УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ С ПОМОЩЬЮ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА
DEVICE AND SYSTEM FOR GENERATING AEROSOL BY INDUCTION HEATING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству и системе для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева. В частности, настоящее изобретение относится к устройству и системе для генерирования аэрозоля путем нагревания сигареты через токоприемник и катушку.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В последнее время растет потребность в способе генерирования аэрозоля путем нагревания табака вместо сжигания. В связи с этим активно проводятся исследования сигарет нагревательного типа и устройств нагревательного типа, генерирующих аэрозоль.
Были предложены способы нагрева, отличающиеся от способа, в котором используется нагреватель, образованный электрическим резистором внутри или снаружи сигареты, размещенной в устройстве для генерирования аэрозоля, так что электрическая энергия подается на нагреватель для нагрева сигареты. В частности, были проведены исследования способа индукционного нагрева, в котором сигарета включает магнитный материал, который генерирует тепло, получая магнитное поле извне, и ток подается на электрический провод, предусмотренный в устройстве для генерирования аэрозоля, так что магнитное поле воздействует на сигарету для генерирования аэрозоля.
Поскольку магнитный материал, генерирующий тепло за счет магнитного поля, находится внутри сигареты, устройству, генерирующему аэрозоль, может быть трудно измерить температуру магнитного материала и, следовательно, может быть трудно контролировать температуру, при которой происходит нагрев сигареты. Кроме того, когда сигареты, содержащие в себе магнитный материал, изготавливаются разными способами, аэрозоль и ароматизатор могут быть размещены по-разному в каждой сигарете, что может вызвать проблемы. Для того чтобы улучшить способ индукционного нагрева с использованием магнитного материала, содержащегося внутри сигареты, может потребоваться изменение конструкции устройства, генерирующего аэрозоль, с использованием способа индукционного нагрева.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
Различные варианты реализации предназначены для обеспечения устройств и систем способностью генерировать аэрозоль способом индукционного нагрева. Технические задачи, которые должны быть решены настоящим изобретением, не ограничиваются техническими задачами, описанными выше. Могут возникать другие технические задачи, которые обусловлены следующими вариантами реализации.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Согласно аспекту настоящего описания изобретения, представлено устройство, предназначенное для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева, которое включает в себя: по меньшей мере один токоприемник, выполненный в виде удлиненной конструкции в продольном направлении сигареты, размещенный в устройстве с возможностью вставки нагревателя в сигарету; выпускную трубку, включающую в себя пространство для размещения сигареты, и отверстие, образованное на одном конце пространства с возможностью вставки сигареты во вмещающее пространство, причем как минимум один токоприемник расположен напротив одного конца во вмещающем пространстве, и выпускная трубка соединена с устройством с возможностью отсоединения вместе с как минимум одним токоприемником, и катушку, расположенную так, чтобы окружать выпускную трубку в продольном направлении, когда выпускная трубка соединена с устройством, и выполненная с возможностью приложения переменного магнитного поля к по меньшей мере одному токоприемнику, так что по меньшей мере один токоприемник генерирует тепло.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрена система для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева, включающая в себя: устройство, предназначенное для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева; и сигарету, размещенную в устройстве, причем устройство включает в себя: по меньшей мере один токоприемник, выполненный в виде удлиненной конструкции в продольном направлении сигареты и выполненный с возможностью вставки нагревателя в сигарету; выпускную трубку, включающую в себя вмещающее пространство для размещения сигареты, и отверстие, образованное на одном конце вмещающего пространства таким образом, что сигарета вставляется в вмещающее пространство, причем по меньшей мере один токоприемник расположен напротив одного конца в вмещающем пространстве, и выпускная трубка соединена с устройством с возможностью отсоединения вместе с как минимум одним токоприемником, и катушку, расположенную так, чтобы окружать выпускную трубку в продольном направлении, когда выпускная трубка соединена с устройством, и выполненная с возможностью приложения переменного магнитного поля к по меньшей мере одному токоприемнику, так что по меньшей мере один токоприемник генерирует тепло.
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поскольку в устройстве для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева согласно настоящему изобретению предусмотрен по меньшей мере один токоприемник, температура токоприемника может быть непосредственно измерена, и таким образом температуру, при которой происходит нагрев сигареты, можно контролировать более точно по сравнению со случаем, когда токоприемник вставлен в сигарету.
Поскольку выпускная труба предусмотрена в устройстве для генерирования аэрозоля, по меньшей мере один токоприемник  может быть присоединен к устройству и отсоединен от него вместе с выпускной трубой, что облегчает очистку устройства. Кроме того, выпускная труба может предотвратить загрязнение устройства каплями, вытекающими из сигареты.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
НА ФИГ. 1 представлена схема, демонстрирующая элементы, которые составляют систему для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
НА ФИГ. 2 представлена схема, объясняющая процесс нагрева сигареты для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
НА ФИГ. 3 представлена схема, демонстрирующая элементы, которые составляют устройство для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
НА ФИГ. 4 представлена схема по меньшей мере одного токоприемника, включающего в себя нагревательную часть и ненагревательную часть в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
НА ФИГ. 5 представлена схема структуры выпускной трубки, включающей по меньшей мере одно сквозное отверстие в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
НА ФИГ. 6 представлена схема структуры выпускной трубки, включающей от двух до четырех токоприемников в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
НА ФИГ. 7 представлена схема выпускной трубки, включающей фиксированную структуру в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
НА ФИГ. 8 представлена схема устройства для генерирования аэрозоля, дополнительно содержащего датчик температуры в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
НА ФИГ. 9 представлена схема устройства для генерирования аэрозоля, дополнительно содержащего источник питания и регулятор в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно аспекту настоящего описания изобретения, представлено устройство, предназначенное для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева, которое включает в себя: по меньшей мере один токоприемник, выполненный в виде удлиненной конструкции в продольном направлении сигареты, который должен быть размещен в устройстве с возможностью вставки нагревателя в сигарету; выпускную трубку, включающую в себя вмещающее пространство для размещения сигареты, и отверстие, образованное на одном конце вмещающего пространства таким образом, чтобы сигарета вставлялась в пространство, причем как минимум один токоприемник расположен напротив одного конца во вмещающем пространстве. Выпускная трубка соединена с устройством, с возможностью отсоединения, одним токоприемником. Устройство также включает катушку, расположенную так, чтобы окружать выпускную трубку в продольном направлении, когда выпускная трубка соединена с устройством и настроена для подачи переменного магнитного поля как минимум одному токоприемнику, так что по меньшей мере один токоприемник генерирует тепло.
ОСОБЕННОСТИ РАСКРЫТИЯ
Возможные варианты реализации изобретения будут подробно раскрыты ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Нижеследующее описание предназначено только для воплощения вариантов осуществления и не ограничивает объём настоящего изобретения. Следует подразумевать, что выводы, которые специалисты в данной области техники могут легко сделать из подробного описания и вариантов реализации, входят в пределы применения настоящего раскрытия изобретения.
Термины “состоят(ит) из” или “включают(ет)” не следует толковать или понимать как включающие, без исключения, все множество элементов или множество шагов, раскрытых в описании. Другими словами, следует понимать, что некоторые элементы или некоторые действия могут быть не включены или что дополнительные элементы или действия могут быть включены дополнительно.
В настоящем документе для представления различных компонентов могут использоваться термины, включающие порядковый номер, в частности «первый» или «второй», однако такая нумерация не ограничивает данные компоненты. Эти термины используются только для того, чтобы отличать один компонент от других.
В отношении терминов, применяемых при описании различных вариантов реализации изобретения, общие термины, широко используемые в настоящее время, выбирают с учетом функций структурных элементов в различных вариантах настоящего раскрытия изобретения. Однако значения терминов могут быть изменены в соответствии с целью, судебным прецедентом, появлением новой технологии и т. п. Кроме того, в некоторых случаях могут быть выбраны термины, которые обычно не используют. В таком случае значения терминов будут подробно описаны в соответствующих частях в следующем описании вариантов осуществления изобретения. Следовательно, терминам, используемым в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, следует давать определение на основании значений терминов и нижеследующего раскрытия изобретения.
Один или несколько вариантов реализации настоящего изобретения относятся к устройству и системе для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева, и подробное раскрытие вопросов касающихся следующих вариантов реализации, хорошо известных специалистам в данной области техники, будет опущено.
НА ФИГ. 1 представлена схема, демонстрирующая элементы, которые составляют систему для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
Как показано на ФИГ. 1, система 10 для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева может включать в себя устройство 100 и сигарету 200 для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева. Устройство 100 может включать в себя по меньшей мере один токоприемник 110, выпускную трубу 120 и катушку 130.
Под способом индукционного нагрева может пониматься способ генерирования тепла из магнитного материала путем приложения переменного магнитного поля, периодически изменяющего направление относительно магнитного материала таким образом, чтобы магнитный материал генерировал тепло в ответ на воздействие внешнего магнитного поля. Устройство 100 и система 10 могут генерировать аэрозоль при нагревании сигареты 200 способом индукционного нагрева.
При воздействии переменного магнитного поля на магнитный материал в магнитном материале могут иметь место потери энергии, обусловленные потерями на вихревые токи и гистерезис, и потерянная энергия может высвобождаться из магнитного материала в форме тепловой энергии. Чем больше амплитуда или частота переменного магнитного поля, приложенного к магнитному материалу, тем больше тепловой энергии может быть выделено из магнитного материала. Соответственно, устройство 100 может нагревать сигарету 200, используя тепловую энергию, излучаемую магнитным материалом, путем воздействия магнитного поля на магнитный материал.
Магнитный материал, выделяющий тепло под действием внешнего магнитного поля, может содержать токоприемник. Устройство 100 может включать в себя по меньшей мере один токоприемник 110, который генерирует тепло под воздействием внешнего магнитного поля. Устройство 100 может производить нагрев сигареты 200 путем приложения магнитного поля к токоприемнику 110.
Устройство 100 может включать в себя катушку 130, которая прикладывает магнитное поле к токоприемнику 110. Устройство 100 может генерировать переменное магнитное поле, приложенное к токоприемнику 110, путем подачи переменного тока на катушку 130.
Устройство 100 может включать в себя выпускную трубку 120. Выпускная трубка 120 может включать в себя пространство для размещения сигареты 200. Токоприемник 110, нагревающий сигарету 200, размещенную в выпускной трубке 120, может быть расположен на внутреннем конце пространства размещения. Соответственно, токоприемник 110 может быть отсоединен от аппарата 100 вместе с выпускной трубкой 120.
В устройстве 100 и системе 10 токоприемник 110 может быть предусмотрен в аппарате 100 вместо того, чтобы быть включенным в сигарету 200. Поскольку токоприемник 110 предусмотрен в устройстве 100, а не внутри сигареты 200, могут быть различные преимущества. Например, аэрозоль и ароматизатор из сигареты 200 могут подаваться более равномерно, поскольку сигарета не содержит никаких материалов токоприемника. Кроме того, температура токоприемника 110 может быть измерена непосредственно, поэтому точность контроля температуры может быть улучшена.
НА ФИГ. 2 представлена схема, объясняющая процесс нагрева сигареты для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
Как показано на ФИГ. 2, сигарета 200 содержит табачный стержень 210 и фильтрующий стержень 220. На ФИГ. 2 фильтрующий стержень 220 проиллюстрирован как состоящий из одной области, но не ограничен ею, и фильтрующий стержень 220 может состоять из множества сегментов. Например, фильтрующий стержень 220 может содержать первый сегмент для охлаждения аэрозоля и второй сегмент для фильтрации определенного компонента, содержащегося в аэрозоле. Кроме того, фильтрующий стержень 220 может дополнительно содержать по меньшей мере один сегмент, выполненный с возможностью осуществления других функций.
Сигарета 200 может быть упакована по меньшей мере в одну обертку 240. Обертка может содержать по меньшей мере одно отверстие, через которое может поступать наружный воздух или выходить внутренний воздух. Например, сигарета 200 может быть упакована в одну обертку 240. В другом примере сигарета 200 может быть упакована в две и более обертки 240. Конкретнее, табачный стержень 210 может быть упакован в первую обертку, а фильтрующий стержень 220 может быть упакован во вторую обертку. Табачный стержень 210 и фильтрующий стержень 220, упакованные в различные обертки, соединены друг с другом, и сигарета 200 может быть полностью переупакована третьей оберткой.
Табачный стержень 210 может содержать материал, генерирующий аэрозоль. Например, материал, генерирующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере один из следующих компонентов: глицерин, пропиленгликоль, этиленгликоль, дипропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль и олеиловый спирт; возможны и другие составляющие. Кроме того, табачный стержень 210 может содержать другие добавки, такие как ароматизатор, смачиватель и/или органическую кислоту. Кроме того, жидкий ароматизатор, в частности ментол или увлажнитель, может быть добавлен в табачный стержень 210 путем его распыления на табачный стержень 210.
Табачный стержень 210 может быть изготовлен различными способами. Например, табачный стержень 210 может быть сформирован с использованием листа или пучков. В качестве альтернативы табачный стержень 210 может быть изготовлен из кусочков табака, образованных путем тонкой нарезки табачного листа.
Также табачный стержень 210 может быть окружен теплопроводящим материалом. Например, теплопроводящий материал может представлять собой, помимо прочего, металлическую фольгу, такую как, например, алюминиевая фольга. Теплопроводный материал, окружающий табачный стержень 210, может равномерно рассеивать тепло, передаваемое табачному стержню 210, тем самым улучшая теплопроводность табачного стержня 210. Соответственно, аромат аэрозоля, генерируемого из табачного стержня 210, может быть улучшен.
Фильтрующий стержень 220 может представлять собой фильтр из ацетата целлюлозы. Фильтрующий стержень 220 может быть выполнен в различных формах. Например, фильтрующий стержень 220 может иметь форму полого цилиндра или полой трубки. В качестве альтернативы, фильтрующий стержень 220 может иметь форму утопленного стержня с полостью. Если фильтрующий стержень 220 состоит из нескольких сегментов, то некоторые сегменты могут иметь различную форму.
Фильтрующий стержень 220 может быть изготовлен для генерирования аромата из фильтрующего стержня 220. Например, ароматизирующая жидкость может быть распылена на фильтрующий стержень 220, или отдельное волокно, на которое наносится ароматизирующая жидкость, может быть вставлено в фильтрующий стержень 220.
Фильтрующий стержень 220 может содержать по меньшей мере одну капсулу 230. В этом случае капсула 230 может генерировать аромат или аэрозоль. Например, капсула 230 может иметь структуру, в которой жидкий наполнитель, содержащий ароматизирующий материал, обернут пленкой. Капсула 230 может иметь, в частности, сферическую форму или форму цилиндра.
Если фильтрующий стержень 220 содержит сегмент охлаждения аэрозоля, сегмент охлаждения может содержать полимерный или биологически разлагаемый полимерный материал. Например, сегмент охлаждения может быть изготовлен только из чистой полимолочной кислоты. В качестве альтернативы, сегмент охлаждения может быть выполнен из ацетат-целлюлозного фильтра, содержащего множество перфораций. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим, и сегмент охлаждения может включать в себя структуру и материал для охлаждения аэрозоля.
НА ФИГ. 3 представлена схема, демонстрирующая элементы, которые составляют систему для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
Как показано на ФИГ. 3, устройство 100 для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева может включать по меньшей мере один токоприемник 110, выпускную трубку 120 и катушку 130. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим, и другие элементы общего назначения могут быть дополнительно включены в устройство 100 в дополнение к элементам, показанным на ФИГ. 3.
Токоприемник 110 может быть выполнен в виде удлиненной конструкции, проходящей продольно сигарете 200, размещенной в устройстве 100. Продольное направление может относиться к осевому направлению цилиндрической формы сигареты 200. Токоприемник 110 может проходить в продольном направлении и иметь длину, соответствующую по меньшей мере части длины сигареты 200.
Первый токоприемник 110 может быть вставлен в сигарету 200 для нагревания сигареты 200. Токоприемник 110 может быть выполнен в виде удлиненной конструкции стержневой или остроконечной формы. Как показано на ФИГ. 3, конечная часть токоприемника 110, вставленного в сигарету 200, может иметь коническую или многоугольную форму, которая становится более узкой к концу, так что токоприемник 110 может быть легко вставлен в сигарету 200. Токоприемник 110, вставленный в сигарету 200, может нагреваться за счет катушки 130 для нагрева сигареты 200.
Токоприемник 110 может содержать металл или углерод. В состав токоприемника 110 может входить по меньшей мере один из следующих материалов: феррит, ферромагнитный сплав, нержавеющая сталь и алюминий (Al). Кроме того, токоприемник 110 может включать по меньшей мере один из материалов: графит, молибден, карбид кремния, ниобий, никелевый сплав, металлическую пленку, керамику, такую как цирконий, переходный металл, такой как никель (Ni) или кобальт (Co), и металлоид, такой как бор (B) или фосфор (P).
Выпускная трубка 120 может включать в себя вмещающее пространство 121 для размещения сигареты 200 и отверстие 122, открывающееся наружу с одного конца вмещающего пространства 121, так что сигарета 200 помещается в пространство 121. Поскольку сигарета 200 помещается в вмещающее пространство 121, то в сигарету 200 может быть вставлен в токоприемник 110.
Токоприемник 110 может быть расположен на другом конце вмещающего пространства 121 напротив первого конца вмещающего пространства 121. В частности, токоприемник 110 может быть расположен на другом конце вмещающего пространства 121, соответствующего нижней поверхности выпускной трубки 120. Кроме того, токоприемник 110 может быть расположен в центральной части нижней поверхности выпускной трубки 120, и, соответственно, сигарета 200, размещенная в вмещающем пространстве 121, может равномерно нагреваться.
Выпускная трубка 120 может соединяться, с возможностью отсоединения, с устройством 100 для генерирования аэрозоля. Выпускная трубка 120 может быть вставлена и помещена в пространство, образованное в устройстве 100. С этой целью поперечные сечения выпускной трубки 120 и устройства 100, когда плоскость сечения перпендикулярна продольному направлению выпускной трубки 120 и устройства 100, могут быть одинаковыми или практически одинаковыми.
Токоприемник 110, расположенный на другом конце вмещающего пространства 121, может быть соединен с устройством 100 вместе с выпускной трубкой 120 с возможностью отсоединения. Токоприемник 110 может быть установлен в устройстве 100, токоприемник 110 не может быть непосредственно установлен в устройстве 100, но может быть установлен в выпускной трубке, входящей в устройство 100. Когда выпускная трубка 120 присоединена к устройству 100, токоприемник 110 также может быть присоединен к устройству 100 для работы в составе устройства 100, и когда выпускная трубка 120 отсоединена от устройства 100, токоприемник 110 также может быть отсоединен от устройства 100.
Сигарета 200 может быть отсоединена от аппарата 100 вместе с выпускной трубкой 120. Перед началом курения сигарета 200 может быть помещена в устройство 100 с выпускной трубкой 120, а после окончания курения сигарета 200 может быть отсоединена от устройства 100 с выпускной трубкой 120.
Выпускная трубка 120 может дополнительно включать в себя фиксатор 123, расположенный вокруг одного конца вмещающего пространства 121. Фиксатор 123 может быть опорным средством, позволяющим выпускной трубке 120 вставляться только в определенное положение в устройстве 100. Степень размещения выпускной трубки 120 в устройстве 100 может быть ограничена фиксатором 123. Кроме того, фиксатор 123 может быть средством захвата, удерживаемым пользователем устройства 100 при отсоединении выпускной трубки 120 от устройства 100 или при присоединении выпускной трубки 120 к устройству 100.
Поскольку выпускная трубка 120 и токоприемник 110, размещенные в выпускной трубке 120, соединены с устройством 100 с возможностью отсоединения, чистка устройства 100 может быть упрощена. В частности, чистка токоприемника 110, который вставляется в сигарету 200 и нагревает табачную среду, может быть выполнена более быстро. Кроме того, даже если токоприемник 110 или выпускная трубка 120 достигают истечения срока годности или повреждены, токоприемник 110 или выпускная трубка 120 могут быть заменены без разборки устройства 100.
Техническое обслуживание и ремонт устройства 100 упрощается с точки зрения очистки и замены деталей. В частности, можно предотвратить накопление табачных остатков из-за повторного курения на устройстве 100, так что качество аэрозоля, обеспечиваемого устройством 100, может быть улучшено.
Выпускная трубка 120 может быть выполнена из материала, обладающего теплоизоляцией и термостойкостью. Поскольку токоприемник 110, генерирующий тепло для нагрева сигареты 200, расположен в выпускной трубке 120, выпускная трубка 120 может быть выполнена из материала, обладающего термостойкостью, так что выпускная труба 120 не подвергается деформации и повреждению под воздействием нагрева. Кроме того, выпускная трубка 120 может быть выполнена из материала, обладающего теплоизоляцией, так что избыточное тепло не передается пользователю при курении на аппарате 100.
Например, выпускная трубка 120 может включать по меньшей мере один материал: полипропилен (PP), полиэфирэфиркетон (PEEK), полиэтилен (PE), полиимид,  пластмассу на основе сульфона, пластмассу на основе фтора и арамид. Пластмасса на основе сульфона может включать такие смолы, как полиэтиленсульфон и полифениленсульфид, а пластмасса на основе фтора может включать политетрафторэтилен (тефлон).
Катушка 130 может быть расположена в устройстве 100 таким образом, что катушка 130 наматывается вокруг выпускной трубки 120 в продольном направлении, когда выпускная трубка 120 соединена с устройством 100. Катушка 130 может быть расположена в положении, когда выпускное устройство 120 окружено катушкой 130, когда выпускная трубка 120 размещена внутри устройства 100. Катушка 130 может проходить вдоль продольного направления, чтобы иметь длину, соответствующую по меньшей мере части стороны выпускной трубки 120.
Катушка 130, имеющая длину, соответствующую по меньшей мере части стороны выпускной трубы 120, может быть расположена в положении, соответствующем токоприемнику 110, и иметь размер в соответствии с токоприемником 110. В качестве альтернативы, по отношению к длине, проходящей в продольном направлении, длина катушки 130 может быть больше или меньше длины токоприемника 110 в соответствии с требованиями конструкции.
Например, катушка 130 может быть оснащена соленоидом. Катушка 130 может содержать соленоид, намотанный вдоль внутренней стенки пространства, в котором размещена выпускная трубка 120, и выпускная трубка 120 может быть помещена в соленоид. Материал провода, образующего соленоид, может содержать медь (Cu). Однако настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом. Материал провода, образующего соленоид, может быть материалом с низким удельным сопротивлением, позволяющим проходить высокому току. Материал провода может быть любым из сплавов, включая серебро (Ag), золото (Au), алюминий (Al), вольфрам (W), цинк (Zn) и никель (Ni).
Катушка 130 может прикладывать переменное магнитное поле к токоприемнику 110 с возможностью генерирования тепла токоприемником 110. Когда ток подается на катушку 130 в направлении по часовой стрелке, внутри катушки 130 может быть сформировано магнитное поле, имеющее одно из продольных направлений, а когда ток подается на катушку 130 в направлении против часовой стрелки, в катушке 130 может быть сформировано магнитное поле, имеющее противоположное направление. Соответственно, переменное магнитное поле, направление которого периодически изменяется, может формироваться внутри катушки 130, когда переменный ток, направление которого периодически изменяется, подается на катушку 130, и катушка 130 может подавать переменное магнитное поле на токоприемник 110, расположенный в катушке 130.
Когда переменное магнитное поле катушки 130 приложено к токоприемнику 110, токоприемник 110 может генерировать тепло. В частности, тепловая энергия может излучаться из токоприемника 110 за счет вихревых потерь тока и гистерезисных потерь из-за переменного магнитного поля. Сигарета 200, размещенная в устройстве 100, может подвергаться нагреву тепловой энергией, испускаемой токоприемником 110.
НА ФИГ. 4 представлена схема токоприемника, включающую в себя нагревательную часть и ненагревательную часть в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
Как показано на ФИГ. 4, представлена сигарета 200, размещенная в устройстве 100, и пример поперечного сечения устройства 100, вмещающего сигарету 200.
Токоприемник 110 может включать нагревательную часть 111 и ненагревательную часть 112. Нагревательная часть 111 может быть расположена на участке, который контактирует с участком размещения табака в сигарете 200, и нагревательная часть 111 может генерировать тепло за счет катушки 130. Ненагревательная часть 112 может быть расположена на остальной части токоприемника 110, отличной от нагревательной части 111.
Распределение и соотношение конфигурации нагревательной части 111 и ненагревательной части 112, образующих токоприемник 110, могут быть изменены. Например, в отличие от модели, показанной на ФИГ. 4, токоприемник 110 может быть выполнен в виде конструкции, в которой нагревательная часть расположена между ненагревательными частями, расположенными на обоих концах.
Нагревательная часть 111 может быть выполнена из ферромагнитного материала. Ферромагнитный материал может приобретать магнитные свойства в направлении внешнего магнитного поля и может поддерживать магнитный момент даже после удаления внешнего магнитного поля. Например, ферромагнитный материал может быть любым из или сплавом, включающим по меньшей мере один из элементов железа (Fe), никеля (Ni) и кобальта (Co).
Нагревательная часть 111, сформированная из ферромагнитного материала, может генерировать тепло переменным магнитным полем, приложенным катушкой 130. Нагревательная часть 111 может нагреваться до температуры 450 °С или более посредством переменного магнитного поля. Как вариант, нагревательная часть 111 может нагреваться в диапазоне от 200 °С до 300 °С. Температура нагрева нагревательной части 111 может регулироваться амплитудой и/или частотой переменного магнитного поля, приложенного катушкой 130, а также может изменяться конфигурацией ферромагнитного материала, образующего нагревательную часть 111.
Ненагревательная часть 112 может быть выполнена из неферромагнитного материала. Например, ненагревательная часть 112 может быть выполнена по меньшей мере из одного диамагнитного материала и парамагнитного материала. Диамагнитный материал может приобретать магнитные свойства в направлении, противоположном внешнему магнитному полю. Парамагнитный материал может частично приобретать магнитные свойства в направлении внешнего магнитного поля, но теряет свой магнитный момент, когда внешнее магнитное поле исчезает.
Когда переменное магнитное поле прикладывается катушкой 130, диамагнитный материал может не нагреваться, и парамагнитный материал может иметь меньшую степень нагрева по сравнению с ферромагнитным материалом. Например, парамагнитный материал может включать в свой состав по меньшей мере один из элементов алюминия (Al), олова (Sn), платины (Pt) и иридия (Ir). Диамагнитный материал может включать в свой состав такие металлы, как висмут (Bi), свинец (Pb) и ртуть (Hg), медь (Cu), графит (C), золото (Au) и серебро (Ag), которые не являются переходными металлами.
Нагревательная часть 111 может быть расположена в положении, соответствующем участку размещения табака в сигарете 200. Как показано на ФИГ. 4, высота, на которой нагревательная часть 111 образуется в токоприемнике 110, может соответствовать высоте табачного стержня 210, входящего в сигарету 200. Соответственно, нагревательная часть 111 может быть расположена на участке, где токоприемник 110, вставленный в сигарету 200, контактирует с частью табачной среды, которая является частью сигареты 200.
Катушка 130 может быть выполнена размером, которым соответствует нагревательному участку 111, и может быть расположена в положении согласно нагревательному участку 111. Катушка 130 может проходить в продольном направлении, будучи намотанной вокруг боковой стороны выпускной трубки 120 В частности, высота катушки 130, проходящей в продольном направлении, может соответствовать высоте нагревательной части 111, находящейся в токоприемнике 110.
Поскольку нагревательная часть 111, табачный стержень 210 и катушка 130 расположены так, чтобы соответствовать друг другу по размеру и положению, катушка 130 может нагревать нагревательную часть 111. Соответственно, эффективность нагрева табачного стержня 210 нагревательной частью 111 может быть увеличена, и, таким образом, потребление энергии, затрачиваемой аппаратом 100 на генерирование аэрозоля из сигареты 200, может быть уменьшено.
НА ФИГ. 5 представлена схема выпускной трубки, включающей по меньшей мере одно сквозное отверстие в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
Как показано на ФИГ. 5, выпускная трубка 120, включающая по меньшей мере одно сквозное отверстие 124. Сквозное отверстие 124 может быть образовано для ввода внешнего воздуха в выпускную трубку 120 с образованием воздушного потока, проходящего через внутреннюю часть сигареты 200.
Сквозное отверстие 124 может быть выполнено на нижней поверхности выпускной трубки 120 и боковой поверхности выпускной трубки 120. Сквозное отверстие 124 может быть образовано на боковой поверхности выпускной трубки 120 в положении, соответствующем табачному стержню 210, размещенному в выпускной трубке 120. Внешний воздух, введенный через сквозное отверстие 124, может образовывать воздушный поток, проходящий через табачный стержень 210.
Внешний воздух может поступать в устройство 100 через внешний воздухозаборник, образованный в устройстве 100, и внешний воздух, поступающий в устройство 100, может быть введен в выпускную трубку 120 через сквозное отверстие 124 и затем введен в сигарету 200. Кроме того, внешний воздух может поступать в зазор между боковой стороной выпускной трубки 120 и устройством 100, а затем может быть введен в сквозное отверстие 124, образованное на боковой стороне выпускной трубки 120.
Сквозное отверстие 124, образованное в выпускной трубке 120, может быть использовано не только для подачи внешнего воздуха в выпускную трубу 120, но и для очистки выпускной трубы 120 и токоприемника 110 после отсоединения выпускной трубы 120 от аппарата 100. Даже если остаток табака накапливается в выпускной трубке 120 при повторном курении, его можно легко удалить из выпускной трубы 120 и токоприемника 110 через сквозное отверстие 124.
НА ФИГ. 6 представлена схема структуры выпускной трубки, включающей от двух до четырех токоприемников в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
Как показано на ФИГ. 6, представлена выпускная трубка 120, имеющая от двух до четырех токоприемников 110. Изображение 610 представляет собой поперечное сечение выпускной трубки 120, имеющей два токоприемника 110, которые видны в направлении 600. Изображение 620 представляет собой поперечное сечение выпускной трубки 120, имеющей три токоприемника (не видны на ФИГ. 6), которые видны сверху, изображение 630 является примером поперечного сечения выпускной трубки 120, имеющей четыре токоприемника (не видны на ФИГ. 6), которые видны сверху.
Как показано на изображениях 610, 620 и 630, выпускная трубка 120 может включать от двух до четырех токоприемников 110. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом. Выпускная трубка 120 может включать в себя другое возможное количество токоприемников, помимо двух, трех или четырех.
Включив от двух до четырех токоприемников 110 в выпускную трубку 120, нагрев сигареты 200 может осуществляться более равномерно. Когда в выпускной трубке 120 предусмотрен один токоприемник, часть табака в табачном стержне 210, находящаяся вблизи токоприемника, подвергается сильному нагреву, а часть, удаленная от токоприемника, может подвергаться слабому нагреву. С другой стороны, за счет увеличения числа токоприемников, предусмотренных в выпускной трубке 120, табак может подвергаться равномерному нагреву по всему табачному стержню 210.
При изменении количества токоприемников 110, входящих в выпускную трубку 120, форма токоприемника 110 также может быть изменена. Например, для того чтобы предотвратить чрезмерный нагрев большим количеством токоприемников 110, токоприемник 110 может быть сконструирован таким образом, чтобы толщина или площадь поперечного сечения токоприемников 110 уменьшались.
НА ФИГ. 7 представлена схема выпускной трубки, включающей фиксированную структуру в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
Как показано на ФИГ. 7, представлены примеры выпускной трубки 120, включающей фиксирующий элемент для крепления выпускной трубки 120 к устройству 100. Когда выпускная трубка 120 включает в себя фиксирующий элемент, устройство 100 может также включать в себя элемент, который взаимодействует с фиксатором выпускной трубки 120 для фиксации выпускной трубки 120.
Например, выпускная трубка 120 может включать в себя фиксатор 125, и, соответственно, устройство 100 может включать в себя конструкцию 105. Фиксатор 125 может иметь выступ или выпуклую часть, а конструкция 105 может иметь паз или углубление, так что выпускная трубка 120 может быть зафиксирована на устройстве 100. Фиксатор 125 и конструкция 105 могут быть изготовлены из материала, обладающего пластичностью и эластичностью, так что фиксатор 125 и конструкция 105 могут быть деформированы, с возможностью присоединения выпускной трубки 120 к устройству 100 или отсоединения от него, а затем могут быть возвращены в исходное состояние.
Другим примером служит то, что выпускная трубка 120 может включать в себя фиксатор 126, и, соответственно, устройство 100 может включать в себя конструкцию 106. Один элемент фиксатора 126 и структуры 106 может быть постоянным магнитом, а другой элемент фиксатора 126 и структуры 106 может быть металлическим материалом, притягиваемым к постоянному магниту постоянным магнитом.
Другим примером служит то, что выпускная трубка 120 может включать в себя фиксатор 127, и, соответственно, устройство 100 может включать в себя конструкцию 107. Фиксатор 127 и конструкция 107 могут иметь в своем составе такие детали, как болты и гайки, которые соединены друг с другом закручиванием, как, например, пробка бутылки. Один из фиксаторов 127 и соответствующая конструкция 107 могут включать спиральную канавку, а другой может включать спиральный выступ, так что фиксатор 127 может входить в зацепление с конструкцией 107 посредством резьбы.
Поскольку выпускная трубка 120 включает в себя фиксатор 127, выпускная трубка 120 может регулироваться фиксатором, и, таким образом, выпускная трубка 120 может быть предотвращена от непреднамеренного отделения от устройства 100.
Фиксатор для крепления выпускной трубки 120 к устройству 100 проиллюстрирован вблизи одного конца выпускной трубки 120, на котором расположена опора 123, но расположение фиксатора не ограничено им. Фиксатор выпускной трубки 120 и конструкция устройства 100 могут соединяться в любом подходящем месте, где соприкасаются выпускная трубка 120 и устройство 100.
В дополнение к фиксатору для крепления выпускной трубки 120 к устройству 100, отдельная конструкция, облегчающая отсоединение выпускной трубки 120 от устройства 100, может быть дополнительно включена в выпускную трубку 120. Например, выпускная трубка 120 может включать в себя в гибкий корпус в качестве отдельной конструкции, который деформируется в направлении, в котором выпускная трубка 120 прикреплена к устройству 100. Когда выпускная труба 210 прикреплена к устройству 100, тем самым прикладывается восстанавливающая сила к выпускной трубке 120 в направлении, в котором выпускная труба 120 отделена от устройства 100.
НА ФИГ. 8 представлена схема устройства для генерирования аэрозоля, дополнительно содержащего датчик температуры в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
Как показано на ФИГ. 8, устройство 100 может дополнительно включать датчик температуры 140, который измеряет температуру токоприемника 110. Датчик температуры 140 может измерять температуру токоприемника 110 напрямую или обходным путем. Датчик температуры 140 может содержать датчик такого типа, на который не влияет магнитное поле, приложенное катушкой 130.
Как показано на ФИГ. 8, токоприемник 110 может проникать через нижнюю поверхность выпускной трубки 120, так что температура токоприемника 110 может быть измерена датчиком температуры 140. Соответственно, датчик температуры 140 может непосредственно контактировать с токоприемником 110 и может измерять температуру токоприемника 110.
В другом примере устройство 100 может дополнительно включать электрический контакт (не показан) для электрического соединения токоприемника 110, прикрепленного к устройству 100 вместе с выпускной трубкой 120, которая соединена с устройством 100, и датчик температуры 140 может измерять температуру электрического контакта. Температура токоприемника 110 может быть измерена по температуре электрического контакта, измеренной датчиком температуры 140. Например, устройство 100 может включать в себя электрический контакт, расположенный между токоприемником 110 и датчиком температуры 140, для соединения токоприемника 110 с датчиком температуры 140 . Электрический контакт может быть выполнен из материала, обладающего высокой теплопроводностью, чтобы иметь температуру, соответствующую температуре токоприемника 110. В качестве альтернативы электрический контакт может находиться в выпускной трубе 120, а не в устройстве 100.
Когда электрический контакт обеспечен, он может быть использован для проверки состояния токоприемника 110. Например, можно определить, присоединен ли токоприемник 110 к устройству 100 на основе испытания током через электрический контакт.
В качестве другого примера датчик температуры 140 может включать инфракрасный датчик (не показан), который измеряет температуру токоприемника 110 без прямого контакта с токоприемником 110. Когда температура токоприемника 110 измеряется через инфракрасный датчик, может не потребоваться конструкция для подключения токоприемника 110 к датчику температуры 140, что делает конструкцию устройства 100 компактной.
В отличие от обычной конструкции, в которой токоприемник включен в сигарету, согласно варианту осуществления, токоприемник 110 может быть непосредственно включен в устройство 100 вместо того, чтобы быть включенным в сигарету 200. Таким образом, температура токоприемника 110 может быть измерена напрямую. Соответственно, поскольку температура токоприемника 110 может регулироваться на основе температуры, измеренной датчиком температуры 140, температуру нагрева сигареты 200 можно регулировать более точно, и качество аэрозоля, генерируемого сигаретой 200, может быть улучшено.
НА ФИГ. 9 представлена схема устройства для генерирования аэрозоля, дополнительно содержащего источник питания и регулятор в соответствии с некоторыми вариантами реализации.
Как показано на ФИГ. 9, устройство 100 может дополнительно включать источник питания 150 и контроллер 160. Источник питания 150 может подавать питание на катушку 130, а контроллер 160 может управлять питанием, подаваемым на катушку 130.
Источник питания 150 может включать в себя аккумулятор, подающую постоянный ток на устройство 100, и преобразователь, преобразующий постоянный ток, подаваемый от аккумулятора, в переменный ток для катушки 130.
Преобразователь может включать в себя фильтр нижних частот, который выполняет фильтрацию постоянного тока, подаваемого от аккумулятора, и выводит переменный ток, подаваемый на катушку 130. Преобразователь может также содержать усилитель для усиления постоянного тока, подаваемого от аккумулятора. Например, преобразователь может быть усилителем класса D, включающим усилитель и сеть нагрузки, составляющую фильтр нижних частот. Когда преобразователь является усилителем класса D, катушка 130 может быть индуктором, включенным в сеть нагрузки усилителя класса D.
Контроллер 160 может быть выполнен в виде матрицы из нескольких логических элементов или комбинации микропроцессора общего назначения и памяти, в которой хранится программа, исполняемая в микропроцессоре. Кроме того, контроллер 160 может содержать несколько обрабатывающих элементов.
Контроллер 160 может управлять электрической энергией, подаваемой на катушку 130. Когда датчик температуры 140 дополнительно включен в устройство 100, контроллер 160 может управлять питанием, подаваемым на катушку 130, на основе температуры токоприемника 110, измеренной датчиком температуры 140.
Контроллер 160 может регулировать по меньшей мере одну амплитуду и частоту переменного магнитного поля, приложенного к токоприемнику 110, управляя питанием, подаваемым на катушку 130. Когда по меньшей мере одна из амплитуд и частот переменного магнитного поля, приложенного к токоприемнику 110, регулируется, то тепловая энергия, излучаемая токоприемником 110, также может регулироваться. Таким образом, контроллер 160 может управлять питанием, подаваемым на катушку 130 с целью регулирования температуры, при которой нагревается сигарета 200.
Амплитуда и частота переменного магнитного поля, приложенного к токоприемнику 110, могут контролироваться путем регулирования амплитуды и частоты переменного тока, приложенного к катушке 130. Контроллер 160 может регулировать амплитуду и частоту переменного магнитного поля, приложенного к токоприемнику 110, регулируя амплитуду и частоту переменного тока, приложенного к катушке 130. Таким образом, температура, при которой происходит нагрев 200, может регулироваться.
Контроллер 160 может непосредственно управлять амплитудой и частотой переменного тока, подаваемого на катушку 130, но может также регулировать амплитуду и частоту переменного тока, подаваемого на катушку 130, управляя постоянным током, подаваемым от аккумулятора. Например, контроллер 160 может выполнять широтно-импульсную модуляцию для импульса постоянного тока с помощью постоянного тока, подаваемого от аккумулятора. Поскольку импульс постоянного тока модулируется перед входом в преобразователь, частота выходного переменного тока может регулироваться. Кроме того, контроллер 160 может усиливать импульс постоянного тока, полученный от постоянного тока аккумулятора через усилитель. Поскольку импульс постоянного тока усиливается перед входом в преобразователь, амплитуда выходного сигнала переменного тока от преобразователя может регулироваться.
Контроллер 160 может управлять питанием, подаваемым на катушку 130, на основе сравнения между температурой, измеренной датчиком температуры 140, и эталонной температурой. Например, контроллер 160 может вычислить ошибку, указывающую на разницу между эталонной температурой и температурой, измеренной датчиком температуры 140. Контроллер 160 может выполнять управление с обратной связью с помощью способа PID на основе по меньшей мере одного из компонентов, пропорционального ошибке, компонента, пропорционального интегральному значению ошибки, и компонента, пропорционального разностному значению ошибки.
В устройстве 100 согласно настоящему изобретению по меньшей мере один токоприемник 110 может быть включен в устройство 100, а не вовнутрь сигареты 200 таким образом, что температура токоприемника 110 может быть непосредственно измерена, и контроллер 160 может управлять температурой нагрева сигареты 200 на основе измеренной температуры. Таким образом, температура, при которой происходит нагрев сигареты 200, может оставаться постоянной, и качество аэрозоля, получаемого из сигареты 200, может быть улучшено.
Хотя варианты реализации были подробно описаны выше, сфера применения настоящего изобретения не ограничивается этим, и различные модификации и улучшения, выполненные специалистами в данной области с использованием основной цели настоящего изобретения, определенной в нижеследующей формуле изобретения, также относятся к сфере применения настоящего изобретения.