PT703735E - Sistemas de aquecimento por inducao para artigos de fumar - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"SISTEMAS DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO PARA ARTIGOS DE FUMAR"

Antecedentes da -Invenção Área Técnica da Invenção A presente invenção relaciona-se genericamente com sistemas de aquecimento para artigos de fumar alimentados electricamente e mais particularmente com sistemas de aquecimento por indução para artigos de fumar alimentados electricamente.

Discussão da Arte Relacionada

Os dispositivos de fumar mais convencionais anteriormente conhecidos fornecem um sabor e aroma ao utilizador em consequência de uma combustão. Uma massa de material combustível, principalmente tabaco, é queimado e uma porção do material adjacente é pirolizada em resultado da passagem do calor assim aplicado, sendo as temperaturas típicas de combustão num cigarro convencional superiores a 800°C durante a aspiração. Durante este aquecimento, ocorre uma ineficiente oxidação do material combustível e produz vários produtos de distilação e de 1

pirólise. Conforme estes produtos passam pelo corpo do dispositivo de fumar em direcção à boca do utilizador, estes arrefecem e condensam para formarem um aerossol ou vapor que dá ao consumidor o sabor e o aroma associado com o fumar.

Os cigarros convencionais têm várias desvantagens perceptíveis a si associadas. Entre estas está a produção de fumo durante a queima entre as inalações, que pode’'ser objecto de desagrado por parte de alguns não-fumadores. Também, uma vez acendidos, estes têm de ser consumidos na totalidade ou então descartados. Reacender um cigarro convencional é possível mas é normalmente uma ideia pouco atractiva por razões de subjectividade (sabor, gosto e odor) para um fumador com discernimento.

Uma alternativa anterior aos cigarros mais convencionais incluem aqueles em que o material combustível propriamente referido não proporciona directamente os sabores ao aerossol inalado pelo fumador. Nestes artigos de fumar, um elemento de aquecimento combustível, tipicamente de natureza carbonada, é queimado para aquecer o ar à medida que este passa por cima do elemento de aquecimento e por uma zona que contém elementos activados pelo calor que libertam um aerossol com sabor. Enquanto que este tipo de dispositivo de fumar produz pouco ou nenhum fumo, este ainda gera produtos de combustão, e uma vez acendido não está adaptado para ser extinguido para futura utilização no sentido convencional. 2

As nossas patentes dos Estados Unidos Nss 5.093.894; 5.060.671 e 5.095.921 descrevem vários elementos de aquecimento e artigos de produção de sabores que reduzem significativamente o fumo ao mesmo tempo que permitem ao fumador selectivamente suspender ou reiniciar o fumar. Todavia, os artigos de fumar descritos nestas patentes não são muito duráveis e podem entrar em colapso, rasgar ou partir devido a um·manuseamento prolongado e pesado. Em certas circunstâncias, este artigos de cigarro do estado da técnica podem esmagar-se quando são inseridos nos acendedores eléctricos. Uma vez fumados, estes são ainda mais fracos e podem rasgar ou partir quando são retirados do acendedor. O pedido de patente internacional com Na de Série WO 94/06314 depositado em 10 de Setembro de 1993, descreve um sistema eléctrico de fumar incluindo um novo acendedor alimentado electricamente e um novo cigarro que está adaptado para cooperar com o acendedor. A forma de realização preferida do acendedor inclui uma pluralidade de aquecedores sinusoidais metálicos dispostos numa configuração que recebe, por meio de inserção, a porção de vareta de tabaco do cigarro. A forma de realização preferida do cigarro da WO 94/06314 compreende, preferencialmente, um carregador tubular cheio de tabaco, papel de cigarro enrolado sobre o carregador tubular, um arranjo de tampão de filtros de passagem na extremidade da embocadura do carregador e um tampão de filtro na extremidade oposta (distai) do carregador, que de preferência limita o fluxo 3

de ar axialmente pelo cigarro. 0 cigarro e o acendedor são configurados de tal forma que quando o cigarro é inserido no acendedor e conforme os aquecedores individuais são activados para cada inalação, ocorre um chamuscar localizado ao longo do cigarro nos locais onde cada aquecedor estava em contacto com o cigarro. Depois de todos os aquecedores estarem activados, estes pontos chamuscados...,e,s,tarão separados uns dos outros por pouca distanciar e: envolvem a parte central da parte do carregador 'do cigarro. Dependendo das temperaturas máximas e da energia total fornecida nos aquecedores, os pontos chamuscados manifestam-se mais do que meras descolorações do papel do cigarro. Na maioria das aplicações, o chamuscar criará pelo menos quebras mínimas no papel do cigarro e do material carregador subjacente, quebras essas que tendem a enfraquecer mecanicamente o cigarro. Para retirar o cigarro do acendedor, a partes chamuscadas têm de ser pelo menos parcialmente escorregadas pelos aquecedores. Nos casos mais graves, tais como quando o cigarro está molhado ou danificado ou torcido, o cigarro pode estar sujeito a partir ou a deixar bocados quando este for retirado do acendedor. Os bocados deixados no encaixe do acendedor podem interferir com a operação propriamente dita do acendedor e/ou fornecer um mau sabor aquando do fumar do cigarro seguinte. Se o cigarro se partir em dois enquanto estiver a ser retirado, o fumador poderá ver-se confrontado não só com a frustração de um produto de cigarro falhado, como também com a perspectiva de ter de limpar os restos que ficaram no acendedor antes de poder gozar de outro cigarro. 4 ^^ A forma de realização preferida do cigarro da WO 94/06314 é essencialmente um tubo oco entre os tampões de filtro na extremidade da embocadura do cigarro e o tampão na extremidade distai. Crê-se que esta construção aumenta o fornecimento ao fumador uma vez que proporciona espaço suficiente no qual o aerossol pode desenvolver-se a partir do portador com o mínimo de impedimento e condensação do aerossol em qualquer superfície próxima. Todavia, a construção oca é susceptível dé ser vergada ou dobrada, esmagada, entrar em colapso e/ou rasgada durante o manuseamento profundo. A estrutura é também vulnerável a danos durante o fabrico e embalagem do cigarro, particularmente nas modernas máquinas de fabrico e embalagem de cigarros a velocidades elevadas. É desejável reduzir ou eliminar a necessidade de contacto entre o agente com sabor a tabaco, e qualquer estrutura associada, e os elementos de aquecimento relativamente frágeis para minimizar a ruptura ou a terminação do sistema de aquecimento consoante os numerosos produtos de agentes de tabaco são inseridos, ajustados durante a utilização, e removidos. É também importante proporcionar vim aquecimento uniforme nos sucessivos acendimentos do artigo de fumar. Além disso, os sistemas de aquecimento que requerem contacto térmico ou o registo térmico próximo entre os elementos de aquecimento e o agente com sabor a tabaco necessitam de tolerâncias de fabrico apertadas que podem ser difíceis ou economicamente inviáveis para obter e/ou manter um ritmo de produção em série elevado. Adicionalmente, é sempre desejável melhorar a eficiência de 5 p U, ^-Ç. sistemas de aquecimento, reduzindo assim o consumo de energia do artigo de fumar e o peso da fonte de energia. Mais, o aquecimento por condução e/ou por convecção do agente com sabor a tabaco embrulhado em papel ou embutido numa matriz de papel necessita de queimar através do papel, libertando vapores derivados do papel em conjunto com os desejáveis aerossoles do agente com sabor a tabaco, que-poderiam condensar em componentes relativamente mais- frios tais como electrónica sensível, causando curto circuitos ou outras degradações e/ou mal funcionamentos indesejáveis. A patente dos Estados Unidos N2 5.060.171, do mesmo equerente publicada em 29 de Outubro de 1991, na coluna 10, linhas 1-7, descreve a ligação de energia a um artigo gerador de sabor por indução magnética ou electromagnética seguida de uma adequada re-certificação e condicionamento antes de carregar um condensador que alimenta o aquecedor. A invenção pretende proporcionar melhores aparelhos de aquecimento para artigos eléctricos de fumar.

De acordo com a invenção é proporcionado um aquecedor para um artigo eléctrico de fumar para fumar agentes de sabor a tabaco em proximidade térmica com o material susceptor, compreendendo o aquecedor: um aquecedor por indução para gerar um campo magnético alternado para aquecer por indução o material susceptor que por seu turno aquece o agente com sabor a tabaco. 6

t A invenção também proporciona um sistema de fornecimento de tabaco para utilização com um artigo eléctrico de fumar tendo uma fonte de aquecimento por indução que produz um campo magnético alternado, o sistema de fornecimento de tabaco compreendendo: uma caipada.de agente com sabor a tabaco; e — ·* material susceptor em proximidade térmica com a camada de agentes de sabor a tabaco, através do qual o campo magnético alternado aquece por indução o referido material susceptor que por sua vez aquece o agente com sabor a tabaco. A invenção proporciona ainda um cigarro para utilização com uma fonte de aquecimento por indução produzindo um campo magnético alternado, compreendendo o cigarro: um tubo de agente sabor a tabaco; e material susceptor em proximidade térmica com o agentes da sabor a tabaco, através do qual o campo magnético alternado aquece por indução o referido material susceptor que por sua vez aquece o agente com sabor a tabaco. A invenção proporciona ainda vim método de aquecimento de agentes da sabor a tabaco para desenvolver sabores, compreendendo o método os passos de: proporcionar agentes de sabor a tabaco; descartar material susceptor em proximidade térmica com o agente com sabor a tabaco; e 7 p ^^ aplicar um campo magnético alternado ao material susceptor, em que o material susceptor é aquecido por indução e aquece o agente com sabor a tabaco que estiver em proximidade térmica consigo.

As formas de realização da invenção podem reduzir ou eliminar o contacto entre o agente com sabor,a tabaco e uma fonte de aquecimento para aumentar as tolerâncias inter-espaciais entre estes.

Podem reduzir ou eliminar um requisito para o contacto térmico ou o registo térmico próximo entre o agente com sabor a tabaco e uma fonte de aquecimento; e reduzir as tolerâncias da precisão de fabrico de o agente com sabor a tabaco e de um artigo de fumar.

As formas de realização da invenção podem ter um consumo de energia desejável, e proporcionar calor relativamente uniforme ao agente com sabor a tabaco durante sucessivas activações de um artigo de fumar.

As formas de realização da invenção podem evitar o aquecimento através do papel ou outros materiais para aquecer o agente com sabor a tabaco, e reduzir a condensação.

Numa forma de realização preferida da invenção, uma fonte de indução produz um campo electromagnético (EM) alternado que induz uma corrente parasita produtora de calor num susceptor. 8 t Γ

Este susceptor aquecido aquece por sua vez o agente com sabor a tabaco localizado em proximidade térmica com ele.

Preferencialmente, uma pluralidade de fontes de indução estão localizadas na circunferência de um cilindro de agente com sabor a tabaco. O susceptor ou está localizado dentro de uma camada de agente com sabox a,tabaco ou é acamado no interior do agente com . sabor a tabaco para formar um laminado.' Alternativamente, uma única fonte de indução e cilindro são movimentados ao longo do eixo em relação um ao outro. Alternativamente, um substrato amovível contendo agente com sabor a tabaco, por exemplo, uma teia, é registada com uma fonte de indução relativamente estacionária. A fonte de indução ou aquece por indução o material susceptor misturado com ou acamado no agente com sabor a tabaco ou aquece por indução um elemento susceptor distinto em proximidade térmica com o agente com sabor a tabaco.

As formas de realização preferidas da invenção serão agora descritas por meio de exemplos, e com referência aos desenhos anexos, em que: A FIG. 1 é uma vista lateral exposta da fonte de aquecimento por indução em forma de E mostrada em conjunto com um agente com sabor a tabaco de forma cilíndrica ou cigarro da presente invenção; 9

U K- A FIG. 2 é uma vista lateral exposta da fonte de aquecimento por indução em forma de C mostrada em conjunto com um agente de tabaco em forma cilíndrica ou cigarro da presente invenção; A FIG. 3 é uma vista superior da fonte de aquecimento por indução da presente invenção mostrada em conjunto com um agente com sabor a tabaco em forma cilíndrica ou cigarroΓ A FIG. 4 é uma vista lateral exposta de uma fonte de aquecimento por indução cilíndrica da presente invenção compreendendo uma pluralidade de fontes de aquecimento por indução genericamente circulares; A FIG. 5 é uma vista frontal exposta tirada ao longo da linha A-A da FIG. 4; A FIG. 6 é uma vista lateral exposta de uma única fonte de aquecimento por indução genericamente circular com uma secção quadrada; A FIG. 7 é uma vista lateral exposta de uma única fonte de aquecimento por indução genericamente circular com uma secção circular; A FIG. 8 é uma vista lateral exposta de um susceptor e de um laminado de agente com sabor a tabaco da presente invenção; 10 L-Cj A FIG. 9 é uma vista lateral exposta de um agente com sabor a tabaco nele tendo um meio susceptor descontínuo; A FIG. 10A é uma vista lateral exposta de um agente com sabor a tabaco tendo um susceptor de rede entrelaçada; A FIG. 10B é uma vista superior exposta de um agente com sabor a tabaco da FIG. 10A; ... A FIG. 10C é uma vista lateral exposta de um agente com sabor a tabaco e laminado de um susceptor descontínuo; A FIG. 11 é um esquema de um artigo de fumar utilizando um agente com sabor a tabaco numa teia e uma fonte de aquecimento por indução da presente invenção; A FIG. 12A é uma vista lateral exposta de um agente com sabor a tabaco numa teia e, se desejado, material susceptor; A FIG. 12B é uma vista lateral exposta de uma teia de acordo com a FIG. 12A compreendendo ainda um substrato de suporte, e opcionalmente de susceptor; A FIG. 12C é uma vista lateral exposta de uma teia de acordo com a FIG. 12B compreendendo ainda uma fita de suporte; 11 t í*~ L-C.

12D A FIG. é uma vista lateral exposta de uma teia de acordo com a FIG. 12C compreendendo ainda uma fita adicional de suporte; A FIG. 12E é uma vista lateral exposta de uma teia de acordo com a FIG. 12A compreendendo ainda uma fita de suporte; A FIG. 12F é uma vista lateral exposta de uma te-ia de ' acordo com a FIG. 12E compreendendo ainda uma fita adicional de suporte; A FIG. 12G é uma perspectiva de uma teia compreendendo porções discretas de um agente com sabor a tabaco e, se desejado, material susceptor; A FIG. 13 é um esquema de vim artigo de fumar utilizando um agente com sabor numa teia, uma fonte de aquecimento' por indução e um susceptor relativamente permanente da presente invenção; A FIG. 14 é um diagrama de blocos de um artigo de fumar utilizando aparelhos da presente invenção; e A FIG. 15 é um esquema de um circuito da presente invenção.

Descrição Pormenorizada das Formas de Realização Preferidas 12

ί~ L-^ ^^ Ο aquecimento por indução é um fenómeno conhecido descrito pela Lei de Indução de Faraday e a lei de Ohm. Mais especificamente, a Lei de Indução de Faraday estipula que se a indução magnética β num condutor estiver a alternar, é produzida no condutor um campo eléctrico alternado E. Uma vez que este campo eléctrico E é produzido num condutor, irá fluir uma corrente, conhecida como corrente .parasita', ιϊο condutor de acordo com a Lei de Ohm. A corrente parasita irá gerar calor proporcional à densidade da corrente e da resistividade do condutor. Um condutor que for capaz de ser aquecido por indução é conhecido como um susceptor. A presente invenção utiliza uma fonte de aquecimento por indução que gera um campo magnético alternado β a partir de uma fonte de corrente alternada (AC) tal como um circuito LC. Mais especificamente, é produzido um campo electromagnético (EM). 0 campo produzido será referido como sendo vim campo magnético uma vez que se acredita ser este componente o agente do aquecimento por indução do susceptor. São então geradas correntes parasitas geradoras de calor num susceptor que ou é parte do sistema de fornecimento do agente com sabor a tabaco ou é um elemento distinto na sua proximidade térmica. Os principais mecanismos de transferência de calor do susceptor para o agente de tabaco são, por ordem do efeito, condução, radiação e possivelmente convecção. A condução é o principal mecanismo de transferência de calor. 0 agente com sabor a tabaco utilizado na presente invenção é definido em mais pormenor em WO 94/06314 e noutros pedidos e 13 p U, ^-Ç. compreende tabaco, tabaco reconstituído, e combinações destes, etc., que podem ser aquecidos para desenvolver sabores desejados. Uma corrente parasita não pode ser induzida nesses agentes de sabor a tabaco porque o tabaco é considerado um dieléctrico. Mais especificamente, o tabaco tem uma resistividade específica elevada e uma permeabilidade magnética baixa. Também, é utilizado um susceptor que está em proximidade térmica com o agente com sabor a tabaco, i.e., o susceptor é posicionado relativamente ao agente com sabor a tabaco para transferir uma quantidade adequada de calor ao agente com sabor a tabaco para desenvolver os sabores desejados. Por exemplo, o susceptor pode ser um elemento distinto que esteja suficientemente próximo do agente com sabor a tabaco para transferir calor para este, uma camada de material susceptor em proximidade térmica do agente com sabor a tabaco, ou um material susceptor descontínuo laminado em, disseminado dentro de, ou envolvido pelo agente com sabor a tabaco, conforme descrito adiante.

Por exemplo, conforme ilustrado nas FIGS. 1 e 2, a fonte de aquecimento por indução 10 pode compreender uma peça magnetizada 11 apropriadamente formada composta de ferrite ou outro material magneticamente permeável tendo um fio condutor de corrente ou bobina de excitação 12 envolvendo uma porção sua para formar um toróide. 0 fio condutor de corrente 12 é ligado a um circuito LC de corrente alternada. A fonte de indução por ser na forma de um E, conforme ilustrado na FIG. 1, com o fio 12 em espiral à volta do perno central 20 localizado entre, e 14

estendendo-se na mesma direcção que, dois pernos das extremidades ou na forma de um C quadrado, conforme ilustrado na FIG. 2, com o fio 12 em espiral à volta da secção central 30 entre os dois pernos 32 e 34 estendidos na perpendicular. Alternativamente, a peça magnetizada compreende uma vareta envolvida por uma bobina de excitação. 0 circuito pode ser qualquer circuito LC apropriado ligado a uma bateria ou a outra fonte *de· énergia eléctrica, conforme abaixo descri-tõ ‘ ém írfais pormenor. A fonte de aquecimento por indução formará também um campo magnético alternado. No caso da peça magnetizada em forma de E da FIG. 1, as linhas do campo magnético β estender-se-ão do perno central para o respectivo perno da extremidade, formando respectivamente dois arcos compostos por uma pluralidade de linhas de campos. Também, o campo magnético é auto-selado entre os pernos. No caso da peça magnetizada em forma de C da FIG. 2, as linhas do campo magnético β estender-se-ão entre os pernos da extremidade num arco compreendendo uma pluralidade de linhas de campos e é auto-selado. Este campo magnético alternado assim gerado induzirá correntes parasitas dentro dos susceptores apropriadamente posicionados, conforme descrito a seguir.

Conforme se pode observar melhor na FIG. 3, numa forma de realização são utilizadas uma pluralidade de fontes de indução 10 e colocadas na circunferência do cigarro cilíndrico C, composto por agente com sabor a tabaco, numa relação substancialmente plana. Embora estejam ilustradas seis fontes de indução 10 na FIG. 3, o número preferido de fontes de indução nesta forma de realização é igual ao número desejado de 15

inalações a serem geradas pelo aquecimento do cigarro, por exemplo, seis, sete, oito, nove ou mais. Cada fonte de indução é configurada para gerar um campo magnético alternado em resposta a um sinal indicando que o fumador está a inalar pelo artigo. 0 respectivo disparar de uma fonte.de indução pode ser numa ordem sequencial ao longo.da circunferência ou em qualquer outro padrão desejado, como o disparar de uma primeira fonte de indução, seguida da fonte de indução localizada no lado oposto, seguida da fonte de indução localizada ao lado da primeira fonte, e assim por diante, para minimizar a transferência de calor indesejado a porções do cigarro que não deveriam ser aquecidas, i.e., áreas não "alvo". Como resultado, as porções longitudinalmente estendidas do tubo de agente com sabor a tabaco são aquecidas uniformemente em redor do tubo. Numa forma de realização alternativa, as fontes de indução 10 colocadas na circunferência podem ser dispostos em ziguezague relativamente ao eixo longitudinal do cigarro. Por exemplo, as fontes de indução 10 podem ser colocadas em espiral em volta do cigarro. Como resultado, são aquecidas porções do tubo do agente com sabor a tabaco longitudinalmente estendidas e dispostas em ziguezague.

Outra forma de realização da fonte de indução está ilustrada nas FXGS. 4 e b. A fonte de indução cilíndrica 100 compreende uma pluralidade de fontes de indução 102 individuais e genericamente circulares separadas e magneticamente isoladas 16 p ^^ umas das outras por respectivos escudos 114 anulares. Um escudo exterior 110 pode ser uma gola com fenda de aço inoxidável magnético envolvendo todas as fontes de indução 102 e a pluralidade de distintos anéis 114 de escudo que separam respectivamente as fontes de indução 102 adjacentes. 0 número de fontes de indução 102 discretas é de preferência igual ao número de inalações que desejavelmente deverão ser geradas de um cigarro C inserijdo- -na cavidade cilíndrica oca definida pela fonte de indução cilíndrica 100. Cada fonte de indução 102 compreende um enroscamento separado de fios 104 formando uma bobina de excitação em volta do cigarro inserido e ligado a um circuito apropriado de geração de um campo magnético alternado. Cada fonte de indução 102 compreende ainda um respectivo anel 106 de peça magnetizada de um material tal como um material de ferrite que faz entrar em colapso o campo magnético β para o interior em direcção ao cigarro inserido.

Uma parede interior cilíndrica fina 120 separa os anéis 106 de fazer entrar em colapso o campo magnético e os anéis adjacentes 114 de escudos do cigarro C inserido. A parede 120 segura o cigarro C e permite que seja levado ar ao cigarro. A parede 12 0 pode ser um material adequado com uma baixa permeabilidade magnética, e uma correspondente relutância elevada correspondendo ao ar, tal como um poliéter(éter)cetona ou polímero PEEK® disponível comercialmente de Imperial Chemical Industries da Grã-Bretanha. O tubo cilíndrico 100, os anéis 106 de peças magnetizadas feitas de ferrite, as bobinas de 17 f-’ L-C, -Cw \l ' excitação, anéis de escudos 114 e o cigarro C inserido são coaxiais.

Uma única fonte de indução 102 é activada conforme descrito, causando o fluxo de uma corrente alternada na bobina de excitação formada pelo fio enrolado 104 e assim gerando um campo magnético alternado que entra em colapso para dentro e através da parede 120 pelo anel 106 de. peça magnetizada em particular, e em direcção a uma porção do cigarro inserido substancialmente por baixo de, ou envolvido pelo, primeiro anel 106 de peça magnetizada. Os anéis de escudo 114 localizados em cada lado de cada bobina de excitação escudam as adjacentes fontes de indução 102 do campo magnético gerado, minimizam as indesejadas linhas do campo magnético que impingem, e assim aquecem, as porções do cigarro que não a porção alvo que está substancialmente por baixo da fonte de indução 102 disparada, e aumenta a intensidade do campo magnético que entra em colapso sobre a porção do cigarro por baixo de si. Conforme ilustrado, pode estar presente um intervalo entre a parede 120 e o cigarro C inserido a fim de reduzir a rigidez das tolerâncias de fabrico. As linhas do campo magnético podem estabelecer uma ligação por cima do intervalo para aquecer por indução o material susceptor em contacto térmico com o agente com sabor a tabaco. Essa configuração produziria uma série de padrões circulares de queimaduras no cigarro cilíndrico em tomo do seu eixo longitudinal. A sequência de disparo pode ser em qualquer ordem desejada, e de preferência é primeiro disparada a fonte de indução correspondendo à extremidade do distrai do cigarro 18 r — L-li - P» \l v relativamente à boca do fumador, i.e., a fonte de indução mais afastada relativamente ao fumador. De preferência, o disparo não ocorre numa sequência linear ao longo do eixo longitudinal do cigarro. Como resultado, são aquecidos anéis na circunferência do tubo de agente com sabor a tabaco.

Essa configuração em tubo cilíndrico proporciona um suave receptáculo para repetidas·.inserções de cigarros. O tubo é relativamente forte em comparação com o cigarro e da mesma forma as fontes de aquecimento por indução não deverão ficar danificadas aquando da inserção, ajustamento e remoção dos cigarros. Também, é formada uma barreira pelo tubo 120 para prevenir que vapores ou maus cheiros potencialmente danificadores dos componentes escapem para outros componentes e passagens de ar do artigo eléctrico de fumar.

Outra forma de realização preferida está ilustrada nas FIGS. 6-7. A fonte de indução 235 compreende um anel 222 invólucro exterior circular e em forma de donut com uma região central oca. O cigarro C cilíndrico é inserido através desta região central oca. 0 anel 222 compreende os dois meio invólucros 220 e 221 que são unidos e completamente fechados com excepção de um intervalo anelar 224 em forma de anel através da circunferência interior do anel. 0 anel 222 invólucro exterior é preferencialmente composto por um material ferrite para fazer entrar em colapso o campo magnético no intervalo 224. 0 anel 222 invólucro exterior envolve um fio enrolado para formar uma bobina de excitação 230 concêntrica com o invólucro exterior 222 19

Lc, e o cigarro inserido. A bobina de excitação 230 está ligada a um circuito apropriado para gerar um campo magnético alternado. Uma camada de anteparo 240, que pode ser semicircular conforme ilustrado, está localizado entre a bobina de excitação enrolada 230 e o invólucro exterior 222 no intervalo 224. 0 anteparo 240 serve para facilitar o fabrico e para posicionar a bobina de excitação relativamente ao intervalo 224 para assegurar dimensões...'-consistentes do intervalo magnético; assegurâr ^ consistente intensidade do campo em volta do intervalo anular através da manutenção da orientação de rotação; e proteger a bobina de excitação. O anteparo 240 é de preferência um material tendo uma baixa permeabilidade magnética tal como um poliéter(éter)cetona ou polímero PEEK® disponível comercialmente disponível de Imperial Chemical Industries da Grã-Bretanha.

Essa estrutura resulta na totalidade do passo magnético sendo composto pelo anel 222 invólucro exterior ê’dó intervalo 224. Quando a permeabilidade relativa do ferrite for elevada, a intensidade do campo magnético é estritamente uma função das características do intervalo e da corrente de excitação. Esta forma de realização depende da relativamente linha fina do campo de franja que emana do espaço 224 em direcção ao cigarro em oposição ao relativamente forte campo magnético estabelecido no intervalo. O intervalo anelar interno 224 está preferencialmente equidistante dentro do anel invólucro 222, i.e., as faces interiores opostas do anel invólucro 222 que definem o intervalo 20 (Τ \) ^—ç* 224 são paralelas. Se as faces forem afuniladas em direcção à circunferência externa do invólucro, i.e., a separação do intervalo decresce em direcção ao objecto a ser aquecido, então aumenta a quantidade relativa de franja do campo. Todavia, a magnitude do campo de franja permanece aproximadamente a mesma porque o afunilamento reduz a área efectiva do intervalo, que aumenta a relutância do passo magnético, que por sua vez reduz a intensidade dos campos β. — A secção interna do anel 222 definido pelos meio invólucros 220 e 221 é quadrada na FXG. 6 e circular na FIG. 7. Uma secção circular é preferida para encurtar o passo magnético, resultando assim numa menor relutância e maior permeabilidade. Uma secção quadrada é preferida para fabrico.

Cada fonte de indução descrita pode compreender uma bobina de excitação compreendendo um ou múltiplos fios. 0 fio ou fios são enrolados numa ou em múltiplas voltas. O número de amperes de corrente por cada volta requerido para gerar um campo magnético suficiente para aquecer o agente com sabor a tabaco por meio do susceptor depende da aplicação de uma quantidade específica de energia fornecida ao alvo do susceptor, da temperatura máxima desejada, do desejado ritmo de aumento de temperatura, da geometria da bobina, e do material(ais) seleccionado(s) para o susceptor.

Por exemplo, quando a bobina de excitação é activada, é gerado um campo magnético alternado que entra em colapso no 21

V r intervalo 224. A modelação em computador indica que a intensidade do campo está concentrada no intervalo 224 e que os efeitos de campos de franja desta concentração interactuam com o cigarro inserido C. Para sucessivos disparos, a fonte de indução 235 em forma de anel e o cigarro inserido C são deslocados relativamente um ao outro para posicionar sucessivas porções do cigarro em registo com o intervalo 224 de concentração do campo. De preferência, a fonte de-'indução 235 é transferida ao longo do eixo ao longo do cigarro relativamente estacionário por mecanismos mecânicos ou electro-mecânicos apropriados de posicionamento. Como resultado, são aquecidos anéis na circunferência do tubo do agente com sabor a tabaco.

Nos exemplos atrás ilustados nas FIGS. 1-7, é utilizado um cigarro cilíndrico. Uma construção preferida do cigarro é apresentado no pedido de patente relacionado Na de Série WO 94/06314. O cigarro tem um diâmetro de, por exemplo; aproximadamente 7,8 mm. Uma vez que as fontes de indução não necessitam de estar em contacto com o cigarro para transferir energia a este, a curvatura exterior do cigarro não necessita de se aproximar de perto à circunferência interior das fontes de indução 102, 235, assim permitindo tolerâncias menos rigorosas de fabrico das fontes de indução e do cigarro C e reduzindo significativamente a danificação por colisão do cigarro e/ou do aquecedor durante a inserção, ajustamento ou remoção do cigarro C. Naturalmente, um encaixe aconchegado do cigarro C é desejado e pode ser mantido através de uma tolerância apertada ou de um mecanismo adequado de retenção (não ilustrado). 22 (“ ^ \1 ' ο agente com sabor a tabaco gerador de aerossol pode ter muitas formas tal como cigarros cilíndricos cheios, cigarros cilíndricos ocos, ou teias contínuas conforme abaixo descrito em mais pormenor. Independente da forma utilizada, o agente com sabor a tabaco deverá produzir sabores e aerossoles subjectivamente equivalentes a uma inalação desejada de um cigarro màis convencional em que cada inalação activaô disparo da fonte de indução em particular. Por exemplo, um cigarro cilíndrico oco deverá replicar as 7-8 inalações, e.g., 8 inalações, de um cigarro convencional. A energia necessária para aquecer uma zona de 10,5 mm^ de tapate do agente com sabor a tabaco tendo uma densidade de 0,50g/cm3 até uma temperatura requerida de 600°C em 0,5 segundos é aproximadamente 1,58 Joules. Naturalmente, que a capacidade e a densidade calorífica do susceptor aquecido indutivamente tem de ser tomada em conta. De preferência, numa disposição em camadas de susceptor/tapete, a área do susceptor corresponde à área do tapete ou é o maior possível na prática em relação a este uma vez que a eficiência da transferência de calor da superfície do susceptor ao alvo último do agente com sabor a tabaco aumenta conforme aumenta a área superficial do interface entre as duas superfícies.

Um cigarro C descrito no pedido de patente Na de Série WO 94/06314 acima referido é um cilindro oco composto por um agente com sabor a tabaco, ou material incluindo agente com sabor a tabaco, e um papel a envolver este compreendendo de preferência papel com base em tabaco ou contendo uma cobertura com sabor a 23

tabaco. Conforme descrito, é requerido um susceptor uma vez que o agente com sabor a tabaco não é capaz de ser aquecido por indução. Pode ser utilizado um elemento susceptor SE separado e discreto que é uma parte mais permanente do artigo de fumar, i.e., a par das fontes de indução, dos circuitos, da lógica, dos sensores, etc., e que é aquecido por indução pela(s) fonte(s) por indução, para aquecer o agente com sabor a tabaco em proximidade térmica com este. Adiciona1·! oú alternativamente, o material susceptor é uma parte do cigarro cilíndrico ou outro formato do agente com sabor a tabaco. 0 elemento separado de susceptor pode compreender uma anilha coaxial localizada em volta de um cigarro cilíndrico inserido de forma a que uma porção da anilha intersecta um intervalo de abertura de um anel toróide que se estende radialmente e está fechado com excepção deste intervalo. A massa térmica desse elemento susceptor discreto não deverá ser de tal forma elevada que este passe a funcionar como um dissipador de calor para baixar os ritmos de aumento de temperatura desejados.

Fazendo referência à FIG. 8, está ilustrada uma secção de um laminado de um cigarro compreendendo uma camada cilíndrica de agente com sabor a tabaco TM, uma camada cilíndrica de susceptor 300 sobreposta à camada TM, e um papel 20 de envolver 310. O campo magnético gerado passa através do invólucro 310, que não é aquecido pelas correntes parasitas uma vez que o papel tem uma elevada permeabilidade magnética, reduzindo assim a condensação uma vez que o papel não é queimado pelo campo magnético. O invólucro 310 é dimensionado e fabricado de forma a que o papel 24 Γ não seja queimado pelo susceptor aquecido. 0 campo magnético gerado induz correntes parasitas na camada 300 do susceptor subjacente. A camada 300 do susceptor é assim aquecida e aquece predominantemente por condução a camada de material de tabaco TM intimamente em contacto ou em proximidade consigo para desenvolver os desejados sabores. 0 material, do susceptor utilizado na presente invenção-deverá ter uma relutância magnética baixa e uma correspondente elevada relativa permeabilidade magnética para optimizar as correntes parasitas à superfície geradas pelo campo electromagnético alternado de uma dada intensidade. O susceptor deverá também ter uma resistividade eléctrica relativamente baixa para aumentar a dissipação de calor Joule. Quanto mais baixo for o produto de calor específico e densidade, maior será a eficiência de aquecimento. Um material com uma permeabilidade relativamente elevada pode ser utilizado para invocar o mecanismo adicional de aquecimento associado com histerese magnético. A camada 300 de susceptor deverá ter uma espessura que seja relativamente pequena em relação à profundidade da sua pele particularizada e dependente da frequência de excitação para que a grande maioria do campo magnético crie no susceptor correntes parasitas produtoras de calor. Isto é especialmente vantajoso quando estão presentes campos de franja de vim arranjo do intervalo separado. Conforme aumenta a espessura do susceptor, o campo magnético é incapaz de penetrar suficientemente fundo no material, necessitando de um indesejável aumento de energia para aquecer o aumento da massa 25 L^j ^^ térmica do susceptor. Se a camada do susceptor for demaaiadamente fina, e.g., muito menos do que a espessura da pele, ocorre uma baixa conversão do campo magnético em energia calorífica por meio das correntes parasitas. Se a camada do susceptor for demasiadamente espessa, e.g., mais do que três espessuras da pele, resulta uma elevada eficiência de conversão mas a carga térmica do susceptor, i.e., a massa, reduz o ritmo do aumento térmico. A maioria dos metais não-perméáveis alcançam um campo magnético óptimo de, e.g., aproximadamente 550 gauss a aproximadamente 2 mil de espessura a uma frequência de excitação de 500 kHz. De preferência, o campo magnético é entre aproximadamente 400 e 800 gauss. A energia mínima teoricamente requerida é de 3.5 watts para alcançar uma temperatura desejada de 5 0 0°C em condições de temperatura ambiental em aproximadamente um segundo. Materiais possivelmente adequados para o susceptor podem incluir carbono condutor tal como grafite, alumínio, aço inoxidável, cobre, bronze, ou qualquer combinação destes com somente alumínio ou em combinação como é preferido. Materiais tendo extensões similares de resistividade eléctrica e de permeabilidade magnética podem ser utilizados por si sós ou combinados. Uma espessura desejável de susceptor é entre aproximadamente 0,25 a 0,5 mil. O invólucro 310 envolvendo o susceptor 300 tem uma espessura e/ou uma impermeabilidade a gases suficiente para reter a grande maioria dos aerossoles gerados no interior do cilindro formado para assegurar o máximo fornecimento de aerossol ao fumador e de reduzir ainda o escape de aerossoles 26

Li do interior do cigarro que poderiam causar condensação danificadora dos componentes. O invólucro 31U deverá ter uma espessura suficiente e/ou características de ritmo de queima para evitarem ser queimados pelo susceptor 300 aquecido. Conforme acima referido, não são gerados quaisquer correntes parasitas no invólucro pela fonte de aquecimento por indução. A ordem das camadas 300 e 310 poderiam ser invertidas; todavia, esse arranjo necessitaria- que-^calor fosse desnecessariamente transferido por condução através da camada de papel para o agente com sabor a tabaco, possivelmente produzindo vapores. São utilizados adesivos apropriados para colar a camada do susceptor 300 ao invólucro 310 e ao substrato de tabaco. A camada do susceptor 300 e o invólucro 310 podem constituir um laminado de folha delgada, e.g., um laminado de película delgada em alumínio.

Adicionalmente 'a esta forma de realização de laminados de susceptor/agente com sabor a tabaco, outras forma de realização da presente invenção formam uma camada combinada de agente com sabor a tabaco e susceptor. Estas formas de realização minimizam o aquecimento inadvertido de porções adjacentes do agente com sabor a tabaco devido à condução vinda do susceptor alvo aquecido por indução, através de outra porção do susceptor, para a porção adjacente e não-alvo do agente com sabor a tabaco. Por exemplo, materiais de susceptor SM são dispersados no agente com sabor a tabaco tm numa quantidade suficiente para, quando excitados, aquecerem por condução o agente com sabor a tabaco que os envolve, conforme ilustrado na FIG. 9. Os meios de 27 p ^^ > susceptor SM podem ser fibras contínuas, fibras partidas, partículas, ou qualquer destas combinações. Estas partículas de susceptor não estão num relacionamento de condução umas com as outrqs para reduzir o indesejado aquecimento por condução de susceptores vizinhos e não-alvos e porções do agente com sabor a tabaco. Estes materiais de susceptor podem ser interpostos em padrões para delinear áreas alvo a serem aquecidas por indução. ‘ · · í’**·' · Uma forma de realização particularmente preferida está ilustrada nas FIGS. 10A-C. 0 susceptor compreende uma camada integral 400 tendo nela várias descontinuidades 410. Por exemplo, a camada integral 400 pode ser um anteparo, malha ou filme perfurado de um material susceptor adequado e é entremeado com, e de preferência encapsulado ou completamente envolvido por, o agente com sabor a tabaco TM, conforme ilustrado nas FIGS. 10A e 10B. Este arranjo aumenta a efectiva área de interface entre o susceptor e o agente com sabor á tabaco uma vez que a grande maioria da área do susceptor está em contacto térmico com o agente com sabor a tabaco para transferir calor a este por condução. A condução no plano do susceptor 400 é reduzida pelas descontinuidades 410, reduzindo assim o aquecimento de porções não-alvo do agente com sabor a tabaco. A força mecânica, e mais especificamente tênsil, de tal forma de realização é superior àquela utilizando partículas interpostas de susceptor uma vez que é proporcionada uma moldura integral para suportar o agente com sabor a tabaco, especialmente o agente com sabor a tabaco aquecido relativamente frágil. Esta configuração é também mais flexível do que o laminado de 28 Γ susceptor/agente com sabor a tabaco devido às descontinuidades, perfurações e aberturas. Além disso, essa configuração tem uma massa térmica mais baixa que uma camada discreta de susceptor, baixando as necessidades energéticas. Adicionalmente, esta geometria de susceptor resulta numa resposta térmica mais rápida para o susceptor, aumentando assim favoravelmente o ritmo de evolução do sabor do aerossol para aquecer mais rapidamente o agente com sabor a tabaco. As descontinuidades 410 permitem o fluxo dos aerossoles desenvolvidos através do susceptor 400, aumentando a transferência de massa do aerossol na direcção de fluxo desejada.

Com referência à FIG. 10C, está ilustrada uma forma de realização que compreende um laminado de agente com sabor a tabaco TM, uma camada de material susceptor SM, e um invólucro 310. A forma de realização é semelhante à da FIG. 8 exceptuando o facto de que a camada de material susceptor SM compreende porções discretas de material susceptor separados pelos intervalos. Assim os intervalos são relativamente uniformes conforme ilustrado ou podem ser afunilados tanto em direcção ao invólucro 310 como em direcção à camada do agente com sabor a tabaco TM. A camada discreta 300 de susceptor acima descrita também pode ter descontinuidades e pode tomar a forma de um anteparo, malha ou folha delgada perfurada. Por exemplo, pode ser utilizado um laminado de folha delgada de papel em que são proporcionadas fitas de folha delgada. Se for utilizada uma 29 camada impermeável de susceptor, é tipicamente produzida uma barreira de vapor entre a camada de susceptor e o agente com sabor a tabaco TM. Esta barreira de vapor reduz a transferência de calor da camada de susceptor para o agente com sabor a tabaco. A presença de descontinuidades permite aos constituintes que constituem a barreira de vapor a passagem pelo susceptor.

Este susceptor. .descontínuo pode ser utilizado para aquecer- . £·*-' o agente com sabor a tabaco em qualquer forma geométrica desejada para fumar. Por exemplo, o agente com sabor a tabaco pode ser na forma de um cilindro maciço ou oco, conforme descrito no WO 94/06314.

Conforme descrito acima, para aquecer as respectivas regiões do agente com sabor a tabaco para produzir as respectivas inalações, ou a fonte de indução é indexada relativamente ao agente com sabor a tabaco, ou vice-versa," 'ou ’ ambos são deslocados em relação um ao outro. O agente com sabor a tabaco pode ter a forma de uma teia, da qual uma porção é suportada em proximidade térmica com a fonte de calor, aquecida para gerar uma substância com sabor a tabaco, e depois avançada para além deste ponto de registo. Se for proporcionado um suprimento de teias, este avanço resulta no registo de uma subsequente porção da teia com a fonte eléctrica de aquecimento. 30 r'

Conforme ilustrado na generalidade nas FIGS. 11 e 13, vim artigo de fumar 500 cem uma cabrestante 502 energitizada movida por um motor e engrenagem apropriado e uma cabrestante 504 não energitizada. Um suprimento de uma teia W de agente com sabor a tabaco é tecido numa bobina montada num cabrestante 504 energizado e é guiada do carretel de alimentação por cima de um rolo de guia ocioso 510, colocada em registo com uma fonte de aquecimento por indução geralmente designada como·’TS',r pbr cima dos rolos dos guias ociosos 512 e 514, para um carretel de recepção montado em e movido pelo cabrestante 502 energizado. A teia registada, descrita em mais pormenor mais adiante, é aquecida pela fonte de aquecimento por indução IS do(s) susceptor(es) para produzir um aerossol na câmara 516 que é aspirado pelo fumador através a embocadura 518. A fonte de aquecimento por indução IS pode ser uma fonte de aquecimento por indução de acordo com·- a presente invenção. Mais especificamente, a fonte de aquecimento por indução 10 em forma de C e de E das FIGS. 1 e 2 ou a fonte de aquecimento por indução das FIGS. 6 e 7 tendo um anel de fenda 222 são utilizadas. Nas FIGS. 11 e 13, está ilustrada a forma em C preferida da FIG. 2. Qualquer outra geometria adequada capaz de produzir um campo β alternado com a intensidade suficiente pode ser utilizada. A teia w compreende ou contém um agente com sabor a tabaco. A teia pode ter a configuração geral acima descrita com referência às FIGS. 8-10C. Formas de realização mais específicas 31 li

U t serão agora descritas com referência às FIGS. 12A-12G. A teia W pode ser feita do próprio agente com sabor a tabaco TM, formado na forma de uma chapa alongada por métodos que são bem conhecidos, e.g., o fabrico de produtos de tabaco reconstituído, conforme ilustrado na FIG. 12A. 0 agente com sabor a tabaco é misturado com material susceptor SM conforme acima descrito em referência à FIG. 8 se a teia for utilizada na forma de realização da FIG. 11, e, se desejado, com a forma de realização da FIG. 13 utilizando um elemento susceptor separado. Essa alternativa pode ser suficiente em algumas aplicações, dependendo do artigo de fumar, e da quantidade de fricção e tensão esperada do avanço da teia. Se a configuração for tal que uma teia não-suportada se possa partir, especialmente depois do aquecimento quando a teia fica enfraquecida, então poderá ser utilizada uma alternativa como a ilustrada na FIG. 12B. Conforme ilustrado na FIG. 12B, a teia W é vim laminado de agente com sabor a tabaco TM e uma camada de suporte 531. A camada de suporte 531 poderá ser um tapete de fibra de carbono tecido ou não-tecido, para o qual fibras de carbono adequadas poderão ser fibras de carbono cortadas com um comprimento de uma polegada disponíveis de Akzo Fortafil Inc., de Rockwood, Tennessee, uma subsidiária de Akzo America Inc., de Chicago, Illinois, como FORTAFIL® 3C. A camada 531 também pode ser outro material adequado, e.g., papel adequadamente tratado que adiciona resistência à camada TM e permite resistir às temperaturas a que a camada TM será aquecida sem gerar dissabores subjectivos. A camada de separação 531 pode funcionar como um susceptor conforme acima descrito em referência à FIG. 9 se for 32

II seleccionado o material próprio. Se assim for, a camada de agente com sabor a tabaco tm pode ser proporcionada com ou sem material susceptor SM, dependendo de as correntes parasitas geradas no susceptor de camada de separação 531 serem suficientes para aquecer adequadamente a camada TM.

Poderá verificar-se que é necessário suporte adicional para além daquele proporcionado pela camada de separação .533:^ * Conforme ilustrado na FIG. 12C, a teia W inclui ainda uma fita reforçante 541. A fita 541 pode ser papel, folha delgada metálica, ou laminado de folha delgada/papel. Conforme ilustrado na FIG. 12D, suporte adicional pode ser proporcionado por uma segunda fita reforçante 551 semelhante à fita 10541.

Numa outra forma de realização alternativa, poder-se-á verificar que a fita 541, ou a combinação de fitas 541, 551 é suficiente para suportar a fita contínua de agente com sabor a tabaco e duas dessas formas de realização alternativas estão ilustradas nas FIGS. 12E e 12F.

Outra forma de realização de uma teia de sabor de acordo com a presente invenção está ilustrada na FIG. 12G. Nesta personificação, porções individuais 591 de agente com sabor a tabaco TM são depositadas numa teia portadora 592. Quaisquer das estruturas alternativas ilustradas nas FIGS. 12B-12F podem ser utilizadas nesta personificação. Esta forma de realização requer uma maior precisão no transporte da teia do que a primeira personificação, para que porções 591 estão em registo de indução 33 L-Cj ^ com ο campo magnético alternado. Todavia, dependendo na condução relativa de calor dos vários materiais da teia, ambas as formas de realização têm de ser avançadas aproximadamente a mesma distância entre inalações, conforme acima descrito, para prevenir o reaquecimento do agente com sabor a tabaco para evitar o gerar de dissabores.

Uma forma de realização alternativa está'ilustrada na FIG. 13 em que a fonte de aquecimento por indução IS aquece por indução um ou dois elementos de susceptor do material susceptor SM localizado próximo, ou contactando a deslocação da teia W, entre as bobinas de alimentação e de esticamento 502 e 504. O elemento discreto de qualquer material susceptor SM adequado aquece a teia W que está em contacto térmico íntimo com este. Na configuração ilustrada, o(s) rolo(s) de susceptor 515 está na câmara 516 e é fixo em relação à teia. O rolo 515 pode rodar para avançar a teia e pode também deslocar-se ligeiramente com a teia para reduzir a tensão na teia. A teia W pode ser qualquer das formas de realização anteriormente apresentadas das FIGS. 12A-12G e pode conter material susceptor adicional conforme descrito se necessário para aquecer adequadamente o agente com sabor a tabaco.

Uma forma de realização preferida para proporcionar um susceptor para aquecer por indução o agente com sabor a tabaco é agora descrita. Esta forma de realização é aplicável a agente com sabor a tabaco na forma de um cilindro, uma teia, ou qualquer outra forma geométrica adequada a ser fumada. 34 É utilizado um material susceptor com uma permeabilidade magnética elevada e uma resistividade eléctrica específica baixa tal como qualquer material referido que seja capaz de aquecer um substrato de tabaco até temperaturas necessárias para produzir o fornecimento de aerossol dentro de um dispositivo de fumar quando exposto a um campo magnético alternado. *

Por exemplo, são utilizadas tintas de alumínio ou de prata. 0 susceptor é formado misturando um ligante de qualidade alimentar, e.g., um hidrocolóide como pectina ou Konjac, com outros componentes minoritários e um enchimento susceptor. A tinta resultante é então aplicada na geometria desejada por meio de um método convencional de aplicação ao agente com sabor a tabaco desejado e/ou substrato de papel. Esta tinta pode ser utilizada para fabricar susceptores de dois tipos em geral. No primeiro caso, a tinta é curada através da secagem a baixas temperaturas, e.g., à temperatura ambiental. Isto resulta num elemento susceptor que consiste em partículas de filtro condutoras/resistivas (permeáveis) dentro da matriz de ligação. 0 tempo e a temperatura de cura determina a proporção em volume da carga para ligante e influencia assim a relutância medida do elemento de acordo com o fenómeno de filtração. Este tipo de susceptor pode ser depositado e curado em substratos que não podem tolerar exposição a temperaturas elevadas, e.g., materiais de celulose tais como tabaco ou papel. No segundo caso, a tinta pode ser depositada num substrato de elevada temperatura tal como alumínio e elevado a temperaturas suficientemente elevadas 35

U, e tempos suficientemente longos para oxidar o ligante deixando uma película composta pelo material susceptor. A relutância magnética final dependerá do carregamento original da carga na tinta, no material da carga, da intimidade da difusão ou do fluxo do material de carga na superfície do substrato, e da história de tempo temperatura da película depositada. Estes parâmetros têm impacto na morfologia final das partículas que influencia-a resistência, a resistividade aparente, - do 'elémerito." A tinta produzida é aplicada no papel e/ou no agente com sabor a tabaco por meio de impressão por estampagem, fotogravura, aplicação por jacto de tinta, disposição de vapor, disposição de vácuo, e pulverização de plasma, etc. A tinta susceptora é assim impressa ou de outra forma depositada em papel e/ou no agente com sabor a tabaco. Preferencialmente, o susceptor está em contacto com o agente com sabor a tabaco. Se impresso em papel, o susceptor está preferencialmente no lado do papel que está direccionado para o agente com sabor a tabaco. O papel deverá ser suficientemente espesso e/ou ter características de ritmo de queima apropriadas para minimizar a queima conforme a tinta susceptora é aquecida. Pode ser utilizado um invólucro tal como descrito acima.

Esta forma de realização oferece várias vantagens. São utilizados vários ligantes de qualidade alimentar que são compatíveis com material de tabaco. A cura da tinta é à temperatura ambiente, simplificando assim o processo e evitando 36 p ^ ο pós-tratamento térmico indesejado do susceptor aplicado no agente com sabor a tabaco que poderia alterar as concentrações dos componentes voláteis do sabor. A cura pode ser acelerada aumentando ligeiramente a temperatura de cura. Os padrões de susceptor resultantes são flexíveis, permitindo a utilização com substratos do agente com sabor a tabaco que são posteriormente enrolados, dobrados ou fabricados de outra forma para conseguir a geometria específica. . >-f ' 0 susceptor impresso tem um peso baixo, reduzindo assim a quantidade de energia armazenada no peso do susceptor e resultando numa maior eficiência de transferência térmica para os substratos. A tinta de susceptor pode ser aplicada utilizando tecnologia convencional de impressão tal como a descrita impressão por estampagem e fotogravura. A impressão e as características reológicas da tinta resultam numa integração do filme do aquecedor no substrato do agente com sabor a tabaco. Esta integração resulta num contacto íntimo entre os materiais de susceptor e o substrato, resultando numa boa transferência térmica por condução. Além disso, um susceptor assim integrado, e impresso é menos susceptível de se deslaminar. A quantidade de calor transferida depende do tipo de material susceptor seleccionado, da proporção relativa de material susceptor para a tinta, e do padrão geométrico particular da tinta utilizada. Este padrão deverá ser localizado na carga do agente com sabor a tabaco e papel de tal forma que o 37 ç- r material susceptor aplicado é registado por indução com o campo magnético gerado aquando da inserção e activação. A tinta susceptora pode ser aplicada como um revestimento ou camada uniforme conforme descrito nas formas de realização acima referidas. Alternativamente, pode ser impresso um padrão para regiões discretas, sendo cada região integrada e estando em contacto íntimo com a região correspondente do agente com sabor a tabaco dimensionado para gerar uma inalação. As regiões impressas de susceptor são separadas para evitar o aquecimento por indução indesejado das regiões adjacentes do susceptor, e.g., as regiões do susceptor são afastadas umas das outras num substrato do agente com sabor a tabaco.

Independente da configuração utilizada no agente com sabor a tabaco do susceptor, o susceptor está em contacto térmico com o agente com· sabor a tabaco, i.e., estes elementos 'são localizados de tal forma que o susceptor aquecido por indução transfere uma quantidade suficiente de calor para o agente com sabor a tabaco para desenvolver aerossoles.

Um esquema simplificado de um artigo eléctrico de fumar está ilustrado na FIG. 14 utilizando um aquecedor por indução de acordo com a presente invenção. A fonte de energia representada, e.g., uma bateria 600, circuito de controlo 610, sensor 620 e motor/engrenagem 630 opcional estão descritos em mais pormenor nas aplicações relacionadas anotadas e incorporadas em referência neste documento. O sensor 620 gera um sinal em 38 1--Ιι t 11 resposta à inalação do fumador num artigo eléctrico em particular, o sinal de "inalação" é fornecido ao circuito de controlo 610 que envia um sinal de "acender" ou de descarregar ao circuito LC 640. O circuito LC 640 é alimentado pela bateria 600. 0 circuito LC envia uma corrente alternada ao único aquecedor por indução 650, ou a um ou mais da pluralidade de aquecedores para gerar o campo magnético alternado para aquecer ,o-susceptor. O motor/engrenagem 630 é alimentado péla TDateria 600 e activado pelo circuito de controlo 610 para registar o aquecedor por indução ou susceptor fixo com a teia móvel. Alternativamente, o motor/engrenagem 630 é utilizado para mover o cigarro e o aquecedor por indução relativamente um ao outro conforme descrito.

Pode ser utilizado qualquer circuito apropriado para gerar uma corrente alternada para as bobinas de excitação converterem num campo magnético alternado.

Um circuito de controlo exemplificativo está ilustrado na FIG. 15 e consiste num circuito de controlo 611 tal como um circuito integrado condutor de circuito integrado de lógica de controlo de PWM (modulação de largura de impulso), que conduz transformadores 615 de condutores de FET (Transístor de Efeito de Campo). Os FETs 615, quatro conforme ilustrado, são ligados numa configuração em ponte completa. Esta topologia de circuito preferida é utilizada para maximizar a transferência de energia para a bobina de trabalho de excitação 614 enquanto minimiza a impedância da fonte e reduz as perdas de comutação. A voltagem 39

U v t (Γ de alimentação, dependendo da aplicação do circuito, variaria entre 3 e 24 vdc. A energia fornecida pela fonte de alimentação 600 (ilustrada na FIG. 14) para a bobina de trabalho 614 é monitorizada dinamicamente (em tempo real) pela utilização de um transformador de corrente 616. A corrente escalonada do transformador de corrente 616 é encaminhada numa primeira rede 618 de condicionamento do sinal e convertida numa voltagem para proporcionar um sinal de erro ao-controlador de PWM 611. O sinal escalonado pela voltagem também alimenta uma segunda rede 622 separada de condicionamento do sinal que proporciona um sinal DC que varia relacionado com a impedância reflectida do susceptor dentro de um cigarro, e as propriedades físicas particulares do susceptor tais como resistência, permeabilidade magnética, geometria, etc. Este sinal é encaminhado num subsistema de circuito denominado processador de assinatura 624. A irrpedância do susceptor do cigarro é monitorizada aquando da inserção do cigarro no subsistema do acendedor, através da aplicação de menos de 5% da energia nominal aplicada durante curtos "rebentamentos" de um campo magnético tendo menos força do que um campo magnético gerado para aquecer o susceptor, i.e., o campo inicial é incapaz de aquecer o susceptor. 0 susceptor do cigarro reflecte impedâncias para dentro da bobina de trabalho 614 dependentes das frequências aplicadas. O processador de assinatura 624 compara a impedância da carga reflectida com os valores armazenados numa tabela ROM a várias frequências arbitrárias. A exactidáo de discriminação do susceptor de cigarro, e detecção de cigarros fora de especificação ou de objectos estranhos é baseado no número de frequências de teste 40 utilizadas e a janela de tolerância permitida para cada resposta de teste. O processador de assinatura 624 proporciona um sinal permissivo "GO/NO GO" a um controlo de fornecimento de energia e subsistema lógico 612 do acendedor, que controla então a operação sincronizada e atempada do circuito integrado 611 do condutor de lógica de controlo de PWM (control logic driver chip). O processador de assinatura 624 também detecta o fornecimentos--inesperado de energia ao susceptor devido-at^um' desvio significativo nas propriedades físicas do susceptor detectado e interrompe a operação do acendedor desligando o circuito integrado 611 do controlador de PWM através do subsistema 612.

Muitas substituições, modificações e melhoramentos podem ser evidentes para o especialista na matéria sem se afastar do espírito e do âmbito da presente invenção conforme descrito e definido na especificação e nas reivindicações anexas.’

Lisboa, 23 de Outubro de 2001

o AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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Claims (34)

1. REIVINDICAÇÕES Artigo eléctrico de fumar para fumar um agente com sabor a tabaco em proximidade térmica com um material susceptor (SM;300), tendo o artigo um aparelho de aquecimento (10) compreendendo: um aquecedor por indução (10) ,para gerar um campo magnético alternado para aquecer por indução o material susceptor (SM;300) que por sua vez aquece o agente com sabor a tabaco (TM) . Artigo de acordo com a reivindicação 1, em que o aparelho de aquecimento (10) compreende uma pluralidade de aquecedores por indução (11, 12), cada aquecedor gerando um campo magnético alternado, sendo o aquecedor posicionado para aquecer porções separadas do agente com sabor a tabaco (TM) por meio do material susceptor (SM;300) . Artigo de acordo com a reivindicação 2, em que o agente com sabor a tabaco é cilíndrico e os aquecedores por indução (11, 12) são colocados na circunferência em volta do agente com sabor a tabaco cilíndrico. Artigo de acordo com a reivindicação 3, em que a pluralidade de aquecedores por indução (11, 12) colocados na circunferência estão no mesmo plano. 1 U r l
2. 5. Artigo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 4, em que o referido material susceptor é alumínio, carbono condutor, grafite, aço inoxidável, cobre, bronze ou uma combinação destes.
3. 6. Artigo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 5, em que o ou c.ada -·um - dos aquecedores por indução compreende: uma estrutura em ferrite (11); e uma bobina de excitação (12) envolta na referida estrutura em ferrite.
4. 7. Artigo de acordo com a reivindicação 6, em que a estrutura em ferrite (11) compreende um estrutura em forma de E tendo dois pemos nas extremidades e um pemo central (20) estendendo-se na mesma direcção a partir de uma secção· -· comum, em que a referida bobina de excitação (12) é enrolada em espiral à volta do pemo central.
5. 8. Artigo de acordo com a reivindicação 6, em que a estrutura em ferrite (11) compreende um estrutura em forma de C tendo dois pernos nas extremidades (32, 34) estendendo-se na mesma direcção a partir de uma secção comum (30), em que a referida bobina (12) é enrolada em espiral à volta da secção comum. 2 L·, ^ V Γ Artigo de acordo com a reivindicação 6, em que a estrutura em lerrite (11) compreende um anel (106) definindo um interior anular oco e a referida bobina de excitação (12) é enrolada através do interior anular, o referido anel envolvendo o agente com sabor a tabaco. Artigo de acordo com a reivindicação 9, em que um intervalo do anel é definido através de uma'1 -.parede interior na circunferência (120) do referido anel (106), em que o campo magnético alternado entra em colapso no intervalo definido. Artigo de acordo com a reivindicação 9 ou 10, compreendendo ainda um anteparo (240) magneticamente permeável localizado no interior oco entre a bobina de excitação e o referido anel. Artigo de acordo com a reivindicação 2, em que o agente com sabor a tabaco compreende um cigarro cilíndrico e o aparelho de aquecimento (10) compreende ainda : um tubo cilíndrico (100) , o referido tubo definido por paredes coaxiais interiores e exteriores (120, 110) afastadas umas das outras, a parede interior (120) definindo um receptáculo cilíndrico oco para a inserção do cigarro cilíndrico, sendo a referida pluralidade de aquecedores por indução (102) localizada entre paredes interiores e exteriores afastadas umas das outras. 3 13. Artigo de acordo com a reivindicação 12, em que cada um da referida pluralidade de aquecedores por indução compreende um anel de ferrite (106) localizado entre as paredes tubulares interiores e exteriores (120, 110) afastadas tunas das outras e coaxial com estas, e um fio eléctrico de excitação (104) ligado a uma fonte de energia eléctrica, estando o fio enrolado em volta de cada anel para formar uma bobina de excitação coaxial, pom cada anel.
6. 14. Artigo de acordo com a reivindicação 13, compreendendo ainda uma pluralidade de anéis de blindagens ou escudos magnéticos (114), sendo cada anel de escudo magnético interposto entre dois anéis de ferrite (106) adjacentes e bobinas de excitação (104) associadas, sendo os anéis de escudos magnéticos coaxiais com os anéis de ferrite.
7. 15. Artigo de acordo com qualquer das reivindicações 13 ou 14, em que a parede tubular interior (120) é magneticamente permeável.
8. 16. Artigo de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 15, em que a parede tubular exterior (110) é um escudo magnético.
9. 17. Artigo de acordo com qualquer das reivindicações 12 a 16, em que o material susceptor é alumínio, carbono condutor, grafite, aço inoxidável, cobre, bronze ou uma combinação destes. 4 j— L·, -ç· Artigo de acordo com a reivindicação 1, compreendendo tim controlador (611) que activa opcionalmente a referida fonte de indução. Artigo de acordo com a reivindicação 18, em que o referido controlador (611) compreende meios para activar a referida fonte de indução -.num dado momento e para desactivar a referida fonte de indução depois de um pré-determinado período. Artigo de acordo com a reivindicação 18 ou 19, em que o referido controlador (611) responde a uma aspiração feita no artigo de fumar. Artigo de acordo com a reivindicação 18, 19 ou 20, compreendendo ainda meios (624) para determinar 'se está presente um material susceptor apropriado, os referidos meios de determinação activando o referido controlador apenas se estiver presente um material susceptor apropriado. Um artigo de acordo com qualquer das reivindicações 18 a 21, em que o referido controlador (611) é capaz de aplicar um campo magnético alternado inicial a uma localização pretendida do material susceptor, sendo o campo magnético inicial incapaz de aquecer por indução o material susceptor, e de determinar se deve aplicar um campo 5 — Lc, ..... magnético alternado baseado numa reflexão do campo magnético inicial indicando a presença de um desejado material susceptor.
10. 23. Artigo de acordo com qualquer das reivindicações 18 a 22, em que o referido controlador (611) é capaz de desactivar a referida fonte de indução em resposta a uma mudança de - uma determinada característica do material susceptor.'
11. 24. Cigarro para utilização com uma fonte de aquecimento por indução produzindo um campo magnético alternado, compreendendo o cigarro: um tubo de agente com sabor a tabaco (TM); e material susceptor (SM;300) em proximidade térmica do agente com sabor a tabaco, em que o referido material susceptor é capaz de ser aquecido por indução pelo campo magnético alternado e por sua vez'de aquecer o agente com sabor a tabaco, quando o cigarro é utilizado com a referida fonte de aquecimento por indução.
12. 25. Cigarro de acordo com a reivindicação 24, compreendendo adicionalmente um invólucro (310) envolvendo o referido tubo.
13. 26. Cigarro de acordo com a reivindicação 25, em que o referido invólucro (310) compreende papel. 6 t
14. 27. Cigarro de acordo com a reivindicação 25, em que o material susceptor compreende uma mistura de um ligante e de uma carga nele misturada, sendo a referida mistura aplicada no referido invólucro.
15. 28. Sistema de fornecimento de tabaco para utilização com um artigo eléctrico de fumar tendo uma fonte de aquecimento por indução produzindo, um campo magnético alternado, compreendendo o sistema de fornecimento de tabaco: vima camada de agente com sabor a tabaco (TM) ; e um material susceptor (SM;300) em proximidade térmica com a camada de agente com sabor a tabaco, em que o referido material susceptor é capaz de ser aquecido por indução pelo campo magnético alternado e por sua vez de aquecer o agente com sabor a tabaco, quando o cigarro é utilizado com a referida fonte de aquecimento por indução, em que o material susceptor compreende uma carga disseminada na referida camada de agente com sabor a tabaco.
16. 29. Sistema de fornecimento de tabaco de acordo com a reivindicação 28, em que a referida camada de agente com sabor a tabaco compreende uma teia (10) .
17. 30. Sistema de fornecimento de tabaco de acordo com a reivindicação 28, em que a referida camada de agente com sabor a tabaco é uma teia enrolada em volta de um carretel de alimentação e estendendo-se para um carretel de recepção. 7
18. 31. Cigarro de acordo com qualquer das reivindicações 24 a 26 ou um sistema de fornecimento de tabaco de acordo com qualquer das reivindicações 28 a 30, em que o referido material susceptor compreende uma mistura de um ligante e uma carga nele misturada, sendo a referida mistura aplicada no agente com sabor a tabaco. ^ V· ·' * · ·*' ~
19. 32. Cigarro de acordo com a reivindicação 27 ou a reivindicação 31 ou um sistema de fornecimento de tabaco de acordo com a reivindicação 31, em que o ligante é um hidrocolóide.
20. 33. Cigarro de acordo com a reivindicação 27 ou a reivindicação 31 ou um sistema de fornecimento de tabaco de acordo com a reivindicação 31, em que o ligante é uma ! . . pectina.
21. 34. Cigarro de acordo com a reivindicação 27 ou a reivindicação 31 ou um sistema de fornecimento de tabaco de acordo com a reivindicação 31, em que o ligante é Konjac.
22. 35. Cigarro de acordo com as reivindicações 24, 25 ou 26 ou qualquer das reivindicações 31 a 34, em que o referido material susceptor compreende uma camada de material susceptor envolvendo o referido tubo de agente com sabor a tabaco. 8 Cigarro de acordo com as reivindicações 24, 25 ou 26 ou qualquer das reivindicações 31 a 34, em que o referido material susceptor compreende material susceptor com descontinuidades. Cigarro de acordo com a reivindicação 36, em que o material susceptor é uma folha delgada perfurada (541) . Cigarro de acordo com a reivindicação 36, em que o material susceptor é um anteparo. Cigarro de acordo com as reivindicações 36, 37 ou 38, em que o agente com sabor a tabaco e material susceptor estão entremeados. Cigarro de acordo com as reivindicações 36, 37 ou 38, em que o agente com sabor a tabaco envolve o referido material susceptor. Método para aquecer o agente com sabor a tabaco para desenvolver sabores, compreendendo o método os passos de: proporcionar um agente com sabor a tabaco; dispor o material susceptor em proximidade térmica com o agente com sabor a tabaco; e aplicar um campo magnético alternado ao susceptor, em que o material susceptor é aquecido por indução e aquece o agente com sabor a tabaco em proximidade térmica consigo. 9

    Ui
23. 42. Método de acordo com a reivindicação 41, em que o referido passo de proporcionar um agente com sabor a tabaco compreende ainda o avançar de uma alimentação de teia de agente com sabor a tabaco de um carretel de alimentação para um carretel de recepção, em que o campo magnético alternado é aplicado ao material susceptor para aquecer o agente com sabor, t-abaco que se estende entre o carretel de alimentação e o carretel de recepção.
24. 43. Método de acordo com a reivindicação 41, em que o referido passo de dispor o material susceptor compreende o proporcionar de uma camada de material susceptor que se estende do carretel de alimentação para um carretel de recepção e o contactar termicamente a teia de agente com sabor a tabaco.
25. 44. Método de acordo com a reivindicação 42, em que o referido passo de dispor o material susceptor compreende o posicionar do material susceptor entre o carretel de alimentação e o carretel de recepção, o material susceptor contactando termicamente a teia de agente com sabor a tabaco que avança.
26. 45. Método de acordo com a reivindicação 41, em que o referido passo de proporcionar um agente com sabor a tabaco compreende proporcionar uma vareta cilíndrica de agente com sabor a tabaco. 10 I 46. 47.

    U

    Método de acordo com a reivindicação 41, 42 ou 45, em que o referido passo de dispor o material susceptor compreende ter material susceptor entremeado dentro do suprimento de agente com sabor a tabaco. % Método de acordo com a reivindicação 41, 42 ou 45, em que . o referido passo de dispor o material susceptor compreende o proporcionar de uma camada de material susceptor em contacto térmico com a vareta de agente com sabor a tabaco. 48. 49. t 50. Método de acordo com a reivindicação 45, em que o campo magnético alternado é aplicado na circunferência em volta da vareta cilíndrica de agente com sabor a tabaco. Método de acordo com a reivindicação 45, em que o campo magnético alternado é aplicado sequencialmente a uma pluralidade de áreas na circunferência da vareta cilíndrica de agente com sabor a tabaco. Método de acordo com a reivindicação 45, em que o campo magnético alternado é aplicado sequencialmente em torno da circunferência da vareta a porções que se estendem longitudinalmente na vareta cilíndrica de agente com sabor a tabaco. 11 11 L·, t
27. 51. Método de acordo com qualquer das reivindicações 41 a 50, compreendendo ainda os passos de aplicar um campo magnético alternado inicial a uma localização pretendida do material susceptor, sendo o campo magnético alternado inicial incapaz de aquecer o material susceptor; de receber um sinal indicativo do campo magnético inicial reflectido; e determinar se deve continuar com o subsequente passo de apliçação,τbaseado no facto de o sinal recebido indicar a presença de um material susceptor desejado.
28. 52. Artigo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, em que o ou cada aquecedor por indução compreende um núcleo de material magneticamente permeável, e uma bobina de excitação envolvendo o núcleo.
29. 53. Aparelho de aquecimento (10) para um artigo eléctrico de fumar para fumar um agente com sabor a tabaco em proximidade térmica com o material susceptor (SM;300), compreendendo o aquecedor: um aquecedor por indução (10) para gerar um campo magnético alternado para aquecer por indução o material susceptor (300) que por sua vez aquece o agente com sabor a tabaco (TM), em que o aquecedor por indução compreende: uma estrutura em ferrite (11) compreendendo um anel (106) definindo um interior anular oco; e 12 f- L·, ^ uma bobina de excitação (12) enrolada na referida estrutura em territe pelo interior anelar, o referido anel envolvendo o agente com sabor a tabaco.
30. 54. Aparelho de aquecimento de acordo com a reivindicação 53, em que um intervalo anelar é definido através de uma parede circunferencial interior (120) do referido anel (106) , onde., o’ campo magnético alternado entra em colapso»' no intervalo definido.
31. 55. Aparelho de aquecimento de acordo com a reivindicação 53 ou 54, compreendendo ainda um anteparo (240) magneticamente permeável localizado no interior oco entre a referida bobina de excitação e o referido anel.
32. 56. Aparelho de aquecimento (10) para um artigo eléctrico de -fumar para fumar um agente com sabor a tabaco em proximidade térmica com o material susceptor (SM;300), em que o agente com sabor a tabaco compreende um cigarro cilíndrico e o aparelho de aquecimento compreende: um tubo cilíndrico (100), o referido tubo definido por paredes coaxiais interiores e exteriores (120, 110) afastadas umas das outras, a parede interior (12) definindo um receptáculo cilíndrico oco para a inserção do cigarro cilíndrico, e uma pluralidade de aquecedores por indução (11, 12) localizados entre as paredes interiores e exteriores afastadas umas das outras, cada aquecedor gerando um campo 13 I— L-^ ^—ç* V magnético alternado para aquecer por indução o material susceptor (300) que por sua vez aquece o agente com sabor a tabaco (TM), em que os aquecedores são posicionados para aquecer porções separadas do agente com sabor a tabaco (TM) por meio do material susceptor (SM;300). 57. · Aparelho de aquecimento de acordo com,-a reivindicação 56, em que cada um da referida pluralidade de aquecedores por indução compreende um anel de ferrite (106) localizado entre as paredes interiores e exteriores (120, 110) afastadas umas das outras e coaxial com estas, e um fio eléctrico de excitação (104) ligado à fonte de energia eléctrica estando o fio enroladoe em volta de cada anel para formar uma bobina de excitação coaxial com cada anel.
33. 58. Aparelho de aquecimento de acordo com a reivindicação 57, compreendendo ainda uma pluralidade de anéis (114) de blindagem ou escudos magnéticos, cada anel de escudo magnético interposto entre dois anéis de ferrite (106) adjacentes e bobinas de excitação (104) associadas, sendo os referidos anéis de escudos magnéticos coaxiais com os referidos anéis de ferrite.
34. 59. Aparelho de aquecimento de acordo com as reivindicações 57 ou 58, em que a parede tubular interior (120) é magneticamente permeável. 14 60. Aparelho de aquecimento de acordo com as reivindicações 57 ou 59, em que a parede tubular exterior (110) é um escudo magnético. Lisboa, 23 de Outubro de 2001 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL .1

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