RU2760810C2 - Устройство для нагревания курительного материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к устройству для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала. Указанное устройство содержит теплоизолятор, имеющий внутреннюю стенку, по меньшей мере частично ограничивающую зону нагревания для расположения в ней по меньшей мере части изделия, которое содержит курительный материал. При этом внутренняя стенка содержит нагревающий материал, способный нагреваться при проникновении в него переменного магнитного поля с целью нагревания зоны нагревания. Теплоизолятор также содержит внешнюю стенку, которая совместно с внутренней стенкой ограничивает изолирующую область, разреженную до более низкого давления по сравнению с внешним для нее пространством. Устройство также содержит генератор магнитного поля, выполненный с возможностью выработки переменного магнитного поля, проникающего во внутреннюю стенку с целью ее нагревания при использовании. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 16 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройствам для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, а также к системам, которые содержат такое устройство и изделие с курительным материалом, и к способам нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала.

Уровень техники

В курительных изделиях, таких как сигареты, сигары и подобных, при использовании сжигают табак с целью создания табачного дыма. Были предприняты попытки предложить альтернативы этим изделиям путем создания товаров, в которых вещества высвобождаются без горения. Примерами таких товаров являются так называемые товары «нагрев без горения» или нагревающие табак устройства или товары, в которых вещества высвобождаются путем нагревания материала, а не его сжигания. Этот материал может быть, например, табаком или другим, нетабачным товаром, который может как содержать, так и не содержать никотин.

Раскрытие изобретения

Первым объектом изобретения является устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала содержащее теплоизолятор, включающий в себя внутреннюю стенку, которая по меньшей мере частично ограничивает зону нагревания для расположения по меньшей мере участка изделия, содержащего курительный материал, и которая содержит нагревающий материал, способный нагреваться при проникновении в него переменного магнитного поля с целью нагревания зоны нагревания; внешнюю стенку, и изолирующую область, которая ограничена внутренней и внешней стенками, при этом изолирующая область разрежена до более низкого давления по сравнению с внешним относительно указанной области пространством; и генератор магнитного поля, выполненный с возможностью выработки переменного магнитного поля, проникающего во внутреннюю стенку с целью ее нагревания при использовании.

Внешняя стенка может быть выполнена магнитно непроницаемой и/или электрически непроводящей.

Внешняя стенка может содержать стекло или керамику.

Предпочтительно, генератор магнитного поля содержит катушку, которая окружает по меньшей мере часть внешней стенки. Катушка может содержать винтовую катушку. Катушка может содержать литцендрат.

Катушка может содержать первую часть для нагревания первой секции внутренней стенки и вторую часть для нагревания второй секции внутренней стенки, при этом первая и вторая части выполнены с возможностью независимого управления ими.

Устройство может содержать вторую катушку, которая окружает по меньшей мере часть внешней стенки, при этом катушка и вторая катушка выполнены с возможностью независимого управления ими.

Устройство может содержать кольца припоя, расположенные в месте соединения внутренней стенки с внешней стенкой для уплотнения изолирующей области.

Внешняя стенка может только частично проходить по длине внутренней стенки.

Внутренняя стенка может являться цилиндрической трубкой.

Устройство может содержать магнитную экранирующую оболочку, окружающую генератор магнитного поля.

Нагревающий материал может содержать один или несколько материалов, выбранных из следующих: электропроводящий материал, магнитный материал и магнитный электропроводящий материал.

Нагревающий материал может содержать металл или сплав металла.

Нагревающий материал может содержать один или несколько следующих материалов: алюминий, золото, железо, никель, кобальт, электропроводящий углерод, графит, простая углеродистая сталь, нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, медь и бронза.

Первая секция внутренней стенки может быть выполнена из первого материала, а вторая секция внутренней стенки выполнена из второго материала, отличного от первого.

Устройство может быть выполнено с возможностью нагревания нежидкого курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала без сжигания этого материала.

Устройство может быть выполнено с возможностью нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала без сжигания указанного материала.

Внутренняя стенка может быть соединена с внешней стенкой в первой позиции на внутренней стенке и во второй позиции на внутренней стенке, при этом внутренняя стенка содержит по меньшей мере один деформируемый элемент между первой и второй позициями, выполненный с возможностью деформации для компенсации теплового расширения секции внутренней стенки между первой и второй позициями при нагревании нагревающего материала. Тепловое расширение может быть осевым или включать в себя осевое тепловое расширение секции внутренней стенки. Внутренняя стенка может содержать два таких деформируемых элемента, которые находятся на расстоянии друг от друга в осевом направлении внутренней стенки. Внутренняя стенка может быть цилиндрической трубкой, а ее тепловое расширение представляет собой осевое расширение или включает в себя осевое тепловое расширение секции цилиндрической трубки.

Нагревающий материал может содержать металлизированный слой на внутренней стенке.

Внутренняя стенка может содержать опорную часть из магнитно непроницаемого и/или электрически непроводящего материала, а металлизированный слой расположен между опорной частью и изолирующей областью.

Внутренняя стенка может содержать опорную часть из магнитно непроницаемого и/или электрически непроводящего материала, а опорная часть расположена между металлизированным слоем и изолирующей областью.

Вторым объектом изобретения является устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, содержащее зону нагревания, выполненную с возможностью расположения в ней по меньшей мере части изделия, содержащего курительный материал; нагревающий элемент, содержащий нагревающий материал, способный нагреваться при проникновении в него переменного магнитного поля с целью нагревания зоны нагревания; теплоизолятор, содержащий внешнюю стенку; внутреннюю стенку, расположенную между нагревающим элементом и внешней стенкой; и изолирующую область, ограниченную внутренней и внешней стенками и разреженную до более низкого давления относительно внешнего для нее пространства; при этом внутренняя и/или внешняя стенка выполнена магнитно непроницаемой и/или электрически непроводящей; и генератор магнитного поля, выполненный с возможностью выработки переменного магнитного поля, проникающего во внутреннюю стенку с целью ее нагревания при использовании.

Варианты выполнения устройства, соответствующего второму объекту изобретения, могут обладать любыми отмеченными выше особенностями выполнения устройства, соответствующего первому объекту изобретения.

Предпочтительно, внешняя и/или внутренняя стенка выполнена из стекла.

Нагревающий элемент соединен с внутренней стенкой с помощью одного или нескольких деформируемых соединений.

Третьим объектом изобретения является курительный материал, предназначенный для использования с устройством, соответствующим указанным первому или второму объектам изобретения.

Такой курительный материал может не быть жидким.

Четвертым аспектом объектом изобретения является изделие, содержащее курительный материал и выполненное с возможностью использования с устройством, соответствующим первому или второму объектам изобретения.

Пятым объектом изобретения является система для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, содержащая устройство, соответствующее первому или второму объектам изобретения; и изделие, содержащее курительный материал и выполненное с возможностью по меньшей мере частичного расположения в зоне нагревания указанного устройства.

Шестым объектом изобретения является способ нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, включающий в себя этапы, на которых берут устройство, соответствующее первому или второму объектам изобретения; располагают по меньшей мере часть изделия, содержащее курительный материал в зоне нагревания устройства; и обеспечивают проникновение изменяющегося магнитного поля в нагревающий материал устройства с целью нагревания зоны нагревания и курительного материала.

Седьмым объектом изобретения является теплоизолятор для использования в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, содержащий внутреннюю стенку, содержащую нагревающий материал, способный нагреваться при проникновении в него переменного магнитного поля; внешнюю стенку, выполненную магнитно непроницаемой и/или электрически непроводящей; и изолирующую область, ограниченную внутренней и внешней стенками, при этом изолирующая область разрежена до более низкого давления по сравнению с внешним для нее пространством.

Варианты выполнения теплоизолятора, соответствующего седьмому объекту изобретения, могут обладать любыми отмеченными выше особенностями выполнения теплоизолятора устройства, соответствующего первому объекту изобретения.

Изолирующая область может окружать внутреннюю стенку, а внешняя стенка – изолирующую область.

Теплоизолятор может быть выполнен с возможностью использования в устройстве, соответствующему первому или второму объектам настоящего изобретения.

Варианты осуществления изобретения поясняются чертежами.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематично показано устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, вид в продольном разрезе;

на фиг. 2 схематично показан теплоизолятор устройства с фиг. 1, вид в продольном разрезе;

на фиг. 3 – сечение по А-А на фиг. 2;

на фиг. 4 схематично показан другой теплоизолятор для использования в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, вид в продольном разрезе;

на фиг. 5 – сечение по В-В на фиг. 4;

на фиг. 6а и 6b подробно показано соединение внутренней и внешней стенок теплоизолятора для использования в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала;

на фиг. 7 – пример выполнения изделия, которое содержит курительный материал для использования с устройством для нагревания этого материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала;

на фиг. 8 схематично показана система, содержащая изделие с курительным материалом и устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, вид в продольном разрезе;

на фиг. 9 – блок-схема способа нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала;

на фиг. 10 схематично показан еще один вариант выполнения теплоизолятора для использования в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, вид в продольном разрезе;

на фиг. 11 схематично показан еще один вариант выполнения теплоизолятора для использования в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, вид в продольном разрезе;

на фиг. 12 схематично показан еще один вариант выполнения теплоизолятора для использования в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, вид в продольном разрезе;

на фиг. 13 схематично показаны теплоизолятор и нагревающий элемент для использования в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, вид в продольном разрезе;

на фиг. 14 – еще один пример выполнения теплоизолятора для использования в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, вид в продольном разрезе;

на фиг. 15 – еще один пример выполнения теплоизолятора для использования в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, вид в продольном разрезе.

Осуществление изобретения

Используемый в настоящем описании термин «курительный материал» включает в себя материалы, которые при нагревании выделяют испаренные компоненты, обычно в форме пара или аэрозоля. «Курительный материал» может быть материалом, не содержащим табак, или материалом, содержащим табак. Например, курительный материал может содержать один или несколько следующих: собственно табак, производные табака, взорванный табак, восстановленный табак, экстракт табака, гомогенизированный табак или заменители табака. Курительный материал может быть в форме размолотого табака, резаного табака, прессованного табака, восстановленного табака, восстановленного курительного материала, жидкости, геля, загущенного листа, порошка или окускованного материала или подобного. Курительный материал также может содержать другие, нетабачные товары, которые, в зависимости от товара, могут как содержать, так и не содержать никотин. Курительный материал может содержать один или несколько увлажнителей, таких как глицерин или пропиленгликоль.

В настоящем описании термин «нагревающий материал» или «материал нагревателя» относится к материалу, способному нагреваться при проникновении переменного магнитного поля.

Под терминами «аромат» и «ароматизатор» понимаются материалы, которые, где разрешается местным законодательством, могут быть использованы для создания в товаре 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 искусственными, синтетическими или натуральными ингредиентами или смесями. Они могут содержать натуральные или идентичные натуральным химические душистые вещества. Они могут иметь любую подходящую форму, например, быть в форе масла, жидкости, порошка или геля.

Индукционное нагревание представляет собой процесс, в котором электропроводящий объект нагревается благодаря проникновению в него переменного магнитного поля. Этот процесс описывается законом электромагнитной индукции Фарадея и законом Ома. Индукционный нагреватель может содержать электромагнит и устройство для пропускания через него переменного электрического тока. Когда электромагнит и подлежащий нагреванию объект подходящим образом расположены друг относительно друга, так что результирующее переменное магнитное поле, выработанное электромагнитом, проникает в объект, внутри этого объекта возникает один или несколько вихревых токов. Поскольку объект обладает сопротивлением, то когда в нем возникают вихревые токи, этот объект нагревается. Этот процесс называется джоулевым, омическим или резистивным нагреванием. Объект, который может быть нагрет посредством индукции, называют воспринимающим элементом.

Нагревание благодаря магнитному гистерезису представляет собой процесс, в котором объект, выполненный из магнитного материала, нагревается благодаря проникновению в этот объект переменного 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 переменное магнитное поле, например, порожденное электромагнитом, проникает в магнитный материал, ориентация магнитных диполей изменяется в соответствии с приложенным переменным магнитным полем. Переориентация магнитных диполей вызывает выработку теплоты в магнитном материале.

Когда объект является как электропроводящим, так и магнитным, проникновение в такой объект переменного 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 и нагревание благодаря магнитному гистерезису.

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, размеров и ориентации относительно генератора переменного магнитного поля. Более того, так как индукционное нагревание и нагревание благодаря магнитному гистерезису не требуют физического соединения источника переменного магнитного поля с объектом, появляется свобода проектирования и управления профилем нагревания, что может снизить затраты.

На фиг. 1 схематично показано устройство, соответствующего одному из вариантов осуществления изобретения, а на фиг. 2 и 3 показано поперечное сечение теплоизолятора этого устройства. Для ясности на фиг. 1 теплоизолятор 102 показан в упрощенной форме. Показанное на фиг. 1 устройство 100 выполнено с возможностью нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала. Теплоизолятор 102 устройства 100 выполнен с возможностью расположения по меньшей мере части изделия 104, которое содержит объем курительного материала 132, который подлежит нагреванию. Теплоизолятор 102 более подробно показан на фиг. 2 и 3. В отверстие 144 устройства 100 может быть вставлено изделие 104. Устройство 100 содержит генератор 106 магнитного поля, который выполнен с возможностью выработки при использовании переменного магнитного поля, и корпус 108 для расположения всех компонентов устройства 100.

В этом варианте осуществления изобретения генератор 106 магнитного поля содержит источник 114 электроэнергии, катушку, состоящую из двух частей 116a и 116b, и устройство 118 для пропускания переменного электрического тока через катушку 116a, 116b. В некоторых случаях генератор 106 магнитного поля может также содержать контроллер 120 и пользовательский интерфейс 122, с помощью которого пользователь управляет контроллером 120.

Источник 114 электроэнергии может являться аккумуляторной батареей. В других случаях источник 114 электроэнергии может быть, например, неперезаряжаемой батареей, конденсатором, гибридным устройством из батареи и конденсатора или соединением с источником сетевого электричества.

Катушка 116a, 116b может иметь любую подходящую форму, в том числе форму единой катушки. В данном случае катушка, состоящая из двух частей 116a и 116b, является винтовой и выполнена из электропроводящего материала, такого как медь. В некоторых случаях катушка 116a, 116b может быть плоской, т.е. псевдо двумерной спиралью. В некоторых случаях катушка может содержать литцендрат.

Устройство 100 может содержать входное отверстие для воздуха, благодаря которому внутреннее пространство устройства сообщается с пространством, находящимся снаружи устройства 100. При использовании пользователь может вдохнуть испаренный компонент (компоненты) курительного материала 132 путем втягивания испаренного компонента (компонентов) через изделие 104. Когда испаренный компонент (компоненты) удалены из изделия, воздух может быть втянут в устройство 100 через входное отверстие.

Теплоизолятор 102, более подробно показанный на фиг. 2 и 3, содержит внутреннюю стенку 110 и внешнюю стенку 112. Внутренняя стенка 110 является нагревающим элементом, который содержит нагревающий материал или выполнен из него. Нагревающий материал может быть нагрет благодаря проникновению переменного магнитного поля. Внутренняя стенка 110 может быть выполнена из стали. Тем не менее, также может быть использован сплав никеля и кобальта на основе железа, такой как Kovar®. Область, окруженная внутренней стенкой 110, может рассматриваться как зона нагревания или камера нагревания. Внутренняя стенка 110 вместе с торцевой крышкой определяет зону нагревания. В других вариантах осуществления изобретения зона нагревания может быть определена только внутренней стенкой 110. При использовании изделие 104, которое подлежит нагреванию, располагают в зоне нагревания в пределах внутренней стенки 110. Показанный на фиг. 2 и 3 теплоизолятор 102 является по существу цилиндрическим с круглой формой поперечного сечения. В случаях теплоизолятор 102 может иметь другую форму поперечного сечения.

Внутренняя стенка 110 содержит полость для расположения по меньшей мере части изделия. В этом варианте осуществления изобретения зона нагревания, окруженная внутренней стенкой 110, является вытянутой. При этом внутренняя стенка 110 является цилиндрической трубкой. Размер и форма зоны нагревания могут быть приспособлены для расположения всего изделия 104 или только его части.

Теплоизолятор 102 содержит изолирующую область 124, ограниченную внутренней и внешней стенками 110 и 112 и расположенную между ними. В этом варианте осуществления изобретения изолирующая область 124 окружает внутреннюю стенку 110, а внешняя стенка 112 окружает изолирующую область 124, как наилучшим образом показано из фиг. 3. Желательно, чтобы изолирующая область 124 была откачана до более низкого давления по сравнению с внешним пространством. Низкое давление в изолирующей области 124 обеспечивает эффективную тепловую изоляцию внутренней стенки 110 и зоны нагревания от внешней стенки 112 и корпуса 108, ограничивая тем самым теплопередачу от внутренней стенки 110 и зоны нагревания.

Изолирующая область 124 теплоизолятора 102 может содержать пористый материал с открытыми порами, например, полимер, аэрогель или другой подходящий материал. Давление в изолирующей области 124 может составлять от 10^-1 до 10^-7 мм рт. ст. В случаях давление в изолирующей области 124 может быть таким, что эту область можно рассматривать как безвоздушную. Внутренняя и внешняя стенки 110 и 112 теплоизолятора 102 достаточно прочны для противодействия любой силы, приложенной к ним из-за разницы давлений между изолирующей областью 124 и внешними для внутренней и внешней стенками 110 и 112, предотвращая разрушение теплоизолятора 102 внутрь. Для поддержания сравнительно низкого давления в изолирующей области 124 или помощи в его создании в этой области может быть использован поглощающий газ материал.

Так как в этом варианте осуществления изобретения внутренняя стенка 110 выполняет функции и нагревающего элемента, и стенки теплоизолятора 102, общий размер и вес устройства 100 может быть уменьшен, так как нет необходимости в расположении отдельного нагревающего элемента и отдельной внутренней стенки для изоляции. Внутренняя стенка 110 способна выполнять функции и нагревающего элемента, и стенки теплоизолятора 102 благодаря тому, что она способна нагреваться с помощью индукционного нагрева и/или магнитного гистерезиса. Индукционный нагрев и нагрев благодаря магнитному гистерезису не требуют физического соединения источника переменного магнитного поля с нагревающим элементом, что устраняет необходимость в проводах или любом другом физическом соединении источника питания с нагревающим элементом.

Изолирующая область 124 уменьшает теплопередачу вовне от внутренней стенки 110 из-за теплопроводности, и/или излучения, или из-за любого другого известного явления теплопередачи.

Фиг. 2 и 3 выполнены не в масштабе. На фиг. 2 внешняя стенка 112 показана как продолжающаяся только частично вдоль длины внутренней стенки 110, т.е. внешняя стенка 112 проходит только вдоль части внутренней стенки 110, так что теплоизоляция осуществляется только вокруг этой части внутренней стенки 110. То, что внешняя стенка 112 проходит только вдоль части длины внутренней стенки 110, позволяет уменьшить общий размер устройства 100. В качестве альтернативы, внешняя стенка 112 может проходить вдоль всей длины внутренней стенки 110. Внешняя стенка 112 и внутренняя стенка 110 могут быть соосны.

Как показано на фиг. 1, катушка 116a, 116b может окружать по меньшей мере часть теплоизолятора 102. Катушка 116a, 116b может окружать по меньшей мере часть внешней стенки 112 теплоизолятора 102. Катушка 116a, 116b и внешняя стенка 112 могут быть выполнены в виде единого элемента, например, путем по меньшей мере частичного встраивания катушки 116a, 116b во внешнюю стенку 112, но в других вариантах осуществления изобретения катушка 116a, 116b и внешняя стенка 112 могут быть выполнены в виде отдельных элементов.

Вокруг по меньшей мере части катушки 116a, 116b может быть образовано магнитное экранирование 140. Магнитное экранирование 140 предназначено для уменьшения или исключения взаимодействия магнитного поля и любого элемента, отличного от нагревающего элемента, т.е. внутренней стенки 110. Магнитное экранирование может быть выполнено из любого материала (материалов), подходящего для ограничения магнитного поля, например, из феррита.

В некоторых случаях внешняя стенка 112 выполнена из магнитно непроницаемого и электрически непроводящего материала, так что внешняя стенка 112 не будет нагреваться за счет индукции и/или нагревания магнитного гистерезиса при воздействии переменного магнитного поля. Например, внешняя стенка 112 может быть выполнена из стекла, такого как боросиликат, или из керамического материала. Выполнение внешней стенки 112 из магнитно непроницаемого материала означает, что при пропускании переменного электрического тока через катушку 116a, 116b внутренняя стенка 110 теплоизолятора 102 будет нагреваться, а внешняя стенка 112 нагреваться не будет. Это улучшает эффективность системы, так как энергия не тратится впустую на нагревание внешней стенки 112. Если бы наружная стенка 112 нагревалась за счет переменного электрического тока, то внутренняя стенка 110 фактически могла бы нагреваться лишь минимально, что было бы нежелательно. Эта конструкция также служит для удержания внешней температуры корпуса 108, в частности его поверхности, на приемлемом уровне для удерживания пользователем.

На фиг. 10 схематично показано другое выполнение теплоизолятора для использования в устройстве. В этом варианте выполнения теплоизолятор 102 отличается от теплоизолятора 102 по фиг. 2 и 3 тем, что внутренняя стенка 110 содержит две деформируемых элемента 127 и 129. Более конкретно, как показано на фиг. 10, внутренняя стенка 110 соединена с внешней стенкой 112 в первой позиции на внутренней стенке 110 и во второй позиции на внутренней стенке 110. При нагревании нагревающего материала внутренней стенки 110 два деформируемых элемента 127, 129 деформируются, приспосабливаясь к тепловому расширению части внутренней стенки 110 между первой и второй позициями. Каждый элемент 127 и 129 можно рассматривать аналогично компенсатору теплового расширения.

В этом варианте осуществления изобретения внутренняя стенка 110 является цилиндрической трубкой, а тепловое расширение включает в себя осевое расширение, и каждый из элементов 127, 129 деформируется вдоль оси для поглощения осевого теплового расширения. Это помогает уменьшить или исключить усилие, приложенное к внешней стенке 112 и к соединениям между внутренней и внешней стенками 110, 112 в первой и второй позициях на внутренней стенке 110. Указанное может быть особенно целесообразным в случае, когда внешняя стенка 112 является негибкой или менее гибкой по сравнению с внутренней стенкой 110, например, когда внешняя стенка выполнена из стекла или керамики или содержит стекло или керамику.

В других вариантах осуществления изобретения внутренняя стенка 110 может содержать только один такой деформируемый элемент или может содержать более двух таких деформируемых элементов.

В некоторых случаях, таких как показанный вариант, единственный или каждый деформируемый элемент содержит две радиальных части, которые соединены с помощью соединительной части. При деформации элемента его соединительная часть и/или радиальные части и/или места соединения соединительной части с радиальными частями изгибаются, давая возможность относительного перемещения концов радиальных частей, удаленных от соединительной части.

Хотя для краткости по меньшей мере один деформируемый элемент описан со ссылкой на конкретный теплоизолятор 102 по фиг. 10, следует понимать, что указанный по меньшей мере один деформируемый элемент может быть соответствующим образом встроен в любые представленные в настоящем описании варианты выполнения теплоизоляторов 102 или устройств с целью получения, соответственно, дополнительных вариантов выполнения теплоизоляторов 102 и устройств.

На фиг. 11 схематично показано другой теплоизолятор для использования в устройстве в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения. В этом варианте теплоизолятор 102 отличается от теплоизолятора 102 по фиг. 2 и 3 тем, что нагревающий элемент, содержащий нагревающий материал 142, содержит металлизированный слой 148 на внутренней стенке 110. Внешняя стенка 112 выполнена из электрически непроводящего и/или магнитно непроницаемого материала, такого как стекло или керамика. Внутренняя стенка 110 содержит опорную часть 150, которая выполнена из электрически непроводящего и/или магнитно непроницаемого материала, такого как стекло или керамика, и металлизированный слой 148. Опорная часть 150 расположена между металлизированным слоем 148 и изолирующей областью 124. Металлизированный слой 148 может нагреваться при проникновении переменного магнитного поля. Металлизированный слой выполнен из электрически проводящего и/или магнитно проницаемого материала, такого как железо. Металлизированный слой может быть нанесен, например, в порошковой форме или в виде покрытия. Наличие металлизированного слоя 148 уменьшает общий размер теплоизолятора 102.

На фиг. 12 схематично показан теплоизолятор для использования в устройстве в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения. В этом варианте теплоизолятор 102 отличается от теплоизолятора 102 по фиг. 11 тем, что металлизированный слой 148 расположен между опорной частью 150 и изолирующей областью 124. Любой из описанных выше возможных вариантов выполнения теплоизолятора по фиг. 11 может быть использован для теплоизолятора по фиг. 12 с целью получения других вариантов осуществления изобретения.

На фиг. 4 и 5 схематично показан теплоизолятор для использования в устройстве в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. В этом варианте внутренняя и внешняя стенки 110, 112 теплоизолятора выполнены из электрически непроводящего и/или магнитно непроницаемого материала. Внутренняя стенка 110 прилегает к нагревающему элементу 142, который содержит нагревающий материал, способный нагреваться под действием переменного магнитного поля. Нагревающий элемент 142 выполнен из электрически проводящего и/или магнитно проницаемого материала. Нагревающий элемент 142 является полым, как показано на фиг. 5, так что в нем может располагаться изделие 104, содержащее курительный материал. Вариант выполнения устройства, соответствующего настоящему изобретению, включает в себя терплоизолятор по фиг. 4 и 5 и нагревательный элемент 142, вместо терплоизолятора 102 с интегрированным нагревательным элементом по фиг. 2 и 3.

В одном варианте осуществления изобретения, таком как вариант по фиг. 1 – 3, катушка 116a, 116b проходит вдоль центральной продольной оси, которая, по существу, выровнена с центральной продольной осью внутренней стенки 110, так что катушка 116a, 116b по существу соосна с внутренней стенкой 110, т.е. выровненные оси совпадают. В модификации этого варианта осуществления изобретения, выровненные оси могут быть параллельны друг другу. В этом случае катушка 116a, 116b зафиксирована относительно внутренней стенки 110.

В этом варианте осуществления изобретения по фиг. 1 – 3 устройство 118 для пропускания переменного тока через катушку 116a, 116b электрически соединяет источник 114 электроэнергии и катушку 116a, 116b. Контроллер 120 электрически соединен с источником 114 электроэнергии и с устройством 118 с возможностью осуществления связи с целью управления устройством 118. Более конкретно, в этом случае контроллер 120 выполнен с возможностью такого управления устройством 118, чтобы управлять подачей электрической энергии от источника 114 электроэнергии на катушку 116a, 116b. Контроллер 120 может содержать интегральную схему (IC), такую как IC на печатной плате (PCB). В других случаях контроллер 120 может иметь другую форму. Устройство 100 может иметь единый электрический или электронный компонент, содержащий устройство 118 и контроллер 120. В этом случае пользователь может управлять контроллером 120 с помощью пользовательского интерфейса 122. Пользовательский интерфейс 122 расположен снаружи корпуса 108. Пользовательский интерфейс 122 может содержать нажимную кнопку, переключатель, сенсорный экран или подобное. В других вариантах осуществления изобретения пользовательский интерфейс 122 может быть удаленным, и он может быть осуществлен беспроводным образом, например, соединяться с устройством 100 с помощью Bluetooth®. В этом варианте осуществления изобретения работа пользователя с пользовательским интерфейсом 122 вынуждает контроллер 120 работать так, чтобы позволить устройству 118 пропускать переменный электрический ток через катушку 116a, 116b для генерирования переменного магнитного поля.

Катушка 116a, 116b и внутренняя стенка 110 устройства 100 расположены подходящим образом друг относительно друга, так что переменное магнитное поле, сгенерированное катушкой 116a, 116b, проникает в нагревающий материал внутренней стенки 110. Когда нагревающий материал внутренней стенки 110 является электропроводящим, как в настоящем варианте осуществления изобретения, в нем возникают вихревые токи. Течение вихревых токов в нагревающем материале при электрическом сопротивлении нагревающего материала вызывает джоулев нагрев этого материала. В этом варианте осуществления изобретения нагревающий материал выполнен также из магнитного материала, следовательно, ориентация магнитных диполей в нагревающем материале изменяется в соответствии с изменением приложенного магнитного поля, что порождает выработку теплоты в нагревающем материале благодаря магнитному гистерезису. Как описано выше, в некоторых вариантах осуществления изобретения внешняя стенка 112 выполнена из магнитно непроницаемого и/или электрически непроводящего материала, так что внешняя стенка 112 не будет нагреваться при воздействии переменного магнитного поля. При такой внешней стенке 112 внутренняя стенка 110 создает больший эффект от воздействия переменного магнитного поля.

Катушка 116a, 116b может окружать или только часть внешней стенки 112, или вдоль всей ее длины.

В одном варианте осуществления изобретения катушка 116a, 116b содержит первую часть 116а, которая окружает первый участок внешней стенки 112, и второй участок 116b, который окружает второй участок внешней стенки 112. Контроллер 120 генератора 106 магнитного поля может по выбору и независимо управлять устройством 118 с целью пропускания переменного электрического тока через первую часть 116а или через вторую часть 116b, так что первый и второй участки внутренней стенки 110 могут быть нагреты независимо друг от друга. Соответственно, когда изделие 104, которое содержит курительный материал, расположено при использовании в зоне нагревания, первую секцию изделия 104 нагревают с помощью первого участка внутренней стенки 110, а вторую секцию изделия 104 нагревают с помощью второго участка внутренней стенки 110. Такое расположение первой и второй частей катушки помогает сформировать аэрозоль и высвободить его сравнительно быстро из первой секции изделия для вдыхания пользователем, и дает возможность последующего второго высвобождения аэрозоля из второй секции изделия при приведении в действие второй части катушки. Следует понимать, что катушка может состоять из более двух частей или может быть множество катушек. Аналогично, множество катушек или множество частей катушек могут работать одновременно в соответствии с предпочтениями пользователя.

В некоторых случаях изделие 104, предназначенное для использования с устройством 100, может содержать нагревающий элемент, который содержит нагревающий материал, способный нагреваться при проникновении переменного магнитного поля. Нагревающий элемент может быть так расположен в изделии, что когда оно расположено в зоне нагревания устройства 100, а генератор 106 магнитного поля управляет устройством 118 с целью пропускания переменного электрического тока через катушку 116a, 116b с целью нагревания внутренней стенки 110, изделие 104 нагревается как нагревающим элементом изделия 104, так и внутренней стенкой 110 устройства 100.

В одном варианте осуществления изобретения импеданс катушки 116a, 116b генератора 106 магнитного поля равен или по существу равен импедансу внутренней стенки 110. Если импеданс внутренней стенки 110 будет меньше импеданса катушки 116a, 116b, то напряжение, выработанное на внутренней стенке 110 при использовании, может быть меньше напряжения, которое может быть выработано на внутренней стенке 110 в случае, когда импедансы совпадают. Если же импеданс внутренней стенки 110 будет больше импеданса катушки 116a, 116b, то электрический ток, выработанный во внутренней стенке 110 при использовании, может быть меньше тока, который может быть выработан во внутренней стенке 110 в случае, когда импедансы совпадают. Совпадение импедансов позволяет сбалансировать напряжение и ток, что способствует вырабатыванию максимальной тепловой энергии во внутренней стенке 110 во время использования. В некоторых вариантах осуществления изобретения импеданс устройства 118 может быть равен или по существу равен общему импедансу катушки 116a, 116b и внутренней стенки 110.

Устройство 100 может содержать датчик 130 температуры для измерения температуры внутренней стенки 110. Датчик 130 температуры может быть соединен с контроллером 120, чтобы контроллер 120 мог отслеживать температуру внутренней стенки 110 или зоны нагревания. При получении одного или нескольких сигналов от датчика 130 температуры контроллер 120 может при необходимости побудить устройство 118 отрегулировать характеристику переменного электрического тока, пропущенного через катушку 116a, 116b, чтобы обеспечить сохранение температуры зоны нагревания или внутренней стенки 110 в заранее заданном диапазоне. Упомянутая характеристика может быть, например, амплитудой или частотой или рабочим циклом. В рамках упомянутого выше заданного диапазона температур при использовании курительный материал в изделии, который расположен в зоне нагревания, нагревается в степени, достаточной для испарения по меньшей мере одного компонента этого материала без его сжигания. Соответственно, в этом варианте осуществления изобретения контроллер 120 и устройство 100 в целом выполнены с возможностью нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала без его сжигания. В некоторых вариантах осуществления изобретения упомянутый рабочий диапазон температур составляет примерно от 50 до 350°C, например от 50 до 250°C, от 50 до 150°C, от 50 до 120°C, от 50 до 100°C, от 50 до 80°C или от 60°C до 70°C. В некоторых вариантах осуществления изобретения упомянутый диапазон температур составляет примерно от 170 до 220°C. В других вариантах осуществления изобретения упомянутый диапазон температур может отличаться от указанных. В некоторых вариантах осуществления изобретения верхний предел диапазона температур может превосходить 350°C. В некоторых случаях датчик 130 температуры может отсутствовать. В некоторых вариантах осуществления изобретения нагревающий материал внутренней стенки 110 может иметь температуру Кюри, соответствующей максимальной температуре, до которой желательно нагреть нагревающий материал, в результате чего затрудняется или предотвращается дополнительное нагревание нагревающего материала выше этой температуры при индукционном нагревании.

На фиг. 6А и 6В подробно показано соединение внутренней стенки 110 с внешней стенкой 112 теплоизолятора в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Конец изолирующей области 124 теплоизолятора 102 сужается, так как внешняя стенка 112 и внутренняя стенка 110 сходятся к выходному отверстию (не показано), через которое газ в изолирующей области 124 может откачиваться для создания разрежения при изготовлении теплоизолятора 102. На фиг. 6А и 6В показано, что внешняя стенка 112 отклоняется по направлению к внутренней стенке 110, но в качестве альтернативы может быть использована обратная конструкция, в которой внутренняя стенка 110 отклоняется по направлению к внешней стенке 112. Сходящийся конец внешней стенки 112 выполнен с возможностью направления молекул газа, находящихся в изолирующей области 124, из выходного отверстия и, следовательно, откачивания в ходе изготовления изолирующей области 124 до более низкого давления по сравнению с внешним давлением. Выходное отверстие может быть уплотнено для сохранения разрежения в изолирующей области 124 после откачивания из нее газа. Выходное отверстие может быть уплотнено, например, посредством создания паяного уплотнительного кольца 126, 128 у выходного отверстия с помощью припайки материала на внутреннюю и внешнюю стенки 110, 112 у выходного отверстия после откачивания газа из изолирующей области 124. Тем не менее, могут быть использованы альтернативные технологии уплотнения. Паяные уплотнительные кольца 126, 128 в месте соединения внутренней и внешней стенок 110 и 112 способствуют уменьшению теплопередачи от внутренней стенки 110 через соединение, уменьшая тем самым потери энергии в системе.

В некоторых вариантах осуществления изобретения внутренняя и внешняя стенки 110 и 112 могут содержать различные материалы, которые соединены друг с другом. Например, внешняя стенка 112 может содержать стекло или керамический материал, а внутренняя стенка 110 может содержать металл или металлический сплав. В этих случаях внешняя стенка 112 и металлическая внутренняя стенка 110 могут быть припаяны друг к другу с помощью серебряного эвтектического припоя. Припой может быть нанесен на отдельные соединения последовательно в порядке, который зависит от допусков по температуре используемых материалов. Например, для формирования первого соединения с первой стенкой к материалу первой стенки может быть сначала применен процесс сцепления с наибольшей температурой. Далее температура процесса сцепления может быть понижена для формирования второго соединения с другой стороны.

В вариантах осуществления изобретения, в которых внешняя стенка 112 содержит стеклянный материал, а внутренняя стенка 110 – металл или сплав металла, процесс соединения может включать в себя уплотнение стекло-металл, в котором между внутренней стенкой и внешней стенками 110 и 112 образуется сцепление благодаря плавлению при высокой температуре стекла и/или металла/сплава металла.

В некоторых вариантах осуществления изобретения до осуществления сцепления концу внешней стенки 112 может быть придана форма, обеспечивающую ее плотную подгонку к внутренней стенке 110. Один пример выполнения внешней стенки 112 с концами упомянутой формы показан на фиг. 14. Каждый конец внешней стенки 112 может содержать рупорообразный конец 112а, форма которого такова, что внешняя стенка 112 оказывается плотно подогнанной к внутренней стенке 110. Как показано на фиг. 14, концы 112а могут иметь рупорообразную форму, направленную вниз к внутренней стенке 110 с целью плотной подгонки к этой внутренней стенке 110. В некоторых случаях, когда внешняя стенка 112 содержит стеклянный материал, этот стеклянный материал может быть нагрет и деформирован для получения плотной подгонки к внутренней стенке 110.

В некоторых вариантах осуществления изобретения внутренняя стенка 110 может иметь такую форму, чтобы внутренняя стенка была плотно подогнана к внешней стенке 112, когда стенки собраны вместе. Один пример выполнения внутренней стенки 110 с концами упомянутой формы показан на фиг. 15. Каждый конец внутренней стенки 110 содержит фланец 110а. Когда внутренняя стенка 110 собрана с внешней стенкой 112, фланцы 110а проходят по направлению к внутренней поверхности внешней стенки 112, так что внутренняя 110 и внешняя 112 стенки оказываются плотно подогнанными друг к другу.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, имеющие упомянутые формы концы внутренней и/или внешней стенок 110 и 112 могут быть нагреты, чтобы сформировать сцепление с внутренней поверхностью внешней стенки 112. Например, имеющие упомянутые формы концы могут быть нагреты так, что материал, образующий внешнюю стенку 112, плавится для сцепления с имеющими упомянутые формы концами внутренней стенки 110, или наоборот. Нагревание может быть, например, индукционным.

При сборке и/или соединении внутренней стенки 110 с внешней стенкой 112 может быть использована любая из описанных выше технологий сборки и/или соединения или любая другая подходящая технология.

Для откачивания изолирующей области 124 теплоизолятор 102 может быть расположен в среде с низким давлением, т.е. в по существу разреженной среде, такой как камера печи с разрежением, так что находящиеся в изолирующей области 124 молекулы газа проникают в среду с низким давлением снаружи теплоизолятора 102. Когда давление внутри изолирующей области 124 станет низким, скошенная геометрия внешней стенки 112 и внутренней стенки 110, направит любые оставшиеся молекулы газа изолирующей области 124 через выходное отверстие.

В некоторых вариантах осуществления изобретения на внутренних поверхностях изолирующей области 124, т.е. на внешней поверхности внутренней стенки 110 и внутренней поверхности внешней стенки 112, может иметься одно или несколько покрытий с низкой излучательной способностью. Наличие таких покрытий с низкой излучательной способностью способствует уменьшению теплопередачи посредством инфракрасного излучения.

В некоторых вариантах осуществления изобретения на поверхности внутренней стенки 110, которая ограничивает изолирующую область 124, образована отражающая поверхность. В качестве альтернативы или дополнительно, отражающая поверхность может быть образована на поверхности внешней стенки 112, которая ограничивает изолирующую область 124. Отражающая поверхность уменьшает теплопередачи наружу от внутренней стенки 110 посредством излучения.

Хотя форма теплоизолятора 102 описана выше по существу цилиндрической или подобной, теплоизолятор 102 может иметь другую форму, например, кубовидную. В одном из вариантов осуществления изобретения внутренняя стенка 110 является трубчатой и окружает зону нагревания. Внутренняя стенка 110 может иметь по существу круглое поперечное сечение. Тем не менее, в других вариантах осуществления изобретения внутренняя стенка 110 может иметь поперечное сечение, отличное от круглого, например, квадратное, прямоугольное, многоугольное или эллиптическое.

На фиг. 7 схематично показано изделие 104, которое содержит курительный материал, и которое соответствует одному из вариантов осуществления изобретения. Такое изделие 104 особенно подходит для использования с устройством 100, показанном на фиг. 1, или с устройством, которое содержит теплоизолятор по фиг. 4 и 5 и нагревающий элемент 142 вместо теплоизолятора 102 с выполненным за одно целое с ним нагревающим элементом по фиг. 2 и 3. Изделие 104 может быть вставлено с возможностью извлечения в зону нагревания у отверстия 144 устройства 100.

Изделие 104 может быть выполнено в форме по существу цилиндрического стержня, который содержит объем курительного материала 132 и сборный фильтр в форме стержня. Сборный фильтр, соответствующий этому варианту осуществления изобретения, содержит три сегмента: сегмент 134 охлаждения, сегмент 136 фильтрации и мундштучный сегмент 138. Тем не менее, в других вариантах осуществления изобретения любой один, два или все эти сегменты 134, 136, 138 могут отсутствовать.

Объем курительного материала 132 расположен по направлению к дальнему концу изделия 104. В одном варианте осуществления изобретения сегмент 134 охлаждения расположен между объемом материала 132 и сегментом 136 фильтрации, так что сегмент 134 охлаждения граничит с курительным материалом 132 и сегментом 136 фильтрации Сегмент 136 фильтрации расположен между сегментом 134 охлаждения и мундштучным сегментом 138. Мундштучный сегмент 138 расположен по направлению к ближнему концу изделия 104, рядом с сегментом 136 фильтрации. Сегмент 136 фильтрации граничит с мундштучным сегментом 138.

В одном варианте осуществления изобретения объем курительного материала 132 содержит табак. Тем не менее, в других вариантах осуществления изобретения объем курительного материала 132 может состоять из табака, по существу только из табака, может содержать табак и курительный материал, отличный от табака, может содержать курительный материал, отличный от табака, или может не содержать табака. Курительный материал может содержать образующее аэрозоль вещество, такое как глицерин.

В одном варианте осуществления изобретения сегмент 134 охлаждения представляет собой кольцевую трубку, ограничивает воздушный зазор внутри сегмента 134 охлаждения и расположен вокруг него. Воздушный зазор образует камеру для течения нагретых испаренных компонентов, выработанных из объема курительного материала 132. Сегмент 134 охлаждения является полым и образует камеру для накопления аэрозоля. Сегмент 134 охлаждения является достаточно жестким для противостояния осевым сжимающим усилиям и изгибающим моментам, которые могут возникать при изготовлении и в ходе использования изделия 104 в процессе его введения в устройство 100. Сегмент 134 фильтрации обеспечивает физическое расстояние между курительным материалом 132 и сегментом 136 фильтрации. Физическое расстояние, образуемое сегментом 134 охлаждения, обеспечивает перепад температур вдоль длины сегмента 134 охлаждения.

Сегмент 136 фильтрации может быть выполнен из любого фильтрующего материала, способного удалять один или несколько испаренных компонентов из нагретых испаренных компонентов курительного материала. В одном варианте осуществления изобретения сегмент 136 фильтрации выполнен из моноацетатного материала, такого как ацетат целлюлозы. Наличие сегмента 136 фильтрации обеспечивает изолирующее действие путем обеспечения дополнительного охлаждения нагретых испаренных компонентов, которые выходят из сегмента 134 охлаждения. Дополнительно охлаждающее действие уменьшает температуру контакта губ пользователя с поверхностью сегмента 136 фильтрации.

Мундштучный сегмент 138 представляет собой кольцевую трубку и ограничивает воздушный зазор внутри мундштучного сегмента 138. Воздушный зазор образует камеру для течения нагретых испаренных компонентов, выходящих из сегмента 138 фильтрации.

Общая длина изделия 104 может составлять от 71 до 95 мм, более предпочтительно общая длина – от 79 до 87 мм, а еще более предпочтительно – 83 мм.

В одном варианте осуществления изобретения изделие 104 является удлиненным и по существу цилиндрическим с по существу круглым поперечным сечением. Тем не менее, в других вариантах изделие 104 может иметь поперечное сечение, отличное от круглого, и/или изделие 1 может не быть удлиненным и/или цилиндрическим.

На фиг. 8 схематично показана система, соответствующая одному из вариантов осуществления изобретения. Система 200 содержит устройство 100 по фиг. 1 и изделие 104 по фиг. 7. Для краткости устройство 100 и изделие 104 не будут снова подробно описываться.

При использовании изделие 104 располагается в зоне нагревания устройства. Как описано выше, внутренняя стенка 110 может быть нагрета благодаря проникновению переменного магнитного поля с целью нагревания зоны нагревания. Изделие в зоне нагревания, в свою очередь, будет нагрето, высвобождая один или несколько испаренных компонентов курительного материала.

При использовании воздух втягивается в изделие 104 через дальний его конец изделия 104 и через входное отверстие, благодаря которому внутреннее пространство устройства 100 сообщается с пространством, находящимся снаружи устройства 100. Воздух может пройти через курительный материал 132 и подхватить испаренные компоненты, высвобожденные из этого материала 132, и далее испаренные компоненты, обычно в форме пара или аэрозоля, могут быть втянуты через сборный фильтр изделия 104 с целью употребления пользователем.

В одном варианте осуществления изобретения, когда изделие 104 расположено в зоне нагревания, курительный материал 132 изделия 104 находится в поверхностном и тепловом контакте с внутренней стенкой 110, следовательно, внутренняя стенка 110 при использовании может быть нагрета с целью непосредственного нагревания курительного материала 132. В других вариантах осуществления изобретения нагревающий материал внутренней стенки 110 может быть огражден от поверхностного контакта с курительным материалом 132, но указанный нагревающий материал по-прежнему находится в тепловом взаимодействии с этим курительным материалом 132.

В других вариантах осуществления изобретения, как описано выше со ссылкой на фиг. 4 и 5, внутренняя стенка 110 прилегает к нагревающему элементу, который содержит нагревающий материал, способный нагреваться под действием переменного магнитного поля. В таких вариантах нагревающий элемент 142 находится в тепловом (и, предпочтительно, в поверхностном) контакте с курительным материалом 132 изделия 104, чтобы при использовании нагревать этот курительный материал 132.

На фиг. 13 схематично показан другой пример выполнения теплоизолятора для использования в устройстве, соответствующем изобретению. В этом варианте осуществления изобретения теплоизолятор 102 совпадает с теплоизолятором 102 по фиг. 4 за исключением того, что нагревающий элемент 142 соединен с внутренней стенкой 110 с помощью одного или нескольких деформируемых креплений 152. На фиг. 13 показано четыре деформируемых крепления 152, но в других вариантах осуществления изобретения их может быть больше или меньше. В некоторых примерах деформируемые крепления 152 обеспечивают соединение внутренней стенки 110 с нагревающим элементом 142 при одновременном предоставлении возможности ограниченного относительного перемещения внутренней стенки 110 и нагревающего элемента 142. При нагревании внутренняя стенка 110 и нагревающий элемент 142 могут расширяться в различной степени. Наличие возможности некоторого относительного перемещения внутренней стенки 110 и нагревающего элемента 142 из-за разных их коэффициентов теплового расширения позволяет уменьшить или исключить напряжения во внутренней стенке 110 и нагревающем элементе 142. Это может быть особенно целесообразным в случае, когда внутренняя стенка 110 является негибкой или менее гибкой по сравнению с нагревающим элементом 142 внутренней стенки, например, когда внутренняя стенка выполнена из стекла или керамики или содержит стекло или керамику. В некоторых случаях деформируемые крепления могут быть выполнены, например, из термостойкого силикона.

Длина объема курительного материала 132 может примерно совпадать с длиной внутренней стенки 110, что способствует более эффективному нагреванию объема курительного материала 132 при использовании. В других вариантах осуществления изобретения длина объема курительного материала 132 может быть меньше или больше длины внутренней стенки 110.

В одном варианте осуществления изобретения внутренняя стенка 110 непроницаема для воздуха или испаренного материала и по существу не содержит разрывов.

На фиг. 9 показана блок-схема способа нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

Способ 300 включает в себя следующие этапы: на этапе 302 берут устройство, которое соответствует одному из вариантов осуществления изобретения, например, устройство 100 по фиг. 1; на этапе 304 располагают изделие, содержащее курительный материал, такое как изделие 104, показанное на фиг. 7, в зоне нагревания устройства; и на этапе 306 обеспечивают проникновение переменного магнитного поля в нагревающий материал устройства с целью нагревания зоны нагревания и курительного материала изделия.

В каждом из описанных выше вариантов осуществления изобретения нагревающий материал является сталью. Тем не менее, в других вариантах осуществления изобретения нагревающий материал может содержать один или несколько следующих материалов: электропроводящий материал, магнитный материал и магнитный электропроводящий материал. В некоторых вариантах осуществления изобретения нагревающий материал может содержать металл или сплав металла. В некоторых вариантах осуществления изобретения нагревающий материал может содержать один или несколько следующих материалов: алюминий, золото, железо, никель, кобальт, электропроводящий углерод, графит, простая углеродистая сталь, нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, медь и бронза. В других вариантах осуществления изобретения может быть использован другой нагревающий материал (материалы). Было обнаружено, что, когда в качестве нагревающего материала используют магнитный электропроводящий материал, при использовании может быть улучшено магнитное взаимодействие магнитного электропроводящего материала и электромагнита устройства. Помимо возможного нагревания благодаря магнитному гистерезису, указанное может привести к большему или повышенному джоулевому нагреванию нагревающего материала и, следовательно, большему или повышенному нагреванию курительного материала.

Нагревающий материал может иметь глубину проникновения поля, являющейся внешней зоной, в которой протекает большая часть индуцированного электрического тока и/или происходит индуцированная переориентация магнитных диполей. При сравнительно малой глубине большая часть нагревающего материала может быть нагрета при заданном переменном магнитном поле по сравнению с нагревающим материалом со сравнительно большой глубиной или толщиной по сравнению с другими размерами нагревающего материала. Таким образом, достигается более эффективное использование материала и, в свою очередь, уменьшаются затраты.

В некоторых вариантах осуществления изобретения первый участок внутренней стенки 110 может быть выполнен из первого материала, а второй участок внутренней стенки 110 может быть выполнен из второго материала, отличного от первого. Первый материал может быть нагревающим материалом, который может быть нагрет благодаря проникновению переменного магнитного поля. Примеры таких нагревающих материалов приведены выше. Второй материал может быть или не быть нагревающим материалом, который может быть нагрет благодаря проникновению переменного магнитного поля, но этот второй материал должен быть теплопроводным. Первый участок внутренней стенки 110 может быть расположен по направлению к ближнему или мундштучному концу устройства 100 так, что когда переменное магнитное поле воздействует на внутреннюю стенку 110, первый участок нагревается и, следовательно, он сначала нагревает часть объема курительного материала 132, которая расположена по направлению к ближнему или мундштучному концу объема этого курительного материала 132. Затем посредством теплопередачи нагревается второй участок внутренней стенки 100, что, в свою очередь, нагревает часть объема курительного материала 132, которая расположена по направлению к дальнему концу объема этого курительного материала 132.

В некоторых вариантах осуществления изобретения курительный материал не является жидкостью, а устройство выполнено с возможностью нагревания этого не жидкого курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента такого курительного материала. В других вариантах осуществления изобретения может быть справедливо обратное. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство выполнено с возможностью нагревания жидкого курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента такого материала, который далее проходит через курительный материал, который не является жидким.

В каждом из описанных выше вариантов осуществления изобретения изделие 104 является одноразовым. При исчерпании всего или по существу всего испаряемого компонента (компонентов) курительного материала 132 в изделии 104 пользователь может извлечь изделие 104 из устройства 100 и избавиться от него. В дальнейшем пользователь может повторно использовать устройство 100 с другим аналогичным изделием 104.

В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 100 продается, выдается или другим образом предоставляется отдельно от изделий 104, с которыми может быть использовано это устройство 100. Тем не менее, в некоторых случаях устройство 100 и одно или несколько изделий 104 могут быть предоставлены совместно как система 200, например, в виде набора, возможно, с дополнительными компонентами, такими как принадлежности для чистки.

Описанные выше преимущества и особенности различных вариантов осуществления настоящего изобретения не являются исчерпывающим и/или единственно возможными. Они показаны только для помощи в понимании и изучении изобретения. Следует понимать, что описанные преимущества изобретения, варианты его осуществления, примеры, функции, особенности конструкции и/или другие аспекты изобретения не ограничивают его объем, который определен формулой изобретения, и что могут использоваться другие варианты осуществления изобретения без выхода за границы его объема, и/или могут быть предложены различные модификации. Различные варианты осуществления изобретения могут содержать, состоять или по существу состоять из различных комбинаций описанных элементов, компонентов, особенностей, частей, этапов способа и т.д.

Claims (24)

1. Устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, содержащее теплоизолятор, включающий в себя внутреннюю стенку, которая по меньшей мере частично ограничивает зону нагревания для расположения по меньшей мере участка изделия, содержащего курительный материал, и которая содержит нагревающий материал, способный нагреваться при проникновении в него переменного магнитного поля с целью нагревания зоны нагревания, внешнюю стенку и изолирующую область, которая ограничена внутренней и внешней стенками, при этом изолирующая область разрежена до более низкого давления по сравнению с внешним относительно указанной области пространством, и генератор магнитного поля, выполненный с возможностью выработки переменного магнитного поля, проникающего во внутреннюю стенку с целью ее нагревания при использовании.

2. Устройство по п. 1, в котором внешняя стенка выполнена магнитно непроницаемой и/или электрически непроводящей.

3. Устройство по любому из п. 1 или 2, в котором внешняя стенка содержит стекло или керамику.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором генератор магнитного поля содержит катушку, которая окружает по меньшей мере часть внешней стенки.

5. Устройство по п. 4, в котором катушка содержит винтовую катушку.

6. Устройство по любому из пп. 4, 5, в котором катушка содержит литцендрат.

7. Устройство по любому из пп. 4-6, в котором катушка содержит первую часть для нагревания первой секции внутренней стенки и вторую часть для нагревания второй секции внутренней стенки, при этом первая и вторая части выполнены с возможностью независимого управления ими.

8. Устройство по любому из пп. 4-7, содержащее вторую катушку, которая окружает по меньшей мере часть внешней стенки, при этом катушка и вторая катушка выполнены с возможностью независимого управления ими.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, содержащее кольца припоя, расположенные в месте соединения внутренней стенки с внешней стенкой для уплотнения изолирующей области.

10. Устройство по любому из пп. 1-9, в котором внешняя стенка только частично проходит по длине внутренней стенки.

11. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором внутренняя стенка является цилиндрической трубкой.

12. Устройство по любому из пп. 1-11, содержащее магнитную экранирующую оболочку, окружающую генератор магнитного поля.

13. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором нагревающий материал содержит один или несколько материалов, выбранных из следующих: электропроводящий материал, магнитный материал и магнитный электропроводящий материал.

14. Устройство по любому из пп. 1-13, в котором нагревающий материал содержит металл или сплав металла.

15. Устройство по любому из пп. 1-14, в котором нагревающий материал содержит один или несколько следующих материалов: алюминий, золото, железо, никель, кобальт, электропроводящий углерод, графит, простая углеродистая сталь, нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, медь и бронза.

16. Устройство по любому из пп. 1-15, в котором первая секция внутренней стенки выполнена из первого материала, а вторая секция внутренней стенки выполнена из второго материала, отличного от первого.

17. Устройство по любому из пп. 1-16, выполненное с возможностью нагревания нежидкого курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала без сжигания этого материала.

18. Устройство по любому из пп. 1-17, в котором внутренняя стенка соединена с внешней стенкой в первой позиции на внутренней стенке и во второй позиции на внутренней стенке, при этом внутренняя стенка содержит по меньшей мере один деформируемый элемент между первой и второй позициями, выполненный с возможностью деформации для компенсации теплового расширения секции внутренней стенки между первой и второй позициями при нагревании нагревающего материала.

19. Устройство по любому из пп. 1-18, в котором нагревающий материал содержит металлизированный слой на внутренней стенке.

20. Устройство по п. 19, в котором внутренняя стенка содержит опорную часть из магнитно непроницаемого и/или электрически непроводящего материала, а металлизированный слой расположен между опорной частью и изолирующей областью.

21. Устройство по п. 19, в котором внутренняя стенка содержит опорную часть из магнитно непроницаемого и/или электрически непроводящего материала, а опорная часть расположена между металлизированным слоем и изолирующей областью.

22. Система для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, содержащая устройство по любому из пп. 1-21 и изделие, содержащее курительный материал и выполненное с возможностью по меньшей мере частичного расположения в зоне нагревания указанного устройства.

23. Способ нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, включающий в себя этапы, на которых берут устройство по любому из пп. 1-21, располагают по меньшей мере часть изделия, содержaщее курительный материал в зоне нагревания устройства, и обеспечивают проникновение изменяющегося магнитного поля в нагревающий материал устройства с целью нагревания зоны нагревания и курительного материала.

24. Теплоизолятор для использования в устройстве для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, содержащий внутреннюю стенку, содержащую нагревающий материал, способный нагреваться при проникновении в него переменного магнитного поля, внешнюю стенку, выполненную магнитно непроницаемой и/или электрически непроводящей, и изолирующую область, ограниченную внутренней и внешней стенками, при этом изолирующая область разрежена до более низкого давления по сравнению с внешним для нее пространством.

Images