УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩИЕ АЭРОЗОЛЬ
AEROSOL GENERATING DEVICE AND SYSTEM

Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, имеющему индукционную катушку, выполненную с возможностью контакта с изделием, генерирующим аэрозоль. Настоящее изобретение также относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль.
В уровне техники предложен ряд электрических систем, генерирующих аэрозоль, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, имеющее электрический нагреватель, используется для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, такого как табачный штранг. Одной из целей таких систем, генерирующих аэрозоль, является снижение количества известных вредных компонентов дыма, образующихся в результате горения и пиролитической деградации табака в обычных сигаретах. Обычно субстрат, генерирующий аэрозоль, предусмотрен как часть изделия, генерирующего аэрозоль, которая вставлена в камеру или полость в устройстве, генерирующем аэрозоль. В некоторых известных системах, для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, до температуры, при которой он способен выделять летучие компоненты, способные образовывать аэрозоль, резистивный нагревательный элемент, такой как нагревательная пластина, вставлен в субстрат, образующий аэрозоль, или расположен вокруг него, когда изделие размещено в устройстве, генерирующем аэрозоль. В других системах, генерирующих аэрозоль, вместо резистивного нагревательного элемента используется индуктивный нагреватель. Индуктивный нагреватель обычно содержит индуктор, образующий часть устройства, генерирующего аэрозоль, и электропроводный элемент в виде токоприемника внутри устройства, генерирующего аэрозоль, размещенный таким образом, что он находится в тепловой близости к субстрату, образующему аэрозоль. Во время использования индуктор генерирует переменное магнитное поле для генерирования вихревых токов и потерь на гистерезис в элементе в виде токоприемника, вызывая нагревание элемента в виде токоприемника, тем самым нагревая субстрат, образующий аэрозоль.
Системы индукционного нагрева основаны на индукционном переносе энергии от индуктора к элементу в виде токоприемника. Было бы желательно предоставить устройство, генерирующее аэрозоль, которое улучшает перенос энергии от индуктора к элементу в виде токоприемника.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предусмотрено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее корпус, определяющий камеру для размещения по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль, и индукционную катушку, по меньшей мере частично расположенную внутри камеры. Устройство, генерирующее аэрозоль, также содержит блок питания и контроллер, соединенный с индукционной катушкой и выполненный с возможностью подачи переменного электрического тока на индукционную катушку, таким образом, при использовании, индукционная катушка генерирует переменное магнитное поле для индукционного нагрева элемента в виде токоприемника и, тем самым, нагрева по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в камере.
В контексте данного документа термин «продольный» используется для описания направления вдоль главной оси устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующее аэрозоль, а термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению. В отношении камеры или индукционной катушки термин «продольный» означает направление, в котором изделие, генерирующее аэрозоль, вставляется в камеру или индукционную катушку, а термин «поперечный» означает направление, перпендикулярное направлению, в котором изделие, генерирующее аэрозоль, вставляется в камеру или индукционную катушку.
В контексте данного документа термин «ширина» относится к основному размеру в поперечном направлении компонента устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, в конкретном месте вдоль его длины. Термин «толщина» относится к размеру компонента устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, в поперечном направлении, перпендикулярном ширине.
В контексте данного документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» означает субстрат, обладающий способностью к высвобождению летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут быть высвобождены путем нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, является частью изделия, генерирующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «изделие, генерирующее аэрозоль» означает изделие, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, обладающий способностью к высвобождению летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может быть изделием, которое генерирует аэрозоль, непосредственно вдыхаемый пользователем, затягивающимся или делающим затяжку из мундштука на ближнем или пользовательском конце системы. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть одноразовым. Изделие, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, содержащий табак, называется табачной палочкой.
В контексте данного документа термин «устройство, генерирующее аэрозоль» означает устройство, которое взаимодействует с изделием, генерирующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля.
В контексте данного документа термин «система, генерирующая аэрозоль» означает сочетание изделия, генерирующего аэрозоль, как описано и проиллюстрировано далее в данном документе, и устройства, генерирующего аэрозоль, как описано и проиллюстрировано далее в данном документе. В системе, генерирующей аэрозоль, изделие, генерирующее аэрозоль и устройство, генерирующее аэрозоль, взаимодействуют для генерирования вдыхаемого аэрозоля.
В контексте данного документа термин «удлиненный» означает компонент, имеющий длину, которая больше, чем его ширина и толщина, например, вдвое больше.
В контексте данного документа термин «элемент в виде токоприемника» означает электропроводный элемент, нагревающийся при воздействии на него изменяющегося магнитного поля. Это может быть результатом вихревых токов, вызванных в элементе в виде токоприемника, потерь на гистерезис или как вихревых токов, так и потерь на гистерезис. При использовании элемент в виде токоприемника находится в тепловом контакте или непосредственной тепловой близости к субстрату, образующему аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в индукционной катушке устройства, генерирующего аэрозоль. Таким способом, субстрат, образующий аэрозоль, нагревается элементом в виде токоприемника во время использования таким образом, что образуется аэрозоль. Элемент в виде токоприемника может образовывать часть устройства, генерирующего аэрозоль, или часть изделия, генерирующего аэрозоль.
Преимущественно использование индукционного нагрева вместо резистивного нагрева может обеспечивать улучшенное преобразование энергии из-за потерь энергии, связанных с резистивным нагревателем, в частности, потерь, вызванных контактным сопротивлением в местах соединений между резистивным нагревателем и блоком питания.
Преимущественно размещение индукционной катушки по меньшей мере частично внутри камеры может сократить или минимизировать расстояние между индукционной катушкой и элементом в виде токоприемника. Преимущественно размещение индукционной катушки по меньшей мере частично внутри камеры может устранить любые промежуточные материалы между индукционной катушкой и изделием, генерирующим аэрозоль. Преимущественно один или оба данных признака могут максимизировать индукционный перенос энергии от индукционной катушки к элементу в виде токоприемника. Это может быть особенно значимо в вариантах осуществления, в которых элемент в виде токоприемника располагается внутри изделия, генерирующего аэрозоль, во время использования.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать элемент в виде токоприемника, расположенный по меньшей мере частично внутри индукционной катушки. Преимущественно обеспечение как индукционной катушки, так и элемента в виде токоприемника в качестве частей устройства, генерирующего аэрозоль, делает возможным создание изделия, генерирующего аэрозоль, которое является простым, недорогим и надежным. Изделия, генерирующие аэрозоль, обычно являются одноразовыми и производятся в намного больших количествах по сравнению с устройствами, генерирующими аэрозоль, с которыми они работают. Соответственно, снижение себестоимости изделий, даже если это потребует более дорогого устройства, может привести к значительной экономии в затратах как для производителей, так и для потребителей.
Предпочтительно элемент в виде токоприемника является удлиненным элементом в виде токоприемника. Предпочтительно удлиненный элемент в виде токоприемника выполнен с возможностью вставки в изделие, генерирующее аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в индукционную катушку. Преимущественно выполнение удлиненного элемента в виде токоприемника с возможностью вставки в изделие, генерирующее аэрозоль, может оптимизировать передачу тепла от элемента в виде токоприемника к субстрату, образующему аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль.
Предпочтительно, элемент в виде токоприемника проходит в индукционную катушку и камеру со стороны закрытого конца камеры.
Индукционная катушка может быть выполнена с возможностью размещения по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль, внутри индукционной катушки, когда по меньшей мере часть изделия, генерирующего аэрозоль, размещается внутри камеры. Предпочтительно индукционная катушка выполнена таким образом, что при размещении изделия, генерирующего аэрозоль, внутри индукционной катушки, индукционная катушка вступает в контакт с изделием, генерирующим аэрозоль.
Преимущественно выполнение индукционной катушки таким образом, чтобы она вступала в контакт с изделием, генерирующим аэрозоль, размещенным внутри индукционной катушки, может увеличить нагрев изделия, генерирующего аэрозоль, во время использования. Например, индукционная катушка обычно выделяет относительно малое количество тепла при резистивном нагреве, когда переменный электрический ток подается на индукционную катушку. Следовательно, обеспечение контакта между индукционной катушкой и изделием, генерирующим аэрозоль, может способствовать кондуктивной передаче тепла от индукционной катушки к изделию, генерирующему аэрозоль.
Преимущественно выполнение индукционной катушки таким образом, чтобы она вступала в контакт с изделием, генерирующим аэрозоль, размещенным внутри индукционной катушки, может способствовать удержанию изделия, генерирующего аэрозоль, внутри устройства, генерирующего аэрозоль, во время использования. Например, контакт между индукционной катушкой и изделием, генерирующим аэрозоль, может обеспечить желаемую степень трения для уменьшения риска выскальзывания изделия, генерирующего аэрозоль, из камеры во время использования.
Корпус может содержать по меньшей мере один паз, проходящий по корпусу и сообщающийся с камерой. Индукционная катушка открыта со стороны камеры посредством паза таким образом, что индукционная катушка вступает в контакт с изделием, образующим аэрозоль, размещенным внутри камеры. Индукционная катушка может частично проходить через паз и через камеру.
Корпус может содержать внешнюю часть корпуса и внутреннюю часть корпуса, при этом внутренняя часть корпуса определяет по меньшей мере один паз. Внешняя поверхность индукционной катушки может примыкать к внутренней поверхности внешней части корпуса. Индукционная катушка может быть выполнена из упругого материала для смещения внешней поверхности индукционной катушки к внутренней поверхности внешней части корпуса.
Преимущественно варианты осуществления, в которых индукционная катушка частично проходит через по меньшей мере один паз внутренней части корпуса, могут способствовать удержанию индукционной катушки внутри корпуса. Например, индукционная катушка может вставляться в камеру и расширяться через по меньшей мере один паз к внешней части корпуса.
Индукционная катушка может быть расположена внутри камеры. То есть, индукционная катушка может быть по существу полностью расположена внутри камеры. Внутренняя поверхность корпуса может по меньшей мере частично определять камеру, при этом внешняя поверхность индукционной катушки примыкает к внутренней поверхности корпуса. Индукционная катушка может быть выполнена из упругого материала для смещения внешней поверхности индукционной катушки к внутренней поверхности корпуса.
Корпус может определять углубление во внутренней поверхности камеры. Предпочтительно внутренняя поверхность корпуса образует углубление. Индукционная катушка может быть по меньшей мере частично расположена внутри углубления. Преимущественно углубление может способствовать удержанию индукционной катушки внутри камеры.
Углубление может быть предварительно создано в корпусе таким образом, чтобы индукционная катушка вставлялась в углубление во время сборки устройства, генерирующего аэрозоль. Например, индукционная катушка может вставляться в камеру и расширяться в углубление. Это может способствовать изготовлению корпуса и индукционной катушки в отдельных производственных процессах.
Поверх внешней поверхности катушки методом литья сформирована часть корпуса, при этом часть корпуса, сформированная методом литья, образует углубление. Преимущественно, это объединяет производство корпуса и сборку индукционной катушки с корпусом в один этап производства. Например, по меньшей мере часть корпуса может быть сформирована посредством литья корпуса поверх предварительно сформированной индукционной катушки. Преимущественно формирование методом литья с размещением поверх может способствовать удержанию индукционной катушки внутри углубления. Например, этап формирования методом литья с размещением поверх может соединить внешнюю поверхность индукционной катушки с корпусом.
Корпус может определять камеру, имеющую по существу постоянную форму поперечного сечения по длине камеры. Например, камера может определять объем, имеющий по существу цилиндрическую форму, такую как круглая цилиндрическая форма или эллиптическая цилиндрическая форма. Внешняя поверхность индукционной катушки может примыкать к внутренней поверхности камеры. Индукционная катушка может быть выполнена из упругого материала для смещения внешней поверхности индукционной катушки к внутренней поверхности камеры. Внешняя поверхность индукционной катушки может быть соединена с внутренней поверхностью камеры, например, с помощью клея.
В любых вариантах осуществления, описанных в данном документе, каждый виток индукционной катушки может быть расположен на расстоянии от смежных витков индукционной катушки. Преимущественно промежуток между смежными витками может образовывать спиралеобразный канал между витками индукционной катушки. Преимущественно спиралеобразный канал может способствовать прохождению потока воздуха через камеру, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено внутри камеры. Например, в вариантах осуществления, в которых индукционная катушка выполнена с возможностью вступать в контакт с изделием, генерирующим аэрозоль, размещенным внутри индукционной катушки, поток воздуха может проходить по спиралеобразному каналу, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено внутри индукционной катушки. Преимущественно промежуток между смежными витками может быть отрегулирован для обеспечения желаемой площади поперечного сечения спиралеобразного канала. Преимущественно это может обеспечить, например, желаемое сопротивление затяжке.
Индукционная катушка может быть выполнена таким образом, что каждый виток индукционной катушки вступает в контакт со смежными витками индукционной катушки. Преимущественно это устраняет зазоры между смежными витками индукционной катушки. Преимущественно это может снижать или устранять риск застревания загрязнителей или мусора между витками индукционной катушки. Это особенно преимущественно, поскольку индукционная катушка выполнена с возможностью вступать в контакт с изделием, генерирующим аэрозоль, размещенным внутри индукционной катушки. Преимущественно устранение зазоров между смежными витками индукционной катушки увеличивает число витков на единицу длины индукционной катушки, что увеличивает индуктивность индукционной катушки.
Предпочтительно индукционная катушка выполнена из проволоки, содержащей электропроводный сердечник и внешний слой, окружающий электропроводный сердечник, причем внешний слой содержит электроизоляционный материал. Преимущественно внешний слой предотвращает возникновение электрических коротких замыканий между смежными витками индукционной катушки. Преимущественно внешний слой электрически изолирует индукционную катушку от изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного внутри индукционной катушки. Внешний слой может содержать по меньшей мере одно из стекла и керамики.
Индукционная катушка может быть выполнена из проволоки, имеющей по существу прямоугольную форму поперечного сечения. В контексте данного документа прямоугольная форма может быть любым прямоугольным параллелограммом, включая квадрат. Предпочтительно индукционная катушка выполнена из проволоки, имеющей по существу квадратную форму поперечного сечения.
Преимущественно выполнение индукционной катушки из проволоки, имеющей по существу прямоугольную форму поперечного сечения, может способствовать устранению зазоров между смежными витками индукционной катушки в вариантах осуществления, в которых каждый виток вступает в контакт со смежными витками. Предпочтительно плоские поверхности каждого витка индукционной катушки вступают в контакт с плоскими поверхностями смежных витков индукционной катушки.
Предпочтительно индукционная катушка определяет полость, проходящую через индукционную катушку, для размещения изделия, генерирующего аэрозоль. В вариантах осуществления, в которых индукционная катушка выполнена из проволоки, имеющей по существу прямоугольную форму поперечного сечения, и каждый виток вступает в контакт со смежными витками, предпочтительно множество последовательных витков индукционной катушки определяют первую часть полости, которая имеет постоянную площадь поперечного сечения. Преимущественно первая часть полости, которая имеет постоянную площадь поперечного сечения, может образовывать гладкую часть внутренней поверхности индукционной катушки. Преимущественно гладкая часть внутренней поверхности индукционной катушки может способствовать вставке изделия, генерирующего аэрозоль, в индукционную катушку. Преимущественно гладкая часть внутренней поверхности индукционной катушки может увеличивать площадь контакта между индукционной катушкой и изделием, генерирующим аэрозоль, размещенным внутри индукционной катушки. Преимущественно это может способствовать удержанию изделия, генерирующего аэрозоль, внутри индукционной катушки.
Предпочтительно полость имеет первый конец, второй конец и длину, проходящую между первым концом и вторым концом.
Полость может иметь по существу постоянную площадь поперечного сечения вдоль ее длины.
Индукционная катушка может быть расположена внутри корпуса таким образом, чтобы изделие, генерирующее аэрозоль, вставленное в индукционную катушку, входило в полость через первый конец полости. В вариантах осуществления, в которых индукционная катушка определяет первую часть полости, которая имеет постоянную площадь поперечного сечения, индукционная катушка может определять вторую часть полости, которая проходит между первой частью полости и первым концом полости, при этом площадь поперечного сечения второй части увеличивается в направлении от первой части по направлению к первому концу. Преимущественно это может обеспечить полость сужающейся площадью поперечного сечения, что может способствовать вставке изделия, генерирующего аэрозоль, в индукционную катушку. Предпочтительно, площадь поперечного сечения полости на первом конце больше площади поперечного сечения полости внутри первой части. Предпочтительно площадь поперечного сечения полости внутри первой части по существу такая же, как и площадь поперечного сечения части изделия, генерирующего аэрозоль, выполненного с возможностью вставки в индукционную катушку.
Первая часть полости может проходить между второй частью и вторым концом полости.
В вариантах осуществления, в которых внешняя поверхность индукционной катушки примыкает к внутренней поверхности углубления или камеры, которая определяется корпусом, предпочтительно изменения профиля поперечного сечения углубления или камеры соответствуют изменениям профиля поперечного сечения полости.
В вариантах осуществления, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, содержит элемент в виде токоприемника, элемент в виде токоприемника может быть выполнен из любого материала, который может быть индуктивно нагрет до температуры, достаточной для образования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Подходящие материалы для элемента в виде токоприемника включают графит, молибден, карбид кремния, нержавеющую сталь, ниобий и алюминий. Предпочтительные элементы в виде токоприемника содержат металл или углерод. Предпочтительно элемент в виде токоприемника содержит или состоит из ферромагнитного материала, например, ферритного чугуна, ферромагнитного сплава, такого как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, ферромагнитных частиц и феррита. Подходящий элемент в виде токоприемника может быть выполнен из алюминия или содержать его. Элемент в виде токоприемника предпочтительно содержит более чем приблизительно 5 процентов, предпочтительно более чем приблизительно 20 процентов, более предпочтительно более чем приблизительно 50 процентов или более чем 90 процентов ферромагнитных или парамагнитных материалов. Предпочтительные элементы в виде токоприемника можно нагреть до температуры, превышающей приблизительно 250 градусов Цельсия.
Элемент в виде токоприемника может содержать неметаллический сердечник с металлическим слоем, расположенным на неметаллическом сердечнике. Например, элемент в виде токоприемника может содержать одну или более металлических дорожек, которые выполнены на внешней поверхности керамического сердечника или подложки.
Элемент в виде токоприемника может иметь защитный внешний слой, например, защитный керамический слой или защитный стеклянный слой. Защитный внешний слой может инкапсулировать элемент в виде токоприемника. Элемент в виде токоприемника может содержать защитное покрытие, выполненное из стекла, керамики или инертного металла, которое выполнено поверх сердечника материала токоприемника.
Элемент в виде токоприемника может иметь любое подходящее поперечное сечение. Например, элемент в виде токоприемника может иметь квадратную, овальную, прямоугольную, треугольную, пятиугольную, шестиугольную или подобную форму поперечного сечения. Элемент в виде токоприемника может иметь планарную или плоскую форму поперечного сечения.
Элемент в виде токоприемника может быть сплошным, полым, или пористым. Предпочтительно элемент в виде токоприемника является сплошным.
В вариантах осуществления, в которых элемент в виде токоприемника имеет планарную или плоскую форму поперечного сечения, предпочтительно элемент в виде токоприемника имеет толщину от приблизительно 1 миллиметра до приблизительно 8 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 5 миллиметров. Толщина элемента в виде токоприемника измеряется в продольном направлении устройства, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно элемент в виде токоприемника имеет ширину или диаметр от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 4 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. Ширина или диаметр элемента в виде токоприемника перпендикулярны его толщине.
В вариантах осуществления, в которых элемент в виде токоприемника является удлиненным элементом в виде токоприемника, предпочтительно удлиненный элемент в виде токоприемника выполнен в форме штыря, стержня, пластины или пластинки. Предпочтительно удлиненный элемент в виде токоприемника имеет длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 15 миллиметров, например, от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров, или от приблизительно 8 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров. Удлиненный элемент в виде токоприемника предпочтительно имеет ширину от приблизительно 1 миллиметра до приблизительно 8 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 5 миллиметров. Удлиненный элемент в виде токоприемника может иметь толщину от приблизительно 0,01 миллиметра до приблизительно 2 миллиметров. Если удлиненный элемент в виде токоприемника имеет постоянное поперечное сечение, например, круглое поперечное сечение, он имеет предпочтительную ширину или диаметр от приблизительно 1 миллиметра до приблизительно 5 миллиметров.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является портативным. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с обычной сигарой или сигаретой. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 150 миллиметров. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров.
Корпус устройства, генерирующего аэрозоль, может быть удлиненным. Корпус может содержать любой подходящий материал или сочетание материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более таких материалов, или термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Предпочтительно материал является легким и нехрупким.
Корпус может содержать мундштук. Мундштук может содержать по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха. Мундштук может содержать более одного впускного отверстия для воздуха. Одно или более впускных отверстий для воздуха могут снижать температуру аэрозоля перед его доставкой пользователю и могут снижать концентрацию аэрозоля перед его доставкой пользователю.
Альтернативно мундштук может быть предусмотрен как часть изделия, генерирующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «мундштук» относится к части устройства, генерирующего аэрозоль, помещаемой в рот пользователя для непосредственного вдыхания аэрозоля, генерируемого устройством, генерирующим аэрозоль, из изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в камере корпуса.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать пользовательский интерфейс для активации устройства, например, кнопку для инициации нагревания устройства или дисплей для отображения состояния устройства или субстрата, образующего аэрозоль.
Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок питания. Блок питания может представлять собой батарею, такую как перезаряжаемая литий-ионная батарея. Альтернативно блок питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Блок питания может нуждаться в перезарядке. Блок питания может иметь емкость, которая позволяет накапливать достаточное количество энергии для одного или более применений устройства. Например, блок питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует обычному времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере блок питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности осуществления предварительно заданного количества затяжек или отдельных активаций.
Блок питания может представлять собой блок питания постоянного тока. В одном варианте осуществления блок питания представляет собой блок питания постоянного тока, имеющий напряжение питания постоянного тока в диапазоне от приблизительно 2,5 вольта до приблизительно 4,5 вольта и силу постоянного тока питания в диапазоне от приблизительно 1 ампера до приблизительно 10 ампер (соответствующие мощности блока питания постоянного тока в диапазоне от приблизительно 2,5 ватта до приблизительно 45 ватт).
Блок питания может быть выполнен с возможностью работы на высокой частоте. В контексте данного документа термин «высокочастотный колебательный ток» обозначает колебательный ток с частотой от приблизительно 500 килогерц до приблизительно 30 мегагерц. Высокочастотный колебательный ток может иметь частоту от приблизительно 1 мегагерца до приблизительно 30 мегагерц, предпочтительно от приблизительно 1 мегагерца до приблизительно 10 мегагерц и более предпочтительно от приблизительно 5 мегагерц до приблизительно 8 мегагерц.
Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит контроллер, соединенный с индукционной катушкой, и блок питания. Контроллер выполнен с возможностью управления подачей питания на индукционную катушку от блока питания. Контроллер может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную схему (ASIC) или другую электронную схему, выполненную с возможностью осуществления управления. Контроллер может содержать дополнительные электронные компоненты. Контроллер может быть выполнен с возможностью регулирования подачи тока на индукционную катушку. Ток может подаваться на индукционную катушку непрерывно после активации устройства, генерирующего аэрозоль, или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Контроллер может преимущественно содержать преобразователь постоянного тока в переменный, который может содержать усилитель мощности класса D или класса E.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предусмотрена система, генерирующая аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль содержит устройство, генерирующее аэрозоль, согласно первому аспекту настоящего изобретения в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных в данном документе. Система, генерирующая аэрозоль, также содержит изделие, генерирующее аэрозоль, имеющее субстрат, образующий аэрозоль, и выполненное с возможностью использования с устройством, генерирующим аэрозоль.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать элемент в виде токоприемника. В вариантах осуществления, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, содержит элемент в виде токоприемника, элемент в виде токоприемника в изделии, генерирующем аэрозоль, может быть предусмотрен в дополнение к элементу в виде токоприемника в устройстве, генерирующем аэрозоль. Предпочтительно изделие, генерирующее аэрозоль, содержит элемент в виде токоприемника в вариантах осуществления, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, не содержит элемент в виде токоприемника.
Элемент в виде токоприемника может быть расположен смежно субстрату, образующему аэрозоль. Предпочтительно токоприемник расположен внутри субстрата, образующего аэрозоль.
Элемент в виде токоприемника может содержать любой из необязательных или предпочтительных признаков, описанных в данном документе, по отношению к первому аспекту настоящего изобретения.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Никотиносодержащий субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие вкусоароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Альтернативно субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован посредством агломерации табака в виде частиц. В особенно предпочтительном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, содержит собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала. В контексте данного документа термин «гофрированный лист» обозначает лист, имеющий множество по существу параллельных складок или гофров.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Веществом для образования аэрозоля является любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и которые по существу являются устойчивыми к термической деградации при рабочей температуре системы. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат, и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол. Предпочтительно вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин. При наличии гомогенизированный табачный материал может иметь содержание вещества для образования аэрозоля, равное или превышающее 5 процентов по весу в пересчете на сухой вес, и предпочтительно от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов по весу в пересчете на сухой вес. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.
В любом из вышеуказанных вариантов осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, и камера устройства, генерирующего аэрозоль, могут быть расположены таким образом, что изделие частично размещено внутри камеры устройства, генерирующего аэрозоль. Камера устройства, генерирующего аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, могут быть размещены таким образом, что изделие полностью размещено внутри камеры устройства, генерирующего аэрозоль.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть по существу удлиненным. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен в виде сегмента, образующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль. Сегмент, образующий аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Сегмент, образующий аэрозоль, может быть по существу удлиненным. Сегмент, образующий аэрозоль, может также иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 100 миллиметров. В одном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, имеет общую длину приблизительно 45 миллиметров. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров. В одном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр приблизительно 7,2 миллиметра.
Субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен в виде сегмента, образующего аэрозоль, имеющего длину от приблизительно 7 миллиметров до приблизительно 15 миллиметров. В одном из вариантов осуществления сегмент, образующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 10 миллиметров. Альтернативно сегмент, образующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 12 мм.
Сегмент, генерирующий аэрозоль, предпочтительно имеет внешний диаметр, который приблизительно равен внешнему диаметру изделия, генерирующего аэрозоль. Внешний диаметр сегмента, образующего аэрозоль, может составлять от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров. В одном варианте осуществления сегмент, образующий аэрозоль, может иметь внешний диаметр приблизительно 7,2 миллиметра.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать заглушку фильтра. Заглушка фильтра может быть расположена на расположенном дальше по ходу потока конце изделия, генерирующего аэрозоль. Заглушка фильтра может представлять собой ацетилцеллюлозную заглушку фильтра. Заглушка фильтра в одном варианте осуществления имеет длину приблизительно 7 миллиметров, но может иметь длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать наружную бумажную обертку. Кроме того, изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать перегородку между субстратом, образующим аэрозоль и заглушкой фильтра. Перегородка может иметь размер приблизительно 18 миллиметров, но может иметь размер в диапазоне от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 25 миллиметров.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предусмотрена система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, элемент в виде токоприемника и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит корпус и индукционную катушку, расположенную внутри корпуса, для размещения по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль, внутри индукционной катушки таким образом, что, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено внутри индукционной катушки, индукционная катушка вступает в контакт с изделием, генерирующим аэрозоль. Элемент в виде токоприемника выполнен с возможностью размещения по меньшей мере части элемента в виде токоприемника внутри индукционной катушки. Устройство, генерирующее аэрозоль, также содержит блок питания и контроллер, соединенный с индукционной катушкой и выполненный с возможностью подачи переменного электрического тока на индукционную катушку таким образом, что при использовании индукционная катушка генерирует переменное магнитное поле для индукционного нагрева элемента в виде токоприемника и, тем самым, нагрева по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного внутри индукционной катушки.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать любой из необязательных или предпочтительных признаков, описанных в данном документе, по отношению к первому аспекту настоящего изобретения.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать любой из необязательных или предпочтительных признаков, описанных в данном документе, по отношению ко второму аспекту настоящего изобретения.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предусмотрено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее корпус и индукционную катушку, расположенную внутри корпуса, для размещения по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль, внутри индукционной катушки таким образом, что, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено внутри индукционной катушки, индукционная катушка вступает в контакт с изделием, генерирующим аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, также содержит блок питания и контроллер, соединенный с индукционной катушкой и выполненный с возможностью подачи переменного электрического тока на индукционную катушку таким образом, что при использовании индукционная катушка генерирует переменное магнитное поле для индукционного нагрева элемента в виде токоприемника и, тем самым, нагрева по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного внутри индукционной катушки.
Преимущественно выполнение индукционной катушки таким образом, чтобы она вступала в контакт с изделием, генерирующим аэрозоль, размещенным внутри индукционной катушки, может увеличить нагрев изделия, генерирующего аэрозоль, во время использования. Например, индукционная катушка обычно выделяет относительно малое количество тепла при резистивном нагреве, когда переменный электрический ток подается на индукционную катушку. Следовательно, обеспечение контакта между индукционной катушкой и изделием, генерирующим аэрозоль, может способствовать кондуктивной передаче тепла от индукционной катушки к изделию, генерирующему аэрозоль.
Преимущественно выполнение индукционной катушки таким образом, чтобы она вступала в контакт с изделием, генерирующим аэрозоль, размещенным внутри индукционной катушки, может способствовать удержанию изделия, генерирующего аэрозоль, внутри устройства, генерирующего аэрозоль, во время использования. Например, контакт между индукционной катушкой и изделием, генерирующим аэрозоль, может обеспечить желаемую степень трения для уменьшения риска выскальзывания изделия, генерирующего аэрозоль, из камеры во время использования.
Преимущественно размещение индукционной катушки таким образом, чтобы она вступала в контакт с изделием, генерирующим аэрозоль, размещенным внутри индукционной катушки, может сократить или минимизировать расстояние между индукционной катушкой и элементом в виде токоприемника. Преимущественно размещение индукционной катушки таким образом, чтобы она вступала в контакт с изделием, генерирующим аэрозоль, размещенным внутри индукционной катушки, устраняет любые промежуточные материалы между индукционной катушкой и изделием, генерирующим аэрозоль. Преимущественно один или оба данных признака могут максимизировать индукционный перенос энергии от индукционной катушки к элементу в виде токоприемника. Это может быть особенно значимо в вариантах осуществления, в которых элемент в виде токоприемника располагается внутри изделия, генерирующего аэрозоль, во время использования.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать камеру. Корпус может по меньшей мере частично определять камеру. Предпочтительно камера содержит открытый конец, через который изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в индукционную катушку. Предпочтительно камера содержит закрытый конец, противоположный открытому концу. Во время использования изделие, генерирующее аэрозоль, размещено внутри камеры, при этом изделие, генерирующее аэрозоль, размещено внутри индукционной катушки.
Преимущественно камера может способствовать сборке устройства, генерирующего аэрозоль. В частности, камера может удерживать индукционную катушку в желаемом положении внутри корпуса.
Индукционная катушка может быть по меньшей мере частично расположена внутри камеры.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать любой из необязательных или предпочтительных признаков, описанных в данном документе, по отношению к первому аспекту настоящего изобретения.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предусмотрена система, генерирующая аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, содержит устройство, генерирующее аэрозоль, согласно четвертому аспекту настоящего изобретения в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных в данном документе. Система, генерирующая аэрозоль, также содержит изделие, генерирующее аэрозоль, имеющее субстрат, образующий аэрозоль, и выполненное с возможностью использования с устройством, генерирующим аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать любой из необязательных или предпочтительных признаков, описанных в данном документе, по отношению ко второму аспекту настоящего изобретения.
Изобретение далее описано исключительно в качестве примера со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан вид в перспективе системы, генерирующей аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан вид в перспективе системы, генерирующей аэрозоль, показанной на фиг. 1, с изделием, генерирующим аэрозоль, вставленным в устройство, генерирующее аэрозоль;
на фиг. 3 показан вид в поперечном разрезе устройства, генерирующего аэрозоль, системы, генерирующей аэрозоль, показанной на фиг. 1;
на фиг. 4 показан вид в поперечном разрезе системы, генерирующей аэрозоль, показанной на фиг. 2;
на фиг. 5 показан вид в поперечном разрезе устройства, генерирующего аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6 показан вид в поперечном разрезе устройства, генерирующего аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 7 показан вид в перспективе альтернативной конструкции индукционной катушки согласно настоящему изобретению;
на фиг. 8 показан вид в поперечном разрезе дополнительной альтернативной конструкции индукционной катушки согласно настоящему изобретению; и
на фиг. 9 показан вид в поперечном разрезе еще одной дополнительной альтернативной конструкции индукционной катушки согласно настоящему изобретению.
На фиг. 1-4 показана система 10, генерирующая аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Система 10, генерирующая аэрозоль, содержит устройство 12, генерирующее аэрозоль, и изделие 14, генерирующее аэрозоль.
Устройство 12, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 16, который определяет камеру 18, предназначенную для размещения части изделия 14, генерирующего аэрозоль. Камера 18 содержит открытый конец 20, через который изделие 14, генерирующее аэрозоль, вставлено в камеру 18, и закрытый конец 22, противоположный открытому концу 20. Элемент 24 в виде токоприемника проходит от закрытого конца 22 камеры 18 для вставки в изделие 14, генерирующее аэрозоль.
Устройство 12, генерирующее аэрозоль, также содержит индукционную катушку 26, содержащую множество витков 28, расположенных внутри камеры 18 и проходящих вокруг элемента 24 в виде токоприемника. Расположение индукционной катушки 26 внутри камеры 18 сокращает расстояние между индукционной катушкой 26 и элементом 24 в виде токоприемника. Расположение индукционной катушки 26 внутри камеры 18 также исключает наличие части корпуса 16 между индукционной катушкой 26 и элементом 24 в виде токоприемника.
Корпус 16, камера 18, индукционная катушка 26 и элемент 24 в виде токоприемника расположены концентрически относительно центральной оси 29 устройства 12, генерирующего аэрозоль.
Устройство 12, генерирующее аэрозоль, также содержит контроллер 30 и блок 32 питания, который соединен с индукционной катушкой 26. Контроллер 30 выполнен с возможностью подачи переменного электрического тока от блока 32 питания на индукционную катушку 26 для генерирования переменного магнитного поля, которое обеспечивает индукционный нагрев элемента 24 в виде токоприемника.
Изделие 14, генерирующее аэрозоль, содержит субстрат 34, образующий аэрозоль, в форме табачного штранга, полую ацетатную трубку 36, полимерный фильтр 38, мундштук 40 и наружную обертку 42. Во время использования часть изделия 14, генерирующего аэрозоль, вставляется в камеру 18 и индукционную катушку 26 таким образом, что изделие 14, генерирующее аэрозоль, вступает в контакт с индукционной катушкой 26. Когда изделие 14, генерирующее аэрозоль, вставляется в камеру 18, элемент 24 в виде токоприемника вставляется в субстрат 34, образующий аэрозоль. Контроллер 30 обеспечивает подачу переменного электрического тока на индукционную катушку 26 для обеспечения индукционного нагрева токоприемника 24, который нагревает субстрат 34, образующий аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Устройство 12, генерирующее аэрозоль, содержит впускное отверстие 44 для воздуха, проходящее через корпус 16 и обеспечивающее сообщение по текучей среде между наружной по отношению к устройству 12, генерирующему аэрозоль, средой и камерой 18, смежной закрытому концу 22. Во время использования пользователь делает затяжку через мундштук 40 изделия 14, генерирующего аэрозоль, чтобы втянуть поток воздуха в камеру 18 через впускное отверстие 44 для воздуха. Поток воздуха затем течет в субстрат 34, образующий аэрозоль, где аэрозоль захватывается потоком воздуха. Поток воздуха и аэрозоль затем текут через полую ацетатную трубку 36, полимерный фильтр 38 и мундштук 40 для доставки пользователю.
На фиг. 5 показан вид в поперечном разрезе устройства 112, генерирующего аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 112, генерирующее аэрозоль, подобно устройству 12, генерирующему аэрозоль, описанному со ссылкой на фиг. 1-4, и одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых частей.
Устройство 112, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 116, который имеет внутреннюю часть 117 корпуса, определяющую камеру 18, и внешнюю часть 119 корпуса, расположенную на расстоянии от внутренней части 117 корпуса. Корпус 116 дополнительно содержит кольцевой паз 121, который находится внутри внутренней части 117 корпуса и который сообщается с камерой 18. Индукционная катушка 26 расположена внутри паза 121 таким образом, что индукционная катушка 26 частично входит в камеру 18. Внешняя поверхность индукционной катушки 26 примыкает к внутренней поверхности внешней части 119 корпуса. Устройство 112, генерирующее аэрозоль, может быть объединено с изделием 14, генерирующим аэрозоль, описанным со ссылкой на фиг. 1-4, и работа устройства 112, генерирующего аэрозоль, идентична работе устройства 12, генерирующего аэрозоль.
На фиг. 6 показан вид в поперечном разрезе устройства 212, генерирующего аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 212, генерирующее аэрозоль, подобно устройству 112, генерирующему аэрозоль, описанному со ссылкой на фиг. 5, и одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых частей.
Устройство 212, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 216, содержащий внутреннюю часть 217 корпуса, которая сформирована методом литья относительно индукционной катушки 26 для образования углубления 223, в котором индукционная катушка 26 расположена таким образом, что индукционная катушка 26 частично проходит в камеру 18. Внешняя поверхность индукционной катушки 26 примыкает к части внутренней части 217 корпуса, образуя углубление 223. Устройство 112, генерирующее аэрозоль, может быть объединено с изделием 14, генерирующим аэрозоль, описанным со ссылкой на фиг. 1-4, и работа устройства 112, генерирующего аэрозоль, идентична работе устройства 12, генерирующего аэрозоль.
На фиг. 7 показана альтернативная индукционная катушка 326, которая может быть использована с любым из устройств, генерирующих аэрозоль, описанных со ссылкой на фиг. 1-6, вместо индукционной катушки 26. Каждый виток 328 индукционной катушки 326 вступает в контакт со смежными витками 328 для устранения зазоров между витками 328. Это снижает или предотвращает застревание загрязнителей или мусора между витками 328 и увеличивает индуктивность индукционной катушки 328. Для предотвращения электрических коротких замыканий между смежными витками 328, индукционная катушка 326 выполнена из проводящей проволоки, которая покрыта электроизоляционным внешним слоем 329.
На фиг. 8 показан вид в поперечном разрезе дополнительной альтернативной индукционной катушки 426. Индукционная катушка 426 по существу такая же, как индукционная катушка 326, которая показана на фиг. 7, за исключением того, что индукционная катушка 426 выполнена из проволоки, имеющей квадратную форму поперечного сечения. Индукционная катушка 426 определяет полость 431, проходящую через индукционную катушку 426 для размещения части изделия 14, генерирующего аэрозоль. Витки 428 индукционной катушки 426 имеют одинаковый диаметр, таким образом, площадь поперечного сечения полости 431 остается постоянной вдоль центральной оси 29. Результатом этой конструкции является внутренняя поверхность 433 индукционной катушки 426, которая по существу гладкая вдоль центральной оси 29.
На фиг. 9 показан вид в поперечном разрезе еще одной дополнительной альтернативной индукционной катушки 526. Индукционная катушка 526 подобна индукционной катушке 426, описанной со ссылкой на фиг. 8. Индукционная катушка 526 отличается тем, что содержит первую секцию 535, в которой площадь 536 поперечного сечения полости 431 остается постоянной, и вторую секцию 537, в которой площадь 538 поперечного сечения полости 431 увеличивается в направлении от первой секции 535. Большая площадь поперечного сечения полости 431 во второй секции 537 может способствовать вставке изделия 14, генерирующего аэрозоль, в полость 431.