ES2883140T3 - Unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol y disposición de filamentos planos eléctricamente conductores para unidades de calentamiento permeables al fluido - Google Patents

Unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol y disposición de filamentos planos eléctricamente conductores para unidades de calentamiento permeables al fluido Download PDF

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Abstract

La disposición de filamentos planos eléctricamente conductores para una unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol, la disposición de filamentos planos que comprende: una porción central (3) y dos porciones laterales (2, 4, 20, 22), las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22) se disponen en lados opuestos de la porción central (3), en donde la porción central (3) define una región de calentamiento de la disposición de filamentos y las porciones laterales (2, 4, 20, 22) definen regiones de contacto eléctrico de la disposición de filamentos; la porción central (3) y las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22) comprenden cada una pluralidad de aberturas, la pluralidad de aberturas del área central que define un área abierta de la porción central (3) y la pluralidad de aberturas de cada porción lateral (2, 4, 20, 22) que define un área abierta de las porciones laterales (2, 4, 20, 22); caracterizado porque el porcentaje del área total de la porción central (3) que comprende el área abierta de la porción central (3) es mayor que el porcentaje del área total de una de las porciones laterales (2, 4, 20, 22) que comprende el área abierta de la porción lateral (2, 4, 20, 22).

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol y disposición de filamentos planos eléctricamente conductores para unidades de calentamiento permeables al fluido
La invención se refiere a unidades de calentamiento permeables al fluido para sistemas generadores de aerosol y disposiciones de filamentos planos eléctricamente conductores para tales unidades de calentamiento permeables al fluido.
La publicación de solicitud de patente internacional número WO 2015/117701 A1, a nombre de Philip Morris Products SA, describe una unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol que comprende un sustrato que comprende una abertura a través del sustrato, una disposición de filamentos esencialmente planos eléctricamente conductores dispuesta sobre la abertura y medios de sujeción que fijan mecánicamente la disposición de filamentos al sustrato. Los medios de sujeción son eléctricamente conductores y sirven como contactos eléctricos para proporcionar una corriente de calentamiento a través de la disposición de filamentos.
Sería conveniente tener calentadores permeables a los fluidos y disposiciones de filamentos para tales calentadores permeables a los fluidos que puedan mejorar el rendimiento de los calentadores correspondientes. En particular, sería conveniente tener una unidad de calentamiento y una disposición de filamentos que tuvieran un comportamiento de contacto y calentamiento optimizado.
De conformidad con un aspecto de la invención, se proporciona una disposición de filamentos planos eléctricamente conductores para una unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol, preferentemente para una unidad de calentamiento de conformidad con la invención y como se define en la presente descripción. La disposición de filamentos planos comprende una porción central y dos porciones laterales, en donde las dos porciones laterales están dispuestas en lados opuestos de la porción central. La porción central define una región de calentamiento de la disposición de filamentos y las porciones laterales definen regiones de contacto eléctrico de la disposición de filamentos. La porción central y las dos porciones laterales comprenden cada una pluralidad de aberturas, cada pluralidad de aberturas define un área abierta de la porción central y un área abierta de cada una de las dos porciones laterales. El porcentaje del área total de la porción central que comprende el área abierta de la porción central es mayor que el porcentaje del área total de una de las porciones laterales que comprende el área abierta de la porción lateral.
El porcentaje del área total de la porción central que comprende el área abierta de la porción central puede ser mayor que el porcentaje del área total de cada una de las porciones laterales que comprenden el área abierta de la porción lateral. El porcentaje del área total de la porción central que comprende el área abierta de la porción central puede ser mayor que el porcentaje del área total de ambas porciones laterales que comprenden el área abierta de las porciones laterales.
La relación entre el porcentaje del área total de la porción central que comprende el área abierta de la porción central y el porcentaje del área total de una de las dos porciones laterales que comprenden el área abierta de la porción lateral puede estar entre 1,1 y 30. La relación entre el porcentaje del área total de la porción central que comprende el área abierta de la porción central y el porcentaje del área total de una de las dos porciones laterales que comprenden el área abierta de la porción lateral puede estar entre 2 y 28, por ejemplo, entre 2 y 15 o entre 15 y 28.
De conformidad con otro aspecto de la invención, se proporciona una disposición de filamentos planos eléctricamente conductores para una unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol, preferentemente para una unidad de calentamiento de conformidad con la invención y como se define en la presente descripción. La disposición de filamentos planos comprende una porción central y dos porciones laterales, en donde las dos porciones laterales están dispuestas en lados opuestos de la porción central. La porción central define una región de calentamiento de la disposición de filamentos y las porciones laterales definen regiones de contacto eléctrico de la disposición de filamentos. La porción central y las dos porciones laterales comprenden cada una pluralidad de aberturas, cada pluralidad de aberturas define un área abierta de la porción central y una área abierta de cada una de las dos porciones laterales. La relación entre el área abierta en la porción central y el área abierta de una de las dos porciones laterales está entre 1,1 y 30. Preferentemente, la relación entre el área abierta de la porción central y el área abierta de una de las dos porciones laterales está entre 2 y 28, por ejemplo, entre 2 y 15 o entre 15 y 28.
El área abierta en la porción central puede estar entre aproximadamente 40 por ciento y aproximadamente 90 por ciento del área total de la porción central. Preferentemente, el área abierta en la porción central está entre aproximadamente 50 por ciento y aproximadamente 80 por ciento, con mayor preferencia entre aproximadamente 50 y aproximadamente 70 por ciento.
El área abierta en cada una de las dos porciones laterales es mayor que cero y puede ser mayor que aproximadamente 3 por ciento y menor que aproximadamente 40 por ciento de cada una de las áreas totales de las dos porciones laterales. Preferentemente, el área abierta en cada una de las porciones laterales es mayor que aproximadamente 5 por ciento y menos que aproximadamente 35 por ciento, con mayor preferencia menor que aproximadamente 20 por ciento, por ejemplo, el área abierta en cada una de las dos porciones laterales está entre aproximadamente 5 por ciento y aproximadamente 15 por ciento.
Una porción central de la disposición de filamentos se define para extenderse o comprende aproximadamente 20 por ciento del tamaño de la disposición de filamentos, pero puede extenderse hasta aproximadamente 60 por ciento del tamaño de la disposición de filamentos. Una porción lateral se define para extenderse o comprender aproximadamente 20 por ciento del tamaño de la disposición de filamentos, pero puede extenderse hasta aproximadamente 40 por ciento del tamaño de la disposición de filamentos. Por lo que, una porción central correspondiente a una región de calentamiento de la disposición de filamentos que tiene una gran área abierta, por ejemplo, de aproximadamente 65 por ciento a aproximadamente 85 por ciento, puede reducirse a aproximadamente 20 por ciento del tamaño de la disposición de filamentos. El tamaño restante de la disposición de filamentos puede ser porciones laterales que tengan poca área abierta, por ejemplo, cada una entre aproximadamente 5 por ciento y aproximadamente 10 por ciento, y donde se produce poco o ningún calentamiento. El tamaño restante de la disposición de filamentos también puede ser porciones laterales y porciones de transición dispuestas entre las porciones laterales y la porción central, como se describirá con más detalle a continuación.
De conformidad con otro aspecto de la invención, se proporciona una unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol. La unidad de calentamiento permeable al fluido comprende una disposición de filamentos planos eléctricamente conductor, y un primer punto de contacto y un segundo punto de contacto para contactar eléctricamente la disposición de filamentos planos. Se define un eje longitudinal entre el primer punto de contacto y el segundo punto de contacto. En la unidad de calentamiento, una superficie central Sc es un área de la unidad de calentamiento que se extiende entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en dos puntos dispuestos en el eje longitudinal, uno de los dos puntos situados a una distancia desde el primer punto de contacto igual al 40 por ciento y el otro de los dos puntos estando situado a una distancia del primer punto de contacto igual al 60 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto. Una primera superficie lateral S1 es un área de la unidad de calentamiento que se extiende entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en el primer punto de contacto y un punto dispuesto en el eje longitudinal y situado a una distancia del primer punto de contacto igual al 20 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto. Una segunda superficie lateral S2 es un área de la unidad de calentamiento entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en el segundo punto de contacto y un punto dispuesto en el eje longitudinal y situado a una distancia del primer punto de contacto igual al 80 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto.
La superficie central Sc comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta ScOA, la primera superficie lateral S1 comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta S1OA, y la segunda superficie lateral S2 comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta S2OA.
El porcentaje del área total de la superficie central que comprende el área abierta de la superficie central es mayor que el porcentaje del área total de la primera superficie lateral que comprende el área abierta de la primera superficie lateral y el porcentaje del área total de la superficie central que comprende el área abierta de la superficie central es mayor que el porcentaje del área total de la segunda superficie lateral que comprende el área abierta del segundo lado.
Una relación entre el porcentaje del área total de la superficie central que comprende el área abierta de la superficie central y el porcentaje del área total de la superficie central que comprende el área abierta de la primera superficie lateral ScOA/S1OA puede estar entre 1,1 y 30 , y una relación del porcentaje del área total de la superficie central que comprende el área abierta de la superficie central al porcentaje del área total de la segunda superficie lateral que comprende el área abierta de la segunda superficie lateral ScOA/S2OA puede estar entre 1,1 y 30.
De conformidad con otro aspecto de la invención, se proporciona una unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol. La unidad de calentamiento permeable al fluido comprende una disposición de filamentos planos eléctricamente conductor, y un primer punto de contacto y un segundo punto de contacto para contactar eléctricamente la disposición de filamentos planos. Se define un eje longitudinal entre el primer punto de contacto y el segundo punto de contacto. En la unidad de calentamiento, una superficie central Sc es un área de la unidad de calentamiento que se extiende entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en dos puntos dispuestos en el eje longitudinal, uno de los dos puntos situados a una distancia desde el primer punto de contacto igual al 40 por ciento y el otro de los dos puntos estando situado a una distancia del primer punto de contacto igual al 60 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto. Una primera superficie lateral S1 es un área de la unidad de calentamiento que se extiende entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en el primer punto de contacto y un punto dispuesto en el eje longitudinal y situado a una distancia del primer punto de contacto igual al 20 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto. Una segunda superficie lateral S2 es un área de la unidad de calentamiento entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en el segundo punto de contacto y un punto dispuesto en el eje longitudinal y situado a una distancia del primer punto de contacto igual al 80 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto.
La superficie central Sc comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta ScOA, la primera superficie lateral S1 comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta S1OA, y la segunda superficie lateral S2 comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta S2OA. La relación entre el área abierta de la superficie central y el área abierta de la primera superficie lateral ScOA/S1OA está entre 1,1 y 30, y la relación entre el área abierta de la superficie central y el área abierta de la segunda superficie lateral ScOA/S2OA está entre 1,1 y 30. Preferentemente, la relación entre el área abierta de la superficie central y la primera superficie lateral o la segunda superficie lateral, ScOA/S1OA o ScOA/S2OA está entre 2 y 28, por ejemplo, entre 2 y 15 o entre 15 y 28.
El área abierta de la superficie central ScOA puede estar entre aproximadamente el 40 por ciento y aproximadamente el 90 por ciento del área total de la superficie central. Preferentemente, el área abierta en la superficie central está entre aproximadamente el 50 por ciento y aproximadamente el 80 por ciento, con mayor preferencia entre aproximadamente el 50 y aproximadamente el 70 por ciento.
Una unidad de calentamiento puede tener una anchura constante a lo largo de la longitud del eje longitudinal con respecto a la disposición de filamentos. Una unidad de calentamiento puede tener una anchura variable a lo largo de la longitud del eje longitudinal. En estos casos, a los efectos del cálculo de las áreas abiertas, se considera que la unidad de calentamiento es el área rectangular entre dos líneas paralelas al eje longitudinal que pasan por puntos de la disposición de filamentos más distantes al eje longitudinal. Por esto, la ausencia de disposición de filamentos en porciones más estrechas de la unidad de calentamiento se cuenta como área abierta.
Como regla general, siempre que el término “aproximadamente” se usa en relación con un valor particular a lo largo de esta solicitud debe entenderse de manera que el valor seguido del término “aproximadamente” no tiene que ser exactamente el valor particular debido a consideraciones técnicas. Sin embargo, la expresión "alrededor de" usada en relación con un valor en particular siempre debe entenderse que incluye y que también describe explícitamente el valor en particular a continuación de la expresión "alrededor de"
El área abierta en cada una de las dos superficies laterales S1OA, S2OA es mayor que cero y puede ser mayor que aproximadamente el 3 por ciento y menor que aproximadamente el 40 por ciento de cada una de las áreas totales de las dos superficies laterales. Preferentemente, el área abierta en cada una de las superficies laterales es mayor que aproximadamente 5 por ciento y menos de aproximadamente el 35 por ciento, con mayor preferencia menor de aproximadamente el 20 por ciento, por ejemplo, el área abierta en cada una de las dos superficies laterales está entre aproximadamente el 5 por ciento y aproximadamente el 15 por ciento.
La mayor parte del calentamiento puede ocurrir en una superficie central de la unidad de calentamiento entre los dos puntos de contacto. Puede ocurrir poco calentamiento en las superficies laterales.
Esta variabilidad en los tamaños de una región de calentamiento y regiones laterales o de contacto permite variar, en particular agrandar, el tamaño de una unidad de calentamiento, en particular una disposición de filamentos de la unidad de calentamiento, sin embargo, sin variar demasiado, en particular agrandando una región de calentamiento. Esto puede ser necesario o deseado para no imponer demandas excesivas a un sistema de energía de un dispositivo generador de aerosol.
Se proporciona el área abierta de una superficie central y puede ser necesaria para que un líquido pase a la superficie central de la unidad de calentamiento, se caliente y se evapore mediante la disposición de filamentos calentados.
El área abierta de la superficie central está formada por una pluralidad de aberturas. La pluralidad de aberturas tiene preferentemente un tamaño y distribución optimizados para que un fluido penetre en las aberturas y permita un calentamiento directo y eficaz del fluido.
Se ha descubierto que un área abierta en forma de una pluralidad de aberturas en las superficies laterales puede ser beneficiosa para el rendimiento de una unidad de calentamiento. El área abierta de cada superficie lateral es más pequeña que el área abierta de la superficie central. Sin embargo, las áreas abiertas de las superficies laterales también pueden tener un valor mínimo de, por ejemplo, aproximadamente el 3 por ciento, y un valor menor que aproximadamente el 40 por ciento del área total de la superficie lateral.
Se ha descubierto que proporcionar una relación de área abierta entre el área abierta de la superficie central y el área abierta de la superficie lateral en los rangos definidos anteriormente optimiza el rendimiento de una unidad de calentamiento en vista del calentamiento resistivo y el contacto con una disposición de filamentos en la unidad de calentamiento.
Un área abierta pequeña o pequeña en las superficies laterales, cuyas superficies laterales se utilizan como porciones de contacto de la disposición de filamentos en el calentador, puede influir positivamente en un contacto eléctrico de estas superficies laterales en comparación con, por ejemplo, mallas que tienen densidades bajas, por ejemplo, como mallas preferidas para las porciones centrales de una disposición de filamentos.
Además, una pluralidad de aberturas en las superficies laterales pueden limitar la fuga de líquido fuera de una unidad de calentamiento. Típicamente, el líquido se suministra desde un depósito de almacenamiento de líquido, por ejemplo, un sistema de tanque o cartucho a la unidad de calentamiento. El líquido penetra en la pluralidad de aberturas en la superficie central donde el líquido se puede calentar y vaporizar.
El líquido tiende, por ejemplo, a través de fuerzas capilares, a pasar entre un sustrato calentador y las porciones laterales de una disposición de filamentos radialmente hacia fuera del calentador. Este efecto puede ser sustancial cuando se utilizan láminas como porciones de contacto como en las disposiciones de filamentos de la técnica anterior.
Al proporcionar una pluralidad de aberturas en las superficies laterales, el líquido entrará en las aberturas y, por tanto, se mantendrá en las superficies laterales.
En la unidad de calentamiento de conformidad con la invención, las fugas se pueden prevenir o reducir.
Tener una relación específica de área abierta en la superficie central a superficies laterales y en particular un área abierta limitada en las dos superficies laterales tiene el beneficio adicional de limitar la disipación de calor desde la superficie central a las superficies laterales. De esta manera, el calor se puede mantener en el centro de la unidad de calentamiento donde tiene lugar la evaporación. El consumo de energía total de un calentador o un dispositivo generador de aerosol respectivo puede ser limitado. Además, cualquier material de sobremoldeo posiblemente presente en las superficies laterales de una unidad de calentamiento se ve menos afectado por el calor.
La unidad de calentamiento puede comprender además una primera superficie de transición que es un área de la unidad de calentamiento que se extiende entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en dos puntos dispuestos en el eje longitudinal, uno de los dos puntos está situado en un distancia desde el primer punto de contacto igual a aproximadamente 20 por ciento y el otro de los dos puntos se sitúa a una distancia del primer punto de contacto igual a aproximadamente 40 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto. El calentador puede comprender además una segunda superficie de transición que es un área de la unidad de calentamiento que se extiende entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en dos puntos dispuestos en el eje longitudinal, uno de los dos puntos que se sitúa en una distancia desde el primer punto de contacto es igual a aproximadamente el 60 por ciento y el otro de los dos puntos se sitúa a una distancia del primer punto de contacto igual a aproximadamente el 80 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto. La primera superficie de transición comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta T1OA, y la segunda superficie de transición comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta T2OA.
Una relación del porcentaje del área total de la primera superficie de transición que comprende el área abierta de la primera superficie de transición al porcentaje del área total de la primera superficie lateral que comprende el área abierta de la primera superficie lateral T1OA/S1OA puede estar entre 1 y 30, y una relación del porcentaje del área total de la segunda superficie de transición que comprende el área abierta de la segunda superficie de transición al porcentaje del área total de la segunda superficie lateral que comprende el área abierta de la segunda superficie lateral T2OA/S2OA puede estar entre 1 y 30.
La relación entre el área abierta de la primera superficie de transición y el área abierta de la primera superficie lateral T1OA/S1OA puede estar entre 1 y 30, y una relación entre el área abierta de la segunda superficie de transición y el área abierta de la segunda superficie lateral T2OA/S2OA puede estar entre 1 y 30. Preferentemente, la relación del área abierta de la primera superficie de transición a la primera superficie o de la segunda superficie de transición a la segunda superficie, T1OA/S1OA o T2OA/S2OA está entre 2 y 28, por ejemplo, entre 2 y 15 o entre 15 y 28.
Puede disponerse una superficie de transición entre cada una de las dos superficies laterales y la superficie central. Cada superficie de transición puede comprender un área abierta, por ejemplo, un gradiente, que va desde un área abierta de una superficie lateral a un área abierta de la superficie central. Mediante la provisión de una superficie de transición, por ejemplo, mediante la provisión de un gradiente en un área abierta, por ejemplo, realizado por un gradiente en una densidad de malla de un filamento de malla, una transición suave de distribución de energía sobre la malla o de la resistencia eléctrica y se puede lograr el calentamiento resistivo respectivo en la unidad de calentamiento.
Una superficie de transición puede comprender un área abierta pequeña, cuya cantidad de área abierta de la superficie de transición está más cerca del área abierta de una superficie lateral que de la superficie central. Por tanto, en una disposición tipo malla, una superficie de transición puede comprender densidades de malla altas cercanas a las densidades de malla de la superficie lateral. En tales superficies de transición se produce poco calentamiento y el calentamiento se concentra en la superficie central.
Para agrandar una región de calentamiento, las superficies de transición pueden comprender un área abierta grande, similar o idéntica al área abierta de la superficie central.
La primera y la segunda superficie de transición pueden extenderse cada una en aproximadamente un 20 por ciento del tamaño de la disposición de filamentos entre dos puntos de contacto de la unidad de calentamiento.
En la unidad de calentamiento de conformidad con la invención, una resistencia central Rc es la resistencia eléctrica de la superficie central a lo largo del eje longitudinal, una primera resistencia R1 es una resistencia eléctrica de la primera superficie lateral a lo largo del eje longitudinal y una segunda resistencia R2 es una resistencia eléctrica de la segunda superficie lateral a lo largo del eje longitudinal. La relación entre la resistencia central y la primera resistencia Rc/R1 puede estar entre 2 y 400, y la relación entre la resistencia central y la segunda resistencia Rc/R2 puede estar entre 2 y 400.
Preferentemente, la relación entre la resistencia central y la primera resistencia Rc/R1 está entre 2 y 300, con mayor preferencia entre 40 y 200.
Preferentemente, la relación entre la resistencia central y la segunda resistencia Rc/R2 está entre 2 y 300, con mayor preferencia entre 40 y 200. La unidad de calentamiento comprende una resistencia total Rt correspondiente a la resistencia eléctrica entre el primer punto de contacto y el segundo punto de contacto.
Preferentemente, una relación de la resistencia central a la resistencia total Rc/Rt corresponde a al menos 0,3 o 0,4, preferentemente 0,5 o 0,6 o 0,7.
Preferentemente, una relación de la primera resistencia a la resistencia total R1/Rt está entre 0,005 y 0,125, preferentemente por encima de 0,01, con mayor preferencia entre 0,01 y 0,1, incluso con mayor preferencia entre 0,05 y 0,1.
Preferentemente, una relación de la segunda resistencia a la resistencia total R2/Rt está entre 0,005 y 0,125, preferentemente por encima de 0,01, con mayor preferencia entre 0,01 y 0,1, incluso con mayor preferencia entre 0,05 y 0,1.
Preferentemente, la resistencia central Rc corresponde al menos al 50 por ciento de la resistencia eléctrica total de la unidad de calentamiento entre el primer y segundo puntos de contacto. Preferentemente, la primera y la segunda resistencia corresponden cada una a un máximo de aproximadamente el 13 por ciento de la resistencia eléctrica total y a un mínimo de aproximadamente 0,5 por ciento de la resistencia eléctrica total Rt.
La resistencia central puede corresponder hasta aproximadamente 99 por ciento de la resistencia total Rt. Preferentemente, la resistencia central corresponde a aproximadamente 80 por ciento a aproximadamente 98 por ciento, con mayor preferencia a aproximadamente 90 por ciento a aproximadamente 95 por ciento de la resistencia total Rt. Esta alta resistencia eléctrica en una porción seleccionada de la disposición de filamentos permite el calentamiento dirigido de los filamentos en esta región de calentamiento y la evaporación eficiente de un fluido formador de aerosol que se va a evaporar.
Las regiones entre el primer y segundo punto de contacto que comprenden la primera y segunda resistencias R1, R2 relativamente bajas definen regiones de contacto eléctrico de la unidad de calentamiento. Las regiones de contacto están diseñadas para no transformar esencialmente la corriente que fluye a través de las regiones de contacto de la disposición de filamentos en calor. La región central entre el primer y segundo punto de contacto que comprende la resistencia central relativamente alta define una región de calentamiento de la unidad de calentamiento.
La relación de resistencia eléctrica entre la resistencia central y la primera y segunda resistencia en los rangos definidos anteriormente, en particular, una baja resistencia eléctrica cerca del primer y segundo punto de contacto correspondiente a un máximo de aproximadamente el 13 por ciento de cada uno de la resistencia eléctrica total y en al mismo tiempo, hasta un mínimo de aproximadamente el 0,5 por ciento de la resistencia eléctrica total se ha encontrado que es beneficioso para el rendimiento de una unidad de calentamiento.
La baja resistencia eléctrica cerca de los puntos de contacto es preferentemente mucho menor que la resistencia eléctrica de la región de calentamiento. La resistencia eléctrica cercana a los puntos de contacto también puede tener un mínimo definido.
Una baja resistencia eléctrica cerca de los puntos de contacto puede influir positivamente un contacto eléctrico de la unidad de calentamiento en comparación con, por ejemplo, conjuntos calefactores que comprenden disposiciones de filamentos que comprenden mallas que tienen densidades de malla bajas, por ejemplo, mallas similares a las preferidas para calentar regiones de una disposición de filamentos. Además, la baja resistencia eléctrica proporciona un buen transporte de una corriente de calefacción a la región de calefacción más central, donde se desea calefacción. Por otro lado, tener una relación específica de resistencia central a resistencia primera y segunda, en particular una resistencia eléctrica mínima en las regiones de contacto tiene la ventaja de limitar la disipación de calor desde la región de calentamiento a las regiones de contacto. De esta manera, el calor puede mantenerse en una porción central o en la superficie central de una unidad de calentamiento donde tiene lugar la evaporación. El consumo de energía total de un calentador o un dispositivo generador de aerosol respectivo puede ser limitado. Además, cualquier material de sobremoldeo posiblemente presente en las regiones de contacto, típicamente un material polimérico, se ve menos afectado por el calor.
La unidad de calentamiento de conformidad con la invención puede tener una resistencia total Rt entre aproximadamente 0,5 ohmios y aproximadamente 4 ohmios, con mayor preferencia entre aproximadamente 0,8 ohmios y aproximadamente 3 ohmios, incluso con mayor preferencia aproximadamente 2,5 ohmios.
Preferentemente, la resistencia central Rc de la superficie central es superior a aproximadamente 0,5 ohmios, con mayor preferencia superior a aproximadamente 1 ohmio, incluso con mayor preferencia aproximadamente 2 ohmios. Preferentemente, la primera resistencia R1 de la primera superficie lateral es inferior a aproximadamente 100 mohm, con mayor preferencia inferior a aproximadamente 50 mohm, por ejemplo, la primera resistencia está entre aproximadamente 5 mohm y aproximadamente 25 mohm. Preferentemente, la primera resistencia es superior a aproximadamente 3 mohm, con mayor preferencia superior a aproximadamente 5 mohm.
Preferentemente, la segunda resistencia R2 de la segunda superficie lateral es menor que aproximadamente 100 mohm, con mayor preferencia menor que aproximadamente 50 mohm, por ejemplo, la resistencia está entre aproximadamente 5 mohm y aproximadamente 25 mohm. Preferentemente, la segunda resistencia es superior a aproximadamente 3 mohm, con mayor preferencia superior a aproximadamente 5 mohm.
En algunas modalidades de las disposiciones de filamentos planos eléctricamente conductores, la porción central de la disposición de filamentos puede ser idéntica a una superficie central de una unidad de calentamiento. Las porciones laterales de la disposición de filamentos pueden ser idénticas a las superficies laterales de la unidad de calentamiento. Sin embargo, en dependencia de las posiciones de los puntos de contacto en la disposición de filamentos, la distancia entre los puntos de contacto es menor que la extensión longitudinal total o la longitud de una disposición de filamentos.
La distancia entre los puntos de contacto puede ser igual a la longitud total de la disposición de filamentos. Típicamente, la distancia entre dos puntos de contacto es más corta que la longitud total de la disposición de filamentos. Preferentemente, la descripción de las porciones restantes de la disposición de filamentos que se extienden longitudinalmente más allá de los puntos de contacto es igual o similar a las descripciones de las superficies laterales y como se describe en la presente descripción, en particular en relación con la resistencia y el área abierta.
Un área abierta de las porciones laterales de la disposición de filamentos es cada una más pequeña que el área abierta de la porción central. Sin embargo, las áreas abiertas de las porciones laterales también tienen un valor mínimo de aproximadamente 3 por ciento y un valor menor que aproximadamente 40 por ciento del área total de la porción lateral.
Las ventajas de la disposición de filamentos relativas a áreas abiertas en forma de una pluralidad de aberturas, relaciones de áreas abiertas en una región de calentamiento frente a áreas abiertas en regiones de contacto ya se han descrito en relación con la unidad de calentamiento de conformidad con la invención.
Al proporcionar una pluralidad de aberturas en las porciones laterales, también se facilita un sobremoldeo de las porciones de contacto. El sobremoldeo se usa típicamente con fines de estabilidad de las porciones de contacto, por ejemplo, cuando se usan láminas de contacto delgadas o mallas sueltas. Lado porlas porciones o al menos porciones de las porciones laterales pueden sobremoldearse, por ejemplo, con un polímero termorresistente. El sobremoldeo puede evitar el desplazamiento de filamentos individuales o el desenredado de los bordes de los filamentos. Con un sobremoldeo de las porciones laterales se puede mejorar la estabilidad de las porciones laterales. Esto puede facilitar el montaje de las disposiciones de filamentos al montar una unidad de calentamiento. También puede facilitar el mantenimiento de la forma y la forma de la disposición de filamentos. Por tanto, se puede mejorar la reproducibilidad y fiabilidad de los calentadores que utilizan una disposición de filamentos.
Un material de sobremoldeo puede ser cualquier material adecuado para su uso en un calentador permeable a los fluidos de conformidad con la invención. Un material de sobremoldeo puede ser, por ejemplo, un material que sea capaz de tolerar altas temperaturas (superiores a aproximadamente 300 grados Celsius), por ejemplo, poliimida o termoplásticos como, por ejemplo, polieteretercetona (PEEK).
En la disposición de filamentos de la presente invención, el material de sobremoldeo puede penetrar en las aberturas de las porciones laterales. Las aberturas pueden, por ejemplo, formar microcanales en la disposición de filamentos. Por tanto, se puede mejorar una conexión entre el material de la disposición de filamentos y el material de sobremoldeo. El bajo valor de abierto El área, en particular las aberturas de tamaño pequeño, puede soportar adicionalmente que el material de sobremoldeo se mantenga en las porciones laterales y no fluya a través de ellas. Con la disposición de filamentos de conformidad con la invención, las fugas se pueden prevenir o reducir también con porciones laterales sobremoldeadas. Debido a que una superficie de la porción lateral sobremoldeada no es plana, las irregularidades de la superficie pueden servir como retención de líquido.
El término disposición de filamento "plano" o unidad de calentamiento se utiliza en toda la descripción para referirse a una disposición de filamento o una unidad de calentamiento plana que tiene la forma de un colector topológico esencialmente bidimensional. Por tanto, la disposición de filamentos planos y la unidad de calentamiento plana se extienden en dos dimensiones a lo largo de una superficie esencialmente más que en una tercera dimensión. En particular, las dimensiones de la disposición de filamentos planos en las dos dimensiones dentro de la superficie es al menos 5 veces mayor que en la tercera dimensión, normal a la superficie. Un ejemplo de una disposición de filamentos planos y una unidad de calentamiento plana es una estructura entre dos superficies imaginarias esencialmente paralelas, en donde la distancia entre estas dos superficies imaginarias es esencialmente menor que la extensión dentro de las superficies. En algunas modalidades preferidas, la disposición de filamentos planos y la unidad de calentamiento plana es planar. En otras modalidades, la disposición de filamentos planos y la unidad de calentamiento plana están curvados a lo largo de una o más dimensiones, por ejemplo, formando una forma de cúpula o de puente.
Se usa preferentemente una disposición de filamentos planos en un elemento de calentamiento plano, que se puede manipular fácilmente durante la fabricación y proporciona una construcción robusta.
El término "filamento" se utiliza en toda la descripción para referirse a una ruta eléctrica dispuesta entre dos contactos eléctricos. Un filamento puede ramificarse arbitrariamente y divergir en varias trayectorias o filamentos, respectivamente, o puede converger a partir de varias trayectorias eléctricas en una trayectoria. Un filamento puede tener una forma de sección transversal redonda, cuadrada, plana o cualquier otra forma de sección transversal. Un filamento puede desecharse manera recta o curva.
El término "disposición de filamentos" se utiliza en toda la descripción para referirse a una disposición de uno o preferentemente una pluralidad de filamentos. La disposición de filamentos puede ser un arreglo de filamentos, por ejemplo, dispuestos paralelos entre sí. Preferentemente, los filamentos pueden formar una malla. La malla puede ser tejida o no tejida. Preferentemente, la disposición de filamentos tiene un grosor de entre aproximadamente 0,5 micrómetros y aproximadamente 500 micrómetros. La disposición de filamentos puede, por ejemplo, tener la forma de una serie de filamentos eléctricamente conductores paralelos o transversales. El filamento puede estar formado integralmente con contactos eléctricos, por ejemplo, formado a partir de una lámina conductora de electricidad, por ejemplo, una lámina de acero inoxidable, que se graba para definir los filamentos o aberturas en la porción central, así como en las porciones laterales o en la superficie central y superficies laterales, respectivamente.
La porción central de una disposición de filamentos siempre está dispuesta entre las dos porciones laterales de la disposición de filamentos. Preferentemente, la porción central está dispuesta en el medio entre las dos porciones laterales. En una disposición de filamentos que tiene una extensión longitudinal mayor que una extensión transversal tal como, por ejemplo, una disposición de filamentos de forma rectangular, la porción central también tiene una forma longitudinal o rectangular. Las dos porciones laterales pueden disponerse entonces adyacentes a dos lados opuestos de la porción central y separadas entre sí por la porción central. Por ejemplo, en una disposición de filamentos de forma más circular, las dos porciones laterales pueden estar separadas entre sí por una porción central dispuesta en el centro y espacios que se extienden desde la porción central dispuesta en el centro hasta una circunferencia de la disposición de filamentos de forma circular.
Se puede definir y elegir una relación de áreas abiertas o un valor de un área abierta en la porción central de una disposición de filamentos de conformidad con un resultado de evaporación deseado o, por ejemplo, de conformidad con los parámetros de una unidad de calentamiento o de un dispositivo generador de aerosol se va a utilizar con la unidad de calentamiento. Por ejemplo, el valor del área abierta en la porción central, o el número, tamaños y disposición de las aberturas de la pluralidad de aberturas en la porción central pueden elegirse de conformidad con el líquido a evaporar (viscosidad, temperatura de evaporación, cantidad de sustancia evaporada, etc.).
Se puede seleccionar una relación de áreas abiertas o un valor de un área abierta en las dos porciones laterales de una disposición de filamentos de conformidad con un régimen de calentamiento a través de la disposición de filamentos o de conformidad con la forma de poner en contacto la disposición de filamentos con un sustrato calentador o en contacto con la unidad de calentamiento. El valor de un área abierta en las dos porciones laterales también puede seleccionarse, por ejemplo, de conformidad con el material de sobremoldeo utilizado (velocidad de flujo, temperatura durante el sobremoldeo, etc.).
La pluralidad de aberturas en las porciones laterales puede disponerse de manera homogénea y regular sobre cada una de las dos porciones laterales.
La pluralidad de aberturas en las porciones laterales puede disponerse irregularmente sobre cada una de las porciones laterales. Por ejemplo, se pueden proporcionar más o más aberturas en las regiones de borde y se pueden proporcionar más o menos aberturas en una región central de la porción lateral.
La cantidad y distribución de las aberturas en las dos porciones laterales puede ser idéntica o simétrica con respecto a la porción central. Sin embargo, la cantidad y distribución de las aberturas en las dos porciones laterales puede ser diferente en las dos porciones laterales. En dependencia de una disposición de la disposición de filamentos en vista de un voltaje aplicado (las porciones laterales están conectadas a tierra o al voltaje), puede haber un calentamiento local ligeramente diferente. Pueden usarse diferentes cantidades de aberturas o, por ejemplo, diferentes densidades de alambre en las porciones laterales para igualar las diferencias en el calentamiento y así equilibrar la variación de temperatura en una disposición de filamentos. Por tanto, se puede soportar un calentamiento constante sobre una región de calentamiento completa de la disposición de filamentos.
Se puede definir y elegir una relación de áreas abiertas o un valor de un área abierta en la superficie central de una unidad de calentamiento de conformidad con un resultado de evaporación deseado o, por ejemplo, de conformidad con los parámetros de una unidad de calentamiento o de un dispositivo generador de aerosol se va a utilizar con la unidad de calentamiento. Por ejemplo, el valor del área abierta en la superficie central, o el número, tamaños y disposición de las aberturas de la pluralidad de aberturas en la superficie central pueden elegirse de conformidad con el líquido a evaporar (viscosidad, temperatura de evaporación, cantidad de sustancia evaporada, etc.).
Se puede seleccionar una relación de áreas abiertas o un valor de un área abierta en las dos superficies laterales de una unidad de calentamiento de conformidad con un régimen de calentamiento a través de la disposición de filamentos o de conformidad con la forma de poner en contacto la disposición de filamentos con un sustrato calentador o contactar la unidad de calentamiento. El valor de un área abierta en las dos superficies laterales también puede seleccionarse, por ejemplo, de conformidad con el material de sobremoldeo utilizado (velocidad de flujo, temperatura durante el sobremoldeo, etc.).
La pluralidad de aberturas en las superficies laterales puede disponerse de manera homogénea y regular sobre cada una de las dos superficies laterales.
La pluralidad de aberturas en las superficies laterales puede estar dispuesta irregularmente sobre cada una de las superficies laterales. Por ejemplo, se pueden proporcionar más o más aberturas en las regiones de borde y se pueden proporcionar más o menos aberturas en una región central de las superficies laterales.
Cantidad y distribución de aberturas en las dos superficies laterales puede ser idéntico o simétrico con respecto a la superficie central. Sin embargo, la cantidad y distribución de aberturas en las dos superficies laterales puede ser diferente en las dos superficies laterales. Pueden usarse diferentes cantidades de aberturas o, por ejemplo, diferentes densidades de alambre en las superficies laterales para igualar las diferencias en el calentamiento en la superficie central y así equilibrar la variación de temperatura sobre una superficie total del calentador. Por tanto, se puede soportar un calentamiento constante sobre al menos una superficie central de la disposición de filamentos. En la disposición de filamentos planos, puede disponerse una porción de transición entre cada una de las dos porciones laterales y la porción central. Cada porción de transición comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta, por ejemplo, un gradiente, que va desde un área abierta de una porción lateral a un área abierta de la porción central. La distribución del área abierta a través de la porción de transición puede variar entre la porción lateral y la porción central. Mediante la provisión de una porción de transición, por ejemplo, mediante la provisión de un gradiente en un área abierta, por ejemplo, realizado por un gradiente en una densidad de malla de un filamento de malla, una transición suave de distribución de energía sobre la malla o de la resistencia eléctrica y se puede lograr el calentamiento respectivo.
Las porciones de transición pueden corresponder en tamaño, áreas abiertas y características físicas a las superficies de transición de una unidad de calentamiento.
Si una dirección que se extiende de una porción lateral a otra de una disposición de filamentos se define como la dirección longitudinal de la disposición de filamentos, y una porción de transición está dispuesta cada una entre las dos porciones laterales y la porción central, una extensión de una porción de transición es aproximadamente 20 por ciento de una extensión longitudinal total de la disposición de filamentos a lo largo de la dirección longitudinal.
La disposición de filamentos planos y la unidad de calentamiento también pueden comprender variaciones en el área abierta, como por ejemplo, el número o tamaño de las aberturas, en una o todas las porciones centrales o superficies centrales, las porciones laterales o superficies laterales y las porciones de transición o superficies de transición con respecto al eje longitudinal o la dirección longitudinal de la unidad de calentamiento o disposición de filamentos, respectivamente.
La disposición de filamentos puede comprender, por ejemplo, una región longitudinal central que se extiende desde una de las dos porciones laterales sobre la porción central hasta la otra de las dos porciones laterales. La unidad de calentamiento puede comprender, por ejemplo, una región longitudinal central que se extiende desde una de las dos superficies laterales sobre la superficie de transición, la superficie central, la segunda superficie de transición a la otra de las dos porciones laterales. Allí, el porcentaje del área total de la porción central dentro de la región longitudinal central que comprende el área abierta puede ser menor que el porcentaje del área total de la porción central fuera de la región longitudinal central que comprende el área abierta. Allí, un área abierta en la región longitudinal central puede ser más pequeña que un área abierta fuera de la región longitudinal central. Por ejemplo, pueden disponerse más o mayores aberturas en las regiones de borde a lo largo de la disposición de filamentos que en la región longitudinal central. Por ejemplo, una densidad de malla puede ser mayor en la región longitudinal central que en las regiones longitudinales laterales a lo largo de la disposición de filamentos. De este modo, se puede concentrar una distribución de energía en una región central de la porción central o superficie central. Una distribución de energía específica de este tipo puede realizarse, por ejemplo, mediante una disposición de filamentos planos en donde en una dirección longitudinal de la disposición de filamentos están dispuestos más filamentos en la región longitudinal central que fuera de la región longitudinal central.
La disposición de filamentos planos puede ser, por ejemplo, una lámina perforada. La porción central de la lámina perforada puede comprender una pluralidad de filamentos calefactores separados o distanciados entre sí por una pluralidad de aberturas. Cada una de las porciones laterales de la lámina perforada comprende una pluralidad de aberturas.
Las aberturas pueden, por ejemplo, fabricarse mediante grabado químico o tratamiento con láser.
La disposición de filamentos planos puede ser, por ejemplo, una disposición tipo malla, en donde una malla de la porción central y las mallas de la primera y segunda porción lateral comprenden cada una densidad de malla. La densidad de la malla en la porción central es menor que la densidad de la malla en cada una de la primera y segunda porciones laterales. Los intersticios entre los filamentos de las mallas definen el área abierta de la porción central y las áreas abiertas de cada una de las dos porciones laterales.
Las disposiciones tipo malla se pueden fabricar mediante tejido aplicando diferentes modos de tejido para fabricar las diferentes porciones de la malla. De este modo, se puede fabricar una sola tira o una banda continua de malla con mallas de diferente densidad en la porción lateral y la porción central o en una superficie central y dos superficies laterales. Una banda de malla producida continuamente puede cortarse en tiras de malla de tamaño apropiado.
La disposición de filamentos se puede fabricar a bajo coste, de forma fiable y repetible. La disposición de filamentos se puede fabricar en una etapa de fabricación, sin requerir el montaje de porciones individuales de la disposición de filamentos.
En una disposición tipo malla, puede ubicarse un gradiente de densidad de malla entre la primera porción y la porción central y entre la porción central y la segunda porción lateral. Estos degradados de malla representan porciones de transición entre la porción central y las porciones laterales.
La malla puede ser una malla tejida. La malla de la porción central y la superficie central puede comprender una abertura de trama que tiene el mismo tamaño que una abertura de urdimbre de la malla de la porción central o superficie central. De este modo, se puede fabricar una malla que tenga aberturas regulares de forma cuadrada en la porción central y la superficie central.
Las mallas de las dos porciones laterales y superficies laterales pueden comprender una abertura de trama mayor que cero y ninguna abertura de urdimbre. De este modo, se pueden fabricar aberturas muy pequeñas, dispuestas regularmente en las mallas de las porciones laterales y las superficies laterales.
Preferentemente, en la dirección de tejido de la disposición de filamentos se dispone un mismo número de filamentos (de urdimbre) uno junto a otro a lo largo de toda la longitud de la disposición de filamentos. En estas modalidades, los filamentos de urdimbre continuos se extienden preferentemente al menos desde una primera superficie lateral a la segunda superficie lateral, y con mayor preferencia a lo largo de toda la disposición desde una porción lateral sobre la porción central hasta la segunda porción lateral. Mediante este método, se pueden fabricar disposiciones tipo malla, en donde una abertura de urdimbre en las dos porciones laterales es igual a la abertura de urdimbre de la porción central o una abertura de urdimbre en las dos superficies laterales es igual a la abertura de urdimbre de la superficie central.
Preferentemente, la disposición de filamentos es una disposición tipo malla.
Para los filamentos de la disposición de filamentos se puede utilizar cualquier material eléctricamente conductor adecuado para fabricar una disposición de filamentos y para ser calentado.
Los materiales preferidos para la disposición de filamentos son metales, incluidas aleaciones metálicas, y fibras de carbono. Pueden añadirse fibras de carbono a metales u otro material portador para variar la resistencia de los filamentos.
Los diámetros de los filamentos pueden estar en un intervalo entre aproximadamente 8 micrómetros y aproximadamente 50 micrómetros, preferentemente entre aproximadamente 10 micrómetros y aproximadamente 30 micrómetros, con mayor preferencia entre aproximadamente 12 micrómetros y aproximadamente 20 micrómetros, por ejemplo, aproximadamente 16 micrómetros.
Las porciones laterales hechas de malla pueden comprimirse. De este modo, se puede mejorar el contacto eléctrico entre los filamentos individuales de la malla y, por tanto, de las porciones laterales de la disposición de filamentos. Tamaños de las aberturas en la porción central o en la superficie central puede, por ejemplo, tener una longitud y un ancho o un diámetro entre aproximadamente 25 micrómetros y aproximadamente 75 micrómetros, por ejemplo, una longitud y un ancho o un diámetro entre aproximadamente 60 y aproximadamente 80 micrómetros.
Los tamaños de las aberturas en las porciones laterales o las superficies laterales pueden, por ejemplo, tener una longitud y una anchura entre aproximadamente 0,5 micrómetros y aproximadamente 75 micrómetros. Preferentemente, los tamaños de las aberturas en las porciones laterales y las superficies laterales tienen, por ejemplo, un ancho de hasta aproximadamente 75 micrómetros cuando una longitud disminuye versus aproximadamente 0,5 micrómetros. Preferentemente, los tamaños de las aberturas en las porciones laterales y las superficies laterales tienen diámetros entre aproximadamente 5 micrómetros y aproximadamente 50 micrómetros o áreas de apertura correspondientes.
La porción central de la disposición de filamentos planos puede tener un tamaño en un rango, por ejemplo, entre aproximadamente 5 mm2 y unos 35 mm2, por ejemplo, en un rango entre aproximadamente 10 mm2 y unos 30 mm2, por ejemplo, aproximadamente 25 mm2. Preferentemente, una porción central tiene una forma rectangular, preferentemente esencialmente cuadrada, por ejemplo, aproximadamente 5x5 mm2. La disipación de calor se puede mantener baja en porciones que tengan aproximadamente la misma longitud y ancho.
La superficie central de la unidad de calentamiento puede tener un tamaño en un rango, por ejemplo, entre aproximadamente 5 mm2 y unos 35 mm2, por ejemplo, en un rango entre aproximadamente 10 mm2 y unos 30 mm2, por ejemplo, aproximadamente 25 mm2. Preferentemente, una superficie central tiene una forma rectangular, preferentemente esencialmente cuadrada, por ejemplo, aproximadamente 5x5 mm2. La disipación de calor puede mantenerse baja en superficies que tengan aproximadamente la misma longitud y ancho.
En toda esta solicitud, siempre que se menciona un valor, debe entenderse de manera que el valor se describe explícitamente. Sin embargo, también debe entenderse un valor como que no tiene que ser exactamente el valor particular debido a las consideraciones técnicas.
Una porción lateral de una disposición de filamentos puede tener un tamaño, por ejemplo, en un rango entre aproximadamente 3 mm2 a aproximadamente 15 mm2, por ejemplo, en un rango entre aproximadamente 5 mm2 a aproximadamente 10 mm2, por ejemplo, aproximadamente 5 mm2 o aproximadamente 10 mm2.
Una superficie lateral de una unidad de calentamiento puede tener un tamaño, por ejemplo, en un rango entre aproximadamente 3 mm2 a aproximadamente 15 mm2, por ejemplo, en un rango entre aproximadamente 5 mm2 a aproximadamente 10 mm2, por ejemplo, aproximadamente 5 mm2 o aproximadamente 10 mm2.
Preferentemente, las porciones laterales y las superficies laterales tienen la forma de tiras, por ejemplo, una tira rectangular de aproximadamente 5x (1-2) mm2.
Los tamaños de las porciones de contacto o las porciones laterales y las superficies laterales, respectivamente, pueden adaptarse para proporcionar un buen contacto con los conectores utilizados para conectar la unidad de calentamiento a un suministro de energía, por ejemplo, un contacto con clavijas pogo.
Varias aberturas de la pluralidad de aberturas en la porción central pueden, por ejemplo, estar en un rango entre aproximadamente 5 y aproximadamente 100 aberturas por mm.2, preferentemente entre aproximadamente 15 y aproximadamente 70 aberturas por mm2, por ejemplo, alrededor de 40 aberturas por mm2.
Varias aberturas de la pluralidad de aberturas en la superficie central pueden, por ejemplo, estar en un rango entre aproximadamente 5 y aproximadamente 100 aberturas por mm.2, preferentemente entre aproximadamente 15 y aproximadamente 70 aberturas por mm2, por ejemplo, alrededor de 40 aberturas por mm2.
Varias aberturas de la pluralidad de aberturas en una porción lateral pueden, por ejemplo, estar en un rango entre aproximadamente 20 y aproximadamente 400 aberturas por mm.2, preferentemente entre aproximadamente 50 y aproximadamente 350 aberturas por mm2, por ejemplo, alrededor de 300 a aproximadamente de 350 aberturas por mm2.
Varias aberturas de la pluralidad de aberturas en una superficie lateral pueden, por ejemplo, estar en un rango entre aproximadamente 20 y aproximadamente 400 aberturas por mm.2, preferentemente entre aproximadamente 50 y aproximadamente 350 aberturas por mm2, por ejemplo, alrededor de 300 a aproximadamente de 350 aberturas por mm2.
Puede tratarse previamente una disposición de filamentos. El pretratamiento puede ser un pretratamiento químico o físico, por ejemplo, cambiando la característica superficial de la superficie del filamento. Por ejemplo, la superficie de un filamento puede tratarse para mejorar la humectabilidad del filamento, preferentemente en una porción central o solo en una superficie central. Se ha encontrado que la humectabilidad aumentada es particularmente favorable para los líquidos que se usan típicamente en los dispositivos electrónicos de vaporización, los llamados e-líquidos. Los E-líquidos comprenden típicamente un formador de aerosol como glicerol o propilenglicol. Los líquidos pueden contener además aromatizantes o nicotina.
Los líquidos formadores de aerosol evaporados mediante una disposición de filamentos calentados de conformidad con la invención comprenden al menos un formador de aerosol y un aditivo líquido.
El líquido formador de aerosol puede comprender agua.
El aditivo líquido puede ser uno cualquiera o una combinación de un sabor líquido o una sustancia estimulante líquida. El aroma líquido puede comprender, por ejemplo, sabor de tabaco, extracto de tabaco, aroma de fruta o aroma de café. El aditivo líquido puede ser, por ejemplo, un líquido dulce como, por ejemplo, vainilla, caramelo y cacao, un líquido a base de hierbas, un líquido picante o un líquido estimulante que contenga, por ejemplo, cafeína, taurina, nicotina u otros agentes estimulantes conocidos por uso en la industria alimentaria.
La disposición de filamentos planos puede tener una resistencia eléctrica total entre aproximadamente 0,5 ohmios y aproximadamente 4 ohmios, con mayor preferencia entre aproximadamente 0,8 ohmios y aproximadamente 3 ohmios, incluso con mayor preferencia aproximadamente de 2,5 ohmios.
Preferentemente, la resistencia eléctrica de la porción central es mayor que aproximadamente 0,5 ohmios, con mayor preferencia superior a 1 ohmio, incluso con mayor preferencia aproximadamente de 2 ohmios.
Preferentemente, la resistencia eléctrica de cada una de la primera y segunda porciones laterales es menor que aproximadamente 100 mohm, con mayor preferencia menor que aproximadamente 50 mohm, por ejemplo, la resistencia está entre aproximadamente 5 mohm y aproximadamente 25 mohm. Preferentemente, la resistencia eléctrica de cada una de la primera y segunda porciones laterales es mayor que aproximadamente 3 mohm, con mayor preferencia superior a aproximadamente 5 mohm.
Debido a la estructura abierta en toda la disposición de filamentos, la resistencia de la disposición de filamentos es diferente a, por ejemplo, los filamentos de malla de la técnica anterior, donde una malla homogénea con la misma densidad de malla en toda la disposición de filamentos se monta en una unidad de calentamiento o donde una disposición de filamentos se compone de una malla con dos placas de metal laterales como contactos. Debido al área abierta definida en las porciones laterales, se puede optimizar una resistencia sobre la disposición de filamentos en vista del contacto y calentamiento de la disposición de filamentos así como en vista del ensamblaje y uso de una unidad de calentamiento que comprende la disposición de filamentos.
La disposición de filamentos de conformidad con la invención puede caracterizarse por su resistencia. La resistencia en las regiones de contacto es mayor que cuando se utilizan placas de metal como contactos, pero puede ser igual o mayor en una región de calentamiento, en dependencia de, por ejemplo, de la densidad de malla utilizada para la porción central de calentamiento.
Ventajosamente, la unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol comprende un sustrato que comprende una abertura a través del sustrato. La disposición de filamentos planos eléctricamente conductores de conformidad con la invención y como se describe en la presente descripción se extiende sobre la abertura en el sustrato. La unidad de calentamiento comprende además un sujetador que une la disposición de filamentos planos al sustrato.
El sujetador puede ser eléctricamente conductor en sí mismo y puede servir como contacto eléctrico para proporcionar corriente de calentamiento a través de la disposición de filamentos.
El sujetador puede ser un sujetador químico o mecánico. La disposición de filamentos puede, por ejemplo, unirse al sustrato mediante unión o encolado.
Preferentemente, el sujetador es un sujetador mecánico tal como abrazaderas, tornillos o sujetador de bloqueo de forma. Las abrazaderas y los conjuntos calefactores planos que utilizan abrazaderas para sujetar una disposición de filamentos a un sustrato calentador se han descrito en detalle en la publicación de patente internacional WO2015/117701. En la presente se hace referencia a esta publicación de patente internacional WO2015/117701 y su contenido relacionado con la unidad de calentamiento y las abrazaderas utilizadas y descritas en la misma se incorpora a la misma.
El sujetador puede ser uno o una combinación de los sujetadores mencionados anteriormente.
Preferentemente, la unidad de calentamiento es una unidad de calentamiento plana, preferentemente una unidad de calentamiento plana permeable a los fluidos que se puede calentar resistivamente.
De conformidad con la invención, también se proporciona un sistema generador de aerosol operado eléctricamente. El sistema comprende un dispositivo generador de aerosol y un cartucho que comprende un sustrato líquido formador de aerosol. El sistema comprende además una unidad de calentamiento permeable al fluido de conformidad con la invención y como se describe en la presente descripción o una unidad de calentamiento permeable al fluido que comprende una disposición de filamentos planos de conformidad con la invención y como se describe en la presente descripción para calentar un sustrato líquido formador de aerosol.
El cartucho comprende un alojamiento que tiene una abertura, con la unidad de calentamiento que se extiende a través de la abertura del alojamiento del cartucho. El dispositivo generador de aerosol comprende un cuerpo principal que define una cavidad para recibir el cartucho, una fuente de energía eléctrica y contactos eléctricos para conectar la fuente de energía eléctrica a la unidad de calentamiento para calentar la disposición de filamentos. Preferentemente, el cartucho comprende un líquido que comprende al menos un formador de aerosol y un aditivo líquido.
Se han descrito características y ventajas del sistema generador de aerosol en relación con la disposición de filamentos de conformidad con la invención y en relación con la unidad de calentamiento de conformidad con la invención.
La invención se describe adicionalmente con respecto a modalidades, que se ilustran por medio de las siguientes figuras, en donde:
La Figura 1 es una ilustración esquemática de una disposición tipo malla;
La Figura 1a es otra ilustración esquemática de la disposición tipo malla de la Figura 1;
La Figura 2 es una vista en despiece de una unidad de calentamiento con una disposición tipo malla;
La Figura 3 muestra la unidad de calentamiento de malla ensamblado de la Figura 2;
La Figura 4 muestra un sustrato calentador con una disposición tipo malla;
La Figura 5 es una vista ampliada de la Figura 4;
La Figura 6 muestra vistas ampliadas de las porciones de transición y de contacto de una disposición tipo malla;
La Figura 7 muestra una porción de contacto estañada de un calentador de malla;
La Figura 8 es una ilustración esquemática de otra modalidad de una disposición tipo malla;
La Figura 9 es una ilustración esquemática de una densidad de malla de una unidad de calentamiento entre dos puntos de contacto en una disposición de filamentos, por ejemplo, la disposición de filamentos de la Figura 1;
La Figura 9a es una ilustración esquemática de una densidad de malla de una disposición de filamentos, por ejemplo, de la Figura 1;
La Figura 10 es una ilustración esquemática de la distribución de la resistencia sobre una unidad de calentamiento.
En la Figura 1 se muestra una disposición tipo malla 1 para un calentador plano permeable a los fluidos calefactable resistivamente. La disposición tipo malla tiene una forma rectangular que tiene una longitud 101 (Lf) y comprende una primera porción lateral 2, una porción central 3 y una segunda porción lateral 4. La primera y segunda porciones laterales 2, 4 están dispuestas en lados opuestos de la porción central 3. La porción central está diseñada para ser la principal región de calentamiento de la disposición tipo malla. En la Figura 1, las tres porciones del filamento de malla tienen forma rectangular y las dos porciones 2, 4 laterales tienen el mismo tamaño.
Las mallas que definen la primera y la segunda porciones laterales 2, 4 tienen una densidad más alta que la malla que define la porción central 3. Preferentemente, las densidades de las mallas de las porciones laterales son idénticas. Las mallas de las porciones laterales tienen un área abierta formada por la suma de los intersticios entre los filamentos de las mallas de preferentemente menos del 20 por ciento del área total de cada una de la primera y segunda porción lateral. Por lo tanto, en la primera y segunda porción lateral 2,4, un área abierta es preferentemente de aproximadamente como máximo 1 mm2, con un tamaño total de cada una de la primera y segunda porciones laterales de aproximadamente 5 mm2.
Cada una de las porciones laterales o de contacto puede entrar en contacto, por ejemplo, mediante un pasador de salto, en un punto como se indica mediante los puntos de contacto 28, 48. Sobre los puntos de contacto 28, 48 se aplica un voltaje. La corriente que fluye entre las porciones laterales 2, 4 provoca un calentamiento resistivo del filamento de malla en la porción central 3 de conformidad con su alta resistencia central.
En la Figura 1a se muestra la misma disposición tipo malla 1 que en la Figura 1. Cuando se dispone en una unidad de calentamiento y se contacta en los puntos de contacto 28, 48, las áreas de la disposición de filamentos definen superficies de calentador que se extienden cada una sobre el 20 por ciento de la distancia entre el primer punto de contacto 28 y el segundo punto de contacto 48.
Un eje longitudinal 100 se define entre el primer y segundo punto de contacto 28, 48, cuyo eje longitudinal corresponde a un eje longitudinal central de la disposición de filamentos 1. A lo largo del eje longitudinal 100 se mide la resistencia de la superficie del calentador (ver más abajo).
Una primera superficie 11 se extiende desde el primer punto de contacto 28 sobre el 20 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto 28, 48 a lo largo del eje longitudinal en la dirección del segundo punto de contacto.
Una primera superficie de transición 12 se extiende entre el 20 por ciento y el 40 por ciento de la distancia entre el primer y segundo punto de contacto 28, 48 a lo largo del eje longitudinal.
Una superficie central 13 se extiende entre el 40 por ciento y el 60 por ciento de la distancia entre el primer y segundo punto de contacto 28, 48 a lo largo del eje longitudinal.
Una segunda superficie de transición 14 se extiende entre el 60 por ciento y el 80 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto 28, 48 a lo largo del eje longitudinal.
Una segunda superficie lateral 15 se extiende entre el 80 por ciento y el 100 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto 28, 48 a lo largo del eje longitudinal contado desde el primer punto de contacto en la dirección del segundo punto de contacto.
La superficie central 13 comprende una baja densidad de malla en toda su superficie.
Las superficies laterales primera y segunda 11, 15 comprenden una alta densidad de malla en toda su superficie. Las superficies de transición primera y segunda 12, 14 comprenden porciones con una densidad de malla alta y porciones con una densidad de malla baja.
La Figura 2 y la Figura 3 muestra esquemáticamente un ejemplo de una configuración de una unidad de calentamiento plana permeable a los fluidos con una disposición tipo malla. En la vista en despiece del calentador de la Figura 2, se muestran un sustrato de aislamiento eléctrico 50, un elemento calentador y una disposición de filamentos en forma de una disposición tipo malla 1 y dos láminas de metal 6. Las láminas de metal pueden ser, por ejemplo, láminas de estaño, para alterar el contacto eléctrico de conectores, por ejemplo, clavijas de contacto, con las porciones laterales 20 de la disposición tipo malla 1.
El sustrato 50 tiene la forma de un disco circular y comprende una abertura 51 dispuesta en el centro. El sustrato comprende dos orificios 52 dispuestos diagonalmente uno frente al otro en el sustrato. Los taladros 52 pueden servir para colocar y montar la unidad de calentamiento, por ejemplo, en un dispositivo generador de aerosol.
La disposición tipo malla 1 comprende una porción central 3 y en la modalidad mostrada en las Figuras 2 y 3 dos porciones laterales sobremoldeadas de PEEK 20. La disposición tipo malla está dispuesta sobre la abertura 51 dispuesta centralmente de forma cuadrada y sobre el sustrato 50. Toda la porción central 3 de la disposición tipo malla llega a quedar sobre la abertura 51. Las dos porciones laterales 20, en particular aquellas porciones de las porciones laterales sobremoldeadas con PEEK y estañadas (cubiertas con las láminas de metal 6) llegan a reposar sobre el sustrato 50.
La anchura de la malla de la porción central 3 es menor que la anchura de la abertura 51, de manera que en ambos lados laterales de la porción central 3 se forma una porción abierta 511 de la abertura 51. Las porciones abiertas no están cubiertas por malla. La densa malla estañada de las porciones laterales forma un área de contacto 24 más plana que la propia malla. El área de contacto 24 está dispuesta paralela a la superficie superior del sustrato 50 de la unidad de calentamiento. Las áreas de contacto 24 son para hacer contacto con la unidad de calentamiento mediante un conector eléctrico de, por ejemplo, una batería.
La Figura 3 muestra la unidad de calentamiento de la Figura 2 en un estado ensamblado. La disposición tipo malla 1 se puede unir al sustrato 50 por medios mecánicos o, por ejemplo, mediante adhesivo.
Figura 4 muestra un sustrato calentador 50 con una disposición tipo malla 1 unida al mismo. La disposición tipo malla es una tira rectangular de malla con una malla de alta densidad en las áreas de contacto 24 de la unidad de calentamiento y una malla de baja densidad en el medio que define la región de calentamiento de la unidad de calentamiento.
Esto puede verse mejor en la Figura 5, que es una vista ampliada de un detalle de la Figura 4. La malla de baja densidad de la porción central de la disposición tipo malla tiene intersticios rectangulares 30 en un rango de micrómetros, por ejemplo, 70 micrómetros. Con un diámetro de alambre de los filamentos de 16 micrómetros, el área abierta de la porción central cubre aproximadamente el 75 por ciento del área total de la porción central.
La malla de alta densidad de las porciones laterales 2 de la disposición tipo malla tiene intersticios 21 más pequeños de aproximadamente 0,1 micrómetros x 5 micrómetros. Con un diámetro de filamento de 16 micrómetros, el área abierta de las porciones laterales cubre aproximadamente el 3 por ciento del área total de cada una de las porciones laterales.
La disposición tipo malla se ha realizado en una sola pieza mediante diferentes modos de tejido.
La cantidad de filamentos en una dirección de tejido es idéntica en toda la disposición de filamentos. La dirección de tejido corresponde a la dirección de urdimbre de la disposición de filamentos, cuya dirección de urdimbre corresponde a la dirección de flujo de corriente principal en la disposición tipo malla. Sin embargo, la densidad de tejido de los filamentos en la dirección de la trama (perpendicular a la dirección de la urdimbre) se mejora en las porciones laterales 2. La distancia entre los filamentos en la dirección de la trama puede reducirse a cero en las porciones laterales 2, 4.
No hay ninguna porción de transición entre la porción lateral 2 y la porción central 3 en la malla de las figuras 4 y 5. En dependencia de del modo de producción, una porción de transición puede comprender un gradiente de densidad en la densidad de la malla. Preferentemente, tal gradiente de densidad cambia suavemente desde la baja densidad de la malla de la porción central a la mayor densidad de la malla de la porción lateral y viceversa.
En la Figura 6 se muestra una pequeña porción de transición 32 entre la porción central 3 y una porción lateral comprimida 22.
La malla de mayor densidad en las porciones laterales 22 se ha comprimido para mejorar el contacto eléctrico entre los filamentos individuales de la malla. Una distancia de filamento a filamento entre los filamentos de urdimbre 35 es de aproximadamente 25 micrómetros a 75 micrómetros, en la Figura 6 aproximadamente 70 micrómetros. La distancia de filamento a filamento de los filamentos de trama 36 es cero. El área abierta en las porciones laterales se genera mediante la fabricación de la disposición de filamentos mediante tejido.
Para mejorar el contacto eléctrico de la porción lateral 22, una parte más exterior de la porción lateral comprimida 22 está estañada 61 como se puede ver en la Figura 7.
La Figura 8 muestra una disposición tipo malla 1 que tiene una primera porción lateral 2, una porción central intermedia 3 y una segunda porción lateral opuesta 4. La densidad de la malla en las dos porciones laterales 2, 4 es mayor que la densidad de la malla en la porción central 3. La disposición tipo malla 1 comprende una porción central longitudinal 38 dispuesta a lo largo de un eje central longitudinal de la disposición tipo malla 1. La densidad de la malla en esta porción central longitudinal 38 es más alta que en el exterior en las regiones laterales 37 de la disposición tipo malla. La porción central longitudinal 38 tiene una anchura de aproximadamente 50 % a 60 % de la anchura total de la disposición tipo malla 1.
La mayor densidad de malla en una región central 33 de la porción central conduce a una alta densidad de energía en esta región y concentra la zona de calentamiento principal en esta región central 33 de la porción central 3. Debido a las diferentes densidades de malla en las diferentes regiones de la disposición tipo malla, la densidad de energía más alta se encuentra en la región media o central 33 de la porción central 3. Las áreas de menor densidad en las regiones laterales 37 en la porción central 3 tienen una resistencia comparativamente alta. La curva de densidad de energía sobre el ancho de la porción central 3 se muestra con la línea 85.
Las porciones laterales 2, 4 forman almohadillas de contacto de malla de alta densidad con una resistencia comparativamente baja. Los contactos eléctricos están preferentemente en el centro de las porciones laterales 2, 4, donde la resistencia eléctrica es más baja en las porciones laterales.
Los ejemplos mostrados en las figuras tienen típicamente porciones laterales simétricas con el mismo tamaño y la misma densidad de malla o distribución de densidad. Tales modalidades simplifican la fabricación y la disposición simétrica de una unidad de calentamiento. Sin embargo, se pueden proporcionar fácilmente porciones de disposición tipo malla asimétrica y gradientes de malla para lograr un régimen de distribución de energía deseado en el filamento de malla.
En la Figura 9 Se muestra una distribución de área abierta para una unidad de calentamiento, que comprende, por ejemplo, la disposición tipo malla de la Figura 1a. El eje vertical (O [%]) indica el área abierta en las diferentes superficies de la disposición de filamentos. El eje horizontal (L [%]) indica la posición en el eje longitudinal 100 desde el primer punto de contacto hasta el segundo punto de contacto.
En una primera superficie 11, el área abierta S1OA es baja, en la Figura 9 indicada como 5 por ciento. En la superficie central 13, el área abierta ScOA es alta, en la Figura 9 se indica como 60 por ciento. En la segunda superficie 15, el área abierta S2OA es baja nuevamente, en la Figura 9 se indica como un 5 por ciento como en la primera superficie 11.
En la primera superficie de transición 12, el área abierta varía a lo largo de la longitud de la superficie de transición 12. Al principio, el área abierta de la superficie de transición T1OA es idéntica al área abierta de la primera superficie S1OA. Entonces, el área abierta de la primera superficie de transición T1OA es tan alta como el área abierta de la superficie central ScOA.
La segunda superficie de transición 14 dispuesta entre la superficie central 13 y la segunda superficie 15 es simétrica a la primera superficie de transición 12 con respecto a la superficie central 13. En la segunda superficie de transición 14, el área abierta T2OA también varía a lo largo de la longitud de la superficie de transición 14. Al principio, el área abierta de la segunda superficie de transición T2OA es idéntica al área abierta de la superficie central ScOA. Entonces, el área abierta de la segunda superficie de transición es tan alta como el área abierta de la segunda superficie lateral S2OA.
La disposición de filamentos se define por tener dos superficies 11,15, dos superficies de transición 12,14 y una superficie central 13, cada una de las cuales se extiende más del 20 por ciento a lo largo del eje longitudinal 100 de la disposición de filamentos.
En la Figura 9a se muestra una distribución de área abierta de una disposición de filamentos, por ejemplo, la disposición tipo malla de la Figura 1. El eje vertical indica el área abierta en las diferentes porciones de la disposición de filamentos. El eje horizontal (Lf[%]) indica la posición en el eje longitudinal a lo largo de la longitud Lf de la disposición de filamentos.
En una primera porción lateral 2, el área abierta P1OA es baja, en la Figura 9 se indica como 5 por ciento. En la porción central 3, la PcOA del área abierta es alta, en la Figura 9 se indica como 60 por ciento. En la segunda porción lateral 4, el área abierta P2OA es baja de nuevo, en la Figura 9 se indica como 5 por ciento como en la primera porción lateral 2.
La disposición de filamentos se define por tener dos porciones laterales 2, 4 y una porción central 3. Cada una de las porciones laterales se extiende sobre aproximadamente el 25 por ciento del tamaño de la disposición de filamentos y la porción central se extiende hasta aproximadamente el 50 por ciento del tamaño de la disposición de filamentos. En la Figura 10 Se muestra una ilustración esquemática de un ejemplo de una distribución de resistencia a lo largo del eje longitudinal 100 de una unidad de calentamiento entre un primer punto de contacto en la posición 0 % y un segundo punto de contacto en la posición 100 %. El eje vertical indica la resistencia (R) de la unidad de calentamiento hasta una resistencia total Rt de la unidad de calentamiento. El eje horizontal (L[%]) indica la posición en el eje longitudinal desde el primer punto de contacto hasta el segundo punto de contacto.
En el ejemplo de la Figura 10, la unidad de calentamiento comprende una primera resistencia R1 que está presente en más del 20 por ciento a lo largo del eje longitudinal comenzando en el primer punto de contacto en 0 en la dirección del segundo punto de contacto. Una primera resistencia de transición R1tp está presente entre el 20 por ciento y el 40 por ciento a lo largo del eje longitudinal. Una resistencia central Rc está presente entre el 40 por ciento y el 60 por ciento a lo largo del eje longitudinal y después del primer punto de contacto. Una segunda resistencia de transición R2tp está presente desde un punto entre el 60 por ciento y el 80 por ciento a lo largo del eje longitudinal después del primer punto de contacto. Una segunda resistencia está presente del 80 por ciento al 100 por ciento, es decir, sobre el último 20 por ciento de la unidad de calentamiento a lo largo del eje longitudinal entre el primer y el segundo punto de contacto.
La unidad de calentamiento entra en contacto en el primer y segundo puntos de contacto y se permite que fluya una corriente a través de la disposición de filamentos de la unidad de calentamiento.
La primera resistencia R1 puede ser hasta un máximo del 13 por ciento de la resistencia total Rt y tan baja como el 0,5 por ciento de la resistencia total Rt.
Las resistencias de transición primera y segunda R1tp, R2tp no son cada una más alta que la resistencia central para evitar un calentamiento extenso en una superficie de transición de una unidad de calentamiento. Típicamente, la primera y segunda resistencia de transición R1tp, R2tp tienen un valor entre la primera resistencia R1 y la resistencia central Rc o la resistencia central Rc y la segunda resistencia R2, respectivamente. La resistencia central Rc es aproximadamente el 50 por ciento de la resistencia total Rt de la unidad de calentamiento. Preferentemente, la resistencia central Rc es más del 50 por ciento de la resistencia total Rt. La segunda resistencia puede ser hasta un máximo del 13 por ciento de la resistencia total Rt y tan baja como el 0,5 por ciento de la resistencia total Rt.
La primera y la segunda resistencia R1, R2, la primera y la segunda resistencia de transición R1tp, R2tp y la resistencia central Rc se suman a la resistencia total Rt de la unidad de calentamiento.
Como resulta obvio a partir de la distribución de la resistencia, las porciones laterales de las disposiciones de filamentos pueden, por ejemplo, ser más pequeñas o más grandes, tener más y más pequeñas o menos y más aberturas, ser más pequeñas y tener una mayor densidad de malla o ser más grandes y tener una menor densidad de malla, todo en orden para lograr un régimen de resistencia igual o específico en las superficies de la unidad de calentamiento. Tales variaciones permiten mucha flexibilidad en la aplicación de la disposición de filamentos y la unidad de calentamiento. Por ejemplo, permite adaptar la disposición de filamentos y la unidad de calentamiento a varios líquidos a aerosolizar, por ejemplo, fluidos más o menos viscosos.
La disposición de filamentos puede adaptarse fácilmente a calentadores de diferentes tamaños o dispositivos generadores de aerosol que tengan más o menos energía disponible para calentar un calentador que comprende la disposición de filamentos.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. La disposición de filamentos planos eléctricamente conductores para una unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol, la disposición de filamentos planos que comprende: una porción central (3) y dos porciones laterales (2, 4, 20, 22), las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22) se disponen en lados opuestos de la porción central (3), en donde la porción central (3) define una región de calentamiento de la disposición de filamentos y las porciones laterales (2, 4, 20, 22) definen regiones de contacto eléctrico de la disposición de filamentos;
la porción central (3) y las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22) comprenden cada una pluralidad de aberturas, la pluralidad de aberturas del área central que define un área abierta de la porción central (3) y la pluralidad de aberturas de cada porción lateral (2, 4, 20, 22) que define un área abierta de las porciones laterales (2, 4, 20, 22);
caracterizado porque el porcentaje del área total de la porción central (3) que comprende el área abierta de la porción central (3) es mayor que el porcentaje del área total de una de las porciones laterales (2, 4, 20, 22) que comprende el área abierta de la porción lateral (2, 4, 20, 22).
2. La disposición de filamentos planos de conformidad con la reivindicación 1, en donde una relación entre el porcentaje del área total de la porción central (3) que comprende el área abierta de la porción central (3) y el porcentaje del área total de una de las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22) que comprende el área abierta de la porción lateral (2, 4, 20, 22) está entre 1,1 y 30.
3. La disposición de filamentos planos de conformidad con las reivindicaciones 1 o 2, en donde el área abierta de la porción central (3) está entre el 40 por ciento y el 90 por ciento del área total de la porción central (3); y en donde el área abierta en cada una de las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22) es mayor del 3 por ciento y menor del 40 por ciento de cada una de las áreas totales de las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22). 4. La disposición de filamentos planos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde una porción de transición (32) está dispuesta entre cada una de las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22) y la porción central (3), cada porción de transición (32) que comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta, y en donde la distribución del área abierta a través de la porción de transición (32) varía entre la porción lateral (2,
4, 20, 22) y la porción central (3).
5. La disposición de filamentos planos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una región longitudinal central que se extiende desde una de las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22) sobre la porción central (3) hasta la otra de las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22), en donde el porcentaje del área total de la porción central (3) dentro de la región longitudinal central que comprende el área abierta es menor que el porcentaje del área total de la porción central (3) exterior de la región longitudinal central que comprende un área abierta.
6. La disposición de filamentos planos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la disposición de filamento es una disposición tipo malla (1), en donde una malla de la porción central (3) y las mallas de la primera y segunda porciones laterales (2, 4, 20, 22) cada una comprende una densidad de malla, en donde la densidad de malla en la porción central (3) es menor que la densidad de malla en cada una de la primera y segunda porciones laterales (2, 4, 20, 22).
7. La disposición de filamentos planos de conformidad con la reivindicación 6, en donde un gradiente de densidad de malla se sitúa entre la primera porción lateral (2, 4, 20, 22) y la porción central (3) y entre la porción central (3) y la segunda porción lateral (2, 4, 20, 22).
8. La disposición de filamentos planos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, en donde la malla está tejida y en la dirección de tejido de la disposición de filamentos se dispone un número constante de filamentos uno junto a otro a lo largo de toda la longitud de la disposición de filamentos.
9. La disposición de filamentos planos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que comprende una región longitudinal central que se extiende desde una de las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22) sobre la porción central (3) hasta la otra de las dos porciones laterales (2, 4, 20, 22), en donde la malla está tejida y en la dirección de tejido de la disposición de filamentos están dispuestos más filamentos en la región longitudinal central que fuera de la región longitudinal central.
10. La unidad de calentamiento permeable al fluido para sistemas generadores de aerosol, que comprende la unidad de calentamiento permeable al fluido una disposición de filamentos planos eléctricamente conductores de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, y
un primer punto de contacto (28, 48) y un segundo punto de contacto (28, 48) para contactar eléctricamente la disposición de filamentos planos, en donde se define un eje longitudinal entre el primer punto de contacto (28, 48) y el segundo punto de contacto (28 , 48),
en donde una superficie central Sc (10) es un área de la unidad de calentamiento que se extiende entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en dos puntos dispuestos en el eje longitudinal, uno de los dos puntos que está situado a una distancia del primer punto de contacto (28, 48) es igual al 40 por ciento y el otro de los dos puntos que se sitúa a una distancia del primer punto de contacto (28, 48) es igual al 60 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto (28, 48);
en donde una primera superficie lateral S1 (11) es un área de la unidad de calentamiento que se extiende entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en el primer punto de contacto (28, 48) y un punto dispuesto en el eje longitudinal y situado a una distancia del primer punto de contacto (28, 48) igual al 20 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto (28, 48); en donde una segunda superficie lateral S2 (15) es un área de la unidad de calentamiento entre dos líneas que se encuentran perpendiculares al eje longitudinal y cruzan el eje longitudinal en el segundo punto de contacto (28, 48) y un punto dispuesto en el eje longitudinal y situado a una distancia del primer punto de contacto (28, 48) igual al 80 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto (28, 48); en donde la superficie central Sc (10) comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta ScOA, la primera superficie lateral S1 (11) comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta S1OA, y la segunda superficie lateral S2 (15) comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta S2OA, y
en donde el porcentaje del área total de la superficie central (10) que comprende el área abierta de la superficie central (10) es mayor que el porcentaje del área total de la primera superficie lateral (11) que comprende el área abierta de la primera superficie lateral (11) y
en donde el porcentaje del área total de la superficie central (10) que comprende el área abierta de la superficie central (10) es mayor que el porcentaje del área total de la segunda superficie lateral (15) que comprende el área abierta del segundo lado.
11. La unidad de calentamiento de conformidad con la reivindicación 10, en donde una relación entre el porcentaje del área total de la superficie central (10) que comprende el área abierta de la superficie central (10) y el porcentaje del área total de la superficie central (10) que comprende el área abierta de la primera superficie lateral (11) ScOA/S1OA está entre 1,1 y 30, y en donde una relación del porcentaje del área total de la superficie central (10) que comprende el área abierta de la superficie central (10) al porcentaje del área total de la segunda superficie lateral (15) que comprende el área abierta de la segunda superficie lateral (15) ScOA/S2OA está entre 1,1 y 30.
12. La unidad de calentamiento de conformidad con las reivindicaciones 10 u 11, en donde el área abierta de la superficie central (10) ScOA está entre el 40 por ciento y el 90 por ciento del área total de la superficie central (10);
y en donde el área abierta en cada una de las dos superficies laterales (11, 15) S1OA, S2OA es mayor del 3 por ciento y menor del 40 por ciento de cada una de las áreas totales de las dos superficies laterales (11, 15).
13. La unidad de calentamiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, que comprende además una primera superficie de transición (12) que es un área de la unidad de calentamiento que se extiende entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en dos puntos dispuestos en el eje longitudinal, uno de los dos puntos está situado a una distancia del primer punto de contacto (28, 48) igual al 20 por ciento y el otro de los dos puntos se sitúa a una distancia del primer punto de contacto (28, 48) igual al 40 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto (28, 48); y
una segunda superficie de transición (14) que es un área de la unidad de calentamiento que se extiende entre dos líneas perpendiculares al eje longitudinal y que cruzan el eje longitudinal en dos puntos dispuestos en el eje longitudinal, uno de los dos puntos está situado a una distancia del primer punto de contacto (28, 48) igual al 60 por ciento y el otro de los dos puntos se sitúa a una distancia del primer punto de contacto (28, 48) igual al 80 por ciento de la distancia entre el primer y el segundo punto de contacto (28, 48),
en donde la primera superficie de transición (12) comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta T1OA, y la segunda superficie de transición (14) comprende una pluralidad de aberturas que definen un área abierta T2OA,
en donde una relación del porcentaje del área total de la primera superficie de transición (12) que comprende el área abierta de la primera superficie de transición (12) al porcentaje del área total de la primera superficie lateral (11) que comprende el área abierta de la primera superficie lateral (11) T1OA/S1OA está entre 1 y 30, en donde una relación del porcentaje del área total de la segunda superficie de transición (14) que comprende el área abierta de la segunda superficie de transición (14) al porcentaje del área total de la segunda superficie lateral (15) que comprende el área abierta de la segunda superficie lateral (15) T2OA/S2OA está entre 1 y 30.
14. La unidad de calentamiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en donde una resistencia central Rc es la resistencia eléctrica de la superficie central (10) a lo largo del eje longitudinal, en donde una primera resistencia R1 es una resistencia eléctrica de la primera superficie lateral (11) a lo largo del eje longitudinal, en donde una segunda resistencia R2 es una resistencia eléctrica de la segunda superficie lateral (15) a lo largo del eje longitudinal;
y en donde la relación de la resistencia central a la primera resistencia Rc/R1 está entre 2 y 400, y en donde la relación de la resistencia central a la segunda resistencia Rc/R2 está entre 2 y 400.
15. La unidad de calentamiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en donde una resistencia total Rt correspondiente a la resistencia eléctrica entre el primer punto de contacto (28, 48) y el segundo punto de contacto (28, 48) está comprendida entre 0,5 ohmios y 4 ohmios en donde la resistencia central Rc es superior a 0,5 ohmios, en el que la primera resistencia R1 y la segunda resistencia R2 son cada una inferior a 100 mohm.
16. La unidad de calentamiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, que comprende un sustrato que comprende una abertura a través del sustrato;
en donde la disposición de filamentos planos eléctricamente conductores se extiende sobre la abertura en el sustrato; y
un sujetador que une la disposición de filamentos planos al sustrato.
17. El sistema generador de aerosol operado eléctricamente que comprende:
un dispositivo generador de aerosol y un cartucho que comprende un sustrato líquido formador de aerosol; un unidad de calentamiento permeable al fluido de conformidad con la reivindicación cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16 o
una unidad de calentamiento permeable al fluido que comprende una disposición de filamentos planos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9,
en donde el cartucho comprende una carcasa que tiene una abertura, con la unidad de calentamiento que se extiende a través de la abertura del alojamiento del cartucho,
y en donde el dispositivo generador de aerosol comprende un cuerpo principal que define una cavidad para recibir el cartucho, una fuente de energía eléctrica y contactos eléctricos para conectar la fuente de energía eléctrica a la unidad de calentamiento.
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