КОМПОНОВКА ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА, ИМЕЮЩАЯ КОЛЬЦЕВОЙ КАНАЛ Российский патент 2024 года по МПК A24F40/465 

Настоящее изобретение относится к компоновке для индукционного нагрева, содержащей кольцевой канал. Настоящее изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему компоновку для индукционного нагрева.

В уровне техники предложен ряд электрических систем, генерирующих аэрозоль, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, имеющее электрический нагреватель, используется для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, такого как табачный штранг. Одной из целей таких систем, генерирующих аэрозоль, является снижение количества известных вредных компонентов дыма, образуемых в результате горения и пиролитической деградации табака в обычных сигаретах. Обычно генерирующий аэрозоль субстрат обеспечен как часть генерирующего аэрозоль изделия, которое вставляется в полость в генерирующем аэрозоль устройстве. В некоторых известных системах для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, до температуры, при которой он способен выделять летучие компоненты, которые могут образовывать аэрозоль, резистивный нагревательный элемент, такой как нагревательная пластина, вставлен в субстрат, образующий аэрозоль, или расположен вокруг него, когда изделие размещено в устройстве, генерирующем аэрозоль. В других генерирующих аэрозоль системах вместо резистивного нагревательного элемента используется индукционный нагреватель. Индукционный нагреватель обычно содержит индукционную катушку, образующую часть генерирующего аэрозоль устройства, и токоприемник, расположенный таким образом, что он находится в тепловой близости к образующему аэрозоль субстрату. Индукционная катушка генерирует изменяющееся магнитное поле для генерирования вихревых токов и потерь на гистерезис в токоприемнике, вызывая нагревание токоприемника, тем самым нагревая субстрат, образующий аэрозоль.

Индукционный нагрев обеспечивает возможность генерирования аэрозоля без воздействия индукционной катушки на изделие, генерирующее аэрозоль. Это может увеличить легкость, с которой может быть очищено устройство. Однако при индукционном нагреве индукционная катушка может также вызывать вихревые токи и потери на гистерезис в смежных частях устройства, генерирующего аэрозоль. Это может снизить эффективность индукционного нагревателя и, следовательно, снизить эффективность устройства, генерирующего аэрозоль. Это также может привести к нежелательному нагреву смежных частей устройства, генерирующего аэрозоль. Это может представлять особую проблему в устройствах, генерирующих аэрозоль, содержащих более одной индукционной катушки, в которых каждая индукционная катушка расположена для нагрева различных частей токоприемника или различных токоприемников. Например, изменяющееся магнитное поле, генерируемое первой индукционной катушкой, может индуцировать электрический ток во второй индукционной катушке, которая, в свою очередь, может нагревать токоприемник, предназначенный для нагрева только второй индукционной катушкой.

Было бы желательно создать такую компоновку для индукционного нагрева, в которой были бы нивелированы или устранены указанные проблемы, присущие известным системам.

В соответствии с настоящим изобретением предложена компоновка для индукционного нагрева. Индукционное нагревательное устройство может содержать индукционную катушку. Индукционная катушка может быть скомпонована с возможностью генерирования изменяющегося магнитного поля, когда изменяющийся электрический ток протекает через индукционную катушку. Компоновка для индукционного нагрева может содержать концентратор потока. Концентратор потока может быть расположен вокруг индукционной катушки. Концентратор потока может искажать изменяющееся магнитное поле, генерируемое индукционной катушкой. Концентратор потока может иметь трубчатую форму. Концентратор потока может содержать основную часть, расположенную вокруг индукционной катушки. Основная часть может иметь внутренний диаметр. Основная часть может иметь первый конец. Основная часть может иметь второй конец. Концентратор потока может содержать первую концевую часть. Первая концевая часть может находиться на первом конце основной части. Первая концевая часть может иметь внутренний диаметр. Внутренний диаметр первой концевой части может быть меньше внутреннего диаметра основной части. Концентратор потока может содержать вторую концевую часть. Вторая концевая часть может находиться на втором конце основной части. Вторая концевая часть может иметь внутренний диаметр. Внутренний диаметр второй концевой части может быть меньше внутреннего диаметра основной части. Внутренняя поверхность концентратора потока может образовывать кольцевой канал между первой концевой частью и второй концевой частью. Индукционная катушка может быть расположена внутри кольцевого канала между первой концевой частью и второй концевой частью.

В соответствии с настоящим изобретением предложена компоновка для индукционного нагрева. Компоновка для индукционного нагрева содержит индукционную катушку, выполненную с возможностью генерирования изменяющегося магнитного поля при протекании изменяющегося электрического тока через индукционную катушку. Компоновка для индукционного нагрева также содержит концентратор потока, расположенный вокруг индукционной катушки для искажения изменяющегося магнитного поля, генерируемого индукционной катушкой. Концентратор потока имеет трубчатую форму и содержит основную часть, расположенную вокруг индукционной катушки. Основная часть имеет внутренний диаметр, первый конец и второй конец. Концентратор потока также содержит первую концевую часть на первом конце основной части. Первая концевая часть имеет внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр первой концевой части меньше внутреннего диаметра основной части. Концентратор потока также содержит вторую концевую часть на втором конце основной части. Вторая концевая часть имеет внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр второй концевой части меньше внутреннего диаметра основной части. Внутренняя поверхность концентратора потока образует кольцевой канал между первой концевой частью и второй концевой частью. Индукционная катушка расположена внутри кольцевого канала между первой концевой частью и второй концевой частью.

В соответствии с настоящим изобретением предложена компоновка для индукционного нагрева. Индукционное нагревательное устройство может содержать индукционную катушку. Индукционная катушка может быть скомпонована с возможностью генерирования изменяющегося магнитного поля, когда изменяющийся электрический ток протекает через индукционную катушку. Компоновка для индукционного нагрева может содержать концентратор потока. Концентратор потока может быть расположен вокруг индукционной катушки. Концентратор потока может искажать изменяющееся магнитное поле, генерируемое индукционной катушкой. Концентратор потока может иметь трубчатую форму. Концентратор потока может содержать кольцевой канал, образованный внутренней поверхностью концентратора потока. Индукционная катушка может быть расположена внутри кольцевого канала.

В соответствии с настоящим изобретением предложена компоновка для индукционного нагрева, содержащая индукционную катушку и концентратор потока. Индукционная катушка скомпонована с возможностью генерирования изменяющегося магнитного поля, когда изменяющийся электрический ток протекает через индукционную катушку. Концентратор потока расположен вокруг индукционной катушки для искажения изменяющегося магнитного поля, генерируемого индукционной катушкой. Концентратор потока имеет кольцевой канал, образованный внутренней поверхностью концентратора потока. Индукционная катушка расположена внутри кольцевого канала.

Концентратор потока может содержать основную часть, расположенную вокруг индукционной катушки, так что основная часть имеет внутренний диаметр, первый конец и второй конец. Концентратор потока также может содержать первую концевую часть на первом конце основной части. Первая концевая часть имеет внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр первой концевой части меньше внутреннего диаметра основной части. Концентратор потока может также содержать вторую концевую часть на втором конце основной части. Вторая концевая часть имеет внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр второй концевой части меньше внутреннего диаметра основной части. Кольцевой канал может быть образован между первой концевой частью и второй концевой частью.

В соответствии с настоящим изобретением предложена компоновка для индукционного нагрева. Индукционное нагревательное устройство может содержать индукционную катушку. Индукционная катушка может быть скомпонована с возможностью генерирования изменяющегося магнитного поля, когда изменяющийся электрический ток протекает через индукционную катушку. Компоновка для индукционного нагрева может содержать концентратор потока, расположенный вокруг индукционной катушки. Концентратор потока может быть расположен таким образом, чтобы искажать изменяющееся магнитное поле, генерируемое индукционной катушкой. Концентратор потока может иметь трубчатую форму. Концентратор потока и индукционная катушка могут быть расположены концентрически вокруг продольной оси. Форма поперечного сечения концентратора потока в продольном направлении вдоль продольной оси может содержать U-образную часть. Индукционная катушка может быть расположена внутри U-образной части.

В соответствии с настоящим изобретением предложена компоновка для индукционного нагрева, содержащая индукционную катушку и концентратор потока. Индукционная катушка скомпонована с возможностью генерирования изменяющегося магнитного поля, когда изменяющийся электрический ток протекает через индукционную катушку. Концентратор потока расположен вокруг индукционной катушки для искажения изменяющегося магнитного поля, генерируемого индукционной катушкой. Концентратор потока имеет трубчатую форму. Концентратор потока и индукционная катушка расположены концентрически вокруг продольной оси. Форма поперечного сечения концентратора потока в продольном направлении вдоль продольной оси содержит U-образную часть. Индукционная катушка расположена внутри U-образной части.

Индукционная катушка может быть первой индукционной катушкой, скомпонованной с возможностью генерирования первого изменяющегося магнитного поля, когда изменяющийся электрический ток протекает через первую индукционную катушку. Компоновка для индукционного нагрева может содержать вторую индукционную катушку, выполненную с возможностью генерирования второго изменяющегося магнитного поля при протекании изменяющегося электрического тока через вторую индукционную катушку.

Форма поперечного сечения концентратора потока в продольном направлении может содержать первую U-образную часть, в которой расположена первая индукционная катушка, и вторую U-образную часть, в которой расположена вторая индукционная катушка.

Концентратор потока может представлять собой первый концентратор потока, расположенный вокруг первой индукционной катушки. Компоновка для индукционного нагрева может содержать второй концентратор потока, расположенный вокруг второй индукционной катушки для искажения второго изменяющегося магнитного поля, генерируемого второй индукционной катушкой. Второй концентратор потока может иметь трубчатую форму, при этом второй концентратор потока и вторая индукционная катушка расположены концентрически вокруг продольной оси. Форма поперечного сечения второго концентратора потока в продольном направлении может содержать U-образную часть, в которой расположена вторая индукционная катушка.

В настоящем документе термин «субстрат, образующий аэрозоль» означает субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут высвобождаться в результате нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, обычно представляет собой изделие, генерирующее аэрозоль.

В данном документе термин «изделие, генерирующее аэрозоль» означает изделие, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может быть изделием, которое генерирует аэрозоль, непосредственно вдыхаемый пользователем, затягивающимся или делающим затяжку из мундштука на ближнем или пользовательском конце системы. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть одноразовым. Изделие, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, содержащий табак, в данном документе может называться табачным стиком.

В данном документе термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, с генерированием аэрозоля.

В данном документе термин «система, генерирующая аэрозоль» относится к комбинации устройства, генерирующего аэрозоль, и изделия, генерирующего аэрозоль. В системе, генерирующей аэрозоль, изделие, генерирующее аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль, взаимодействуют для генерирования аэрозоля.

Используемый в данном документе термин «длина» относится к наибольшему размеру в продольном направлении компоновки для индукционного нагрева, устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, или компонента компоновки для индукционного нагрева, устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль.

Используемый в данном документе термин «продольное поперечное сечение» используется для описания поперечного сечения компоновки для индукционного нагрева, устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, или компонента компоновки для индукционного нагрева, устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, в продольном направлении.

Компоновки для индукционного нагрева в соответствии с настоящим изобретением содержат концентратор потока. Преимущественно концентратор потока искажает изменяющееся магнитное поле, генерируемое индукционной катушкой. Преимущественно искажение изменяющегося магнитного поля может концентрировать или фокусировать изменяющееся магнитное поле. Например, концентратор потока может концентрировать или фокусировать изменяющееся магнитное поле в направлении токоприемника. Преимущественно это может повышать уровень тепла, генерируемого в токоприемнике для данного электрического тока внутри индукционной катушки.

Концентратор потока образует кольцевой канал или U-образную часть, в которой размещена индукционная катушка.

Преимущественно кольцевой канал или U-образная часть могут уменьшать или минимизировать степень распространения изменяющегося магнитного поля за пределы индукционной катушки. Другими словами, кольцевой канал или U-образная часть могут функционировать в качестве магнитного экрана. Преимущественно это может снизить нежелательную индукцию электрического тока в смежных токопроводящих компонентах.

Преимущественно кольцевой канал или U-образная часть могут способствовать удержанию индукционной катушки внутри концентратора потока. Например, индукционная катушка может удерживаться в кольцевом канале или U-образной части посредством посадки с натягом.

Индукционная катушка может быть первой индукционной катушкой, скомпонованной с возможностью генерирования первого изменяющегося магнитного поля, когда изменяющийся электрический ток протекает через первую индукционную катушку. Компоновка для индукционного нагрева может содержать вторую индукционную катушку, выполненную с возможностью генерирования второго изменяющегося магнитного поля при протекании изменяющегося электрического тока через вторую индукционную катушку.

Преимущественно первая и вторая индукционные катушки могут способствовать раздельному нагреву первого и второго токоприемников. Преимущественно первая и вторая индукционные катушки могут способствовать раздельному нагреву первой и второй частей одного токоприемника. Преимущественно первая и вторая индукционные катушки могут способствовать раздельному нагреву первого и второго субстратов, образующих аэрозоль. Преимущественно первая и вторая индукционные катушки могут способствовать раздельному нагреву первой и второй частей одного субстрата, образующего аэрозоль.

Концентратор потока может представлять собой первый концентратор потока, где основная часть представляет собой первую основную часть, расположенную вокруг первой индукционной катушки, и кольцевой канал представляет собой первый кольцевой канал. Компоновка для индукционного нагрева может содержать второй концентратор потока, расположенный вокруг второй индукционной катушки для искажения второго изменяющегося магнитного поля, генерируемого второй индукционной катушкой, при этом второй концентратор потока имеет трубчатую форму. Второй концентратор потока может содержать вторую основную часть, расположенную вокруг второй индукционной катушки, так что вторая основная часть имеет внутренний диаметр, первый конец и второй конец. Второй концентратор потока может содержать третью концевую часть на первом конце второй основной части, так что третья концевая часть имеет внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр третьей концевой части меньше внутреннего диаметра второй основной части. Второй концентратор потока также может содержать четвертую концевую часть на втором конце второй основной части, так что четвертая концевая часть имеет внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр четвертой концевой части меньше внутреннего диаметра второй основной части. Внутренняя поверхность второго концентратора потока может образовывать второй кольцевой канал между третьей концевой частью и четвертой концевой частью, при этом вторая индукционная катушка расположена внутри второго кольцевого канала между третьей концевой частью и четвертой концевой частью.

Преимущественно первая и вторая концевые части первого концентратора потока могут способствовать магнитному экранированию второй индукционной катушки от изменяющегося магнитного поля, генерируемого первой индукционной катушкой. Преимущественно это может уменьшить или минимизировать индукцию электрического тока во второй индукционной катушке изменяющимся магнитным полем, генерируемым первой индукционной катушкой.

Преимущественно третья и четвертая концевые части второго концентратора потока могут способствовать магнитному экранированию первой индукционной катушки от изменяющегося магнитного поля, генерируемого второй индукционной катушкой. Преимущественно это может уменьшить или минимизировать индукцию электрического тока в первой индукционной катушке изменяющимся магнитным полем, генерируемым второй индукционной катушкой.

Концентратор потока может быть расположен вокруг первой индукционной катушки и второй индукционной катушки для искажения первого и второго изменяющихся магнитных полей, генерируемых первой и второй индукционными катушками. Основная часть концентратора потока может представлять собой первую основную часть, расположенную вокруг первой индукционной катушки, и кольцевой канал может представлять собой первый кольцевой канал. Концентратор потока может содержать вторую основную часть, расположенную вокруг второй индукционной катушки, так что вторая основная часть имеет внутренний диаметр, первый конец и второй конец. Концентратор потока может содержать третью концевую часть на первом конце второй основной части, так что третья концевая часть имеет внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр третьей концевой части меньше внутреннего диаметра второй основной части. Вторая концевая часть может находиться на втором конце второй основной части таким образом, что вторая концевая часть расположена между первой основной частью и второй основной частью. Внутренний диаметр второй концевой части меньше внутреннего диаметра второй основной части. Внутренняя поверхность концентратора потока может образовывать второй кольцевой канал между второй концевой частью и третьей концевой частью. Вторая индукционная катушка может быть расположена внутри второго кольцевого канала между второй концевой частью и третьей концевой частью.

Преимущественно первая и вторая концевые части концентратора потока могут способствовать магнитному экранированию второй индукционной катушки от изменяющегося магнитного поля, генерируемого первой индукционной катушкой. Преимущественно это может уменьшить или минимизировать индукцию электрического тока во второй индукционной катушке изменяющимся магнитным полем, генерируемым первой индукционной катушкой.

Преимущественно вторая и третья концевые части концентратора потока могут способствовать экранированию магнитного поля первой индукционной катушки от изменяющегося магнитного поля, генерируемого второй индукционной катушкой. Преимущественно это может уменьшить или минимизировать индукцию электрического тока в первой индукционной катушке изменяющимся магнитным полем, генерируемым второй индукционной катушкой.

Индукционная катушка и кольцевой канал могут быть расположены концентрически вокруг продольной оси. Форма поперечного сечения кольцевого канала в продольном направлении вдоль продольной оси может быть U-образной. U-образная форма поперечного сечения может представлять собой прямоугольную U-образную форму поперечного сечения. Прямоугольная U-образная форма поперечного сечения может содержать центральный сегмент, образующий основную часть концентратора потока. Прямоугольная U-образная форма поперечного сечения может содержать первый концевой сегмент, проходящий по существу перпендикулярно основной части и образующий первую концевую часть концентратора потока. Прямоугольная U-образная форма поперечного сечения может содержать второй концевой сегмент, проходящий по существу перпендикулярно основной части и образующий вторую концевую часть концентратора потока.

В тех вариантах осуществления, в которых компоновка для индукционного нагрева содержит второй кольцевой канал и вторую индукционную катушку, вторая индукционная катушка и второй кольцевой канал могут быть расположены концентрически вокруг продольной оси. Форма поперечного сечения второго кольцевого канала в продольном направлении может быть U-образной. U-образная форма поперечного сечения может представлять собой прямоугольную U-образную форму поперечного сечения.

Индукционная катушка и кольцевой канал, образованные концентратором потока, могут быть расположены концентрически вокруг продольной оси. Концентратор потока может быть образован из отдельной первой части, имеющей полукруглую форму, и отдельной второй части, имеющей полукруглую форму, где первая часть и вторая часть совместно образуют трубчатую форму концентратора потока.

Преимущественно образование концентратора потока из первой и второй частей, каждая из которых имеет полукруглую форму, может способствовать сборке компоновки для индукционного нагрева. Например, концентратор потока может быть собран вокруг индукционной катушки путем размещения первой и второй частей вокруг индукционной катушки.

В тех вариантах осуществления, в которых компоновка для индукционного нагрева содержит первый концентратор потока и второй концентратор потока, по меньшей мере один из первого концентратора потока и второго концентратора потока может быть образован из отдельной первой части, имеющей полукруглую форму, и отдельной второй части, имеющей полукруглую форму, где первая часть и вторая часть совместно образуют трубчатую форму концентратора потока. Каждый из первого концентратора потока и второго концентратора потока может быть образован из отдельной первой части, имеющей полукруглую форму, и отдельной второй части, имеющей полукруглую форму, где первая часть и вторая часть совместно образуют трубчатую форму концентратора потока.

Концентратор потока может содержать множество отдельных кольцевых сегментов, расположенных последовательно для образования трубчатой формы концентратора потока.

Преимущественно образование концентратора потока из множества отдельных кольцевых сегментов может способствовать сборке компоновки для индукционного нагрева. Например, концентратор потока может быть собран вокруг индукционной катушки путем размещения последовательных отдельных кольцевых сегментов вокруг индукционной катушки.

Компоновка для индукционного нагрева может содержать первый отдельный кольцевой сегмент, образующий первую концевую часть концентратора потока. Компоновка для индукционного нагрева может содержать второй отдельный кольцевой сегмент, образующий вторую концевую часть концентратора потока. Компоновка для индукционного нагрева может содержать по меньшей мере один промежуточный отдельный кольцевой сегмент, образующий основную часть концентратора потока.

В тех вариантах осуществления, в которых концентратор потока содержит первую основную часть и вторую основную часть, по меньшей мере один промежуточный отдельный кольцевой сегмент может содержать по меньшей мере один первый промежуточный отдельный кольцевой сегмент, образующий первую основную часть, и по меньшей мере один второй промежуточный отдельный кольцевой сегмент, образующий вторую основную часть. Компоновка для индукционного нагрева может содержать третий отдельный кольцевой сегмент, образующий третью концевую часть концентратора потока.

В тех вариантах осуществления, в которых компоновка для индукционного нагрева содержит первый концентратор потока и второй концентратор потока, по меньшей мере один из первого концентратора потока и второго концентратора потока может содержать множество отдельных кольцевых сегментов, расположенных последовательно для образования трубчатой формы концентратора потока. Каждый из первого концентратора потока и второго концентратора потока может содержать множество отдельных кольцевых сегментов, расположенных последовательно для образования трубчатой формы концентратора потока.

По меньшей мере один промежуточный отдельный кольцевой сегмент может представлять собой по меньшей мере один первый промежуточный отдельный кольцевой сегмент, образующий первую основную часть первого концентратора потока. Компоновка для индукционного нагрева может содержать третий отдельный кольцевой сегмент, образующий третью концевую часть второго концентратора потока. Компоновка для индукционного нагрева может содержать четвертый отдельный кольцевой сегмент, образующий четвертую концевую часть второго концентратора потока. Компоновка для индукционного нагрева может содержать по меньшей мере один второй промежуточный отдельный кольцевой сегмент, образующий вторую основную часть второго концентратора потока.

Теперь будут описаны предпочтительные и необязательные особенности концентраторов потока для компоновок для индукционного нагрева в соответствии с настоящим изобретением. В тех вариантах осуществления, в которых компоновка для индукционного нагрева содержит первый концентратор потока и второй концентратор потока, каждый из предпочтительных и необязательных особенностей может относиться к первому концентратору потока, второму концентратору потока или первому концентратору потока и второму концентратору потока.

Предпочтительно концентратор потока характеризуется высокой относительной магнитной проницаемостью. Преимущественно высокая относительная магнитная проницаемость способствует концентрации или фокусировке изменяющегося магнитного поля, генерируемого индукционной катушкой.

В данном документе и в уровне техники термин «относительная магнитная проницаемость» относится к отношению магнитной проницаемости материала или среды, такой как концентратор потока, к магнитной проницаемости свободного пространства, «µ₀», где µ₀ составляет 4π×10⁻⁷ Ньютонов на квадратный ампер.

Предпочтительно концентратор потока характеризуется относительной магнитной проницаемостью, составляющей по меньшей мере приблизительно 5 при 25 градусах по Цельсию, например, по меньшей мере приблизительно 10, по меньшей мере приблизительно 20, по меньшей мере приблизительно 30, по меньшей мере приблизительно 40, по меньшей мере приблизительно 50, по меньшей мере приблизительно 60, по меньшей мере приблизительно 80 или по меньшей мере приблизительно 100. Эти приведенные в качестве примера значения относятся к значениям относительной магнитной проницаемости для частоты от 6 до 8 мегагерц и температуры 25 градусов по Цельсию.

Концентратор потока может быть выполнен из любого подходящего материала или комбинации материалов. Предпочтительно концентратор потока содержит ферромагнитный материал. Концентратор потока может содержать ферритовый материал, ферритовый порошок в связующем веществе или любой другой подходящий материал, в том числе ферритовый материал. Подходящие ферритовые материалы включают ферритное железо, ферромагнитную сталь и нержавеющую сталь.

Теперь будут описаны предпочтительные и необязательные особенности индукционных катушек для компоновок для индукционного нагрева в соответствии с настоящим изобретением. В тех вариантах осуществления, в которых компоновка для индукционного нагрева содержит первую индукционную катушку и вторую индукционную катушку, каждая из предпочтительных и необязательных особенностей может относиться к первой индукционной катушке, второй индукционной катушке или первой индукционной катушке и второй индукционной катушке.

Индукционная катушка генерирует изменяющееся магнитное поле, когда на индукционную катушку подается изменяющийся электрический ток. В предпочтительных вариантах осуществления изменяющийся электрический ток представляет собой переменный электрический ток. Индукционная катушка генерирует переменное магнитное поле при подаче переменного электрического тока на индукционную катушку. Таким образом, в предпочтительных вариантах осуществления термин «изменяющийся электрический ток» представляет собой переменный электрический ток, а термин «изменяющееся магнитное поле» представляет собой переменное магнитное поле.

Предпочтительно индукционная катушка представляет собой трубчатую индукционную катушку. Индукционная катушка может быть спирально намотана вокруг продольной оси. Индукционная катушка может быть продолговатой. В частности, предпочтительно индукционная катушка может быть удлиненной трубчатой индукционной катушкой. Индукционная катушка может иметь любое подходящее поперечное сечение. Например, индукционная катушка может иметь круглое, эллиптическое, квадратное, прямоугольное, треугольное или другое многоугольное поперечное сечение.

Индукционная катушка может быть образована из любого подходящего материала. Индукционная катушка образована из токопроводящего материала. Предпочтительно индукционная катушка образована из металла или металлического сплава.

В некоторых вариантах осуществления вторая индукционная катушка по существу идентична первой индукционной катушке. Другими словами, первая индукционная катушка и вторая индукционная катушка имеют одинаковую форму, размеры и количество витков. Преимущественно идентичные первая и вторая индукционные катушки могут упростить изготовление компоновки для индукционного нагрева.

В некоторых вариантах осуществления вторая индукционная катушка отличается от первой индукционной катушки. Например, вторая индукционная катушка может иметь по меньшей мере одно из следующего: другую длину, другое количество витков или другое поперечное сечение, чем первая индукционная катушка. Преимущественно различные первая и вторая индукционные катушки могут генерировать различные изменяющиеся магнитные поля. Преимущественно различные изменяющиеся магнитные поля могут быть использованы для нагрева различных частей токоприемника до различных температур. Преимущественно различные изменяющиеся магнитные поля могут быть использованы для нагрева различных токоприемников до различных температур.

Первая индукционная катушка и вторая индукционная катушка могут быть расположены в любом подходящем расположении. В частности, предпочтительно первая индукционная катушка и вторая индукционная катушка коаксиально выровнены вдоль оси. Если первая индукционная катушка и вторая индукционная катушка являются удлиненными трубчатыми индукционными катушками, первая индукционная катушка и вторая индукционная катушка могут быть коаксиально выровнены вдоль продольной оси.

Компоновка для индукционного нагрева может содержать токоприемник. В данном документе термин «токоприемник» относится к элементу, содержащему материал, который способен преобразовывать магнитную энергию в тепло. Когда токоприемник расположен в изменяющемся магнитном поле, токоприемник нагревается. Нагревание токоприемника может быть результатом по меньшей мере одного из потерь на гистерезис и вихревых токов, индуцированных в токоприемнике, в зависимости от электрических и магнитных свойств материала токоприемника.

Предпочтительно индукционная катушка расположена вокруг по меньшей мере части токоприемника.

В тех вариантах осуществления, в которых компоновка для индукционного нагрева содержит первую индукционную катушку и вторую индукционную катушку, первая индукционная катушка может быть расположена вокруг первой части токоприемника, а вторая индукционная катушка может быть расположена вокруг второй части токоприемника.

Токоприемник может представлять собой первый токоприемник, при этом первая индукционная катушка расположена вокруг по меньшей мере части первого токоприемника. Компоновка для индукционного нагрева может содержать второй токоприемник, при этом вторая индукционная катушка расположена вокруг по меньшей мере части второго токоприемника.

Предпочтительно компоновка для индукционного нагрева содержит перегородку между первым токоприемником и вторым токоприемником, при этом перегородка термически изолирует первый токоприемник от второго токоприемника. Перегородка может быть любого подходящего размера для термической изоляции первого токоприемника от второго токоприемника.

Компоновка для индукционного нагрева может содержать промежуточный элемент, размещенный между первым токоприемником и вторым токоприемником. Промежуточный элемент может быть размещен в перегородке между первым токоприемником и вторым токоприемником. Промежуточный элемент может проходить между первым токоприемником и вторым токоприемником. Промежуточный элемент может соприкасаться с концом первого токоприемника. Промежуточный элемент может соприкасаться с концом второго токоприемника. Промежуточный элемент может быть прикреплен к концу первого токоприемника. Промежуточный элемент может быть прикреплен к концу второго токоприемника. Промежуточный элемент может соединять второй токоприемник с первым токоприемником.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления первый токоприемник и второй токоприемник представляют собой трубчатые токоприемники, а промежуточный элемент представляет собой трубчатый промежуточный элемент. В этих вариантах осуществления трубчатый первый токоприемник, трубчатый второй токоприемник и трубчатый промежуточный элемент могут быть по существу выровнены.

Промежуточный элемент может быть образован из любого подходящего материала. Промежуточный элемент может содержать теплоизоляционный материал для тепловой изоляции первого токоприемника от второго токоприемника. Подходящие материалы включают полиэфирэфиркетон, жидкокристаллические полимеры, цементы, стекла, диоксид циркония, нитрид кремния, оксид алюминия и их комбинации.

Теперь будут описаны предпочтительные и необязательные особенности токоприемников для компоновок для индукционного нагрева в соответствии с настоящим изобретением. В тех вариантах осуществления, в которых компоновка для индукционного нагрева содержит первый токоприемник и второй токоприемник, каждая из предпочтительных и необязательных особенностей может относиться к первому токоприемнику, второму токоприемнику или первому токоприемнику и второму токоприемнику.

Предпочтительно токоприемник представляет собой трубчатый токоприемник. Предпочтительно трубчатый токоприемник образует полость для размещения по меньшей мере части субстрата, образующего аэрозоль. Полость может быть открыта на одном конце. Полость может быть открыта на обоих концах.

Если токоприемник представляет собой трубчатый токоприемник, образующий полость, открытую на одном конце или на обоих концах, то предпочтительно токоприемник является по существу непроницаемым для газа от внешней поверхности токоприемника к внутренней поверхности токоприемника. Другими словами, предпочтительно токоприемник является по существу непроницаемым для газа через боковые стенки токоприемника.

Токоприемник может содержать любой подходящий материал. Токоприемник может быть выполнен из любого материала, который может быть подвергнут индукционному нагреву до температуры, достаточной для аэрозолизации образующего аэрозоль субстрата. Предпочтительные токоприемники могут быть нагреты до температуры свыше приблизительно 250 градусов по Цельсию. Предпочтительные токоприемники могут быть образованы из токопроводящего материала. В данном документе термин «токопроводящий» относится к материалам, имеющим удельное электрическое сопротивление меньше или равное 1×10^-4 Ом-метр при 20 градусах по Цельсию. Предпочтительные токоприемники могут быть образованы из теплопроводного материала. В данном документе термин «теплопроводный материал» используется для описания материала, имеющего теплопроводность по меньшей мере 10 ватт на метр-кельвин при 23 градусах по Цельсию и относительной влажности 50 процентов, которая измерена с помощью модифицированного метода нестационарного плоского источника (MTPS).

Подходящие материалы для токоприемника включают графит, молибден, карбид кремния, нержавеющую сталь, ниобий, алюминий, никель, содержащие никель соединения, титан и композиты из металлических материалов. Некоторые предпочтительные токоприемники содержат металл или углерод. Некоторые предпочтительные токоприемники могут содержать ферромагнитный материал, например, ферритное железо, ферромагнитный сплав, такой как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, ферромагнитные частицы и феррит. Некоторые предпочтительные токоприемники состоят из ферромагнитного материала. Подходящий токоприемник может содержать алюминий. Подходящий токоприемник может состоять из алюминия. Токоприемник может содержать по меньшей мере приблизительно 5 процентов, по меньшей мере приблизительно 20 процентов, по меньшей мере приблизительно 50 процентов или по меньшей мере приблизительно 90 процентов ферромагнитных или парамагнитных материалов.

В соответствии с настоящим изобретением предложено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее любую из компоновок для индукционного нагрева, описанных в данном документе.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать источник питания. Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, содержит источник питания.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать контроллер. Контроллер может быть расположен таким образом, чтобы подавать изменяющийся электрический ток от источника питания к каждой индукционной катушке. Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, содержит контроллер, расположенный для подачи изменяющегося электрического тока от источника питания к каждой индукционной катушке.

Источник питания может представлять собой источник питания постоянного тока. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления источник питания представляет собой батарею, такую как перезаряжаемая литий-ионная батарея. Источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке. Источник питания может иметь емкость, которая позволяет накапливать достаточное количество энергии для одного или более применений устройства. Например, источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует типовому времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения предварительно заданного количества использований устройства или отдельных активаций. В одном варианте осуществления источник питания представляет собой источник питания постоянного тока, имеющий напряжение постоянного тока в диапазоне от приблизительно 2,5 вольт до приблизительно 4,5 вольт и силу постоянного тока в диапазоне от приблизительно 1 ампера до приблизительно 10 ампер (соответствующие мощности источника питания в диапазоне от приблизительно 2,5 ватт до приблизительно 45 ватт).

Контроллер может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную схему (ASIC) или другую электронную схему, способную обеспечивать управление. Контроллер может содержать дополнительные электронные компоненты. Контроллер может быть выполнен с возможностью регулирования подачи тока на каждую индукционную катушку. Ток может подаваться на индукционную катушку непрерывно после активации устройства, генерирующего аэрозоль, или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке.

Контроллер может быть выполнен с возможностью подачи изменяющегося электрического тока на индукционную катушку с частотой от приблизительно 5 килогерц до приблизительно 500 килогерц.

Контроллер может быть выполнен с возможностью подачи высокочастотного изменяющегося тока на индукционную катушку. В данном документе термин «высокочастотный изменяющийся ток» обозначает изменяющийся ток с частотой от приблизительно 500 килогерц до приблизительно 30 мегагерц. Высокочастотный изменяющийся ток может иметь частоту от приблизительно 1 мегагерца до приблизительно 30 мегагерц, например, от приблизительно 1 мегагерца до приблизительно 10 мегагерц или, например, от приблизительно 5 мегагерц до приблизительно 8 мегагерц.

В тех вариантах осуществления, в которых компоновка для индукционного нагрева содержит первую индукционную катушку и вторую индукционную катушку, контроллер может подавать первый изменяющийся электрический ток на первую индукционную катушку в течение первого периода времени, и контроллер может подавать второй изменяющийся электрический ток на вторую индукционную катушку в течение второго периода времени.

Первый период времени может быть таким же, как второй период времени. Другими словами, контроллер может одновременно подавать первый и второй изменяющиеся электрические токи.

Первый период времени может отличаться от второго периода времени. Первый период времени может быть длиннее второго периода времени. Первый период времени может быть короче второго периода времени. Первый период времени может частично перекрывать второй период времени. Первый период времени может полностью перекрывать второй период времени. Первый период времени и второй период времени могут совсем не перекрываться. Первый период времени и второй период времени могут быть последовательными.

Контроллер может преимущественно содержать преобразователь постоянного тока в переменный. Преобразователь постоянного тока в переменный может содержать усилитель мощности класса C, класса D или класса E.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать корпус устройства. Корпус устройства может быть продолговатым. Корпус устройства может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более из таких материалов, или термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Предпочтительно материал является легким и нехрупким.

Корпус устройства может образовывать камеру индукционного нагрева. Предпочтительно компоновка для индукционного нагрева расположена внутри камеры индукционного нагрева.

Корпус устройства может содержать впускное отверстие для воздуха. Впускное отверстие для воздуха может быть выполнено с возможностью обеспечения втягивания окружающего воздуха в корпус устройства. Корпус устройства может содержать любое подходящее количество впускных отверстий для воздуха. Корпус устройства может содержать множество впускных отверстий для воздуха.

Корпус устройства может содержать выпускное отверстие для воздуха. Выпускное отверстие для воздуха может быть выполнено с возможностью обеспечения проникновения воздуха в полость устройства изнутри корпуса устройства. Корпус устройства может содержать любое подходящее количество выпускных отверстий для воздуха. Корпус устройства может содержать множество выпускных отверстий для воздуха.

В некоторых вариантах осуществления корпус устройства, генерирующего аэрозоль, содержит мундштук. Мундштук может содержать по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха. Мундштук может содержать более одного впускного отверстия для воздуха. Одно или более впускных отверстий для воздуха могут снижать температуру аэрозоля перед его доставкой пользователю и могут снижать концентрацию аэрозоля перед его доставкой пользователю.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать датчик температуры. Датчик температуры может быть расположен таким образом, чтобы определять температуру компоновки для индукционного нагрева. В тех вариантах осуществления, в которых компоновка для индукционного нагрева содержит токоприемник, датчик температуры может быть расположен так, чтобы определять температуру токоприемника. В тех вариантах осуществления, в которых компоновка для индукционного нагрева содержит первый токоприемник и второй токоприемник, устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать первый датчик температуры, расположенный так, чтобы определять температуру первого токоприемника, и второй датчик температуры, расположенный так, чтобы определять температуру второго токоприемника.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать пользовательский интерфейс для активации устройства, например, кнопку для инициирования нагревания субстрата, образующего аэрозоль.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать дисплей для отображения состояния устройства или субстрата, образующего аэрозоль.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать датчик затяжки, для определения того, что пользователь осуществляет затяжку из системы, генерирующей аэрозоль.

Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является портативным. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с традиционной сигарой или сигаретой. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину, составляющую от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 150 миллиметров. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров.

Согласно настоящему изобретению, предложена система, генерирующая аэрозоль, содержащая любое из устройств, генерирующих аэрозоль, описанных в данном документе.

Генерирующая аэрозоль система может дополнительно содержать генерирующее аэрозоль изделие. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать субстрат, образующий аэрозоль.

Предпочтительно генерирующее аэрозоль изделие выполнено с возможностью по меньшей мере частичного размещения в полости устройства, генерирующего аэрозоль. Компоновка для индукционного нагрева может образовывать полость для размещения изделия, генерирующего аэрозоль. В тех вариантах осуществления, в которых компоновка для индукционного нагрева содержит токоприемник, токоприемник может образовывать полость.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Никотиносодержащий субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой матрицу из никотиновой соли.

Субстрат, образующий аэрозоль, может быть жидким. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать твердые компоненты и жидкие компоненты. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, является твердым.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие вкусоароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован посредством агломерации сыпучего табака. В особенно предпочтительном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, содержит собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала. В данном документе термин «гофрированный лист» обозначает лист, имеющий множество по существу параллельных складок или гофров.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу устойчивыми к термическому разложению при рабочей температуре системы. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительные вещества для образования аэрозоля могут включать многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол. Предпочтительно вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин. При наличии, гомогенизированный табачный материал может иметь содержание вещества для образования аэрозоля, равное или превышающее 5 масс. % в пересчете на сухой вес, например, от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 масс. % в пересчете на сухой вес. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь любую подходящую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть по существу продолговатым. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине.

Субстрат, образующий аэрозоль, может быть обеспечен в виде сегмента, генерирующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль. Сегмент, генерирующий аэрозоль, может содержать несколько единиц субстрата, образующего аэрозоль. Сегмент, генерирующий аэрозоль, может содержать первый субстрат, образующий аэрозоль, и второй субстрат, образующий аэрозоль. В некоторых вариантах осуществления второй субстрат, образующий аэрозоль, является по существу одинаковым с первым субстратом, образующим аэрозоль. В некоторых вариантах осуществления второй субстрат, образующий аэрозоль, отличается от первого субстрата, образующего аэрозоль.

В случае, когда сегмент, генерирующий аэрозоль, содержит несколько единиц субстрата, образующего аэрозоль, количество единиц субстрата, образующего аэрозоль, может быть таким же, как и количество индукционных катушек в компоновке для индукционного нагрева.

Сегмент, генерирующий аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Сегмент, генерирующий аэрозоль, может быть по существу продолговатым. Сегмент, генерирующий аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине.

В случае, когда сегмент, генерирующий аэрозоль, содержит несколько единиц субстрата, образующего аэрозоль, единицы субстрата, образующего аэрозоль, могут быть расположены конец к концу вдоль оси сегмента, генерирующего аэрозоль. В некоторых вариантах осуществления сегмент, генерирующий аэрозоль, может содержать перегородку между смежными единицами субстрата, образующего аэрозоль.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 100 миллиметров. В некоторых вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, имеет общую длину приблизительно 45 миллиметров. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров. В некоторых вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр приблизительно 7,2 миллиметра.

Сегмент, генерирующий аэрозоль, может иметь длину от приблизительно 7 миллиметров до приблизительно 15 миллиметров. В некоторых вариантах осуществления сегмент, генерирующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 10 миллиметров или 12 миллиметров.

Сегмент, генерирующий аэрозоль, предпочтительно имеет внешний диаметр, который приблизительно равен внешнему диаметру изделия, генерирующего аэрозоль. Внешний диаметр сегмента, генерирующего аэрозоль, может быть от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров. В одном варианте осуществления сегмент, генерирующий аэрозоль, может иметь внешний диаметр приблизительно 7,2 миллиметра.

Генерирующее аэрозоль изделие может содержать заглушку фильтра. Заглушка фильтра может быть расположена на мундштучном конце изделия, генерирующего аэрозоль. Заглушка фильтра может представлять собой ацетилцеллюлозную заглушку фильтра. В некоторых вариантах осуществления заглушка фильтра может иметь длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления заглушка фильтра может иметь длину приблизительно 7 миллиметров.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать наружную обертку. Наружная обертка может быть образована из бумаги. Наружная обертка может быть проницаемой для газа в сегменте, генерирующем аэрозоль. В частности, в вариантах осуществления, предусматривающих несколько единиц субстрата, образующего аэрозоль, наружная обертка может содержать перфорационные отверстия или другие впускные отверстия для воздуха на границе между смежными единицами субстрата, образующего аэрозоль. В случае, если перегородка предусмотрена между смежными единицами субстрата, образующего аэрозоль, наружная обертка может содержать перфорационные отверстия или другие впускные отверстия для воздуха на перегородке. Это может обеспечить непосредственно обеспечение субстрата, образующего аэрозоль, воздухом, который не втягивается через другой субстрат, образующий аэрозоль. Это может увеличить количество воздуха, принимаемое каждым субстратом, образующим аэрозоль. Это может улучшить характеристики генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может также содержать перегородку между субстратом, образующим аэрозоль, и заглушкой фильтра. Перегородка может иметь размер в диапазоне от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 25 миллиметров. Перегородка может составлять приблизительно 18 миллиметров.

Варианты осуществления настоящего изобретения далее будут описаны исключительно в качестве примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - продольный вид в поперечном сечении компоновки для индукционного нагрева в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 - вид в поперечном сечении компоновки для индукционного нагрева с Фиг. 1 по линии 1-1 в частично разобранном состоянии;

Фиг. 3 - вид в поперечном сечении системы, генерирующей аэрозоль, содержащей изделие, генерирующее аэрозоль и устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее компоновку для индукционного нагрева с Фиг. 1;

Фиг. 4 - система, генерирующая аэрозоль, с Фиг. 3 с изделием, генерирующим аэрозоль, вставленным в устройство, генерирующее аэрозоль;

Фиг. 5 - продольный вид в поперечном сечении компоновки для индукционного нагрева в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 6 - продольный вид в поперечном сечении компоновки для индукционного нагрева в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 1 показан продольный вид в поперечном сечении компоновки 10 для индукционного нагрева в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Компоновка 10 для индукционного нагрева содержит первую индукционную катушку 12 и вторую индукционную катушку 14, расположенные коаксиально вокруг трубчатого токоприемника 16 вдоль продольной оси 18 компоновки 10 для индукционного нагрева. Токоприемник 16 образует полость 19, в которой может быть размещен субстрат, образующий аэрозоль, для нагрева с помощью компоновки 10 для индукционного нагрева.

Компоновка 10 для индукционного нагрева содержит первый концентратор 20 потока, расположенный вокруг первой индукционной катушки 12, и второй концентратор 22 потока, расположенный вокруг второй индукционной катушки 14. Каждый из первого и второго концентраторов 20, 22 потока образован из ферромагнитного материала.

Первый концентратор 20 потока имеет трубчатую форму и содержит первую основную часть 24, расположенную вокруг первой индукционной катушки 12, первую концевую часть 26 на первом конце первой основной части 24 и вторую концевую часть 28 на втором конце первой основной части 24. Каждая из первой и второй концевых частей 26, 28 имеет внутренний диаметр, который меньше внутреннего диаметра первой основной части 24. Внутренняя поверхность 30 первого концентратора 20 потока образует первый кольцевой канал 32 между первой концевой частью 26 и второй концевой частью 28. Первая индукционная катушка 12 расположена внутри первого кольцевого канала 32 между первой концевой частью 26 и второй концевой частью 28.

Второй концентратор 22 потока имеет трубчатую форму и содержит вторую основную часть 34, расположенную вокруг второй индукционной катушки 14, третью концевую часть 36 на первом конце второй основной части 34 и четвертую концевую часть 38 на втором конце второй основной части 34. Каждая из третьей и четвертой концевых частей 36, 38 имеет внутренний диаметр, который меньше внутреннего диаметра второй основной части 34. Внутренняя поверхность 40 второго концентратора 22 потока образует второй кольцевой канал 42 между третьей концевой частью 36 и четвертой концевой частью 38. Вторая индукционная катушка 14 расположена внутри второго кольцевого канала 42 между третьей концевой частью 36 и четвертой концевой частью 38.

Когда на первую индукционную катушку 12 подается изменяющийся электрический ток, первая индукционная катушка 12 генерирует изменяющееся магнитное поле. Форма первого концентратора 20 потока и, в частности, первая и вторая концевые части 26, 28 искажают изменяющееся магнитное поле таким образом, что изменяющееся магнитное поле концентрируется в первой части токоприемника 16, расположенной внутри первой индукционной катушки 12. Изменяющееся магнитное поле, генерируемое первой индукционной катушкой 12, индуцирует вихревые токи в первой части токоприемника 16, что приводит к нагреву первой части токоприемника 16. Преимущественно концентрирование изменяющегося магнитного поля в первой части токоприемника 16 первым концентратором 20 потока снижает или минимизирует нагрев второй части токоприемника 16, расположенной внутри второй индукционной катушки 14, изменяющимся магнитным полем, генерируемым первой индукционной катушкой 12.

Когда на вторую индукционную катушку 14 подается изменяющийся электрический ток, вторая индукционная катушка 14 генерирует изменяющееся магнитное поле. Форма второго концентратора 22 потока и, в частности, первая и вторая концевые части 36, 38 искажают изменяющееся магнитное поле таким образом, что изменяющееся магнитное поле концентрируется во второй части токоприемника 16, расположенной внутри второй индукционной катушки 14. Изменяющееся магнитное поле, генерируемое второй индукционной катушкой 14, индуцирует вихревые токи во второй части токоприемника 16, что приводит к нагреву второй части токоприемника 16. Преимущественно концентрирование изменяющегося магнитного поля во второй части токоприемника 16 вторым концентратором 22 потока снижает или минимизирует нагрев первой части токоприемника 16, расположенной внутри первой индукционной катушки 12, изменяющимся магнитным полем, генерируемым второй индукционной катушкой 14.

На Фиг. 2 показан вид в поперечном разрезе компоновки 10 для индукционного нагрева по Фиг. 1 вдоль линии 1-1 в частично разобранном состоянии. Первый концентратор 20 потока содержит отдельную первую часть 44, имеющую полукруглую форму, и отдельную вторую часть 46, имеющую полукруглую форму. Когда отдельные первая и вторая части 44, 46 объединены, они образуют трубчатую форму первого концентратора 20 потока. Преимущественно образование первого концентратора 20 потока из первой и второй частей 44, 46, каждая из которых имеет полукруглую форму, облегчает сборку компоновки 10 для индукционного нагрева. Например, как показано на Фиг. 2, первая индукционная катушка 12 может быть расположена над первой частью токоприемника 16. Затем первая и вторая части 44, 46 могут быть расположены вокруг первой индукционной катушки 12 и приведены в контакт друг с другом с образованием первого концентратора 20 потока. Такое же расположение можно использовать для сборки второго концентратора 22 потока. Другими словами, второй концентратор 22 потока также может быть образован из отдельных первой и второй частей, каждая из которых имеет полукруглую форму.

На Фиг. 3 показан вид в поперечном сечении системы 100, генерирующей аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система 100, генерирующая аэрозоль, содержит устройство 102, генерирующее аэрозоль, содержащее компоновку 10 для индукционного нагрева по Фиг. 1. Система 100, генерирующая аэрозоль, содержит изделие 200, генерирующее аэрозоль.

Устройство 102, генерирующее аэрозоль, содержит по существу цилиндрический корпус 103 устройства с формой и размером, подобными традиционной сигаре. Корпус 103 устройства образует полость 104 устройства на ближнем конце. Полость 104 устройства является по существу цилиндрической, открытой на ближнем конце и по существу закрытой на дальнем конце, противоположном ближнему концу. Полость 104 устройства выполнена с возможностью размещения части изделия 200, генерирующего аэрозоль. Соответственно, диаметр полости 104 устройства по существу подобный диаметру изделия 200, генерирующего аэрозоль.

Устройство 102, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит источник 106 питания в форме перезаряжаемой никель-кадмиевой батареи, контроллер 108 в форме печатной платы, содержащий микропроцессор, электрический разъем 109, и компоновку 10 для индукционного нагрева. Источник 106 питания, контроллер 108 и компоновка 10 для индукционного нагрева размещены внутри корпуса 103 устройства. Компоновка 10 для индукционного нагрева устройства 102, генерирующего аэрозоль, расположена на ближнем конце устройства 102 и в целом расположена вокруг полости 104 устройства. Электрический разъем 109 расположен на дальнем конце корпуса 103 устройства, противоположном полости 104 устройства.

Контроллер 108 выполнен с возможностью управления подачей питания от источника 106 питания к компоновке 10 для индукционного нагрева. Контроллер 108 дополнительно содержит преобразователь постоянного тока в переменный, содержащий усилитель мощности класса D, и выполнен с возможностью подачи по меньшей мере одного изменяющегося электрического тока на компоновку 10 для индукционного нагрева. Контроллер 108 также выполнен с возможностью управления перезарядкой источника 106 питания от электрического разъема 109. Кроме того, контроллер 108 содержит датчик затяжки (не показан), выполненный с возможностью обнаружения, что пользователь осуществляет затяжку на изделии, генерирующем аэрозоль, размещенном в полости 104 устройства.

Первая индукционная катушка 12 соединена с контроллером 108 и источником 106 питания, и контроллер 108 выполнен с возможностью подачи изменяющегося электрического тока на первую индукционную катушку 12. Когда изменяющийся электрический ток подается на первую индукционную катушку 12, первая индукционная катушка 12 генерирует изменяющееся магнитное поле, которое нагревает первую часть токоприемника 16 посредством индукции.

Вторая индукционная катушка 14 соединена с контроллером 108 и источником 106 питания, и контроллер 108 выполнен с возможностью подачи изменяющегося электрического тока на вторую индукционную катушку 14. Когда изменяющийся электрический ток подается на вторую индукционную катушку 14, вторая индукционная катушка 14 генерирует изменяющееся магнитное поле, которое нагревает вторую часть токоприемника 16 посредством индукции.

Корпус 103 устройства также образует впускное отверстие 180 для воздуха в непосредственной близости к дальнему концу полости 106 устройства. Впускное отверстие 180 для воздуха выполнено с возможностью обеспечения втягивания окружающего воздуха в корпус 103 устройства. Канал для потока воздуха образован через устройство между впускным отверстием 180 для воздуха и выпускным отверстием для воздуха на дальнем конце полости 104 устройства для обеспечения втягивания воздуха из впускного отверстия 180 для воздуха в полость 104 устройства.

Изделие 200, генерирующее аэрозоль, содержит субстрат 202, образующий аэрозоль, в форме цилиндрического стержня и содержащий табак. Цилиндрический стержень субстрата 202, образующего аэрозоль, имеет длину, по существу равную длине полости 104 устройства. Изделие 200, генерирующее аэрозоль, также содержит трубчатый охлаждающий сегмент 204, фильтрующий сегмент 206 и сегмент 208 на мундштучном конце. Субстрат 202, образующий аэрозоль, трубчатый охлаждающий сегмент 204, фильтрующий сегмент 206 и сегмент 208 на мундштучном конце удерживаются вместе с помощью наружной обертки 210.

Как показано на Фиг. 4, когда субстрат 202, образующий аэрозоль, изделия 200, генерирующего аэрозоль, размещен в полости 104 устройства, длина субстрата 202, образующего аэрозоль, такова, что субстрат 202, образующий аэрозоль, проходит по всей длине компоновки 10 для индукционного нагрева.

При использовании, когда изделие 200, генерирующее аэрозоль, размещено в полости 104 устройства, пользователь может осуществлять затяжку на ближнем конце изделия 200, генерирующего аэрозоль, чтобы вдохнуть аэрозоль, генерируемый системой 100, генерирующей аэрозоль. Когда пользователь осуществляет затяжку на ближнем конце изделия 200, генерирующего аэрозоль, воздух втягивается в корпус 103 устройства на впускном отверстии 180 для воздуха, и по каналу для потока воздуха втягивается в полость 104 устройства. Воздух втягивается в изделие 200, генерирующее аэрозоль, на ближнем конце субстрата 202, образующего аэрозоль, через выпускное отверстие в дальнем конце полости 104 устройства.

Контроллер 108 устройства 102, генерирующего аэрозоль, выполнен с возможностью подачи питания на первую и вторую индукционные катушки 12, 14 компоновки 10 для индукционного нагрева в соответствии с предварительно заданным профилем нагрева. Предварительно заданный профиль нагрева включает подачу изменяющегося электрического тока на первую индукционную катушку 12 для нагрева первой части токоприемника 16 до рабочей температуры в течение первого периода времени. Предварительно заданный профиль нагрева также включает подачу изменяющегося электрического тока на вторую индукционную катушку 14 для нагрева второй части токоприемника 16 до рабочей температуры в течение второго периода времени. В данном варианте осуществления первый период времени и второй период времени частично перекрываются. Другими словами, второй период времени начинается по истечении части первого периода времени, а первый период времени заканчивается по истечении части второго периода времени. Однако будет понятно, что контроллер 108 может быть выполнен с возможностью подачи питания на первую и вторую индукционные катушки 12, 14 в соответствии с другим профилем нагрева в зависимости от желаемой доставки аэрозоля пользователю. В некоторых вариантах осуществления устройство 102, генерирующее аэрозоль, может контролироваться пользователем для изменения профиля нагрева.

На Фиг. 5 показан продольный вид в поперечном сечении компоновки 310 для индукционного нагрева в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Компоновка 310 для индукционного нагрева, показанная на Фиг. 5, аналогична компоновке 10 для индукционного нагрева, показанной на Фиг. 1, и подобные номера позиций используются для обозначения подобных частей.

Компоновка 310 для индукционного нагрева содержит один концентратор 313 потока, имеющий трубчатую форму и содержащий первую основную часть 24, расположенную вокруг первой индукционной катушки 12, при этом вторая основная часть 34 расположена вокруг второй индукционной катушки 14, первая концевая часть 26 - на первом конце первой основной части 24, вторая концевая часть 28 - на втором конце первой и второй основных частей 24, 34 и третья концевая часть 36 - на первом конце второй основной части 34. Внутренняя поверхность 331 концентратора 313 потока образует первый кольцевой канал 32 между первой концевой частью 26 и второй концевой частью 28 и второй кольцевой канал 42 между второй концевой частью 28 и третьей концевой частью 36. Предпочтительно концентратор 313 потока содержит отдельные первую и вторую части, каждая из которых имеет полукруглую форму, описанную со ссылкой на Фиг. 2 для компоновки 10 для индукционного нагрева.

На Фиг. 6 показан продольный вид в поперечном сечении компоновки 410 для индукционного нагрева в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. Компоновка 410 для индукционного нагрева, показанная на Фиг. 6, аналогична компоновке 310 для индукционного нагрева, показанной на Фиг. 5, и подобные номера позиций используются для обозначения подобных частей.

Компоновка 410 для индукционного нагрева содержит один концентратор 413 потока, содержащий множество отдельных кольцевых сегментов 411, расположенных последовательно для образования трубчатой формы концентратора 413 потока. Множество отдельных кольцевых сегментов 411 содержит первый отдельный кольцевой сегмент 427, образующий первую концевую часть 26 концентратора 413 потока, второй отдельный кольцевой сегмент 429, образующий вторую концевую часть 28 концентратора 413 потока, и третий отдельный кольцевой сегмент 437, образующий третью концевую часть 36 концентратора 413 потока. Множество отдельных кольцевых сегментов 411 также содержит множество первых промежуточных отдельных кольцевых сегментов 425, образующих первую основную часть 24 концентратора 413 потока, и множество вторых промежуточных отдельных кольцевых сегментов 435, образующих вторую основную часть 34 концентратора 413 потока.

Следует иметь в виду, что каждый из первого и второго концентраторов 20, 22 потока компоновки 10 для индукционного нагрева на Фиг. 1 может быть образован из множества отдельных кольцевых сегментов таким же образом, как и концентратор 413 потока на Фиг. 6.

Изобретение относится к компоновке для индукционного нагрева, содержащей кольцевой канал. Настоящее изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему компоновку для индукционного нагрева. Для повышения эффективности индукционного нагревателя компоновка (10) для индукционного нагрева содержит первую индукционную катушку (12), выполненную с возможностью генерирования первого изменяющегося магнитного поля при протекании изменяющегося электрического тока через первую индукционную катушку (12). Компоновка (10) для индукционного нагрева также содержит вторую индукционную катушку (14), выполненную с возможностью генерирования второго изменяющегося магнитного поля при протекании изменяющегося электрического тока через вторую индукционную катушку (14). Компоновка (10) для индукционного нагрева также содержит концентратор (20) потока, расположенный вокруг первой индукционной катушки (12) для искажения первого изменяющегося магнитного поля, генерируемого первой индукционной катушкой (12). Концентратор (20) потока имеет трубчатую форму и содержит основную часть (24), расположенную вокруг первой индукционной катушки (12). Основная часть (24) имеет внутренний диаметр, первый конец и второй конец. Концентратор (20) потока также содержит первую концевую часть (26) на первом конце основной части (24). Первая концевая часть (26) имеет внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр первой концевой части (26) меньше внутреннего диаметра основной части (24). Концентратор (20) потока также содержит вторую концевую часть (28) на втором конце основной части (24). Вторая концевая часть (28) имеет внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр второй концевой части (28) меньше внутреннего диаметра основной части (24). Внутренняя поверхность (30) концентратора потока (20) образует кольцевой канал (32) между первой концевой частью (26) и второй концевой частью (28). Первая индукционная катушка (12) расположена внутри кольцевого канала (32) между первой концевой частью (26) и второй концевой частью (28). 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Компоновка для индукционного нагрева, содержащая:

первую индукционную катушку, выполненную с возможностью генерирования первого изменяющегося магнитного поля, когда изменяющийся электрический ток протекает через первую индукционную катушку;

вторую индукционную катушку, выполненную с возможностью генерирования второго изменяющегося магнитного поля, когда второй изменяющийся электрический ток протекает через вторую индукционную катушку; и

концентратор потока, расположенный вокруг первой индукционной катушки для искажения первого изменяющегося магнитного поля, генерируемого первой индукционной катушкой, при этом концентратор потока имеет трубчатую форму и содержит:

- основную часть, расположенную вокруг первой индукционной катушки, причем основная часть имеет внутренний диаметр, первый конец и второй конец;

- первую концевую часть на первом конце основной части, при этом первая концевая часть имеет внутренний диаметр, причем внутренний диаметр первой концевой части меньше внутреннего диаметра основной части; и

- вторую концевую часть на втором конце основной части, при этом вторая концевая часть имеет внутренний диаметр, причем внутренний диаметр второй концевой части меньше внутреннего диаметра основной части;

при этом внутренняя поверхность концентратора потока образует кольцевой канал между первой концевой частью и второй концевой частью, причем первая индукционная катушка расположена внутри кольцевого канала между первой концевой частью и второй концевой частью.

2. Компоновка для индукционного нагрева по п. 1, в которой концентратор потока представляет собой первый концентратор потока, при этом основная часть представляет собой первую основную часть, расположенную вокруг первой индукционной катушки, причем кольцевой канал представляет собой первый кольцевой канал, при этом компоновка для индукционного нагрева содержит второй концентратор потока, расположенный вокруг второй индукционной катушки для искажения второго изменяющегося магнитного поля, генерируемого второй индукционной катушкой, причем второй концентратор потока имеет трубчатую форму и содержит:

вторую основную часть, расположенную вокруг второй индукционной катушки, при этом вторая основная часть имеет внутренний диаметр, первый конец и второй конец;

третью концевую часть на первом конце второй основной части, причем третья концевая часть имеет внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр третьей концевой части меньше внутреннего диаметра второй основной части; и

четвертую концевую часть на втором конце второй основной части, причем четвертая концевая часть имеет внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр четвертой концевой части меньше внутреннего диаметра второй основной части;

причем внутренняя поверхность второго концентратора потока образует второй кольцевой канал между третьей концевой частью и четвертой концевой частью, при этом вторая индукционная катушка расположена внутри второго кольцевого канала между третьей концевой частью и четвертой концевой частью.

3. Компоновка для индукционного нагрева по п. 1, в которой концентратор потока расположен вокруг первой индукционной катушки и второй индукционной катушки для искажения первого и второго изменяющихся магнитных полей, генерируемых первой и второй индукционными катушками, при этом основная часть представляет собой первую основную часть, расположенную вокруг первой индукционной катушки, причем кольцевой канал представляет собой первый кольцевой канал, при этом концентратор потока дополнительно содержит:

вторую основную часть, расположенную вокруг второй индукционной катушки, причем вторая основная часть имеет внутренний диаметр, первый конец и второй конец; и

третью концевую часть на первом конце второй основной части, при этом третья концевая часть имеет внутренний диаметр, причем внутренний диаметр третьей концевой части меньше внутреннего диаметра второй основной части;

при этом вторая концевая часть находится на втором конце второй основной части таким образом, что вторая концевая часть расположена между первой основной частью и второй основной частью;

причем внутренний диаметр второй концевой части меньше внутреннего диаметра второй основной части;

при этом внутренняя поверхность концентратора потока образует второй кольцевой канал между второй концевой частью и третьей концевой частью, причем вторая индукционная катушка расположена внутри второго кольцевого канала между второй концевой частью и третьей концевой частью.

4. Компоновка для индукционного нагрева по любому из предыдущих пунктов, в которой каждая индукционная катушка и каждый соответствующий кольцевой канал расположены концентрически вокруг продольной оси, при этом форма поперечного сечения каждого кольцевого канала является U-образной.

5. Компоновка для индукционного нагрева по любому из пп. 1-3, в которой каждая индукционная катушка и каждый соответствующий кольцевой канал расположены концентрически вокруг продольной оси, при этом форма поперечного сечения каждого кольцевого канала является прямоугольной.

6. Компоновка для индукционного нагрева по любому из предыдущих пунктов, в которой каждая индукционная катушка и каждый соответствующий кольцевой канал расположены концентрически вокруг продольной оси, при этом каждый концентратор потока образован из отдельной первой части, имеющей полукруглую форму, и отдельной второй части, имеющей полукруглую форму, причем первая часть и вторая часть совместно образуют трубчатую форму концентратора потока.

7. Компоновка для индукционного нагрева по любому из предыдущих пунктов, в которой каждый концентратор потока содержит множество отдельных кольцевых сегментов, расположенных последовательно для образования трубчатой формы концентратора потока.

8. Компоновка для индукционного нагрева по п. 7, содержащая:

первый отдельный кольцевой сегмент, образующий первую концевую часть концентратора потока;

второй отдельный кольцевой сегмент, образующий вторую концевую часть концентратора потока; и

по меньшей мере, один промежуточный отдельный кольцевой сегмент, образующий основную часть концентратора потока.

9. Компоновка для индукционного нагрева по п. 8 при зависимости от п. 2, в которой, по меньшей мере, один промежуточный отдельный кольцевой сегмент представляет собой по меньшей мере один первый промежуточный отдельный кольцевой сегмент, образующий первую основную часть первого концентратора потока, при этом компоновка для индукционного нагрева дополнительно содержит:

третий отдельный кольцевой сегмент, образующий третью концевую часть второго концентратора потока;

четвертый отдельный кольцевой сегмент, образующий четвертую концевую часть второго концентратора потока; и

по меньшей мере, один второй промежуточный отдельный кольцевой сегмент, образующий вторую основную часть второго концентратора потока.

10. Компоновка для индукционного нагрева по п. 8 при зависимости от п. 3, в которой, по меньшей мере, один промежуточный отдельный кольцевой сегмент, образующий основную часть концентратора потока, содержит по меньшей мере один первый промежуточный отдельный кольцевой сегмент, образующий первую основную часть, и по меньшей мере один второй промежуточный отдельный кольцевой сегмент, образующий вторую основную часть, при этом компоновка для индукционного нагрева дополнительно содержит третий отдельный кольцевой сегмент, образующий третью концевую часть концентратора потока.

11. Компоновка для индукционного нагрева по любому из предыдущих пунктов, в которой каждый концентратор потока содержит материал, имеющий относительную магнитную проницаемость, составляющую по меньшей мере 5 при частоте от 6 до 8 мегагерц и температуре 25 градусов по Цельсию.

12. Компоновка для индукционного нагрева по любому из предыдущих пунктов, в которой каждый концентратор потока содержит ферромагнитный материал.

13. Устройство, генерирующее аэрозоль и содержащее:

компоновку для индукционного нагрева по любому из предыдущих пунктов;

источник питания; и

контроллер, выполненный с возможностью подачи изменяющегося электрического тока от источника питания к каждой индукционной катушке.