СУБСТРАТ, ОБРАЗУЮЩИЙ АЭРОЗОЛЬ, И СИСТЕМА ПОДАЧИ АЭРОЗОЛЯ
AEROSOL-FORMING SUBSTRATE AND AEROSOL DELIVERY SYSTEM

Настоящее изобретение относится к субстрату, образующему аэрозоль, для использования в сочетании с устройством индукционного нагрева. Изобретение также относится к системе подачи аэрозоля.
Из уровня техники известны системы подачи аэрозоля, которые включают субстрат, образующий аэрозоль, и устройство индукционного нагрева. Устройство индукционного нагрева содержит индукционный источник, который создает переменное электромагнитное поле, которое вызывает вихревой ток, генерирующий тепло, в материале токоприемника. Материал токоприемника находится в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль. Нагретый материал токоприемника в свою очередь нагревает субстрат, образующий аэрозоль, который содержит материал, выполненный с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. В известном уровне техники был описан ряд вариантов осуществления субстратов, образующих аэрозоль, которые имеют отличные конфигурации для материала токоприемника для определения подходящего нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Таким образом, следует стремиться к рабочей температуре субстрата, образующего аэрозоль, при которой высвобождение летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль, является удовлетворительным.
Однако необходимо предоставить субстрат, образующий аэрозоль, который позволяет еще лучшее и более эффективное производство аэрозоля при нагреве.
В соответствии с одним аспектом изобретения предоставляется субстрат, образующий аэрозоль, для использования в сочетании с устройством индукционного нагрева. Субстрат, образующий аэрозоль, содержит твердый материал, выполненный с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый материал токоприемника для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Первый материал токоприемника имеет первую температуру Кюри и расположен в тепловой близости от твердого материала. Субстрат, образующий аэрозоль, содержит по меньшей мере второй материал токоприемника, имеющий вторую температуру Кюри, который расположен в тепловой близости от твердого материала. Первый и второй материалы токоприемника имеют выходные значения удельного коэффициента поглощения (SAR), которые отличаются друг от друга. В качестве альтернативы или в дополнение к этому первая температура Кюри первого материала токоприемника ниже второй температуры Кюри второго материала токоприемника и вторая температура Кюри второго материала токоприемника определяет максимальную температуру нагрева первого и второго материалов токоприемника.
Посредством наличия по меньшей мере первого и второго материалов токоприемника с первой и второй температурами Кюри, отличными друг от друга, предоставляется предпосылка для более эффективного и управляемого нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и, таким образом, более эффективного производства аэрозоля. Первый и второй материалы токоприемника могут иметь различные выходные значения удельного коэффициента поглощения (SAR). Выходное значение SAR в данном случае определяется как выходное джоулевое тепло на кг материала токоприемника на цикл при заданной частоте и при определенной интенсивности поля электромагнитной индукции. Вследствие различных выходных значений SAR первый и второй материалы токоприемника имеют различные эффективности относительно своих потерей тепла. В качестве альтернативы или в дополнение к данному конкретному свойству материалов токоприемника первый и второй материалы токоприемника, каждый из которых имеет свою конкретную первую или вторую температуру Кюри, могут быть активированы отдельно. Это может быть достигнуто, например, с использованием различных частот переменного индукционного тока и/или с использованием различных частот магнитного поля, обеспечивающего индукционный нагрев первого и второго материалов токоприемника. Это позволяет более эффективное распределение первого и второго материалов токоприемника внутри субстрата, образующего аэрозоль, для достижения их индивидуального расхода. Таким образом, если, например, необходимо увеличенное выделение тепла в периферийные области субстрата, образующего аэрозоль, вторые материалы токоприемника, имеющие более высокую вторую температуру Кюри, могут быть расположены предпочтительно в периферийных областях субстрата, образующего аэрозоль, тогда как первый материал токоприемника может быть расположен преимущественно в его центральной области. Следует отметить, что если это является целесообразным, расположение первого и второго материалов токоприемника субстрата, образующего аэрозоль, может быть также изменено на обратное, таким образом, первый материал токоприемника будет расположен в периферийных областях, тогда как второй материал токоприемника может быть, например, расположен в центральной части субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, в соответствии с изобретением предусматривает свой индивидуальный состав в соответствии с конкретными требованиями. Перегрев субстрата, образующего аэрозоль, может быть предотвращен посредством выбора второго материала токоприемника, который имеет более высокую вторую температуру Кюри, так что он определяет максимальную температуру нагрева первого и второго материалов токоприемника. По достижении вторым материалом токоприемника своей второй температуры Кюри происходит изменение его магнитных свойств из ферромагнитной фазы в парамагнитную фазу. Вследствие этого исчезают потери на гистерезис второго материала токоприемника. Во время индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, данное изменение фазы может быть обнаружено в реальном времени и процесс нагрева автоматически прекращается. Таким образом, может быть предотвращен перегрев субстрата, образующего аэрозоль. После прекращения индукционного нагрева второй материал токоприемника охлаждается до тех пор, пока он не достигнет температуры ниже своей второй температуры Кюри, при которой он снова восстанавливает свои ферромагнитные свойства и его потери на гистерезис появляются снова. Данное изменение фазы может быть обнаружено в реальном времени и индукционный нагрев снова активируется. Таким образом, индукционный нагрев субстрата, образующего аэрозоль, соответствует повторяющимся активации и деактивации устройства индукционного нагрева. Первый материал токоприемника больше не представляет интереса для данного предотвращения перегрева, поскольку его первая температура Кюри уже ниже второй температуры Кюри второго материала токоприемника.
Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно является твердым материалом, выполненным с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Термин "твердый" в данном контексте охватывает твердые материалы, полутвердые материалы и даже жидкие компоненты, которые могут быть предоставлены на материале носителя. Летучие соединения высвобождаются путем нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Никотиносодержащий субстрат, образующий аэрозоль, может являться матрицей соли никотина. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак и предпочтительно табакосодержащий материал содержит летучие вкусоароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован посредством агломерации табака в виде частиц. Субстрат, образующий аэрозоль, в качестве альтернативы может содержать материал, не содержащий табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может являться любым подходящим известным соединением или смесью соединений, которая при использовании способствует образованию плотного и устойчивого аэрозоля и которая при рабочей температуре устройства индукционного нагрева по существу обладает стойкостью к термической деградации. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, помимо всего прочего: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Особенно предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В особенно предпочтительном варианте осуществления вещество для образования аэрозоля является глицерином. Материалы токоприемника, находящиеся в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, позволяют более эффективный нагрев и, таким образом, могут быть достигнуты более высокие рабочие температуры. Более высокие рабочие температуры позволяют использование глицерина в качестве вещества для образования аэрозоля, которое предоставляет улучшенный аэрозоль по сравнению с веществами для образования аэрозоля, использующимися в известных системах.
В варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, в соответствии с изобретением вторая температура Кюри второго материала токоприемника может быть выбрана таким образом, чтобы при индукционном нагреве общая средняя температура субстрата, образующего аэрозоль, не превышала 240°C. Общая средняя температура субстрата, образующего аэрозоль, в данном случае определяется как арифметическое среднее ряда измерений температуры в центральных областях и в периферийных областях субстрата, образующего аэрозоль. Посредством предопределения максимума для общей средней температуры субстрат, образующий аэрозоль, может быть создан с учетом оптимального производства аэрозоля.
В еще одном варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, вторая температура Кюри второго материала токоприемника выбирается таким образом, чтобы не превышать 370°C, для предотвращения локального перегрева субстрата, образующего аэрозоль, содержащего твердый материал, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения первый и второй материалы токоприемника, содержащиеся в субстрате, образующем аэрозоль, могут иметь различные геометрические конфигурации. Таким образом, по меньшей мере один из первого и второго материалов токоприемника соответственно может иметь одну из конфигураций: в виде частиц, или в виде нитей, или в виде сетки. Посредством наличия различных геометрических конфигураций первый и второй материалы токоприемника могут быть созданы для своих конкретных задач и могут быть расположены внутри субстрата, образующего аэрозоль, конкретным образом для оптимизации производства аэрозоля.
Таким образом, в варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, в соответствии с изобретением по меньшей мере один из первого и второго материалов токоприемника может иметь конфигурацию в виде частиц. Частицы предпочтительно имеют эквивалентный диаметр от 10 мкм до 100 мкм и распределены внутри субстрата, образующего аэрозоль. Эквивалентный сферический диаметр используется в сочетании с частицами неправильной формы и определяется как диаметр сферы эквивалентного объема. При выбранных размерах первый и/или второй материал (материалы) токоприемника в виде частиц может быть распределен внутри субстрата, образующего аэрозоль, при необходимости, и они могут плотно удерживаться внутри субстрата, образующего аэрозоль. Первый и/или второй материал (материалы) токоприемника в виде частиц может быть распределен приблизительно равномерно или они могут быть распределены по всему субстрату, образующему аэрозоль, в виде нагроможденного образования с пиками локальной концентрации. Таким образом, в варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, в соответствии с изобретением первый материал токоприемника может быть расположен в центральной области субстрата, образующего аэрозоль, предпочтительно вдоль его осевого удлинения, и второй материал токоприемника может быть расположен в периферийных областях субстрата, образующего аэрозоль. С использованием данного варианта осуществления субстрата, образующего аэрозоль, нагрев сконцентрирован не только в его центральной области вдоль его осевого удлинения, но он может быть также выполнен в периферийных областях. Степень выделения тепла в твердый материал, выполненный с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата, образующего аэрозоль, будет также зависеть от концентрации первого и второго материалов токоприемника в соответствующих местах.
В еще одном варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, по меньшей мере один из первого и второго материалов токоприемника может иметь конфигурацию в виде нитей, расположенную внутри субстрата, образующего аэрозоль. Первый или второй материал токоприемника соответственно с конфигурацией в виде нитей может быть, например, объединен со вторым или первым материалом токоприемника соответственно с конфигурацией в виде частиц. В еще одном варианте осуществления изобретения как первый, так и второй материалы токоприемника могут иметь конфигурацию в виде нитей. В еще одном варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, в соответствии с изобретением первый или второй материал токоприемника соответственно с конфигурацией в виде нитей может быть расположен таким образом, что он проходит приблизительно по оси по всему субстрату, образующему аэрозоль. Первый и/или второй материал токоприемника соответственно с конфигурацией в виде нитей может иметь преимущества в отношении его изготовления и его геометрической упорядоченности и воспроизводимости. Геометрическая упорядоченность и воспроизводимость могут также являться преимущественными при управляемом локальном нагреве твердого материала в соответствующих местах.
В еще одном варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, в соответствии с изобретением по меньшей мере один из первого и второго материалов токоприемника может иметь конфигурацию в виде сетки. Первый или второй материал токоприемника соответственно с конфигурацией в виде сетки может быть расположен внутри субстрата, образующего аэрозоль, или он может по меньшей мере частично образовывать покрытие для твердого материала. Первый или второй материал токоприемника соответственно с конфигурацией в виде сетки может быть объединен со вторым или первым материалом токоприемника, соответственно имеющим конфигурацию в виде частиц, или они могут быть объединены со вторым или первым материалом токоприемника соответственно с конфигурацией в виде нитей. Термин "конфигурация в виде сетки" включает слои, имеющие в себе места разрывов. Например, слой может являться решеткой, сеткой, ситом или перфорированной фольгой.
В еще одном варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, первый и второй материалы токоприемника могут быть собраны для образования структурного целого в виде сетки. Структурное целое в виде сетки может, например, проходить по оси по всему субстрату, образующему аэрозоль. В еще одном варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, структурное целое в виде сетки первого и второго материалов токоприемника может по меньшей мере частично образовывать покрытие для твердого материала. Термин "структурное целое в виде сетки" обозначает все структуры, которые могут быть собраны из первого и второго материалов токоприемника и имеют в себе места разрывов, включая решетки, сита и сетки.
Следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления субстрата, образующего аэрозоль, необходимо, чтобы первый и второй материалы токоприемника имели отличные друг от друга геометрические конфигурации. В еще одних вариантах осуществления субстрата, образующего аэрозоль, необходимо, например, в целях изготовления субстрата, образующий аэрозоль, чтобы первый и второй материалы токоприемника имели одинаковую геометрическую конфигурацию.
Субстрат, образующий аэрозоль, может иметь в целом цилиндрическую форму и может быть окружен трубчатой оболочкой, такой как, например, наружная обертка. Трубчатая оболочка, такая как, например, наружная обертка, может способствовать стабилизации формы субстрата, образующего аэрозоль, и предотвращению случайного распада твердого материала, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль, и первого и второго материалов токоприемника.
В еще одном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может быть прикреплен к мундштуку, который может факультативно содержать штранг фильтра. Субстрат, образующий аэрозоль, содержащий твердый материал, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата, образующего аэрозоль, и первый и второй материалы токоприемника, и мундштук собраны для образования структурного целого. Каждый раз, когда необходимо использовать новый субстрат, образующий аэрозоль, в сочетании с устройством индукционного нагрева, пользователь автоматически обеспечивается новым мундштуком, что может являться целесообразным с точки зрения гигиены. Факультативно, мундштук может быть оснащен штрангом фильтра, который может быть выбран в соответствии с составом субстрата, образующего аэрозоль.
Система подачи аэрозоля в соответствии с изобретением включает устройство индукционного нагрева и субстрат, образующий аэрозоль, в соответствии с любым из вышеописанных вариантов осуществления. С использованием такой системы подачи аэрозоля может быть достигнуто улучшенное генерирование аэрозоля. Посредством управляемого расположения первого и второго материалов токоприемника могут быть достигнуты оптимизированный нагрев субстрата, образующего аэрозоль, и, таким образом, улучшенное генерирование аэрозоля.
В варианте осуществления системы подачи аэрозоля устройство индукционного нагрева оборудовано электронной схемой управления, которая приспособлена для последовательного или переменного нагрева первого и второго материалов токоприемника субстрата, образующего аэрозоль. Таким образом, в зависимости также от распределения первого и второго материалов токоприемника по всему субстрату, образующему аэрозоль, может быть достигнуто индивидуальное управление индукционным нагревом субстрата, образующего аэрозоль, и в результате может быть достигнут индивидуальный расход твердого материала, содержащегося в субстрате, образующем аэрозоль, летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль.
Вышеописанные варианты осуществления субстрата, образующего аэрозоль, и системы подачи аэрозоля станут более очевидными из следующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые схематические изображения, которые представлены без соблюдения масштаба, на которых:
на фиг. 1 показано схематическое изображение системы подачи аэрозоля, включающей устройство индукционного нагрева и субстрат, образующий аэрозоль, вставленный в устройство;
на фиг. 2 показан первый вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, содержащего первый и второй материалы токоприемника с конфигурацией в виде частиц, которые приблизительно равномерно распределены внутри субстрата, образующего аэрозоль;
на фиг. 3 показан второй вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, содержащего первый и второй материалы токоприемника с конфигурацией в виде частиц, которые распределены в виде кучек в центральных и периферийных областях субстрата, образующего аэрозоль;
на фиг. 4 показан третий вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, содержащего второй материал токоприемника с конфигурацией в виде частиц и первый материал токоприемника с конфигурацией в виде нитей;
на фиг. 5 показан четвертый вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, содержащего первый материал токоприемника с конфигурацией в виде частиц и второй материал токоприемника с конфигурацией в виде сетки; и
на фиг. 6 показан еще один вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, содержащего первый и второй материалы токоприемника, которые были собраны для образования структурного целого в виде сетки.
Индукционный нагрев является известным явлением, описанным законом индукции Фарадея и законом Ома. Более конкретно, закон индукции Фарадея утверждает, что если в проводнике изменяется магнитная индукция, тогда в проводнике создается переменное электрическое поле. Поскольку данное электрическое поле создается в проводнике, ток, известный как вихревой ток, будет протекать в проводник в соответствии с законом Ома. Вихревой ток будет генерировать тепло пропорционально плотности тока и сопротивлению проводника. Проводник, который может быть индукционно нагрет, известен как материал токоприемника. Настоящее изобретение использует устройство индукционного нагрева, оборудованное источником индукционного нагрева, таким как, например, индукционная катушка, которая выполнена с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля из источника переменного тока, такого как LC-цепь. Вихревые токи, генерирующие тепло, создаются в материале токоприемника, который находится в тепловой близости от твердого материала, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата, образующего аэрозоль, и который содержится в субстрате, образующем аэрозоль. Термин "твердый" в данном контексте охватывает твердые материалы, полутвердые материалы и даже жидкие компоненты, которые могут быть предоставлены на материале носителя. Основными механизмами теплопередачи от материала токоприемника к твердому материалу являются проводимость, излучение и возможно конвекция.
На схематической фиг. 1 приведенный в качестве примера вариант осуществления системы подачи аэрозоля в соответствии с изобретением в целом обозначен номером позиции 100. Система 100 подачи аэрозоля включает устройство 2 индукционного нагрева и связанный с ним субстрат 1, образующий аэрозоль. Устройство 2 индукционного нагрева может содержать удлиненный трубчатый корпус 20, имеющий камеру 21 для аккумулятора для размещения аккумулятора 22 или батареи, и камеру 23 нагрева. Камера 23 нагрева может быть оснащена источником индукционного нагрева, который, как показано в изображенном приведенном в качестве примера варианте осуществления, может быть представлен индукционной катушкой 31, которая электрически соединена с электронной схемой 32. Электронная схема 32 может быть, например, предоставлена на печатной плате 33, которая разграничивает осевое удлинение камеры 23 нагрева. Электропитание, необходимое для индукционного нагрева, предоставляется аккумулятором 22 или батареей, которая размещена в камере 21 для аккумулятора и которая электрически соединена с электронной схемой 32. Камера 23 нагрева имеет внутреннее поперечное сечение, так что субстрат 1, образующий аэрозоль, может удерживаться в ней с возможностью высвобождения и может быть легко удален или заменен другим субстратом 1, образующим аэрозоль, при необходимости.
Субстрат 1, образующий аэрозоль, может иметь в целом цилиндрическую форму и может быть окружен трубчатой оболочкой 15, такой как, например, наружная обертка. Трубчатая оболочка 15, такая как, например, наружная обертка, может способствовать стабилизации формы субстрата 1, образующего аэрозоль, и предотвращению случайной потери содержимого субстрата 1, образующего аэрозоль. Как показано в приведенном в качестве примера варианте осуществления системы 100 подачи аэрозоля в соответствии с изобретением, субстрат 1, образующий аэрозоль, может быть соединен с мундштуком 16, который вместе с субстратом 1, образующим аэрозоль, вставленным в камеру 23 нагрева, по меньшей мере частично выступает из камеры 23 нагрева. Мундштук 16 может содержать штранг 17 фильтра, который может быть выбран в соответствии с составом субстрата 1, образующего аэрозоль. Субстрат 1, образующий аэрозоль, и мундштук 16 могут быть собраны для образования структурного целого. Каждый раз, когда необходимо использовать новый субстрат 1, образующий аэрозоль, в сочетании с устройством 2 индукционного нагрева, пользователь автоматически обеспечивается новым мундштуком 16, что может быть высоко оценено с точки зрения гигиены.
Как показано на фиг. 1, индукционная катушка 31 может быть расположена в периферийной области камеры 23 нагрева вблизи корпуса 20 устройства 2 индукционного нагрева. Обмотки индукционной катушки 31 охватывают свободное пространство камеры 23 нагрева, которая выполнена с возможностью размещения субстрата 1, образующего аэрозоль. Субстрат 1, образующий аэрозоль, может быть вставлен в данное свободное пространство камеры 23 нагрева с открытого конца трубчатого корпуса 20 устройства 2 индукционного нагрева до тех пор, пока он не достигнет упора, который может быть предоставлен внутри камеры 23 нагрева. Упор может быть представлен по меньшей мере одной опорой, выступающей из внутренней стенки трубчатого корпуса 20, или он может быть представлен печатной платой 33, которая по оси разграничивает камеру 23 нагрева, как показано в приведенном в качестве примера варианте осуществления, изображенном на фиг. 1. Вставленный субстрат 1, образующий аэрозоль, может удерживаться с возможностью высвобождения внутри камеры 23 нагрева, например, кольцевой уплотнительной прокладкой 26, которая может быть предоставлена вблизи открытого конца трубчатого корпуса 20.
Субстрат 1, образующий аэрозоль, и факультативный мундштук 16 с факультативным штрангом 17 фильтра являются проницаемыми для воздуха. Устройство 2 индукционного нагрева может содержать ряд вентиляционных отверстий 24, которые могут быть распределены вдоль трубчатого корпуса 20. Воздушные каналы 34, которые могут быть предоставлены в печатной плате 33, обеспечивают поток воздуха из вентиляционных отверстий 24 в субстрат 1, образующий аэрозоль. Следует отметить, что в альтернативных вариантах осуществления устройства 2 индукционного нагрева печатная плата 33 может отсутствовать, так что воздух из вентиляционных отверстий 24 в трубчатом корпусе 20 может достигать субстрата 1, образующего аэрозоль, практически беспрепятственно. Устройство 2 индукционного нагрева может быть оборудовано датчиком потока воздуха (не показанным на фиг. 1) для активации электронной схемы 32 и индукционной катушки 31 при обнаружении поступающего воздуха. Датчик потока воздуха может быть, например, предоставлен вблизи одного из вентиляционных отверстий 24 или одного из воздушных каналов 34 печатной платы 33. Таким образом, пользователь может сделать затяжку через мундштук 16 для инициации индукционного нагрева субстрата 1, образующего аэрозоль. При нагреве аэрозоль, который высвобождается твердым материалом, содержащимся в субстрате 1, образующем аэрозоль, может вдыхаться вместе с воздухом, который всасывается через субстрат 1, образующий аэрозоль.
На фиг. 2 схематически показан первый вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, который в целом обозначен номером позиции 1. Субстрат 1, образующий аэрозоль, может содержать в целом трубчатую оболочку 15, такую как, например, наружная обертка. Трубчатая оболочка 15 может быть изготовлена из материала, который в значительной степени не препятствует электромагнитному полю, достигающему содержимого субстрата 1, образующего аэрозоль. Например, трубчатая оболочка 15 может являться бумажной наружной оберткой. Бумага имеет высокую магнитную проницаемость и в переменном электромагнитном поле не нагревается вихревыми токами. Субстрат 1, образующий аэрозоль, содержит твердый материал 10, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата 1, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый материал 11 токоприемника для нагрева субстрата 1, образующего аэрозоль. Первый материал 11 токоприемника имеет первую температуру Кюри и расположен в тепловой близости от твердого материала 10. Термин "твердый" в данном контексте охватывает твердые материалы, полутвердые материалы и даже жидкие компоненты, которые могут быть предоставлены на материале носителя. Субстрат 1, образующий аэрозоль, дополнительно содержит по меньшей мере второй материал 12 токоприемника, имеющий вторую температуру Кюри, который также расположен в тепловой близости от твердого материала. Первая температура Кюри первого материала 11 токоприемника ниже второй температуры Кюри второго материала 12 токоприемника. Вторая температура Кюри второго материала 12 токоприемника определяет максимальную температуру нагрева первого и второго материалов 11, 12 токоприемника.
Посредством наличия по меньшей мере первого и второго материалов 11, 12 токоприемника с конкретными первой и второй температурами Кюри, отличными друг от друга, предоставляется предпосылка для более эффективного и управляемого индукционного нагрева субстрата 1, образующего аэрозоль, и, таким образом, более эффективного производства аэрозоля. Первый и второй материалы 11, 12 токоприемника, каждый из которых имеет свою конкретную первую или вторую температуру Кюри, могут быть активированы отдельно. Это может быть достигнуто, например, с использованием различных частот переменного индукционного тока и/или с использованием различных частот магнитного поля, обеспечивающего индукционный нагрев первого и второго материалов 11, 12 токоприемника. Это обеспечивает более эффективное распределение первого и второго материалов 11, 12 токоприемника внутри субстрата 1, образующего аэрозоль, для достижения их индивидуального расхода. Таким образом, если, например, необходимо увеличенное выделение тепла в периферийных областях субстрата 1, образующего аэрозоль, второй материал 12 токоприемника, имеющий более высокую вторую температуру Кюри, может быть расположен предпочтительно в периферийных областях субстрата 1, образующего аэрозоль, тогда как первый материал 11 токоприемника может быть расположен преимущественно в центральной области субстрата 1, образующего аэрозоль. Следует отметить, что если это является целесообразным, расположение первого и второго материалов 11, 12 токоприемника субстрата 1, образующего аэрозоль, может быть также изменено на обратное; таким образом, первый материал 11 токоприемника будет расположен в периферийных областях, тогда как второй материал 12 токоприемника может быть, например, расположен в центральной части субстрата 1, образующего аэрозоль. Субстрат 1, образующий аэрозоль, в соответствии с изобретением предусматривает свой индивидуальный состав в соответствии с конкретными требованиями. Перегрев субстрата 1, образующего аэрозоль, может быть предотвращен посредством выбора второго материала 12 токоприемника, который имеет более высокую вторую температуру Кюри, так что он определяет максимальную температуру нагрева первого и второго материалов 11, 12 токоприемника. По достижении вторым материалом 12 токоприемника своей второй температуры Кюри происходит изменение его магнитных свойств из ферромагнитной фазы в парамагнитную фазу. Вследствие этого исчезают потери на гистерезис второго материала 12 токоприемника. Во время индукционного нагрева субстрата 1, образующего аэрозоль, данное изменение фазы может быть обнаружено в реальном времени и процесс нагрева может быть автоматически прекращен. Таким образом, может быть предотвращен перегрев субстрата 1, образующего аэрозоль. После прекращения индукционного нагрева второй материал 12 токоприемника охлаждается до тех пор, пока он не достигнет температуры ниже своей второй температуры Кюри, при которой он снова восстанавливает свои ферромагнитные свойства и его потери на гистерезис появляются снова. Данное изменение фазы может быть обнаружено в реальном времени и индукционный нагрев может быть снова активирован. Таким образом, индукционный нагрев субстрата 1, образующего аэрозоль, соответствует повторяющимся активации и деактивации устройства индукционного нагрева. Первый материал 11 токоприемника больше не представляет интереса для данного предотвращения перегрева, поскольку его первая температура Кюри уже ниже второй температуры Кюри второго материала 12 токоприемника.
Как первый, так и второй материалы 11, 12 токоприемника могут быть оптимизированы относительно потери тепла и, таким образом, эффективности нагрева. Таким образом, первый и второй материалы 11, 12 токоприемника должны иметь низкое магнитное сопротивление и соответственно высокую относительную проницаемость для оптимизации поверхностных вихревых токов, сгенерированных переменным электромагнитным полем заданной интенсивности. Первый и второй материалы 11, 12 токоприемника должны также иметь относительно низкие удельные электрические сопротивления для увеличения рассеяния джоулевого тепла и, таким образом, потери тепла.
Вторая температура Кюри второго материала 12 токоприемника может быть выбрана таким образом, чтобы при индукционном нагреве общая средняя температура субстрата 1, образующего аэрозоль, не превышала 240°C. Общая средняя температура субстрата 1, образующего аэрозоль, в данном случае определяется как арифметическое среднее ряда измерений температуры в центральных областях и в периферийных областях субстрата, образующего аэрозоль. В еще одном варианте осуществления субстрата 1, образующего аэрозоль, вторая температура Кюри второго материала 12 токоприемника может быть выбрана таким образом, чтобы не превышать 370°C, для предотвращения локального перегрева субстрата 1, образующего аэрозоль, содержащего твердый материал 10, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль.
Вышеописанный основной состав субстрата 1, образующего аэрозоль, приведенного в качестве примера варианта осуществления, показанного на фиг. 2, является общим для всех последующих вариантов осуществления субстрата 1, образующего аэрозоль, которые будут описаны далее в данном документе.
Как показано на фиг. 2, субстрат 1, образующий аэрозоль, содержит первый и второй материалы 11, 12 токоприемника, оба из которых могут иметь конфигурацию в виде частиц. Первый и второй материалы 11, 12 токоприемника предпочтительно имеют эквивалентный сферический диаметр от 10 мкм до 100 мкм и распределены по всему субстрату, образующему аэрозоль. Эквивалентный сферический диаметр используется в сочетании с частицами неправильной формы и определяется как диаметр сферы эквивалентного объема. При выбранных размерах первый и второй материалы 11, 12 токоприемника в виде частиц могут быть распределены по всему субстрату 1, образующему аэрозоль, при необходимости, и они могут плотно удерживаться внутри субстрата 1, образующего аэрозоль. Материалы 11, 12 токоприемника в виде частиц могут быть распределены по всему твердому материалу 10 приблизительно равномерно, как показано в приведенном в качестве примера варианте осуществления субстрата 1, образующего аэрозоль, в соответствии с фиг. 2.
На фиг. 3 показан еще один вариант осуществления субстрата 1, образующего аэрозоль, который снова в целом обозначен номером позиции 1. Субстрат 1, образующий аэрозоль, может иметь в целом цилиндрическую форму и может быть окружен трубчатой оболочкой 15, такой как, например, наружная обертка. Субстрат, образующий аэрозоль, содержит твердый материал 10, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата 1, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый и второй материалы 11, 12 токоприемника. Как первый, так и второй материалы 11, 12 токоприемника могут снова иметь конфигурацию в виде частиц, предпочтительно, имеющую эквивалентный сферический диаметр от 10 мкм до 100 мкм. Первый и второй материалы 11, 12 токоприемника в виде частиц могут иметь степень распределения, например, от центральной оси субстрата 1, образующего аэрозоль, до его периферии, или, как показано на фиг. 3, первый материал 11 токоприемника в виде частиц может быть сконцентрирован вдоль центра субстрата 1, образующего аэрозоль, тогда как второй материал 12 токоприемника в виде частиц может быть распределен в периферийных областях субстрата 1, образующего аэрозоль, с локальными пиками концентрации или наоборот.
На фиг. 4 показан дополнительный вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, который снова имеет номер позиции 1. Субстрат 1, образующий аэрозоль, может иметь в целом цилиндрическую форму и может быть окружен трубчатой оболочкой 15, такой как, например, наружная обертка. Субстрат 1, образующий аэрозоль, содержит твердый материал 10, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата 1, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый и второй материалы 11, 12 токоприемника. Первый материал 11 токоприемника может иметь конфигурацию в виде нитей. Первый материал токоприемника с конфигурацией в виде нитей может иметь различные длины и диаметры, и может быть распределен по всему твердому материалу. Как в качестве примера показано на фиг. 4, первый материал 11 токоприемника с конфигурацией в виде нитей может иметь форму в виде проволок и может проходить приблизительно по оси через продольное удлинение субстрата 1, образующего аэрозоль. Второй материал 12 токоприемника может иметь конфигурацию в виде частиц и может быть распределен по всему твердому материалу 10 с локальными пиками концентрации. В качестве альтернативы второй материал токоприемника может быть также равномерно распределен по всему твердому материалу 10. Однако следует отметить, что при необходимости геометрическая конфигурация первого и второго материалов 11, 12 токоприемника может являться взаимозаменяемой. Таким образом, второй материал 12 токоприемника может иметь конфигурацию в виде нитей и первый материал 11 токоприемника может иметь конфигурацию в виде частиц.
На фиг. 5 показан еще один приведенный в качестве примера вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, который снова в целом обозначен номером позиции 1. Субстрат 1, образующий аэрозоль, может снова иметь в целом цилиндрическую форму и может быть окружен трубчатой оболочкой 15, такой как, например, наружная обертка. Субстрат, образующий аэрозоль, содержит твердый материал 10, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата 1, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый и второй материалы 11, 12 токоприемника. Первый материал 11 токоприемника может иметь конфигурацию в виде сетки, которая может быть расположена внутри субстрата 1, образующего аэрозоль, или в качестве альтернативы может по меньшей мере частично образовывать покрытие для твердого материала 10. Термин "конфигурация в виде сетки" включает слои, имеющие в себе места разрывов. Например, слой может являться решеткой, сеткой, ситом или перфорированной фольгой. Второй материал 12 токоприемника может иметь конфигурацию в виде частиц и может быть распределен по всему твердому материалу 10. Также следует отметить, что при необходимости геометрическая конфигурация первого и второго материалов 11, 12 токоприемника может являться взаимозаменяемой. Таким образом, второй материал 12 токоприемника может иметь конфигурацию в виде сетки и первый материал 11 токоприемника может иметь конфигурацию в виде частиц.
На фиг. 6 показан еще один приведенный в качестве примера вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, который снова в целом обозначен номером позиции 1. Субстрат 1, образующий аэрозоль, может снова иметь в целом цилиндрическую форму и может быть окружен трубчатой оболочкой 15, такой как, например, наружная обертка. Субстрат, образующий аэрозоль, содержит твердый материал 10, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата 1, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый и второй материалы 11, 12 токоприемника. Первый и второй материалы 11, 12 токоприемника могут быть собраны для образования структурного целого в виде сетки. Структурное целое в виде сетки может, например, проходить по оси внутри субстрата 1, образующего аэрозоль. В качестве альтернативы структурное целое в виде сетки первого и второго материалов 11, 12 токоприемника может по меньшей мере частично образовывать покрытие для твердого материала 10. Термин "структура в виде сетки" обозначает все структуры, которые могут быть собраны из первого и второго материалов токоприемника и имеют в себе места разрывов, включая решетки, сетки, сита или перфорированную фольгу. Структурное целое в виде сетки может состоять из горизонтально проходящих нитей первого материала 11 токоприемника и вертикально проходящих нитей второго материала 12 токоприемника или наоборот.
Несмотря на то что различные варианты осуществления изобретения были описаны со ссылкой на прилагаемые графические материалы, изобретение не ограничено данными вариантами осуществления. Различные изменения и модификации возможны без отступления от общей идеи настоящего изобретения. Следовательно, объем правовой охраны определяется прилагаемой формулой изобретения.