Электрический нагревательный узел для нагрева образующего аэрозоль субстрата
Группа изобретений относится к табачной промышленности, а именно к нагревательному узлу для нагрева образующего аэрозоль субстрата, электрически нагреваемому генерирующему аэрозоль устройству и генерирующей аэрозоль системе. Нагревательный узел для нагрева образующего аэрозоль субстрата содержит чашеобразную нагревательную камеру для размещения образующего аэрозоль субстрата, подлежащего нагреву. Нагревательная камера образована, по меньшей мере, гильзовой частью и нижней частью, которая расположена на дальнем конце нагревательной камеры, противоположном открытому ближнему концу нагревательной камеры. Нагревательный узел содержит первый электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один первый нагревательный элемент, расположенный по окружности вокруг гильзовой части для нагрева гильзовой части по меньшей мере до первой температуры. Нагревательный узел дополнительно содержит второй электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один второй нагревательный элемент, расположенный на наружной торцевой поверхности нижней части для нагрева нижней части по меньшей мере до второй температуры. Технический результат заключается в повышении эффективности нагрева. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
Настоящее изобретение относится к электрическому нагревательному узлу для нагрева образующего аэрозоль субстрата. Настоящее изобретение также относится к электрически нагреваемому генерирующему аэрозоль устройству и к генерирующей аэрозоль системе, содержащим такой нагревательный узел.
Генерирующие аэрозоль системы, основанные на электрическом нагреве образующих аэрозоль субстратов, общеизвестны из уровня техники. Обычно эти системы содержат два компонента: генерирующее аэрозоль изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат, подлежащий нагреву, и генерирующее аэрозоль устройство, содержащее нагревательную камеру для нагрева субстрата при размещении в ней изделия. Для этого устройство содержит электрический нагреватель, например резистивный нагреватель или индукционный нагреватель, который выполнен с возможностью нагрева нагревательной камеры и, таким образом, нагрева образующего аэрозоль субстрата в указанном изделии. Во многих случаях форма изделия схожа с формой обычных сигарет, то есть является по существу стержнеобразной или цилиндрической, причем внутри дальнего участка указанного изделия обычно расположен образующий аэрозоль субстрат. Нагревательная камера имеет соответствующую форму для надлежащего размещения в ней изделия. С целью максимизации передачи тепловой энергии из нагревательной камеры на изделие, электрический нагреватель обычно расположен по окружности вокруг периферии нагревательной камеры таким образом, чтобы нагревать изделие по всей его окружности по меньшей мере вдоль дальнего участка, содержащего образующий аэрозоль субстрат. Окружная поверхность изделия обычно окружена оберточным материалом, и ближний конец изделия обычно содержит фильтрующую заглушку, служащую в качестве мундштука. В отличие от этого, дальний конец изделия, то есть кончик изделия, который первым входит в нагревательную камеру при вставке изделия, обычно обеспечивает единственную возможность непосредственного доступа к образующему аэрозоль субстрату внутри изделия, в частности, для воздуха, втягиваемого через изделие во время осуществления затяжек пользователем. Соответственно, дальний конец представляет весьма специфическую часть изделия, в частности, в отношении вкусовых ощущений пользователя.
Следовательно, было бы желательно иметь такие нагревательный узел, генерирующее аэрозоль устройство и генерирующую аэрозоль систему, которые обеспечивали бы возможность реализации полного потенциала этой специфической области изделия, в частности, в отношении большего разнообразия вкусовых ощущений пользователя.
Согласно настоящему изобретению, предложен нагревательный узел для нагрева образующего аэрозоль субстрата. Нагревательный узел содержит чашеобразную нагревательную камеру для размещения образующего аэрозоль субстрата, подлежащего нагреву. Субстрат может быть размещен внутри нагревательной камеры либо непосредственно, либо, предпочтительно, в составе генерирующего аэрозоль изделия, которое содержит образующий аэрозоль субстрат. Нагревательная камера содержит гильзовую часть и нижнюю часть, которая расположена на дальнем конце нагревательной камеры, противоположном открытому ближнему концу нагревательной камеры. Соответственно, нагревательная камера по существу образована по меньшей мере указанными гильзовой частью и нижней частью. Нагревательный узел также содержит первый электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один первый нагревательный элемент, который расположен по окружности вокруг гильзовой части для нагрева гильзовой части по меньшей мере до первой температуры. Нагревательный узел также содержит второй электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один второй нагревательный элемент, который расположен на наружной торцевой поверхности указанной нижней части для нагрева нижней части по меньшей мере до второй температуры.
Согласно настоящему изобретению было выяснено, что использование второго электрического нагревателя на нижней части чашеобразной нагревательной камеры обеспечивает возможность выборочного нагрева дальнего конца изделия до температуры, которая предпочтительно отличается от температуры, до которой другие части изделия по существу нагреваются с помощью первого электрического нагревателя. Соответственно, вторая температура предпочтительно отличается от первой температуры, в частности она выше, чем первая температура. Однако возможно также, чтобы вторая температура была ниже, чем первая температура. Благодаря возможности нагрева разных участков изделия до разных температур, обеспечивается возможность применения разных образующих аэрозоль субстратов и/или разных материалов внутри изделия, например одного на дальней концевой части изделия и еще одного на трубчатой периферийной части изделия, причем каждый из них имеет определенную температуру для выделения своего определенного аромата и/или аэрозоля. Таким образом, путем надлежащего выбора температур нагрева и времени работы первого и второго нагревателей для разных участков, обеспечивается возможность активации разных образующих аэрозоль субстратов в определенные требуемые моменты времени с определенной требуемой интенсивностью и/или с определенной требуемой продолжительностью. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в возможности обеспечения более богатых вкусовых ощущений у пользователя. Разумеется, возможно также, чтобы вторая температура была равна первой температуре.
Предпочтительно, первый и второй электрические нагреватели выполнены с возможностью управления ими независимо друг от друга. Иначе говоря, первый и второй нагреватели предпочтительно представляют собой отдельные и независимые нагреватели. Это обеспечивает преимущество, состоящее в увеличении разнообразия рабочих режимов нагревательного узла и, как следствие, разнообразия ощущений пользователя. В частности, независимая работа первого и второго нагревателей обеспечивает возможность последовательного нагрева разных частей изделия, включая разные образующие аэрозоль субстраты, предназначенные для создания разных ароматов. Каждый из первого и второго электрических нагревателей может быть связан с соответствующим контроллером или управляться им, причем контроллер выполнен с возможностью управления работой соответствующего нагревателя независимо от соответствующих другого нагревателя и контроллера. Соответствующий контроллер может представлять собой либо часть нагревательного узла, в частности первого и второго нагревателей, либо часть генерирующего аэрозоль устройства, частью которого является данный нагревательный узел. Разумеется, возможно также, чтобы нагревательный узел или генерирующее аэрозоль устройство содержали единственный, в частности общий, контроллер, который выполнен с возможностью независимого управления работой первого и второго нагревателей. В последнем случае общий контроллер может содержать контроллерные подблоки, каждый из которых предназначен для управления одним из первого и второго нагревателей и выполнен с возможностью такого управления. Общий контроллер также может использоваться для управления другими операциями, например перезарядкой источника питания генерирующего аэрозоль устройства.
В качестве альтернативы, первый и второй нагреватели могут быть выполнены с возможностью общего управления ими. В частности, первый и второй нагреватели могут быть связаны с общим контроллером, выполненным с возможностью одновременного управления работой первого и второго нагревателей. Первый и второй электрические нагреватели могут, например, управляться общим контроллером при параллельном или последовательном соединении. Общий контроллер может представлять собой либо часть нагревательного узла, либо часть генерирующего аэрозоль устройства, частью которого является данный нагревательный узел. Как описано выше, общий контроллер может представлять собой часть генерирующего аэрозоль устройства, или он может представлять собой общий контроллер генерирующего аэрозоль устройства.
В случае обычной работы обеспечивается возможность нагрева гильзовой части до первой температуры и нагрева нижней части до второй температуры, в частности нагрева гильзовой части и нижней части до разных температур, благодаря тому, что первый нагреватель и второй нагреватель сконфигурированы или выполнены отдельно. Дополнительно или в качестве альтернативы, гильзовая часть может содержать первый материал, а нижняя часть может содержать второй материал, отличный от первого материала, так что обеспечивается возможность нагрева гильзовой части и нижней части до разных температур. Это будет более подробно пояснено ниже.
Первый электрический нагреватель может содержать лишь один первый нагревательный элемент, который расположен по окружности вокруг гильзовой части. Предпочтительно, указанный один первый нагревательный элемент расположен вокруг гильзовой части по существу вдоль всей осевой протяженности по длине гильзовой части. В качестве альтернативы, первый электрический нагреватель может содержать множество первых нагревательных элементов. Предпочтительно, каждый из указанного множества первых нагревательных элементов связан с соответствующей подчастью гильзовой части, в частности осевой подчастью, в частности расположен по окружности вокруг нее. Еще более предпочтительно, каждая подчасть может быть нагрета посредством связанного с ней первого нагревательного элемента независимо от других подчастей гильзовой части. Аналогичным образом, второй электрический нагреватель может содержать лишь один второй нагревательный элемент, который расположен на наружной торцевой поверхности нижней части. Предпочтительно, указанный один второй нагревательный элемент расположен по всей торцевой поверхности нижней части. В качестве альтернативы, второй электрический нагреватель может содержать множество вторых нагревательных элементов. Предпочтительно, каждый из указанного множества вторых нагревательных элементов связан с соответствующей подчастью гильзовой части. Еще более предпочтительно, каждая подчасть может нагреваться посредством связанного с ней второго нагревательного элемента независимо от других подчастей нижней части. Наличие множества первых и/или вторых нагревательных элементов обеспечивает преимущество, состоящее в возможности получения более сложных последовательностей нагрева и/или в возможности использования изделий с множеством разных подчастей субстрата, связанных с разными ароматами. Это, в свою очередь, обеспечивает преимущество, состоящее в возможности дополнительного увеличения разнообразия ощущений пользователя.
В целом, каждый из первого и второго электрических нагревателей может представлять собой либо резистивный нагреватель, либо индукционный нагреватель. Таким образом, первый нагреватель может представлять собой резистивный нагреватель, а второй нагреватель может представлять собой индукционный нагреватель, или первый нагреватель может представлять собой индукционный нагреватель, а второй нагреватель может представлять собой резистивный нагреватель, или оба из первого нагревателя и второго нагреватель могут представлять собой индукционные нагреватели, или оба из первого нагревателя и второго нагревателя могут представлять собой резистивные нагреватели.
Что касается резистивного нагрева, то первый нагреватель и второй нагреватель могут содержать первый и второй резистивные нагревательные элементы соответственно. Иначе говоря, первый нагревательный элемент и второй нагревательный элемент соответственно могут представлять собой резистивные нагревательные элементы. Резистивный нагревательный элемент может содержать по меньшей мере одно из следующего: резистивную нагревательную проволоку, резистивную нагревательную дорожку, резистивную нагревательную ленту или резистивную нагревательную сетку. Например, резистивный нагревательный элемент может представлять собой металлическую дорожку, например, изготовленную из платины, покрытую или прикрепленную к наружной поверхности гильзовой части или нижней части нагревательной камеры соответственно. Чтобы максимизировать нагревательную способность, металлическая дорожка может иметь форму меандра или спирали.
В контексте данного документа термин «резистивный нагрев», известный также как нагрев джоулевым теплом, относится к процессам, в результате которых пропускание электрического тока через электропроводный материал создает тепло. Соответственно, в случае резистивного нагревателя первый или второй резистивный нагревательный элемент соответственно содержит или состоит из электрически проводящего материала, имеющего определенное удельное сопротивление. Предпочтительно, удельное сопротивление составляет по меньшей мере 1,0 × 10E-08 Ом-метр, в частности по меньшей мере 2,5 × 10E-08 Ом-метр, при измерении при комнатной температуре (20°C).
Электрически проводящий материал может представлять собой одно из платины, алюминия, меди или нержавеющей стали.
Что касается индукционного нагрева, то первый нагреватель и второй нагреватель могут содержать первый и второй индукционные нагревательные элементы соответственно. В частности, первый нагревательный элемент может содержать первую катушку индуктивности, и гильзовая часть может содержать или состоять из индукционно нагреваемого материала. Аналогичным образом, второй нагревательный элемент может содержать вторую катушку индуктивности, и нижняя часть может содержать или состоять из индукционно нагреваемого материала.
В контексте данного документа термин «индукционно нагреваемый материал» относится к материалу, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло при размещении в переменном электромагнитном поле. В целом, это может быть результатом потерь на гистерезис и/или вихревых токов, создаваемых под действием переменного электромагнитного поля внутри индукционно нагреваемого материала, в зависимости от электрических и магнитных свойств материала. Потери на гистерезис происходят в ферромагнитных или ферримагнитных материалах вследствие переключения магнитных доменов внутри материала под действием переменного электромагнитного поля. Создание вихревых токов возможно в случае, если материал является электрически проводящим. В случае электрически проводящего ферромагнитного или ферримагнитного материала тепло может генерироваться под действием обоих из вихревых токов и потерь на гистерезис. Соответственно, индукционно нагреваемый материал первого нагревательного элемента и второго нагревательного элемента соответственно может быть нагреваемым под действием по меньшей мере одного из потерь на гистерезис или вихревых токов. Соответственно, индукционно нагреваемый материал первого нагревательного элемента и второго нагревательного элемента соответственно может представлять собой по меньшей мере одно из электрически проводящего материала и магнитного материала, то есть ферромагнитного или ферримагнитного материала. Например, первый и/или второй нагревательный элемент может содержать или состоять из электрически проводящего парамагнитного или ферромагнитного материала, в частности металла, например ферромагнитной нержавеющей стали или алюминия. Например, первый и/или второй нагревательный элемент может содержать или состоять из электрически проводящего керамического материала, такого как, легированный лантаном титанат стронция или легированный иттрием титанат стронция. Аналогичным образом, первый и/или второй нагревательный элемент может содержать или состоять из ферромагнитного или ферримагнитного керамического материала с открытыми порами, такого как керамический феррит.
Первая и вторая катушки индуктивности могут иметь форму, по существу соответствующую форме гильзовой части и нижней части соответственно. В целом, каждая из первой и второй катушек индуктивности может представлять собой винтовую катушку или плоскую спиральную катушку, в частности плоскую дисковую катушку или «криволинейную» планарную катушку. Использование плоской спиральной катушки обеспечивает возможность создания компактной конструкции, которая является надежной и недорогой в изготовлении. Использование спиральной катушки индуктивности обеспечивает преимущество, состоящее в возможности генерирования однородного переменного электромагнитного поля. В контексте данного документа термин «плоская спиральная катушка» обозначает катушку, которая является в целом планарной катушкой и ось намотки которой расположена по нормали к плоскости, в которой лежит катушка. Плоская спиральная катушка индуктивности может иметь любую нужную форму в плоскости катушки. Например, плоская спиральная катушка может иметь круглую форму, или она может иметь в целом продолговатую или прямоугольную форму. Тем не менее, термин «плоская спиральная катушка» в контексте данного документа охватывает как катушки, которые являются планарными, так и плоские спиральные катушки, форма которых соответствует криволинейной поверхности. Например, катушка индуктивности может представлять собой «криволинейную» планарную катушку, расположенную по окружности предпочтительно цилиндрической опоры катушки, например ферритового сердечника. Кроме того, плоская спиральная катушка может содержать например, два слоя 4-витковой плоской спиральной катушки или один слой 4-витковой плоской спиральной катушки.
Предпочтительно, первая катушка индуктивности, при ее наличии, представляет собой спиральную катушку, расположенную по окружности вокруг гильзовой части, или «криволинейную» планарную катушку, расположенную по окружности вокруг гильзовой части и соответствующую по форме криволинейной поверхности гильзовой части. Вторая катушка индуктивности, при ее наличии, предпочтительно представляет собой спиральную катушку или плоскую дисковую катушку, расположенную на наружной торцевой поверхности нижней части для нагрева нижней части.
Первая и/или вторая катушка индуктивности могут удерживаться внутри одного из следующего: кожуха нагревательного узла или основного корпуса или кожуха генерирующего аэрозоль устройства, которое содержит указанный нагревательный узел.Первая и/или вторая катушка индуктивности могут быть намотаны вокруг предпочтительно цилиндрической опоры катушки, например ферритового сердечника.
Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство содержит теплоизолятор между нагревательной камерой и наружной поверхностью указанного кожуха. Это обеспечивает преимущество, состоящее в предотвращении опасностей перегрева кожуха и/или нежелательного возгорания. Если нагревательный узел использует индукционный нагрев, то указанный теплоизолятор предпочтительно изготовлен из электрически непроводящего и парамагнитного или диамагнитного материала, например, для предотвращения любого нежелательного индукционного нагрева теплоизолятора.
Предпочтительно, первая и вторая катушки индуктивности не должны подвергаться воздействию генерируемого аэрозоля во время нагрева. Таким образом обеспечивается возможность предотвращения отложений на катушках и возможной коррозии. В частности, первая катушка индуктивности и вторая катушка индуктивности соответственно могут содержать защитную крышку или слой.
Для улучшения преобразования энергии, обеспечиваемой электромагнитным полем, в тепло, минимальное расстояние между первой катушкой индуктивности и гильзовой частью или между второй катушкой индуктивности и нижней частью предпочтительно находится в диапазоне от 0,05 миллиметра до 0,3 миллиметра, в частности от 0,1 миллиметра до 0,2 миллиметра.
Предпочтительно, оба из первого и второго нагревателей являются индукционными нагревателями, поскольку индукционный нагрев является высокоэффективным. Соответственно, первый нагревательный элемент может содержать первую катушку индуктивности, и гильзовая часть может содержать или состоять из индукционно нагреваемого материала, а второй нагревательный элемент может содержать вторую катушку индуктивности и нижнюю часть, которая тоже может содержать или состоять из индукционно нагреваемого материала. С целью достижения нагрева нижней части и гильзовой части до разных температур, индуктивность первой катушки индуктивности может отличаться от индуктивности второй катушки индуктивности. В частности, первая катушка индуктивности может иметь иную геометрию, чем вторая катушка индуктивности. Например, первая катушка индуктивности может представлять собой спиральную катушку, расположенную вокруг гильзовой части, в то время как вторая катушка индуктивности может представлять собой плоскую дисковую катушку, расположенную на наружной торцевой поверхности нижней части. В качестве альтернативы или дополнительно, первая катушка индуктивности и вторая катушка индуктивности могут отличаться количеством витков таким образом, чтобы отличались соответствующие переменные электромагнитные поля, генерируемые первой и второй катушками индуктивности, что приводит к отличию вихревых токов и/или потерь на гистерезис в гильзовой части и в нижней части нагревательной камеры.
В качестве альтернативы или в дополнение к отличию значений индуктивности первой и второй катушек индуктивности, могут отличаться индукционно нагреваемые материалы нижней части и гильзовой части, что также приводит к отличию в генерировании тепла под действием вихревых токов и/или потерь на гистерезис в гильзовой части и нижней части нагревательной камеры. Таким образом обеспечивается возможность достижения разных температур даже в случае, если первая и вторая катушки индуктивности схожи и приводятся в действие при одинаковых условиях, то есть они генерируют схожие электромагнитные поля внутри гильзовой части и нижней части.
В еще более общем случае и в отношении обоих из индукционного нагрева и резистивного нагрева, гильзовая часть может содержать первый материал, а нижняя часть может содержать второй материал, который отличается от первого материала, с тем, чтобы достигались разные температуры нагрева в гильзовой части и нижней части вследствие различия в материале, в зависимости от механизма нагрева. В этом случае по меньшей мере одно из удельного электрического сопротивления, магнитной проницаемости или удельной теплоемкости первого материала, представляющего собой материал гильзовой части, соответственно отличается от удельного электрического сопротивления, магнитной проницаемости или удельной теплоемкости второго материала, представляющего собой материал нижней части.
Чашеобразная нагревательная камера может также содержать теплоизоляционный материал, например, теплоизоляционное кольцо, которое расположено между гильзовой частью и нижней частью. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в предотвращении конфликта температуры гильзовой части с температурой нижней части нагревательной камеры. В данной конфигурации может иметь место осевой зазор или расстояние между первым нагревательным элементом и вторым нагревательным элементом в осевом положении теплоизоляционного материала или кольца. В контексте данного документа термин «осевой» относится к продольной оси чашеобразной нагревательной камеры.
В дополнение, нагревательный узел может содержать нагревательное лезвие, выполненное с возможностью вставки в образующий аэрозоль субстрат генерирующего аэрозоль изделия. Нагревательное лезвие может быть прикреплено к внутренней поверхности нижней части, и оно может проходить во внутреннее пространство нагревательной камеры по существу вдоль центральной оси нагревательной камеры. Нагревательное лезвие может быть заострено на своем свободном конце, чтобы облегчить вставку в субстрат генерирующего аэрозоль изделия. Лезвие может находиться в тепловом контакте с нижней частью таким образом, чтобы оно нагревалась за счет теплопроводности от нижней части, которая, в свою очередь, нагревается посредством второго нагревателя. В качестве альтернативы или дополнительно, нагревательное лезвие может содержать отдельный нагреватель, такой как резистивный нагреватель. Резистивный нагреватель может содержать металлическую дорожку, например, изготовленную из платины, нанесенную в виде покрытия или прикрепленную к поверхности нагревательного лезвия. Отдельный нагреватель нагревательного лезвия может управляться отдельным контроллером или общим контроллером, уже используемым для управления первым и вторым нагревателями, или с помощью общего контроллера генерирующего аэрозоль устройства, частью которого является нагревательный узел. Предпочтительно, отдельный нагреватель нагревательного лезвия выполнен с возможностью управления им независимо от первого и/или второго нагревателя. Предпочтительно, нагревательное лезвие может содержать металлический сердцевинный элемент. В случае нагрева посредством отдельного нагревателя нагревательное лезвие также может содержать два керамических покровных элемента, зажимающих между собой металлический сердцевинный элемент. Наружные поверхности по меньшей мере одного покровного элемента могут быть покрыты резистивным нагревателем, например металлической дорожкой.
Если необходимо нагреть нижнюю часть нагревательной камеры до более высокой температуры, чем температура гильзовой части, то первый нагревательный элемент, расположенный вокруг гильзовой части, может проходить в осевом направлении вперед или вверх до или даже за пределы гильзовой части, в частности, таким образом, чтобы окружать нижнюю часть. В результате по меньшей мере часть тепловой энергии, обеспечиваемой первым нагревателем, добавляется к тепловой энергии, обеспечиваемой вторым нагревателем в нижней части. В данной конфигурации чашеобразная нагревательная камера предпочтительно не содержит какого-либо теплоизоляционного кольца или теплоизоляционного материала между гильзовой частью и нижней частью.
В целом, нагревательная камера может иметь цилиндрическую или усеченно-коническую форму. Нагревательная камера может иметь разные формы поперечного сечения, в частности прямоугольную, квадратную, круглую, овальную, треугольную, трапециевидную, звездообразную или многогранную. В этом случае эффективная нагревательная поверхность нагревательной камеры увеличивается с увеличением окружной длины поперечного сечения.
Кроме того, по меньшей мере одна из нижней части или гильзовой части может быть проницаемой для текучей среды, в частности содержать по меньшей мере одно отверстие или канал и/или быть перфорированной. Это обеспечивает преимущество, состоящее в возможности прохождения воздуха снаружи нагревательной камеры через нижнюю часть и/или гильзовую часть в направлении образующего аэрозоль субстрата внутри нагревательной камеры. Таким образом, нагревательная камера может сообщаться по текучей среде с воздушным трактом или участком воздушного тракта, проходящего через нагревательный узел или через генерирующее аэрозоль устройство, частью которого является нагревательный узел. Если образующий аэрозоль субстрат по существу опирается на нижнюю часть чашеобразной нагревательной камеры, то перфорированная нижняя часть обеспечивает возможность сообщения образующего аэрозоль субстрата на дальнем конце изделия с воздухом, поступающим снаружи нагревательной камеры.
Если генерирующее аэрозоль изделие имеет боковые впускные отверстия по его окружности, например, проходящие через оберточный материал изделия, то нагревательная камера также может содержать перфорационные отверстия, пустоты или каналы, проходящие через гильзовую часть и расположенные таким образом, чтобы они располагались рядом с впускными отверстиями для воздуха в изделии при его размещении в нагревательной камере. Таким образом обеспечивается возможность прохождения воздуха также в боковом направлении внутрь изделия через его окружную поверхность.
Дополнительно или в качестве альтернативы, по меньшей мере гильзовая часть, предпочтительно также нижняя часть и, при их наличии, предпочтительно также теплоизоляционные материал/кольцо нагревательной камеры могут содержать множество пазов или канавок, распложенных в их соответствующих внутренних поверхностях и проходящих от ближнего конца нагревательной камеры до нижней части и, предпочтительно, дальше вдоль нижней части таким образом, чтобы обеспечивать множество воздушных трактов между ближним концом нагревательной камеры и внутренней поверхностью нижней части, обращенной к дальнему концу изделия, когда оно вставлено в нагревательную камеру. Соответственно, при осуществлении пользователем затяжки на ближнем конце изделия, окружающий воздух втягивается на ближнем конце нагревательной камеры таким образом, что он проходит дальше вдоль указанного множества пазов или канавок внутрь изделия на его дальнем конце. Таким образом, при прохождении окружающего воздуха вдоль указанного множества пазов или канавок обеспечивается возможность его нагрева посредством гильзовой части и нижней части, что положительно влияет на образование аэрозоля.
Как упомянуто выше, первый и второй нагреватели могут управляться с помощью отдельных контроллеров или с помощью общего контроллера. Такие контроллеры могут быть частью либо нагревательного узла, либо генерирующего аэрозоль устройства, содержащего нагревательный узел. В частности, указанные контроллеры могут быть выполнены с возможностью подачи тока активации (постоянного или переменного) для активации резистивного и/или индукционного нагревателей. В случае индукционного нагрева соответствующий контроллер может содержать индукционный источник, в частности генератор переменного тока, выполненный с возможностью подачи переменного электрического тока (AC).
Кроме того, может быть обеспечен по меньшей мере один источник питания для подачи питания на первый и второй нагреватели. Предпочтительно, указанный по меньшей мере один источник питания функционально соединен с первым и вторым нагревателями посредством соответствующего контроллера. Электрический источник питания может представлять собой часть электрического нагревательного узла. В качестве альтернативы, электрическое нагревательное устройство может представлять собой часть генерирующего аэрозоль устройства, для которого предусмотрен нагревательный узел согласно настоящему изобретению. Независимо от того, является ли электрический источник питания частью генерирующего аэрозоль устройства или нагревательного узла, этот электрический источник питания также может использоваться для других целей, например, для обеспечения работы контроллера нагревательного узла или общего контроллера генерирующего аэрозоль устройства.
Согласно настоящему изобретению, обеспечено также генерирующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом, содержащее нагревательный узел согласно настоящему изобретению и описанное в данном документе.
В контексте данного документа термин «генерирующее аэрозоль устройство» используется для описания электрически управляемого устройства, которое способно взаимодействовать с по меньшей мере одним образующим аэрозоль субстратом, в частности с образующим аэрозоль субстратом, обеспеченным внутри генерирующего аэрозоль изделия, таким образом, чтобы генерировать аэрозоль путем нагрева указанного субстрата. Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство представляет собой ингаляционное устройство для генерирования аэрозоля, непосредственно вдыхаемого пользователем через рот. В частности, генерирующее аэрозоль устройство, представляет собой удерживаемое в руке генерирующее аэрозоль устройство.
Как упомянуто выше, генерирующее аэрозоль устройство может содержать по меньшей мере один контроллер для управления работой первого и второго нагревателей нагревательного узла. В частности, генерирующее аэрозоль устройство может содержать общий контроллер или отдельные контроллеры для управления работой первого и второго нагревателей. Такие контроллеры могут быть обеспечены в общем контроллере генерирующего аэрозоль устройства. Любые из указанных контроллеров могут содержать микропроцессор, например программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную схему (ASIC) или другую электронную схему, способную обеспечивать управление. Такие контроллеры могут содержать дополнительные электронные компоненты, такие как по меньшей мере один преобразователь постоянного тока в переменный ток и/или усилители мощности, например усилитель мощности класса D или класса E. В частности, такие контроллеры могут быть выполнены с возможностью регулирования подачи тока на первый и/или на второй нагреватель, например, на первую и/или вторую катушку индуктивности или на первый и/или второй резистивный нагревательный элемент. Ток может подаваться на первый и/или второй нагреватель непрерывно после активации системы, или он может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке.
Что касается индукционного нагрева, то генерирующее аэрозоль устройство может содержать общий индукционный источник или отдельные индукционные источники для питания первой и второй катушек индуктивности. Предпочтительно, индукционный источник (источники) представляет/представляют собой часть общего контроллера генерирующего аэрозоль устройства. Индукционный источник (источники) может/могут содержать генератор переменного тока (AC). Генератор переменного тока может получать питание от источника питания генерирующего аэрозоль устройства. Генератор переменного тока функционально соединен с катушкой индуктивности первого и/или второго нагревателя. Генератор переменного тока выполнен с возможностью генерирования высокочастотного колебательного тока, пропускаемого через катушку индуктивности для генерирования переменного электромагнитного поля. В контексте данного документа под высокочастотным колебательным током подразумевается колебательный ток, имеющий частоту от 500 кГц до 30 МГц, предпочтительно от 1 МГц до 10 МГц, более предпочтительно от 5 МГц до 7 МГц, наиболее предпочтительно приблизительно 6,8 МГц.
Как уже упоминалось выше, генерирующее аэрозоль устройство предпочтительно содержит источник питания, предпочтительно батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея. В качестве альтернативы, источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может иметь емкость, которая обеспечивает возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов потребления пользователем. Например, источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, или в течение периода, кратного шести минутам. В еще одном примере источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций катушки индуктивности.
Нагревательная камера нагревательного узла может быть встроена в кожух генерирующего аэрозоль устройства. В дополнение к основному корпусу, содержащему контроллер (контроллеры) и источник питания, генерирующее аэрозоль устройство может также содержать мундштук. Мундштук может быть установлен на основном корпусе устройства. В частности, мундштук может быть выполнен с возможностью закрывания нагревательной камеры при установке мундштука на основном корпусе. Для прикрепления мундштука к основному корпусу ближний концевой участок основного корпуса может содержать магнитное или механическое крепление, например штыковое крепление или защелкивающееся крепление, которое взаимодействует с соответствующей ответной частью на дальнем концевом участке мундштука. Если устройство не содержит мундштук, то генерирующее аэрозоль изделие может содержать мундштук, например фильтрующую заглушку.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха, например выпускное отверстие для воздуха в мундштуке (при его наличии).
Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство содержит воздушный тракт, проходящий от указанного по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха через нагревательную камеру и, возможно, дальше до выпускного отверстия для воздуха в мундштуке, при его наличии.
Дополнительные признаки и преимущества генерирующего аэрозоль устройства согласно настоящему изобретению были описаны применительно к нагревательному узлу, соответствующему настоящему изобретению и описанному в данном документе. Поэтому эти признаки и преимущества не будут описаны повторно.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложена генерирующая аэрозоль система. Система содержит нагревательный узел или генерирующее аэрозоль устройство, соответствующие настоящему изобретению и описанные в данном документе. Система также содержит генерирующее аэрозоль изделие, выполненное с возможностью размещения в нагревательной камере нагревательного узла. Изделие содержит по меньшей мере один образующий аэрозоль субстрат, подлежащий нагреву.
Используемый в данном документе термин «генерирующее аэрозоль изделие» относится к изделию, содержащему по меньшей мере один образующий аэрозоль субстрат, который при его нагреве выделяет летучие соединения, способные образовывать аэрозоль. Предпочтительно, генерирующее аэрозоль изделие представляет собой нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие. Иначе говоря, генерирующее аэрозоль изделие, которое содержит по меньшей мере один образующий аэрозоль субстрат, предназначенный для нагрева, а не сжигания, с целью выделения летучих соединений, способных образовывать аэрозоль. Генерирующее аэрозоль изделие может представлять собой расходную часть, в частности расходную часть, отправляемую в отходы после однократного использования. Например, изделие может представлять собой картридж, содержащий жидкий образующий аэрозоль субстрат, подлежащий нагреву. В качестве альтернативы, изделие может представлять собой стержнеобразное изделие, в частности табачное изделие, схожее с обычными сигаретами.
В данном документе термин «образующий аэрозоль субстрат» относится к субстрату, способному выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве образующего аэрозоль субстрата. Образующий аэрозоль субстрат представляет собой часть генерирующего аэрозоль изделия. Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой твердый или, предпочтительно, жидкий образующий аэрозоль субстрат. В обоих случаях образующий аэрозоль субстрат, может содержать по меньшей мере одно из твердых или жидких компонентов. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из субстрата при нагреве. В качестве альтернативы или дополнительно, образующий аэрозоль субстрат может содержать нетабачный материал. Образующий аэрозоль субстрат также может содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль. Образующий аэрозоль субстрат может также содержать другие добавки и ингредиенты, такие как никотин или ароматизаторы. Образующий аэрозоль субстрат может также представлять собой пастообразный материал, пакетик из пористого материала, содержащий образующий аэрозоль субстрат, или, например, рассыпной табак, смешанный с гелеобразующим средством или клейким веществом, который может содержать обычное вещество для образования аэрозоля, такое как глицерин, и который спрессован или сформован в виде заглушки.
В целом, изделие может иметь по существу форму стержня, предпочтительно схожую с формой обычных сигарет. В этом случае изделие может также содержать разные части, в частности сердцевинную часть, трубчатую периферийную часть, окружающую сердцевинную часть, и дальнюю концевую часть. В дополнение, изделие может содержать фильтрующую заглушку, расположенную на ближнем конце и служащую в качестве мундштука. Изделие может также содержать обертку, окружающую по меньшей мере сердцевинную часть, трубчатую периферийную часть и дальнюю концевую часть, и, предпочтительно, также фильтрующую заглушку. В первую очередь, обертка служит для удержания разных частей вместе и для поддержания требуемой формы поперечного сечения изделия. Например, обертка может представлять собой бумажную обертку, в частности бумажную обертку, изготовленную из сигаретной бумаги. В качестве альтернативы обертка может представлять собой фольгу, например, изготовленную из металла или пластмассы. Обертка может быть проницаемой для текучей среды таким образом, чтобы обеспечивать возможность выделения испаряемого образующего аэрозоль субстрата из изделия с обеспечением возможности втягивания воздуха в изделие через его окружную поверхность. Обертка может быть пористой. Кроме того, обертка может содержать по меньшей мере одно летучее вещество, подлежащее активации и выделению из обертки при нагреве. Например, обертка может быть пропитана ароматическим летучим веществом.
Предпочтительно, дальняя концевая часть по существу нагревается посредством нижней части нагревательной камеры, в то время как трубчатая периферийная часть по существу нагревается посредством гильзовой части нагревательной камеры.
С целью обеспечения большего разнообразия ощущений пользователя, трубчатая периферийная часть может содержать первый образующий аэрозоль субстрат, предпочтительно содержащий первую органолептическую среду, а дальняя концевая часть может содержать второй образующий аэрозоль субстрат, предпочтительно содержащий вторую органолептическую среду. Каждое из первого и второго образующих аэрозоль субстратов и/или органолептических сред могут быть выбраны таким образом, чтобы происходило их тепловое выделение при определенных первой и второй температурах первого и второго нагревателей соответственно.
Сердцевинная часть может быть отделена от трубчатой периферийной части посредством непроницаемой для аэрозоля разделительной гильзы. Таким образом в изделии обеспечивается возможность наличия разных отделений, например с тем, чтобы аэрозоль, генерируемый в дальней концевой части, не смешивался с аэрозолем, генерируемым в трубчатой периферийной части. Соответственно, изделие может содержать два основных воздушных тракта: воздушный тракт, проходящий через сердцевинную часть и предназначенный для воздуха, поступающего в дальнюю концевую часть, и воздушный тракт, расположенный вне сердцевинной части, то есть проходящий через трубчатую периферийную часть, и предназначенный для аэрозоля, генерируемого в трубчатой периферийной части.
Сердцевинная часть может быть полой. В качестве альтернативы, сердцевинная часть может содержать еще один (третий) образующий аэрозоль субстрат, предпочтительно содержащий еще одну (третью) органолептическую среду.
Плотность образующих аэрозоль субстратов в разных частях образующего аэрозоль изделия может быть разной с тем, чтобы были обеспечены разные части с разным сопротивлением втягиванию. Например, изделие может иметь первый образующий аэрозоль субстрат, в трубчатой периферийной части (предпочтительно содержащий первую органолептическую среду), и второй образующий аэрозоль субстрат в сердцевинной части (предпочтительно содержащий третью органолептическую среду), причем первый образующий аэрозоль субстрат имеет более высокое сопротивление втягиванию, чем третий образующий аэрозоль субстрат. Соответственно, воздух, проходящий через изделие, имеет более высокую скорость в сердцевинной части, чем в трубчатой периферийной части. В частности, такая конфигурация обеспечивает возможность втягивания аэрозоля, генерируемого в трубчатой периферийной части, в сердцевинную часть, где он может непосредственно проходить в направлении ближнего конца изделия и далее в рот пользователя.
Кроме того, возможно, что дальняя концевая часть изделия может быть погружена в определенную органолептическую среду, например жидкость или порошок и т. п., и затем вставлена в нагревательную камеру. Там пропитанная дальняя концевая часть изделия будет находиться в тепловой близости к нагретой нижней части нагревательной камеры или даже контактировать с ней. Поскольку нижняя часть может быть нагрета до температуры, отличной от температуры гильзовой части, в частности, независимо от температуры гильзовой части, обеспечивается возможность выборочного выделения органолептической среды внутри дальней концевой части при определенной температуре ее выделения, в частности, независимо от органолептической среды и/или образующего аэрозоль субстрата в других частях изделия, имеющих другую температуру выделения.
Кроме того, каждая из трубчатой периферийной части, сердцевинной части и/или дальней концевой части может быть разделена на соответствующие подчасти. Каждая подчасть предпочтительно предназначена для отличного от других образующего аэрозоль субстрата и/или отличной от других органолептической среды. Такая конфигурация предпочтительно используется в сочетании с первым и/или вторым нагревателем, содержащим множество первых или вторых нагревательных элементов соответственно, как описано выше. Это обеспечивает преимущество, состоящее в возможности дополнительного увеличения разнообразия ощущений пользователя.
Дополнительные признаки и преимущества генерирующей аэрозоль системы согласно настоящему изобретению были описаны выше применительно к нагревательному узлу и генерирующему аэрозоль устройству, соответствующим настоящему изобретению и описанным в данном документе. Поэтому эти признаки и преимущества не будут описаны повторно.
Настоящее изобретение будет далее описано лишь на примерах со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
на Фиг. 1 показано схематическое изображение генерирующей аэрозоль системы, содержащей электрический нагревательный узел согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 2 показано схематическое изображение электрической генерирующей аэрозоль системы, содержащей электрический нагревательный узел согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 1 схематически показана генерирующая аэрозоль система 1, содержащая электрический нагревательный узел 20 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Генерирующая аэрозоль система 1 содержит два компонента: генерирующее аэрозоль изделие 60, содержащее образующий аэрозоль субстрат 71, 72, 73, подлежащий нагреву, и генерирующее аэрозоль устройство 10, содержащее электрический нагревательный узел 20 для нагрева образующего аэрозоль субстрата 71, 72, 73 внутри изделия при размещении изделия 60 в устройстве 10.
Генерирующее аэрозоль изделие 60 имеет по существу форму стержня, схожую с формой обычной сигареты. Как можно видеть на Фиг. 1, изделие 60 содержит разные части: сердцевинную часть 62, трубчатую периферийную часть 61, окружающую сердцевинную часть 62, дальнюю концевую часть 63, а также фильтрующую заглушку 64, которая расположена на ближнем конце 65 изделия 60 и служит в качестве мундштука. Изделие 60 также содержит обертку 66, окружающую по меньшей мере сердцевинную часть 62, трубчатую периферийную часть 61, дальнюю концевую часть 63 и, предпочтительно, фильтрующую заглушку 64.
Дальняя концевая трубчатая периферийная часть 61 содержит первый образующий аэрозоль субстрат 71, содержащий первую органолептическую среду, дальняя концевая часть 63 содержит второй образующий аэрозоль субстрат 73, содержащий вторую органолептическую среду, и сердцевинная часть 62 содержит третий образующий аэрозоль субстрат 72, содержащий третью органолептическую среду. Предпочтительно, образующие аэрозоль субстраты 71, 72, 73, отличаются друг от друга, например, тем, они имеют, например, разные ароматизаторы. В частности, каждый из первого, второго и третьего образующих аэрозоль субстратов 71, 72, 73 имеет определенную температуру выделения, при которой в соответствующих субстратах термически активируется выделение летучих соединений, способных образовывать аэрозоль. Предпочтительно, указанные определенные температуры выделения в по меньшей мере двух из трех образующих аэрозоль субстратов 71, 72, 73 отличаются друг от друга, так что обеспечивается возможность выборочной активации выделения соответствующих летучих соединений путем приложения разных температур нагрева к указанным субстратам. В данном варианте осуществления первый и третий образующие аэрозоль субстраты 71, 72 имеют по существу одинаковые температуры выделения, в то время как второй образующий аэрозоль субстрат 73 имеет значительно более высокую температуру выделения. Кроме того, каждый из первого, второго и третьего образующих аэрозоль субстратов 71, 72, 73 может обеспечивать определенное сопротивление втягиванию. В данном варианте осуществления первый образующий аэрозоль субстрат 71 имеет более высокое сопротивление втягиванию, чем второй и третий образующие аэрозоль субстраты 72, 73. Соответственно, воздух, проходящий через изделие 60, имеет более высокую скорость в сердцевинной части 62, чем в трубчатой периферийной части 61. В результате аэрозоль, генерируемый в трубчатой периферийной части, втягивается в сердцевинную часть, где он может непосредственно проходить в направлении ближнего конца 65 изделия 60 и затем в рот пользователя. На Фиг. 1 данный эффект показан стрелками, представляющими поток воздуха, проходящий через устройство 10 и изделие 60.
Для того чтобы задействовать весь потенциал разных субстратов 71, 72, 73, связанных с определенными частями 61, 62, 63 изделия, нагревательный узел 20 согласно настоящему изобретению содержит чашеобразную нагревательную камеру 30 для по меньшей мере частичного размещения генерирующего аэрозоль изделия 60. Нагревательная камера 30 содержит гильзовую часть 31 и нижнюю часть 32, которая расположена на дальнем конце 34 нагревательной камеры 30, противоположном открытому ближнему концу 35 нагревательной камеры 30. Таким образом, гильзовая часть 31 и нижняя часть 32 по существу образуют нагревательную камеру 30, в которую может быть вставлено изделие 60 через открытый ближний конец 35. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, нагревательная камера 30 имеет по существу цилиндрическую форму, имеющую круглое поперечное сечение. Иначе говоря, гильзовая часть 31, образующий боковые стенки чашеобразной нагревательной камеры 30, по существу представляет собой цилиндрическую трубку, в то время как нижняя часть 32 по существу представляет собой круглый диск.
Нагревательный узел 20 также содержит первый электрический нагреватель 41, который выполнен с возможностью нагрева гильзовой части 31 до первой температуры. Для этого первый нагреватель 41 содержит первый нагревательный элемент 43, который расположен по окружности вокруг гильзовой части 31. Аналогичным образом, нагревательный узел 20 содержит второй электрический нагреватель 42, который выполнен с возможностью нагрева нижней части 32 до второй температуры. Второй нагреватель 42 содержит второй нагревательный элемент 44, который расположен на наружной торцевой поверхности нижней части 32. Соответственно, дальняя концевая часть 63 по существу нагревается посредством нижней части 32, которая, в свою очередь, нагревается посредством второго нагревателя 42, в то время как трубчатая периферийная часть 61 и сердцевинная часть 62 по существу нагреваются посредством гильзовой части 31, которая, в свою очередь, нагревается посредством первого нагревателя 41.
В данном варианте осуществления первый и второй нагреватели 41, 42 представляют собой индукционные нагреватели, выполненные с возможностью генерирования электромагнитного поля для индукционного нагрева гильзовой части 31 и нижней части 32 соответственно. Соответственно, первый нагревательный элемент 43 содержит спиральную первую катушку 45 индуктивности, которая расположена по окружности вокруг гильзовой части 31 и проходит по существу вдоль всей протяженности по длине гильзовой части 31. Аналогичным образом, второй нагревательный элемент 44 содержит вторую катушку 46 индуктивности, которая представляет собой плоскую дисковую катушку, расположенную на наружной торцевой поверхности нижней части 32. Обе из гильзовой части 31 и нижней части 32 нагревательной камеры 30 содержат индукционно нагреваемый материал, в котором соответствующее переменное электромагнитное поле создает по меньшей мере одно из генерирующих тепло вихревых токов или потерь на гистерезис, в зависимости от электрических и магнитных свойств соответствующего индукционно нагреваемого материала. Таким образом, гильзовая часть 31 служит в качестве первого токоприемного элемента, который индукционно нагревается посредством первой катушки 45 индуктивности 45, а нижняя часть 32 служит в качестве второго токоприемного элемента, который индукционно нагревается посредством второй катушки 46 индуктивности. В данном варианте осуществления обе из гильзовой части 31 и нижней части 32 изготовлены из ферромагнитной нержавеющей стали одного и того же типа. Тем не менее, возможно также, что гильзовая часть 31 и нижняя часть 32 содержат или состоят из разных индукционно нагреваемых материалов. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в содействии нагреву гильзовой части 31 и нижней части 32 и, следовательно, разных частей внутри изделия 60 до разных температур.
В данном варианте осуществления первый и второй электрические нагреватели 41, 42 выполнены с возможностью управления ими независимо друг от друга. Иначе говоря, каждый из первого и второго электрических нагревателей 41, 42 связан с и управляется отдельным контроллером 14, 15, выполненным с возможностью управления работой соответствующего нагревателя независимо от соответствующего другого нагревателя. Оба контроллера 14, 15 могут представлять собой части или подблоки общего контроллера 13 генерирующего аэрозоль устройства 10. Каждый из двух контроллеров 14, 15 содержит генератор переменного тока (не показан на Фиг. 1), который выполнен с возможностью подачи высокочастотного колебательного тока с частотой от 500 кГц до 30 МГц. Для подачи переменных токов на катушки индуктивности, контроллеры 14, 15 функционально соединены посредством провода (не показан на Фиг. 1) с первой и второй катушками 45, 46 индуктивности соответственно. Питание контроллеров 13, 14, 15 осуществляется с помощью перезаряжаемого источника 16 питания, например литий-железо-фосфатной батареи.
Что касается полностью независимого регулирования первой и второй температур нагрева гильзовой части 31 и нижней части 32, то контроллеры 14, 15 выполнены с возможностью генерирования и подачи соответствующих высокочастотных токов для управления первой и второй катушками 45, 46 индуктивности с разными частотами и/или разными амплитудами и/или в разные моменты времени. Высокочастотный колебательный ток для управления первой катушкой 45 индуктивности может отличаться от высокочастотного колебательного тока для управления второй катушкой 46 индуктивности по частоте и/или амплитуде и/или моменту времени и продолжительности. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в возможности нагрева гильзовой части 31 и нижней части 32 до разных температур и/или в разные моменты времени и/или с разными продолжительностями. Таким образом обеспечивается возможность того, что первый, второй и третий образующие аэрозоль субстраты, которые предпочтительно содержат разные ароматизаторы, будут активироваться в разные моменты времени и/или с разными интенсивностями и/или с разными продолжительностями, что увеличивает разнообразие ощущений пользователя.
Для содействия независимому нагреву гильзовой части 31 и нижней части 32, в частности для предотвращения теплового контакта между гильзовой частью 31 и нижней частью 32, нагревательная камера 30 содержит теплоизоляционное кольцо 33, расположенное между гильзовой частью 31 и нижней частью 32.
Как можно видеть на Фиг. 1, нагревательный узел 10, содержащий гильзовую часть 31, нижнюю часть 32 и изоляционное кольцо 33 нагревательной камеры 30, а также контроллеры 13, 14, 15 и источник 16 питания расположены внутри кожуха 11 генерирующего аэрозоль устройства 10. Внутри кожуха 11 устройство 10 также содержит теплоизоляционный материал 17, который расположен на периферии нагревательного узла 10 и обеспечивает преимущество, состоящее в предотвращении ожога пользователя при держании устройства 10.
Как можно дополнительно видеть на Фиг. 1, устройство 10 содержит воздушный тракт, проходящий от боковых впускных отверстий 18 для воздуха в кожухе 11 устройства через отверстия 38 в нижней части 32 во внутреннюю область нагревательной камеры 30. Отсюда воздушный тракт проходит через дальнюю концевую часть 63 и через изделие 60 вдоль всей его протяженности по длине до фильтрующей заглушки 64 на ближнем конце 65 изделия 60. Как описано выше, указанный воздушный тракт, проходящий через изделие согласно данному варианту осуществления, проходит главным образом через центр изделия 60, в частности через сердцевинную часть 62, которая обеспечивает более низкое сопротивление втягиванию, чем трубчатая периферийная часть 61.
При использовании пользователь может нажать кнопку (не показана на Фиг. 1) для выбора и активации определенной последовательности нагрева из множества разных последовательностей или режимов работы. В зависимости от определенной последовательности нагрева, выбранной пользователем, контроллеры 14, 15 подают высокочастотный колебательный ток на первую и/или вторую катушки индуктивности 45, 46 таким образом, чтобы генерировать соответствующее переменное электромагнитное поле внутри гильзовой части 31 и нижней части 32. Вследствие этого гильзовая часть 31 и/или нижняя часть 32 нагреваются под действием вихревых токов и/или потерь на гистерезис, которые создаются переменным электромагнитным полем, в зависимости от магнитных и электрических свойств материала гильзовой части 31 и нижней части 32 соответственно. Гильзовая часть 31 и/или нижняя часть 32 нагреваются до достижения первой или второй температуры нагрева. Эти температуры выбираются в зависимости от определенных температур выделения аэрозоля из соответствующих первого, второго или третьего образующих аэрозоль субстратов внутри трубчатой периферийной части 61, сердцевинной части 62 и дальней концевой части 64. Предпочтительно, по истечении определенного времени нагрева пользователь имеет возможность осуществления затяжки на заглушке 64, служащей в качестве мундштука, для втягивания воздуха через впускные отверстия 18 для воздуха в нагревательную камеру 13 и далее через изделие 60 в рот пользователя. В зависимости от определенной последовательности нагрева и определенного момента времени в пределах выбранной последовательности, испаряемый образующий аэрозоль материал, выделяющийся из трубчатой периферийной части 61, сердцевинной части 62 и/или дальней концевой части 64, захватывается воздухом, протекающим из дальней концевой части 64 по существу вдоль центрального воздушного тракта в сердцевинной части 62 в направлении ближнего конца 65 изделия 60. Вдоль этого пути испаренный образующий аэрозоль материал охлаждается с образованием аэрозоля перед выходом через фильтрующую заглушку 64 в рот пользователя.
В зависимости от определенной последовательности нагрева, контроллеры 14, 15 подают питание на первый и второй нагреватели 41, 42 в заданные моменты времени и с заданной продолжительностью. Например, определенная последовательность нагрева может обеспечивать последовательный нагрев разных частей 71, 72, 73 субстрата внутри генерирующего аэрозоль изделия 60, предназначенных для разных ароматизаторов. Еще одна последовательность нагрева может обеспечивать нагрев разных частей 61, 62, 63 субстрата внутри генерирующего аэрозоль изделия 60 с разными значениями интенсивности, возможно, изменяющимися с течением времени. Еще одна последовательность нагрева может обеспечивать нагрев разных частей 61, 62, 63 субстрата внутри генерирующего аэрозоль изделия 60 при разных температурах, причем разные части 61, 62, 63 субстрата могут содержать либо одинаковые образующие аэрозоль субстраты, либо разные образующие аэрозоль субстраты 71, 72, 73.
Кроме того, возможно, чтобы генерирующее аэрозоль устройство 10 было выполнено с возможностью индивидуальной модификации последовательности нагрева пользователем или поставщиком устройства согласно. Последовательность нагрева может быть изменена, например, посредством пользовательского интерфейса на устройстве, функционально связанного с контроллерами 13, 14, 15, и/или дистанционно посредством беспроводного или проводного соединения с использованием внешнего устройства, такого как персональный компьютер или мобильный телефон, например смартфон.
На Фиг. 2 схематически показана генерирующая аэрозоль система 101, содержащая электрический нагревательный узел 120 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Система 101, показанная на Фиг. 2, очень схожа с системой 1, показанной на Фиг. 1, в частности, в отношении генерирующих аэрозоль изделий 60, 160 и генерирующих аэрозоль устройств 10, 110. Генерирующие аэрозоль изделия 60, 160 даже являются идентичными. Поэтому схожие или идентичные элементы обозначены такими же ссылочными номерами, что и на Фиг. 1, но увеличенными на 100. Тем не менее, в отличие от генерирующего аэрозоль устройства 10 согласно Фиг. 1, устройство 110 согласно Фиг. 2 не содержит боковых впускных отверстий для воздуха в окружной поверхности кожуха устройства. Вместо этого, гильзовая часть 131, нижняя часть 132 и теплоизоляционное кольцо 133 нагревательной камеры 130 содержат множество пазов или канавок, которые выполнены в их соответствующих внутренних поверхностях и проходят от ближнего конца 135 нагревательной камеры 130 до нижней части 132 и далее вдоль внутренней стороны нижней части таким образом, что обеспечено множество воздушных трактов между ближним концом 135 нагревательной камеры 130 и внутренней стороной нижней части 132, обращенной к дальнему кончику 163 изделия 160, который вставляется в нагревательную камеру 130. Соответственно, при осуществлении пользователем затяжки на фильтрующей заглушке 164 изделия 160, окружающий воздух втягивается на ближнем конце 135 нагревательной камеры 130 и далее проходит вдоль указанного множества пазов или канавок в дальний кончик 163 изделия 160. Таким образом, при прохождении вдоль указанного множества пазов или канавок окружающий воздух предварительно нагревается посредством гильзовой части 132 и нижней части 132, что положительно влияет на образование аэрозоля.
1. Нагревательный узел для нагрева образующего аэрозоль субстрата, содержащий
чашеобразную нагревательную камеру для размещения образующего аэрозоль субстрата, подлежащего нагреву, причем нагревательная камера образована, по меньшей мере, гильзовой частью и нижней частью, которая расположена на дальнем конце нагревательной камеры, противоположном открытому ближнему концу нагревательной камеры;
первый электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один первый нагревательный элемент, расположенный по окружности вокруг гильзовой части для нагрева гильзовой части по меньшей мере до первой температуры; и
второй электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один второй нагревательный элемент, расположенный на наружной торцевой поверхности нижней части для нагрева нижней части по меньшей мере до второй температуры.
2. Нагревательный узел по п. 1, в котором первый и второй электрические нагреватели выполнены с возможностью управления ими независимо друг от друга.
3. Нагревательный узел по любому из пп. 1 или 2, в котором первый нагревательный элемент содержит резистивный нагревательный элемент или первый нагревательный элемент содержит первую катушку индуктивности, а гильзовая часть содержит индукционно нагреваемый материал.
4. Нагревательный узел по любому из пп. 1-3, в котором второй нагревательный элемент содержит резистивный нагревательный элемент или второй нагревательный элемент содержит вторую катушку индуктивности, а нижняя часть содержит индукционно нагреваемый материал.
5. Нагревательный узел по любому из пп. 1 или 2, в котором первый нагревательный элемент содержит первую катушку индуктивности, а гильзовая часть содержит индукционно нагреваемый материал, при этом второй нагревательный элемент содержит вторую катушку индуктивности, а нижняя часть содержит индукционно нагреваемый материал, причем индуктивность первой катушки индуктивности отличается от индуктивности второй катушки индуктивности.
6. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором чашеобразная нагревательная камера также содержит теплоизоляционное кольцо, расположенное между гильзовой частью и нижней частью.
7. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором нагревательная камера имеет цилиндрическую или усеченно-коническую форму.
8. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одна из нижней части или гильзовой части является проницаемой для текучей среды, в частности содержит по меньшей мере одно отверстие и/или является перфорированной.
9. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором гильзовая часть содержит первый материал, а нижняя часть содержит второй материал, отличный от первого материала.
10. Нагревательный узел по п. 9, в котором по меньшей мере одно из удельного электрического сопротивления, магнитной проницаемости или удельной теплоемкости первого материала гильзовой части отличается от удельного электрического сопротивления, магнитной проницаемости или удельной теплоемкости второго материала нижней части, соответственно.
11. Электрически нагреваемое генерирующее аэрозоль устройство, содержащее нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов.
12. Генерирующая аэрозоль система, содержащая
нагревательный узел по любому из пп. 1-10 или генерирующее аэрозоль устройство по п. 11,
генерирующее аэрозоль изделие, выполненное с возможностью размещения в нагревательной камере нагревательного узла и содержащее по меньшей мере один образующий аэрозоль субстрат, подлежащий нагреву.
13. Система по п. 12, в которой изделие имеет по существу форму стержня, содержащую сердцевинную часть, трубчатую периферийную часть, окружающую сердцевинную часть, и дальнюю концевую часть, причем трубчатая периферийная часть содержит первый образующий аэрозоль субстрат, а дальняя концевая часть содержит второй образующий аэрозоль субстрат.
14. Система по п. 13, в которой сердцевинная часть является полой или содержит третий образующий аэрозоль субстрат.
15. Система по любому из пп. 13 или 14, в которой сердцевинная часть отделена от трубчатой периферийной части посредством непроницаемой для аэрозоля разделительной гильзы.
