ES2871784T3 - Artículo generador de aerosol con difusor de calor - Google Patents

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Abstract

Un artículo generador de aerosol (100) para su uso con un dispositivo generador de aerosol operado eléctricamente (200), el artículo (100) que tiene un extremo del lado de la boca (170) y un extremo distal (160) corriente arriba del extremo del lado de la boca (170), el artículo (100) que comprende: un difusor de calor (110) en el extremo distal (160) del artículo (100); y un sustrato formador de aerosol (126) corriente abajo del difusor de calor (110), en donde el difusor de calor (110) comprende un cuerpo poroso no combustible (112) para absorber calor de un elemento de calentamiento eléctrico de manera que, durante el uso, el aire aspirado a través del artículo generador de aerosol (100) desde el extremo distal (160) hasta el extremo del lado de la boca (170) se calienta mediante el calor absorbido en el cuerpo poroso (112), el cuerpo poroso (112) se forma a partir de un tapón de material poroso.

Description

DESCRIPCIÓN
Artículo generador de aerosol con difusor de calor
La presente invención se refiere a un artículo generador de aerosol calentado para su uso con un dispositivo generador de aerosol, y a un sistema generador de aerosol que comprende el artículo generador de aerosol y un dispositivo generador de aerosol.
Un tipo de sistema generador de aerosol es un sistema generador de aerosol operado eléctricamente. Los sistemas generadores de aerosol portátiles operados eléctricamente conocidos típicamente comprenden un dispositivo generador de aerosol que comprende una batería, circuitos electrónicos de control y un calentador eléctrico para calentar un artículo generador de aerosol diseñado específicamente para su uso con el dispositivo generador de aerosol. En algunos ejemplos, el artículo generador de aerosol comprende un sustrato formador de aerosol, tal como una barra de tabaco o un tapón de tabaco, y el calentador contenido en el dispositivo generador de aerosol se inserta en el sustrato generador de aerosol cuando el artículo generador de aerosol se inserta en el dispositivo generador de aerosol.
En los sistemas existentes, puede resultar difícil calentar uniformemente el sustrato formador de aerosol con el calentador eléctrico. Esto puede conducir a que algunas áreas del sustrato formador de aerosol se sobrecalienten y puede conducir a que algunas áreas del sustrato formador de aerosol no se calienten lo suficiente. Ambos pueden dificultar el mantenimiento de las características consistentes del aerosol. Esto puede ser un problema particular con los artículos generadores de aerosol en los que el sustrato líquido formador de aerosol es un sustrato formador de aerosol líquido, ya que el agotamiento del sustrato formador de aerosol puede provocar el sobrecalentamiento de una o más partes del artículo generador de aerosol.
El documento WO2015/082651A1 describe un artículo generador de aerosol calentado para su uso con un dispositivo generador de aerosol que comprende una pluralidad de componentes que incluyen un sustrato formador de aerosol ensamblado dentro de una envoltura para formar una barra que tiene un extremo del lado de la boca y un extremo distal corriente arriba del extremo del lado de la boca. El tubo hueco rígido se dispone corriente arriba del sustrato formador de aerosol dentro de la envoltura. Una lámina perforable, por ejemplo una lámina de polímero perforable o una lámina metálica, se extiende por un extremo del tubo hueco rígido. El tubo hueco rígido es esencialmente no inflamable y actúa para reducir el riesgo de que el sustrato formador de aerosol se encienda si se mantiene una llama en el extremo distal del artículo.
Sería conveniente proporcionar un artículo generador de aerosol que facilite el calentamiento uniforme de un sustrato formador de aerosol.
De conformidad con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un artículo como se establece en la reivindicación 1. Ventajosamente, durante el uso, el difusor de calor absorbe calor de un elemento de calentamiento y lo transfiere al aire aspirado a través del difusor de calor de manera que el aire puede calentar el sustrato formador de aerosol corriente abajo del difusor de calor principalmente por convección. Esto puede proporcionar un calentamiento más uniforme del sustrato formador de aerosol con relación a los sistemas existentes en los que el sustrato formador de aerosol se calienta principalmente por conducción desde el elemento de calentamiento. Por ejemplo, puede reducir o prevenir áreas de alta temperatura local, o "puntos calientes", que se produzcan en el sustrato formador de aerosol que de otro manera podrían ser causadas por calentamiento por conducción. Esto puede ser de particular beneficio cuando el sustrato formador de aerosol es un sustrato líquido formador de aerosol, ya que el difusor de calor puede ayudar a prevenir el sobrecalentamiento que de otra manera podría resultar del agotamiento del sustrato formador de aerosol. Por ejemplo, cuando el sustrato formador de aerosol comprende un sustrato líquido formador de aerosol mantenido en un medio de retención de líquido, el difusor de calor puede ayudar a reducir o prevenir el sobrecalentamiento del sustrato formador de aerosol o del medio de retención líquido, incluso cuando está seco.
Además, al proporcionar el difusor de calor como parte del artículo generador de aerosol, el difusor de calor puede desecharse fácilmente junto con el artículo generador de aerosol. Esto puede ser ventajoso sobre sistemas en los que un difusor de calor está separado del artículo generador de aerosol, ya que el difusor de calor se reemplaza por uno nuevo cada vez que se reemplaza el artículo evitando por tanto el uso excesivo.
Como se usa en la presente descripción, el término “artículo generador de aerosol calentado” se refiere a un artículo que comprende un sustrato generador de aerosol que, cuando se calienta, libera compuestos volátiles que pueden formar un aerosol.
El artículo generador de aerosol se configura preferentemente para acoplarse de manera desmontable al dispositivo generador de aerosol. El artículo puede desecharse o reutilizarse.
Como se usa en la presente descripción, el término “poroso” pretende abarcar los materiales que son inherentemente porosos así como también los materiales esencialmente no porosos que se hacen porosos o permeables a través de la provisión de una pluralidad de agujeros. El cuerpo poroso está formado por un tapón de material poroso, por ejemplo, una espuma de cerámica o de metal. Alternativamente, el cuerpo poroso puede formarse a partir de una pluralidad de elementos sólidos entre los cuales se proporcionan una pluralidad de aberturas. Por ejemplo, el cuerpo poroso puede comprender un conjunto de fibras, o una red de filamentos interconectados. El material poroso debe tener poros de un tamaño suficiente para que el aire pueda pasar a través del cuerpo poroso a través de los poros. Por ejemplo, los poros en el cuerpo poroso pueden tener una dimensión promedio transversal de menos de aproximadamente 3,0 mm, con mayor preferencia menos de aproximadamente 1,0 mm, con la máxima preferencia menos de aproximadamente 0,5 mm. Alternativa o adicionalmente, los poros tienen una dimensión promedio transversal que es mayor que aproximadamente 0,01 mm. Por ejemplo, los poros pueden tener una dimensión promedio transversal que está entre aproximadamente 0,01 mm y aproximadamente 3,0 mm, con mayor preferencia entre aproximadamente 0,01 mm y aproximadamente 1,0 mm, y con la máxima preferencia entre aproximadamente 0,01 mm y aproximadamente 0,5 mm.
Como se usa en la presente descripción, el término “poros” se refiere a las regiones de un artículo poroso que están desprovistas de material. Por ejemplo, un área de la sección transversal de un cuerpo poroso comprenderá las porciones del material que forma el cuerpo y las porciones que están vacías entre las porciones del material.
La dimensión promedio transversal de los poros se calcula al tomar el promedio de la dimensión transversal más pequeña de cada uno de los poros. Los tamaños de los poros pueden ser esencialmente constantes a lo largo de la longitud del cuerpo poroso. Alternativamente, los tamaños de los poros también pueden variar a lo largo de la longitud del cuerpo poroso.
Como se usa en la presente descripción, el término "dimensión transversal" se refiere a una dimensión que está en una dirección que es esencialmente perpendicular a la dirección longitudinal del cuerpo poroso o del artículo generador de aerosol.
La distribución de la porosidad del cuerpo poroso puede ser esencialmente uniforme. Es decir, los poros dentro del cuerpo poroso pueden distribuirse de manera esencialmente uniforme sobre el área de la sección transversal del cuerpo poroso. La distribución de la porosidad puede diferir a lo largo del área de la sección transversal del cuerpo poroso. Es decir, la porosidad local en una o más subáreas del área de la sección transversal puede ser mayor que la porosidad local en otra u otras subáreas del área de la sección transversal. Por ejemplo, la porosidad local en una o más subáreas del área de la sección transversal puede tener un valor entre un 5 por ciento y un 80 por ciento mayor que la porosidad local en otra u otras subáreas del área de la sección transversal. Esto puede permitir que un flujo de aire a través del cuerpo poroso sea
Como se usa en la presente descripción, el término “área de la sección transversal” se refiere a un área de un cuerpo poroso que está en un plano generalmente perpendicular a la dimensión longitudinal del cuerpo poroso. Por ejemplo, el cuerpo poroso puede ser una barra y el área de la sección transversal puede ser una sección transversal de la barra tomada en cualquier longitud a lo largo de la barra, o el área de la sección transversal puede ser una cara de extremo de la barra.
Como se usa en la presente descripción, el término “porosidad” se refiere a la fracción de volumen del espacio vacío en un artículo poroso. Como se usa en la presente descripción, el término “porosidad local” se refiere a la fracción de los poros dentro de una subárea del cuerpo poroso.
Variando la distribución de la porosidad, el flujo de aire a través del cuerpo poroso puede alterarse según se desee, por ejemplo para proporcionar características mejoradas del aerosol. Por ejemplo, esta distribución de la porosidad puede variarse de conformidad con las características de flujo de aire de un sistema generador de aerosol, o el perfil de temperatura de un elemento de calentamiento, con el que el difusor de calor está diseñado para su uso.
En algunos ejemplos, la porosidad local puede ser menor hacia la porción central del cuerpo poroso. Con esta disposición, el flujo de aire a través de la porción central del cuerpo poroso disminuye con relación a la periferia del cuerpo poroso. Esto puede ser ventajoso dependiendo del perfil de temperatura del elemento de calentamiento o de las características del flujo de aire del sistema generador de aerosol con el que el difusor de calor está diseñado para su uso. Por ejemplo, esta disposición puede ser de particular beneficio cuando se usa con un elemento de calentamiento interno colocado durante el uso hacia una porción central del difusor de calor, ya que puede permitir un aumento de la transferencia de calor desde el elemento de calentamiento al cuerpo poroso.
En otros ejemplos, la porosidad local puede ser mayor hacia la porción central del cuerpo poroso. Esta disposición puede permitir un aumento del flujo de aire a través del centro del cuerpo poroso y puede ser ventajoso dependiendo del perfil de temperatura del elemento de calentamiento o de las características del flujo de aire del sistema generador de aerosol con el que el difusor de calor está diseñado para su uso. Por ejemplo, esta disposición puede ser de particular beneficio cuando se usa con un elemento de calentamiento externo colocado durante el uso alrededor de la periferia del difusor de calor, ya que puede permitir un aumento de la transferencia de calor desde el elemento de calentamiento al cuerpo poroso.
El cuerpo poroso puede formarse a partir de un material de almacenamiento de calor.
Como se usa en la presente descripción, el término "material de almacenamiento de calor" se refiere a un material que tiene una alta capacidad calorífica. Con esta disposición, el cuerpo poroso puede actuar como un depósito de calor, permitiendo que el difusor de calor absorba y almacene calor del elemento de calentamiento y posteriormente libere el calor con el tiempo al sustrato formador de aerosol, a través del aire aspirado a través del cuerpo poroso.
Cuando el cuerpo poroso se forma a partir de un material de almacenamiento de calor, preferentemente, el cuerpo poroso se forma a partir de un material que tiene una capacidad de calor específico al menos de 0,5 J/g.K, preferentemente al menos de 0,7 J/g.K, con mayor preferencia al menos de 0,8 J/g.K a 25 grados centígrados y presión constante. Como la capacidad de calor específico de un material es efectivamente una medida de la capacidad del material para almacenar energía térmica, formar el cuerpo poroso a partir de un material que tenga una alta capacidad calorífica puede permitir que el cuerpo poroso proporcione un gran depósito de calor para calentar el aire aspirado a través del difusor de calor sin aumentar esencialmente el peso de un sistema generador de aerosol con el que el difusor de calor está diseñado para su uso.
El cuerpo poroso puede formarse a partir de cualquier material o materiales adecuados. Cuando el cuerpo poroso se forma a partir de un material de almacenamiento de calor, los materiales adecuados incluyen, pero no se limitan a, fibra de vidrio, estera de vidrio, cerámica, sílice, alúmina, carbono y minerales, o cualquiera de sus combinaciones.
El material de almacenamiento de calor puede ser un aislante térmico. Como se usa en la presente descripción, el término "aislante térmico" se refiere a un material que tiene una conductividad térmica de menos de 100 W/m.K, preferentemente menos de 40 W/m.K, o menos de 10 W/m.K a 23 grados centígrados y una humedad relativa de un 50 %. Esto puede dar como resultado un difusor de calor con una inercia térmica más alta con relación a los difusores de calor que son conductores térmicos para reducir las variaciones en la temperatura del aire aspirado a través del cuerpo poroso provocadas por las fluctuaciones de temperatura en el elemento de calentamiento. Esto puede resultar en características del aerosol más consistentes.
El cuerpo poroso puede ser un conductor térmico. Como se usa en la presente descripción, el término "conductor térmico" se refiere a un material que tiene una conductividad térmica al menos de 10 W/m.K, preferentemente al menos 40 W/m.K, con mayor preferencia al menos 100 W/m.K a 23 grados centígrados y una humedad relativa del 50 %. Cuando el cuerpo poroso es un conductor térmico, preferentemente, el cuerpo poroso se forma a partir de un material que tiene una conductividad térmica al menos de 40 W/m.K, preferentemente al menos 100 W/m.K, con mayor preferencia al menos 150 W/m.K, y con la máxima preferencia al menos 200 W/m.K a 23 grados centígrados y una humedad relativa de un 50 %.
Ventajosamente, esto puede reducir la inercia térmica del difusor de calor y permitir que la temperatura del difusor de calor se ajuste rápidamente a los cambios en cuanto a la temperatura del elemento de calentamiento, por ejemplo cuando el elemento de calentamiento se calienta de conformidad con un régimen de calentamiento que cambia con el tiempo, mientras permite que el aire aspirado a través del cuerpo poroso se caliente uniformemente. Además, al tener una alta conductividad térmica, la resistencia térmica a través del cuerpo poroso será menor. Esto puede permitir que la temperatura de las porciones del cuerpo poroso que están alejadas del elemento de calentamiento durante el uso tenga a una temperatura similarmente alta que la de las porciones del cuerpo poroso que están más cercanas al elemento de calentamiento durante el uso. Esto puede proporcionar un calentamiento particularmente eficiente del aire aspirado a través del cuerpo poroso.
Cuando el cuerpo poroso es un conductor térmico, preferentemente, el cuerpo poroso se forma a partir de un material que tiene una conductividad térmica al menos de 40 W/m.K, preferentemente al menos 100 W/m.K, con mayor preferencia al menos 150 W/m.K, con la máxima preferencia al menos 200 W/m.K a 23 grados centígrados y una humedad relativa de un 50 %.
Cuando el cuerpo poroso es un conductor térmico, los materiales adecuados que son conductores térmicos incluyen, pero no se limitan a, aluminio, cobre, zinc, acero, plata, polímeros conductores térmicos, o cualquiera de sus combinaciones o aleaciones.
En algunas modalidades, el cuerpo poroso se forma a partir de un material de almacenamiento de calor que también es un conductor térmico, como el aluminio.
Como los cuerpos porosos tienen una alta relación de área superficial a volumen, el difusor de calor puede permitir un calentamiento rápido y eficiente del aire aspirado a través del cuerpo poroso. Esto puede permitir un calentamiento homogéneo del aire aspirado a través del cuerpo poroso y, consecuentemente, un calentamiento más uniforme de un sustrato formador de aerosol corriente abajo del difusor de calor.
En las modalidades preferidas, el cuerpo poroso tiene una relación de área superficial a volumen al menos de 20 a 1, preferentemente al menos de 100 a 1, con mayor preferencia al menos de 500 a 1. Ventajosamente, esto puede proporcionar un difusor de calor compacto al tiempo que permite una transferencia particularmente eficiente de energía térmica desde el elemento de calentamiento al aire aspirado a través del cuerpo poroso. Esto puede conducir a un calentamiento más rápido y homogéneo del aire aspirado a través del cuerpo poroso y, consecuentemente, un calentamiento más uniforme de un sustrato formador de aerosol corriente abajo del difusor de calor con relación a los cuerpos porosos que tienen menores relaciones de área superficial a volumen.
En las modalidades preferidas, el cuerpo poroso tiene un gran área superficial. Esta es una medida del área superficial total de un cuerpo por unidad de masa. Ventajosamente, esto puede proporcionar un difusor de calor de masa baja con un gran área superficial para una transferencia eficiente de energía térmica desde el elemento de calentamiento al aire aspirado a través del cuerpo poroso. Por ejemplo, el cuerpo poroso puede tener un área superficial específica al menos de 0,01 m2 por gramo, preferentemente al menos 0,05 m2 por gramo, con mayor preferencia al menos 0,1 m2 por gramo, con la máxima preferencia al menos 0,5 m2 por gramo.
El cuerpo poroso tiene preferentemente una porosidad de celda abierta de entre aproximadamente el 60 por ciento a aproximadamente el 90 por ciento del volumen vacío respecto al volumen del material.
En algunas modalidades, el cuerpo poroso tiene una baja resistencia a la aspiración. Es decir, el cuerpo poroso puede ofrecer una baja resistencia al paso del aire a través del difusor de calor. En estos ejemplos, el cuerpo poroso no afecta esencialmente a la resistencia a la aspiración de un sistema generador de aerosol con el que el difusor de calor está diseñado para su uso. En algunas modalidades, la resistencia a la aspiración (RTD) del cuerpo poroso está entre aproximadamente 10 y 130 mm H2O, preferentemente entre aproximadamente 40 y 100 mm H2O. La RTD de una muestra se refiere a la diferencia de presión estática entre los dos extremos de la muestra cuando se atraviesa por un flujo de aire en condiciones estables en las que el flujo volumétrico es de 17,5 mililitros por segundo en el extremo de salida. La RTD de una muestra puede medirse mediante el uso del método establecido en el estándar ISO 6565:2002 con cualquier ventilación bloqueada.
El cuerpo poroso puede configurarse para ser penetrado por un elemento de calentamiento eléctrico que forma parte de un dispositivo generador de aerosol cuando el difusor de calor está acoplado al dispositivo generador de aerosol. El término "penetrado" se usa para referirse a que el elemento de calentamiento al menos se extiende parcialmente dentro del cuerpo poroso. Por tanto, el elemento de calentamiento puede situarse dentro del cuerpo poroso. Con esta disposición, mediante el acto de penetración, el elemento de calentamiento se acerca o se pone en contacto con el cuerpo poroso. Esto puede aumentar la transferencia de calor entre el elemento de calentamiento y el cuerpo poroso y, consecuentemente, el aire aspirado a través del cuerpo poroso con relación a los ejemplos en los que el cuerpo poroso no es penetrado por el elemento de calentamiento.
El elemento de calentamiento puede tener la forma conveniente de una aguja, pasador, barra, o lámina que puede insertarse en el difusor de calor. El dispositivo generador de aerosol puede comprender más de un elemento de calentamiento y en la descripción, la referencia que se hace a un elemento de calentamiento, significa uno o más elementos de calentamiento.
El cuerpo poroso puede definir una cavidad o agujero para recibir el elemento de calentamiento eléctrico cuando el difusor de calor está acoplado al dispositivo generador de aerosol.
En cualquiera de las modalidades anteriores, el cuerpo poroso puede ser rígido.
El cuerpo poroso puede ser perforado por el elemento de calentamiento cuando el difusor de calor está acoplado al dispositivo generador de aerosol. Por ejemplo, el cuerpo poroso puede comprender una espuma, como una espuma de polímero, metal o cerámica, que puede perforarse mediante el elemento de calentamiento.
En cualquiera de las modalidades anteriores, el elemento de calentamiento eléctrico puede proporcionarse como parte de un dispositivo generador de aerosol con el que el difusor de calor está diseñado para su uso, o como parte del artículo generador de aerosol, por ejemplo como parte del difusor de calor.
En algunas modalidades, el artículo generador de aerosol puede comprender un elemento de calentamiento eléctrico acoplado térmicamente al cuerpo poroso. En estas modalidades, el cuerpo poroso está dispuesto para absorber el calor del elemento de calentamiento y transferirlo al aire aspirado a través del cuerpo poroso. Con esta disposición, el elemento de calentamiento puede reemplazarse fácilmente reemplazando el artículo.
El elemento de calentamiento eléctrico puede comprender uno o más elementos de calentamiento externos, uno o más elementos de calentamiento internos, o uno o más elementos de calentamiento externos y uno o más elementos de calentamiento internos. Como se usa en la presente descripción, el término "elemento de calentamiento externo" se refiere a un elemento de calentamiento que se coloca fuera del artículo durante el uso. Como se usa en la presente descripción, el término "elemento de calentamiento interno" se refiere a un elemento de calentamiento que se coloca al menos parcialmente dentro del artículo durante el uso.
Uno o más elementos de calentamiento externos pueden comprender una serie de elementos de calentamiento externos dispuestos alrededor de la periferia del difusor de calor, por ejemplo en la superficie externa del cuerpo poroso. En ciertos ejemplos, los elementos de calentamiento externos se extienden a lo largo de la dirección longitudinal del artículo. Con esta disposición, los elementos de calentamiento pueden extenderse a lo largo de la misma dirección en la que el artículo se inserta y se extrae de una cavidad en un dispositivo generador de aerosol. Esto puede reducir la interferencia entre los elementos de calentamiento y el dispositivo generador de aerosol con relación a los dispositivos en los que los elementos de calentamiento no están alineados con la longitud del artículo. En algunas modalidades, los elementos de calentamiento externos se extienden a lo largo de la dirección longitudinal del artículo y están separados en la dirección circunferencial. Cuando el elemento de calentamiento comprende uno o más elementos de calentamiento internos, uno o más elementos de calentamiento internos pueden comprender cualquier número adecuado de elementos de calentamiento. Por ejemplo, el elemento de calentamiento puede comprender un único elemento de calentamiento interno. El único elemento de calentamiento interno puede extenderse a lo largo de la dirección longitudinal del difusor de calor.
Cuando el elemento de calentamiento eléctrico forma parte del difusor de calor, el difusor de calor puede comprender además uno o más contactos eléctricos mediante los cuales el elemento de calentamiento eléctrico puede conectarse a una fuente de energía, por ejemplo, una fuente de energía en el dispositivo generador de aerosol.
El elemento de calentamiento eléctrico puede ser un elemento de calentamiento eléctricamente resistivo.
El elemento de calentamiento eléctrico puede comprender un susceptor en contacto térmico con el cuerpo poroso. El elemento de calentamiento eléctrico puede ser un susceptor que forma parte del difusor de calor. Preferentemente, el susceptor está incrustado en el cuerpo poroso.
Como se usa en la presente descripción, el término ‘susceptor’ se refiere a un material que puede convertir energía electromagnética en calor. Cuando se localiza dentro de un campo electromagnético fluctuante, las corrientes parásitas inducidas en el susceptor provocan el calentamiento del susceptor. Como el susceptor está en contacto térmico con el difusor de calor, el susceptor calienta el difusor de calor.
En estas modalidades, el artículo se diseña para acoplarse con un dispositivo generador de aerosol operado eléctricamente que comprende una fuente de calor por inducción. La fuente de calor por inducción, o inductor, genera el campo electromagnético fluctuante para calentar un susceptor localizado dentro del campo electromagnético fluctuante. Durante el uso, el artículo se acopla con el dispositivo generador de aerosol de manera que el susceptor se ubica dentro del campo electromagnético fluctuante generado por el inductor.
El susceptor puede tener la forma de un pasador, barra, o lámina. El susceptor preferentemente tiene una longitud entre 5 mm y 15 mm, por ejemplo entre 6 mm y 12 mm, o entre 8 mm y 10 mm. El susceptor preferentemente tiene un ancho entre 1 mm y 5 mm y puede tener un grosor entre 0,01 mm y 2 mm, por ejemplo entre 0,5 mm y 2 mm. En una modalidad preferida el susceptor puede tener un grosor entre 10 micrómetros y 500 micrómetros, o incluso con mayor preferencia entre 10 y 100 micrómetros. Si el susceptor tiene una sección transversal constante, por ejemplo una sección transversal circular, tiene un ancho o diámetro preferible de entre 1 mm y 5 mm.
El susceptor puede formarse de cualquier material que pueda calentarse por inducción a una temperatura suficiente para generar un aerosol desde el sustrato formador de aerosol. Los susceptores preferidos comprenden un metal o carbono. Un susceptor preferido puede comprender un material ferromagnético, por ejemplo un hierro ferrítico, o un acero ferromagnético o acero inoxidable. Un susceptor adecuado puede ser de, o comprender, aluminio. Los susceptores preferidos pueden formarse de aceros inoxidables serie 400, por ejemplo acero inoxidable de grado 410, o grado 420, o grado 430. Diferentes materiales disiparán diferentes cantidades de energía cuando se colocan dentro de los campos electromagnéticos que tienen valores similares de frecuencia e intensidad de campo. Por lo tanto, los parámetros del susceptor tales como tipo de material, longitud, ancho, y grosor pueden todos alterarse para proporcionar una disipación de energía deseada dentro de un campo electromagnético conocido.
Los susceptores preferidos pueden calentarse a una temperatura en exceso de 250 grados centígrados. Los susceptores adecuados pueden comprender un núcleo no metálico con una capa de metal dispuesta sobre el núcleo no metálico, por ejemplo pistas metálicas formadas sobre una superficie de un núcleo cerámico.
Un susceptor puede tener una capa externa protectora, por ejemplo una capa protectora de cerámica o capa protectora de vidrio que encapsula el susceptor. El susceptor puede comprender un recubrimiento protector formado por un vidrio, una cerámica, o un metal inerte, formado sobre un núcleo de un susceptor.
El difusor de calor puede contener un solo susceptor. Alternativamente, el difusor de calor puede comprender más de un susceptor.
El sustrato formador de aerosol puede ser un sustrato sólido formador de aerosol. Alternativamente, el sustrato formador de aerosol puede comprender tanto componentes sólidos como líquidos. El sustrato formador de aerosol comprende tabaco. El sustrato formador de aerosol comprende un material que contiene tabaco y que contiene compuestos volátiles con sabor a tabaco que se liberan del sustrato al calentarse. El sustrato formador de aerosol comprende un material que no es de tabaco. El sustrato formador de aerosol comprende material que contiene tabaco y material que no contiene tabaco.
El sustrato formador de aerosol puede comprender además un formador de aerosol que facilita la formación de un aerosol denso y estable. Los ejemplos de formadores de aerosol adecuados son la glicerina y el propilenglicol.
El sustrato formador de aerosol puede comprender un sustrato sólido formador de aerosol. El sustrato formador de aerosol comprende un material que contiene tabaco y que contiene compuestos volátiles con sabor a tabaco que se liberan del sustrato al calentarse. El sustrato formador de aerosol puede comprender un material que no es de tabaco.
El sustrato formador de aerosol incluye al menos un formador de aerosol. Como se usa en la presente descripción el término ‘formador de aerosol’ se usa para describir cualquier compuesto conocido adecuado o mezcla de compuestos que, durante el uso, facilitan la formación de un aerosol. Los formadores de aerosol adecuados son esencialmente resistentes a la degradación térmica a la temperatura de operación del artículo generador de aerosol. Los ejemplos de formadores de aerosol adecuados son la glicerina y el propilenglicol. Los formadores de aerosol adecuados incluyen, pero no se limitan a: alcoholes polihídricos, como propilenglicol, trietilenglicol, 1,3-butanodiol y glicerina; ésteres de alcoholes polihídricos, como mono-, di- o triacetato de glicerol; y ésteres alifáticos de ácidos mono-, di- o policarboxílicos, tales como dodecanodioato de dimetilo y tetradecanodioato de dimetilo. Los formadores de aerosol preferidos son los alcoholes polihídricos o sus mezclas, tales como propilenglicol, trietilenglicol, 1,3-butanodiol y, con la máxima preferencia, glicerina. El sustrato formador de aerosol comprende al menos un formador de aerosol. Alternativamente, el sustrato formador de aerosol comprende una combinación de dos o más formadores de aerosol. El sustrato formador de aerosol tiene un contenido del formador de aerosol mayor al 5 por ciento en una base de peso seco. El sustrato formador de aerosol tiene un contenido del formador de aerosol de entre aproximadamente 5 por ciento y aproximadamente 30 por ciento en una base de peso seco. El sustrato formador de aerosol tiene un contenido del formador de aerosol de aproximadamente 20 por ciento en una base de peso seco.
El sustrato formador de aerosol puede comprender un sustrato líquido formador de aerosol. El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender una solución de nicotina. El sustrato líquido formador de aerosol comprende preferentemente un material que contiene tabaco que comprende compuestos volátiles con sabor a tabaco que se liberan del líquido después que se calienta. El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender un material que no es de tabaco. El sustrato líquido formador de aerosol comprende agua, solventes, etanol, extractos de plantas y sabores naturales o artificiales. Preferentemente, el sustrato líquido formador de aerosol comprende además un formador de aerosol.
Como se usa en la presente descripción, el término "sustrato líquido formador de aerosol" se refiere a un sustrato formador de aerosol que está en forma líquida en lugar de sólida. Un sustrato líquido formador de aerosol puede ser absorbido al menos parcialmente por un medio de retención de líquido. Un sustrato líquido formador de aerosol incluye un sustrato formador de aerosol en forma de gel.
En algunas modalidades, el artículo generador de aerosol comprende un sustrato líquido formador de aerosol y un medio de retención de líquido para retener el sustrato líquido formador de aerosol.
Como se usa en la presente descripción, el término "medio de retención de líquido" se refiere a un componente que es capaz de retener de manera liberable un sustrato líquido formador de aerosol. El medio de retención de líquido puede ser, o puede comprender, un material fibroso o poroso que absorbe o de otra manera retiene un sustrato líquido formador de aerosol con el que se pone en contacto mientras permite que el sustrato líquido formador de aerosol se libere por vaporización.
El medio de retención de líquido comprende preferentemente un material absorbente, por ejemplo, un material polimérico absorbente. Los ejemplos de materiales de retención de líquidos adecuados incluyen polímeros fibrosos y polímeros porosos como espumas de celda abierta. El medio de retención de líquido puede comprender un acetato de celulosa fibroso o un polímero de celulosa fibroso. El medio de retención de líquido puede comprender un material de polipropileno poroso. Los expertos en la técnica conocerán materiales adecuados capaces de retener un líquido.
El medio de retención de líquido está ubicado dentro de una trayectoria de flujo de aire a través del artículo generador de aerosol calentado o define al menos una porción de una trayectoria de flujo de aire a través del artículo generador de aerosol. Preferentemente, uno o más agujeros definidos a través del medio de retención de líquido definen una porción de la trayectoria de flujo de aire a través del artículo generador de aerosol calentado entre el extremo distal del artículo y el extremo del lado de la boca del artículo.
El medio de retención de líquido puede tener la forma de un tubo con un lumen central. Las paredes del tubo se formarían entonces a partir de, o comprenderían, un material de retención de líquido adecuado.
El sustrato líquido formador de aerosol debe incorporarse al medio de retención de líquido inmediatamente antes de su uso. Por ejemplo, puede inyectarse una dosis de sustrato líquido formador de aerosol en el medio de retención de líquido inmediatamente antes de su uso.
Los artículos de conformidad con la invención pueden comprender un sustrato líquido formador de aerosol contenido dentro de una cápsula frágil. La cápsula frágil puede ubicarse entre el extremo distal y el punto medio del artículo.
Como se usa en la presente descripción, el término "cápsula frágil" se refiere a una cápsula que es capaz de contener un sustrato líquido formador de aerosol y liberar el sustrato líquido formador de aerosol cuando se rompe o se quiebra. La cápsula frágil puede formarse a partir de, o comprender, un material quebradizo que el usuario puede romper fácilmente para liberar su contenido de sustrato líquido formador de aerosol. Por ejemplo, la cápsula puede romperse por una fuerza externa como la presión de los dedos, o por el contacto con un elemento de perforación o rotura.
La cápsula frágil es preferentemente esferoide, por ejemplo esférica u ovoide, con una dimensión máxima de entre 2 mm y 8 mm, por ejemplo entre 4 mm y 6 mm. La cápsula frágil puede contener un volumen de entre 20 y 300 microlitros, por ejemplo entre 30 y 200 microlitros. Tal intervalo puede proporcionar entre 10 y 150 bocanadas de aerosol a un usuario.
La cápsula frágil puede tener una cubierta quebradiza, o puede formarse para facilitar la rotura cuando se somete a una fuerza externa. La cápsula frágil puede configurarse para romperse mediante la aplicación de una fuerza externa. Por ejemplo, las cápsulas frágiles pueden configurarse para romperse con una fuerza externa definida específica, liberando así el sustrato líquido formador de aerosol. La cápsula frágil puede configurarse con una porción debilitada o quebradiza de su caparazón para facilitar la rotura. La cápsula frágil puede disponerse para un acoplamiento con un elemento perforador para romper la cápsula y liberar el sustrato líquido formador de aerosol. Preferentemente, la cápsula frágil tiene una resistencia al estallido de entre aproximadamente 0,5 y 2,5 kilogramos de fuerza (kgf), por ejemplo entre 1,0 y 2,0 kgf.
La cubierta de la cápsula frágil puede comprender un material polimérico adecuado, por ejemplo un material a base de gelatina. La cubierta de la cápsula puede comprender un material de celulosa o un material de almidón.
Preferentemente, el sustrato líquido formador de aerosol está contenido de manera liberable dentro de la cápsula frágil y el artículo comprende además un medio de retención de líquido ubicado en las proximidades de la cápsula frágil para retener el sustrato líquido formador de aerosol dentro del artículo después de su liberación de la cápsula frágil.
El medio de retención de líquido es preferentemente capaz de absorber entre el 105 % y 110 % del volumen total de líquido contenido dentro de la cápsula frágil. Esto ayuda a evitar la fuga del sustrato líquido formador de aerosol del artículo después de que la cápsula frágil se haya roto para liberar su contenido. Se prefiere que el medio de retención de líquido esté saturado entre el 90 % y 95 % después de la liberación del sustrato líquido formador de aerosol de la cápsula frágil.
En modalidades preferidas, el sustrato formador de aerosol es un sustrato líquido formador de aerosol y el artículo comprende además una cápsula frágil que contiene el sustrato líquido formador de aerosol y un medio de retención de líquido corriente abajo del difusor de calor y dispuesto para absorber el sustrato líquido formador de aerosol cuando se rompe la cápsula frágil.
La cápsula frágil puede ubicarse dentro del material portador poroso. Por ejemplo, el material portador poroso puede. Preferentemente, el material portador poroso se proporciona en forma de un tubo de retención de líquido y la cápsula frágil está ubicada dentro del lumen del tubo.
La cápsula frágil puede ubicarse adyacente al medio de retención de líquido dentro del artículo de manera que el sustrato líquido formador de aerosol liberado de la cápsula frágil pueda entrar en contacto y ser retenido por el medio de retención de líquido. La cápsula frágil puede ubicarse dentro del medio de retención de líquido. Por ejemplo, el medio de retención de líquido puede comprender un tapón de material en el que está incrustada la cápsula. Preferentemente, el artículo comprende un medio de retención de líquido tubular y la cápsula frágil que contiene el sustrato líquido formador de aerosol está ubicada dentro del lumen del medio de retención de líquido tubular.
Cuando el sustrato formador de aerosol es un sustrato sólido formador de aerosol, el sustrato sólido formador de aerosol puede estar inmediatamente corriente abajo del difusor de calor. Por ejemplo, el sustrato sólido formador de aerosol puede colindar con el difusor de calor. En otras modalidades, el sustrato sólido formador de aerosol puede estar separado en la dirección longitudinal del difusor de calor.
En ciertas modalidades preferidas, el sustrato formador de aerosol es un sustrato líquido formador de aerosol y el artículo comprende además un medio de retención de líquido para retener el sustrato líquido formador de aerosol. En tales modalidades, el medio de retención de líquido puede estar inmediatamente corriente abajo del difusor de calor. Por ejemplo, el medio de retención de líquido puede colindar con el difusor de calor. En otras modalidades, el medio de retención de líquido puede estar separado en la dirección longitudinal del difusor de calor.
En una modalidad particular, el sustrato formador de aerosol es un sustrato líquido formador de aerosol y el artículo comprende además un medio de retención de líquido para retener el sustrato líquido formador de aerosol, estando el medio de retención de líquido separado en la dirección longitudinal del difusor de calor.
Con esta disposición, puede reducirse la transferencia de calor por conducción entre el difusor de calor y el medio de retención de líquido. Esto puede reducir aún más o prevenir áreas de alta temperatura local, o "puntos calientes", que se produzcan en el medio de retención de líquido que de otro modo podrían ser causadas por calentamiento conductivo.
Los artículos generadores de aerosol de conformidad con la presente invención pueden comprender además un elemento de soporte que puede ubicarse inmediatamente corriente abajo del sustrato formador de aerosol o, cuando el artículo comprende un medio de retención de líquido para retener un sustrato líquido formador de aerosol, inmediatamente corriente abajo del medio de retención de líquido. El elemento de soporte puede colindar con el sustrato formador de aerosol o el medio de retención de líquido.
El elemento de soporte puede formarse de cualquier material o combinación de materiales adecuados. Por ejemplo, el elemento de soporte puede formarse de uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en: acetato de celulosa; cartón; papel rizado, tal como papel rizado resistente al calor o papel rizado de pergamino; y materiales poliméricos, tal como polietileno de baja densidad (LDPE). En una modalidad preferida, el elemento de soporte se forma a partir de un acetato de celulosa. El elemento de soporte puede comprender un elemento tubular hueco. Por ejemplo, el elemento de soporte comprende un tubo hueco de acetato de celulosa. El elemento de soporte preferentemente tiene un diámetro externo que es aproximadamente igual al diámetro externo del artículo generador de aerosol.
El elemento de soporte puede tener un diámetro externo de entre aproximadamente 5 milímetros y aproximadamente 12 milímetros, por ejemplo, de entre aproximadamente 5 milímetros y aproximadamente 10 milímetros o de entre aproximadamente 6 milímetros y aproximadamente 8 milímetros. Por ejemplo, el elemento de soporte puede tener un diámetro externo de 7,2 milímetros /- 10 por ciento.
El elemento de soporte puede tener una longitud de entre aproximadamente 5 milímetros y aproximadamente 15 mm. En una modalidad preferida, el elemento de soporte tiene una longitud de aproximadamente 8 milímetros.
Un elemento de enfriamiento de aerosol puede ubicarse corriente abajo del sustrato formador de aerosol, por ejemplo, un elemento de enfriamiento de aerosol puede ubicarse inmediatamente corriente abajo de un elemento de soporte, y puede colindar con el elemento de soporte. El elemento de enfriamiento de aerosol puede ubicarse inmediatamente corriente abajo del sustrato formador de aerosol o, cuando el artículo comprende un medio de retención de líquido para retener un sustrato líquido formador de aerosol, inmediatamente corriente abajo del medio de retención de líquido. Por ejemplo, el elemento de enfriamiento de aerosol puede colindar con el sustrato formador de aerosol o el medio de retención de líquido.
El elemento de enfriamiento de aerosol puede tener un área superficial total de entre aproximadamente 300 milímetros cuadrados por milímetro de longitud y aproximadamente 1000 milímetros cuadrados por milímetro de longitud. En una modalidad preferida, el elemento de enfriamiento de aerosol tiene un área superficial total de aproximadamente 500 milímetros cuadrados por milímetro de longitud.
El elemento de enfriamiento de aerosol preferentemente tiene una baja resistencia a la aspiración. Es decir, el elemento de enfriamiento de aerosol preferentemente ofrece una resistencia baja al paso de aire a través del artículo generador de aerosol. Preferentemente, el elemento de enfriamiento de aerosol no afecta esencialmente la resistencia a la extracción del artículo generador de aerosol.
El elemento de enfriamiento de aerosol puede comprender una pluralidad de canales que se extienden longitudinalmente. La pluralidad de canales que se extienden longitudinalmente puede definirse por un material tipo lámina al que se le ha realizado uno o más de rizado, plisado, fruncido y doblado para formar los canales. La pluralidad de canales que se extienden longitudinalmente puede definirse por una única lámina a la que se le ha realizado uno o más de rizado, plisado, fruncido y doblado para formar múltiples canales. Alternativamente, la pluralidad de canales que se extienden longitudinalmente puede definirse por múltiples láminas a las que se les ha realizado uno o más de rizado, plisado, fruncido y doblado para formar múltiples canales.
En algunas modalidades, el elemento de enfriamiento de aerosol puede comprender una lámina fruncida de material seleccionado del grupo que consiste en una hoja metálica, material polimérico, y papel o cartón esencialmente no poroso. En algunas modalidades, el elemento de enfriamiento de aerosol puede comprender una lámina fruncida de material seleccionado del grupo que consiste en polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC), tereftalato de polietileno (PET), ácido poliláctico (PLA), acetato de celulosa (CA), y hoja de aluminio.
En una modalidad preferida, el elemento de enfriamiento de aerosol comprende una lámina fruncida de material biodegradable. Por ejemplo, una lámina fruncida de papel no poroso o una lámina fruncida de material polimérico biodegradable, tal como ácido poliláctico o un grado de Mater-Bi® (familia disponible comercialmente de copoliésteres basados en almidón). En una modalidad particularmente preferida, el elemento de enfriamiento de aerosol comprende una lámina fruncida de ácido poliláctico.
El elemento de enfriamiento de aerosol puede formarse a partir de una lámina fruncida de material que tiene un área superficial específica de entre aproximadamente 10 milímetros cuadrados por miligramo y aproximadamente 100 milímetros cuadrados por miligramo de peso. En algunas modalidades, el elemento de enfriamiento de aerosol puede formarse a partir de una lámina fruncida de material que tiene un área superficial específica de aproximadamente 35 mm2/mg.
El artículo generador de aerosol puede comprender una boquilla localizada en el extremo del lado de la boca del artículo generador de aerosol. La boquilla puede ubicarse inmediatamente corriente abajo de un elemento de enfriamiento de aerosol y puede colindar con el elemento de enfriamiento de aerosol. La boquilla puede ubicarse inmediatamente corriente abajo del sustrato formador de aerosol o, cuando el artículo comprende un medio de retención de líquido para retener un sustrato líquido formador de aerosol, inmediatamente corriente abajo del medio de retención de líquido. En tales modalidades, la boquilla puede colindar con el sustrato formador de aerosol o el medio de retención de líquido. La boquilla puede comprender un filtro. El filtro puede formarse de uno o más materiales de filtración adecuados. Muchos de estos materiales de filtración se conocen en la técnica. En una modalidad, la boquilla puede comprender un filtro formado de estopa de acetato de celulosa.
La boquilla preferentemente tiene un diámetro externo que es aproximadamente igual al diámetro externo del artículo generador de aerosol. La boquilla puede tener un diámetro externo de un diámetro de entre aproximadamente 5 milímetros y aproximadamente 10 milímetros, por ejemplo de entre aproximadamente 6 milímetros y aproximadamente 8 milímetros. En una modalidad preferida, la boquilla tiene un diámetro externo de 7,2 milímetros /- 10 %.
La boquilla puede tener una longitud de entre aproximadamente 5 milímetros y aproximadamente 20 milímetros. Por ejemplo, la boquilla puede tener una longitud de aproximadamente 7 mm a aproximadamente 12 mm.
Los elementos del artículo formador de aerosol pueden estar circunscritos por una envoltura externa, por ejemplo en forma de barra. La envoltura puede circunscribir al menos una porción corriente abajo del difusor de calor. En algunas modalidades, la envoltura circunscribe el difusor de calor esencialmente a lo largo de toda la longitud del difusor de calor. La envoltura externa puede formarse a partir de cualquier material adecuado o combinación de materiales. Preferentemente, la envoltura externa no es porosa.
El artículo generador de aerosol puede ser esencialmente de forma cilíndrica. El artículo generador de aerosol puede ser esencialmente alargado. El artículo generador de aerosol puede tener una longitud y una circunferencia esencialmente perpendiculares a la longitud. El sustrato formador de aerosol o un material portador poroso en el que se absorbe el sustrato formador de aerosol durante el uso, puede tener esencialmente una forma cilíndrica. El sustrato formador de aerosol o el material portador poroso puede ser esencialmente alargado. El sustrato formador de aerosol, o el material portador poroso, también puede tener una longitud y una circunferencia esencialmente perpendicular a la longitud.
El artículo generador de aerosol puede tener un diámetro externo de entre aproximadamente 5 milímetros y aproximadamente 12 milímetros, por ejemplo, de entre aproximadamente 6 milímetros y aproximadamente 8 milímetros. En una modalidad preferida, el artículo generador de aerosol tiene un diámetro externo de 7,2 milímetros /- 10 por ciento.
El artículo generador de aerosol puede tener una longitud total de entre aproximadamente 30 mm y aproximadamente 100 mm. En una modalidad, el artículo generador de aerosol tiene una longitud total de aproximadamente 45 mm.
El sustrato formador de aerosol o, cuando sea aplicable, el medio de retención de líquido, puede tener una longitud de entre aproximadamente 7 mm y aproximadamente 15 mm. En una modalidad, el sustrato formador de aerosol, o el medio de retención de líquido, puede tener una longitud de aproximadamente 10 mm. Alternativamente, el sustrato formador de aerosol, o el medio de retención de líquido, puede tener una longitud de aproximadamente 12 mm.
El sustrato generador de aerosol o el medio de retención de líquido, preferentemente tiene un diámetro externo que es aproximadamente igual al diámetro externo del artículo generador de aerosol. El diámetro externo del sustrato formador de aerosol, o el medio de retención de líquido, puede ser entre aproximadamente 5 mm y aproximadamente 12 mm. En una modalidad, el sustrato formador de aerosol, o el medio de retención de líquido, puede tener un diámetro externo de aproximadamente 7,2 mm /- 10 por ciento.
Durante el uso, el difusor de calor calienta preferentemente el aire aspirado que pasa a través de él entre 200 y 220 grados centígrados. El aire se enfría preferentemente a aproximadamente 100 grados en el elemento de enfriamiento de aerosol.
De conformidad con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema generador de aerosol calentado que comprende un dispositivo generador de aerosol operado eléctricamente y un artículo generador de aerosol calentado para cualquiera de las modalidades descritas anteriormente.
Como se usa en la presente descripción, el término “dispositivo generador de aerosol” se refiere a un dispositivo que interactúa con un sustrato formador de aerosol para generar un aerosol. Un dispositivo generador de aerosol operado eléctricamente es un dispositivo que comprende uno o más componentes usados para suministrar energía desde un suministro de energía eléctrica a un sustrato formador de aerosol para generar un aerosol.
Un dispositivo generador de aerosol puede describirse como un dispositivo generador de aerosol calentado, el cual es un dispositivo generador de aerosol que comprende un elemento de calentamiento. El elemento de calentamiento o calentador se usa para calentar un sustrato formador de aerosol de un artículo generador de aerosol para generar un aerosol, o el sustrato del que surge un solvente de un producto de consumo de limpieza para formar un solvente de limpieza.
Un dispositivo generador de aerosol puede ser un dispositivo generador de aerosol calentado eléctricamente, el cual es un dispositivo generador de aerosol que comprende un elemento de calentamiento que se opera por energía eléctrica para calentar un sustrato formador de aerosol de un artículo generador de aerosol para generar un aerosol.
El dispositivo generador de aerosol del sistema generador de aerosol puede comprender: un alojamiento que tiene una cavidad para recibir el artículo generador de aerosol y un controlador configurado para controlar el suministro de energía desde un suministro de energía a un elemento de calentamiento eléctrico del sistema.
El elemento de calentamiento eléctrico puede formar parte del artículo generador de aerosol, parte del dispositivo generador de aerosol, o ambos.
En ciertas modalidades, el elemento de calentamiento eléctrico forma parte del dispositivo.
El elemento de calentamiento eléctrico puede comprender uno o más elementos de calentamiento.
En modalidades preferidas, el dispositivo generador de aerosol operado eléctricamente comprende un elemento de calentamiento eléctrico y un alojamiento que tiene una cavidad, y el artículo generador de aerosol calentado se recibe en la cavidad de manera que el difusor de calor sea penetrado por el elemento de calentamiento eléctrico. El elemento de calentamiento puede tener la forma conveniente de una aguja, pasador, barra, o lámina que puede insertarse en el difusor de calor.
Los sistemas generadores de aerosol de conformidad con la invención incluyen un elemento de calentamiento eléctrico. El elemento de calentamiento eléctrico puede comprender uno o más elementos de calentamiento externos, uno o más elementos de calentamiento internos, o uno o más elementos de calentamiento externos y uno o más elementos de calentamiento internos. Como se usa en la presente descripción, el término "elemento de calentamiento externo" se refiere a un elemento de calentamiento que se coloca fuera del difusor de calor cuando se ensambla un sistema generador de aerosol que comprende el difusor de calor. Como se usa en la presente descripción, el término "elemento de calentamiento interno" se refiere a un elemento de calentamiento que se coloca al menos parcialmente dentro del difusor de calor cuando se ensambla un sistema generador de aerosol que comprende el difusor de calor.
Uno o más elementos de calentamiento externos pueden comprender una serie de elementos de calentamiento externos dispuestos alrededor de la superficie interna de la cavidad. En ciertos ejemplos, los elementos de calentamiento externos se extienden a lo largo de la dirección longitudinal de la cavidad. Con esta disposición, los elementos de calentamiento pueden extenderse a lo largo de la misma dirección en la que el artículo se inserta y se retira de la cavidad. Esto puede reducir la interferencia entre los elementos de calentamiento y el difusor de calor con relación a los dispositivos en los que los elementos de calentamiento no están alineados con la longitud de la cavidad. En algunas modalidades, los elementos de calentamiento externos se extienden a lo largo de la dirección longitudinal de la cavidad y están separados en la dirección circunferencial. Cuando el elemento de calentamiento comprende uno o más elementos de calentamiento internos, uno o más elementos de calentamiento internos pueden comprender cualquier número adecuado de elementos de calentamiento. Por ejemplo, el elemento de calentamiento puede comprender un único elemento de calentamiento interno. El único elemento de calentamiento interno puede extenderse a lo largo de la dirección longitudinal de la cavidad.
El elemento de calentamiento eléctrico puede comprender un material eléctricamente resistivo. Los materiales eléctricamente resistivos adecuados incluyen pero no se limitan a: semiconductores tales como cerámicas dopadas, cerámicas eléctricamente “conductoras” (tales como, por ejemplo, disiliciuro de molibdeno), carbono, grafito, metales, aleaciones de metal y materiales compuestos fabricados de un material cerámico y un material metálico. Dichos materiales compuestos pueden comprender cerámicas dopadas o sin dopar. Los ejemplos de cerámicas dopadas adecuadas incluyen carburos de silicio dopados. Los ejemplos de metales adecuados incluyen titanio, zirconio, tantalio y metales del grupo del platino. Los ejemplos de aleaciones de metal adecuadas incluyen acero inoxidable, constantán, aleaciones que contienen níquel-, cobalto-, cromo-, aluminio- titanio- zirconio, hafnio-, niobio-, molibdeno-, tántalo-, tungsteno-, estaño-, galio-, manganeso- y aleaciones que contienen hierro-, y superaleaciones basadas en níquel, hierro, cobalto, acero inoxidable, Timetal®, aleaciones basadas en hierro-aluminio y aleaciones basadas en hierromanganeso-aluminio. Timetal® es una marca registrada de Titanium Metals Corporation, 1999 Broadway Suite 4300, Denver Colorado. En materiales compuestos, el material eléctricamente resistivo puede opcionalmente incrustarse, encapsularse o recubrirse con un material aislante o viceversa, en dependencia de la cinética de la transferencia de energía y las propiedades fisicoquímicas externas requeridas. El elemento de calentamiento puede comprender una lámina metálica grabada aislada entre dos capas de un material inerte. En ese caso, el material inerte puede comprender Kapton®, lámina de mica o todo poliimida. Kapton® es una marca registrada de E.I. du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898, Estados Unidos de América.
Cuando el elemento de calentamiento eléctrico comprende un susceptor en contacto térmico con el cuerpo poroso del difusor de calor, el dispositivo generador de aerosol comprende preferentemente un inductor dispuesto para generar un campo electromagnético fluctuante dentro de la cavidad. ; un suministro de energía eléctrica conectado al inductor. El inductor puede comprender una o más bobinas que generan un campo electromagnético fluctuante. La bobina o bobinas pueden rodear la cavidad.
Preferentemente, el dispositivo es capaz de generar un campo electromagnético fluctuante de entre 1 y 30 MHz, por ejemplo, entre 2 y 10 MHz, por ejemplo entre 5 y 7 MHz. Preferentemente, el dispositivo es capaz de generar un campo electromagnético fluctuante que tiene una intensidad de campo (campo-H) de entre 1 y 5 kA/m, por ejemplo, entre 2 y 3 kA/m, por ejemplo, de aproximadamente 2,5 kA/m.
Preferentemente, el dispositivo generador de aerosol es un dispositivo generador de aerosol portátil o de mano que es cómodo para que un usuario lo sujete entre los dedos de una sola mano.
El dispositivo generador de aerosol puede ser en forma esencialmente cilíndrica.
El dispositivo generador de aerosol puede tener una longitud de entre aproximadamente 70 milímetros y aproximadamente 120 milímetros.
El dispositivo puede comprender un suministro de energía para suministrar energía eléctrica al elemento de calentamiento eléctrico. El suministro de energía puede ser cualquier suministro de energía adecuado, por ejemplo, una fuente de voltaje de CC tal como una batería. En una modalidad, el suministro de energía es una batería de iones de litio. Alternativamente, el suministro de energía puede ser una batería de níquel-hidruro metálico, una batería de níquel-cadmio, o una batería una base de litio, por ejemplo, una batería de litio-cobalto, una de litio-hierro-fosfato, titanato de litio o una de litio-polímero.
El controlador puede ser un simple interruptor. Alternativamente, el controlador puede ser circuitos eléctricos y puede comprender uno o más microprocesadores o microcontroladores.
Como se usa en la presente descripción, los términos “corriente arriba” y “corriente abajo" se usan para describir las posiciones relativas de los elementos, o porciones de elementos, del artículo generador de aerosol, o dispositivo generador de aerosol, con relación a la dirección en la que el aire es aspirado a través del sistema durante su uso. Como se usa en la presente descripción, el término “longitudinal” se usa para describir la dirección entre el extremo corriente arriba y el extremo corriente abajo del artículo generador de aerosol, o un elemento del mismo, o el dispositivo generador de aerosol, y el término “transversal” se usa para describir la dirección perpendicular a la dirección longitudinal.
Como se usa en la presente descripción, el término “diámetro” se usa para describir la dimensión máxima en la dirección transversal del artículo generador de aerosol, o un elemento del mismo, o el dispositivo generador de aerosol. Como se usa en la presente descripción, el término “longitud” se usa para describir la máxima dimensión en la dirección longitudinal.
Como se usa en la presente descripción, el término "acoplar de manera desmontable" se usa para referirse a que el artículo y dispositivo pueden acoplarse y desacoplarse entre sí sin dañar significativamente ninguno de sus componentes. Por ejemplo, el artículo puede retirarse del dispositivo cuando se haya consumido el sustrato formador de aerosol.
Las características que se describen con relación a uno o más aspectos pueden aplicarse igualmente a otros aspectos de la invención. En particular, las características descritas con relación al artículo del primer aspecto pueden aplicarse igualmente al sistema del segundo aspecto, y viceversa.
La invención se describe además, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos en los cuales: La Figura 1 muestra una sección transversal longitudinal esquemática de un artículo generador de aerosol de conformidad con una primera modalidad de la presente invención;
la Figura 2 muestra una vista esquemática de un sistema generador de aerosol de conformidad con una modalidad de la invención, el sistema que comprende un artículo generador de aerosol de la Figura 1; y
la Figura 3 muestra una sección transversal longitudinal esquemática de un artículo generador de aerosol de conformidad con una segunda modalidad de la presente invención.
La Figura 1 muestra un artículo generador de aerosol 100 de conformidad con una primera modalidad de la invención. El artículo generador de aerosol 100 comprende cuatro elementos dispuestos en alineación coaxial: un difusor de calor 110, un medio de retención de líquido tubular 120, un elemento de enfriamiento de aerosol 130, y una boquilla 140. Cada uno de estos cuatro elementos es un elemento esencialmente cilíndrico, cada uno tiene esencialmente el mismo diámetro. Estos cuatro elementos están dispuestos secuencialmente y están circunscritos por una envoltura externa no porosa 150 para formar una barra cilíndrica.
El artículo generador de aerosol 100 tiene un extremo distal o corriente arriba 160 y un proximal o extremo del lado de la boca 170, opuesto al extremo corriente arriba 160, en el que un usuario se inserta en la boca durante el uso. Una vez ensamblado, la longitud total del artículo generador de aerosol 200 es de aproximadamente 33 mm aproximadamente 45 mm y el diámetro es de aproximadamente 7,2 mm.
El difusor de calor 110 está situado en el extremo distal o corriente arriba 160 del artículo generador de aerosol 100 e incluye un cuerpo poroso 112 en forma de un tapón cilíndrico de material de almacenamiento de calor. El cuerpo poroso 112 tiene una cavidad en forma de ranura 114 en su extremo corriente arriba, que está dispuesto para recibir un elemento de calentamiento en forma de lámina, como se describe a continuación con relación a la Figura 2. Los poros del cuerpo poroso 112 están interconectados para formar una pluralidad de pasajes de flujo de aire que se extienden a través del cuerpo poroso 112 desde su extremo corriente arriba hasta su extremo corriente abajo.
El medio de retención de líquido tubular 120 está ubicado corriente abajo del difusor de calor 110 y está separado del difusor de calor 110 en la dirección longitudinal del artículo 100 por una separación 105. Esto puede minimizar el grado en el que el segmento formador de aerosol 120 podría calentarse por conducción desde el difusor de calor 110.
El artículo 100 incluye además una cápsula frágil 122 ubicada dentro del lumen 124 del medio de retención de líquido 120. La cápsula frágil 122 contiene un sustrato líquido formador de aerosol 126.
El medio de retención de líquido tubular 120 tiene una longitud de 8 mm y está formado por un material fibroso de acetato de celulosa. El medio de retención de líquido tiene capacidad para absorber 35 microlitros de líquido. El lumen 124 del medio de retención de líquido tubular 120 proporciona una trayectoria de flujo de aire a través del medio de retención de líquido 120 y también actúa para localizar la cápsula frágil 122. El material del medio de retención de líquido puede ser cualquier otro material poroso o fibroso adecuado.
La cápsula frágil 122 tiene la forma de un esferoide ovalado y tiene la dimensión larga del óvalo alineada con el eje del lumen 124. La forma esferoide ovalada de la cápsula puede significar que es más fácil de romper que si tuviera una forma esférica circular, pero pueden usarse otras formas de cápsula. La cápsula 122 tiene una cubierta externa que comprende un material polimérico a base de gelatina que rodea un sustrato líquido formador de aerosol.
El sustrato líquido formador de aerosol 126 comprende propilenglicol, extracto de nicotina y 20 por ciento en peso de agua. Opcionalmente puede añadirse un amplio intervalo de saborizantes. Puede usarse un amplio intervalo de formadores de aerosol como alternativa, o adicionalmente al, propilenglicol. La cápsula tiene aproximadamente 4 mm de longitud y contiene un volumen de aproximadamente 33 microlitros de sustrato líquido formador de aerosol.
El elemento de enfriamiento de aerosol 130 está ubicado inmediatamente corriente abajo del medio de retención de líquido 120 y colinda con él. Durante el uso, las sustancias volátiles liberadas del sustrato formador de aerosol 126 pasan a lo largo del elemento de enfriamiento de aerosol 130 hacia el extremo del lado de la boca 170 del artículo generador de aerosol 100. Las sustancias volátiles pueden enfriarse dentro del elemento de enfriamiento de aerosol 130 para formar un aerosol que es inhalado por el usuario. En la modalidad ilustrada en la Figura 1, el elemento de enfriamiento de aerosol 130 comprende una lámina fruncida y rizada 132 de ácido poliláctico circunscrita con una envoltura 134. La lámina fruncida y rizada de ácido poliláctico 132 define una pluralidad de canales longitudinales que se extienden a lo largo de la longitud del elemento de enfriamiento de aerosol 130.
La boquilla 140 se localiza inmediatamente corriente abajo del elemento de enfriamiento de aerosol 130 y colinda con él. En la modalidad ilustrada en la Figura 1, la boquilla 140 comprende un filtro de estopa de acetato de celulosa convencional 142 de baja eficiencia de filtración.
Para ensamblar el artículo generador de aerosol 100, los cuatro elementos cilíndricos descritos anteriormente se alinean y envuelven herméticamente dentro de la envoltura externa 150. En la modalidad ilustrada en la Figura 1, la envoltura externa 150 está formada a partir de un material tipo lámina no poroso. En otros ejemplos, la envoltura externa puede comprender un material poroso, como papel para cigarrillo.
La Figura 2 muestra un sistema generador de aerosol de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El sistema generador de aerosol comprende un dispositivo generador de aerosol 100, y un artículo generador de aerosol 200.
El dispositivo generador de aerosol 200 incluye un alojamiento 210 que define una cavidad 220 para recibir el artículo generador de aerosol 100. El dispositivo 200 incluye además un calentador 230 que comprende una porción base 232 y un elemento de calentamiento en forma de una lámina de calentamiento 234 que penetra en el difusor de calor 110 de manera que una porción de la lámina de calentamiento 234 se extiende dentro de la ranura en el cuerpo poroso 112 cuando el artículo 100 se recibe en la cavidad 220, como se muestra en la Figura 2. La lámina de calentamiento 234 comprende pistas de calentamiento resistivo 236 para calentar resistivamente el difusor de calor 110. Un controlador 240 controla el funcionamiento del dispositivo 200, que incluye el suministro de corriente eléctrica desde la batería 250 a las pistas de calentamiento resistivo 236 de la lámina de calentamiento 234.
En el ejemplo mostrado en la Figura 2, la cápsula frágil se ha roto antes de la inserción del artículo 100 en la cavidad 220 del dispositivo 200. Por tanto, se muestra que el sustrato líquido formador de aerosol ha sido absorbido en el medio de retención de líquido 120.
Durante el uso, el controlador 240 suministra corriente eléctrica desde la batería 250 a las pistas de calentamiento resistivo 236 para calentar la lámina de calentamiento 234. Entonces la energía térmica es absorbida por el cuerpo poroso 112 del difusor de calor 110. El aire entra en el dispositivo 200 a través de entradas de aire (no mostradas) y posteriormente a través del difusor de calor 110 y a lo largo del artículo generador de aerosol 100 por un usuario desde el extremo distal 160 hasta el extremo del lado de la boca 170 del artículo generador de aerosol 100. A medida que se aspira aire a través del cuerpo poroso 112 , el aire es calentado por el calor almacenado en el cuerpo poroso 112 antes de pasar a través del medio de retención de líquido tubular 120 para calentar el sustrato líquido formador de aerosol en el medio de retención de líquido 120. Preferentemente, el aire se calienta mediante el difusor de calor entre 200 y 220 grados centígrados. El aire luego se enfría preferentemente a aproximadamente 100 grados a medida que se aspira a través del elemento de enfriamiento de aerosol.
Durante el ciclo de calentamiento, se evaporan al menos algunos de los uno o más compuestos volátiles dentro del sustrato generador de aerosol. El sustrato formador de aerosol vaporizado es arrastrado por el aire que fluye a través del medio de retención de líquido 120 y se condensa dentro del elemento de enfriamiento de aerosol 130 y la porción de boquilla 140 para formar un aerosol inhalable, que sale del artículo generador de aerosol 100 por su extremo del lado de la boca. 170.
La Figura 3 muestra un artículo generador de aerosol 300 de conformidad con una segundo aspecto de la presente invención. El artículo generador de aerosol 300 tiene una estructura similar al artículo generador de aerosol 100 de la Figura 1 y donde están presentes las mismas características se han utilizado números de referencia similares. Como con el artículo generador de aerosol 100 de la Figura 1, el artículo generador de aerosol 300 comprende un difusor de calor 310, un elemento de enfriamiento de aerosol 330, y una boquilla 340 dispuesta en alineación coaxial y circunscrita por una envoltura externa no porosa 350 para formar una barra cilíndrica: Sin embargo, a diferencia del artículo generador 100 de la Figura 1, el artículo generador de aerosol 300 incluye un sustrato sólido formador de aerosol en forma de un tapón cilíndrico 320 de material a base de tabaco homogeneizado 322 que incluye un formador de aerosol tal como, por ejemplo, glicerina, envuelto en envoltura del tapón 324. Al igual que con el tubo de retención de líquido del primer artículo 100, el tapón de sustrato formador de aerosol 320 se coloca corriente abajo del difusor de calor 310 y corriente arriba del elemento de enfriamiento de aerosol 330 y está circunscrito por la envoltura 350. Durante el uso, se aspira aire a través del difusor de calor 310 y el tapón de sustrato formador de aerosol 320. El uso del artículo generador de aerosol 300 como se discutió anteriormente en relación con las Figuras 1 y 2 es el mismo.
Por ejemplo, aunque los ejemplos mostrados en las Figuras 1 y 2 ilustran que el artículo 100 incluye una cápsula frágil, en otros ejemplos, pueden proporcionarse dos o más cápsulas frágiles.
Aunque el ejemplo mostrado en la Figura 2 ilustra el elemento de calentamiento como una lámina de calentamiento dispuesta para extenderse dentro del difusor de calor, el elemento de calentamiento puede proporcionarse como uno o más elementos de calentamiento que se extienden alrededor de la periferia de la cavidad. Alternativa o adicionalmente, el elemento de calentamiento puede comprender un susceptor ubicado dentro del difusor de calor. Por ejemplo, un susceptor en forma de lámina puede ubicarse dentro del difusor de calor, en contacto con el cuerpo poroso. Uno o ambos extremos del susceptor pueden estar afilados o puntiagudos para facilitar la inserción en el difusor de calor.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un artículo generador de aerosol (100) para su uso con un dispositivo generador de aerosol operado eléctricamente (200), el artículo (100) que tiene un extremo del lado de la boca (170) y un extremo distal (160) corriente arriba del extremo del lado de la boca (170), el artículo (100) que comprende:
un difusor de calor (110 ) en el extremo distal (160) del artículo (100); y
un sustrato formador de aerosol (126) corriente abajo del difusor de calor (110 ),
en donde el difusor de calor (110 ) comprende un cuerpo poroso no combustible (112 ) para absorber calor de un elemento de calentamiento eléctrico de manera que, durante el uso, el aire aspirado a través del artículo generador de aerosol (100) desde el extremo distal (160) hasta el extremo del lado de la boca (170) se calienta mediante el calor absorbido en el cuerpo poroso (112 ), el cuerpo poroso (112 ) se forma a partir de un tapón de material poroso.
2. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 1, en donde el cuerpo poroso (112) está formado por un material de almacenamiento de calor.
3. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 2, en donde el cuerpo poroso (112) está formado por un material que tiene una capacidad de calor específico de al menos 0,5 J/g.K, preferentemente al menos 0,7 J/g.K, con mayor preferencia al menos 0,8 J/g.K a 25 grados centígrados.
4. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en donde el cuerpo poroso (112 ) está formado por un material seleccionado de un grupo que comprende fibra de vidrio, estera de vidrio, cerámica, sílice, alúmina, carbono, y minerales, o cualquiera de sus combinaciones.
5. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en donde el cuerpo poroso (112 ) es conductor térmico.
6. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 5, en donde el cuerpo poroso (112) está formado por un material que tiene una conductividad térmica de al menos 40 W/m.K, preferentemente al menos 100 W/m.K, con mayor preferencia al menos 150 W/m.K, con la máxima preferencia al menos 200 W/m.K a 23 grados centígrados y una humedad relativa del 50 %.
7. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 5 o 6, en donde el cuerpo poroso (112 ) está formado por un material conductor térmico seleccionado de un grupo que comprende aluminio, cobre, zinc, acero, plata, polímeros conductores térmicos, o cualquiera de sus combinaciones o aleaciones.
8. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en donde el cuerpo poroso (112 ) está configurado para ser penetrado por un elemento de calentamiento eléctrico que forma parte de un dispositivo generador de aerosol (200) cuando el artículo (100) está acoplado al dispositivo generador de aerosol (200).
9. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 8, en donde el cuerpo poroso (112) define una cavidad o agujero para recibir el elemento de calentamiento eléctrico cuando el difusor de calor (110 ) está acoplado al dispositivo generador de aerosol (200).
10. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, que comprende además un elemento de calentamiento eléctrico acoplado al difusor de calor (110 ).
11. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 10, en donde el elemento de calentamiento eléctrico comprende un susceptor incrustado en el cuerpo poroso (112 ).
12. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en donde el sustrato formador de aerosol (126) es un sustrato líquido formador de aerosol (126) y en donde el artículo (100) comprende además:
una cápsula frágil (122) que contiene el sustrato líquido formador de aerosol (126); y
un material portador poroso corriente abajo del difusor de calor (110 ) y dispuesto para absorber el sustrato líquido formador de aerosol (126) cuando se rompe la cápsula frágil (122).
13 Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 12, en donde la cápsula frágil (122) está ubicada dentro del material portador poroso.
14. Un artículo generador de aerosol (100) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en donde el difusor de calor (110 ) está separado en una dirección longitudinal del artículo (100) del sustrato formador de aerosol (126), o el material portador poroso, o ambos.
15. Un sistema generador de aerosol que comprende un dispositivo generador de aerosol operado eléctricamente (200) y artículo generador de aerosol calentado (100) de conformidad con cualquier reivindicación anterior.
16. Un sistema generador de aerosol de conformidad con la reivindicación 15, en donde el dispositivo generador de aerosol operado eléctricamente (200) comprende un elemento de calentamiento eléctrico y un alojamiento que tiene una cavidad, y en donde el artículo generador de aerosol calentado (100) se recibe en la cavidad de manera que el difusor de calor (110 ) es penetrado por el elemento de calentamiento eléctrico.
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