PT2797445E - Dispositivo gerador de aerossol com distribuição de temperatura melhorada - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

DISPOSITIVO GERADOR DE AEROSSOL COM DISTRIBUIÇÃO DE TEMPERATURA

MELHORADA A presente descrição refere-se a um dispositivo gerador de aerossol aquecido e, em particular, a uma disposição de aquecimento e método para aquecer um substrato de formação de aerossol dentro dum dispositivo gerador de aerossol.

Dispositivos geradores de aerossol nos quais um substrato de formação de aerossol é aquecido para produzir um aerossol são conhecidos na técnica. Para um dado substrato de formação de aerossol existe uma gama de temperaturas aceitáveis às quais pode ser aquecido. É importante não exceder a temperatura máxima, acima da qual pode ocorrer uma combustão indesejada ou pirólise. Contudo, abaixo duma temperatura mínima o aerossol desejado não se forma. 0 substrato pode ser aquecido usando aquecedores posicionados externamente ao substrato ou internamente ao substrato. A utilização dum aquecedor interno tem a vantagem do calor ser fornecido eficientemente ao substrato, com menos perda de calor do que com aquecedores externos. Contudo, um inconveniente com o uso dum aquecedor interno é que é difícil fornecer calor uniformemente através do substrato, e assim, aquecer todo o substrato dentro duma gama de temperatura ótima. A EP 2340730 Al revela um sistema gerador de aerossol compreendendo um substrato tubular e um dispositivo tendo uma cavidade, na qual o substrato tubular é recebido. O dispositivo compreende um elemento de aquecedor interno que encaixa com o substrato tubular e pode ter, também, um elemento de aquecedor externo, que rodeia parcialmente o substrato. É desejável para aquecer um substrato de formação de aerossol ter uma distribuição de temperatura uniforme, ou, pelo menos, que todo o substrato tenha uma temperatura dentro duma gama de temperatura desejada. A presente descrição refere-se a um dispositivo gerador de aerossol configurado para receber um substrato de formação de aerossol e configurado para aquecer o substrato de formação de aerossol utilizando tanto um aquecedor interno posicionado dentro do substrato, como um aquecedor externo posicionado fora do substrato. A utilização tanto dum aquecedor interno como externo permite a cada aquecedor funcionar a uma temperatura mais baixa, do que a que seria necessária quando se utiliza tanto um aquecedor interna como externo isoladamente. Através do funcionamento do aquecedor externo a uma temperatura mais baixa que o aquecedor interno, o substrato pode ser aquecido de forma a ter uma distribuição de temperatura relativamente uniforme, enquanto a temperatura externa do dispositivo pode ser mantida a um nível baixo aceitável. Isto é uma questão significativa para dispositivos portáteis porque, por exemplo, se são necessárias temperaturas elevadas para os aquecedores, podem surgir pontos de calor perigosos ou inconfortáveis durante o funcionamento dum dispositivo gerador de aerossol.

Numa forma de realização, é fornecido um dispositivo gerador de aerossol compreendendo: uma cavidade recetora dum substrato configurado para receber um substrato de formação de aerossol; um aquecedor interno posicionado dentro da cavidade que recebe o substrato; um aquecedor externo posicionado num perímetro da cavidade recetora do substrato; e um controlador configurado para controlar um fornecimento de energia ao aquecedor interno ou ao aquecedor externo, ou a ambos, de modo que o aquecedor externo tem uma temperatura mais baixa do que o aquecedor interno. Em utilização, o aquecedor externo pode ter uma temperatura mais baixa que a temperatura do substrato de formação de aerossol, mas mais alta do que a temperatura ambiente.

Tal como aqui utilizado, o termo "dispositivo gerador de aerossol" refere-se a um dispositivo que interage com um substrato de formação de aerossol para gerar um aerossol. 0 substrato de formação de aerossol pode ser parte dum artigo gerador de aerossol, por exemplo, parte dum artigo para fumar. Um dispositivo gerador de aerossol pode ser um dispositivo para fumar que interage com um substrato de formação de aerossol de um artigo gerador de aerossol para gerar um aerossol que é diretamente inalável para os pulmões de um utilizador através da boca do utilizador. Um dispositivo gerador de aerossol pode ser um suporte.

Tal como aqui utilizado, o termo "substrato de formação de aerossol" refere-se a um substrato capaz de libertar compostos voláteis que podem formar um aerossol. Tais compostos voláteis podem ser libertados através de aquecimento do substrato de formação de aerossol. Um substrato de formação de aerossol pode, convenientemente, ser parte dum artigo gerador de aerossol ou dum artigo para fumar.

Tal como aqui utilizado, os termos "artigo gerador de aerossol" e "artigo para fumar" referem-se a um artigo compreendendo um substrato de formação de aerossol que é capaz de libertar compostos voláteis que podem formar um aerossol. Por exemplo, um artigo gerador de aerossol pode ser um artigo para fumar que gera um aerossol que é diretamente inalável para dentro dos pulmões de um utilizador, através da boca do utilizador. Um artigo gerador de aerossol pode ser descartável. 0 termo "artigo para fumar" é, geralmente, usado daqui em diante. Um artigo para fumar pode ser, ou pode compreender, uma vareta de tabaco. 0 aquecedor externo pode ser formado, ou controlado, para fornecer, conjuntamente com o aquecedor interno, uma distribuição de temperatura, substancialmente, uniforme em torno do perímetro da cavidade. A distribuição de temperatura, substancialmente, uniforme pode ser determinada através de vários métodos conhecidos, por exemplo, a utilização dum perfil duma câmara de infravermelhos ou pares termoelétricos. Outros métodos para determinar a distribuição de temperatura serão evidentes para um perito na técnica. A forma mais vantajosa para o aquecedor externo depende da forma do aquecedor interno, bem como, da forma do substrato de formação de aerossol. Por exemplo, o aquecedor externo pode ser formado e posicionado adjacente a essas porções mais extremas do substrato de formação de aerossol, ou que recebem menos calor a partir do aquecedor interno. 0 aquecedor externo pode, vantajosamente, ser disposto de forma, substancialmente, simétrica em torno do perímetro da cavidade recetora do substrato, particularmente, quando o aquecedor interno é disposto simetricamente, ou centralmente, dentro da cavidade recetora do substrato. 0 aquecedor externo podem compreender um, ou mais, elementos de aquecimento externos. 0 termo "elemento de aquecimento externo" refere-se a um elemento que rodeia, pelo, menos parcialmente o substrato de formação de aerossol. 0 aquecedor interno pode compreender um elemento de aquecimento interno, na forma duma lâmina, pelo menos, parcialmente, inserida no substrato de formação de aerossol no artigo para fumar, quando o artigo para fumar é recebido na cavidade. Um "elemento de aquecimento interno" é um que é adequado para inserção num material de formação de aerossol. 0 aquecedor externo pode compreender dois elementos de aquecimento, cada um estendendo-se, parcialmente, em torno do perímetro da cavidade e posicionado em frente das superfícies maiores duma lâmina de aquecimento interna. 0 controlador pode tomar a forma dum circuito eletrónico disposto para ser ligado a uma fonte de alimentação e a um, ou ambos, aquecedores interno e externo. 0 circuito eletrónico pode fornecer para os aquecedores interno e externo serem controlados independentemente ou por elementos de aquecimento separados, que formam parte do aquecedor interno ou externo, para ser controlável independentemente. 0 circuito eletrónico pode ser programável. 0 controlador pode ser configurado para controlar o aquecedor externo para ter uma temperatura entre 100 e 200 graus centígrados. O controlador pode ser configurado para controlar o aquecedor interno para ter uma temperatura entre 320 e 420 graus centígrados. Numa forma de realização, o controlador será configurado, de tal modo que, o aquecedor interno tem uma temperatura média sobre a área de superfície do aquecedor interno de aproximadamente 375 graus centígrados e uma temperatura máxima localizada de 420 graus centígrados. O dispositivo gerador de aerossol pode, ainda, compreender um alojamento contendo os aquecedores interno e externo. O alojamento pode ser concebido para ser agarrado ou preso por um utilizador.

0 aquecedor externo pode ser afastado do alojamento por uma abertura de ar ou uma camada de isolamento. Em particular, pode ser fornecida uma estrutura de suporte em torno do aquecedor externo, a estrutura de suporte compreendendo uma superfície interna tendo uma, ou mais, estrias ou projeções, estando as estrias ou projeções em contacto com o aquecedor externo. A estrutura de suporte pode ser recebida dentro do alojamento ou formar parte do alojamento. Através do suporte do aquecedor externo pelas estrias ou projeções, a condução térmica, a partir do aquecedor externo para a estrutura de suporte e para o alojamento, é relativamente pequena. 0 aquecedor externo pode ser posicionado em, ou formar, uma superfície interior da cavidade, de modo que, em utilização, o aquecedor externo contacta o substrato de formação de aerossol ou um invólucro exterior ou cobertura do substrato de formação de aerossol. 0 aquecedor externo pode, depois, aquecer o substrato de formação de aerossol diretamente por condução. Será agora evidente para um perito na técnica que, embora seja feita referência a uma cavidade para receber um substrato de formação de aerossol, o substrato de formação de aerossol pode ser um elemento compreendendo um artigo para fumar, que compreende uma haste incluindo o substrato de formação de aerossol, bem como, outros elementos, tais como, filtros e porções de transferência. Será, além disso, também, evidente para um perito na técnica que o aquecedor externo pode ser fornecido no alojamento, de tal modo que permita o aquecimento do substrato, através da modificação do alojamento, conceção do aquecedor externo e do artigo para fumar. A estrutura de suporte pode compreender uma malha ou compreender uma pluralidade de orifícios, a fim de fornecer uma massa térmica baixa. 0 aquecedor externo pode ser fornecido numa manga, que é móvel relativamente ao alojamento do dispositivo. 0 substrato de formação de aerossol pode ser recebido na manga. A manga pode ser usada para auxiliar a inserção e a extração do substrato de formação de aerossol em e a partir do dispositivo. A manga pode compreender um recetáculo deslizante para receber o substrato, sendo o recetáculo deslizante, deslisável entre a primeira posição e a segunda posição. A primeira posição do recetáculo deslizante é uma posição de funcionamento, na qual os aquecedores interno e externo podem aquecer o substrato de formação de aerossol para formar o aerossol. A manga pode incluir contactos elétricos para ligação do aquecedor externo a uma fonte de alimentação no dispositivo, quando a manga está na primeira posição. 0 dispositivo gerador de aerossol pode, ainda, compreender uma entrada de ar. 0 dispositivo gerador de aerossol pode, ainda, compreender uma saída de ar. 0 dispositivo gerador de aerossol pode, ainda, compreender uma câmara de condensação, para permitir que o aerossol se forme com as características desejadas. 0 dispositivo gerador de aerossol pode ser um sistema para fumar eletricamente aquecido e pode compreender aquecedores elétricos internos e externos.

Os elementos de aquecedor elétricos podem compreender um material eletricamente resistente. Materiais eletricamente resistentes adequados incluem, mas não estão limitados a: semicondutores, tal como cerâmica envernizada, cerâmicas eletricamente "condutoras" (tal como, por exemplo, silicieto de molibdénio), carbono, grafite, metais, ligas metálicas e materiais compósitos feitos dum material cerâmico e dum material metálico. Tais materiais compósitos pode compreender cerâmicas envernizadas ou cerâmicas não envernizadas.

Exemplos de cerâmicas envernizadas incluem carbetos de silício envernizados. Exemplos de metais adequados incluem titânio, zircónio, tântalo e metais do grupo da platina. Exemplos de ligas metálicas adequadas incluem aço inoxidável, ligas contendo níquel, cobalto, crómio, alumínio, titânio, zircónio, háfnio, nióbio, molibdénio, tântalo, tungsténio, estanho, gálio, manganésio, ouro e ferro, e superligas baseadas em níquel, ferro, cobalto, aço inoxidável, Timetal® e ligas baseadas em ferro-manganésio-alumínio. Nos materiais compósitos, o material eletricamente resistente pode, opcionalmente, ser embebido em, encapsulado ou revestido com um material isolante ou vice-versa, dependendo da cinética da transferência de energia e das propriedades físico-químicas requeridas. Em alternativa, os aquecedores elétricos podem compreender um, ou mais, elementos de aquecimento de infravermelhos, uma fonte fotótica ou elementos de aquecimento indutivos. 0 aquecedor interno pode tomar qualquer forma adequada. Por exemplo, o aquecedor interno pode tomar a forma duma lâmina de aquecimento. Em alternativa, o aquecedor interno pode tomar a forma duma cobertura ou dum substrato tendo porções electro condutoras diferentes, ou um tubo metálico eletricamente resistente. Em alternativa, o aquecedor interno pode ter uma, ou mais, agulhas de aquecimento ou hastes que giram através do centro do substrato de formação de aerossol. Outras alternativas incluem um fio de aquecimento ou filamento, por exemplo, um fio de Ni-Cr (niquel-crómio), platina, ouro, prata, tungsténio ou fio de liga ou uma placa de aquecimento. Opcionalmente, o elemento de aquecimento interno pode ser depositado em, ou num material transportador rígido. Numa tal forma de realização, o aquecedor eletricamente resistente pode ser formado usando um metal tendo uma relação definida entre a temperatura e a resistência. Num tal dispositivo exemplar, o metal pode ser formado como uma pista dum material isolante adequado, tal como um material cerâmico, e depois encaixado noutro material isolante, tal como vidro. Aquecedores formados desta maneira podem ser usados tanto para aquecer como para monitorizar a temperatura dos aquecedores, durante o funcionamento. 0 aquecedor externo pode tomar qualquer forma adequada. Por exemplo, o aquecedor externo pode tomar a forma duma, ou mais folhas de aquecimento flexíveis num substrato dielétrico, tal como poliamida. As folhas de aquecimento flexíveis podem ser formadas para se conformarem com o perímetro da cavidade recetora do substrato. Em alternativa, o aquecedor externo pode tomar a forma duma grelha metálica ou grelhas, uma placa de circuito impresso flexível, um dispositivo interconectado moldado (MID), um aquecedor cerâmico, um aquecedor de fibra de carbono flexível ou pode ser formado usando uma técnica de revestimento, tal como deposição de vapor de plasma, num substrato adequadamente formado. 0 aquecedor externo pode, também, ser formado usando um metal, tendo uma relação definida entre a temperatura e a resistência. Em tal dispositivo exemplar, o metal pode ser formado como uma pista entre duas camadas de materiais isolantes adequados. Um aquecedor externo formado desta maneira pode ser usado tanto para aquecer como para monitorizar a temperatura do aquecedor externo, durante o funcionamento. 0 aquecedor externo pode ser um aquecedor indutivo. 0 aquecedor interno ou externo pode compreender um tanque de aquecimento, ou um reservatório de aquecimento compreendendo um material capaz de absorver e armazenar calor e, subsequentemente, libertar o calor ao longo do tempo para o substrato de formação de aerossol. 0 tanque de aquecimento pode ser formado por qualquer material adequado, tal como um metal adequado ou material cerâmico. Numa forma de realização, o material tem uma elevada capacidade de aquecimento (material de armazenamento sensivel ao calor), ou é um material capaz de absorver e, subsequentemente, fornecer calor através dum processo reversível, tal como uma mudança de fase de alta temperatura. Materiais de armazenamento sensíveis ao calor adequados incluem sílica gel, carbono, esteiras de vidro, fibra de vidro, minerais, um metal ou uma liga, tal como alumínio, prata ou chumbo, e um material celulósico, tal como papel. Outros materiais adequados que libertam calor através duma mudança de fase reversível incluem parafina, acetato de sódio, naftaleno, cera, óxido de polietileno, sal de metal, uma mistura de sais eutécticos ou uma liga. 0 tanque de aquecimento ou reservatório de aquecimento pode estar disposto, de modo a que esteja diretamente em contacto com o substrato de formação de aerossol e possa transferir o calor armazenado diretamente para o substrato. Em alternativa, o calor armazenado no tanque de aquecimento, ou no reservatório de aquecimento, pode ser transferido para o substrato de formação de aerossol através dum condutor de calor, tal como um tubo metálico.

Os aquecedores interno e externo aquecem, vantajosamente, o substrato de formação de aerossol por meio de condução. Os aquecedores podem estar, pelo menos, parcialmente em contacto com o substrato, ou o transportador em que o substrato é depositado. Em alternativa, o calor tanto do aquecedor interno como externo pode ser conduzido para o substrato por meio de um elemento condutor de calor.

Durante a operação, o substrato de formação de aerossol pode estar completamente contido dentro do dispositivo gerador de aerossol. Nesse caso, um utilizador pode dar uma baforada num bocal do dispositivo gerador de aerossol. Um bocal pode ser qualquer porção do dispositivo gerador de aerossol, que está colocado na boca do utilizador, a fim de inalar diretamente um aerossol, gerado pelo artigo gerador de aerossol ou pelo dispositivo gerador de aerossol. 0 aerossol é transportado para a boca do utilizador através do bocal. Em alternativa, durante o funcionamento, um artigo para fumar, contendo o substrato de formação de aerossol, pode estar parcialmente contido dentro do dispositivo gerador de aerossol. Neste caso, o utilizador pode dar uma baforada diretamente no artigo para fumar ou num bocal do artigo para fumar. 0 artigo para fumar pode ser substancialmente de forma cilíndrica. 0 artigo para fumar pode ser substancialmente alongado. 0 artigo para fumar pode ter um comprimento e uma circunferência substancialmente perpendicular ao comprimento. 0 substrato de formação de aerossol pode ser de forma, substancialmente, cilíndrica. 0 substrato de formação de aerossol pode ser, substancialmente, alongado. 0 substrato de formação de aerossol pode, também, ter um comprimento e uma circunferência substancialmente perpendicular ao comprimento. 0 artigo para fumar pode ter um comprimento total entre aproximadamente 30 mm e aproximadamente 100 mm. O artigo para fumar pode ter um diâmetro externo entre aproximadamente 5 mm e aproximadamente 12 mm. 0 artigo para fumar pode compreender um tampão de filtro. O tampão de filtro pode ser localizado na extremidade a jusante do artigo para fumar. O tampão de filtro pode ser um tampão de filtro de acetato de celulose. O tampão de filtro tem aproximadamente 7 mm de comprimento, numa forma de realização, pode ter um comprimento entre aproximadamente 5 mm a aproximadamente 10 mm.

Numa forma de realização, o artigo para fumar tem um comprimento total de aproximadamente 45 mm. O artigo para fumar pode ter um diâmetro externo de aproximadamente 7,2 mm.

Além disso, o substrato de formação de aerossol pode ter um comprimento de aproximadamente 10 mm. Em alternativa, o substrato de formação de aerossol pode ter um comprimento de aproximadamente 12 mm. Além disso, o diâmetro do substrato de formação de aerossol pode também situar-se entre aproximadamente 5 mm e aproximadamente 12 mm. O artigo para fumar pode compreender um invólucro exterior de papel. Além disso, o artigo para fumar pode compreender uma separação entre o substrato de formação de aerossol e o tampão de filtro. A separação pode ter aproximadamente 18 mm, mas pode estar no intervalo de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 25 mm. O substrato de formação de aerossol pode ser um substrato de formação de aerossol sólido. Em alternativa, o substrato de formação de aerossol pode compreender componentes sólidos e líquidos. O substrato de formação de aerossol pode compreende um material contendo tabaco, o qual contém compostos voláteis de aroma de tabaco, que são libertados a partir do substrato após o aquecimento. Em alternativa, o substrato de formação de aerossol pode compreender um material sem tabaco. 0 substrato de formação de aerossol pode, ainda, compreender um formador de aerossol. Exemplos de formadores de aerossol adequados são a glicerina e o propileno glicol.

Se o substrato de formação de aerossol é um substrato de formação de aerossol sólido, o substrato de formação de aerossol pode compreender, por exemplo, um ou mais de: pós, grânulos, partículas, pedaços, fios, tiras ou folhas, que contêm um ou mais dos seguintes: folha herbácea, folhas de tabaco, lascas de tabaco, tabaco reconstituído, tabaco homogeneizado, tabaco extrudido e tabaco expandido. 0 substrato de formação de aerossol sólido pode estar na forma livre, ou pode ser fornecido num recipiente ou cartucho adequado. Opcionalmente, o substrato de formação de aerossol sólido pode conter compostos de aroma de tabaco voláteis adicionais ou compostos de aroma voláteis não derivados do tabaco, para serem libertados mediante o aquecimento do substrato. 0 substrato de formação de aerossol sólido pode também conter uma ou mais cápsulas que, por exemplo, incluem compostos aromáticos voláteis adicionais de tabaco ou não e tais cápsulas podem fundir durante o aquecimento do substrato de formação de aerossol sólido.

Como usado aqui, tabaco homogeneizado refere-se a material formado por aglomeração de tabaco particulado. 0 tabaco homogeneizado pode estar na forma duma folha. 0 material de tabaco homogeneizado pode ter um conteúdo de formador de aerossol maior do que 5% numa base de peso em seco. 0 material de tabaco homogeneizado pode, em alternativa, ter um conteúdo de formador de aerossol entre 5% e 30% em peso, numa base de peso em seco. Folhas de material de tabaco homogeneizado podem ser formadas por aglomeração de tabaco particulado obtido por moagem ou, de outro modo, fragmentação duma, ou ambas, de lâminas de folhas de tabaco ou caules de folhas de tabaco. Em alternativa, ou adicionalmente, folhas de material de tabaco homogeneizado podem compreender uma, ou mais, de pó de tabaco, filamentos de tabaco e outros subprodutos de tabaco particulado formados durante, por exemplo, o tratamento, manuseamento e expedição de tabaco.

Folhas de material de tabaco homogeneizado podem compreender um, ou mais, de aglutinantes intrínsecos, que são aglutinantes endógenos do tabaco, um, ou mais, aglutinantes extrínsecos, que são aglutinantes exógenos do tabaco, ou uma sua combinação, para ajudar a aglomerar o tabaco particulado; em alternativa, ou adicionalmente, as folhas de material de tabaco homogeneizado podem compreender outros aditivos incluindo, mas não limitado a, fibras de tabaco ou não, formadores de aerossol, humectantes, plastificantes, aromatizantes, enchimentos, solventes aquosos e não aquosos e suas combinações.

Numa forma de realização particularmente preferida, o substrato de formação de aerossol compreende uma folha pregueada frisada de material de tabaco homogeneizado. Tal como aqui utilizado, o termo "folha frisada" indica uma folha que tem uma pluralidade de nervuras ou ondulações substancialmente paralelas. Preferencialmente, quando o artigo gerador de aerossol é montado, as nervuras ou ondulações substancialmente paralelas estendem-se ao longo ou paralelamente ao eixo longitudinal do artigo gerador de aerossol. Isto facilita vantajosamente o preguear da folha frisada de material de tabaco homogeneizado para formar o substrato de formação de aerossol.

Contudo, será apreciado que as folhas frisadas de material de tabaco homogeneizado para inclusão no artigo gerador de aerossol possam alternativa ou adicionalmente ter uma pluralidade de sulcos substancialmente paralelos ou ondulações que são dispostos segundo um ângulo agudo ou obtuso em relação ao eixo longitudinal do artigo gerador de aerossol, quando o artigo gerador de aerossol é montado. Em certas formas de realização, o substrato de formação de aerossol podem compreender uma folha pregueada de material de tabaco homogeneizada que é substancialmente texturizada de forma uniforme sobre substancialmente toda a sua superfície. Por exemplo, o substrato de formação de aerossol pode compreender uma folha pregueada frisada de material de tabaco homogeneizado que compreende uma pluralidade de nervuras ou ondulações substancialmente paralelas que são espaçadas de f

Opcionalmente, o substrato de formação de aerossol sólido pode ser fornecido a ou incorporado num transportador termicamente estável. 0 transportador pode tomar a forma de pó, grânulos, pastilhas, pedaços, esparguetes, tiras ou folhas. Em alternativa, o transportador pode ser um transportador tubular com uma fina camada do substrato sólido depositado na sua superfície interior, ou na sua superfície exterior, ou em ambas as suas superfícies interior e exterior. Um tal transportador tubular pode ser formado de, por exemplo, um papel, ou material semelhante a papel, um tapete de fibra de carbono não tecida, uma tela metálica de malha aberta de massa baixa, ou uma folha metálica perfurada ou qualquer outra matriz de polímero termicamente estável. 0 substrato de formação de aerossol sólido pode ser depositado sobre a superfície do transportador na forma de, por exemplo, uma folha, espuma, gel ou pasta. 0 substrato de formação de aerossol sólido pode ser depositado sobre toda a superfície do transportador, ou, alternativamente, pode ser depositado num padrão, de modo a proporcionar uma libertação de aroma não uniforme durante a utilização.

Embora seja feita referência acima a um substrato de formação de aerossol sólido, será evidente para um perito na técnica, que podem ser usadas outras formas de substrato de formação de aerossol, com outras formas de realização. Por exemplo, o substrato de formação de aerossol pode ser um substrato líquido de formação de aerossol. Se é fornecido um substrato líquido de formação de aerossol, o dispositivo gerador de aerossol compreende, preferencialmente, meios para reter o liquido. Por exemplo, o substrato liquido de formação de aerossol pode ser retido num recipiente. Em alternativa, ou adicionalmente, o substrato líquido de formação de aerossol pode ser absorvido num material transportador poroso. 0 material transportador poroso pode ser feito de qualquer tampão ou corpo absorvente adequado, por exemplo, um metal espumoso ou material plástico, polipropileno, terylene, fibras de nylon ou cerâmica. 0 substrato liquido de formação de aerossol pode ser retido no material transportador poroso antes da utilização do dispositivo gerador de aerossol ou, em alternativa, o material do substrato líquido de formação de aerossol pode ser libertado no material transportador poroso durante, ou imediatamente antes da utilização. Por exemplo, o substrato líquido de formação de aerossol pode ser fornecido numa cápsula. A concha da cápsula, preferencialmente, derrete quando aquecida e liberta o substrato líquido de formação de aerossol no material transportador poroso. A cápsula pode, opcionalmente, conter um sólido em combinação com o líquido.

Em alternativa, o transportador pode ser um tecido não-tecido ou feixe de fibras em que os componentes do tabaco foram incorporados. 0 tecido não-tecido ou feixe de fibras pode compreender, por exemplo, fibras de carbono, fibras naturais de celulose ou fibras derivadas de celulose. 0 dispositivo gerador de aerossol pode, ainda, compreender uma fonte de alimentação para fornecer energia aos aquecedores internos e externos. A fonte de alimentação pode ser qualquer fonte de energia adequada, por exemplo uma fonte de tensão DC. Numa forma de realização, a fonte de alimentação é uma bateria de iões de litio. Em alternativa, a fonte de alimentação pode ser uma bateria de níquel-hidreto metálico, uma bateria de niquel cádmio, ou uma bateria com base de litio, por exemplo, uma bateria de lítio-cobalto, uma bateria de litio-ferro-fosfato ou uma bateria de polímero de litio.

Numa forma de realização, o dispositivo gerador de aerossol compreende, ainda, um sensor para detetar o fluxo de ar indicativo de que o utilizador toma uma baforada, o que atua a ativação baseada em baforada do aquecedor elétrico ou uma gestão melhorada da energia do aquecedor elétrico. 0 sensor de fluxo de ar pode ser qualquer de: um dispositivo mecânico, um dispositivo ótico, um dispositivo opto-mecânico e um sensor com base em microssistemas eletromecânicos (MEMS).

Nesta forma de realização, o sensor pode ser ligado à fonte de alimentação e o sistema está disposto para ativar o aquecedor elétrico, quando o sensor deteta que o utilizador está a tomar uma baforada. Numa forma de realização alternativa, o sistema compreende, ainda, um interruptor operado manualmente, para o utilizador iniciar uma baforada ou para permitir uma experiência em fumar de longa duraçao. 0 dispositivo gerador de aerossol é, preferencialmente, um dispositivo gerador de aerossol portátil, que é confortável para um utilizador segurar entre os dedos de uma única mão. 0 dispositivo gerador de aerossol pode ser substancialmente de forma cilíndrica. 0 dispositivo gerador de aerossol pode ter uma secção transversal poligonal e um botão protuberante formado numa superfície: nesta forma de realização, o diâmetro externo do dispositivo gerador de aerossol pode estar entre cerca de 12,7 mm e cerca de 13,65, medido duma superfície plana para uma superfície plana oposta; entre cerca de 13,4 mm e cerca de 14,2 mm, medidos duma borda a uma borda oposta (ou seja, a partir da interseção das duas superfícies num lado do dispositivo gerador de aerossol para a interseção correspondente do outro lado); e entre cerca de 14,2 mm e cerca de 15 mm, medidos a partir da parte superior do fundo para uma superfície plana do fundo oposto. 0 comprimento do dispositivo gerador de aerossol pode estar entre cerca de 70 mm e 120 mm.

Em outro aspeto, é fornecido um método de aquecimento dum substrato de formação de aerossol compreendendo: o fornecimento dum primeiro aquecedor numa região interna do substrato de formação de aerossol; o fornecimento dum segundo aquecedor em, ou próximo, da superfície exterior do substrato; e controlar a temperatura do primeiro aquecedor e do segundo aquecedor, de modo a que o segundo aquecedor esteja a uma temperatura mais baixa do que o primeiro aquecedor. 0 aquecedor externo pode ser controlado para ter uma temperatura entre 125 e 175 graus centígrados. O aquecedor interno pode ser controlado para ter uma temperatura entre 200 e 450 graus centígrados. Em utilização, o aquecedor externo pode ter uma temperatura mais baixa que a temperatura do substrato de formação de aerossol, mas mais alta do que a temperatura ambiente. A invenção será adicionalmente descrita, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é um desenho esquemático mostrando os elementos básicos dum dispositivo gerador de aerossol, de acordo com uma forma de realização; A Figura 2 é uma secção transversal longitudinal esquemática duma disposição dum aquecedor, de acordo com uma forma de realização; A Figura 3a mostra o elemento de aquecedor interno da

Figura 2; A Figura 3b mostra os elementos de aquecedor interno e externo da Figura 2; A Figura 3c mostra a disposição da Figura 3b com uma estrutura de suporte incluída; A Figura 4 mostra um substrato extrator para utilização num dispositivo do tipo mostrado na Figura 1; A Figura 5 é uma secção transversal radial esquemática da disposição da Figura 2 com um extrator, como mostrado na Figura 4; e A Figura 6 é secção longitudinal esquemática duma disposição de aquecedor, na qual os elementos de aquecedor externos são parte dum substrato extrator, de acordo com outra forma de realização.

Na Figura 1, o interior duma forma de realização dum sistema gerador de aerossol eletricamente aquecido 100 é mostrado numa forma simplificada. Particularmente, os elementos do sistema gerador de aerossol eletricamente aquecido 100 não são desenhados à escala na Figura 1. Os elementos que não são relevantes para a compreensão desta forma de realização foram omitidos para simplificar a Figura 1. O sistema gerador de aerossol eletricamente aquecido 100 compreende um alojamento 10 e um substrato de formação de aerossol 2, por exemplo, um cigarro. O substrato de formação de aerossol 2 é empurrado para dentro do alojamento 10, para ficar em proximidade térmica com o aquecedor 20. O substrato de formação de aerossol 2 libertará uma gama de compostos voláteis, a diferentes temperaturas. Alguns dos compostos voláteis libertados a partir do substrato de formação de aerossol 2 são, apenas, formados através de processos de aquecimento. Cada composto volátil será libertado acima duma temperatura de libertação característica. Através do controlo da temperatura de funcionamento do sistema gerador de aerossol eletricamente aquecido 100, para estar abaixo da temperatura de libertação de alguns compostos voláteis, a libertação, ou a formação, desses constituintes do fumo pode ser evitada.

Adicionalmente, o alojamento 10 compreende uma fonte de energia elétrica 40, por exemplo, uma bateria recarregável de iões de lítio. Um controlador 30 está ligado ao aquecedor 20, à fonte de energia elétrica 40, um detetor de substrato de formação de aerossol 32 e uma interface gráfica de utilizador 36, por exemplo, uma tela. O controlador 30 controla a energia fornecida ao aquecedor 20, a fim de regular a sua temperatura. Tipicamente, o substrato de formação de aerossol é aquecido a uma temperatura entre 250 e 450 graus centígrados. 0 detetor de substrato de formação de aerossol 32 pode detetar a presença e a identidade dum substrato de formação de aerossol 2, em proximidade termal com o aquecedor 20 e assinalar a presença dum substrato de formação de aerossol 2 ao controlador 30. O controlador 30 controla a interface do utilizador 36 para exibir a informação do sistema, por exemplo, carga da bateria, temperatura, estado do substrato de formação de aerossol 2, outras mensagens ou combinações destas. A Figura 2 é uma vista seccional esquemática duma disposição dum aquecedor, de acordo com uma forma de realização; A Figura 2 mostra, apenas, uma porção frontal do dispositivo, na qual o substrato é inserido. O alojamento é de extremidade aberta e define uma cavidade recetora do substrato, na qual o substrato de formação de aerossol 2 (mostrado através duma linha pontilhada) pode ser inserido. A cavidade é configurada para receber um substrato cilíndrico, na forma dum artigo para fumar onde o utilizador dá baforadas. 0 aquecedor compreende três elementos de aquecedor separados, um elemento de aquecedor interno 22 e dois elementos de aquecedor externos 24, 26. O aquecedor interno 22 tem a forma duma lâmina suportada numa base 21, e é mostrado mais claramente na Figura 3a. 0 elemento de aquecedor interno 22 é configurado para ser recebido dentro do substrato. Os elementos de aquecedor externos 24 e 26, mostrados mais claramente na Figura 3b, estão dispostos perto de, ou em contacto, com a superfície externa do artigo para fumar. Os elementos de aquecedor externos 24, 26 têm uma secção transversal arqueada e estendem-se em torno do perímetro da cavidade.

Os aquecedores externos estão montados dentro duma estrutura de suporte 50, dentro do alojamento 10. A estrutura de suporte é mais claramente mostrada na Figura 3c e compreende uma concha cilíndrica 52, tendo uma pluralidade de orifícios 54, nela formados. Os elementos de aquecedor externos 24 e 2 6 são suportados numa estrutura interna helicoidal 56 na concha, a fim de minimizar as perdas condutivas a partir dos elementos de aquecedor 24, 26 para a estrutura de suporte 50 e alojamento 10. É fornecida uma estrutura de cobertura 58 para segurar os aquecedores no lugar. A Figura 3a mostra o elemento de aquecedor interno 22 na base de suporte 21. O aquecedor interna tem a forma duma lâmina formada de material cerâmico, na qual são depositadas pistas de platina. 0 aquecedor é ativado pela passagem de tensão através das pistas de platina. A lâmina é formada para uma fácil inserção e remoção a partir dum substrato de formação de aerossol 2. A Figura 3b é uma vista em perspetiva do elemento de aquecedor interno 22 da Figura 3a, com os elementos de aquecedor externos 24, 26 posicionados em torno deste e duma porção da base 21. Como mostrado na Figura 3b, os elementos de aquecedor externos são formados a partir de folhas, curvas ou arqueadas, que se estendem em torno do perímetro da cavidade recetora do substrato. Os elementos de aquecedor externos são formados a partir de folhas flexíveis de poliamida, entre as quais são formadas pistas resistentes ao calor. Aquecedores flexíveis deste tipo estão disponíveis a partir de Minco em 7300 Commerce Lane, Minneapolis, MN 55432, U.S.A.

Os elementos de aquecedor externos mostrados na Figura 3b não se estendem em torno do perímetro total da cavidade, mas estão posicionados para corresponder à forma do elemento de aquecedor interno 22. Os elementos de aquecedor externos estão posicionados e formados para cobrir as regiões do perímetro da cavidade mais afastadas a partir do elemento de aquecedor interno, a fim de fornecer, como possível, uma distribuição de temperatura uniforme dentro da cavidade.

Contudo, isso também pode ser alcançado através do fornecimento dum, ou mais, elementos de aquecedor externos em torno de todo o perímetro da cavidade e controlando a energia fornecida a secções diferentes dos elementos de aquecedor externos, para obter a distribuição de temperatura o mais uniforme possível. É claro que é possível, também, usar um elemento de aquecedor interno, ou elementos, com uma forma diferente. A ligação elétrica dos elementos de aquecedor interno e externos a uma fonte de alimentação não é mostrada, para clarificação. Contudo, será evidente que, tanto o elemento de aquecedor interno como os elementos de aquecedor externos, são ligados eletricamente ao controlador 30 e à bateria 40. A Figura 3c mostra uma disposição do aquecedor da Figura 3b com a estrutura de suporte 50 posicionada em torno dos elementos de aquecedor externos 24, 26. A estrutura de suporte compreende uma concha cilíndrica 52 formada dum termoplástico, tal como, PEEK ou outro material adequado resistente à temperatura. Os orifícios 54 são formados através da concha, a fim de reduzir a sua massa e, em particular, a sua massa térmica. Como descrito, a concha 52 tem uma superfície interna modelada, neste exemplo, uma estria helicoidal interna, que suporta os elementos de aquecedor externos, enquanto minimiza o contacto térmico. Isso pode ser visto na Figura 3c. A concha 52 encaixa sobre a base 21. Uma cobertura 58, também formada a partir dum material resistente ao calor, tal como, plástico ou cerâmica, é encaixada no topo da concha e dos elementos de aquecedor externos 24, 26, para completar a estrutura de suporte. Em geral, pode ser utilizado qualquer material com temperatura de fusão/degradação suficientemente elevada, que impeça a libertação de compostos voláteis indesejados.

Em utilização, o elemento de aquecedor interno 22 é controlado para ter uma temperatura mais elevada do que os elementos de aquecedor externos. Nesta forma de realização, o elemento de aquecedor interno é controlado para ter uma temperatura máxima de 350 graus centígrados e, durante a utilização, é mantida próxima desta temperatura máxima. Os elementos de aquecedor externos 24, 26, são controlados para terem uma temperatura máxima de 150 graus centígrados e, durante a utilização, são mantidos próximos desta temperatura máxima.

Os aquecedores externos 24, 26 fornecem uma forma de isolamento ativo. Por outras palavras, reduzem o gradiente térmico através do substrato aquecido. Em utilização, o substrato de formação de aerossol, tipicamente, alcança uma temperatura muito mais elevada do que a dos elementos de aquecedor externos, mas, pela redução do gradiente térmico através do substrato, pode ser alcançado um aquecimento mais uniforme do substrato, e pode ser utilizada uma temperatura mais baixa para o elemento de aquecedor interno. A Figura 4 mostra uma manga de extrator 60, que pode ser usada num dispositivo do tipo mostrado nas Figuras 1 e 2. A manga do extrator auxilia a inserção e a extração do substrato de formação de aerossol em e a partir do dispositivo. A manga do extrator é oca e detém um substrato de formação de aerossol cilíndrico. A manga do extrator é aberta em ambas as extremidades, para permitir tanto a inserção do substrato na manga a partir da extremidade de topo, como a inserção do aquecedor interno 22 no substrato a partir duma extremidade de fundo. Uma borda 61 pode ser formada na extremidade de fundo da manga do extrator 60, para reter o substrato durante um processo de extração. A manga do extrator é configurada para ser inserida na cavidade para receber o substrato, na direção da seta 66. 0 substrato de formação de aerossol é posicionado na região das pernas 62 e janelas 64 no extrator. As janelas 64 são formadas para corresponder aos aquecedores externos 24, 26.

As janelas 64 podem ser simples aberturas na manga do extrator, ou podem ser formadas a partir dum material termicamente condutor, tal como, alumínio. A Figura 5 é uma secção transversal radial esquemática do dispositivo do tipo mostrado na Figura 2, com a manga do extrator inserida. As pernas 62 da manga do extrator são mostradas posicionadas em espaços entre os elementos de aquecedor externos 24, 26. Também pode ser vista que a manga de suporte 52 para os elementos de aquecedor externos, tem porções recortadas para receber as pernas da manga do extrator. Isso permite que os elementos de aquecedor externos contactem, ou sejam posicionados muito próximo do substrato de formação de aerossol, em utilização.

Noutra forma de realização, o aquecedor externo pode ser formado como parte duma manga de extrator do tipo mostrado na Figura 4. Isso é ilustrado esquematicamente na Figura 6. A Figura 6 mostra o alojamento 70 dum dispositivo gerador de aerossol definindo uma cavidade, na qual um substrato de formação de aerossol pode ser inserido. Dentro da cavidade existe um aquecedor interno 72, com a forma duma lâmina, tal como mostrado na Figura 3a, suportado numa base 71. Uma manga de extrator 73 é inserida na cavidade. A manga do extrator é, substancialmente, uma estrutura oca, tubular, com uma borda de retenção 77, formada numa extremidade. A manga do extrator retém um substrato de formação de aerossol cilíndrico (não mostrado) e pode deslizar para dentro e para fora da cavidade. A borda 77 retém o substrato de formação de aerossol, à medida que a manga 73 é retirada a partir da cavidade. O elemento de aquecedor interno 74 é formado na superfície interior da manga 73 e estende-se em torno da circunferência da manga. Os elementos de aquecedor internos são pistas eletricamente resistentes formadas na manga do extrator e podem ser feitas de platina. A fim de fornecer energia elétrica ao elemento de aquecedor externo 74, são fornecidos contactos elétricos 75, que fornecem uma ligação elétrica entre as pistas resistentes na superfície interior da manga 73 e uma área de contacto na superfície externa da manga 73. Os contactos 75 contactam os contactos do alojamento 76, quando a manga 73 está na posição completamente inserida. Os contactos do alojamento 76 são ligados eletricamente a um controlador e a uma bateria dentro do dispositivo gerador de aerossol, como descrito com referência à Figura 1.

Como descrito com referência à forma de realização anterior, o aquecedor externo pode ser formado a partir duma pluralidade de elementos de aquecedor separados e pode ser formado, ou controlado, para corresponder à forma do elemento de aquecedor interno, ou elementos.

As formas de realização exemplares descritas acima ilustram mas não são limitativas. Em relação às formas de realização exemplares acima descritas, outras formas de realização consistentes com as formas de realização exemplares acima serão, agora, evidentes para um perito na técnica.

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Dispositivo gerador de aerossol compreendendo: uma cavidade recetora dum substrato adaptada para receber um substrato de formação de aerossol (2); um aquecedor interno (22) posicionado dentro da cavidade recetora do substrato; e um aquecedor externo (24, 26) posicionado no perímetro da cavidade recetora do substrato; caracterizado por um controlador (30) configurado para controlar o fornecimento de energia ao aquecedor interno (22) ou ao aquecedor externo (24,26), ou a ambos os aquecedores interno e externo, de modo a que o aquecedor externo tenha uma temperatura menor do que o aquecedor interno.
2. 2. Dispositivo gerador de aerossol de acordo com a reivindicação 1, em que o aquecedor externo (24,26) é formado, ou controlado, para fornecer, conjuntamente com o aquecedor interno (22), uma distribuição de temperatura, substancialmente, uniforme em torno do perímetro da cavidade.
3. 3. Dispositivo gerador de aerossol de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o controlador (30) é configurado para controlar o aquecedor externo (24, 26) para ter uma temperatura entre 100 e 200 graus centígrados.
4. 4. Dispositivo gerador de aerossol de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o controlador (30) é configurado para controlar o aquecedor interno (22) para ter uma temperatura entre 320 e 420 graus centígrados.
5. 5. Dispositivo gerador de aerossol de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o aquecedor externo (24, 26) é disposto substancialmente simétrico em torno do perímetro da cavidade recetora do substrato.
6. 6. Dispositivo gerador de aerossol de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o aquecedor externo (24, 26) compreende uma pluralidade de elementos de aquecedor externos.
7. 7. Dispositivo gerador de aerossol de acordo com a reivindicação 6, em que o aquecedor externo compreende dos elementos de aquecedor (24, 26), cada um estendendo-se parcialmente em torno do perímetro da cavidade.
8. 8. Dispositivo gerador de aerossol de acordo com qualquer reivindicação anterior, configurado de tal modo que, em utilização, o aquecedor externo (24, 26) tem uma temperatura mais baixa do que o substrato de formação de aerossol (2), mas mais alta do que a temperatura ambiente.
9. 9. Dispositivo gerador de aerossol de acordo com qualquer reivindicação anterior, compreendendo, ainda, uma estrutura de suporte (50) em torno do aquecedor externo (24, 26), a estrutura de suporte compreendendo uma superfície interna tendo uma, ou mais, estrias (56) ou projeções, as estrias ou projeções estando em contacto com o aquecedor externo.
10. 10. Dispositivo gerador de aerossol de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o aquecedor externo (24, 26) é posicionado em, ou forma, uma superfície interior da cavidade, de modo a que, em utilização, o aquecedor externo contacta o substrato de formação de aerossol (2).
11. 11. Dispositivo gerador de aerossol de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o aquecedor externo (24, 26) é fornecido numa manga (73), que é amovível relativamente ao alojamento do dispositivo.
12. 12. Dispositivo gerador de aerossol de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o dispositivo é um dispositivo para fumar eletricamente aquecido.
13. 13. Método de aquecimento dum substrato de formação de aerossol compreendendo: fornecer um primeiro aquecedor (22) capaz de contactar um região interna do substrato de formação de aerossol; fornecer um segundo aquecedor (24, 26) capaz de contactar uma superfície exterior do substrato; e fornecer um controlador (30) caracterizado por ser configurado para controlar a temperatura do primeiro aquecedor e do segundo aquecedor, de mo do a que, o segundo aquecedor esteja a uma temperatura mais baixa do que o primeiro aquecedor.
14. 14. Método de acordo com a reivindicação 13, em que o aquecedor externo (24, 26) é controlado para ter uma temperatura entre 100 e 200 graus centígrados.
15. 15. Método de acordo com a reivindicação 13 ou 14, em que o aquecedor interno (22) é controlado para ter uma temperatura entre 320 e 420 graus centígrados.