BR112016018362B1 - Dispositivo de aquecimento indutivo para aquecer um substrato formador de aerossol, sistema de aquecimento indutivo, kit e método de operação de um sistema de aquecimento indutivo - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO INDUTIVO PARA AQUECER UM SUBSTRATO FORMADOR DE AEROSSOL. Um dispositivo de aquecimento indutivo (1) compreende: uma carcaça de dispositivo (10), uma fonte de alimentação CC (11), componentes eletrônicos de fonte de alimentação (13) compreendendo um inversor CC/CA (132) incluindo um amplificador de potência de Classe-E com um interruptor de transistor (1320), um circuito de acionamento de interruptor de transistor (1322) e uma rede de carga LC (1323) configurada para operar em baixa carga ôhmica (1324), a rede de carga LC (1323) compreendendo um capacitor de derivação (C1) e uma conexão de série de um capacitor (C2) e um indutor (L2) e uma cavidade (14) disposta na carcaça de dispositivo (10), a cavidade (14) tendo uma superfície interna conformada para acomodar pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol (20), em que a cavidade (14) é disposta de modo que o indutor (L2) é indutivamente acopla-do ao susceptor (21), o substrato formador de aerossol (20) durante a operação.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de aque cimento indutivo para aquecer um substrato formador de aerossol e, mais particularmente, refere-se a um dispositivo de aquecimento indutivo para aquecer um substrato formador de aerossol de um artigo para fumar.

[0002] Os artigos para fumar anteriormente conhecidos mais con vencionais, por exemplo, cigarros, distribuem o sabor e o aroma ao usuário como resultado de um processo de combustão. Uma massa de material combustível, primariamente tabaco, é queimada e uma porção adjacente do material é pirolisada como resultado da puxada aquecida através do mesmo, com temperaturas de combustão típicas sendo superiores a 800°C durante a tragada. Durante esse aquecimento, a oxidação ineficiente do material combustível ocorre e rende vários produtos de destilação e pirólise. Como esses produtos são puxados através do corpo do artigo para fumar em direção à boca do usuário, refrigeram e condensam para formar um aerossol ou vapor que rende ao consumidor o sabor e o aroma associado ao fumo.

[0003] Uma alternativa anterior aos artigos para fumar mais con vencionais incluem aqueles que o material combustível em si não fornece diretamente os aromatizantes ao aerossol inalado pelo fumante. Nesses artigos para fumar, um elemento de aquecimento combustível, normalmente carbonoso naturalmente, é submetido a combustão para aquecer o ar conforme é puxado através do elemento de aquecimento e através de uma zona que contém elementos ativado por calor que liberam o aerossol aromatizado.

[0004] Ainda outra alternativa aos artigos para fumar mais conven cionais compreende um substrato sólido carregado de tabaco formador de aerossol que compreende um susceptor permeável magneticamente e eletricamente condutor que esteja disposto na proximidade térmica ao substrato carregado de tabaco formador de aerossol. O susceptor do substrato carregado de tabaco é exposto a um campo magnético alternado gerado por uma fonte de indução, de modo que um campo magnético alternado seja induzido no susceptor.

[0005] Esse campo magnético alternado induzido gera calor no susceptor e pelo menos alguma parte desse calor gerado no susceptor é transferido do susceptor ao substrato formador de aerossol disposto em proximidade térmica ao susceptor para produzir o aerossol e evoluir o sabor desejado.

[0006] Há uma necessidade para um dispositivo de aquecimento de indução para substratos formadores de aerossol incluindo um susceptor, mais particularmente, para a substratos formadores de aerossol sólidos incluindo um susceptor, por exemplo, substratos formadores de aerossol sólidos de um artigo para fumar. O dispositivo de aquecimento por indução deve ser capaz de operar sem a necessidade de estar conectado a uma fonte de alimentação externa. Além disso, o dispositivo deve ser pequeno em tamanho geral e fácil de usar, de modo que seja atraente aos usuários. O dispositivo deve permitir a geração rápida de calor necessário no susceptor, que pode, então, ser transferido para o substrato formador de aerossol a fim de produzir o aerossol para permitir que um usuário trague o aerossol sob demanda.

[0007] De acordo com um aspecto da invenção um dispositivo de aquecimento indutivo para aquecer um substrato formador de aerossol que compreende um susceptor é sugerido, em particular, para aquecer um substrato formador de aerossol sólido de um artigo para fumar. O dispositivo de aquecimento indutivo de acordo com a invenção com- preende: - uma carcaça de dispositivo - fonte de alimentação CC que tem tensão de alimentação CC - componentes eletrônicos de fonte de alimentação configurados para operar em alta frequência, os componentes eletrônicos de fonte de alimentação compreendendo um inversor CC/CA conectado à fonte de alimentação CC, o inversor CC/CA incluindo um amplificador de potência Classe-E incluindo um interruptor de transistor e uma rede de carga LC configurada para operar em baixa carga ôhmi- ca, em que a rede de carga LC compreende um capacitor de derivação e uma conexão em série de um capacitor e um indutor tendo uma resistência ôhmica, e - uma cavidade disposta na carcaça do dispositivo, em que a cavidade tem uma superfície interna conformada para acomodar pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol, a cavidade sendo disposta de modo que mediante acomodação da porção do substrato formador de aerossol na cavidade o indutor da rede de carga LC seja indutivamente acoplado ao susceptor do substrato formador de aerossol durante a operação.

[0008] O substrato formador de aerossol é, preferencialmente, um substrato capaz de liberar compostos voláteis que podem formar um aerossol. Os compostos voláteis são liberados pelo aquecimento do substrato formador de aerossol. O substrato formador de aerossol pode ser sólido ou líquido, ou compreender componentes sólidos e líquidos. Em uma modalidade preferencial, o substrato formador de aerossol é sólido.

[0009] O substrato formador de aerossol pode compreender nico tina. O substrato formador de aerossol que contém nicotina pode ser uma matriz de sal de nicotina. O substrato formador de aerossol pode compreender um material à base de plantas. O substrato formador de aerossol pode compreender tabaco e, preferencialmente, o material contendo tabaco contém compostos de sabor de tabaco voláteis, que são liberados a partir do substrato formador de aerossol mediante aquecimento.

[0010] O substrato formador de aerossol pode compreender um material de tabaco homogeneizado. O material de tabaco homogeneizado pode ser formado pela aglomeração do tabaco particularizado. Quando presente, o material de tabaco homogeneizado pode ter um teor de formador de aerossol igual ou superior a 5% em relação ao peso seco e, preferencialmente, entre mais de 5% e 30% em peso em relação ao peso seco.

[0011] O substrato formador de aerossol pode compreender, alter nativamente, um material contendo não-tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender um material homogeneizado à base de plantas.

[0012] O substrato formador de aerossol pode compreender pelo menos um formador de aerossol. O formador de aerossol pode ser qualquer composto ou mistura de compostos adequada e conhecida que, quando em uso, facilita a formação de um aerossol denso e estável e que é substancialmente resistente à degradação térmica na temperatura operacional do artigo gerador de aerossol. Formadores de aerossol adequados são bastante conhecidos na área e incluem, mas não se limitam a: álcoois poli-hídricos, tais como trietilenoglicol, 1,3- butanediol e glicerina; ésteres de álcoois poli-hídricos, tais como mono-, di- ou triacetato de glicerol; e ésteres alifáticos de ácidos mono-, di- ou policarboxílicos, tais como dimetil dodecanodioato e dimetil te- tradecanodioato. Formadores de aerossol particularmente preferenciais são álcoois poli-hídricos ou suas misturas, como trietilenoglicol, 1,3-butanediol e, mais preferencialmente, glicerina. O substrato forma- dor de aerossol pode compreender outros aditivos e ingredientes, como aromatizantes. Preferencialmente, o substrato formador de aerossol compreende nicotina e pelo menos um formador de aerossol. Em uma modalidade particularmente preferencial, o formador de aerossol é glicerina.

[0013] A fonte de alimentação CC geralmente pode compreender qualquer fonte de alimentação CC adequada que inclui, em particular, uma unidade de alimentação a ser conectada à rede elétrica, uma ou mais baterias descartáveis, baterias recarregáveis ou qualquer outra fonte de alimentação CC adequada capaz de fornecer a tensão de alimentação CC necessária e a amperagem de alimentação CC necessária. Em uma modalidade, a tensão de alimentação CC da fonte de alimentação CC está no intervalo de cerca de 2,5 Volts a cerca de 4,5 Volts e a amperagem de alimentação CC está no intervalo de cerca de 2,5 a cerca de 5 Amperes (correspondendo a uma potência de alimentação CC na faixa de cerca de 6,25 Watts e os cerca de 22,5 Watts). De preferência, a fonte de alimentação compreende baterias recarregáveis. Tais pilhas são geralmente disponíveis e tem um volume geral aceitável dentre aproximadamente 1,2-3,5 centímetros cúbicos. Essas baterias podem ter uma forma sólida substancialmente cilíndrica ou retangular. Também, a fonte de alimentação CC pode incluir um bloqueador de alimentação CC.

[0014] Como regra geral, sempre que o termo "cerca de" for usado no contexto de um determinado valor, em todo este pedido, deve ser entendido que este valor seguinte ao termo "cerca de" não tem que ser exatamente o valor específico devido às considerações técnicas. No entanto, o termo "cerca de" usado em conexão com um determinado valor deve ser sempre entendido como incluíndo e também divulgando explicitamente o valor específico após o termo "cerca de".

[0015] Os componentes eletrônicos de fonte de alimentação são configurados para operar em alta frequência. Para efeitos dessa aplicação, o termo "alta frequência" deve ser compreendido como denotando uma frequência que varia de cerca de 1 Megahertz (MHz) a cerca de 30 Megahertz (MHz) (incluindo o intervalo de 1 MHz a 30 MHz), em particular, de aproximadamente 1 Megahertz (MHz) a cerca de 10 MHz (incluindo o intervalo de 1 MHz e 10 MHz) e, ainda mais particularmente, de cerca de 5 Megahertz (MHz) a cerca de 7 Megahertz (MHz) (incluindo o intervalo de 5 MHz a 7 MHz).

[0016] Os componentes eletrônicos de fonte de alimentação com preendem um inversor CC/CA conectado à fonte de alimentação CC. O inversor CC/CA inclui um amplificador de potência Classe-E incluindo um interruptor de transistor, um circuito de acionamento de interruptor de transistor e uma rede de carga LC. Amplificadores de potência Classe-E geralmente são conhecidos e são descritos em detalhe, por exemplo, no artigo "Class-E RF Power Amplifiers", Nathan O. Sokal, publicado nos na revista bimestral QEX, edição janeiro/fevereiro de 2001, páginas 9-20, de American Radio Relay League (ARRL), Newington, CT, Estados Unidos da América. Os amplificadores de potência Classe E são vantajosos com relação à operação em altas frequências enquanto ao mesmo tempo que tem uma estrutura de circuito simples que compreende uma quantidade mínima dos componentes (por exemplo, somente um interruptor de transistor necessário, que é uma vantagem sobre amplificadores de potência Classe-D que compreendem dois interruptores de transistor que devem ser controlados em alta frequência, de modo a certificar-se que um dos dois transistores foi desligado no momento que o outro dos dois transistores foi ligado). Além disso, os amplificadores de potência classe E são conhecidos para a dissipação de potência mínima na comutação do transistor durante as transições de comutação. De preferência, o amplificador de potência classe-E é um amplificador de potência Classe-E de pri- meira ordem de extremidade única que tem um único interruptor transistor.

[0017] O interruptor de transistor do amplificador de potência Clas se E pode ser qualquer tipo de transistor e pode ser incorporado como um transistor de junção bipolar (BJT). Mais preferencialmente, no entanto, o interruptor de transistor é incorporado como um transistor de efeito de campo (FET) como um transistor de efeito de campo metal- óxido-semicondutor (MOSFET) ou um transistor de efeito de campo metal-semicondutor (MESFET).

[0018] A rede de carga LC do amplificador de potência Classe-E do dispositivo de cura de indução de acordo com a invenção é configurado para operar em baixa carga ôhmica. O termo "baixa carga ôhmi- ca" deve ser compreendido para denotar uma carga ôhmica menor que cerca de 2 Ohms. A rede de carga LC compreende um capacitor de derivação e uma conexão em série de um capacitor e um indutor que tem uma resistência ôhmica. Essa resistência ôhmica do indutor é tipicamente alguns décimos de um Ohm. Em operação, a resistência ôhmica do susceptor adiciona à resistência ôhmica do indutor e deve ser superior à resistência ôhmica do indutor, uma vez que a potência elétrica fornecida deve ser convertida em calor no susceptor numa medida tão alto quanto possível a fim de aumentar a eficiência do amplificador de potência e para permitir a transferência de tanto calor quanto possível do susceptor ao resto do substrato formador de aerossol para produzir efetivamente o aerossol.

[0019] Um susceptor é um condutor que é capaz de ser aquecido indutivamente. "Proximidade térmica" significa que o susceptor está posicionado em relação ao restante do substrato formador de aerossol, de modo que uma quantidade adequada de calor seja transferida do susceptor para o resto do substrato formador de aerossol para produzir o aerossol.

[0020] Visto que o susceptor não é somente magneticamente permeável, mas também eletricamente condutivo (é um condutor, consulte acima), uma corrente conhecida como corrente de Foucault é produzida no susceptor e flui no susceptor de acordo com a lei de Ohm. O susceptor deve ter baixa resistividade elétrica p para aumentar a dissipação de calor em Joule. Além disso, a frequência da corrente de Foucault alternada deve ser considerada devido ao fato de que o efeito pelicular (mais de 98% do fluxo de corrente elétrico dentro de uma camada de quatro vezes a profundidade pelicular δ da superfície exterior do condutor). Levando isso em conta, a resistência ôhmica RS do susceptor é calculado a partir da equação em que f denota a frequência da corrente de Foucault alternada μo denota a permeabilidade magnética do espaço livre μr denota a permeabilidade magnética relativa do material do susceptor, e p denota a resistividade elétrica do material do susceptor.

[0021] A perda de potência Pe gerada pela corrente de Foucault é calculada através da fórmula em que I denota a amperagem (rms) da corrente de Foucault, e RS denota a resistência elétrica do susceptor (consulte acima)

[0022] A partir dessa equação para Pe e a partir do cálculo de RS que pode ser visto por um material que tem uma permeabilidade magnética relativa conhecida μr e uma dada resistividade p é evidente que a perda de potência Pe gerada pela corrente de Foucault (através da conversão de calor) aumenta com a frequência crescente e ampera- gem crescente (rms). Por outro lado, a frequência da corrente de Foucault alternada (e correspondentemente, do campo magnético alternado que induz a corrente de Foucault no susceptor) não pode arbitrariamente ser aumentada, uma vez que a profundidade pelicular δ diminui conforme aumenta a frequência da corrente de Foucault (ou do campo magnético alternado que induz a corrente de Foucault no susceptor), de modo que acima de uma certa frequência de corte nenhuma corrente de Foucault pode ser gerada no susceptor uma vez que profundidade pelicular é muito pequena para permitir que correntes de Foucault sejam geradas. Aumentar a amperagem (rms) requer um campo magnético alternado que tem uma alta densidade de fluxo magnético e, portanto, requer fontes de indução volumosa (indutores).

[0023] Além disso, o calor é produzido no susceptor através do mecanismo de aquecimento associado a histerese. A perda de energia gerada pela histerese é calculada a partir da equação em que V denota o volume do susceptor WH denota o trabalho necessário para magnetizar o susceptor ao longo de um loop de histerese fechada no diagrama B-H, e f denota a frequência do campo magnético alternado.

[0024] O trabalho WH exigiu magnetizar o susceptor ao longo de um loop de histerese fechado também pode ser expresso como

[0025] A quantidade máxima possível de WH depende das propri edades do material do susceptor (remanência de saturação BR, coerci- vidade HC) e a quantidade real de WH depende do loop B-H de magnetização real induzida no susceptor pelo campo magnético alternado e esse ciclo B-H de magnetização real depende da magnitude da excitação magnética.

[0026] Há um mecanismo de terceiro mecanismo gerador de calor (perda de potência) no susceptor. Essa geração de calor é causada pelas perdas dinâmicas dos domínios magnéticos do material de susceptor magneticamente permeável quando o susceptor for submetido a um campo magnético externo alternado e essas perdas dinâmicas também geralmente aumentam à medida que a frequência do campo magnético alternado aumenta.

[0027] Para ser capaz de gerar o calor no susceptor de acordo com os mecanismos descritos acima (principalmente através das perdas da corrente de Foucault e perdas de histerese), uma cavidade é disposta na carcaça do dispositivo. A cavidade tem uma superfície interna moldada para acomodar pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol. A cavidade é disposta de modo que mediante a acomodação da porção do substrato formador de aerossol na cavidade o indutor da rede de carga LC é indutivamente acoplado ao susceptor do substrato formador de aerossol durante a operação. Isso significa, que o indutor da rede de carga LC do amplificador de potência de Classe E é usado para aquecer o susceptor através de indução magnética. Isso elimina a necessidade de componentes adicionais, como correspondência de redes para corresponder a impedância de saída do amplificador de potência Classe-E para a carga, permitindo, assim, minimizar adicionalmente o tamanho dos componentes eletrônicos de fonte de alimentação.

[0028] Em geral, o dispositivo de aquecimento indutivo de acordo com a invenção fornece um dispositivo de aquecimento robusto e simples, eficiente, pequeno e fácil de manusear devido ao aquecimento sem contacto do substrato. Para susceptores que formam cargas oh- micas baixas conforme especificado acima enquanto se tem uma resistência significativamente maior que a resistência ôhmica do indutor da rede carga de LC, assim é possível chegar a temperaturas do sus ceptor no intervalo de 350-400 graus Celsius em cinco segundos somente ou em um intervalo de tempo que é ainda menos do que cinco segundos, enquanto ao mesmo tempo a temperatura do indutor é baixa (devido a uma grande maioria da potência sendo convertido ao calor no susceptor).

[0029] Conforme já mencionado, de acordo com um aspecto do dispositivo de aquecimento indutivo de acordo com a invenção, o dispositivo é configurado para aquecer um substrato formador de aerossol de um artigo para fumar. Isso inclui, em particular, que a potência é fornecida ao susceptor dentro do substrato formador de aerossol de modo que o substrato formador de aerossol é aquecido a uma temperatura média dentre 200-240 graus Celsius. Ainda mais, de preferência, o dispositivo está configurado para aquecer um substrato formador de aerossol sólido carregado com tabaco de um artigo para fumar.

[0030] De acordo com um outro aspecto do dispositivo de aqueci mento indutivo de acordo com a invenção, o volume total dos componentes eletrônicos de fonte de alimentação é igual ou menor a 2 cm3. Isso permite uma disposição das baterias, os componentes eletrônicos de fonte de alimentação e a cavidade em uma carcaça de dispositivo tendo um pequeno tamanho total que é conveniente e fácil de manusear.

[0031] De acordo com um outro aspecto do dispositivo de aqueci mento indutivo de acordo com a invenção, o indutor da rede de carga LC compreende uma bobina indutora cilíndrica helicoidalmente enrolada tendo uma forma oblonga e definindo um volume interno no intervalo de 0,15 cm3 e cerca de 1,10 cm3. Por exemplo, o diâmetro interno da bobina indutora cilíndrica helicoidalmente enrolada pode estar entre cerca de 5 mm e cerca de 10 mm e, de preferência, pode estar cerca de 7 mm e o comprimento da bobina indutora cilíndrica helicoidalmente enrolada pode estar entre cerca de 8 mm e cerca de 14 mm. O diâ- metro ou a espessura do fio de bobina pode estar entre 0,5 mm e cerca de 1 mm, dependendo se um fio de bobina com uma secção transversal circular ou um fio de bobina com um secção transversal retangular é usado. A bobina de indutor helicoidalmente enrolado está posicionada ou adjacente a superfície interna da cavidade. A bobina indutora cilíndrica helicoidalmente enrolada posicionada em ou adjacente à superfície interna da cavidade permite minimizar ainda mais o tamanho do dispositivo.

[0032] De acordo com ainda outro aspecto do dispositivo de aque cimento indutivo de acordo com a invenção, a carcaça de dispositivo tem uma forma substancialmente cilíndrica com cavidade sendo dispostas na extremidade proximal da carcaça de dispositivo e com fonte de alimentação CC sendo disposta na extremidade distal da carcaça de aparelho. Os componentes eletrônicos de fonte de alimentação são dispostos entre a fonte de alimentação CC e a cavidade. Isso permite uma economia de espaço e disposição esteticamente agradável de todos os componentes do dispositivo de aquecimento indutivo em uma carcaça de dispositivo pequena e fácil de manusear.

[0033] Conforme já mencionado acima, de acordo com um outro aspecto do dispositivo de aquecimento indutivo de acordo com a invenção, a fonte de alimentação CC compreende uma bateria CC re- carregável. Isso permite a recarga das baterias, de preferência, através de uma conexão à rede elétrica através de um dispositivo de carregamento que compreende um conversor CA/CC.

[0034] De acordo com ainda outro aspecto do dispositivo de aque cimento indutivo de acordo com a reivindicação, os componentes eletrônicos de fonte de alimentação compreende ainda um microcontrola- dor que é programado para interromper a geração de potência CA pelo inversor CC/CA uma vez que a temperatura do susceptor do substrato formador de aerossol excedeu a uma temperatura Curie do susceptor durante a operação e que é programado para resumir a geração da potência CA conforme a temperatura do susceptor esfriou abaixo dessa temperatura de Curie novamente. Esse recurso pode ser usado para controlar a temperatura do susceptor com o auxílio do microcontro- lador.

[0035] No caso que o susceptor é feito de um único material, a temperatura Curie deve corresponder a uma temperatura máxima que o susceptor deve ter (isto é, a temperatura de Curie é idêntica à temperatura máxima à qual o susceptor deve ser aquecido ou desvia da temperatura máxima por cerca de 1-3%. Conforme a temperatura do susceptor exceder a temperatura Curie desse material único, as propriedades ferromagnéticas do susceptor já não estão presentes e o susceptor é somente paramagnético.

[0036] No caso o susceptor é feito de mais de um material, os ma teriais do susceptor podem ser otimizados em relação aos aspectos adicionais. Por exemplo, os materiais podem ser selecionados de modo que um primeiro material do susceptor pode ter uma temperatura Curie que está acima da temperatura máxima à qual o susceptor deve ser aquecido. Esse primeiro material do susceptor pode, então, ser otimizado, por exemplo, com relação à geração de calor máxima e transfere ao resto do substrato formador de aerossol para fornecer um aquecimento eficiente do susceptor por um lado, no entanto, o susceptor, então, pode adicionalmente compreender um segundo material que tem uma temperatura Curie que corresponde à temperatura má-xima à qual o susceptor deve ser aquecido e uma vez que o susceptor chega nessa temperatura Curie as propriedades magnéticas do susceptor como uma mudança total. Essa alteração pode ser detectada e comunicada para o microcontrolador que então interrompe a geração de energia AC até que a temperatura tenha esfriado abaixo dessa temperatura Curie novamente, em que a geração de potência CA pode ser retomada.

[0037] De acordo com outro aspecto do dispositivo de aquecimen to indutivo de acordo com a invenção, o amplificador de potência de Classe E tem uma impedância de saída e em que os componentes eletrônicos de fonte de alimentação compreende ainda uma rede correspondente para corresponder à impedância de saída do amplificador de potência de classe E à baixa carga ôhmica. Essa medida pode ser útil para aumentar adicionalmente as perdas de potência em baixa carga ôhmica levando a uma maior geração de calor na baixa carga ôhmica. Por exemplo, a rede correspondente pode incluir um pequeno transformador correspondente.

[0038] Outro aspecto da invenção refere-se a um sistema de aquecimento indutivo que compreende um dispositivo de aquecimento indutivo de acordo com qualquer uma das reivindicações descritas acima e um substrato formador de aerossol compreendendo um susceptor. Pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol é acomodado na cavidade do dispositivo de aquecimento indutivo, de modo que o indutor da rede de carga LC do inversor CC/CA do dispositivo de aquecimento indutivo é indutivamente acoplado ao susceptor do substrato formador de aerossol durante a operação.

[0039] De acordo com um dos aspectos do sistema de aquecimen to indutivo, de acordo com a invenção do substrato formador de aerossol pode ser um substrato formador de aerossol de um artigo para fumar. Em particular, o substrato formador de aerossol pode ser um substrato formador de aerossol sólido carregado com tabaco que pode ser usado em artigos para fumar (como, por exemplo, cigarros).

[0040] Ainda um outro aspecto da invenção refere-se a um kit que compreende por um dispositivo de aquecimento indutivo de acordo com qualquer das modalidades descritas acima e um substrato formador de aerossol compreendendo um susceptor. O dispositivo de aque- cimento indutivo e substrato formador de aerossol são configurados de modo que, em operação, pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol é acomodado na cavidade do dispositivo de aquecimento indutivo, de modo que o indutor da rede de carga LC do inver- sor CC/CA do dispositivo de aquecimento indutivo é indutivamente acoplado ao susceptor do substrato formador de aerossol. Em geral, o substrato formador de aerossol e o dispositivo de aquecimento indutivo pode ser fornecido separadamente, também podem ser fornecidos sob a forma de um kit de peças. Ou, alternativamente, um kit iniciante pode incluir o dispositivo de aquecimento indutivo e uma pluralidade de substratos formadores de aerossol enquanto em adição a somente os substratos formadores de aerossol são fornecidos, de modo que uma vez que o consumidor obteve um dispositivo de aquecimento indutivo no kit iniciante e consumiu os substratos formadores de aerossol con-tidos no kit iniciante, o consumidor apenas precisando de substratos formadores de aerossol adicionais. Novamente, de acordo com um aspecto do kit de acordo com a invenção, o substrato formador de aerossol pode ser um substrato formador de aerossol de um artigo para fumar e, em particular, o substrato formador de aerossol do artigo para fumar pode ser um substrato formador de aerossol sólido carregado com tabaco.

[0041] Ainda um outro aspecto da invenção refere-se a um método de operação de um sistema de aquecimento indutivo. O método compreende as etapas de: - fornecer uma fonte de alimentação CC tendo uma tensão de alimentação CC, - fornecer componentes eletrônicos de fonte de alimentação configurados para operar em alta frequência, os componentes eletrônicos de fonte de alimentação compreendendo um inversor CC/CA conectado à fonte de alimentação CC, o inversor incluindo um amplifi- cador de potência de Classe-E incluindo um interruptor de transistor, um circuito de acionamento de interruptor de transistor e uma rede de carga LC configurado para operar em baixa carga ôhmica, em que a rede de carga de LC compreende um capacitor de derivação e uma conexão em série de um capacitor e um indutor tendo uma resistência ôhmica, - fornecer uma cavidade capaz de acomodar pelo menos uma porção de um substrato formador de aerossol, a cavidade sendo disposta de modo que mediante acomodação da porção do substrato formador de aerossol na cavidade do indutor da rede de carga LC é indutivamente acoplada ao susceptor do substrato formador de aerossol e - fornecer um substrato formador de aerossol compreendendo um susceptor e inserir pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol na cavidade de modo que o indutor da rede de carga LC é indutivamente acoplada ao susceptor do substrato formador de aerossol.

[0042] De acordo com um aspecto do método de acordo com a in venção, a fonte de alimentação CC é uma bateria recarregável e o método compreende ainda a etapa de carregamento da bateria recarre- gável antes de inserir a porção do substrato formador de aerossol na cavidade. Esse aspecto é particularmente vantajoso, uma vez que no caso das pilhas recarregáveis serem usadas, o dispositivo pode ser usado (após o carregamento das baterias) sem uma conexão à rede elétrica ou outra fonte de alimentação externa ser necessária. Quando a carga de bateria estiver em nível baixo, a bateria recarregável pode ser facilmente recarregada novamente, para que não seja necessário efetuar qualquer baterias de substituição de uso único ao longo. Se a carga da bateria estiver baixa, a bateria recarregável poderá ser simplesmente recarregada e o dispositivo estará pronto para uso nova- mente. Além disso, as baterias recarregáveis são amigáveis ao meio ambiente uma vez que não há pilhas descartáveis que devem ser adequadamente descartadas.

[0043] Aspectos vantajosos adicionais da invenção se tornarão evidentes a partir da seguinte descrição das modalidades com o auxílio das figuras, em que:

[0044] A figura 1 mostra o princípio de aquecimento geral subja cente a invenção,

[0045] A figura 2 mostra um diagrama de bloco de uma modalida de do sistema e dispositivo de aquecimento indutivo de acordo com a invenção,

[0046] A figura 3 mostra uma modalidade do dispositivo de aque cimento indutivo com os componentes essenciais dispostos em uma carcaça de dispositivo,

[0047] A figura 4 mostra uma incorporação dos componentes es senciais dos componentes eletrônicos de potência do dispositivo de aquecimento indutivo de acordo com a invenção (sem rede correspondente),

[0048] A figura 5 mostra uma modalidade do indutor da rede de carga LC na forma de uma bobina indutora cilíndrica helicoidalmente enrolada tendo uma forma oblonga,

[0049] A figura 6 mostra um detalhe da rede de carga LC incluindo a indutância e resistência ôhmica da bobina e, além disso, mostra a resistência ôhmica da carga.

[0050] Na figura 1 o princípio geral de aquecimento subjacente ao instante da invenção é ilustrado esquematicamente. Esquematicamente mostrado na figura 1 está uma bobina indutora cilíndrica helicoidalmente enrolada L2 tendo uma forma oblonga e definindo um volume interno em que está disposta uma porção ou todos dentre um substrato formador de aerossol 20 de um artigo para fumar 2, o substrato for- mador de aerossol compreendendo um susceptor 21. O artigo para fumar 2 compreendendo o substrato formador de aerossol 20 com o susceptor 21 é representado esquematicamente no detalhe transversal ampliado mostrado separadamente do lado direito da figura 1. Como já mencionado, o substrato formador de aerossol 20 do artigo para fumar 2 pode ser um substrato sólido carregado com tabaco, no entanto, sem se limitar ao mesmo.

[0051] Em adição, na figura 1, o campo magnético dentro do vo lume interno da bobina indutora L2 é indicado esquematicamente por um número de linhas de campo magnético BL em um momento específico no tempo, uma vez que o campo magnético gerado por corrente alternada iL2 que flui através da bobina indutora L2 é um campo magnético alternado mudando sua polaridade na frequência da corrente alternada iL2 que pode estar no intervalo de cerca de 1 MHz a cerca 30 MHz (incluindo o intervalo de 1 MHz a 30 MHz) e pode, em particular, estar no intervalo de cerca de 1 MHz a cerca de 10 MHz (incluindo o intervalo de 1 MHz e 10 MHz e especialmente pode ser menor que 10 MHz) e muito particularmente a frequência pode estar na faixa de cerca de 5 MHz a cerca de 7 MHz (incluindo o intervalo de 5 MHz a 7 MHz e, por exemplo, pode ser 5 MHz). Os dois principais mecanismos responsáveis pela geração de calor no susceptor 21, as perdas de potência Pe causadas pelas correntes de Foucault (círculo fechado que representa as correntes de Foucault) e as perdas de potência Ph causada pela histerese (curva de histerese fechada representando a histe- rese) são indicados também esquematicamente na figura 1. Com relação a esses mecanismos é referida a discussão mais detalhada desses mecanismos acima.

[0052] A figura 3 mostra uma modalidade de um dispositivo de aquecimento indutivo 1 de acordo com a invenção. O dispositivo de aquecimento indutivo 1 compreende uma carcaça de dispositivo 10 que pode ser feito de plástico e uma fonte de alimentação CC 11 (consulte figura 2) que compreende uma bateria recarregável 110. O dispositivo de aquecimento indutivo 1 compreende ainda uma porta de encaixe 12 compreendendo um pino 120 para encaixar o dispositivo de aquecimento indutivo a uma estação de carregamento ou dispositivo de recarregar para recarregar a bateria recarregável 110. Ainda mais, o dispositivo de aquecimento indutivo 1 compreende componentes eletrônicos de fonte de alimentação 13 que são configurados para operar na frequência desejada, por exemplo, em uma frequência de 5 MHz, como mencionado acima. Os componentes eletrônicos de fonte de alimentação 13 são conectadas eletricamente à bateria recarregá- vel 110 através de uma conexão elétrica adequada 130. E enquanto os componentes eletrônicos de fonte de alimentação 13 compreendem os componentes adicionais que não podem ser vistos na figura 3, em particular, os mesmos compreendem uma rede de carga LC (consulte figura 4) que, por sua vez, compreende um indutor L2, esse sendo indicado pelas linhas tracejadas na figura 3. O indutor L2 é incorporado na carcaça de dispositivo 10 na extremidade proximal do dispositivo 10 para circundar uma cavidade 14 que também está disposta na extremidade proximal da carcaça de dispositivo 10. O indutor L2 pode incluir uma bobina indutora cilíndrica helicoidalmente enrolada tendo uma forma oblonga como mostrado na figura 5. A bobina indutora cilíndrica helicoidalmente enrolada L2 pode ter um raio r no intervalo de cerca de 5 mm a cerca de 10 mm e, em particular, o raio r pode ser de cerca de 7 mm. O comprimento l da bobina indutora cilíndrica helicoidalmente enrolada pode estar no intervalo de cerca de 8 mm a cerca de 14 mm. O volume interno da mesma forma pode estar na faixa de cerca de 0,15 cm3 a cerca de 1,10 cm3.

[0053] Retornando a figura 3, o substrato formador de aerossol de sólido carregado com tabaco 20 compreendo o susceptor 21 está acomodado na cavidade 14 na extremidade proximal da carcaça de dispositivo 10 de modo que durante a operação o indutor L2 (a bobina indutora cilíndrica helicoidalmente enrolada) seja indutivamente acoplado ao susceptor 21 do substrato formador de aerossol sólido carregado com tabaco 20 do artigo para fumar 2. Uma porção de filtro 22 do artigo para fumar 2 pode ser organizada fora da cavidade 14 do dispositivo de aquecimento indutivo 1 para que durante a operação o consumidor possa puxar o aerossol através da porção de filtro 22. Uma vez que o artigo para fumar é removido da cavidade 14, a cavidade 14 pode facilmente ser limpa uma vez que, exceto a extremidade distal aberta através do qual o substrato formador de aerossol 20 do artigo para fumar 2 deve ser inserido na cavidade está totalmente fechada e circundada por aquelas paredes internas da carcaça de dispositivo plástico 10 definindo a cavidade 14.

[0054] A figura 2 mostra um diagrama de bloco de uma modalida de do dispositivo de aquecimento indutivo 1 de acordo com a invenção, no entanto, com alguns aspectos ou componentes opcionais, como será discutido abaixo. O dispositivo de aquecimento indutivo 1 juntamente com o substrato formador de aerossol 20, incluindo o susceptor 21, forma uma modalidade do sistema de aquecimento indutivo de acordo com a invenção. O diagrama de blocos mostrado na figura 2 é uma ilustração que toma a forma de operação em conta. Como pode ser visto, o dispositivo de aquecimento indutivo 1 compreende uma fonte de alimentação CC 11 (na figura 3 que compreende a bateria re- carregável 110), uma unidade de controle de microprocessador 131, um inversor CC/CA 132, uma rede correspondente 133 para adaptação para a carga e o indutor L2. A unidade de controlador de microprocessador 131, o inversor CC/CA 132 e a rede correspondente 133, assim como o indutor L2 fazem parte dos componentes eletrônicos de fonte de alimentação 13 (consulte figura 1). Dois canais de feedback 134 e 135 são fornecidos para fornecer os sinais de feedback que indicam a tensão e a corrente através do indutor L2 permitindo controlar o fornecimento de energia adicional. Por exemplo, no caso da temperatura do susceptor exceder a temperatura desejada, um sinal correspondente pode ser gerado que interrompe o fornecimento adicional de energia até que a temperatura do susceptor esteja novamente abaixo da temperatura desejada em que o fornecimento de energia possa ser retomado. Correspondentemente, é possível controlar a frequência da tensão de comutação para transferência ideal de potência ao susceptor. Uma rede correspondente 133 pode ser fornecida para melhor a adaptação à carga, mas não é obrigatória e não está contida na modalidade descrita em mais detalhes a seguir.

[0055] A figura 4 mostra alguns componentes essenciais dos componentes eletrônicos de fonte de alimentação 13, mais particularmente do inversor CC/CA 132. Como pode ser visto a partir da figura 4, o inversor CC/CA inclui um amplificador de potência de Classe E que inclui um interruptor de transistor 1320 compreendendo um Transistor de Efeito de Campo (FET) 1321, por exemplo, Transistor de Efeito de Campo de Metal-Óxido-Semicondutor (MOSFET), um circuito de alimentação do interruptor de transistor indicado pela seta 1322 para fornecer o sinal de comutação (tensão porta-fonte) para o FET 1321, e uma carga de rede LC 1323 compreendendo um capacitor de derivação C1 e uma conexão de série de um capacitor C2 e indutor L2. Além disso, a fonte de alimentação CC 11 incluindo um bloqueador L1 é mostrado para o fornecimento de uma tensão de alimentação CC +VCC. Também mostrado na figura 4 está a resistência ôhmica R que representa a carga ôhmica total 1324, que é a soma da resistência ôhmica Rbobina do indutor L2 e a resistência ôhmica Rcarga do susceptor 21, como isso é mostrado na figura 6.

[0056] É evidente, que devido ao número muito baixo de compo- nentes o volume dos componentes eletrônicos de fonte de alimentação 13 pode ser mantido extremamente pequeno. Por exemplo, o volume dos componentes eletrônicos de fonte de alimentação pode ser igual ou menor que 2 cm3. Esse volume extremamente pequeno dos componentes eletrônicos de fonte de alimentação é possível devido ao indutor L2 da rede de carga LC 1323 sendo usado diretamente como o indutor para o acoplamento indutivo ao susceptor 21 do substrato formador de aerossol 20 e esse pequeno volume permite manter as dimensões gerais de todo o dispositivo de aquecimento indutivo 1 pequena. No caso de um indutor separado além do indutor L2 ser usado para o acoplamento indutivo ao susceptor 21, isso aumentaria automa-ticamente o volume dos componentes eletrônicos de fonte de alimentação, esse volume também sendo aumentado se uma rede correspondente 133 estiver incluída nos componentes eletrônicos de fonte de alimentação.

[0057] Enquanto o princípio geral de funcionamento do amplifica dor de potência de Classe E for conhecido e descrito em detalhes no artigo já mencionado "Class-E RF Power Amplifiers", Nathan O. Sokal, publicou na revista bimestral QEX, edição de Janeiro/Fevereiro de 2001, páginas 9-20, do American Radio Relay League (ARRL), Newington, CT, EUA, alguns princípios gerais serão explicados a seguir.

[0058] Deixe-nos supor que o circuito de alimentação de interrup tor de transistor 1322 fornece uma tensão de comutação (tensão de portão-fonte do FET) que tem um perfil retangular para FET 1321. Enquanto FET 1321 estiver conduzindo (estado "ligado"), o mesmo essencialmente constitui um curto-circuito (baixa resistência) e toda a corrente flui através do bloqueador L1 e FET 1321. Conforme FET 1321 não estiver conduzido (estado "desligado"), toda a corrente flui na rede de carga LC uma vez que o FET 1321 representa essencialmente um circuito aberto (alta resistência). A comutação do transistor entre esses dois estados inverte a tensão CC fornecida e corrente CC em uma tensão CA e corrente CA.

[0059] Para aquecer eficientemente o susceptor 21, uma quanti dade tão grande quanto possível da potência CC deve ser transferida sob a forma de potência CA ao indutor L2 (bobina indutora cilíndrica helicoidalmente enrolada) e, posteriormente, ao susceptor 21 do substrato formador de aerossol 20 que é indutivamente acoplado ao indutor 2. A potência dissipada no susceptor 21 (perdas de corrente de Foucault, perdas de histerese) gera calor no susceptor 21, conforme descrito mais acima. Ou em outras palavras, a dissipação de potência no FET 1321 deve ser minimizada enquanto maximiza-se a dissipação de potência no susceptor 21.

[0060] A dissipação de potência no FET 1321 durante um período da tensão/corrente CA é o produto da tensão de transistor e a corrente em cada ponto no tempo durante esse período de tensão/corrente alternada, integrado ao longo desse período e durante esse período. Uma vez que o FET 1321 deve sustentar alta tensão durante uma parte desse período e conduzir alta corrente durante uma parte desse período, deve ser evitado que a alta tensão e alta corrente existam ao mesmo tempo, uma vez que isso levaria a dissipação substancial de potência no FET 1321. No estado "ligado" de FET 1321, a tensão de transistor é quase zero quando a alta corrente estiver fluindo através do FET 1321. No estado "desligado" de FET 1321, a tensão do transistor é alta, mas a corrente através do FET 1321 é quase zero.

[0061] A comutação transita inevitavelmente também estendem-se sobre algumas frações do período. No entanto, uma alta tensão-corrente do produto que representa uma perda de alta potência no FET 1321 pode ser evitada com as seguintes medidas adicionais. Em primeiro lugar, o aumento da tensão de transistor é adiado até depois que a corrente através do transistor reduziu a zero. Em segundo lugar, a tensão do transistor retorna a zero antes que a corrente através do transistor comece a subir. Isso é conseguido pela rede de carga 1323 que compreende o capacitor de derivação C1 e a conexão em série do capacitor C2 e o indutor L2, essa rede de carga sendo a rede entre FET 1321 e a carga 1324. Em terceiro lugar, a tensão de transistor no tempo de ligar é praticamente zero (para um transistor de junção bipolar "TJB (BJT)" é a tensão de saturação do deslocamento Vo). O transistor de ligar não descarrega o capacitor de derivação carregado C1, evitando, assim, a dissipação da energia armazenada da derivação de capacitor. Em quarto lugar, a inclinação da tensão de transistor é zero no tempo de ligar. Então, a corrente injetada no transistor de ligar pela rede de carga se eleva suavemente de zero a uma taxa moderada controlada resultando em dissipação de baixas potência, enquanto a condutância de transistor está se acumulando de zero durante a transição de ligar. Como resultado, a tensão e a corrente de transistor nunca são altas simultaneamente. A tensão e a corrente de transições de comutação são deslocadas no tempo umas das outras.

[0062] Para o dimensionamento os vários componentes do inver- sor CC/CA 132 mostrado na figura 4, as seguintes equações devem ser consideradas, que são geralmente conhecidas e foram descritas em detalhe no artigo acima "Class-E RF PowerAmplifiers", Nathan O. Sokal, publicado na revista bimestral QEX, edição Janeiro/Fevereiro de 2001, páginas 9-20, de American Radio Relay League (ARRL), Newington, CT, EUA.

[0063] Deixe QL (fator de qualidade do circuito de carga LC) ser um valor que está em qualquer evento maior que 1,7879, mas que é um valor que pode ser escolhido pelo projetista (consulte o artigo mencionado acima) deixe ainda P ser a potência de saída distribuída à resistência R e deixe f ser a frequência, em seguida, os vários componentes são numericamente calculados a partir das seguintes equações (Vo sendo zero para FETs e sendo a tensão de deslocamento de saturação para BJTs, veja acima): L2 = QuR/2πf R = ((VCC - Vo)2/P) • 0,576801 • (1,0000086 - 0,414395/QL - 0,557501/QL2 + 0,205967/QL3) C1 = (1/(34,2219-f-R))-(0,99866 + 0,91424/QL - 1,03175/QL2) + 0,6/(2πf)2 • (L1) C2 = (1/2πfR)-(1/QL-0,104823)-(1,00121+(1,01468/QL- 1,7879)) - (0,2/((2πf)2<1)))

[0064] Isso permite que um aquecimento rápido de um susceptor tendo uma resistência ôhmica de R = 0,6Q distribuir aproximadamente 7W de potência em 5-6 segundos assumindo que uma corrente de aproximadamente 3,4A está disponível usando uma fonte de alimentação CC que tem uma saída máxima de 2,8 V e uma corrente de saída máxima de 3,4A, uma frequência de f = 5 MHz (taxa de serviço = 50%), uma indutância de indutor L2 de aproximadamente 500nH e uma resistência ôhmica do indutor L2 de Rbobina = 0,1Q, uma indutância L1 de cerca de 1μH e capacitâncias de 7nF para capacitor C1 e de 2,2nF para o capacitor C2. A resistência efetiva de Rbobina e Rcarga é aproximadamente de 0,6 Q. Uma eficiência (potência dissipada no susceptor 21 / poder máximo da fonte de alimentação CC 11) de cerca de 83,5% pode ser obtida com o que é muito eficaz.

[0065] Como já foi mencionado, o susceptor 21 pode ser feito de um material ou de uma combinação de materiais tendo uma temperatura Curie que é próximo à temperatura desejada ao qual o susceptor 21 deve ser aquecido. Uma vez que a temperatura do susceptor 21 excede essa temperatura Curie, o material muda suas propriedades ferromagnéticas às propriedades paramagnéticas. Consequentemente, a dissipação de energia no susceptor 21 é significativamente reduzida uma vez que as perdas de histerese do material tendo as propriedades paramagnéticos são muito inferiores que aquele material tendo as pro-priedades ferromagnéticas. Essa dissipação de potência reduzida no susceptor 21 pode ser detectada e, por exemplo, a geração de potência CA pelo inversor CC/CA pode, então, ser interrompida até o susceptor 21 arrefeceu abaixo da temperatura Curie novamente e recuperou suas propriedades ferromagnéticas. Geração de potência CA pelo inversor CC/CA pode então ser retomado novamente.

[0066] Para a operação, o artigo para fumar 2 é inserido na cavi dade 14 (consulte figura 2) do dispositivo de aquecimento indutivo 1, de modo que substrato formador de aerossol 20 compreendendo o susceptor 21 é indutivamente acoplado ao indutor 2 (por exemplo, a bobina cilíndrica enrolada helicoidal). O susceptor 21 é, então, aquecido por alguns segundos conforme descrito acima e, então, o consumidor pode começar a puxar o aerossol através do filtro 22 (naturalmente, o artigo para fumar não tem necessariamente de incluir um filtro 22).

[0067] O dispositivo de aquecimento indutivo e os artigos para fu mar podem geralmente ser distribuídos separadamente ou como um kit de peças. Por exemplo, é possível distribuir um assim chamado "kit iniciante" que compreende o dispositivo de aquecimento indutivo, assim como uma pluralidade de artigos para fumar. Uma vez que o consumidor tenha adquirido tal kit iniciante, no futuro, o consumidor só pode adquirir artigos para fumar que podem ser usados com esse dispositivo de aquecimento indutivo do kit iniciante. O dispositivo de aquecimento indutivo é fácil de limpar e no caso dsa baterias recarregáveis como fonte de potência CC, essas baterias recarregáveis são fáceis de serem recarregadas utilizando um dispositivo de carregamento adequado que deve ser conectado à porta de encaixe 12 que compreende o pino 120 (ou o dispositivo de aquecimento indutivo deve ser encaixado para uma estação de encaixe correspondente de um dispositivo de carregamento).

[0068] Tendo as modalidades descritas da invenção com o auxílio dos desenhos, é claro que muitas mudanças e modificações são concebíveis sem se afastar do ensinamento geral subjacente do instante de invenção. Portanto, o âmbito de proteção não se destina a limitar às modalidades específicas, mas prefiro é definido pelas reivindicações anexadas.

Claims (18)

1. Dispositivo de aquecimento indutivo (1) para aquecer um substrato formador de aerossol (20) compreendendo um susceptor (21), o dispositivo de aquecimento indutivo (1) compreendendo: - uma carcaça de dispositivo (10) - fonte de alimentação CC (11) que tem uma tensão de alimentação CC (VCC), - componentes eletrônicos de fonte de alimentação (13) conectados à fonte de alimentação CC (11), e - uma cavidade (14) disposta na carcaça do dispositivo (10), em que a cavidade (14) tem uma superfície interna conformada para acomodar pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol (20), a cavidade (14) sendo disposta de modo que mediante acomodação da pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol (20) na cavidade, um indutor (L2) de uma rede de carga LC (1323) seja indutivamente acoplado ao susceptor (21) do substrato formador de aerossol (20) durante a operação, caracterizado pelo fato de que: os componentes eletrônicos de fonte de alimentação (13) são configurados para operar em uma faixa de frequência de 1MHz a 30MHz, e em que o inversor CC/CA inclui um amplificador de potência Classe-E incluindo um interruptor de transistor (1320), um circuito de acionamento de interruptor de transistor (1322), e a rede de carga LC (1323) que é configurada para operar em um carga ôhmica (1324) menor que 2 Ohms, em que a rede de carga LC (1323) compreende um capacitor de derivação (C1) e uma conexão em série de um capacitor (C2) e um indutor (L2) tendo uma resistência ôhmica (RBobina).

2. Dispositivo de aquecimento indutivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo está configurado para o aquecimento de um substrato formador de aerossol (20) de um artigo para fumar (2).

3. Dispositivo de aquecimento indutivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo está configurado para o aquecimento de um substrato formador de aerossol sólido carregado com tabaco (20) de um artigo para fumar (2).

4. Dispositivo de aquecimento indutivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a tensão de alimentação CC (VCC) da fonte de alimentação CC (11) está na faixa de cerca de 2,5 Volts a cerca de 4,5 Volts e em que a amperagem de alimentação CC (11) da fonte de alimentação CC (11) está na faixa de cerca de 2,5 Amperes a cerca de 5 Amperes.

5. Dispositivo de aquecimento indutivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o volume total de componentes eletrônicos de fonte de alimentação (13) é igual ou menor que 2 cm3.

6. Dispositivo de aquecimento indutivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o indutor (L2) da rede de carga LC (1323) compreende uma bobina indutora cilíndrica enrolada helicoidal tendo uma forma oblonga (r, l) e definindo um volume interno na faixa de cerca de 0,15 cm3 a cerca de 1,10 cm3 e em que a bobina indutora cilíndrica enrolada helicoidalmente é posicionada na ou adjacente a superfície interna da cavidade (14).

7. Dispositivo de aquecimento indutivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a carcaça de dispositivo (10) tem uma forma substancialmente cilíndrica com cavidade (14) sendo disposta na extremidade proximal da carcaça de dispositivo (10) e com a fonte de alimentação CC (11) sendo disposta na extremidade distal da carcaça de dispositivo (10) e em que os componentes eletrônicos de fonte de alimentação (13) estão dispostos entre a fonte de alimentação CC (11) e a cavidade (14).

8. Dispositivo de aquecimento indutivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a fonte de alimentação CC (11) compreende uma bateria CC re- carregável.

9. Dispositivo de aquecimento indutivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que os componentes eletrônicos de fonte de alimentação (13) compreendem ainda um microcontrolador (131) que é programado para interromper a geração de potência CA pelo inversor CC/CA uma vez que a temperatura do susceptor (21) do substrato formador de aerossol (20) excedeu a uma temperatura Curie do susceptor (21) durante a operação, e que é programado para resumir a geração da potência CA conforme a temperatura do susceptor (21) esfriou abaixo dessa temperatura de Curie novamente.

10. Dispositivo de aquecimento indutivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o amplificador de potência de Classe E tem uma impedância de saída e em que os componentes eletrônicos de fonte de alimentação (13) compreendem ainda uma rede correspondente (133) para corresponder à impedância de saída do amplificador de potência de classe E à carga ôhmica (1324).

11. Sistema de aquecimento indutivo que compreende um dispositivo de aquecimento indutivo (1), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, e um substrato formador de aerossol (20) compreendendo um susceptor (21), caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol (20) é acomodada na cavidade (14) do dispositivo de aquecimento indutivo (1) de modo que o indutor (L2) da rede de carga LC (1323) do inversor CC/CA (132) do dispositivo de aquecimento indutivo (1) é indutivamente acoplado ao susceptor (21) do substrato formador de aerossol (20) durante a operação.

12. Sistema de aquecimento indutivo, de acordo com a rei-vindicação 11, caracterizado pelo fato de que o substrato formador de aerossol (20) é um substrato formador de aerossol de um artigo para fumar (2).

13. Sistema de aquecimento indutivo, de acordo com a rei-vindicação 12, caracterizado pelo fato de que o substrato formador de aerossol (20) do artigo para fumar (2) é um substrato formador de aerossol sólido carregado com tabaco.

14. Kit, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de aquecimento indutivo (1), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, e um substrato formador de aerossol (20) compreendendo um susceptor (21), o dispositivo de aquecimento indutivo (1) e substrato formador de aerossol (20) sendo configurados de modo que, em operação, pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol (20) é acomodada na cavidade (14) do dispositivo de aquecimento indutivo (1) de modo que o indutor (L2) da rede de carga LC (1323) do inversor CC/CA (132) do dispositivo de aquecimento indutivo (1) é indutivamente acoplado ao susceptor (21) do substrato formador de aerossol (20).

15. Kit, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o substrato formador de aerossol (20) é um substrato formador de aerossol de um artigo para fumar (2).

16. Kit, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o substrato formador de aerossol (20) do artigo para fumar (20) é um substrato formador de aerossol sólido carregado com tabaco.

17. Método de operação de um sistema de aquecimento indutivo, o método compreendendo as etapas de: - fornecer uma fonte de alimentação CC (11) tendo uma tensão de alimentação CC (VCC), - fornecer componentes eletrônicos de fonte de alimentação (13) compreendendo um inversor CC/CA (132) conectado à fonte de alimentação CC (10), - fornecer uma cavidade (14) capaz de acomodar pelo menos uma porção de um substrato formador de aerossol (20), a cavidade (14) sendo disposta de modo que mediante acomodação da porção do substrato formador de aerossol (20) na cavidade, um indutor (L2) de uma rede de carga LC (1323) é indutivamente acoplado ao susceptor (21) do substrato formador de aerossol (20), e - fornecer um substrato formador de aerossol (20) compreendendo um susceptor (21) e inserir pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol (20) na cavidade (14) de modo que o indutor (L2) da rede de carga LC (1323) é indutivamente acoplada ao susceptor (21) do substrato formador de aerossol (20), caracterizado pelo fato de que: os componentes eletrônicos de fonte de alimentação (13) são configurados para operar em uma faixa de frequência de 1MHz a 30MHz, e em que o inversor CC/CA inclui um amplificador de potência Classe-E incluindo um interruptor de transistor (1320), um circuito de acionamento de interruptor de transistor (1322), e a rede de carga LC (1323) que é configurada para operar em um carga ôhmica (1324) menor que 2 Ohms, em que a rede de carga LC (1323) compreende um capacitor de derivação (C1) e uma conexão em série de um capacitor (C2) e um indutor (L2) tendo uma resistência ôhmica (RBobina).

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a fonte de alimentação CC (11) é uma bateria recarregável, e em que o método compreende ainda a etapa de carregamento da bateria recarregável antes de inserir a porção do substrato formador de aerossol (20) na cavidade (14).