ES2954365T3 - Aparatos para calentar material para fumar - Google Patents
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Abstract
Se divulga un artículo (1, 2, 3) para uso con aparatos para calentar material fumable para volatilizar al menos un componente del material fumable. El artículo (1, 2, 3) comprende un soporte (10) que tiene varias porciones térmicamente conductoras (12), sobre las cuales se pueden ubicar respectivas cantidades discretas de material fumable (20). Entre las porciones (12) del soporte (10), el soporte (10) está conformado para formar una barrera térmica (14) para inhibir la conducción de calor desde una o más de las porciones (12) del soporte (10) hacia otra. de las partes (12) del soporte (10) en uso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Aparatos para calentar material para fumar
Campo técnico
La presente invención se refiere a artículos para su uso con aparatos para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, a aparatos para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, y a sistemas que comprenden tales artículos y tales aparato.
Antecedentes
Los artículos para fumar tal como cigarrillos, puros y similares queman tabaco durante su uso para crear humo de tabaco. Se han hechos intentos para proporcionar alternativas a estos artículos, al crear productos que liberan compuestos sin quemar. Ejemplos de estos productos son los denominados productos "que se calientan, pero no se queman" o dispositivos o productos para calentar tabaco, que liberan compuestos al calentar, pero no queman el material. El material puede ser, por ejemplo, tabaco u otros productos que no son de tabaco, que pueden contener o no nicotina.
El documento WO 2016/120344 A2divulga un aparato para calentar un material generador de aerosol para generar un aerosol y/o gas inhalable.
El documento US 2014/0060554 A1divulga un artículo para fumar electrónico que proporciona un mejor suministro de aerosol.
El documento EP 2 316 286 A1divulga un sistema para fumar calentado eléctricamente para recibir un sustrato formador de aerosol.
El documento EP 0438862 A2divulga un elemento de calentamiento para su uso dentro de un dispositivo para fumar que, sin quemarse, calienta un medio generador de sabor dentro del dispositivo para producir un aerosol, vapor o sabor, que el consumidor puede inhalar.
Sumario
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un artículo de acuerdo con la reivindicación 1.
En una realización ejemplar, el artículo comprende las cantidades discretas respectivas de material para fumar en las múltiples partes térmicamente conductoras del portador.
En una realización ejemplar, el material para fumar está en forma de gel o película delgada.
En una realización ejemplar, el portador está conformado para formar barreras térmicas entre pares respectivos de las partes del portador.
En una realización ejemplar, la o cada una de la barrera térmica, rodea una respectiva de las partes del portador. En una realización ejemplar, la o cada una de la barrera térmica, comprende uno o más agujeros a través del portador. En una realización ejemplar, la o cada una de la barrera térmica, comprende uno o más canales o agujeros ciegos en el portador.
En una realización ejemplar, el artículo comprende una masa de material térmicamente aislante en el(los) canal(es) o en el(los) agujero(s) ciego(s) de la o cada una de la barrera térmica.
En una realización ejemplar, el material térmicamente aislante comprende un polímero.
En una realización ejemplar, el material térmicamente aislante tiene una conductividad térmica de no más de 0,5 W/(m.K).
En una realización ejemplar, las partes del portador están dispuestas como una matriz bidimensional.
En una realización ejemplar, cada una de las partes del portador está hecha de material de calentamiento que se puede calentar mediante la penetración con un campo magnético variable.
En una realización ejemplar, el material de calentamiento comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en: un material eléctricamente conductor, un material magnético y un material magnético eléctricamente conductor.
En una realización ejemplar, el material de calentamiento comprende un metal o una aleación de metal.
En una realización ejemplar, el material de calentamiento comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en: aluminio, oro, hierro, níquel, cobalto, carbón conductor, grafito, acero simple al carbono, acero inoxidable, acero inoxidable ferrítico, acero, cobre y bronce.
En una realización ejemplar, el portador es una lámina.
En una realización ejemplar, el portador tiene, o comprende un material que tiene, una conductividad térmica de al menos 10 W/(m.K) o al menos 90 W/(m.K) o al menos 200 W/(m.K).
En una realización ejemplar, el portador comprende níquel y/o aluminio.
En una realización ejemplar, el portador comprende un laminado, y en el que el laminado comprende una capa de níquel y una capa de aluminio.
En una realización ejemplar, la capa de aluminio se localiza entre la capa de níquel y el material para fumar. En otra realización ejemplar, la capa de níquel se localiza entre la capa de aluminio y el material para fumar.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona el aparato de la reivindicación 13. De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención se proporciona el aparato de la reivindicación 14.
En una realización ejemplar, el sustrato está conformado para formar barreras térmicas entre pares respectivos de las partes del sustrato.
En una realización ejemplar, la o cada una de la barrera térmica, rodea una respectiva de las partes del sustrato. En una realización ejemplar, el sustrato comprende material de calentamiento que se puede calentar mediante la penetración con un campo magnético variable y un recubrimiento de níquel sobre el material de calentamiento. En una realización ejemplar, el material de calentamiento comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en: un material eléctricamente conductor, un material magnético y un material magnético eléctricamente conductor.
En una realización ejemplar, el material de calentamiento comprende un metal o una aleación de metal.
En una realización ejemplar, el material de calentamiento comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en: aluminio, oro, hierro, níquel, cobalto, carbón conductor, grafito, acero simple al carbono, acero inoxidable, acero inoxidable ferrítico, acero, cobre y bronce.
En una realización ejemplar, el dispositivo de calentamiento comprende múltiples calentadores para calentar las partes respectivas de las partes térmicamente conductoras.
En una realización ejemplar, cada una de las partes térmicamente conductoras está hecha de material de calentamiento que se puede calentar mediante la penetración con un campo magnético variable; y en la que los múltiples calentadores comprenden los respectivos generadores de campo magnético para generar campos magnéticos variables para que penetren en las respectivas partes térmicamente conductoras durante el uso.
En una realización ejemplar, el aparato comprende una placa de circuito impreso, en el que los generadores de campo magnético comprenden bobinas respectivas formadas en o sobre la placa de circuito impreso.
En una realización ejemplar, el aparato comprende un controlador para controlar el funcionamiento de al menos uno de los múltiples calentadores independientemente de al menos otro de los múltiples calentadores.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, el sistema que comprende:
el artículo del primer aspecto de la presente; y
aparato que comprende una zona de calentamiento para recibir el artículo, y un dispositivo de calentamiento para calentar las partes térmicamente conductoras del portador del artículo cuando el artículo esté localizado en la zona de calentamiento.
En una realización ejemplar, el dispositivo de calentamiento comprende múltiples calentadores para calentar las partes respectivas de las partes térmicamente conductoras.
En una realización ejemplar, cada una de las partes térmicamente conductoras está hecha de material de calentamiento que se puede calentar mediante la penetración con un campo magnético variable; y en la que los múltiples calentadores comprenden los respectivos generadores de campo magnético para generar campos magnéticos variables para que penetren en las respectivas partes térmicamente conductoras durante el uso.
En una realización ejemplar, el aparato comprende una placa de circuito impreso, en el que los generadores de campo magnético comprenden bobinas respectivas formadas en o sobre la placa de circuito impreso.
En una realización ejemplar, el aparato comprende un controlador para controlar el funcionamiento de al menos uno de los múltiples calentadores independientemente de al menos otro de los múltiples calentadores.
En una realización ejemplar, el artículo es el artículo del primer aspecto de la presente invención, el aparato es el aparato del tercer aspecto de la presente invención, y las partes térmicamente conductoras del portador del artículo se alinean con las partes térmicamente conductoras del sustrato del aparato cuando el artículo esté en la zona de calentamiento.
Breve Descripción de las Figuras
Las realizaciones de la invención se describirán ahora, a manera de ejemplo solamente, con referencia a las figuras acompañantes en los cuales:
La Figura 1 muestra una vista en planta esquemática de un ejemplo de un artículo para su uso con un aparato para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar;
la Figura 2 muestra una vista en sección transversal esquemática del artículo de la Figura 1;
la Figura 3 muestra una vista en planta esquemática de un ejemplo de otro artículo para su uso con un aparato para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar;
la Figura 4 muestra una vista en sección transversal esquemática del artículo de la Figura 3;
la Figura 5 muestra una vista en planta esquemática de un ejemplo de otro artículo para su uso con un aparato para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar;
la Figura 6 muestra una vista en sección transversal esquemática del artículo de la Figura 5;
la Figura 7 muestra una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo de otro artículo para su uso con un aparato para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar; la Figura 8 muestra una vista en planta esquemática de un ejemplo de otro artículo para su uso con un aparato para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar;
la Figura 9 muestra una vista en sección transversal esquemática del artículo de la Figura 8;
la Figura 10 muestra una vista en planta esquemática de un ejemplo de otro artículo para su uso con un aparato para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar;
la Figura 11 muestra una vista en sección transversal esquemática del artículo de la Figura 10;
la Figura 12 muestra una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo de otro artículo para su uso con un aparato para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar; la Figura 13 muestra una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo de un sistema que comprende el artículo de las Figuras 1 y 2, y un aparato para calentar el material para fumar del artículo para volatilizar al menos un componente del material para fumar;
la Figura 14 muestra una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo de otro sistema que comprende un artículo que comprende material para fumar y un aparato para calentar el material para fumar del artículo para volatilizar al menos un componente del material para fumar; y
la Figura 15 muestra una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo de aparato para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, que incluye el aparato como parte integral el artículo de las Figuras 1 y 2.
Descripción detallada
Como se usa en la presente memoria, el término "material para fumar" incluye materiales que proporcionan componentes volatilizados al calentarse, típicamente en forma de vapor o un aerosol. El "material para fumar" puede ser un material que no contenga tabaco o un material que contenga tabaco. "material para fumar" puede, por ejemplo, incluir uno o más de tabaco per se, derivados del tabaco, tabaco expandido, tabaco reconstituido, extracto de tabaco, tabaco homogeneizado o sustitutos del tabaco. El material para fumar puede estar en forma de tabaco molido, tabaco picado, tabaco extruido, tabaco reconstituido, material para fumar reconstituido, líquido, gel, lámina gelificada, polvo o aglomerados, o similares. El "material para fumar" también puede incluir otros productos que no son de tabaco, que, en función del producto, pueden o no contener nicotina. El "material para fumar" puede comprender uno o más humectantes, tal como glicerol o propilenglicol.
Como se usa en la presente memoria, el término "material de calentamiento" o "material calentador" se refiere a un material que se puede calentar mediante la penetración con un campo magnético variable.
El calentamiento por inducción es un proceso en el que un objeto eléctricamente conductor se calienta mediante la penetración en el objeto con un campo magnético variable. El proceso se describe mediante la ley de inducción de Faraday y la ley de Ohm. Un calentador de inducción puede comprender un electroimán y un dispositivo para hacer pasar una corriente eléctrica variable, tal como una corriente alterna, a través del electroimán. Cuando el electroimán y el objeto a calentar se posicionan relativamente de manera adecuada de manera que el campo magnético variable resultante producido por el electroimán penetre en el objeto, se generan una o más corrientes parásitas dentro del objeto. El objeto tiene una resistencia al flujo de corrientes eléctricas. Por lo tanto, cuando tales corrientes parásitas se generan en el objeto, su flujo contra la resistencia eléctrica del objeto hace que el objeto se caliente. Este proceso se denomina calentamiento Joule, óhmico o resistivo. Un objeto que es capaz de calentarse inductivamente se conoce como un susceptor.
Se ha encontrado que, cuando el susceptor tiene forma de un circuito cerrado, se mejora el acoplamiento magnético entre el susceptor y el electroimán durante el uso, lo que da como resultado un calentamiento Joule mayor o mejorado.
El calentamiento por histéresis magnética es un proceso en el que un objeto hecho de un material magnético se calienta mediante la penetración en el objeto con un campo magnético variable. Se puede considerar que un material magnético comprende muchos imanes a escala atómica o dipolos magnéticos. Cuando un campo magnético penetra dicho material, los dipolos magnéticos se alinean con el campo magnético. Por lo tanto, cuando un campo magnético variable, tal como un campo magnético alterno, por ejemplo, producido por un electroimán, penetra en el material magnético, la orientación de los dipolos magnéticos cambia con el campo magnético aplicado variable. Tal reorientación del dipolo magnético hace que se genere calor en el material magnético.
Cuando un objeto es tanto eléctricamente conductor como magnético, penetrar en el objeto con un campo magnético variable puede causar calentamiento Joule y calentamiento por histéresis magnética en el objeto. Además, el uso de material magnético puede fortalecer el campo magnético, lo que puede intensificar el calentamiento Joule.
En cada uno de los procesos anteriores, dado que el calor se genera dentro del propio objeto, en lugar de una fuente de calor externa mediante conducción de calor, se puede lograr un aumento rápido de la temperatura en el objeto y una distribución del calor más uniforme, en particular mediante la selección del material y geometría del objeto adecuado, y una adecuada magnitud y orientación del campo magnético variable con respecto al objeto. Además, como el calentamiento por inducción y el calentamiento por histéresis magnética no requieren que se proporcione una conexión física entre la fuente del campo magnético variable y el objeto, la libertad de diseño y el control sobre el perfil de calentamiento pueden ser mayores y el costo puede ser menor.
Con referencia a las Figuras 1 y 2, se muestran vistas esquemáticas en planta y en sección transversal de un ejemplo de un artículo de acuerdo con una realización de la invención. El artículo 1 es para su uso con aparatos para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, tal como el aparato 100 que se muestra en la Figura 13 y se describe a continuación.
El artículo 1 comprende un portador 10 que tiene una superficie y varias cantidades discretas de material para fumar 20 sobre la superficie del portador 10. En esta realización, la superficie es una superficie principal del portador 10. El portador 10 de esta realización es una lámina de acero dulce con un grosor de aproximadamente 25 pm. Sin embargo, en otras realizaciones, la lámina puede estar hecha de un material diferente y/o podría tener un grosor diferente, tal como un grosor de entre 10 pm y 50 pm. El acero tiene una conductividad térmica de más de 10 W/(m.K). En algunas realizaciones, el acero dulce puede recubrirse o galvanizarse con níquel. En tales casos, el níquel puede tener, por ejemplo, un grosor de menos de 5 pm, como entre 2 pm y 3 pm. Proporcionar al portador 10 sólo un grosor relativamente pequeño puede ayudar a reducir el tiempo necesario para calentar el portador 10 durante el uso.
El portador 10 tiene múltiples partes térmicamente conductoras 12 en las que se localizan las respectivas cantidades discretas de material para fumar 20. Las cantidades discretas de material para fumar 20 están en contacto térmico
con las respectivas partes térmicamente conductoras 12. De hecho, en esta realización, las cantidades discretas de material para fumar 20 están en contacto superficial con las respectivas partes térmicamente conductoras 12.
Cualquier cantidad específica de las cantidades discretas de material para fumar 20 se puede calentar durante el uso calentando la parte térmicamente conductora 12 del portador 10 sobre la que se localiza la cantidad específica de material para fumar 20. Dicho calentamiento se puede lograr de una de muchas maneras. Por ejemplo, la parte térmicamente conductora 12 apropiada puede calentarse aplicando energía térmica a la parte térmicamente conductora 12, tal como por radiación térmica o conducción térmica. Alternativamente, cuando la parte térmicamente conductora 12 del portador 10 está hecha de material de calentamiento que se puede calentar mediante la penetración con un campo magnético variable (por ejemplo, alterno), como es el caso en esta realización, la parte térmicamente conductora 12 puede calentarse inductivamente al penetrar la parte térmicamente conductora 12 con el campo magnético variable (por ejemplo, alterno). Este principio de calentamiento se describirá con más detalle a continuación con referencia al aparato 100 de la Figura 13, que tiene varios generadores de campo magnético para generar campos magnéticos variables para que penetren las respectivas partes térmicamente conductoras 12 del portador 10 durante el uso.
El artículo 1 está configurado para que una de las cantidades discretas de material para fumar 20 se pueda calentar durante el uso mientras se impide el calentamiento de otra de las cantidades discretas de material para fumar 20. Más específicamente, entre las partes 12 del portador 10, el portador 10 está conformado para formar barreras térmicas 14 para impedir la conducción de calor desde una de las partes 12 del portador 10 hacia otra de las partes 12 del portador 10 durante el uso. Es decir, la geometría del portador 10 es tal que al menos parcialmente aísla térmicamente las partes térmicamente conductoras 12 del portador 10 entre sí, para ayudar a prevenir o reducir la conducción de calor desde una de las partes 12 hacia otra de las partes. 12 durante el uso. En esta realización, el portador 10 está conformado para formar las barreras térmicas 14 entre las partes 12 del portador 10 y en comparación con las partes 12 del portador 10.
En esta realización, el portador 10 comprende doce partes térmicamente conductoras 12, y el portador 10 está conformado para formar barreras térmicas 14 entre pares respectivos de las partes 12 del portador 10. Más específicamente, el portador 10 está conformado para formar una pluralidad de barreras térmicas 14 que rodean las respectivas partes térmicamente conductoras 12 del portador 10. Por lo tanto, cualquiera de una o una pluralidad de las partes específicas 12 se pueden calentar durante el uso sin calentamiento, o sin un calentamiento significativo, de cualquiera de las otras partes 12 del portador 10. Por lo tanto, cada una, o un subconjunto, de las cantidades discretas de material para fumar 20 en las partes 12 del portador 10 se puede calentar selectivamente para volatilizar al menos un componente del material para fumar 20, sin calentar ninguna otra de las cantidades discretas de material para fumar 20 en un grado que daría como resultado de manera similar a dicha volatilización.
En esta realización, las doce partes térmicamente conductoras 12 del portador 10 están dispuestas en dos filas de seis. Las partes térmicamente conductoras 12 están por lo tanto dispuestas como una matriz bidimensional. En otras realizaciones, el portador 10 puede comprender más o menos partes térmicamente conductoras 12 y, en algunas realizaciones, las partes 12 pueden disponerse como una matriz unidimensional, por ejemplo. Es decir, todas las partes térmicamente conductoras 12 del portador 10 pueden estar relativamente alineadas en una sola fila, que puede ser una fila recta o lineal.
En esta realización, cada una de las barreras térmicas 14 comprende una pluralidad de agujeros o perforaciones pasantes 16 separados entre sí a través del portador 10. El efecto de los agujeros o perforaciones pasantes 16 es reducir el área de sección transversal del portador 10 en la barrera térmica 14, lo que perjudica la conducción de calor a través de la barrera térmica 14. La presencia de aire en los agujeros o perforaciones pasantes 16 también puede contribuir a las propiedades de aislamiento térmico. Las perforaciones 16 de cada barrera térmica 14 están dispuestas en una trayectoria circular que rodea una de las partes térmicamente conductoras 12 del portador 10. Sin embargo, en otras realizaciones, la trayectoria puede ser distinta de la circular, tal como poligonal o elíptica. En esta realización, cada una de las perforaciones 16 es en sí misma circular. Sin embargo, en otras realizaciones, una o más de las perforaciones 16 de una barrera térmica 14 puede no ser circulares, como poligonales, elípticas, alargadas o con forma de ranura.
En esta realización, cada barrera térmica 14 comprende ocho agujeros o perforaciones pasantes 16 a través del portador 10. Es decir, hay un total de ocho agujeros en la trayectoria. Sin embargo, en otras realizaciones, una o cada una de las barreras térmicas 14 puede comprender más agujeros o perforaciones pasantes 16 a través del portador 10, como entre veinte y treinta agujeros. En algunas realizaciones, una o cada una de las barreras térmicas 14 puede comprender menos agujeros 16 a través del portador 10. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la barrera térmica 14 puede comprender o consistir en solo uno o dos agujeros 16 a través del portador 10. En tal realización, los agujeros pasantes 16 pueden ser alargados o con forma de ranura en el plano del portador, para resistir suficientemente la conducción de calor a través de la barrera térmica 14.
Las perforaciones 16 se pueden formar grabando con láser el portador 10, perforando el portador 10 o mediante cualquier otro procedimiento adecuado.
En algunas variaciones de esta realización, la o cada barrera térmica 14 del portador 10, puede comprender uno o más canales o agujeros ciegos en el portador 10. El uno o más canales o agujeros ciegos pueden proporcionarse además de, o en lugar de, el(los) agujero(s) o perforación(ones) pasante(s)16 discutidos anteriormente.
Por ejemplo, con referencia a las Figuras 3 y 4, se muestran vistas esquemáticas en planta y en sección transversal de un ejemplo de un artículo de acuerdo con otra realización de la invención. El artículo 2 es para su uso con aparatos para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, tal como el aparato 100 que se muestra en la Figura 13 y se describe a continuación.
En esta realización, el artículo 2 es idéntico al artículo 1 de las Figuras 1 y 2, excepto por la forma de las barreras térmicas 14. En esta realización, cada una de las barreras térmicas 14 comprende un canal 18 en el portador 10. Es decir, el canal 18 se forma como una depresión en una superficie o lado del portador 10, con cuya superficie o lado las cantidades discretas de material para fumar 20 están en contacto superficial. El efecto del canal 18 es adelgazar el portador 10 en la barrera 14, para reducir el área de sección transversal del portador 10 en la barrera térmica 14 y, por lo tanto, perjudicar la conducción de calor a través de la barrera térmica 14. El canal 18 de cada barrera térmica 14 es circular y rodea una de las partes térmicamente conductoras 12 del portador 10. Sin embargo, en otras realizaciones, el canal 18 de la o cada barrera térmica 14 del portador 10, puede ser distinto de circular, tal como poligonal o elíptico. En algunas realizaciones, los canales 18 o los agujeros ciegos pueden no rodear las respectivas partes térmicamente conductoras 12 del portador 10. En algunas de tales realizaciones, los canales 18 o los agujeros ciegos pueden ser lineales o no lineales, tal como arqueados.
En esta realización, cada barrera térmica 14 comprende un canal 18 en el portador 10. Sin embargo, en otras realizaciones, una barrera térmica 14 puede comprender más de un canal o agujero ciego en el portador 10, como entre dos y treinta canales o agujeros ciegos. En algunas realizaciones, los canales o agujeros ciegos pueden ser alargados o con forma de ranura para ayudar a resistir la conducción de calor a través de la barrera térmica 14.
En esta realización, los canales 18 de las barreras térmicas 14 se pueden formar por prensado, aguafuerte o grabado del portador 10, por ejemplo. Se observará a partir de la Figura 4 que el lado del portador 10 opuesto al que se localizan las cantidades discretas de material para fumar 20 es sustancialmente plano. En otras realizaciones, eso puede no ser cierto y puede deberse a la forma de los canales o los agujeros ciegos de las barreras térmicas 14.
Por ejemplo, con referencia a las Figuras 5 y 6, se muestran vistas esquemáticas en planta y en sección transversal de un ejemplo de un artículo de acuerdo con otra realización de la invención. El artículo 3 es para su uso con aparatos para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, tal como el aparato 100 que se muestra en la Figura 13 y se describe a continuación.
En esta realización, el artículo 3 es idéntico al artículo 2 de las Figuras 3 y 4, excepto por la forma de las barreras térmicas 14. En esta realización, cada una de las barreras térmicas 14 comprende un canal 18 que está grabado en el portador 10 hasta el punto de que el piso del canal 18 sobresale del lado del portador 10 opuesto al que se localizan las cantidades discretas de material para fumar 20. El efecto de cada uno de los canales 18 es alargar el portador 10 a lo largo de una ruta que se extiende desde una de las partes térmicamente conductoras 12 a otra de las partes térmicamente conductoras 12 a través del suelo del canal 18. Esto aumenta el área superficial del portador en la barrera térmica 14, para ayudar a disipar el calor del portador 10 en la barrera térmica 14 y, por lo tanto, perjudica la conducción de calor a través de la barrera térmica 14.
El canal 18 de cada barrera térmica 14 es circular y rodea una de las partes térmicamente conductoras 12 del portador 10. Sin embargo, en otras realizaciones, el canal o agujero ciego de la o cada barrera térmica 14 del portador 10, puede ser distinto de circular, tal como poligonal o elíptico. En algunas realizaciones, los canales o agujeros ciegos pueden no rodear las respectivas partes térmicamente conductoras 12 del portador 10. En algunas de tales realizaciones, los canales 18 o los agujeros ciegos pueden ser lineales o no lineales, tal como arqueados.
En esta realización, cada barrera térmica 14 comprende un canal 18 en el portador 10. Sin embargo, en otras realizaciones, una barrera térmica 14 puede comprender más de un canal 18 o agujero ciego en el portador 10, como entre dos y treinta canales o agujeros ciegos. En algunas realizaciones, los canales o agujeros ciegos pueden ser alargados o con forma de ranura para aumentar el área superficial del portador 10 adecuadamente para ayudar a resistir la conducción de calor a través de la barrera térmica 14.
En esta realización, una masa de material térmicamente aislante 19 está localizada en el canal 18 de cada una de las barreras térmicas 14. En cada barrera térmica 14, el material térmicamente aislante 19 ayuda a reducir aún más la transferencia de energía térmica desde la parte conductora térmica 12 en un lado de la barrera térmica 14 hacia el otro lado de la barrera térmica 14. Preferentemente, el material térmicamente aislante 19 tiene una conductividad térmica más baja que el aire. El material térmicamente aislante 19 puede ser un material polimérico o plástico, como polieteretercetona (PEEK), o un material celulósico, como madera o papel, o tabaco reconstituido. Preferentemente, el material térmicamente aislante tiene una conductividad térmica de no más de 0,5 W/(m.K).
Como variaciones a las realizaciones discutidas anteriormente con referencia a las Figuras 3 y 4, se puede localizar una masa de material térmicamente aislante en los canales o agujeros ciegos de las barreras térmicas 14 del artículo 2 o sus variantes divulgadas. Tal masa de material térmicamente aislante puede comprender cualquiera de los materiales discutidos en el párrafo anterior.
Con referencia a la Figura 7, se muestra una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo de un artículo. El artículo 4 es para su uso con aparatos para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, tal como el aparato 200 del sistema 2000 mostrado en la Figura 14 y descrito a continuación.
El artículo 4 comprende un portador 10 que tiene una superficie y material para fumar 20 en la superficie del portador 10. En esta realización, la superficie es una superficie principal del portador 10. El material para fumar 20 está en forma de gel o película delgada.
En esta realización, el portador 10 es una lámina de aluminio. El aluminio y, por lo tanto, el portador 10, tiene una conductividad térmica de al menos 200 W/(m.K), por ejemplo, aproximadamente 237 W/(m.K). En consecuencia, durante el uso, el portador 10 transfiere energía térmica al material para fumar 20 desde el lado del portador 10 opuesto al que se localiza el material para fumar 20.
En esta realización, el material para fumar 20 es coextensivo o sustancialmente coextensivo con la superficie del portador 10. Es decir, el material para fumar 20 cubre toda, o sustancialmente toda, la superficie del portador 10. En otras realizaciones, esto puede no ser cierto. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el material para fumar 20 cubre la mayor parte de la superficie del portador 10. En otras realizaciones, el material para fumar 20 comprende una pluralidad de cantidades discretas del material para fumar sobre la superficie del portador 10.
Por ejemplo, con referencia a las Figuras 8 y 9, se muestran vistas esquemáticas en planta y en sección transversal de un ejemplo de un artículo. El artículo 5 es para su uso con aparatos para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, tal como el aparato 200 del sistema 2000 mostrado en la Figura 14 y descrito a continuación.
En esta realización, el artículo 5 es idéntico al artículo 4 de la Figura 7, excepto por la forma del material para fumar 20. En esta realización, el material para fumar 20 comprende una pluralidad de cantidades discretas del material para fumar 20 sobre la superficie del portador 10. El portador 10 comprende múltiples partes térmicamente conductoras 12 en las que se localizan las respectivas cantidades discretas de material para fumar 20.
Durante el uso del artículo 4 de la Figura 7 o el artículo 5 de las Figuras 8 y 9, se puede aplicar energía térmica al portador 10 (o una de las partes térmicamente conductoras 12 del portador 10) en un lado del portador 10 opuesto al que está sobre el que se localiza el material para fumar 20. Cuando esto sucede, la energía térmica es conducida por el portador 10 (o partes térmicamente conductoras 12) al material para fumar 20. Como resultado, al menos un componente del material para fumar 20 (o una cantidad discreta del material para fumar 20) puede volatilizarse para que el usuario lo inhale.
Con referencia a las Figuras 10 y 11, se muestran vistas esquemáticas en planta y en sección transversal de un ejemplo de un artículo de acuerdo con otra realización de la invención. El artículo 6 es para su uso con aparatos para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, tal como el aparato 100 que se muestra en la Figura 13 y se describe a continuación.
En esta realización, el artículo 6 es idéntico al artículo 1 de las Figuras 1 y 2, excepto por la forma del portador 10. En esta realización, el portador 10 comprende un laminado. El laminado comprende una capa de níquel 10b y una capa de aluminio 10a. La capa de aluminio 10a se localiza entre la capa de níquel 10b y el material para fumar 20. En esta realización, el material para fumar 20 está en contacto con la capa de aluminio 10a. En otras realizaciones, las posiciones de la capa de aluminio y la capa de níquel pueden invertirse, de manera que la capa de níquel quede localizada entre la capa de aluminio y el material para fumar 20. En algunas de tales realizaciones, el material para fumar 20 puede estar en contacto con la capa de níquel.
En cuanto al artículo 1 de las Figuras 1 y 2, el portador 10 tiene múltiples partes térmicamente conductoras 12 en las que se localizan las respectivas cantidades discretas de material para fumar 20. El artículo 6 está configurado para que una de las cantidades discretas de material para fumar 20 se pueda calentar durante el uso mientras se impide el calentamiento de otra de las cantidades discretas de material para fumar 20. Más específicamente, entre las partes 12 del portador 10, y en comparación con las partes 12 del portador 10, el portador 10 está conformado para formar barreras térmicas 14 para impedir la conducción de calor desde una de las partes 12 del portador 10 hacia otra de las partes 12 del portador 10 durante el uso.
En esta realización, cada una de las barreras térmicas 14 comprende una pluralidad de agujeros o perforaciones pasantes 16 separados entre sí a través de la capa de níquel 10b. En cuanto al artículo 1 de las Figuras 1 y 2, el efecto de los agujeros o perforaciones pasantes 16 es reducir el área de sección transversal del portador 10 en la barrera térmica 14, lo que perjudica la conducción de calor a través de la barrera térmica 14. Las perforaciones 16 a través de
la capa de níquel 10b son las mismas en número y disposición que las perforaciones a través del portador 10 del artículo 1 de las Figuras 1 y 2. Sin embargo, en otras realizaciones, las modificaciones a la trayectoria en la que se encuentran las perforaciones y/o la forma y/o el número de las perforaciones 16 pueden variar como se discutió anteriormente en relación con el artículo 1.
Con referencia a la Figura 12, se muestra una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo de un artículo. El artículo 7 es para su uso con aparatos para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, tal como el aparato 200 del sistema 2000 mostrado en la Figura 14 y descrito a continuación.
En esta realización, el artículo 7 es idéntico al artículo 4 de la Figura 7, excepto por la forma del portador 10. En esta realización, el portador 10 comprende un laminado. El laminado comprende una capa de níquel 10b y una capa de papel 10a. La capa de papel 10a se localiza entre la capa de níquel 10b y el material para fumar 20. En esta realización, el material para fumar 20 está en contacto con la capa de papel 10a. La capa de papel 10a ayuda a fijar el material para fumar 20 con respecto a la capa de níquel 10b. Las porciones de la capa de níquel 10b se pueden calentar inductivamente, y la capa de papel 10a tiene un grosor que permite que pase suficiente energía térmica desde la capa de níquel 10b al material para fumar 20 durante el uso, para hacer que al menos un componente de la material para fumar 20 se volatilice para la inhalación por un usuario.
En cada uno de los artículos 1, 2, 3, 6 mostrados en las Figuras 1 a 6 y las Figuras 10 y 11, el portador 10 comprende material de calentamiento que puede calentarse por penetración con un campo magnético variable. Ahora se describirá un aparato 100 con el que se pueden usar estos artículos 1, 2, 3, 6, y que comprende generadores de campo magnético para generar campos magnéticos variables para que penetren las respectivas partes térmicamente conductoras 12 del portador 10 durante el uso.
Con referencia a la Figura 13, se muestra una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo de un sistema de acuerdo con una realización de la invención. El sistema 1000 comprende un aparato 100 y el artículo 1 de las Figuras 1 y 2. El aparato 100 es para calentar el material para fumar 20 del artículo 1 para volatilizar al menos un componente del material para fumar 20. En aras de la concisión, el artículo 1 no se describirá de nuevo en detalle. Cualquiera de las posibles variaciones descritas en la presente memoria al artículo 1 de las Figuras 1 y 2 puede hacerse al artículo 1 del sistema 1000 de la Figura 13 para formar las realizaciones respectivas separadas de un sistema. De manera similar, el artículo 1 de las Figuras 1 y 2 puede ser reemplazado en el sistema 1000 por uno de los artículos 2, 3, 6 mostrados en las Figuras 3 a 6, 10 y 11 para formar las realizaciones respectivas separadas de un sistema.
El aparato 100 comprende una zona de calentamiento 110 para recibir al menos una parte del artículo 1 y un dispositivo de calentamiento 120 para calentar las partes térmicamente conductoras 12 del portador 10 del artículo 1 cuando el artículo 1 está localizado en la zona de calentamiento. 110.
En esta realización, la zona de calentamiento 110 comprende un rebaje para recibir el artículo 1. El usuario puede insertar el artículo 1 en la zona de calentamiento 110 de cualquier manera adecuada, tal como a través de una ranura en una pared del aparato 100, o moviendo primero una parte del aparato, como la boquilla que se discute a continuación, para acceder a la zona de calentamiento 110. En otras realizaciones, la zona de calentamiento 110 puede ser distinta de un rebaje, tal como un estante, una superficie o una proyección, y puede requerir un acoplamiento mecánico con el artículo 1 para cooperar con o recibir el artículo 1. En esta realización, la zona de calentamiento 110 puede dimensionarse y formarse para acomodar todo el artículo 1. En otras realizaciones, la zona de calentamiento 110 puede dimensionarse para recibir solo una parte del artículo durante el uso.
El aparato 100 tiene una salida 140 para permitir que los componentes volatilizados del material para fumar 20 pasen desde la zona de calentamiento 110 al exterior del aparato 100 cuando el material para fumar 20 se calienta en la zona de calentamiento 110 durante el uso. En esta realización, la salida 140 tiene forma de boquilla para insertarla en la boca del usuario. El aparato 100 también tiene una entrada de aire 150 que conecta de manera fluida la zona de calentamiento 110 con el exterior del aparato 100. Durante el uso, un usuario puede inhalar los componentes volatilizados del material para fumar 20 aspirando los componentes volatilizados a través de la salida 140. A medida que los componentes volatilizados se retiran de la zona de calentamiento 110, el aire puede ingresar a la zona de calentamiento 110 a través de la entrada de aire 150.
El dispositivo de calentamiento 120 comprende múltiples calentadores 121, 122 para calentar las partes térmicamente conductoras 12a, 12b respectivas del portador 10 del artículo 1 durante el uso. Como se indicó anteriormente con referencia a las Figuras 1 y 2, las partes térmicamente conductoras 12a, 12b del portador 10 están hechas de material de calentamiento que se puede calentar mediante la penetración con campos magnéticos variables respectivos. En esta realización, los calentadores 121, 122 comprenden los respectivos generadores de campo magnético 121, 122 para generar los campos magnéticos variables (tales como alternos) para penetrar las respectivas partes térmicamente conductoras 12a, 12b durante el uso. Más específicamente, los generadores de campo magnético 121, 122 comprenden las bobinas respectivas 121, 122.
Las bobinas 121, 122 pueden adoptar cualquier forma adecuada. En esta realización, cada una de las bobinas 121, 122 comprende una bobina plana de material eléctricamente conductor, como el cobre. Es decir, las bobinas son espirales bidimensionales. Las bobinas son sustancialmente circulares en esta realización, pero en otras realizaciones pueden adoptar una forma diferente, como generalmente cuadrada. En otras realizaciones, las bobinas pueden adoptar una forma aún diferente, como bobinas helicoidales de material eléctricamente conductor.
El aparato 100 de esta realización comprende una placa de circuito impreso 130, sobre o en la que están localizadas las bobinas 121, 122. Las bobinas pueden estar impresas en la placa de circuito impreso 130. Esta disposición puede tener un costo relativamente bajo, permite que muchas bobinas se integren dentro de una sola placa de circuito impreso y/o con electrónica de accionamiento para formar un solo dispositivo de estado sólido que puede hacer un uso eficiente del espacio y puede estar abierto a la producción en masa tal como usar líneas de fabricación ya instaladas para la fabricación de placas de circuito impreso pasivas. Además, se ha encontrado que tal disposición muestra muy buena reproducibilidad en propiedades (por ejemplo, impedancia compleja y real).
El aparato 100 de esta realización comprende además un controlador 124 para controlar el funcionamiento de los calentadores 121, 122. El aparato comprende además una fuente de energía eléctrica 126 que está conectada al controlador 124. Durante el uso, el controlador 124 puede hacer que una corriente eléctrica variable, tal como una corriente alterna, pase desde la fuente de energía eléctrica 126 a través de las bobinas 121, 122, provocando de esta manera que las bobinas generen los campos magnéticos variables respectivos.
En esta realización, el controlador 124 comprende un circuito integrado (IC), tal como un IC en una placa de circuito impreso (PCB). En otras realizaciones, el controlador 124 puede adoptar una forma diferente. El controlador 124 es operado en esta realización por la operación del usuario de una interfaz del usuario (no mostrada) del aparato 100. La interfaz del usuario 118 puede comprender un botón pulsador, un interruptor de palanca, un dial, una pantalla táctil o similares.
La fuente de energía eléctrica 126 de esta realización es una batería recargable. En otras realizaciones, la fuente de energía eléctrica 126 puede ser distinta de una batería recargable, como una batería no recargable, un condensador, un híbrido batería-condensador o una conexión a la red eléctrica.
En consecuencia, cuando el artículo 1 está localizado en la zona de calentamiento 110 durante el uso, la operación de la interfaz del usuario por parte de un usuario hace que el controlador 124 haga que una corriente eléctrica alterna pase a través de cada una de las bobinas 121, 122, para hacer que las bobinas 121, 22 generen los respectivos campos magnéticos alternos. Las bobinas 121, 122 y las partes térmicamente conductoras 12a, 12b del portador 10 del artículo 1 están adecuadamente posicionadas relativamente para que los campos magnéticos variables producidos por las bobinas 121, 122 penetren en las respectivas partes térmicamente conductoras 12a, 12b del portador 10 del artículo 1. Cuando el material de calentamiento de las partes 12a, 12b del portador 10 es un material eléctricamente conductor, como en esta realización, esto provoca la generación de una o más corrientes parásitas en el material de calentamiento. El flujo de corrientes parásitas en el material de calentamiento contra la resistencia eléctrica del material de calentamiento hace que el material de calentamiento se caliente por calentamiento Joule. Además, cuando el material de calentamiento está hecho de un material magnético, como en esta realización, la orientación de los dipolos magnéticos en el material de calentamiento cambia con el cambio del campo magnético aplicado, lo que hace que se genere calor en el material de calentamiento.
El controlador 124 de esta realización es para controlar el funcionamiento de al menos uno de los calentadores 121, 122 independientemente de al menos otro de los calentadores 121, 122. Por lo tanto, por ejemplo, el controlador 124 puede controlar el primero de los calentadores 121, 122 para calentar inductivamente una primera 12a de las partes térmicamente conductoras 12 del portador 10. Esto inicia la volatilización de al menos un componente del material para fumar 20a en esa primera parte 12a del portador 10 y la formación de un aerosol en el mismo. Con el tiempo, el controlador 124 puede controlar un segundo de los calentadores 122 para calentar inductivamente una segunda 12b de las partes térmicamente conductoras 12 del portador 10. Esto inicia la volatilización de al menos un componente del material para fumar 20b en esa segunda parte 12b del portador 10 y la formación de un aerosol en el mismo. En consecuencia, se proporciona un calentamiento progresivo del artículo 1 y, por tanto, del material para fumar 20 del artículo 1, con el tiempo.
En esta realización, el primer calentador 121 y la primera parte térmicamente conductora 12a del portador 10 están más cerca de la salida 140 que el segundo calentador 122 y la segunda parte térmicamente conductora 12b del portador 10. Esto ayuda a permitir que se forme y libere un aerosol con relativa rapidez desde el artículo 1 en una localización relativamente cercana a la salida 140, para que el usuario lo inhale, pero proporciona una liberación de aerosol dependiente del tiempo, de manera que el aerosol continúa formándose y liberado incluso después de que el material para fumar 20 en la primera parte 12a del portador 10 haya dejado de generar aerosol. Tal cese de la generación de aerosol puede ocurrir como resultado de que el material para fumar 20 en la primera parte 12a del portador 10 se agote de los componentes volátiles del material para fumar 20.
El aparato 100 puede comprender un sensor de temperatura (no mostrado) para detectar la temperatura de la zona de calentamiento 110 o del artículo 1. El sensor de temperatura se puede conectar de forma comunicativa al
controlador 124, de manera que el controlador 124 pueda controlar la temperatura. Sobre la base de una o más señales recibidas del sensor de temperatura, el controlador 124 puede ajustar una característica de la corriente eléctrica alterna 0 variable que pasa a través de las bobinas 121, 122 según sea necesario, para garantizar que la temperatura del material para fumar 20 permanezca dentro de un intervalo de temperatura predeterminado. La característica puede ser, por ejemplo, amplitud o frecuencia o ciclo de trabajo. Dentro del intervalo de temperatura predeterminado, durante el uso, el material para fumar 20 se calienta lo suficiente como para volatilizar al menos un componente del material para fumar 20 sin quemar el material para fumar 20. En consecuencia, el controlador 124 y el aparato 100 en su conjunto están dispuestos para calentar el material para fumar 20 para volatilizar al menos un componente del material para fumar 20 sin quemar el material para fumar 20. En algunas realizaciones, el intervalo de temperatura es de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 350 °C, tal como entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 250 °C, entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 150 °C, entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 120 °C, entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 100 °C, entre aproximadamente 50 °C y aproximadamente 80 °C, o entre aproximadamente 60 °C y aproximadamente 70 °C. En algunas realizaciones, el intervalo de temperatura está entre aproximadamente 170°C y aproximadamente 220°C. En otras realizaciones, el intervalo de temperatura puede ser distinto de este intervalo. En algunas realizaciones, el límite superior del intervalo de temperatura podría ser superior a 300°C. En algunas realizaciones, se puede omitir el sensor de temperatura. En algunas realizaciones, el material de calentamiento puede tener una temperatura de punto Curie seleccionada sobre la base de la temperatura máxima a la que se desea calentar el material de calentamiento, de manera que se dificulte o impida un calentamiento adicional por encima de esa temperatura mediante el calentamiento por inducción del material de calentamiento.
Con referencia a la Figura 14, se muestra una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo de otro sistema de acuerdo con una realización de la invención. El sistema 2000 comprende un aparato 200 y el artículo 5 de las Figuras 8 y 9. El aparato 200 es para calentar el material para fumar 20 del artículo 5 para volatilizar al menos un componente del material para fumar 20. En aras de la concisión, el artículo 5 no se describirá de nuevo en detalle. Cualquiera de las posibles variaciones descritas en la presente memoria al artículo 5 de las Figuras 8 y 9 puede hacerse al artículo 5 del sistema 2000 de la Figura 14 para formar las realizaciones respectivas separadas de un sistema. De manera similar, el artículo 5 de las Figuras 8 y 9 puede ser reemplazado en el sistema 2000 por uno de los artículos 4, 7 mostrados en las Figuras 7 y 12 para formar las realizaciones respectivas separadas de un sistema.
El aparato 200 de la Figura 14 es idéntico al aparato 100 del sistema 1000 de la Figura 13 excepto que, mientras que el aparato 100 está dispuesto para calentar las partes térmicamente conductoras 12a, 12b del portador 10 del artículo 1 de forma inductiva mediante la penetración de las partes térmicamente conductoras 12 con el campo magnético variable (por ejemplo, alterno), el aparato 200 de la Figura 14 calienta las partes térmicamente conductoras 12 del portador 10 del artículo 5 mediante conducción de calor. Es decir, en el sistema 2000 de la Figura 14, el aparato 200 aplica energía térmica a las partes térmicamente conductoras 12a, 12b del artículo 5 para calentar el material para fumar 20.
El aparato 200 comprende una zona de calentamiento 110 para recibir al menos una parte del artículo 5 y un sustrato 30 que comprende múltiples partes térmicamente conductoras 32a, 32b. Entre las partes 32a, 32b del sustrato 30, el sustrato 30 está conformado para crear una barrera térmica 34 para impedir la conducción de calor desde una de las partes 32a, 32b del sustrato 30 hacia otra de las partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30 durante el uso. En esta realización, el sustrato 30 está conformado para formar la barrera térmica 34 entre las partes 32a, 32b del sustrato 30 y en comparación con las partes 32a, 32b del sustrato 30. Cada una de las partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30 está hecha de material de calentamiento que se puede calentar mediante la penetración con un campo magnético variable. En esta realización, el sustrato 30 (y por lo tanto las partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30) comprende acero que está recubierto de níquel para ayudar a prevenir la corrosión. En otras realizaciones, el sustrato 30 (y por lo tanto las partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30) comprende aluminio. El aluminio puede estar recubierto de níquel, nuevamente para ayudar a prevenir la corrosión.
En esta realización, el sustrato 30 comprende doce partes térmicamente conductoras 32a, 32b, y el sustrato 30 está conformado para formar barreras térmicas 34 entre pares respectivos de las partes 32a, 32b del sustrato 30. Más específicamente, el sustrato 30 está conformado para formar una pluralidad de barreras térmicas 34 que rodean las respectivas partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30. Por lo tanto, cualquiera de una o una pluralidad de las partes específicas 32a, 32b se pueden calentar durante el uso sin calentamiento, o sin un calentamiento significativo, de cualquiera de las otras partes 32a, 32b del sustrato 30.
En esta realización, las doce partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30 están dispuestas en dos filas de seis. Las partes térmicamente conductoras 32a, 32b están por lo tanto dispuestas como una matriz bidimensional. En otras realizaciones, el sustrato 30 puede comprender más o menos partes térmicamente conductoras 32a, 32b, y en algunas realizaciones, las partes 32a, 32b pueden disponerse como una matriz unidimensional, por ejemplo. Es decir, todas las partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30 pueden estar relativamente alineadas en una sola fila, que puede ser una fila recta o lineal.
En esta realización, cada una de las barreras térmicas 34 en el sustrato 30 comprende una pluralidad de agujeros o perforaciones separados entre sí a través del sustrato 30. El efecto de los agujeros o perforaciones pasantes es reducir
el área de sección transversal del sustrato 30 en la barrera térmica 34, lo que perjudica la conducción de calor a través de la barrera térmica 34. La presencia de aire en los agujeros o perforaciones pasantes también puede contribuir a las propiedades de aislamiento térmico. Las perforaciones de cada barrera térmica 34 están dispuestas en una trayectoria circular que rodea una de las partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30. Sin embargo, en otras realizaciones, la trayectoria puede ser distinta de la circular, tal como poligonal o elíptica. En esta realización, cada una de las perforaciones es en sí misma circular. Sin embargo, en otras realizaciones, una o más de las perforaciones de una barrera térmica 34 pueden no ser circulares, como poligonales, elípticas, alargadas o con forma de ranura.
En esta realización, cada barrera térmica 34 comprende ocho agujeros o perforaciones pasantes a través del sustrato 30. Es decir, hay un total de ocho agujeros en la trayectoria. Sin embargo, en otras realizaciones, una o cada una de las barreras térmicas 34 puede comprender más agujeros o perforaciones pasantes a través del sustrato 30, como entre veinte y treinta agujeros. En algunas realizaciones, una o cada una de las barreras térmicas 34 puede comprender menos agujeros a través del sustrato 30. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la barrera térmica 34 puede comprender o consistir en solo uno o dos agujeros a través del sustrato 30. En tal realización, los agujeros pasantes pueden ser alargados o con forma de ranura en el plano del sustrato 30, para resistir suficientemente la conducción de calor a través de la barrera térmica 34.
Las perforaciones pueden formarse grabando con láser el sustrato 30, perforando el sustrato 30 o mediante cualquier otro procedimiento adecuado.
En algunas variaciones de esta realización, la o cada barrera térmica 34 del sustrato 30, puede comprender uno o más canales o agujeros ciegos en el sustrato 30. El uno o más canales o agujeros ciegos pueden proporcionarse además de, o en lugar de, los agujeros o perforaciones pasantes discutidos anteriormente.
El aparato 200 comprende además un dispositivo de calentamiento 120 para calentar una o un subconjunto de las partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30 para de esta manera calentar partes de la zona de calentamiento 110. El dispositivo de calentamiento 120 del aparato 200 de la Figura 14 es el mismo que el dispositivo de calentamiento 120 del aparato 100 de la Figura 13. Sin embargo, en lugar de estar dispuesto para calentar inductivamente las partes térmicamente conductoras del artículo 5 localizadas en la zona de calentamiento 110, el dispositivo de calentamiento 120 del aparato 200 de la Figura 14 se usa para calentar inductivamente las partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30 del aparato 200. Es decir, los múltiples calentadores 121, 122 comprenden los respectivos generadores de campo magnético para generar campos magnéticos variables para que penetren en las respectivas partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30 durante el uso. El calor generado en las partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30 pasa al artículo 5 en la zona de calentamiento 110 por medio de la conducción de calor.
En consecuencia, el portador 10 del artículo 5 con el que se puede usar el aparato 200 no necesita estar hecho de un material que se pueda calentar fácilmente por inducción para calentar el material para fumar 20 a una temperatura suficiente para volatilizar al menos un componente del material para fumar 20. Esto puede permitir que el portador 10 se fabrique con un material más barato o más fácilmente disponible.
De manera similar al controlador 124 del aparato 100, el controlador 124 del aparato 200 es para controlar la operación de al menos uno de los múltiples calentadores 121, 122 independientemente de al menos otro de los múltiples calentadores 121, 122. Por lo tanto, el aparato 200 se puede usar para proporcionar un calentamiento progresivo del artículo 5 y, por lo tanto, del material para fumar 20 del artículo 5, con el tiempo, de manera similar al aparato 100 de la Figura 13.
Por ejemplo, el controlador 124 puede controlar el primero de los calentadores 121, 122 para calentar inductivamente la primera 32a de las partes térmicamente conductoras 32 del sustrato 30. Esto, a su vez, hace que una primera parte térmicamente conductora 12a del portador 10 del artículo 5 adyacente a la primera parte térmicamente conductora 32a del sustrato 30 se caliente mediante conducción de calor. Esto inicia la volatilización de al menos un componente del material para fumar 20a en esa primera parte 12a del portador 10 y la formación de un aerosol en el mismo. Con el tiempo, el controlador 124 puede controlar un segundo de los calentadores 122 para calentar inductivamente una segunda 32b de las partes térmicamente conductoras 32 del sustrato 30. Esto, a su vez, hace que una segunda parte térmicamente conductora 12b del portador 10 del artículo 5 adyacente a la segunda parte térmicamente conductora 32b del sustrato 30 se caliente mediante conducción de calor. Esto inicia la volatilización de al menos un componente del material para fumar 20b en esa segunda parte 12b del portador 10 y la formación de un aerosol en el mismo.
El artículo 5 de las Figuras 8 y 9 puede ser reemplazado en el sistema 2000 por uno de los artículos 1, 2, 3, 6 mostrados en las Figuras 1 a 6 y las Figuras 10 y 11 para formar las realizaciones respectivas separadas de un sistema. En tales sistemas, el artículo y el aparato 200 se pueden disponer relativamente de manera que las partes térmicamente conductoras 12 del portador 10 del artículo 1, 2, 3, 6 se alineen con las partes térmicamente conductoras 32a, 32b del sustrato 30 del aparato 200 cuando el artículo 1, 2, 3, 6 está en la zona de calentamiento 110.
En algunas realizaciones, el aparato 100, 200 se vende, suministra o proporciona de cualquier otra manera por separado del artículo 1, 2, 3, 4, 5, 6 con el que se puede usar el aparato 100, 200. Sin embargo, en algunas
realizaciones, el aparato 100, 200 y uno o más de los artículos 1, 2, 3, 4, 5, 6 pueden proporcionarse juntos como un sistema, como un kit o un conjunto, posiblemente con componentes adicionales, tales como utensilios de limpieza.
En cada una de las realizaciones descritas anteriormente, el artículo 1, 2, 3, 4, 5, 6 es un artículo consumible. Una vez que se hayan agotado todos, o sustancialmente todos, los componentes volátiles del material para fumar 20 en el artículo 1, 2, 3, 4, 5, 6, el usuario puede retirar el artículo 1,2, 3 , 4 , 5, 6 del aparato 100, 200 y desechar el artículo 1, 2, 3, 4, 5, 6. El usuario podrá reutilizar posteriormente el aparato 100, 200 con otro de los artículos 1, 2, 3, 4, 5, 6. Sin embargo, en otras realizaciones respectivas, el artículo puede no ser consumible, y el aparato y el artículo pueden desecharse juntos una vez que se hayan agotado los componentes volátiles del material para fumar.
Por ejemplo, con referencia a la Figura 15, se muestra una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo de otro aparato de acuerdo con una realización de la invención. El propio aparato 300 comprende el artículo 1 de las Figuras 1 y 2, y el aparato 300 es para calentar el material para fumar 20 del artículo 1 para volatilizar al menos un componente del material para fumar 20. En aras de la concisión, el artículo 1 no se describirá de nuevo en detalle. Cualquiera de las posibles variaciones descritas en la presente memoria al artículo 1 de las Figuras 1 y 2 se puede hacer al artículo 1 del aparato 300 de la Figura 15 para formar las realizaciones respectivas separadas de un aparato. De manera similar, el artículo 1 de las Figuras 1 y 2 puede ser reemplazado en el aparato 300 por uno de los artículos 2, 3, 6 mostrados en las Figuras 3 a 6, 10 y 11 para formar las realizaciones respectivas separadas de un aparato.
El aparato 300 de la Figura 15 es idéntico al aparato 100 del sistema 1000 de la Figura 13 excepto que, mientras que el aparato 100 está dispuesto para que el usuario pueda insertar el artículo 1 en la zona de calentamiento 110, en el aparato 300 de la Figura 15, el artículo 1 no puede ser insertado en la zona de calentamiento 110 por un usuario. Es decir, en el aparato 300 de la Figura 15, el artículo 1 es parte integral del aparato 300. En consecuencia, durante el uso, el dispositivo de calentamiento 120 del aparato 300 se usa para calentar inductivamente las partes térmicamente conductoras 12a, 12b del portador 10 del artículo 1, para volatilizar de esta manera al menos un componente del material para fumar 20a, 20b en las partes térmicamente conductoras 12a, 12b del portador 10 y formar un aerosol en el mismo. El controlador 124 del aparato 300 puede efectuar un calentamiento progresivo del artículo 1 y, por lo tanto, del material para fumar 20 del artículo 1, con el tiempo de una manera correspondiente a la descrita anteriormente. El aparato 300 se puede usar para que el aerosol continúe formándose y liberándose con el tiempo, hasta que, por ejemplo, el material para fumar 20a, 20b se agote de los componentes volatilizables del material para fumar.
En cada una de las realizaciones discutidas anteriormente, el material de calentamiento es acero. Sin embargo, en otras realizaciones, el material de calentamiento puede comprender uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en: un material eléctricamente conductor, un material magnético y un material magnético eléctricamente conductor. En algunas realizaciones, el material de calentamiento puede comprender un metal o una aleación de metal. En algunas realizaciones, el material de calentamiento puede comprender uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en: aluminio, oro, hierro, níquel, cobalto, carbón conductor, grafito, acero simple al carbono, acero inoxidable, acero inoxidable ferrítico, cobre y bronce. Se pueden usar otros materiales de calentamiento en otras realizaciones. Se ha encontrado que, cuando se usa material magnético térmicamente conductor como material de calentamiento, se puede mejorar el acoplamiento magnético entre el material magnético térmicamente conductor y un electroimán del aparato durante el uso. Además de permitir potencialmente el calentamiento por histéresis magnética, esto puede dar como resultado un calentamiento Joule mayor o mejorado del material de calentamiento y, por lo tanto, un calentamiento mayor o mejorado del material para fumar.
El material de calentamiento puede tener una profundidad superficial, que es una zona exterior dentro de la cual se produce la mayor parte de la corriente eléctrica inducida y/o la reorientación inducida de los dipolos magnéticos. Siempre que el material de calentamiento tenga un grosor relativamente pequeño, una mayor proporción del material de calentamiento puede calentarse mediante un campo magnético variable dado, en comparación con el material de calentamiento que tiene una profundidad o grosor que es relativamente grande en comparación con las otras dimensiones del material de calentamiento. Por lo tanto, se consigue un uso más eficiente del material y, a su vez, se reducen los costos.
En muchas de las realizaciones descritas anteriormente, la(s) porción(ones) térmicamente conductora(s) 12, 32 del portador 10 o sustrato 30 se calientan inductivamente al penetrar la(s) porción(ones) térmicamente conductora(s) 12, 32 con una variación (por ejemplo, alterna) campo magnético. En otras realizaciones, el dispositivo de calentamiento 120 del aparato 100, 200, 300 puede estar libre de un calentador de inducción. En algunas de tales realizaciones, la energía eléctrica en los calentadores 121, 122 puede convertirse directamente en energía térmica para calentar la(s) parte(s) térmicamente conductora(s) 12, 32 del portador 10 o sustrato 30. Es decir, los calentadores 121, 122 pueden calentarse de manera que la(s) porción(ones) térmicamente conductora(s) 12, 32 del portador 10 o sustrato 30 se calienten mediante un proceso que involucra solo conducción de calor, en lugar de inducción.
Como se indicó anteriormente, la(s) porción(ones) 12, 32 del portador 10 o sustrato 30 son térmicamente conductores. Para garantizar que estas partes sean lo suficiente térmicamente conductoras, el portador 10 o el sustrato 30 preferentemente tiene, o comprende, un material que tiene una conductividad térmica de al menos 10 W/(m.K). Con mayor preferencia, la conductividad térmica es de al menos 90 W/(m.K). Aún con mayor preferencia, la conductividad térmica es de al menos 200 W/(m.K). Los materiales de ejemplo y conductividades térmicas asociadas para el portador
10 y/o el sustrato 30 son: plata (429 W/(m.K)), cobre (401 W/(m.K)), oro (310 W/(m.K)), latón (109 W/(m.K)), níquel (91 W/(m.K)), platino (70 W/(m.K)), hierro fundido (55 W/(m.K)), acero al carbono (máx. 0,5 % de carbono) (54 W/ (m.K)) y acero al carbono (máx. 1,5 % de carbono) (36 W/(m.K)). Cuanto mejor sea una parte térmicamente conductora 12, 32 para conducir el calor, más fácilmente el calor se puede distribuir dentro de la parte 12, 32, lo que puede ayudar a aumentar la uniformidad del calentamiento de la parte 12, 32 durante el uso. Sin embargo, si la parte térmicamente conductora 12, 32 es relativamente menos térmicamente conductora, la uniformidad relativa del calentamiento de la parte 12, 32 aún puede lograrse mediante el uso de la(s) bobina(s) plana(s) descrita(s) en la presente memoria para provocar el calentamiento inductivamente. Es decir, si la fuente de calor tiene forma de una placa uniforme plana, como suele serlo para una bobina plana, entonces la conductividad térmica de la parte 12, 32 tiende a ser menos importante.
En cada una de las realizaciones descritas anteriormente, el material para fumar comprende tabaco. Sin embargo, en las respectivas variaciones de cada una de estas realizaciones, el material para fumar puede consistir en tabaco, puede consistir sustancialmente en su totalidad en tabaco, puede comprender tabaco y material para fumar distinto del tabaco, puede comprender material para fumar distinto del tabaco, o puede estar libre de tabaco. En algunas realizaciones, el material para fumar puede comprender un agente formador de vapor o aerosol o un humectante, tal como glicerol, propilenglicol, triacetina o dietilenglicol.
En cada una de las realizaciones descritas anteriormente, el material para fumar está en forma de gel o película delgada. Sin embargo, en otras realizaciones, el material para fumar puede tener una forma diferente. Por ejemplo, el material para fumar puede adoptar la forma de un líquido o no líquido, tal como un sólido.
Con el fin de abordar varios problemas y avanzar en la técnica, la totalidad de esta divulgación muestra, a modo de ilustración y ejemplo, varias realizaciones en las que se puede poner en práctica la invención reivindicada y que proporcionan artículos superiores para su uso con aparatos para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, aparato superior para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, y sistemas superiores que comprenden tal artículo y tal aparato. Las ventajas y características de la descripción son solo una muestra representativa de modalidades, y no son exhaustivas y/o exclusivas. Se presentan solo para ayudar a comprender y enseñar las características reivindicadas y de cualquier otra manera divulgadas. Debe entenderse que las ventajas, las realizaciones, los ejemplos, las funciones, las características, las estructuras y/u otros aspectos de la divulgación no deben considerarse limitaciones de la divulgación tal como se define en las reivindicaciones o limitaciones sobre equivalentes a las reivindicaciones. La divulgación puede incluir otras invenciones no reivindicadas actualmente, pero que pueden reivindicarse en el futuro.
Claims (20)
1. Un artículo (1, 2, 3, 6) para su uso con aparatos para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, comprendiendo el artículo (1, 2, 3, 6):
un portador (10) que tiene múltiples partes térmicamente conductoras (12) en las que se pueden localizar cantidades discretas respectivas de material para fumar (20);
en el que entre las partes térmicamente conductoras del portador (10), el portador (10) tiene una forma diferente en comparación con las partes térmicamente conductoras para formar una barrera térmica (14) para impedir la conducción de calor desde una o más de las partes del portador (10) hacia otra de las partes del portador (10) durante el uso;
caracterizado porque el portador (10) tiene una forma diferente proporcionando perforaciones (16), canales (18) o agujeros ciegos.
2. El artículo (1, 2, 3, 6) de la reivindicación 1, que comprende las respectivas cantidades discretas de material para fumar (20) en las múltiples partes térmicamente conductoras (12) del portador (10) y, opcionalmente, en el que el material para fumar (20) está en forma de gel o película delgada.
3. El artículo (1, 2, 3, 6) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el portador (10) está conformado para formar barreras térmicas (14) entre pares respectivos de las partes del portador (10).
4. El artículo (1, 2, 3, 6) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la o cada barrera térmica (14), rodea una respectiva de las partes del portador (10).
5. El artículo (1, 2, 3, 6) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la o cada barrera térmica (14), comprende uno o más agujeros a través del portador (10).
6. El artículo (1, 2, 3, 6) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la, o cada barrera térmica (14) comprende uno o más canales (18) o agujeros ciegos en el portador (10) y que comprende opcionalmente una masa de material térmicamente aislante (19) en el(los) canal(es) (18) o agujero(s) ciego(s) de la, o de cada barrera térmica (14).
7. El artículo (1, 2, 3, 6) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partes (12) del portador (10) están dispuestas como una matriz bidimensional.
8. El artículo (1, 2, 3, 6) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada una de las partes (12) del portador (10) está hecha de material de calentamiento que se puede calentar mediante la penetración con un campo magnético variable y opcionalmente en el que el material de calentamiento comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en: un material eléctricamente conductor, un material magnético y un material magnético eléctricamente conductor.
9. El artículo (1, 2, 3, 6) de la reivindicación 8, en el que el material de calentamiento comprende un metal o una aleación de metal.
10. El artículo (1, 2, 3, 6) de la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que el material de calentamiento comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en aluminio, oro, hierro, níquel, cobalto, carbón conductor, grafito, acero simple al carbono, acero inoxidable, acero inoxidable ferrítico, acero, cobre y bronce.
11. El artículo (1, 2, 3, 6) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el portador (10) es una lámina y/o en el que el portador (10) tiene, o comprende un material que tiene, una conductividad térmica de al menos 10 W/(m.K) o al menos 90 W/(m.K) o al menos 200 W/(m.K).
12. El artículo (1, 2, 3, 6) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el portador (10) comprende níquel y/o aluminio y, opcionalmente, en el que el portador (10) comprende un laminado, y en el que el laminado comprende una capa de níquel (10b) y una capa de aluminio (10a) y opcionalmente en el que la capa de aluminio (10a) se localiza entre la capa de níquel (10b) y el material para fumar (20).
13. Aparato (100, 300) para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, comprendiendo el aparato (100, 300):
el artículo (1, 2, 3, 6) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores; y
un dispositivo de calentamiento (120) para calentar las partes térmicamente conductoras (12) del portador (10).
14. Aparato (200) para calentar material para fumar (20) para volatilizar al menos un componente del material para fumar (20), comprendiendo el aparato (200):
una zona de calentamiento (110) para recibir un artículo (1,2, 3, 6) que comprende material para fumar (20); un sustrato (30) que comprende múltiples partes térmicamente conductoras (32a, 32b), en el que, entre las partes térmicamente conductoras del sustrato (30), el sustrato (30) tiene una forma diferente en comparación con las partes térmicamente conductoras para crear una barrera térmica (34) para impedir la conducción de calor desde una o más de las partes del sustrato (30) hacia otra de las partes del sustrato (30) durante el uso;
un dispositivo de calentamiento (120) para calentar las partes térmicamente conductoras del sustrato (30) para de esta manera calentar partes de la zona de calentamiento (110); y caracterizado porque el sustrato (30) tiene una forma diferente proporcionando perforaciones, canales o agujeros ciegos.
15. El aparato (200) de la reivindicación 14, en el que el sustrato (30) comprende material de calentamiento que se puede calentar mediante la penetración con un campo magnético variable y un recubrimiento de níquel sobre el material de calentamiento.
16. Un sistema (1000) para calentar material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar, comprendiendo el sistema (1000):
el artículo (1, 2, 3, 6) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12; y
un aparato (100, 300) que comprende una zona de calentamiento para recibir el artículo (1, 2, 3, 6) y un dispositivo de calentamiento (120) para calentar las partes térmicamente conductoras del portador (10) del artículo cuando el artículo (1,2, 3, 6) se localiza en la zona de calentamiento.
17. El aparato (100, 200, 300) de una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15 o el sistema (1000) de la reivindicación 16, en el que el dispositivo de calentamiento (120) comprende múltiples calentadores (121, 122) para calentar las unas respectivas de las partes térmicamente conductoras.
18. El aparato (100, 200, 300) o sistema de la reivindicación 17, en el que cada una de las partes térmicamente conductoras está hecha de material de calentamiento que se puede calentar mediante la penetración con un campo magnético variable; y en el que los múltiples calentadores (121, 122) comprenden los respectivos generadores de campo magnético para generar campos magnéticos variables para que penetren en las respectivas partes térmicamente conductoras durante el uso, y opcionalmente en el que el aparato (100, 200, 300) comprende una placa de circuito impreso (130), en el que los generadores de campo magnético comprenden bobinas respectivas (121, 122) formadas en o sobre la placa de circuito impreso (130).
19. El aparato (100, 200, 300) o sistema (2000) de una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 18, en el que el aparato (100, 200, 300) comprende un controlador (124) para controlar el funcionamiento de al menos uno de los múltiples calentadores (121, 122) independientemente de al menos otro de los múltiples calentadores.
20. El sistema (2000) de una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19,
en el que el artículo (1, 2, 3, 6) es el artículo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12,
en el que el aparato es el aparato (200) de la reivindicación 15 o la reivindicación 16, y
en el que las partes térmicamente conductoras (12) del portador (10) del artículo (1, 2, 3, 6) se alinean con las partes térmicamente conductoras (31a, 32b) del sustrato (30) del aparato (200) cuando el artículo (1,2, 3, 6) está en la zona de calentamiento (110).
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