BR112021005112A2 - dispositivo gerador de aerossol aquecido indutivamente compreendendo um conjunto de susceptor - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO GERADOR DE AEROSSOL AQUECIDO INDUTIVAMENTE COMPREENDENDO UM CONJUNTO DE SUSCEPTOR. A presente invenção refere-se a um dispositivo gerador de aerossol aquecido indutivamente (10) para gerar um aerossol por aquecimento de um substrato formador de aerossol. O dispositivo compreende uma cavidade receptora (20) para receber o substrato formador de aerossol (130) a ser aquecido. O dispositivo compreende ainda uma fonte de indução (30) que é configurada para gerar um campo eletromagnético alternado. Além disso, o dispositivo compreende um conjunto de susceptor (60) que está configurado e disposto para aquecer indutivamente o substrato formador de aerossol dentro da cavidade receptora sob a influência do campo magnético alternado gerado pela fonte de indução. O conjunto de susceptor compreende um primeiro susceptor (61) e um segundo susceptor (62). O primeiro susceptor compreende um primeiro material susceptor com um coeficiente de resistência de temperatura positivo e o segundo susceptor compreende um segundo material susceptor ferromagnético ou ferrimagnético com um coeficiente de resistência de temperatura negativo. A invenção refere-se ainda a um sistema gerador de aerossol que compreende um referido dispositivo gerador de aerossol e um artigo gerador de aerossol (100) para uso com o dispositivo que compreende o substrato formador de aerossol a ser aquecido.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO GERADOR DE AEROSSOL AQUECIDO
[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo gerador de aerossol aquecido indutivamente para gerar um aerossol por aquecimento de um substrato formador de aerossol. A invenção refere- se ainda a um sistema gerador de aerossol compreendendo um referido dispositivo gerador de aerossol e um artigo gerador de aerossol para uso com o dispositivo que compreende o substrato formador de aerossol a ser aquecido.
[0002] Os sistemas geradores de aerossol - baseados no aquecimento indutivo de um substrato formador de aerossol que é capaz de formar um aerossol inalável por aquecimento - são geralmente conhecidos da técnica anterior. Tais sistemas podem compreender um dispositivo gerador de aerossol tendo uma cavidade receptora para receber o substrato a ser aquecido. O substrato pode ser parte integrante de um artigo gerador de aerossol que é configurado para uso com o dispositivo. Para aquecer o substrato, o dispositivo pode compreender um aquecedor indutivo que inclui um susceptor e uma fonte de indução. O último é configurado para gerar um campo eletromagnético alternado que induz pelo menos uma das correntes parasitas de geração de calor ou perdas de histerese no susceptor. O susceptor - como parte do dispositivo - é organizado de forma a estar em proximidade térmica ou contato físico direto com o substrato formador de aerossol ao ser recebido no dispositivo.
[0003] Para controlar a temperatura do substrato, foram propostos conjuntos de susceptor que compreendem um primeiro e um segundo susceptor feitos de materiais diferentes. O primeiro material do susceptor é otimizado em relação à perda de calor e, portanto, a eficiência do aquecimento. Em contraste, o segundo material do susceptor é usado como marcador de temperatura. Para isso, o segundo material susceptor é escolhido de forma a ter uma temperatura de Curie correspondente a uma temperatura de operação predefinida do conjunto de susceptor. Em sua temperatura de Curie, as propriedades magnéticas do segundo susceptor mudam de ferromagnética ou ferrimagnética para paramagnética, acompanhada por uma mudança temporária de sua resistência elétrica. Assim, ao monitorar uma mudança correspondente da corrente elétrica absorvida pela fonte de indução, pode-se detectar quando o segundo material susceptor atingiu sua temperatura de Curie e, portanto, quando a temperatura de operação predefinida foi atingida.
[0004] No entanto, ao monitorar a mudança da corrente elétrica absorvida pela fonte de indução, pode ser difícil distinguir entre uma situação em que o segundo material susceptor atingiu sua temperatura de Curie e uma situação em que um usuário dá uma tragada, em particular uma tragada inicial, durante o qual a corrente elétrica mostra uma mudança característica semelhante. A mudança da corrente elétrica durante a tragada de um usuário é devida a um resfriamento do conjunto de susceptor causado pelo ar sendo puxado através do artigo gerador de aerossol quando um usuário dá uma tragada. O resfriamento efetua uma mudança temporária da resistência elétrica do conjunto de susceptor. Isso, por sua vez, causa uma alteração correspondente da corrente elétrica absorvida pela fonte de indução. Normalmente, um resfriamento do conjunto de susceptor durante a tragada do usuário é neutralizado pelo controle, aumentando temporariamente a potência de aquecimento. No entanto, este aumento temporário induzido pelo controlador da potência de aquecimento pode causar desvantajosamente um superaquecimento indesejado do conjunto de susceptor no caso de uma mudança monitorada da corrente elétrica -
que é na verdade devido ao segundo material do susceptor ter atingido sua temperatura de Curie - ser erroneamente identificada como a tragada do usuário.
[0005] Portanto, seria desejável ter um dispositivo gerador de aerossol aquecido indutivamente com as vantagens das soluções da técnica anterior, mas sem as suas limitações. Em particular, seria desejável ter um dispositivo gerador de aerossol aquecido indutivamente que permita um controle de temperatura melhorado.
[0006] De acordo com a invenção, é fornecido um dispositivo gerador de aerossol aquecido indutivamente para gerar um aerossol por aquecimento de um substrato formador de aerossol. O dispositivo compreende uma cavidade de recepção para receber o substrato formador de aerossol a ser aquecido. O dispositivo compreende ainda uma fonte de indução que é configurada para gerar um campo eletromagnético alternado. Além disso, o dispositivo compreende um conjunto de susceptor que é configurado e disposto para aquecer indutivamente o substrato formador de aerossol dentro da cavidade receptora sob a influência do campo magnético alternado gerado pela fonte de indução. O conjunto de susceptor compreende um primeiro susceptor e um segundo susceptor. O primeiro susceptor compreende um primeiro material susceptor com um coeficiente de resistência de temperatura positivo. O segundo susceptor compreende um segundo material susceptor ferromagnético ou ferrimagnético com um coeficiente de resistência de temperatura negativo.
[0007] De acordo com a invenção, foi reconhecido que um conjunto de susceptor, que compreende dois materiais susceptores com coeficientes de resistência de temperatura opostos, tem um perfil de resistência sobre temperatura que inclui um valor mínimo de resistência em torno de uma temperatura de Curie do segundo material susceptor, por exemplo, ± 5 graus Celsius em torno de uma temperatura Curie do segundo material susceptor.
Preferencialmente, este valor mínimo é um mínimo global do perfil de resistência sobre temperatura.
O mínimo é causado pelo comportamento de temperatura oposta da respectiva resistência elétrica do primeiro e do segundo material susceptor e as propriedades magnéticas do segundo material susceptor.
Ao iniciar o aquecimento do conjunto de susceptor a partir da temperatura ambiente, a resistência do primeiro material do susceptor aumenta enquanto a resistência do segundo material do susceptor diminui com o aumento da temperatura.
A resistência aparente geral do conjunto de susceptor - conforme "vista" pela fonte de indução - é dada por uma combinação da resistência respectiva do primeiro e do segundo material susceptor.
Ao atingir a temperatura de Curie do segundo material susceptor por baixo, a diminuição da resistência do segundo material susceptor tipicamente domina o aumento da resistência do primeiro material susceptor.
Por conseguinte, a resistência aparente geral do conjunto de susceptor diminui em uma faixa de temperatura abaixo, em particular aproximadamente abaixo da temperatura de Curie do segundo material susceptor.
Na temperatura de Curie, o segundo material susceptor perde suas propriedades magnéticas.
Isso causa um aumento na camada de pele disponível para correntes parasitas no segundo material susceptor, acompanhado por uma queda repentina de sua resistência.
Assim, ao aumentar ainda mais a temperatura do conjunto de susceptor além da temperatura de Curie do segundo material susceptor, a contribuição da resistência do segundo material susceptor para a resistência aparente geral do conjunto de susceptor torna-se menos ou mesmo desprezível.
Consequentemente, após ter passado um valor mínimo em torno da temperatura de Curie do segundo material susceptor, a resistência aparente geral do conjunto de susceptor é dada principalmente pelo aumento da resistência do primeiro material susceptor.
Ou seja, a resistência aparente geral do conjunto de susceptor aumenta novamente. Vantajosamente, a diminuição e o aumento subsequente no perfil de resistência acima da temperatura em torno do valor mínimo próximo à temperatura de Curie do segundo material susceptor é suficientemente distinguível da mudança temporária da resistência aparente geral durante a tragada de um usuário. Como resultado, o valor mínimo de resistência em torno da temperatura de Curie do segundo material susceptor pode ser usado de forma confiável como marcador de temperatura para controlar a temperatura de aquecimento do substrato formador de aerossol, sem o risco de ser mal interpretado como uma tragada do usuário. Consequentemente, o substrato formador de aerossol pode ser efetivamente evitado de superaquecimento indesejado.
[0008] Preferencialmente, o segundo material susceptor é escolhido de modo a ter uma temperatura de Curie abaixo de 350 graus Celsius, em particular abaixo de 300 graus Celsius, preferencialmente abaixo de 250 graus Celsius, mais preferencialmente abaixo de 200 graus Celsius. Esses valores estão bem abaixo das temperaturas operacionais típicas usadas para aquecer o substrato formador de aerossol dentro do artigo gerador de aerossol. Assim, a identificação adequada do marcador de temperatura é adicionalmente melhorada devido a uma lacuna de temperatura suficientemente grande entre o mínimo do perfil de resistência sobre temperatura em cerca da temperatura de Curie do segundo material susceptor e a temperatura de operação em que a mudança da resistência aparente geral durante a tragada do usuário normalmente ocorre.
[0009] As temperaturas de operação utilizadas para aquecer o substrato formador de aerossol podem ser de pelo menos 300 graus Celsius, em particular pelo menos 350 graus Celsius, preferencialmente pelo menos 370 graus Celsius, mais preferencialmente de pelo menos 400 graus Celsius. Essas temperaturas são temperaturas operacionais típicas para aquecimento, mas não para combustão do substrato formador de aerossol.
[00010] Conforme usado neste documento, o termo "susceptor" refere-se a um elemento que é capaz de converter energia eletromagnética em calor quando sujeito a um campo eletromagnético alternado. Este pode ser o resultado de perdas da histerese e/ou correntes de Foucault induzidas no susceptor, dependendo das propriedades elétricas e magnéticas do material do susceptor. As perdas de histerese ocorrem em susceptores ferromagnéticos ou ferrimagnéticos devido a domínios magnéticos dentro do material sendo comutado sob a influência de um campo eletromagnético alternante. As correntes de Foucault podem ser induzidas se o susceptor for eletricamente condutor. No caso de um susceptor ferromagnético ou ferrimagnético eletricamente condutor, o calor pode ser gerado devido a correntes parasitas e perdas por histerese.
[00011] De acordo com a invenção, o segundo material susceptor é pelo menos ferrimagnético ou ferromagnético com uma temperatura de Curie específica. A temperatura de Curie é a temperatura acima da qual um material ferrimagnético ou ferromagnético perde o seu ferrimagnetismo ou ferromagnetismo, respectivamente e torna-se paramagnético. Além de ser ferrimagnético ou ferromagnético, o segundo material susceptor também pode ser eletricamente condutor.
[00012] Preferencialmente, o segundo material susceptor pode compreender um dentre mu-metal ou permalloy.
[00013] Embora o segundo susceptor seja configurado principalmente para monitorar a temperatura do conjunto de susceptor, o primeiro susceptor é preferencialmente configurado para aquecer o substrato formador de aerossol. Para isso, o primeiro susceptor pode ser otimizado em relação a perda de calor e, portanto, a eficiência do aquecimento. Por conseguinte, o primeiro material susceptor pode ser eletricamente condutor e/ou um de paramagnético, ferromagnético ou ferrimagnético. No caso do primeiro material susceptor ser ferromagnético ou ferrimagnético, a temperatura de Curie correspondente do primeiro material susceptor é preferencialmente distinta da temperatura de Curie do segundo susceptor, em particular superior a qualquer temperatura operacional típica mencionada acima usada para aquecer o substrato formador de aerossol. Por exemplo, o primeiro material susceptor pode ter uma temperatura de Curie de pelo menos 400 graus Celsius, em particular de pelo menos 500 graus Celsius, preferencialmente pelo menos 600 graus Celsius.
[00014] Por exemplo, o primeiro material susceptor pode compreender um de alumínio, ferro, níquel, cobre, bronze, cobalto, aço carbono simples, aço inoxidável, aço inoxidável ferrítico, aço inoxidável martensítico ou aço inoxidável austenítico.
[00015] Preferencialmente, o primeiro susceptor e o segundo susceptor estão em contato físico uns com os outros. Particularmente, o primeiro e o segundo susceptor podem formar um conjunto de susceptor unitário. Assim, quando aquecidos, os primeiro e segundo susceptores têm a mesma temperatura. Devido a isso, o controle de temperatura do primeiro susceptor pelo segundo susceptor é altamente preciso. O contato íntimo entre o primeiro susceptor primeiro e o segundo susceptor pode ser alcançado por qualquer meio apropriado. Por exemplo, o segundo susceptor pode ser chapeado, depositado, revestido, cladeado ou soldado ao primeiro susceptor. Métodos preferenciais incluem galvanoplastia (galvanização), cladagem, revestimento por imersão ou revestimento com rolos.
[00016] O conjunto de susceptor de acordo com a presente invenção é de preferência configurado para ser acionado por um campo eletromagnético alternado, em particular de alta frequência. Conforme referido neste documento, o campo eletromagnético de alta frequência pode estar na faixa entre 500 kHz (quilo-Hertz) a 30 MHz (Mega-Hertz), em particular entre 5 MHz (Mega-Hertz) a 15 MHz (Mega-Hertz ), de preferência entre 5 MHz (Mega-Hertz) e 10 MHz (Mega-Hertz).
[00017] Cada um do primeiro susceptor e o segundo susceptor, ou o conjunto de susceptor pode compreender uma variedade de configurações geométricas. Pelo menos um dentre o primeiro susceptor, o segundo susceptor ou o conjunto de susceptor pode ser de um filamento do susceptor, ou uma malha do susceptor, ou um pavio do susceptor, ou um pino do susceptor, ou uma haste do susceptor, ou uma lâmina do susceptor, ou uma tira do susceptor, ou uma manga do susceptor, ou uma taça do susceptor ou um susceptor cilíndrico ou um susceptor planar.
[00018] Como um exemplo, pelo menos um dentre o primeiro susceptor, o segundo susceptor ou o conjunto de susceptor pode ser um susceptor de filamento ou um susceptor de malha ou um susceptor de pavio. Esses susceptores podem ter vantagens no que diz respeito ao seu fabrico, à sua regularidade geométrica e reprodutibilidade, bem como à sua função de absorção. A regularidade geométrica e a reprodutibilidade podem ser vantajosas em ambos controle de temperatura e aquecimento local controlado. Uma função de absorção pode ser vantajosa para uso com substrato líquido de formação de aerossol. Em uso, qualquer um desses susceptores pode estar em contato físico direto com o substrato formador de aerossol a ser aquecido, em particular com um substrato formador de aerossol líquido. Nesta configuração específica, o dispositivo gerador de aerossol pode compreender um reservatório para substrato formador de aerossol líquido. Alternativamente, o dispositivo gerador de aerossol pode ser configurado para receber um artigo gerador de aerossol, em particular um cartucho, que inclui um substrato formador de aerossol líquido e que é configurado para engatar um susceptor de filamento ou susceptor de malha ou susceptor de pavio do dispositivo gerador de aerossol.
[00019] Pelo menos um dentre o primeiro susceptor, o segundo susceptor ou o conjunto de susceptor pode ser uma lâmina do susceptor ou uma haste do susceptor ou um pino do susceptor. Preferencialmente, o primeiro susceptor e o segundo susceptor juntos formam uma lâmina do susceptor ou uma haste do susceptor ou um pino do susceptor. Por exemplo, um dentre o primeiro ou o segundo susceptor pode formar um núcleo ou camada interna de uma lâmina do susceptor ou uma haste do susceptor ou um pino do susceptor, enquanto o outro respectivo dentre o primeiro e o segundo susceptor pode formar uma jaqueta ou envelope do lâmina do susceptor ou haste ou pino do susceptor. Com uma das suas extremidades, em particular com uma extremidade distal, a lâmina do susceptor ou haste do susceptor ou pino do susceptor está preferencialmente disposta, em particular ligada a uma parte inferior da cavidade receptora. A partir daí, a lâmina do susceptor ou haste do susceptor ou pino do susceptor estende-se preferencialmente para o vazio interior da cavidade receptora em direção a uma abertura da cavidade receptora. A abertura da cavidade receptora está preferencialmente localizada em uma extremidade proximal do dispositivo gerador de aerossol. A outra extremidade, isto é, a extremidade livre distal da lâmina do susceptor ou haste do susceptor ou pino do susceptor pode ser afunilada ou pontiaguda de modo a permitir que a lâmina do susceptor ou haste do susceptor ou pino do susceptor penetre facilmente num substrato formador de aerossol para ser aquecido, por exemplo, em substrato formador de aerossol disposto em uma porção de extremidade distal de um artigo gerador de aerossol. A lâmina ou haste do susceptor ou pino do susceptor pode ter um comprimento na faixa de 8 mm (milímetro) a 16 mm (milímetro), em particular, 10 mm (milímetro) a 14 mm (milímetro), de preferência 12 mm
(milímetro). No caso da lâmina do susceptor, o primeiro susceptor e/ou segundo susceptor, em particular o conjunto de susceptor, pode ter uma largura, por exemplo, numa gama de 2 mm (milímetro) a 6 mm (milímetro), em particular, 4 mm (milímetro) a 5 mm (milímetro). Da mesma forma, uma espessura de um primeiro susceptor em forma de lâmina e/ou segundo susceptor, em particular de um conjunto de susceptor em forma de lâmina está preferencialmente na gama de 0,03 mm (milímetro) a 0,15 mm (milímetro), mais preferencialmente 0,05 mm (milímetro) a 0,09 mm (milímetro).
[00020] Pelo menos um dentre o primeiro susceptor, o segundo susceptor ou o conjunto de susceptor pode ser um susceptor cilíndrico ou uma manga do susceptor ou uma taça do susceptor. Em particular, o susceptor cilíndrico ou a manga do susceptor ou a taça do susceptor podem formar pelo menos uma parte da cavidade receptora ou podem ser dispostos circunferencialmente em torno da cavidade receptora. Nesta configuração, o primeiro e/ou segundo susceptor ou o conjunto de susceptor realiza um forno aquecido indutivamente ou câmara de aquecimento configurada para receber o substrato formador de aerossol a ser aquecido.
[00021] O conjunto de susceptor pode ser um conjunto de susceptor multicamadas. A este respeito, o primeiro susceptor e o segundo susceptor podem formar camadas, em particular camadas adjacentes do conjunto de susceptor multicamadas.
[00022] No conjunto de susceptor multicamadas, o primeiro susceptor, o segundo susceptor podem ter contato físico íntimo um com o outro. Devido a isso, o controle de temperatura do primeiro susceptor pelo segundo susceptor é suficientemente preciso, uma vez que o primeiro e o segundo susceptor têm essencialmente a mesma temperatura.
[00023] O segundo susceptor pode ser chapeado, depositado, revestido, folheado ou soldado ao primeiro susceptor.
Preferencialmente, o segundo susceptor é aplicado no primeiro susceptor por pulverização, revestimento por imersão, revestimento por rolo, galvanização ou cladagem.
[00024] É preferencial que o segundo susceptor esteja presente como uma camada densa. Uma camada densa tem uma maior permeabilidade magnética do que uma camada porosa, tornando mais fácil a detecção de ligeiras mudanças à temperatura de Curie.
[00025] As camadas individuais do conjunto de susceptor de múltiplas camadas podem ser nuas ou expostas ao ambiente em uma superfície externa circunferencial do conjunto de susceptor de múltiplas camadas, visto em qualquer direção paralela e/ou transversal às camadas. Alternativamente, o conjunto de susceptor multicamada pode ser revestido com um revestimento protetor.
[00026] O conjunto de susceptor de múltiplas camadas pode ser usado para realizar diferentes configurações geométricas do conjunto de susceptor.
[00027] O conjunto de susceptor de múltiplas camadas pode ser usado para realizar diferentes configurações geométricas do conjunto de susceptor.
[00028] Por exemplo, o conjunto de susceptor de múltiplas camadas pode ser uma tira de susceptor alongada ou lâmina de susceptor com um comprimento na faixa de 8 mm (milímetro) a 16 mm (milímetro), em particular, 10 mm (milímetro) a 14 mm (milímetro), de preferência 12 mm (milímetros). A largura do conjunto de susceptor pode estar, por exemplo, na gama de 2 mm (milímetro) a 6 mm (milímetro), em particular, 4 mm (milímetro) a 5 mm (milímetro). A espessura do conjunto de susceptor está preferencialmente na gama de 0,03 mm (milímetro) a 0,15 mm (milímetro), mais preferencialmente 0,05 mm (milímetro) a 0,09 mm (milímetro). A lâmina do susceptor multicamadas pode ter uma extremidade cônica livre.
[00029] Como um exemplo, o conjunto de susceptor multicamadas pode ser uma tira alongada, tendo um primeiro susceptor que é uma tira de aço inoxidável de grau 430 com um comprimento de 12 mm (milímetro), uma largura entre 4 mm (milímetro) e 5 mm (milímetro), por exemplo 4 mm (milímetro) e uma espessura de cerca de 50 μm (micrômetro). O aço inoxidável grau 430 pode ser revestido com uma camada de mu-metal ou permalloy como segundo susceptor com uma espessura entre 5 μm (micrômetro) e 30 μm (micrômetro), por exemplo 10 μm (micrômetro).
[00030] O termo "espessura" é usado neste documento se refere a dimensões que se estendem entre o lado superior e o lado inferior, por exemplo, entre um lado superior e um lado inferior de uma camada ou um lado superior e um lado inferior do conjunto de susceptor de múltiplas camadas. O termo "largura" é usado neste documento para se referir a dimensões que se estendem entre dois lados laterais opostos. O termo "comprimento" é usado neste documento para se referir às dimensões que se estendem entre a parte dianteira e a parte traseira ou entre outros dois lados opostos ortogonais aos dois lados laterais opostos que formam a largura. A espessura, largura e o comprimento podem ser ortogonais entre si.
[00031] Da mesma forma, o conjunto de susceptor de múltiplas camadas pode ser uma haste de susceptor de múltiplas camadas ou um pino de susceptor de múltiplas camadas, em particular como descrito antes. Nesta configuração, um dentre o primeiro ou o segundo susceptor pode formar uma camada de núcleo que está rodeada por uma camada circundante formada pelo respectivo outro do primeiro ou segundo susceptor. Preferencialmente, é o primeiro susceptor que forma uma camada circundante, no caso de o primeiro susceptor ser otimizado para o aquecimento do substrato. Assim, a transferência de calor para o substrato formador de aerossol circundante é aumentada.
[00032] Alternativamente, o conjunto de susceptor multicamada pode ser uma manga de susceptor multicamadas ou uma taça de susceptor multicamada ou susceptor multicamada cilíndrico, em particular como descrito antes. Um dentre o primeiro ou o segundo susceptor pode formar uma parede interna da manga do susceptor multicamada ou da taça do susceptor multicamada ou do susceptor multicamada cilíndrico. O outro respectivo dentre o primeiro ou segundo susceptor pode formar uma parede externa da manga do susceptor multicamadas ou do taça do susceptor multicamadas ou do susceptor multicamada cilíndrico. Preferencialmente, é o primeiro susceptor que forma uma parede interna, em particular no caso de o primeiro susceptor ser otimizado para o aquecimento do substrato. Como descrito antes, a manga do susceptor de múltiplas camadas ou a taça do susceptor de múltiplas camadas ou o susceptor de múltiplas camadas cilíndrico podem formar uma cavidade receptora ou podem ser circunferencialmente dispostos em torno de uma cavidade receptora do dispositivo gerador de aerossol.
[00033] Pode ser desejável, por exemplo, para fins de fabricação do artigo gerador de aerossol, que o primeiro e o segundo susceptores sejam de configurações geométricas semelhantes, tal como descrito acima.
[00034] Alternativamente, o primeiro susceptor e o segundo susceptores podem ser de diferentes configurações geométricas. Assim, os primeiro e segundo susceptores podem ser adaptados à sua função específica. O primeiro susceptor, preferencialmente tendo uma função de aquecimento, pode ter uma configuração geométrica que apresenta uma grande área de superfície para o substrato formador de aerossol, a fim de melhorar a transferência de calor. Em contraste, o segundo susceptor, preferencialmente tendo uma função de controle de temperatura não tem a necessidade de uma grande área de superfície.
Se o primeiro material susceptor for otimizado para aquecimento do substrato, pode ser preferível que não haja maior volume do segundo material susceptor do que o necessário para fornecer um ponto de Curie detectável.
[00035] De acordo com este aspecto, o segundo susceptor pode compreender um ou mais segundos elementos do susceptor. Preferencialmente, um ou mais elementos do segundo susceptor são significativamente menores do que o primeiro susceptor, ou seja, têm um volume menor do que o volume do primeiro susceptor. Cada um dentre os um ou mais segundos elementos de susceptor pode estar em contato físico íntimo com o primeiro susceptor. Devido a isto, o primeiro e o segundo susceptores têm essencialmente a mesma temperatura, o que melhora a precisão do controle da temperatura do primeiro susceptor através do segundo susceptor que serve como marcador de temperatura. Por exemplo, o primeiro susceptor pode estar na forma de uma lâmina de susceptor ou uma tira de susceptor ou uma manga de susceptor ou uma taça de susceptor, enquanto o segundo material susceptor pode estar na forma de emplastros discretos que são revestidos, depositados ou soldados sobre o primeiro material susceptor.
[00036] O primeiro e o segundo susceptor não precisam estar em contato físico íntimo um com o outro. O primeiro susceptor pode ser uma lâmina de susceptor realizando uma lâmina de aquecimento para penetração em um substrato formador de aerossol a ser aquecido. Da mesma forma, o primeiro susceptor pode ser uma manga de susceptor ou uma taça de susceptor realizando um forno de aquecimento ou câmara de aquecimento. Em qualquer uma dessas configurações, o segundo susceptor pode estar localizado em um lugar diferente dentro do dispositivo gerador de aerossol, afastado, mas ainda em proximidade térmica, do primeiro susceptor.
[00037] O primeiro e o segundo susceptor podem formar partes diferentes do conjunto de susceptor. Por exemplo, o primeiro susceptor pode formar uma porção de parede lateral ou porção de manga de um conjunto de susceptor em forma de taça, enquanto o segundo susceptor forma uma porção inferior do conjunto de susceptor em forma de taça.
[00038] Pelo menos uma porção de pelo menos um dentre o primeiro susceptor e o segundo susceptor pode compreender uma capa protetora. Da mesma forma, pelo menos uma porção do conjunto de susceptor pode compreender uma capa protetora. A capa protetora pode ser formada por um vidro, uma cerâmica ou um metal inerte, formado ou revestido sobre pelo menos uma porção do primeiro susceptor e/ou do segundo susceptor, ou do conjunto de susceptor, respectivamente. Vantajosamente, a capa protetora pode ser configurada para pelo menos um dentre: evitar que o substrato formador de aerossol adere à superfície do susceptor, para evitar a difusão do material, por exemplo, difusão de metal, dos materiais do susceptor para o substrato formador de aerossol, para melhorar a rigidez mecânica do conjunto de susceptor. Preferencialmente, a tampa protetora é eletricamente não condutora.
[00039] Conforme usado neste documento, o termo "dispositivo gerador de aerossol" geralmente se refere a um dispositivo operado eletricamente que é capaz de interagir com pelo menos um substrato formador de aerossol, em particular com um substrato formador de aerossol fornecido dentro de um artigo gerador de aerossol, tal como para gerar um aerossol por aquecimento do substrato. Preferencialmente, o dispositivo gerador de aerossol é um dispositivo de tragada para gerar um aerossol que é diretamente inalável por um usuário através da boca do usuário. Particularmente, o dispositivo gerador de aerossol é um dispositivo gerador de aerossol portátil.
[00040] Para gerar o campo eletromagnético alternado, a fonte de indução pode compreender pelo menos um indutor, de preferência pelo menos uma bobina de indução. Pelo menos um indutor pode ser configurado e disposto de modo a gerar um campo eletromagnético alternado dentro da cavidade receptora, a fim de aquecer indutivamente o conjunto de susceptor do artigo quando o artigo é recebido na cavidade receptora.
[00041] A fonte de indução pode compreender uma única bobina de indução ou uma pluralidade de bobinas de indução. O número de bobinas de indução pode depender do número de susceptores e/ou do tamanho e forma do conjunto de susceptor. A bobina ou bobinas de indução podem ter uma forma correspondente à forma do primeiro e/ou segundo susceptor ou do conjunto de susceptor, respectivamente. Da mesma forma, a bobina ou as bobinas de indução podem ter uma forma de se conformar com uma forma de um compartimento de dispositivo gerador de aerossol.
[00042] O indutor pode ser uma bobina helicoidal ou uma bobina plana, em particular uma bobina em forma de panqueca ou uma bobina plana curva. O uso de uma bobina espiral plana permite um design compacto que é robusto e barato de fabricar. O uso de uma bobina de indução helicoidal permite vantajosamente a geração de um campo eletromagnético alternado homogêneo. Conforme usado neste documento, uma "bobina espiral plana" significa uma bobina que é geralmente uma bobina plana, em que o eixo de enrolamento da bobina é normal à superfície na qual a bobina se encontra. A indução espiral plana pode ter qualquer formato desejado dentro do plano da bobina. Por exemplo, a bobina espiral plana pode ter uma forma circular ou pode ter uma forma geralmente oblonga ou retangular. No entanto, o termo "bobina espiral plana", conforme aqui utilizado, cobre tanto bobinas que são planas quanto espirais planas que são moldadas para se conformarem a uma superfície curva. Por exemplo, a bobina de indução pode ser uma bobina plana "curva" disposta na circunferência de um suporte de bobina de preferência cilíndrica, por exemplo, núcleo de ferrite. Além disso, a bobina espiral plana pode compreender, por exemplo, duas camadas de uma bobina espiral plana de quatro voltas ou uma única camada de bobina espiral plana de quatro voltas.
[00043] A primeira e/ou a segunda bobina de indução pode ser mantida dentro de um de um compartimento do conjunto de aquecimento, ou um corpo principal ou um compartimento de um dispositivo gerador de aerossol que compreende o conjunto de aquecimento. A primeira e/ou segunda bobina de indução pode ser enrolada em torno de um suporte de bobina de preferência cilíndrico, por exemplo, um núcleo de ferrite.
[00044] A fonte de indução pode compreender um gerador de corrente alternada (AC). O gerador AC pode ser alimentado por uma fonte de alimentação do dispositivo gerador de aerossol. O gerador AC está operativamente acoplado a pelo menos um indutor. Em particular, pelo menos um indutor pode ser parte integrante do gerador AC. O gerador AC é configurado para gerar uma corrente oscilante de alta frequência a ser passada através do indutor para gerar um campo eletromagnético alternado. A corrente AC pode ser fornecida ao indutor continuamente após a ativação do sistema ou pode ser fornecida de forma intermitente, tal como uma tragada por tragada.
[00045] Preferencialmente, a fonte de indução compreende um conversor DC/AC conectado à fonte de alimentação DC incluindo uma rede LC, em que a rede LC compreende uma conexão em série de um capacitor e o indutor.
[00046] A fonte de indução de preferência é configurada para gerar um campo eletromagnético de alta frequência. Conforme referido neste documento, o campo eletromagnético de alta frequência pode estar na faixa entre 500 kHz (quilo-Hertz) a 30 MHz (Mega-Hertz), em particular entre 5 MHz (Mega-Hertz) a 15 MHz (Mega-Hertz ), de preferência entre 5 MHz (Mega-Hertz) e 10 MHz (Mega-Hertz).
[00047] O dispositivo gerador de aerossol pode compreender ainda um controlador configurado para controlar a operação do dispositivo. Em particular, o controlador pode ser configurado para controlar a operação da fonte de indução, de preferência em uma configuração de circuito fechado, para controlar o aquecimento do substrato formador de aerossol a uma temperatura de operação predeterminada. A temperatura operacional usada para aquecer o substrato formador de aerossol pode ser de pelo menos 300 graus Celsius, em particular pelo menos 350 graus Celsius, de preferência pelo menos 370 graus Celsius, mais preferencialmente de pelo menos 400 graus Celsius. Essas temperaturas são temperaturas operacionais típicas para aquecimento, mas não para combustão do substrato formador de aerossol.
[00048] O controlador pode compreender um microprocessador, por exemplo, um microprocessador programável, um microcontrolador ou um chip integrado específico de aplicação (ASIC) ou outro circuito eletrônico capaz de fornecer controle. O controlador pode compreender outros componentes eletrônicos, como pelo menos um inversor DC/AC e/ou amplificadores de potência, por exemplo, um amplificador de potência Classe-D ou Classe-E. Em particular, a fonte de indução pode ser parte do controlador.
[00049] Conforme descrito acima, o dispositivo gerador de aerossol pode ser configurado para aquecer o substrato formador de aerossol a uma temperatura de operação predeterminada. Preferencialmente, o segundo material susceptor tem uma temperatura de Curie de pelo menos 20 graus Celsius, em particular pelo menos 50 graus Celsius, mais particularmente pelo menos 100 graus Celsius, preferencialmente pelo menos 150 graus Celsius, mais preferencialmente pelo menos 200 graus Celsius abaixo da temperatura operacional do conjunto de aquecimento. Vantajosamente, isso garante que a lacuna de temperatura entre o marcador de temperatura em torno da temperatura de Curie do segundo material susceptor e a temperatura de operação seja suficientemente grande.
[00050] O controlador pode ser configurado para determinar durante o pré-aquecimento do conjunto de susceptor - começando na temperatura ambiente em direção à temperatura de operação - um valor mínimo de uma resistência aparente ocorrendo em uma faixa de temperatura de ± 5 graus Celsius em torno da temperatura de Curie do segundo susceptor material. Vantajosamente, isso permite identificar adequadamente o marcador de temperatura sobre a temperatura de Curie do segundo material susceptor. Para isso, o controlador pode ser, em geral, configurado para determinar a partir de uma tensão de alimentação, em particular uma tensão de alimentação DC, e formar uma corrente de alimentação, em particular uma corrente de alimentação DC, extraída de uma fonte de alimentação uma resistência aparente real do conjunto de susceptor que por sua vez é indicativo da temperatura real do conjunto de susceptor.
[00051] Além disso, o controlador pode ser configurado para controlar a operação da fonte de indução em uma configuração de circuito fechado de modo que a resistência aparente real corresponda ao valor mínimo determinado da resistência aparente mais um valor de deslocamento predeterminado da resistência aparente para controlar aquecimento do substrato formador de aerossol à temperatura operacional. No que diz respeito a este aspecto, o controle da temperatura de aquecimento é preferencialmente baseado nos princípios de bloqueio de deslocamento ou controle de deslocamento usando um valor de deslocamento predeterminado da resistência aparente para preencher a lacuna entre a resistência aparente medida na temperatura do marcador e a aparente resistência à temperatura de operação. Vantajosamente, isso permite evitar o controle direto da temperatura de aquecimento com base em um valor alvo predeterminado da resistência aparente na temperatura de operação e, assim, evitar interpretações errôneas do recurso de resistência medida. Além disso, o controle de deslocamento da temperatura de aquecimento é mais estável e confiável do que um controle de temperatura baseado em valores absolutos medidos da resistência aparente na temperatura operacional desejada. Isso se deve ao fato de que um valor absoluto medido da resistência aparente, conforme determinado a partir de uma tensão de alimentação e de uma corrente de alimentação, depende de vários fatores, como por exemplo a resistência do circuito elétrico da fonte de indução e várias resistências de contato. Tais fatores são propensos a efeitos ambientais e podem variar ao longo do tempo e/ou entre diferentes fontes de indução e conjuntos de susceptores do mesmo tipo, condicionalmente à fabricação. Vantajosamente, tais efeitos se cancelam substancialmente para o valor da diferença entre dois valores absolutos medidos da resistência aparente. Por conseguinte, o uso de um valor de deslocamento da resistência aparente para controlar a temperatura é menos sujeito a tais efeitos adversos e variações.
[00052] O valor de deslocamento da resistência aparente para controlar a temperatura de aquecimento do substrato formador de aerossol para a temperatura operacional pode ser predeterminado por meio de uma medição de calibração, por exemplo, durante a fabricação do dispositivo.
[00053] Preferencialmente, o valor mínimo próximo da temperatura de Curie do segundo material susceptor é um mínimo global do perfil de resistência sobre temperatura.
[00054] Conforme usado neste documento, o termo "a partir da temperatura ambiente" significa preferencialmente que o valor mínimo próximo da temperatura de Curie do segundo material susceptor ocorre no perfil de resistência sobre temperatura durante o pré-aquecimento, que é um aquecimento do conjunto de susceptor desde a temperatura ambiente até uma temperatura operacional à qual o substrato formador de aerossol deve ser aquecido.
[00055] Conforme usado neste documento, a temperatura ambiente pode corresponder a uma temperatura em uma faixa entre 18 graus Celsius e 25 graus Celsius, em particular a uma temperatura de 20 graus Celsius.
[00056] O controlador e pelo menos uma parte da fonte de indução, em particular a fonte de indução além do indutor, podem ser dispostos em uma placa de circuito impresso comum. Isso se mostra particularmente vantajoso em relação ao design compacto do dispositivo.
[00057] Para determinar uma resistência aparente real do conjunto de susceptor que é indicativo da temperatura real do conjunto de susceptor, o controlador do conjunto de aquecimento pode compreender pelo menos um dentre um sensor de tensão, em particular um sensor de tensão DC para medir uma tensão de alimentação, em particular uma tensão de alimentação DC retirada da fonte de alimentação, ou um sensor de corrente, em particular um sensor de corrente DC para medir uma corrente de alimentação, em particular uma corrente de alimentação DC retirada da fonte de alimentação.
[00058] Como mencionado antes, o dispositivo gerador de aerossol pode compreender uma fonte de alimentação, em particular uma fonte de alimentação DC configurada para fornecer uma tensão de alimentação DC e uma corrente de alimentação DC para a fonte de indução. Preferencialmente, a fonte de alimentação é uma bateria, tal como uma bateria de fosfato de ferro de lítio. Alternativamente, a fonte de alimentação pode ser outra forma de dispositivo de armazenamento de carga, como um capacitor. A fonte de alimentação pode precisar de recarga, ou seja, a fonte de alimentação pode ser recarregável. A fonte de alimentação pode ter uma capacidade que permite o armazenamento de energia suficiente para uma ou mais experiências do usuário. Por exemplo, a fonte de alimentação pode ter capacidade suficiente para permitir geração contínua de aerossol durante um período de cerca de seis minutos ou durante 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 ativações discretas da fonte de indução.
[00059] O dispositivo gerador de aerossol pode compreender um corpo principal que inclui, de preferência, pelo menos uma das fontes de indução, o indutor, o controlador, a fonte de alimentação e pelo menos uma parte da cavidade receptora.
[00060] Além do corpo principal, o dispositivo gerador de aerossol pode compreender ainda um bocal, em particular no caso de o artigo gerador de aerossol a ser usado com o dispositivo não compreender um bocal. O bocal pode ser montado no corpo principal do dispositivo. O bocal pode ser configurado para fechar a cavidade de recepção ao montar o bocal no corpo principal. Para fixar o bocal ao corpo principal, uma porção de extremidade proximal do corpo principal pode compreender uma montagem magnética ou mecânica, por exemplo, uma montagem de baioneta ou uma montagem de encaixe rápido, que engata com uma contraparte correspondente em uma porção de extremidade distal do bocal. No caso de o dispositivo não compreender um bocal, um artigo gerador de aerossol a ser usado com o dispositivo gerador de aerossol pode compreender um bocal, por exemplo, um tampão de filtro.
[00061] O dispositivo gerador de aerossol pode compreender pelo menos uma saída de ar, por exemplo, uma saída de ar no bocal (se presente).
[00062] Preferencialmente, o dispositivo gerador de aerossol compreende um percurso de ar que se estende desde pelo menos uma entrada de ar através da cavidade receptora e, possivelmente, ainda para uma saída de ar no bocal, se presente. Preferencialmente, o dispositivo gerador de aerossol compreende pelo menos uma entrada de ar em comunicação de fluido com a cavidade receptora. Consequentemente, o sistema de geração de aerossol pode compreender um caminho de ar que se estende desde pelo menos uma entrada de ar para a cavidade receptora e, possivelmente, ainda mais através do substrato formador de aerossol dentro do artigo e um bocal para a boca do usuário.
[00063] De acordo com a invenção, também é fornecido um sistema gerador de aerossol que compreende um dispositivo gerador de aerossol aquecido eletricamente de acordo com a invenção e conforme descrito neste documento, bem como um artigo gerador de aerossol para uso com o dispositivo. O artigo gerador de aerossol compreende um substrato formador de aerossol.
[00064] Conforme usado neste documento, o termo "artigo gerador de aerossol" refere-se a um artigo compreendendo pelo menos um substrato formador de aerossol que, quando aquecido, libera compostos voláteis que podem formar um aerossol. Preferencialmente, o artigo gerador de aerossol é um artigo gerador de aerossol aquecido. Isto é, um artigo gerador de aerossol compreende preferencialmente pelo menos um substrato formador de aerossol que se destina a ser aquecido em vez de queimado a fim de liberar compostos voláteis que podem formar um aerossol. O artigo gerador de aerossol pode ser um consumível, particularmente um consumível a ser descartado após uma única utilização. O artigo gerador de aerossol pode ser um artigo de tabaco. Por exemplo, o artigo pode ser um cartucho incluindo um substrato formador de aerossol líquido ou sólido a ser aquecido.
Alternativamente, o artigo pode ser um artigo em forma de barra, em particular um artigo de tabaco, semelhante a cigarros convencionais e incluindo um substrato sólido formador de aerossol.
[00065] Conforme usado neste documento, o termo "substrato formador de aerossol" denota um substrato formado a partir de, ou compreendendo um material formador de aerossol que é capaz de liberar compostos voláteis após aquecimento para gerar um aerossol. O substrato formador de aerossol destina-se a ser aquecido ao invés de sofrer combustão, a fim de liberar os compostos voláteis formadores de aerossol. O substrato formador de aerossol pode ser um substrato formador de aerossol sólido ou líquido. Em ambos os casos, o substrato formador de aerossol pode compreender ambos os componentes sólidos e líquidos. O substrato formador de aerossol pode compreender um material contendo tabaco contendo compostos voláteis com aroma de tabaco, que são liberados do substrato após aquecimento. Alternativamente ou adicionalmente, o substrato formador de aerossol pode compreender um material sem tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender ainda um formador de aerossol. Exemplos de formadores de aerossol adequados são a glicerina e o propilenoglicol. O substrato formador de aerossol também pode compreender outros aditivos e ingredientes, como nicotina ou aromatizantes. O substrato formador de aerossol também pode ser um material semelhante a uma pasta, um sachê de material poroso compreendendo um substrato formador de aerossol ou, por exemplo, tabaco solto misturado com um agente gelificante ou agente viscoso, que poderia incluir um formador de aerossol comum, como glicerina e que é comprimido ou moldado em um plugue.
[00066] Preferencialmente, o artigo gerador de aerossol tem uma circular ou uma seção transversal elíptica ou oval ou quadrada ou retangular ou triangular ou poligonal.
[00067] Além do substrato formador de aerossol, o artigo pode compreender ainda diferentes elementos.
[00068] Em particular, o artigo pode compreender um bocal. Conforme usado neste documento, o termo "bocal" significa uma porção do artigo que é colocada na boca do usuário para inalar diretamente um aerossol do artigo. Preferencialmente, o bocal compreende um filtro.
[00069] Em particular, no que diz respeito a um artigo gerador de aerossol tendo um artigo em forma de haste semelhante a cigarros convencionais e/ou compreendendo um substrato sólido de formação de aerossol, o artigo pode ainda compreender: um elemento de suporte com uma passagem de ar central, um elemento de resfriamento de aerossol e um elemento de filtro. O elemento de filtro serve preferencialmente como um bocal. Em particular, o artigo pode compreender um elemento de substrato que compreende o substrato formador de aerossol e o conjunto de susceptor em contato com o substrato formador de aerossol. Qualquer um ou qualquer combinação desses elementos pode ser organizado sequencialmente para o segmento de haste formadora de aerossol. Preferencialmente, o elemento de substrato é disposto em uma extremidade distal do artigo. Da mesma forma, o elemento de filtro preferencialmente é disposto em uma extremidade proximal do artigo. O elemento de suporte, o elemento de resfriamento de aerossol e o elemento de filtro podem ter a mesma seção transversal externa que o segmento de haste de formação de aerossol.
[00070] Além disso, o artigo pode compreender um invólucro ou alojamento envolvendo pelo menos uma porção do substrato formador de aerossol. Em particular, o artigo pode compreender um invólucro envolvendo pelo menos uma porção dos diferentes segmentos e elementos mencionados acima, de modo a mantê-los juntos e para manter a desejada forma de seção transversal do artigo.
[00071] O alojamento ou invólucro pode compreender o conjunto de susceptor. Vantajosamente, isto permite um aquecimento homogêneo e simétrico do substrato formador de aerossol rodeado pelo conjunto de susceptor.
[00072] Outras características e vantagens do sistema gerador de aerossol de acordo com a presente invenção foram descritas em relação ao dispositivo gerador de aerossol e não serão repetidas.
[00073] A invenção será descrita a seguir, apenas a título de exemplo, tendo como referência as figuras anexas, em que:
[00074] a Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de geração de aerossol de acordo com uma primeira modalidade exemplar da presente invenção, compreendendo um dispositivo gerador de aerossol aquecido indutivamente e um artigo gerador de aerossol;
[00075] a Figura 2 é uma vista detalhada do artigo gerador de aerossol de acordo com a Figura 1;
[00076] a Figura 3 é uma vista em perspectiva do conjunto de susceptor incluído no artigo gerador de aerossol de acordo com a Figura 1;
[00077] a Figura 4 é um diagrama que ilustra esquematicamente o perfil de resistência ao excesso de temperatura de um conjunto de susceptor de acordo com a presente invenção.
[00078] a Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma modalidade alternativa de um conjunto de susceptor para uso com o dispositivo de acordo com a Figura 1;
[00079] a Figura 6 é uma vista em perspectiva de outra modalidade alternativa de um conjunto de susceptor para uso com o dispositivo de acordo com a Figura 1;
[00080] a Figura 7 é uma vista em perspectiva de ainda outra modalidade alternativa de um conjunto de susceptor para uso com o dispositivo de acordo com a Figura 1;
[00081] a Figura 8 é uma ilustração esquemática de um sistema de geração de aerossol de acordo com uma segunda modalidade exemplar da presente invenção;
[00082] a Figura 9 é uma ilustração esquemática de um sistema de geração de aerossol de acordo com uma terceira modalidade exemplar da presente invenção; e
[00083] a Figura 10 é uma ilustração esquemática de um sistema de geração de aerossol de acordo com uma quarta modalidade exemplar da presente invenção.
[00084] A Figura 1 ilustra esquematicamente uma primeira modalidade exemplar de um sistema 1 gerador de aerossol de acordo com a presente invenção. O sistema 1 compreende um dispositivo gerador de aerossol 10 de acordo com a invenção, bem como um artigo gerador de aerossol 100 que é configurado para uso com o dispositivo e que compreende um substrato formador de aerossol a ser aquecido.
[00085] O dispositivo gerador de aerossol 10 compreende uma cavidade receptora cilíndrica 20 definida dentro de uma porção proximal 12 do dispositivo 10 para receber pelo menos uma porção distal do artigo 100 no mesmo. O dispositivo 10 compreende ainda uma fonte de indução incluindo uma bobina de indução 30 para gerar um campo eletromagnético alternado, em particular de alta frequência. Na presente modalidade, a bobina de indução 30 é uma bobina helicoidal circunferencialmente circundando a cavidade receptora cilíndrica 20. O dispositivo compreende ainda um conjunto de susceptor 60 que está disposto dentro da cavidade de recepção de modo a experimentar o campo eletromagnético gerado pela bobina de indução 30. Assim, ao ativar a fonte de indução, o conjunto de susceptor 60 aquece devido a correntes parasitas e/ou perdas de histerese, dependendo das propriedades magnéticas e elétricas dos materiais de susceptor do conjunto de susceptor 60. Dentro de uma porção distal 13, o dispositivo gerador de aerossol 10 compreende ainda uma fonte de alimentação DC 40 e um controlador 50 (ilustrado na Figura 1 esquematicamente apenas) para alimentar e controlar o processo de aquecimento. Além da bobina de indução 30, a fonte de indução é, de preferência, pelo menos parcialmente parte integrante do controlador 50. Os detalhes do controle de temperatura serão descritos mais adiante.
[00086] A Figura 2 mostra mais detalhes do artigo gerador de aerossol 100. O artigo 100 tem substancialmente uma forma de haste e compreende quatro elementos dispostos sequencialmente em alinhamento coaxial: um segmento de haste de formação de aerossol 110 compreendendo um substrato formador de aerossol 130, um elemento de suporte 140 tendo uma passagem de ar central 141, um elemento de resfriamento de aerossol 150, e um elemento de filtro 160 que serve como um bocal. O segmento de haste de formação de aerossol 110 está disposto em uma extremidade distal 102 do artigo 100, enquanto o elemento de filtro 160 está disposto em uma extremidade distal 103 do artigo 100. Cada um desses quatro elementos é um elemento substancialmente cilíndrico, todos eles tendo substancialmente o mesmo diâmetro. Os quatro elementos são circunscritos por um invólucro externo 170 de modo a manter os quatro elementos juntos e para manter a forma de seção transversal circular desejada do artigo em forma de haste 100. O invólucro 170 é de preferência feito de papel.
[00087] O conjunto de susceptor 60 do dispositivo mostrado na Figura 1 é uma lâmina de susceptor. Com a sua extremidade distal 64, a lâmina do susceptor está disposta numa parte inferior da cavidade receptora 20 do dispositivo. A partir daí, a lâmina do susceptor se estende para o vazio interno da cavidade de recepção 20 em direção a uma abertura da cavidade de recepção 20. A abertura da cavidade receptora 20 está localizada em uma extremidade proximal 14 do dispositivo gerador de aerossol 10, permitindo assim que o artigo gerador de aerossol 100 seja inserido na cavidade receptora 20. A outra extremidade da lâmina do susceptor 60, isto é, a extremidade livre distal 63 é afunilada de modo a permitir que a lâmina do susceptor penetre prontamente no substrato formador de aerossol 130 dentro do segmento de haste de formação de aerossol 110 na extremidade distal 102 do artigo gerador de aerossol 100.
[00088] A Figura 3 mostra mais detalhes do conjunto de susceptor 60 mostrado na Figura 1. De acordo com a invenção, o conjunto de susceptor 60 compreende um primeiro susceptor 61 e um segundo susceptor 62. O primeiro susceptor 61 compreende um primeiro material susceptor com um coeficiente de resistência de temperatura positivo, enquanto o segundo susceptor 62 compreende um segundo material susceptor ferromagnético ou ferrimagnético com um coeficiente de resistência de temperatura negativo. Devido aos primeiro e segundo materiais de susceptor tendo coeficientes de resistência de temperatura opostos e devido às propriedades magnéticas do segundo material de susceptor, o conjunto de susceptor 60 tem um perfil de resistência sobre temperatura que inclui um valor mínimo de resistência em torno da temperatura de Curie do segundo material de susceptor.
[00089] Um perfil de resistência sobre temperatura correspondente é mostrado na Figura 4. Ao iniciar o aquecimento do conjunto de susceptor 60 a partir da temperatura ambiente T_R, a resistência do primeiro material do susceptor aumenta enquanto a resistência do segundo material do susceptor diminui com o aumento da temperatura T. A resistência aparente geral R_a do conjunto de susceptor 60 - como "visto" pela fonte de indução do dispositivo 10 - é dada por uma combinação da respectiva resistência do primeiro e do segundo materiais de susceptor. Ao atingir a temperatura Curie T_C do segundo material susceptor por baixo, a diminuição da resistência do segundo material susceptor normalmente domina o aumento da resistência do primeiro material susceptor.
Por conseguinte, a resistência aparente geral R_a do conjunto de susceptor 60 diminui em uma faixa de temperatura abaixo, em particular aproximadamente abaixo da temperatura de Curie T_C do segundo material susceptor.
Na temperatura de Curie T_C, o segundo material do susceptor perde suas propriedades magnéticas.
Isso causa um aumento na camada de pele disponível para correntes parasitas no segundo material susceptor, acompanhado por uma queda repentina de sua resistência.
Assim, ao aumentar ainda mais a temperatura T do conjunto de susceptor 60 além da temperatura de Curie T_C do segundo material de susceptor, a contribuição da resistência do segundo material de susceptor para a resistência aparente geral R_a do conjunto de susceptor 60 torna-se menor ou mesmo insignificante.
Consequentemente, depois de ter passado o valor mínimo R_min em torno da temperatura de Curie T_C do segundo material do susceptor, a resistência aparente geral R_a do conjunto de susceptor 60 é principalmente dada pelo aumento da resistência do primeiro material do susceptor.
Ou seja, a resistência aparente geral R_a do conjunto de susceptor 60 aumenta novamente em direção à resistência operacional R_op na temperatura operacional T_op.
Vantajosamente, a diminuição e o aumento subsequente no perfil de resistência acima da temperatura em torno do valor mínimo R_min em cerca da temperatura de Curie T_C do segundo material susceptor é suficientemente distinguível da mudança temporária da resistência aparente geral durante a tragada de um usuário.
Como resultado, o valor mínimo de resistência R_a em torno da temperatura de Curie T_C do segundo material susceptor pode ser usado de forma confiável como marcador de temperatura para controlar a temperatura de aquecimento do substrato formador de aerossol, sem o risco de ser mal interpretado como uma tragada do usuário.
Consequentemente, o substrato formador de aerossol pode ser efetivamente evitado de superaquecimento indesejado.
[00090] Para controlar a temperatura de aquecimento do substrato formador de aerossol para corresponder à temperatura operacional desejada T_op, o controlador 50 do dispositivo 10 é configurado para controlar a operação da fonte de indução em uma configuração de circuito fechado de deslocamento, de modo a manter a resistência aparente real em um valor que corresponde ao valor mínimo determinado R_min da resistência aparente R_a mais um valor de deslocamento predeterminado ΔR_deslocamento. O valor de deslocamento ΔR_deslocável preenche a lacuna entre a resistência aparente R_min medida na temperatura do marcador T_C e a resistência operacional R_op na temperatura operacional T_op. Vantajosamente, isso permite evitar o controle direto da temperatura de aquecimento com base em um valor alvo predeterminado da resistência aparente na temperatura operacional T_op. Além disso, o controle de deslocamento da temperatura de aquecimento é mais estável e confiável do que um controle de temperatura baseado em valores absolutos medidos da resistência aparente na temperatura operacional desejada.
[00091] Quando a resistência aparente real é igual ou ultrapassa o valor mínimo determinado da resistência aparente mais o valor de deslocamento predeterminado da resistência aparente, os processos de aquecimento podem ser interrompidos interrompendo a geração do campo eletromagnético alternado, ou seja, por comutação fora da fonte de indução ou, pelo menos, reduzindo a potência de saída da fonte de indução. Quando a resistência aparente real está abaixo do valor mínimo determinado da resistência aparente mais o valor de deslocamento predeterminado da resistência aparente, os processos de aquecimento podem ser retomados pela retomada da geração do campo eletromagnético alternado, isto é, ligando novamente o fonte de indução ou aumentando novamente a potência de saída da fonte de indução.
[00092] Na presente modalidade, a temperatura operacional é de cerca de 370 graus Celsius. Esta temperatura é uma temperatura de operação típica para aquecimento, mas não para combustão do substrato formador de aerossol. Para garantir uma lacuna de temperatura suficientemente grande de pelo menos 20 graus Celsius entre a temperatura do marcador na temperatura de Curie T_C do segundo material susceptor e a temperatura operacional T_op, o segundo material susceptor é escolhido de forma a ter uma temperatura de Curie abaixo de 350 graus Celsius.
[00093] Como mostrado na Figura 3, o conjunto de susceptor 60 dentro do dispositivo da Figura 1 é uma lâmina de susceptor multicamada, mais particularmente uma lâmina de susceptor de duas camadas. Compreende uma primeira camada que constitui o primeiro susceptor 61 e uma segunda camada que constitui o segundo susceptor 62 que está disposta e intimamente ligada à primeira camada. Embora o primeiro susceptor 61 seja otimizado em relação à perda de calor e, portanto, à eficiência de aquecimento, o segundo susceptor 62 é principalmente um susceptor funcional usado como marcador de temperatura, conforme descrito acima. O conjunto de susceptor 60 tem a forma de uma lâmina alongada com um comprimento L de 12 milímetros e uma largura W de 4 milímetros, isto é, ambas as camadas têm um comprimento L de 12 milímetros e uma largura máxima W de 4 milímetros. O primeiro susceptor 61 é uma tira feita de aço inoxidável com uma temperatura de Curie superior a 400°C, por exemplo, aço inoxidável 430. Tem uma espessura de cerca de 35 micrômetros. O segundo susceptor 62 é uma tira de mu-metal ou permalloy com uma temperatura de Curie abaixo da temperatura operacional. Tem uma espessura de cerca de 10 micrômetros. O conjunto de susceptor 60 é formado pelo revestimento da segunda tira de susceptor à primeira tira de susceptor e, subsequentemente, formando a extremidade cônica 63.
[00094] A Figura 5 mostra uma modalidade alternativa de um conjunto de susceptor em forma de lâmina afilada 160 que é semelhante à modalidade do conjunto de susceptor 60 mostrado nas Figs. 1 e 3. Em contraste com o último, o conjunto de susceptor 160 de acordo com a Figura 5 é uma lâmina de susceptor de três camadas que - além de um primeiro e um segundo susceptor 161, 162 formando uma primeira e uma segunda camadas, respectivamente - compreende um terceiro susceptor 163 que forma uma terceira camada. Todas as três camadas estão dispostas umas sobre as outras, em que as camadas adjacentes estão intimamente acopladas umas às outras. O primeiro e o segundo susceptores 161, 162 da lâmina de susceptor de três camadas mostrada na Figura 5 são idênticos ao primeiro e um segundo susceptor 61, 62 do conjunto de susceptor de bicamada 60 mostrado nas Figura 1 e 2. O terceiro susceptor 163 é idêntico ao primeiro susceptor 161. Ou seja, a terceira camada 163 compreende o mesmo material que o primeiro susceptor 161. Além disso, a espessura da camada do terceiro susceptor 163 é igual à espessura da camada do primeiro susceptor
161. Consequentemente, o comportamento de expansão térmica do primeiro e do terceiro susceptores 161, 163 é substancialmente o mesmo. Vantajosamente, isso fornece uma estrutura de camada altamente simétrica mostrando essencialmente nenhuma deformação fora do plano. Além disso, a lâmina do susceptor de três camadas de acordo com a Figura 5 proporciona uma maior estabilidade mecânica.
[00095] A Figura 6 mostra outra modalidade de um conjunto de susceptor em forma de lâmina afunilada 260 que pode ser alternativamente usado no dispositivo da Figura 1 em vez do susceptor de bicamada 60. O conjunto de susceptor 260 de acordo com a Figura
6 é formado a partir de um primeiro susceptor 261 que está intimamente acoplado a um segundo susceptor 262. O primeiro susceptor 261 é uma tira de aço inoxidável de grau 430 com dimensões de 12 milímetros por 4 milímetros por 35 micrômetros. Como tal, o primeiro susceptor 261 define a forma básica da lâmina do susceptor 260. O segundo susceptor 262 é um remendo de mu-metal ou permalloy com dimensões de 3 milímetros por 2 milímetros por 10 micrômetro. O segundo susceptor em forma de remendo 262 é eletrodepositado no primeiro susceptor em forma de lâmina cônica 261. Embora o segundo susceptor 262 seja significativamente menor do que o primeiro susceptor 261, ainda é suficiente para permitir o controle preciso da temperatura de aquecimento. Vantajosamente, o conjunto de susceptor 260 de acordo com a Figura 6 proporciona uma economia significativa no segundo material do susceptor. Em outras modalidades (não mostradas), pode haver mais de um remendo do segundo susceptor localizado em contato íntimo com o primeiro susceptor.
[00096] A Figura 7 mostra ainda outra modalidade de um conjunto de susceptor 360 para uso com o dispositivo da Fig.1. De acordo com esta modalidade, o conjunto de susceptor 260 forma um pino do susceptor. O pino do susceptor tem uma extremidade cônica 363, permitindo que o pino do susceptor penetre prontamente em um substrato formador de aerossol do artigo 100. Como pode ser visto na extremidade distal 364, o conjunto de susceptor compreende um susceptor de núcleo interno que forma o segundo susceptor 362 de acordo com a presente invenção. O susceptor central está rodeado pelo susceptor de revestimento que forma o primeiro susceptor 361 de acordo com a presente invenção. Como o primeiro susceptor 361 preferencialmente tem uma função de aquecimento, esta configuração mostra-se vantajosa no que diz respeito a uma transferência direta de calor para o substrato formador de aerossol circundante. Além disso, a forma substancialmente cilíndrica do pino do susceptor fornece um perfil de aquecimento muito simétrico que pode ser vantajoso em relação a um artigo gerador de aerossol em forma de haste.
[00097] As Figuras 8-10 ilustram esquematicamente diferentes dispositivos geradores de aerossol 710, 810, 910 de acordo com uma segunda, terceira e quarta modalidades da presente invenção. Os dispositivos 710, 810, 910 são muito semelhantes ao dispositivo 10 mostrado na Figura 1, em particular no que diz respeito à configuração geral do dispositivo. Portanto, características semelhantes ou idênticas são denotadas com os mesmos números de referência que na Figura 1, incrementados em 700, 800 e 900, respectivamente.
[00098] Em contraste com o dispositivo 10 mostrado na Figura 1, o dispositivo gerador de aerossol 710 do sistema gerador de aerossol 701 de acordo com a Figura 8 compreende um conjunto de susceptor 760, no qual o primeiro susceptor 761 e o segundo susceptor 762 têm configurações geométricas diferentes. O primeiro susceptor 761 é uma lâmina de susceptor de camada única semelhante ao conjunto de susceptor de bicamada 60 mostrado na Figura 1 e Figura 3, mas sem uma segunda camada de susceptor. Nesta configuração, o primeiro susceptor 761 basicamente forma uma lâmina aquecido indutivamente, pois tem principalmente uma função de aquecimento. Em contraste, o segundo susceptor 762 é uma manga de susceptor que forma pelo menos uma porção de uma parede lateral interna circunferencial da cavidade receptora 720. Naturalmente, a configuração oposta também é possível em que o primeiro susceptor pode ser uma manga de susceptor formando pelo menos uma porção de uma parede lateral interna circunferencial da cavidade receptora cilíndrica 720, enquanto o segundo susceptor pode ser uma lâmina de susceptor de camada única para ser inserido no substrato formador de aerossol. Na última configuração, o primeiro susceptor pode realizar um aquecedor de forno indutivo ou aquecimento. O primeiro e o segundo susceptores 761, 762 estão localizados em locais diferentes dentro do dispositivo gerador de aerossol 710, espaçados um do outro, mas ainda em proximidade térmica um do outro.
[00099] O dispositivo gerador de aerossol 810 do sistema gerador de aerossol 801 mostrado na Figura 9 compreende um conjunto de susceptor 860 que é uma taça do susceptor, realizando assim um aquecedor de forno indutivo ou câmara de aquecimento. Nesta configuração, o primeiro susceptor 861 é uma manga de susceptor formando a parede lateral circunferencial do conjunto de susceptor em forma de taça 860 e, portanto, pelo menos uma porção da parede lateral interna da cavidade receptora cilíndrica 820. Em contraste, o segundo susceptor 862 forma uma porção inferior do conjunto de susceptor em forma de taça 860. Ambos, o primeiro e o segundo susceptores 861, 862 estão em proximidade térmica com o substrato formador de aerossol do artigo gerador de aerossol 100 quando é recebido na cavidade receptora 820 do dispositivo 810.
[000100] O dispositivo gerador de aerossol 910 mostrado na Figura 10 compreende um conjunto de susceptor 960 que é uma manga de susceptor multicamada. Nesta configuração, o segundo susceptor 962 forma uma parede externa da manga multicamada do susceptor, ao passo que o primeiro susceptor 961 forma uma parede interna da manga multicamada do susceptor. Este arranjo específico do primeiro e do segundo susceptor 961, 962 é preferido porque, assim, o primeiro susceptor 961 - sendo usado principalmente para aquecer o substrato formador de aerossol 130 - está mais próximo do substrato 130. Vantajosamente, o conjunto de susceptor 960 também realiza um aquecedor de forno indutivo ou câmara de aquecimento.
[000101] No que diz respeito a todas as três modalidades mostradas na Figura 8-10, o primeiro susceptor é preferencialmente feito de aço inoxidável ferromagnético que é otimizado para aquecer o substrato formador de aerossol.
Em contraste, o segundo susceptor é preferencialmente feito de mu-metal ou permalloy que é um material marcador de temperatura adequado.
Claims (15)
1. Dispositivo gerador de aerossol aquecido indutivamente para gerar um aerossol por aquecimento de um substrato formador de aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende - uma cavidade de recepção para receber o substrato formador de aerossol a ser aquecido; - uma fonte de indução configurada para gerar um campo eletromagnético alternado; - um conjunto de susceptor configurado e disposto para aquecer indutivamente o substrato formador de aerossol dentro da cavidade receptora sob a influência do campo magnético alternado gerado pela fonte de indução, em que o conjunto de susceptor inclui um primeiro susceptor e um segundo susceptor, em que o primeiro susceptor inclui um primeiro material susceptor tendo um coeficiente de resistência de temperatura positivo e em que o segundo susceptor inclui um segundo material susceptor ferromagnético ou ferrimagnético tendo um coeficiente de resistência de temperatura negativo.
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo material susceptor tem uma temperatura de Curie abaixo de 350 graus Celsius, em particular abaixo de 300 graus Celsius, preferencialmente abaixo de 250 graus Celsius, mais preferencialmente abaixo de 200 graus Celsius.
3. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo material susceptor compreende um dentre mu-metal ou permalloy.
4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro material susceptor é um de paramagnético, ferromagnético ou ferrimagnético.
5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro material susceptor compreende um dentre alumínio, ferro, níquel, cobre, bronze, cobalto, aço carbono puro, aço inoxidável, aço inoxidável ferrítico, aço inoxidável martensítico ou aço inoxidável austenítico.
6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro susceptor e o segundo susceptor estão em contato físico íntimo um com o outro.
7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro susceptor ou o segundo susceptor ou ambos, o primeiro e o segundo susceptores, em particular todo o conjunto de susceptor, é um de um filamento de susceptor, ou uma malha de susceptor, ou um pavio do susceptor, ou um pino do susceptor, ou uma haste do susceptor, ou uma lâmina do susceptor, ou uma tira do susceptor, ou uma manga do susceptor, ou uma taça do susceptor ou um susceptor cilíndrico ou um susceptor planar.
8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o conjunto de susceptor é um conjunto de susceptor multicamadas e em que o primeiro susceptor e o segundo susceptor formam camadas, em particular camadas adjacentes do conjunto de susceptor multicamadas.
9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo susceptor compreende um ou mais segundos elementos do susceptor, cada um estando em contato físico íntimo com o primeiro susceptor.
10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a fonte de indução compreende pelo menos um indutor.
11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o indutor é uma bobina helicoidal ou bobina plana, em particular uma bobina em forma de panqueca ou uma bobina plana curva.
12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção de pelo menos um dentre o primeiro susceptor e o segundo susceptor, ou em que pelo menos uma porção do conjunto de susceptor compreende uma capa protetora.
13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é configurado para aquecer o substrato formador de aerossol a uma temperatura de operação predeterminada, em que o segundo material susceptor tem uma temperatura de Curie de pelo menos 20 graus Celsius, em particular pelo menos 50 graus Celsius, mais particularmente pelo menos 100 graus Celsius, de preferência pelo menos 150 graus Celsius, mais preferencialmente pelo menos 200 graus Celsius abaixo da temperatura operacional.
14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um controlador configurado para controlar a operação da fonte de indução, em particular em uma configuração de circuito fechado, para controlar o aquecimento do substrato formador de aerossol à temperatura de operação predeterminada.
15. Sistema gerador de aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo gerador de aerossol, como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, e um artigo gerador de aerossol para uso com o dispositivo gerador de aerossol, em que o artigo gerador de aerossol compreende um substrato formador de aerossol.
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