RU2843134C2 - Нагревательный узел и устройство для генерирования аэрозоля, содержащее такой узел - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к нагревательному узлу и устройству для генерирования аэрозоля, содержащему такой узел. Устройство для генерирования аэрозоля, предназначенное для нагрева изделия генерирования аэрозоля, содержащего токоприемник, содержит нагревательный узел, содержащий пространство для размещения, в котором размещена по меньшей мере часть изделия для генерирования аэрозоля, и по меньшей мере одну спиральную катушку, расположенную снаружи пространства для размещения и выполненную с возможностью генерирования индуцированного магнитного поля. Спиральная катушка имеет форму пластины, изогнутой в окружном направлении пространства размещения, а центр, вокруг которого намотана спиральная катушка, находится на внешней поверхности пространства для размещения. По меньшей мере одна спиральная катушка содержит несколько спиральных катушек, электрически соединенных друг с другом. Ток, подаваемый на одну из нескольких спиральных катушек, протекает через другую из нескольких спиральных катушек. Ток протекает в одном направлении в нескольких спиральных катушках. Обеспечивается управление несколькими спиральными катушками. Отдельное управление не требуется, так как несколько спиральных катушек электрически соединены друг с другом и через них протекает ток в одном направлении, при этом сила генерируемого магнитного поля не компенсируется, даже без индивидуального управления каждой катушкой. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

Область техники

Варианты осуществления изобретения относятся к нагревательному узлу и устройству для генерирования аэрозоля, содержащему такой узел, в частности, к нагревательному узлу, способному эффективно нагревать токоприемник, входящий в состав изделия для генерирования аэрозоля, и к устройству для генерирования аэрозоля, содержащему нагревательный узел.

Предшествующий уровень техники

В последнее время возрос спрос на альтернативные способы преодоления недостатков традиционных сигарет. Например, растет потребность в устройстве для генерирования аэрозоля, генерирующем аэрозоль за счет нагревания материала для генерирования аэрозоля, а не за счет сгорания сигареты. В связи с этим активно проводились исследования устройства для генерирования аэрозоля нагревательного типа.

Способы нагрева изделия для генерирования аэрозоля с помощью устройства для генерирования аэрозоля можно разделить на способ резистивного нагрева и способ индукционного нагрева. В случае устройства для генерирования аэрозоля с индукционным нагревом токоприемник, нагреваемый внешним магнитным полем, располагается вокруг или внутри изделия для генерирования аэрозоля, и катушка индуцирует магнитное поле таким образом, что токоприемник выделяет тепло.

Сущность изобретения

Техническая задача

Известное устройство для генерирования аэрозоля с индукционным нагревом содержит токоприемник и катушку, и когда магнитное поле, генерируемое катушкой, нагревает токоприемник, тепловая энергия передается изделию для генерирования аэрозоля.

В последнее время активно исследуют способ нагрева токоприемника, входящего в состав изделия для генерирования аэрозоля, без размещения отдельного токоприемника в устройстве для генерирования аэрозоля. Тем не менее, форма катушки, используемой в обычном устройстве для генерирования аэрозоля с индукционным нагревом, не подходит для нагрева токоприемника, входящего в состав изделия для генерирования аэрозоля, и изделие для генерирования аэрозоля нагревается неэффективно.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка нагревательного узла, способного эффективно нагревать токоприемник, входящий в состав изделия для генерирования аэрозоля, и устройства для генерирования аэрозоля, содержащего такой узел.

Технические задачи, решаемые посредством вариантов осуществления изобретения, не ограничиваются вышеупомянутой технической задачей, и не упомянутые технические задачи могут быть очевидны специалисту в области техники, к которой относятся варианты осуществления, из настоящего описания изобретения и сопроводительных чертежей.

Техническое решение

Устройство для генерирования аэрозоля, предназначенное для нагрева изделия для генерирования аэрозоля, содержащего токоприемник, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, содержит нагревательный узел, содержащий пространство для размещения, в которое помещают по меньшей мере часть изделия для генерирования аэрозоля; и по меньшей мере одну спиральную катушку, расположенную снаружи пространства для размещения и выполненную с возможностью генерирования индуцированного магнитного поля, в котором спиральная катушка имеет форму пластины, изогнутой в окружном направлении пространства для размещения, а центр, вокруг которого намотана спиральная катушка, находится на внешней поверхности пространства для размещения.

Нагревательный узел для нагрева изделия для генерирования аэрозоля, содержащего токоприемник, в другом варианте осуществления изобретения содержит пространство для размещения, в которое помещают по меньшей мере часть изделия для генерирования аэрозоля; и по меньшей мере одну спиральную катушку, расположенную снаружи пространства для размещения и выполненную с возможностью генерирования индуцированного магнитного поля, в котором спиральная катушка имеет форму пластины, изогнутой в окружном направлении пространства для размещения, а центр, вокруг которого намотана спиральная катушка, находится на внешней поверхности пространства для размещения.

Техническое решение не ограничивается приведенным выше описанием и может содержать все вопросы, которые могут быть понятны специалистам в данной области техники исходя из описания изобретения.

Полезные эффекты изобретения

В нагревательном узле и содержащем такой узел устройстве для генерирования аэрозоля, предложенным в вариантах осуществления изобретения, токоприемник, входящий в состав изделия для генерирования аэрозоля, может эффективно нагреваться переменным магнитным полем, индуцированным спиральной катушкой.

Эффекты вариантов осуществления изобретения не ограничиваются приведенным выше описанием и могут включать все эффекты, которые могут быть получены из описанных ниже конфигураций.

Описание чертежей

На ФИГ. 1 в разрезе схематично изображен пример, в котором изделие для генерирования аэрозоля вставлено в устройство для генерирования аэрозоля, согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

На ФИГ. 2 схематично изображена катушка, входящая в состав известного устройства для генерирования аэрозоля.

На ФИГ. 3 показано направление магнитной силовой линии, генерируемой катушкой известного устройства для генерирования аэрозоля.

На ФИГ. 4 схематично изображена спиральная катушка, входящая в состав устройства для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

На ФИГ. 5 показано направление магнитной силовой линии, генерируемой спиральной катушкой устройства для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

На ФИГ. 6 схематично изображен разрез нагревательного узла в продольном направлении согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

На ФИГ. 7 схематично изображен разрез нагревательного узла в направлении, пересекающем продольное направление, согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

На ФИГ. 8 схематично изображен разрез изоляционной части нагревательного узла согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

На ФИГ. 9 изображен пример изделия для генерирования аэрозоля.

На ФИГ. 10-12 изображены схемы, иллюстрирующие результаты эксперимента по сравнению эффективности нагрева устройства для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения с эффективностью нагрева известного устройства для генерирования аэрозоля.

Лучший вариант осуществления изобретения

Устройство для генерирования аэрозоля, предназначенное для нагрева изделия для генерирования аэрозоля, содержащего токоприемник, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, содержит нагревательный узел, содержащий пространство для размещения, в которое помещают по меньшей мере часть изделия для генерирования аэрозоля; и по меньшей мере одну спиральную катушку, расположенную снаружи пространства для размещения и выполненную с возможностью генерирования индуцированного магнитного поля, в котором спиральная катушка имеет форму пластины, изогнутой в окружном направлении пространства для размещения, а центр, вокруг которого намотана спиральная катушка, находится на внешней поверхности пространства для размещения.

По меньшей мере одна спиральная катушка может содержать несколько спиральных катушек, электрически соединенных друг с другом.

Устройство для генерирования аэрозоля может дополнительно содержать изоляционную часть, расположенную между изделием для генерирования аэрозоля, вставленным в пространство для размещения, и спиральной катушкой.

Изделие для генерирования аэрозоля, вставленное в пространство для размещения, может находиться на некотором удалении от изоляционной части.

Спиральная катушка и изоляционная часть могут находиться на некотором удалении друг от друга.

Изоляционная часть может содержать несколько полых шариков.

Полые шарики могут представлять собой один или несколько видов керамики, выбранных из группы, состоящей из кремнезема, глинозема, стеклянных пузырьков и перлита.

Нагревательный узел для нагрева изделия для генерирования аэрозоля, содержащего токоприемник, в другом варианте осуществления изобретения содержит пространство для размещения, в которое помещают по меньшей мере часть изделия для генерирования аэрозоля; и по меньшей мере одну спиральную катушку, расположенную снаружи пространства для размещения и выполненную с возможностью генерирования индуцированного магнитного поля, в котором спиральная катушка имеет форму пластины, изогнутой в окружном направлении пространства для размещения, а центр, вокруг которого намотана спиральная катушка, находится на внешней поверхности пространства для размещения.

По меньшей мере одна спиральная катушка может содержать несколько спиральных катушек, электрически соединенных друг с другом.

Нагревательный узел может дополнительно содержать изоляционную часть, расположенную между изделием для генерирования аэрозоля, вставленным в пространство для размещения, и спиральной катушкой.

Изделие для генерирования аэрозоля, вставленное в пространство для размещения, может находиться на некотором удалении от изоляционной части.

Спиральная катушка и изоляционная часть могут находиться на некотором удалении друг от друга.

Изоляционная часть может содержать несколько полых шариков.

Полые шарики могут представлять собой один или несколько видов керамики, выбранных из группы, состоящей из кремнезема, глинозема, стеклянных пузырьков и перлита.

Принцип изобретения

Общие термины, использованные для описания различных вариантов осуществления изобретения и широко используемые в настоящее время, выбраны с учетом функции конструктивных элементов, примененных в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. Тем не менее значения терминов могут быть изменены в соответствии с намерением, судебным прецедентом, появлением новых технологий и т. п. Кроме того, в некоторых случаях может быть применен термин, обычно не используемый. Значение таких терминов описывается в соответствующей части описания настоящего изобретения. Следовательно, термины, использованные в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, следует понимать согласно значениям и объяснениям, приведенным в описании настоящего изобретения.

При этом, если прямо не указано обратное, слово «содержать» и его формы, такие как «содержит» или «содержащий», будет пониматься как подразумевающее включение указанных элементов в состав чего-либо, но не как исключение любых других элементов. Кроме того, термины, обозначающие «блок», «часть» и «модуль», представленные в описании изобретения, означают блоки для обработки по меньшей мере одной функции и операции и могут быть реализованы компонентами аппаратного или программного обеспечения, а также их комбинациями.

Кроме того, хотя для описания различных компонентов могут использоваться такие термины как «первый», «второй» и тому подобное, такие компоненты не должны ограничиваться указанными выше терминами. Эти термины используются исключительно для отличия одного компонента от другого.

В описании изобретения «устройство для генерирования аэрозоля» может представлять собой устройство, генерирующее аэрозоль посредством использования материала для генерирования аэрозоля, причем полученный аэрозоль пользователь может вдыхать непосредственно в легкие через рот.

В описании изобретения под «изделием для генерирования аэрозоля» понимают изделие, используемое для курения. Например, изделие для генерирования аэрозоля может представлять собой известную сигарету сгораемого типа или сигарету нагревательного типа, нагреваемую устройством для генерирования аэрозоля. В другом примере изделие для генерирования аэрозоля может представлять собой изделие, предусматривающее нагревание жидкости, содержащейся в картридже.

Далее настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения показаны таким образом, что специалист в данной области техники сможет легко понять настоящее изобретение. Тем не менее, изобретение может быть реализовано во многих различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное изложенными здесь вариантами осуществления изобретения.

Ниже по тексту будут подробно описаны некоторые варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На ФИГ. 1 в разрезе схематично изображен пример, в котором изделие 200 для генерирования аэрозоля вставлено в устройство 100 для генерирования аэрозоля, согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Как показано на ФИГ. 1, устройство 100 для генерирования аэрозоля содержит аккумулятор 110, контроллер 120 и нагревательный узел 130. Тем не менее, варианты осуществления изобретения не ограничиваются этим вариантом, и устройство 100 для генерирования аэрозоля может содержать другие элементы. Расположение аккумулятора 110, контроллера 120 и нагревательного узла 130 может быть изменено в зависимости от конструкции устройства 100 для генерирования аэрозоля.

Аккумулятор 110 может подавать питание, необходимое для работы устройства 100 для генерирования аэрозоля. Например, аккумулятор 110 может подавать питание для подачи переменного тока на нагревательный узел 130, а также может подавать питание для работы контроллера 120. Кроме того, аккумулятор 110 может подавать питание, необходимое для работы дисплея, датчика, мотора и т. д., установленных в устройстве 100 для генерирования аэрозоля.

Контроллер 120, по существу, может управлять работой устройства 100 для генерирования аэрозоля. В частности, контроллер 120, помимо аккумулятора 110 и нагревательного узла 130, может управлять работой прочих компонентов, входящих в состав устройства 100 для генерирования аэрозоля. Кроме того, контроллер 120 может проверять состояние каждого компонента устройства 100 для генерирования аэрозоля, чтобы определить, находится ли устройство 100 для генерирования аэрозоля в рабочем состоянии.

Контроллер 120 может содержать, по меньшей мере, один процессор. Процессор может быть выполнен как массив из нескольких логических элементов или может быть выполнен как комбинация микропроцессора общего назначения и памяти, в которой хранится программа, исполняемая в микропроцессоре. Специалисту в данной области техники будет понятно, что процессор может быть выполнен с использованием других видов аппаратных средств.

Устройство 100 для генерирования аэрозоля может генерировать аэрозоль путем нагрева изделия 200 для генерирования аэрозоля способом индукционного нагрева. Способ индукционного нагрева может представлять собой способ генерирования тепла из магнитного вещества путем приложения переменного магнитного поля.

Когда переменное магнитное поле прилагают к магнитному веществу, в магнитном веществе могут происходить потери энергии из-за потерь на вихревые токи и гистерезис. Потерянная энергия может высвобождаться из магнитного вещества в виде тепловой энергии. С увеличением амплитуды или частоты переменного магнитного поля, приложенного к магнитному веществу, тепловая энергия, выделяемая из магнитного вещества, также увеличивается.

Нагревательный узел 130 может содержать спиральные катушки 131a и 131b, пространство 132 для размещения и изоляционную часть 133. В пространстве 132 для размещения может быть размещена по меньшей мере часть изделия 200 для генерирования аэрозоля. Пространство 132 для размещения может содержать отверстие для введения изделия 200 для генерирования аэрозоля в устройство 100 для генерирования аэрозоля. Изделие 200 для генерирования аэрозоля может быть вставлено в нагревательный узел 130 через отверстие в пространстве 132 для размещения.

Нагревательный узел 130 может нагревать изделие для генерирования аэрозоля, вставленное в пространство 132 для размещения. В частности, когда спиральные катушки 131a и 131b нагревательного узла 130 генерируют магнитное поле, изделие 200 для генерирования аэрозоля может нагреваться, поскольку токоприемник, входящий в состав изделия 200 для генерирования аэрозоля, выделяет тепло. Подробное описание изделия 200 для генерирования аэрозоля приведено со ссылкой на ФИГ. 9.

Изоляционная часть 133 расположена между изделием 200 для генерирования аэрозоля, вставленном в пространство 132 для размещения, и спиральными катушками 131a и 131b, предотвращая тем самым передачу тепла, генерируемого в изделии 200 для генерирования аэрозоля, наружу. Изоляционная часть 133 может иметь цилиндрическую форму, окружающую по меньшей мере часть пространства 132 для размещения. Например, изоляционная часть 133 может иметь цилиндрическую форму, соответствующую форме изделия 200 для генерирования аэрозоля.

Изоляционная часть 133 может повысить эффективность нагрева изоляционной части 130, позволяя сконцентрировать тепло, генерируемое в токоприемнике изделия для генерирования аэрозоля, на изделии 200 для генерирования аэрозоля. Кроме того, изоляционная часть 133 может сократить время предварительного нагрева устройства 100 для генерирования аэрозоля и снизить энергопотребление.

Спиральные катушки 131a и 131b могут располагаться вокруг пространства 132 для размещения и генерировать индуцированное магнитное поле. Спиральные катушки 131a и 131b могут получать питание от аккумулятора 110. При подаче питания на спиральные катушки 131a и 131b в пространстве 132 для размещения может быть создано магнитное поле. Если на спиральные катушки 131a и 131b подают переменный ток, направление магнитного поля, созданного в пространстве 132 для размещения, может периодически меняться. Если на токоприемник воздействует магнитное поле, созданное катушкой, токоприемник может выделять тепло.

По мере изменения амплитуды или частоты магнитного поля, созданного спиральными катушками 131a и 131b, температура нагреваемого токоприемника может изменяться. Контроллер 120 может регулировать амплитуду или частоту переменного магнитного поля, созданного спиральными катушками 131a и 131b, регулируя питание, подаваемое на спиральные катушки 131a и 131b, что позволяет регулировать температуру токоприемника.

Например, спиральные катушки 131a и 131b могут содержать медь, но не ограничиваются этим вариантом. Спиральные катушки 131a и 131b могут содержать любой из следующих элементов: серебро (Ag), золото (Au), алюминий (Al), вольфрам (W), цинк (Zn) и никель (Ni), или сплав, содержащий по меньшей мере один из этих элементов, чтобы обеспечить высокий ток за счет низкого удельного сопротивления. Спиральные катушки 131a и 131b будут детально описаны ниже со ссылкой на ФИГ. 4 и 5.

На ФИГ. 2 и 3 схематично изображена катушка 30 известного устройства для генерирования аэрозоля с индукционным нагревом. На ФИГ. 2 схематично изображена катушка 30, входящая в состав известного устройства для генерирования аэрозоля, а на ФИГ. 3 показано направление магнитной силовой линии М, генерируемой катушкой 30 известного устройства для генерирования аэрозоля.

Как показано на ФИГ. 2 и 3, катушка 30, входящая в состав известного устройства для генерирования аэрозоля с индукционным нагревом, обычно выполнена в виде электромагнита, изготовленного путем плотной и равномерной намотки электропроводящей проволоки в форме цилиндра. Во внутреннем пространстве электромагнита может быть образовано пространство для размещения, в которое вставляют изделие 200 для генерирования аэрозоля.

Катушка 30, входящая в состав известного устройства для генерирования аэрозоля с индукционным нагревом, может создавать магнитное поле, в котором магнитная силовая линия M входит и выходит из электромагнита в соответствии с направлением электрического тока. То есть, магнитная силовая линия M может входить и выходить из пространства для размещения в продольном направлении пространства для размещения, и магнитная силовая линия M может проходить через внутреннюю часть вставленного в это пространство изделия 200 для генерирования аэрозоля в продольном направлении изделия 200 для генерирования аэрозоля. В данном случае под продольным направлением пространства для размещения понимают направление, в котором увеличивается длина пространства для размещения, или направление, в котором изделие 200 для генерирования аэрозоля вставляют в пространство для размещения. Аналогичным образом, под продольным направлением изделия 200 для генерирования аэрозоля понимают направление, в котором увеличивается длина изделия 200 для генерирования аэрозоля, или направление, в котором изделие 200 для генерирования аэрозоля вставляют в устройство для генерирования аэрозоля.

Поскольку магнитная силовая линия M проходит через изделие 200 для генерирования аэрозоля в продольном направлении изделия 200 для генерирования аэрозоля, плотность размещения магнитной силовой линии M в изделии 200 для генерирования аэрозоля может быть низкой, и, соответственно, токоприемник может оказаться не в состоянии генерировать достаточное количество тепла. В частности, если токоприемник, входящий в состав изделия 200 для генерирования аэрозоля, имеет форму листа, окружающего изделие 200 для генерирования аэрозоля, магнитная силовая линия M редко проходит через широкую область листа. Таким образом, токоприемник может оказаться нагрет в недостаточной степени, что приведет к неэффективному нагреву изделия 200 для генерирования аэрозоля.

На ФИГ. 4 и 5 изображены спиральные катушки 131a и 131b устройства для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На ФИГ. 4 схематично изображены спиральные катушки 131a и 131b, входящие в состав устройства 100 для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На ФИГ. 5 показано направление магнитной силовой линии, генерируемой спиральными катушками 131a и 131b устройства 100 для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Как показано на ФИГ. 4 и 5, спиральные катушки 131a и 131b могут иметь форму пластины, изогнутой в окружном направлении пространства 132 для размещения. Центр спиральных катушек 131a и 131b (т.е. центр, вокруг которого намотаны спиральные катушки 131a и 131b) может быть расположен на (или выше) внешней поверхности пространства 132 для размещения (т.е. боковой поверхности цилиндрической формы, определяющей пространство 132 для размещения). То есть, разрез спиральных катушек 131a и 131b, выполненный перпендикулярно продольному направлению пространства 132 для размещения в спиральных катушках 131a и 131b, может иметь изогнутую форму (т.е. форму дуги). Центральная ось, вокруг которой намотаны спиральные катушки 131a и 131b, может пересекать продольное направление пространства 132 для размещения.

В соответствии с направлением электрического тока спиральные катушки 131a и 131b могут создавать магнитное поле, в котором магнитная силовая линия M может входить и выходить из пространства 132 для размещения через область вблизи центра, вокруг которого намотаны спиральные катушки 131a и 131b. То есть, магнитная силовая линия M может входить и выходить из пространства 132 для размещения в направлении, пересекающем продольное направление пространства 132 для размещения, и магнитная силовая линия M может проходить через внутреннюю часть изделия 200 для генерирования аэрозоля в направлении, пересекающем продольное направление изделия 200 для генерирования аэрозоля.

В отличие от катушки, входящей в состав известного устройства для генерирования аэрозоля с индукционным нагревом, направление магнитной силовой линии M пересекает продольное направление изделия 200 для генерирования аэрозоля. Таким образом, плотность размещения магнитной силовой линии M, проходящей через токоприемник, входящий в состав изделия 200 для генерирования аэрозоля, может увеличиться, что позволит повысить эффективность нагрева токоприемника. В частности, если токоприемник, входящий в состав изделия 200 для генерирования аэрозоля, имеет форму листа, окружающего изделие 200 для генерирования аэрозоля, магнитная силовая линия M проходит через широкую область листа, что позволяет нагревать токоприемник до достаточно высокой температуры.

Может быть предусмотрено несколько спиральных катушек 131a и 131b. Как показано на ФИГ. 4 и 5, может быть предусмотрено две спиральные катушки 131a и 131b, в частности, первая спиральная катушка 131a и вторая спиральная катушка 131b. Первая спиральная катушка 131a и вторая спиральная катушка 131b могут иметь одинаковый размер и форму и могут быть расположены симметрично относительно центральной оси пространства 132 для размещения.

Первая спиральная катушка 131a и вторая спиральная катушка 131b могут иметь круглую форму, если смотреть в направлении центральной оси спиральных катушек 131a и 131b. Тем не менее, настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом, и количество, размер и форму спиральных катушек 131a и 131b можно изменять по необходимости. Например, спиральные катушки могут иметь прямоугольную форму, если смотреть в направлении центральной оси спиральных катушек, и четыре спиральные катушки могут быть расположены на равном удалении друг от друга.

Как описано выше, магнитная силовая линия M может входить и выходить из пространства 132 для размещения в направлении, пересекающем продольное направление пространства 132 для размещения, через область вблизи центра спиральных катушек 131a и 131b. Поскольку плотность размещения магнитного потока в центре спиральных катушек 131a и 131b высока, часть изделия 200 для генерирования аэрозоля, находящаяся рядом с центром спиральных катушек 131a и 131b, может нагреваться до относительно высокой температуры по сравнению с другими частями. Таким образом, если предусмотрено несколько спиральных катушек 131a и 131b, центры спиральных катушек 131a и 131b расположены в нескольких точках на внешней поверхности пространства 132 для размещения, что позволяет равномерно нагревать изделие 200 для генерирования аэрозоля, помещенное в пространство 132 для размещения.

Несколько спиральных катушек 131a и 131b могут быть расположены с возможностью электрического соединения друг с другом. При наличии нескольких спиральных катушек 131a и 131b может потребоваться точное управление направлением переменного тока, подаваемого на каждую из спиральных катушек 131a и 131b, чтобы предотвратить смещение магнитного поля вследствие пересечения направлений магнитных полей, создаваемых соответственно спиральными катушками 131a и 131b. Тем не менее, когда несколько спиральных катушек 131a и 131b электрически соединены друг с другом, отдельное управление не требуется, поскольку через несколько спиральных катушек 131a и 131b протекает переменный ток.

Далее нагревательный узел 130 будет подробно описан со ссылкой на ФИГ 6 и 7.

На ФИГ. 6 и 7 изображен поперечный разрез нагревательного узла 130 согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На ФИГ. 6 схематично изображен разрез нагревательного узла 130, выполненное в продольном направлении, согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На ФИГ. 7 схематично изображен разрез нагревательного узла 130, выполненный перпендикулярно продольному направлению, согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В данном случае под продольным направлением нагревательного узла 130 может подразумеваться направление, в котором длина нагревательного узла 130 увеличивается. Кроме того, продольное направление может также означать направление, в котором изделие 200 для генерирования аэрозоля вставляют в пространство 132 для размещения.

Как показано на ФИГ. 6 и 7, изделие 200 для генерирования аэрозоля, вставленное в пространство 132 для размещения, и изоляционная часть 133 могут находиться на некотором удалении друг от друга. Во время работы устройства для генерирования аэрозоля в токоприемнике изделия 200 для генерирования аэрозоля генерируется тепло, обусловленное высокой температурой. В этом случае возможна избыточная передача тепла пользователю или повреждение под воздействием тепла других компонентов устройства 100 для генерирования аэрозоля. Соответственно, может возникнуть необходимость блокировать тепло, выделяемое в процессе использования устройства 100 для генерирования аэрозоля.

Поскольку между изделием 200 для генерирования аэрозоля и изоляционной частью 133 образуется воздушная прослойка, эффективность блокирования движения передачи, генерируемого в токоприемнике изделия 200 для генерирования аэрозоля, может быть повышена. В частности, если токоприемник, входящий в состав изделия 200 для генерирования аэрозоля, имеет форму листа, окружающего изделие 200 для генерирования аэрозоля, токоприемник расположен близко к широкой области изоляционной части 133, и поэтому изоляционная часть 133 может разрушаться под воздействием тепла, генерируемого токоприемником. Поскольку изделие 200 для генерирования аэрозоля находится на некотором удалении от изоляционной части 133, можно предотвратить непосредственную передачу тепла, генерируемого в токоприемнике изделия 200 для генерирования аэрозоля, на изоляционную часть 133, тем самым предотвращая снижение изоляционных характеристик изоляционной части 133.

Кроме того, спиральные катушки 131a и 131b могут находиться на некотором удалении от изоляционной части 133. Например, спиральные катушки 131a и 131b могут быть расположены на некотором удалении друг от друга на боковой поверхности изоляционной части 133, имеющей в целом цилиндрическую форму. Поскольку между спиральными катушками 131a и 131b и изоляционной частью 133 может быть сформирована воздушная прослойка, изоляционные характеристики могут быть улучшены. Кроме того, поскольку количество тепла, передаваемого на спиральные катушки 131a и 131b, уменьшается, можно предотвратить ухудшение состояния спиральных катушек 131a и 131b.

Для дальнейшего улучшения изоляционных характеристик в пространстве между изделием 200 для генерирования аэрозоля и изоляционной частью 133, а также в пространстве между спиральными катушками 131a и 131b и изоляционной частью 133 может быть создан вакуум.

Изоляционная часть 133 может содержать изоляционные материалы с высокими изоляционными характеристиками, такие как керамические и стеклянные волокна. Тем не менее, настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом, и любой изоляционный материал, способный блокировать тепло, генерируемое в токоприемнике изделия 200 для генерирования аэрозоля, может быть включен в состав изоляционной части 133 без ограничений. Далее изоляционная часть 133 нагревательного узла 130 согласно одному из вариантов осуществления изобретения будет подробно описана со ссылкой на ФИГ. 8.

На ФИГ. 8 схематично изображен разрез изоляционной части 133 нагревательного узла 130 согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Как показано на ФИГ. 8, изоляционная часть 133 может содержать несколько полых шариков 134 с полостями 134а внутри. Изоляционный эффект изоляционной части 133, содержащей несколько полых шариков 134, можно улучшить за счет нескольких полостей 134a, содержащихся в полых шариках 134.

Полые шарики 134 могут содержать один или несколько видов керамики из следующей группы: кремнезем, глинозем, стеклянные пузырьки и перлит, но настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом и допускает использование других материалов с низкой теплопроводностью.

В частности, изоляционная часть 133 может содержать структуру, сформированную путем упаковки нескольких полых шариков 134. Например, как показано на ФИГ. 8, структура может быть сформирована путем укладки в сферу нескольких полых шариков 134. Способ упаковки в сферу может представлять собой способ объединения частиц для формирования структуры, например, объёмно-центрированной кубической, гранецентрированной кубической и т.д., но не ограничивается этим вариантом.

Структура может быть сформирована путем упаковки и обжига нескольких полых шариков 134. Несколько упакованных полых шариков 134 могут быть закреплены связующим веществом 135. Связующее вещество 135 может повысить долговечность структуры и улучшить изоляционные характеристики структуры за счет заполнения пространства, образованного между несколькими упакованными полыми шариками 134. В качестве связующего вещества 135 можно использовать полимер с высокой термостойкостью. Например, можно использовать полиимид (PI), но настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом.

Структура, полученная путем упаковки нескольких полых шариков 134, может содержать водонепроницаемую пленку, сформированную на внешней поверхности структуры. Водонепроницаемая пленка может предотвращать ухудшение изоляционных характеристик структуры, препятствуя впитыванию аэрозоля, генерируемого в изделии 200 для генерирования аэрозоля и образующего капли, в полые шарики 134. Кроме того, поскольку водонепроницаемая пленка может блокировать воздушный поток между несколькими полыми шариками 134, изоляционные характеристики могут быть дополнительно улучшены.

Водонепроницаемая пленка может представлять собой, например, стеклянную мембрану, пленку с полиимидным покрытием, пленку с водоотталкивающим покрытием или их комбинацию. Тем не менее, настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом и допускает использование других типов водонепроницаемых пленок, обладающих функцией водонепроницаемости (или влагонепроницаемости).

Например, водонепроницаемая пленка может представлять собой стеклянную мембрану. Структура может быть изготовлена посредством первого процесса обжига упаковки и обжига нескольких полых шариков, и второго процесса обжига стеклянной крошки, нанесенной на внешнюю поверхность, и обжига стеклянной крошки. Если температура плавления стеклянной крошки выше температуры обжига пористой структуры, внешняя поверхность пористой структуры может быть расплавлена в процессе второго обжига. Следовательно, можно использовать стеклянную крошку, температура плавления которой ниже температуры обжига в первом процессе обжига. Например, температура обжига в первом процессе обжига равна или выше 800℃, а температура плавления стеклянной крошки может составлять от примерно 600℃ до примерно 800℃.

Для получения высоких изоляционных характеристик структуры и простоты изготовления диаметр полого шарика 134 может составлять от 75 мкм до 500 мкм. Предпочтительно, диаметр полого шарика 134 может составлять от 100 мкм до 450 мкм, от 150 мкм до 450 мкм или от 150 мкм до 400 мкм. Например, диаметр полых шариков 134 предпочтительно может быть равен или больше 75 мкм. Это объясняется тем, что по мере увеличения диаметра полых шариков 134 увеличивается диаметр полостей 134 внутри них, что приводит к улучшению изоляционных характеристик структуры. Кроме того, диаметр полых шариков 134 предпочтительно может быть равен или меньше 500 мкм. Это связано с тем, что по мере увеличения размера полых шариков 134 кривизна поверхности увеличивается, что может затруднить формирование водонепроницаемой пленки постоянной толщины и снизить долговечность водонепроницаемой пленки.

Чтобы структура, содержащая несколько полых шариков 134, имела равномерные изоляционные характеристики по всей площади, распределение диаметров нескольких полых шариков 134 может иметь погрешность до менее 30% среднего диаметра. Предпочтительно, распределение диаметра нескольких полых шариков 134 может иметь погрешность до менее 25%, 23% или 21%. Более предпочтительно, распределение диаметра нескольких полых шариков 134 может иметь погрешность до менее 20%, 18%, 16%, 14%, 12% или 10%. Более предпочтительно, распределение диаметра нескольких полых шариков 134 может иметь погрешность до менее 8%, 6% или 5%.

В одном из вариантов осуществления изобретения начальная структура может быть сформирована путем упаковки полых шариков 134 первого размера, после чего конечная структура может быть сформирована путем упаковки полых шариков 134 второго размера на внешней поверхности начальной структуры. При этом второй размер может быть меньше первого. В этом случае, поскольку размер пор на внешней поверхности структуры уменьшается, внешний поток воздуха может быть эффективно блокирован. Кроме того, поскольку структура также содержит полые шарики 134 с полостями большого размера 134a, изоляционные характеристики структуры могут быть улучшены.

На ФИГ. 9 изображен пример изделия 200 для генерирования аэрозоля.

Как показано на ФИГ. 9, изделие 200 для генерирования аэрозоля содержит табачный стержень 210 и фильтрующий стержень 220. На ФИГ. 9 фильтрующий стержень 220 показан как единый сегмент, однако изобретение не ограничивается этим вариантом. Другими словами, фильтрующий стержень 220 может содержать несколько сегментов.

Например, фильтрующий стержень 220 может содержать первый сегмент, выполненный с возможностью охлаждения аэрозоля, и второй сегмент, выполненный с возможностью фильтрации определенного компонента, содержащегося в аэрозоле. Кроме того, при необходимости фильтрующий стержень 220 может дополнительно содержать, по меньшей мере, один сегмент, выполненный с возможностью осуществления другой функции.

Изделие 200 для генерирования аэрозоля может быть упаковано, по меньшей мере, в одну обертку 240. Обертка 240 может иметь, по меньшей мере, одно отверстие, через которое может поступать внешний воздух или выходить внутренний воздух. Например, изделие 200 для генерирования аэрозоля может быть упаковано в одну обертку 240. В другом примере изделие 200 для генерирования аэрозоля может быть дважды упаковано в две и более обертки 240. Например, табачный стержень 210 может быть упакован в первую обертку 241, а фильтрующий стержень 220 в обертки 242, 243, 244. Также изделие 200 для генерирования аэрозоля может быть повторно упаковано в другую единую обертку 245. Если фильтрующий стержень 220 содержит несколько сегментов, каждый сегмент может быть упакован в отдельную обертку 242, 243, 244.

Табачный стержень 210 может содержать материал для генерирования аэрозоля. Например, материал для генерирования аэрозоля может содержать по меньшей мере один из следующих компонентов: глицерин, пропиленгликоль, этиленгликоль, дипропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль и олеиловый спирт, а также другие компоненты. Кроме того, табачный стержень 210 может содержать иные добавки, в частности, ароматы, увлажняющее вещество и/или органическую кислоту. Также табачный стержень 210 может содержать ароматизированную жидкость, в частности, ментол или увлажнитель, впрыснутые в табачный стержень 210.

Табачный стержень 210 может быть изготовлен в различных формах. Например, табачный стержень 210 может быть сформирован в виде листа или пряди.

Кроме того, табачный стержень 210 может быть сформирован в виде трубочного табака, состоящего из крошечных кусочков, вырезанных из табачного листа.

Табачный стержень 210 может содержать токоприемник, нагреваемый магнитным полем. Токоприемник может содержать металл или углерод. В состав токоприемника может входить, по меньшей мере, один из следующих материалов: феррит, ферромагнитный сплав, нержавеющая сталь и алюминий (Al). В альтернативном варианте токоприемник может содержать, по меньшей мере, один из следующих керамических материалов: например, графит, молибден, карбид кремния, ниобий, никелевый сплав, металлическая пленка, цирконий и т.п., переходный металл: например никель (Ni), кобальт (Co) и т.п., а также металлоид, например бор (B) или фосфор (P).

Токоприемник, входящий в состав табачного стержня 210, может иметь различные формы. Например, токоприемник может иметь форму листа и окружать внешнюю сторону табачного стержня 210. В другом примере токоприемник может быть выполнен в виде нитей или частиц, диспергированных и размещенных в табачном стержне 210.

Кроме того, табачный стержень 210 может быть окружен теплопроводящим материалом. Например, теплопроводящим материалом может служить, в частности, металлическая фольга, например, алюминиевая фольга. Например, теплопроводный материал, окружающий табачный стержень 210, может равномерно распределять тепло, передаваемое табачному стержню 210, что позволяет увеличить теплопроводность, подводимую к табачному стержню 210, и улучшить вкус аэрозоля. Кроме того, теплопроводящий материал, окружающий табачный стержень 210, может служить токоприемником, нагреваемым индукционным нагревателем.

Фильтрующий стержень 220 может содержать фильтр из ацетата целлюлозы. Фильтрующий стержень 220 может иметь любую форму. Например, фильтрующий стержень 220 может иметь форму полого цилиндра или полой трубки. Кроме того, фильтрующий стержень 220 может содержать стержень с выемкой. Если фильтрующий стержень 220 содержит несколько сегментов, по меньшей мере один из сегментов может иметь отличающуюся форму.

Фильтрующий стержень 220 может быть выполнен с возможностью генерирования ароматов. Например, ароматическая жидкость может быть введена в фильтрующий стержень 220, или же отдельное волокно, покрытое ароматической жидкостью, может быть вставлено в фильтрующий стержень 220.

Кроме того, 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 конфигурацию, в которой жидкость, содержащая ароматический материал, помещена в пленку. Например, капсула 230 может иметь форму сферы или цилиндра, или иную форму.

Если фильтрующий стержень 220 содержит сегмент, выполненный с возможностью охлаждения аэрозоля, охлаждающий сегмент может содержать полимерный или биоразлагаемый полимерный материал. Например, охлаждающий сегмент может содержать только чистую полимолочную кислоту, но материал для формирования охлаждающего сегмента не ограничивается этим вариантом. В некоторых вариантах осуществления изобретения охлаждающий сегмент может содержать фильтр из ацетата целлюлозы, содержащий несколько отверстий. Тем не менее, охлаждающий сегмент не ограничивается указанным примером и может быть выполнен иным способом при условии сохранения его функции охлаждения аэрозоля.

Несмотря на то, что это не показано на чертежах, изделие 200 для генерирования аэрозоля может дополнительно содержать переднюю заглушку. Передняя заглушка может быть расположена на одной стороне табачного стержня 210, противоположной фильтрующему стержню 220. Передняя заглушка может препятствовать отсоединению табачного стержня 210 и попаданию сжиженного аэрозоля из табачного стержня 210 в устройство для генерирования аэрозоля (100 на ФИГ. 1).

Экспериментальный пример. Сравнение эффективности нагрева устройств для генерирования аэрозоля

Был проведен эксперимент для сравнения эффективности нагрева устройства для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения с известным устройством для генерирования аэрозоля.

Для эксперимента использовали изделие для генерирования аэрозоля, содержащее листовой токоприемник, а в качестве листового токоприемника использовали алюминиевую фольгу. Алюминиевую фольгу расположили таким образом, чтобы окружить табачный стержень изделия для генерирования аэрозоля.

Изделие для генерирования аэрозоля нагревали с помощью устройства для генерирования аэрозоля, содержащего электромагнит, как показано на ФИГ. 2 (далее «сравнительный пример»), и устройства для генерирования аэрозоля, содержащего спиральные катушки 131a и 131b, как показано на ФИГ. 4 (далее «пример варианта осуществления изобретения»), и измеряли изменение температуры алюминиевой фольги изделия для генерирования аэрозоля с течением времени. Переменный ток с одинаковыми параметрами подавали на электромагнит сравнительного примера и спиральные катушки примера варианта осуществления изобретения.

На ФИГ. 10-12 изображены схемы, иллюстрирующие результаты эксперимента по сравнению эффективности нагрева устройства для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения и известного устройства для генерирования аэрозоля. На ФИГ. 10 показан график изменения температуры в зависимости от времени для алюминиевой фольги изделий для генерирования аэрозоля, согласно примеру варианту осуществления изобретения и сравнительному примеру. На ФИГ. 11 изображен внешний вид изделия для генерирования аэрозоля согласно сравнительному примеру после нагревания в эксперименте, а на ФИГ. 12 изображен внешний вид изделия для генерирования аэрозоля согласно примеру варианта осуществления изобретения после нагревания в эксперименте.

Как показано на ФИГ. 10, в случае примера варианта осуществления изобретения алюминиевую фольгу изделия для генерирования аэрозоля нагрели до температуры от примерно 200℃ до примерно 250℃, за исключением участка предварительного нагрева. Между тем, в сравнительном примере алюминиевую фольгу изделия для генерирования аэрозоля нагрели до температуры от примерно 50℃ до примерно 100℃. Учитывая тот факт, что материал для генерирования аэрозоля (глицерин и т.д.), входящий в состав общего изделия для генерирования аэрозоля, имеет температуру испарения от примерно 140℃ до примерно 250℃, нормальное генерирование аэрозоля в случае сравнительного примера может быть затруднено.

Как показано на ФИГ. 11 и 12, внешний вид изделия для генерирования аэрозоля, нагретого в соответствии со сравнительным примером, не изменился. С другой стороны, в случае изделия для генерирования аэрозоля, нагретого в соответствии с примером, поверхность обертки, в которой находилась алюминиевая фольга, была карбонизирована. Таким образом, можно утверждать, что спиральные катушки примера варианта осуществления изобретения могут более эффективно нагревать изделие для генерирования аэрозоля, чем электромагнит сравнительного примера.

Специалистам в данной области очевидно, что в настоящие варианты осуществления изобретения могут быть внесены различные изменения формы и содержания, не выходящие за пределы характеристик, описанных выше. Следовательно, описанные способы следует рассматривать с описательной, а не с ограничительной точки зрения. Объем настоящего изобретения определён прилагаемой формулой изобретения, а не предшествующим ей описанием изобретения, и все различия в пределах его эквивалентов следует истолковывать как входящие в настоящее изобретение.

Claims (12)

1. Устройство для генерирования аэрозоля, предназначенное для нагрева изделия генерирования аэрозоля, содержащего токоприемник, и содержащее нагревательный узел, содержащий пространство для размещения, в котором размещена по меньшей мере часть изделия для генерирования аэрозоля, и по меньшей мере одну спиральную катушку, расположенную снаружи пространства для размещения и выполненную с возможностью генерирования индуцированного магнитного поля, в котором спиральная катушка имеет форму пластины, изогнутой в окружном направлении пространства размещения, а центр, вокруг которого намотана спиральная катушка, находится на внешней поверхности пространства для размещения, в котором по меньшей мере одна спиральная катушка содержит несколько спиральных катушек, электрически соединенных друг с другом, и в котором ток, подаваемый на одну из нескольких спиральных катушек, протекает через другую из нескольких спиральных катушек, и ток протекает в одном направлении в нескольких спиральных катушках.

2. Устройство для генерирования аэрозоля по п. 1, дополнительно содержащее изоляционную часть, расположенную между изделием для генерирования аэрозоля и спиральной катушкой, когда изделие для генерирования аэрозоля вставлено в пространство для размещения.

3. Устройство для генерирования аэрозоля по п. 2, в котором изделие для генерирования аэрозоля, вставленное в пространство для размещения, находится на некотором удалении от изоляционной части.

4. Устройство для генерирования аэрозоля по п. 2, в котором спиральная катушка и изоляционная часть расположены на некотором удалении друг от друга.

5. Устройство для генерирования аэрозоля по п. 2, в котором изоляционная часть содержит несколько полых шариков.

6. Устройство для генерирования аэрозоля по п. 5, в котором полые шарики содержат по меньшей мере один керамический материал, выбранный из группы в составе кремнезема, глинозема, стеклянных пузырьков и перлита.

7. Нагревательный узел, предназначенный для нагрева изделия для генерирования аэрозоля, содержащего токоприемник, и содержащий пространство для размещения, в котором размещена по меньшей мере часть изделия для генерирования аэрозоля, и по меньшей мере одну спиральную катушку, расположенную снаружи пространства для размещения и выполненную с возможностью генерирования индуцированного магнитного поля, в котором спиральная катушка имеет форму пластины, изогнутой в окружном направлении пространства для размещения, а центр, вокруг которого намотана спиральная катушка, находится на внешней поверхности пространства для размещения, в котором по меньшей мере одна спиральная катушка содержит несколько спиральных катушек, электрически соединенных друг с другом, и в котором ток, подаваемый на одну из нескольких спиральных катушек, протекает через другую из нескольких спиральных катушек, и ток протекает в одном направлении в нескольких спиральных катушках.

8. Нагревательный узел по п. 7, дополнительно содержащий изоляционную часть, расположенную между изделием для генерирования аэрозоля и спиральной катушкой, когда изделие для генерирования аэрозоля вставлено в пространство для размещения.

9. Нагревательный узел по п. 8, в котором изделие для генерирования аэрозоля, вставленное в пространство для размещения, находится на некотором удалении от изоляционной части.

10. Нагревательный узел по п. 8, в котором спиральная катушка и изоляционная часть расположены на некотором удалении друг от друга.

11. Нагревательный узел по п. 8, в котором изоляционная часть содержит несколько полых шариков.

12. Нагревательный узел по п. 11, в котором полые шарики содержат по меньшей мере один керамический материал, выбранный из группы в составе кремнезема, глинозема, стеклянных пузырьков и перлита.