KR102533862B1 - 증기 발생 장치를 위한 유도 가열 가능 카트리지 - Google Patents

Abstract

유도 가열 조립체와 함께 사용하기 위한 유도 가열 가능 카트리지는, 고형 기화 가능 물질; 및 기화 가능 물질 내에 유지되며 이에 의해 둘러싸이는 적어도 1개의 링형 유도 가열 가능 서셉터를 포함한다. 서셉터들은, 카트리지가 사용 중 유도 회로 내에 위치될 때, 하나 이상의 서셉터의 외부 에지의 상이한 영역들이 유도 회로로부터 상이한 거리에 존재하여, 상이한 영역들 내에 상이한 가열 특성이 제공되도록, 제자리에 유지된다. 적어도 1개의 서셉터 각각의 중심은 공통축을 따라 정렬된다.

Description

증기 발생 장치를 위한 유도 가열 가능 카트리지

본 발명은 증기 발생 장치를 위한 유도 가열 가능 카트리지에 관한 것이다. 흡입용 증기를 발생시키기 위해 물질을 연소시키는 대신 가열하는 장치가 최근 몇 년간 소비자들의 인기를 얻게 되었다.

이와 같은 장치는 물질에 열을 제공하는 여러 가지 접근법들 중 하나를 사용할 수 있다. 이러한 접근법들 중 하나로, 유도 가열 시스템을 사용하는 증기 발생 장치가 있다. 이와 같은 장치에서는, 유도 코일(이하에서는 인덕터로도 지칭됨)이 장치와 함께 제공되고, 서셉터가 증기 발생 물질과 함께 제공된다. 사용자가 장치를 활성화할 때, 전기 에너지가 인덕터에 제공되고, 이어서 전자기장이 생성된다. 서셉터는 전자기장과 커플링되어 열을 발생시키고, 열은 물질에 전달되며, 물질이 가열될 때 증기가 발생된다.

이러한 접근법은 가열 및 그에 따른 증기 발생의 개선된 제어를 제공할 가능성이 있다. 그러나, 실제로는, 이러한 접근법은 종종 공통 전자기장을 생성하는 단일 인덕터를 필요로 한다. 이는 서셉터의 영역 내에 원하는 열 프로파일을 정확하게 생성하는 것을 어렵게 만들 수 있고, 그 결과, 증기 발생을 완벽히 제어하는 것이 쉽게 가능하지 않다.

사용자가 이와 같은 장치로부터 다양한 증기를 발생시킬 수 있어야 한다는 요구가 증가함에 따라, 기화 가능 물질 내의 열 프로파일의 정확한 제어를 제공하는 경량의 콤팩트한 장치가 바람직하다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들 중 적어도 일부를 경감하는 데에 있다.

본 발명의 첫 번째 양태에 따르면, 유도 가열 조립체와 함께 사용하기 위한 유도 가열 가능 카트리지에 있어서, 고형 기화 가능 물질; 및 기화 가능 물질 내에 유지되며 이에 의해 둘러싸이는 적어도 2개의 링형 유도 가열 가능 서셉터를 포함하고, 적어도 2개의 서셉터는, 카트리지가 사용 중 유도 회로 내에 위치될 때, 각각의 서셉터의 에지 부분(들)의 상이한 영역들이 유도 회로로부터 상이한 거리에 존재하여, 상이한 영역들 내에 상이한 가열 특성이 제공되도록, 그리고 2개 이상의 서셉터 각각의 중심이 공통축을 따라 정렬되도록, 제자리에 유지되는, 유도 가열 가능 카트리지가 제공된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 사용 중, 유도 회로에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 유도 가열 조립체의 챔버 내로 삽입되도록 배치되는 유도 가열 가능 카트리지에 있어서, 고형 기화 가능 물질; 및 기화 가능 물질 내에 유지되며 이에 의해 둘러싸이는 적어도 2개의 링형 유도 가열 가능 서셉터를 포함하고, 적어도 2개의 서셉터는, 카트리지가 사용 중 유도 회로에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸일 때, 2개 이상의 서셉터의 에지들의 상이한 영역들이 유도 회로로부터 상이한 거리에 존재하여, 상이한 영역들 내에 상이한 가열 특성이 제공되도록, 제자리에 유지되고, 적어도 2개의 서셉터 각각의 중심은 공통축을 따라 정렬되는, 유도 가열 가능 카트리지가 제공된다.

둘 중 어느 하나의 양태에 따르면, 서셉터들에 의해 공급되는 열이 카트리지 내에서 달라지는 방식은 카트리지 내의 열 프로파일로 명명될 수 있다. 하나 이상의 링형 서셉터의 에지 부분(들)의 상이한 영역들이 유도 회로로부터 상이한 거리에 배치되게 함으로써, 카트리지 내의 열 프로파일을 제어하여 기화 가능 물질의 특정 영역들에 원하는 가열을 전달하는 능력을 사용 중 제공할 수 있다.

링형 서셉터들의 에지 부분(들)은 외부 에지 및 내부 에지를 포함할 수 있다. 통상적으로, 각각의 서셉터의 외부 에지는 외향 배향될 수 있다. 이에 의해, 외향 배향된 에지는 대략적으로 서셉터의 중심의 반대편에 대향하며 링형 서셉터의 외주를 형성함을 의미하고자 한다. 그러나, 각각의 서셉터의 상기 또는 각각의 내부 에지는 내향 배향될 수 있다. 이에 의해, 내향 배향된 에지는 대략적으로 서셉터의 중심에 대향하며 링형 서셉터의 홀의 주변을 형성함을 의미하고자 한다.

링형 서셉터들의 외주(또는 내주)는 임의의 형상일 수 있다. 예를 들어, 링형 서셉터들의 외주는 실질적으로 원형일 수 있다. 대안적으로, 외주는 타원형, 볼록-오목형, 파형, 또는 정사각형일 수 있다. 대안적으로, 외주는 랜덤 형상일 수 있다. 링형 서셉터들의 내주도 역시 임의의 형상일 수 있고, 상기 예들 중 임의의 형상을 취할 수 있다.

서셉터들은 알루미늄, 철, 니켈, 스테인리스 강, 및 이들의 합금(예를 들어, 니켈 크롬) 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 인근에서의 전자기장의 인가로, 서셉터는 전자기로부터 열로의 에너지 변환을 초래하는 와류 및 자기이력 손실로 인해 열을 발생시킬 수 있다.

기화 가능 물질은 임의의 유형의 고형 또는 반고형 재료일 수 있다. 예시적인 유형의 증기 발생 고체는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 가닥, 다공성 재료 또는 시트를 포함한다. 물질은 식물 유래 재료를 포함할 수 있고, 특히 물질은 담배를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 기화 가능 물질은 에어로졸-포머(aerosol-former)를 포함할 수 있다. 에어로졸-포머의 예는 다가 알코올, 및 글리세린 또는 프로필렌 글리콜과 같은 이의 혼합물을 포함한다. 통상적으로, 기화 가능 물질은 건조 중량 기준으로 약 5% 내지 약 50%의 에어로졸-포머 함량을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 기화 가능 물질은 건조 중량 기준으로 약 15%의 에어로졸-포머 함량을 포함할 수 있다.

가열시, 기화 가능 물질은 휘발성 화합물을 배출할 수 있다. 휘발성 화합물은 니코틴, 또는 담배 향료와 같은 향미 화합물을 포함할 수 있다.

카트리지는 2개 이상의 서셉터 중 임의의 개수를 포함할 수 있다. 카트리지는, 카트리지가 사용 중 유도 회로 내에 위치될 때, 적어도 2개의 서셉터 각각의 에지들이 유도 회로로부터 상이한 거리에 존재하여, 상이한 영역들을 제공하도록, 배치될 수 있다.

에지들이 유도 회로로부터 상이한 거리에 존재하는 2개 이상의 서셉터의 사용은 적어도 2개의 서셉터 사이의 열 프로파일의 변경을 사용 중 제공한다.

모두 동일한 형상 및 크기를 갖는 서셉터들을 구비하면 소정의 이점(예를 들어, 제조 용이성 및 비용 절감)이 있을 수 있지만, 바람직하게는, 적어도 2개의 서셉터 각각은 상이한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 서셉터들이 실질적으로 원형인 경우, 서셉터들은 상이한 직경을 가질 수 있거나 상이한 직경의 홀을 구비할 수 있다.

상이한 직경의 서셉터들의 사용은 외부 에지들이 유도 회로로부터 상이한 거리에 존재하는 서셉터들의 간단한 제공을 가능하게 하는 한편, 카트리지 내의 방사 대칭을 유지한다.

각각의 서셉터의 중심을 연결하는 공통축은 임의의 방향으로 배향될 수 있다. 예를 들어, 공통축은 실질적으로 대각선으로 배치될 수 있고, 그에 따라 각각의 링형 서셉터는 카트리지의 종축에 대해 소정의 각도로 경사진다. 바람직하게는, 공통축은 카트리지의 종축일 수 있다. 이는 서셉터들이 유도 회로의 일 측을 향해 편향되어 외부 에지들의 상이한 영역들의 거리의 변경을 제공할 수 있게 하는 한편, 기화 가능 물질이 카트리지의 각각의 축방향 단면을 통해 대칭으로 분포되도록 보장한다.

대안적으로, 종축은 중심 종축일 수 있다. 이는 카트리지가 카트리지의 종방향 길이 전체에 걸쳐 방사 대칭을 유지하게 할 수 있다.

카트리지는 외부 유도 회로 인근에 또는 이의 내부에 배치되어, 서셉터들을 가열하여 기화 가능 물질을 기화시킬 수 있다. 서셉터들이 유도 회로에 대해 임의의 구성으로 배치될 수 있지만, 통상적으로, 서셉터들의 공통축은 카트리지가 사용 중 유도 회로 내에 배치될 때 유도 회로의 축과 평행하도록 배치될 수 있다.

공통축을 유도 회로의 축과 평행하게 배치함으로써, 커플링의 임의의 직교 구성요소들을 통한 외부 전자기장으로부터의 전력 손실을 최소화할 수 있다. 이러한 개선된 커플링은 서셉터들 및 그에 따른 기화 가능 물질에 대한 더 강력하고 더 신뢰할 만한 가열 효과로 이어진다.

각각의 서셉터의 직경, 위치, 및 배향은 패턴을 형성하기 위해 일련의 규칙에 따라 선정될 수 있다. 예를 들어, 서셉터들은, 각각의 서셉터의 직경 및/또는 각각의 서셉터의 홀의 직경이 주어진 방향에서 선행 서셉터(predecessor)보다 작아서, 주어진 방향으로 직경이 점진적으로 감소하는 서셉터들 및/또는 주어진 방향으로 홀들이 점진적으로 감소하는 홀들을 구비한 서셉터들의 어레이가 제공되도록, 배치될 수 있다.

카트리지 내의 열 프로파일을 제어하는 능력은 카트리지의 상이한 영역들이 상이한 온도로 존재하게 할 수 있다. 카트리지는 다수 유형의 기화 가능 물질을 담을 수 있고, 그에 따라 상이한 고형 기화 가능 물질들이 적어도 2개의 상이한 영역 각각의 주위에 위치된다. 예를 들어, 제1 기화 가능 물질이 기결정된 제1 온도로 증기를 배출할 수 있고, 제2 기화 가능 물질이 제1 온도보다 높은 제2 온도로 증기를 배출할 수 있다. 상이한 유형의 기화 가능 재료들은 각각의 재료의 기화가 최적화되도록 상이한 열 프로파일을 갖는 카트리지의 특정 영역들에 위치될 수 있다.

카트리지는 임의의 기화 가능 물질을 포함할 수 있지만, 바람직하게는, 고형 재료는 담배를 포함할 수 있다.

유도 가열 가능 카트리지는 기화 가능 물질 및 서셉터들을 유지하는 쉘 또는 막 형태의 공기 투과성 재료를 포함할 수 있다. 공기 투과성 재료는 전기 절연성 및 비자성 재료일 수 있다. 재료는 공기가 고온 저항성을 갖는 재료를 통해 흐를 수 있도록 높은 공기 투과성을 가질 수 있다. 적절한 공기 투과성 재료의 예는 셀룰로오스 섬유, 종이, 면, 및 실크를 포함한다. 공기 투과성 재료는 또한 필터의 역할을 할 수 있다. 대안적으로, 기화 가능 물질 및 서셉터들은, 공기 투과성이 아니지만 공기 유동을 허용하는 적절한 천공 또는 개구를 포함하는 재료의 내측에 위치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 첫 번째 양태에 따른 유도 가열 가능 카트리지; 및 사용 중, 카트리지와 커플링되어 그 안에 열을 발생시키는 전자기장을 생성하도록 배치되는 유도 가열 회로를 포함하는, 증기 발생 장치가 제공된다.

카트리지 내에 원하는 열 프로파일을 생성하도록 최적화되는 서셉터들을 이용한 유도 가열 가능 카트리지를 사용함으로써, 다수의 기화 가능 물질로부터 증기를 발생시킬 수 있는 효율적인 증기 발생 장치를 제공할 수 있다.

통상적으로, 유도 회로는 원통형 코일의 형태일 수 있다. 유도 코일이 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있지만, 통상적으로, 유도 코일은 리츠 와이어 또는 리츠 케이블을 포함한다.

대안적으로, 유도 회로는 카트리지 내의 하나 이상의 서셉터로부터 상이한 거리에 존재하는 구성요소들을 구비하여 카트리지의 상이한 영역들 내에 상이한 가열 특성을 제공하도록 불규칙한 형상의 코일의 형태일 수 있다.

불규칙한 형상의 코일의 사용은, 불규칙한 형상의 서셉터들로도, 서셉터들의 에지들과 유도 회로 사이의 상이한 거리의 제공을 가능하게 한다. 예를 들어, 코일의 직경은 이의 종축을 따라 달라질 수 있다. 코일의 직경의 변경은 종축을 따라 연속적이거나 연속적이 아닐 수 있다. 이와 같은 경우, 회로는 카트리지 내의 하나 이상의 서셉터로부터 상이한 측방향 거리에 존재하는 구성요소들을 구비할 수 있다.

장치는 최고 농도점에서 약 0.5 T 내지 약 2 T의 자속 밀도를 갖는 변동 전자기장으로 사용 중 작동하도록 배치될 수 있다.

장치 및 회로는 높은 주파수로 작동하도록 구성될 수 있다. 통상적으로, 장치 및 회로는 약 80 kHz 내지 500 kHz, 바람직하게는 약 150 kHz 내지 약 250 kHz, 더 바람직하게는 200 kHz의 주파수로 작동하도록 구성될 수 있다.

유도 회로가 임의의 형태를 취할 수 있지만, 바람직하게는 유도 회로는 이의 내경이 이의 축방향으로 일 측에서 타 측까지 점진적으로 감소하는 형태를 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유도 가열 가능 카트리지; 및 사용 중, 카트리지와 커플링되어 그 안에 열을 발생시키는 전자기장을 생성하도록 배치되는 유도 가열 회로를 포함하고, 유도 회로는 카트리지 내의 하나 이상의 서셉터로부터 상이한 거리에 존재하는 구성요소들을 구비하여 카트리지의 상이한 영역들 내에 상이한 가열 특성을 제공하도록 불규칙한 형상의 코일의 형태인, 증기 발생 장치가 제공된다.

불규칙한 형상의 코일의 형태인 유도 회로를 구비함으로써, 규칙적인 형상 또는 불규칙한 형상의 유도 가열 가능 카트리지 내에 복합 열 프로파일을 생성할 수 있는 증기 발생 장치를 제공할 수 있다. 예를 들어, 코일의 직경은 이의 종축을 따라 달라질 수 있다. 코일의 직경의 변경은 연속적이거나 연속적이 아닐 수 있다. 이와 같은 경우, 회로는 카트리지 내의 하나 이상의 서셉터로부터 상이한 측방향 거리에 존재하는 구성요소들을 구비할 수 있다.

서셉터가 임의의 형태를 취할 수 있지만, 바람직하게는 서셉터는 링형 형태를 취할 수 있다.

유도 회로가 임의의 형태를 취할 수 있지만, 바람직하게는 유도 회로는 이의 내경이 이의 축방향으로 일 측에서 타 측까지 점진적으로 감소하는 형태를 가질 수 있다.

본원에 기재되어 있음.

예시적인 유도 가열 조립체 및 예시적인 유도 가열 가능 카트리지가 첨부 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 예에 따른 증기 발생 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 증기 발생 장치의 분해도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 증기 발생 장치의 일부의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 예에 따른 유도 회로 내에 유지되는 유도 가열 가능 카트리지를 개략적으로 도시한다.
도 5a 내지 도 5d는 유도 회로 내에 유지되는 유도 가열 가능 카트리지의, 본 발명에 따른, 예들을 개략적으로 도시한다.
도 6a, 도 6b, 도 7, 및 도 8은 유도 회로 내에 유지되는 유도 가열 가능 카트리지의, 본 발명에 따른, 다른 예들을 개략적으로 도시한다.

본 발명은, 유도 가열 시스템과, 유도 가열 가능 서셉터들을 포함하는 카트리지를 사용하는 증기 발생 장치를 제공하되, 상기 서셉터들은 사용 중 카트리지 내에 원하는 열 프로파일을 생성하는 능력을 제공한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 예에 따른 증기 발생 장치를 개략적으로 도시한다. 예시적인 장치는 전체적으로 참조번호 1에 의해, 도 1에서는 조립된 구성으로, 도 2에서는 조립되지 않은 구성으로 도시된다.

예시적인 증기 발생 장치(1)는 휴대용 장치(이에 의해, 사용자가 한 손으로 도움 없이 유지하고 지지할 수 있는 장치를 의미하고자 함)이며, 유도 가열 가능 카트리지(13) 및 유도 가열 회로(12)를 포함한다. 카트리지(13)가 가열될 때 증기는 카트리지(13)에 의해 배출된다. 사용 중, 증기는 유도 가열 조립체(11)를 사용하여 유도 가열 가능 카트리지(13)를 가열함으로써 발생된다. 증기는 이후 사용자에 의해 흡입될 수 있다.

유도 가열 가능 카트리지(13)에 인접하게 위치되는 공기 유입구(22)가 주변 환경으로부터 카트리지(13)로 공기를 제공한다. 공기 토출구(23)가 카트리지(13)와 기체 소통되며, 사용 중 카트리지(13)로부터 발생되는 증기를 인출하는 능력을 제공한다. 이 예에서, 장치(1)는 공기 토출구(23)와 소통되는 마우스피스(24)를 추가로 포함한다. 마우스피스(24)는 사용자에게 장치(1)로부터 발생되는 증기를 용이하게 인입하는 능력을 제공한다. 사용 중, 사용자는 카트리지(13)가 가열될 때 장치(1) 내로, 유도 가열 가능 카트리지(13)를 통해 또는 그 주위로, 및 마우스피스(24) 밖으로 공기를 인입함으로써 증기를 흡입한다. 공기는 음압의 인가에 의해 장치(1)를 통해 인입되는데, 상기 음압은 대개는 사용자가 공기 토출구(23)로부터 공기를 인입함으로써 생성된다.

카트리지(13)는, 기화 가능 물질(15) 및 유도 가열 가능 서셉터 장치(14)를 포함하는 몸체이다. 이 예에서, 기화 가능 물질(15)은 담배, 습윤제, 글리세린, 및 프로필렌 글리콜 중 하나 이상을 포함한다. 서셉터 장치(14)는 복수의 전기 전도성 플레이트(14)를 포함한다. 이 예에서, 카트리지(13)는 또한 기화 가능 물질(15) 및 서셉터들(14)을 담는 공기 투과성 층 또는 막(16)을 구비한다. 다른 예에서, 막(16)은 존재하지 않는다.

앞서 주목한 바와 같이, 유도 가열 조립체(11)는 카트리지(13)를 가열하는 데에 사용된다. 조립체(11)는 전원(도면에 미도시) 및 유도 회로(12) 형태의 유도 가열 장치를 포함한다. 전원 및 유도 회로(12)는 전력이 두 구성요소 사이에 전달될 수 있도록 전기적으로 연결된다.

이 예에서, 유도 회로(12) 및 카트리지(13)는 모두 실질적으로 원통형이다. 라인(A-A)을 통해 잘라낸 장치(1)의 하향식 단면도가 도 3에 개략적으로 도시된다. 단면은 유도 가열 회로(12) 및 유도 회로(12) 내에 유지되는 유도 가열 가능 카트리지(13)의 영역들을 포함한다.

단면의 최외곽 부분으로 시작하면, 유도 가열 회로(12)는 원형 단면을 가지는 유도 회로용 환형 하우징을 포함한다. 유도 가열 가능 카트리지(13)는 환형 하우징의 내부 영역 내의 제자리에 유지된다. 이 예에서, 카트리지(13)의 영역은 역시 원형 단면을 가지는 공기 투과성 쉘(16; 또는 막)에 의해 획정된다. 쉘(16)은 기화 가능 물질(15), 및 기화 가능 물질(15) 내에 유지되며 이에 의해 둘러싸이는 링형 유도 가열 가능 서셉터들(14)을 담는다. 각각의 링형 서셉터(14) 자체는 폐쇄 회로이며, 이의 중심이 유도 가열 회로(12)의 중심과 실질적으로 정렬되도록 배치된다. 서셉터들(14)은 사방에서 서셉터들(14)을 둘러싸는 기화 가능 물질(15)과 접촉한다.

사용 중, 유도 회로(12)로부터의 전기장의 인가는 서셉터들(14)이 가열되게 한다. 증기는 서셉터들(14)로부터의 열이 주변 기화 가능 물질(15)을 기화시킴으로써 발생된다.

서셉터들(14)이 전자기장을 통한 전력의 전달을 필요로 하는 유도 가열에 의해 가열되기 때문에, 대부분의 상황에서, 서셉터(14)와 유도 회로(12) 사이의 거리가 감소될 때 가열 효과가 증가된다.

서셉터(14)의 외부 에지와 유도 회로(12) 사이의 거리를 도 4에 나타내는데, 도 4는 유도 회로(12)의 일부 내에 유지되는 예시적인 유도 가열 가능 카트리지(13)의 근접도를 개략적으로 도시한다.

이 예에서, 서셉터의 외부 에지와 유도 회로 사이의 거리(도 4의 거리(A))는 서셉터의 외부 에지와 유도 회로(12)의 내주 사이의 최단 방사상 거리로 획정된다. 서셉터(14)의 외부 에지는 서셉터(14)의 원주 상의 점에 바로 근접하는 서셉터(14)의 영역으로 획정된다. 이 거리는 서셉터(14)의 외부 에지에 발생되는 열의 정도(extent)를 획정한다. 앞서 주목한 바와 같이, 거리가 짧을수록 전자기 커플링이 개선되기 때문에, 더 짧은 거리는 이 서셉터(14)의 에지에서의 더 큰 열 발생으로 이어진다.

서셉터들(14)의 (외부 및 또는 내부) 에지들과 유도 회로(12) 사이의 거리는 각각의 에지에서 발생되는 열을 제어하기 위해 달라질 수 있다. 다시 말하면, 서셉터들(14)의 에지들로부터 생성되는 열 프로파일은 그에 따라 유도 회로(12)로부터의 이들의 거리를 설정함으로써 선정될 수 있다. 이와 같은 상이한 거리(도 1 내지 도 4에 명시적으로 도시되지 않음)를 갖는, 도 4에 도시된 바와 같은, 복수의 링형 서셉터(14)를 사용하면, 실질적으로 균일한 유도 전자기장의 인가로 유도 가열 가능 캡슐(13) 내에 원하는 열 프로파일을 정확히 생성할 수 있다. 그 결과, 소모품 내의 간단한 치수 설계 배치로 비교적 복잡한 현상이 발생될 수 있다.

이하에서는, 카트리지 및 유도 회로의 예시적인 배치들이 도면을 참조하여 설명된다. 도시된 예들이 3개의 서셉터를 포함하지만, 이는 각각의 배치의 특징을 예시하려는 목적이다. 다른 예에서, 카트리지는 임의의 개수의 서셉터를 포함할 수 있다.

도 5a는 유도 회로(52) 내에 유지되는 예시적인 카트리지(53)를 개략적으로 도시한다. 카트리지(53)는 실질적으로 원통형이며, 카트리지의 축방향 단부에 있는 기저측, 카트리지의 반대편 축방향 단부에 있는 상측, 및 원주측을 구비한다. 카트리지(53)는 카트리지(53)의 기저측을 향해 테이퍼지는 기화 가능 물질(55)의 절두원추형 몸체를 포함한다. 3개의 링형 서셉터(54)가 기화 가능 물질(55) 내에 유지되며 이에 의해 둘러싸인다. 서셉터들(54)은 각각의 서셉터(54)의 중심이 유도 회로(52)의 중심 종축과 실질적으로 정렬되도록 배치된다.

카트리지(53)의 상측에 가장 가까운 서셉터를 시작점으로, 가장 상측의 링형 서셉터(54a)는 제1 직경을 가지고, 중간의 링형 서셉터(54b)는 제1 직경보다 작은 제2 직경을 가지며, 가장 하측의 링형 서셉터(54c)는 제2 및 제1 직경보다 작은 제3 직경을 갖는다.

공기 투과성 쉘(56)이 기화 가능 물질(55)을 실질적으로 둘러싼다. 쉘(56)은 기화 가능 물질(55)을 유지하는 구조적 지지를 제공하는 한편, 공기와 증기가 확산에 의해 통과하게 할 수 있다.

유도 회로(52)는 카트리지(53)의 원주측을 실질적으로 둘러싼다. 유도 회로용 하우징의 내부 형태는 유도 카트리지(53)의 형상에 대해 상보적인 형상을 갖는다. 이는 카트리지(53)가 유도 장치(51)에 의해 삽입되어 제자리에 유지되게 할 수 있다. 서셉터들(54)이 상이한 직경을 갖기 때문에, 이들의 외부 에지들은 주변 유도 회로(52)로부터 상이한 거리에 존재한다. 예를 들어, 최대 직경을 갖는 가장 상측의 서셉터(54a)의 외부 에지는 유도 회로(52)로부터 최단 거리에 존재한다.

이 예에서, 가장 상측의 서셉터(54a)의 외부 에지는 제1 온도로 가열되기에 적합한 제1 유형의 기화 가능 물질(55a)에 의해 적어도 국부적으로 둘러싸인다. 가장 하측의 서셉터(54c)의 외부 에지는 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 가열되기에 적합한 제2 유형의 기화 가능 물질(55b)에 의해 적어도 국부적으로 둘러싸인다.

사용 중, 유도 회로(52)로부터의 전자기장의 인가는 각각의 서셉터(54)가 열을 발생하게 한다. 앞서 주목한 바와 같이, 유도 회로(52)와 서셉터(54)의 외부 에지 사이의 거리가 더 작을수록, 이 에지에서 발생되는 열의 양이 더 크다. 유도 회로(52)가 이의 종축을 따라 실질적으로 균일한 전자기장을 생성하는 동안, 가열 효과가 카트리지(53)의 종축을 따라 균일하지 않도록, 각각의 서셉터(54)의 외부 영역들에서 발생되는 열이 달라진다. 그 결과, 단지 유도 회로(52)로부터 단일 전자기장을 인가할 필요성으로, 카트리지(53)의 상이한 영역들이 상이한 온도로 가열된다.

유도 회로(52)가 스위치-온된 상태에서, 제1 기화 가능 물질(55a)의 증기가 가장 상측의 서셉터(54a)의 외부 에지에서 발생되고, 제2 기화 가능 물질(55b)의 증기가 가장 하측의 서셉터(54c)의 외부 에지에서 발생된다. 이를 통해, 카트리지(53)는 단일 유도 회로(52)의 사용으로 동시에 2가지 상이한 기화 가능 물질로부터 증기 혼합물을 생성하는 능력을 제공한다.

공기 투과성 쉘(56)이 기화 가능 물질(55)의 절두원추형 형상을 유지하는 반면, 카트리지(53)는 원통형 형상이다. 다른 예에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 공기 투과성 쉘(56)은 실질적으로 원통형의 외부 형태를 가지며, 기화 가능 물질(55)의 절두원추형 부피를 보완하는 내부 테이퍼를 갖는다. 이는 공기 유입구(22)로부터 인입되는 공기가 기화 가능 물질(55)의 전체 표면을 통해 분배되어, 기화를 위한 공기의 공급 및 통기가 증가되게 할 수 있다.

도 5c에 개략적으로 도시된 유도 가열 가능 카트리지의 다른 예는 도 5a를 참조하여 상기에 설명된 카트리지와 유사하다. 이 예에서, 기화 가능 물질(55)의 절두원추형 몸체는 대신에 카트리지(53)의 상측을 향해 테이퍼지고, 3개의 링형 서셉터(54a')의 직경은 가장 상측의 서셉터(54a')에서 가장 하측의 서셉터(54c')까지 점진적으로 증가한다. 그 결과, 더 많은 열이 사용 중 가장 하측의 서셉터(54c')의 외부 에지에서 발생된다.

다른 예에서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 공기 투과성 쉘(56)은 실질적으로 원통형의 외부 형태를 가지며, 기화 가능 물질(55)의 절두원추형 부피를 보완하는 내부 테이퍼를 갖는다. 상기와 같이, 이는 기화 가능 물질에 대한 공기 공급 및 통기를 증가시킨다.

도 6a는 유도 회로(62) 내에 유지되는 예시적인 카트리지(63)를 개략적으로 도시한다. 카트리지는 원통형이며, 카트리지(63)의 축방향 단부에 있는 기저측, 카트리지(63)의 반대편 축방향 단부에 있는 상측, 및 원주측을 구비한다. 카트리지(63)는 기화 가능 물질(65)의 원통형 몸체를 포함한다. 3개의 링형 서셉터(64)가 기화 가능 물질(65) 내에 유지되며 이에 의해 둘러싸인다. 서셉터들(64)은 각각의 서셉터(64)의 중심이 카트리지(63)의 중심 종축과 정렬되도록 배치된다. 이 예에서, 서셉터들(64)은 실질적으로 동일한 직경을 갖는다.

공기 투과성 쉘(66)이 기화 가능 물질(65)을 실질적으로 둘러싼다. 쉘(66)은 기화 가능 물질(65)을 유지하는 구조적 지지를 제공하는 한편, 공기와 증기가 확산에 의해 통과하게 할 수 있다.

유도 회로(62)는 카트리지(63)의 원주측을 실질적으로 둘러싼다. 이 예에서, 유도 회로(62)는 방사상 직경이 상부 축방향 단부에서 하부 축방향 단부까지 증가하도록 권선되는 코일이고, 그에 따라 코일(62)은 실질적으로 절두원추형 형태이다. 이 배치에서, 서셉터들(64)이 모두 실질적으로 동일한 직경을 갖지만, 각각의 서셉터(64)의 외부 에지와 유도 회로(62) 사이의 거리는 가장 상측의 서셉터(64a)에서 가장 하측의 서셉터(64c)까지 점진적으로 증가한다.

거리차로 인해, 사용 중, 유도 회로(62)는 이의 종축을 따라 균일하지 않은 전자기장을 생성한다. 따라서, 가장 많은 열이 가장 상측의 서셉터(64a)의 외부 에지에서 발생되는 반면, 더 적은 열이 가장 하측의 서셉터(64c)의 외부 에지에서 발생된다.

상기와 같이, 발생되는 열의 이러한 차이는 2가지 이상의 상이한 유형의 기화 가능 물질(65)을 사용함으로써 촉진될 수 있다. 이 예에서, 가장 상측의 서셉터(64a)의 외부 에지는 제1 온도로 가열되기에 적합한 제1 유형의 기화 가능 물질(65a)에 의해 적어도 국부적으로 둘러싸인다. 가장 하측의 서셉터(64c)의 외부 에지는 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 가열되기에 적합한 제2 유형의 기화 가능 물질(65b)에 의해 적어도 국부적으로 둘러싸인다.

유도 회로가 스위치-온된 상태에서, 제1 기화 가능 물질(65a)의 증기가 가장 상측의 서셉터(64a)의 외부 에지에서 발생되고, 제2 기화 가능 물질(65b)의 증기가 가장 하측의 서셉터(64c)의 외부 에지에서 발생된다. 이를 통해, 카트리지(63)는 단일 유도 회로(62)의 사용으로 동시에 2가지 상이한 기화 가능 물질로부터 증기 혼합물을 생성하는 능력을 제공한다.

도 6b에 개략적으로 도시된 유도 가열 가능 카트리지의 다른 예는 도 6a를 참조하여 상기에 설명된 카트리지와 유사하다. 이 예에서, 유도 코일(62')은 직경이 상부 축방향 단부에서 하부 축방향 단부까지 감소하도록 권선되고, 그에 따라 코일(62')은 기저측을 향해 테이퍼지는 실질적으로 절두원추형 형태이다. 이 배치에서, 더 많은 열이 사용 중 가장 하측의 서셉터(64c)의 외부 에지에서 발생된다.

도 7은 유도 회로(72) 내에 유지되는 다른 예시적인 카트리지(73)를 도시한다. 카트리지(73)는 원통형이며, 카트리지(73)의 축방향 단부에 있는 기저측, 카트리지(73)의 반대편 축방향 단부에 있는 상측, 및 원주측을 구비한다. 카트리지(73)는 기화 가능 물질(75)의 원통형 몸체를 포함한다. 3개의 링형 서셉터(74)가 기화 가능 물질(75) 내에 유지되며 이에 의해 둘러싸인다. 서셉터들(74)은 각각의 서셉터(74)의 중심이 카트리지(73)의 종축을 따라 정렬되도록 배치된다. 종축은 유도 회로(72)의 중심축으로부터 오프셋된다. 이 예에서, 서셉터들(74)은 실질적으로 동일한 직경을 갖는다.

각각의 서셉터(74)가 유도 회로(72)의 편심축(off-center axis)을 따라 실질적으로 정렬되기 때문에, 이들의 외부 에지들의 상이한 영역들이 유도 회로(72)로부터 상이한 거리에 존재한다. 예를 들어, 도 7에 나타낸 단면도에서, 서셉터들(74)은 유도 회로(72)의 좌측에 더 가깝게 정렬된다. 이 배치에서, 서셉터들(74)의 가장 좌측의 외부 에지들이 가장 우측의 외부 에지들보다 유도 회로(72)에 더 가깝고, 그 결과, 사용 중 가장 좌측의 외부 에지들에서 발생되는 열이 가장 우측의 외부 에지들에서 발생되는 열보다 많다.

상기와 같이, 발생되는 열의 이러한 차이는 2가지 이상의 상이한 유형의 기화 가능 물질을 사용함으로써 촉진될 수 있다. 이 예에서, 서셉터들(74)의 가장 좌측의 외부 에지들은 제1 온도로 가열되기에 적합한 제1 유형의 기화 가능 물질(75a)에 의해 국부적으로 둘러싸인다. 서셉터들(74)의 가장 우측의 외부 에지들은 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 가열되기에 적합한 제2 유형의 기화 가능 물질(75b)에 의해 국부적으로 둘러싸인다.

유도 회로(72)가 스위치-온된 상태에서, 제1 기화 가능 물질(75a)의 증기가 각각의 서셉터(74)의 가장 좌측의 외부 에지에서 발생되고, 제2 기화 가능 물질(75b)의 증기가 각각의 서셉터(74)의 가장 우측의 외부 에지에서 발생된다. 이를 통해, 카트리지(73)는 단일 유도 회로(72)의 사용으로 동시에 2가지 상이한 기화 가능 물질로부터 증기 혼합물을 생성하는 능력을 제공한다.

도 8은 유도 회로(82) 내에 유지되는 또 다른 예시적인 카트리지(83)를 도시한다. 카트리지(83)는 원통형이며, 카트리지(83)의 축방향 단부에 있는 기저측, 카트리지(83)의 반대편 축방향 단부에 있는 상측, 및 원주측을 구비한다. 카트리지(83)는 기화 가능 물질(85)의 원통형 몸체를 포함한다. 3개의 링형 서셉터(84)가 기화 가능 물질(85) 내에 유지되며 이에 의해 둘러싸인다. 서셉터들(84)은 각각의 서셉터(84)의 중심이 카트리지(83)의 종축을 따라 정렬되도록 배치된다. 이 예에서, 가장 상측의 서셉터(84a) 및 가장 하측의 서셉터(84c)가 모두 제1 직경을 갖는 반면, 중간의 서셉터(84b)는 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는다.

이 배치에서, 가장 상측의 서셉터(84a) 및 가장 하측의 서셉터(84c)의 외부 에지들이 유도 회로(82)로부터 제1 거리에 존재하는 반면, 중간의 서셉터(84b)의 외부 에지는 유도 회로(82)로부터 제1 거리보다 큰 제2 거리에 존재한다.

사용 중, 가장 상측의 서셉터(84a) 및 가장 하측의 서셉터(84c)의 외부 에지들에서 발생되는 열이 중간의 서셉터(84b)의 외부 에지에서 발생되는 열보다 많다. 상기와 같이, 발생되는 열의 이러한 차이는 2가지 이상의 상이한 유형의 기화 가능 물질(85)을 사용함으로써 촉진될 수 있다. 이 예에서, 가장 상측의 서셉터(84a) 및 가장 하측의 서셉터(84c)의 외부 에지들은 제1 온도로 가열되기에 적합한 제1 유형의 기화 가능 물질(85a)에 의해 국부적으로 둘러싸이고, 중간의 서셉터(84b)의 외부 에지는 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 가열되기에 적합한 제2 유형의 기화 가능 물질(85b)에 의해 국부적으로 둘러싸인다.

유도 회로(82)가 스위치-온된 상태에서, 제1 기화 가능 물질(85a)의 증기가 가장 상측의 서셉터(84a) 및 가장 하측의 서셉터(84c)의 외부 에지들에서 발생되고, 제2 기화 가능 물질(85b)의 증기가 중간의 서셉터(84b)의 외부 에지에서 발생된다. 이를 통해, 카트리지(83)는 단일 유도 회로(82)의 사용으로 동시에 2가지 상이한 기화 가능 물질로부터 증기 혼합물을 생성하는 능력을 제공한다.

이 예에서는, 서셉터들(84)이 유도 회로(82)의 중심 종축을 따라 정렬되지만, 다른 예에서는, 서셉터들(84)이 유도 회로(82)의 편심 종축을 따라 정렬된다.

상기로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명은, 적어도 2개의 링형 유도 가열 가능 서셉터를, 외부 에지의 상이한 영역들이 유도 회로로부터 상이한 거리에 존재하는 상태로 배치함으로써, 복수의 기화 가능 물질로부터 발생되는 복합 증기를 생성할 수 있는 증기 발생 장치의 제공을 가능하게 한다. 게다가, 소모품 내의 서셉터들의 배치, 치수, 또는 정렬을 변화시킴으로써, 상이한 유형의 소모품들이 공통 장치와 함께 사용될 때 이들에 대한 상이한 사용자 경험을 제공할 수 있다. 원하는 열 프로파일을 생성하는 안전한 가열 메커니즘을 갖는 전자 증기 발생 장치가 본 발명에 의해 달성되며, 이와 같은 증기 발생 장치의 콤팩트함 및 휴대성이 여전히 유지된다.

1: 증기 발생 장치
11: 유도 가열 조립체
12: 유도 가열 회로
13: 유도 가열 가능 카트리지

Claims (15)

1. 사용 중, 유도 회로에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 유도 가열 조립체의 챔버 내로 삽입되도록 배치되는 유도 가열 가능 카트리지에 있어서,
   고형 기화 가능 물질; 및
   상기 기화 가능 물질 내에 유지되며 이에 의해 둘러싸이는 적어도 2개의 링형 유도 가열 가능 서셉터를 포함하고, 상기 카트리지의 적어도 일부가 사용 중 상기 유도 회로에 의해 둘러싸일 때, 상기 2개 이상의 서셉터의 에지들의 상이한 영역들이 상기 유도 회로로부터 상이한 거리에 존재하여, 상기 상이한 영역들 내에 상이한 가열 특성이 제공되도록, 상기 적어도 2개의 서셉터는 제자리에 유지되고, 상기 적어도 2개의 서셉터 각각의 중심은 공통축을 따라 정렬되는, 유도 가열 가능 카트리지.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 2개의 서셉터는 상기 적어도 2개의 서셉터 각각이 서로 상이한 형상 또는 크기를 갖도록 배치되는, 카트리지.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 2개의 서셉터 각각은 원형이며 서로 상이한 직경을 가지는, 카트리지.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공통축은 상기 카트리지의 종축인, 카트리지.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 공통축은 상기 카트리지의 중심 종축인, 카트리지.
   
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 서셉터들의 정렬축은 상기 카트리지가 사용 중 유도 회로 내에 배치될 때 상기 유도 회로의 축과 평행하도록 배치되는, 카트리지.
   
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 서셉터의 직경은 상기 공통축을 따르는 방향에서 선행 서셉터보다 작아서, 상기 공통축을 따르는 방향으로 직경이 점진적으로 감소하는 서셉터들의 어레이가 제공되는, 카트리지.
   
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상이한 고형 기화 가능 물질들이 상기 적어도 2개의 상이한 영역 각각의 주위에 위치되는, 카트리지.
   
9. 제8항에 있어서,
   제1 재료는 기결정된 제1 온도의 증기를 배출하고, 제2 재료는 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 증기를 배출하는, 카트리지.
   
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    고형 재료는 담배를 포함하는, 카트리지.
    
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 유도 가열 가능 카트리지; 및
    사용 중, 상기 카트리지와 커플링되어 그 안에 열을 발생시키는 전자기장을 생성하도록 배치되는 유도 가열 회로를 포함하는, 증기 발생 장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 유도 회로는 원통형 코일의 형태인, 증기 발생 장치.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 유도 회로는 상기 카트리지 내의 하나 이상의 서셉터로부터 상이한 측방향 거리에 존재하는 구성요소들을 구비하여 상기 카트리지의 상이한 영역들 내에 상이한 가열 특성을 제공하도록 종방향 가변 직경을 갖는 코일의 형태인, 증기 발생 장치.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 유도 회로는 이의 내경이 이의 축방향을 따르는 방향으로 점진적으로 감소하는 형태를 가지는, 증기 발생 장치.
    
15. 유도 가열 가능 카트리지; 및
    사용 중, 상기 카트리지와 커플링되어 그 안에 열을 발생시키는 전자기장을 생성하도록 배치되는 유도 가열 회로를 포함하고,
    상기 유도 가열 회로는 상기 카트리지 내의 하나 이상의 서셉터로부터 상이한 측방향 거리에 존재하는 구성요소들을 구비하여 상기 카트리지의 상이한 영역들 내에 상이한 가열 특성을 제공하도록 종방향 가변 직경을 갖는 코일의 형태인, 증기 발생 장치.
    

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