EA041714B1 - INDUCTION HEATING UNIT FOR STEAM GENERATING DEVICE - Google Patents
INDUCTION HEATING UNIT FOR STEAM GENERATING DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- EA041714B1 EA041714B1 EA202091594 EA041714B1 EA 041714 B1 EA041714 B1 EA 041714B1 EA 202091594 EA202091594 EA 202091594 EA 041714 B1 EA041714 B1 EA 041714B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- electromagnetic shield
- induction heating
- layer
- heating unit
- induction
- Prior art date
Links
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к узлу индукционного нагрева для устройства, генерирующего пар. Варианты осуществления настоящего изобретения также относятся к устройству, генерирующему пар.The present invention relates to an induction heating unit for a steam generating device. Embodiments of the present invention also relate to a steam generating device.
Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for the creation of the invention
Устройства, в которых происходит нагрев, а не сгорание, испаряемого вещества для получения вдыхаемого пара, стали популярными у потребителей в последние годы.Devices that heat, rather than burn, a vaporized substance to produce inhalable vapor have become popular with consumers in recent years.
В таких устройствах может использоваться один из ряда различных подходов для подвода тепла к веществу. Один такой подход заключается в предоставлении устройства, генерирующего пар, в котором применена система индукционного нагрева. В таком устройстве индукционная катушка (далее также называемая индуктором) предусмотрена с устройством и токоприемник предусмотрен с испаряемым веществом. Электроэнергия подается на индуктор, когда пользователь активирует устройство, которое, в свою очередь, генерирует переменное электромагнитное поле. Токоприемник взаимодействует с электромагнитным полем и генерирует тепло, которое передается, например за счет теплопроводности, испаряемому веществу, и по мере нагрева испаряемого вещества генерируется пар.Such devices may use one of a number of different approaches to apply heat to a substance. One such approach is to provide a steam generating device that uses an induction heating system. In such a device, an induction coil (hereinafter also referred to as an inductor) is provided with the device, and a current collector is provided with a volatilized substance. Electricity is applied to the inductor when the user activates the device, which in turn generates an alternating electromagnetic field. The current collector interacts with the electromagnetic field and generates heat, which is transferred, for example, by conduction, to the evaporated substance, and as the evaporated substance heats up, steam is generated.
Такой подход обладает потенциалом для обеспечения лучшего контроля за нагревом, и, следовательно, за генерированием пара. Однако недостаток от использования системы индукционного нагрева заключается в том, что может произойти утечка электромагнитного поля, сгенерированного индукционной катушкой, и, таким образом, существует необходимость в устранении этого недостатка.This approach has the potential to provide better control of heat, and hence steam generation. However, a disadvantage of using the induction heating system is that the electromagnetic field generated by the induction coil may leak, and thus there is a need to overcome this disadvantage.
Краткое описание изобретенияBrief description of the invention
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается узел индукционного нагрева для устройства, генерирующего пар, причем узел индукционного нагрева содержит индукционную катушку;According to a first aspect of the present invention, an induction heating unit for a steam generating device is provided, the induction heating unit comprising an induction coil;
нагревательный отсек, выполненный с возможностью размещения индукционно нагреваемого картриджа;a heating compartment configured to accommodate an induction heated cartridge;
первый слой электромагнитного экрана, расположенный снаружи индукционной катушки;a first electromagnetic shield layer located on the outside of the induction coil;
второй слой электромагнитного экрана, расположенный снаружи первого слоя электромагнитного экрана;a second electromagnetic shield layer outside the first electromagnetic shield layer;
причем первый и второй слои электромагнитного экрана отличаются своей электропроводностью и/или магнитной проницаемостью.wherein the first and second layers of the electromagnetic shield differ in their electrical conductivity and/or magnetic permeability.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается узел индукционного нагрева для устройства, генерирующего пар, причем узел индукционного нагрева содержит индукционную катушку;According to a second aspect of the present invention, there is provided an induction heating unit for a steam generating device, the induction heating unit comprising an induction coil;
нагревательный отсек, выполненный с возможностью размещения индукционно нагреваемого картриджа;a heating compartment configured to accommodate an induction heated cartridge;
слой электромагнитного экрана, расположенный снаружи индукционной катушки, причем слой электромагнитного экрана содержит ферримагнитный электронепроводящий материал; и первый изоляционный слой, расположенный между индукционной катушкой и слоем электромагнитного экрана, причем первый изоляционный слой содержит материал, который является, по существу, электронепроводящим и имеет относительную магнитную проницаемость, по существу равную 1.an electromagnetic shield layer located on the outside of the induction coil, the electromagnetic shield layer comprising a ferrimagnetic electrically non-conductive material; and a first insulating layer positioned between the induction coil and the electromagnetic shield layer, the first insulating layer comprising a material that is substantially electrically non-conductive and has a relative magnetic permeability substantially equal to 1.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается устройство, генерирующее пар, содержащее узел индукционного нагрева согласно первому аспекту или второму аспекту настоящего изобретения;According to a third aspect of the present invention, there is provided a steam generating apparatus comprising an induction heating unit according to the first aspect or the second aspect of the present invention;
впускное отверстие для воздуха, выполненное с возможностью обеспечения подачи воздуха в нагревательный отсек; и выпускное отверстие для воздуха, находящееся в сообщении с нагревательным отсеком.an air inlet configured to supply air to the heating compartment; and an air outlet in communication with the heating compartment.
Один или более слоев электромагнитного экрана обеспечивают компактную, эффективную и легкую конструкцию электромагнитного экрана, которая уменьшает утечку электромагнитного поля, сгенерированного индукционной катушкой. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность предоставления более компактного узла индукционного нагрева и, следовательно, более компактного устройства, генерирующего пар.One or more electromagnetic shield layers provide a compact, efficient and lightweight electromagnetic shield construction that reduces leakage of the electromagnetic field generated by the induction coil. This, in turn, makes it possible to provide a more compact induction heating unit and hence a more compact steam generating device.
Прохождение тока в одном или более слоях электромагнитного экрана подавляется, что уменьшает генерирование тепла в конструкции экрана (за счет нагрева джоулевым теплом) и, тем самым, уменьшает потери энергии. Это обеспечивает ряд преимуществ, в том числе: (i) более эффективную передачу электромагнитной энергии от индукционной катушки на токоприемник, связанный с индукционно нагреваемым картриджем и, следовательно, улучшенный нагрев испаряемого вещества; (ii) снижение температуры, которое приводит к снижению температуры устройства, генерирующего пар, и которое сводит к минимуму потенциальное повреждение устройства, например, за счет предотвращения плавления пластмассовых компонентов внутри устройства из-за чрезмерно высоких температур; и (iii) защиту для других электрических и электронных компонентов внутри устройства, генерирующего пар.The passage of current in one or more layers of the electromagnetic shield is suppressed, which reduces heat generation in the shield structure (due to heating by Joule heat) and thereby reduces energy losses. This provides a number of advantages, including: (i) more efficient transfer of electromagnetic energy from the inductive coil to the current collector associated with the inductively heated cartridge and hence improved heating of the vaporized material; (ii) a temperature reduction that lowers the temperature of the steam generating device and that minimizes potential damage to the device, for example by preventing plastic components inside the device from melting due to excessively high temperatures; and (iii) protection for other electrical and electronic components within the steam generating device.
В варианте осуществления один из слоев электромагнитного экрана содержит ферримагнитныйIn an embodiment, one of the layers of the electromagnetic shield contains a ferrimagnetic
- 1 041714 электронепроводящий материал, а другой слой электромагнитного экрана содержит электропроводящий материал.- 1 041714 electrically non-conductive material, and the other layer of the electromagnetic shield contains electrically conductive material.
Первый слой электромагнитного экрана может содержать ферримагнитный электронепроводящий материал. Примеры подходящих материалов для первого слоя электромагнитного экрана включают, но без ограничения, феррит, никель-цинковый феррит и мю-металл. Первый слой электромагнитного экрана может содержать слоистую конструкцию и может, таким образом, сам содержать множество слоев. Слои могут содержать одинаковый материал или могут содержать множество разных материалов, например тех, которые выбраны для обеспечения желаемых экранирующих свойств. Первый слой электромагнитного экрана может, например, содержать один или более слоев из феррита и один или более слоев из клейкого материала.The first electromagnetic shield layer may comprise a ferrimagnetic electrically non-conductive material. Examples of suitable materials for the first electromagnetic shield layer include, but are not limited to, ferrite, nickel-zinc ferrite, and mu-metal. The first electromagnetic shield layer may comprise a layered structure and may thus itself comprise a plurality of layers. The layers may contain the same material or may contain a variety of different materials, such as those selected to provide the desired shielding properties. The first electromagnetic shield layer may, for example, comprise one or more ferrite layers and one or more adhesive material layers.
Первый слой электромагнитного экрана может иметь толщину от 0,1 до 10 мм. В некоторых вариантах осуществления толщина может составлять от 0,1 до 6 мм, более предпочтительно толщина может составлять от 0,7 до 2,0 мм.The first layer of the electromagnetic shield may have a thickness of 0.1 to 10 mm. In some embodiments, the thickness may be from 0.1 to 6 mm, more preferably the thickness may be from 0.7 to 2.0 mm.
Первый слой электромагнитного экрана может обеспечивать площадь покрытия, которая составляет более 80% полной площади поверхности первого слоя электромагнитного экрана. В некоторых вариантах осуществления площадь покрытия может составлять более 90%, возможно более 95%. В контексте настоящего документа термин полная площадь поверхности означает площадь поверхности слоя, когда слой является полностью цельным, например без каких-либо отверстий в нем, таких как впускное отверстие для воздуха или выпускное отверстие для воздуха. В контексте настоящего документа термин площадь покрытия означает площадь поверхности за вычетом площади каких-либо отверстий в ней, таких как впускное отверстие для воздуха или выпускное отверстие для воздуха.The first electromagnetic shield layer may provide a coverage area that is greater than 80% of the total surface area of the first electromagnetic shield layer. In some embodiments, the coverage area may be greater than 90%, possibly greater than 95%. In the context of this document, the term total surface area means the surface area of the layer when the layer is completely integral, for example without any holes in it, such as an air inlet or an air outlet. As used herein, the term coverage area means the area of a surface minus the area of any openings therein, such as an air inlet or an air outlet.
Второй слой электромагнитного экрана может содержать электропроводящий материал. Второй слой электромагнитного экрана может содержать сетку. Второй слой электромагнитного экрана может содержать металл. Примеры подходящих металлов включают, но без ограничения, алюминий и медь. Второй слой электромагнитного экрана может содержать слоистую конструкцию и может, таким образом, сам содержать множество слоев. Слои могут содержать одинаковый материал или могут содержать множество разных материалов, например тех, которые выбраны для обеспечения желаемых экранирующих свойств.The second electromagnetic shield layer may comprise an electrically conductive material. The second layer of the electromagnetic shield may comprise a grid. The second layer of the electromagnetic shield may contain metal. Examples of suitable metals include, but are not limited to, aluminum and copper. The second electromagnetic shield layer may comprise a layered structure and may thus itself comprise a plurality of layers. The layers may contain the same material or may contain a variety of different materials, such as those selected to provide the desired shielding properties.
Второй слой электромагнитного экрана может иметь толщину от 0,1 до 0,5 мм. В некоторых вариантах осуществления толщина может составлять от 0,1 до 0,2 мм. Второй слой электромагнитного экрана может иметь значение сопротивления менее 30 мОм. Значение сопротивления может составлять менее 15 мОм и может составлять менее 10 мОм. Эти значения сопротивления сводят к минимуму тепловые потери и потери проводимости во втором слое электромагнитного экрана.The second layer of the electromagnetic shield may have a thickness of 0.1 to 0.5 mm. In some embodiments, the thickness may be from 0.1 to 0.2 mm. The second electromagnetic shield layer may have a resistance value of less than 30 mΩ. The resistance value may be less than 15 mΩ and may be less than 10 mΩ. These resistance values minimize thermal and conduction losses in the second electromagnetic shield layer.
Второй слой электромагнитного экрана может обеспечивать площадь покрытия, которая составляет более 30% полной площади поверхности второго слоя электромагнитного экрана. В некоторых вариантах осуществления площадь покрытия может составлять более 50%, возможно более 65%. Площадь покрытия второго слоя электромагнитного экрана может быть существенно меньше площади покрытия первого слоя электромагнитного экрана, поскольку, как отмечено выше, второй слой электромагнитного экрана может содержать сетку.The second electromagnetic shield layer may provide a coverage area that is greater than 30% of the total surface area of the second electromagnetic shield layer. In some embodiments, the coverage area may be greater than 50%, possibly greater than 65%. The coverage area of the second electromagnetic shield layer may be substantially less than the coverage area of the first electromagnetic shield layer because, as noted above, the second electromagnetic shield layer may comprise a grid.
Второй слой электромагнитного экрана может содержать по существу цилиндрическую часть экрана и может содержать по существу цилиндрическую гильзу. Цилиндрическая часть экрана может содержать периферийный зазор. Таким образом, второй слой электромагнитного экрана может содержать цилиндрическую гильзу, в которой периферийный зазор проходит вдоль всей гильзы в осевом направлении. Периферийный зазор обеспечивает электрический разрыв во втором слое электромагнитного экрана, тем самым ограничивая индуцированный ток в этой точке.The second electromagnetic shield layer may comprise a substantially cylindrical portion of the shield and may comprise a substantially cylindrical sleeve. The cylindrical part of the screen may contain a peripheral clearance. Thus, the second electromagnetic shield layer may comprise a cylindrical sleeve in which a peripheral gap extends along the entire sleeve in the axial direction. The peripheral gap provides an electrical break in the second electromagnetic shield layer, thereby limiting the induced current at that point.
В некоторых вариантах осуществления между индукционной катушкой и первым слоем электромагнитного экрана нет электропроводящего материала. Такая компоновка способствует подавлению прохождения тока в конструкции экрана.In some embodiments, there is no electrically conductive material between the induction coil and the first electromagnetic shield layer. This arrangement contributes to the suppression of current flow in the screen structure.
Узел индукционного нагрева может содержать первый изоляционный слой. Первый изоляционный слой может быть расположен между индукционной катушкой и первым слоем электромагнитного экрана. Первый изоляционный слой может быть, по существу, электронепроводящим и может иметь относительную магнитную проницаемость, по существу равную 1. Относительная магнитная проницаемость, по существу равная 1, означает, что относительная магнитная проницаемость может находиться в диапазоне от 0,99 до 1,01, предпочтительно от 0,999 до 1,001.The induction heating unit may comprise a first insulating layer. The first insulating layer may be located between the induction coil and the first electromagnetic shield layer. The first insulating layer may be substantially electrically non-conductive and may have a relative magnetic permeability substantially equal to 1. A relative magnetic permeability substantially equal to 1 means that the relative magnetic permeability may be in the range from 0.99 to 1.01, preferably from 0.999 to 1.001.
Первый изоляционный слой может содержать исключительно материал, который является по существу электронепроводящим и который имеет относительную магнитную проницаемость, по существу равную 1. Альтернативно первый изоляционный слой может содержать по существу материал, который является по существу электронепроводящим и имеет относительную магнитную проницаемость, по существу равную 1. Первый изоляционный слой может, например, содержать слоистую конструкцию или композитную конструкцию и может, таким образом, сам содержать множество слоев и/или смесь частиц/элементов. Слои или смесь частиц/элементов может содержать одинаковый материал или может содержать множество разных материалов, например один или более материалов, выбранных из группы,The first insulating layer may exclusively comprise a material that is substantially electrically non-conductive and that has a relative magnetic permeability substantially equal to 1. Alternatively, the first insulating layer may comprise a substantially material that is essentially electrically non-conductive and has a relative magnetic permeability substantially equal to 1 The first insulating layer may, for example, comprise a sandwich structure or a composite structure and may thus itself comprise a plurality of layers and/or a mixture of particles/elements. Layers or a mixture of particles/elements may contain the same material or may contain many different materials, for example one or more materials selected from the group,
- 2 041714 состоящей из электронепроводящего материала, электропроводящего материала и ферримагнитного материала. Следует понимать, что такая комбинация материалов предоставлена в пропорциях, которые обеспечивают то, что первый изоляционный слой содержит по существу материал, который является по существу электронепроводящим и имеет относительную магнитную проницаемость, по существу равную 1. В одном варианте осуществления материал первого изоляционного слоя может содержать воздух.- 2 041714 consisting of an electrically non-conductive material, an electrically conductive material and a ferrimagnetic material. It should be understood that such a combination of materials is provided in proportions that ensure that the first insulating layer comprises a substantially material that is substantially electrically non-conductive and has a relative magnetic permeability substantially equal to 1. In one embodiment, the material of the first insulating layer may comprise air.
Первый изоляционный слой может иметь толщину от 0,1 до 10 мм. В некоторых вариантах осуществления толщина может составлять от 0,5 до 7 мм и может возможно составлять от 1 до 5 мм. Такая компоновка, содержащая первый изоляционный слой, обеспечивает генерирование индукционной катушкой оптимального переменного электромагнитного поля.The first insulating layer may have a thickness of 0.1 to 10 mm. In some embodiments, the thickness may be 0.5 to 7 mm, and may optionally be 1 to 5 mm. This arrangement, containing the first insulating layer, ensures that the induction coil generates an optimal alternating electromagnetic field.
Первый изоляционный слой может обеспечивать площадь покрытия, которая составляет более 90% полной площади поверхности первого изоляционного слоя. В некоторых вариантах осуществления площадь покрытия может составлять более 95%, возможно более 98%.The first insulating layer may provide a coverage area that is greater than 90% of the total surface area of the first insulating layer. In some embodiments, the coverage area may be greater than 95%, possibly greater than 98%.
Узел индукционного нагрева может дополнительно содержать проход для воздуха от впускного отверстия для воздуха к нагревательному отсеку, и проход для воздуха может образовывать по меньшей мере часть первого изоляционного слоя. Это упрощает конструкцию узла индукционного нагрева и позволяет свести к минимуму размер узла индукционного нагрева и, следовательно, устройства, генерирующего пар. Тепло от индукционной катушки также может передаваться воздуху, текущему через проход для воздуха, тем самым улучшая эффективность узла индукционного нагрева и, следовательно, устройства, генерирующего пар, за счет предварительного нагрева воздуха.The induction heating unit may further comprise an air passage from the air inlet to the heating compartment, and the air passage may form at least a portion of the first insulation layer. This simplifies the design of the induction heating unit and makes it possible to minimize the size of the induction heating unit and hence the steam generating device. The heat from the induction coil can also be transferred to the air flowing through the air passage, thereby improving the efficiency of the induction heating unit and hence the steam generating device by preheating the air.
Узел индукционного нагрева может дополнительно содержать корпус, и корпус может содержать второй слой электромагнитного экрана. Такая компоновка, в которой корпус действует как второй слой электромагнитного экрана, ведет к уменьшению количества компонентов и, следовательно, к улучшению в отношении размера, веса и стоимости изготовления узла индукционного нагрева и, таким образом, устройства, генерирующего пар.The induction heating unit may further comprise a housing, and the housing may comprise a second electromagnetic shield layer. This arrangement, in which the housing acts as a second electromagnetic shield layer, leads to a reduction in the number of components and hence an improvement in size, weight and manufacturing cost of the induction heating unit and thus the steam generating device.
Один или оба из первого и второго слоев электромагнитного экрана могут быть расположены по окружности вокруг индукционной катушки и на обоих из первого и второго осевых концов индукционной катушки таким образом, чтобы по существу окружать индукционную катушку. Таким образом, эффект экранирования максимально увеличивается.One or both of the first and second electromagnetic shield layers may be positioned circumferentially around the induction coil and on both of the first and second axial ends of the induction coil so as to substantially surround the induction coil. Thus, the shielding effect is maximized.
В одном варианте осуществления узел индукционного нагрева может дополнительно содержать проход для вдыхания, проходящий между нагревательным отсеком и выпускным отверстием для воздуха на первом осевом конце узла индукционного нагрева; причем часть прохода для вдыхания проходит в направлении, по существу перпендикулярном осевому направлению, между нагревательным отсеком и выпускным отверстием для воздуха; и один или оба из первого и второго слоев электромагнитного экрана проходят рядом с указанной частью прохода для вдыхания таким образом, что первый осевой конец индукционной катушки по существу закрыт слоями электромагнитного экрана.In one embodiment, the induction heating assembly may further comprise an inhalation passage extending between the heating compartment and an air outlet at the first axial end of the induction heating assembly; wherein part of the inhalation passage extends in a direction substantially perpendicular to the axial direction between the heating compartment and the air outlet; and one or both of the first and second electromagnetic shield layers extend adjacent to said portion of the inhalation passage such that the first axial end of the induction coil is substantially covered by the electromagnetic shield layers.
Такая компоновка первого и/или второго слоев электромагнитного экрана гарантирует обеспечение максимального покрытия первого осевого конца индукционной катушки первым и/или вторым слоями электромагнитного экрана и максимальное увеличение эффекта экранирования.This arrangement of the first and/or second electromagnetic shield layers ensures maximum coverage of the first axial end of the induction coil by the first and/or second electromagnetic shield layers and maximizes the shielding effect.
Узел индукционного нагрева может дополнительно содержать экранирующую катушку, которая может быть расположена на одном или обоих из первого и второго осевых концов индукционной катушки, возможно внутри первого или второго слоев электромагнитного экрана. Экранирующая катушка может действовать как фильтр нижних частот, тем самым уменьшая количество компонентов и, следовательно, приводя к улучшению в отношении размера, веса и стоимости изготовления узла индукционного нагрева и, таким образом, устройства, генерирующего пар.The induction heating assembly may further comprise a shielding coil that may be located on one or both of the first and second axial ends of the inductive coil, optionally within the first or second electromagnetic shield layers. The shield coil can act as a low pass filter, thereby reducing the number of components and hence resulting in an improvement in size, weight and manufacturing cost of the induction heating unit and thus the steam generating device.
Узел индукционного нагрева может дополнительно содержать наружный слой корпуса, который может окружать первый и второй слои электромагнитного экрана. Это обеспечивает, что наружная поверхность устройства, генерирующего пар, не станет горячей, и что пользователь сможет обращаться с устройством без какого-либо дискомфорта.The induction heating assembly may further comprise an outer casing layer that may surround the first and second electromagnetic shield layers. This ensures that the outer surface of the steam generating device does not become hot and that the user can handle the device without any discomfort.
В одном варианте осуществления узел индукционного нагрева может дополнительно содержать второй изоляционный слой. Второй изоляционный слой может быть по существу электронепроводящим и может иметь относительную магнитную проницаемость, по существу равную 1 или меньше. Относительная магнитная проницаемость, по существу равная 1, означает, что относительная магнитная проницаемость может находиться в диапазоне от 0,99 до 1,01, предпочтительно от 0,999 до 1,001. Первая часть второго изоляционного слоя может находиться при использовании между индукционной катушкой и испаряемым веществом внутри индукционно нагреваемого картриджа. Такая компоновка, содержащая второй изоляционный слой, обеспечивает достижение оптимального взаимодействия между токоприемником и переменным электромагнитным полем. Вторая часть второго изоляционного слоя может быть расположена снаружи индукционной катушки и может быть расположена между индукционной катушкой и первым слоем электромагнитного экрана.In one embodiment, the induction heating assembly may further comprise a second insulating layer. The second insulating layer may be substantially electrically non-conductive and may have a relative magnetic permeability substantially equal to 1 or less. A relative magnetic permeability substantially equal to 1 means that the relative magnetic permeability can range from 0.99 to 1.01, preferably from 0.999 to 1.001. The first part of the second insulating layer may be in use between the inductive coil and the vaporized substance inside the inductively heated cartridge. This arrangement, containing the second insulating layer, ensures that an optimal interaction between the current collector and the alternating electromagnetic field is achieved. The second part of the second insulating layer may be located outside the induction coil and may be located between the induction coil and the first electromagnetic shield layer.
Второй изоляционный слой может содержать исключительно материал, который является по сущеThe second insulating layer may exclusively contain material that is essentially
- 3 041714 ству электронепроводящим и который имеет относительную магнитную проницаемость, по существу равную 1 или меньше. Альтернативно второй изоляционный слой может содержать, по существу, материал, который является, по существу, электронепроводящим и имеет относительную магнитную проницаемость, по существу равную 1 или меньше. Второй изоляционный слой может, например, содержать слоистую конструкцию или композитную конструкцию и может, таким образом, сам содержать множество слоев и/или смесь частиц/элементов. Слои или смесь частиц/элементов может содержать одинаковый материал или может содержать множество разных материалов, например один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из электронепроводящего материала, электропроводящего материала и ферримагнитного материала. Следует понимать, что такая комбинация материалов предоставлена в пропорциях, которые обеспечивают, что второй изоляционный слой содержит по существу материал, который является, по существу, электронепроводящим и имеет относительную магнитную проницаемость, по существу равную 1 или меньше.- 3 041714 electrically non-conductive and which has a relative magnetic permeability substantially equal to 1 or less. Alternatively, the second insulating layer may comprise a substantially material that is substantially electrically non-conductive and has a relative magnetic permeability substantially equal to or less than 1. The second insulating layer may, for example, comprise a sandwich structure or a composite structure and may thus itself contain a plurality of layers and/or a mixture of particles/elements. The layers or mixture of particles/elements may contain the same material or may contain a plurality of different materials, such as one or more materials selected from the group consisting of an electrically non-conductive material, an electrically conductive material, and a ferrimagnetic material. It should be understood that such a combination of materials is provided in proportions which ensure that the second insulating layer contains substantially a material that is substantially electrically non-conductive and has a relative magnetic permeability substantially equal to or less than 1.
В одном варианте осуществления второй изоляционный слой может содержать пластмассовый материал. Пластмассовый материал может содержать полиэфирэфиркетон (PEEK) или любой другой материал, который имеет очень высокое удельное тепловое сопротивление (изолятор) и низкую удельную теплоемкость. Следует понимать, что после периода неиспользования устройства, генерирующего пар, компоненты устройства и, следовательно, узла индукционного нагрева, будут остывать до достижения температуры окружающей среды. После начальной активации устройства, генерирующего пар, при контакте нагретого пара со вторым изоляционным слоем на втором изоляционном слое может образоваться конденсат из-за контакта между относительно горячим паром и более холодным вторым изоляционным слоем, и конденсат будет сохраняться до тех пор, пока температура второго изоляционного слоя не повысится. Использование материала, имеющего очень высокое удельное тепловое сопротивление и низкую удельную теплоемкость, сводит к минимуму образование конденсата, поскольку оно обеспечивает то, что второй изоляционный слой нагревается настолько быстро, насколько это возможно, после начальной активации устройства, при контакте с нагретым паром.In one embodiment, the second insulating layer may comprise a plastic material. The plastic material may contain polyetheretherketone (PEEK) or any other material that has a very high thermal resistivity (insulator) and low specific heat. It should be understood that after a period of non-use of the steam generating device, the components of the device, and hence the induction heating assembly, will cool down to ambient temperature. After the initial activation of the steam generating device, when heated steam comes into contact with the second insulating layer, condensation may form on the second insulating layer due to contact between the relatively hot steam and the cooler second insulating layer, and the condensate will remain until the temperature of the second insulating layer layer will not rise. The use of a material having a very high thermal resistivity and low specific heat minimizes condensation because it ensures that the second insulating layer heats up as quickly as possible after initial activation of the device, in contact with heated steam.
Узел индукционного нагрева может быть выполнен с возможностью работы, при использовании, с переменным электромагнитным полем, имеющим плотность магнитного потока от приблизительно 20 мТл до приблизительно 2,0 Тл в точке наибольшей концентрации.The induction heating unit may be configured to operate, when used, with an alternating electromagnetic field having a magnetic flux density from about 20 mT to about 2.0 T at the point of greatest concentration.
Узел индукционного нагрева может содержать источник питания и схему, которые могут быть выполнены с возможностью работы на высокой частоте. Источник питания и схема могут быть выполнены с возможностью работы на частоте от приблизительно 80 кГц до 500 кГц, возможно от приблизительно 150 кГц до 250 кГц, возможно приблизительно 200 кГц. Источник питания и схема могут быть выполнены с возможностью работы на более высокой частоте, например в мегагерцовом диапазоне, в зависимости от типа используемого индукционно нагреваемого токоприемника.The induction heating assembly may include a power supply and circuitry that can be configured to operate at high frequency. The power supply and circuitry may be configured to operate at a frequency of about 80 kHz to 500 kHz, possibly about 150 kHz to 250 kHz, possibly about 200 kHz. The power supply and circuitry may be configured to operate at a higher frequency, such as in the megahertz range, depending on the type of inductively heated current collector used.
Хоть индукционная катушка и может содержать любой подходящий материал, обычно индукционная катушка может содержать высокочастотный многожильный обмоточный провод или высокочастотный многожильный обмоточный кабель.While the induction coil may comprise any suitable material, typically the induction coil may comprise a high frequency stranded winding wire or a high frequency stranded winding cable.
Хотя узел индукционного нагрева может принимать любую форму и вид, он может быть выполнен так, чтобы иметь по существу вид индукционной катушки, для уменьшения чрезмерного использования материала. Индукционная катушка может иметь, по существу, спиральную форму.While the induction heating assembly may take any shape or form, it may be designed to be substantially in the form of an induction coil to reduce material overuse. The induction coil may have a substantially helical shape.
Круглое поперечное сечение спиральной индукционной катушки упрощает вставку индукционно нагреваемого картриджа в узел индукционного нагрева и обеспечивает равномерный нагрев индукционно нагреваемого картриджа. Полученная в результате форма узла индукционного нагрева также удобна пользователю при удерживании.The round cross-section of the helical induction coil facilitates insertion of the induction heated cartridge into the induction heating assembly and ensures uniform heating of the induction heated cartridge. The resulting shape of the induction heating assembly is also comfortable to hold for the user.
Индукционно нагреваемый картридж может содержать один или более индукционно нагреваемых токоприемников. Указанный или каждый токоприемник может содержать одно или более, но без ограничения, из алюминия, железа, никеля, нержавеющей стали и их сплавов, например нихрома или никельмедного сплава. При приложении электромагнитного поля вблизи него указанный или каждый токоприемник может генерировать тепло благодаря вихревым токам и потерям на магнитный гистерезис, приводящим к преобразованию энергии из электромагнитной в тепловую.The inductively heated cartridge may comprise one or more inductively heated current collectors. Said or each current collector may comprise one or more, but not limited to, aluminum, iron, nickel, stainless steel, and their alloys, such as nichrome or nickel-copper alloy. When an electromagnetic field is applied in its vicinity, said or each pantograph can generate heat due to eddy currents and magnetic hysteresis losses, leading to the conversion of electromagnetic energy into thermal energy.
Индукционно нагреваемый картридж может содержать вещество, генерирующее пар, внутри воздухопроницаемой оболочки. Воздухопроницаемая оболочка может содержать воздухопроницаемый материал, который является электроизоляционным и немагнитным. Материал может иметь высокую воздухопроницаемость, чтобы позволять воздуху проходить через материал с устойчивостью к воздействию высоких температур. Примеры подходящих воздухопроницаемых материалов включают целлюлозные волокна, бумагу, хлопок и шелк. Воздухопроницаемый материал может также действовать в качестве фильтра. Альтернативно индукционно нагреваемый картридж может содержать вещество, генерирующее пар, обернутое в бумагу. Альтернативно индукционно нагреваемый картридж может содержать вещество, генерирующее пар, удерживаемое внутри материала, который не является воздухопроницаемым, но который содержит соответствующие перфорации или отверстия, обеспечивающие протекание воздуха. Альтернативно индукционно нагреваемый картридж может состоять из самого вещества, генерирующего пар. Индукционно нагреваемый картридж может быть образован по существу в форме ручки.The induction heated cartridge may contain a vapor generating agent within the breathable envelope. The breathable shell may comprise a breathable material that is electrically insulating and non-magnetic. The material may have a high breathability to allow air to pass through the high temperature resistant material. Examples of suitable breathable materials include cellulose fibers, paper, cotton and silk. The breathable material may also act as a filter. Alternatively, the induction heated cartridge may contain a vapor generating agent wrapped in paper. Alternatively, the inductively heated cartridge may comprise a vapor generating agent retained within a material that is not breathable, but which contains appropriate perforations or holes to allow air to flow. Alternatively, the induction heated cartridge may consist of the vapor generating substance itself. The induction heated cartridge may be formed substantially in the shape of a pen.
- 4 041714- 4 041714
Вещество, генерирующее пар, может быть твердым или полутвердым материалом любого типа. Примерные типы твердых веществ, генерирующих пар, включают порошок, гранулы, зерна, стружки, нити, частицы, гель, полоски, расщипанные листья, резаный наполнитель, пористый материал, пеноматериал или листы. Вещество может содержать материал растительного происхождения, и, в частности, вещество может содержать табак.The vapor generating material may be any type of solid or semi-solid material. Exemplary types of steam-generating solids include powder, granules, grains, chips, filaments, particles, gel, strips, shredded leaves, cut filler, porous material, foam or sheets. The substance may contain material of plant origin, and in particular, the substance may contain tobacco.
Вещество, генерирующее пар, может содержать вещество для образования аэрозоля. Примеры веществ для образования аэрозоля включают многоатомные спирты и их смеси, такие как глицерин или пропиленгликоль. Как правило, вещество, генерирующее пар, может иметь содержание вещества для образования аэрозоля от приблизительно 5 до приблизительно 50% по сухому весу. В некоторых вариантах осуществления вещество, генерирующее пар, может иметь содержание вещества для образования аэрозоля приблизительно 15% по сухому весу.The vapor generating agent may contain an aerosol generating agent. Examples of aerosol forming agents include polyhydric alcohols and mixtures thereof such as glycerol or propylene glycol. Typically, the vapor generating agent may have an aerosolizing agent content of from about 5% to about 50% by dry weight. In some embodiments, the vapor generating agent may have an aerosolizing agent content of about 15% by dry weight.
Также вещество, генерирующее пар, может быть самим веществом для образования аэрозоля. В этом случае вещество, генерирующее пар, может быть жидкостью. Также в этом случае индукционно нагреваемый картридж может содержать вещество, удерживающее жидкость (например, пучок волокон, пористый материал, такой как керамика, и т.д.), которое удерживает жидкость, подлежащую испарению, и обеспечивает возможность образования и высвобождения/выделения пара из вещества, удерживающего жидкость, например, в направлении выпускного отверстия для воздуха для вдыхания пользователем.Also, the vapor generating agent may be the aerosol generating agent itself. In this case, the vapor-generating substance may be a liquid. Also in this case, the induction heated cartridge may contain a liquid retaining material (e.g., a bundle of fibers, a porous material such as ceramic, etc.) which retains the liquid to be vaporized and allows vapor to form and release/release a liquid-retaining substance, for example, towards an air outlet for inhalation by the user.
При нагреве вещество, генерирующее пар, может высвобождать летучие соединения. Летучие соединения могут содержать никотиновые или ароматические соединения, такие как табачный ароматизатор.When heated, the steam generating substance may release volatile compounds. The volatile compounds may contain nicotine or flavor compounds such as tobacco flavor.
Поскольку индукционная катушка создает электромагнитное поле при работе для нагрева токоприемника, любой элемент, содержащий индукционно нагреваемый токоприемник, при размещении рядом с индукционной катушкой во время работы будет нагреваться, и, таким образом, отсутствуют ограничения относительно формы и вида индукционно нагреваемого картриджа, размещаемого в нагревательном отсеке. В некоторых вариантах осуществления индукционно нагреваемый картридж может иметь цилиндрическую форму, вследствие чего нагревательный отсек выполнен с возможностью вмещения по существу цилиндрического испаряемого изделия.Since the inductive coil generates an electromagnetic field during operation to heat the current collector, any element containing an inductively heated current collector, when placed adjacent to the inductive coil during operation, will be heated, and thus there are no restrictions on the shape and form of the inductively heated cartridge placed in the heating compartment. In some embodiments, the inductively heated cartridge may be cylindrical in shape such that the heating chamber is configured to receive a substantially cylindrical vaporizable article.
Способность нагревательного отсека вмещать, по существу, цилиндрический индукционно нагреваемый картридж является преимущественной, поскольку зачастую испаряемые вещества и табачные продукты в частности упаковываются и продаются в цилиндрической форме.The ability of the heating compartment to accommodate a substantially cylindrical induction heated cartridge is advantageous because vaporized substances and tobacco products in particular are often packaged and sold in cylindrical form.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
На фиг. 1 показано схематическое изображение устройства, генерирующего пар, содержащего узел индукционного нагрева согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;In FIG. 1 is a schematic view of a steam generating apparatus comprising an induction heating unit according to a first embodiment of the present invention;
на фиг. 2-4 показаны схематические изображения эффекта экранирования, полученного в результате использования слоя электромагнитного экрана в соответствии с аспектами настоящего изобретения, и изменения напряженности магнитного поля, получаемого в результате использования изоляционного слоя в соответствии с аспектами настоящего изобретения;in fig. 2-4 are schematic representations of the shielding effect resulting from the use of an electromagnetic shield layer in accordance with aspects of the present invention, and the change in magnetic field strength resulting from the use of an insulating layer in accordance with aspects of the present invention;
на фиг. 5 показано схематическое изображение части узла индукционного нагрева согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения и на фиг. 6 показано схематическое изображение части узла индукционного нагрева согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.in fig. 5 is a schematic view of a part of an induction heating unit according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic view of a part of an induction heating unit according to a third embodiment of the present invention.
Подробное описание вариантов осуществленияDetailed description of embodiments
Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны далее только в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые графические материалы.Embodiments of the present invention will be described below by way of example only and with reference to the accompanying drawings.
Вначале на фиг. 1 схематически показано устройство 10, генерирующее пар, согласно примеру настоящего изобретения. Устройство 10, генерирующее пар, содержит корпус 12. Когда устройство 10 используется для генерирования вдыхаемого пара, мундштук 18 также может быть установлен на устройстве 10 на выпускном отверстии 19 для воздуха. Мундштук 18 предоставляет пользователю возможность легко вдыхать пар, генерируемый устройством 10. Устройство 10 содержит источник питания и схему управления, обозначенные ссылочной позицией 20, которые могут быть выполнены с возможностью работы на высокой частоте. Источник питания, как правило, содержит одну или более батарей, которые могут, например, быть перезаряжаемыми за счет индукции. Устройство 10 также содержит впускное отверстие 21 для воздуха.First in FIG. 1 schematically shows a device 10 generating steam according to an example of the present invention. The vapor generating device 10 includes a housing 12. When the device 10 is used to generate inhaled vapor, the mouthpiece 18 may also be mounted on the device 10 at the air outlet 19. The mouthpiece 18 allows the user to easily inhale the vapor generated by the device 10. The device 10 includes a power source and a control circuit, denoted 20, which can be configured to operate at high frequency. The power source typically contains one or more batteries, which may, for example, be recharged by induction. The device 10 also includes an air inlet 21 .
Устройство 10, генерирующее пар, содержит узел 22 индукционного нагрева для нагрева вещества, генерирующего пар (т.е. испаряемого). Узел 22 индукционного нагрева содержит в целом цилиндрический нагревательный отсек 24, который выполнен с возможностью вмещения в целом цилиндрического индукционно нагреваемого картриджа 26 соответствующей формы, содержащего испаряемое вещество 28 и один или более индукционно нагреваемых токоприемников 30. Индукционно нагреваемый картридж 26, как правило, содержит наружный слой или мембрану для вмещения испаряемого вещества 28, причем наружный слой или мембрана являются воздухопроницаемыми. Например, индукционно нагреваемый картридж 26 может представлять собой одноразовый картридж 26, содержащий табак и по меньшей мере один индукционно нагреваемый токоприемник 30.The steam generating device 10 includes an induction heating unit 22 for heating the steam generating substance (ie, vaporized). The induction heating assembly 22 comprises a generally cylindrical heating chamber 24 which is configured to receive a suitably shaped generally cylindrical induction heated cartridge 26 containing vaporizable material 28 and one or more induction heated current collectors 30. The induction heated cartridge 26 typically includes an outer a layer or membrane for containing the vaporized substance 28, and the outer layer or membrane is breathable. For example, inductively heated cartridge 26 may be a disposable cartridge 26 containing tobacco and at least one inductively heated current collector 30.
- 5 041714- 5 041714
Узел 22 индукционного нагрева содержит спиральную индукционную катушку 32, которая проходит вокруг цилиндрического нагревательного отсека 24 и которая может получать питание от источника питания и схемы 20 управления. Как будет понятно специалистам в данной области техники, когда индукционная катушка 32 получает питание, образуется переменное и меняющееся во времени электромагнитное поле. Оно взаимодействует с одним или более индукционно нагреваемыми токоприемниками 30 и генерирует вихревые токи и/или потери на гистерезис в одном или более индукционно нагреваемых токоприемниках 30, что приводит к их нагреву. Тепло затем передается от одного или более индукционно нагреваемых токоприемников 30 к испаряемому веществу 28, например, за счет теплопроводности, излучения и конвекции.The induction heating unit 22 includes a helical induction coil 32 which extends around a cylindrical heating chamber 24 and which can be powered by a power supply and a control circuit 20 . As will be appreciated by those skilled in the art, when the induction coil 32 is energized, an alternating and time-varying electromagnetic field is generated. It interacts with one or more inductively heated pantographs 30 and generates eddy currents and/or hysteresis losses in one or more inductively heated pantographs 30, causing them to heat up. Heat is then transferred from one or more inductively heated current collectors 30 to vaporized matter 28, such as by conduction, radiation, and convection.
Индукционно нагреваемый токоприемник (токоприемники) 30 может находиться в непосредственном или опосредованном контакте с испаряемым веществом 28, вследствие чего, когда происходит индукционный нагрев токоприемника (токоприемников) 30 индукционной катушкой 32 узла 22 индукционного нагрева, тепло передается от токоприемника (токоприемников) 30 к испаряемому веществу 28 для нагрева испаряемого вещества 28 и образования пара. Испарению испаряемого вещества 28 способствует добавление воздуха из окружающей среды через впускное отверстие 21 для воздуха. Пар, образованный путем нагрева испаряемого вещества 28, затем выходит из нагревательного отсека 24 через выпускное отверстие 19 для воздуха и может, например, вдыхаться пользователем устройства 10 через мундштук 18. Прохождению потока воздуха через нагревательный отсек 24, т.е. из впускного отверстия 21 для воздуха, через нагревательный отсек 24, по проходу 34 для вдыхания узла 22 индукционного нагрева и из выпускного отверстия 19 для воздуха, может содействовать отрицательное давление, создаваемое пользователем, втягивающим воздух со стороны выпускного отверстия 19 для воздуха устройства 10 с применением мундштука 18.The inductively heated current collector(s) 30 may be in direct or indirect contact with the evaporated substance 28, as a result of which, when the current collector(s) 30 is inductively heated by the induction coil 32 of the induction heating unit 22, heat is transferred from the current collector(s) 30 to the evaporated substance. 28 to heat the vaporized substance 28 and generate steam. Evaporation of the volatilized substance 28 is assisted by the addition of ambient air through the air inlet 21 . The vapor generated by heating the vaporized substance 28 then exits the heating compartment 24 through the air outlet 19 and can, for example, be inhaled by the user of the device 10 through the mouthpiece 18. The passage of the air flow through the heating compartment 24, i. from the air inlet 21, through the heating compartment 24, through the inhalation passage 34 of the induction heating unit 22, and from the air outlet 19, can be assisted by the negative pressure generated by the user drawing in air from the side of the air outlet 19 of the device 10 using mouthpiece 18.
Узел 22 индукционного нагрева содержит первый слой 36 электромагнитного экрана, расположенный снаружи индукционной катушки 32 и, как правило, выполненный из ферримагнитного электронепроводящего материала, такого как феррит, никель-цинковый феррит или мю-металл. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, первый слой 36 электромагнитного экрана содержит, по существу, цилиндрическую часть 38 экрана, например в форме, по существу, цилиндрической гильзы, которая расположена в радиальном направлении снаружи спиральной индукционной катушки 32 таким образом, что она проходит по окружности вокруг индукционной катушки 32. По существу, цилиндрическая часть 38 экрана, как правило, имеет толщину слоя (в радиальном направлении) от приблизительно 1,7 до 2 мм. Первый слой 36 электромагнитного экрана также содержит первую кольцевую часть 40 экрана, предусмотренную на первом осевом конце 14 узла 22 индукционного нагрева, которая имеет толщину слоя (в осевом направлении) приблизительно 5 мм. Первый слой 36 электромагнитного экрана также содержит вторую кольцевую часть 42 экрана, предусмотренную на втором осевом конце 16 узла 22 индукционного нагрева. Следует отметить, что вторая кольцевая часть 42 экрана содержит первый и второй слои 42a, 42b экранирующего материала, между которыми расположена необязательная экранирующая катушка 44. В альтернативных вариантах осуществления вторая кольцевая часть 42 экрана может содержать один слой экранирующего материала, с экранирующей катушкой 44 или без нее.The induction heating unit 22 includes a first electromagnetic shield layer 36 located on the outside of the induction coil 32 and is generally made of a ferrimagnetic electrically non-conductive material such as ferrite, nickel-zinc ferrite, or mu-metal. In the embodiment shown in FIG. 1, the first electromagnetic shield layer 36 comprises a substantially cylindrical shield portion 38, for example in the form of a substantially cylindrical sleeve, which is positioned radially outside the helical induction coil 32 such that it extends circumferentially around the induction coil 32. As such, the shield cylindrical portion 38 typically has a layer thickness (in the radial direction) of about 1.7 to 2 mm. The first electromagnetic shield layer 36 also includes a first annular shield portion 40 provided at the first axial end 14 of the induction heating unit 22, which has a layer thickness (in the axial direction) of approximately 5 mm. The first electromagnetic shield layer 36 also includes a second annular shield portion 42 provided at the second axial end 16 of the induction heating unit 22 . It should be noted that the second annular shield portion 42 comprises first and second layers 42a, 42b of shielding material between which an optional shield coil 44 is located. her.
Узел 22 индукционного нагрева содержит второй слой 46 электромагнитного экрана, расположенный снаружи первого слоя 36 электромагнитного экрана. Второй слой 46 электромагнитного экрана, как правило, содержит электропроводящий материал, например металл, такой как алюминий или медь, и может быть выполнен в форме сетки. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, второй слой 46 электромагнитного экрана содержит, по существу, цилиндрическую часть 48 экрана, например в форме по существу цилиндрической гильзы, имеющей проходящий в осевом направлении периферийный зазор (не показан), и кольцевую часть 50 экрана, предусмотренную на первом осевом конце 14 узла 22 индукционного нагрева. По существу, цилиндрическая часть 48 экрана и кольцевая часть 50 экрана могут быть выполнены как единое целое в виде одного компонента. В некоторых вариантах осуществления второй слой 46 электромагнитного экрана имеет толщину слоя приблизительно 0,15 мм. Значение сопротивления второго слоя 46 электромагнитного экрана выбрано так, чтобы свести к минимуму тепловые потери и потери проводимости во втором слое 46 электромагнитного экрана, и может, например, составлять менее 30 мОм.Node 22 induction heating includes a second layer 46 of the electromagnetic shield, located outside the first layer 36 of the electromagnetic shield. The second electromagnetic shield layer 46 typically contains an electrically conductive material, such as a metal such as aluminum or copper, and may be in the form of a mesh. In the embodiment shown in FIG. 1, the second electromagnetic shield layer 46 comprises a substantially cylindrical shield portion 48, such as in the form of a substantially cylindrical sleeve having an axially extending peripheral gap (not shown), and an annular shield portion 50 provided at the first axial end 14 of the assembly. 22 induction heating. As such, the cylindrical screen portion 48 and the annular screen portion 50 may be integrally formed as a single component. In some embodiments, the second electromagnetic shield layer 46 has a layer thickness of approximately 0.15 mm. The resistance value of the second electromagnetic shield layer 46 is chosen to minimize heat and conduction losses in the second electromagnetic shield layer 46 and may, for example, be less than 30 mΩ.
Узел 22 индукционного нагрева содержит наружный слой 13 корпуса, который окружает первый и второй слои 36, 46 электромагнитного экрана и который составляет наиболее удаленный от центра слой корпуса 12. В альтернативном варианте осуществления (не показан) наружный слой 13 корпуса может быть исключен, вследствие чего второй слой 46 электромагнитного экрана составляет наиболее удаленный от центра слой корпуса 12.The induction heating unit 22 comprises an outer casing layer 13 which surrounds the first and second electromagnetic shield layers 36, 46 and which constitutes the outermost layer of the casing 12. In an alternative embodiment (not shown), the outer casing layer 13 may be omitted, whereby the second electromagnetic shield layer 46 constitutes the outermost layer of the housing 12.
Узел 22 индукционного нагрева содержит первый изоляционный слой 52, который расположен между индукционной катушкой 32 и первым слоем 36 электромагнитного экрана. Первый изоляционный слой 52 является, по существу, электронепроводящим и имеет относительную магнитную проницаемость, по существу равную 1, причем в изображенном варианте осуществления первый изоляционный слой 52 содержит воздух.The induction heating unit 22 includes a first insulating layer 52 which is located between the induction coil 32 and the first electromagnetic shield layer 36 . The first insulating layer 52 is essentially electrically non-conductive and has a relative magnetic permeability substantially equal to 1, and in the depicted embodiment, the first insulating layer 52 contains air.
За счет предоставления первого изоляционного слоя 52 между индукционной катушкой 32 и перBy providing a first insulating layer 52 between the induction coil 32 and the lane
- 6 041714 вым слоем 36 электромагнитного экрана преимущественно обеспечивается генерирование оптимального электромагнитного поля для взаимодействия с токоприемником (токоприемниками) 30 индукционно нагреваемого картриджа 26, и это схематически изображено на фиг. 2-4. Например, на фиг. 2 схематически изображено электромагнитное поле, сгенерированное спиральной индукционной катушкой 32 в отсутствие слоев 36, 46 электромагнитного экрана, описанных выше. На фиг. 3, с другой стороны, схематически изображено электромагнитное поле, сгенерированное спиральной индукционной катушкой 32, когда первый слой 36 электромагнитного экрана, описанный выше, и, в частности, по существу цилиндрическая часть 38 экрана, расположены либо очень близко к индукционной катушке 32, либо в контакте с ней, другими словами, когда вышеупомянутый первый изоляционный слой 52 отсутствует. Как можно явно видеть на фиг. 3, что, хотя первый слой 36 электромагнитного экрана уменьшает напряженность электромагнитного поля в области, находящейся радиально снаружи первого слоя 36 электромагнитного экрана, и тем самым уменьшает утечку электромагнитного поля, он также уменьшает напряженность электромагнитного поля в области, находящейся радиально внутри индукционной катушки 32, где расположен индукционно нагреваемый картридж 26 при использовании. Это нежелательно, поскольку это отрицательно влияет на взаимодействие электромагнитного поля с токоприемником (токоприемниками) 30 индукционно нагреваемого картриджа 26 и уменьшает эффективность нагрева. В заключение, как показано на фиг. 4, будет очевидно, что, когда первый изоляционный слой 52 в соответствии с аспектами настоящего изобретения расположен между индукционной катушкой 32 и первым слоем 36 электромагнитного экрана, первый слой 36 электромагнитного экрана и, в частности, по существу цилиндрическая часть 38 экрана, уменьшают напряженность электромагнитного поля в области, находящейся радиально снаружи первого слоя 36 электромагнитного экрана, и тем самым уменьшают утечку электромагнитного поля, аналогично тому, как это показано на фиг. 3. Однако в отличие от фиг. 3 напряженность электромагнитного поля в области, находящейся радиально внутри индукционной катушки 32, где расположен индукционно нагреваемый картридж 26 при использовании, не уменьшается, что обеспечивает оптимальное взаимодействие электромагнитного поля с токоприемником (токоприемниками) 30 индукционно нагреваемого картриджа 26 и максимально увеличивает эффективность нагрева.The electromagnetic shield layer 36 advantageously generates an optimal electromagnetic field for interaction with the current collector(s) 30 of the inductively heated cartridge 26, and this is shown schematically in FIG. 2-4. For example, in FIG. 2 schematically shows the electromagnetic field generated by the helical induction coil 32 in the absence of the electromagnetic shield layers 36, 46 described above. In FIG. 3, on the other hand, schematically shows the electromagnetic field generated by the helical induction coil 32 when the first electromagnetic shield layer 36 described above, and in particular the substantially cylindrical shield portion 38, are located either very close to the induction coil 32, or in contact with it, in other words, when the aforementioned first insulating layer 52 is missing. As can be clearly seen in FIG. 3 that although the first electromagnetic shield layer 36 reduces the electromagnetic field strength in the region radially outside the first electromagnetic shield layer 36 and thereby reduces the electromagnetic field leakage, it also reduces the electromagnetic field strength in the region radially inside the induction coil 32, where the induction heated cartridge 26 is located in use. This is undesirable because it adversely affects the interaction of the electromagnetic field with the current collector(s) 30 of the inductively heated cartridge 26 and reduces the heating efficiency. Finally, as shown in FIG. 4, it will be apparent that when the first insulating layer 52 in accordance with aspects of the present invention is positioned between the induction coil 32 and the first electromagnetic shield layer 36, the first electromagnetic shield layer 36, and in particular the substantially cylindrical shield portion 38, reduce the strength of the electromagnetic fields in a region radially outside the first electromagnetic shield layer 36, and thereby reduce the leakage of the electromagnetic field, similar to that shown in FIG. 3. However, unlike FIG. 3, the electromagnetic field strength in the region radially inside the inductive coil 32 where the inductively heated cartridge 26 is located does not decrease during use, which ensures optimal interaction of the electromagnetic field with the current collector (s) 30 of the inductively heated cartridge 26 and maximizes the heating efficiency.
Обращаясь вновь к фиг. 1, следует отметить, что узел 22 индукционного нагрева содержит кольцевой проход 54 для воздуха, который проходит от впускного отверстия 21 для воздуха к нагревательному отсеку 24. Проход 54 для воздуха расположен радиально снаружи индукционной катушки 32, между индукционной катушкой 32 и первым слоем 36 электромагнитного экрана, и первый изоляционный слой 52 образован по меньшей мере частично проходом 54 для воздуха.Referring again to FIG. 1, it should be noted that the induction heating unit 22 includes an annular air passage 54 that extends from the air inlet 21 to the heating compartment 24. The air passage 54 is located radially outside the induction coil 32, between the induction coil 32 and the first electromagnetic layer 36 screen, and the first insulating layer 52 is formed at least in part by the passage 54 for air.
Узел 22 индукционного нагрева дополнительно содержит второй изоляционный слой 58. На фиг. 1 показано, что первая часть 58а второго изоляционного слоя 58 расположена на внутренней стороне индукционной катушки 32 таким образом, что она находится между индукционной катушкой 32 и испаряемым веществом 28 внутри индукционно нагреваемого картриджа 26. Также на фиг. 1 показано, что вторая часть 58b второго изоляционного слоя 58 расположена снаружи индукционной катушки 32 и расположена между индукционной катушкой 32 и первым слоем 36 электромагнитного экрана. В изображенном варианте осуществления вторая часть 58b содержит цилиндрическую гильзу 56, расположенную радиально снаружи кольцевого прохода 54 для воздуха, рядом с первым слоем 36 электромагнитного экрана. Второй изоляционный слой 58 является, по существу, электронепроводящим и имеет относительную магнитную проницаемость, по существу равную 1 или меньше, и, как правило, содержит пластмассовый материал, такой как PEEK. Как будет понятно из рассмотрения фиг. 1, первая часть 58а второго изоляционного слоя 58 определяет внутренний объем нагревательного отсека 24, в котором при использовании размещен индукционно нагреваемый картридж 26.The induction heating unit 22 further comprises a second insulating layer 58. In FIG. 1 shows that the first part 58a of the second insulating layer 58 is located on the inside of the induction coil 32 so that it is between the induction coil 32 and the vaporized substance 28 inside the induction heated cartridge 26. Also in FIG. 1 shows that the second part 58b of the second insulating layer 58 is located outside the induction coil 32 and is located between the induction coil 32 and the first electromagnetic shield layer 36. In the depicted embodiment, the second part 58b includes a cylindrical sleeve 56 located radially outside the annular air passage 54, next to the first layer 36 of the electromagnetic shield. The second insulating layer 58 is essentially electrically non-conductive and has a relative magnetic permeability substantially equal to 1 or less, and typically contains a plastic material such as PEEK. As will be clear from a consideration of FIG. 1, the first portion 58a of the second insulating layer 58 defines the internal volume of the heating compartment 24 in which the inductively heated cartridge 26 is placed in use.
На фиг. 5 показана часть второго варианта осуществления узла 60 индукционного нагрева для устройства 10, генерирующего пар. Узел 60 индукционного нагрева, показанный на фиг. 5, аналогичен узлу 22 индукционного нагрева, показанному на фиг. 1, причем соответствующие компоненты обозначены подобными ссылочными позициями. Следует отметить, что, по существу, цилиндрические части 38, 48 экрана первого и второго слоев 36, 46 электромагнитного экрана исключены из фиг. 5.In FIG. 5 shows a portion of a second embodiment of an induction heating unit 60 for a steam generating device 10. The induction heating unit 60 shown in FIG. 5 is similar to the induction heating unit 22 shown in FIG. 1, with the respective components designated by like reference numerals. It should be noted that the substantially cylindrical shield portions 38, 48 of the first and second electromagnetic shield layers 36, 46 are omitted from FIG. 5.
Узел 60 индукционного нагрева содержит проход 62 для вдыхания, который проходит от нагревательного отсека 24 к выпускному отверстию 19 для воздуха на первом осевом конце 14 узла 60 индукционного нагрева. Проход 62 для вдыхания содержит первую и вторую осевые части 64, 66, которые проходят в направлении, по существу параллельном осевому направлению между нагревательным отсеком 24 и выпускным отверстием 19 для воздуха. Проход 62 для вдыхания также содержит поперечную часть 68, которая проходит в направлении, по существу, перпендикулярном осевому направлению между нагревательным отсеком 24 и выпускным отверстием 19 для воздуха. Множество узлов электромагнитного экрана, каждый из которых содержит первый и второй слои 36, 46 электромагнитного экрана, расположены так, что они проходят рядом с поперечной частью 68 прохода 62 для вдыхания на ее противоположных сторонах. В такой компоновке узлы электромагнитного экрана по меньшей мере частично перекрывают друг друга, вследствие чего первый осевой конец индукционной катушки 32 по существу экранирован слоями 36, 46 электромагнитного экрана.The induction heating unit 60 includes an inhalation passage 62 that extends from the heating compartment 24 to an air outlet 19 at the first axial end 14 of the induction heating unit 60 . The inhalation passage 62 comprises first and second axial portions 64, 66 which extend in a direction substantially parallel to the axial direction between the heating compartment 24 and the air outlet 19. The inhalation passage 62 also includes a transverse portion 68 which extends in a direction substantially perpendicular to the axial direction between the heating compartment 24 and the air outlet 19 . A plurality of electromagnetic shield assemblies, each including first and second electromagnetic shield layers 36, 46, are arranged to extend adjacent to the transverse portion 68 of the inhalation passage 62 on opposite sides thereof. In such an arrangement, the electromagnetic shield assemblies at least partially overlap each other, whereby the first axial end of the induction coil 32 is substantially shielded by the electromagnetic shield layers 36, 46.
На фиг. 6 показана часть третьего варианта осуществления узла 70 индукционного нагрева для устIn FIG. 6 shows a portion of a third embodiment of an induction heating unit 70 for
--
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP17210822.7 | 2017-12-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA041714B1 true EA041714B1 (en) | 2022-11-25 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7406491B2 (en) | Induction heating assembly for steam generation devices | |
| US20230292844A1 (en) | Induction Heating Assembly for a Vapour Generating Device | |
| JP7232262B2 (en) | steam generation system | |
| JP7356429B2 (en) | Induction heating assembly for steam generation devices | |
| EA041714B1 (en) | INDUCTION HEATING UNIT FOR STEAM GENERATING DEVICE | |
| EA041703B1 (en) | INDUCTION HEATING UNIT FOR STEAM GENERATING DEVICE | |
| EA043125B1 (en) | AEROSOL GENERATING SYSTEM | |
| EA041916B1 (en) | INDUCTION HEATING UNIT FOR STEAM GENERATING DEVICE | |
| EA042776B1 (en) | STEAM GENERATING SYSTEM |