BR112016024989B1

BR112016024989B1 - Sistema e dispositivo gerador de aerossol aquecido eletricamente, e método para gerar um aerossol

Info

Publication number: BR112016024989B1
Application number: BR112016024989-5A
Authority: BR
Inventors: Oleg Mironov
Original assignee: Philip Morris Products S.A
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2015-05-14
Publication date: 2022-05-10
Also published as: KR20240008414A; RU2016149879A; RU2680438C2; RU2019103592A; TWI661782B; JP2023026667A; PT3145346T; US20170027233A1; EP3145346B1; SI3145346T1; JP6727134B2; WO2015177043A1; PL3145346T3; US10028535B2; IL246745A0; RU2016149879A3; UA119348C2; KR20170007270A; ES2688374T3; MX2016015143A

Abstract

SISTEMA GERADOR DE AEROSSOL COMPREENDENDO UMA BOBINA DE INDUÇÃO PLANAR. Um sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente compreendendo um dispositivo gerador de aerossol (100) e um cartucho (200) configurado para ser usado com o dispositivo, o dispositivo (100) compreendendo: uma carcaça do dispositivo (101), uma bobina indutora espiral plana (110); e uma fonte de alimentação (102) conectada à bobina indutora espiral plana (110) e configurada para fornecer uma corrente oscilante de alta frequência para a bobina indutora espiral plana; o cartucho (200) compreendendo: uma carcaça do cartucho (204) contendo um substrato formador de aerossol e configurado para acoplar a carcaça do dispositivo; e um elemento susceptor (210) posicionado para aquecer o substrato formador de aerossol. Em operação, uma corrente oscilante de alta frequência é passada através da bobina indutora espiral plana para gerar um calor no elemento susceptor.

Description

[001] A divulgação se refere aos sistemas geradores de aerossol que operam por aquecimento de um substrato formador de aerossol. Em particular a invenção se refere aos sistemas geradores de aerossol que compreendem uma porção do dispositivo que contém uma fonte de alimentação e uma porção de cartucho substituível, que compreende o substrato formador de aerossol consumível.

[002] Um tipo de sistema gerador de aerossol é um cigarro eletrônico. Cigarros eletrônicos geralmente usam um substrato líquido de formação de aerossol que é vaporizado para formar um aerossol. Um cigarro eletrônico normalmente compreende uma fonte de alimentação, uma parte de armazenamento de líquido para conter um suprimento do substrato líquido de formação de aerossol e um atomizador.

[003] O substrato líquido de formação de aerossol é esgotado durante o uso e, portanto, precisa ser reabastecido. A maneira mais comum de fornecer recargas de substrato líquido de formação de aerossol é em um cartucho do tipo cartomizador. Um cartomizador compreende um suprimento de substrato líquido e o atomizador, geralmente sob a forma de um aquecedor com resistência acionado eletricamente enrolado ao redor de um material de capilaridade embebido no substrato formador de aerossol. Substituir um cartomizador como uma única unidade tem a vantagem de ser conveniente para o usuário e evitar a necessidade do usuário ter que limpar ou manter, de outra forma, o atomizador.

[004] No entanto, seria desejável ser capaz de fornecer um sistema que permite recarregar o substrato formador de aerossol, cuja produção seja menos onerosa e mais robusta do que os cartomizadores disponíveis atualmente, enquanto continua a ser fácil e conveniente de usar para os consumidores. Além disso, seria desejável para fornecer um sistema que elimina a necessidade de juntas soldadas e que permite que um dispositivo vedado seja fácil de limpar.

[005] Em um primeiro aspecto, é fornecido um sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente compreendendo um dispositivo gerador de aerossol e um cartucho configurado para ser usado com o dispositivo, o dispositivo compreendendo: uma carcaça do dispositivo; uma bobina indutora espiral plana; e uma fonte de alimentação conectada à bobina indutora espiral plana e configurado para fornecer uma corrente oscilante de alta frequência para as molas da bobina indutora espiral plana; o cartucho compreendendo: uma carcaça do cartucho contendo um substrato formador de aerossol e configurado para acoplar à carcaça do dispositivo; e um elemento susceptor posicionado para aquecer o substrato formador de aerossol.

[006] Em operação, uma corrente oscilante de alta frequência é passada através da bobina indutora espiral plana para gerar um campo magnético alternado que induz uma tensão no elemento susceptor. A tensão induzida faz com que uma corrente flua no elemento susceptor e esta corrente provoca o aquecimento Joule do elemento susceptor que, por sua vez, aquece o substrato formador de aerossol. Caso o elemento susceptor seja ferromagnético, as perdas por histerese no elemento susceptor podem gerar, também, uma quantidade significativa de calor.

[007] Como usado neste documento, uma "bobina espiral plana" significa uma bobina que é, geralmente, uma bobina planar, em que o eixo de enrolamento da bobina é normal à superfície em que se encontra a bobina. Em algumas modalidades, a bobina espiral plana pode ser planar no sentido em que se encontra em um plano reto euclidiano. No entanto, o termo "bobina espiral plana", como usada neste documento, abrange as bobinas que são moldadas para se conformar a um plano curvo ou outra superfície tridimensional curva. Por exemplo, uma bobina espiral plana pode ser moldada para se conformar a uma carcaça cilíndrica ou cavidade do dispositivo. A bobina espiral plana pode, então, ser considerada planar, mas se conformar a um plano cilíndrico, com o eixo de enrolamento da bobina normal ao plano cilíndrico no centro da bobina. Se a bobina espiral plana se conforma a um plano cilíndrico ou plano não-euclidiano, preferencialmente, a bobina espiral plana se encontra em um plano que tem um raio de curvatura, na região da bobina espiral plana, maior do que o diâmetro da bobina espiral plana. Quando a bobina espiral plana é curva, por exemplo, para conformar a um formato cilíndrico ou outro formato de carcaça, é desejável que o elemento susceptor tenha uma forma complementar, para que a distância entre a bobina espiral plana e a susceptor seja substancialmente constante em toda a extensão do elemento susceptor. Preferencialmente, a distância mínima entre o elemento susceptor e a bobina espiral plana é entre 0,5 e 1mm, particularmente em modalidades em que há uma rota de fluxo de ar entre a bobina espiral plana e o susceptor.

[008] Como usado neste documento, uma corrente oscilante de alta frequência significa uma corrente oscilante com uma frequência de entre 500kHz e 30MHz. A corrente oscilante de alta frequência pode ter uma frequência de entre 1 e 30 MHz, preferencialmente, de entre 1 e 10 MHz e, mais preferencialmente, entre 5 e 7 MHz.

[009] Como usado neste documento, um "elemento susceptor" significa um elemento condutor que aquece quando submetido a uma mudança do campo magnético. Isto pode ser o resultado das correntes de Foucault induzidas no elemento susceptor e/ou perdas por histerese. Possíveis materiais para os elementos susceptores incluem grafite, molibdênio, carboneto de silício, aços inoxidáveis, nióbio, alumínio e praticamente quaisquer outros elementos condutivos. Vantajosamente, o elemento susceptor é um elemento de ferrita. O material e a geometria do elemento susceptor podem ser escolhidos para fornecer uma resistência elétrica e uma geração de calor desejadas.

[0010] Este arranjo usando o aquecimento indutivo tem a vantagem de que nenhum contato elétrico precisa ser formado entre o cartucho e o dispositivo. E o elemento de aquecimento, neste caso o elemento susceptor, não precisa ser unido eletricamente a quaisquer outros componentes, eliminando a necessidade de solda ou outros elementos de ligação. Além disso, a bobina é fornecida como parte do dispositivo, tornando possível construir um cartucho que seja simples, barato e robusto. Os cartuchos são artigos descartáveis normalmente produzidos em números muito maiores que os dispositivos com os quais eles funcionam. Desta forma, reduzir o custo dos cartuchos, mesmo que este necessite de um dispositivo mais caro, pode gerar uma economia significativa para os fabricantes e os consumidores.

[0011] Além disso, o uso do aquecimento indutivo o invés de um projeto de bobina fornece uma conversão de energia melhor devido as perdas de energia, associadas a uma bobina, especificamente as perdas devido à resistência de contato nas conexões entre a bobina e o sistema de distribuição de energia de um dispositivo, não estão presentes nos sistemas de aquecimento indutivo. Para funcionar, uma bobina é conectada de forma permanente ou substituível a uma fonte de energia através de ligações fornecidas dentro de um dispositivo. Mesmo com técnicas de fabricação automatizada melhoradas, os sistemas de bobina têm, normalmente, uma resistência de contato nas ligações que cria perdas parasitas. Os dispositivos de bobina substituível também podem sofrer um acúmulo de filmes ou outros materiais que aumentam a resistência de contato entre os contatos de um cartucho substituível e os contatos de um dispositivo. Em contraste, os sistemas de aquecimento indutivo não exigem contato entre os elementos de aquecimento e os contatos do dispositivo e, portanto, não sofrem o problema de resistência de contato presente em dispositivos baseados em bobina.

[0012] O uso de uma bobina espiral plana permite o projeto de um dispositivo compacto, com um projeto simples que é robusto e barato de fabricar. A bobina pode ser mantida dentro da carcaça do dispositivo e não precisa ser exposta para gerar um aerossol, de forma que os depósitos na bobina e corrosão possam ser evitados e a limpeza do dispositivo possa ser facilitada. O uso de uma bobina espiral plana também permite uma interface simples entre o dispositivo e um cartucho, permitindo um projeto simples e barato do cartucho.

[0013] A carcaça do dispositivo pode incluir uma cavidade para receber, pelo menos, uma parte do cartucho, a cavidade tendo uma superfície interna. A bobina indutora espiral plana pode estar posicionada ou adjacente a uma superfície da cavidade mais próxima à fonte de alimentação. A bobina espiral plana pode ser moldada para se conformar à superfície interna da cavidade.

[0014] A carcaça do dispositivo pode compreender um corpo principal e uma porção de bocal. A cavidade pode estar no corpo principal e a porção do bocal pode ter uma saída através da qual o aerossol gerado pelo sistema pode ser tragado pela boca do usuário. A bobina indutora espiral plana pode estar na porção do bocal ou no corpo principal.

[0015] Alternativamente, uma porção do bocal pode ser fornecida como parte do cartucho. Como usado neste documento, o termo porção do bocal significa uma porção do dispositivo ou do cartucho que é colocado na boca de um usuário para inalar diretamente um aerossol gerado pelo sistema gerador de aerossol. O aerossol é transmitido para a boca do usuário através da porção do bocal.

[0016] O sistema pode compreender uma rota de ar que se estende desde uma entrada de ar até uma saída de ar, em que a rota de ar passa através do indutor espiral plano. Ao permitir que o fluxo de ar passe através do sistema e através da bobina, é possível obter um sistema compacto.

[0017] O sistema pode compreender uma pluralidade de bobinas indutoras, algumas destas ou todas estas podem ser bobinas espirais planas. Por exemplo, em uma configuração possível, o sistema pode compreender duas bobinas espirais planas, posicionadas em lados opostos de uma cavidade na carcaça do dispositivo na qual o cartucho é recebido.

[0018] O indutor espiral plano pode ter qualquer forma desejada dentro do plano da bobina. Por exemplo, a bobina espiral plana pode ter uma forma circular ou pode ter uma forma geralmente oblonga. A bobina pode ter um diâmetro entre 5 mm e 10 mm.

[0019] O cartucho pode ter um projeto simples. O cartucho tem uma carcaça dentro da qual o substrato formador de aerossol é retido. A carcaça do cartucho é, preferencialmente, uma carcaça rígida compreendendo um material que é impermeável ao líquido. Como usado neste documento "carcaça rígida" significa um compartimento que é autossustentável.

[0020] 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. O substrato formador de aerossol pode ser sólido ou líquido ou compreende componentes sólidos e líquidos.

[0021] 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 aromatizantes de tabaco voláteis, que são liberados a partir do substrato formador de aerossol mediante o aquecimento. O substrato formador de aerossol pode compreender, alternativamente, um material que não contém tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender um material à base de plantas homogeneizado. 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. Um formador de aerossol pode ser qualquer composto conhecido adequado ou mistura de compostos que, quando em uso, facilitem a formação de um aerossol denso e estável e que seja substancialmente resistente à degradação térmica à temperatura de operação do sistema. Formadores de aerossol adequados são bem conhecidos na técnica e incluem, mas não estão limitados a: álcoois poli-hídricos, tais como trietilenoglicol, 1,3-butanodiol 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 tetradecanodioato. Formadores de aerossol preferenciais são álcoois poli-hídricos ou misturas dos mesmos, como trietilenoglicol, 1,3-butanodiol e mais preferencialmente a glicerina. O substrato formador de aerossol pode compreender outros aditivos e ingredientes, tais como aromatizantes.

[0022] O substrato formador de aerossol pode ser adsorvido, revestido, impregnado ou, de outra forma, carregado em um carreador ou suporte. Em um exemplo, o substrato formador de aerossol é um substrato líquido retido em material de capilaridade. 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 linhas ou outros tubos finos de furo. As fibras ou linhas podem ser geralmente alinhadas para direcionar líquido para o aquecedor. Alternativamente, o material de capilaridade pode compreender um material semelhante a esponja ou semelhante a 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 elemento adequado ou combinação de materiais adequados. Exemplos de materiais adequados são um material de esponja ou espuma, materiais com base em grafite ou cerâmica na forma de fibras ou pós sinterizados, materiais de metal ou plástico espumado, um material fibroso, por exemplo, feito de fio ou fibras extrudidas, como acetato de celulose, poliéster ou fibras de poliolefina, polietileno, terileno 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 limitadas a viscosidade, tensão superficial, densidade, condutividade térmica, ponto de ebulição e pressão de vapor, que permitem que o líquido seja transportado através do material de capilaridade por ação capilar. O material de capilaridade pode ser configurado para transmitir o substrato formador de aerossol para o elemento susceptor.

[0023] O elemento susceptor pode estar em contato com o substrato formador de aerossol. Alternativamente, o elemento susceptor pode ser espaçado do substrato formador de aerossol, mas estar posicionado perto do substrato formador de aerossol para aquecer o substrato formador de aerossol.

[0024] O elemento susceptor pode ser fornecido em uma parede da carcaça do cartucho que é configurada para ser posicionada adjacente a bobina indutora espiral plana quando a carcaça do cartucho estiver acoplada à carcaça do dispositivo. Em uso, é vantajoso ter o elemento susceptor próximo à bobina espiral plana, para maximizar a tensão induzida no elemento susceptor.

[0025] Uma passagem de fluxo de ar pode ser fornecida entre a bobina indutora espiral plana e o elemento susceptor quando a carcaça do cartucho estiver acoplada à carcaça do dispositivo. O substrato formador de aerossol vaporizado pode ser arrastado no ar que flui na passagem do fluxo de ar, que posteriormente esfria, para formar um aerossol.

[0026] O elemento susceptor pode compreender uma malha, bobina espiral plana, folha interna, fibras, tecido ou coluna. O elemento susceptor pode ser permeável a fluido, de forma que o substrato formador de aerossol líquido ou substrato formador de aerossol vaporizado possa atravessar o susceptor.

[0027] Quando um material de capilaridade for usado no cartucho, o material de capilaridade pode se estender nos interstícios do susceptor, por exemplo, se o susceptor estiver sob a forma de uma malha ou matriz de filamentos. O elemento susceptor pode ser fornecido na forma de uma folha e pode se estender por uma abertura na carcaça do cartucho. Alternativamente, o elemento susceptor pode ser incorporado ao substrato formador de aerossol.

[0028] O elemento susceptor pode compreender um material de capilaridade. O susceptor pode compreender um pavio capilar que se estende através de uma rota de ar através do sistema.

[0029] Vantajosamente, o elemento susceptor tem uma permeabilidade relativa entre 1 e 40000. Embora uma dependência das correntes de Foucault para a maioria do aquecimento seja desejável, um material de baixa permeabilidade pode ser usado, e os efeitos de histerese quando são desejados, então, um material com maior permeabilidade pode ser utilizado. Preferencialmente, o material tem uma permeabilidade relativa entre 500 e 40000. Isto fornece um aquecimento eficiente.

[0030] O material do elemento susceptor pode ser escolhido por causa de sua temperatura de Curie. Acima de sua temperatura de Curie, um material não é mais um ferromagnético e, então, o aquecimento devido a perdas por histerese já não ocorrem. Caso o elemento susceptor seja feito de um único material, a temperatura de Curie pode corresponder a uma temperatura máxima que o elemento susceptor deve ter (isto é, a temperatura de Curie é idêntica à temperatura máxima à qual o elemento susceptor deve ser aquecido ou desvia de sua temperatura máxima em cerca de 1-3%). Isto reduz a possibilidade de superaquecimento rápido.

[0031] Caso o elemento susceptor seja feito de mais de um material, os materiais do elemento susceptor podem ser otimizados em relação aos aspectos adicionais. Por exemplo, os materiais podem ser selecionados de modo que um primeiro material do elemento susceptor pode ter uma temperatura Curie que esteja acima da temperatura máxima à qual o elemento susceptor deve ser aquecido. Este primeiro material do elemento susceptor pode, então, ser otimizado com relação a, por exemplo, a geração máxima de calor e a transferência para o substrato formador de aerossol para fornecer um aquecimento eficiente do susceptor, por um lado. No entanto, o elemento susceptor pode, então, compreender adicionalmente um segundo material, com uma temperatura de Curie, que corresponde à temperatura máxima à qual o susceptor deve ser aquecido e, uma vez que o elemento susceptor atinge essa temperatura de Curie, as propriedades magnéticas do elemento susceptor mudam como um todo. Essa alteração pode ser detectada e comunicada ao microcontrolador que então interrompe a geração de energia CA até que a temperatura tenha esfriado abaixo da temperatura de Curie novamente, quando a geração de potência CA pode ser retomada.

[0032] O sistema pode ser um sistema para fumar eletricamente operado. O sistema gerador de aerossol pode ser um sistema portátil. O sistema gerador de aerossol pode ter um tamanho comparável a um charuto ou cigarro convencional. O sistema para fumar pode ter um comprimento total entre cerca de 30 mm e aproximadamente de 150 mm. O sistema para fumar pode ter um diâmetro externo entre aproximadamente 5 mm e aproximadamente 30 mm.

[0033] O sistema pode compreender ainda um circuito elétrico conectado à bobina indutora e a uma fonte de energia elétrica. O circuito elétrico pode compreender um microprocessador, que pode ser um microprocessador programável, um microcontrolador ou um chip integrado de aplicação específica (application specific integrated chip - ASIC) ou outros circuitos de componentes eletrônicos capazes de fornecer controle. O circuito elétrico pode incluir mais componentes eletrônicos. O circuito elétrico pode ser configurado para regular um fornecimento de corrente para a bobina espiral plana. A corrente pode ser fornecida para o elemento de bobina espiral plana continuamente após a ativação do sistema ou pode ser fornecida intermitentemente, tal como com base por cada tragada. O circuito elétrico pode compreender, vantajosamente, o inversor CC/CA, que pode compreender um amplificador de potência de Classe-D ou Classe-E.

[0034] O sistema vantajosamente compreende uma fonte de energia, normalmente uma bateria, com uma bateria de fosfato de ferro-lítio 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 capacitor. A fonte de alimentação pode exigir recarga e pode ter uma capacidade que permita o armazenamento de energia suficiente para uma ou mais experiências de usos, por exemplo, 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 alimentação pode ter capacidade suficiente para permitir um número predeterminado de tragadas ou de ativações discretas da bobina espiral plana.

[0035] Em um segundo aspecto, é fornecido um dispositivo gerador de aerossol aquecido eletricamente que compreende: uma carcaça do dispositivo que define uma cavidade para receber, pelo menos, uma porção de um cartucho, o cartucho compreendendo uma carcaça que contém um substrato formador de aerossol e um elemento susceptor em contato com o substrato formador de aerossol, a cavidade tenso uma superfície interna; uma bobina indutora espiral plana posicionada na superfície interna da cavidade; e uma fonte de alimentação conectada à bobina indutora espiral plana e configurado para fornecer uma corrente oscilante de alta frequência para as molas da bobina indutora espiral plana.

[0036] Em um terceiro aspecto, é fornecido um método para gerar um aerossol que compreende: fornecer um cartucho compreendendo um susceptor e um substrato formador de aerossol em contato com ou próximo ao susceptor; posicionar o cartucho de forma que a susceptor está próximo a uma bobina indutora espiral plana; e passar uma corrente oscilante de alta frequência através da bobina indutora espiral plana para induzir uma corrente no susceptor para, assim, aquecer o substrato formador de aerossol.

[0037] As características descritas em relação a um aspecto podem ser aplicáveis a outros aspectos da divulgação. Em particular, características vantajosas ou opcionais, descritas em relação ao primeiro aspecto da divulgação, podem ser aplicadas ao segundo e ao terceiro aspecto da invenção.

[0038] As modalidades de um sistema de acordo com a divulgação serão descritas agora em detalhes, à título de exemplo apenas, com referência às figuras acompanhantes, nas quais:

[0039] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de uma primeira modalidade de um sistema gerador de aerossol, usando uma bobina indutora em espiral plana;

[0040] A Figura 2 mostra o cartucho da Figura 1;

[0041] A Figura 3 mostra a bobina indutora da Figura 1;

[0042] A Figura 4 mostra um elemento susceptor alternativo para o cartucho da Figura 2;

[0043] A Figura 5 mostra um outro elemento susceptor alternativo para o cartucho da Figura 1;

[0044] A Figura 6 é uma ilustração esquemática de uma segunda modalidade, usando uma bobina indutora em espiral plana;

[0045] A Figura 7 é uma ilustração esquemática de uma terceira modalidade, usando bobinas indutoras em espiral planas;

[0046] A Figura 8 mostra o cartucho da Figura 7;

[0047] A Figura 9 mostra a bobina indutora da Figura 7;

[0048] A Figura 10 é uma ilustração esquemática de uma quarta modalidade;

[0049] A Figura 11 mostra o cartucho da Figura 10;

[0050] A Figura 12 é uma ilustração esquemática de uma quinta modalidade;

[0051] A Figura 13 é uma ilustração esquemática de uma sexta modalidade;

[0052] A Figura 14 é uma ilustração esquemática de uma sétima modalidade;

[0053] A Figura 15 é uma ilustração esquemática de uma oitava modalidade, usando um cartucho com uma única dose;

[0054] A Figura 16A é um primeiro exemplo de um circuito de acionamento para gerar o sinal de alta frequência para uma bobina indutora; e

[0055] A Figura 16B é um segundo exemplo de um circuito de acionamento para gerar o sinal de alta frequência para uma bobina indutora.

[0056] Todas as modalidades mostradas nas figuras dependem de aquecimento indutivo. O aquecimento indutivo funciona colocando um artigo eletricamente condutivo para ser aquecido em um campo magnético variável com o tempo. As correntes de Foucault são induzidas no artigo condutor. Se o artigo condutor é isolado eletricamente as correntes de Foucault são dissipadas por aquecimento Joule do artigo condutor. Em um sistema gerador de aerossol que funciona aquecendo um substrato formador de aerossol, o substrato formador de aerossol normalmente não é suficientemente eletricamente condutor para ser aquecido indutivamente desta forma. Então, nas modalidades mostradas nas figuras, um elemento susceptor é usado como o artigo condutor que é aquecido e o substrato formador de aerossol é, desta forma, aquecido pelo elemento susceptor por condução térmica, convenção e/ou radiação. Caso um elemento susceptor ferromagnético seja usado, o calor também pode ser gerado por perdas por histerese conforme os domínios magnéticos são ligados dentro do elemento susceptor.

[0057] Cada modalidade descreve o uso de uma bobina espiral plana para gerar um campo magnético variável com tempo. A bobina espiral plana é projetada de forma que não sofra aquecimento Joule significativo. Em contraste, o elemento susceptor é projetado para que haja um aquecimento Joule significativo do elemento susceptor.

[0058] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema gerador de aerossol de acordo com uma primeira modalidade. O sistema compreende o dispositivo 100 e um cartucho 200. O dispositivo compreende uma carcaça principal 101 contendo uma bateria de fosfato de ferro e lítio 102 e componentes eletrônicos de controle 104. A carcaça principal 101 também define uma cavidade 112 em que o cartucho 200 é recebido. O dispositivo também inclui uma porção de bocal 120, incluindo uma saída 124. A porção de bocal está ligada à carcaça principal 101 por uma conexão articulada neste exemplo, mas qualquer tipo de conexão pode ser utilizado, como uma conexão por pressão ou uma conexão aparafusada. As entradas de ar 122 são definidas entre a porção de bocal 120 e o corpo principal 101 quando a porção do bocal estiver na posição fechada, como mostrado na Figura 1.

[0059] Dentro da porção de bocal tem uma bobina indutora em espiral plana 110. A bobina 110 é formada estampando ou cortando uma bobina em espiral a partir de uma folha de cobre. A bobina 110 é mais claramente ilustrada na Figura 3. A bobina 110 está posicionada entre as entradas de ar 122 e a saída de ar 124 para que o ar tragado através das entradas 122 para a saída 124 passe através da bobina. O óleo pode ser coberto por um revestimento resistente à corrosão ou envoltório.

[0060] O cartucho 200 compreende uma carcaça do cartucho 204 segurando um material de capilaridade e preenchido com substrato líquido de formação de aerossol. A carcaça do cartucho 204 é impermeável a fluido, mas tem uma extremidade aberta, coberta por um elemento susceptor permeável 210. A bobina 200 é mais claramente ilustrada na Figura 2. O elemento susceptor nesta modalidade é uma malha de ferrita. O substrato formador de aerossol pode formar um menisco nos interstícios da malha. Outra opção para o suceptor é um tecido de grafite, com uma estrutura em malha aberta.

[0061] Quando o cartucho 200 for acoplado ao dispositivo e for recebido na cavidade 112, o elemento susceptor 210 é posicionado adjacente à bobina espiral plana 110. O cartucho 200 pode incluir recursos de chave para garantir que ele não possa ser inserido no dispositivo na posição incorreta.

[0062] Em uso, um usuário traga pela porção do bocal 120 para tragar ar a partir das entradas de ar 122, através da porção do bocal 120, e até a saída 124, para dentro da boca de um usuário. O dispositivo inclui um sensor de sopro 106 sob a forma de um microfone, como parte dos componentes eletrônicos de controle 104. Um fluxo de ar pequeno é tragado através da entrada do sensor 121 passado pelo microfone 106 e até à porção bocal 120 quando um usuário traga pela porção de bocal. Quando uma tragada for detectada, os componentes eletrônicos de controle fornecem uma corrente oscilante de alta frequência para a bobina 110. Isso gera um campo magnético oscilante, como mostrado nas linhas pontilhadas na Figura 1. Um LED 108 também é ativado para indicar que o dispositivo está ativado. O campo magnético oscilante passa através do elemento susceptor, induzindo as correntes de Foucault no elemento susceptor. O elemento susceptor aquece, como resultado do aquecimento Joule, atingindo uma temperatura que seja suficiente para vaporizar o substrato formador de aerossol próximo ao elemento susceptor. Como mencionado, as perdas por histerese também podem produzir o aquecimento significativo do elemento susceptor. O substrato formador de aerossol vaporizado é arrastado pelo ar fluindo a partir das entradas de ar para a saída de ar e esfria, formando um aerossol dentro da porção de bocal, antes de entrar na boca do usuário. Os componentes eletrônicos de controle fornecem a corrente oscilante para a bobina por um período predeterminado, neste exemplo, cinco segundos, após a detecção de um sopro, e então desliga a corrente até que seja detectado um novo sopro.

[0063] Pode ser visto que o cartucho tem um projeto simples e robusto, que pode ser fabricado de forma barata, em comparação com os cartomizadores disponíveis no mercado. Nesta modalidade, o cartucho tem uma forma cilíndrica circular e o elemento susceptor abrange uma extremidade aberta circular da carcaça do cartucho. No entanto, outras configurações são possíveis. A Figura 4 é uma vista final de um projeto de cartucho alternativo no qual o elemento susceptor é uma tira de malha de aço 220 que se estende por uma abertura retangular na carcaça do cartucho 204. A Figura 5 é uma vista final de outro elemento susceptor alternativo. Na Figura 5, o susceptor é três círculos concêntricos, unidos por uma barra radial. O elemento susceptor abrange uma abertura circular dentro da carcaça do cartucho.

[0064] A Figura 6 ilustra uma segunda modalidade. Somente a extremidade frontal do sistema é mostrada na Figura 6, uma vez que a mesma bateria e os mesmos componentes eletrônicos de controle mostrados na Figura 1 podem ser usados, incluindo o mecanismo de detecção de sopro. Na Figura 6, a bobina espiral plana 136 é posicionada no corpo principal 101 do dispositivo na extremidade oposta da cavidade para a porção de bocal 120, mas o sistema funciona basicamente da mesma maneira. Os espaçadores 134 garantem que haja um espaço de fluxo de ar entre a bobina 136 e o elemento susceptor 210. O substrato formador de aerossol vaporizado é arrastado no ar que flui, passado pelo susceptor a partir da entrada 132 para a saída 124. Na modalidade mostrada na Figura 6, um pouco de ar pode fluir diretamente a partir da entrada 132 para a saída 124, sem passar pelo elemento susceptor. Este fluxo de ar direto se mistura com o vapor na porção de bocal, agilizando o arrefecimento e garantindo o tamanho de gota ideal no aerossol.

[0065] Na modalidade mostrada na Figura 6, o cartucho é do mesmo tamanho e formato que o cartucho da Figura 1, e tem a mesma carcaça e o mesmo elemento susceptor. No entanto, o material de capilaridade no interior do cartucho da Figura 6 é diferente daquele da Figura 1. Existem dois materiais de capilaridade separados 202, 206 no cartucho da Figura 6. Um disco de um primeiro material de capilaridade 206 é fornecido para entrar em contato com o elemento susceptor 210 em uso. Um corpo maior de um segundo material de capilaridade 202 é fornecido em um lado oposto do primeiro material de capilaridade 206 para o elemento susceptor. O primeiro material de capilaridade e o segundo material de capilaridade retêm substrato formador de aerossol líquido. O primeiro material de capilaridade 206, que entra em contato com o elemento susceptor, tem uma temperatura de decomposição térmica mais alta (pelo menos 160oC ou superior, como aproximadamente 250oC) do que o segundo material de capilaridade 202. O primeiro material de capilaridade 206 atua de forma eficaz como um espaçador, separando o elemento susceptor, que fica muito quente quando em uso, a partir do segundo material de capilaridade 202, 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 202 pode ser escolhido para ter um desempenho de absorção por capilaridade superior ao do primeiro material de capilaridade 206, podendo reter mais líquido por unidade de volume do que o primeiro material de capilaridade e pode ser mais barato do que o primeiro material de capilaridade. Neste exemplo, o primeiro material de capilaridade é um elemento resistente ao calor, tal como uma fibra de vidro ou elemento contendo fibra de vidro, e o segundo material de capilaridade é um polímero, tal como o polietileno de alta densidade (HDPE), ou tereftalato de polietileno (PET).

[0066] A Figura 7 ilustra uma terceira modalidade. Somente a extremidade frontal do sistema é mostrada na Figura 7, uma vez que a mesma bateria e os mesmos componentes eletrônicos de controle mostrados na Figura 1 podem ser usados, incluindo o mecanismo de detecção de sopro. Na Figura 7, o cartucho 240 é cuboide e é formado com duas tiras do elemento susceptor 242 nas faces dos lados opostos do cartucho. O cartucho é mostrado sozinho na Figura 8. O dispositivo compreende duas bobinas em espiral plana 142 posicionadas em lados opostos da cavidade, para que as tiras do elemento susceptor 242 sejam adjacentes às bobinas 142 quando o cartucho for recebido na cavidade. As bobinas 142 são retangulares para corresponder ao formato das tiras de susceptor, conforme mostrado na Figura 9. A forma retangular é benéfica porque permite uma maior densidade das correntes de Foucault embora os efeitos na pele sejam minimizados. As passagens de fluxo de ar são fornecidas entre as bobinas 142 e as tiras de susceptor 242 para que o ar das entradas 144 flua passando pelas tiras de susceptor para a saída 124 quando um usuário tragar pela porção de bocal 120.

[0067] Como na modalidade da Figura 1, o cartucho contém um material de capilaridade e um substrato líquido de formação de aerossol. O material de capilaridade é arranjado para transmitir o substrato líquido para o as tiras do elemento susceptor 242.

[0068] A Figura 10 ilustra uma quarta modalidade. Somente a extremidade frontal do sistema é mostrada na Figura 10, uma vez que a mesma bateria e os mesmos componentes eletrônicos de controle mostrados na Figura 1 podem ser usados, incluindo o mecanismo de detecção de sopro. O dispositivo da Figura 10 tem uma construção similar ao dispositivo mostrado na Figura 6, com a bobina indutora espiral plana 152 posicionada no corpo principal 101 do dispositivo na extremidade oposta da cavidade em relação a porção de bocal 120. No entanto, o cartucho mostrado na Figura 10 tem uma construção diferente daquela mostrada na Figura 6. O cartucho da Figura 10 é mostrado em uma vista final na Figura 11. A carcaça do cartucho 250 tem um formato cilíndrico, mas tem uma passagem central 256 através dela. O substrato formador de aerossol é mantido em um espaço anular que circunda a passagem central e, como antes, pode ser retido em um material de capilaridade dentro da carcaça 250. Um pavio capilar é fornecido em uma extremidade do cartucho, abrangendo a passagem central 256. O pavio capilar é formado a partir de fibras de ferrita e atua tanto como um pavio para o substrato formador de aerossol quanto como um susceptor aquecido por indução pela bobina 152.

[0069] Em uso, o substrato formador de aerossol é arrastado para o pavio de ferrita 252. Quando uma tragada é detectada, a bobina 152 é ativada e um campo magnético oscilante é produzido. O fluxo magnético alternante por todo o pavio induz correntes de Foucault no pavio e perdas por histerese, causando o seu aquecimento, vaporizando o substrato formador de aerossol no pavio. O substrato formador de aerossol vaporizado é arrastado no ar que é tragado através do sistema a partir das entradas de ar 154 até a saída 124 por um usuário tragando na porção de bocal. O ar flui através da passagem interna 256, que atua como uma câmara formadora de aerossol, resfriando o ar e vapor enquanto se deslocam até a saída 124. O uso de um cartucho oco permite um comprimento geral mais curto do sistema, uma vez que o vapor esfria dentro do espaço oco definido pelo cartucho.

[0070] A Figura 12 ilustra uma quinta modalidade. Somente a extremidade frontal do sistema é mostrada na Figura 12, uma vez que a mesma bateria e os mesmos componentes eletrônicos de controle mostrados na Figura 1 podem ser usados, incluindo o mecanismo de detecção de sopro. O dispositivo da Figura 12 tem uma construção similar ao dispositivo da Figura 7, com bobinas em espiral plana posicionadas em uma parede lateral da carcaça, em torno da cavidade na qual o cartucho é recebido e moldada para se conformar ao formato da carcaça. Mas o cartucho tem uma construção diferente. O cartucho 260 da Figura 12 tem uma forma cilíndrica oco, semelhante ao cartucho mostrado na Figura 10. O cartucho contém um material de capilaridade e está preenchido com um substrato líquido de formação de aerossol. Uma superfície interior do cartucho 260, ou seja, uma superfície em torno da passagem interna 166, compreende um elemento susceptor permeável a fluidos, neste exemplo é uma malha de ferrita. A malha de ferrita pode revestir toda a superfície interior do cartucho ou apenas uma parte da superfície interior do cartucho.

[0071] Em uso, um usuário traga pela porção do bocal 120 para tragar ar a partir das entradas de ar 164, através da passagem central do cartucho, passando pelo elemento susceptor 262, através da porção do bocal 120, e até a saída 124, para dentro da boca de um usuário. Quando uma tragada for detectada, os componentes eletrônicos de controle fornecem uma corrente oscilante de alta frequência para a bobina 162. Isso gera um campo magnético oscilante. O campo magnético oscilante passa através do elemento susceptor, induzindo as correntes de Foucault e as perdas por histerese no elemento susceptor. O elemento susceptor aquece, atingindo uma temperatura que seja suficiente para vaporizar o substrato formador de aerossol próximo ao elemento susceptor. O substrato formador de aerossol vaporizado passa através do elemento susceptor e é arrastado pelo ar fluindo a partir das entradas de ar para a saída de ar e esfria, formando um aerossol dentro da passagem e da porção de bocal, antes de entrar na boca do usuário.

[0072] A Figura 13 ilustra uma sexta modalidade. Somente a extremidade frontal do sistema é mostrada na Figura 13, uma vez que a mesma bateria e os mesmos componentes eletrônicos de controle mostrados na Figura 1 podem ser usados, incluindo o mecanismo de detecção de sopro. O cartucho 270, mostrado na Figura 13, é idêntico ao cartucho mostrado na Figura 12. No entanto, o dispositivo da Figura 13 tem uma configuração diferente, que inclui uma bobina indutora espiral plana 172 sobre uma lâmina de suporte 176, que se estende para dentro da passagem central do cartucho para gerar um campo magnético oscilante próximo ao elemento susceptor 272.

[0073] A Figura 14 ilustra uma sétima modalidade. Somente a extremidade frontal do sistema é mostrada na Figura 14, uma vez que a mesma bateria e os mesmos componentes eletrônicos de controle mostrados na Figura 1 podem ser usados, incluindo o mecanismo de detecção de sopro. Na Figura 14, o dispositivo tem uma construção semelhante àquela mostrada na Figura 12. No entanto, o cartucho da Figura 14 é preenchido com um elemento susceptor 280 encharcado em substrato formador de aerossol. A carcaça do cartucho inclui uma membrana permeável ao vapor 282 que permite que o substrato formador de aerossol vaporizado escape do cartucho. A membrana permeável ao vapor 282 está posicionada adjacente a um canal de fluxo de ar, que se estende desde as entradas de ar 184 até a saída de ar 124.

[0074] Em uso, um usuário traga pela porção do bocal 120 para tragar ar através das entradas de ar 184, passando pela porção permeável ao vapor do cartucho 282, através da porção do bocal 120, saindo pela saída 124, para dentro da boca de um usuário. Quando uma tragada for detectada, os componentes eletrônicos de controle fornecem uma corrente oscilante de alta frequência para a bobina 182. Isso gera um campo magnético oscilante. O campo magnético oscilante passa através do elemento susceptor no cartucho, induzindo as correntes de Foucault e as perdas por histerese no elemento susceptor. O elemento susceptor aquece, atingindo uma temperatura que seja suficiente para vaporizar o substrato formador de aerossol. O substrato formador de aerossol vaporizado é arrastado pela membrana permeável ao vapor do cartucho 282, fluindo a partir das entradas de ar para a saída de ar e esfriando, para formar um aerossol, dentro da porção de bocal, antes de entrar na boca do usuário.

[0075] É naturalmente possível usar um elemento susceptor para encher os cartuchos mostrados nas figuras 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12 e 13 em um cartucho oco como mostrado nas Figuras 12 e 13 na mesma maneira e para fornecer uma porção permeável ao vapor da carcaça do cartucho em uma posição de forma que o ar passe conforme o ar flua das entradas de ar até a saída de ar.

[0076] A Figura 15 ilustra uma oitava modalidade. Somente a extremidade frontal do sistema é mostrada na Figura 15, uma vez que a mesma bateria e os mesmos componentes eletrônicos de controle mostrados na Figura 1 podem ser usados, incluindo o mecanismo de detecção de sopro. Na modalidade da Figura 15, o cartucho é produzido em um tamanho muito pequeno, retendo uma quantidade de substrato formador de aerossol que seja suficiente para uma única utilização, por exemplo, para uma única sessão de fumo ou para uma única dose de medicação. O cartucho compreende uma carcaça da folha susceptora 292 produzida a partir de um material de ferrita, retendo o substrato formador de aerossol 290. Uma extremidade frontal 294 da carcaça do cartucho é perfurada de forma a ser permeável ao vapor. O cartucho está acoplado a uma cavidade no dispositivo, adjacente a uma bobina indutora espiral plana 192.

[0077] Em uso, um usuário traga pela porção do bocal 120 para tragar ar através das entradas de ar 194, passando pela porção permeável ao vapor do cartucho 294, através da porção do bocal 120, saindo pela saída 124, para dentro da boca de um usuário. Quando uma tragada for detectada, os componentes eletrônicos de controle fornecem uma corrente oscilante de alta frequência para a bobina 192. Isso gera um campo magnético oscilante. O campo magnético oscilante passa através do elemento susceptor da carcaça do cartucho, induzindo as correntes de Foucault e as perdas por histerese no elemento susceptor. O elemento susceptor aquece, atingindo uma temperatura que seja suficiente para vaporizar o substrato formador de aerossol. O substrato formador de aerossol vaporizado é arrastado através de uma porção permeável ao vapor do cartucho 294 pelo ar fluindo a partir das entradas de ar para a saída de ar, e esfria, formando um aerossol dentro da porção de bocal, antes de entrar na boca do usuário.

[0078] Todas as modalidades descritas podem ser acionadas, essencialmente, pelo mesmo circuito eletrônico 104. A Figura 16A ilustra um primeiro exemplo de um circuito usado para fornecer uma corrente oscilante de alta frequência para a bobina indutora, usando um amplificador de potência Classe-E. Como pode ser visto a partir da Figura 16A, o circuito inclui um amplificador de potência de Classe E que inclui um interruptor de transistor 1100 compreendendo um Transistor de Efeito de Campo (FET) 1110, por exemplo, Transistor de Efeito de Campo de Metal-Óxido-Semicondutor (MOSFET), um circuito de alimentação do interruptor de transistor indicado pela seta 1120 para fornecer o sinal de comutação (tensão porta-fonte) para o FET 1110, e uma carga de rede LC 1130 compreendendo um capacitor de derivação C1 e uma conexão de série de um capacitor C2 e um indutor L2. A fonte de alimentação CC, que compreende a bateria 101, inclui um bloqueador L1 e fornece uma tensão de alimentação CC. Também mostrado na Figura 16A está a resistência ôhmica R que representa a carga ôhmica total 1140 que é a soma da resistência ôhmica RBobina da bobina indutora espiral plana, marcada como L2, e a resistência ôhmica RCarga do elemento susceptor.

[0079] Devido ao número muito baixo de componentes, o volume dos componentes eletrônicos de fonte de alimentação pode ser mantido extremamente pequeno. Esse volume extremamente pequeno dos componentes eletrônicos de fonte de alimentação é possível devido ao indutor L2 da rede de carga LC 1130 ser usado diretamente como o indutor para o acoplamento indutivo ao elemento susceptor e esse pequeno volume permite manter pequenas as dimensões gerais de todo o dispositivo de aquecimento indutivo.

[0080] Enquanto o princípio geral de funcionamento do amplificador 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.

[0081] Supondo que o circuito de alimentação do interruptor de transistor 1120 fornece uma tensão de comutação (tensão de portão- fonte do FET) que tem um perfil retangular para FET 1110. Enquanto FET 1321 estiver conduzindo (em um estado "ligado"), o mesmo constitui essencialmente um curto-circuito (baixa resistência) e toda a corrente flui através do bloqueador L1 e FET 1110. Quando FET 1110 não estiver conduzido (em um estado "desligado"), toda a corrente flui na rede de carga LC, uma vez que o FET 1110 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.

[0082] Para aquecer eficientemente o elemento susceptor, o máximo que for possível da potência CC deve ser transferido sob a forma de potência CA ao indutor L2 e, subsequentemente, ao elemento susceptor, que é indutivamente acoplado ao indutor L2. A potência dissipada no elemento susceptor (perdas de corrente de Foucault, perdas por histerese) gera calor no elemento susceptor, conforme descrito mais acima. Em outras palavras, a dissipação de potência no FET 1110 deve ser minimizada enquanto se maximiza a dissipação de potência no elemento susceptor.

[0083] A dissipação de potência no FET 1110 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 1110 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 1110. No estado "ligado" de FET 1110, a tensão de transistor é quase zero quando a alta corrente estiver fluindo através do FET. No estado "desligado" de FET 1110, a tensão do transistor é alta, mas a corrente através do FET 1110 é quase zero.

[0084] A comutação transita inevitavelmente, também se estendendo sobre algumas frações do período. No entanto, uma alta tensão-corrente do produto que representa uma perda de alta potência no FET 1110 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 1130 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 1110 e a carga 1140. 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 baixa 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. Os valores de L1, C1 e C2 podem ser escolhidos para maximizar a dissipação eficiente de potência no elemento susceptor.

[0085] Apesar de um amplificador de potência Classe-E ser preferido para a maioria dos sistemas, em conformidade com a divulgação, também é possível usar outras arquiteturas de circuito. A Figura 16B ilustra um segundo exemplo de um circuito usado para fornecer uma corrente oscilante de alta frequência para as bobinas indutoras, usando um amplificador de potência Classe-D. O circuito da Figura 16B compreende a bateria 101 conectada a dois transistores 1210, 1212. Os dois elementos interruptores 1220, 1222 são fornecidos para conectar os dois transistores 1210, 1212, ligando e desligando. Os interruptores são controlados quando em alta frequência, para certificar que um dos dois transistores 1210, 1212 foi desligado no momento que o outro dos dois transistores estiver ligado. A bobina indutora espiral plana é novamente indicada por L2 e a resistência ôhmica combinada da bobina e do elemento susceptor é indicada por R. Os valores de C1 e C2 podem ser escolhidos para maximizar a dissipação eficiente da potência no elemento susceptor.

[0086] O elemento susceptor pode ser feito de um material ou de uma combinação de materiais tendo uma temperatura Curie que esteja próxima à temperatura desejada, à qual o elemento susceptor deve ser aquecido. Uma vez que a temperatura do elemento susceptor excede essa temperatura Curie, o material muda suas propriedades ferromagnéticas para propriedades paramagnéticas. Consequentemente, a dissipação de energia no elemento susceptor é significativamente reduzida, uma vez que as perdas por histerese do material tendo as propriedades paramagnéticas são muito inferiores às daquele material tendo as propriedades ferromagnéticas. Essa dissipação de potência reduzida no elemento susceptor pode ser detectada e, por exemplo, a geração de potência CA pelo inversor CC/CA pode, então, ser interrompida até que o elemento susceptor tenha arrefecido abaixo da temperatura Curie novamente e recuperado suas propriedades ferromagnéticas. Geração de potência CA pelo inversor CC/CA pode então ser retomada novamente.

[0087] Outros projetos de cartucho que incorporam um elemento susceptor, de acordo com esta divulgação, podem agora ser concebidos por uma pessoa versada na técnica. Por exemplo, o cartucho pode incluir uma porção de bocal e pode ter qualquer forma desejada. Além disso, um arranjo de bobina e susceptor, de acordo com a divulgação, pode ser usado desde em sistemas de outros tipos até naqueles já descritos, tais como umidificadores, aromatizantes de ambiente, e outros sistemas geradores de aerossol.

[0088] Os exemplos de modalidades descritas anteriormente exemplificam, mas não são limitativos. Considerando os exemplos de modalidades abordados acima, outras modalidades consistentes com os exemplos de modalidades mencionados anteriormente ficarão agora evidentes para aquele versado na técnica.

Claims

1. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente que compreende um dispositivo gerador de aerossol (100) e um cartucho (200) configurado para ser usado com o dispositivo, o dispositivo (100) compreendendo: uma carcaça do dispositivo (101); uma bobina indutora (110); e uma fonte de alimentação (102) conectada à bobina indutora (110) e configurada para fornecer uma corrente oscilante de alta frequência para a bobina indutora; o cartucho (200) compreendendo: uma carcaça do cartucho (204) contendo um substrato formador de aerossol e configurado para acoplar à carcaça do dispositivo; e um elemento susceptor (210) posicionado para aquecer o substrato formador de aerossol; caracterizado pelo fato de que a bobina indutora é uma bobina indutora espiral plana (110).

2. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carcaça do dispositivo (101) compreende uma cavidade (112) para receber, pelo menos, uma parte do cartucho (200), a cavidade tendo uma superfície interna.

3. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a bobina indutora espiral plana (110) é posicionada na ou adjacente à superfície da cavidade mais próxima à fonte de alimentação.

4. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a carcaça do dispositivo (101) compreende um corpo principal e uma porção de bocal (120), a cavidade (112) estando no corpo principal e a porção de bocal tendo uma saída (124), através da qual o aerossol gerado pelo sistema pode ser tragado para a boca do usuário, em que a bobina indutora espiral plana (110) está na porção do bocal.

5. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende uma rota de ar a partir de uma entrada de ar (122) para uma saída de ar (124), em que a rota de ar atravessa o indutor espiral plano.

6. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de bobinas indutoras.

7. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento susceptor (210) está em contato com o substrato formador de aerossol.

8. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento susceptor (210) é fornecido em uma parede da carcaça do dispositivo (204) que está configurada para ser posicionada adjacente à bobina indutora espiral plana (110) quando a carcaça do cartucho está acoplada à carcaça do dispositivo (101).

9. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma passagem de fluxo de ar é fornecida entre a bobina indutora espiral plana (110) e o elemento susceptor (210) quando a carcaça do cartucho está acoplada com a carcaça do dispositivo (101).

10. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento susceptor (210) é permeável a fluidos.

11. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento susceptor (210) está sob a forma de uma folha e se estende através de uma abertura na carcaça do cartucho.

12. Sistema gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o sistema é um sistema para fumar portátil.

13. Dispositivo gerador de aerossol aquecido eletricamente que compreende: uma carcaça do dispositivo (101); uma bobina indutora (110) dentro da carcaça do dispositivo; e uma fonte de alimentação (102) conectada à bobina indutora (110) e configurada para fornecer uma corrente oscilante de alta frequência para a bobina indutora; caracterizado pelo fato de que a bobina indutora é uma bobina indutora espiral plana (110).

14. Dispositivo gerador de aerossol aquecido eletricamente, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a carcaça do dispositivo (101) define uma cavidade (112) para receber, pelo menos, uma porção de um cartucho (200), o cartucho compreendendo uma carcaça que contém um substrato formador de aerossol e um elemento susceptor (210) em contato com o substrato formador de aerossol.

15. Método para gerar um aerossol compreendendo: fornecer um cartucho (200) compreendendo um susceptor e um substrato formador de aerossol em contato com ou próximo ao susceptor; posicionar o cartucho de forma que o susceptor está próximo a uma bobina indutora (110); e passar uma corrente oscilante de alta frequência através da bobina indutora (110) para induzir uma corrente no susceptor para, assim, aquecer o substrato formador de aerossol; caracterizado pelo fato de que a bobina indutora é uma bobina indutora espiral plana (110).