Устройство для нагревания или охлаждения находящегося в нем материала - RU2682792C2
Код документа: RU2682792C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для нагревания и охлаждения материала.
Уровень техники
Известны различные контейнеры и упаковки, которые содержат размещенный внутри источник теплоты, который может быть активирован для нагревания находящегося в контейнере материала, или которые содержат размещенный внутри теплоотвод (холодный источник), который может быть активирован для охлаждения находящегося в контейнере материала.
Например, контейнеры или упаковки для пищевых продуктов или напитков могут содержать такой источник теплоты или теплоотвод для того, чтобы пищевой продукт или напиток, находящийся в контейнерах, можно было нагреть или охладить в том случае, если пользователь находится вне помещения и поэтому не имеет доступа к домашним бытовым электроприборам, таким как кухонные плиты, холодильники и тому подобные приборы, которые обычно используются для нагревания или охлаждения пищевых продуктов или напитков в домашних условиях.
Курительные изделия, такие как сигареты, сигары и тому подобные изделия сжигают табак во время их использования для создания табачного дыма. Предпринимались попытки создания альтернатив этим курительным изделиям путем создания продуктов, которые выделяют химические соединения фактически без их сжигания и, следовательно, не создают дым. Примерами таких продуктов являются так называемые «Устройства для нагревания табака», «Продукты для нагревания табака» (THP) или устройства на основе технологии “Heat not Burn” («нагрев без горения»), которые при нагревании аэрозольобразующего материала, без его сжигания, выделяют химические соединения. Аэрозольобразующим материалом может быть, например, табак или другие не табачные продукты, которые могут или не могут содержать никотин. В таких продуктах необходим источник теплоты, которые может быть активирован для нагревания аэрозольобразующего материала, по мере необходимости, надежным и подходящим способом.
Сущность изобретения
В соответствии с некоторыми раскрытыми здесь воплощениями обеспечивается устройство для нагревания или охлаждения подлежащего нагреванию или охлаждению материала, при этом устройство содержит первое отделение для размещения нагреваемого или охлаждаемого материала;
второе отделение, содержащее материал с изменяемым фазовым состоянием, при этом указанный материал с изменяемым фазовым состоянием предназначен для выделения теплоты или поглощения теплоты, происходящего при изменении фазового состояния (при фазовом превращении) указанного материала, для нагревания первого отделения или для охлаждения первого отделения, соответственно; и средство активирования, содержащее агент активирования фазового превращения и диафрагму, которая отделяет агент активирования фазового превращения от материала с изменяемым фазовым состоянием, при этом приведение в действие средства активирования приводит к разрыву диафрагмы, в результате чего агент активирования фазового превращения может контактировать с материалом, способным изменять фазовое состояния, и активировать изменение фазового состояния указанного материала с изменяемым фазовым состоянием, причем указанная диафрагма выполнена с возможностью повторной герметизации после ее разрыва.
В соответствии с некоторыми другими раскрытыми здесь воплощениями обеспечивается также устройство для нагревания или охлаждения подлежащего нагреванию или охлаждению материала, при этом устройство содержит первое отделение для размещения нагреваемого или охлаждаемого материала;
второе отделение, содержащее материал с изменяемым фазовым состоянием, при этом указанный материал с изменяемым фазовым состоянием предназначен для выделения теплоты или поглощения теплоты, происходящего при фазовом превращении указанного материала, для нагревания первого отделения или для охлаждения первого отделения, соответственно; и средство активирования, содержащее одну или большее количество капсул, заполненных материалом, способным изменять фазовое состояние, при этом в каждой из указанных одной или большего числа капсул заключен агент активирования фазового превращения, и, по меньшей мере, одна или большее число капсул выполнены с возможностью разрыва под действием приложенного усилия для осуществления воздействия агента активирования фазового превращения на материал с изменяемым фазовым состоянием, в результате чего происходит фазовое превращение материала с изменяемым фазовым состоянием.
В соответствии с некоторыми раскрытыми здесь воплощениями обеспечивается устройство для нагревания или охлаждения подлежащего нагреванию или охлаждению материала, при этом устройство содержит первое отделение для размещения нагреваемого или охлаждаемого материала;
Второе отделение, содержащее материал с изменяемым фазовым состоянием, при этом указанный материал с изменяемым фазовым состоянием предназначен для выделения теплоты или поглощения теплоты, происходящего при фазовом превращении указанного материала, для нагревания первого отделения или для охлаждения первого отделения, соответственно; и средство активирования, содержащее генератор электрического заряда и/или электрического тока, предназначенное для генерирования электрического заряда и/или электрического тока и воздействия электрического заряда и/или электрического тока на материал с изменяемым фазовым состоянием для активирования фазового превращения материала с изменяемым фазовым состоянием.
В соответствии с некоторыми раскрытыми здесь воплощениями обеспечивается устройство для нагревания или охлаждения подлежащего нагреванию или охлаждению материала, при этом устройство содержит первое отделение для размещения нагреваемого или охлаждаемого материала;
второе отделение, содержащее жидкий материал с изменяемым фазовым состоянием, при этом указанный материал с изменяемым фазовым состоянием предназначен для выделения теплоты или поглощения теплоты, происходящего при фазовом превращении указанного материала от жидкой фазы к твердой фазе, для нагревания первого отделения или для охлаждения первого отделения, соответственно; и средство активирования, содержащее средство для создания деформации сдвига в указанном жидком материале с изменяемым фазовым состоянием, приводящей к фазовому превращению жидкого материала с изменяемым фазовым состоянием.
В соответствии с некоторыми раскрытыми здесь воплощениями обеспечивается устройство для нагревания или охлаждения подлежащего нагреванию или охлаждению материала, при этом устройство содержит первое отделение для размещения нагреваемого или охлаждаемого материала;
второе отделение, содержащее материал с изменяемым фазовым состоянием, при этом указанный материал с изменяемым фазовым состоянием предназначен для выделения теплоты или поглощения теплоты, происходящего при фазовом превращении указанного материала от жидкой фазы к твердой фазе, для нагревания первого отделения или для охлаждения первого отделения, соответственно; и средство активирования, содержащее оболочку с находящимся в ней агентом активирования для побуждения фазового превращения жидкого материала с изменяемым фазовым состоянием, при этом указанная оболочка выполнена с изменяемой конфигурацией и может находиться в закрытом положении и в открытом положении, и если оболочка находится в закрытом положении, агент активирования не может контактировать с материалом, изменяющим фазовое состояние, а если оболочка находится в открытом положении, то агент активирования способен контактировать с материалом, изменяющим фазовое состояние, при этом, по меньшей мере, один элемент средства активирования способен перемещаться между первой позицией и второй позицией для того, чтобы установить оболочку в первом и втором положениях.
В соответствии с некоторыми раскрытыми здесь воплощениями обеспечивается устройство для нагревания или охлаждения подлежащего нагреванию или охлаждению материала, при этом устройство содержит первое отделение для размещения нагреваемого или охлаждаемого материала;
второе отделение, содержащее материал с изменяемым фазовым состоянием, при этом указанный материал с изменяемым фазовым состоянием предназначен для выделения теплоты или поглощения теплоты, происходящего при фазовом превращении указанного материала, для нагревания первого отделения или для охлаждения первого отделения, соответственно; и средство активирования, содержащее средство для локального охлаждения на одном или большем числе участков материала с изменяемым фазовым состоянием для побуждения фазового превращения материала с изменяемым фазовым состоянием.
В соответствии с некоторыми раскрытыми здесь воплощениями обеспечивается устройство для нагревания или охлаждения подлежащего нагреванию или охлаждению материала, при этом устройство содержит первое отделение для размещения нагреваемого или охлаждаемого материала;
второе отделение, содержащее материал с изменяемым фазовым состоянием, при этом указанный материал с изменяемым фазовым состоянием предназначен для выделения теплоты или поглощения теплоты, происходящего при фазовом превращении указанного материала, для нагревания первого отделения или для охлаждения первого отделения, соответственно; и средство активирования, содержащее средство для локального охлаждения одного или большего числа участков материала с изменяемым фазовым состоянием для побуждения фазового превращения материала с изменяемым фазовым состоянием.
В соответствии с некоторыми раскрытыми здесь воплощениями обеспечивается устройство для нагревания или охлаждения подлежащего нагреванию или охлаждению материала, при этом устройство содержит первое отделение для размещения нагреваемого или охлаждаемого материала; второе отделение, содержащее материал с изменяемым фазовым состоянием, при этом указанный материал с изменяемым фазовым состоянием предназначен для выделения теплоты или поглощения теплоты, происходящего при фазовом превращении указанного материала, для нагревания первого отделения или для охлаждения первого отделения, соответственно; и средство активирования, содержащее элемент для создания колебаний в материале с изменяемым фазовым состоянием для активирования фазового превращения материала с изменяемым фазовым состоянием.
В соответствии с некоторыми раскрытыми здесь воплощениями обеспечивается устройство для нагревания или охлаждения подлежащего нагреванию или охлаждению материала, при этом устройство содержит первое отделение для размещения нагреваемого или охлаждаемого материала;
второе отделение, содержащее материал с изменяемым фазовым состоянием, при этом указанный материал с изменяемым фазовым состоянием предназначен для выделения теплоты или поглощения теплоты, происходящего при фазовом превращении указанного материала, для нагревания первого отделения или для охлаждения первого отделения, соответственно; и средство активирования, содержащее элемент, который может быть введен в жидкий материал с изменяемым фазовым состоянием, находящийся во втором отделении, и может совершать колебательные движения для инициирования фазового превращения материала с изменяемым фазовым состоянием.
Краткое описание чертежей
Воплощения настоящего изобретения ниже будут описаны, с помощью лишь примеров, со ссылками на сопровождающие чертежи.
Фиг. 1 - пример устройства для нагревания аэрозольобразующего материала, вид сбоку в разрезе.
Фиг. 2 - вид в перспективе устройства, показанного на фиг. 1.
Фиг. 3 - вид в перспективе некоторых элементов устройства, показанного на фиг. 1.
Фиг. 4 - вид в перспективе с разрезом некоторых элементов устройства, показанного на фиг. 1.
Фиг. 5 - изображение средства активирования в разобранном изометрическом виде.
Фиг. 6 - изображение альтернативного средства активирования в разобранном изометрическом виде.
Фиг. 7 - другой пример устройства для нагревания аэрозольобразующего материала, вид сбоку в разрезе.
Фиг. 8 - схематический вид в разрезе капсулы для использования в средстве активирования устройства, показанного на фиг. 7.
Фиг. 9 - другой пример устройства для нагревания аэрозольобразующего материала, вид сбоку в разрезе.
Фиг.10 - другой пример устройства для нагревания аэрозольобразующего материала, вид сбоку в разрезе.
Фиг. 11а - другой пример устройства для нагревания аэрозольобразующего материала, содержащего средство активирования в первом положении, вид сбоку в разрезе.
Фиг. 11b - устройство, схематически показанное на фиг. 11а, со средством активирования во втором положении, вид сбоку в разрезе. Подробное описание
Используемый здесь термин «аэрозольобразующий материал» включает в себя материалы, которые при нагревании выделяют испаренные компоненты. «Аэрозольобразующий материал» включает любой табакосодержащий материал и может, например, включать один материал или более из табака, производных табака, включающих табачные экстракты, взорванного табака, восстановленного табака или заменителей табака. «Аэрозольобразующий материал», кроме того, включает другие, не табачные продукты, например, ароматизаторы, которые в зависимости от конкретного продукта могут или не могут содержать никотин.
На фиг. 1-5 представлен пример устройства 1, предназначенного для нагревания аэрозольобразующего материала с целью испарения, по меньшей мере, одного компонента аэрозольобразующего материала. Устройство 1 представляет собой так называемый "продукт для нагревания табака" (ТНР).
Устройство 1 в рассматриваемом примере выполнено удлиненной формы и содержит внешнюю оболочку 3 и внутреннюю трубку 5. Внешняя оболочка 3 содержит внешнюю трубку 7, мундштук 9 и концевой колпачок 11. Как лучше всего видно на фиг. 3, внешняя трубка 7 состоит из протяженной центральной части 7а, передней и задней частей 7b и 7с, расположенных на каждом конце центральной части 7а. Передняя часть 7b и задняя часть 7с выполнены немного более узкими, чем центральная часть 7а, и сконфигурированы так, что поверх передней части 7b может быть насажен мундштук 9, а на заднюю часть 7с может быть концевой колпачок 11 для завершения сборки внешней оболочки 3. Передняя часть 7b и задняя часть 7с выполнены с одной или большим количеством насечек 302, которые входят в сцепление с ответными выступающими элементами (не показаны), надлежащим образом расположенные на внутренней поверхности мундштука 9 и концевого колпачка 1 соответственно, что способствует удерживанию этих элементов конструкции на месте.
Внутренняя трубка 5 расположена, в целом, концентрично и коаксиально внутри внешней трубки 7. Как лучше всего видно на фиг. 3, внутренняя трубка 5 содержит передний конец 5а и задний конец 5b, которые немного выступают за пределы передней и задней частей 7b и 7с внешней трубки соответственно. Передняя 7b и задняя 7с части внешней трубки уплотнены любым подходящим способом, например, с помощью тепловой сварки, относительно внешней поверхности внутренней трубки 5 в зоне расположения переднего конца 5а и заднего конца 5b внутренней трубки 5. В результате такого выполнения внешняя трубка 7 на обоих концах закрыта, в то время как внутренняя трубка 5 открыта в обоих концах.
Устройство 1 может быть выполнено из любых подходящих материалов, например, внутренняя трубка 5, внешняя трубка 7, мундштук 9 и концевой колпачок 11 могут быть каждый выполнен из любых походящих пластмассовых материалов или металлов. Мундштук 9 (или, по меньшей мере, кончик мундштука 9) могут содержать комфортный для губ пользователя материал, например, силиконовый каучук.
Как показано на виде в разрезе, представленном на фиг. 1, внутреннее пространство внутренней трубки 5 выполняет функцию нагревательной камеры 13 для находящегося в ней аэрозольобразующего материала 15 (показан штриховыми линиями), подлежащего нагреванию и испарению. Нагревательная камера 13 сообщается по текучей среде с мундштуком 9 и концевым колпачком 11.
Кольцевое пространство, образованное между внешней трубкой 7 и внутренней трубкой 5, выполняет функцию камеры 17 с источником тепла, содержащей материал 19, служащий источником тепла, который может быть активирован для генерирования (выделения) теплоты с целью нагревания нагревательной камеры 13 и, соответственно, аэрозольобразующего материала 15, находящегося в нагревательной камере 13.
Материал 19, служащий источником тепла, представляет собой материал с изменяемым фазовым состоянием (PCM), который выделяет тепло при его активировании или побуждении к изменению фазового состояния (фазовому превращению).
В некоторых примерах материал, служащий источником теплоты, является жидким материалом, который выделяет тепло при изменении фазового состояния от жидкого к твердому (например, кристаллическому).
В некоторых примерах в качестве материала 19, служащего источником теплоты, используют PCM - водную соль. Подходящие водные соли включают натрия ацетат тригидрат, натрия гидроксид моногидрат, бария гидроксид октагидрат, магния нитрат гексагидрат и магния хлорид гексагидрат. Натрия ацетат тригидрат, например, является стабильным при комнатной температуре и не вредным. Фазовый переход натрия ацетат тригидрата от жидкого состояния к твердому может быть также надежно и быстро инициирован различными способами.
В примере, иллюстрируемом на фиг. 1-5, устройство 1 содержит средство 21 активирования (на фиг. 3 для ясности не показано), размещенное снаружи внешней трубки 7, которым пользователь устройства 1 (курильщик) может управлять вручную, чтобы побуждать или активировать фазовое превращение материала 19 с фазовым переходом. Соответственно, при использовании устройства, когда пользователь приводит в действие средство 21 активирования для побуждения фазового превращения материала 19 с фазовым переходом, теплота, выделяемая материалом 19 с фазовым переходом при изменении фазового состояния, нагревает аэрозольобразующий материал 15, находящийся в нагревательной камере 13. Эта теплота испаряет аэрозольобразующий материал 15, в результате чего образуется аэрозоль и/или газ или пары, но при этом не происходит горение или пиролиз аэрозольобразующего материала 15.
Когда курильщик, вдыхая, делает через мундштук 9 затяжки, воздух всасывается в нагревательную камеру 13 через одно или большее количество впускных отверстий 23, имеющихся в концевом колпачке 11, и смесь, состоящая из всасываемого воздуха и аэрозоля и/или газа или паров, проходит через нагревательную камеру 13 и поступает в мундштук 9 для вдыхания курильщиком.
В соответствии с одним примером, иллюстрируемом, в частности, на фиг. 4 и 5, средство 21 активирования содержит полый упругий колпачок 25, который имеет, например, полусферическую куполообразную форму и содержит закрытый торец 27, открытый торец 29, расположенный оппозитно закрытому торцу 27, и боковую стенку 31, проходящую от закрытого торца 27 к открытому торцу 29 и заканчивающуюся кольцевым фланцевым участком 31а. Средство 21 активирования, кроме того, содержит пробивающий элемент 33, размещенный во внутреннем объеме полого колпачка 25. В рассматриваемом примере пробивающий элемент 33 содержит участок 35 в целом плоского основания, прикрепленный, например, приклеенный к обратной стороне закрытого торца 27 колпачка, и один или большее число остроконечных выступов 37 (в этом примере показано три таких выступа), проходящих вниз от участка 35 основания. В рассматриваемом примере средство 21 активирования, кроме того, содержит разрывную диафрагму 38, которая закрывает открытый торец 29 колпачка 25. Как показано на фиг. 5, разрывная диафрагма может содержать, по меньшей мере, первый слой 39 и второй слой 41, расположенный поверх первого слоя 39. Первый слой 39 представляет собой слой адгезива, который используется для крепления средства 21 активирования к внешней поверхности центрального участка 7а внешней трубки 7 в таком положении, в котором средство 21 активирования закрывает отверстие, которое проходит через стенку центрального участка 7а и выходит в камеру 17 с источником тепла. Второй слой 41, как будет более подробно описано ниже, является гибким слоем, способным к повторной герметизации после его разрыва с помощью пробивающего 33 элемента.
Для приведение средства 21 активирования в действие пользователь нажимает на закрытый торец 27 колпачка 25, что приводит к его деформированию в направлении диафрагмы 38 и, тем самым, к разрыву пробивающим элементом 33 первого слоя 39 и второго слоя 41, так что, по меньшей мере, острые концы выступов 37 проходят в камеру 17 с источником теплоты и входят в контакт с материалом 19 источника теплоты. В результате участок пробивающего элемента 33, который контактирует с материалом 19 источника теплоты, действует как зона гетерогенного образования зародышей, которая инициирует изменение фазового состояния материала 19 источника теплоты. Как известно, зародышеобразование является процессом, посредством которого инициируется фазовый переход от жидкого состояния к твердому материала с изменяемым фазовым состоянием, и при гетерогенном зародышеобразовании нерастворимые инородные тела, в данном случае пробивающий элемент 33, действуют как центр, на основе которого первые ионы или молекулы жидкого материала с изменяемым фазовым состоянием прикрепляются или становятся ориентированными и быстро притягивают дополнительные ионы или молекулы с образованием твердого кристалла.
Когда колпачок 25 принимает вновь свою недеформированную форму, пробивающий элемент 33 выталкивается из камеры 17 с источником теплоты и возвращается обратно через первый слой 39 и второй слой 41. Как было отмечено выше, второй слой 41 способен сам вновь герметизироваться после разрыва, как только пробивающий элемент 33 выходит через него в обратном направлении. Например, второй слой 41 может быть выполнен из упругоэластичного материала, упругие свойства которого позволяют второму слою 41 вновь герметизироваться после его разрыва. Второй слой 41, может быть выполнен, например, в виде силиконовой прокладки.
Соответственно, поскольку второй слой 41 является самогерметизирующимся, устройство 1 может быть использовано неоднократно. После каждого использования пользователь может осуществить обратный фазовый переход материала с изменяемым фазовым состоянием, например, путем погружения устройства 1 в теплую или горячую воду для изменения фазового состояния материала от твердого обратно к жидкому и, если это необходимо, может произвести перезагрузку аэрозольобразующего материала 15, находящегося в нагревательной камере 13. Таким образом, устройство 1 вновь готово для использования.
В некоторых примерах предполагается, что когда пользователь производит действия со средством 21 активирования и, в частности, прекращает оказывать давление большим или указательным пальцем на колпачок 25, упругая деформация колпачка 25 приведет к тому, что пробивающий элемент 33 будет отведен назад из камеры 177 с источником теплоты и выведен из диафрагмы 38, при этом не будет удерживаться материалом 19 с изменяемым фазовым состоянием.
Колпачок 25 может быть изготовлен из любого подходящего материала, например, термопластичного материала, например, из найлона.
Пробивающий элемент 33 может быть выполнен из любого подходящего материала или из комбинации материалов, включающих металлы, сплавы и пластмассы. В одном примере пробивающий элемент 33 изготовлен из высокоуглеродистой стали. Предпочтительно наличие более чем одного остроконечного выступа 37, поскольку это устраняет необходимость придания пробивающему элементу 33 в колпачке 25 точного направлению и обеспечивает большую вероятность успешного разрыва диафрагмы 38 при приведении в действие средства 21 активирования.
Самогерметизирующийся слой 41 может быть выполнен из любого подходящего упругоэластичного материала. Самогерметизирующийся слой 41 может содержать два или большее количество подслоев, по меньшей мере, один из которых выполнен из подходящего упругоэластичного материала. В одном воплощении упругоэластичный материал представляет собой термопластичный материал, например, силикон и/или сополимер на основе каучука.
В некоторых примерах, как показано на фиг. 6, диафрагма 38 содержит слой адгезива 39, но не содержит слой 41, способный повторно герметизироваться. В этих примерах устройство 1 является устройством лишь одноразового использования.
В рассматриваемом примере сам пробивающий элемент 33 действует в качестве агента активирования или побуждения фазового превращения материала с изменяемым фазовым состоянием. В других примерах в дополнение к пробивающему элементу или вместо пробивающего элемента, действующего в качестве агента активирования, колпачок 25 может содержать другой агент активирования, который может входить в контакт с материалом, способным изменять фазовое состояние, после разрыва диафрагмы. В некоторых примерах этим агентом активирования может быть твердое вещество, содержащее один или более из ионного кристалла такого как соль, например, обычная соль NaCl, Chalk (CaCO3), и производная целлюлозы, например, карбоксилметилцеллюлоза (CMC). Твердое вещество может содержать, например, один или большее число кристаллов, например, кристаллы самого материала с изменяемым фазовым состоянием, покрытие или слой, порошок, гранулы, или оно может находиться в монолитной форме, такой как формованная или прессованная таблетка или в подобной форме. В некоторых примерах агент активирования может содержать твердый не гигроскопичный материал, например, металлические опилки, в частности, опилки железа, меди, алюминия или нержавеющей стали.
В описанном выше примере пробивающий элемент 33 является частью устройства 1. В альтернативном исполнении устройство 1 не содержит колпачок 25 или пробивающий элемент 33, и вместо этого может быть использовано дополнительное устройство (не показано), снабженное выдвижным пробивающим элементом, в котором или рядом с которым пользователь может, например, разместить устройство 1 так, что пробивающий элемент устройства может быть использован для пробивания диафрагмы 38 для того, чтобы инициировать фазовое превращение материала 19 с изменяемым фазовым состоянием.
На фиг. 7 представлен другой пример устройства 100 для нагревания аэрозольобразующего материала 15. Во многих отношениях устройство 100 идентично описанному выше устройству 1, и поэтому одинаковые элементы конструкции обозначены одинаковыми ссылочными номерами позиции и в целях краткости изложения не будут повторно подробно описаны.
В данном примере устройство 100 не содержит средства активирования, расположенного снаружи камеры 17 с источником теплоты (как и в случае устройства 1), а вместо этого используется средство активирования, которое содержит агент 121 активирования (показан на фиг. 7 штриховыми линиями), который при колебательном движении устройства 100, например, встряхивании, наложении вибраций, постукивании или сдавливании инициирует фазовое превращение материала 19 с изменяемым фазовым состоянием.
Как показано на фиг. 8, в одном примере агент 121 активирования представляет собой одну или большее количество капсул 120, каждая из которых содержит сердцевину 121, окруженную защитной оболочкой 123. Защитная оболочка 123 изолирует сердцевину 121 от материала 19 с изменяемым фазовым состоянием и выполнена из материала, который предотвращает действие капсулы 120 в качестве зоны зародышеобразования, инициирующее фазовое превращение окружающего материала 19 с изменяемым фазовым состоянием. Этим материалом может быть, например, материал на основе инертной пластмассы. В то же время сердцевина 121 образована материалом, который действует именно как зона зародышеобразования для инициирования фазового превращения окружающего материала 19 с изменяемым фазовым состоянием. Материал 123 защитной оболочки является относительно разрушаемым, и если устройство 100 подвергают колебаниям, например, встряхивают или постукивают или сдавливают, защитная оболочка 123 одной или большего количества капсул разрушается, например, в результате контактирования капсул 120 друг с другом или контактирования со стенками устройства 1. Разрушение оставляет сердцевину 121 одной или большего числа капсул незащищенной со стороны материала, способного к изменению фазового состояния, и поэтому каждая незащищенная оболочкой сердцевина 121 действует как центр зародышеобразования (образования новой фазы), который инициирует фазовое превращение материала 19 с изменяемым фазовым состоянием.
В одном примере каждая капсула 120 представляет собой микрокапсулу (т.е. имеет величину диаметра порядка микронов), и агент 121 активирования состоит из большого количества таких микрокапсул, например, порядка тысяч микрокапсул, суспендированных в материале 19 с изменяемым фазовым состоянием. При изготовлении устройства 100 микрокапсулы могут быть смешаны с основным раствором материала с изменяемым фазовым состоянием и в нагретом состоянии загружены в устройство 100.
При первом использовании устройства 100 колебания устройства приводят к тому, что некоторые микрокапсулы разрушаются, что инициирует фазовое превращение материала с изменяемым фазовым состоянием, однако многие микрокапсулы остаются целыми и неповрежденными. Соответственно, при осуществлении обратного фазового перехода материала с изменяемым фазовым состоянием устройство 100 может быть использовано вновь. Таким образом, устройство 100 может быть использовано повторно, при этом точная кратность повторного использования зависит от количества микрокапсул, первоначально включенных в материал 19 с изменяемым фазовым состоянием.
Сердцевина 121 капсулы может содержать любой подходящий твердый материал, например, металл или соль. В одном примере сердцевина 121 содержит твердый кристалл материала с изменяемым фазовым состоянием, например, твердый кристалл водной соли, например, такой как упомянутые выше соли.
Капсулы могут иметь форму, позволяющую увеличить их способность к разрушению. Например, капсулы могут иметь приблизительно овальную форму, а толщина оболочки 123 может уменьшаться в направлении концевых точек капсул.
В одном примере может быть использовано дополнительное электронное и механическое устройство (не показано), в котором пользователь может разместить устройство 100 и которое создает колебания устройства 100, приводящие к разрушению капсул 120 для инициирования изменения фазового состояния.
В альтернативном примере устройство 100 не содержит капсул 120 и колебания, созданные с помощью дополнительного электронного и механического устройства, являются достаточными для побуждения фазового перехода в материале 19 с изменяемым фазовым состоянием.
На фиг. 9 схематически показано другое устройство 300, в некоторых отношениях подобное описанным выше устройствам, в котором нагревается аэрозольобразующий материал для испарения, по меньшей мере, одного компонента указанного аэрозольобразующего материала.
Устройство 300 в данном примере обычно выполнено удлиненной формы и содержит внутреннюю трубку 305, внешнюю трубку 307, мундштук 309 и концевой колпачок 311. Внутренняя трубка 305 расположена в общем концентрично и коаксиально внутри внешней трубки 307. Внешняя трубка 307 уплотнена на обоих концах относительно внутренней трубки, например, с помощью тепловой сварки, так, что внешняя трубка 307 является изолированной трубкой. В то же время внутренняя трубка открыта на обоих концах. Мундштук 309 насажен на конец внутренней трубки 305 с передней стороны устройства 300, а концевой колпачок 311 насажен на конец внутренней трубки 305 с задней стороны устройства 300.
Устройство 300 может быть изготовлено с использованием любого подходящего материала или материалов, подобных уже описанным выше в отношении устройства 1.
Внутренний объем внутренней трубки 305 выполняет функцию нагревательной камеры 313 для содержания аэрозольобразующего материала 315, подлежащего нагреванию и испарению. Нагревательная камера 313 сообщается по текучей среде с мундштуком 309 и концевым колпачком 311. Как правило, кольцевое пространство, образованное внешней трубкой 307 и внутренней трубкой 305, выполняет функцию камеры 317 с источником теплоты, содержащей материал 319, служащий источником теплоты, который может быть активирован для генерирования теплоты, обеспечивающей нагревание нагревательной камеры 313 и, соответственно, аэрозольобразующего материала 315, находящегося в нагревательной камере 313.
В качестве аэрозольобразующего материала 315 и материала 319 источника теплоты могут быть использованы любой из соответствующих материалов, уже описанных выше в отношении устройства 1. Концевой колпачок 311 имеет один или большее количество сформованных в нем впускных отверстий 323, так что, опять же, при использовании, когда курильщик вдыхает через мундштук 309, воздух всасывается в нагревательную камеру 313 через одно или большее число впускных отверстий 323, выполненных в концевом колпачке 311, и смесь всасываемого воздуха и аэрозоля и/или газа или паров проходит через нагревательную камеру 313 и поступает в мундштук 309 для вдыхания курильщиком.
В рассматриваемом примере устройство 300 содержит средство 321 активирования, которое представляет собой генератор электрического заряда, предназначенный для генерирования заряда и/или электрического тока, который воздействует на материал 319 с изменяемым фазовым состоянием для активирования фазового превращения материала 319 с изменяемым фазовым состоянием.
Как показано на фиг. 9, генератор электрического заряда 321 может содержать один или более участков из пьезоэлектрического материала, например, пьезоэлектрических кристаллов, размещенных в камере 317 с источником теплоты, например, прикрепленных к внутренней поверхности стенки внешней трубки 307 и находящихся в контакте с материалом 319 с изменяемым фазовым состоянием. Когда один или большее число участков 321 пьезоэлектрического материала деформируются, например, за счет сдавливания пользователем внешней трубки 307 в непосредственной близости от участков 321 пьезоэлектрического материала, эти участки 321 пьезоэлектрического материала генерируют электрическое напряжение и, следовательно, электрический заряд и/или ток, который инициирует фазовый переход в материале 319 с изменяемым фазовым состоянием. Например, один или большее число участков 321 пьезоэлектрического материала может генерировать искровой разряд, который проходит через материал 319 с изменяемым фазовым состоянием и инициирует фазовый переход.
В одном альтернативном примере генератор 321 электрического разряда может содержать один или большее число конденсаторов, размещенных в камере 317 с источником теплоты, например, прикрепленных к внутренней поверхности стенки внешней трубки 307 и находящихся в контакте с материалом 319 с изменяемым фазовым состоянием, а также источник электрической энергии (не показан) для заряда одного или большего числа конденсаторов. Пользователь может активировать источник электрической энергии, например, путем нажатия кнопки (не показана), для заряда одного или большего числа конденсаторов так, что электрический заряд, который образовался в одном или большем числе конденсаторов, или электрический ток проходит от одного или большего числа конденсаторов в материал 319 с изменяемым фазовым состоянием и инициирует фазовый переход в указанном материале 319 с изменяемым фазовым состоянием.
В другом примере средство активирования может представлять собой средство, размещенное в камере с источником теплоты, которое может быть задействовано для создании колебаний в материале с изменяемым фазовым состоянием для инициирования фазового перехода. Указанное средство может включать один или большее число резонаторов, способных создавать резонанс при резонансной частоте или близкой к резонансной частоте материала с изменяемым фазовым состоянием для генерирования соответствующих колебаний в материале с изменяемым фазовым состоянием. Для питания резонаторов может быть использован источник электрической энергии.
На фиг. 10 схематически показано другое устройство 400, которое во многих отношениях является сходным с описанным выше устройством 300, но содержит иное средство 421 активирования по сравнению с устройством 300. Элементы конструкции устройства 400, одинаковые с соответствующими элементами конструкции устройства 300, обозначены на фиг. 10 такими же ссылочными номерами позиции, что и на фиг. 9, и в целях краткости изложения не будут здесь вновь подробно описаны.
В примере, иллюстрируемом на фиг. 10, средство 421 активирования содержит один или большее число элементов для создания сдвиговых деформаций в жидком материале 319 с изменяемым фазовым состоянием для побуждения в материале 319 с изменяемым фазовым состоянием фазового перехода от жидкого состояния к твердому. В данном примере средство 421 активирования включает воронкообразные раструбы 421, расположенные в камере 317 с источником теплоты вблизи задней стороны устройства 400. Каждый воронкообразный раструб 421 размещен между внутренней поверхностью стенки внешней трубки 307 и внешней поверхностью стенки внутренней трубки 305. Каждый воронкообразный раструб 421 содержит передний начальный конический участок 421а, который сужается в направлении от широкого отверстия к узкому отверстию, и трубчатую часть 421b, которая проходит от упомянутого узкого отверстия параллельно продольной оси устройства 400. Диаметр трубчатой части 421b по существу меньше, чем расстояние в перпендикулярном направлении между внешней трубкой 307 и внутренней трубкой 305. При использовании устройства пользователь сдавливает внешнюю трубку 307 на участках, показанных большими стрелками, что вынуждает материал с изменяемым фазовым состоянием протекать через каждый воронкообразный раструб 421 из его широкого отверстия и через трубчатую часть 421b, как показано стрелками меньшего размера. Протекание через относительно узкую трубчатую часть 421 приводит к сдвиговой деформации в жидком материале с изменяемым фазовым состоянием, и эта сдвиговая деформация в жидкости инициирует фазовый переход в материале с изменяемым фазовым состоянием от жидкого состояния к твердому состоянию.
Следует отметить, что описанное средство является лишь примером, и могут быть использованы многие другие типы средства активирования, которые могут обеспечить сдвиговую деформацию в жидком материале 319 с изменяемым фазовым состоянием для инициирования фазового перехода.
Согласно еще одному примеру средство активирования может быть приведено в действие для инициирования изменения фазового состояния путем локального охлаждения в одной или большем количестве зон материала с изменяемым фазовым состоянием, находящегося в камере с источником теплоты. Например, средство активирования может обеспечить за счет расширения сжатого газа в одну или большее количество зон.
На фиг. 11а и 11b схематически показано другое устройство 500, которое во многих отношениях является сходным с описанным выше устройством 300, но содержит иное средство 521 активирования по сравнению с устройством 300. Элементы конструкции устройства 500, одинаковые с соответствующими элементами конструкции устройства 300, обозначены на фиг. 11а и l1b такими же ссылочными номерами позиции, что и на фиг. 9, и в целях краткости изложения не будут здесь вновь подробно описаны.
В примере, иллюстрируемом на фиг. 11а и 11b, средство 521 активирования содержит отделение 503, в котором находится агент 505 активирования. Средство 521 активирования может находиться в закрытом положении, иллюстрируемом на фиг. 11а, в котором отверстие в отделении 503 и отверстие в камере 317 с источником теплоты не совмещены, и в открытом положении, иллюстрируемом на фиг. 11b, в котором отверстие в отделении 503 и отверстие в камере 317 с источником теплоты совмещены. В закрытом положении материал 319 с изменяемым фазовым состоянием герметизирован в камере 317 с источником теплоты, а агент 505 активирования герметизирован в отделении 503. В открытом положении камера 317 с источником теплоты и отделение 503 сообщаются друг с другом так, что агент 505 активирования может входить в контакт с материалом 319 с изменяемым фазовым состоянием для инициирования фазового превращения материала 319 с изменяемым фазовым состоянием.
Средство 521 активирования или одна или более из его частей могут быть перемещены, например, путем вращения, скольжения или перемещены иным образом от одного положения к другому для перехода средства 521 активирования между закрытым и открытым положениями.
В одном примере агент 505 активирования может содержать одну или большее количество затравочных частиц, которые могут быть выпущены в камеру 317 с источником теплоты, например, посредством постукивания или встряхивания устройства 500, когда средство 521 активирования находится в открытом положении. Затравочными частицами могут быть, например, твердые кристаллы материала 319 с изменяемым фазовым состоянием.
В одном примере, вместо использования определенных средств активирования любого типа из описанных выше, устройство, во всем остальном подобное описанным выше устройствам, может быть размещено в холодильнике или морозильнике в целях увеличения вязкости материала с изменяемым фазовым состоянием для того, чтобы инициировать фазовый переход.
Хотя в описанных выше примерах материал с изменяемым фазовым состоянием выделяет тепло при изменении его фазового состояния с нагреванием материала, находящегося в нагревательной камере, в альтернативных примерах материал с изменяемым фазовым состоянием может поглощать тепло при изменении его фазового состояния с охлаждением материала, находящегося в камере охлаждения. Этим материалом может быть напиток или пищевой продукт, больше всего потребляемый охлажденным.
В альтернативном примере агент 505 активирования содержит плунжер или подобный элемент, который может перемещаться между отведенным положением, когда средство 521 активирования находится в закрытом положении, и введенным положением, когда средство 521 активирования находится в открытом положении. При нахождении во введенном положении плунжер введен из отделения 503 в камеру 317 с источником теплоты для контактирования с материалом, изменяющим фазовое состояние. Плунжер может быть выполнен с возможностью приведения в колебательное движение, например, пользователем, который придает плунжеру колебания или в ином случае перемещает его вперед и назад в пределах камеры 317, в которой находится источник теплоты, что способствует инициированию изменения фазового состояния.
Воплощения изобретения выполнены так, чтобы они соответствовали применяемым положениям законодательства и/или нормативным требованиям, в частности, в качестве не ограничивающего примера, нормативным требованиям, относящимся к ароматизирующим добавкам, пищевым добавкам, выбросам вредных веществ, используемым компонентам и/или тому подобному. Например, изобретение может быть сконфигурировано так, что устройство, воплощающее изобретение, соответствует применяемым нормативным требованиям до и после его корректировки пользователем. Такие воплощения могут быть сконфигурированы так, что они соответствуют применяемым нормативным требованиям во всех выбираемых пользователем положениях. В некоторых воплощениях конфигурация такова, что устройство, воплощающее изобретение, удовлетворяет или превышает требуемый нормативный показатель (показатели) во всех выбираемых пользователем положениях, в частности, в качестве не ограничивающего примера, испытательную пороговую величину (величины)/верхний предел (пределы) для вредных выбросов и/или компонентов дыма.
Описанные выше различные воплощения приведены лишь в целях понимания и пояснения признаков, изложенных в пунктах формулы изобретения. Эти воплощения приведены в качестве показательного примера воплощений и не являются исчерпывающими и/или особыми. Следует понимать, что преимущества, воплощения, примеры, функции, конструктивные особенности, структуры и/или другие аспекты изобретения не следует рассматривать как ограничения объема изобретения, охарактеризованного пунктами формулы, или ограничения эквивалентов к пунктам формулы. Следует также понимать, что могут быть реализованы другие воплощения и произведены модификации без выхода за пределы объема заявленного изобретения. Различные воплощения изобретения могут надлежащим образом содержать, состоять из или в основном состоять из подходящих комбинаций описанных выше элементов, компонентов, конструктивных особенностей, частей, стадий, средств и т.д., иных, чем описанные выше. Кроме того, настоящее изобретение может включать другие изобретения, которые не заявлены в настоящее время, но могут быть заявлены в будущем.
Реферат
Изобретение относится к устройству для нагревания и охлаждения материала. Устройство для нагревания или охлаждения материала, подлежащего нагреванию или охлаждению, содержит первое отделение для размещения нагреваемого или охлаждаемого материала; второе отделение, содержащее материал с изменяемым фазовым состоянием, который предназначен для выделения или поглощения теплоты, происходящего при изменении фазового состояния указанного материала, для нагревания первого отсека или для охлаждения первого отсека соответственно; и средство активирования, содержащее агент активирования фазового перехода и диафрагму, которая отделяет агент активирования фазового перехода от материала с изменяемым фазовым состоянием, при этом действие средства активирования приводит к разрыву диафрагмы, в результате чего агент активирования фазового перехода может контактировать с материалом, способным изменять фазовое состояние, для активирования изменения фазового состояния указанного материала, способного изменять фазовое состояние, причем указанная диафрагма выполнена с возможностью повторной герметизации после её разрыва. Техническим результатом изобретения является обеспечение повторного использования устройства. 9 з.п. ф-лы, 11 ил.
