KR102061674B1 - 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하는 물품 - Google Patents

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Abstract

흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치(100)와 함께 사용하기 위한 물품(1)이 개시된다. 물품(1)은 담배와 같은 흡연가능 재료(10) 및 흡연가능 재료(10)를 가열하기 위한 가열기(20)를 포함한다. 가열기(20)는 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능한 가열 재료를 포함한다. 가열 재료는 흡연가능 재료(10)의 연소 온도보다 낮은 큐리점 온도를 갖는다.

Description

흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하는 물품
본 발명은, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치, 상기 장치와 함께 사용하기 위한 물품들, 상기 장치 및 상기 물품들을 포함하는 시스템들, 및 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료의 가열시 사용하기 위한 가열기들을 포함하는 제품들을 제조하는 방법에 관한 것이다.
시가레트들(cigarettes), 시가들(cigars) 등과 같은 흡연 물품들(smoking articles)은 담배 연기(tobacco smoke)를 만들기 위해서 사용 중에 담배를 태운다(burn). 연소시키지(combusting) 않고 화합물들을 방출하는 제품들을 만들어 이러한 물품들에 대한 대안들을 제공하려는 시도들이 있었다. 이러한 제품들의 예들은 재료를 태우지 않고 가열함으로써 화합물들을 방출시키는 이른바 "히트 낫 번(heat not burn)" 제품들 또는 담배 가열 디바이스들 또는 제품들이다. 이 재료는 예컨대, 담배 또는 다른 비담배 제품들(non-tobacco products)일 수 있으며, 이는 니코틴을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 제1 양태는, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료의 가열시 사용하기 위한 가열기를 포함하는 제품을 제조하는 방법을 제공하며, 이 방법은, 사용시 가열기가 가열될 최대 온도를 판정하는 단계; 및 가열 재료를 포함하는 가열기를 제공하는 단계를 포함하며, 여기서, 가열 재료는 가변 자기장에 의한 관통(penetration)에 의해 가열가능하고, 가열 재료는 판정된 최대 온도에 기초하여 선택된 큐리점 온도(Curie point temperature)를 갖는다.
예시적인 실시예에서, 큐리점 온도는 최대 온도와 같거나 그보다 낮다.
예시적인 실시예에서, 최대 온도는 사용시 가열기에 의해 가열되는 흡연가능 재료의 연소 온도보다 낮다.
예시적인 실시예에서, 흡연가능 재료의 연소 온도는 흡연가능 재료의 자기점화(autoignition) 온도 또는 발화점(kindling point)이다.
예시적인 실시예에서, 큐리점 온도는 350 ℃ 이하이다.
각각의 예시적인 실시예들에서, 큐리점 온도는 350 ℃ 미만, 325 ℃ 미만, 300 ℃ 미만, 280 ℃ 미만, 260 ℃ 미만, 240 ℃ 미만 또는 220 ℃ 미만일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 이 방법은 가열기 및 사용시 가열기에 의해 가열가능한 흡연가능 재료를 포함하는 물품을 형성하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 흡연가능 재료는 담배 및/또는 하나 또는 그 초과의 습윤제들을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 이 방법은 가열기가 흡연가능 재료와 접촉하는 것을 제공하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 이 방법은 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치를 형성하는 단계를 포함하며, 이 장치는 흡연가능한 재료를 포함하는 용품을 수용하기 위한 가열 구역, 가열 구역을 가열하기 위한 가열기, 및 가열 재료를 관통하는 가변 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성기를 포함하고; 사용시에 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열기가 가열될 최대 온도는 가열 재료의 큐리점 온도에 의해서만 독점적으로 판정된다.
예시적인 실시예에서, 가열 재료는 철; 철을 포함하는 합금; 철 및 니켈을 포함하는 합금; 철과 니켈 및 크롬을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬 및 망간을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬 및 망간 및 규소를 포함하는 합금; 및 스테인리스 강으로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 가열기는 가열 재료의 전체 또는 실질적으로 전체로 구성된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품을 제공하며, 이 물품은, 흡연가능 재료; 및 흡연가능 재료를 가열하기 위한 가열기를 포함하며, 여기서 가열기는 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능할 수 있는 가열 재료를 포함하고, 가열 재료는 흡연가능 재료의 연소 온도보다 낮은 큐리점 온도를 갖는다.
예시적인 실시예에서, 흡연가능 재료의 연소 온도는 흡연가능 재료의 자기점화(autoignition) 온도 또는 발화점(kindling point)이다.
예시적인 실시예에서, 가열 재료는 흡연가능 재료와 접촉한다.
예시적인 실시예에서, 큐리점 온도는 350 ℃ 이하이다.
각각의 예시적인 실시예들에서, 큐리점 온도는 350 ℃ 미만, 325 ℃ 미만, 300 ℃ 미만, 280 ℃ 미만, 260 ℃ 미만, 240 ℃ 미만 또는 220 ℃ 미만일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 가열 재료는 철; 철을 포함하는 합금; 철 및 니켈을 포함하는 합금; 철과 니켈 및 크롬을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬 및 망간을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬 및 망간 및 규소를 포함하는 합금; 및 스테인리스 강으로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 흡연가능 재료는 담배 및/또는 하나 또는 그 초과의 습윤제들을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 가열기는 가열 재료의 전체 또는 실질적으로 전체로 구성된다.
본 발명의 제3 양태는, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치를 제공하며, 이 장치는, 흡연가능 재료를 포함하는 물품을 수용하기 위한 가열 구역; 가열 구역을 가열하기 위한 가열기 ― 가열기는 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능한 가열 재료를 포함함 ―; 및 가열 재료를 관통하는 가변 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성기를 포함하며; 여기서, 사용시에 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열기가 가열될 최대 온도는 가열 재료의 큐리점 온도에 의해서만 독점적으로 판정된다.
예시적인 실시예에서, 큐리점 온도는 350 ℃ 이하이다.
각각의 예시적인 실시예들에서, 큐리점 온도는 350 ℃ 미만, 325 ℃ 미만, 300 ℃ 미만, 280 ℃ 미만, 260 ℃ 미만, 240 ℃ 미만 또는 220 ℃ 미만일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 가열 재료는 철; 철을 포함하는 합금; 철 및 니켈을 포함하는 합금; 철과 니켈 및 크롬을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬 및 망간을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬 및 망간 및 규소를 포함하는 합금; 및 스테인리스 강으로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 가열기는 가열 재료의 전체 또는 실질적으로 전체로 구성된다.
본 발명의 제4 양태는 시스템을 제공하며, 이 시스템은, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치; 및 이 장치와 함께 사용하기 위한 물품을 포함하며, 물품은 흡연가능 재료 및 흡연가능 재료를 가열하기 위한 가열기를 포함하고, 가열기는 가변 가기장을 통한 관통에 의해 가열가능한 가열 재료로 형성되고, 가열 재료는 흡연가능 재료의 연소 온도보다 낮은 큐리점 온도를 가지며; 이 장치는 물품을 수용하기 위한 가열 구역 및 물품이 가열 구역에 있을 때 가열 재료를 관통하는 가변 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성기를 포함한다.
각각의 예시적인 실시예들에서, 시스템의 물품은 본 발명의 제2 양태의 물품의 각각의 예시적인 실시예에 존재하는 바와 같이 상기 논의된 특징들 중 어느 하나 또는 그 초과의 특징을 가질 수 있다.
본 발명의 제5 양태는 시스템을 제공하며, 이 시스템은, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치; 및 이 장치와 함께 사용하기 위한 물품을 포함하며, 이 물품은 흡연가능 재료를 포함하고; 이 장치는, 물품을 수용하기 위한 가열 구역, 물품이 가열 구역 내에 있을 때 흡연가능 재료를 가열하기 위한 가열기 ― 가열기는 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능한 가열 재료로 형성됨 ―, 및 가열 재료를 관통하는 가변 자기장을 생성하는 자기장 생성기를 포함하며, 여기서, 사용시에 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열기가 가열될 최대 온도는 가열 재료의 큐리점 온도에 의해서만 독점적으로 판정된다.
예시적인 실시예에서, 시스템의 물품은 본 발명의 제2 양태의 물품이다. 이 시스템의 물품은 본 발명의 제2 양태의 물품의 각각의 예시적인 실시예들에 존재하는 것으로 상기 논의된 특징들 중 어느 하나 또는 그 초과의 특징을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 이제, 단지 예로써, 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해서 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품의 일례의 개략적 사시도를 도시한다.
도 2는, 도 1의 물품의 개략적 횡단면도를 도시한다.
도 3은, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해서 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치의 일례의 개략적 횡단면도를 도시한다.
도 4는, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해서 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품을 제조하는 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 5는, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해서 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치를 제조하는 방법의 일례의 도시하는 흐름도이다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "흡연가능 재료"는 전형적으로, 증기 또는 에어로졸의 형태로 가열시 휘발되는 성분들을 제공하는 재료들을 포함한다. "흡연가능 재료"는 비-담배-포함 재료 또는 담배-포함 재료일 수 있다. "흡연가능 재료"는 예컨대, 담배 그 자체, 담배 유도체들(tobacco derivatives), 팽화 담배(expanded tobacco), 재구성 담배(reconstituted tobacco), 담배 추출물(tobacco extract), 균질화된 담배(homogenised tobacco) 또는 담배 대물품들(tobacco substitutes) 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 흡연가능 재료는 분쇄된 담배(ground tobacco), 커트 랙 담배(cut rag tobacco), 압출된 담배(extruded tobacco), 재구성 담배(reconstituted tobacco), 재구성 흡연가능 재료, 액체, 겔, 겔화 시트, 분말 또는 응집물들 등의 형태일 수 있다. "흡연가능 재료"는 또한, 제품에 따라 니코틴을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수 있는 다른 비-담배 제품들을 포함할 수 있다. "흡연가능 재료"는 글리세롤 또는 프로필렌 글리콜과 같은 하나 또는 그 초과의 습윤제들을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "가열 재료" 또는 "가열기 재료"는 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능한 재료를 지칭한다.
유도 가열은 전기 전도성 물체가 가변 자기장을 통해 물체를 관통함으로써 가열되는 프로세스이다. 이 프로세스는 패러데이의 유도 법칙 및 옴의 법칙에 의해 설명된다. 유도 가열기는 전자석 및 교류 전류와 같은 가변 전류를 전자석을 통해 통과시키기 위한 디바이스를 포함할 수 있다. 전자석에 의해 발생된 결과적인 가변 자기장이 물체를 관통하도록 전자석과 가열될 물체가 적절하게 상대적으로 포지셔닝될 때, 하나 또는 그 초과의 와전류들이 물체 내부에서 생성된다. 물체는 전류들의 흐름에 대한 저항을 갖는다. 따라서, 이러한 와전류들이 물체에서 생성될 때, 물체의 전기 저항에 대한 이들의 흐름은 대상물이 가열되는 것을 유발한다. 이 프로세스는 주울, 옴 또는 저항 가열로 부른다. 유도 가열가능한 물체는 서셉터로 공지되어 있다.
서셉터가 폐쇄 회로의 형태로 있을 때, 사용시 서셉터와 전자석 사이의 자기 결합이 향상되며, 이는 주울 가열이 더 커지거나 개선되는 결과가 되는 것으로 밝혀졌다.
자기 이력 가열(magnetic hysteresis heating)은, 자기 재료로 만들어진 물체가 가변 자기장을 통해 물체를 관통함으로써 가열되는 프로세스이다. 자성 재료는 많은 원자-규모의 자석들 또는 자기 쌍극자들을 포함하는 것으로 고려될 수 있다. 자기장이 이러한 재료를 관통할 때, 자기 쌍극자들은 자기장과 정렬한다. 따라서, 예를 들어 전자석에 의해 발생되는 바와 같은 교번 자기장과 같은 가변 자기장이 자기 재료를 관통할 때, 자기 쌍극자들의 배향은 가변된 인가 자기장에 따라 변한다. 이러한 자기 쌍극자 재배향(reorientation)은 자기 재료에서의 발열을 유발한다.
물체가 전기 전도성 및 자기성 양자 모두를 가질 때, 가변 자기장을 통해 물체를 관통시키는 것은 주울(Joule) 가열 및 자기 이력 가열 양자 모두를 물체에서 유발시킬 수 있다. 또한, 자기 재료의 사용은 자기장을 강화시킬 수 있고, 이는 주울 가열을 가중시킬 수 있다.
상기 프로세스들 각각에서, 열 전도에 의한 외부의 열원보다는 오히려 물체 자체의 내부에서 열이 생성되기 때문에, 물체의 급격한 온도 상승 및 보다 균일한 열 분포가 특히 적절한 물체 재료 및 기하학, 그리고 물체에 대한 적절한 가변 자기장 크기 및 배향의 선택을 통해 성취될 수 있다. 또한, 유도 가열 및 자기 이력 가열은 가변 자기장의 공급원과 물체 사이에 물리적 연결을 제공할 필요가 없으므로, 가열 프로파일에 대한 설계 자유 및 제어가 더 커질 수 있고 비용은 낮아질 수 있다.
큐리점 온도 또는 큐리 온도는, 소정의 자기 재료들이 자기 특성들의 급격한 변화를 겪는 온도이다. 큐리 온도는, 이 온도 미만에서는 외부에서 인가된 자기장이 없을 때 자발적인 자화가 존재하는 온도이며, 이 온도를 초과하면 재료가 상자성인 온도로 이해된다. 예를 들어, 큐리점 온도는 강자성 재료의 강자성 단계와 상자성 단계 사이에서의 강자성 재료의 자기 변형(magnetic transformation) 온도이다. 이러한 자기 재료가 그의 큐리 온도에 도달할 때, 그의 투자율(magnetic permeability)이 감소하거나 중단되고, 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열되는 재료의 능력이 또한 감소되거나 중단된다. 즉, 자기 이력 가열에 의해 재료의 큐리점 온도를 초과하여 재료를 가열하는 것이 가능하지 않을 수 있다. 자기 재료가 전기 전도성이라면, 재료는, 주울 가열에 의해 큐리점 온도를 초과하여 가변 자기장에 의한 관통에 의해, 여전히 더 적은 정도로 가열가능할 수 있다. 그러나, 자기 재료가 비전기 전도성이라면, 가변 자기장에 의한 관통에 의해 재료의 큐리점 온도를 초과하여 재료를 가열하는 것이 방해를 받거나 심지어 불가능할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물품의 일례의 개략적인 사시도 및 개략적인 횡단면도가 도시되어 있다. 대체로, 물품(1)은 흡연가능 재료(10), 흡연가능 재료(10)를 가열하기 위한 가열기(20), 및 흡연가능 재료(10) 및 가열기(20)를 에워싸는 커버(30)를 포함한다. 가열기(20)는 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능한 가열 재료를 포함한다. 이러한 가열 재료들의 예는, 본원의 다른 곳에서 논의된다. 물품(1)은 흡연가능 재료(10)를 연소시키지 않고 흡연가능 재료(10)의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료(10)를 가열하는 장치에 사용하기 위한 것이다.
이 실시예에서, 물품(1)은 물품(1)의 길이 방향 축에 대해 수직인 평면에서 실질적으로 원형 단면을 갖는 세장형 및 원통형이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 물품(1)은 원형 이외의 단면을 가질 수 있고 그리고/또는 세장형이 아니고 그리고/또는 원통형이 아닐 수 있다. 물품(1)은 시가레트의 비율과 근사한 비율들을 가질 수 있다.
이 실시예에서, 가열기(20)는 세장형이며, 물품(1)의 길이방향 축과 실질적으로 정렬된 길이방향 축을 따라 연장된다. 이는 사용시의 흡연가능 재료(10)의 보다 균일한 가열을 제공하는 것을 도울 수 있고, 그리고 또한 물품(1)의 제조를 도울 수 있다. 이 실시예에서, 정렬된 축들은 일치한다. 이 실시예에 대한 변형에서, 정렬된 축들은 서로 평행할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 축들은 서로 경사질 수 있다.
이 실시예에서, 가열기(20)는 흡연가능 재료(10)의 질량체의 대향하는 길이 방향 단부들로 연장된다. 이는 사용시의 흡연가능 재료(10)의 보다 균일한 가열을 제공하는 것을 도울 수 있고, 그리고 또한 물품(1)의 제조를 도울 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 가열기(20)는 흡연가능 재료(10)의 질량체의 대향하는 길이 방향 단부들 중 양쪽으로 연장되지 않을 수 있거나, 흡연가능 재료(10)의 질량체의 길이 방향 단부들 중 단지 하나만으로 연장될 수 있고, 그리고 흡연가능 재료(10)의 질량체의 길이 방향 단부들 중 다른 하나로부터 이격될 수 있다.
이 실시예에서, 가열기(20)는 흡연가능 재료(10) 내에 있다. 다른 실시예들에서, 흡연가능 재료(10)는 예를 들어, 가열기(20)의 단지 일측에만 있을 수 있다.
이 실시예에서, 가열기(20)의 가열 재료는 흡연가능 재료(10)와 접촉한다. 따라서, 가열 재료가 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열될 때, 가열 재료로부터 흡연가능 재료(10)로 열이 직접적으로 전달될 수 있다. 다른 실시예들에서, 가열 재료는 흡연가능 재료(10)와 접촉되지 않게 유지될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 물품(1)은 가열 재료가 없고 가열기(20)를 흡연가능 재료(10)로부터 이격시키는 열-전도성 배리어를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 열-전도성 배리어는 가열기(20) 상의 코팅일 수 있다. 이러한 배리어의 제공은, 가열 재료 내의 핫 스팟(hot spot)들을 경감시키기 위해 열을 소산시키는 것을 돕기에 유리할 수 있다.
이 실시예의 가열기(20)는 2 개의 부 표면(minor surface)들에 의해 결합된 2 개의 대향하는 주 표면(major surface)들을 갖는다. 따라서, 가열기(20)의 깊이 또는 두께는 가열기(20)의 다른 치수들에 비해 상대적으로 작다. 가열 재료는 스킨 깊이를 가질 수 있는데, 이 스킨 깊이는 유도 전류의 대부분 및/또는 자기 쌍극자들의 유도 재배향이 발생하는 외부 존이다. 상대적으로 작은 두께를 갖는 가열 재료를 제공함으로써, 가열 재료의 대부분은 가열 재료의 다른 치수들에 비해 상대적으로 큰 깊이 또는 두께를 갖는 가열 재료에 비해 주어진 가변 자기장에 의해 가열가능할 수 있다. 따라서, 재료의 보다 효율적인 사용이 달성되고, 결국 비용이 감소된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 가열기(20)는 원형, 타원형, 환형, 다각형, 정사각형, 삼각형, 별-형상, 반경 방향 핀형(radially-finned) 등과 같이 직사각형 이외의 다른 형상의 단면을 가질 수 있다.
물품(1)의 커버(30)는 흡연가능 재료(10) 및 가열기(20)의 상대적인 포지션들을 유지하는 것을 돕는다. 커버(30)는 종이, 카드, 플라스틱 재료 등과 같은 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 커버(30)의 중첩 부분들은 커버(30) 및 물품(1)의 형상을 전체적으로 유지하는 것을 돕도록 서로 접착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커버(30)는 상이한 형태를 취하거나 생략될 수 있다.
재료의 큐리점 온도는 재료의 화학 조성에 의해 판정되거나 제어된다. 현대 기술은, 재료의 조성의 조절이 재료에 미리설정된 큐리점 온도를 제공하는 것을 허용한다. 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 가열 재료들의 일부 예는 이 재료들의 대략적인 큐리점 온도들과 함께 아래의 표 1에 도시된 바와 같다.
Figure 112018042760811-pct00001
* 코바르의 전형적인 조성은 다음과 같다(중량 %로 부여됨): Ni 29 %, Co 17 %, Si 0.2 %, Mn 0.3 %, C <0.01 %, Fe 잔부.
Ni 및 Fe의 상기 다양한 합금들에 대해 부여된 % 값들은 중량 % 일 수 있다.
"유도 가열 자체-온도 제어 시스템을 위한 낮은 큐리 온도 재료"(T. Todaka et al .; Journal of Magnetism and Magnetic Materials 320(2008) e702-e707)는 유도 가열을 위한 낮은 큐리 온도 자기 재료들을 제시한다. 재료들은 SUS430(스테인레스 강의 등급)계 합금들이며, 본 발명의 실시 예들에서 사용될 수 있으며, 재료들의 대략적인 큐리점 온도들과 함께 하기 표 2에 도시되어 있다.
Figure 112018042760811-pct00002
"Fe-Cr-Ni-Mn 합금들의 낮은 큐리 온도"; (Alexandru Iorga 외; U.P.B.
Sci.Bull., 시리즈 B, Vol. 73, Iss. 4(2011) 195-202)는 수개의 Fe-Ni-Cr 합금들에 대한 논의를 제공한다. 이 문서에서 개시된 재료들의 일부가 본 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있으며, 재료들의 대략적인 큐리점 온도들과 함께 하기 표 3에 도시되어 있다.
Figure 112018042760811-pct00003
본 발명의 일부 실시예들에서 사용될 수 있는 추가의 재료는 NeoMax Materials Co., Ltd.로부터의 NeoMax MS-135이다. 이 재료는 다음 URL에서 설명된다. http://www.neomax-materials.co.jp/eng/pr0510.htm.
이 실시예에서, 가열기(20)의 가열 재료의 화학 조성은, 가열 재료가 흡연가능 재료(10)의 연소 온도보다 낮은 큐리점 온도를 갖도록 신중하고 의도적으로 설정, 선택 또는 제공되어 있다. 연소 온도는, 흡연가능 재료(10)의 자기 점화 온도 또는 발화점일 수 있다. 이는 화염(flame) 또는 스파크(spark)와 같은 외부 점화원없이 정상적인 분위기에서 흡연가능 재료(10)가 자발적으로 점화될 가장 낮은 온도이다.
따라서, 사용시 가열기(20)의 온도가 큐리점 온도에 도달할 때, 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열기(20)를 더 가열할 수 있는 능력이 감소되거나 제거된다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 가열 재료가 전기 전도성일 때, 주울 가열은 가변 자기장을 통해 가열 재료를 관통시킴으로써 여전히 영향을 받을 수 있다. 대안으로, 가열 재료가 가열 재료의 화학 조성에 따라 비-전기 전도성일 때, 가변 자기장에 의한 관통에 의한 그러한 추가 가열은 불가능할 수 있다.
따라서, 사용시, 가열기(20)의 가열 재료의 이러한 고유 메카니즘은, 가열기(20)의 추가 가열을 제한하거나 방지하는데 사용될 수 있어, 인접한 흡연가능 재료(10)의 온도가 흡연가능 재료(10)를 태우거나 연소시키는 크기에 도달하는 것을 회피하도록 돕는다. 따라서, 일부 실시예들에서, 가열기(20)의 화학 조성은 흡연가능 재료(10)의 연소 없이 흡연가능 재료(10)의 적어도 하나의 성분을 휘발시킬 정도로 흡연가능 재료(10)가 가열가능할 수 있도록 도울 수 있다. 일부 실시예에서, 이는 또한 물품(1)이 사용되는 장치의 과열을 방지하는 것을 돕고 그리고/또는 물품(1)의 사용 중에 과도한 열에 의해 물품(1)의 커버(30) 또는 접착제와 같은 부분(들)이 손상되는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다.
일부 실시예들에서, 흡연가능 재료(10)의 연소 온도가 섭씨 X도보다 크다면, 가열 재료의 화학 조성은 큐리점 온도가 섭씨 X도 이하가 되도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 흡연가능 재료(10)의 연소 온도가 350 ℃보다 크다면, 가열 재료의 화학 조성은 큐리점 온도가 350 ℃ 이하가 되도록 제공될 수 있다. 큐리점 온도는, 예를 들어, 350 ℃ 미만, 325 ℃ 미만, 300 ℃ 미만, 280 ℃ 미만, 260 ℃ 미만, 240 ℃ 미만 또는 220 ℃ 미만일 수 있다.
일부 실시예들에서, 자기 이력 가열에 의한 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열 재료의 가열 능력은, 가열 재료의 온도가 큐리점 온도 미만으로 떨어졌을 때, 복귀될 수 있다.
일부 실시예들에서, 가열기(20)는 가열 재료의 전체 또는 실질적으로 전체로 구성될 수 있다. 가열 재료는 예를 들어, 철; 철을 포함하는 합금; 철 및 니켈을 포함하는 합금; 철, 니켈 및 크롬을 포함하는 합금; 철, 니켈, 크롬 및 망간을 포함하는 합금; 철, 니켈, 크롬, 망간 및 규소를 포함하는 합금; 및 스테인리스 강으로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 물품과 같은 제품의 가열기는 제1 큐리점 온도를 갖는 가열 재료의 제1 부분, 및 제1 큐리점 온도와 상이한 제2 큐리점 온도를 갖는 가열 재료의 제2 부분을 포함할 수 있다. 제2 큐리점 온도는 제1 큐리점 온도보다 높을 수 있다. 따라서, 사용시, 가열 재료의 제2 부분은 양자 모두 가변 자기장에 의해 관통될 때 가열 재료의 제1 부분보다 높은 온도에 도달하도록 허용될 수 있다. 이는 흡연가능 재료(10)의 점진적인 가열 그리고 이에 따라 점진적인 증기의 생성이 성취되는 것을 도울 수 있다. 제1 및 제2 큐리점 온도들 양자 모두는 흡연가능 재료(10)의 연소 온도보다 낮을 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료를 가열하는 데 사용하기 위한 제품을 제조하는 방법의 일례를 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2의 물품(1)은 이 방법에 따라 제조될 수 있다.
방법(400)은 사용시 가열기가 가열될 최대 온도를 결정하는 결정 단계(401)를 포함한다. 이 결정 단계(401)는, 예를 들어, 사용시 가열기(20)에 의해 가열될 흡연가능 재료(10)의 연소 온도를 결정하고 그 이후에, 그 연소 온도에 기초하여 최대 온도를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 최대 온도는 상기 논의된 이유들로, 흡연가능 재료(10)의 연소 온도보다 낮을 수 있다. 다른 실시예들에서, 결정 단계(401)는 추가로 또는 대안으로, 물품의 커버 또는 접착제와 같은 다른 부분(들)이 손상을 입지 않고 사용중에 겪게되는 최대 온도를 결정하는 것 그리고 그 이후에, 그 온도에 기초하여 최대 온도를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 최대 온도는 부분(들)이 사용중에 안전하게 겪게되는 온도보다 더 낮을 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 결정 단계(401)는 추가로 또는 대안으로, 소망하는 감각 특성들에 기초하여 흡연가능 재료(10)가 가열될 최대 온도를 결정하고, 그리고 그 이후에, 그 온도에 기초하여 최대 온도를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상이한 온도들에서, 흡연가능 재료(10)의 상이한 성분들이 휘발될 수 있다.
이 방법(400)은 가열 재료를 포함하는 가열기(20)를 제공하는 제공 단계(402)를 더 포함하며, 여기서, 가열 재료는 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능하고, 가열 재료는 단계(401)에서 판정된 최대 온도에 기초하여 또는 의존하여 선택되거나 판정된 큐리점 온도를 갖는다. 제공 단계(402)는, 예를 들어, 적절한 가열 재료로 가열기(20)를 제조하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 가열기(20)의 제조 중에 가열 재료의 조성을 조절하는 것을 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 제공 단계(402)는 복수의 가열기들(20)로부터 가열기(20)를 선택하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 가열기들(20)은 각각 상이한 큐리점 온도들을 갖는 가열 재료로 제조된다. 단계(402)에서 제공된 가열기(20)의 가열 재료의 큐리점 온도는, 예를 들어, 단계(401)에서 판정된 최대 온도와 같거나 단계(401)에서 판정된 최대 온도보다 낮을 수 있다. 단계(402)에서 제공된 가열기(20)는, 가열 재료의 전체 또는 실질적으로 전체로 구성될 수 있다. 가열 재료는, 예를 들어, 상기 논의된 이용 가능한 가열 재료들 중 어느 하나 또는 그 초과를 포함하거나 구성될 수 있다.
이 방법은, 그 다음에, 사용시 가열기(20)에 의해 가열될 가열기(20) 및 흡연가능 재료(10)를 포함하는 도 1 및 도 2의 물품(1)과 같은 물품을 형성하는 형성 단계(403)를 포함한다. 형성 단계(403)는, 가열기(20)가 도 1 및 도 2의 물품(1)의 경우에서와 같이 흡연가능 재료(10)와 접촉하는 것을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 흡연가능 재료(10)는 가열기(20)와 접촉하지 않고 여전히 가열기(20)에 의해 가열될 수 있다. 방법(400)의 단계(403)는, 추가로 또는 대안으로, 도 1 및 도 2에 도시된 물품(1)의 커버(30)와 같은 커버로 흡연가능 재료(10) 및 가열기(20)를 에워싸거나 덮는 것을 포함할 수 있다.
상기 설명된 물품(1) 및 그의 설명된 변경들은 흡연가능 재료(10)를 연소시키지 않고 흡연가능 재료(10)의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료(10)를 가열하는 장치와 함께 사용될 수 있다. 물품(들)(1) 중 어느 하나 및 그러한 장치는 시스템으로서 함께 제공될 수 있다. 이 시스템은 물품(1)이 이 장치와 별도의 키트의 형태를 취할 수 있다. 대안으로, 이 시스템은 물품(1)이 장치와 결합되는 조립체의 형태를 취할 수 있다. 시스템의 장치는 물품(1)을 수용하기 위한 가열 구역 및 물품(1)이 가열 구역에 있을 때 가열 재료를 관통하는 가변 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성기를 포함한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치의 일례의 개략적인 횡단면도가 도시되어 있다. 대체로, 이 장치(100)는 흡연가능 재료를 포함하는 물품을 수용하기위한 가열 구역(111); 가열 구역(111)을 가열하기 위한 가열기(115) ― 이 가열기(115)는 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능할 수 있는 가열 재료를 포함함 ―; 및 가열기(115)의 가열 재료를 관통하는 가변 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성기(112)를 포함한다. 사용시에 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열기(115)가 가열될 최대 온도는 가열기(115)의 가열 재료의 큐리점 온도에 의해서만 독점적으로 판정된다. 이러한 가열 재료들의 예는, 본원의 다른 곳에서 논의된다. 이 장치(100)는 흡연가능 재료를 포함하는 물품과 함께 사용하기 위한 것이다. 일부 실시예들에서, 장치(100)는 흡연가능 재료를 연소시키지 않고 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해서 흡연가능 재료를 가열하기 위한 것이다. 물품은 도 1 및 도 2의 물품(1)과 같은 가열 재료를 포함할 수 있거나, 가열 재료가 없을 수 있다.
이 실시예의 장치(100)는 본체(110) 및 마우스피스(120)를 포함한다. 마우스피스(120)는 플라스틱 재료, 판지, 셀룰로오스 아세테이트, 종이, 금속, 유리, 세라믹 또는 고무와 같은 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 마우스피스(120)는 이를 통해 채널(122)을 규정한다. 마우스피스(120)는 가열 구역(111) 내로의 개구를 덮도록 본체(110)에 대해 위치될 수 있다. 마우스피스(120)가 본체(110)에 대해 그렇게 위치될 때, 마우스피스(120)의 채널(122)은 가열 구역(111)과 유체 연통한다. 사용시, 채널(122)은 휘발 재료가 가열 구역(111)에 삽입된 물품으로부터 장치(100)의 외부로 통과할 수 있게 하는 통로로서 작용한다. 이 실시예에서, 장치(100)의 마우스피스(120)는 마우스피스(120)를 본체(110)에 연결시키기 위해 본체(110)와 분리 가능하게 맞물림될 수 있다. 다른 실시예들에서, 마우스피스(120) 및 본체(110)는 예컨대 힌지 또는 가요성 부재를 통해 영구적으로 연결될 수 있다. 물품 자체가 마우스피스를 포함하는 실시예들과 같은 일부 실시예들에서, 장치(100)의 마우스피스(120)는 생략될 수 있다.
장치(100)는 가열 구역(111)을 장치(100)의 외부와 유체 연결시키는 공기 입구(air inlet)를 규정할 수 있다. 이러한 공기 입구는 장치(100)의 본체(110) 및/또는 장치(100)의 마우스피스(120)에 의해 규정될 수 있다. 사용자는 마우스피스(120)의 채널(122)을 통해 휘발된 성분(들)을 흡입함(drawing)으로써 흡연가능 재료의 휘발 성분(들)을 들이마실(inhale) 수 있다. 휘발 성분(들)이 물품으로부터 제거됨에 따라, 공기는 장치(100)의 공기 입구를 통해 가열 구역(111) 내로 흡입될 수 있다.
이 실시예에서, 본체(110)는 가열 구역(111)을 포함한다. 이 실시예에서, 가열 구역(111)은 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 리세스(111)를 포함한다. 다른 실시예들에서, 가열 구역(111)은 오목부 이외의 것, 예컨대, 쉘프(shelf), 표면 또는 돌출부일 수 있으며, 물품과 함께 협동하거나 물품을 수용하기 위해서 물품과 기계적으로 정합할 것을 요구할 수 있다. 이 실시예에서, 가열 구역(111)은 세장형이며, 물품을 수용하도록 크기 및 형상이 정해진다. 이 실시예에서, 가열 구역(111)은 전체 물품을 수용한다. 다른 실시예들에서, 가열 구역(111)은 물품의 일부만을 수용하도록 치수가 정해질 수 있다.
이 실시예에서, 자기장 생성기(112)는 전원(113), 코일(114), 코일(114)을 통해, 가변 전류, 예컨대 교류를 통과시키기 위한 디바이스(116), 제어기(117) 및 제어기(117)의 사용자-조작을 위한 사용자 인터페이스(118)를 포함한다.
이 실시예에서, 전원(113)은 재충전 가능한 배터리이다. 다른 실시예들에서, 전원(113)은 재충전 가능한 배터리 이외에, 예컨대, 비-충전식 배터리, 캐패시터, 배터리-캐패시터 하이브리드 또는 메인스 전기 공급부(mains electricity supply)에 대한 연결부일 수 있다.
코일(114)은 임의의 적절한 형태를 취할 수 있다. 이 실시예에서, 코일(114)은 구리와 같은 전기-전도성 재료의 나선형 코일이다. 일부 실시예들에서, 자기장 생성기(112)는 코일(114)이 권취되는 자기 투과성 코어를 포함할 수 있다. 이러한 자기 투과성 코어는 사용시 코일(114)에 의해 발생된 자속을 집중시켜 보다 강력한 자기장을 만든다. 자기 투과성 코어는 예를 들어, 철로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 자기 투과성 코어는 소정의 영역들에서만 자속을 집중 시키도록 코일(114)의 길이를 따라 부분적으로만 연장될 수 있다.
이 실시예에서, 코일(114)은 가열기(115) 및 가열 구역(111)에 대해 고정된 포지션에 있다. 이 실시예에서, 코일(114)은 가열기(115) 및 가열 구역(111)을 둘러싸고 있다. 이 실시예에서, 코일(114)은 가열 구역(111)의 길이방향 축(A-A)과 실질적으로 정렬된 길이방향 축을 따라 연장된다. 이 실시예에서, 정렬된 축들은 일치한다. 이 실시예에 대한 변형에서, 정렬된 축들은 서로 평행할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 축들은 서로 경사질 수 있다. 또한, 이 실시예에서, 코일(114)은 가열기(115)의 길이 방향 축과 실질적으로 일치하는 길이 방향 축을 따라 연장된다. 이는 사용시 가열기(115)의 보다 균일한 가열을 제공하는 것을 도울 수 있고, 또한 장치(100)의 제조 가능성을 보조할 수 있다. 다른 실시예들에서, 코일(114) 및 가열기(115)의 길이 방향 축들은 서로 평행하게 서로 정렬될 수 있거나, 서로 경사질 수 있다.
이 실시예에서, 코일(114)을 통해 가변 전류를 통과시키기 위한 디바이스(116)는 전원(113)과 코일(114) 사이에 전기적으로 연결된다. 이 실시예에서, 제어기(117)는 또한 전원(113)에 전기적으로 연결되고, 디바이스(116)를 제어하기 위해 디바이스(116)에 통신 가능하게 연결된다. 보다 구체적으로, 이 실시예에서, 제어기(117)는 전원(113)으로부터 코일(114)로의 전력 공급을 제어하도록 디바이스(116)를 제어하기 위한 것이다. 이 실시예에서, 제어기(117)는 인쇄 회로 기판(PCB) 상의 IC와 같은 집적 회로(IC)를 포함한다. 다른 실시예들에서, 제어기(117)는 다른 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예들에서, 장치는 디바이스(116) 및 제어기(117)를 포함하는 단일 전기 또는 전자 컴포넌트를 가질 수 있다. 제어기(117)는 이 실시예에서 사용자 인터페이스(118)의 사용자-조작에 의해 조작된다. 이 실시예에서, 사용자 인터페이스(118)는 본체(110)의 외부에 위치된다. 사용자 인터페이스(118)는 푸시-버튼, 토글 스위치, 다이얼, 터치스크린 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 사용자 인터페이스(118)는 원격일 수 있고 이를테면, 블루투스를 통해 무선으로 장치의 나머지 부분에 연결될 수 있다.
이 실시예에서, 사용자에 의한 사용자 인터페이스(118)의 조작은 제어기(117)로 하여금 디바이스(116)가 코일(114)을 통과하는 교류 전류를 유발시킴으로써 코일(114)이 교번 자기장(alternating magnetic field)을 생성하게 유발한다. 장치(100)의 코일(114)과 가열기(115)는 코일(114)에 의해 발생된 교번 자기장이 가열기(115)의 가열 재료를 관통하도록 적절하게 상대적으로 포지셔닝된다. 가열기(115)의 가열 재료가 전기-전도성 재료일 때, 이는 가열 재료에 하나 또는 그 초과의 와전류들(eddy currents)의 생성을 유발할 수 있다. 가열 재료의 전기 저항에 대한 가열 재료의 와전류들의 흐름은 주울 가열에 의해 가열 재료가 가열되는 것을 유발한다. 이 실시예에서, 가열 재료는 자기 재료로 만들어지며, 따라서 가열 재료에서의 자기 쌍극자들의 배향이 인가된 자기장의 변화에 따라 변하며, 이는 가열 재료에서 열을 생성되는 것을 유발한다.
사용시에 가변 자기장에 의한 관통에 의해 장치(100)의 가열기(115)가 가열할 수 있는 최대 온도는 가열기(115)의 가열 재료의 큐리점 온도에 의해서만 독점적으로 판정된다. 즉, 장치(100)는 가열기(115)가 가열될 수 있는 온도를 최대 온도 아래로 제한하기 위한 임의의 다른 시스템이 없을 수 있다. 이 실시예에서, 장치(100)의 가열기(115)의 가열 재료의 화학 조성은, 가열 재료가 장치(100)와 함께 사용되는 물품에서 흡연가능 재료의 연소 온도보다 낮은 큐리점 온도를 갖도록 신중하고 의도적으로 설정, 선택 또는 제공되어 있다. 따라서, 사용시 가열기(115)의 온도가 큐리점 온도에 도달할 때, 상기 논의된 바와 같이, 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열기(115)를 더 가열할 수 있는 능력이 감소되거나 제거된다.
따라서, 사용시, 가열기(115)의 가열 재료의 이러한 고유 메카니즘은, 가열기(115)의 추가 가열을 제한하거나 방지하는데 사용될 수 있어, 가열 구역(111) 및 내부에 위치되는 물품의 온도가 물품의 흡연가능 재료를 태우거나 연소시키는 크기에 도달하는 것을 회피하도록 돕는다. 따라서, 일부 실시예들에서, 가열기(115)의 화학 조성은 흡연가능 재료의 연소 없이 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시킬 정도로 흡연가능 재료가 가열될 수 있도록 도울 수 있다. 일부 실시예에서, 이는 또한 장치(100)의 과열 또는 자기장 생성기(112)와 같은 장치의 컴포넌트들의 손상을 방지하는 것을 도울 수 있다.
상기 주목된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 자기 이력 가열에 의한 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열 재료의 가열 능력은, 가열 재료의 온도가 큐리점 온도 미만으로 떨어졌을 때, 복귀될 수 있다.
일부 실시예들에서, 장치(100)와 함께 사용될 흡연가능 재료의 연소 온도가 섭씨 X도보다 크다면, 가열 재료의 화학 조성은 큐리점 온도가 섭씨 X도 이하가 되도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 흡연가능 재료의 연소 온도가 350 ℃보다 크다면, 가열 재료의 화학 조성은 큐리점 온도가 350 ℃ 이하가 되도록 제공될 수 있다. 큐리점 온도는, 예를 들어, 350 ℃ 미만, 325 ℃ 미만, 300 ℃ 미만, 280 ℃ 미만, 260 ℃ 미만, 240 ℃ 미만 또는 220 ℃ 미만일 수 있다.
일부 실시예들에서, 가열기(115)는 가열 재료의 전체로 또는 실질적으로 전체로 구성될 수 있다. 가열 재료는 예를 들어, 철; 철을 포함하는 합금; 철 및 니켈을 포함하는 합금; 철, 니켈 및 크롬을 포함하는 합금; 철, 니켈, 크롬 및 망간을 포함하는 합금; 철, 니켈, 크롬, 망간 및 규소를 포함하는 합금; 및 스테인리스 강으로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함할 수 있다.
장치(100)는 하나 초과의 코일을 포함할 수 있다. 장치(100)의 복수의 코일들은 물품(1)에서의 흡연가능 재료(10)의 점진적인 가열을 제공하여 이에 의해 증기의 점진적인 생성을 제공하도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코일은 가열 재료의 제1 영역을 상대적으로 빨리 가열하여, 흡연가능 재료(10)의 적어도 하나의 성분의 휘발 및 흡연가능 재료(10)의 제1 영역에서의 증기의 형성을 초기화(initialise)할 수 있다. 또 다른 코일은 가열 재료의 제2 영역을 상대적으로 천천히 가열하여, 흡연가능 재료(10)의 적어도 하나의 성분의 휘발 및 흡연가능 재료(10)의 제2 영역에서의 증기의 형성을 초기화할 수 있다. 이에 따라, 증기는 사용자에 의한 들이마심(inhalation)을 위해 상대적으로 신속하게 형성될 수 있고, 그리고 증기는 흡연가능 재료(10)의 제1 영역이 증기의 생성을 중단한 이후일지라도 사용자에 의한 후속의 들이마심을 위해 형성될 수 있다. 처음에 비가열된 흡연가능 재료(10)의 제2 영역은 히트 싱크(heat sink)로서 작용하여, 흡연가능 재료(10)의 제1 영역의 가열 중에, 생성된 증기의 온도를 감소시키거나 생성된 증기를 온화하게(mild)할 수 있다.
일부 실시예들에서, 장치(100)는 가열기(20, 115)의 자력(magnetism)의 큐리-관련 변화를 검출하기 위한 센서를 가질 수 있다. 센서는 제어기(117)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 제어기(117)는, 제어기(117)에서 센서로부터 수신된 신호에 기초하여, 가변 자기장의 생성이 정지되거나 변화되는 것을 유발하게 디바이스(116)를 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 장치(100)는 물품(1) 또는 장치(100)의 가열기(20, 115)의 자력의 큐리-관련 변화를 증폭시키기 위한 증폭기를 가질 수 있다. 예를 들어, 코일(114)은 가열기(20, 115)의 자성의 큐리-관련 변화에 응답하여 코일(114)의 특성 변화가 커지도록 구성되거나 배열될 수 있다. 코일(114)의 임피던스(impedance)는 가열기(20, 115)의 임피던스와 일치되어 큐리-관련 이벤트가 보다 신뢰성있게 검출될 수 있게 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료를 가열하는 데 사용하기 위한 제품을 제조하는 방법의 일례를 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 도 3의 장치(100)는 이 방법에 따라 만들어질 수 있다.
방법(500)은 사용시 가열기가 가열될 최대 온도를 결정하는 단계(501)를 포함한다. 결정 단계(501)는, 예를 들어, 사용시 가열기(115)에 의해 가열될 흡연가능 재료의 연소 온도를 결정하고 그 이후에, 그 연소 온도에 기초하여 최대 온도를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 최대 온도는 상기 논의된 이유들로, 흡연가능 재료의 연소 온도보다 낮을 수 있다. 다른 실시예들에서, 결정 단계(501)는 추가로 또는 대안으로, 사용자에 의해 여전히 파지(hold)되면서 장치(100)의 외부가 사용에 도달하도록 허용되어야 하는 최대의 편안한 온도를 판정하는 단계 그리고 그 다음에 이 온도에 기초하여 최대 온도를 판정하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 판정 단계(501)는 추가로 또는 대안으로, 장치(100)의 전기적 컴포넌트들과 같은 컴포넌트들이 손상을 입지 않고 사용되게 될 수 있는 최대 온도를 판정하는 단계 그리고 그 다음에 그 온도에 기초하여 최대 온도를 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 가열 재료를 포함하는 가열기(115)를 제공하는 제공 단계(502)를 더 포함하며, 여기서, 가열 재료는 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능하고, 가열 재료는 단계(501)에서 판정된 최대 온도에 기초하여 또는 의존하여 선택되거나 판정된 큐리점 온도를 갖는다. 제공 단계(502)는, 예를 들어, 적절한 가열 재료로 가열기(115)를 제조하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 가열기(115)의 제조 중에 가열 재료의 조성을 조절하는 것을 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 제공 단계(502)는 복수의 가열기들(115)로부터 가열기(115)를 선택하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 가열기들(115)은 각각 상이한 큐리점 온도들을 갖는 가열 재료로 제조된다.
단계(502)에서 제공된 가열기(115)의 가열 재료의 큐리점 온도는, 예를 들어, 단계(501)에서 판정된 최대 온도와 같거나 단계(501)에서 판정된 최대 온도보다 낮을 수 있다. 단계(502)에서 제공된 가열기(115)는, 가열 재료의 전체로 또는 실질적으로 전체로 구성될 수 있다. 가열 재료는, 예를 들어, 상기 논의된 이용 가능한 가열 재료들 중 어느 하나 또는 그 초과를 포함하거나 구성될 수 있다.
이 방법은 그 다음에 도 3의 장치(100)와 같은 장치를 형성하는 단계(503)를 포함하며, 이 장치는 흡연가능 재료를 포함하는 물품을 수용하기 위한 가열 구역(111), 가열 구역(111)을 가열하기 위한 가열기(115), 및 가열 재료를 관통하는 가변 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성기(112)를 포함하며, 사용시 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능한 가열기(115)의 최대 온도는 가열 재료의 큐리점 온도에 의해서만 독점적으로 판정된다.
일부 실시예에서, 도 4의 방법(400)의 단계(403) 및/또는 도 5의 방법(500)의 단계(503)는 생략될 수 있다. 예를 들어, 이러한 일부 실시예들에서, 이 방법을 사용하여 만들어진 제품은 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치에 나중에 포함시키기 위한 컴포넌트 또는 시스템일 수 있다. 이러한 일부 다른 실시예들에서, 이 방법을 사용하여 제조된 제품은 이러한 장치와 함께 사용하기 위한 물품에 나중에 포함시키기 위한 컴포넌트 또는 시스템일 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 도 1 및 도 2의 물품(1) 또는 도 3의 장치(100)와 같은 제품에는 제품의 가열기(20, 115)가 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능할 수 있는 온도를 제한하기 위한 자동 기구가 제공될 수 있다.
상기 논의된 실시예들 각각에서, 가열 재료는 스킨 깊이를 가질 수 있는데, 이 스킨 깊이는 유도 전류의 대부분 및/또는 자기 쌍극자들의 유도 재배향이 발생하는 외부 존이다 가열 재료를 포함하는 컴포넌트가 상대적으로 작은 두께를 가지면, 가열 재료의 대부분은 가열 재료의 다른 치수들에 비해 상대적으로 큰 깊이 또는 두께를 갖는 컴포넌트에서의 가열 재료에 비해 주어진 가변 자기장에 의해 가열될 수 있다. 따라서, 재료의 보다 효율적인 사용이 달성된다. 결국, 비용들이 절감된다.
일부 실시예들에서, 가열 재료를 포함하는 컴포넌트 내부에 불연속부들 또는 구멍들을 포함할 수 있다. 이러한 불연속부들 또는 구멍들은 사용시에 흡연가능 재료(10)의 상이한 구역들이 가열되는 정도를 제어하기 위해 열 브레이크들로서 작용할 수 있다. 불연속부들 또는 구멍들이 있는 가열 재료의 영역들은 불연속부들 또는 구멍들이 없는 영역들보다 덜 가열될 수 있다. 이는 흡연가능 재료(10)의 점진적인 가열 그리고 이에 따라 점진적인 증기의 생성이 성취되는 것을 도울 수 있다. 다른 한편으로, 이러한 불연속부들 또는 구멍들은 사용시 복잡한 와류들의 생성을 최적화하는데 사용될 수 있다.
상기 설명된 실시예들 각각에서, 흡연가능 재료(10)는 담배를 포함한다. 그러나, 이들 실시예들 각각에 대한 각각의 변형들에서, 흡연가능 재료(10)는 담배로 구성될 수 있고, 실질적으로 전체적으로 담배로 구성될 수 있으며, 담배 및 담배 이외의 흡연가능 재료를 포함할 수 있고, 담배 이외의 흡연가능 재료를 포함할 수 있거나, 담배가 없을 수 있다. 일부 실시예들에서, 흡연가능 재료(10)는 증기 또는 에어로졸 형성제 또는 습윤제, 예컨대, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 트리 아세틴 또는 디에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다.
상기 설명된 실시예들 각각에서, 물품(1)은 소모품(consumable article)이다. 물품(1) 내의 흡연가능 재료(10)의 휘발성 성분(들)의 전부 또는 실질적으로 전부가 소비되었다면, 사용자는 물품(1)을 장치로부터 제거하고 물품(1)을 폐기할 수 있다. 사용자는 후속하여 다른 물품(1)들과 함께 장치를 재사용할 수 있다. 그러나, 다른 각각의 실시예들에서, 물품(1)은 비-소모성일 수 있으며, 흡연가능 재료(10)의 휘발성 성분(들)이 소비 되었다면 장치 및 제품(1)은 함께 폐기될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 논의된 장치(100)는 장치(100)가 사용 가능한 물품들과 별도로 판매, 공급 또는 이와 다르게 별도로 제공된다. 그러나, 일부 실시예들에서, 장치(100) 및 하나 또는 그 초과의 물품들은 시스템으로서 함께 제공될 수 있다. 유사하게, 일부 실시예들에서, 상기 논의된 물품(1)은 물품(1)이 사용 가능한 장치와 별도로 판매, 공급 또는 이와 다르게 별도로 제공된다. 그러나, 일부 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 물품들(1)이 시스템으로서 함께 장치와 함께 제공될 수 있다. 이러한 시스템들은 아마도 세정 도구들(cleaning utensils)과 같은 추가 컴포넌트들과 함께, 키트 또는 조립체의 형태일 수 있다.
본 발명은 본원에서 논의된 물품들 중 어느 하나, 및 본원에서 논의된 장치들 중 어느 하나를 포함하는 시스템에서 구현될 수 있다. 장치의 가열 재료에서 생성된 열은, 물품의 일부가 가열 구역에 있을 때 그 내부의 흡연가능한 재료를 가열 또는 추가 가열하기 위해 물품에 전달될 수 있다.
본원에서 논의된 제품들 중 일부는 흡연 산업 제품들로 고려될 수 있다.
다양한 이슈들을 해결하고 기술을 진보시키기 위해서, 본 개시내용의 전체는 청구되는 본 발명이 실현될 수 있고 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 흡연가능 재료를 가열하기 위한 우수한 장치, 이러한 장치와 함께 사용하기 위한 우수한 물품들, 그러한 장치 및 그러한 물품을 포함하는 우수한 시스템, 및 가열기들을 포함하는 제품들을 제조하는 우수한 방법을 제공하는 예시 및 다양한 예시적 실시예들을 통해 나타낸다. 개시내용의 장점들 및 특징들은 단지 실시예들의 대표적인 샘플이며, 총망라하지 않으며, 그리고/또는 배타적이지 않다. 이들은 단지 이해를 돕고, 그리고 청구되며 이와 달리 개시된 특징들을 교시하도록 제시된다. 본 개시의 이점들, 실시예들, 예들, 기능들, 특징들, 구조들 및/또는 다른 양태들은, 청구항들에 의해 규정된 바와 같은 개시에 대한 제한들 또는 청구항들과의 등가물에 대한 제한들로 고려되지 않으며, 다른 실시예들이 활용될 수 있고, 변경예들이 개시내용의 범주 및/또는 사상으로부터 벗어나지 않고 만들어질 수 있음이 이해되어야 한다. 다양한 실시예들은 개시된 요소들, 컴포넌트들, 특징들, 부품들, 단계들, 수단 등의 다양한 조합들을 적절하게 포함하거나, 구성하거나, 또는 본질적으로 구성될 수 있다. 본 개시내용은 현재 청구되지는 않았지만, 추후에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.

Claims (19)

  1. 흡연가능 재료(smokable material)의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연가능 재료의 가열시에 사용하기 위한 가열기를 포함하는 제품을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은,
    사용시 가열기가 가열될 최대 온도를 판정하는 단계; 및
    가열 재료를 포함하는 가열기를 제공하는 단계;를 포함하며,
    상기 가열 재료는 가변 자기장에 의한 관통(penetrate)에 의해 가열가능하고,
    상기 가열 재료는, 판정된 최대 온도를 기초로 하여 선택된 소정의 큐리점 온도(Curie point temperature)를 가지며,
    상기 방법은, 상기 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 장치는, 흡연가능 재료를 포함하는 물품을 수용하기 위한 가열 구역, 상기 가열 구역을 가열하기 위한 가열기, 및 상기 가열 재료를 관통하는 가변 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성기를 포함하고,
    사용시에 상기 가변 자기장에 의한 관통에 의해 상기 가열기가 가열될 수 있는 최대 온도는, 오직 상기 가열 재료의 큐리점 온도에 의해서만 독점적으로 판정되는,
    흡연가능 재료의 가열시에 사용하기 위한 가열기를 포함하는 제품을 제조하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 큐리점 온도는 상기 최대 온도와 같거나 그보다 낮은,
    흡연가능 재료의 가열시에 사용하기 위한 가열기를 포함하는 제품을 제조하는 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 최대 온도는 사용시 상기 가열기에 의해 가열될 흡연가능 재료의 연소 온도보다 낮은,
    흡연가능 재료의 가열시에 사용하기 위한 가열기를 포함하는 제품을 제조하는 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 큐리점 온도는 350 ℃ 이하인,
    흡연가능 재료의 가열시에 사용하기 위한 가열기를 포함하는 제품을 제조하는 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 큐리점 온도는 300 ℃ 미만인,
    흡연가능 재료의 가열시에 사용하기 위한 가열기를 포함하는 제품을 제조하는 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 가열 재료는, 철; 철을 포함하는 합금; 철 및 니켈을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬 및 망간을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬 및 망간 및 규소를 포함하는 합금; 및 스테인리스 강으로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함하는,
    흡연가능 재료의 가열시에 사용하기 위한 가열기를 포함하는 제품을 제조하는 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 가열기는 상기 가열 재료의 전체 또는 실질적으로 전체로 구성되는,
    흡연가능 재료의 가열시에 사용하기 위한 가열기를 포함하는 제품을 제조하는 방법.
  8. 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치로서, 상기 장치는,
    흡연가능 재료를 포함하는 물품을 수용하기 위한 가열 구역;
    상기 가열 구역을 가열하기 위한 가열기 ― 상기 가열기는, 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능한 가열 재료를 포함함 ―; 및
    상기 가열 재료를 관통하는 가변 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성기;를 포함하며,
    사용시에 상기 가변 자기장에 의한 관통에 의해 상기 가열기가 가열될 수 있는 최대 온도는, 오직 상기 가열 재료의 큐리점 온도에 의해서만 독점적으로 판정되는,
    흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 큐리점 온도는 350 ℃ 이하인,
    흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 큐리점 온도는 300 ℃ 미만인,
    흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 가열 재료는, 철; 철을 포함하는 합금; 철 및 니켈을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬 및 망간을 포함하는 합금; 철 및 니켈 및 크롬 및 망간 및 규소를 포함하는 합금; 및 스테인리스 강으로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함하는,
    흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 가열기는 상기 가열 재료의 전체 또는 실질적으로 전체로 구성되는,
    흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치.
  13. 흡연가능 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연가능 재료를 가열하기 위한 장치 및 상기 장치와 함께 사용하기 위한 물품을 포함하는 시스템으로서,
    상기 물품은 흡연가능 재료를 포함하고,
    상기 장치는,
    상기 물품을 수용하기 위한 가열 구역;
    상기 물품이 상기 가열 구역에 놓일 때 상기 흡연가능 재료를 가열하기 위한 가열기 ― 상기 가열기는, 가변 자기장에 의한 관통에 의해 가열가능한 가열 재료로 형성됨 ―; 및
    상기 가열 재료를 관통하는 가변 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성기;를 포함하며,
    사용시에 상기 가변 자기장에 의한 관통에 의해 상기 가열기가 가열될 수 있는 최대 온도는, 오직 상기 가열 재료의 큐리점 온도에 의해서만 독점적으로 판정되는,
    시스템.
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