УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ ТАБАКА Российский патент 2024 года по МПК H05B6/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к устройствам, используемым в качестве альтернативы обычным курительным изделиям, таким как электронные сигареты, оборудование для вейпинга и, в частности, устройства для беспламенного нагрева.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Устройства для беспламенного нагрева (HNB) нагревают табак до температуры ниже той, при которой происходит возгорание, в результате чего образуется пригодный для вдыхания аэрозоль, содержащий никотин и прочие компоненты табака, которые затем становятся доступными для пользователя устройства. В отличие от традиционных сигарет, цель состоит не в том, чтобы поджечь табак, а в том, чтобы нагреть табак до состояния, достаточного для того, чтобы через образование аэрозоля произошло высвобождение никотина и прочих компонентов табака. При воспламенении и горении сигареты образуются нежелательные токсины, чего можно избежать, используя HNB-устройство. Вместе с тем, существует оптимальный баланс, позволяющий обеспечить количество тепла, достаточное для эффективного высвобождения компонентов табака в форме аэрозоля без сгорания либо воспламенения табака. В существующих HNB-устройствах такой оптимальный баланс не достигнут - либо табак нагревается до температуры, при которой образуется недостаточное количество аэрозоля, либо табак перегревается, вызывая неприятный или «горелый» привкус. Кроме того, при существующих способах эксплуатации внутренние элементы традиционного HNB-устройства загрязняются побочными продуктами горения табака, а также побочными продуктами второстепенного процесса горения.

[0003] В связи с вышеизложенными причинами имеется потребность в производящем аэрозоль устройстве, в котором пользователь имеет возможность регулировать температуру, при которой табак будет нагреваться индуктивным методом, чтобы снизить риск возгорания даже при температурах, которые в иных условиях были бы достаточны для воспламенения, вместе с повышением эффективности и улучшением вкуса образующегося аэрозоля.

РЕЗЮМЕ

[0004] Предметом настоящего изобретения является комплекс технических средств и способ, с помощью которых табакосодержащий расходный элемент быстро и постепенно нагревается методом индукции, благодаря чему образуется аэрозоль, который содержит некоторые из его составляющих, но не содержит побочных продуктов, преимущественно связанных с горением, таких как дым, зола, смола и некоторые другие потенциально вредные химические вещества. Данное изобретение включает в себя образование тепла и постепенное продвижение его вдоль табакосодержащего расходного компонента при помощи индукционного нагревательного элемента, который создает переменное электромагнитное поле вокруг данного компонента.

[0005] Объектом настоящего изобретения является устройство, в котором предусмотрен источник индукционного нагрева, используемый для нагрева табакосодержащего расходного элемента.

[0006] Другим объектом настоящего изобретения является табакосодержащий расходный элемент, состоящий из нескольких отдельных герметично закрытых капсул с особым покрытием, в которых содержится расходный табачный препарат, а также источник индукционного нагрева. Капсула может представлять собой алюминиевую емкость с предварительно проделанными отверстиями. Капсулы могут быть покрыты гелем, который герметизирует отверстия до момента, когда процесс индукционного нагрева расплавит гель, тем самым открыв отверстия. В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления изобретения гель может содержать ароматизирующую добавку, придающую аромат табачному аэрозолю либо усиливающую его аромат.

[0007] В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления изобретения несколько капсул уложены внутри бумажной трубки с промежутками между ними, образованными выступающей алюминиевой оберткой на нижнем конце каждой капсулы, и канальцами на каждой из сторон для прохода образовавшегося аэрозоля. При активации источника индуктивного нагрева, отверстия в капсуле открываются, и ароматизатор гелевого покрытия соединяется с аэрозолем, вместе с которым они проходят через трубку и становятся доступными для пользователя устройства.

[0008] Посредством этих процессов и технических средств устройство должно нагревать как можно меньшее количество материала, мгновенно разогреваться, быстро охлаждаться и экономить заряд аккумулятора, что позволит наиболее продуктивно использовать его между зарядками. В этом состоит его отличие от существующих широко известных устройств для беспламенного нагрева, имеющихся в свободной продаже.

[0009] Еще одним объектом настоящего изобретения является табакосодержащий расходный элемент, состоящий из нескольких отдельных герметично закрытых капсул с особым покрытием, а также источник индукционного нагрева. Капсулы покрыты гелем, который герметизирует отверстия до момента, когда процесс индукционного нагрева расплавит гель, тем самым открыв отверстия. В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления изобретения гель может содержать ароматизирующую добавку, придающую аромат табачному аэрозолю либо усиливающую его аромат.

[0010] Еще одной целью настоящего изобретения является создание контейнера, содержащего расходные материалы, который легко заменяется и минимизирует загрязнение внутренней части корпуса в ходе использования для того чтобы уменьшить усилия по очистке корпуса.

[0011] Еще одной целью настоящего изобретения является перемещение нагревательного элемента относительно сусцептора либо расходного материала для нагрева фрагментов расходного материала независимо от других фрагментов.

[0012] Еще одной целью изобретения является максимизация эффективности использования энергии в устройстве для генерирования аэрозоля.

[0013] Еще одна цель изобретения состоит в том, чтобы контролировать нагрев нагревательного элемента с целью максимально продлить срок службы устройства.

[0014] Еще одна цель состоит в том, чтобы создать возможность регулирования воздушного потока, проходящего через устройство для того, чтобы менять вкус или дозировку расходного материала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] На Фиг. 1 показан вид сбоку внутри одного из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0016] На Фиг. 2А показана изометрическая проекция одного из вариантов осуществления настоящего изобретения с удалением некоторых фрагментов для показа вида изнутри данного варианта.

[0017] На Фиг. 2В показана изометрическая проекция одного из вариантов осуществления изобретения с разрезом и/или удалением некоторых фрагментов для показа внутренних компонентов.

[0018] На Фиг. 2С показан вид варианта, показанного на Фиг. 2А в разрезе по линии 2С-2С.

[0019] На Фиг. 2D показан вид варианта, показанного на Фиг. 2А с пространственным разделением деталей.

[0020] На Фиг. 2Е показана изометрическая проекция другого варианта осуществления настоящего изобретения с разрезом и/или удалением некоторых фрагментов для показа внутренних компонентов.

[0021] На Фиг. 3А показана изометрическая проекция еще одного варианта осуществления настоящего изобретения.

[0022] На Фиг. 3В показан вариант, показанный на Фиг. 3А в частично разобранном виде.

[0023] На Фиг. 3С показана изометрическая проекция варианта, показанного на Фиг. 3А с разрезом и/или удалением некоторых фрагментов для показа внутренних компонентов.

[0024] На Фиг. 3D показана изометрическая проекция крупным планом сборочной единицы варианта, показанного на Фиг. 3А, содержащей расходные материалы.

[0025] На Фиг. 4А и 4В показана сборочная единица, содержащая расходные материалы, с пространственным разделением деталей.

[0026] На Фиг. 5А показана изометрическая проекция еще одного варианта осуществления настоящего изобретения.

[0027] На Фиг. 5В показан вид варианта, показанного на Фиг. 5А в разрезе по линии 5В-5В.

[0028] На Фиг. 5С показана изометрическая проекция сборки единиц, содержащих расходные материалы, варианта, показанного на Фиг. 5А.

[0029] На Фиг. 6А показана изометрическая проекция еще одного варианта осуществления настоящего изобретения.

[0030] На Фиг. 6В показан вид варианта, показанного на Фиг. 6А с пространственным разделением деталей.

[0031] На Фиг. 7А и 7В показаны изометрические проекции других вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0032] На Фиг. 8А показан вид сбоку одного из вариантов исполнения нагревательного элемента.

[0033] На Фиг. 8В показан вид спереди нагревательного элемента, показанного на Фиг. 7А.

[0034] На Фиг. 7С показан другой вариант осуществления настоящего изобретения.

[0035] На Фиг. 7D вид варианта, показанного на Фиг. 7С с пространственным разделением деталей.

[0036] На Фиг. 9А показан вид сбоку одного из вариантов исполнения устройства для получения аэрозоля.

[0037] На Фиг. 9В показан вид сверху устройства для получения аэрозоля, показанного на Фиг. 8А.

[0038] На Фиг. 9С показана принципиальная схема варианта исполнения контроллера и его соединения с другими компонентами настоящего изобретения.

[0039] На Фиг. 10А-10В показаны принципиальные схемы вариантов исполнения контроллера и его соединения с другими компонентами настоящего изобретения.

[0040] На Фиг. 11 показана изометрическая проекция одного из вариантов исполнения перемещаемого нагревательного элемента.

[0041] На Фиг. 12A-12D показаны виды с разнесением деталей, виды в поперечном сечении и изометрические проекции одного из вариантов осуществления настоящего изобретения с использованием магнита для позиционирования.

[0042] На Фиг. 12Е показана изометрическая проекция другого варианта исполнения механизма позиционирования.

[0043] На Фиг. 13А-13В показаны изометрические проекции многозубого сусцептора.

[0044] На Фиг. 13C-D показаны виды сбоку в поперечном сечении вариантов осуществления изобретения, показанных на Фиг. 13А и 13В соответственно, в разрезе по продольной оси, на которых показан многозубый сусцептор, извлеченный и вставленный в контейнер, содержащий расходные материалы.

[0045] На Фиг. 14А-14С показаны виды с торца одного из вариантов исполнения контейнера, содержащего расходные материалы, с нагревательным элементом, вращающимся вокруг контейнера, содержащего расходные материалы.

[0046] На Фиг. 15А-15С показаны виды с торца одного из вариантов исполнения контейнера, содержащего расходные материалы, с другим трехзубым сусцептором, и нагревательным элементом, вращающимся вокруг контейнера, содержащего расходные материалы.

[0047] На Фиг. 16A-16D показаны виды с торца одного из вариантов исполнения контейнера, содержащего расходные материалы, с четырехзубым сусцептором и нагревательным элементом, вращающимся вокруг контейнера, содержащего расходные материалы.

[0048] На Фиг. 17А-17В показаны изометрические проекции одного из вариантов исполнения механизма для вращения нагревательного элемента по эксцентрической траектории вокруг контейнера, содержащего расходные материалы.

[0049] На Фиг. 18А-18В показаны виды с торца показанного на Фиг. 17А-17В варианта исполнения механизма для вращения нагревательного элемента по эксцентрической траектории вокруг контейнера, содержащего расходные материалы.

[0050] На Фиг. 19 показана изометрическая проекция одного из вариантов исполнения механизма для вращения нагревательного элемента по эксцентрической траектории и перемещения его вдоль контейнера, содержащего расходные материалы.

[0051] На Фиг. 20 показана изометрическая проекция одного из вариантов исполнения механизма для перемещения нагревательного элемента относительно контейнера, содержащего расходные материалы.

[0052] На Фиг. 21 представлена принципиальная схема одного из вариантов исполнения контроллера и его соединений с другими компонентами настоящего изобретения.

[0053] На Фиг. 22 показан один из вариантов исполнения радиатора, прикрепленного к нагревательному элементу, с некоторыми удаленными фрагментами радиатора для показа нагревательного элемента.

[0054] На Фиг. 23 показан вид в разрезе регулятора воздушного потока, прикрепленного к контейнеру, содержащему расходные материалы.

[0055] На Фиг. 24А показана изометрическая проекция с пространственным разделением деталей еще одного варианта осуществления настоящего изобретения.

[0056] На Фиг. 24В показан вид с торца варианта осуществления, показанного на Фиг. 24А.

[0057] На Фиг. 24С показан вид в разрезе по линии 24С-24С, показанной на Фиг. 24В.

[0058] На Фиг. 25А-В показаны виды в частичном разрезе контейнера, содержащего расходные материалы, в изометрической проекции с удаленным сусцептором для показа внутреннего устройства контейнера, содержащего расходные материалы, в котором используется сусцептор с полыми зубцами.

[0059] На Фиг. 25C-D показаны виды в частичном разрезе вариантов осуществления изобретения, показанных на Фиг. 25А-В, соответственно, с полым сусцептором, встроенным в контейнер, содержащий расходные материалы.

[0060] На Фиг. 25Е показано поперечное сечение варианта осуществления, показанного на Фиг. 25A-D, в разрезе вдоль его продольной оси для демонстрации воздушного потока во время эксплуатации.

[0061] На Фиг. 26А показана изометрическая проекция еще одного варианта исполнения контейнера, содержащего расходные материалы, до вставления сусцептора.

[0062] На Фиг. 26В-С показаны виды в частичном разрезе варианта осуществления, показанного на Фиг. 26А, для демонстрации взаимосвязи внутренних компонентов до вставления сусцептора.

[0063] На Фиг. 26D показано поперечное сечение варианта исполнения контейнера, содержащего расходные материалы, показанного на Фиг. 26А-С, в разрезе вдоль его продольной оси.

[0064] На Фиг. 26Е показан вид в частичном разрезе варианта осуществления изобретения, показанного на Фиг. 26А, после вставки сусцептора.

[0065] На Фиг. 26F показан вид в частичном разрезе, показанный на Фиг. 26Е, с нагревательным элементом, обернутым вокруг контейнера, содержащего расходные материалы.

[0066] На Фиг. 26G показано поперечное сечение варианта исполнения контейнера, содержащего расходные материалы, показанного на Фиг. 26F, в разрезе по его продольной оси.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0067] Изложенное ниже подробное описание вместе с прилагаемыми чертежами дается в качестве описания предпочтительных на сегодняшний день вариантов осуществления изобретения и не предназначено для представления единственных форм, в которых настоящее изобретение может быть изготовлено либо использовано. В описании изложены функции и последовательность этапов изготовления и эксплуатации изобретения в сочетании с проиллюстрированными вариантами осуществления. Однако следует понимать, что одни и те же либо эквивалентные функции и последовательности этапов могут быть реализованы в различных вариантах осуществления изобретения, которые также предназначены для включения в сущность и объем изобретения.

[0068] Изобретение по настоящей заявке представляет собой устройство для получения аэрозолей, предназначенных для вдыхания, из продукта, содержащего расходные материалы, способом, при котором применяется сравнительно высокая температура с минимальным горением продукта, содержащего расходные материалы. Для целей настоящей заявки термин «расходные материалы» должен толковаться в широком смысле так, чтобы охватывать любой вид фармацевтического средства, лекарственного препарата, химического соединения, активной добавки, компонента смеси и т.п., независимо от того, используются ли данные расходные материалы для лечения какого-либо расстройства или заболевания, для питания, являются ли добавкой либо используются для восстановления ресурсов организма. Расходные материалы могут включать в себя фармацевтические препараты, пищевые добавки, безрецептурные лекарственные средства, табак, коноплю и т.п.исключительно в качестве примера.

[0069] Как показано на Фиг. 1, устройство 100 включает в себя контейнер, содержащий расходные материалы - 102, и устройство, производящее аэрозоли - 200. Устройство 100 производит аэрозоли посредством беспламенной выработки тепла, где сегмент, содержащий расходные материалы 104 нагревается до температуры, при которой расходные материалы в блоке 104 не сгорают, а высвобождаются в виде аэрозольного продукта, который можно вдыхать. Таким образом, сегмент, содержащий расходные материалы 104 представляет собой какое-либо изделие, содержащее расходные материалы, которые могут высвобождаться в виде аэрозоля при нагревании до соответствующей температуры. В настоящей заявке применение данного изобретения для употребления табачных изделий рассматривается с целью привести конкретный пример. Однако данное изобретение не ограничивается использованием вместе с табачными изделиями.

[0070] Контейнер, содержащий расходные материалы

[0071] Как показано на Фиг. 2А-6В, контейнер, содержащий расходные материалы 102, представляет собой элемент, нагреваемый для высвобождения расходных материалов в виде аэрозоля. Контейнер, содержащий расходные материалы 102, включает в себя сегмент, содержащий расходные материалы - 104, металлический элемент (также называемый сусцептором) - 106 для нагревания сегмента, содержащего расходные материалы 104 при помощи системы индуктивного нагрева, и кожух 108, вмещающий блок 104 и сусцептор 106. Скорость нагрева контейнера 102, содержащего расходные материалы зависит от консистенции продукта. Консистенция продукта зависит от различных факторов, таких как положение, форма, ориентация, состав и прочие характеристики блока 104, содержащего расходные материалы. Прочие характеристики блока 104, содержащего расходные материалы, могут включать количество кислорода, содержащегося в блоке. Цель состоит в том, чтобы максимально оптимизировать консистенцию продукта, обеспечивая соответствие каждого из этих факторов требуемым параметрам в процессе производства.

[0072] При непосредственном физическом контакте блока 104, содержащего расходные материалы, с сусцептором 106 с максимальной площадью соприкосновения, большая часть тепловой энергии, возникшей всусцепторе 106, будет передаваться блоку 104. В данном случае форма и расположение блока 104, по отношению к сусцептору 106 является важным фактором. В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления изобретения блок 104, содержащий расходные материалы, как правило, имеет форму цилиндра. В таком случае, блок 104 может иметь круглое либо овальное поперечное сечение.

[0073] Кроме того, другая цель, преследуемая в конструкции блока 104, содержащего расходные материалы, состоит в том, чтобы минимизировать количество воздуха, с которым контактирует блок 104. Это исключает либо снижает риск окисления или горения во время хранения и в процессе нагревания. В результате при определенных настройках становится возможным нагреть блок 104, содержащий расходные материалы, до температур, которые при иных условиях могли бы вызвать воспламенение в случае использования устройств, упомянутых в разделе «Уровень техники», в которых допускается большая степень контакта с воздухом.

[0074] В предпочтительном варианте осуществления изобретения блок 104, содержащий расходные материалы, изготовлен из порошкообразного расходного материала, спрессованного в форме таблетки или стержня. Прессование расходного материала уменьшает содержание кислорода, попавшего внутрь блока 104. В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления изобретения блок 104 может дополнительно содержать добавку, такую как увлажнитель, ароматизатор, наполнитель для вытеснения кислорода либо парообразующее вещество и т.п. Добавка может дополнительно способствовать поглощению и передаче тепловой энергии, а также удалению кислорода из блока 104. В альтернативном варианте осуществления изобретения расходный материал может быть смешан с веществом, которое не влияет на функционирование устройства, но вытесняет воздух в промежуточных пространствах расходного материала и/или обволакивает расходный материал, чтобы изолировать его от воздуха. В другом альтернативном варианте осуществления изобретения расходный материал может быть сформован в виде мелких гранул либо иной формы, которая может быть заключена в капсулу для дополнительного уменьшения количества воздуха, контактирующего с расходным материалом.

[0075] Как показано на Фиг. 2A-2D, в предпочтительном варианте осуществления изобретения блок 104, содержащий расходные материалы, может представлять собой единый удлиненный сегмент, имеющий продольную ось L. К примеру, блок 104, может представлять собой удлиненный цилиндр либо трубку с круглым или овальным поперечным сечением. В этом случае, блок 104, содержащий расходные материалы, будет ограничен двумя противоположными концами 105, 107 и боковой стенкой 109 между ними, протянувшейся от первого конца 105 до второго конца 107, определяющими длину блока 104, содержащего расходные материалы.

[0076] Сусцептор 106 может быть удлинен аналогичным образом и встроен в блок 104, содержащий расходные материалы, предпочтительно вдоль продольной оси L, по сути, увеличивая длину и ширину (то есть диаметр) блока 104. У блока 104, имеющего овальное поперечное сечение, под диаметром подразумевается основной диаметр, определяющий длинную ось овала.

[0077] Сусцептор 106 может быть подвергнут машинной экструзии. После экструдирования блок 104, содержащий расходные материалы, может быть опрессован вокруг сусцептора 106 вдоль его длины. В качестве альтернативы, сусцептор 106 может быть изготовлен штамповкой плоской металлической заготовки или каким-либо иным подходящим способом изготовления перед сборкой блока 104, содержащего расходный материал, вокруг сусцептора 106. В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления изобретения, как показано на Фиг. 2Е, сусцептор 106 может быть изготовлен из стальной ваты. К примеру, сусцептор 106 может состоять из тонких нитей стальной ваты, связанных вместе в форме прокладки. В этом случае прокладка из стальной ваты имеет множество тонких краев. В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления изобретения на прокладку из стальной ваты наносится, наливается либо вливается добавка, такая как увлажнитель, ароматизатор, парообразующее вещество, вещество, замедляющее окисление стальной ваты (ржавчина) и/или наполнитель для удаления воздуха между нитями стальной ваты и т.п.Как показано на Фиг. 2Е, вдоль прокладки из стальной ваты могут иметься вырезы для разделения блока 104, содержащего расходные материалы, на отдельные сегменты для раздельного нагревания, как описано ниже. Или же можно использовать отдельные прокладки из стальной ваты, разделенные между собой пространственно и/или расходным материалом таким образом, чтобы во время использования каждая прокладка нагревалась отдельно.

[0078] Преимущества стальной ваты включают (но не ограничиваются этим): простоту утилизации в плане экологичности, поскольку она начинает окисляться вскоре после нагревания и вследствие этого становится ломкой и легко разлагается без опасных острых краев. Имея состав из железа и углерода, она сравнительно нетоксична.

[0079] Сусцептор 106 может быть изготовлен из какого-либо материала на металлической основе, который выделяет тепло при воздействии переменных магнитных полей, как в случае индукционного нагрева. Предпочтительно содержание в составе черного металла. Для того чтобы максимально повысить эффективность нагрева блока 104, содержащего расходные материалы, ширина сусцептора 106 как правило соответствует наибольшей оси поперечного сечения блока 104, чтобы добиться наибольшей площади соприкосновения блока 104 с сусцептором 106, но также могут использоваться и другие конфигурации. У тех вариантов осуществления изобретения, в которых блок 104, содержащий расходные материалы, представляет собой вытянутый цилиндр, наибольшая площадь поперечного сечения определяется умножением осей поперечного сечения цилиндра друг на друга вдоль продольной оси L, с построением условного прямоугольника. В этом случае, сусцептор 106 также должен иметь прямоугольное поперечное сечение с размерами, соответствующими площади поперечного сечения цилиндрической формы блока 104.

[0080] В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления изобретения сусцептор 106 может представлять собой металлическую пластину с большим количеством прорезей 110, напоминая решетку. Индуктивный нагрев происходит наиболее быстро и эффективно по краям сусцептора 106. Благодаря решетчатой форме сусцептор 106 имеет много краев, которые могут соприкасаться с блоком 104, содержащим расходные материалы, поскольку края имеются вокруг каждого из прорезей 110.

[0081] В предпочтительном варианте сусцептор 106 представляет собой вытянутую пластину, на которой по всей длине пластины группы из прорезей малого размера 110, сделанных для увеличения количества краев, которые служат для повышения эффективности процесса индуктивного нагрева, чередуются с прорезями большего размера 112, которые служат для воспрепятствования или, по крайней мере, уменьшения передачи тепла соседним сегментам сусцептора 106. Такая конфигурация позволяет производить нагрев контейнера 102, содержащего расходные материалы, по отдельным сегментам. Удлиненный вариант сусцептора 106 может представлять собой вытянутую металлическую пластину, на которой имеются группы прорезей 110а, 110b и ряд прорезей 112а, 112b, причем группы прорезей 110а, 110b последовательно чередуются с отдельными прорезями 112а, 112b вдоль всей длины металлической пластины таким образом, что за группой прорезей 110а, 110b следуют прорези 112а, 112b. Таким образом, от одного конца сусцептора 106 до другого, друг за другом расположены: первая группа прорезей 110а, за ней первая прорезь 112а, далее - вторая группа прорезей 110b, за ней вторая прорезь 112b и так далее. На участках с прорезями 112 количество металла минимально, поэтому передача тепла происходит в минимальной степени. Таким образом, даже несмотря на то, что содержащий расходные материалы блок 104 представляет собой единый элемент, он, тем не менее, может нагреваться по отдельным участкам. Блок 104, содержащий расходные материалы, и сусцептор 106 помещены в кожух 108.

[0082] В предпочтительном варианте осуществления изобретения кожух 108 может быть изготовлен из алюминия с предварительно проделанными отверстиями 120. Содержащий расходные материалы блок 104 помещен внутрь кожуха 108 для удержания тепла, создаваемого сусцептором 106. Отверстия 120 в кожухе 108 позволяют потребляемому аэрозолю выходить при нагревании. Поскольку отверстия 120 создают канал, через который воздух может проникать внутрь кожуха 108 и контактировать с блоком 104, содержащим расходные материалы, отверстия 120 могут быть временно закрыты с помощью специального покрытия. Такое покрытие в предпочтительном варианте изготовлено из состава, который плавится при температурах, создаваемых потребляемыми аэрозолями. Поэтому при нагревании сусцептора 106, благодаря отсутствию воздуха внутри кожуха 108 блок 104, содержащий расходные материалы, может нагреваться до чрезвычайно высоких температур без воспламенения. При нагреве сусцептора 106 до высокой температуры, потребляемый аэрозоль, который начинает образовываться, сначала не может выйти наружу. Как только покрытие кожуха 108 начинает плавиться, отверстия 120 открываются и потребляемый аэрозоль может выходить из кожуха 108 для вдыхания. В предпочтительном варианте осуществления изобретения данное покрытие может представлять собой гель из альгината пропиленгликоля (PGA). Покрытие также может иметь в составе ароматизатор. Таким образом, когда покрытие начинает плавиться и высвобождается потребляемый аэрозоль, ароматизатор также высвобождается вместе с аэрозолем. В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления ароматизатор можно смешивать с добавкой.

[0083] В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления изобретения отверстия 120 могут представлять собой большое число отверстий или прорезей. Данные отверстия 120 могут быть расположены вдоль длины боковой стенки 122 кожуха 108, радиально вокруг боковой стенки 122, вразброс либо равномерно по всей поверхности боковой стенки 122, и т.п. В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления отверстия 120 могут представлять собой множество отверстий вдоль противоположных концов 124, 126 кожуха 108. В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления с вытянутым блоком 104, содержащим расходные материалы, кожух 108 также может быть удлиненной формы с отверстиями 120 в виде одной или нескольких прорезей вытянутой формы, расположенных вдоль длины кожуха параллельно продольной оси L, как бы образуя шов. Такой шов может изгибаться либо их может быть несколько, но в совокупности они образуют канал, через который может проходить потребляемый аэрозоль, по всей длине кожуха 108, либо на отдельных его участках. Как и в случае с отверстиями 120, описанном выше, такой шов может быть герметизирован специальным покрытием.

[0084] Контейнер 102, содержащий расходные материалы, может дополнительно иметь фильтровальную трубку 140 для герметизации блока 104, содержащего расходные материалы, сусцептора 106 и кожуха 108. Фильтровальная трубка 140 может быть изготовлена из фильтрующего материала и предназначена для улавливания любых нежелательных частиц, при этом пропуская потребляемый аэрозоль, который выделяется при нагревании кожуха 108 и проходит сквозь фильтр. Фильтровальная трубка 140 может полностью покрывать кожух 108, а также отверстия 120, закрытые специальным покрытием. Поскольку фильтровальная трубка 140 изготовлена из особого фильтрующего материала, потребляемый аэрозоль способен проходить сквозь фильтровальную трубку 140. Исключительно в качестве примера, фильтровальная трубка может быть изготовлена из целлюлозы либо ацетата целлюлозы, хотя может использоваться любой подходящий фильтрующий материал.

[0085] Контейнер 102, содержащий расходные материалы, может дополнительно иметь корпус 150, в который помещена фильтрующая трубка 140. Корпус 150 может представлять собой бумажную трубку. Корпус 150 практически не пропускает потребляемые аэрозоли. Таким образом, корпус 150, обернутый вокруг фильтрующей трубки 140, создает продольный канал, проложенный через фильтрующую трубку 140, через который проходит потребляемый аэрозоль вместо того, чтобы выходить из фильтровальной трубки 140 в радиальном направлении. Это позволяет потребляемому аэрозолю перемещаться по пути вдыхания по направлению ко рту пользователя устройства. Один конец 152 корпуса 150 может быть закрыт торцевой крышкой 154. Торцевая крышка 154 может состоять из фильтрующего материала определенного типа. На противоположном конце 156 корпуса 150 находится мундштук 158, через который пользователь, делая затяжку, втягивает нагретый потребляемый аэрозоль из корпуса 108 через фильтрующую трубку 140 и мундштук, находящийся во рту пользователя. В этом случае, мундштук 158 также может представлять собой фильтр, аналогичный фильтру торцевой крышки 154. Причем контейнер 102, содержащий расходные материалы имеет канал, по которому проходит потребляемый аэрозоль, и этот канал ведет напрямую к мундштуку 158, который также является частью контейнера 102, и указанный канал изолирован от корпуса 202 таким образом, что в корпус 202 не будет попадать никаких остатков либо побочных продуктов, образующихся во время работы устройства. В данной конфигурации корпус 202 остается чистым и не требует от пользователя периодической очистки корпуса 202.

[0086] В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления изобретения кожух 108 может состоять из двух частей: первой - 108а и второй -108b половины кожуха. Блок 104, содержащий расходные материалы, может быть вставлен в первую половину 108а кожуха, а вторая половина 108b кожуха может быть помещена поверх первой половины 108а кожуха, чтобы закрывать блок 104, содержащий расходные материалы. В кожухе 108 могут быть проделаны отверстия 120 перед помещением блока 104, содержащего расходные материалы, внутрь корпуса.

[0087] После определения общих принципов устройства и принципа работы контейнера 102, содержащего расходные материалы, также были рассмотрены варианты, которые позволяют достичь тех же целей. К примеру, В некоторых вариантах осуществления изобретения осуществления изобретения блок 104, содержащий расходные материалы, может состоять из двух частей вытянутой формы - 104а и 104b. Две части 104а и 104b блока 104, содержащего расходные материалы, могут быть образованы плоскостью, параллельной продольной оси L по окружности диаметра блока 104 и пересекающей ось L. Следовательно, две части 104а и 104b могут представлять собой элементы, имеющие форму полуцилиндра, которые при соединении вместе образуют блок 104, имеющий форму целого цилиндра.

[0088] В некоторых вариантах осуществления изобретения, как показано на Фиг. 3A-3D, блок 104, содержащий расходные материалы, может иметь форму гранулы или таблетки. В отличие от блока 104, представляющего собой вытянутый цилиндр или трубку, у которого длина боковой стенки 109 намного больше диаметра, в варианте, где блок 104 имеет форму таблетки, он может представлять собой короткий цилиндр, имеющий продольную ось симметрии L, причем длина боковой стенки 109 примерно равна диаметру цилиндра или даже короче его. Сусцептор 106 может иметь форму плоского круга, чтобы соответствовать форме поперечного сечения таблетки при разрезе поперек, перпендикулярно продольной оси L. Содержащий расходные материалы блок 104 может быть опрессован вокруг сусцептора 106. Для имитации формы сигареты несколько блоков 104, содержащих расходные материалы, могут быть уложены в ряд строго друг за другом в направлении их продольных осей L, вместе образуя вытянутый цилиндр. Благодаря этому каждый отдельный блок 104, содержащий расходные материалы, можно нагревать отдельно, что с успехом заменяет деление блока 104, имеющего форму продолговатой трубки, на сегменты.

[0089] Могут быть также использованы другие формы, такие как квадратная или прямоугольная, с сусцептором 106, имеющим соответствующую форму. Однако цилиндрическая форма является предпочтительной из-за легкости, с которой такая форма может быть использована для имитации формы настоящей сигареты.

[0090] В некоторых вариантах осуществления изобретения блок 104, содержащий расходные материалы, может состоять из двух частей 104а и 104b, соединенных вместе, образуя единое целое, как показано на Фиг. 4А и 4В. Две составные части 104а и 104b образованы делением блока 104 пополам плоскостью, перпендикулярной продольной оси симметрии L. Сусцептор 106 помещен между двумя частями 104а и 104b. Две половинки 104а и 104b с расположенным между ними сусцептором 106, в совокупности составляющие блок 104, содержащий расходные материалы, помещен в кожух 108. Аналогичным образом устроены остальные несколько отдельных блоков 104, внутри которых расположен соответствующий сусцептор 106, и каждый из которых помещен в отдельный кожух 108. Несколько блоков 104, содержащих расходные материалы, уложены в ряд вплотную друг к другу, вместе образуя контейнер 102, содержащий расходные материалы, в котором каждый отдельный блок 104 может нагреваться отдельно по одному.

[0091] В некоторых вариантах осуществления изобретения кожух 108 может быть изготовлен из алюминиевого листа, который обернут вокруг блока 104, содержащего расходные материалы. Такой алюминиевый кожух имеет выступающие концы 130 и 132 на противоположных сторонах, как показано на Фиг. 3D. Эти выступающие концы 130 и 132 создают зазор между соседними блоками 104, содержащими расходные материалы, когда они уложены в ряд друг к другу.

[0092] В некоторых вариантах осуществления изобретения кожух 108 может состоять из двух частей - первой 108а и второй 108b, в пространство между которыми помещен блок 104, содержащий расходные материалы. Как было описано выше, отверстия 120 в кожухе 108 могут быть расположены вдоль боковой стенки 122 либо на концах 124 и 126. Как было описано выше, сусцептор 106 может быть изготовлен из любого металла, который имеет способность нагреваться за счет эффекта электромагнитной индукции, в том числе из стальной ваты, как показано на Фиг. 4В. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения протяженность краев сусцептора 106 значительно увеличена благодаря многочисленным прорезям 110, проделанным в пластине сусцептора 106, либо использованию нитей стальной ваты, спрессованных вместе. Нити стальной ваты могут быть в диапазоне от тонких до средних. Как было сказано выше, прокладка из стальной ваты может быть пропитана, покрыта либо заполнена добавкой, ароматизатором, защитным средством и/или наполнителем.

[0093] В некоторых вариантах осуществления изобретения несколько блоков 104, содержащих расходные материалы, могут быть помещены в один кожух вытянутой формы 108, как показано на Фиг. 5А-6В. В кожухе 108 могут быть предусмотрены отсеки 111 для размещения каждого отдельного блока 104. В некоторых вариантах осуществления отдельные отсеки 111 могут быть соединены друг с другом перемычкой 121. В некоторых вариантах осуществления перемычка 121 может образовывать канал 125, обеспечивающий сообщение жидкой среды одного отсека 111 с другим. В некоторых вариантах осуществления изобретения перемычка 121 может быть закупорена для предотвращения сообщения жидкой среды между соседними отсеками 111 через перемычку 121. В некоторых вариантах осуществления кожух вытянутой формы 108 может состоять из двух частей, разделенных плоскостью, проходящей вдоль продольной оси симметрии L, как показано на Фиг. 6А-6В. Блоки 104, содержащие расходные материалы, могут быть размещены в отсеках 111 одной из половин кожуха - 108а. Вторая половина 108b кожуха затем может быть соединена с первой половиной 108а так, чтобы блоки 104 оказались внутри цельного кожуха 108. Зазор между половинами 108а и 108b кожуха может быть использован в качестве выпускного отверстия 120. Или же предварительно проделанные отверстия 120 могут быть расположены на одной или обеих половинах 108а и 108b кожуха.

[0094] В некоторых вариантах осуществления изобретения, как показано на Фиг. 7A-7D, кожух 108 может быть изготовлен из материала, позволяющего кожуху 108 функционировать в качестве сусцептора. К примеру, кожух 108 может быть изготовлен из стали или иным образом иметь в составе черный металл или какой-либо другой металл, который можно нагревать методом индукционного нагрева. В таком варианте не требуется, чтобы в содержащий расходные материалы блок 104 был встроен какой-либо внутренний сусцептор 106. Кожух 108 может также иметь некоторое количество отверстий 120 и покрытие из химической добавки и/или герметика, такого как альгинат пропиленгликоля (PGA). Такой вариант осуществления может представлять собой вытянутую трубку, как показано на Фиг.7А, или же блоки 104 могут иметь форму таблеток или дисков, как показано на Фиг. 7В. Кожух 108 может состоять из двух частей 108а и 108b, о чем было сказано выше.

[0095] В некоторых вариантах осуществления изобретения кожух 108 может иметь поперечные прорези 123, расположенные поперек корпуса кожуха 108, в основном перпендикулярно продольной оси L, как показано на Фиг. 7С и 7D. Прорези 123 делят кожух 108 на сегменты таким образом, чтобы за одно включение устройства нагревался только один небольшой сегмент блока 104, содержащего расходные материалы. Поперечные прорези 123 могут представлять собой сквозные отверстия, через которые содержащий расходные материалы блок 104, находящийся внутри кожуха 108, сообщается с внешней средой. В подобных вариантах осуществления сегменты могут быть заполнены специальным покрытием или каким-либо иным наполнителем, закрывающим отверстия постоянно, либо веществом, которое плавится при нагревании и позволяет аэрозолю выходить через прорези 123. В некоторых вариантах осуществления изобретения закрывающий отверстия наполнитель может быть изготовлен из материала, который способен функционировать в качестве теплоотвода, и/или из вещества, тормозящего индукционный нагрев, с целью снизить эффект нагрева на участках с поперечными прорезями 123. В некоторых вариантах осуществления изобретения поперечная прорезь 123 может представлять собой заглубленный участок либо выемку на кожухе 108. Иначе говоря, поперечная щель 123 может представлять собой участок кожуха 108 с более тонким слоем. По сути, поперечная щель 123 является выпускным отверстием. Такое отверстие может быть заполнено вязким наполнителем, способным функционировать в качестве теплоотвода, и/или веществом, тормозящим индукционный нагрев, с целью уменьшить передачу тепла вдоль поперечной прорези 123.

[0096] Индукционный нагрев

[0097] Нагрев блока 104, содержащего расходные материалы, достигается за счет процесса индукционного нагрева, который обеспечивает бесконтактный нагрев металла, предпочтительно черного металла, путем помещения металла в переменное магнитное поле, создаваемое индукционным нагревательным элементом 160., как показано на Фиг. 8А-8В. В предпочтительном варианте осуществления изобретения индукционный нагревательный элемент 160 представляет собой проводник 162, намотанный на катушку, которая создает магнитное поле при прохождении через нее электрического тока. Металлический сусцептор 106 расположен достаточно близко к проводнику 162, чтобы находиться в магнитном поле. В предпочтительном варианте осуществления изобретения обмотка катушки расположена таким образом, что в центре нее имеется полость 164. Это позволяет вставить контейнер 102, содержащий расходные материалы, в полость 164 таким образом, чтобы сусцептор 106 оказался в центре катушки, при этом не соприкасаясь с ней. Через катушку проходит переменный ток, создающий быстро меняющееся магнитное поле. Переменное магнитное поле способно создавать в сусцепторе 106 вихревые токи, которые могут генерировать тепло внутри сусцептора 106. Таким образом, контейнер 102, содержащий расходные материалы, как правило, нагревается от центра к периферии. В тех вариантах осуществления изобретения, в которых кожух 108 служит также в качестве сусцептора, контейнер 102, содержащий расходные материалы, нагревается от периферии к центру.

[0098] В предпочтительном варианте осуществления изобретения сегменты контейнера 102, содержащего расходные материалы, должны нагреваться по отдельности. В этом случае проводник 162 также может представлять собой отдельные группы проводников в виде катушек 162a-f, как показано на Фиг. 8А. Каждая из катушек 162a-f соединена с контроллером 166, с помощью которого можно активировать катушки 162a-f по отдельности. Несмотря на то, что на Фиг. 8А показано шесть (6) катушек 162a-f, можно использовать большее или меньшее количество катушек. В альтернативном варианте осуществления может использоваться одна катушка обмотки 162, оснащенная механизмом, который перемещает катушку вдоль контейнера 102, содержащего расходные материалы для нагрева каждого из его сегментов по отдельности.

[0099] Отдельные катушки 162a-f пространственно соответствуют отдельным сегментам контейнера 102, содержащего расходные материалы, как было описано выше и показано на Фиг. 3А-6В. В другом варианте каждая из катушек 162a-f пространственно соответствует определенному отрезку цельного контейнера 102, содержащего расходные материалы, как показано на Фиг. 2A-2D, 7А и 7D для нагрева только этого конкретного отрезка. В ходе предварительных испытаний данных вариантов осуществления изобретения нагревание отдельных фрагментов контейнера 102, содержащего расходные материалы, не приводило к какому-либо заметному нагреву соседних фрагментов контейнера 102, содержащего расходные материалы, поскольку соседний ненагреваемый расходный материал играет роль изолятора. Таким образом, какие-либо конструктивные элементы для ограничения передачи тепла могут не понадобиться, хотя такие элементы обсуждаются здесь и могут быть полезны.

[00100] Эффективность преобразования электрической энергии в тепловую энергию в сусцепторе 106 именуется здесь «эффективностью преобразования» и зависит от ряда факторов, таких как объемное удельное сопротивление металла, диэлектрическая проницаемость металла, геометрия металла, а также тепловые потери, стабильность и эффективность источника питания, геометрия катушки, потери и общая частота эксплуатации - для определения некоторых из этих факторов. Устройство 100 спроектировано и сконфигурировано таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность преобразования.

[00101] Устройство для получения аэрозоля

[00102] Для нагревания расходного материала с целью превратить его в аэрозоль, корпус 150, имеющий фильтровальную трубку 140, внутри которой расположен блок 104, содержащий расходные материалы, вставляется в устройство 200 чтобы создать аэрозоль, как показано на Фиг. 9А-9С. Производящее аэрозоль устройство 200 состоит из корпуса 202, вмещающего контейнер 102, содержащий расходные материалы, индукционный нагревательный элемент 160 для нагрева сусцептора 106 и контроллер 166 для управления индукционным нагревательным элементом 160.

[00103] Корпус 202 спроектирован так, чтобы сделать эксплуатацию устройства эргономичной. Для упрощения терминологии корпус 202 описывается с использованием таких понятий, как перед, зад, боковые поверхности, верх и низ. Эти понятия не предназначены для какого-либо ограничения, а используются для описания расположения различных элементов относительно друг друга. В целях описания настоящего изобретения под передней частью 210 подразумевается та часть корпуса 202, которая обращена к пользователю при использовании устройства по назначению, как описано в настоящем документе. В соответствии с предусмотренным применением устройства, когда пользователь берет корпус 202 для использования по назначению, его большой палец ложится на переднюю часть 210 устройства 100, а остальные пальцы - на заднюю часть 212.

[00104] Внутри корпуса 202 имеется полость 214 (см. Фиг. 1), в которой расположены компоненты устройства 100. То есть корпус 202 устроен таким образом, чтобы в нем помещалась большая часть контейнера 102, содержащего расходные материалы, контроллер 166, индукционный нагревательный элемент 160 и источник 220 питания. В предпочтительном варианте осуществления изобретения вверху передней части корпуса 202 имеется отверстие 216. Из отверстия 216 выступает мундштук 158 контейнера 102, содержащего расходные материалы, таким образом, чтобы пользователь имел доступ к контейнеру 102 с расходными материалами. Мундштук 158 выступает из корпуса 202 на такую длину, чтобы пользователь мог обхватить мундштук 158 губами для того, чтобы сделать затяжку потребляемым аэрозолем.

[00105] Корпус 202 предназначен для удобства пользования и простоты переноски. В предпочтительном варианте осуществления изобретения корпус 202 может иметь следующие ориентировочные размеры: высота 85 мм (от верха 222 до низа 224), длина 44 мм (от переднего края 210 до заднего 212) и ширина 22 мм (от одной боковой поверхности 226 до другой 228). Он может быть изготовлен методом горячего прессования с целью получения более качественных и прочных пластиковых деталей.

[00106] В некоторых вариантах осуществления изобретения контейнер 102, содержащий расходные материалы, может быть закреплен на специальном механизме (ретракторе), позволяющем убирать контейнер 102 внутрь корпуса 202 для хранения и транспортировки. Благодаря конструкции контейнера 102, содержащего расходные материалы, корпус 202 не нуждается в сквозном отверстии для очистки, как это предусмотрено в других устройствах, где все еще имеет место некоторый процесс горения, после которого остаются побочные продукты сгорания. В вариантах осуществления изобретения, где контейнер 102, содержащий расходные материалы, имеет мундштук 158 для пользователя и фильтрующую трубку 140, в случае образования каких-либо побочных продуктов в процессе эксплуатации устройства, такие продукты остаются в одноразовом контейнере 102, содержащем расходные материалы, который просто извлекается и утилизируется, когда пользователь вставляет в корпус 202 новый контейнер 102 с расходными материалами и, при необходимости, фильтрующую трубку 140. Таким образом, внутренняя часть корпуса 202 во время эксплуатации остается чистой.

[00107] В предпочтительном варианте осуществления изобретения в верхней части 222 корпуса 202 имеется панель интерфейса пользователя 230. Расположение панели пользовательского интерфейса 230 в верхней части 222 корпуса 202 позволяет пользователю легко контролировать состояние устройства 100 перед эксплуатацией. В принципе, пользователь может просматривать пользовательский интерфейс 230 даже во время затяжки. Пользовательский интерфейс 230 может представлять собой многоцветный светодиодный (RGB) дисплей для индикации состояния устройства во время эксплуатации. Для обеспечения обзора дисплея под широким углом может быть использован световод. Исключительно в качестве примера: пользовательский интерфейс 230 имеет органический светодиодный (OLED) дисплей с диагональю 0,96 дюйма, форматом 128×32 и интерфейсом I2C (или SPI). В пользовательском интерфейсе 230 может быть предусмотрена тактильная обратная связь 234 (вибрация), а также звуковая обратная связь 250 (пьезоэлектрический преобразователь). В некоторых вариантах осуществления изобретения стекло OLED-дисплея может быть защищено экраном из прозрачного пластика (поликарбонат или АБС-пластик) для защиты его от повреждений/царапин.

[00108] На задней стороне 212 корпуса имеется пусковое устройство 232, которое представляет собой кнопку, активируемую пальцем (нажатие), для включения устройства/запуска «затяжки». Желательно, чтобы пусковое устройство 232 располагалось вблизи верха 230. При таком расположении пользователю будет удобно, держа в ладони корпус 202, указательным пальцем нажимать на кнопку включения 232. В некоторых вариантах осуществления изобретения на спусковом крючке 232 может быть предусмотрен механизм блокировки - механическая блокировка либо блокировка электронными средствами, при которой требуется открытие корпуса 202 до того, как пусковой механизм 232 будет активирован средствами электроники. В некоторых вариантах осуществления изобретения двигатель 234, вызывающий вибрацию корпуса, может быть механически соединен с пусковым устройством 232 для улучшения распознавания тактильной обратной связи пользователем во время эксплуатации. При нажатии кнопки пуска 232 включается индукционный нагревательный элемент 160 для нагрева сусцептора 106.

[00109] Устройство 100 питается от аккумулятора 220. В предпочтительном варианте аккумулятор 220 представляет собой двухэлементный литий-ионный аккумуляторный блок (с последовательным соединением), ток заряда 4А, емкость 650-750 мАч. Двухэлементный блок может иметь цепь защиты. Аккумулятор 220 может заряжаться через разъем USB 236 типа «С». Разъем USB 236 типа «С» также может использоваться для передачи данных. Контроллер 166 также может обеспечивать контроль напряжения батареи 238 для отображения состояния заряда/разряда батареи.

[00110] Пусковое устройство 232 функционально соединено с электромагнитным пускателем 240 через контроллер 166. Электромагнитный пускатель 240 активирует индукционный нагревательный элемент 160 для нагрева сусцептора 106. Настоящее изобретение исключает конструкцию катушки с приводом от двигателя в предшествующем уровне техники. Электромагнитный пускатель 240 способен обеспечивать привод/мультиплексирование для нескольких катушек. К примеру, электромагнитный пускатель 240 может обеспечивать привод/мультиплексирование для 6 и более катушек. Каждая катушка намотана на один из сегментов контейнера 102, содержащего расходные материалы, и может приводиться в действие как минимум один или несколько раз. Следовательно, к примеру, один сегмент контейнера 102, содержащего расходные материалы, может быть нагрет дважды. Из устройства 100, в котором имеется шесть катушек, пользователь может извлечь 12 «затяжек».

[00111] Цепь возбуждения катушки индуктивности в предпочтительном варианте осуществления может управляться напрямую микропроцессорным контроллером 166. Специальное периферийное устройство в этом процессоре (осциллятор с цифровым управлением) позволяет ему генерировать формы колебаний частотного преобразователя с минимальными затратами центрального процессора управления на обработку. Цепь катушки индуктивности может иметь один или несколько параллельно соединенных конденсаторов, образуя параллельный резонансный контур.

[00112] Цепь управления может включать в себя мониторинг тока при помощи «пикового детектора», который отправляет данные на аналоговый вход процессора. Функция пикового детектора состоит в том, чтобы фиксировать максимальное значение тока для любого цикла напряжения цепи возбуждения, обеспечивая стабильное выходное напряжение для преобразования с помощью аналого-цифрового преобразователя (часть чипа микропроцессора), а затем используется в алгоритме электромагнитного пускателя.

[00113] Алгоритм управления электромагнитным приводом реализован во встроенном программном обеспечении микропроцессора. Резонансная частота катушки индуктивности и конденсаторов будет известна с разумной точностью при следующих проектных параметрах:

[00114] Частота резонанса (в герцах) = l/(2*pi*SQRT{L*C})

[00115] где: pi = 3,1415 …,

[00116] SQRT показывает квадратный корень из содержимого в скобках {…},

[00117] L = измеренная индуктивность катушки индуктивности, и

[00118] С = известная емкость параллельно соединенных конденсаторов.

[00119] Существуют технологические допуски для значений L и С (упомянутые выше), которые приводят к некоторому изменению фактической резонансной частоты по сравнению с той, которая рассчитывается с использованием выше приведенной формулы. Кроме того, индуктивность катушки индуктивности будет варьировать в зависимости от того, что находится внутри этой катушки. В частности, присутствие черного металла внутри (или в непосредственной близости) этой катушки приведет к некоторому изменению индуктивности, что влечет за собой небольшое изменение резонансной частоты LC-контура.

[00120] Алгоритм встроенного программного обеспечения для привода катушки индуктивности будет варьировать рабочую частоту в максимально ожидаемом диапазоне частот, одновременно отслеживая ток, определяя частоту, при которой потребление тока является минимальным. Это минимальное значение будет иметь место на частоте резонанса. Как только эта «центральная частота» будет найдена, алгоритм продолжит сканирование частоты, отступив на небольшую величину по обе стороны от центральной частоты и отрегулирует значение центральной частоты так, как это необходимо для поддержания минимального значения силы тока.

[00121] Электронные средства подключены к контроллеру 166. Контроллер 166 позволяет управлять частотой с помощью процессора с целью оптимизировать нагрев сусцептора 106. Взаимосвязь между частотой и температурой редко бывает прямой в значительной степени из-за того, что температура зависит от частоты, продолжительности и способа, которым сконфигурирован контейнер 102, содержащий расходные материалы. Контроллер 166 может также обеспечивать мониторинг силы тока для определения передачи мощности и мониторинг пикового напряжения на катушке индуктивности с целью установления резонанса. Исключительно в качестве примера: контроллер может обеспечивать частоту приблизительно от 400 до 500 кГц, предпочтительно 440 кГц, с трехсекундным циклом предварительного нагрева для того, чтобы довести температуру сусцептора 106 до 400 градусов Цельсия или выше за одну секунду. В некоторых вариантах осуществления изобретения температура сусцептора 106 может быть повышена до 550 градусов Цельсия или выше за одну секунду. В некоторых вариантах осуществления изобретения температура может быть повышена до 800 градусов Цельсия. Таким образом, настоящее изобретение имеет эффективный диапазон 400-800 градусов Цельсия. В устройствах предшествующего уровня техники при таких температурах расходные материалы воспламеняются, что делает устройства предшествующего уровня техники неэффективными при данных температурах. В настоящем изобретении такие высокие температуры все еще можно использовать для повышения эффективности производства аэрозоля и обеспечения более короткого времени нагрева.

[00122] Устройство 100 может также иметь систему передачи данных 242. В предпочтительном варианте осуществления изобретения для связи с периферийным устройством может использоваться энергосберегающая связь по Bluetooth. Система передачи данных 242 может иметь последовательный интерфейс для передачи данных главному процессору, к примеру, для обмена информацией с телефоном. Также может быть использован стандартный радиочастотный модуль (предварительно сертифицированный: FCC, IC, СЕ, MIC). В одном из примеров используется модуль Laird BL652, поскольку поддержка SmartBasic позволяет быстро разрабатывать приложения. Система передачи данных 242 позволяет пользователю программировать устройство 100 в соответствии с личными предпочтениями в плане плотности аэрозоля, количества выделяемого ароматизатора и т.п. путем управления частотой и трехэтапным рабочим циклом, а именно: этапы подготовки к нагреву, нагрев и остывание индукционных нагревательных элементов 160. Система передачи данных 242 может иметь один или несколько портов USB 236.

[00123] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, RTC (часы/календарь реального времени) с резервным аккумулятором могут использоваться для мониторинга информации об эксплуатации. RTC может измерять и хранить соответствующие пользовательские данные, которые будут использоваться вместе с внешним приложением, загруженным на периферийное устройство, например на смартфон.

[00124] В некоторых вариантах осуществления изобретения, разъем микро-USB (или разъем USB типа С либо иной подходящий разъем) может быть расположен на нижней поверхности корпуса 202. Для снижения нагрузки на разъем из-за напряжения кабеля на каждой из сторон корпуса могут быть предусмотрены дополнительные разъемы.

[00125] Исключительно в качестве примера эксплуатация устройства 100 может осуществляться следующим образом: Питание устройства может включаться при кратковременном нажатии на кнопку включения 232. К примеру, короткое нажатие на кнопку включения (меньше 1,5 секунды) может включить устройство 100, но не запускает цикл нагрева. Второе короткое нажатие на кнопку включения 232 (меньше 1 секунды) в течение этого времени будет держать устройство 100 включенным в течение более длительного периода времени и запускает рекламу Bluetooth, если в данный момент нет никакого активного (подключенного) соединения через Bluetooth с телефоном. Более продолжительное нажатие на кнопку включения 232 (дольше 1,5 секунд) запускает цикл нагрева. Перед отключением питания питание устройства 100 может оставаться включенным в течение короткого периода времени после каждого цикла нагрева (к примеру, 5 секунд) для отображения обновленного состояния устройства на светодиодной панели интерфейса пользователя. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство 100 может включаться при выдвижении контейнера 102, содержащего расходные материалы, из корпуса 202. В некоторых вариантах осуществления для включения и выключения устройства может использоваться отдельный выключатель питания 246.

[00126] В случае обнаружения активного соединения со смартфоном и если на смартфоне запущено пользовательское приложение, перед выключением устройство 100 будет оставаться включенным в течение периода продолжительностью до 2 минут. Если уровень заряда батареи слишком низкий для работы, перед выключением устройства дисплей 230 пользовательского интерфейса мигнет несколько раз (отображая значок батареи на уровне «0%»).

[00127] В некоторых вариантах осуществления изобретения, панель интерфейса пользователя 230 может отображать вид сигареты, разделенной на сегменты, показывая, которые из сегментов еще «непочатые» (сплошная заливка), а которые из них уже отработаны (пунктирный контур), в качестве индикатора, показывающего, сколько еще расходных материалов, готовых к употреблению, осталось в контейнере 102, содержащем расходные материалы. Панель интерфейса пользователя 230 может также отображать иконку батареи с текущим уровнем заряда, иконку зарядки (символ молнии) если устройство подключено к сети, а также иконку Bluetooth если есть активное соединение со смартфоном. Панель интерфейса пользователя 230 может отображать медленно мигающую иконку Bluetooth, если активного соединения нет, но устройство 100 показывает рекламу.

[00128] Устройство также может иметь индикатор 248 для информирования пользователя о состоянии питания. Индикатор 248 может представлять собой RGB-светодиод. Исключительно в качестве примера: RGB-светодиод горит зеленым светом при первом включении устройства; мигает красным светом во время предварительного нагрева; красный свет горит (непрерывно) во время «затяжки» и мигает синим светом во время зарядки. Мигание индикатора указывает на наличие некоторого уровня заряда в аккумуляторе (20-100%) с шагом дискретности 20% (непрерывное горение синего света означает, что аккумулятор полностью заряжен). Быстрое мигание светодиода синим светом означает обнаружение активного соединения Bluetooth (к устройству подключен телефон и на телефоне запущено пользовательское приложение).

[00129] Тактильная обратная связь (вибрация корпуса) может сообщать пользователю дополнительную информацию во время эксплуатации устройства. К примеру, сразу после включения питания (нажатием кнопки включения) происходят два коротких толчка. В конце цикла предварительного нагрева может происходить длительная вибрация, означающая, что устройство находится в режиме затяжки (начало цикла «затяжки» устройства беспламенного нагрева). При первом подключении или отключении питания через разъем USB может произойти короткая вибрация. Короткая вибрация может сигнализировать о том, что установлено активное соединение через Bluetooth со смартфоном, на котором запущено пользовательское приложение.

[00130] Соединение через Bluetooth может быть запущено включением питания коротким (меньше 1,5 секунды) нажатием кнопки, расположенной в соответствующей выемке на корпусе устройства. Если после первого короткого нажатия, включающего устройство, последует второе короткое нажатие, при наличии активного энергосберегающего соединения Bluetooth (BLE), устройство может начать медленный показ рекламы (режим сопряжения). При установлении соединения с приложением смартфона, иконка Bluetooth на дисплее 230 пользовательского интерфейса перестанет мигать, и светодиод загорится непрерывным синим светом. Если устройство 100 включено и установлено активное соединение со смартфоном, оно может начать показ рекламы и предпринимать попытки заново установить данное соединение с телефоном до тех пор пока он не будет выключен. Если соединение с этим смартфоном можно восстановить, устройство может оставаться включенным в течение периода продолжительностью до 2 минут, прежде чем отключится. Чтобы разорвать установленное соединение, пользователь может включить устройство коротким нажатием, а затем сделать еще одно короткое нажатие. Пока иконка BLE мигает, пользователь должен нажать и удерживать кнопку включения 232 до тех пор, пока устройство 100 не завибрирует и значок Bluetooth не исчезнет.

[00131] Таким образом, посредством жесткого контроля вышеупомянутых факторов эффективности преобразования и факторов, обеспечивающих соответствие продукта предъявляемым требованиям, возможно обеспечить контролируемую подачу тепла в блок 104, содержащий расходные материалы. В управлении подачей тепла задействован микропроцессорный контроллер 166, предназначенный для мониторинга системы индукционного нагрева 160 с целью поддержания различных уровней подачи электроэнергии на сусцептор 106 в течение контролируемых интервалов времени. Все вышеуказанное обеспечивает пользователю возможность управления процессом, что позволяет ему выбирать определенные вкусовые качества используемых продуктов, определяемые температурой, при которой производится потребляемый аэрозоль.

[00132] В некоторых вариантах осуществления изобретения микропроцессор или настраиваемый логический блок может быть использован для управления частотой и передачей энергии системы индукционного нагрева. Как показано на Фиг. 10А, система индукционного нагрева 160 может иметь в своем составе катушку индуктивности 162, подключенную параллельно с одним или несколькими конденсаторами 260, расположенными по направлению к автогенератору и от него. Индуктивность катушки 162 в сочетании с емкостью конденсатора(ов) 260 в значительной степени определяет резонансную частоту, при которой будет работать цепь. Однако в данном варианте осуществления микропроцессор/микроконтроллер 166 может вместо этого использоваться для управления выключателями электропитания и, следовательно, для управления частотой колебаний цепи. При таком подходе пиковое напряжение и сила тока используются в качестве обратной связи, чтобы программа управления микропроцессором могла обеспечить точную настройку для поиска резонанса. Преимущество данного подхода заключается в том, что он позволяет эффективно управлять электроэнергией, подаваемой на сусцептор, путем синхронного включения и выключения колебаний цепи, находящейся под управлением программы управления микропроцессора 166 и обеспечивает оптимальное включение/выключение элементов управления мощностью, запускающих систему катушек индуктивности.

[00133] На основании данных концепций, изобретатели предусмотрели ряд различных вариантов. Таким образом, как было сказано выше, настоящее изобретение включает в себя блок 104, содержащий расходные материалы, сусцептор 106, встроенный в блок 104, нагревательный элемент 160, имеющий такую конструкцию, чтобы он мог хотя бы частично вмещать блок 104, содержащий расходные материалы, контроллер 166 для управления нагревательным элементом 160, а также корпус 202 для размещения блока 104, содержащего расходные материалы, сусцептора 106, нагревательного элемента 160 и контроллера 166. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, сусцептор 106 встроен внутрь блока 104, содержащего расходные материалы. В этом случае, любое описание взаимосвязей между контейнером 102, содержащим расходные материалы и другими элементами настоящего изобретения может применяться также и к блоку 104, содержащему расходные материалы, поскольку в некоторых вариантах осуществления изобретения помещение блока 104, содержащего расходные материалы, в корпус не является обязательным.

[00134] В некоторых вариантах осуществления изобретения, как показано на Фиг. 10А, устройство имеет в своем составе автогенератор для управления индукционным нагревательным элементом 160. Автогенератор имеет конденсатор 260, функционально соединенный с индукционным нагревательным элементом 160 параллельным соединением. В некоторых вариантах осуществления изобретения, как показано на Фиг. 10В, несколько нагревательных элементов 160 могут быть параллельно соединены с соответствующими им конденсаторам 260а и 260b. В предпочтительном варианте осуществления нагревательные элементы имеют форму спирально закрученных проводов 162а, 162b.

[00135] Для того, чтобы единственный контейнер 102, содержащий расходные материалы, мог генерировать аэрозоль многократно, могут быть использованы несколько нагревательных элементов 160 и/или перемещаемых нагревательных элементов 160. Таким образом, нагревательный элемент 160 состоит из нескольких спирально закрученных проводов 162а и 162b, причем каждая из этих спиралей может быть функционально подключена к контроллеру 166 для активации независимо от прочих спиралей.

[00136] В некоторых вариантах осуществления изобретения, нагревательный элемент 160 может быть перемещаемым. В таких вариантах осуществления контейнер 102, содержащий расходные материалы, может иметь вытянутую форму, имеющую первую продольную ось L, а нагревательный элемент 162 может быть выполнен с возможностью линейного перемещения вдоль первой продольной оси L. К примеру, как показано на Фиг. 11, нагревательный элемент 160 может быть прикреплен к несущему элементу 270. Несущий элемент 270 может быть функционально соединен с корпусом 202 таким образом, чтобы он мог перемещаться вдоль длины контейнера 102, содержащего расходные материалы, в то время как нагревательный элемент 160 остается спирально закрученным вокруг контейнера 102, содержащего расходные материалы. Общая высота S спирали (линейное расстояние от первого витка 272 до последнего витка 274 спирали) может быть такой, чтобы только охватывать один из сегментов контейнера 102, содержащего расходные материалы. Сразу после активации нагревательного элемента 160 на своем сегменте, несущий элемент 270 начинает двигаться вдоль первой продольной оси L контейнера 102, содержащего расходные материалы, к другому сегменту контейнера 102. Несущий элемент 270 перемещается на такое расстояние, что первый виток 272 спирали оказывается рядом с тем местом, где ранее находился последний виток 274 этой спирали. Таким образом, новый сегмент, равный по размеру нагретому ранее, готов к нагреву. Это может продолжаться до тех пор, пока несущий элемент 270 не переместится от одного конца 105 контейнера 102, содержащего расходные материалы, к противоположному концу 107.

[00137] В вариантах осуществления, в которых контейнер 102, содержащий расходные материалы, состоит из нескольких сегментов 104, содержащих расходные материалы, общая высота S спирали может быть приблизительно равна длине блока 104, содержащего расходные материалы. Несущий элемент 270 может иметь такую конструкцию, чтобы совмещать спираль с сегментом 104 таким образом, чтобы спираль могла нагревать весь блок 104 целиком. Несущий элемент 270 может быть выполнен с возможностью перемещения спирали от одного блока 104, содержащего расходные материалы, к следующему, при этом обеспечивая многократный нагрев всего контейнера 102, содержащего расходные материалы, с выделением аэрозоля при каждом нагреве.

[00138] Как показано на Фиг. 12А-12Е, для облегчения надлежащего совмещения нагревательного элемента 160 с контейнером 102 по длине, устройство 200 может иметь в своей конструкции позиционер контейнера. К примеру, такой позиционер может представлять собой магнит 280. В предпочтительном варианте осуществления данный магнит 280 имеет цилиндрическую форму, имеющую вторую продольную ось М. В вариантах осуществления изобретения, в которых нагревательный элемент 160 представляет собой цилиндрическую спираль, обмотанную вокруг контейнера 102, содержащего расходные материалы, данная цилиндрическая спираль имеет третью продольную ось С. Цилиндрический магнит 280 и нагревательный элемент 160 устроены и расположены таким образом, чтобы обеспечивать расположение второй продольной оси М и третьей продольной оси С на одной линии. В предпочтительном варианте осуществления цилиндрический магнит 280 имеет форму круглого кольца, центральное отверстие которого служит для прохода воздушного потока. Предпочтительно, чтобы подобный магнит 280 был изготовлен из редкоземельного неодима и намагничен вдоль своей оси симметрии.

[00139] В варианте осуществления изобретения с использованием магнита 280 для позиционирования на одном конце 105 контейнера 102, содержащего расходные материалы, может быть закреплен магнитный элемент 281. В предпочтительном варианте магнитный элемент 281 представляет собой деталь из катанного железного листа, встроенную в первый конец 105 контейнера 102. Цилиндрический магнит 280 может быть элементом устройства 200, производящего аэрозоль, а контейнер 102, содержащий расходные материалы, может иметь магнитный элемент 281 либо кольцеобразный элемент, закрепленный на его конце 105 таким образом, чтобы контейнер 102 надвигался на магнит 280, прикрепленный к производящему аэрозоль устройству 200. Для достижения желаемого позиционирования могут быть использованы иные сочетания магнитов 280 и магнитных элементов 281 в различных положениях.

[00140] В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, в котором используется контейнер 102, содержащий расходные материалы, с фильтровальной трубкой 140 и корпусом 150, устройством для совмещения контейнера со спиралью может быть ресивер 151, представляющий собой плотно прилегающий цилиндр (в случае, если корпус 150 имеет цилиндрическую форму), который может использоваться для совмещения контейнера 102 со спиралью 162, причем эта спираль может располагаться вне ресивера 151, как показано на Фиг. 12Е. В предпочтительном варианте осуществления, для того, чтобы избежать индукционного нагрева, ресивер 151 может быть изготовлен из диэлектрического материала, такого как боросиликатное стекло, кварцевое стекло, пирокерамика, стекло Robax, высокотемпературные пластмассы, такие как Vespel, Torlon, полиимид, PTFE (политетрафторэтилен), РЕЕК (полиэфирэфиркетон) или иные пригодные материалы. В качестве альтернативы, цилиндр может быть изготовлен из электропроводного материала, удельное сопротивление которого ниже, чем у сусцептора 106, встроенного в контейнер 102, содержащий расходные материалы. В этом случае допускается некоторый индукционный нагрев ресивера 151, но не такой сильный, как у сусцептора 106. В случаях, когда сусцептор 106 изготовлен из материалов с более высоким сопротивлением, таких как железо, сталь, олово, углерод или вольфрам, материалами с более низким сопротивлением могут быть медь, алюминий и латунь, хотя могут использоваться и другие материалы. В некоторых вариантах осуществления изобретения может использоваться ресивер 151 с удельным сопротивлением, равным или более высоким, чем у сусцептора 106, который будет нагревать внешнюю поверхность контейнера 102, содержащего расходные материалы, поскольку ресивер 151 нагревается за счет индукции. Ресивер 151 может быть встроен в устройство 200 и должным образом совмещен со спиралями 162, к примеру, если контейнер 102 вставлен в спирали 162, сусцептор 106 должен быть соответствующим образом совмещен со спиралями 162.

[00141] В некоторых вариантах осуществления изобретения корпус 150 может функционировать в качестве ресивера. Следовательно, вместо отдельного ресивера 151 корпус 150 может иметь характеристики, описанные выше, и вставление контейнера 102 в спираль 162 может одновременно являться процессом их совмещения, или же корпус может быть закреплен внутри спиралей 162, и фильтрующая трубка 140, внутри которой размещен блок 104, содержащий расходные материалы и сусцептор 106 могут вставляться в корпус 150.

[00142] В некоторых вариантах осуществления изобретения одновременная активация нескольких участков цельного контейнера, содержащего расходные материалы, может быть достигнута с помощью сусцептора 106, имеющего несколько зубьев 290, как показано на Фиг. 13A-D. Многозубый сусцептор 106 имеет два или более зубьев 290. В некоторых вариантах осуществления изобретения сусцептор может иметь три зубца 290а, 290b и 290с, четыре или более четырех зубьев. В предпочтительном варианте реализации многозубый сусцептор 106 имеет три или четыре зубца.

[00143] Зубья 290а, 290b и 290с многозубого сусцептора 106 как правило, параллельны друг другу, как показано на Фиг. 13С и 13D. Многозубый сусцептор 106 может быть выполнен и встроен в контейнер 102, содержащий расходные материалы, таким образом, что каждый из зубьев 290а, 290b и 290с будет параллелен продольной оси L контейнера, содержащего расходные материалы, и на одинаковом расстоянии от нее, а также на равном расстоянии друг от друга по периметру воображаемой окружности. Таким образом, на поперечном сечении, как показано на Фиг. 14А-С, зубья сусцептора 290а, 290b и 290с расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по круговой поверхности контейнера 102, содержащего расходные материалы. Такое расположение позволяет каждому из зубьев 290а, 290b, 290с максимально увеличить неперекрывающиеся зоны нагрева для каждого зубца, если каждый зубец контакт активирован по максимуму. Иначе говоря, при нагревании зубьев сусцептора 290а, 290b и 290с, он будет излучать тепло в радиальном направлении от своих зубьев 290а, 290b и 290с, образуя круговую зону нагрева с зубьями 290а, 290b и 290с в центре. Каждый зубец сусцептора 290а, 290b и 290с будет нагревать свою круговую зону, хотя некоторое перекрытие может быть неизбежно. В совокупности вся площадь поперечного сечения блока 104, содержащего расходные материалы, может быть нагрета по одному сегменту поперечного сечения за раз.

[00144] В случае, если нагревательный элемент 160 представляет собой цилиндрическую катушку, намотанную вокруг сусцептора 106, в центр этой катушки передается максимальное количество энергии. Следовательно, если сусцептор 106 выровнен по центру цилиндрической катушки, он будет получать максимальное количество энергии от тока, проходящего через катушку. Иначе говоря, если один из зубьев сусцептора 290а, 290b и 290с окажется на одной прямой с осью цилиндрической катушки, он будет получать максимальное количество энергии от цилиндрической катушки. Таким образом, чтобы нагревать каждый зубец сусцептора 290а, 290b и 290с независимо друг от друга, зубья сусцептора 290а, 290b и 290с и центр катушки должны перемещаться относительно друг друга таким образом, чтобы центр катушки совпадал с одним из зубьев сусцептора 290а, 290b и 290с последовательно. Этого можно достичь, перемещая зубья сусцептора относительно катушки либо перемещая катушку относительно зубьев сусцептора, либо то и другое параллельно.

[00145] В предпочтительном варианте осуществления изобретения нагревательный элемент 160 перемещается относительно сусцептора 106. К примеру, цилиндрическая катушка может быть намотана вокруг контейнера 102, содержащего расходные материалы, и выполнена с возможностью вращения вокруг него по эксцентрической траектории таким образом, чтобы при повороте цилиндрической катушки каждый из зубьев 290а, 290b и 290с сусцептора 106 совмещался с центром катушки попеременно, как показано на Фиг. 14A-16D. Контейнер 102, содержащий расходные материалы, может представлять собой элемент вытянутой формы, определяющий первую продольную ось L, при этом нагревательный элемент 160 представляет собой спираль, обернутую вокруг контейнера 102, содержащего расходные материалы, образуя цилиндр, определяющий вторую продольную ось С, и при этом нагревательный элемент 160 выполнен с возможностью вращения вокруг контейнера 102, содержащего расходные материалы, по эксцентрической траектории таким образом, чтобы вторая продольная ось С оказывалась на одной прямой с каждым из зубьев 290а, 290b и 290с многозубого сусцептора в определенный момент во время движения нагревательного элемента вокруг контейнера 102, содержащего расходные материалы. Следовательно, многозубый сусцептор 106 остается неподвижным, а катушка вращается вокруг него по эксцентрической траектории таким образом, чтобы при вращении центр катушки совмещался с линейной осью каждого из зубьев 290а, 290b, 290с сусцептора попеременно. Передачу тока для вращения катушки обеспечивают токосъемные контактные кольца.

[00146] Вращение нагревательного элемента 160 может осуществляться при помощи ряда шестерен 300а, 300b, функционально связанных с двигателем 302. К примеру, как показано на Фиг. 17А-В, нагревательный элемент 160 может быть установлен на первой шестерне 300а таким образом, чтобы он мог вращаться вместе с этой шестерней. Вторая шестерня 300b может быть функционально связана с первой шестерней 300а таким образом, чтобы вращение второй шестерни 300b передавалось первой шестерне 300а. Вторая шестерня 300b может быть функционально связана с двигателем 302 для придания ей вращения. Нагревательный элемент 160 установлен на первой шестерне 300а таким образом, чтобы вращение первой шестерни 300а перемещало продольную ось С нагревательного элемента 160 по эксцентрической траектории, а не просто вращало нагревательный элемент вокруг неподвижного центра. Таким образом, центр нагревательного элемента 160 может перемещаться для совмещения с различными зубьями 290а, 290b, 290с сусцептора.

[00147] В некоторых вариантах осуществления изобретения, нагревательный элемент 160, шестерни 300а, 300b и двигатель 302 могут быть установлены на специальном несущем элементе 270, как показано на Фиг. 19. Этот несущий элемент 270 позволяет нагревательному элементу, шестерням 300а, 300b и двигателю 302 перемещаться вдоль оси по длине контейнера 102, содержащего расходные материалы. Несущий элемент 270 может быть функционально соединен с приводом 306, который, в свою очередь, функционально соединен со вторым двигателем 304. К примеру, привод 306 может иметь резьбу. Несущий элемент 270 может иметь отверстие с резьбой 276, к которому крепится привод 306. Работа второго двигателя 304 заставляет привод 306 вращаться. Вращение привода 306 перемещает несущий элемент 270 вдоль привода 306, как показано двойной стрелкой на Фиг. 19.

[00148] В некоторых вариантах осуществления изобретения, вместо вращения нагревательного элемента 160 по эксцентрической траектории, он может перемещаться поступательно вдоль оси X-Y, если смотреть в поперечном сечении. Вследствие этого, контейнер 102, содержащий расходные материалы, может представлять собой элемент вытянутой формы, определяющий продольную ось L, при этом нагревательный элемент 160 выполнен с возможностью перемещения в радиальном направлении по отношению к продольной оси L, если смотреть в поперечном сечении, для того, чтобы совмещать центр цилиндрической катушки нагревательного элемента 160с каждым из зубьев 290а, 290b и 290с многозубого сусцептора 106 попеременно. При движении по оси X-Y ток может подаваться на катушку через гибкий электрический проводник или с помощью движущихся электрических контактов.

[00149] К примеру, нагревательный элемент 160 может быть функционально установлен на паре рельсов (пластин для движения в линейном направлении) 310, 312, как показано на Фиг. 20. В частности, нагревательный элемент 160 может быть установлен непосредственно на первом рельсе 310, а первый рельс 310 может быть установлен на втором рельсе 312. Первый рельс 310 может быть предназначен для перемещения в направлении оси X либо Y, а второй рельс 312-соответственно для перемещения в направлении оси Y либо X. В примере, показанном на Фиг. 20, первый рельс 310 предназначен для перемещения в направлении X, в то время как второй рельс 312 - для перемещения в направлении Y. Эту конфигурацию можно изменить таким образом, чтобы первый рельс 310 стал определять движение в направлении Y, а второй рельс 312 -перемещение в направлении X. Первый и второй рельсы 310, 312 могут быть функционально связаны с соответствующими им двигателями, к примеру, через шестерни, для придания им движения в соответствующем направлении. Нагревательный элемент 160 может перемещаться между двумя рельсами 310, 312 таким образом, чтобы его продольная ось С оказывалась на одной прямой с каким-либо из зубьев 290а, 290b, 290с сусцептора.

[00150] В других конструкциях катушка может перемещаться вдоль линейной оси сусцептора независимо от механизмов вращения или отсутствия вращения, о чем было сказано выше. В связи с этим, трехзубая конструкция сусцептора позволила бы устройству нагревать контейнер 102, содержащий расходные материалы, три раза в одном и том же линейном положении, нагревая три разных зубца 290а, 290b, 290с по три раза, прежде чем он переместится в свое следующее линейное положение, где он снова будет нагрет трижды. В случае если контейнер 102, содержащий расходные материалы, имеет четыре линейных положения, он один должен обеспечивать 12 отдельных «затяжек», т.е. 3 зубца в 4 положениях вдоль длины контейнера 102, содержащего расходные материалы.

[00151] В некоторых вариантах осуществления изобретения вместо перемещения нагревательного элемента 160 относительно контейнера 102, содержащего расходные материалы, можно перемещать контейнер 102 относительно нагревательного элемента 160. В связи с этим, контейнер 102, содержащий расходные материалы, выполнен с возможностью вращения внутри нагревательного элемента 160 по эксцентрической траектории таким образом, чтобы вторая продольная ось С, определяемая катушками, оказывалась на одной прямой с зубьями 290а, 290b, 290с многозубого сусцептора в определенный момент во время вращения контейнера 102, содержащего расходные материалы, внутри нагревательного элемента 160. В качестве альтернативы, контейнер 102, содержащий расходные материалы, выполнен с возможностью перемещения в радиальном направлении внутри нагревательного элемента 160 таким образом, чтобы вторая продольная ось С оказывалась на одной линии с каждым из зубьев многозубого сусцептора в какой-то момент во время движения контейнера 102 внутри нагревательного элемента 160. В некоторых вариантах осуществления изобретения и контейнер 102, содержащий расходные материалы, и нагревательный элемент 160 могут перемещаться. К примеру, нагревательный элемент 160 может перемещаться линейно вдоль продольной оси контейнера 102, а контейнер 102, может перемещаться по эксцентрической или радиальной траектории для перемещения сусцептора 106 в такое положение относительно нагревательного элемента 106, чтобы все расходные материалы нагревались последовательно, когда пользователь делает отдельные затяжки. Также могут быть использованы другие варианты перемещения.

[00152] Описанные выше механизмы перемещения представлены исключительно в качестве примера. Движение в направлении осей X-Y-Z может быть реализовано при помощи множества сочетаний двигателей, линейных приводов, шестерен, ремней, кулачков, соленоидов и тому подобного.

[00153] Как показано на Фиг. 21, управление системой индукционного нагрева в закрытом контуре может осуществляться на основе измерения плотности магнитного потока, создаваемого системой индукционного нагрева. Системы индукционного нагрева работают за счет создания концентрированного переменного магнитного поля внутри нагревательного элемента в виде катушки индуктивности. Такое поле вызывает эффект нагрева в металлическом сусцепторе за счет вихревых токов и изменения направления магнитного потока (при условии, что подвергаемый воздействию материал из железа), которые возникают в материале сусцептора. Индукционный нагрев обычно происходит в «открытом контуре», где существуют ограниченные средства контроля температуры сусцептора внутри катушки индуктивности во время ее работы. В контролируемых условиях магнитное поле, находящееся вне индукционной катушки и в разумной близости от катушки индуктивности можно использовать для определения интенсивности потока внутри катушки. К примеру, небольшая катушка 310 может быть размещена в разумной близости к нагревательному элементу 160 в виде спирали, имеющей ось, приблизительно параллельную силовым линиям 312 магнитного потока, проходящим через данную катушку 310, обеспечивая возможность определения параметров магнитного потока нагревательного элемента 160, присутствующего благодаря напряжению, генерируемому на данной катушке 310 вследствие изменения магнитного потока, проходящего через эту катушку 310. Затем интенсивность этого внешнего потока может быть отрегулирована для соответствия плотности потока магнитной индукции внутри нагревательного элемента 160, и, следовательно, может быть использована в качестве средства управления индукционной системой в замкнутом контуре для обеспечения стабильной работы, необходимой для нагрева сусцептора 106. Магнитный поток симметричен относительно оси индукции катушки. Измерение плотности потока, произведенное в каком-либо месте вблизи катушки индуктивности, может быть использовано для экстраполяции плотности магнитного потока внутри нагревательного элемента на основе характеристики относительных величин магнитного потока в каждом месте (внутри индукционной катушки и внутри пассивной катушки-датчика). На практике нет необходимости определять это количественно, поскольку вместо этого измерение магнитного потока используется для определения скорости нагрева, происходящего в сусцепторе 106, находящемся в этом магнитном поле. Таким образом, небольшая катушка 310, сконфигурированная таким образом, функционирует в качестве датчика магнитного потока.

[00154] Вследствие этого в некоторых вариантах осуществления изобретения устройство может дополнительно иметь датчик магнитного потока, расположенный вблизи индукционного нагревательного элемента 160 и сконфигурированный для измерения магнитного потока, создаваемого индукционным нагревательным элементом 160. Датчик магнитного потока может быть функционально соединен с контроллером 166 для управления активацией индукционного нагревательного элемента 160 на основе данных, получаемых от датчика магнитного потока.

[00155] В некоторых вариантах осуществления изобретения желательно иметь возможность определить, произошел ли нагрев блока 104, содержащего расходные материалы, либо его участка, или нет. В случае если блок 104 уже нагрет, нагревательный элемент 160 может нагревать следующий блок 104, содержащий расходные материалы, или следующий сегмент блока 104, чтобы предотвратить расход энергии на уже используемый участок блока 104, содержащего расходные материалы. Вследствие этого, в некоторых вариантах осуществления изобретения, как показано на Фиг. 11, в устройстве предусмотрен способ обнаружения уже используемых сегментов контейнера 102, содержащего расходные материалы, что позволяет устройству в полностью автоматическом режиме определять следующий неиспользуемый сегмент, доступный для использования. К примеру, устройство может иметь датчик использования 320 для определения того, была ли обнаруженная часть контейнера 102, содержащего расходные материалы, нагрета выше заданной температуры. В некоторых вариантах осуществления изобретения датчик использования 320 может обнаруживать визуальные изменения в контейнере 102, содержащем расходные материалы, указывающие на факт нагрева. В некоторых вариантах осуществления изобретения датчик использования 320 может обнаруживать температурные изменения в контейнере 102, содержащем расходные материалы, указывающие на факт нагрева. В некоторых вариантах осуществления датчик 320 использования может обнаруживать изменения текстуры содержимого контейнера 102, содержащего расходные материалы, указывающие на факт нагрева. В некоторых вариантах осуществления датчик использования 320 может функционировать в качестве контроллера, отслеживающего, на каком участке контейнера 102 находится нагревательный элемент 160, и когда он был нагрет в связи с его перемещением вдоль контейнера 102, содержащего расходные материалы. К примеру, контроллер может иметь память для хранения информации о расположении участков контейнера 102, нагретых до заданной температуры.

[00156] В предпочтительном варианте осуществления изобретения датчик использования 320 представляет собой светоотражающий датчик. Светоотражающий датчик может быть оснащен для обнаружения изменений в контейнере 102, содержащем расходные материалы, произошедших после того, как он подвергся значительному нагреву (т.е. сверх нормальных дневных температур) по сравнению с его исходным состоянием. Еще более предпочтительно, чтобы контейнер 102, содержащий расходные материалы, содержал термочувствительный краситель, меняющий цвет при нагревании до заданной температуры. Такое изменение цвета обнаруживается с помощью светоотражающего датчика.

[00157] Термочувствительный краситель может быть нанесен на внешнюю поверхность контейнера 102, содержащего расходные материалы. При нагреве какого-либо сегмента контейнера 102, полоса 322, расположенная в непосредственной близости от нагретого сегмента, меняет цвет. К примеру, полоса 322 может изменить цвет с белого на черный. Датчик использования 320, установленный с нагревательным элементом 160, имеет оптический элемент 324, нацеленный чуть выше или ниже нагревательного элемента, чтобы контролировать вид сбоку контейнера 102, содержащего расходные материалы, во всем диапазоне перемещаемого нагревательного элемента 160.

[00158] В некоторых вариантах осуществления изобретения на одном конце 105 контейнера 102, содержащего расходные материалы, также установлен концевой выключатель 326, используемый для фиксации извлечения и повторного вставления контейнера 102 в устройство. При повторной вставке контейнера 102, устройство активирует блок моторизованного нагревательного элемента и перемещает его по всему диапазону его перемещения, позволяя датчику использования 320 определить, были ли ранее нагреты какие-либо сегменты, путем обнаружения темных полос 322 термочувствительного красителя. Таким образом, устройство может дополнительно иметь концевой выключатель 326 для сброса данных памяти при вставлении в корпус нового контейнера 102, содержащего расходные материалы.

[00159] В некоторых вариантах осуществления изобретения для управления отводом тепла от нагревательного элемента 160, устройство может дополнительно иметь радиатор 330, функционально соединенный с индукционным нагревательным элементом 160. Индукционный нагрев включает в себя циркуляцию токов большой силы в индукционной катушке, что приводит к резистивному нагреву провода, используемого для формирования катушки. Для отвода тепла используются радиаторы 330 из материалов с высокой теплопроводностью, также являющихся диэлектриками. В предпочтительном варианте, радиаторы 330 могут быть изготовлены с помощью технологии литья под давлением, либо литьем в форму. Поскольку в предпочтительном варианте реализации в качестве нагревательного элемента 160 используется цилиндрическая катушка, радиатор 330 также может иметь форму цилиндра, охватывающего индукционную катушку со всех сторон, то есть фактически заключает ее в капсулу как показано на Фиг. 22. Цилиндрический радиатор 330 вмещающий в себя нагревательный элемент 160 расположен в вертикальной полости внутри корпуса 202, образуя своего рода «вытяжную трубу», внутри которой происходит конвекция воздуха. Такая вытяжная труба требует наличия вентиляции вверху для содействия потоку воздуха. Этот метод также устраняет образование интерференционных полос электромагнитного поля, позволяя нагревать каждый сегмент контейнера 102, содержащего расходные материалы, очень целенаправленно. В результате такой целенаправленности отпала бы необходимость оборачивать блок 104, находящийся внутри контейнера 102, в диэлектрическую фольгу или другой подобный материал, было бы достаточно бумаги или аналогичного материала.

[00160] В предпочтительном варианте осуществления изобретения радиатор 330 представляет собой ребристый цилиндр, со всех сторон охватывающий индукционный нагревательный элемент 160. Данный ребристый цилиндр представляет собой радиатор цилиндрической формы с ребрами 332, выступающими перпендикулярно его внешней поверхности 334. Предпочтительно, чтобы каждое ребро 332 выступало как можно сильнее от поверхности цилиндра, обеспечивая значительное увеличение площади поверхности, через которую может отводиться тепло от нагревательного элемента 160. В качестве теплопроводящего материала для радиатора 330 может быть использован полимер. Теплопроводящий полимер может представлять собой термореактивное или термопластичное соединение, формованное либо литое. Радиатор 330 может быть изготовлен фрезерованием, литьем либо собран из таких материалов. Материал может быть твердым либо эластичным. Некоторыми примерами теплопроводных соединений, используемых в теплопроводных полимерах, являются нитрид алюминия, нитрид бора, углерод, графит и керамика. В предпочтительном варианте реализации нагревательный элемент 160 представляет собой катушку индуктивности, заключенную в ребристый цилиндр из теплопроводящего полимера, который был отлит вокруг катушки, с полостью и отверстием в центре, создающим вентиляцию за счет эффекта вытяжной трубы.

[00161] В некоторых вариантах осуществления изобретения, как показано на Фиг. 23, устройство может дополнительно иметь контроллер воздушного потока 340 для обеспечения средств регулирования устойчивости аромата содержимого блока 104, содержащего расходные материалы, путем управления интенсивностью потока воздуха, проходящего через контейнер 102, содержащий расходные материалы. Конструкция контейнера 102, содержащего расходные материалы, такова, что количество пара/ароматизатора, вводимого в каналы для воздушного потока, определяется продолжительностью и интенсивностью индукционного нагрева, а также разницей давления воздуха между воздушными каналами, проходящими через контейнер 102, содержащий расходные материалы. За счет этого перепада давления пар втягивается из контейнера 102 в воздушный поток. Если поток воздуха, направленный в первый конец 105 контейнера 102, содержащего расходные материалы, поддается регулированию, такой перепад давления можно регулировать, увеличивая (или уменьшая) количество пара, вводимого в этот воздушный поток, тем самым эффективно регулируя стойкость ароматизатора. Эта возможность способность регулировать стойкость аромата тесно связана с нагреванием контейнера 102, содержащего расходные материалы, поскольку этот пар образуется именно за счет повышения температуры расходного материала. Путем точного управления процессом нагрева (временем и скоростью) и интенсивностью потока воздуха, проходящего через первый конец 105 контейнера 102, можно получить широкий спектр ощущений от устойчивого аромата.

[00162] К примеру, контроллер воздушного потока 340 может иметь настраиваемый клапан регулировки потока 342, такой как игольчатый клапан, дисковый затвор, шаровой клапан или регулируемое отверстие. Настраиваемые клапаны регулировки потока позволяют пользователю управлять потоком воздуха даже во время эксплуатации устройства. Впрочем, контроллер воздушного потока 340 также может представлять собой мембрану 344 с отверстиями постоянного размера, к примеру, пористую либо волокнистую мембрану, либо аналогичный элемент. Мембрана 344 также может работать как всасывающий фильтр для улавливания твердых частиц. Вследствие этого механизмы управления потоком могут либо не могут регулироваться пользователем. В вариантах исполнения мембраны 344 может быть предусмотрено несколько мембран 344 с отверстиями разного размера. Таким образом, пользователь может выбрать желаемый размер отверстий и задействовать такую мембрану 344 на первом торце 105 устройства. В случае если пользователь предпочитает усиленный либо ослабленный воздушный поток, пользователь может выбрать другую мембрану 344 с отверстиями большего или меньшего размера соответственно. В некоторых вариантах осуществления изобретения контроллер воздушного потока 340 может использовать как регулирующий клапан 342, так и мембрану 344. К примеру, мембрана 344 может быть расположена перед регулирующим клапаном 342 таким образом, чтобы регулировать интенсивность воздушного потока и отфильтровывать твердые частицы перед регулирующим клапаном 342, затем регулирующий клапан 342 может производить дополнительную регулировку воздушного потока для достижения точного управления воздушным потоком.

[00163] В некоторых вариантах осуществления изобретения поток аэрозоля вместо того, чтобы двигаться из блока 104, содержащего расходные материалы, через отверстия 120 кожуха 108 в фильтрующую трубку 140 и далее в направлении мундштука 158, воздух поступает в сусцептор 106, вытягивает активное вещество из блока 104 для создания аэрозоля, который затем движется через сусцептор 106 по направлению к мундштуку 158, как показано на Фиг. 25А-Е. В таких вариантах реализации сусцептор 106 может иметь один или несколько полых зубьев 350с как минимум одним впускным отверстием 352 вдоль длины каждого зубца 350 и как минимум одним выпускным отверстием 354. Один конец 356 зубца 350 функционально связан с основанием сусцептора 358, а второй свободный конец 360 расположен напротив основания сусцептора 358. Полый зубец 350 соединен с основанием сусцептора 358 концом 356. Выпускное отверстие 354 полого зубца 350 расположено на свободном конце 360. К примеру, выпускное отверстие может находиться на кончике 362 свободного конца 360 зубца 350, или же может иметься несколько выпускных отверстий 354, разнесенных под углом по периметру поверхности полого зубца 350 на стороне свободного конца 360.

[00164] В некоторых вариантах осуществления изобретения кончик 362 свободного конца 360 зубца 350 может быть клиновидным или заостренным, чтобы легче проникать внутрь блока 104, содержащего расходные материалы. Размер частиц, их плотность, связующие элементы, наполнители или какой-либо элемент, используемые в блоке 104, могут быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить проникновение зубьев 290, 350 сусцептора и/или перфорационных игл, не вызывая чрезмерного сжатия или изменения плотности блока 104, содержащего расходные материалы. Изменение плотности в результате сжатия «упаковки» блока 104 может отрицательно повлиять на поток воздуха или пара через блок 104.

[00165] Какие-либо частицы расходного материала, которые могут вырваться наружу из кожуха 108 после проникновения сусцептора 106, будут удерживаться в полости 368 между блоком 104, содержащим расходные материалы, и мундштуком 158. Поскольку концы 362 зубьев 290,350 имеют заостренную форму, маловероятно, что этот расходный материал будет выброшен из корпуса 108.

[00166] В некоторых вариантах осуществления изобретения выпускные отверстия 354 и/или впускные отверстия 352 зубьев сусцептора могут быть закрыты специальным покрытием, которое плавится при высоких температурах. В предпочтительном варианте осуществления изобретения блок 104, содержащий расходные материалы, имеет достаточную длину, чтобы покрывать весь полый зубец 350 сусцептора, за исключением выпускного отверстия 354.

[00167] Основание 358 сусцептора может иметь отверстие 364, совмещенное с полым зубцом 350. В вариантах осуществления с несколькими полыми зубцами 350a-d каждый такой зубец имеет собственное соответствующее ему отверстие 364.

[00168] В некоторых вариантах осуществления изобретения сусцептор может иметь несколько полых зубьев 350a-d. Такие полые зубья 350a-d могут быть расположены по кругу, что обеспечивает их пространственное совмещение с нагревательным элементом 160 либо контейнером 102, содержащим расходные материалы, при перемещении этих элементов. В некоторых вариантах осуществления изобретения сусцептор может иметь один полый зубец 350, расположенный в центре основания 358 сусцептора. В некоторых вариантах осуществления изобретения сусцептор может иметь центральный полый зубец 350, окруженный несколькими другими полыми зубьями 350a-d. Полый зубец 350 может также иметь иное расположение.

[00169] Каждый полый зубец 350 может иметь как минимум одно впускное отверстие 352 и как минимум одно выпускное отверстие 354. В предпочтительном варианте исполнения полый зубец 350 имеет несколько впускных 352 и несколько выпускных 354 отверстий. Впускные отверстия 352 могут быть расположены рядами вдоль длины полого зубца 350. В некоторых вариантах осуществления изобретения впускные отверстия 352 могут быть расположены вкруговую по периметру полого зубца 350. С увеличением количества впускных отверстий 352 на полом зубце 350 увеличивается количество мест, через которые образующийся аэрозоль может выходить из блока 104 и из контейнера 102, содержащих расходные материалы. Аналогичным образом, зубец 350 может иметь несколько выпускных отверстий 354, расположенных вкруговую по его периметру на стороне свободного конца 360.

[00170] В некоторых вариантах осуществления изобретения длина блока 104, содержащего расходные материалы, короче расстояния от торца 105 контейнера 102, содержащего расходные материалы, до мундштука 158. В этом случае, имеется полость 368 между блоком 104 и мундштуком 158. Данная полость 368 может быть заполнена теплопроводящим материалом, ароматизатором и т.п.

[00171] Как показано на разрезе на Фиг. 25Е, в режиме эксплуатации, сусцептор 106 встроен в блок 104, содержащий расходные материалы. При нагревании сусцептора 106 посредством индукционного нагрева нагревательным элементом 160, из блока 104 выходит аэрозоль. Когда пользователь делает затяжку через мундштук 158, перепад давления внутри контейнера 102, содержащего расходные материалы, заставляет аэрозоль проникать внутрь полого зубца 350 через впускное отверстие 352 и выходить через выпускное отверстие 354 (см. стрелки, показывающие направление потока воздуха). Затем аэрозоль попадает в полость 368 контейнера 102, содержащего расходные материалы, и фильтруется через мундштук 158 для вдыхания пользователем. В данном случае в кожухе 108 не должно быть отверстий 120.

[00172] В некоторых вариантах осуществления изобретения, как показано на Фиг. 26A-G, сусцептор может иметься один полый зубец 350, расположенный в центре основания 358 сусцептора, и несколько зубьев 290a-d, расположенных вокруг полого зубца 350. В таком варианте исполнения полый зубец 350 не должен нагреваться посредством индукционного нагрева, хотя это допустимо. В данном варианте осуществления блок 104, содержащий расходные материалы, может иметь отверстие 366 в центре, через которое герметично вставляется полый зубец 350.

[00173] Как показано на Фиг. 26G, в режиме эксплуатации, при нагреве зубьев 290 сусцептора, образующийся аэрозоль входит через впускные отверстия 352 полого зубца 350 и выходит через выпускные отверстия 354 в мундштук 158, как показано стрелками, указывающими путь воздушного потока.

[00174] Аэрозоль, полученный при помощи способов и устройств, описанных в настоящем документе, действует эффективно и снижает количество токсичных побочных продуктов, образующихся при использовании обычных сигарет и других устройств, отличных от устройств беспламенного нагрева.

[00175] ПРИМЕР

[00176] Как показано на Фиг. 24А-С, тестирование проводилось на контейнерах 102, содержащих расходные вещества, которые были приготовлены прессованием порошкообразного табака, смешанного с увлажнителем и PGA (альгинатом пропиленгликоля) для формирования блока 104, содержащего расходные материалы, с сусцептором 106 внутри. Блок 104 упакован в оболочку из фольги в качестве кожуха 108, вставлен в фильтровальную трубку 140 таким образом, чтобы отверстия 120 располагались с трех сторон в качестве каналов для прохода воздуха, покрыт стандартной сигаретной бумагой в качестве корпуса 150, имеющего на конце, вставляемом в рот пользователя, проксимальный фильтр с высокой пропускной способностью в качестве мундштука 158, а на противоположном конце - дистальный фильтрующий наконечник в качестве торцевой крышки 154. Сусцептор 106 выполнен в виде металлического листа, скрученного в спираль. Блок 104, содержащий расходные материалы, и кожух 108 имеют треугольное поперечное сечение. Фильтровальная трубка 140 представляет собой спиральную бумажную трубку.

[00177] Испытания в г. Дарем (штат Северная Каролина, США) проводились на прототипе данного устройства, который, как было установлено, нагревает сусцептор до 611°С (градусов Цельсия) после соответствующей настройки электрической мощности, которая применялась в процессе тестирования.

[00178] Испытания в Дареме проводились с использованием линейной аналитической курительной машины SM459, имеющей 20 портов, и были выполнены техническими специалистами, квалифицированными для работы с данным оборудованием и всеми сопутствующими принадлежностями. Испытатели поместили в курительную машину три контейнера 102, содержащих расходные материалы. Затем из каждого контейнера 102 было сделано 6 «затяжек», то есть всего было сделано 18 «затяжек». Далее полученный аэрозоль собирали на фильтровальные подушки. В режиме «курения» через каждые 30 секунд производилась затяжка продолжительностью 2 секунды и объемом 55 мл, полученные данные обрабатывались при помощи графика нормального распределения. Анализ собранных аэрозолей показал, что в аэрозоле каждой «сигары», состоящей из расходных материалов, содержалось 0,570 мг монооксида углерода (СО), что значительно ниже уровней, при которых предполагается воспламенение, несмотря на то, что обычно считается, что воспламенение происходит при температуре выше 350°С.

[00179] Вторая серия испытаний была проведена в г. Ричмонд, штат Вирджиния. Испытания в Ричмонде проводились на аналогичным образом подготовленном контейнере 102, содержащем расходные материалы, и прототипе устройства, которое было настроено для нагрева сусцептора 106 при трех различных температурных режимах: 275°С, 350°С и 425°С. Данные по СО были получены компанией ООО «Энталпи Аналитикал» (Enthalpy Analytical LLC (ЕА) (г. Ричмонд, штат Вирджиния, США), в соответствии с методом ЕА АМ-007. Контейнеры 102, содержащие расходные материалы, выкуривались при помощи аналитической курительной машины в соответствии с установленной Канадской процедурой интенсивного курения (Canadian Intense smoking procedure). Паровая фаза дыма (т.е. аэрозоль) собиралась в пакеты для отбора проб газа, надетые на соответствующие части курительной машины, настроенной на требуемые параметры затяжки. Для определения объемной концентрации СО в процентах (об. %) в паровой фазе использовался Метод недисперсионного инфракрасного поглощения (NDIR). На основании данных о количестве контейнеров 102, содержащих расходные материалы, количестве затяжек, объеме одной затяжки и условиях окружающей среды, процентное содержание СО было преобразовано в количество миллиграммов на контейнер, содержащий расходные материалы (мг/сиг.).

[00180] При выставленных температурных режимах было установлено, что в аэрозоле, образующемся при каждом из данных режимов, не содержится СО, несмотря на тот факт, что обычно считается, что воспламенение происходит при температурах выше 350°С.

[00181] Проведенные испытания являются стандартными. В аналогичных стандартных отраслевых испытаниях для серийно выпускаемых продуктов, предназначенных для курения методом беспламенного нагрева, указывается концентрация СО равная 0,436 мг/сиг. Для обычной поджигаемой сигареты указывается концентрация СО 30,2 мг/сиг.

[00182] Вышеизложенное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения было представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не предназначено для исчерпывающего объяснения либо ограничения настоящего изобретение в виде детального раскрытия информации о нем. В свете вышеизложенного возможна реализация ряда модификаций и принципиальных изменений. Предполагается, что объем настоящего изобретения ограничивается не данным подробным описанием, а формулой изобретения и эквивалентами прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к устройствам для беспламенного нагрева. Технический результат заключается в обеспечении возможности пользователю регулировать температуру, при которой табак будет нагреваться индуктивным методом, снижая риск возгорания даже при температуре, достаточной для воспламенения. Устройство включает блок, содержащий расходные материалы, сусцептор внутри блока, содержащего расходные материалы; в котором расходный материал сжимается вокруг сусцептора, кожух, в который помещен блок, содержащий расходные материалы, и сусцептор, причем кожух имеет первый конец и второй конец, противоположный первому концу, при этом кожух имеет отверстие и несколько кожухов и индукционный нагревательный элемент, выполненный и запрограммированный для выборочного нагрева каждого кожуха заданное количество раз при заданной температуре, выбираемой пользователем, причем заданная температура является достаточной для высвобождения аэрозоля из блока, содержащего расходные материалы, соответствующего нагреваемого кожуха. 5 н. и 41 з.п. ф-лы, 72 ил.

1. Устройство для получения аэрозоля, включающее в себя:

- блок, содержащий расходные материалы;

- сусцептор внутри блока, содержащего расходные материалы; в котором расходный материал сжимается вокруг сусцептора;

- кожух, в который помещен блок, содержащий расходные материалы, и сусцептор, причем кожух имеет первый конец и второй конец, противоположный первому концу, при этом кожух имеет отверстие; и

- несколько кожухов и индукционный нагревательный элемент, выполненный и запрограммированный для выборочного нагрева каждого кожуха заданное количество раз при заданной температуре, выбираемой пользователем, причем заданная температура является достаточной для высвобождения аэрозоля из блока, содержащего расходные материалы, соответствующего нагреваемого кожуха.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя устройство для получения аэрозоля, выполненное таким образом, что в нем размещается корпус и индуктивный нагревательный элемент, причем корпус имеет мундштук, выступающий наружу из устройства для получения аэрозоля, причем устройство для получения аэрозоля включает в себя:

- выключатель, функционально подключенный к индуктивному нагревательному элементу для включения индукционного нагревательного элемента,

- панель пользовательского интерфейса, функционально связанную с выключателем и индукционным нагревательным элементом для предоставления информации о состоянии; и

- контроллер, включающий в себя систему управления частотой, подаваемой на индукционный нагревательный элемент, функционирующую на основе процессора.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя фильтр, выполненный таким образом, что внутри него размещается кожух без какого-либо зазора между фильтром и кожухом.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что фильтр перекрывает отверстие.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя корпус для размещения фильтра.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на первом или втором конце кожуха имеется загнутый выступ для пространственного разделения смежных кожухов.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что на кожухе имеется определенное число отверстий, причем данные отверстия расположены на первом и втором концах кожуха.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок, содержащий расходные материалы, содержит два брикета из порошкообразного расходного материала.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что сусцептор расположен между двумя брикетами.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сусцептор представляет собой металлическую пластину.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что указанная металлическая пластина имеет определенное число отверстий.

12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что сусцептор представляет собой металлическую пластину вытянутой формы, на которой имеются группы отверстий и разделительные вырезы, при этом группы отверстий последовательно чередуются с вырезами по всей длине пластины таким образом, что за каждой группой отверстий следует один из разделительных вырезов.

13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно включает покрытие для закрытия отверстия, при этом покрытие содержит альгинат пропиленгликоля.

14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно включает покрытие для закрытия отверстия, при этом покрытие содержит ароматизатор.

15. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сусцептор изготовлен из стальной ваты.

16. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что сусцептор содержит функциональную добавку.

17. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что сусцептор представляет собой прокладку из стальной ваты вытянутой формы, на которой имеются группы отверстий и разделительные вырезы, при этом группы отверстий последовательно чередуются с вырезами по всей длине прокладки таким образом, что за каждой группой отверстий следует один из разделительных вырезов.

18. Способ эксплуатации устройства для получения аэрозоля, включающий в себя: разогрев блока, содержащего расходные материалы, путем нагревания сусцептора с помощью индукционного нагревательного элемента, выполненного и запрограммированного для нагрева при заданной температуре, выбираемой пользователем, для высвобождения расходного материала в виде аэрозоля из блока, содержащего расходные материалы, без образования токсичных побочных продуктов, связанных с горением; при этом расходуемый материал сжимается вокруг сусцептора, по существу полностью находящегося внутри кожуха, имеющего отверстие; при этом посредством нагрева расходный материал высвобождается в виде аэрозоля.

19. Способ изготовления устройства для получения аэрозоля, включающий:

- сжатие расходного материала вокруг сусцептора с образованием блока, содержащего расходный материал, при этом сжатие минимизирует количество кислорода в блоке, содержащем расходный материал;

- помещение расходного блока и сусцептора в кожух, где кожух имеет первый конец и второй конец, противоположный первому концу, при этом кожух включает в себя отверстие;

- размещение индукционного нагревательного элемента, выполненного и запрограммированного для нагрева сусцептора при заданной температуре, выбираемой пользователем, достаточной для выпуска аэрозоля из блока, содержащего расходный материал, без сгорания расходного материала.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что содержимое блока, содержащего расходные материалы, смешивается с добавкой для минимизации содержания кислорода в таблетке.

21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя размещение внутри фильтра определенного количества кожухов, уложенных вплотную друг к другу.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что кожухи пространственно отделены друг от друга загнутым выступом, имеющимся на одном или нескольких концах кожуха.

23. Устройство для получения аэрозоля, содержащее:

блок, содержащий расходный материал, включающий расходный материал, спрессованный вокруг сусцептора;

индукционный нагревательный элемент, выполненный и запрограммированный для нагрева сусцептора при заданной температуре, выбираемой пользователем, достаточной для выпуска аэрозоля из блока, содержащего расходный материал, без сгорания расходного материала;

при этом блок, содержащий расходные материалы, представляет собой элемент вытянутой формы, определяющий первую продольную ось, и в котором индукционный нагревательный элемент выполнен с возможностью перемещения по блоку, содержащему расходный материал.

24. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что блок, содержащий расходные материалы, имеет цилиндрический магнит на одном из своих концов, причем данный цилиндрический магнит определяет вторую продольную ось, при этом нагревательный элемент представляет собой цилиндрическую катушку, в центре которой расположен блок, содержащий расходные материалы, причем данная цилиндрическая катушка определяет третью продольную ось, и при этом цилиндрический магнит и нагревательный элемент выполнены таким образом, чтобы обеспечивать совмещение второй продольной оси с третьей продольной осью на одной прямой.

25. Устройство по п. 23, в котором сусцептор имеет несколько зубьев.

26. Устройство по п. 25, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен с возможностью вращения вокруг блока, содержащего расходные материалы.

27. Устройство по п. 26, отличающееся тем, что сусцептор, имеющий несколько параллельных друг другу зубьев, встроен в блок, содержащий расходные материалы.

28. Устройство по п. 27, отличающееся тем, что нагревательный элемент представляет собой спираль, намотанную вокруг блока, содержащего расходные материалы, с образованием цилиндра, определяющего вторую продольную ось, и при этом нагревательный элемент выполнен с возможностью вращения вокруг блока, содержащего расходные материалы, по эксцентрической траектории таким образом, что вторая продольная ось совмещается на одной линии с каждым из зубьев зубчатого сусцептора в определённый момент во время вращательного движения нагревательного элемента вокруг блока, содержащего расходные материалы.

29. Устройство по п. 25, отличающееся тем, что индукционный нагревательный элемент выполнен с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно продольной оси.

30. Устройство для получения аэрозоля, включающее в себя:

- блок, содержащий расходные материалы, включающий расходный материал, спрессованный вокруг сусцептора;

- нагревательный элемент, выполненный таким образом, чтобы по крайней мере частично покрывать блок, содержащий расходные материалы, и запрограммированный на нагрев до заранее определенной температуры, достаточной для выпуска аэрозоля из блока, содержащего расходный материал, без сжигания расходного материала;

- контроллер для управления индукционным нагревательным элементом; и

- корпус, вмещающий блок, содержащий расходные материалы, сусцептор, индукционный нагревательный элемент и контроллер.

31. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что сусцептор имеет несколько параллельных друг другу зубьев, и встроен в блок, содержащий расходные материалы.

32. Устройство по п. 31, отличающееся тем, что блок, содержащий расходные материалы, представляет собой элемент вытянутой формы, определяющий первую продольную ось, при этом нагревательный элемент представляет собой спираль, намотанную вокруг блока, содержащего расходные материалы, с образованием цилиндра, определяющего вторую продольную ось, и при этом блок, содержащий расходные материалы, выполнен с возможностью вращения внутри нагревательного элемента по эксцентрической траектории таким образом, что вторая продольная ось совмещается на одной линии с каждым из зубьев зубчатого сусцептора в определённый момент во время вращательного движения блока, содержащего расходные материалы, внутри нагревательного элемента.

33. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что индукционный нагревательный элемент представляет собой спираль, намотанную вокруг блока, содержащего расходные материалы, с образованием цилиндра, определяющего вторую продольную ось, и при этом блок, содержащий расходные материалы, выполнен с возможностью перемещения в радиальном направлении внутри нагревательного элемента таким образом, что вторая продольная ось совмещается на одной линии с каждым из зубьев зубчатого сусцептора в определённый момент во время вращательного движения блока, содержащего расходные материалы, внутри нагревательного элемента.

34. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя датчик магнитного потока, примыкающий к индукционному нагревательному элементу и предназначенный для измерения магнитного потока, создаваемого нагревательным элементом.

35. Устройство по п. 34, отличающееся тем, что датчик магнитного потока функционально соединен с контроллером для управления активацией индукционного нагревательного элемента на основе данных, получаемых от датчика магнитного потока.

36. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя датчик использования для детектирования перегрева выше заданной температуры контролируемых им участков блока, содержащего расходные материалы.

37. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что датчик использования представляет собой светоотражающий датчик.

38. Устройство по п. 37, отличающееся тем, что блок, содержащий расходные материалы, размещен в блоке, содержащем расходные материалы, а контейнер, содержащий расходные материалы, содержит термочувствительный краситель, меняющий цвет при нагревании до заданной температуры, причем такое изменение цвета обнаруживается светоотражающим датчиком.

39. Устройство по п. 38, отличающееся тем, что контроллер дополнительно имеет память для хранения информации о расположении участков блока, содержащего расходные материалы, которые были нагреты до заданной температуры.

40. Устройство по п. 39, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя концевой выключатель для сброса данных памяти при вставке в корпус нового блока, содержащего расходные материалы.

41. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя радиатор, функционально соединенный с индукционным нагревательным элементом.

42. Устройство по п. 41, отличающееся тем, что радиатор представляет собой ребристый цилиндр, внутрь которого помещен индукционный нагревательный элемент.

43. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что дополнительно содержит контроллер воздушного потока.

44. Устройство по п. 43, отличающееся тем, что сусцептор имеет полый зубец.

45. Устройство по п. 44, отличающееся тем, что полый зубец имеет впускное и выпускное отверстия.

46. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя позиционер для выравнивания положения контейнера, содержащего расходные материалы.