УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, С ИНДУКЦИОННЫМ НАГРЕВАТЕЛЕМ С БОКОВЫМ ПРОЕМОМ
AEROSOL-GENERATING DEVICE WITH INDUCTION HEATER WITH SIDE OPENING

Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему индукционный нагреватель с индукционной катушкой и нагревательный элемент. Нагревательный элемент выполнен с возможностью размещения в индукционной катушке.
Известно, что в изделиях, генерирующих аэрозоль, для генерирования аэрозоля используют различные типы нагревателей. Обычно для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, такого как жидкость для электронных сигарет, используют резистивные нагреватели. Также известно, что предоставляются устройства типа «нагревание без сжигания», в которых используются резистивные нагреватели, которые генерируют вдыхаемый аэрозоль путем нагревания, но не сжигания субстрата, образующего аэрозоль, содержащего табак.
Индукционные нагреватели представляют преимущества и предложены в вышеуказанных устройствах. Индукционные нагреватели описаны, например, в документе US 2017/055580 A1. В индукционных нагревателях индукционная катушка размещена вокруг компонента, изготовленного из проводящего материала. Компонент может быть обозначен как нагревательный элемент или токоприемник. Высокочастотный переменный ток проходит через индукционную катушку. В результате этого в индукционной катушке создается переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле проникает в нагревательный элемент, тем самым создавая вихревые токи в нагревательном элементе. Эти токи приводят к нагреву нагревательного элемента. В дополнение к теплоте, генерируемой вихревыми токами, переменное магнитное поле также может вызывать нагрев токоприемника вследствие механизма гистерезиса. Некоторые токоприемники даже могут быть такого типа, что вихревые токи не возникают или почти не возникают. В таких токоприемниках по существу все генерирование теплоты обусловлено механизмами гистерезиса. Наиболее распространенные токоприемники относятся к виду, где теплота генерируется обоими механизмами. С более подробным описанием процессов и ответственных за генерирование теплоты в токоприемнике при проникновении переменного магнитного поля можно ознакомиться в документе WO 2015/177255. Индукционные нагреватели способствуют быстрому нагреву, который является полезным для генерирования аэрозоля во время работы устройства, генерирующего аэрозоль.
Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, с индукционным нагревателем, в котором нагревательный элемент может быть легко доступен для очистки или замены.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее индукционный нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Индукционный нагреватель содержит индукционную катушку и нагревательный элемент, причем нагревательный элемент выполнен с возможностью размещения в индукционной катушке. Индукционная катушка содержит боковой проем вдоль продольной длины индукционной катушки. Боковой проем выполнен с возможностью обеспечения доступа к нагревательному элементу. Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать корпус, причем индукционная катушка может быть размещена в корпусе, и причем корпус может содержать боковой проем, который соответствует боковому проему индукционной катушки в корпусе.
Боковой проем может иметь форму щели, проходящей по всей продольной длине катушки. Индукционная катушка может иметь C-образное поперечное сечение, перпендикулярное продольной оси катушки.
Боковой проем обеспечивает доступ к нагревательному элементу, который размещен в индукционной катушке. Таким способом может быть улучшена очистка нагревательного элемента. Например, для очистки нагревательного элемента в боковой проем может быть введен инструмент для очистки, такой как небольшая щетка. Альтернативно нагревательный элемент может быть удален из устройства, генерирующего аэрозоль, через боковой проем в индукционной катушке. Нагревательный элемент может быть заменяемым через боковой проем.
Субстрат, образующий аэрозоль, содержащий табак, может быть предоставлен в форме изделия, генерирующего аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть предоставлено в виде расходного материала, такого как табачная палочка. Далее изделие, генерирующее аэрозоль, будет обозначено как расходный материал. Эти расходные материалы могут иметь продолговатую стержнеобразную форму. Такой расходный материал обычно проталкивают в выемку устройства. В выемке нагревательный элемент индукционного нагревателя выполнен с возможностью проникновения в расходный материал. После того, как субстрат, образующий аэрозоль, в расходном материале израсходован после нескольких циклов нагрева индукционного нагревателя, расходный материал удаляют и заменяют новым расходным материалом. По удалении израсходованного расходного материала остатки израсходованного субстрата, образующего аэрозоль, могут прилипать к нагревательному элементу и ухудшать функциональность нагревательного элемента. Такие остатки могут влиять на последующее генерирование аэрозоля и, таким образом, нежелательны. Путем обеспечения бокового проема в индукционной катушке облегчается удаление остатков.
В качестве дополнительного преимущества пользователь может определить через боковой проем, правильно ли расходный материал помещен внутри устройства.
Боковой проем может иметь ширину, которая больше, чем диаметр нагревательного элемента, когда нагревательный элемент имеет круглое поперечное сечение. Боковой проем может иметь ширину, которая больше, чем ширина нагревательного элемента, когда нагревательный элемент имеет круглое или некруглое поперечное сечение. Таким образом, нагревательный элемент может быть очищен или удален через боковой проем.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать корпус, причем индукционная катушка размещена в корпусе. Таким образом индукционная катушка защищена корпусом. Индукционная катушка может быть образована как единое целое внутри стенок корпуса или расположена смежно с внутренними стенками корпуса. Корпус содержит боковой проем, который соответствует боковому проему индукционной катушки в корпусе. Боковые проемы корпуса и катушки выровнены таким образом, что доступ к нагревательному элементу может осуществляться через боковой проем в корпусе.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать блок питания для подачи питания на индукционную катушку индукционного нагревателя и контроллер для управления подачей питания от блока питания на индукционную катушку индукционного нагревателя.
Боковой проем также может быть выполнен в виде впускного отверстия для воздуха. Окружающий воздух впоследствии может быть направлен в направлении нагревательного элемента и может вдыхаться через вставленный расходный материал. Для введения воздуха в устройство может не потребоваться какого-либо дополнительного впускного отверстия для воздуха.
Боковой проем может иметь форму, которая позволяет вставлять инструмент для очистки в боковой проем. Боковой проем может иметь размеры, соответствующие форме инструмента для очистки. Предпочтительно боковой проем имеет вертикальную щелеобразную форму, соответствующую длине нагревательного элемента. Эта форма обеспечивает возможность доступа инструмента для очистки ко всей длине нагревательного элемента для его очистки.
Нагревательный элемент и катушка могут иметь заданную длину. Нагревательный элемент может иметь такую же длину, что и катушка. Нагревательный элемент может иметь форму штыря или пластины. Нагревательный элемент может быть сплошным, в то время как катушка может иметь спиральную форму, таким образом, что нагревательный элемент может быть размещен в катушке. Катушка может быть предусмотрена в виде катушки со спиральной намоткой с формой спиральной пружины. Катушка может содержать контактные элементы таким образом, что ток переменного тока может протекать через катушку из блока питания. Переменный ток, подаваемый на индукционную катушку, предпочтительно представляет собой высокочастотный переменный ток. Для целей данной заявки термин «высокая частота» следует понимать как обозначающий частоту в диапазоне от приблизительно 1 Мегагерца (МГц) до приблизительно 30 Мегагерц (МГц) (включая диапазон от 1 МГц до 30 МГц), в частности от приблизительно 1 Мегагерца (МГц) до приблизительно 10 МГц (включая диапазон от 1 МГц до 10 МГц), и еще более конкретно от приблизительно 5 Мегагерц (МГц) до приблизительно 7 Мегагерц (МГц) (включая диапазон от 5 МГц до 7 МГц). Не требуется установки какого-либо прямого или электрического соединения между катушкой и нагревательным элементом, поскольку магнитное поле, генерируемое катушкой, проникает в нагревательный элемент и тем самым создает вихревые токи. Вихревые токи преобразуются в тепловую энергию. Катушка, а также нагревательный элемент могут быть выполнены из проводящего материала, такого как металл. Нагревательный элемент и катушка могут иметь поперечное сечение круглой, эллиптической или многоугольной формы. Индукционная катушка может быть размещена в корпусе устройства. Корпус может представлять собой оболочку для катушки. Корпус может быть выполнен из непроводящего материала таким образом, что во второй части корпуса не генерируются вихревые токи, и они также не могут быть нагреты посредством механизмов гистерезиса. Другими словами, корпус может быть изготовлен из нетокоприемного материала, например, непроводящего нетокоприемного материала. Весь корпус устройства может быть изготовлен из непроводящего материала. Альтернативно корпус, смежный с индукционной катушкой, может быть изготовлен из непроводящего материала.
Боковой проем корпуса может иметь форму, которая позволяет вставлять и удалять нагревательный элемент через боковой проем корпуса. Нагревательный элемент может содержать секцию в виде основания и секцию нагрева, причем нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью вставки со скольжением через боковой проем корпуса в положение в индукционной катушке. Секция в виде основания и секция нагрева могут быть образованы как единое целое. Секция в виде основания и секция нагрева могут быть изготовлены из одного и того же материала. Боковой проем корпуса может иметь форму, которая обеспечивает возможность прохождения секции в виде основания, а также секции нагрева нагревательного элемента через боковой проем корпуса. Форма бокового проема корпуса может предпочтительно представлять собой перевернутую T-образную форму для обеспечения возможности прохождения через боковой проем корпуса продолговатой секции нагрева и секции в виде основания, которая предпочтительно проходит перпендикулярно продольной оси секции нагрева.
Смежно с боковым проемом корпуса в корпусе для направления секции в виде основания нагревательного элемента во время вставки в корпус может быть предусмотрен направляющий элемент. В корпусе для удержания секции в виде основания внутри корпуса после вставки секции в виде основания может быть предусмотрен удерживающий элемент.
Секция в виде основания нагревательного элемента может содержать язычок, предпочтительно цветной язычок, который остается видимым после того, как нагревательный элемент вставлен в корпус. Язычок может быть размещен на боковой поверхности основания нагревательного элемента таким образом, что язычок виден снаружи даже если нагревательный элемент вставлен через боковой проем корпуса в устройство, генерирующее аэрозоль. Язычок может позволить потребителю определить, что нагревательный элемент присутствует в устройстве, генерирующем аэрозоль, и может позволить потребителю определить тип нагревательного элемента, вставленного в устройство, генерирующее аэрозоль. Язычок или секция в виде основания, или язычок и секция в виде основания могут быть зажаты пользователем для удаления секции в виде основания и нагревательного элемента через боковой проем.
Секция в виде основания может быть изготовлена из теплоизоляционного материала. Таким способом потребитель может удалять секцию в виде основания нагревательного элемента или прикасаться к ней без достижения секцией в виде основания слишком высокой температуры.
Секция в виде основания может быть изготовлена из электрически непроводящего материала. Таким образом, в секции в виде основания нагревательного элемента во время работы индукционного нагревателя не могут быть сгенерированы какие-либо вихревые токи, так что может быть предотвращен нагрев секции в виде основания. Секция в виде основания может быть изготовлена из теплоизоляционного и электрически непроводящего материала.
С помощью одинакового устройства могут быть использованы разные нагревательные элементы разной длины. Разная длина обеспечивает разные режимы нагрева индукционного нагревателя. Более длинный нагревательный элемент генерирует большее количество теплоты, а также проникает глубже в расходный материал, в то время как более короткий нагревательный элемент генерирует меньшее количество теплоты, а также проникает менее глубоко в расходный материал. В зависимости от необходимого режима нагрева пользователь может менять нагревательный элемент через боковой проем. Боковой проем может иметь длину, достаточную для того, чтобы позволить вводить нагревательные элементы разной длины через боковой проем. Разные цвета язычков могут указывать на нагревательные элементы разной длины.
Корпус устройства может содержать контроллер. Контроллер может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Контроллер может содержать дополнительные электронные компоненты. Контроллер может быть выполнен с возможностью регулирования подачи электрической энергии на индукционный нагреватель. Электрическая энергия может подаваться на индукционный нагреватель непрерывно после активации устройства или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Энергия может подаваться на индукционный нагреватель в виде импульсов электрического тока.
Устройство может содержать блок питания, обычно батарею, в корпусе. Альтернативно блок питания может представлять собой устройство накопления заряда другого вида, такое как конденсатор. Блок питания может требовать перезарядки и может иметь емкость, обеспечивающую возможность накопления достаточной энергии для одной или нескольких затяжек; например, блок питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере блок питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций индукционного нагревателя.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать вещество для образования аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит гомогенизированный табачный материал, вещество для образования аэрозоля и воду. Благодаря гомогенизированному табачному материалу могут улучшаться генерирование аэрозоля, содержание никотина и ароматический профиль аэрозоля, генерируемого во время нагрева изделия, генерирующего аэрозоль. В частности, процесс изготовления гомогенизированного табака включает измельчение табачного листа, что более эффективно обеспечивает возможность выделения никотина и ароматов при нагреве.
Индукционный нагреватель может быть приведен в действие системой обнаружения затяжки. Альтернативно индукционный нагреватель может быть приведен в действие путем нажатия кнопки включения/выключения, удерживаемой в течение затяжки пользователем.
Система обнаружения затяжки может быть предоставлена в виде датчика, который может быть выполнен в виде датчика потока воздуха и может измерять скорость потока воздуха. Скорость потока воздуха является параметром, характеризующим количество воздуха, втягиваемого через путь потока воздуха устройства, генерирующего аэрозоль, пользователем на единицу времени. Инициирование затяжки может быть обнаружено датчиком потока воздуха, когда поток воздуха превышает заданное пороговое значение. Инициирование также может быть обнаружено при активации пользователем кнопки.
Датчик также может быть выполнен в виде датчика давления для измерения давления воздуха внутри устройства, генерирующего аэрозоль, который втягивается через путь потока воздуха устройства пользователем во время затяжки.
Устройство, генерирующее аэрозоль, как описано выше, и расходный материал могут представлять собой электрически управляемую курительную систему. Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, является портативной. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Курительная система может иметь общую длину, составляющую от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 150 миллиметров. Курительная система может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу изготовления устройства, генерирующего аэрозоль, включающему следующие этапы:
предоставление индукционного нагревателя для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, причем индукционный нагреватель содержит индукционную катушку и нагревательный элемент, причем нагревательный элемент выполнен с возможностью размещения в индукционной катушке, причем индукционная катушка содержит боковой проем вдоль продольной длины индукционной катушки, и причем боковой проем выполнен с возможностью обеспечения доступа к нагревательному элементу.
Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан обычный индукционный нагреватель;
на фиг. 2 показан индукционный нагреватель с индукционной катушкой с боковым проемом вдоль продольной длины согласно настоящему изобретению;
на фиг. 3 показан индукционный нагреватель, показанный на фиг. 2, в устройстве, генерирующем аэрозоль;
на фиг. 4 показано устройство, генерирующее аэрозоль, со вставленным расходным материалом;
на фиг. 5 показано устройство, генерирующее аэрозоль, с разными впускными отверстиями для воздуха;
на фиг. 6 показано устройство, генерирующее аэрозоль, вместе с инструментом для очистки;
на фиг. 7 показано устройство, генерирующее аэрозоль, с нагревательным элементом, содержащим скользящую секцию в виде основания, выполненную с возможностью вставки в устройство; и
на фиг. 8 показаны нагревательные элементы разной длины.
На фиг. 1 показан обычный индукционный нагреватель 10 с продолговатым нагревательным элементом 12, который размещен в индукционной катушке 14. Продолговатый нагревательный элемент 12 имеет сужающийся кончик для облегчения вставки расходного материала.
На фиг. 2 показан индукционный нагреватель 16 согласно настоящему изобретению, содержащий индукционную катушку 18 и нагревательный элемент 20. Индукционная катушка 18 изменена по сравнению с обычной индукционной катушкой, как изображено на фиг. 1, таким образом, что вдоль всей продольной длины индукционной катушки 18 предусмотрен боковой проем 22. На фиг. 2c показан нагревательный элемент 20, размещенный в индукционной катушке 18. Ширина бокового проема 22 больше диаметра нагревательного элемента 20 так, чтобы нагревательный элемент 20 мог быть вставлен через боковой проем 22 в индукционную катушку 18.
Для очистки нагревательного элемента 20 через боковой проем 22 может быть вставлен инструмент для очистки. Нагревательный элемент 20 может быть удален из индукционной катушки 18. Боковой проем 22 является относительно узким таким образом, что генерирование магнитного поля индукционной катушкой 18 не ухудшается значительно. Боковой проем 22 имеет ширину, которая слегка больше, чем диаметр нагревательного элемента 20. Как видно на фиг. 2, обмотки индукционной катушки 18 имеют U-образную форму для обеспечения возможности использования одной проволоки для образования индукционной катушки 18 с боковым проемом 22. Концы проволоки могут быть приведены в контакт для направления переменного тока через индукционную катушку 18.
На фиг. 3 показан индукционный нагреватель 16, как изображено на фиг. 2, размещенный в устройстве 24, генерирующем аэрозоль. Устройство 24, генерирующее аэрозоль, содержит первую часть 26 корпуса, которая содержит источник питания, такой как батарея, и контроллер для управления протеканием электроэнергии от источника питания к индукционной катушке 18 индукционного нагревателя 16. На ближнем конце 30 устройства 24, генерирующего аэрозоль, размещена вторая часть 28 корпуса, и во второй части 28 корпуса размещена индукционная катушка 18. Расходный материал вставляют в выемку 38 на ближнем конце 30 устройства 24. Вторая часть 28 корпуса предусмотрена для защиты индукционной катушки 18 от загрязнения или повреждения. На фиг. 3 показан боковой проем 32 во второй части 28 корпуса. Боковой проем 32 во второй части 28 корпуса соответствует боковому проему 22 в индукционной катушке 18. Таким способом может быть получен доступ к нагревательному элементу 20 в индукционной катушке 18 и во второй части 28 корпуса через боковой проем 32. На фиг. 3 также показана кнопка 34 для активации индукционного нагревателя 16.
На фиг. 3 вторая часть 28 корпуса изображена прозрачной так, что можно видеть размещение индукционной катушки 18 во второй части 28 корпуса.
На фиг. 4 показан расходный материал 36, вставленный на ближнем конце 30 в выемку 38 во второй части 28 корпуса. На фиг. 4a расходный материал 36 еще не вставленный в выемку 38, тогда как на фиг. 4b расходный материал 36 вставлен в выемку 38.
На фиг. 5 показан иллюстративный вид в разрезе устройства 24, генерирующего аэрозоль, причем в первой части 26 корпуса изображены батарея 42, а также контроллер 44. На фиг. 5b и фиг. 5c изображено впускное отверстие 44 для воздуха, причем впускное отверстие 44 для воздуха выполнено посредством бокового проема 22, 32. Окружающий воздух может втягиваться в устройство через боковой проем 22, 32 и выталкиваться через расходный материал 36 рядом с нагревательным элементом 20, как показано стрелками на фиг. 5с.
На фиг. 6 показан инструмент 46 для очистки, который может быть вставлен в боковой проем 22, 32 для очистки нагревательного элемента 20. В этом отношении на фиг. 6a показан инструмент 46 для очистки, выполненный с возможностью вставки в боковой проем 22, 32, и на фиг. 6b показан инструмент 46 для очистки, вставленный в боковой проем 22, 32.
На фиг. 7 показан дополнительный вариант осуществления, в котором боковой проем 32 во второй части 28 корпуса не проходит вдоль всей длины второй части 28 корпуса таким образом, что вторая часть 28 корпуса полностью закрыта на ближнем конце 30. Также на дальнем участке бокового проема 32 предусмотрена дополнительная щель 48, которая проходит перпендикулярно продольной оси бокового проема 32. Щель 48 предусмотрена таким образом, что измененный нагревательный элемент 20, содержащий секцию 50 в виде основания, может быть вставлен во вторую часть 28 корпуса через боковой проем 32, содержащий щель 48. Секция 50 в виде основания изготовлена из теплопроводного и электрически непроводящего материала таким образом, что он может быть зажат непосредственно после эксплуатации индукционного нагревателя 16. Секция 50 в виде основания выполнена в виде скользящего элемента. Секция 15 в виде основания снабжена цветным язычком 52. Цветной язычок 52 позволяет определить, что нагревательный элемент 20 предоставлен внутри второй части 28 корпуса, и какой тип нагревательного элемента 20 предоставлен внутри второй части 28 корпуса. Нагревательный элемент 20 содержит продолговатую сплошную секцию 54 нагрева, изготовленную из электрически проводящего материала.
На фиг. 7 направляющий элемент 56 предусмотрен на части 58 в виде основания второй части 28 корпуса для облегчения вставки нагревательного элемента 20 с секцией 50 в виде основания через боковой проем 32. Направляющий элемент 56 и секция 50 в виде основания могут иметь соответствующую форму, такую как форма паза и выступа.
На фиг. 8 показаны разные нагревательные элементы 20, причем нагревательные элементы 20 содержат секции 54 нагрева разной длины. Разные нагревательные элементы 20 могут иметь цветовую маркировку для того, чтобы пользователь мог определить разные нагревательные элементы по разным цветам язычков 52. Боковой проем 32 во второй части 28 корпуса и боковой проем 22 в индукционной катушке 18 имеют достаточную длину таким образом, что разные нагревательные элементы 20 могут быть вставлены в боковые проемы 22, 32.
Настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления. Специалисту будет понятно, что признаки, которые описаны в контексте разных вариантов осуществления, могут быть объединены друг с другом в рамках объема настоящего изобретения.