СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ, С НЕКРУГЛОЙ ИНДУКЦИОННОЙ КАТУШКОЙ
AEROSOL GENERATING SYSTEM WITH NON-CIRCULAR INDUCTION COIL

Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль. В частности, настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, имеющему индуктивный нагреватель для нагрева изделия, генерирующего аэрозоль, с помощью элемента в виде токоприемника. Настоящее изобретение также относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей такое устройство, генерирующее аэрозоль, в сочетании с изделием, генерирующим аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль.
В уровне техники предложен ряд электрических систем, генерирующих аэрозоль, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, имеющее электрический нагреватель, используется для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, такого как заглушка из табака. Одной из целей таких систем, генерирующих аэрозоль, является снижение количества известных вредных компонентов дыма, образуемых в результате горения и пиролитической деградации табака в обычных сигаретах. Обычно субстрат, генерирующий аэрозоль, предусмотрен как часть изделия, генерирующего аэрозоль, которая вставлена в камеру или полость в устройстве, генерирующем аэрозоль. В некоторых известных системах для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, до температуры, при которой он способен выделять летучие компоненты, способные образовывать аэрозоль, резистивный нагревательный элемент, такой как нагревательная пластина, вставляют в субстрат, образующий аэрозоль, или располагают вокруг него, когда изделие размещено в устройстве, генерирующем аэрозоль. В других системах, генерирующих аэрозоль, вместо резистивного нагревательного элемента используется индуктивный нагреватель. Индуктивный нагреватель, как правило, содержит индуктор, образующий часть устройства, генерирующего аэрозоль, и проводящий элемент в виде токоприемника, расположенный таким образом, что он находится в тепловой близости к субстрату, образующему аэрозоль. Индуктор генерирует переменное магнитное поле для генерирования вихревых токов и потерь на гистерезис в элементе в виде токоприемника, вызывая нагревание элемента в виде токоприемника, тем самым нагревая субстрат, образующий аэрозоль.
В известных системах, имеющих индуктор и проводящий элемент в виде токоприемника, элемент в виде токоприемника, как правило, закреплен внутри камеры устройства, генерирующего аэрозоль, и выполнен таким образом, что он проходит по меньшей мере частично в изделие, генерирующее аэрозоль, размещенное в камере. Элемент в виде токоприемника нагревает субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, изнутри при сообщении энергии индукционной катушкой. Например, элемент в виде токоприемника может быть выполнен с возможностью проникания в субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в камере.
Было бы желательно предоставить устройство, генерирующее аэрозоль, которое способствует равномерному распределению тепла при нагреве изделия, генерирующего аэрозоль.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставлены устройство, генерирующее аэрозоль, корпус, имеющий камеру с размерами, обеспечивающими возможность размещения по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль; индукционная катушка, расположенная вокруг по меньшей мере части камеры; множество удлиненных элементов в виде токоприемника, выступающих в камеру и разнесенных друг от друга, при этом каждый из множества удлиненных элементов в виде токоприемника проходит по существу параллельно магнитной оси индукционной катушки; и блок питания и контроллер, соединенные с индукционной катушкой и выполненные с возможностью подачи переменного электрического тока на индукционную катушку таким образом, что при использовании индукционная катушка генерирует переменное магнитное поле для нагрева множества удлиненных элементов в виде токоприемника и, таким образом, нагрева по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в камере, при этом индукционная катушка является спиральной и имеет некруглую форму поперечного сечения.
В контексте данного документа термин «продольный» используется для описания направления вдоль главной оси устройства, генерирующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, или компонента устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, а термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению. При упоминании камеры термин «продольный» означает направление, в котором изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в камеру, а термин «поперечный» означает направление, перпендикулярное направлению, в котором изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в камеру.
В целом, камера имеет открытый конец, в который вставлено изделие, генерирующее аэрозоль, и закрытый конец, противоположный открытому концу. В таких вариантах осуществления продольное направление представляет собой направление, проходящее между открытым и закрытым концами. В определенных вариантах осуществления продольная ось камеры параллельна продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Например, в случаях, когда открытый конец камеры расположен на ближнем конце устройства, генерирующего аэрозоль. В других вариантах осуществления продольная ось камеры находится под углом к продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, например, поперечно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Например, в случаях, когда открытый конец камеры расположен вдоль одной стороны устройства, генерирующего аэрозоль, таким образом, что изделие, генерирующее аэрозоль, может быть вставлено в камеру в направлении, которое перпендикулярно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «ближний» означает пользовательский конец, или мундштучный конец, устройства, генерирующего аэрозоль, а термин «дальний» означает конец, противоположный ближнему концу. При упоминании камеры или индукционной катушки термин «ближний» означает область, ближайшую к открытому концу камеры, а термин «дальний» означает область, ближайшую к закрытому концу. Концы устройства, генерирующего аэрозоль, или камеры могут также называться относительно направления, в котором воздух протекает через устройство, генерирующее аэрозоль. Ближний конец может называться «расположенным дальше по ходу потока» концом, а дальний конец может называться «расположенным раньше по ходу потока» концом.
В контексте данного документа термин «длина» означает основной размер в продольном направлении устройства, генерирующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, или компонента устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «ширина» означает основной размер в поперечном направлении устройства, генерирующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, или компонента устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, в конкретном месте вдоль его длины. Термин «толщина» означает размер в поперечном направлении, перпендикулярном ширине.
В контексте данного документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, способному высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут быть высвобождены путем нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, является частью изделия, генерирующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, содержащему субстрат, образующий аэрозоль, способному высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может быть изделием, которое генерирует аэрозоль, непосредственно вдыхаемый пользователем, затягивающимся или делающим затяжку из мундштука на ближнем или пользовательском конце системы. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть одноразовым. Изделие, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, содержащий табак, может называться табачной палочкой.
В контексте данного документа термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с изделием, генерирующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля.
В контексте данного документа термин «система, генерирующая аэрозоль» означает сочетание изделия, генерирующего аэрозоль, как описано и проиллюстрировано далее в данном документе, и устройства, генерирующего аэрозоль, как описано и проиллюстрировано далее в данном документе. В системе изделие, генерирующее аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль, взаимодействуют для генерирования вдыхаемого аэрозоля.
В контексте данного документа термин «удлиненный» относится к компоненту, имеющему длину, которая больше, чем как его ширина, так и толщина, например, вдвое больше.
В контексте данного документа термин «элемент в виде токоприемника» обозначает проводящий элемент, нагревающийся при воздействии на него изменяющегося магнитного поля. Это может быть результатом вихревых токов, вызванных в элементе в виде токоприемника, потерь на гистерезис или как вихревых токов, так и потерь на гистерезис. Во время использования элементы в виде токоприемника расположены в тепловом контакте или в непосредственной тепловой близости к субстрату, образующему аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в камере устройства, генерирующего аэрозоль. Таким способом, субстрат, образующий аэрозоль, нагревается элементами в виде токоприемника таким образом, что образуется аэрозоль.
Благодаря предоставлению индукционной катушки, которая является спиральной и имеет некруглую форму поперечного сечения, пульсирующее магнитное поле сконцентрировано во множестве областей фокусировки, которые разнесены в поперечном направлении камеры. Каждый из множества удлиненных элементов в виде токоприемника может быть по меньшей мере частично выравнен с одной из множества областей фокусировки. Это может способствовать увеличенному эффекту нагрева для каждого из удлиненных элементов в виде токоприемника. Это может способствовать увеличенному эффекту нагрева по площади камеры.
В устройствах, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению множество удлиненных элементов в виде токоприемника выступают в камеру и разнесены в поперечном направлении камеры. Преимущественно предоставление множества удлиненных элементов в виде токоприемника, разнесенных в поперечном направлении камеры, может обеспечивать более равномерный нагрев изделия, генерирующего аэрозоль, по ширине изделия, генерирующего аэрозоль. Более равномерное распределение тепла может привести к более однородным свойствам аэрозоля и более эффективному использованию субстрата, образующего аэрозоль. Благодаря более эффективному нагреву субстрата, образующего аэрозоль, мощность, необходимая для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, может быть уменьшена. Это может способствовать эффективной работе устройства, генерирующего аэрозоль. Это может обеспечить возможность уменьшения размера батареи или возможность увеличения срока службы батареи для заданного размера батареи. Это может способствовать более компактной компоновке.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть разнесены друг от друга в поперечном направлении камеры. Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть разнесены друг от друга вдоль плоскости, которая перпендикулярна продольной оси камеры.
Благодаря обеспечению более равномерного нагрева по ширине изделия, генерирующего аэрозоль, ширина, или толщина, или ширина и толщина каждого отдельного элемента в виде токоприемника может быть уменьшена. Это может преимущественно снизить усилие, требуемое для вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в камеру. Уменьшение ширины, или толщины, или ширины и толщины каждого отдельного элемента в виде токоприемника может уменьшить количество субстрата, образующего аэрозоль, который вытесняется во время вставки, тем самым уменьшая или устраняя потребность в очистке камеры после использования.
Дополнительно в вариантах осуществления, в которых камера устройства, генерирующего аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, имеют круглые поперечные сечения, заявленная компоновка удлиненных элементов в виде токоприемника может уменьшать или предотвращать непреднамеренное вращение изделия, генерирующего аэрозоль, внутри камеры, которое в противном случае может привести к повреждению нагревателя.
Использование индукционного нагрева имеет то преимущество, что нагревательный элемент, в этом случае элементы в виде токоприемника, не требуется электрически соединять с любыми другими компонентами, исключая необходимость в пайке или других соединяющих элементах для нагревательного элемента. Кроме того, индукционная катушка предусмотрена в виде части устройства, генерирующего аэрозоль, делая возможным создание изделия, генерирующего аэрозоль, которое является простым, недорогим и надежным. Изделия, генерирующие аэрозоль, обычно являются одноразовыми, и их производят в намного больших количествах по сравнению с устройствами, генерирующими аэрозоль, с которыми они работают. Соответственно снижение себестоимости изделий, генерирующих аэрозоль, даже если это требует более дорогого устройства, генерирующего аэрозоль, может привести к значительной экономии средств как для производителей, так и для потребителей.
Кроме того, использование индукционного нагрева вместо резистивной катушки может обеспечивать улучшенное преобразование энергии из-за потерь энергии, связанных с резистивной катушкой, в частности, потерь, вызванных контактным сопротивлением в местах соединений между резистивной катушкой и источником питания.
В устройствах, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению индукционная катушка имеет некруглую форму поперечного сечения, так что пульсирующее магнитное поле сконцентрировано во множестве областей фокусировки, которые разнесены в поперечном направлении камеры. Это обеспечивает для каждого из множества удлиненных элементов в виде токоприемника возможность по меньшей мере частичного выравнивания с одной из множества областей фокусировки. Это может способствовать увеличенному эффекту нагрева по площади камеры. Это может способствовать эффективной работе устройства, генерирующего аэрозоль. Это отличается от круглой спиральной катушки, в которой магнитное поле сконцентрировано в одной центральной области фокусировки.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника проходят по существу параллельно магнитной оси индукционной катушки. Это может обеспечивать возможность более равномерного нагрева элементов в виде токоприемника индукционной катушкой. В контексте данного документа термин «по существу параллельный» означает в пределах плюс или минус 10 градусов, предпочтительно в пределах плюс или минус 5 градусов.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника проходят в продольном направлении камеры. То есть предпочтительно по меньшей мере часть каждого элемента в виде токоприемника проходит по существу параллельно продольной оси камеры. Преимущественно это способствует вставке по меньшей мере части удлиненных элементов в виде токоприемника в изделие, генерирующее аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставляется в камеру. Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть расположены таким образом, что их продольные оси расположены под углом к продольной оси камеры, то есть не параллельны ей. Один или более из множества удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть по существу параллельными продольной оси камеры.
В предпочтительных вариантах осуществления множество удлиненных элементов в виде токоприемника по существу параллельны продольной оси камеры. Таким образом, элементы в виде токоприемника могут быть более легко вставлены в изделие, генерирующее аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в камеру.
Магнитная ось индукционной катушки может быть расположена под углом к продольной оси камеры, то есть быть непараллельной ей. В предпочтительных вариантах осуществления магнитная ось индукционной катушки является по существу параллельной продольной оси камеры. Это может способствовать более компактной компоновке. Предпочтительно по меньшей мере часть каждого удлиненного элемента в виде токоприемника по существу параллельна магнитной оси индукционной катушки. Это может способствовать равномерному нагреву удлиненных элементов в виде токоприемника индукционной катушкой. В особо предпочтительных вариантах осуществления множество удлиненных элементов в виде токоприемника по существу параллельны друг другу, магнитной оси индукционной катушки и продольной оси камеры.
Один или более из множества удлиненных элементов в виде токоприемника могут по меньшей мере частично совпадать с продольной осью камеры. Например, один или более из множества удлиненных элементов в виде токоприемника могут находиться под углом к продольной оси камеры и могут проходить через продольную ось камеры в положении вдоль ее длины. В качестве альтернативы или дополнения, один из множества удлиненных элементов в виде токоприемника может быть параллелен продольной оси камеры и расположен по центру внутри камеры таким образом, что он проходит вдоль продольной оси камеры.
В предпочтительных вариантах осуществления каждый из множества удлиненных элементов в виде токоприемника отстоит от продольной оси камеры. Таким образом, множество удлиненных элементов в виде токоприемника отстоят друг от друга и от продольной оси камеры. Это может способствовать равномерному распределению тепла по камере и, следовательно, по ширине изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в камере.
В случае, если множество удлиненных элементов в виде токоприемника отстоит от продольной оси камеры, расстояние одного или более из множества удлиненных элементов в виде токоприемника от продольной оси может отличаться от расстояния одного или более из других удлиненных элементов в виде токоприемника. Это может обеспечивать равномерный нагрев устройством, генерирующим аэрозоль, несимметричного субстрата, образующего аэрозоль.
В предпочтительных вариантах осуществления множество удлиненных элементов в виде токоприемника равноудалены от продольной оси камеры. То есть, расстояние каждого из множества удлиненных элементов в виде токоприемника от продольной оси является одинаковым в заданном положении вдоль длины каждого удлиненного элемента в виде токоприемника. Это может способствовать равномерному нагреву симметричного субстрата, образующего аэрозоль, путем распределения тепла равномерно по ширине камеры. Это также может исключить необходимость вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в камеру с определенной ориентацией, как может быть в случае несимметричного субстрата, образующего аэрозоль, и отличия в расстояниях множества удлиненных элементов в виде токоприемника от продольной оси.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут включать любое подходящее количество элементов в виде токоприемника, выступающих в камеру. Количество элементов в виде токоприемника может быть выбрано, например, на основе размера камеры, размера, геометрии и состава элементов в виде токоприемника, и размера и состава субстрата, образующего аэрозоль, для использования с которым предназначено устройство, генерирующее аэрозоль. Например, множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут состоять из двух удлиненных элементов в виде токоприемника, которые разнесены в поперечном направлении камеры.
В некоторых вариантах осуществления множество удлиненных элементов в виде токоприемника включают три или более удлиненных элементов в виде токоприемника. Например, множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут включать три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять, десять или более удлиненных элементов в виде токоприемника. В таких вариантах осуществления множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть разнесены друг от друга в одном поперечном направлении таким образом, что они проходят по существу вдоль одной и той же плоскости. Таким образом, обеспечивается возможность более равномерного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, по сравнению с компоновкой, состоящей из двух удлиненных элементов в виде токоприемника.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть разнесены в первом поперечном направлении камеры и во втором поперечном направлении камеры, которое перпендикулярно первому поперечному направлению. Таким образом, множество удлиненных элементов в виде токоприемника разнесены по площади. Это может привести к особенно равномерному нагреву субстрата, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в камере.
В случае, если множество удлиненных элементов в виде токоприемника включают три или более удлиненных элементов в виде токоприемника, три или более удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть разнесены друг от друга по случайной схеме с неравномерным промежутком между одной или более парами смежных элементов в виде токоприемника. Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть расположены в виде формации, в которой каждый элемент в виде токоприемника расположен на вершине многоугольника, имеющего стороны неодинаковой длины, имеющего углы неодинаковой величины или имеющего стороны неодинаковой длины и углы неодинаковой величины. Например, множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут состоять из четырех удлиненных элементов в виде токоприемника, расположенных на вершинах прямоугольника, трапеции, ромба, дельтоида, расположенных на одной окружности, или в другой случайной формации.
В предпочтительных вариантах осуществления множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть расположены в виде закономерной схемы внутри индукционной катушки c некруглой формой поперечного сечения. В контексте данного документа термин «закономерная схема» используется для описания схемы, содержащей матрицу равномерно разнесенных удлиненных элементов в виде токоприемника. Например, удлиненные элементы в виде токоприемника могут быть предусмотрены в виде закономерной схемы из полосок, закономерной схемы из шашечек или квадратиков, закономерной схемы из кирпичиков, закономерной схемы из сот или шестиугольников или любой другой закономерной геометрической схемы. Компоновка множества удлиненных элементов в виде токоприемника может быть выбрана на основе формы поперечного сечения индукционной катушки, или наоборот.
Индукционная катушка может иметь любую подходящую некруглую форму поперечного сечения. Например, индукционная катушка может иметь эллиптическую, треугольную, квадратную, прямоугольную, трапециевидную, ромбоидальную, ромбовидную, дельтоидную, пятиугольную, шестиугольную, семиугольную, восьмиугольную, девятиугольную, десятиугольную или любую другую многоугольную форму поперечного сечения. Индукционная катушка может иметь правильную многоугольную форму поперечного сечения. Например, равностороннюю треугольную, квадратную, правильную пятиугольную, правильную шестиугольную, правильную семиугольную, правильную восьмиугольную, правильную девятиугольную или правильную десятиугольную форму поперечного сечения.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут содержать три или более удлиненных элементов в виде токоприемника, расположенных в виде формации, в которой каждый элемент в виде токоприемника расположен на вершине правильного многоугольника. То есть на вершине многоугольника, который является равноугольным и равносторонним. Это может способствовать однородному нагреву по площади камеры. Например, в случае, если множество удлиненных элементов в виде токоприемника включают три удлиненных элемента в виде токоприемника, они могут быть расположены в виде треугольной формации, например, равносторонней треугольной формации. В случае, если множество удлиненных элементов в виде токоприемника включают четыре удлиненных элемента в виде токоприемника, они могут быть расположены в виде квадратной формации.
Некруглая форма поперечного сечения индукционной катушки предпочтительно характеризуется закругленными углами. Например, если индукционная катушка имеет треугольную форму поперечного сечения, вершины треугольника предпочтительно не определяются острыми углами, а определяются закругленными вершинами. Это может уменьшить области локального повышения сопротивления.
Преимущественно индукционная катушка имеет треугольную форму поперечного сечения, и множество удлиненных элементов в виде токоприемника содержат три удлиненных элемента в виде токоприемника, расположенных в виде треугольника внутри индукционной катушки с треугольной формой поперечного сечения и в соответствии с ней. Каждый из трех удлиненных элементов в виде токоприемника может быть расположен на разной вершине треугольника. Каждый из удлиненных элементов в виде токоприемника по меньшей мере частично выравнен с одной из множества областей фокусировки.
В определенных вариантах осуществления индукционная катушка имеет равностороннюю треугольную форму поперечного сечения, и множество удлиненных элементов в виде токоприемника содержат три удлиненных элемента в виде токоприемника, расположенных в виде равностороннего треугольника внутри индукционной катушки с равносторонней треугольной формой поперечного сечения и в соответствии с ней, при этом каждый из трех удлиненных элементов в виде токоприемника расположен на разной вершине треугольника и по меньшей мере частично выравнен с одной из множества областей фокусировки.
Преимущественно индукционная катушка имеет квадратную форму поперечного сечения, и при этом множество удлиненных элементов в виде токоприемника содержат четыре удлиненных элемента в виде токоприемника, расположенных в виде квадрата внутри индукционной катушки с квадратной формой поперечного сечения и в соответствии с ней, при этом каждый из четырех удлиненных элементов в виде токоприемника расположен в разном углу квадрата и по меньшей мере частично выравнен с одной из множества областей фокусировки.
Преимущественно индукционная катушка имеет эллиптическую форму поперечного сечения, и множество удлиненных элементов в виде токоприемника содержат два удлиненных элемента в виде токоприемника, каждый из которых по меньшей мере частично выравнен с одной из множества областей фокусировки индукционной катушки.
Два удлиненных элемента в виде токоприемника могут быть расположены вдоль главной оси индукционной катушки с эллиптической формой поперечного сечения.
Каждый из двух удлиненных элементов в виде токоприемника может быть расположен в точке фокусировки индукционной катушки с эллиптической формой поперечного сечения.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника выступают в камеру.
Каждый из множества удлиненных элементов в виде токоприемника может содержать свободный конец, выступающий в камеру. Свободный конец может быть выполнен для вставки в изделие, генерирующее аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в камеру.
Преимущественно каждый из множества удлиненных элементов в виде токоприемника содержит сужающийся свободный конец. То есть, площадь поперечного сечения удлиненного элемента в виде токоприемника уменьшается по направлению к его свободному концу. Преимущественно сужающийся свободный конец способствует вставке удлиненного элемента в виде токоприемника в изделие, генерирующее аэрозоль. Преимущественно сужающийся свободный конец может уменьшать количество субстрата, образующего аэрозоль, вытесняемого удлиненным элементом в виде токоприемника во время вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в камеру. Это может уменьшить необходимый объем очистки.
Один или более элементов в виде токоприемника могут быть закреплены на устройстве, генерирующем аэрозоль. Один или более элементов в виде токоприемника могут быть выполнены с возможностью извлечения из устройства, генерирующего аэрозоль. Это может обеспечить возможность замены одного или более элементов в виде токоприемника независимо от устройства или возможность извлечения для очистки. Например, один или более элементов в виде токоприемника могут быть выполнены с возможностью извлечения в виде одного или более отдельных компонентов или в виде части выполненного с возможностью извлечения токоприемника в сборе. Все из множества элементов в виде токоприемника внутри камеры могут быть закреплены внутри камеры.
Преимущественно множество удлиненных элементов в виде токоприемника разъемно прикреплены к корпусу. Например, удлиненные элементы в виде токоприемника могут быть разъемно прикреплены к корпусу внутри камеры. Преимущественно это способствует очистке элементов в виде токоприемника, замене элементов в виде токоприемника или и тому, и другому. Это также может способствовать очистке камеры. Это может обеспечивать возможность выборочной замены элементов в виде токоприемника пользователем в соответствии с изделием, генерирующим аэрозоль, с которым будут использоваться элементы в виде токоприемника. Например, определенные элементы в виде токоприемника могут быть подходящими, или настроенными, для использования с особым типом изделия, генерирующего аэрозоль, или с изделием, генерирующим аэрозоль, имеющим особую компоновку или тип субстрата, образующего аэрозоль. Это может позволить оптимизировать рабочие характеристики устройства, генерирующего аэрозоль, с которым используют элемент в виде токоприемника, на основе типа изделия, генерирующего аэрозоль.
Удлиненные элементы в виде токоприемника могут быть разъемно прикреплены к устройству, генерирующему аэрозоль, посредством любого подходящего механизма. Например, посредством резьбового соединения, посредством фрикционного сцепления или посредством механического соединения, такого как штыковой соединитель, зажим или эквивалентный механизм.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть прикреплены к корпусу непосредственно или посредством одного или более промежуточных компонентов. Это может иметь место для разъемного соединения, а также для неподвижного прикрепления. В определенных вариантах осуществления множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть прикреплены к части в виде основания, которая разъемно прикреплена к корпусу устройства. Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть разъемно соединены с частью в виде основания или закреплены на части в виде основания.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут проходить вдоль только части длины камеры. Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут проходить вдоль по существу всей длины камеры. Удлиненный элемент в виде токоприемника может проходить за пределы камеры таким образом, чтобы выступать из корпуса. Удлиненные элементы в виде токоприемника могут быть разъемно прикреплены к устройству, генерирующему аэрозоль, и могут проходить за пределы камеры для выступания из корпуса. Это может способствовать легкому извлечению элементов в виде токоприемника пользователем.
Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит множество удлиненных элементов в виде токоприемника, выступающих в камеру. Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать непродолговатые элементы в виде токоприемника внутри камеры. Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать один или более внешних элементов в виде токоприемника. Внешние элементы в виде токоприемника выполнены так, чтобы оставаться снаружи изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в камере. Например, один или более внешних элементов в виде токоприемника могут проходить по меньшей мере частично по окружности изделия, генерирующего аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в камере.
Элементы в виде токоприемника могут быть образованы из любого материала, который может быть индуктивно нагрет до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Подходящие материалы для элементов в виде токоприемника включают графит, молибден, карбид кремния, нержавеющую сталь, ниобий, алюминий, никель, содержащие никель соединения, титан и композиты из металлических материалов. Предпочтительные элементы в виде токоприемника содержат металл или углерод. Преимущественно каждый элемент в виде токоприемника содержит или состоит из ферромагнитного материала, например, ферритного железа, ферромагнитного сплава, такого как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, ферромагнитных частиц и феррита. Подходящий элемент в виде токоприемника может быть выполнен из алюминия или содержать его. Токоприемник предпочтительно содержит более 5 процентов, предпочтительно более 20 процентов, более предпочтительно более 50 процентов или более 90 процентов ферромагнитных или парамагнитных материалов. Предпочтительные элементы в виде токоприемника могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов Цельсия.
Один или более элементов в виде токоприемника могут быть образованы из одного слоя материала. Один слой материала может представлять собой слой стали.
Элементы в виде токоприемника могут содержать неметаллический сердечник с металлическим слоем, расположенным на неметаллическом сердечнике. Например, один или более элементов в виде токоприемника могут содержать металлические дорожки, образованные на наружной поверхности керамического сердечника или подложки. Элемент в виде токоприемника может иметь защитный внешний слой, например, защитный керамический слой или защитный стеклянный слой. Защитный внешний слой может заключать в себе элемент в виде токоприемника. Элемент в виде токоприемника может содержать защитное покрытие, выполненное из стекла, керамики или инертного металла, образованное поверх сердечника материала токоприемника.
Один или более удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть образованы из слоя аустенитной стали. Один или более слоев из нержавеющей стали могут быть расположены на слое из аустенитной стали. Например, один или более элементов в виде токоприемника могут быть образованы из слоя аустенитной стали, имеющего слой из нержавеющей стали на каждой из его верхней и нижней поверхностей.
Каждый из удлиненных элементов в виде токоприемника может содержать первый материал токоприемника и второй материал токоприемника. Первый материал токоприемника может быть расположен в тесном физическом контакте со вторым материалом токоприемника. Первый и второй материалы токоприемника могут находиться в тесном контакте с образованием цельного токоприемника. В некоторых вариантах осуществления первый материал токоприемника представляет собой нержавеющую сталь, а второй материал токоприемника представляет собой никель. Один или более элементов в виде токоприемника могут иметь двухслойную конструкцию. Такие элементы в виде токоприемника могут быть образованы из слоя нержавеющей стали и слоя никеля.
Непосредственный контакт между первым материалом токоприемника и вторым материалом токоприемника может быть осуществлен любыми подходящими средствами. Например, второй материал токоприемника может быть осажден, нанесен, нанесен в виде покрытия, нанесен посредством плакирования или приварен к первому материалу токоприемника. Предпочтительные способы включают электролитическое осаждение, гальваническое осаждение и нанесение посредством плакирования.
Второй материал токоприемника может иметь температуру Кюри, которая ниже 500°C. Первый материал токоприемника прежде всего может использоваться для нагрева токоприемника, когда токоприемник размещен в переменном электромагнитном поле. Может использоваться любой подходящий материал. Например, первый материал токоприемника может представлять собой алюминий или он может представлять собой черный металл, такой как нержавеющая сталь. Второй материал токоприемника предпочтительно используется, главным образом, для указания на то, что токоприемник достиг конкретной температуры, и эта температура представляет собой температуру Кюри второго материала токоприемника. Температура Кюри второго материала токоприемника может использоваться для регулирования температуры всего токоприемника во время работы. Таким образом, температура Кюри второго материала токоприемника должна быть ниже точки воспламенения субстрата, образующего аэрозоль. Подходящие материалы для второго материала токоприемника могут включать никель и определенные сплавы никеля. Температура Кюри второго материала токоприемника может быть предпочтительно выбрана менее 400°C, предпочтительно менее 380°C или менее 360°C. Предпочтительно, чтобы второй материал токоприемника являлся магнитным материалом, выбранным таким образом, чтобы иметь температуру Кюри, которая по существу такая же, как и необходимая максимальная температура нагрева. Иначе говоря, предпочтительно, чтобы температура Кюри второго материала токоприемника была приблизительно такой же, что и температура, до которой должен быть нагрет токоприемник для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Температура Кюри второго материала токоприемника может, например, находиться в диапазоне от 200°C до 400°C или от 250°C до 360°C. В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным, чтобы первый материал токоприемника был выполнен в форме удлиненной полосы, имеющей ширину от 3 мм до 6 мм и толщину от 10 микрометров до 200 микрометров, и чтобы второй материал токоприемника был выполнен в форме отдельных накладок, которые осаждены, нанесены или приварены к первому материалу токоприемника. Например, первый материал токоприемника может являться удлиненной полоской из нержавеющей стали марки 430 или удлиненной полоской из алюминия, а второй удлиненный материал может иметь форму накладок из никеля, имеющих толщину от 5 микрометров до 30 микрометров, нанесенных с интервалами вдоль удлиненной полоски первого материала токоприемника. Накладки второго материала токоприемника могут иметь ширину от 0,5 мм и толщину удлиненной полоски. Например, ширина может составлять от 1 мм до 4 мм или от 2 мм до 3 мм. Накладки второго материала токоприемника могут иметь длину от 0,5 мм до приблизительно 10 мм, предпочтительно от 1 мм до 4 мм или от 2 мм до 3 мм.
В некоторых вариантах осуществления предпочтительно, чтобы первый материал токоприемника и второй материал токоприемника были совместно ламинированы в форме удлиненной полоски, имеющей ширину от 3 мм до 6 мм и толщину от 10 микрометров до 200 микрометров. Предпочтительно толщина первого материала токоприемника больше, чем толщина второго материала токоприемника. Выполнение в многослойной конфигурации может быть осуществлено любыми подходящими средствами. Например, полоска первого материала токоприемника может быть приварена или диффузионно соединена с полоской второго материала токоприемника. В качестве альтернативы слой второго материала токоприемника может быть нанесен или осажден на полоску первого материала токоприемника.
В некоторых вариантах осуществления предпочтительно, чтобы каждый из удлиненных токоприемников имел ширину от 3 мм до 6 мм и толщину от 10 микрометров до 200 микрометров, при этом токоприемник содержит сердечник из первого материала токоприемника, инкапсулированного вторым материалом токоприемника. Таким образом, каждый из токоприемников может содержать полоску первого материала токоприемника, которая была покрыта или плакирована вторым материалом токоприемника. В качестве примера токоприемник может содержать полоску из нержавеющей стали марки 430, имеющую длину 12 мм, ширину 4 мм и толщину от 10 микрометров до 50 микрометров, например, 25 микрометров. Нержавеющая сталь марки 430 может быть покрыта слоем из никеля толщиной от 5 микрометров до 15 микрометров, например, 10 микрометров.
Один или более удлиненных элементов в виде токоприемника могут содержать первый материал токоприемника, второй материала токоприемника и защитный слой. Первый материал токоприемника может быть расположен в тесном физическом контакте со вторым материалом токоприемника. Защитный слой может быть расположен в тесном физическом контакте с первый материалом токоприемника и/или вторым материалом токоприемника. Первый и второй материалы токоприемника и защитный слой могут находиться в тесном контакте с образованием цельного токоприемника. Защитный слой может представлять собой слой из аустенитной стали. В определенных вариантах осуществления один или более удлиненных элементов в виде токоприемника содержат слой из стали, слой из никеля и защитный слой из аустенитной стали. Защитный слой из аустенитной стали может быть нанесен слой никеля. Это может способствовать защите слоя никеля от негативных влияний окружающей среды, таких как окисление, коррозия и диффузия.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть образованы из одинаковых материалов. Альтернативно один или более удлиненных элементов в виде токоприемника могут содержать материал или материалы токоприемника, имеющие характеристики токоприемника, отличающиеся от по меньшей мере одного из других элементов в виде токоприемника. Это может способствовать точному регулированию распределения тепла. Это также может способствовать последовательному нагреву элементов в виде токоприемника. Например, путем образования элементов в виде токоприемника из материалов, для которых оптимальный нагрев происходит с разными частотами переменного тока.
Удлиненные элементы в виде токоприемника могут иметь любое подходящее поперечное сечение. Например, удлиненные элементы в виде токоприемника могут иметь квадратную, овальную, прямоугольную, треугольную, пятиугольную, шестиугольную или подобную форму поперечного сечения. Удлиненные элементы в виде токоприемника могут иметь планарную или плоскую форму поперечного сечения.
Элементы в виде токоприемника могут быть сплошными, полыми или пористыми. Предпочтительно каждый элемент в виде токоприемника является сплошным. Каждый элемент в виде токоприемника предпочтительно имеет форму штыря, стержня, пластины или пластинки. Каждый элемент в виде токоприемника предпочтительно имеет длину от 5 миллиметров до 15 миллиметров, например, от 6 миллиметров до 12 миллиметров или от 8 миллиметров до 10 миллиметров. Каждый элемент в виде токоприемника предпочтительно имеет ширину от 1 миллиметра до 8 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 5 миллиметров. Каждый элемент в виде токоприемника может иметь толщину от приблизительно 0,01 миллиметра до приблизительно 2 миллиметров. Если элемент в виде токоприемника имеет постоянное поперечное сечение, например, круглое поперечное сечение, он имеет предпочтительную ширину или диаметр от 1 миллиметра до 5 миллиметров.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут иметь по существу одинаковую длину. То есть длина каждого удлиненного элемента в виде токоприемника может отличаться в пределах 10 процентов, предпочтительно 5 процентов, от длин других удлиненных элементов в виде токоприемника. Длина одного или более из множества удлиненных элементов в виде токоприемника может отличаться от длин других удлиненных элементов в виде токоприемника. Все из множества удлиненных элементов в виде токоприемника могут иметь разные длины.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут иметь по существу одинаковую ширину. То есть ширина каждого удлиненного элемента в виде токоприемника может отличаться в пределах 10 процентов, предпочтительно 5 процентов, от ширины других удлиненных элементов в виде токоприемника. Ширина одного или более из множество удлиненных элементов в виде токоприемника может отличаться от ширины других удлиненных элементов в виде токоприемника. Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут иметь разную ширину.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут иметь по существу одинаковую толщину. То есть, толщина каждого удлиненного элемента в виде токоприемника может отличаться в пределах 10 процентов, предпочтительно 5 процентов, от толщины других удлиненных элементов в виде токоприемника. Толщина одного или более из множества удлиненных элементов в виде токоприемника может отличаться от толщины других удлиненных элементов в виде токоприемника. Все из множества удлиненных элементов в виде токоприемника могут иметь разные толщины.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является портативным. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с традиционной сигарой или сигаретой. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 150 миллиметров. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров.
Корпус устройства, генерирующего аэрозоль, может быть удлиненным. Корпус может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более таких материалов, или термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Предпочтительно материал является легким и нехрупким.
Корпус может содержать мундштук. Мундштук может содержать по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха. Мундштук может содержать более одного впускного отверстия для воздуха. Одно или более впускных отверстий для воздуха могут снижать температуру аэрозоля перед его доставкой пользователю и могут снижать концентрацию аэрозоля перед его доставкой пользователю.
Альтернативно мундштук может быть предусмотрен как часть изделия, генерирующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «мундштук» относится к части устройства, генерирующего аэрозоль, помещаемой в рот пользователя для непосредственного вдыхания аэрозоля, генерируемого устройством, генерирующим аэрозоль, из изделия, генерирующего аэрозоль, расположенного в камере корпуса.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать пользовательский интерфейс для активации устройства, генерирующего аэрозоль, например, кнопку для инициации нагрева устройства, генерирующего аэрозоль или дисплей для отображения состояния устройства, генерирующего аэрозоль, или субстрата, образующего аэрозоль.
Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок питания. Блок питания может представлять собой батарею, такую как перезаряжаемая литий-ионная батарея. Альтернативно блок питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Блок питания может нуждаться в перезарядке. Блок питания может иметь емкость, которая позволяет накапливать достаточное количество энергии для одного или более применений устройства, генерирующего аэрозоль. Например, блок питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует обычному времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере блок питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности осуществления предварительно заданного количества затяжек или отдельных активаций.
Блок питания может представлять собой блок питания постоянного тока. В одном варианте осуществления блок питания представляет собой блок питания постоянного тока, имеющий напряжение питания постоянного тока в диапазоне от приблизительно 2,5 вольта до приблизительно 4,5 вольта и силу постоянного тока питания в диапазоне от приблизительно 1 ампера до приблизительно 10 ампер (соответствующие мощности блока питания постоянного тока в диапазоне от приблизительно 2,5 ватта до приблизительно 45 ватт).
Блок питания выполнен с возможностью работы на высокой частоте. В контексте данного документа термин «высокочастотный колебательный ток» обозначает колебательный ток с частотой от 500 килогерц до 30 мегагерц. Высокочастотный колебательный ток может иметь частоту от приблизительно 1 мегагерца до приблизительно 30 мегагерц, предпочтительно от приблизительно 1 мегагерца до приблизительно 10 мегагерц и более предпочтительно от приблизительно 5 мегагерц до приблизительно 8 мегагерц.
Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит контроллер, соединенный с индукционной катушкой и блоком питания. Контроллер выполнен с возможностью управления подачей питания от блока питания на индукционную катушку. Контроллер может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную схему (ASIC) или другую электронную схему, выполненную с возможностью осуществления управления. Контроллер может содержать дополнительные электронные компоненты. Контроллер может быть выполнен с возможностью регулирования подачи тока на индукционную катушку. Ток может подаваться на одну или обе из индукционных катушек непрерывно после активации устройства, генерирующего аэрозоль, или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Электрическая схема преимущественно может содержать преобразователь постоянного тока в переменный, который может содержать усилитель мощности класса D или класса E.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предоставлены система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных в данном документе, и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, и выполненное для использования с устройством, генерирующим аэрозоль.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предоставлены устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, имеющее субстрат, образующий аэрозоль, и выполненное с возможностью использования с устройством, генерирующим аэрозоль, при этом устройство, генерирующее аэрозоль, содержит: корпус, имеющий камеру, размеры которой обеспечивают возможность размещения по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль; индукционную катушку, расположенную вокруг по меньшей мере части камеры; и блок питания и контроллер, соединенные с индукционной катушкой, при этом система, генерирующая аэрозоль, дополнительно содержит множество удлиненных элементов в виде токоприемника, расположенных в камере и разнесенных друг от друга, при этом каждый из множества удлиненных элементов в виде токоприемника проходит по существу параллельно магнитной оси индукционной катушки, и при этом блок питания и контроллер выполнены с возможностью подачи переменного электрического тока на индукционную катушку таким образом, что при использовании индукционная катушка генерирует переменное магнитное поле для нагрева множества удлиненных элементов в виде токоприемника и, таким образом, нагрева по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль, при этом индукционная катушка является спиральной и имеет некруглое поперечное сечение.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть разнесены друг от друга в поперечном направлении камеры.
Благодаря некруглой форме поперечного сечения спиральной индукционной катушки пульсирующее магнитное поле сконцентрировано во множестве областей фокусировки, которые разнесены в поперечном направлении камеры. Каждый из множества удлиненных элементов в виде токоприемника может быть по меньшей мере частично выравнен с одной из множества областей фокусировки.
Удлиненные элементы в виде токоприемника могут быть предоставлены как часть устройства, генерирующего аэрозоль. Удлиненные элементы в виде токоприемника могут быть прикреплены к корпусу устройства, генерирующего аэрозоль, таким образом, чтобы они выступали в камеру.
Множество удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть предусмотрены как часть изделия, генерирующего аэрозоль. Преимущественно благодаря предоставлению множества удлиненных элементов в виде токоприемника как части изделия, генерирующего аэрозоль, камера устройства, генерирующего аэрозоль, может быть по существу пустой, когда в камере не размещено изделие, генерирующее аэрозоль. Это может способствовать очистке. Удлиненные элементы в виде токоприемника могут находиться в тепловой близости к субстрату, образующему аэрозоль. Удлиненные элементы в виде токоприемника могут быть встроены в субстрат, образующий аэрозоль. Форма, тип, распределение и компоновка удлиненных элементов в виде токоприемника могут быть выбраны согласно требованиям пользователя. Удлиненные элементы в виде токоприемника могут быть расположены по существу продольно внутри изделия, генерирующего аэрозоль. Это означает, что удлиненные элементы в виде токоприемника своей длиной могут быть расположены приблизительно параллельно продольному направлению изделия, генерирующего аэрозоль, например, в пределах плюс или минус 10 градусов параллельно продольному направлению изделия, генерирующего аэрозоль.
Если удлиненные элементы в виде токоприемника предоставлены как часть изделия, генерирующего аэрозоль, каждый удлиненный элемент в виде токоприемника предпочтительно выполнен в виде штыря, стержня, пластины или пластинки. Каждый удлиненный элемент в виде токоприемника предпочтительно имеет длину от 5 миллиметров до 15 миллиметров, например, от 6 миллиметров до 12 миллиметров или от 8 миллиметров до 10 миллиметров. Каждый элемент в виде токоприемника предпочтительно имеет ширину от 1 миллиметра до 8, предпочтительно от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 5 миллиметров. Каждый удлиненный элемент в виде токоприемника может иметь толщину от 0,01 миллиметра до 2 миллиметров, например, от 0,5 миллиметра до 2 миллиметров. Если удлиненный элемент в виде токоприемника имеет постоянное поперечное сечение, например, круглое поперечное сечение, он имеет предпочтительную ширину или диаметр от 1 миллиметра до 5 миллиметров.
Удлиненные элементы в виде токоприемника могут быть образованы из любого материала, который может быть индуктивно нагрет до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительные элементы в виде токоприемника содержат металл или углерод. Подходящий элемент в виде токоприемника может содержать ферромагнитный материал, например, ферритный чугун, или ферромагнитную сталь, или нержавеющую сталь. Подходящий элемент в виде токоприемника может быть выполнен из алюминия или содержать его. Предпочтительные элементы в виде токоприемника могут быть выполнены из нержавеющей стали серии 400, например, нержавеющей стали марки 410, или марки 420, или марки 430. Разные материалы будут рассеивать разные количества энергии, будучи размещенными внутри электромагнитных полей, имеющих подобные значения частоты и напряженности поля. Таким образом, все из параметров каждого удлиненного элемента в виде токоприемника, такие как тип материала, длина, ширина и толщина, могут быть изменены во время изготовления для обеспечения требуемого рассеяния мощности внутри известного электромагнитного поля.
Системы, генерирующие аэрозоль, согласно второму и третьему аспектам могут представлять собой электрические курительные системы. Система, генерирующая аэрозоль, может представлять собой удерживаемую рукой систему, генерирующую аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Курительная система может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Курительная система может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.
Система, генерирующая аэрозоль, представляет собой сочетание устройства, генерирующего аэрозоль, и одного или более изделий, генерирующих аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль. Однако система, генерирующая аэрозоль, может содержать дополнительные компоненты, такие как, например, зарядный блок для перезарядки встроенного электрического блока питания в электрическом или использующем электричество устройстве, генерирующем аэрозоль.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Никотиносодержащий субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие вкусоароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Альтернативно субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован посредством агломерации табака в виде частиц. В особенно предпочтительном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, содержит собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала. В контексте данного документа термин «гофрированный лист» обозначает лист, имеющий множество по существу параллельных складок или гофров.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Веществом для образования аэрозоля является любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и которые по существу являются устойчивыми к термической деградации при рабочей температуре системы. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, но без ограничения: 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. Предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол. Предпочтительно вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин. При наличии гомогенизированный табачный материал может иметь содержание вещества для образования аэрозоля, равное или превышающее 5 процентов по весу в пересчете на сухой вес, и предпочтительно от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов по весу в пересчете на сухой вес. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.
В любом из вышеуказанных вариантов осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, и камера устройства, генерирующего аэрозоль, могут быть расположены так, что изделие, генерирующее аэрозоль, частично размещено внутри камеры устройства, генерирующего аэрозоль. Камера устройства и изделие, генерирующее аэрозоль, могут быть расположены так, что изделие, генерирующее аэрозоль, полностью размещено внутри камеры устройства, генерирующего аэрозоль.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть существу удлиненным. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен в виде сегмента, образующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль. Сегмент, образующий аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Сегмент, образующий аэрозоль, может быть по существу удлиненным. Сегмент, образующий аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 100 миллиметров. В одном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, имеет общую длину приблизительно 45 миллиметров. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров. В одном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр приблизительно 7,2 миллиметра.
Субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен в виде сегмента, образующего аэрозоль, имеющего длину от приблизительно 7 миллиметров до приблизительно 15 миллиметров. В одном варианте осуществления сегмент, образующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 10 мм. Альтернативно сегмент, образующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 12 мм.
Сегмент, генерирующий аэрозоль, предпочтительно имеет внешний диаметр, который приблизительно равен внешнему диаметру изделия, генерирующего аэрозоль. Внешний диаметр сегмента, образующего аэрозоль, может составлять от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров. В одном варианте осуществления сегмент, образующий аэрозоль, может иметь внешний диаметр приблизительно 7,2 мм.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать заглушку фильтра. Заглушка фильтра может быть расположена на расположенном дальше по ходу потока конце изделия, генерирующего аэрозоль. Заглушка фильтра может представлять собой ацетилцеллюлозную заглушку фильтра. Заглушка фильтра в одном варианте осуществления имеет длину приблизительно 7 миллиметров, однако может иметь длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать наружную бумажную обертку. Кроме того, изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать разделитель между субстратом, образующим аэрозоль, и заглушкой фильтра. Перегородка может иметь размер приблизительно 18 миллиметров, но может иметь размер в диапазоне от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 25 миллиметров.
Признаки, описанные в отношении одного или более аспектов, могут быть в равной степени применены и к другим аспектам настоящего изобретения. В частности, признаки, описанные в отношении устройства, генерирующего аэрозоль, согласно первому аспекту, могут быть в равной степени применены к токоприемнику в сборе согласно второму аспекту и к системам, генерирующим аэрозоль, согласно третьему и четвертому аспектам и наоборот.
Настоящее изобретение далее описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 схематически представлено изображение в разрезе системы, генерирующей аэрозоль, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 представлен перспективный вид сверху системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1, на котором изделие, генерирующее аэрозоль, не размещено в камере и на котором также показаны индукционная катушка и удлиненные элементы в виде токоприемника;
на фиг. 3 представлен перспективный вид сбоку индукционной катушки и удлиненных элементов в виде токоприемника системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1, при этом все другие компоненты опущены для ясности;
на фиг. 4 представлен вид с торца индукционной катушки и удлиненных элементов в виде токоприемника по фиг. 3;
на фиг. 5 представлен перспективный вид сбоку системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1;
на фиг. 6 показан перспективный вид с торца системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1;
на фиг. 7 представлено схематическое изображение в разрезе системы, генерирующей аэрозоль, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 8 представлен перспективный вид сбоку системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1, на котором изделие, генерирующее аэрозоль, не размещено в камере и на котором также показаны индукционная катушка и удлиненные элементы в виде токоприемника;
на фиг. 9 представлен перспективный вид сбоку индукционной катушки и удлиненных элементов в виде токоприемника системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 7, при этом все другие компоненты опущены для ясности;
на фиг. 10 представлен вид с торца индукционной катушки и удлиненных элементов в виде токоприемника по фиг. 9;
на фиг. 11 представлен перспективный вид сбоку системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1; и
на фиг. 12 представлен перспективный вид с торца системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1.
На фиг. 1 показано схематическое изображение в разрезе системы, генерирующей аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Система, генерирующая аэрозоль, содержит устройство 100, генерирующее аэрозоль, согласно первому варианту осуществления и изделие 10, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью использования с устройством 100, генерирующим аэрозоль. На фиг. 2, 3, 4, 5 и 6 показаны разные виды системы, генерирующей аэрозоль.
Изделие 10, образующее аэрозоль, содержит сегмент 20, образующий аэрозоль, на своем дальнем конце. Сегмент 20, образующий аэрозоль, содержит субстрат, образующий аэрозоль, например, заглушку, содержащую табачный материал и вещество для образования аэрозоля, который выполнен с возможностью нагрева для генерирования аэрозоля.
Устройство 100, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 110 устройства, ограничивающий камеру 120 для размещения изделия 10, генерирующего аэрозоль. Ближний конец корпуса 110 имеет отверстие 125 для вставки, через которое изделие 10, генерирующее аэрозоль, может быть вставлено в камеру 120 и удалено из нее. Индукционная катушка 130 расположена внутри устройства 100, генерирующего аэрозоль, между наружной стенкой корпуса 110 и камерой 120. Индукционная катушка 130 представляет собой спиральную индукционную катушку, имеющую магнитную ось, которая соответствует продольной оси камеры 120, которая в данном варианте осуществления соответствует продольной оси устройства 100, генерирующего аэрозоль. Индукционная катушка 130 расположена смежно с дальней частью камеры 120 и в данном варианте осуществления проходит вдоль части длины камеры 120. В других вариантах осуществления индукционная катушка 130 может проходить вдоль всей, или по существу всей, длины камеры 120, или может проходить вдоль части длины камеры 120, и может быть расположена на удалении от дальней части камеры 120. Например, индукционная катушка 130 может проходить вдоль части длины камеры 120 и быть смежной с ближней частью камеры 120. Индукционная катушка 130 образована из проволоки и имеет множество витков, или витков намотки, проходящих вдоль ее длины. Проволока может иметь любую подходящую форму поперечного сечения, например, квадратную, овальную или треугольную. В данном варианте осуществления проволока имеет круглое поперечное сечение. В других вариантах осуществления проволока может иметь плоскую форму поперечного сечения. Например, индукционная катушка может быть образована из проволоки, имеющей прямоугольную форму поперечного сечения, и намотана таким образом, что ширина поперечного сечения проволоки проходит параллельно магнитной оси индукционной катушки. Такие плоские индукционные катушки могут обеспечивать возможность минимизации наружного диаметра индуктора и, следовательно, наружного диаметра устройства, генерирующего аэрозоль.
Устройство 100, генерирующее аэрозоль, также содержит внутренний блок 140 питания, например, перезаряжаемую батарею, и контроллер 150, например, печатную плату со схемой, оба из которых расположены в дальней области корпуса 110. Как контроллер 150, так и индукционная катушка 130 получают питание от блока 140 питания через электрические соединения (не показаны), проходящие через корпус 110. Предпочтительно камера 120 изолирована от индукционной катушки 130 и дальней области корпуса 110, который содержит источник 140 питания и контроллер 150, посредством непроницаемого для текучей среды разделителя. Следовательно, электрические компоненты внутри устройства 100, генерирующего аэрозоль, могут быть отделены от аэрозоля или остатков, производимых в камере 120 посредством процесса генерирования аэрозоля. Это также может облегчить очистку устройства 100, генерирующего аэрозоль, поскольку камера 120 может быть полностью опустошена просто посредством удаления изделия, генерирующего аэрозоль. Данная компоновка также может снизить риск повреждения устройства, генерирующего аэрозоль, либо во время вставки изделия, генерирующего аэрозоль, либо во время очистки, поскольку внутри камеры 120 отсутствуют открытые потенциально хрупкие элементы. Вентиляционные отверстия (не показаны) могут быть предусмотрены в стенках корпуса 110 для обеспечения возможности прохождения потока воздуха в камеру 120. Альтернативно или дополнительно поток воздуха может поступать в камеру 120 через отверстие 125 и протекать вдоль длины камеры 120 между наружными стенками изделия 10, генерирующего аэрозоль, и внутренними стенками камеры 120.
Устройство 100, генерирующее аэрозоль, также содержит токоприемник в сборе 160, расположенный внутри камеры 120. Токоприемник в сборе 160 содержит часть 170 в виде основания и два удлиненных элемента 180 в виде токоприемника, прикрепленных к части 170 в виде основания и выступающих в камеру 120. Элементы 180 в виде токоприемника параллельны друг другу, продольной оси камеры 120 и магнитной оси индукционной катушки 130.
Элементы 180 в виде токоприемника разнесены в поперечном направлении и равномерно разнесены от продольной оси камеры 120. Элементы 180 в виде токоприемника расположены внутри части камеры 120, которая окружена индукционной катушкой 130 таким образом, что она выполнена с возможностью индукционного нагрева индукционной катушкой 130. Каждый элемент 180 в виде токоприемника сужается по направлению к своему свободному концу с образованием острой вершины. Это может способствовать вставке элементов 180 в виде токоприемника в изделие, генерирующее аэрозоль, размещенное в камере. В этом примере часть 170 в виде основания закреплена внутри камеры 120, и элементы 180 в виде токоприемника прикреплены к части 170 в виде основания. В других примерах часть 170 в виде основания может быть разъемно присоединена к корпусу 110 для обеспечения возможности удаления из камеры 120 токоприемника в сборе 160 в виде одного компонента. Например, часть 170 в виде основания может быть разъемно присоединена к корпусу 110 с помощью съемного зажима (не показан), резьбового соединения или подобного механического соединения.
Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, индукционная катушка 130 имеет эллиптическую форму поперечного сечения. В данном варианте осуществления форма поперечного сечения индукционной катушки 130 является по существу постоянной вдоль ее длины. Таким образом, индукционная катушка 130 имеет эллиптическую цилиндрическую конфигурацию. Удлиненные элементы 180 в виде токоприемника являются параллельными магнитной оси 135 индукционной катушки 130. В данном варианте осуществления магнитная ось 135 индукционной катушки 130 совпадает с продольной осью индукционной катушки 130. В других вариантах осуществления магнитная ось 135 индукционной катушки 130 может быть смещена от продольной оси индукционной катушки 130. Каждый из удлиненных элементов 180 в виде токоприемника выравнен с одной из точек фокусировки индукционной катушки 130 с эллиптической формой поперечного сечения в любой заданной точке вдоль длины удлиненных элементов в виде токоприемника.
Как показано на фиг. 5 и фиг. 6, корпус 110 устройства 100, генерирующего аэрозоль, имеет эллиптическую форму поперечного сечения, соответствующую эллиптической форме поперечного сечения индукционной катушки. Расположение формы поперечного сечения корпуса 110 в соответствии с формой поперечного сечения индукционной катушки способствует компактной компоновке. Это может также предотвратить перекатывание устройства 100, генерирующего аэрозоль, при помещении на наклонную поверхность. Камера 120 имеет круглую форму поперечного сечения для соответствия круглой, цилиндрической форме изделия 10, генерирующего аэрозоль.
При приведении в действие устройства 100, генерирующего аэрозоль, высокочастотный переменный ток проходит через индукционную катушку 130 для генерирования переменного магнитного поля внутри дальней части камера 120 устройства 100, генерирующего аэрозоль. Магнитное поле сконцентрировано в двух областях фокусировки в поперечном сечении индукционной катушки 130. Эти две области фокусировки соответствуют положениям удлиненных элементов 180 в виде токоприемника вдоль длины индукционной катушки 130. Таким образом, каждый из удлиненных элементов в виде токоприемника выравнен с одной из двух областей фокусировки. Магнитное поле предпочтительно пульсирует с частотой от 1 до 30 МГц, предпочтительно от 2 до 10 МГц, например, от 5 до 7 МГц. Когда изделие 10, генерирующее аэрозоль, правильно расположено в камере 120, элементы 180 в виде токоприемника расположены внутри субстрата 20, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль. Пульсирующее поле генерирует вихревые токи внутри элементов 180 в виде токоприемника, которые в результате нагреваются. Дополнительный нагрев обеспечивается за счет потерь на магнитный гистерезис внутри элементов 180 в виде токоприемника. Нагретые элементы 180 в виде токоприемника нагревают субстрат 20, образующий аэрозоль, изделия 10, генерирующего аэрозоль, до достаточной температуры для образования аэрозоля. Аэрозоль затем может быть втянут по ходу потока через изделие 10, генерирующее аэрозоль, для вдыхания пользователем. Такое приведение в действие может осуществляться вручную или может происходить автоматически в ответ на затяжку, осуществляемую пользователем на изделии 10, генерирующем аэрозоль, например, посредством использования датчика затяжки.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать концентратор потока (не показан), расположенный вокруг индукционной катушки 130 и образованный из материала, имеющего высокую относительную магнитную проницаемость, таким образом, магнитное поле, создаваемое индукционной катушкой 130, притягивается к концентратору потока и направляется им. Таким образом, концентратор потока может ограничивать степень, до которой магнитное поле, создаваемое индукционной катушкой 130, проходит за пределы корпуса 110 и может увеличивать плотность магнитного поля внутри камеры 120. Это может увеличить ток, генерируемый внутри элементов в виде токоприемника, для обеспечения более эффективного нагрева. Такой концентратор потока может быть выполнен из любого подходящего материала или материалов, имеющих высокую относительную магнитную проницаемость. Например, концентратор потока может быть образован из одного или более ферромагнитных материалов, например, ферритового материала, ферритового порошка, удерживаемого в связующем, или любого другого подходящего материала, содержащего ферритовый материал, такого как ферритный чугун, ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь. Концентратор потока предпочтительно выполнен из материала или материалов, имеющих высокую относительную магнитную проницаемость. То есть материала, имеющего относительную магнитную проницаемость по меньшей мере 5 при измерении при 25 градусах Цельсия, например, по меньшей мере 10, по меньшей мере 20, по меньшей мере 30, по меньшей мере 40, по меньшей мере 50, по меньшей мере 60, по меньшей мере 80 или по меньшей мере 100. Эти приведенные в качестве примера значения могут относиться к относительной магнитной проницаемости материала концентратора потока для частоты от 6 до 8 МГц и температуры 25 градусов Цельсия.
На фиг. 7-12 проиллюстрирована система, генерирующая аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Система, генерирующая аэрозоль, содержит устройство 200, генерирующее аэрозоль, согласно второму варианту осуществления и изделие 10, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью использования с устройством 200, генерирующим аэрозоль.
Устройство 200, генерирующее аэрозоль, согласно второму варианту осуществления сходно по конструкции и работе с устройством 100, генерирующим аэрозоль, согласно первому варианту осуществления, и при наличии одинаковых признаков использовались подобные цифровые обозначения. Однако в отличие от устройства 100, генерирующего аэрозоль, согласно первому варианту осуществления индукционная катушка 230 устройства 200, генерирующего аэрозоль, имеет треугольную форму поперечного сечения, и индуктор в сборе 260 содержит три удлиненных элемента 280 в виде токоприемника, прикрепленных к части 270 в виде основания. Треугольная форма поперечного сечения индукционной катушки 230 представляет собой равносторонний треугольник с закругленными вершинами. Три удлиненных элемента 280 в виде токоприемника расположены в виде закономерной схемы. В частности, элементы 280 в виде токоприемника расположены таким образом, что каждый элемент 280 в виде токоприемника расположен на вершине равностороннего треугольника 285 в пределах треугольной формы поперечного сечения, определенной индукционной катушкой 230. Таким образом, множество удлиненных элементов 280 в виде токоприемника разнесены как в первом поперечном направлении камеры, так и во втором поперечном направлении камеры, которое перпендикулярно первому поперечному направлению. Это означает, что множество удлиненных элементов 280 в виде токоприемника разнесены по площади камеры 220, и каждый проходит вдоль разной плоскости. Это может способствовать равномерному нагреву субстрата, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в камере.
Корпус 210 устройства 200, генерирующего аэрозоль, имеет треугольную форму поперечного сечения, соответствующую треугольной форме поперечного сечения индукционной катушки 230.
Расположение формы поперечного сечения корпуса 210 в соответствии с формой поперечного сечения индукционной катушки 230 способствует компактному расположению. Это может также предотвратить перекатывание устройства 200, генерирующего аэрозоль, при помещении на наклонную поверхность. Камера 230 имеет круглую форму поперечного сечения для соответствия круглой, цилиндрической форме изделия 10, генерирующего аэрозоль.
При приведении в действие устройства 200, генерирующего аэрозоль, высокочастотный переменный ток проходит через индукционную катушку 230 для генерирования переменного магнитного поля внутри дальней части камера 220 устройства 100, генерирующего аэрозоль. Магнитное поле сконцентрировано в трех областях фокусировки в поперечном сечении индукционной катушки 230. Эти три области фокусировки соответствуют положениям удлиненных элементов 280 в виде токоприемника вдоль длины индукционной катушки 230. Таким образом, каждый из удлиненных элементов в виде токоприемника выравнен с одной из трех областей фокусировки. Магнитное поле предпочтительно пульсирует с частотой от 1 до 30 МГц, предпочтительно от 2 до 10 МГц, например, от 5 до 7 МГц. Когда изделие 10, генерирующее аэрозоль, правильно расположено в камере 220, элементы 280 в виде токоприемника расположены внутри субстрата 20, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль. Пульсирующее поле генерирует вихревые токи внутри элементов 280 в виде токоприемника, которые в результате нагреваются. Дополнительный нагрев обеспечивается за счет потерь на магнитный гистерезис внутри элементов 280 в виде токоприемника. Нагретые элементы 280 в виде токоприемника нагревают субстрат 20, образующий аэрозоль, изделия 10, генерирующего аэрозоль, до достаточной температуры для образования аэрозоля. Аэрозоль затем может быть втянут по ходу потока через изделие 10, генерирующее аэрозоль, для вдыхания пользователем. Такое приведение в действие может осуществляться вручную или может происходить автоматически в ответ на затяжку, осуществляемую пользователем на изделии 10, генерирующем аэрозоль, например, посредством использования датчика затяжки.
Приведенные в качестве примера варианты осуществления, описанные выше, не предназначены для ограничения объема формулы изобретения. Специалистам в данной области техники будут очевидны и другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным приведенным в качестве примера вариантам осуществления.