НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ УСТРОЙСТВА, ГЕНЕРИРУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЬ, С ПОЛЫМ ТОКОПРИЕМНЫМ ШТЫРЕМ Российский патент 2024 года по МПК A24F40/465 

Настоящее изобретение относится к нагревательному узлу для устройства, генерирующего аэрозоль. Настоящее изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль. Настоящее изобретение дополнительно относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль.

Известно обеспечение устройства, генерирующего аэрозоль, для генерирования вдыхаемого пара. Такие устройства могут нагревать субстрат, образующий аэрозоль, содержащийся в изделии, генерирующем аэрозоль, без сжигания субстрата, образующего аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь форму стержня для введения изделия, генерирующего аэрозоль, в нагревательную камеру устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент расположен в нагревательной камере или вокруг нее для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, после того как изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в нагревательную камеру устройства, генерирующего аэрозоль.

Известно использование индукционного нагрева, при котором переменный электрический ток в катушке индуктивности индуцирует переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле называется индукционным полем, поскольку оно может индуцировать переменные кольцевые токи (вихревые токи) в токоприемнике, если токоприемник является проводящим. Если токоприемник является магнитным, то в токоприемнике будут возникать потери на гистерезис. В токоприемнике, который является как электропроводящим, так и магнитным, оба эффекта (вихревые токи и потери на гистерезис) будут приводить к нагреву токоприемника. Обычно материал, который нагревается при проникновении в него переменного магнитного поля, называется токоприемником. Генерируемое таким образом тепло затем распространяется на субстрат, генерирующий аэрозоль, вызывая его нагрев и, следовательно, генерирование аэрозоля. Некоторые индукционные нагревательные устройства сконструированы таким образом, что они имеют несколько зон нагрева, т. е. нагревательная система способна нагревать только некоторую подчасть всего расходного элемента. Это может быть сделано, например, для того, чтобы один расходный элемент можно было использовать несколько раз, или для того, чтобы один расходный элемент мог обеспечивать различные ощущения для пользователя в зависимости от того, какую подчасть используют для генерирования аэрозоля, или просто для достижения более стабильных ощущений пользователя в течение более длительного периода времени. Известно использование разных катушек индуктивности для нагрева разных зон нагрева токоприемника.

Тепло, производимое нагревательным элементом, может непреднамеренно рассеиваться из нагревательной камеры. Тепло может непреднамеренно рассеиваться из нагревательной камеры за счет теплопроводности через компоненты устройства, генерирующего аэрозоль. Рассеивание тепла из нагревательной камеры может привести к потерям тепла внутри нагревательной камеры. Потери тепла внутри нагревательной камеры могут привести к менее эффективному нагреву. Для нагрева нагревательной камеры до желаемой температуры может потребоваться избыточное количество энергии.

Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое может уменьшить потери тепла из нагревательной камеры. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое может уменьшить потери тепла с токоприемника. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое может снизить нагрев внешнего кожуха устройства, за который берется пользователь. Было бы желательно теплоизолировать нагревательную камеру относительно других компонентов устройства, генерирующего аэрозоль. Было бы желательно теплоизолировать токоприемник относительно других компонентов вне нагревательной камеры. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое может обеспечить эффективную теплоизоляцию нагревательной камеры.

Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое может снизить количество энергии, потребляемой нагревательным узлом. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое может избирательно нагревать определенную зону нагрева из множества зон нагрева. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое может снизить теплопередачу между разными зонами нагрева. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое может снизить тепловую массу токоприемника.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен нагревательный узел для устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный узел может содержать нагревательную камеру для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагревательный узел может содержать полый штырь. Полый штырь может быть расположен по центру в нагревательной камере. Из полого штыря может быть откачана атмосфера. Нагревательный узел может содержать токоприемный слой на внешней поверхности штыря.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен нагревательный узел для устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный узел содержит нагревательную камеру для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагревательный узел дополнительно содержит полый штырь, из которого откачана атмосфера. Штырь расположен по центру в нагревательной камере. Нагревательный узел дополнительно содержит токоприемный слой на внешней поверхности штыря.

За счет обеспечения нагревательного узла согласно настоящему изобретению могут быть снижены потери тепла из нагревательной камеры. За счет обеспечения нагревательного узла согласно настоящему изобретению могут быть снижены потери тепла с токоприемного слоя на штыре. За счет обеспечения нагревательного узла согласно настоящему изобретению может быть снижено нагревание внешнего кожуха устройства, за который устройство берет пользователь. За счет обеспечения нагревательного узла согласно настоящему изобретению может быть улучшена теплоизоляция нагревательной камеры относительно других компонентов устройства, генерирующего аэрозоль. За счет обеспечения нагревательного узла согласно настоящему изобретению может быть улучшена теплоизоляция токоприемника относительно других компонентов вне нагревательной камеры. За счет обеспечения нагревательного узла согласно настоящему изобретению может быть обеспечено устройство, генерирующее аэрозоль, со сниженной тепловой массой токоприемника. За счет обеспечения нагревательного узла согласно настоящему изобретению может быть обеспечено устройство, генерирующее аэрозоль, со сниженным количеством энергии, потребляемой нагревательным узлом. За счет обеспечения нагревательного узла согласно настоящему изобретению может быть снижена теплопроводность между разными зонами нагрева. За счет обеспечения нагревательного узла согласно настоящему изобретению может быть снижена теплопередача между различными зонами нагрева. За счет обеспечения нагревательного узла согласно настоящему изобретению может быть обеспечено устройство, генерирующее аэрозоль, которое может избирательно нагревать конкретную зону нагрева из множества зон нагрева.

В настоящем документе термин «полый штырь с откачанной атмосферой» относится к штырю, внутри которого имеется воздухонепроницаемое полое пространство, из которого откачана атмосфера.

В настоящем документе термин «полое пространство» относится к объему, который по существу свободен от твердого материала, т. е. который не заполнен твердыми соединениями или веществами. Другими словами, термин «полое пространство» относится к объему, который может быть заполнен газообразным составом, но который в остальном является пустым. Воздухонепроницаемое полое пространство герметично отделено от внешнего окружения. Другими словами, внутренний объем воздухонепроницаемого полого пространства не сообщается по текучей среде с внешним окружением. Соответственно, благодаря этому можно избежать потерь тепла из-за циркуляции газов между воздухонепроницаемым полым пространством и воздухом снаружи штыря.

В настоящем документе термин «воздухонепроницаемое полое пространство с откачанной атмосферой» относится к воздухонепроницаемому полому пространству с вакуумом внутри него. В настоящем документе термин «вакуум» относится к газовому составу с пониженным давлением газа, которое значительно ниже атмосферного давления. Например, давление газа в воздухонепроницаемом полом пространстве с откачанной атмосферой может быть ниже 0,5 бар. Давление газа в воздухонепроницаемом полом пространстве с откачанной атмосферой может быть ниже 0,1 бар. Давление газа в воздухонепроницаемом полом пространстве с откачанной атмосферой может быть ниже 0,01 бар. Давление газа в воздухонепроницаемом полом пространстве с откачанной атмосферой может быть ниже 1 миллибар. Давление газа в воздухонепроницаемом полом пространстве с откачанной атмосферой может быть ниже 0,1 миллибар, ниже 0,01 миллибар или ниже 0,001 миллибар. За счет в целом низкой теплопроводности вакуума полный штырь с откачанной атмосферой может иметь особенно низкую теплопроводность. За счет в целом низкой тепловой массы вакуума полный штырь с откачанной атмосферой может иметь особенно низкую тепловую массу.

В качестве альтернативы откачиванию атмосферы из полого штыря полый штырь может содержать воздухонепроницаемое полое пространство, заполненное газовым составом. Воздухонепроницаемое полое пространство может быть заполнено газовым составом при давлении, близком к атмосферному. Давление газа внутри воздухонепроницаемого полого пространства может составлять от 0,9 бар до 1,1 бар, предпочтительно приблизительно 1,0 бар. Воздухонепроницаемое полое пространство может быть заполнено газовым составом при давлении, близком к атмосферному, при температуре приблизительно 20 градусов по Цельсию. Как это известно специалистам в данной области техники, могут возникать зависящие от температуры колебания давления газа внутри воздухонепроницаемого полого пространства. Газовый состав может содержать инертный газ. Газовый состав может содержать один или более из: азота и аргона. Газовый состав может иметь состав из окружающего воздуха. Газовый состав может содержать приблизительно 80 процентов азота и приблизительно 20 процентов кислорода. Воздухонепроницаемое полое пространство может быть заполнено атмосферным воздухом. Газовый состав может иметь состав из атмосферного воздуха при атмосферном давлении. За счет подавления циркуляции газов между воздухонепроницаемым полым пространством и воздухом снаружи могут быть снижены потери тепла со штыря к другим компонентам устройства.

Штырь может содержать неферромагнитный материал или быть выполнен из него. Штырь может содержать немагнитный материал или быть выполнен из него. В настоящем документе термин «немагнитный материал» относится к материалу, который по существу не нагревается при проникании в него переменного магнитного поля. Штырь может содержать материал, который не является токоприемным материалом, или быть выполнен из него. Это означает, что штырь не содержит никакого токоприемного материала, который может нагреваться при проникании в него переменного магнитного поля. Таким образом, при использовании больше энергии переменного магнитного поля доступно для нагревания токоприемного слоя.

Штырь может содержать или быть выполнен из одного или более из минерала, эпоксидной смолы, сложного полиэфира, полиакриламида, смолы на основе сложных виниловых эфиров, дерева, керамики, алюмооксида, окиси циркония, арамида, стекловолокна, полиэтилена и стеклоподобного материала. Штырь может содержать или быть выполнен из неэлектропроводной и неферромагнитной керамики, такой как алюмооксид или окись циркония.

Штырь может содержать или быть выполнен из материала, который является немагнитным и теплоизолирующим. Штырь может содержать или быть выполнен из материала, который является немагнитным, теплоизолирующим и электроизолирующим.

В настоящем документе «токоприемный слой» или «отдельный участок токоприемного слоя» относится к токоприемному элементу, который представляет собой проводящий элемент, расположенный на внешней поверхности штыря, который нагревается под воздействием переменного магнитного поля. Это может быть результатом вихревых токов, индуцированных в токоприемном элементе, потерь на гистерезис или как вихревых токов, так и потерь на гистерезис. При использовании токоприемные элементы расположены в тепловом контакте или тесной тепловой близости с субстратом, образующим аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в нагревательной камере нагревательного узла устройства, генерирующего аэрозоль. В результате этого субстрат, образующий аэрозоль, нагревается токоприемными элементами таким образом, что образуется аэрозоль.

Обеспечение зоны нагрева, образованной из токоприемного слоя на внешней поверхности штыря позволяет легко варьировать размер, положение или размер и положение зоны нагрева путем изменения одного или более из размера, положения, формы и рисунка токоприемного слоя, что является преимуществом. Размер и конфигурация базового стержня могут оставаться неизменными. Это позволяет обеспечить более гибкий процесс изготовления. Кроме того, за счет обеспечения токоприемного слоя на внешней поверхности штыря штырь может быть выполнен из нетокоприемного материала, который может быть легче или дешевле, чем токоприемный материал. В дополнение к тому, что штырь содержит полую полость с откачанной атмосферой, штырь может быть выполнен из теплоизолирующего материала. Это может дополнительно позволить теплу, генерируемому в токоприемном слое, оставаться сконцентрированным в зоне нагрева. Это может дополнительно снизить количество тепла, которое теряется на другие компоненты устройства, генерирующего аэрозоль. Например, это может дополнительно снизить степень нагрева кожуха устройства, генерирующего аэрозоль, во время использования.

В настоящем документе термины «теплоизолирующий» и «теплоизоляционный» относятся к материалу, имеющему объемную теплопроводность менее приблизительно 50 милливатт на метр-кельвин (мВт/(м⋅К)) при 23°C и относительной влажности 50% при измерении с использованием метода модифицированного нестационарного плоского источника (MTPS).

Токоприемный слой может содержать фольгу или пленку из токоприемного материала, нанесенную на внешнюю поверхность штыря. Например, фольгу или пленку из токоприемного материала, которая приклеена или приварена к внешней поверхности штыря.

Токоприемный слой может представлять собой токоприемное покрытие, нанесенное на внешнюю поверхность штыря. Например, токоприемное покрытие может быть нанесено в виде жидкости на указанную внешнюю поверхность методом окрашивания или печати. Токоприемное покрытие может быть нанесено на внешнюю поверхность штыря посредством процесса вакуумного осаждения, такого как осаждение из паровой фазы, или распыления. Токоприемное покрытие может быть нанесено на внешнюю поверхность штыря электроосаждением.

Токоприемный слой может быть выполнен из любого материала, который может быть индукционно нагрет до температуры, достаточной для аэрозолизации субстрата, образующего аэрозоль. Подходящие материалы для токоприемного слоя включают графит, молибден, карбид кремния, нержавеющую сталь, ниобий, алюминий, никель, никель-содержащие соединения, титан и композиты металлических материалов. Предпочтительные токоприемные слои содержат металл или углерод. Токоприемный слой содержит или состоит из ферромагнитного материала, например ферритного железа, ферромагнитного сплава, такого как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, ферромагнитных частиц и феррита, что является преимуществом. Подходящий токоприемный слой может быть выполнен из алюминия или содержать его. Токоприемный слой предпочтительно содержит более 5 процентов, предпочтительно более 20 процентов, предпочтительно более 50 процентов или более 90 процентов ферромагнитных или парамагнитных материалов. Предпочтительные токоприемные элементы могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов по Цельсию.

Токоприемный слой может содержать металл или металлический сплав. Токоприемный слой может быть выполнен из металла или металлического сплава.

Токоприемный слой может содержать или может быть изготовлен из одного или более из карбида кремния, молибдена, графита, нержавеющей стали, сплава нержавеющей стали, Kovar®, меди, медно-вольфрамового сплава, медно-молибденового сплава и гальванически нанесенных проводников, таких как никель, серебро, золото, сплав серебро-платина и сплав серебро-палладий.

Токоприемный слой может содержать один слой. Токоприемный слой может содержать многослойную структуру.

Токоприемный слой может иметь толщину, составляющую от 0,1 миллиметра до 1 миллиметра, предпочтительно от 0,1 миллиметра до 0,3 миллиметра.

Токоприемный слой может проходить поверх любого подходящего объема внешней поверхности штыря. Токоприемный слой может проходить только частично вокруг окружности штыря. Токоприемный слой может проходить вокруг всей окружности штыря. Токоприемный слой может проходить вдоль только части длины штыря. Токоприемный слой может проходить вдоль по существу всей длины штыря, например вдоль по меньшей мере 90 процентов или по меньшей мере 95 процентов всей длины штыря.

Токоприемный слой может представлять собой однородный слой. Токоприемный слой может содержать множество отдельных участков. Между индивидуальными отдельными участками может присутствовать зазор. За счет использования отдельных участков токоприемного слоя может быть снижена общая тепловая масса токоприемного слоя. Снижение тепловой массы токоприемного слоя может снизить тепловую инерцию нагревательного узла, что является преимуществом. Снижение тепловой массы токоприемного слоя может обеспечить снижение энергии, необходимой для нагрева токоприемного слоя до желаемой температуры, что является преимуществом.

Одна или обе из длины и ширины отдельного участка может составлять от 1 миллиметра до 5 миллиметров, предпочтительно от 2 миллиметров до 3 миллиметров.

Два или более отдельных участков могут быть разделены вдоль продольной оси штыря. Например, два или более окружных кольца могут быть разделены вдоль продольной оси штыря.

Отдельный участок может образовывать форму полосы, кольца, круга, овала или прямоугольника.

Два или более отдельных участков могут быть расположены с образованием регулярного рисунка, предпочтительно множество окружных колец расположены эквидистантно вдоль продольной оси штыря. Регулярный рисунок может представлять собой рисунок, подобный пчелиным сотам.

Некоторые или все отдельные участки могут быть одинаковыми.

Отдельный участок может отличаться от других отдельных участков по одному или более из своих формы, размера, толщины и материала.

Нагревательный узел может содержать одну зону нагрева, определенную по токоприемному слою вдоль продольной оси штыря. Нагревательный узел может содержать множество отдельных зон нагрева. Во время использования разные отдельные зоны нагрева могут быть нагреты до разных температур. Множество отдельных зон нагрева может быть расположено непосредственно смежно друг с другом. Нагревательный узел может содержать различные отдельные зоны нагрева по токоприемному слою вдоль продольной оси штыря. Это может дать возможность использовать зоны нагрева для нагревания разных частей изделия, генерирующего аэрозоль, в тепловой близости к токоприемному слою. Например, разных участков одного и того же субстрата, образующего аэрозоль, или разных субстратов, образующих аэрозоль, или субстрата, образующего аэрозоль, и вещества для образования аэрозоля в изделии, генерирующем аэрозоль.

Множество отдельных зон нагрева могут быть разделены расстоянием вдоль продольной оси штыря. Это может дать возможность использовать зоны нагрева для нагревания разных участков изделия, генерирующего аэрозоль, находящихся в тепловой близости к различным частям токоприемного элемента, без случайного нагрева смежных участков изделия, генерирующего аэрозоль. Например, нагрева субстратов, образующих аэрозоль, расположенных на расстоянии. Например, нагрев первого субстрата, образующего аэрозоль, первой зоной нагрева и нагрев второго субстрата, образующего аэрозоль, второй зоной нагрева без существенного нагрева второго субстрата, образующего аэрозоль, первой зоной нагрева или существенного нагрева первого субстрата, образующего аэрозоль, второй зоной нагрева.

Множество отдельных зон нагрева могут быть образованы из одного и того же токоприемного материала или материалов. Одна или более из зон нагрева могут быть образованы из токоприемного слоя, имеющего состав, отличный от токоприемного слоя по меньшей мере одной другой зоны нагрева, и, соответственно, другие токоприемные характеристики. При такой компоновке первая и вторая зоны нагрева могут обеспечивать разные профили нагрева благодаря разным токоприемным характеристикам первого и второго токоприемных материалов. Тепло, обеспечиваемое каждой зоной нагрева, может быть точно отрегулировано путем выбора токоприемных материала или материалов, образующих часть каждого токоприемника токоприемного слоя, или из которых образован каждый токоприемный слой. Это также может способствовать последовательному нагреву токоприемного слоя. Например, за счет образования зон нагрева из токоприемных материалов, для которых оптимальный нагрев происходит при разных частотах переменного тока. Первая и вторая зоны нагрева могут иметь разные температурные циклы.

Один или более первых отдельных участков токоприемного слоя могут определять первую зону нагрева, и один или более вторых отдельных участков могут определять вторую зону нагрева. Первая зона нагрева и вторая зона нагрева могут быть расположены в разных положениях вдоль продольной оси штыря. За счет того, что из штыря откачана атмосфера и он выполнен полым, теплопроводность может быть снижена со снижением теплопереноса между отдельными зонами нагрева. Это может улучшить избирательный нагрев конкретных зон нагрева.

Один или более первых отдельных участков в первой зоне нагрева могут отличаться от одного или более вторых отдельных участков во второй зоне нагрева одним или более из их числа, формы, размера, толщины и материала. Это может дать различные токоприемные характеристики первой и второй зон нагрева.

Нагревательный узел может содержать первую катушку индуктивности для нагрева первой зоны нагрева и вторую катушку индуктивности для нагрева второй зоны нагрева.

Нагревательный узел может содержать единственную катушку индуктивности для нагрева как первой, так и второй зон нагрева.

Поверх токоприемного слоя штырь может иметь защитный внешний слой, например защитный керамический слой или защитный стеклянный слой. Защитный внешний слой может заключать в себе токоприемный слой.

Штырь может иметь любое подходящее поперечное сечение. Например, штырь может иметь квадратную, овальную, прямоугольную, треугольную, пятиугольную, шестиугольную или подобную форму поперечного сечения. Штырь может иметь планарную или плоскую площадь поперечного сечения. Предпочтительно штырь имеет по существу круглую площадь поперечного сечения.

Штырь предпочтительно имеет длину от 5 миллиметров до 15 миллиметров, например от 6 миллиметров до 12 миллиметров или от 8 миллиметров до 10 миллиметров. Штырь предпочтительно имеет ширину от 1 миллиметра до 8 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 5 миллиметров. Штырь может иметь толщину от приблизительно 0,01 миллиметра до приблизительно 2 миллиметров. Если штырь имеет постоянное поперечное сечение, например круглое поперечное сечение, он имеет предпочтительные ширину или диаметр, составляющие от 1 миллиметра до 5 миллиметров.

Штырь может выступать в нагревательную камеру. Предпочтительно штырь имеет свободный конец, выступающий в камеру. Предпочтительно свободный конец выполнен с возможностью вставки в изделие, генерирующее аэрозоль, при вставке изделия, генерирующего аэрозоль, в камеру. Предпочтительно свободный конец штыря является сужающимся. Это означает, что площадь поперечного сечения части штыря уменьшается в направлении свободного конца. Сужающийся свободный конец облегчает вставку штыря в изделие, генерирующее аэрозоль, что является преимуществом. Сужающийся свободный конец может уменьшать количество субстрата, образующего аэрозоль, смещаемого продолговатым штырем во время вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в камеру, что является преимуществом. Это может уменьшить необходимый объем чистки. Предпочтительно штырь сужается в направлении острого кончика на его свободном конце.

По меньшей мере часть штыря может проходить в продольном направлении нагревательной камеры. То есть по меньшей мере часть штыря может проходить по существу параллельно продольной оси камеры. В настоящем документе термин «по существу параллельный» означает в пределах плюс или минус 10 градусов, предпочтительно в пределах плюс или минус 5 градусов. Это обеспечивает преимущество, состоящее в облегчении вставки по меньшей мере части штыря в изделие, генерирующее аэрозоль, при вставке изделия, генерирующего аэрозоль, в нагревательную камеру.

Магнитная ось одной или более катушек индуктивности может быть расположена под углом к продольной оси нагревательной камеры, то есть быть непараллельной ей. В предпочтительных вариантах осуществления магнитная ось одной или более катушек индуктивности по существу параллельна продольной оси нагревательной камеры. Это может способствовать более компактной компоновке. Предпочтительно по меньшей мере часть штыря по существу параллельна магнитной оси одной или более катушек индуктивности. Это может способствовать равномерному нагреву токоприемного слоя на штыре одной или более катушками индуктивности. В особенно предпочтительных вариантах осуществления штырь по существу параллелен магнитной оси одной или более катушек индуктивности и продольной оси камеры.

Настоящее изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему нагревательный узел, описанный в настоящем документе.

Настоящее изобретение дополнительно относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагревательный узел, описанный в настоящем документе, и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру.

В настоящем документе термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, который может высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут выделяться в результате нагрева или сгорания субстрата, образующего аэрозоль. В качестве альтернативы нагреву или горению в некоторых случаях летучие соединения могут высвобождаться в результате химической реакции или в результате механического воздействия, такого как ультразвуковое. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым или жидким или может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль.

В настоящем документе термин «изделие, генерирующее аэрозоль» означает изделие, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть одноразовым.

В данном документе термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, с генерированием аэрозоля. Устройство, генерирующее аэрозоль, может взаимодействовать с одним или обоими из изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль, и картриджа, содержащего субстрат, образующий аэрозоль. В некоторых вариантах устройство, генерирующее аэрозоль, может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, для облегчения высвобождения летучих соединений из субстрата. Электрическое устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать распылитель, такой как электрический нагреватель, для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, с образованием аэрозоля.

В настоящем документе термин «система, генерирующая аэрозоль» относится к комбинации устройства, генерирующего аэрозоль, с субстратом, образующим аэрозоль. Если субстрат, образующий аэрозоль, образует часть изделия, генерирующего аэрозоль, система, генерирующая аэрозоль, относится к комбинации устройства, генерирующего аэрозоль, с изделием, генерирующим аэрозоль. В системе, генерирующей аэрозоль, субстрат, образующий аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль, взаимодействуют для генерирования аэрозоля.

В настоящем документе термин «продольный» используется для описания направления вдоль главной оси штыря, нагревательного узла, устройства, генерирующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, или компонента устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, а термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению. Применительно к нагревательной камере термин «продольный» означает направление, в котором изделие, генерирующее аэрозоль, вставляют в камеру, а термин «поперечный» означает направление, перпендикулярное направлению, в котором изделие, генерирующее аэрозоль, вставляют в камеру.

В целом, нагревательная камера может иметь открытый конец, в который вставляют изделие, генерирующее аэрозоль, и закрытый конец, противоположный открытому концу. В таких вариантах осуществления продольное направление представляет собой направление, проходящее между открытым и закрытым концами. В определенных вариантах осуществления продольная ось нагревательной камеры параллельна продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Например, в случаях, когда открытый конец камеры расположен на ближнем конце устройства, генерирующего аэрозоль. В других вариантах осуществления продольная ось нагревательной камеры проходит под углом к продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, например поперечно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Например, в тех случаях, когда открытый конец нагревательной камеры расположен вдоль одной стороны устройства, генерирующего аэрозоль, таким образом, что изделие, генерирующее аэрозоль, может быть вставлено в нагревательную камеру в направлении, которое перпендикулярно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.

В настоящем документе термин «ближний» означает пользовательский конец или мундштучный конец устройства, генерирующего аэрозоль, а термин «дальний» означает конец, противоположный ближнему концу. Применительно к нагревательной камере или катушке индуктивности термин «ближний» означает область, ближайшую к открытому концу нагревательной камеры, а термин «дальний» означает область, ближайшую к закрытому концу. Концы устройства, генерирующего аэрозоль, или нагревательной камеры могут также обозначаться относительно направления, в котором воздух протекает через устройство, генерирующее аэрозоль. Ближний конец может называться «расположенным дальше по потоку» концом, а дальний конец может называться «расположенным раньше по потоку» концом.

В настоящем документе термин «длина» означает основной размер в продольном направлении штыря, нагревательной камеры, устройства, генерирующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, или компонента устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль.

В настоящем документе термин «ширина» означает основной размер в поперечном направлении штыря, нагревательной камеры, устройства, генерирующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, или компонента устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, в конкретном месте вдоль его длины. Термин «толщина» относится к размеру в поперечном направлении, перпендикулярном ширине.

Ниже представлен не являющийся исчерпывающим список неограничивающих примеров. Любые один или более из признаков этих примеров можно комбинировать с любыми одним или более признаками другого примера, варианта осуществления или аспекта, описанных в настоящем документе.

Пример A: Нагревательный узел для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий:

нагревательную камеру для нагрева субстрата, образующего аэрозоль;

полый штырь с откачанной атмосферой, расположенный по центру в нагревательной камере; и

токоприемный слой на внешней поверхности штыря.

Пример B: Нагревательный узел в соответствии с Примером A, в котором токоприемный слой представляет собой однородный слой.

Пример C: Нагревательный узел в соответствии с Примером A, в котором токоприемный слой содержит множество отдельных участков.

Пример D: Нагревательный узел в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором токоприемный слой содержит многослойную структуру.

Пример E: Нагревательный узел в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором штырь содержит или выполнен из немагнитного материала.

Пример F: Нагревательный узел в соответствии с любым из Примеров C-E, в котором одна или обе из длины и ширины отдельного участка составляют от 1 миллиметра до 5 миллиметров, предпочтительно от 2 миллиметров до 3 миллиметров.

Пример G: Нагревательный узел в соответствии с любым из Примеров C-F, в котором два или более отдельных участков разделены вдоль продольной оси штыря.

Пример H: Нагревательный узел в соответствии с любым из Примеров C-G, в котором отдельные участки образуют форму полосы, кольца, круга, овала или прямоугольника.

Пример I: Нагревательный узел в соответствии с любым из Примеров C-H, в котором два или более отдельных участков расположены с образованием регулярного рисунка, предпочтительно множество окружных колец расположены эквидистантно вдоль продольной оси штыря.

Пример J: Нагревательный узел в соответствии с любым из Примеров C-I, в котором один из отдельных участков отличается от другого отдельного участка одним или более из своих формы, размера, толщины и материала.

Пример K: Нагревательный узел в соответствии с любым из Примеров C-J, в котором один или более первых отдельных участков образуют первую зону нагрева, и один или более вторых отдельных участков образуют вторую зону нагрева, и при этом первая зона нагрева и вторая зона нагрева расположены в разных положениях вдоль продольной оси штыря.

Пример L: Нагревательный узел в соответствии с Примером K, содержащий первую катушку индуктивности для нагрева первой зоны нагрева и вторую катушку индуктивности для нагрева второй зоны нагрева.

Пример M: Нагревательный узел в соответствии с Примером K, содержащий единственную катушку индуктивности для нагревания и первой, и второй зон нагрева.

Пример N: Нагревательный узел в соответствии с любым из Примеров K-M, в котором один или более первых отдельных участков в первой зоне нагрева отличаются от одного или более вторых отдельных участков во второй зоне нагрева одним или более из своих количества, формы, размера, толщины и материала.

Пример O: Нагревательный узел в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором токоприемный слой имеет толщину, составляющую от 0,1 миллиметра до 1 миллиметра, предпочтительно от 0,1 миллиметра до 0,3 миллиметра.

Пример P: Нагревательный узел в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором токоприемный слой содержит или выполнен из одного или более из карбида кремния, молибдена, графита, нержавеющей стали, сплава нержавеющей стали, Kovar®, меди, медно-вольфрамового сплава, медно-молибденового сплава и гальванически нанесенных проводников, таких как никель, серебро, золото, сплав серебро-платина и сплав серебро-палладий.

Пример Q: Нагревательный узел в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором штырь содержит или выполнен из одного или более из минерала, эпоксидной смолы, сложного полиэфира, полиакриламида, смолы на основе сложного винилового эфира, дерева, керамики, алюмооксида, окиси циркония, арамида, стекловолокна, полиэтилена и стеклоподобного материала.

Пример R: Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагревательный узел согласно любому из предыдущих примеров.

Пример S: Система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, согласно Примеру R и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, при этом изделие, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру.

Признаки, описанные в отношении одного варианта осуществления, могут быть в равной степени применены к другим вариантам осуществления настоящего изобретения.

Настоящее изобретение будет далее описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:

На Фиг. 1a и 1b показан штырь для нагревательного узла согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 2 показан нагревательный узел согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 3 показан штырь для нагревательного узла согласно настоящему изобретению; и

на Фиг. 4a и 4b показаны штыри для нагревательного узла согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 1a показан вид сбоку штыря 10 для нагревательного узла согласно настоящему изобретению. На Фиг. 1b показан вид в поперечном сечении штыря 10, представленного на Фиг. 1a. Центральная продольная ось продольного штыря 10 показана пунктирной линией 12. Штырь 10 выполнен из первого материала 14, который представляет собой неферромагнитный материал. Штырь содержит внутреннюю полость, окружающую воздухонепроницаемое полое пространство 16, как показано на Фиг. 1b. Из полого пространства 16 откачана атмосфера. Токоприемный слой 18 расположен на внешней поверхности штыря 10. Токоприемный слой 18 содержит множество отдельных участков 20. Как показано на Фиг. 1a, каждый индивидуальный отдельный участок 20 соответствует окружному кольцу. Зазоры между соседними окружными кольцами разделяют отдельные участки 20 токоприемного слоя 18 вдоль продольной оси штыря 10. Отдельные участки 20 расположены с образованием регулярного рисунка путем расположения окружных колец эквидистантно вдоль продольной оси 12 штыря 10.

На Фиг. 2 показан вид в поперечном сечении нагревательного узла 22 согласно настоящему изобретению как части устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный узел 22 содержит нагревательную камеру 24 для нагрева субстрата, образующего аэрозоль.

Полый штырь 10 с откачанной атмосферой расположен по центру в нагревательной камере 24. Штырь установлен на опорном основании 26 на дальнем конце нагревательного узла 22. Общая центральная продольная ось продольного штыря 10 и нагревательной камеры 24 показана пунктирной линией 12. Штырь 10 представляет собой такой же штырь 10, как показанный на Фиг. 1. Штырь 10 может представлять собой штырь любого типа, описанного в настоящем документе.

Токоприемный слой 18 штыря 10 нагревается посредством катушки 28 индуктивности нагревательного узла 22. Нагревательный узел 22 дополнительно содержит впуски 30 для воздуха и кожух 32.

Изделие, генерирующее аэрозоль, (не показано) может быть вставлено в нагревательную камеру 24 через центральное отверстие в полом уплотнительном элементе 34. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать полую цилиндрическую трубку, содержащую твердый субстрат, образующий аэрозоль, на своем дальнем конце и мундштук, содержащий мундштучный фильтр, на своем ближнем конце. Дальний конец изделия, генерирующего аэрозоль, может быть вставлен в нагревательную камеру 24 таким образом, что полая цилиндрическая трубка изделия, генерирующего аэрозоль, расположена между штырем 10 и теплоизолирующей трубкой 36.

На Фиг. 3 показан один из вариантов осуществления штыря 10 для нагревательного узла в соответствии с настоящим изобретением в поперечном сечении. Штырь 10, представленный на Фиг. 3, отличается от штыря 10, представленного на Фиг. 1, тем, что токоприемный слой 18 нанесен на штырь 10, представленный на Фиг. 3, в форме однородного токоприемного слоя 18.

На каждом из Фиг. 4a и Фиг. 4b показан один из вариантов осуществления штыря 10 для нагревательного узла согласно настоящему изобретению. Фиг. 4a и 4b не показаны в поперечном сечении, поэтому полое внутреннее пространство с откачанной атмосферой штыря 10 не показано.

В варианте осуществления, представленном на Фиг. 4a, токоприемный слой 18 содержит отдельные участки 40 токоприемного слоя 18 в форме кругов.

В варианте осуществления, представленном на Фиг. 4b, отдельные имеющие круговую форму участки 38 токоприемного слоя 18 образуют первую зону 40 нагрева. Имеющие форму окружных колец отдельные участки 20 токоприемного слоя 18 образуют вторую зону 42 нагрева. Первая зона 40 нагрева и вторая зона 42 нагрева расположены в разных положениях вдоль продольной оси штыря 10. За счет различного расположения отдельных участков 20, 38 в первой и второй зонах 40, 42 нагрева первая и втора зоны 40, 42 нагрева обладают различными токоприемными характеристиками. Соответственно, первая зона 40 нагрева может быть нагрета до температуры, отличной от температуры второй зоны 42 нагрева, даже если весь токоприемный слой 18 нагревается единственной однородной катушкой 30 индуктивности как показано в варианте осуществления, представленном на Фиг. 2. В альтернативном варианте осуществления или дополнительно каждая из первой и второй зон 40, 42 нагрева может быть индивидуально нагрета до желаемой температуры отдельными первой и второй катушками индуктивности соответственно. Указанные первая и вторая катушки индуктивности могут быть расположены в разных положениях вдоль продольной оси штыря 10, соотносящихся с соответствующими аксиальными положениями первой и второй зон 40, 42 нагрева.

Изобретение относится к нагревательному узлу для устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный узел содержит нагревательную камеру для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагревательный узел дополнительно содержит полый штырь, из которого откачана атмосфера. Штырь расположен по центру в нагревательной камере. Нагревательный узел дополнительно содержит токоприемный слой на внешней поверхности штыря. Настоящее изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль. Настоящее изобретение дополнительно относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль. Техническим результатом является уменьшение потерь тепла из нагревательной камеры и с токоприемника, а также снижение энергоемкости нагревательного узла. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Нагревательный узел для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий:

нагревательную камеру для нагрева субстрата, образующего аэрозоль;

полый штырь с откачанной атмосферой, расположенный по центру в нагревательной камере; и

токоприемный слой на внешней поверхности штыря.

2. Нагревательный узел по п. 1, отличающийся тем, что штырь содержит или выполнен из немагнитного материала.

3. Нагревательный узел по п. 1 или 2, отличающийся тем, что токоприемный слой содержит множество отдельных участков.

4. Нагревательный узел по п. 3, отличающийся тем, что одна или обе из длины и ширины отдельного участка составляют от 1 до 5 мм, предпочтительно от 2 до 3 мм.

5. Нагревательный узел по п. 3 или 4, отличающийся тем, что два или более отдельных участков разделены вдоль продольной оси штыря.

6. Нагревательный узел по любому из пп. 3-5, отличающийся тем, что два или более отдельных участков расположены с образованием регулярного рисунка, предпочтительно множество окружных колец расположены эквидистантно вдоль продольной оси штыря.

7. Нагревательный узел по любому из пп. 3-6, отличающийся тем, что один из отдельных участков отличается от другого отдельного участка одним или более из своих формы, размера, толщины и материала.

8. Нагревательный узел по любому из пп. 3-7, отличающийся тем, что один или более первых отдельных участков образуют первую зону нагрева, и один или более вторых отдельных участков образуют вторую зону нагрева, и при этом первая зона нагрева и вторая зона нагрева расположены в разных положениях вдоль продольной оси штыря.

9. Нагревательный узел по п. 8, содержащий первую катушку индуктивности для нагрева первой зоны нагрева и вторую катушку индуктивности для нагрева второй зоны нагрева.

10. Нагревательный узел по п. 8, содержащий единственную катушку индуктивности для нагрева как первой, так и второй зон нагрева.

11. Нагревательный узел по любому из пп. 8-10, отличающийся тем, что один или более отдельных участков в первой зоне нагрева отличаются от одного или более вторых отдельных участков во второй зоне нагрева одним или более из своих числа, формы, размера, толщины и материала.

12. Нагревательный узел по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что токоприемный слой содержит или выполнен из одного или более из карбида кремния, молибдена, графита, нержавеющей стали, сплава нержавеющей стали, Kovar®, меди, медно-вольфрамового сплава, медно-молибденового сплава и гальванически нанесенных проводников, таких как никель, серебро, золото, сплав серебро-платина и сплав серебро-палладий.

13. Нагревательный узел по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что штырь содержит или выполнен из одного или более из: минерала, эпоксидной смолы, сложного полиэфира, полиакриламида, смолы на основе сложного винилового эфира, дерева, керамики, алюмооксида, окиси циркония, арамида, стекловолокна, полиэтилена и стеклоподобного материала.

14. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов.

15. Система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 14 и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, при этом изделие, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру.