MX2014011180A - Calentamiento de material para fumar. - Google Patents
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Abstract
Un aparato que comprende un calentador de capa configurado para calentar el material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar para su inhalación.
Description
CALENTAMIENTO DE MATERIAL PARA FUMAR
CAMPO
La invención se refiere a calentamiento de material para fumar.
ANTECEDENTES
Los artículos para fumar, tales como cigarrillos y cigarros queman tabaco durante su uso para crear el humo del tabaco . Se han hecho intentos para proporcionar alternativas a estos artículos para fumar mediante la creación de productos que liberan compuestos sin crear el humo del tabaco. Ejemplos de tales productos son los productos de calor-que no se queman que liberan compuestos por calentamiento, pero no la quema, del tabaco.
BREVE DESCRIPCIÓN
Según la invención, se proporciona un aparato que comprende un calentador de capa configurado para calentar el material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar para su inhalación.
El calentador de capa puede ser un calentador de capa de poliimida.
El calentador puede tener un espesor de menos de
1 mm.
El calentador puede tener un espesor de menos de
0.5 mm.
El calentador puede tener un espesor de entre aproximadamente 0.2 mm y 0.0002mm.
El aparato puede comprender aislamiento térmico integrado con el calentador.
El aparato puede comprender aislamiento forro térmico con el calentador.
El aparato puede comprender aislamiento térmico separado del calentador por una barrera.
La barrera puede comprender una capa de acero inoxidable .
El aislamiento térmico puede comprender una región de núcleo que se evacúa a una presión inferior a un exterior del aislamiento.
Las secciones de pared del aislamiento a cada lado de la región de núcleo pueden converger a una salida de gas sellada.
Un espesor del aislamiento puede ser menor que aproximadamente 1 mm.
Un espesor del aislamiento puede ser menor que aproximadamente 0.1 mm.
Un espesor del aislamiento puede ser de entre
aproximadamente 1 mm y 0.001 mm.
El aparato puede comprender una boquilla para la inhalación de componentes volatilizados del material para fumar .
El aparato puede estar configurado para calentar el material para fumar sin la combustión del material para fumar .
De acuerdo con la invención, se proporciona un método de fabricación del aparato y un método de calentamiento de material para fumar que utiliza el aparato .
El aislamiento puede estar situado entre una cámara de calentamiento de material para fumar y un exterior del aparato para reducir la pérdida de calor del material para fumar calentado.
El aislamiento puede estar situado coaxialmente alrededor de la cámara de calentamiento.
La cámara de calentamiento del material para fumar puede comprender una cámara de calentamiento sustancialmente tubular y el aislamiento puede estar situado alrededor de una superficie longitudinal de la cámara de calentamiento tubular.
El aislamiento puede comprender un cuerpo de aislamiento sustancialmente tubular situado alrededor de la cámara de calentamiento.
La cámara de calentamiento de material para fumar puede estar situado entre el aislamiento y un calentador.
Un calentador puede estar situado entre la cámara de calentamiento de material para fumar y el aislamiento.
El aislamiento puede estar situado en el exterior del calentador.
El calentador puede estar situado coaxialmente alrededor de la cámara de calentamiento y el aislamiento puede estar situado coaxialmente alrededor del calentador.
El aislamiento puede comprender un material reflectante de radiación infrarroja para reducir la propagación de la radiación infrarroja a través del aislamiento.
El aislamiento puede comprender una pared exterior que contiene la región de núcleo.
Una superficie interior de la pared puede comprender un recubrimiento reflectante de radiación infrarroja para reflejar la radiación infrarroja dentro de la región de núcleo.
La pared puede comprender una capa de acero inoxidable que tiene un espesor de al menos aproximadamente 100 mieras.
Las secciones de pared a cada lado de la región de núcleo pueden estar conectadas por una sección de pared de unión que sigue una trayectoria indirecta entre las
secciones a cada lado de la región de núcleo.
Una presión en la región de núcleo puede ser de entre aproximadamente 0.1 y aproximadamente 0.001 mbar.
Un coeficiente de transferencia de calor del aislamiento puede ser de entre aproximadamente 1.10 W/ (m2K) y aproximadamente 1.40 W/ (m2K) cuando una temperatura del aislamiento está en un rango de 150 grados Celsius a 250 grados Celsius .
La región de núcleo puede comprender un material poroso.
Las secciones de pared convergentes pueden converger en una región de extremo del aislamiento.
El calentador puede ser alimentado eléctricamente .
Sólo para fines de ejemplo, se describen modalidades de la invención con referencia a las figuras adjuntas en las que:
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 es una ilustración esquemática en sección transversal de un aparato configurado para calentar el material para fumar para liberar compuestos aromáticos y/o nicotina del material para fumar;
La Figura 2 es una ilustración en perspectiva, en
corte parcial, de un aparato configurado para calentar el material para fumar para liberar compuestos aromáticos y/o nicotina del material para fumar;
La Figura 3 es una ilustración en perspectiva, en corte parcial, de un aparato configurado para calentar el material para fumar, en el que el material para fumar se proporciona alrededor de un calentador cerámico alargado dividido en secciones radiales de calentamiento;
La Figura 4 es una vista en despiece ordenado en corte parcial de un aparato configurado para calentar el material para fumar, en el que el material para fumar se proporciona alrededor de un calentador cerámico alargado dividido en secciones radiales de calentamiento;
La Figura 5 es un diagrama de flujo que muestra un método de activación de las regiones de calefacción y apertura y cierre de válvulas de la cámara de calentamiento mientras se fuma;
La Figura 6 es una ilustración esquemática de un flujo gaseoso a través de un aparato configurado para calentar el material para fumar;
La Figura 7 es una ilustración gráfica de un patrón de calentamiento que se puede utilizar para calentar el material para fumar utilizando un calentador;
La Figura 8 es una ilustración esquemática de un compresor de material para fumar configurado para comprimir
el material para fumar durante el calentamiento;
La Figura 9 es una ilustración esquemática de un expansor de material para fumar configurado para expandir el material para fumar mientras se fuma;
La Figura 10 es un diagrama de flujo que muestra un método para comprimir el material para fumar durante el calentamiento y la expansión del material para fumar mientras se fuma;
La Figura 11 es una ilustración esquemática en sección transversal de una sección de aislamiento por vacio configurado para aislar el material para fumar calentado de la pérdida de calor ;
La Figura 12 es otra ilustración esquemática en sección transversal de una sección de aislamiento por vacío configurada para aislar el material para fumar calentado de la pérdida de calor;
La Figura 13 es una ilustración esquemática en sección transversal de un puente térmico resistivo de calor que sigue una trayectoria indirecta de una pared de aislamiento de mayor temperatura a una pared de aislamiento de temperatura inferior;
La Figura 14 es una ilustración esquemática en sección transversal de un escudo de calor y una ventana transparente al calor que son móviles con relación a un cuerpo de material para fumar para permitir selectivamente
que la energía térmica se transmita a diferentes secciones del material para fumar a través de la ventana;
La Figura 15 es una ilustración esquemática en sección transversal de parte de un aparato configurado para calentar el material para fumar, en el que una cámara de calentamiento es sellable herméticamente por válvulas de retención; y
La figura 16 es una ilustración esquemática en sección transversal de una sección parcial de aislamiento al vacío profundo configurado para aislar térmicamente un aparato configurado para calentar el material para fumar.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Tal como se usa aquí, el término "material para fumar" incluye cualquier material que proporcione componentes volatilizados al calentarse e incluye cualquier material que contenga tabaco y puede, por ejemplo, incluir uno o más de tabaco, derivados del tabaco, tabaco expandido, tabaco reconstituido o sucedáneos de tabaco.
Un aparato (1) para calentar material para fumar comprende una fuente de energía (2) , un calentador (3) y una cámara de calentamiento (4) . La fuente de energía (2) puede comprender una batería tal como una batería de Li-ion, batería de Ni, pilas alcalinas y/o similares, y está
acoplada eléctricamente al calentador (3) para suministrar energía eléctrica al calentador (3) cuando sea necesario. La cámara de calentamiento (4) está configurada para recibir el material para fumar (5) para que el material para fumar (5) se pueda calentar en la cámara de calentamiento (4) . Por ejemplo, la cámara de calentamiento (4) puede estar situada adyacente al calentador (3) de manera que la energía térmica del calentador (3) caliente el material para fumar (5) en ésta para volatilizar los compuestos aromáticos y la nicotina en el material para fumar (5) sin quemar el material para fumar (5) . Se proporciona una boquilla (6) a través de la cual un usuario del aparato (1) puede inhalar los compuestos volatilizados durante el uso del aparato (1) . El material para fumar (5) puede comprender una mezcla de tabaco.
Un alojamiento (7) puede contener componentes del aparato (1), tales como la fuente de energía (2) y el calentador (3) . Como se muestra en la figura 1, el alojamiento (7) puede comprender un tubo aproximadamente cilindrico con la fuente de energía (2) situada hacia su primer extremo (8) y el calentador (3) y la cámara de calentamiento (4) situados hacia su segundo extremo, opuesto (9) . La fuente de energía (2) y el calentador (3) se extienden a lo largo del eje longitudinal del alojamiento (7). Por ejemplo, como se muestra en la figura
1, la fuente de energía (2) y el calentador (3) se pueden alinear a lo largo del eje longitudinal central del alojamiento (7) en una disposición sustancialmente de extremo a extremo de manera que una cara de extremo de la fuente de energía (2) quede orientada hacia a una cara de extremo del calentador (3). La longitud del alojamiento (7) puede ser de aproximadamente 30 mm, la longitud de la fuente de energía puede ser de aproximadamente 59 mm, y la longitud del calentador (3) y la región de calentamiento (4) puede ser de aproximadamente 50 mm. El diámetro del alojamiento (7) puede estar entre aproximadamente 5 mm y aproximadamente 8 mm. Por ejemplo, el diámetro del primer extremo del alojamiento (8) puede ser de 18 mm mientras que el diámetro de la boquilla (6) en el segundo extremo del alojamiento (9) puede ser de 15 mm. El diámetro del calentador (3) puede ser de entre aproximadamente 2.0 mm y aproximadamente 6.0 mm. El diámetro del calentador (3) puede, por ejemplo, ser de entre aproximadamente 4.0 mm y aproximadamente 4.5 mm o de entre aproximadamente 2.0 mm y aproximadamente 3.0 mm. Alternativamente, pueden usarse diámetros y espesores de calentador fuera de estos rangos. Por ejemplo, el diámetro del alojamiento (7) y el tamaño del aparato (1) en su conjunto se pueden reducir significativamente mediante el uso del calentador de capa (3) y el aislamiento de vacío (18) descritos a
continuación. La profundidad de la cámara de calentamiento (4) puede ser de aproximadamente 5 mm y la cámara de calentamiento (4) puede tener un diámetro exterior de aproximadamente 10 mm en su superficie orientada hacia afuera. El diámetro de la fuente de energía (2) puede ser de entre aproximadamente 14.0 mm y aproximadamente 15.0 mm, tal como 14.6 mm. Sin embargo, alternativamente, una fuente de energía (2) con un diámetro más pequeño podría ser utilizada .
El aislamiento térmico puede ser proporcionado entre la fuente de energía (2) y el calentador (3) para evitar la transferencia directa de calor de uno al otro. La boquilla (6) puede estar situada en el segundo extremo (9) del alojamiento (7) , adyacente a la cámara de calentamiento (4) y el material para fumar (5) . El alojamiento (7) es adecuado para ser agarrado por un usuario durante el uso del aparato (1) de manera que el usuario pueda inhalar compuestos volatilizados de material para fumar de la boquilla (6) del aparato (1).
El calentador (3) puede comprender un calentador de capa (3), tal como un calentador de capa de poliimida (3). Un ejemplo es un calentador de poliimida (3) Kapton®. Otros materiales podrían ser usados alternativamente. El calentador de capa (3) tiene una alta resistencia a la tracción y alta resistencia al desgarro. La rigidez
dieléctrica del calentador (3) puede ser de aproximadamente 1000VAC. El calentador de capa (3) tiene un espesor pequeño, tal como menos de 1 mm, lo que puede contribuir de manera significativa a la reducción del tamaño del aparato (1) en comparación con el uso de otros tipos de calentadores. Un ejemplo de espesor de capa (3) es aproximadamente 0.2 mm, aunque alternativamente pueden ser utilizados los calentadores (3) con dimensiones de espesor más pequeñas y más grandes. Por ejemplo, el espesor del calentador de capa (3) puede ser tan bajo como aproximadamente 0.0002 mm. La potencia de salida del calentador (3) puede estar entre aproximadamente 5W/cm2 y aproximadamente 8W/cm2, aunque la potencia de salida puede ser menor y puede ser controlada, según se requiera, con el tiempo. El calentador de capa (3) puede, opcionalmente, ser transparente, permitiendo asi una fácil inspección de su estructura interior. Esta facilidad de inspección puede ser beneficiosa para las tareas de control de calidad y mantenimiento. El calentador de capa (3) puede incorporar uno o más elementos de calefacción de aluminio grabados para calentar el material para fumar en la cámara de calentamiento (4) . La temperatura de operación del calentador (3) , por ejemplo, ser de hasta aproximadamente 260°C. El aparato (1) puede comprender un detector de resistencia de temperatura (RTD por sus siglas en inglés) o
un termopar para su uso con el control de la temperatura del calentador (3). Los sensores pueden estar montados en una superficie del calentador (3), los cuales están configurados para enviar mediciones de resistencia a un controlador (12) de modo que el controlador (12) pueda mantener o ajustar la temperatura del calentador (3) según sea necesario. Por ejemplo, el controlador (12) puede ciclar el calentador (3) a una temperatura establecida durante un período de tiempo predeterminado o la temperatura puede variar de acuerdo con un régimen de calentamiento. El controlador (12) y los ejemplos de regímenes de calentamiento se describen en más detalle a continuación. El calentador de capa (3) tiene una masa baja y por lo tanto su uso puede ayudar a reducir la masa global del aparato (1) .
Como se muestra en la figura 1, el calentador (3) puede comprender una pluralidad de regiones de calentamiento individuales (10) . Las regiones de calentamiento (10) pueden ser operables independientemente entre sí de manera que diferentes regiones (10) pueden ser activadas en diferentes momentos para calentar el material para fumar (5) . Las regiones de calentamiento (10) pueden estar dispuestas en el calentador (3) en cualquier disposición geométrica. Sin embargo, en el ejemplo mostrado en la figura 1, las regiones de calentamiento (10) están
dispuestas geométricamente en el calentador (3) de manera que las diferentes regiones de calentamiento (10) están dispuestas para calentar predominantemente y de forma independiente las diferentes regiones del material para fumar (5) .
Por ejemplo, en referencia a las figuras 1 y 2, el calentador (3) puede comprender una pluralidad de regiones de calentamiento (10) alineadas axialmente en una disposición sustancialmente alargada. Las regiones (10) pueden comprender cada una un elemento individual del calentador (3) . Las regiones de calentamiento (10) pueden, por ejemplo, estar todas alineados entre sí a lo largo de un eje longitudinal del calentador (3), proporcionando así una pluralidad de regiones de calentamiento independientes a lo largo de la longitud del calentador (3) .
Haciendo referencia a la figura 1, cada región de calentamiento (10) puede comprender un cilindro de calentamiento hueco (10), que puede ser un anillo (10), que tiene una longitud finita que es significativamente menor que la longitud del calentador (3) en conjunto. La disposición de regiones de calentamiento (10) alineadas axialmente define el exterior de la cámara de calentamiento (4) y están configuradas para calentar el material para fumar (5) situado en la cámara de calentamiento (4) . El calor se aplica interiormente, predominantemente hacia el
eje longitudinal central de la cámara de calentamiento (4) . Las regiones de calentamiento (10) están dispuestas con sus superficies radiales, o de otra manera transversales, orientadas una frente a la otra a lo largo de la longitud del calentador (3) . Las superficies transversales de cada región de calentamiento (10) pueden estar separadas de las superficies transversales de su(s) región (es) de calentamiento (10) circundante (s ) por aislamiento térmico (18) , como se muestra en la figura 1 y se describe a continuación.
Como se muestra en la figura 2, el calentador
(3) , alternativamente, puede estar situado en una región central del alojamiento (7) y la cámara de calentamiento
(4) y el material para fumar (5) pueden estar situados alrededor de la superficie longitudinal del calentador (3).
En esta disposición, la energía térmica emitida por el calentador (3) se desplaza hacia afuera desde la superficie longitudinal del calentador (3) en la cámara de calentamiento (4) y el material para fumar (5).
Las regiones de calentamiento (10) pueden comprender cada una un elemento del calentador (3) individual. Como se muestra en las figuras 1 y 2, cada región de calentamiento (10) puede comprender un cilindro de calentamiento (10) que tiene una longitud finita que es significativamente menor que la longitud del calentador (3)
en conjunto. Sin embargo, se podrían utilizar alternativamente otras configuraciones de calentador (3) por lo que no se requiere el uso de secciones cilindricas del calentador de capa (3). Las regiones de calentamiento (10) pueden estar dispuestas con sus superficies transversales una frente a la otra a lo largo de la longitud del calentador (3) . Las superficies transversales de cada región (10) pueden tocar las superficies transversales de sus regiones colindantes (10) . Alternativamente, un aislante de calor o capa reflectante de calor puede estar presente entre las superficies transversales de las regiones (10) para que la energía térmica emitida desde cada una de las regiones (10) no caliente sustancialmente las regiones colindantes (10) y en su lugar viaje predominantemente hacia la cámara de calentamiento (4) y el material para fumar (5) . Cada región de calentamiento (10) puede tener sustancialmente las mismas dimensiones que las otras regiones (10).
De esta manera, cuando se activa una de las regiones de calentamiento (10) en particular, suministra energía térmica al material para fumar (5) situado adyacente, por ejemplo radialmente adyacente, a la región de calentamiento (10) sin calentar sustancialmente el resto del material para fumar (5). Con referencia a la figura 2, la región caliente de material para fumar (5) puede
comprender un anillo de material para fumar (5) situado alrededor de la región de calentamiento (10) que ha sido activada. Por lo tanto, el material para fumar (5) se puede calentar en secciones independientes, por ejemplo, anillos o cilindros sustancialmente sólidos, en donde cada sección corresponde al material para fumar (5) situado directamente adyacente a una de las regiones de calentamiento (10) en particular y tiene una masa y volumen que es significativamente menor que el cuerpo de material para fumar (5) en conjunto.
Adicional o alternativamente, el calentador (3) puede comprender una pluralidad de regiones de calentamiento (10) alargadas, que se extienden longitudinalmente, colocadas en diferentes lugares alrededor del eje longitudinal central del calentador (3) . Las regiones de calentamiento (10) pueden ser de diferentes longitudes, o pueden ser de sustancialmente la misma longitud de modo que cada una se extienda a lo largo de sustancialmente toda la longitud del calentador (3).
Las secciones calentadas de material para fumar
(5) pueden comprender secciones longitudinales de material para fumar (5) que se encuentran en paralelo y directamente adyacentes a las regiones de calentamiento (10) longitudinales. Por lo tanto, como se ha explicado anteriormente, el material para fumar (5) se puede calentar
en secciones independientes.
Como se describirá más adelante, las regiones de calentamiento (10) puede ser activada cada una de forma individual y selectivamente.
El material para fumar (5) puede estar comprendido en un cartucho (11) que puede ser insertado en la cámara de calentamiento (4) . Por ejemplo, como se muestra en la figura 1, el cartucho puede comprender un cuerpo sustancialmente sólido de material para fumar (5) tal como un cilindro que encaja en un rebaje del calentador (3). En esta configuración, la superficie externa del cuerpo del material para fumar está frente al calentador (3). Alternativamente, como se muestra en la figura 2, el cartucho (11) puede comprender un tubo de material para fumar (11) que puede ser insertado alrededor del calentador (3) de manera que la superficie interior del tubo de material para fumar (11) quede frente a la superficie longitudinal del calentador (3) . El tubo de material para fumar (11) puede ser hueco. El diámetro del centro hueco del tubo (11) puede ser sustancialmente igual a, o ligeramente mayor que, el diámetro o la dimensión de otra forma transversal del calentador (3) de manera que el tubo (11) se ajuste estrechamente alrededor del calentador (3). La longitud del cartucho (11) puede ser aproximadamente igual a la longitud del calentador (3) de manera que el
calentador (3) pueda calentar el cartucho (11) a lo largo de toda su longitud.
El alojamiento (7) del aparato (1) puede comprender una abertura a través de la cual el cartucho (11) puede ser insertado en la cámara de calentamiento (4) . La abertura puede, por ejemplo, comprender una abertura situada en el segundo extremo del alojamiento (9) , de manera que el cartucho (11) se puede deslizar en la abertura y empujarse directamente en la cámara de calentamiento (4) . La abertura se cierra preferentemente durante el uso del aparato (1) para calentar el material para fumar (5) . Alternativamente, una sección del alojamiento (7) en el segundo extremo (9) se puede retirar del aparato (1) , de modo que el material para fumar (5) se puede insertar en la cámara de calentamiento (4) . El aparato (1) puede estar opcionalmente equipado con una unidad de eyección de material para fumar operable por el usuario, tal como un mecanismo interno configurado para deslizar el material para fumar usado (5) fuera y/o lejos del calentador (3). El material para fumar usado (5) puede, por ejemplo, ser empujado hacia atrás a través de la abertura en el alojamiento (7). Después se puede insertar un nuevo cartucho (1) según sea necesario.
Como se mencionó anteriormente, el aparato (1) puede comprender un controlador (12) , tal como un
microcontrolador (12), que está configurado para controlar el funcionamiento del aparato (1) . El controlador (12) está conectado electrónicamente a los otros componentes del aparato (1), tales como la fuente de energía (2) y el calentador (3) de manera que pueda controlar su funcionamiento mediante el envío y la recepción de señales . El controlador (12) está, en particular, configurado para controlar la activación del calentador (3) para calentar el material para fumar (5). Por ejemplo, el controlador (12) puede estar configurado para activar el calentador (3), que puede comprender selectivamente la activación de una o más regiones de calentamiento (10), en respuesta a un usuario que extrae en la boquilla (6) del aparato (1) . En este sentido, el controlador (12) puede estar en comunicación con un sensor de bocanada (13) a través de un acoplamiento comunicativo adecuado. El sensor de bocanada (13) está configurado para detectar cuando se produce una bocanada en la boquilla (6) y, en respuesta, está configurado para enviar una señal indicativa de la bocanada al controlador (12). Se puede utilizar una señal electrónica. El controlador (12) puede responder a la señal desde el sensor de bocanada (13) mediante la activación del calentador (3) y calentando de este modo el material para fumar (5) . El uso de un sensor de bocanada (13) para activar el calentador (3) no es, sin embargo, esencial, y se puede
usar al ernativamente otros medios para proporcionar un estímulo para activar el calentador (3). Por ejemplo, el controlador (12) puede activar el calentador (3) en respuesta a otro tipo de estímulo de activación tal como el accionamiento de un actuador operable por el usuario. Los compuestos volatilizados liberados durante el calentamiento pueden ser después inhalados por el usuario a través de la boquilla (6) . El controlador (12) puede estar situado en cualquier posición adecuada dentro del alojamiento (7). Un ejemplo de posición es entre la fuente de energía (2) y el calentador (3) /cámara de de calefacción (4), como se ilustra en la figura 4.
Si el calentador (3) comprende dos o más regiones de calentamiento (10) como se ha descrito anteriormente, el controlador (12) puede ser configurado para activar las regiones de calentamiento (10) en un orden o patrón predeterminado. Por ejemplo, el controlador (12) puede estar configurado para activar las regiones de calentamiento (10) secuencialmente a lo largo o alrededor de la cámara de calentamiento (4) . Cada activación de una región de calentamiento (10) puede ser en respuesta a la detección de una bocanada por el sensor de bocanada (13) o puede ser activada en una forma alternativa, como se describe más adelante.
Haciendo referencia a la figura 5, un ejemplo de
método de calentamiento puede comprender un primer paso
(51) en el que un estímulo de activación tal como una primera bocanada se detecta seguida por un segundo paso
(52) en el que una primera sección de material para fumar (5) se calienta en respuesta a la primera bocanada u otro estímulo de activación. En un tercer paso (S3), las válvulas de entrada y salida sellables herméticamente (24) se pueden abrir para permitir que el aire sea extraído a través de la cámara de calentamiento (4) y fuera del aparato (1) a través de la boquilla (6) . En un cuarto paso, las válvulas (24) están cerradas. Estas válvulas (24) se describen con más detalle a continuación con respecto a la figura 20. En el quinto (S5) , sexto (S6), séptimo (S7) y octavo pasos (S8) , una segunda sección de material para fumar (5) podrá calentarse en respuesta a un segundo estímulo de activación tal como una segunda bocanada, con una correspondiente abertura y cierre de las válvulas de entrada y salida de la cámara de calentamiento (24) . En el noveno (S9) , décimo (S10), onceavo (Sil) y doceavo (S12) pasos, una tercera sección del material para fumar (5) puede ser calentada en respuesta al tercer estímulo de activación tal como una tercera bocanada con una correspondiente abertura y cierre de las válvulas de entrada y de salida de la cámara de calefacción (24) , y así sucesivamente. Como se menciona anteriormente, medios
diferentes a un sensor de bocanadas (13) podrían ser utilizados alternativamente. Por ejemplo, un usuario del aparato (1) puede accionar un interruptor de control para indicar que él/ella está tomando una nueva bocanada. De esta manera, una sección de material para fumar fresco (5) puede ser calentada para volatilizar la nicotina y los compuestos aromáticos para cada nueva bocanada. El número de regiones de calentamiento (10) y/o las secciones de material para fumar que se pueden calentar independientemente (5) pueden corresponder al número de bocanadas para las cuales está destinado el uso del cartucho (11). Alternativamente, cada sección de material para fumar que se puede calentar independientemente (5) puede ser calentada por su(s) región (es) de calentamiento (10) correspondiente ( s ) durante una pluralidad de bocanadas, tales como dos, tres o cuatro bocanadas, de modo que una sección de material para fumar fresco (5) se calienta sólo después de que una pluralidad de bocanadas han sido tomadas mientras se calienta la sección previa de material para fumar.
En lugar de activar cada región de calentamiento (10) en respuesta a una bocanada individual, las regiones de calentamiento (10) pueden ser activadas alternativamente secuencialmente, una después de la otra, en respuesta a una sola bocanada inicial en la boquilla (6). Por ejemplo, las
regiones de calentamiento (10) pueden ser activadas a intervalos regulares predeterminados , durante el período de inhalación esperado para un cartucho (11) de material para fumar en particular. El período de inhalación puede, por ejemplo, ser de entre aproximadamente uno y aproximadamente cuatro minutos. Por lo tanto, al menos el quinto y el noveno pasos (S5) , (S9) mostrados en la figura 5 son opcionales. Cada región de calentamiento (10) puede ser activada durante un período predeterminado correspondiente a la duración de la única o de la pluralidad de bocanadas para las cuales se destina la sección de material para fumar (5) que se puede calentar independientemente pretende ser calentada. Una vez que todas las regiones de calentamiento (10) han sido activadas por un determinado cartucho (11), el controlador (12) puede ser configurado para indicar al usuario que el cartucho debe ser cambiado. El controlador (12) puede, por ejemplo, activar una luz indicadora en la superficie externa del alojamiento (7).
Se apreciará que la activación de las regiones de calentamiento individuales (10) en lugar de activar todo el calentador (3) significa que la energía requerida para calentar el material para fumar (5) se reduce más de lo que sería necesario si el calentador (3) se activara completamente durante todo el período de la inhalación de un cartucho (11) . Por lo tanto, la potencia de salida
máxima requerida de la fuente de energía (2) también se reduce. Esto significa que se puede instalar una fuente de energía más pequeña y ligera (2) en el aparato (1) .
El controlador (12) puede estar configurado para desactivar el calentador (3), o reducir la energía suministrada al calentador (3), entre bocanadas. Esto ahorra energía y extiende la vida de la fuente de energía (2). Por ejemplo, al ser encendido el aparato (1) por un usuario o en respuesta a algún otro estímulo, tal como la detección de que un usuario coloca su boca contra la boquilla (6), el controlador (12) puede ser configurado para hacer que el calentador (3), o la siguiente región de calentamiento (10) , sea utilizada para calentar el material para fumar (5) , para ser activado parcialmente de modo que se caliente en preparación para volatilizar los componentes del material para fumar (5). La activación parcial no calienta el material para fumar (5) a una temperatura suficiente como para volatilizar la nicotina. Una temperatura adecuada podría ser de aproximadamente 100 0 C. En respuesta a la detección de una bocanada por el sensor de bocanada (13), el controlador (12) puede entonces hacer que el calentador (3) o la región de calentamiento (10) en cuestión caliente el material para fumar (5) aún más con el fin de volatilizar rápidamente la nicotina y los otros compuestos aromáticos para la inhalación por el usuario. Si
el material para fumar (5) comprende tabaco, una temperatura adecuada para volatilizar la nicotina y otros compuestos aromáticos puede estar entre 150°C y 250°C. Por lo tanto, un ejemplo temperatura de activación total es de 250°C. Un súper-condensador se puede utilizar opcionalmente para proporcionar la corriente de pico utilizada para calentar el material para fumar (5) a la temperatura de volatilización. Un ejemplo de un patrón de calentamiento adecuado se muestra en la figura 7, en la que los picos pueden representar, respectivamente, la activación total de las diferentes regiones de calentamiento (10). Como puede verse, el material para fumar (5) se mantiene a la temperatura de volatilización durante el período aproximado de la bocanada que, en este ejemplo, es de dos segundos.
A continuación se describen tres ejemplos de modos de funcionamiento del calentador (3).
En un primer modo de funcionamiento, durante la activación completa de una región de calentamiento (10) en particular, todas las demás regiones de calentamiento del calentador (10) se desactivan. Por lo tanto, cuando se activa una nueva región de calentamiento (10), la región de calentamiento anterior se desactiva. La energía se suministra sólo a la región activa (10) .
Alternativamente, en un segundo modo de funcionamiento, durante la activación completa de una
región de calentamiento (10) en particular, una o más de las otras regiones de calentamiento (10) pueden ser parcialmente activadas. La activación parcial de las otras una o más regiones de calentamiento (10) puede comprender el calentamiento de la(s) otra(s) región (es) de calentamiento (10) a una temperatura que es suficiente para evitar sustancialmente la condensación de componentes tales como la nicotina volatilizada del material para fumar (5) en la cámara de calentamiento (4) . La temperatura de las regiones de calentamiento (10) que están parcialmente activadas es menor que la temperatura de la región de calentamiento (10) que está completamente activada. El material para fumar (10) situado adyacente a las regiones parcialmente activadas (10) no se calienta a una temperatura suficiente como para volatilizar los componentes del material para fumar (5).
Alternativamente, en un tercer modo de funcionamiento, una vez que una región de calentamiento (10) particular ha sido activada, permanece totalmente activa hasta que el calentador (3) se apaga. Por lo tanto, la potencia suministrada al calentador (3) aumenta progresivamente a medida que más de las regiones de calentamiento (10) se activan durante la inhalación del cartucho (11). Al igual que con el segundo modo descrito anteriormente, la activación continua de las regiones de
calentamiento (10) previene sustancialmente la condensación de los componentes tales como la nicotina volatilizada del material para fumar (5) en la cámara de calentamiento (4) .
El aparato (1) puede comprender un escudo de calor (3a) , que está situado entre el calentador (3) y la cámara de calentamiento (4)/ material para fumar (5). El escudo de calor (3a) está configurado para evitar sustancialmente que la energía térmica fluya a través del escudo térmico (3a) y por lo tanto se pueda utilizar para impedir de forma selectiva que el material para fumar (5) se caliente incluso cuando el calentador (3) se activa y emite energía térmica. Haciendo referencia a la figura 14, el escudo térmico (3a) puede, por ejemplo, comprender una capa cilindrica de material reflectante de calor que está situada coaxialmente alrededor del calentador (3). Alternativamente, si el calentador (3) se encuentra alrededor de la cámara de calentamiento (4) y el material para fumar (5) como se ha descrito previamente con referencia a la figura 1, el escudo de calor (3a) puede comprender una capa cilindrica de material reflectante de calor que está situada coaxialmente alrededor de la cámara de calentamiento (4) y co-axialmente en el interior del calentador (3). El escudo de calor (3a) puede adicionalmente o alternativamente comprender una capa de aislamiento térmico configurada para aislar el calentador
(3) del material para ftimar (5) .
El escudo de calor (3a) comprende una ventana sustancialmente transparente al calor (3b) que permite que la energía térmica se propague a través de la ventana y (3b) en la cámara de calentamiento (4) y el material para fumar (5) . Por lo tanto, la sección de material para fumar (5) que está alineada con la ventana (3b) se calienta mientras que el resto del material para fumar (5) no se calienta. El escudo de calor (3a) y la ventana (3b) pueden ser giratorios o de otra manera móviles con respecto al material para fumar (5) de modo que diferentes secciones del material para fumar (5) puedan ser selectivamente e individualmente calentadas por rotación o al mover el escudo de calor (3a) y la ventana (3b) . El efecto es similar a los efectos previstos al activar selectivamente y de forma individual las regiones de calentamiento (10) antes mencionadas. Por ejemplo, el escudo térmico (3a) y la ventana (3b) se pueden rotar o de otra manera mover gradualmente en respuesta a una señal procedente del sensor de bocanada (13) . Adicional o alternativamente, el escudo térmico (3a) y la ventana (3b) se pueden girar o de otra manera mover gradualmente en respuesta a un periodo de calentamiento predeterminado transcurrido. El movimiento o rotación del escudo de calor (3a) y la ventana (3b) pueden ser controlados por señales electrónicas desde el
controlador (12) . La rotación relativa u otro movimiento del escudo de calor (3a) /ventana (3b) y el material para fumar (5) pueden ser guiados por un motor de pasos (3c) bajo el control del controlador (12) . Esto se ilustra en la figura 14. Alternativamente, el escudo de calor (3a) y la ventana (3b) se pueden rotar manualmente mediante un control de usuario, tal como un actuador en el alojamiento (7). El escudo de calor (3a) no necesita ser cilindrico y puede opcionalmente comprender uno o más elementos y/o placas que se extienden longitudinalmente ubicados adecuadamente .
Se apreciará que se puede conseguir un resultado similar rotando o moviendo el material para fumar (5) en relación con el calentador (3), el escudo de calor (3a) y la ventana (3b) . Por ejemplo, la cámara de calentamiento (4) puede ser giratoria alrededor del calentador (3). Si este es el caso, se puede aplicar la descripción anterior relativa al movimiento del escudo de calor (3a) en lugar del movimiento de la cámara de calentamiento (4) con respecto al escudo de calor (3a) .
El escudo de calor (3a) puede comprender un recubrimiento sobre la superficie longitudinal del calentador (3). En este caso, un área de superficie del calentador se deja sin recubrir para formar la ventana transparente al calor (3b). El calentador (3) se puede
rotar o de otra manera mover, por ejemplo bajo el control del controlador (12) o controles de usuario, para provocar que diferentes secciones del material para fumar (5) se calienten. Alternativamente, el escudo de calor (3a) y la ventana (3b) pueden comprender un escudo (3a) separado que es giratorio o de otro modo movible con relación tanto al calentador (3) como al material para fumar (5) bajo el control del controlador (12) u otros controles de usuario.
El aparato (1) puede comprender entradas de aire (14) que permiten que el aire externo que se pueda extraer hacia el alojamiento (7) y través del material para fumar caliente (5) durante la bocanada. Las entradas de aire (14) pueden comprender aberturas (14) en el alojamiento (7) y pueden estar situadas hacia arriba del material para fumar (5) la cámara de calentamiento (4) hacia el primer extremo (8) del alojamiento (7). Esto se muestra en la figura 1. Otro ejemplo se muestra en la figura 6. El aire extraído a través de las entradas (14) se desplaza a través del material para fumar calentado (5) y ahí se enriquece con vapores de material para fumar, tales como vapores de aroma, antes de ser inhalado por el usuario en la boquilla (6) . Opcionalmente, como se muestra en la figura 6, el aparato (1) puede comprender un intercambiador de calor (15) configurado para calentar el aire antes de que entre en el material para fumar (5) y/o para enfriar el aire
antes de que se extraiga a través de la boquilla (6) . Por ejemplo, el intercambiador de calor (15) puede estar configurado para utilizar el calor extraído del aire que entre en la boquilla (6) para calentar nuevo el aire antes de que entre en el material para fumar (5) .
El aparato 1 puede comprender un compresor de material para fumar (16) configurado para hacer que el material para fumar (5) se comprima tras la activación del compresor (16) . El aparato (1) puede comprender también un expansor de material para fumar (17) configurado para hacer que el material para fumar (5) se expanda después de la activación del expansor (17) . El compresor (16) y el expansor (17) pueden, en la práctica, implementarse como la misma unidad como se explicará a continuación. El compresor (16) y el expansor (17) de material para fumar pueden operar opcionalmente bajo el control del controlador (12) . En este caso, el controlador (12) está configurado para enviar una señal, tal como una señal eléctrica, al compresor (16) o al expansor (17) que hace que el compresor (16) o el expansor (17), respectivamente, para compriman o expandan el material para fumar (5) . Alternativamente, el compresor (16) y el expansor (17) pueden ser accionados por un usuario del aparato (1) mediante un control manual en el alojamiento (7) para comprimir o expandir el material para fumar (5) según sea necesario.
El compresor (16) está configurado principalmente para comprimir el material para fumar (5) y de ese modo aumentar su densidad durante el calentamiento. La compresión del material para fumar aumenta la conductividad térmica del cuerpo del material para fumar (5) y por lo tanto proporciona un calentamiento más rápido y una consiguiente volatilización rápida de la nicotina y otros compuestos aromáticos. Esto es preferible porque permite que la nicotina y los compuestos aromáticos sean inhalados por el usuario sin retraso sustancial en respuesta a la detección de una bocanada. Por lo tanto, el controlador (12) puede activar el compresor (16) para comprimir el material para fumar (5) durante un periodo de calentamiento predeterminado, por ejemplo un segundo, en respuesta a la detección de una bocanada. El compresor (16) puede estar configurado para reducir la compresión del material para fumar (5) , por ejemplo bajo el control del controlador (12), después de un período de calentamiento predeterminado. Alternativamente, la compresión se puede reducir o automáticamente terminar en respuesta a que el material para fumar (5) alcance un umbral de temperatura predeterminado. Un umbral de temperatura adecuado puede estar en el rango de aproximadamente 150°C a 250°C, y puede ser seleccionable por el usuario. Un sensor de temperatura puede usarse para detectar la temperatura del material para
fumar (5) .
El expansor (17) está configurado principalmente para expandir el material para fumar (5) y de ese modo disminuir su densidad durante la bocanada. La disposición del material para fumar (5) en la cámara de calentamiento (4) se vuelve más suelta cuando el material para fumar (5) se ha expandido y esto ayuda al flujo gaseoso, por ejemplo el aire de las entradas (14) , a través del material para fumar (5) . Por consiguiente, el aire es más capaz de llevar la nicotina y los compuestos aromáticos volatilizados a la boquilla (6) para su inhalación. El controlador (12) puede activar el expansor (17) para expandir el material para fumar (5) inmediatamente después del período de compresión mencionado anteriormente para que el aire se pueda extraer más libremente a través del material para fumar (5) . El accionamiento del expansor (17) puede estar acompañado por un sonido audible por el usuario u otra indicación para indicar al usuario que el material para fumar (5) se ha calentado y que-puede comenzar a fumar.
Haciendo referencia a las figuras 8 y 9, el compresor (16) y el expansor (17) pueden comprender una varilla de accionamiento accionada por resorte que está configurada para comprimir el material para fumar (5) en la cámara de calentamiento (4) cuando el resorte se libera de la compresión. Esto se ilustra esquemáticamente en las
figuras 8 y 9, aunque se apreciará que otras implementaciones podrían ser utilizadas. Por ejemplo, el compresor (16) puede comprender un anillo, que tiene un espesor aproximadamente igual a la cámara de calentamiento de forma tubular (4) descrita anteriormente, que es accionado por un resorte u otros medios en la cámara de calentamiento (4) para comprimir el material para fumar (5) . Alternativamente, el compresor (6) puede estar integrado como parte del calentador (3) de manera que el calentador (3) en sí está configurado para comprimir y expandir el material para fumar (5) bajo el control del controlador (12). Un método de compresión y expansión del material para fumar (5) se muestra en la figura 10.
El calentador (3) puede estar integrado con el aislamiento térmico (18) mencionado anteriormente. Por ejemplo, en referencia a la figura 1, el aislamiento térmico (8) puede comprender un cuerpo hueco sustancialmente alargado, tal como un tubo de aislamiento sustancialmente cilindrico (18) , que está situado coaxialmente alrededor de la cámara de calentamiento (4) y en el que las regiones de calentamiento (10) están integradas. El aislamiento térmico (18) puede comprender una capa en la que se proporcionan rebajes en el perfil de la superficie orientada hacia adentro (21) . Las regiones calentamiento (10) se encuentran en estos rebajes de modo
que las regiones de calentamiento (10) estén orientadas hacia el material para fumar (5) en la cámara de calentamiento (4). Las superficies de las regiones de calentamiento (10) que están orientadas hacia la cámara de calentamiento (4) pueden estar al ras con la superficie interior (21) del aislamiento térmico (18) en las regiones de aislamiento (18) que no están en los rebajes.
La integración del calentador (3) con el aislamiento térmico (18) significa que las regiones de calentamiento (10) están sustancialmente rodeadas por el aislamiento (18) en todos los lados de las regiones de calentamiento (10) distintos a los que están orientados hacia dentro, hacia la cámara de calentamiento (4) del material para fumar. Como tal, el calor emitido por el calentador (3) se concentra en el material para fumar (5) y no se disipa en otras partes del aparato (1) o en la atmósfera fuera del alojamiento (7) .
La integración del calentador (3) con el aislamiento térmico (18) también puede reducir el espesor de la combinación del calentador (3) y el aislamiento térmico (18). Esto puede permitir que el diámetro del aparato (1) , en particular, el diámetro exterior del alojamiento (7), sea reducido aún más. Alternativamente, la reducción en el espesor proporcionada por la integración del calentador (3) con el aislamiento térmico (18) puede
permitir que una cámara de calentamiento (4) de material para fumar más amplia pueda alojarse en el aparato (1) , o la introducción de componentes adicionales, sin ningún aumento en la anchura total del alojamiento (7) .
Alternativamente, el calentador (3) puede ser adyacente al aislamiento (18) en lugar de estar integrado en éste. Por ejemplo, si el calentador (3) se encuentra en el exterior de la cámara de calentamiento (4), el aislamiento (18) puede estar alineado con el calentador de capa (3) alrededor de su superficie orientada hacia adentro (21) . Si el calentador (3) se encuentra el interior de la cámara de calentamiento (4), el aislamiento (18) puede estar alineado con el calentador de capa (3) en su superficie orientada hacia el exterior (22) .
Opcionalmente, puede estar presente una barrera entre el calentador (3) y el aislamiento (18). Por ejemplo, una capa de acero inoxidable puede estar presente entre el calentador (3) y el aislamiento (18). La barrera puede comprender un tubo de acero inoxidable que se ajusta entre el calentador (3) y el aislamiento (18). El espesor de la barrera puede ser pequeño para no aumentar las dimensiones del aparato sustancialmente . Un espesor de ejemplo es aproximadamente entre 0.1 mm y 1.0 rom.
Adicionalmente , una capa reflectante de calor puede estar presente entre las superficies transversales de
las regiones de calentamiento (10) . La disposición de las regiones de calentamiento (10) entre sí puede ser tal que la energía térmica emitida desde cada una de las regiones de calentamiento (10) no caliente sustancialmente las regiones de calefacción (10) circundantes, y en su lugar viaje predominantemente hacia el interior desde la superficie circunferencial de la región de calentamiento (10) hacia la cámara de calentamiento (4) y el material para fumar (5) . Cada región de calentamiento (10) puede tener sustancialmente las mismas dimensiones que las otras regiones (10) .
El calentador (3) puede estar unido o fijado de otro modo al aparato (1) usando adhesivo sensible a la presión. Por ejemplo, el calentador (3) puede ser adherido al aislamiento (18) o barrera mencionada anteriormente usando adhesivo sensible a la presión. El calentador (3) puede, alternativamente, adherirse al cartucho (1) o a una superficie externa de la cámara de calentamiento (4) del material para fumar.
Como alternativa a la utilización de adhesivo sensible a la presión, el calentador (3) puede estar fijado en posición en el aparato (1) usando cinta de auto-fusión o por abrazaderas que fijan el calentador (3) en su lugar. Todos estos métodos proporcionan una fijación segura para el calentador (3) y permiten la transferencia de calor
eficaz desde el calentador (3) al material para fumar (5). Otros tipos de fijación son también posibles.
El aislamiento térmico (18), que se proporciona entre el material para fumar (5) y una superficie externa (19) del alojamiento (7) descritos anteriormente, reduce la pérdida de calor del aparato (1) y por lo tanto mejora la eficiencia con la que el material para fumar (5) se calienta. Por ejemplo, en referencia a la figura 1, una pared del alojamiento (7) puede comprender una capa de aislamiento (18) que se extiende alrededor del exterior de la cámara de calentamiento (4) . La capa de aislamiento (18) puede comprender una longitud de aislamiento sustancialmente tubular (18) situado coaxialmente alrededor de la cámara de calentamiento (4) y el material para fumar (5). Esto se muestra en la figura 1. Se apreciará que el aislamiento (18) también podría estar integrado como parte del cartucho (11) de material para fumar, en donde estaría situado coaxialmente alrededor del exterior del material para fumar ( 5) .
En referencia a la figura 11, el aislamiento (18) puede comprender aislamiento por vacío (18). Por ejemplo, el aislamiento (18) puede comprender una capa que está limitada por un material de pared (19), tal como un material metálico. Una región interior o núcleo (20) del aislamiento (18) puede comprender un material poroso de
celdas abiertas, por ejemplo que comprende polímeros, aerogeles u otro material adecuado, que se evacúa a una presión baja. La presión en la región interior (20) puede estar en el rango de 0.1 a 0.001 mbar. La pared (19) del aislamiento (18) es suficientemente fuerte para resistir la fuerza ejercida contra ella debido a la diferencia de presión entre el núcleo (20) y las superficies externas de la pared (19), impidiendo de este modo que el aislamiento (18) se colapse. La pared (19) puede, por ejemplo, comprender una pared de acero inoxidable (19) que tiene un espesor de aproximadamente lOOum. La conductividad térmica del aislamiento (18) puede estar en el rango de 0.004 a 0.005 W/mK. El coeficiente de transferencia de calor del aislamiento (18) puede estar entre aproximadamente 1.10 W/ (m(2)K) y aproximadamente 1.40 W/ (m(2)K) dentro de un rango de temperatura de entre aproximadamente 150 grados Celsius y aproximadamente 250 grados Celsius. La conductividad del aislamiento gaseoso (18) es insignificante. Un recubrimiento reflectante puede ser aplicado a las superficies interiors del material de la pared (19) para reducir al mínimo las pérdidas de calor debido a la radiación que se propaga a través del aislamiento (18) . El recubrimiento puede, por ejemplo, comprender un recubrimiento reflectante de IR de aluminio que tiene un espesor de entre aproximadamente 0.3 um y 1.0 um. El estado
evacuado de la región de núcleo interno (20) significa que el aislamiento (18) funciona incluso cuando el espesor de la región de núcleo (20) es muy pequeño. Las propiedades de aislamiento son sustancialmente afectadas por su espesor. Esto ayuda a reducir el tamaño total del aparato (1) .
Como se muestra en la figura 11, la pared (19) puede comprender una sección orientada hacia el interior (21) y una sección orientada hacia el exterior (22). La sección orientada hacia el interior (21) está sustancialmente frente al material para fumar (5) y la cámara de calentamiento (4) . La sección orientada hacia el exterior (22) está sustancialmente frente al exterior del alojamiento (7) . Durante el funcionamiento del aparato (1) , la sección orientada hacia el interior (21) puede estar más caliente debido a la energía térmica procedente del calentador (3), mientras que la sección orientada hacia el exterior (22) es más fresca debido al efecto del aislamiento (18). La sección orientada hacia el interior (21) y la sección orientada hacia el exterior (22) pueden, por ejemplo, comprender paredes sustancialmente paralelas que se extienden (19) que son al menos tan largas como el calentador (3) . La superficie interior de la sección de pared orientada hacia el exterior (22), es decir, la superficie orientada hacia la región de núcleo evacuado (20) , puede comprender un recubrimiento para la absorción
de gas en el núcleo (20) . Un recubrimiento adecuado es una película de óxido de titanio.
El aislamiento térmico (18) puede comprender aislamiento por vacío híper profundo tal como una Barrera Térmica al Vacío en Forma de Insulon® como se describe en US 7,374,063. El espesor total de dicho aislamiento (18) puede ser extremadamente pequeño. Un ejemplo de espesor es entre aproximadamente 1.00 mm y aproximadamente 1 um, tal como aproximadamente 0.1 mm, aunque también son posibles otros espesores más grandes o más pequeños. Las propiedades de aislamiento térmico del aislamiento (18) no son sustancialmente afectadas por su espesor y por lo tanto puede ser utilizado un aislamiento (18) delgado sin ninguna pérdida sustancial de calor adicional del aparato (1) . Un espesor del aislamiento térmico (18) muy pequeño puede permitir que el tamaño del alojamiento (7) y el aparato (1) en conjunto se reduzca más allá de los tamaños discutidos previamente y puede permitir que el espesor, por ejemplo el diámetro, del aparato (1) sea aproximadamente igual a los artículos para fumar tales como cigarrillos, puros y cigarros. El peso del aparato (1) también se puede reducir, proporcionando beneficios similares a las reducciones de tamaño discutidas anteriormente.
Aunque el aislamiento térmico (18) descrito anteriormente puede comprender un material de absorción de
gas para mantener o ayudar con la creación del vacío en la región de núcleo (20) , un material de absorción de gas no se usa en el aislamiento de vacío profundo (18). La ausencia de materiales de absorción de gas ayuda a mantener el espesor del aislamiento (18) muy bajo y por lo tanto ayuda a reducir el tamaño total del aparato (1) .
La geometría del aislamiento híper-profundo (18) permite que el vacío en el aislamiento sea más profundo que el vacío utilizado para extraer moléculas de la región de núcleo (20) del aislamiento (8) durante la fabricación. Por ejemplo, el vacío profundo en el interior del aislamiento (18) puede ser más profundo que el de la cámara de horno al vacío en la que se crea. El vacío dentro del aislamiento (8) puede, por ejemplo, ser del orden de 10"7 Torr. Haciendo referencia a la figura 16, un extremo de la región de núcleo (20) del aislamiento al vacío profundo (18) puede estrecharse a medida que la sección orientada hacia el exterior (22) y la sección orientada hacia el interior (21) convergen a una salida (25) a través de la cual el gas en la región de núcleo (20) se puede evacuar para crear un vacío profundo durante la fabricación del aislamiento (18). La Figura 16 ilustra la sección orientada hacia el exterior (22) que converge hacia la sección orientada hacia el interior (21) , pero una disposición inversa, en la que la sección orientada hacia el interior (21) converge a la
sección orientada hacia el exterior (22), se podrían utilizar alternativamente. El extremo convergente de la pared aislante (19) está configurado para orientar las moléculas de gas en la región de núcleo (20) fuera de la salida (25) y de ese modo crear un vacío profundo en el núcleo (20) . La salida (25) se puede sellar a fin de mantener un vacío profundo en la región de núcleo (20) después de que la región (20) ha sido evacuada. La salida (25) se puede sellar, por ejemplo, mediante la creación de un sello reforzado en la salida (25) al calentar el material de refuerzo en la salida (25) después del gas ha sido evacuado del núcleo (20) . Se podrían utilizar técnicas de sellado alternativas.
Con el fin de evacuar la zona del núcleo (20), el aislamiento (18) puede estar colocado en un entorno a una baja presión, sustancialmente evacuado tal como una cámara de horno de vacío para que las moléculas de gas en la región de núcleo (20) fluyan en el entorno bajo la presión exterior del aislamiento (18) . Cuando la presión dentro de la región de núcleo (20) se convierte en baja, la geometría estrecha de la región de núcleo (20), y en particular las secciones convergentes (21), (22) antes mencionadas, se convierten en influencias sobre la orientación de las moléculas de gas que quedan fuera del núcleo (20) a través de la salida (25). Específicamente, cuando la presión del
gas en la región de núcleo (20) es baja, el efecto de guía de las secciones convergentes orientadas hacia el interior y orientadas hacia el exterior (21), (22) es eficaz para canalizar las moléculas de gas que quedan en el interior del núcleo (20) hacia la salida (25) y hacer la probabilidad de gas que sale el núcleo (20) más alta que la probabilidad de gas que entra en el núcleo (20) desde el entorno exterior de presión baja. De esta manera, la geometría del núcleo (20) permite que la presión dentro del núcleo (20) se reduzca por debajo de la presión del entorno exterior del aislamiento (18).
Opcionalmente, como se describió anteriormente, uno o más recubrimientos de baja emisividad pueden estar presentes en las superficies interiores de las secciones orientadas hacia el interior y hacia el exterior (21), (22) de la pared (19) con el fin de evitar sustancialmente las pérdidas de calor por radiación.
Aunque la forma del aislamiento (18) se describe generalmente en la presente descripción como sustancialmente cilindrica o similar, el aislamiento térmico (18) podría ser otra forma, por ejemplo con el fin de acomodar y aislar una configuración diferente del aparato (1) , tales como diferentes formas y tamaños de la cámara de calentamiento (4), el calentador (3), el alojamiento (7) o la fuente de energía (2) . Por ejemplo, el
tamaño y la forma del aislamiento de vacío profundo (18), tal como una Barrera Térmica al Vacío en Forma de Insulon® antes mencionada, están sustancialmente ilimitados por su proceso de fabricación. Los materiales adecuados para formar la estructura convergente descrita anteriormente incluyen cerámica, metales, metaloides y combinaciones de éstos .
Haciendo referencia a la ilustración esquemática de la figura 12, un puente térmico (23) puede conectar la sección de pared orientada hacia el interior (21) a la sección de pared orientada hacia el exterior (22) en uno o más bordes del aislamiento (18) con el fin de abarcar y contener por completo el núcleo de baja presión (20) . El puente térmico (23) puede comprender una pared (19) formada del mismo material que las secciones orientadas hacia el interior y hacia el exterior (21), (22) . Un material adecuado es el acero inoxidable, como se discutió previamente. El puente térmico (23) tiene una mayor conductividad térmica que el núcleo aislante (20) y por lo tanto puede conducir no deseablemente el calor fuera del aparato (1) y, al hacerlo, reducir la eficiencia con la que el material para fumar (5) se calienta.
Para reducir las pérdidas de calor debido al puente térmico (23), el puente térmico (23) puede ser extendido para aumentar su resistencia al flujo de calor
desde la sección orientada hacia el interior (21) a la sección orientada hacia el exterior (22). Esto se ilustra esquemáticamente en la figura 13. Por ejemplo, el puente térmico (23) puede seguir una trayectoria indirecta entre la sección orientada hacia el interior (21) de la pared (19) y la sección orientada hacia el exterior (22) de la pared (19) . Esto puede ser facilitado al proporcionar el aislamiento (18) sobre una distancia longitudinal que es más larga que las longitudes del calentador (3), la cámara de calentamiento (4) y el material para fumar (5) de modo que el puente térmico (23) se pueda extender gradualmente desde la sección orientada hacia el interior (21) a la sección orientada hacia el exterior (22) a lo largo de la trayectoria indirecta, reduciendo así el grosor del núcleo (20) a cero, en una ubicación longitudinal en el alojamiento (7) en donde el calentador (3), la cámara de calentamiento (4) y el material para fumar (5) no están presentes .
Haciendo referencia a la figura 15, como se discutió anteriormente, la cámara de calentamiento (4) aislada por el aislamiento (8) puede comprender válvulas de entrada y de salida (24) que sellan herméticamente la cámara de calentamiento (4) cuando se cierra. Las válvulas (24) pueden de este modo evitar que el aire entre y salga indeseablemente de la cámara (4) y pueden evitar que los
sabores del material para fumar salgan de la cámara (4) . Las válvulas de entrada y salida (24) pueden, por ejemplo, estar provistas en el aislamiento (18). Por ejemplo, entre bocanadas, las válvulas (24) pueden ser cerradas por el controlador (12) de manera que todas las sustancias volatilizadas se mantengan contenidas dentro de la cámara (4) entre bocanadas. La presión parcial de las sustancias volatilizadas entre bocanadas alcanza la presión de vapor saturado y la cantidad de sustancias evaporadas, por lo tanto, depende sólo de la temperatura de la cámara de calentamiento (4) . Esto ayuda a asegurar que la administración de la nicotina volatilizada y los compuestos aromáticos permanezca constante de bocanada en bocanada. Durante las bocanadas, el controlador (12) está configurado para abrir las válvulas (24), de modo que el aire pueda fluir a través de la cámara (4) para llevar los componentes volatilizados del material para fumar a la boquilla (6). Una membrana puede estar ubicada en las válvulas (24) para asegurar que no entre oxígeno en la cámara (4) . Las válvulas (24) pueden ser accionadas por la respiración de modo que las válvulas (24) se abran en respuesta a la detección de una bocanada en la boquilla (6) . Las válvulas (24) se pueden cerrar en respuesta a la detección de que una bocanada ha terminado. Alternativamente, las válvulas (24) pueden cerrarse después del transcurso de un período
predeterminado después de su apertura. El período predeterminado puede ser programado por el controlador (12). Opcionalmente, un medio mecánico de abertura/cierre u otros medios adecuados pueden estar presentes de modo que las válvulas (24) se abran y cierren automáticamente. Por ejemplo, el movimiento gaseoso causada por un usuario que fuma en la boquilla (6) se puede utilizar para abrir y cerrar las válvulas (24) . Por lo tanto, el uso del controlador (12) no se requiere necesariamente para accionar las válvulas (24) .
La masa del material para fumar (5) que se calienta por el calentador (3), por ejemplo, por cada región de calentamiento (10) , puede estar en el rango de 0.2 a 1.0 g. La temperatura a la que el material para fumar (5) se calienta puede ser controlable por el usuario, por ejemplo, a cualquier temperatura dentro del rango de temperatura de 150°C a 25)0°C como se describió previamente. La masa del aparato (1) en conjunto puede estar en el rango de 70 a 125 g, aunque la masa del aparato (1) puede ser inferior al incorporar el calentador de capa (3) y/o aislamiento de vacío profundo (8) . Se pueden utilizar una batería (2) con una capacidad de 1000 a 3000mAh y un voltaje de 3.7 V. Las regiones de calentamiento (10) se pueden configurar para calentar de forma individual y selectivamente entre aproximadamente 10
y 40 secciones de material para fumar (5) para un solo cartucho (11) .
Se apreciará que cualquiera de las alternativas descritas anteriormente se pueden utilizar individualmente o en combinación.
Con el fin de abordar diversas cuestiones y promover la técnica, la totalidad de esta divulgación muestra varias modalidades a modo de ilustración en las que la(s) invención (es) reclamada (s) se puede (n) poner en práctica y proporcionar un aparato superior. Las ventajas y características de la divulgación son una muestra representativa de modalidades únicamente, y no son exhaustivas y/o exclusivas. Se presentan sólo para ayudar en la comprensión y enseñanza de las características reivindicadas. Se ha de entender que las ventajas, modalidades, ejemplos, funciones, características, estructuras y/u otros aspectos de la divulgación no deben ser consideradas limitaciones de la divulgación como se define por las reivindicaciones o limitaciones de equivalentes de las reivindicaciones, y que se pueden utilizar otras modalidades y se pueden hacer modificaciones sin apartarse del alcance y/o espíritu de la divulgación. Diversas modalidades pueden comprender de manera adecuada, consistir en, o consistir esencialmente en, varias combinaciones de los elementos, componentes, dispositivos,
piezas, medidas, medios, etc., descritos. Además, la divulgación incluye otras invenciones no reclamadas actualmente, pero que pueden ser reclamadas en un futuro.
Claims (17)
1. Un aparato que comprende un calentador de capa configurado para calentar el material para fumar para volatilizar al menos un componente del material para fumar para su inhalación.
2. Un aparato de conformidad con la reivindicación 1, en donde el calentador de capa es un calentador de capa de poliimida.
3. Un aparato de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, en donde el calentador tiene un espesor de menos de 1 iran.
4. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, en donde el calentador tiene un espesor de menos de 0.5 mm.
5. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, en donde el calentador tiene un espesor de entre aproximadamente 0.2 mm y 0.0002 mm .
6. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, en donde el aparato comprende aislamiento térmico integrado con el calentador.
7. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el aparato comprende aislamiento térmico alineado con el calentador.
8. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el aparato comprende aislamiento térmico separado del calentador por una barrera .
9. Un aparato de conformidad con la reivindicación 8, en donde la barrera comprende una capa de acero inoxidable.
10. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en donde el aislamiento térmico comprende una región de núcleo que es evacuada a una presión más baja que un exterior del aislamiento.
11. Un aparato de conformidad con la reivindicación 10, en donde las secciones de pared del aislamiento a cada lado de la región de núcleo convergen en una salida de gas sellada.
12. Un aparato de conformidad con la reivindicación 10 u 11, en donde un espesor del aislamiento es inferior a aproximadamente 1 mm.
13. Un aparato de conformidad con la reivindicación 10 u 11, en donde un espesor del aislamiento es inferior a aproximadamente 0.1 mm.
14. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, en donde el aparato comprende una boquilla para la inhalación de componentes volatilizados del material para fumar.
15. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, en donde el aparato está configurado para calentar el material para fumar sin la combustión del material para fumar.
16. Un método de fabricación de un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones que anteceden.
17. Un método para calentar material para fumar que utiliza un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.
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