СУСЦЕПТОР В СБОРЕ ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА СУБСТРАТА, ОБРАЗУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЬ
SUSCEPTOR ASSEMBLY FOR INDUCTION HEATING OF AEROSOL-FORMING SUBSTRATE

Настоящее изобретение относится к токоприемнику в сборе (к сусцептору в сборе) для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и к способу изготовления такого токоприемника в сборе (сусцептора в сборе). Настоящее изобретение также относится к изделию, генерирующему аэрозоль, содержащему субстрат, образующий аэрозоль, а также к токоприемнику в сборе (сусцептору в сборе) для индукционного нагрева субстрата.
Изделия, генерирующие аэрозоль, которые содержат субстрат, образующий аэрозоль, для образования вдыхаемого аэрозоля при нагреве общеизвестны из уровня техники. Для нагрева субстрата изделие, генерирующее аэрозоль, может быть размещено в устройстве, генерирующем аэрозоль, содержащем электрический нагреватель. Нагреватель может представлять собой индукционный нагреватель, содержащий индукционный источник. Индукционный источник генерирует переменное электромагнитное поле, которое вызывает вихревые токи, генерирующие тепло, и/или потери на гистерезис в токоприемнике (сусцепторе). Сам токоприемник (сусцептор) находится в тепловой близости к субстрату, образующему аэрозоль, подлежащему нагреву. В частности, токоприемник (сусцептор) может быть включен в изделие в непосредственном физическом контакте с субстратом, образующим аэрозоль.
Для регулирования температуры субстрата предложены токоприемники в сборе (сусцепторы в сборе), содержащие первый и второй токоприемники (сусцепторы), выполненные из различных материалов. Материал первого токоприемника (сусцептора) оптимизирован в отношении потери тепла и, таким образом, эффективности нагрева. В отличие от этого материал второго токоприемника (сусцептора) используют в качестве температурного маркера. Для этого материал второго токоприемника (сусцептора) выбран таким образом, чтобы иметь температуру Кюри, соответствующую заданной температуре нагрева токоприемника (сусцептора) в сборе. Магнитные свойства второго токоприемника (сусцептора) при его температуре Кюри изменяются из ферромагнитных в парамагнитные, что сопровождается временным изменением его электрического сопротивления. Таким образом, путем наблюдения за соответствующим изменением электрического тока, поглощаемого индукционным источником, можно выявить, когда материал второго токоприемника (сусцептора) достиг своей температуры Кюри и, таким образом, когда достигнута предварительно определенная температура нагрева.
Материал второго токоприемника (сусцептора) может содержать чистый никель или никелевый сплав, имеющие температуру Кюри, которая хорошо подходит для большей части применений. Однако никель или никелевые сплавы могут быть сопряжены с риском подверженности старению, в частности коррозии, при контакте с субстратом, образующим аэрозоль, в течение длительного периода времени. Этого следует ожидать, в частности, в отношении тех изделий, генерирующих аэрозоль, которые имеют токоприемник (сусцептор), погруженный в субстрат, образующий аэрозоль.
Следовательно, было бы желательно получить токоприемник в сборе (сусцептор в сборе) для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, с преимуществами решений известного уровня техники, но без их ограничений. В частности, было бы желательно получить токоприемник в сборе (сусцептор в сборе) и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее такой токоприемник в сборе (сусцептор в сборе), который имеет улучшенные характеристики старения.
Согласно настоящему изобретению предложен токоприемник в сборе (сусцептор в сборе) для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, который содержит первый токоприемник (сусцептор) и второй токоприемник (сусцептор). Второй токоприемник (сусцептор) имеет температуру Кюри, которая составляет менее 500°C. По меньшей мере часть наружной поверхности второго токоприемника (сусцептора) содержит антикоррозионное покрытие. В отличие от этого по меньшей мере часть наружной поверхности первого токоприемника (сусцептора) является непокрытой.
В контексте данного документа термин «токоприемник» («сусцептор») обозначает элемент, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло, при подвергании воздействию изменяющегося электромагнитного поля. Это может быть результатом потерь на гистерезис и/или вихревых токов, вызванных в токоприемнике, в зависимости от электрических и магнитных свойств материала токоприемника. Материал и геометрическая форма токоприемника в сборе могут быть выбраны таким образом, чтобы обеспечивать требуемое генерирование тепла.
Предпочтительно первый токоприемник может также иметь температуру Кюри. Температура Кюри первого токоприемника обеспечивает преимущество, состоящее в том, что она отличается от температуры Кюри второго токоприемника, в частности выше нее.
В контексте данного документа термины «первый токоприемник имеет температуру Кюри» или «второй токоприемник имеет температуру Кюри» означают, что первый или второй токоприемники могут содержать первый или второй материалы токоприемника соответственно, каждый из которых имеет конкретную температуру Кюри. Соответственно, материал первого токоприемника может иметь первую температуру Кюри, а материал второго токоприемника может иметь вторую температуру Кюри. Температура Кюри представляет собой температуру, выше которой ферримагнитный или ферромагнитный материал теряет свой ферримагнитизм или ферромагнитизм соответственно и становится парамагнитным.
Благодаря наличию по меньшей мере первого и второго токоприемника, когда либо второй токоприемник имеет температуру Кюри, а первый токоприемник не имеет температуры Кюри, либо каждый из первого и второго токоприемников имеют температуры Кюри, отличные друг от друга, токоприемник в сборе может обеспечивать множество функциональностей, таких как индукционный нагрев и регулирование температуры нагрева. В частности, эти функциональности могут быть отделены вследствие наличия по меньшей мере двух разных токоприемников.
Предпочтительно первый токоприемник выполнен с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Для этого первый токоприемник может быть оптимизирован в отношении потери тепла и, таким образом, эффективности нагрева.
Первый токоприемник, то есть материал первого токоприемника, может иметь температуру Кюри выше 400°C.
Предпочтительно первый токоприемник выполнен из антикоррозионного материала. Таким образом, первый токоприемник преимущественно обладает стойкостью к любым коррозионным воздействиям, в частности, в случае, если токоприемник в сборе встроен в изделие, генерирующее аэрозоль, в непосредственном физическом контакте с субстратом, образующим аэрозоль.
Первый токоприемник может содержать ферромагнитный металл. В этом случае тепло может быть сгенерировано не только вихревым током, но также и потерями на гистерезис. Предпочтительно, первый токоприемник содержит железо или железный сплав, такой как сталь или железоникелевый сплав. Может быть особенно предпочтительным, чтобы первый токоприемник содержал нержавеющую сталь серии 400, такую как нержавеющая сталь марки 410, или нержавеющая сталь марки 420, или нержавеющая сталь марки 430, или нержавеющая сталь подобной марки.
Материал первого токоприемника альтернативно может содержать подходящий немагнитный материал, в частности парамагнитный проводящий материал, такой как алюминий. В немагнитном проводящем материале индукционный нагрев происходит исключительно посредством резистивного нагрева вследствие вихревых токов.
Альтернативно первый токоприемник может содержать непроводящий ферримагнитный материал, такой как непроводящая ферримагнитная керамика. В этом случае тепло генерируется только за счет потерь на гистерезис.
В отличие от этого второй токоприемник может быть оптимизирован и выполнен с возможностью отслеживания температуры токоприемника в сборе. Второй токоприемник может быть выбран таким образом, чтобы иметь температуру Кюри, которая по существу соответствует заданной максимальной температуре нагрева первого токоприемника. Максимальная требуемая температура нагрева может быть установлена приблизительно такой же, что и температура, до которой должен быть нагрет токоприемник с целью генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Однако, максимальная требуемая температура нагрева должна быть достаточно низкой для предотвращения локального перегрева или горения субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительно температура Кюри второго токоприемника должна быть ниже точки воспламенения субстрата, образующего аэрозоль. Второй токоприемник выбран с обнаруживаемой температурой Кюри ниже 500°C, предпочтительно равной или ниже 400°C, в частности равной или ниже 370°C. Например, второй токоприемник может иметь определенную температуру Кюри от 150°C до 400°C, в частности, от 200°C до 400°C. Хотя температура Кюри и функция температурного маркера являются основной характеристикой второго токоприемника, она также может способствовать нагреву токоприемника.
Предпочтительно материал второго токоприемника содержит ферромагнитный металл, такой как никель или сплав никеля. Никель имеет температуру Кюри в диапазоне от приблизительно 354°C до 360°C или от 627 K до 633 K соответственно в зависимости от природы примесей. Температура Кюри в этом диапазоне идеальна, поскольку она является приблизительно такой же, что и температура, до которой должен быть нагрет токоприемник для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль, но все еще достаточно низкой, чтобы избежать локального перегрева или горения субстрата, образующего аэрозоль.
Согласно настоящему изобретению по меньшей мере часть наружной поверхности второго токоприемника содержит антикоррозионное покрытие. Антикоррозионное покрытие обеспечивает преимущество, состоящее в том, что оно улучшает характеристики старения второго токоприемника, поскольку по меньшей мере защищенная часть наружной поверхности второго токоприемника непосредственно не подвергается воздействию окружающей среды. В частности, защищенная часть наружной поверхности второго токоприемника защищена от любого коррозионного воздействия, в частности, в случае, если токоприемник в сборе встроен в изделие, генерирующее аэрозоль, в непосредственном физическом контакте с субстратом, образующим аэрозоль. Преимущественно по меньшей мере та часть или те части наружной поверхности второго токоприемника, которые в ином случае находились бы в непосредственном контакте с субстратом, образующим аэрозоль, могут содержать антикоррозионное покрытие.
В контексте данного документа термин «антикоррозионное покрытие» обозначает покрытие, которое является отличным и отдельным от первого и второго токоприемников. В частности, любой слой оксида, который может присутствовать на поверхности первого или второго токоприемников и является следствием окисления материала первого или второго токоприемников соответственно, не следует считать антикоррозионным покрытием согласно настоящему изобретению.
Для максимизации антикоррозионной защиты второго токоприемника все части наружной поверхности второго токоприемника, кроме находящихся в непосредственном физическом контакте с первым токоприемником, могут содержать антикоррозионное покрытие.
В отличие от этого по меньшей мере часть наружной поверхности первого токоприемника является непокрытой, то есть открытой, подвержена воздействию окружающей среды или находится в непосредственном контакте с ней. В частности, в случае, если токоприемник в сборе погружен в субстрат, образующий аэрозоль, по меньшей мере часть наружной поверхности первого токоприемника подвергается воздействию субстрата, образующего аэрозоль, и находится в непосредственном физическом контакте с ним. Это обеспечивает преимущество, состоящее в обеспечении возможности хорошей передачи тепла на субстрат, образующий аэрозоль, который предпочтительно и в первую очередь должен нагреваться первым токоприемником. Предпочтительно все части наружной поверхности первого токоприемника, кроме находящихся в непосредственном физическом контакте со вторым токоприемником, являются непокрытыми, открытыми или подверженными воздействию окружающей среды. Преимущественно это обеспечивает максимальную передачу тепла на субстрат, образующий аэрозоль.
Антикоррозионное покрытие может содержать по меньшей мере одно из коррозионностойкого металла, инертного металла, коррозионностойкого сплава, коррозионностойкого органического покрытия, стекла, керамики, полимера, антикоррозионной краски, воска или смазки.
Предпочтительно антикоррозионное покрытие является парамагнитным. Преимущественно парамагнитное антикоррозионное покрытие демонстрирует только слабый эффект магнитного экранирования на втором токоприемнике, покрытом им, если вообще демонстрирует его. Таким образом, второй токоприемник, хотя по меньшей мере частично покрыт, все еще может испытывать влияние переменного, в частности высокочастотного электромагнитного поля, прикладываемого к токоприемнику в сборе для индукционного нагрева. Следовательно, парамагнитное антикоррозионное покрытие не ухудшает предпочтительную функциональность второго токоприемника в качестве температурного маркера. Предпочтительно антикоррозионное покрытие содержит парамагнитную или аустенитную нержавеющую сталь.
Например, антикоррозионное покрытие может содержать аустенитную нержавеющую сталь, нанесенную на по меньшей мере часть наружной поверхности второго токоприемника путем плакирования. Согласно другому примеру антикоррозионное покрытие может содержать покрытие на основе Zn, нанесенное на по меньшей мере часть наружной поверхности второго токоприемника путем нанесения покрытия погружением или нанесения гальванического покрытия. Согласно еще одному примеру антикоррозионное покрытие может содержать алюминиевое покрытие, нанесенное на по меньшей мере часть наружной поверхности второго токоприемника, например, с помощью золь–гель–процесса. Альтернативно антикоррозионное покрытие может содержать силановое покрытие или покрытие из полиамид–имида (PAI).
Предпочтительно первый токоприемник и второй токоприемник находятся в непосредственном физическом контакте друг с другом. В частности, первый и второй токоприемники могут образовывать единый токоприемник в сборе. Таким образом, первый и второй токоприемники имеют по существу одинаковую температуру при нагреве. Благодаря этому регулирование температуры первого токоприемника посредством второго токоприемника является весьма точным. Непосредственный контакт между первым токоприемником и вторым токоприемником может быть реализован любыми подходящими средствами. Например, второй токоприемник может быть гальванически нанесен, осажден, нанесен в виде покрытия, нанесен посредством плакирования или приварен к первому токоприемнику. Предпочтительные способы включают электролитическое осаждение (нанесение гальванического покрытия), плакирование, нанесение покрытия погружением или нанесение покрытия валиком.
Первый токоприемник и второй токоприемник могут иметь множество геометрических конфигураций. В частности, первый токоприемник, или второй токоприемник, или как первый, так и второй токоприемник, могут иметь одну из конфигураций в виде частиц, или в виде нитей, или в виде сетки, или в виде плоской или лезвиеобразной конфигурации.
В качестве примера, по меньшей мере один из первого токоприемника и второго токоприемника соответственно может иметь конфигурацию в виде частиц. Частицы могут иметь эквивалентный сферический диаметр от 10 µм до 100 µм. Частицы могут быть распределены по всему субстрату, образующему аэрозоль, либо однородно, либо с пиками локальной концентрации, либо в соответствии с градиентом концентрации. В случае, если второй токоприемник имеет конфигурацию в виде частиц, вся наружная поверхность второго токоприемника в виде частиц предпочтительно содержит антикоррозионное покрытие.
В качестве другого примера, первый или второй токоприемник, или как первый, так и второй токоприемники, могут иметь конфигурацию в виде нитей или сетки. Структуры в виде нитей или сетки могут иметь преимущества в отношении их изготовления, их геометрической упорядоченности и воспроизводимости. Геометрическая упорядоченность и воспроизводимость могут оказаться преимущественными как в регулировании температуры, так и в регулируемом локальном нагреве. В случае, если второй токоприемник имеет конфигурацию в виде нитей или сетки, вся наружная поверхность второго токоприемника предпочтительно содержит антикоррозионное покрытие.
Первый токоприемник и второй токоприемник могут иметь различные геометрические конфигурации. Таким образом, первый и второй токоприемники могут быть созданы для своей конкретной функции. Первый токоприемник, предпочтительно имеющий функцию нагрева, может иметь геометрическую конфигурацию, которая представляет большую площадь поверхности субстрату, образующему аэрозоль, для улучшения передачи тепла. В отличие от этого второй токоприемник, который предпочтительно имеет функцию регулирования температуры, не нуждается в очень большой площади поверхности.
В качестве примера, первый токоприемник может иметь конфигурацию в виде нитей или сетки, тогда как второй токоприемник имеет конфигурацию в виде частиц. Как первый токоприемник в виде нитей или сетки, так и второй токоприемник в виде частиц могут быть встроены в изделие, генерирующее аэрозоль, в непосредственном физическом контакте с субстратом, образующим аэрозоль, подлежащим нагреву. В этой конкретной конфигурации первый токоприемник может проходить в субстрат, образующий аэрозоль, через центр изделия, генерирующего аэрозоль, тогда как второй токоприемник может быть однородно распределен по всему субстрату, образующему аэрозоль.
Альтернативно, может потребоваться, чтобы, например, в целях изготовления субстрата, образующего аэрозоль, первый и второй токоприемники имели схожую геометрическую конфигурацию.
Первый токоприемник может образовывать или содержать антикоррозионное покрытие. Или, наоборот, антикоррозионное покрытие может быть частью первого токоприемника. В частности, первый токоприемник может зажимать или инкапсулировать второй токоприемник.
Предпочтительно токоприемник в сборе представляет собой многослойный токоприемник в сборе. Первый токоприемник, второй токоприемник и антикоррозионное покрытие могут образовывать смежные слои многослойного токоприемника в сборе. В этой конфигурации слой второго токоприемника расположен между слоем первого токоприемника и слоем антикоррозионного покрытия. В частности, антикоррозионное покрытие может представлять собой граничный слой многослойного токоприемника в сборе.
В многослойном токоприемнике в сборе первый токоприемник, второй токоприемник и антикоррозионное покрытие могут находиться в непосредственном физическом контакте друг с другом.
Второй токоприемник может быть гальванически нанесен, осажден, нанесен в виде покрытия, нанесен посредством плакирования или приварен к первому токоприемнику. Аналогично антикоррозионное покрытие может быть осаждено, покрыто, плакировано или приварено на второй токоприемник. Предпочтительно антикоррозионное покрытие находится по меньшей мере на стороне слоя второго токоприемника, противоположной стороне, к которой прикреплен первый токоприемник. Предпочтительно второй токоприемник наносят на первый токоприемник путем распыления, нанесения покрытия погружением, нанесения покрытия валиком, электролитического осаждения или плакирования. Аналогично антикоррозионное покрытие предпочтительно наносят на второй токоприемник путем распыления, нанесения покрытия погружением, нанесения покрытия валиком, электролитического осаждения или плакирования.
Отдельные слои многослойного токоприемника в сборе могут быть открытыми или подверженными воздействию окружающей среды на окружной наружной поверхности многослойного токоприемника в сборе, если смотреть в направлении, параллельном указанным слоям. Другими словами, структура слоя может быть видна на окружной наружной поверхности многослойного токоприемника в сборе, если смотреть в направлении, параллельном слоям. В частности, окружная наружная поверхность второго слоя токоприемника может подвергаться воздействию окружающей среды, но не покрыта антикоррозионным покрытием. Альтернативно в дополнение к верхней и нижней поверхностям может быть покрыта окружная наружная поверхность слоя второго токоприемника. В этом случае антикоррозионное покрытие наносят на всю наружную поверхность слоя второго токоприемника, которая не находится в непосредственном контакте со слоем первого токоприемника. Кроме того, окружная наружная поверхность слоя первого токоприемника также может быть покрыта антикоррозионным покрытием.
Предпочтительно, чтобы второй токоприемник присутствовал в качестве плотного слоя. Плотный слой имеет более высокую магнитную проницаемость, чем пористый слой, что делает более легким обнаружение малых изменений температуры Кюри.
Многослойный токоприемник в сборе может представлять собой удлиненный токоприемник в сборе, имеющий длину от 5 мм до 15 мм, ширину от 3 мм до 6 мм и толщину от 10 µм до 500 µм. В качестве примера, многослойный токоприемник в сборе может представлять собой удлиненную полоску, имеющую первый токоприемник, который представляет собой полоску из нержавеющей стали марки 430, имеющей длину 12 мм, ширину от 4 мм до 5 мм, например, 4 мм и толщину от 10 µм до 50 µм, такую как, например, 25 µм. Нержавеющая сталь марки 430 может быть покрыта слоем никеля в качестве второго токоприемника, имеющего толщину от 5 µм до 30 µм, например, 10 µм. Поверх слоя второго токоприемника, противоположного стороне слоя второго токоприемника, находящегося в непосредственном контакте со слоем первого токоприемника, наносят антикоррозионное покрытие. Материал покрытия может содержать керамику или аустенитную нержавеющую сталь.
Термин «толщина» используют в данном документе для обозначения размеров, проходящих между верхней и нижней сторонами, например, между верхней стороной и нижней стороной слоя или верхней стороной и нижней стороной многослойного токоприемника в сборе. Термин «ширина» используют в данном документе для обозначения размеров, проходящих между двумя противоположными боковыми сторонами. Термин «длина» используют в данном документе для обозначения размеров, проходящих между передней и задней или между другими двумя противоположными сторонами, перпендикулярными двум противоположным боковым сторонам, образующим ширину. Толщина, ширина и длина могут быть перпендикулярны друг другу.
Если материал первого токоприемника оптимизирован для нагрева субстрата, может быть предпочтительным, чтобы объем материала второго токоприемника не превышал объем, необходимый для обеспечения обнаруживаемой второй точки Кюри. Следовательно, вместо непрерывной структуры слоя второй токоприемник может содержать один или более элементов второго токоприемника. Каждый из элементов токоприемника может иметь объем, меньший, чем объем первого токоприемника. Каждый из элементов токоприемника может находиться в непосредственном физическом контакте с первым токоприемником. В этой конкретной конфигурации по меньшей мере часть наружной поверхности каждого элемента второго токоприемника может содержать антикоррозионное покрытие. В качестве примера, первый токоприемник имеет форму удлиненной полоски, тогда как материал второго токоприемника имеет форму отдельных накладок, которые гальванически нанесены, осаждены или приварены к материалу первого токоприемника. Каждая накладка может содержать антикоррозионное покрытие на по меньшей мере части своей наружной поверхности, которая не находится в непосредственном физическом контакте с полоской первого токоприемника.
Токоприемник в сборе согласно настоящему изобретению предпочтительно может быть выполнен с возможностью быть приводимым в действие переменным, в частности высокочастотным электромагнитным полем. Как упоминалось в данном документе, высокочастотное электромагнитное поле может находиться в диапазоне от 500 кГц до 30 МГц, в частности от 5 МГц до 15 МГц, предпочтительно от 5 МГц до 10 МГц.
Токоприемник в сборе предпочтительно представляет собой токоприемник в сборе изделия, генерирующего аэрозоль, для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, который является частью изделия, генерирующего аэрозоль.
Согласно настоящему изобретению также предложено изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, и токоприемник в сборе согласно настоящему изобретению, и, как описано в данном документе, выполненное с возможностью индукционного нагрева субстрата.
Токоприемник в сборе предпочтительно расположен в субстрате, образующем аэрозоль, или погружен в него.
В данном документе термин «субстрат, образующий аэрозоль» означает субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может в целях удобства представлять собой часть изделия, генерирующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой твердый или жидкий субстрат, образующий аэрозоль. В обоих случаях субстрат, образующий аэрозоль, может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые субстрат выделяет при нагреве. Альтернативно или дополнительно субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может также содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может также 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.
Изделие, генерирующее аэрозоль, предпочтительно выполнено с возможностью зацепления с электрическим устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим индукционный источник. Индукционный источник, или индуктор, генерирует флуктуационное электромагнитное поле для нагрева токоприемника в сборе изделия, генерирующего аэрозоль, при размещении во флуктуационном электромагнитном поле. При использовании изделие, генерирующее аэрозоль, зацепляется с устройством, генерирующим аэрозоль, таким образом, что токоприемник в сборе размещен во флуктуационном электромагнитном поле, генерируемом индуктором.
Дополнительные признаки и преимущества изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению описаны применительно к токоприемнику в сборе и не будут описаны повторно.
Согласно настоящему изобретению также предложен способ изготовления токоприемника в сборе для индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, в частности, для изготовления токоприемника в сборе согласно настоящему изобретению и как описано в данном документе. Способ включает по меньшей мере следующие этапы:
обеспечение первого токоприемника;
обеспечение второго токоприемника, при этом температура Кюри второго токоприемника составляет менее 500°C;
нанесение антикоррозионного покрытия на по меньшей мере часть наружной поверхности второго токоприемника.
Способ может дополнительно включать этап сборки первого и второго токоприемников, которые должны находиться в непосредственном физическом контакте друг с другом. Для сборки первого и второго токоприемников второй токоприемник может быть гальванически нанесен, осажден, нанесен в виде покрытия, нанесен посредством плакирования или приварен к первому токоприемнику.
Аналогично антикоррозионное покрытие может быть гальванически нанесено, осаждено, нанесено в виде покрытия, нанесено посредством плакирования или приварено к по меньшей мере части наружной поверхности второго токоприемника. Предпочтительно антикоррозионное покрытие наносят на второй токоприемник путем распыления, нанесения покрытия погружением, нанесения покрытия валиком, электролитического осаждения или плакирования.
Первый и второй токоприемники могут быть собраны до нанесения антикоррозионного покрытия. Альтернативно первый токоприемник, второй токоприемник и антикоррозионное покрытие могут быть собраны одновременно. Это может представлять преимущества, например, в случае с многослойным токоприемником в сборе, в частности в случае, если первый токоприемник, второй токоприемник и антикоррозионное покрытие собраны путем плакирования.
Дополнительные признаки и преимущества способа согласно настоящему изобретению описаны применительно к токоприемнику в сборе и изделию, генерирующему аэрозоль, и не будут описаны повторно.
Далее настоящее изобретение будет описано лишь на примерах, со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 представлено схематическое изображение в перспективе первого варианта осуществления многослойного токоприемника в сборе согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 представлено схематическое изображение сбоку токоприемника в сборе по фиг. 1;
на фиг. 3 представлено схематическое изображение в поперечном разрезе второго варианта осуществления многослойного токоприемника в сборе согласно настоящему изобретению;
на фиг. 4 представлено схематическое изображение в поперечном разрезе третьего варианта осуществления многослойного токоприемника в сборе согласно настоящему изобретению;
на фиг. 5 представлено схематическое изображение в поперечном разрезе четвертого варианта осуществления многослойного токоприемника в сборе согласно настоящему изобретению;
на фиг. 6 представлено схематическое изображение в перспективе пятого варианта осуществления многослойного токоприемника в сборе согласно настоящему изобретению;
на фиг. 7 представлено схематическое изображение в поперечном разрезе токоприемника в сборе по фиг. 6;
на фиг. 8 представлено схематическое изображение в поперечном разрезе первого варианта осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению; и
на фиг. 9 представлено схематическое изображение в поперечном разрезе второго варианта осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению.
фиг. 1
фиг. 2
На  и  схематически показан первый вариант осуществления токоприемника в сборе 1 согласно настоящему изобретению, который выполнен с возможностью индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Как будет пояснено более подробно ниже в отношении фиг. 8 и фиг. 9, токоприемник в сборе 1 предпочтительно выполнен с возможностью быть встроенным в изделие, генерирующее аэрозоль, в непосредственном контакте с субстратом, образующим аэрозоль, подлежащим нагреву. Само изделие выполнено с возможностью размещения в устройстве, генерирующем аэрозоль, которое содержит индукционный источник, выполненный с возможностью генерирования переменного, в частности высокочастотного электромагнитного поля. Флуктуационное электромагнитное поле генерирует вихревые токи и/или потери на гистерезис в токоприемнике в сборе, что приводит к нагреву токоприемника в сборе. Расположение токоприемника в сборе в изделии, генерирующем аэрозоль, и расположение изделия, генерирующего аэрозоль, в устройстве, генерирующем аэрозоль, таковы, что токоприемник в сборе точно расположен во флуктуационном электромагнитном поле, генерируемом индукционным источником.
Токоприемник в сборе 1 согласно первому варианту осуществления, показанному на фиг. 1 и фиг. 2, представляет собой трехслойный токоприемник в сборе 1. Токоприемник в сборе содержит первый токоприемник 10 в качестве базового слоя. Первый токоприемник 10 оптимизирован в отношении потери тепла и, таким образом, эффективности нагрева. Для этого первый токоприемник 10 содержит ферромагнитную нержавеющую сталь, имеющую температуру Кюри свыше 400°C. Для регулирования температуры нагрева токоприемник в сборе 1 содержит второй токоприемник 20 в качестве промежуточного или функционального слоя, расположенного на базовом слое и непосредственно соединенного с ним. Второй токоприемник 20 содержит никель, имеющий температуру Кюри в диапазоне от приблизительно 354°C до 360°C или от 627 K до 633 K соответственно (в зависимости от природы примесей), что является преимущественным в отношении как регулирования температуры, так и регулируемого нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Когда токоприемник в сборе достигает температуры Кюри никеля во время нагрева, магнитные свойства второго токоприемника 20 изменяются в целом. Это изменение может быть выявлено в виде снижения рассеяния мощности, вследствие чего генерирование тепла может быть уменьшено или прервано, например, посредством контроллера устройства, генерирующего аэрозоль, с которым необходимо использовать токоприемник в сборе. При охлаждении токоприемника в сборе ниже температуры Кюри и восстановлении вторым токоприемником 20 своих ферромагнитных свойств генерирование тепла может быть увеличено или возобновлено.
Однако никель подвержен коррозии. Следовательно, токоприемник в сборе содержит верхний слой антикоррозионного покрытия 30, расположенный на промежуточном слое и непосредственно соединенный с ним. Этот верхний слой защищает второй токоприемник 20 от коррозии, в частности, когда токоприемник в сборе 1 погружен в субстрат, образующий аэрозоль.
Что касается первого варианта осуществления, показанного на фиг. 1 и фиг. 2, токоприемник в сборе 1 имеет форму удлиненной полосы, имеющей длину L 12 мм и ширину W 4 мм. Все слои имеют длину L 12 мм и ширину W 4 мм. Первый токоприемник 10 представляет собой полоску из нержавеющей стали марки 430, имеющую толщину T10, составляющую 35 µм. Второй токоприемник 20 представляет собой полоску из никеля, имеющую толщину T20, составляющую 10 µм. Антикоррозионный материал 30 представляет собой полоску из аустенитной нержавеющей стали, имеющую толщину T30, составляющую 10 µм. Общая толщина Т токоприемника в сборе 1 составляет 55 µм. Токоприемник в сборе 1 образован посредством нанесения полоски из никеля 20 на полоску из нержавеющей стали 10. После этого аустенитную полоску 30 из нержавеющей стали наносят на верхнюю часть полоски 20 из никеля таким образом, что вся верхняя поверхность второго токоприемника 20, противоположная ее нижней поверхности, находящейся в непосредственном контакте с первым токоприемником 10, покрыта антикоррозионным материалом. В отличие от этого окружная наружная поверхность 21 второго токоприемника 20 не покрыта антикоррозионным покрытием 30, но подвержена воздействию окружающей среды токоприемника в сборе 1. Благодаря малой толщине T20 второго токоприемника 20 его непокрытая окружная наружная поверхность 21 является пренебрежимо малой по сравнению с его верхней и нижней поверхностями, находящимися в контакте с и защищенными первым токоприемником 10 и антикоррозионным покрытием 30 соответственно. Следовательно, токоприемник в сборе 1 согласно этому первому варианту осуществления имеет значительно улучшенные свойства старения по сравнению с токоприемником в сборе без какого–либо антикоррозионного покрытия.
Поскольку первый токоприемник 10 изготовлен из нержавеющей стали, он является стойким к коррозии и не требует какого–либо антикоррозионного покрытия. Вся наружная поверхность первого токоприемника 10, если не находится в непосредственном контакте со вторым токоприемником 20, намеренно выбрана открытой или подверженной воздействию окружающей среды токоприемника в сборе 1. Преимущественно это обеспечивает максимальную передачу тепла на субстрат, образующий аэрозоль.
фиг. 3
На  изображен второй вариант осуществления токоприемника в сборе 1, который очень похож на первый вариант осуществления, показанный на фиг. 1 и фиг. 2. Следовательно, идентичные признаки обозначены одинаковыми ссылочными номерами. В отличие от первого варианта осуществления антикоррозионное покрытие 30 в этом втором варианте осуществления покрывает не только верхнюю поверхность второго токоприемника 20, но и его боковую окружную поверхность 21. Эта конфигурация обеспечивает преимущество, состоящее в обеспечении максимальной защиты второго токоприемника 20. Второй токоприемник 20 имеет такую же протяженность ширины и длины, что и первый токоприемник 10. Следовательно, антикоррозионное покрытие 30 выступает в боковом направлении над протяженностью ширины и длины первого и второго токоприемников 10, 20. Покрытие 30 может быть присоединено к соединенным первому и второму токоприемникам путем нанесения полоски из аустенитной нержавеющей стали поверх второго токоприемника 20 с загибанием частей краев покрывающей полоски по окружной поверхности 21 второго токоприемника 20 и с последующей плакировкой покрывающей полоски на покрываемой окружной и верхней поверхности второго токоприемника 20.
фиг. 4
На  изображен третий вариант осуществления токоприемника в сборе 1, который отличается от второго варианта осуществления согласно фиг. 3 тем, что антикоррозионное покрытие 30 покрывает дополнительно по меньшей мере частично боковую окружную поверхность первого токоприемника 10. Эта конфигурация может быть результатом нанесения покрывающего материала посредством нанесения погружением или напыления на соединенные первый и второй токоприемники и, таким образом, может иметь преимущества с точки зрения простоты изготовления. Помимо этого токоприемник в сборе 1 согласно этому третьему варианту осуществления обеспечивает преимущественно имеет однородную наружную поверхность без каких–либо углубленных и выступающих частей.
фиг. 5
На  изображен четвертый вариант осуществления токоприемника в сборе 1, который также похож на вышеупомянутые варианты осуществления. В отличие от них протяженность ширины и длины второго токоприемника 20 согласно четвертому варианту осуществления несколько меньше, чем протяженность ширины и длины первого токоприемника 10. Таким образом, при присоединении друг к другу имеет место окружное боковое смещение между первым и вторым токоприемниками. Объем этого окружного смещения, в дополнение к верхней поверхности второго токоприемника, также заполнен материалом антикоррозионного покрытия. Благодаря этому токоприемник в сборе 1 имеет однородную внешнюю форму и максимальную антикоррозионную защиту второго токоприемника 20.
фиг. 6
фиг. 7
На  и  изображен пятый вариант осуществления токоприемника в сборе 1, который также имеет форму удлиненной полоски, имеющей, например, длину L 12 мм и ширину W 4 мм. Токоприемник в сборе образован из первого токоприемника 10, который непосредственно соединен со вторым токоприемником 20. Первый токоприемник 10 представляет собой полоску из нержавеющей стали марки 430, имеющей размеры 12 мм на 4 мм на 35 µм, и, таким образом, определяет основную форму токоприемника в сборе 1. Второй токоприемник 20 представляет собой накладку из никеля с размерами 3 мм на 2 мм на 10 µм. Накладка из никеля электролитически осаждена на полоску из нержавеющей стали. Хотя накладка из никеля значительно меньше, чем полоска из нержавеющей стали, она все еще достаточна для того, чтобы обеспечить возможность точного регулирования температуры нагрева. Токоприемник в сборе 1 согласно данному пятому варианту осуществления обеспечивает преимущество, состоящее в обеспечении значительной экономии материала второго токоприемника. Как можно видеть на фиг. 6 и фиг. 7, вся наружная поверхность накладки, если не находится в непосредственном контакте с первым токоприемником 10, покрыта антикоррозионным покрытием 30. В отличие от этого вся наружная поверхность первого токоприемника 10, если не находится в непосредственном контакте со вторым токоприемником 20,не покрыта, чтобы обеспечить максимальную передачу тепла. Альтернативно по меньшей мере те части верхней поверхности первого токоприемника 10, которые не находятся в контакте со вторым токоприемником 20, могут также быть покрыты антикоррозионным покрытием. В дополнительных вариантах осуществления (не показаны) может существовать более одной накладки второго токоприемника 20, расположенной в непосредственном контакте с первым токоприемником 10.
Как упоминалось выше, токоприемник в сборе согласно настоящему изобретению предпочтительно выполнен с возможностью образования части изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий нагреву.
фиг. 8
На  схематически изображен первый вариант осуществления такого изделия 100, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Изделие 100, генерирующее аэрозоль, содержит четыре коаксиально выровненных элемента: субстрат 102, образующий аэрозоль, опорный элемент 103, элемент 104, охлаждающий аэрозоль, и мундштук 105. Каждый из этих четырех элементов представляет собой по существу цилиндрический элемент, при этом каждый из них имеет по существу одинаковый диаметр. Эти четыре элемента расположены последовательно и окружены наружной оберткой 106 с образованием цилиндрического стержня. Дополнительные подробности об этом конкретном изделии, генерирующем аэрозоль, в частности о четырех элементах, раскрыты в документе WO 2015/176898 A1.
Удлиненный токоприемник в сборе 1 расположен в субстрате 102, образующем аэрозоль, в контакте с субстратом 102, образующим аэрозоль. Токоприемник в сборе 1, показанный на фиг. 8, соответствует токоприемнику в сборе 1 согласно первому варианту осуществления, описанному выше в отношении фиг. 1 и фиг. 2. Структура слоя токоприемника в сборе, как показано на фиг. 8, изображена увеличенного размера, но не в масштабе, относительно других элементов изделия, генерирующего аэрозоль. Токоприемник в сборе 1 имеет длину, которая приблизительно такая же, что и длина субстрата 102, образующего аэрозоль, и расположен вдоль центральной в радиальном направлении оси субстрата 102, образующего аэрозоль. Субстрат 102, образующий аэрозоль, содержит собранный лист гофрированного гомогенизированного табачного материала, окруженного оберткой. Гофрированный лист гомогенизированного табачного материала содержит глицерин в качестве вещества для образования аэрозоля.
Токоприемник в сборе 1 может быть вставлен в субстрат 102, образующий аэрозоль, во время процесса, используемого для образования субстрата, образующего аэрозоль, до сборки нескольких элементов для образования изделия, генерирующего аэрозоль.
Изделие 100, генерирующее аэрозоль, изображенное на фиг. 8, выполнено с возможностью зацепления с устройством, генерирующим аэрозоль, с электрическим управлением. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать индукционный источник, имеющий катушку индуктивности или индуктор для генерирования переменного, в частности высокочастотного электромагнитного поля, в котором расположен токоприемник в сборе изделия, генерирующего аэрозоль, при зацеплении изделия, генерирующего аэрозоль, с устройством, генерирующим аэрозоль.
фиг. 9
На  показан другой вариант осуществления изделия 100, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Вариант осуществления по фиг. 9 отличается от варианта осуществления, показанного на фиг. 8, только применительно к токоприемнику в сборе 1. Вместо многослойного токоприемника в сборе, имеющего слой первого и второго токоприемников, а также антикоррозионный слой в непосредственном физическом контакте друг с другом, токоприемник в сборе согласно фиг. 9 содержит первый и второй токоприемники, отделенные друг от друга и имеющие различные геометрические конфигурации. Первый токоприемник 10, который отвечает за нагрев субстрата 102, образующего аэрозоль, представляет собой лезвие, выполненное из ферромагнитной нержавеющей стали. Лезвие имеет длину, приблизительно такую же, что и длина субстрата 102, образующего аэрозоль. Лезвие расположено вдоль центральной в радиальном направлении оси субстрата 102, образующего аэрозоль. Второй токоприемник 20 имеет конфигурацию в виде частиц, содержащую множество частиц никеля. Частицы могут иметь эквивалентный сферический диаметр от 10 µм до 100 µм. Вся наружная поверхность каждой из частиц 20 никеля содержит антикоррозионное покрытие 30, например, керамическое покрытие. Толщина покрытия 30 может составлять приблизительно 10 µм. Антикоррозионное покрытие наносят на частицы никеля перед вставкой покрытых частиц в субстрат 102, образующий аэрозоль.
Частицы распределяют по всему субстрату 102, образующему аэрозоль. Предпочтительно распределение частиц имеет максимальную локальную концентрацию вблизи первого токоприемника 10 для обеспечения точного регулирования температуры нагрева.
Вместо лезвиеобразной конфигурации первый токоприемник 10 может альтернативно иметь одну из конфигураций в виде нитей, в виде сетки или в виде проволоки.
Первый и второй токоприемники 10, 20 могут быть вставлены в субстрат 102, образующий аэрозоль, во время процесса, используемого для образования субстрата, образующего аэрозоль, до сборки нескольких элементов для образования изделия, генерирующего аэрозоль.
Однако, следует отметить, что при необходимости геометрическая конфигурация первого и второго токоприемников может быть взаимозаменяемой. Таким образом, второй токоприемник может иметь одну из конфигураций в виде нитей, в виде сетки, в виде проволоки или лезвиеобразную конфигурацию, содержащую антикоррозионное покрытие, а материал первого токоприемника может иметь конфигурацию в виде частиц.