UA120921C2 - Індукційний нагрівальний пристрій для нагрівання субстрату, що утворює аерозоль - Google Patents

Abstract

Індукційний нагрівальний пристрій (1) містить: корпус пристрою (10), джерело (11) живлення постійного струму, електронну схему (13) подачі живлення, що містить інвертор (132) для перетворення постійного струму в змінний струм, що включає в себе підсилювач потужності класу Е з транзисторним перемикачем (1320), схемою (1322) збудження транзисторного перемикача й індуктивно-ємнісним навантажувальним контуром (1323), що виконаний з можливістю роботи при низькому омічному навантаженні (1324) і містить шунтуючий конденсатор (С1) і послідовний ланцюг із конденсатора (С2) й індуктора (L2), і порожнину (14), що розташована в корпусі (10) пристрою та має внутрішню порожнину, що виконана у формі з можливістю вміщення щонайменше частини субстрату (20), що утворює аерозоль, при цьому порожнина (14) розташована так, що під час використання індуктор (L2) індуктивно пов'язаний з сусцептором (21) субстрату (20), що утворює аерозоль.

Description

Даний винахід відноситься до індукційного нагрівального пристрою для нагрівання субстрату, що утворює аерозоль, та, більш конкретно, до індукційного нагрівального пристрою для нагрівання субстрату, що утворює аерозоль, курильного виробу.

Відомі до теперішнього часу звичайні курильні вироби, наприклад, сигарети, доставляють смак й аромат користувачу у результаті процесу згоряння. Маса горючого матеріалу, у першу чергу тютюну, згорає, а суміжна частина матеріалу піддається піролізу під дією тепла, що подається, яке протягується крізь цей матеріал, при цьому типова температура згоряння становить понад 800 "С під час затяжок. Під час нагрівання відбувається неефективне окислення горючого матеріалу, і утворюються різноманітні продукти дистиляції та піролізу. Коли ці продукти втягуються крізь тіло курильного виробу у напрямку рота користувача, вони охолоджуються та конденсуються з утворенням аерозоля або пари, яка доставляє користувачу смак і аромат, що пов'язані з палінням.

Відомі альтернативи звичайним курильним виробам включають в себе вироби, в яких сам по собі горючий матеріал не забезпечує безпосереднього надходження ароматизаторів у аерозоль, який вдихається користувачем. У цих курильних виробах горючий нагрівальний елемент, зазвичай вугільний за природою, спалюють для нагрівання повітря, коли останній протягується над нагрівальним елементом і далі крізь зону, яка включає в себе елементи, що активуються теплом, які вивільняють ароматизований аерозоль.

Ще одна альтернатива звичайним курильним виробам являє собою тютюновмісний твердий субстрат, що утворює аерозоль, який містить магнітопроникний електропровідний сусцептор, який розташований у тепловій близькості до тютюновмісного субстрату, що утворює аерозоль.

Сусцептор тютюновмісного субстрату піддають дії змінного магнітного поля, що генерується індукційним джерелом, так що у сусцепторі індукується змінне магнітне поле.

Це індуковане змінне магнітне поле генерує тепло у сусцепторі, і щонайменше частина тепла, яка генерується у сусцепторі, передається від сусцептора до субстрату, що утворює аерозоль, який розташований у тепловій близькості до сусцептора, для утворення аерозолю та створення бажаного аромату.

Існує необхідність в індукційному нагрівальному пристрої для субстратів, що утворюють аерозоль, які включають в себе сусцептор, більш конкретно - для твердих субстратів, що

Зо утворюють аерозоль, які включають в себе сусцептор, наприклад, твердих субстратів курильних виробів, що утворюють аерозоль. Цей індукційний нагрівальний пристрій повинний бути здатним працювати без необхідності в його підключенні до зовнішнього джерела живлення.

Крім того, цей пристрій повинен мати невеликий габаритний розмір і бути зручним у використанні, щоб він був привабливим для користувачів. Даний пристрій повинен забезпечувати можливість швидкого генерування необхідного тепла у сусцепторі з можливістю подальшої передачі цього тепла на субстрат, що утворює аерозоль, для утворення аерозолю з метою забезпечення можливості для користувача втягувати даний аерозоль у міру необхідності.

Згідно з одним аспектом даного винаходу, запропонований індукційний нагрівальний пристрій для нагрівання субстрату, що утворює аерозоль, який містить сусцептор, зокрема для нагрівання твердого субстрату курильного виробу, що утворює аерозоль. Індуційний нагрівальний пристрій згідно з даним винаходом містить: - корпус пристрою - джерело живлення постійного струму, що має живильну напругу постійного струму - електронну схему подачі живлення, яка виконана з можливістю роботи на високій частоті та містить інвертор для перетворення постійного струму у змінний струм, що з'єднаний з джерелом живлення постійного струму та включає в себе підсилювач потужності класу Е, який містить транзисторний перемикач та індуктивно-ємнісний навантажувальний контур, що виконаний з можливістю роботи при низькоомному навантаженні, при цьому індуктивно-ємнісний навантажувальний контур містить шунтуючий конденсатор і послідовний ланцюг (із конденсатора та індуктора, який має омічний опір, і - порожнину, що розташована у корпусі пристрою, яка має внутрішню поверхню, що виконана за формою з можливістю вміщення щонайменше частини субстрату, що утворює аерозоль, і розташовану таким чином, що при розміщенні у ній частини субстрату, що утворює аерозоль, індуктор індуктивно-ємнісного навантажувального контуру індуктивно пов'язаний з сусцептором субстрату, що утворює аерозоль, під час користування.

Субстрат, що утворює аерозоль, переважно є субстратом, здатним вивільняти летючі сполуки, які можуть утворювати аерозоль. Летючі сполуки вивільняються у результаті нагрівання субстрату, що утворює аерозоль. Субстрат, що утворює аерозоль, може бути твердим або рідким або містити як тверді, так і рідкі компоненти. У переважному варіанті здійснення субстрат, що утворює аерозоль, є твердим. бо Субстрат, що утворює аерозоль, може містити нікотин. Нікотиновмісний субстрат, що утворює аерозоль, може бути матрицею з солі нікотину. Субстрат, що утворює аерозоль, може містити матеріал рослинного походження. Субстрат, що утворює аерозоль, може містити тютюн, і переважно тютюновмісний матеріал містить летючі сполуки з ароматом тютюну, які вивільняються з субстрату, що утворює аерозоль, при нагріванні.

Субстрат, що утворює аерозоль, може містити гомогенізований тютюновий матеріал.

Гомогенізований тютюновий матеріал може бути одержаний шляхом агломерування частинок тютюну. За наявності, гомогенізований тютюновий матеріал може мати вміст утворювача аерозолю, що перевищує не менше 5 95 у розрахунку на суху вагу, і переважно - від більше ніж 5 95 до 30 Фо у розрахунку на суху вагу.

Субстрат, що утворює аерозоль, як альтернатива може містити матеріал, що не містить тютюну. Субстрат, що утворює аерозоль, може містити гомогенізований матеріал на рослинній основі.

Субстрат, що утворює аерозоль, може містити щонайменше один утворювач аерозолю.

Утворювач аерозолю може являти собою будь-яку підходящу відому сполуку або суміш сполук, які при використанні сприяють утворенню щільного та стійкого аерозолю й які є по суті стійкими до термічного розкладання при робочій температурі пристрою, що генерує аерозоль. Підходящі утворювачі аерозолю добре відомі у рівні техніки та включають без обмеження: багатоатомні спирти, такі як триетиленгліколь, 1,3-бутандіол і гліцерин; складні ефіри багатоатомних спиртів, такі як гліцерин моно-, ді- або триацетат; і аліфатичні складні ефіри моно-, ди- або полікарбонових кислот, такі як диметилдодекандіоат і диметилтетрадекандіоат. Особливо переважними утворювачами аерозолю є багатоатомні спирти або їх суміші, такі як триетиленгліколь, 1,3-бутандіол і, найбільш переважно, гліцерин. Субстрат, що утворює аерозоль, може містити інші добавки та інгредієнти, такі як ароматизатори. Субстрат, що утворює аерозоль, переважно містить нікотин і щонайменше утворює один утворювач аерозолю. В особливо переважному варіанті здійснення утворювач аерозолю являє собою гліцерин.

Джерело живлення постійного струму зазвичай може містити будь-яке підходяще джерело живлення постійного струму, включаючи, зокрема, блок живлення, який підключається до електромережі, одну або декілька одноразових батарей, акумуляторів, або будь-яке інше

Зо підходяще джерело живлення постійного струму, що здатне забезпечувати необхідну живлючу напругу постійного струму та необхідну потужність постійного живильного струму. В одному варіанті реалізації живильна напруга постійного струму джерела живлення постійного струму знаходиться у діапазоні від приблизно 2,5 Вольт до приблизно 4,5 Вольт, а потужність живильного постійного струму знаходиться у діапазоні від приблизно 2,5 до приблизно 5 Ампер (що відповідає живильній потужності постійного струму у діапазоні від приблизно 6,25 Ватт до приблизно 22,5 Ватт). Переважно, джерело живлення постійного струму містить акумулятори.

Такі батареї є загальнодоступними та мають прийнятний загальний об'єм, що становить приблизно 1,2-3,5 кубічних сантиметрів. Такі батареї можуть мати по суті циліндричну або прямокутну тверду форму. Крім того, джерело живлення постійного струму може включати в себе живильний дросель постійного струму.

Як загальне правило, коли термін "приблизно" застосовують у поєднанні з конкретною величиною за всією даною заявкою, слід розуміти, що величина, що є наступною за терміном "приблизно", не обов'язково повинна точно дорівнювати конкретній величині з технічних міркувань. Тим не менш, термін "приблизно", який використовується у поєднанні з конкретною величиною, завжди слід розуміти як такий, що включає в себе й явним чином виражає конкретну величину, що є наступною за терміном "приблизно".

Електронна схема подачі живлення виконана з можливістю роботи на високій частоті. Для цілей даної заявки термін "висока частота" слід розуміти, як той, що означає частоту у діапазоні від приблизно 1 Мегагерц (МГц) до приблизно 30 Мегагерц (МГц) (включаючи діапазон від 1

МГц до 30 МГц), більш конкретно - від приблизно 1 Мегагерц (МГц) до приблизно 10 Мегагерц (МГц) (включаючи діапазон від 1 МГц до 10 МГц), ії ще більш конкретно - від приблизно 5

Мегагерц (МГц) до приблизно 7 Мегагерц (МГц) (включаючи діапазон від 5 МГц до 7 МГц).

Електронна схема подачі живлення містить інвертор ОС/АС для перетворення постійного струму у змінний струм, який з'єднаний з джерелом живлення постійного струму. Цей інвертор для перетворення постійного струму у змінний струм включає в себе підсилювач потужності класу Е, який містить транзисторний перемикач, схему збудження транзисторного перемикача й індуктивно-ємнісний навантажувальний контур. Підсилювачі потужності класу Е є загальновідомими та детально описані, наприклад, у статті "Підсилювачі РЧ-потужності класу Е" ("Сіабє5-Е КЕ Ромжег Атрійегв"), автор Маїйап 0. 5окКаї, яка опублікована у журналі ОЕХ, що 60 виходить раз на два місяці, випуск за січень/лютий 2001 р., стор. 9-20, видання Американської ліги радіолюбителів (Атегісап Кадіо Кеїау Іеадие, АККІ), м. Невінгтон, Коннектикут, США.

Підсилювачі потужності класу Е є переважними застосовно до роботи на високих частотах і при цьому мають просту схемну структуру, що містить мінімальну кількість компонентів (наприклад, необхідний лише один транзисторний перемикач, що є перевагою у порівнянні з підсилювачами потужності класу О, що містять два транзисторних перемикача, якими необхідно керувати на високій частоті таким чином, щоб забезпечити замикання одного з двох транзисторів у той час, коли інший з цих двох транзисторів відкритий). Крім того, підсилювачі потужності класу Е відомі своїм мінімальним розсіюванням потужності у перемикаючому транзисторі під час перехідних процесів при перемиканні. Переважно, підсилювач потужності класу Е являє собою однотактний підсилювач потужності класу Е першого порядку, який містить лише один транзисторний перемикач.

Транзисторний перемикач підсилювача потужності класу Е може являти собою будь-який тип транзистора та може бути виконаний у вигляді біполярного площинного транзистора (ВТ).

Більше переважно, тим не менш, щоб транзисторний перемикач був виконаний у вигляді польового транзистора (БЕТ), такого як польовий транзистор зі структурою метал-оксид- напівпровідник (теїаІ-охіде-зетісопдисіог ййей ейесі ігапзібіог, МО5БЕЕТ) або польовий транзистор зі структурою метал-напівпровідник (теїаІ-5етісопаисіог Пе ейпесі (ігапвівіог,

МЕЗЕЕТ).

Індуктивно-ємнісний навантажувальний контур підсилювача потужності класу Е індукційного нагрівального пристрою згідно з даним винаходом виконаний з можливістю роботи при низькоомному навантаженні. Термін "низькоомне навантаження" слід розуміти, як той, що означає омічне навантаження, яке менше приблизно 2 Ом. Індуктивно-ємнісний навантажувальний контур містить шунтуючий конденсатор і послідовний ланцюг (із конденсатора й індуктора, який має омічний опір. Цей омічний опір індуктора зазвичай становить декілька десятих Ома. При використанні омічний опір сусцептора сумується з омічним опором індуктора та повинен перевищувати омічний опір індуктора, оскільки електрична потужність, що подається, повинна перетворюватися у тепло у сусцепторі у максимально можливому ступені з метою підвищення ефективності підсилювача потужності та забезпечення можливості передачі максимально можливої кількості тепла від сусцептора на

Зо решту субстрату, що утворює аерозоль, для ефективного утворення аерозолю.

Сусцептор являє собою провідник, який здатний до індуктивного нагрівання. "Теплова близькість" означає, що сусцептор розташований відносно іншої частини субстрату, що утворює аерозоль, таким чином, що від сусцептора до решти субстрату, що утворює аерозоль, передається достатня кількість тепла для утворення аерозолю.

Оскільки сусцептор є не тільки магнітопроникним, але також й електропровідним (він є провідником, як зазначено вище), у сусцепторі проводиться струм, відомий як вихровий струм, і цей струм протікає у сусцепторі згідно із законом Ома. Сусцептор повинен мати низький питомий електричний опір р, щоб збільшити розсіювання джоулевого тепла. Крім того, необхідно враховувати частоту змінного вихрового струму через поверхневий ефект (більше 9895 електричного струму протікає у межах шару, глибина якого від зовнішньої поверхні провідника дорівнює чотирикратній глибині б поверхневого шару). З урахуванням цього омічний опір Ко сусцептора розраховується з рівняння ко Міні ов,

Вз - де

Ї означає частоту змінного вихрового струму

Но означає магнітну проникність вільного простору

Нгозначає відносну магнітну проникність матеріала сусцептора, і р означає питомий електричний опір матеріалу сусцептора.

Втрати потужності Ре, які обумовлені вихровим струмом, розраховуються за формулою

Ре-І2:А5 де

Ї означає величину (середньоквадратичне значення) вихрового струму, і

Аз означає електричний опір сусцептора (див. вище)

З цього рівняння для розрахунку Ре і з вирахування Ке з очевидністю випливає, що у випадку матеріалу, який має відому відносну магнітну проникність М; і заданий питомий електричний опір р, втрати потужності Ре, які обумовлені вихровим струмом (у результаті перетворення у тепло), підвищуються з підвищенням частоти та величини струму (середньоквадратичного значення). З іншого боку, частота змінного вихрового струму (Її, відповідно, змінного магнітного поля, що індукує вихровий струм у сусцепторі) не може збільшуватися довільно, оскільки глибина б поверхневого шару зменшується в міру підвищення частоти вихрового струму (або змінного магнітного поля, що індукує вихровий струм у сусцепторі), так що вище певної частоти відсічення вихрові струми більше не можуть генеруватися у сусцепторі, оскільки глибина поверхневого шару занадто мала для того, щоб забезпечити можливість генерування вихрових струмів. Підвищення величини струму (середньоквадратичного значення) вимагає змінного магнітного поля, яке має високу щільність магнітного потоку, і, отже, вимагає об'ємистих джерел індукції (індукторів).

Крім того, тепло виробляється у сусцепторі за рахунок механізму нагрівання, який пов'язаний з гістерезисом. Втрати потужності, які обумовлені гістерезисом, розраховуються з рівняння

РнЕМ Мун: ї де

М означає об'єм сусцептора

Мн означає роботу, яка необхідна для намагнічування сусцептора вздовж замкнутої петлі гістерезиса на діаграмі В-Н, і

Ї означає частоту змінного магнітного поля.

Робота Мун, що необхідна для намагнічування сусцептора вздовж замкнутої петлі гістерезиса, може бути також виражена у вигляді

МІ вн. н-

Максимально можлива величина роботи МУУн залежить від властивостей матеріалу сусцептора (залишкова магнітна індукція Ваня при насиченні, коерцитивність Нс), а фактична величина роботи М/н залежить від фактичної петлі гістерезиса намагніченості на діаграмі В-Н, що індукована у сусцепторі змінним магнітним полем, і ця фактична петля гістерезиса намагніченості на діаграмі В-Н залежить від величини магнітного збудження.

У сусцепторі є третій механізм генерування тепла (втрат потужності). Цей механізм

Зо генерування тепла обумовлений динамічними втратами магнітних доменів у магнітопроникному матеріалі сусцептора, коли на сусцептор діє зовнішнє змінне магнітне поле, і ці динамічні втрати зазвичай також підвищуються з підвищенням частоти змінного магнітного поля.

Для забезпечення можливості генерування тепла у сусцепторі зідно з вищеописаними механізмами (головним чином, за допомогою втрат на вихрові струми та втрат на гістерезис), у корпусі пристрою розташована порожнина. Порожнина має внутрішню поверхню, що виконана за формою з можливістю вміщення щонайменше частини субстрату, що утворює аерозоль. Ця порожнина розташована таким чином, щоб при розміщенні у ній частини субстрату, що утворює аерозоль, індуктор індуктивно-ємнісного навантажувального контуру при використанні був індуктивно пов'язаний з сусцептором субстрату, що утворює аерозоль. Це означає, що індуктор індуктивно-ємнісного навантажувального контуру підсилювача потужності класу Е використовується для нагрівання сусцептора за рахунок магнітної індукції. Це усуває необхідність у додаткових компонентах, таких як узгоджувальні контури для узгодження вихідного повного опору підсилювача потужності класу Е з навантаженням, і таким чином забезпечена можливість додаткової мінімізації розміру електронної схеми подачі живлення.

У цілому, індукційний нагрівальний пристрій згідно з даним винаходом являє собою невеликий, легкий у поводженні, ефективний, чистий та надійний нагрівальний пристрій завдяки безконтактному нагріванню субстрату. У випадку сусцепторів, що створюють вищезазначені низькоомні навантаження, як було описано вище, і при цьому мають омічний опір, що значно перевищує омічний опір індуктора індуктивно-ємнісного навантажувального контуру, можливе досягнення температур сусцептора у діапазоні 350-400 градусів за Цельсієм усього лише за п'ять секунд або за період часу, який навіть менше п'яти секунд, причому у цей же самий час температура індуктора залишається низькою (завдяки тому, що основна частина потужності перетворюється на тепло у сусцепторі).

Як уже було зазначено, відповідно до одного аспекту індукційного нагрівального пристрою згідно з даним винаходом, цей пристрій виконаний з можливістю нагрівання субстрату курильного виробу, що утворює аерозоль. Зокрема, це включає в себе подачу потужності на сусцептор всередині субстрату, що утворює аерозоль, таким чином, щоб цей субстрат, що утворює аерозоль, нагрівався до середньої температури 200-240 градусів за Цельсієм. Ще більш переважно, пристрій виконаний з можливістю нагрівання тютюновмісного твердого 60 субстрату курильного виробу, що утворює аерозоль.

Відповідно до ще одного аспекту індукційного нагрівального пристрою згідно з даним винаходом, загальний об'єм електронної схеми подачі живлення становить не більше 2 см3.

Таким чином забезпечена можливість розміщення батарей, електронної схеми подачі живлення та порожнини у корпусі пристрою, який має невеликий загальний розмір, що забезпечує зручність та легкість у поводженні.

Відповідно до ще одного аспекту індукційного нагрівального пристрою згідно з даним винаходом, індуктор індуктивно-ємнісного навантажувального контуру містить циліндричну індукційну котушку зі спіральною намоткою, що має подовжену форму та утворює внутрішній об'єм у діапазоні від приблизно 0,15 смУ до приблизно 1,10 см3. Наприклад, внутрішній діаметр циліндричної індукційної котушки зі спіральною намоткою може становити від приблизно 5 мм до приблизно 10 мм і переважно може становити приблизно 7 мм, а довжина циліндричної індукційної котушки зі спіральною намоткою може становити від приблизно 8 мм до приблизно 14 мм. Діаметр або товщина дроту котушки може становити від приблизно 0,5 мм до приблизно 1 мм, в залежності від того, чи використовується дріт котушки з круглим поперечним перерізом або дріт котушки з плоским прямокутним поперечним перерізом. Індукційна котушка зі спіральною намоткою розташована на або поблизу внутрішньої поверхні порожнини.

Циліндрична індукційна котушка зі спіральною намоткою, яка розташована на або поблизу внутрішньої поверхні порожнини, забезпечує можливість додаткової мінімізації розмірів пристрою.

Відповідно до ще одного аспекту індукційного нагрівального пристрою згідно з даним винаходом, корпус пристрою має по суті циліндричну форму з порожниною, що розташована на ближньому кінці корпусу пристрою, і джерелом живлення постійного струму, що розташований на дальньому кінці корпусу пристрою. Електронна схема подачі живлення розташована між джерелом живлення постійного струму та порожниною. Це забезпечує можливість компактного й естетично привабливого розміщення всіх компонентів індукційного нагрівального пристрою у невеликому та зручному у поводженні корпусі пристрою.

Як було зазначено вище, відповідно до ще одного аспекту індукційного нагрівального пристрою згідно з даним винаходом, джерело живлення постійного струму містить акумулятор постійного струму. Це забезпечує можливість перезарядження батарей, переважно, шляхом

Зо підключення до електромережі через зарядний пристрій, який містить перетворювач змінного струму у постійний струм.

Відповідно до ще одного аспекту індукційного нагрівального пристрою згідно з даним винаходом, електронна схема подачі живлення додатково містить мікроконтролер, який запрограмований з можливістю переривання генерування змінного струму інвертором для перетворення постійного струму у змінний струм, якщо температура сусцептора субстрату, що утворює аерозоль, перевищила температуру Кюрі цього сусцептора під час використання, і який запрограмований з можливістю відновлення генерування змінного струму, якщо температура сусцептора знову опустилася нижче цієї температури Кюрі. Дана ознака може використовуватися для регулювання температури сусцептора за допомогою мікроконтролера.

У випадку, якщо сусцептор виконаний з єдиного матеріалу, температура Кюрі повинна відповідати максимальній температурі яку повинен мати сусцептор (інакше кажучи, температура Кюрі ідентична максимальній температурі до якої повинен бути нагрітий сусцептор, або відхиляється від цієї максимальної температури приблизно на 1-3 95). Якщо температура сусцептора перевищила температуру Кюрі зазначеного єдиного матеріалу, феромагнітні властивості сусцептора зникають, і сусцептор стає лише парамагнітним.

У випадку, якщо сусцептор виконаний з більше ніж одного матеріалу, матеріали сусцептора можуть бути оптимізовані відносно додаткових аспектів. Наприклад, матеріали можуть бути вибрані таким чином, щоб перший матеріал сусцептора міг мати температуру Кюрі, що перевищує максимальну температуру, до якої повинен бути нагрітий сусцептор. З одного боку, перший матеріал сусцептора може у цьому випадку бути оптимізований, наприклад, відносно максимальної генерації тепла та його передачі на решту субстрату, що утворює аерозоль, для забезпечення ефективного нагрівання сусцептора, однак сусцептор може додатково містити другий матеріал, який має температуру Кюрі, що відповідає максимальній температурі, до якої повинен бути нагрітий сусцептор, і у момент, коли сусцептор досягає цієї температури Кюрі, магнітні властивості сусцептора в цілому змінюються. Ця зміна може бути виявлена та про неї може бути оповіщений мікроконтролер, який у цьому випадку перериває генерування потужності змінного струму до тих пір, поки температура знову не опуститься нижче температури Кюрі, після чого генерування потужності змінного струму може бути відновлене.

Відповідно до ще одного аспекта індукційного нагрівального пристрою згідно з даним 60 винаходом, підсилювач потужності класу Е має вихідний повний опір, і електронна схема подачі живлення додатково містить узгоджувальний контур для узгодження вихідного повного опору підсилювача потужності класу Е з низькоомним навантаженням. Цей захід може бути корисний для додаткового підвищення втрат потужності у низькоомному навантаженні, що призводить до підвищеного генерування тепла у низькоомному навантаженні. Наприклад, узгоджувальний контур може містити невеликий узгоджувальний трансформатор.

Ще один аспект даного винаходу відноситься до індукційної нагрівальної системи, що містить індукційний нагрівальний пристрій, який відповідає будь-якому з вищеописаних варіантів реалізації, і субстрат, що утворює аерозоль, який містить сусцептор. Щонайменше частина субстрату, що утворює аерозоль, розміщена у порожнині індукційного нагрівального пристрою таким чином, щоб індуктор індуктивно-ємнісного навантажувального контуру інвертора для перетворення постійного струму у змінний струм індукційного нагрівального пристрою був індуктивно пов'язаний з сусцептором субстрату, що утворює аерозоль, під час використання.

Відповідно до одного аспекту індукційної нагрівальної системи згідно з даним винаходом, субстрат, що утворює аерозоль, може являти собою субстрат, що утворює аерозоль, курильного виробу. Зокрема, субстрат, що утворює аерозоль, може являти собою тютюновмісний твердий субстрат, що утворює аерозоль, який може використовуватися у курильних виробах (наприклад, таких, як сигарети).

Ще один аспект даного винаходу відноситься до комплекту, який містить індукційний нагрівальний пристрій, що відповідає будь-якому з вищеописаних варіантів реалізації, і субстрат, що утворює аерозоль, який містить сусцептор. Індукційний нагрівальний пристрій та субстрат, що утворює аерозоль, виконані з можливістю розміщення, під час використання, щонайменше частини субстрату, що утворює аерозоль, у порожнині індукційного нагрівального пристрою, так що індуктор індуктивно-ємнісного навантажувального контуру інвертора для перетворення постійного струму у змінний струм індукційного нагрівального пристрою індуктивно пов'язаний з сусцептором субстрату, що утворює аерозоль. Хоча зазвичай субстрат, що утворює аерозоль, і індукційний нагрівальний пристрій виконані окремо, вони також можуть бути виконані у вигляді комплекта частин. Або, як альтернатива, стартовий комплект може містити індукційний нагрівальний пристрій та множину субстратів, що утворюють аерозоль, причому на додаток забезпечуються лише субстрати, що утворють аерозоль, так що після того,

Зо як споживач придбав індукційний нагрівальний пристрій у стартовому комплекті та вжив субстрати, що утворюють аерозоль, які містяться у цьому стартовому комплекті, споживачу будуть необхідні лише додаткові субстрати, що утворюють аерозоль. Як і у попередніх випадках, відповідно до одного аспекту комплекту згідно з даним винаходом, субстрат, що утворює аерозоль, може являти собою субстрат курильного виробу, що утворює аерозоль, і, зокрема, цей субстрат курильного виробу, що утворює аерозоль, може являти собою тютюновмісний твердий субстрат, що утворює аерозоль.

Ще один аспект даного винаходу відноситься до способу використання індукційної нагрівальної системи. Спосіб включає етапи, на яких: - забезпечують джерело живлення постійного струму, що має живильну напругу постійного струму, - забезпечують електронну схему подачі живлення, яка виконана з можливістю роботи на високій частоті та містить інвертор для перетворення постійного струму у змінний струм, який включає в себе підсилювач потужності класу Е, що містить транзисторний перемикач, схему збудження транзисторного перемикача й індуктивно-ємнісний навантажувальний контур, який виконаний з можливістю роботи при низькому омічному навантаженні, при цьому індуктивно-ємнісний навантажувальний контур містить шунтуючий конденсатор і послідовний ланцюг із конденсатора й індуктора, який має омічний опір, - забезпечують порожнину, яка виконана з можливістю вміщувати в себе щонайменше частину субстрату, що утворює аерозоль, і розташовану таким чином, що при розміщенні у цій порожнині частини субстрату, що утворює аерозоль, індуктор індуктивно- ємнісного навантажувального контуру індуктивно пов'язаний з сусцептором субстрату, що утворює аерозоль, і - забезпечують субстрат, що утворює аерозоль, який містить сусцептор, і вставляють щонайменше частину даного субстрату, що утворює аерозоль, у порожнину так, що індуктивно пов'язують індуктор індуктивно-ємнісного навантажувального контуру з сусцептором субстрату, що утворює аерозоль.

Відповідно до одного аспекту способу згідно з даним винаходом, джерело живлення постійного струму являє собою акумулятор, і спосіб додатково містить етап, на якому заряджають акумулятор перед встановленням частини субстрату, що утворює аерозоль, у порожнину. Даний аспект є особливо переважним, оскільки у випадку використання акумуляторів пристрій може бути використаний (після зарядження батарей) без необхідності у підключенні до електромережі або до іншого зовнішнього джерела живлення. Коли ступінь 60 зарядки батареї знаходиться на низькому рівні, акумулятор забезпечує можливість легкого повторного перезарядження, так що немає необхідності носити з собою будь-які одноразові запасні батареї. Якщо ступінь зарядки батареї знаходиться на низькому рівні, забезпечена можливість простого перезарядження акумулятора, і пристрій знову буде готовий до використання. На додаток, акумулятори безпечні для навколишнього середовища, оскільки вони не є одноразовими батареями, які необхідно належним чином утилізувати.

Додаткові переважні аспекти даного винаходу стануть очевидні з наступного опису варіантів реалізації, який доповнений кресленнями, де:

На фіг. 1 показаний загальний принцип нагрівання, який лежить в основі даного винаходу,

На фіг. 2 показана блок-схема варіанта реалізації індукційного нагрівального пристрою та системи згідно з даним винаходом,

На фіг. З показаний варіант реалізації індукційного нагрівального пристрою з основними компонентами, що розташовані у корпусі нагрівального пристрою,

На фіг. 4 показаний варіант реалізації основних компонентів електронної схеми подачі живлення в індукційному нагрівальному пристрої згідно з даним винаходом (без узгоджувального контуру),

На фіг. 5 показаний варіант реалізації індуктора індуктивно-ємнісного навантажувального контура у формі циліндричної індукційної котушки зі спіральною намоткою, яка має подовжену форму,

На фіг. б показаний фрагмент індуктивно-ємнісного навантажувального контуру, який включає в себе індуктивність й омічний опір котушки, і на додаток показаний омічний опір навантаження.

На фіг. 1 схематично показаний загальний принцип нагрівання, який лежить в основі даного винаходу. На фіг. 1 схематично показана циліндрична індукційна котушка 12 зі спіральною намоткою, яка має подовжену форму й утворює внутрішній об'єм, в якому частково або повністю розміщується субстрат 20, що утворює аерозоль, курильного виробу 2, який містить сусцептор 21. Курильний виріб 2, який містить субстрат 20, що утворює аерозоль, з сусцептором 21, схематично представлений на збільшеному Фрагменті поперечного перерізу, який показаний окремо з правої сторони на фіг. 1. Як вже згадувалося, субстрат 20, що утворює аерозоль, курильного виробу 2 може являти собою тютюновмісний твердий субстрат, але не

Зо обмежується ним.

На додаток, на фіг. 1 магнітне поле всередині внутрішнього об'єму індукційної котушки 12 схематично показане декількома силовими лініями Ві магнітного поля в один конкретний момент часу, оскільки магнітне поле, що наводиться змінним струмом іїг, який протікає крізь індукційну котушку 2, являє собою змінне магнітне поле, що змінює свою полярність з частотою змінного струму їг, що може знаходитися у діапазоні від приблизно 1 МГц до приблизно 30 МГц (включаючи діапазон від 1 МГц до 30 МГ) і, зокрема, може знаходитися у діапазоні від приблизно 1 МГц до приблизно 10 МГц (включаючи діапазон від 1 МГц до 10 МГц і, зокрема, може бути менше 10 МГЦ) і, більш конкретно, частота може знаходитися у діапазоні від приблизно 5 МГц до приблизно 7 МГц (включаючи діапазон від 5 МГц до 7 МГЦ, і може становити, наприклад, 5 МГц). Два основних механізма, які відповідальні за генерування тепла у сусцепторі 21, а саме - втрати потужності Ре, що викликані вихровими струмами (ці вихрові струми показані у вигляді замкнутого кола), і втрати потужності Рь, що викликані гістерезисом (цей гістерезис показаний у вигляді замкнутої гістерезисної кривої), також схематично показані на фіг. 1. Більш докладний опис цих механізмів представлений вище.

На фіг. З показаний варіант реалізації індукційного нагрівального пристрою 1 згідно з даним винаходом. Індукційний нагрівальний пристрій 1 містить корпус 10 пристрою, який може бути виготовлений з пластику, і джерело живлення 11 постійного струму (див. фіг. 2), яке містить акумулятор 110. Індукційний нагрівальний пристрій 1 додатково містить з'єднувальний порт 12, який містить штифт 120, для приєднання індукційного нагрівального пристрою до зарядної станції або зарядного пристрою для перезарядження акумулятора 110. Крім того, індукційний нагрівальний пристрій 1 містить електронну схему 13 подачі живлення, яка виконана з можливістю роботи на бажаній частоті, наприклад, на частоті 5 МГЦ, як зазначено вище.

Електронна схема 13 подачі живлення електрично підключена до акумулятора 110 за допомогою підходящого електричного з'єднання 130. Електронна схема 13 подачі живлення містить додаткові компоненти, які не показані на фіг. 3; зокрема, вона містить індуктивно- ємнісний навантажувальний контур (див. фіг. 4), який, у свою чергу, містить індуктор 12, що позначений пунктирними лініями на фіг. 3. Індуктор 2 вбудований у корпус 10 пристрою на ближньому кінці корпусу 10 пристрою й оточує порожнину 14, яка також розташована на ближньому кінці корпусу 10 пристрою. Індуктор І 2 може містити циліндричну індукційну котушку бо зі спіральною намоткою, яка має подовжену форму, як показано на фіг. 5. Циліндрична індукційна котушка 12 зі спіральною намоткою може мати радіус г у діапазоні від приблизно 5 мм до приблизно 10 мм і, зокрема, радіус г може становити приблизно 7 мм. Довжина циліндричної індукційної котушки зі спіральною намоткою може знаходитися у діапазоні від приблизно 8 мм до приблизно 14 мм. Відповідно, її внутрішній об'єм може знаходитися у діапазоні від приблизно 0,15 см до приблизно 1,10 см3у.

Як показано на фіг. 3, тютюновмісний твердий субстрат 20, що утворює аерозоль, який містить сусцептор 21, розміщений у порожнині 14 на ближньому кінці корпусу 10 пристрою таким чином, щоб під час використання індуктор 1/2 (циліндрична індукційна котушка зі спіральною намоткою) був індуктивно пов'язаний з сусцептором 21 тютюновмісного твердого субстрату 20, що утворює аерозоль, курильного виробу 2. Фільтруюча частина 22 курильного виробу 2 може бути розташована зовні порожнини 14 індукційного нагрівального пристрою 1 таким чином, щоб під час використання споживач міг втягувати аерозоль крізь фільтруючу частину 22. Коли курильний виріб вилучений з порожнини 14, забезпечена можливість легкого очищення порожнини 14, оскільки, за винятком відкритого дальнього кінця, через який вставляється субстрат 20, що утворює аерозоль, курильного виробу 2, порожнина повністю закрита й оточена внутрішніми стінками пластикового корпусу 10 пристрою, що утворює порожнину 14.

На фіг. 2 показана блок-схема варіанта реалізації індукційного нагрівального пристрою 1 згідно з даним винаходом, при наявності, однак, деяких необов'язкових аспектів або компонентів, як буде описано нижче. Індукційний нагрівальний пристрій 1 разом із субстратом 20, що утворює аерозоль, який містить сусцептор 21, являє собою варіант реалізації індукційної нагрівальної системи згідно з даним винаходом. Блок-схема, що показана на фічг. 2, є ілюстрацією, яка наведена з урахуванням способу використання. Як можна бачити, індукційний нагрівальний пристрій 1 містить джерело 11 живлення постійного струму (на фіг. З що містить акумулятор 110), мікропроцесорний керуючий модуль 131, інвертор 132 для перетворення постійного струму у змінний струм, узгоджувальний контур 133 для адаптації до навантаження й індуктор 12. Мікропроцесорний керуючий модуль 131, інвертор 132 для перетворення постійного струму у змінний струм й узгоджувальний контур 133, а також індуктор 12 є частинами електронної схеми 13 подачі живлення (див. фіг. 1). Два канали 134 їі 135

Зо зворотнього зв'язку передбачені для забезпечення сигналів зворотнього зв'язку, які показують напругу та струм крізь індуктор 12, що забезпечує можливість керування подальшою подачею живлення. Наприклад, у випадку, якщо температура сусцептора перевищує бажану температуру, може бути згенерований відповідний сигнал, який перериває подальшу подачу живлення до тих пір, поки температура сусцептора знову не стане нижче бажаної температури, після чого подача живлення може бути відновлена. Відповідно, забезпечена можливість регулювання частоти перемикаючої напруги для оптимальної передачі потужності на сусцептор.

Узгоджувальний контур 133 може бути передбачений для оптимальної адаптації до навантаження, проте він не є обов'язковим і не міститься у варіанті реалізації, що більш докладно описаний нижче.

На фіг. 4 показані деякі основні компоненти електронної схеми 13 подачі живлення, більш конкретно - інвертора 132 для перетворення постійного струму у змінний струм. Як можна бачити на фіг. 4, інвертор для перетворення постійного струму у змінний струм включає в себе підсилювач потужності класу Е, який містить транзисторний перемикач 1320, що має польовий транзистор (БЕТ) 1321, наприклад польовий транзистор зі структурою метал-оксид- напівпровідник (МО5ЕЕТ), живильну схему транзисторного перемикача, яка позначена стрілкою 1322, для подачі перемикаючого сигналу (напруги затвір-витік) на польовий транзистор 1321, і індуктивно-ємнісний навантажувальний контур 1323, що містить шунтуючий конденсатор С1 і послідовний ланцюг із конденсатора С2 й індуктора 1/2. На додаток, показане джерело 11 живлення постійного струму, яке включає в себе дросель 11, для подачі живильної напруги «Мосс постійного струму. Також на фіг. 4 показаний омічний опір К, що характеризує загальне омічне навантаження 1324, яке являє собою суму омічного опору Косої індуктора 12 й омічного опору

Віога сусцептора 21, як це показано на фіг. 6.

Очевидно, що завдяки дуже малій кількості компонентів забезпечена можливість підтримки гранично малого об'єму електронної схеми 13 подачі живлення. Наприклад, об'єм електронної схеми подачі живлення може становити не більше 2 см3. Цей гранично малий об'єм електронної схеми подачі живлення можливий завдяки тому, що індуктор 12 індуктивно-ємнісного навантажувального контуру 1323 безпосередньо використовується як індуктор для індуктивного зв'язку з сусцептором 21 субстрату 20, що утворює аерозоль, і цей малий об'єм забезпечує можливість збереження малих габаритних розмірів індукційного нагрівального пристрою 1 у бо цілому. У випадку, якщо для індуктивного зв'язку з сусцептором 21 використовується окремий індуктор, відмінний від індуктора 12, це автоматично збільшує об'єм електронної схеми подачі живлення, і цей об'єм збільшується також у випадку, якщо в електронну схему подачі живлення включений узгоджувальний контур 133.

Хоча загальний принцип роботи підсилювача потужності класу Е відомий та докладно описаний в уже згадуваній статті "Підсилювачі РЧ-потужності класу Е", автор Маїпап 0. зокаї, що опублікована у журналі ОЕХ, який виходить раз на два місяці, випуск за січень/лютий 2001 р, стор. 9-20, видання Американської ліги радіоаматорів (АККІ), м. Невінгтон, Коннектикут, США, деякі загальні принципи будуть пояснені далі.

Припустимо, що живильна схема 1322 транзисторного перемикача подає прямокутну перемикаючу напругу (напруга затвір-витік польового транзистора) на польовий транзистор 1321. Коли польовий транзистор 1321 є провідним (знаходиться у стані "відчинено"), він по суті утворює ланцюг короткого замикання (з низьким опором), і весь електричний струм протікає крізь дросель 11 і польовий транзистор 1321. Коли польовий транзистор 1321 є непровідним (знаходиться у стані "замкнено"), весь електричний струм протікає в індуктивно-ємнісному навантажувальному контурі, оскільки польовий транзистор 1321 по суті утворює розімкнутий ланцюг (із високим опором). Перемикання транзистора між цими двома станами призводить до інвертування напруги постійного струму, що подається, і постійного струму у напругу змінного струму та змінний струм, відповідно.

Для ефективного нагрівання сусцептора 21 необхідна передача якомога більшої кількості потужності постійного струму, що живить, у вигляді потужності змінного струму на індуктор 12 (циліндричну індукційну котушку зі спіральною намоткою) і далі - на сусцептор 21 субстрату 20, що утворює аерозоль, який індуктивно пов'язаний з індуктором 2. Потужність, що розсіюється у сусцепторі 21 (втрати на вихрові струми, втрати на гістерезис), генерує тепло у сусцепторі 21, як детально описано вище. Інакше кажучи, повинно бути мінімізоване розсіювання потужності у польовому транзисторі 1321 при одночасній максимізації розсіювання потужності у сусцепторі 21.

Розсіювання потужності у польовому транзисторі 1321 протягом одного періоду змінної напруги/струму являє собою добуток напруги на струм транзистора у кожний момент часу протягом періоду змінної напруги/струму, який інтегрований за цим періодом й усереднений за

Зо цим періодом. Оскільки польовий транзистор 1321 повинен підтримувати високу напругу протягом частини зазначеного періоду та проводити високий струм протягом частини цього періоду, необхідно уникати одночасної наявності високої напруги та високого струму, оскільки це призведе до значного розсіювання потужності у польовому транзисторі 1321. У "відкритому" стані польового транзистора 1321 напруга на транзисторі близька до нуля, коли крізь польовий транзистор 1321 протікає високий електричний струм. У "замкненому" стані польового транзистора 1321 напруга на транзисторі є високою, проте струм крізь польовий транзистор 1321 близький до нуля.

Неминучі також перехідні процеси при перемиканні, що тривають протягом деякої частини періоду. Тим не менш, високий добуток напруга-струм, який являє собою великі втрати потужності у польовому транзисторі 1321, може бути виключений за допомогою наступних додаткових заходів. По-перше, затримують підвищення напруги транзистора до тих пір, поки струм, що протікає крізь транзистор, не зменшиться до нуля. По-друге, забезпечують повернення напруги транзистора до нуля до того, як почнеться підвищення струму, що протікає крізь транзистор. Це забезпечують за допомогою навантажувального контуру 1323, який містить шунтуючий конденсатор С1 і послідовний ланцюг із конденсатора Са й індуктора 12, при цьому навантажувальний контур включають між польовим транзистором 1321 і навантаженням 1324.

По-третє, забезпечують, щоб напруга транзистора під час вимикання практично дорівнювала нулю (для біполярного площинного транзистора "ВОТ" вона являє собою напругу Мо зміщення при насиченні). Транзистор, що відчиняється, не розряджує заряджений шунтуючий конденсатор С1, тим самим запобігаючи розсіюванню енергії, яка накопичена у шунтуючому конденсаторі. По-четверте, забезпечують, щоб крутизна напруги транзистора дорівнювала нулю під час відпирання. Потім електричний струм, який вводиться у відпиральний транзистор за допомогою навантажувального контуру, плавно підвищують з нуля з регульованою помірною швидкістю, що призводить до низького розсіювання потужності у той час, коли провідність транзистора підвищується з нуля під час перехідного процесу при відпиранні. У результаті, напруга та струм транзистора ніколи не будуть високими одночасно. Перехідні процеси при перемиканні напруги та струму зміщені за часом відносно один одного.

Для задання розмірів різних компонентів інвертора 132 для перетворення постійного струму у змінний струм, що показаний на фіг. 4, необхідно враховувати наступні рівняння, які є 60 загальновідомими та детально описані у вищезгаданій статті "Підсилювачі РЧ-потужності класу

Е", автор МашШап 0. ЗокКаїЇ, що опублікована у журналі ОЕХ, який виходить раз на два місяці, випуск за січень/лютий 2001 р., стор. 9-20, видання Американської ліги радіолюбителів (АККІ), м. Невінгтон, Конектикут, США.

Нехай 0) (добротність індуктивно-ємнісного навантажувального контуру) - це величина, яка у будь-якому випадку перевищує 1,7879, але є величиною, яка може бути вибрана проектувальником (див. вищезгадану статтю); далі, нехай Р - це вихідна потужність, що подається на опір ЕК, і нехай ї - це частота. Тоді різні компоненти розраховуються у числовій формі з наступних рівнянь (при цьому Мо дорівнює нулю у випадку польових транзисторів й являє собою напругу зміщення при насиченні у випадку біполярних площинних транзисторів, див. вище): 2-0 /2пї

АВ - (Мос- Мо)2/Р): 0,576801 «(1,0000086 - 0,414395/0 - 0,557501/012-0,205967/013)

С1 - (1/34,2219--Е)):(0,99866--0,91424/0)ї - 1,03175/012) ж 0,6/(21192 (11)

С2 - (1/211К)(1/01-0,104823)(1,001214-4(1,01468/01-1,7879))- (0,2/(21п92-11)))

Це забезпечує можливість швидкого нагрівання сусцептора, що має омічний опір К-0,6 Ом, для подання потужності приблизно 7 Вт протягом 5-6 секунд у припущенні, що струм, який приблизно дорівнює 3,4 А доступний за допомогою джерела живлення постійного струму, в якого максимальна вихідна напруга дорівнює 2,8 В, максимальний вихідний струм дорівнює 3,4

А, частота 1-5 МГу (коефіцієнт заповнення - 50 95), індуктивність індуктора 12 дорівнює приблизно 500 нГн, омічний опір індуктора 12 становить Ксої-0,1 Ом, індуктивність дроселя І 1 дорівнює приблизно 1 мкГн, ємність конденсатора С1 дорівнює 7 нф й ємність конденсатора С2 дорівнює 2,2 нФ. Ефективний опір Ксої і Кісга становить приблизно 0,6 Ом. Забезпечена можливість одержання ефективності (потужність, що розсіюється у сусцепторі 21/максимальна потужність джерела 11 живлення постійного струму), яка становить приблизно 83,5 95, що є дуже високою ефективністю.

Як було зазначено вище, сусцептор 21 може бути виготовлений з матеріалу або комбінації матеріалів, які мають температуру Кюрі, що близька до бажаної температури, до якої повинен бути нагрітий сусцептор. Щойно температура сусцептора 21 перевищила зазначену температуру Кюрі, феромагнітні властивості матеріалу змінюються на парамагнітні властивості.

Зо Відповідно, значно зменшується розсіювання потужності у сусцепторі 21, оскільки втрати на гістерезис у матеріалі, який має парамагнітні властивості, значно менше втрат на гістерезис у матеріалі, який має феромагнітні властивості Це зменшене розсіювання потужності у сусцепторі 21 може бути виявлене, після чого, наприклад, генерування змінного струму інвертором для перетворення постійного струму у змінний струм може бути перерване до тих пір, поки сусцептор 21 знову не охолоне нижче температури Кюрі та не відновить свої феромагнітні властивості. Потім генерування потужності змінного струму інвертором для перетворення постійного струму у змінний струм може бути знову відновлене.

Для використання курильний виріб 2 вставляють у порожнину 14 (див. фіг. 2) індукційного нагрівального пристрою 1 таким чином, щоб субстрат 20, що утворює аерозоль, який містить сусцептор 21, був індуктивно пов'язаний з індуктором 2 (наприклад, циліндричною котушкою зі спіральною намоткою). Сусцептор 21 потім нагрівають протягом декількох секунд, як описано вище, після чого споживач може почати втягування аерозолю крізь фільтр 22 (зрозуміло, курильний виріб не обов'язково повинен містити фільтр 22).

Індукційний нагрівальний пристрій та курильні вироби можуть у цілому продаватися окремо або у вигляді комплекта частин. Наприклад, можна продавати так званий "стартовий набір", який містить індукційний нагрівальний пристрій, а також множину курильних виробів. Споживач, після того, як ним придбаний такий стартовий набір, у майбутньому має можливість придбання лише курильних виробів, які можуть використовуватися разом з індукційним нагрівальним пристроєм цього стартового набору. Індукційний нагрівальний пристрій є простим в очищенні, і у випадку використання акумуляторів як джерела живлення постійного струму, ці акумулятори легко перезаряджаються за допомогою підходящого зарядного пристрою, який необхідно приєднати до з'єднувального порту 12, що містить штифт 120 (або індукційний нагрівальний пристрій необхідно приєднати до відповідної з'єднувальної станції зарядного пристрою).

Виходячи з описаних варіантів реалізації даного винаходу, які доповнені кресленнями, очевидно, що можливі багаточисленні зміни та модифікації без виходу за рамки загальної ідеї, яка лежить в основі даного винаходу. Відповідно, передбачається, що обсяг захисту не обмежується конкретними варіантами реалізації та визначається формулою винаходу, що додається.

Claims (18)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Індукційний нагрівальний пристрій (1) для нагрівання субстрату (20), що утворює аерозоль, який містить сусцептор (21), причому зазначений індукційний нагрівальний пристрій (1) містить: корпус пристрою (10), джерело (11) живлення постійного струму, що має живильну напругу постійного струму (Мсс), електронну схему (13) подачі живлення, яка виконана з можливістю роботи на високій частоті та містить інвертор (132) для перетворення постійного струму у змінний струм, що підключений до джерела (11) живлення постійного струму та включає в себе підсилювач потужності класу Е, який містить транзисторний перемикач (1320), схему (1322) збудження транзисторного перемикача й індуктивно-ємнісний навантажувальний контур (1323), що виконаний з можливістю роботи при низькому омічному навантаженні (1324), при цьому індуктивно-ємнісний навантажувальний контур (1323) містить шунтуючий конденсатор (С1) і послідовний ланцюг із конденсатора (С2) й індуктора (І 2), який має омічний опір (Всої)), і порожнину (14), що розташована у корпусі (10) пристрою, яка має внутрішню поверхню, що виконана за формою з можливістю вміщення щонайменше частини субстрату (20), що утворює аерозоль, при цьому порожнина (14) розташована так, що при розміщенні у цій порожнині частини субстрату (20), що утворює аерозоль, індуктор (12) індуктивно-ємнісного навантажувального контуру (1323) індуктивно пов'язаний з сусцептором (21) субстрату (20), що утворює аерозоль, під час користування.

2. Індукційний нагрівальний пристрій за п. 1, який виконаний з можливістю нагрівання субстрату (20), що утворює аерозоль, курильного виробу (2).

З. Індукційний нагрівальний пристрій за п. 2, який виконаний з можливістю нагрівання тютюновмісного твердого субстрату (20), що утворює аерозоль, курильного виробу (2).

4. Індукційний нагрівальний пристрій за будь-яким із попередніх пунктів, в якому живильна напруга (Мос) постійного струму джерела (11) живлення постійного струму знаходиться в діапазоні від приблизно 2,5 вольт до приблизно 4,5 вольт, і в якому сила живильного постійного струму джерела (11) живлення постійного струму знаходиться в діапазоні від приблизно 2,5 Зо ампер до приблизно 5 ампер.

5. Індукційний нагрівальний пристрій за будь-яким із попередніх пунктів, в якому загальний об'єм електронної схеми (13) подачі живлення дорівнює або менше 2 см3.

6. Індукційний нагрівальний пристрій за будь-яким із попередніх пунктів, в якому індуктор (12) індуктивно-ємнісного навантажувального контуру (1323) містить циліндричну індукційну котушку зі спіральною намоткою, що має подовжену форму (т, І) й утворює внутрішній об'єм у діапазоні від приблизно 0,15 см3 до приблизно 1,10 см3, і в якому циліндрична індукційна котушка зі спіральною намоткою розташована на або поблизу внутрішньої поверхні порожнини (14).

7. Індукційний нагрівальний пристрій за будь-яким із попередніх пунктів, в якому корпус (10) пристрою має по суті циліндричну форму з порожниною (14), що розташована на ближньому кінці корпусу (10) пристрою, і з джерелом (11) живлення постійного струму, що розташований на дальньому кінці корпусу (10) пристрою, і в якому електронна схема (13) подачі живлення розташована між джерелом (11) живлення постійного струму та порожниною (14).

8. Індукційний нагрівальний пристрій за будь-яким із попередніх пунктів, в якому джерело (11) живлення постійного струму містить акумулятор постійного струму.

9. Індукційний нагрівальний пристрій за будь-яким із попередніх пунктів, в якому електронна схема (13) подачі живлення додатково містить мікроконтролер (131), який запрограмований з можливістю переривання генерування змінного струму інвертором для перетворення постійного струму в змінний струм, якщо температура сусцептора (21) субстрату (20), що утворює аерозоль, перевищила температуру Кюрі цього сусцептора (21) під час використання, і який запрограмований з можливістю відновлення генерування змінного струму, якщо температура сусцептора (21) знову опустилася нижче цієї температури Кюрі.

10. Індукційний нагрівальний пристрій за будь-яким із попередніх пунктів, в якому підсилювач потужності класу Е має деякий вихідний повний опір, при цьому електронна схема (13) подачі живлення додатково містить узгоджувальний контур (133) для узгодження вихідного повного опору підсилювача потужності класу Е з низькоомним навантаженням (1324).

11. Індукційна нагрівальна система, що містить індукційний нагрівальний пристрій (1) за будь- яким із попередніх пунктів і субстрат (20), що утворює аерозоль, який містить сусцептор (21), при цьому щонайменше частина субстрату (20), що утворює аерозоль, розміщена у порожнині (14) індукційного нагрівального пристрою (1) так, що під час використання індуктор (12) бо індуктивно-ємнісного навантажувального контуру (1323) інвертора (132) для перетворення постійного струму в змінний струм індукційного нагрівального пристрою (1) індуктивно пов'язаний з сусцептором (21) субстрату (20), що утворює аерозоль.

12. Індукційна нагрівальна система за п. 11, в якій субстрат (20), що утворює аерозоль, являє собою субстрат, що утворює аерозоль, курильного виробу (2).

13. Індукційна нагрівальна система за п. 12, в якій субстрат (20), що утворює аерозоль, курильного виробу (2) являє собою тютюновмісний твердий субстрат, що утворює аерозоль.

14. Комплект, що містить індукційний нагрівальний пристрій (1) за будь-яким із пп. 1-10 і субстрат (20), що утворює аерозоль, який містить сусцептор (21), причому індукційний нагрівальний пристрій (1) і субстрат (20), що утворює аерозоль, виконані з можливістю розміщення, під час використання, щонайменше частини субстрату (20), що утворює аерозоль, у порожнині (14) індукційного нагрівального пристрою (1) так, що індуктор (12) індуктивно- ємнісного навантажувального контуру (1323) інвертора (132) для перетворення постійного струму у змінний струм індукційного нагрівального пристрою (1) індуктивно пов'язаний з сусцептором (21) субстрату (20), що утворює аерозоль.

15. Комплект за п. 14, в якому субстрат (20), що утворює аерозоль, являє собою субстрат, що утворює аерозоль, курильного виробу (2).

16. Комплект за п. 15, в якому субстрат (20), що утворює аерозоль, курильного виробу (2) являє собою тютюновмісний твердий субстрат, що утворює аерозоль.

17. Спосіб використання індуктивної нагрівальної системи, що включає етапи, на яких: забезпечують джерело (11) живлення постійного струму, що має живильну напругу постійного струму (Мсс), забезпечують електронну схему (13) подачі живлення, яка виконана з можливістю роботи на високій частоті та містить інвертор (132) для перетворення постійного струму у змінний струм, який з'єднаний з джерелом (132) живлення постійного струму та включає в себе підсилювач потужності класу Е, що містить транзисторний перемикач (1321), схему (1322) збудження транзисторного перемикача й індуктивно-ємнісний навантажувальний контур (1323), який виконаний з можливістю роботи при низькому омічному навантаженні (Р), при цьому індуктивно- ємнісний навантажувальний контур (1323) містить шунтуючий конденсатор (С1) і послідовний ланцюг із конденсатора (С2) й індуктора (І 2), який має омічний опір (Всої), Зо забезпечують порожнину (14), яка виконана з можливістю вміщувати щонайменше частину субстрату (20), що утворює аерозоль, і розташовану так, що при розміщенні у цій порожнині частини субстрату (20), що утворює аерозоль, індуктор (12) індуктивно-ємнісного навантажувального контуру (1323) індуктивно пов'язаний з сусцептором (21) субстрату (20), що утворює аерозоль, і забезпечують субстрат (20), що утворює аерозоль, який містить сусцептор (21), і вставляють щонайменше частину субстрату (20), що утворює аерозоль, у порожнину (14) так, що індуктивно пов'язують індуктор (12) індуктивно-ємнісного навантажувального контуру (1323) з сусцептором (21) субстрату (20), що утворює аерозоль.

18. Спосіб за п. 17, згідно з яким джерело (11) живлення постійного струму являє собою акумулятор, при цьому спосіб додатково включає етап, на якому заряджають акумулятор перед вставленням частини субстрату (20), що утворює аерозоль, у порожнину (14). 2

ВІ. Й . 1 20 ва 12 ; ко ; ; те г шо шк ту. соду с да ра ВИ / с ун І ва Е вх Ш--

Фіг. 1

І35 21 Джерело ікрокон іннерто! Узсо; ва Сусцептоп Бані НЕЖИТЯ ет и 131 І32 ІЗЗ Із Фіг? 1 Іо Із т-- ю З 2 щі Ї я А 120 миши ше во ери " ШБ-ЕНОЖ 2 2 ' «Б І4 І2 110 130 13

Фіг. 3 1321-40 ія ЛИ ЗМІ в ід Фіг. 4 їй За що іг. Я шен СЛ Я с. --Ї-! Не наша: ни до 1322 У Бе х й «, 1323 1324 1320 во й І?

1 . Коза Фіг. 6 ї Ком

І2 є не че ек г Фіг, 5