JP7422240B2 - ヒータ組立体及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、エアロゾル生成装置のヒータ組立体及びその製造方法に関する。
最近、一般的なシガレットの短所を克服する代替方法に関する需要が増加している。例えば、シガレットを燃焼させてエアロゾルを生成する方法ではない、相対的に低温でシガレット内のエアロゾル生成物質が加熱されることにより、エアロゾルが生成される方法に関する需要が増加している。
それと共に、加熱式エアロゾル生成装置のヒータ組立体に関する研究が活発に進められている。エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体は、代表的に抵抗加熱式ヒータ組立体と誘導加熱式ヒータ組立体があるが、その中でも、相対的に低温加熱が可能な誘導加熱式ヒータ組立体に係わる必要性が増加している。これにより、電気効率、組立性及び生産性に優れたヒータ組立体が要求される。
本発明が解決しようとする課題は、ヒータ組立体及びその製造方法を提供することである。具体的に、サセプタをシガレットまたはエアロゾル生成物質を収容する収容部の内部に固定させ、誘導コイルがシガレットまたはエアロゾル生成物質収容部の外側面に結合されるヒータ組立体を提供することである。
実施例を通じて解決しようとする課題が上述した課題に制限されるものではなく、言及されていない課題は、本明細書及び添付図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
上述した技術的課題を達成するための技術的手段であって、本発明の第1側面は、エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体であって、前記エアロゾル生成物質を収容するための収容部;前記収容部の外側面に結合される誘導コイル;前記収容部内部に位置し、前記誘導コイルに電流が流れることにより発生する交流磁場によって加熱されるサセプタ;及び前記サセプタの位置を固定させ、前記サセプタを前記収容部の内側面から所定距離ほど離隔させるための支持要素;を含み、前記誘導コイルは、伝導体、絶縁体及びボンディング体を含む電線で構成され、前記絶縁体は、前記伝導体の外側で前記伝導体と同軸に形成され、前記ボンディング体は、前記絶縁体の外側で前記絶縁体と同軸に形成される、ヒータ組立体である。
本発明の第2側面は、エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体であって、前記エアロゾル生成物質を収容するための収容部;前記収容部の外側面に結合される誘導コイル;前記収容部内部に位置し、前記誘導コイルに電流が流れることにより発生する交流磁場によって加熱されるサセプタ;及び前記サセプタの位置を固定させ、前記サセプタを前記収容部の内側面から所定距離ほど離隔させるための支持要素;を含み、前記誘導コイルは、伝導体及び絶縁体を含む電線で構成され、前記絶縁体は、前記伝導体の外側で前記伝導体と同軸に形成され、前記誘導コイルは、ボンディング要素によって覆い包まれたものである、ヒータ組立体でもある。
本発明の第3側面は、エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体の製造方法において、サセプタと、前記サセプタを固定させるための支持要素を結合してサセプタ結合体を形成する段階;前記サセプタがエアロゾル生成物質を収容するための収容部の内側面から所定距離ほど離隔されるように前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する段階;伝導体、絶縁体及びボンディング体を含む電線を巻き取って前記収容部の外側面に結合可能な形状に誘導コイルを形成する段階;前記誘導コイルを所定の温度に加熱した後、冷却して前記誘導コイルの形状を固定させる段階;及び前記誘導コイルを前記収容部の外側面に結合する段階;を含む方法である。
本発明の第4側面は、エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体の製造方法において、サセプタと、前記サセプタを固定させるための支持要素を結合してサセプタ結合体を形成する段階;前記サセプタがエアロゾル生成物質を収容するための収容部の内側面から所定距離ほど離隔されるように前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する段階;伝導体及び絶縁体を含む電線を巻き取って前記収容部の外側面に結合可能な形状に誘導コイルを形成する段階;ボンディング要素で前記誘導コイルを覆い包んで前記誘導コイルの形状を固定させる段階;及び前記誘導コイルを前記収容部の外側面に結合する段階;を含む方法である。
前述した本発明の課題解決手段によれば、誘導コイルのインダクタンスを向上させることで、ヒータ組立体の電気効率を向上させうる。また、ヒータ組立体の構成を簡単にして組立性及び生産性を向上させ、製造コストを低減しうる。
実施例による効果が上述した効果に制限されるものではなく、言及されていない効果は、本明細書及び添付図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
エアロゾル生成装置にシガレットが挿入された例を示す図面である。 シガレットの一例を示す図面である。 一実施例によるヒータ組立体の断面図である。 他の実施例によるヒータ組立体の断面図である。 一実施例によるサセプタ結合体の分解図である。 他の実施例によるサセプタ結合体の分解図である。 多様な実施例によるボンディング体によって形状が固定された誘導コイルの断面図である。 一実施例によるボンディング要素によって形状が固定された誘導コイルの断面図である。 一実施例によるヒータ組立体製造方法のフローチャートである。 他の実施例によるヒータ組立体製造方法のフローチャートである。 一実施例によるエアロゾル生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
本発明によるヒータ組立体は、エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体であって、前記エアロゾル生成物質を収容するための収容部;前記収容部の外側面に結合される誘導コイル;前記収容部内部に位置し、前記誘導コイルに電流が流れることにより発生する交流磁場によって加熱されるサセプタ;及び前記サセプタの位置を固定させ、前記サセプタを前記収容部の内側面から所定距離ほど離隔させるための支持要素;を含み、前記誘導コイルは、伝導体、絶縁体及びボンディング体を含む電線で構成され、前記絶縁体は、前記伝導体の外側で前記伝導体と同軸に形成され、前記ボンディング体は、前記絶縁体の外側で前記絶縁体と同軸に形成されうる。
前記電線は、前記誘導コイルが前記収容部の外側面に結合される形状に巻き取られ、前記誘導コイルは、所定の温度に加熱された後、冷却されて巻き取られた形状に固定されるが、前記所定の温度は、前記伝導体及び前記絶縁体の耐熱温度以下であり、前記ボンディング体の耐熱温度以上でもある。
前記ヒータ組立体は、前記支持要素と前記収容部との間隙(gap)に挿入されることで、前記支持要素を前記収容部に固定させるための固定要素をさらに含んでもよい。
前記サセプタは、サセプタ開口を有する中空チューブ状であり、前記支持要素は、支持要素開口を有するキャップ状であるが、前記支持要素開口の直径は、前記サセプタ開口の直径よりも大きく、前記支持要素開口の中心と前記サセプタ開口の中心とが一致するように前記サセプタと結合することができる。
前記支持要素は、第1キャップ及び第2キャップを含み、前記第1キャップは、前記サセプタの上面の少なくとも一部と外側面の少なくとも一部を覆い包み、前記第2キャップは、前記サセプタの下面の少なくとも一部と外側面の少なくとも一部を覆い包む。
前記ボンディング体を構成する物質は、ポリアミド(Polyamide)またはポリビニルブチラール(Poly vinyl butyral)のうち、いずれか1つでもある。
前記支持要素は、サセプタから収容部への熱伝逹を遮断するための高耐熱(high heat-resisting)素材によって製作されうる。
前記誘導コイルは、前記電線束を撚り合わせてなるリッツ線(litz wire)で構成されうる。
本発明によるヒータ組立体は、エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体であって、前記エアロゾル生成物質を収容するための収容部;前記収容部の外側面に結合される誘導コイル;前記収容部内部に位置し、前記誘導コイルに電流が流れることにより発生する交流磁場によって加熱されるサセプタ;及び前記サセプタの位置を固定させ、前記サセプタを前記収容部の内側面から所定距離ほど離隔させるための支持要素;を含み、前記誘導コイルは、伝導体及び絶縁体を含む電線で構成され、前記絶縁体は、前記伝導体の外側で前記伝導体と同軸に形成され、前記誘導コイルは、ボンディング要素によって覆い包まれる。
前記電線は、前記誘導コイルが前記収容部の外側面に結合される形状に巻き取られ、前記誘導コイルは、ボンディング要素によって巻き取られた形状にも固定される。
前記ヒータ組立体は、前記支持要素と前記収容部との間隙に挿入されることで、前記支持要素を前記収容部に固定させるための固定要素をさらに含んでもよい。
前記サセプタは、サセプタ開口を有する中空チューブ状であり、前記支持要素は、支持要素開口を有するキャップ状であるが、前記支持要素開口の直径は、前記サセプタ開口の直径よりも大きく、前記支持要素開口の中心が前記サセプタ開口の中心と一致するように前記サセプタと結合することができる。
前記支持要素は、第1キャップ及び第2キャップを含み、前記第1キャップは、前記サセプタの上部面と外側面の少なくとも一部を覆い包み、前記第2キャップは、前記サセプタの下部面と外側面の少なくとも一部を覆い包む。
前記ボンディング要素を構成する物質は、ポリイミド(Polyimide)でもある。
前記支持要素は、サセプタから収容部への熱伝逹を遮断するための高耐熱素材によっても製作される。
前記誘導コイルは、前記電線束を撚り合わせてなるリッツ線で構成されうる。
本発明によるヒータ組立体の製造方法は、エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体の製造方法において、サセプタと、前記サセプタを固定させるための支持要素を結合してサセプタ結合体を形成する段階;前記サセプタがエアロゾル生成物質を収容するための収容部の内側面から所定距離ほど離隔されるように前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する段階;伝導体、絶縁体及びボンディング体を含む電線を巻き取って前記収容部の外側面に結合可能な形状に誘導コイルを形成する段階;前記誘導コイルを所定の温度に加熱した後、冷却して前記誘導コイルの形状を固定させる段階;及び前記誘導コイルを前記収容部の外側面に結合する段階;を含む。
本発明によるヒータ組立体の製造方法は、エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体の製造方法において、サセプタと、前記サセプタを固定させるための支持要素を結合してサセプタ結合体を形成する段階;前記サセプタがエアロゾル生成物質を収容するための収容部の内側面から所定距離ほど離隔されるように前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する段階;伝導体及び絶縁体を含む電線を巻き取って前記収容部の外側面に結合可能な形状に誘導コイルを形成する段階;ボンディング要素で前記誘導コイルを覆い包んで前記誘導コイルの形状を固定させる段階;及び前記誘導コイルを前記収容部の外側面に結合する段階;を含む。
実施例で使用される用語は、本発明での機能を考慮しながら可能な限り、現在広く使用される一般的な用語を選択したが、それは、当分野に従事する技術者の意図または判例、新たな技術の出現などによっても異なる。また、特定の場合は、出願人が任意に選定した用語もあり、その場合、当該発明の説明部分において、詳細にその意味を記載する。したがって、本発明で使用される用語は、単なる用語の名称ではない、その用語が有する意味と、本発明の全般にわたる内容とに基づいて定義されねばならない。
明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。また、明細書に記載の「…部」、「…モジュール」などの用語は、少なくとも1つの機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、ハードウェアとソフトウェアとの結合によっても具現される。
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施可能なように詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態にも具現され、ここで説明する実施例に限定されない。
また、本明細書で使用される「第1」または「第2」のように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するのに使用することができるが、構成要素は、用語によって限定されてはならない。用語は、1つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。
また、図面上の一部構成要素は、その大きさや比率などが多少誇張されて図示されてもいる。また、ある図面上に図示されている構成要素が、他の図面上には、図示されていない場合もある。
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
図1は、エアロゾル生成装置にシガレットが挿入された例を示す図面である。
図1を参照すれば、エアロゾル生成装置100は、ヒータ組立体104、プロセッサ105及びバッテリ106を含む。また、エアロゾル生成装置100のヒータ組立体104には、エアロゾル生成物質またはシガレット200の少なくとも一部が収容されうる。
図1に図示されたエアロゾル生成装置100には、本実施例に係わる構成要素が図示されている。したがって、図1に図示された構成要素以外に他の汎用的な構成要素がエアロゾル生成装置100にさらに含まれるということを、本実施例に係わる技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。
図1には、バッテリ106、プロセッサ105及びヒータ組立体104が一列に配置されていると図示されている。しかし、エアロゾル生成装置100の内部構造は、図1に図示されたところに限定されない。すなわち、エアロゾル生成装置100の設計によって、バッテリ106、プロセッサ105及びヒータ組立体104の配置は、変更されうる。
シガレット200がエアロゾル生成装置100に挿入されれば、エアロゾル生成装置100は、ヒータ組立体104を作動させ、シガレット200からエアロゾルを発生させうる。サセプタ102によって発生したエアロゾルは、シガレット200を通過してユーザに伝達される。
必要によって、シガレット200がエアロゾル生成装置100に挿入されていない場合にも、エアロゾル生成装置100は、ヒータ組立体104を作動させうる。
バッテリ106は、エアロゾル生成装置100の動作に用いられる電力を供給する。例えば、バッテリ106は、ヒータ組立体104が作動するように電力を供給し、具体的に、バッテリ106は、誘導コイル103が交流磁場を発生させるように電力を供給することができる。
また、プロセッサ105の動作に必要な電力を供給することができる。また、バッテリ106は、エアロゾル生成装置100に設けられたディスプレイ、センサ、モータなどの動作に必要な電力を供給することができる。
プロセッサ105は、エアロゾル生成装置100の動作を全般的に制御する。具体的に、プロセッサ105は、バッテリ106及び誘導コイル103だけではなく、エアロゾル生成装置100に含まれた他の構成の動作を制御する。また、プロセッサ105は、エアロゾル生成装置100の構成それぞれの状態を確認し、エアロゾル生成装置100が動作可能な状態であるか否かを判断しうる。
プロセッサ105は、少なくとも1つのプロセッサを含む。プロセッサは、多数の論理ゲートのアレイによっても具現され、汎用的なマイクロプロセッサと、該マイクロプロセッサで実行されうるプログラムが保存されたメモリの組合わせによっても具現される。また、他の形態のハードウェアによっても具現されることを、本実施例が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。
ヒータ組立体104は、バッテリ106から供給された電力によって作動する。例えば、シガレットがエアロゾル生成装置100に挿入されれば、ヒータ組立体104の収容部101に収容されて内部に位置する。したがって、ヒータ組立体104の加熱要素は、シガレット内のエアロゾル生成物質の温度を上昇させうる。
ヒータ組立体104の加熱要素は、誘導加熱式ヒータでもある。具体的に、ヒータ組立体104は、シガレットを誘導加熱方式で加熱するための導電性誘導コイル103を含み、ヒータ組立体104またはシガレット200は、誘導加熱式ヒータによって加熱されるサセプタ102を含む。
しかし、加熱要素は、上述した例に限定されず、希望温度まで加熱されうるものであれば、制限なしに該当されうる。ここで、希望温度は、エアロゾル生成装置100に予め設定されていてもよく、ユーザによって所望の温度に設定されていてもよい。
例えば、ヒータ組立体104は、管状加熱要素、板状加熱要素、針状加熱要素、または棒状加熱要素を含み、加熱要素の形状によってシガレット200の内部または外部を加熱することができる。
また、エアロゾル生成装置100には、加熱要素が複数個配置されうる。この際、複数個のヒータ組立体104に含まれた加熱要素は、シガレット200の内部に挿入されるようにも配置され、シガレット200の外部にも配置されうる。また、複数個のヒータ組立体104に含まれた加熱要素のうち、一部は、シガレット200の内部に挿入されるように配置され、残りは、シガレット200の外部に配置されうる。また、ヒータ組立体104の形状は、図1に図示された形状に限定されず、多様な形状にも製作される。
一方、誘導コイル103は、収容部101周辺に位置する。図1には、誘導コイル103が収容部101を取り囲むように配置されていると図示されているが、それに限定されない。
シガレット200がエアロゾル生成装置100の収容部101に収容されれば、エアロゾル生成装置100は、誘導コイル103が交流磁場(alternating magnetic field)を発生させるように誘導コイル103に電力を供給する。誘導コイル103によって発生した交流磁場がサセプタ102を貫通することにより、サセプタ102が加熱されうる。シガレット200内のエアロゾル生成物質は、加熱されたサセプタ102によって加熱されることにより、エアロゾルが生成されうる。生成されたエアロゾルは、シガレット200を通過してユーザに伝達される。
誘導コイル103は、バッテリ106から供給された電力によって交流磁場を発生させる導電性コイルでもある。誘導コイル103は、収容部101の少なくとも一部を取り囲むように配置されうる。誘導コイル103によって発生した交流磁場は、収容部101の内側端部に配置されるサセプタ102に印加されうる。
サセプタ102は、誘導コイル103から発生する交流磁場が貫通されることにより加熱され、金属または炭素を含んでもよい。例えば、サセプタ102は、フェライト(ferrite)、強磁性合金(ferromagnetic alloy)、ステンレス鋼(stainles ssteel)及びアルミニウム(Al)のうち、少なくとも1つを含んでもよい。
また、サセプタ102は、黒鉛(graphite)、モリブデン(molybdenum)、シリコンカーバイド(silicon carbide)、ニオブ(niobium)、ニッケル合金(nickel alloy)、金属フィルム(metal film)、ジルコニア(zirconia)のようなセラミック、ニッケル(Ni)やコバルト(Co)のような遷移金属、ホウ素(B)やリン(P)のような半金属のうち、少なくとも1つを含んでもよい。しかし、サセプタ102は、前述した例に限定されず、交流磁場が印加されることで希望温度まで加熱されるものであれば、制限なしに該当しうる。ここで、希望温度は、エアロゾル生成装置100に予め設定されていてもよく、ユーザによって所望の温度に設定されていてもよい。
シガレット200がエアロゾル生成装置100の収容部101に収容されれば、サセプタ102は、シガレット200の外部に位置しうる。したがって、加熱されたサセプタ102は、シガレット200内のエアロゾル生成物質の温度を上昇させうる。
図1には、シガレット200がサセプタ102の内部に挿入されていると図示されているが、それに限定されない。例えば、サセプタ102は、管状、板状、針状、または棒状に製作され、サセプタ102の形状によってシガレット200の内部または外部を加熱することができる。
また、エアロゾル生成装置100には、サセプタ102が複数個配置されうる。この際、複数個のサセプタ102は、シガレット200の内部に挿入されるようにも配置され、シガレット200の外部にも配置されうる。また、複数個のサセプタ102のうち、一部は、シガレット200の内部に挿入されるようにも配置され、残りは、シガレット200の外部にも配置されうる。また、サセプタ102の形状は、図1に図示された形状に限定されず、多様な形状にも製作される。
一方、エアロゾル生成装置100は、ヒータ組立体104、プロセッサ105及びバッテリ106以外に汎用的な構成をさらに含んでもよい。例えば、エアロゾル生成装置100は、視覚情報の出力が可能なディスプレイ及び/または触覚情報の出力のためのモータを含んでもよい。また、エアロゾル生成装置100は、少なくとも1つのセンサ(パフ感知センサ、温度感知センサ、シガレット挿入感知センサなど)を含んでもよい。また、エアロゾル生成装置100は、シガレット200が挿入された状態でも、外部空気が流入されるか、内部気体が流出される構造によっても製作される。
図1には、図示されていないが、エアロゾル生成装置100は、別途のクレードルと共にシステムを構成する。例えば、クレードルは、エアロゾル生成装置100のバッテリ106の充電に用いられる。または、クレードルとエアロゾル生成装置100が結合された状態でヒータ組立体104が加熱されうる。
シガレット200は、一般的な燃焼型シガレットと類似してもいる。例えば、シガレット200は、エアロゾル生成物質を含む第1部分とフィルタなどを含む第2部分に区分されうる。または、シガレット200の第2部分にもエアロゾル生成物質が含まれうる。例えば、顆粒状またはカプセル状に作られたエアロゾル生成物質が第2部分に挿入されうる。
エアロゾル生成装置100の内部には、第1部分の全体が挿入され、第2部分は、外部に露出されうる。または、エアロゾル生成装置100の内部に第1部分の一部のみ挿入されてもよく、第1部分の全体及び第2部分の一部が挿入されてもよい。ユーザは、第2部分を口にした状態でエアロゾルを吸い込む。この際、エアロゾルは、外部空気が第1部分を通過することで生成され、生成されたエアロゾルは、第2部分を通過してユーザの口に伝達される。
一例として、外部空気は、エアロゾル生成装置100に形成された少なくとも1つの空気通路を通じて流入されうる。例えば、エアロゾル生成装置100に形成された空気通路の開閉及び/または空気通路の大きさは、ユーザによって調節されうる。これにより、霧化量、喫煙感などがユーザによって調節されうる。他の例として、外部空気は、シガレット200の表面に形成された少なくとも1つの孔(hole)を通じてシガレット200の内部に流入されうる。
以下、図2を参照して、シガレット200の一例について説明する。
図2は、シガレットの一例を示す図面である。
図2を参照すれば、シガレット200は、タバコロッド210及びフィルタロッド220を含む。図1を参照して説明した第1部分は、タバコロッド210を含み、第2部分220は、フィルタロッド220を含む。
図2には、フィルタロッド220が単一セグメントであると図示されているが、それに限定されない。すなわち、フィルタロッド220は、複数のセグメントで構成されうる。例えば、フィルタロッド220は、エアロゾルを冷却する第1セグメント及びエアロゾル内に含まれた所定の成分をフィルタリングする第2セグメントを含んでもよい。また、必要によって、フィルタロッド220には、他の機能を遂行する少なくとも1つのセグメントをさらに含んでもよい。
シガレット200は、少なくとも1枚のラッパ240によって包装されうる。ラッパ240には、外部空気が流入されるか、内部気体が流出される少なくとも1つの孔(hole)が形成されうる。一例として、シガレット200は、1枚のラッパ240によって包装されうる。他の例として、シガレット200は、2以上のラッパ240によって重畳して包装されうる。例えば、第1ラッパによってタバコロッド210が包装され、第2ラッパによってフィルタロッド220が包装されうる。そして、個別ラッパによって包装されたタバコロッド210及びフィルタロッド220が結合され、第3ラッパによってシガレット200全体が再包装されうる。もし、タバコロッド210またはフィルタロッド220それぞれが複数のセグメントで構成されているならば、それぞれのセグメントが個別ラッパによっても包装される。そして、個別ラッパによって包装されたセグメントが結合されたシガレット200全体が他のラッパによっても再包装される。
タバコロッド210は、エアロゾル生成物質を含む。例えば、エアロゾル生成物質は、グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール及びオレイルアルコールのうち、少なくとも1つを含んでもよいが、それに限定されない。また、タバコロッド210は、風味剤、湿潤剤及び/または有機酸(organic acid)のような他の添加物質を含んでもよい。また、タバコロッド210には、メントールまたは保湿剤などの加香液が、タバコロッド210に噴射されることで添加することができる。
タバコロッド210は、多様にも製作されうる。例えば、タバコロッド210は、シート(sheet)によって製作され、ストランド(strand)によって製作されうる。また、タバコロッド210は、タバコシートが細かく切られた刻みタバコによって製作されうる。また、タバコロッド210は、熱伝導物質によって取り囲まれる。
例えば、熱伝導物質は、アルミ箔のような金属箔でもあるが、それに限定されない。一例として、タバコロッド210を取り囲む熱伝導物質は、タバコロッド210に伝達される熱を均一に分散させてタバコロッドに加えられる熱伝導率を向上させ、これにより、タバコ味を向上させうる。また、タバコロッド210を取り囲む熱伝導物質は、誘導加熱式ヒータによって加熱されるサセプタとしての機能が可能である。この際、図示されていないが、タバコロッド210は、外部を取り囲む熱伝導物質以外にも追加のサセプタをさらに含んでもよい。
フィルタロッド220は、酢酸セルロースヒルタでもある。一方、フィルタロッド220の形状には、制限がない。例えば、フィルタロッド220は、円柱状ロッドでもあり、内部に中空を含むチューブ状ロッドでもある。また、フィルタロッド220は、リセス状ロッドでもある。もし、フィルタロッド220が複数のセグメントで構成された場合、複数のセグメントのうち、少なくとも1つが、異なる形状にも製作される。
フィルタロッド220は、香味が発生するように製作されうる。一例として、フィルタロッド220に加香液が噴射され、加香液が塗布された別途の繊維がフィルタロッド220の内部に挿入されうる。また、フィルタロッド220には、少なくとも1つのカプセル230が含まれる。ここで、カプセル230は、香味を発生させる機能を遂行し、エアロゾルを発生させる機能を遂行することができる。例えば、カプセル230は、香料を含む液体を被膜で覆い包む構造でもある。カプセル230は、球状または円筒状を有するが、それに制限されない。
もし、フィルタロッド220にエアロゾルを冷却するセグメントが含まれる場合、冷却セグメントは、高分子物質または生分解性高分子物質によって製造されうる。例えば、冷却セグメントは、純粋なポリ乳酸(polylactic acid)だけで製作されるが、それに限定されない。または、冷却セグメントは、複数の孔が形成された酢酸セルロースフィルタによって製作されうる。しかし、冷却セグメントは、上述した例に限定されず、エアロゾルが冷却する機能を遂行可能であれば、制限なしに該当しうる。
一方、図2には、図示されていないが、一実施例によるシガレット200は、前端フィルタをさらに含んでもよい。前端フィルタは、タバコロッド210において、フィルタロッド220に反対になる一側に位置する。前端フィルタは、タバコロッド210の外部への離脱を防止し、喫煙中にタバコロッド210から液状化されたエアロゾルがエアロゾル生成装置(図1の100)に流れて行くことを防止する。
以下、図3A及び3Bを参照して、ヒータ組立体について説明する。
図3Aは、一実施例によるヒータ組立体の断面図である。
図3Aを参照すれば、エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体300の構成要素が開示されている。ヒータ組立体300は、エアロゾル生成物質を収容するための収容部310、収容部310の外側面に結合される誘導コイル340、収容部310内部に位置し、誘導コイル340に電流が流れることにより発生した交流磁場が貫通されることにより、加熱されるサセプタを含んでもよい。
また、サセプタの位置を固定させ、サセプタを収容部310の内側面から所定距離ほど離隔させるための支持要素、支持要素と収容部310との間隙(gap)に挿入されることで、支持要素を収容部310に固定させるための固定要素350を含む。
しかし、図3Aに図示されたヒータ組立体300の構成要素のうち、一部が省略されるか、他の汎用的な構成要素がさらに含まれるということは、通常の技術者に自明である。
一実施例による収容部310は、円筒状を有する。具体的に、収容部310は、一面に円形の孔があり、内部に部品などを収容する空間を有する円筒状でもある。
収容部310の内部には、サセプタ、支持要素及び固定要素350などの部品が位置し、収容部310の外部には、電線を巻き取って形成された誘導コイル340が結合されうる。また、収容部310には、エアロゾル生成物質またはシガレットが収容されうる。
また、収容部310は、四角柱状または三角柱状を有する。電線が収容部310の外側面に巻き取られて形成された誘導コイル340の形状は、収容部310の形状に対応しうる。これにより、誘導コイル340も四角柱状または三角柱状でもある。
サセプタは、収容部310内部に位置しうる。収容部310の長手方向と直交するサセプタの断面は、円形でもある。収容部310の断面形状によって、サセプタと収容部310との間の空間が異なりうる。
例えば、収容部310が四角柱状であれば、断面形状が方形であるので、サセプタが収容部310内部に位置したとき、収容部310の頂部に空き空間が形成されうる。これにより、収容部310の内側面からサセプタとの離隔距離が遠くなり、離隔距離が遠くなることにより、サセプタで発生した熱がヒータ組立体300の外部にさらに容易に発散されうる。
一方、収容部310は、プラスチックであるPEEK(polyetherether ketone)素材で生産されうる。PEEKは、成形加工性に優れ、所望の形態の収容部310を作ることができる。また、PEEKは、高耐熱性、優秀な耐磨耗性、耐衝撃性、及び耐加水分解性を有するので、ヒータ組立体300の耐久性を向上させうる。
サセプタは、収容部310の内部に位置するが、エアロゾル生成物質またはシガレットを加熱するために多様な形状を有しうる。
図3Aを参照すれば、一例示によるヒータ組立体300が開示されている。一実施例によるサセプタは、円筒上下部に孔が形成された中空チューブ状(以下、「中空チューブ状サセプタ320」と称する)でもある。
中空チューブ状サセプタ320の内径は、収容部310に収容されたエアロゾル生成物質またはシガレットの外側面と中空チューブ状サセプタ320の内側面322とが当接するか、または熱的に近接するように設計されうる。
また、中空チューブ状サセプタ320の長さ(チューブの高さ)は、シガレットにおいて加熱される必要がある部分、例えば、シガレットでエアロゾル生成物質を含む部分まで加熱するように設計されうる。中空チューブ状サセプタ320がエアロゾル生成物質またはシガレットの加熱に適した寸法で設計されることで、本発明のヒータ組立体300が適用されたエアロゾル生成装置がエアロゾルを効率的に生成することができる。
また、中空チューブ状サセプタ320は、支持要素によって収容部310の内側面と直接接触しないように所定の距離ほど離隔されうる。また、中空チューブ状サセプタ320は、支持要素と結合してサセプタ結合体を形成し、収容部310に固定されうる。具体的な内容は、支持要素と共に後述する。
また、中空チューブ状サセプタ320は、収容部310内部に位置するが、収容部310の中心と中空チューブ状サセプタ320の中心とが一致するように配置されうる。収容部310の中心と中空チューブ状サセプタ320の中心とが一致するように配置されることで、エアロゾル生成物質またはシガレットが中空チューブ状サセプタ320の内部に安全に挿入されうる。
一方、サセプタは、交流電流を印加された誘導コイル340によって発生した交流磁場の変化によって発生した誘導電流または、逆起電力によって加熱されうる。具体的に、サセプタは、サセプタを構成する材料の電磁気的特性によってサセプタ領域に誘導された電流による渦流損(eddy current loss)またはヒステリシス損(hysteresis loss)によって加熱されうる。
支持要素は、サセプタの位置を固定させ、サセプタで発生する熱が収容部310に直接伝導(conduction)されないようにするために、サセプタを収容部310の内側面から所定距離ほど離隔させるための構成でもある。支持要素は、少なくとも1つ以上の部材で構成されうる。
一実施例による支持要素は、キャップ状(以下、「キャップ状支持要素330」と称する)を有する。また、キャップ状支持要素330の断面形状は、円形でもある。キャップ状支持要素330は、上部332と、上部332の外側エッジから上部と垂直方向に延びる側部333を有する。
また、キャップ状支持要素330の上部332には、支持要素開口331が形成されうる。支持要素開口331の直径は、サセプタ開口321の直径よりも大きくなる。サセプタ開口321を通じて中空チューブ状サセプタ320の中空にエアロゾル生成物質またはシガレットが収容されうる。
これにより、キャップ状支持要素330は、支持要素開口331の中心がサセプタ開口321の中心と一致するように中空チューブ状サセプタ320と結合し、中空チューブ状サセプタ320にキャップ状支持要素330が結合されたサセプタ結合体が形成されうる。
支持要素開口331の直径がサセプタ開口321の直径よりも大きいので、中空チューブ状サセプタ320とキャップ状支持要素330とが結合した状態でキャップ状支持要素330は、中空チューブ状サセプタ320のサセプタ開口321を遮蔽しない。これにより、シガレットは、キャップ状支持要素330の妨害を受けず、中空チューブ状サセプタ320内部に挿入されうる。
また、キャップ状支持要素は、第1キャップ及び第2キャップを含む。第1キャップは、中空チューブ状サセプタ320の上面と外面の少なくとも一部を覆い包み、第2キャップは、中空チューブ状サセプタ320の下面と外面の少なくとも一部を覆い包む。これにより、中空チューブ状サセプタ320は、収容部310と直接当接しなくなる。
キャップ状支持要素は、上部332の外側エッジから延びた側部333があるので、中空チューブ状サセプタ320の外側面323一部を覆い包む。これにより、中空チューブ状サセプタ320の上面、下面及び外面をいずれもキャップ状支持要素330と接触され、中空チューブ状サセプタ320とキャップ状支持要素330がさらに堅固に結合しうるる。
図3Bは、他の実施例によるヒータ組立体の断面図である。
図3Bを参照すれば、他の実施例によるヒータ組立体300が開示されている。他の実施例によるサセプタは、下部に支持部361があり、支持部361の中心から突出した突出部236がある形状のサセプタ(以下、「針状サセプタ」と称する)でもある。突出部236は、一末端が鋭角に仕上げられた1つの針状にもなる。しかし、それに制限されず、突出部は、管状、複数個の針状など多様な形態にも具現される。
また、針状サセプタ360の一末端は、尖状の代りに、湾曲した他の形態にも具現されうる。すなわち、針状サセプタ360は、エアロゾル生成物質またはシガレットを加熱する機能が行える場合であれば、形態制限なしに採用されうる。
針状の突出部362は、収容部310に収容されたエアロゾル生成物質またはシガレットの内側面と熱的に当接するように設計されうる。また、針状サセプタ360の長さは、エアロゾル生成物質またはシガレットで加熱される必要がある部分に適するように設計されうる。
他の実施例による支持要素は、針状サセプタ360を支持するための針状サセプタの支持部361の下端を支持することで結合される形状(以下、「下支え型支持要素」と称する)でもある。支持部361の下端は、支持部上で針状サセプタ360の突出部362がある面の反対側面を意味する。
具体的に、下支え型支持要素370は、針状サセプタの支持部361の下端で結合してサセプタ結合体を形成する。具体的に、下支え型支持要素370は、支持部の下部面と外側部とを覆い包んで針状サセプタ360を支持する形状でもある。
針状サセプタ360が適用されたヒータ組立体300は、エアロゾル生成物質またはシガレット内部を直接加熱することができるので、エアロゾル生成装置の加熱効率を向上させうる。
サセプタと支持要素とを含むサセプタ結合体は、収容部310の内部に締まりばめ(interference fit)方式で挿入されて収容部310の内部に固定されうる。また、サセプタと収容部310は、支持要素によって物理的に分離され、相互間の接触面がないので、サセプタで発生した熱が、直接収容部310に伝達されないようにしうる。
誘導コイル340は、収容部310外側面に結合されるように電線が円筒状に巻かれた形状でもある。すなわち、収容部310の形状に対応して誘導コイル340の形状が決定されうる。
例えば、収容部310が円筒状である場合、誘導コイル340も電線が円筒状に巻かれた形態でもある。また、誘導コイル340の長さは、サセプタの長さと同一になるように電線が巻かれたものでもある。
図5において後述するように、誘導コイル340の長さと断面積によって誘導コイル340のインダクタンス値が変化するので、誘導コイル340の形状及び寸法によって加熱効率を変化させうる。
一方、電線を巻き取って収容部の外側面に結合することができる形状の誘導コイル340を形成するためのフレームとして、ボビン(bobbin)を用いることができる。図7において後述するように、誘導コイル340の形状が決定されれば、それに適したボビンを作ってボビンに電線を巻き取って誘導コイル340を作り、ボビンと誘導コイル340とを分離する方式で所望の形状の誘導コイル340を量産することができる。
一例示によれば、固定要素350がヒータ組立体300にさらに含まれる。ヒータ組立体300に支持要素があるにもかかわらず、各構成要素の公差によってサセプタ結合体は、収容部310内部に堅く固定されない。
サセプタと支持要素とが結合されたサセプタ結合体が収容部310と結合されるように固定要素350は、支持要素と収容部310との間隙に挿入されて支持要素が収容部310に固定され、これにより、サセプタ結合体全体が収容部310の内部に堅く固定されうる。
具体的に、固定要素350は、収容部310の内側に挿入される一端と反対側の端部に他端を含んでもよい。一端には、収容部310と結合することができる突出部351が形成され、収容部310の内側面には、突出部351と結合することができる溝が形成されうる。突出部351が収容部310の溝に結合されることにより、サセプタ結合体が収容部310の内部にさらに堅く固定されうる。
図4Aは、一実施例によるサセプタ結合体の分解図である。
図4Aを参照すれば、中空チューブ状サセプタ410と2つのキャップ状支持要素が開示されている。中空チューブ状サセプタ410の左側キャップ状支持要素を第1キャップ420と言えば、右側キャップ状支持要素を第2キャップ430と言える。
中空チューブ状サセプタ410の上部及び下部のうち、上部を一端と言えば、一端の反対側端部である下部を他端と言える。中空チューブ状サセプタ410は、一端で第1キャップ420と結合し、他端で第2キャップ430と結合することができる。
図示されたように、中空チューブ状サセプタ410は、上下部に開口(以下、「サセプタ開口411」と称する)を有し、孔が形成された形状でもある。また、支持要素は、開口(以下「支持要素開口」と称する)を有する。一実施例によれば、第1キャップ420と第2キャップ430それぞれの上部に支持要素開口が形成されうる。
例えば、第1キャップ420の上部に形成された第1開口421の直径は、サセプタ開口411の直径よりも大きくなる。また、第2キャップ430の上部に形成された第2開口431の直径もサセプタ開口411の直径よりも大きくなる。
図4Aを参照すれば、第1キャップ420は、第1上部422及び第1側部423に区分されうる。第1上部422は、中空チューブ状サセプタ410の上面412の少なくとも一部を覆い包み、第1側部423は、中空チューブ状サセプタ410の外側面413の少なくとも一部を覆い包む。
また、第2キャップ430は、第2上部432及び第2側部433に区分され、第2上部432は、中空チューブ状サセプタ410の下面414の少なくとも一部を覆い包み、第2側部433は、中空チューブ状サセプタ410の外側面413の少なくとも一部を覆い包む。
これにより、中空チューブ状サセプタ410と第1キャップ420及び第2キャップ430が結合してサセプタ結合体400を形成することができる。
また、第1キャップ420及び第2キャップ430は、第1側部423の内側面及び第2側部433の内側面を基準にした直径424、434が中空チューブ状サセプタ410の外側面413を基準にした直径よりも小さくなるように設定された締まりばめ公差によって設計されうる。
これにより、別途の締結要素または接着物質なしに第1キャップ420と第2キャップ430が中空チューブ状サセプタ410に結合可能になり、生産過程が簡素化し、生産コストを減少させうる。
図4Bは、他の実施例によるサセプタ結合体の分解図である。
図4Bを参照すれば、針状サセプタ440と1つの下支え型支持要素450が開示されている。図示されたように、針状サセプタ440は、突出部441と支持部442とを含む。また、下支え型支持要素450は、下部452と側部453とを含む。図示されていないが、下支え型支持要素450の下部452に開口が含まれる。
下部452は、支持部442の下面の少なくとも一部を覆い包み、側部453は、支持部442の外側面の少なくとも一部を覆い包む。これにより、針状サセプタ440と下支え型支持要素450とが結合してサセプタ結合体400を形成することができる。
また、下支え型支持要素450は、側部453の内側面を基準にした直径454が針状サセプタ440の支持部442の外側面を基準にした直径よりも小さくなるように設計された締まりばめ公差によって設計されうる。これにより、針状サセプタ440と下支え型支持要素450は、別途の締結要素または接着物質なしに結合することができる。
一方、サセプタでエアロゾル生成物質またはシガレットを加熱するための高温の熱が発生しうる。高温の熱は、約300℃以上の温度に該当しうる。支持要素は、サセプタで発生した熱が収容部に伝達されることを低減する役割を行う。
支持要素は、サセプタで発生した高温の熱が収容部に伝達されることを最小化するように熱伝導率(thermal conductivity)の低い素材で生産されうる。また、高温の熱によって溶融されないように高耐熱(high heat-resisting)素材で生産されうる。
また、熱による形状の変化が大きくないように優秀な機械的特性を有する素材で生産されうる。また、収容部及び誘導コイルと電気的に絶縁されるように優秀な電気的特性を有する素材で生産されうる。例えば、支持要素は、プラビス(PLAVIS)素材で生産されうる。
プラビスは、プラスチック素材であって、優秀な耐熱性、耐磨耗性及び低摩擦性を含む機械的特徴を有し、優秀な電気絶縁性を含む電気的特性を有するので、支持要素の素材として好適である。
具体的に、プラビスは、約300℃の高温で安定して使用し、広範囲な温度範囲で高いPV値(PV value)を有し、低い摩擦系数を有し、温度に対する引張強度に優れ、高温でクリープ(creep)特性に優れるので、変形可能性を減らしうる。また、プラビスは、広範囲な温度範囲で電気的絶縁性を有するので、誘導コイルとサセプタ間の短絡(short)発生可能性を減らしうる。
図5は、多様な例示によるボンディング体によって形状が固定された誘導コイルの断面図である。
一例示によれば、電線の断面は、円形(a)断面形状でもある。また、方形(b)断面形状または三角形(c)断面形状でもある。しかし、それに制限されず、前記例示した断面形状外に他の形状がさらに含まれることを、本実施例に係わる技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。
一方、電線は、伝導体511、絶縁体512及びボンディング体513を含む。具体的に、絶縁体512は、伝導体511の外側で伝導体511と同軸に形成され、ボンディング体513は、絶縁体512の外側で絶縁体512と同軸に形成されうる。図5には、ボンディング体513が含まれて図示されたが、ボンディング体513は含まれないものでもある。
一方、誘導コイルのインダクタンス値は、下記数式1のように単位長さ当たり電線の巻取数に比例する。
ここで、μは、真空での透磁率(Permeability)、nは、単位長さ当たりの電線の巻取数、lは、誘導コイルの長さ、そして、Aは、誘導コイルの断面積である。
交流電流を印加された誘導コイルでは、逆起電力を発生させ、下記数式2のようにインダクタンス値に比例する。
ここで、Vは、逆起電力、Lは、誘導コイルのインダクタンス、そして、di/dtは、交流電流の時間変化率である。したがって、単位長さ当たりの電線の巻取数(n)、誘導コイルの長さlと誘導コイルの断面積(A、具体的に誘導コイルの長手方向に垂直な断面積)が大きいほどインダクタンス値が高くなるので、誘導コイルの電気効率が向上しうる。
電線の断面形状によって誘導コイルの単位長さ当たりの巻取数が異なってもいる。例えば、図5を参照すれば、断面形状が円形(a)である電線によって形成されたコイルより、断面形状が三角形(c)である電線によって形成されたコイルが一定の面積にさらに多量の巻取数を確保することができる。
このように生産コスト及び電気効率を考慮して誘導コイルは、多様な断面形状を有する電線で構成されうる。また、電線を巻き取るボビンの形状によって誘導コイルの形状が異なるので、誘導コイルの断面積を変化させてインダクタンス値を調節することができる。
一例示による誘導コイルは、断面形状が円形である電線510で構成されうる。電線は、ボビンに巻き取られ、電線は、誘導コイルが収容部の外側面に挟まれて結合されうる形状に巻き取られる。
また、電線が巻かれた状態でボンディング体513に熱処理を行えば、電線間融着(bonding)が発生して誘導コイルの形状が固定されうる。
例えば、熱処理温度は、電線を構成する伝導体511及び絶縁体512の耐熱温度以下であり、ボンディング体513の耐熱温度以上である温度でもある。熱処理によってボンディング体513が溶融されて隣接した電線間間隔が狭くなることにより、単位長さ当たりの電線の巻取数が増加しうる。
熱処理後、ボンディング体513が冷却されれば、ボンディング体513が凝固され、隣接した電線間で融着が発生しうる。これにより、誘導コイルの形状が固定されうる。
具体的に、電線間融着が発生する過程でボンディング体513が溶融されるので、誘導コイルの隣接した電線間の空間が最小化しうる。符号515を参照すれば、電線の融着が起こる前には、隣接した電線間の空間が広くなりうるが、符号516を参照すれば、融着が起こった後には、隣接した電線間の空間が狭くなった状態で固定され、隣接した電線間の間隔が最小化しうる。
これにより、誘導コイルの単位長さ当たり巻数が増加してインダクタンス値が高くなる。また、ヒータ組立体の加熱効率が向上し、ヒータ組立体を使用するエアロゾル生成装置の消費電力が向上しうる。
図5に例示されたように、電線の断面形状によって電線間の融着が異なる形態にも発生する。また、ボンディング体513の熱処理方式、熱処理条件(熱処理温度または熱処理時間など)及び電線をボビンに巻き取る方式によって電線間の融着が異なって発生する。これにより、多様な値のインダクタンスを有する誘導コイルが形成されうる。
一実施例によれば、誘導コイルは、電線の断面が円形514になるように融着が発生しうる。他の実施例によれば、誘導コイルは、電線の断面が方形525になるように融着が発生しうる。さらに他の実施例によれば、誘導コイルは、電線の断面が三角形535になるように融着が発生しうる。
また、ボンディング体513がさらに含まれる電線によって形成された誘導コイルは、電線を巻き取った後、誘導コイルを加熱するか、誘導コイルに電流を流して発生させるジュール熱(joule’s heat)によって電線を融着させうる。これにより、追加的な固定作業なしに誘導コイルの形状を固定し、誘導コイルの生産過程がさらに簡便でもある。
一方、ボンディング体513を用いた誘導コイルの固定方式によれば、電線と電線との間隙でも溶融されたボンディング体513によって電線が融着され、誘導コイルの形状がさらに堅固に固定されうる。これにより、誘導コイルの量産性と、誘導コイルと収容部の組立性が向上しうる。また、そのような方式によって組み立てられたヒータ組立体を適用したエアロゾル生成装置は、組み立てが簡素化されるので、品質向上及び費用節減の効果を期待することができる。
一方、ボンディング体513を構成する物質は、ポリアミド(Polyamide)またはポリビニルブチラール(PVB,polyvinyl butyral)でもある。ポリアミドは、接着性に優れ、水素結合(hydrogen bond)によって融点に優れるということが知られている。ポリビニルブチラールは、接着性に優れ、熱硬化性に生産することができ、電線を融着させて誘導コイルの形状を固定するのに適した物質でもある。
一方、誘導コイルを形成する電線は、内側から伝導体511、絶縁体512、及びボンディング体513を含む細線ストランドを撚り合わせてなるリッツ線(litz wire)で構成されうる。
具体的に、リッツ線は、直径0.1mm程度の導体細線10~100本を撚り合わせた線であって、物理的には、表面積を大きくし、電気的には、周波数特性を優秀にしうる。これにより、表皮効果(skin effect)が低減して実効抵抗(effective resistance)を減少させ、高周波交流電流による誘導コイルの加熱効率を向上させうる。
図6は、一実施例によるボンディング要素によって形状が固定された誘導コイルの断面図である。
一実施例によれば、誘導コイルを構成する電線は、伝導体611及び絶縁体612によって形成される。具体的に、絶縁体612は、伝導体611の外側で伝導体611と同軸に形成される。伝導体611及び絶縁体612を含む電線は、ボンディング体を含まないので、生産コストがさらに低い。
また、ボンディング要素613で固定させねば、外力などによって一部電線が位置を離脱して誘導コイルの形状が変形されうるので、誘導コイルが電線によって収容部の外側面621に結合されうる形状に巻かれた後に、ボンディング要素613で誘導コイルの外部を覆い包んで誘導コイルの形状を固定させうる。
一方、ボンディング要素を構成する物質は、ポリイミド(Polyimide)でもある。ポリイミドは、耐熱性に優れ、サセプタの発熱によってボンディング要素613がほどけることを防止しうる。また、広い温度範囲で特性の変化が少なく、電気的特性に優れる。
例えば、ボンディング要素613によって覆い包まれた誘導コイルに電流が流れるとき、ジュール熱によってボンディング要素が加熱されうるが、耐熱性にすぐれるので、ボンディング要素の相変化発生可能性を低めることができる。
ボンディング要素は、ポリイミドからなるフィルム形態の接着物質でもある。これにより、フィルムによって誘導コイルの外側部、上部、内側部及び下部が隙間なく巻かれることで、誘導コイルの形状が固定されうる。
また、ポリイミドは、気化したとき、無臭であると知られているので、ボンディング要素613によって固定された誘導コイルが適用されたエアロゾル生成装置の喫味が改善されうる。
また、誘導コイルを形成する電線は、内側から伝導体611及び絶縁体612を含む細線ストランドを撚り合わせてなるリッツ線(litz wire)で構成されうる。
図7は、一実施例によるヒータ組立体製造方法のフローチャートである。
図7を参照すれば、エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体の製造方法のフローチャートが開示されている。
段階701を参照すれば、サセプタと支持要素は、互いに結合してサセプタ結合体を形成する。前述したように、サセプタは、中空チューブ状サセプタまたは針状サセプタでもある。また、支持要素は、キャップ状支持要素または下支え型支持要素でもある。
中空チューブ状サセプタに形成されるサセプタ結合体は、第1キャップと中空チューブ状サセプタの一端が結合され、第2キャップと中空チューブ状サセプタの他端が結合して形成されうる。
針状サセプタによって形成されるサセプタ結合体は、下支え型支持要素が針状サセプタの支持部と結合して形成されうる。
段階702を参照すれば、サセプタが収容部の内側面から所定距離ほど離隔されるようにサセプタ結合体を収容部の内部に位置させて結合することができる。すなわち、収容要素によってサセプタは、収容部の内部に位置するが、収容部の内側面に直接接触しない。
図3Aで説明したように、サセプタ結合体の中心が収容部の中心と一致するように結合しうる。また、固定要素がサセプタ結合体の支持要素と収容部との間隙に挿入されることで、サセプタ結合体と収容部がさらに堅く結合されうる。
段階703を参照すれば、伝導体、絶縁体及びボンディング体を含む電線を巻き取って収容部の外側面に結合可能な形状に誘導コイルを形成することができる。
前述したように、誘導コイルは、電線が収容部に直接巻き取られることで形成されうるが、組立性及び生産性を向上させるために、ボビンに電線が巻き取られることで形成されうる。
ボビンは、既設計の寸法に適した誘導コイルを形成するように電線を巻くための多角形柱を意味する。誘導コイルの形状が決定されれば、その形状によって電線を巻くことができるボビンを生産し、ボビンに電線を巻き取った後、誘導コイルを分離させることで誘導コイルを量産することができる。
量産された誘導コイルは、追って収容部に挟んで結合さえすれば良いので、ヒータ組立体の組立性及び生産性が向上しうる。
また、ボビンに電線を巻いてコイルを作る方式によれば、サセプタ結合体が含まれた収容部に直接コイルを巻く必要がないので、ヒータ組立体の生産過程でサセプタ結合体の動きを最小化可能となって収容部内部構成それぞれの位置離脱可能性を減少させうる。
すなわち、電線をボビンに巻き取る方式によれば、電線を収容部に直接巻き取る方式に比べて、ヒータ組立体に欠陥が発生する可能性が減少しうる。
段階704を参照すれば、誘導コイルを所定の温度に加熱した後、冷却して誘導コイルの形状を固定する。所定の温度は、伝導体及び絶縁体の耐熱温度以下であり、ボンディング体の耐熱温度以上の温度に該当しうる。
具体的に、伝導体及び絶縁体は、損傷させずとも、ボンディング体だけ溶融されるようにして誘導コイルを構成する隣接した電線間の間隔を最小化することができる。すなわち、溶融された誘導コイルを冷却させれば、ボンディング体が再び凝固しつつ隣接した電線間で融着され、誘導コイルの形状が固定されうる。
段階705を参照すれば、形状が固定された誘導コイルを収容部の外側面に結合する。誘導コイルは、収容部に結合可能な形状に巻かれ、誘導コイルの加熱及び冷却によって形状が固定されているので、収容部に挟んで結合することができる。これにより、実施例に係わるヒータ組立体が製造されうる。
図8は、他の実施例によるヒータ組立体製造方法のフローチャートである。
段階801ないし802は、図7によるヒータ組立体製造方法の段階701ないし703と同様である。
段階803を参照すれば、伝導体及び絶縁体を含む電線を巻き取って収容部の外側面に結合可能な形状に誘導コイルを形成する(例えば、収容部の外面に対応する形状)。図7に示された実施例と比較する際、本実施例によれば、電線が接着部材を含まず、電線の製造コストが低減されうる。
段階804を参照すれば、ボンディング要素でもって誘導コイルの外部を覆い包んで誘導コイルの形状を固定する。ボンディング要素は、物質を含み、接着テープまたは接着フィルムの形状に製造されうる。ボンディング要素でもって誘導コイルの表面を覆い包んで電線がそれぞれの位置から離脱しないように固定することができる。例えば、ボンディング要素を構成する物質は、ポリイミドでもある。
段階805を参照すれば、固定された誘導コイルは、収容部の外側面に結合されうる。電線が収容部の外側面に取り囲むように電線が固定された誘導コイルが収容部の周辺に挟まれ、これにより、ヒータ組立体が製造されうる。
図9は、一実施例によるエアロゾル生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図9を参照すれば、エアロゾル生成装置900は、プロセッサ910、ヒータ組立体920、バッテリ930、メモリ940、センサ950及びインターフェース960を含む。
ヒータ組立体920は、プロセッサ910の制御によってバッテリ930から供給された電力によって電気的に加熱される。ヒータ組立体920は、シガレットを収容するエアロゾル生成装置900の収容通路内部に位置する。
シガレットが外部からエアロゾル生成装置900の挿入孔を通じて挿入された後、収容通路に沿って移動することで、シガレットの一側端部がヒータ組立体920内部に挿入されうる。したがって、加熱されたヒータ組立体920は、シガレット内のエアロゾル生成物質の温度を上昇させうる。ヒータ組立体920は、シガレットを収容可能な形態であれば、制限なしに該当しうる。
エアロゾル生成装置900の安定した使用のためにヒータ組立体920には、3.2V、2.4A、8Wの規格による電力が供給されうるが、それに限定されない。例えば、ヒータ組立体920に電力が供給される場合、サセプタの表面温度は、400℃以上に上昇しうる。ヒータ組立体920に電力が供給され始めたときから、15秒が超過される前に、サセプタの表面温度は、約350℃まで上昇することができる。
エアロゾル生成装置900には、別途の温度感知センサが備えられる。または、別途の温度感知センサが備えられる代わり、ヒータ組立体920が温度感知センサの役割を遂行することもできる。または、ヒータ組立体920が温度感知センサの役割を遂行すると共に、エアロゾル生成装置900には、別途の温度感知センサがさらに備えられうる。
プロセッサ910は、エアロゾル生成装置900の全般的な動作を制御するハードウェアである。プロセッサ910は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラのようなプロセッシングユニットによって具現された集積回路である。
プロセッサ910は、センサ950によってセンシングされた結果を分析し、後続して遂行される処理を制御する。プロセッサ910は、センシング結果によってバッテリ930からヒータ組立体920への電力供給を開始または中断させうる。
また、プロセッサ910は、ヒータ組立体920が所定の温度まで加熱されるか、適切な温度を保持するように、ヒータ組立体920に供給される電力の量及び電力が供給される時間を制御する。また、プロセッサ910は、インターフェース960の多様な入力情報及び出力情報を処理することができる。
プロセッサ910は、エアロゾル生成装置900を用いたユーザの喫煙回数をカウンティングし、カウンティング結果によってユーザの喫煙を制限するようにエアロゾル生成装置900の関連機能を制御することができる。
メモリ940は、エアロゾル生成装置900内で処理される各種データを保存するハードウェアであって、メモリ940は、プロセッサ910で処理されたデータ及び処理されるデータを保存することができる。メモリ940は、DRAM(dynamic random access memory)、SRAM(static random access memory)のようなRAM(random access memory)、ROM(read-only memory)、EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)などの多様な種類によって具現されうる。
メモリ940は、喫煙視覚、喫煙回数のようなユーザの喫煙パターンに係わるデータを保存する。また、メモリ940には、シガレットが収容通路に収容された場合の基準温度変化値関連データが保存されうる。
バッテリ930は、エアロゾル生成装置900の動作に用いられる電力を供給する。すなわち、バッテリ930は、サセプタが加熱されるように電力を供給することができる。また、バッテリ930は、エアロゾル生成装置900内に備えられた他のハードウェア、プロセッサ910、センサ950及びインターフェース960の動作に必要な電力を供給することができる。
バッテリ930は、リチウムリン酸鉄(LiFePO)バッテリでもあるが、それに制限されず、酸化リチウムコバルト(LiCoO)バッテリ、リチウムチタン酸塩バッテリなどによっても製作される。バッテリ930は、充電可能なバッテリであるか、使い捨てバッテリでもある。
センサ950は、パフ感知(puff detect)センサ(温度感知センサ、流量(flow)感知センサ、位置感知センサなど)、シガレット挿入感知センサ、サセプタの温度感知センサなどの多様な種類のセンサを含んでもよい。センサ950によってセンシングされた結果は、プロセッサ910に伝達され、プロセッサ910は、センシング結果によってヒータ組立体920温度の制御、喫煙の制限、シガレット挿入有/無判断、お知らせ表示のような多様な機能が遂行されるように、エアロゾル生成装置900を制御することができる。
インターフェース960は、視覚情報を出力するディスプレイまたはランプ、触覚情報を出力するモータ、音情報を出力するスピーカ、ユーザから入力された情報を受信するか、ユーザに情報を出力する入/出力(I/O)インターフェーシング手段(例えば、ボタンまたはタッチスクリーン)とデータ通信を行うか、充電電力を供給されるための端子、外部デバイスと無線通信(例えば、WI-FI,WI-FI Direct、Bluetooth(登録商標)、NFC(Near-Field Communication)など)を行うための通信インターフェーシングモジュールなどの多様なインターフェーシング手段を含んでもよい。但し、エアロゾル生成装置900は、上の例示された多様なインターフェーシング手段のうち、一部のみを取捨選択して具現されうる。
本実施例に係わる技術分野で通常の知識を有する者は、前記記載の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態に具現されうるということを理解できるであろう。したがって、開示された方法は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、請求範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての相違点は、本発明に含まれると解釈されねばならない。

Claims (16)

  1. エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体であって、
    前記エアロゾル生成物質を収容するための収容部であって、一面に設けられた孔と、前記一面の他方に設けられた底部とを有する収容部と、
    前記収容部の外側面に結合される誘導コイルと、
    前記収容部の内部に位置し、前記誘導コイルに電流が流れることにより発生する交流磁場によって加熱されるサセプタと、
    前記サセプタの位置を固定させ、前記サセプタを前記収容部の内側面から所定距離ほど離隔させるための支持要素と、を含み、
    前記誘導コイルは、伝導体、絶縁体及びボンディング体を含む電線で構成され、前記絶縁体は、前記伝導体の外側で前記伝導体と同軸に形成され、前記ボンディング体は、前記絶縁体の外側で前記絶縁体と同軸に形成され
    前記底部は、前記支持要素の少なくとも一部と接触するヒータ組立体。
  2. エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体であって、
    前記エアロゾル生成物質を収容するための収容部と、
    前記収容部の外側面に結合される誘導コイルと、
    前記収容部の内部に位置し、前記誘導コイルに電流が流れることにより発生する交流磁場によって加熱されるサセプタと、
    前記サセプタの位置を固定させ、前記サセプタを前記収容部の内側面から所定距離ほど離隔させるための支持要素と、を含み、
    前記誘導コイルは、伝導体、絶縁体及びボンディング体を含む電線で構成され、前記絶縁体は、前記伝導体の外側で前記伝導体と同軸に形成され、前記ボンディング体は、前記絶縁体の外側で前記絶縁体と同軸に形成され、
    前記サセプタは、サセプタ開口を有する中空チューブ状であり、
    前記支持要素は、第1キャップ及び第2キャップを含み、
    前記第1キャップは、支持要素開口を有し、
    前記第1キャップの支持要素開口の直径は、前記サセプタ開口の直径よりも大きく、
    前記第1キャップの支持要素開口の中心と前記サセプタ開口の中心とが一致するように前記サセプタと結合し、
    前記第1キャップは、前記サセプタの上面の少なくとも一部と外側面の少なくとも一部を覆い包み、
    前記第2キャップは、支持要素開口を有し、
    前記第2キャップの支持要素開口の直径は、前記サセプタ開口の直径よりも大きく、
    前記第2キャップの支持要素開口の中心と前記サセプタ開口の中心とが一致するように前記サセプタと結合し、
    前記第2キャップは、前記サセプタの下面の少なくとも一部と外側面の少なくとも一部を覆い包む、ヒータ組立体。
  3. 前記電線は、前記誘導コイルが前記収容部の外側面に結合されうる形状に巻き取られる、請求項1又は2に記載のヒータ組立体。
  4. 前記支持要素と前記収容部との間隙(gap)に挿入されることで、前記支持要素を前記収容部に固定させるための固定要素をさらに含む、請求項1又は2に記載のヒータ組立体
  5. 前記ボンディング体を構成する物質は、ポリアミド(Polyamide)またはポリビニルブチラール(Poly vinyl butyral)のうち、いずれか1つである、請求項1又は2に記載のヒータ組立体。
  6. 前記支持要素は、前記サセプタから前記収容部への熱伝逹を遮断するための高耐熱(high heat-resisting)素材によって製作される、請求項1又は2に記載のヒータ組立体。
  7. 前記誘導コイルは、前記電線の束を撚り合わせてなるリッツ線(litz wire)で構成される、請求項1又は2に記載のヒータ組立体。
  8. エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体であって、
    前記エアロゾル生成物質を収容するための収容部であって、一面に設けられた孔と、前記一面の他方に設けられた底部とを有する収容部と、
    前記収容部の外側面に結合される誘導コイルと、
    前記収容部の内部に位置し、前記誘導コイルに電流が流れることにより発生する交流磁場によって加熱されるサセプタと、
    前記サセプタの位置を固定させ、前記サセプタを前記収容部の内側面から所定距離ほど離隔させるための支持要素と、を含み、
    前記誘導コイルは、伝導体及び絶縁体を含む電線で構成され、前記絶縁体は、前記伝導体の外側で前記伝導体と同軸に形成され、前記誘導コイルは、ボンディング要素によって覆い包まれたものであり、
    前記底部は、前記支持要素の少なくとも一部と接触するヒータ組立体。
  9. エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体であって、
    前記エアロゾル生成物質を収容するための収容部と、
    前記収容部の外側面に結合される誘導コイルと、
    前記収容部の内部に位置し、前記誘導コイルに電流が流れることにより発生する交流磁場によって加熱されるサセプタと、
    前記サセプタの位置を固定させ、前記サセプタを前記収容部の内側面から所定距離ほど離隔させるための支持要素と、を含み、
    前記誘導コイルは、伝導体及び絶縁体を含む電線で構成され、前記絶縁体は、前記伝導体の外側で前記伝導体と同軸に形成され、前記誘導コイルは、ボンディング要素によって覆い包まれたものであり、
    前記サセプタは、サセプタ開口を有する中空チューブ状であり、
    前記支持要素は、第1キャップ及び第2キャップを含み、
    前記第1キャップは、支持要素開口を有し、
    前記第1キャップの支持要素開口の直径は、前記サセプタ開口の直径よりも大きく、
    前記第1キャップの支持要素開口の中心と前記サセプタ開口の中心とが一致するように前記サセプタと結合し、
    前記第1キャップは、前記サセプタの上面の少なくとも一部と外側面の少なくとも一部を覆い包み、
    前記第2キャップは、支持要素開口を有し、
    前記第2キャップの支持要素開口の直径は、前記サセプタ開口の直径よりも大きく、
    前記第2キャップの支持要素開口の中心と前記サセプタ開口の中心とが一致するように前記サセプタと結合し、
    前記第2キャップは、前記サセプタの下面の少なくとも一部と外側面の少なくとも一部を覆い包む、ヒータ組立体。
  10. 前記電線は、前記誘導コイルが前記収容部の外側面に結合される形状に巻き取られ、
    前記誘導コイルは、ボンディング要素によって巻き取られた形状に固定される、請求項8又は9に記載のヒータ組立体。
  11. 前記支持要素と前記収容部との間隙に挿入されることで、前記支持要素を前記収容部に固定させるための固定要素をさらに含む、請求項8又は9に記載のヒータ組立体
  12. 前記ボンディング要素を構成する物質は、ポリイミド(Polyimide)である、請求項10に記載のヒータ組立体。
  13. エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体の製造方法において、
    サセプタと、前記サセプタを固定させるための支持要素を結合してサセプタ結合体を形成する段階と、
    前記サセプタがエアロゾル生成物質を収容するための収容部の内側面から所定距離ほど離隔されるように前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する段階と、
    伝導体、絶縁体及びボンディング体を含む電線を巻き取って前記収容部の外側面に結合可能な形状に誘導コイルを形成する段階と、
    前記誘導コイルを所定の温度に加熱した後、冷却して前記誘導コイルの形状を固定させる段階と、
    前記誘導コイルを前記収容部の外側面に結合する段階と、を含み、
    前記収容部は、一面に設けられた孔と、前記一面の他方に設けられた底部とを有し、
    前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する段階において、前記底部を前記支持要素の少なくとも一部と接触するように前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する、方法。
  14. エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体の製造方法において、
    サセプタと、前記サセプタを固定させるための支持要素を結合してサセプタ結合体を形成する段階と、
    前記サセプタがエアロゾル生成物質を収容するための収容部の内側面から所定距離ほど離隔されるように前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する段階と、
    伝導体、絶縁体及びボンディング体を含む電線を巻き取って前記収容部の外側面に結合可能な形状に誘導コイルを形成する段階と、
    前記誘導コイルを所定の温度に加熱した後、冷却して前記誘導コイルの形状を固定させる段階と、
    前記誘導コイルを前記収容部の外側面に結合する段階と、を含み、
    前記サセプタは、サセプタ開口を有する中空チューブ状であり、
    前記支持要素は、第1キャップ及び第2キャップを含み、
    前記第1キャップは、支持要素開口を有し、
    前記第1キャップの支持要素開口の直径は、前記サセプタ開口の直径よりも大きく、
    前記サセプタ結合体を形成する段階において、前記第1キャップは、前記第1キャップの前記支持要素開口の中心と前記サセプタ開口の中心とが一致するように前記サセプタと結合し、前記サセプタの上面の少なくとも一部と外側面の少なくとも一部を覆い包み、
    前記第2キャップは、支持要素開口を有し、
    前記第2キャップの支持要素開口の直径は、前記サセプタ開口の直径よりも大きく、
    前記サセプタ結合体を形成する段階において、前記第2キャップは、前記第2キャップの支持要素開口の中心と前記サセプタ開口の中心とが一致するように前記サセプタと結合し、前記サセプタの下面の少なくとも一部と外側面の少なくとも一部を覆い包む、方法。
  15. エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体の製造方法において、
    サセプタと、前記サセプタを固定させるための支持要素を結合してサセプタ結合体を形成する段階と、
    前記サセプタがエアロゾル生成物質を収容するための収容部の内側面から所定距離ほど離隔されるように前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する段階と、
    伝導体及び絶縁体を含む電線を巻き取って前記収容部の外側面に結合可能な形状に誘導コイルを形成する段階と、
    ボンディング要素で前記誘導コイルを覆い包んで前記誘導コイルの形状を固定させる段階と、
    前記誘導コイルを前記収容部の外側面に結合する段階と、を含み、
    前記収容部は、一面に設けられた孔と、前記一面の他方に設けられた底部とを有し、
    前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する段階において、前記底部を前記支持要素の少なくとも一部と接触するように前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する、方法。
  16. エアロゾル生成物質を加熱するためのヒータ組立体の製造方法において、
    サセプタと、前記サセプタを固定させるための支持要素を結合してサセプタ結合体を形成する段階と、
    前記サセプタがエアロゾル生成物質を収容するための収容部の内側面から所定距離ほど離隔されるように前記サセプタ結合体を前記収容部の内部に位置させて結合する段階と、
    伝導体及び絶縁体を含む電線を巻き取って前記収容部の外側面に結合可能な形状に誘導コイルを形成する段階と、
    ボンディング要素で前記誘導コイルを覆い包んで前記誘導コイルの形状を固定させる段階と、
    前記誘導コイルを前記収容部の外側面に結合する段階と、を含み、
    前記サセプタは、サセプタ開口を有する中空チューブ状であり、
    前記支持要素は、第1キャップ及び第2キャップを含み、
    前記第1キャップは、支持要素開口を有し、
    前記第1キャップの支持要素開口の直径は、前記サセプタ開口の直径よりも大きく、
    前記サセプタ結合体を形成する段階において、前記第1キャップは、前記第1キャップの前記支持要素開口の中心と前記サセプタ開口の中心とが一致するように前記サセプタと結合し、前記サセプタの上面の少なくとも一部と外側面の少なくとも一部を覆い包み、
    前記第2キャップは、支持要素開口を有し、
    前記第2キャップの支持要素開口の直径は、前記サセプタ開口の直径よりも大きく、
    前記サセプタ結合体を形成する段階において、前記第2キャップは、前記第2キャップの支持要素開口の中心と前記サセプタ開口の中心とが一致するように前記サセプタと結合し、前記サセプタの下面の少なくとも一部と外側面の少なくとも一部を覆い包む、方法。
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