УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА СУБСТРАТА, ОБРАЗУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЬ Российский патент 2024 года по МПК A24F40/465 A24D1/20 A24F40/20 H05B6/10 

Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, для генерирования аэрозоля путем индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Настоящее изобретение дополнительно относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей такое устройство, и изделию, генерирующему аэрозоль, при этом изделие содержит субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий нагреву.

Системы, генерирующие аэрозоль, на основе индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, который способен образовывать вдыхаемый аэрозоль, общеизвестны из уровня техники. Такие системы могут содержать устройство, генерирующее аэрозоль, имеющее полость для вмещения субстрата, подлежащего нагреву. Субстрат может быть неотделимой частью изделия, генерирующего аэрозоль, которая приспособлена для использования с устройством. Для нагрева субстрата устройство может содержать приспособление для индукционного нагрева, содержащее индукционную катушку для генерирования переменного магнитного поля внутри полости. Поле используют для индуцирования по меньшей мере одного из генерирующих тепло вихревых токов или потерь на гистерезис в токоприемнике, который, при использовании системы, расположен в тепловой близости или непосредственном физическом контакте с субстратом, подлежащим нагреву. В целом токоприемник может быть неотделимой частью устройства или неотделимой частью изделия.

Однако магнитное поле может не только индукционно нагревать токоприемник, но также воздействовать на другие токоприемные части устройства, генерирующего аэрозоль, или токоприемные внешние предметы в непосредственной близости от устройства. Чтобы снизить такое нежелательное воздействие, устройство, генерирующее аэрозоль, может быть оснащено концентратором потока, расположенным вокруг приспособления для индукционного нагрева, который по существу удерживает магнитное поле, генерируемое приспособлением для нагрева в объеме, ограниченном концентратором потока. Однако было обнаружено, что эффект удержания часто уменьшается или даже исчезает, когда устройство подвергается избыточным силовым воздействиям или ударным воздействиям, например, после того как устройство случайно упало. Кроме того, многие концентраторы потока довольно громоздки и, таким образом, могут значительно увеличить общую массу и размер устройства, генерирующего аэрозоль.

Следовательно, желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, и систему для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, с преимуществами решений известного уровня техники, но без их ограничений. В частности, желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, и систему, содержащую концентратор потока, который обеспечивает улучшенную надежность и компактную конструкцию.

Согласно настоящему изобретению предусмотрено устройство, генерирующее аэрозоль, для генерирования аэрозоля путем индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Устройство содержит кожух устройства, содержащий полость, приспособленную для вмещения с возможностью вынимания субстрата, образующего аэрозоль, подлежащего нагреву. Устройство дополнительно содержит приспособление для индукционного нагрева, содержащее по меньшей мере одну индукционную катушку для генерирования переменного магнитного поля внутри полости, при этом по меньшей мере одна индукционная катушка расположена вокруг по меньшей мере части вмещающей полости. Устройство также содержит концентратор потока, расположенный вокруг по меньшей мере части индукционной катушки и приспособленный для деформации переменного магнитного поля приспособления для индукционного нагрева в направлении полости во время использования устройства. Концентратор потока содержит фольгу концентратора потока, в частности выполнен из нее.

Согласно настоящему изобретению было признано, что концентратор потока, который содержит фольгу концентратора потока, в частности выполнен из нее, является более гибким, чем другие конфигурации концентратора потока, например, ферритные твердые тела. Благодаря этому, слои фольги концентратора потока обеспечивают надлежащие амортизационные свойства и, таким образом, могут выдерживать более мощные силовые воздействия или удары без разрыва. Например, по сравнению с токоприемниками, изготовленными из спеченного ферритового порошка, гибкая фольга концентратор потока обладает значительно улучшенной устойчивостью к ударным нагрузкам, например, в результате случайного падения. Кроме того, слои фольги концентратора потока позволяют получить более компактную конструкцию устройства, генерирующего аэрозоль, за счет своих малых размеров. В частности, по сравнению со спеченными ферритовыми концентраторами потока, слои фольги концентратора потока можно сделать значительно тоньше. Кроме того, в отличие от концентраторов потока из твердого тела, слои фольги концентратора потока также позволяют компенсировать производственные допуски, а также осуществлять точную настройку индуктивности. В частности, фольга концентратора потока может преимущественно способствовать повышению стабильности импеданса индукционной катушки в зависимости от температуры. В целом на импеданс индукционной катушки влияет наличие концентратора потока. При использовании фольги концентратора потока проводимость индукционной нагревательной системы может в меньшей степени изменяться в зависимости от температуры из-за малого объема фольги, в частности, по сравнению с концентраторами потока из твердого тела больших объемов. Как следствие этого, импеданс также может в меньшей степени изменяться в зависимости от температуры. Кроме того, слои фольги концентратора потока легко изготовить.

В контексте данного документа термин «концентрировать магнитное поле» означает, что концентратор потока способен деформировать магнитное поле, вследствие чего плотность магнитного поля увеличена внутри полости.

Путем деформации магнитного поля в направлении полости концентратор потока уменьшает предел, до которого магнитное поле распространяется за пределами индукционной катушки. То есть концентратор потока действует как магнитный экран. Это может уменьшить нежелательный нагрев смежных токоприемных частей устройства, например, металлического наружного кожуха, или нежелательный нагрев смежных токоприемных предметов, внешних по отношению к устройству. Путем уменьшения нежелательных потерь при нагреве эффективность устройства, генерирующего аэрозоль, может быть дополнительно улучшена.

Кроме того, путем деформации магнитного поля в направлении полости концентратор потока преимущественно может концентрировать или фокусировать магнитное поле внутри полости. Это может увеличивать уровень тепла, генерируемого в токоприемнике, для данного уровня питания, проходящего через индукционную катушку, по сравнению с индукционными катушками, не имеющими концентратора потока. Таким образом, эффективность устройства, генерирующего аэрозоль, может быть улучшена.

В контексте данного документа термин «фольга» относится к тонкому листовому материалу, имеющему толщину, намного меньшую, чем размер в любом направлении, перпендикулярном направлению толщины. В контексте данного документа термин «толщина» относится к размеру фольги, перпендикулярному основным поверхностям фольги. В частности, термин «фольга» может относиться к листовому материалу, который является гибким и предпочтительно изгибается под собственным весом. Более конкретно термин «фольга» может относиться к листовому материалу, который изгибается под своим собственным весом по меньшей мере на 5 градусов, конкретно по меньшей мере на 20 градусов, более конкретно по меньшей мере на 30 градусов за каждые 2 сантиметра длины свободно свисающего с одной стороны образца фольги. Термин «фольга» может относиться к листовому материалу, который изгибается под своим собственным весом с радиусом кривизны не более 5 сантиметров, конкретно не более 2 сантиметров, более конкретно не более 1,5 сантиметра.

Предпочтительно фольга концентратора потока имеет толщину, находящуюся в диапазоне от 0,02 мм (миллиметра) до 0,25 мм (миллиметра), в частности от 0,05 мм (миллиметра) до 0,2 мм (миллиметра), предпочтительно от 0,1 мм (миллиметра) до 0,15 мм (миллиметра), или от 0,04 мм (миллиметра) до 0,08 мм (миллиметра), или от 0,03 мм (миллиметра) до 0,07 мм (миллиметра). Такие значения толщины способствуют особенно компактной конструкции устройства, генерирующего аэрозоль. Тем не менее, эти значения все еще достаточно велики, чтобы в достаточной степени деформировать переменное магнитное поле приспособления для индукционного нагрева в направлении полости во время использования устройства.

Толщина концентратора потока может быть по существу постоянной вдоль любого направления, перпендикулярного толщине концентратора потока. В других примерах толщина концентратора потока может варьироваться вдоль одного или более направлений, перпендикулярных толщине концентратора потока. Например, толщина концентратора потока может сужаться или уменьшаться от одного конца к другому концу или от центральной части концентратора потока в направлении обоих концов. Толщина концентратора потока может быть по существу постоянной по его окружности. В других примерах толщина концентратора потока может изменяться по его окружности.

В целом, концентратор потока может иметь любую форму, но предпочтительна форму, соответствующую форме по меньшей мере одного индукционного устройства, вокруг которого по меньшей мере частично расположен концентратор потока.

Например, концентратор потока может иметь по существу цилиндрическую форму, в частности форму в виде гильзы или трубчатую форму. То есть концентратор потока может быть трубчатым концентратором потока, или концентратором потока в виде гильзы, или цилиндрическим концентратором потока. Такие формы особенно подходят в том случае, если по меньшей мере одна индукционная катушка представляет собой винтовую индукционную катушку, имеющую по существу цилиндрическую форму. В таких конфигурациях концентратор потока полностью окружает по меньшей мере одну индукционную катушку вдоль по меньшей мере части осевой протяженности в длину катушки. Трубчатая форма или форма в виде гильзы оказывается особенно преимущественной в отношении цилиндрической формы полости, а также в отношении цилиндрической и/или винтовой конфигурации индукционной катушки. Что касается этих форм, концентратор потока может иметь любое подходящее поперечное сечение. Например, концентратор потока может иметь квадратную, овальную, прямоугольную, треугольную, пятиугольную, шестиугольную или подобную форму поперечного сечения. Предпочтительно концентратор потока имеет круглое поперечное сечение. Например, концентратор потока может иметь круглую, цилиндрическую форму.

Также возможно, что концентратор потока простирается только вокруг части окружности по меньшей мере одной индукционной катушки.

В любой из этих конфигураций концентратор потока предпочтительно расположен соосно с центральной линией по меньшей мере одной индукционной катушки. Еще более предпочтительно концентратор потока и по меньшей мере одна индукционная катушка расположены соосно с центральной линией полости.

В целом, приспособление для индукционного нагрева может содержать одну индукционную катушку или несколько индукционных катушек, в частности, две индукционные катушки. В случае одной индукционной катушки концентратор потока расположен вокруг по меньшей мере части одной индукционной катушки, предпочтительно полностью вокруг индукционной катушки. В случае нескольких индукционных катушек, концентратор потока может располагаться вокруг по меньшей мере части одной из индукционных катушек, предпочтительно вокруг по меньшей мере части каждой из индукционных катушек, еще более предпочтительно полностью вокруг каждой индукционной катушки.

Фольга концентратора потока может быть намотана, в частности, так, что концы перекрывают друг друга или примыкают друг к другу, чтобы образовывать трубчатый концентратор потока или концентратор потока в виде гильзы. Концы, перекрывающие друг друга или примыкающие друг к другу, могут быть прикреплены друг к другу. Подобным образом, концы, перекрывающие друг друга или примыкающие друг к другу, могут свободно перекрывать друг друга или могут свободно примыкать друг к другу.

В частности, фольга концентратора потока может быть намотана в один виток, чтобы образовать трубчатый концентратор потока или концентратор потока в виде гильзы, содержащий один виток фольги концентратора потока. Альтернативно фольга концентратора потока может быть намотана в несколько оборотов/витков так, чтобы образовывать трубчатый концентратор потока или концентратор потока в виде гильзы, содержащий несколько, в частности, спиральных витков фольги концентратора потока.

Фольга концентратора потока может также быть намотана винтовым образом в осевом направлении по отношению к оси намотки так, чтобы образовывать трубчатый концентратор потока или концентратор потока в виде гильзы, содержащий один или более винтовых витков фольги концентратора потока, перекрывающих друг друга.

Конечно, также возможно, что фольга концентратора потока намотана отдельными концентрическими витками друг над другом. То есть концентратор потока может состоять из нескольких слоев фольги концентратора потока, намотанных на отдельные концентрические одинарные (оборотные) витки друг над другом. Подобным образом, также возможно, что фольга концентратора потока намотана отдельными множественными спиралями или множественными витками друг над другом. То есть концентратор потока может состоять из нескольких слоев фольги концентратора потока, намотанных на отдельные концентрические множественные спиральные или винтовые (оборотные) витки друг над другом.

Кроме того, также возможно, что концентратор потока содержит несколько слоев фольги концентратора потоков, расположенных бок о бок рядом друг с другом, при этом каждая фольга концентратора потока намотана в один виток или в несколько спиральных витков, перекрывающих друг друга, или в отдельные концентрические витки друг над другом.

Конфигурация, содержащая несколько, в частности несколько спиральных или несколько винтовых витков или несколько отдельных концентрических витков друг над другом слоев фольги концентратора потока, может быть преимущественно использована для создания многослойной фольги концентратора потока или многослойного концентратора потока, в котором каждый виток соответствует одному слою. Например, концентратор потока может содержать две, или три, или четыре, или пять, или шесть, или более шести множественных спиральных или множественных винтовых витков или множественных отдельных концентрических витков. Соответственно, такая многослойная фольга концентратора потока или многослойный концентратор потока может иметь толщину, которая по существу соответствует толщине одиночного слоя или фольги, умноженной на число витков или слоев. Например, если фольга имеет толщину в диапазоне от 0,02 мм (миллиметра) до 0,25 мм (миллиметра), в частности от 0,05 мм (миллиметра) до 0,2 мм (миллиметра), предпочтительно от 0,1 мм (миллиметра) до 0,15 мм (миллиметра), многослойная фольга концентратора потока или многослойный концентратор потока, содержащий шесть слоев, может иметь толщину в диапазоне от 0,12 мм (миллиметра) до 1,5 мм (миллиметра), в частности от 0,3 мм (миллиметра) до 1,2 мм (миллиметра), предпочтительно от 0,6 мм (миллиметра) до 0,9 мм (миллиметра).

В случае, когда фольга концентратора потока намотана, в частности, в один виток так, чтобы образовывать трубчатый концентратор потока или концентратор потока в виде гильзы, фольга концентратора может быть прикреплена к внутренней поверхности кожуха устройства посадкой с натягом за счет частичного высвобождения упругой восстанавливающей силы намотанной фольги концентратора потока. То есть упругая восстанавливающая сила прижимает фольгу концентратора в радиальном направлении наружу к внутренней поверхности кожуха устройства. В этой конфигурации концы намотанной фольги предпочтительно свободно перекрывают друг друга или свободно примыкают друг к другу. Преимущественно эта конфигурация обеспечивает простую установку концентратора потока, в частности, без каких-либо дополнительных фиксирующих средств.

Также возможно, что концентратор потока является результатом экструдирования фольги концентратора потока непосредственно в конечную форму концентратора потока. В частности, концентратор потока может содержать или может представлять собой экструдированную фольгу концентратора потока, например, экструдированную фольгу трубчатого концентратора потока, или экструдированную фольгу концентратора потока в виде гильзы, или экструдированную фольгу цилиндрического концентратора потока. Экструдированная фольга трубчатого концентратора потока, или экструдированная фольга концентратора потока в виде гильзы, или экструдированная фольга цилиндрического концентратора потока может иметь толщину стенки в диапазоне от 0,05 мм (миллиметра) до 0,25 мм (миллиметра), предпочтительно от 0,1 мм (миллиметра) до 0,15 мм (миллиметра). Толщина стенки также может находиться в диапазоне от 0,12 мм (миллиметра) до 1,5 мм (миллиметра), в частности от 0,3 мм (миллиметра) до 1,2 мм (миллиметра), предпочтительно от 0,6 мм (миллиметра) до 0,9 мм (миллиметра).

В контексте данного документа термин «концентратор потока» относится к компоненту, имеющему высокую относительную магнитную проницаемость, который концентрирует и направляет электромагнитное поле или линии электромагнитного поля, генерируемые индукционной катушкой.

В контексте данного документа термин «высокая относительная магнитная проницаемость» относится к относительной магнитной проницаемости, составляющей по меньшей мере 100, в частности по меньшей мере 1000, предпочтительно по меньшей мере 10000, еще более предпочтительно по меньшей мере 50000, наиболее предпочтительно по меньшей мере 80000. Эти приведенные в качестве примера значения относятся к максимальным значениям относительной магнитной проницаемости для частот вплоть до 50 кГц и температуры 25 градусов Цельсия.

В контексте данного документа и в уровне техники термин «относительная магнитная проницаемость» относится к отношению магнитной проницаемости материала, или среды, таких как концентратор потока, к магнитной проницаемости свободного пространства μ_0, где μ_0 составляет 4π ⋅ 10^-7 Н⋅А^-2 (4⋅Пи ⋅10E-07 Ньютон на квадратный ампер).

Соответственно, фольга концентратора потока предпочтительно содержит материал или материалы, обладающие относительной магнитной проницаемостью, составляющей по меньшей мере 100, в частности по меньшей мере 1000, предпочтительно по меньшей мере 10000, еще более предпочтительно по меньшей мере 50000, наиболее предпочтительно по меньшей мере 80000, в частности, выполнена из него или них. Эти значения предпочтительно относятся к максимальным значениям относительной магнитной проницаемости при частотах вплоть до 50 кГц и температуре 25 градусов Цельсия.

Фольга концентратора потока может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов или может быть выполнена из них. Предпочтительно фольга концентратора потока содержит ферримагнитный или ферромагнитный материал, например, ферритовый материал, такой как частицы феррита или ферритовый порошок, удерживаемый в матрице, или любой другой подходящий материал, содержащий ферромагнитный материал, такой как чугун, ферромагнитная сталь, кремнистый чугун или ферромагнитная нержавеющая сталь. Подобным образом, фольга концентратора потока может содержать ферримагнитный или ферромагнитный материал, такой как ферримагнитные или ферромагнитные частицы или ферримагнитный или ферромагнитный порошок, удерживаемый в матрице. Матрица может содержать связующее, например, полимер, такой как силикон. Соответственно, матрица может быть полимерной матрицей, такой как силиконовая матрица.

Ферромагнитный материал может содержать по меньшей мере один металл, выбранный из железа, никеля, и кобальта, и их комбинаций, и может содержать другие элементы, такие как хром, медь, молибден, марганец, алюминий, титан, ванадий, вольфрам, тантал, кремний. Ферромагнитный материал может содержать от приблизительно 78 весовых процентов до приблизительно 82 весовых процентов никеля, от 0 до 7 весовых процентов молибдена и упоминаемого железа.

Фольга концентратора потока может содержать пермаллой или быть изготовлена из него. Пермаллои представляют собой магнитные сплавы никеля и железа, которые обычно содержат дополнительные элементы, такие как молибден, медь и/или хром.

Фольга концентратора потока может содержать мю-металл или быть изготовлена из него. Мю-металл представляет собой мягкий ферромагнитный сплав никеля и железа с очень высокой магнитной проницаемостью, в частности от 80000 до 100000. Например, мю-металл может содержать приблизительно 77 весовых процентов никеля, 16 весовых процентов железа, 5 весовых процентов меди и 2 весовых процента хрома или молибдена. Подобным образом, мю-металл может содержать 80 массовых процентов никеля, 5 массовых процентов молибдена, небольшое количество различных других элементов, таких как кремний, и оставшиеся 12-15 массовых процентов железа.

Фольга концентратора потока может содержать сплав, доступный под торговой маркой Nanoperm® от MAGNETEC GmbH, Германия, или быть изготовлена из него. Сплавы Nanoperm® представляют собой нанокристаллические магнитомягкие сплавы на основе железа, содержащие от приблизительно 83 весовых процентов до приблизительно 89 весовых процентов железа. В контексте данного документа термин «нанокристаллический» относится к материалу с размером зерен приблизительно от 5 нанометров до 50 нанометров.

Фольга концентратора потока может содержать сплав, доступный под торговой маркой Vitrovac® или Vitroperm® от VACUUMSCHMELZE GmbH & Co. KG, Германия, или быть изготовлена из него. Сплавы Vitrovac® являются аморфными (металлическими стеклами), тогда как сплавы Vitroperm® представляют собой нанокристаллические магнитомягкие сплавы. Например, фольга концентратора потока может содержать Vitroperm 220, Vitroperm 250, Vitroperm 270, Vitroperm 400, Vitroperm 500 или Vitroperm 800 или быть изготовлена из них.

Фольга концентратора потока может содержать паяльную фольгу, доступную под торговой маркой Metglas® от Metglas®, Inc. США, или от Hitachi Metals Europe GmbH, Германия, или быть изготовлена из нее. Виды паяльной фольги Metglas® являются аморфными видами паяльной фольги на основе никеля.

В целом, фольга концентратора потока может быть либо однослойной фольгой концентратора потока, либо многослойной фольгой концентратора потока.

Например, многослойная фольга концентратора потока может содержать пленку слоя субстрата и по меньшей мере один слой ферромагнитного материала, размещенного поверх слоя субстрата.

Согласно другому примеру многослойная фольга концентратора потока может содержать многослойную стопку, содержащую одну или более пар слоев, причем каждая пара содержит промежуточный слой и слой ферромагнитного материала, размещенного поверх промежуточного слоя.

Согласно другому примеру многослойная фольга концентратора потока может содержать слой субстрата и многослойную стопку, размещенную поверх слоя субстрата, при этом многослойная стопка содержит одну или более пар слоев, причем каждая пара содержит промежуточный слой и слой ферромагнитного материала, размещенный поверх промежуточного слоя.

Согласно другому примеру многослойная фольга концентратора потока может содержать слой первого ферромагнитного материала и многослойную стопку, размещенную поверх слоя первого ферромагнитного материала, при этом многослойная стопка содержит одну или более пар слоев, причем каждая пара содержит промежуточный слой и слой второго ферромагнитного материала, размещенный поверх промежуточного слоя.

И наоборот, многослойная фольга концентратора потока может содержать многослойную стопку и слой первого ферромагнитного материала, размещенный поверх многослойной стопки, при этом многослойная стопка содержит одну или более пар слоев, причем каждая пара содержит промежуточный слой и слой второго ферромагнитного материала, размещенный поверх промежуточного слоя.

Согласно другому примеру многослойная фольга концентратора потока может содержать слой субстрата, слой первого ферромагнитного материала, размещенный поверх слоя субстрата, и многослойную стопку, размещенную поверх слоя первого ферромагнитного материала, при этом многослойная стопка содержит одну или более пар слоев, причем каждая пара содержит промежуточный слой и слой второго ферромагнитного материала, размещенный поверх промежуточного слоя.

И наоборот, многослойная фольга концентратора потока может содержать слой субстрата, и многослойную стопку, размещенную поверх слоя субстрата, и слой первого ферромагнитного материала, размещенный поверх многослойной стопки, при этом многослойная стопка содержит одну или более пар слоев, причем каждая пара содержит промежуточный слой и слой второго ферромагнитного материала, размещенный поверх промежуточного слоя.

Один или более слоев, содержащих (первый или второй) ферромагнитный слой, могут содержать по меньшей мере один металл, выбранный из железа, никеля, меди, молибдена, марганца, кремния и их комбинаций. Ферромагнитный материал может содержать от приблизительно 88 весовых процентов до приблизительно 82 весовых процентов никеля и от приблизительно 18 весовых процентов до приблизительно 20 весовых процентов железа. В частности, один или более слоев, содержащих (первый или второй) ферромагнитный слой, могут содержать фольгу или могут быть изготовлены из нее. Предпочтительно фольга содержит или выполнена из одного из пермаллоя, сплава Nanoperm®, сплава Vitroperm®, такого как Vitroperm 800, или паяльной фольги Metglas®.

Первый и второй ферромагнитные материалы могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга.

Слой субстрата может содержать полимерную пленку. Полимерная пленка может быть выбрана из сложных полиэфиров, полиимидов, полиолефинов или их комбинаций. Слой субстрата может содержать антиадгезионный слой.

Промежуточный слой или один или более промежуточных слоев могут быть диэлектрическим слоем или неэлектропроводным материалом для подавления эффекта вихревых токов. Промежуточный слой или один или более промежуточных слоев могут быть изготовлены из ферромагнитного материала с относительно более низкой магнитной проницаемостью. Промежуточный слой или один или более промежуточных слоев могут содержать акриловый полимер.

Кроме того, многослойная фольга концентратора потока, в частности, любой из вышеупомянутых слоев многослойной фольги концентраторов потока, может содержать защитный слой. Защитный слой предпочтительно образует по меньшей мере один из двух самых наружных слоев (краевых слоев) многослойной фольги концентратора потока. Защитный слой может содержать или может быть изготовлен из полимеров или керамики.

Кроме того, многослойная фольга концентратора потока, в частности, любой из вышеупомянутых слоев многослойной фольги концентраторов потока, может содержать адгезивный слой, такой как клейкая лента. Адгезивный слой предпочтительно образует по меньшей мере один из двух самых наружных слоев многослойной фольги концентратора потока. В частности, слой субстрата согласно любому из вышеупомянутых слоев многослойной фольги концентраторов потока, может быть адгезивным слоем.

Предпочтительно, чтобы один из самых наружных слоев многослойной фольги концентратора потока являлся защитным слоем, а соответствующий другой из самых наружных слоев многослойной фольги концентратора потока являлся адгезивным слоем.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать радиальный зазор между по меньшей мере одной индукционной катушкой и концентратором потока, причем этот концентратор потока по меньшей мере частично окружает индукционную катушку. Соответственно, зазор также по меньшей мере частично окружает индукционную катушку. Зазор может быть воздушным зазором или зазором, заполненным наполнительным материалом, например, полиимидом, таким как поли(4,4'-оксидифенилен-пиромеллитимид), также известный как Kapton®, или любыми другими подходящими диэлектрическими материалами. Например, индукционная катушка может быть обернута одним или более слоями ленты Kapton, чтобы таким образом заполнить радиальный зазор между по меньшей мере одной индукционной катушкой и концентратором потока. Один слой ленты Kapton может иметь толщину в диапазоне от 40 микрометров до 80 микрометров.

Зазор может иметь радиальную протяженность в диапазоне от 40 микрометров до 400 микрометров, в частности от 100 микрометров до 240 микрометров, например, 220 микрометров. Преимущественно зазор может помочь снизить потери в индукционной катушке и увеличить потери в токоприемнике, подлежащем нагреву, то есть увеличить эффективность нагревания устройства, генерирующего аэрозоль. Приспособление для индукционного нагрева может содержать по меньшей мере один токоприемный элемент, который является частью устройства. Альтернативно по меньшей мере один токоприемный элемент может быть неотделимой частью изделия, генерирующего аэрозоль, которое содержит субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий нагреву. В качестве части устройства по меньшей мере один токоприемный элемент расположен или имеет возможность расположения по меньшей мере частично внутри полости так, чтобы находиться в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, во время использования или в тепловом контакте, предпочтительно физическом контакте с ним.

В контексте данного документа термин «токоприемный элемент» обозначает элемент, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло при воздействии на него переменного электромагнитного поля. Это может быть результатом потерь на гистерезис и/или вихревых токов, индуцируемых в токоприемнике, в зависимости от электрических и магнитных свойств токоприемного материала. Потери на гистерезис возникают в ферромагнитных или ферримагнитных токоприемниках в связи с перемагничиванием магнитных доменов внутри материала под воздействием переменного электромагнитного поля. Вихревые токи могут быть индуцированы, если токоприемник является электрически проводящим. В случае электрически проводящего ферромагнитного или ферримагнитного токоприемника, тепло может генерироваться посредством как вихревых токов, так и потерь на гистерезис.

Соответственно, токоприемный элемент может быть выполнен из любого материала, который может быть индукционно нагреваемым до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительные токоприемные элементы содержат металл или углерод. Предпочтительный токоприемный элемент может содержать ферромагнитный материал, например, ферритный чугун или ферромагнитную сталь, или нержавеющую сталь. Подходящий токоприемный элемент может быть алюминием или содержать его. Предпочтительные токоприемные элементы могут быть выполнены из нержавеющей стали серии 400, например, нержавеющей стали марки 410, или марки 420, или марки 430.

Токоприемный элемент может иметь множество геометрических конфигураций. Токоприемный элемент может содержать или может представлять собой токоприемник в виде штыря, токоприемник в виде стержня, токоприемник в виде пластины, токоприемник в виде полоски или токоприемник в виде пластинки. Если токоприемный элемент является частью устройства, генерирующего аэрозоль, токоприемник в виде штыря, токоприемник в виде штыря, токоприемник в виде стержня, токоприемник в виде пластины, токоприемник в виде полоски или токоприемник в виде пластинки может выступать в полость устройства, предпочтительно в направлении отверстия полости для введения изделия, генерирующего аэрозоль, в полость.

Токоприемный элемент может содержать или может представлять собой токоприемник в виде нити, токоприемник в виде сетки, токоприемник в виде фитиля.

Аналогичным образом токоприемный элемент может содержать или может представлять собой токоприемник в виде гильзы, токоприемник в виде чаши, цилиндрический токоприемник или трубчатый токоприемник. Предпочтительно внутреннее пространство токоприемника в виде гильзы, токоприемника в виде чаши, цилиндрического токоприемника или трубчатого токоприемника приспособлено для вмещения с возможностью вынимания по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль.

Вышеупомянутые токоприемные элементы могут иметь любую форму поперечного сечения, например, круглую, овальную, квадратную, прямоугольную, треугольную или любую другую подходящую форму.

В контексте данного документа термин «устройство, генерирующее аэрозоль» в целом относится к электрическому устройству, которое способно взаимодействовать с по меньшей мере одним субстратом, образующим аэрозоль, в частности, с субстратом, образующим аэрозоль, предусмотренным внутри изделия, генерирующего аэрозоль, например, для генерирования аэрозоля путем нагрева субстрата. Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является устройством для затяжки для генерирования аэрозоля, который непосредственно вдыхается пользователем через рот пользователя. В частности, устройство, генерирующее аэрозоль, является удерживаемым рукой устройством, генерирующим аэрозоль.

В дополнение к индукционной катушке приспособление для индукционного нагрева может содержать генератор переменного тока (AC). Генератор AC может получать питание от блока питания устройства, генерирующего аэрозоль. Генератор AC функционально соединен с по меньшей мере одной индукционной катушкой. В частности, по меньшей мере одна индукционная катушка может быть неотделимой частью генератора AC. Генератор AC приспособлен для генерирования высокочастотного колебательного тока для прохождения через индукционную катушку для генерирования переменного электромагнитного поля. Переменный ток можно подавать на индукционную катушку непрерывно после активации системы или можно подавать с перерывами, например, от затяжки к затяжке.

Предпочтительно приспособление для индукционного нагрева содержит преобразователь постоянного тока в переменный, соединенный с блоком питания постоянного тока, содержащим индуктивно-емкостную сеть, при этом индуктивно-емкостная сеть содержит последовательное соединение конденсатора и индукционной катушки.

Приспособление для индукционного нагрева предпочтительно приспособлено для генерирования высокочастотного электромагнитного поля. В контексте данного документа высокочастотное электромагнитное поле может находиться в диапазоне от 500 кГц (килогерц) до 30 МГц (мегагерц), в частности от 5 МГц (мегагерц) до 15 МГц (мегагерц), предпочтительно от 5 МГц (мегагерц) до 10 МГц (мегагерц).

Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать контроллер, приспособленный для управления работой устройства. В частности, контроллер может быть приспособлен для управления работой приспособления для индукционного нагрева, предпочтительно в конфигурации с обратной связью, для управления нагревом субстрата, образующего аэрозоль, до заданной рабочей температуры. Рабочая температура, используемая для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, может составлять по меньшей мере 180 градусов Цельсия, в частности по меньшей мере 300 градусов Цельсия, предпочтительно по меньшей мере 350 градусов Цельсия, более предпочтительно по меньшей мере 370 градусов Цельсия, наиболее предпочтительно по меньшей мере 400 градусов Цельсия. Эти температуры являются обычными рабочими температурами для нагрева, но не сжигания субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительно рабочая температура находится в диапазоне от 180 градусов Цельсия до 370 градусов Цельсия, в частности от 180 градусов Цельсия до 240 градусов Цельсия или от 280 градусов Цельсия до 370 градусов Цельсия. В целом, рабочая температура может зависеть от по меньшей мере одного из типа субстрата, образующего аэрозоль, подлежащего нагреву, конфигурации токоприемника и компоновки токоприемника относительно субстрата, образующего аэрозоль, при использовании системы. Например, в случае если токоприемник выполнен с такой возможностью и компоновкой, которая позволяет окружить субстрат, образующий аэрозоль, при использовании системы, рабочая температура может быть в диапазоне от 180 градусов Цельсия до 240 градусов Цельсия. Аналогично, в случае если токоприемник выполнен с такой возможностью, которая позволяет компоновку внутри субстрата, образующего аэрозоль, при использовании системы, рабочая температура может быть в диапазоне от 280 градусов Цельсия до 370 градусов Цельсия. Рабочая температура, как описано выше, предпочтительно относится к температуре токоприемника при использовании.

Контроллер может содержать микропроцессор, например, программируемый микропроцессор, микроконтроллер, или специализированную интегральную схему (ASIC), или другую электронную схему, способную обеспечивать управление. Контроллер может содержать дополнительные электронные компоненты, такие как по меньшей мере один преобразователь постоянного тока в переменный и/или усилители мощности, например, усилитель мощности класса С, класса D или класса E. В частности, приспособление для индукционного нагрева может быть частью контроллера.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать блок питания, в частности блок питания постоянного тока, приспособленный для обеспечения напряжения питания постоянного тока и силы постоянного тока питания для приспособления для индукционного нагрева. Предпочтительно блок питания является батареей, такой как литий-железо-фосфатная батарея. В качестве альтернативы блок питания может быть устройством накопления заряда другого вида, таким как конденсатор. Блок питания может нуждаться в перезарядке, то есть блок питания может быть перезаряжаемым. Блок питания может иметь емкость, которая позволяет накапливать достаточно энергии для одного или более применений пользователем. Например, блок питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, или в течение периода, который является кратным шести минутам. В другом примере блок питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций приспособления для индукционного нагрева.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать основную часть, которая предпочтительно содержит по меньшей мере одно из приспособления для индукционного нагрева, в частности по меньшей мере одну индукционную катушку, концентратор потока, контроллер, блок питания и по меньшей мере часть полости.

В дополнение к основной части устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать мундштук, в частности, в случае если изделие, генерирующее аэрозоль, подлежащее использованию с устройством, не содержит мундштук. Мундштук может быть установлен на основной части устройства. Мундштук может быть приспособлен для закрытия вмещающей полости при установке мундштука на основной части. Для прикрепления мундштука к основной части ближняя концевая часть основной части может содержать магнитное или механическое крепление, например, штыковое крепление или крепление с защелкиванием, которое входит в зацепление с соответствующей сопрягаемой деталью на дальней концевой части мундштука. В случае если устройство не содержит мундштук, изделие, генерирующее аэрозоль, подлежащее использованию с устройством, генерирующим аэрозоль, может содержать мундштук, например, заглушку фильтра.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха, например, выпускное отверстие для воздуха в мундштуке (при наличии).

Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, содержит путь для воздуха, простирающийся от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха через вмещающую полость и возможно далее к выпускному отверстию для воздуха в мундштуке, при наличии. Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, содержит по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха, находящееся в сообщении по текучей среде с вмещающей полостью. Соответственно, система, генерирующая аэрозоль, может содержать путь для воздуха, простирающийся от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха во вмещающую полость и возможно далее через субстрат, образующий аэрозоль, внутри изделия и мундштук в рот пользователя.

По меньшей мере одна индукционная катушка и концентратор потока могут представлять собой часть индукционного модуля, который расположен в кожухе устройства и который образует по меньшей мере часть полости устройства или расположен по окружности, в частности расположен с возможностью снятия вокруг нее.

При этом настоящее изобретение также предусматривает индукционный модуль, который имеет возможность расположения внутри устройства, генерирующего аэрозоль, например, для образования или расположения по окружности вокруг по меньшей мере части полости устройства, при этом полость приспособлена для вмещения с возможностью вынимания субстрата, образующего аэрозоль, подлежащего индукционному нагреву. Индукционный модуль содержит по меньшей мере одну индукционную катушку для генерирования переменного электромагнитного поля внутри полости при использовании, при этом по меньшей мере одна индукционная катушка расположена вокруг по меньшей мере части вмещающей полости, когда индукционный модуль расположен в устройстве. Индукционный модуль дополнительно содержит концентратор потока, расположенный по окружности вокруг по меньшей мере части по меньшей мере одной индукционной катушки и приспособленный для деформации переменного электромагнитного поля индукционной катушки во время использования в направлении полости, когда индукционный модуль расположен в устройстве. Концентратор потока содержит или выполнен из фольги концентратора потока согласно настоящему изобретению и как описано здесь.

Дополнительные признаки и преимущества индукционного модуля, в частности индукционной катушки и концентратора потока, были описаны в отношении устройства, генерирующего аэрозоль, и повторно описываться не будут.

Согласно настоящему изобретению также предусмотрена система, генерирующая аэрозоль, которая содержит устройство, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению и как описано в данном документе. Система дополнительно содержит изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с устройством, при этом изделие содержит субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий индукционному нагреву устройством. Изделие, генерирующее аэрозоль, вмещено или выполнено с возможностью вмещения по меньшей мере частично в полость устройства.

В контексте данного документа термин «система, генерирующая аэрозоль» относится к комбинации изделия, генерирующего аэрозоль, как далее описано в данном документе, с устройством, генерирующим аэрозоль, согласно настоящему изобретению и как описано в данном документе. В системе изделие и устройство взаимодействуют для генерирования вдыхаемого аэрозоля.

В контексте данного документа термин «изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, содержащему по меньшей мере один субстрат, образующий аэрозоль, который при нагреве высвобождает летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Предпочтительно изделие, генерирующее аэрозоль, является нагреваемым изделием, генерирующим аэрозоль. То есть изделием, генерирующим аэрозоль, которое содержит по меньшей мере один субстрат, образующий аэрозоль, который предназначен для нагрева, а не сжигания, для высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть расходным материалом, в частности расходным материалом, подлежащим выбрасыванию после однократного использования. Например, изделие может быть картриджем, содержащим жидкий субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий нагреву. Альтернативно изделие может быть стержнеобразным изделием, в частности табачным изделием, напоминающим обычные сигареты.

В контексте данного документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» обозначает субстрат, образованный из материала, образующего аэрозоль, который способен высвобождать летучие соединения при нагреве для генерирования аэрозоля, или содержащий его. Субстрат, образующий аэрозоль, предназначен для нагрева, а не сжигания, для высвобождения летучих соединений, образующих аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым или жидким субстратом, образующим аэрозоль. В обоих случаях субстрат, образующий аэрозоль, может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. Альтернативно или дополнительно субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль. Субстрат, образующий аэрозоль, также может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как никотин или ароматизаторы. Субстрат, образующий аэрозоль, может также быть пастообразным материалом, пакетиком из пористого материала, содержащим субстрат, образующий аэрозоль, или, например, рассыпным табаком, смешанным с гелеобразующим средством или клейким веществом, который может содержать обычное вещество для образования аэрозоля, такое как глицерин, и который спрессован или сформован в виде штранга.

Как упомянуто выше, по меньшей мере один токоприемный элемент, используемый для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, может быть неотделимой частью изделия, генерирующего аэрозоль, а не частью устройства, генерирующего аэрозоль. Соответственно, изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать по меньшей мере один токоприемный элемент, расположенный в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, или в тепловом контакте с ним, вследствие чего при использовании приспособление для индукционного нагрева способно индукционно нагревать токоприемный элемент, когда изделие вмещено в полость устройства.

Дополнительные признаки и преимущества системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению были описаны в отношении устройства, генерирующего аэрозоль, и повторно описываться не будут.

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

Фиг. 1 - схематический продольный разрез системы, генерирующей аэрозоль, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 - подробный вид индукционного модуля согласно фиг. 1;

фиг. 3 - подробный вид индукционного модуля согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4 - схематический продольный разрез системы, генерирующей аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 5-8 - три различные компоновки фольги концентратора потока согласно настоящему изобретению; и

фиг. 9 - схематический иллюстративный вариант осуществления многослойной фольги концентратора потока согласно настоящему изобретению.

На фиг. 1 показано схематическое изображение в разрезе первого иллюстративного варианта осуществления системы 1, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Система 1 приспособлена для генерирования аэрозоля путем индукционного нагрева субстрата 91, образующего аэрозоль. Система 1 содержит два основных компонента: изделие 90, генерирующее аэрозоль, в том числе субстрат 91, образующий аэрозоль, подлежащий нагреву, и устройство 10, генерирующее аэрозоль, для использования с изделием 90. Устройство 10 содержит вмещающую полость 20 для вмещения изделия 90 и приспособление для индукционного нагрева для нагрева субстрата 91 в изделии 90, когда изделие 90 вставлено в полость 20.

Изделие 90 имеет стержнеобразную форму, напоминающую форму обычной сигареты. В настоящем варианте осуществления изделие 90 содержит четыре элемента, расположенных в коаксиальном выравнивании: элемент 91 в виде субстрата, опорный элемент 92, элемент 94, охлаждающий аэрозоль, и заглушку 95 фильтра. Элемент в виде субстрата расположен на дальнем конце изделия 90 и содержит субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий нагреву. Субстрат 91, образующий аэрозоль, может содержать, например, гофрированный лист гомогенизированного табачного материала, содержащий глицерин в качестве вещества для образования аэрозоля. Опорный элемент 92 содержит полую сердцевину, образующую центральный проход 93 для воздуха. Заглушка 95 фильтра служит в качестве мундштука и может содержать, например, ацетилцеллюлозные волокна. Все четыре элемента являются по существу цилиндрическими элементами, расположенными последовательно один за другим. Элементы имеют по существу одинаковый диаметр и окружены наружной оберткой 96, изготовленной из сигаретной бумаги, например, для образования цилиндрического стержня. Наружная обертка 96 может быть обернута вокруг вышеупомянутых элементов так, чтобы свободные концы обертки перекрывали друг друга. Обертка может дополнительно содержать клей, который склеивает друг с другом, свободные концы обертки, перекрывающие друг друга.

Устройство 10 содержит по существу стержнеобразную основную часть 11, образованную с помощью по существу цилиндрического кожуха устройства. Внутри дальней части 13 устройство 10 содержит блок 16 питания, например, литий-ионную батарею, и электрическую схему 17, содержащую контроллер для управления работой устройства 10, в частности для управления процессом нагрева. Внутри ближней части 14, противоположной дальней части 13, устройство 10 содержит вмещающую полость 20. Полость 20 открыта на ближнем конце 12 устройства 10, таким образом позволяя легко вставлять изделие 90 во вмещающую полость 20.

Нижняя часть 21 вмещающей полости отделяет дальнюю часть 13 устройства 10 от ближней части 14 устройства 10, в частности от вмещающей полости 20. Предпочтительно нижняя часть изготовлена из теплоизоляционного материала, например, PEEK (полиэфирэфиркетона). Таким образом, электрические компоненты внутри дальней части 13 могут находиться отдельно от аэрозоля или остатков, производимых процессом генерирования аэрозоля внутри полости 20.

Приспособление для индукционного нагрева устройства 10 содержит индукционный источник, содержащий индукционную катушку 31 для генерирования переменного, в частности высокочастотного электромагнитного поля. В настоящем варианте осуществления индукционная катушка 31 является винтовой катушкой, окружающей по окружности цилиндрическую вмещающую полость 20. Индукционная катушка 31 выполнена из проволоки 38 и имеет несколько оборотов или витков, простирающихся вдоль ее длины. Проволока 38 может иметь любую подходящую форму поперечного сечения, например, квадратную, овальную или треугольную. В этом варианте осуществления проволока 38 имеет круглое поперечное сечение. В других вариантах осуществления проволока может иметь плоскую форму поперечного сечения.

Приспособление для индукционного нагрева дополнительно содержит токоприемный элемент 60, который расположен внутри вмещающей полости 20 таким образом, чтобы испытывать воздействие электромагнитного поля, генерируемого индукционной катушкой 31. В настоящем варианте осуществления токоприемный элемент 60 является токоприемником 61 в виде пластины. Своим дальним концом 64 токоприемник в виде пластины расположен на нижней части 21 вмещающей полости 20 устройства. Оттуда токоприемник 61 в виде пластины простирается во внутреннее пространство вмещающей полости 20 в направлении отверстия вмещающей полости 20 на ближнем конце 12 устройства 10. Другой конец токоприемника 60 в виде пластины, то есть дальний свободный конец 63, сужается таким образом, чтобы позволять токоприемнику в виде пластины легко проникать в субстрат 91, образующий аэрозоль, внутри дальней концевой части изделия 90.

Когда устройство 10 активируют высокочастотный переменный ток проходит через индукционную катушку 31. Это приводит к тому, что катушка 31 генерирует переменное электромагнитное поле внутри полости 20. Вследствие этого токоприемник 61 в виде пластины нагревается вследствие вихревых токов и/или потерь на гистерезис в зависимости от магнитных и электрических свойств материалов токоприемного элемента 60. Токоприемник 60, в свою очередь, нагревает субстрат 91, образующий аэрозоль, изделия 90 до температуры, достаточной для образования аэрозоля. Аэрозоль может быть втянут дальше по ходу потока через изделие 90, генерирующее аэрозоль, для вдыхания пользователем. Предпочтительно высокочастотное электромагнитное поле может находиться в диапазоне от 500 кГц (килогерц) до 30 МГц (мегагерц), в частности от 5 МГц (мегагерц) до 15 МГц (мегагерц), предпочтительно от 5 МГц (мегагерц) до 10 МГц (мегагерц).

В настоящем варианте осуществления индукционная катушка 31 является частью индукционного модуля 30, который расположен с ближней частью 14 устройства 10, генерирующего аэрозоль. Индукционный модуль 30 имеет по существу цилиндрическую форму, соосно выровненную с продольной центральной осью C по существу стержнеобразного устройства 10. Как можно видеть на фиг. 1, индукционный модуль 30 образует по меньшей мере часть полости 20 или по меньшей мере часть внутренней поверхности полости 20.

На фиг. 2 более подробно показан индукционный модуль 30. Помимо индукционной катушки 31, индукционный модуль 30 имеют трубчатую внутреннюю опорную гильзу 32, которая служит опорой цилиндрической индукционной катушки 31 с винтовой намоткой. Заодно трубчатая внутренняя опорная гильза 32 имеет кольцевые выступы 34, простирающиеся по окружности внутренней опорной гильзы 32. Выступы 34 расположены на любом конце индукционной катушки 31 для удержания катушки 31 в положении на внутренней опорной гильзе 32. Внутренняя опорная гильза 32 может быть выполнена из любого подходящего материала, такого как пластмасса. В частности, внутренняя опорная гильза 32 может быть по меньшей мере частью полости 20, то есть по меньшей мере частью внутренней поверхности полости 20.

Как индукционная катушка 31, так и внутренняя опорная гильза 32 (отдельно от выступа 34) окружены трубчатым концентратором 33 потока, который простирается вдоль длины индукционной катушки 31. Концентратор 33 потока приспособлен для деформации переменного электромагнитного поля, генерируемого индукционной катушкой 31, во время использования устройства 10 в направлении полости 20. Согласно настоящему изобретению концентратор потока 33 выполнен из фольги 35 концентратора потока. Фольга 35 концентратора потока содержит материал, имеющий высокую относительную магнитную проницаемость по меньшей мере 100, в частности по меньшей мере 1000, предпочтительно по меньшей мере 10000, еще более предпочтительно по меньшей мере 50000, наиболее предпочтительно по меньшей мере 80000 при частотах вплоть до 50 кГц и температуре 25 градусов Цельсия. Вследствие этого электромагнитное поле, создаваемое индукционной катушкой 31, притягивается к концентратору 33 потока и направляется им. Таким образом, концентратор 33 потока действует как магнитный экран. Это может уменьшать нежелательный нагрев или помехи внешних объектов. Линии электромагнитного поля во внутреннем объеме, определенном индукционным модулем 30, также деформируются концентратором 33 потока, вследствие чего плотность электромагнитного поля внутри полости 20 увеличена. Это может увеличить силу тока, генерируемого внутри токоприемника 61 в виде пластины, расположенного в полости 20. Таким образом, электромагнитное поле может быть сконцентрировано в направлении полости 20, чтобы обеспечить возможность более эффективного нагрева токоприемного элемента 60.

В настоящем варианте осуществления фольга 35 концентратора потока имеет толщину, составляющую приблизительно 0,1 мм (миллиметра). Это монослойная фольга, выполненная из мю-металла. Фольга 35 намотана в один виток, чтобы образовать трубчатый концентратор потока или концентратор потока в виде гильзы, который содержит один виток фольги 35 концентратора потока, окружающий индукционную катушку 31.

Как можно увидеть далее на фиг. 2, фольга 35 концентратора потока непосредственно обернута вокруг индукционной катушки 31 по существу без какого-либо промежутка в радиальном направлении между индукционной катушкой 31 и фольгой 35 концентратора потока.

На фиг. 3 показан другой вариант осуществления индукционного модуля 130, в котором фольга 135 концентратора потока в радиальном направлении расположена на расстоянии от индукционной катушки 131. То есть устройство, генерирующее аэрозоль, содержит радиальный зазор 139 между индукционной катушкой 131 и фольгой 135 концентратора потока. В настоящем варианте осуществления зазор 139 заполнен наполнительным материалом 136, например, полиимидом, таким как поли(4,4'-оксидифенилен-пиромеллитимид), также известный как Kapton®, или любыми другими подходящими диэлектрическими материалами. Например, индукционная катушка 131 может быть обернута одним или более слоями ленты Kapton, чтобы таким образом заполнить радиальный зазор 139 между индукционной катушкой 131 и концентратором 133 потока. Зазор 139 или наполнительный материал 136, соответственно, может иметь радиальную протяженность в диапазоне от 40 микрометров до 240 микрометров, например, 80 микрометров. Преимущественно зазор 139 может помочь снизить потери в индукционной катушке и увеличить потери в токоприемнике, подлежащем нагреву, то есть увеличить эффективность нагревания устройства, генерирующего аэрозоль. Альтернативно зазор может быть воздушным зазором.

В отличие от варианта осуществления, показанного на фиг. 1 и фиг. 2, токоприемный элемент 160 согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 3, представляет собой токоприемник 161 в виде гильзы, который расположен на внутренней поверхности внутренней опорной гильзы 132 таким образом, чтобы окружать изделие, когда изделие вмещено во вмещающую полость.

Помимо этого, вариант осуществления, показанный на фиг. 3, очень схож с вариантом осуществления, показанным на фиг. 1 и фиг. 2. Поэтому идентичные или подобные признаки обозначены одинаковыми ссылочными позициями, однако, с увеличением на 100.

На фиг. 4 показано схематическое изображение в разрезе системы 1, генерирующей аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Система идентична системе, показанной на фиг. 1, за исключением токоприемника. Следовательно, идентичные ссылочные позиции используются для идентичных признаков. В отличие от варианта осуществления, показанного на фиг. 1, токоприемник 68 системы согласно фиг. 4 не является частью устройства 10, генерирующего аэрозоль, но является частью изделия 90, генерирующего аэрозоль. В настоящем варианте осуществления токоприемник 68 содержит токоприемник 69 в виде полоски, изготовленный из металла, например, нержавеющей стали, который расположен в субстрате, образующем аэрозоль, элемента 91 в виде субстрата. В частности, токоприемник 68 расположен в изделии 90 таким образом, что при введении изделия 90 в полость 20 устройства 10 токоприемник 69 в виде полоски располагается в полости 20, в частности внутри индукционной катушки 31 так, что при использовании токоприемник 69 в виде полоски испытывает воздействие магнитного поля индукционной катушки 31.

В принципе слои фольги 35, 135 концентратора потока могут быть обмотаны различными способами вокруг индукционной катушки 33, 133. Согласно первому варианту осуществления фольга 35 концентратора потока может быть обмотана таким образом, чтобы ее свободные концы 37, 137 примыкали друг к другу, как показано на фиг. 5. То есть продольные кромки слоев фольги концентратора потока, которые простираются вдоль оси C по длине устройства, генерирующего аэрозоль, примыкают друг к другу.

Согласно второму варианту осуществления фольга 35, 135 концентратора потока может быть обмотана таким образом, чтобы ее свободные концы 37, 137 перекрывали друг друга, как показано на фиг. 6. То есть продольные кромки слоев фольги 35, 135 концентратора потока, которые простираются вдоль оси C по длине устройства, генерирующего аэрозоль, примыкают друг к другу.

В случае когда фольга концентратора потока намотана, в частности, в один виток так, чтобы образовывать трубчатый концентратор потока или концентратор потока в виде гильзы, фольга концентратора может быть прикреплена к внутренней поверхности кожуха устройства посадкой с натягом за счет частичного высвобождения упругой восстанавливающей силы намотанной фольги концентратора потока. То есть упругая восстанавливающая сила прижимает фольгу концентратора в радиальном направлении наружу к внутренней поверхности кожуха устройства. Со ссылкой на фиг. 1, 2 и 4, такую фольгу концентратора потока можно легко вставить через отверстие полости 20 на ближнем конце устройства 10, генерирующего аэрозоль, в радиальную прорезь между наружной поверхностью опорной гильзы 32 и внутренней поверхностью кожуха устройства.

Согласно третьему варианту осуществления, как показано на фиг. 7, фольга 35, 135 концентратора потока может быть намотана в несколько витков, чтобы образовывать трубчатый концентратор потока или концентратор потока в виде гильзы, содержащий несколько, в частности, спиральных витков фольги концентратора потока, перекрывающих друг друга.

Согласно четвертому варианту осуществления, как показано на фиг. 8, фольга 35, 13 концентратора потока может также быть намотана винтовым образом в осевом направлении по отношению к оси намотки, то есть вдоль оси C по длине устройства, генерирующего аэрозоль, так, чтобы образовывать трубчатый концентратор потока или концентратор потока в виде гильзы, содержащий один или более винтовых витков фольги 35, 135 концентратора потока.

Две последние конфигурации, показанные на фиг. 7 и фиг. 8, могут быть преимущественно использованы для создания многослойного концентратора потока (многослойной фольги концентратора потока), при этом каждый виток соответствует одному слою.

Вместо использования нескольких витков фольги концентратора потока для создания многослойного концентратора потока, сама по себе фольга концентратора потока может быть многослойной фольгой концентратора потока. На фиг. 9 показан иллюстративный вариант осуществления такой многослойной фольги 235 концентратора потока на виде в разрезе. В этом варианте осуществления многослойная фольга 235 концентратора потока содержит пленку 250 слоя субстрата, например клейкую ленту и слой ферромагнитного материала, размещенного поверх слоя субстрата. Наверху пленки 250 слоя субстрата многослойная фольга 235 концентратора потока содержит слой первого ферромагнитного материала 251. Наверху слоя первого ферромагнитного материала 251 многослойная фольга 235 концентратора потока содержит многослойную стопку 252, содержащую несколько пар слоев, причем каждая пара содержит промежуточный слой 253 и слой второго ферромагнитного материала 254, размещенный поверх промежуточного слоя 253. Слои первого и второго ферромагнитных материалов 251, 254 могут содержать фольгу или быть выполнены из нее. Предпочтительно каждый слой фольги содержит или выполнен из по меньшей мере одного из пермаллоя, сплава Nanoperm®, сплава Vitroperm®, такого как Vitroperm 800 или паяльной фольги Metglas®. В принципе первый и второй ферромагнитные материалы могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга. Промежуточные слои 253 могут представлять собой диэлектрический слой или неэлектропроводный материал для подавления эффекта вихревых токов. Например, промежуточные слои 253 могут содержать или могут быть выполнен из акрилового полимера или ферромагнитного материала с относительно низкой магнитной проницаемостью.

Дополнительно многослойная фольга 235 концентратора потока содержит защитный слой 255 наверху многослойной стопки 252. Защитный слой может содержать или может быть изготовлен из полимеров или керамики.

Как пленка 250 слоя субстрата, так и защитный слой 255 образуют самые наружные или краевые слои многослойной фольги 235 концентратора потока.

Каждый слой ферромагнитного материала 253 может иметь толщину приблизительно от 16 микрометров до 20 микрометров, например, 18 микрометров.

Общая толщина многослойной фольги 235 концентратора потока может быть в диапазоне от 0,1 миллиметра до 0,2 миллиметра, например, 0,15 миллиметра.

Изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, для генерирования аэрозоля путем индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей такое устройство, и изделию, генерирующему аэрозоль, при этом изделие содержит субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий нагреву. Техническим результатом является увеличение уровня тепла. Технический результат достигается тем, что устройство, генерирующее аэрозоль, для генерирования аэрозоля путем индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, содержит кожух устройства, содержащий полость, приспособленную для вмещения с возможностью вынимания субстрата, образующего аэрозоль и подлежащего нагреву; приспособление для индукционного нагрева, содержащее по меньшей мере одну индукционную катушку для генерирования переменного магнитного поля внутри полости, при этом индукционная катушка расположена вокруг по меньшей мере части вмещающей полости; концентратор потока, расположенный вокруг по меньшей мере части индукционной катушки и выполненный с возможностью деформации переменного магнитного поля по меньшей мере одного приспособления для индукционного нагрева в направлении полости во время использования устройства, причем концентратор потока содержит фольгу концентратора потока или выполнен из нее, при этом фольга концентратора потока содержит по меньшей мере одно из пермаллоя или нанокристаллического магнитомягкого сплава, а также технический результат достигается системой, генерирующей аэрозоль и содержащей такое устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, размещенное или выполненное с возможностью размещения по меньшей мере частично в полости устройства, при этом изделие, генерирующее аэрозоль, содержит субстрат, образующий аэрозоль и подлежащий нагреву. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство, генерирующее аэрозоль, для генерирования аэрозоля путем индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, причем устройство содержит:

кожух устройства, содержащий полость, приспособленную для вмещения с возможностью вынимания субстрата, образующего аэрозоль и подлежащего нагреву;

приспособление для индукционного нагрева, содержащее по меньшей мере одну индукционную катушку для генерирования переменного магнитного поля внутри полости, при этом индукционная катушка расположена вокруг по меньшей мере части вмещающей полости;

концентратор потока, расположенный вокруг по меньшей мере части индукционной катушки и выполненный с возможностью деформации переменного магнитного поля по меньшей мере одного приспособления для индукционного нагрева в направлении полости во время использования устройства, причем концентратор потока содержит фольгу концентратора потока или выполнен из нее, при этом фольга концентратора потока содержит по меньшей мере одно из пермаллоя или нанокристаллического магнитомягкого сплава.

2. Устройство по п. 1, в котором фольга концентратора потока имеет толщину в диапазоне от 0,02 мм до 0,25 мм, в частности от 0,05 мм до 0,2 мм, предпочтительно от 0,1 мм до 0,15 мм.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором фольга концентратора потока намотана, в частности, так, что концы перекрывают друг друга или примыкают друг к другу, чтобы образовывать трубчатый концентратор потока или концентратор потока в виде гильзы.

4. Устройство по п. 3, в котором фольга концентратора прикреплена к внутренней поверхности кожуха устройства посадкой с натягом за счет частичного высвобождения упругой восстанавливающей силы намотанной фольги концентратора потока.

5. Устройство по п. 3, в котором концы, перекрывающие друг друга или примыкающие друг к другу, прикреплены друг к другу.

6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором фольга концентратора потока представляет собой однослойную фольгу или многослойную фольгу.

7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором фольга концентратора потока содержит материал или материалы, обладающие относительной максимальной магнитной проницаемостью, составляющей по меньшей мере 1000, предпочтительно по меньшей мере 10000 для частот вплоть до 50 кГц и температуры 25 градусов Цельсия, в частности выполнена из него или них.

8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором фольга концентратора потока содержит по меньшей мере один ферромагнитный или ферримагнитный материал, в частности выполнена из него.

9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором приспособление для индукционного нагрева содержит множество индукционных катушек, в частности две индукционные катушки, при этом концентратор потока расположен вокруг по меньшей мере части одной из индукционных катушек, предпочтительно вокруг по меньшей мере части каждой из индукционных катушек.

10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, содержащее радиальный зазор между по меньшей мере одной индукционной катушкой и концентратором потока, имеющий радиальную протяженность в диапазоне от 40 микрометров до 400 микрометров, в частности от 100 микрометров до 240 микрометров.

11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее по меньшей мере один токоприемный элемент, расположенный по меньшей мере частично внутри полости.

12. Устройство по п. 11, в котором токоприемник представляет собой трубчатый токоприемник или токоприемник в виде гильзы.

13. Система, генерирующая аэрозоль и содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов и изделие, генерирующее аэрозоль, размещенное или выполненное с возможностью размещения по меньшей мере частично в полости устройства, при этом изделие, генерирующее аэрозоль, содержит субстрат, образующий аэрозоль и подлежащий нагреву.

14. Система по п. 13, в котором изделие, генерирующее аэрозоль, содержит по меньшей мере один токоприемник, расположенный в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, или в тепловом контакте с ним, вследствие чего при использовании приспособление для индукционного нагрева способно индукционно нагревать токоприемник, когда изделие размещено в полости устройства.