СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВА ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ И УСТРОЙСТВО ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ
METHOD OF MAKING AN AEROSOL DELIVERY DEVICE AND AN AEROSOL DELIVERY DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу изготовления устройства предоставления аэрозоля и к устройству предоставления аэрозоля.
Уровень техники
В таких изделиях как сигареты, сигары и подобных при использовании сжигают табак с целью создания табачного дыма. Были предприняты попытки предложить альтернативы таким изделиям путем создания изделий, в которых вещества высвобождаются без сжигания. Примерами таких изделий являются так называемые товары «нагрев без сжигания», также называемые нагревающими табак изделиями или нагревающими табак устройствами, в которых вещества высвобождаются за счет нагревания материала без его сжигания. Этот материал может быть, например, табаком или другим, нетабачным товаром или комбинацией, такой как составная смесь, при этом указанный материал может как содержать, так и не содержать никотин.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является способ изготовления устройства предоставления аэрозоля для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, включающий в себя этапы, на которых
берут нагревательное приспособление для нагревания курительного материала, помещенного при использовании в устройство, причем нагревательное приспособление содержит по меньшей мере одну первую зону нагревания и по меньшей мере одну вторую зону нагревания для нагревания разных участков курительного материала; обеспечивают наличие датчиков температуры для каждой зоны нагревания, причем каждый датчик температуры выполнен с возможностью подачи результатов измерений на вход схемы управления температурой, которая выполнена с возможностью управления нагревательным приспособлением на основании измеренной температуры, поступившей на ее вход от соответствующего датчика, для нагревания соответствующей зоны нагревания до заданной температуры; и располагают каждый датчик температуры в соответствующей зоне нагревания в положении, выбранном так, что если нагревательное приспособление должно нагревать первую и вторую зоны нагревания, а датчики температуры измеряют одну и ту же заранее выбранную заданную температуру, то изменение температуры по длине зон нагревания между датчиками температуры будет оптимизировано, являясь по существу постоянным.
Вторым объектом изобретения является устройство предоставления аэрозоля для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, содержащее нагревательное приспособление для нагревания курительного материала, помещенного при использовании в устройство, содержащее по меньшей мере одну первую зону нагревания и по меньшей мере одну вторую зону нагревания для нагревания разных участков курительного материала; и датчики температуры для каждой из первой и второй зон нагревания, причем каждый датчик температуры выполнен с возможностью подачи результатов измерений на вход схемы управления температурой, которая выполнена с возможностью управления нагревательным приспособлением на основании измеренной температуры, поступившей на ее вход от соответствующего датчика, для нагревания соответствующей зоны нагревания до заданной температуры; при этом каждый датчик температуры расположен в соответствующей зоне нагревания в положении, выбранном так, что если нагревательное приспособление должно нагревать первую и вторую зоны нагревания, а датчики температуры измеряют одну и ту же заранее выбранную заданную температуру, то изменение температуры по длине зон нагревания между датчиками температуры будет оптимизировано, являясь по существу постоянным.
Третьим объектом изобретения является способ изготовления устройства предоставления аэрозоля для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, включающий в себя этапы, на которых берут нагревательное приспособление для нагревания курительного материала, помещенного при использовании в устройство, причем нагревательное приспособление содержит по меньшей мере одну первую зону нагревания и по меньшей мере одну вторую зону нагревания для нагревания разных участков курительного материала; обеспечивают наличие датчиков температуры для каждой зоны нагревания, причем каждый датчик температуры выполнен с возможностью подачи результатов измерений на вход схемы управления температурой, которая на основании поступившей на ее вход от соответствующего датчика измеренной температуры способна управлять нагревательным приспособлением для нагревания соответствующей зоны нагревания до заданной температуры; и располагают каждый датчик температуры в соответствующей зоне нагревания в положении, выбранном так, что датчик температуры для первой зоны нагревания находится посередине между первым концом нагревательного приспособления и его центром или находится ближе к первому концу нагревательного приспособления по сравнению с его центром, а датчик температуры для второй зоны нагревания находится посередине между вторым концом нагревательного приспособления и его центром или находится ближе ко второму концу нагревательного приспособления по сравнению с его центром.
Четвертым объектом изобретения является устройство предоставления аэрозоля для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, содержащее нагревательное приспособление для нагревания курительного материала, помещенного при использовании в устройство, содержащее по меньшей мере одну первую зону нагревания и по меньшей мере одну вторую зону нагревания для нагревания разных участков курительного материала; и датчики температуры для каждой из первой и второй зон нагревания, причем каждый датчик температуры выполнен с возможностью подачи результатов измерений на вход схемы управления температурой, которая выполнена с возможностью управления нагревательным приспособлением на основании измеренной температуры, поступившей на ее вход от соответствующего датчика, для нагревания соответствующей зоны нагревания до заданной температуры; при этом каждый датчик температуры расположен в соответствующей зоне нагревания в положении, выбранном так, что датчик температуры для первой зоны нагревания находится посередине между первым концом нагревательного приспособления и его центром или находится ближе к первому концу нагревательного приспособления по сравнению с его центром, а датчик температуры для второй зоны нагревания находится посередине между вторым концом нагревательного приспособления и его центром или находится ближе ко второму концу нагревательного приспособления по сравнению с его центром.
Далее в качестве примера будут описаны варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано устройство предоставления аэрозоля для нагревания курительного материала, вид в перспективе;
на фиг. 2 – устройство по фиг. 1 с вставленным расходуемым изделием, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 3 – устройство по фиг. 1 без расходуемого изделия, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 4 – устройство по фиг. 1 при отсутствующих некоторых внешних панелей, вид сбоку в перспективе;
на фиг. 5а – внутренний компонент устройства по фиг. 1, вид сбоку;
на фиг. 5b – то же, первый вид в перспективе;
на фиг. 5c – то же, второй вид в перспективе;
на фиг. 5d – то же, вид с торца;
на фиг. 6 – альтернативный внутренний компонент устройства по фиг. 1, вид с торца;
на фиг. 7 – передняя панель устройства предоставления аэрозоля для нагревания курительного материала, вид сверху;
на фиг. 8 – то же, вид сбоку;
на фиг. 9 – то же, вид в перспективе;
на фиг. 10 – передняя панель по фиг. 7 с вставленным расходуемым изделием, вид сверху;
на фиг. 11 схематично показано нагревательное приспособление для использования в устройстве предоставления аэрозоля для нагревания курительного материала, вид в плане;
на фиг. 12 – пример конструкции нагревательного приспособления по фиг. 11 с вставленным расходуемым изделием, вид в перспективе;
на фиг. 13 – график первого изменения температуры в устройстве предоставления аэрозоля по его длине;
на фиг. 14 – график изменения во времени заданной температуры и соответствующей измеренной температуры в нагревательном устройстве по фиг. 12.
Осуществление изобретения
В настоящем описании термин «курительный материал» включает в себя материалы, которые при нагревании обеспечивают наличие испаренных компонентов, обычно в форме аэрозоля. Курительный материал содержит любой материал, содержащий табак, и может, например, содержать один или несколько следующих материалов: табак, производные табака, расширенный табак, восстановленный табак или заменители табака. Курительный материал также может содержать другие, не табачные, продукты, которые могут как содержать, так и не содержать никотин. Курительный материал может, например, иметь твердую, жидкую, гелеобразную или восковую или подобную форму. Курительный материал может, например, быть комбинацией или смесью материалов.
Известно устройство, которое нагревает курительный материал с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала обычно с целью формирования аэрозоля, который возможно вдохнуть, без горения или сжигания курительного материала. Такое устройство иногда описывают как устройство «нагревать, но не сжигать» или «нагревающее табак изделие» или «нагревающее табак устройство» и т.п. Аналогично, также существуют так называемые электронные сигареты, обычно испаряющие курительный материал в виде жидкости, которая может как содержать, так и не содержать никотин. Курительный материал может быть в форме стержня, картриджа или кассеты или подобного элемента, который может быть вставлен в устройство, или может предоставляться как часть стержня, картриджа или кассеты или подобного элемента, который может быть вставлен в устройство. Нагреватель для нагревания и испарения курительного материала может быть «постоянной» частью устройства или может быть выполнен как часть изделия для курения, или может быть одноразовым элементом, который извлекается и заменяется после использования. «Изделие для курения» в этом контексте представляет собой устройство, или изделие, или другой компонент, который при использовании содержит курительный материал и нагревает этот материал для испарения его компонентов.
На фиг. 1-4 показан пример устройства 1, выполненного с возможностью нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента этого материала обычно с целью образования аэрозоля, который можно вдыхать. Устройство 1 является нагревательным устройством, в котором высвобождаются компоненты курительного материала путем его нагревания, а не сжигания. Устройство 1 является устройством предоставления аэрозоля, которое является ингаляционным устройством (то есть, пользователь использует его для вдыхания вырабатываемого устройством аэрозоля). Устройство 1 является портативным.
Первый конец 3 устройства 1 иногда называется мундштучным или ближним концом, а второй конец 5 иногда называется дальним концом устройства 1. Устройство 1 содержит кнопку 7 включения/выключения, чтобы можно было по желанию пользователя включать и выключать устройство 1 в целом.
Устройство 1 содержит корпус 9 для расположения и защиты разных внутренних компонентов устройства 1. В показанном примере корпус 9 содержит цельный кожух 11, который окружает внешний обвод устройства 1 и который закрыт верхней панелью 17, определяющей, в общем, «верх» устройства 1, и нижней панелью 19, определяющей, в общем, «низ» устройства 1. В другом примере корпус может содержать, помимо верхней и нижней панелей 17 и 19, переднюю панель, заднюю панель и пару противоположных боковых панелей.
Верхняя панель 17 и/или нижняя панель 19 могут быть прикреплены к цельному кожуху 11 с возможностью извлечения, чтобы обеспечивать возможность легкого доступа внутрь устройства 1, или они могут быть постоянно прикреплены к цельному кожуху 11, например, чтобы удержать пользователя от получения доступа внутрь устройства 1. В одном примере панели 17 и 19 выполнены из пластика, например, стеклонаполненного нейлона, изготовленного посредством литья под давлением, а цельный кожух 11 выполнен из алюминия, хотя могут быть использованы другие материалы и другие процессы изготовления.
В верхней панели 17 устройства 1 у мундштучного конца 3 выполнено отверстие 20, через которое при использовании пользователем вставляется и извлекается расходуемое изделие 21, содержащее курительный материал.
В корпусе 9 расположены или прикреплены к нему нагревательное устройство 23, схема 25 управления и источник 27 электроэнергии. В этом примере нагревательное устройство 23, схема 25 управления и источник 27 электроэнергии прилегают друг к другу боковыми сторонами (если смотреть со стороны конца), при этом схема 25 управления расположена по существу между нагревательным устройством 23 и источником 27 электроэнергии, хотя возможны и другие расположения.
Схема 25 управления может содержать контроллер, такой как микропроцессорный элемент, выполненный с возможностью управления нагреванием курительного материала в расходуемом изделии 21, что будет описано ниже.
Источник 27 электроэнергии может быть, например, батареей, которая может быть как перезаряжаемой, так и не перезаряжаемой. Примерами подходящих батарей являются, например, литий-ионная батарея, никелевая батарея (такая как никель-кадмиевая батарея), алкалиновая батарея и/или подобные элементы. Батарея 27 электрически соединена с нагревательным устройством 23 для подачи электрической энергии при необходимости и под управлением схемы 25 управления с целью нагревания курительного материала из расходуемого изделия (как описано, для испарения курительного материала без сжигания этого материала).
Преимущество расположения источника 27 электроэнергии сбоку от нагревательного устройства 23 заключается в том, что может быть использован физически большой источник 27 электроэнергии без того, чтобы устройство 1 в целом было чрезмерно длинным. Ясно, что физически большой источник 27 электроэнергии обладает большой емкостью (то есть, общей электрической энергией, часто измеряемой в Ампер-часах или подобных единицах, которая может быть подана), и, следовательно, время работы батареи для устройства 1 может быть больше.
В одном примере нагревательное приспособление 23 в целом имеет форму полой цилиндрической трубки, содержащей полую внутреннюю камеру 29 нагревания, в которую вставляется расходуемое изделие 21, содержащее курительный материал с целью нагревания при использовании. Возможны разные конструкции нагревательного приспособления 23. Например, нагревательное приспособление 23 может содержать одиночный нагревательный элемент или может быть выполнено из нескольких нагревательных элементов, выровненных вдоль продольной оси нагревательного приспособления 23. Один или каждый нагревательный элемент может быть кольцевым или трубчатым, или по меньшей мере частично кольцевым или частично трубчатым. В одном примере один или каждый нагревательный элемент может быть тонкопленочным нагревателем. В другом примере один или каждый нагревательный элемент может быть выполнен из керамического материала. Примерами подходящих керамических материалов являются керамики из оксида алюминия и нитрида алюминия и нитрида кремния, которые могут быть многослойными и могут быть получены спеканием. Возможны другие нагревательные конструкции, в том числе, например, инфракрасные нагревательные элементы индуктивного нагревания, которые нагревают путем испускания инфракрасного излучения, или резистивные нагревательные элементы, выполненные, например, из резистивной электрической катушки.
В одном конкретном примере нагревательное приспособление 23 выполнено из полиимидной подложки, на которой выполнены один или несколько нагревательных элементов и которая поддерживается с помощью опорной трубки из нержавеющей стали. Нагревательное приспособление 23 имеет такие размеры, что, когда расходуемое изделие 21 вставлено в устройство 1, по существу весь курительный материал расположен в нагревательном элементе (элементах) нагревательного устройства 23, так что при использовании нагревается по существу весь курительный материал.
Один или каждый нагревательный элемент может быть расположен так, что выбранные зоны курительного материала по желанию могут быть нагреты независимо, например, по очереди (с течением времени), или вместе (одновременно).
Нагревательное приспособление 23 в этом примере окружено вдоль по меньшей мере части своей длины теплоизолятором 31. Изолятор 31 помогает уменьшить рассеяние тепла от нагревательного приспособления 23 наружу устройства 1. Это помогает снизить потребность нагревательного приспособления 23 в электроэнергии вследствие уменьшения тепловых потерь. Изолятор 31 также помогает при работе нагревательного устройства 23 сохранять холодной внешнюю часть устройства 1. Изолятор 31 может быть выполнен в виде рукава с двойными стенками, который образует область малого давления между двумя стенками рукава, т.е. изолятор 31 может быть, например, «вакуумной» трубкой, то есть трубкой, из которой, по меньшей мере частично, откачан воздух, чтобы минимизировать теплопередачу посредством теплопроводности и/или конвекции. Возможны другие конструкции изолятора 31, в том числе использование теплоизолирующих материалов, например, подходящего вспененного материала, в дополнение или вместо рукава с двойными стенками.
Корпус 9 может дополнительно содержать разные внутренние опорные структуры 37 (наилучшим образом показаны на фиг. 4), выполненные для опоры всех внутренних компонентов, а также нагревательного приспособления 23.
Устройство 1 дополнительно содержит кольцевой буртик 33, который проходит вокруг отверстия 20 и заходит внутрь корпуса 9 и в по существу трубчатую камеру 35, которая расположена между кольцевым буртиком 33 и одним концом вакуумного изолятора 31.
Один конец камеры 35 соединен с кольцевым буртиком 33 и поддерживается им, а другой конец камеры 35 соединен с концом вакуумного изолятора 31 и, следовательно, поддерживает этот изолятор 31. Как наилучшим образом показано на фиг. 3, кольцевой буртик 33, камера 35, вакуумный изолятор 31 и нагревательное приспособление 23 расположены соосно, так что, когда расходуемое изделие 21 вставлено в устройство 1 (фиг. 2), оно проходит через кольцевой буртик 33 и камеру 35 и заходит в камеру 29 нагревания.
Как упомянуто выше, в этом примере нагревательное приспособление 23, имеет по существу форму полой цилиндрической трубки, которая по текучей среде сообщается с отверстием 20 у мундштучного конца 3 устройства 1 через камеру 35 и кольцевой буртик 33.
Как показано на фиг. 5а-5d, камера 35 содержит трубчатый элемент 35а с открытыми первым и вторым концами 35b и 35с. Трубчатый элемент 35а содержит первую секцию 35d, которая проходит от первого открытого конца 35b примерно на половину длины трубчатого элемента 35а, и вторую секцию 35е, которая проходит примерно от половины длины вдоль трубчатого элемента 35а до второго открытого конца 35с. Первая секция 35d имеет по существу постоянный внутренний диаметр, а внутренний диаметр второй секции 35е сужается по направлению ко второму открытому концу 35с.
Камера 35 дополнительно включает в себя узел 35f охлаждения, который содержит несколько ребер 35f охлаждения, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль трубчатого элемента 35а и проходящих по окружности вокруг этого элемента 35а.
Камера 35 также содержит выступ 35g, расположенный вокруг второго открытого конца 35с, и несколько зажимов 35h, которые также расположены вокруг второго открытого конца 35с. Каждый зажим 35h имеет по существу L-образную форму и содержит первую часть 35h1, которая соединена с выступом 35g, и вторую часть 35h2, по существу перпендикулярную первой части 35h1 и проходящую по существу параллельно продольной оси трубчатого элемента 35а. Каждая вторая часть 35h2 имеет ступенчатую поверхность 35i, обращенную к продольной оси трубчатого элемента 35а, при этом ступенчатая поверхность 35i немного изогнута.
Как показано на фиг. 3, камера 35 расположена в корпусе 9 между кольцевым буртиком 33 и вакуумным уплотнением 31 или нагревательным приспособлением 23. Более конкретно, на втором конце 35с выступ 35g соединен встык с концевым участком полиимидной трубки нагревательного устройства 23, зажимы 35h, своими ступенчатыми поверхностями 35i упруго сцеплены с полиимидной трубкой, а внешними поверхностями стыкуются с внутренней поверхностью вакуумного изолятора 31. При этом на первом открытом конце 35b камера 35 соединена с кольцевым буртиком 33 с помощью ребер 60, которые образуют часть кольцевого буртика 33 и входят в камеру 35. Ребра 60 наклонены от первого конца 62 кольцевого буртика 33 до второго конца 63 кольцевого буртика по направлению к оси, которая проходит вдоль продольной оси кольцевого буртика 33 и камеры 35. Ребра расположены заподлицо с внутренней поверхностью камеры 35, обеспечивая плотную пригонку.
Как показано на фиг. 2, внутренний диаметр первой секции 35d камеры 35 больше внешнего диаметра расходуемого изделия 21, следовательно, между камерой 35 и расходуемым изделием 21, когда оно вставлено в устройство, имеется воздушный зазор 36 по меньшей мере на части длины камеры 35. Воздушный зазор 36 в этой области расположен вокруг всей окружности расходуемого изделия 21.
Как показано на фиг. 5с и 5d, на втором открытом конце 35с камера 35 содержит несколько (в этом примере 3) малых гребней или ребер 35j, расположенных по окружности внутренней поверхности камеры 35 у границы второго открытого конца 35с. Каждый из гребней 35j проходит на малое расстояние в направлении, параллельном продольной оси камеры 35, а также на малое расстояние по радиусу у второго открытого конца 35с. Гребни 35j совместно образуют участок захвата расходуемого изделия 21, чтобы корректно расположить и удерживать его участок, который находится в камере 35, когда изделие 21 находится в устройстве 1. Гребни 35j мягко сжимают или сдавливают между собой расходуемое изделие 21 в его областях, которые контактируют с гребнями 35j. Гребни 35j могут состоять из упругого материала (или быть упругими по другой причине), так что они немного деформируются (например, сжимаются) для лучшего захвата изделия 21, когда оно вставлено в устройство 1, но затем они восстанавливают свою исходную форму, когда расходуемое изделие 21 извлекается из устройства 1. Гребни 35j могут составлять единое целое с камерой 35 или могут быть отдельными элементами, прикрепленными к камере 35. Внутренний диаметр вокруг гребней может составлять, например, 5,377 мм.
В одном альтернативном примере, который показан на фиг. 6, упругая секция 35k захвата в камере 35 определяет по существу овальное отверстие 35l, которое может проходить вдоль продольной оси камеры 35 и которое, когда расходуемое изделие 21 вставлено в устройство 1, мягко сжимает или сдавливает часть этого изделия 21, которая находится в овальном отверстии 35l, так что эта часть расходуемого изделия 21 деформируется, переходя из круглого поперечного сечения в овальное поперечное сечение. В этом примере участок 35k захвата расположен по направлению к первому открытому концу 35b. Ширина овальной секции может быть увеличена или уменьшена для увеличения или уменьшения силы удержания. На поверхности овального отверстия 35l могут быть дополнительно выполнены небольшие канавки (не показаны) для взаимодействия с расходуемым изделием 21, чтобы с ним взаимодействовала не вся площадь поверхности овального отверстия 35l. Это минимизирует влияние перехода к разным элементам расходуемого изделия (табака, ободковой бумаги, бумажной трубки), проходящих через секцию 35k захвата при введении/извлечении этого изделия.
Для удержания расходуемого изделия 21 в камере 35, может быть использована комбинация гребней 35j и овальной секции 35k захвата. Например, овальная секция 35k захвата и расположение гребней 35j могут находиться на расстоянии друг от друга в продольном направлении в камере 35 и действовать отдельно с целью удержания вставленного расходуемого изделия 21, или гребни 35j могут быть расположены вокруг поверхности овальной секции 35k захвата.
Камера 35 может быть выполнена, например, из пластика, в том числе, например, из полиэфирэфиркетона (PEEK).
Как показано на фиг. 2-4, камера 29 нагревания содержит область 38, внутренний диаметр которой уменьшен по направлению к дальнему концу 5. Эта область 38 обеспечивает концевой упор для изделия 21, проходящего через отверстие в мундштучном конце 3. Эта область 38 уменьшенного внутреннего диаметра может быть образована, например, полой трубкой, тип которой подробно описан в предварительной заявке на патент США № 62/185,227, которая зарегистрирована 26 июня 2015 года и которая во всей полноте включена в настоящее описание посредством ссылки.
Устройство 1 на дальнем конце 5 может дополнительно содержать дверцу 39, которая открывает и закрывает отверстие в задней панели, чтобы обеспечить доступ к камере 29 нагревания для ее очистки. Примеры подходящих вариантов дверцы также подробно описаны в указанной выше заявке 62/185,227.
На фиг. 7-10 подробно показана верхняя панель 17 устройства 1. Верхняя панель 17 образует мундштучный конец 3 корпуса 9 устройства. Верхняя панель 17 поддерживает кольцевой буртик 33, который определяет место вставки в виде отверстия 20, через которое расходуемое изделие 21 вставляют/извлекают в процессе использования.
Кольцевой буртик 33 проходит вокруг отверстия 20 и заходит внутрь корпуса 9. В одном примере кольцевой буртик 33 выполнен за одно целое с верхней панелью 17, так что кольцевой буртик 33 и верхняя панель 17 образуют одну деталь. В альтернативном примере кольцевой буртик 33 является отдельным элементом и может быть прикреплен к верхней панели 17 с помощью средств крепления, таких как фиксирующий механизм, клей, винты. Могут быть использованы другие крепления, которые подходят для крепления кольцевого буртика 33 к верхней панели 17.
В этом примере кольцевой буртик 33 содержит несколько ребер 60, которые расположены по окружности вокруг границы отверстия 20 и которые входят в отверстие 20. Ребра 60 занимают пространство в отверстии 20, так что открытое пространство отверстия 20 в местах расположения ребер 60 меньше открытого пространства отверстия 20 в местах без ребер 60. Ребра 60 выполнены с возможностью сцепления с вставленным в устройство расходуемым изделием 21, помогая его закрепить в устройстве 1.
В этом примере ребра 60 расположены на расстоянии друг от друга по окружности вокруг границы отверстия 20, а их количество четырем. В других примерах количество ребер 60 может быть больше или меньше четырех.
На фиг. 10 показана верхняя панель 17 устройства с вставленным в отверстие 20 расходуемым изделием 21. Ребра 60 выступают в отверстие 20 для сцепления с этим изделием 21. Открытые пространства 61, ограниченные соседними частями ребер 60 и расходуемым изделием 21, образуют вентиляционные каналы 61 вокруг внешней части изделия 21. Эти вентиляционные каналы 61, как будет подробнее описано ниже, позволяют горячим парам, вышедшим из расходуемого изделия 21, выйти из устройства 1, а также позволяют охлаждающему воздуху поступать в устройство 1 вокруг одноразового изделия 21. На фиг. 10 показано четыре вентиляционных канала 61, которые расположены вокруг границы одноразового изделия 21 и которые обеспечивают вентиляцию устройства 1, хотя может быть большее или меньшее количество таких вентиляционных каналов 61.
Как указано выше, ребра 60 выступают по радиусу в отверстие 20, но они также отходят от верхней панели 17 в корпус 9, как показано на фиг. 8. Выступы ребер 60 наклонены по направлению друг к другу, так что при проходе в корпус расстояние между ребрами 60 уменьшается. Как показано на фиг. 3, входящие в корпус выступы ребер 60 позволяют соединить кольцевой буртик 33 с камерой 35 за счет сцепления проходящих с через первый открытый конец 35b камеры 35 ребер 60 с внутренней поверхностью этой камеры 35.
Как, в частности, показано на фиг. 2, расходуемое изделие 21 представляет собой цилиндрический стержень с курительным материалом 21а, расположенным в задней части расходуемого изделия 21, которая, когда изделие 21 вставлено в устройство 1, находится в нагревательном устройстве 23. Передний конец расходуемого изделия 21 выходит из устройства 1 и действует как мундштук 21b, который содержит один или несколько следующих элементов: фильтр для фильтрации аэрозоля и охлаждающий элемент 21с, выполненный для охлаждения аэрозоля. Фильтр/охлаждающий элемент 21с находится на расстоянии 21d от курительного материала 21а и также на дополнительном расстоянии 21е от кончика мундштука 21b. Расходуемое изделие 21 по окружности завернуто во внешний слой (не показан). Внешний слой одноразового изделия 21 может быть проницаемым, чтобы позволить некоторым нагретым испаренным компонентам из курительного материала выйти из одноразового изделия 21.
При работе нагревательное приспособление 23 нагревает изделие 21 с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала 21а.
Основной поток нагретых испаренных компонентов курительного материала 21а проходит по оси через расходуемое изделие 21, через пространство 21d, фильтр/охлаждающий элемент 21с и дополнительное пространство 21е до попадания в рот пользователя через открытый конец мундштука 21b. Тем не менее, некоторое количество испаренных компонентов может выйти из изделия 21 через его проницаемую внешнюю обертку и в пространство 36, которое окружает одноразовое изделие 21 в камере 35.
Было бы нежелательным, чтобы пользователь вдыхал испаренные компоненты, которые попадают из изделия 21 в камеру 35, так как эти компоненты не проходят через фильтр/охлаждающий элемент 21с и, следовательно, они не фильтрованы и не охлаждены.
Целесообразно, чтобы объем воздуха, окружающего расходуемое изделие 21 в камере 35 и охлаждаемую ребрами внутреннюю стенку камеры 35, приводил к тому, что по меньшей мере некоторая часть испаренных компонентов, которые выходят из изделия 21 через его внешний слой, охлаждается и конденсируется на внутренней стенке камеры 35, что предотвращает вдыхание пользователем этих испаренных компонентов.
Этому охлаждающему эффекту способствует холодный воздух, который может попасть снаружи устройства 1 в пространство 36, окружающее изделие 21 в камере 35, через вентиляционные каналы 61, позволяющие текучей среде входить в устройство и выходить из него. Вентиляционный канал 61 образован между парой соседних ребер 60, обеспечивая вентиляцию вокруг внешней части изделия 21 в месте его входа.
Между второй парой соседних ребер второй вентиляционный канал 61 позволяет по меньшей мере для прохода одних нагретых испаренных компонентов из изделия 21 во втором месте, следовательно, вокруг наружной стороны изделия 21 в области его входа в устройство с помощью первого и второго вентиляционных каналов 61 обеспечивается вентиляция.
Кроме того, нагретые испаренные компоненты, которые вышли из изделия 21 через его внешнюю обертку и не сконденсировавшиеся на внутренней стенке камеры 35, способны безопасно выходить из устройства 1 через вентиляционные каналы 61 без вдыхания пользователем.
Камера 35 и вентиляция помогают уменьшить температуру и содержание смеси с водяным паром, высвобожденной из нагретых испаренных компонентов курительного материала.
На фиг. 11 схематично показан пример выполнения нагревательного приспособления 23 для использования в устройстве для нагревания курительного материала. На фиг. 11 схематично показаны разные зоны нагревания и подзоны нагревания нагревательного приспособления 23. Такое нагревательное приспособление 23 может быть использовано, например, в описанном выше устройстве 1.
Нагревательное приспособление 23 содержит несколько зон нагревания для нагревания разных участков вставленного в устройство 1 курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала. В конкретном показанном примере нагревательное приспособление 23 содержит первую зону 220 нагревания и вторую зону 230 нагревания. В других примерах нагревательное устройство 23 может содержать только одну зону нагревания или может содержать более двух зон нагревания. По меньшей мере одна из зон нагревания может быть выполнена так, чтобы обеспечивать несколько подзон нагревания в одной зоне для нагревания разных участков курительного материала. Другими словами, по меньшей мере одна из первой и второй зон 220 и 230 нагревания может содержать по меньшей мере первую подзону нагревания и вторую подзону нагревания.
В примере по фиг. 11 нагревательное приспособление 23 расположено так, что первая и вторая зоны 220 и 230 нагревания расположены по обе стороны от центра нагревательного приспособления (Т). Первая зона 220 нагревания нагревательного приспособления 23 содержит первую подзону 222, вторую подзону 224 и третью подзону 226, а вторая зона 230 нагревания содержит первую подзону 232, вторую подзону 234 и третью подзону 236.
Первая подзона 222 первой зоны 220 нагревания расположена по направлению к первому концу нагревательного приспособления 23, расположенному по направлению к мундштучному концу устройства 1. Первая подзона 232 второй зоны 230 нагревания расположена по направлению ко второму концу нагревательного приспособления 23, расположенному по направлению к дальнему концу устройства 1. Вторые подзоны 224 и 234 первой и второй зон 220 и 230 нагревания, соответственно, расположены по направлению к центру нагревательного устройства относительно первых подзон 222 и 232. Третьи подзоны 226 и 236 первой и второй зон 220 и 230 нагревания, соответственно, расположены наиболее близко к центру нагревательного приспособления 23.
Первая, вторая и третья подзоны 222, 224, 226 первой зоны 220 нагревания обеспечивают разные плотности мощности нагревания, при этом первая подзона 222 обеспечивает большую плотность мощности по сравнению со второй подзоной 224, которая обеспечивает большую плотность мощности по сравнению с третьей подзоной 226. Аналогично, первая, вторая и третья подзоны 232, 234, 236 второй зоны 230 нагревания обеспечивают разные плотности мощности нагревания, при этом первая подзона 232 обеспечивает большую плотность мощности по сравнению со второй подзоной 234, которая обеспечивает большую плотность мощности по сравнению с третьей подзоной 236. Такая конструкция обеспечивает больший поток тепла на концах нагревательного устройства 23, где тепло может рассеиваться наиболее легко, чтобы в зонах 220 и 230 можно было поддержать более ровную температуру, другими словами, более низкий градиент температуры.
В других примерах некоторое количество подзон нагревания могут обладать одинаковой плотностью мощности, и могут иметься другие подзоны нагревания, которые обладают другой плотностью мощности.
При использовании разные плотности мощности для подзон нагревания нагревательного приспособления 23 обеспечивают простой путь обеспечения того, что на разные участки курительного материала действуют разные потоки тепла. Таким образом, нагревательное приспособление 23 в некоторых примерах может нагревать разные участки курительного материала в устройстве 1 до разных температур. Например, участок мундштучного конца курительного материала нагревают меньшим потоком тепла по сравнению с другими участками курительного материала. Меньший поток тепла может приводить к большей конденсации водяного пара из аэрозоля до его вдыхания пользователем. Указанное может уменьшить температуру аэрозоля и также уменьшить вероятность эффекта, известного как «горячая затяжка».
Разных плотностей мощности разных подзон 222, 224, 226, 232, 234, 236 нагревания нагревательного приспособления 23 можно добиться разными путями. Например, разные подзоны 222, 224, 226, 232, 234, 236 нагревания могут содержать нагревательные элементы с разными свойствами: нагревательные элементы могут быть выполнены из разных материалов, и/или иметь разные электрические сопротивления, и/или разные размеры (например, разными толщинами или, в более общем смысле, разными площадями поперечного сечения). В качестве другого примера, разные подзоны 222, 224, 226, 232, 234, 236 нагревания могут обладать разными теплоемкостями.
Зоны 220, 230 нагревания нагревательного приспособления 23 могут иметь разные размеры (длину, ширину, глубину). В конкретном примере по фиг. 11 шесть подзон 222, 224, 226, 232, 234, 236 нагревания нагревательного приспособления 23 имеют одинаковую ширину А. Тем не менее, длины подзон 222, 224, 226, 232, 234, 236 не все одинаковы. В этом примере, длины U, Z первой подзоны 222 первой зоны 220 нагревания и первой подзоны 232 второй зоны 230 нагревания могут совпадать или, по существу, совпадать. При этом длины U, Z первой подзоны 222 первой зоны 220 нагревания и первой подзоны 232 второй зоны 230 нагревания отличаются от длин V, W, X, Y других подзон 224, 226, 234, 236.
Длина U может находиться в диапазоне от 5 до 6 мм, длина V может находиться в диапазоне от 9 до 10 мм, длина W может находиться в диапазоне от 6 до 7 мм, длина X может находиться в диапазоне от 6 до 7 мм, длина Y может находиться в диапазоне от 9 до 10 мм, и длина Z может находиться в диапазоне от 5 до 6 мм. Общая длина первой зоны 220 нагревания равна сумме длин U, V и W, а общая длина второй зоны 230 нагревания равна сумме длин X, Y и Z.
Как описано выше, нагревательное приспособление 23 имеет форму полой цилиндрической трубки, содержащей полую внутреннюю нагревательную камеру 29, в которую вставляется расходуемое изделие 21, содержащее курительный материал, с целью нагревания при использовании. На фиг. 12 показано нагревательное приспособление 23 в виде полой цилиндрической трубки, которая содержит зоны 220 и 230 нагревания с подзонами 222, 224, 226, 232, 234 и 236 (не показаны на фиг. 12).
Для первой и второй зон 220 и 230 нагревания имеются первый и второй датчики 320 и 330 температуры, соответственно. Датчики 320 и 330 температуры могут быть резистивными (RTD). Тем не менее, в других примерах датчики температуры могут быть другого типа, например, термоэлектрическими.
Каждый датчик 320, 330 температуры обеспечивает измерение температуры, которая используется в качестве входного измерения для схемы управления температурой. В этом примере с каждой из зон 220 и 230 нагревания связана свой контур управления температурой. Таким образом, первый контур управления связан с первой зоной 220 нагревания, получающей от первого датчика 320 температуры измеренную входную температуру, а со второй зоной 230 нагревания связан второй контур управления, получающий от второго датчика 330 температуры измеренную входную температуру. Каждый контур управления выполнен с возможностью управления нагревательным приспособлением 23 таким образом, чтобы нагревать соответствующую его зону 220, 230 нагревания до заданной температуры на основании полученной от соответствующего датчика 320, 330 измеренной входной температуры. Другими словами, первый контур управления управляет нагревательным устройством 23 для нагревания первой зоны 220 нагревания до первой заданной температуры на основе измеренной первым датчиком 320 входной температуры, а второй контур управления управляет нагревательным устройством 23 для нагревания второй зоны 230 нагревания до второй заданной температуры на основе измеренной вторым датчиком 330 входной температуры. В этом примере первый и второй контуры управления реализованы с помощью контроллера, содержащегося в схеме 25 управления.
Первый и второй контуры управления могут быть контурами с пропорционально-интегрально-дифференциальным регулированием (PID). Тем не менее, в других примерах может быть использован любой контур управления, подходящий для устройства 1 нагревания курительного материала. Например, может быть использован контур управления, основанный на скорости изменения температуры в зависимости от времени, когда соответствующая зона нагревания вырабатывает тепло. В некоторых примерах первый и второй контуры управления могут управлять нагревательным устройством 23 для нагревания первой и второй зон 220 и 230 нагревания с помощью включения и выключения соответствующих первой и второй зон 220 и 230 нагревания. Таким образом, зонами 220 и 230 нагревания возможно управлять по отдельности.
Следует отметить, что температуры, измеренные первым и вторым датчиками 320 и 330, обеспечивают указание температуры в связанной с датчиком температуры соответствующей зоне 220 и 230 нагревания. Когда датчик измеряет данную температуру, можно предположить, что по меньшей мере часть зоны нагревания, с которой связан датчик, имеет измеренную датчиком температуру. Тем не менее, датчики 320 и 330 температуры не обязательно указывают точную температуру во всех точках зон 220 и 230 нагревания. Так как первый и второй контуры управления управляют зонами 220 и 230 нагревания с использованием полученных от датчиков 320 и 330 измеренных входных температур, первый и второй контуры управления эффективно управляют температурой в непосредственном окружении соответствующих датчиков 320 и 330. Понятно, что точное положение датчиков 320 и 330 температуры, которые предоставляют входные измерения температуры своим соответствующим контурам управления для управления температурой зон 220 и 230 нагревания, влияет на изменение температуры по длине обеих зон 220 и 230 нагревания. Точное положение датчиков 320 и 330 относительно их соответствующих зон 220 и 230 нагревания, а также их положение друг относительно друга определяет общее изменение температуры во всех зонах 220 и 230. Такие факторы, как длина зон 220 и 230, значения ширины подзон 222, 224, 226, 232, 234 и 236 и свойства и размеры внутреннего изолятора 31, помимо других факторов, также могут вносить вклад в изменение температуры вдоль длины зон 220 и 230.
В этом примере каждый датчик 320, 330 температуры расположен в связанной с ним соответствующей зоне нагревания в выбранном положении, так что, если нагревательное приспособление 23 должно так нагревать первую и вторую зоны 220 и 230 нагревания, что датчики температуры 320 и 330 измеряют одну и ту же заранее заданную температуру, то изменение температуры по длине зон нагревания между датчиками температуры и, следовательно, по длине камеры 29, будет оптимизировано так, что оно будет по существу постоянным. Другими словами, датчики 320 и 330 температуры расположены так, что, если первый и второй контуры управления должны управлять нагревательным приспособлением 23 для нагревания зон 220 и 230 нагревания до первой и второй заданных температур, которые установлены равными друг другу, температура между датчиками 320 и 330 будет по существу постоянной по длине зон нагревания.
Следует понимать, что, когда датчики 320 и 330 температуры измеряют одну и ту же заранее заданную температуру, можно считать, что зоны 220 и 230 нагревания также находятся при одной и той же заранее заданной температуре.
Положения датчиков 320 и 330 температуры для получения, по существу, постоянной температуры, выбирают с учетом других факторов, влияющих на изменение температуры вдоль длины зон 220 и 230 нагревания и упомянутых выше.
В одном примере каждый датчик 320 и 330 температуры располагают в связанной с ним зоне нагревания в соответствующем положении, которое выбрано так, что первый датчик 320 температуры для первой зоны 220 нагревания находится посередине между первым концом нагревательного приспособления 23 или находится ближе к первому его концу по сравнению с центром нагревательного приспособления 23, а второй датчик 330 температуры для второй зоны 230 нагревания находится посередине между вторым концом нагревательного приспособления 23 и его центром или находится ближе ко второму концу нагревательного приспособления 23 по сравнению с его центром.
В примере, соответствующем фиг. 13, датчики 320 и 330 температуры расположены так, что температура между датчиками 320 и 330 является по существу постоянной. В этом примере конец нагревательного приспособления 23, направленный к мундштучному концу устройства 1, указан пунктирной линией 133. Длина нагревательного приспособления 23 составляет 42 мм. Пунктирные линии 131 и 132 указывают положения датчиков 320 и 330 температуры, соответственно. В этом примере датчик 320 расположен на расстоянии 10,4 мм от мундштучного конца нагревательного приспособления 23, а датчик 330 расположен на расстоянии 31,6 мм от мундштучного конца нагревательного приспособления 23. Если в этом примере длины U, V, W, X, Y и Z находятся в конкретных диапазонах, которые описаны выше для конкретного примера, первый датчик 320 температуры (связанный с первой зоной 220 нагревания или приспособленный для первой зоны 220 нагревания) расположен во второй подзоне 224 первой зоны 220 нагревания, а второй датчик 330 температуры (связанный со второй зоной 230 нагревания или приспособленный для второй зоны 230 нагревания) расположен во второй подзоне 234 второй зоны 230 нагревания. Пунктирная линия 134 указывает центр мертвой зоны, расположенный на расстоянии 21 мм от мундштучного конца нагревательного приспособления 23, при этом мертвая зона представляет собой зону нагревательной камеры 29, которая находится в промежутке между подзоной 226 первой зоны 220 нагревания и подзоной 236 второй зоны 230 нагревания. Длиной мертвой зоны указана на фиг. 11 символом Т.
В примере, соответствующем фиг. 13, температура, при которой должен находиться центр нагревательного устройства 23 (и нагревательной камеры 29), составляет 250°C, следовательно, и первая заданная температура для зоны 220, и вторая заданная температура для зоны 230 равны 250°C. Если желаемая температура составляет 250°C, максимальная приемлемая температура составляет 255°C, что обозначено линией 138а, а минимальная приемлемая температура составляет 245°C, что обозначено линией 138b. Участок 135 графика указывает на уменьшение температуры по направлению к дальнему концу нагревательного приспособления 23, а участок 137 графика указывает на уменьшение температуры по направлению к мундштучному концу нагревательного приспособления 23. Тем не менее. температура между положением 131 датчика 320 и положением 132 датчика 330 является по существу постоянной.
В устройстве 1 контроллер может быть выполнен с возможностью независимого изменения первой и второй заданных температур для зон 220 и 230, соответственно, в процессе использования устройства 1. В одном примере контроллер выполнен с возможностью такого управления первой и второй заданными температурами для зон 220 и 230, что они установлены не равными, или они не достигают одной и той же температуры по существу в любой точке в процессе использования устройства 1. Тем не менее, следует понимать, что такой выбор положений первого и второго датчиков 320 и 330 температуры при равенстве первой и второй заданных температур обеспечивает по существу постоянство температур между первым и вторым датчиками 320 и 330, оптимизируя нагревание табака в нагревательной камере 29.
Более конкретно, если положение первого и второго датчиков 320 и 330 выбрано так, как описано выше, можно избежать чрезмерного или неадекватного нагревания определенных областей табака в нагревательной камере 29 в случае, когда контроллер не устанавливает первую и вторую заданные температуры равными или они не достигают одного значения. Например, если первый и второй датчики 320 и 330 расположены слишком близко друг к другу, независимо от установленных контроллером первой и второй заданных температур, когда заданы и первая, и вторая температуры, температура между двумя датчиками может стать чрезмерно высокой, и в области нагревательной камеры 29 между двумя датчиками температуры табак может быть чрезмерно нагрет. Наоборот, если первый и второй датчики 320 и 330 температуры расположены слишком далеко друг от друга, в области нагревательной камеры 29 между двумя датчиками температуры табак может не нагреваться в степени, достаточной для использования нормальным образом.
На фиг. 14 показано изменение первой и второй заданных температур и соответствующее изменение температур, измеренных датчиками 320 и 330 в ходе нескольких примеров сессии использования устройства 1. На фиг. 14 первая заданная температура (заданная температура зоны 220) обозначена Tatarget, а температура, измеренная датчиком 320, который связан с зоной 220, указана как Tam. С другой стороны, вторая заданная температура (заданная температура зоны 230) указана как Tbtarget, а температура, измеренная датчиком 330, который связан с зоной 230, указана как Tbm. На фиг. 14 показано, что первый контур управления так управляет нагревательным приспособлением 23, что измеренная температура Tam зоны 220 увеличивается по направлению к Tatarget, и когда достигнута первая заданная температура Tatarget, измеренную температуру Tam поддерживают равной первой заданной температуре Tatarget. Аналогично, второй контур управления так управляет нагревательным приспособлением 23, что измеренная температура Tbm зоны 230 увеличивается по направлению к Tbtarget, и когда достигнута вторая целевая температура Tbtarget, измеренную температуру Tbm поддерживают равной второй целевой температуре Tbtarget.
Разные описанные выше варианты осуществления изобретения показаны только для помощи в понимании и изучении особенностей заявленного изобретения. Эти варианты осуществления изобретения представлены только в качестве возможных вариантов осуществления изобретения, и их список не является исчерпывающим и/или единственно возможным. Ясно, что представленные в настоящем описании достоинства, варианты осуществления изобретения, примеры, функции, особенности, конструкции и/или другие аспекты не являются ограничениями объема изобретения, который определяется его формулой, и могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения и различные модификации без выхода за границы объема настоящего изобретения. Различные варианты осуществления изобретения могут содержать, состоять или по существу состоять из допустимых комбинаций описанных элементов, компонентов, особенностей, частей, этапов, способов и так далее, отличающихся от явно описанных выше.