KR102239535B1 - 액체 충진 카트리지에서 사용하기 위한 히터 조립체의 제조 방법 - Google Patents

액체 충진 카트리지에서 사용하기 위한 히터 조립체의 제조 방법 Download PDF

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이반 데고모이스
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

유연성 심지(100)를 제공하는 단계; 강성 지지 요소(700)를 심지에 결합하는 단계; 가열 요소(610)를 강성 지지부 주위에 조립하는 단계; 및 강성 지지부를 제거하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법이 제공되어 있다.
유연성 심지를 제공하는 단계; 장력을 심지에 적용하는 단계; 가열 요소를 심지 주위에 조립하는 단계; 및 장력을 심지로부터 해제하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법도 제공되어 있다.

Description

액체 충진 카트리지에서 사용하기 위한 히터 조립체의 제조 방법{A METHOD OF MANUFACTURE FOR A HEATER ASSEMBLY FOR USE WITH A LIQUID FILLED CARTRIDGE}
본 발명은 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기에 적절한 히터 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 모세관 심지(capillary wick)와 체결된 히터를 포함하는 히터 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
손에 들고 모세관 심지 내의 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하여 작동하는 전기 가열식 흡연 시스템이 당해 기술분야에 공지되어 있다. 예를 들면, WO2009/132793은 쉘(shell) 및 교체형 마우스피스를 포함하는 전기 가열식 흡연 시스템을 설명하고 있다. 쉘은 전기 전원 및 전기 회로를 포함하고 있다. 마우스피스는 액체 저장부, 및 제1 말단 및 제2 말단을 갖는 모세관 심지를 포함하고 있다. 심지의 제1 말단은 액체와 접촉하기 위해 액체 저장부 내로 연장되어 있다. 마우스피스는 모세관 심지의 제2 말단을 가열하기 위한 가열 요소, 공기 유출부, 및 모세관 심지의 제2 말단과 공기 유출부 사이의 에어로졸 형성실을 또한 포함하고 있다. 쉘과 마우스피스가 체결되면, 가열 요소는 회로를 통해 전원과 전기 연결되고, 공기의 흐름 경로가 에어로졸 형성실을 경유해서 적어도 하나의 공기 유입부로부터 공기 유출부까지 정의된다. 사용 시, 액체는 심지 내의 모세관 작용에 의해 액체 저장부로부터 가열 요소를 향해 전달된다. 모세관 심지의 제2 말단에서의 액체는 가열 요소에 의해 증발된다. 생성된 과포화 증기가 혼합되고 적어도 하나의 공기 유입부로부터 에어로졸 형성실로 기류로 운반된다. 에어로졸 형성실에서, 증기가 응축되어 에어로졸을 형성하며, 에어로졸은 공기 유출부를 향해 사용자의 입 안으로 운반된다.
이러한 유형의 시스템이 이점들을 갖지만, 마우스피스의 제조 시에 도전 과제가 있는데, 특히 모세관 심지를 갖는 가열 요소의 조립체와 관련해서 도전 과제가 있다. 생산 라인 상에서 대량 제조에 적절한 튼튼하고 저가인 이러한 히터 조립체를 제조하기 위한 방법을 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
제1 측면에서, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은,
유연성 심지를 제공하는 단계;
강성 지지 요소를 상기 심지에 결합하는 단계;
가열 요소를 상기 강성 지지부 주위에 조립하는 단계; 및
상기 강성 지지부를 제거하는 단계를 포함한다.
도 1은 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기에 적절한 히터 조립체의 분해 사시도이고;
도 2는 도 1에 도시된 유형의 히터 조립체를 조립하기 위한 제1 제조 공정의 개략도이고;
도 3은 도 1에 도시된 유형의 히터 조립체를 제조하기 위한 제2 조립 공정의 개략도이고;
도 4는 도 1에 도시된 유형의 히터 조립체를 제조하기 위한 제3 조립 공정의 개략도이고;
도 5는 도 1에 도시된 유형의 히터 조립체를 제조하기 위한 제4 조립 공정의 개략도이고;
도 6은 심지를 다루기 위한 조립 라인을 도시하는 것이고;
도 7a 내지 도 7f는 조립 공정 동안에 심지 한 가닥에 강성을 제공하기 위한 대안적인 배열들을 도시하는 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
제1 측면에서, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은,
유연성 심지를 제공하는 단계;
강성 지지 요소를 상기 심지에 결합하는 단계;
가열 요소를 상기 강성 지지부 주위에 조립하는 단계; 및
상기 강성 지지부를 제거하는 단계를 포함한다.
상기 강성 지지부는 상기 강성 지지 요소를 상기 심지 내부에 삽입하여 상기 심지에 결합될 수도 있다. 대안적으로, 상기 강성 지지 요소가 상기 심지의 외부에 결합될 수도 있다. 특히, 상기 강성 지지 요소는 심지가 삽입되는 관형 요소일 수도 있다.
상기 강성 지지 요소가 관형 요소인 경우, 상기 가열 요소가 우선 상기 관형 요소 주위에 조립될 수도 있고, 이어서 상기 심지가 상기 관형 요소 내에 삽입되고, 그런 다음 상기 관형 요소가 상기 가열 요소 및 상기 심지 양쪽 모두로부터 제거된다. 상기 심지 및 관형 요소는 상기 심지가 상기 관형 요소에 의해 해제되면, 상기 가열 요소가 상기 심지와 접촉해서 상기 심지를 보유하도록 치수를 가질 수도 있다.
상기 가열 요소는 전기 저항 와이어의 코일일 수도 있다. 대안적으로, 상기 가열 요소는 차후에 심지 주위에 포장될 수 있는 시트 블랭크(sheet blank)를 스탬핑(stamping) 또는 에칭(etching)하여 형성될 수도 있다. 바람직한 구현예에서, 상기 적어도 하나의 가열 요소는 전기 저항 와이어의 코일이다. 상기 코일의 피치는 바람직하게는 0.5와 1.5mm 사이, 가장 바람직하게는 대략 1.5mm이다. 상기 코일의 피치는 코일의 인접하는 회전(turn)들 사이의 공간을 의미한다. 상기 코일은 유리하게는 6개 미만의 회전을 갖고, 바람직하게는 5개 미만의 회전을 갖는다. 상기 전기 저항 와이어는 유리하게는 0.10과 0.15mm 사이, 바람직하게는 대략 0.125mm의 직경을 갖는다. 상기 전기 저항 와이어는 바람직하게는 904 또는 301 스테인리스 스틸로 형성된 것이다.
상기 히터 조립체는 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하거나 이를 함유하기에 적합한 액체 저장부를 포함하고 있을 수도 있다. 상기 심지는 강성 지지부의 제거 전 또는 후에 액체 저장부에 조립될 수도 있다. 상기 심지는 또한 가열 요소가 강성 지지부 주위에 조립되기 전 또는 그 후에 액체 저장부에 조립될 수도 있다.
상기 액체 저장부는 2개의 부분을 포함할 수도 있다. 상기 2개의 부분은 이들 부분들 중 하나가 액체 에어로졸 형성 기재로 충진된 후에 함께 조립될 수도 있다. 상기 2개의 부분은 용접, 풀칠 및 기계식 잠금(mechanical locking)을 포함하는 임의의 적절한 방법을 사용하여 함께 조립될 수도 있다. 상기 2개의 부분은 주요부(main portion) 및 캡부(cap portion)를 포함할 수도 있다.
한 구현예에서, 상기 심지는 상기 히터 조립체가 조립되었을 때 액체 저장부의 캡부 내의 개구부를 통해 위치할 수도 있다. 상기 심지는 유리하게는 강성 지지 요소가 제거되기 전에 캡부에 고정될 수도 있다. 상기 캡부는 심지 주위에 함께 연결되어 있는 복수의 조각(piece)으로부터 조립될 수도 있다. 상기 복수의 조각은 용접, 풀칠 및 기계식 잠금을 포함하는 임의의 적절한 방법을 사용하여 함께 연결될 수도 있다. 상기 캡부는 차후에 액체 저장부의 주요부에 조립될 수도 있다. 한 구현예에서, 상기 캡부는 심지 주위에 함께 연결되는 2개의 조각으로부터 형성된다.
다른 구현예에서, 상기 심지는 주요부 내의 천공을 통해 연장되어 있다. 상기 심지는 유리하게는 강성 지지 요소가 제거되기 전에 주요부에 고정될 수도 있다. 상기 주요부는 심지 주위에 함께 연결되어 있는 복수의 조각으로부터 조립될 수도 있다. 상기 주요부는 차후에 캡부 또는 플러그부에 조립될 수도 있다. 일 구현예에서, 상기 주요부는 심지 주위에 함께 연결되어 있는 2개의 부분으로부터 형성된 것이다.
상기 히터 조립체는 사용 시 가열 요소와 외부 회로 간에 전기 연결을 제공하도록 가열 요소에 고정되어 있는 하나 이상의 전기 접촉 요소를 더 포함할 수도 있다. 상기 하나 이상의 전기 접촉 요소는 각각 전기 전도성 블레이드의 형태를 취할 수도 있다. 상기 전기 접촉 요소 또는 요소들은 액체 저장부에 설치될 수도 있다.
상기 전기 접촉 요소들은 가열 요소에 연결되기 전에 액체 저장부에 설치될 수도 있다. 상기 전기 접촉 요소들은 해당 부분이 심지에 대해 고정되기 전에 액체 저장부의 일부분에 설치될 수도 있다.
상기 히터 조립체는 제1 전기 접촉 요소 및 제2 전기 접촉 요소를 포함할 수도 있고, 상기 제1 전기 접촉 요소는 가열 요소의 대향 말단을 상기 제2 전기 접촉 요소에 접촉시킨다. 상기 캡부 또는 주요부의 제1 및 제2 조각이 심지에 대해 고정되기 전에 상기 제1 전기 접촉 요소가 캡부 또는 주요부의 제1 조각에 고정될 수도 있고, 상기 제2 전기 접촉 요소는 캡부 또는 주요부의 제2 조각에 고정될 수도 있다.
상기 전기 접촉 요소 또는 요소들은 상기 강성 지지 요소가 제거되기 전에 가열 요소와 접촉하게 될 수도 있다. 이 강성 지지부는 상기 가열 요소와 접촉하는 전기 접촉부를 가압하는 가압 또는 압착 동작 시에 유리할 수도 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 상기 전기 접촉 요소 또는 요소들은 가열 요소에 용접될 수도 있다. 상기 전기 접촉 요소 또는 요소들의 용접은 강성 지지 요소를 제거하기 전에 일어날 수도 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 상기 전기 접촉 요소 또는 요소들을 클램프(clamp)로 죄거나 풀칠하는 것이 강성 지지 요소를 제거하기 전에 사용될 수도 있다. 상기 전기 접촉부들을 히터 및 액체 저장부에 부착하기 위한, 풀칠, 납땜 및 기계식 맞물림(interlocking)을 포함하는 임의의 다른 적절한 수단이 사용될 수도 있다.
상기 전기 접촉 요소 또는 요소들은 심지가 액체 저장부 또는 액체 저장부의 일부분에 고정되기 전 또는 그 후에 액체 저장부 또는 액체 저장부의 일부에 설치될 수도 있다.
상기 가열 요소가 전기 저항 와이어의 코일인 구현예들에서, 전기 저항 와이어가 강성 지지 요소 주위에 권선될 수도 있다. 상기 저항 와이어는 차후에 가압 또는 압착 동작 시에 심지 또는 강성 지지 요소에 대해 가압 또는 압착될 수도 있다. 전기 접촉 요소들이 가압 또는 압착 동작을 수행하는 데에 사용될 수도 있다. 상기 가압 또는 압착 동작은 강성 지지 요소의 제거 전 또는 후에 수행될 수도 있지만, 강성 지지 요소가 제거되기 전에 수행되는 것이 유리하다.
상기 강성 지지 요소 주위에 전기 저항 와이어를 권선하는 것은 인장된 전기 저항 와이어의 공급에 대해 강성 지지 요소의 회전에 의해 수행될 수도 있다. 대안적으로, 상기 강성 지지 요소 주위에 전기 저항 와이어를 권선하는 것은 강성 지지 요소에 대해 플라이어(flyer)의 회전에 의해 수행될 수도 있고, 인장된 전기 저항 와이어의 공급이 플라이어에 공급된다.
상기 히터 조립체는 심지 및 가열 요소 위에 제공되며 가열 요소를 둘러싸는 챔버를 규정하는 커버부를 더 포함할 수도 있다. 상기 커버부는 조립 공정에서 최종 단계로서 액체 저장부에 조립될 수도 있고, 임의의 적절한 수단, 예를 들면 용접, 풀칠 또는 기계식 잠금 배열에 의해 액체 저장부에 고정될 수도 있다.
제2 측면에서, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법이 제공되고, 상기 방법은,
유연성 심지를 제공하는 단계;
장력을 상기 심지에 적용하는 단계;
가열 요소를 상기 심지 주위에 조립하는 단계; 및
상기 장력을 상기 심지로부터 해제하는 단계를 포함한다.
제1 측면에 관해서 설명되는 특징들은 제2 측면에 적용될 수도 있다. 특히, 상기 심지를 액체 저장부, 또는 액체 저장부의 일부분에 조립하는 단계, 전기 접촉 요소들을 상기 가열 요소에 연결하는 단계, 및 상기 가열 요소를 상기 심지 주위에 압착하는 단계는 장력이 심지에 적용되는 동안에 수행될 수도 있다.
상기 장력을 심지에 공급하는 단계는 2쌍의 고정(gripping) 요소들 사이에 심지를 보유하는 단계를 포함할 수도 있다.
또한, 제1 측면에 관해서 설명된 가열 요소, 전기 접촉부 또는 접촉부들, 액체 저장부 및 커버의 구조 및 조립의 특징들은, 상기 장력을 심지로부터 해제하는 단계가 상기 강성 지지 요소의 제거 단계를 대신하고, 상기 가열 요소가 강성 지지 요소 주위에 조립되지 않지만 상기 심지 주위에 직접 조립되는 차이점을 갖는 제2 측면에 적용될 수도 있다.
제3 측면에서, 제1 또는 제2 측면의 방법에 따라 제조된 히터 조립체가 제공된다.
모든 측면에서, 상기 모세관 심지는 섬유상 또는 스폰지 구조체를 가질 수도 있다. 상기 모세관 심지는 바람직하게는 모세관들의 다발을 포함하고 있다. 예를 들면, 상기 모세관 심지는 복수의 섬유 또는 실, 또는 다른 미소 구경 관들을 포함할 수도 있다. 상기 섬유들 또는 실들은 상기 에어로졸 발생 시스템의 길이방향으로 일반적으로 정렬될 수도 있다. 대안적으로, 상기 모세관 심지는 로드 형상으로 형성된 스폰지류 또는 발포체류 물질을 포함할 수도 있다. 상기 로드 형상은 에어로졸 발생 시스템의 길이방향을 따라 연장되어 있을 수도 있다. 상기 심지의 구조는 모세관 작용에 의해, 액체가 전기 가열 요소에 운반될 수 있는 복수의 작은 구경 또는 관을 형성하고 있다. 상기 모세관 심지는 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수도 있다. 적절한 물질의 예로는 섬유 또는 소성 분말 형태의 세라믹계 또는 그라파이트계 물질이다. 상기 모세관 심지는 임의의 적절한 모세관 현상 및 다공성을 가짐으로써 밀도, 점도, 표면 장력 및 증기 압력과 같은 상이한 액체 물리적 특성들과 함께 사용될 수도 있다. 액체의 특성들과 조합된, 심지의 모세관 특성들은 심지가 가열 영역 내에서 항상 젖어 있도록 보장한다.
모든 측면에서, 히터 조립체는 단일의 가열 요소를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 상기 히터 조립체는 하나보다도 많은 가열 요소, 예를 들면, 2개, 또는 3개, 또는 4개, 또 5개, 또는 6개 또는 그 이상의 가열 요소를 포함할 수도 있다. 상기 가열 요소 또는 가열 요소들은 에어로졸 형성 기재를 가장 효율적으로 가열하도록 적절하게 배열될 수도 있다.
상기 가열 요소는 바람직하게는 전기 저항 물질을 포함하고 있다. 적절한 금속의 예로는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족으로부터의 금속을 포함하고 있다. 적절한 금속 합금의 예로는 스테인리스 스틸, 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간- 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸, Timetal®에 기초한 초합금, 철-알루미늄계 합금 및 철-망간-알루미늄계 합금을 포함하고 있다. Timetal®은 미국 콜로라도주 덴버 1999 브로드웨이 스위트 4300 소재의 Titanium Metals Corporation의 등록 상표이다. 복합 물질에서, 상기 전기 저항 물질은 선택적으로 에너지 전달의 동역학(kinetics) 및 요구되는 외부 물리화학적 특성들에 따라, 절연 물질 내에 내장되거나 캡슐화되거나 코팅되거나 또는 그 반대인 것일 수도 있다. 상기 가열 요소는 불활성 물질의 2개의 층 사이에 절연된 금속 에칭 호일을 포함할 수도 있다. 그 경우, 상기 불활성 물질은 Kapton®, 완전-폴리이미드(all-polyimide) 또는 운모 호일을 포함할 수도 있다. Kapton®은 미국 19898 델라웨어주 윌밍턴 마켓 스트릿 1007 소재의 E.I. du Pont de Nemours and Company의 등록 상표이다. 상기 가열 요소는 리본 형태로 제공되는 금속 호일, 예를 들면 알루미늄 호일을 또한 포함할 수도 있다. 대안적으로, 상기 금속 호일은 심지 물질 상에 인쇄된 것일 수도 있다.
상기 액체 저장부 및 커버부는 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수도 있다. 적절한 물질의 예로는 금속, 합금, 플라스틱 또는 이들 물질 중 하나 이상을 포함하는 복합 물질, 또는 식품 또는 약품 응용예들에 적절한 열가소성 수지, 예를 들면 폴리프로필렌, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌을 포함하고 있다. 바람직하게는, 상기 물질은 경량이고 비취성(non-brittle)이다.
바람직하게는, 상기 히터 조립체는 휴대용인 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기에 적절하다. 상기 에어로졸 발생 시스템은 흡연 시스템일 수도 있고 통상의 엽궐련 또는 궐련에 필적하는 크기를 가질 수도 있다. 상기 흡연 시스템은 대략 30mm와 대략 150mm 사이의 총 길이를 가질 수도 있다. 상기 흡연 시스템은 대략 5mm와 대략 30mm 사이의 외부 직경을 가질 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 더욱 설명될 것이다.
도 1은 히터 조립체의 분해도이다. 히터 조립체는 심지(100), 및 전기 저항 필라멘트의 코일 형태로, 심지(100) 주위에 포장되어 있는 가열 요소(200)를 포함하고 있다. 상기 필라멘트는 전기 저항 금속 또는 금속 합금으로 형성되어 있다. 심지(100)는 캡부(300) 및 주요부(310)를 포함하는 액체 저장부에 고정되어 있다. 도 1은 설명될 조립 방법들 중 일부에서 주요부(310)에 분리된 요소로서만 요구되는 플러그 요소(320)도 보여주고 있다. 상기 히터 조립체는 히터 조립체가 사용되어야 할 에어로졸 발생 장치 내부의 임의의 전원을 비롯해서, 가열 요소(200)와, 외부 회로 간에 전기 연결을 제공하는 전기 접촉부들(400)을 또한 포함하고 있다. 전기 접촉부들(400)은 낮은 저항률을 갖는 임의의 전도성 물질, 예를 들면 금 도금 금속 및 합금, 황동, 및/또는 구리로 형성된 것일 수도 있고, 캡부(300) 내의 전용 오목부(dedicated recess)들 내부에 끼워맞춰지는 형상이다.
커버부(500)는 가열 요소(200) 및 심지(100) 위로 연장되도록 제공되어 있고, 히터(200)의 작용에 의해 증발된 액체가 응축되어 에어로졸을 형성할 수도 있는 에어로졸 형성실을 정의한다.
이러한 유형의 히터 조립체를 조립하는 데에 특히 어려운 점 한가지는 유연성 심지(100) 주위에 가열 요소(200)를 위치 설정하는 것이다. 도 2는 도 1에 도시된 유형의 히터 조립체를 조립하기 위한 제1 제조 방법의 개략도이다. 도 2의 방법에서 내부에 심지를 수용할 수 있도록 치수를 가진 강성 관형 지지부 주위에 필라멘트를 권선하여 가열 요소를 처음에 구성한다. 강성 관형 지지부는 심지 물질이 지지부, 예를 들면 연마된 표면이 있거나 없는 스테인리스 스틸 관을 미끄러져 버리는 것을 방해하지 않는 미끄러운 표면을 갖는 임의의 강성 물질로 형성된 것일 수도 있다. 이러한 강성 관형 지지부(600) 주위에 필라멘트(610)를 권선하는 제1 단계가 (S1)로 도시되어 있다. 제2 단계 (S2)에서, 심지(100)를 요구되는 길이로 절단한다. 심지(100)는 깔때기부(funnel portion)를 포함할 수도 있는 로터리 전달관(620) 내측에 로딩한다. 심지를 전달관 내측에 로딩하고나서, 심지를 강성 관형 지지부(600) 내로 밀어넣는다. 이것을 단계 (S3)으로 보여주고 있다. 단계 (S3) 이후, 캡부(300) 및 전기 접촉 요소들(400)을 관형 지지부(600) 주위에 위치시킨다. 이것을 단계 (S4)로 보여주고 있다. 이 구현예에서, 캡(300) 및 전기 접촉 요소들(400)이 모두 서로에게 조립된다. 다음 단계 (S5)에서, 전기 접촉부들(400)을 용접 또는 압착에 의해 가열 요소(200)의 대향 말단들에 고정시킨다. 히터에 전기 접촉부들을 조립한 다음에, 강성 지지 요소를 제거하는 것이 바람직하지만, 캡 및 접촉 조립체의 취급을 용이하게 하도록 제자리에 둘 수도 있다. 이는 가열 요소(600) 및 캡부로부터 관형 지지 요소를 인출할 때와 동시에 관형 지지 요소(600) 밖으로 심지를 밀어서 달성된다. 이것을 단계 (S6)으로 보여주고 있다.
이 단계 이후, 또는 이 단계와 동시에, 액체 저장부의 주요부(310)를 에어로졸 형성 기재로 충진한다. 이는 임의의 통상적인 충진 방법을 사용하여 행할 수 있다. 그런 다음, 히터, 심지 및 캡부의 하위 조립체(sub-assembly)를 액체 저장부의 주요부(310)에 대해 위치시킨다. 이것을 단계 (S8)로 보여주고 있다. 단계 (S9)에서, 심지를 저장부 내에 삽입하고 캡부 및 주요부를 연결시킨다. 캡부 및 주요부는 레이저 용접 초음파 기술, 또는 기계식 잠금과 같은 임의의 적절한 메카니즘을 사용하여 함께 연결될 수도 있다. 최종 단계 (S10)에서, 커버부(500)를 심지 위로 로딩하고 기계식 잠금 체결을 사용하여 캡부(300)에 고정시킨다.
도 3은 도 2에 도시된 것에 대안적인 제조 방법을 도시하고 있다. 도 3의 방법에서, 도 2에 도시된 바와 동일한 방식으로 강성 관형 지지부를 사용한다. 그러나, 도 3의 방법에서는, 액체 저장부의 캡부(300) 및 주요부(310)를 사전에 조립하고, 충진 후에 액체 저장부를 밀봉하는 데에 플러그 요소(320)를 사용한다. 제1 단계 (S11)에서, 도 2에 도시된 단계 (S1)과 동일한 방식으로 관형 지지 요소(600) 주위에 가열 요소를 조립한다. 제2 단계 (S12)에서, 절단된 길이의 심지(100)를 관형 지지 요소(600) 내에 공급한다. 로터리 전달관은 도 2에 도시된 바와 동일한 방식으로 사용할 수도 있다. 제3 단계 (S13)에서, 주요부(310), 캡부(300) 및 전기 접촉 요소들(400)의 사전에 조립된 하위 조립체를 관형 지지 요소(600) 주위에 위치시켜서 심지가 주요부(310)의 내부로 연장되게 한다. 제4 단계 (S14)에서, 전기 접촉부들(400)을 가열 요소(200)의 각각의 말단들에 용접하거나 압착시킨다. 제5 단계에서, 강성 지지 요소(600)를 제거한다. 동시에, 심지(100)를 밀어서 심지가 강성 지지부(600)와 함께 제거되지 않게 한다.
제6 단계 (S16)에서, 액체 저장부를 그것의 개방 후방 말단으로부터, 제자리에 고정되어 있는 심지로 충진한다. 제7 단계 (S17)에서, 밀봉 플러그(320)를 주요부(310)의 개방 말단 위에 배치한다. 제8 단계 (S18)에서, 밀봉 플러그를 주요부(310)에 용접해서 액체 저장부가 누출되지 않도록 보장한다. 최종 단계 (S19)에서, 도 2에서의 단계 (S10)을 참조하여 설명한 바와 동일한 방식으로, 커버부(500)를 심지 위에서 제자리에 고정시킨다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 방법들 전부에서 추가 단계들을 수행할 수도 있음이 명백하다. 예를 들면, 단계 (S3)과 (S4) 사이에, 가열 요소(200)를 강성 지지부(600) 주위에 압착할 수도 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 방법들 전부에서, 강성 지지 요소(600)는 심지가 강성 지지 요소(600) 내측에 존재할 때에 압축되도록 치수를 갖는다. 강성 지지 요소를 심지로부터 제거할 때, 그런 다음 심지가 팽창해서 가열 요소(200) 및 캡부(300)를 체결시킬 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 유형의 히터 조립체를 조립하기 위한 제3 제조 방법을 도시하고 있다. 제1 단계 (S20)에서, 대략 관형 심지(100)를 강성 지지 고정체(rigid support fixture)(700) 상에 로딩한다. 강정 지지 고정체(700)는 스테인리스 스틸 로드(rod)일 수도 있다. 제2 단계 (S21)에서, 필라멘트를 이동형 플라이어 조립체를 사용하여 심지(100) 주위에 권선한다. 필라멘트를 일 말단에서 정지 지점(stationary point)에 고정시킨다. 플라이어가 심지 주위로 이동할 뿐만 아니라 심지의 길이방향 축에 평행하게 이동해서 코일(200) 형상으로 가열 요소를 형성한다. 필라멘트(610)를 인장 장치를 사용하여 코일의 권선 동안에 인장시킨다.
제3 단계 (S22)에서, 캡부(300) 및 전기 접촉부들(400)을 심지(100) 주위에 조립시킨다. 캡부는 2등분으로 형성된다. 각각의 등분은 이것에 사전에 조립된 전기 접촉부(400)를 가지고 있다. 캡부의 2등분을 심지 주위에서 합쳐서 함께 연결시킨다. 제4 단계 (S23)에서, 전기 접촉부들(400)을 가열 요소의 각각의 말단들에 용접한다.
단계들 (S20) 내지 (S23)과 병행해서 수행할 수도 있는 제5 단계 (S24)에서, 액체 저장부의 주요부(310)를 에어로졸 형성 기재로 충진한다. 제6 단계 (S25)에서, 심지, 히터, 캡부, 및 전기 접촉부들의 하위 조립체를 주요부(310)에 설치하고, 심지가 액체 에어로졸 형성 기재 내로 연장되게 한다. 제7 단계에서, 지지 고정체(700)를 심지 내측으로부터 제거한다. 제8 단계에서, 커버부(500)를 이전에 설명된 바와 같이 캡부에 조립한다.
도 5는 도 1에 도시된 유형의 히터 조립체를 위한 제4의 대안적인 조립 방법의 개략도이다. 도 5의 방법은 장력 하에서 심지를 유지하는 것에 의존하여 심지 강성을 제공한다.
제1 단계 (S30)에서, 심지(100) 한 가닥을 2쌍의 고정부(gripper)들(800) 사이에 송급한다. 제2 단계 (S31)에서, 고정부들(800)을 심지(100) 주위에 클램프로 죄고 그런 다음에 심지를 절단한다. 제3 단계 (S32)에서, 캡(300) 및 전기 접촉부(400)를 심지 주위에 조립한다. 캡부(300)는 이미 제자리에 있는 단일의 전기 접촉 요소만을 가지고 있다. 캡부를 심지 주위에 조립하고 나면, 히터 필라멘트를 단계 (S33)에서 전기 접촉 요소에 압착시킨다. 심지는 또한 이 지점에서 회전되어 그 자신 주위에 코일을 권선한다. 이 단계 다음에, 단계 (S34)에서, 제2 전기 접촉 요소를 로딩하고, 캡부(300)에 부착시키며 가열 요소에 압착시킨다.
제6 단계 (S35)에서, 액체 저장부의 주요부(310)를 에어로졸 형성 기재로 충진한다. 제7 단계 (S36)에서, 충진시킨 주요부에 심지, 히터, 및 캡부의 하위 조립체를 설치한다. 이 단계에서, 고정부들(800)의 최하부 쌍을 심지(100)로부터 해제해서 심지의 자유 말단이 액체 에어로졸 형성 기재 내로 삽입될 수 있게 한다. 유리하게는, 캡부(300)가 공정의 이 단계 동안에 유지된다.
제8 단계에서, 캡부(300)를 주요부(310)에 용접해서 액밀형(liquid tight) 액체 저장부를 제공한다. 최종 단계 (S38)에서, 커버(500)를 이전에 설명된 바와 같이, 심지(100) 위에 조립한다.
설명된 방법들은 설명된 단계들에 대응하여, 공정 단계들의 순서를 통해 심지 및 가열 요소를 이동시켜서 생산 라인에서 구현될 수도 있다. 생산 라인은 로터리 단계 상에서나 컨베이어를 따라 배열될 수도 있다.
생산 라인의 하나의 예시적인 설치가 도 6에 도시되어 있다. 도 6에서, 롤러들(900) 및 절단 블레이드들(902)을 제공하고 있다. 강성 관형 지지부(600)의 초기 위치를 단계 (S39)에서 보여주고 있다. 단계 (S40)으로 이동하면, 지지부(600)가 전진하고 가열 요소(200)가 지지부(600) 주위에 형성된다. 다음으로 단계 (S41)에서, 롤러들(900)이 심지(100)를 지지부(600)의 내부 안으로 밀어넣는다. 단계 (S42)에서, 지지부(600)가 후퇴하고, 요소(200)에 의해 둘러싸인 심지(100)를 남긴다. 그런 다음, 절단 블레이드들(902)이 단계 (S43)에서 미리 정해진 길이로 요소(200)와 함께 조립된 심지(100)를 절단한다.
이제, 상기에서 논의된 제조 방법이 예시적이고 당해 기술분야에서 공지된 방법들 및 장치들이 본원에서 논의된 구현예들의 범주 및 사상을 이탈하지 않고 강성 지지부 유형을 사용하여 원하는 결과들을 달성하는 데에 사용될 수도 있다는 사실이 당해 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다.
예를 들면, 강성 지지부가 본원에서 논의된 바와 같이 사용될 수도 있지만, 그 대신에 강성 지지부의 사용에 대한 변형예들이 사용될 수도 있다. 도 7a 내지 도 7f는 이러한 변형예들을 도시하고 있다. 도 7a는 깔때기(1001) 내부에 고정된 중공형 카눌라(hollow canula)(1000)를 도시하며, 이때 심지(100)가 카눌라를 통해 밀어넣어진다. 도 7b는 심지 물질에 충분한 강성을 제공하여 심지(100)의 원주 주위에 가열 요소(200)의 포장을 용이하게 하는 내부 와이어(1002)의 사용을 도시하고 있다. 도 7c는 강성 로드(1004)가 깔때기(1001)에 대하여 심지(100)의 제1 부분(1006)을 압착하여 심지 물질에 지지부를 제공해서 요소(200)가 주위에 형성되는 제2 부분(1008)에 충분한 강성을 제공하는, 다른 가능한 해결책을 도시하고 있다. 도 7d는 심지(100)의 측면을 따라 제공된 보조선(assisting line)(1010)을 도시하고 있다. 보조선(1010)은 회수될 수도 있고 완성된 심지(100) 및 요소(200) 조립체와 함께 보유될 수도 있다. 보조선(1010)은 와이어로 형성된 것일 수도 있고 대안적으로 직물 또는 다른 섬유로 형성된 스트링으로 형성된 것일 수도 있다. 도 7e는 요소(200)로 포장하기 전에 심지(100)에 강성을 제공하는 또 다른 수단을 도시하고 있다. 도 7e에서, 액체(1012)가 깔때기(1001)를 통해 심지(100) 위로 흐르고 상기 흐르는 액체의 힘은 요소(200)로 포장될 수 있게 하기에 충분한 강성을 심지(100)에 제공한다. 액체가 충분한 밀도를 가지며 충분한 유속으로 제공되어 심지(100)를 충분히 강하게 해서 요소(200)로 포장할 수 있는 한, 액체(1012)는 강제 공기(forced air)를 포함하는 임의의 적절한 액체일 수도 있다. 도 7f는 동결 심지(100)의 사용을 도시하고 있으며, 이때 심지(100) 내의 액체의 습윤화 및 동결화가 충분한 강성을 제공해서 요소(200)로 심지(100)를 포장한다.
상술한 예시적인 구현예들이 예시하고 있지만 한정적인 것은 아니다. 상기에서 논의된 예시적인 구현예들의 관점에서, 이제, 상기 예시적인 구현예들과 일치는 다른 구현예들이 당해 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다.
100: 심지
200,610: 가열 요소/히터
300: 캡부
310: 주요부
320: 플러그 요소
400: 전기 접촉부들
500: 커버부
600: 지지부/관형 지지 요소
610: 필라멘트
700: 강성 지지 고정체/강성 지지 요소
900: 롤러들
902: 절단 블레이드들
1000: 중공형 카눌라
1001: 깔대기
1002: 심지
1006: 제1 부분
1008: 제2 부분
1010: 보조선

Claims (18)

  1. 유연성 심지를 제공하는 단계;
    강성 지지 요소를 상기 심지에 결합하는 단계;
    가열 요소를 상기 강성 지지 요소 주위에 조립하는 단계; 및
    상기 강성 지지 요소를 제거하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강성 지지 요소는 상기 강성 지지 요소를 상기 심지 내부에 삽입하여 상기 심지에 결합되는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 강성 지지 요소가 상기 심지의 외부에 결합되는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 강성 지지 요소는 상기 심지가 삽입되는 관형 요소인, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가열 요소는 우선 상기 관형 요소 주위에 조립되되, 이어서 상기 심지는 상기 관형 요소 내에 삽입되고 나서 상기 관형 요소는 상기 가열 요소 및 상기 심지 양쪽 모두로부터 제거되는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 심지 및 관형 요소는 상기 심지가 상기 관형 요소에 의해 가압되어서, 상기 관형 요소가 제거되어서 상기 가열 요소를 접촉할 때 확장하는 치수를 가지게 되는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 히터 조립체는 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하거나 이를 함유하도록 구성된 액체 저장부를 포함하고, 상기 심지는 상기 강성 지지 요소의 제거 전에 상기 액체 저장부, 또는 상기 액체 저장부의 일부분에 조립되는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 액체 저장부는 주요부 및 캡부를 포함하되, 상기 방법은 상기 주요부가 상기 액체 에어로졸 형성 기재로 충진된 후에 상기 주요부 및 캡부를 함께 조립하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 강성 지지 요소의 제거 전에 상기 심지를 상기 캡부에 조립하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 캡부는 복수의 조각을 포함하되, 상기 복수의 조각을 상기 심지 주위에 함께 연결하는 단계를 더 포함하는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 히터 조립체는 사용 시 상기 가열 요소와 외부 회로 간에 전기 연결을 제공하는 가열 요소에 연결되어 있는 하나 이상의 전기 접촉 요소를 더 포함하되, 상기 방법은 상기 하나 이상의 전기 접촉 요소를 상기 가열 요소에 연결하기 전에 상기 액체 저장부에 상기 전기 접촉 요소 또는 요소들을 설치하는 단계를 더 포함하는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 해당 부분이 상기 심지에 대해 고정되기 전에 상기 액체 저장부의 일부분에 상기 하나 이상의 전기 접촉 요소를 설치하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 가열 요소는 전기 저항 와이어의 코일인, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전기 저항 와이어는 상기 강성 지지 요소 주위에 권선되는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 가압 또는 압착 동작 시에 상기 심지 또는 강성 지지 요소에 대해 상기 전기 저항 와이어의 코일을 가압 또는 압착하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 가압 또는 압착 동작은 상기 강성 지지 요소의 제거 전에 수행되는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  17. 유연성 심지를 제공하는 단계;
    장력을 상기 심지에 적용하는 단계;
    가열 요소를 상기 심지 주위에 조립하는 단계; 및
    상기 장력을 상기 심지로부터 해제하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터 조립체를 제조하는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 히터 조립체.
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