BR112017021050B1

BR112017021050B1 - Cartucho para um sistema gerador de aerossol, seu método de fabricação e sistema gerador de aerosol

Info

Publication number: BR112017021050B1
Application number: BR112017021050-9A
Authority: BR
Inventors: Jean-Marc Widmer; Oleg Mironov
Original assignee: Philip Morris Products S.A
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2023-03-14
Also published as: WO2016174179A1; CN113749311A; MX2017013628A; KR20170141662A; HUE061049T2; EP3288403B1; US11382355B2; JP7357658B2; CN107529825A; IL286362A; AU2021200223A1; IL254092A0; US11064737B2; SG11201708719UA; AU2021200223B2; AU2016256569A1; CA2984008C; MY184477A; US20200275698A1; KR102662490B1

Abstract

CARTUCHO PARA UM SISTEMA GERADOR DE AEROSSOL. É fornecido um cartucho para um sistema gerador de aerossol. O cartucho inclui um compartimento para retenção de um substrato formador de aerossol, o compartimento tendo uma abertura e um conjunto aquecedor. O conjunto aquecedor inclui pelo menos um elemento aquecedor fixado ao compartimento e que se estende por toda a abertura do compartimento. O pelo menos um elemento aquecedor define uma pluralidade de aberturas para permitir passagem de fluido através do pelo menos um elemento aquecedor, a pluralidade de aberturas tendo tamanhos diferentes. Também é fornecido um cartucho no qual o pelo menos um elemento aquecedor compreende uma matriz de filamentos eletricamente condutivos que se estende ao longo de seu comprimento e uma pluralidade de filamentos transversais que se estende transversalmente aos filamentos eletricamente condutivos. Pelo menos alguns dos filamentos transversais se estende por apenas uma parte da largura do pelo menos um elemento aquecedor e são escalonadas ao longo do comprimento do pelo menos um elemento aquecedor.

Description

[001] A presente invenção refere-se a sistemas geradores de ae rossol e cartuchos para sistemas geradores de aerossol, os cartuchos compreendendo um conjunto aquecedor que é adequado para vaporização de um substrato formador de aerossol. Em particular, a invenção refere-se a sistemas geradores de aerossol portáteis, tais como sistemas para fumar operados eletricamente. Aspectos da invenção se relacionam a cartuchos para um sistema gerador de aerossol e a métodos para a fabricação desses cartuchos.

[002] Um tipo de sistema gerador de aerossol é um sistema para fumar operado eletricamente. Sistemas para fumar portáteis operados eletricamente consistindo em uma porção de dispositivo compreendendo uma bateria e componentes eletrônicos de controle e uma porção de cartucho que compreende um suprimento de substrato formador de aerossol e um vaporizador eletricamente operado são conhecidos. Um cartucho compreendendo um suprimento de substrato formador de aerossol e um vaporizador é por vezes referido como um "cartomizador". O vaporizador é tipicamente um conjunto aquecedor. Em alguns exemplos conhecidos, o substrato formador de aerossol é um substrato formador de aerossol líquido e o vaporizador compreende uma bobina do fio aquecedor enrolada ao redor de um pavio alongado embebido em substrato formador de aerossol líquido. A porção do cartucho normalmente compreende não apenas o suprimento do substrato formador de aerossol e um conjunto aquecedor operado eletricamente, mas também um bocal, o qual usuário suga durante o uso para tragar o aerossol em sua boca.

[003] Assim, os sistemas para fumar operados eletricamente que vaporizam um líquido formador de aerossol por aquecimento para formar um aerossol normalmente compreendem uma bobina do fio que é enrolado em torno de um material de capilaridade que retém o líquido. A corrente elétrica que passa através do fio provoca aquecimento resis- tivo do fio que vaporiza o líquido no material de capilaridade. O material de capilaridade é normalmente retido dentro de uma rota de fluxo de ar para que o ar seja tragado após o pavio e conduza o vapor. Posteriormente, o vapor esfria-se para formar um aerossol.

[004] Este tipo de sistema pode ser eficaz na produção do aeros sol, mas também pode ser desafiador para a fabricação de uma forma reprodutível e barata. Além disso, o conjunto de pavio e bobina, juntamente com as conexões elétricas associadas, pode ser frágil e difícil de manusear.

[005] Seria desejável fornecer um cartucho adequado para um sis tema gerador de aerossol, tais como um sistema para fumar operado eletricamente, que tem um conjunto aquecedor que é barato para produzir e é resistente. Seria ainda mais desejável fornecer um cartucho para um sistema gerador de aerossol com um conjunto aquecedor que seja tão eficiente ou mais eficiente do que conjuntos aquecedores anteriores nos sistemas geradores de aerossol.

[006] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um cartucho para uso em um sistema gerador de aerossol operado eletricamente, compreendendo: uma porção de armazenamento compreendendo um compartimento para a retenção de um substrato formador de aerossol, o compartimento tendo uma abertura; e um conjunto aquecedor compreendendo pelo menos um elemento aquecedor fixado ao compartimento e que se estende por toda a abertura do compartimento, em que o pelo menos um elemento aquecedor do conjunto aquecedor tem uma pluralidade de aberturas para permitir passagem do fluido através do pelo menos um elemento aquecedor e em que a pluralidade de aberturas tem tamanhos diferentes.

[007] Ao fornecer o pelo menos um elemento aquecedor com uma pluralidade de aberturas para fornecer passagem do fluido através do pelo menos um elemento aquecedor, o pelo menos um elemento aquecedor é permeável ao fluido. Como usado neste documento, o substrato formador de aerossol, em uma fase gasosa e possivelmente em uma fase líquida, pode passar através do pelo menos um elemento aquecedor e assim, do conjunto aquecedor.

[008] Ao variar o tamanho das aberturas, o fluxo de fluido através do elemento aquecedor pode ser alterado como desejado, por exemplo para fornecer características de aerossol melhoradas. Por exemplo, a quantidade de aerossol tragada através do conjunto aquecedor pode ser alterada por meio de aberturas com tamanhos diferentes.

[009] Neste documento, os termos "variam", "varia", "difere", "dife rente" e "diferentes" referem-se a um desvio além das tolerâncias de fabricação padrão e, em particular, a valores que desviam entre si por, pelo menos, 5 por cento. Isto inclui, mas não está limitado a, modalidades em que o tamanho da maioria das aberturas é substancialmente o mesmo e um pequeno número de aberturas, por exemplo, uma ou duas aberturas, têm um tamanho que é diferente, bem como modalidades nas quais qualquer número adequado de aberturas, por exemplo, pelo menos 5 por cento das aberturas, têm um tamanho que difere das aberturas restantes.

[0010] Como usado neste documento, "eletricamente condutor" significa formado a partir de um material tendo uma resistividade de 1x10- 4Qm ou menos. Como usado neste documento, "eletricamente isolante" significa formado a partir de um material tendo uma resistividade de 1x104 Qm ou mais.

[0011] Em determinadas modalidades preferenciais, o tamanho das aberturas em uma primeira região da abertura é maior que o tamanho das aberturas em uma segunda região da abertura. Isso vantajosamente permite que o fluido flua através de, pelo menos, um elemento aquecedor, e assim, através do conjunto aquecedor, ser selecionado como desejado, organizando as primeiras e segunda regiões baseadas nas características do sistema gerador de aerossol. Por exemplo, o tamanho das aberturas nas primeira e segunda regiões ou a posição relativa das primeiras e segunda regiões pode ser selecionado baseado nas características de fluxo de ar do sistema gerador de aerossol ou sobre o perfil de temperatura do conjunto aquecedor ou ambos. Em algumas modalidades, a primeira região pode ser posicionada em direção ao centro da abertura em relação à segunda região. Em outras modalidades, a segunda região pode ser posicionada em direção ao centro da abertura em relação a primeira região

[0012] O tamanho das aberturas pode mudar gradualmente entre as primeira e segunda regiões da abertura. Como alternativa ou adicio-nalmente, o tamanho das aberturas pode aumentar de forma gradual entre as primeiras e segunda regiões da abertura. Quando o tamanho das aberturas gradualmente se altera entre as primeira e segunda regiões da abertura, as aberturas são preferencialmente formadas por gravura.

[0013] Em algumas modalidades, o tamanho das aberturas diminui em direção uma porção central da abertura. Com este arranjo, o fluxo de fluido através da porção central da abertura é diminuído em relação à periferia da abertura. Isto pode ser vantajoso dependendo do perfil de temperatura do conjunto aquecedor ou sobre as características de fluxo de ar do sistema gerador de aerossol com o qual o cartucho deve ser utilizado. Isso inclui modalidades em que o tamanho das aberturas diminui em duas dimensões em direção a uma parte central da abertura, ou seja, na direção da altura e largura da abertura, bem como modalidades em que o tamanho das aberturas diminui em apenas uma dimensão em direção a uma porção central da abertura.

[0014] Em algumas modalidades, o conjunto aquecedor é composto por uma pluralidade de elementos aquecedores, estendendo-se por toda a largura da abertura, em que os elementos aquecedores que se estendem mais próximos à porção central da abertura compreendem uma pluralidade de aberturas tendo um tamanho que é menor que o tamanho das aberturas dos outros elementos aquecedores no conjunto aquecedor. Em uma determinada modalidade, o conjunto aquecedor é composto por três elementos aquecedores, estendendo-se em toda a largura da abertura, na qual o elemento aquecedor médio compreende uma pluralidade de aberturas tendo um tamanho menor que o tamanho das aberturas dos dois elementos aquecedores externos.

[0015] Em certas modalidades preferenciais, o tamanho das aber turas aumenta em direção uma porção central da abertura. Em outras palavras, o tamanho da pelo menos uma abertura em direção ao centro da abertura é maior que o tamanho da pelo menos uma abertura mais longe do centro da abertura. Este arranjo permite que mais aerossol passe através do elemento aquecedor no centro da abertura e pode ser vantajoso em cartuchos, em que o centro da abertura é a mais importante zona de vaporização, por exemplo em cartuchos, em que a temperatura do conjunto aquecedor é maior no centro da abertura. Isso inclui modalidades em que o tamanho das aberturas aumenta em duas dimensões em direção a uma porção central da abertura, isto é, na direção da altura e largura da abertura, bem como modalidades nas quais o tamanho das aberturas aumenta em apenas uma dimensão em direção a uma porção central da abertura.

[0016] Em algumas modalidades, o conjunto aquecedor é composto por uma pluralidade de elementos aquecedores, que se estendem por toda a largura da abertura, na qual os elementos aquecedores que se estendem mais próximos da posição central da abertura compreendem uma pluralidade de aberturas tendo um tamanho que é maior do que o tamanho das aberturas de outros elementos aquecedores no conjunto aquecedor. Em uma determinada modalidade, o conjunto aquecedor compreende três elementos aquecedores que se estendem por toda largura da abertura, em que o elemento aquecedor médio compreende uma pluralidade de aberturas tendo um tamanho que é maior do que as aberturas dos dois elementos aquecedores externos.

[0017] Como usado neste documento, o termo "porção central" da abertura refere-se a uma parte da abertura que está longe da periferia da abertura e tem uma área que é menor que a área total da abertura. Por exemplo, a porção central pode ter uma área de menos de cerca de 80 por cento, preferencialmente menos de cerca de 60 por cento, mais preferencialmente menos de cerca de 40 por cento, mais preferencialmente ainda menos de cerca de 20 por cento da área total da abertura.

[0018] A pluralidade de aberturas pode incluir um primeiro conjunto de aberturas substancialmente com o mesmo tamanho e um ou mais conjuntos de aberturas tendo um tamanho menor. Em tais modalidades, o primeiro conjunto de aberturas pode ser localizado mais longe da porção central da abertura em relação a um ou mais dos conjuntos adicionais de aberturas. Em alternativas, modalidades, o primeiro conjunto de aberturas pode estar localizado mais próximo à porção central da abertura em relação aos um ou mais conjuntos adicionais de aberturas.

[0019] Alternativamente, cada uma das aberturas pode ter um ta manho diferente.

[0020] O tamanho da pluralidade de aberturas pode aumentar gra dualmente em direção ao centro da abertura. Como alternativa ou além disso, o tamanho das aberturas pode aumentar de forma gradual em direção ao centro da abertura.

[0021] Em qualquer uma das modalidades acima, o tamanho médio das aberturas localizado na porção central da abertura pode ser diferente do tamanho médio das aberturas para fora da porção central da abertura. Por exemplo, o tamanho médio das aberturas localizado na porção central da abertura pode ser menor que o tamanho médio das aberturas para fora a porção central da abertura. Preferencialmente, o tamanho médio das aberturas localizado na porção central da abertura é maior que o tamanho médio das aberturas externas a porção central da abertura. Em determinadas modalidades preferenciais, o tamanho médio das aberturas localizadas na porção central da abertura é pelo menos 10 por cento, preferencialmente pelo menos 20 por cento, mais preferencialmente pelo menos 30 por cento maior que o tamanho médio das aberturas externas a porção central da abertura.

[0022] O pelo menos um elemento aquecedor pode compreender uma ou mais folhas de material eletricamente condutor a partir do qual foi removido material, por exemplo, por estampagem ou por gravura para formar a pluralidade de aberturas. Em modalidades preferenciais, o pelo menos um elemento aquecedor compreende uma matriz de filamentos eletricamente condutivos, que se estendem ao longo do comprimento do pelo menos um elemento aquecedor, a pluralidade de aberturas sendo definida pelos interstícios entre os filamentos eletricamente condutivos. Em tais modalidades, o tamanho da pluralidade de aberturas pode variar pelo aumento ou diminuição do tamanho dos interstícios entre filamentos adjacentes. Isto pode ser conseguido pela variação da largura dos filamentos eletricamente condutores ou pela variação do intervalo entre filamentos adjacentes ou pela variação da largura dos filamentos eletricamente condutivos e o intervalo entre os filamentos adjacentes.

[0023] Preferencialmente pelo menos uma porção do elemento aquecedor é espaçada da periferia da abertura por uma distância que é maior do que uma dimensão dos interstícios dessa porção do elemento aquecedor.

[0024] Como usado neste documento, o termo "filamento" se refere a uma rota elétrica disposta entre dois contatos elétricos. Um filamento pode se ramificar arbitrariamente e divergir em várias trajetórias ou filamentos, respectivamente ou pode convergir de várias trajetórias elétricos para uma trajetória. Um filamento pode ser redondo, quadrado, plano ou qualquer outra forma transversal. Em modalidades preferenciais, os filamentos têm uma seção transversal substancialmente plana. Um filamento pode estar disposto de maneira reta ou curva.

[0025] Os filamentos eletricamente condutores podem ser substan cialmente planos. Como usado neste documento, "substancialmente plano" preferencialmente significa formado em um único plano e, por exemplo, não enrolado ou conformado de outra forma para se ajustar a uma forma curva ou não plana. Um conjunto aquecedor plano pode ser facilmente manipulado durante a fabricação e fornece uma construção rígida.

[0026] Os filamentos eletricamente condutivos definem interstícios entre os filamentos. Em determinadas modalidades, os interstícios têm uma largura de cerca de 10 micra e cerca de 100micra, preferencialmente de cerca de 10 micra a cerca de 60 micra. Preferencialmente, os filamentos dão origem à ação capilar nos interstícios, de modo que, durante o uso, um material, por exemplo um líquido a ser vaporizado seja tragado nos interstícios, aumentando a área de contato entre o conjunto aquecedor e o líquido.

[0027] Os filamentos eletricamente condutores podem ter um diâ metro de entre 8 μm e 100 micra, preferencialmente entre 8 micra e 50 micra e mais preferencialmente entre 8 micra e 39 micra. Os filamentos podem ter uma seção transversal redonda ou podem ter, por exemplo, uma seção transversal plana. Preferencialmente, os filamentos eletricamente condutivos podem ser substancialmente planos. Quando os filamentos eletricamente condutivos são substancialmente planos, o termo "diâmetro" refere-se à largura dos filamentos eletricamente condutivos.

[0028] Os filamentos eletricamente condutivos podem ter diferentes diâmetros. Isso pode permitir que o perfil de temperatura do elemento aquecedor seja alterado conforme desejado, por exemplo, para aumentar a temperatura do elemento aquecedor na porção central da abertura.

[0029] A área da matriz dos filamentos eletricamente condutores de um único elemento aquecedor pode ser pequena, preferencialmente menor ou igual a 25 milímetros quadrados, permitindo que esta seja incorporada em um sistema portátil. O elemento aquecedor pode, por exemplo, ser retangular e tem um comprimento de cerca de 5 milímetros e uma largura de cerca de 2 milímetros. Em alguns exemplos, a largura é inferior a 2 milímetros, por exemplo, a largura é de cerca de 1 milímetros. Quanto menor a largura dos elementos aquecedores, mais os elementos aquecedores podem ser conectados em série no conjunto aquecedor da presente invenção. Uma vantagem na utilização de elementos aquecedores com larguras menores conectados em série é que a resistência elétrica da combinação dos elementos aquecedores é aumentada.

[0030] Os filamentos eletricamente condutivos podem incluir qual quer material eletricamente condutor apropriado. Os materiais adequados incluem, mas não estão limitados a: semicondutores, como cerâmicas dopadas, cerâmicas eletricamente "condutivas" (como dissiliceto de molibdênio), carbono, grafite, metais, ligas metálicas e materiais compostos feitos de um material cerâmico e de um material metálico. Tais materiais compostos podem compreender cerâmicas dopadas ou não dopadas. Exemplos de cerâmicas dopadas adequadas incluem carbonetos de silício dopados. Exemplos de metais adequados incluem titânio, zircônio, tântalo e metais do grupo da platina. Exemplos de ligas metálicas adequadas incluem aço inoxidável, constantan, ligas contendo níquel, cobalto, cromo, alumínio, titânio, zircônio, háfnio, nióbio, molibdênio, tântalo, tungstênio, estanho, gálio, manganês e ferro, e superligas à base de níquel, ferro, cobalto, aço inoxidável, Timetal®, ligas à base de ferro e alumínio e ligas à base de ferro, manganês e alumínio. Timetal® é uma marca registrada da Titanium Metals Corporation. Os filamentos podem ser revestidos com um ou mais isolantes. Os materiais preferenciais para os filamentos eletricamente condutivos são aço inox 304, 316, 304L e 316L e grafite.

[0031] Os filamentos eletricamente condutivos podem ser desco- nectados ao longo de seus respectivos comprimentos e conectados apenas em cada extremidade. Tal arranjo pode resultar em um alto nível de eficiência elétrica. Em certas modalidades preferenciais, o pelo menos um elemento aquecedor compreende ainda uma pluralidade de filamentos transversais que se estendem transversalmente a matriz de filamentos eletricamente condutivos e pelos quais filamentos adjacentes na matriz de filamentos eletricamente condutores são conectados, em que a pluralidade de aberturas é definida pelos interstícios entre os filamentos eletricamente condutivos e os interstícios entre os filamentos transversais.

[0032] Os filamentos transversais aumentam a rigidez ou estabili dade estrutural de, pelo menos, um elemento aquecedor. Isto pode reduzir o risco de danos ao pelo menos um elemento aquecedor durante montagem e uso. Isto também pode melhorar a facilidade de montagem do conjunto aquecedor e melhorar a repetibilidade de fabricação através da redução de variações entre diferentes elementos aquecedores. O fornecimento de um conjunto aquecedor deste tipo tem várias vantagens sobre um arranjo de pavio e bobina convencional. O conjunto aquecedor pode ser produzido de modo não dispendioso, utilizando materiais facilmente disponíveis e utilizando técnicas de produção em massa. O conjunto aquecedor é rígido, permitindo que seja manipulado e fixado a outras partes do sistema gerador de aerossol durante a fabricação, e particularmente para formar parte de um cartucho removível.

[0033] Os filamentos transversais podem se estender em qualquer direção transversal adequada e podem ou não ser substancialmente paralelos um ao outro. Por exemplo, os filamentos transversais podem ser substancialmente paralelos um ao outro e dispostos em um ângulo de cerca de 30 graus a cerca de 90 graus da matriz de filamentos eletricamente condutivos. Por exemplo, os filamentos transversais podem ser substancialmente paralelos um ao outro e se estendendo perpendicularmente de maneira substancial a matriz de filamentos eletricamente condutivos.

[0034] Quando o pelo menos um elemento aquecedor compreende uma pluralidade de filamentos transversais, os interstícios entre os filamentos transversais podem ser substancialmente constantes e o tamanho das aberturas variado pela variação do tamanho dos interstícios entre os filamentos na matriz dos filamentos eletricamente condutivos. Pre-ferencialmente, os interstícios entre os filamentos transversais variam por todo o comprimento, largura ou comprimento e largura do pelo menos um elemento aquecedor de modo que a pluralidade de aberturas tem diferentes comprimentos. Embora os interstícios entre os elementos transversais variem em todo o comprimento do elemento aquecedor pelo menos uma, isto pode ser conseguido pela variação da largura dos filamentos transversais, pela variação do intervalo entre os filamentos transversais adjacentes ou pela variação de ambos a largura dos filamentos transversais e o intervalo entre os filamentos transversais adjacentes.

[0035] Os filamentos transversais podem ter um diâmetro de entre 8 micra e 100 micra preferencialmente entre 8 micra e 50 micra e mais preferencialmente entre 8 micra e 39 micra. Os filamentos transversais podem ter uma seção transversal redonda ou podem ter, por exemplo, uma seção transversal achatada. Preferencialmente, os filamentos transversais são substancialmente planos. Quando os filamentos transversais forem substancialmente planos, o termo "diâmetro" se refere a largura dos filamentos eletricamente condutivos.

[0036] Em modalidades preferenciais, os filamentos eletricamente condutores e os filamentos transversais têm substancialmente o mesmo diâmetro. Em modalidades preferenciais, os filamentos eletricamente condutivos e os filamentos transversais são ambos substancialmente planos.

[0037] Um ou mais dentro da pluralidade de filamentos transversais podem se estender por toda a largura do elemento aquecedor. Como alternativa ou adicionalmente, pelo menos alguns, preferencia e subs-tancialmente todas dentre a pluralidade de filamentos transversais se estendem por apenas parte da largura do pelo menos um elemento aquecedor. Em tais modalidades, dois ou mais dos filamentos transversais podem ser dispostos em uma relação coaxial de modo que, juntos, aqueles filamentos transversais se estendem por toda a largura do pelo menos um elemento aquecedor ao longo de uma linha substancialmente reta. Em determinadas modalidades preferenciais, pelo menos alguns, preferencia e substancialmente todas dentre a pluralidade de filamentos transversais se estendem apenas por parte da largura do pelo menos um elemento aquecedor e são escalonadas ao longo do comprimento do pelo menos um elemento aquecedor. Em outras palavras, filamentos transversais sucessivos por toda a largura do elemento aquecedor são deslocados na direção de comprimento do elemento aquecedor.

[0038] Em algumas modalidades preferidas, pelo menos alguns, preferencia e substancialmente todas, dentre a pluralidade de filamentos transversais se estendem através de apenas um único interstício entre dois filamentos condutivos e são escalonadas ao longo do comprimento do elemento aquecedor. Com este arranjo, o intervalo entre filamentos transversais subsequentes ao longo do comprimento de cada filamento na matriz é reduzido, reduzindo a quantidade de cada filamento que tem suporte em qualquer um dos seus lados. Assim, o interstício entre os filamentos transversais adjacentes e o comprimento das aberturas pode ser aumentado sem afetar adversamente a resistência ou rigidez do elemento aquecedor. Isto pode permitir que as características do fluxo do fluido do elemento aquecedor e as características da distribuição de aerossol do cartucho sejam variadas conforme desejado sem afetar adversamente a rigidez ou estabilidade estrutural do elemento aquecedor.

[0039] A pluralidade de filamentos transversais pode ser formada a partir de qualquer material adequado. Por exemplo, a pluralidade de filamentos transversais pode ser formada a partir de um material eletricamente isolante. Em determinadas modalidades preferenciais, os filamentos transversais são eletricamente condutivos. Em tais modalidades, os filamentos transversais podem ser formados a partir de qualquer um dos materiais descritos acima em relação a matriz de filamentos eletricamente condutivos. Preferencialmente, a pluralidade de filamentos transversais é formada a partir do mesmo material que o da matriz de filamentos eletricamente condutivos.

[0040] Em algumas modalidades preferenciais, pelo menos algu mas, preferencia e substancialmente todas dentre a pluralidade de filamentos transversais são eletricamente condutivas e se estendem por apenas um interstício entre dois filamentos condutores e são escalonados ao longo do comprimento do elemento aquecedor. Com este arranjo, as junções entre os filamentos na matriz e os filamentos transversais definem, cada uma, três rotas elétricas. Isto contrasta com um elemento aquecedor em malha convencional, em que as junções entre os filamentos definem, cada uma, quatro rotas elétricas. Sem estar vinculado a qualquer teoria em particular, observa-se que, ao reduzir o número de elementos transversais eletricamente condutivos e, assim, o número de rotas elétricas, o elemento aquecedor da presente invenção pode melhor manter a direção atual por todo o elemento aquecedor, resultando em uma redução na variabilidade no perfil de temperatura por todo a área de elemento aquecedor, levando a alguns locais quentes, isto podendo reduzir a variabilidade no desempenho.

[0041] Adicionalmente, pelo escalonamento dos filamentos trans versais ao longo da direção do comprimento.

[0042] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um cartucho para uso em um sistema gerador de aerossol, que compreende uma porção de armazenamento constituindo um compartimento para fixação de um substrato formador de aerossol, o compartimento tendo uma abertura; e um conjunto aquecedor compreendendo pelo menos um elemento aquecedor fixado ao compartimento e que se estende por toda abertura do compartimento, no qual o pelo menos um elemento aquecedor do conjunto aquecedor compreende uma matriz de filamentos eletricamente condutivos, que se estendem ao longo do comprimento do pelo menos um elemento aquecedor e uma pluralidade de filamentos transversais que se estende transversalmente para a matriz de filamentos eletricamente condutivos, pela qual filamentos adjacentes na matriz de filamentos eletricamente condutivos são conectados, em que interstícios entre os filamentos eletricamente condu- tivos e interstícios entre os filamentos transversais definem uma pluralidade de aberturas para permitir que o fluido passe através do pelo menos um elemento aquecedor e em que pelo menos alguns, preferencia e substancialmente todas, dentre as pluralidades de filamentos transversais se estendem apenas por uma parte da largura do pelo menos um elemento aquecedor e são escalonadas ao longo do comprimento do pelo menos um elemento aquecedor.

[0043] Com este arranjo, o intervalo entre filamentos transversais subsequentes ao longo do comprimento de cada filamento na matriz é reduzido, reduzindo a quantidade de cada filamento que tem suporte em qualquer um dos seus lados. Assim, o interstício entre os filamentos transversais adjacentes e o comprimento das aberturas pode ser aumentado sem afetar adversamente a resistência ou rigidez do elemento aquecedor. Isto pode permitir que as características do fluxo do fluido do elemento aquecedor e as características da distribuição de aerossol do cartucho sejam variadas conforme desejado sem afetar adversamente a rigidez ou estabilidade estrutural do elemento aquecedor.

[0044] A pluralidade de filamentos transversais pode ser formada a partir de qualquer material adequado. Por exemplo, a pluralidade de filamentos transversais pode ser formada a partir de um material eletricamente isolante. Em determinadas modalidades preferenciais, os filamentos transversais são eletricamente condutivos. Em tais modalidades, os filamentos transversais podem ser formados a partir de qualquer um dos materiais descritos acima em relação a matriz de filamentos eletricamente condutivos. Preferencialmente, a pluralidade de filamentos transversais é formada a partir do mesmo material que o da matriz de filamentos eletricamente condutivos.

[0045] Em certas modalidades preferenciais, pelo menos alguns, preferencialmente, substancialmente todas as pluralidades de filamentos transversais são eletricamente condutivas.

[0046] Com este arranjo, as junções entre os filamentos na matriz e os filamentos transversais definem, cada uma, três rotas elétricas. Isto contrasta com um elemento aquecedor em malha convencional, em que as junções entre os filamentos definem, cada uma, quatro rotas elétricas. Sem querer ser vinculado por qualquer teoria particular, é ensinado que, ao reduzir o número de elementos transversais eletricamente con- dutivos e assim, o número de rotas elétricas, o elemento aquecedor da presente invenção pode manter a direção atual por todo o elemento aquecedor, resultando assim e uma redução na variabilidade no perfil de temperatura por toda a área de elemento aquecedor, levando a menos locais quentes, podendo assim reduzir a variabilidade na performance.

[0047] Uma ou mais da pluralidade de filamentos transversais ele tricamente condutivos podem se estender através de toda a largura do elemento aquecedor. Em algumas modalidades preferidas, pelo menos alguns, preferencia e substancialmente todas, dentre a pluralidade de filamentos transversais se estendem através de apenas um único interstício entre dois filamentos condutivos e são escalonadas ao longo do comprimento do elemento aquecedor.

[0048] Com este arranjo, a estabilidade estrutural do pelo menos um elemento aquecedor pode ser aumentada ou mantida usando menos filamentos transversais, uma vez que o intervalo entre os filamentos transversais subsequentes ao longo do comprimento e em qualquer lado de cada filamento na matriz é reduzido por um determinado número de filamentos transversais. Assim, o interstício entre os filamentos transversais adjacentes e o comprimento das aberturas pode ser aumentado sem afetar adversamente a resistência ou rigidez do elemento aquecedor.

[0049] Em qualquer uma das modalidades acima, onde o elemento aquecedor compreende uma matriz de filamento eletricamente conduti- vos e uma pluralidade de filamentos transversais, estes filamentos preferencialmente têm cada um diâmetro de cerca de 8 micra a cerca de 100 micra, preferencialmente de cerca de 8 micra a cerca de 50 micra, mais preferencialmente de cerca de 8 micra a cerca de 30 micra. Os filamentos podem ter uma seção transversal redonda ou podem ter, por exemplo, uma seção transversal plana. Preferencialmente, os filamentos eletricamente condutivos e os filamentos transversais são substancialmente planos. Enquanto os filamentos são substancialmente planos, o termo "diâmetro" se refere a largura no filamento. Quando os filamentos são substancialmente planos, o pelo menos um elemento aquecedor compreende preferencialmente uma ou mais folhas de material eletricamente condutor a partir do qual o material foi removido, por exemplo por carimbo ou gravura, para formar os filamentos,

[0050] Os filamentos eletricamente condutivos ou a pluralidade de filamentos transversais ou ambos pode ter diferentes diâmetros. Isso pode permitir que o perfil de temperatura do elemento aquecedor seja alterado conforme desejado, por exemplo, para aumentar a temperatura do elemento aquecedor na porção central da abertura.

[0051] Em qualquer uma das modalidades acima, a pluralidade de aberturas pode ter qualquer tamanho ou forma apropriados. Em algumas modalidades, cada uma da pluralidade de aberturas é alongada na direção de comprimento do elemento aquecedor. Vantajosamente, ao ser alongado na direção de comprimento do elemento aquecedor, a direção atual através do elemento aquecedor pode ser melhor mantida. Em tais modalidades, a pluralidade de aberturas pode cada um ter uma largura de cerca de 10 micra a cerca de 100 micra, preferencialmente de cerca de 10 micra a cerca de 60 microns. O uso de aberturas com estas dimensões aproximadas permite que um menisco do substrato formador de aerossol seja formado nas aberturas e o elemento aquecedor do conjunto aquecedor conduza o substrato formador de aerossol por ação capilar.

[0052] O cartucho compreende uma porção de armazenamento que compreende um compartimento para fixação do substrato formador de aerossol, em que o conjunto aquecedor inclui pelo menos um elemento aquecedor fixado ao compartimento da porção de armazenamento. O compartimento pode ser um compartimento rígido e impermeável a fluidos. Como usado neste documento "compartimento rígido" significa um compartimento que é autossustentável. O compartimento rígido da porção de armazenamento fornece preferencialmente suporte mecânico para o conjunto aquecedor.

[0053] O compartimento da porção de armazenamento pode conter um material de capilaridade e o material capilar pode se estender para dentro dos interstícios entre os filamentos.

[0054] O material de capilaridade pode ter uma estrutura fibrosa ou esponjosa. O material de capilaridade preferencialmente compreende um feixe de capilares. Por exemplo, o material de capilaridade pode compreender uma pluralidade de fibras ou linhas ou outros tubos finos de furo. As fibras ou linhas podem ser geralmente alinhadas para direcionar líquido para o aquecedor. Alternativamente, o material de capilaridade pode compreender material semelhante à esponja ou espuma. A estrutura do material de capilaridade forma uma pluralidade de furos ou tubos pequenos, através do qual o líquido pode ser transportado por meio de atuação capilar. O material de capilaridade pode compreender qualquer material adequado ou combinação de materiais adequados. Exemplos de materiais adequados são um material de esponja ou espuma, ou materiais com base em grafite na forma de fibras ou pó sinte- rizado, metal espumado ou material plástico, um material fibroso, por exemplo, feito de fio ou fibras extrudidas, como acetato de celulose, po- liéster ou fibras de poliolefina, polietileno, terylene ou polipropileno ligadas, fibras de nylon ou de cerâmica. O material de capilaridade pode ter qualquer capilaridade e porosidade adequadas para ser usadas com propriedades físicas líquidas diferentes. O líquido tem propriedades físicas, incluindo, mas não limitado a viscosidade, tensão superficial, densidade, condutividade térmica, ponto de ebulição e pressão de vapor, permitindo que o líquido seja transportado através do dispositivo capilar por ação capilar.

[0055] O material de capilaridade pode estar em contato com os fi lamentos eletricamente condutivos. O material de capilaridade pode se estender nos interstícios entre os filamentos. O conjunto aquecedor pode extrair o substrato formador de aerossol nos interstícios por ação capilar. O material de capilaridade pode estar em contato com os filamentos eletricamente condutivos sobre substancialmente toda a extensão da abertura.

[0056] O compartimento pode conter dois ou mais materiais de ca pilaridade diferentes, em que um primeiro material de capilaridade, quando em contato com o pelo menos um elemento aquecedor, tem uma temperatura de decomposição térmica mais alta e um segundo material de capilaridade, em contato com o primeiro material de capilaridade, mas não em contato com o pelo menos um elemento aquecedor que tem uma temperatura de decomposição térmica menor. O primeiro material de capilaridade atua eficazmente como um espaçador, separando o elemento aquecedor do segundo material de capilaridade de modo que o segundo material de capilaridade não é exposto a temperaturas acima de sua temperatura de decomposição térmica. Como usado neste documento, "temperatura de decomposição térmica" significa a temperatura na qual um material começa a se decompor e perder massa pela geração de gases por produtos. O segundo material de capilaridade pode, vantajosamente, ocupar um volume maior do que o primeiro material de capilaridade e pode reter mais substrato formador de aerossol do que o primeiro material de capilaridade. O segundo material de capilaridade pode ter um desempenho de absorção por capilaridade superior ao primeiro material de capilaridade. O segundo material de capilaridade pode ter um custo menor ou ter uma capacidade de preenchimento maior do que o primeiro material de capilaridade. O segundo material de capilaridade pode ser polipropileno.

[0057] O primeiro material de capilaridade pode separar o conjunto aquecedor do segundo material de capilaridade por uma distância de pelo menos 1,5 mm e, preferencialmente, entre 1,5 milímetros e 2 milímetros, para proporcionar uma redução da temperatura suficiente em todo o primeiro material de capilaridade.

[0058] A abertura do cartucho tem uma dimensão de largura e de comprimento. O pelo menos um elemento aquecedor se estende por toda a dimensão do comprimento da abertura do compartimento. A dimensão de largura é a dimensão perpendicular à dimensão de comprimento no plano da abertura. Preferencialmente, o pelo menos um elemento aquecedor do conjunto aquecedor tem uma largura que é menor que a largura da abertura do compartimento.

[0059] Preferencialmente, uma parte do elemento aquecedor é es paçada do perímetro da abertura. Sempre que o elemento aquecedor compreender uma tira fixada ao compartimento em cada extremidade, preferencialmente, os lados da tira não entram em contato com o com-partimento. Preferencialmente, há um espaço entre os lados da tira e o perímetro da abertura.

[0060] A largura do elemento aquecedor pode ser menor que a lar gura da abertura em pelo menos uma região da abertura. A largura do elemento aquecedor pode ser menor que a largura da abertura em toda abertura.

[0061] A largura do pelo menos um elemento aquecedor do conjunto aquecedor pode ser menor que 90 por cento, por exemplo, menor que 50 por cento, por exemplo, menor que 30 por cento, por exemplo, menor que 25 por cento da largura da abertura do compartimento.

[0062] A área do pelo menos um elemento aquecedor pode ser me nor que 90%, por exemplo, menor que 50 por cento, por exemplo, menor que 30 por cento, por exemplo, menor que 25 por cento da área da abertura do compartimento. A área dos elementos aquecedores do conjunto aquecedor pode ser, por exemplo, entre 10 por cento e 50 por cento da área da abertura, preferencialmente entre 15 e 25 por cento da área da abertura.

[0063] A área aberta do pelo menos um elemento aquecedor, que é a razão da área das aberturas em relação a área total do elemento aquecedor é preferencialmente de cerca de 25 por cento a cerca de 56 por cento.

[0064] O elemento aquecedor está apoiado preferencialmente sobre um substrato eletricamente isolante. O substrato isolante tem prefe-rencialmente uma abertura que define a abertura do compartimento. A abertura pode ser de qualquer forma adequada. Por exemplo, a abertura pode ter uma forma circular, quadrada ou retangular. A área da abertura pode ser pequena, preferencialmente menor ou igual a cerca de 25 milímetros quadrados.

[0065] O substrato eletricamente isolante pode compreender qualquer material adequado e é preferencialmente um material que é capaz de tolerar altas temperaturas (superiores a 300 graus Celsius) e mudanças rápidas de temperatura. Um exemplo de um material apropriado é uma película de poliamida, como Kapton®. O substrato eletricamente isolante pode ser um material de folha flexível. A porções de contato eletricamente condutivo e de filamentos eletricamente condutivos podem ser formados integralmente um com o outro.

[0066] O pelo menos um elemento aquecedor é preferencialmente disposto de tal forma que a área de contato físico com o substrato fique reduzida em comparação a um caso no qual os elementos aquecedores do conjunto aquecedor estão em contato em torno de toda a periferia da abertura. O pelo menos um elemento aquecedor preferencialmente não entra em contato direto com as paredes laterais da janela do perímetro da abertura. Desta forma, o contato térmico ao substrato é reduzido e as perdas de calor para o substrato e para os outros elementos adjacentes do sistema gerador de aerossol são reduzidas.

[0067] Sem desejar estar vinculado a qualquer teoria específica, acredita-se que, através do espaçamento do elemento aquecedor da abertura do compartimento, menos calor seja transferido para o compartimento, aumentando, assim, a eficiência do aquecimento e, consequentemente, a geração de aerossol. Acredita-se também que sempre que o elemento de aquecimento estiver próximo ou em contato com a periferia da abertura, haverá o aquecimento do material que está localizado longe da abertura. Acredita-se que este aquecimento leve à ineficiência porque tal material aquecido longe da abertura não é capaz de ser utilizado na formação do aerossol. Ao espaçar o elemento de aquecimento da periferia da abertura no compartimento, um aquecimento do material ou produção do aerossol mais eficiente podem ser obtidos.

[0068] O espaçamento entre o elemento aquecedor e a periferia de abertura está dimensionado preferencialmente, tal que o contato térmico seja significativamente reduzido. O espaçamento entre o elemento aquecedor e a periferia da abertura pode ser entre 25 micra e 40 micra.

[0069] O sistema gerador de aerossol pode ser um sistema para fumar operado eletricamente.

[0070] O substrato preferencialmente compreende pelo menos uma primeira e uma segunda porção de contato eletricamente condutivo para entrar em contato com o pelo menos um elemento aquecedor, a primeira e segunda porções de contato eletricamente condutivo posicionadas em lados opostos da abertura uma em relação à outra, em que a primeira e segunda porções de contato eletricamente condutivo são configuradas para permitir o contato com uma fonte de energia externa.

[0071] O conjunto aquecedor pode compreender um único ele mento aquecedor ou uma pluralidade de elementos aquecedores conectada em paralelo. Preferencialmente, o conjunto aquecedor pode compreender uma pluralidade de elementos aquecedores eletricamente conectados em série. Quando o substrato compreende pelo menos uma primeira e segunda porções de contato eletricamente condutivo para contato com o pelo menos um elemento aquecedor, as primeira e segunda porções de contato eletricamente condutivo podem ser dispostas de modo que a primeira porção de contato entra em contato com o primeiro elemento aquecedor e a segunda porção de contato entra em contato com o último elemento aquecedor dos elementos aquecedores conectados em série. As porções de contato adicionais são fornecidas no conjunto aquecedor para permitir uma conexão em série de todos os elementos aquecedores. Preferencialmente, essas porções de contato adicionais são fornecidas em cada lado da abertura do substrato.

[0072] Quando o conjunto aquecedor inclui uma pluralidade de elementos aquecedores, duas ou mais dentre as pluralidades de elementos aquecedores pode definir uma pluralidade de aberturas tendo substancialmente o mesmo tamanho. Alternativamente ou adicionalmente, o conjunto aquecedor pode compreender um primeiro elemento aquecedor que define uma pluralidade de aberturas que têm um primeiro tamanho e um segundo elemento aquecedor que define uma pluralidade de aberturas com um segundo tamanho, em que o primeiro e segundo tamanhos são diferentes. Por exemplo, o conjunto aquecedor pode compreender três elementos aquecedores, dois que definem uma pluralidade de aberturas com um primeiro tamanho e o que resta definindo uma pluralidade de aberturas que têm um segundo tamanho que é diferente do primeiro tamanho. Em algumas modalidades, o conjunto aque-cedor inclui uma pluralidade de elementos aquecedores, cada um definindo uma pluralidade de aberturas que têm um tamanho diferente do que os outros elementos aquecedores.

[0073] Preferencialmente, sempre que o conjunto aquecedor incluir uma pluralidade de elementos aquecedores, os elementos aquecedores estarão dispostos espacialmente, substancialmente em paralelo uns aos outros. Preferencialmente, os elementos aquecedores são espaçados separados uns dos outros. Sem desejar estar vinculado a nenhuma teoria específica, acredita-se que o espaçamento dos elementos aquecedores separados uns dos outros pode gerar um aquecimento mais eficiente. Através do espaçamento adequado dos elementos aquecedores, por exemplo, um aquecimento mais uniforme por toda a área da abertura pode ser obtido em comparação com, por exemplo, onde um é usado um elemento de aquecimento único tendo a mesma área.

[0074] Em uma modalidade preferencial específica, o conjunto aquecedor compreende um número ímpar de elementos aquecedores, preferencialmente três ou cinco elementos aquecedores, a primeira e segunda porções de contato estando localizadas em lados opostos da abertura do substrato. Esta disposição tem a vantagem de que a primeira e segunda porções de contato são dispostas em lados da opostos da perfuração.

[0075] O conjunto aquecedor pode alternativamente compreender um número par de elementos aquecedores, preferencialmente dois ou quatro elementos aquecedores. Nesta modalidade, as porções de contato estão preferencialmente localizadas no mesmo lado do cartucho. Com esta disposição, um design bastante compacto da conexão elétrica do conjunto aquecedor para a fonte de energia pode ser obtido.

[0076] Em alguns exemplos, o pelo menos um elemento aquecedor tem uma primeira face que é fixada ao substrato eletricamente isolante e a primeira e segunda porções de contato eletricamente condutivo são configuradas para permitir o contato com uma fonte de energia externa em uma segunda face do elemento aquecedor, oposta à primeira face.

[0077] A disposição de porções de contato eletricamente condutivo formando parte do elemento aquecedor permite uma conexão confiável e simples do conjunto aquecedor para uma fonte de energia.

[0078] Em que o conjunto aquecedor inclui uma pluralidade de ele mentos aquecedores, pelo menos uma dentre a pluralidade de elementos aquecedores pode compreender um primeiro material e pelo menos uma outra dentre a pluralidade de elementos aquecedores pode compreender um segundo material diferente do primeiro material. Isto pode ser benéfico por razões mecânicas ou elétricas. Por exemplo, um ou mais dentre os elementos aquecedores podem ser formados a partir de um material com uma resistência que varia significativamente com a temperatura, tal como uma liga de alumínio de ferro. Isto permite que uma medida de resistência dos elementos aquecedores seja usada para determinar a temperatura ou mudanças na temperatura. Isto pode ser usado em um sistema de detecção de sopro e para controlar a temperatura do aquecedor para mantê-la dentro de uma faixa de temperatura desejada.

[0079] A resistência elétrica do conjunto aquecedor é preferencialmente de entre 0,3 e 4 Ohms. Mais preferencialmente, a resistência elétrica do conjunto aquecedor está entre 0,5 Ohms e 3 Ohms e mais preferencialmente é de cerca de 1 Ohm.

[0080] Quando o pelo menos um elemento aquecedor do conjunto aquecedor compreende uma matriz de filamentos eletricamente condu- tivos e o conjunto aquecedor compreende ainda porções de contato eletricamente condutivo para contato com o pelo menos um elemento aquecedor, a resistência elétrica da matriz dos filamentos eletricamente condutivos é preferencialmente de pelo menos uma ordem de magnitude e mais preferencialmente pelo menos duas ordens de magnitude, maior do que a resistência elétrica das porções de contato. Isso garante que o calor gerado pela passagem da corrente através do pelo menos um elemento aquecedor esteja localizada na pluralidade de filamentos eletricamente condutivos. É geralmente vantajoso ter uma baixa resistência global para o conjunto aquecedor se o cartucho for usado com o sistema gerador de aerossol que tem sua energia fornecida por uma bateria. Minimizar perdas parasitas entre os contatos elétricos e os filamentos também é desejável para minimizar perdas de energia parasita. Um sistema de corrente alta de baixa resistência permite a distribuição de alta energia para o conjunto aquecedor. Isto permite que o conjunto aquecedor aqueça os filamentos eletricamente condutivos rapidamente até uma temperatura desejada.

[0081] As porções de contato eletricamente condutivo podem ser fixadas diretamente aos filamentos eletricamente condutivos. As porções de contato podem ser posicionadas entre os filamentos eletricamente condutivos e o substrato eletricamente isolante. Por exemplo, as porções de contato podem ser formadas a partir de uma lâmina de cobre que é banhada sobre o substrato isolante. As porções de contato podem também se ligar mais prontamente com os filamentos do que o substrato isolante.

[0082] Alternativamente, as porções de contato eletricamente con-dutivo podem ser integrais com os filamentos eletricamente condutivos dos elementos aquecedores. Por exemplo, o elemento aquecedor pode ser formado pela gravação ou eletroformação de uma folha condutora para fornecer uma pluralidade de filamentos entre duas porções de contato.

[0083] Pelo menos um elemento aquecedor do conjunto aquecedor pode compreender pelo menos um filamento feito de um primeiro material e pelo menos um filamento feito de um segundo material diferente do primeiro material. Isto pode ser benéfico por razões mecânicas ou elétricas. Por exemplo, um ou mais filamentos podem ser formados a partir de um material com uma resistência que varia significativamente com a temperatura, tal como uma liga de alumínio de ferro. Isto permite que uma medida de resistência dos filamentos seja usada para determinar a temperatura ou mudanças na temperatura. Isto pode ser usado em um sistema de detecção de sopro e para controlar a temperatura do aquecedor para mantê-la dentro de uma faixa de temperatura desejada.

[0084] Preferencialmente, o conjunto aquecedor pode ser substancialmente plano.

[0085] O termo conjunto aquecedor "substancialmente plano" é usado para se referir a um conjunto aquecedor que é formado em um único plano e não envolvido em torno ou adequado a se encaixar em uma forma curva ou não planar. Assim, o conjunto aquecedor substancialmente plano se estende em duas dimensões ao longo de uma superfície substancialmente mais do que em uma terceira dimensão. Em particular, as dimensões do conjunto aquecedor substancialmente plano nas duas dimensões dentro da superfície são pelo menos cinco vezes maiores do que na terceira dimensão, normal à superfície. Um conjunto aquecedor plano pode ser facilmente manipulado durante a fabricação e fornece uma construção rígida.

[0086] O pelo me nos um elemento aquecedor pode ser formado pela união de uma pluralidade de filamentos eletricamente condutivos, por exemplo pela solda para formar uma malha. Preferencialmente, o pelo menos um elemento aquecedor é formado por uma dentre gravura, por exemplo, gravura por água e eletroformação. Em ambos os casos, uma máscara ou mandril podem ser usados para criar um padrão específico de aberturas no elemento aquecedor. Vantajosamente, estes processos são muito precisos, tornando possível a criação de elementos aquecedores com tamanhos de abertura controlados. Isto pode melhorar a reprodutibilidade de características de desempenho de aquecedor para aquecedor.

[0087] O substrato formador de aerossol é um substrato capaz de liberar compostos voláteis que podem formar um aerossol. Os compostos voláteis podem ser liberados pelo aquecimento do substrato formador de aerossol.

[0088] O substrato formador de aerossol pode compreender um ma terial à base de plantas. O substrato formador de aerossol pode compreender tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender um material contendo tabaco, contendo compostos aromatizantes de tabaco voláteis, que são liberados a partir do substrato formador de aerossol mediante aquecimento. O substrato formador de aerossol pode compreender, alternativamente, um material que não contém tabaco. O substrato formador de aerossol pode compreender um material à base de plantas homogeneizado. O substrato formador de aerossol pode compreender um material de tabaco homogeneizado. O substrato formador de aerossol pode compreender, pelo menos, um formador de aerossol. Um formador de aerossol pode ser qualquer composto conhecido adequado ou mistura de compostos que, quando em uso, facilitem a formação de um aerossol denso e estável e que seja substancialmente resistente à degradação térmica à temperatura operacional do sistema. Formadores de aerossol adequados são bem conhecidos na técnica e incluem, mas não estão limitados a: álcoois poli-hídricos, tais como trie- tilenoglicol, 1,3-butanediol e glicerina; ésteres de álcoois poli-hídricos, tais como mono-, di- ou triacetato de glicerol; e ésteres alifáticos de ácidos mono-, di- ou policarboxílicos, tais como dimetil dodecanodioato e dimetil tetradecanodioato. Formadores de aerossol preferenciais são álcoois poli-hídricos ou misturas dos mesmos, como trietilenoglicol, 1,3- butanediol e mais preferencialmente a glicerina. O substrato formador de aerossol pode compreender outros aditivos e ingredientes, tais como aromatizantes.

[0089] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um sistema gerador de aerossol compreendendo: um dispositivo gerador de aerossol e um cartucho de acordo com qualquer uma das modalidades descritas acima, em que o cartucho é acoplado de maneira removível ao dispositivo e em que o dispositivo inclui um abastecimento de energia para o conjunto aquecedor.

[0090] Como usado neste documento, o cartucho que é "acoplado de maneira removível" ao dispositivo significa que o cartucho e o dispositivo podem ser acoplados e desacoplados um do outro sem danificar significativamente o dispositivo ou o cartucho.

[0091] O cartucho pode ser trocado após o consumo. Conforme o cartucho retém o substrato formador de aerossol e o conjunto aquecedor, o conjunto aquecedor também é trocado regularmente, de modo que as condições de vaporização ideais sejam mantidas mesmo após um uso mais prolongado da unidade principal.

[0092] O sistema pode ser um sistema para fumar eletricamente operado. O sistema gerador de aerossol pode ser um sistema portátil. O sistema gerador de aerossol pode ter um tamanho comparável a um charuto ou cigarro convencional. O sistema para fumar pode ter um comprimento total entre cerca de 30 milímetros e aproximadamente de 150 milímetros. O sistema para fumar pode ter um diâmetro externo entre aproximadamente 5 milímetros e aproximadamente 30 milímetros.

[0093] O sistema pode compreender ainda circuitos elétricos conec tados ao elemento aquecedor e a uma fonte de energia elétrica, o circuito elétrico configurado para monitorar a resistência elétrica do elemento aquecedor ou de um ou mais filamentos do pelo menos um elemento aquecedor do conjunto aquecedor e para controlar o fornecimento de energia para o elemento aquecedor a partir da fonte de energia dependente da resistência elétrica do elemento aquecedor ou especificamente da resistência elétrica dos um ou mais filamentos. Ao monitorar a temperatura do elemento aquecedor, o sistema pode impedir o sub- ou superaquecimento do conjunto aquecedor e garantir que as condições ideais de vaporização sejam fornecidas.

[0094] O circuito elétrico pode compreender um microprocessador, que pode ser um microprocessador programável, um microcontrolador ou um chip integrado de aplicação específica (application specific integrated chip, ASIC) ou outros circuitos de componentes eletrônicos capazes de fornecer controle. Os circuitos elétricos podem incluir mais componentes eletrônicos. O circuito elétrico pode ser configurado para regular um fornecimento de energia para o aquecedor. A energia pode ser fornecida ao conjunto aquecedor continuamente após a ativação do sistema ou pode ser fornecida intermitentemente, como em uma base por tragada. A energia pode ser fornecida para o conjunto aquecedor na forma de pulsos de corrente elétrica.

[0095] O dispositivo gerador de aerossol inclui uma fonte de energia para o conjunto aquecedor do cartucho. A fonte de energia pode ser uma bateria, como uma bateria de fosfato de ferro-lítio, dentro do dispositivo. Alternativamente, a fonte de abastecimento de energia pode ser outra forma de dispositivo de armazenamento de carga, como um capa- citador. A fonte de energia pode exigir recarga e pode ter uma capacidade que permite o armazenamento de energia suficiente para uma ou mais experiências de fumar. Por exemplo, a fonte de energia pode ter capacidade suficiente para permitir a geração contínua de aerossol durante um período de cerca de seis minutos, correspondente ao típico tempo despendido para fumar um cigarro convencional ou por um período que seja um múltiplo de seis minutos. Em outro exemplo, a fonte de abastecimento de energia pode ter capacidade suficiente para permitir um número predeterminado de tragadas ou de ativações discretas do aquecedor.

[0096] A porção de armazenamento pode ser posicionada em um primeiro lado do conjunto aquecedor e um canal de fluxo de ar posicionado em um lado oposto do conjunto aquecedor da porção de armazenamento, de modo que o fluxo de ar passado o conjunto aquecedor incorpora o substrato formador de aerossol vaporizado.

[0097] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é fornecido um método de fabricação de um cartucho para uso em um sistema gerador de aerossol, o método compreendendo as etapas de: fornecimento de uma porção de armazenamento compreendendo um compartimento que tem uma abertura; preenchimento da porção de armazenamento com um substrato formador de aerossol e fornecimento de um conjunto aquecedor compreendendo pelo menos um elemento aquecedor que se estende por toda a abertura do compartimento, em que o pelo menos um elemento aquecedor do conjunto aquecedor tem uma pluralidade de aberturas para permitir que o fluido passe através do pelo menos um elemento aquecedor e em que a pluralidade de aberturas tem diferentes tamanhos.

[0098] De acordo com um quinto aspecto da presente invenção, é fornecido um método de fabricação de um cartucho para uso me um sistema gerador de aerossol, o método compreendendo as etapas de: fornecimento de uma porção de armazenamento compreendendo um compartimento com uma abertura; preenchimento da porção de armazenamento com substrato formador de aerossol; e fornecimento de um conjunto aquecedor que compreende pelo menos um elemento aquecedor que se estende por toda a abertura do compartimento, em que o pelo menos um elemento aquecedor do conjunto aquecedor compreende uma matriz de filamentos eletricamente condutivos que se estendem ao longo do comprimento do pelo menos um elemento aquecedor e uma pluralidade de filamentos transversais condutivos que se estendem transversalmente a matriz dos filamentos eletricamente condutores e por quais os filamentos adjacentes na matriz dos filamentos eletricamente condutivos são conectados, em que os interstícios entre os filamentos eletricamente condutivos e os interstícios entre os filamentos eletricamente condutivos definem uma pluralidade de aberturas para permitir que o fluido passe através do pelo menos um elemento aquecedor e em que pelo menos alguns, de preferência substancialmente todas dentre a pluralidade de filamentos transversais eletricamente con- dutivos se estende por apenas uma parte da largura do pelo menos um elemento aquecedor e são escalonadas ao longo do comprimento do pelo menos um elemento aquecedor.

[0099] As características descritas em relação a um ou mais aspectos podem ser igualmente aplicáveis a outros aspectos da invenção. Particularmente, características descritas em relação ao cartucho do primeiro aspecto podem ser igualmente aplicadas ao cartucho do segundo aspecto e vice-versa e características descritas em relação aos cartuchos dos primeiro ou segundo aspectos podem se aplicar igualmente aos métodos de fabricação dos quarto e quinto aspectos.

[00100] Modalidades da invenção serão descritas a seguir exclusivamente a título de exemplo, tendo como referência as figuras anexas, em que:

[00101] As Figuras 1A a 1D são ilustrações esquemáticas de um sistema, incorporando um cartucho, em conformidade com uma modalidade da invenção;

[00102] A Figura 2 é uma vista expandida do cartucho de um sistema mostrado na Figura 1;

[00103] A Figura 3 mostra um primeiro exemplo de um conjunto aquecedor com três elementos aquecedores;

[00104] A Figura 4 mostra uma vista parcial aumentada de um primeiro exemplo de um elemento aquecedor;

[00105] A Figura 5 mostra uma vista parcial aumentada de um segundo exemplo de um elemento aquecedor;

[00106] A Figura 6 mostra um segundo exemplo de conjunto aquecedor com três elementos aquecedores;

[00107] A Figura 7 mostra um terceiro exemplo de conjunto aquecedor com quatro elementos aquecedores.

[00108] As Figuras 1A a 1D são ilustrações esquemáticas de um sistema gerador de aerossol, incluindo um cartucho em conformidade com uma modalidade da invenção. A Figura 1A é uma vista esquemática de um dispositivo gerador de aerossol 10 ou uma unidade principal e um cartucho separado 20, que juntos formam o sistema gerador de aerossol. Neste exemplo, o sistema gerador de aerossol é um sistema para fumar operado eletricamente.

[00109] O cartucho 20 contém um substrato formador de aerossol e é configurado para ser recebido em uma cavidade 18 dentro do dispositivo. O cartucho 20 deve ser substituível por um usuário quando o substrato formador de aerossol fornecido no cartucho está esgotado. A Figura 1A mostra o cartucho 20 apenas antes da inserção no dispositivo, com a seta 1 na Figura 1A indicando a direção da inserção do cartucho.

[00110] O dispositivo gerador de aerossol 10 é portátil e tem um tamanho comparável a um charuto ou cigarro convencional. O dispositivo 10 compreende um corpo principal 11 e uma porção de bocal 12. O corpo principal 11 contém uma bateria 14, como uma bateria de fosfato de ferro-lítio, componentes eletrônicos de controle 16 e uma cavidade 18. A porção de bocal 12 está conectada ao corpo principal 11 por uma conexão articulada 21 e pode mover-se entre uma posição aberta, como mostrado na Figura 1A a 1C e uma posição fechada, como mostrado na Figura 1D. A porção de bocal 12 é colocada na posição aberta para permitir a inserção e a remoção dos cartuchos 20 e é colocada na posição fechada quando o sistema estiver sendo usado para gerar o aerossol, conforme será descrito. A porção de bocal compreende uma pluralidade de entradas de ar 13 e uma saída 15. Em uso, um usuário suga ou sopra na saída para tragar ar a partir das entradas 13, através da porção de bocal até a saída 15 e posteriormente, para a boca ou pulmões do usuário. Os defletores internos 17 são fornecidos para forçar o ar fluindo através da porção de bocal 12 passado o cartucho, como será descrito.

[00111] A cavidade 18 tem uma seção transversal circular e é dimensionada para receber um compartimento 24 do cartucho 20. Conectores elétricos 19 são fornecidos aos lados da cavidade 18 para fornecer uma conexão elétrica entre os componentes eletrônicos de controle 16 e a bateria 14 e os contatos elétricos correspondentes no cartucho 20.

[00112] A Figura 1B mostra o sistema da Figura 1A com o cartucho inserido na cavidade 18 e a cobertura 26 sendo removida. Nesta posição, os conectores elétricos descansam contra os contatos elétricos no cartucho, como será descrito.

[00113] A Figura 1C mostra o sistema da Figura 1B com a cobertura 26 totalmente removida e a porção de bocal 12 sendo movida para uma posição fechada.

[00114] A Figura 1D mostra o sistema da Figura 1C com a porção de bocal 12 na posição fechada. A porção do bocal 12 é mantida na posição fechada através de um mecanismo de fecho (não ilustrado). Será aparente agora para alguém versado ordinariamente na técnica que outros mecanismos adequados para retenção do bocal em uma posição fechada podem ser usados, como um encaixe de pressão ou um fechamento magnético.

[00115] A porção de bocal 12 em uma posição fechada retém o cartucho em contato elétrico com os conectores elétricos 19 de modo que uma boa conexão elétrica é mantida em uso, seja qual for a orientação do sistema. A porção de bocal 12 pode incluir um elemento elastomérico anular que envolve uma superfície do cartucho e é comprimido entre um elemento de compartimento de bocal rígido e o cartucho quando a porção de bocal 12 está na posição fechada. Isto garante que uma boa conexão elétrica seja mantida apesar das tolerâncias de fabricação.

[00116] Obviamente, outros mecanismos para a manutenção de uma boa conexão elétrica entre o cartucho e o dispositivo podem, alternativamente ou adicionalmente, serem usados. Por exemplo, o compartimento 24 do cartucho 20 pode ser fornecido com uma rosca ou sulco (não ilustrados) que engata em um sulco ou rosca correspondente (não ilustrados) formado na parede da cavidade 18. Um engate rosqueado entre o cartucho e o dispositivo pode ser usado para garantir o alinhamento rotacional correto, bem como reter o cartucho na cavidade, garantindo uma boa conexão elétrica. A conexão rosqueada pode se estender por apenas meia volta ou menos do cartucho ou pode se estender por várias voltas. Alternativa ou adicionalmente, os conectores elétricos 19 podem ser inclinados em contato com os contatos no cartucho.

[00117] A Figura 2 é uma vista expandida de um cartucho 20 adequado para uso em um sistema gerador de aerossol, por exemplo um sistema gerador de aerossol do tipo da Figura 1. O cartucho 20 compreende um compartimento cilíndrico geralmente circular 24 que tem um tamanho e forma selecionados para serem recebidos em uma cavidade correspondente ou montados de forma adequada com outros elementos do sistema gerador de aerossol, por exemplo, com a cavidade 18 do sistema da Figura 1. O compartimento 24 contém um substrato formador de aerossol. Neste exemplo, o substrato formador de aerossol é um líquido e o compartimento 24 contém ainda um material de capilaridade 22 que é embebido no substrato formador de aerossol líquido. Neste exemplo, o substrato formador de aerossol é composto por 39 por centro em peso de glicerina, 39 por centro em peso de propileno glicol, 20% em peso de água e aromatizantes e 2 por centro em peso de nicotina. Um material de capilaridade é um material que ativamente transporta líquido de uma extremidade a outra e pode ser feito de qualquer material apropriado. Neste exemplo o material de capilaridade é formado de po- liéster. Em outros exemplos, o substrato formador de aerossol pode ser um sólido.

[00118] O compartimento 24 tem uma extremidade aberta à qual um conjunto aquecedor 30 é fixado. O conjunto aquecedor 30 compreende um substrato 34 tendo uma abertura 35 formada nele, um par de contatos elétricos 32 fixados ao substrato e separados um do outro por uma lacuna 33 e um elemento aquecedor 36 formado por uma malha de filamentos aquecedores eletricamente condutores, abrangendo a abertura 35 e fixados aos contatos elétricos 32 nos lados opostos da abertura 35.

[00119] O conjunto aquecedor 30 é coberto por uma cobertura removível 26. A cobertura 26 compreende uma folha plástica impermeável a líquidos que é colada ao conjunto aquecedor, mas que pode ser facilmente removida. Uma aba é fornecida no lado da cobertura 26 para permitir que um usuário segure a cobertura quando esta for retirada. Estará evidente agora para os versados na técnica que apesar da cola ser descrita como o método para fixar a folha plástica impermeável ao conjunto aquecedor 30, outros métodos familiares a este na técnica também podem ser usados, incluindo a vedação térmica ou soldagem ul- trassônica, desde que a cobertura 26 possa ser facilmente removida por um consumidor.

[00120] Será compreendido que outros projetos de cartucho são possíveis. Por exemplo, o material de capilaridade com o cartucho pode compreender dois ou mais materiais capilares separados ou o cartucho pode compreender um tanque para manter um reservatório de líquido livre.

[00121] Os filamentos aquecedores do elemento aquecedor 36 são expostos através da abertura 35 no substrato 34 de modo que o substrato formador de aerossol vaporizado possa escapar para o fluxo de ar para além do conjunto aquecedor.

[00122] Durante o uso, o cartucho 20 é colocado no sistema gerador de aerossol e o conjunto aquecedor 30 é posto em contato com uma fonte de energia compreendida no sistema gerador de aerossol. Um circuito eletrônico é fornecido para alimentar o elemento aquecedor 36 e para volatilizar o substrato gerador de aerossol.

[00123] Na Figura 3, um primeiro exemplo do conjunto aquecedor 30 da presente invenção é representado, no qual três elementos aquecedores substancialmente paralelos 36a, 36b, 36c estão eletricamente conectados em série. O conjunto aquecedor 30 compreende um substrato eletricamente isolante 34 com uma abertura quadrada 35 formada nele. O tamanho da abertura é de 5 milímetros x 5 milímetros neste exemplo, embora seja percebido que outras formas e tamanhos de abertura poderiam ser usados conforme apropriado para a aplicação específica do aquecedor. Uma primeira e uma segunda porção de contato eletricamente condutivo 32a, 32b são fornecidas em lados opostos da abertura 35 para permitir o contato com uma fonte de energia externa. A primeira porção de contato 32a entra em contato com o primeiro elemento aquecedor 36a e a segunda porção de contato 32b entra em contato com o terceiro elemento aquecedor 36c dos três elementos aquecedores conectados em série 36a, 36b, 36c. Duas porções de contato eletricamente condutivo adicionais 32c, 32d são fornecidas adjacentes as primeira a segunda porções de contato 32a, 32b para permitir uma conexão em série dos elementos aquecedores 36a, 36b, 36c. O primeiro elemento aquecedor 36a está conectado entre a primeira porção de contato 32a e a porção de contato adicional 32c. O segundo elemento aquecedor 36b está conectado entre a porção de contato adicional 32c e a porção de contato adicional 32d. O terceiro elemento aquecedor 36c está conectado entre a porção de contato adicional 32d e a segunda porção de contato 32b. Nesta modalidade, o conjunto aquecedor 30 compreende um número ímpar de elementos aquecedores 36, ou seja, três elementos aquecedores e a primeira e a segunda porção de contato 32a, 32b estão localizadas em lados opostos da abertura 35 do substrato 34. Os elementos aquecedores 36a e 36c são espaçados das bordas laterais 35a, 35c da abertura, de modo que não há contato físico direto entre esses elementos aquecedores 36a, 36c e o substrato isolante 34. Sem desejar estar vinculado a nenhuma teoria específica, acredita-se que este arranjo possa reduzir a transferência de calor para o substrato isolante 34 e possa permitir a volatilização eficaz do substrato gerador de aerossol líquido.

[00124] Neste exemplo, elementos aquecedores 36a, 36b e 36c compreendem cada um uma faixa de material eletricamente condutor formado a partir de uma matriz de filamentos eletricamente condutivos, como discutido abaixo, em relação às Figuras 4 e 5. As resistências 36a, 36b, 36c cada uma compõem uma pluralidade de aberturas (não mostrado) através das quais um fluido pode passar através do conjunto aquecedor 30. O tamanho das aberturas pode ser substancialmente constante em toda a área da abertura 35, conforme representado na Figura 4. Alternativamente, o tamanho das aberturas pode variar. Por exemplo, o tamanho das aberturas em uma porção central 35e da abertura 35 pode ser maior do que o tamanho das aberturas fora da porção central 35e, como discutido em relação a Figura 5. Em alguns exemplos, o elemento aquecedor 36b define a pluralidade de aberturas que têm um tamanho diferente da pluralidade de aberturas definido pelos elementos aquecedores 36a e 36c. Por exemplo, o elemento aquecedor 36b pode definir uma pluralidade de aberturas que têm um tamanho maior do que a pluralidade de aberturas definida pelos elementos aquecedores 36a e 36c,

[00125] Na Figura 4, uma vista parcial aumentada de um dos elementos aquecedores da Figura 3 é representada. O elemento aquecedor 36 compreende uma matriz de filamentos eletricamente condutivos 37 que se estende ao longo do comprimento do elemento aquecedor 36 e uma pluralidade de filamentos transversais eletricamente condutivos 38 que se estende substancialmente perpendicular aos filamentos 37. O elemento aquecedor 36 pode ser feito de qualquer material adequado, por exemplo, liga de aço inoxidável 316L. Os filamentos 37 são conectados juntamente pelos filamentos transversais 38 para fornecer rigidez e resistência aumentada ao elemento aquecedor 36. Os filamentos eletricamente condutivos 37 são substancialmente paralelos e espaçados uns dos outros de modo que os interstícios são definidos entre filamentos adjacentes 37. Os filamentos eletricamente condutivos 38 são também substancialmente paralelos e espaçados uns dos outros de modo que os interstícios são definidos entre filamentos transversais adjacentes 38. Os interstícios entre a matriz de filamentos eletricamente condutivos 37 e a pluralidade de filamentos transversais eletricamente condutivos 38 definem uma pluralidade de aberturas 39 através das quais o fluido pode passar através do elemento aquecedor 36. Neste exemplo, os interstícios entre os filamentos transversais axialmente adjacentes 38 são maiores do que os interstícios entre filamentos adjacentes 37, de modo que cada pluralidade de aberturas 39 é alongada na direção do comprimento do elemento aquecedor 36. No arranjo mostrado na Figura 4, os filamentos transversais 38 se estendem por somente um único interstício entre dois filamentos adjacentes 37, com filamentos transversais sucessivos 38 em toda a largura do elemento aquecedor 36 sendo escalonados ao longo do comprimento do elemento aquecedor, que é deslocado na direção de comprimento do elemento aquecedor 36. Com este arranjo, as junções entre os filamentos 37 e os filamentos transversais 38 definem três rotas elétricas, uma delas sendo a direção geral da corrente que flui através do elemento aquecedor 36, como representado pela seta 40, uma é transversal a direção geral do fluxo de corrente e a outra é a direção oposta a direção geral do fluxo de corrente. Isto está em contraste com uma malha em diagonal convencional, na qual as junções entre os filamentos definem quatro rotas elétricas, uma das quais está na direção geral da corrente que flui através do elemento aquecedor, duas das quais são transversais a direção geral do fluxo de corrente, com o restante estando na direção oposta a direção geral do fluxo de corrente.

[00126] Sem estar vinculado a qualquer teoria em particular, observa-se que, ao reduzir o número de elementos transversais eletricamente condutivos e, assim, o número de rotas elétricas, o elemento aquecedor da presente invenção pode melhor manter a direção atual por todo o elemento aquecedor, resultando em uma redução na variabilidade no perfil de temperatura por todo a área de elemento aquecedor, levando a alguns locais quentes, isto podendo reduzir a variabilidade no desempenho.

[00127] Adicionalmente, pelo escalonamento dos filamentos transversais 38 por todo o comprimento do elemento aquecedor, o comprimento não suportado de cada filamento 37 é reduzido. Assim, o comprimento da abertura pode ser aumentado sem afetar adversamente a resistência ou rigidez do elemento aquecedor. Isto pode permitir que as características do fluxo do fluido do elemento aquecedor e as características da distribuição de aerossol do cartucho sejam variadas conforme desejado sem afetar adversamente a rigidez ou estabilidade estrutural do elemento aquecedor.

[00128] Na vista parcial do elemento aquecedor descrito na Figura 4, o tamanho da pluralidade de aberturas 39 é substancialmente o mesmo por toda a largura e comprimento da porção do elemento aquecedor 36 mostrado, como indicado pela dimensão de largura 41 e pela dimensão de comprimento 42. Neste exemplo, as aberturas 39 são retangulares e cada um tem uma largura de 58 micra e um comprimento de 500 micra, embora será apreciado que outras formas e tamanhos de abertura poderiam ser usados como apropriado para a aplicação específica do aquecedor. Os filamentos condutores 37, 38, dos quais é formado o elemento aquecedor 36 são formados com uma largura e espessura de 20 micra, embora será apreciado que outros tamanhos de filamento podem ser usados como apropriado para a aplicação específica do aquecedor. Embora a porção do elemento aquecedor 36 mostrada na Figura 4 seja de três aberturas por seis aberturas de comprimento, o elemento aquecedor completo 36 pode ser maior e mais largo. Em um exemplo, o elemento aquecedor tem um comprimento de 12 aberturas por 21 aberturas. Tal elemento aquecedor tem uma largura total de 1,658 milímetros (22 X 20 micra + 21 x 58 micra) e um comprimento total de 6,26 milímetros (13 x 20 micra + 12 x 500 micra).

[00129] Na Figura 5, uma vista parcial aumentada de um exemplo alternativo do elemento aquecedor é representada. A porção do elemento aquecedor da Figura 5 é similar a porção do elemento aquecedor mostrada na Figura 4, com a exceção de que o tamanho da pluralidade de aberturas 39' definidas pela matriz de filamentos eletricamente con- dutivos 37' e a pluralidade de filamentos transversais eletricamente con- dutivos 38' varia por todo o comprimento da porção do elemento aquecedor 36' mostrado. Particularmente, embora a largura das aberturas seja substancialmente a mesma, como indicado pela dimensão de largura 41', os interstícios entre os filamentos transversais são maiores em uma porção central do elemento aquecedor 36', de modo que o comprimento 43' e portanto o tamanho total das aberturas 39' seja maior na porção central do elemento aquecedor 36' do que o comprimento 42' das aberturas 39' fora da porção central. Neste exemplo, as aberturas 39' na porção central têm uma largura de 58 micra e um comprimento de 600 micra.

[00130] Na Figura 6, um segundo exemplo do conjunto aquecedor 30 da presente invenção é representado, no qual três elementos aquecedores substancialmente paralelos 36a, 36b, 36c estão eletricamente conectados em série. O conjunto aquecedor 30 compreende um substrato eletricamente isolante 34 com uma abertura quadrada 35 formada nele. O tamanho da abertura é de 5 milímetros x 5 milímetros neste exemplo, embora seja percebido que outras formas e tamanhos de abertura poderiam ser usados conforme apropriado para a aplicação específica do aquecedor. Uma primeira e segunda porção de contato eletricamente condutivo 32a, 32b são fornecidas nos lados opostos da abertura 35 e se estendem substancialmente paralelas às bordas laterais 35a, 35b da abertura 35. Duas porções de contato eletricamente condutivo 32c, 32d são fornecidas como partes adjacentes das bordas laterais opostas 35a, 35d da abertura 35. O primeiro elemento aquecedor está conectado entre a primeira porção de contato 32a e a porção de contato adicional 32c. O segundo elemento aquecedor 36b está conectado entre a porção de contato adicional 32c e a porção de contato adicional 32d. O terceiro elemento aquecedor 36c está conectado entre a porção de contato adicional 32c e a segunda porção de contato 32b. Nesta modalidade, o conjunto aquecedor 30 compreende um número ímpar de elementos aquecedores 36, ou seja três elementos aquecedores e a primeira e a segunda porção de contato 32a, 32b estão localizadas em lados opostos da abertura 35 do substrato 34. Os elementos aquecedores 36a e 36c são espaçados das bordas laterais 35a, 35b da abertura, de modo que não há contato físico direto entre esses elementos aquecedores 36a, 36c e o substrato isolante 34. Sem desejar estar vinculado a nenhuma teoria específica, acredita-se que este arranjo possa reduzir a transferência de calor para o substrato isolante 34 e possa permitir a volatilização eficaz do substrato gerador de aerossol líquido.

[00131] Na Figura 7, é representado um exemplo adicional do conjunto aquecedor 30 da presente invenção, em que quatro elementos aquecedores 36a, 36b, 36c, 36d são eletricamente conectados em série. O conjunto aquecedor 30 compreende um substrato eletricamente isolante 34 com uma abertura quadrada 35 formada nele. O tamanho da abertura é 5 milímetros x 5 milímetros. Uma primeira e uma segunda porção de contato eletricamente condutora 32a, 32b são fornecidas adjacentes a uma porção superior e inferior, respectivamente, da mesma borda lateral 35b da abertura 35. Três porções de contato adicionais 32c, 32d, 32e são fornecidas, em que duas porções de contato adicionais 32d, 32e são fornecidas como partes adjacentes da borda lateral oposta 35a e uma porção de contato adicional 32c é fornecida paralela à borda lateral 35b entre a primeira e segunda poções de contato 32a, 32b. Os quatro elementos aquecedores 36a, 36b, 36c, 36d estão conectados em série entre essas cinco porções de contato 32a, 32c, 32d, 32e, 32b, conforme ilustrado na Figura 7. Novamente, nenhuma das bordas laterais longas dos elementos aquecedores está em contato físico direto com nenhuma borda lateral da abertura, de modo que, a transferência de calor para o substrato isolante é reduzida novamente.

[00132] Nesta modalidade, o conjunto aquecedor 30 compreende um número par de elementos aquecedores 36, ou seja, quatro elementos aquecedores 36a, 36b, 36c, 36d e a primeira e segunda porções de contato 32a, 32b estão localizadas no mesmo lado da abertura 35 do substrato 34.

[00133] Nos arranjos, tais como aqueles mostrados nas Figuras 3, 6 e 7, o arranjo dos elementos aquecedores pode ser tal que a lacuna entre os elementos aquecedores adjacentes seja substancialmente a mesma. Por exemplo, os elementos aquecedores podem ser regularmente espaçados por toda a largura da abertura 35. Em outros arranjos, espaçamentos diferentes entre os elementos aquecedores podem ser usados, por exemplo, para obter um perfil de aquecimento desejado. Outras formas de abertura ou dos elementos aquecedores podem ser usadas.

[00134] Nas modalidades descritas acima em relação as Figuras 1 a 7, o conjunto aquecedor compreende um ou mais elementos aquecedores que compreendem uma pluralidade de filamentos aquecedores e filamentos aquecedores transversais formados a partir de uma folha con- dutiva ou chapa de aço inoxidável 316L que é gravada ou eletroformada para definir os filamentos. Os filamentos têm uma espessura e uma largura de cerca de 20 micra. Os elementos aquecedores estão conectados a contatos elétricos 32 que são separados uns dos outros por uma lacuna de cerca de 100 micra e são formados a partir de uma chapa de cobre que tem uma espessura de cerca de 30 micra. Os contatos elétricos 32 são fornecidos em um substrato de poliamida 34 tendo uma espessura de cerca de 120 micra. As porções de contato são preferencialmente chapeadas, por exemplo com ouro, estanho ou prata. Os filamentos que formam os elementos aquecedores são espaçados para definir interstícios entre os filamentos adjacentes e os filamentos transversais que formam os elementos aquecedores também são espaçados para definir interstícios entre filamentos transversais adjacentes. Os interstícios entre os filamentos adjacentes e os filamentos transversais definem uma pluralidade de aberturas através das quais o fluido pode passar através do conjunto aquecedor. A pluralidade de aberturas neste exemplo tem uma largura de cerca de 58 micra e um comprimento que varia por todo o comprimento, largura ou comprimento e largura do elemento aquecedor, por exemplo entre 500 micra e 600 micra, embora aberturas maiores ou menores possam ser usadas. O uso de um elemento aquecedor com estas dimensões aproximadas pode permitir que um menisco do substrato formador de aerossol seja formado nas aberturas e que o elemento aquecedor do conjunto aquecedor extraia substrato formados de aerossol por ação capilar. A área aberta do elemento aquecedor, ou seja, a razão da área da pluralidade de aberturas em relação a área total do elemento aquecedor é vantajosamente entre 25 por cento e 56 por cento. A resistência total do conjunto aquecedor é em torno de 1 Ohm. Os filamentos dos elementos aquecedores fornecem a grande maioria desta resistência, de modo que a maioria do calor é produzida pelos filamentos. Em certos exemplos, os filamentos do elemento aquecedor têm uma resistência elétrica mais de 100 vezes maior que os contatos elétricos 32.

[00135] O substrato 34 é eletricamente isolante e, neste exemplo, é formado por uma folha de poliamida com uma espessura de cerca de 120 micra. O substrato é circular e tem um diâmetro de 8 milímetros. O elemento aquecedor é retangular e em alguns exemplos tem comprimentos laterais de 5 milímetros e 1,6 milímetros. Estas dimensões permitem um sistema completo, tendo um tamanho e forma semelhantes a um cigarro ou charuto convencional. Outro exemplo de dimensões que foram descobertas eficazes é um substrato circular de diâmetro de 5 milímetros e um elemento aquecedor regular de 1 milímetro x 4 milímetros.

[00136] Os elementos aquecedores podem ser ligados diretamente ao substrato 34, os contatos 32 então sendo ligados pelo menos parcialmente na parte superior dos elementos aquecedores. Ter os contatos como uma camada mais externa pode ser benéfico para proporcionar um contato elétrico confiável com uma fonte de energia. A pluralidade de filamentos pode ser integralmente formada com as porções de contato eletricamente condutivo.

[00137] No cartucho mostrado na Figura 2, os contatos 32 e os elementos aquecedores 36 estão localizados entre a camada do substrato 34 e o compartimento 24. No entanto, é possível montar o conjunto aquecedor no compartimento do cartucho de outra forma, para que o substrato de poliamida 34 fique diretamente adjacente ao compartimento 24.

[00138] Embora as modalidades descritas tenham cartuchos com compartimentos tendo uma seção transversal substancialmente circular, é claro que é possível formar compartimentos de cartucho com outras formas, como seção transversal retangular ou seção transversal triangular. Estas formas de compartimento garantiriam uma orientação desejada dentro da cavidade moldada correspondente, para garantir a conexão elétrica entre o dispositivo e o cartucho.

[00139] O material de capilaridade 22 é vantajosamente orientado no compartimento 24 para transportar o líquido para o conjunto aquecedor 30. Quando o cartucho é montado, os filamentos aquecedores 37, 38 podem estar em contato com o material de capilaridade 22 e, assim, o substrato formador de aerossol pode ser transportado diretamente para o aquecedor. Nos exemplos da invenção, o substrato formador de aerossol entra em contato com a maior parte da superfície de cada filamento 37, 38 de modo que a maior parte do calor gerado pelo conjunto aquecedor passe diretamente para dentro do substrato formador de aerossol. Em contraste, nos conjuntos aquecedores de pavio e bobina convencionais, apenas uma pequena fração do fio aquecedor está em contato com o substrato formador de aerossol. O material de capilaridade 22 pode se estender para dentro das aberturas.

[00140] Em uso, o conjunto aquecedor opera preferencialmente por aquecimento resistivo, embora também possa operar usando outros processos de aquecimento adequados, tais como aquecimento indutivo. Quando o conjunto aquecedor opera por aquecimento resistivo, a corrente é passada através dos filamentos 37, 38 dos elementos aquecedores 36 sob o controle dos componentes eletrônicos de controle 16 para aquecer os filamentos a uma faixa de temperatura desejada. Os filamentos têm uma resistência elétrica significativamente maior do que as porções de contato 32, de modo que altas temperaturas são localizadas nos filamentos. O sistema pode ser configurado para gerar calor através do fornecimento de uma corrente elétrica para o conjunto aquecedor em resposta a um sopro do usuário ou pode ser configurado para gerar calor continuamente enquanto o dispositivo está em um estado "ligado". Os diferentes materiais para os filamentos podem ser adequa-dos para diferentes sistemas. Por exemplo, em um sistema aquecido continuamente, os filamentos de grafite são adequados uma vez que têm uma capacidade de calor específico relativamente baixa e são compatíveis com aquecimento de baixa corrente. Em um sistema acionado por sopro, no qual o calor é gerado em curtas explosões usando pulsos de alta corrente, filamentos de aço inoxidável com uma capacidade de alto calor específico podem ser mais adequados.

[00141] Em um sistema acionado por sopro, o dispositivo pode incluir um sensor de sopro configurado para detectar quando um usuário traga o ar através da porção da boca. O sensor de sopro (não ilustrado) está conectado aos componentes eletrônicos de controle 16 e os componentes eletrônicos de controle 16 são configurados para fornecer corrente ao conjunto aquecedor 30 apenas quando é determinado que o usuário está dando sopros no dispositivo. Qualquer sensor de fluxo de ar adequado pode ser usado como um sensor de sopros, como um microfone.

[00142] Em uma modalidade possível, as alterações na resistividade de um ou mais dos filamentos 37, 38 ou do elemento aquecedor como um todo podem ser usadas para detectar uma alteração na temperatura do elemento aquecedor. Isto pode ser usado para regular a energia fornecida ao elemento aquecedor para garantir que esta permaneça dentro de uma faixa de temperatura desejada. Mudanças bruscas de temperatura também podem ser usadas como um meio para detectar alterações no fluxo de ar após este passar pelo elemento aquecedor, como resultado de um sopro do usuário no sistema. Um ou mais dos filamentos podem ser sensores de temperatura dedicados e podem ser formados por um material tendo um coeficiente de temperatura adequado de resistência para essa finalidade, tal como uma liga de ferro-alumínio, Ni- Cr, platina, tungstênio ou um fio de liga.

[00143] O fluxo de ar através da porção do bocal, quando o sistema é usado, está ilustrado na Figura 1d. A porção de bocal inclui defletores internos 17, que são integralmente moldados com as paredes externas da porção da boca e garantem que, conforme o ar é tragado das entradas 13 para a saída 15, este flua ao longo do conjunto aquecedor 30 no cartucho, onde o substrato formador de aerossol está sendo vaporizado. Conforme o ar passa no conjunto aquecedor, o substrato vaporizado é conduzido no fluxo de ar e resfria para formar um aerossol antes de sair na saída 15. Neste sentido, durante o uso, o substrato formador de aerossol passa através do conjunto aquecedor, passando através dos interstícios entre os filamentos 36, 37, 38 conforme é vaporizado.

[00144] Outros projetos de cartucho que incorporam um conjunto aquecedor de acordo com esta divulgação, podem agora ser concebidos por uma pessoa versada na técnica. Por exemplo, o cartucho pode incluir uma porção de bocal, pode incluir mais de um conjunto aquecedor e pode ter qualquer forma desejada. Além disso, um conjunto aquecedor, de acordo com a divulgação, pode ser usado nos sistemas de outros tipos para aqueles já descritos, tais como umidificantes, aromati- zantes de ambiente, e outros sistemas geradores de aerossol.

[00145] Os exemplos de modalidades descritas anteriormente exemplificam, mas não são limitativos. Considerando as modalidades exemplares discutidas acima, outras modalidades consistentes com as modalidades exemplares acima se tornarão evidentes aos versados na técnica.

Claims

1. Cartucho (20) para uso em um sistema gerador de aerossol, que compreende: uma porção de armazenamento compreendendo um compartimento (24) para reter um substrato formador de aerossol, o compartimento (24) tendo uma abertura; e um conjunto aquecedor (30) compreendendo pelo menos um elemento aquecedor (36) fixado ao compartimento (24) e que se estende por toda a abertura do compartimento (24), caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento aquecedor (36) do conjunto aquecedor (30) define uma pluralidade de aberturas para permitir que o fluido passe através do pelo menos um elemento aquecedor (36) e em que a pluralidade de aberturas tem diferentes tamanhos.

2. Cartucho (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tamanho das aberturas em uma primeira região da abertura é maior que o tamanho das aberturas em uma segunda região da abertura.

3. Cartucho (20), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca-racterizado pelo fato de que o tamanho das aberturas aumenta em direção a uma porção central da abertura.

4. Cartucho (20), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento aquecedor (36) compreende uma matriz de filamentos eletricamente condutivos que se estendem ao longo do comprimento do pelo menos um elemento aquecedor (36), a pluralidade de aberturas sendo definida por interstícios entre os filamentos eletricamente condutivos.

5. Cartucho (20), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento aquecedor (36) compreende ainda uma pluralidade de filamentos transversais que se estendem transversalmente para a matriz de filamentos eletricamente condutivos e por quais os filamentos adjacentes na matriz de filamentos eletricamente condutivos são conectados e em que a pluralidade de aberturas é definida pelos interstícios entre os filamentos eletricamente condutivos e os interstícios entre os filamentos transversais.

6. Cartucho (20), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os interstícios entre os filamentos transversais variam de acordo com o comprimento, largura ou comprimento e largura do pelo menos um elemento aquecedor (36), de modo que a pluralidade de aberturas tem diferentes comprimentos.

7. Cartucho (20), de acordo com a reivindicação 5 ou 6, ca-racterizado pelo fato de que pelo menos uns, de preferência todos, dentre a pluralidade de filamentos transversais se estendem apenas por parte da largura do pelo menos um elemento aquecedor (36) e são escalonados ao longo do comprimento do pelo menos um elemento aquecedor (36).

8. Cartucho (20), de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que os filamentos transversais são eletricamente condutivos.

9. Cartucho (20), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o conjunto aquecedor (30) é substancialmente plano.

10. Sistema gerador de aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo gerador de aerossol (10); e um cartucho (20) como definido em qualquer uma das reivin-dicações 1 a 9, em que o cartucho (20) é acoplado de maneira removível ao dispositivo gerador de aerossol (10) e em que o dispositivo gerador de aerossol (10) inclui uma fonte de energia para o conjunto aquecedor.

11. Sistema gerador de aerossol, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o sistema é um sistema para fumar operado eletricamente.

12. Método para a fabricação de um cartucho (20) para uso em um sistema gerador de aerossol, que compreende as etapas de: fornecimento de uma porção de armazenamento compreendendo um compartimento (24) com uma abertura; preenchimento da porção de armazenamento com o substrato formador de aerossol; e fornecimento de um conjunto aquecedor (30) compreendendo pelo menos um elemento aquecedor (36) que se estende por toda a abertura do compartimento (24),caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento aquecedor (36) do conjunto aquecedor (30) tem uma pluralidade de aberturas para permitir que o fluido passe através do pelo menos um elemento aquecedor (36) e em que a pluralidade de aberturas tem tamanhos diferentes.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento aquecedor (36) é formado por gravura.