УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ МАТЕРИАЛА, КОТОРЫЙ ВОЗМОЖНО КУРИТЬ
DEVICE AND METHOD FOR HEATING MATERIAL, WHICH IS POSSIBLE TO SMOKE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается устройства и способа для нагревания материала, который возможно курить.
Уровень техники
В изделиях, таких как сигареты, сигары и подобных, при использовании сжигают табак с целью создания табачного дыма. Были предприняты попытки предложить альтернативы изделиям этих типов, в которых сжигают табак, путем создания товаров, в которых вещества высвобождают без сжигания. Примерами таких товаров являются так называемые товары «нагревать, но не сжигать», также называемые нагревающими табак товарами или нагревающими табак устройствами, в которых вещества высвобождают путем нагревания материала, а не его сжигания. Этот материал может быть, например, табаком или другим, не табачным товаром или комбинацией, такой как составная смесь, при этом указанный материал может как содержать, так и не содержать никотин. Аналогично, также существуют так называемые электронные сигареты, которые обычно испаряют жидкость, которая может как содержать, так и не содержать никотин.
Раскрытие изобретения
Первым объектом настоящего изобретения является устройство, выполненное для нагревания материала, который возможно курить, с целью испарения, по меньшей мере, одного компонента материала, который возможно курить, указанное устройство содержит:
по меньшей мере, один тонкопленочный нагреватель, выполненный и расположенный для нагревания материала, который возможно курить и который, при использовании, расположен в устройстве;
при этом тонкопленочный нагреватель содержит несколько областей нагревания для нагревания разных участков материала, который возможно курить и который, при использовании, расположен в устройстве, при этом, по меньшей мере, первая область нагревания тонкопленочного нагревателя обладает плотностью мощности, которая отличается от плотности мощности, по меньшей мере, второй области нагревания тонкопленочного нагревателя.
В некоторых примерах это означает, что, например, разные участки материала, который возможно курить, могут быть нагреты до разных температур. В качестве другого примера, это означает, что, по меньшей мере, в части или во всем материале, который возможно курить, может быть получен более плоский, более равномерный профиль температур.
В одном варианте осуществления изобретения плотность мощности первой области нагревания меньше плотности мощности второй области нагревания, при этом первая область нагревания расположена по направлению к первому концу тонкопленочного нагревателя, а вторая область нагревания расположена на расстоянии от первого конца тонкопленочного нагревателя.
В одном варианте осуществления изобретения, первая область нагревания содержит, по меньшей мере, первый электропроводящий участок нагревания, а вторая область нагревания содержит, по меньшей мере, второй электропроводящий участок нагревания, при этом электрическое сопротивление первого электропроводящего участка нагревания отличается от электрического сопротивления второго электропроводящего участка нагревания.
В одном варианте осуществления изобретения, площадь поперечного сечения первого электропроводящего участка нагревания отличается от площади поперечного сечения второго электропроводящего участка нагревания.
В одном варианте осуществления изобретения, первая область нагревания содержит несколько электропроводящих участков нагревания и вторая область нагревания содержит несколько электропроводящих участков нагревания, при этом электрическое сопротивление, по меньшей мере, одного из электропроводящих участков нагревания первой области нагревания отличается от электрического сопротивления, по меньшей мере, одного из электропроводящих участков нагревания второй области нагревания.
В одном варианте осуществления изобретения, электропроводящие участки нагревания первой области нагревания электрически соединены друг с другом последовательно и электропроводящие участки нагревания второй области нагревания электрически соединены друг с другом последовательно.
В одном варианте осуществления изобретения, тонкопленочный нагреватель содержит участок без нагревания, расположенный, в общем, по центру тонкопленочного нагревателя.
В одном варианте осуществления изобретения устройство содержит источник электроэнергии, который выполнен с возможностью обеспечения одинакового напряжения для первой области нагревания и для второй области нагревания.
Вторым объектом настоящего изобретения является способ нагревания материала, который возможно курить, с целью испарения, по меньшей мере, одного компонента материала, который возможно курить, с использованием устройства,
указанное устройство содержит, по меньшей мере, один нагреватель, выполненный и расположенный для нагревания материала, который возможно курить и который, при использовании, расположен в указанном устройстве, при этом нагреватель содержит несколько областей нагревания для нагревания разных участков материала, который возможно курить и который, при использовании, расположен в устройстве, при этом, по меньшей мере, первая область нагревания нагревателя обладает плотностью мощности, которая отличается от плотности мощности, по меньшей мере, второй области нагревания нагревателя;
при этом указанный способ включает в себя следующее:
вставляют материал, который возможно курить, в устройство; и
управляют нагревателем так, чтобы обеспечить разные потоки тепла от первой области нагревания и второй области нагревания до разных соответствующих участков материала, который возможно курить, так что разные соответствующие участки материала, который возможно курить, нагреваются до разных температур.
В одном варианте осуществления изобретения устройство содержит источник электроэнергии, который обеспечивает одинаковое напряжение для первой области нагревания и для второй области нагревания.
Дополнительные признаки и достоинства изобретения будут ясны из последующего описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения, приведенного только в качестве примера и со ссылками на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 - первый вид в перспективе, показывающий пример устройства для нагревания материала, который возможно курить;
на фиг. 2 - второй вид в перспективе, показывающий устройство с фиг. 1;
на фиг. 3 - вид сбоку, показывающий поперечное сечение устройства с фиг. 1, при этом вставлен материал, который возможно курить;
на фиг. 4 - первый вид сверху, схематично показывающий пример нагревателя для использования в устройстве для нагревания материала, который возможно курить; и
на фиг. 5 - второй вид сверху, схематично показывающий пример нагревателя для использования в устройстве для нагревания материала, который возможно курить.
Осуществление изобретения
В настоящем документе термин «материал, который возможно курить» включает в себя материалы, которые при нагревании обеспечивают наличие испаренных компонентов, обычно в форме аэрозоля. «Материал, который возможно курить» содержит любой материал, содержащий табак, и может, например, содержать одно или более из следующего: табак, производные табака, расширенный табак, восстановленный табак или заменители табака. «Материал, который возможно курить» также может содержать другие, не табачные, продукты, которые, в зависимости от продукта, могут как содержать, так и не содержать никотин. «Материал, который возможно курить» может, например, иметь твердую, жидкую, гелеобразную или восковую или подобную форму. «Материал, который возможно курить» может, например, быть комбинацией или смесью материалов.
Известно устройство, которое нагревает материал, который возможно курить, для испарения, по меньшей мере, одного компонента материала, который возможно курить, обычно с целью формирования аэрозоля, который возможно вдохнуть, без горения или сжигания материала, который возможно курить. Такое устройство иногда описывают как устройство «нагревать, но не сжигать» или «нагревающий табак товар» или «нагревающее табак устройство» или аналогично. Аналогично, также существуют так называемые электронные сигареты, обычно испаряющие материал, который возможно курить и который имеет форму жидкости, которая может как содержать, так и не содержать никотин. Материал, который возможно курить, может быть в форме стержня, картриджа или кассеты или подобного элемента, который может быть вставлен в устройство, или может предоставляться как часть стержня, картриджа или кассеты или подобного элемента, который может быть вставлен в устройство. Нагреватель для нагревания и испарения материала, который возможно курить, может быть предусмотрен как «постоянная» часть устройства или может быть предусмотрен как часть изделия для курения или может быть одноразовым элементом, который убирают и заменяют после использования. «Изделие для курения» в этом контексте представляет собой устройство или изделие или другой компонент, который, при использовании, содержит материал, который возможно курить, и причем при использовании изделие для курения нагревают для испарения материала, который возможно курить, и, при желании, других компонентов.
На фиг. 1 - 3 показан пример устройства 100, выполненного с возможностью расположения материала, который возможно курить, для предоставления возможности испарения, по меньшей мере, одного компонента материала, который возможно курить. (Как будет дополнительно рассмотрено ниже, в некоторых конкретных примерах, описанных в настоящем документе, материал, который возможно курить, имеет вид стержня 250, который содержит материал 252, который возможно курить, и, при желании, другие компоненты). Устройство 100 содержит первый или ближний или мундштучный конец 102 и второй или дальний конец 104.
Устройство 100 содержит корпус 106 для размещения материала 252, который возможно курить. Корпус 106 содержит, по меньшей мере, одно отверстие, через которое может проходить материал 252, который возможно курить. В конкретном показанном примере присутствует два отверстия. Первое отверстие 108 предусмотрено для введения материала 252, который возможно курить, в корпус 106 и извлечения материала 252, который возможно курить, из корпуса 106. Второе отверстие 110 предусмотрено для того, чтобы предоставить пользователю возможность доступа внутрь корпуса 106, например, для того чтобы позволить очищать внутри корпуса 106. В конкретном примере, показанном на чертежах, отверстия 108, 110 расположены, соответственно, у мундштучного конца 102 и дальнего конца 104. Корпус 106 также содержит камеру 112, расположенную между мундштучным концом 102 и дальним концом 104 Как наиболее хорошо показано на фиг. 3, отверстия 108, 110 расположены у двух концов камеры 112 в корпусе 106. При использовании, материал 252, который возможно курить, размещают в камере 112. До использования пользователь может вставить материал 252, который возможно курить, в камеру 112 через первое отверстие 108. После использования пользователь может извлечь материал 252, который возможно курить, из камеры 112 и очистить камеру 112 путем вставки через второе отверстие 110, например, ершика для чистки трубки.
В показанном примере, устройство 100 содержит дверцы или крышки 116, 118, чтобы предоставить возможность закрывания и открывания отверстий 108, 110. Шарнирная крышка 116 установлена с возможностью поворота на корпусе 106 у дальнего конца 110, и она может быть повернута между открытым и закрытым положениями (которые, соответственно, показаны на фиг. 1 и 2). Сдвигающаяся крышка 118 установлена на корпусе 106 у ближнего конца 102, и она может быть сдвинута между открытым и закрытым положениями. Сдвигающуюся крышку 118 перемещают в открытое положение до вставки материала 252, который возможно курить, в устройство 100.
На фиг. 3 показан стержень 250, который содержит материал 252, который возможно курить, и который частично вставлен через переднее отверстие 108, так что (по меньшей мере) материал 252, который возможно курить, расположен в устройстве 100. Стержень 250 содержит у мундштучного конца мундштук в сборе, который содержит один или несколько элементов из фильтра, выполненного с возможностью фильтрации аэрозоля, и охлаждающего элемента 254, выполненного с возможностью охлаждения аэрозоля. Фильтр/охлаждающий элемент 254 находится на расстоянии 256 от материала, который возможно курить, и также находится на дополнительном расстоянии 258 от мундштучного конца.
В устройстве 100 расположены или прикреплены к нему нагреватель 200, схема 202 управления и источник 204 электроэнергии. В этом примере нагреватель 200, схема 202 управления и источник 204 электроэнергии сбоку прилегают друг к другу (то есть, прилегают друг к другу, если смотреть со стороны конца), при этом схема 202 управления расположена, в общем, между нагревателем 200 и источником 204 электроэнергии, хотя возможны другие расположения. Схема 202 управления может содержать контроллер, такой как микропроцессорный элемент, выполненный с возможностью управления нагреванием материала 252, который возможно курить, что будет дополнительно описано ниже. Источник 204 электроэнергии может являться, например, батареей, которая может быть как аккумуляторной батареей, так и не аккумуляторной батареей. Примерами подходящих батарей являются, например, литий-ионная батарея, никелевая батарея (такая как никель-кадмиевая батарея), алкалиновая батарея и/или подобные элементы. Батарея 204 электрически соединена с нагревателем 200 для подачи, при необходимости, электрической энергии под управлением схемы 202 управления с целью нагревания материала 252, который возможно курить, после вставки в устройство 100 материала 252, который возможно курить, через отверстие 110. Преимущество расположения источника 204 электроэнергии сбоку, с прилеганием к нагревателю 200, заключается в том, что физически большой источник 204 электроэнергии может быть использован без того, чтобы устройство 100 в целом было чрезмерно длинным. Ясно, что, в общем, физически большой источник 204 электроэнергии обладает большой емкостью (то есть, общая электрическая энергия, которая может быть подана, часто измеряется в Ампер-часах или подобных единицах) и, таким образом, время работы аккумуляторной батареи для устройства 100 может быть больше.
В одном примере нагреватель 200, в общем, обладает формой полой цилиндрической трубки, содержащей полую внутреннюю нагревательную камеру 206, в которую вставляют материал 252, который возможно курить, с целью нагревания при использовании. Возможны разные конструкции нагревателя 200. Например, нагреватель 200 может быть выполнен как одиночный нагревательный элемент или может быть выполнен как несколько нагревательных элементов, выровненных вдоль продольной оси нагревателя 200. Единственный или каждый нагревательный элемент может быть кольцеобразным или трубчатым или, по меньшей мере, частично кольцеобразным или частично трубчатым по окружности. В примере единственный или каждый нагревательный элемент может быть тонкопленочным нагревателем. В другом примере единственный или каждый нагревательный элемент может быть выполнен из керамического материала. Примерами подходящих керамических материалов являются керамики из оксида алюминия и нитрида алюминия и нитрида кремния, которые могут быть многослойными и могут быть получены спеканием. Возможны другие нагревательные конструкции, в том числе, например, инфракрасные нагревательные элементы индуктивного нагревания, которые нагревают путем испускания инфракрасного излучения, или резистивные нагревательные элементы, выполненные, например, из резистивной электрической намотки. В одном конкретном примере нагреватель 200 может быть выполнен из подложки, на которой выполнена, по меньшей мере, одна электропроводящая дорожка. Подложка может обладать формой листа и может содержать, например, слой пластика. В конкретном примере этот слой является слоем полиимида. Электропроводящая дорожка может быть напечатана или другим образом нанесена на указанный слой. Нагреватель 200 может содержать дополнительный слой пластика, выполненный на электропроводящей дорожке или выполненный над электропроводящей дорожкой. В этом примере, таким образом, электропроводящая дорожка расположена между двумя слоями пластика. Нагреватель 200 обладает такими размерами, что, по существу, весь вставленный материал 252, который возможно курить, может быть расположен в нагревательном элементе (элементах) нагревателя 200, так что при использовании нагревают, по существу, весь материал 252, который возможно курить. Единственный или каждый нагревательный элемент может быть расположен так, что выбранные участки материала 252, который возможно курить, могут быть нагреты независимо, например, по очереди (с течением времени) или вместе (одновременно), по желанию.
Нагреватель 200 в этом примере окружен вдоль, по меньшей мере, части своей длины теплоизолятором 212. Изолятор 212 помогает уменьшить передачу тепла от нагревателя 200 наружу устройства 100. Это помогает снизить потребности нагревателя 200 в электроэнергии, так как указанное, в общем, уменьшает тепловые потери. Изолятор 212 также помогает сохранять холодной внешнюю часть устройства 100 при работе нагревателя 200. В одном примере изолятор 212 может быть рукавом с двойными стенками, который обеспечивает область малого давления между двумя стенками рукава. То есть, изолятор 212 может быть, например, «вакуумной» трубкой, то есть трубкой, из которой, по меньшей мере частично, откачан воздух, чтобы минимизировать теплопередачу с помощью теплопроводности и/или конвекции. Возможны другие конструкции изолятора 212, в том числе использование теплоизолирующих материалов, в том числе, например, подходящего вспененного материала, в дополнение или вместо рукава с двойными стенками.
В собранном устройстве 100, нагреватель 200, в общем, имеет форму полой цилиндрической трубки и расположен в корпусе 106, так что один конец полой трубки гидравлически сообщается с отверстием 108 у мундштучного конца 102, а другой конец полой трубки сообщается с отверстием 110 у дальнего конца 104.
Ясно, что устройство 100, показанное на фиг. 1 - 3 и описанное выше, является только одним примером устройства для нагревания материала, который возможно курить, и что возможны другие конструкции и конфигурации.
На фиг. 4 показан первый вид сверху, схематично иллюстрирующий пример нагревателя для использования в устройстве для нагревания материала, который возможно курить, чтобы схематично показать разные области нагревания и зоны нагревания для этого примера нагревателя. Нагреватель может быть использован, например, в устройстве 100, тип которого показан на фиг. 1 - 3 и описан выше, и может быть использован в другом устройстве для нагревания материала, который возможно курить.
Нагреватель 200 содержит несколько зон нагревания для предоставления тепла для испарения, по меньшей мере, одного компонента материала, который возможно курить и который вставлен в устройство 100. В конкретном показанном примере нагреватель 200 содержит первую зону 220 нагревания и вторую зону 230 нагревания. В других примерах нагреватель 200 может содержать только одну зону нагревания или может содержать более двух зон нагревания. По меньшей мере, одна из зон нагревания может быть выполнена так, чтобы обеспечивать несколько областей нагревания в одной зоне для нагревания разных участков материала, который возможно курить.
В частности, в примере, показанном на фиг. 4, первая зона 220 нагревания нагревателя 200 содержит первую область 222 нагревания, вторую область 224 нагревания и третью область 226 нагревания. В этом примере вторая зона 230 нагревания также содержит первую область 232 нагревания, вторую область 234 нагревания и третью область 236 нагревания. По меньшей мере, первая область 222 нагревания и вторая область 224 нагревания первой зоны 220 нагревания нагревателя 200 обладают разными плотностями мощности. В других примерах все области нагревания нагревателя 200 могут обладать разными плотностями мощности или могут существовать некоторые области нагревания, которые обладают одинаковой плотностью мощности, и другие области нагревания, которые обладают разными плотностями мощности.
При использовании разные плотности мощности для областей нагревания нагревателя 200 обеспечивают простой путь обеспечения того, что разные потоки тепла действуют на разные участки материала 252, который возможно курить. Следовательно, нагреватель 200 может, например, нагревать разные участки материала 252, который возможно курить, в устройстве 100 до разных температур. В конкретном примере, участок мундштучного конца материала 252, который возможно курить, нагревают меньшим потоком тепла по сравнению с другими участками материала 252, который возможно курить. Меньший поток тепла может приводить к большей конденсации водяного пара из аэрозоля до его вдыхания пользователем. Указанное может уменьшить температуру аэрозоля и также уменьшить вероятность феномена, известного как «горячая затяжка».
Разных плотностей мощности разных областей 222, 224, 226, 232, 234, 236 нагревания нагревателя 200 можно добиться разными путями. Например, разные области 222, 224, 226, 232, 234, 236 нагревания могут содержать нагревательные элементы с разными свойствами, такие как нагревательные элементы, выполненные из разных материалов и/или обладающие разными электрическими сопротивлениями и/или разными размерами (в том числе, например, разными значениями толщины или, в более общем смысле, разными площадями поперечного сечения). В качестве другого примера, разные области 222, 224, 226, 232, 234, 236 нагревания могут обладать разными теплоемкостями. Ниже будут дополнительно описаны конкретные примеры.
Зоны 220, 230 нагревания нагревателя 200 могут обладать разными размерами (значениями длины, ширины, глубины). В конкретном примере с фиг. 4, шесть областей 222, 224, 226, 232, 234, 236 нагревания нагревателя 200 обладают одинаковой длиной L. Тем не менее, значения ширины областей 222, 224, 226, 232, 234, 236 не все одинаковы. В этом примере, значения U, Z ширины первой области 222 нагревания первой зоны 220 нагревания и первой области 232 нагревания второй зоны 230 нагревания могут совпадать или, по существу, совпадать. Тем не менее, в этом примере, значения U, Z ширины первой области 222 нагревания первой зоны 220 нагревания и первой области 232 нагревания второй зоны 230 нагревания отличаются от значений V, W, X, Y ширины для других областей 224, 226, 234, 236 нагревания. В некоторых конкретных примерах ширина U может находиться в диапазоне от 5 мм до 6 мм, ширина V может находиться в диапазоне от 9 мм до 10 мм, ширина W может находиться в диапазоне от 6 мм до 7 мм, ширина X может находиться в диапазоне от 6 мм до 7 мм, ширина Y может находиться в диапазоне от 9 мм до 10 мм и ширина Z может находиться в диапазоне от 5 мм до 6 мм.
На фиг. 5 показано, что нагреватель 300 может содержать, по меньшей мере, один электропроводящий участок нагревания. В конкретном показанном примере, нагреватель 300 содержит две зоны 320, 330 нагревания и шесть электропроводящих участков 322, 324, 326, 332, 334, 336 нагревания. В других примерах нагреватель может содержать большее или меньшее количество зон нагревания и большее или меньшее количество участков нагревания. Первая зона 320 нагревания содержит первый участок 322 нагревания, второй участок 324 нагревания и третий участок 326 нагревания, а вторая зона 330 нагревания содержит первый участок 332 нагревания, второй участок 334 нагревания и третий участок 336 нагревания. (Шесть электропроводящих участков 322, 324, 326, 332, 334, 336 нагревания, которые схематично показаны на фиг. 5, соответствуют шести областям 222, 224, 226, 232, 234, 236 нагревания, которые схематично показаны на фиг. 4). В примере электропроводящий участок нагревания обеспечивают с помощью электропроводящего материала. Подходящими материалами для электропроводящего участка нагревания являются такие электропроводящие материалы, как металлы, керамика и так далее. Электропроводящий материал может иметь форму слоя, дорожки, одного или нескольких элементов или одной или нескольких проволок. Электропроводящий участок нагревания может представлять собой тонкие металлические дорожки, которые напечатаны или другим образом нанесены на полимерную подложку, такую как, например, полиимидная подложка.
На фиг. 5 показан пример расположения электропроводящих участков 322, 324, 326, 332, 334, 336 нагревания в зонах 320, 330 нагревания. Первый участок 322 нагревания расположен по направлению к первому концу 302 нагревателя 300. Второй участок 324 нагревания расположен на расстоянии от первого конца 302 нагревателя 300. В конкретном показанном примере первый участок 322 нагревания прилегает ко второму участку 324 нагревания в первой зоне 320 нагревания, а третий участок 326 нагревания прилегает ко второму участку 324 нагревания и расположен по направлению к центру нагревателя 300. Также показано расположение второй зоны 330 нагревания. Первый участок 332 нагревания второй зоны 330 нагревания расположен по направлению ко второму концу 304 нагревателя 300, а второй участок 334 нагревания второй зоны 330 нагревания расположен на расстоянии от второго конца 304 нагревателя 300, прилегая к первому участку 332 нагревания, а третий участок 336 нагревания прилегает ко второму участку 334 нагревания и расположен по направлению к центру нагревателя 300.
При использовании электрический ток проходит через электропроводящие участки 322, 324, 326, 332, 334, 336 нагревания, так что вырабатывают тепло для нагревания материала 252, который возможно курить и который, при использовании, содержится в камере 112 устройства 100. С учетом разных плотностей мощности, в материале 252, который возможно курить, обеспечивают изменяющийся, неравномерный профиль нагревания. Это означает, что, например, разные участки материала 252, который возможно курить, могут быть нагреты до разных температур. В качестве другого примера, это означает, что, по меньшей мере, в части или во всем материале 252, который возможно курить, может быть получен более плоский, более равномерный профиль температур, что допускает тот факт, что, например, некоторые участки материала 252, который возможно курить, могут требовать больше тепла по сравнению с другими участками для достижения одной и той же температуры (например, из-за разных скоростей тепловых потерь в разных участках). Поток тепла, обеспеченный участками 322, 324, 326, 332, 334, 336 нагревания, зависит от разных факторов, в том числе, например, от электрического сопротивления электропроводящих участков 322, 324, 326, 332, 334, 336 нагревания.
Электрическое сопротивление одного участка нагревания нагревателя 300 может отличаться от электрического сопротивления другого участка нагревания нагревателя 300. В примере, электрическое сопротивление первого участка 322 нагревания первой зоны 320 нагревания может отличаться от электрического сопротивления второго участка 324 нагревания второй зоны 330 нагревания.
По меньшей мере, некоторые из электропроводящих участков 322, 324, 326, 332, 334, 336 нагревания могут быть электрически соединены друг с другом. Эти участки 322, 324, 326, 332, 334, 336 могут быть соединены последовательно или параллельно в ходе изготовления, в зависимости от ограничений мощности для устройства 100.
В примере, когда присутствует несколько участков нагревания в первой зоне 320 нагревания, эти несколько участков нагревания могут быть соединены друг с другом последовательно. Аналогично, когда присутствует несколько участков нагревания во второй зоне 330 нагревания, эти несколько участков нагревания могут быть соединены друг с другом последовательно. То есть, в конкретном примере, показанном на чертежах, участки 322, 324, 326 нагревания в первой зоне 320 нагревания могут быть последовательно соединены друг с другом, и участки 332, 334, 336 нагревания во второй зоне 330 нагревания могут быть последовательно соединены друг с другом. В каждом случае, указанное может быть получено, например, путем обеспечения единственного непрерывного электропроводящего нагревательного элемента для участков 322, 324, 326 нагревания в первой зоне 320 нагревания и единственного непрерывного электропроводящего нагревательного элемента для участков нагревания во второй зоне 330 нагревания.
При использовании, источник 204 электроэнергии устройства 100 обеспечивает приложение напряжения к нагревателю. В нагревателе 300, который показан на фиг. 5, с использованием одного источника 204 электроэнергии, одно и то же напряжение приложено к двум зонам 320, 330 нагревания. Конкретное падение напряжения для любого отдельного участка из участков 322, 324, 326, 332, 334, 336 нагревания будет пропорционально электрическому сопротивлению указанного участка. Поток тепла, выработанный указанным участком, касается указанного падения напряжения. Следовательно, нагреватель 300 обеспечивает разный профиль нагревания материалу 252, который возможно курить, на основе электрических сопротивлений участков 322, 324, 326, 332, 334, 336 нагревания и напряжения одного источника 204 электроэнергии.
В приведенной ниже таблице 1 показаны детали, содержащие электрическое сопротивление и плотность мощности для конкретного примера нагревателя 300, что нужно для иллюстрации примеров разных доступных свойств. Электрическое сопротивление двух электропроводящих участков нагревания может отличаться, если, например, отличаются площади поперечного сечения указанных электропроводящих участков нагревания. Меньшая площадь поперечного сечения первого участка 322 нагревания приводит к большему электрическому сопротивлению этого участка 322, и тепловой поток первого участка 322 нагревания будет больше. В другом примере, различаются электрические сопротивления первого и второго участков 322, 324 нагревания первой зоны 320 нагревания, так как длина первого участка 322 нагревания больше длины второго участка 324 нагревания. Чем больше длина участка нагревания, тем больше сопротивление этого участка нагревания и, следовательно, больше температура, при которой может работать нагреватель. Рабочие температуры нагревателя 200 находятся в диапазоне, например, от 150°C до 250°C, при этом максимальная температура для непрерывного нагревания для конкретной зоны нагревания примерно равна 255°C. Максимальная температура для коротких периодов (составляющих менее одной секунды) для конкретной зоны нагревания составляет примерно 260°C.
Таблица 1
Участок нагрева-ния
Площадь участка (мм<sup>2</sup>)
Мощность, выработанная участком (Вт)
Плотность мощности участка (Вт/мм<sup>2</sup>)
Падение напряжения на участке (В)
Электрическое сопротивление участка (Ω)
Покрытие участка дорожками (%)
Зона 1 А(222)
79,1
3,31
0,042
1,010
0,3651
67,4
Зона 1 В(224)
133,7
4,56
0,034
1,515
0,5030
61,3
Зона 1 C(226)
100,3
3,27
0,033
1,086
0,3607
69,3
Зона 2 А(232)
79,1
3,07
0,039
1,042
0,3537
57,2
Зона 2 В(234)
133,7
4,56
0,034
1,548
0,5254
59,3
Зона 2 C(236)
100,3
3,27
0,033
1,110
0,3768
71,1
Устройство 100 может содержать компонент, сопротивление которого изменяется при изменении температуры. Этот компонент может действовать как регулятор температуры с целью управления температурой одного или нескольких участков нагревания, и, например, может являться частью схемы 202 управления устройства 100 или может быть связан со схемой 202 управления устройства 100. В конкретном примере регулятор температуры управляет температурой первого участка 322 нагревания первой зоны 320 нагревания. Сопротивление регулятора температуры изменяется в зависимости от температуры и, фактически, будет изменяться напряжение на участке 322 нагревания. Это, в свою очередь, будет изменять напряжение на других участках 324, 326, 332, 334, 336 нагревания в нагревателе 300. Следовательно, в этом примере участок 322 нагревания действует как «ведущий» участок нагревания, а другие участки 324, 326, 332, 334, 336 нагревания, теплоотдача которых изменяется в зависимости от изменений температуры «ведущего» участка, действуют как «ведомые» участки. Регулятор температуры может быть, например, терморезистором с положительным температурным коэффициентом (РТС) или отрицательным температурным коэффициентом (NТС) или резистивным детектором (RTD) температуры.
Достоинством указанного является то, что требуется только простой источник электроэнергии с простым управлением и, тем не менее, вдоль материала, который возможно курить, может быть получен неравномерный профиль нагревания. Фактически, нужен только один источник электроэнергии, который обеспечивает одинаковый ток для каждого участка 322, 324, 326 нагревания первой зоны 320 нагревания и для каждого участка 332, 334, 336 нагревания второй зоны 330 нагревания. Подаваемым током управляют просто путем отслеживания температуры одного участка 322 нагревания. Температурой этого одного участка 322 нагревания управляют, а температуры других участков 324, 326, 332, 334, 336 нагревания «автоматически» следуют за указанной температурой. Указанное достигается с помощью сравнительно простого аппаратного обеспечения и исключается сложное программное управление или подобное, что уменьшает затраты и улучшает надежность.
Далее, как показано на фиг. 4 и 5, в этом примере нагреватель 200 содержит участок 310 без нагревания. Участок 310 без нагревания обладает шириной Т. Ширина Т может составлять, например, от 2 мм до 3 мм. В конкретном показанном примере участок 310 без нагревания расположен, в общем, в центре нагревателя 200 между двумя зонами 320, 330 нагревания. Участок 310 без нагревания может быть выполнен с помощью теплоизоляционной поверхности, расположенной над электропроводящим элементом (элементами). В качестве альтернативы, между третьим участком 326 нагревания первой зоны 320 нагревания и третьим участком 336 нагревания второй зоны 330 нагревания может присутствовать промежуток. В этом примере промежуток может выступать как участок 310 без нагревания и, хотя нагреватель 300 является единственным, цельным нагревателем 300, нагреватель 300 содержит две отдельные зоны 320, 330 нагревания, которые могут обладать разными профилями для плотности мощности, как ранее подробно рассмотрено и как показано в таблице 1.
Площадь нагревательного элемента может быть покрыта внешним слоем диэлектрика, таким как, например, сжимающаяся трубка из полиэфирэфиркетона (PEEK). Слой диэлектрика помогает предотвратить замыкание регулятора температуры или датчика (при его наличии) на металлические компоненты, такие как, например, упомянутый выше «вакуумный» теплоизолятор 212. Слой диэлектрика также прикладывает к нагревателю внешнее давление и сохраняет плотный контакт нагревателя с упомянутой выше внутренней опорной трубкой из нержавеющей стали.
Разные описанные в настоящем документе варианты осуществления изобретения показаны только для помощи в понимании и изучении заявленных признаков. Эти варианты осуществления изобретения представлены только как образцы вариантов осуществления изобретения, но их список не является исчерпывающим и/или единственно возможным. Ясно, что описанные в настоящем документе достоинства, варианты осуществления изобретения, примеры, функции, признаки, структуры и/или другие аспекты не являются ограничениями объема изобретения, который определяется формулой изобретения, или ограничениями эквивалентов формулы изобретения, и что могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения и без выхода за границы объема настоящего изобретения могут быть предложены различные модификации. Различные варианты осуществления изобретения могут содержать, состоять или, по существу, состоять из надлежащих комбинаций описанных элементов, компонентов, признаков, частей, этапов, способов и так далее, отличающихся от явно описанных в настоящем документе. Кроме того, настоящее изобретение может включать в себя другие изобретения, о которых не заявлено в настоящее время, но о которых может быть заявлено в будущем.