BR112016017027B1 - Sistema gerador de aerossol compreendendo um dispositivo e um cartucho, em que o dispositivo assegura o contato elétrico com o cartucho - Google Patents

Sistema gerador de aerossol compreendendo um dispositivo e um cartucho, em que o dispositivo assegura o contato elétrico com o cartucho Download PDF

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Abstract

sistema gerador de aerossol compreendendo um dispositivo e um cartucho, em que o dispositivo assegura o contato elétrico com o cartucho. sistema gerador de aerossol operado eletricamente que compreende um dispositivo (10) e um cartucho removível (20), o cartucho removível compreendendo um substrato formador de aerossol, um vaporizador operado eletricamente e primeiros contatos elétricos conectados ao vaporizador, o dispositivo compreendendo um corpo principal (11) definindo uma cavidade (18) para receber o cartucho, uma fonte de energia elétrica, (14) segundos contatos elétricos (19) conectados à fonte de potência elétrica e uma porção de boca, em que a porção de boca (12), em uma posição fechada, mantém os primeiros contatos elétricos no cartucho em contato com os segundos contatos elétricos no dispositivo. fornecer um dispositivo e sistema de base em cartucho em que o dispositivo inclui um corpo principal e uma porção de boca, os componentes para o cartucho podem ser simplificados em comparação aos cartuchos do tipo cartomizador anteriores. usando a porção de boca para reter os contatos elétricos no cartucho em contato com os contatos correspondentes no dispositivo permite que a maneira da inserção do cartucho no dispositivo e remoção do cartucho do dispositivo seja feita muito simples, sem nenhumas fixações mecânicas complexas necessárias no cartucho.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema gerador de aerossol compreendendo um dispositivo e um cartucho, em que o dispositivo assegura o contato elétrico com o cartucho. Especificamente, a invenção refere-se a um sistema gerador de aerossol configurado para permitir o uso de cartuchos robustos, de baixo custo, que contém um suprimento de substrato formador de aerossol e um vaporizador acionado eletricamente.
[0002] Um tipo de sistema gerador de aerossol é um sistema para fumar eletricamente operado. Sistemas para fumar portáteis operados eletricamente consistindo em uma porção de dispositivo compreendendo uma bateria e componentes eletrônicos de controle e uma porção de cartucho que compreende um suprimento de substrato formador de aerossol e um vaporizador eletricamente operado são conhecidos. Um cartucho compreendendo um suprimento de substrato formador de aerossol e um vaporizador é por vezes referido como um "cartomizador". Um vaporizador geralmente compreende uma bobina do fio calefator enrolado ao redor de um pavio alongado embebido em substrato formador de aerossol líquido. A porção do cartucho normalmente compreende não somente o suprimento do substrato formador de aerossol e um vaporizador operador eletricamente, mas também um bocal, o qual o usuário suga em uso para tragar o aerossol em sua boca.
[0003] No entanto, essa disposição tem a desvantagem de que os cartuchos são relativamente caros para produzir. Isso ocorre devido ao fato de que a fabricação do conjunto de bobina e pavio é difícil. Além disso, os contatos elétricos entre a bobina e fio aquecedor e os elementos de contatos elétricos, através do qual a corrente elétrica é distribuída a partir da porção de dispositivo devem ser manuseados delicadamente durante a fabricação. Além disso, esses cartuchos incluem uma porção de bocal para proteger o delicado conjunto de bobina e pavio durante o transporte. Mas a inclusão de um bocal completo e robusto em cada cartucho significa que cada cartucho tem um alto custo material.
[0004] Seria desejável ser capaz de produzir um sistema gerador de aerossol compreendendo uma porção de dispositivo e uma porção de cartucho que permite a utilização de cartuchos robustos, econômicos e confiáveis, que utilizam menos material do que os cartuchos anteriores e que são confiáveis durante a operação.
[0005] Em um primeiro aspecto é fornecido um sistema gerador de aerossol operado eletricamente que compreende um dispositivo e um cartucho removível, o cartucho removível compreendendo um substrato formador de aerossol, um vaporizador operado eletricamente e primeiros contatos elétricos conectados ao vaporizador, em que o dispositivo compreende um corpo principal definindo uma cavidade para receber o cartucho, uma fonte de energia elétrica, segundo contatos elétricos conectados à fonte de potência elétrica e uma porção de bocal, em que a porção de bocal, na posição fechada, retém os primeiros contatos elétricos no cartucho em contato com os segundos contatos elétricos no dispositivo.
[0006] Fornecer um dispositivo e sistema de base em cartucho em que o dispositivo inclui um corpo principal e uma porção de bocal, os componentes para o cartucho podem ser simplificados em comparação aos cartuchos do tipo cartomizador anteriores. Usando a parte de bocal para reter os contatos elétricos no cartucho em contato com os contatos correspondentes no dispositivo (ou o corpo principal ou porção de bocal), permite que a maneira da inserção do cartucho no dispositivo e remoção do cartucho do dispositivo seja feita muito simples, sem nenhumas fixações mecânicas complexas necessárias no cartucho. Isso reduz o custo de fabricação do cartucho. Isso é significativo porque os cartuchos são produzidos em volumes mais elevados do que os dispositivos. Como usado neste documento, o cartucho sendo "removível" ao dispositivo significa que o cartucho e o dispositivo podem ser acoplados e desacoplados um do outro sem danificar significativamente o dispositivo ou o cartucho.
[0007] A porção de bocal pode ser conectada ao corpo principal do dispositivo através de uma conexão articulada. Isso garante que a porção de bocal e corpo principal fiquem juntos, reduzindo a chance de um usuário perder uma dentre a porção de bocal ou corpo principal. Também se fornece inserção simples do cartucho no dispositivo e remoção da bateria do dispositivo. A porção de bocal pode ser mantida na posição fechada através de um mecanismo de fecho. O mecanismo de fecho pode incluir um botão de liberação e pode ser configurado para liberar a porção de bocal quando o botão for pressionado. A porção de bocal pode ser mantida na posição fechada por meio de outros mecanismos, tal como um fecho magnético ou usando-se um mecanismo de dobradiça biestável. No entanto, outros meios de conexão da porção de bocal ao corpo principal são possíveis, tal como encaixe por parafuso ou encaixe rápido.
[0008] A porção de bocal pode incluir uma entrada de ar e uma saída de ar e pode ser configurada para permitir que um usuário sugue na saída de ar para extrair o ar através da porção de bocal da entrada à saída. A porção de bocal pode incluir um deflator configurado para direcionar o ar puxado através da porção de bocal da entrada à saída para além do vaporizador no cartucho. Mantendo-se todo o fluxo de ar dentro da porção de bocal, o projeto do corpo principal pode ser feito mais simples. Isso também significa que apenas a porção de bocal do dispositivo precisa ser limpa ou substituída após uso prolongado. No entanto, deve ficar claro que outros padrões de fluxo de ar são possíveis e que outras orientações do cartucho dentro do dispositivo sejam possíveis.
[0009] O dispositivo pode ser um sistema para fumar eletricamente operado. De preferência, o sistema é portátil. O sistema pode ser um sistema para fumar e pode ter um tamanho comparável a um charuto ou cigarro convencional. O sistema pode ter um comprimento total entre cerca de 30 mm e cerca de 150 mm. O sistema pode ter um diâmetro externo entre cerca de 5 mm e cerca de 30 mm.
[00010] O vaporizador pode ser um conjunto aquecedor. O cartucho pode compreender uma porção de armazenamento de líquido compreendendo uma carcaça retendo um substrato formador de aerossol líquido, a carcaça tendo uma abertura; e um conjunto aquecedor permeável a fluido compreendendo uma pluralidade de filamentos eletricamente condutores, em que o conjunto aquecedor permeável a fluido se estende ao longo da abertura da carcaça da porção de armazenamento de líquido. O conjunto aquecedor pode ser substancialmente plano. Como usado neste documento, "substancialmente plano" significa formado em um único plano e não envolvido ou em outro tipo de conformidade para encaixar em uma forma curva ou não plana. Um conjunto aquecedor plano pode ser facilmente manipulado durante a fabricação e fornece uma construção rígida.
[00011] Os primeiros contatos elétricos podem formar parte do conjunto aquecedor.
[00012] Os filamentos eletricamente condutores podem definir interstícios entre os filamentos e os interstícios podem ter uma largura entre 10 μm e 100 μm. Preferencialmente, os filamentos dão origem à ação capilar nos interstícios para que, quando em uso, o líquido a ser vaporizado seja tragado nos interstícios, aumentando a área de contato entre o conjunto aquecedor e o líquido.
[00013] Os filamentos eletricamente condutores podem formar uma malha de tamanho entre 160 e 600 Mesh US (+/-10%) (isto é, entre 160 e 600 filamentos por polegada (+/-10%)). A largura dos interstícios é preferencialmente entre 75 μm e 25 μm. A porcentagem da área aberta da malha, que é a razão da área dos interstícios até a área total da malha é preferencialmente entre 25% e 56%. A malha pode ser formada usando diferentes tipos de tecido ou estruturas de treliça. Alternativamente, os filamentos eletricamente condutores consistem em uma matriz de filamentos dispostos paralelamente entre si.
[00014] A malha, matriz ou tecido de filamentos eletricamente condutores também pode ser caracterizada por sua capacidade de reter líquido, conforme bem entendido na técnica.
[00015] Os filamentos eletricamente condutores podem ter um diâmetro de entre 10 μm e 100 μm, preferencialmente entre 8 μm e 50 μm e, mais preferencialmente, entre 8 μm e 39 μm. Os filamentos podem ter uma seção transversal redonda ou podem ter uma seção transversal achatada. Os filamentos de aquecedor podem ser formados pela gravura em um material de folha, como uma folha. Isto pode ser particularmente vantajoso quando o conjunto de aquecedor compreender uma matriz de filamentos paralelos. Se o conjunto aquecedor compreende uma malha ou tecido de filamentos, os filamentos podem ser formados individualmente e tricotados ou tecidos juntos.
[00016] Os filamentos eletricamente condutores podem ser fornecidos como uma malha, matriz ou tecido. A área da malha, matriz ou tecido de filamentos eletricamente condutores pode ser pequena, preferencialmente menor do que ou igual a 25 mm2, permitindo que seja incorporada em um sistema portátil. A malha, matriz ou tecido de filamentos eletricamente condutores pode, por exemplo, ser retangular e ter dimensões de 5 mm por 2 mm. Preferencialmente, a malha ou matriz de filamentos eletricamente condutores cobre uma área entre 10% e 50% da área do conjunto aquecedor. Mais preferencialmente, a malha ou matriz dos filamentos eletricamente condutores abrange uma área entre 15 e 25% da área do conjunto aquecedor.
[00017] A carcaça da porção de armazenamento de líquido pode conter um material capilar. O material capilar pode ser vantajosamente orientado no compartimento para transportar o líquido para o vaporizador.
[00018] O material de capilaridade pode ter uma estrutura fibrosa ou esponjosa. O material de capilaridade preferencialmente compreende um feixe de capilares. Por exemplo, o material de capilaridade pode compreender uma pluralidade de fibras ou de linhas ou outros tubos de furo finos. As fibras ou linhas podem ser geralmente alinhadas para direcionar líquido para o aquecedor. Alternativamente, o material de capilaridade pode compreender material semelhante a esponja ou espuma. A estrutura do material de capilaridade forma uma pluralidade de furos ou tubos pequenos, através do qual o líquido pode ser transportado por meio de atuação capilar. O material de capilaridade pode compreender qualquer material adequado ou combinação de materiais adequados. Exemplos de materiais adequados são um material de esponja ou espuma, ou materiais com base em grafite na forma de fibras ou pó sinterizado, metal espumado ou material plástico, um material fibroso, por exemplo, feito de fio ou fibras extrudadas, como acetato de celulose, poliéster ou fibras de poliolefina, polietileno, terylene ou polipropileno ligadas, fibras de nylon ou de cerâmica. O material de capilaridade pode ter qualquer capilaridade e porosidade adequadas para ser usado com propriedades físicas líquidas diferentes. O líquido tem propriedades físicas, incluindo, mas não limitado a viscosidade, tensão superficial, densidade, condutividade térmica, ponto de ebulição e pressão de vapor, permitindo que o líquido seja transportado através do dispositivo capilar por ação capilar.
[00019] Pode ser o material capilar diretamente em contato com o conjunto aquecedor. O material de capilaridade pode se estender nos interstícios entre os filamentos. O conjunto aquecedor pode extrair o substrato formador de aerossol líquido nos interstícios por ação capilar.
[00020] A carcaça pode conter dois ou mais materiais de capilaridade diferentes, no qual um primeiro material de capilaridade, quando em contato com o aquecedor, tem uma temperatura de decomposição térmica alta e um segundo material de capilaridade, quando em contato com o primeiro material de capilaridade, mas não em contato com o aquecedor tem uma menor temperatura de decomposição térmica. A temperatura de decomposição térmica do primeiro material capilar é de preferência pelo menos 160°C e de preferência pelo menos 250°C. Como usado neste documento, "temperatura de decomposição térmica" significa a temperatura na qual um material começa a se decompor e perder massa pela geração de gases por produtos. O segundo material de capilaridade pode, vantajosamente, ocupar um volume maior do que o primeiro material de capilaridade e pode reter mais substrato formador de aerossol do que o primeiro material de capilaridade. O segundo material de capilaridade pode ter um desempenho de absorção por capilaridade superior ao primeiro material de capilaridade. O segundo material de capilaridade pode ser mais econômico do que o primeiro material de capilaridade. O segundo material de capilaridade pode ser polipropileno.
[00021] O primeiro material de capilaridade pode separar o conjunto aquecedor do segundo material de capilaridade por uma distância de pelo menos 1,5 mm e preferencialmente entre 1,5 mm e 2 mm, a fim de proporcionar uma queda de temperatura suficiente ao longo do primeiro material de capilaridade.
[00022] Os primeiros contatos elétricos estão, de preferência, cada um em contato com, ou integralmente formados com uma pluralidade dos filamentos.
[00023] O conjunto aquecedor pode estender em um plano lateral e os primeiros contatos elétricos podem exceder lateralmente o compartimento da porção de armazenamento de líquido. Em uma modalidade, a carcaça da porção de armazenamento de líquido é substancialmente cilíndrica e a abertura está em uma extremidade do cilindro. A cavidade é configurada para receber a porção de armazenamento de líquido movendo-se a porção de armazenamento de líquido em uma direção ortogonal ao plano lateral. Em uma posição totalmente inserida, os contatos que se estendem lateralmente além da carcaça da porção de armazenamento de líquido pode entrar em contato com os segundos contatos no corpo principal do dispositivo. A porção de bocal na posição fechada age no lado traseiro dos primeiros contatos elétricos incitando os contatos em direção aos segundos contatos elétricos. Alternativamente, os primeiros contatos elétricos podem ser orientados para se voltar à porção de bocal e o segundo contato elétrico pode estar na porção de bocal.
[00024] A abertura na carcaça vantajosamente pode ser posicionada na extremidade da carcaça mais próxima à porção de bocal, em uso. Todos os caminhos de fluxo de ar no dispositivo podem, então, estar dentro da porção de bocal. No entanto, outras configurações podem ser utilizadas.
[00025] O aquecedor pode incluir um substrato eletricamente isolante em que os filamentos e os primeiros elementos de contato são suportados, em que os filamentos se estendem através de uma abertura formada no substrato.
[00026] O cartucho vantajosamente compreende dois primeiros contatos elétricos posicionados em lados opostos da abertura um em relação ao outro e o dispositivo compreende vantajosamente dois segundos contatos elétricos posicionados em lados opostos da cavidade um em relação ao outro.
[00027] O dispositivo pode incluir um ou mais elementos resilientes configurados para serem deformados quando a porção de bocal estiver na posição fechada para incitar os primeiros contatos elétricos em contato com os segundos contatos elétricos
[00028] O sistema ainda pode incluir circuitos elétricos ligados ao conjunto de aquecedor e a uma fonte de energia elétrica, o circuito elétrico configurado para monitorar a resistência elétrica do conjunto de aquecedor ou de um ou mais filamentos do conjunto de aquecedor e para controlar o fornecimento de energia para a montagem do aquecedor depende a resistência elétrica da montagem do aquecedor ou os um ou mais filamentos.
[00029] O circuito elétrico pode compreender um microprocessador, que pode ser um microprocessador programável. O circuito elétrico pode incluir mais componentes eletrônicos. O circuito elétrico pode ser configurado para regular um fornecimento de energia para o conjunto de aquecedor. A energia pode ser fornecida para conjunto de aquecedor continuamente após a ativação do sistema ou pode ser fornecida intermitentemente, tal como com base por cada tragada. A energia pode ser fornecida ao conjunto de aquecedor na forma de pulsos de corrente elétrica.
[00030] O sistema vantajosamente compreende uma fonte de alimentação, normalmente uma bateria, dentro do corpo principal da carcaça. Alternativamente, a fonte de abastecimento de energia pode ser outra forma de dispositivo de armazenamento de carga, como um capacitador. A fonte de energia pode exigir recarga e pode ter uma capacidade que permite o armazenamento de energia suficiente para uma ou mais experiências de fumar. Por exemplo, a fonte de energia pode ter capacidade suficiente para permitir a geração contínua de aerossol durante um período de cerca de seis minutos, correspondente ao típico tempo despendido para fumar um cigarro convencional ou por um período que seja um múltiplo de seis minutos. Em outro exemplo, a fonte de abastecimento de energia pode ter capacidade suficiente para permitir um número predeterminado de tragadas ou de ativações discretas do vaporizador.
[00031] Os filamentos eletricamente condutores podem incluir qualquer material eletricamente condutor apropriado. Os materiais adequados incluem, mas não estão limitados a: semicondutores, como cerâmicas dopadas, cerâmicas eletricamente “condutoras" (como dissiliceto de molibdênio), carbono, grafite, metais, ligas metálicas e materiais compostos feitos de um material cerâmico e de um material metálico. Tais materiais compostos podem compreender cerâmicas dopadas ou não dopadas. Exemplos de cerâmicas dopadas adequadas incluem carbonetos de silício dopado. Exemplos de metais adequados incluem titânio, zircônio, tântalo e metais do grupo platina. Exemplos de ligas metálicas adequadas incluem aço inoxidável, constantan, ligas contendo níquel, cobalto, cromo, alumínio, titânio, zircônio, háfnio, nióbio, molibdênio, tântalo, tungstênio, estanho, gálio, manganês e ferro, e superligas à base de níquel, ferro, cobalto, aço inoxidável, Timetal® e ligas à base de ferro e alumínio e ligas à base de ferro, manganês e alumínio. Timetal® é uma marca registrada da Titanium Metals Corporation. Os filamentos podem ser revestidos com um ou mais isolantes. Os materiais preferenciais para os filamentos eletricamente condutores são aço inox 304, 316, 304L, 316L e grafite.
[00032] A resistência elétrica da malha, matriz ou tecido de filamentos eletricamente condutores do elemento aquecedor é preferencialmente entre 0,3 e 4 Ohms. Mais preferencialmente, a resistência elétrica da malha, matriz ou tecido de filamentos eletricamente condutores está entre 0,5 Ohms e 3 Ohms e, mais preferencialmente, em cerca de 1 Ohm. A resistência elétrica da malha, matriz ou tecido de filamentos eletricamente condutores é preferencialmente, pelo menos, uma ordem de grandeza e mais preferencialmente, pelo menos, duas ordens de grandeza, maiores do que a resistência elétrica das partes de contato. Isso garante que o calor gerado pela passagem da corrente através do elemento aquecedor esteja localizado na malha ou matriz de filamentos eletricamente condutores. É vantajoso ter uma baixa resistência total para o elemento aquecedor se o sistema for alimentado por uma bateria. Um sistema de baixa resistência e corrente alta permite a distribuição de alta potência para o elemento aquecedor. Isto permite que o elemento aquecedor aqueça os filamentos eletricamente condutores rapidamente até uma temperatura desejada.
[00033] As primeira e segunda porções de contato eletricamente condutoras podem ser fixadas diretamente aos filamentos eletricamente condutores. As porções de contato podem ser posicionadas entre os filamentos eletricamente condutores e o substrato eletricamente isolante. Por exemplo, as porções de contato podem ser formadas a partir de uma folha de cobre que é banhada sobre o substrato isolante. As porções de contato podem também se ligar mais prontamente com os filamentos do que o substrato isolante.
[00034] Como alternativa, as primeira e segunda porções eletricamente condutoras podem ser integrais aos filamentos eletricamente condutores. Por exemplo, o elemento aquecedor pode ser formado pela gravação de uma chapa condutora para fornecer uma pluralidade de filamentos entre duas porções de contato.
[00035] O conjunto aquecedor pode compreender pelo menos um filamento feito de um primeiro material e pelo menos um filamento feito de um segundo material diferente do primeiro material. Isto pode ser benéfico por razões mecânicas ou elétricas. Por exemplo, um ou mais filamentos podem ser formados a partir de um material com uma resistência que varia significativamente com a temperatura, tal como uma liga de alumínio de ferro. Isto permite que uma medida de resistência dos filamentos seja usada para determinar a temperatura ou mudanças na temperatura. Isto pode ser usado em um sistema de detecção de sopro e para controlar a temperatura do aquecedor para mantê-la dentro de uma faixa de temperatura desejada. Alterações bruscas de temperatura também podem ser usadas como um meio para detectar alterações no fluxo de ar além do conjunto aquecedor, resultante da baforada de um usuário no sistema. Outros tipos de sensor de fluxo de ar podem ser empregados, tais como um microfone.
[00036] O substrato formador de aerossol é um substrato capaz de liberar compostos voláteis que podem formar um aerossol. Os compostos voláteis podem ser liberados pelo aquecimento do substrato formador de aerossol.
[00037] O substrato formador de aerossol pode compreender um material à base de plantas. O substrato formador de aerossol pode compreender tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender um material contendo tabaco, contendo compostos flavorizantes de tabaco voláteis, que são liberados do substrato formador de aerossol mediante aquecimento. O substrato formador de aerossol pode compreender, alternativamente, um material que não contém tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender um material homogeneizado à base de plantas. O substrato formador de aerossol pode compreender um material de tabaco homogeneizado. O substrato formador de aerossol pode compreender, pelo menos, um formador de aerossol. O substrato formador de aerossol pode compreender outros aditivos e ingredientes, como aromatizantes.
[00038] Em um segundo aspecto da invenção, é fornecido um sistema gerador de aerossol operado eletricamente que compreende um dispositivo e um cartucho removível, o cartucho removível compreendendo um substrato formador de aerossol, um vaporizador operado eletricamente e primeiros contatos elétricos conectados ao vaporizador, em que o dispositivo compreende um corpo principal definindo uma cavidade para receber o cartucho, uma fonte de energia elétrica, segundo contatos elétricos conectados à fonte de potência elétrica e uma porção de bocal, em que a porção de bocal está conectada ao corpo principal do dispositivo por uma conexão articulada.
[00039] As características descritas em relação a um aspecto podem ser igualmente aplicáveis a outros aspectos da invenção.
[00040] Como usado neste documento, "eletricamente condutor" significa formado a partir de um material tendo uma resistividade de 1x10-4Qm ou menos. Como usado neste documento, "eletricamente isolante" significa formado a partir de um material tendo uma resistividade de 1 x 104 Qm ou mais. Como usado neste documento, "fluido permeável" em relação a um conjunto aquecedor significa que o substrato formador de aerossol, em uma fase gasosa e possivelmente em uma fase líquida, pode passar facilmente através do conjunto aquecedor.
[00041] Modalidades da invenção serão descritas a seguir exclusivamente a título de exemplo, tendo como referência as figuras anexas, em que:
[00042] As Figuras 1a a 1d são ilustrações esquemáticas de um sistema, incorporando um cartucho, em conformidade com uma modalidade da invenção;
[00043] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um mecanismo de fecho para a porção da bocal do sistema da Figura 1;
[00044] A Figura 3 é uma vista explodida do cartucho das Figuras 1a a 1d;
[00045] A Figura 4 é uma vista explodida de um cartucho alternativo para uso em um sistema, como mostrado nas Figuras 1a a 1d;
[00046] A Figura 5a é uma vista de baixo em perspectiva do cartucho da Figura 2;
[00047] A Figura 5b é uma vista de cima em perspectiva do cartucho da Figura 2, com a cobertura removida;
[00048] A Figura 6 é uma vista detalhada de um conjunto aquecedor usado no cartucho mostrado na Figura 2;
[00049] A Figura 7 é uma vista detalhada de um conjunto aquecedor alternativo que pode ser usado no cartucho mostrado na Figura 2;
[00050] A Figura 8 é uma vista detalhada de outro conjunto aquecedor alternativo que pode ser usado no cartucho mostrado na Figura 2;
[00051] A Figura 9 é uma vista detalhada de um outro conjunto aquecedor alternativo que pode ser usado no cartucho mostrado na Figura 2;
[00052] A Figura 10 é uma vista detalhada do mecanismo alternativo para fazer contato elétrico entre o dispositivo e o conjunto aquecedor;
[00053] As Figuras 11a e 11b ilustram algumas formas de carcaça de cartucho que podem ser usadas para garantir o correto alinhamento do cartucho no dispositivo;
[00054] A Figura 12a é uma vista detalhada dos filamentos do aquecedor, mostrando um menisco do substrato formador de aerossol líquido entre os filamentos;
[00055] A Figura 12b é uma vista detalhada dos filamentos do aquecedor, mostrando um menisco do substrato formador de aerossol líquido entre os filamentos e um material de capilaridade se estendendo entre os filamentos.
[00056] As Figuras 13a, 13b e 13c ilustram métodos alternativos de fabricação para um conjunto aquecedor de acordo com a invenção; e
[00057] A Figura 14 ilustra um projeto alternativo para uma porção de armazenamento líquido incorporando um conjunto aquecedor.
[00058] As Figuras 15a e 15b ilustram modalidades alternativas adicionais de uma porção de armazenamento líquido incorporando um conjunto aquecedor.
[00059] A Figura 16 ilustra uma modalidade alternativa da orientação do fluxo de ar e do cartucho com o dispositivo gerador de aerossol.
[00060] As Figuras 1a a 1d são ilustrações esquemáticas de um sistema gerador de aerossol, incluindo um cartucho em conformidade com uma modalidade da invenção; A Figura 1a é uma vista esquemática de um dispositivo gerador de aerossol 10 e um cartucho separado 20, que juntos formam o sistema gerador de aerossol. Neste exemplo, o sistema gerador de aerossol é um sistema para fumar operado eletricamente.
[00061] O cartucho 20 contém um substrato formador de aerossol e é configurado para ser recebido em uma cavidade 18 dentro do dispositivo. O cartucho 20 deve ser substituível por um usuário quando o substrato formador de aerossol fornecido no cartucho está esgotado. A Figura 1a mostra o cartucho 20 apenas antes da inserção no dispositivo, com a seta 1 na Figura 1a indicando a direção da inserção do cartucho.
[00062] O dispositivo gerador de aerossol 10 é portátil e tem um tamanho comparável a um charuto ou cigarro convencional. O dispositivo 10 compreende um corpo principal 11 e uma porção de bocal 12. O corpo principal 11 contém uma bateria 14, como uma bateria de fosfato de ferro-lítio, componentes eletrônicos de controle 16 e uma cavidade 18. A porção de bocal 12 está conectada ao corpo principal 11 por uma conexão articulada 21 e pode mover-se entre uma posição aberta, como mostrado na Figura 1 e uma posição fechada, como mostrado na Figura 1d. A porção de bocal 12 é colocada na posição aberta para permitir a inserção e a remoção dos cartuchos 20 e é colocada na posição fechada quando o sistema estiver sendo usado para gerar o aerossol, conforme será descrito. A porção de bocal compreende uma pluralidade de entradas de ar 13 e uma saída 15. Em uso, um usuário suga ou sopra na saída para tragar ar a partir das entradas 13, através da porção de bocal até a saída 15 e posteriormente, para a bocal ou pulmões do usuário. Os defletores internos 17 são fornecidos para forçar o ar fluindo através da porção de bocal 12 passado o cartucho, como será descrito.
[00063] A cavidade 18 tem uma seção circular transversal e é dimensionada para receber uma carcaça 24 do cartucho 20. Conectores elétricos 19 são fornecidos aos lados da cavidade 18 para fornecer uma conexão elétrica entre os componentes eletrônicos de controle 16 e a bateria 14 e os contatos elétricos correspondentes no cartucho 20.
[00064] A Figura 1b mostra o sistema da Figura 1a com o cartucho inserido na cavidade 18 e a cobertura 26 sendo removida. Nesta posição, os conectores elétricos descansam contra os contatos elétricos no cartucho, como será descrito.
[00065] A Figura 1c mostra o sistema da Figura 1b com a cobertura 26 totalmente removida e a porção de bocal 12 sendo movida para uma posição fechada.
[00066] A Figura 1d mostra o sistema da Figura 1c com a porção de bocal 12 na posição fechada. A porção de bocal 12 é mantida na posição fechada por um mecanismo de fecho, como é ilustrado esquematicamente na Figura 2. A Figura 2 ilustra o corpo principal 11 e a porção de bocal 12 conectados pela conexão articulada 21. A porção de bocal 12 compreende um dente que se estende interiormente 8. Quando a porção de bocal está em uma posição fechada, o dente 8 engata um fecho 6 no corpo principal do dispositivo. O fecho 6 é inclinado pela mola de inclinação 5 para envolver o dente 8. Um botão 4 está fixado ao fecho 6. O botão 4 pode sofrer uma depressão por um usuário contra a ação da mola de inclinação 5 para liberar o dente 8 do fecho 6, permitindo que a porção de bocal se mova para uma posição aberta. Será aparente agora para alguém versado ordinariamente na técnica que outros mecanismos adequados para retenção da boca em uma posição fechada podem ser usados, como um encaixe de pressão ou um fechamento magnético.
[00067] A porção de bocal 12 em uma posição fechada retém o cartucho em contato elétrico com os conectores elétricos 19 de modo que uma boa conexão elétrica é mantida em uso, seja qual for a orientação do sistema. A porção de bocal 12 pode incluir um elemento elastomérico anular que envolve uma superfície do cartucho e é comprimido entre um elemento de carcaça de bocal rígido e o cartucho quando a porção de bocal 12 está na posição fechada. Isto garante que uma boa conexão elétrica seja mantida apesar das tolerâncias de fabricação.
[00068] Obviamente, outros mecanismos para a manutenção de uma boa conexão elétrica entre o cartucho e o dispositivo podem, alternativamente ou adicionalmente, ser usados. Por exemplo, a carcaça 24 do cartucho 20 pode ser fornecida com uma rosca ou sulco (não ilustrados) que engata em um sulco ou rosca correspondente (não ilustrados) formado na parede da cavidade 18. Um engate rosqueado entre o cartucho e o dispositivo pode ser usado para garantir o alinhamento rotacional correto, bem como reter o cartucho na cavidade, garantindo uma boa conexão elétrica. A conexão rosqueada pode se estender por apenas meia-volta ou menos do cartucho ou pode se estender por várias voltas. Como alternativa ou adicionalmente, os conectores elétricos 19 podem ser inclinados em contato com os contatos no cartucho, como será descrito com referência à Figura 8.
[00069] A Figura 3 é uma vista expandida do cartucho 20. O cartucho 20 compreende uma carcaça cilíndrica geralmente circular 24 que tem um tamanho e forma selecionados para serem recebidos na cavidade 18. A carcaça contém um material de capilaridade 22 que é embebido em um substrato de formação de aerossol líquido. Neste exemplo o substrato formador de aerossol é composto por 39% em peso de glicerina, 39% em peso de propileno glicol, 20% em peso de água e aromas e 2% em peso de nicotina. Um material de capilaridade é um material que ativamente transporta líquido de uma extremidade à outra e pode ser feito de qualquer material apropriado. Neste exemplo o material de capilaridade é formado de poliéster.
[00070] A carcaça tem uma extremidade aberta a qual um conjunto aquecedor 30 é fixado. O conjunto aquecedor 30 compreende um substrato 34 tendo uma perfuração 35 formada no mesmo, um par de contatos elétricos 32 fixado ao substrato e separado um do outro por uma lacuna 33 e uma pluralidade de filamentos aquecedores condutivos eletricamente 36, abrangendo a perfuração e fixados aos contatos elétricos em lados opostos da perfuração 35.
[00071] O conjunto aquecedor 30 é coberto por uma cobertura removível 26. A cobertura é composta por uma folha plástica impermeável a líquido que é colada sobre o conjunto aquecedor, mas que pode ser facilmente removida. Uma aba é fornecida no lado da cobertura para permitir que um usuário segure a cobertura quando esta estiver sendo retirada. Será agora evidente para aqueles versados ordinariamente na técnica que apesar da cola ser descrita como o método para fixar a folha de plástico impermeável ao conjunto aquecedor, outros métodos familiares para aqueles na técnica também podem ser utilizados, incluindo a vedação térmica ou soldagem ultrassônica, desde que a cobertura possa ser facilmente removida por um consumidor.
[00072] A Figura 4 é uma vista expandida de um exemplo de cartucho alternativo. O cartucho da Figura 4 é do mesmo tamanho e forma que o cartucho da Figura 3 e tem a mesma carcaça e o mesmo conjunto aquecedor. No entanto, o material de capilaridade no interior do cartucho da Figura 4 é diferente da Figura 3. Existem dois materiais de capilaridade separados 27, 28 no cartucho da Figura 4. Um disco de um primeiro material de capilaridade 27 é fornecido para entrar em contato com o elemento aquecedor 36, 32 em uso. Um corpo maior de um segundo material de capilaridade 28 é fornecido em um lado oposto do primeiro material de capilaridade 27 para o conjunto aquecedor. O primeiro material de capilaridade e o segundo material de capilaridade retêm substrato formador de aerossol líquido. O primeiro material de capilaridade 27, que entra em contato com o elemento aquecedor, tem uma temperatura de decomposição térmica mais elevada (pelo menos 160°C ou superior, como aproximadamente 250°C) do que o segundo material de capilaridade 28. O primeiro material de capilaridade 27 atua eficazmente como um espaçador separando o elemento aquecedor 36, 32 a partir do segundo material de capilaridade 28 para que o segundo material de capilaridade não seja exposto a temperaturas acima de sua temperatura de decomposição térmica. O gradiente térmico entre o primeiro material de capilaridade é tal que o segundo material de capilaridade é exposto a temperaturas abaixo de sua temperatura de decomposição térmica. O segundo material de capilaridade 28 pode ser escolhido para ter um desempenho superior de absorção por capilaridade ao primeiro material de capilaridade 27, podendo reter mais líquido pela unidade de volume do que o primeiro material de capilaridade e ser mais econômico do que o primeiro material de capilaridade. Neste exemplo, o primeiro material de capilaridade é um material resistente ao calor, como uma fibra de vidro ou material contendo fibra de vidro e o segundo material de capilaridade é um polímero como material de capilaridade apropriado. Exemplos de materiais de capilaridade apropriados incluem os materiais de capilaridade discutidos neste documento e em modalidades alternativas podem incluir o polietileno de alta densidade (HDPE) ou polietileno tereftalato (PET).
[00073] A Figura 5a é uma vista em perspectiva de baixo do cartucho da Figura 3. Pode ser visto a partir da Figura 5a que o conjunto aquecedor se estende em um plano lateral e se estende lateralmente além da carcaça 24 de modo que o conjunto aquecedor forme uma aba ao redor da parte superior da carcaça 24. Porções expostas dos contatos elétricos 32 se deparam com uma direção de inserção do cartucho de modo que quando o cartucho está totalmente inserido na cavidade 18, as porções expostas dos contatos 32 entram em contato com os conectores elétricos 19. Uma aba fornecida no lado da cobertura 26 para permitir que um usuário segure a cobertura quando esta estiver sendo retirada pode ser facilmente observada. A Figura 5a ilustra também uma porção de localização 25 formada na base do cartucho para garantir a orientação correta do cartucho na cavidade do dispositivo. A porção de localização 25 faz parte da carcaça moldada por injeção 24 e é configurada para ser recebida em uma fenda correspondente (não ilustrada) na base da cavidade 18. Quando a porção de localização 25 é recebida na fenda na cavidade, os contatos 32 são alinhados com os conectores 19.
[00074] A Figura 5b é uma vista de cima em perspectiva do cartucho da Figura 3, com a cobertura removida. Os filamentos aquecedores 36 são expostos através da perfuração 35 no substrato 34 de modo que o substrato formador de aerossol vaporizado possa escapar para o fluxo de ar para além do conjunto aquecedor.
[00075] A carcaça 24 é formada a partir de um termoplástico, como polipropileno. O conjunto aquecedor 30 está colado à carcaça 24 neste exemplo. No entanto, existem várias maneiras possíveis para se montar e preencher o cartucho.
[00076] A carcaça de cartucho pode ser formada por molde de injeção. Os materiais de capilaridade 22, 27, 28 podem ser formados cortando comprimentos adequados de material de capilaridade a partir de uma longa coluna de fibras capilares. O conjunto aquecedor pode ser montado usando um processo como descrito com referência às Figuras 13a, 13b e 13c. Em uma modalidade, o cartucho é montado por uma primeira inserção de um ou mais materiais de capilaridade 22, 27, 28 na carcaça 24. Um volume predeterminado de substrato formador de aerossol líquido é então introduzido na carcaça 24, embebendo os materiais de capilaridade. O conjunto aquecedor 30 é então empurrado na extremidade aberta da carcaça e fixado à carcaça 24 por colagem, soldagem, soldagem por calor, soldagem ultrassônica ou outros métodos que agora serão evidentes para aquele versado ordinariamente na técnica. A temperatura da carcaça é realizada preferencialmente abaixo de 160oC durante qualquer operação de vedação para evitar volatização indesejável do substrato formador de aerossol. O material de capilaridade pode ser cortado em um comprimento tal que se estende a partir da extremidade aberta da carcaça 24 até que é comprimido pelo conjunto aquecedor. Isto promove o transporte do substrato formador de aerossol para dentro dos interstícios do elemento aquecedor em uso.
[00077] Em outra modalidade, em vez de pressionar o conjunto aquecedor 30 sobre a carcaça 24 e então a realizar a vedação, o conjunto aquecedor e a extremidade aberta da carcaça podem primeiro ser aquecidos por aquecimento flash e então pressionados juntos para ligar o conjunto aquecedor 30 à carcaça 24.
[00078] Também é possível montar o conjunto aquecedor 30 ao conjunto aquecedor 24 antes de preencher a carcaça com o substrato formador de aerossol e subsequentemente introduzir o substrato formador de aerossol na carcaça 24. Neste caso, o conjunto aquecedor pode ser fixado ao cartucho usando qualquer um dos métodos descritos. O conjunto aquecedor ou a carcaça são então perfurados usando uma agulha oca e o substrato formador de aerossol injetado no material de capilaridade 22, 27, 28. Qualquer abertura feita pela agulha oca é então vedada por vedação térmica ou pelo uso de uma fita de vedação.
[00079] A Figura 6 é uma ilustração de um primeiro conjunto aquecedor 30 em conformidade com a invenção. O conjunto aquecedor compreende uma malha formada por aço inoxidável 304L, com um tamanho de malha de cerca de 400 Mesh US (cerca de 400 filamentos por polegada). Os filamentos têm um diâmetro de cerca de 16 μm. A malha está conectada aos contatos elétricos 32 que são separados um do outro por uma lacuna 33 e são formados por uma folha de cobre tendo uma espessura de cerca de 30 μm. Os contatos elétricos 32 são fornecidos em um substrato de poli-imida 34 tendo uma espessura de cerca de 120 μm. Os filamentos que formam a malha definem os interstícios entre os filamentos. Os interstícios neste exemplo têm uma largura de aproximadamente 37 μm, embora interstícios maiores ou menores possam ser usados. O uso de uma malha com estas dimensões aproximadas permite que um menisco do substrato formador de aerossol seja formado nos interstícios, e que a malha do conjunto aquecedor arraste o substrato formador de aerossol por ação capilar. A área aberta da malha, ou seja, a razão da área dos interstícios para a área total da malha é preferencialmente entre 25% e 56%. A resistência total do conjunto aquecedor é em torno de 1 Ohm. A malha fornece a grande maioria desta resistência de modo que a maioria do calor seja produzida pela malha. Neste exemplo, a malha tem uma resistência elétrica mais de 100 vezes maior que os contatos elétricos 32.
[00080] O substrato 34 é eletricamente isolante e, neste exemplo, é formado por uma folha de poli-imida com uma espessura de cerca de 120 μm. O substrato é circular e tem um diâmetro de 8 mm. A malha é retangular e tem comprimentos laterais de 5 mm e 2 mm. Estas dimensões permitem um sistema completo, tendo um tamanho e forma semelhantes a um cigarro ou charuto convencional. Outro exemplo de dimensões que foram descobertas eficazes é um substrato circular de diâmetro de 5 mm e uma malha retangular de 1 mm x 4 mm.
[00081] A Figura 7 é uma ilustração de um exemplo alternativo de conjunto aquecedor de acordo com a invenção. O conjunto aquecedor da Figura 7 é igual ao mostrado na Figura 6, mas a malha 36 é substituída por uma matriz de filamentos eletricamente condutores paralelos 37. A matriz de filamentos 37 é formada por aço inoxidável 304L e tem um diâmetro de cerca de 16 μm. O substrato 34 e o contato de cobre 32 são descritos com referência à Figura 6.
[00082] A Figura 8 é uma ilustração de outro exemplo alternativo de conjunto aquecedor de acordo com a invenção. O conjunto aquecedor da Figura 8 é igual ao mostrado na Figura 7, mas no conjunto da Figura 8, os filamentos 37 são ligados diretamente ao substrato 34 e os contatos 32 são então ligados aos filamentos. Os contatos 32 são separados um do outro por uma lacuna isolante 33 como antes e são formados por uma folha de cobre de espessura de cerca de 30 μm. O mesmo arranjo de filamentos de substrato e contatos pode ser usado para um aquecedor do tipo malha como mostrado na Figura 6. Ter os contatos como uma camada mais externa pode ser benéfico para proporcionar um contato elétrico confiável com uma fonte de energia.
[00083] A Figura 9 é uma ilustração de um conjunto aquecedor alternativo de acordo com a invenção. O conjunto aquecedor da Figura 9 compreende uma pluralidade de filamentos aquecedores 38 que são integralmente formados com contatos elétricos 39. Os filamentos e os contatos elétricos são formados a partir de uma folha de aço inoxidável que é gravada para definir os filamentos 38. Os contatos 39 são separados por uma lacuna 33, exceto quando unidos pelos filamentos 38. A folha de aço inoxidável é fornecida em um substrato de poli- imida 34. Novamente, os filamentos 38 fornecem a grande maioria desta resistência, de modo que a maioria do calor é produzida pelos filamentos. Neste exemplo, os filamentos 38 têm uma resistência elétrica mais de 100 vezes maior que os contatos elétricos 39.
[00084] No cartucho mostrado nas Figuras 3, 4 e 5, os contatos 32 e os filamentos 36, 38 estão localizados entre a camada do substrato 34 e a carcaça 24. No entanto, é possível montar o conjunto aquecedor na carcaça do cartucho de outra forma, para que o substrato de poli-imida fique diretamente adjacente à carcaça 24. A Figura 10 ilustra um arranjo deste tipo. A Figura 10 mostra um conjunto aquecedor contendo uma malha de aço inoxidável 56, fixada aos contatos de folha de cobre 52. Os contatos de cobre 52 são fixados a um substrato de poli-imida 54. Uma perfuração 55 é formada no substrato de poli-imida 54. O substrato de poli-imida é soldado na carcaça 24 do cartucho. Um material capilar 22, embebido em substrato formador de aerossol, preenche a carcaça e estende-se através da perfuração para entrar em contato com a malha 55. O cartucho é mostrado sendo recebido no corpo principal 11 do dispositivo e mantido entre os conectores elétricos 59 e a porção de bocal 12. Nesta modalidade, para que os conectores elétricos 59 façam uma conexão elétrica com os contatos 52, os conectores 59 são adaptados para perfurar o substrato de poli-imida 54, conforme mostrado. Os conectores elétricos são feitos com extremidades afiadas e são impelidos em contato com o conjunto aquecedor por molas 57. O substrato de poli-imida pode ser pré-marcado para garantir um bom contato elétrico ou até mesmo pode ser fornecido com perfurações de modo que a perfuração do substrato não seja necessária. As molas 57 também garantem que um bom contato elétrico entre os contatos 52 e os conectores 59 seja mantido seja qualquer que seja a orientação do sistema em relação à gravidade.
[00085] Um modo para assegurar a orientação correta do cartucho 20 na cavidade 18 do dispositivo tem sido descrito com referência às Figuras 5a e 5b. A porção de localização 25 pode ser formada como parte da carcaça de cartucho moldada 24 para garantir a orientação correta. No entanto, será evidente que outras formas de assegurar a orientação correta do cartucho são possíveis. Em particular, se a carcaça é moldada por injeção, existem possibilidades quase ilimitadas para a forma do cartucho. Uma vez que o volume interno desejado do cartucho foi escolhido, a forma do cartucho pode ser adaptada para se adaptar a qualquer cavidade. A Figura 11a é uma vista de base de uma possível carcaça de cartucho 70, permitindo que o cartucho seja orientado em duas orientações possíveis. A carcaça de cartucho 70 inclui dois sulcos dispostos simetricamente 72. Os sulcos podem se estender parcialmente ou totalmente para o lado da carcaça 70. Estrias correspondentes (não ilustradas) podem ser formadas nas paredes da cavidade do dispositivo, de modo que o cartucho pode ser recebido na cavidade em apenas duas orientações possíveis. Na modalidade da Figura 11a é possível ter apenas uma única estria na cavidade de modo que um dos sulcos 72 não seja preenchido por uma estria e pode ser usado como um canal de fluxo de ar dentro do dispositivo. Naturalmente, é possível restringir o cartucho a uma única orientação dentro da cavidade ao fornecer apenas um único sulco na carcaça. Isto é ilustrado na Figura 11b, que mostra uma carcaça de cartucho 74 com um único sulco 76.
[00086] Embora as modalidades descritas tenham cartuchos com carcaças tendo uma seção transversal substancialmente circular, é claro que é possível formar carcaças de cartucho com outras formas, como seção transversal retangular ou seção transversal triangular. Estas formas de carcaça garantiriam uma orientação desejada dentro da cavidade moldada correspondente, para garantir a conexão elétrica entre o dispositivo e o cartucho.
[00087] O material de capilaridade 22 é vantajosamente orientado na carcaça 24 para transportar o líquido para o conjunto aquecedor 30. Quando o cartucho é montado, os filamentos aquecedores 36, 37, 38 podem estar em contato com o material de capilaridade 22 e, assim, o substrato formador de aerossol pode ser transportado diretamente para o aquecedor de malha. A Figura 12a é uma vista detalhada dos filamentos 36 do conjunto aquecedor, mostrando um menisco 40 do substrato formador de aerossol líquido entre os filamentos aquecedores 36. Pode ser observado que o substrato formador de aerossol entra em contato com a maior parte da superfície de cada filamento para que a maior parte do calor gerado pelo conjunto aquecedor passe diretamente para dentro do substrato formador de aerossol. Diferentemente, nos conjuntos aquecedores de pavio e bobina convencionais, apenas uma pequena fração do fio aquecedor está em contato com o substrato formador de aerossol. A Figura 12b é uma vista detalhada, semelhante à Figura 12a, mostrando um exemplo de um material de capilaridade 27 que se estende para os interstícios entre os filamentos 36. O material de capilaridade 27 é o primeiro material de capilaridade mostrado na Figura 4. Pode ser observado que ao fornecer um material de capilaridade compreendendo finos fios de fibras que se estendem até os interstícios entre os filamentos 36, o transporte de líquido aos filamentos pode ser assegurado.
[00088] Durante o uso, o conjunto aquecedor opera por aquecimento resistivo. A corrente é passada através dos filamentos 36, 37, 38 sob o controle dos componentes eletrônicos de controle 16 para aquecer os filamentos a uma faixa de temperatura desejada. A malha ou matriz de filamentos tem uma resistência elétrica significativamente maior do que os contatos elétricos 32 e os conectores elétricos 19 de modo que altas temperaturas estejam localizadas nos filamentos. O sistema pode ser configurado para gerar calor através do fornecimento de uma corrente elétrica para o conjunto aquecedor em resposta a um sopro do usuário ou pode ser configurado para gerar calor continuamente enquanto o dispositivo está em um estado "ligado". Os diferentes materiais para os filamentos podem ser adequados para diferentes sistemas. Por exemplo, em um sistema aquecido continuamente, os filamentos de grafite são adequados uma vez que têm uma capacidade de calor específico relativamente baixa e são compatíveis com aquecimento de baixa corrente. Em um sistema acionado pelo sopro, no qual o calor é gerado em curtas explosões usando pulsos de alta corrente, filamentos de aço inoxidável com uma capacidade de alto calor específico podem ser mais adequados.
[00089] Em um sistema acionado por sopro, o dispositivo pode incluir um sensor de sopro configurado para detectar quando um usuário traga o ar através da porção da bocal. O sensor de sopro (não ilustrado) está conectado aos componentes eletrônicos de controle 16 e os componentes eletrônicos de controle 16 são configurados para fornecer corrente ao conjunto aquecedor 30 apenas quando é determinado que o usuário está dando sopros no dispositivo. Qualquer sensor de fluxo de ar adequado pode ser usado como um sensor de sopros, como um microfone.
[00090] Em uma modalidade possível, as alterações na resistividade de um ou mais dos filamentos 36, 38 ou do elemento aquecedor como um todo podem ser usadas para detectar uma alteração na temperatura do elemento aquecedor. Isto pode ser usado para regular a energia fornecida ao elemento aquecedor para garantir que esta permaneça dentro de uma faixa de temperatura desejada. Mudanças bruscas de temperatura também podem ser usadas como um meio para detectar alterações no fluxo de ar após este passar pelo elemento aquecedor, como resultado de um sopro do usuário no sistema. Um ou mais dos filamentos podem ser sensores de temperatura dedicados e podem ser formados a partir de um material tendo um coeficiente de temperatura adequado de resistência para esta finalidade, como uma liga de ferro-alumínio, Ni-Cr, platina, tungstênio ou um fio de liga.
[00091] O fluxo de ar através da porção do bocal, quando o sistema é usado, está ilustrado na Figura 1d. A porção de bocal inclui defletores internos 17, que são integralmente moldados com as paredes externas da porção de bocal e garantem que, conforme o ar é tragado das entradas 13 para a saída 15, este flua ao longo do conjunto aquecedor 30 no cartucho, onde o substrato formador de aerossol está sendo vaporizado. Conforme o ar passa no conjunto aquecedor, o substrato vaporizado é conduzido no fluxo de ar e resfria para formar um aerossol antes de sair na saída 15. Neste sentido, durante o uso, o substrato formador de aerossol passa através do conjunto aquecedor, passando através dos interstícios entre os filamentos 36, 37, 38 conforme é vaporizado.
[00092] Há um número de possibilidades para fabricação e para os materiais do conjunto aquecedor. A Figura 13a é uma ilustração esquemática de um primeiro método de fabricação de um conjunto aquecedor. Um rolo de película de poli-imida 80 é fornecido com uma matriz de perfurações 82 nele. As perfurações 82 podem ser formadas por estampagem. Faixas de folha de cobre 84 são banhadas na película de poli-imida 80 entre as perfurações. Faixas de malha de aço inoxidável 86 são então revestidas para o filme de poli-imida 80 em cima da folha de cobre 84 e sobre as perfurações 82 em uma direção ortogonal para as fitas de folha de cobre. Conjuntos aquecedores individuais 30 podem então ser cortados ou estancados em torno de cada perfuração 82. Cada conjunto aquecedor 30 inclui uma porção de folha de cobre em lados opostos da perfuração, formando contatos elétricos e uma tira de malha de aço inoxidável abrangendo a perfuração de uma porção de cobre para a outra, como mostrado na Figura 6.
[00093] A Figura 13b ilustra outro processo de fabricação possível. No processo da Figura 13b, uma película de poli-imida 80 do tipo usado no processo da Figura 13a, é revestida com folha de aço inoxidável 90. A película de poli-imida 80 tem uma matriz de perfurações 82 formada nela, mas estas perfurações são cobertas pela folha de aço inoxidável 90. A folha 90 é então gravada para definir os filamentos 38 que abrangem as perfurações 82 e separar porções de contato em lados opostos das perfurações. Os conjuntos aquecedores individuais 92 podem então ser cortados ou estancados em torno de cada perfuração 82. Isto fornece um conjunto aquecedor do tipo mostrado na Figura 9.
[00094] A Figura 13c ilustra ainda um outro um processo alternativo. No processo de Figura 13c, um tecido com base de grafite 100 é preparado primeiramente. O tecido com base em grafite 100 compreende faixas de fibras eletricamente resistivas, adequadas para uso como filamentos aquecedores, faixas adjacentes de fibras relativamente não-condutoras. Estas faixas de fibras são tecidas juntamente com as faixas de fibras relativamente condutoras que se estendem perpendicularmente às fibras resistivas e não condutoras. Este tecido 100 é então ligado a uma camada de filme de poli-imida 80 do tipo descrito com referência às Figuras 13a e 13b, tendo uma matriz de perfurações 82. Conjuntos aquecedores individuais 102 podem então ser cortados ou estancados em torno de cada perfuração. Cada conjunto aquecedor 102 inclui uma porção de uma faixa de fibras condutoras em lados opostos da perfuração e uma faixa de fibras eletricamente resistivas abrangem a perfuração.
[00095] O projeto de cartucho mostrado nas Figuras 5a e 5b tem várias vantagens. No entanto, projetos de cartucho alternativos usando o mesmo tipo de conjunto aquecedor são possíveis. A Figura 14 ilustra um projeto de cartucho alternativo que é adequado para um padrão diferente de fluxo de ar através do sistema. Na modalidade mostrada na Figura 14, o cartucho 108 é configurado para ser inserido no dispositivo na direção indicada pela seta 110. O cartucho 108 compreende uma carcaça 112 que tem a forma de uma metade de cilindro e é aberta em um dos lados. Um conjunto aquecedor 114 é fornecido em todo o lado aberto e é colado ou soldado a carcaça 112. O conjunto aquecedor 114 compreende um substrato eletricamente isolante 116, como poli-imida, tendo uma perfuração formada na mesma. Um elemento aquecedor compreendendo uma malha de aço inoxidável 118 e um par de tiras de contato 120 é ligado ao substrato eletricamente isolante 116 e abrange a perfuração. As tiras de contato 120 estão dobradas em torno da carcaça 112 para formar almofadas de contato em uma superfície curvada da carcaça. As almofadas de contato elétrico são configuradas para entrar em contato com contatos correspondentes (não ilustrados) no dispositivo gerador de aerossol. A carcaça 112 é preenchida com um material de capilaridade (não visível na Figura 14) embebido em substrato formador de aerossol, como descrito com referência à modalidade mostrada nas Figuras 1a a 1d.
[00096] O cartucho mostrado na Figura 14 é configurado para o fluxo de ar após o conjunto aquecedor 114 em uma direção oposta à seta 110. Ar é tragado para o sistema através de uma entrada de ar fornecida em um corpo principal do dispositivo e é aspirado após o conjunto aquecedor 114, para dentro de uma porção de bocal do dispositivo (ou cartucho) e para dentro da boca do usuário. O ar tragado para o sistema pode ser direcionado, por exemplo, em uma direção paralela ao longo da malha 118 pela colocação adequada de entradas de ar.
[00097] Modalidades alternativas do cartucho 108 são ilustradas nas Figuras 15a e 15b. A Figura 15a inclui ainda tiras de contato 120 espaçadas umas das outras, que percorrem o comprimento da face que tem a malha 118. A Figura 15b inclui ainda contatos 120 tendo aproximadamente um formato em L. Ambos os projetos de cartucho ilustrados nas Figuras 15a e 15b podem ser usados para fornecer áreas de contato ainda maiores para garantir ainda mais um contato fácil com os contatos 19, se necessário. A tiras 120, conforme ilustradas na Figura 15a, podem também ser configuradas para deslizar até um contato 19 que é configurado em uma configuração de trilho (não ilustrada) para receber as tiras 120 para, ainda, posicionar o cartucho. Esta configuração do tipo trilho pode fornecer vantajosamente uma limpeza periódica dos contatos 19, já que a inserção e remoção do cartucho terão um efeito de limpeza baseado no atrito do contato deslizando dentro e fora dos trilhos.
[00098] A Figura 16 ilustra outra modalidade de um sistema gerador de aerossol que compreende um conjunto aquecedor elétrico permeável a fluido. A Figura 16 ilustra um sistema onde o conjunto aquecedor 30 é fornecido em uma extremidade do cartucho 20 oposta à porção de bocal 12. O fluxo de ar entra por uma entrada de ar 1601 e passa pelo conjunto e através de uma saída de ar 1603 ao longo de uma rota de fluxo 1605. Os contatos 120 podem ser colocados em qualquer local conveniente. Esta configuração é vantajosa, pois permite conexões elétricas mais curtas dentro do sistema.
[00099] Outros projetos de cartucho que incorporam um conjunto aquecedor de acordo com esta invenção, podem agora ser concebidos por uma pessoa versada na técnica. Por exemplo, o cartucho pode incluir uma porção de bocal, pode incluir mais de um conjunto aquecedor e pode ter qualquer forma desejada. Além disso, um conjunto aquecedor de acordo com a invenção pode ser usado nos sistemas de outros tipos para aqueles já descritos, como umidificantes, aromatizantes de ambiente e outros sistemas geradores de aerossol.
[000100] Os exemplos das modalidades descritas anteriormente exemplificam, mas não são limitativos. Considerando os exemplos de modalidades abordados acima, outras modalidades consistentes com os exemplos de modalidades acima mencionados serão evidentes agora para aqueles versados na técnica.

Claims (15)

1. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo (10) e um cartucho removível (20), o cartucho (20) compreendendo um substrato formador de aerossol , um vaporizador operado eletricamente e primeiros contatos elétricos conectados ao vaporizador, em que o dispositivo (10) compreende um corpo principal (11) definindo uma cavidade (18) para receber o cartucho (20), uma fonte de energia elétrica (14), segundos contatos elétricos (19) conectados à fonte de potência elétrica e uma porção de bocal (12), em que a porção de bocal (12), na posição fechada, retém os primeiros contatos elétricos no cartucho em contato com os segundos contatos elétricos (19) no dispositivo (10).
2. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção de bocal (12) está conectada ao corpo principal (11) do dispositivo (10) por uma conexão articulada.
3. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção de bocal (12) inclui uma entrada de ar e uma saída de ar e é configurada para permitir que um usuário sugue na saída de ar para puxar o ar através da porção de bocal (12) da entrada à saída.
4. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a porção de bocal (12) inclui um deflator configurado para direcionar o ar aspirado através da boca da entrada à saída através do vaporizador no cartucho (20).
5. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o sistema é um sistema de fumo operado eletricamente.
6. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o vaporizador é um aquecedor e em que o cartucho (20) compreende uma porção de armazenamento de líquido que compreende uma carcaça que mantém um substrato formador de aerossol líquido, em que a carcaça tem uma abertura; e um aquecedor permeável a fluido que compreende uma pluralidade de filamentos eletricamente condutores, em que o aquecedor permeável a fluido se estende através da abertura do compartimento da porção de armazenamento de líquido.
7. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o aquecedor é substancialmente plano.
8. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a carcaça da porção de armazenamento de líquido contém um material capilar.
9. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o material capilar é orientado na carcaça para transportar o líquido ao aquecedor.
10. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 9, caracterizado pelo fato de que os primeiros contatos elétricos estão em contato com uma pluralidade dos filamentos.
11. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o aquecedor se estende em um plano lateral e em que o primeiro contato eletricamente condutor pode se estender lateralmente além da carcaça da porção de armazenamento de líquido.
12. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 11, caracterizado pelo fato de que a carcaça da porção de armazenamento de líquido é substancialmente cilíndrica, em que a abertura está em uma extremidade do cilindro e em que a cavidade (18) é configurada para receber a porção de armazenamento de líquido.
13. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a abertura está posicionada na extremidade do cilindro mais próximo à porção de bocal (12), em uso.
14. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 13, caracterizado pelo fato de que o aquecedor compreende um substrato eletricamente isolante em que os filamentos e primeiros elementos de contato são suportados, em que os filamentos se estendem através de uma abertura formada no substrato eletricamente isolante.
15. Sistema gerador de aerossol operado eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (10) compreende um ou mais elementos resilientes, configurados para serem deformados quando a porção de bocal (12) estiver na posição fechada para incitar os primeiros contatos elétricos em contato com os segundos contatos elétricos.
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