Субстрат, образующий аэрозоль, и система подачи аэрозоля
Настоящее изобретение относится к субстрату, образующему аэрозоль, для использования в сочетании с индукционным нагревательным устройством, а также к системе подачи аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, содержит твердый материал, выполненный с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата, образующего аэрозоль, и, по меньшей мере, первый материал токоприемника для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Первый материал токоприемника расположен в тепловой близости от твердого материала. Субстрат, образующий аэрозоль, дополнительно содержит, по меньшей мере, второй материал токоприемника, имеющий вторую температуру Кюри, которая ниже предварительно определенной максимальной температуры нагрева первого материала токоприемника. Технический результат заключается в обеспечении того, что только соответствующие субстраты, образующие аэрозоль, могут быть использованы в сочетании с конкретным индукционным нагревательным устройством. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к субстрату, образующему аэрозоль, для использования в сочетании с индукционным нагревательным устройством. Изобретение также относится к системе подачи аэрозоля.
Из уровня техники известны системы подачи аэрозоля, которые включают субстрат, образующий аэрозоль, и индукционное нагревательное устройство. Индукционное нагревательное устройство содержит индукционный источник, который создает переменное электромагнитное поле, которое вызывает вихревой ток, генерирующий тепло, в материале токоприемника. Материал токоприемника находится в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль. Нагретый материал токоприемника в свою очередь нагревает субстрат, образующий аэрозоль, который содержит материал, выполненный с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. В известном уровне техники был описан ряд вариантов осуществления субстратов, образующих аэрозоль, которые предположительно определены для подходящего нагрева субстрата, образующего аэрозоль.
Следовательно, необходимо обеспечить то, что только соответствующие субстраты, образующие аэрозоль, могут быть использованы в сочетании с конкретным индукционным нагревательным устройством.
В соответствии с одним аспектом изобретения предусмотрен субстрат, образующий аэрозоль, для использования в сочетании с индукционным нагревательным устройством. Субстрат, образующий аэрозоль, содержит твердый материал, выполненный с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый материал токоприемника для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Первый материал токоприемника расположен в тепловой близости от твердого материала. Субстрат, образующий аэрозоль, дополнительно содержит по меньшей мере второй материал токоприемника, имеющий вторую температуру Кюри, которая ниже предварительно определенной максимальной температуры нагрева первого материала токоприемника.
Предварительно определенная максимальная температура нагрева первого материала токоприемника может представлять собой его первую температуру Кюри. При нагреве первого материала токоприемника и достижении им своей первой температуры Кюри происходит обратимое изменение его магнитных свойств из ферромагнитной фазы в парамагнитную фазу. Данное изменение фазы может быть обнаружено, и индукционный нагрев может быть прекращен. Вследствие прекращения нагрева первый материал токоприемника снова охлаждается до температуры, при которой происходит изменение его магнитных свойств из парамагнитной фазы в ферромагнитную фазу. Данное изменение фазы может быть обнаружено и индукционный нагрев может быть снова запущен. Альтернативно, максимальная температура нагрева первого материала токоприемника может соответствовать предварительно определенной температуре, которой можно управлять в электронном виде. Первая температура Кюри первого материала токоприемника в таком случае может быть выше максимальной температуры нагрева.
Поскольку первый материал токоприемника предусмотрен для подходящего нагрева субстрата, образующего аэрозоль, с целью обеспечения возможности твердого материала высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль, второй материал токоприемника может быть использован для идентификации соответствующего субстрата, образующего аэрозоль. Второй материал токоприемника имеет вторую температуру Кюри, которая ниже максимальной температуры нагрева первого материала токоприемника. При нагреве субстрата, образующего аэрозоль, второй материал токоприемника достигает своей второй температуры Кюри перед достижением первым материалом токоприемника его максимальной температуры нагрева. По достижении вторым материалом токоприемника своей второй температуры Кюри происходит обратимое изменение его магнитных свойств из ферромагнитной фазы в парамагнитную фазу. Вследствие этого исчезают потери на гистерезис второго материала токоприемника. Данное изменение магнитных свойств второго материала токоприемника может быть обнаружено при помощи электронной схемы, которая может быть встроена в индукционное нагревательное устройство. Обнаружение изменения магнитных свойств может быть выполнено, например, путем количественного измерения изменения частоты колебаний колебательного контура, соединенного с индукционной катушкой индукционного нагревательного устройства, или, например, путем качественного определения того, произошло ли изменение частоты колебаний или индукционного тока в конкретный интервал времени от активации индукционного нагревательного устройства. При обнаружении ожидаемого количественного или качественного изменения наблюдаемой физической величины индукционный нагрев субстрата, образующего аэрозоль, может быть продолжен до тех пор, пока первый материал токоприемника не достигнет своей максимальной температуры нагрева, с целью получения необходимого количества аэрозоля. Если ожидаемое количественное или качественное изменение наблюдаемой физической величины не происходит, субстрат, образующий аэрозоль, может быть идентифицирован как отличный от исходного, и индукционный нагрев может быть прекращен.
Субстрат, образующий аэрозоль, в соответствии с изобретением обеспечивает идентификацию отличных от исходных продуктов, что может вызывать проблемы при использовании в сочетании с конкретным индукционным нагревательным устройством. Таким образом, можно предотвратить отрицательные эффекты индукционного нагревательного устройства. Также путем обнаружения отличных от исходных субстратов, образующих аэрозоль, могут быть предотвращены получение и доставка отличных от определенных аэрозолей потребителю.
Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно является твердым материалом, выполненным с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Термин «твердый», используемый в данном документе, охватывает твердые материалы, полутвердые материалы и даже жидкие компоненты, которые могут быть предусмотрены на материале носителя. Летучие соединения высвобождаются путем нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Никотиносодержащий субстрат, образующий аэрозоль, может являться матрицей из соли никотина. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак и предпочтительно табакосодержащий материал содержит летучие вкусоароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован посредством агломерации табака в виде частиц. Субстрат, образующий аэрозоль, в качестве альтернативы может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может являться любым подходящим известным соединением или смесью соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и которые при рабочей температуре индукционного нагревательного устройства по существу обладают стойкостью к термической деградации. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, помимо всего прочего: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Особенно предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и наиболее предпочтительно глицерин.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В особенно предпочтительном варианте осуществления вещество для образования аэрозоля является глицерином. Материалы токоприемника, находящиеся в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, обеспечивают более эффективный нагрев и, таким образом, могут быть достигнуты более высокие рабочие температуры. Более высокая рабочая температура позволяет использование глицерина в качестве вещества для образования аэрозоля, которое предусматривает улучшенный аэрозоль по сравнению с веществами для образования аэрозоля, используемыми в известных системах.
В другом варианте осуществления изобретения субстрат, образующий аэрозоль, дополнительно содержит по меньшей мере третий материал токоприемника, имеющий третью температуру Кюри. Третья температура Кюри третьего материала токоприемника и вторая температура Кюри второго материала токоприемника отличаются друг от друга и являются ниже максимальной температуры нагрева первого материала токоприемника. Путем обеспечения субстрата, образующего аэрозоль, вторым и третьим материалом токоприемника, имеющим первую и вторую температуры Кюри, которые являются ниже максимальной температуры нагрева первого материала токоприемника, может быть получена даже еще более точная идентификация субстрата, образующего аэрозоль. Индукционное нагревательное устройство может быть оснащено соответствующей электронной схемой, которая выполнена с возможностью обнаружения двух ожидаемых последовательных количественного или качественного изменений наблюдаемой физической величины. При обнаружении электронной схемой ожидаемых двух последовательных количественного или качественного изменений наблюдаемой физической величины, индукционный нагрев субстрата, образующего аэрозоль, и, таким образом, получение аэрозоля могут быть продолжены. Если ожидаемые два последовательных количественное или качественное изменения наблюдаемой физической величины не обнаружены, установленный субстрат, образующий аэрозоль, может быть идентифицирован как отличный от исходного, и индукционный нагрев субстрата, образующего аэрозоль, может быть прекращен.
В варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, который содержит второй и третий материалы токоприемника, вторая температура Кюри второго материала токоприемника может быть по меньшей мере на 20°C ниже третьей температуры Кюри третьего материала токоприемника. Данное отличие температур Кюри второго и третьего материалов токоприемника может способствовать обнаружению изменений магнитных свойств второго и третьего материалов токоприемника, соответственно, при достижении ими своих соответствующих второй и третьей температур Кюри.
В другом варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, вторая температура Кюри второго материала токоприемника составляет от 15% до 40% от максимальной температуры нагрева первого материала токоприемника. Вторая температуры Кюри второго материала токоприемника является довольно низкой, процесс идентификации может быть осуществлен на раннем этапе индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Таким образом, можно сохранить энергию в случае идентификации отличного от исходного субстрата, образующего аэрозоль.
В дополнительном варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, в соответствии с изобретением максимальная температура нагрева первого материала токоприемника может быть выбрана таким образом, чтобы при индукционном нагреве общая средняя температура субстрата, образующего аэрозоль, не превышала 240°C. Общая средняя температура субстрата, образующего аэрозоль, в данном случае определяется как среднее арифметическое ряда измерений температуры в центральных областях и в периферийных областях субстрата, образующего аэрозоль. Посредством предварительного определения максимума для общей средней температуры субстрат, образующий аэрозоль, может быть задан с учетом оптимального производства аэрозоля.
В другом варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, максимальная температура нагрева первого материала токоприемника выбрана таким образом, чтобы не превышать 370°C, для предотвращения локального перегрева субстрата, образующего аэрозоль, содержащего твердый материал, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Следует отметить, что максимальная температура нагрева первого материала токоприемника необязательно должна соответствовать его первой температуре Кюри. Если максимальной температурой нагрева первого материала токоприемника можно управлять, например, в электронном виде, первая температура Кюри первого материала токоприемника может быть выше его максимальной температуры нагрева.
Основная функция второго материала токоприемника и необязательно третьего материал токоприемника заключается в обеспечении идентификации соответствующих субстратов, образующих аэрозоль. Основное выделение тепла осуществлено первым материалом токоприемника. Следовательно, в варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, каждый из второго и третьего материалов токоприемника может иметь концентрацию по весу, которая является ниже концентрации по весу первого материала токоприемника. Таким образом, количество первого материала токоприемника внутри материала, образующего аэрозоль, можно поддерживать на достаточно высоком уровне для обеспечения надлежащего нагрева и производства аэрозоля.
Первый материал токоприемника, второй материал токоприемника и необязательно третий материал токоприемника, соответственно, может иметь одну из конфигураций: в виде частиц, или в виде нитей, или в виде сетки. Различные геометрические конфигурации первого, второго и необязательно третьего материалов токоприемника могут быть объединены друг с другом, тем самым улучшая гибкость относительно расположения материалов токоприемника внутри субстрата, образующего аэрозоль, с целью оптимизации выделения тепла и функции идентификации, соответственно. Посредством наличия различных геометрических конфигураций первый материал токоприемника, второй и необязательно третий материал токоприемника могут быть заданы для своих конкретных задач и они могут быть расположены внутри субстрата, образующего аэрозоль, конкретным образом для оптимизации производства аэрозоля и функции идентификации, соответственно.
В еще одном варианте осуществления субстрата, образующего аэрозоль, второй и необязательно третий материал токоприемника расположены в периферийных областях субстрата, образующего аэрозоль. При расположении в периферийных областях во время индукционного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, индукционное поле может достигать второго и необязательно третьего материала токоприемника практически беспрепятственно, что, таким образом, приводит в результате к очень быстрому ответу второго и необязательно третьего материалов токоприемника.
В другом варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может быть прикреплен к мундштуку, который необязательно содержит штранг фильтра. Субстрат, образующий аэрозоль, и мундштук образовывают структурное целое. Каждый раз при использовании нового субстрата, образующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля, для пользователя автоматически предусматривается новый мундштук. Это должно быть оценено, в частности, с точки зрения гигиены. Необязательно мундштук может быть предусмотрен со штрангом фильтра, который может быть выбран в соответствии с конкретным составом субстрата, образующего аэрозоль.
В еще одном варианте осуществления изобретения субстрат, образующий аэрозоль, может иметь в целом цилиндрическую форму и быть окружен трубчатой оболочкой, такой как, например, наружная обертка. Трубчатая оболочка, такая как, например, наружная обертка, может способствовать стабилизации формы субстрата, образующего аэрозоль, и предотвращению случайного распада твердого материала, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль, и первого, и второго, и необязательно третьего материалов токоприемника.
Система подачи аэрозоля в соответствии с изобретением включает индукционное нагревательное устройство и субстрат, образующий аэрозоль, в соответствии с любым из описанных вариантов осуществления. Такая система подачи аэрозоля обеспечивает надежную идентификацию субстрата, образующего аэрозоль. Отличные от исходных продукты, которые могут вызывать проблемы при использовании в сочетании с конкретным индукционным нагревательным устройством, могут быть идентифицированы и отвергнуты индукционным нагревательным устройством. Таким образом, можно предотвратить отрицательные эффекты индукционного нагревательного устройства. Также путем обнаружения отличных от исходных субстратов, образующих аэрозоль, могут быть предотвращены получение и доставка отличных от определенных аэрозолей потребителю.
В варианте осуществления системы подачи аэрозоля индукционное нагревательное устройство может быть предусмотрено с электронной схемой управления, которая приспособлена для обнаружения второго и необязательно третьего материалов токоприемника, которые достигли своих соответствующих второй и третьей температур Кюри. При достижении их второй и третьей температур Кюри происходит обратимое изменение магнитных свойств второго и необязательно третьего материалов токоприемника из ферромагнитной фазы в парамагнитную фазу. Вследствие этого исчезают потери на гистерезис второго и необязательно третьего материала токоприемника. Данное изменение магнитных свойств второго и необязательно третьего материала токоприемника может быть обнаружено при помощи электронной схемы, которая может быть встроена в индукционное нагревательное устройство. Обнаружение может быть выполнено, например, путем количественного измерения изменения частоты колебаний колебательного контура, соединенного с индукционной катушкой индукционного нагревательного устройства, или, например, путем качественного определения того, произошло ли изменение частоты колебаний или индукционного тока в конкретный интервал времени от активации индукционного нагревательного устройства. В случае, когда субстрат, образующий аэрозоль, содержит второй и третий материалы токоприемника, должны быть обнаружены два ожидаемых последовательных количественное или качественное изменения наблюдаемой физической величины. При обнаружении ожидаемого количественного или качественного изменения наблюдаемой физической величины индукционный нагрев субстрата, образующего аэрозоль, может быть продолжен с целью получения необходимого количества аэрозоля. Если ожидаемое изменение наблюдаемой физической величины не обнаружено, субстрат, образующий аэрозоль, может быть идентифицирован как отличный от исходного, и его индукционный нагрев может быть прекращен.
В дополнительном варианте осуществления системы подачи аэрозоля индукционное нагревательное устройство может быть предусмотрено с индикатором, который можно активировать при обнаружении второго и необязательно третьего материалов токоприемника, которые достигли своих второй и третьей температур Кюри. Индикатор может представлять собой, например, акустический или оптический индикатор. В варианте осуществления системы подачи аэрозоля оптический индикатор представляет собой LED, который может быть предусмотрен на корпусе индукционного нагревательного устройства. Таким образом, при обнаружении отличного от исходного субстрата, образующего аэрозоль, например, красный свет может указывать на отличный от исходного продукт.
Вышеописанные варианты осуществления субстрата, образующего аэрозоль, и системы подачи аэрозоля станут более очевидными из следующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые схематические изображения, представленные без соблюдения масштаба, на которых:
на фиг. 1 показана система подачи аэрозоля, включающая индукционное нагревательное устройство и субстрат, образующий аэрозоль, установленный в устройство;
на фиг. 2 показан первый вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, содержащего первый материал токоприемника с конфигурацией в виде частиц и второй материал токоприемника с конфигурацией в виде частиц;
на фиг. 3 показан второй вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, содержащего первый материал токоприемника с конфигурацией в виде частиц и второй и третий материалы токоприемника с конфигурацией в виде частиц;
на фиг. 4 показан третий вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, содержащего первый материал токоприемника с конфигурацией в виде нитей и второй и третий материалы токоприемника с конфигурацией в виде частиц;
на фиг. 5 показан другой вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, содержащего первый материал токоприемника с конфигурацией в виде сетки и второй материал токоприемника с конфигурацией в виде частиц.
Индукционный нагрев является известным явлением, описанным законом индукции Фарадея и законом Ома. Более конкретно, закон индукции Фарадея утверждает, что если в проводнике изменяется магнитная индукция, тогда в проводнике создается переменное электрическое поле. Поскольку данное электрическое поле создается в проводнике, ток, известный как вихревой ток, будет протекать в проводник в соответствии с законом Ома. Вихревой ток будет генерировать тепло пропорционально плотности тока и сопротивлению проводника. Проводник, который может быть индукционно нагрет, известен как материал токоприемника. Настоящее изобретение использует индукционное нагревательное устройство, оснащенное источником индукционного нагрева, таким как, например, индукционная катушка, которая выполнена с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля из источника переменного тока, такого как LC-цепь. Вихревые токи, генерирующие тепло, создаются в материале токоприемника, который находится в тепловой близости от твердого материала, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата, образующего аэрозоль, и который содержится в субстрате, образующем аэрозоль. Термин «твердый», используемый в данном документе, охватывает твердые материалы, полутвердые материалы и даже жидкие компоненты, которые могут быть предусмотрены на материале носителя. Основными механизмами теплопередачи от материала токоприемника к твердому материалу являются проводимость, излучение и возможно конвекция.
На схематической фиг. 1 приведенный в качестве примера вариант осуществления системы подачи аэрозоля в соответствии с изобретением в целом обозначен номером позиции 100. Система 100 подачи аэрозоля включает индукционное нагревательное устройство 2 и связанный с ним субстрат 1, образующий аэрозоль. Индукционное нагревательное устройство 2 может содержать удлиненный трубчатый корпус 20, имеющий камеру 21 для аккумулятора для размещения аккумулятора 22 или батареи, и камеру 23 нагрева. Камера 23 нагрева может быть предусмотрена с источником индукционного нагрева, который, как показано в изображенном приведенном в качестве примера варианте осуществления, может быть представлен индукционной катушкой 31, которая электрически соединена с электронной схемой 32. Электронная схема 32 может быть, например, предусмотрена на печатной плате 33, которая разграничивает осевое удлинение камеры 23 нагрева. Электропитание, необходимое для индукционного нагрева, предусмотрено аккумулятором 22 или батареей, которая размещена в камере 21 для аккумулятора и которая электрически соединена с электронной схемой 32. Камера 23 нагрева имеет внутреннее поперечное сечение, так что субстрат 1, образующий аэрозоль, может удерживаться в ней с возможностью высвобождения и может быть легко удален или заменен другим субстратом 1, образующим аэрозоль, при необходимости.
Субстрат 1, образующий аэрозоль, может иметь в целом цилиндрическую форму и может быть окружен трубчатой оболочкой 15, такой как, например, наружная обертка. Трубчатая оболочка 15, такая как, например, наружная обертка, может способствовать стабилизации формы субстрата 1, образующего аэрозоль, и предотвращению случайной потери содержимого субстрата 1, образующего аэрозоль. Как показано в приведенном в качестве примера варианте осуществления системы 100 подачи аэрозоля в фиг. 1, субстрат 1, образующий аэрозоль, может быть соединен с мундштуком 16, который вместе с субстратом 1, образующим аэрозоль, установленными в камеру 23 нагрева, по меньшей мере частично выступает из камеры 23 нагрева. Мундштук 16 может содержать штранг 17 фильтра, который может быть выбран в соответствии с составом субстрата 1, образующего аэрозоль. Субстрат 1, образующий аэрозоль, и мундштук 16 могут быть собраны для образования структурного целого. Каждый раз, когда необходимо использовать новый субстрат 1, образующий аэрозоль, в сочетании с индукционным нагревательным устройством 2, для пользователя автоматически предусматривается новый мундштук 16, что может быть высоко оценено с точки зрения гигиены.
Как показано в качестве примера на фиг. 1, индукционная катушка 31 может быть расположена в периферийной области камеры 23 нагрева вблизи корпуса 20 индукционного нагревательного устройства 2. Обмотки индукционной катушки 31 охватывают свободное пространство камеры 23 нагрева, которая выполнена с возможностью размещения субстрата 1, образующего аэрозоль. Субстрат 1, образующий аэрозоль, может быть установлен в данное свободное пространство камеры 23 нагрева с открытого конца трубчатого корпуса 20 индукционного нагревательного устройства 2 до тех пор, пока он не достигнет упора, который может быть предусмотрен внутри камеры 23 нагрева. Упор может быть представлен по меньшей мере одной опорой, выступающей из внутренней стенки трубчатого корпуса 20, или он может быть представлен печатной платой 33, которая по оси разграничивает камеру 23 нагрева, как показано на фиг. 1. Установленный субстрат 1, образующий аэрозоль, может удерживаться с возможностью высвобождения внутри камеры 23 нагрева, например, кольцевой уплотнительной прокладкой 26, которая может быть предусмотрена вблизи открытого конца трубчатого корпуса 20. Трубчатый корпус 20 индукционного нагревательного устройства 2 может быть оснащен индикатором (не показан на фиг. 1), предпочтительно LED, которым можно управлять при помощи электронной схемы 32 и который выполнен с возможностью указания конкретных состояний системы 100 подачи аэрозоля.
Субстрат 1, образующий аэрозоль, и факультативный мундштук 16 с факультативным штрангом 17 фильтра являются проницаемыми для воздуха. Устройство 2 индукционного нагрева может содержать ряд вентиляционных отверстий 24, которые могут быть распределены вдоль трубчатого корпуса 20. Воздушные каналы 34, которые могут быть предоставлены в печатной плате 33, обеспечивают поток воздуха из вентиляционных отверстий 24 в субстрат 1, образующий аэрозоль. Следует отметить, что в альтернативных вариантах осуществления устройства 2 индукционного нагрева печатная плата 33 может отсутствовать, так что воздух из вентиляционных отверстий 24 в трубчатом корпусе 20 может достигать субстрата 1, образующего аэрозоль, практически беспрепятственно. Устройство 2 индукционного нагрева может быть оборудовано датчиком потока воздуха (не показанным на фиг. 1) для активации электронной схемы 32 и индукционной катушки 31 при обнаружении поступающего воздуха. Датчик потока воздуха может быть, например, предоставлен вблизи одного из вентиляционных отверстий 24 или одного из воздушных каналов 34 печатной платы 33. Таким образом, пользователь может сделать затяжку через мундштук 16 для инициации индукционного нагрева субстрата 1, образующего аэрозоль. При нагреве аэрозоль, которые высвобождается твердым материалом, содержащимся в субстрате 1, образующем аэрозоль, может вдыхаться вместе с воздухом, который всасывается через субстрат 1, образующий аэрозоль.
На фиг. 2 схематически показан первый вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, который в целом обозначен номером позиции 1. Субстрат 1, образующий аэрозоль, может содержать в целом трубчатую оболочку 15, такую как, например, наружная обертка. Трубчатая оболочка 15 может быть изготовлена из материала, который в значительной степени не препятствует электромагнитному полю, достигающему содержимого субстрата 1, образующего аэрозоль. Например, трубчатая оболочка 15 может являться бумажной наружной оберткой. Бумага имеет высокую магнитную проницаемость и в переменном электромагнитном поле не нагревается вихревыми токами. Субстрат 1, образующий аэрозоль, содержит твердый материал 10, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата 1, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый материал 11 токоприемника для нагрева субстрата 1, образующего аэрозоль, который расположен в тепловой близости от твердого материала 10. Термин «твердый», используемый в данном документе, охватывает твердые материалы, полутвердые материалы и даже жидкие компоненты, которые могут быть предусмотрены на материале носителя. Субстрат 1, образующий аэрозоль, дополнительно содержит по меньшей мере второй материал 12 токоприемника, имеющий вторую температуру Кюри. Вторая температура Кюри второго материала 12 токоприемника является ниже предварительно определенной максимальной температуры нагрева первого материала 11 токоприемника.
Предварительно определенная максимальная температура нагрева первого материала 11 токоприемника может представлять собой его первую температуру Кюри. При нагреве первого материала 11 токоприемника и достижении им своей первой температуры Кюри происходит обратимое изменение его магнитных свойств из ферромагнитной фазы в парамагнитную фазу. Данное изменение фазы может быть обнаружено и индукционный нагрев может быть прекращен. Вследствие прерывания нагрева первый материал 11 токоприемника снова охлаждается до температуры, при которой происходит изменение его магнитных свойств из парамагнитной фазы в ферромагнитную фазу. Данное изменение фазы может быть обнаружено и индукционный нагрев субстрата 1, образующего аэрозоль, может быть снова активирован. Альтернативно, предварительно определенная максимальная температура нагрева первого материала 11 токоприемника может соответствовать предварительно определенной температуре, которой можно управлять в электронном виде. Первая температура Кюри первого материала 11 токоприемника в таком случае может быть выше предварительно определенной максимальной температуры нагрева.
Первый материал 11 токоприемника может быть оптимизирован относительно потери тепла и, таким образом, эффективности нагрева. Таким образом, первый материал 11 токоприемника должен иметь низкое магнитное сопротивление и соответственно высокую относительную проницаемость для оптимизации поверхностных вихревых токов, сгенерированных переменным электромагнитным полем заданной интенсивности. Первый материал 11 токоприемника должен также иметь относительно низкое удельное электрическое сопротивление для увеличения рассеяния джоулевого тепла и, таким образом, потери тепла.
Поскольку первый материал 11 токоприемника предусмотрен для подходящего нагрева субстрата 1, образующего аэрозоль, с целью обеспечения возможности твердого материала высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль, второй материал 12 токоприемника может быть использован для идентификации соответствующего субстрата 1, образующего аэрозоль. Соответствующий субстрат, образующий аэрозоль, используемый в данном документе, представляет собой субстрат 1, образующий аэрозоль, четко определенного состава, который был оптимизирован для использования в сочетании с конкретным индукционным нагревательным устройством. Таким образом, концентрации по весу твердого материала 10 и по меньшей мере первого и второго материалов 11, 12 токоприемника, их конкретные составы и конфигурации, их расположение внутри субстрата 1, образующего аэрозоль, а также ответ первого материала 11 токоприемника на индукционное поле и производство аэрозоля как результат нагрева твердого материала 10 были заданы относительно конкретного индукционного нагревательного устройства. Второй материал 12 токоприемника имеет вторую температуру Кюри, которая ниже максимальной температуры нагрева первого материала 11 токоприемника. При нагреве субстрата 1, образующего аэрозоль, второй материал 12 токоприемника достигает своей второй температуры Кюри перед достижением первым материалом токоприемника его максимальной температуры нагрева. По достижении вторым материалом 12 токоприемника своей второй температуры Кюри происходит обратимое изменение его магнитных свойств из ферромагнитной фазы в парамагнитную фазу. Вследствие этого исчезают потери на гистерезис второго материала 12 токоприемника. Данное изменение магнитных свойств второго материала 12 токоприемника может быть обнаружено при помощи электронной схемы, которая может быть встроена в индукционное нагревательное устройство. Обнаружение изменения магнитных свойств может быть выполнено, например, путем количественного измерения изменения частоты колебаний колебательного контура, соединенного с индукционной катушкой индукционного нагревательного устройства, или, например, путем качественного определения того, произошло ли, например, изменение частоты колебаний или индукционного тока в конкретный интервал времени от активации индукционного нагревательного устройства. При обнаружении ожидаемого количественного или качественного изменения наблюдаемой физической величины индукционный нагрев субстрата, образующего аэрозоль, может быть продолжен до тех пор, пока первый материал 11 токоприемника не достигнет своей максимальной температуры нагрева, с целью получения необходимого количества аэрозоля. Если ожидаемое количественное или качественное изменение наблюдаемой физической величины не происходит, субстрат 1, образующий аэрозоль, может быть идентифицирован как отличный от исходного, и его индукционный нагрев может быть прекращен. Поскольку второй материал 12 токоприемника, как правило, не способствует нагреву субстрата 1, образующего аэрозоль, его концентрация по весу может быть ниже концентрации по весу первого материала 11 токоприемника.
Максимальная температура нагрева первого материала 11 токоприемника может быть выбрана таким образом, чтобы при индукционном нагреве общая средняя температура субстрата 1, образующего аэрозоль, не превышала 240°C. Общая средняя температура субстрата 1, образующего аэрозоль, в данном случае определяется как арифметическое среднее ряда измерений температуры в центральных областях и в периферийных областях субстрата, образующего аэрозоль. В другом варианте осуществления субстрата 1, образующего аэрозоль, максимальная температура нагрева первого материала 11 токоприемника может быть выбрана таким образом, чтобы не превышать 370°C, для предотвращения локального перегрева субстрата 1, образующего аэрозоль, содержащего твердый материал 10, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль.
Вышеописанный основной состав субстрата 1, образующего аэрозоль, приведенного в качестве примера варианта осуществления, показанного на фиг. 2, является общим для всех последующих вариантов осуществления субстрата 1, образующего аэрозоль, которые будут описаны далее в данном документе.
Из фиг. 2 также может быть понятно, что субстрат 1, образующий аэрозоль, содержит первый и второй материалы 11, 12 токоприемника, оба из которых могут иметь конфигурацию в виде частиц. Первый и второй материалы 11, 12 токоприемника могут предпочтительно иметь эквивалентный сферический диаметр 10 мкм - 100 мкм. Эквивалентный сферический диаметр используется в сочетании с частицами неправильной формы и определяется как диаметр сферы эквивалентного объема. При выбранных размерах первый и второй материалы 11, 12 токоприемника в виде частиц могут быть распределены по всему субстрату 1, образующему аэрозоль, при необходимости, и они могут плотно удерживаться внутри субстрата 1, образующего аэрозоль. Как показано на фиг. 2, первый материал 11 токоприемника может быть распределен по всему твердому материалу 10 приблизительно равномерно. Второй материал 12 токоприемника может быть расположен предпочтительно в периферийных областях субстрата 1, образующего аэрозоль.
Вторая температура Кюри второго материала 12 токоприемника может составлять 15% - 40% от максимальной температуры нагрева первого материала 11 токоприемника. Вторая температуры Кюри второго материала 12 токоприемника является довольно низкой, процесс идентификации может быть осуществлен на раннем этапе индукционного нагрева субстрата 1, образующего аэрозоль. Таким образом, можно сохранить энергию в случае идентификации отличного от исходного субстрата 1, образующего аэрозоль.
На фиг. 3 показан другой вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, который в целом обозначен номером позиции 1. Субстрат 1, образующий аэрозоль, может иметь в целом цилиндрическую форму и может быть окружен трубчатой оболочкой 15, такой как, например, наружная обертка. Субстрат 1, образующий аэрозоль, содержит твердый материал 10, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата 1, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый и второй материалы 11, 12 токоприемника. Как первый, так и второй материалы 11, 12 токоприемника могут снова иметь конфигурацию в виде частиц. Вариант осуществления субстрата 1, образующего аэрозоль, показанного на фиг. 3, дополнительно содержит по меньшей мере третий материал 13 токоприемника, имеющий третью температуру Кюри. Третья температура Кюри третьего материала 13 токоприемника и вторая температура Кюри второго материала 12 токоприемника отличаются друг от друга и являются ниже максимальной температуры нагрева первого материала 11 токоприемника. Путем обеспечения субстрата, образующего аэрозоль, вторым и третьим материалами 12, 13 токоприемника, имеющими первую и вторую температуры Кюри, которые являются ниже максимальной температуры нагрева первого материала 11 токоприемника, может быть получена даже еще более точная идентификация субстрата, образующего аэрозоль. Индукционное нагревательное устройство может быть оснащено соответствующей электронной схемой, которая выполнена с возможностью обнаружения двух ожидаемых последовательных количественного или качественного изменений наблюдаемой физической величины. При обнаружении электронной схемой ожидаемых двух последовательных количественного или качественного изменений наблюдаемой физической величины, индукционный нагрев субстрата 1, образующего аэрозоль, и, таким образом, получение аэрозоля могут быть продолжены. Если ожидаемые два последовательных количественное или качественное изменения наблюдаемой физической величины не обнаружены, установленный субстрат 1, образующий аэрозоль, может быть идентифицирован как отличный от исходного, и его индукционный нагрев может быть прекращен. В варианте показанного варианта осуществления субстрата 1, образующего аэрозоль, вторая температура Кюри второго материала 12 токоприемника может быть по меньшей мере на 20°C ниже третьей температуры Кюри третьего материала 13 токоприемника. Данное отличие температур Кюри второго и третьего материалов 12, 13 токоприемника может способствовать обнаружению изменений магнитных свойств второго и третьего материалов 12, 13 токоприемника, соответственно, при достижении ими своих соответствующих второй и третьей температур Кюри. Как показано на фиг. 3, первый материал 11 токоприемника может быть распределен по всему твердому материалу 10 приблизительно равномерно. Второй и третий материалы 12, 13 токоприемника могут предпочтительно быть расположены в периферийных областях субстрата 1, образующего аэрозоль.
На фиг. 4 показан дополнительный вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, который снова в целом обозначен номером позиции 1. Субстрат 1, образующий аэрозоль, может иметь в целом цилиндрическую форму и может быть окружен трубчатой оболочкой 15, такой как, например, наружная обертка. Субстрат 1, образующий аэрозоль, содержит твердый материал 10, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата 1, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый, второй и третий материалы 11, 12, 13 токоприемника. Первый материал 11 токоприемника может иметь конфигурацию в виде нитей. Первый материал токоприемника с конфигурацией в виде нитей может иметь различные длины и диаметры и может быть распределен по всему твердому материалу. Как в качестве примера показано на фиг. 4, первый материал 11 токоприемника с конфигурацией в виде нитей может иметь форму в виде проволок и может проходить приблизительно по оси через продольное удлинение субстрата 1, образующего аэрозоль. Второй и третий материалы 12, 13 токоприемника могут иметь конфигурацию в виде частиц. Они могут предпочтительно быть расположены в периферийных областях субстрата 1, образующего аэрозоль. Если считается необходимым, второй и третий материалы 12, 13 токоприемника могут быть распределены по всему твердому материалу с локальными пиками концентрации.
На фиг. 5 показан еще один приведенный в качестве примера вариант осуществления субстрата, образующего аэрозоль, который снова в целом обозначен номером позиции 1. Субстрат 1, образующий аэрозоль, может снова иметь в целом цилиндрическую форму и может быть окружен трубчатой оболочкой 15, такой как, например, наружная обертка. Субстрат, образующий аэрозоль, содержит твердый материал 10, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата 1, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый и второй материалы 11, 12 токоприемника. Первый материал 11 токоприемника может иметь конфигурацию в виде сетки, которая может быть расположена внутри субстрата 1, образующего аэрозоль, или, в качестве альтернативы, может по меньшей мере частично образовывать оболочку для твердого материала 10. Термин «конфигурация в виде сетки» включает слои, имеющие в себе места разрывов. Например, слой может являться решеткой, сеткой, ситом или перфорированной фольгой. Второй материал 12 токоприемника может иметь конфигурацию в виде частиц и может предпочтительно быть расположен в периферийных областях субстрата, образующего аэрозоль.
В описанных вариантах осуществления субстрата 1, образующего аэрозоль, второй и необязательно третий материалы 12, 13 токоприемника были описаны как такие, что имеют конфигурацию в виде частиц. Следует отметить, что они также могут иметь конфигурацию в виде нитей. Альтернативно, по меньшей мере один из второго и третьего материалов 12, 13 токоприемника может иметь конфигурацию в виде частиц, тогда как другой может иметь конфигурацию в виде нитей. Материал токоприемника с конфигурацией в виде нитей может иметь различные длины и диаметры. Материал токоприемника с конфигурацией в виде частиц может предпочтительно иметь эквивалентный сферический диаметр 10 мкм - 100 мкм.
Как уже было упомянуто, индукционное нагревательное устройство 2 может быть предусмотрено с индикатором, который можно активировать при обнаружении второго и необязательно третьего материалов 12, 13 токоприемника, которые достигли своих второй и третьей температур Кюри. Индикатор может представлять собой, например, акустический или оптический индикатор. В варианте осуществления системы подачи аэрозоля оптический индикатор может представлять собой LED, который может быть предусмотрен на трубчатом корпусе 20 индукционного нагревательного устройства 2. Таким образом, при обнаружении отличного от исходного субстрата, образующего аэрозоль, например, красный свет может указывать на отличный от исходного продукт.
Несмотря на то что различные варианты осуществления изобретения были описаны со ссылкой на прилагаемые графические материалы, изобретение не ограничено данными вариантами осуществления. Различные изменения и модификации возможны без отступления от общей идеи настоящего изобретения. Следовательно, объем правовой охраны определяется прилагаемой формулой изобретения.
1. Субстрат, образующий аэрозоль, для использования в сочетании с индукционным нагревательным устройством, при этом субстрат, образующий аэрозоль, содержит твердый материал, выполненный с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве субстрата, образующего аэрозоль, и по меньшей мере первый материал токоприемника для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, причем первый материал токоприемника расположен в тепловой близости от твердого материала, субстрат, образующий аэрозоль, дополнительно содержит по меньшей мере второй материал токоприемника, имеющий вторую температуру Кюри, которая ниже предварительно определенной максимальной температуры нагрева первого материала токоприемника.
2. Субстрат, образующий аэрозоль, по п. 1, дополнительно содержащий по меньшей мере третий материал токоприемника, имеющий третью температуру Кюри, причем третья температура Кюри третьего материала токоприемника и вторая температура Кюри второго материала токоприемника отличаются друг от друга и являются ниже максимальной температуры нагрева первого материала токоприемника.
3. Субстрат, образующий аэрозоль, по п. 2, отличающийся тем, что вторая температура Кюри второго материала токоприемника является по меньшей мере на 20°C ниже третьей температуры Кюри третьего материала токоприемника.
4. Субстрат, образующий аэрозоль, по п. 2 или п. 3, отличающийся тем, что вторая температура Кюри второго материала токоприемника составляет 15% - 40% от максимальной температуры нагрева первого материала токоприемника.
5. Субстрат, образующий аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что максимальная температура нагрева первого материала токоприемника выбрана таким образом, что при индукционном нагреве общая средняя температура субстрата, образующего аэрозоль, не превышает 240°C.
6. Субстрат, образующий аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что максимальная температура нагрева первого материала токоприемника не превышает 370°C.
7. Субстрат, образующий аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждый из второго и необязательно третьего материалов токоприемника имеет концентрацию по весу, которая является ниже концентрации по весу первого материала токоприемника.
8. Субстрат, образующий аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый материал токоприемника и второй, и необязательно третий материал токоприемника имеют одну из конфигураций: в виде частиц, или в виде нитей, или в виде сетки.
9. Субстрат, образующий аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что второй и необязательно третий материал токоприемника расположены в периферийных областях субстрата, образующего аэрозоль.
10. Субстрат, образующий аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что субстрат, образующий аэрозоль, прикреплен к мундштуку, который факультативно содержит штранг фильтра.
11. Субстрат, образующий аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что субстрат, образующий аэрозоль, окружен трубчатой оболочкой, предпочтительно, наружной оберткой.
12. Система подачи аэрозоля, включающая индукционное нагревательное устройство и субстрат, образующий аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов.
13. Система подачи аэрозоля по п. 12, отличающаяся тем, что индукционное нагревательное устройство предусмотрено с электронной схемой управления, которая приспособлена для обнаружения второго и необязательно третьего материала токоприемника, которые достигли своей второй и третьей температуры Кюри.
14. Система подачи аэрозоля по п. 13, отличающаяся тем, что индукционное нагревательное устройство предусмотрено с индикатором, который можно активировать при обнаружении второго и необязательно третьего материала токоприемника, которые достигли своей второй и третьей температуры Кюри.
15. Система подачи аэрозоля по п. 14, отличающаяся тем, что индикатор представляет собой оптический индикатор, предпочтительно LED, который предусмотрен на корпусе индукционного нагревательного устройства.
