НАГРЕВАТЕЛЬ В СБОРЕ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ И СИСТЕМА ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ
HEATER ASSEMBLY, AEROSOL GENERATION DEVICE AND AEROSOL GENERATION SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к нагревателю в сборе, устройству для генерирования аэрозоля и системе для генерирования аэрозоля, и, в частности, к нагревателю в сборе, устройству для генерирования аэрозоля и системе для генерирования аэрозоля, позволяющим предотвратить утечку аэрозоля или сжиженного аэрозоля.
Предшествующий уровень техники
В последнее время возросла потребность в альтернативах обычным сигаретам. Например, растет потребность в устройстве для генерирования аэрозоля, генерирующем аэрозоль за счет нагревания материала для генерирования аэрозоля, а не за счет горения в сигарете. В связи с этим активно проводились исследования сигарет нагревательного типа и устройств для генерирования аэрозоля нагревательного типа.
При использовании устройства для генерирования аэрозоля возможна утечка аэрозоля, генерируемого внутри устройства для генерирования аэрозоля, или сжиженного аэрозоля между компонентами.
Раскрытие
Техническая задача
Изобретением предложен нагреватель в сборе, устройство для генерирования аэрозоля и система для генерирования аэрозоля.
Проблема, решаемая предложенным изобретением, не ограничивается вышеописанной проблемой, и не описанные проблемы могут быть очевидны специалистам в области техники, к которой относится настоящее раскрытие, из настоящего описания изобретения и сопроводительных чертежей.
Техническое решение
Нагреватель в сборе, согласно одному из вариантов осуществления, может содержать нагревательный элемент, генерирующий тепло и содержащий первую часть и вторую часть, диаметр которой меньше диаметра первой части, первую фиксирующую часть, которая поддерживает нагревательный элемент и содержит установочное отверстие, в которое вставлена вторая часть нагревательного элемента, и вторую фиксирующую часть, ориентированную в продольном направлении нагревательного элемента c образованием пространства, в которое помещают сигарету, и взаимодействующую с первой фиксирующей частью одной из своих сторон, причем диаметр второй части в состоянии до установки нагревательного элемента в первую фиксирующую часть может превышать диаметр установочного отверстия первой фиксирующей части.
Полезные эффекты изобретения
Нагреватель в сборе, устройство для генерирования аэрозоля и система для генерирования аэрозоля, согласно изобретению, позволяют предотвратить образование зазора, через который происходит утечка аэрозоля, даже в случае деформации между внутренними компонентами во время использования. Соответственно, можно предотвратить утечку сгенерированного внутри аэрозоля между компонентами или утечку сжиженного аэрозоля.
Полезный эффект изобретения не ограничивается вышеописанным, и не описанные эффекты будут очевидны специалистам в области техники, к которой относится настоящее раскрытие, из настоящего описания изобретения и сопроводительных чертежей.
Описание чертежей
На ФИГ. 1A и 1B изображены сечения заявленного устройства для генерирования аэрозоля.
На ФИГ. 2–4 изображены схемы, иллюстрирующие примеры установки сигареты в устройство для генерирования аэрозоля.
На ФИГ. 5 изображена сигарета, согласно одному из вариантов осуществления.
На ФИГ. 6 показано сечение части устройства для генерирования аэрозоля в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.
На ФИГ. 7A-7C изображены сечения, иллюстрирующие процесс соединения нагревательного элемента и первой фиксирующей части, показанных на ФИГ. 6.
На ФИГ. 8 в аксонометрии изображена нижняя поверхность нагревательного элемента в сборе и первая фиксирующая часть, показанная на ФИГ. 7.
На ФИГ. 9 показано сечение части устройства для генерирования аэрозоля в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Лучший вариант
Согласно изобретению, нагреватель в сборе может содержать нагревательный элемент, генерирующий тепло и содержащий первую часть и вторую часть, диаметр которой меньше диаметра первой части, первую фиксирующую часть, которая поддерживает нагревательный элемент и содержит установочное отверстие, в которое вставлена вторая часть нагревательного элемента, и вторую фиксирующую часть, ориентированную в продольном направлении нагревательного элемента c образованием пространства, в которое помещают сигарету, и взаимодействующую с первой фиксирующей частью одной из своих сторон, причем диаметр второй части в состоянии до установки нагревательного элемента в первую фиксирующую часть может превышать диаметр установочного отверстия первой фиксирующей части.
Кроме того, коэффициент теплового расширения первой фиксирующей части может превышать коэффициент теплового расширения нагревательного элемента.
Кроме того, при нагреве нагревательного элемента разница между длиной теплового расширения в установочном отверстии первой фиксирующей части и длиной теплового расширения во второй части нагревательного элемента может быть меньше разницы между диаметром второй части и диаметром установочного отверстия первой фиксирующей части перед тем, как нагревательный элемент будет вставлен в первую фиксирующую часть.
Кроме того, нагревательный элемент может дополнительно содержать крючок, сформированный таким образом, чтобы при установке нагревательного элемента в первую фиксирующую часть он выходил наружу из конца второй части.
Кроме того, вторая фиксирующая часть может содержать выступающую часть, выдвигающуюся внутрь для поддержки первой фиксирующей части.
Кроме того, нагреватель в сборе может содержать вогнутую часть, сформированную в одной из удлинительных частей и первой фиксирующей части, и выпуклую часть, сформированную в другой выступающей части и первой фиксирующей части, взаимодействующей с вогнутой частью.
Кроме того, нагреватель в сборе может содержать выступ, образованный на вогнутой или выпуклой части, и канавку, образованную в выпуклой или вогнутой части таким образом, чтобы вращение первой фиксирующей части относительно второй фиксирующей части предотвращалось выступом, входящим в канавку.
Кроме того, вторая фиксирующая часть может быть выполнена как единое целое с первой фиксирующей частью путем литья под давлением.
Кроме того, поверхность первой фиксирующей части, обращенная к месту установки, может содержать вогнутую часть.
Нагреватель в сборе может дополнительно содержать катушку, расположенную вне второй фиксирующей части, окружающую, по меньшей мере, место установки и генерирующую наведенное магнитное поле, причем нагревательный элемент в сборе может дополнительно содержать токоприемник, генерирующий тепло под действием наведенного магнитного поля.
Кроме того, нагреватель в сборе может содержать наружную стенку, расположенную вокруг второй фиксирующей части таким образом, чтобы между второй фиксирующей частью и внешней стенкой образовывалось пространство, и катушка может быть расположена в пространстве между второй фиксирующей частью и внешней стенкой.
Устройство для генерирования аэрозоля, в соответствии с одним из вариантов осуществления, может содержать вышеописанный нагревательный элемент и аккумулятор, подающий энергию на нагревательный элемент, причем нагревательный элемент может вырабатывать тепло с помощью энергии, получаемой от аккумулятора.
Система для генерирования аэрозоля, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, может содержать устройство для генерирования аэрозоля, описанное выше, и сигарету, помещенную в устройство для генерирования аэрозоля.
Принцип изобретения
В отношении терминов в различных вариантах осуществления изобретения общие термины, широко используемые в настоящее время, выбирают с учетом функций структурных элементов в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. Однако значения терминов могут быть изменены в соответствии с намерением, судебным прецедентом, появлением новой технологии и тому подобное. Кроме того, в некоторых случаях может быть выбран термин, который обычно не используют. В таком случае значение термина будет подробно раскрыто в соответствующей части раскрытия настоящего изобретения. Следовательно, терминам, используемым в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, следует давать определение на основе значений терминов и раскрытий, представленных в настоящем изобретении.
Кроме того, если прямо не указано обратное, слово «содержать» и его формы, такие как «содержит» или «содержащий», следует понимать как подразумевающие включение указанных элементов в состав чего-либо, но не как исключение любых других элементов. Кроме того, термины, обозначающие устройства, такие как «блок», «часть» и «модуль», раскрытые в описании, означают блоки для выполнения, по меньшей мере, одной функции и/или операции, и они могут быть реализованы аппаратными компонентами или программными компонентами, и их сочетаниями.
Использованные здесь выражения, такие как «по меньшей мере, один из», когда они предшествуют перечню элементов, определяют весь перечень элементов и не определяют отдельные элементы перечня. Например, выражение «по меньшей мере один из a, b и c» следует понимать как «включение только a, только b, только c, оба a и b, оба a и c, оба b и c или все из a, b и c».
Очевидно, что, когда элемент или слой упоминают как «над», «выше», «на», «связан с» или «соединен с» другим элементом или слоем, он может быть расположен непосредственно над, поверх, на другом элементе или слое, может быть связан или соединен с другим элементом или слоем, или между ним и этим элементом или слоем могут быть расположены промежуточные элементы или слои.  Напротив, когда элемент упоминают как «непосредственно над», «непосредственно поверх», «непосредственно на», «непосредственно связан с» или «непосредственно соединен с» другим элементом или слоем, то никаких промежуточных элементов или слоев между ними не имеется.  Ссылочные обозначения относятся к одинаковым элементам на всех фигурах.
Далее по тексту настоящее изобретение будет описано подробнее со ссылкой на приложенные чертежи, на которых иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения показаны таким образом, что специалист обычной квалификации в данной области техники может легко понять настоящее изобретение. Тем не менее, изобретение может быть реализовано во многих различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное изложенными здесь вариантами осуществления изобретения.
Ниже по тексту будут подробно раскрыты некоторые варианты осуществления предложенного изобретения со ссылкой на прилагаемые фигуры.
На ФИГ. 1A и 1B изображены сечения обычного устройства для генерирования аэрозоля.
На ФИГ. 1A изображено устройство для генерирования аэрозоля перед нагревом нагревательного элемента 1300. На ФИГ. 1В изображено устройство для генерирования аэрозоля 1000 после нагрева нагревательного элемента 1300.
Как показано на ФИГ. 1A, заявленное устройство 1000 для генерирования аэрозоля содержит нагревательный элемент 1300, опорный элемент 1500, поддерживающий нагревательный элемент 1300, и внутреннюю стенку 1600. Температура устройства 1000 для генерирования аэрозоля повышается при использовании устройства 1000 для генерирования аэрозоля, что приводит к повышению температуры нагревательного элемента 100 и других прилегающих элементов, таких как опорный элемент 1500 и внутренняя стенка 1600. При этом, поскольку коэффициенты теплового расширения нагревательного элемента 1300, опорного элемента 1500 и внутренней стенки 1600 могут различаться, то на участке стыка двух компонентов может образовываться зазор.
Как показано на ФИГ. 1B, различие коэффициентов теплового расширения между нагревательным элементом 1300 и опорным элементом 1500 приводит к образованию зазора G1 между нагревательным элементом 1300 и опорным элементом 1500, а различие коэффициентов теплового расширения между нагревательным элементом 1500 и внутренней стенкой 1600 приводит к образованию еще одного зазора G2 между нагревательным элементом 1500 и внутренней стенкой 1600. Во время использования устройства 1000 для генерирования аэрозоля возможна утечка аэрозоля через зазоры G1 и G2. Кроме того, если аэрозоль находится в сжиженном состоянии, жидкость может проникать внутрь устройства 1000 для генерирования аэрозоля.
На ФИГ. 2–4 изображены схемы, иллюстрирующие примеры установки сигареты в устройство для генерирования аэрозоля.
Как показано на ФИГ. 2, устройство 100 для генерирования аэрозоля содержит аккумулятор 110, контроллер 120 и нагревательный элемент 130. Как показано на ФИГ. 2 и 3, устройство 100 для генерирования аэрозоля дополнительно содержит испаритель 140. Кроме того, сигарета 200 может быть вставлена во внутреннее пространство устройства 100 для генерирования аэрозоля. Сигарета 200 является одним из примеров изделия для генерирования аэрозоля, содержащего материал для генерирования аэрозоля, и допускается использование любых других видов изделий для генерирования аэрозоля в соответствии с вариантами осуществления изобретения.
На ФИГ. 2-4 показаны только некоторые компоненты устройства 100 для генерирования аэрозоля, и специалисту в данной области техники очевидно, что другие компоненты могут быть включены в состав устройства 100 для генерирования аэрозоля дополнительно к компонентам, показанным на ФИГ. 2-4.
Кроме того, на ФИГ. 3 и 4 показано устройство 100 для генерирования аэрозоля, содержащее нагревательный элемент 130. Тем не менее, при необходимости нагревательный элемент 130 может быть исключен из конструкции.
На ФИГ. 2 показано, что аккумулятор 110, контроллер 120 и нагревательный элемент 130 расположены последовательно. На ФИГ. 3 показано, что аккумулятор 110, контроллер 120, испаритель 140 и нагревательный элемент 130 расположены последовательно. Кроме того, на ФИГ. 4 показано, что испаритель 140 и нагревательный элемент 130 расположены параллельно. Тем не менее, внутренняя структура устройства 100 для генерирования аэрозоля не ограничена структурами, показанными на ФИГ. 2-4. Иными словами, в соответствии с конструкцией устройства 100 для генерирования аэрозоля можно изменять расположение аккумулятора 110, контроллера 120, испарителя 140 и нагревательного элемента 130.
Когда сигарету 200 вставляют в устройство 100 для генерирования аэрозоля, устройство 100 для генерирования аэрозоля может приводить в действие нагревательный элемент и / или испаритель 140 с целью получения аэрозоля из испарителя 140. Аэрозоль, сгенерированный в нагревательном элементе 130 и/или испарителе 140, поступает к пользователю через сигарету 200.
В определенных обстоятельствах, даже если сигарета не вставлена в устройство 100 для генерирования аэрозоля, устройство 100 для генерирования аэрозоля может нагревать нагревательный элемент 130.
Аккумулятор 110 может подавать питание для работы устройства 100 для генерирования аэрозоля. Например, аккумулятор 110 может подавать питание для нагрева нагревательного элемента 130 или испарителя 140 и для работы контроллера 120. Кроме того, аккумулятор 110 может подавать питание, необходимое для работы дисплея, датчика или мотора, установленных в устройстве 100 для генерирования аэрозоля.
Контроллер 120, по существу, может управлять работой устройства 100 для генерирования аэрозоля. В частности, контроллер 120, помимо аккумулятора 110, нагревательного элемента 130 и испарителя 140, может управлять работой прочих компонентов, входящих в состав устройства 100 для генерирования аэрозоля. Кроме того, контроллер 120 может проверять состояние каждого компонента устройства 100 для генерирования аэрозоля, чтобы определить, находится ли устройство 100 для генерирования аэрозоля в рабочем состоянии.
Контроллер 120 может содержать, по меньшей мере, один процессор. Процессор может быть выполнен как матрица из множества логических элементов или может быть выполнен как комбинация микропроцессора общего назначения и памяти, в которой хранится программа, исполняемая в микропроцессоре. Специалисту в данной области техники будет понятно, что процессор может быть выполнен с использованием других видов аппаратных средств.
Нагревательный элемент 130 можно нагреть энергией, поступающей от аккумулятора 110. Например, когда сигарета вставлена в устройство 100 для генерирования аэрозоля, первый нагревательный элемент 130 может быть расположен снаружи сигареты 200. Следовательно, нагретый нагревательный элемент 130 может повышать температуру материала для генерирования аэрозоля в сигарете.
Нагревательный элемент 130 может содержать электрорезистивный нагреватель. Например, нагревательный элемент 130 может содержать электропроводящую дорожку, и нагревательный элемент 130 может нагреть, когда по электропроводящей дорожке протекает электрический ток. При этом нагревательный элемент 130 не ограничивается раскрытым выше примером и может представлять собой любой нагреватель, способный нагреваться до требуемой температуры. В данном случае требуемая температура может быть предварительно задана в устройстве 100 для генерирования аэрозоля или установлена пользователем.
В другом примере нагревательный элемент 130 может содержать индукционный нагреватель. В частности, нагревательный элемент 130 может содержать электропроводящую катушку для нагрева сигареты индукционным способом, и сигарета может содержать токоприемник, который можно нагревать индукционным нагревателем.
Например, нагревательный элемент 130 может содержать цилиндрический нагревательный элемент, пластинчатый нагревательный элемент, игольчатый или стержневой нагревательный элемент и может нагревать внутреннюю или внешнюю часть сигареты 200 в соответствии с формой нагревательного элемента.
Кроме того, устройство 100 для генерирования аэрозоля может содержать несколько нагревательных элементов 130. В этом случае несколько нагревательных элементов 130 могут быть расположены внутри сигареты 200 или снаружи сигареты 200. Кроме того, некоторые из нагревательных элементов 130 могут быть расположены внутри сигареты 200, а другие – снаружи сигареты 200. Кроме того, форму нагревательного элемента 130 не ограничивают формой, изображенной на ФИГ. 2–4, и ее можно изменять.
Испаритель 140 может генерировать аэрозоль путем нагрева жидкой смеси, после чего сгенерированный аэрозоль может поступать к пользователю через сигарету 200. Иными словами, аэрозоль, генерируемый испарителем 140, можно двигать вдоль воздушного канала устройства 100 для генерирования аэрозоля, который может быть выполнен с возможностью доставки аэрозоля, генерируемого испарителем 140, пользователю через сигарету 200.
Например, испаритель 140 может содержать, помимо прочего, хранилище жидкости, элемент подачи жидкости и нагревательный элемент. Например, накопитель жидкости, элемент подачи жидкости и нагревательный элемент могут входить в состав устройства 100 для генерирования аэрозоля в качестве независимых модулей.
Накопитель жидкости может хранить жидкую смесь. Например, жидкая смесь может представлять собой жидкость с содержанием табачного материала, содержащего летучий компонент табачного ароматизатора, или жидкость с содержанием нетабачного материала. Накопитель жидкости может быть выполнен с возможностью присоединения к/отсоединения от испарителя 140 или как единое целое с испарителем 140.
Например, жидкий состав может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты, пряности, ароматические вещества или витаминные смеси. Пряности могут содержать, помимо прочего, ментол, перечную мяту, масло мяты кудрявой и различные ингредиенты с фруктовыми ароматами. Ароматизаторы могут включать в себя ингредиенты, способные сообщать пользователю различные ароматы или вкусы. Витаминные смеси могут представлять собой, помимо прочего, смесь, по меньшей мере, витамина A, витамина B, витамина С или витамина E. Кроме того, жидкая смесь может также содержать вещество для генерирования аэрозоля, например, глицерин и пропиленгликоль.
Элемент подачи жидкости может перемещать жидкую смесь из хранилища жидкости к нагревательному элементу. Например, элемент подачи жидкости может представлять собой, помимо прочего, фитиль, например, хлопковое волокно, керамоволокно, стекловолокно или пористую керамику.
Нагревательный элемент представляет собой элемент для нагрева жидкой смеси, подаваемой элементом подачи жидкости. Например, нагревательный элемент может представлять собой, помимо прочего, металлический нагревательный провод, металлическую нагревательную пластину, керамический нагреватель или иное подобное устройство. Кроме того, нагревательный элемент может содержать токопроводящую нить, например, нихромовую проволоку, и может быть намотан вокруг элемента подачи жидкости. Нагревательный элемент можно нагревать за счет подвода тока и может передавать тепло на жидкую смесь, контактирующую с нагревательным элементом, нагревая таким образом жидкую смесь. В результате может быть сгенерирован аэрозоль.
Например, испаритель 140 может представлять собой, в том числе, картомайзер или распылитель.
Устройство 100 для генерирования аэрозоля может также содержать элементы общего назначения в дополнение к аккумулятору 110, контроллеру 120 и нагревательному элементу 130. Например, устройство 100 для генерирования аэрозоля может содержать дисплей, способный выводить визуальную информацию, и/или мотор для вывода тактильной информации. Кроме того, устройство 100 для генерирования аэрозоля может содержать, по меньшей мере, один датчик (например, датчик распознавания затяжки, датчик температуры, датчик введения сигареты и т. д.). Кроме того, устройство 100 для генерирования аэрозоля может быть выполнено таким образом, чтобы даже при вставленной сигарете 200 в устройство 100 для генерирования аэрозоля мог быть введен внешний воздух или из устройства мог быть выведен внутренний воздух.
Хотя это не показано на ФИГ. 2-4, устройство 100 для генерирования аэрозоля и дополнительная подставка могут образовывать единую систему. Например, подставку можно использовать для зарядки аккумулятора 110 устройства 100 для генерирования аэрозоля. В альтернативном варианте нагревательный элемент 130 можно нагревать при соединении подставки и устройства 100 для генерирования аэрозоля друг с другом.
Сигарета 200 может быть подобна обычной сигарете сгорающего типа. Например, сигарета 200 может быть разделена на первую часть, содержащую материал для генерирования аэрозоля, и вторую часть, содержащую фильтр и т. д. В альтернативном варианте вторая часть сигареты 200 также может содержать материал для генерирования аэрозоля. Например, материал для генерирования аэрозоля в форме гранул или капсул может быть вставлен во вторую часть.
Первая часть может быть полностью вставлена в устройство 100 для генерирования аэрозоля, а вторая часть может быть выведена наружу. В некоторых вариантах осуществления только один участок первой части может быть вставлен в устройство 100 для генерирования аэрозоля или же участок первой части и участок второй части могут быть вставлены в это устройство. Пользователь может затягиваться аэрозолем, удерживая вторую часть во рту. В этом случае аэрозоль генерируется, когда внешний воздух проходит через первую часть, после чего полученный аэрозоль проходит через вторую часть и поступает в рот пользователя.
Например, внешний воздух может поступать в по меньшей мере один воздушный канал, сформированный в устройстве 100 для генерирования аэрозоля. Например, открытие и закрытие воздушного канала и/или размер воздушного канала, образованного в устройстве 100 для генерирования аэрозоля, можно регулировать пользователю. Соответственно, количество дыма и впечатление от курения могут быть отрегулированы пользователем. В другом примере внешний воздух может поступать в сигарету 200, по меньшей мере, через одно отверстие, выполненное на поверхности сигареты 200.
Ниже будет раскрыт пример сигареты 200 со ссылкой на ФИГ. 5.
На ФИГ. 5 изображен пример сигареты.
Как показано на ФИГ. 5, сигарета 200 содержит табачный стержень 210 и фильтрующий стержень 220. Как показано на ФИГ. 2-4, вышеупомянутая первая часть содержит табачный стержень 210, а вторая часть – фильтрующий стержень 220.
На ФИГ. 5 показано, что фильтрующий стержень 220 содержит один сегмент. Тем не менее, исполнение фильтрующего стержня 220 не ограничивают этим вариантом. Иными словами, фильтрующий стержень 220 может содержать несколько сегментов. Например, фильтрующий стержень 220 может содержать первый сегмент, выполненный с возможностью охлаждения аэрозоля, и второй сегмент, выполненный с возможностью фильтрации определенного компонента, содержащегося в аэрозоле. Кроме того, при необходимости, фильтрующий стержень 220 может дополнительно содержать, по меньшей мере, один сегмент, выполненный с возможностью осуществления другой функции.
Сигарета 200 может быть упакована, по меньшей мере, в одну обертку 240. Обертка 240 может содержать, по меньшей мере, одно отверстие, через которое может поступать внешний воздух или выходить внутренний воздух. Например, сигарета 200 может быть упакована в одну обертку 240. В другом примере сигарета 200 может быть упакована, по меньшей мере, в две обертки 2400. Например, табачный стержень 210 может быть упакован в первую обертку, а фильтрующий стержень 220 – во вторую обертку. Кроме того, табачный стержень 210 и фильтрующий стержень 220, упакованные в отдельные обертки, могут быть соединены друг с другом, а сигарета 200 в целом может быть упакована в третью обертку. Если табачный стержень 210 и фильтрующий стержень 220 содержат несколько сегментов, каждый сегмент может быть упакован в отдельную обертку. Кроме того, сигарета 200 в целом, содержащая несколько сегментов, упакованных, соответственно, в отдельные обертки и соединенных друг с другом, может быть упакована в другую обертку.
Табачный стержень 210 может содержать материал для генерирования аэрозоля. Например, материал для генерирования аэрозоля может, помимо прочего, содержать, по меньшей мере, один из следующих компонентов: глицерин, пропиленгликоль, этиленгликоль, дипропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль и олеиловый спирт. Кроме того, табачный стержень 210 может содержать иные добавки, в частности, ароматизаторы, увлажняющее вещество и/или органическую кислоту. Также, табачный стержень 210 может содержать ароматизированную жидкость, такую как, ментол или увлажнитель, которая впрыснута в табачный стержень 210.
Табачный стержень 210 может быть изготовлен в различных формах. Например, табачный стержень 210 может быть сформирован в виде листа или пряди. Кроме того, табачный стержень 210 может быть сформирован в виде трубочного табака, состоящего из крошечных кусочков, вырезанных из табачного листа. Также табачный стержень 210 может быть окружен теплопроводящим материалом. Например, теплопроводящий материал может представлять собой, помимо прочего, металлическую фольгу, такую как алюминиевая фольга. Например, теплопроводящий материал, окружающий табачный стержень 210, может равномерно распределять тепло, передаваемое табачному стержню 210, что позволяет увеличить теплопроводность, приложенную к табачному стержню, и улучшить вкус табака. Кроме того, теплопроводящий материал, окружающий табачный стержень 210, может служить токоприемником, нагреваемым индукционным нагревателем. В этом случае, хотя это не показано на чертеже, табачный стержень 210 может содержать дополнительный токоприемник, помимо теплопроводного материала, окружающего табачный стержень 210 снаружи.
Фильтрующий стержень 220 может содержать фильтр из ацетата целлюлозы. Фильтрующий стержень 220 может иметь любую форму. Например, фильтрующий стержень 220 может иметь форму цилиндра или полой трубки. Кроме того, фильтрующий стержень 220 может содержать стержень с выемкой. Если фильтрующий стержень 220 содержит несколько сегментов, по меньшей мере, один из сегментов может иметь отличающуюся форму.
Фильтрующий стержень 220 может быть выполнен с возможностью генерации вкусовых ощущений. Например, ароматическая жидкость может распыляться в фильтрующий стержень 220, или же отдельное волокно, покрытое ароматической жидкостью, может быть вставлено в фильтрующий стержень 220.
Кроме того, фильтрующий стержень 220 может содержать, по меньшей мере, одну капсулу 230. В этом случае капсула 230 может генерировать аромат или аэрозоль. Например, капсула 230 может иметь структуру, в которой жидкость, содержащая ароматизирующий материал, помещена в пленку. Например, капсула 230 может иметь, в том числе, форму сферы или цилиндра.
Если фильтрующий стержень 220 содержит сегмент, выполненный с возможностью охлаждения аэрозоля, охлаждающий сегмент может содержать полимерный или биоразлагаемый полимерный материал. Например, сегмент охлаждения может содержать только чистую полилактидную кислоту или иные материалы. В некоторых вариантах осуществления сегмент охлаждения может содержать фильтр из ацетата целлюлозы с несколькими отверстиями. Например, сегмент охлаждения может содержать только чистую полилактидную кислоту или иные материалы.
Хотя это и не показано на ФИГ. 5, в одном из вариантов осуществления сигарета 200 может дополнительно содержать передний фильтр. Передняя заглушка можно расположить на одной стороне табачного стержня 210 напротив фильтрующего стержня 220. Передний фильтр может препятствовать выпадению табачного стержня 210 наружу и попаданию сжиженного аэрозоля в устройство 100 для генерирования аэрозоля (ФИГ. 2-4) из табачного стержня 210 во время курения.
На ФИГ. 6 показано сечение части устройства для генерирования аэрозоля в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.
Как показано на ФИГ. 6, устройство 100 для генерирования аэрозоля содержит нагревательный элемент 130, первую фиксирующую часть 150, поддерживающую нагревательный элемент 130, вторую фиксирующую часть 160, ориентированную в продольном направлении нагревательного элемента 130, образующую место для установки, в которое помещают сигарету 200, и взаимодействующую с первой фиксирующей частью 150, и наружную стенку 163.
Как было описано выше, нагревательный элемент 130 может вырабатывать тепло, получая энергию от аккумулятора 110. Первая фиксирующая часть 150 содержит отверстие 151, в которое можно вставить нагревательный элемент 130, а нагревательный элемент 130 можно установить в первую фиксирующую часть 150, запрессовав его в установочное отверстие 151 первой фиксирующей части 150. Нагревательный элемент 130, первая фиксирующая часть 150 и сборка нагревательного элемента 130 и первой фиксирующей части 150 будут описаны ниже.
Вторая фиксирующая часть 160 может содержать выступающую часть 161, выдвигающуюся внутрь (то есть к нагревательному элементу 130). Выступающая часть 161 второй фиксирующей части 160 может поддерживать первую фиксирующую часть 150. Например, при использовании устройства 100 для генерирования аэрозоля выступающая часть 161 второй фиксирующей части 160 расположена под первой фиксирующей частью 150, тем самым поддерживая первую крепежную часть в направлении, противоположном силе тяжести.
В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 6, на нижней поверхности первой фиксирующей части 150 образована вогнутая часть 152, а в удлиненной части 161 второй фиксирующей части 160 – выпуклая часть 162. Вогнутая часть 152 первой фиксирующей части 150 и выпуклая часть 162 второй фиксирующей части 160 входят в зацепление друг с другом, что позволяет зафиксировать положение первой фиксирующей части 150 относительно второй фиксирующей части 160. При этом вогнутая часть 152 и выпуклая часть 162 не ограничиваются вариантом осуществления, показанным на ФИГ. 6. Например, вогнутая часть может быть сформирована во второй фиксирующей части 160, а выпуклая часть, входящая в зацепление с вогнутой частью, сформированной во второй фиксирующей части 160, может быть сформирована в первой фиксирующей части 150.
При нагреве первой фиксирующей части 150 и второй фиксирующей части 160 возможна деформация, обусловленная различными коэффициентами теплового расширения первой фиксирующей части 150 и второй фиксирующей части 160. Из-за этой деформации может образоваться зазор между первой фиксирующей частью 150 и второй фиксирующей частью 160. Однако, в соответствии с вариантом осуществления, положение первой фиксирующей части 150 относительно второй фиксирующей части 160 фиксируется вогнутой частью 152 первой фиксирующей части 150 и выпуклой частью 162 второй фиксирующей части 160, что позволяет принудительно предотвратить деформацию, вызванную тепловым расширением. Соответственно, образование зазора, который может возникать в устройстве 1000 для генерирования аэрозоля на уровне техники, можно предотвратить использованием конструкции, в которой вогнутая часть 152 первой фиксирующей части 150 и выпуклая часть 162 второй фиксирующей части 160, показанные на ФИГ. 6, входят в зацепление друг с другом.
Кроме того, на поверхности (т.е. на верхней поверхности) первой фиксирующей части 150, обращенной к месту установки, образована вогнутая часть 155. При использовании устройства 100 для генерирования аэрозоля аэрозоль, генерируемый сигаретой 200, может оставаться в месте установки, и аэрозоль может сжижаться по мере снижения температуры места установки. Сжиженный аэрозоль может собираться на первой фиксирующей части 150. В этом случае, поскольку вогнутая часть 155 образована в первой фиксирующей части 150, сжиженный аэрозоль может быть собран в вогнутой части 155. Это позволяет предотвратить утечку аэрозоля через зазор между другими компонентами, поскольку сжиженный аэрозоль может накапливаться только в вогнутой части 155.
Кроме того, вторая фиксирующая часть 160 может быть отлита под давлением. Например, если первая фиксирующая часть 150 зафиксирована внутри полости пресс-формы, то вторая фиксирующая часть 160 может быть отлита под давлением для того, чтобы контактные поверхности первой фиксирующей части 150 и второй фиксирующей части 160 точно совпадали и соединялись друг с другом. Кроме того, первая фиксирующая часть 150 может быть выполнена как единое целое со второй фиксирующей частью 160 путем литья под давлением. В следующей таблице приведен результат сравнения варианта, в котором вторая фиксирующая часть 160 выполнена как единое целое с первой фиксирующей частью 150 путем литья под давлением, с вариантом, в котором вторая фиксирующая часть 160 и первая фиксирующая часть 150 соединены способом сборки.
Таблица 1
Способ сборки
Способ литья под давлением
Допуск механических компонентов
O
X
Образование зазора между компонентами
O
X
Образование зазора при тепловом расширении
O
O
Необходимость в уплотнительном элементе (эластичном элементе)
Нужен
Не нужен
Температура нагрева
Ниже
Выше
Если при литье под давлением вторую фиксирующую часть 160 выполняют как единое целое с первой фиксирующей частью 150, то, по сравнению со способом сборки деталей (т.е. первой фиксирующей части 150 и второй фиксирующей части 160), допуск на механическую обработку не требуется, так как между деталями (т.е. первой фиксирующей частью 150 и второй фиксирующей частью 160) не образуется зазор.
Тем не менее, зазор, обусловленный тепловым расширением, может образовываться как при сборке, так и при литье. Согласно описанному выше варианту осуществления, образование зазора, обусловленного тепловым расширением, можно предотвратить использованием конструкции, в которой вогнутая часть 152 первой фиксирующей части 150 и выпуклая часть 162 второй фиксирующей части 160 входят в зацепление друг с другом. Соответственно, устройство 100 для генерирования аэрозоля, показанное на ФИГ. 6, не требует уплотнительного элемента для герметизации зазора, обусловленного тепловым расширением, и, как следствие, может работать с более высокой температурой нагревания. Кроме того, процесс сборки уплотнительного элемента может быть исключен из процесса изготовления устройства 100 для генерирования аэрозоля, что позволит упростить процесс изготовления и снизить стоимость изготовления.
На ФИГ. 7A-7C изображены сечения, иллюстрирующие процесс соединения нагревательного элемента и первой фиксирующей части, показанных на ФИГ. 6.
На ФИГ. 7A показано состояние до установки нагревательного элемента 130 в первую фиксирующую часть 150. Как показано на ФИГ. 7A, нагревательный элемент 130 может содержать первую часть 130а и вторую часть 130b, диаметр которой меньше диаметра первой части 130а. Диаметр D2 второй части 130b меньше диаметра D1 первой части 130a, поэтому между первой частью 130a и второй частью 130b образуется уступ. Кроме того, в первой фиксирующей части 150 образуется установочное отверстие 151, в которое можно вставить вторую часть 130b нагревательного элемента 130.
В этом случае нагревательный элемент 130 и первая фиксирующая часть 150 могут иметь следующую конфигурацию, предотвращающую образование зазора, который может образовываться в устройстве 1000 для генерирования аэрозоля на уровне техники, показанном на ФИГ. 1B.
Например, диаметр D2 второй части 130b в состоянии до установки нагревательного элемента 130 в первую фиксирующую часть 150 может превышать диаметр d установочного отверстия 151 первой фиксирующей части 150. Если коэффициент теплового расширения первой фиксирующей части 150 отличается от коэффициента теплового расширения нагревательного элемента 130, когда нагревательный элемент 130 и первая фиксирующая часть 150 нагревают устройством 100 для генерирования аэрозоля, то величина деформации, вызванной тепловым расширением в установочном отверстии 151 фиксирующей части 150, отличается от величины деформации, вызванной тепловым расширением во второй части 130b нагревательного элемента 130. В частности, если коэффициент теплового расширения первой фиксирующей части 150 превышает коэффициент теплового расширения нагревательного элемента 130, то величина деформации в установочном отверстии 151 может превышать величину деформации во второй части 130b. В этом случае, так как диаметр D2 второй части 130b превышает диаметр d установочного отверстия 151, то разница между величинами деформации, обусловленной тепловым расширением, может быть смещена. Соответственно, регулируя диаметр D2 второй части 130b и диаметр d установочного отверстия 151, можно эффективно предотвратить образование зазора между нагревательным элементом 130 и первой фиксирующей частью 150.
Кроме того, разница между длиной теплового расширения в установочном отверстии 151 первой фиксирующей части 150 и длиной теплового расширения во второй части 130b нагревательного элемента 130 может быть меньше разницы между диаметром D2 второй части 130b и диаметром d установочного отверстия 151 первой фиксирующей части 150 перед тем, как нагревательный элемент 130 будет вставлен в первую фиксирующую часть 150.
В этом случае длину деформации диаметра D2, обусловленной тепловым расширением второй части 130b нагревательного элемента 130, рассчитывают по приведенной ниже формуле 1.
[Формула 1]
нагрев.элем.
нагрев.элем.
∆D2 = D2 × α  × ∆T
нагрев.элем.
нагрев.элем.
В формуле 1 ΔD2 – длина деформации D2, α – коэффициент линейного расширения для диаметра нагревательного элемента 130, а ∆T  – степень изменения температуры нагревательного элемента 130.
В этом случае длину деформации диаметра d, обусловленной тепловым расширением установочного отверстия 151 первой фиксирующей части 150, рассчитывают по приведенной ниже формуле 2.
[Формула 2]
a
перв.фикс.части
∆a = a × α × ∆T,
b
перв.фикс.части
∆b = b × α × ∆T,
∆d = ∆b - 2 × ∆a
a
b
перв.фикс.части
В данной формуле '∆a' – длина деформации 'a', показанная на ФИГ. 7A, '∆b' – длина деформации 'b', показанная на ФИГ. 7A, '∆d' – длина деформации 'd', 'α' и 'α', представляющих собой коэффициенты линейного расширения 'a' и 'b' первой фиксирующей части 150, и '∆T ' – степень изменения температуры первой фиксирующей части 150.
Соответственно, диаметр второй части 130b в состоянии до введения нагревательного элемента 130 в первую фиксирующую часть 150 можно определить на основании значений '∆D2' и '∆d', рассчитанных по описанным выше формулам 1 и 2.
На ФИГ. 7B показано состояние после установки нагревательного элемента 130 в первую фиксирующую часть 150. Как было указано выше, до установки нагревательного элемента 130 в первую фиксирующую часть 150 диаметр D2 второй части 130b превышает диаметр d установочного отверстия 151. Таким образом, нагревательный элемент 130 можно принудительно вставить в первую фиксирующую часть 150 с натягом. Соответственно, нагревательный элемент 130 может быть изготовлен из металлического материала, а первая фиксирующая часть 150 может быть изготовлена из пластичного материала, обладающего эластичностью, позволяющей вставить нагревательный элемент 130, диаметр которого превышает диаметр установочного отверстия 151. Тем не менее, материалы нагревательного элемента 130 и первой фиксирующей части 150 не ограничивают описанными выше материалами.
Кроме того, когда нагревательный элемент 130 вставлен в первую фиксирующую часть 150, движение нагревательного элемента 130 в направлении установки может быть ограничено уступом, образованным между первой частью 130a и второй частью 130b.
На ФИГ. 7C показано состояние после установки нагревательного элемента 130 в первую фиксирующую часть 150 и его фиксации в ней. Как показано на ФИГ. 7C, нагревательный элемент 130 может дополнительно содержать крючок 132, выполненный таким образом, чтобы он выходил наружу из конца второй части 130b. Крючок 132 может ограничивать перемещение нагревательного элемента 130 в направлении, противоположном направлению установки. Соответственно, нагревательный элемент 130 может быть зафиксирован на первой фиксирующей части 150 посредством уступа, образованного между первой частью 130а и второй частью 130b, а также посредством крючка 132, вошедшего в зацепление с первой фиксирующей частью 150. В этом случае крючок 132 может быть выполнен путем деформации конца второй части 130b наружу. Тем не менее, его исполнение не ограничивается указанным вариантом. Например, крючок 132 можно также выполнить, прикрепив отдельный элемент к концу второй части 130b.
На ФИГ. 8 в аксонометрии изображена нижняя поверхность нагревательного элемента в сборе и первая фиксирующая часть, показанная на ФИГ. 7А-7С.
Как показано на ФИГ. 8, вогнутая часть 152 образована на нижней поверхности первой фиксирующей части 150. В варианте осуществления, изображенном на ФИГ. 8, вогнутая часть 152 имеет форму кольца. Тем не менее, вогнутая часть 152 может иметь любую форму при условии возможности зацепления с выпуклой частью 162 второй фиксирующей части 160. Например, вогнутая часть 152 может иметь полигональную форму.
Кроме того, в вогнутой части 152 первой фиксирующей части 150 может быть выполнена канавка 154, а выпуклая часть 162 второй фиксирующей части 160 может содержать выступ (не показанный на фигуре), входящий в канавку 154. Для предотвращения вращения первой фиксирующей части 150 относительно второй фиксирующей части 160 в канавку 154 первой фиксирующей части 150 входит выступ второй фиксирующей части 160. При этом исполнение канавки 154 и выступа, входящего в канавку 154, не ограничиваются вариантом, показанным на ФИГ. 8. Например, канавка может быть выполнена в выпуклой части 162 второй фиксирующей части 160, а выступ, входящий в канавку на выпуклой части 162, может быть выполнен на вогнутой части 152 первой фиксирующей части 150.
На ФИГ. 9 показано сечение части устройства для генерирования аэрозоля в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. Здесь и далее подробное описание, повторяющее приведенное выше описание, будет опущено.
Как показано на ФИГ. 9, устройство 100 для генерирования аэрозоля может генерировать аэрозоль, нагревая сигарету 200, помещенную в устройство 100, способом индукционного нагрева. Под способом индукционного нагрева понимают способ приложения переменного магнитного поля, периодически изменяющего направление относительно магнитного материала таким образом, чтобы магнитный материал генерировал тепло в ответ на воздействие внешнего магнитного поля.
Например, устройство 100 для генерирования аэрозоля может дополнительно содержать катушку 170, расположенную вне второй фиксирующей части 160, окружающую, по меньшей мере, часть места установки и генерирующую наведенное магнитное поле, причем нагревательный элемент 130 может дополнительно содержать токоприемник, генерирующий тепло под действием наведенного магнитного поля.
При воздействии переменного магнитного поля на магнитный материал в магнитном материале могут иметь место потери энергии, обусловленные потерями на вихревые токи и гистерезис, и потерянная энергия может высвобождаться из магнитного материала в форме тепловой энергии. Чем больше амплитуда или частота переменного магнитного поля, приложенного к магнитному материалу, тем больше тепловой энергии может выделиться из магнитного материала. Устройство 100 для генерирования аэрозоля может высвобождать тепловую энергию из магнитного материала путем воздействия переменного магнитного поля на магнитный материал и передавать тепловую энергию, высвобождаемую магнитным материалом, на сигарету.
Магнитный материал, выделяющий тепло за счет внешнего магнитного поля, может представлять собой токоприемник. Токоприемник может быть расположен в устройстве 100 для генерирования аэрозоля или может входить в состав сигареты в виде элемента, хлопьев или полоски. Например, как описано выше, токоприемник может входить в состав нагревательного элемента 130, расположенного внутри устройства 100 для генерирования аэрозоля.
Согласно вариантам осуществления токоприемник может содержать металл или углерод. В состав токоприемника может входить по меньшей мере один из следующих материалов: феррит, ферромагнитный сплав, нержавеющая сталь и алюминий (Al). В альтернативном варианте токоприемник может содержать, по меньшей мере, один из следующих керамических материалов: например, графит, молибден, карбид кремния, ниобий, никелевый сплав, металлическая пленка, цирконий и т.п., переходный металл: например никель (Ni), кобальт (Co) и т.п., а также металлоид, например бор (B) или фосфор (P).
Вариант с расположением токоприемника в устройстве 100 для генерирования аэрозоля, а не внутри сигареты, может иметь различные преимущества. Например, можно устранить проблему при неравномерном выделении аэрозоля и аромата внутри сигареты, если материал токоприемника распределен неравномерно. Кроме того, в устройство 100 для генерирования аэрозоля устанавливают нагревательный элемент 130 с токоприемником, что позволяет непосредственно измерять температуру нагревательного элемента 130, вырабатывающего тепло при индукционном нагреве, и передавать в устройство 100 для генерирования аэрозоля. Соответственно, температуру нагревательного элемента 130 можно точно контролировать.
В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 9, внешняя стенка 163 может быть выполнена с возможностью установки на некотором удалении от второй фиксирующей части 160 в направлении наружу. Вторая фиксирующая часть 160 соединена с внешней стенкой 163 таким образом, чтобы между второй фиксирующей частью 160 и внешней стенкой 163 образовалось пространство. Катушка 170 может быть расположена в пространстве между второй фиксирующей частью 160 и внешней стенкой 163. То есть катушка 170 может быть намотана вокруг места установки и расположена в положении, соответствующем нагревательному элементу 130.
Катушка 170 может получать питание от аккумулятора 110. Контроллер 120 устройства 100 для генерирования аэрозоля может управлять током, текущим через катушку 170, для генерирования магнитного поля, и индукционный ток может быть сгенерирован в нагревательном элементе 130 под действием магнитного поля. Такой индукционный нагрев представляет собой хорошо известное явление, которое может быть объяснено законом индукции Фарадея и законом Ома. В частности, электрическое поле генерируется в проводнике при изменении магнитной индукции в проводнике.
Таким образом, если электрическое поле генерируется в проводнике, вихревой ток течет в проводнике в соответствии с законом Ома и генерирует тепло, пропорциональное плотности тока и сопротивлению проводника.
Другими словами, когда электроэнергия подается к катушке 170, в катушке 170 может быть образовано магнитное поле. При приложении переменного тока из аккумулятора 110 к катушке 170 магнитное поле, сформированное внутри катушки 170, может периодически менять направление. Если нагревательный элемент 130 сформирован внутри катушки 170 и подвергается воздействию переменного магнитного поля, периодически меняющего свое направление, нагревательный элемент 130 вырабатывает тепло для нагрева сигареты, помещенной в устройство 100 для генерирования аэрозоля.
Когда переменное магнитное поле, создаваемое катушкой 170, изменяет свою амплитуду или частоту, нагревательный элемент 130, нагревающий сигарету, также может изменять свою температуру. Контроллер 120 может управлять электроэнергией, подаваемой на катушку 170, для регулирования амплитуды или частоты переменного магнитного поля, сгенерированного катушкой 170, и, соответственно, можно управлять температурой нагревательного элемента 130.
Например, катушка 170 может быть оснащена электромагнитом. Материалом проволоки, используемой для электромагнита, может быть медь (Cu). Тем не менее, выбор материала не ограничивается этим вариантом, и любой материал с низким значением сопротивления, допускающий протекание высоких токов, в частности, серебро (Ag), золото (Au), алюминий (Al), вольфрам (W), цинк (Zn) и никель (Ni), или сплав, содержащий, по меньшей мере, один из материалов, может использоваться в качестве материала проволоки, используемой для электромагнита.
По меньшей мере один из компонентов, элементов, модулей или блоков (совместно называемые «компонентами» в данном абзаце), представленных блоком на чертежах, такой как контроллер 120 на ФИГ. 2-3, может быть воплощен в виде различного числа аппаратных, программных и/или встроенных программных структур, которые выполняют соответствующие функции, раскрытые выше, согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения. Например, по меньшей мере, один из данных компонентов может использовать структуру прямой цепи, такую как память, процессор, логическую схему, справочную таблицу и так далее, которые могут выполнять соответствующие функции посредством управления одним или более микропроцессорами или другими устройствами управления. Также, по меньшей мере, один из данных компонентов может быть специально воплощен модулем, программой или частью кода, который содержит одну или более выполняемых инструкций для осуществления специальных логических функций, и его могут выполнять один или несколько микропроцессоров или другие устройства управления. Более того, по меньшей мере, один из этих компонентов может содержать или может быть реализован процессором, таким как центральный процессор (ЦП), который выполняет соответствующие функции, микропроцессор или тому подобным. Два или более из этих компонентов могут быть объединены в один единственный компонент, который выполняет все операции или функции объединенных двух или более компонентов. Также, по меньшей мере часть функций по меньшей мере одного из этих компонентов можно выполнять другим из данных компонентов. Более того, хотя шина не показана на приведенных выше блок-схемах, связь между компонентами может быть реализована через шину. Функциональные аспекты раскрытых выше иллюстративных вариантов осуществления изобретения могут быть реализованы в алгоритмах, которые выполняют на одном или более процессорах. Кроме того, компоненты, представленные блоком или этапами обработки, могут использовать любое число известных технологий для конфигурации электроники, обработки и/или управления сигналами, обработки данных и тому подобного.
Специалисту в данной области техники очевидно, что в настоящие варианты осуществления могут быть внесены различные изменения в форме и подробностях, без выхода за пределы сущности и объема настоящего раскрытия. Раскрытые способы следует рассматривать лишь в описательном смысле, но не в целях ограничения. Объем настоящего раскрытия определён прилагаемой формулой изобретения, а не предшествующим ей описанием изобретения, и все различия в пределах его эквивалентов следует истолковывать как внесенные в настоящее описание изобретения.
Промышленная применимость
Варианты осуществления относятся к нагревателю в сборе, устройству для генерирования аэрозоля и системе для генерирования аэрозоля, позволяющим предотвращать утечку аэрозоля или сжиженного аэрозоля.