BR112020021473A2

BR112020021473A2 - Dispositivo gerador de aerossol com bobina indutora melhorada

Info

Publication number: BR112020021473A2
Application number: BR112020021473-6A
Authority: BR
Inventors: Irene Taurino
Original assignee: Philip Morris Products S.A.
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2021-01-19
Also published as: CN112004433A; PL3793381T3; JP2021524234A; EP4190186A1; ES2939341T3; HUE060925T2; EP3793381B1; EP3793381A1; KR20210010448A; DE202019005781U1; JP2023022139A; US20210204603A1; WO2019219867A1

Abstract

dispositivo gerador de aerossol com bobina indutora melhorada. a presente invenção refere-se a um dispositivo gerador de aerossol (10) compreendendo um alojamento (120) definindo uma câmara (111) para receber pelo menos um susceptor (130) e pelo menos um substrato formador de aerossol (22). a câmara tem um comprimento ao longo de seu eixo longitudinal que se estende de uma primeira extremidade da câmara a uma segunda extremidade da câmara. uma bobina indutora (140) é fornecida dentro do alojamento, disposta em torno da câmara e se estende ao longo de pelo menos uma porção do comprimento da câmara. a bobina indutora compreende uma primeira porção (141) disposta mais próxima da primeira extremidade da câmara, uma segunda porção (142) disposta mais próxima da segunda extremidade da câmara e uma terceira porção (143) disposta entre a primeira e a segunda porções. o número de voltas por unidade de comprimento na terceira porção da bobina é menor do que o número de voltas por unidade de comprimento em uma ou ambas a primeira e a segunda porções da bobina e/ou a área de seção transversal da bobina na terceira porção da bobina é menor do que a área da seção transversal da bobina em uma ou ambas a primeira e a segunda porções da bobina.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “DISPOSITIVO GERADOR DE AEROSSOL COM BOBINA INDUTORA MELHORADA”.

[001] A presente invenção refere-se a dispositivos geradores de aerossol. Em particular, a invenção refere-se a dispositivos geradores de aerossol tendo um aquecedor indutivo para aquecer um artigo gerador de aerossol usando um susceptor. A presente invenção também refere-se a sistemas geradores de aerossol incluindo tais dispositivos geradores de aerossol em combinação com um artigo ou cartucho gerador de aerossol para uso com o dispositivo gerador de aerossol.

[002] Uma variedade de sistemas geradores de aerossol operados eletricamente em que um dispositivo gerador de aerossol com um aquecedor elétrico é usado para aquecer um substrato formador de aerossol, como um plugue de tabaco, foram propostos na técnica. Tipicamente, o substrato gerador de aerossol é fornecido como parte de um artigo gerador de aerossol que é inserido em uma câmara ou cavidade no dispositivo gerador de aerossol. Em alguns sistemas conhecidos, para aquecer o substrato formador de aerossol a uma temperatura em que seja capaz de liberar componentes voláteis que possam formar um aerossol, um elemento de aquecimento resistivo, como uma lâmina de aquecimento é inserido dentro ou em torno do substrato formador de aerossol quando o artigo gerador de aerossol for recebido no dispositivo gerador de aerossol. Em outros sistemas geradores de aerossol, um aquecedor indutivo é usado em vez de um elemento de aquecimento resistivo. O aquecedor indutivo compreende um indutor formando parte do dispositivo gerador de aerossol e um elemento susceptor disposto de tal modo que esteja em proximidade termal do substrato formador de aerossol. Enquanto está sendo usado, o indutor gera um campo magnético alternante para gerar correntes de

Foucault e perdas de histerese no elemento susceptor, fazendo com que o elemento susceptor aqueça, aquecendo assim o substrato formador de aerossol.

[003] Em alguns sistemas conhecidos tendo um indutor e um elemento susceptor condutor, o elemento susceptor é tipicamente fixado dentro da câmara do dispositivo gerador de aerossol e configurado de modo que se estenda pelo menos parcialmente em um artigo gerador de aerossol recebido na cavidade. O elemento susceptor aquece o substrato formador de aerossol do artigo gerador de aerossol de dentro quando alimentado pela bobina indutora. Por exemplo, o elemento susceptor pode estar disposto para penetrar o substrato formador de aerossol do artigo gerador de aerossol quando o artigo gerador de aerossol é recebido na câmara.

[004] Em alguns outros sistemas conhecidos tendo um indutor e um elemento susceptor condutor, o susceptor pode ser incluído em um cartucho, que é recebido dentro de uma câmara de um dispositivo gerador de aerossol tendo o indutor. O cartucho contém um primeiro alojamento contendo uma fonte de nicotina e um segundo alojamento contendo uma fonte de ácido. A fonte de nicotina e a fonte de ácido são aquecidas e reagem uma com a outra na fase gasosa para formar um aerossol que é inalado pelo usuário.

[005] O indutor é normalmente fornecido na forma de um fio formando uma bobina indutora tendo uma pluralidade de voltas, ou enrolamentos, que se estendem ao longo de seu comprimento. No entanto, essas bobinas convencionais podem nem sempre permitir um controle preciso sobre a temperatura produzida pelo susceptor quando o susceptor é aquecido indutivamente. Em particular, pode ser difícil obter uma temperatura uniforme do susceptor, ao usar essas bobinas convencionais.

[006] Seria, portanto, desejável fornecer um dispositivo gerador de aerossol com uma bobina indutora melhorada, que pode ajudar a superar tais desvantagens.

[007] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um dispositivo gerador de aerossol que compreende: um alojamento que define uma câmara para receber pelo menos um susceptor e pelo menos um substrato formador de aerossol, a câmara tendo um comprimento ao longo do seu eixo longitudinal que se estende desde uma primeira extremidade da câmara para uma segunda extremidade da câmara; e uma bobina indutora fornecida dentro do alojamento, disposta em torno da câmara e se estendendo ao longo de pelo menos uma porção do comprimento da câmara. A bobina indutora compreende uma primeira porção disposta mais próxima da primeira extremidade da câmara, uma segunda porção disposta mais próxima da segunda extremidade da câmara e uma terceira porção disposta entre a primeira e a segunda porções. O número de voltas por unidade de comprimento na terceira parte da bobina é menor do que o número de voltas por unidade de comprimento em uma ou ambas da primeira e segunda porções da bobina.

[008] Os presentes inventores apreciaram que quando uma bobina convencional com uma densidade constante de voltas é usada em um dispositivo gerador de aerossol, há uma densidade de fluxo magnético mais alta na região cercada pela (terceira) porção central da bobina, em comparação com a densidade de fluxo magnético que ocorre nas regiões respectivamente circundadas pela primeira e segunda porções de extremidade da bobina. A região circundada pela porção central da bobina pode, portanto, ser aquecida em maior extensão do que as regiões respectivamente circundadas pela primeira e segunda porções de extremidade da bobina, quando um susceptor é colocado dentro das referidas regiões. Isso pode levar a um perfil de temperatura não uniforme dentro da câmara do dispositivo, o que pode ser indesejável.

Esses perfis de temperatura não uniformes podem ser particularmente indesejáveis quando a bobina indutora está sendo usada para aquecer um susceptor localizado dentro de um cartucho contendo uma fonte de nicotina e uma fonte de ácido. Isso ocorre porque um gradiente de temperatura em tal arranjo pode levar indesejavelmente à condensação e reevaporação de diferentes partes dos meios sensoriais e, assim, impactar negativamente o desempenho do sistema. Além disso, esses cartuchos podem exigir calibração precisa para que uma quantidade específica de nicotina se misture com uma quantidade específica de ácido. Gradientes de temperatura não uniformes podem levar a quantidades incorretas de nicotina ou ácido sendo entregues à câmara de mistura e, assim, impactar negativamente o desempenho do sistema.

[009] A fim de obter um perfil de temperatura mais uniforme de um susceptor dentro da câmara, os presentes inventores avaliaram que a bobina indutora pode ser configurada com vantagem de modo que o número de voltas por unidade de comprimento na terceira porção da bobina seja menor que o número de voltas por unidade de comprimento em uma ou ambas as primeira e segunda porções da bobina. Isto pode resultar vantajosamente em uma densidade de fluxo magnético aumentada presente em uma ou ambas as extremidades de um susceptor colocado dentro da câmara. Em particular, a bobina pode ser configurada de modo que a densidade do fluxo magnético seja mais uniformemente distribuída ao longo de todo o comprimento da região cercada pela bobina e, em particular, em todo o comprimento de uma região dentro da câmara que está ocupada ou será ocupada por um susceptor. Com esse arranjo, as extremidades de um susceptor colocado na referida região podem ser aquecidas a temperaturas mais próximas da temperatura da parte central do susceptor.

[010] Os presentes inventores também apreciaram que uma solução alternativa, mas também vantajosa, é configurar a bobina indutora de modo que a área da seção transversal da bobina na terceira porção da bobina seja maior do que a área da seção transversal da bobina em um ou ambos da primeira e segunda porções da bobina. Com este arranjo, uma redução pode ser feita para a densidade do fluxo magnético na região cercada pela terceira porção da bobina, de modo que a densidade do fluxo magnético nesta região seja mais próxima da densidade do fluxo magnético que ocorre nas regiões respectivamente circundadas pela primeira e a segunda porções da bobina. Isso pode, portanto, ajudar para que uma temperatura mais uniforme seja produzida ao longo do susceptor.

[011] Portanto, de acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um dispositivo gerador de aerossol que compreende: um alojamento que define uma câmara para receber pelo menos um susceptor e pelo menos um substrato formador de aerossol, a câmara tendo um comprimento ao longo do seu comprimento eixo que se estende de uma primeira extremidade da câmara a uma segunda extremidade da câmara; e uma bobina indutora fornecida dentro do alojamento, disposta em torno da câmara e se estendendo ao longo de pelo menos uma porção do comprimento da câmara. A bobina indutora compreende uma primeira porção disposta mais próxima da primeira extremidade da câmara, uma segunda porção disposta mais próxima da segunda extremidade da câmara e uma terceira porção disposta entre a primeira e a segunda porções. A área da seção transversal da bobina na terceira porção da bobina é maior do que a área da seção transversal da bobina em uma ou ambas as primeira e a segunda porções da bobina.

[012] A área da seção transversal da bobina é tomada em um plano perpendicular ao eixo longitudinal da bobina. Quando a seção transversal da bobina indutora varia ao longo do comprimento da bobina na terceira seção da bobina, a referência acima para a área da seção transversal da bobina na terceira parte deve ser considerada como a área média da seção transversal da bobina na terceira parte. Uma consideração equivalente se aplica em relação a cada uma das primeira e segunda porções da bobina.

[013] Preferencialmente, a bobina indutora tem uma forma de seção transversal circular. A bobina indutora pode ter um formato de seção transversal não circular. Por exemplo, a bobina indutora pode ter um formato elíptico, triangular, quadrado, retangular, trapezoidal, romboidal, diamante, pipa, pentagonal, hexagonal, heptagonal, octogonal, nonagonal, decagonal, ou qualquer outro formato de seção transversal poligonal. A bobina indutora pode ter um formato de seção transversal poligonal regular. Por exemplo, um formato triangular equilateral, quadrado, pentagonal regular, hexagonal regular, heptagonal regular, octogonal regular, nonagonal regular, ou de seção transversal decagonal regular.

[014] Quando a bobina indutora tem uma forma de seção transversal circular, o diâmetro da bobina na terceira porção da bobina é maior do que o diâmetro da bobina em uma ou ambas a primeira e a segunda porções da bobina.

[015] A bobina indutora pode ser formada a partir de um fio com uma pluralidade de voltas, ou enrolamentos, se estendendo ao longo de seu comprimento. O fio pode ter qualquer forma transversal adequada, tal como quadrada, oval ou triangular. Em algumas modalidades, o fio tem uma seção transversal circular. Em outras modalidades, o fio pode ter uma forma transversal plana. Por exemplo, a bobina indutora pode ser formada a partir de um fio com uma forma transversal retangular e enrolada de modo que a largura máxima da seção transversal do fio se estende paralelamente ao eixo magnético da bobina indutora. Essas bobinas indutoras planas podem permitir que o diâmetro externo do indutor e, portanto, o diâmetro externo do dispositivo gerador de aerossol, seja minimizado.

[016] Preferencialmente, o número de voltas por unidade de comprimento na terceira porção da bobina é menor do que o número de voltas por unidade de comprimento em uma ou ambas a primeira e a segunda porções da bobina e a área de seção transversal da bobina na terceira porção da bobina é maior do que a área da seção transversal da bobina em uma ou ambas a primeira e a segunda porções da bobina.

[017] As características preferenciais de um ou ambos primeiro e segundo aspectos são descritas abaixo.

[018] Em algumas modalidades preferenciais, o número de voltas por unidade de comprimento permanece substancialmente constante dentro da primeira porção da bobina.

[019] Em algumas modalidades preferenciais, o número de voltas por unidade de comprimento na bobina indutora diminui progressivamente da primeira parte da bobina para a terceira parte da bobina. Isso pode ajudar a garantir que o campo produzido na região circundada pela primeira porção da bobina seja mais próximo do campo produzido na região circundada pela terceira parte da bobina.

[020] Em algumas modalidades preferenciais, o número de voltas por unidade de comprimento permanece substancialmente constante dentro da segunda porção da bobina.

[021] Em algumas modalidades preferenciais, o número de voltas por unidade de comprimento na bobina indutora diminui progressivamente da segunda parte da bobina para a terceira parte da bobina. Isso pode ajudar a garantir que o campo produzido na região circundada pela segunda porção da bobina seja mais próximo do campo produzido na região circundada pela terceira parte da bobina.

[022] A diminuição do número de voltas pode ser linear. A diminuição do número de voltas pode ser não linear. Por exemplo, a diminuição do número de voltas pode ser exponencial.

[023] Em algumas modalidades preferenciais, o número de voltas por unidade de comprimento na primeira parte da bobina é substancialmente igual ao número de voltas por unidade de comprimento na segunda parte da bobina. Isto pode vantajosamente ajudar a garantir que o campo produzido na região circundada pela primeira porção da bobina seja mais próximo do campo produzido na região circundada pela segunda porção da bobina.

[024] Onde o número de voltas por unidade de comprimento permanece substancialmente constante dentro da terceira porção da bobina, e o número de voltas por unidade de comprimento permanece substancialmente constante dentro de uma ou ambas a primeira e a segunda porções da bobina, o número de voltas por comprimento da unidade pode fazer a transição em uma etapa de uma ou ambas as primeira e segunda porções da bobina para a terceira porção da bobina. Alternativamente ou adicionalmente, a bobina pode incluir uma quarta parte disposta entre a primeira parte da bobina e a terceira parte da bobina. O número de voltas por unidade de comprimento pode diminuir progressivamente através da quarta parte da bobina da primeira parte da bobina para a terceira parte da bobina.

[025] Como outra alternativa ou adição, a bobina pode incluir uma quinta parte disposta entre a segunda parte da bobina e a terceira parte da bobina. O número de voltas por unidade de comprimento pode diminuir progressivamente através da quinta parte da bobina da segunda parte da bobina para a terceira parte da bobina.

[026] Preferencialmente, o comprimento da primeira parte da bobina, medido ao longo do eixo longitudinal da bobina, é substancialmente igual ao comprimento da segunda parte da bobina, medido ao longo do eixo longitudinal da bobina.

[027] Preferencialmente, o comprimento da primeira parte da bobina, medido ao longo do eixo longitudinal da bobina, é substancialmente igual ao comprimento da terceira parte da bobina, medido ao longo do eixo longitudinal da bobina.

[028] Preferencialmente, o comprimento da segunda parte da bobina, medido ao longo do eixo longitudinal da bobina, é substancialmente igual ao comprimento da terceira parte da bobina, medido ao longo do eixo longitudinal da bobina.

[029] Em algumas modalidades preferenciais, o número de voltas por unidade de comprimento na terceira porção da bobina é pelo menos cerca de 2 vezes menor do que o número de voltas por unidade de comprimento em uma ou ambas a primeira e a segunda porções da bobina, mais preferencialmente pelo menos cerca de 3 vezes menor do que o número de voltas por unidade de comprimento em uma ou ambas da primeira e segunda porções da bobina, ainda mais preferencialmente pelo menos cerca de 4 vezes menor do que o número de voltas por unidade de comprimento em uma ou ambas da primeira e segunda porções da bobina.

[030] O número de voltas por milímetro de comprimento na primeira porção da bobina pode estar entre cerca de 1 e cerca de 2, mais preferencialmente entre cerca de 1 e cerca de 1,5. O número de voltas por unidade de milímetro na segunda porção da bobina pode estar entre cerca de 1 e cerca de 2, mais preferencialmente entre cerca de 1 e cerca de 1,5. O número de voltas por milímetro de comprimento na terceira parte da bobina pode estar entre cerca de 0,25 e cerca de 0,5.

[031] Em algumas modalidades preferenciais, a área da seção transversal da bobina permanece substancialmente constante dentro da primeira porção da bobina.

[032] Em algumas modalidades preferenciais, a área da seção transversal da bobina indutora aumenta progressivamente da primeira parte da bobina para a terceira parte da bobina. Isso pode ajudar a garantir que o campo produzido na região circundada pela primeira porção da bobina seja mais próximo do campo produzido na região circundada pela terceira parte da bobina.

[033] Em algumas modalidades preferenciais, a área da seção transversal da bobina permanece substancialmente constante dentro da segunda porção da bobina.

[034] Em algumas modalidades preferenciais, a área da seção transversal da bobina indutora aumenta progressivamente da segunda parte da bobina para a terceira parte da bobina. Isso pode ajudar a garantir que o campo produzido na região circundada pela segunda porção da bobina seja mais próximo do campo produzido na região circundada pela terceira parte da bobina.

[035] Em algumas modalidades preferenciais, a área da seção transversal da bobina indutora na primeira porção da bobina corresponde substancialmente à área da seção transversal da bobina indutora na segunda porção da bobina. Isto pode vantajosamente ajudar a garantir que o campo produzido na região circundada pela primeira porção da bobina seja mais próximo do campo produzido na região circundada pela segunda porção da bobina.

[036] Em algumas modalidades preferenciais, a área da seção transversal da bobina na terceira porção da bobina é pelo menos 1,3 vezes maior do que a área da seção transversal da bobina em uma ou ambas da primeira e segunda porções da bobina, mais preferencialmente pelo menos cerca de 1,5 vezes maior do que a área da seção transversal da bobina em uma ou ambas as primeira e segunda porções da bobina.

[037] Em algumas modalidades preferenciais, a área da seção transversal da bobina permanece substancialmente constante dentro da terceira porção da bobina.

[038] Onde a área da seção transversal da bobina permanece substancialmente constante dentro da terceira porção da bobina, e a área da seção transversal da bobina permanece substancialmente constante dentro de uma ou ambas da primeira e segunda porções da bobina, a área da seção transversal da bobina pode transicionar em uma etapa de uma ou ambas a primeira e a segunda porções da bobina para a terceira porção da bobina. Alternativamente ou adicionalmente, a bobina pode incluir uma quarta parte disposta entre a primeira parte da bobina e a terceira parte da bobina. A área da seção transversal da bobina pode aumentar progressivamente através da quarta porção da bobina da área da seção transversal da primeira porção da bobina para a área da seção transversal da terceira porção da bobina.

[039] Como outra alternativa ou adição, a bobina pode incluir uma quinta parte disposta entre a segunda parte da bobina e a terceira parte da bobina. A área da seção transversal da bobina pode aumentar progressivamente através da quinta porção da bobina da área da seção transversal da segunda porção da bobina para a área da seção transversal da terceira porção da bobina.

[040] Em algumas modalidades preferenciais, a primeira parte da bobina é posicionada diretamente adjacente a um lado da terceira parte da bobina e a segunda parte da bobina é posicionada diretamente adjacente ao outro lado da terceira parte da bobina. Em tais modalidades, a bobina pode consistir apenas na primeira, segunda e terceira porções.

[041] O dispositivo gerador de aerossol pode compreender uma fonte de alimentação eletricamente conectável à bobina indutora. A fonte de alimentação é preferencialmente configurada para fornecer uma corrente elétrica alternada para a bobina indutora. A fonte de alimentação pode ser disposta dentro do alojamento do dispositivo. A fonte de alimentação pode ser uma fonte de alimentação CC. A fonte de alimentação pode ser uma bateria. A bateria pode ser uma bateria à base de lítio, por exemplo, lítio-cobalto, lítio-ferro-fosfato, titanato de lítio ou uma bateria de polímero de lítio. A bateria pode ser uma bateria de níquel-hidreto metálico ou uma bateria de níquel cádmio. A fonte de alimentação pode ser outra forma de dispositivo de armazenamento de carga, como um capacitador. A fonte de alimentação pode ser uma bateria recarregável configurada para muitos ciclos de carga e descarga. A fonte de alimentação pode ter uma capacidade que permite armazenamento de energia suficiente para uma ou mais experiências do usuário; por exemplo, a fonte de alimentação pode ter capacidade suficiente para permitir a geração contínua de aerossol durante um período de cerca de seis minutos, correspondente ao tempo normal despendido para fumar um cigarro convencional, ou por um período que é um múltiplo de seis minutos. Em outro exemplo, a fonte de alimentação pode ter capacidade suficiente para permitir um número predeterminado de tragadas ou ativações discretas do conjunto de atomização.

[042] O dispositivo gerador de aerossol pode compreender circuitos de controle configurados para controlar um fornecimento de energia da fonte de alimentação para a bobina indutora. O circuito de controle pode compreender um microcontrolador. O microcontrolador é preferencialmente um microcontrolador programável. O circuito de controle pode compreender outros componentes eletrônicos. Os circuitos de controle podem ser configurados para regular um fornecimento de energia para a bobina indutora. A energia pode ser fornecida à bobina indutora continuamente após a ativação do sistema ou pode ser fornecida de forma intermitente, como uma tragada por vez.

[043] O sistema de geração de aerossol pode compreender uma primeira fonte de alimentação disposta para fornecer energia aos circuitos de controle e uma segunda fonte de alimentação configurada para fornecer energia à bobina indutora.

[044] Em algumas modalidades preferenciais, o dispositivo gerador de aerossol compreende um susceptor disposto dentro da câmara. Preferencialmente, o susceptor é alongado. Preferencialmente, o susceptor tem uma primeira extremidade que é fixada a uma parede da câmara e uma segunda extremidade que se estende para o interior da câmara. Preferencialmente, o susceptor está localizado centralmente dentro da câmara. Preferencialmente, o susceptor é envolvido pela bobina indutora. Preferencialmente, o susceptor está alinhado longitudinalmente com a bobina indutora. Preferencialmente, a segunda extremidade do susceptor é pontiaguda.

[045] Em modalidades preferenciais, o eixo magnético da bobina indutora é substancialmente paralelo ao eixo longitudinal da câmara. O eixo magnético da bobina indutora pode ser o mesmo que o eixo longitudinal da bobina. Isso pode ajudar a facilitar um arranjo mais compacto. Preferencialmente, pelo menos uma parte do susceptor é substancialmente paralela ao eixo magnético da bobina indutora. Isso pode ajudar a facilitar ainda mais o aquecimento do susceptor pela bobina indutora. Em modalidades particularmente preferencias, o susceptor é substancialmente paralelo ao eixo magnético da bobina indutora e ao eixo longitudinal da câmara.

[046] Conforme usado neste documento, um "susceptor" significa um elemento, tal como um elemento condutor, que aquece quando sujeito a uma alteração do campo magnético. Isto pode ser o resultado das correntes de Foucault induzidas no elemento susceptor e/ou das perdas por histerese.

[047] O material e a geometria do elemento susceptor podem ser escolhidos para fornecer uma resistência elétrica e uma geração de calor desejadas.

[048] Possíveis materiais para os elementos susceptores incluem grafite, molibdênio, carboneto de silício, aços inoxidáveis, nióbio,

alumínio e praticamente quaisquer outros elementos condutivos. O elemento susceptor pode ser um elemento ferroso. O elemento susceptor pode ser um elemento de ferrita. O elemento susceptor pode ser um elemento de aço inoxidável. O elemento susceptor pode ser um elemento de aço inoxidável ferrítico. Os materiais susceptores adequados incluem aço inoxidável 410, 420 e 430. Vantajosamente, verificou-se que a organização de um elemento suscetível que compreende aço inoxidável ferrítico dentro de qualquer uma das câmaras, em contato com o material portador da fonte de nicotina ou da fonte ácida, não resulta na transferência do material susceptor do elemento suscetível ao aerossol gerado pelo sistema.

[049] O elemento susceptor pode compreender uma superfície externa que é quimicamente inerte. Quimicamente inerte é neste documento entendido como significando em relação a pelo menos um dentre a nicotina da fonte de nicotina e o ácido da fonte de ácido quando aquecido até a temperatura pelo elemento susceptor. O elemento susceptor pode incluir uma superfície externa que é quimicamente inerte à nicotina da fonte de nicotina. O elemento susceptor pode compreender uma superfície externa que é quimicamente inerte ao ácido da fonte de ácido.

[050] O elemento susceptor pode compreender um material susceptor eletricamente condutor que é quimicamente inerte. Em outras palavras, a superfície quimicamente inerte pode ser uma superfície exterior quimicamente inerte do próprio material susceptor.

[051] A superfície externa quimicamente inerte pode ser uma camada externa protetora. Em modalidades onde o material susceptor eletricamente condutor não é quimicamente inerte, o elemento susceptor pode ter uma camada externa protetora, por exemplo, uma camada de cerâmica protetora ou camada de vidro protetora cobrindo ou encerrando o elemento susceptor. O elemento susceptor pode incluir um revestimento protetor formado por um vidro, cerâmica ou um metal inerte, formado sob um núcleo de material susceptor. Vantajosamente, fornecer ao elemento susceptor uma superfície externa quimicamente inerte pode inibir ou prevenir a ocorrência de reações químicas indesejadas entre o elemento susceptor e a nicotina da fonte de nicotina e o ácido da fonte de ácido. Uma camada externa protetora ou material de revestimento pode suportar temperaturas tão altas quanto o material susceptor é aquecido.

[052] 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. No caso de o elemento susceptor ser 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 desta temperatura máxima em cerca de 1-3%). Isto reduz a possibilidade de superaquecimento rápido.

[053] 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 de 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, 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.

[054] Pelo menos uma porção do elemento susceptor pode ser permeável a fluidos. Como usado neste documento, um elemento "permeável a fluido" significa um elemento que permite que um líquido ou gás permeie através dele. O elemento susceptor pode ter uma pluralidade de aberturas formadas nele para permitir que o fluido permeie através dele. Em particular, o elemento susceptor permite que o material de origem, tanto na fase gasosa como na fase gasosa e líquida, passe através dele.

[055] Como alternativa, ou além de fornecer um susceptor como parte do dispositivo gerador de aerossol, o dispositivo pode ser configurado para receber um artigo, como um cartucho que contém um susceptor. Portanto, de acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um dispositivo gerador de aerossol de acordo com o primeiro ou segundo aspecto da invenção, e um cartucho configurado para ser recebido dentro da câmara do dispositivo gerador de aerossol, o cartucho compreendendo pelo menos um susceptor e pelo menos um substrato formador de aerossol.

[056] Em algumas modalidades preferenciais, o cartucho compreende: um primeiro alojamento contendo uma fonte de nicotina; um segundo alojamento contendo uma fonte de ácido; uma câmara de mistura para misturar nicotina da fonte de nicotina e ácido da fonte de ácido com um fluxo de ar para formar um aerossol. Preferencialmente, pelo menos um susceptor é configurado para aquecer a câmara de mistura. Preferencialmente, pelo menos um susceptor é configurado para aquecer o primeiro alojamento e o segundo alojamento.

[057] Em algumas modalidades preferenciais, quando o cartucho está disposto dentro da câmara, pelo menos um susceptor se estende ao longo do eixo longitudinal da câmara e compreende uma primeira porção rodeada pela primeira porção da bobina indutora, uma segunda porção rodeada pela segunda porção da bobina indutora, e uma terceira porção envolvida pela terceira parte da bobina indutora.

[058] Em algumas modalidades preferenciais, cada susceptor dentro do cartucho tem um comprimento substancialmente igual ao comprimento da bobina indutora.

[059] Conforme usado neste documento com referência à invenção, o termo "entrada de ar" é usado para descrever uma ou mais aberturas através das quais o ar pode ser aspirado para um componente ou porção de um componente do cartucho ou dispositivo gerador de aerossol.

[060] Conforme usado neste documento com referência à invenção, o termo "saída de ar" é usado para descrever uma ou mais aberturas através das quais o ar pode ser retirado de um componente ou porção de um componente do cartucho ou dispositivo gerador de aerossol.

[061] Conforme usado neste documento com referência à invenção, os termos "proximal", "distal", "a montante" e "a jusante" são usados para descrever as posições relativas de componentes, ou porções de componentes, do cartucho e do sistema de geração de aerossol.

[062] Conforme usado neste documento com referência à invenção, o termo "longitudinal" é usado para descrever a direção entre a extremidade proximal e a extremidade distal oposta do cartucho ou sistema gerador de aerossol e o termo "transversal" é usado para descrever a direção perpendicular para a direção longitudinal.

[063] Conforme usado neste documento com referência à invenção, o termo "comprimento" é usado para descrever a dimensão longitudinal máxima de componentes, ou porções de componentes, do cartucho ou sistema gerador de aerossol paralelo ao eixo longitudinal entre a extremidade proximal e a oposta extremidade distal do cartucho ou sistema gerador de aerossol.

[064] Conforme usado neste documento com referência à invenção, os termos "altura" e "largura" são usados para descrever as dimensões transversais máximas de componentes, ou porções de componentes, do cartucho ou sistema gerador de aerossol ou dispositivo gerador de aerossol perpendicular ao eixo longitudinal do cartucho ou sistema de geração de aerossol. Onde a altura e a largura dos componentes, ou porções dos componentes, do cartucho ou sistema de geração de aerossol não são iguais, o termo "largura" é usado para se referir à maior das duas dimensões transversais perpendiculares ao eixo longitudinal do cartucho ou sistema gerador de aerossol.

[065] Conforme usado neste documento com referência à invenção, o termo "alongado" é usado para descrever um componente ou porção de um componente com um comprimento maior do que a largura e a altura do mesmo.

[066] Conforme usado neste documento com referência à invenção, o termo "nicotina" é usado para descrever nicotina, base de nicotina ou um sal de nicotina. Nas modalidades em que o primeiro material transportador é impregnado com base de nicotina ou um sal de nicotina, as quantidades de nicotina citadas neste documento são a quantidade de base de nicotina ou quantidade de nicotina ionizada, respectivamente.

[067] Como usado neste documento, o termo "formador de aerossol" refere-se a qualquer composto ou mistura de compostos adequados que, em uso, facilitam a formação de um aerossol.

[068] Conforme usado neste documento, os termos "a montante" e "a jusante" são usados para descrever as posições relativas de elementos, ou porções de elementos, do conjunto de aquecedor, cartucho ou sistema de geração de aerossol em relação à direção em que o ar é puxado através do sistema durante o uso.

[069] Conforme usado neste documento, o termo 'longitudinal' é usado para descrever a direção entre a extremidade a montante e a extremidade a jusante do conjunto de aquecedor, cartucho ou sistema de geração de aerossol e o termo 'transversal' é usado para descrever a direção perpendicular à direção longitudinal. Com referência ao conjunto do aquecedor, o termo 'transversal' refere-se à direção paralela ao plano da folha ou folhas porosas, enquanto o termo 'perpendicular' refere-se à direção perpendicular ao plano da folha ou folhas porosas.

[070] O sistema gerador de aerossol pode ser um sistema gerador de aerossol portátil configurado para permitir que um usuário sugue em um bocal para extrair um aerossol através da abertura de extremidade de boca. O sistema gerador de aerossol pode ter um tamanho comparável a um charuto ou cigarro convencional. O sistema gerador de aerossol pode ter um comprimento total entre cerca de 30 mm e cerca de 150 mm. O sistema gerador de aerossol pode ter um diâmetro externo entre cerca de 5 mm e cerca de 30 mm.

[071] As características de um aspecto da invenção podem ser aplicadas aos outros aspectos da invenção.

[072] As modalidades da invenção serão descritas agora em detalhes, a título de exemplo apenas, com referência às figuras anexas, nas quais:

[073] A Figura 1 mostra uma vista esquemática de um sistema gerador de aerossol de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, o sistema estando em uma condição não montada;

[074] A Figura 2 mostra uma vista esquemática do sistema da Figura 1 em uma condição montada;

[075] A Figura 3 mostra uma vista esquemática de um sistema de geração de aerossol de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, o sistema estando em uma condição desmontada;

[076] A Figura 4 mostra uma vista esquemática do sistema da Figura 3 em uma condição montada;

[077] A Figura 5 mostra uma vista esquemática de um dispositivo gerador de aerossol de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção.

[078] A Figura 1 mostra uma vista esquemática de um sistema gerador de aerossol 10 de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, o sistema 10 estando em uma condição desmontada. O sistema compreende um artigo gerador de aerossol 20 e um dispositivo gerador de aerossol 100. O artigo gerador de aerossol 20 compreende quatro elementos. Os elementos são: um substrato gerador de aerossol 22, um elemento de suporte tubular oco 24, um elemento de resfriamento de aerossol 26 e um segmento de filtro 28. Os quatro elementos são dispostos sequencialmente e em alinhamento coaxial e são montados por um papel de enrolar cigarro (não mostrado) para formar uma haste. A haste tem uma extremidade de boca definida pelo segmento de filtro 28, que um usuário insere em sua boca durante o uso, e uma extremidade distal definida por um substrato gerador de aerossol 22, localizado na extremidade oposta da haste à extremidade da boca. Elementos localizados entre a extremidade da boca e a extremidade distal podem ser descritos como estando a montante da extremidade da boca ou, alternativamente, a jusante da extremidade distal 8.

[079] O dispositivo gerador de aerossol compreende um alojamento 120. Uma cavidade 110 se estende de uma abertura em uma extremidade do alojamento 120 para uma base de cavidade 114. A cavidade define uma câmara 111 para receber pelo menos uma porção do artigo gerador de aerossol 20. Uma primeira extremidade da câmara 111 está localizada na abertura do alojamento 120 e uma segunda extremidade da câmara 111 está localizada na base 114 da cavidade. A cavidade é definida por uma superfície interna 112 do alojamento 120 do dispositivo 100.

[080] Dentro da cavidade está um susceptor 130. O susceptor é fixado à base 114 da cavidade e se estende desde a base 114 da cavidade em direção à abertura da cavidade 110. A cavidade tem um eixo longitudinal que se estende da base 114 da cavidade 110 até a abertura no alojamento 120.

[081] O alojamento inclui pelo menos uma entrada de ar do dispositivo 122 que é formada por uma abertura na superfície externa do alojamento 120. Pelo menos um canal de fluxo de ar do dispositivo 123 se estende dentro do alojamento 120 a partir de pelo menos uma entrada de ar do dispositivo 122 para pelo menos uma saída de ar do dispositivo 124 localizada na base 114 da cavidade 110.

[082] Uma bobina indutora 140 é fornecida dentro do alojamento

120. A bobina 140 está disposta em torno da câmara 111 e se estende ao longo de pelo menos uma porção do comprimento da câmara 111. A bobina consiste em uma primeira porção 142 disposta mais próxima da primeira extremidade da câmara 111, uma segunda porção 142 disposta mais próxima da segunda extremidade da câmara 111 e uma terceira porção 143 disposta entre a primeira e segunda porções da bobina 140.

[083] Conforme ilustrado pela Figura 1, o número de voltas por unidade de comprimento na terceira porção 143 da bobina é menor que o número de voltas por unidade de comprimento em cada uma das primeira e segunda porções da bobina 141, 142. Em particular, o número de voltas por unidade de comprimento na bobina indutora 140 diminui progressivamente de uma primeira extremidade da bobina 140 definida pela primeira parte 141 da bobina até o ponto central da bobina 140 definida pela terceira parte 143 da bobina. Além disso, o número de voltas por unidade de comprimento na bobina indutora 140 diminui progressivamente de uma segunda extremidade da bobina 140 definida pela segunda porção 142 da bobina até o ponto central da bobina 140 definido pela terceira parte 143 da bobina. Como também mostrado na Figura 1, o número de voltas por unidade de comprimento na primeira porção 141 da bobina é substancialmente igual ao número de voltas por unidade de comprimento na segunda porção 142 da bobina.

[084] O dispositivo 100 inclui ainda circuitos de controle 150 acoplados à bobina 140. O circuito de controle 140 é configurado para fornecer uma corrente elétrica alternada de uma fonte de alimentação 160 dentro do dispositivo 100 para a bobina indutora 140 de modo que, em uso, a bobina indutora 140 gere um campo magnético alternado para aquecer o susceptor 130.

[085] A Figura 2 mostra o sistema 10 da Figura 1 em uma condição montada. Nesta condição, o artigo 20 foi inserido através da abertura no alojamento de modo que pelo menos o substrato de formação de aerossol 22 esteja localizado dentro da câmara 111. O segmento de filtro 28 é disposto fora do alojamento 120 de modo que seja acessível para um usuário. O susceptor 130 perfurou o substrato 22 e está rodeado pelo substrato 22. Portanto, quando uma corrente elétrica alternada é fornecida para a bobina indutora 140, o susceptor torna-se indutivamente aquecido e faz com que o substrato 22 seja aquecido. Um usuário pode, então, aspirar a extremidade da boca do artigo 20, fazendo com que o ar flua para o dispositivo através da entrada de ar do dispositivo 122 e, subsequentemente, através do substrato aquecido

22. O aerossol liberado pelo substrato aquecido 22 pode, então, ser transportado em direção à extremidade da boca do artigo 20.

[086] A Figura 3 mostra uma vista esquemática de um sistema de geração de aerossol 310 de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, o sistema 310 estando em uma condição desmontada. O sistema 310 compreende um dispositivo gerador de aerossol 300 e um cartucho 200 para uso com o dispositivo gerador de aerossol 300.

[087] O dispositivo 300 da segunda modalidade é semelhante ao dispositivo 100 da primeira modalidade e, quando aplicável, numerais de referência semelhantes são usados para indicar itens semelhantes. No entanto, na modalidade da Figura 3, o susceptor não é mais fornecido como parte do dispositivo 300. Em vez disso, o susceptor 330 é fornecido como parte do cartucho 200. Em particular, o cartucho 200 compreende um alojamento 220 e o susceptor é fornecido dentro do alojamento do cartucho 220. O alojamento 200 tem uma pluralidade de aberturas formando uma pluralidade de entradas de ar 222 em sua extremidade a montante e outra abertura 223 em sua extremidade a jusante, com um caminho de fluxo de ar de cartucho se estendendo entre elas.

[088] O cartucho 200 compreende um primeiro compartimento 211 contendo uma fonte de nicotina 213 e um segundo compartimento 212 contendo uma fonte de ácido 214, cada um dos quais está localizado a jusante de uma respectiva entrada de ar 222. Uma câmara de mistura 210 também está incluída a jusante do primeiro e segundo compartimentos 211, 212.

[089] Conforme melhor apreciado a partir da condição montada da segunda modalidade mostrada na Figura 4, quando o cartucho é inserido na câmara 111 do dispositivo 300, o susceptor 330 está localizado dentro da região cercada pela bobina indutora 140. Em particular, uma porção central do susceptor 330 está localizada dentro da região cercada pela terceira porção 143 da bobina indutora 140, enquanto a primeira e a segunda extremidades do susceptor estão localizadas dentro de regiões respectivamente rodeadas pela primeira e segunda porções 141, 142 da bobina indutora 140.

[090] Em uso, uma corrente elétrica alternada é fornecida à bobina 140 da fonte de alimentação 160 de modo que a bobina indutora 140 gere um campo magnético alternado para aquecer o susceptor 130. O susceptor aquecido 130 faz com que o vapor seja liberado da fonte de nicotina 213 e o aerossol seja liberado da fonte de ácido 214. Quando um usuário traga na extremidade da boca do cartucho, esses aerossóis são puxados a jusante e para a câmara de mistura 210, onde se misturam e reagem para formar um aerossol contendo nicotina, que então passa a jusante para o usuário. Como misturas na câmara

[091] A Figura 5 mostra uma vista esquemática de um dispositivo de geração de aerossol 500 de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção. O dispositivo 500 da Figura 5 é semelhante aos dispositivos 100, 300 da primeira e segunda modalidades e, quando aplicável, numerais de referência semelhantes são usados para indicar itens semelhantes. No entanto, na modalidade da Figura 5, a bobina indutora 540 agora tem uma configuração diferente. Em particular, a bobina 540 está agora configurada de modo que a área da seção transversal da bobina na terceira porção 543 da bobina seja maior do que a área da seção transversal da bobina em cada uma dentre a primeira e a segunda porções da bobina 541, 542. Em particular, a área da seção transversal da bobina aumenta progressivamente de uma primeira extremidade da bobina 540 definida pela primeira porção 541 da bobina até o ponto central da bobina 540 definido pela terceira parte 543 da bobina. Além disso, a área da seção transversal da bobina 540 aumenta progressivamente de uma segunda extremidade da bobina

540 definida pela segunda porção 542 da bobina até o ponto central da bobina 540 definido pela terceira parte 543 da bobina.

Como também mostrado na Figura 5, a área da seção transversal da bobina na primeira porção 541 da bobina corresponde substancialmente à área da seção transversal da bobina na segunda porção 542 da bobina.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo gerador de aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento que define uma câmara para receber pelo menos um susceptor e pelo menos um substrato de formação de aerossol, a câmara tendo um comprimento ao longo de seu eixo longitudinal que se estende de uma primeira extremidade da câmara a uma segunda extremidade da câmara; e uma bobina indutora fornecida dentro do alojamento, disposta em torno da câmara e se estendendo ao longo de pelo menos uma porção do comprimento da câmara, em que a bobina indutora inclui uma primeira porção disposta mais próxima da primeira extremidade da câmara, uma segunda porção disposta mais próxima da segunda extremidade da câmara e uma terceira porção disposta entre a primeira e a segunda porções; e em que o número de voltas por unidade de comprimento na terceira parte da bobina é menor do que o número de voltas por unidade de comprimento em uma ou ambas as primeira e segunda porções da bobina.

2. Dispositivo gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o número de voltas por unidade de comprimento na bobina indutora diminui progressivamente da primeira porção da bobina para a terceira parte da bobina, e/ou em que o número de voltas por unidade de comprimento na bobina indutora diminui progressivamente da segunda parte da bobina para a terceira parte da bobina.

3. Dispositivo gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o número de voltas por unidade de comprimento na primeira porção da bobina é substancialmente igual ao número de voltas por unidade de comprimento na segunda porção da bobina.

4. Dispositivo gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o número de voltas por unidade de comprimento na terceira porção da bobina é pelo menos 2 vezes menor do que o número de voltas por unidade de comprimento em uma ou ambas a primeira e a segunda porções da bobina.

5. Dispositivo gerador de aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento que define uma câmara para receber pelo menos um susceptor e pelo menos um substrato de formação de aerossol, a câmara tendo um comprimento ao longo de seu eixo longitudinal que se estende de uma primeira extremidade da câmara a uma segunda extremidade da câmara; e uma bobina indutora fornecida dentro do alojamento, disposta em torno da câmara e se estendendo ao longo de pelo menos uma porção do comprimento da câmara, em que a bobina indutora inclui uma primeira porção disposta mais próxima da primeira extremidade da câmara, uma segunda porção disposta mais próxima da segunda extremidade da câmara e uma terceira porção disposta entre a primeira e a segunda porções; e em que a área da seção transversal da bobina na terceira parte da bobina é maior do que a área da seção transversal da bobina em uma ou ambas a primeira e a segunda porções da bobina.

6. Dispositivo gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a área da seção transversal da bobina indutora aumenta progressivamente da primeira parte da bobina para a terceira parte da bobina.

7. Dispositivo gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a área da seção transversal da bobina indutora aumenta progressivamente da segunda porção da bobina para a terceira porção da bobina.

8. Dispositivo gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que a área da seção transversal da bobina indutora na primeira porção da bobina corresponde substancialmente à área da seção transversal da bobina indutora na segunda porção da bobina.

9. Dispositivo gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato de que a área da seção transversal da bobina na terceira porção da bobina é pelo menos cerca de 1,2 vezes maior do que a área da seção transversal da bobina em um ou ambas a primeira e a segunda porções da bobina.

10. Dispositivo gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a bobina indutora consiste apenas na primeira, segunda e terceira porções.

11. Dispositivo gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma fonte de alimentação conectável eletricamente à bobina indutora.

12. Sistema gerador de aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo gerador de aerossol, como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, e um cartucho configurado para ser recebido dentro da câmara do dispositivo gerador de aerossol, o cartucho incluindo pelo menos um susceptor e pelo menos um substrato formador de aerossol.

13. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o cartucho compreende ainda: um primeiro compartimento contendo uma fonte de nicotina; um segundo compartimento contendo uma fonte de ácido; e uma câmara de mistura para misturar nicotina da fonte de nicotina e ácido da fonte de ácido com um fluxo de ar para formar um aerossol; em que pelo menos um susceptor é configurado para aquecer um ou ambos o primeiro compartimento e o segundo compartimento.

14. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que quando o cartucho está disposto dentro da câmara, pelo menos um susceptor se estende ao longo do eixo longitudinal da câmara e compreende uma primeira porção cercada pela primeira porção da bobina indutora, uma segunda parte rodeada pela segunda parte da bobina indutora e a terceira parte rodeada pela terceira parte da bobina indutora.

15. Sistema gerador de aerossol, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que cada susceptor dentro do cartucho tem um comprimento substancialmente igual ao comprimento da bobina indutora.