АЭРОЗОЛЬГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И АЭРОЗОЛЬГЕНЕРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА Российский патент 2024 года по МПК A24F40/51 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к аэрозоль-генерирующему устройству.

Уровень техники

В курительных изделиях, таких как сигареты, сигары и т.п., применяется процесс сжигания табака для создания табачного дыма. Предпринимались попытки создания альтернативных средств, в которых генерирование вдыхаемой среды осуществляется без использования процесса сжигания. Примерами таких продуктов являются устройства нагревательного типа, выделение ингаляционной среды в которых осуществляется за счет нагрева, но не сжигания материала. В качестве материала могут использоваться табачные или другие нетабачные продукты, которые могут содержать, а могут и не содержать никотин.

В документе WO 2018/203044 A1 раскрыта электронная система предоставления аэрозоля. Из документа US 2017/0207499 A1 известна перезаряжаемая электронная сигарета. Аналогичные устройства описаны в документах CA 3022233 A1, RU 2621596 C2 и RU 2654617 C2.

Раскрытие изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, раскрывается аэрозоль-генерирующее устройство, содержащее:

аккумулятор;

аккумуляторную опору, выполненную с возможностью соединения с аккумулятором и его поддержки;

упругий элемент, расположенный между аккумуляторной опорой и аккумулятором; и

температурный датчик, по меньшей мере частично расположенный внутри упругого элемента, выполненный с возможностью измерения температуры аккумулятора;

причем по меньшей мере один из нижеуказанных элементов, а именно, температурный датчик и/или упругий элемент, контактирует с аккумулятором.

Дальнейшие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более ясными после ознакомления с приведенным ниже подробным описанием предпочтительных вариантов его реализации, приводимых исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 – вид спереди аэрозоль-генерирующего устройства в возможном варианте реализации;

на фиг. 2 – вид спереди аэрозоль-генерирующего устройства, показанного на фиг. 1, с удаленной наружной оболочкой;

на фиг. 3 – вид в разрезе аэрозоль-генерирующего устройства, показанного на фиг. 1;

на фиг. 4 – изображение в разобранном виде аэрозоль-генерирующего устройства, показанного на фиг. 2;

на фиг. 5A – вид в разрезе нагревательного блока аэрозоль-генерирующего устройства;

на фиг. 5B – изображение в увеличенном масштабе участка нагревательного блока, показанного на фиг. 5a;

на фиг. 6 – аккумулятор и аккумуляторная опора в возможном варианте исполнения;

на фиг. 7 вид в увеличенном масштабе аккумуляторной опоры, показанной на фиг. 6, и упругого элемента, приклеенного к аккумуляторной опоре; и

на фиг. 8 – аккумуляторная опора, показанная на фиг. 7, перед приклеиванием упругого элемента.

Осуществление изобретения

Используемый в настоящем описании термин "аэрозолеобразующий материал" служит для обозначения материалов, обеспечивающих создание испаренных компонентов при нагревании, как правило, в форме аэрозоля. Аэрозолеобразующий материал включает в себя любой табакосодержащий материал и может, например, содержать один или несколько из перечисленных ниже компонентов, а именно: табак, производные табака, экспандированный табак, восстановленный табак или заменители табака. Кроме того, аэрозолеобразующий материал может включать в себя и другие, не табачные продукты, которые, в зависимости от типа продукта, могут содержать или не содержать никотин. Аэрозолеобразующий материал, например, может представлять собой вещество в форме твердого тела, жидкости, геля, пасты и т.п. Кроме того, аэрозолеобразующий материал может представлять собой, например, сочетание или смесь различных материалов. Аэрозолеобразующий материал называют также "курительным материалом".

Известно устройство, которое нагревает аэрозолеобразующий материал с целью испарения по меньшей мере одного компонента аэрозолеобразующего материала, как правило, для формирования аэрозоля, который может вдыхать пользователь, без сжигания аэрозолеобразующего материала. Такое устройство иногда называют "аэрозоль-генерирующим устройством", "устройством для генерирования аэрозоля", "устройством нагрева без сжигания", "устройством нагрева табачного продукта" или "табаконагревательным устройством" и т.п. Аналогично, в настоящее время на рынке имеются так называемые электронно-сигаретные устройства, в которых, как правило, осуществляется процесс испарения аэрозолеобразующего материала в форме жидкости, которая может содержать, а может и не содержать никотин. Аэрозолеобразующий материал может использоваться в форме или обеспечиваться как часть вставляемого в устройство стержня, картриджа, кассеты и т.п. Нагреватель для нагрева и испарения аэрозолеобразующего материала может быть предусмотрен в виде "неотъемлемой" части устройства.

Аэрозоль-генерирующее устройство может быть выполнено с возможностью вставки в него элемента, содержащего аэрозолеобразующий материал для нагрева. Термин "элемент" в контексте настоящего изобретения служит для обозначения устройства, элемента или какого-либо другого компонента, включающего в себя или содержащего аэрозолеобразующий материал, нагреваемый во время работы с целью испарения, а также, при необходимости, другие компоненты. Пользователь может вставлять данный элемент в аэрозоль-генерирующее устройство до нагрева с целью формирования аэрозоля, впоследствии вдыхаемого пользователем. Вышеупомянутый элемент может иметь, например, заданный или конкретный размер, обеспечивающий возможность вставки элемента в нагревательную камеру устройства, выполненную с возможностью вставки в неё указанного элемента.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, раскрывается аэрозоль-генерирующее устройство, содержащее аккумулятор, аккумуляторную опору и температурный датчик, выполненный с возможностью измерения температуры аккумулятора. Аккумуляторная опора может представлять собой, по существу, твердую структуру, которая входит в зацепление с аккумулятором и удерживает его на месте в аэрозоль-генерирующем устройстве. К аккумуляторной опоре могут быть прикреплены один или несколько других компонентов устройства.

В некоторых аэрозоль-генерирующих устройствах часто бывает целесообразно измерять температуру аккумулятора во время работы устройства, чтобы обеспечить, что аккумулятор не перегреется, например, чтобы обеспечить, что температура аккумулятора не поднимется выше заданного порогового значения, например, 35°C, 36°C, 40°C, 45°C или 50°C. Если температура аккумулятора становится слишком высокой, это может отрицательно влиять на его характеристики или срок службы и даже может сделать аккумулятор небезопасным. Перегревание аккумулятора может происходить вследствие недостаточного охлаждения или высокой температуры окружающей среды. Эта проблема может становиться еще более острой в аэрозоль-генерирующем устройстве, которое содержит нагревательный блок (например, одну или несколько индукционных обмоток, которые нагревают воспринимающий элемент). Нагревательный блок может быть расположен в тепловой близости к аккумулятору, так что аккумулятор дополнительно нагревается от нагревательного блока. Например, при нагреве воспринимающего элемента до температуры (от приблизительно 240°C до приблизительно 280°C) температура аккумулятора может повышаться. Таким образом, важно контролировать температуру аккумулятора.

Включение и выключение нагревательного блока может производиться в зависимости от замеренной температуры. Например, если температура аккумулятора при нагреве становится слишком высокой, нагревательный блок может отключаться. Если температура аккумулятора является слишком высокой до включения нагревательного блока, устройство может запрещать включаться нагревательному блоку.

В некоторых случаях желательно, чтобы температурный датчик был соединен с аккумулятором или контактировал с ним. Однако в портативных устройствах, таких как аэрозоль-генерирующее устройство, было обнаружено, что положение температурного датчика и аккумулятора относительно друг друга со временем может изменяться. Это может приводить к тому, что замеренная температурным датчиком температура аккумулятора будет неправильной/неточной. Например, при падении устройства, или в случае воздействия на него каких-либо иных ударных нагрузок, контакт температурного датчика с аккумулятором может нарушиться. Температурный датчик может быть соединен с аккумулятором с помощью сварки или каким-либо другим способом. При воздействии ударной нагрузки на устройство соединение может оказаться разорванным, и температурный датчик отключится от аккумулятора. Поэтому температура, замеряемая температурным датчиком, может оказаться ниже фактической температуры аккумулятора. таким образом, аккумулятор может работать при температуре выше безопасной, и при этом устройство не будет знать, что температурный датчик измеряет более низкую температуру. Таким образом, желательно обеспечить, чтобы положение температурного датчика относительно аккумулятора не изменялось с течением времени, так чтобы замеренные значения температуры аккумулятора более точно соответствовали его фактической температуре.

Для решения этой проблемы температурный датчик может по меньшей мере частично располагаться внутри упругого элемента/материала, который удерживает температурный датчик в термической близости относительно аккумулятора. Например, упругий элемент может быть приклеен к аккумуляторной опоре и может располагаться между аккумуляторной опорой и аккумулятором. По меньшей мере один из нижеуказанных элементов, а именно, упругий элемент и/или температурный датчик, контактирует с аккумулятором, что позволяет измерять температуру аккумулятора. Упругий элемент может деформироваться при воздействии усилий на устройство, а пластичность упругого элемента обеспечивает, что более низкую вероятность изменения со временем положения температурного датчика и аккумулятора относительно друг друга. Например, поскольку температурный датчик не соединен с аккумулятором (например, с помощью сварки), то нет и соединений, которые могли бы быть повреждены/разорваны. Упругий элемент удерживает температурный датчик в требуемом положении и поглощает любые усилия, воздействующие на устройство, не повреждая сам датчик. Это означает, что температурный датчик с большей вероятностью будет регистрировать истинную температуру аккумулятора в течение всего срока службы устройства, так что работа устройства будет более эффективной и безопасной.

Упругость упругого элемента позволит ему также принимать форму внешней поверхности аккумулятора, так что площадь контакта между аккумулятором и упругим элементом при деформации упругого элемента будет оставаться практически неизменной.

Как уже было указано, температурный датчик по меньшей мере частично заключен/встроен/погружен/расположен внутри упругого элемента. В некоторых вариантах реализации температурный датчик полностью расположен внутри упругого элемента, и упругий элемент контактирует с аккумулятором. Если температурный датчик полностью расположен внутри упругого элемента, температурный датчик не будет контактировать с аккумулятором. Вместо этого тепло от аккумулятора будет передаваться к термодатчику за счет теплопроводности упругого элемента. Таким образом, повреждение температурного датчика в этом случае является менее вероятным, поскольку упругий элемент может поглощать любые ударные нагрузки. Кроме того, меньше вероятность воздействия на температурный датчик влаги и других внешних факторов, способных отрицательно влиять на характеристики температурного датчика.

В других вариантах реализации первая часть температурного датчика может быть расположена внутри упругого элемента, а вторая часть температурного датчика может контактировать с аккумулятором. Таким образом, температурный датчик может частично располагаться внутри упругого элемента. Когда температурный датчик контактирует с аккумулятором, он может обеспечивать более точные показания температуры, поскольку уменьшаются потери тепла в окружающую среду. В таких вариантах реализации упругий элемент также может находиться в контакте с аккумулятором, и тепло может передаваться также через упругий элемент.

В некоторых вариантах реализации поверхность упругого элемента, контактирующая с аккумулятором, не приклеена к аккумулятору.

Как уже вкратце упоминалось ранее, в некоторых вариантах реализации упругий элемент может быть теплопроводным. Это может быть особенно выгодно в случаях, когда упругий элемент упирается/контактирует с аккумулятором. Теплопроводный упругий элемент обеспечивает увеличенную площадь поверхности для измерения температуры аккумулятора.

В конкретном варианте реализации теплопроводность упругого элемента составляет более приблизительно 5 Вт/м*К. Теплопроводность выше указанного значения обеспечивает возможность эффективной передачи тепла к температурному датчику. В другом возможном варианте реализации теплопроводность упругого элемента составляет более приблизительно 5 Вт/м*К и менее приблизительно 10 Вт/м*К. Предпочтительное значение теплопроводности упругого элемента составляет около 7 Вт/м*К. В некоторых вариантах реализации материалы с более высокой теплопроводностью могут оказаться слишком дорогими.

В некоторых вариантах реализации упругий элемент выполняется из электроизоляционного материала с целью предотвращения возможности короткого замыкания аккумулятора.

В некоторых вариантах реализации аккумуляторная опора образует гнездо, и упругий элемент вставляют в это гнездо. Например, аккумуляторная опора может содержать полость, в которой удерживается упругий элемент (и температурный датчик). Гнездо/полость позволяют более надежно прикрепить упругий элемент к аккумуляторной опоре. Например, боковые стенки полости могут увеличивать площадь контакта аккумуляторной опоры с упругим элементом. Гнездо/полость может также обеспечивать улучшенную теплоизоляцию от других расположенных рядом источников тепла, так что температурный датчик может измерять температуру аккумулятора. Кроме того, гнездо/полость могут также обеспечивать лучшее прилегание аккумулятора к аккумуляторной опоре. Расположенные внутри гнезда температурный датчик и упругий элемент создают меньшее препятствие между аккумуляторной опорой и аккумулятором, так что может обеспечиваться более надежное удержание аккумулятора.

В некоторых вариантах реализации упругий элемент содержит силикон. Например, упругий элемент может содержать полисилоксаны. Силикон обладает хорошей теплопроводностью и упругостью. В конкретном варианте реализации в качестве упругого элемента может использоваться материал Compatherm®, коммерчески доступный от шведской компании Nolato® AB. Материал Compatherm® обладает теплопроводностью около 7 Вт/м*К и может сжиматься более чем на 50% от своей первоначальной толщины, и поэтому он особенно хорошо подходит для применения в качестве упругого материала.

В некоторых вариантах реализации упругий элемент содержит электропроводную эпоксидную смолу.

В некоторых вариантах реализации площадь контакта упругого элемента с аккумулятором составляет от приблизительно 15 мм² до приблизительно 25 мм². Было обнаружено, что такая площадь контакта обеспечивает хорошую фиксацию температурного датчика, а также создает хороший тепловой мост между температурным датчиком и аккумулятором для более точного измерения температуры аккумулятора. Упругий элемент может иметь поверхность по существу квадратной или прямоугольной формы, которая контактирует с аккумулятором. Например, первая длина прямоугольника может составлять около 5 мм, а вторая длина может составлять около 4 мм. Альтернативно, первая длина квадрата может составлять около 4 мм, и вторая длина может составлять также около 4 мм. В других вариантах реализации форма контактирующей с аккумулятором поверхности упругого элемента может быть круглой, эллиптической или иметь неправильную форму.

Как было вкратце упомянуто выше, устройство может также содержать нагревательный блок, выполненный с возможностью нагрева аэрозолеобразующего материала. Устройство может также содержать контроллер, такой как процессор, выполненный с возможностью:

включения нагревательного блока для начала нагрева аэрозолеобразующего материала;

определять, на основании температуры, замеренной температурным датчиком, превышает ли температура аккумулятора первое пороговое значение; и

если будет обнаружено, что температура аккумулятора превышает первое пороговое значение, выключать нагревательный блок, чтобы остановить нагрев аэрозолеобразующего материала.

Таким образом, устройство может иметь элемент обеспечения безопасности/производительности, останавливающий работу нагревательного блока, когда температура аккумулятора становится слишком высокой. Первое пороговое значение температуры аккумулятора может составлять, например, от приблизительно 45°C до приблизительно 50°C.

В другом возможном варианте реализации первое пороговое значение может составлять от приблизительно 30°C до приблизительно 40°C, например, от приблизительно 35°C до приблизительно 40°C. В возможном варианте реализации первое пороговое значение составляет около 36°C. Если первое пороговое значение является слишком низким, например, менее приблизительно 30°C, это сократит количество последовательных сеансов нагрева, которые могут быть выполнены. Если первое пороговое значение является слишком высоким, наружная оболочка/поверхность устройства может становиться слишком горячей. Вышеуказанные пороговые значения обеспечивают оптимальное выполнение вышеупомянутых требований как по возможному количеству последовательных циклов нагрева, так и по допустимой температуре внешней оболочки устройства.

Во время нагрева контроллер может определять температуру аккумулятора множество раз. Определение температуры может периодически повторяться, например, менее чем каждые 10 секунд, менее чем каждые 5 секунд, менее чем каждую 1 секунду, менее чем каждые 0,5 секунд ил и менее чем через каждые 0,1 секунды.

Контроллер может быть выполнен с возможностью:

включения нагревательного блока для начала нагрева аэрозолеобразующего материала, только если определено, что температура аккумулятора ниже второго порогового значения;

причем указанное второе пороговое значение ниже первого порогового значения.

Таким образом, как было вкратце указано выше, если температура аккумулятора уже слишком высока, нагревательный блок может не начинать нагрев аэрозолеобразующего материала, потому что вероятно, что температура аккумулятора быстро поднимется выше первого порогового значения. Второе пороговое значение температуры аккумулятора может быть ниже первого порогового значения на величину от приблизительно 5°C до приблизительно 10°C.

В возможном конкретном варианте реализации первое пороговое значение составляет 50°C, а второе пороговое значение составляет 45°C.

В конкретном варианте реализации в качестве температурного датчика используется терморезистор.

Предпочтительно, температурный датчик располагается в центре по длине аккумулятора. Это может обеспечивать более точное измерение температуры.

Итак, выше было описано устройство, в котором температурный датчик используется для определения температуры аккумулятора. Это техническое решение обеспечивает преимущества по сравнению с устройствами, в которых аккумулятор содержит температурный датчик. Например, аккумулятор может содержать защитный электронный модуль (ЗЭМ), который может автоматически определять температуру аккумулятора. Аккумуляторы с ЗЭМ могут иметь более большими или более длинными, что приводит к увеличению габаритов всего устройства в целом. Использование внешнего температурного датчика позволяет создавать более компактные устройства.

В возможном варианте реализации аккумуляторная опора расположена между нагревательным блоком и аккумулятором, и является термоизолирующей (например, может иметь теплопроводность менее приблизительно 0,5 Вт/м*К). Таким образом, аккумуляторная опора может выполнять функцию теплового барьера, что обеспечивает более точное измерение температуры температурным датчиком.

В вышеописанных примерах устройство содержит упругий элемент и температурный датчик, по меньшей мере частично расположенный внутри упругого элемента. Как вариант, в качестве упругого элемента может использоваться пружина или другой поджимающий элемент, который прижимает температурный датчик к аккумулятору. Соответственно, в некоторых вариантах реализации температурный датчик не располагается внутри упругого элемента.

В приведенных выше примерах температурный датчик используется для измерения температуры аккумулятора. В других вариантах реализации температурный датчик может быть использован для измерения температуры других компонентов устройства, таких как изоляционный элемент, индукционная обмотка или электрический разъем, например, USB-разъем. Соответственно, в других вариантах реализации возможно аэрозоль-генерирующее устройство, содержащее индукционную обмотку, служащую для нагрева воспринимающего элемента, упругий элемент, приклеенный к индукционной обмотке, и температурный датчик, по меньшей мере частично расположенный внутри упругого элемента, в котором температурный датчик выполнен с возможностью измерения температуры индукционной обмотки. В другом возможном варианте реализации предлагается аэрозоль-генерирующее устройство, содержащее изоляционный элемент, окружающий воспринимающий элемент, упругий элемент, приклеенный к изоляционному элементу, и температурный датчик, по меньшей мере частично расположенный внутри упругого элемента, в котором температурный датчик выполнен с возможностью измерения температуры изоляционного элемента. В еще одном возможном варианте реализации предлагается аэрозоль-генерирующее устройство, содержащее электрический компонент, упругий элемент, приклеенный к электрическому компоненту, и температурный датчик, по меньшей мере частично расположенный внутри упругого элемента, в котором температурный датчик выполнен с возможностью измерения температуры электрического компонента. В указанных примерах температурный датчик может контактировать или не контактировать с компонентом, для измерения температуры которого он используется. Устройство и упругий элемент могут обладать любыми из отличительных признаков, описанных выше или рассмотренных в настоящем описании.

Предпочтительно, указанное устройство представляет собой табаконагревательное устройство, называемое также устройством нагрева без сжигания.

На фиг. 1 представлен возможный вариант реализации аэрозоль-генерирующего устройства 100, служащего для генерирования аэрозоля из аэрозолеобразующей среды/материала. В принципе, устройство 100 может использоваться для нагревания заменяемого элемента, содержащего аэрозолеобразующую среду, с целью генерирования аэрозоля или какой-либо другой вдыхаемой среды, вдыхаемой пользователем устройства 100.

Устройство 100 содержит корпус 102 (в форме наружной оболочки), окружающей и вмещающей в себя различные компоненты устройства 100. Устройство 100 содержит расположенное на одном из своих торцов отверстие 104, через которое в него может вставляться курительный элемент 110 для нагревания с помощью нагревательного блока. Во время работы курительный элемент 110 может быть полностью или частично вставленным в нагревательный блок, в котором он может нагреваться одним или несколькими компонентами блока нагревателя.

Устройство 100 в рассматриваемом варианте реализации содержит первый торцовый элемент 106, содержащий крышку 108, выполненную с возможностью перемещения относительно первого торцового элемента 106 для закрывания отверстия 104, когда курительный элемент 110 не вставлен. На фиг. 1 крышка 108 изображена в открытом положении, однако, крышка 108 может перемещаться в закрытое положение. Например, пользователь может сдвигать крышку 108 в направлении по стрелке "A".

Устройство 100 может включать в себя также активируемый пользователем управляющий элемент 112, например, кнопку или переключатель, при нажатии на который устройство 100 включается. Например, пользователь может включать устройство 100 с помощью переключателя 112.

Устройство 100 может также содержать электрический компонент, такой как разъем/вход 114, в который может вставляться кабель для зарядки аккумулятора устройства 100. Например, разъем 114 может представлять собой зарядный разъем, такой как зарядный разъем USB.

На фиг. 2 представлено устройство 100, показанное на фиг. 1, с удаленной наружной оболочкой 102 и без курительного элемента 110. Устройство 100 имеет продольную ось 134.

Как показано на фиг. 2, на одном торце устройства 100 расположен первый торцовый элемент 106, а на другом торце устройства 100 расположен второй торцовый элемент 116. Первый и второй торцовые элементы 106, 116 вместе по меньшей мере частично образуют торцовые поверхности устройства 100. Например, нижняя поверхность второго торцового элемента 116 по меньшей мере частично образует нижнюю поверхность устройства 100. Кромки наружной оболочки 102 также могут образовывать части торцовых поверхностей. В рассматриваемом примере крышка 108 также образовывает часть верхней поверхности устройства 100.

Ближний к отверстию 104 торец устройства называют также ближним краем (или мундштучным краем) устройства 100, поскольку во время работы он ближе остальных элементов расположен ко рту пользователя. Во время работы пользователь вставляет курительный элемент 110 в отверстие 104, активирует пользовательский управляющий элемент 112 для включения нагревания аэрозолеобразующего материала и производит затяжку аэрозолем, генерируемым в устройстве. В результате этого аэрозоль протекает через устройство 100 по пути прохождения аэрозоля к ближнему краю устройства 100.

Другой край устройства, расположенный дальше от отверстия 104, называют также дальним краем устройства 100, поскольку во время работы этот край находится дальше всех остальных элементов от рта пользователя. Пользователь затягивается аэрозолем, генерируемым в устройстве, и поток аэрозоля протекает в направлении от дальнего края устройства 100.

Кроме того, устройство 100 содержит источник питания 118. В качестве источника питания 118 может использоваться, например, батарейка, которая может представлять собой неперезаряжаемую батарейку или перезаряжаемый аккумулятор. Примерами подходящих аккумуляторов являются, например, литиевый аккумулятор (такой как ионно-литиевый аккумулятор), никелевый аккумулятор (такой как никель-кадмиевый аккумулятор) и щелочной аккумулятор. Аккумулятор электрически соединен с нагревательным блоком для подачи электроэнергии, когда это необходимо, и под управлением контроллера (не показан) для нагрева аэрозолеобразующего материала. В рассматриваемом примере аккумулятор прикреплен к центральной опоре 120, которая удерживает аккумулятор 118 на месте. Центральная опора 120 известна также под названием аккумуляторной опоры или держателя аккумулятора.

Устройство дополнительно содержит по меньшей мере один электронный модуль 122. Электронный модуль 122 может представлять собой, например, печатную плату (ПП). ПП 122 может поддерживать по меньшей мере один контроллер, такой как процессор, и запоминающее устройство. ПП 122 может также содержать один или несколько печатных проводников, служащих для электрического соединения различных электронных компонентов устройства 100. Например, выводы аккумулятора могут быть электрически соединены с ПП 122 для подачи питания на устройство 100. Разъем 114 также может быть электрически соединен с аккумулятором через печатные проводники.

В рассматриваемом варианте реализации устройства 100 нагревательный блок представляет собой индукционный нагревательный блок и содержит различные компоненты для нагрева аэрозолеобразующего материала курительного элемента 110 посредством индукционного нагрева. Индукционный нагрев является процессом нагревания электропроводного объекта (такого как воспринимающий элемент) посредством электромагнитной индукции. Узел индукционного нагрева может содержать индуктивный элемент, например, одну или несколько индукционных обмоток, и устройство для обеспечения прохождения изменяющегося электрического тока, такого как переменный ток, через индуктивный элемент. Проходящий через индуктивный элемент изменяющийся электрический ток создает в нем изменяющееся магнитное поле. Изменяющееся магнитное поле проникает в воспринимающий элемент, соответствующим образом расположенный относительно индуктивного элемента, генерируя вихревые токи внутри воспринимающего элемента. Воспринимающий элемент обладает электрическим сопротивлением вихревым токам, и, таким образом, поток вихревых токов, преодолевающих вышеупомянутое электрическое сопротивление, заставляет воспринимающий элемент нагреваться за счет джоулева нагрева. В случаях, когда воспринимающий элемент содержит ферромагнитный материал, такой как железо, никель или кобальт, тепло также может генерироваться за счет потерь от магнитного гистерезиса в воспринимающем элементе, т.е. за счет изменения ориентации магнитных диполей в магнитном материале в результате их выравнивания с изменяющимся магнитным полем. При индукционном нагреве, по сравнению, например, с нагревом за счет теплопроводности, тепло генерируется внутри воспринимающего элемента, в результате чего обеспечивается быстрый нагрев. Кроме того, в этом случае не требуется какого-либо физического контакт между индукционным нагревателем и воспринимающим элементом, что расширяет возможности при разработке конструкции и применении.

Узел индукционного нагрева устройства 100 в рассматриваемом варианте реализации содержит воспринимающее устройство 132 (далее называемое "воспринимающим элементом"), первую индукционную обмотку 124 и вторую индукционную обмотку 126. Первая и вторая индукционные обмотки 124, 126 выполнены из электропроводного материала. В рассматриваемом примере первая и вторая индукционные обмотки 124, 126 выполнены из высокочастотного многожильного обмоточного провода (литцендрата)/кабеля, намотанного в форме спирали для создания спиральных индукционных обмоток 124, 126. Литцендрат содержит множество отдельно изолированных проводов, скрученных вместе и образующих единый провод. Литцендраты служат для уменьшения потерь на скин-эффект в проводнике. В рассматриваемом варианте реализации устройства 100 первая и вторая индукционные обмотки 124, 126 выполнены из медного литцендрата с поперечным сечением прямоугольной формы. В других вариантах реализации литцендрат может иметь другие формы поперечного сечения, например, круглую форму.

Первая индукционная обмотка 124 выполнена с возможностью создания первого изменяющегося магнитного поля для нагрева первой секции воспринимающего элемента 132, а вторая индукционная обмотка 126 выполнена с возможностью создания второго изменяющегося магнитного поля для нагрева второй секции воспринимающего элемента 132. В рассматриваемом примере первая индукционная обмотка 124 расположена рядом со второй индукционной обмоткой 126 в направлении во продольной оси 134 устройства 100 (т.е. первая и вторая индукционные обмотки 124, 126 не перекрываются). Воспринимающее устройство 132 может содержать один воспринимающий элемент или два или более воспринимающего элемента. Концы 130 первой и второй индукционных обмоток 124, 126 могут быть соединены с ПП 122.

Следует иметь в виду, что в некоторых вариантах реализации первая и вторая индукционные обмотки 124, 126 могут отличаться друг от друга по меньшей мере по одной из своих характеристик. Например, первая индукционная обмотка 124 может иметь по меньшей мере одну характеристику, отличающуюся от второй индукционной обмотки 126. Более конкретно, в одном из возможных вариантов реализации первая индукционная обмотка 124 может иметь значение индуктивности, отличающееся от индуктивности второй индукционной обмотки 126. Как показано на фиг. 2, первая и вторая индукционные обмотки 124, 126 имеют разную длину, так что первая индукционная обмотка 124 обмотана вокруг меньшей части воспринимающего элемента 132, чем вторая индукционная обмотка 126. Таким образом, первая индукционная обмотка 124 может содержать количество витков, отличающееся от количества витков второй индукционной обмотки 126 (при условии, что расстояние между отдельными витками является практически одинаковым). В еще одном примере, первая индукционная обмотка 124 может быть выполнена из материала, отличающегося от материала второй индукционной обмотки 126. В некоторых вариантах реализации первая и вторая индукционные обмотки 124, 126 могут быть практически одинаковыми.

В рассматриваемом примере первая индукционная обмотка 124 и вторая индукционная обмотка 126 намотаны в противоположных направлениях. Это может быть полезно в случае, когда индукционные обмотки активируются в разные моменты времени. Например, сначала может работать первая индукционная обмотка 124 для нагрева первой части курительного элемента 110, а позднее может включаться вторая индукционная обмотка 126 для нагрева второй части курительного элемента 110. Намотка витков в противоположных направлениях помогает уменьшить ток, индуцируемый в неработающей обмотке, при использовании со схемой управления определенного типа. Как показано на фиг. 2, первая индукционная обмотка 124 представляет собой спираль с правой намоткой, а вторая индукционная обмотка 126 представляет собой спираль с левой намоткой. Однако в других вариантах реализации индукционные обмотки 124,126 могут быть намотанными в одном направлении, или первая индукционная обмотка 124 может быть спиралью с левой намоткой, а вторая индукционная обмотка 126 - спиралью с правой намоткой.

Воспринимающий элемент 132 в данном варианте реализации является полым элементом, и, таким образом, представляет собой приемник для вставки аэрозолеобразующего материала. Например, в воспринимающий элемент 132 может вставляться курительный элемент 110. В рассматриваемом варианте реализации воспринимающий элемент 120 имеет трубчатую форму с круглым поперечным сечением.

Показанное на фиг. 2 устройство 100 дополнительно содержит изоляционный элемент 128, который может иметь, в целом, трубчатую форму и по меньшей мере частично окружать воспринимающий элемент 132. Изоляционный элемент 128 может быть выполнен из любого изоляционного материала, например, из пластика. В данном конкретном варианте реализации изоляционный элемент выполнен из полиэфирэфиркетона (ПЭЭК). Изоляционный элемент 128 может помогать изолировать различные компоненты устройства 100 от тепла, генерируемого в воспринимающем элементе 132.

Изоляционный элемент 128 может также полностью или частично поддерживать первую и вторую индукционные обмотки 124, 126. Например, как показано на фиг. 2, первая и вторая индукционные обмотки 124, 126 расположены вокруг изоляционного элемента 128 и контактируют с радиально-внешней поверхностью изоляционного элемента 128. В некоторых вариантах реализации изоляционный элемент 128 не упирается в первую и вторую индукционные обмотки 124, 126. Например, может быть небольшой зазор между внешней поверхностью изоляционного элемента 128 и внутренней поверхностью первой и второй индукционных обмоток 124, 126.

В конкретном варианте реализации воспринимающий элемент 132, изоляционный элемент 128, и первая и вторая индукционные обмотки 124, 126 расположены коаксиально относительно центральной продольной оси воспринимающего элемента 132.

На фиг. 3 приведен вид сбоку в частичном разрезе устройства 100. В данном примере присутствует наружная оболочка 102. Здесь более четко видна прямоугольная форма поперечного сечения первой и второй индукционных обмоток 124, 126.

Устройство 100 дополнительно содержит основание 136, соединенное с одним концом воспринимающего элемента 132 и служащее для фиксации воспринимающего элемента 132 на месте. Основание 136 соединяется со вторым торцовым элементом 116.

Устройство может также дополнительно содержать вторую печатную плату 138, связанную с управляющим элементом 112.

Устройство 100 дополнительно содержит вторую крышку/колпачок 140 и пружину 142, расположенные рядом с дальним краем устройства 100. Пружина 142 обеспечивает открывание второй крышки 140 для обеспечения доступа к воспринимающему элементу 132. Пользователь может открывать вторую крышку 140, чтобы очистить воспринимающий элемент 132 и/или основание 136.

Устройство 100 дополнительно содержит расширительную камеру 144, которая отходит от ближнего края воспринимающего элемента 132 к отверстию 104 устройства. По меньшей мере частично внутри расширительной камеры 144 расположен удерживающий зажим 146, упирающийся в курительный элемент 110 и удерживающий его, когда курительный элемент 110 вставлен в устройство 100. Расширительная камера 144 соединена с торцовым элементом 106.

На фиг. 4 приведено изображение устройства 100, показанного на фиг. 1, в разобранном виде, без наружной оболочки 102.

На фиг. 5A приведено поперечное сечение участка устройства 100, показанного на фиг. 1. На фиг. 5B изображена область, показанная на фиг. 5A, в увеличенном масштабе. На фиг. 5A и 5B показан вставленный в воспринимающий элемент 132 курительный элемент 110, размер которого выбран таким образом, что внешняя поверхность курительного элемента 110 плотно прилегает к внутренней поверхности воспринимающего элемента 132. Этим обеспечивается наиболее эффективный нагрев. Курительный элемент 110 в рассматриваемом варианте реализации представляет собой аэрозолеобразующий материал 110a. Этот аэрозолеобразующий материал 110a вставляется внутрь воспринимающего элемента 132. Курительный элемент 110 может также содержать и другие компоненты, такие как фильтр, оберточные материалы и/или охлаждающую конструкцию.

Как видно из фиг. 5B, внешняя поверхность воспринимающего элемента 132 отделена от внутренней поверхности индукционных обмоток 124, 126 расстоянием 150, замеренным в направлении, перпендикулярном продольной оси 158 воспринимающего элемента 132. В конкретном варианте реализации расстояние 150 может составлять приблизительно от 3 мм до 4 мм, приблизительно от 3 мм до 3.5 мм, или около 3,25 мм.

На фиг. 5B показано также, что внешняя поверхность изоляционного элемента 128 отделена от внутренней поверхности индукционных обмоток 124, 126 расстоянием 152, замеренным в направлении, перпендикулярном продольной оси 158 воспринимающего элемента 132. В конкретном варианте реализации расстояние 152 составляет около 0,05 мм. В другом возможном варианте реализации расстояние 152 практически равно 0 мм, так что индукционные обмотки 124, 126 касаются изоляционного элемента 128 и плотно прилегают к нему.

В возможном варианте реализации толщина стенки 154 воспринимающего элемента 132 составляет приблизительно от 0,025 мм до 1 мм, или приблизительно 0,05 мм.

В возможном варианте реализации длина воспринимающего элемента 132 составляет приблизительно от 40 мм до 60 мм, приблизительно от 40 мм до 45 мм, или приблизительно 44,5 мм.

В возможном варианте реализации толщина стенки 156 изоляционного элемента 128 составляет приблизительно от 0,25 мм до 2 мм, от 0,25 мм до 1 мм, или приблизительно 0,5 мм.

На фиг. 6 более подробно представлена аккумуляторная опора 120, показанная на фиг. 2 и 4. Аккумуляторная опора 120 содержит основную часть 202, первую торцовую часть 204 и вторую торцовую часть 206. Основная часть 202 образует продольную ось 208, которая параллельна продольной оси 134 устройства 100. Первая торцовая часть 204 расположена на первом торце основной части 202, а вторая торцовая часть 206 расположена на втором торце основной части 202. Первая и вторая торцовые части 204, 206 отходят в сторону от первой, передней стороны основной части 202 в направлении, по существу, перпендикулярном продольной оси 208.

Как показано на чертеже, аккумулятор 118 соединен с аккумуляторной опорой 120. Присоединенный к аккумуляторной опоре 120 аккумулятор 118 удерживается между первой и второй торцовыми частями 204, 206. Например, верхний край аккумулятора 118 входит в первую торцовую часть 204, а нижний край аккумулятора 118 входит во вторую торцовую часть 206.

Хотя это и не показано на фиг. 6, ко второй, задней стороне основной части 202 может быть прикреплена ПП 122.

Как было указано выше, аэрозоль-генерирующее устройство 100 содержит нагреватель/нагревательный блок, содержащий по меньшей мере одну индукционную обмотку 124, 126. На фиг. 4 показано расположение одной или нескольких индукционных обмоток 124, 126 относительно аккумуляторной опоры 120. Нагревательный блок расположен на второй стороне основной части 202, а аккумуляторная опора 120 расположена между аккумулятором 118 и нагревательным блоком.

В примере, показанном на фиг. 6, на первой стороне основной части 202 расположены две противоположные боковые стенки 210a, 210b и опорная часть. На фиг. 6 видна только первая боковая стенка 210a; вторая боковая стенка 210b и опорная часть 212 закрыты аккумулятором 118 и не видны, но они видны на фиг. 7.

На фиг. 7 приведено изображение в увеличенном масштабе части аккумуляторной опоры 120 без аккумулятора 118. Здесь видны первая боковая стенка 210a и вторая боковая стенка 210b. Опорная часть 212 проходит между двумя боковыми стенками 210a, 210b, таким образом, что две боковые стенки 210a, 210b проходят по длине нижней части 212 в направлении, параллельном оси 208. Две боковые стенки 210a, 210b отходят также в сторону от опорной части 212. При соединении с аккумуляторной опорой 120 аккумулятор 118 располагается в пространстве между двумя боковыми стенками 210a, 210b.

В рассматриваемом конкретном варианте реализации опорная часть 212 образует отверстие между первой стороной основной части 202 и второй стороной основной части 202. Таким образом, в основной части 202 имеется отверстие/вырез, так что опорная часть 212, в основном, представляет собой полость. Этим обеспечивается доступ к нижней стороне печатной платы 122. Указанное отверстие может быть выполнено не виде не одного сквозного отверстия, а множества сквозных отверстий. Например, опорная часть 212 может содержать одну или несколько разделяющих структур, которые разделяют указанное отверстие на два или более сквозных отверстий. В других вариантах реализации опорная часть 212 выполнена сплошной, так что в основной части 202 не имеется отверстия.

На фиг. 7 показан также упругий элемент 214, приклеенный к аккумуляторной опоре 120. При соединении аккумулятора 118 с аккумуляторной опорой 120 упругий элемент располагается между аккумуляторной опорой 120 и аккумулятором 118. Частично внутри упругого элемента 214 расположен температурный датчик 216.

В рассматриваемом варианте реализации одна часть температурного датчика 216 открыта, а другая его часть расположена внутри упругого элемента 214. Открытая часть температурного датчика 216 может контактировать с аккумулятором 118. Альтернативно, упругий элемент 214 может контактировать с аккумулятором. В другом возможном варианте реализации весь температурный датчик 216 может находиться внутри упругого элемента 214. Один или несколько проводов, соединяющих температурный датчик 216 с другими компонентами устройства 100, такими как ПП 122, также могут располагаться внутри упругого элемента 214.

В качестве температурного датчика 216 в данном примере используется терморезистор, однако, могут использоваться и другие типы температурных датчиков. При соединении аккумулятора 118 с аккумуляторной опорой 120 температурный датчик 216 и/или упругий элемент 214 входит в контакт с аккумулятором 118. Это позволяет измерять температуру аккумулятора 118. Сигнал от температурного датчика 216 может поступать на контроллер для измерения или расчета температуры аккумулятора 118. На основании замеренной температуры аккумулятора контроллер может выполнять соответствующие действия. Например, если температура аккумулятора слишком высока, контроллер может отключать нагревательный блок.

Как показано на чертеже, упругий элемент 214 приклеен к внутренней поверхности первой боковой стенки 210a. Боковая стенка 210a имеет криволинейную форму, которая соответствует форме криволинейной внешней поверхности аккумулятора 118. В других вариантах реализации упругий элемент 214 может быть приклеен к какой-либо другой части аккумуляторной опоры. Например, упругий элемент 214 может быть приклеен ко второй боковой стенке 210b, к опорной части 212, или к первой или второй торцовой части 204, 206.

Предпочтительно, упругий элемент 214 выполнен из силикона, такого как силиконовый каучук. Силикон обладает высокой теплопроводностью и может деформироваться при приложении усилия. Упругость силикона позволяет упругому элементу 214 сжиматься, не приводя к постоянному изменению положения температурного датчика 216 относительно аккумулятора 118.

В рассматриваемом конкретном примере аккумуляторная опора 120 образует гнездо/полость 218, в которой расположен упругий элемент 214. Гнездо 218 удерживает упругий элемент 214 таким образом, чтобы температурный датчик 216 мог быть лучше расположен относительно аккумулятора 118. Упругий элемент 214 может заполнять гнездо 218 сразу, непосредственно при его установке в гнездо 218, и может "схватываться" или отверждаться с течением времени. На фиг. 8 показана аккумуляторная опора 120 с гнездом 218 до установки упругого элемента 214 в гнездо 218.

В некоторых вариантах реализации упругий элемент приклеивается к аккумуляторной опоре. Это позволяет удерживать температурный датчик на месте. Предпочтительно, упругий элемент 214 является самоклеящимся, так что сам приклеивается к аккумуляторной опоре 210 без необходимости применения какого-либо дополнительного адгезива. Этим может обеспечиваться соединение с меньшей вероятностью разъединения. Силикон представляет собой материал, изначально являющийся адгезивным, прежде чем затвердеет. В некоторых вариантах реализации упругий элемент 214 не приклеивается к аккумулятору 118. Таким образом, упругий элемент 214 может быть вставлен в гнездо 218 и может затвердеть до того, как аккумулятор 118 будет присоединен к аккумуляторной опоре 120. Это обеспечивает возможность легкого удаления аккумулятора 118 и позволяет аккумулятору 118 перемещаться относительно упругого элемента 214.

Приведенные в данном описании примеры являются иллюстративными вариантами реализации настоящего изобретения. Возможны и другие варианты реализации настоящего изобретения. Следует иметь в виду, что любой отличительный признак, описанный для любого варианта реализации, может использоваться как отдельно, так и в комбинации с одним или несколькими отличительными признаками любого другого возможного варианта реализации или любой комбинации любых других возможных вариантов реализации. Кроме того, могут использоваться эквивалентные решения и модификации без выхода за границы объема изобретения, определяемого приведенной ниже формулой изобретения.

Группа изобретений относится к аэрозоль-генерирующему устройству и аэрозоль-генерирующей системе. Предлагается аэрозоль-генерирующее устройство, содержащее: аккумулятор, аккумуляторную опору, выполненную с возможностью соединения с аккумулятором и его поддержки, и упругий элемент, расположенный между аккумуляторной опорой и аккумулятором. Устройство дополнительно содержит температурный датчик, по меньшей мере частично расположенный внутри упругого элемента, выполненный с возможностью измерения температуры аккумулятора. По меньшей мере один из нижеуказанных элементов, а именно температурный датчик или упругий элемент, контактирует с аккумулятором, в котором площадь контакта упругого элемента с аккумулятором составляет от 15 мм² до 25 мм². Также предложена аэрозоль-генерирующая система, содержащая: упомянутое аэрозоль-генерирующее устройство и курительный элемент, содержащий аэрозолеобразующий материал. Изобретения обеспечивают аэрозоль-генерирующее устройство, которое имеет возможность контролировать температуру аккумулятора. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Аэрозоль-генерирующее устройство, содержащее:

аккумулятор;

аккумуляторную опору, выполненную с возможностью соединения с аккумулятором и его поддержки;

упругий элемент, расположенный между аккумуляторной опорой и аккумулятором; и

температурный датчик, по меньшей мере частично расположенный внутри упругого элемента, выполненный с возможностью измерения температуры аккумулятора;

причем по меньшей мере один из температурного датчика или упругого элемента контактирует с аккумулятором,

в котором площадь контакта упругого элемента с аккумулятором составляет от 15 мм² до 25 мм².

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упругий элемент является теплопроводным.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что температурный датчик расположен полностью внутри упругого элемента и упругий элемент контактирует с аккумулятором.

4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что первая часть температурного датчика расположена внутри упругого элемента, а вторая часть температурного датчика контактирует с аккумулятором.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что аккумуляторная опора образует гнездо и упругий элемент вставлен в гнездо.

6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что упругий элемент содержит силикон.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что теплопроводность упругого элемента составляет более 5 Вт/м*K.

8. Устройство по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что теплопроводность упругого элемента составляет более 5 Вт/м*K и менее 10 Вт/м*K.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, дополнительно содержащее:

нагревательный блок, выполненный с возможностью нагрева аэрозолеобразующего материала; и

контроллер, выполненный с возможностью:

включения нагревательного блока для начала нагрева аэрозолеобразующего материала;

определения, на основании температуры, замеренной температурным датчиком, превышает ли температура аккумулятора первое пороговое значение; и

если будет обнаружено, что температура аккумулятора превышает первое пороговое значение, выключения нагревательного блока, чтобы остановить нагрев аэрозолеобразующего материала.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что первое пороговое значение составляет от 30°C до 40°C.

11. Устройство по п. 9 или 10, отличающееся тем, что контроллер выполнен с возможностью:

включения нагревательного блока для начала нагрева аэрозолеобразующего материала, только если определено, что температура аккумулятора ниже второго порогового значения;

причем указанное второе пороговое значение ниже первого порогового значения.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что второе пороговое значение ниже первого порогового значения на величину от 5°C до°10°C.

13. Аэрозоль-генерирующая система, содержащая:

аэрозоль-генерирующее устройство по любому из пп. 1-12 и

курительный элемент, содержащий аэрозолеобразующий материал.