KR20180134974A - 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치 - Google Patents

흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

장치는 흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된다. 장치는: 하우징―하우징은 제1 단부에 제1 개구부를 가지며, 제1 개구부를 통해, 흡연 가능한 재료를 보유하는 소모성 물품이 장치에 제거 가능하게 삽입될 수 있음―; 및 사용 중일 때 소모성 물품 내의 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 하우징 내에 배열된 적어도 하나의 히터 배열체 및 제1 개구부와 적어도 하나의 히터 사이의 중공 챔버를 포함한다. 중공 챔버는 소모성 물품이 디바이스에 삽입될 때 소모성 물품의 적어도 일부분을 둘러싸고, 챔버의 내부 벽과 소모성 물품의 적어도 일부분은 이들 사이에서 에어 갭을 규정한다. 사용시 소모성 물품을 빠져나오는 고온 증기들은 챔버의 내벽 상에 응축될 수 있다.

Description

흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치
본 발명은, 흡연 가능한 재료(smokable material)를 가열하도록 배열된 장치에 관한 것이다.
시가레트들(cigarettes), 시가들(cigars) 등과 같은 물품들은 사용 중에 담배(tabacco)를 태워서 담배 연기를 생성한다. 태우지 않고 화합물들을 방출하는 제품들을 만듦으로써, 담배를 태우는 이러한 물품들에 대한 대안들을 제공하려는 시도가 있었다. 이러한 제품들의 예들은, 물질을 가열하되 태우지 않음으로써 화합물들을 방출하는, 담배 가열 제품들 또는 담배 가열 디바이스들이라고도 공지된 소위 비연소식 가열(heat-not-burn) 제품들이다. 재료는, 예를 들어, 니코틴을 보유할 수도 있거나 또는 보유하지 않을 수도 있는, 담배 또는 다른 비 담배 제품들또는 블렌딩된 혼합물과 같은 조합물일 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 흡연 가능한 재료(smokable material)를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치가 제공되고, 장치는, 하우징―하우징은 제1 단부에 제1 개구부를 가지며, 제1 개구부를 통해, 흡연 가능한 재료를 보유하는 소모성 물품이 장치에 제거 가능하게 삽입될 수 있음―; 사용 중일 때, 소모성 물품 내의 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 하우징 내에 배열된 하나 또는 그 초과의 히터 배열체(heater arrangement); 및 제1 개구부와 적어도 하나의 히터 사이의 중공 챔버를 포함하고, 중공 챔버는, 소모성 물품이 디바이스에 삽입될 때, 소모성 물품의 적어도 일부분을 둘러싸고, 챔버의 내부 벽과 소모성 물품의 적어도 일부분은 이들 사이에 에어 갭을 규정한다.
예시적인 실시예에서, 중공 챔버는, 장치가 사용될 때, 중공 챔버로부터 멀리 열 흐름을 증가시키기 위해 그 외부 표면 상에서 냉각 구조물을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 냉각 구조물은 적어도 하나의 냉각 핀(cooling fin)을 포함한다.
본 발명의 제2 양상에 따르면, 흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치가 제공되고, 장치는: 하우징―하우징은 제1 단부에 제1 개구부를 가지며, 제1 개구부를 통해, 흡연 가능한 재료를 보유하는 소모성 물품이 장치에 제거 가능하게 삽입될 수 있음―; 사용 중일 때, 소모성 물품 내의 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 하우징 내에 배열된 하나 또는 그 초과의 히터 배열체; 및 제1 개구부와 적어도 하나의 히터 사이의 중공 챔버를 포함하며, 중공 챔버는, 소모성 물품이 디바이스에 삽입될 때, 소모성 물품의 적어도 일부분을 둘러싸고, 중공 챔버는, 소모성 물품이 장치에 삽입될 때, 소모성 물품을 파지하도록 배열된 파지 섹션을 포함한다.
이제, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치의 예의 사시도를 도시한다.
도 2는 소모성 물품이 삽입된 도 1의 장치의 측면 단면도를 도시한다.
도 3은 소모성 물품이 삽입되지 않은 도 1의 장치의 측면 단면도를 도시한다.
도 4는 장치의 내부 컴포넌트들을 도시하기 위해 일부 외부 패널들이 제외된 도 1의 장치의 사시도를 도시한다.
도 5a는 도 1의 장치의 내부 컴포넌트의 측면도를 도시한다.
도 5b는 도 1의 장치의 내부 컴포넌트의 제1 사시도를 도시한다.
도 5c는 도 1의 장치의 내부 컴포넌트의 제2 사시도를 도시한다.
도 5d는 도 1의 장치의 내부 컴포넌트의 단면도를 도시한다.
도 6은 도 1의 장치의 대안적인 내부 컴포넌트의 단면도를 도시한다.
도 7은 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치의 상부 패널의 평면도를 도시한다.
도 8은 도 7의 장치의 상부 패널의 측면도를 도시한다.
도 9는 도 7의 장치의 상부 패널의 사시도를 도시한다.
도 10은 소모성 물품이 삽입된 도 7의 장치의 상부 패널의 평면도를 도시한다.
본 명세서에서 사용된 것으로서, "흡연 가능한 재료(smokable material)"는, 가열시에 휘발되는 성분들을, 전형적으로 에어로졸의 형태로, 제공하는 재료들을 포함한다. "흡연 가능한 재료"는 임의의 담배-보유 재료를 포함하며, 예를 들면, 담배, 담배 파생물들, 팽화 담배, 재생 담배 또는 담배 대용품들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. "흡연 가능한 재료"는 또한 다른 비-담배 제품들을 포함할 수 있는데, 그 제품에 따라, 니코틴을 보유하거나 또는 보유하지 않을 수 있다. "흡연 가능한 재료"는 예를 들어, 고체, 액체, 겔 또는 왁스 등의 형태일 수 있다. "흡연 가능한 재료"는 예를 들어, 또한, 재료들의 조합 또는 블렌드일 수 있다.
일반적으로 흡연 가능한 재료를 태우거나 또는 연소시키지 않으면서, 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하기 위해, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 흡연 가능한 재료를 가열하는 장치가 공지되어 있다. 이러한 장치는 때로는 "비연소식 가열" 장치 또는 "담배 가열 제품" 또는 "담배 가열 디바이스" 또는 이와 유사한 것으로 서술된다. 유사하게, 전형적으로 니코틴을 보유하거나 보유하지 않을 수 있는, 액체의 형태로 흡연 가능한 재료를 기화시키는, 소위 e-시가레트 디바이스들(e-cigarette devices)이 또한 존재한다. 흡연 가능한 재료는, 장치에 삽입될 수 있는 로드(rod), 카트리지 또는 카세트 등의 형태이거나 또는 이들의 일부로서 제공될 수 있다. 흡연 가능한 재료를 가열하고 휘발시키기 위한 히터(heater)는, 장치의 "영구적인" 부분으로서 제공될 수 있거나 또는 사용 후에 폐기되고 교체되는 소모품 또는 흡연 물품(smoking article)의 일부로서 제공될 수 있다. 이러한 맥락에서 "흡연 물품"은, 사용시에 흡연 가능한 재료를 포함하거나 보유하는 디바이스 또는 물품 또는 다른 컴포넌트이며, 이는 사용시에 흡연 가능한 재료를 그리고 선택적으로 다른 성분들을 휘발시키기 위해 가열된다.
먼저 도 1 내지 도 4를 참조하면, 전형적으로는 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하기 위해, 흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치(1)의 예가 도시되어 있다. 장치(1)는 흡연 가능한 재료를 태우지 않고 가열함으로써 화합물들을 방출하는 가열 장치(1)이다.
제1 단부(3)는 본 명세서에서 때로는 디바이스(1)의 입구 또는 근위 단부(proximal end)(3)라고 지칭되고, 제2 단부(5)는 본 명세서에서 때로는 디바이스(1)의 원위 단부(distal end)(5)라고 지칭된다. 장치(1)는 전체적으로 사용자가 장치(1)를 원하는 대로 스위칭 온 및 오프될 수 있게 하는 온/오프 버튼(7)을 갖는다.
장치(1)는, 장치(1)의 다양한 내부 컴포넌트들을 위치시키고 보호하기 위한 하우징(9)을 포함한다. 도시된 예에서, 하우징(9)은 일반적으로 장치(1)의 '상부'를 규정하는 상부 패널(17) 및 일반적으로 장치(1)의 '바닥'을 규정하는 하단 패널(19)로 덮인 장치(1)의 주변부를 둘러싸는 단일체(uni-body) 슬리브(11)를 포함한다. 다른 실시예에서, 하우징은 상부 패널(17)과 하부 패널(19) 이외에 전면 패널, 후면 패널 및 한 쌍의 대향 측면 패널들을 포함한다.
상부 패널(17) 및/또는 하부 패널(19)은 장치(1)의 내부에 쉽게 접근할 수 있도록 단일체 슬리브(11)에 제거 가능하게 고정될 수 있거나, 또는 예를 들어, 사용자가 장치(1)의 내부에 접근하지 못하도록 단일체 슬리브(11)에 "영구적으로" 고정될 수 있다. 예에서, 패널들(17 및 19)은, 예를 들어, 사출 성형에 의해 형성된 유리 충전된 나일론(glass-filled nylon)을 포함하는 플라스틱 재료로 만들어지고, 단일체 슬리브(11)는 다른 재료들이기는 하지만, 알루미늄으로 만들어지며, 다른 제조 공정들이 사용될 수 있다.
장치(1)의 상부 패널(17)은, 사용시에, 흡연 가능한 재료를 포함하는 소모성 물품(21)이, 사용자에 의해, 장치(1)에 삽입되고, 장치(1)로부터 제거될 수 있는 장치(1)의 입구 단부(3)에 개구부(20)를 갖는다.
하우징(9)은 본 명세서에서 히터 배열체(23), 제어 회로(25) 및 전력 공급원(27)을 위치시키거나 고정시킨다. 이 예에서, 히터 배열체(23), 제어 회로(25) 및 전력 공급원(27)은 측방향으로 인접하며(즉, 일 단부로부터 보았을 때 인접하며), 이때 일반적으로 제어 회로(25)는 히터 배열체(23)와 전력 공급원(27) 사이에 위치되지만, 다른 위치들도 가능하다.
제어 회로(25)는 아래에서 추가 논의되는 바와 같이, 소모성 물품(21) 내의 흡연 가능한 재료의 가열을 제어하도록 구성되고 배열된 마이크로프로세서 배열과 같은 제어기를 포함할 수 있다.
전력 공급원(27)은, 예를 들어, 배터리일 수 있고, 이 배터리는 충전식 배터리 또는 비-충전식 배터리일 수 있다. 적합한 배터리들의 예들은, 예를 들어, 리튬-이온 배터리, 니켈 배터리(예컨대, 니켈-카드뮴 배터리) 및/또는 알칼리 배터리 등을 포함한다. 배터리(27)는 히터 배열체(23)에 전기적으로 연결되어, 필요시에 그리고 제어 회로(25)의 제어하에 전력을 공급하여 소모품 내의 흡연 가능한 재료를 가열한다(논의된 바와 같이, 흡연 가능한 재료를 태우지 않으면서 흡연 가능한 재료를 휘발시킨다).
전력 공급원(27)을 히터 배열체(23)에 측면 방향으로 인접하게 위치시키는 이점은, 장치(1) 전체를 과도하게 길게 하지 않으면서 물리적으로 큰 전력 공급원(25)이 사용될 수 있다는 것이다. 이해될 바와 같이, 일반적으로, 물리적으로 큰 전력 공급원(25)은 용량(즉, 공급될 수 있고 종종 Amp-시간 등으로 측정되는 총 전기 에너지)이 더 높으며, 이에 따라 장치(1)의 배터리 수명은 더 길어질 수 있다.
일 예에서, 히터 배열체(23)는 일반적으로, 사용시에 가열을 위해 흡연 가능한 재료를 포함하는 소모성 물품(21)이 삽입되는 중공의 내부 가열 챔버(29)를 갖는 중공의 원통형 튜브의 형태이다. 히터 배열체(23)에 대한 상이한 배열체들이 가능하다. 예를 들어, 히터 배열체(23)는 단일의 가열 요소를 포함할 수 있거나 또는 히터 배열체의 길이 방향 축을 따라 정렬된 복수의 가열 요소들로 형성될 수 있다. 상기 또는 각각의 가열 요소는 그의 원주 둘레에서 환형 또는 튜브형일 수 있거나, 또는 적어도 부분 환형 또는 부분 튜브형일 수 있다. 예에서, 상기 또는 각각의 가열 요소는 박막 히터(thin film heater)일 수 있다. 다른 예에서, 상기 또는 각각의 가열 요소는 세라믹 재료로 만들어질 수 있다. 적합한 세라믹 재료들의 예들은 적층되고 소결될 수 있는 알루미나 및 질화 알루미늄 및 질화 실리콘 세라믹들을 포함한다. 예를 들어, 유도성 가열 요소들, 적외선 복사를 방출함으로써 가열하는 적외선 히터 요소들 또는, 예를 들어, 저항성 전기 권선에 의해 형성된 저항성 가열 요소들을 비롯한 다른 가열 배열체들이 가능하다.
하나의 특정 예에서, 히터 배열체(23)는 스테인리스 강 지지 튜브에 의해 지지되며 폴리이미드 가열 요소를 포함한다. 히터 배열체(23)는 소모성 물품(21)이 장치(1)에 삽입될 때, 실질적으로 흡연 가능한 재료의 전체가 사용시에 가열되도록 치수가 정해진다.
상기 또는 각각의 가열 요소는 흡연 가능한 재료의 선택된 구역들이 독립적으로 가열될 수 있도록, 예를 들면 (시간에 걸쳐) 차례대로 또는 필요에 따라 (동시에) 함께 가열될 수 있도록 배열될 수 있다.
이 예에서 히터 배열체(23)는 그의 길이의 적어도 일부를 따라 열 절연체(31)에 의해 둘러싸여 있다. 절연체(31)는 히터 배열체(23)로부터 장치(1)의 외부로 통과하는 열을 줄이는데 도움을 준다. 이것은 일반적으로 열 손실을 줄여줌으로써, 히터 배열체(23)에 대한 전력 요구 조건들을 낮추는데 도움이 된다. 절연체(31)는 또한 히터 배열체(23)의 작동 중에 장치(1)의 외부를 차갑게 유지하는 것을 돕는다. 일 예에서, 절연체(31)는 슬리브의 두 개의 벽들 사이에 저압 영역을 제공하는 이중 벽 슬리브(double-walled sleeve)일 수 있다. 즉, 절연체(31)는, 예를 들어, "진공" 튜브, 즉 전도 및/또는 대류에 의한 열 전달을 최소화하기 위해 적어도 부분적으로 배기된 튜브일 수 있다. 예를 들면, 이중 벽 슬리브 이외에 또는 이중 벽 슬리브를 대신하여, 적합한 발포 유형의 재료를 비롯한 단열재들을 사용하는 것을 포함하는 절연체(310)의 다른 배열체들이 가능하다.
하우징(9)은 가열 배열체(23)뿐만 아니라 모든 내부 컴포넌트를 지지하기 위한 다양한 내부지지 구조물들(37)(도 4에서 가장 잘 보임)을 더 포함할 수 있다.
장치(1)는 개구부(20) 둘레로 연장되어 개구부(20)로부터 하우징(9)의 내부로 돌출하는 칼라(collar)(33) 및 칼라(33)와 진공 슬리브(31)의 일단부 사이에 위치되는 대체로 튜브형의 챔버(35)를 더 포함한다.
챔버(35)의 일단부는 칼라(33)에 연결되어 칼라(33)에 의해 지지되고, 챔버(35)의 타단부는 진공 슬리브(31)의 일단부에 연결되고 이에 따라 진공 슬리브(31)를 지지한다. 따라서, 도 3에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 칼라(33), 챔버(35) 및 진공 튜브(31)/히터 배열체(23)는 동축상에 배열되므로, 도 2에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 소모성 물품(21)이 장치(1)에 삽입될 때, 소모품은 칼라(33) 및 챔버(35)를 통해 히터 챔버(29) 내로 연장된다.
위에서 언급한 바와 같이, 이 예에서, 히터 배열체(23)는 일반적으로 중공 원통형 튜브의 형태이고, 이 튜브는 챔버(35) 및 칼라(33)를 통해 장치(1)의 입구 단부(3)의 개구부(20)와 유체 연통한다.
이제 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 이 예에서, 챔버(35)는 제1 개방 단부(35b) 및 제2 개방 단부(35c)를 갖는 튜브형 본체(35a)를 포함한다. 튜브형 본체(35a)는 제1 개방 단부(35b)로부터 튜브형 본체(35a)를 따라 대략 절반까지 연장하는 제1 섹션(35d) 및 튜브형 본체(35a)를 따라 대략 절반으로부터 제2 개방 단부(35c)로 연장하는 제2 섹션(35e)을 포함한다. 제1 섹션(35d)은 실질적으로 일정한 내부 직경을 갖고, 제2 섹션(35e)은 제2 개방 단부(35c)를 향해 테이퍼링된 내부 직경을 갖는다.
챔버(35)는 냉각 구조물(35f)을 더 포함하는데, 냉각 구조물(35f)은 이 예에서 본체(35a)를 따라 이격된 복수의 냉각 핀들(cooling fins)(35f)을 포함하며, 각각의 냉각 핀은 본체(35a) 둘레에 원주 방향으로 배열된다.
챔버(35)는 제2 개방 단부(35c) 둘레의 플랜지부(35g) 및 제2 개방 단부(35c) 둘레에 배열된 복수의 돌출부들 또는 클립들(clips)(35h)을 또한 포함한다. 각각의 클립(35h)은 대체로 'L' 자형이고, 플랜지 부분(35g)에 결합되는 제1 부분(35h1) 및 제1 부분(35h1)에 대체로 직각이고 튜브형 본체(35a)의 길이 방향 축에 대체로 평행한 방향으로 연장하는 제2 부분(35h2)을 갖는다. 각각의 제2 부분(35h2)은 튜브형 본체(35a)의 길이 방향 축을 따라 연장하는 축 쪽을 향하는 단차 표면(35i)을 포함하며, 이 단차 표면(35i)은 약간 만곡되어 있다.
도 3에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 이 예에서, 챔버(35)는 하우징(9) 내에서 칼라(33)와 진공 튜브(31)/히터(23) 사이에 위치된다. 보다 구체적으로, (i) 제2 단부(35c)에서, 플랜지(35g)는 히터 배열체(23)의 폴리이미드 튜브의 단부 부분과 맞대어지면서 클립들(35h)이 단차 표면들(35i)를 통해 폴리이미드 튜브와 탄성적으로 맞물리고 클립들의 외부 표면들이 진공 슬리브(31)의 내부와 짝지어지고, (ii) 제1 개방 단부(35b)에서, 챔버(35)는 칼라(33)의 일부를 형성하고 챔버(35) 내로 돌출하는 릿지들(60)에 의해 칼라(33)에 연결된다. 릿지들(60)은 칼라(33)의 제1 단부(62)에서부터 칼라(33) 및 챔버(35)의 길이 방향 축을 따라 연장하는 축을 향한 칼라의 제2 단부(63)까지 각을 이룬다. 릿지들은 챔버(35)의 내부 표면과 동일한 높이로 놓여 스너그 핏(snug fit)을 형성한다.
도 2로부터 가장 잘 인식되는 바와 같이, 중공 챔버(35)의 제1 섹션(35d)의 내부 직경은 소모성 물품(21)의 외부 직경보다 크다. 그러므로, 중공 챔버(35)와 소모성 물품(21) 사이에는 소모성 물품이 중공의 길이의 적어도 일부에 걸쳐 장치에 삽입될 때 에어 갭(36)이 존재한다. 에어 갭(36)은 그 영역 내의 소모성 물품(21)의 전체 원주를 둘러싸고 있다.
도 5c 및 도 5d에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 제2 개방 단부(35c)에서, 챔버(35)는 제2 개방 단부(35c)의 주변부에서 챔버(35)의 내부 표면 둘레에 원주 방향으로 배열된 복수의 (이 예에서는 3 개의) 작은 로브들(lobes) 또는 릿지들(35j)을 포함한다. 로브들(35j) 각각은 챔버(35)의 길이 방향 축에 평행한 방향으로 작은 거리를 연장하고, 또한 제2 개방 단부(35c)에서 방사상으로 약간 연장한다. 로브들(35j)은 소모성 물품(21)이 장치(1) 내에 있을 때 챔버(35) 내에 있는 소모성 물품(21)의 부분을 정확하게 위치시키고 보유하기 위해 소모성 물품(21)을 파지하는 파지 섹션을 함께 제공한다. 이들 사이에서, 로브들(35j)은 로브들(35j)에 의해 접촉되는 소모성 물품의 영역 또는 영역들에서 소모성 물품(21)을 부드럽게 압착 또는 꼭 집어(pinch)준다. 로브들(35j)은 탄성 재료로 구성될 수 있고(또는 일부 다른 방식으로 탄성적일 수 있고), 그래서 소모성 물품이 장치(1)에 삽입될 때, 소모성 물품(21)을 더 잘 파지하기 위해 약간 변형(예를 들어, 압착)되지만, 그 다음에 소모성 물품(21)이 장치(1)로부터 제거될 때는 원래의 형상으로 되돌아 간다. 로브들(35j)은 챔버(35)와 일체로 형성될 수 있거나, 또는 챔버(35) 내에 부착된 별개의 컴포넌트들일 수 있다. 로브들 둘레의 내부 직경은, 예를 들어, 5.377 ㎜일 수 있다.
도 6에 도시된 대안적인 예에서, 중공 챔버(35) 내의 탄성 파지 섹션(35k)은 중공 챔버(35)의 길이 방향 축을 따라 연장할 수 있는 실질적으로 타원형의 구멍(35l)을 규정하며, 타원형의 구멍(35l)은, 소모성 물품(21)이 장치(1)에 삽입될 때, 타원형 구멍(35l) 내에 있는 소모성 물품(21)의 섹션을 부드럽게 압착 또는 꼭 집어주어 소모성 물품(21)의 이러한 섹션이 원형 단면으로부터 타원 단면으로 변형되도록 한다. 일 예에서, 파지 섹션(35k)은 제1 개방 단부(35b) 쪽에 위치된다. 일 예에서, 타원형 섹션의 폭은 증가 또는 감소되어 삽입력/보유력을 증가 또는 감소시킬 수도 있다. 또 다른 예에서, 타원형 구멍(351)의 전체 표면 영역보다는 소모성 물품(21)과 간섭하는 타원형 구멍(351)의 표면에 작은 홈들(도시되지 않음)이 추가될 수 있다. 이것은 파지 섹션(35k)을 통과하는 다양한 소모성 물품 컴포넌트들(담배, 팁핑 페이퍼(tipping paper), 페이퍼 튜브(paper tube))의 전이부들에 대한 삽입/제거 민감도를 최소화한다.
또 다른 예에서, 로브들(35j)과 타원형 파지 섹션(35k)의 조합은 중공 챔버(35) 내에서 소모성 물품(21)을 유지하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 타원형 파지 섹션(35k) 및 로브들(35j)의 배열체는 중공 챔버(35)에서 길이 방향으로 이격되어 삽입된 소모성 물품(21)을 제 위치에 유지하도록 개별적으로 작용할 수도 있고, 또는 로브들(35j)은 타원형 파지 섹션(35k)의 표면 둘레에 배열될 수도 있다.
챔버(35)는, 예를 들어, 폴리에테르 에테르 케톤(polyether ether ketone, PEEK)을 비롯한, 예컨대, 플라스틱 재료로 형성될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 다시 참조하면, 예에서, 가열 챔버(29)는 원위 단부(5) 쪽으로 내부 직경이 감소되는 영역(38)을 갖는다. 이 영역(37)은 입구 단부(3)의 개구부를 관통하는 소모성 물품(21)에 대한 단부 정지부(end stop)를 제공한다. 내부 직경이 감소되는 이러한 영역(38)은, 예를 들어, 2015년 6월 26일자로 출원된, 본 출원인의 동시 계류중 출원인 미국 가출원 제62/185,227 호에 상세히 기재된 유형의 중공 튜브에 의해 제공되며, 이 가출원의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
장치(1)는 후방 패널의 개구부를 개방 및 폐쇄하여 가열 챔버가 세척될 수 있도록 가열 챔버(29)로의 접근을 제공하는 원위 단부(5)에 있는 도어(39)를 더 포함할 수 있다. 적합한 도어들의 예들은 또한 본 출원인의 동시 계류중인 출원 제62/185,227 호에 보다 상세히 논의되어 있다.
이제 특히 도 7 내지 도 10을 참조하면, 장치(1)의 상부 패널(17)의 예가 도시된다. 상부 패널(17)은 일반적으로 장치의 하우징(9)의 전면 단부(3)를 형성한다. 상부 패널(17)은 소모성 물품(21)이 사용 중에 장치(1) 내로 제거 가능하게 삽입되는 개구부(20) 형태의 삽입 지점을 규정하는 칼라(33)를 지지한다.
칼라(33)는 개구부(20) 둘레로 연장하고 개구부(20)에서부터 하우징(9)의 내부로 돌출한다. 일 예에서, 칼라(33)는 하우징의 상부 패널(17)과 일체화되고, 그래서 칼라(33)와 상부 패널(17)은 단일체를 형성한다. 대안적인 예에서, 칼라(33)는 상부 패널(17)과 별개의 요소이지만, 잠금 기구, 접착제, 나사들과 같은 부착물을 통해 상부 패널(17)에 부착될 수 있다. 칼라(33)를 상부 패널(17)에 부착하기에 적합한 다른 부착물들이 사용될 수 있다.
이 예에서, 칼라(33)는 개구부(20)의 주변부 둘레에 원주 방향으로 배열되고 개구부(20) 내로 돌출하는 복수의 릿지들(60)을 포함한다. 릿지들(60)은 릿지들(60)의 위치들에서 개구부(20)의 개방된 스팬이 릿지들(60)이 없는 위치들에서 개구부(20)의 개방된 스팬보다 작도록 개구부(20) 내의 공간을 차지한다. 릿지들(60)은 장치에 삽입되는 소모성 물품(21)과 맞물려서 소모성 물품을 장치(1) 내에 고정하는 것을 지원하도록 구성된다.
일 예에서, 릿지들(60)은 개구부(20)의 주변부 둘레에 원주 방향으로 동일 간격으로 이격되어 있다. 일 예에서, 네 개의 릿지들(60)이 있고, 다른 예에서는 네 개를 초과하거나 그 미만의 릿지들(60)이 있을 수 있다.
도 9는 소모성 물품(21)이 개구부(20) 내에 삽입된 장치의 상부 패널(17)의 평면도를 도시한다. 릿지들(60)은 소모성 물품(21)과 맞물리도록 개구부(20) 내로 돌출한다. 릿지들(60)의 인접한 쌍들에 의해 규정되는 개방된 공간들(61)과 소모성 물품(21)은 소모성 물품(21)의 외부 둘레에 통풍 경로들(61)을 형성한다. 이들 통풍 경로들(61)은 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 소모성 물품(21)으로부터 빠져 나온 뜨거운 증기들이 장치(1)를 나갈 수 있게 하고 차가운 공기가 장치(1) 내로 흘러 소모성 물품(21) 둘레에 유동할 수 있게 한다. 도 10의 예는 이러한 통풍 경로들(61)이 많거나 적을 수 있지만, 장치(1)에 대해 통풍을 제공하는 네 개의 통풍 통로들(61)이 소모성 물품(21)의 주변부 둘레에 위치된 것을 도시한다.
위에서 언급한 바와 같이, 릿지들(60)은 개구부(20) 내로 방사상으로 돌출하지만, 도 8에서 가장 잘 인식되는 바와 같이, 릿지들은 상부 패널(17)로부터 하우징(9) 내로도 또한 연장한다. 릿지들(60)의 돌출부는 서로를 향해 경사지며, 그래서 릿지들(60)이 하우징 내로 연장함에 따라, 릿지들(60) 사이의 거리는 감소한다. 도 3에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 하우징 내로 릿지들(60)이 돌출하면, 챔버(35)의 제1 개방 단부(35b)를 통해 연장하고, 챔버(35)의 내부 벽과 맞물리는 릿지들(60)에 의해 칼라(35)를 챔버(35)에 연결시킬 수 있다.
특히 도 2를 다시 참조하면, 일 예에서, 소모성 물품(21)은, 소모성 물품(21)이 장치(1)에 삽입될 때, 가열 배열체(23) 내에 있는 소모성 물품(21)의 섹션의 후방 단부에서 흡연 가능한 재료(21a)를 가지거나 또는 담고 있는 원통형 로드의 형태이다. 소모성 물품(21)의 전방 단부는 장치(1)로부터 연장하며, 에어로졸을 필터링하기 위한 필터 및/또는 에어로졸을 냉각하기 위한 냉각 요소(21c) 중 하나 또는 그 초과를 포함하는 마우스피스 조립체(21b)로서 작용한다. 필터/냉각 요소(21c)는 공간(21d)에 의해 흡연 가능한 재료(21a)로부터 이격되고, 또한 또 다른 공간(21e)에 의해 마우스피스 어셈블리(21b)의 끝 부분(tip)으로부터 이격된다. 소모성 물품(21)은 원주 방향으로 외부 층(도시되지 않음)으로 싸여(wrapped) 있다. 일 예에서, 소모성 물품(21)의 외부 층은 흡연 가능한 재료로부터의 일부 가열된 휘발된 성분들이 소모성 물품(21)을 빠져 나갈 수 있게 하는 투과성이다.
작동시, 히터 배열체(23)는 소모성 물품(21)을 가열하여 흡연 가능한 재료(21a)의 적어도 하나의 성분을 휘발시킬 것이다.
흡연 가능한 재료(21a)로부터의 가열된 휘발된 성분들의 주요 흐름 경로는 축 방향으로 소모성 물품(21)을 통해, 공간(21d), 필터/냉각 요소(21c) 및 추가 공간(21e)을 통과한 다음 마우스피스 조립체(21b)의 개방 단부를 통해 사용자의 입으로 진입한다. 그러나, 휘발된 성분들 중 일부는 소모성 물품(21)으로부터 그의 투과성 외부 랩퍼(outer wrapper)를 통해 챔버(35) 내의 소모성 물품(21)을 둘러싸는 공간(36)으로 빠져 나갈 수 있다.
소모성 물품(21)으로부터 챔버(35)로 유동하는 휘발된 성분들이 필터/냉각 요소(21c)를 통과하지 않고 그래서 필터링되지 않고 냉각되지 않기 때문에 이러한 성분들이 사용자에 의해 흡입되는 것은 바람직하지 않을 것이다.
유리하게도, 챔버(35) 및 챔버(35)의 핀에 의해 냉각되는 내부 벽(fin-cooled interior wall)에서 소모성 물품(21)을 둘러싸는 공기의 체적은 소모성 물품(21)의 외부 층을 통해 소모성 물품을 빠져 나가는 휘발된 성분들의 적어도 일부가 냉각되게 하고 챔버(35)의 내부 벽 상에 응축되게 하여 이들 휘발된 성분들이 혹시라도 사용자에 의해 흡입되는 것을 방지한다.
이러한 냉각 효과는, 유체를 장치의 내/외로 유동할 수 있게 하는, 장치(1)의 외부로부터 통풍 경로들(61)을 통해 챔버(35) 내의 소모성 물품(21)을 둘러싸는 공간(36) 내로 진입하는 냉각 공기에 의해 지원될 수 있다. 통풍 경로(61)는 쌍을 이루는 복수의 이웃하는 릿지들(60) 사이에서 규정되어 삽입 지점에서 소모성 물품(21)의 외측 둘레에 통풍을 제공할 것이다.
일 예에서, 적어도 하나의 가열된 휘발된 성분들을 제2 위치에 있는 소모성 물품(21)으로부터 유동시키는 제2 통풍 경로(61)가 제2 쌍의 이웃하는 릿지들 사이에 제공된다. 그러므로 삽입 지점에서 소모성 물품(21)의 외측 둘레에는 제1 및 제2 통풍 경로들(61)에 의해 통풍이 제공된다.
뿐만 아니라, 소모성 물품(21)의 외부 랩퍼를 통해 소모성 물품을 빠져 나가는 가열된 휘발된 성분들은 챔버(35)의 내부 벽 상에 응축되지 않으며, 사용자에 의해 흡입되지 않으면서 통풍 경로들(61)을 통해 장치(1)의 밖으로 안전하게 유동할 수 있다.
챔버(35) 및 통풍은 둘 다 흡연 가능한 재료로부터의 가열된 휘발된 성분에서 방출되는 수증기 성분의 온도 및 함량을 감소시키는 것을 돕는다.
본 명세서에서 설명된 다양한 실시예들은 청구된 특징들을 이해하고 교시하는 것만을 지원하기 위해 제공될 뿐이다. 이러한 실시예들은 단지 실시예들의 대표적인 샘플로서 제공되는 것이지, 완전하고 및/또는 배타적인 것은 아니다. 본 명세서에서 설명된 이점들, 실시예들, 예들, 기능들, 특징들, 구조물들 및/또는 다른 양태들은 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 범위에 관한 제한 사항들 또는 청구항들과 동등한 것들에 대한 제한 사항들인 것으로 간주되지 않는다는 것과, 다른 실시예들이 이용될 수 있고 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 수정 예들이 만들어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 청구된 발명의 다양한 실시예들은 본 명세서에서 구체적으로 설명된 것들 이외의 개시된 요소들, 컴포넌트들, 특징들, 부품들, 단계들, 수단들 등의 적절한 조합들을 적합하게 포함하거나, 조합들로 구성되거나, 또는 본질적으로 조합들로 구성될 수 있다. 또한, 본 개시내용은 현재 청구되지 않으나, 장래에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.

Claims (22)

  1. 흡연 가능한 재료(smokable material)를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치로서,
    하우징(housing)―상기 하우징은 제1 단부에 제1 개구부를 가지며, 상기 제1 개구부를 통해, 흡연 가능한 재료를 보유하는(containing) 소모성 물품이 상기 장치에 제거 가능하게 삽입될 수 있음―;
    사용 중일 때, 상기 소모성 물품 내의 흡연 가능한 재료를 가열하기 위해 상기 하우징 내에 배열되는 하나 또는 그 초과의 히터 배열체(heater arrangement); 및
    상기 제1 개구부와 상기 적어도 하나의 히터 사이에 중공 챔버(hollow chamber)를 포함하며, 상기 중공 챔버는, 상기 소모성 물품이 상기 디바이스에 삽입될 때, 상기 소모성 물품의 적어도 일부분을 둘러싸고, 상기 챔버의 내부 벽과 상기 소모성 물품의 상기 적어도 일부분은 이들 사이에 에어 갭(air gap)을 규정하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 중공 챔버는, 상기 장치가 사용중일 때 상기 중공 챔버로부터 멀리 열 유동(heat flow)을 증가시키기 위해 그 외부 표면 상에 냉각 구조물을 포함하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 냉각 구조물은 적어도 하나의 냉각 핀(cooling fin)을 포함하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 챔버는 제1 개방 단부를 포함하고, 상기 중공 챔버는 상기 제1 개방 단부가 상기 장치의 제1 개구부를 향해 위치되도록 배열되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 중공 챔버는 제2 개방 단부를 포함하고, 상기 중공 챔버는 상기 제2 개방 단부가 상기 가열 배열체를 향해 위치되도록 배열되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 가열 배열체는 가열 튜브를 포함하고, 상기 중공 챔버의 상기 제2 개방 단부는 상기 가열 튜브의 일 단부와 맞물리는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 중공 챔버는 상기 가열 튜브와 맞물리기 위한 하나 또는 그 초과의 맞물림 형성부들을 포함하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 장치가 사용중일 때, 공기가 상기 소모성 물품과 상기 중공 챔버 사이의 상기 에어 갭으로 유동할 수 있게 하고 그리고/또는 상기 소모성 물품으로부터 빠져나온 고온 증기들을 상기 장치 밖으로 유동할 수 있게 하는 하나 또는 그 초과의 통풍 통로들(ventilation pathways)을 포함하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 제1 개구부를 규정하거나 또는 둘러싸는 칼라(collar)를 포함하고, 상기 칼라는 상기 제1 개구부의 둘레에 원주 방향으로 배열되고 상기 제1 개구부 내로 돌출하는 복수의 릿지들(ridges)을 포함하고, 상기 하나 또는 그 초과의 통풍 통로들 중 적어도 하나는 상기 복수의 릿지들의 제1 이웃하는 쌍에 의해 규정되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 릿지들은, 사용시에 상기 장치 내에 수용된 상기 소모성 물품과 맞물리도록 구성되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  11. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 칼라는 상기 중공 챔버와 맞물리기 위한 하나 또는 그 초과의 맞물림 요소들을 포함하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 릿지들은 상기 하우징 내로 연장하고, 상기 맞물림 요소들은 상기 복수의 릿지들인,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 챔버는, 상기 소모성 물품이 상기 장치에 삽입될 때, 상기 소모성 물품을 파지하도록 배열된 파지 섹션(gripping section)을 포함하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 파지 섹션은 상기 파지 섹션에 의해 접촉되는 상기 소모성 물품의 영역 또는 영역들에서 상기 소모성 물품을 압착하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  15. 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 파지 섹션은 상기 중공 챔버의 내부 표면 둘레에 원주 방향으로 이격된 복수의 로브들(lobes)을 포함하고, 각각의 로브는 상기 소모성 물품이 상기 복수의 로브들 사이에서 파지되도록 상기 소모성 물품과 접촉하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  16. 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 파지 섹션은 상기 중공 챔버 내에서 실질적으로 타원형 구멍(oval aperture)을 규정하며, 상기 파지 섹션은 상기 타원형 구멍 내에 있는 상기 소모재의 영역을 타원형 형상으로 압착하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  17. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용시에 상기 소모성 물품을 빠져나오는 고온의 증기들은 상기 챔버의 내부 벽 상에 응축되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  18. 흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치로서,
    하우징―상기 하우징은 제1 단부에 제1 개구부를 가지며, 상기 제1 개구부를 통해, 흡연 가능한 재료를 보유하는 소모성 물품이 상기 장치에 제거 가능하게 삽입될 수 있음―;
    사용 중일 때, 상기 소모성 물품 내의 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 상기 하우징 내에 배열된 적어도 하나의 히터 배열체; 및
    상기 제1 개구부와 상기 적어도 하나의 히터 사이에 중공 챔버를 포함하며, 상기 중공 챔버는, 상기 소모성 물품이 상기 디바이스에 삽입될 때, 상기 소모성 물품의 적어도 일부분을 둘러싸고, 상기 중공 챔버는, 상기 소모성 물품이 상기 장치에 삽입될 때, 상기 소모성 물품을 파지하도록 배열되는 파지 섹션을 포함하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 파지 섹션은 사용시에 상기 파지 섹션에 의해 접촉되는 상기 소모성 물품의 영역 또는 영역들에서 상기 소모성 물품을 압착하도록 구성되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  20. 제18 항 또는 제19 항에 있어서,
    상기 파지 섹션은 상기 중공 챔버의 내부 표면 둘레에 원주 방향으로 이격되는 복수의 로브들을 포함하고, 각각의 로브는 상기 소모성 물품이 사용시에 상기 복수의 로브들 사이에서 파지되도록 상기 소모성 물품과 접촉하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 복수의 로브들은 탄성적인,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
  22. 제18 항 또는 제19 항에 있어서,
    상기 파지 섹션은 상기 중공 챔버에서 실질적으로 타원형 구멍을 규정하며, 상기 파지 섹션은 사용시에 상기 타원형 구멍에 있는 상기 소모재의 영역을 타원형 형상으로 압착하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치.
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