KR20120101118A - 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템을 위한 개선된 히터 - Google Patents

Abstract

에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템을 제공한다. 시스템은 에어로졸을 형성하도록 에어로졸-형성 기판을 가열하기 위한 적어도 하나의 전기 히터를 구비하여 구성된다. 히터는 다수의 긴 지지 엘리먼트에 전기적으로 연결된 제1 단면의 가열 엘리먼트를 구비하여 구성된다. 각 지지 엘리먼트는 제1 단면 보다 더 큰 단면을 갖춘다. 지지 엘리먼트의 적어도 하나가 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다. 또한 에어로졸 발생 시스템을 위한 히터가 제공된다.

Description

전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템을 위한 개선된 히터{AN IMPROVED HEATER FOR AN ELECTRICALLY HEATED AEROSOL GENERATING SYSTEM}

본 발명은 에어로졸-형성 기판(aerosol-forming substrate)을 가열하기 위한 적어도 하나의 전기 히터(electric heater)를 구비하여 구성된 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 전기적으로 가열된 흡연 시스템으로서의 특정 적용을 찾는다. 본 발명은 또한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템을 위한 개선된 히터에 관한 것이다.

WO-A-2007/078273는 전기 흡연 기구를 개시한다. 액체가 일련의 작은 구멍(apertures)을 매개로, 배터리 전원에 의해 구동되는, 히터 기화기(heater vaporiser)와 연통하는 콘테이너에 저장된다. 히터는 전기적으로 절연 지지체(insulating support) 상에 탑재된 나선형으로 감겨진 전기 히터의 형태이다. 사용에 있어서, 히터는 배터리 전원 공급을 스위치 온(switch on)하는 사용자의 입에 의해 가동된다. 사용자에 의한 마우스피스(mouthpiece) 상에서의 흡입(suction)은, 마우스피스로 그리고 계속해서 사용자의 입으로, 히터 기화기를 거쳐, 콘테이너의 홀(holes)을 통해 공기가 끌어당겨지도록 한다.

이러한 제안된 흡연 기구의 하나의 결점은 이러한 히터를 제조하는 것이 비교적 어렵다는 것이다.

따라서, 이러한 결점 및 종래 기술의 다른 결점을 극복함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 제1 특징에 따르면, 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템이 제공되고, 시스템이, 에어로졸을 형성하도록 에어로졸-형성 기판을 가열하기 위한 적어도 하나의 전기 히터를 구비하여 구성되고, 히터가 다수의 긴 지지 엘리먼트에 전기적으로 연결된 제1 단면의 가열 엘리먼트를 구비하여 구성되면서 각 지지 엘리먼트가 제1 단면 보다 더 큰 단면을 갖추며, 지지 엘리먼트 중 적어도 하나가 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다.

전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템의 통합적으로 형성된 히터를 제공하는 것은 히터와 가열 엘리먼트의 제조를 간단하게 한다. 더욱이, 통합 가열 엘리먼트를 구비하는 히터와 지지 엘리먼트 또는 엘리먼트들을 제공하는 것은 히터가 용이하게 접혀질 수 있므로 에어로졸 발생 시스템의 조립을 간단하게 하고, 지지 엘리먼트가 적절한 위치에 히터를 유지하도록 흡연 시스템의 하우징의 슬롯(slots)으로 끼워넣어진다.

가열 엘리먼트의 단면 보다 더 큰 단면을 갖는 지지 엘리먼트를 갖추는 것은 지지 엘리먼트가 히터의 가열 엘리먼트 이하로 가열된다는 이점을 갖는다. 이는 히터를 구동시키는데 요구되는 에너지의 양을 감소시킨다. 더 큰 단면 지지 엘리먼트는 또한 가열 엘리먼트 보다 더욱 단단하고, 따라서 지지 엘리먼트는 가열 엘리먼트를 위한 양호한 구조적 지지를 제공한다. 가열 엘리먼트의 단면 보다 더 큰 단면을 갖춘 지지 엘리먼트를 제공하는 것은 전기적 지지 엘리먼트가 형성된 영역의 더 두꺼운, 그러나 가열 엘리먼트가 형성된 영역의 더 얇은 재료의 시트로부터 히터를 절단(cutting)하는 것에 의해 달성될 수 있다. 이는 가열 엘리먼트 부분이 지지 엘리먼트 보다 더 높은 저항을 갖음을 의미한다. 더욱이, 지지 엘리먼트는 가열 엘리먼트 보다 더 단단하다. 가변 두께(variable thickness)의 시트 재료(sheet material)는 화학적 어택 공정(chemical attack process)에 의해 제조될 수 있다. 시트 재료로부터 히터를 제조하는 것은 제조를 간단하게 한다.

바람직하기는, 에어로졸 발생 시스템은 흡연 시스템이다.

전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템의 바람직한 실시예에 있어서, 에어로졸-형성 기판은 액체 에어로졸-형성 기판이다. 바람직한 실시예에 있어서, 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템은 액체 저장부를 더 구비하여 구성된다. 바람직하기는, 액체 에어로졸-형성 기판은 액체 저장부에 저장된다. 1실시예에 있어서, 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템은 액체 저장부와 연통하는 모세관 심지(capillary wick)를 더 구비하여 구성된다. 이는 또한 액체 저장부 없이 제공되는 액체를 유지하기 위한 모세관 심지를 위해 가능한다. 해당 실시예에 있어서, 모세관 심지는 액체와 함께 미리 선적(preload)될 수 있다.

바람직하기는, 모세관 심지는 액체 저장부에 액체와 접촉되어지도록 배열된다. 이 경우, 사용에 있어서, 액체는 모세관 심지의 모세관 작용에 의해 히터를 향해 액체 저장부로부터 전달된다. 1실시예에 있어서, 모세관 심지는 제1 단부 및 제2 단부를 갖추고, 제1 단부가 그 내의 액체와의 접촉을 위해 액체 저장부로 연장되고 적어도 하나의 전기 히터가 제2 단부의 액체를 가열하도록 배열된다. 히터가 가동될 때, 모세관 심지의 제2 단부에서의 액체는 과포화된 증기(supersaturated vapour)를 형성하도록 히터에 의해 기화된다.

액체 저장부를 제공하는 이점은 액체 저장부의 액체가 산소로부터 보호된다는 것이고(산소는 일반적으로 모세관 심지를 매개로 액체 저장부로 들어갈 수 없기 때문에), 몇몇 광(light) 실시예에 있어서 액체의 품질 저하(degradation)의 위험이 상당히 감소된다. 따라서, 위생상태(hygiene)의 높은 레벨이 유지될 수 있다. 액체와 히터 사이에서 연장되는 모세관 심지의 이용은 시스템의 구성이 비교적 간단하게 되도록 한다. 액체는, 모세관 작용에 의해 모세관 심지를 통해 액체가 이송되도록 하는, 점성(viscosity)을 포함하는, 물리적 특성들을 갖는다. 액체 저장부는 바람직하기는 콘테이너(container)이다. 바람직하기는, 콘테이너는 불투명하고(opaque), 따라서 광에 의한 액체의 품질저하를 제한한다. 액체 저장부는 재보충가능(refillable)하게 되지 않을 수 있다. 따라서, 액체 저장부의 액체가 다 사용 되었을 때, 흡연 시스템은 교체된다. 한편, 액체 저장부는 재보충가능하게 될 수 있다. 이 경우, 에어로졸 발생 시스템은 액체 저장부의 소정 수의 재보충 후에 교체될 수 있다. 바람직하기는, 액체 저장부는 미리 결정된 수의 퍼프(puffs)에 대해 액체를 유지하도록 배열된다.

모세관 심지는 섬유(fibrous) 또는 스폰지(spongy) 구조를 갖을 수 있다. 예컨대, 모세관 심지는 다수의 섬유(fibres) 또는 실(threads)을 구비하여 구성될 수 있다. 섬유 또는 실은 일반적으로 에어로졸 발생 시스템의 길이 방향으로 배열될 수 있다. 한편, 모세관 심지는 막대 형상(rod shape)으로 형성된 스폰지 같은(sponge-like) 또는 거품 같은(foam-like) 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 막대 형상은 에어로졸 발생 시스템의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다. 심지의 구조는, 액체가 모세관 작용에 의해 히터로 이송될 수 있는, 다수의 작은 구멍(bores) 또는 튜브(tubes)를 형성한다. 모세관 심지는 소정의 적절한 재료 또는 재료의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는 소결된 분말(sintered powders) 또는 섬유의 형태의 세라믹(ceramic) 또는 그래파이트(graphite) 기반 재료이다. 모세관 심지는 소정의 적절한 모세관 현상(capillarity)과 다공성(porosity)을 갖을 수 있어 농도(density), 점성(viscosity), 표면 장력(surface tension) 및 증기압(vapour pressure)과 같은 다른 액체 물리적 특성과 함께 이용되어진다. 액체의 특성과 결합된, 심지의 모세관 특성은 심지가 항상 가열 영역에서 젖어있음을 확실히 한다. 심지가 마르면, 과열될 수 있고, 이는 액체의 열 품질저하를 초래할 수 있다.

전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템은 적어도 하나의 공기 입구(air inlet)를 구비하여 구성될 수 있다. 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템은 적어도 하나의 공기 출구(air outlet)를 구비하여 구성될 수 있다. 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템은 공기 입구와 공기 출구 사이에 에어로졸-형성 챔버(aerosol-forming chamber)를 구비하여 구성될 수 있다. 사용에 있어서, 히터가 가동될 때, 모세관 심지의 액체는 과포화된 증기를 형성하도록 히터에 의해 기화된다. 과포화된 증기는 적어도 하나의 공기 입구로부터 공기 흐름(air flow)과 혼합되어 운송된다. 흐름 동안, 증기는 에어로졸-형성 챔버에서 에어로졸을 형성하도록 농축되고, 에어로졸이 사용자의 입으로 공기 출구를 향해 운송된다.

액체는 물리적 특성, 예컨대 흡연 시스템에 이용하기 위해 적절한 비등점(boiling point)을 갖는 바; 비등점이 너무 높으면, 적어도 하나의 히터는 모세관 심지의 액체를 기화시킬 수 없게 되고, 비등점이 너무 낮으면, 액체는 적어도 하나의 히터가 가동되지 않아도 기화될 수 있다. 바람직하기는 액체는 가열에 따라 액체로부터 방출되는 휘발성 담배 향미제 혼합물(volatile tobacco flavour compounds)을 구비한 담배-함유 재료(tobacco-containing material)를 구비하여 구성된다. 한편, 또는 부가하여, 액체는 비-담배 재료(non-tobacco material)를 구비하여 구성될 수 있다. 액체는 물(water), 솔벤트(solvents), 에탄올(ethanol), 식물 추출물(plant extracts) 및 자연 또는 인공 향미제(natural or artificial flavours)를 포함할 수 있다. 바람직하기는, 액체는 에어로졸 형성자(aerosol former)를 더 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 에어로졸 형성자의 예는 그리세린(glycerine) 및 프로필렌 그리콜(propylene glycol)이다.

한편, 에어로졸-형성 기판은 고체(solid) 에어로졸-형성 기판일 수 있다. 에어로졸-형성 기판은 가열에 따라 기판으로부터 방출되는 휘발성 담배 향미제 혼합물을 포함하는 담배-함유 재료를 구비하여 구성된다. 에어로졸-형성 기판은 비-담배 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 에어로졸-형성 기판은 담배-함유 재료 또는 비-담배 함유 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 바람직하기는, 에어로졸-형성 기판은 에어로졸 형성자(aerosol former)를 더 구비하여 구성된다. 적절한 에어로졸 형성자의 예는 그리세린 및 프로필렌 그리콜이다.

고체 기판은, 허브 잎(herb leaf), 담배 잎(tobacco leaf), 담배 엽맥의 조각(fragments of tobacco ribs), 개조된 담배(reconstituted tobacco), 균질화된 담배(homogenised tobacco) 및 팽창된 담배(expanded tobacco)와 같은 성형된 담배(extruded tobacco) 중 하나 이상을 포함하는, 분말(powder), 입자(granules), 펠렛(pellets), 단편(shreds), 가는 절연 튜브(spaghettis), 스트립(strips) 또는 시트(sheets) 중 하나 이상을 구비하여 구성될 수 있다. 고체 기판은 느슨한 형태(loose form)로 될 수 있고, 또는 적절한 콘테이너(container) 또는 카트리지(cartridge)로 제공될 수 있다. 조건적으로, 고체 기판은, 기판의 가열에 따라 방출되는, 부가적 담배 또는 비-담배 휘발성 향미제 혼합물을 포함할 수 있다.

조건적으로, 고체 기판은 열적으로 안정된 캐리어(thermally stable carrier) 상에 제공되거나 그 내에 매립될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 캐리어는 그 안쪽 표면(inner surface) 상, 또는 그 바깥쪽 표면(outer surface) 상, 또는 그 안쪽 및 바깥쪽 표면 양쪽 상에 놓여진 고체 기판의 얇은 층(thin layer)을 갖춘 관 형상 캐리어(tubular carrier)이다. 이러한 관 형상 캐리어는, 예컨대 종이(paper), 또는 종이와 같은 재료(paper like material), 비-직조 카본 섬유 매트(non-woven carbon fibre mat), 저 질량 오픈 메쉬 금속 스크린(low mass open mesh metallic screen), 또는 천공된 금속 호일(perforated metallic foil) 또는 소정의 다른 열적으로 안정된 폴리머 매트릭스(thermally stable polymer matrix)의 형태일 수 있다. 한편, 캐리어는 분말(powder), 입자(granules), 펠렛(pellets), 단편(shreds), 가는 절연 튜브(spaghettis), 스트립(strips) 또는 시트(sheets)의 형태를 취할 수 있다. 고체 기판은, 예컨대 시트, 거품(foam), 겔(gel) 또는 슬러리(slurry)의 형태로 캐리어의 표면 상에 놓여질 수 있다. 고체 기판은 캐리어의 전체 표면 상에 놓여질 수 있고, 또는 택일적으로, 사용 동안 비-균일 향미제 전달(non-uniform flavour delivery)을 제공하기 위해 패턴(pattern)으로 놓여질 수 있다. 한편, 캐리어는 담배 성분(components)이 통합된 비-직조 섬유(non-woven fabric) 또는 섬유 다발(fibre bundle)일 수 있다. 비-직조 섬유 또는 섬유 다발은, 예컨대 카본 섬유(carbon fibres), 천연 셀룰로오스 섬유(natural cellulose fibres), 또는 셀룰로오스 유도 섬유(cellulose derivative fibres)를 구비하여 구성될 수 있다.

더욱이, 당업자에 대해 알려진 바와 같이, 에어로졸은, 공기와 같은, 가스의 액체 방울(liquid droplets) 또는 고체 입자의 현탁물질(suspension)이다. 에어로졸은 공기와 같은, 가스의 액체 방울 또는 고체 입자의 현탁물질일 수 있다.

1실시예에 있어서, 각 지지 엘리먼트는 전기적으로 포지티브 코넥터(positive connector) 또는 전기적으로 네가티브 코넥터(negative connector)를 구비하여 구성될 수 있다. 바람직하기는, 지지 엘리먼트는 가열 엘리먼트 보다 덜 유연(flexible)하다. 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 지지 엘리먼트는 실질적으로 단단하다(rigid). 지지 엘리먼트는 적절한 형상을 갖을 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 지지 엘리먼트는 길게 된다. 지지 엘리먼트는 긴(elongate) 블레이드(blades), 핀(pins) 또는 막대(rods)일 수 있다. 지지 엘리먼트는 그들의 길이를 따라 실질적으로 일정한 폭을 갖을 수 있다.

가열 엘리먼트는 탄성 재료(elastic material)로 만들어질 수 있다. 즉, 바람직하기는, 가열 엘리먼트는 탄성이 있다. 가열 엘리먼트는 소정의 적절한 탄력성(elasticity)을 갖을 수 있다. 이는 가열 엘리먼트와 에어로졸-형성 기판의 양호한 접촉을 확실히 할 수 있다. 가열 엘리먼트는 유연한 재료로 만들어질 수 있다. 즉, 바람직하기는, 가열 엘리먼트는 유연하다. 가열 엘리먼트는 소정의 적절한 유연성(flexibility)을 갖을 수 있다. 가열 엘리먼트는 그 길이를 따라 실질적으로 일정한 폭을 갖을 수 있다.

가열 엘리먼트는 지지 엘리먼트 사이에서 연장되는 유연한 가열 엘리먼트를 구비하여 구성될 수 있다. 가열 엘리먼트는 전기적으로 저항성 재료(resistive material)의 시트를 구비하여 구성될 수 있다. 시트는, 이하 더욱 설명되는 바와 같이, 소정의 적절한 형상을 갖을 수 있다. 가열 엘리먼트는 전기적으로 저항성 재료의 시트로부터 형상화하는 것에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 가열 엘리먼트는, 예컨대 레이저에 의해 또는 고압력 물 분사(high pressure water jet)에 의한 화학적 또는 전기적 프로세서에 의해, 전기적으로 저항성 재료의 시트로부터 절단(cut)되어 질 수 있다. 한편, 가열 엘리먼트는 원하는 형상으로 미리 형성될 수 있다.

히터가 액체를 유지하기 위한 모세관 심지를 갖춘 전기적으로 가열된 흡연 시스템을 위한 전기 히터인 실시예에서, 바람직하기는, 사용에 있어서, 지지 엘리먼트가 모세관 심지에 인접하여 고정(secured)되고, 가열 엘리먼트는 지지 엘리먼트 사이에서 그리고 모세관 심지 주위에서 연장된다. 지지 엘리먼트는 서로 인접하여 고정될 수 있다. 지지 엘리먼트가 길면, 그들은 바람직하기는 고정되었을 때 모세관 심지의 세로 축(longitudinal axis)에 평행하게 연장되도록 배열된다. 이미 설명한 바와 같이, 가열 엘리먼트는 유연할 수 있다. 재료의 시트는 소정의 적절한 유연성을 갖을 수 있다. 바람직하기는, 재료의 시트는 탄성이 있다. 해당 탄력성은 가열 엘리먼트가 모세관 심지 주위에서 조립될 때 스프링 효과(spring effect)를 초래한다. 이는 모세관 심지와의 양호한 접촉을 확실히 한다. 이는 일정하고 반복가능한 흡연 경험을 확실히 한다. 가열 엘리먼트는 모세관 심지를 따라 부분적으로 또는 전체적으로 연장될 수 있다. 가열 엘리먼트는 바람직하기는 실질적으로 모세관 심지의 전체 주변 주위에서 연장된다.

적어도 하나의 전기 히터가 단일 가열 엘리먼트를 구비하여 구성될 수 있다. 한편, 적어도 하나의 히터는 하나 이상의 가열 엘리먼트, 예컨대 2 또는 3 또는 4 또는 5 또는 6 이상의 가열 엘리먼트를 구비하여 구성될 수 있다. 이 경우에 있어서, 각 가열 엘리먼트는 전기적으로 포지티브 코넥터일 수 있는 하나의 지지 엘리먼트와 전기적으로 네가티브 코넥터일 수 있는 다른 지지 엘리먼트 사이에서 연장될 수 있다. 가열 엘리먼트 또는 가열 엘리먼트들은 가장 효과적으로 에어로졸-형성 기판을 가열하기 위해 적절하게 배열될 수 있다. 모세관 심지가 제공되는 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트 또는 가열 엘리먼트들은 가장 효과적으로 모세관 심지의 액체를 기화시키기 위해 적절히 배치될 수 있다.

가열 엘리먼트를 위한 적절한 전기적으로 저항성 재료는 이에 한정되는 것은 아니지만, 도우프된 세라믹과 같은 반도체(semiconductors such as doped ceramics), (예컨대, 몰리브덴 디실리사이드(molybdenum disilicide)와 같은) 전기적으로 도전성 세라믹(electrically conductive ceramics), 카본(carbon), 그래파이트(graphite), 금속(metals), 금속 합금(metal alloys) 및 세라믹 재료 및 금속 재료로 이루어진 복합 재료(composite materials)를 포함한다. 이러한 복합 재료는 도우프 또는 비도우프된 세라믹을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 도우프된 재료의 예는 도우프된 실리콘 카바이드(silicon carbides)를 포함한다. 적절한 금속의 예는 티타늄(titanium), 지르코늄(zirconium), 탄탈륨(tantalum) 및 플래티늄 그룹(platinum group)으로부터의 금속을 포함한다. 적절한 금속 합금의 예는 스테인리스 스틸(stainless steel), 콘스탄탄(Constantan), 니켈(nickel)-, 코발트(cobalt)-, 크롬(chromium)-, 알루미늄(aluminium)- 티타늄(titanium)- 지르코늄(zirconium)-, 하프늄(hafnium)-, 니오븀(niobium)-, 몰리브덴(molybdenum)-, 탄탈륨(tantalum)-, 텅스텐(tungsten)-, 주석(tin)-, 갈륨(gallium)-, 망간(manganese)- 및 철(iron)-함유 합금, 그리고 니켈(nickel), 철(iron), 코발트(cobalt), 스테인리스 스틸(stainless steel), 타이메탈(Timetal), 철-알루미늄 기반 합금(iron-aluminium based alloys) 및 철-망간-알루미늄 기반 합금(iron-manganese-aluminium based alloys)을 기반으로 하는 초합금(super-alloy)을 포함한다. 타이메탈(Timetal)은 미국, 콜로라도 덴버, 1999 브로드웨이 슈이트 4300에 위치한 티타늄 메탈 코포레이션(Titanium Metals Corporation)의 등록 상표이다. 복합 재료에 있어서, 전기적으로 저항성 재료는, 에너지 전달의 동역학(kinetics)과 요구된 외부 물리화학적 특성에 따라, 캡슐로 싸여지거나 절연 재료로 코팅되고 또는 그 반대의 경우로도 되어, 조건적으로 매립된다. 가열 엘리먼트는 불활성 재료(inert material)의 2개의 층 사이에서 절연된 금속 에칭된 호일(metallic etched foil)을 구비하여 구성될 수 있다. 이 경우, 불활성 재료는 캡톤(Kapton), 전체-폴리이미드(all-polyimide) 또는 마이카 호일(mica foil)을 구비하여 구성될 수 있다. 캡톤(Kapton)은 미국, 델러웨어 19898, 윌밍톤, 1007 마켓 스트리트에 위치한 E.I. du Pont de Nemours and Company의 등록 상표이다.

적어도 하나의 히터가 디스크 (단부) 히터(disk (end) heater) 또는 디스크 히터와 가열 바늘(heating needles) 또는 막대(rods)와의 조합을 부가적으로 구비하여 구성될 수 있다.

1실시예에 있어서, 가열 엘리먼트는 지지 엘리먼트 사이에서 연장되는 구형파(square wave)의 형상을 갖는다. 즉, 가열 엘리먼트는 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분과, 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분의 교번하는 단부에서 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분을 결합하는 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 부분을 구비하여 구성될 수 있다. 1실시예에 있어서, 지지 엘리먼트는 길고, 가열 엘리먼트는 긴 지지 엘리먼트의 길이 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분과, 긴 지지 엘리먼트의 길이 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분의 교번하는 단부에서 긴 지지 엘리먼트의 길이 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분을 결합하는 긴 지지 엘리먼트의 길이 축에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 부분을 구비하여 구성될 수 있다.

지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분의 수 및 크기는 변경될 수 있다. 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 부분의 수 및 크기는 변경될 수 있다. 이는 가열 엘리먼트의 최종 유연성에 영향을 미치게 된다.

가열 엘리먼트의 모든 부분은 동일한 단면 형상 및 영역을 갖을 수 있다. 한편, 가열 엘리먼트의 몇몇 부분은 가열 엘리먼트의 다른 부분과는 다른 단면 형상을 갖을 수 있다.

하나의 바람직한 실시예에 있어서, 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 가열 엘리먼트의 부분은 가열 엘리먼트의 다른 부분의 최대 단면 보다 더 큰 최대 단면을 갖는다. 즉, 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분은 다른 부분에 비해, 적어도 부분적으로, 더 두껍다. 코넥터에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분은 일정한 단면(constant cross section)을 갖을 수 없다. 실질적으로, 바람직한 실시예에서, 코넥터에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분은, 단부 단면(end cross sections) 보다 더 큰 중앙 단면(central cross section)을 갖춘, 렌즈-형상(lens-shaped)이다.

다른 바람직한 실시예에 있어서, 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 부분은 실질적으로 반원 형상(semicircular shape)을 갖는다. 즉, 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 부분은 다른 부분에 비해 더 두껍고 반원(semicircle)으로 형성된다. 바람직하기는, 각 반원의 만곡된 엣지(curved edge)는 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 가열 엘리먼트의 부분으로부터 떨어져 향하게 된다.

본 발명의 발명자들은 때때로 그 길이를 따라 일정한 단면을 갖춘 가열 엘리먼트에 따라, 핫 스폿(hot spots)이 가열 엘리먼트의 가운데 또는 단부에 형성됨을 발견하였다. 이는 소정 스폿에서 과열(overheating)을 초래할 수 있다. 더 큰 단면 영역을 갖춘 가열 엘리먼트의 부분 또는 부분들을 제공하는 것은 그러한 부분들의 저항을 감소시키고, 따라서 주울 열(Joule heating)을 감소시킨다. 이는 형성되는 핫 스폿의 가능성을 감소시킬 수 있고, 더욱 균일한 열 분포(uniform heat distribution)를 제공할 수 있다.

1실시예에 있어서, 가열 엘리먼트는 하나의 지지 엘리먼트와 다른 지지 엘리먼트 사이에서 하나의 방향으로 비스듬히 연장되는 부분과, 하나의 지지 엘리먼트와 다른 지지 엘리먼트 사이에서 제1 방향으로부터 다른 방향으로 비스듬히 연장되는 부분을 구비하여 구성된다. 1실시예에 있어서, 지지 엘리먼트는 길고, 가열 엘리먼트는 하나의 긴 지지 엘리먼트와 다른 긴 지지 엘리먼트 사이에서 하나의 방향으로 비스듬히 연장되는 부분과, 하나의 긴 지지 엘리먼트와 다른 긴 지지 엘리먼트 사이에서 제1 방향으로부터 다른 방향으로 비스듬히 연장되는 부분을 구비하여 구성된다. 이 경우, 가열 엘리먼트는 코넥터 사이에서 연장되는 실질적으로 삼각파(triangular wave)의 형상을 갖을 수 있다.

하나의 방향으로 비스듬히 연장되는 부분은 만곡된 부분에 의해 다른 방향으로 비스듬히 연장되는 부분에 연결될 수 있다. 이 경우, 가열 엘리먼트는 코넥터 사이에서 연장되는 실질적으로 정현파(sinusoidal wave)의 형상을 갖을 수 있다.

지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행 또는 수직으로 연장되기 보다는, 지지 엘리먼트에 관해 비스듬히 연장되는 부분을 포함하는 것은 가열 엘리먼트를 조립하는데 도움을 준다. 특히, 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템이 모세관 심지를 포함하면, 이는 모세관 심지 주위에서 가열 엘리먼트를 조립하는데 도움을 준다. 몇몇 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트와 모세관 심지 사이의 개선된 접촉이 확립될 수 있다. 하나의 방향으로 비스듬히 연장되는 부분이 만곡된 부분에 의해 반대 방향으로 비스듬히 연장되는 부분에 연결되면, 이는 유연성을 더욱 개선할 수 있다.

하나의 방향으로 비스듬히 연장되는 부분의 수, 크기 및 각도는 변경될 수 있다. 다른 방향으로 비스듬히 연장되는 부분의 수, 크기 및 각도는 변경될 수 있다. 만곡된 부분의 곡률(curvature)은 조정될 수 있다. 이는 가열 엘리먼트의 최종 유연성에 영향을 미치게 된다.

가열 엘리먼트의 모든 부분은 동일한 단면 형상 및 영역을 갖을 수 있다. 한편, 가열 엘리먼트의 몇몇 부분은 가열 엘리먼트의 다른 부분과는 다른 단면 형상을 갖을 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 이는 열 분포를 개선할 수 있다.

가열 엘리먼트를 위한 다양한 형상이 개시되고 있지만, 당업자는 소정의 적절한 형상이 이용되어질 수 있음을 이해한다. 더욱이, 가열 엘리먼트는 지지 엘리먼트 사이 모두에서 연장되는 동일한 형상을 갖을 필요는 없다. 예컨대, 가열 엘리먼트는 제1 형상을 갖춘 가열 엘리먼트의 제1 구역과 제2 형상을 갖춘 가열 엘리먼트의 제2 구역을 구비하여 구성될 수 있다. 또는, 다른 구역(further sections)이 포함될 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 가열 엘리먼트의 형상 및 다른 특징은 에어로졸 형성 및 흡연 경험에 영향을 미친다.

바람직하기는, 적어도 하나의 전기 히터는 적어도 하나의 지지 엘리먼트에 인접하는 적어도 하나의 강화부(reinforcing portion)를 더 구비하여 구성된다. 적어도 하나의 강화부는 가열 엘리먼트 보다 덜 유연한 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 이는 가열 엘리먼트에 대해 강도(strength)를 제공한다. 적어도 하나의 강화부는 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성될 수 있다. 강화부는 또한, 얇은 가열 엘리먼트를 위해 중요한, 접힘 동작(folding operation)을 용이하게 할 수 있다. 이는 또한 히터가 더욱 스프링 효과를 갖도록 할 수 있고, 따라서 히터, 특히 가열 엘리먼트가 에어로졸-형성 기판에 대해 닺힘(close)을 유지하는 것을 가능하게 한다. 강화부는, 전류를 위한 경로가 여전히 전기적으로 포지티브 코넥터와 전기적으로 네가티브 코넥터 사이에서 확립될 수 있는 한에는, 가열 엘리먼트를 매개로 전기적으로 도전성 재료(conducting material)를 구비하여 구성될 수 있거나 구성되지 않을 수도 있다. 강화부의 단면은 강화부의 가열을 줄이도록 가열 엘리먼트의 단면 보다 더 클 수 있다. 강화부는 지지 엘리먼트에 연결된 재료의 지주(strut)를 구비하여 구성될 수 있다. 1실시예에 있어서, 적어도 하나의 강화부는 전기적으로 포지티브 지지 엘리먼트에 인접하는 강화부를 구비하여 구성된다. 1실시예에 있어서, 적어도 하나의 강화부는 전기적으로 네가티브 엘리먼트에 인접하는 강화부를 구비하여 구성된다. 1실시예에 있어서, 적어도 하나의 강화부는 전기적으로 포지티브 지지 엘리먼트에 인접하는 하나 이상의 강화부와 전기적으로 네가티브 엘리먼트에 인접하는 하나 이상의 강화부를 구비하여 구성된다.

바람직하기는, 가열 엘리먼트는 가열 엘리먼트의 제1 부분과 가열 엘리먼트의 제2 부분을 포함하고, 적어도 하나의 전기 히터는 가열 엘리먼트의 제1 부분과 가열 엘리먼트의 제2 부분 사이에 적어도 하나의 강화부를 더 구비하여 구성된다. 바람직하기는, 2개의 가열 엘리먼트 부분 사이의 강화부는 양쪽 지지 엘리먼트에 인접하지 않는다. 강화부는 소정의 적절한 위치에 위치할 수 있고, 2개의 가열 엘리먼트 부분은 동등한 크기로 될 필요는 없다. 가열 엘리먼트의 제1 부분과 가열 엘리먼트의 제2 부분 사이의 적어도 하나의 강화부는 가열 엘리먼트 보다 덜 유연한 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 이는 가열 엘리먼트에 대해 강도를 제공한다. 적어도 하나의 강화부는 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성될 수 있다. 강화부는 전류를 위한 경로가 여전히 가열 엘리먼트를 통해 확립될 수 있는 한에는, 전기적으로 도전성 재료를 구비하여 구성될 수 있거나 구성될 수 없다. 강화부가 가열 엘리먼트 부분에 연결된 재료의 지주를 구비하여 구성될 수 있다. 모세관 심지가 제공되는 1실시예에 있어서, 적어도 하나의 강화부는 히터가 모세관 심지 주위에서 조립될 때 실질적으로 지지 엘리먼트와 대향하는 강화부를 구비하여 구성된다.

바람직하기는, 적어도 하나의 전기 히터는 지지 엘리먼트 중 적어도 하나에 실질적으로 수직으로 연장되는 적어도 하나의 강화 지주(reinforcing strut)를 더 구비하여 구성된다. 강화 지주는 가열 엘리먼트의 하나의 단부에 있을 수 있다. 1실시예에 있어서, 적어도 하나의 강화 지주는 전기적으로 네가티브 코넥터에 연결된다. 적어도 하나의 강화 지주는 전기적으로 네가티브 코넥터와 동일한 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 재료는 가열 엘리먼트의 재료 보다 더 단단하게 될 수 있다. 1실시예에 있어서, 적어도 하나의 강화 지주는 전기적으로 포지티브 코넥터에 연결된다. 적어도 하나의 강화 지주는 전기적으로 포지티브 코넥터와 동일한 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 재료는 가열 엘리먼트의 재료 보다 더 단단하게 될 수 있다.

1실시예에 있어서, 적어도 하나의 강화 지주는 전기적으로 네가티브 코넥터에 실질적으로 수직하는 방향으로 전기적으로 네가티브 코넥터로부터 연장되는 강화 지주를 구비하여 구성된다. 1실시예에 있어서, 적어도 하나의 강화 지주는 전기적으로 포지티브 코넥터에 실질적으로 수직하는 방향으로 전기적으로 포지티브 코넥터로부터 연장되는 강화 지주를 구비하여 구성된다. 모세관 심지가 제공되면, 바람직하기는, 강화 지주는 모세관 심지 주위에서 적어도 부분적으로 연장된다. 강화 지주는 실질적으로 모세관 심지의 전체 주변에서 주위로 연장될 수 있다. 액체 저장부가 이용되면, 가열 엘리먼트가 모세관 심지 주위에 있을 때, 강화 지주는 가열 엘리먼트 보다 액체 저장부에 더 가깝게 될 수 있다. 한편, 강화 지주는 가열 엘리먼트 보다 액체 저장부로부터 더 멀리 있을 수 있다.

강화 지주 또는 지주들 중 적어도 하나는 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템에 고정(secured)될 수 있다. 이는 부가적인 구조적 지지를 제공하게 된다. 예컨대, 액체 저장부가 제공되면, 강화 지주 또는 지주들은 액체 저장부의 홈(groove)에 고정될 수 있다.

흡연 시스템은 전원 공급기(electric power supply)를 더 구비하여 구성될 수 있다. 바람직하기는, 전원 공급기는 하우징에 포함된 전지(cell)를 구비하여 구성된다. 전원 공급기는 리튬-이온 배터리(Lithium-ion battery) 또는 그 변형들, 예컨대 리튬-이온 폴리머 배터리(Lithium-ion polymer battery), 중 하나일 수 있다. 한편, 전원 공급기는 니켈-금속 수소 배터리(Nickel-metal hydride battery), 니켈 카드뮴 배터리(Nickel cadmium battery), 리튬 망간 배터리(Lithium-manganese battery), 리튬-코발트 배터리(Lithium-cobalt battery) 또는 연료 전지(fuel cell)일 수 있다. 이 경우, 바람직하기는, 전기적으로 가열된 흡연 시스템은 전원 전지(power cell)의 에너지가 다 사용되어질 때까지 흡연자에 의해 이용가능하다. 한편, 전원 공급기는 외부 충전부에 의해 충전가능한 회로를 구비하여 구성될 수 있다. 이 경우, 회로가 외부 충전부에 재연결 되어져야만 되는 후, 바람직하기는 회로는, 충전될 때, 미리 결정된 수의 퍼프(puffs)를 위한 전원을 제공한다. 적절한 회로의 예는 하나 이상의 캐패시터 또는 재충전가능한 배터리이다.

흡연 시스템은 전기 회로(electric circuitry)를 더 구비하여 구성될 수 있다. 1실시예에 있어서, 전기 회로는 퍼프를 취하는 사용자를 나타내는 공기 흐름을 검출하도록 센서를 구비하여 구성된다. 센서는 전자-기계 장치(electro-mechanical device)일 수 있다. 한편, 센서는, 기계장치, 광학 장치, 광-기계 장치, 센서를 기반으로 하는 MEMS(micro electro mechanical systems) 및 음향 센서(acoustic sensor) 중 어느 것일 수 있다. 이 경우, 바람직하기는, 전기 회로는 센서가 퍼프를 취하는 사용자를 감지할 때 적어도 하나의 히터에 전류 펄스를 제공하도록 배열된다. 바람직하기는, 기화될 원하는 액체의 양에 따라, 전류 펄스(electric current pulse)의 시간-기간(time-period)은 프리-셋(pre-set)된다. 전기 회로는 바람직하기는 이 목적을 위해 프로그램가능하다. 한편, 전기 회로는 퍼프를 초기화화도록 사용자를 위해 수동으로 동작가능한 스위치를 구비하여 구성될 수 있다. 전류 펄스의 시간-기간은 바람직하기는 기화될 원하는 액체의 양에 따라 프리-셋(pre-set)된다. 전기 회로는 바람직하기는 이 목적을 위해 프로그램가능하다.

1실시예에 있어서, 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템은 적어도 하나의 공기 입구(air inlet)를 구비하여 구성된다. 1, 2, 3, 4, 5 또는 그 이상의 공기 입구가 있을 수 있다. 바람직하기는, 하나 이상의 공기 입구가 있으면, 공기 입구는 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템 주위에서 공간지워진다. 바람직한 실시예에 있어서, 전기 회로는 퍼프를 취하는 사용자를 나타내는 공기 흐름을 검출하는 센서를 구비하여 구성되고, 적어도 하나의 공기 입구는 센서의 상류(upstream)이다.

바람직하기는, 에어로졸 발생 시스템은 적어도 하나의 히터가 가동될 때를 나타내기 위한 지시기(indicator)를 더 구비하여 구성된다. 전기 회로가 퍼프를 취하는 사용자를 나타내는 공기 흐름을 검출하는 센서를 구비하여 구성되는 실시예에 있어서, 지시기는 센서가 퍼프를 취하는 사용자를 나타내는 공기 흐름을 검출할 때 가동되어질 수 있다. 전기 회로가 수동으로 동작가능한 스위치를 구비하여 구성되는 실시예에 있어서, 지시기는 스위치에 의해 가동되어질 수 있다.

전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템은 적어도 하나의 히터를 포함하는 분무기(atomiser)를 더 구비하여 구성될 수 있다. 가열 엘리먼트에 더하여, 분무기는 압전 소자(piezoelectric elements)와 같은 하나 이상의 전자기계적 엘리먼트를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 택일적으로, 분무기는 또한 정전기적(electrostatic), 전자기적(electromagnetic) 또는 공압 효과(pneumatic effects)를 이용하는 엘리먼트를 포함할 수 있다.

바람직하기는, 에어로졸 발생 시스템은 하우징(housing)을 구비하여 구성된다. 바람직하기는, 하우징은 길다. 에어로졸 발생 시스템이 모세관 심지를 포함하면, 모세관 심지의 길이 축과 하우징의 길이 축은 실질적으로 평행으로 될 수 있다. 하우징은 외판(shell)과 마우스피스(mouthpiece)를 구비하여 구성될 수 있다. 이 경우, 모든 구성요소는 외판이나 마우스피스 어느 한 쪽에 포함되어질 수 있다. 바람직하기는, 전원 공급기 및 전기 회로는 외판에 포함된다. 바람직하기는, 만약 포함되면, 액체 저장부, 만약 포함되면, 모세관 심지, 히터 및 공기 출구는 마우스피스에 포함된다. 만약 포함된다면, 적어도 하나의 공기 입구는 외판 또는 마우스피스 어느 한 쪽에 제공되어질 수 있다. 1실시예에 있어서, 하우징은 액체 저장부, 모세관 심지 및 히터를 구비하여 구성되는 제거가능 삽입체(removable insert)를 포함한다. 해당 실시예에 있어서, 에어로졸 발생 시스템의 그들 부품은 단일 구성요소로서 하우징으로부터 제거가능할 수 있다. 이는, 예컨대 액체 저장부를 재보충 또는 교체하기 위해 유용할 수 있다.

바람직하기는, 마우스피스는 교체가능하다. 외판 및 분리 마우스피스를 갖는 것은 여러 이점을 제공한다. 첫 째로, 교체가능 마우스피스가 히터, 액체 저장부 및 심지를 포함하면, 액체와 잠재적으로 접촉하는 모든 엘리먼트는 마우스피스가 교체될 때 바뀐다. 다른 마우스피스, 예컨대 다른 액체를 사용하는 사람들 사이에서 외판에는 교차-오염(cross-contamination)이 없게 된다. 또한, 마우스피스가 적절한 간격으로 교체되면, 히터가 액체로 막히게 될 기회가 적다. 바람직하기는, 외판 및 마우스피스는 맞물릴 때 함께 해체가능하게 잠겨지도록 배열된다.

하우징은 소정의 적절한 재료 또는 재료의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는 금속(metals), 합금(alloys), 플라스틱(plastics) 또는 그들 재료 중 하나 이상을 포함하는 복합 재료(composite materials), 또는 음식 또는 약제 적용에 대해 적절한 열가소성 물질(thermoplastics), 예컨대 폴리프로필렌(polypropylene), PEEK(polyetheretherketone) 및 폴리에틸렌(polyethylene)을 포함한다. 바람직하기는, 재료는 광(light) 및 비-취성(non-brittle)이다.

바람직하기는, 에어로졸 발생 시스템은 휴대용(portable)이다. 에어로졸 발생 시스템은 흡연 시스템일 수 있고, 통상적인 엽궐련(cigar) 또는 궐련(cigarette)에 비교될 수 있는 크기를 갖을 수 있다. 흡연 시스템은 약 30mm와 약 100mm 사이의 전체 길이를 갖을 수 있다. 흡연 시스템은 약 5mm와 약 13mm 사이의 외부 직경을 갖을 수 있다. 가열 엘리먼트가 에어로졸-형성 기판 주위에서 접혀질 때, 이는 약 3mm와 약 5mm 사이의 직경을 갖을 수 있다. 가열 엘리먼트는 약 0.5mm와 약 1mm 사이의 단면을 갖을 수 있다. 가열 엘리먼트는 약 0.1mm와 약 0.3mm 사이의 두께를 갖을 수 있다.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 다수의 긴 지지 엘리먼트에 전기적으로 연결된 제1 단면의 가열 엘리먼트를 구비하여 구성된 히터를 제공하고, 각 지지 엘리먼트는 제1 단면 보다 더 큰 단면을 갖추며, 지지 엘리먼트 중 적어도 하나가 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다.

바람직하기는, 가열 엘리먼트는 전류가 그를 통해 지나갈 때 가열된다. 히터는 전기적으로 가열된 흡연 시스템용일 수 있다. 히터는 액체를 유지하기 위한 모세관 심지를 갖춘 전기적으로 가열된 흡연 시스템을 위한 전기 히터일 수 있다. 히터는 에어로졸을 형성하도록 모세관 심지의 적어도 일부에서 액체를 가열하도록 배열될 수 있다.

본 발명의 제3 특징에 따르면, 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템의 에어로졸-형성 기판을 가열하도록 히터로서 본 발명의 제2 특징에 따른 히터의 이용이 또한 제공된다.

본 발명에 따른 흡연 시스템과 히터는 많은 이점을 제공한다. 히터는 제조하는데 저가이고 용이하다. 특히, 히터는 모세관 심지를 에워싸도록 배열된 배선의 코일을 구비하여 구성된 종래 히터에 비해 제조하는데 상당히 더 간단하고 더 용이하다. 구성요소의 용접(welding) 또는 접착(gluing)이 요구되지 않을 수 있다. 히터는 튼튼하다(robust). 더욱이, 가열 엘리먼트가 전기적으로 저항성 재료(electrically resistive material)의 시트로 제조될 수 있기 때문에, 가열 엘리먼트는 매우 정확하게 제조될 수 있다. 이는 히터 구조의 작은 변화에도 (예컨대, 모세관 심지 주위에서 히터의 위치결정(positioning) 및 장력(tensioning)) 에어로졸 형성, 특히 에어로졸의 입자 크기에 영향을 미치지 때문에 유용하다. 이는 흡연 경험에 영향을 미친다. 정확한 제조는 변함없는 반복가능한 흡연 경험을 확실히 한다. 더욱이, 에어로졸-형성 챔버의 크기의 감소는 에어로졸 형성의 프로세스를 개선하는 것에 의해 흡연 경험을 개선함을 일반적으로 발견하였다. 그러나, 더 작은 에어로졸-형성 챔버는 히터의 크기에 대한 내성(tolerances)을 감소시킨다. 본 발명의 히터는 매우 정확하게 제조될 수 있고, 따라서 이러한 내성 문제를 해결한다.

본 발명의 하나의 특징에 관하여 설명된 특징적 구성은 또한 본 발명의 다른 특징에 적용할 수 있다.

도 1은 액체 저장부를 갖춘 흡연 시스템인 에어로졸 발생 시스템의 하나의 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 히터의 제1 실시예를 나타낸다.
도 3은 모세관 심지 주위의 위치에서 도 2의 히터를 나타낸다.
도 4는 도 3의 선 4-4에 따른 단면이다.
도 5는 본 발명에 따른 히터의 제2 실시예를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 히터의 제3 실시예를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 히터의 제4 실시예를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 히터의 제5 실시예를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 히터의 제6 실시예를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 히터의 제7 실시예를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 히터의 제8 실시예를 나타낸다.
도 12는 모세관 심지 주위의 위치에서 도 11의 히터를 나타낸다.
도 13은 도 12의 선 13-13에 따른 단면이다.
도 14는 본 발명에 따른 히터의 제9 실시예를 나타낸다.
도 15는 모세관 심지 주위의 위치에서 도 14의 히터를 나타낸다.
도 16은 도 15의 선 16-16에 따른 단면이다.
도 17, 18, 19는 본 발명의 1실시예에 따른 모세관 심지 주위에 히터를 조립하는데 포함된 단계를 나타낸다.
도 20, 21은 전류가 흐를 때 본 발명의 실시예에 따른 2개의 히터의 온도 분포를 나타낸다.

도 1은 에어로졸 발생 시스템의 하나의 예를 나타낸다. 도 1에 있어서, 시스템은 액체 저장부를 갖춘 흡연 시스템이다. 도 1의 흡연 시스템(100)은 전기적으로 가열된 흡연 시스템이고, 마우스피스 단부(103)와 바디 단부(105)를 갖춘 하우징(101)을 구비하여 구성된다. 바디 단부에 있어서, 배터리(107)의 형태로 전원 공급기 및 회로(109)와 퍼프 검출 시스템(111; puff detection system) 형태로 전기 회로가 제공된다. 마우스피스 단부에 있어서, 액체(115)를 포함하는 카트리지(113)의 형태로 액체 저장부, 모세관 심지(117) 및 히터(119)가 제공된다. 히터는 도 1에 오직 도식적으로 도시된다. 모세관 심지(117)의 하나의 단부는 카트리지(113)로 연장되고 모세관 심지(117)의 다른 단부는 히터(119)에 의해 에워싸인다. 히터는 코넥터(121)를 매개로 전기 회로에 연결된다. 하우징(101)은 또한 공기 입구(123), 마우스피스 단부에서의 공기 출구(125) 및 에어로졸-형성 챔버(127)를 포함한다.

사용에 있어서, 동작은 다음과 같다. 액체(115)는 카트리지로 연장되는 모세관 심지(117)의 다른 단부로부터의 카트리지(113)로부터 모세관 작용에 의해 히터(119)에 의해 에워싸인 모세관 심지(117)의 다른 단부로 전달 또는 운반된다. 사용자가 공기 출구(125)에서 장치 상에서 흡입할 때, 주변 공기가 공기 입구(123)를 통해 끌어 당겨진다. 도 1에 도시된 구성에 있어서, 퍼프 검출 시스템(111)은 퍼프를 감지하고 히터(119)를 가동시킨다. 배터리(107)는 히터에 의해 에워싸인 모세관 심지(117)의 단부를 가열하도록 히터(119)에 대해 에너지의 펄스를 공급한다. 모세관 심지(117)의 해당 단부의 액체는 과포화된 증기를 생성하도록 히터(119)에 의해 기화된다. 동시에, 기화될 액체는 모세관 작용에 의해 모세관 심지(117)를 따라 이동하는 다른 액체에 의해 교체된다(이는 때때로 "펌핑 작용(pumping action)"으로 언급된다). 생성된 과포화된 증기는 공기 입구(123)로부터의 공기 흐름과 혼합되어 이송된다. 에어로졸-형성 챔버(127)에 있어서, 증기는, 공기 출구(125)를 향해 운반되고 사용자의 입으로 들어가는, 빨아드림가능 에어로졸(inhalable aerosol)을 형성하도록 농축(condenses)된다.

도 1에 도시된 실시예에 있어서, 회로(109) 및 퍼프 검출 시스템(111)은 바람직하기는 프로그램가능하다. 회로(109) 및 퍼프 검출 시스템(111)은 장치 동작을 관리하는데 이용할 수 있다. 이는, 전기적으로 가열된 흡연 시스템, 특히 전기 가열 엘리먼트의 물리적 설계와 함께, 에어로졸의 입자 크기(particle size)의 제어에 도움을 줄 수 있다.

모세관 심지는 다양한 다공성(porous) 또는 모세관 재료로 만들어질 수 있고, 바람직하기는 알려진 미리-정의된 모세관 현상(capillarity)을 갖는다. 예는 섬유(fibres) 또는 소결 분말(sintered powders)의 형태로 세라믹(ceramic)- 또는 그래파이트(graphite)-기반 재료를 포함한다. 다른 다공성의 심지는 농도(density), 점성(viscosity), 표면 장력(surface tension) 및 증기압(vapour pressure)과 같은 다른 액체 물리적 특성을 수용하는데 이용될 수 있다.

심지는 액체의 요구된 양이 가열 엘리먼트로 전달될 수 있게 적절해야만 한다.

도 1은 본 발명과 함께 이용될 수 있는 에어로졸 발생 시스템의 1예를 나타낸다. 그러나, 많은 다른 예가 본 발명과 함께 이용가능하다. 예컨대, 시스템은 흡연 시스템으로 될 필요는 없다. 예컨대, 부가적인 공기 입구가, 예컨대 하우징 주위에서 주변으로 공간지워져, 제공될 수 있다. 예컨대, 퍼프 검출 시스템은 제공될 필요는 없다. 대신, 시스템은, 예컨대 퍼프가 취해질 때 사용자가 스위치를 동작시키는, 수동 동작에 의해 동작될 수 있다. 예컨대, 하우징은 분리가능 외판(separable shell) 및 마우스피스(mouthpiece)를 구비하여 구성될 수 있다. 예컨대, 하우징의 전체 형상 및 크기는 변경되어질 수 있다. 예컨대, 고체 기판(solid substrate)과 같은, 다른 형태의 기판이 제공될 수 있다. 예컨대, 액체 카트리지는 생략될 수 있고, 모세관 심지는 사용 전에 간단히 액체와 함께 미리 탑재될 수 있다. 다른 변형이 물론 가능하다.

본 발명의 여러 실시예가 도 1에 도시된 예를 기초로 설명된다. 도 1에 도시된 구성요소는 도면을 간단화 하기 위해 다시 나타내지 않는다. 더욱이, 퍼프 검출 시스템(111) 및 코넥터(121)는 다시 간단화를 위해 도시되지 않는다. 모든 도면은 전적으로 도식적임을 주지해야 한다. 특히, 도시된 구성요소는 개별적으로 또는 서로에 관해 축척되지 않는다.

도 2는 본 발명에 따른 히터의 제1 실시예를 나타낸다. 도 2의 실시예에 있어서, 히터(201)는 전기적으로 포지티브 지지 엘리먼트(203)와 전기적으로 네가티브 지지 엘리먼트(205)를 구비하여 구성된다. 지지 엘리먼트는 또한 코넥터 블레이드(connector blades)로 언급될 수 있다. 가열 엘리먼트(207)는 코넥터 블레이드(203, 205) 사이에서 연장된다. 블레이드의 하나 이상은 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다. 블레이드와 가열 엘리먼트 양쪽에 대해 언급되는 용어인 통합적으로 형성된다라는 것은 재료의 단일 조각 이 외에서 만들어진다.

도 2의 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트(207)는 하나 이상의 긴 세로 부분(208; longitudinal portions)(즉, 히터의 실질적으로 긴 축(elongate axis)을 따라, 또는 그에 실질적으로 평행하는, 연장되는 부분)을 구비하여 구성된다. 세로 부분(208)은 긴 지지 엘리먼트(203,205)에 대해 실질적으로 평행하게 될 수 있다. 가열 엘리먼트의 세로 부분 또는 부분들(208)은 가열 엘리먼트의 세로 부분 또는 부분들의 맨 끝에 배열된 가열 엘리먼트의 교번하는 가로 부분(210; transverse portion)에 의해 결합된다. 가로 부분(210)은 가열 엘리먼트의 다른 세로 부분(208)에 연결될 수 있다. 하나의 가로 부분은 코넥터 블레이드(203,205) 중 하나에 대해 하나의 세로 부분을 연결한다. 다른 가로 부분은 또한 코넥터 블레이드(205,203)의 다른 것에 하나의 세로 부분을 또한 연결한다. 가로 부분은 코넥터 블레이드(203,205)에 대해 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다. 가로 부분은 세로 부분에 대해 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다. 최종 구조는 구형파의 형상을 갖는다.

도 2의 하부는 선 3-3에 따른 단면을 나타낸다. 도 2의 하부로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 코넥터 블레이드 또는 지지 엘리먼트(203,205)는 재료의 단일 조각(single piece of material)으로부터 가열 엘리먼트(207)와 함께 형성된다. 즉, 코넥터 블레이드 또는 지지 엘리먼트(203,205) 및 가열 엘리먼트(207)는 통합적으로 형성된다. 재료의 조각은 가열 엘리먼트(207)의 영역에서 보다 코넥터 블레이드(203,205)의 영역에서 더 큰 두께를 갖는다.

도 2에 있어서, 히터의 길이 또는 높이 방향이 220으로 도시되고, 히터의 폭 방향이 222로 도시되며, 두께 방향이 224로 도시된다. 가열 엘리먼트 또는 지지 엘리먼트의 단면 영역은 그것이 연장되는 방향에 대해 수직으로 측정된다. 즉, 지지 엘리먼트에 대해, 단면이 방향(220)에 대해 수직으로 측정되고, 부분(208)에 대해, 단면이 방향(220)에 대해 수직으로 측정되며, 부분(210)에 대해, 단면이 방향(222)에 대해 수직으로 측정된다.

세로 및 가로 부분은 서로 전기적으로 결합될 수 있어 전위차(potential difference)가 가열 엘리먼트를 가로질러 인가될 때 전류가 흐를 수 있다. 더욱이, 세로 부분 및 가로 부분은 또한 코넥터 블레이드 또는 지지 엘리먼트에 전기적으로 연결될 수 있다. 이어, 전위차가 코넥터 블레이드를 가로질러 인가될 때 전류가 히터에 흐를 수 있다. 가열 엘리먼트의 세로 부분 또는 부분들은 (도시된 바와 같이) 가열 엘리먼트의 가로 부분 보다 더 길 수 있다. 한편, 가열 엘리먼트의 세로 부분 또는 부분들은 가로 부분들 보다 더 짧을 수 있다.

본 발명의 실시예들은 구형파 구조의 높이가 구형파 구조의 인접하는 피크 또는 바닥(troughs) 사이의 거리 보다 더 큰 구형파 구조를 구비하는 가열 엘리먼트를 갖을 수 있다. 도면에 있어서, 구형파 구조의 높이는 인접하는 피크 또는 바닥 사이의 거리의 약 5.5배이다. 즉, 가열 엘리먼트의 세로 부분 또는 부분들은 가로 부분의 길이의 약 5.5배인 높이를 갖는다. 이는 더 많은 히터가 모세관 심지와 접촉되어지도록 하고, 따라서 개선된 가열을 유도한다. 한편, 가열 엘리먼트는 구형파 구조의 높이가 구형파 구조의 인접하는 피크 또는 바닥 사이의 거리와 동등하거나 이하인 구형파 구조를 갖을 수 있다.

도 3은 모세관 심지(117) 주위에 조립된 도 2의 히터(201)를 나타낸다. 도 4는 도 3의 선 4-4에 따른 단면이다. 도 3은 액체 카트리지(113)의 상단 부분을 더하여, 모세관 심지(117)와 히터만을 나타낸다. 흡연 시스템의 나머지 부분은 도시되지 않았다. 즉, 도 3은 도 1에서 박스 A의 확대도를 나타낸다.

도 3 및 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 코넥터 블레이드(203,205)는, 그들이 장치의 다른 부품에 고정될 수 있을지라도, 액체 카트리지(113)에 고정된다. 본 실시예에 있어서, 코넥터 블레이드는 길고, 각 코넥터 블레이드의 세로 축은 긴 모세관 심지의 세로 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장된다. 본 실시예에 있어서, 코넥터 블레이드는 서로 인접하여 고정된다. 본 실시예에 있어서, 코넥터 블레이드는 모세관 심지의 동일 측 상에 고정된다. 본 실시예에 있어서, 코넥터 블레이드는 전기 회로(도시되지 않았음)에 연결체(또한 도시되지 않았음)를 매개로 연결된다.

본 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트(207)는 실질적으로 모세관 심지(117) 전체 주위로 연장된다. 본 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트는 모세관 심지의 노출된 부분의 길이의 부분만을 따라 연장된다. 긴 코넥터 블레이드는 비교적 단단하기 때문에, 비교적 유연한 가열 엘리먼트와의 비교에서, 코넥터 블레이드가 액체 카트리지의 상단에 고정될 때, 가열 엘리먼트는 모세관 심지 주위에서 굽혀지도록 된다.

도면에는 도시되지 않은, 다른 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트는 블레이드 또는 지지 엘리먼트에 관해 약 90°만큼 회전되어질 수 있다. 즉, 세로 부분(208)은 긴 코넥터 블레이드(203,205)에 대해 실질적으로 수직일 수 있다. 해당 실시예에 있어서, 가로 부분은 코넥터 블레이드(203,205)에 대해 실질적으로 평행하게 될 수 있다. 가로 부분은 여전히 세로 부분에 대해 실질적으로 수직으로 될 수 있다. 이는 또한 본 발명의 다른 실시예에 적용된다. 이 구성은 모세관 심지와 접촉하는 가열 엘리먼트의 전체 길이가 도 2, 3, 4에 도시된 실시예와 동일하다는 이점을 갖고 있지만, 히터가 모세관 심지 주위에서 굽혀지거나 접혀질 때, 더 많은 가열 엘리먼트가 도 2, 3, 4에 도시된 실시예 보다 만곡(curved)되거나 굽혀진다(bent). 이는 가열 엘리먼트의 긴 세로 부분이 모세관 심지 주위에서 만곡되기 때문이다. 따라서, 본 실시예의 히터는 더욱 튼튼해질 수 있고, 모세관 심지 주위에서 조립될 때 찌부러짐(collapse) 또는 변형(deform)될 가능성이 적다.

도 2의 가열 엘리먼트는 전기적으로 저항성 재료를 구비하여 구성된다. 가열 엘리먼트는 요구에 따라 형상지워지는 재료, 바람직하기는 금속의 시트를 구비하여 구성되고, 이어 모세관 심지 주위에서 말려진다(rolled). 금속 시트는 소정의 적절한 레이저, 화학적 또는 전기적 프로세스에 의해 절단되어질 수 있다. 절단 되면, 금속 시트는 모세관 심지 주위에서 말려지거나 접혀질 수 있다. 금속 시트는 소정의 적절한 형상으로 절단될 수 있고, 이하 설명되는 바와 같이, 열 분포를 돕도록 다른 단면 형상 및 영역을 갖춘 부분을 포함할 수 있다. 열 분포는 에어로졸의 형성, 특히 에어로졸 입자의 크기에 영향을 미친다. 이는 사용자를 위한 흡연 경험에 영향을 미친다.

예컨대, 코일로서 보다는 재료의 시트로부터 절단(cutting)에 의해 가열 엘리먼트를 제조하는 것은 제조를 간단화할 수 있다. 더욱이, 이는 히터의 형상을 더욱 정확하게 한정되도록 하여, 에어로졸의 일관성을 개선할 수 있다. 더욱이, 가열 엘리먼트는 더욱 튼튼하게 될 수 있다. 열 분포가 또한 개선될 수 있고 가열 엘리먼트와 모세관 심지 사이의 접촉이 개선될 수 있다.

히터의 많은 변형이 가능하다. 코넥터 블레이드의 형상, 높이 및 두께는 변경될 수 있다. 더욱이, 가열 엘리먼트의 단면 영역 및 형상이 변경될 수 있고, 이는 이하 논의된다. 모세관 심지의 노출된 부분의 길이와 비교했을 때 가열 엘리먼트의 높이와 코넥터 블레이드의 높이는 변경될 수 있다. 가열 엘리먼트는 소정의 적절한 전기적으로 저항성 엘리먼트를 구비하여 구성될 수 있다. 재료는 다양한 두께를 갖을 수 있다. 더욱이, 히터는 가열 엘리먼트의 두께와는 다른 두께를 갖는 코넥터 블레이드를 갖을 수 있다. 이미 논의된 바와 같이, 이는 도 2의 하부에 도시된다. 본 실시예에 있어서, 블레이드 또는 지지 엘리먼트 및 가열 엘리먼트는 히터의 가열 엘리먼트 부품에서 보다는 히터의 블레이드 부품에서 더 두꺼운 재료로 형성된다. 이는 블레이드 또는 지지 엘리먼트가 더욱 더 단단하다는 이점을 갖는다. 도 2의 하부에 도시된 바와 같이, 히터가 만들어지는 재료의 단면은 실질적으로 개 뼈(dog-bone) 형상으로 된다. 다른 형상이 가능하다 블레이드는 가열 엘리먼트의 중앙 부분의 2배 만큼 두꺼울 수 있다. 이러한 히터는 화학적 어택(chemical attack)에 의해 제조될 수 있다. 이 경우에 있어서, 대략 일정한 두께의, 금속과 같은, 재료의 시트는 가변 두께를 갖는 히터 또는 재료의 시트를 제조하기 위해 화학적으로 어택 또는 에칭될 수 있다. 재료는 다양한 영률(Young's modulus), 즉 탄력성(elasticity)을 갖을 수 있다. 재료의 이들 특성은 그 조립 및 최종 구조에 영향을 미치게 된다. 모세관 심지 주위에서 히터의 조립은 도 17, 18, 19와 관련하여 이하 논의된다.

도 5는 본 발명에 따른 히터의 제2 실시예를 나타낸다. 도 5의 실시예에 있어서, 히터(501)는 전기적으로 포지티브 코넥터 블레이드(503)와 전기적으로 네가티브 코넥터 블레이드(505)를 구비하여 구성된다. 가열 엘리먼트(507)는 블레이드(503,505) 사이에서 연장된다. 도 5의 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트(507)는 세로 가열 엘리먼트의 각 종단에 위치한 교번하는 가로 부분(510)(즉, 실질적으로의 세로 축 또는 코넥터 블레이드(503,505)에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 부분)에 의해 결합된, 세로로 연장되는 가열 엘리먼트의 부분(508)(즉, 히터의 세로 축 또는 코넥터 블레이드(503,505)에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분)을 구비하여 구성된다. 도 2의 실시예와 유사하게, 최종 구조는 구형파의 형상을 갖는다. 그 방향(orientation)을 포함하는, 구형파의 특정 형상은, 그리고 인접하는 피크와 바닥 사이의 거리에 관한 그 높이는 도 2와 관련하여 설명된 바와 같이 변경될 수 있다.

그러나, 도 5의 실시예에 있어서, 세로로 연장되는 가열 엘리먼트의 부분(508)은 더 넓어서 그들 부분은, 가열 엘리먼트의 다른 부분 보다, 적어도 몇몇 장소에서, 더 큰 단면 영역을 갖는다. 세로로 연장되는 가열 엘리먼트의 부분(508)은 렌즈 형상(lens-shape)을 형성하는 2개의 볼록한 측(convex sides)을 갖는다. 즉, 가열 엘리먼트의 세로 부분(508)은, 가열 엘리먼트의 세로 부분의 각 단부 보다, 중앙에서 더 넓다.

형상 변동(shape variation)은 가열 엘리먼트에 의해 제조된 저항성 가열(resistive heating)에 영향을 미치고, 따라서 모세관 심지 주위에서 열 분포에 영향을 미친다. 특히, 주어진 전류에 대해, 발생된 열을 의미하는 주울 효과(Joule effect)가 저항에 비례한다. 물론, 저항은, 그 단면 영역을 포함하는, 저항체(resistor)의 형상에 의존한다. 이는 가열 엘리먼트의 단면 형상이 열 분포를 제어하는데 이용되어질 수 있음을 의미한다. 특히, 본 발명의 발명자들은 때때로 그 길이를 따라 일정한 단면을 갖춘 가열 엘리먼트에 따르면, 핫 스폿(hot spots)이 가열 엘리먼트의 가운데에 또는 단부에서 형성되어질 수 있음을 주지하였다. 이는 소정 스폿에서 모세관 심지의 과열(overheating)을 초래할 수 있다. 더 큰 단면 영역을 갖춘 가열 엘리먼트의 부분 또는 부분들을 제공하는 것은 그들 부분의 저항을 감소시키고, 따라서 주울 열(Joule heating)을 감소시킨다. 이는 핫 스폿 형성의 가능성을 감소시키고 더욱 균일한 열 분포를 제공한다. 1실시예에 있어서, 가열 엘리먼트의 가장 큰 단면 영역은 가열 엘리먼트의 가장 작은 단면 영역의 약 2배일 수 있다. 즉, 가열 엘리먼트의 세로로 연장되는 부분(508)의 가운데 부분(511)은 가열 엘리먼트의 세로로 연장되는 부분(508)의 단부 부분(512)의 약 2배 만큼 넓다.

이전의 실시예에서와 같이, 블레이드 중 적어도 하나는 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다. 즉, 블레이드와 가열 엘리먼트 양쪽은 재료의 단일 조각으로부터 만들어질 수 있다.

도 5의 히터는 도 3 및 도 4에 도시된 것과 동일한 방법으로 모세관 심지 주위에 조립된다. 해당 조립의 특징은 도 3 및 4와 관련하여 설명되었고, 반복하지는 않는다. 도 5의 가열 엘리먼트는 전기적으로 저항성 재료를 구비하여 구성되고, 히터와 가열 엘리먼트의 다양한 특징은 도 2, 3, 4와 관련하여 설명되었고, 반복되지는 않는다. 모세관 심지 주위에서 히터의 조립은 도 17, 18, 19와 관련하여 이하 논의된다.

도 6은 본 발명에 따른 히터의 제3 실시예를 나타낸다. 도 6의 실시예에 있어서, 히터(601)는 전기적으로 포지티브 코넥터 블레이드(603)와 전기적으로 네가티브 코넥터 블레이드(605)를 구비하여 구성된다. 가열 엘리먼트(607)는 블레이드(603,605) 사이에서 연장된다. 하나 또는 양쪽 블레이드는 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다. 도 6의 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트(607)는 가열 엘리먼트의 세로 부분(608)(즉, 코넥터 블레이드(603,605)에 대해 실질적으로 평행하게 또는 히터의 긴 축에 대해 실질적으로 평향하게 연장되는 부분)을 구비하여 구성된다. 가열 엘리먼트의 세로 부분은 가열 엘리먼트의 세로 부분의 맨 끝에 배열된 가열 엘리먼트의 교번하는 가로 부분(610)에 의해 결합될 수 있다. 가로 부분은 가열 엘리먼트의 세로 부분에 대해 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다. 도 6에 있어서, 가로 부분(610)은 반원 부분(semicircular portions)을 구비하여 구성된다. 도 6에 있어서, 반원 부분은, 이것이 넣어질 필요가 없음에도 불구하고, 가열 엘리먼트의 세로 부분(608)의 가운데 부분(611)으로부터 떨어져 면하는 그들의 만곡된 표면을 갖는다. 이전의 실시예에서와 같이, 가열 엘리먼트의 구조는 실질적으로 구형파의 구조이다. 그 방향을 포함하는, 구형파의 특정 구성과, 인접하는 피크와 바닥 사이의 거리에 관한 그 높이는 도 2와 관련하여 설명된 바와 같이 변경될 수 있다.

도 5에 도시된 실시예와 마찬가지로, 형상 변동은 가열 엘리먼트에 의해 제조된 저항성 가열(resistive heating)에 영향을 미치고, 따라서 모세관 심지 주위에서 열 분포에 영향을 미친다. 특히, 더 큰 단면 영역을 갖춘 가열 엘리먼트의 부분 또는 부분들을 제공하는 것은 핫 스폿의 가능성을 감소시키고 더욱 균일한 열 분포를 제공한다. 1실시예에 있어서, 가열 엘리먼트의 가장 큰 단면 영역은 가열 엘리먼트의 가장 작은 단면 영역의 약 2배로 될 수 있다.

도 6의 히터는 도 3 및 4에 도시된 바와 같은 동일한 방법으로 모세관 심지 주위에서 조립된다. 해당 조립의 특징은 도 3 및 4와 관련하여 설명되었고, 반복하지는 않는다. 도 6의 가열 엘리먼트는 전기적으로 저항성 재료를 구비하여 구성되고, 히터와 가열 엘리먼트의 다양한 특징은 도 2, 3, 4와 관련하여 설명되었고, 반복되지는 않는다. 모세관 심지 주위에서 히터의 조립은 도 17, 18, 19와 관련하여 이하 논의된다.

도 7은 본 발명에 따른 히터의 제4 실시예를 나타낸다. 도 7의 실시예에 있어서, 히터(701)는 전기적으로 포지티브 코넥터 블레이드(703)와 전기적으로 네가티브 코넥터 블레이드(705)를 구비하여 구성된다. 가열 엘리먼트(707)는 블레이드(703,705) 사이에서 연장된다. 도 7의 실시예에서, 가열 엘리먼트(707)는 삼각파(triangular wave)의 형상을 갖는다. 즉, 가열 엘리먼트(707)는 블레이드(703)를 향해 블레이드(705)로부터 제1 방향으로 비스듬히 연장되는 긴 부분(708)과, 블레이드(703)를 향해 블레이드(705)로부터 제2 방향으로 비스듬히 연장되는 긴 부분(710)을 구비하여 구성된다. 부분(708)과 부분(710)은 실질적으로 삼각파 형상을 형성하기 위해 교대로 연결된다. 특히, 가열 엘리먼트(707)는 코넥터 블레이드에 대해 실질적으로 평행하는 또는 코넥터 엘리먼트에 대해 실질적으로 수직하는 부분을 포함하지 않는다. 가열 엘리먼트의 모든 부분은 코넥터 블레이드에 대해 각도를 가지고 있다.

도 7에 도시된 실시예에 있어서, 긴 부분(708,710)과 코넥터 블레이드(703,705) 사이의 각도는 약 15°이다. 더욱이, 가열 엘리먼트의 긴 부분(708,710) 사이의 각도는 약 30°이다(이들 각도는 도 7에 정확하게 도시되지 않았음을 주지해야 함). 이들 각도는 블레이드와 긴 부분 사이의 각도가 더 컸던, 예컨대 80°인 경우 보다 더 많은 긴 부분(708,710)이 심지와 접촉에 있게 된다는 이점을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 삼각파 형상은 파의 인접하는 피크와 바닥 사이의 거리의 약 2배인 피크로부터 바닥까지의 거리를 갖는다.

도 7의 히터는 도 3 및 4에 도시된 것과 동일한 방법으로 모세관 심지 주변에 조립된다. 해당 조립체의 특징은 도 3 및 4와 관련하여 설명되었고, 반복하지는 않는다. 모세관 심지 주위에서 열 분포를 조정하는 것 뿐만 아니라, 가열 엘리먼트의 삼각형 형상은 장치가 조립됨에 따라 가열 엘리먼트(707)와 모세관 심지(117) 사이에서 양호한 접촉을 확실히 한다. 특히, 발명자들은 가열 엘리먼트의 삼각형 형상이, 다른 형상을 갖춘 가열 엘리먼트 보다 덜 단단함에 따라, 심지 주위에서 말려지도록 그를 더욱 용이하게 만든다는 것을 발견하였다. 조립체는 도 17, 18, 19와 관련하여 더욱 설명된다.

도 6의 가열 엘리먼트는 전기적으로 저항성 재료를 구비하여 구성되고, 히터와 가열 엘리먼트의 다양한 특성은 도 2, 3, 4와 관련하여 설명되었고, 반복하지는 않는다. 더욱이, 도 7의 실시예에 대해, 긴 비스듬히 연장되는 부분은 소정의 적절한 각도로 연장된다. 긴 부분(708)은 긴 부분(710)과 동일한, 그러나 반대인 각도로 연장될 필요는 없다.

도 8은 본 발명에 따른 히터의 제5 실시예를 나타낸다. 도 8의 실시예에 있어서, 히터(801)는 전기적으로 포지티브 코넥터 블레이드(803)와 전기적으로 네가티브 코넥터 블레이드(805)를 구비하여 구성된다. 가열 엘리먼트(807)는 블레이드(803,805) 사이에서 연장된다. 도 8의 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트(807)는 도 7에 도시된 실시예의 그것과 마찬가지로, 실질적으로 삼각파 형상의 형태를 갖는다.

도 8에 도시된 실시예에 있어서, 긴 부분과 코넥터 블레이드 사이의 각도는 약 15°이다. 더욱이, 가열 엘리먼트의 긴 부분 사이의 각도는 약 30°이다.(다시, 이들 각도는 도 8에 정확하게 도시되지 않았음을 주지해야 한다.) 이들 각도는 블레이드와 긴 부분 사이의 각도가 더 컸던, 예컨대 80°인 경우 보다 더 많은 긴 부분이 심지와 접촉에 있게 된다는 이점을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 삼각파 형상은 파의 인접하는 피크와 바닥 사이의 거리의 약 2배인 피크로부터 바닥까지의 거리를 갖는다.

그러나, 도 8에 도시된 실시예에 있어서, 삼각파의 피크와 바닥은, 도 7에 도시된 실시예에서와 같이, 가리켜지지 않는다. 대신, 피크와 바닥은 만곡된 또는 둥글게 된(rounded) 피크 및 바닥이다 즉, 가열 엘리먼트(807)는 실질적으로 정현파(sinusoidal wave)의 형상을 갖는다. 가열 엘리먼트는 도 7의 가열 엘리먼트와 유사한 형상을 갖지만, 비스듬히 연장되는 부분이 곡선(curves)에 의해 연결된다. 특히, 도 7의 실시예와 같이, 가열 엘리먼트(807)는 코넥터 블레이드에 대해 실질적으로 평행하거나 코넥터 블레이드에 대해 실질적으로 수직하는 큰 부분을 포함하지 않는다. 곡선된 부분 외에는, 가열 엘리먼트의 모든 부분이 코넥터 블레이드에 대해 각도를 이루고 있다.

도 8의 히터는 도 3 및 4에 도시된 것과 동일한 방법으로 모세관 심지 주변에 조립된다. 해당 조립체의 특징은 도 3 및 4와 관련하여 설명되었고, 반복하지는 않는다. 모세관 심지 주위에서 열 분포를 조정하는 것 뿐만 아니라, 가열 엘리먼트의 파 형상(wave shape)은 장치가 조립됨에 따라 가열 엘리먼트(807)와 모세관 심지(117) 사이에서 양호한 접촉을 확실히 한다. 특히, 발명자들은 가열 엘리먼트의 파 형상이, 다른 형상의 가열 엘리먼트 보다 덜 단단함에 따라, 심지 주위에서 말려지도록 그를 더욱 용이하게 만든다는 것을 발견하였다. 조립체는 도 17, 18, 19와 관련하여 더욱 설명된다.

도 8의 가열 엘리먼트는 전기적으로 저항성 재료를 구비하여 구성되고, 히터와 가열 엘리먼트의 다양한 특성은 도 2, 3, 4와 관련하여 설명되었고, 반복하지는 않는다. 더욱이, 도 8의 실시예에 대해, 긴 비스듬히 연장되는 부분은 소정의 적절한 각도로 연장된다. 가열 엘리먼트는 정확히 정현파를 갖을 필요는 없지만, 소정의 적절한 구불구불한 형상(curvy shape)을 갖을 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 히터의 제6 실시예를 나타낸다. 도 9의 실시예에 있어서, 히터(901)는 전기적으로 포지티브 코넥터 블레이드(903)와 전기적으로 네가티브 코넥터 블레이드(905)를 구비하여 구성된다. 가열 엘리먼트(907)는 코넥터 블레이드(903,905) 사이에서 연장된다. 블레이드 중 하나 이상이 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다. 도 9의 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트(907)는 하나 이상의 긴 세로 부분(908)(즉, 히터의 긴 축을 실질적으로 따라, 또는 실질적으로 평행하게, 연장되는 부분)을 구비하여 구성된다. 세로 부분(908)은 코넥터 블레이드(903,905)에 대해 실질적으로 평행하게 될 수 있다. 가열 엘리먼트의 세로 부분 또는 부분들은 가열 엘리먼트의 세로 부분의 맨 끝에 배열된 가열 엘리먼트의 교번하는 가로 부분(910)에 의해 결합된다. 가로 부분은 가열 엘리먼트의 다른 세로 부분에 결합 또는 연결될 수 있다. 하나의 가로 부분은 하나의 코넥터 블레이드에 대해 하나의 세로 부분을 연결한다. 다른 가로 부분은 다른 코넥터 블레이드에 대해 하나의 세로 부분을 연결한다. 가로 부분은 코넥터 블레이드(903,905)에 대해 실질적으로 수직으로 연장된다. 도 2, 5, 6의 실시예와 마찬가지로, 최종 구조는 구형파의 형상을 갖는다. 그 방향을 포함하는, 구형파의 특정 형상과, 인접하는 피크와 바닥 사이의 거리에 관한 그 높이는 도 2에 관해 설명된 바와 같이 변경될 수 있다.

그러나, 도 9의 실시예에 있어서, 히터는 코넥터 블레이드(903,905)에 인접하는 2개의 강화부(909)를 더 포함한다. 각 강화부(909)는 코넥터 블레이드를 가열 엘리먼트의 가장 가까운 세로로 연장되는 부분(908)과 연결하는 다수의 지주(911)를 구비하여 구성된다. 지주(911)의 하나 이상은 가열 엘리먼트의 세로 부분에 대해 실질적으로 수직으로 될 수 있다. 지주(911) 중 하나 이상은 코넥터 블레이드(903,905) 중 하나 이상에 실질적으로 수직으로 될 수 있다. 지주는 가열 엘리먼트의 가장 가까운 세로 부분을 따라 대략 중간쯤까지 위치되어질 수 있다. 다른 지주가 가열 엘리먼트의 세로 부분의 한쪽 또는 양 맨 끝에 위치되어질 수 있다. 코넥터 블레이드 중 하나 이상이 강화부(909)를 구비하여 구성될 수 있다.

강화부(909)가 전기적으로 도전성이면, 이는 각 코넥터 블레이드로부터 가열 엘리먼트(907)의 가장 가까운 세로로 연장되는 부분(908)으로 다양한 전기적 연결 경로를 초래한다. 그러나, 그 더 큰 길이로 인해, 이 부분은 가열 엘리먼트의 더 짧은 가로 부분(913) 보다 더 높은 저항을 갖기 때문에, 전류 대부분은 강화부를 따라 흐르지 않는다. 따라서, 강화부(909)는 히터의 나머지(rest) 만큼 많이 가열되지는 않는다. 그렇지 않으면, 강화부가 전기적으로 도전되지 않으면, 오직 단일 전기 연결 경로만이 제공될 수 있다.

강화부(909)는 가열 엘리먼트(907) 보다 더 단단한 재료로 만들어질 수 있지만, 코넥터 블레이드(903,905) 보다 더 유연하다. 바람직하기는, 강화부(909)는 히터의 나머지(rest)와 동일한 재료로 만들어진다. 바람직하기는, 강화부의 하나 이상이 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성될 수 있다. 강화부의 단면 칫수는, 강화부를 더욱 강하게 하기 위해, 가열 엘리먼트의 단면 칫수 보다 더 클 수 있다.

도면에 도시되지는 않았지만, 다른 실시예에 있어서, 강화부는, 바람직하기는 가열 엘리먼트 또는 코넥터 블레이드와 동일한 재료인, 재료의 시트를 구비하여 구성될 수 있다. 해당 경우에 있어서, 강화부는 코넥터 블레이드와 코넥터 블레이드에 가장 가까운 가열 엘리먼트의 세로 부분을 실질적으로 직사각형 또는 정사각형 형상의 시트 재료와 결합한다. 도 9를 참조하면, 이는 최상부 또는 최하부 지주(911)로부터 중간 지주(911)까지 연장되는 재료의 시트 또는 가로 부분(913)으로부터 중간 지주(911)까지 연장되는 재료의 시트 또는 양쪽을 구비하여 구성된다. 이들 채워진 강화부는 또한 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성될 수 있다.

도 9의 히터는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 동일한 방법으로 모세관 심지 주위에 조립된다. 해당 조립체의 특징은 도 3 및 도 4와 관련하여 설명되었고, 반복하지는 않는다. 강화부(909)의 단단함(rigidity)에 따라, 해당 부분은 가열 엘리먼트(907) 보다 적게 또는 동일한 양으로 굽혀질 수 있다. 강화부는 히터의 구조를 강화시킨다. 강화부는 또한 가열 엘리먼트와 모세관 심지의 양호한 접촉을 확실히 하고, 장치가 조립될 때, 모세관 심지 주위에 가깝게 고정되도록 가열 엘리먼트를 허용한다. 이는 히터가 실질적으로 도 3 및 도 4에 도시된 관 형상(tubular shape)으로 접혀질 때의 스프링 효과에 기인한다. 접혀진 금속은 모세관 심지 상에서 가열 엘리먼트의 양호한 접촉을 확실히 한다. 조립체는 도 17, 18, 19와 관련하여 더욱 논의된다.

도 9의 가열 엘리먼트는 전기적으로 저항성 재료를 구비하여 구성되고, 히터와 가열 엘리먼트의 다양한 특징은 도 2, 3, 4에서 설명되었고 반복하지는 않는다. 더욱이, 강화부의 형상 및 크기는 변경될 수 있다. 예컨대, 강화부는, 개별 지주 보다는, 예컨대 코넥터 블레이드로부터 연장되는 플래그(flag) 또는 플랜지(flange)와 같이 재료의 고체 부분(solid portion)을 구비하여 구성될 수 있다. 오직 단일 강화부만이 제공될 수 있다. 또는 하나 이상의 강화부가 각 코넥터 블레이드에 인접하여 제공될 수 있다. 강화부는 소정의 적절한 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 재료는 바람직하기는 히터의 구조를 강화하기 위해 가열 엘리먼트의 재료 보다 더 단단하다. 강화부는 동일한 구조를 갖거나 동일한 재료로 만들어질 필요는 없다. 그러나, 바람직하기는 강화부는 히터의 나머지와 동일한 재료로 만들어진다. 바람직하기는, 강화부의 하나 이상이 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다.

도 9의 실시예에 제공된 강화부에는, 도 2, 5, 6, 7, 8에 도시된 형상을 포함하는, 소정의 적절한 가열 엘리먼트 형상이 제공될 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 히터의 제7 실시예를 나타낸다. 도 10의 실시예에 있어서, 히터(1001)는 전기적으로 포지티브 코넥터 블레이드(1003)와 전기적으로 네가티브 코넥터 블레이드(1005)를 구비하여 구성된다. 가열 엘리먼트(1007)는 블레이드(1003,1005) 사이에서 연장된다. 블레이드 중 하나 이상이 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다. 도 10의 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트(1007)는 세로로 연장되는 가열 엘리먼트의 부분(1008)(즉, 히터의 긴 축을 실질적으로 따라, 또는 실질적으로 평행하게, 연장되는 부분)을 구비하여 구성된다. 가열 엘리먼트의 세로 부분(1008)은 가열 엘리먼트의 세로 부분의 맨 끝에 배열된 가열 엘리먼트의 교번하는 가로 부분(1010)에 의해 결합된다. 가로 부분은 코넥터 블레이드(1003,1005)에 대해 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다. 도 2, 5, 6, 9의 실시예와 마찬가지로, 최종 구조는 구형파의 형상을 갖는다. 그 방향을 포함하는, 구형파의 특정 형상과, 인접하는 피크와 바닥 사이의 거리와 관련하여 그 높이는 도 2에 관해 설명된 바와 같이 변경될 수 있다.

도 9의 실시예에서와 같이, 히터는 코넥터 블레이드(1003 및 1005)에 인접하는 2개의 강화부(1009)를 더 포함한다. 이러한 강화부(1009)의 특성은 도 9의 강화부(909)의 특성과 유사하고, 반복하지는 않는다.

히터(1001)는, 본 실시예의 가열 엘리먼트의 중앙에서, 2개의 코넥터 블레이드 사이에 부가적 강화부(1015)를 더 구비하여 구성될 수 있다. 강화부(1015)는 강화부(1009)에 대해 구조에서 매우 유사할 수 있다. 예컨대, 강화부(1015)는 인접하는 세로로 연장되는 부분(1008)을 연결하는 여러 지주를 구비하여 구성될 수 있다. 강화부(1015)는 전기적으로 도전성이고, 이는 2개의 인접하는 수직으로 연장되는 부분(1008) 사이에서 다양한 전기적 연결 경로를 초래한다. 그러나, 그 더 큰 길이로 인해, 이 부분은 가열 엘리먼트의 더 짧은 가로 부분(1017) 보다 더 높은 저항을 갖기 때문에, 전류 대부분 강화부(1015)를 따라 흐르지 않는다. 따라서, 강화부(1015)는 히터의 나머지 만큼 많이 가열되지는 않는다. 강화부(1015)가 전기적으로 도전되지 않으면, 오직 단일 전기적 연결 경로만이 제공될 수 있다. 하나 이상의 중앙 강화부(1015)가 원한다면 제공될 수 있다.

강화부(1009,1015)는 가열 엘리먼트(1007) 보다 더 단단한 재료로 만들어지 수 있지만, 코넥터 블레이드(1003,1005) 보다 더 유연하다. 그러나, 바람직하기는 강화부(1009,1015)는 히터의 나머지와 동일한 재료로 만들어진다. 바람직하기는, 강화부의 하나 이상이 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성될 수 있다. 강화부를 더욱 강화시키기 위해, 강화부의 단면 칫수는 가열 엘리먼트의 단면 칫수 보다 더 클 수 있다.

도 9를 참조하여 설명된 바와 같이, 강화부의 하나 이상은 재료의 시트를 택일적으로 구비하여 구성될 수 있다.

도 10의 히터는 도 3 및 4에 도시된 것과 동일한 방법으로 모세관 심지 주위에 조립된다. 해당 조립체의 특징은 도 3 및 4와 관련하여 설명되었고, 반복하지는 않는다. 강화부(1009,1015)의 단단함에 따라, 해당 부분은 가열 엘리먼트(1007) 보다 적게 또는 동일한 양으로 굽혀질 수 있다. 강화부는 히터의 구조를 강화시킨다. 강화부는 또한 가열 엘리먼트와 모세관 심지의 양호한 접촉을 확실히 하고, 장치가 조립될 때, 모세관 심지 주위에 가깝게 고정되도록 가열 엘리먼트를 허용한다. 이는 앞에서 설명한 바와 같이, 접혀진 금속 시트의 스프링 효과에 기인한다. 이는 도 17, 18, 19와 관련하여 더욱 논의된다.

도 10의 가열 엘리먼트는 전기적으로 저항성 재료를 구비하여 구성되고, 히터와 가열 엘리먼트의 다양한 특징은 도 2, 3, 4와 관련하여 설명되었고 반복하지는 않는다.

더욱이, 강화부의 형상, 크기, 구조 및 재료는 도 9와 관련하여 설명된 바와 같이 변경될 수 있다. 가열 엘리먼트의 강화부는 코넥터 블레이드와 인접하는 강화부 또는 강화부들로부터 함께 또는 분리적으로 제공될 수 있다.

도 10의 실시예에 제공된 강화부에는, 도 2, 5, 6, 7, 8에 도시된 형상을 포함하는, 소정의 다른 적절한 가열 엘리먼트 형상이 제공될 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 히터의 제8 실시예를 나타낸다. 도 11의 실시예에 있어서, 히터(1101)는 전기적으로 포지티브 코넥터 블레이드(1103)와 전기적으로 네가티브 코넥터 블레이드(1105)를 구비하여 구성된다. 가열 엘리먼트(1107)는 코넥터 블레이드(1103,1105) 사이에서 연장된다. 블레이드 중 하나 이상이 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다. 도 11의 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트(1107)는 세로로 연장되는 가열 엘리먼트의 부분(즉, 히터의 긴 축을 실질적으로 따르거나 평행하는 부분)을 구비하여 구성된다. 세로 부분은 긴 코넥터 블레이드(1103,1105)에 대해 평행으로 될 수 있다. 가열 엘리먼트의 세로 부분은 히터의 세로 부분의 맨 끝에 배열된 가열 엘리먼트의 교번하는 가로 부분에 의해 결합된다. 가로 부분은 코넥터 블레이드(1103,1105)에 대해 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다. 최종 구조는 구형파의 형상을 갖는다. 그 방향을 포함하는, 구형파의 특정 형상과, 인접하는 피크와 바닥 사이의 거리에 관한 그 높이는 도 2와 관련하여 설명된 바와 같이 변경될 수 있다.

도 11의 실시예에서, 히터는 하부 강화 지주(1113)와 상부 강화 지주(1115)를 더 포함한다. 실시예에 있어서, 하부 강화 지주(1113)는 포지티브 코넥터 블레이드(1103)의 연장부(extension)이다. 하부 강화 지주(1113)는 가열 엘리먼트(1107) 보다 더 낮은 포지티브 코넥터 블레이드(1103) 상의 높이에서 수직 방향으로 포지티브 코넥터 블레이드(1103)로부터 연장된다. 즉, 히터가 모세관 심지 주위에서 조립될 때, 하부 강화 지주(1113)는 히터(1107) 보다 액체 카트리지(113)에 더 가까울 수 있다. 하부 강화 지주(1113)는 네가티브 코넥터 블레이드(1105)를 향해 연장되지만 그와 접촉을 이루지는 않는다. 마찬가지로, 상부 강화 지주(1115)는 네가티브 코넥터 블레이드(1105)의 연장부이다. 상부 강화 지주(1115)는 가열 엘리먼트(1107) 보다 더 높은 네가티브 코넥터 블레이드(1105) 상의 높이에서 수직 방향으로 네가티브 코넥터 블레이드(1105)로부터 연장된다. 즉, 히터가 모세관 심지 주위에서 조립될 때, 상부 강화 지주(1115)는 히터(1107) 보다 액체 카트리지(113)로부터 더 멀 수 있다. 상부 강화 지주(1115)는 포지티브 코넥터 블레이드(1103)를 향해 연장되지만 그와 접촉을 이루지는 않는다. 네가티브 코넥터 블레이드는 하부 강화 지주에 택일적으로 연결될 수 있다. 포지티브 코넥터 블레이드는 상부 강화 지주에 택일적으로 연결될 수 있다. 더욱이, 오직 상부 및 하부 강화 지주 중 하나만이 제공될 필요가 있다.

바람직하기는, 하부 강화 지주(lower reinforcing strut)는 부착된 코넥터 블레이드, 도 11의 포지티브 코넥터 블레이드(1103)와 동일한 재료로 만들어진다. 마찬가지로, 상부 강화 지주(upper reinforcing strut)는 부착된 코넥터 블레이드, 도 11의 네가티브 코넥터 블레이드(1105)와 동일한 재료로 만들어진다. 바람직하기는, 하부 지주 또는 상부 지주 또는 양쪽은 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다.

도 12는 모세관 심지(117) 주위에 조립된 도 11의 히터(1101)를 나타낸다. 도 13은 도 12의 선 13-13에 따른 단면이다. 도 12는 모세관 심지(117)와 히터만을 나타내고, 액체 카트리지(113)의 상단 부분을 더한다. 흡연 시스템의 나머지 구성요소는 도시되지 않는다. 즉, 도 12는 도 1의 박스 A의 확대도를 나타낸다. 도 12 및 13은 도 3 및 4와 유사하고, 도 3 및 4와 관련하여 설명된 조립체의 특징은 반복하지 않는다. 도 12 및 13을 참조하면, 하부 강화 지주(1113)는 실질적으로 모세관 심지(117) 주위 전체에서 연장된다. 하부 강화 지주(1113)는 가열 엘리먼트(1107) 보다 액체 카트리지(113)에 더 가깝다. 상부 강화 지주(1115)는 실질적으로 모세관 심지(117) 주위 전체에서 연장된다. 상부 강화 지주(1115)는 가열 엘리먼트(1107) 보다 액체 카트리지(113)로부터 더 멀다.

강화 지주(1113,1115)는 히터의 구조를 강화한다. 강화 지주(1113,1115)는 바람직하기는 가열 엘리먼트(1107)의 재료 보다 더 단단한 코넥터 블레이드(1103,1105)와 동일한 재료를 구비하여 구성된다. 강화 지주는 또한 가열 엘리먼트와 모세관 심지의 양호한 접촉을 확실히 하고, 장치가 조립될 때 모세관 심지 주위에서 가깝게 고정되도록 가열 엘리먼트를 허용한다. 조립체는 도 17, 18, 19와 관련하여 더욱 설명된다. 더욱이, 강화 지주(1113,1115)는 장치가 조립될 때 모세관 심지(117)를 위한 지지를 제공한다. 히터가 오직 비교적 유연한 재료만을 구비하여 구성되면, 모세관 심지는 쓰러지거나(flop) 또는 상단을 향해 바깥쪽으로 구부정하게(slump)되는 경향을 갖을 수 있다. 비교적 단단한 상부 및 하부 강화 지주는 이러한 가능성을 감소시킨다.

도 11, 12, 13의 가열 엘리먼트는 전기적으로 저항성 재료를 구비하여 구성되고, 히터 및 가열 엘리먼트의 다양한 특성은 도 2, 3, 4와 관련하여 설명되었고 반복하지 않는다, 더욱이, 상부 및 하부 강화 지주의 형상 및 크기는 변경될 수 있다. 강화 지주는 소정의 적절한 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 오직 상부 및 하부 강화 지주 중 하나만이 제공될 필요가 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 강화부는 또한 상부 및 하부 강화 지주와 함께 제공될 수 있다.

도 11, 12, 13의 실시예에 제공된 강화 지주에는, 도 2, 5, 6, 7, 8에 도시된 형상을 포함하는, 소정의 다른 적절한 엘리먼트 형상이 제공될 수 있다.

도 14는 본 발명에 따른 히터의 제9 실시예를 나타낸다. 도 14의 실시예에 있어서, 히터(1401)는 전기적으로 포지티브 코넥터 블레이드(1403)와 전기적으로 네가티브 코넥터 블레이드(1405)를 구비하여 구성된다. 가열 엘리먼트(1407)는 코넥터 블레이드(1403,1405) 사이에서 연장된다. 블레이드 중 하나 이상이 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다. 도 14의 실시예에 있어서, 가열 엘리먼트(1407)는 세로로 연장되는 가열 엘리먼트의 부분(즉, 히터의 긴 축을 실질적으로 따라, 또는 실질적으로 평행하게, 연장되는 부분)을 구비하여 구성된다. 세로 부분은 코넥터 블레이드(1403,1405)에 대해 평행으로 될 수 있다. 가열 엘리먼트의 세로 부분은 히터의 세로 부분의 맨 끝에 배열된 가열 엘리먼트의 교번하는 가로 부분에 의해 결합된다. 가로 부분은 코넥터 블레이드(1403,1405)에 대해 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다. 최종 구조는 구형파의 형상을 갖는다. 그 방향을 포함하는, 구형파의 특정 형상과, 인접하는 피크와 바닥 사이의 거리에 관한 그 높이는 도 2와 관련하여 설명된 바와 같이 변경될 수 있다.

도 14의 실시예에 있어서, 히터는, 도 9에서와 같이, 코넥터 블레이드(1403,1405)에 인접하는 2개의 강화부(1409)를 더 포함한다. 이들 강화부(1409)의 특성은 도 9의 강화부(909)의 그것과 유사하고, 반복하지는 않는다.

도 14에 있어서, 히터는 2개의 상부 강화 지주(1408,1410; upper reinforcing struts)와 2개의 하부 강화 지주(1414,1416; lower reinforcing struts)를 더 포함한다. 실시예에 있어서, 하부 강화 지주(1414)는 포지티브 코넥터 블레이드(1403)의 연장부이다. 하부 강화 지주(1414)는 가열 엘리먼트(1407) 보다 낮은 포지티브 코넥터 블레이드(1403) 상의 높이에서 수직 방향으로 포지티브 코넥터 블레이드(1403)으로부터 연장된다. 마찬가지로, 하부 강화 지주(1416)는 네가티브 코넥터 블레이드(1405)의 연장부이다. 하부 강화 지주(1416)는 가열 엘리먼트(1407) 보다 더 낮은 네가티브 코넥터 블레이드(1405) 상의 높이에서 수직 방향으로 네가티브 코넥터 블레이드(1405)로부터 연장된다. 즉, 히터가 모세관 심지 주위에서 조립될 때, 하부 강화 지주(1414,1416)는 가열 엘리먼트(1407) 보다 액체 카트리지(113)에 더 가깝게 된다. 그들은 또한 서로 대략 동일한 높이로 된다. 하부 강화 지주(1414,1416)는 서로를 향해 연장되지만, 접촉을 이루지는 않는다.

마찬가지로, 본 실시예에 있어서, 상부 강화 지주(1408)는 포지티브 코넥터 블레이드(1403)의 연장부이다. 상부 강화 지주(1408)는 가열 엘리먼트(1407) 보다 더 높은 포지티브 코넥터 블레이드(1403) 상의 높이에서 수직 방향으로 포지티브 코넥터 블레이드(1403)로부터 연장된다. 마찬가지로, 상부 강화 지주(1410)는 네가티브 코넥터 블레이드(1405)의 연장부이다. 상부 강화 지주(1410)는 가열 엘리먼트(1407) 보다 더 높은 네가티브 코넥터 블레이드(1405) 상의 높이에서 수직 방향으로 네가티브 코넥터 블레이드(1405)로부터 연장된다. 즉, 히터가 모세관 심지 주위에서 조립될 때, 상부 강화 지주(1408,1410)는 가열 엘리먼트(1407) 보다 액체 카트리지(113)로부터 더 멀 수 있다. 그들은 또한 대략 서로 동일한 높이에 있게 된다. 상부 강화 지주(1408,1410)는 서로를 향해 연장되지만, 접촉을 이루지는 않는다.

2개의 하부 강화 지주는 동일한 높이로 될 필요는 없다. 2개의 상부 강화 지주는 동일한 높이로 될 필요는 없다. 더욱이, 오직 상부 및 하부 강화 지주 중 하나만이 제공될 필요가 있다. 바람직하기는, 하부 강화 지주는 그들이 부착된 코넥터 블레이드와 동일한 재료로 만들어진다. 마찬가지로, 상부 강화 지주는 그들이 부착된 코넥터 블레이드와 동일한 재료로 만들어진다. 바람직하기는, 하부 지주 중 하나 또는 양쪽 또는 상부 지주 중 하나 또는 양쪽 또는 양쪽은 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다.

도 15는 모세관 심지(117) 주변에서 조립된 도 14의 히터(1401)를 나타낸다. 도 16은 도 15의 선 16-16에 따른 단면이다. 도 15는 모세관 심지(117)와 히터만을 나타내고, 액체 카트리지(113)의 상단 부분을 더한다. 흡연 시스템의 나머지 부분은 도시하지 않는다. 즉, 도 15는 도 1에서 박스 A의 확대도를 나타낸다. 더욱이, 도 15의 액체 카트리지(113)는 모세관 심지(117)의 상단에서 상부 부분(114)을 구비하여 구성된다. 상부 부분(114)은 액체 카트리지(113) 부분의 연장부일 수 있다. 즉, 그들은 재료의 동일한 조각으로 형성될 수 있다.

도 15 및 16은 도 3 및 4와 유사하고, 도 3 및 4와 관련하여 설명된 조립체의 특징은 반복하지 않는다. 도 15 및 16에서 알 수 있는 바와 같이, 코넥터 블레이드(1403,1405)는 액체 카트리지(113)의 상단과 액체 카트리지의 상부 부분(114)의 바닥에 고정된다. 그러나, 그들은 장치의 다른 부분에 또는 액체 카트리지(113)와 상부 부분(114) 중 하나에만 고정될 수도 있다. 더욱이, 하부 강화 지주(1414,1416)는 실질적으로 모세관 심지(117) 주위 전체에서 연장될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 하부 강화 지주(1414,1416)는 실질적으로 액체 카트리지(113)의 원형 홈(circular groove)(도시되지 않았음)에 고정된다. 상부 강화 지주(1408,1410)는 실질적으로 모세관 심지(117) 주위 전체에서 연장된다. 본 실시예에 있어서, 상부 강화 지주(1408,1410)는 실질적으로 액체 카트리지의 상부 부분(114)의 원형 홈(circular groove)(도시되지 않았음)에 고정된다.

강화 지주(1408,1410,414,1416)는 히터의 구조를 강화한다. 강화 지주(1408,1410,414,1416)는, 가열 엘리먼트(1407)의 재료 보다 더 단단한, 코넥터 블레이드(1403,1405)와 동일한 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 더욱이, 액체 카트리지(113)의 홈에 강화 지주(1414,1416)를 고정하는 것은 부가적 구조적 완전성(integrity)을 제공한다. 더욱이, 액체 카트리지의 상부 부분(114)의 홈에 강화 지주(1408,1410)를 고정하는 것은 부가적 구조적 완전성을 제공한다. 강화 지주의 하나 이상은 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성된다.

강화 지주는 또한 가열 엘리먼트와 모세관 심지의 양호한 접촉을 확실히 하고, 장치가 조립될 때 모세관 심지 주위에서 가깝게 고정되도록 가열 엘리먼트를 허용한다. 이는 도 17, 18, 19와 관련하여 더욱 논의된다. 더욱이, 특히 액체 카트리지의 상부 부분(114) 및 액체 카트리지(113)와 액체 카트리지의 상부 부분(114)의 홈과 함께, 강화 지주는 장치가 조립될 때 모세관 심지(117)를 위한 지지를 제공한다. 히터 조립체가 비교적 유연한 재료를 구비하여 구성되면, 모세관 심지는 쓰러지거나(flop) 또는 상단을 향해 바깥쪽으로 구부정하게(slump)되는 경향을 갖을 수 있다. 홈에 고정된 비교적 단단한 상부 및 하부 강화 지주는 이러한 가능성을 감소시킨다.

도 14, 15, 16의 가열 엘리먼트는 전기적으로 저항성 재료를 구비하여 구성되고, 히터와 가열 엘리먼트의 다양한 특성은 도 2, 3, 4와 관련하여 설명되었고, 반복하지는 않는다. 더욱이, 상부 및 하부 강화 지주의 형상 및 크기는 변경될 수 있다. 예컨대, 2개의 하부 강화 지주는 동일한 길이 또는 형상을 갖지 않을 수 있다. 예컨대, 2개의 상부 강화 지주는 동일한 길이 또는 형상을 갖지 않을 수 있다. 강화 지주는 소정의 적절한 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 오직 상부 및 하부 강화 지주 중 하나만이 제공될 필요가 있다. 도 9 및 10에 도시된 강화부는 또한 상부 및 하부 강화 지주와 함께 제공될 수 있다. 이는 구조적 완전성을 개선함에도 불구하고, 강화 지주는 홈에 의해 액체 카트리지에 고정될 필요는 없다. 홈의 형상은 요구에 따라 모세관 심지 주위의 형상으로 가열 엘리먼트를 굽히는데 이용될 수 있다.

도 14, 15, 16의 실시예에서 제공된 강화 지주에는, 도 2, 5, 6, 7, 8에 도시된 형상을 포함하는, 소정의 다른 적절한 가열 엘리먼트 형상이 제공될 수 있다.

다수의 다른 실시예가 설명되었고, 하나의 실시예와 관련하여 설명된 특징은 종종 다른 실시예에 대해 적용할 수 있음을 주지한다.

도 17, 18, 19는 본 발명이 1실시예에 따른, 모세관 심지 주위에 히터를 조립하는데 포함된 단계를 나타낸다.

도 17을 참조하면, 먼저 가열 엘리먼트(1707)가, 바람직하기는 접이 기구(folding tool)를 이용해서, 서로를 향해 코넥터 블레이드(1703,1705)를 가져오게 하는 것에 의해 주위에서 만곡된다. 이 경우, 접이 기구는 실질적으로 둥근 단면(round cross section)을 갖는 원통(cylinder)의 형상으로 히터를 형성한다. 히터가 형성되면, 심지(117)는 도 18 및 19에 도시된 바와 같이 그 내부로 삽입된다. 접혀진 금속의 스프링 효과는 심지 상에서 히터의 양호한 접촉을 확실히 한다. 접혀진 히터의 직경은, 양호한 접촉을 확실히 하도록, 심지의 직경 보다 근소하게 더 작을 수 있다. 예컨대, 접혀진 히터는, 약 2.0mm의 심지 직경에 대해, 약 1.9mm의 직경을 갖을 수 있다.

이러한 방법에 있어서, 가열 엘리먼트의 탄력성은 접혀진 히터가 도 18에 도시된 화살표의 방향으로 끌어당겨져 떨어질 때 히터가 심지를 향해 안쪽으로 되튀도록(spring) 치우치게 됨을 확실히 한다. 도 18을 참조하면, 가열 엘리먼트는 화살표에 의해 도시된 바와 같이 심지(117)를 향해 개방된 가열 엘리먼트를 이동시키는 것에 의해 모세관 심지(117) 주변에서 고정된다. 이어, 가열 엘리먼트는 도 19에 도시된 바와 같이 해제되고(released), 블레이드(1703,1705)는 모세관 심지의 일 측 상에 고정되고, 가열 엘리먼트는 모세관 심지 주변에 가깝게 위치된다.

이미 언급된 바와 같이, 가열 엘리먼트는, 가열 엘리먼트를 위해 이용된 재료 시트의 두께, 시트가 절단된 형상, 및 시트의 탄력성(즉, 영률)에 의해 영향을 받는, 특정 탄력성을 갖는다. 특히, 삼각(triangular) 및 정현(sinusoidal) 형상 가열 엘리먼트는 조립체를 위해 특히 이점으로 됨을 발견하였다. 더욱이, 히터가 강화 부분을 포함하면, 이는 또한 히터의 전체 탄력성에 영향을 미치게 된다. 코넥터 블레이드가 고정될 때, 이 탄력성은 모세관 심지 주위에서 밀접한 고정을 확실히 한다. 이는 열 분포에서의 일관성을 확실히 하고, 따라서 에어로졸 형성의 일관성을 확실히 한다. 이는 흡연 경험의 반복성을 확실히 한다.

도 20 및 21은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 히터의 온도 분포를 나타낸다.

도 20의 히터는, 가열 엘리먼트의 가로 부분이 반원 호(semicircular arc)의 형태를 취하는 것을 제외하고, 도 9에 도시된 실시예와 유사하다. 도 20에 도시된 히터는 또한, 도 11에 도시된 실시예와 유사하게, 상부 강화 지주와 하부 강화 지주를 포함한다. 그러나 상부 지주와 하부 지주 양쪽은 조건적으로; 강화 지주가 없거나, 하나이거나, 양쪽이 포함될 수 있다.

도 20의 오른쪽의 온도 눈금(scale)은 눈금의 더 희미한 부분 보다 더 차가워지는 눈금의 더 어두운 부분을 갖는 직선 눈금이다. 히터의 가장 뜨거운(가장 희미한) 부분은 히터의 가장 차거운 (가장 어두운) 부분 보다 약 5배 더 뜨겁다는 것을 알 수 있다. 히터는 주로 히터의 가열 엘리먼트 부분에서 가열된다. 강화부, 및 상부 강화 지주와 하부 강화 지주 뿐만 아니라 코넥터 블레이드 모두는 히터의 가열 엘리먼트 부분 보다 더 차갑게 남아있게 된다.

도 21의 히터는, 히터의 부분이 코넥터 블레이드로부터 실질적으로 등거리인, 강화 부분을 구비하여 구성되는, 히터의 중앙 부분을 제외하고, 도 20에 도시된 실시예와 유사하다. 강화부는 하나의 단부에서 반원 부분을 갖는, 실질적으로 형상에서 직사각형이다. 도 21의 오른쪽의 온도 눈금은 눈금의 더 희미한 부분 보다 더 차가워지는 눈금의 더 어두운 부분을 갖는 직선 눈금이다. 히터의 가장 뜨거운(가장 희미한) 부분은 히터의 가장 차거운 (가장 어두운) 부분 보다 약 5배 더 뜨겁다는 것을 알 수 있다. 히터는 주로 히터의 가열 엘리먼트 부분에서 가열된다. 강화부, 및 상부 강화 지주와 하부 강화 지주 뿐만 아니라 코넥터 블레이드 모두는 히터의 가열 엘리먼트 부분 보다 더 차갑게 남아있게 된다.

Claims (15)

1. 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템으로, 시스템이, 에어로졸을 형성하도록 에어로졸-형성 기판을 가열하기 위한 적어도 하나의 전기 히터를 구비하여 구성되고, 히터가 다수의 긴 지지 엘리먼트에 전기적으로 연결된 제1 단면의 가열 엘리먼트를 구비하여 구성되면서 각 지지 엘리먼트가 제1 단면 보다 더 큰 단면을 갖추며, 지지 엘리먼트 중 적어도 하나가 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   에어로졸-형성 기판이 액체 에어로졸-형성 기판이고, 시스템이 액체를 보유하기 위한 액체 저장부 및 액체 저장부와 연통하는 모세관 심지를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   각 지지 엘리먼트가 전기적으로 포지티브 코넥터 또는 전기적으로 네가티브 코넥터를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
   
4. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
   가열 엘리먼트가 지지 엘리먼트 사이에서 연장되는 유연한 가열 엘리먼트를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
   
5. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
   가열 엘리먼트가 전기적으로 저항성 재료의 시트를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
   
6. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
   가열 엘리먼트가, 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분과, 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분의 교번하는 단부에서 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 부분을 결합하는 지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 부분을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
   
7. 제6항에 있어서,
   지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 가열 엘리먼트의 부분이 가열 엘리먼트의 다른 부분의 최대 단면 보다 더 큰 최대 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
   
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
   지지 엘리먼트에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 부분이 실질적으로 반원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
   
9. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
   가열 엘리먼트가, 하나의 지지 엘리먼트와 다른 지지 엘리먼트 사이에서 하나의 방향으로 비스듬히 연장되는 부분과, 하나의 지지 엘리먼트와 다른 지지 엘리먼트 사이에서 제1 방향으로부터 다른 방향으로 비스듬히 연장되는 부분을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
   
10. 제9항에 있어서,
    하나의 방향으로 비스듬히 연장되는 부분이 만곡된 부분에 의해 다른 방향으로 비스듬히 연장되는 부분에 연결되는 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
    
11. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 전기 히터가 지지 엘리먼트 중 적어도 하나에 인접하는 적어도 하나의 강화부를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
    
12. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 엘리먼트가 가열 엘리먼트의 제1 부분과 가열 엘리먼트의 제2 부분을 포함하고, 적어도 하나의 전기 히터가 가열 엘리먼트의 제1 부분과 가열 엘리먼트의 제2 부분 사이에서 적어도 하나의 강화부를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
    
13. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 히터가 지지 엘리먼트 중 적어도 하나에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 적어도 하나의 강화 지주를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸-형성 기판을 수용하기 위한 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템.
    
14. 다수의 긴 지지 엘리먼트에 전기적으로 연결된 제1 단면의 가열 엘리먼트를 구비하여 구성된 히터로서, 각 지지 엘리먼트가 제1 단면 보다 더 큰 단면을 갖추되, 지지 엘리먼트 중 적어도 하나가 가열 엘리먼트와 통합적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 히터.
    
15. 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템의 에어로졸-형성 기판을 가열하는 히터로서 청구항 제14항에 따른 히터의 이용.

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