Устройство для нагревания курительного материала
Изобретение относится к устройству для нагревания курительного материала. Устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала содержит зону нагревания для приема изделия, содержащего курительный материал и нагревающий материал, способный нагреваться под действием проникающего в него изменяющегося магнитного поля и нагревать курительный материал; и генератор магнитного поля для создания проникающего в зону нагревания изменяющегося по величине магнитного поля, содержащий магнитопроницаемый сердечник и катушку, при этом сердечник содержит магнитопроницаемую первую часть и магнитопроницаемые первую и вторую боковые ветви, продолжающие первую часть, причем катушка намотана вокруг первой части сердечника, а первая и вторая боковые ветви сердечника расположены с разных сторон зоны нагревания. Техническим результатом изобретения является усовершенствование устройства для нагревания курительного материала. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для нагревания курительного материала, такого как табак, с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала, и к системам, содержащим такое устройство и изделие c курительным материалом, используемое вместе с этим устройством.
Уровень техники
В курительных изделиях, таких как сигареты, сигары и т.п., при использовании сжигают табак с целью создания табачного дыма. Были предприняты попытки предложить альтернативы этим изделиям путем создания продуктов, в которых вещества высвобождаются без горения. Примерами таких продуктов являются так называемые продукты «нагревать, но не сжигать» или нагревающие табак устройства или продукты, в которых вещества высвобождаются за счет нагревания материала, а не его сжигания. Этот материал может быть, например, табаком или другим не табачным продуктом, который может как содержать, так и не содержать никотина.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала, содержащее зону нагревания для приема изделия, содержащего курительный материал и нагревающий материал, способный нагреваться под действием проникающего в него изменяющегося магнитного поля и нагревать курительный материал; и генератор магнитного поля для создания проникающего в зону нагревания изменяющегося по величине магнитного поля, содержащий магнитопроницаемый сердечник и катушку.
Согласно изобретению сердечник содержит магнитопроницаемую первую часть и магнитопроницаемые первую и вторую боковые ветви, продолжающие первую часть, причем катушка намотана вокруг первой части сердечника, а первая и вторая боковые ветви сердечника расположены с разных сторон зоны нагревания.
Первая и вторая боковые ветви сердечника могут иметь соответствующие свободные торцы с разных сторон зоны нагревания.
Предпочтительно первая и вторая боковые ветви сердечника расположены с противоположных сторон зоны нагревания.
При этом соответствующие свободные торцы первой и второй боковых ветвей сердечника могут быть расположены с противоположных сторон зоны нагревания. Эти торцы могут быть обращены навстречу друг другу через зону нагревания.
Предпочтительно зона нагревания является вытянутой, а каждая из боковых ветвей сердечника проходит в направлении, параллельном продольной оси зоны нагревания.
Первая и вторая боковые ветви сердечника могут являться продолжениями противоположных концов первой части сердечника.
Предпочтительно сердечник содержит третью и четвертую боковые ветви, являющиеся продолжениями первой части и расположенные с противоположных сторон зоны нагревания.
При этом первая и третья боковые ветви сердечника являются продолжениями первого конца первой части сердечника, а вторая и четвертая боковые ветви сердечника являются продолжениями противоположного второго конца первой части сердечника.
Предпочтительно первая, вторая, третья и четвертая боковые ветви соединяют первую часть сердечника со второй частью сердечника, при этом вторая часть сердечника расположена с противоположной стороны зоны нагревания относительно первой части сердечника.
Генератор магнитного поля может содержать вторую катушку, намотанную вокруг второй части сердечника.
Предпочтительно зона нагревания имеет открытый первый конец, через который курительное изделие может быть введено в зону нагревания, противоположный ему второй конец и одну или несколько боковых сторон, соединяющих первый и второй концы; при этом первая боковая ветвь сердечника расположена у боковой стороны зоны нагревания или у одной из ее боковых сторон, а вторая боковая ветвь сердечника расположена у второго конца зоны нагревания.
Первая и вторая боковые ветви сердечника могут иметь соответствующие свободные торцы, при этом свободный торец первой боковой ветви сердечника расположен у боковой стороны зоны нагревания или у одной из боковых сторон зоны нагревания, а свободный торец второй боковой ветви сердечника расположен у второго конца зоны нагревания.
При этом соответствующие свободные торцы первой и второй боковых ветвей сердечника обращены в сторону зоны нагревания.
Генератор магнитного поля может содержать магнитопроницаемый второй сердечник и вторую катушку; при этом второй сердечник содержит магнитопроницаемую первую часть и магнитопроницаемые первую и вторую боковые ветви, являющиеся продолжениями первой части, вторая катушка намотана вокруг первой части второго сердечника, а первая и вторая боковые ветви второго сердечника имеют соответствующие свободные торцы, обращенные в сторону зоны нагревания.
Предпочтительно сердечник содержит феррит или выполнен из феррита.
Первая часть сердечника выполнена за одно целое с каждой из первой и второй боковых ветвей сердечника.
Зона нагревания может представлять собой полость, образованную в устройстве или в сердечнике.
Сердечник может содержать множество слоев электропроводящего материала, изолированных друг от друга изоляционным материалом.
Катушка может быть намотана как вдоль оси, перпендикулярной продольной оси зоны нагревания, так и вдоль оси, параллельной продольной оси зоны нагревания.
Предпочтительно устройство предназначено для нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала без его горения.
Вторым объектом изобретения является система, содержащая изделие с курительным материалом и нагревателем, содержащим нагревающий материал, способный нагреваться под действием изменяющегося магнитного поля и нагревать курительный материал; и устройство для нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала, содержащее зону нагревания для приема изделия и генератор магнитного поля для создания изменяющегося магнитного поля, проникающего в упомянутый нагреватель при размещении изделия в зоне нагревания, причем генератор магнитного поля содержит магнитопроницаемый сердечник и катушку.
Согласно изобретению сердечник содержит магнитопроницаемую первую часть и магнитопроницаемые первую и вторую боковые ветви, продолжающие первую часть, причем катушка намотана вокруг первой части сердечника, а первая и вторая боковые ветви сердечника расположены с разных сторон зоны нагревания.
Предпочтительно генератор магнитного поля содержит магнитопроницаемый второй сердечник и вторую катушку, при этом второй сердечник содержит магнитопроницаемую первую часть и продолжающие ее магнитопроницаемые первую и вторую боковые ветви, вторая катушка намотана вокруг первой части второго сердечника, а первая и вторая боковые ветви второго сердечника имеют соответствующие свободные торцы, обращенные в сторону зоны нагревания.
Курительное изделие может содержать второй нагреватель с нагревающим материалом, способным нагреваться под действием изменяющегося магнитного поля для нагревания курительного материала, при этом соответствующие свободные торцы первой и второй боковых ветвей второго сердечника при размещении изделия в зоне нагревания обращены в сторону второго нагревателя.
При этом курительный материал изделия расположен между нагревателями.
Курительный материал может содержать табак и/или один или несколько увлажняющих веществ.
Нагревающий материал может содержать один или несколько материалов, выбранных из следующих: электропроводящий материал, магнитный материал и магнитный электропроводящий материал.
Предпочтительно нагревающий материал представляет собой металл или металлический сплав.
Изделие, входящее в состав системы, может представлять собой описанное выше изделие и может иметь одну или несколько описанных выше его особенностей.
Далее будут в качестве примера описаны варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показан генератор магнитного поля, используемый в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, вид в перспективе;
на фиг. 2 схематично показана система, содержащая изделие с курительным материалом и устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, вид в перспективе;
на фиг. 3 схематично показана другая система, содержащая изделие с курительным материалом и устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, вид в перспективе;
на фиг. 4 схематично показана еще одна система, содержащая изделие с курительным материалом и устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, вид в разрезе.
Осуществление изобретения
Используемый в настоящем описании термин «курительный материал» включает в себя материалы, которые при нагревании выделяют летучие компоненты, обычно в форме пара или аэрозоля. «Курительный материал» может быть материалом, не содержащим табак, или материалом, содержащим табак. «Курительный материал» может, например, содержать один или несколько следующих компонентов: собственно табак, производные табака, взорванный табак, восстановленный табак, экстракт табака, гомогенизированный табак или заменители табака. Курительный материал может быть в форме размолотого табака, резанного табака, прессованного табака, восстановленного табака, восстановленного курительного материала, жидкости, геля, загущенного листа, порошка или окускованного материала, или т.п. «Курительный материал» также может содержать другие, не табачные, продукты, которые, в зависимости от продукта, могут как содержать никотин, так и не содержать его. «Курительный материал» может содержать один или несколько увлажнителей, таких как глицерин или пропиленгликоль.
Термин «нагревающий материал» или «материал нагревателя» означает материал, который может быть нагрет при проникновении в него переменного магнитного поля.
Под терминами «запах» и «ароматизатор» понимаются материалы, которые, если они разрешены местным законодательством, могут быть использованы для создания в продукте для взрослых потребителей желаемого вкуса или аромата. Они могут представлять собой экстракты (например, лакрица, гортензия, лист белоствольной японской магнолии, ромашка, пажитник, гвоздика, ментол, японская мята, анисовое семя, корица, травы, винтергрен, вишня, ягода, персик, яблоко, Драмбьюи, бурбон, шотландский виски, виски, мята, перечная мята, лаванда, кардамон, сельдерей, каскарилла, мускатный орех, сандаловое дерево, бергамот, герань, экстракт меда, розовое масло, ваниль, лимонное масло, апельсиновое масло, акация, тмин, коньяк, жасмин, иланг-иланг, шалфей, фенхель, гвоздичный перец, имбирь, анис, кориандр, кофе или мятное масло из любого растения сорта мята), улучшители запаха, блокировщики активного центра рецепторов горечи, стимуляторы и активаторы активных центров рецепторов ощущений, сахара и/или заменители сахаров (например, сукралоза, ацесульфам калия, аспартам, сахарин, цикламаты, лактоза, сахароза, глюкоза, фруктоза, сорбитол или маннитол) и другие добавки, такие как активированный уголь, хлорофилл, минералы, растения или средства освежения дыхания. Они могут быть имитацией, синтетическими или натуральными ингредиентами или смесями. Они могут обладать любой подходящей формой, например, быть в форме масла, жидкости, геля, порошка или подобного.
Индукционное нагревание представляет собой процесс, в котором электропроводящий объект нагревают благодаря проникновению в этот объект изменяющегося магнитного поля. Этот процесс описывается законом электромагнитной индукции Фарадея и законом Ома. Индукционный нагреватель может содержать электромагнит и средство для прохождения изменяющегося электрического тока, такого как переменный ток, через электромагнит. Когда электромагнит и объект, подлежащий нагреванию, подходящим образом расположены друг относительно друга, так что результирующее изменяющееся магнитное поле, создающееся электромагнитом, проникает в объект, и внутри объекта возникают один или несколько вихревых токов. Указанный объект обладает сопротивлением, следовательно, когда в объекте возникают такие вихревые токи, их течение с учетом электрического сопротивления объекта вызывает нагревание объекта. Этот процесс называется джоулевым, омическим или резистивным нагреванием. Объект, который может быть нагрет индуктивно, называют воспринимающим элементом.
Было обнаружено, что, когда воспринимающий элемент имеет форму замкнутого контура, улучшается магнитное взаимодействие воспринимающего элемента и электромагнита, что приводит к большему или улучшенному джоулевому нагреванию.
Нагревание благодаря магнитному гистерезису представляет собой процесс, в котором объект, выполненный из магнитного материала, нагревается благодаря проникновению в этот объект изменяющегося магнитного поля. Магнитный материал можно рассматривать как содержащий много магнитов атомного масштаба или магнитных диполей. Когда магнитное поле проникает в такой материал, магнитные диполи ориентируются в соответствии с магнитным полем, следовательно, когда изменяющееся магнитное поле, такое как переменное магнитное поле, например, создаваемое электромагнитом, проникает в магнитный материал, ориентация магнитных диполей изменяется в соответствии с приложенным изменяющимся магнитным полем. Переориентация магнитных диполей вызывает выработку теплоты в магнитном материале.
Когда объект является как электропроводящим, так и магнитным, проникновение в объект изменяющегося магнитного поля может вызывать в объекте как джоулево нагревание, так и нагревание благодаря магнитному гистерезису. Более того, использование магнитного материала может усилить магнитное поле, что может увеличить джоулево нагревание.
В каждом из упомянутых выше процессов, так как теплота вырабатывается внутри самого объекта, а не с помощью внешнего источника с помощью теплопередачи, может быть получено быстрое увеличение температуры в объекте и более равномерное распределение теплоты, особенно благодаря выбору подходящего материала объекта, его геометрии, а также подходящей величины изменяющегося магнитного поля и его ориентации относительно объекта. Более того, так как индукционное нагревание и нагревание благодаря магнитному гистерезису не требуют физического соединения источника изменяющегося магнитного поля с нагреваемым объектом, увеличиваются свобода проектирования и управление профилем нагревания, а кроме того могут быть снижены затраты.
На фиг. 1 показан генератор 120 магнитного поля, используемый в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала, в соответствии одним из вариантов осуществления изобретения. Генератор 120 магнитного поля входит в состав соответствующих устройств 100, 200 и 300, которые будут описаны ниже со ссылками на фиг. 2 – 4, соответственно. Однако в других вариантах выполнения устройства 100, 200, 300 могут быть использованы другие генераторы магнитного поля, отличные от показанного на фиг. 1.
В данном варианте генератор 120 магнитного поля содержит источник 130 электропитания, катушку 140, магнитопроницаемый сердечник 150, устройство 160 для подачи изменяющегося электрического тока, такого как переменный ток, через катушку 140, контроллер 170, пользовательский интерфейс 180 для того, чтобы пользователь мог управлять работой контроллера 170, и датчик 190 температуры.
В данном случае источник 113 электропитания является перезаряжаемой аккумуляторной батареей. В других вариантах осуществления источник 113 электропитания может быть другим, например, может быть неперезаряжаемой батареей, конденсатором, гибридной конденсаторно-аккумуляторной батареей или средством подключения к электрической сети.
Катушка может иметь любую подходящую форму. В данном случае катушка является спиральной и выполнена из электропроводного материала, например, из меди. Катушка 140 намотана или обмотана вокруг части магнитопроницаемого сердечника 150.
Магнитопроницаемый сердечник 150 в процессе работы устройства концентрирует создаваемый катушкой 140 магнитный поток и усиливает магнитное поле. Кроме того, магнитопроницаемый сердечник 150 способствует направлению магнитного потока к объекту воздействия. Таким объектом воздействия в рассмотренных ниже вариантах осуществления изобретения является нагреватель 20, 22 изделия 1, 2, 3. Нагреватель 20, 22 содержит нагревающий материал, способный нагреваться за счет проникновения в него изменяющегося магнитного поля. Примеры таких нагревающих материалов приведены ниже. В описанных ниже вариантах осуществления изобретения нагреватель 20, 22 обеспечивает нагревание курительного материала 10 в изделии 1, 2, 3. В некоторых случаях катушка 140 может быть намотана вокруг лишь части магнитопроницаемого сердечника 150 (т.е. охватывает не весь сердечник).
Предпочтительно магнитопроницаемый сердечник 150 имеет высокую магнитную проницаемость и низкую электропроводность. Последнее свойство препятствует возникновению в магнитопроницаемом сердечнике 150 вихревых токов, что позволяет предотвратить нагревание магнитопроницаемого сердечника 150 при работе устройства.
В каждом из описанных со ссылками на фиг. 1 – 4 вариантах осуществления изобретения магнитопроницаемый сердечник 150 содержит феррит или выполнен из феррита. Феррит может, например, содержать оксид железа в комбинации с никелем, и/или цинком, и/или марганцем. Феррит может иметь низкую коэрцитивность, считаясь «магнитно-мягким ферритом», или иметь высокую коэрцитивность, считаясь «магнитно-твердым ферритом». Примером подходящих магнитно-мягких ферритов являются марганцево-цинковый феррит, имеющий формулу MnaZn(1-a)Fe2O4, и никель-цинковый феррит с формулой NiaZn(1-a)Fe2O4. Однако в других вариантах осуществления изобретения магнитопроницаемый сердечник 150 может быть изготовлен из другого или других материалов. Например, магнитопроницаемый сердечник 150 может содержать множество слоев электропроводящего материала, изолированных друг от друга с помощью электроизоляционного материала. Магнитопроницаемый сердечник 150 может содержать десятки или даже сотни слоев электропроводящего материала, которые изолированы один от другого электроизоляционным материалом.
В данном варианте осуществления изобретения устройство 160 для подачи переменного тока через катушку 140 подключено между источником 130 электропитания и катушкой 140. В данном случае контроллер 170 также электрически подключен к источнику 130 электропитания и связан с устройством 160 для управления им. Более конкретно, в данном случае контроллер 170 предназначен для управления устройством 160 для того, чтобы управлять подачей электроэнергии из источника 130 электропитания в катушку 140. В данном варианте осуществления изобретения контроллер 170 содержит интегральную схему (IC), например, IC на печатной плате (PCB). В других вариантах осуществления изобретения контроллер 170 может быть выполнен другим. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство может иметь один электрический или электронный компонент, содержащий и устройство 160, и контроллер 170. В данном варианте осуществления изобретения контроллер 170 управляет пользовательской операцией пользовательского интерфейса 180. В данном случае пользовательский интерфейс 180 расположен на наружной части устройства 100. Пользовательский интерфейс 180 может содержать нажимную кнопку, перекидной переключатель, ручку регулировки, сенсорный экран или т.п. В других вариантах осуществления изобретения пользовательский интерфейс 180 может быть дистанционным и может быть подключен к остальной части устройства беспроводным способом, например, по Bluetooth.
В данном варианте осуществления изобретения операция, выполняемая пользователем с использованием пользовательского интерфейса 180, вынуждает контроллер 170 предписывать устройству 160 подавать переменный электрический ток через катушку 140, чтобы катушка 140 генерировала переменное магнитное поле. Когда изделие 1, 2, 3, которое будет подробно описано ниже со ссылками на фиг. 2-4, расположено в зоне 110 нагрева, катушка 140 и нагреватель 20 изделия 1, 2, 3 так расположены друг относительно друга, чтобы создаваемое катушкой 140 переменное магнитное поле проникало через нагревающий материал нагревателя 20 изделия 1, 2, 3. Как отмечено выше, магнитопроницаемый сердечник 150 способствует тому, чтобы магнитное поле проникало в нагревающий материал нагревателя 20 изделия 1,2,3. Если нагревающий материал нагревателя 20 изделия 1, 2, 3 является электропроводным, то в нагревающем материале возникают один или несколько вихревых токов. Вихревые токи в нагревающем материале, преодолевая электрическое сопротивление этого материала, вызывают джоулево нагревание такого нагревающего материала. Как отмечено выше, если нагревающий материал является магнитным, ориентация магнитных диполей в нем изменяется при изменении приложенного магнитного поля, что приводит к выработке тепла в нагревающем материале.
Устройство содержит датчик 190 температуры для измерения температуры зоны 110 нагрева. Датчик 190 температуры связан с контроллером 170 таким образом, чтобы контроллер 170 мог контролировать температуру зоны 110 нагрева. В некоторых вариантах осуществления изобретения датчик 190 температуры выполнен с возможностью измерения температуры зоны нагрева изделия 1, 2, 3 оптическим способом. В некоторых вариантах осуществления изобретения изделие 1, 2, 3 может содержать резистивный датчик температуры (RTD) для определения температуры изделия 1, 2, 3. Изделие 1, 2, 3 может дополнительно содержать один или несколько выводов, подключенных к датчику температуры, например, посредством электрического соединения. Один или несколько выводов могут быть предназначены для электрического соединения с устройством контроля температуры, имеющимся в составе генератора магнитного поля, когда изделие 1, 2, 3 находится в зоне 110 нагрева. Контроллер может содержать такое устройство контроля температур. Устройство контроля температур позволяет определять температуру изделия 1, 2, 3 во время его использования с устройством 100, 200, 300.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, благодаря тому, что нагревающий материал нагревателя 20 в изделии 1, 2, 3 имеет подходящее сопротивление, реакция нагревающего материала на изменение температуры может быть достаточной для того, чтобы предоставить информацию о температуре внутри изделия 1, 2, 3. Кроме того, датчик 190 температуры в этом случае может содержать зонд для анализа нагреваемого материала.
На основании одного или нескольких сигналов от датчика 190 температуры контроллер 170 может по мере необходимости побудить устройство 160 регулировать параметры изменяющегося или переменного электрического тока, проходящего через катушку 140, чтобы гарантировать, что температура зоны 110 нагрева остается в пределах заданного диапазона. Такими параметрами могут быть, например, амплитуда или частота. Во время использования курительный материал внутри изделия 1, 2, 3, расположенного в зоне 110 нагрева, нагревается в достаточной степени в пределах заданного диапазона температур с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала без воспламенения этого курительного материала. Соответственно, контроллер 170 и устройство 100, 200, 300, в целом, выполнены с возможностью нагрева курительного материала 10 для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала без воспламенения этого курительного материала 10. Диапазон температур может составлять от приблизительно 50°C до приблизительно 300°C, или от приблизительно 50°C до приблизительно 250°C, или от приблизительно 50°C до приблизительно 150°C, или от приблизительно 50°C до приблизительно 120°C, или от приблизительно 50°C до приблизительно 100°C, или от приблизительно 50°C до приблизительно 80°C, или от приблизительно 60°C до приблизительно 70°C. В некоторых вариантах осуществления изобретения диапазон температур составляет от приблизительно 170°C до приблизительно 220°C. В других вариантах осуществления изобретения диапазон температур может отличаться от этого диапазона.
В некоторых вариантах осуществления изобретения датчик 190 температуры может отсутствовать.
На фиг. 2 показана система согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Система 1000 включает в себя изделие 1, содержащее курительный материал 10, и устройство 100 для нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала 10. В данном случае устройство 100 предназначено для нагревания курительного материала 10 для испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала 10 без его сжигания.
Изделие 1 системы 1000 снабжено нагревателем 20, содержащим нагревающий материал. Нагревающий материал способен нагреваться за счет проникновения в него изменяющегося магнитного поля. Нагреватель 20 размещен в курительном материале 10. В других вариантах осуществления изобретения курительный материал может находиться только с одной стороны от нагревателя 20. Кроме того, изделие 1 может содержать оболочку 30, которая охватывает курительный материал 10 и нагреватель 20 и способствует сохранению относительного взаимного расположения курительного материала 10 и нагревателя 20. Такая оболочка 30 может обеспечить теплоизоляцию объема внутри оболочки 30 от внешней стороны оболочки 30. Оболочка 30 может обеспечить электрическую изоляцию нагревателя 20 относительно сердечника 150. Оболочка 30 может быть выполнена из любого подходящего материала, такого как бумага, картон, полимерный материал или подобный материал. В других воплощениях оболочка 30 может иметь другую форму или может быть исключена.
В данном варианте осуществления изобретения изделие 1 является удлиненным и цилиндрическим с почти круглым поперечным сечением. Однако в других вариантах выполнения форма поперечного сечения изделия 1 может отличаться от круглой, и/или изделие может быть не удлиненным, и/или может не иметь цилиндрической формы. Изделие 1 может иметь размеры, соответствующие сигарете.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения устройство 100 содержит зону 110 нагрева для приема изделия 1 и генератор 120 магнитного поля, схематично показанный на фиг. 1. В данном случае зоной 110 нагрева является полость в устройстве 100. Более того, эта зона нагрева образована полостью в сердечнике 150. В частности, образована протяженная полость 110 с продольной осью А-А. Хотя на фиг.2 явным образом не показано, в этом случае полость 110 является цилиндрической с по существу круглым поперечным сечением в плоскости, перпендикулярной продольной оси А-А полости 110. В других случаях зона 110 нагрева может иметь форму поперечного сечения, отличную от круглой, и/или она может быть не удлиненной, и/или может быть не цилиндрической. В данном случае изделие 1 и полость 110 имеют такое соотношение размеров, что изделие 1 устанавливается в полости 110 по скользящей посадке.
Сердечник 150 генератора 120 магнитного поля имеет магнитопроницаемую первую часть 155, магнитопроницаемую первую боковую ветвь 151 и магнитопроницаемую вторую боковую ветвь 152. Первая боковая ветвь 151 является продолжением первого конца 155а первой части 155 сердечника 150, а вторая боковая ветвь 152 продолжает второй конец 155b первой части 155 сердечника 150. Второй конец 155b первой части 155 расположен с противоположной стороны от первого конца 155а первой части 155.
Первая и вторая боковые ветви 151 и 152 сердечника 150 расположены на противоположных сторонах зоны 110 нагревания. Более конкретно, первая и вторая боковые ветви 151 и 152 сердечника 150 имеют на противоположных сторонах зоны 110 нагревания соответствующие свободные торцы 151а, 152b. При этом упомянутые соответствующие свободные торцы 151а, 152а первой и второй боковых ветвей 151 и 152 сердечника 150 обращены навстречу друг другу в направлении, проходящем через зону 110 нагревания. Кроме того, каждая из боковых ветвей 151 и 152 сердечника 150 вытянута в направлении, параллельном продольной оси А-А зоны 110 нагревания.
Форма сечения каждой из боковых ветвей 151 и 152 сердечника 150 в плоскости, нормальной к продольной оси А-А зоны 110 нагревания, имеет L-образную форму. В других вариантах выполнения упомянутое сечение может иметь форму, отличную от L-образной, например, форму дуги или изгиба, проходящего под углом 45°. В рассматриваемом варианте каждая из боковых L-образных ветвей 151 и 152 сердечника 150 соединяется с первой частью 155 сердечника 150 под углом по существу равным 90°. В других вариантах выполнения этот угол может отличаться от 90°, в частности, может находиться в интервале от 10 до 170°, от 30 до 150°, от 45 до 135° или от 60 до 120°.
В рассматриваемом вариантах выполнения катушка 140 намотана вокруг первой части 155 сердечника 150. В этом воплощении катушка 140 не намотана вокруг первой и второй боковых ветвей 151, 152 сердечника 150, при этом катушка 140, в целом, намотана вдоль оси, которая перпендикулярна продольной оси А-А зоны 110 нагревания. Объем, охватываемый катушкой 140, включает первую часть 155 сердечника 150, и этот объем не включает зону 110 нагревания. Другими словами, катушка 140 не охватывает зону 110 нагревания. Соответственно, некоторые участки катушки 140 расположены между первой частью 155 сердечника и зоной 110 нагревания, и первая часть 155 сердечника 150 расположена между некоторыми другими участками катушки 140 и зоной 110 нагревания.
Устройство 100 и изделие 1 имеют такие соотношения размеров, что когда изделие 1 находится в зоне 110 нагревания, как показано на фиг. 2, созданное генератором 120 изменяющееся магнитное поле пронизывает размещенный в изделии 1 нагреватель 20. Геометрия сердечника 150 и его расположение относительно зоны 110 нагревания и изделия 1 при работе устройства позволяет придать магнитному полю такое направление, при котором оно пронизывает нагреватель 20. Пронизывание нагревателя 20 магнитным полем показано на фиг. 2 стрелками М. Стрелки М на фиг. 2 представляют одну непрерывную магнитную силовую линию. Как видно на фиг. 2, траектория магнитной силовой линии проходит через первую часть 155 сердечника 150, через первую боковую ветвь 151 сердечника к свободному торцу 151а первой боковой ветви 151, далее от свободного торца 151а первой боковой ветви 151 к нагревателю 20, затем через нагреватель 20, от него к свободному торцу 152а второй боковой ветви 152 сердечника 150 и через вторую боковую ветвь 152 к первой части 155 сердечника 150. Если изменяющееся магнитное поле представляет собой переменное синусоидальное магнитное поле, направление силовой линии магнитного поля будет периодически меняться на противоположное, но она по-прежнему будет находиться на этой траектории.
Следует отметить, что чем ближе свободные торцы 151а, 152а первой и второй боковых ветвей 151, 152 к нагревателю 20 изделия 1, тем большая часть магнитного поля будет пронизывать нагреватель 20. Свободные торцы 151а, 152а первой и второй боковых ветвей 151, 152 сердечника 150 могут даже контактировать с изделием 1 при размещении его в зоне 110 нагревания. Кроме того, чем меньше площадь поверхности свободных торцов 151а, 152а первой и второй боковых ветвей 151, 152, тем больше будет при работе устройства концентрация проходящего через них магнитного поля. Например, свободные торцы 151а, 152а могут быть выпуклыми, могут быть гранями соответствующих сужающихся участков первой и второй боковых ветвей 151, 152, или могут иметь одну или несколько особых форм поверхности, таких как ребра или выступы. Нагреватель 20 изделия 1 или его узкие кромки могут иметь подходящую форму для концентрации проходящего через них магнитного поля.
На фиг. 3 показана система 2000 в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. Система 2000 содержит изделие 2 с курительным материалом 10 и устройство 200 для его нагревания для испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала 10. Устройство 200 обеспечивает нагревание курительного материала 10 для испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала 10 без его горения.
Изделие 2 аналогично изделию 1 системы 1000, показанной на фиг. 2, и хотя на фиг. 3 изделие 2 показано повернутым на 90° относительно изделия 1, оно не будет описано подробно. Любой из описанных возможных вариантов выполнения изделия 1 на фиг. 2 может быть использован для изделия 2 на фиг. 3.
Устройство 200 содержит зону 110 нагревания для размещения в ней изделия 2 и генератор 120 магнитного поля, схематично показанный на фиг. 1. Зона 110 нагревания образована полостью в устройстве 200 и, в частности, представляет собой удлиненную полость 110 в сердечнике 150, имеющую продольную ось А-А. Кроме того, хотя это на фиг. 3 явным образом не показано, полость 110 является цилиндрической, по существу с круглым поперечным сечением в плоскости нормальной к продольной оси А-А полости 110. В других случаях зона 110 нагревания может иметь форму в поперечном сечении, отличную от круглой, и/или она может быть не удлиненной, и/или может быть не цилиндрической. В рассматриваемом случае изделие 2 и полость 110 имеют такое соотношение размеров, чтобы изделие 2 входило в полость 110 по скользящей посадке.
В рассматриваемом случае сердечник 150 генератора 120 магнитного поля имеет магнитопроницаемую первую часть 155, магнитопроницаемую первую боковую ветвь 151, магнитопроницаемую вторую боковую ветвь 152, магнитопроницаемую третью боковую ветвь 153 и магнитопроницаемую четвертую боковую ветвь 154. Первая и третья боковые ветви 151, 153 являются продолжениями первого конца 155а первой части 155 сердечника 150, а вторая и четвертая боковые ветви 152, 154 проходят от второго конца 155b первой части 155 сердечника 150. Второй конец 155b первой части 155 расположен с противоположной стороны от первого конца 155а первой части 155.
Первая и четвертая боковые ветви 151, 154 сердечника 150 находятся с первой стороны зоны 110 нагревания, а вторая и третья боковые ветви 152, 153 находятся со второй стороны зоны 110 нагревания. Первая сторона зоны 110 нагревания расположена напротив второй стороны зоны 110 нагревания. Первая боковая ветвь 151 обращена в сторону третьей боковой ветви 153 в направлении, проходящем через зону нагревания 110, а четвертая боковая ветвь 154 обращена в сторону второй боковой ветви 152 в направлении, также проходящем через зону 110 нагревания. Таким образом, первая и вторая боковые ветви 151, 152 сердечника 150 находятся на противоположных сторонах зоны 110 нагревания, и третья и четвертая боковые ветви 153, 154 сердечника 150 находятся также на противоположных сторонах зоны 110 нагревания. Таким образом, участки зоны 110 нагревания по существу располагаются между первой и третьей боковыми ветвями 151, 153 и между второй и четвертой боковыми ветвями 152, 154. Первая часть 155 сердечника 150 вытянута в направлении, параллельном продольной оси А-А зоны 110 нагревания. Кроме того, каждая из боковых ветвей 151, 152, 153, 154 сердечника 150 выступает в направлении, перпендикулярном продольной оси А-А зоны 110 нагревания.
Поперечное сечение, образованное первой и третьей боковыми ветвями 151, 153 сердечника 150 в плоскости, перпендикулярной продольной оси А-А зоны 110 нагревания, имеет по существу С-образную форму. Подобным образом, поперечное сечение, образованное второй и четвертой боковыми ветвями 152, 154 сердечника 150 в плоскости, перпендикулярной продольной оси А-А зоны 110 нагревания, имеет по существу С-образную форму. В других случаях формы поперечного сечения указанных пар ветвей могут отличаться от С-образной. В рассматриваемом случае каждая из боковых ветвей 151, 152, 153, 154 сердечника 150 расположена относительно первой части 155 сердечника 150 по существу под углом 90°. В других случаях этот угол может отличаться от 90°, в частности, может находиться в интервале от 10 до 170°, от 30 до 150°, от 45 до 135° или от 60 до 120°.
В рассматриваемом случае катушка 140 намотана вокруг первой части 155 сердечника 150. При этом катушка 140 не намотана вокруг первой и второй боковых ветвей 151, 152 сердечника 150, и катушка 140 в целом проходит вдоль оси, параллельной продольной оси А-А зоны 110 нагревания. Объем, охватываемый катушкой 140, включает в себя первую часть 155 сердечника 150 и не включает в себя зону 110 нагревания. Другими словами, катушка 140 не охватывает зону 110 нагревания. Соответственно, некоторые участки катушки 140 расположены между первой частью 155 сердечника и зоной 110 нагревания, а первая часть 155 сердечника 150 расположена между некоторыми другими участками катушки 140 и зоной 110 нагревания.
Устройство 200 и изделие 2 имеют такие соотношения размеров, что при размещении изделия 2 в зоне 110 нагревания, как показано на фиг. 3, созданное генератором 120 изменяющееся магнитное поле пронизывает нагреватель 20, размещенный в изделии 1. Геометрия сердечника 150 и его расположение относительно зоны 110 нагревания и изделия 2 при работе устройства позволяют придать магнитному полю такое направление, чтобы оно пронизывало нагреватель 20. Пронизывание нагревателя магнитным полем 20 показано на фиг. 3 стрелками М. Стрелки М на фиг. 3 представляют некоторые из непрерывных магнитных силовых линий. Как видно на фиг. 3, траектории магнитных силовых линий проходят через первую часть 155 сердечника 150, через первую или третью боковую ветвь 151, 153 сердечника 150 к нагревателю 20, затем через нагреватель 20, далее от нагревателя 20 ко второй или четвертой боковой ветви 152, 154 сердечника 150 и через вторую или четвертую боковую ветвь 152, 154 к первой части 155 сердечника 150. Если изменяющееся магнитное поле является переменным синусоидальным, направление силовых линий магнитного поля будет периодически меняться на противоположное, но они по-прежнему будут расположены на этих траекториях.
Чем ближе боковые ветви 151, 152, 153, 154 сердечника 150 к нагревателю 20 изделия 2, тем большая часть магнитного поля, которая будет пронизывать нагреватель 20. В некоторых случаях некоторые или все боковые ветви 151, 152, 153, 154 сердечника 150 могут даже контактировать с изделием 2 при его размещении в зоне 110 нагревания.
Боковые ветви 151, 152, 153, 154 сердечника 150 могут соединять первую часть 155 сердечника 150 со второй его частью 150. Вторая часть сердечника может находиться с противоположной стороны зоны 110 нагревания относительно первой части 155 сердечника 150, т.е. боковые ветви 151, 152, 153, 154 могут не иметь свободных торцов, как это показано, а вместо этого могут быть все соединены между собой посредством второй части сердечника 150, подобного первой части 155 сердечника 150. Сердечник 150 может быть выполнен симметричным относительно плоскости, параллельной продольной оси зоны 110 нагревания. В таком случае первая и вторая части сердечника 150 и первая и третья боковые ветви 151, 153 сердечника 150 образуют первое окно, а первая и вторая части сердечника 150 и вторая и четвертая боковые ветви 152, 154 сердечника 150 образуют второе окно. Продольная ось зоны 110 нагревания может проходить через одно или оба этих окна. Кроме того, зона 100 нагревания может проходить через каждое из этих окон, или может быть доступна через каждое из этих окон. Генератор магнитного поля может содержать вторую катушку, намотанную вокруг второй части сердечника. В такой конструкции первый ряд магнитных силовых линий может проходить по траекториям, показанным на фиг. 3, а второй ряд магнитных силовых линий, вместо прохождения через первую часть 155, может следовать траекториям, проходящим через вторую часть сердечника 150, боковые ветви 151, 152, 153, 154 и нагреватель 20 изделия 2.
На фиг. 4 показана система 3000 в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. В состав системы 3000 входит изделие 3, содержащее курительный материал 10, и устройство 300 для нагревания этого курительного материала 10 для испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала 10. В этом варианте устройство 300 предназначено для нагревания курительного материала 10 и испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала 10 без его горения.
Изделие 3 системы 3000 содержит массу курительного материала 10, первый нагреватель 20, второй нагреватель 22 и оболочку 30.
Каждый из нагревателей 20, 22 содержит нагревающий материал, который способен нагреваться при прохождении через него изменяющегося магнитного поля. В данном случае первый нагреватель 20 выполнен в виде стержня, а второй нагреватель 22 – в виде трубки, охватывающей часть первого нагревателя 20. Первый нагреватель 20 размещен в объеме курительного материала 10, а второй нагреватель 22 охватывает курительный материал 10. Таким образом, курительный материал 10 расположен между первым и вторым нагревателями 20, 22. В других вариантах осуществления изобретения первый и второй нагреватели 20, 22 могут иметь различные формы, отличные от показанных выше. Однако предпочтительно, чтобы первый нагреватель 20 не контактировал со вторым нагревателем 22, как показано на фиг. 4.
Оболочка 30 изделия 3 охватывает курительный материал 10, а также первый и второй нагреватели 20, 22, способствуя сохранению относительного взаимного расположения курительного материала 10 и нагревателей 20, 22. Эта оболочка может быть изготовлена из любого подходящего материала, такого как бумага, картон, полимерные материалы и т.п. В других вариантах осуществления изобретения оболочка 30 может иметь другую форму или может быть исключена.
В рассматриваемом случае изделие 3 выполнено удлиненным и цилиндрическим с по существу с круглым поперечным сечением в плоскости, нормальной к продольной оси изделия 3. Однако в других случаях изделие 3 может иметь не круглое поперечное сечение, и/или может быть не удлиненным, и/или не цилиндрическим. Изделие 3 может иметь размеры, соответствующие размерам сигареты.
В рассматриваемом случае устройство 300 содержит зону 110 нагревания для размещения в ней изделия 3 и генератор магнитного поля. Генератор магнитного поля содержит все компоненты генератора 120 магнитного поля, схематически показанного на фиг. 1, а также второй магнитопроницаемый сердечник 250 и вторую катушку 240, намотанную вокруг второго сердечника 250, что будет подробно описано далее. Для пропускания изменяющегося тока через катушку 240 имеется электрический компонент 160. Электрический компонент 160 включен в электрическую цепь между источником 130 электроэнергии и второй катушкой 240. Электрическое соединение между электрическим компонентом 160 и второй катушкой 240 может быть параллельным или последовательным электрическому соединению электрического компонента 160 с первой катушкой 140.
Электрический компонент 160 может быть выполнен с возможностью регулирования посредством контроллера 170 изменяющегося электрического тока, протекающего через первую или вторую катушку 140, 240, независимо от протекания тока через другую первую или вторую катушку 140, 240. Например, контроллер 170 может побудить протекание электрического тока через первую катушку 140 в течение первого периода времени, а затем инициировать протекание электрического тока через вторую катушку 240 в течение второго периода времени. Второй период времени начинается по истечении первого периода времени. Такая последовательность действий может обеспечить постепенный нагрев курительного материала 10 изделия 3.
В рассматриваемом случае зона 110 нагревания представляет собой полость в устройстве 300. Полость 110 имеет открытый первый конец 111, через который изделие 3 может быть введено в эту полость, противоположный первому концу 111 второй конец 112 и одну или несколько боковых сторон, соединяющих первый и второй концы 111 и 112. Полость 110 выполнена удлиненной и имеет продольную ось А-А. Кроме того, хотя это на фиг. 4 ясно не показано, полость 110 является цилиндрической с по существу круглым поперечным сечением в плоскости, перпендикулярной продольной оси А-А полости 110. В других случаях форма поперечного сечения полости 110 может отличаться от круглой, и/или полость может быть не удлиненной, и/или она может быть не цилиндрической. В рассматриваемом случае изделие 2 и полость 110 имеют такое соотношение размеров, чтобы изделие 2 входило в полость 110 по скользящей посадке.
Первый сердечник 150 генератора 120 магнитного поля содержит магнитопроницаемую первую часть 155, магнитопроницаемую первую боковую ветвь 151 и магнитопроницаемую вторую боковую ветвь 152. Первая боковая ветвь 151 является продолжением первого конца 155а первой части 155 первого сердечника 150, а вторая боковая ветвь 152 проходит от второго конца 155b первой части 155 первого сердечника 150. Второй конец 155b первой части 155 расположен напротив первого конца 155а первой части 155.
Первая и вторая боковые ветви 151, 152 первого сердечника 150 находятся с разных сторон зоны 110 нагревания. Более конкретно, первая и вторая боковые ветви 151, 152 первого сердечника 150 имеют соответствующие свободные торцы 151а, 152b, которые находятся с разных сторон зоны 110 нагревания. В этом случае первая боковая ветвь 151 первого сердечника расположена у боковой стороны или у одной из боковых сторон полости 110, а вторая боковая ветвь 152 первого сердечника 150 расположена у второго конца полости 110. Свободный торец 151а первой боковой ветви 151 расположен у боковой стороны, или у одной из боковых сторон полости 110, а свободный торец 152а второй боковой ветви 152 расположен у второго конца 112 полости 110. Продольная ось А-А зоны 110 нагревания проходит через свободный торец 152а второй боковой ветви 152. Соответствующие свободные торцы 151а, 152а первой и второй боковых ветвей 151, 152 первого сердечника 150 обращены в направлении зоны 110 нагревания. Такое взаимное расположение способствует тому, что некоторые силовые магнитные линии М1 проходят по первой траектории, которая следует от первого сердечника 150 и входит в первый нагреватель 20, а другие силовые магнитные линии М2 проходят по второй траектории, следующей от второго сердечника 250, и входят во второй нагреватель 22. Иными словами, размещение второй боковой ветви 152 у второго конца 112 полости 110 способствует прохождению магнитного потока от первого сердечника 150 в первый нагреватель 20, а не во второй нагреватель 22.
В рассматриваемом случае сечение первой боковой ветви 151 первого сердечника 150, параллельное продольной оси А-А зоны 100 нагревания, имеет по существу L-образную форму. В других случаях форма сечения первой боковой ветви может отличаться от L-образной, например, может иметь форму дуги или изгиба под углом 45°. Сечение второй боковой ветви 152 первого сердечника 150, параллельного продольной оси А-А зоны 100 нагревания, в этом случае имеет по существу C-образную форму. В других случаях форма этого сечения может отличаться от С-образной.
В рассматриваемом случае катушка 140 намотана вокруг первой части 155 первого сердечника 150, причем катушка 140 не намотана вокруг первой и второй боковых ветвей 151, 152 первого сердечника 150.
Катушка 140 намотана в целом вдоль оси, параллельной продольной оси А-А зоны 110 нагревания. Объем, охватываемый катушкой 140, включает в себя первую часть 155 первого сердечника 150 и находится вне зоны 110 нагревания. Другими словами, катушка 140 не охватывает зону 110 нагревания. Соответственно, некоторые участки катушки 140 расположены между первой частью 155 первого сердечника 150 и зоной 110 нагревания, и первая часть 155 первого сердечника 150 расположена между некоторыми другими участками катушки 140 и зоной 110 нагревания.
Устройство 300 и изделие 3 имеют такое соотношение размеров, чтобы при размещенном в зоне 110 нагревания изделии 3, как показано на фиг. 4, изменяющееся магнитное поле, созданное первой катушкой 140 генератора магнитного поля 120, пронизывало первый нагреватель 20 изделия 3. Конфигурация первого сердечника 150 и его расположение относительно зоны 110 нагревания и изделия 3 при использовании устройства способствуют направлению магнитного поля таким образом, чтобы силовые линии пронизывали первый нагреватель 20. Пронизывание первого нагревателя 20 магнитными силовыми линиями показано на фиг. 4 стрелками М1. Показанные на фиг. 4 стрелки М1 представляют одну непрерывную силовую линию магнитного поля.
Как показано на фиг. 4, линия магнитного поля располагается на траектории, проходящей через первую часть 155 первого сердечника 150 и первую боковую ветвь 151 первого сердечника 150 к первому нагревателю 20, далее через первый нагреватель 20 и от первого нагревателя 20 ко второй боковой ветви 152 первого сердечника 150, и через вторую боковую ветвь 152 к первой части 155 первого сердечника 150. Если изменяющееся магнитное поле является переменным синусоидальным, направление линии магнитного поля будет периодически меняться на противоположное, но линия магнитного поля будет по-прежнему оставаться на этой траектории.
Магнитопроницаемый второй сердечник 250 содержит магнитопроницаемую первую часть 255, магнитопроницаемую первую боковую ветвь 251 и магнитопроницаемую вторую боковую ветвь 252. Первая боковая ветвь 251 является продолжением первого конца 255а первой части 255 второго сердечника 250, а вторая боковая ветвь 252 продолжается от второго конца 255b первой части 255 второго сердечника 250. Второй конец 255b первой части 255 расположен с противоположной стороны от первого конца 255а первой части 255.
В рассматриваемом случае первая и вторая боковые ветви 251, 252 второго сердечника 250 располагаются на одной боковой стороне зоны нагревания 110. В других случаях первая и вторая боковые ветви 251, 252 второго сердечника 250 могут находиться на разных боковых сторонах зоны 110 нагревания, в частности, на противоположных сторонах. Кроме того, первая и вторая боковые ветви 251, 252 второго сердечника 250 имеют соответствующие свободные торцы 251а, 252а, которые обращены в сторону зоны 110 нагревания.
В рассматриваемом случае сечение каждой из боковых ветвей 251, 252 второго сердечника 250 в плоскости, параллельной продольной оси А-А зоны 110 нагревания, имеет по существу L-образную форму. В других случаях форма сечения может отличаться от L-образной, например, может иметь форму дуги или изгиба под углом 45°.
В рассматриваемом случае вторая катушка 240 намотана вокруг первой части 255 второго сердечника 250. При этом вторая катушка 240 не намотана вокруг первой и второй боковых ветвей 251, 252 второго сердечника 250 и намотана в целом в направлении вдоль оси, параллельной продольной оси А-А зоны 110 нагревания. Объем, охватываемый катушкой 240, включает в себя первую часть 255 второго сердечника 250, но не включает в себя зону 110 нагревания. Другими словами, вторая катушка 240 не охватывает зону 110 нагревания. Соответственно, некоторые участки второй катушки 240 расположены между первой частью 255 второго сердечника и зоной 110 нагревания, и первая часть 255 второго сердечника 255 располагается между некоторыми другими участками второй катушки 240 и зоной 110 нагревания.
Устройство 300 и изделие 3 имеют такие соотношения размеров, чтобы при размещенном в зоне 110 нагревания изделии 3, как показано на фиг. 4, изменяющееся магнитное поле, созданное второй катушкой 240, пронизывало второй нагреватель 22 изделия 3. Конфигурация второго сердечника 250 и его расположение относительно зоны 110 нагревания и изделия 3 при работе устройства позволяют направлять магнитное поле так, чтобы оно пронизывало второй нагреватель 22. Такое пронизывание второго нагревателя магнитным полем показано на фиг. 4 стрелками М2. Показанные на фиг.4 стрелки М2 представляют одну непрерывную силовую магнитную линию. Как показано на фиг. 4, эта силовая линия следует по траектории, которая проходит через первую часть 255 второго сердечника 250 и через первую боковую ветвь 251 второго сердечника 250 ко второму нагревателю 22, далее через второй нагреватель 22 и от второго нагревателя 22 ко второй боковой ветви 252 второго сердечника 250, и затем через вторую боковую ветвь 252 к первой части 255 второго сердечника 250. Если изменяющееся магнитное поле является переменным синусоидальным, направление линии магнитного поля периодически меняется на противоположное, но всё равно линия располагается по существу на этой же траектории.
Чем ближе расположены боковые ветви 151, 152, 251, 252 первого и второго сердечника 150, 250 к первому и второму нагревателям 20, 22 изделия 3, тем большая часть магнитного поля будет пронизывать первый и второй нагреватели 20, 22. В отдельных случаях некоторые или все боковые ветви 151, 152, 251, 252 сердечников 150, 250 могут даже контактировать с изделием 3 при его размещении в зоне 110 нагревания. Кроме того, чем меньше площадь поверхности каждого из свободных торцов 151a, 152a, 251a, 252a боковых ветвей 151, 152, 251, 252, тем больше концентрация магнитного поля, проходящего через них при работе устройства. Упомянутые свободные торцы 151a, 152a, 251a, 252a могут иметь любую из указанных выше форм.
В каждом из описанных выше случаев первая часть 155, 255 первого или второго сердечника 150, 250 выполнена за одно целое с каждой из первой и второй ветвей 151, 152 этого сердечника 150, 250. Однако в некоторых случаях первая часть 155, 255 первого или второго сердечника 150, 250 может быть выполнена отдельно и прикреплена к одной или обеим боковым ветвям 151, 152 сердечника 150, 250.
На фиг. 1-4 первая и вторая катушки 140, 240 показаны содержащими только несколько витков. Однако в действительности каждая из первой и второй катушек 140, 240 может содержать десятки или сотни витков.
На фиг. 1-4 зона 110 нагревания представляет собой полость. В других случаях зона 110 нагревания, помимо полости, может содержать, например, полку, горизонтальную площадку или выступающую часть, и для взаимодействия с изделием 1, 2, 3 может потребоваться их механическое соединение с этим изделием 1, 2, 3. Полость 110 может быть образована комбинацией сердечника (сердечников) 150, 250 и другого менее магнитопроницаемого или магнитонепроницаемого элемента, такого как корпус устройства 100, 200, 300. Указанный корпус может быть выполнен, например, из полимерного материала.
В некоторых случаях полное сопротивление катушки 140, 240 генератора 120 магнитного поля равно или по существу равно полному сопротивлению размещенного в изделии 1, 2, 3 нагревателя 20, 22. Если бы полное сопротивление нагревателя 20, 22 в изделии 1, 2, 3 было бы меньше полного сопротивления катушки 140, 240, то напряжение, созданное на нагревателе 20, 22 при работе устройства, могло бы быть меньше напряжения, создаваемого на нагревателе 20, 22 в случае, когда полные сопротивления равны по величине. С другой стороны, если бы полное сопротивление нагревателя 20, 22 изделия 1, 2, 3 было бы больше, чем полное сопротивление катушки 140, 240, то электрический ток, генерируемый в нагревателе 20, 22 при работе устройства, мог бы быть меньше, чем ток, который мог генерироваться в нагревателе 20, 22 в случае, когда эти полные сопротивления равны по величине. Совпадение указанных полных сопротивлений может способствовать оптимальному сочетанию напряжения и тока, обеспечивающему максимальную энергию нагревания, выделяемую нагревателем 20, 22 изделия 1, 2, 3, когда он нагревается в процессе работы устройства.
В каждом из описанных выше вариантов осуществления изобретения нагревающим материалом нагревателя 20, 22 является алюминий. Однако в других вариантах нагревающим материалом может быть один или несколько материалов, выбранных из электропроводящего материала, магнитного материала и магнитного электропроводящего материала. Нагревающий материал может содержать металл или металлический сплав. Нагревающим материалом может быть один или несколько материалов, выбранных из следующих: алюминий, золото, железо, никель, кобальт, токопроводящий углерод, графит, простую углеродистую сталь, нержавеющую сталь, ферритную нержавеющую сталь, медь и бронзу. В других вариантах осуществления изобретения может быть использован другой нагревающий материал (материалы). В некоторых случаях нагревающим материалом может быть магнитным. Кроме того, было установлено, что, если в качестве нагревающего материала используется магнитный электропроводящий материал, магнитная связь между магнитным электропроводящим материалом и электромагнитом рассматриваемого устройства может быть увеличена. В дополнение к потенциально возможному нагреванию за счет магнитного гистерезиса это может привести к большему или увеличенному джоулеву нагреву нагревающего материала и, следовательно, к большему нагреванию курительного материала 10.
В каждом из изделий 1, 2, 3, показанных на фиг. 2-4, нагревающий материал нагревателя 20, 22 контактирует с курительным материалом 10. Таким образом, если нагревающий материал нагревается за счет пронизывания изменяющимся магнитным полем, теплота может передаваться непосредственно от нагревающего материала курительному материалу 10. В других случаях нагревающий материал может не контактировать с курительным материалом 10. Например, изделие 1, 2, 3 может содержать теплопроводный разделительный слой, который не содержит нагревающего материала и отделяет нагревающий материал от курительного материала 10. Теплопроводным разделительным слоем может являться покрытие на нагревающем материале. Наличие такого разделительного слоя может быть выгодным, поскольку способствует лучшему рассеянию теплоты для ослабления горячих пятен в нагревающем материале.
В каждом из рассмотренных выше вариантов осуществления изобретения нагревающий материал может обладать некоторой толщиной скин-слоя, который является внешней зоной и в котором протекает большая часть индуцированного электрического тока и/или происходит индуцированная переориентация магнитных диполей. Благодаря тому, что нагревающий материал имеет сравнительно малую толщину, большая относительная часть нагревающего материала может быть нагрета заданным изменяющимся магнитным полем по сравнению с нагревающим материалом со сравнительно большой толщиной по сравнению с другими размерами нагревающего материала. В результате достигается более эффективное использование материала и, следовательно, уменьшаются затраты.
В некоторых вариантах осуществления изобретения компонент, содержащий нагревающий материал, может иметь разрывы или отверстия. Такие разрывы или отверстия могут действовать как терморазрывы для контроля степени нагрева различных областей курительного материала во время использования. Зоны нагревающего материала с разрывами или отверстиями могут нагреваться в меньшей степени, чем области без разрывов или отверстий. Это позволяет достичь постепенного нагрева курительного материала и, следовательно, постепенной выработки пара. Кроме того, такие разрывы или отверстия могут быть использованы для оптимизации сгенерированных вихревых токов при работе устройства.
В каждом из вышеописанных вариантов осуществления изобретения курительный материал 10 содержит табак. Однако в различных вариантах осуществления изобретения курительный материал 10 может состоять из табака, может состоять почти полностью из табака, может содержать табак и отличные от табака курительные материалы, может содержать отличный от табака курительный материал или может вообще не содержать табака. В некоторых вариантах осуществления изобретения курительный материал 10 может содержать образующий пар или аэрозоль агент или увлажнитель, такой как глицерин, пропиленгликоль, триацетин или диэтиленгликоль.
В каждом из вышеописанных вариантов осуществления изобретения изделие 1, 2 или 3 является расходуемым. После того, как все или почти все испаряемые компоненты курительного материала 10 в этом изделии будут израсходованы, пользователь может удалить изделие 1, 2, 3 из устройства 100, 200, 300 и выбросить его. Затем пользователь может повторно использовать устройство с другими изделиями 1, 2 или 3. Однако в других соответствующих вариантах осуществления изобретения изделие 1, 2 или 3 может быть одноразовым, и устройство 100, 200, 300 и изделие 1, 2 или 3 можно выбросить одновременно сразу после того, как будут израсходованы один или несколько испаряемых компонентов курительного материала 10.
В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 100, 200, 300 продается, поставляется или иным образом обеспечивается отдельно от изделий 1, 2, 3, с которыми это устройство 100, 200, 300 может быть использовано. Однако устройство 100, 200, 300 и одно или несколько изделий 1, 2, 3 могут быть объединены, возможно с дополнительными компонентами, такими как чистящие средства, в виде системы, такой как комплект или сборка.
В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 100, 200, 300 может содержать нагреватель, включающий в себя нагревающий материал, который способен нагреваться под действием изменяющегося магнитного поля. Сердечник (сердечники) может (могут) иметь форму, позволяющую создавать магнитный поток через нагреватель устройства 100, 200, 300. Такой нагреватель устройства 100, 200, 300 может, например, представлять собой трубчатый нагреватель, образующий зону 110 нагревания. В некоторых вариантах осуществления изобретения изделие 1, 2, 3 может не содержать нагревающего материала, и курительный материал может быть нагрет за счет передачи тепла от упомянутого выше нагревателя устройства 100, 200, 300.
Изобретение может быть реализовано в системе, содержащей любое из описанных выше изделий и любое из описанных выше устройств, причем устройство имеет нагревающий материал, такой как токоприемник, для нагрева путем проникновения переменного магнитного поля, генерируемого генератором магнитного поля. Тепло, вырабатываемое в нагревающем материале устройства, может передаваться изделию для нагрева или подогрева содержащегося в нем курительного материала.
Для отражения различных вопросов и продвижения уровня техники настоящее изобретение показано с помощью иллюстрации и вариантов его осуществления, в которых может быть реализовано заявленное изобретение и в которых предложено превосходное устройство, выполненное для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала; превосходные изделия для использования с таким устройством; превосходные системы, которые содержат такие изделия и такое устройство; превосходные способы изготовления генераторов магнитного поля для использования с такими устройствами и превосходные способы изготовления нагревателей для нагревания курительного материала. Достоинства и особенности настоящего изобретения содержатся только в представленных вариантах осуществления изобретения, но их перечень не является исчерпывающим и/или единственно возможным. Они показаны только для помощи в понимании и изучении заявленных и другим образом описанных особенностей. Ясно, что достоинства, варианты осуществления изобретения, примеры, функции, особенности, конструкции и/или другие аспекты изобретения не являются ограничениями изобретения, которое определяется формулой изобретения, или ограничениями эквивалентов формулы изобретения, и что могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения без выхода за объем и/или идеи настоящего изобретения. Различные варианты осуществления изобретения могут содержать, состоять или по существу состоять из различных комбинаций описанных элементов, компонентов, особенностей, частей, этапов, способов и т.д.
1. Устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала, содержащее зону нагревания для приема изделия, содержащего курительный материал и нагревающий материал, способный нагреваться под действием проникающего в него изменяющегося магнитного поля и нагревать курительный материал; и генератор магнитного поля для создания проникающего в зону нагревания изменяющегося по величине магнитного поля, содержащий магнитопроницаемый сердечник и катушку, отличающееся тем, что сердечник содержит магнитопроницаемую первую часть и магнитопроницаемые первую и вторую боковые ветви, продолжающие первую часть, причем катушка намотана вокруг первой части сердечника, а первая и вторая боковые ветви сердечника расположены с разных сторон зоны нагревания.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая и вторая боковые ветви сердечника имеют соответствующие свободные торцы с разных сторон зоны нагревания.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая и вторая боковые ветви сердечника расположены с противоположных сторон зоны нагревания.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что соответствующие свободные торцы первой и второй боковых ветвей сердечника расположены с противоположных сторон зоны нагревания.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что соответствующие свободные торцы первой и второй боковых ветвей сердечника обращены навстречу друг другу через зону нагревания.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зона нагревания является вытянутой, а каждая из боковых ветвей сердечника проходит в направлении, параллельном продольной оси зоны нагревания.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая и вторая боковые ветви сердечника являются продолжениями противоположных концов первой части сердечника.
8. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что сердечник содержит третью и четвертую боковые ветви, являющиеся продолжениями первой части и расположенные с противоположных сторон зоны нагревания.
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что первая и третья боковые ветви сердечника являются продолжениями первого конца первой части сердечника, а вторая и четвертая боковые ветви сердечника являются продолжениями противоположного второго конца первой части сердечника.
10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что первая, вторая, третья и четвертая боковые ветви соединяют первую часть сердечника со второй частью сердечника, при этом вторая часть сердечника расположена с противоположной стороны зоны нагревания относительно первой части сердечника.
11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зона нагревания имеет открытый первый конец, через который курительное изделие может быть введено в зону нагревания, противоположный ему второй конец и одну или несколько боковых сторон, соединяющих первый и второй концы; при этом первая боковая ветвь сердечника расположена у боковой стороны зоны нагревания или у одной из ее боковых сторон, а вторая боковая ветвь сердечника расположена у второго конца зоны нагревания.
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что первая и вторая боковые ветви сердечника имеют соответствующие свободные торцы, при этом свободный торец первой боковой ветви сердечника расположен у боковой стороны зоны нагревания или у одной из боковых сторон зоны нагревания, а свободный торец второй боковой ветви сердечника расположен у второго конца зоны нагревания.
13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что соответствующие свободные торцы первой и второй боковых ветвей сердечника обращены в сторону зоны нагревания.
14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор магнитного поля содержит магнитопроницаемый второй сердечник и вторую катушку; при этом второй сердечник содержит магнитопроницаемую первую часть и магнитопроницаемые первую и вторую боковые ветви, являющиеся продолжениями первой части, вторая катушка намотана вокруг первой части второго сердечника, а первая и вторая боковые ветви второго сердечника имеют соответствующие свободные торцы, обращенные в сторону зоны нагревания.
15. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сердечник содержит феррит или выполнен из феррита.
16. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая часть сердечника выполнена за одно целое с каждой из первой и второй боковых ветвей сердечника.
17. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зона нагревания представляет собой полость в устройстве или в сердечнике.
18. Система, содержащая
изделие с курительным материалом и нагревателем, содержащим нагревающий материал, способный нагреваться под действием изменяющегося магнитного поля и нагревать курительный материал; и
устройство для нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента этого курительного материала, содержащее зону нагревания для приема изделия и генератор магнитного поля для создания изменяющегося магнитного поля, проникающего в упомянутый нагреватель при размещении изделия в зоне нагревания, причем генератор магнитного поля содержит магнитопроницаемый сердечник и катушку;
отличающаяся тем, что сердечник содержит магнитопроницаемую первую часть и магнитопроницаемые первую и вторую боковые ветви, продолжающие первую часть, причем катушка намотана вокруг первой части сердечника, а первая и вторая боковые ветви сердечника расположены с разных сторон зоны нагревания.
19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что генератор магнитного поля содержит магнитопроницаемый второй сердечник и вторую катушку, при этом второй сердечник содержит магнитопроницаемую первую часть и продолжающие ее магнитопроницаемые первую и вторую боковые ветви, вторая катушка намотана вокруг первой части второго сердечника, а первая и вторая боковые ветви второго сердечника имеют соответствующие свободные торцы, обращенные в сторону зоны нагревания.
20. Система по п. 19, отличающаяся тем, что изделие содержит второй нагреватель с нагревающим материалом, способным нагреваться под действием изменяющегося магнитного поля для нагревания курительного материала, при этом соответствующие свободные торцы первой и второй боковых ветвей второго сердечника при размещении изделия в зоне нагревания обращены в сторону второго нагревателя.
21. Система по п. 20, отличающаяся тем, что курительный материал изделия расположен между нагревателями.
22. Система по п. 18, отличающаяся тем, что курительный материал содержит табак и/или один или несколько увлажняющих веществ.
23. Система по п. 18, отличающаяся тем, что нагревающий материал содержит один или несколько материалов, выбранных из следующих: электропроводящий материал, магнитный материал и магнитный электропроводящий материал.
24. Система по п. 18, отличающаяся тем, что нагревающий материал содержит металл или металлический сплав.
25. Система по п. 18, отличающаяся тем, что нагревающий материал содержит один или несколько материалов, выбранных из следующих: алюминий, золото, железо, никель, кобальт, токопроводящий углерод, графит, простая углеродистая сталь, нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, медь и бронза.
