ES2871880T3 - Aparato y método para calentar material fumable - Google Patents
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Abstract
Aparato (100) dispuesto para calentar material fumable (252) para volatilizar al menos un componente del material fumable, comprendiendo el aparato: al menos un calentador de película delgada (200; 300) construido y dispuesto para calentar material fumable contenido en el aparato durante el uso, teniendo el calentador de película delgada una pluralidad de regiones de calentamiento para calentar diferentes partes del material fumable contenido en el aparato durante el uso; y una fuente de alimentación (204) que está dispuesta para proporcionar la misma tensión a una primera región de calentamiento (220; 320) y a una segunda región de calentamiento (230; 330) del calentador de película delgada; estando el aparato caracterizado (100) por que: la primera región de calentamiento tiene una densidad de potencia diferente de la segunda región de calentamiento; la primera región de calentamiento tiene una pluralidad de partes de calentamiento por conducción eléctrica (222, 224, 226; 322, 324, 326) que están conectadas eléctricamente entre sí en serie; la segunda región de calentamiento tiene una pluralidad de segundas partes de calentamiento por conducción eléctrica (232, 234, 236; 332, 334, 336) que están conectadas eléctricamente entre sí en serie; la resistencia eléctrica de al menos una de las primeras partes de calentamiento por conducción eléctrica es diferente de la resistencia eléctrica de al menos una de las segundas partes de calentamiento por conducción eléctrica; y la resistencia eléctrica de al menos una de las primeras partes de calentamiento por conducción eléctrica es diferente de la resistencia eléctrica de al menos otra primera parte de calentamiento por conducción eléctrica.
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato y método para calentar material fumable
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato y a un método para calentar material fumable
Antecedentes
Artículos tales como cigarrillos, puros y similares queman tabaco durante su uso para crear humo de tabaco. Se ha intentado proporcionar alternativas para estos tipos de artículos que queman el tabaco mediante la creación de productos que liberen compuestos sin quemarlos. Ejemplos de tales productos son los denominados productos que calientan, pero no queman, también conocidos como productos que calientan tabaco o dispositivos que calientan tabaco, los cuales liberan compuestos por calentamiento, pero sin quemado del material. El material puede ser por ejemplo tabaco u otros productos distintos del tabaco, o una combinación, tal como una mezcla combinada, que puede 0 no contener nicotina. De forma similar, también existen los dispositivos denominados cigarrillos electrónicos, que por lo general vaporizan un líquido que puede o no contener nicotina.
El documento EP 2316286 se refiere a un sistema para fumar calentado eléctricamente que comprende al menos un calentador para calentar un sustrato formador de aerosol para formar un aerosol, y una fuente de alimentación para suministrar energía al al menos un calentador. La una o más pistas eléctricamente conductoras pueden comprender una pluralidad de partes, estando cada parte conectada por separado a la fuente de alimentación.
El documento EP2340729 se refiere a un sistema generador de aerosol calentado eléctricamente que comprende al menos un calentador eléctrico. El calentador comprende un elemento de calentamiento formado por una sola pista de material eléctricamente resistivo que tiene diferentes áreas en sección transversal a lo largo de su longitud.
Breve descripción
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato dispuesto para calentar material fumable para volatilizar al menos un componente del material fumable, tal como se define en la reivindicación 1 adjunta
En algunos ejemplos, esto significa, por ejemplo, que diferentes partes del material fumable pueden calentarse a diferentes temperaturas. Como ejemplo adicional, esto significa que puede obtenerse un perfil de temperatura uniforme más plano, a través de al menos parte de o todo el material fumable.
En una realización, la densidad de potencia de la primera región de calentamiento es menor que la densidad de potencia de la segunda región de calentamiento, estando la primera región de calentamiento dispuesta cerca de un primer extremo del calentador de película delgada y estando la segunda región de calentamiento dispuesta lejos del primer extremo del calentador de película delgada.
En una realización, el área en sección transversal de la primera parte de calentamiento por conducción eléctrica es diferente del área en sección transversal de la segunda parte de calentamiento por conducción eléctrica.
En una realización, el calentador de película delgada tiene una región de no calentamiento dispuesta generalmente en el centro del calentador de película delgada.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método para calentar material fumable para volatilizar al menos un componente del material fumable, tal como se define en la reivindicación 5 adjunta. Otras características y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción de realizaciones preferidas de la invención, dadas solo a modo de ejemplo, a las cuales se hace en referencia en las figuras adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra una primera vista en perspectiva de un ejemplo de un aparato para calentar material fumable; La figura 2 muestra una segunda vista en perspectiva del aparato de la figura 1;
La figura 3 muestra una vista en sección transversal lateral del aparato de la figura 1 con material fumable introducido; La figura 4 muestra una primera vista en planta esquemática de un ejemplo de un calentador para usar en un aparato para calentar material fumable; y
La figura 5 muestra una segunda vista en planta esquemática de un ejemplo de un calentador para usar en un aparato para calentar material fumable.
Descripción detallada
Tal como se usa en el presente documento, el término «material fumable» incluye materiales que con el calentamiento proporcionan componentes volatilizados, típicamente en forma de un aerosol. El «material fumable» incluye cualquier material que contenga tabaco y, por ejemplo, puede incluir uno o más de tabaco, derivados de tabaco, tabaco expandido, tabaco reconstituido o sustitutos de tabaco. El «material fumable» también puede incluir otros productos, que no son tabaco, los cuales, dependiendo del producto, pueden o no contener nicotina. El «material fumable» puede, por ejemplo, tener forma de un sólido, un líquido, un gel o una cera o similar. El «material fumable» también puede ser, por ejemplo, una combinación o una mezcla de materiales.
Se conoce un aparato que calienta material fumable para volatilizar al menos un componente del material fumable, normalmente para formar un aerosol que pueda ser inhalado sin que se queme o sin que se combustione el material fumable. Tal aparato a veces se describe como un aparato «que calienta, pero no quema» o un «producto para calentar tabaco» o un «dispositivo para calentar tabaco» o similar. Del mismo modo, también existen los denominados dispositivos de cigarrillos electrónicos que normalmente vaporizan un material fumable en forma de un líquido que puede o no contener nicotina. El material fumable puede tener la forma de o proporcionarse como parte de una varilla, cartucho o cargador o similar que se puede introducir en el aparato. Se puede proporcionar un calentador para calentar y volatilizar el material fumable como una parte «permanente» del aparato o se puede proporcionar como parte del artículo para fumar o del artículo consumible que se desecha y se reemplaza después del uso. Un «artículo para fumar» en este contexto es un dispositivo o artículo u otro componente que en uso incluye o contiene el material fumable, que en uso se calienta para volatilizar el material fumable y opcionalmente otros componentes.
Con referencia a las figuras 1 a 3, se muestra un ejemplo de un aparato 100 dispuesto para recibir material fumable para permitir que se volatilice al menos un componente del material fumable. (Tal como se explica más adelante, en algunos ejemplos específicos descritos en la presente memoria, el material fumable se proporciona como una varilla 250 que incluye material fumable 252 y opcionalmente otros componentes). El aparato 100 tiene un primer extremo o proximal o del lado de la boca 102 y un segundo extremo o distal 104.
El aparato 100 proporciona un alojamiento 106 para recibir material fumable 252. El alojamiento 106 tiene al menos una abertura por la que puede pasar material fumable 252. En el ejemplo particular que se muestra, hay dos aberturas. Se proporciona una primera abertura 108 para permitir que se introduzca y se retire material fumable 252 del alojamiento 106. Se proporciona una segunda abertura 110 para permitir que un usuario acceda al interior del alojamiento 106, por ejemplo, para permitir la limpieza del interior del alojamiento 106. En el ejemplo específico que se muestra en los dibujos, las aberturas 108, 110 están dispuestas en el extremo del lado de la boca 102 y en el extremo distal 104 respectivamente. El alojamiento 106 también tiene una cámara 112 dispuesta entre el extremo del lado de la boca 102 y el extremo distal 104. Como se muestra más claramente en la figura 3, las aberturas 108, 110 están dispuestas en cualquiera de los extremos de la cámara 112 en el alojamiento 106. El material fumable 252 es recibido en la cámara 112 durante el uso. Antes del uso, el usuario puede introducir material fumable 252 por la primera abertura 108 en la cámara 112. Después del uso, el usuario puede retirar el material fumable 252 de la cámara 112 y limpiar la cámara 112 introduciendo, por ejemplo, un limpiador de pipa por la segunda abertura 110.
En el ejemplo que se muestra, el aparato 100 tiene puertas o cubiertas 116, 118 para permitir el cierre y la apertura de las aberturas 108, 110. En el alojamiento 106 se encuentra montada de manera pivotante una cubierta articulada 116 en el extremo distal 110 y ésta puede moverse entre una posición abierta y una cerrada (se muestra en las figuras 1 y 2 respectivamente). En el alojamiento 106 se encuentra montada una cubierta deslizable 118 en el extremo proximal 102 y ésta puede moverse de manera deslizable entre una posición abierta y una cerrada. La cubierta deslizable 118 se mueve a una posición abierta antes de introducir material fumable 252 en el aparato 100.
Con referencia en particular a la figura 3, se muestra una varilla 250 que contiene material fumable 252 introducido por la abertura frontal 108 de manera que (al menos) el material fumable 252 quede colocado dentro del aparato 100. La varilla 250 tiene un extremo del lado de la boca, un conjunto de boquilla que incluye uno o más de un filtro para filtrar aerosol y/o un elemento de enfriamiento 254 para enfriar el aerosol. El filtro/elemento de enfriamiento 254 está separado del material fumable 252 por un especio 256 y también está separado del extremo del lado de la boca por un espacio adicional 258.
El aparato 100 tiene colocado o fijado en el mismo un calentador 200, un sistema de circuitos de control 202 y una fuente de energía 204. En este ejemplo, el calentador 200, el sistema de circuitos de control 202 y la fuente de energía 204 son lateralmente adyacentes (es decir, adyacentes cuando se observan desde un extremo), con el sistema de circuitos de control 202 generalmente dispuesto entre el calentador 200 y la fuente de energía 204, aunque son posibles otras ubicaciones. El sistema de circuitos de control 202 puede incluir un controlador, tal como una disposición de microprocesador, configurado y dispuesto para controlar el calentamiento del material fumable 252, tal como se describe más adelante. La fuente de energía 204 puede ser, por ejemplo, una batería, que puede ser una batería recargable o una batería no recargable. Ejemplos de baterías adecuadas incluyen, por ejemplo, una batería de iones de litio, una batería de níquel (tal como una batería de níquel-cadmio), una batería alcalina y/o similar. La batería 27 está acoplada eléctricamente al calentador 200 para suministrar energía eléctrica cuando sea requerida y bajo el control del sistema de circuitos de control 202 para calentar el material fumable 252 después que el material fumable
252 se haya introducido por la abertura 110 en el aparato 100. Una ventaja de colocar la fuente de energía 204 lateralmente adyacente al calentador 200 es que se puede usar una fuente de energía 204 físicamente grande sin hacer que el aparato 100 como un todo sea excesivamente grande. Como se entenderá, en general, una fuente de energía 204 físicamente grande tiene una mayor capacidad (es decir, la energía eléctrica total que se puede suministrar, con frecuencia medida en amperios-horas o similar) y por tanto puede ser mayor la duración de la batería del aparato 100.
En un ejemplo, el calentador 200 tiene sustancialmente forma de tubo cilíndrico hueco, que tiene una cámara de calentamiento interior hueca 206 dentro de la cual se introduce material fumable 252 para calentarlo durante el uso. Son posibles diferentes disposiciones del calentador 200. Por ejemplo, el calentador 200 puede estar formado por un único elemento de calentamiento o puede estar formado por varios elementos de calentamiento alineados a lo largo del eje longitudinal del calentador 200. El o cada elemento de calentamiento puede ser anular o tubular o al menos parcialmente anular o parcialmente tubular alrededor de su circunferencia. En un ejemplo, el o cada elemento de calentamiento puede ser un calentador de película delgada. En otro ejemplo, el o cada elemento de calentamiento puede estar hecho de un material cerámico. Ejemplos de materiales cerámicos adecuados incluyen materiales cerámicos de alúmina y nitruro de aluminio y nitruro de silicio, que se pueden laminar y sinterizar. Son posibles otras configuraciones de calentamiento que incluyen, por ejemplo, calentamiento inductivo, elementos calentadores infrarrojos que calientan por la emisión de radiación infrarroja o elementos calentadores resistivos formados, por ejemplo, por un devanado eléctrico resistivo. En un ejemplo particular, el calentador 200 puede estar hecho de un sustrato con al menos una pista eléctricamente conductora formada en el sustrato. El sustrato puede tener forma de lámina y puede comprender, por ejemplo, una capa plástica. En un ejemplo específico, la capa es una capa de poliimida. La pista eléctricamente conductora puede imprimirse, o depositarse de alguna otra manera, sobre la capa. El calentador 200 puede tener una capa plástica adicional formada en la pista eléctricamente conductora o sobre la misma. En este ejemplo la pista eléctricamente conductora se encuentra por tanto entre dos capas plásticas. El calentador 200 está dimensionado de manera que sustancialmente todo el material fumable 252 cuando está introducido se encuentra en el o los elementos del calentador 200 de manera que sustancialmente todo el material fumable 252 se calienta durante el uso. El o cada elemento de calentamiento puede estar dispuesto de manera que las partes seleccionadas del material fumable 252 se puedan calentar independientemente, por ejemplo, por turnos (a lo largo del tiempo) o juntas (simultáneamente) según se desee.
El calentador 200 en este ejemplo está rodeado a lo largo de al menos parte de su longitud por un aislador térmico 212. El aislador 212 ayuda a reducir el calor que pasa del calentador 200 al exterior del aparato 100. Esto ayuda a mantener los requisitos de potencia del calentador 200, ya que generalmente reduce las pérdidas de calor. El aislador 212 también ayuda a mantener frío el exterior del aparato 100 durante el funcionamiento del calentador 200. En un ejemplo, el aislador 212 puede ser un manguito de doble pared que proporcione una región de baja presión entre las dos paredes del manguito. Es decir, el aislador 212 puede ser, por ejemplo, un tubo de «vacío», es decir, un tubo que ha sido evacuado al menos parcialmente para minimizar la transferencia de calor por conducción y/o convección. Otras disposiciones del aislador 212 son posibles, incluyendo el uso de materiales aislantes térmicos, que incluye, por ejemplo, un material de tipo espumado adecuado, además o en lugar de un manguito de doble pared.
En el aparato ensamblado 100, el calentador 200 en general tiene la forma de un tubo cilíndrico hueco que se encuentra dentro del alojamiento 106 de forma que un extremo del tubo hueco 214 está en comunicación fluida con la abertura 108 en el extremo del lado de la boca 102 y el otro extremo del tubo hueco 214 está en comunicación con la abertura 110 en el extremo distal 104.
Se entiende que el aparato 100 que se muestra en las figuras 1 a 3 y que se ha descrito anteriormente es solo un ejemplo de un aparato para calentar material fumable y que son posibles otras disposiciones y configuraciones.
Con referencia ahora a la figura 4, se muestra una primera vista en planta esquemática de un ejemplo de un calentador para usar en un aparato para calentar material fumable, a fin de ilustrar esquemáticamente diferentes regiones de calentamiento y zonas de calentamiento de este ejemplo del calentador. El calentador se puede usar, por ejemplo, en un aparato 100 del tipo que se muestra en las figuras 1 a 3 y que se ha descrito anteriormente, y se puede usar en otros aparatos para calentar material fumable.
El calentador 200 tiene una pluralidad de zonas de calentamiento para proporcionar calor para volatilizar al menos un componente del material fumable introducido en el aparato 100. En el ejemplo específico que se muestra, el calentador 200 tiene una primera zona de calentamiento 220 y una segunda zona de calentamiento 230. En otros ejemplos, el calentador 200 puede tener solo una zona o más de dos zonas de calentamiento. Al menos una de las zonas de calentamiento puede formarse para proporcionar varias regiones de calentamiento dentro de la zona para calentar diferentes partes del material fumable.
En particular, en el ejemplo que se muestra en la figura 4, la primera zona de calentamiento 220 del calentador 200 tiene una primera región de calentamiento 222, una segunda región de calentamiento 224 y una tercera región de calentamiento 226. La segunda zona de calentamiento 230 en este ejemplo también tiene una primera región de calentamiento 232, una segunda región de calentamiento 234 y una tercera región de calentamiento 236. Al menos la primera región de calentamiento 222 y la segunda región de calentamiento 224 de la primera zona de calentamiento
220 del calentador 200 tienen diferentes densidades de potencia. En otros ejemplos, todas las regiones de calentamiento del calentador 200 pueden tener diferentes densidades de potencia, o puede haber algunas regiones de calentamiento que tengan la misma densidad de potencia y otras regiones de calentamiento que tengan diferentes densidades de potencia.
Durante el uso, las diferentes densidades de potencia de las regiones de calentamiento del calentador 200 proporcionan una manera simple de asegurar que sobre diferentes partes del material fumable 252 actúen diferentes flujos de calor. Por ejemplo, el calentador 200 puede calentar diferentes partes de material fumable 252 en el aparato 100 a diferentes temperaturas. En un ejemplo específico, una parte del extremo del lado de la boca del material fumable 252 se calienta con un menor flujo de calor que otras partes del material fumable 252. El menor flujo de calor puede generar más vapor de agua que se condensa desde el aerosol antes de la inhalación por parte del usuario. Esto puede reducir la temperatura del aerosol y también reducir la probabilidad del fenómeno conocido como «bocanada de calor».
Las diferentes densidades de potencia de las distintas regiones de calentamiento 222, 224, 226, 232, 234, 236 del calentador 200 pueden conseguirse de diferentes formas. Por ejemplo, las distintas regiones de calentamiento 222, 224, 226, 232, 234, 236 pueden tener elementos de calentamiento con diferentes propiedades, tales como estar formados por materiales diferentes y/o tener resistencias eléctricas diferentes y/o dimensiones diferentes (incluyendo, por ejemplo, diferentes espesores o, más en general, diferentes áreas transversales). Como ejemplo adicional, las distintas regiones de calentamiento 222, 224, 226, 232, 234, 236 pueden tener diferentes capacidades caloríficas. Los ejemplos específicos se describirán más adelante con mayor detalle.
Las zonas de calentamiento 220, 230 del calentador 200 pueden tener diferentes dimensiones (longitudes, anchuras, profundidades) cuando se comparan entre sí. En el ejemplo específico de la figura 4, las seis regiones de calentamiento 222, 224, 226, 232, 234, 236 del calentador 200 tienen la misma longitud L. Sin embargo, las anchuras de las regiones 222, 224, 226, 232, 234, 236 no son todos iguales. En este ejemplo, las anchuras U, Z de la primera región de calentamiento 222 de la primera zona de calentamiento 220 y la primera región de calentamiento 232 de la segunda zona de calentamiento 230 pueden ser iguales o sustancialmente similares. Sin embargo, en este ejemplo, las anchuras U, Z de la primera región de calentamiento 222 de la primera zona de calentamiento 220 y de la primera región de calentamiento 232 de la segunda zona de calentamiento 230 son diferentes de las anchuras V, W, X, Y de las otras regiones de calentamiento 224, 226, 234, 236. En algunos ejemplos específicos, la anchura U puede estar comprendida entre 5 mm y 6 mm, la anchura V puede estar comprendida entre 9 mm y 10 mm, la anchura W puede estar comprendida entre 6 mm y 7 mm, la anchura X puede estar comprendida entre 6 mm y 7 mm, la anchura Y puede estar comprendida entre 9 mm y 10 mm y la anchura Z puede estar comprendida entre 5 mm y 6 mm.
Ahora con referencia a la figura 5, el calentador 300 puede tener al menos una parte de calentamiento por conducción eléctrica. En un ejemplo específico mostrado, el calentador 300 tiene dos zonas de calentamiento 320, 330 y seis partes de calentamiento por conducción eléctrica 322, 324, 326, 332, 334, 336. En otros ejemplos, el calentador puede tener un número mayor o menor de zonas de calentamiento o un número mayor o menor de partes de calentamiento. La primera zona de calentamiento 320 tiene una primera parte de calentamiento 322, una segunda parte de calentamiento 324 y una tercera parte de calentamiento 326 y la segunda zona de calentamiento 330 tiene una primera parte de calentamiento 332, una segunda parte de calentamiento 334 y una tercera parte de calentamiento 336. (Las seis partes de calentamiento por conducción eléctrica 322, 324, 326, 332, 334, 336 que se muestran de forma esquemática en la figura 5 corresponden a las seis regiones de calentamiento 222, 224, 226, 232, 234, 236 que se muestran de forma esquemática en la figura 4). En un ejemplo, una parte de calentamiento por conducción eléctrica se proporciona mediante material eléctricamente conductor. Materiales adecuados para las partes de calentamiento por conducción eléctrica incluyen materiales eléctricamente conductores tales como metales, cerámicas, etc. El material eléctricamente conductor puede tener la forma de una capa, una traza, uno o más elementos o uno o más cables. Las partes de calentamiento por conducción eléctrica pueden ser trazas metálicas delgadas que se imprimen sobre un sustrato polimérico, o se depositan de alguna forma sobre el mismo, tal como, por ejemplo, sobre un sustrato de poliimida.
Un ejemplo de la disposición de las partes de calentamiento por conducción eléctrica 322, 324, 326, 332, 334, 336 en las zonas de calentamiento 320, 330, se muestra en la figura 5. La primera parte de calentamiento 322 se dispone cerca de un primer extremo 302 del calentador 300. La segunda parte de calentamiento 324 se dispone lejos del primer extremo 302 del calentador 300. En el ejemplo específico que se muestra, la primera parte de calentamiento 322 es adyacente a la segunda parte de calentamiento 324 de la primera zona de calentamiento 320 y la tercera parte de calentamiento 326 es adyacente a la segunda parte de calentamiento 324 y se dispone cerca del centro del calentador 300. También se muestra la disposición de la segunda zona de calentamiento 330. La primera parte de calentamiento 332 de la segunda zona de calentamiento 330 se dispone cerca de un segundo extremo 304 del calentador 300 con la segunda parte de calentamiento 334 de la segunda zona de calentamiento 330 dispuesta lejos del segundo extremo 304 del calentador 300, adyacente a la primera parte de calentamiento 332 con la tercera parte de calentamiento 336 adyacente a la segunda parte de calentamiento 334 y dispuesta cerca del centro del calentador 300.
Durante el uso, se hace pasar una corriente eléctrica a través de las partes de calentamiento por conducción eléctrica 322, 324, 326, 332, 334, 336 de forma que se genere calor para calentar el material fumable 252 contenido que se
está usando en la cámara 112 del aparato 100. Dadas las diferentes densidades de potencia, se proporciona al material fumable 252 un perfil de calor variable no uniforme. Esto significa, por ejemplo, que diferentes partes del material fumable 252 se pueden calentar a diferentes temperaturas. Como ejemplo adicional, esto significa que se puede conseguir un perfil de temperatura más plano y uniforme a través de al menos una parte o todo el material fumable 252, lo que permite el hecho de que, por ejemplo, algunas partes del material fumable 252 puedan requerir más calor que otras partes para conseguir la misma temperatura (por ejemplo, debido a diferentes tasas de pérdida de calor a través de las diferentes partes de las partes). El flujo de calor que proporcionan las partes de calentamiento 322, 324, 326, 332, 334, 336 depende de varios factores, entre los que se incluye, por ejemplo, la resistencia eléctrica de las partes de calentamiento por conducción eléctrica 322, 324, 326, 332, 334, 336.
La resistencia eléctrica de una parte de calentamiento del calentador 300 puede ser diferente de la resistencia eléctrica de otra parte de calentamiento del calentador 300. En un ejemplo, la resistencia eléctrica de la primera parte de calentamiento 322 de la primera zona de calentamiento 320 puede ser diferente de la resistencia eléctrica de la segunda parte de calentamiento 324 de la segunda zona de calentamiento 330.
Al menos algunas de las partes de calentamiento por conducción eléctrica 322, 324, 326, 332, 334, 336 pueden conectarse eléctricamente entre sí. Estas partes 322, 324, 326, 332, 334, 336 pueden conectarse en serie o en paralelo durante la fabricación dependiendo de las limitaciones de potencia del aparato 100.
En un ejemplo, cuando hay varias partes de calentamiento dentro de la primera zona de calentamiento 320, las diferentes partes de calentamiento pueden conectarse entre sí en serie. De forma similar, cuando hay varias partes de calentamiento dentro de la segunda zona de calentamiento 330, pueden conectarse entre sí en serie. Es decir, en el ejemplo específico que se muestra en las figuras, las partes de calentamiento 322, 324, 326 dentro de la primera zona de calentamiento 320 pueden conectarse entre sí en serie, y las partes de calentamiento 332, 334, 336 dentro de la segunda zona de calentamiento 330 pueden conectarse entre sí en serie. En cada caso, esto puede obtenerse, por ejemplo, mediante la colocación de un elemento de calentamiento por conducción eléctrica continuo individual para las partes de calentamiento 322, 324, 326 dentro de la primera zona de calentamiento 320, y un elemento de calentamiento por conducción eléctrica continuo individual para las partes de calentamiento de la segunda zona de calentamiento 330.
Durante el uso, la fuente de energía 204 del aparato 100 proporciona una tensión para aplicar a través del calentador. En el calentador 300 que se muestra en la figura 5, se aplica la misma tensión a través de las dos zonas de calentamiento 320, 330 desde una fuente de energía 204. La caída de tensión particular a través de cualquiera de las partes de calentamiento individuales 322, 324, 326, 332, 334, 336 será proporcional a la resistencia eléctrica de esa parte. El flujo de calor que se genera en esa parte se relaciona con esta caída de tensión. El calentador 300, por tanto, proporciona un perfil de calentamiento variable al material fumable 252 en función de las resistencias eléctricas de las partes de calentamiento 322, 324, 326, 332, 334, 336 y de la tensión de la una fuente de energía 204.
La siguiente Tabla 1 muestra detalles que incluyen la resistencia eléctrica y la densidad de potencia para las partes de calentamiento de un ejemplo específico del calentador 300, para ilustrar un ejemplo de las diferentes propiedades disponibles. La resistencia eléctrica de dos partes de calentamiento por conducción eléctrica puede diferir si, por ejemplo, las áreas en sección transversal de estas partes de calentamiento por conducción eléctrica son diferentes. Una menor área en sección transversal de la primera parte de calentamiento 322 genera una mayor resistencia eléctrica de esa parte 322 y el flujo de calor de la primera parte de calentamiento 322 será mayor. En otro ejemplo, las resistencias eléctricas de la primera y la segunda parte de calentamiento 322, 324 de la primera zona de calentamiento 320 son diferentes porque la longitud de la primera parte de calentamiento 322 es mayor que la longitud de la segunda parte de calentamiento 324. Cuanto más larga sea la parte de calentamiento, mayor será la resistencia de esa parte de calentamiento y por tanto mayor la temperatura a la que puede funcionar el calentador. Las temperaturas de funcionamiento del calentador 200 están comprendidas, por ejemplo, entre 150 °C y 250 °C, en donde la máxima temperatura para el calentamiento continuo de una zona de calentamiento particular es de aproximadamente 255 °C. La temperatura máxima durante periodos cortos (de menos de un segundo) para una zona de calentamiento particular es de aproximadamente 260 °C.
TABLA 1
El aparato 100 puede tener un componente cuya resistencia varía en relación con los cambios de temperatura. Este componente puede actuar como un controlador de temperatura para controlar la temperatura de una o más de las partes de calentamiento, y por ejemplo puede formar parte del circuito de control 202 del aparato 100 o puede estar asociado al mismo. En un ejemplo específico, el controlador de temperatura controla la temperatura de la primera parte de calentamiento 322 de la primera zona de calentamiento 320. La resistencia del controlador de temperatura cambia con la temperatura y es tal que cambiará la tensión a través de la parte de calentamiento 322. Esto, a su vez, alterará la tensión a través de las otras partes de calentamiento 324, 326, 332, 334, 336 en el calentador 300. La parte de calentamiento 322 en este ejemplo actúa por tanto como una parte de calentamiento «maestra» mientras que las otras partes de calentamiento 324, 326, 332, 334, 336, que tienen su salida de calor alterada como resultado de los cambios de temperatura en la parte «maestra», actúan como partes «esclavas». El controlador de temperatura puede ser, por ejemplo, un termistor del tipo con coeficiente de temperatura positivo (PTC) o con coeficiente de temperatura negativo (NTC) o un detector de temperatura por resistencia (RTD).
Una ventaja de esto es que solo se requiere una fuente de alimentación simple con un control simple e incluso se puede conseguir un perfil de calentamiento no uniforme a lo largo del material fumable. En efecto, solo se necesita una fuente de alimentación que suministre la misma corriente a través de cada parte de calentamiento 322, 324, 326 de la primera zona de calentamiento 320 y a través de cada parte de calentamiento 332, 334, 336 de la segunda zona de calentamiento 330. La corriente que se suministra se controla mediante una supervisión simple de la temperatura de una parte de calentamiento 322. La temperatura de esa una parte de calentamiento 322 es controlada, y las temperaturas de las otras partes de calentamiento 324, 326, 332, 334, 336 siguen a la primera «de manera automática». Esto se consigue con un hardware relativamente simple y se evita un control de software complicado o similares, lo que reduce los costes y mejora la fiabilidad.
Con referencia ahora a las figuras 4 y 5, en este ejemplo el calentador 200 tiene una región de no calentamiento 310. La región de no calentamiento 310 tiene una anchura T. La anchura T puede ser, por ejemplo, de entre 2 mm y 3 mm. En el ejemplo específico que se muestra, la región de no calentamiento 310 se dispone en general en el centro del calentador 200 entre las dos zonas de calentamiento 320, 330. La región de no calentamiento 310 se puede proporcionar mediante una superficie de aislamiento de calor dispuesta por encima del o de los elementos eléctricamente conductores. Como alternativa, puede haber un espacio entre la tercera parte de calentamiento 326 de la primera zona de calentamiento 320 y la tercera parte de calentamiento 336 de la segunda zona de calentamiento 330. En este ejemplo, el espacio puede actuar como una región de no calentamiento 310 y, aunque el calentador 300 es un calentador unitario individual 300, el calentador 300 tiene dos zonas de calentamiento separadas 320, 330, que pueden tener diferentes perfiles para la densidad de potencia, como se ha explicado en detalle anteriormente y como se muestra en la Tabla 1.
El área del elemento de calentamiento se puede cubrir con una capa dieléctrica externa, tal como por ejemplo un tubo retráctil de PEEK (poliéter éter cetona). La capa dieléctrica ayuda a evitar que el controlador o el sensor de temperatura (si se proporciona) entre en cortocircuito con componentes metálicos, tales como por ejemplo el aislador de «vacío» 212 mencionado anteriormente. La capa dieléctrica también aplica una presión externa al calentador y lo mantiene en contacto estrecho con el tubo de soporte de acero inoxidable interno mencionado anteriormente.
Claims (5)
1. Aparato (100) dispuesto para calentar material fumable (252) para volatilizar al menos un componente del material fumable, comprendiendo el aparato:
al menos un calentador de película delgada (200; 300) construido y dispuesto para calentar material fumable contenido en el aparato durante el uso, teniendo el calentador de película delgada una pluralidad de regiones de calentamiento para calentar diferentes partes del material fumable contenido en el aparato durante el uso; y
una fuente de alimentación (204) que está dispuesta para proporcionar la misma tensión a una primera región de calentamiento (220; 320) y a una segunda región de calentamiento (230; 330) del calentador de película delgada;
estando el aparato caracterizado (100) por que:
la primera región de calentamiento tiene una densidad de potencia diferente de la segunda región de calentamiento;
la primera región de calentamiento tiene una pluralidad de partes de calentamiento por conducción eléctrica (222, 224, 226; 322, 324, 326) que están conectadas eléctricamente entre sí en serie; la segunda región de calentamiento tiene una pluralidad de segundas partes de calentamiento por conducción eléctrica (232, 234, 236; 332, 334, 336) que están conectadas eléctricamente entre sí en serie;
la resistencia eléctrica de al menos una de las primeras partes de calentamiento por conducción eléctrica es diferente de la resistencia eléctrica de al menos una de las segundas partes de calentamiento por conducción eléctrica; y
la resistencia eléctrica de al menos una de las primeras partes de calentamiento por conducción eléctrica es diferente de la resistencia eléctrica de al menos otra primera parte de calentamiento por conducción eléctrica.
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la densidad de potencia de la primera región de calentamiento es menor que la densidad de potencia de la segunda región de calentamiento, estando la primera región de calentamiento dispuesta cerca de un primer extremo (302) del calentador de película delgada y estando la segunda región de calentamiento dispuesta lejos del primer extremo del calentador de película delgada.
3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el área en sección transversal de al menos una de las primeras partes de calentamiento por conducción eléctrica es diferente del área en sección transversal de al menos una de las segundas partes de calentamiento por conducción eléctrica.
4. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el calentador de película delgada tiene una región de no calentamiento (310) dispuesta generalmente en el centro del calentador de película delgada.
5. Método para calentar material fumable (252) para volatilizar al menos un componente del material fumable usando el aparato (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
comprendiendo el método:
introducir material fumable en el aparato; y
hacer funcionar el calentador para proporcionar diferentes flujos de calor desde la primera región de calentamiento y la segunda región de calentamiento a diferentes partes respectivas del material fumable, de manera que las diferentes partes respectivas del material fumable se calienten a diferentes temperaturas.
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