НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ И АЭРОЗОЛЬ-ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, СНАБЖЕННОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫМ УЗЛОМ
HEATING UNIT AND AEROSOL-GENERATING DEVICE, EQUIPPED WITH A HEATING UNIT

[0001]
Настоящее изобретение относится к области техники инновационных сигарет, и, в частности, к нагревательному узлу для нагрева курительной смеси и аэрозоль-генерирующему устройству, снабженному указанным узлом.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002]
Низкотемпературные сигареты с электрическим нагревом являются важным направлением современного развития новых видов табачных изделий. Ввиду того, что нагреватель является важным компонентом низкотемпературных сигарет с электрическим нагревом, эффективность нагревателя и равномерность нагрева оказывают значительное влияние на вкус и непрерывность курения табачного продукта. Однако проблема заключается в том, что в устройствах предшествующего уровня техники нагреватели, как правило, характеризуются низкой тепловой эффективностью, неустойчивым генерированием тепла, коротким сроком службы и низкой стабильностью.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003]
Цель настоящего изобретения заключается в создании нагревательного узла и аэрозоль-генерирующего устройства, имеющего нагревательный узел, с учетом недостатков устройств предшествующего уровня техники, что позволит повысить эффективность нагрева и снизить потребление энергии.
[0004]
Для решения вышеупомянутых технических проблем в настоящем изобретении приняты следующие технические решения: нагревательный узел, включающий резистивный нагревательный элемент, предназначенный для преобразования электрической энергии во внутреннюю энергию; при этом резистивный нагревательный элемент снабжен первой электроизолирующей подложкой внутри и/или снаружи, поверхность первой электроизолирующей подложки и/или резистивного нагревательного элемента снабжена инфракрасным слоем для излучения инфракрасных лучей в окружающее пространство после нагрева.
[0005]
В варианте осуществления настоящего изобретения инфракрасный слой выполнен, по меньшей мере, из карбида, и/или силицида, и/или нитрида и оксида.
[0006]
В варианте осуществления настоящего изобретения первая электроизолирующая подложка выполнена, по меньшей мере, из карбида, и/или силицида, и/или нитрида и оксида.
[0007]
В варианте осуществления настоящего изобретения поверхность инфракрасного слоя снабжена светопропускающим слоем для проведения тепла и пропускания инфракрасного излучения.
[0008]
В варианте осуществления настоящего изобретения первая электроизолирующая подложка размещена как внутри, так и снаружи резистивного нагревательного элемента, при этом инфракрасный слой размещен на внешней поверхности первой электроизолирующей подложки снаружи и/или внутри резистивного нагревательного элемента.
[0009]
В варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент, первая электроизолирующая подложка и инфракрасный слой все вместе предназначены для размещения внутри курительной смеси.
[0010]
В варианте осуществления настоящего изобретения первая электроизолирующая подложка размещена внутри резистивного нагревательного элемента, инфракрасный слой находится на внешней поверхности резистивного нагревательного элемента, при этом инфракрасный слой также находится на внешней поверхности первой электроизолирующей подложки.
[0011]
В варианте осуществления настоящего изобретения нагревательный узел включает вторую электроизолирующую подложку и проводящий элемент, при этом вторая электроизолирующая подложка размещена в нижней части первой электроизолирующей подложки, и проводящий элемент размещен в нижней части резистивного нагревательного элемента и электрически соединен с резистивным нагревательным элементом.
[0012]
В варианте осуществления настоящего изобретения проводящий элемент и резистивный нагревательный элемент размещены все вместе в положении между первой электроизолирующей подложкой и второй электроизолирующей подложкой.
[0013]
В варианте осуществления настоящего изобретения площадь поперечного сечения проводящего элемента превышает или равна площади поперечного сечения резистивного нагревательного элемента.
[0014]
В варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент и проводящий элемент выполнены из одного и того же материала, при этом сопротивление проводящего элемента меньше сопротивления резистивного нагревательного элемента.
[0015]
В варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент и проводящий элемент выполнены из керамики, металлов или сплавов.
[0016]
В варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент и проводящий элемент выполнены, по меньшей мере, из одного материала, выбранного из группы, состоящей из нихрома, платины, платинового сплава, вольфрама и металлокерамики.
[0017]
В варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент и проводящий элемент выполнены из различных материалов, при этом удельное сопротивление проводящего элемента меньше удельного сопротивления резистивного нагревательного элемента.
[0018]
В варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент выполнен, по меньшей мере, из одного материала, выбранного из группы, состоящей из хромоникелевого сплава, платины, платинового сплава, вольфрама, железоникелехромного сплава и металлокерамики; проводящий элемент выполнен, по меньшей мере, из одного материала, выбранного из группы, состоящей из золота, серебра, меди, сплавов золота, сплавов серебра и сплавов меди .
[0019]
В варианте осуществления настоящего изобретения нагревательный узел дополнительно включает основание, соединенное со второй электроизолирующей подложкой и/или проводящим элементом, при этом основание используется для фиксации нагревательного узла внутри аэрозоль-генерирующего устройства.
[0020]
В варианте осуществления настоящего изобретения нагревательный узел дополнительно включает множество электродов, при этом все из множества электродов размещены в нижней части проводящего элемента и используются для подключения к внешнему источнику электропитания.
[0021]
В варианте осуществления настоящего изобретения поперечные сечения резистивного нагревательного элемента, первой электроизолирующей подложки и инфракрасного слоя в совокупности имеют форму круга, эллипса или многоугольника.
[0022]
В варианте осуществления настоящего изобретения верхней части нагревательного узла придана форма конического конца или заостренного наконечника.
[0023]
Аэрозоль-генерирующее устройство включает корпус, при этом корпус снабжен приемником для размещения в нем курительной смеси, нагревательным узлом и источником электропитания для подачи питания на нагревательный узел; резистивный нагревательный элемент, первая электроизолирующая подложка и инфракрасный слой нагревательного узла все вместе размещены внутри приемника для курительной смеси.
[0024]
По сравнению с устройствами предшествующего уровня техники преимущества настоящего изобретения заключаются в следующем:
[0025]
1. Нагревательный узел настоящего изобретения снабжен резистивным нагревательным элементом и инфракрасным слоем, которые способны одновременно осуществлять теплопроводный нагрев и радиационный нагрев нагревательного узла, тем самым значительно повышая эффективность нагрева, снижая потребление энергии, увеличивая срок службы аккумулятора для источника питания, а также обеспечивают более равномерный нагрев курительной смеси и достижение высокого теплового воздействия.
[0026]
2. Первая электроизолирующая подложка нагревательного элемента настоящего изобретения выполнена, по меньшей мере, из одного из материалов, таких как карбид, силицид, нитрид и оксид, в результате чего повышается эффективность нагрева и тепловое воздействие нагревательного элемента.
[0027]
3. Нагревательный элемент настоящего изобретения снабжен светопропускающим слоем, обеспечивающим создание гладкой поверхности нагревательного элемента и продление срока службы изделия.
[0028]
4. Площадь поперечного сечения проводящего элемента настоящего изобретения превышает или равна площади поперечного сечения резистивного нагревательного элемента, в результате чего обеспечивается генерирование тепла резистивным нагревательным элементом, тем самым предотвращая потерю энергии, и одновременно повышая общую прочность на изгиб нагревательного узла.
[0029]
5. Нагревательный узел настоящего изобретения дополнительно включает основание, позволяющее быстро зафиксировать нагревательный узел в аэрозоль-генерирующем устройстве.
[0030]
6. Верхней части нагревательного элемента настоящего изобретения придана форма конического конца или заостренного наконечника, которая может быть легко вставлена во внутреннюю часть курительной смеси.
[0031]
7. Аэрозоль-генерирующее устройство настоящего изобретения включает нагревательный узел, значительно повышающий эффективность нагрева, снижающий потребление энергии, повышающий долговечность источника питания, обеспечивающий более равномерный нагрев курительной смеси и хорошее тепловое воздействие.
[0032]
8. Аэрозоль-генерирующее устройство настоящего изобретения снабжено управляющим элементом, обеспечивающим регулирование мощности нагрева нагревательного узла, с целью регулирования температуры нагревательного узла в реальном режиме времени таким образом, чтобы температура нагревательного узла поддерживалась на соответствующем уровне в реальном режиме времени для нагрева курительной смеси и предотвращался перегрев или недостаточный нагрев курительной смеси, и таким образом, чтобы дым курительной смеси имел подходящую температуру и приемлемый состав для курения, и пользователь испытывал курительные ощущения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
[0033]
На ФИГ. 1 проиллюстрирована принципиальная схема конструкции нагревательного узла в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0034]
На ФИГ. 2 проиллюстрирован схематический вид в разрезе по линии А-А на ФИГ. 1;
[0035]
На ФИГ. 3 проиллюстрирована принципиальная схема конструкции нагревательного узла в соответствии с другим конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0036]
На ФИГ. 4 проиллюстрирована принципиальная схема конструкции нагревательного узла в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0037]
На ФИГ. 5 проиллюстрирован схематический вид в разрезе по линии В-В на ФИГ. 4;
[0038]
На ФИГ. 6 проиллюстрирована принципиальная схема конструкции нагревательного узла в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0039]
На ФИГ. 7 проиллюстрирована принципиальная схема конструкции аэрозоль-генерирующего устройства с нагревательным узлом в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0040]
На ФИГ. 8 представлена схема, иллюстрирующая зависимость между температурой при сравнении аэрозоль-генерирующего устройства с нагревательным узлом настоящего изобретения и температурой неинфракрасного нагревательного узла при генерировании концентрации дымообразования.
[0041]
Позиции обозначенных деталей: 100 - нагревательный узел; 1 - резистивный нагревательный элемент; 2 - первая электроизолирующая подложка; 3 - инфракрасный слой; 4 - вторая электроизолирующая подложка; 5 - проводящий элемент; 6 - электрод; 7-основание; 8 - курительная смесь; 9 - корпус; 10 - приемник курительной смеси; 11 -источник питания; 12 - управляющая элемент.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0042]
Настоящее изобретение будет дополнительно описано ниже со ссылкой на варианты осуществления, проиллюстрированные на прилагаемых чертежах.
[0043]
Как показано на ФИГ. 1-6, нагревательный узел 100 настоящего изобретения включает резистивный нагревательный элемент 1 для преобразования электрической энергии во внутреннюю энергию. Резистивный нагревательный элемент 1 снабжен первой электроизолирующей подложкой 2 внутри и/или снаружи. На поверхность электроизолирующей подложки 2 и/или резистивного нагревательного элемента 1 нанесен инфракрасный слой 3 (как показано на ФИГ. 2 и ФИГ. 5) для излучения инфракрасных лучей наружу после нагрева. В процессе использования при прохождении тока через резистивный нагревательный элемент 1, резистивный нагревательный элемент 1 генерирует тепло, и генерируемое тепло передается первой электроизолирующей подложке 2 таким образом, чтобы обеспечивался нагрев инфракрасного слоя 3 для генерирования инфракрасных волн, осуществляющих теплопроводный нагрев и радиационный нагрев нагревательного узла 100, с высокой эффективностью нагрева и высоким тепловым воздействием.
[0044]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения инфракрасный слой 3 выполнен, по меньшей мере, из одного материала, такого как карбид, силицид, нитрид и оксид.
[0045]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения первая электроизолирующая подложка 2 выполнена, по меньшей мере, из одного материала, такого как карбид, силицид, нитрид и оксид, дополнительно способствующих повышению эффективности нагрева и теплового воздействия нагревательного узла 100.
[0046]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения инфракрасный слой 3 и/или первая электроизолирующая подложка 2 могут генерировать инфракрасные волны в диапазоне длин волн 1-25 микрон.
[0047]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения поверхность инфракрасного слоя 3 снабжена светопропускающим слоем для передачи тепла и пропускания инфракрасного излучения, что позволяет сохранить поверхность нагревательного узла 100 гладкой и продлить срок службы изделия.
[0048]
Как показано на ФИГ. 1 и ФИГ. 2, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент 1 снабжен первой электроизоляционной подложкой 2 внутри и снаружи, при этом инфракрасный слой 3 нанесен на внешнюю поверхность первой электроизолирующей подложки 2 снаружи резистивного нагревательного элемента 1 таким образом, чтобы обеспечивались высокая эффективность нагрева и высокое тепловое воздействие. Кроме того, первая электроизолирующая подложка 2 внутри резистивного нагревательного элемента 1, резистивный нагревательный элемент 1 и первая электроизолирующая подложка 2 снаружи резистивного нагревательного элемента 1 примыкают друг к другу, что делает конструкцию привлекательной и простой в использовании.
[0049]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент 1 и первая электроизолирующая подложка 2 выполнены как единое целое.
[0050]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент 1 и первый электроизолирующий корпус подложки 2 размещены отдельно.
[0051]
Как показано на ФИГ. 4 и 5, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения первая электроизолирующая подложка 2 размещена внутри резистивного нагревательного элемента 1. На внешнюю поверхность резистивного нагревательного элемента 1 нанесен инфракрасный слой 3, и на внешнюю поверхность первой электроизолирующей подложки 2 также нанесен инфракрасный слой 3, обладающий высокой эффективностью нагрева и высоким тепловым воздействием. Кроме того, резистивный нагревательный элемент 1 и корпус первой электроизолирующей подложки 2 размещены примыкаю друг к другу, что делает конструкцию привлекательной и простой в использовании.
[0052]
Как показано на ФИГ. 1-6, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения нагревательный узел 100 включает вторую электроизолирующую подложку 4 и проводящий элемент 5. Вторая электроизолирующая подложка 4 размещена в нижней части первой электроизолирующей подложки 2, и проводящий элемент 5 размещен в нижней части резистивного нагревательного элемента 1 и электрически соединен с резистивным нагревательным элементом 1.
[0053]
Как показано на ФИГ. 1 и 3, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения проводящий элемент 5 и резистивный нагревательный элемент 1 оба размещены в положении между первой электроизолирующей подложкой 2 и второй электроизолирующей подложкой 4.
[0054]
Как показано на ФИГ. 4, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения площадь поперечного сечения проводящего элемента 5 равна площади поперечного сечения резистивного нагревательного элемента 1.
[0055]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент 1 и проводящий элемент 5 выполнены из одного и того же материала, и сопротивление проводящего элемента 5 меньше сопротивления резистивного нагревательного элемента 1.
[0056]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения как резистивный нагревательный элемент 1, так и проводящий элемент 5 выполнены из керамики, металлов или сплавов.
[0057]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения как резистивный нагревательный элемент 1, так и проводящий элемент 5 выполнены из нихрома, платины, платинового сплава, вольфрама или металлокерамики.
[0058]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент 1 и проводящий элемент 5 соответственно изготовлены из различных материалов, и удельное сопротивление проводящего элемента 5 меньше удельного сопротивления резистивного нагревательного элемента 1.
[0059]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент 1 изготовлен, по меньшей мере, из одного материала, такого как нихром, платина, платиновый сплав, вольфрам и металлокерамика. Проводящий элемент 5 изготовлен, по меньшей мере, из одного материала, такого как золото, серебро, медь, сплав золота, сплав серебра, сплав меди и сверхпроводящий материал.
[0060]
Как показано на ФИГ. 1, ФИГ. 3 и ФИГ. 6, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения площадь поперечного сечения проводящего элемента 5 больше или равна площади поперечного сечения резистивного нагревательного элемента 1. При изготовлении резистивного нагревательного элемента 1 и проводящего элемента 5 из одного и того же материала площадь поперечного сечения проводящего элемента 5 больше площади резистивного нагревательного элемента 1, что позволяет уменьшить значение сопротивления проводящего элемента 5 таким образом, чтобы тепло в основном генерировалось резистивным нагревательным элементом 1. При этом прочность на изгиб проводящего элемента 5 выше прочности на изгиб второй электроизолирующей подложки 4, и прочность на изгиб всего нагревательного узла может быть повышена. При изготовлении резистивного нагревательного элемента 1 и проводящего элемента 5 из различных материалов площадь поперечного сечения проводящего элемента 5 больше или равна площади поперечного сечения резистивного нагревательного элемента 1, и удельное сопротивление проводящего элемента 5 меньше удельного сопротивления резистивного нагревательного элемента 1. Величина сопротивления проводящего элемента 5 может быть снижена таким образом, чтобы тепло в основном генерировалось резистивным нагревательным элементом 1.
[0061]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения вторая электроизолирующая подложка 4 и проводящий элемент 5 выполнены как единое целое.
[0062]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения второй электроизолирующий корпус подложки 4 и проводящий элемент 5 размещены отдельно.
[0063]
Как показано на ФИГ. 1, ФИГ. 3 и ФИГ. 4, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения нагревательный узел 100 дополнительно включает множество электродов 6. Множество электродов 6 размещены в нижней части проводящего элемента 5 и используются для подсоединения к внешнему источнику электропитания.
[0064]
Как показано на ФИГ. 3 и 4, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения нагревательный узел 100 дополнительно включает основание 7, соединенное со второй электроизолирующей подложкой 4 и/или проводящим элементом 5, и основание 7 используется для фиксации нагревательного узла 100 внутри аэрозоль-генерирующего устройства.
[0065]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения резистивный нагревательный элемент 1, первая электроизолирующая подложка 2 и инфракрасный слой 3 все вместе предназначены для размещения внутри курительной смеси 8 (как показано на ФИГ. 7) и способны нагревать курительную смесь 8, при этом обеспечивается высокая эффективность нагрева и высокое тепловое воздействие.
[0066]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения поперечные сечения резистивного нагревательного элемента 1, первой электроизолирующей подложки 2 и инфракрасного слоя 3 в совокупности имеют круглую, овальную, квадратную, прямоугольную или многоугольную форму.
[0067]
Как показано на ФИГ. 1, ФИГ. 3 и ФИГ. 4, в конкретном варианте осуществления настоящего изобретения верхней части нагревательного узла 100 придана форма конического конца или заостренного наконечника, который можно легко вставить во внутреннюю часть курительной смеси 8.
[0068]
Как показано на ФИГ. 7, аэрозоль-генерирующее устройство настоящего изобретения включает корпус 9, при этом в корпусе 9 размещены приемник 10 для курительной смеси, нагревательный узел 100 и источник питания 11 для подачи питания на нагревательный узел 100; резистивный нагревательный элемент 1, первая электроизолирующая подложка 2 и инфракрасный слой 3 все вместе размещены внутри приемника 10 для курительной смеси, и они могут быть использованы для нагрева курительной смеси 8 при высокой эффективности нагрева и высоком тепловом воздействии.
[0069]
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения корпус 9 снабжен управляющим элементом 12, при этом управляющий элемент 12 используется для управления мощностью нагрева нагревательного узла 100. В частности, управляющий элемент 12 обеспечивает управление источником электропитания 11 для подачи питания на нагревательный узел 100 и управление выходной мощностью источника электропитания 11, подаваемой на нагревательный узел 100 таким образом, чтобы обеспечивалось регулирование температуры нагревательного узла 100 в реальном режиме времени и чтобы температура нагревательного узла 100 поддерживалась на соответствующем уровне в реальном режиме времени (например, 150-350℃) для нагрева курительной смеси 8 для предотвращения перегрева или недостаточного нагрева курительной смеси 8 и чтобы качество дыма курительной смеси 8 подходило для курения.
[0070]
Как показано на ФИГ. 8, при сравнении тепловой эффективности аэрозоль-генерирующего устройства настоящего изобретения с тепловой эффективностью неинфракрасного нагревательного элемента 100 при одинаковом количестве образования аэрозоля C1 (концентрация дымообразования, единица измерения - мг/затяжку), температура, необходимая для нагревательного узла 100, составляет (в градусах Цельсия) T2, и температура неинфракрасного нагревательного узла 100 составляет T1 (в градусах Цельсия), при этом T2 меньше T1, что указывает на то, что нагревательный узел 100 настоящего изобретения позволяет достичь более высокого эффекта аэрозолеобразования при более низкой температуре.
[0071]
Объем охраны настоящего изобретения не ограничен вышеприведенными вариантами осуществления. Очевидно, что специалисты в данной области техники могут внести различные изменения и дополнения в настоящее изобретение, не выходящие за пределы объема и существа настоящего изобретения. Если указанные изменения и дополнения относятся к объему формулы настоящего изобретения и ее эквивалентов, настоящее изобретение предусматривает включение указанных изменений и дополнений.