УСТРОЙСТВО ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ, СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ И ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ УСТРОЙСТВА ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ И СИСТЕМА ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ Российский патент 2024 года по МПК A24F40/40 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству предоставления аэрозоля и способу защиты электрических компонентов устройства предоставления аэрозоля от попадания воды.

Уровень техники

В курительных изделиях, таких как сигареты, сигары и т.п. во время их использования сжигается табак для получения табачного дыма. Были предприняты попытки предложить альтернативы изделиям, сжигающим табак, путем создания изделий, которые высвобождают соединения без горения. Примерами таких изделий являются нагревательные устройства, которые выделяют соединения путем нагревания, но не сжигания материала. Материал может представлять собой, например, табак или другие нетабачные продукты, которые могут содержать, а могут и не содержать никотин.

В документе US2018/007962A1 раскрыто устройство доставки аэрозоля с кожухом резервуара и испарительным узлом. Из документа WO2013/089551A1 известна электронная сигарета с испарителем. В документе WO2018/100461A1 раскрыт ингалятор с завихряющей концевой вставкой.

Раскрытие изобретения

Первым объектом изобретения является предоставления аэрозоля, имеющее ось и содержащее расположенный на первом конце концевой элемент, по меньшей мере частично окруженный наружной оболочкой, причем концевой элемент и наружная оболочка совместно образуют торцевую поверхность устройства предоставления аэрозоля, при этом в концевом элементе выполнена канавка, расположенная в осевом направлении на расстоянии от торцевой поверхности и закрытая наружной оболочкой.

Вторым объектом изобретения является способ защиты электрических компонентов устройства предоставления аэрозоля от попадания воды, включающий в себя этапы, на которых размещают подлежащие защите электрические компоненты в части устройства, расположенной на расстоянии от конца устройства; создают между обычно контактирующими друг с другом поверхностями воздушный зазор, расположенный между концом устройства и электрическими компонентами, предотвращающий протекание воды за счет капиллярного эффекта с конца устройства на электрические компоненты.

Другие особенности и преимущества изобретения станут понятны из дальнейшего описания предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками на чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показано устройство предоставления аэрозоля, вид спереди;

на фиг. 2 – то же, но с удаленной наружной оболочкой;

на фиг. 3 – устройство предоставления аэрозоля, показанное на фиг. 1, вид в разрезе;

на фиг. 4 – устройство предоставления аэрозоля, показанное на фиг. 2, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;

на фиг. 5A – пример выполнения нагревателя в устройстве предоставления аэрозоля, вид в продольном разрезе;

на фиг. 5B – часть нагревателя, показанного на фиг. 5A, вид в увеличенном масштабе;

на фиг. 6 – концевой элемент устройства предоставления аэрозоля, вид в перспективе;

на фиг. 7 – концевой элемент, показанный на фиг. 6, схематичный вид спереди;

на фиг. 8 – другой вариант выполнения концевого элемента, схематичный вид спереди;

на фиг. 9 – еще один вариант выполнения концевого элемента, схематичный вид спереди;

на фиг. 10 – блок-схема способа защиты электрических компонентов устройства предоставления аэрозоля от попадания воды.

Подробное описание изобретения

В настоящем описании выражение «аэрозольобразующий материал» обозначает вещества, которые выделяют летучие компоненты при нагревании, обычно в виде аэрозоля. Аэрозольобразующий материал включает в себя любые табакосодержащие вещества и может, например, включать в себя одно или несколько следующих веществ: табак, производные табака, молотый табак, восстановленный табак или заменители табака. Аэрозольобразующий материал также может включать в себя другие, не табачные продукты, которые в зависимости от продукта могут содержать, а могут и не содержать никотин. Аэрозольобразующий материал может находиться в твердом виде, в жидком виде, в виде геля или воска. Аэрозольобразующий материал также может представлять собой сочетание или смесь веществ. Аэрозольобразующий материал также может быть известен как «курительный материал» .

Известны устройства, которые нагревает аэрозольобразующий материал, чтобы испарить по меньшей мере один компонент этого материала, обычно для образования аэрозоля, который можно вдохнуть, не сжигая или не воспламеняя аэрозольобразующий материал. Такие устройства иногда называются «устройствами выработки аэрозоля», «устройствами предоставления аэрозоля», «устройствами для нагревания без сжигания», «устройствами нагревания табачного продукта» или «устройствами нагрева табака» и т.п. Аналогично, также имеются так называемые электронные сигареты, которые обычно испаряют аэрозольобразующий материал в жидком виде, который может содержать, а может и не содержать никотин. Аэрозольобразующий материал может быть выполнен в виде стержня, картриджа или кассеты или подобного элемента, который может быть вставлен в устройство. Нагреватель для нагревания и испарения аэрозольобразующего материала может быть выполнен в виде «постоянной» части устройства.

Устройство предоставления аэрозоля может принимать изделие, содержащее аэрозольобразующий материал для его нагрева. «Изделие» в данном контексте – это компонент, который включает в себя или содержит используемый аэрозольобразующий материал, который нагревают для его испарения и, как вариант, испарения других используемых компонентов. Пользователь может вставлять изделие в устройство предоставления аэрозоля, чтобы получить аэрозоль, который затем вдыхает пользователь. Изделие может быть предварительно заданного или специфического размера, то есть выполнено с возможностью размещения в нагревательной камере устройства, которая имеет такой размер, чтобы принять изделие.

Согласно первому объекту изобретения устройство предоставления аэрозоля содержит расположенный на одном конце устройства концевой элемент. Концевой элемент по меньшей мере частично закрыт наружной оболочкой, окружающей устройство. Концевой элемент и кромка наружной оболочки совместно образуют по меньшей мере часть торцевой поверхности устройства. Было обнаружено, что вода или другие жидкие фракции могут проникать в корпус устройства за счет капиллярного эффекта. Например, вода может поступать в устройство через маленький зазор между концевым элементом и наружной оболочкой. Эта вода может проникать в устройство между внутренней поверхностью наружной оболочки и боковой поверхностью концевого элемента, что может привести к выходу из строя или неисправностям компонентов устройства.

Для уменьшения такого попадания воды за счет капиллярного эффекта на концевом элементе выполнена канавка (такая как паз или желобок), которая ограничивает или полностью устраняет попадание воды в устройство. Такая канавка может быть сформирована на расстоянии от торцевой поверхности устройства в поверхности концевого элемента, которая может вступать в контакт с водой (например, в боковой поверхности концевого элемента). Такая канавка расположена под наружной оболочкой. Эта канавка прерывает капиллярное течение воды, так что уменьшается вероятность прохождения воды за канавку. Канавка образует увеличенный зазор или расстояние между концевым элементом и внутренней поверхностью наружной оболочки, что уменьшает способность воды проходить внутрь устройства за счет капиллярного эффекта. Таким образом, канавка выполняет функцию барьера, защищающего устройство от попадания воды. Компоненты, расположенные дальше от торцевой поверхности, чем канавка, защищены канавкой от попадания воды за счет капиллярного эффекта.

Устройство имеет продольную ось, и канавка может проходить по меньшей мере частично вокруг этой оси (т.е. может проходить по меньшей мере частично вокруг закрытой наружной оболочкой боковой поверхности концевого элемента). В некоторых устройствах канавка полностью проходит вокруг продольной оси, образуя замкнутую канавку. Наружная оболочка также может проходить полностью вокруг продольной оси и, следовательно, закрывать замкнутую канавку. В устройствах, в которых канавка проходит практически вокруг продольной оси, обеспечивается улучшенная защита от попадания воды, поскольку канавка останавливает протекание воды во всех точках вокруг устройства.

Канавка может проходить вокруг концевого элемента в направлении, практически перпендикулярном продольной оси устройства. Однако в других вариантах выполнения только некоторые части канавки проходят вокруг концевого элемента в направлении, практически перпендикулярном продольной оси устройства.

Другие части канавки могут проходить вокруг концевого элемента в направлении под углом к частям канавки, практически перпендикулярным продольной оси устройства.

Концевой элемент содержит нижнюю поверхность, которая образует часть торцевой поверхности устройства. Концевой элемент может также содержать по меньшей мере одну боковую поверхность, отходящую от нижней поверхности. Эта по меньшей мере одна боковая поверхность может закрываться наружной оболочкой. Канавка может быть образована на указанной по меньшей мере одной боковой поверхности. Боковые поверхности могут отходить от нижней поверхности в направлении, параллельном продольной оси.

Как указано выше, концевой элемент и кромка наружной оболочки совместно образуют по меньшей мере часть торцевой поверхности устройства. Например, нижняя поверхность концевого элемента и нижняя кромка наружной оболочки могут образовывать по меньшей мере часть торцевой поверхности устройства. Нижняя кромка и нижняя поверхность могут быть выполнены не заподлицо друг с другом. Например, нижняя кромка наружной оболочки может быть расположена дальше в направлении вдоль продольной оси, чем нижняя поверхность концевого элемента (или наоборот).

Устройство может содержать электрический компонент, расположенный дальше от торцевой поверхности, чем канавка. Например, электрический компонент может быть расположен на другой стороне канавки относительно торцевой поверхности. Таким образом, электрический компонент расположен на расстоянии от торцевой поверхности (в направлении, параллельном продольной оси), которое больше расстояния, на котором расположена канавка от торцевой поверхности. Соответственно, канавка может защитить электрический компонент от повреждения водой, останавливая воду и не позволяя ей доходить до электрического компонента. Электрический компонент может быть расположен в какой-либо части концевого элемента. Например, концевой элемент может иметь гнездо, в котором может быть установлен вышеупомянутый компонент. Если канавка проходит практически вокруг концевого элемента, для обеспечения защиты электрического компонента от воды необходимо, чтобы только участок канавки был расположен между электрическим компонентом и торцевой поверхностью.

Электрический компонент может представлять собой компонент интерфейса, такого как разъем или порт. В частности, электрический компонент может представлять собой разъем USB.

В возможном варианте выполнения электрический компонент представляет собой разъем, а в концевом элементе выполнено сквозное отверстие для доступа к указанному разъему. Например, интерфейс или контактный штекер, такой как зарядный кабель, может проходить через сквозное отверстие, выполненное в боковой поверхности концевого элемента, для подключения к разъему. Сквозное отверстие расположено дальше от торцевой поверхности, чем канавка, следовательно, канавка может прерывать течение воды, не позволяя ей проникать в разъем и/или другие компоненты устройства. Наружная оболочка также может иметь соответствующее сквозное отверстие, совмещенное со сквозным отверстием концевого элемента. Сквозное отверстие может быть выполнено в направлении, по существу перпендикулярном продольной оси устройства.

Концевой элемент может содержать вторую канавку, проходящую вокруг продольной оси, а устройство может содержать установленный во второй канавке упругий элемент. Например, упругий элемент может быть уплотнительным кольцом, установленным во второй канавке. Упругий элемент и вторая канавка обеспечивают дополнительную защиту от попадания воды, выполняя функцию уплотнения. Упругий элемент может упираться во внутреннюю поверхность наружной оболочки и, следовательно, действовать как барьер, т.е. вторая канавка также может быть закрыта наружной оболочкой.

Вторая канавка может быть расположена дальше от торцевой поверхности, чем (первая) канавка. Таким образом, вторая канавка и упругий элемент выполняют функцию второго барьера для защиты от попадания воды. Например, упругий элемент может упираться в наружную оболочку, образуя уплотнение. Возможны ситуации, когда предпочтительно, чтобы вторая канавка была расположена дальше от торцевой поверхности, так как вода может оказаться «запертой в ловушке» во второй канавке под упругим элементом, и поэтому может быть желательно уменьшить количество воды, доходящей до второго упругого элемента.

Вторая канавка может располагаться в плоскости, перпендикулярной продольной оси.

Концевой элемент может содержать соединительный элемент, расположенный дальше от торцевой поверхности, чем канавка. Соединительный элемент выполнен с возможностью вхождения в зацепление с наружной оболочкой и фиксации наружной оболочки. Благодаря размещению соединительного элемента дальше от торцевой поверхности, чем канавка, уменьшается вероятность контакта воды с соединительным элементом. Вода может привести, например, к повреждению, коррозии или иному снижению эффективности соединительного элемента, например, за счет уменьшения сопротивления движению соединительного элемента относительно наружной оболочки, например, действуя как смазка.

Кроме того, для дополнительного уменьшения вероятности контакта с водой соединительный элемент может быть размещен дальше от торцевой поверхности, чем вторая канавка.

Концевой элемент может содержать дополнительное сквозное отверстие, сквозь которое может выступать соединительный элемент. Это может способствовать уменьшению габаритных размеров устройства в целом, поскольку в этом случае соединительный элемент, который может быть относительно большим или громоздким, может быть расположен внутри концевого элемента.

В качестве соединительного элемента могут использоваться, например, пружина или магнит. Пружина может входить в соответствующее углубление на внутренней поверхности наружной оболочки.

Концевой элемент может содержать один или несколько соединительных элементов, расположенных вокруг него.

Глубина канавки может составлять приблизительно более 0,3, 0,5, 1 или 2 мм. Глубина канавки может составлять приблизительно менее 5, 4 или 3 мм. В одном конкретном варианте выполнения глубина канавки может составлять приблизительно 0,5 мм. Глубиной канавки считается расстояние, измеренное в направлении, перпендикулярном продольной оси устройства. Указанный диапазон значений глубины канавки обеспечивает ее эффективность по уменьшению капиллярного течения воды. В целом, чем больше глубина канавки, тем эффективнее она блокирует капиллярный эффект. Однако для увеличения глубины канавки требуется увеличить размеры концевого элемента, что увеличивает общий габаритный размер устройства. Было обнаружено, что вышеуказанные значения глубины канавки обеспечивают одновременно как приемлемый габаритный размер устройства, так и эффективность работы канавки.

В некоторых вариантах выполнения канавка выполнена в стенке (в боковой поверхности) концевого элемента. Предпочтительно, глубина канавки составляет приблизительно не более 60% толщины стенки. Это гарантирует, что прочность конструкции стенки не будет уменьшена за счет формирования в ней канавки.

Ширина канавки может составлять приблизительно более 0,5, 0,8, 0,9, 1, 2 или 4 мм. Ширина канавки может составлять приблизительно менее 10, 8, 6, 4, 2 или 1 мм. В одном конкретном варианте выполнения ширина канавки может составлять приблизительно от 0,7 до 1,5 мм. В другом конкретном варианте выполнения ширина канавки может составлять приблизительно 0,9 мм. Шириной канавки считается расстояние, измеренное в направлении, параллельном продольной оси устройства. Указанный диапазон значений ширины обеспечивает эффективность канавки по уменьшению поступления воды внутрь устройства за счет капиллярного эффекта. Это обусловлено тем, что капиллярный эффект зависит не только от величины зазора между поверхностями, но и от действия силы тяжести, когда устройство ориентировано вертикально, поскольку вода при этом за счет капиллярного эффекта может подниматься только на определенную высоту. Таким образом, существует баланс между шириной и эффективностью канавки; более широкая канавка является более эффективной, но при этом происходит увеличение габаритных размеров устройства. Это относится также и к глубине канавки, поскольку более глубокая и более узкая канавка во многих случаях обеспечивает такую же степень защиты, как и более мелкая, но более широкая канавка.

По меньшей мере один участок канавки может быть расположен на расстоянии от приблизительно от 0,5 до 15 мм от торцевой поверхности. В одном из возможных вариантов выполнения по меньшей мере один участок канавки может быть расположен на расстоянии приблизительно от 0,5 до 10 мм от торцевой поверхности. В другом возможном варианте выполнения по меньшей мере один участок канавки может быть расположен на расстоянии приблизительно от 0,5 до 1,5 мм от торцевой поверхности. В еще одном возможном варианте выполнения по меньшей мере один участок канавки может быть расположен на расстоянии приблизительно от 0,7 до 1 мм от торцевой поверхности. В другом возможном варианте выполнения по меньшей мере один участок канавки может быть расположен на расстоянии приблизительно 0,8 мм от торцевой поверхности. Если канавка расположена ближе к торцевой поверхности, то объем воды, попадающей в канавку, вероятно, будет больше, чем в случае, когда канавка расположена дальше от торцевой поверхности (потому что объем воды будет задерживаться в капилляре между концевым элементом и наружной оболочкой). Таким образом, расположение канавки дальше от торцевой поверхности может быть более эффективным, но это увеличивает общие габаритные размеры устройства или накладывает конструктивные ограничения на расположение защищаемых от попадания воды компонентов. Приведенные выше значения расстояния от канавки до торцевой поверхности обеспечивают эффективный баланс между вышеуказанными требованиями.

Под «участком канавки» подразумевается участок канавки, наиболее близко расположенный к торцевой поверхности. Таким образом, если вся канавка расположена в плоскости, перпендикулярной продольной оси, то вся канавка расположена на одинаковом расстоянии от торцевой поверхности. Однако если отдельные участки канавки расположены на разных расстояниях от торцевой поверхности (расстояние измеряется в направлении, параллельном продольной оси), то термин «участок канавки» относится к участку, наиболее близко расположенному к торцевой поверхности.

Согласно второму объекту изобретения способ защиты электрических компонентов устройства предоставления аэрозоля от попадания воды включает в себя

– размещение подлежащих защите электрических компонентов в части устройства, расположенной на расстоянии от торца устройства; и

– создание между обычно контактирующими друг с другом поверхностями воздушного зазора, расположенного между торцом устройства и электрическими компонентами, предотвращающий протекание воды за счет капиллярного эффекта с конца устройства на электрические компоненты.

Воздушный зазор может быть создан, например, между наружной оболочкой и концевым элементом устройства. Как указано выше, наружная оболочка плотно прилегает к боковой поверхности концевого элемента. Вода за счет капиллярного эффекта поступает по зазору между этими двумя прилегающими друг к другу поверхностями до тех пор, пока не достигнет воздушного зазора. Таким образом, воздушный зазор обеспечивает защиту электрических компонентов устройства от попадания воды.

Указанный воздушный зазор может быть создан путем формирования канавки на одной или на обеих прилегающих друг к другу поверхностях. Образование воздушного зазора может включать в себя формирование канавки на поверхности концевого элемента устройства. Канавка может быть создана при формовании концевого элемента. Альтернативно, канавка может быть создана путем механического удаления материала с уже изготовленного концевого элемента.

Образование воздушного зазора может включать в себя формирование воздушного зазора с размерами, указанными выше для канавки.

Размещение подлежащих защите электрических компонентов в части устройства может включать в себя формирование сквозного отверстия в поверхности концевого элемента в месте, расположенном дальше от торцевой поверхности, чем воздушный зазор, и размещение электрических компонентов рядом со сквозным отверстием.

После обеспечения воздушного зазора путем формирования канавки указанный способ может дополнительно включать в себя формирование второй канавки на поверхности торцового элемента и установку упругого элемента во второй канавке.

Способ может дополнительно включать в себя размещение соединительного элемента в положении, более удаленном от торцевой поверхности, чем канавка, и соединение наружной оболочки с концевым элементом с помощью соединительного элемента так, чтобы наружная оболочка закрыла канавку.

На фиг. 1 показан пример выполнения устройства 100 предоставления аэрозоля для выработки аэрозоля из аэрозольобразующего материала. В общих чертах, устройство 100 можно использовать для нагрева сменного изделия 110, содержащего аэрозольобразующую среду для получения аэрозоля или другой вдыхаемой среды, которую вдыхает пользователь устройства 100.

Устройство 100 содержит корпус 102 (в форме наружной оболочки), окружающей и вмещающей в себя различные компоненты устройства 100. Устройство 100 имеет отверстие 104 на одном конце, через которое изделие 110 может быть вставлено для нагревания нагревательным узлом. При использовании изделие 110 может быть полностью или частично вставлено в нагревательный узел, где оно может быть нагрето одним или несколькими компонентами нагревательного узла.

Устройство 100 в этом примере содержит первый концевой элемент 106, который содержит крышку 108, которая может перемещаться относительно первого концевого элемента 106, чтобы закрывать отверстие 104, когда изделие 110 отсутствует. На фиг. 1 крышка 108 показана в открытой конфигурации, однако она может перейти в закрытую конфигурацию. Например, пользователь может сдвинуть крышку 108 в направлении стрелки «А».

Устройство 100 также может включать в себя управляемый пользователем элемент 112 управления, такой как кнопка или переключатель, при нажатии на который устройство 100 приводится в действие. Например, пользователь может включить устройство 100 с помощью переключателя 112.

Устройство 100 также может содержать электрический компонент, такой как гнездо или порт 114, который может принимать кабель для зарядки батареи устройства 100. Например, гнездо 114 может представлять собой порт зарядки, например USB-порт. В некоторых вариантах выполнения разъем 114 может быть использован альтернативно или дополнительно для передачи данных между устройством 100 и другим устройством, таким как компьютер.

На фиг. 2 показано устройство 100 по фиг. 1 с удаленной наружной оболочкой 102 и без изделия 110. Устройство 100 имеет продольную ось 134.

Как показано на фиг. 2, на одном конце устройства 100 расположен первый концевой элемент 106, а на противоположном конце устройства 100 расположен второй концевой элемент 116. Первый и второй концевые элементы 106, 116 вместе по меньшей мере частично ограничивают торцевые поверхности устройства 100. Например, нижняя поверхность второго концевого элемента 116 по меньшей мере частично ограничивает нижнюю поверхность устройства 100. Края внешней крышки 102 также могут ограничивать часть торцевых поверхностей. В этом примере крышка 108 также ограничивает часть верхней поверхности устройства 100.

Конец устройства, ближайший к отверстию 104 (или ближайший ко рту), может быть назван ближним концом устройства 100, потому что при использовании он находится ближе всего ко рту пользователя. При использовании пользователь вставляет изделие 110 в отверстие 104, воздействует на пользовательский элемент 112 управления, чтобы начать нагревание аэрозольобразующего материала, и втягивает образующийся в устройстве аэрозоль. Это заставляет аэрозоль проходить через устройство 100 по пути потока к ближнему концу устройства 100.

Другой конец устройства, наиболее удаленный от отверстия 104, может быть назван дальним концом устройства 100, поскольку при использовании он наиболее удален от рта пользователя. Когда пользователь втягивает образующийся в устройстве аэрозоль, аэрозоль проходит от дальнего конца устройства 100.

Устройство 100 также содержит источник 118 питания. Источник 118 питания может представлять собой, например, батарею, такую как перезаряжаемая батарея или неперезаряжаемая батарея. Примеры подходящих батарей включают в себя, например, литиевую батарею (например, литий-ионную батарею), никелевую батарею (такую как никель-кадмиевая батарея) и щелочную батарею. Батарея электрически соединяется с нагревательным узлом для подачи электроэнергии, когда это необходимо, и под управлением контроллера (не показан) для нагревания аэрозольобразующего материала. В этом примере батарея соединена с центральной опорой 120, которая удерживает батарею 118.

Устройство также содержит по меньшей мере один электронный модуль 122, который может содержать, например, печатную плату. Печатная плата 122 может содержать по меньшей мере один контроллер, такой как процессор и память. Печатная плата 122 также может содержать одну или несколько электрических дорожек для электрического соединения между собой различных электронных компонентов устройства 100. Например, клеммы батареи могут быть электрически подключены к печатной плате 122, так что мощность может быть распределена по всему устройству 100. Гнездо 114 также может быть электрически соединено с батареей посредством проводящих дорожек.

В примере выполнения устройства 100 нагревательный узел представляет собой узел индукционного нагрева и содержит различные компоненты для нагревания аэрозольобразующего материала изделия 110 посредством индукционного нагрева. Индукционный нагрев – это процесс нагрева электропроводящего объекта (например, токоприемника) с помощью электромагнитной индукции.

В примере выполнения устройства 100 нагревательный узел представляет собой узел индукционного нагрева и содержит различные компоненты для нагревания аэрозольобразующего материала изделия 110 посредством индукционного нагрева. Индукционный нагрев – это процесс нагрева электропроводящего объекта (например, токоприемника) с помощью электромагнитной индукции. Индукционный нагревательный узел может содержать индуктор, например, в виде одной или нескольких индукционных катушек, и устройство для пропускания изменяющегося электрического тока, например переменного, через индукционный элемент. Изменяющийся электрический ток в индукционном элементе создает изменяющееся магнитное поле. Переменное магнитное поле проникает через токоприемник, расположенный соответствующим образом относительно индуктивного элемента, создавая вихревые токи внутри токоприемника. Токоприемник обладает электрическим сопротивлением вихревым токам, следовательно, поток вихревых токов вызывает джоулев нагрев токоприемника. Если токоприемник содержит ферромагнитный материал, такой как железо, никель или кобальт, тепло может также генерироваться потерями в токоприемнике на магнитный гистерезис, вследствие изменяющейся ориентации магнитных диполей в магнитном материале в результате их совмещения с изменяющимся магнитным полем. При индукционном нагреве, по сравнению, например, с нагревом посредством теплопередачи, внутри токоприемника вырабатывается тепло, что обеспечивает быстрый нагрев. Кроме того, нет необходимости в каком-либо физическом контакте между индукционным нагревателем и токоприемником, что обеспечивает большую свободу в конструкции и применении.

Узел индукционного нагрева устройства 100 содержит токоприемную конструкцию 132 (называемую «токоприемником»), первую индукционную катушку 124 и вторую индукционную катушку 126. Первая и вторая индукционные катушки 124, 126 выполнены из электропроводного материала. В этом примере первая и вторая индукционные катушки 124, 126 выполнены из литцендрата, намотанного по спирали для образования спиральных индукционных катушек 124, 126. Литцендрат состоит из множества отдельных проводов, которые изолированы по отдельности и скручены друг с другом, образуя единый провод. Литцендраты предназначены для уменьшения потерь на скин-эффект в проводнике. В устройства 100 первая и вторая индукционные катушки 124, 126 изготовлены из медного литцендрата, имеющего прямоугольное поперечное сечение. В других примерах литцендрат может иметь поперечное сечение другой формы, например круглой.

Первая индукционная катушка 124 выполнена с возможностью генерирования первого переменного магнитного поля для нагревания первого участка токоприемника 132, а вторая индукционная катушка 126 выполнена с возможностью генерирования второго переменного магнитного поля для нагревания второго участка токоприемника 132. В этом примере первая индукционная катушка 124 примыкает ко второй индукционной катушке 126 в направлении вдоль продольной оси 134 устройства 100 (то есть первая и вторая индукционные катушки 124, 126 не перекрываются). Токоприемная конструкция 132 может содержать один, или два, или несколько отдельных токоприемников. Концы 130 первой и второй индукционных катушек 124, 126 могут быть подключены к печатной плате 122.

Понятно, что по меньшей мере одна характеристика первой и второй индукционных катушек 124, 126 в некоторых примерах может отличающуюся одна от другой. Например, первая индукционная катушка 124 может иметь, по меньшей мере, одну характеристику, отличную от характеристики второй индукционной катушки 126. В частности, в одном примере первая индукционная катушка 124 может иметь индуктивность, отличную от индуктивности второй индукционной катушки 126. На фиг. 2 первая и вторая индукционные катушки 124, 126 имеют разные длины, так что первая индукционная катушка 124 намотана на меньшую секцию токоприемника 132 по сравнению со второй индукционной катушкой 126. Таким образом, первая индукционная катушка 124 может содержать другое число витков, чем вторая индукционная катушка 126 (при условии, что расстояние между отдельными витками по существу одинаковое). В еще одном примере первая индукционная катушка 124 может быть изготовлена из материала, отличного от материала второй индукционной катушки 126. В некоторых примерах первая и вторая индукционные катушки 124, 126 могут быть по существу идентичными.

В этом примере первая индукционная катушка 124 и вторая индукционная катушка 126 намотаны в противоположных направлениях. Это может быть полезно, если индукционные катушки включаются в разное время. Например, сначала может работать первая индукционная катушка 124, чтобы нагревать первую часть изделия 110, а позднее может работать вторая индукционная катушка 126, чтобы нагревать вторую часть изделия 110. Намотка катушек в противоположных направлениях помогает уменьшить ток, наведенный в неактивной катушке, при использовании в сочетании с определенным типом схемы управления. Показанная на фиг. 2 первая индукционная катушка 124 представляет собой правую спираль, а вторая индукционная катушка 126 представляет собой левую спираль. Однако в другом варианте выполнения индукционные катушки 124, 126 могут быть намотаны в одном направлении, или первая индукционная катушка 124 может представлять собой левую спираль, а вторая индукционная катушка 126 может представлять собой правую спираль.

Токоприемник 132 в этом примере является полым и, следовательно, ограничивает емкость, в которую помещают аэрозольобразующий материал. Например, изделие 110 может быть вставлено в токоприемник 132. В этом примере токоприемник 132 является трубчатым с круглым поперечным сечением.

Устройство 100 по фиг. 2 также содержит изолирующий элемент 128, который может быть в целом трубчатым и по меньшей мере частично окружать токоприемник 132. Изолирующий элемент 128 может быть изготовлен из любого изоляционного материала, например из пластика. В этом конкретном примере изолирующий элемент изготовлен из полиэфирэфиркетона (PEEK). Изолирующий элемент 128 помогает изолировать различные компоненты устройства 100 от тепла, выделяемого в токоприемнике 132.

Изолирующий элемент 128 также может полностью или частично поддерживать первую и вторую индукционные катушки 124, 126. Например, как показано на фиг. 2, первая и вторая индукционные катушки 124, 126 расположены вокруг изолирующего элемента 128 и находятся в контакте с внешней в радиальном направлении поверхностью изолирующего элемента 128. В некоторых примерах изолирующий элемент 128 не упирается в первую и вторую катушки 124, 126 индуктивности. Например, между внешней поверхностью изолирующего элемента 128 и внутренней поверхностью первой и второй к индукционных катушек 124, 126 может быть небольшой зазор.

В конкретном примере токоприемник 132, изолирующий элемент 128 и первая и вторая индукционные катушки 124, 126 расположены по одной центральной продольной оси токоприемника 132.

На фиг. 3 показано устройство 100 на виде сбоку в разрезе. В этом примере присутствует наружная оболочка 102. Прямоугольная форма поперечного сечения первой и второй катушек 124, 126 индуктивности видна более отчетливо.

Устройство 100 также содержит опору 136, которая входит в зацепление с одним концом токоприемника 132, удерживая его на месте. Опора 136 соединена со вторым концевым элементом 116.

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

Устройство 100 также содержит вторую крышку 140 и пружину 142, расположенную по направлению к дальнему концу устройства 100. Пружина 142 позволяет открывать вторую крышку 140 для обеспечения доступа к токоприемнику 132. Пользователь может открыть вторую крышку 140, чтобы очистить токоприемник 132 и/или опору 136.

Устройство 100 также содержит расширительную камеру 144, которая проходит от ближнего конца токоприемника 132 к отверстию 104 устройства. По меньшей мере частично внутри расширительной камеры 144 расположен удерживающий зажим 146, который упирается в изделие 110 и удерживает его в устройстве 100. Расширительная камера 144 соединена с концевым элементом 106.

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

На фиг. 5A показана часть устройства 100 по фиг. 1 в разрезе. На фиг. 5B крупным планом изображена область, обозначенная окружностью на фиг. 5A. На фиг. 5А и 5В показано изделие 110, помещенное в токоприемник 132, при этом размер изделия 110 такой, что внешняя поверхность изделия 110 примыкает к внутренней поверхности токоприемника 132. Это обеспечивает наиболее эффективный нагрев. Изделие 110 содержит аэрозольобразующий материал 110a, расположенный внутри токоприемника 132. Изделие 110 также может содержать другие компоненты, такие как фильтр, оберточные материалы и/или охлаждающую конструкцию.

Как показано на фиг. 5В, внешняя поверхность токоприемника 132 отстоит от внутренней поверхности индукционных катушек 124, 126 на расстояние 150, измеренное в направлении, перпендикулярном продольной оси 158 токоприемника 132. В одном конкретном примере расстояние 150 составляет примерно от 3 до 4, от 3 до 3,5 мм или примерно 3,25 мм.

На фиг. 5В также показано, что внешняя поверхность изолирующего элемента 128 отстоит от внутренней поверхности индукционных катушек 124, 126 на расстояние 152, измеренное в направлении, перпендикулярном продольной оси 158 токоприемника 132. В одном конкретном примере расстояние 152 составляет примерно 0,05 мм. В другом примере расстояние 152 по существу равно нулю, так что индукционные катушки 124, 126 упираются в изолирующий элемент 128 и касаются его.

В одном примере токоприемник 132 имеет толщину 154 стенки примерно от 0,025 до 1 мм или примерно 0,05 мм.

В одном примере токоприемник 132 имеет длину примерно от 40 до 60 мм, от 40 до 45 мм или примерно 44,5 мм.

В одном примере изолирующий элемент 128 имеет толщину 156 стенки примерно от 0,25 до 2 мм, от 0,25 до 1 мм или примерно 0,5 мм.

На фиг. 6 показан концевой элемент 116 и его положение относительно продольной оси 134 устройства 100. Как вкратце упомянуто выше, концевой элемент 116 расположен ближе к одному концу устройства 100 и по меньшей мере частично окружен наружной оболочкой 102 (не показана на фиг. 6).

Концевой элемент 116 содержит нижнюю поверхность 202 (образующую часть торцевой поверхности устройства 100) и по меньшей мере одну боковую поверхность 204. В рассматриваемом примере нижняя поверхность 202 расположена по существу перпендикулярно оси 134. Однако нижняя поверхность 202 может быть расположена и под другими углами к оси 134. Концевой элемент в рассматриваемом примере содержит непрерывную боковую поверхность 204, проходящую вокруг оси 134 (показано стрелкой 206). В других вариантах выполнения концевой элемент может содержать две или более боковые поверхности, проходящие по меньшей мере частично вокруг оси 134. После прикрепления к устройству 100 наружная оболочка 102 может по меньшей мере частично окружать и, в целом, плотно прилегать к боковой поверхности 204. Нижняя кромка наружной оболочки 102 может проходить заподлицо с нижней поверхностью 202 и, таким образом, также составлять часть торцевой поверхности устройства 100.

Концевой элемент 116 содержит канавку 208, расположенную на расстоянии от нижней поверхности 202 в направлении, параллельном оси 134. Канавка 208 выполнена на боковой поверхности 204 и проходит полностью вокруг концевого элемента 116 в направлении 206, образуя замкнутую канавку.

Как было упомянуто выше, канавка 208 служит для предотвращения попадания воды внутрь устройства. Например, вода может попасть в небольшой зазор между боковой поверхностью 202 и наружной оболочкой 102 и протекать по боковой поверхности 204 в направлении, в целом, параллельном оси 102. Такое течение воды может быть по меньшей мере частично обусловлено капиллярным эффектом. Когда вода достигает канавки 208, течение воды прерывается, поскольку увеличение зазора между поверхностями приводит к ослаблению капиллярного эффекта. Таким образом, канавка 208 выполняет функцию барьера, останавливающего капиллярное течение воды. Это уменьшает вероятность прохождения воды далее за пределы канавки 208 и вероятность контакта с водой компонентов устройства, расположенных за канавкой 208.

В данном конкретном варианте выполнения ширина канавки, измеренная в направлении, параллельном оси 134, составляет 0,9 мм, а ее глубина, измеренная в направлении, перпендикулярном оси 134 (т.е. в направлении по стрелке 210), составляет 0,5 мм. Было обнаружено, что канавка с такими размерами способна уменьшить попадание воды.

Концевой элемент 116 может дополнительно содержать один или несколько электрических компонентов, таких как разъем 114. Например, концевой элемент 116 может образовывать полость или гнездо 218, в которой могут быть установлены вышеупомянутые компоненты. Как наиболее четко показано на фиг. 3 и 4, в полости 218 может быть размещен разъем 114. Этот разъем 114 в данном варианте выполнения представляет собой зарядный разъем USB. Соответственно, для обеспечения доступа к разъему 114 в боковой поверхности 204 концевого элемента 116 может быть выполнено сквозное отверстие 212. Разъем 114 может быть расположен внутри гнезда 118 рядом со сквозным отверстием 212. Как показано на фиг. 6, разъем 114 (и сквозное отверстие 212) расположены дальше от торцевой поверхности устройства 100, чем канавка 208. Таким образом, канавка 208 уменьшает или предотвращает попадание воды в разъем 116.

Концевой элемент 116 может дополнительно содержать вторую канавку 214, в которой может быть установлен упругий элемент 216, такой как уплотнительное кольцо. В рассматриваемом варианте выполнения вторая канавка 214 проходит вокруг концевого элемента 116 в направлении 206 и перпендикулярно оси 134. Однако в других вариантах выполнения вторая канавка 214 может быть расположена относительно оси 134 не под углом 90°, а под другими углами. Вторая канавка 214 предназначена для удержания на месте упругого элемента 216. Упругий элемент 216 может упираться во внутреннюю поверхность наружной оболочки 102, обеспечивая уплотнение. Таким образом, упругий элемент 216 выполняет функцию второго средства защиты от попадания воды в случае ее прохождения за первую канавку 208. Соответственно, вторая канавка 214 может быть расположена еще дальше от торцевой поверхности, чем первая канавка 208.

Хотя вторая канавка 214 изображена расположенной дальше от торцевой поверхности, чем сквозное отверстие 212 (и разъем 114), в некоторых вариантах выполнения вторая канавка 214 может быть расположена ближе к торцевой поверхности, чем сквозное отверстие 212 (и разъем 114).

Концевой элемент 116 может дополнительно содержать один или несколько соединительных элементов 220, выполненных с возможностью вхождения в зацепление с наружной оболочкой 102. В рассматриваемом варианте выполнения соединительные элементы 220 выступают наружу относительно боковой поверхности 204 и входят в соответствующие углубления, сформированные на внутренней поверхности наружной оболочки 102. Возможно также использование соединительных элементов других типов. Соединительные элементы 220 выступают наружу сквозь отверстия, выполненные в концевом элементе 116. Таким образом, соединительные элементы 220, в целом, расположены внутри гнезда 218 и выступают наружу сквозь боковую поверхность 204. Это способствует уменьшению габаритов устройства 100, поскольку соединительный элемент в основном расположен в гнезде 218 концевого элемента 116.

В рассматриваемом варианте выполнения все соединительные элементы 220 расположены дальше от торцевой поверхности, чем первая и вторая канавки 208, 214. Это сводит к минимуму вероятность контактирования соединительных элементов 220 с водой. В других вариантах выполнения все соединительные элементы 220 или некоторые из них могут быть расположены между первой и второй канавками 208 и 214.

Концевой элемент 116 может дополнительно содержать один или несколько фиксирующих элементов 222, которые входят в зацепление с центральной опорой 120 (наиболее четко показано на фиг. 1). Могут быть использованы и другие средства крепления торцового элемента 116 к центральной опоре 120 также.

На фиг. 7 схематично показан (вид спереди по стрелке 210) концевой элемент 116, показанный на фиг. 6.

Канавка 208 содержит по меньшей мере первый участок 208a, второй участок 208b и третий участок 208c. Первый участок 208a и третий участок 208c проходят вокруг концевого элемента 116 в направлении, практически перпендикулярном оси 134 устройства 100. Второй участок 208b проходит вокруг концевого элемента 116 в направлении под углом относительно первого и третьего участков 208a, 208c.

Третий участок 208c и часть второго участка 208b канавки 208 расположены между электрическим компонентом 114 и торцевой поверхностью. Однако такая конфигурация также обеспечивает достаточную защиту от попадания воды, поскольку вода не может легко пройти через канавку 208 за счет капиллярного эффекта, а электрический компонент 114 расположен на другой стороне канавки 208 относительно торцевой поверхности.

Канавка 208 имеет глубину 306, измеряемую внутрь от боковой поверхности 204 в направлении, перпендикулярном оси 134. Канавка 208 имеет также ширину 302, измеряемую в направлении, параллельном оси 134. Ширина канавки 208 практически постоянна по ее длине, однако, в других вариантах выполнения ширина канавки 208 может изменяться в различных точках по ее длине. Например, может потребоваться, чтобы ширина канавки была больше в областях, где попадание воды является наиболее вероятным, и/или где эффект капиллярного течения является наиболее выраженным. Аналогично, глубина 306 канавки 208 также может изменяться в различных точках по ее длине.

Как показано на фиг. 7, канавка 208 расположена на расстоянии 304 от торцевой поверхности устройства 100. Поскольку это расстояние изменяется по длине канавки 208, расстоянием 304 считается расстояние от торцевой поверхности до участка канавки, расположенного наиболее близко к торцевой поверхности. В рассматриваемом варианте выполнения третий участок 208c расположен на расстоянии 304 от торцевой поверхности, составляющим приблизительно 0,8 мм.

На фиг. 8 схематично представлен концевой элемент 416 в другом варианте выполнения. Как и в варианте, показанном на фиг. 6 и 7, концевой элемент 416 содержит нижнюю поверхность 402 (образующую часть торцевой поверхности устройства) и по меньшей мере одну боковую поверхность. Однако в данном варианте выполнения концевой элемент 416 имеет прямоугольную форму (при виде сверху) и, следовательно, содержит четыре боковые поверхности, а именно, первую боковую поверхность 404a, вторую боковую поверхность 404b, третью боковую поверхность 404c и четвертую боковую поверхность (не видимую на фиг. 8).

Концевой элемент 416 содержит канавку 408, полностью проходящую вокруг концевого элемента 416, образуя замкнутую канавку. В отличие от варианта, показанного на фиг. 6 и 7, канавка 408 в рассматриваемом варианте выполнения проходит по всей своей длине вокруг концевого элемента 416 в направлении, практически перпендикулярном продольной оси 434 устройства.

Концевой элемент 416 содержит также вторую канавку 414, в которой установлен упругий элемент 422, такой как уплотнительное кольцо.

Концевой элемент 416 также содержит один или несколько соединительных элементов 420, выполненных с возможностью зацепления с наружной оболочкой и фиксации на ней. В рассматриваемом варианте выполнения в качестве соединительных элементов 420 используются магниты. Один соединительный элемент 420 расположен между первой канавкой 408 и второй канавкой 414, а другой соединительный элемент 420 расположен дальше от торцевой поверхности, чем первая и вторая канавки 408, 414. Возможны также и другие конфигурации.

На фиг. 9 схематично представлен концевой элемент 516 в еще одном варианте выполнения. Как и в варианте, показанном на фиг. 6 и 7, концевой элемент 516 содержит нижнюю поверхность 502 (образующую часть торцевой поверхности устройства) и по меньшей мере одну боковую поверхность 504. Концевой элемент 516 не содержит каких-либо фиксирующих элементов для сцепления с центральной опорой. Могут использоваться другие средства соединения концевого элемента 516 с устройством. Например, компоненты внутри устройства могут быть соединены с концевым элементом 516, например, приклеены.

Концевой элемент 516 может содержать любые детали или элементы, описанные выше со ссылками на фиг. 6, 7 и 8. Однако, в отличие от вариантов, показанных на фиг. 6, 7 и 8, концевой элемент 516 содержит канавку 508, которая не полностью проходит вокруг концевого элемента 516. Вместо этого канавка 508 является незамкнутой. В другом возможном варианте выполнения (не показан) канавка может быть незамкнутой, но может полностью проходить вокруг концевого элемента, т.е. может иметь винтовую форму. В другом возможном варианте выполнения могут использоваться по меньшей мере две отдельные канавки, каждая из которых частично проходит вокруг концевого элемента, и которые взаимно перекрываются в направлении, перпендикулярном оси устройства, но при этом смещены в направлении по продольной оси, образуя встречно-гребенчатую структуру.

На фиг. 10 показано блок-схема способа 600 защиты электрических компонентов устройства предоставления аэрозоля от попадания воды. На этапе 602 размещают подлежащие защите электрические компоненты в части устройства, расположенной на расстоянии от торца устройства, а на этапе 604 создают между обычно контактирующими друг с другом поверхностями воздушный зазор, расположенный между торцом устройства и электрическими компонентами, предотвращающий протекание воды за счет капиллярного эффекта с конца устройства на электрические компоненты.

Вышеупомянутые варианты осуществления изобретения следует понимать как иллюстративные. Возможны другие варианты осуществления изобретения. Следует понимать, что любая особенность, описанная в отношении любого одного варианта осуществления изобретения, может быть использована отдельно или в комбинации с другими описанными особенностями, а также может быть использована в сочетании с одной или несколькими особенностями любого другого варианта осуществления изобретения или любой комбинацией любых других вариантов осуществления изобретения. Кроме того, также могут быть использованы не описанные выше эквиваленты и модификации без отклонения от объема изобретения, который определен его формулой.

Изобретение относится к устройству предоставления аэрозоля и способу защиты электрических компонентов устройства предоставления аэрозоля от попадания воды. Технический результат - уменьшение попадания воды в устройство. Устройство предоставления аэрозоля, имеющее ось и содержащее источник питания и расположенный на первом конце концевой элемент, по меньшей мере частично окруженный наружной оболочкой. Концевой элемент и наружная оболочка совместно образуют торцевую поверхность устройства предоставления аэрозоля. В концевом элементе выполнена канавка, расположенная в осевом направлении на расстоянии от торцевой поверхности и закрытая наружной оболочкой. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство предоставления аэрозоля, имеющее ось и содержащее источник питания и расположенный на первом конце концевой элемент, по меньшей мере частично окруженный наружной оболочкой, причем концевой элемент и наружная оболочка совместно образуют торцевую поверхность устройства предоставления аэрозоля, при этом в концевом элементе выполнена канавка, расположенная в осевом направлении на расстоянии от торцевой поверхности и закрытая наружной оболочкой.

2. Устройство по п. 1, в котором канавка проходит полностью вокруг оси, образуя замкнутую канавку.

3. Устройство по любому из пп. 1 или 2, содержащее электрический компонент, расположенный на другой стороне канавки относительно торцевой поверхности.

4. Устройство по п. 3, в котором электрический компонент представляет собой разъем, а в торцовом элементе выполнено сквозное отверстие для доступа к указанному разъему.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, в котором концевой элемент содержит вторую канавку, проходящую вокруг оси, и упругий элемент, установленный во второй канавке.

6. Устройство по п. 5, в котором вторая канавка расположена дальше от торцевой поверхности, чем канавка.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором концевой элемент содержит соединительный элемент, расположенный дальше от торцевой поверхности, чем канавка, и входящий в зацепление с наружной оболочкой.

8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором глубина канавки составляет более 0,5 мм.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, в котором глубина канавки составляет менее 4 мм.

10. Устройство по любому из пп. 1-9, в котором ширина канавки составляет более 0,5 мм.

11. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором ширина канавки составляет менее 10 мм.

12. Устройство по любому из пп. 1-11, в котором по меньшей мере один участок канавки расположен на расстоянии от 1 до 15 мм от торцевой поверхности.

13. Устройство по любому из пп. 1-12, содержащее по меньшей мере одну индукционную обмотку, выполненную с возможностью генерирования изменяющегося магнитного поля для нагревания токоприемника.

14. Способ защиты электрических компонентов и источника питания устройства предоставления аэрозоля от попадания воды, включающий в себя этапы, на которых

размещают подлежащие защите электрические компоненты и источник питания в части устройства, расположенной на расстоянии от торца устройства;

создают между обычно контактирующими друг с другом поверхностями воздушный зазор, расположенный между торцом устройства и электрическими компонентами, предотвращающий протекание воды за счет капиллярного эффекта с конца устройства на электрические компоненты.

15. Способ по п. 14, в котором воздушный зазор между обычно контактирующими друг с другом поверхностями создают размером более 0,5 мм.

16. Система предоставления аэрозоля, содержащая устройство по любому из пп. 1-13 и изделие, содержащее аэрозольобразующий материал.