ТОКОПРИЕМНИК В СБОРЕ ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ, СОДЕРЖАЩИЙ ТОКОПРИЕМНУЮ ТРУБКУ
CURRENT COLLECTOR ASSEMBLY FOR AEROSOL GENERATION, CONTAINING CURRENT COLLECTOR TUBE

Настоящее изобретение относится к токоприемнику в сборе для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Настоящее изобретение также относится к индукционному нагревательному узлу, изделию, генерирующему аэрозоль, и системе, генерирующей аэрозоль, содержащим такой токоприемник в сборе.
Системы, генерирующие аэрозоль, основанные на индукционном нагреве субстратов, образующих аэрозоль, в целом известны из уровня техники. Как правило, эти системы содержат источник индукции, содержащий индукционную катушку для генерирования переменного магнитного поля для индуцирования вихревых токов, генерирующих тепло, и/или потерь на гистерезис в токоприемном элементе. Токоприемный элемент находится в тепловой близости или в контакте с субстратом, способным высвобождать летучие соединения при нагреве, чтобы образовывать аэрозоль. Токоприемный элемент и субстрат, образующий аэрозоль, могут быть предоставлены вместе в изделии, генерирующем аэрозоль, выполненном с возможностью использования с устройством, генерирующим аэрозоль, которое, в свою очередь, может содержать источник индукции. Несмотря на то, что индукционный нагрев в целом является высокоэффективным, многие индукционно нагреваемые системы, генерирующие аэрозоль, имеют только низкий коэффициент использования мощности для преобразования энергии, предоставляемой переменным магнитным полем для нагрева.
Следовательно, было бы желательно иметь токоприемник в сборе и индукционный нагревательный узел соответственно с преимуществами решений существующего уровня техники, но без их ограничений. В частности, будут желательными токоприемник в сборе и индукционный нагревательный узел, способные использовать энергию, предоставленную переменным магнитным полем, более эффективно.
Согласно настоящему изобретению представлен токоприемник в сборе для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Токоприемник в сборе содержит многослойную токоприемную трубку, образующую полость для размещения индукционной катушки внутри токоприемной трубки. Многослойная токоприемная трубка содержит внутренний трубчатый слой и наружный трубчатый слой, окружающий внутренний трубчатый слой. Внутренний трубчатый слой содержит первый электропроводный материал, предпочтительно состоит из него, тогда как наружный трубчатый слой содержит второй электропроводный материал, предпочтительно состоит из него. Удельное электрическое сопротивление первого электропроводного материала больше, чем удельное электрическое сопротивление второго электропроводного материала.
Согласно настоящему изобретению было признано, что во многих системах, генерирующих аэрозоль, значительная часть переменного магнитного поля, сгенерированного источником индукции, главным образом распространяется за пределы размеров токоприемного элемента. Соответственно, значительная часть энергии поля остается неиспользованной, то есть не преобразованной в тепло и, следовательно, неизрасходованной.
Для решения проблемы токоприемник в сборе согласно настоящему изобретению содержит токоприемную трубку, то есть трубчатый токоприемный элемент. Преимущественно трубчатая форма обеспечивает расположение индукционной катушки источника индукции в полости, образованной внутренним пространством трубки. Соответственно, индукционная катушка (по меньшей мере в боковом направлении или даже полностью) заключена внутри токоприемной трубки вдоль протяженности в длину токоприемной трубки, в частности таким образом, что значительная часть магнитного поля, сгенерированного индукционной катушкой, также по существу заключена внутри токоприемной трубки. В результате часть магнитного поля, которая может эффективно сцепляться с токоприемной трубкой, значительно увеличивается. Кроме того, расположение индукционной катушки внутри полости токоприемной трубки также является преимущественным в отношении компактности конструкции системы, генерирующей аэрозоль.
Более того, сцепление переменного магнитного поля с токоприемной трубкой дополнительно увеличивается вследствие многослойной конфигурации токоприемной трубки, то есть вследствие внутреннего и наружного трубчатых слоев, содержащих первый и второй электропроводные материалы соответственно, имеющие разные удельные сопротивления. Поскольку первый материал внутреннего слоя имеет большее удельное сопротивление, чем второй материал наружного слоя, или наоборот, второй материал наружного слоя имеет большую удельную проводимость, чем первый материал внутреннего слоя, наружный слой по существу предназначен для концентрирования/блокирования переменного магнитного поля вследствие его большей удельной проводимости. В отличие от этого, внутренний слой в основном предназначен для преобразования энергии магнитного поля в тепло вследствие его большего удельного сопротивления.
Предпочтительно удельное электрическое сопротивление первого электропроводного материала составляет по меньшей мере 2,5×10E-08 Ом⋅метр, в частности, по меньшей мере 5,0×10E-08 Ом⋅метр, предпочтительно по меньшей мере 5,0×10E-07 Ом⋅метр при температуре 20°C. Преимущественно такие диапазоны удельного сопротивления обеспечивают достаточный нагрев вследствие эффекта Джоуля. Наоборот, удельное электрическое сопротивление второго электропроводного материала предпочтительно ниже 5,0×10E-07 Ом⋅метр, в частности, ниже 5,0×10E-08 Ом⋅метр, предпочтительно ниже 2,5×10E-08 Ом⋅метр при температуре 20°C. Преимущественно такие диапазоны удельного сопротивления обеспечивают достаточное концентрирование/блокирование магнитного поля.
Предпочтительно удельное электрическое сопротивление первого электропроводного материала составляет не более 1,5×10E-06 Ом⋅метр при температуре 20°C.
В контексте настоящего документа термин «электропроводный материал» обозначает материал, имеющий удельную электропроводность по меньшей мере 1×10E6 сименс на метр.
Улучшение вышеописанных эффектов, в частности улучшенного сцепления переменного магнитного поля с токоприемной трубкой, может быть достигнуто за счет увеличения разности между удельными сопротивлениями первого и второго материалов. Соответственно, удельное электрическое сопротивление первого электропроводного материала может быть по меньшей мере в два раза, в частности по меньшей мере в пять раз, предпочтительно по меньшей мере в десять раз больше, чем удельное электрическое сопротивление второго электропроводного материала.
Предпочтительно по меньшей мере один из первого и второго электропроводных материалов содержит металлический материал, в частности металл. Соответственно, по меньшей мере один из первого или второго электропроводных материалов может содержать или состоять из ферритного чугуна или парамагнитного или ферромагнитного металла или металлического сплава, такого как алюминий или сталь, в частности ферромагнитная сталь, предпочтительно ферромагнитная нержавеющая сталь. По меньшей мере один из первого и второго электропроводных материалов также может содержать или быть выполнен из аустенитной стали, аустенитной нержавеющей стали, графита, молибдена, карбида кремния, ниобия, сплавов Инконель (суперсплавы на основе аустенитного никель-хрома), металлизированных пленок или электропроводящей керамики.
В целом, первый и второй электропроводные материалы не должны быть магнитными, то есть первый и второй электропроводные материалы могут быть парамагнитными. В этом случае индуктивный нагрев, в частности внутри первого материала внутреннего трубчатого слоя, происходит только вследствие джоулева нагрева, сгенерированного в результате вихревых токов, индуцированных переменным магнитным полем.
Нагрев может быть дополнительно увеличен, если по меньшей мере один из первого и второго электропроводных материалов является магнитным, то есть ферромагнитным или ферримагнитным. В этом случае тепло также может генерироваться посредством потерь на гистерезис за счет переключения магнитных доменов внутри магнитного материала под воздействием переменного магнитного поля. Соответственно, по меньшей мере один из первого и второго электропроводных материалов может быть ферромагнитным или ферримагнитным.
Кроме того, внутренний трубчатый слой может представлять собой наиболее приближенный к центру слой многослойной токоприемной трубки и/или при этом наружный трубчатый слой представляет собой наиболее удаленный от центра слой многослойной токоприемной трубки. Более того, внутренний трубчатый слой и наружный трубчатый слой могут представлять собой смежные слои, находящиеся в непосредственном контакте друг с другом. В частности, многослойная токоприемная трубка может представлять собой двухслойную токоприемную трубку, при этом внутренний трубчатый слой и наружный трубчатый слой являются смежными слоями, предпочтительно находящимися в контакте друг с другом.
Во многих индукционно нагреваемых системах, генерирующих аэрозоль, субстрат, образующий аэрозоль, находится в тесном контакте с токоприемным элементом. Соответственно, токоприемная трубка токоприемника в сборе согласно настоящему изобретению может быть проницаемой для текучей среды, в частности перфорированной, и/или может содержать по меньшей мере одно отверстие, чтобы позволить субстрату, образующему аэрозоль, испаренному в непосредственной близости от токоприемной трубки, легко выходить из субстрата через токоприемную трубку. Например, по меньшей мере один из внутреннего и наружного трубчатых слоев могут содержать трубчатую сетку, содержащую первый или второй электропроводный материал соответственно, или состоящую из них. Это является особенно преимущественным в случае, когда полость, то есть внутреннее пространство токоприемной трубки, сообщается по текучей среде с проходом для потока воздуха через систему, генерирующую аэрозоль, или в случае, когда проход для потока воздуха системы, генерирующей аэрозоль, имеющей токоприемник в сборе согласно настоящему изобретению, проходит через полость токоприемной трубки. Соответственно, со ссылкой на конкретный аспект настоящего изобретения полость токоприемной трубки может обеспечивать проход для потока воздуха.
Кроме того, токоприемник в сборе может содержать по меньшей мере одну торцевую крышку, расположенную на осевой торцевой поверхности многослойной токоприемной трубки. Преимущественно такая торцевая крышка улучшает заключение магнитного поля внутри токоприемника в сборе и, таким образом, улучшает сцепление магнитного поля с токоприемником в сборе.
Как и токоприемная трубка, торцевая крышка также может представлять собой многослойную торцевую крышку. Многослойная торцевая крышка может содержать внутренний слой торцевой крышки, содержащий первый электропроводный материал, который предпочтительно представляет собой такой же материал, что и первый электропроводный материал внутреннего трубчатого слоя токоприемной трубки, в частности состоящий из него. В дополнение, многослойная торцевая крышка может содержать наружный слой торцевой крышки, содержащий второй электропроводный материал, который предпочтительно представляет собой такой же материал, что и второй электропроводный материал наружного трубчатого слоя токоприемной трубки, в частности состоящий из него. Подобным образом, удельное электрическое сопротивление первого электропроводного материала внутреннего слоя торцевой крышки может быть больше удельного электрического сопротивления второго электропроводного материала наружного слоя торцевой крышки.
Все же, для обеспечения легкого прохождения испаренного субстрата, образующего аэрозоль, через внутреннюю полость токоприемника и выхода из нее торцевая крышка может быть проницаемой для текучей среды, в частности может содержать по меньшей мере одно отверстие и/или может быть перфорированной.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения представлен индукционный нагревательный узел для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагревательный узел содержит токоприемник в сборе согласно настоящему изобретению и как описано в настоящем документе. Нагревательный узел дополнительно содержит индукционную катушку, расположенную или выполненную с возможностью расположения соосно внутри полости многослойной токоприемной трубки, в частности таким образом, чтобы она была полностью заключена внутри многослойной токоприемной трубки. Соответственно, высота или осевая протяженность в длину токоприемной трубки может быть равна высоте или осевой протяженности в длину индукционной катушки или превышать ее.
В целом, индукционная катушка может представлять собой составную часть изделия, генерирующего аэрозоль, которое содержит нагревательный узел согласно одному из первого или второго аспекта. Альтернативно индукционная катушка может представлять собой составную часть устройства, генерирующего аэрозоль, при этом устройство может быть выполнено с возможностью использования с изделием, генерирующим аэрозоль, которое предпочтительно содержит другие части нагревательного узла (помимо индукционной катушки), в частности токоприемник в сборе.
Индукционная катушка может иметь форму, по существу соответствующую форме токоприемной трубки, в частности форме полости, образованной внутренним пространством токоприемной трубки. Предпочтительно индукционная катушка представляет собой спиралевидную катушку или плоскую спиральную катушку, в частности плоскую дисковую катушку или «изогнутую» плоскую катушку. Использование плоской спиральной катушки обеспечивает компактность конструкции, которая является надежной и недорогой в производстве. Использование спиралевидной индукционной катушки преимущественно обеспечивает генерирование однородного переменного магнитного поля. Индукционная катушка может быть намотана вокруг предпочтительно цилиндрического держателя катушки, например, ферритового сердечника. В контексте настоящего документа термин «плоская спиральная катушка» обозначает катушку, являющуюся в целом плоской катушкой, при этом ось наматывания катушки перпендикулярна плоскости, в которой лежит катушка. Плоская спиральная индукционная катушка может иметь любую требуемую форму в плоскости катушки. Например, плоская спиральная катушка может иметь круглую форму или может иметь в общем продолговатую или прямоугольную форму. Тем не менее, термин «плоская спиральная катушка» в данном контексте охватывает катушки, являющиеся плоскими, а также плоские спиральные катушки, форма которых соответствует изогнутой поверхности. Например, индукционная катушка может представлять собой «изогнутую» плоскую катушку, размещенную по окружности предпочтительно цилиндрического держателя катушки, например, ферритового сердечника. Кроме того, плоская спиральная катушка может содержать, например, два слоя четырехвитковой плоской спиральной катушки или один слой четырехвитковой плоской спиральной катушки.
Индукционная катушка может удерживаться внутри одного из корпуса нагревательного узла или корпуса изделия, генерирующего аэрозоль, или основной части устройства, генерирующего аэрозоль, или корпуса устройства, генерирующего аэрозоль.
Предпочтительно индукционная катушка не должна взаимодействовать с генерируемым аэрозолем. Таким образом, можно предотвратить появление отложений на катушке и возможную коррозию. В частности, индукционная катушка может содержать защитное покрытие или слой.
Индукционная катушка может иметь диаметр в диапазоне от 2 миллиметров до 10 миллиметров, в частности, от 3 миллиметров до 8 миллиметров, предпочтительно 5 миллиметров. Такие значения являются преимущественными в отношении компактности конструкции субстрата, образующего аэрозоль.
Для дополнительного улучшения преобразования энергии, обеспечиваемой магнитным полем, в тепло минимальное радиальное расстояние между многослойной токоприемной трубкой и индукционной катушкой, когда она расположена внутри токоприемной трубки, преимущественно находится в диапазоне от 0,05 миллиметра до 0,3 миллиметра, в частности, от 0,1 миллиметра до 0,2 миллиметра.
Дополнительные признаки и преимущества индукционного нагревательного узла согласно настоящему изобретению описаны в отношении токоприемников в сборе согласно настоящему изобретению и как описано в настоящем документе. Следовательно, эти дополнительные признаки и преимущества не будут повторяться.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения представлено изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль. Изделие содержит по меньшей мере один субстрат, образующий аэрозоль, а также по меньшей мере один токоприемник в сборе согласно настоящему изобретению и как описано в настоящем документе. Токоприемник в сборе находится в тепловом контакте с по меньшей мере частью субстрата, образующего аэрозоль.
В контексте настоящего документа термин «изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, содержащему субстрат, образующий аэрозоль, который при нагреве высвобождает летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Предпочтительно изделие, генерирующее аэрозоль, представляет собой нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль. То есть изделие, генерирующее аэрозоль, которое содержит субстрат, образующий аэрозоль, предназначенный для нагрева, а не для сжигания, с целью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может представлять собой расходуемый материал, в частности расходуемый материал, выбрасываемый после однократного использования. Например, изделие может представлять собой картридж, содержащий жидкий субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий нагреву. Альтернативно изделие может представлять собой стержнеобразное изделие, в частности табачное изделие, напоминающее обычные сигареты.
Предпочтительно изделие, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью соединения с электрическим устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим источник индукции. Источник индукции, или индуктор, генерирует переменное магнитное поле для нагрева токоприемника в сборе изделия, генерирующего аэрозоль, при размещении внутри переменного магнитного поля. При использовании изделие, генерирующее аэрозоль, зацепляется с устройством, генерирующим аэрозоль, таким образом, что токоприемник в сборе размещается в переменном магнитном поле, генерируемом индуктором.
В контексте настоящего документа термин «устройство, генерирующее аэрозоль» используется для описания электрического устройства, способного взаимодействовать с по меньшей мере одним субстратом, образующим аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля посредством нагрева субстрата. Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, представляет собой устройство для затяжки для генерирования аэрозоля, непосредственно вдыхаемого пользователем через рот. В частности, устройство, генерирующее аэрозоль, представляет собой портативное устройство, генерирующее аэрозоль.
В контексте настоящего документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» означает субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой часть изделия, генерирующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой твердый или, предпочтительно, жидкий субстрат, образующий аэрозоль. В обоих случаях субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно из твердых или жидких компонентов. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. Альтернативно или дополнительно субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль. Субстрат, образующий аэрозоль, также может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как никотин или ароматизаторы. Субстрат, образующий аэрозоль, может также представлять собой пастообразный материал, пакетик из пористого материала, содержащий субстрат, образующий аэрозоль, или, например, рассыпной табак, смешанный с гелеобразующим средством или клейким веществом, который может содержать обычное вещество для образования аэрозоля, такое как глицерин, и который спрессован или сформован в виде штранга.
Как упомянуто выше, субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, предпочтительно представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, то есть образующую аэрозоль жидкость. В этой конфигурации изделие предпочтительно дополнительно содержит кольцеобразный элемент для удержания жидкости, расположенный по окружности многослойной токоприемной трубки и выполненный с возможностью удержания и транспортировки по меньшей мере части образующей аэрозоль жидкости.
В контексте данного документа термин «элемент для удержания жидкости» относится к средству для транспортировки и хранения образующей аэрозоль жидкости. Таким образом, образующая аэрозоль жидкость, хранящаяся в элементе для удержания жидкости, может быть легко перемещена в токоприемный элемент, например посредством капиллярного действия. Для обеспечения достаточного испарения образующей аэрозоль жидкости элемент для удержания жидкости преимущественно находится в непосредственном контакте с токоприемным элементом или по меньшей мере в непосредственной близости от него.
Предпочтительно элемент для удержания жидкости содержит капиллярный материал или состоит из него. Еще более предпочтительно элемент для удержания жидкости может содержать или состоять из материала с высокой удерживающей способностью или с высокой высвобождающей способностью (HRM) для удержания и транспортировки образующей аэрозоль жидкости. Кроме того, элемент для удержания жидкости может представлять собой по меньшей мере одно из электрически непроводящего и парамагнитного или диамагнитного элемента. Еще более предпочтительно элемент для удержания жидкости является неспособным к индукционному нагреву. Таким образом, элемент для удержания жидкости преимущественно не подвергается воздействию или подвергается минимальному воздействию переменного магнитного поля, используемого для индуцирования вихревых токов, генерирующих тепло, и/или потерь на гистерезис в токоприемном элементе. Например, элемент для удержания жидкости может содержать стекловолокнистый материал или может состоять из него.
Поскольку элемент для удержания жидкости расположен по окружности многослойной токоприемной трубки, нагревается предпочтительно только внутренняя часть в виде кольца элемента для удержания. Такой локально ограниченный нагрев является преимущественным поскольку образующая аэрозоль жидкость главным образом испаряется там, откуда она может быть непосредственно высвобождена из элемента для удержания жидкости, например через перфорации или отверстия в токоприемной трубке. В результате, пузырьки, которые могут быть сгенерированы, непосредственно высвобождаются и, таким образом, не могут нарушить капиллярную транспортировку жидкости через элемент для удержания жидкости. Предпочтительно образующая аэрозоль жидкость, испаренная во внутренней части в виде кольца элемента для удержания, непосредственно высвобождается в центральный проход для потока воздуха, образованный полостью, то есть внутренним пространством токоприемной трубки. Таким образом, испаренная образующая аэрозоль жидкость может вовлекаться в проход для потока воздуха и затем охлаждаться с образованием аэрозоля. Кроме того, локально ограниченный нагрев элемента для удержания преимущественно предотвращает чрезмерное распространение тепла в другие части изделия, например, в резервуар для жидкости, содержащий образующую аэрозоль жидкость (см. ниже). Это особенно справедливо в случае, когда токоприемный элемент нагревается с перерывами, например в зависимости от затяжек. Соответственно, можно избежать отрицательных эффектов тепловых изменений образующей аэрозоль жидкости внутри резервуара. Более того, локально ограниченный нагрев позволяет снизить потребление энергии для нагревательного узла. Это является преимущественным в отношении того факта, что индукционные нагреватели в сборе, используемые во многих устройствах, генерирующих аэрозоль, таких как устройства согласно настоящему изобретению, как правило, получают питание от батарей, которые имеют ограниченную энергоемкость. Кроме того, вследствие того, что элемент для удержания жидкости окружает токоприемную трубку, она может преимущественно выполнять функцию держателя и/или уплотнительного элемента, покрывающего элемент для удержания жидкости для предотвращения утечки образующей аэрозоль жидкости.
Преимущественно кольцеобразный элемент для удержания жидкости имеет тороидальную и/или полую цилиндрическую форму. Предпочтительно элемент для удержания жидкости имеет тороидальную и полую цилиндрическую форму. То есть кольцеобразный токоприемный элемент может представлять собой тело вращения, полученное в результате вращения прямоугольника по оси вращения. Высота вращающегося прямоугольника определяет высоту, то есть осевую протяженность в длину кольцеобразного элемента для удержания жидкости. Расстояние между осью вращения и внутренней кромкой вращающегося прямоугольника определяет внутреннюю радиальную протяженность кольцеобразного элемента для удержания жидкости. Расстояние между наружной кромкой вращающегося прямоугольника, то есть сумма внутренней радиальной протяженности и длины вращающегося прямоугольника, измеренной в радиальном направлении относительно оси вращения, определяет наружную радиальную протяженность кольцеобразного элемента для удержания жидкости.
В целом, высота или осевая протяженность в длину кольцеобразного элемента для удержания жидкости может быть равна или может быть больше или меньше высоты или осевой протяженности длины токоприемной трубки. Предпочтительно высота или осевая протяженность в длину кольцеобразного элемента для удержания жидкости выбирается таким образом, чтобы радиальная внутренняя поверхность элемента для удержания была достаточно большой для высвобождения достаточного количества испаренной образующей аэрозоль жидкости.
Изделие может дополнительно содержать корпус, который по меньшей мере частично образует резервуар для жидкости, удерживающий образующую аэрозоль жидкость. В частности, резервуар для жидкости может представлять собой кольцеобразный резервуар для жидкости. Как описано выше в отношении элемента для удержания жидкости, резервуар для жидкости также может иметь тороидальную и/или полую цилиндрическую форму, тем самым способствуя получению очень компактной и симметричной конструкции. Предпочтительно корпус выполнен из теплоизоляционного материала и/или электрически непроводящего и парамагнитного или диамагнитного материала. Предпочтительно это позволяет избежать перегрева корпуса и/или нежелательных рисков сжигания.
В частности, резервуар может содержать кольцеобразную внутреннюю стенку и кольцеобразную наружную стенку, окружающую внутреннюю стенку на таком расстоянии, чтобы образовать кольцеобразный или полый цилиндрический резервуар между ними для хранения образующей аэрозоль жидкости. Кольцеобразная наружная стенка может представлять собой по меньшей мере часть корпуса изделия, генерирующего аэрозоль, или образовывать ее.
Предпочтительно кольцеобразная внутренняя стенка образует центральный проход для воздуха, проходящий через резервуар вдоль центральной оси нагревательного узла. Центральный проход для воздуха может быть трубчатым, в частности цилиндрическим. Например, внутренняя радиальная протяженность центрального прохода для воздуха, то есть кольцеобразного резервуара для жидкости, может составлять от 1 мм (миллиметра) до 3 мм (миллиметров), предпочтительно приблизительно 2 мм (миллиметра). Предпочтительно радиус центрального прохода для воздуха, то есть кольцеобразного резервуара для жидкости, равен внутренней радиальной протяженности токоприемной трубки. Конечно, радиус центрального прохода для воздуха, то есть кольцеобразного резервуара для жидкости, также может быть больше или меньше внутренней радиальной протяженности токоприемной трубки.
Предпочтительно резервуар содержит или выполнен из неспособного к индукционному нагреву, в частности электрически непроводящего и парамагнитного или диамагнитного материала. Еще более предпочтительно резервуар содержит теплоизоляционный материал или выполнен из него. Преимущественно это предотвращает нежелательные перегрев образующей аэрозоль жидкости и/или риски сжигания.
Резервуар может быть открытым на осевой торцевой поверхности. То есть резервуар может иметь отверстие, например, на осевой торцевой поверхности. Предпочтительно отверстие является кольцеобразным. В случае, когда изделие содержит элемент для удержания жидкости, как описано выше, элемент для удержания жидкости предпочтительно расположен по меньшей мере частично внутри резервуара, в частности внутри отверстия резервуара для жидкости, тем самым обеспечивая непосредственный контакт элемента для удержания жидкости с образующей аэрозоль жидкостью, содержащейся в резервуаре.
Однако кольцеобразный элемент для удержания жидкости не обязательно обеспечивает герметизацию отверстия резервуара для жидкости вследствие его капиллярных свойств. Следовательно, токоприемная трубка может обеспечивать боковое покрытие или уплотнительный элемент для внутреннего элемента для удержания жидкости, как уже было описано выше. Кроме того, одно или более уплотнений, например уплотнительные прокладки, могут быть предусмотрены вокруг области контакта/установки корпуса изделия, в частности стенки (стенок) резервуара для жидкости и элемента для удержания жидкости. Это дополнительно улучшает непроницаемость резервуара для жидкости.
В дополнение, изделие может содержать по меньшей мере один удерживающий элемент для установки токоприемника в сборе и/или элемента для удержания жидкости в изделии. Предпочтительно удерживающий элемент может быть выполнен из теплоизоляционного материала.
В частности, изделие может содержать осевую торцевую крышку (в качестве удерживающего элемента), расположенную на осевой торцевой поверхности кольцеобразного элемента для удержания жидкости, с противоположной стороны от объема резервуара. Осевая торцевая крышка может по меньшей мере частично образовывать осевую торцевую поверхность резервуара. Предпочтительно осевая торцевая крышка также может быть кольцеобразной.
Альтернативно и дополнительно изделие может содержать осевой опорный элемент (в качестве удерживающего элемента), расположенный на другой осевой торцевой поверхности кольцеобразного элемента для удержания жидкости, обращенной к объему резервуара, то есть противоположно осевой торцевой крышке, если присутствует. Предпочтительно осевой опорный элемент также может быть кольцеобразным. Для обеспечения легкого прохождения субстрата, образующего аэрозоль, от объема резервуара до элемента для удержания жидкости, осевой опорный элемент может быть проницаемым для текучей среды, в частности может содержать по меньшей мере одно отверстие и/или может быть перфорированным.
По меньшей мере одно из осевой торцевой крышки и осевого опорного элемента может проходить между радиальной внутренней частью и радиальной наружной частью корпуса изделия, например радиальной внутренней и радиальной наружной стенкой резервуара для жидкости. Эта конфигурация является особенно преимущественной в отношении механической устойчивости резервуара для жидкости. Для обеспечения надлежащей установки осевой торцевой крышки и/или осевого опорного элемента на корпус изделия радиальная наружная поверхность торцевой крышки и/или осевого опорного элемента может быть углублена в наружную стенку корпуса изделия. Альтернативно торцевая крышка и/или осевой опорный элемент может быть установлен на наружной стенке корпуса изделия с помощью крепежных средств типа заклепки. Подобным образом, радиальная наружная поверхность элемента для удержания может быть углублена в наружную стенку корпуса изделия. Тоже самое может относиться к внутренней стенке корпуса изделия, в частности радиальной внутренней стенке резервуара для жидкости.
По меньшей мере одно из осевой торцевой крышки и осевого опорного элемента может содержать пластик, в частности состоять из него, предпочтительно термостабильного, или термопластичного полимера, например полиимида (PI) или полиэфирэфиркетона (PEEK). Альтернативно по меньшей мере одно из осевой торцевой крышки и осевого опорного элемента также может содержать токоприемный материал, то есть электропроводный и/или ферромагнитный или ферримагнитный материал.
Как описано выше, изделие предпочтительно содержит центральный канал для воздуха, проходящий через резервуар для жидкости и полость многослойной токоприемной трубки.
В контексте настоящего документа термины «радиальный», «осевой» и «соосный» относятся к центральной оси изделия. Эта центральная ось может представлять собой ось симметрии кольцеобразного элемента для удержания и токоприемной трубки. Соответственно, в контексте настоящего документа термины «внутренняя» и «наружная» радиальная протяженность относятся к протяженности, измеряемой от центральной оси нагревательного узла. Например, наружная радиальная протяженность токоприемной трубки, элемента для удержания или индукционной катушки относится к радиальному расстоянию между центральной осью и радиальной наиболее удаленной от центра кромкой токоприемного элемента или индукционной катушки соответственно. Подобным образом, внутренняя радиальная протяженность токоприемной трубки, элемента для удержания или индукционной катушки относится к радиальному расстоянию между центральной осью и радиальной наиболее приближенной к центру кромкой токоприемного элемента или индукционной катушки соответственно.
В контексте настоящего документа термины «кольцеобразный», «форма кольца» или «кольцо» относятся к круглому или замкнутому по окружности геометрическому телу, содержащему центральное внутреннее пространство вокруг центральной оси. Наружная радиальная протяженность кольца или формы кольца предпочтительно больше осевой протяженности кольца или формы кольца. То есть кольцо или форма кольца предпочтительно является плоским. Конечно, наружная радиальная протяженность кольца или формы кольца также может быть меньше осевой протяженности кольца или формы кольца.
Кроме того, изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать мундштук. Предпочтительно мундштук содержит выпускное отверстие, сообщающееся по текучей среде с центральным проходом для воздуха, образованным центральным пространством токоприемной трубки и резервуара для жидкости (если присутствует). Еще более предпочтительно мундштук может составлять единое целое с резервуаром для жидкости. В частности, мундштук может представлять собой ближнюю концевую часть резервуара для жидкости, предпочтительно сужающуюся концевую часть резервуара для жидкости. Это является преимущественным в отношении высокой компактности конструкции изделия, генерирующего аэрозоль.
Резервуар для жидкости также может образовывать корпус или наружную оболочку изделия. Изделие согласно данной конфигурации может быть вставлено в принимающую полость или прикреплено к ближней концевой части устройства, генерирующего аэрозоль. Для прикрепления изделия, генерирующего аэрозоль, к устройству, генерирующему аэрозоль, дальняя концевая часть устройства, генерирующего аэрозоль, может содержать магнитное или механическое крепление, например штыковое крепление или крепление с защелкиванием, которое входит в зацепление с соответствующей сопрягаемой деталью на ближней концевой части устройства, генерирующего аэрозоль.
Альтернативно изделие, генерирующее аэрозоль, может не содержать мундштук. Изделие согласно данной конфигурации может быть легко подготовлено для вставки в принимающую полость, или углубление, или крепление для изделия устройства, генерирующего аэрозоль. Ближний открытый конец принимающей полости, или углубления, или крепления (используемый для вставки изделия) может быть закрыт мундштуком, относящимся к устройству, генерирующему аэрозоль. Альтернативно изделие, генерирующее аэрозоль, может быть прикреплено к основной части устройства, генерирующего аэрозоль, и размещено в полости, образованной мундштуком устройства, генерирующего аэрозоль, при установке мундштука на основной части.
В любой из этих конфигураций, когда изделие вставляется в устройство или прикрепляется к нему, центральный проход для потока воздуха, образованный посредством центрального пространства токоприемной трубки и резервуара для жидкости (если присутствует), предпочтительно сообщается по текучей среде с путем для воздуха, проходящим через устройство, генерирующее аэрозоль. Предпочтительно устройство содержит путь для воздуха, проходящий через по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха через принимающую полость (если присутствует) к по меньшей мере одному выпускному отверстию для воздуха, например выпускному отверстию для воздуха мундштука (если присутствует).
Как описано выше, индукционная катушка предпочтительно представляет собой часть устройства, генерирующего аэрозоль. Это упрощает подачу питания на индукционную катушку. Однако индукционная катушка может представлять собой единое целое с изделием, генерирующим аэрозоль. В этой конфигурации индукционная катушка предпочтительно содержит соединитель, подлежащий электрическому соединению с источником индукции устройства, генерирующего аэрозоль. Соединитель выполнен таким образом, что он автоматически входит в зацепление с соответствующим соединителем устройства, генерирующего аэрозоль, при соединении изделия, генерирующего аэрозоль, с устройством, генерирующим аэрозоль.
Как упомянуто выше, именно устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно содержит источник индукции для питания индукционной катушки. Источник индукции может содержать генератор переменного тока (AC). Генератор переменного тока может получать питание от блока питания устройства, генерирующего аэрозоль. Генератор переменного тока функционально соединен с индукционной катушкой. Генератор переменного тока выполнен с возможностью генерирования высокочастотного колебательного тока для прохождения через индукционную катушку для генерирования переменного магнитного поля. В контексте настоящего документа высокочастотный колебательный ток обозначает колебательный ток с частотой от 500 кГц до 30 МГц, предпочтительно от 1 МГц до 10 МГц, более предпочтительно от 5 МГц до 7 МГц, наиболее предпочтительно приблизительно 6,8 МГц.
Устройство может дополнительно содержать электрическую схему, которая предпочтительно содержит генератор переменного тока. Электрическая схема может преимущественно содержать преобразователь постоянного тока в переменный, который может содержать усилитель мощности класса D или класса E. Электрическая схема может быть соединена с электрическим блоком питания устройства, генерирующего аэрозоль. Электрическая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную схему (ASIC) или другую электронную схему, выполненную с возможностью осуществления управления. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи тока на индукционную катушку. Ток может подаваться на индукционную катушку непрерывно после активации системы или может подаваться с перерывами, например от затяжки к затяжке.
Как также было упомянуто выше, устройство, генерирующее аэрозоль, преимущественно содержит блок питания, предпочтительно батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея. В качестве альтернативы, блок питания может представлять собой устройство накопления заряда другого вида, такое как конденсатор. Блок питания может нуждаться в перезарядке и может иметь емкость, которая позволяет накапливать достаточное количество энергии для одного или более сеансов потребления пользователем. Например, блок питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, или в течение периода кратного шести минутам. В другом примере блок питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций индукционной катушки.
Дополнительные признаки и преимущества изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению описаны в отношении токоприемника в сборе и нагревательного узла согласно настоящему изобретению и как описано в настоящем документе. Следовательно, эти дополнительные признаки и преимущества не будут повторяться.
Согласно настоящему изобретению также представлена система, генерирующая аэрозоль, содержащая по меньшей мере одно из токоприемника в сборе, индукционного нагревательного узла и изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению и как описано в настоящем документе, при этом каждое из изделия и нагревательного узла содержит токоприемник в сборе согласно настоящему изобретению и как описано в настоящем документе. Нагревательный узел дополнительно содержит индукционную катушку, расположенную или выполненную с возможностью расположения соосно внутри полости многослойной токоприемной трубки токоприемника в сборе.
Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, содержит устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью взаимодействия с устройством. В частности, изделие может представлять собой изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению и как описано в настоящем документе, которое содержит токоприемник в сборе согласно настоящему изобретению и как описано в настоящем документе. Токоприемник в сборе в свою очередь может представлять собой часть нагревателя согласно настоящему изобретению и как описано в настоящем документе.
Подобным образом, система, генерирующая аэрозоль, может содержать нагревательный узел согласно настоящему изобретению и как описано в настоящем документе. Предпочтительно токоприемник в сборе нагревательного узла представляет собой часть изделия, генерирующего аэрозоль, при этом индукционная катушка нагревательного узла, расположенная или выполненная с возможностью расположения внутри полости многослойной токоприемной трубки токоприемника в сборе, представляет собой часть устройства, генерирующего аэрозоль.
Дополнительные признаки и преимущества системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению были описаны выше в отношении токоприемника в сборе, нагревательного узла и изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Следовательно, эти дополнительные признаки и преимущества не будут повторяться.
Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан схематический вид в перспективе токоприемника в сборе согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан схематический вид в поперечном сечении токоприемника в сборе по фиг. 1 вдоль линии A-A;
на фиг. 3 показан схематический вид в поперечном сечении примерного варианта осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего токоприемник в сборе по фиг. 1;
на фиг. 4 показан схематический вид в поперечном сечении примерного варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, по фиг. 3; и
на фиг. 5 показан схематический вид в поперечном сечении другого примерного варианта осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего токоприемник в сборе согласно настоящему изобретению.
На фиг. 1-2
схематически показан первый вариант осуществления токоприемника в сборе 10 согласно настоящему изобретению. Согласно настоящему изобретению токоприемник в сборе 10 содержит многослойную токоприемную трубку 11, образующую полость 12 для размещения индукционной катушки внутри токоприемной трубки 12 (показано на фиг. 3). Как можно увидеть на фиг. 1 и 2, токоприемная трубка 11 согласно настоящему варианту осуществления имеет по существу полую цилиндрическую форму, характеризующуюся по существу круглым поперечным сечением, при этом внутреннее пространство полого цилиндра токоприемной трубки 11 по существу образует полость 12 для размещения индукционной катушки (показано на фиг. 3, не показано на фиг. 1 и 2). Согласно настоящему изобретению многослойная токоприемная трубка 11 дополнительно содержит внутренний трубчатый слой 13, содержащий первый электропроводный материал, и наружный трубчатый слой 14, окружающий внутренний трубчатый слой 13 и содержащий второй электропроводный материал. Соответственно, многослойная токоприемная трубка 11 согласно настоящему варианту осуществления представляет собой двухслойную или состоящую из двух слоев токоприемную трубку. Удельное электрическое сопротивление первого электропроводного материала больше, чем удельное электрическое сопротивление второго электропроводного материала. Вследствие этого наружный слой 14 по существу предназначен для концентрирования/блокирования переменного магнитного поля вследствие его большей удельной проводимости. В отличие от этого, внутренний слой 13 в основном предназначен для преобразования энергии магнитного поля в тепло вследствие его большего удельного сопротивления. В результате, токоприемник в сборе 10 может более эффективно использовать энергию переменного магнитного поля, предоставляемую индукционной катушкой, расположенной внутри полости 12 токоприемной трубки 11. В настоящем варианте осуществления токоприемника в сборе 10 внутренний трубчатый слой 13 выполнен из нержавеющей стали (в качестве первого электропроводного материала), имеющей удельное сопротивление приблизительно 6,9×10E-07 Ом⋅метр при комнатной температуре (20°C), тогда как наружный трубчатый слой 14 выполнен из алюминия (в качестве второго электропроводного материала), имеющего удельное сопротивление приблизительно 2,65×10E-08 Ом⋅метр при комнатной температуре (20°C).
На фиг. 3
фиг. 4
схематически показано изделие 20, генерирующее аэрозоль, содержащее токоприемник в сборе 10 согласно примерному варианту осуществления, показанному на фиг. 1. Как показано на , изделие 60, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью использования с устройством 70, генерирующим аэрозоль, при этом устройство 70 и изделие 20 вместе образуют систему 1, генерирующую аэрозоль. Изделие 20, генерирующее аэрозоль, содержит резервуар 50 для жидкости для удержания образующей аэрозоль жидкости, подлежащей испарению с использованием токоприемника в сборе 10. В настоящем варианте осуществления резервуар 50 имеет по существу полую цилиндрическую форму, образованную кольцеобразной наружной стенкой 51, кольцеобразной внутренней стенкой 52 и ближней торцевой стенкой 53 на ближнем конце 28 изделия 20. Наружная стенка 51, внутренняя стенка 52 и ближняя торцевая стенка 53 резервуара по существу образуют корпус изделия 20. Кроме того, кольцеобразная внутренняя стенка 52 образует центральный проход 21 для воздуха через резервуар 50, проходящий вдоль центральной оси 22 изделия 20. На дальнем конце 24 изделия 20 резервуар 50 имеет отверстие, закрытое кольцеобразным элементом 30 для удержания жидкости. Элемент 30 для удержания жидкости выполнен с возможностью удержания и транспортировки образующей аэрозоль жидкости, хранящейся в объеме 55 кольцеобразного резервуара полого цилиндрического резервуара 50. Преимущественно элемент 30 для удержания жидкости находится в непосредственном контакте с образующей аэрозоль жидкостью, содержащейся в резервуаре 50, вследствие его расположения внутри отверстия резервуара 50. Предпочтительно элемент 30 для удержания жидкости содержит или даже состоит из материала с высокой удерживающей способностью или с высокой высвобождающей способностью (HRM), например пористого керамического материала. Предпочтительно материал элемента для удержания жидкости является неспособным к индукционному нагреву, в частности электрически непроводящим и парамагнитным или диамагнитным. Преимущественно это предотвращает нежелательный перегрев образующей аэрозоль жидкости.
Для нагрева и испарения образующей аэрозоль жидкости внутри элемента 30 для удержания жидкости трубчатый токоприемник в сборе 10 по фиг. 1 и 2 расположен соосно на радиальной внутренней поверхности элемента 30 для удержания жидкости. То есть, элемент 30 для удержания жидкости расположен по окружности многослойной токоприемной трубки 11 относительно центральной оси 22 изделия 20. Предпочтительно токоприемник в сборе 10 находится в непосредственном физическом и, таким образом, тепловом контакте с радиальной внутренней поверхностью элемента 30 для удержания жидкости. Для обеспечения легкого выхода субстрата, образующего аэрозоль, испаренного в непосредственной близости от трубчатого токоприемника в сборе 10, из элемента 30 для удержания жидкости через трубчатый токоприемник в сборе 10 в полость 12 или внутреннее пространство токоприемной трубки 11 и, таким образом, в центральный проход 21 для воздуха токоприемная трубка 11 является проницаемой для текучей среды. Например, токоприемная трубка 11 может быть перфорированной и/или может содержать по меньшей мере одно отверстие. В частности, внутренний и наружный трубчатые слои 13, 14 могут содержать трубчатую сетку, содержащую соответствующие электропроводные материалы или состоящую из них.
Как показано на фиг. 3, полость 12 токоприемной трубки 11 выполнена с возможностью размещения индукционной катушки 75, которая относится к устройству 70, генерирующему аэрозоль, с которым изделие 2, генерирующее аэрозоль, может быть использовано. Полость 12 токоприемной трубки 11 также обеспечивает проход для потока воздуха, в частности образует по меньшей мере часть центрального прохода 21 для воздуха через изделие 20, генерирующее аэрозоль.
На фиг. 3 также можно увидеть, что протяженность в длину кольцеобразной внутренней стенки 52 резервуара 50 для жидкости меньше протяженности в длину наружной стенки 51. Соответственно, трубчатый токоприемник в сборе 10 образует по меньшей мере часть внутренней радиальной поверхности резервуара для жидкости. В то же время трубчатый токоприемник в сборе 10 также обеспечивает радиальную внутреннюю герметизирующую крышку для элемента 30 для удержания жидкости. Для дополнительного улучшения непроницаемости резервуара 50 для жидкости могут быть предусмотрены уплотнительные элементы (не показаны) по площади контакта между внутренней и наружной стенками 51, 52 резервуара 50 для жидкости и элемента 30 для удержания жидкости.
Для обеспечения надлежащей установки кольцеобразного элемента 30 для удержания жидкости и трубчатого токоприемника в сборе 10 в изделии 20, изделие 20 содержит удерживающие элементы, выполненные из теплоизоляционного материала. В настоящем варианте осуществления, показанном на фиг. 3, изделие 20 содержит осевую торцевую крышку 40 (в качестве удерживающего элемента), расположенную на осевой торцевой поверхности кольцеобразного элемента 30 для удержания жидкости, противоположной объему 55 резервуара. Осевая торцевая крышка 40 образует по меньшей мере частично осевую торцевую поверхность резервуара 50. Осевая торцевая крышка 40 имеет дискообразную или кольцеобразную форму и имеет центральное внутреннее пространство, чтобы образовывать по меньшей мере часть центрального прохода 21 для воздуха через изделие 20, генерирующее аэрозоль. Более того, осевая торцевая крышка 40 обеспечивает осевую герметизирующую крышку для элемента 30 для удержания жидкости, которая является преимущественной, поскольку элемент 30 для удержания жидкости, как правило, не обеспечивает достаточной герметизации резервуара 50 для жидкости вследствие его капиллярных свойств. В целом, радиальная внутренняя и радиальная наружная протяженности кольцеобразной торцевой крышки 40 могут по существу соответствовать радиальной внутренней и радиальной наружной протяженностям кольцеобразного резервуара 50 для жидкости.
Дополнительно изделие 20 содержит осевой опорный элемент 60 (в качестве удерживающего элемента), расположенный на другой осевой торцевой поверхности кольцеобразного элемента 30 для удержания жидкости, обращенной к объему 55 резервуара, то есть противоположно осевой торцевой крышке 40. В настоящем варианте осуществления осевой опорный элемент 60 содержит наружное и внутреннее опорные кольца 61, 62, установленные на кольцеобразных наружной и внутренней стенках 51, 52 резервуара 50. Как наружное, так и внутреннее опорные кольца 61, 62 обеспечивают уплотнение по площади контакта между наружной и внутренней стенками 51, 52 резервуара 50 для жидкости и элемента 30 для удержания жидкости. Преимущественно это улучшает непроницаемость резервуара 50 для жидкости. Наружное и внутреннее опорные кольца 61, 62 могут быть соединены несколькими проходящими в радиальном направлении элементами перемычки (не показано).
Далее как показано на фиг. 3, радиальные наружные поверхности торцевой крышки 40, наружного опорного кольца 61 осевого опорного элемента 60 и элемента для удержания жидкости углублены в наружную стенку 51 резервуара 50 для обеспечения надлежащей установки в корпусе изделия 20. Подобным образом, внутреннее опорное кольцо 62 осевого опорного элемента 60 установлено на осевой торцевой поверхности внутренней стенки 52 резервуара 50. Альтернативно торцевая крышка 40 и/или осевой опорный элемент 60 могут быть установлены на наружной и/или внутренней стенке 51, 52 резервуара 50 с помощью крепежных средств типа заклепки. Как можно, в частности, увидеть на фиг. 3, осевой опорный элемент 60 и осевая торцевая крышка 40 предназначены для удержания токоприемника в сборе 10 между ними. В частности, осевые концевые части токоприемной трубки 11 углублены в радиальную внутреннюю часть осевой торцевой крышки 40 и внутреннего опорного кольца 62 соответственно. Для этого внутреннее опорное кольцо 62 содержит круговой выступ, проходящий в осевом направлении к осевой торцевой крышке 40, вследствие чего внутреннее опорное кольцо 62 имеет по существу T-образное поперечное сечение. Вся конфигурация, описанная выше, является особенно преимущественной в отношении механической устойчивости резервуара для жидкости.
Осевая торцевая крышка 40 и осевой опорный элемент 60 состоят из пластика, предпочтительно термостабильного или термопластичного полимера, например полиимида (PI) или полиэфирэфиркетона (PEEK).
Для индукционного нагрева токоприемника в сборе 10 и, таким образом, испарения образующей аэрозоль жидкости внутри элемента 30 для удержания индукционная катушка 75 может быть расположена или расположена в полости 12 токоприемника в сборе 10, то есть внутри центрального прохода для потока воздуха на дальнем конце изделия 20, генерирующего аэрозоль. Индукционная катушка 75 выполнена с возможностью генерирования переменного магнитного поля внутри токоприемника в сборе 10. В настоящем варианте осуществления индукционная катушка 40 представляет собой спиралевидную катушку, намотанную вокруг цилиндрического держателя 76 катушки, предпочтительно выполненного из ферритового материала для концентрации магнитного потока. В частности, высота или осевая протяженность в длину токоприемной трубки 11 немного больше высоты или осевой протяженности в длину индукционной катушки 75, таким образом, индукционная катушка 75 полностью заключена внутри многослойной токоприемной трубки 11. Таким образом, сцепление переменного магнитного поля, сгенерированного индукционной катушкой 75, с токоприемной трубкой 11 значительно увеличивается.
В целом, индукционная катушка 75 может представлять собой либо часть изделия 20, либо, как показано в настоящем варианте осуществления на фиг. 3, часть устройства, генерирующего 70 аэрозоль, выполненного с возможностью взаимодействия с изделием 20, генерирующим аэрозоль. Независимо от того, является индукционная катушка 75 частью изделия 20 или частью устройства 70, индукционная катушка 75 и токоприемник в сборе 10 вместе образуют индукционный нагревательный узел согласно настоящему изобретению.
На фиг. 4
схематически изображена по меньшей мере часть устройства 70, генерирующего аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 70 выполнено с возможностью взаимодействия с изделием 20, генерирующим аэрозоль, по фиг. 3. Изделие 20 и устройство 70 вместе образуют систему 1, генерирующую аэрозоль. Устройство 70, генерирующее аэрозоль, содержит индукционную катушку 75 для генерирования переменного магнитного поля внутри токоприемника в сборе 10, как упомянуто выше. Для питания индукционной катушки 75 устройство 70, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать источник индукции (не показан), содержащий генератор переменного тока (AC), который получает питание от батареи (не показана).
Также как показано на фиг. 4, устройство 70, генерирующее аэрозоль, содержит основную часть 80 и мундштук 90. Мундштук 90 может быть прикреплен с возможностью съема к основной части 80. Для этого основная часть 80 и мундштук 90 содержат соответствующие штыковые крепления 84, 94, расположенные на противоположных концах стенок 81, 91 основной части 80 и мундштука 90 соответственно. Мундштук 90 образует полость 95 для расположения изделия 20, генерирующего аэрозоль, чтобы оно было надежно установлено в устройстве 70, генерирующем аэрозоль. После того, как изделие 20, генерирующее аэрозоль, прикреплено к устройству 70, генерирующему аэрозоль, центральный проход 21 для потока воздуха, образованный центральным пространством кольцеобразного резервуара 50 для жидкости и токоприемной трубки 10, сообщается по текучей среде с путем для воздуха, проходящим через устройство 70, генерирующее аэрозоль. В настоящем варианте осуществления путь для воздуха (см. пунктирные стрелки на фиг. 4) проходит от впускных отверстий 93 для воздуха в наружной стенке 91 мундштука 90 через принимающую полость 95 к центральному выпускному 92 отверстию для воздуха на ближнем конце мундштука 90.
Цилиндрический держатель 76 катушки, удерживающий спиралевидную индукционную катушку 75, расположен соосно в и прикреплен к основной части 80, проходящей в полость 95, образованную мундштуком 90. Устройство 70 может дополнительно содержать датчик 86 затяжки в форме микрофона для обнаружения осуществления пользователем затяжки на мундштуке 90. Датчик 86 затяжки сообщается по текучей среде с путем для воздуха и расположен внутри основной части 80 вблизи точки, где цилиндрический держатель 76 катушки прикрепляется к основной части 80.
При использовании пользователь может осуществлять затяжку на мундштуке 90 для втягивания воздуха через впускные отверстия 93 для воздуха в полость 95 и из выпускного отверстия 92 в рот пользователя. Когда затяжка обнаружена датчиком 86 затяжки, источник индукции подает высокочастотный колебательный ток на катушку 75, чтобы генерировать переменное магнитное поле, которое проходит через токоприемник в сборе 10. В результате, электропроводные первый и второй материалы токоприемной трубки 11 нагреваются вследствие вихревых токов, индуцируемых переменным магнитным полем. В случае, когда первый и/или второй материал внутреннего и/или наружного слоя 13, 14 многослойной токоприемной трубки 11 является не только электропроводным, но и магнитным, тепло также генерируется посредством потерь на гистерезис. Токоприемник в сборе 10 нагревается, пока не достигнет температуры, достаточной для испарения образующей аэрозоль жидкости, удерживаемой в элементе 30 для удержания жидкости. Испаренный материал, образующий аэрозоль, проходит через проницаемую для текучей среды токоприемную трубку 11 и вовлекается в воздух, протекающий от впускных отверстий 93 для воздуха вдоль центрального прохода 61 для воздуха к выпускному отверстию 92 для воздуха. Наряду с этим, пар охлаждается с образованием аэрозоля внутри мундштука 90 перед выходом через выпускное отверстие 92. Источник индукции может быть выполнен с возможностью питания индукционной катушки 75 с заданной продолжительностью, например в течение пяти секунд, после обнаружения затяжки и затем прекращает подачу тока до обнаружения новой затяжки.
На фиг. 5
схематически проиллюстрирован другой примерный вариант осуществления системы 101, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство 170, генерирующее аэрозоль, и изделие 120, генерирующее аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 170 весьма схоже с устройством 70 по фиг. 4, в частности, в отношении основных частей 80 и 380 соответственно. Следовательно, подобные или идентичные признаки обозначены такими же ссылочными позициями, что и на фиг. 4, но с увеличением на 100. Тем не менее, в отличие от устройства 70 по фиг. 4, устройство 170 по фиг. 5 не содержит мундштук. Вместо этого, именно изделие 120 содержит цилиндрическую мундштучную часть 190 на ближнем конце 123, смежном с ближней торцевой стенкой 153 резервуара 150 для жидкости. В частности, мундштучная часть 190 составляет единое целое со стенками резервуара 150 для жидкости. Как можно видеть на фиг. 5, центральный проход 121 для воздуха через центральное пространство резервуара 150 дополнительно проходит через центр цилиндрической мундштучной части 190 к выпускному отверстию 192 для воздуха.
Как можно дополнительно видеть на фиг. 5, наружная стенка 151 резервуара для жидкости 150 имеет кольцеобразный выступ 156, проходящий по оси за пределами элемента 130 для удержания жидкости в дальнем направлении. На своем дальнем конце кольцеобразный выступ 156 содержит штыковое крепление 194, которое входит в зацепление с соответствующим штыковым креплением 184, расположенным на противоположном конце стенок 181 основной части 180 устройства 170. Соответственно, именно изделие 120 содержит боковые впускные отверстия 193 для воздуха, проходящие через наружную стенку 151 вблизи осевой торцевой крышки 140. Оттуда путь для воздуха проходит вдоль торцевой поверхности осевой торцевой крышки 140 и радиальной внутренней поверхности токоприемной трубки 111 дальше через центральный проход 121 для воздуха к выпускному отверстию 192 для воздуха. Преимущественно изделие 120 обеспечивает очень компактную конструкцию.
Кроме того, в отличие от изделия 20, генерирующего аэрозоль, согласно первому варианту осуществления, показанного на фиг. 3 и 4, изделие 120 согласно этому второму варианту осуществления содержит цельный осевой опорный элемент 160 вместо внутреннего и наружного опорных колец. Цельный осевой опорный элемент 160 представляет собой по существу плоский кольцеобразный диск, проходящий между наружной и внутренней стенками 151, 152 изделия 120. Опорный элемент 160 содержит несколько отверстий 165, чтобы обеспечить легкое прохождение субстрата, образующего аэрозоль, от объема 155 резервуара к элементу 130 для удержания жидкости.
Помимо этого, изделие 120 по фиг. 5 очень подобно изделию 20 по фиг. 3 и 4. В частности, токоприемник в сборе 110 и элемент 130 для удержания жидкости по существу идентичны изделию, генерирующему аэрозоль, согласно первому варианту осуществления.