Método para controlar la formación de constituyentes de humo en un sistema eléctrico de generación de aerosol.

Un método para controlar la liberación de compuestos volátiles de un sistema generador de aerosolcalentado eléctricamente,

el sistema generador de aerosol calentado eléctricamente comprende unsuministro de energía eléctrica, por lo menos un elemento calentador conectado al suministro de energíaeléctrica y un sustrato de formación de aerosol, en donde el sustrato de formación de aerosol libera unapluralidad de compuestos volátiles con el calentamiento, en donde cada uno de la pluralidad decompuestos volátiles tiene una temperatura mínima de liberación por encima de la cuál se libera elcompuesto volátil, el método comprende:

- seleccionar una temperatura máxima predeterminada de funcionamiento, en donde la temperatura máximapredeterminada de funcionamiento es inferior a la temperatura mínima de liberación de por lo menos unode la pluralidad de compuestos volátiles con el fin de evitar su liberación del sustrato de formación deaerosol;

- controlar la temperatura del por lo menos un elemento calentador de tal manera que se libera por lo menosun compuesto volátil, dicho control comprende:

- medir la resistividad del por lo menos un elemento calentador;

- derivar un valor de temperatura real de funcionamiento del por lo menos un elemento calentador apartir de la medición de resistividad;

- comparar el valor de temperatura real de funcionamiento con la temperatura máximapredeterminada de funcionamiento; y

- ajustar la energía eléctrica suministrada al por lo menos un elemento calentador para mantener latemperatura real de funcionamiento del por lo menos un elemento calentador por debajo de latemperatura máxima predeterminada de funcionamiento.

Método para controlar la formación de constituyentes de humo en un sistema eléctrico de generación de aerosol

Esta invención está relacionada con sistemas generadores de aerosol calentados eléctricamente y en particular con el control de constituyentes de humo liberados por un sistema generador de aerosol calentado eléctricamente en el calentamiento.

Los cigarrillos tradicionales entregan humo a consecuencia de la combustión del tabaco y del envoltorio que se produce a temperaturas que puede superar los 800 grados centígrados durante una bocanada. A estas temperaturas, el tabaco se degrada térmicamente por pirólisis y combustión. El calor de la combustión libera y genera diversos productos gaseosos de combustión y destilados del tabaco. Los productos son aspirados a través del cigarrillo y se enfrían y condensan para formar un humo que contiene los sabores y aromas asociados con fumar. A las temperaturas de combustión, no sólo se generan los sabores y aromas sino también diversos componentes indeseables.

Se conocen sistemas para fumar calentados eléctricamente, que funcionan a temperaturas más bajas. Un ejemplo de tal sistema eléctrico para fumar se describe en la solicitud de patente internacional WO03/070031. Este sistema eléctrico para fumar utiliza un controlador para controlar la cantidad de energía eléctrica entregada a los elementos calentadores en respuesta al ciclo de descarga de la batería.

Además, las patentes de EE.UU. comúnmente cedidas nºs US-A-5.060.671; US-A-5.144.962; US-A-5.372.148; USA-5.388.594; US-A-5.498.855; US-A-5.499.636; US-A-5.505.214; US-A-5.530.225; US-A-5.591.368; US-A5.665.262; US-A-5.666.976; US-A-5.666.978; US-A-5.692.291; US-A-5.692.525; US-A-5.708.258; US-A-5.750.964; US-A-5.902.501; US-A-5.915.387; US-A-5.934.289; US-A-5.954.979; US-A-5.967.148; US-A-5.988.176; US-A

6.026.820 y US-A-6.040.560 describen sistemas eléctricos para fumar y métodos de fabricación de tales sistemas para fumar eléctricamente.

Según la invención, se proporciona un método para controlar la liberación de compuestos volátiles desde un sistema generador de aerosol calentado eléctricamente. El sistema generador de aerosol calentado eléctricamente comprende un suministro de energía eléctrica, por lo menos un elemento calentador conectado al suministro de energía eléctrica y un sustrato de formación de aerosol. El sustrato de formación de aerosol libera una pluralidad de compuestos volátiles con el calentamiento, en donde cada uno de la pluralidad de compuestos volátiles tiene una temperatura mínima de liberación por encima de la cual se libera el compuesto volátil. El método según la invención comprende la etapa de seleccionar una temperatura máxima predeterminada de funcionamiento. Esta temperatura máxima predeterminada de funcionamiento es inferior a la temperatura mínima de liberación de por lo menos uno de la pluralidad de compuestos volátiles con el fin de evitar su liberación del sustrato de formación de aerosol. El método según la invención comprende además la etapa de controlar la temperatura del por lo menos un elemento calentador de tal manera que por lo menos uno de los compuestos volátiles sea liberado. Esta etapa de control comprende la medición de la resistividad del por lo menos un elemento calentador y derivar un valor de temperatura real de funcionamiento del por lo menos un elemento calentador de la medición de resistividad. Además, la etapa de control comprende comparar el valor de la temperatura real de funcionamiento del por lo menos un elemento calentador con la temperatura máxima predeterminada de funcionamiento. Además, la etapa de control comprende ajustar la energía eléctrica suministrada al por lo menos un elemento calentador para mantener la temperatura real de funcionamiento del por lo menos un elemento calentador a la temperatura máxima predeterminada de funcionamiento o por debajo.

Preferiblemente, la etapa de control comprende ajustar la energía eléctrica suministrada al por lo menos un elemento calentador para mantener la temperatura real de funcionamiento del por lo menos un elemento calentador en un intervalo de temperatura por debajo de la temperatura máxima predeterminada de funcionamiento. El intervalo predeterminado de temperatura puede ser hasta la temperatura máxima predeterminada de funcionamiento.

Preferiblemente, la etapa de control se repite tan a menudo como sea necesario durante el calentamiento del por lo menos un elemento calentador.

Las realizaciones de la invención tienen la ventaja de que la temperatura real de funcionamiento del por lo menos un elemento calentador puede ser controlada de tal manera que se impide la pirólisis o la combustión del sustrato de formación de aerosol. Esto permite reducir el número de componentes volátiles liberados o formados durante el calentamiento. Como la formación de sustancias perjudiciales se produce típicamente a temperaturas elevadas durante la pirólisis y la combustión, la formación de estos componentes perjudiciales, por ejemplo el formaldehído, se reduce significativamente con el método según la invención.

Además, se evita la necesidad de termistores u otros sensores que ocupan parte del limitado espacio dentro de un sistema generador de aerosol calentado eléctricamente. Esto hace que las realizaciones de la invención sean particularmente adecuadas para el uso en sistemas generadores de aerosol calentados eléctricamente del tipo que tienen varios elementos calentadores, en los que se controla la temperatura de cada elemento calentador. Las realizaciones de la invención tienen la ventaja adicional de que el cálculo de la temperatura a partir de la resistividad

puede realizarse dentro de los controladores existentes. Esto hace que estas realizaciones de la invención sean sencillas y rentables en su implementación. Adicionalmente, la invención evita complicaciones en la conexión de un sensor de temperatura que proporciona un contacto térmico bueno y seguro con el por lo menos un elemento calentador.

El sustrato de formación de aerosol comprende preferiblemente un material que contiene tabaco que contiene compuestos volátiles que son liberados del sustrato con el calentamiento. Como alternativa, el sustrato de formación de aerosol puede comprender un material sin tabaco como los utilizados en los dispositivos de los documentos EPA-1 750 788 y EP-A-1 439 876.

Preferiblemente, el sustrato de formación de aerosol comprende además un formador de aerosol. Ejemplos de formadores adecuados de aerosol son el glicol de propileno y la glicerina. Ejemplos adicionales de formadores de aerosol potencialmente adecuados se describen en los documentos EP-A-0 277 519 y US-A-5.396.911.

El sustrato de formación de aerosol puede ser un sustrato sólido. El sustrato sólido puede comprender, por ejemplo, uno o más de: polvo, gránulos, bolitas, trozos, espaguetis, tiras u hojas que contienen uno o más de: hoja de hierba, hoja de tabaco, fragmentos de nervaduras de tabaco, tabaco reconstituido, tabaco homogeneizado, tabaco extrudido y tabaco expandido. El sustrato sólido puede ser de forma suelta, o puede proporcionarse en un envase o cartucho adecuados. Opcionalmente, el sustrato sólido puede contener compuestos volátiles adicionales de sabor a tabaco o no a tabaco, para ser liberados con el calentamiento del sustrato.

Opcionalmente, el sustrato sólido puede proporcionarse sobre o incrustado en un portador térmicamente estable. El portador puede adoptar la forma de polvo, gránulos, bolitas, trozos, espaguetis, tiras u hojas. Como alternativa, el portador puede ser un portador tubular que tiene una capa delgada del sustrato sólido depositada en su superficie interior, tal como los descritos en los documentos US-A-5.505.214, US-A-5.591.368 y US-A-5.388.594, o en su superficie exterior, o en ambas superficies interiores y exteriores. Un portador tubular así puede ser formado de, por ejemplo, un papel, o material similar al papel, una estera no tejida de fibra de carbono, una pantalla metálica de malla de masa baja, o una lámina metálica perforada o cualquier otra matriz de polímero térmicamente estable.

El sustrato sólido puede ser depositado en la superficie del portador en forma de, por ejemplo, una hoja, espuma, gel

o lechada. El sustrato sólido puede ser depositado sobre toda la superficie del portador, o, como alternativa, puede ser depositado con un patrón para proporcionar una entrega no uniforme de sabor durante el uso.... [Seguir leyendo]

1. Un método para controlar la liberación de compuestos volátiles de un sistema generador de aerosol calentado eléctricamente, el sistema generador de aerosol calentado eléctricamente comprende un suministro de energía eléctrica, por lo menos un elemento calentador conectado al suministro de energía eléctrica y un sustrato de formación de aerosol, en donde el sustrato de formación de aerosol libera una pluralidad de compuestos volátiles con el calentamiento, en donde cada uno de la pluralidad de compuestos volátiles tiene una temperatura mínima de liberación por encima de la cuál se libera el compuesto volátil, el método comprende:

- seleccionar una temperatura máxima predeterminada de funcionamiento, en donde la temperatura máxima predeterminada de funcionamiento es inferior a la temperatura mínima de liberación de por lo menos uno de la pluralidad de compuestos volátiles con el fin de evitar su liberación del sustrato de formación de aerosol;

- controlar la temperatura del por lo menos un elemento calentador de tal manera que se libera por lo menos un compuesto volátil, dicho control comprende:

- medir la resistividad del por lo menos un elemento calentador;

- derivar un valor de temperatura real de funcionamiento del por lo menos un elemento calentador a partir de la medición de resistividad;

- comparar el valor de temperatura real de funcionamiento con la temperatura máxima predeterminada de funcionamiento; y

- ajustar la energía eléctrica suministrada al por lo menos un elemento calentador para mantener la temperatura real de funcionamiento del por lo menos un elemento calentador por debajo de la temperatura máxima predeterminada de funcionamiento.

2. Un método según la reivindicación 1, en donde la etapa de ajuste comprende ajustar la energía eléctrica suministrada al por lo menos un elemento calentador para mantener la temperatura real de funcionamiento del por lo menos un elemento calentador en un intervalo predeterminado por debajo de la temperatura máxima predeterminada de funcionamiento.

3. Un método según la reivindicación 1 o 2, en donde la derivación de un valor de temperatura real de funcionamiento del por lo menos un elemento calentador comprende recuperar un valor de temperatura de una tabla de consulta de resistividad y temperatura.

4. Un método según la reivindicación 3 en donde la tabla de consulta almacena valores de temperatura frente a resistividad derivados para el por lo menos un elemento calentador que tiene una composición, longitud y sección transversal predeterminados.

5. Un método según la reivindicación 1 o 2, en donde la derivación de una medición de la temperatura del elemento calentador comprende evaluar un polinomio con la forma:

donde p (T) es la resistividad medida del por lo menos un elemento calentador, ρo es una resistividad de referencia, T es la temperatura del por lo menos un elemento calentador y α1 y α2 son coeficientes polinomiales.

6. Un método según cualquier reivindicación anterior, en donde el por lo menos un elemento calentador comprende por lo menos una de entre una aleación de hierro aluminio, aleación con base de titanio o aleación con base de níquel.

7. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la etapa de control es realizada con una frecuencia de aproximadamente 100 Hz a aproximadamente 10 kHz.

8. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el por lo menos un elemento calentador incluye un semiconductor.

9. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el por lo menos un elemento calentador comprende un metal.

10. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde un material cerámico y un metal forman un material compuesto que comprende el por lo menos un elemento calentador.

11. El método según la reivindicación 10, en donde el metal reviste el material cerámico.

12. El método según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, en donde el metal es del grupo del platino.

13. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el por lo menos un elemento calentador es en forma de hoja calentadora.

14. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el ajuste de la energía eléctrica es realizado conjuntamente con la detección de bocanada con el fin de ahorrar energía.