Генерирующее аэрозоль устройство, имеющее усовершенствованную катушку индуктивности

Авторы патента:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам, генерирующим аэрозоль. Технический результат заключается в улучшении регулирования температуры, создаваемой токоприемником при индукционном нагреве токоприемника. Достигается тем, что генерирующее аэрозоль устройство содержит кожух, образующий камеру для размещения по меньшей мере одного токоприемника и по меньшей мере одного образующего аэрозоль субстрата. Камера имеет длину вдоль ее продольной оси, проходящую от первого конца камеры до второго конца камеры. Катушка индуктивности обеспечена внутри кожуха, расположена вокруг указанной камеры и проходит вдоль по меньшей мере части длины указанной камеры. Катушка индуктивности содержит первый участок, ближайший к первому концу камеры, второй участок, ближайший ко второму концу камеры, и третий участок, расположенный между первым и вторым участками. Количество витков на единицу длины на третьем участке катушки меньше, чем количество витков на единицу длины на одном или обоих из первого и второго участков катушки, и/или площадь поперечного сечения катушки на третьем участке катушки меньше, чем площадь поперечного сечения катушки на первом и/или на втором участках катушки. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к генерирующим аэрозоль устройствам. В частности, настоящее изобретение относится к генерирующим аэрозоль устройствам, имеющим индукционный нагреватель для нагрева генерирующего аэрозоль изделия с помощью токоприемника. Настоящее изобретение также относится к генерирующим аэрозоль системам, содержащим такие генерирующие аэрозоль устройства в сочетании с генерирующим аэрозоль изделием или картриджем для использования с генерирующим аэрозоль устройством.

В уровне техники был предложен ряд электрических генерирующих аэрозоль систем, в которых генерирующее аэрозоль устройство, имеющее электрический нагреватель, используется для нагрева образующего аэрозоль субстрата, такого как табачная заглушка. Обычно генерирующий аэрозоль субстрат обеспечен как часть генерирующего аэрозоль изделия, которое вставляется в камеру или полость в генерирующем аэрозоль устройстве. В некоторых известных системах, для нагрева образующего аэрозоль субстрата до температуры, при которой он способен выделять летучие компоненты, способные образовывать аэрозоль, резистивный нагревательный элемент, такой как нагревательное лезвие, вставляется в образующий аэрозоль субстрат или размещается вокруг него при размещении генерирующего аэрозоль изделия в генерирующем аэрозоль устройстве. В других генерирующих аэрозоль системах вместо резистивного нагревательного элемента используется индукционный нагреватель. Индукционный нагреватель обычно содержит индуктор, образующий часть генерирующего аэрозоль устройства, и проводящий токоприемный элемент, расположенный таким образом, что он находится в тепловой близости к образующему аэрозоль субстрату. Во время использования индуктор генерирует переменное магнитное поле для создания вихревых токов и потерь на гистерезис в токоприемном элементе, вызывая нагрев токоприемного элемента и таким образом нагревая образующий аэрозоль субстрат.

В известных системах, имеющих индуктор и проводящий токоприемный элемент, этот токоприемный элемент обычно закреплен внутри камеры генерирующего аэрозоль устройства и выполнен таким образом, что он проходит по меньшей мере частично в генерирующее аэрозоль изделие, размещенное в указанной полости. Токоприемный элемент нагревает образующий аэрозоль субстрат генерирующего аэрозоль изделия изнутри при подаче энергии на катушку индуктивности. Например, токоприемный элемент может быть выполнен с возможностью проникновения в образующий аэрозоль субстрат генерирующего аэрозоль изделия при размещении генерирующего аэрозоль изделия в указанной камере.

В некоторых других известных системах, имеющих индуктор и проводящий токоприемный элемент, токоприемник может быть включен в картридж, который размещается внутри камеры генерирующего аэрозоль устройства, имеющего индуктор. Картридж содержит первое отделение, содержащее источник никотина, и второе отделение, содержащее источник кислоты. Никотин и кислота нагреваются и вступают в реакцию друг с другом в газовой фазе с образованием аэрозоля, который вдыхается пользователем.

Индуктор обычно обеспечен в виде проволоки, образующей катушку индуктивности, имеющую множество витков, проходящих вдоль ее длины. Однако такие обычные катушки не всегда способны обеспечивать точное регулирование температуры, создаваемой токоприемником при индукционном нагреве токоприемника. В частности, может быть затруднительным получение однородной температуры токоприемника при использовании таких обычных катушек.

Следовательно, было бы желательно обеспечить генерирующее аэрозоль устройство, имеющее усовершенствованную катушку индуктивности, которая могла бы помочь в устранении указанных недостатков.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложено генерирующее аэрозоль устройство, содержащее: кожух, образующий камеру для размещения по меньшей мере одного токоприемника и по меньшей мере одного образующего аэрозоль субстрата, причем указанная камера имеет длину вдоль ее продольной оси, проходящую от первого конца камеры до второго конца камеры; и катушку индуктивности, обеспеченную внутри указанного кожуха, размещенную вокруг указанной камеры и проходящую вдоль по меньшей мере части длины указанной камеры. Катушка индуктивности содержит первый участок, ближайший к первому концу камеры, второй участок, ближайший ко второму концу камеры, и третий участок, расположенный между первым и вторым участками. Количество витков на единицу длины на третьем участке катушки составляет меньше, чем количество витков на единицу длины на одном или обоих из первого и второго участков катушки.

Авторами настоящего изобретения было выяснено, что в случае использования обычной катушки с постоянной плотностью витков в генерирующем аэрозоль устройстве, имеет место более высокая плотность магнитного потока в области, окруженной центральным (третьим) участком катушки, по сравнению с плотностью магнитного потока, которая имеет место в областях, соответственно окруженных первым и вторым концевыми участками катушки. Следовательно, область, окруженная центральным участком катушки, может нагреваться в большей степени, чем области, окруженные соответственно первым и вторым концевыми участками катушки, при размещении токоприемника в пределах указанных областей. Это может привести к неоднородному температурному профилю внутри камеры устройства, что может быть нежелательно. Такие неоднородные температурные профили могут быть особенно нежелательными, если катушка индуктивности используется для нагрева токоприемника, расположенного внутри картриджа, содержащего источник никотина и источник кислоты. Это связано с тем, что температурный градиент в такой компоновке может привести к нежелательной конденсации и повторному испарению разных частей органолептических сред и таким образом негативно воздействовать на характеристики системы. Кроме того, такие картриджи могут потребовать точной калибровки с целью смешения определенного количества никотина с определенным количеством кислоты. Неоднородные температурные градиенты могут приводить к неправильным количествам никотина или кислоты, доставляемым в смесительную камеру, и таким образом негативно влиять на характеристики системы.

С целью получения более однородного температурного профиля от токоприемника внутри указанной камеры, авторами настоящего изобретения было выяснено, что катушка индуктивности может быть предпочтительно выполнена таким образом, чтобы количество витков на единицу длины на третьем участке катушки было меньше, чем количество витков на единицу длины на одном или обоих из первого и второго участков катушки. Это может предпочтительно приводить к повышенной плотности магнитного потока на одном или обоих концах токоприемника, размещенного внутри указанной камеры. В частности, катушка может быть выполнена таким образом, чтобы плотность магнитного потока была более однородно распределена по всей длине области, окруженной катушкой, и, в частности, по всей длине области внутри указанной камеры, которая занята или будет занята токоприемником. При такой компоновке обеспечивается возможность нагрева концов токоприемника, расположенных в указанной области, до температур, более точно соответствующих температуре центрального участка токоприемника.

Авторами настоящего изобретения также было выяснено, что альтернативное, но также предпочтительное решение состоит в конфигурировании катушки индуктивности таким образом, чтобы площадь поперечного сечения катушки на третьем участке катушки была больше, чем площадь поперечного сечения катушки на первом и/или на втором участках катушки. При такой компоновке обеспечивается возможность снижения плотности магнитного потока в области, окруженной третьим участком катушки, так что плотность магнитного потока в этой области будет более точно совпадать с плотностью магнитного потока, имеющей место в областях, соответственно окруженных первым и вторым участками катушки. Следовательно, таким образом обеспечивается возможность создания более однородной температуры вдоль длины токоприемника.

Таким образом, согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено генерирующее аэрозоль устройство, содержащее: кожух, образующий камеру для размещения по меньшей мере одного токоприемника и по меньшей мере одного образующего аэрозоль субстрата, причем указанная камера имеет длину вдоль ее продольной оси, проходящую от первого конца камеры до второго конца камеры; и катушку индуктивности, обеспеченную внутри кожуха, расположенную вокруг указанной камеры и проходящую вдоль по меньшей мере части длины камеры. Катушка индуктивности содержит первый участок, ближайший к первому концу камеры, второй участок, ближайший ко второму концу камеры, и третий участок, расположенный между первым и вторым участками. Площадь поперечного сечения катушки на третьем участке катушки больше площади поперечного сечения катушки на первом и/или на втором участках катушки.

Площадь поперечного сечения катушки определяется в плоскости, перпендикулярной продольной оси катушки. Если поперечное сечение катушки индуктивности изменяется вдоль длины катушки на третьем участке катушки, то вышеуказанная ссылка на площадь поперечного сечения катушки на указанном третьем участке должна пониматься как означающая среднюю площадь поперечного сечения катушки на указанном третьем участке. Аналогичное понимание применимо в отношении каждого из первого и второго участков катушки.

Предпочтительно, катушка индуктивности имеет круглую форму поперечного сечения. Катушка индуктивности может иметь некруглую форму поперечного сечения. Например, катушка индуктивности может иметь эллиптическую, треугольную, квадратную, прямоугольную, трапециевидную, ромбоидальную, ромбовидную, дельтовидную, пятиугольную, шестиугольную, семиугольную, восьмиугольную, девятиугольную, десятиугольную или любую другую многоугольную форму поперечного сечения. Катушка индуктивности может иметь правильную многоугольную форму поперечного сечения. Например, равностороннюю треугольную, квадратную, правильную пятиугольную, правильную шестиугольную, правильную семиугольную, правильную восьмиугольную, правильную девятиугольную или правильную десятиугольную форму поперечного сечения.

Если катушка индуктивности имеет круглую форму поперечного сечения, то диаметр катушки на третьем участке катушки больше, чем диаметр катушки в первом и/или втором участках катушки.

Катушка индуктивности может быть выполнена из проволоки и иметь множество витков, проходящих вдоль ее длины. Проволока может иметь любую подходящую форму поперечного сечения, например квадратную, овальную или треугольную. В некоторых вариантах осуществления проволока имеет круглое поперечное сечение. В других вариантах осуществления проволока может иметь плоскую форму поперечного сечения. Например, катушка индуктивности может быть выполнена из проволоки, имеющей прямоугольную форму поперечного сечения, и она может быть намотана таким образом, чтобы максимальная ширина поперечного сечения проволоки проходила параллельно магнитной оси катушки индуктивности. Такие плоские катушки индуктивности способны обеспечивать возможность минимизации внешнего диаметра индуктора и, следовательно, внешнего диаметра генерирующего аэрозоль устройства.

Предпочтительно, количество витков на единицу длины на третьем участке катушки меньше, чем количество витков на единицу длины на одном или обоих из первого и второго участков катушки, и площадь поперечного сечения катушки на третьем участке катушки больше, чем площадь поперечного сечения катушки на одном или обоих из первого и второго участков катушки.

Ниже описаны предпочтительные признаки для обоих из первого и второго аспектов.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления количество витков на единицу длины остается по существу постоянным в пределах первого участка катушки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления количество витков на единицу длины в катушке индуктивности постепенно уменьшается от первого участка катушки до третьего участка катушки. Это обеспечивает возможность содействия обеспечению того, чтобы поле, генерируемое в области, окруженной первым участком катушки, более точно совпадало с полем, генерируемым в области, окруженной третьим участком катушки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления количество витков на единицу длины остается по существу постоянным в пределах второго участка катушки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления количество витков на единицу длины в катушке индуктивности постепенно уменьшается от второго участка катушки до третьего участка катушки. Это обеспечивает возможность содействия обеспечению того, чтобы поле, создаваемое в области, окруженной вторым участком катушки, более точно совпадало с полем, генерируемым в области, окруженной третьим участком катушки.

Уменьшение количества витков может быть линейным. Уменьшение количества витков может быть нелинейным. Например, уменьшение количества витков может быть экспоненциальным.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществленияколичество витков на единицу длины на первом участке катушки по существу равно количеству витков на единицу длины на втором участке катушки. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в возможности содействия обеспечению того, чтобы поле, создаваемое в области, окружной первым участком катушки, более точно совпадало с полем, создаваемым в области, окруженной вторым участком катушки.

Если количество витков на единицу длины остается по существу постоянным в пределах третьего участка катушки, и количество витков на единицу длины остается по существу постоянным в пределах одного или обоих из первого и второго участков катушки, то количество витков на единицу длины может ступенчато изменяться при переходе от одного или обоих от первого и второго участков катушки к третьему участке катушки. В качестве альтернативы или дополнительно, катушка может содержать четвертый участок, расположенный между первым участком катушки и третьим участком катушки. Количество витков на единицу длины может постепенно уменьшаться через четвертый участок катушки от первого участка катушки к третьему участку катушки.

В качестве дополнительной альтернативы или дополнения, катушка может содержать пятый участок, расположенный между вторым участком катушки и третьим участком катушки. Количество витков на единицу длины может постепенно уменьшаться через пятый участок катушки от второго участка катушки к третьему участку катушки.

Предпочтительно, длина первого участка катушки, измеренная вдоль продольной оси катушки, по существу равна длине второго участка катушки, измеренной вдоль продольной оси катушки.

Предпочтительно, длина первого участка катушки, измеренная вдоль продольной оси катушки, по существу равна длине третьего участка катушки, измеренной вдоль продольной оси катушки.

Предпочтительно, длина второго участка катушки, измеренная вдоль продольной оси катушки, по существу равна длине третьего участка катушки, измеренной вдоль продольной оси катушки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления указанное количество витков на единицу длины на третьем участке катушки по меньшей мере приблизительно в 2 раза меньше, чем количество витков на единицу длины на одном или обоих из первого и второго участков катушки, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно в 3 раза меньше, чем количество витков на единицу длины на одном или обоих из первого и второго участков катушки, еще более предпочтительно по меньшей мере приблизительно в 4 раза меньше, чем количество витков на единицу длины на одном или обоих из первого и второго участков катушки.

Количество витков на миллиметр длины на первом участке катушки может составлять от приблизительно 1 до приблизительно 2, более предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 1,5. Количество витков на миллиметр длины на втором участке катушки может составлять от приблизительно 1 до приблизительно 2, более предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 1,5. Количество витков на миллиметр длины на третьем участке катушки может составлять от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,5.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления площадь поперечного сечения катушки остается по существу постоянной в пределах первого участка катушки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления площадь поперечного сечения катушки индуктивности постепенно увеличивается от первого участка катушки до третьего участка катушки. Это обеспечивает возможность содействия обеспечению того, чтобы поле, создаваемое в области, окруженной первым участком катушки, более точно совпадало с полем, создаваемым в области, окруженной третьим участком катушки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления площадь поперечного сечения катушки остается по существу постоянной в пределах второго участка катушки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления площадь поперечного сечения катушки индуктивности постепенно увеличивается от второго участка катушки до третьего участка катушки. Это обеспечивает возможность содействия обеспечению того, чтобы поле, создаваемое в области, окруженной вторым участком катушки, более точно совпадало с полем, создаваемым в области, окруженной третьим участком катушки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления площадь поперечного сечения катушки индуктивности на первом участке катушки по существу соответствует площади поперечного сечения катушки индуктивности на втором участке катушки. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в возможности содействия обеспечению того, чтобы поле, создаваемое в области, окружной первым участком катушки, более точно совпадало с полем, создаваемым в области, окруженной вторым участком катушки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления изобретения площадь поперечного сечения катушки на третьем участке катушки по меньшей мере в 1,3 раза больше площади поперечного сечения катушки на одном или обоих из первого и второго участков катушки, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно в 1,5 раза больше площади поперечного сечения катушки на одном или обоих из первого и второго участков катушки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления площадь поперечного сечения катушки остается по существу постоянной в пределах третьего участка катушки.

Если площадь поперечного сечения остается по существу постоянной в пределах третьего участка катушки, и площадь поперечного сечения катушки остается по существу постоянной в пределах первого и/или второго участка катушки, то площадь поперечного сечения катушки может изменяться ступенчато при переходе от одного или обоих из первого и второго участков катушки к третьему участку катушки. В качестве альтернативы или дополнительно, катушка может содержать четвертый участок, расположенный между первым участком катушки и третьим участком катушки. Площадь поперечного сечения катушки может постепенно увеличиваться через четвертый участок катушки от площади поперечного сечения первого участка катушки до площади поперечного сечения третьего участка катушки.

В качестве еще одной альтернативы или дополнения, катушка может содержать пятый участок, расположенный между вторым участком катушки и третьим участком катушки. Площадь поперечного сечения катушки может постепенно увеличиваться через пятый участок катушки от площади поперечного сечения второго участка катушки до площади поперечного сечения третьего участка катушки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления первый участок катушки расположен в непосредственной близости к одной стороне третьего участка катушки, и второй участок катушки расположен в непосредственной близости к другой стороне третьего участка катушки. В таких вариантах осуществления катушка может состоять лишь из первого, второго и третьего участков.

Генерирующее аэрозоль устройство может содержать источник питания, выполненный с возможностью электрического соединения с катушкой индуктивности. Источник питания предпочтительно выполнен с возможностью подачи переменного электрического тока на катушку индуктивности. Источник питания может быть расположен внутри кожуха устройства. Источник питания может представлять собой источник питания постоянного тока. Источник питания может представлять собой батарею. Батарея может представлять собой литиевую батарею, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею. Батарея может представлять собой никель-металлогидридную батарею или никель-кадмиевую батарею. Источник питания может представлять собой другой тип устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может быть выполнен с возможностью осуществления множества циклов зарядки и разрядки. Источник питания может иметь емкость, которая обеспечивает возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов использования; например, источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, что соответствует обычному времени, затрачиваемому на выкуривание обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций распылительного узла.

Генерирующее аэрозоль устройство может содержать схему управления, выполненную с возможностью управления подачей мощности от источника питания на катушку индуктивности. Схема управления может содержать микроконтроллер. Микроконтроллер предпочтительно представляет собой программируемый микроконтроллер. Схема управления может содержать дополнительные электронные компоненты. Схема управления может быть выполнена с возможностью регулирования подачи мощности на катушку индуктивности. Мощность может подаваться на катушку индуктивности непрерывно после активации системы, или она может подаваться с перерывами, например от затяжки к затяжке.

Генерирующая аэрозоль система может содержать первый источник питания, выполненный с возможностью подачи мощности на схему управления, и второй источник питания, выполненный с возможностью подачи мощности на катушку индуктивности.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления генерирующее аэрозоль устройство содержит токоприемник, расположенный внутри указанной камеры. Предпочтительно, токоприемник является удлиненным. Предпочтительно, токоприемник имеет первый конец, который прикреплен к стенке указанной камеры, и второй конец, который проходит в указанную камеру. Предпочтительно, токоприемник расположен по центру внутри указанной камеры. Предпочтительно, токоприемник окружен катушкой индуктивности. Предпочтительно токоприемник выровнен в продольном направлении с катушкой индуктивности. Предпочтительно, второй конец токоприемника заострен.

В предпочтительных вариантах осуществления магнитная ось катушки индуктивности является по существу параллельной продольной оси камеры. Магнитная ось катушки индуктивности может совпадать с продольной осью катушки. Это обеспечивает возможность содействия более компактной компоновке. Предпочтительно, по меньшей мере часть продолговатого токоприемного элемента по существу параллельна магнитной оси катушки индуктивности. Это обеспечивает возможность содействия равномерному нагреву токоприемника катушкой индуктивности. В особо предпочтительных вариантах осуществления токоприемник является по существу параллельным магнитной оси катушки индуктивности и продольной оси указанной камеры.

В контексте данного документа термин «токоприемник» обозначает элемент, например проводящий элемент, который нагревается при воздействии на него изменяющегося магнитного поля. Это может быть результатом вихревых токов, индуцируемых в токоприемном элементе, и/или потерь на гистерезис.

Материал и геометрическая форма токоприемного элемента, могут быть выбраны таким образом, чтобы обеспечивать требуемое электрическое сопротивление и тепловыделение.

Возможные материалы для токоприемных элементов включают графит, молибден, карбид кремния, нержавеющую сталь, ниобий, алюминий и, в сущности, любые другие проводящие элементы. Токоприемный элемент может представлять собой железистый элемент. Токоприемный элемент может представлять собой ферритовый элемент. Токоприемный элемент может представлять собой элемент из нержавеющей стали. Токоприемный элемент может представлять собой элемент из ферритной нержавеющей стали. Подходящие токоприемные материалы содержат нержавеющую сталь 410, 420 и 430. Было обнаружено, что размещение токоприемного элемента, содержащего ферритную нержавеющую сталь, внутри каждой из указанных камер в контакте с несущим материалом источника никотина или источника кислоты, обеспечивает преимущество, состоящее в том, что оно не приводит к переносу токоприемного материала из токоприемного элемента в аэрозоль, генерируемый системой.

Токоприемный элемент может содержать внешнюю поверхность, которая является химически инертной. Под химической инертностью в данном документе понимается химическая инертность по отношению к по меньшей мере одному из никотина источника никотина и кислоты источника кислоты при нагреве до данной температуры с помощью токоприемного элемента. Токоприемный элемент может содержать внешнюю поверхность, которая является химически инертной по отношению к никотину источника никотина. Токоприемный элемент может содержать внешнюю поверхность, которая является химически инертной по отношению к кислоте источника кислоты.

Токоприемный элемент может содержать электрически проводящий токоприемный материал, который является химически инертным. Иначе говоря, химически инертная поверхность может представлять собой химически инертную внешнюю поверхность самого токоприемного материала.

Химически инертная внешняя поверхность может представлять собой защитный внешний слой. В вариантах осуществления, в которых электропроводный токоприемный материал не является химически инертным, токоприемный элемент может иметь защитный внешний слой, например защитный керамический слой или защитный стеклянный слой, покрывающий или охватывающий токоприемный элемент. Токоприемный элемент может содержать защитное покрытие, выполненное из стекла, керамики или инертного металла поверх сердцевины из токоприемного материала. Обеспечение токоприемного элемента с химически инертной внешней поверхностью обеспечивает преимущество, состоящее в возможности ослабления или предотвращения возникновения нежелательных химических реакций между токоприемным элементом с одной стороны и никотином источника никотина и кислотой источника кислоты с другой стороны. Защитный внешний слой или покрывающий материал могут выдерживать температуры вплоть до температуры нагрева токоприемного материала.

Материал токоприемного элемента может выбираться на основе его температуры Кюри. При температуре выше его температуры Кюри материал больше не будет ферромагнитным и поэтому он больше не будет нагреваться вследствие потерь на гистерезис. В случае, если токоприемный элемент выполнен из одного материала, температура Кюри может соответствовать максимальной температуре, которую должен иметь токоприемный элемент (иначе говоря, температура Кюри идентична максимальной температуре, до которой должен нагреваться токоприемный элемент, или отклоняется от этой максимальной температуры приблизительно на 1-3%). Это снижает вероятность быстрого перегрева.

Если токоприемный элемент выполнен из более чем одного материала, то материалы токоприемного элемента могут быть оптимизированы в отношении следующих аспектов. Например, материалы могут быть выбраны таким образом, чтобы первый материал токоприемного элемента мог иметь температуру Кюри, превышающую максимальную температуру, до которой должен нагреваться токоприемный элемент. Этот первый материал токоприемного элемента затем может быть оптимизирован, например, в отношении максимального тепловыделения и теплопередачи на образующий аэрозоль субстрат для обеспечения эффективного нагрева токоприемника, с одной стороны. Тем не менее, токоприемный элемент может также дополнительно содержать второй материал, имеющий температуру Кюри, соответствующую максимальной температуре, до которой должен нагреваться токоприемник, и как только токоприемный элемент достигает этой температуры Кюри, магнитные свойства токоприемного элемента в целом изменяются. Это изменение может быть обнаружено и сообщено микроконтроллеру, который в этом случае прерывает генерирование переменного тока до тех пор, пока температура снова не опустится ниже температуры Кюри, после чего генерирование переменного тока может быть возобновлено.

По меньшей мере часть токоприемного элемента может быть проницаемой для текучей среды. В контексте данного документа термин «элемент, проницаемый для текучей среды» обозначает элемент, через который может проникать жидкость или газ. Токоприемный элемент может иметь множество отверстий, выполненных в нем для обеспечения возможности проникновения через него текучей среды. В частности, токоприемный элемент обеспечивает возможность проникновения через него материала источника либо в газовой фазе, либо в обеих из газовой и жидкой фаз.

В качестве альтернативы или в дополнение к обеспечению токоприемника как части генерирующего аэрозоль устройства, это устройство может быть выполнено с возможностью размещения изделия, такого как картридж, который содержит токоприемник. Таким образом, согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложено генерирующее аэрозоль устройство согласно первому или второму аспекту настоящего изобретения и картридж, выполненный с возможностью размещения внутри камеры генерирующего аэрозоль устройства, причем картридж содержит по меньшей мере один токоприемник и по меньшей мере один образующий аэрозоль субстрат.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления картридж содержит: первое отделение, содержащее источник никотина; второе отделение, содержащее источник кислоты; и смесительную камеру для смешения никотина из источника никотина и кислоту из источника кислоты с воздушным потоком для образования аэрозоля. Предпочтительно, указанный по меньшей мере один токоприемник выполнен с возможностью нагрева смесительной камеры. Предпочтительно, указанный по меньшей мере один токоприемник выполнен с возможностью нагрева первого отделения и второго отделения.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, указанный по меньшей мере один токоприемник проходит вдоль продольной оси камеры при размещении картриджа внутри указанной камеры и содержит первый участок, окруженный первым участком катушки индуктивности, второй участок, окруженный вторым участком катушки индуктивности, и третий участок, окруженный третьим участком катушки индуктивности.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления каждый токоприемник внутри картриджа имеет длину, по существу равную длине катушки индуктивности.

Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «впускное отверстие для воздуха» используется для описания одного или более отверстий, через которые воздух может втягиваться в компонент или часть компонента картриджа или генерирующего аэрозоль устройства.

Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «выпускное отверстие для воздуха» используется для описания одного или более отверстий, через которые воздух может вытягиваться из компонента или части компонента картриджа или генерирующего аэрозоль устройства.

Используемые в данном документе применительно к настоящему изобретению термины «ближний», «дальний», «раньше по потоку» и «дальше по потоку» используются для описания относительных положений компонентов или частей компонентов картриджа и генерирующей аэрозоль системы.

Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «продольный» используется для описания направления между ближним концом и противоположным дальним концом картриджа или генерирующей аэрозоль системы, а термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению.

Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «длина» используется для описания максимального продольного размера компонентов или частей компонентов картриджа или генерирующей аэрозоль системы в направлении, параллельном продольной оси между ближним концом и противоположным дальним концом картриджа или генерирующей аэрозоль системы.

Используемые в данном документе применительно к настоящему изобретению термины «высота» и «ширина» используются для описания максимальных поперечных размеров компонентов или участков компонентов картриджа или генерирующей аэрозоль системы или генерирующего аэрозоль устройства в направлении, перпендикулярном продольной оси картриджа или генерирующей аэрозоль системы. Если высота и ширина компонентов или участков компонентов картриджа или генерирующей аэрозоль системы неодинаковы, то термин «ширина» используется для обозначения большего из двух этих поперечных размеров в направлении, перпендикулярном продольной оси картриджа или генерирующей аэрозоль системы.

Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «удлиненный» используется для описания компонента или участка компонента, длина которого больше, чем ширина и высота.

Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «никотин» используется для описания никотина, никотинового основания или никотиновой соли. В вариантах осуществления, в которых первый несущий материал пропитан никотиновым основанием или никотиновой солью, приводимые в данном документе количества никотина представляют собой количество никотинового основания или количество ионизированного никотина соответственно.

Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин термин «вещество для образования аэрозоля» используется для описания любого подходящего известного соединения или смеси соединений, которые при использовании содействуют образованию аэрозоля.

Используемые в данном документе применительно к настоящему изобретению термин термины «раньше по потоку» и «дальше по потоку» используются для описания относительных положений элементов или участков элементов нагревательного узла, картриджа или генерирующей аэрозоль системы относительно направления, в котором воздух втягивается через систему во время ее использования.

Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин термин «продольный» используется для описания направления между расположенным раньше по потоку концом и расположенным дальше по потоку концом генерирующей аэрозоль системы, и термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению. Применительно к нагревательному узлу термин «поперечный» относится к направлению, параллельному плоскости пористого листа или листов, в то время как термин «перпендикулярный» относится к направлению, перпендикулярному плоскости указанного пористого листа или листов.

Генерирующая аэрозоль система может представлять собой удерживаемую рукой генерирующую аэрозоль систему, выполненную таким образом, что пользователь имеет возможность всасывания на мундштуке для втягивания аэрозоля через отверстие на мундштучном конце. Генерирующая аэрозоль система может иметь размер, сопоставимый с обычной сигарой или сигаретой. Генерирующая аэрозоль система может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Генерирующая аэрозоль система может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.

Признаки одного аспекта настоящего изобретения могут быть применены к другим аспектам настоящего изобретения.

Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны подробно лишь на примерах со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

на Фиг. 1 показан схематический вид генерирующей аэрозоль системы согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, находящейся в разобранном состоянии;

на Фиг. 2 показан схематический вид системы по Фиг. 1 в собранном состоянии;

на Фиг. 3 показан схематический вид генерирующей аэрозоль системы согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, находящейся в разобранном состоянии;

на Фиг. 4 показан схематический вид системы по Фиг. 3 в собранном состоянии; и

на Фиг. 5 показан схематический вид генерирующего аэрозоль устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 1 показан схематический вид генерирующей аэрозоль системы 10 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, причем система 10 находится в разобранном состоянии. Система содержит генерирующее аэрозоль изделие 20 и генерирующее аэрозоль устройство 100. Генерирующее аэрозоль изделие 20 содержит четыре элемента. Указанные элементы представляют собой: генерирующий аэрозоль субстрат 22, полый трубчатый опорный элемент 24, элемент 26 охлаждения аэрозоля и фильтрующий сегмент 28. Эти четыре элемента расположены последовательно, выровнены по оси и собраны с помощью сигаретной бумаги (не показана) с образованием стержня. Стержень имеет мундштучный конец, который образован фильтрующим сегментом 28 и который пользователь вставляет в свой рот во время использования, и дальний конец, образованный генерирующим аэрозоль субстратом 22 и представляющий собой конец стержня, противоположный мундштучному концу. Элементы, расположенные между мундштучным концом и дальним концом, могут быть описаны как расположенные раньше по потоку относительно мундштучного конца, или, в качестве альтернативы, как расположенные дальше по потоку относительно дальнего конца 8.

Генерирующее аэрозоль устройство содержит кожух 120. Полость 110 проходит от отверстия на одном конце кожуха 120 до основания 114 полости. Указанная полость образует камеру 111 для размещения по меньшей мере участка генерирующего аэрозоль изделия 20. Первый конец камеры 111 расположен в отверстии в кожухе 120, а второй конец камеры 111 расположен на основании 114 полости. Указанная полость образована внутренней поверхностью 112 кожуха 120 устройства 100.

Внутри указанной полости расположен токоприемник 130. Токоприемник прикреплен к основанию 114 полости и проходит от основания 114 полости в направлении отверстия полости 110. Указанная полость имеет продольную ось, которая проходит от основания 114 полости 110 до отверстия в кожухе 120.

Кожух содержит по меньшей мере одно впускное отверстие 122 для воздуха в устройстве, которое образовано отверстием во внешней поверхности кожуха 120. По меньшей мере один канал 123 для потока воздуха в устройстве проходит внутри кожуха 120 от указанного по меньшей мере одного впускного отверстия 122 для воздуха в устройстве до по меньшей мере одного выпускного отверстия 124 для воздуха в устройстве, расположенного в основании 114 полости 110.

Катушка 140 индуктивности обеспечена внутри кожуха 120. Катушка 140 расположена вокруг камеры 111 и проходит вдоль по меньшей мере части длины камеры 111. Катушка состоит из первого участка 142, ближайшего к первому концу камеры 111, второго участка 142, ближайшего ко второму концу камеры 111, и третьего участка 143, расположенного между первым и вторым участками катушки 140.

Как показано на Фиг. 1, количество витков на единицу длины на третьем участке 143 катушки составляет меньше, чем количество витков на единицу длины на каждом из первого и второго участков катушки 141, 142. В частности, количество витков на единицу длины в катушке 140 индуктивности постепенно уменьшается от первого конца катушки 140, образованного первым участком 141 катушки, до центральной точки катушки 140, образованной третьим участком 143 катушки. Кроме того, количество витков на единицу длины в катушке 140 индуктивности постепенно уменьшается от второго конца катушки 140, образованного вторым участком 142 катушки, до центральной точки катушки 140, образованной третьим участком 143 катушки. Как дополнительно показано на Фиг. 1, количество витков на единицу длины на первом участке 141 катушки по существу равно количеству витков на единицу длины на втором участке 142 катушки.

Устройство 100 также содержит схему 150 управления, соединенную с катушкой 140. Схема 140 управления выполнена с возможностью подачи переменного электрического тока от источника 160 питания, расположенного внутри устройства 100, на катушку 140 индуктивности таким образом, что при использовании катушка 140 индуктивности генерирует переменное магнитное поле для нагрева токоприемника 130.

На Фиг. 2 показана система 10 по Фиг. 1 в собранном состоянии. В этом состоянии изделие 20 вставлено через отверстие в кожухе таким образом, что по меньшей мере образующий аэрозоль субстрат 22 расположен внутри камеры 111. Фильтрующий сегмент 28 расположен снаружи кожуха 120 таким образом, что он доступен пользователю. Токоприемник 130 введен в субстрат 22 и окружен субстратом 22. Таким образом, при подаче переменного электрического тока на катушку 140 индуктивности токоприемник индукционно нагревается, что приводит к нагреву субстрата 22. Затем пользователь может осуществлять затяжку на мундштучном конце изделия 20, в результате чего воздух втекает в устройство через впускное отверстие 122 для воздуха в устройстве и далее проходит через нагретый субстрат 22. В результате обеспечивается возможность переноса аэрозоля, выделяемого нагретым субстратом 22, в направлении мундштучного конца изделия 20.

На Фиг. 3 показан схематический вид генерирующей аэрозоль системы 310 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, причем система 310 находится в разобранном состоянии. Система 310 содержит генерирующее аэрозоль устройство 300 и картридж 200 для использования с генерирующим аэрозоль устройством 300.

Устройство 300 по второму варианту осуществления схоже с устройством 100 по первому варианту осуществления, и там, где это возможно, одинаковые ссылочные номера используются для обозначения одинаковых элементов. Однако в варианте осуществления по Фиг. 3 токоприемник теперь обеспечен не как часть устройства 300. Вместо этого токоприемник 330 обеспечен как часть картриджа 200. В частности, картридж 200 содержит кожух 220, и токоприемник обеспечен внутри кожуха 220 картриджа. Кожух 200 имеет множество отверстий, образующих множество впускных отверстий 222 для воздуха на его расположенном раньше по потоку конце и еще одно отверстие 223 на его расположенном дальше по потоку конце, и между ними проходит канал для потока воздуха в картридже.

Картридж 200 содержит первое отделение 211, содержащее источник 213 никотина, и второе отделение 212, содержащее источник 214 кислоты, причем каждый из них расположен дальше по потоку относительно соответствующего впускного отверстия 222 для воздуха. Кроме того, дальше по потоку относительно первого и второго отделений 211, 212 обеспечена смесительная камера 210.

Как лучше всего видно из собранного состояния второго варианта осуществления, показанного на Фиг. 4, при вставке картриджа в камеру 111 устройства 300 токоприемник 330 расположен внутри области, окружной катушкой 140 индуктивности. В частности, центральный участок токоприемника 330 расположен внутри области, окруженной третьим участком 143 катушки 140 индуктивности, в то время как первый и второй концы токоприемника расположены внутри областей, соответственно окруженных первым и вторым участками 141, 142 катушки 140 индуктивности.

При использовании переменный электрический ток подается на катушку 140 от источника 160 питания таким образом, что катушка 140 индуктивности генерирует переменное магнитное поле для нагрева токоприемника 130. Нагрев токоприемника 130 приводит к выделению пара из источника 213 никотина и выделению аэрозоля из источника 214 кислоты. При осуществлении пользователем затяжки на мундштучном конце картриджа эти аэрозоли втягиваются дальше по потоку и поступают в смесительную камеру 210, где они смешиваются и вступают в реакцию с образованием содержащего никотин аэрозоля, который затем проходит дальше по потоку к пользователю. При смешении в камере

На Фиг. 5 показан схематический вид генерирующего аэрозоль устройства 500 согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 500 по Фиг. 5 схоже с устройствами 100, 300 по первому и второму вариантам осуществления, и там, где это возможно, одинаковые ссылочные номера используются для обозначения одинаковых элементов. Однако в варианте осуществления по Фиг. 5 катушка 540 индуктивности теперь имеет другую конфигурацию. В частности, катушка 540 теперь выполнена таким образом, что площадь поперечного сечения катушки на третьем участке 543 катушки больше, чем площадь поперечного сечения катушки на каждом из первого и второго участков катушки 541, 542. В частности, площадь поперечного сечения катушки постепенно увеличивается от первого конца катушки 540, образованного первым участком 541 катушки, до центральной точки катушки 540, образованной третьим участком 543 катушки. Кроме того, площадь поперечного сечения катушки 540 постепенно увеличивается от второго конца катушки 540, образованного вторым участком 542 катушки, до центральной точки катушки 540, образованной третьим участком 543 катушки. Как дополнительно показано на Фиг. 5, площадь поперечного сечения катушки на первом участке 541 катушки по существу соответствует площади поперечного сечения катушки на втором участке 542 катушки.

1. Генерирующее аэрозоль устройство, содержащее:

кожух, образующий камеру для размещения по меньшей мере одного токоприемника и по меньшей мере одного образующего аэрозоль субстрата, причем камера имеет длину вдоль ее продольной оси, проходящую от первого конца камеры ко второму концу камеры; и

катушку индуктивности, размещенную внутри кожуха, расположенную вокруг камеры и проходящую вдоль по меньшей мере части длины камеры,

причем катушка индуктивности содержит первый участок, ближайший к первому концу камеры, второй участок, ближайший ко второму концу камеры, и третий участок, расположенный между первым и вторым участками; и

количество витков на единицу длины на третьем участке катушки меньше, чем количество витков на единицу длины на одном или обоих из первого и второго участков катушки.

2. Генерирующее аэрозоль устройство по п. 1, в котором количество витков на единицу длины в катушке индуктивности постепенно уменьшается от первого участка катушки до третьего участка катушки, и/или

в котором количество витков на единицу длины в катушке индуктивности постепенно уменьшается от второго участка катушки до третьего участка катушки.

3. Генерирующее аэрозоль устройство по п. 1, в котором количество витков на единицу длины на первом участке катушки по существу равно количеству витков на единицу длины на втором участке катушки.

4. Генерирующее аэрозоль устройство по любому из пп. 1-3, в котором количество витков на единицу длины на третьем участке катушки по меньшей мере в 2 раза меньше количества витков на единицу длины на одном или обоих из первого и второго участков катушки.

5. Генерирующее аэрозоль устройство, содержащее:

кожух, образующий камеру для размещения по меньшей мере одного токоприемника и по меньшей мере одного образующего аэрозоль субстрата, причем камера имеет длину вдоль своей продольной оси, проходящую от первого конца камеры до второго конца камеры; и

площадь поперечного сечения катушки на третьем участке катушки больше площади поперечного сечения катушки на одном или обоих из первого и второго участков катушки.

6. Генерирующее аэрозоль устройство по п. 5, в котором площадь поперечного сечения катушки индуктивности постепенно увеличивается от первого участка катушки до третьего участка катушки.

7. Генерирующее аэрозоль устройство по п. 5 или 6, в котором площадь поперечного сечения катушки индуктивности постепенно увеличивается от второго участка катушки до третьего участка катушки.

8. Генерирующее аэрозоль устройство по любому из пп. 5-7, в котором площадь поперечного сечения катушки индуктивности на первом участке катушки по существу соответствует площади поперечного сечения катушки индуктивности на втором участке катушки.

9. Генерирующее аэрозоль устройство по любому из пп. 5-8, в котором площадь поперечного сечения катушки на третьем участке катушки по меньшей мере приблизительно в 1,2 раза больше площади поперечного сечения катушки на одном или обоих из первого и второго участков катушки.

10. Генерирующее аэрозоль устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором катушка индуктивности состоит исключительно из первого, второго и третьего участков.

11. Генерирующее аэрозоль устройство по любому из предыдущих пунктов, также содержащее источник питания, выполненный с возможностью электрического соединения с катушкой индуктивности.

12. Генерирующая аэрозоль система, содержащая:

генерирующее аэрозоль устройство по любому из предыдущих пунктов и

картридж, выполненный с возможностью размещения внутри камеры генерирующего аэрозоль устройства, причем картридж содержит по меньшей мере один токоприемник и по меньшей мере один образующий аэрозоль субстрат.

13. Генерирующая аэрозоль система по п. 12, в которой картридж также содержит:

первое отделение, содержащее источник никотина;

второе отделение, содержащее источник кислоты; и

смесительную камеру для смешения никотина из источника никотина и кислоты из источника кислоты с потоком воздуха для образования аэрозоля;

причем указанный по меньшей мере один токоприемник выполнен с возможностью нагрева одного или обоих из первого отделения и второго отделения.

14. Генерирующая аэрозоль система по п. 12 или 13, в которой указанный по меньшей мере один токоприемник при размещении картриджа внутри указанной камеры проходит вдоль продольной оси камеры и содержит первый участок, окруженный первым участком катушки индуктивности, второй участок, окруженный вторым участком катушки индуктивности, и третий участок, окруженный третьим участком катушки индуктивности.

15. Генерирующая аэрозоль система по любому из пп. 12-14, в которой каждый токоприемник внутри картриджа имеет длину, по существу равную длине катушки индуктивности.

Похожие патенты: