ES2926003T3 - Un sistema generador de aerosol y un cartucho para un sistema generador de aerosol que tiene un compartimiento de almacenamiento de líquido de dos partes - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un cartucho (100) para un sistema generador de aerosol o un sistema generador de aerosol. El cartucho o sistema comprende un compartimento de almacenamiento que contiene un sustrato formador de aerosol líquido (131), teniendo el compartimento de almacenamiento una primera parte (130) y una segunda parte (135) conectadas entre sí para que el líquido de la primera parte pueda pasar a la segunda parte, un paso de flujo de aire (140) que pasa entre la primera parte y la segunda parte del compartimento de almacenamiento y un elemento generador de aerosol permeable a fluidos (120) situado entre la primera parte y la segunda parte del compartimento de almacenamiento. El elemento generador de aerosol tiene un primer lado y un segundo lado opuesto al primer lado, formando parte el primer lado del elemento generador de aerosol del paso de flujo de aire y estando el segundo lado del elemento generador de aerosol en contacto con el líquido del segunda porción del compartimiento de almacenamiento, de modo que el sustrato formador de aerosol líquido en la primera porción del compartimiento de almacenamiento debe pasar a la segunda porción del compartimiento de almacenamiento para alcanzar el elemento generador de aerosol permeable a fluidos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un sistema generador de aerosol y un cartucho para un sistema generador de aerosol que tiene un compartimiento de almacenamiento de líquido de dos partes
La invención se refiere a un sistema generador de aerosol y un cartucho para un sistema generador de aerosol que se configura para calentar un sustrato líquido formador de aerosol para generar un aerosol. En particular, la invención se refiere a un sistema generador de aerosol portátil que se configura para generar aerosol para la inhalación del usuario.
En los sistemas generadores de aerosol portátiles que generan un aerosol a partir de un sustrato líquido formador de aerosol, típicamente hay algunos medios para transportar el líquido en los alrededores de un elemento generador de aerosol con el fin de reponer el líquido que se ha aerosolizado por el elemento generador de aerosol. Sin embargo, puede ser difícil asegurar que se transporta suficiente líquido a los alrededores del elemento generador de aerosol sin exceso de suministro de líquido, lo que conduce a fugas e inclusión de grandes gotitas de líquido en el aerosol que se inhala por el usuario.
El documento CN 203969207 U se refiere a un cigarrillo electrónico con agujeros superiores de inyección de líquido y un componente inferior de intercambio y emisión de calor. El cigarrillo electrónico con los agujeros superiores de inyección de líquido y el componente inferior de intercambio y emisión de calor comprende una boquilla, un componente de conexión, un tubo de almacenamiento de líquido y un componente de emisión de calor.
La gravedad puede tener un papel significativo en el transporte de líquidos dentro de un sistema generador de aerosol. Típicamente, el líquido se proporciona con un cartucho o cartomizador, que contiene tanto el líquido como un elemento generador de aerosol en forma de un elemento de calentamiento. El cartucho tiene un extremo del lado de la boca a través del cual el usuario aspira el aerosol que se genera y un extremo de conexión opuesto al extremo del lado de la boca que se conecta a una unidad de control que contiene circuitos de control y un suministro de energía. El elemento de calentamiento se localiza típicamente cerca del extremo de conexión para permitir una conexión fácil al suministro de energía, con el líquido que se mantiene en un compartimento de almacenamiento entre el elemento de calentamiento y el extremo del lado de la boca del cartucho. Durante un uso típico de este tipo de sistema, la parte más alta del sistema es el extremo del lado de la boca del cartucho, de manera que la gravedad actúa para tirar del líquido hacia abajo, hacia el calentador. Esto puede resultar en un exceso de suministro de líquido en el elemento de calentamiento y en particular en una fuga de líquido en la trayectoria de flujo de aire a través de la cual se suministra el aerosol al usuario.
Una disposición alternativa es colocar el elemento de calentamiento en una posición más alta que el compartimento de almacenamiento de líquido durante el uso típico, y usar un material capilar para suministrar líquido al calentador contra la fuerza de la gravedad. Pero esto puede conducir a un suministro insuficiente o a un suministro inconsistente de líquido al elemento de calentamiento particularmente a medida que el compartimento de almacenamiento de líquido se vacía.
Sería conveniente proporcionar una disposición para un sistema generador de aerosol en el que se proporcione un suministro adecuado y constante de líquido al elemento generador de aerosol incluso a medida que el compartimento de almacenamiento de líquido se vacía, mientras se minimiza las fugas de líquido, y en el que no se requieren componentes complicados tales como las bombas.
La invención se define en las reivindicaciones independientes adjuntas, a las que debe hacerse referencia ahora. Las características preferidas o ventajosas de la invención se definen en las subreivindicaciones dependientes. Los aspectos, modalidades o ejemplos que caigan fuera del alcance de las reivindicaciones independientes adjuntas no forman parte de la invención, y se incluyen solamente con fines ilustrativos o explicativos.
En un primer aspecto, se proporciona un cartucho para un sistema generador de aerosol, el cartucho que comprende:
un compartimento de almacenamiento que contiene un sustrato líquido formador de aerosol, el compartimento de almacenamiento que tiene una primera porción y una segunda porción que se conectan entre sí de manera que el líquido en la primera porción puede pasar a la segunda porción;
un pasaje de flujo de aire que pasa entre la primera porción y la segunda porción del compartimento de almacenamiento;
un elemento generador de aerosol permeable a los fluidos que se posiciona entre la primera porción y la segunda porción del compartimento de almacenamiento y que tiene un primer lado y un segundo lado opuesto al primer lado, el primer lado del elemento generador de aerosol que forma parte del pasaje de flujo de aire y el segundo lado del elemento generador de aerosol que se encuentra en contacto con el líquido de la segunda porción del compartimento de almacenamiento, de manera que el sustrato líquido formador de aerosol en la primera porción del compartimento de almacenamiento puede alcanzar el elemento generador de aerosol permeable a los fluidos solo a través de la segunda porción del compartimento de almacenamiento.
La primera porción y la segunda porción se conectan entre sí por un canal líquido de manera que el líquido en la primera porción puede pasar a la segunda porción a través del canal líquido.
El elemento generador de aerosol puede ser un elemento de calentamiento. Alternativamente, el elemento generador de aerosol puede ser un elemento vibratorio.
Ventajosamente, la primera porción del compartimento de almacenamiento tiene una mayor capacidad de almacenamiento de líquido que la segunda porción del compartimento de almacenamiento. Ventajosamente, la primera porción del compartimento de almacenamiento es más grande que la segunda porción del compartimento de almacenamiento. Durante el uso, la primera porción del compartimento de almacenamiento se posiciona típicamente por encima del elemento generador de aerosol. Tener la primera porción del compartimento de almacenamiento más grande que la segunda porción del compartimento de almacenamiento asegura que el líquido se suministre desde la primera porción del compartimento de almacenamiento a la segunda porción del compartimento de almacenamiento, y así al elemento generador de aerosol, durante su uso, bajo la influencia de la gravedad.
Ventajosamente, la segunda porción del compartimento de almacenamiento contiene un material capilar en contacto con el segundo lado del elemento generador de aerosol. El material capilar suministra sustrato líquido formador de aerosol al elemento generador de aerosol contra la fuerza de la gravedad. Al requerir que el sustrato líquido formador de aerosol se mueva contra la fuerza de la gravedad durante el uso para alcanzar el elemento generador de aerosol, se reduce la posibilidad de que grandes gotitas del líquido entren en el pasaje de flujo de aire.
El material capilar pude hacerse de un material capaz de garantizar que haya sustrato líquido formador de aerosol en contacto con al menos una porción de la superficie del elemento generador de aerosol. El material capilar puede extenderse en los intersticios o aberturas en el elemento generador de aerosol. El elemento generador de aerosol puede aspirar sustrato líquido formador de aerosol en los intersticios o aberturas por acción capilar.
Un material capilar es un material que transporta activamente líquido de un extremo del material a otro. El material capilar puede tener una estructura fibrosa o esponjosa. El material capilar, preferentemente, comprende un conjunto de capilares. Por ejemplo, el material capilar puede comprender una pluralidad de fibras o hilos u otros tubos de calibre fino. Las fibras o hilos pueden alinearse generalmente para transportar el sustrato líquido formador de aerosol hacia el elemento generador de aerosol. Alternativamente, el material capilar puede comprender un material similar a la esponja o similar a la espuma. La estructura del material capilar forma una pluralidad de pequeños orificios o tubos, a través de los cuales el sustrato líquido formador de aerosol puede transportarse mediante la acción capilar. El material capilar puede comprender cualquier material o combinación de materiales adecuados. Ejemplos de materiales adecuados son un material de esponja o espuma, materiales a base de cerámica o de grafito en forma de fibras o polvos sinterizados, material de metal espumado o plástico, un material fibroso, por ejemplo, hecho de fibras hiladas o extruidas, tales como acetato de celulosa, poliéster, o poliolefina unida, polietileno, fibras terileno o polipropileno, fibras de nilón o cerámica. El material capilar puede tener cualquier capilaridad y porosidad adecuadas para usarse con diferentes propiedades físicas del líquido. El sustrato líquido formador de aerosol tiene propiedades físicas, que incluyen, pero no se limitan a la viscosidad, tensión superficial, densidad, conductividad térmica, punto de ebullición y presión de vapor, que permita que el sustrato líquido formador de aerosol se transporte a través del medio capilar por acción capilar.
Alternativa o adicionalmente, el compartimento de almacenamiento puede contener un material portador para contener un sustrato líquido formador de aerosol. El material portador puede encontrarse en la primera porción del compartimento de almacenamiento, la segunda porción del compartimento de almacenamiento o tanto en la primera como en la segunda porción del compartimento de almacenamiento. El material portador puede ser una espuma y una esponja de recolección de fibras. El material portador puede formarse a partir de un polímero o copolímero. En una modalidad, el material portador es un polímero hilado. El sustrato formador de aerosol puede liberarse en el material portador durante su uso. Por ejemplo, el sustrato líquido formador de aerosol puede proporcionarse en una cápsula.
El cartucho puede comprender un alojamiento que tiene un extremo de conexión y un extremo del lado de la boca remoto desde el extremo de conexión, el extremo de conexión se configura para conectarse a un cuerpo de control de un sistema generador de aerosol. El segundo lado del elemento generador de aerosol puede orientarse hacia el extremo de conexión y el primer lado del elemento generador de aerosol puede orientarse hacia el extremo del lado de la boca. La energía eléctrica puede suministrarse al elemento generador de aerosol desde un cuerpo de control que se conecta a través del extremo de conexión del alojamiento.
Ventajosamente, el elemento generador de aerosol se encuentra más cerca del extremo de conexión que de la abertura del extremo del lado de la boca. Esto permite una trayectoria de conexión eléctrica simple y corta entre una fuente de energía en el cuerpo de control y el elemento generador de aerosol.
El pasaje de flujo de aire se extiende entre la primera y segunda porciones del compartimento de almacenamiento. Adicionalmente, el pasaje de flujo de aire puede extenderse a través de la primera porción del compartimento de almacenamiento. Por ejemplo, la primera porción del compartimento de almacenamiento puede tener una sección transversal anular, con el pasaje de flujo de aire que se extiende desde el elemento generador de aerosol hasta una abertura del extremo del lado de la boca a través de la primera porción del compartimento de almacenamiento. Alternativamente, el pasaje de flujo de aire puede extenderse desde el elemento generador de aerosol hasta la abertura del extremo del lado de la boca adyacente a la primera porción del compartimento de almacenamiento.
El primer y segundo lados del elemento generador de aerosol pueden ser sustancialmente planos. El elemento generador de aerosol puede ser un elemento de calentamiento. El elemento de calentamiento puede comprender un elemento de calentamiento sustancialmente plano para permitir una fabricación sencilla. Geométricamente, el término elemento de calentamiento “sustancialmente plano” se usa para referirse al elemento de calentamiento que tiene forma de un colector topológico sustancialmente bidimensional. Por lo tanto, el elemento de calentamiento sustancialmente plano se extiende en dos dimensiones a lo largo de una superficie sustancialmente más que en una tercera dimensión. En particular, las dimensiones del elemento de calentamiento sustancialmente plano en las dos dimensiones dentro de la superficie son al menos cinco veces más grande que en la tercera dimensión, normal a la superficie. Un ejemplo de un elemento de calentamiento sustancialmente plano es una estructura entre dos superficies paralelas sustancialmente imaginarias, en donde la distancia entre estas dos superficies imaginarias es sustancialmente más pequeña que la extensión dentro de las superficies. En algunas modalidades, el elemento de calentamiento sustancialmente plano es plano. En otras modalidades, el elemento de calentamiento sustancialmente plano es curvo a lo largo de una o más dimensiones, por ejemplo, que forman una forma de domo o puente.
El elemento de calentamiento puede comprender una pluralidad de intersticios o aberturas que se extienden desde el segundo lado al primer lado y a través de los cuales puede pasar el fluido.
El elemento generador de aerosol puede comprender alternativa o adicionalmente, una membrana o malla vibratoria. Un elemento piezoeléctrico puede usarse para vibrar la membrana o la malla. El sustrato líquido formador de aerosol que pasa a través de las aberturas o intersticios en la membrana o malla vibratoria puede formar gotitas que forman un aerosol en un flujo de aire a través del sistema. El elemento generador de aerosol puede comprender alternativa, o adicionalmente, una pluralidad de eyectores de gotitas, tales como toberas de chorro de burbujas que pueden usar un mecanismo de eyección piezoeléctrico o térmico.
El elemento de calentamiento puede comprender una pluralidad de filamentos eléctricamente conductores. El término “filamento” se usa a lo largo de la descripción para referirse a una trayectoria eléctrica dispuesta entre dos contactos eléctricos. Un filamento puede ramificarse y divergir arbitrariamente en varias trayectorias o filamentos, respectivamente, o puede converger a partir de varias trayectorias eléctricas en una trayectoria. Un filamento puede tener una sección transversal redonda, cuadrada, plana o de cualquier otra forma. Un filamento puede disponerse de manera recta o curva.
El elemento de calentamiento puede ser una serie de filamentos, por ejemplo, dispuestos paralelos entre sí. Preferentemente, los filamentos pueden formar una malla. La malla puede ser tejida o no tejida. La malla puede formarse mediante el uso de diferentes tipos de tejido o estructuras de celosía. Alternativamente, el elemento de calentamiento eléctricamente conductor consiste en una serie de filamentos o una tela de filamentos. La malla, serie o tela de filamentos eléctricamente conductores puede caracterizarse además por su capacidad para retener líquidos.
En una modalidad preferida, un elemento de calentamiento sustancialmente plano puede construirse de un alambre que se forma en una malla de alambre. Preferentemente, la malla tiene un diseño de tejido plano. Preferentemente, el elemento de calentamiento es una rejilla de alambre hecha de una tira tipo malla.
Los filamentos eléctricamente conductores pueden definir intersticios entre los filamentos y los intersticios pueden tener un ancho de entre 10 micrómetros y 100 micrómetros. Preferentemente los filamentos dan lugar a la acción capilar en los intersticios, de manera que, durante el uso, el líquido que se vaporiza se aspira hacia los intersticios, lo que aumenta el área de contacto entre el elemento de calentamiento y el sustrato líquido formador de aerosol.
Los filamentos eléctricamente conductores pueden formar una malla de tamaño entre 60 y 240 filamentos por centímetro (+/- 10 por ciento). Preferentemente, la densidad de la malla se encuentra entre 100 y 140 filamentos por centímetro (+/- 10 por ciento). Con mayor preferencia, la densidad de la malla es de aproximadamente 115 filamentos por centímetro. El ancho de los intersticios puede encontrarse entre 100 micrómetros y 25 micrómetros, preferentemente entre 80 micrómetros y 70 micrómetros, con mayor preferencia aproximadamente 74 micrómetros. El porcentaje de área abierta de la malla, que es la relación del área de los intersticios con el área total de la malla puede encontrarse entre 40 por ciento y 90 por ciento, preferentemente entre 85 por ciento y 80 por ciento, con mayor preferencia aproximadamente 82 por ciento.
Los filamentos eléctricamente conductores pueden tener un diámetro de entre 8 micrómetros y 100 micrómetros, preferentemente entre 10 micrómetros y 50 micrómetros, con mayor preferencia entre 12 micrómetros y 25 micrómetros y con la máxima preferencia aproximadamente 16 micrómetros. Los filamentos pueden tener una sección transversal redonda o pueden tener una sección transversal aplanada.
El área de la malla, la serie o la tela de los filamentos eléctricamente conductores puede ser pequeña, por ejemplo, menos de o igual a 50 milímetros cuadrados, preferentemente menos de o igual a 25 milímetros cuadrados, con mayor preferencia aproximadamente 15 milímetros cuadrados. El tamaño se elige de manera que incorpora el elemento de calentamiento dentro de un sistema portátil. El tamaño de la malla, la serie o la tela de filamentos eléctricamente conductores de menos o igual a 50 milímetros cuadrados reduce la cantidad de energía total que se requiere para calentar la malla, la serie o la tela de filamentos eléctricamente conductores mientras que aún se asegura un contacto suficiente de la malla, la serie o la tela de filamentos eléctricamente conductores con el sustrato líquido formador de aerosol. La malla, la serie o la tela de filamentos eléctricamente conductores puede, por ejemplo, ser rectangular y tener una longitud de entre 2 milímetros a 10 milímetros y un ancho de entre 2 milímetros y 10 milímetros. Preferentemente, la malla tiene dimensiones de aproximadamente 5 milímetros por 3 milímetros.
Los filamentos del elemento de calentamiento pueden formarse de cualquier material con propiedades eléctricas adecuadas. Los materiales adecuados incluyen, pero no se limitan a: semiconductores tales como cerámicas dopadas, cerámicas eléctricamente “conductoras” (tales como, por ejemplo, disilicida de molibdeno), carbón, grafito, metales, aleaciones de metales y materiales compuestos hechos de un material cerámico y un material metálico. Tales materiales compuestos pueden comprender cerámicas dopadas o sin dopar. Ejemplos de cerámicas dopadas adecuadas incluyen carburos de silicio dopados. Los ejemplos de metales adecuados incluyen titanio, zirconio, tantalio y metales del grupo del platino.
Los ejemplos de aleaciones de metal adecuadas incluyen acero inoxidable, constantán, níquel-, cobalto-, cromo-, aluminio-, titanio-, zirconio-, hafnio-, niobio-, molibdeno-, tántalo-, tungsteno-, estaño-, aleaciones que contienen galio, manganeso y hierro, y superaleaciones en base a níquel, hierro, cobalto, acero inoxidable, Timetal®, aleaciones en base a hierro-aluminio y aleaciones en base a hierro-manganeso-aluminio. Timetal® es una marca registrada de Titanium Metals Corporation. Los filamentos pueden recubrirse con uno o más aislantes. Los materiales preferidos para los filamentos eléctricamente conductores son acero inoxidable y grafito, con mayor preferencia acero inoxidable de la serie 300 como el AISI 304, 316, 304L, 316L. Adicionalmente, el elemento de calentamiento eléctricamente conductor puede comprender combinaciones de los materiales anteriores. Una combinación de materiales puede usarse para mejorar el control de la resistencia del elemento de calentamiento sustancialmente plano. Por ejemplo, los materiales con una resistencia intrínseca alta pueden combinarse con materiales con una resistencia intrínseca baja. Esto puede ser ventajoso si uno de los materiales es más beneficioso desde otras perspectivas, por ejemplo, el precio, maquinabilidad y otros parámetros físicos y químicos. Ventajosamente, una disposición de filamentos sustancialmente plana con mayor resistencia reduce las pérdidas parásitas. Ventajosamente, los calentadores de alta resistividad permiten un uso más eficiente de la energía de la batería.
Preferentemente, los filamentos se hacen de alambre. Con mayor preferencia, el alambre se hace de metal, con la máxima preferencia se hace de acero inoxidable.
La resistencia eléctrica de la malla, serie o tela de filamentos eléctricamente conductores del elemento de calentamiento puede encontrarse entre 0,3 Ohmios y 4 Ohmios. Preferentemente, la resistencia eléctrica es igual o mayor que 0,5 Ohmios. Con mayor preferencia, la resistencia eléctrica de la malla, serie o tela de filamentos eléctricamente conductores se encuentra entre 0,6 Ohmios y 0,8 Ohmios, y con la máxima preferencia aproximadamente 0,68 Ohmios. La resistencia eléctrica de la malla, serie o tela de filamentos eléctricamente conductores es preferentemente al menos un orden de magnitud, y con mayor preferencia al menos dos órdenes de magnitud, mayor que la resistencia eléctrica de las áreas de contacto eléctricamente conductoras. Esto asegura que el calor que se genera por el paso de la corriente a través del elemento de calentamiento se localiza en la malla o serie de filamentos eléctricamente conductores. Es ventajoso tener una resistencia general baja para el elemento de calentamiento si el sistema se energiza por una batería. Un sistema de baja resistencia y alta corriente permite el suministro de alta energía al elemento de calentamiento. Esto permite que el elemento de calentamiento caliente rápidamente los filamentos eléctricamente conductores a la temperatura deseada.
Alternativamente, el elemento de calentamiento puede comprender una placa de calentamiento en la que se forma una serie de aberturas. Las aberturas pueden formarse mediante grabado o mecanizado, por ejemplo. La placa puede formarse a partir de cualquier material con propiedades eléctricas adecuadas, tales como los materiales descritos anteriormente en relación con los filamentos de un elemento de calentamiento.
El primer lado del elemento generador de aerosol puede orientarse directamente hacia la abertura del extremo del lado de la boca. Esta orientación de un elemento generador de aerosol plano permite un ensamblaje sencillo del cartucho durante la fabricación.
El elemento de calentamiento puede ser parte de una unidad de calentamiento. La unidad de calentamiento puede comprender el elemento de calentamiento y porciones de contacto eléctrico, que se conectan eléctricamente al elemento de calentamiento. Las porciones de contacto eléctrico pueden ser dos almohadillas de contacto eléctricamente conductoras. Las almohadillas de contacto eléctricamente conductoras pueden posicionarse en un área de borde del elemento de calentamiento. Preferentemente, las al menos dos almohadillas de contacto eléctricamente conductoras pueden posicionarse en las extremidades del elemento de calentamiento. Una almohadilla de contacto eléctricamente conductora puede fijarse directamente a los filamentos eléctricamente conductores del elemento de calentamiento. Una almohadilla de contacto eléctricamente conductora puede comprender una parche de estaño.
Alternativamente, una almohadilla de contacto eléctricamente conductora puede ser integral con el elemento de calentamiento.
Las porciones de contacto pueden exponerse a través de un extremo de conexión del alojamiento para permitir el contacto con las clavijas de contacto eléctrico en un cuerpo de control de un sistema generador de aerosol.
El compartimento de almacenamiento puede comprender un alojamiento del compartimento de almacenamiento. El elemento generador de aerosol puede fijarse al alojamiento del compartimento de almacenamiento. El alojamiento del compartimento de almacenamiento puede comprender un componente moldeado o un soporte del calentador, el componente moldeado o el soporte del calentador se moldean sobre la unidad de calentamiento u otra forma de elemento generador de aerosol. La porción moldeada o el soporte del calentador pueden cubrir una porción del primer lado de la unidad de calentamiento o del elemento generador de aerosol para aislar las porciones de contacto eléctrico del pasaje de flujo de aire y pueden cubrir al menos una porción del segundo lado de la unidad de calentamiento o del elemento generador de aerosol para aislar las porciones de contacto eléctrico del sustrato líquido formador de aerosol.
El soporte del calentador puede comprender al menos una pared que se extiende desde el segundo lado de la unidad de calentamiento, la al menos una pared que forma parte de la segunda porción del compartimento de almacenamiento de líquido. El soporte del calentador puede definir una trayectoria de flujo de líquido desde un primer lado de la unidad de calentamiento a un segundo lado de la unidad de calentamiento.
El compartimento de almacenamiento de líquido puede contener sustrato líquido formador de aerosol. Como se usa en la presente descripción, con referencia a la presente invención, un sustrato formador de aerosol es un sustrato capaz de liberar compuestos volátiles que pueden formar un aerosol. Los compuestos volátiles pueden liberarse mediante el calentamiento del sustrato formador de aerosol. Los compuestos volátiles pueden liberarse al mover el sustrato formador de aerosol a través de los pasajes de un elemento vibratorio.
El sustrato formador de aerosol puede ser un líquido a temperatura ambiente. El sustrato formador de aerosol puede comprender componentes tanto sólidos como líquidos. El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender nicotina. El sustrato líquido formador de aerosol que contiene nicotina puede ser una matriz de sal de nicotina. El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender material de origen vegetal. El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender tabaco. El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender un material que contiene tabaco que contiene compuestos volátiles con sabor a tabaco, que se liberan del sustrato formador de aerosol al calentarse. El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender material de tabaco homogeneizado. El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender un material que no contiene tabaco. El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender material de origen vegetal homogeneizado.
El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender uno o más formadores de aerosol. Un formador de aerosol es cualquier compuesto o mezcla de compuestos adecuado y conocido que, durante el uso, facilita la formación de un aerosol denso y estable y que es sustancialmente resistente a la degradación térmica a la temperatura de operación del sistema. Los ejemplos de formadores de aerosol adecuados incluyen la glicerina y el propilenglicol. Los formadores de aerosol adecuados se conocen bien en la técnica e incluyen, pero no se limitan a: los alcoholes polihídricos, tales como el trietilenglicol, 1,3-butanoidol y la glicerina; los ésteres de alcoholes polihídricos, tales como el mono-, di- o triacetato de glicerol; y los ésteres alifáticos de ácidos mono-, di- o policarboxílicos, tales como el dodecanodioato de dimetilo y el tetradecanodioato de dimetilo. El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender agua, solventes, etanol, extractos de plantas y sabores naturales o artificiales.
El sustrato líquido formador de aerosol puede comprender nicotina y al menos un formador de aerosol. El formador de aerosol puede ser glicerina o propilenglicol. El formador de aerosol puede comprender tanto glicerina como propilenglicol. El sustrato líquido formador de aerosol puede tener una concentración de nicotina de entre aproximadamente 0,5 % y aproximadamente 10 %, por ejemplo, aproximadamente 2 %.
El alojamiento puede formarse de un material plástico moldeable, tal como el polipropileno (PP) o tereftalato de polietileno (PET). El alojamiento puede formar una parte o la totalidad de una pared del compartimento de almacenamiento. El alojamiento y el compartimento de almacenamiento pueden formarse de manera integral. Alternativamente, el compartimento de almacenamiento puede formarse por separado del alojamiento y ensamblarse al alojamiento.
El cartucho puede comprender una boquilla desmontable a través de la cual el usuario puede aspirar el aerosol. La boquilla desmontable puede cubrir la abertura del extremo del lado de la boca. Alternativamente, el cartucho puede configurarse para permitir a un usuario aspirar directamente sobre la abertura del extremo del lado de la boca.
El cartucho puede ser rellenable con sustrato líquido formador de aerosol. Alternativamente, el cartucho puede diseñarse para desecharse cuando el compartimento de almacenamiento se vacía de sustrato líquido formador de aerosol.
En un segundo aspecto, se proporciona un cartucho para un sistema generador de aerosol, el cartucho que comprende:
un alojamiento que tiene una abertura del extremo del lado de la boca;
un compartimento de almacenamiento dentro del alojamiento y que contiene un sustrato líquido formador de aerosol;
un elemento generador de aerosol permeable a los fluidos dentro del alojamiento y que tiene un primer lado y un segundo lado opuesto al primer lado, el primer lado del elemento generador de aerosol se encuentra más cerca de la abertura del extremo del lado de la boca que el segundo lado del elemento generador de aerosol, y el segundo lado del elemento generador de aerosol se encuentra en contacto con el líquido del compartimento de almacenamiento; y
un pasaje de flujo de aire que se extiende desde el primer lado del elemento generador de aerosol hasta la abertura del extremo del lado de la boca;
en donde una primera porción del compartimento de almacenamiento se posiciona entre el elemento generador de aerosol y la abertura del extremo del lado de la boca y una segunda porción del compartimento de almacenamiento se posiciona en un lado opuesto del elemento generador de aerosol a la abertura del extremo del lado de la boca.
En este contexto “que se posiciona entre” significa que una línea recta desde el elemento generador de aerosol hasta la abertura del extremo del lado de la boca debe atravesar o pasar la primera porción del compartimento de almacenamiento. El pasaje de flujo de aire puede atravesar la porción de almacenamiento.
Las características del cartucho del primer aspecto pueden aplicarse al segundo aspecto.
En un tercer aspecto se proporciona un sistema generador de aerosol que comprende un cartucho de acuerdo con el primer o segundo aspecto y un cuerpo de control que se conecta al cartucho, el cuerpo de control que se configura para controlar un suministro de energía eléctrica al elemento generador de aerosol.
El cuerpo de control puede comprender al menos un elemento de contacto eléctrico que se configura para proporcionar una conexión eléctrica al elemento generador de aerosol cuando el cuerpo de control se conecta al cartucho. El elemento de contacto eléctrico puede ser alargado. El elemento de contacto eléctrico puede ser cargado por resorte. El elemento de contacto eléctrico puede entrar en contacto con una almohadilla de contacto eléctrico en el cartucho.
El cuerpo de control puede comprender una porción de conexión para el acoplamiento con el extremo de conexión del cartucho.
El cuerpo de control puede comprender un suministro de energía.
El cuerpo de control puede comprender circuitos de control que se configuran para controlar el suministro de energía desde el suministro de energía al elemento generador de aerosol.
Los circuitos de control pueden comprender un microcontrolador. El microcontrolador es preferentemente un microcontrolador programable. Los circuitos de control pueden comprender otros componentes electrónicos. Los circuitos de control pueden configurarse para regular un suministro de energía al elemento generador de aerosol. La energía puede suministrarse al elemento generador de aerosol continuamente después de la activación del sistema o puede suministrarse de manera intermitente, tal como en una base de bocanada a bocanada. La energía puede suministrarse al elemento generador de aerosol en la forma de pulsos de corriente eléctrica.
El cuerpo de control puede comprender un suministro de energía que se dispone para suministrar energía a al menos uno de los sistemas de control y el elemento generador de aerosol. El elemento generador de aerosol puede comprender un suministro de energía independiente. El sistema generador de aerosol puede comprender un primer suministro de energía que se dispone para suministrar energía al circuito de control y un segundo suministro de energía que se configura para suministrar energía al elemento generador de aerosol.
El suministro de energía puede ser un suministro de energía de DC. El suministro de energía puede ser una batería. La batería puede ser una batería basada en litio, por ejemplo, una batería de litio-cobalto, una de litio-hierro-fosfato, una de titanato de litio o una de litio-polímero. La batería puede ser una batería de níquel-hidruro metálico o una batería de níquel cadmio. El suministro de energía puede ser otra forma de dispositivo de almacenamiento de carga, tal como un condensador. El suministro de energía puede requerir una recarga y configurarse para muchos ciclos de carga y descarga. El suministro de energía puede tener una capacidad que permita el almacenamiento de energía suficiente para una o más experiencias de usuario; por ejemplo, el suministro de energía puede tener capacidad suficiente para permitir la generación continua de aerosol para un período de alrededor de seis minutos, que corresponde al tiempo típico que se tarda para fumar un cigarrillo convencional, o para un período que sea múltiplo de seis minutos. En otro ejemplo, el suministro de energía puede tener capacidad suficiente para permitir un número predeterminado de bocanadas o activaciones discretas de la unidad de atomización.
El sistema generador de aerosol puede ser un sistema generador de aerosol portátil. El sistema generador de aerosol portátil puede configurarse para permitir que un usuario succione una boquilla para aspirar un aerosol a través de la abertura del extremo del lado de la boca. El sistema generador de aerosol puede tener un tamaño comparable con un tabaco o cigarrillo convencional. El sistema generador de aerosol puede tener una longitud total de entre aproximadamente 30 mm y aproximadamente 150 mm. El sistema generador de aerosol puede tener un diámetro externo de entre aproximadamente 5 mm y aproximadamente 30 mm.
Aunque el sistema de la invención se ha descrito como que comprende un cartucho y un cuerpo de control, es posible implementar la invención en un sistema de una sola pieza. En un cuarto aspecto se proporciona un sistema generador de aerosol, que comprende:
un alojamiento que tiene una entrada de aire y una abertura del extremo del lado de la boca;
un compartimento de almacenamiento dentro del alojamiento que contiene un sustrato líquido formador de aerosol, el compartimento de almacenamiento que tiene una primera porción y una segunda porción que se conectan entre sí de manera que el líquido en la primera porción puede pasar a la segunda porción;
un pasaje de flujo de aire que pasa desde la entrada de aire entre la primera porción y la segunda porción del compartimento de almacenamiento hasta la abertura del extremo del lado de la boca;
un elemento generador de aerosol permeable a los fluidos que se posiciona entre la primera porción y la segunda porción del compartimento de almacenamiento y que tiene un primer lado y un segundo lado opuesto al primer lado, el primer lado del elemento generador de aerosol que forma parte del pasaje de flujo de aire y el segundo lado del elemento generador de aerosol que se encuentra en contacto con el líquido de la segunda porción del compartimento de almacenamiento, de manera que el sustrato líquido formador de aerosol en la primera porción del compartimento de almacenamiento debe pasar a la segunda porción del compartimento de almacenamiento para alcanzar el elemento generador de aerosol permeable a los fluidos.
un suministro de energía dentro del alojamiento que se conecta al elemento generador de aerosol; y un circuito de control dentro del alojamiento y que se configura para controlar el suministro de energía desde el suministro de energía al elemento generador de aerosol.
En un quinto aspecto se proporciona un sistema generador de aerosol, que comprende:
un alojamiento que tiene una abertura del extremo del lado de la boca;
un compartimento de almacenamiento dentro del alojamiento y que contiene un sustrato líquido formador de aerosol;
un elemento generador de aerosol permeable a los fluidos dentro del alojamiento y que tiene un primer lado y un segundo lado opuesto al primer lado, el primer lado del elemento generador de aerosol se encuentra más cerca de la abertura del extremo del lado de la boca que el segundo lado del elemento generador de aerosol, y el segundo lado del elemento generador de aerosol se encuentra en contacto con el líquido del compartimento de almacenamiento;
un pasaje de flujo de aire que se extiende desde el primer lado del elemento generador de aerosol hasta la abertura del extremo del lado de la boca;
un suministro de energía dentro del alojamiento que se conecta al elemento generador de aerosol; y un circuito de control dentro del alojamiento y que se configura para controlar el suministro de energía desde el suministro de energía al elemento generador de aerosol;
en donde una primera porción del compartimento de almacenamiento se posiciona entre el elemento generador de aerosol y la abertura del extremo del lado de la boca y una segunda porción del compartimento de almacenamiento se posiciona en un lado opuesto del elemento generador de aerosol a la abertura del extremo del lado de la boca.
El elemento generador de aerosol puede ser generalmente plano. El segundo lado del elemento generador de aerosol puede posicionarse fuera del pasaje de flujo de aire. El segundo lado del elemento generador de aerosol puede encontrarse en contacto con el líquido del compartimento de almacenamiento, pero no en contacto con el aire en el pasaje de flujo de aire.
La primera porción del compartimento de almacenamiento y la segunda porción del compartimento de almacenamiento se conectan entre sí por un canal líquido de manera que el líquido en la primera porción puede pasar a la segunda porción a través del canal líquido. El elemento generador de aerosol de los aspectos cuarto y quinto puede comprender cualquiera de las características del elemento generador de aerosol descrito en relación con los aspectos primero y segundo.
El compartimento de almacenamiento de los aspectos cuarto y quinto puede comprender cualquiera de las características del compartimento de almacenamiento descrito en relación con los aspectos primero y segundo. El compartimento de almacenamiento puede ser rellenable con sustrato líquido formador de aerosol. Alternativamente, el sistema puede diseñarse para desecharse cuando el compartimento de almacenamiento se vacía de sustrato líquido formador de aerosol.
En los aspectos cuarto y quinto, el alojamiento puede ser alargado. El alojamiento puede comprender cualquier material adecuado o combinación de materiales. Ejemplos de materiales adecuados incluyen metales, aleaciones, plásticos o materiales compuestos que contienen uno o más de esos materiales, o termoplásticos que son adecuados para aplicaciones alimenticias o farmacéuticas, por ejemplo, polipropileno, polieteretercetona (PEEk ) y polietileno. El material puede ser ligero y no frágil. El alojamiento puede comprender cualquiera de las características del alojamiento descrito en relación con el primer aspecto.
El pasaje de flujo de aire de los aspectos cuarto y quinto puede comprender cualquiera de las características del pasaje de flujo de aire descrito en relación con los aspectos primero y segundo.
El suministro de energía de los aspectos cuarto y quinto puede comprender cualquiera de las características del suministro de energía descrito en relación con el tercer aspecto.
Los circuitos de control de los aspectos cuarto y quinto pueden comprender cualquiera de las características de los circuitos de control descritos en relación con el tercer aspecto.
El cartucho, el cuerpo de control o el sistema generador de aerosol en cualquiera de los aspectos puede comprender un detector de bocanadas en comunicación con los circuitos de control. El detector de bocanadas puede configurarse para detectar cuando un usuario aspira a través del pasaje de flujo de aire.
El cartucho, el cuerpo de control o el sistema generador de aerosol en cualquiera de los aspectos puede comprender un sensor de temperatura en comunicación con los circuitos de control. El cartucho, el cuerpo de control o el sistema generador de aerosol puede comprender una entrada del usuario, tal como un interruptor o botón. La entrada del usuario puede permitir a un usuario encender y apagar el sistema.
El cartucho, el cuerpo de control o el sistema generador de aerosol pueden comprender además medios de indicación para indicar a un usuario la cantidad determinada de sustrato líquido formador de aerosol que se mantiene en la porción de almacenamiento de líquido. Los circuitos de control pueden configurarse para activar los medios de indicación después de que se ha hecho una determinación de la cantidad de sustrato líquido formador de aerosol que se mantiene en la porción de almacenamiento de líquido.
Los medios de indicación pueden comprender una o más luces, tales como diodos emisores de luz (LED), una pantalla, tal como una pantalla LCD y medios de indicación acústica, tal como un altavoz o zumbador y medios vibratorios. Los circuitos de control pueden configurarse para iluminar una o más de las luces, mostrar una cantidad en la pantalla, emitir sonidos a través del altavoz o zumbador y vibrar los medios vibratorios.
Las características de un aspecto pueden aplicarse a los otros aspectos.
Las modalidades de la invención se describirán ahora en detalle, solo a manera de ejemplo, con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema generador de aerosol de acuerdo con la invención; La Figura 2a es una ilustración esquemática de una primera sección transversal de un cartucho, que incluye una boquilla, de acuerdo con la invención;
La Figura 2b es una ilustración esquemática de una segunda sección transversal de un cartucho de acuerdo con la invención;
La Figura 3 ilustra un cartucho sin una boquilla;
Las Figuras 4a y 4b ilustran el soporte del calentador de las Figuras 3a y 2b y de la Figura 3;
Las Figuras 5a y 5b son vistas en perspectiva superiores de la unidad de calentamiento y el soporte del calentador de las Figuras 4a y 4b;
Las Figuras 6a y 6b son vistas en inferiores de la unidad de calentamiento y el soporte del calentador de las Figuras 4a y 4b; y
La Figura 7 ilustra la conexión eléctrica de un cuerpo de control a la unidad de calentamiento.
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema generador de aerosol de acuerdo con la invención. El sistema comprende dos componentes principales, un cartucho 100 y un cuerpo de control 200. Un extremo de conexión 115 del cartucho 100 se conecta de manera desmontable a un correspondiente extremo de conexión 205 del cuerpo de control 200. El cuerpo de control 200 contiene una batería 210, que en este ejemplo es una batería de iones de litio recargable, y circuitos de control 220. El dispositivo generador de aerosol 10 es portátil y tiene un tamaño comparable a un tabaco o cigarrillo convencional.
El cartucho 100 comprende un alojamiento 105 que contiene una unidad de atomización 120 y un compartimento de almacenamiento de líquido que tiene una primera porción 130 y una segunda porción 135. Un sustrato líquido formador de aerosol se mantiene en el compartimento de almacenamiento de líquido. Aunque no se ilustra en la Figura 1, la primera porción 130 del compartimento de almacenamiento de líquido se conecta a la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido de manera que el líquido en la primera porción 130 puede pasar a la segunda porción 135. La unidad de atomización 120 recibe líquido de la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido. En esta modalidad, la unidad de atomización 120 es una unidad de calentamiento permeable al fluido generalmente plana.
Un pasaje de flujo de aire 140, 145 se extiende a través del cartucho 100 desde una entrada de aire 150 más allá de la unidad de atomización 120 y desde la unidad de atomización 120 hasta una abertura del extremo del lado de la boca 110 en el alojamiento del cartucho 105.
Los componentes del cartucho 100 se disponen de manera que la primera porción 130 del compartimento de almacenamiento de líquido se encuentra entre la unidad de atomización 120 y la abertura del extremo del lado de la boca 110, y la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido se posiciona en un lado opuesto de la unidad de atomización 120 a la abertura del extremo del lado de la boca 110. En otras palabras, la unidad de atomización 120 se encuentra entre las dos porciones 130, 135 del compartimento de almacenamiento de líquido y recibe líquido desde la segunda porción 135, y la primera porción 130 del compartimento de almacenamiento de líquido se encuentra más cerca de la abertura del extremo del lado de la boca 110 que la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido. El pasaje de flujo de aire se extiende más allá de la unidad de atomización 120 y entre la primera y segunda porciones 130, 135 del compartimento de almacenamiento de líquido.
El sistema se configura de manera que un usuario puede tomar una bocanada o succionar en la abertura del extremo del lado de la boca 110 del cartucho 100 para aspirar aerosol en su boca. En operación, cuando un usuario toma una bocanada en la abertura del extremo del lado de la boca 110, el aire se aspira a través del pasaje de flujo de aire desde la entrada de aire 150, más allá de la unidad de atomización 120, hasta la abertura del extremo del lado de la boca 110. Los circuitos de control 220 controlan el suministro de energía eléctrica desde la batería 210 al cartucho 100 cuando se activa el sistema. Esto a su vez controla la cantidad y las propiedades del vapor que se produce por la unidad de atomización 120. El circuito de control 220 puede incluir un sensor de flujo de aire y el circuito de control 220 puede suministrar energía eléctrica a la unidad de atomización 120 cuando el sensor de flujo de aire detecta las bocanadas del usuario en el cartucho 100. Este tipo de disposición de control se encuentra bien establecida en sistemas generadores de aerosol tales como los inhaladores y los cigarrillos electrónicos. Por lo tanto, cuando un usuario succiona en la abertura del extremo del lado de la boca 110 del cartucho 100, la unidad de atomización 120 se activa y genera un vapor que se arrastra en el flujo de aire que atraviesa el pasaje de flujo de aire 140. El vapor se enfría con el flujo de aire en el pasaje 145 para formar un aerosol, que luego se aspira en la boca del usuario a través de la abertura del extremo del lado de la boca 110.
En operación, la abertura del extremo del lado de la boca 110 es típicamente el punto más alto del dispositivo. La construcción del cartucho 100, y en particular la disposición de la unidad de atomización 120 entre la primera y la segunda porciones 130, 135 del compartimento de almacenamiento de líquido, es ventajosa porque aprovecha la gravedad para asegurar que el sustrato líquido se suministre a la unidad de atomización 120 incluso a medida que el compartimento de almacenamiento de líquido se vacía, pero evita un exceso de suministro de líquido a la unidad de atomización 120 que puede conducir a una fuga de líquido en el pasaje de flujo de aire 140.
La Figura 2 es una primera sección transversal de un cartucho de acuerdo con una modalidad de la invención. La Figura 2b es una segunda sección transversal, ortogonal a la sección transversal de la Figura 2a.
El cartucho 100 de las Figuras 2a comprende un alojamiento externo 105 que tiene un extremo del lado de la boca con una abertura del extremo del lado de la boca 110, y un extremo de conexión opuesto al extremo del lado de la boca. Dentro del alojamiento 105 se encuentra el compartimento de almacenamiento de líquido que contiene un sustrato líquido formador de aerosol 131. El líquido se contiene en el compartimento de almacenamiento de líquido por tres componentes, un alojamiento del compartimento de almacenamiento superior 137, un soporte del calentador 134 y una tapa de extremo 138. Una unidad de calentamiento 120 se mantiene en el soporte del calentador 134. Un material capilar 136 se proporciona en la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido, y colinda con el elemento calentador en una región central de la unidad de calentamiento 120. El material capilar se orienta para transportar líquido al elemento calentador. El elemento calentador 121 comprende un elemento calentador de malla, que se forma de una pluralidad de filamentos. Los detalles de este tipo de construcción del elemento calentador pueden encontrarse en el documento WO2015/117702 por ejemplo. El pasaje de flujo de aire 140 se extiende entre la primera y segunda porciones 130, 135 del compartimiento de almacenamiento de líquido. Una pared inferior del pasaje de flujo de aire 140 comprende el elemento calentador 121 y el soporte del calentador 134, las paredes laterales del pasaje de flujo de aire 140 comprenden porciones del soporte del calentador 134, y una pared superior del pasaje de flujo de aire 140 comprende una porción del alojamiento del compartimento de almacenamiento superior 137. El pasaje de flujo de aire 130 tiene una porción vertical 145 que se extiende a través de la primera porción 130 del compartimento de almacenamiento de líquido, como se muestra en la Figura 2a, hacia la abertura del extremo del lado de la boca 110.
La unidad de calentamiento 20 es generalmente plana y tiene dos caras. Una primera cara de la unidad de calentamiento 120 se orienta hacia la primera porción 130 del compartimento de almacenamiento de líquido y la abertura del extremo del lado de la boca 110. Una segunda cara de la unidad de calentamiento 120 se encuentra en contacto con el material capilar 136 y el líquido 131 en el compartimento de almacenamiento de líquido, y se orienta hacia un extremo de conexión 115 del cartucho 100. La unidad de calentamiento 120 se encuentra más cerca del extremo de conexión de manera que la conexión eléctrica de la unidad de calentamiento 120 a un suministro de energía puede lograrse fácilmente y con robustez, como se describirá. La primera porción 130 del compartimento de almacenamiento de líquido es mayor que la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido y ocupa un espacio entre la unidad de calentamiento 120 y la abertura del extremo del lado de la boca 110 del cartucho 100. El líquido en la primera porción 130 del compartimento de almacenamiento de líquido puede desplazarse a la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido a través de los canales de líquido 133 en cualquier lado de la unidad de calentamiento 120. En este ejemplo se proporcionan dos canales para proporcionar una estructura simétrica, aunque solo es necesario un canal. Los canales son trayectorias cerradas de flujo de líquido definidas entre el alojamiento del compartimento de almacenamiento superior 137 y el soporte del calentador 134.
La Figura 3 es una vista ampliada del compartimento de almacenamiento de líquido y la unidad de calentamiento 120 del cartucho 100 que se muestra en las Figuras 2a y 2b. Es posible proporcionar un cartucho que comprende los componentes que se muestran en la Figura 3, sin un alojamiento externo 105 o boquilla. Una boquilla puede proporcionarse como un componente separado del cartucho 100 o tal vez proporcionarse como parte del cuerpo de control 200, con un cartucho como se muestra en la Figura 3 que se configura para insertarse en el cuerpo de control 200.
El cartucho 100 que se muestra en la Figura 3 puede ensamblarse al moldear primero el soporte del calentador 134 alrededor de la unidad de calentamiento 120. La unidad de calentamiento comprende un elemento calentador de malla 122 como se describió, que se fija a un par de almohadillas de contacto de estaño 121, que tienen una resistividad eléctrica mucho menor que el elemento calentador 122. Las almohadillas de contacto 121 se fijan a extremos opuestos del elemento calentador 122, como se ilustra en las Figuras 6a y 6b. El soporte del calentador 134 se fija entonces al alojamiento de la porción de almacenamiento superior mediante el uso de soldadura o adhesivo. El material capilar 136 se inserta en la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido. La tapa de extremo 138 se fija entonces al soporte del calentador para sellar el compartimento de almacenamiento de líquido.
Alternativamente, el material capilar del soporte del calentador 136 y la tapa de extremo 138 pueden ensamblarse primero antes de fijarse al alojamiento de la porción de almacenamiento superior. La Figura 4a es una primera sección transversal de la unidad de calentamiento 120, el soporte del calentador 134, el material capilar 136 y la tapa de extremo 138. Los canales de líquido 133 se muestran claramente. La Figura 4b es una segunda sección transversal de la unidad de calentamiento 120, el soporte del calentador 134, el material capilar 136 y la tapa de extremo 138. Puede observarse que el soporte del calentador 134 asegura la unidad de calentamiento 120 en ambos lados de la unidad de calentamiento 120. Las almohadillas de contacto 121 son fácilmente accesibles desde el segundo lado de la unidad de calentamiento 120 pero se encuentran cubiertas por el soporte del calentador en el primer lado de la unidad de calentamiento 120 para protegerlas del vapor en el pasaje de flujo de aire 140. Una pared inferior del soporte del calentador 134 se extiende desde el segundo lado de la unidad de calentamiento 120 y aísla las almohadillas de contacto 121 del líquido en la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido.
El soporte del calentador 134 y la unidad de calentamiento 120 se muestran con más detalle en las Figuras 5a, 5b, 6a y 6b. Las Figuras 5a y 5b son vistas en perspectiva superiores de la unidad de calentamiento 120 y el soporte del calentador 134 de las Figuras 4a y 4b. Las Figuras 6a y 6b son vistas inferiores de la unidad de calentamiento 120 y el soporte del calentador 134 de las Figuras 4a y 4b. La tapa de extremo 138 y el material capilar 136 se retiran.
Las Figuras 5a y 5b muestran las superficies de recubrimiento 160 del soporte del calentador 134 que cubren el primer lado de las porciones de contactos 121 de la unidad de calentamiento 120, mientras que el elemento calentador de malla 122 se encuentra expuesto. Los canales de líquido 133 de la primera porción 130 del compartimento de almacenamiento de líquido a la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido se definen por las paredes verticales del soporte del calentador 134. Las mismas paredes también unen el pasaje de flujo de aire 140 a medida que pasa sobre el elemento calentador 120.
El soporte del calentador se moldea por inyección y se forma a partir de un polímero de ingeniería, tal como polieteretercetona (PEEK) o LCP (polímero de cristal líquido).
Las Figuras 6a y 6b muestran cómo el soporte del calentador 134 aísla las almohadillas de contacto 121 de la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido, pero permite que las almohadillas de contacto 121 sean accesibles. Una pared del soporte del calentador 134 aísla las porciones de contacto 121 del líquido en la porción de almacenamiento. El soporte del calentador 134 también aísla la porción expuesta de las almohadillas de contacto 121 del pasaje de flujo de aire 140.
El sobremoldeado del soporte del calentador 134 en la unidad de calentamiento 120 proporciona un componente robusto que puede manejarse fácilmente durante el ensamblaje del sistema sin dañar porciones delicadas del elemento calentador 134.
El líquido puede insertarse en el compartimento de almacenamiento de líquido desde el extremo inferior, antes de que se fije la tapa de extremo 138, o a través de un puerto de llenado (no se muestra) en el alojamiento de la porción de almacenamiento superior, después de que se fije la tapa de extremo 138. El compartimento de almacenamiento de líquido puede ser rellenable a través de un puerto de llenado.
El compartimento de almacenamiento de líquido puede fijarse entonces dentro de un alojamiento de cartucho 105 mediante el uso de una fijación mecánica o mediante el uso de otro medio, tal como adhesivo o soldadura, por ejemplo. Alternativamente, el compartimento de almacenamiento puede fijarse o acoplarse de manera desmontable al alojamiento de un cuerpo de control de un sistema generador de aerosol.
La Figura 7 ilustra cómo los contactos eléctricos en un cuerpo de control de un sistema generador de aerosol pueden disponerse para encajar con las almohadillas de contacto expuestas de la unidad de calentamiento 120. Solo se muestran los contactos eléctricos del cuerpo de control 200. Los contactos eléctricos comprenden un par de clavijas cargadas con resorte 160 que se extienden en las ranuras que se forman en cualquier lado del soporte del calentador 134 para entrar en contacto con las almohadillas de contacto 121. Con esta disposición, el cartucho 100 puede insertarse o unirse al cuerpo de control 200 al mover el cartucho 100 en contacto con las clavijas en una dirección de inserción paralela al eje longitudinal de las clavijas. Cuando las clavijas se encuentran en contacto con las almohadillas de contacto 121, la corriente eléctrica puede suministrarse al elemento de calentamiento 122. El cartucho 100 puede retenerse dentro de un alojamiento del cuerpo de control o puede fijarse al cuerpo de control mediante el uso de un accesorio de empuje o un accesorio a presión.
La Figura 7 también muestra una porción cortada del alojamiento del compartimento de almacenamiento superior 137. Puede observarse que se usa una pared interna 139 para dividir el pasaje de flujo de aire 145 del líquido 131 con el compartimento de almacenamiento de líquido. La entrada de aire 150 también se ilustra claramente.
La operación del sistema se describirá ahora brevemente. El sistema se enciende primero mediante el uso de un interruptor en el cuerpo de control 200 (no se muestra en la Figura 1). El sistema puede comprender un sensor de flujo de aire en comunicación fluida con el pasaje de flujo de aire que puede activarse por bocanada. Esto significa que el circuito de control 220 se configura para suministrar energía al elemento de calentamiento 122 en base a las señales del sensor de flujo de aire. Cuando el usuario desea inhalar aerosol, el usuario toma una bocanada en la abertura del extremo del lado de la boca 110 del sistema. Alternativamente, el suministro de energía al elemento de calentamiento 122 puede basarse en la actuación del usuario de un interruptor. Cuando se suministra energía al elemento de calentamiento 122, el elemento de calentamiento 122 se calienta a una temperatura por encima de una temperatura de vaporización del sustrato líquido formador de aerosol 131. El sustrato líquido formador de aerosol 131 que se pierde ante el elemento de calentamiento 122 se vaporiza de esta manera y se escapa hacia el pasaje de flujo de aire 140. La mezcla de aire aspirado a través de la entrada de aire 150 y el vapor del elemento de calentamiento 122 se aspira a través del pasaje de flujo de aire 140, 145 hacia la abertura del extremo del lado de la boca 110. A medida que se desplaza a través del pasaje de flujo de aire 140, 145 el vapor se enfría para formar un aerosol, que luego se aspira en la boca del usuario. Al final de la bocanada del usuario o después de un período de tiempo establecido, se corta la energía al elemento de calentamiento 122 y el calentador se enfría de nuevo antes de la siguiente bocanada.
Durante el uso normal de esta manera, y entre las bocanadas del usuario, el sistema se mantiene típicamente de manera que el extremo del lado de la boca del sistema se encuentre más alto. Esto significa que la primera porción 130 del compartimento de almacenamiento de líquido se encuentra por encima de la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido, y el elemento de calentamiento se encuentra por encima del material capilar 136 en la segunda porción 135 del compartimento de almacenamiento de líquido. Como el líquido en el material capilar 136 cerca del elemento de calentamiento 122 se vaporiza y se escapa hacia el pasaje de flujo de aire 140, se repone por el líquido de la primera porción 130 del compartimento de almacenamiento de líquido que fluye hacia el material capilar 136 bajo la influencia de la gravedad. El líquido de la primera porción 130 fluye a través de las dos trayectorias cerradas de flujo de líquido 133 hacia el material capilar 136. El material capilar 136 aspira entonces el líquido hasta el elemento de calentamiento 122 listo para la siguiente bocanada del usuario. La dirección de desplazamiento del líquido se ilustra por las flechas en la Figura 2a.
Aunque la invención se ha descrito en relación con un sistema que comprende un cuerpo de control y un cartucho separado pero conectable, debe quedar claro que la disposición del soporte del calentador moldeado en la unidad de calentamiento, y la configuración del compartimento de almacenamiento de líquido, el pasaje de flujo de aire y la unidad de calentamiento pueden usarse en un sistema generador de aerosol de una pieza.
También debe quedar claro que las geometrías alternativas son posibles dentro del alcance de la invención. En particular, el pasaje de flujo de aire puede extenderse a través de la primera porción del compartimento de almacenamiento de una manera diferente, tal como a través de un centro del compartimento de almacenamiento de líquido. El cartucho y el compartimento de almacenamiento de líquido pueden tener una forma de sección transversal diferente y la unidad de calentamiento puede tener una forma y configuración diferente.
Un sistema generador de aerosol que tiene la construcción descrita tiene varias ventajas. La posibilidad de fuga de líquido hacia el pasaje de flujo de aire se reduce mediante la disposición de la primera y segunda porciones del compartimento de almacenamiento de líquido. La posibilidad de que el líquido o el vapor dañen o corroan las porciones de contacto eléctrico se reduce significativamente mediante la construcción del soporte del calentador. La construcción es robusta y económica y resulta en un desperdicio mínimo de sustrato líquido formador de aerosol.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un cartucho (100) para un sistema generador de aerosol, el cartucho que comprende:
un compartimento de almacenamiento que contiene un sustrato líquido formador de aerosol (131), el compartimento de almacenamiento que tiene una primera porción (130) y una segunda porción (135) que se conectan entre sí por un canal líquido de manera que el líquido en la primera porción puede pasar a la segunda porción a través del canal líquido; caracterizado porque el cartucho comprende, además:
un pasaje de flujo de aire (140) que pasa entre la primera porción y la segunda porción del compartimento de almacenamiento;
un elemento generador de aerosol permeable a los fluidos que se posiciona entre la primera porción y la segunda porción del compartimento de almacenamiento y que tiene un primer lado y un segundo lado opuesto al primer lado, el primer lado del elemento generador de aerosol que forma parte del pasaje de flujo de aire y el segundo lado del elemento generador de aerosol que se encuentra en contacto con el líquido de la segunda porción del compartimento de almacenamiento, de manera que el sustrato líquido formador de aerosol en la primera porción del compartimento de almacenamiento puede alcanzar el elemento generador de aerosol permeable a los fluidos solo a través de la segunda porción del compartimento de almacenamiento.
2. Un cartucho de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la primera porción del compartimento de almacenamiento tiene una capacidad de almacenamiento de líquido mayor que la segunda porción del compartimento de almacenamiento.
3. Un cartucho de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la segunda porción del compartimento de almacenamiento contiene un material capilar (136) en contacto con el segundo lado del elemento generador de aerosol.
4. Un cartucho de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el cartucho comprende un alojamiento (105) que tiene un extremo de conexión (115) y un extremo del lado de la boca remoto desde el extremo de conexión, el extremo de conexión que se configura para conectarse a un cuerpo de control (200) de un sistema generador de aerosol, el segundo lado del elemento generador de aerosol que se orienta hacia el extremo de conexión y el primer lado del elemento generador de aerosol que se orienta hacia el extremo del lado de la boca.
5. Un cartucho de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el elemento generador de aerosol se encuentra más cerca del extremo de conexión que de la abertura del extremo del lado de la boca.
6. Un cartucho de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además una entrada de aire (150) y una porción de boquilla que tiene una abertura en el extremo del lado de la boca (110), el pasaje de flujo de aire que se extiende desde la entrada de aire, entre la primera porción y la segunda porción del compartimento de almacenamiento, hasta la abertura en el extremo del lado de la boca, en donde la primera porción del compartimento de almacenamiento se posiciona entre el elemento generador de aerosol y la abertura en el extremo del lado de la boca.
7. Un cartucho de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el primer y segundo lados del elemento generador de aerosol son planos.
8. Un cartucho de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en donde el elemento generador de aerosol comprende una pluralidad de intersticios o aberturas que se extienden desde el segundo lado al primer lado y a través del cual puede pasar el fluido.
9. Un cartucho de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el elemento generador de aerosol es un elemento de calentamiento.
10. Un cartucho de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende una unidad de calentamiento (120), la unidad de calentamiento que comprende el elemento de calentamiento y las porciones de contacto eléctrico, que se conecta eléctricamente al elemento de calentamiento.
11. Un cartucho de acuerdo con la reivindicación 10, en donde las porciones de contacto se exponen a través de un extremo de conexión del cartucho.
12. Un cartucho de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, en donde el compartimento de almacenamiento comprende un soporte del calentador (134), el soporte del calentador que se moldea sobre la unidad de calentamiento.
13. Un sistema generador de aerosol que comprende un cartucho de acuerdo con cualquier reivindicación anterior y un cuerpo de control (200) que se conecta al cartucho, el cuerpo de control que se configura para controlar un suministro de energía eléctrica al elemento generador de aerosol.
14. Un sistema generador de aerosol de acuerdo con la reivindicación 13, el cuerpo de control que comprende un par de contactos eléctricos que se configuran para acoplar porciones de contacto eléctrico en el cartucho.
15. Un sistema generador de aerosol de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, en donde el sistema generador de aerosol es un sistema generador de aerosol portátil.
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