BR112021011308A2 - Aparelho gerador de aerossol e método de operação de um aparelho gerador de aerossol - Google Patents

Abstract

aparelho gerador de aerossol e método de operação de um aparelho gerador de aerossol. um aparelho gerador de aerossol compreende um susceptor compósito para aquecer um material gerador de aerossol em uso para assim gerar um aerossol em uso. o susceptor compósito compreende uma porção de suporte e uma porção de susceptor suportada pela porção de suporte. o aparelho compreende um elemento de indução disposto para transferência de energia indutiva para a porção de susceptor em uso; e um arranjo de acionamento disposto para acionar o elemento de indução com uma corrente alternada em uso para assim causar a transferência de energia indutiva para a porção de susceptor em uso para assim causar o aquecimento do material gerador de aerossol pelo susceptor compósito em uso, desse modo para gerar o aerossol em uso. a corrente alternada tem uma forma de onda que compreende um componente de frequência fundamental tendo uma primeira frequência e um ou mais componentes de frequência adicionais, cada um tendo uma frequência mais alta do que a primeira frequência. um método de operação do aparelho gerador de aerossol também é divulgado.

Description

APARELHO GERADOR DE AEROSSOL E MÉTODO DE OPERAÇÃO DE UM

APARELHO GERADOR DE AEROSSOL Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um aparelho gerador de aerossol e a um método para operar o mesmo.

Antecedentes

[0002] Artigos de fumar, como cigarros, charutos e semelhantes, queimam o tabaco durante o uso para criar fumaça de tabaco. Tentativas têm sido feitas para fornecer alternativas a esses artigos, criando produtos que liberam compostos sem combustão. Exemplos de tais produtos são os chamados produtos de “calor sem queima” ou dispositivos ou produtos de aquecimento de tabaco, que liberam compostos por aquecimento, mas sem queimar o material. O material pode ser, por exemplo, tabaco ou outros produtos que não sejam do tabaco, que podem ou não conter nicotina.

Sumário

[0003] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho gerador de aerossol que compreende: um susceptor compósito para aquecer um material gerador de aerossol em uso para gerar um aerossol em uso, em que o susceptor compósito compreende uma porção de suporte e uma porção de susceptor suportada pela porção de suporte; um elemento de indução disposto para transferência de energia indutiva para a porção de susceptor em uso; e um arranjo de acionamento disposto para acionar o elemento de indução com uma corrente alternada em uso, para assim causar a transferência de energia indutiva para a porção de susceptor em uso para assim causar o aquecimento do material gerador de aerossol pelo susceptor compósito em uso, desse modo para gerar o aerossol em uso; em que a corrente alternada tem uma forma de onda que compreende um componente de frequência fundamental tendo uma primeira frequência e um ou mais componentes de frequência adicionais, cada um tendo uma frequência mais alta do que a primeira frequência.

[0004] Opcionalmente, a porção de susceptor é formada como um revestimento na porção de suporte.

[0005] Opcionalmente, a porção de susceptor compreende uma primeira folha de material e a porção de suporte compreende uma segunda folha de material configurada para encostar na porção de susceptor para suportar a porção de susceptor.

[0006] Opcionalmente, a porção de suporte é configurada para circundar a porção de susceptor.

[0007] Opcionalmente, a porção de susceptor tem uma espessura substancialmente não superior a 50 mícrons.

[0008] Opcionalmente, o susceptor tem uma espessura substancialmente não superior a 20 mícrons.

[0009] Opcionalmente, a porção de susceptor compreende um material ferromagnético.

[0010] Opcionalmente, a porção de susceptor compreende um ou mais dentre níquel e cobalto.

[0011] Opcionalmente, um ou mais componentes adicionais são harmônicos do componente fundamental.

[0012] Opcionalmente, a primeira frequência é uma frequência F na faixa de 0,5 MHz a 2,5 MHz, e a frequência de cada um dos um ou mais componentes de frequência adicionais é nF, onde n é um número inteiro positivo maior que 1.

[0013] Opcionalmente, a forma de onda é uma de uma forma de onda substancialmente triangular, uma forma de onda substancialmente em dente de serra e uma forma de onda substancialmente quadrada.

[0014] Opcionalmente, a forma de onda é uma forma de onda quadrada bipolar.

[0015] Opcionalmente, o arranjo de acionamento compreende transistores dispostos em uma configuração de ponte H e controláveis para fornecer a forma de onda quadrada bipolar.

[0016] Opcionalmente, a porção de suporte compreende um ou mais de um metal, uma liga de metal, um material cerâmico, um material plástico e papel.

[0017] Opcionalmente, o susceptor compósito compreende uma porção protetora resistente ao calor, em que a porção de susceptor está localizada entre a porção de suporte e a porção protetora.

[0018] Opcionalmente, a porção protetora resistente ao calor é um revestimento na porção de susceptor.

[0019] Opcionalmente, a porção de proteção resistente ao calor compreende um ou mais de um material de cerâmica, nitreto de metal, nitreto de titânio e diamante.

[0020] Opcionalmente, o susceptor compósito é substancialmente planar.

[0021] Opcionalmente, o susceptor compósito é substancialmente tubular.

[0022] Opcionalmente, o aparelho compreende o material gerador de aerossol, em que o material gerador de aerossol está em contato térmico com o susceptor compósito.

[0023] Opcionalmente, o material gerador de aerossol compreende tabaco e/ou um ou mais umectantes.

[0024] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um método para operar um aparelho gerador de aerossol, o aparelho gerador de aerossol compreendendo um susceptor compósito disposto para aquecer um material gerador de aerossol para assim gerar um aerossol, o susceptor compósito compreendendo uma porção de suporte e uma porção de susceptor suportada pela porção de suporte; o aparelho compreende ainda um elemento de indução disposto para transferência de energia indutiva para a porção de susceptor; o método compreendendo: acionar o elemento de indução com uma corrente alternada para assim causar a transferência de energia indutiva para a porção de susceptor para assim causar o aquecimento do material gerador de aerossol pelo susceptor compósito, desse modo para gerar o aerossol; em que a corrente alternada tem uma forma de onda que compreende um componente de frequência fundamental tendo uma primeira frequência e um ou mais componentes de frequência adicionais, cada um tendo uma frequência mais alta do que a primeira frequência.

[0025] Opcionalmente, um ou mais componentes de frequência adicionais são harmônicos do componente de frequência fundamental.

[0026] Opcionalmente, a primeira frequência é uma frequência F na faixa de 0,5 MHz a 2,5 MHz, e a frequência de cada um dos um ou mais componentes de frequência adicionais é nF, onde n é um número inteiro positivo maior que 1.

[0027] Opcionalmente, a forma de onda é triangular, dente de serra e quadrada.

[0028] Opcionalmente, a forma de onda é uma forma de onda quadrada bipolar.

[0029] Opcionalmente, o aparelho gerador de aerossol é o aparelho gerador de aerossol de acordo com o primeiro aspecto.

[0030] Outras características e vantagens serão agora descritas, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, dos quais: Breve Descrição dos Desenhos

[0031] A Figura 1 ilustra esquematicamente um aparelho gerador de aerossol de acordo com um exemplo;

[0032] A Figura 2 ilustra esquematicamente um susceptor compósito de acordo com um primeiro exemplo;

[0033] A Figura 3 ilustra esquematicamente um susceptor compósito de acordo com um segundo exemplo;

[0034] A Figura 4 ilustra esquematicamente uma porção do aparelho gerador de aerossol da Figura 1;

[0035] A Figura 5 ilustra esquematicamente uma porção de um arranjo de acionamento de acordo com um exemplo;

[0036] As Figuras 6a, 6c, 6e, 6g e 6i cada uma ilustra esquematicamente um gráfico da corrente em relação ao tempo para diferentes formas de onda de corrente alternada;

[0037] As Figuras 6b, 6d, 6f, 6h e 6j cada uma ilustra esquematicamente um gráfico no espaço de frequência dos componentes de frequência das formas de onda de corrente alternada das Figuras 6a, 6c, 6e, 6g e 6i, respectivamente; e

[0038] A Figura 7 ilustra esquematicamente um método de operação de um dispositivo de geração de aerossol, de acordo com um exemplo.

Descrição Detalhada

[0039] O aquecimento por indução é um processo de aquecimento de um objeto eletricamente condutor (ou susceptor) por indução eletromagnética. Um aquecedor de indução pode compreender um elemento de indução, como um eletroímã, e circuitos para passar uma corrente elétrica variável, como uma corrente elétrica alternada, através do eletroímã. A variação da corrente elétrica no eletroímã produz um campo magnético variável. O campo magnético variável penetra em um susceptor adequadamente posicionado em relação ao eletroímã, gerando correntes parasitas dentro do susceptor. O susceptor tem resistência elétrica às correntes parasitas e, portanto, o fluxo das correntes parasitas contra esta resistência faz com que o susceptor seja aquecido por aquecimento Joule. Em casos onde o susceptor compreende material ferromagnético tal como ferro, níquel ou cobalto, o calor também pode ser gerado por perdas por histerese magnética no susceptor, ou seja, ao variar a orientação de dipolos magnéticos no material magnético como resultado dos seus alinhamentos com o campo magnético variável.

[0040] No aquecimento indutivo, em comparação com o aquecimento por condução, por exemplo, o calor é gerado dentro do susceptor, permitindo um aquecimento rápido. Além disso, não precisa haver nenhum contato físico entre o aquecedor indutivo e o susceptor, permitindo maior liberdade na construção e aplicação.

[0041] Um aquecedor de indução pode compreender um circuito RLC, compreendendo uma resistência (R) fornecida por um resistor, uma indutância (L) fornecida por um elemento de indução, por exemplo, o eletroímã que pode ser disposto para aquecer indutivamente um susceptor e uma capacitância (C) fornecida por um capacitor, por exemplo, conectado em série ou em paralelo. Em alguns casos, a resistência é fornecida pela resistência ôhmica das partes do circuito que conectam o indutor e o capacitor e, portanto, o circuito RLC não precisa necessariamente incluir um resistor como tal. Tal circuito pode ser referido, por exemplo, como um circuito LC. Tais circuitos podem exibir ressonância elétrica, que ocorre em uma determinada frequência de ressonância quando as partes imaginárias das impedâncias ou admitâncias dos elementos do circuito se cancelam. A ressonância ocorre em um circuito RLC ou LC porque o campo magnético em colapso do indutor gera uma corrente elétrica em seus enrolamentos que carrega o capacitor, enquanto o capacitor de descarga fornece uma corrente elétrica que constrói o campo magnético no indutor. Quando o circuito é acionado na frequência ressonante, a impedância em série do indutor e do capacitor é mínima e a corrente do circuito é máxima. Acionar o circuito RLC ou LC na ou próximo à frequência ressonante pode, portanto, fornecer um aquecimento indutivo eficaz e/ou eficiente.

[0042] A Figura 1 ilustra esquematicamente um aparelho gerador de aerossol 100, de acordo com um exemplo. O aparelho 100 é um dispositivo gerador de aerossol 100. O dispositivo gerador de aerossol 100 é portátil. O dispositivo gerador de aerossol 100 compreende uma fonte de energia DC 104, neste exemplo, uma bateria 104, um arranjo de acionamento 106, um elemento de indução 108, um susceptor compósito 110 e material gerador de aerossol 116.

[0043] Em uma visão geral ampla, o susceptor compósito 110 (que compreende uma porção de suporte e uma porção de susceptor suportada pela porção de suporte, descrito em mais detalhes abaixo) é para aquecer o material gerador de aerossol em uso para gerar um aerossol em uso, o elemento de indução 108 é arranjado para transferência de energia indutiva para pelo menos a porção de susceptor do susceptor compósito 110 em uso, e o arranjo de acionamento 106 é arranjado para acionar o elemento de indução 108 com uma corrente alternada em uso para assim causar a transferência de energia indutiva para a porção de susceptor do susceptor compósito 110 em uso para assim causar o aquecimento do material gerador de aerossol 116 pelo susceptor compósito 110 em uso, desse modo para gerar o aerossol em uso. A corrente alternada tem uma forma de onda que compreende um componente de frequência fundamental tendo uma primeira frequência e um ou mais componentes de frequência adicionais, cada um tendo uma frequência mais alta do que a primeira frequência. Por exemplo, a forma de onda pode ser uma forma de onda substancialmente quadrada.

[0044] Em uma visão geral, acionar o elemento de indução com uma corrente que tem uma forma de onda que compreende um componente de frequência fundamental e um ou mais outros componentes de frequência de frequência mais elevada, por sua vez, faz com que o campo magnético alternado produzido pelo elemento de indução compreenda um componente de frequência fundamental e um ou mais componentes de frequência adicionais de frequência mais alta. A profundidade da camada (isto é, a profundidade característica na qual o campo magnético alternado produzido pelo elemento de indução 108 penetra na porção de susceptor para causar aquecimento indutivo) diminui com o aumento da frequência do campo magnético alternado. Portanto, a profundidade da camada para os componentes de frequência mais alta é menor do que a profundidade da camada para o componente de frequência fundamental. Usar uma forma de onda que compreende o componente de frequência fundamental e um ou mais componentes de frequência mais alta pode, portanto, permitir que uma maior proporção da transferência de energia indutiva do elemento de indução para o susceptor ocorra em profundidade relativamente pequena da superfície do susceptor, por exemplo, como em comparação com o uso da frequência fundamental sozinha. Isso pode permitir que a espessura da porção de susceptor seja reduzida, embora ainda mantenha substancialmente uma dada eficiência de transferência de energia, o que pode, por sua vez, permitir que o custo da porção de susceptor seja reduzido (e/ou a eficiência de produção da porção de susceptor seja aumentada). Alternativamente ou adicionalmente, isso pode permitir que a eficiência de transferência de energia seja aumentada para uma dada espessura da porção de susceptor (por exemplo, aquela em que a profundidade da camada pode ser maior do que a espessura da porção de susceptor), o que pode, por sua vez, permitir uma eficiência de aquecimento melhorada. Um dispositivo gerador de aerossol melhorado e método para a produção de um aerossol podem, portanto, ser fornecidos.

[0045] Voltando à Figura 1, a fonte de energia DC 104 está eletricamente conectada ao arranjo de acionamento 106. A fonte de energia DC é 104 disposta para fornecer energia elétrica DC ao arranjo de acionamento 106. O arranjo de acionamento 106 está eletricamente conectado ao elemento de indução 108. O arranjo de acionamento 106 está disposto para converter uma corrente DC de entrada a partir da fonte de energia DC 104 em uma corrente alternada. O arranjo de acionamento 106 está disposto para acionar o elemento de indução 108 com a corrente alternada. Em outras palavras, o arranjo de acionamento 106 está disposto para acionar a corrente alternada através do elemento de indução 108, isto é, para fazer com que uma corrente alternada flua através do elemento de indução 106.

[0046] O elemento de indução 108 pode ser, por exemplo, um eletroímã, por exemplo, uma bobina ou solenoide, que pode ser, por exemplo, planar, que pode, por exemplo, ser formado de cobre. O elemento de indução 108 é disposto para transferência de energia indutiva para o susceptor compósito 110 em uso (isto é, para pelo menos a porção de susceptor do susceptor compósito 110, conforme descrito em mais detalhes abaixo). Igualmente, o susceptor compósito 110 está disposto em relação ao elemento de indução 108 para a transferência indutiva de energia a partir do elemento de indução 108 para o susceptor compósito 110.

[0047] O elemento de indução 108, tendo corrente alternada acionada através do mesmo, faz com que o susceptor compósito 110 aqueça por aquecimento Joule e/ou por aquecimento de histerese magnética, como descrito acima. Por exemplo, o susceptor compósito 110 está em contato térmico com o material gerador de aerossol 116 (isto é, disposto para aquecer o material gerador de aerossol 116, por exemplo, por aquecimento por condução, convecção e/ou radiação, para gerar um aerossol em uso). Em alguns exemplos, o susceptor compósito 110 e o material gerador de aerossol 116 formam uma unidade integral que pode ser inserida e/ou removida do dispositivo gerador de aerossol 100 e pode ser descartável. Em alguns exemplos, o elemento de indução 108 pode ser removível do dispositivo 100, por exemplo, para substituição. O dispositivo gerador de aerossol 100 pode ser disposto para aquecer o material gerador de aerossol 116 para gerar aerossol para inalação por um usuário.

[0048] Observa-se que, conforme usado aqui, o termo "material gerador de aerossol" inclui materiais que fornecem componentes volatilizados mediante aquecimento, normalmente na forma de vapor ou aerossol. O material gerador de aerossol pode ser um material que não contém tabaco ou um material que contém tabaco. Por exemplo, o material gerador de aerossol pode ser ou compreender tabaco. O material gerador de aerossol pode, por exemplo, incluir um ou mais de tabaco per se, derivados de tabaco, tabaco expandido, tabaco reconstituído, extrato de tabaco, tabaco homogeneizado ou substitutos do tabaco. O material gerador de aerossol pode estar na forma de tabaco moído,

tabaco desfiado, tabaco extrudado, tabaco reconstituído, material reconstituído, líquido, gel, folha gelificada, pó ou aglomerados ou semelhantes. O material gerador de aerossol também pode incluir outros produtos que não sejam de tabaco, os quais, dependendo do produto, podem ou não conter nicotina. O material gerador de aerossol pode compreender um ou mais umectantes, como glicerol e/ou propilenoglicol.

[0049] Voltando à Figura 1, o dispositivo gerador de aerossol 100 compreende um corpo exterior 112 alojando a bateria 104, o arranjo de acionamento 106, o elemento de indução 108, o susceptor compósito 110, e o material gerador de aerossol 116. O corpo externo 112 compreende um bocal 114 para permitir que o aerossol gerado em uso saia do dispositivo 100. Em algumas implementações, no entanto, o material gerador de aerossol 116 e o bocal 114 podem ser fornecidos em uma estrutura combinada que é inserida no dispositivo 100 (por exemplo, um tubo embrulhado em papel de tabaco ou material contendo tabaco compreendendo um material de filtro em uma extremidade).

[0050] Em uso, um usuário pode ativar, por exemplo, através de um botão (não mostrado) ou um detector de baforada (não mostrado) que é conhecido per se, o circuito 106 para fazer com que a corrente alternada seja conduzida através do elemento de indução 108, desse modo aquecendo indutivamente o susceptor compósito 116, que pode por sua vez aquecer o material gerador de aerossol 116 e fazer com que o material gerador de aerossol 116, desse modo, gere um aerossol. O aerossol é gerado para o ar aspirado para o dispositivo 100 a partir de uma entrada de ar (não mostrada) e é aí transportado para o bocal 114, onde o aerossol sai do dispositivo 100.

[0051] O arranjo de acionamento 106, o elemento de indução 108, o susceptor compósito 110 e/ou o dispositivo 100 como um todo podem ser dispostos para aquecer o material gerador de aerossol 116 a uma faixa de temperaturas para volatilizar pelo menos um componente do material gerador de aerossol sem queimar o material gerador de aerossol 116. Por exemplo, a faixa de temperatura pode ser de cerca de 50° C a cerca de 350° C, tal como entre cerca de 100° C e cerca de 250° C, entre cerca de 150° C e cerca de 230° C. Em alguns exemplos, a faixa de temperatura está entre cerca de 170° C e cerca de 220° C. Em alguns exemplos, a faixa de temperatura pode ser diferente desta faixa e o limite superior da faixa de temperatura pode ser maior do que 300° C.

[0052] Com referência agora à Figura 2, é ilustrado um susceptor compósito de exemplo 210. O susceptor compósito de exemplo 210 pode ser usado como o susceptor compósito 110 no dispositivo de geração de aerossol 100 descrito com referência à Figura 1. O susceptor compósito 210 pode ser substancialmente planar (conforme ilustrado na Figura 2). Em outros exemplos, o susceptor compósito 210 pode ser substancialmente tubular. Por exemplo, o susceptor compósito 210 pode envolver o material gerador de aerossol (não mostrado na Figura 2), isto é, o material gerador de aerossol pode ser colocado dentro do susceptor compósito tubular 210. Como outro exemplo, o material gerador de aerossol pode ser disposto em torno do tubo susceptor compósito 210 de modo a envolver o susceptor compósito tubular

210. O susceptor compósito 210 sendo tubular pode ajudar a melhorar a eficiência de aquecimento do material gerador de aerossol.

[0053] O susceptor compósito 210 compreende uma porção de suporte 222 e uma porção de susceptor 224. A porção de susceptor 224 é suportada pela porção de suporte 222 (isto é, a porção de suporte 222 suporta a porção de susceptor 224). A porção de susceptor 224 é capaz de transferência de energia indutiva com o elemento de indução (por exemplo, 106 da Figura 1) de modo que um campo magnético alternado produzido pelo elemento de indução faça com que a porção de susceptor 224 seja indutivamente aquecida, por exemplo, por aquecimento Joule e/ou aquecimento de histerese magnética conforme descrito acima (isto é, a porção de susceptor 224 atua como um susceptor em uso). A porção de susceptor 224 pode compreender um material eletricamente condutor, como metal e/ou um polímero condutor. A porção de susceptor pode compreender um material ferromagnético, por exemplo, um ou ambos de níquel e cobalto. Em alguns exemplos, a porção de suporte 222 também pode atuar substancialmente como um susceptor. Em outros exemplos, a porção de suporte 222 pode substancialmente não ser aquecível indutivamente. A porção de suporte 222 pode compreender um ou mais de um metal, uma liga de metal, um material cerâmico, um material plástico e papel. Por exemplo, a porção de suporte 222 pode ser ou compreender aço inoxidável, alumínio, aço, cobre e/ou polímeros de alta temperatura (isto é, resistentes ao calor), tais como poliéter éter cetona (PEEK) e/ou Kapton e/ou resinas de poliamida, tais como Zytel® HTN.

[0054] A porção de susceptor 224 pode ser formada como um revestimento na porção de suporte 222. Por exemplo, a porção de susceptor 224 pode ser revestida com um material ferromagnético, por exemplo níquel e/ou cobalto. Por exemplo, o revestimento pode ser formado por revestimento químico, por exemplo, revestimento eletroquímico e/ou por evaporação a vácuo do material da porção de susceptor 224 na porção de suporte 222. Em alguns exemplos, a espessura da porção de susceptor 204 pode ser substancialmente não mais do que 50 mícrons, por exemplo, não mais do que 20 mícrons, por exemplo, entre cerca de 10 e 20 mícrons, por exemplo, cerca de 15 mícrons ou por exemplo alguns mícrons.

[0055] Um susceptor compósito 110 compreendendo uma porção de susceptor 204 de material ferromagnético, como níquel ou cobalto, (por exemplo, em um lado do susceptor compósito 110 voltado para o elemento de indução 108) pode permitir que a porção de susceptor 204 seja relativamente fina enquanto efetua um efeito de absorção de energia indutiva semelhante ao de uma placa de aço macio mais espessa, por exemplo. O cobalto pode ser preferido, pois tem uma maior permeabilidade magnética e, portanto, pode permitir uma melhor absorção de energia indutiva. Além disso, o cobalto tem uma temperatura de ponto de Curie mais alta do que o níquel (cerca de 1.120 a 1.127 graus Celsius para o cobalto, contra 353 a 354 graus Celsius para o níquel). Em ou próximo à temperatura do ponto Curie, a permeabilidade magnética do material susceptor pode reduzir ou cessar, e a capacidade do material de ser aquecido por penetração com um campo magnético variável também pode reduzir ou cessar. A temperatura do ponto Curie do cobalto pode estar acima das temperaturas operacionais normais do aquecimento indutivo do dispositivo gerador de aerossol 100 e, portanto, o efeito da permeabilidade magnética reduzida pode ser menos pronunciado (ou indiscernível) durante a operação normal se o cobalto for usado em comparação a se o níquel for usado. Como mencionado acima, a porção de suporte 222 do susceptor compósito 210 não precisa interagir com o campo magnético variável aplicado para gerar calor para aquecer o material gerador de aerossol 116, em vez disso apenas suportar a porção de susceptor 222. Consequentemente, o suporte pode ser feito de qualquer material resistente ao calor adequado. Os materiais de exemplo são alumínio, aço, cobre e polímeros de alta temperatura, como poliéter éter cetona (PEEK), Kapton ou papel.

[0056] Usar uma espessura relativamente baixa de material susceptor, por exemplo, um material ferromagnético, como níquel ou cobalto, pode permitir que relativamente pouco do material susceptor seja usado, o que pode resultar em uma produção de susceptor mais eficiente/de custo reduzido. O uso de material susceptor relativamente fino por si só pode produzir um susceptor sujeito a danos, por exemplo, devido à fragilidade de tais materiais em espessuras na faixa de 10s de mícrons. No entanto, tendo a porção de susceptor 224 suportada por, por exemplo, formada como um revestimento ou rodeada por, a porção de suporte 222, pode permitir a produção de um susceptor de baixo custo, mas que é relativamente resistente a danos. Como mencionado acima, uma vez que a porção de suporte 222 não precisa necessariamente fornecer a função de ser suscetível a aquecimento indutivo, a porção de suporte 222 pode ser feita de uma variedade mais ampla de materiais resistentes ao calor, como um metal, uma liga de metal, um material cerâmico e um material plástico, que pode ser de custo relativamente baixo. Portanto, o susceptor compósito 210 pode ser feito com custo relativamente baixo.

[0057] Com referência agora à Figura 3, é ilustrado esquematicamente um susceptor compósito de exemplo 310. O susceptor compósito de exemplo 210 pode ser usado como o susceptor compósito 110 no dispositivo gerador de aerossol 100 descrito com referência à Figura 1. O susceptor compósito 310 ilustrado na Figura 3 pode ser o mesmo que o susceptor de exemplo 210 descrito acima com referência à Figura 2, exceto que o susceptor compósito 310 ilustrado na Figura 3 compreende uma porção protetora resistente ao calor 326. O susceptor compósito 310 compreende uma porção de suporte 322 (que pode ser a mesma ou semelhante à porção de suporte 222 do susceptor compósito 210 da Figura 2), e uma porção de susceptor 324 (que pode ser a mesma ou semelhante à porção de susceptor 224 do susceptor compósito 210 da Figura 2). Neste exemplo, a porção de susceptor 324 está localizada entre a porção de suporte 322 e a porção protetora

326.

[0058] A porção protetora resistente ao calor 326 pode ser um revestimento na porção de susceptor 324. A porção protetora resistente ao calor 326 pode compreender um ou mais de um material cerâmico, nitreto de metal, nitreto de titânio e carbono do tipo diamante. Por exemplo, nitreto de titânio e/ou carbono semelhante a diamante podem ser aplicados como um revestimento usando deposição física de vapor. A porção protetora 326 pode proteger a porção de susceptor 324 da corrosão química, tal como a oxidação da superfície, que pode, de outra forma, ter uma propensão a ocorrer, por exemplo, como resultado do aquecimento indutivo do susceptor compósito, e que pode encurtar a vida útil do susceptor compósito 310. A porção protetora 326 pode alternativamente ou adicionalmente proteger a porção de susceptor 324 do desgaste mecânico, o que pode encurtar o tempo de vida do susceptor compósito. A porção protetora 326 pode, alternativamente ou adicionalmente, reduzir a perda de calor da porção de susceptor 324, que de outra forma pode ser perdida para o meio ambiente e, portanto, a porção protetora 326 pode melhorar a eficiência de aquecimento do susceptor compósito 310.

[0059] Por exemplo, onde a porção de susceptor 324 é de um material ferromagnético, como cobalto ou níquel, a porção de susceptor 324 pode tornar-se cada vez mais susceptível à oxidação à medida que aumenta a temperatura. Isso pode aumentar a perda de calor devido à radiação ao aumentar a emissividade relativa (εr) em relação à superfície do metal não oxidado, aumentando a taxa na qual a energia é perdida através da radiação. Se a energia irradiada acaba sendo perdida para o meio ambiente, essa radiação pode reduzir a eficiência energética do sistema. A oxidação também pode reduzir a resistência da porção de susceptor 324 à corrosão química, o que pode resultar na redução da vida útil do elemento de aquecimento. A porção protetora resistente ao calor 326 pode reduzir esses efeitos. Como mencionado acima, em alguns exemplos, a porção protetora 326 pode ser aplicada por deposição física de vapor, mas em outros exemplos, a porção protetora 326 pode ser fornecida tratando quimicamente a porção de susceptor 324 para encorajar o crescimento de uma película protetora sobre a porção de susceptor 324, ou formação de uma camada de óxido protetora usando um processo como a anodização. Em alguns exemplos, a porção de susceptor pode ser encapsulada, por exemplo, a porção de proteção resistente ao calor 326 e a porção de suporte 322 podem, em conjunto, encapsular a porção de susceptor 224. Em alguns exemplos, a porção de proteção resistente ao calor 326 pode encapsular a porção de susceptor 324 e a porção de suporte 322. Em alguns exemplos, a porção protetora resistente ao calor 326 pode ter condutividade elétrica baixa ou nenhuma, o que pode impedir a indução de correntes elétricas na porção protetora resistente ao calor 326 em vez da porção de susceptor 324.

[0060] A Figura 4 ilustra esquematicamente em mais detalhes alguns dos componentes do aparelho 100 descritos acima com referência à Figura 1, de acordo com um exemplo. Os componentes que são iguais ou semelhantes aos descritos acima com referência à Figura 1 recebem os mesmos números de referência e não serão descritos em detalhes novamente.

[0061] Fazendo referência à Figura 4, o arranjo de acionamento 106 compreende um acionador 432 e um controlador do acionador

430. O acionador 432 está ligado eletricamente à bateria 104. Especificamente, o acionador 432 está ligado a um terminal positivo da bateria 104, que fornece um potencial elétrico relativamente alto +v 434, e a um terminal negativo da bateria ou ao solo, que fornece um potencial elétrico GND 436 relativamente baixo ou nenhum ou negativo. Uma tensão é, portanto, estabelecida em todo o acionador 432.

[0062] O acionador 432 está ligado eletricamente ao elemento de indução 108. O elemento de indução pode ter uma indutância L. O acionador 432 pode ser eletricamente conectado ao elemento de indução 108 por meio de um circuito que compreende um capacitor (não mostrado) tendo uma capacitância C e o elemento de indução 108 conectado em série, isto é, um circuito LC em série.

[0063] O acionador 432 está disposto para fornecer, a partir de uma corrente contínua de entrada a partir da bateria 104, uma corrente alternada para o elemento de indução 108 em uso. O acionador 432 está eletricamente conectado a um controlador do acionador 430, por exemplo, compreendendo circuitos lógicos. O controlador do acionador 430 está disposto para controlar o acionador 432, ou seus componentes, para fornecer a corrente alternada de saída a partir da corrente contínua de entrada. Em um exemplo, conforme descrito em mais detalhes abaixo, o controlador do acionador 430 pode ser disposto para controlar o fornecimento de um potencial de comutação para transistores do acionador 432 em tempos variáveis para fazer com que o acionador 432 produza a corrente alternada. O controlador do acionador 430 pode ser conectado eletricamente à bateria 104, a partir da qual o potencial de comutação pode ser derivado.

[0064] O controlador do acionador 430 pode ser disposto para controlar a frequência da corrente alternada conduzida através do elemento de indução 108. Como mencionado acima, os circuitos LC podem exibir ressonância. O controlador do acionador 208 pode controlar a frequência da corrente alternada conduzida através de um circuito LC em série que compreende o elemento de indução 108 para estar na ou perto da frequência ressonante do circuito LC. Por exemplo, a frequência do acionador pode estar na faixa de MHz (Mega Hertz), por exemplo na faixa de 0,5 a 2,5 MHz, por exemplo 2 MHz. Será reconhecido que outras frequências podem ser usadas, por exemplo, dependendo do circuito particular (e/ou componentes do mesmo) e/ou susceptor 110 usado. Por exemplo, será reconhecido que a frequência ressonante do circuito pode ser dependente da indutância L e da capacitância C do circuito,

que por sua vez pode ser dependente do indutor 108, capacitor (não mostrado) e susceptor 110 usados. Deve-se notar que em alguns exemplos, a capacitância pode ser zero ou próxima de zero. Em tais exemplos, o comportamento ressonante do circuito pode ser insignificante.

[0065] O arranjo de acionamento 106 pode ser arranjado para controlar a forma de onda da corrente alternada produzida. Em um exemplo, conforme descrito em mais detalhes abaixo, a forma de onda pode ser uma forma de onda quadrada, por exemplo, uma forma de onda quadrada bipolar. Em outros exemplos, a forma de onda pode ser uma forma de onda triangular ou uma forma de onda dente de serra ou, de fato, qualquer forma de onda compreendendo um componente de frequência fundamental tendo uma primeira frequência e um ou mais componentes de frequência adicionais, cada um tendo uma frequência mais alta do que a primeira frequência. A este respeito, a frequência fundamental da forma de onda é a frequência de transmissão do circuito LC.

[0066] Em uso, quando o controlador do acionador 430 é ativado, por exemplo, por um usuário, o controlador do acionador 430 pode controlar o acionador 432 para conduzir a corrente alternada através do elemento de indução 108, desse modo aquecendo indutivamente o susceptor 110 (que então pode aquecer um material gerador de aerossol (não mostrado na Figura 4) para produzir um aerossol para inalação por um usuário, por exemplo).

[0067] Com referência agora à Figura 5, é ilustrado esquematicamente em mais detalhes um acionador 432 de acordo com um exemplo. O controlador 432 ilustrado na Figura 5 pode ser usado como o controlador 432 descrito acima com referência à Figura 4, e/ou pode ser usado como parte do arranjo de acionamento 106 acima descrito com referência às Figuras 1 e/ou

4. Neste exemplo, o controlador 432 é um controlador de ponte-H

432. O controlador 432 compreende uma pluralidade de transistores, neste exemplo, quatro transistores Q1, Q2, Q3, Q4, dispostos em uma configuração de ponte-H (note que os transistores dispostos ou conectado em uma configuração de ponte H podem ser referidos como ponte-H). A configuração da ponte H compreende um par de transistores de lado alto Q1, Q2 e um par de transistores de lado baixo Q3, Q4. Um primeiro transistor Q1 do par do lado alto é eletricamente adjacente a um terceiro transistor Q3 do par do lado baixo e um segundo transistor Q2 do par do lado alto é eletricamente adjacente a um quarto transistor do par do lado baixo. O par do lado alto é para conexão a um primeiro potencial elétrico +v 434 mais alto do que um segundo potencial elétrico GND 436 para o qual o par de lado baixo é para conexão. Neste exemplo, o acionador 432 está disposto para conexão da fonte de energia DC 104 (não mostrado na Figura 5) através de um primeiro ponto 545 entre o par de lado alto 304 dos transistores Q1, Q2 e um segundo ponto 546 entre o par de lado baixo 306 dos transistores Q3, Q4. Em uso, portanto, uma diferença de potencial é estabelecida entre o primeiro ponto 545 e o segundo ponto 546.

[0068] O acionador exemplar 432 ilustrado na Figura 5 é eletricamente ligado a, e disposto para acionar, o elemento de indução 108. Especificamente, o elemento de indução 108 é conectado através de um terceiro ponto 548 entre um par de lado alto do transistor Q2 e um do par de transistores de lado baixo Q4 e um quarto ponto 547 entre o outro do par de transistores de lado alto Q1 e o outro do segundo par de transistores de lado baixo Q3.

[0069] Neste exemplo, cada transistor é um transistor de efeito de campo Q1, Q2, Q3, Q4 controlável por um potencial de comutação fornecido pelo controlador do acionador (não mostrado na Figura 5), via linhas de controle 541, 542, 543, 544 respectivamente, para substancialmente permitir que a corrente passe através dele em uso. Por exemplo, cada transistor de efeito de campo Q1, Q2, Q3, Q4 é organizado de modo que, quando o potencial de comutação é fornecido ao transistor de efeito de campo Q1, Q2, Q3, Q4, então o transistor de efeito de campo Q1, Q2, Q3, Q4, substancialmente permite que a corrente passe através do mesmo, e quando o potencial de comutação não é fornecido ao transistor de efeito de campo Q1, Q2, Q3, Q4, então o transistor de efeito de campo Q1, Q2, Q3, Q4 substancialmente impede a corrente de passar através dele.

[0070] Neste exemplo, o controlador do acionador (não mostrado na Figura 5, mas veja o controlador do acionador 430 na Figura 4) está disposto para controlar o fornecimento do potencial de comutação para cada transistor de efeito de campo, via linhas de fornecimento 541, 542, 543, 544 de forma independente, para assim controlar de forma independente se cada respectivo transistor Q1, Q2, Q3, Q4 está em um modo "ligado" (ou seja, modo de baixa resistência onde a corrente passa através dele) ou um modo "desligado" (ou seja, modo de alta resistência onde substancialmente nenhuma corrente passa através dele).

[0071] Ao controlar a temporização do fornecimento do potencial de comutação para os respectivos transistores de efeito de campo Q1, Q2, Q3, Q4, o controlador do acionador 430 pode fazer com que uma corrente alternada seja fornecida ao elemento de indução 108. Por exemplo, em um primeiro momento, o controlador do acionador 430 pode estar em um primeiro estado de comutação, onde um potencial de comutação é fornecido aos primeiro e quarto transistores de efeito de campo Q1, Q4, mas não fornecido aos segundo e terceiro transistores de efeito de campo Q2, Q3. Por isso, os primeiro e quarto transistores de efeito de campo Q1, Q4 estarão num modo de resistência baixo, enquanto que os segundo e terceiro transistores de efeito de campo Q2, Q3 estarão em modo de alta resistência.

Portanto, neste primeiro momento, a corrente irá fluir do primeiro ponto 545 do acionador 432, através do primeiro transistor de efeito de campo Q1, através do elemento de indução 108 em uma primeira direção (da esquerda para a direita no sentido da Figura 5), através do quarto transistor de efeito de campo Q4 para o segundo ponto 546 do acionador 432. No entanto, em um segundo momento, o controlador do acionador 430 pode estar em um segundo estado de comutação, onde um potencial de comutação é fornecido para os segundo e terceiro transistores de efeito de campo Q2, Q3, mas não fornecido para os primeiro e quarto transistores de efeito de campo Q1, Q4. Portanto, os segundo e terceiro transistores de efeito de campo Q2, Q3 estarão em um modo de baixa resistência, enquanto que os primeiro e quarto transistores de efeito de campo Q1, Q4 estarão em um modo de alta resistência.

Portanto, neste segundo momento, a corrente irá fluir do primeiro ponto 545 do acionador 432, através do segundo transistor de efeito de campo Q2, através do elemento de indução 108 em uma segunda direção oposta à primeira direção (ou seja, da direita para a esquerda no sentido da Figura 5), através do terceiro transistor de efeito de campo Q3 para o segundo ponto 546 do acionador 432. Ao alternar entre os primeiro e segundo estados de comutação, portanto, o controlador do acionador 430 pode controlar o acionador 432 para fornecer (ou seja, acionar) corrente alternada através do elemento de indução 108. De tal forma, o arranjo de acionamento 106 pode, portanto, conduzir uma corrente alternada através do elemento de indução 108.

[0072] Neste exemplo, a corrente alternada conduzida através do elemento de indução 108 pode ter uma forma de onda substancialmente quadrada. Especificamente, a corrente alternada terá uma forma de onda quadrada substancialmente bipolar (isto é, a forma de onda da corrente alternada tem uma primeira porção substancialmente quadrada para valores de corrente positivos (isto é, corrente fluindo em uma primeira direção no primeiro momento), e uma segunda porção substancialmente quadrada para valores de corrente negativos (isto é, corrente fluindo em uma segunda direção oposta à primeira direção no segundo momento). Conforme descrito em mais detalhes abaixo, no entanto, em outro exemplo, outros arranjos de acionamento 106 podem ser usados para produzir corrente alternada com outras formas. Por exemplo, o arranjo de acionamento 106 pode compreender um gerador de sinal, como um gerador de função ou um gerador de forma de onda arbitrário capaz de gerar um ou mais tipos de formas de onda, que então podem ser usados, por exemplo, com amplificadores adequados, para fazer com que a corrente alternada seja conduzida no elemento de indução 108 de acordo com essa forma de onda.

[0073] Com referência agora às Figuras 6a a 6j, as Figuras 6b, 6d, 6f, 6h e 6j cada uma ilustram esquematicamente um gráfico no espaço de frequência dos componentes de frequência das formas de onda de corrente alternada das Figuras 6a, 6c, 6e, 6g e 6i, respectivamente.

[0074] A Figura 6a ilustra esquematicamente uma forma de onda sinusoidal da corrente alternada I em função do tempo t. A forma de onda senoidal possui frequência F, ou seja, na Figura 6a, a corrente I varia em função do tempo t de acordo com a equação I = sen(2πFt). A Figura 6b ilustra esquematicamente um gráfico no espaço de frequência dos componentes de frequência da forma de onda senoidal na Figura 6a. Em outras palavras, o gráfico na Figura 6b pode ser considerado como representando a transformada de Fourier da forma de onda da Figura 6b. Especificamente, a Figura 6b plota a amplitude A da forma de onda em relação à frequência f. No gráfico esquemático da Figura 6b, a amplitude A foi normalizada, de modo a ser um para a maior amplitude A do espectro. O gráfico da Figura 6b ilustra que a forma de onda senoidal pura da Figura 6a tem apenas um componente de frequência na frequência F. Em outras palavras, toda a amplitude ou energia da forma de onda senoidal da Figura 6a está contida na frequência F, ou seja, o componente de frequência fundamental da forma de onda.

[0075] A Figura 6c ilustra esquematicamente um gráfico de uma outra forma de onda de exemplo de corrente alternada I em função do tempo t. Neste exemplo, a forma de onda compreende um componente seno fundamental tendo uma frequência F, bem como um outro componente senoidal tendo a frequência 2F. Em outras palavras, na Figura 6c, a corrente I varia em função do tempo t de acordo com a equação I = sen(2πFt) + Bsen(2π2Ft), onde B é uma constante arbitrária. A Figura 6d ilustra esquematicamente um gráfico no espaço de frequência (isto é, frequência f em relação à amplitude A) dos componentes de frequência da forma de onda na Figura 6c. Novamente, a amplitude A foi normalizada de modo a ser 1 para a maior amplitude A do espectro. O gráfico da Figura 6d ilustra que a forma de onda da Figura 6c tem um componente de frequência fundamental com uma frequência F e um outro componente de frequência com uma frequência de 2F. Conforme ilustrado, parte da amplitude ou energia da forma de onda da Figura 6c está contida na frequência F, ou seja, o componente de frequência fundamental da forma de onda, e parte da amplitude ou energia da forma de onda está contida na frequência 2F (ou seja, em uma frequência duas vezes maior que F).

[0076] A Figura 6e ilustra esquematicamente outro gráfico de exemplo de uma forma de onda da corrente alternada I em função do tempo t. Neste exemplo, a forma de onda é uma forma de onda quadrada, especificamente uma forma de onda quadrada bipolar (ou seja, onde a forma de onda compreende uma porção quadrada de fluxo de corrente positiva seguida por uma porção quadrada de fluxo de corrente negativa). Neste exemplo, a forma de onda quadrada tem uma frequência fundamental F. Como se sabe, a expansão de Fourier de uma onda quadrada compreende uma soma (no ideal, uma soma infinita, mas na prática não infinita) de ondas senoidais, compreendendo o componente de frequência fundamental na frequência F, e componentes adicionais de frequência em inteiros ímpares k múltiplos de F, onde as amplitudes relativas dos componentes de frequência são dadas por 1/k. Por exemplo, se a amplitude do componente de frequência fundamental da frequência F for tomada como 1, então a amplitude do primeiro componente de frequência adicional na frequência 3F seria 1/3, a amplitude do segundo componente de frequência na frequência 5F seria 1/5, a amplitude do terceiro componente de frequência na frequência 7F seria 1/7 e assim por diante. Para facilidade de referência, esta série pode ser representada de acordo com a convenção (F) + 1/3(3F) + 1/5(5F) + 1/7(7F)+…. A Figura 6f ilustra esquematicamente um gráfico no espaço de frequência (isto é, frequência f em relação à amplitude A) dos componentes de frequência da forma de onda na Figura 6e. Novamente, a amplitude A foi normalizada de modo a ser 1 para a maior amplitude A do espectro. O gráfico da Figura 6f ilustra que a forma de onda quadrada compreende o componente de frequência fundamental tendo a frequência F, bem como componentes de frequência adicionais em múltiplos inteiros ímpares (harmônicos ímpares) da frequência fundamental F, ou seja, 3F, 5F, etc., tendo amplitudes representadas como 1(F); 1/3(3F); 1/5(5F) etc. Em outras palavras, conforme ilustrado, parte da amplitude ou energia da forma de onda da Figura 6e está contida na frequência F, isto é, o componente de frequência fundamental da forma de onda; um terço da energia do componente de frequência fundamental está contido no componente de frequência adicional na frequência 3F, e um quinto da energia do componente de frequência fundamental está contido no componente de frequência adicional na frequência 5F (e assim por diante). Em geral, cerca de 80% da energia da forma de onda quadrada está contida no componente de frequência fundamental, e cerca de 20% da energia da forma de onda quadrada está contida nos componentes de frequência adicionais de maior frequência.

[0077] A Figura 6g ilustra esquematicamente outro gráfico de exemplo de uma forma de onda da corrente alternada I em função do tempo t. Neste exemplo, a forma de onda é uma forma de onda triangular. Neste exemplo, a forma de onda triangular tem uma frequência fundamental F. Como se sabe, a expansão de Fourier de uma onda triangular compreende uma soma (no ideal uma soma infinita, mas na prática não infinita) de ondas senoidais, em conformidade com uma sequência (na forma da convenção introduzida acima) de (F) -1/9(3F) + 1/25(5F) - 1/49(7F) + …. A Figura 6h ilustra esquematicamente um gráfico no espaço de frequência (isto é, frequência f em relação à amplitude A) dos componentes de frequência da forma de onda na Figura 6g. Novamente, a amplitude A foi normalizada de modo a ser 1 para a maior amplitude A do espectro. O gráfico da Figura 6h ilustra que, a forma de onda triangular compreende o componente de frequência fundamental com frequência F, bem como componentes de frequência adicionais em múltiplos inteiros ímpares (harmônicos ímpares) da frequência fundamental F, ou seja, 3F, 5F, etc., tendo amplitudes relativas representadas como 1(F); 1/9(3F); 1/25(5F), etc. Em outras palavras, tal como ilustrado, uma parte da amplitude ou da energia da forma de onda da Figura 6g está contida na frequência F, ou seja, o componente de frequência fundamental da forma de onda; um nono da energia do componente de frequência fundamental está contida no componente de frequência adicional na frequência 3F, e 1/25 da energia do componente de frequência fundamental está contida no componente de frequência adicional na frequência 5F (e assim por diante).

[0078] A Figura 6i ilustra esquematicamente outro gráfico de exemplo de uma forma de onda da corrente alternada I em função do tempo t. Neste exemplo, a forma de onda é uma forma de onda dente de serra. Neste exemplo, a forma de onda dente de serra tem uma frequência fundamental F. Como se sabe, a expansão de

Fourier de uma onda dente de serra compreende uma soma (no ideal, uma soma infinita, mas na prática não infinita) de ondas senoidais, em conformidade com uma sequência (na forma da convenção introduzida acima) de (F) - 1/2(2F) + 1/3(3F) - 1/4(4F) + …. A Figura 6j ilustra esquematicamente um gráfico no espaço de frequência (isto é, frequência f em relação à amplitude A) dos componentes de frequência da forma de onda na Figura 6i. Novamente, a amplitude A foi normalizada de modo a ser 1 para a maior amplitude A do espectro. O gráfico da Figura 6j ilustra que a forma de onda dente de serra compreende o componente de frequência fundamental com frequência F, bem como outros componentes de frequência em múltiplos inteiros (harmônicos) da frequência fundamental F, ou seja, 2F, 3F, etc., tendo amplitudes relativas representadas como 1(F); 1/2(2F); 1/3(3F), etc. Em outras palavras, tal como ilustrado, uma parte da amplitude ou da energia da forma de onda da Figura 6i está contida na frequência F, ou seja, o componente de frequência fundamental da forma de onda; metade da energia do componente de frequência fundamental está contida no componente de frequência adicional na frequência 2F, e um terço da energia do componente de frequência fundamental está contida no componente de frequência adicional na frequência 3F (e assim por diante).

[0079] Portanto, em cada uma das Figuras 6c, 6e, 6g e 6i, (por exemplo, quadrada, triangular, dente de serra), a corrente alternada tem uma forma de onda que compreende um componente de frequência fundamental tendo uma primeira frequência (por exemplo, F) e um ou mais componentes de frequência adicionais, cada um tendo uma frequência mais alta do que a primeira frequência. Por exemplo, a primeira frequência pode ser uma frequência F na faixa de 0,5 MHz a 2,5 MHz, e a frequência de cada um dos um ou mais componentes de frequência adicionais pode ser nF, onde n é um número inteiro positivo maior que 1. Por exemplo, no caso da forma de onda quadrada (ou de outra forma), n pode ser um número inteiro positivo ímpar maior que 1. Por exemplo, a primeira frequência F pode ser 2 MHz, e a frequência do primeiro componente de frequência adicional no caso de uma forma de onda quadrada (ou de outra forma) pode ser 3*2 MHz, isto é, 6 MHz. Será reconhecido que existem muitos exemplos de formas de onda, diferentes dos exemplos mostrados nas Figuras 6c, 6e, 6g, e 6i, que compreendem um componente de frequência fundamental tendo uma primeira frequência (por exemplo, F) e um ou mais componentes de frequência adicionais cada um tendo uma frequência mais alta do que a primeira frequência, que pode ser usada ao invés. No entanto, nota-se que, dentre as possíveis formas de onda que obedecem a este critério, a forma de onda quadrada tem uma alta proporção (cerca de 20%) de sua energia em componentes de frequência de ordem superior, e pode, portanto, fornecer benefícios particulares na redução da profundidade da camada da corrente alternada induzida na porção de susceptor do susceptor, conforme descrito em mais detalhes abaixo.

[0080] Como mencionado acima, a profundidade da camada pode ser definida como uma profundidade característica na qual o campo magnético alternado produzido pelo elemento de indução 108 penetra na porção de susceptor para causar aquecimento indutivo. Especificamente, a profundidade da camada pode ser definida como a profundidade abaixo da superfície do susceptor, onde a densidade de corrente induzida cai para 1/e (ou seja, cerca de 0,37) de seu valor na superfície do susceptor. A profundidade da camada é dependente da frequência f da corrente induzida e, portanto, por sua vez, dependente da frequência do campo magnético alternado produzido pelo elemento de indução e, portanto, por sua vez dependente da frequência da corrente alternada conduzida através do elemento de indução. Por exemplo, a frequência da corrente induzida pode ser a mesma que a frequência da corrente alternada conduzida através do elemento de indução. Especificamente, a profundidade da camada δ pode ser dada por: 2𝜌 𝛿= √ 2𝜋𝑓𝜇 (1) onde ρ é a resistividade do susceptor, f é a frequência da corrente induzida (que pode ser a mesma que a frequência da corrente alternada conduzida através do elemento de indução), e µ = µrµ0 onde µr é a permeabilidade magnética relativa do susceptor e µ0 é a permeabilidade do espaço livre.

[0081] Acionar o elemento de indução com uma corrente que tem uma forma de onda que compreende um componente de frequência fundamental, tendo uma primeira frequência e um ou mais outros componentes de frequência, com uma frequência mais elevada do que a primeira frequência, por sua vez, faz com que o campo magnético alternado produzido pelo elemento de indução compreenda um componente de frequência fundamental tendo a primeira frequência e os um ou mais componentes de frequência, adicionais tendo uma frequência maior do que a primeira frequência, que por sua vez faz com que a corrente alternada induzida no susceptor compreenda um componente de frequência fundamental tendo a primeira frequência e os um ou mais componentes de frequência adicionais tendo uma frequência mais alta do que a primeira frequência. Os componentes de frequência adicionais da corrente induzida estão associados a uma profundidade de camada menor do que os componentes de frequência fundamental da corrente induzida. Portanto, acionar o elemento de indução com uma corrente alternada tendo uma forma de onda compreendendo o componente de frequência fundamental e os um ou mais componentes de frequência mais alta pode, portanto, permitir que uma proporção maior da transferência de energia indutiva do elemento de indução para o susceptor ocorra em distâncias relativamente pequenas da superfície do elemento de indução, por exemplo, em comparação com o uso da frequência fundamental sozinha. Isso pode trazer vantagens.

[0082] Por exemplo, tendo uma proporção maior da transferência de energia indutiva do elemento de indução para o susceptor ocorre a distâncias relativamente pequenas da superfície do elemento de indução podendo permitir que a espessura da porção de susceptor 224, 324 seja reduzida, embora ainda mantenha substancialmente uma dada eficiência de transferência indutiva de energia. Por exemplo, uma corrente alternada com uma forma de onda senoidal pura de frequência F pode ter 100% da transferência de energia indutiva ocorrendo na frequência F e, portanto, pode ter uma profundidade de camada dentro da qual ocorre uma determinada proporção da transferência de energia indutiva. No entanto, para uma corrente alternada de forma de onda quadrada com a mesma frequência fundamental F, cerca de 20% da transferência de energia indutiva é fornecida pelos componentes de frequência adicionais de maior frequência (e, portanto, menores profundidades de camada associadas) e, portanto, a profundidade de camada dentro da qual a dada proporção de transferência de energia indutiva ocorre será reduzida. Por conseguinte, a porção de susceptor 224, 324 pode ser feita mais fina (em comparação com o caso em que a forma de onda senoidal pura é usada), sem reduzir a dada eficiência de absorção. Por conseguinte, menos material (por exemplo, material ferromagnético, por exemplo níquel ou cobalto) pode ser usado para a porção de susceptor, o que pode, por sua vez, permitir que o custo da porção de susceptor seja reduzido e/ou a eficiência de produção da porção de susceptor 224, 324 seja aumentada.

[0083] Como outro exemplo, ter uma proporção maior da transferência de energia indutiva do elemento de indução para o susceptor ocorre a distâncias relativamente pequenas da superfície do elemento de indução podendo permitir que a eficiência de transferência de energia indutiva seja aumentada para uma dada espessura de porção de susceptor (por exemplo, um em que a profundidade da camada pode ser maior do que a espessura da porção de susceptor). Por exemplo, uma dada porção de susceptor 224, 324 pode ter uma dada espessura. Quando uma corrente alternada de forma de onda senoidal de frequência F é usada, a profundidade da camada pode ser maior do que a espessura da porção de susceptor 224, 324, e, consequentemente, uma transferência de energia indutivo relativamente baixa pode ser alcançada. No entanto, para uma corrente alternada de forma de onda quadrada com a mesma frequência fundamental F, cerca de 20% da transferência de energia indutiva é fornecida pelos outros componentes de frequência de maior frequência (e, portanto, menores profundidades de camada associadas) e, portanto, pode haver um valor relativamente maior de transferência de energia indutiva para a porção de susceptor tendo a determinada espessura e, portanto, a eficiência da transferência de energia indutiva para a porção de susceptor 224, 324 pode ser relativamente aumentada.

[0084] Com referência à Figura 7, é ilustrado um método de exemplo de operação de um aparelho gerador de aerossol. Por exemplo, o aparelho gerador de aerossol pode ser o aparelho gerador de aerossol 100 descrito acima com referência a qualquer uma das Figuras 1 a 5. Por exemplo, o aparelho gerador de aerossol 100 pode compreender um susceptor compósito 110, 210, 310 disposto para aquecer um material gerador de aerossol 116 para assim gerar um aerossol. Conforme descrito acima, o susceptor compósito pode compreender uma porção de suporte resistente ao calor 222, 322 e uma porção de susceptor 224, 324 suportada pela porção de suporte 222, 322. Por exemplo, como descrito acima, a porção de suporte 222, 322 pode ser ou compreender um ou mais de um metal, como aço inoxidável, alumínio, aço, cobre; uma liga de metal, um material cerâmico, e um material plástico, e/ou um polímero de alta temperatura (isto é, resistente ao calor), tal como poliéter éter-cetona (PEEK) e/ou Kapton. Em alguns exemplos, a porção de suporte pode compreender papel. Por exemplo, conforme descrito acima, a porção de susceptor 224, 324 pode ser ou compreender um material ferromagnético, por exemplo níquel ou cobalto, por exemplo formado como um revestimento na estrutura de suporte, por exemplo, tendo uma espessura inferior a 50 mícrons, por exemplo, menos de 20 mícrons, por exemplo, entre 10 e 20 mícrons ou, por exemplo, alguns mícrons. O aparelho pode adicionalmente compreender um elemento de indução 108 disposto para transferência de energia indutiva para pelo menos a porção de susceptor 224, 324 do susceptor compósito 210.

[0085] O método compreende, na etapa 700, acionar o elemento de indução 108 com uma corrente alternada para assim causar a transferência de energia indutiva para a porção de susceptor 224, 324, desse modo, causando o aquecimento do material gerador de aerossol 116 pelo susceptor compósito 110, 210, 310, para assim gerar o aerossol; em que a corrente alternada tem uma forma de onda que compreende um componente de frequência fundamental tendo uma primeira frequência (F) e um ou mais componentes de frequência adicionais, cada um tendo uma frequência mais alta do que a primeira frequência (F). Por exemplo, conforme descrito acima, um ou mais componentes de frequência adicionais podem ser harmônicos do componente de frequência fundamental (ou seja, tendo frequências de múltiplos inteiros da frequência fundamental), por exemplo, harmônicos ímpares (isto é, tendo frequências de múltiplos inteiros ímpares da frequência fundamental. Por exemplo, conforme descrito acima, a forma de onda pode ser uma de uma forma de onda triangular, uma forma de onda dente de serra e uma forma de onda quadrada. Por exemplo, como descrito acima, a forma de onda pode ser uma forma de onda quadrada bipolar. O acionamento do elemento de indução com a corrente alternada pode ser realizado por um arranjo de acionador, por exemplo, o arranjo de acionador 106 descrito acima com referência a qualquer uma das Figuras 1 a 6, que pode, por exemplo, compreender transistores em um arranjo de ponte H controlado de modo a produzir uma corrente de acionamento tendo uma forma de onda quadrada, conforme descrito acima.

[0086] De uma forma semelhante à descrita acima, o método pode proporcionar que o custo da porção de susceptor 224, 324 seja reduzido, embora ainda mantendo substancialmente uma dada eficiência de transferência de energia indutiva (e, portanto, a eficiência de geração de aerossol) e/ou permitir uma eficiência de transferência de energia indutiva melhorada (e, portanto, eficiência de geração de aerossol) para uma dada espessura de porção de susceptor 224, 324.

[0087] Portanto, de acordo com os exemplos acima, um dispositivo gerador de aerossol e método melhorados para a produção de um aerossol podem ser fornecidos.

[0088] Nos exemplos descritos acima, um elemento de indução 108 é acionado com corrente alternada tendo uma forma de onda (por exemplo, uma forma de onda quadrada) compreendendo um componente de frequência fundamental e um ou mais componentes de frequência mais alta (por exemplo, harmônicos), para causar transferência de energia indutiva para uma porção de susceptor 223, 324 de um susceptor compósito 110, 210, 310, o susceptor compósito 110, 210, 310 compreendendo a porção de susceptor 224, 324 e uma porção de suporte que suporta a porção de susceptor 224, 324. Alguns benefícios desta disposição são discutidos acima. No entanto, o seguinte também é observado:

[0089] Uma vez que a porção de suporte 222 suporta a porção de susceptor 224, 324, a porção de susceptor 224 pode ser feita fina (por exemplo, 50 mícrons, por exemplo não mais que 20 mícrons, por exemplo, entre cerca de 10 a 20 mícrons, por exemplo cerca de 15 mícrons ou por exemplo, alguns mícrons) porque a porção de susceptor 224, 324 não precisa se sustentar. Ter uma porção de susceptor fina 224, 324 pode permitir inúmeros benefícios. Por exemplo, a massa da porção de susceptor 224, 324 pode ser relativamente pequena e, portanto, a porção de susceptor 224, 324 pode aquecer relativamente rapidamente para uma dada transferência de energia indutiva e, portanto, por sua vez, a taxa de aquecimento do material gerador de aerossol pode ser aumentada, o que pode fornecer um desempenho de aquecimento mais sensível e/ou uma eficiência energética global melhorada. Como outro exemplo, a quantidade de material da porção de susceptor 224 pode ser relativamente pequena, economizando assim os custos do material do susceptor. Como outro exemplo, a espessura da porção de susceptor 224, 324 pode ser relativamente pequena, o que pode permitir que o tempo e os custos associados à fabricação da porção de susceptor 224, 324, por exemplo, por deposição, revestimento químico e/ou eletroquímico e/ou evaporação a vácuo, sejam reduzidos. Como outro exemplo, para a fabricação da porção de susceptor por deposição ou evaporação, por exemplo, a morfologia da camada de porção de susceptor depositada pode piorar com o aumento da espessura da camada e, portanto, ter uma porção de susceptor fina 224, 324 pode permitir que a qualidade global da camada seja relativamente alta, o que pode permitir, por exemplo, um desempenho melhorado.

[0090] Portanto, o susceptor compósito 110, 210, 310 permite o uso de porções de susceptor relativamente finas 224, 324, que podem ter benefícios como acima. No entanto, porções de susceptor relativamente finas 224, 324 podem, em princípio, ter a desvantagem de que a eficiência da transferência de energia indutiva do elemento de indução 108 para a porção de susceptor relativamente fina 224, 324 pode ser relativamente pequena. Por exemplo, conforme descrito acima, isso pode ser porque a profundidade da camada (a profundidade característica na qual o campo magnético alternado produzido pelo elemento de indução 108 penetra na porção de susceptor para causar aquecimento indutivo) pode ser maior do que a espessura da porção de susceptor 224, 324, o que significa que a eficiência de acoplamento da transferência de energia indutiva do elemento de indução 108 para a porção de susceptor 224, 324 pode ser relativamente baixa. No entanto, esta desvantagem potencial dos susceptores compósitos 110, 210, 310 pode ser tratada, de acordo com os exemplos aqui descritos, ao acionar o elemento de indução 108 com corrente alternada tendo uma forma de onda que compreende um componente de frequência fundamental e um ou mais componentes de frequência mais alta (por exemplo, harmônicos). Uma vez que a profundidade da camada diminui com o aumento da frequência, os componentes de frequência mais alta podem ajudar a garantir que, para a porção de susceptor relativamente fina 224, 324 do susceptor compósito 110, 210, 310, uma eficiência de acoplamento relativamente elevada da transferência de energia indutiva do elemento de indução 108 para a porção de susceptor 224, 324 pode, no entanto, ser alcançada. Isso pode ser alcançado, por exemplo, sem aumentar a frequência fundamental da corrente alternada de acionamento. Como descrito acima, de tais formas de onda, a forma de onda quadrada, tal como a forma de onda quadrada bipolar, tem uma proporção particularmente elevada da sua energia em componentes de frequência mais alta, e, consequentemente, pode em particular permitir alta eficiência de acoplamento para a porção de susceptor 224, 324 do susceptor compósito 110, 210,

310. Além disso, conforme descrito, a forma de onda quadrada, por exemplo, forma de onda quadrada bipolar, pode ser gerada usando um arranjo de acionador relativamente barato e descomplicado 432.

[0091] Portanto, a combinação do susceptor compósito 110, 210, 310 e o acionamento do elemento de indução com uma corrente alternada tendo uma forma de onda (por exemplo, uma forma de onda quadrada) compreendendo um componente de frequência fundamental e um ou mais componentes de frequência mais alta, pode permitir a redução de custos, por exemplo, ao mesmo tempo que ajuda a garantir uma eficiência de transferência de energia relativamente alta e, portanto, pode permitir um dispositivo e método de geração de aerossol melhorados.

[0092] Embora em certos exemplos descritos acima a porção de susceptor do susceptor compósito compreenda um revestimento na porção de suporte, em outros exemplos a porção de susceptor e a porção de suporte podem compreender, cada uma, uma folha de material. A porção de suporte pode ser separável da porção de susceptor. A porção de suporte pode então encostar na porção de susceptor para suportar a porção de susceptor, por exemplo, a porção de suporte pode envolver a porção de susceptor. Por exemplo, a porção de susceptor pode compreender uma primeira folha de um material configurado para ser enrolado em torno do material gerador de aerossol, enquanto a porção de suporte compreende uma segunda folha de material configurada para ser enrolada em torno da primeira folha para suportar a primeira folha. Num tal exemplo, a porção de suporte é formada de papel. A porção de susceptor pode ser formada de qualquer material adequado para gerar calor devido ao campo magnético alternado. Por exemplo, a porção de susceptor pode compreender alumínio.

[0093] Os exemplos acima devem ser entendidos como exemplos ilustrativos da invenção.

Deve ser entendido que qualquer característica descrita em relação a qualquer um dos exemplos pode ser usada sozinha ou em combinação com outras características descritas e também pode ser usada em combinação com uma ou mais características de qualquer outro dos exemplos, ou qualquer combinação de qualquer outro dos outros exemplos.

Além disso, equivalentes e modificações não descritos acima também podem ser empregados sem se afastar do escopo da invenção, que é definido nas reivindicações anexas.

Claims (28)

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho gerador de aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende: um susceptor compósito para aquecer um material gerador de aerossol em uso para assim gerar um aerossol em uso, em que o susceptor compósito compreende uma porção de suporte e uma porção de susceptor suportada pela porção de suporte; um elemento indutivo disposto para transferência de energia indutiva para a porção de susceptor em uso; e um arranjo de acionamento disposto para acionar o elemento indutivo com uma corrente alternada em uso, para assim causar a transferência de energia indutiva para a porção de susceptor em uso, para assim causar o aquecimento do material gerador de aerossol pelo susceptor compósito em uso, para assim gerar o aerossol em uso; em que a corrente alterna possui uma forma de onda que compreende um componente de frequência fundamental tendo uma primeira frequência e um ou mais componentes de frequência adicionais cada um tendo uma frequência maior do que a primeira frequência.

2. Aparelho gerador de aerossol de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção de susceptor é formada como um revestimento na porção de suporte.

3. Aparelho gerador de aerossol de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção de susceptor compreende uma primeira folha de material e a porção de suporte compreende uma segunda folha de material configurada para encostar na porção de susceptor para suportar a porção de susceptor.

4. Aparelho gerador de aerossol de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a porção de suporte é configurada para envolver a porção de susceptor.

5. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a porção de susceptor tem uma espessura de substancialmente não mais do que 50 mícrons.

6. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o susceptor tem uma espessura de substancialmente não mais do que 20 mícrons.

7. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a porção de susceptor compreende um material ferromagnético.

8. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a porção de susceptor compreende um ou mais dentre níquel e cobalto.

9. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a porção de susceptor compreende alumínio.

10. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que os um ou mais componentes adicionais são harmônicos do componente fundamental.

11. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a primeira frequência é uma frequência F na faixa de 0,5 MHz a 2,5 MHz e a frequência de cada um dos um ou mais componentes de frequência adicionais é nF, onde n é um número inteiro positivo maior que

1.

12. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a forma de onda é uma de uma forma de onda substancialmente triangular, uma forma de onda substancialmente em dente de serra e uma forma de onda substancialmente quadrada.

13. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a forma de onda é uma forma de onda quadrada bipolar.

14. Aparelho gerador de aerossol de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o arranjo de acionamento compreende transistores dispostos em uma configuração de ponte H e controláveis para fornecer a forma de onda quadrada bipolar.

15. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a porção de suporte compreende um ou mais de um metal, uma liga de metal, um material cerâmico, um material plástico e papel.

16. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o susceptor compósito compreende uma porção de proteção resistente ao calor, em que a porção de susceptor está localizada entre a porção de suporte e a porção de proteção.

17. Aparelho gerador de aerossol de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a porção de proteção resistente ao calor é um revestimento na porção de susceptor.

18. Aparelho gerador de aerossol de acordo com a reivindicação 16 ou reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a porção de proteção resistente ao calor compreende um ou mais de um material cerâmico, nitreto de metal, nitreto de titânio e diamante.

19. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o susceptor compósito é substancialmente planar.

20. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o susceptor compósito é substancialmente tubular.

21. Aparelho gerador de aerossol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende o material gerador de aerossol, em que o material gerador de aerossol está em contato térmico com o susceptor compósito.

22. Aparelho gerador de aerossol de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o material gerador de aerossol compreende tabaco e/ou um ou mais umectantes.

23. Método de operação de um aparelho gerador de aerossol, o aparelho gerador de aerossol compreendendo um susceptor compósito disposto para aquecer um material gerador de aerossol para assim gerar um aerossol, o susceptor compósito compreendendo uma porção de suporte e uma porção de susceptor suportada pela porção de suporte; o aparelho compreendendo ainda um elemento de indução disposto para transferência de energia indutiva para a porção de susceptor; o método caracterizado pelo fato de que compreende:

acionar o elemento de indução com uma corrente alternada, para assim causar transferência de energia indutiva para a porção de susceptor, para desse modo causar o aquecimento do material gerador de aerossol pelo susceptor compósito, para desse modo gerar o aerossol; em que a corrente alternada tem uma forma de onda compreendendo um componente de frequência fundamental tendo uma primeira frequência e um ou mais componentes de frequência adicionais, cada um com uma frequência mais elevada do que a primeira frequência.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que os um ou mais componentes de frequência adicionais são harmônicos do componente de frequência fundamental.

25. Método de acordo com a reivindicação 23 ou reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a primeira frequência é uma frequência F na faixa de 0,5 MHz a 2,5 MHz, e a frequência de cada um dos um ou mais componentes de frequência adicionais é nF, onde n é um número inteiro positivo maior que 1.

26. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 25, caracterizado pelo fato de que a forma de onda é uma de uma forma de onda triangular, uma forma de onda em dente de serra, e uma forma de onda quadrada.

27. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 26, caracterizado pelo fato de que a forma de onda é uma forma de onda quadrada bipolar.

28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 27, caracterizado pelo fato de que o aparelho gerador de aerossol é o aparelho gerador de aerossol conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 22.