ES2980509T3 - Dispositivo generador de aerosol para el calentamiento inductivo de un sustrato formador de aerosol - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo generador de aerosol (10) para generar un aerosol mediante el calentamiento inductivo de un sustrato formador de aerosol (91). El dispositivo comprende una carcasa de dispositivo que comprende una cavidad (20) configurada para recibir de forma extraíble el sustrato formador de aerosol (91) que se va a calentar. El dispositivo comprende además un dispositivo de calentamiento inductivo que comprende una bobina de inducción (31) para generar un campo magnético alterno dentro de la cavidad, en donde la bobina de inducción está dispuesta alrededor de al menos una parte de la cavidad receptora (20). El dispositivo también comprende un concentrador de flujo (33) dispuesto alrededor de al menos una parte de la bobina de inducción y configurado para distorsionar el campo magnético alterno del dispositivo de calentamiento inductivo hacia la cavidad durante el uso del dispositivo, en donde el concentrador de flujo comprende, en particular está hecho de, una lámina de concentrador de flujo. La invención se refiere además a un sistema generador de aerosol que comprende un dispositivo generador de aerosol según la invención y un artículo generador de aerosol para su uso con el dispositivo, en donde el artículo comprende un sustrato formador de aerosol que se va a calentar. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo generador de aerosol para el calentamiento inductivo de un sustrato formador de aerosol

La presente invención se refiere a un dispositivo generador de aerosol para generar un aerosol mediante el calentamiento inductivo de un sustrato formador de aerosol. La invención se refiere además a un sistema generador de aerosol que comprende tal dispositivo y un artículo generador de aerosol, en donde el artículo comprende el sustrato formador de aerosol a calentar.

Los sistemas generadores de aerosol basados en el calentamiento inductivo de un sustrato formador de aerosol capaz de formar un aerosol inhalable se conocen generalmente en la técnica anterior. Tales sistemas pueden comprender un dispositivo generador de aerosol que tiene una cavidad para recibir el sustrato a calentar. El sustrato puede ser parte integral de un artículo generador de aerosol que se configura para su uso con el dispositivo. Para calentar el sustrato, el dispositivo puede comprender una disposición de calentamiento inductivo que incluye una bobina de inducción para generar un campo magnético alterno dentro de la cavidad. El campo se usa para inducir al menos una de las corrientes parásitas generadoras de calor o pérdidas por histéresis en un susceptor que - durante el uso del sistema - se dispone en proximidad térmica o contacto físico directo con el sustrato para calentarse. En general, el susceptor puede ser parte integral del dispositivo o parte integral del artículo.

Sin embargo, el campo magnético puede no solo calentar por inducción el susceptor, sino que también interfiere con otras partes susceptivas del dispositivo generador de aerosol o elementos externos susceptivos en proximidad cercana al dispositivo. Para reducir tal interferencia no deseada, el dispositivo generador de aerosol puede proporcionarse con un concentrador de flujo dispuesto alrededor de la disposición de calentamiento inductivo que actúa para confinar esencialmente el campo magnético generado por la disposición de calentamiento dentro del volumen encerrado por el concentrador de flujo. Sin embargo, se ha observado que el efecto de confinamiento a menudo se reduce o incluso se pierde cuando el dispositivo ha sufrido impactos o choques de fuerza excesivos, por ejemplo, después de que el dispositivo se ha caído accidentalmente. Además, muchos concentradores de flujo son bastante voluminosos y por lo tanto pueden aumentar significativamente la masa y tamaño total del dispositivo generador de aerosol.

El documento WO 2018/041450 A1 describe un dispositivo generador de aerosol de calentamiento inductivo que comprende un concentrador de flujo dispuesto alrededor de una bobina de inducción para distorsionar el campo magnético generado por la bobina de inducción hacia una cavidad de recepción del dispositivo. El concentrador de flujo puede formarse a partir de capas de material tipo lámina con un grosor de hasta 0,3 mm o 0,5 mm. Igualmente, el documento WO 2019/129639 A1 describe un dispositivo generador de aerosol de calentamiento inductivo que comprende una primera capa de protección electromagnética que tiene un grosor entre 0,1 mm y 10 mm que se dispone alrededor de una bobina de inducción. Además, una segunda capa de protección electromagnética puede disponerse alrededor de la primera capa de protección electromagnética. La primera y segunda capa de protección electromagnética pueden comprender una estructura laminada de una pluralidad de subcapas. Por ejemplo, la primera capa de protección electromagnética puede comprender una o más subcapas de ferrita y una o más capas de un material adhesivo.

Por lo tanto, sería conveniente disponer de un dispositivo generador de aerosol y un sistema para el calentamiento inductivo de un sustrato formador de aerosol con las ventajas de las soluciones de la técnica anterior, pero sin sus limitaciones. En particular, sería conveniente tener un sistema y dispositivo generador de aerosol que comprenda un concentrador de flujo que proporcione una mayor robustez y un diseño compacto.

De conformidad con la invención, se proporciona un dispositivo generador de aerosol para generar un aerosol mediante calentamiento inductivo de un sustrato formador de aerosol. El dispositivo comprende un alojamiento del dispositivo que comprende una cavidad configurada para recibir de manera desmontable el sustrato formador de aerosol a calentar. El dispositivo comprende además una disposición de calentamiento inductivo que comprende al menos una bobina de inducción para generar un campo magnético alterno dentro de la cavidad, en donde la al menos una bobina de inducción se dispone alrededor de al menos una porción de la cavidad de recepción. El dispositivo comprende además un concentrador de flujo dispuesto alrededor de al menos una porción de la bobina de inducción y configurado para distorsionar el campo magnético alterno de la disposición de calentamiento inductivo hacia la cavidad durante el uso del dispositivo. El concentrador de flujo comprende o se fabrica de una lámina concentradora de flujo enrollada de manera que forme un concentrador de flujo tubular o un manguito concentrador de flujo. La lámina concentradora de flujo comprende al menos uno de una permaleación o una aleación magnética blanda nanocristalina.

De conformidad con la invención, se ha reconocido que un concentrador de flujo que comprende, en particular se fabrica de una lámina concentradora de flujo, es más flexible que otras configuraciones de concentrador de flujo, por ejemplo, cuerpos sólidos ferríticos. Debido a esto, las láminas concentradoras de flujo proporcionan buenas propiedades de absorción de choques y, por lo tanto, pueden soportar impactos o choques de fuerza excesiva más elevados sin romperse. Por ejemplo, en comparación con un susceptor fabricado de polvo de ferrita sinterizada, una lámina concentradora de flujo flexible ofrece una resistencia ampliamente mejorada a la carga de choque, como la resultante de una caída accidental. Además, las láminas concentradoras de flujo permiten un diseño más compacto del dispositivo generador de aerosol debido a sus pequeñas dimensiones. En particular, en comparación con un concentrador de flujo de ferrita sinterizado, las láminas concentradoras de flujo pueden fabricarse significativamente más delgadas. Además, a diferencia de los concentradores de flujo de cuerpo sólido, las láminas concentradoras de flujo también permiten compensar las tolerancias de fabricación así como también ajustar la inductancia. En particular, la lámina concentradora de flujo puede ayudar ventajosamente a mejorar la estabilidad de impedancia de la bobina inductiva con temperatura. En general, la impedancia de la bobina de inducción se ve afectada por la presencia del concentrador de flujo. Cuando se usa una lámina concentradora de flujo, la conductancia del sistema de calentamiento por inducción puede cambiar menos con la temperatura debido al pequeño volumen de la lámina, en particular en comparación con los concentradores de flujo de cuerpo sólido de gran volumen. Como consecuencia de esto, la impedancia también puede cambiar menos con la temperatura. Aparte de eso, las láminas concentradoras de flujo son fáciles de fabricar.

Como se usa en la presente descripción, el término "concentrar el campo magnético" significa que el concentrador de flujo es capaz de distorsionar el campo magnético de manera que la densidad del campo magnético aumenta dentro de la cavidad.

Al distorsionar el campo magnético hacia la cavidad, el concentrador de flujo reduce la medida en que el campo magnético se propaga más allá de la bobina de inducción. Es decir, el concentrador de flujo actúa como una protección magnética. Esto puede reducir el calentamiento no deseado de partes susceptivas adyacentes del dispositivo, por ejemplo un alojamiento externo metálico, o el calentamiento no deseado de elementos susceptivos adyacentes externos al dispositivo. Al reducir las pérdidas de calentamiento no deseadas, puede mejorarse aún más la eficiencia del dispositivo generador de aerosol.

Además, al distorsionar el campo magnético hacia la cavidad, el concentrador de flujo ventajosamente puede concentrar o enfocar el campo magnético dentro de la cavidad. Esto puede aumentar el nivel de calor generado en el susceptor para un nivel dado de energía que pasa a través de la bobina de inducción en comparación con las bobinas de inducción que no tienen concentrador de flujo. Por tanto, se puede mejorar la eficacia del dispositivo generador de aerosol.

Como se usa en la presente descripción, el término "lámina" se refiere a un material tipo lámina delgada que tiene un grosor mucho menor que la dimensión en cualquier dirección perpendicular a la dirección del grosor. Como se usa en la presente descripción, el término "grosor" se refiere a la dimensión de la lámina perpendicular a las superficies principales de la lámina. En particular, el término "lámina" puede referirse a un material tipo lámina que es flexible y preferentemente se dobla bajo su propio peso. Más particularmente, el término "lámina" puede referirse a un material tipo lámina que se dobla bajo su propio peso en al menos 5 grados, en particular al menos 20 grados, más particularmente al menos 30 grados por 2 centímetros de longitud de un lado que sobresale libremente de la muestra de la lámina. El término "lámina" puede referirse a un material tipo lámina que se dobla bajo su propio peso con un radio de curvatura de como máximo 5 centímetros, en particular como máximo 2 centímetros, más particularmente como máximo 1,5 centímetros.

Preferentemente, la lámina concentradora de flujo tiene un grosor en un intervalo entre 0,02 mm (milímetros) y 0,25 mm (milímetros), en particular entre 0,05 mm (milímetros) y 0,2 mm (milímetros), preferentemente entre 0,1 mm (milímetros) y 0,15 mm (milímetros) o entre 0,04 mm (milímetros) y 0,08 mm (milímetros) o entre 0,03 mm (milímetros) y 0,07 mm (milímetros). Tales valores del grosor permiten un diseño particularmente compacto del dispositivo generador de aerosol. Sin embargo, estos valores siguen siendo lo suficientemente grandes para distorsionar suficientemente el campo magnético alterno de la disposición de calentamiento inductivo hacia la cavidad durante el uso del dispositivo.

El grosor del concentrador de flujo puede ser esencialmente constante a lo largo de cualquier dirección perpendicular al grosor del concentrador de flujo. En otros ejemplos, el grosor del concentrador de flujo puede variar a lo largo de una o más direcciones perpendiculares al grosor del concentrador de flujo. Por ejemplo, el grosor del concentrador de flujo puede reducirse, o disminuirse, de un extremo a otro extremo, o de una porción central del concentrador de flujo hacia ambos extremos. El grosor del concentrador de flujo puede ser esencialmente constante alrededor de su circunferencia. En otros ejemplos, el grosor del concentrador de flujo puede variar alrededor de su circunferencia.

De conformidad con la invención, el concentrador de flujo es un concentrador de flujo tubular o un manguito concentrador de flujo. En general, el concentrador de flujo puede tener una forma, que coincide con la forma de la al menos una inducción alrededor de la cual se dispone el concentrador de flujo al menos parcialmente.

El concentrador de flujo puede tener una forma esencialmente cilíndrica. Es decir, el concentrador de flujo puede ser un concentrador de flujo cilíndrico. Tales formas son particularmente adecuadas en caso de que la al menos una bobina de inducción sea una bobina de inducción helicoidal que tiene una forma esencialmente cilíndrica. En tales configuraciones, el concentrador de flujo circunscribe completamente la al menos una bobina de inducción a lo largo de al menos una parte de la extensión de longitud axial de la bobina. Una forma tubular o forma de manguito resulta particularmente ventajosa con respecto a una forma cilíndrica de la cavidad así como también con respecto a una configuración cilíndrica y/o helicoidal de la bobina de inducción. En cuanto a estas formas, el concentrador de flujo puede tener cualquier sección transversal adecuada. Por ejemplo, el concentrador de flujo puede tener una forma de sección transversal cuadrada, ovalada, rectangular, triangular, pentagonal, hexagonal o similar. Preferentemente, el concentrador de flujo tiene una sección transversal circular. Por ejemplo, el concentrador de flujo puede tener una forma cilíndrica circular.

En cualquiera de estas configuraciones, el concentrador de flujo se dispone preferentemente de manera coaxial con una línea central de la al menos una bobina de inducción. Incluso con mayor preferencia, el concentrador de flujo y la al menos una bobina de inducción están coaxialmente con una línea central de la cavidad.

En general, la disposición de calentamiento inductivo puede comprender una única bobina de inducción o una pluralidad de bobinas de inducción, en particular dos bobinas de inducción. En el caso de una única bobina de inducción, el concentrador de flujo se dispone alrededor de al menos una porción de la única bobina de inducción, de manera preferente completamente alrededor de la bobina de inducción. En el caso de una pluralidad de bobinas de inducción, el concentrador de flujo puede disponerse alrededor de al menos una porción de una de las bobinas de inducción, preferentemente alrededor de al menos una porción de cada una de las bobinas de inducción, incluso con mayor preferencia completamente alrededor de cada bobina de inducción.

La lámina concentradora de flujo puede enrollarse con extremos que se solapan entre sí o colindan entre sí de manera que formen el concentrador de flujo tubular o el manguito concentrador de flujo. Los extremos que se solapan entre sí o que colindan entre sí pueden unirse entre sí. Igualmente, los extremos que se solapan entre sí o que colindan entre sí pueden solaparse holgadamente entre sí o pueden colindar holgadamente entre sí.

En particular, la lámina concentradora de flujo puede enrollarse en un único enrollado tal como para formar un concentrador de flujo tubular o un manguito concentrador de flujo que comprende un único enrollado de una lámina concentradora de flujo. Alternativamente, la lámina concentradora de flujo puede enrollarse en múltiples vueltas/enrollados tal como para formar un concentrador de flujo tubular o un manguito concentrador de flujo que comprende múltiples, en particular enrollados en espiral de la lámina concentradora de flujo.

La lámina concentradora de flujo también puede enrollarse helicoidalmente en una dirección axial con respecto al eje de enrollado tal como para formar un concentrador de flujo tubular o un manguito concentrador de flujo que comprende uno o más enrollados helicoidales de la lámina concentradora de flujo que se solapan entre sí.

Por supuesto, también es posible que la lámina concentradora de flujo se enrolle en enrollados concéntricos separados uno encima del otro. Es decir, el concentrador de flujo puede comprender una pluralidad de láminas concentradoras de flujo enrolladas en enrollados concéntricos simples (vuelta) separados una encima del otro. Igualmente, también es posible que la lámina concentradora de flujo se enrolle en múltiples espirales separadas o múltiples enrollados uno encima del otro. Es decir, el concentrador de flujo puede comprender una pluralidad de láminas concentradoras de flujo enrolladas en espirales múltiples concéntricas separadas o bobinados helicoidales (de giro) entre sí.

Además, también es posible que el concentrador de flujo comprenda una pluralidad de láminas concentradoras de flujo dispuestas una al lado de la otra, en donde cada lámina concentradora de flujo se enrolla en un único enrollado o en múltiples enrollados en espiral que se solapan entre sí o en enrollados concéntricos separados uno encima del otro.

Una configuración que comprende múltiples, en particular múltiples enrollados en espiral o múltiples enrollados helicoidales o múltiples enrollados concéntricos separados uno encima de otro de una lámina concentradora de flujo puede utilizarse ventajosamente para generar una lámina concentradora de flujo multicapa o un concentrador de flujo multicapa, en donde cada enrollado corresponde a una capa. Por ejemplo, el concentrador de flujo puede comprender dos, o tres o cuatro o cinco o seis o más de seis enrollados helicoidales o múltiples enrollados helicoidales o múltiples enrollados concéntricos separados. En consecuencia, tal lámina concentradora de flujo multicapa o concentrador de flujo multicapa puede tener un grosor que corresponde esencialmente al grosor de una sola capa o lámina multiplicado por el número de enrollados o capas. Por ejemplo, donde la lámina tiene un grosor en un intervalo entre 0,02 mm (milímetros) y 0,25 mm (milímetros), en particular entre 0,05 mm (milímetros) y 0,2 mm (milímetros), preferentemente entre 0,1 mm (milímetros) y 0,15 mm (milímetros), una lámina concentradora de flujo multicapa o un concentrador de flujo multicapa que comprende seis capas puede tener un grosor en un intervalo entre 0,12 mm (milímetros) y 1,5 mm (milímetros), en particular entre 0,3 mm (milímetros) y 1,2 mm (milímetros), preferentemente entre 0,6 mm (milímetros) y 0,9 mm (milímetros).

Cuando la lámina concentradora de flujo se enrolla, en particular en un único enrollado, tal como para formar un concentrador de flujo tubular o un manguito concentrador de flujo, la lámina concentradora puede unirse a una superficie interna del alojamiento del dispositivo de una manera ajustada a la fuerza debido a una liberación parcial de una fuerza de recuperación elástica de la lámina concentradora de flujo enrollada. Es decir, la fuerza de recuperación elástica presiona la lámina concentradora radialmente hacia fuera contra la superficie interna del alojamiento del dispositivo. En esta configuración, los extremos de la lámina enrollada preferentemente se superponen holgadamente entre sí o colindan holgadamente una contra la otra. Ventajosamente, esta configuración permite un montaje simple del concentrador de flujo, en particular sin ningún medio de fijación adicional.

También es posible que el concentrador de flujo resulte de la extrusión de una lámina concentradora de flujo directamente en la forma final del concentrador de flujo. En particular, el concentrador de flujo puede comprender o puede ser una lámina concentradora de flujo extrudida, por ejemplo, una lámina concentradora de flujo tubular extrudida o un manguito de lámina concentradora de flujo extruida o una lámina concentradora de flujo cilíndrica extrudida. La lámina concentradora de flujo tubular extruida o el manguito de lámina concentradora de flujo extruida o la lámina concentradora de flujo cilíndrica extruida pueden tener un grosor de pared en un intervalo entre 0,05 mm (milímetros) y 0,25 mm (milímetros), preferentemente entre 0,1 mm (milímetros) y 0,15 mm (milímetros). El grosor de la pared también puede estar en un intervalo entre 0,12 mm (milímetros) y 1,5 mm (milímetros), en particular entre 0,3 mm (milímetros) y 1,2 mm (milímetros), preferentemente entre 0,6 mm (milímetros) y 0,9 mm (milímetros).

Como se usa en la presente descripción, el término "concentrador de flujo" se refiere a un componente que tiene una alta permeabilidad magnética relativa que actúa para concentrar y guiar el campo electromagnético o las líneas de campo electromagnético generadas por una bobina de inducción.

Como se usa en la presente descripción, el término "alta permeabilidad magnética relativa" se refiere a una permeabilidad magnética relativa de al menos 100, en particular de al menos 1000, preferentemente de al menos 10 000, incluso con mayor preferencia de al menos 50000, con la máxima preferencia de al menos 80000. Estos valores de ejemplo se refieren a los valores máximos de permeabilidad magnética relativa para frecuencias de hasta 50 kHz y una temperatura de 25 grados centígrados.

Como se usa en la presente descripción y en la técnica, el término "permeabilidad magnética relativa" se refiere a la relación entre la permeabilidad magnética de un material, o de un medio, tal como el concentrador de flujo, y la permeabilidad magnética del espacio libre p_0, donde p_0 es 4n ■ 10-7 N A '2 (4Pi 10E-07 Newton por Amperio cuadrado).

En consecuencia, la lámina concentradora de flujo comprende preferentemente, en particular se fabrica de un material o materiales que tienen una permeabilidad magnética relativa de al menos 100, en particular de al menos 1000, preferentemente de al menos 10000, incluso con mayor preferencia de al menos 50000, con la máxima preferencia de al menos 80000. Estos valores se refieren preferentemente a valores máximos de permeabilidad magnética relativa a frecuencias de hasta 50 kHz y una temperatura de 25 grados centígrados.

En general, en una alternativa que no está de conformidad con la invención reivindicada, la lámina concentradora de flujo podría comprender o fabricarse de cualquier material adecuado o combinación de materiales. La lámina concentradora de flujo podría comprender un material ferrimagnético o ferromagnético, por ejemplo un material de ferrita, tal como partículas de ferrita o un polvo de ferrita contenido en una matriz, o cualquier otro material adecuado que incluya material ferromagnético tal como hierro, acero ferromagnético, hierro-silicio o acero inoxidable ferromagnético. Igualmente, la lámina concentradora de flujo podría comprender un material ferrimagnético o ferromagnético, tal como partículas ferrimagnéticas o ferromagnéticas o un polvo ferrimagnético o ferromagnético contenido en una matriz. La matriz puede comprender un aglutinante, por ejemplo un polímero, tal como una silicona. En consecuencia, la matriz puede ser una matriz polimérica, tal como una matriz de silicona.

El material ferromagnético puede comprender al menos un metal seleccionado de hierro, níquel y cobalto y sus combinaciones, y puede contener otros elementos, tales como cromo, cobre, molibdeno, manganeso, aluminio, titanio, vanadio, tungsteno, tantalio, silicio. El material ferromagnético puede comprender de aproximadamente 78 por ciento en peso a aproximadamente 82 por ciento en peso de níquel, entre 0 y 7 por ciento en peso de molibdeno y el hierro recordatorio.

De conformidad con la presente invención, la lámina concentradora de flujo comprende al menos uno de una permaleación o una aleación magnética suave nanocristalina.

Es decir, la lámina concentradora de flujo puede comprender o estar fabricada de una permaleación. Las permaleaciones son aleaciones magnéticas de níquel-hierro, que típicamente contienen elementos adicionales tales como molibdeno, cobre y/o cromo.

En principio, como alternativa (que no está de conformidad con la invención reivindicada), la lámina concentradora de flujo podría comprender o estar fabricada de un mu-metal. Un mu-metal es una aleación ferromagnética suave de níquel-hierro con una permeabilidad magnética muy alta, en particular de aproximadamente 80 000 a 10 000. Por ejemplo, el mu-metal puede comprender aproximadamente 77 por ciento en peso de níquel, 16 por ciento en peso de hierro, 5 por ciento en peso de cobre y 2 por ciento en peso de cromo o molibdeno. Igualmente, el mu-metal puede comprender 80 por ciento en peso de níquel, 5 por ciento en peso de molibdeno, pequeñas cantidades de varios otros elementos, tales como silicio, y el 12 a 15 por ciento en peso restante de hierro.

La lámina concentradora de flujo puede comprender o estar fabricada de una aleación disponible bajo la marca comercial Nanoperm® de MAGNETEC GmbH, Alemania. Las aleaciones Nanoperm® son aleaciones magnéticas blandas nanocristalinas a base de hierro que comprenden de aproximadamente 83 por ciento en peso a aproximadamente 89 por ciento en peso de hierro. Como se usa en la presente descripción, el término "nano-cristalino" se refiere a un material que tiene un tamaño de grano de aproximadamente 5 nanómetros a 50 nanómetros.

La lámina concentradora de flujo puede comprender o estar fabricada de una aleación disponible bajo la marca registrada Vitrovac® o Vitroperm® de VACUUMSCHMELZE GmbH & Co. KG, Alemania. Las aleaciones Vitrovac® son amorfas (cristales metálicos), mientras que las aleaciones Vitroperm® son aleaciones magnéticas blandas nanocristalinas. Por ejemplo, la lámina concentradora de flujo puede comprender o fabricarse de Vitroperm 220, Vitroperm 250, Vitroperm 270, Vitroperm 400, Vitroperm 500 o Vitroperm 800.

Como otra alternativa (que no está de conformidad con la invención reivindicada), la lámina concentradora de flujo podría comprender o fabricarse de una lámina de soldadura disponible bajo la marca comercial Metglas® de Metglas®, Inc. EE. UU. o de Hitachi Metals Europe GmbH, Alemania. Las láminas de soldadura Metglas® son láminas de soldadura amorfas a base de níquel.

En general, la lámina concentradora de flujo puede ser una lámina concentradora de flujo de una sola capa o una lámina concentradora de flujo multicapa.

Por ejemplo, la lámina concentradora de flujo multicapa puede comprender una película de capa de sustrato y al menos una capa de un material ferromagnético dispuesto sobre la capa de sustrato.

De conformidad con otro ejemplo, la lámina concentradora de flujo multicapa puede comprender una pila multicapa que comprende uno o más pares de capas, cada par comprende una capa de separación y una capa de un material ferromagnético dispuesta sobre la capa de separación.

De conformidad con otro ejemplo, la lámina concentradora de flujo multicapa puede comprender una capa de sustrato y una pila multicapa dispuesta sobre la capa de sustrato, en donde la pila multicapa comprende uno o más pares de capas, cada par comprende una capa de separación y una capa de un material ferromagnético dispuesto sobre la capa de separación.

De acuerdo con otro ejemplo, la lámina concentradora de flujo multicapa puede comprender una capa de un primer material ferromagnético y una pila multicapa dispuesta sobre la capa del primer material ferromagnético, en donde la pila multicapa comprende uno o más pares de capas, cada par comprende una capa de separación y una capa de un segundo material ferromagnético dispuesto sobre la capa de separación.

Viceversa, la lámina concentradora de flujo multicapa puede comprender una pila multicapa y una capa de un primer material ferromagnético dispuesto sobre la pila multicapa, en donde la pila multicapa comprende uno o más pares de capas, cada par comprende una capa de separación y una capa de un segundo material ferromagnético dispuesto sobre la capa de separación.

De conformidad con otro ejemplo, la lámina concentradora de flujo multicapa puede comprender una capa de sustrato, una capa de un primer material ferromagnético dispuesto sobre la capa de sustrato y una pila multicapa dispuesta sobre la capa del primer material ferromagnético, en donde la pila multicapa comprende uno o más pares de capas, cada par comprende una capa de separación y una capa de un segundo material ferromagnético dispuesto sobre la capa de separación.

Viceversa, la lámina concentradora de flujo multicapa puede comprender una capa de sustrato y una pila multicapa dispuesta sobre la capa de sustrato y una capa de un primer material ferromagnético dispuesto sobre la pila multicapa, en donde la pila multicapa comprende uno o más pares de capas, cada par comprende una capa de separación y una capa de un segundo material ferromagnético dispuesto sobre la capa de separación.

La una o más capas que comprenden un (primer o segundo) material ferromagnético pueden comprender al menos un metal seleccionado de hierro, níquel, cobre, molibdeno, manganeso, silicio y sus combinaciones. El material ferromagnético puede comprender de aproximadamente 88 por ciento en peso a aproximadamente 82 por ciento en peso de níquel y de aproximadamente 18 por ciento en peso a aproximadamente 20 por ciento en peso de hierro. En particular, una o más capas que comprenden un (primer o segundo) material ferromagnético pueden comprender o pueden fabricarse de una lámina. Preferentemente, la lámina comprende o está fabricada de uno de una permaleación, una aleación Nanoperm®, una aleación Vitroperm®, tal como Vitroperm 800, o una lámina de latón Metglas®.

El primer y el segundo material ferromagnético pueden ser iguales o diferentes entre sí.

La capa de sustrato puede comprender una película polimérica. La película polimérica puede seleccionarse de poliésteres, poliimidas, poliolefos, o sus combinaciones. La capa de sustrato puede comprender un revestimiento de liberación.

La capa de separación o una o más de las capas de separación pueden ser una capa dieléctrica o un material no conductor eléctrico para suprimir el efecto de corriente parásita. La capa de separación o una o más de las capas de separación pueden estar fabricadas de un material ferromagnético con permeabilidad magnética relativamente menor. La capa de separación o una o más de las capas de separación pueden comprender un polímero acrílico.

Además, la lámina concentradora de flujo multicapa, en particular cualquiera de las láminas concentradoras de flujo multicapa antes mencionadas, puede comprender una capa de protección. La capa de protección preferentemente forma al menos una de las dos capas más externas (capas de borde) de la lámina concentradora de flujo multicapa. La capa de protección puede comprender o puede estar fabricada de polímeros o cerámicas.

Además, la lámina concentradora de flujo multicapa, en particular cualquiera de las láminas concentradoras de flujo multicapa antes mencionadas, puede comprender una capa adhesiva tal como una cinta adhesiva. La capa adhesiva preferentemente forma al menos una de las dos capas más externas de la lámina concentradora de flujo multicapa. En particular, la capa de sustrato de conformidad con cualquiera de las láminas concentradoras de flujo multicapa antes mencionadas puede ser una capa adhesiva.

Preferentemente, una de las capas más externas de la lámina concentradora de flujo multicapa es una capa de protección y la otra respectiva de las capas más externas de la lámina concentradora de flujo multicapa es una capa adhesiva.

El dispositivo generador de aerosol puede comprender un espacio radial entre la al menos una bobina de inducción y el concentrador de flujo, cuyo concentrador de flujo rodea al menos parcialmente la bobina de inducción. En consecuencia, el espacio también rodea al menos parcialmente la bobina de inducción. El espacio puede ser un espacio de aire o un espacio lleno con un material de relleno, por ejemplo, una poliimida, tal como poli(4,4'-oxidifenileno-piromelimida), también conocido como Kapton®, o cualquier otro material dieléctrico adecuado. Por ejemplo, la bobina de inducción puede envolverse por una o más capas de cinta Kapton tal como para llenar el espacio radial entre la al menos una bobina de inducción y el concentrador de flujo. Una capa de cinta Kapton puede tener un grosor en un intervalo entre 40 micrómetros y 80 micrómetros.

El espacio puede tener una extensión radial en un intervalo entre 40 micrómetros y 400 micrómetros, en particular entre 100 micrómetros y 240 micrómetros, por ejemplo 220 micrómetros. Ventajosamente, el espacio puede ayudar a reducir las pérdidas en la bobina de inducción y aumentar las pérdidas en el susceptor a calentar, es decir, para aumentar la eficiencia de calentamiento del dispositivo generador de aerosol. La disposición de calentamiento inductivo puede comprender al menos un elemento susceptor que es parte del dispositivo. Alternativamente, el al menos un elemento susceptor puede ser parte integral de un artículo generador de aerosol que comprende el sustrato formador de aerosol a calentar. Como parte del dispositivo, el al menos un elemento susceptor se dispone o puede disponerse al menos parcialmente dentro de la cavidad de manera que esté en proximidad térmica o contacto térmico, preferentemente contacto físico con el sustrato formador de aerosol durante el uso.

Como se usa en la presente descripción, el término "elemento susceptor" se refiere a un elemento capaz de convertir la energía electromagnética en calor cuando se somete a un campo electromagnético alterno. Esto puede ser el resultado de pérdidas por histéresis y/o corrientes parásitas inducidas en el susceptor, en dependencia de las propiedades eléctricas y magnéticas del material del susceptor. Las pérdidas de histéresis ocurren en susceptores ferromagnéticos o ferrimagnéticos debido a dominios magnéticos dentro del material que se conmutan bajo la influencia de un campo electromagnético alterno. Pueden inducirse corrientes parásitas si el susceptor es conductor de electricidad. En el caso de un susceptor ferromagnético o ferrimagnético eléctricamente conductor, se puede generar calor debido tanto a las corriente parásita como a las pérdidas por histéresis.

En consecuencia, el elemento susceptor puede estar formado por cualquier material que pueda calentarse por inducción a una temperatura suficiente para generar un aerosol a partir del sustrato formador de aerosol. Los elementos susceptores preferidos comprenden un metal o carbono. Un elemento susceptor preferido puede comprender un material ferromagnético, por ejemplo hierro ferrítico, o un acero ferromagnético o acero inoxidable. Un elemento susceptor adecuado puede ser, o comprender, aluminio. Los elementos susceptores preferidos pueden formarse de aceros inoxidables de la serie 400, por ejemplo acero inoxidable de grado 410, o de grado 420, o de grado 430.

El elemento susceptor puede comprender una variedad de configuraciones geométricas. El elemento susceptor puede comprender o puede ser un pasador susceptor, una barra susceptora, una lámina susceptora, una tira susceptora o una placa susceptora. Cuando el elemento susceptor es parte del dispositivo generador de aerosol, el pasador susceptor, la barra susceptora, la lámina susceptora, la tira susceptora o la placa susceptora pueden proyectarse hacia dentro de la cavidad del dispositivo, preferentemente hacia una abertura de la cavidad para insertar un artículo generador de aerosol dentro de la cavidad.

El elemento susceptor puede comprender o puede ser un susceptor de filamento, un susceptor de malla, un susceptor de mecha.

Del mismo modo, el elemento susceptor puede comprender o puede ser un manguito susceptor, una copa susceptora, un susceptor cilíndrico o un susceptor tubular. Preferentemente, el vacío interno del manguito susceptor, la copa susceptora, el susceptor cilindrico o el susceptor tubular se configura para recibir de manera desmontable al menos una porción del artículo generador de aerosol.

Los elementos susceptores mencionados anteriormente pueden tener cualquier forma de sección transversal, por ejemplo, circular, ovalada, cuadrada, rectangular, triangular o cualquier otra forma adecuada.

Como se usa en la presente descripción, el término "dispositivo generador de aerosol" se refiere en general a un dispositivo operado eléctricamente que es capaz de interactuar con al menos un sustrato formador de aerosol, en particular con un sustrato formador de aerosol proporcionado dentro de un artículo generador de aerosol, para generar un aerosol al calentar el sustrato. Preferentemente, el dispositivo generador de aerosol es un dispositivo para tomar una bocanada para generar un aerosol que es directamente inhalable por un usuario a fondo en la boca del usuario. En particular, el dispositivo generador de aerosol es un dispositivo generador de aerosol manual.

Además de la bobina de inducción, la disposición de calentamiento inductivo puede comprender un generador de corriente alterna (CA). El generador de CA puede alimentarse mediante un suministro de energía del dispositivo generador de aerosol. El generador de CA está acoplado operativamente a la al menos una bobina de inducción. En particular, la al menos una bobina de inducción puede ser parte integral del generador de CA. El generador de CA está configurado para generar una corriente oscilante de alta frecuencia que se hace pasar a través de la bobina de inducción para generar un campo electromagnético alterno. La corriente CA puede suministrarse continuamente a la bobina de inducción después de la activación del sistema o puede suministrarse intermitentemente, tal como de bocanada en bocanada.

Preferentemente, la disposición de calentamiento inductivo comprende un convertidor CC/CA conectado al suministro de energía de CC que incluye una red LC, en donde la red LC comprende una conexión en serie de un condensador y la bobina de inducción.

La disposición de calentamiento inductivo preferentemente se configura para generar un campo electromagnético de alta frecuencia. Como se menciona en la presente descripción, el campo electromagnético de alta frecuencia puede estar en el intervalo de 500 kHz (kilohercios) a 30 MHz (megahercios), en particular entre 5 MHz (megahercios) a 15 MHz (megahercios), preferentemente entre 5 MHz (megahercios) y 10 MHz (megahercios).

El dispositivo generador de aerosol puede comprender además un controlador configurado para controlar el funcionamiento del dispositivo. En particular, el controlador puede estar configurado para controlar el funcionamiento de la disposición de calentamiento inductivo, preferentemente en una configuración de lazo cerrado, para controlar el calentamiento del sustrato formador de aerosol a una temperatura de operación predeterminada. La temperatura de operación usada para calentar el sustrato formador de aerosol puede ser al menos 180 grados centígrados, en particular al menos 300 grados centígrados, preferentemente al menos 350 grados centígrados, con mayor preferencia al menos 370 grados centígrados, con la máxima preferencia al menos 400 grados centígrados. Estas temperaturas son temperaturas de operación típicas para calentar pero no quemar el sustrato formador de aerosol. Preferentemente, la temperatura de operación está en un intervalo entre 180 grados centígrados y 370 grados centígrados, en particular entre 180 grados centígrados y 240 grados centígrados o entre 280 grados centígrados y 370 grados centígrados. En general, la temperatura de operación puede depender de al menos uno del tipo del sustrato formador de aerosol a calentar, la configuración del susceptor y la disposición del susceptor con relación al sustrato formador de aerosol durante el uso del sistema. Por ejemplo, en caso de que el susceptor se configure y disponga de manera que rodee el sustrato formador de aerosol durante el uso del sistema, la temperatura de operación puede estar en un intervalo entre 180 grados centígrados y 240 grados centígrados. Igualmente, en caso de que el susceptor se configure de manera que se disponga dentro del sustrato formador de aerosol durante el uso del sistema, la temperatura de operación puede estar en un intervalo entre 280 grados centígrados y 370 grados centígrados. La temperatura de operación como se describió anteriormente se refiere preferentemente a la temperatura del susceptor durante el uso.

El controlador puede comprender un microprocesador, por ejemplo, un microprocesador programable, un microcontrolador o un chip integrado de aplicación específica (ASIC) u otro circuito electrónico capaz de proporcionar control. El controlador puede comprender componentes electrónicos adicionales, tales como al menos un inversor CC/CA y/o amplificadores de potencia, por ejemplo un amplificador de potencia de Clase-C, Clase-D o Clase-E. En particular, la disposición de calentamiento inductivo puede ser parte del controlador.

El dispositivo generador de aerosol puede comprender un suministro de energía, en particular un suministro de energía de c C configurado para proporcionar una tensión de suministro de CC y una corriente de suministro de CC a la disposición de calentamiento inductivo. Preferentemente, el suministro de energía es una batería tal como una batería de fosfato de hierro de litio. Como una alternativa, el suministro de energía puede ser otra forma de dispositivo de almacenamiento de carga tal como un condensador. La fuente de alimentación puede requerir recarga, es decir, el suministro de energía puede ser recargable. El suministro de energía puede tener una capacidad que permita el almacenamiento de suficiente energía para una o más experiencias de usuario. Por ejemplo, el suministro de energía puede tener capacidad suficiente para permitir la generación continua de aerosol durante un período de alrededor de seis minutos o un período que es un múltiplo de seis minutos. En otro ejemplo, el suministro de energía puede tener capacidad suficiente para permitir un número predeterminado de bocanadas o activaciones discretas de la disposición de calentamiento inductivo.

El dispositivo generador de aerosol puede comprender un cuerpo principal que, preferentemente, incluye al menos una de la disposición de calentamiento inductivo, en particular, la al menos una bobina de inducción, el concentrador de flujo, el controlador, el suministro de energía y al menos una porción de la cavidad.

Además del cuerpo principal, el dispositivo generador de aerosol puede comprender además una boquilla, en particular en el caso de que el artículo generador de aerosol que se usa con el dispositivo no comprende una boquilla. La boquilla puede montarse en el cuerpo principal del dispositivo. La boquilla puede configurarse para cerrar la cavidad de recepción al montar la boquilla al cuerpo principal. Para acoplar la boquilla al cuerpo principal, una porción de extremo proximal del cuerpo principal puede comprender un montaje magnético o mecánico, por ejemplo, un montaje de bayoneta o un montaje de ajuste a presión, que se acopla con una contraparte correspondiente en una porción de extremo distal de la boquilla. En caso de que el dispositivo no comprenda una boquilla, un artículo generador de aerosol que se usa con el dispositivo generador de aerosol puede comprender una boquilla, por ejemplo un tapón de filtro.

El dispositivo generador de aerosol puede comprender al menos una salida de aire, por ejemplo, una salida de aire en la boquilla (si está presente).

Preferentemente, el dispositivo generador de aerosol comprende una trayectoria de aire que se extiende desde la al menos una entrada de aire a través de la cavidad de recepción, y posiblemente además a una salida de aire en la boquilla, si está presente. Preferentemente, el dispositivo generador de aerosol comprende al menos una entrada de aire en comunicación continua con la cavidad receptora. En consecuencia, el sistema generador de aerosol puede comprender una trayectoria de aire que se extiende desde la al menos una entrada de aire hacia la cavidad de recepción, y posiblemente además a través del sustrato formador de aerosol dentro del artículo y una boquilla hacia la boca de un usuario.

La al menos una bobina de inducción y el concentrador de flujo pueden ser parte de un módulo de inducción que se dispone dentro del alojamiento del dispositivo y que se forma o se dispone circunferencialmente, en particular se dispone de manera desmontable alrededor de al menos una porción de la cavidad del dispositivo.

En cuanto a esto, la presente invención también proporciona un módulo de inducción que se puede disponer dentro de un dispositivo generador de aerosol tal como para formar o disponerse circunferencialmente alrededor de al menos una porción de una cavidad del dispositivo, en donde la cavidad se configura para recibir de manera desmontable un sustrato formador de aerosol para calentarse por inducción. El módulo de inducción comprende al menos una bobina de inducción para generar un campo electromagnético alterno dentro de la cavidad durante el uso, en donde la al menos una bobina de inducción se dispone alrededor de al menos una porción de la cavidad de recepción cuando el módulo de inducción se dispone en el dispositivo. El módulo de inducción comprende además un concentrador de flujo dispuesto circunferencialmente alrededor de al menos una porción de la al menos una bobina de inducción y configurado para distorsionar el campo electromagnético alterno de la bobina de inducción durante el uso hacia la cavidad, cuando el módulo de inducción se dispone en el dispositivo. El concentrador de flujo comprende o se fabrica de una lámina concentradora de flujo de conformidad con la presente invención y como se describe en la presente descripción.

Se han descrito características y ventajas adicionales del módulo de inducción, en particular de la bobina de inducción y el concentrador de flujo, con respecto al dispositivo generador de aerosol y no se repetirán.

De conformidad con la invención, también se proporciona un sistema generador de aerosol que comprende un dispositivo generador de aerosol de conformidad con la invención y como se describe en la presente descripción. El sistema comprende además un artículo generador de aerosol para su uso con el dispositivo, en donde el artículo comprende un sustrato formador de aerosol a calentar por inducción por el dispositivo. El artículo generador de aerosol se recibe o se puede recibir al menos parcialmente en la cavidad del dispositivo.

Como se usa en la presente descripción, el término "sistema generador de aerosol" se refiere a la combinación de un artículo generador de aerosol como se describe además en la presente descripción con un dispositivo generador de aerosol de conformidad con la invención y como se describe en la presente descripción. En el sistema, el artículo y el dispositivo cooperan para generar un aerosol respirable.

Como se usa en la presente descripción, el término "artículo generador de aerosol" se refiere a un artículo que comprende al menos un sustrato formador de aerosol que, cuando se calienta, libera compuestos volátiles que pueden formar un aerosol. Preferentemente, el artículo generador de aerosol es un artículo generador de aerosol calentado. Es decir, un artículo generador de aerosol que comprende al menos un sustrato formador de aerosol destinado a calentarse en lugar de quemarse para liberar compuestos volátiles que puedan formar un aerosol. El artículo generador de aerosol puede ser un consumible, en particular un consumible que se desecha después de un solo uso. Por ejemplo, el artículo puede ser un cartucho que incluye un sustrato líquido formador de aerosol a calentar. Alternativamente, el artículo puede ser un artículo en forma de barra, en particular un artículo de tabaco, que se parece a los cigarrillos convencionales.

Como se usa en la presente descripción, el término "sustrato formador de aerosol" indica un sustrato formado a partir de un material formador de aerosol o que comprende un material formador de aerosol que es capaz de liberar compuestos volátiles al calentarse para generar un aerosol. El sustrato formador de aerosol está destinado a calentarse en lugar de quemarse para liberar los compuestos volátiles formadores de aerosol. El sustrato formador de aerosol puede ser un sustrato sólido o líquido formador de aerosol. En ambos casos, el sustrato formador de aerosol puede comprender componentes tanto sólidos como líquidos. El sustrato formador de aerosol puede comprender un material que contiene tabaco que contiene compuestos volátiles con sabor a tabaco, que se liberan del sustrato al calentarse. Alternativa o adicionalmente, el sustrato formador de aerosol puede comprender un material que no es de tabaco. El sustrato formador de aerosol puede comprender un formador de aerosol. Los ejemplos de formadores de aerosol adecuados son la glicerina y el propilenglicol. El sustrato formador de aerosol también puede comprender otros aditivos e ingredientes, tales como nicotina o aromatizantes. El sustrato formador de aerosol también puede ser un material pastoso, una bolsa de material poroso que comprende un sustrato formador de aerosol o, por ejemplo, tabaco suelto mezclado con un agente gelificante o un agente pegajoso, que podría incluir un formador de aerosol común como glicerina, y que se comprime o moldea en un tapón.

Como se mencionó anteriormente, el al menos un elemento susceptor usado para calentar por inducción el sustrato formador de aerosol puede ser parte integral del artículo generador de aerosol, en lugar de ser parte del dispositivo generador de aerosol. En consecuencia, el artículo generador de aerosol puede comprender al menos un elemento susceptor posicionado en proximidad térmica o contacto térmico con el sustrato formador de aerosol de manera que durante el uso el elemento susceptor se puede calentar por inducción mediante la disposición de calentamiento inductivo cuando el artículo se recibe en la cavidad del dispositivo.

Se han descrito otras características y ventajas del sistema generador de aerosol de conformidad con la invención en relación con el dispositivo generador de aerosol y no se repetirán.

La invención se describirá ahora adicionalmente, a manera de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 muestra una sección transversal longitudinal esquemática de un sistema generador de aerosol de acuerdo con una primera modalidad de la presente invención;

La Figura 2 es una vista detallada del módulo de inducción de conformidad con la Figura 1;

La Figura 3 es una vista detallada de un módulo de inducción de conformidad con una segunda modalidad de la presente invención;

La Figura 4 muestra una sección transversal longitudinal esquemática de un sistema generador de aerosol de acuerdo con una tercera modalidad de la presente invención;

Las Figuras 5-8 muestran tres disposiciones diferentes de una lámina concentradora de flujo de conformidad con la presente invención; y

La Figura 9 ilustra esquemáticamente una modalidad ilustrativa de una lámina concentradora de flujo multicapa de conformidad con la presente invención.

La Figura 1 muestra una ilustración esquemática en sección transversal de una primera modalidad ilustrativa de un sistema generador de aerosol 1 de conformidad con la presente invención. El sistema 1 se configura para generar un aerosol mediante el calentamiento inductivo de un sustrato formador de aerosol 91. El sistema 1 comprende dos componentes principales: un artículo generador de aerosol 90 que incluye el sustrato formador de aerosol 91 a calentar, y un dispositivo generador de aerosol 10 para su uso con el artículo 90. El dispositivo 10 comprende una cavidad de recepción 20 para recibir el artículo 90, y una disposición de calentamiento inductivo para calentar el sustrato 91 dentro del artículo 90 cuando el artículo 90 se inserta dentro de la cavidad 20.

El artículo 90 tiene una forma de barra que se asemeja a la forma de un cigarrillo convencional. En la presente modalidad, el artículo 90 comprende cuatro elementos dispuestos en alineación coaxial: un elemento de sustrato 91, un elemento de soporte 92, un elemento de enfriamiento de aerosol 94 y un tapón de filtro 95. El elemento de sustrato se dispone en un extremo distal del artículo 90 y comprende el sustrato formador de aerosol a calentar. El sustrato formador de aerosol 91 puede incluir, por ejemplo, una lámina rizada de material de tabaco homogeneizado que incluye glicerina como un formador de aerosol. El elemento de soporte 92 comprende un núcleo hueco que forma un pasaje de aire central 93. El tapón de filtro 95 sirve como boquilla y puede incluir, por ejemplo, fibras de acetato de celulosa. Los cuatro elementos son elementos esencialmente cilíndricos que se disponen secuencialmente uno después del otro. Los elementos tienen esencialmente el mismo diámetro y se circunscriben por una envoltura externa 96 fabricada de papel para cigarrillo tal como para formar una barra cilíndrica. La envoltura externa 96 puede envolverse alrededor de los elementos mencionados anteriormente de manera que los extremos libres de la envoltura se solapen entre sí. La envoltura puede comprender además un adhesivo que adhiere los extremos libres superpuestos de la envoltura entre sí.

El dispositivo 10 comprende un cuerpo principal esencialmente en forma de barra 11 formado por un alojamiento del dispositivo esencialmente cilíndrico. Dentro de una porción distal 13, el dispositivo 10 comprende un suministro de energía 16, por ejemplo una batería de iones de litio, y un circuito eléctrico 17 que incluye un controlador para controlar el funcionamiento del dispositivo 10, en particular para controlar el proceso de calentamiento. Dentro de una porción proximal 14 opuesta a la porción distal 13, el dispositivo 10 comprende la cavidad de recepción 20. La cavidad 20 está abierta en el extremo proximal 12 del dispositivo 10, lo que permite, por lo tanto, que el artículo 90 se inserte fácilmente en la cavidad de recepción 20.

Una porción inferior 21 de la cavidad de recepción separa la porción distal 13 del dispositivo 10 de la porción proximal 14 del dispositivo 10, en particular de la cavidad de recepción 20. Preferentemente, la porción inferior está fabricada de un material térmicamente aislante, por ejemplo, PEEK (polieteretercetona). Por tanto, los componentes eléctricos dentro de la porción distal 13 pueden mantenerse separados del aerosol o de los residuos producidos por el proceso generador de aerosol dentro de la cavidad 20.

La disposición de calentamiento inductivo del dispositivo 10 comprende una fuente de inducción que incluye una bobina de inducción 31 para generar un campo electromagnético alterno, en particular de alta frecuencia. En la presente modalidad, la bobina de inducción 31 es una bobina helicoidal que rodea circunferencialmente la cavidad de recepción cilíndrica 20. La bobina de inducción 31 está formada por un alambre 38 y tiene una pluralidad de vueltas, o enrollados, que se extienden a lo largo de su longitud. El alambre 38 puede tener cualquier forma de sección transversal adecuada, tal como cuadrada, ovalada o triangular. En esta modalidad, el alambre 38 tiene una sección transversal circular. En otras modalidades, el alambre puede tener una forma de sección transversal plana.

La disposición de calentamiento inductivo comprende además un elemento susceptor 60 que se dispone dentro de la cavidad de recepción 20 de manera que experimente el campo electromagnético generado por la bobina de inducción 31. En la presente modalidad, el elemento susceptor 60 es una lámina susceptora 61. Con su extremo distal 64, la lámina susceptora se dispone en la porción inferior 21 de la cavidad de recepción 20 del dispositivo. Desde allí, la lámina susceptora 61 se extiende hacia el vacío interno de la cavidad de recepción 20 hacia la abertura de la cavidad de recepción 20 en el extremo proximal 12 del dispositivo 10. El otro extremo de la lámina susceptora 60, es decir, el extremo libre distal 63 se estrecha de manera que permite que la lámina susceptora penetre fácilmente el sustrato formador de aerosol 91 dentro de la porción de extremo distal del artículo 90.

Cuando el dispositivo 10 se acciona, una corriente alterna de alta frecuencia pasa a través de la bobina de inducción 31. Esto hace que la bobina 31 genere un campo electromagnético alterno dentro de la cavidad 20. Como consecuencia, la lámina susceptora 61 se calienta debido a corrientes parásitas y/o pérdidas por histéresis, en dependencia de las propiedades magnéticas y eléctricas de los materiales del elemento susceptor 60. A su vez, el susceptor 60 calienta el sustrato formador de aerosol 91 del artículo 90 a una temperatura suficiente para formar un aerosol. El aerosol puede aspirarse corriente abajo a través del artículo generador de aerosol 90 para su inhalación por el usuario. Preferentemente, el campo electromagnético de alta frecuencia puede estar en el intervalo entre 500 kHz (kilohercios) y 30 MHz (megahercios), en particular entre 5 MHz (megahercios) y 15 MHz (megahercios), preferentemente entre 5 MHz (megahercios) y 10 MHz (megahercios).

En la presente modalidad, la bobina de inducción 31 es parte de un módulo de inducción 30 que se dispone con la porción proximal 14 del dispositivo generador de aerosol 10. El módulo de inducción 30 tiene una forma esencialmente cilíndrica que se alinea coaxialmente con un eje central longitudinal C del dispositivo esencialmente en forma de barra 10. Como puede observarse en la Figura 1, el módulo de inducción 30 forma al menos una porción de la cavidad 20 o al menos una porción de una superficie interna de la cavidad 20.

La Figura 2 muestra el módulo de inducción 30 con más detalle. Además de la bobina de inducción 31, el módulo de inducción 30 comprende un manguito de soporte interno tubular 32 que transporta la bobina de inducción cilíndrica enrollada helicoidalmente 31. En uno, el manguito de soporte interno tubular 32 tiene una protuberancia anular 34 que se extiende alrededor de la circunferencia del manguito de soporte interno 32. Las protuberancias 34 se localizan en cualquier extremo de la bobina de inducción 31 para retener la bobina 31 en su posición en el manguito de soporte interno 32. El manguito de soporte interno 32 puede fabricarse de cualquier material adecuado, tal como un plástico. En particular, el manguito de soporte interno 32 puede ser al menos una porción de la cavidad 20, es decir, al menos una porción de una superficie interna de la cavidad 20.

Tanto la bobina de inducción 31 como el manguito de soporte interno 32 (excepto por la protuberancia 34) están rodeados por un concentrador de flujo tubular 33 que se extiende a lo largo de la longitud de la bobina de inducción 31. El concentrador de flujo 33 se configura para distorsionar el campo electromagnético alterno generado por la bobina de inducción 31 durante el uso del dispositivo 10 hacia la cavidad 20. De conformidad con la invención, el concentrador de flujo 33 se fabrica de una lámina concentradora de flujo 35. La lámina concentradora de flujo 35 comprende un material que tiene una alta permeabilidad magnética relativa de al menos 100, en particular de al menos 1000, preferentemente de al menos 10 000, incluso con mayor preferencia de al menos 50 000, con la máxima preferencia de al menos 80000 a frecuencias de hasta 50 kHz y una temperatura de 25 grados centígrados. Debido a esto, el campo electromagnético producido por la bobina de inducción 31 es atraído y guiado por el concentrador de flujo 33. Por lo tanto, el concentrador de flujo 33 actúa como una protección magnética. Esto puede reducir el calentamiento no deseado o la interferencia con objetos externos. Las líneas de campo electromagnético dentro del volumen interno definido por el módulo de inducción 30 también se distorsionan por el concentrador de flujo 33 de manera que aumenta la densidad del campo electromagnético dentro de la cavidad 20. Esto puede aumentar la corriente generada dentro de la lámina susceptora 61 ubicada en la cavidad 20. De esta manera, el campo electromagnético puede concentrarse hacia la cavidad 20 para permitir un calentamiento más eficiente del elemento susceptor 60.

En la presente modalidad, la lámina concentradora de flujo 35 tiene un grosor de aproximadamente 0,1 mm (milímetros). Es una lámina de una sola capa fabricada de mu-metal. La lámina 35 se enrolla en un único enrollado tal como para formar un concentrador de flujo tubular o un manguito concentrador de flujo que comprende un único enrollado de la lámina concentradora de flujo 35 que rodea la bobina de inducción 31.

Como puede verse además en la Figura 2, la lámina concentradora de flujo 35 se envuelve directamente alrededor de la bobina de inducción 31 esencialmente sin ninguna separación radial entre la bobina de inducción 31 y la lámina concentradora de flujo 35.

La Figura 3 muestra otra modalidad del módulo de inducción 130, en la que la lámina concentradora de flujo 135 se separa radialmente de la bobina de inducción 131. Es decir, el dispositivo generador de aerosol comprende un espacio radial 139 entre la bobina de inducción 131 y la lámina concentradora de flujo 135. En la presente modalidad, el espacio 139 se llena con un material de relleno 136, por ejemplo, una poliimida, tal como poli(4,4'-oxidifenilenopiromelimida), también conocido como Kapton®, o cualquier otro material dieléctrico adecuado. Por ejemplo, la bobina de inducción 131 puede envolverse por una o más capas de cinta Kapton tal como para llenar el espacio radial 139 entre la bobina de inducción 131 y el concentrador de flujo 133. El espacio 139 o el material de relleno 136, respectivamente, puede tener una extensión radial en un intervalo entre 40 micrómetros y 240 micrómetros, por ejemplo 80 micrómetros. Ventajosamente, el espacio 139 puede ayudar a reducir las pérdidas en la bobina de inducción y aumentar las pérdidas en el susceptor a calentar, es decir, para aumentar la eficiencia de calentamiento del dispositivo generador de aerosol. Alternativamente, el espacio puede ser un espacio de aire.

A diferencia de la modalidad mostrada en la Figura 1 y la Figura 2, el elemento susceptor 160 de conformidad con la modalidad mostrada en la Figura 3 es un manguito susceptor 161 que se dispone en la superficie interna del manguito de soporte interno 132 para rodear el artículo cuando el artículo se recibe en la cavidad de recepción.

Aparte de eso, la modalidad mostrada en la Figura 3 es muy similar a la modalidad mostrada en la Figura 1 y la Figura 2. Por lo tanto, las características idénticas o similares se denotan con los mismos signos de referencia, sin embargo, incrementados en 100.

La Figura 4 muestra una ilustración esquemática en sección transversal de un sistema generador de aerosol 1 de conformidad con una tercera modalidad de la presente invención. El sistema es idéntico al sistema mostrado en la Figura 1, excepto por el susceptor. Por lo tanto, se usan números de referencia idénticos para características idénticas. A diferencia de la modalidad mostrada en la Figura 1, el susceptor 68 del sistema de conformidad con la Figura 4 no es parte del dispositivo generador de aerosol 10, sino parte del artículo generador de aerosol 90. En la presente modalidad, el susceptor 68 comprende una tira susceptora 69 fabricada de metal, por ejemplo, acero inoxidable, que se localiza dentro del sustrato formador de aerosol del elemento de sustrato 91. En particular, el susceptor 68 se dispone dentro del artículo 90 de manera que después de la inserción del artículo 90 en la cavidad 20 del dispositivo 10, la tira susceptora 69 se dispone en la cavidad 20, en particular dentro de la bobina de inducción 31 de manera que durante el uso la tira susceptora 69 experimenta el campo magnético de la bobina de inducción 31.

En principio, las láminas concentradoras de flujo 35, 135 pueden enrollarse de diferentes maneras alrededor de la bobina de inducción 33, 133. De conformidad con una primera modalidad, la lámina concentradora de flujo 35 puede enrollarse con sus extremos libres 37, 137 colindando entre sí como se muestra en la Figura 5. Es decir, los bordes longitudinales de las láminas concentradoras de flujo que se extienden a lo largo del eje longitudinal de C del dispositivo generador de aerosol colindan entre sí.

De conformidad con una segunda modalidad, la lámina concentradora de flujo 35, 135 puede enrollarse con los extremos libres 37, 137 superpuestos entre sí como se muestra en la Figura 6. Es decir, los bordes longitudinales de las láminas concentradoras de flujo 35, 135 que se extienden a lo largo del eje longitudinal de C del dispositivo generador de aerosol colindan entre sí.

En caso de que la lámina concentradora de flujo se enrolle, en particular en un único enrollado, tal como para formar un concentrador de flujo tubular o un manguito concentrador de flujo, la lámina concentradora puede unirse a una superficie interna del alojamiento del dispositivo de una manera ajustada a la fuerza debido a una liberación parcial de una fuerza de recuperación elástica de la lámina concentradora de flujo enrollada. Es decir, la fuerza de recuperación elástica presiona la lámina concentradora radialmente hacia fuera contra la superficie interna del alojamiento del dispositivo. Con referencia a las Figuras 1, 2, y 4, tal lámina concentradora de flujo puede insertarse fácilmente a través de la abertura de la cavidad 20 en el extremo proximal del dispositivo generador de aerosol 10 en la hendidura radial entre la superficie externa del manguito de soporte 32 y la superficie interna del alojamiento del dispositivo.

De conformidad con una tercera modalidad como se muestra en la Figura 7, la lámina concentradora de flujo 35, 135 puede enrollarse en múltiples enrollados tal como para formar un concentrador de flujo tubular o un manguito concentrador de flujo que comprende múltiples enrollados, en particular enrollados en espiral de una lámina concentradora de flujo que se solapan entre sí.

De conformidad con una cuarta modalidad como se muestra en la Figura 8, la lámina concentradora de flujo 35, 13 también puede enrollarse helicoidalmente en una dirección axial con respecto al eje de enrollado, es decir, a lo largo del eje longitudinal de C del dispositivo generador de aerosol, tal como para formar un concentrador de flujo tubular o un manguito concentrador de flujo que comprende uno o más enrollados helicoidales de una lámina concentradora de flujo 35, 135.

Las dos últimas configuraciones mostradas en la Figura 7 y la Figura 8 pueden usarse ventajosamente para generar un concentrador de flujo multicapa (lámina), en donde cada enrollado corresponde a una capa.

En lugar de usar múltiples enrollados de una lámina concentradora de flujo para generar un concentrador de flujo multicapa, la lámina concentradora de flujo en sí misma puede ser una lámina concentradora de flujo multicapa. La Figura 9 muestra una modalidad ilustrativa de tal lámina concentradora de flujo multicapa 235 en una vista en sección transversal. En esta modalidad, la lámina concentradora de flujo multicapa 235 comprende una película de capa de sustrato 250, tal como una cinta adhesiva y una capa de un material ferromagnético dispuesto sobre la capa de sustrato. En la parte superior de la película de capa de sustrato 250, la lámina concentradora de flujo multicapa 235 comprende una capa de un primer material ferromagnético 251. En la parte superior de la capa del primer material ferromagnético 251, la lámina concentradora de flujo multicapa 235 comprende una pila multicapa 252 que comprende una pluralidad de pares de capas, cada par comprende una capa de separación 253 y una capa de un segundo material ferromagnético 254 dispuesto sobre la capa de separación 253. Las capas del primer y segundo material ferromagnético 251, 254 pueden comprender o pueden fabricarse de una lámina. Preferentemente, cada lámina comprende o se fabrica de al menos uno de una permaleación, una aleación Nanoperm®, una aleación Vitroperm®, tal como Vitroperm 800, o una lámina de latón Metglas®. En principio, el primer y el segundo material ferromagnético pueden ser iguales o diferentes entre sí. Las capas de separación 253 pueden ser una capa dieléctrica o un material conductor no eléctrico para suprimir el efecto de corriente parásita. Por ejemplo, las capas de separación 253 pueden comprender o pueden estar fabricadas de un polímero acrílico o un material ferromagnético con permeabilidad magnética relativamente menor.

Además, la lámina concentradora de flujo multicapa 235 comprende una capa de protección 255 sobre la pila multicapa 252. La capa de protección puede comprender o puede estar fabricada de polímeros o cerámicas.

Tanto la película de capa de sustrato 250 como la capa de protección 255 forman las capas más externas o de borde de la lámina concentradora de flujo multicapa 235.

Las capas de material ferromagnético 253 pueden tener cada una un grosor de aproximadamente 16 micrómetros a 20 micrómetros, por ejemplo 18 micrómetros.

El grosor total de la lámina concentradora de flujo multicapa 235 puede estar en el intervalo entre 0,1 milímetros y 0,2 milímetros, por ejemplo 0,15 milímetros.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo generador de aerosol (10) para generar un aerosol mediante calentamiento inductivo de un sustrato formador de aerosol (91), el dispositivo (10) que comprende:

un alojamiento del dispositivo que comprende una cavidad (20) configurada para recibir de manera desmontable el sustrato formador de aerosol (91) a calentar;

una disposición de calentamiento inductivo que comprende al menos una bobina de inducción (31, 131) para generar un campo magnético alterno dentro de la cavidad (20), en donde la bobina de inducción (31, 131) se dispone alrededor de al menos una porción de la cavidad de recepción (20);

un concentrador de flujo (33, 133) dispuesto alrededor de al menos una porción de la bobina de inducción (31, 131) y configurado para distorsionar el campo magnético alterno de la al menos una disposición de calentamiento inductivo hacia la cavidad (20) durante el uso del dispositivo (10), caracterizado porque el concentrador de flujo (33, 133) comprende o se fabrica de una lámina concentradora de flujo (35, 135, 235) enrollada de manera que forma un concentrador de flujo tubular o un manguito concentrador de flujo, y

porque la lámina concentradora de flujo (35, 135, 235) comprende al menos uno de una permaleación o una aleación magnética suave nanocristalina.

2. El dispositivo (10) de conformidad con la reivindicación 1, en donde la lámina concentradora de flujo (35, 135, 235) tiene un grosor en un intervalo entre 0,02 mm y 0,25 mm, en particular entre 0,05 mm y 0,2 mm, preferentemente entre 0,1 mm y 0,15 mm.

3. El dispositivo (10) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en donde la lámina concentradora de flujo (35, 135, 235) se enrolla con extremos que se solapan entre sí o colindan entre sí.

4. El dispositivo (10) de conformidad con la reivindicación 3, en donde la lámina concentradora (35, 135, 235) se une a una superficie interna del alojamiento del dispositivo de una manera ajustada a la fuerza debido a una liberación parcial de una fuerza de recuperación elástica de la lámina concentradora de flujo enrollada (35, 135, 235).

5. El dispositivo (10) de conformidad con la reivindicación 3, en donde los extremos que se solapan entre sí o que colindan entre sí se unen entre sí.

6. El dispositivo generador de aerosol (10) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en donde la lámina concentradora de flujo (35, 135, 235) es una lámina de una sola capa (35, 135) o una lámina de múltiples capas (235).

7. El dispositivo (10) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en donde la lámina concentradora de flujo (35, 135, 235) comprende, en particular se fabrica de un material o materiales que tienen una permeabilidad magnética máxima relativa de al menos 1000, preferentemente al menos 10 000 para frecuencias de hasta 50 kHz y una temperatura de 25 grados centígrados.

8. El dispositivo (10) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en donde la lámina concentradora de flujo (35, 135, 235) comprende, en particular se fabrica de al menos un material ferromagnético o ferrimagnético.

9. El dispositivo (10) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en donde la disposición de calentamiento inductivo comprende una pluralidad de bobinas de inducción (31, 131), en particular dos bobinas de inducción, y en donde el concentrador de flujo (33, 133) se dispone alrededor de al menos una porción de una de las bobinas de inducción (31, 131), preferentemente alrededor de al menos una porción de cada una de las bobinas de inducción (31, 131).

10. El dispositivo (10) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, el dispositivo (10) comprende un espacio radial (139) entre la al menos una bobina de inducción (131) y el concentrador de flujo (133) que tiene una extensión radial en un intervalo entre 40 micrómetros y 400 micrómetros, en particular entre 100 micrómetros y 240 micrómetros.

11. El dispositivo (10) de conformidad con cualquier reivindicación anterior, que comprende además al menos un elemento susceptor (60, 160) dispuesto al menos parcialmente dentro de la cavidad (20).

12. El dispositivo (10) de conformidad con la reivindicación 11, en donde el elemento susceptor (160) es un susceptor tubular o un manguito susceptor (161).

13. Un sistema generador de aerosol (1) que comprende un dispositivo generador de aerosol (10) de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores y un artículo generador de aerosol (90) recibido o que puede recibirse al menos parcialmente en la cavidad (20) del dispositivo (10), en donde el artículo generador de aerosol (90) comprende el sustrato formador de aerosol (91) a calentar.

14. El sistema (1) de conformidad con la reivindicación 13, en donde el artículo generador de aerosol (90) comprende al menos un susceptor (68) posicionado en proximidad térmica o contacto térmico con el sustrato formador de aerosol (91) de manera que durante el uso el susceptor (68) se puede calentar por inducción mediante la disposición de calentamiento inductivo cuando el artículo se recibe en la cavidad (20) del dispositivo (10).