RU2776252C9 - Apparatus for heating the smoking material (variants) - Google Patents
Apparatus for heating the smoking material (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2776252C9 RU2776252C9 RU2021112978A RU2021112978A RU2776252C9 RU 2776252 C9 RU2776252 C9 RU 2776252C9 RU 2021112978 A RU2021112978 A RU 2021112978A RU 2021112978 A RU2021112978 A RU 2021112978A RU 2776252 C9 RU2776252 C9 RU 2776252C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- smoking material
- heater
- heating
- cartridge
- heat
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 266
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 265
- 230000000391 smoking Effects 0.000 title claims abstract description 161
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 42
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 claims description 22
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 claims description 22
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 22
- SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N Nicotine Chemical compound CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N 0.000 claims description 16
- 229960002715 Nicotine Drugs 0.000 claims description 16
- 229930015196 nicotine Natural products 0.000 claims description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 claims description 11
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 claims description 11
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 6
- 230000001007 puffing Effects 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 14
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 4
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000006245 Dichrostachys cinerea Species 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N Silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N TiO Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019568 aromas Nutrition 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 235000019506 cigar Nutrition 0.000 description 1
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000036633 rest Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001929 titanium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000011364 vaporized material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к нагреванию курительного материала и соответствующим устройствам, способам и системам.The invention relates to the heating of smoking material and related devices, methods and systems.
Уровень техникиState of the art
В курительных изделиях, например, сигаретах и сигарах в процессе использования сжигают табак для создания табачного дыма. Предпринимались попытки создания альтернативы этим курительным изделиям в виде продуктов, высвобождающих соединения без создания табачного дыма. Примерами таких продуктов могут служить так называемые продукты, нагреваемые без горения, которые высвобождают соединения, не сжигая, а нагревая табак.Smoking products such as cigarettes and cigars burn tobacco during use to create tobacco smoke. Attempts have been made to provide alternatives to these smoking articles in the form of products that release compounds without generating tobacco smoke. Examples of such products are so-called non-burning heated products, which release compounds by heating the tobacco rather than burning it.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В настоящем изобретении предлагается устройство, включающее: камеру нагрева курительного материала; и курительный материал, размещенный в картридже, содержащем трубку курительного материала, введенную внутрь камеры нагрева курительного материала, причем трубка курительного материала размещена вокруг нагревателя курительного материала, так что курительный материал расположен снаружи продольной наружной поверхности нагревателя. Нагреватель курительного материала содержит несколько соосных зон нагрева, образующих по существу вытянутую конструкцию (компоновку) вдоль продольной оси нагревателя курительного материала и примыкающих к курительному материалу, а длина картриджа примерно равна длине нагревателя, так что нагреватель может нагревать картридж по всей его длине.The present invention proposes a device, including: a chamber for heating smoking material; and smokable material housed in a cartridge comprising a smokable material tube inserted inside the smokable material heating chamber, the smokable material tube being disposed around the smokable material heater such that the smokable material is located outside the longitudinal outer surface of the heater. The smoking material heater contains several coaxial heating zones forming a substantially elongated structure (layout) along the longitudinal axis of the smoking material heater and adjacent to the smoking material, and the length of the cartridge is approximately equal to the length of the heater, so that the heater can heat the cartridge along its entire length.
В различных вариантах осуществления устройство может дополнительно содержать микроконтроллер, выполненный с возможностью управления активизацией нагревателя для нагревания курительного материала и связанный с датчиком затяжки с возможностью получения сигналов.In various embodiments, the device may further comprise a microcontroller configured to control the activation of the heater to heat the smokable material and coupled to the puff sensor in order to receive signals.
Зоны нагрева предпочтительно выполнены с возможностью независимой работы друг от друга, так что разные зоны могут быть активизированы в разное время для нагревания курительного материала.The heating zones are preferably configured to operate independently of each other so that different zones can be activated at different times to heat the smokable material.
Между соседними зонами нагрева может находиться тепловая изоляция.There may be thermal insulation between adjacent heating zones.
Зоны нагрева содержат сплошные диски и/или полые кольца.The heating zones comprise solid discs and/or hollow rings.
Устройство включает корпус устройства, имеющий отверстие, через которое картридж может быть вставлен в камеру нагрева, причем картридж может быть вдвинут в отверстие и протолкнут непосредственно в камеру нагрева, и диаметр корпуса предпочтительно составляет примерно от 9 до 18 мм. Устройство содержит источник энергии, причем корпус содержит приблизительно цилиндрическую трубку с источником энергии, расположенным со стороны ее первого конца, а курительный материал, нагреватель и камера нагрева расположены со стороны ее противоположного, второго конца. Устройство содержит впускные отверстия для воздуха, которые позволяют втягивать наружный воздух в корпус и через нагретый курительный материал во время затяжки.The device includes a device body having an opening through which the cartridge can be inserted into the heating chamber, wherein the cartridge can be pushed into the opening and pushed directly into the heating chamber, and the body diameter is preferably about 9 to 18 mm. The device contains an energy source, wherein the body contains an approximately cylindrical tube with an energy source located on the side of its first end, and smoking material, a heater and a heating chamber are located on the side of its opposite, second end. The device contains air inlets that allow outside air to be drawn into the body and through the heated smoking material during puffing.
Устройство может иметь мундштук, через который пользователь устройства может вдыхать испаренные компоненты курительного материала при использовании устройства.The device may have a mouthpiece through which the user of the device may inhale the vaporized components of the smoking material while using the device.
В одном из вариантов нагреватель курительного материала выполнен с возможностью нагревания первой области курительного материала до первой температуры, достаточной для испарения компонента курительного материала, и одновременного нагревания второй области курительного материала до температуры более низкой, чем упомянутая первая температура испарения, но достаточной для предотвращения конденсации испаренного компонента курительного материала.In one embodiment, the smokable material heater is configured to heat the first area of the smokable material to a first temperature sufficient to vaporize the component of the smokable material, and simultaneously heat the second area of the smokable material to a temperature lower than said first vaporization temperature, but sufficient to prevent condensation of the vaporized material. smoking material component.
Температура испарения предпочтительно составляет 100°С или выше, такая как 120°С или выше, в частности от 150°С до 250°С. Упомянутая более низкая температура менее 120°С или менее 100°С.The evaporation temperature is preferably 100°C or higher, such as 120°C or higher, in particular 150°C to 250°C. Said lower temperature is less than 120°C or less than 100°C.
Курительный материал включает один или более материал из: табак, производные табака, разрыхленный табак, восстановленный табак или заменители табака.The smoking material includes one or more of: tobacco, tobacco derivatives, loosened tobacco, reconstituted tobacco, or tobacco substitutes.
Нагреватель может быть выполнен с возможностью нагревания курительного материала для испарения ароматических соединений и никотина в курительном материале без горения курительного материала.The heater may be configured to heat the smokable material to vaporize the flavor compounds and nicotine in the smokable material without burning the smokable material.
Также в настоящем изобретении предлагается устройство, включающее: нагреватель курительного материала; камеру нагрева курительного материала, выполненную с возможностью размещения в ней курительного материала, так что он может быть нагрет в ней; и курительный материал, причем курительный материал размещен в картридже, введенном в камеру нагрева, а картридж содержит трубку курительного материала, размещенную вокруг нагревателя так, что внутренняя поверхность трубки курительного материала обращена к продольной поверхности нагревателя, и при этом нагреватель курительного материала содержит несколько соосных зон нагрева, образующих по существу вытянутую конструкцию вдоль продольной оси нагревателя курительного материала и примыкающих к курительному материалу, и зоны нагрева содержат сплошные диски, а длина картриджа примерно равна длине нагревателя, так что нагреватель может нагревать картридж по всей его длине.The present invention also provides an apparatus including: a smoking material heater; a smokable material heating chamber configured to receive the smokable material therein so that it can be heated therein; and a smokable material, wherein the smokable material is placed in a cartridge introduced into the heating chamber, and the cartridge contains a smokable material tube placed around the heater so that the inner surface of the smokable material tube faces the longitudinal surface of the heater, and the smoking material heater comprises several coaxial zones heating, forming a substantially elongated structure along the longitudinal axis of the smokable material heater and adjacent to the smokable material, and heating zones contain solid disks, and the length of the cartridge is approximately equal to the length of the heater, so that the heater can heat the cartridge along its entire length.
Ниже будут также описаны некоторые особенности, в отношении к соответствующим устройствам и способам.Some features will also be described below in relation to respective devices and methods.
Устройство может быть выполнено с возможностью управления температурой первой области курительного материала независимо от температуры второй области курительного материала.The device may be configured to control the temperature of the first area of the smokable material independently of the temperature of the second area of the smokable material.
Как было отмечено выше, нагреватель может включать первую зону нагрева, приспособленную для нагревания первой области курительного материала, и вторую зону нагрева, приспособленную для одновременного нагревания второй области курительного материала.As noted above, the heater may include a first heating zone adapted to heat the first area of the smokable material and a second heating zone adapted to simultaneously heat the second area of the smokable material.
Несколько зон нагрева могут приводиться в действие отдельно и независимо для одновременного нагревания различных областей курительного материала до разных температур.Several heating zones can be operated separately and independently to simultaneously heat different areas of the smokable material to different temperatures.
Устройство может быть выполнено с возможностью активизации первой зоны нагрева для нагревания первой области курительного материала до температуры испарения и активизации второй зоны нагрева для одновременного нагревания второй области курительного материала до более низкой температуры.The device may be configured to activate the first heating zone to heat the first area of the smokable material to a vaporization temperature and to activate the second heating zone to simultaneously heat the second area of the smokable material to a lower temperature.
Устройство может быть выполнено с возможностью последующей активизации первой зоны нагрева для нагревания первой области курительного материала до более низкой температуры и активизации второй зоны нагрева для одновременного нагревания второй области курительного материала до температуры испарения.The device may be configured to subsequently activate the first heating zone to heat the first region of smoking material to a lower temperature and activate the second heating zone to simultaneously heat the second region of smoking material to a vaporization temperature.
Устройство может быть выполнено с возможностью последующей активизации третьей зоны нагрева для нагревания третьей области курительного материала до температуры испарения и активизации первой и (или) второй зоны (зон) нагрева для нагревания первой и (или) второй областей курительного материала до более низкой температуры.The device can be configured to subsequently activate the third heating zone to heat the third area of the smoking material to the evaporation temperature and activate the first and (or) second heating zone (s) to heat the first and (or) second areas of the smoking material to a lower temperature.
Устройство может быть выполнено с возможностью последовательного нагревания различных областей курительного материала до температуры испарения, при одновременном нагревании областей курительного материала, не нагретых до этой температуры испарения, до более низкой температуры, для предотвращения конденсации испаренных компонентов.The device may be configured to sequentially heat different regions of the smokable material to a vaporization temperature while simultaneously heating regions of the smokable material not heated to that vaporization temperature to a lower temperature to prevent condensation of the vaporized components.
Устройство может иметь камеру нагрева курительного материала, в которую помещен курительный материал во время нагревания.The device may have a smokable material heating chamber in which the smokable material is placed during heating.
Камера нагрева может располагаться рядом (примыкать) с нагревателем.The heating chamber can be located next to (adjacent) to the heater.
Может быть осуществлен соответствующий способ изготовления устройства.An appropriate method for manufacturing the device can be implemented.
Может быть осуществлен способ нагревания курительного материала, при выполнении которого: нагревают первую область курительного материала до температуры испарения для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала для вдыхания; и одновременно нагревают вторую область курительного материала до температуры, более низкой, чем температура испарения, но достаточной для предотвращения конденсации испаренных компонентов курительного материала.A method for heating the smokable material may be carried out, which includes: heating the first region of the smokable material to a vaporization temperature to vaporize at least one component of the smokable material for inhalation; and simultaneously heating the second region of the smokable material to a temperature lower than the vaporization temperature, but sufficient to prevent condensation of the vaporized components of the smokable material.
Далее, для иллюстрации изобретения, приводятся варианты его выполнения со ссылками на приложенные чертежи, на которых:Further, to illustrate the invention, embodiments of its implementation are given with reference to the attached drawings, in which:
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
на фиг. 1 представлен в перспективе с частичным вырезом вид устройства, выполненного с возможностью нагревания курительного материала для высвобождения ароматических соединений и (или) никотина из курительного материала;in fig. 1 is a partially cutaway perspective view of a device configured to heat smoking material to release flavor compounds and/or nicotine from the smoking material;
на фиг. 2 представлено устройство, выполненное с возможностью нагревания курительного материала, в котором нагреватель расположен снаружи камеры нагрева курительного материала так, чтобы направлять тепло в направлении по радиусу внутрь для нагревания там курительного материала;in fig. 2 shows a device capable of heating smoking material, in which the heater is located outside the smoking material heating chamber so as to direct heat in a radially inward direction to heat the smoking material therein;
на фиг. 3 представлен в перспективе с частичным вырезом вид устройства, выполненного с возможностью нагревания курительного материала, в котором курительный материал помещен вокруг удлиненного керамического нагревателя, разделенного на радиальные нагревательные секции;in fig. 3 is a partially cut away perspective view of an apparatus capable of heating a smokable material in which the smokable material is placed around an elongate ceramic heater divided into radial heating sections;
на фиг. 4 представлено в разобранном виде устройство, выполненное с возможностью нагревания курительного материала, в котором курительный материал размещен вокруг удлиненного керамического нагревателя, разделенного на радиальные нагревательные секции;in fig. 4 is an exploded view of a device capable of heating a smokable material, in which the smokable material is placed around an elongated ceramic heater divided into radial heating sections;
на фиг. 5 представлен в перспективе с частичным разрезом вид устройства, выполненного с возможностью нагревания курительного материала, в котором курительный материал размещен вокруг удлиненного инфракрасного нагревателя;in fig. 5 is a partial sectional perspective view of an apparatus capable of heating a smokable material in which the smokable material is placed around an elongated infrared heater;
на фиг. 6 представлено в разобранном виде устройство, выполненное с возможностью нагревания курительного материала, в котором курительный материал размещен вокруг удлиненного инфракрасного нагревателя;in fig. 6 is an exploded view of a device capable of heating a smokable material in which the smokable material is placed around an elongated infrared heater;
на фиг. 7 схематически показана часть устройства, выполненного с возможностью нагревания курительного материала, в котором курительный материал размещен вокруг нескольких продольных удлиненных нагревательных секций, расположенных с интервалом вокруг центральной продольной оси;in fig. 7 schematically shows a portion of an apparatus capable of heating smoking material, wherein the smoking material is arranged around a plurality of longitudinal elongated heating sections spaced about a central longitudinal axis;
на фиг. 8 представлен в перспективе вид части устройства, выполненного с возможностью нагревания курительного материала, в котором области курительного материала располагаются между парами вертикально расположенных нагревательных пластин;in fig. 8 is a perspective view of part of an apparatus capable of heating smokable material, in which areas of smokable material are located between pairs of vertically disposed heating plates;
на фиг. 9 представлено в перспективе устройство, показанное на фиг. 8, с дополнительно показанным внешним корпусом;in fig. 9 is a perspective view of the device shown in FIG. 8 with the outer casing further shown;
на фиг. 10 представлена в разобранном виде часть устройства, выполненного с возможностью нагревания курительного материала, в котором области курительного материала располагаются между парами вертикально расположенных нагревательных пластин;in fig. 10 is an exploded view of a portion of an apparatus capable of heating smokable material, in which areas of smokable material are located between pairs of vertically disposed heating plates;
на фиг. 11 представлена блок-схема способа активизации зон нагрева и открывания и закрывания клапанов камеры нагрева во время затяжки;in fig. 11 is a flow diagram of a method for activating the heating zones and opening and closing the heating chamber valves during a puff;
на фиг. 12 схематически показан газовый поток через устройство, выполненное с возможностью нагревания курительного материала;in fig. 12 schematically shows the gas flow through a device capable of heating smoking material;
на фиг. 13 графически иллюстрируется зависимость нагрева, которая может быть использована для нагревания курительного материала с использованием нагревателя;in fig. 13 is a graphical illustration of a heat curve that can be used to heat smoking material using a heater;
на фиг. 14 схематически представлен вид сечения секции вакуумной изоляции, выполненной с возможностью изолирования нагретого курительного материала от потерь тепла;in fig. 14 is a schematic sectional view of a vacuum insulation section configured to isolate heated smoking material from heat loss;
на фиг. 15 схематически представлен другой вид сечения секции вакуумной изоляции, выполненной с возможностью изолирования нагретого курительного материала от потерь тепла;in fig. 15 is a schematic view of another sectional view of a vacuum insulation section configured to isolate heated smoking material from heat loss;
на фиг. 16 схематически представлен вид сечения теплового мостика с низкой теплопроводностью, создающего непрямой путь от высокотемпературной изолирующей стенки к низкотемпературной изолирующей стенке;in fig. 16 is a schematic sectional view of a low thermal conductivity thermal bridge providing an indirect path from a high temperature insulating wall to a low temperature insulating wall;
на фиг. 17 схематически представлен вид сечения тепловой защиты и теплопрозрачного окна, которое может передвигаться относительно массива курительного материала для выборочной передачи через окно тепловой энергии в различные секции курительного материала; иin fig. 17 is a schematic cross-sectional view of a thermal shield and a thermally transparent window that is movable relative to an array of smokable material to selectively transfer heat energy through the window to different sections of the smokable material; and
на фиг. 18 схематически представлен вид сечения части устройства, выполненного с возможностью нагревания курительного материала, в котором камера нагрева может герметично закрываться запорными клапанами.in fig. 18 is a schematic cross-sectional view of a portion of a device capable of heating smoking material, in which the heating chamber can be hermetically sealed with check valves.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
В данном описании, термин 'курительный материал' включает любой материал, высвобождающий летучие компоненты при нагревании, и любой содержащий табак материал, и может, например, включать один или более материал из группы, в которую входят табак, производные табака, разрыхленный табак, восстановленный табак или заменители табака.As used herein, the term 'smoking material' includes any material that releases volatile components when heated and any tobacco-containing material, and may, for example, include one or more of the group consisting of tobacco, tobacco derivatives, loose tobacco, reconstituted tobacco or tobacco substitutes.
Устройство 1 для нагревания курительного материала включает источник 2 энергии, нагреватель 3 и камеру 4 нагрева. Источник 2 энергии может содержать батарею, например Li-ионную батарею, никелевую батарею, щелочную батарею и (или) др., и электрически соединен с нагревателем 3 для подачи на нагреватель 3 электрической энергии, когда это требуется. Камера 4 нагрева выполнена с возможностью помещения в нее курительного материала 5 так, чтобы курительный материал 5 мог быть нагрет в камере 4 нагрева. Например, камера 4 нагрева может быть расположена, примыкая к нагревателю 3 так, что тепловая энергия от нагревателя 3 нагревает находящийся в ней курительный материал 5 для испарения ароматических соединений и никотина в курительном материале 5 без горения курительного материала 5. Для того чтобы дать возможность пользователю устройства 1 вдыхать испарившиеся компоненты при использовании устройства 1, имеется мундштук 6. Курительный материал 5 может представлять собой табачную смесь.The device 1 for heating smoking material includes an
Нагреватель 3 может представлять собой по существу цилиндрический удлиненный нагреватель 3, а камера 4 нагрева может быть расположена либо снаружи продольной наружной поверхности нагревателя 3, либо внутри нее. Например, как показано на фиг. 1, камера 4 нагрева может быть расположена снаружи вокруг круговой продольной поверхности нагревателя 3. В результате камера 4 нагрева и курительный материал 5 могут образовывать коаксиальные слои вокруг нагревателя 3. В альтернативном варианте, как показано на фиг. 2, камера 4 нагрева может быть расположена внутри продольной поверхности нагревателя 3 так, что камера 4 нагрева образует сердцевину или другую полость внутри нагревающей поверхности. Как будет понятно из приведенного далее рассмотрения, также могут быть использованы и другие формы и конфигурации нагревателя 3 и камеры 4 нагрева.The
Компоненты устройства 1, например, источник 2 энергии и нагреватель 3 могут находиться в корпусе 7. Корпус 7 может представлять собой приблизительно цилиндрическую трубку, в которой источник 2 энергии расположен вблизи ее первого конца 8, а нагреватель 3 и камера 4 нагрева расположены вблизи его противоположного, второго конца 9. Источник 2 энергии и нагреватель 3 вытянуты вдоль продольной оси корпуса 7. Например, как показано на фиг. 1 и 2, источник 2 энергии и нагреватель 3 могут быть расположены вдоль центральной продольной оси корпуса 7 по существу встык так, что торцевая поверхность источника 2 энергии по существу упирается в торцевую поверхность нагревателя 3. Между источником 2 энергии и нагревателем 3 может быть расположена теплоизоляция для предотвращения прямой передачи тепла от одного к другому.The components of the device 1, for example, the
Длина корпуса 7 может составлять примерно 130 мм, длина источника энергии может составлять примерно 59 мм и длина нагревателя 3 и зоны (камеры?) 4 нагрева может составлять примерно 50 мм. Диаметр корпуса 7 может составлять примерно от 9 до 18 мм. Например, диаметр первого конца 8 корпуса может составлять от 15 до 18 мм, в то время как диаметр мундштука 6 на втором конце 9 корпуса может быть от 9 до 15 мм. Диаметр нагревателя 3 может составлять примерно от 2,0 до 13,0 мм, в зависимости от конструкции нагревателя. Например, нагреватель 3, расположенный снаружи камеры 4 нагрева, как это, например, показано на фиг. 2, может иметь диаметр примерно от 9,0 до 13,0 мм, в то время как диаметр нагревателя 3, расположенного внутри камеры 4 нагрева, например, как показано на фиг. 1, может составлять примерно от 2,0 до 4,5 мм, например, примерно от 4,0 до 4,5 мм, либо примерно от 2,0 до 3,0 мм. В альтернативных случаях могут быть использованы нагреватели с диаметрами за пределами этих интервалов. Диаметр камеры 4 нагрева может составлять примерно от 5,0 до 10,0 мм. Например, камера 4 нагрева, расположенная снаружи нагревателя 3, например, как показано на фиг. 1, может иметь наружный диаметр примерно 10,0 мм по ее обращенной наружу поверхности, в то время как камера 4 нагрева, расположенная внутри нагревателя 3, например, как показано на фиг. 2, может иметь диаметр примерно от 5,0 до 8,0 мм, например, примерно от 3,0 до 6,0 мм. Диаметр источника 2 энергии может составлять примерно от 14,0 до 15,0 мм, например, 14,6 мм, хотя с равным успехом могут использоваться источники 2 энергии с другими диаметрами.The length of the
Мундштук 6 может быть расположен на втором конце 9 корпуса 7, вблизи камеры 4 нагрева и курительного материала 5. Корпус 7 приспособлен для его захвата пользователем в процессе пользования устройством 1 таким образом, чтобы пользователь мог вдыхать испарившиеся соединения курительного материала через мундштук 6 устройства 1.The
Нагреватель 3 может представлять собой керамический нагреватель 3, примеры которого показаны на фиг. 1-4. Керамический нагреватель 3 может, например, содержать керамическое основание из окиси алюминия и (или) нитрида кремния, покрытое тонкими металлическими листами и спеченное. В альтернативном варианте, как показано на фиг. 5 и 6, нагреватель 3 может представлять собой инфракрасный (ИК) нагреватель 3, например, галогеновую ИК лампу 3. ИК нагреватель 3 может иметь малую массу и при его использовании можно сократить общую массу устройства 1. Например, масса ИК нагревателя может быть на 20-30% ниже массы керамического нагревателя 3, имеющего такую же мощность нагрева. ИК нагреватель 3 также имеет низкую тепловую инерцию и поэтому способен очень быстро нагревать курительный материал 5 в ответ на управляющее воздействие. ИК нагреватель 3 может быть выполнен с возможностью испускания ИК электромагнитного излучения на длине волны в интервале примерно от 700 нм до 4,5 мкм. В качестве другой альтернативы может быть использование резистивного нагревателя 3, например, проволоки с высоким сопротивлением, намотанной на керамический изолирующий слой, нанесенный на стенку тепловой изоляции 18, рассмотренной ниже.The
Как отмечалось выше и как показано на фиг. 1, нагреватель 3 может быть расположен в центральной области корпуса 7, а камера 4 нагрева и курительный материал 5 могут быть размещены вокруг продольной поверхности нагревателя 3. При таком расположении, тепловая энергия, излучаемая нагревателем 3, может распространяться в радиальном направлении наружу от продольной поверхности нагревателя 3 в камеру 4 нагрева и курительный материал 5. В альтернативном варианте, как показано на фиг. 2, нагреватель может размещаться вблизи наружной поверхности корпуса 7, а камера 4 нагрева и курительный материал 5 могут быть расположены в центральной части корпуса 7, внутренней относительно продольной поверхности нагревателя 3. В такой конструкции, излучаемая нагревателем 3 тепловая энергия распространяется в радиальном направлении внутрь от продольной поверхности нагревателя 3 в камеру 4 нагрева и курительный материал 5.As noted above and as shown in FIG. 1, the
Нагреватель 3 может содержать несколько отдельных зон 10 нагрева, как показано на фиг. 2 и 3. Зоны 10 нагрева могут приводиться в действие независимо друг от друга так, чтобы разные зоны 10 могли быть активизированы в разное время для нагревания курительного материала 5. Расположение зон 10 нагрева в нагревателе 3 может иметь любую геометрию. Однако в приведенных на чертежах примерах, зоны 10 нагрева расположены в нагревателе 3 так, чтобы разные зоны 10 нагрева преимущественно и независимо нагревали разные области курительного материала 5.The
Например, как показано на фиг. 2 и 3, нагреватель 3 может содержать несколько соосных зон 10 нагрева, образующих вытянутую конструкцию. Зоны 10 каждая могут содержать отдельный элемент нагревателя 3. Зоны 10 нагрева могут быть, например, все соосны друг с другом и с продольной осью нагревателя 3, создавая тем самым несколько независимых зон нагрева по длине нагревателя 3. Каждая зона 10 нагрева может содержать нагревательный цилиндр 10, имеющий конечную длину, значительно меньшую длины нагревателя 3 в целом. Цилиндры 10 могут представлять собой сплошные диски, глубина каждого из которых эквивалентна длине упомянутого цилиндра. Соответствующий пример показан на фиг. 3. В альтернативном варианте, цилиндры 10 могут представлять собой полые кольца, как показано на фиг. 2. В этом случае, расположение коаксиальных зон 10 нагрева образует наружную поверхность камеры 4 нагрева и обеспечивает излучение тепла внутрь, преимущественно в направлении центральной продольной оси камеры 4. Зоны 10 нагрева расположены так, что их радиально направленные, или поперечные, поверхности обращены друг к другу по длине нагревателя 3. Поперечные поверхности каждой зоны 10 могут касаться поперечных поверхностей соседних зон 10. В альтернативном варианте, поперечные поверхности каждой зоны 10 могут быть отделены от поперечных поверхностей соседней зоны (зон) 10. Между такими разделенными зонами 10 нагрева может находиться тепловая изоляция 18, как будет более подробно показано ниже. Пример такой конструкции приведен на фиг. 2.For example, as shown in FIG. 2 and 3, the
При этом когда производится активизация конкретной зоны 10 нагрева, она передает тепловую энергию курительному материалу 5, расположенному по радиусу внутри или вокруг зоны 10 нагрева, не нагревая заметно остальной курительный материал 5. Например, как показано на фиг. 3, зона нагрева курительного материала 5 может содержать кольцо курительного материала 5, расположенного вокруг зоны нагрева 10, которая была активизирована. Курительный материал 5 может, таким образом, нагреваться независимыми секциями, например, кольцевыми или сердцевины, при этом каждая секция соответствует курительному материалу 5, расположенному непосредственно внутри или вокруг конкретной зоны 10 нагрева, и имеющему массу и объем значительно меньше, чем у массива курительного материала в целом.However, when a
В другой альтернативной конструкции, показанной на фиг. 7, нагреватель 3 может содержать несколько удлиненных продольно проходящих зон 10 нагрева, расположенных в разных местах вокруг центральной продольной оси нагревателя 3. Хотя на фиг. 7 продольно проходящие зоны 10 нагрева показаны разной длины, эти продольно проходящие зоны 10 нагрева могут иметь в целом одинаковую длину так, что каждая из них проходит по существу по всей длине нагревателя 3. Каждая зона 10 нагрева может содержать, например, индивидуальный ИК нагревательный элемент 10, например, ИК нить 10 накаливания. В варианте выполнения, вдоль центральной продольной оси нагревателя 3 может быть расположен массив теплоизоляционного или теплоотражающего материала с тем, чтобы тепловая энергия, излучаемая каждой зоной 10 нагрева, распространялась преимущественно наружу от нагревателя 3 в камеру 4 нагрева и нагревала курительный материал 5. Расстояние между центральной продольной осью нагревателя 3 и каждой из зон 10 нагрева может быть примерно одинаковым. При желании, зоны 10 нагрева могут быть заключены в трубку, прозрачную для ИК и (или) теплового излучения, либо иной кожух, образующий продольную поверхность нагревателя 3. Положение зон 10 нагрева относительно других зон 10 нагрева внутри трубки может быть зафиксировано.In another alternative design shown in FIG. 7, the
Таким образом, при активизации конкретной зоны 10 нагрева она передает тепловую энергию курительному материалу 5, прилегающему к этой зоне 10 нагрева, не нагревая заметно остальной курительный материал 5. Нагретая секция курительного материала 5 может включать продольную секцию курительного материала 5, расположенную параллельно и непосредственно прилегающую к продольной зоне 10 нагрева. Таким образом, также как и в предыдущем примере, курительный материал 5 может быть нагрет независимыми секциями.Thus, when a
Как будет более подробно описано ниже, каждая зона 10 нагрева может быть активизирована по отдельности и выборочно.As will be described in more detail below, each
Курительный материал 5 может помещаться в картридже 11, который может быть вставлен в камеру 4 нагрева. Например, как показано на фиг. 1, картридж 11 может представлять собой трубку 11 курительного материала, которая может быть вставлена вокруг нагревателя 3 так, что внутренняя поверхность трубки 11 курительного материала обращена к продольной поверхности нагревателя 3. Трубка 11 курительного материала может быть полой. Диаметр полой центральной части трубки 11 может, по существу, быть равен диаметру нагревателя 3 или несколько больше его, поэтому трубка 11 плотно облегает нагреватель 3. В альтернативном варианте, как показано на фиг. 2, картридж 11 может представлять собой по существу сплошной стержень курительного материала 5, который может быть вставлен в камеру 4 нагрева, расположенную внутри нагревателя 3 так, что наружная продольная поверхность стержня 11 обращена к внутренней продольной поверхности нагревателя 3. Длина картриджа 11 может быть примерно равна длине нагревателя 3, поэтому нагреватель 3 может нагревать картридж 11 по всей его длине.The
В другой альтернативной конструкции нагревателя 3 он представляет собой нагреватель спиральной формы. Нагреватель 3 спиральной формы может быть выполнен с возможностью ввинчивания в картридж 11, и может включать прилегающие друг к другу соосные зоны 10 нагрева, действующие по существу так же, как и рассмотренный выше линейный удлиненный нагреватель 3, описанный со ссылкой на фиг. 1 и 3.In another alternative design of the
Кроме того, как показано на фиг. 8, 9 и 10, могут быть использованы нагреватели 3 и курительный материал 5 другой геометрической формы. В частности, нагреватель 3 может включать несколько зон 10 нагрева, простирающихся непосредственно внутрь удлиненной камеры 4 нагрева, которая разделяется на секции зонами 10 нагрева. В процессе использования, зоны 10 нагрева проходят прямо внутрь удлиненного картриджа 11 курительного материала или достаточно плотного массива курительного материала 5. Тем самым, курительный материал 5 в камере 4 нагрева разделен на отдельные секции, отделяемые друг от друга разнесенными зонами 10 нагрева. Нагреватель 3, камера 4 нагрева и курительный материал 5 все вместе могут проходить вдоль центральной продольной оси корпуса 7. Как показано на фиг. 8 и 10, каждая зона 10 нагрева может включать выступ 10, например, вертикально расположенную нагревательную пластину 10, проходящую в массив курительного материала 5. Выступы 10 рассматриваются ниже в связи с нагревательными пластинами 10. Главная плоскость нагревательных пластин 10 может быть по существу перпендикулярна главной продольной оси массива курительного материала 5 и камеры 4 нагрева и (или) корпуса 7. Нагревательные пластины 10 могут быть параллельны друг другу, как это показано на фиг. 8 и 10. Каждая секция курительного материала 5 заключена между главными нагревательными поверхностями пары нагревательных пластин 10, расположенных по обе стороны секции курительного материала, при этом активизация одной или обеих нагревательных пластин 10 вызовет передачу тепловой энергии непосредственно в курительный материал 5. Нагревательные поверхности могут иметь тиснение для увеличения площади поверхности нагревательной пластины 10, соприкасающейся с курительным материалом 5. В варианте выполнения, каждая нагревательная пластина 10 может иметь теплоотражающий слой, разделяющий пластину 10 на две половины вдоль ее главной плоскости. Каждая половина пластины 10 может, таким образом, образовывать отдельную зону 10 нагрева, и может быть независимо активизирована для нагревания только секции курительного материала 5, лежащей непосредственно против половины пластины 10, вместо курительного материала 5 по обеим сторонам пластины 10. Могут быть активизированы соседние пластины 10, либо их обращенные друг к другу части, для нагревания секции курительного материала 5, которая расположена между соседними пластинами, находящимися с противоположных сторон секции курительного материала 5.In addition, as shown in FIG. 8, 9 and 10,
Удлиненный картридж курительного материала, или массив 11, может быть вставлен между камерой 4 нагрева и нагревательными пластинами 10 и извлечен оттуда при удалении секции корпуса 7 на втором конце 9 корпуса, как это было описано выше. Зоны 10 нагрева могут индивидуально и выборочно активизироваться для нагревания, по необходимости, разных секций курительного материала 5.An elongated smokable material cartridge or
Таким образом, когда активизируется конкретная зона 10 нагрева или пара зон 10, происходит передача тепловой энергии курительному материалу 5, непосредственно прилегающему к зоне (-ам) 10 нагрева, без существенного нагрева остальной части курительного материала 5. Нагретая часть курительного материала 5 может представлять собой радиально расположенную секцию курительного материала 5, находящуюся между зонами 10 нагрева, как это показано на фиг. 8-10.Thus, when a
Корпус 7 устройства 1 может иметь отверстие, через которое картридж 11 может быть вставлен в камеру 4 нагрева. Отверстие может, например, представлять собой кольцеобразное отверстие, расположенное на втором конце 9 корпуса так, что картридж 11 может быть вставлен в отверстие и вдвинут непосредственно в камеру 4 нагрева. При использовании устройства 1 для нагревания курительного материала отверстие, предпочтительно, закрыто. В альтернативном варианте, секция корпуса 7 на втором конце 9 может отделяться от устройства 1 так, что курительный материал 5 может быть вставлен в камеру 4 нагрева. В качестве примера можно привести изображение на фиг. 10. Устройство 1 может быть, при желании, снабжено выталкивателем курительного материала, управляемого пользователем, например, внутренним механизмом, выполненным с возможностью сдвигания использованного курительного материала 5 с нагревателя 3 и (или) отодвигания от него. Использованный курительный материал 5 может быть, например, сдвинут назад через отверстие в корпусе 7. Затем, при необходимости, может быть вставлен новый картридж 11.The
Между курительным материалом 5 и наружной поверхностью 19 корпуса 7 может быть расположена тепловая изоляция 18. Тепловая изоляция снижает потери тепла из устройства 1 и повышает, благодаря этому, эффективность нагревания курительного материала 5. Как показано на фиг. 14, в качестве изоляции 18 может использоваться вакуумная изоляция 18. Например, изоляция 18 может содержать слой, ограниченный стенкой, материалом 19 которой может быть, например, металл. Внутренняя область или внутренний слой 20 изоляции 18 может содержать материал с открытыми порами, например, включающий полимеры, аэрогели или иные подходящие материалы, из которых может быть откачан воздух до значительного разрежения. Давление во внутренней области 20 может составлять от 0,1 до 0,001 мбар. Стенка 19 изоляции 18 обладает достаточной прочностью, чтобы противостоять воздействующей на нее силе, обусловленной перепадом давления между внутренним слоем 20 и внешними поверхностями стенки 19, не допуская смятия изоляции 18. Стенка 19 может, например, представлять собой стенку 19 из нержавеющей стали, толщиной примерно 100 мкм. Теплопроводность изоляции 18 может составлять от 0,004 до 0,005 Вт/м⋅К. Коэффициент теплопередачи изоляции 18 может составлять примерно от 1,10 до 1,40 Вт/м2К в температурном диапазоне от 100°С до 250°С, например, от 150°С до 250°С. Газовая проводимость изоляции 18 ничтожна. На внутренние поверхности материала 19 стенки может быть нанесено отражающее покрытие для сведения к минимуму радиационных потерь через изоляцию 18. Покрытие может, например, представлять собой алюминиевое ИК отражающее покрытие толщиной примерно от 0,3 мкм до 1,0 мкм. Вакуум во внутреннем слое 20 означает, что изоляция 18 функционирует даже тогда, когда толщина области внутреннего слоя 20 очень мала. Изолирующие свойства по существу не зависят от толщины. Это способствует уменьшению общей толщины устройства 1.Between the
Как показано на фиг. 14, стенка 19 включает обращенную внутрь секцию 21 и обращенную наружу секцию 22. Обращенная внутрь секция 21 в основном обращена к курительному материалу 5 и камере 4 нагрева. Обращенная наружу секция 22 в основном обращена к наружной поверхности корпуса 7. Во время работы устройства 1, обращенная внутрь секция 21 может быть более теплой благодаря выделяемой нагревателем 3 тепловой энергии, в то время как обращенная наружу секция 22 холоднее благодаря наличию изоляции 18. Обращенная внутрь секция 21 и обращенная наружу секция 22 могут, например, иметь по существу параллельные продольно проходящие стенки 19, длина которых по меньшей мере равна длине нагревателя 3 и камеры 4 нагрева. Внутренняя поверхность обращенной наружу секции 22 стенки, т.е., поверхность, обращенная к слою 20 с вакуумом, может иметь покрытие для поглощения газа в слое 20. Подходящим покрытием может быть пленка окиси титана.As shown in FIG. 14, the
Как показано на фиг. 2, общая длина массива тепловой изоляции 18 может превышать длину камеры 4 нагрева и нагревателя с тем, чтобы еще больше снизить потери тепла от устройства 1 в атмосферу снаружи корпуса 7. Например, длина тепловой изоляции 18 может составлять примерно от 70 до 80 мм.As shown in FIG. 2, the total length of the
Как показано на схематических изображениях на фиг. 14 и 15, обращенная внутрь секция 21 стенки может соединяться с обращенной наружу секцией 22 стенки на краях изоляции 18 посредством теплового мостика 23, что обеспечит полный охват и изоляцию слоя 20 с вакуумом. Тепловой мостик 23 может представлять собой стенку 19, выполненную из того же материала, что и обращенные внутрь и наружу секции 21, 22. Подходящим материалом является нержавеющая сталь, как это было показано выше. Теплопроводность теплового мостика 23 выше теплопроводности изолирующего слоя 20, и поэтому через него, по сравнению со слоем 20, может происходить нежелательный отток тепла из устройства 1, вследствие чего происходит снижение эффективности нагревания курительного материала 5.As shown in the schematic drawings in FIG. 14 and 15, the inward-facing
Для снижения потерь тепла через тепловой мостик 23, он может быть выполнен протяженным для увеличения его сопротивления тепловому потоку от обращенной внутрь секции 21 к обращенной наружу секции 22. Это схематически иллюстрируется фиг. 16. Например, тепловой мостик 23 может проходить по непрямому пути между обращенной внутрь секцией 21 стенки 19 и обращенной наружу секцией 22 стенки 19. Тепловой мостик 23 находится в продольной части устройства 1, где отсутствует нагреватель 3 и камера 4 нагрева. Это означает, что тепловой мостик 23 постепенно переходит от обращенной внутрь секции 21 к обращенной наружу секции 22 по непрямому пути при постепенном уменьшении внутреннего слоя 20 до нуля в точке вдоль корпуса 7, где нагреватель 3, камера 4 нагрева и курительный материал 5 уже отсутствуют, благодаря чему еще больше ограничивается отток тепла из устройства 1.To reduce heat loss through
Как показано выше со ссылкой на фиг. 2, нагреватель 3 может быть интегрирован с тепловой изоляцией 18. Например, тепловая изоляция 18 может представлять собой в целом вытянутый полый корпус, например, цилиндрическую трубку изоляции 18, которая расположена коаксиально вокруг камеры 4 нагрева, и в которую интегрированы зоны 10 нагрева. Тепловая изоляция 18 может включать слой с углублениями в обращенной внутрь поверхности 21. Зоны 10 нагрева помещены в эти углубления так, что зоны 10 нагрева обращены в сторону курительного материала 5 в камере 4 нагрева. Поверхности зон 10 нагрева, обращенные к камере 4 нагрева, могут быть расположены заподлицо с внутренней поверхностью 21 тепловой изоляции 18 в областях изоляции 18 без углублений.As shown above with reference to FIG. 2, the
Интегрирование нагревателя 3 в тепловую изоляцию 18 означает, что зоны 10 нагрева по существу окружены изоляцией 18 со всех сторон зон 10 нагрева, кроме тех, которые обращены внутрь к камере 4 нагрева курительного материала. Благодаря этому, тепло, излучаемое нагревателем 3, концентрируется в курительном материале 5 и не рассеивается в другие части устройства 1 или атмосферу снаружи корпуса 7.Integrating the
Интегрирование нагревателя 3 с тепловой изоляцией 18 также снижает суммарную толщину комбинации нагревателя 3 и тепловой изоляции 18, по сравнению с установкой отдельного нагревателя внутри слоя тепловой изоляции 18. Благодаря этому может быть уменьшен диаметр устройства 1, в частности диаметр корпуса 7, и достигнут размер обычного малогабаритного продукта.The integration of the
В альтернативном варианте, снижение толщины за счет интегрирования нагревателя с тепловой изоляцией 18 позволит устанавливать в устройство 1 более широкую камеру 4 нагрева курительного материала, либо ввести дополнительные компоненты, без увеличения общей ширины корпуса 7, по сравнению с устройством с отдельным нагревателем 3, расположенным внутри слоя тепловой изоляции 18.Alternatively, reducing the thickness by integrating the heater with
Преимущество интегрирования нагревателя 3 с изоляцией 18 состоит в том, что размеры и масса комбинации нагревателя 3 и изоляции 18 могут быть уменьшены по сравнению с устройствами, где нагреватель и изоляция не интегрированы. Уменьшение размера нагревателя позволяет соответствующим образом уменьшить диаметр корпуса. Снижение веса нагревателя, в свою очередь, снижает время выхода на рабочий режим и, тем самым, сокращает время прогрева устройства 1.The advantage of integrating
Дополнительно к тепловой изоляции 18, или в качестве альтернативы ей, между поперечными поверхностями зон 10 нагрева может быть установлен теплоотражающий слой. Расположение зон 10 нагрева друг относительно друга может быть таким, что тепловая энергия, излучаемая из каждой зоны 10 нагрева, по существу не нагревает соседние зоны 10 нагрева и, вместо этого, распространяется в камеру 4 нагрева и курительный материал 5. Каждая из зон 10 нагрева может иметь по существу такие же размеры, что и другие зоны 10.In addition to, or alternatively to, the
Устройство 1 может включать контроллер 12, например, микроконтроллер 12, выполненный с возможностью управления работой устройства 1. Контроллер 12 имеет электрическое соединение с другими компонентами устройства 1, например, источником 2 энергии и нагревателем 3, благодаря чему он может управлять их работой, посылая и принимая сигналы. Контроллер 12, в частности, выполнен с возможностью управления активизацией нагревателя 3 для нагревания курительного материала 5. Например, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью активизации нагревателя 3, при этом может выполняться выборочная активизация одной или более зон 10 нагрева, в ответ на затяжку пользователем через мундштук 6 устройства 1. Для этого, контроллер 12 может быть связан с датчиком 13 затяжки посредством подходящего соединителя связи. Датчик 13 затяжки выполнен с возможностью обнаружения факта затяжки через мундштук 6 и, в ответ, отправки контроллеру 12 сигнала, свидетельствующего о затяжке. Может быть использован электронный сигнал. Контроллер 12 может реагировать на сигнал от датчика 13 затяжки активизацией нагревателя 3 и, тем самым, нагревом курительного материала 5. Использование датчика 13 затяжки для активизации нагревателя 3 не является, однако, существенным, и в альтернативном варианте могут использоваться другие средства для создания управляющего воздействия для активизации нагревателя 3, например, управляемый пользователем пусковой элемент. Испарившиеся соединения, высвободившиеся во время нагревания, могут затем вдыхаться пользователем через мундштук 6. Контроллер 12 может быть расположен в любом месте внутри корпуса 7. Например, контроллер может располагаться между источником 2 энергии и нагревателем 3/камерой 4 нагрева, как это показано на фиг. 4.The device 1 may include a
Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью активизации или включения иным способом отдельных зон 10 нагрева в заданном порядке или последовательности. Например, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью активизации зон 10 нагрева последовательно вдоль или вокруг камеры 4 нагрева. Каждая активизация зоны 10 нагрева может выполняться в ответ на обнаружение затяжки датчиком 13 затяжки, либо может быть инициирована иным путем, например, по истечению заранее установленного промежутка времени после активизации предыдущей зоны 10 нагрева (например, активизации первой зоны 10), как будет описано далее.The
Согласно диаграмме на фиг. 11, частный вариант способа нагрева может включать первый шаг S1, при выполнении которого обнаруживается управляющее воздействие, например первая затяжка, за которым следует второй шаг S2, при выполнении которого нагревают первую секцию курительного материала 5 в ответ на управляющее воздействие. На третьем шаге S3 могут открыть герметично закрываемые впускной и выпускной клапаны 24 для прохождения воздуха через камеру 4 нагрева и выхода его из устройства 1 через мундштук 6. На четвертом шаге закрывают клапаны 24. Эти клапаны 24 более подробно описаны ниже со ссылкой на фиг. 2 и 18. На пятом S5, шестом S6, седьмом S7 и восьмом S8 шагах могут нагревать вторую секцию курительного материала 5, например, в ответ на другое управляющее воздействие, например, вторую затяжку, с соответствующим открыванием и закрыванием впускного и выпускного клапанов 24 камеры нагрева. На девятом S9, десятом S10, одиннадцатом S11 и двенадцатом S12 шагах могут нагревать третью секцию курительного материала 5, например, в ответ на другое управляющее воздействие, например, третью затяжку, с соответствующим открыванием и закрыванием впускного и выпускного клапанов 24 камеры нагрева, и так далее. Как было показано выше, в других вариантах могут быть использованы другие средства, нежели датчик 13 затяжки. В альтернативном варианте, могут использоваться иные средства, нежели датчик 13 затяжки. Например, пользователь устройства 1 может активизировать управляющий выключатель в качестве индикации того, что он (она) делает новую затяжку.According to the diagram in FIG. 11, a particular heating method may include a first step S1 in which a control is detected, such as a first puff, followed by a second step S2 in which the first section of
При этом может нагреваться новая секция курительного материала 5 для испарения никотина и ароматических соединений для каждой новой затяжки или в ответ на некоторое количество определенных компонентов, например, никотина и (или) ароматических соединений, высвобожденных из предшествующей нагретой области курительного материала 5. Число зон 10 нагрева и (или) независимо нагреваемых секций курительного материала 5 может соответствовать количеству затяжек, на которое рассчитан картридж 11. В другом варианте, каждая независимо нагреваемая секция курительного материала 5 может нагреваться соответствующей ей зоной (-ами) 10 нагрева при нескольких затяжках, например, двух, трех или четырех затяжках, поэтому новая секция курительного материала 5 нагревается только после того, как было сделано несколько затяжек с нагреванием предыдущей секции курительного материала.This may heat a new section of the
Как было вкратце упомянуто выше, вместо активизации каждой зоны 10 нагрева в ответ на отдельную затяжку, зоны 10 нагрева могут быть активизированы последовательно, одна за другой, например, через заданное время использования. Это может происходить в ответ на исходное управляющее воздействие, единственную, первоначальную затяжку в мундштук 6. Например, зоны 10 нагрева могут быть активизированы через регулярные, заранее установленные интервалы в течение предполагаемого периода затяжек для данного картриджа 11 курительного материала. Заранее установленные интервалы могут соответствовать промежутку времени, необходимому для высвобождения заданного количества определенных компонентов, например, никотина и (или) ароматических соединений от каждой секции курительного материала. Период затяжек может, например, составлять примерно от 60 до 240 секунд. Поэтому, по меньшей мере пятый и девятый шаги S5, S9, показанные на фиг. 11, могут быть не обязательными. Активизация каждой зона 10 нагрева может быть продолжена на заранее заданный период времени, соответствующий продолжительности интервалов, упомянутой выше, или более, как будет описано ниже. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью индикации пользователю, что требуется замена картриджа 11, как только для конкретного картриджа 11 все зоны 10 нагрева были активизированы. Контроллер 12 может, например, активизировать световую индикацию на внешней поверхности корпуса 7.As briefly mentioned above, instead of activating each
Следует иметь в виду, что активизация отдельных зон 10 нагрева, вместо активизации всего нагревателя 3, означает уменьшение количества энергии, необходимой для нагревания курительного материала 5, по сравнению с тем, что потребовалось бы для полной активизации нагревателя 3 в течение всего периода затяжек картриджа 11. Поэтому также снижается и максимальная требуемая выходная мощность источника 2 энергии. Это означает, что устанавливаемый в устройство 1 источник энергии 2 может быть меньше и легче.It should be borne in mind that the activation of
Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью отключения нагревателя 3 или снижения мощности, подводимой к нагревателю 3 между затяжками. Этим экономится энергия и продлевается срок службы источника 2 энергии. Например, при включении устройства 1 пользователем или в ответ на какое-либо иное управляющее воздействие, например, сигнал, что пользователь взял в рот мундштук 6, контроллер 12 может дать команду нагревателю 3, или следующей зоне 10 нагрева, которая должна быть использована для нагревания курительного материала 5, на частичную активизацию с тем, чтобы произвести нагрев для подготовки испарения компонентов курительного материала 5. Частичная активизация не нагревает курительный материал 5 до температуры, достаточной для испарения никотина. Подходящей температурой будет температура, равная 100°С или ниже, хотя могут быть использованы и температуры ниже 120°С. В качестве примера, может быть использована температура от 60°С до 100°С, например от 80°С до 100°С. Температура может быть ниже 100°С. В ответ на обнаружение затяжки датчиком 13 затяжки, или некоторого другого управляющего воздействия, например, истечения заданного промежутка времени, котроллер 12 может дать нагревателю 3 или соответствующей зоне 10 нагрева команду на дальнейшее нагревание курительного материала 5 для быстрого испарения никотина и других ароматических соединений для их вдыхания пользователем. Температура частично нагретой зоны 10 нагрева может быть поднята до полной температуры испарения за более короткое время, чем если бы нагревание зоны 10 нагрева начиналось от "холодного" состояния, т.е., без частичного подогрева.The
Если курительный материал 5 содержит табак, то подходящей температурой для испарения никотина и других ароматических соединений может быть 100°С и выше, например, 120°С или выше. Например, это может быть температура от 100°С до 250°С, например, от 100°С до 220°С или от 100°С до 200°С, или от 150°С до 250°С, или от 130°С до 180°С. Температура может составлять более 100°С. Примером температуры полной активизации может служить 150°С, хотя также возможно использование и другой температуры, например, 250°С. Для создания пикового тока для разогрева курительного материала 5 до температуры испарения может, при желании быть использован конденсатор большой емкости. Пример подходящего профиля нагрева показан на фиг. 13, где максимальные значения могут соответствовать полной активизации различных зон 10 нагрева. Видно, что курительный материал 5 поддерживается при температуре испарения примерно в течение периода затяжки, который в данном примере равен двум секундам.If the
Ниже приводится описание трех режимов работы нагревателя 3.Below is a description of the three operating modes of the
В первом режиме работы, во время полной активизации конкретной зоны 10 нагрева, все остальные зоны 10 нагрева нагревателя отключены. Поэтому, когда активизируется новая зона 10 нагрева, предыдущая зона нагрева отключается. Мощность подводится только к активизированной зоне 10. Зоны 10 нагрева могут быть последовательно активизированы по длине нагревателя 3 так, чтобы никотин и ароматические соединения равномерно высвобождались из новых частей курительного материала 5, пока не будет израсходован весь картридж 11. Такой режим работы обеспечивает более равномерную подачу никотина и аромата курительного материала, чем при полной активизации всех зон 10 нагрева в течение периода нагревания картриджа 11. Также как и в других режимах работы, описанных ниже, происходит экономия энергии благодаря неполной активизации зон 10 нагрева в течение периода нагрева курительного материала картриджа 11.In the first mode of operation, during the full activation of a
Во втором режиме работы, после активизации некоторой зоны 10 нагрева, она остается полностью активизированной до выключения нагревателя 3. Поэтому подаваемая к нагревателю 3 мощность ступенчато нарастает по мере того, как новые зоны 10 нагрева активизируются при затяжке из картриджа 11. Непрерывная активизация зон 10 нагрева в камере 4 нагрева по существу предотвращает конденсацию компонентов, например, никотина, испарившегося из курительного материала 5 в камере 4 нагрева.In the second mode of operation, once a
В третьем режиме работы, во время полной активизации некоторой зоны 10 нагрева, одна или более из других зон 10 нагрева могут быть активизированы частично. При частичной активизации одной или более других зон 10 нагрева может выполняться нагревание другой (-их) зоны (зон) 10 нагрева до температуры, достаточной для предотвращения конденсации компонентов, например, никотина, испарившегося из курительного материала 5 в камере 4 нагрева, например, до температуры 100°С. В качестве других примеров можно привести интервалы температур частичной активизации, упоминавшиеся ранее. Температуры частичной активизации зон 10 нагрева ниже температуры полной активизации этих зон. Курительный материал 5, прилегающий к частично активизированным зонам 10 нагрева, не нагревается до температуры, достаточной для испарения компонентов курительного материала 5. Например, при полной активизации новой зоны 10 нагрева, ранее полностью активизированная зона 10 нагрева дезактивируется не полностью, а только частично с тем, чтобы продолжать нагревать прилегающий к ней курительный материал 5 до более низкой температуры и, тем самым, предотвращать конденсацию испаренных компонентов в камере 4 нагрева. Сохранение предшествующей или каких-либо других зон 10 нагрева в частично, а не полностью, активизированном состоянии во время полной активизации одной или более других зон 10 нагрева, предотвращает курительный материал 5 вблизи полностью активизированных зон 10 от чрезмерного нагрева и, тем самым, позволяет избежать негативного влияния на вкусовые характеристики, ощущаемые пользователем устройства 1.In a third mode of operation, during full activation of a
В любом из альтернативных вариантов, описанных выше, зоны 10 нагрева могут либо быть нагреты до полной рабочей температуры сразу же после активизации, либо могут быть сначала нагреты до более низкой температуры, как это было описано ниже, перед последующей полной активизацией после заранее установленного промежутка времени с нагреванием курительного материала 5 для испарения никотина и других ароматических соединений.In any of the alternatives described above,
Устройство 1 может включать тепловую защиту 3а, расположенную между нагревателем 3 и камерой 4 нагрева/курительным материалом 5. Тепловая защита 3а выполнена с возможностью существенно ослабить прохождение тепловой энергии через тепловую защиту 3а и, тем самым, может использоваться для выборочного предотвращения нагревания курительного материала 5, даже и тогда, когда нагреватель 3 активизирован и излучает тепловую энергии. Как показано на фиг. 17, тепловая защита 3а может, например, представлять собой цилиндрический слой теплоотражающего материала, расположенного коаксиально вокруг нагревателя 3. В альтернативном варианте, если нагреватель 3 расположен вокруг камеры 4 нагрева и курительного материала 5, как это было описано ранее со ссылкой на фиг. 2, тепловая защита За может представлять собой цилиндрический слой теплоотражающего материала, расположенного коаксиально вокруг камеры 4 нагрева и коаксиально внутри нагревателя 3. Тепловая защита 3а может дополнительно или в альтернативном варианте содержать теплоизоляционный слой, выполненный с возможностью изолирования нагревателя 3 от курительного материала 5.The device 1 may include a thermal shield 3a located between the
Тепловая защита 3а содержит теплопрозрачное окно 3b, пропускающее тепловую энергию через окно 3b в камеру 4 нагрева и курительный материал 5. Поэтому нагревается секция курительного материала 5, которая совмещена с окном 3b, в то время как остальная часть курительного материала 5 не нагревается. Тепловая защита 3а и окно 3b могут поворачиваться или перемещаться другим способом относительно курительного материала 5 так, чтобы выборочно могли быть подвергнуты индивидуальному нагреву различные секции курительного материала 5, посредством вращения или смещения тепловой защиты 3а и окна 3b. Полученный результат аналогичен тому, что получается при выборочной и индивидуальной активизации зон 10 нагрева, описанной выше. Например, тепловая защита 3а и окно 3b могут дискретно поворачиваться или иначе перемещаться в ответ на сигнал от датчика 13 затяжки. В альтернативном варианте или дополнительно, тепловая защита 3а и окно 3b могут дискретно поворачиваться или перемещаться иным способом при завершении заранее установленного периода нагрева. Перемещением или поворотом тепловой защиты 3а и окна 3b могут управлять электронные сигналы от контроллера 12. Относительный поворот или иное смещение тепловой защиты 3а/окна 3b и курительного материала 5 могут быть осуществлены шаговым двигателем 3 с под управлением контроллера 12, как показано на фиг. 17. В другом варианте, тепловая защита 3а и окно 3b могут поворачиваться вручную пользователем, использующим, например, приводной механизм на корпусе 7. Тепловая защита 3а не обязательно должна иметь цилиндрическую форму, при желании она может включать один или более соответственно расположенных продольно проходящих элементов и (или) пластин.The thermal shield 3a comprises a heat-
Следует иметь в виду, что аналогичный результат может быть получен поворотом или перемещением курительного материала 5 относительно нагревателя 3, тепловой защиты 3а и окна 3b. Например, камера 4 нагрева может поворачиваться относительно нагревателя 3. В этом случае, приведенное выше описание, относящиеся к перемещению тепловой защиты 3а, может быть использовано для движения камеры 4 нагрева относительно тепловой защиты 3а.It should be borne in mind that a similar result can be obtained by rotating or moving the
Тепловая защита 3а может содержать покрытие на продольной поверхности нагревателя 3. В этом случае, остается непокрытой площадь поверхности нагревателя для формирования теплопрозрачного окна 3b. Нагреватель 3 может быть повернут или смещен другим способом, например, под управлением контроллера 12, или органами управления пользователя, для нагревания различных секций курительного материала 5. В альтернативном варианте, тепловая защита 3а и окно 3b могут содержать отдельный экран 3а, который может поворачиваться или перемещаться другим способом относительно как нагревателя 3, так и курительного материала 5, под управлением контроллера 12 или при использовании других органов управления пользователя.The thermal shield 3a may comprise a coating on the longitudinal surface of the
Как показано на фиг. 7, устройство 1 может иметь впускные отверстия 14 для воздуха, которые позволяют втягивать наружный воздух в корпус 7 и через нагретый курительный материал 5 во время затяжки. Впускные отверстия 14 для воздуха могут представлять собой отверстия 14 в корпусе 7, и могут быть расположены вверх по потоку от курительного материала 5 и камеры 4 нагрева у первого конца 8 корпуса 7, как показано на фиг. 2, 12 и 18. Воздух, втягиваемый сквозь впускные отверстия 14, проходит через нагретый курительный материал 5, где обогащается парами курительного материала, например, парами ароматизатора, после чего проходит через выпускные клапаны 24 и вдыхается пользователем через мундштук 6. При желании, как показано на фиг. 12, устройство 1 может иметь теплообменник 15, выполненный с возможностью согревания воздуха перед тем, как он попадет в курительный материал 5 и (или) охлаждения воздуха перед тем, как он будет втянут через мундштук 6. Например, теплообменник 15 может быть выполнен с возможностью использования тепла, извлеченного из воздуха, входящего в мундштук 6, для согревания нового воздуха, перед тем, как он попадет в курительный материал 5.As shown in FIG. 7, the device 1 may have
На фиг. 18 представлена упомянутая ранее камера 4 нагрева с изоляцией 18, которая может иметь впускной и выпускной клапаны 24, например, запорные клапаны, в закрытом состоянии герметично закупоривающие камеру 4 нагрева. Клапаны 24 могут представлять собой обратные клапаны, из которых впускной клапан (-ы) 24 пропускает газовый поток в камеру 4 нагрева, а выпускной клапан (-ы) 24 выпускает газовый поток из камеры 4 нагрева. Прохождение газового потока в противоположном направлении предотвращено. Благодаря этому, клапаны 24 препятствуют нежелательному поступлению воздуха и прохождению его в камеру 4, и могут предотвратить выход ароматов курительного материала из камеры 4 нагрева. Впускной и выпускной клапаны 24 могут быть, например, установлены в изоляции 18. Между затяжками клапаны 24 могут быть закрыты контроллером 12 или другими средствами, например, управляемым пользователем приводом так, что все испарившиеся вещества остаются между затяжками внутри камеры 4. Парциальное давление испарившихся веществ достигает, между затяжками, давления насыщенного пара, в результате чего количество испарившегося вещества зависит только от температуры в камере 4 нагрева. Этим обеспечивается неизменность выдаваемого количества испарившегося никотина и ароматических соединений от затяжки к затяжке.In FIG. 18 shows the previously mentioned
Во время затяжки, клапаны 24 открыты так, что воздух может втекать через камеру 4, перенося испарившиеся компоненты курительного материала в мундштук 6. Открытие клапанов 24 может происходить под действием контроллера 12 или иными средствами. В клапанах 24 может быть помещена мембрана, гарантирующая, что в камеру 4 не попадет кислород. Клапаны 24 могут приводиться в действие вдохом с тем, чтобы они открывались в ответ на обнаружение затяжки в мундштуке 6. Клапаны 24 могут закрываться при обнаружении прекращения затяжки. В другом варианте, клапаны 24 могут закрываться по истечению заданного промежутка времени после их открытия. Величина промежутка времени может задаваться контроллером 12. При желании, могут быть использованы механические или иные подходящие средства для открывания/закрывания, обеспечивающие автоматическое открытие и закрытие клапанов 24. Например, для открывания и закрывания клапанов 24 может быть использован газовый поток, создаваемый пользователем посредством затяжки в мундштук 6. Таким образом, для активизации клапанов 24 не обязательно использование контроллера 12.During puffing, the
Масса курительного материала 5, нагреваемая нагревателем 3, например, каждой зоной 10 нагрева, может составлять от 0,2 до 1,0 г. Температура, до которой нагревается курительный материал 5, может регулироваться пользователем и быть, например, любой температурой в интервале от 100°С до 250°С, например, любой температурой в интервале 150°С до 250°С или других ранее упомянутых интервалов температуры испарения. Масса устройства 1 в целом может составлять от 70 до 125 г. Может использоваться батарея 2 емкостью от 1000 до 3000 мАч и напряжением 3,7 В. Зоны 10 нагрева могут быть выполнены с возможностью индивидуального и выборочного нагревания примерно от 10 до 40 секцией курительного материала 5 в одном картридже 11.The mass of
Следует иметь в виду, что любой из описанных выше альтернативных вариантов может быть использован как по отдельности, так и в комбинации.It should be borne in mind that any of the alternatives described above may be used alone or in combination.
Для рассмотрения различных аспектов заявляемого изобретения и его представления, настоящее описание показывает на частных примерах различных вариантов выполнения возможности реализации изобретения (-ий), в которых обеспечивается получение высокоэффективных устройств и способов. Преимущества и признаки, приведенные в описании, относятся к вариантам выполнения и не являются исчерпывающими и (или) исключающими. Они представлены только для улучшения понимания и разъяснения заявленных признаков. Следует иметь в виду, что преимущества, варианты выполнения, примеры, функции, признаки, конструкции и (или) иные особенности изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение, определяемое формулой, или эквиваленты формулы, и что в рамках области притязаний и (или) существа изобретения могут быть использованы другие варианты выполнения и модификации. Различные варианты выполнения могут, соответственно, содержать, состоять из, или в основном состоять из различных комбинаций раскрытых элементов, компонентов, признаков, частей, шагов, средств и т.д. Кроме того, изобретение включает другие варианты изобретения, не заявленные здесь, но которые могут быть реализованы в будущем в рамках заявляемых притязаний.To consider the various aspects of the claimed invention and its presentation, the present description shows on specific examples of various embodiments of the possibility of implementing the invention (s), which provide high-performance devices and methods. The advantages and features given in the description refer to the implementation options and are not exhaustive and (or) exclusive. They are presented only to improve understanding and clarify the claimed features. It should be borne in mind that the advantages, embodiments, examples, functions, features, designs and (or) other features of the invention should not be considered as limiting the invention defined by the claims, or equivalents of the claims, and that within the scope of claims and (or) essence inventions, other embodiments and modifications may be used. Various embodiments may, respectively, contain, consist of, or essentially consist of various combinations of the disclosed elements, components, features, parts, steps, means, and so on. In addition, the invention includes other variants of the invention, not claimed here, but which can be implemented in the future within the stated claims.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1207054.6 | 2012-04-23 |
Related Parent Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011136869 Substitution | 2011-09-06 | 2011-09-06 | |
RU2018135854A Division RU2018135854A (en) | 2011-09-06 | 2018-10-10 | DEVICE AND METHOD FOR HEATING SMOKING MATERIAL |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2776252C1 RU2776252C1 (en) | 2022-07-15 |
RU2776252C9 true RU2776252C9 (en) | 2022-09-20 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0430566A2 (en) * | 1989-12-01 | 1991-06-05 | Philip Morris Products Inc. | Flavor delivering article |
US5322075A (en) * | 1992-09-10 | 1994-06-21 | Philip Morris Incorporated | Heater for an electric flavor-generating article |
RU2135054C1 (en) * | 1992-09-11 | 1999-08-27 | Филип Моррис Продактс Инк. | Cigarette (versions), smoking system (versions), lighter, heating element, process of manufacture of one-piece heating unit and permanent heating unit |
EP2327318A1 (en) * | 2009-11-27 | 2011-06-01 | Philip Morris Products S.A. | An electrically heated smoking system with internal or external heater |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0430566A2 (en) * | 1989-12-01 | 1991-06-05 | Philip Morris Products Inc. | Flavor delivering article |
US5322075A (en) * | 1992-09-10 | 1994-06-21 | Philip Morris Incorporated | Heater for an electric flavor-generating article |
RU2135054C1 (en) * | 1992-09-11 | 1999-08-27 | Филип Моррис Продактс Инк. | Cigarette (versions), smoking system (versions), lighter, heating element, process of manufacture of one-piece heating unit and permanent heating unit |
EP2327318A1 (en) * | 2009-11-27 | 2011-06-01 | Philip Morris Products S.A. | An electrically heated smoking system with internal or external heater |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2766196C2 (en) | Heating of the smoking material | |
US11051551B2 (en) | Heating smokable material | |
US11672279B2 (en) | Heating smokeable material | |
JP2016073309A (en) | Heating of smoking material | |
JP2014522650A (en) | Smoking material heating | |
RU2776252C9 (en) | Apparatus for heating the smoking material (variants) | |
RU2776252C1 (en) | Apparatus for heating the smoking material (variants) |