KR20190090070A - 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치 - Google Patents

흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치 Download PDF

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벤자민 제이 파프로키
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브리티시 아메리칸 토바코 (인베스트먼츠) 리미티드
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Abstract

흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소(10, 20, 30)가 개시되어 있다. 가열 요소(10, 20, 30)는 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 가열 재료로 제조된다. 가열 요소(10, 20, 30)는 제1 치수(L), 및 제1 치수(L)에 수직인 제2 치수(T)를 갖는다. 제1 치수(L)는 가열 요소(10, 20, 30)의 제1 부분(11)으로부터 가열 요소(10, 20, 30)의 제2 부분(12)까지 연장된다. 제1 및 제2 부분들(11, 12)로부터 이격된 가열 요소(10, 20, 30)의 중간 섹션(14)에서의 제2 치수(T3)는 중간 섹션(14)과 각각의 제1 및 제2 부분들(11, 12) 사이에 위치된 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 각각에서의 제2 치수(T1, T2)보다 작다.

Description

흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치
본 발명은 흡연 가능한 재료(smokable material)의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품들(articles), 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 재료를 가열하기 위한 장치, 및 그러한 물품들 및 그러한 장치를 포함하는 시스템들(systems)에 관한 것이다.
시가렛들(cigarettes), 시가들(cigars) 등과 같은 흡연 물품들은 사용 동안에 담배를 태워서 담배 연기를 생성한다. 연소시키지 않고 화합물들을 방출하는 제품들을 생성함으로써, 이들 물품들에 대한 대안들을 제공하려는 시도들이 있었다. 그러한 제품들의 예들은, 재료를 가열하되 태우지 않음으로써 화합물들을 방출하는, 소위 "비연소식 가열(heat not burn)" 제품들 또는 담배 가열 디바이스들(tobacco heating devices) 또는 제품들이다. 이 재료는, 예를 들어 니코틴(nicotine)을 보유할 수 있거나 보유하지 않을 수 있는 담배 또는 다른 비-담배 제품들(non-tobacco products)일 수 있다.
본 발명의 제1 양태는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소(heating element)를 제공하며, 가열 요소는 가변 자기장(varying magnetic field)의 침투에 의해 가열 가능한 가열 재료로 제조되고, 가열 요소는 제1 치수, 및 제1 치수에 수직인 제2 치수를 가지며, 제1 치수는 가열 요소의 제1 부분으로부터 가열 요소의 제2 부분까지 연장되고, 제1 및 제2 부분들로부터 이격된 가열 요소의 중간 섹션에서의 제2 치수는 중간 섹션과 각각의 제1 및 제2 부분들 사이에 위치된 제1 및 제2 섹션들 각각에서의 제2 치수보다 작다.
예시적인 실시예에서, 가열 요소 전체는 균질하거나 실질적으로 균질한 가열 재료로 제조된다.
예시적인 실시예에서, 가열 요소는 일체형 가열 요소(single-piece heating element)이다.
예시적인 실시예에서, 중간 섹션에서의 제2 치수는 제1 및 제2 섹션들 중 하나 또는 각각에서의 제2 치수의 1/2보다 작다. 예시적인 실시예에서, 중간 섹션에서의 제2 치수는 제1 및 제2 섹션들 중 하나 또는 각각에서의 제2 치수의 1/4보다 작다.
예시적인 실시예에서, 중간 섹션은 제1 부분과 제2 부분 사이의 중간에 있다.
예시적인 실시예에서, 가열 요소는 제2 치수가 중간 섹션으로부터 제1 및 제2 섹션들 중 하나를 향해 거리를 두고 증가하는 적어도 하나의 테이퍼진 영역(tapered region)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 테이퍼진 영역은 제2 치수가 중간 섹션으로부터 제1 섹션을 향해 거리를 두고 증가하는 제1 테이퍼진 영역, 및 제2 치수가 중간 섹션으로부터 제2 섹션을 향해 거리를 두고 증가하는 제2 테이퍼진 영역을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 가열 요소는 평면 또는 실질적으로 평면이다.
예시적인 실시예에서, 중간 섹션, 제1 섹션 및 제2 섹션 각각에서의 제2 치수는 제1 치수보다 작다. 다른 예시적인 실시예에서, 중간 섹션, 제1 섹션 및 제2 섹션 중 하나 또는 각각에서의 제2 치수는 제1 치수와 동일하다. 다른 예시적인 실시예에서, 중간 섹션, 제1 섹션 및 제2 섹션 중 하나 또는 각각에서의 제2 치수는 제1 치수보다 크다.
예시적인 실시예에서, 제1 치수는 가열 요소의 길이이고, 제2 치수는 가열 요소의 두께이며, 제1 부분은 가열 요소의 제1 종방향 단부이고, 제2 부분은 가열 요소의 대향하는 제2 종방향 단부이다. 예시적인 실시예에서, 가열 요소는 길이 및 두께 각각에 수직이고 그보다 작은 깊이를 갖는다.
예시적인 실시예에서, 가열 요소는 관형 가열 요소이다.
예시적인 실시예에서, 가열 재료는 전기 전도성 재료, 자성 재료 및 자성의 전기 전도성 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료들을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 가열 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 가열 재료는 알루미늄, 금, 철, 니켈, 코발트, 전도성 탄소, 흑연, 보통 탄소강(plain-carbon steel), 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강(ferritic stainless steel), 강, 구리 및 청동으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료들을 포함한다.
본 발명의 제2 양태는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품을 제공하며, 상기 물품은 본 발명의 제1 양태에 따른 가열 요소, 및 가열 요소와 열 접촉하는 흡연 가능한 재료를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 흡연 가능한 재료는 가열 요소와 표면 접촉한다.
예시적인 실시예에서, 가열 재료는 흡연 가능한 재료의 연소 온도보다 낮은 큐리점 온도(Curie point temperature)를 갖는다.
예시적인 실시예에서, 흡연 가능한 재료는 담배 및/또는 하나 이상의 습윤제들(humectants)을 포함한다.
본 발명의 제3 양태는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 시스템을 제공하며, 상기 시스템은, 본 발명의 제2 양태의 물품; 및 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 포함하며, 상기 장치는 물품을 수용하기 위한 가열 구역(heating zone), 및 물품이 가열 구역 내에 위치될 때 물품의 가열 요소를 가열하기 위한 디바이스(device)를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 디바이스는 물품이 가열 구역 내에 위치될 때 물품의 가열 요소에 침투하기 위한 가변 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생기(magnetic field generator)를 포함한다.
본 발명의 제4 양태는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는, 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품을 수용하기 위한 가열 구역; 가열 구역을 가열하기 위한 본 발명의 제1 양태에 따른 가열 요소; 및 가열 요소를 가열하기 위한 디바이스를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 디바이스는 사용 시에 가열 요소에 침투하기 위한 가변 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생기를 포함한다.
본 발명의 제5 양태는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는, 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품을 수용하기 위한 가열 구역; 가열 구역을 가열하기 위해 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 가열 재료로 제조된 가열 요소; 및 하나 이상의 가변 자기장들을 발생시키기 위한 자기장 발생기를 포함하며, 가변 자기장들은 자기장의 강도 또는 자기장들의 합계 강도가 가열 요소 내의 각각의 상이한 위치들에서 상이하도록 하는 방식으로 사용 시에 가열 요소에 침투한다.
예시적인 실시예에서, 가열 요소는 가열 구역 내로 돌출한다.
예시적인 실시예에서, 가열 요소는 가열 구역 주위로 적어도 부분적으로 연장된다.
본 발명의 제6 양태는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는, 물품을 수용하기 위한 가열 구역―물품은 흡연 가능한 재료, 및 흡연 가능한 재료를 가열하기 위해 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함함―; 및 하나 이상의 가변 자기장들을 발생시키기 위한 자기장 발생기를 포함하며, 가변 자기장들은 자기장의 강도 또는 자기장들의 합계 강도가 가열 요소 내의 각각의 상이한 위치들에서 상이하도록 하는 방식으로 사용 시에 가열 구역에 침투한다.
예시적인 실시예에서, 자기장 발생기는 하나 이상의 가변 자기장들 중 제1 가변 자기장을 발생시키기 위한 제1 코일(coil) 및 하나 이상의 가변 자기장들 중 제2 가변 자기장을 발생시키기 위한 제2 코일을 포함하며, 제2 가변 자기장은 제1 가변 자기장과 중첩된다.
예시적인 실시예에서, 제1 코일은 제1 나선형 코일(helical coil)이고, 제2 코일은 제2 나선형 코일이다.
예시적인 실시예에서, 제1 나선형 코일은 제1 축을 따라 연장되고, 제2 나선형 코일은 제1 축과 일치하는 제2 축을 따라 연장된다.
예시적인 실시예에서, 제2 코일은 제1 코일의 일 섹션만을 둘러싸고 있다.
예시적인 실시예에서, 상기 장치는 자기장 발생기 내의 전류를 검출하는 검출기, 및 검출기에 의해 검출된 전류의 변화에 기초하여 자기장 발생기의 작동을 제어하기 위한 제어기를 포함한다.
본 발명의 제7 양태는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 시스템을 제공하며, 상기 시스템은, 본 발명의 제4 내지 제6 양태들 중 어느 한 양태의 장치; 및 상기 장치의 가열 구역 내에 위치하는 물품을 포함한다.
이제, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 예로서만 설명될 것이다:
도 1은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소의 일 예의 개략적인 사시도를 도시하고;
도 2는 사용 시의 도 1의 가열 요소의 절반을 통과하는 자기력선들(magnetic field lines)의 경로들의 플롯을 도시하며;
도 3은 사용 시의 도 1의 가열 요소의 길이를 따르는 거리의 함수로서 자기장 강도의 그래프를 도시하고;
도 4는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 다른 가열 요소의 일 예의 개략적인 사시도를 도시하며;
도 5는 도 4의 가열 요소의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 6은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 다른 가열 요소의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 7은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고, 물품은 도 1의 가열 요소를 포함하며;
도 8은 도 7의 물품, 및 물품의 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 포함하는 시스템의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 9는 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품, 및 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 포함하는 시스템의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고, 상기 장치는 도 1의 가열 요소를 일체형 부분으로서 포함하며;
도 10은 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품, 및 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 포함하는 시스템의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고, 상기 장치는 도 4 및 도 5의 가열 요소를 일체형 부분으로서 포함하며;
도 11은 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품, 및 물품의 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 포함하는 시스템의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 12는 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품, 및 물품의 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 포함하는 다른 시스템의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 13은 흡연 가능한 재료 및 가열 재료를 포함하는 물품, 및 물품의 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 포함하는 시스템의 일 예의 개략적인 단면도를 도시한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "흡연 가능한 재료(smokable material)"는 전형적으로 증기 또는 에어로졸의 형태로 가열 시에 휘발된 성분들을 제공하는 재료들을 포함한다. "흡연 가능한 재료"는 비-담배-보유 재료 또는 담배-보유 재료 일 수 있다. "흡연 가능한 재료"는, 예를 들어 담배 자체, 담배 파생품들(derivatives), 팽화 담배(expanded tobacco), 재생 담배(reconstituted tobacco), 담배 추출물(tobacco extract), 균질화 담배(homogenised tobacco) 또는 담배 대용품들(tobacco substitutes) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 흡연 가능한 재료는 분쇄 담배(ground tobacco), 컷 래그 담배(cut rag tobacco), 팽화 담배, 재생 담배, 재생 흡연 가능한 재료, 액체, 겔(gel), 겔화 시트(gelled sheet), 분말 또는 응집체들 등의 형태일 수 있다. "흡연 가능한 재료"는 또한, 제품에 따라 니코틴을 보유할 수 있거나 보유하지 않을 수 있는 다른 비-담배 제품들을 포함할 수 있다. "흡연 가능한 재료"는 글리세롤(glycerol) 또는 프로필렌 글리콜(propylene glycol)과 같은 하나 이상의 습윤제들(humectants)을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "가열 재료(heating material)" 또는 "가열기 재료(heater material)"는 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 재료를 지칭한다.
유도 가열은 가변 자기장이 물체에 침투함으로써 전기 전도성 물체가 가열되는 프로세스이다. 이 프로세스는 패러데이의 유도 법칙(Faraday's law of induction)과 옴의 법칙(Ohm's law)에 의해 설명된다. 유도 가열기는 전자석, 및 교류 전류와 같은 가변 전류를 전자석을 통해 통과시키기 위한 디바이스를 포함할 수 있다. 전자석에 의해 생성된 결과적인 가변 자기장이 물체에 침투하도록 전자석과 가열될 물체가 적절하게 상대적으로 위치결정될 때, 하나 이상의 와전류들이 물체 내부에 생성된다. 물체는 전류들의 흐름에 대한 저항을 갖는다. 따라서, 그러한 와전류들이 물체에 발생될 때, 물체의 전기 저항에 대한 와전류 흐름은 물체가 가열되게 한다. 이러한 프로세스는 주울(Joule), 옴 또는 저항 가열로 불린다. 유도 가열될 수 있는 물체는 서셉터(susceptor)로서 알려져 있다.
서셉터가 폐쇄 전기 회로의 형태인 경우, 사용 시에 서셉터와 전자석 사이의 자기 커플링(magnetic coupling)이 강화되고, 이는 보다 크거나 향상된 주울 가열을 초래하는 것으로 밝혀졌다.
자기 이력 가열(magnetic hysteresis heating)은 가변 자기장이 물체에 침투함으로써 자성 재료로 제조된 물체가 가열되는 프로세스이다. 자성 재료는, 많은 원자-규모(atomic-scale) 자석들, 또는 자기 쌍극자들(magnetic dipoles)을 포함하는 것으로 고려될 수 있다. 자기장이 그러한 재료에 침투할 때, 자기 쌍극자들은 자기장과 정렬된다. 그러므로, 예를 들어 전자석에 의해 생성된 교번 자기장과 같은 가변 자기장이 자성 재료에 침투할 때, 자기 쌍극자들의 배향은 인가되는 가변 자기장에 의해 변화한다. 그러한 자기 쌍극자 재배향은 열이 자성 재료 내에 발생되게 한다.
물체가 전기 전도성 및 자성 둘 모두인 경우, 가변 자기장이 물체에 침투하는 것은 물체에 주울 가열 및 자기 이력 가열 둘 모두를 야기할 수 있다. 더욱이, 자성 재료의 사용은 자기장을 강화시킬 수 있으며, 이는 주울 및 자기 이력 가열을 강력하게 할 수 있다.
상기 프로세스들 각각에서, 열 전도에 의한 외부 열원에 의해서 보다는 물체 자체 내부에서 열이 발생되기 때문에, 물체에서의 급속한 온도 상승 및 보다 균일한 열 분배가, 특히, 적합한 물체 재료 및 기하형상(geometry)의 선택, 그리고 적합한 가변 자기장 크기 및 물체에 대한 배향을 통해 달성될 수 있다. 더욱이, 유도 가열 및 자기 이력 가열은 물리적 연결이 가변 자기장의 소스와 물체 사이에 제공될 필요가 없기 때문에, 가열 프로파일(heating profile)에 대한 제어 및 설계 자유도는 보다 클 수 있고, 비용은 보다 낮을 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 요소의 일 예의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 가열 요소(10)는 도 9에 도시되고 후술하는 장치(200)와 같은, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 것이다.
가열 요소(10)는 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 가열 재료로 제조된다. 또한, 본 실시예에서, 전체 가열 요소(10)는, 본 실시예에서는 강(steel)인, 균질하거나 실질적으로 균질한 가열 재료로 제조된다. 가열 요소(10)는 일체형 가열 요소(10)이지만, 다른 실시예들에서는 가열 요소(10)는 그 대신에 서로 결합되거나 고정되는 복수의 가열 요소 부분들을 포함할 수 있다.
가열 요소(10)는 제1 치수, 및 제1 치수에 수직인 제2 치수를 갖는다. 제1 치수는 가열 요소(10)의 제1 부분으로부터 가열 요소(10)의 제2 부분까지 연장된다. 본 실시예에서, 제1 치수는 가열 요소(10)의 길이(L)이며, 제2 치수는 가열 요소(10)의 두께(T)이다. 또한, 본 실시예에서, 제1 부분은 가열 요소(10)의 제1 종방향 단부(11)이고, 제2 부분은 가열 요소(10)의 대향하는 제2 종방향 단부(12)이다. 가열 요소(10)는 또한 길이(L) 및 두께(T) 각각에 수직인 깊이(D)를 갖는다. 깊이(D)는 길이(L)보다 작고 두께(T)보다 작다.
제1 및 제2 종방향 단부들(11, 12)로부터 이격된 가열 요소(10)의 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)는 중간 섹션(14)과 각각의 제1 및 제2 종방향 단부들(11, 12) 사이에 위치된 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 각각에서의 두께(T1, T2)보다 작다. 이러한 감소된 두께는 본원에서 "기하학적 수축부(geometric constriction)"로 불린다. 사용 시에, 가열 요소(10)에 가변 자기장이 침투될 때, 제1 및 제2 섹션들(16, 17)에서의 자기력선들의 집중(concentration)과 비교하여 중간 섹션(14)의 감소된 두께는 가열 요소(10)의 중간 섹션(14)에서 자기장의 자기력선들의 집중을 증가시키는 것을 돕는다. 이러한 현상은 도 2에 도시되어 있으며, 도 2는 사용 시의 도 1의 가열 요소(10)의 절반을 통과하는 자기력선들의 경로들의 플롯을 도시하고 있다.
도 3은 사용 시의 도 1의 가열 요소(10)의 길이(L)를 따르는 거리의 함수로서 자기장 강도의 그래프를 도시하고 있다. 이러한 그래프로부터, 중간 섹션(14)에서의 자기장 강도가 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 각각에서의 자기장 강도보다 상당히 높다는 것을 알 수 있다. 본 실시예에서, 가열 요소(10)의 길이(L)는 약 42 밀리미터이고, 제1 및 제2 섹션들(16, 17)의 두께들(T1, T2) 각각은 약 10 밀리미터이고, 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)는 약 2 밀리미터이다. 그래서, 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)와 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 각각에서의 두께(T1, T2) 사이의 비율은 약 1:5이다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 가열 요소(10)에 침투하는 특정 자기장의 자기장 강도는 제1 및 제2 섹션들(16, 17)보다 중간 섹션(14)에서 상당히 높다(본 실시예에서는 약 8 배 더 높음).
본 실시예에서, 중간, 제1 및 제2 섹션들(14, 16, 17) 각각에서의 두께(T1, T2, T3)는 길이(L)보다 작다. 그러나, 일부 실시예들에서, 중간, 제1 및 제2 섹션들 중 하나 또는 각각에서의 제2 치수는 그 대신에 제1 치수와 동일하거나 그 보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서, 가열 요소의 길이(L)는 30 내지 50 밀리미터, 예컨대 30 내지 40 밀리미터일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 및/또는 제2 섹션들(16, 17)에서의 두께(T1, T2)는 4 내지 10 밀리미터, 예컨대 5 내지 8 밀리미터일 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)는 0.4 내지 2 밀리미터, 예컨대 0.5 밀리미터 내지 1 밀리미터일 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)와 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 중 하나 또는 각각에서의 두께(T1, T2) 사이의 비율은 1:5 내지 1:25, 예컨대 1:7 내지 1:15, 예를 들어 1:10일 수 있다.
사용 시에 가열 요소(10) 내에 축적된 에너지의 양은, 여기 주파수(excitation frequency)와 같은 다른 인자들 중에서, 자기장 강도의 함수이다. 자기장 강도가 상대적으로 높은 가열 요소(10)의 영역들 내에 축적된 에너지의 양은, 자기장 강도가 상대적으로 낮은 가열 요소(10)의 영역들 내에 축적된 에너지의 양보다 클 것이다. 예를 들어, 본 실시예에서, 자기장 강도는 제1 및 제2 섹션들(16, 17)과 비교하여 중간 섹션(14)에서 8 배만큼 증가된다. 따라서, 자기 이력 가열로 인한 가열 요소(10)의 체적당 축적된 에너지는 제1 및 제2 섹션들(16, 17)과 비교하여 중간 섹션(14)에서 8 배만큼 대응적으로 증가될 것이다. 축적된 단위 체적당 총 에너지는 자기 이력 가열에 부가하여 주울 가열로 인해 보다 높을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들의 기하형상을 갖는 가열 요소(10)를 사용하는 것은, 가열 요소(10)의 중간 섹션(14)이 주어진 투과 자기장에 의해 가열 요소(10)의 제1 및 제2 섹션들(16, 17)보다 더 높은 온도로 가열될 수 있게 한다.
주어진 가열 요소(10)의 상이한 영역들에서의 그러한 가변 온도는 사용 시에 다수의 기술적 이점들을 제공하는데 사용될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 섹션들(16, 17)보다 중간 섹션(14)의 주어진 온도로의 보다 빠른 가열은 사용 시에 흡연 가능한 재료의 점진적인 가열을 제공하는데 사용될 수 있다. 중간 섹션(14)의 상대적으로 신속한 가열은 중간 섹션(14)과 열 접촉하는 흡연 가능한 재료의 본체의 제1 부분의 적어도 하나의 성분의 휘발 및 그 내의 에어로졸의 형성을 개시할 수 있다. 시간 경과에 따라, 제1 및 제2 섹션들(16, 17)의 가열은 제1 및 제2 섹션들(16, 17)과 열 접촉하는 흡연 가능한 재료의 본체의 제2 및 제3 부분들의 적어도 하나의 성분의 휘발 및 그 내의 에어로졸의 형성을 개시할 수 있다.
다른 예에서, 가열 요소(10)가 유도 코일(induction coil)을 포함하는 자기장 발생기를 사용하여 유도 가열될 때, 가열 요소(10)의 중간 섹션(14)은 제1 및 제2 섹션들(16, 17)이 가열 재료의 큐리점 온도(Curie point temperature)에 도달하기 전에 큐리점 온도에 도달할 수 있다. 이것은 가열 요소(10)의 중간 섹션(14)의 자기 투자율(magnetic permeability)이 거의 제로쪽으로 하강하게 하고 본질적으로 자기장에 에어-갭(air-gap)을 제공할 것이다. 결국, 이것은 유도 코일이 겪는 유도 부하를 변화시킬 것이다. 전자 회로와 같은 검출기는 유도 코일 내의 전류를 모니터링하여 이러한 현상을 검출하고 이러한 모니터링의 결과들에 기초하여 유도 가열을 제어하도록 구성될 수 있다.
가열 요소(10)의 중간 섹션(14)과 가열 요소(10)의 제1 및 제2 섹션들(16, 17)을 가열하는 상대 속도들은 중간 섹션(14) 및 제1 및 제2 섹션들(16, 17)의 적절한 상대 단면적들의 선택에 의해 적어도 부분적으로 제어될 수 있다.
본 실시예에서, 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)는 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 각각에서의 두께(T1, T2)의 1/2보다 작다. 실제로, 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)는 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 각각에서의 두께(T1, T2)의 1/4보다 작다. 다른 실시예들에서, 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)는 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 중 하나 또는 각각에서의 두께(T1, T2)의 1/2 또는 1/4보다 클 수 있다.
본 실시예에서, 제1 섹션(16)에서의 두께(T1)는 제2 섹션(17)에서의 두께(T2)와 동일하다. 그러나, 다른 실시예들에서는, 이것은 사실이 아닐 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 제1 섹션(16)에서의 두께(T1)는 제2 섹션(17)에서의 두께(T2)보다 작을 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)와 제1 섹션(16)에서의 두께(T1) 사이의 비율은, 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)와 제2 섹션(17)에서의 두께(T2) 사이의 비율과 상이할 수 있다. 이것은 사용 시에 가열 요소(10)와 열 접촉하는 임의의 흡연 가능한 재료의 각각의 부분들의 점진적 가열을 더욱 도울 수 있다.
도 1의 가열 요소(10)는 평면 또는 실질적으로 평면이다. 본 실시예에 대한 일부 변형예들에서, 가열 요소(10)는 평면 이외의 것일 수 있다.
예를 들어, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열 요소의 일 예의 개략적인 사시도 및 단면도가 도시되어 있다. 가열 요소(20)는 도 10에 도시되고 후술하는 장치(300)와 같은, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 관형 가열 요소(20)이다.
가열 요소(20)도 역시 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 가열 재료로 제조된다. 또한, 본 실시예에서, 전체 가열 요소(20)는, 본 실시예에서는 강인, 균질하거나 실질적으로 균질한 가열 재료로 제조된다. 가열 요소(20)는 일체형 가열 요소(20)이지만, 다른 실시예들에서는 가열 요소(20)는 그 대신에 서로 결합되거나 고정되는 복수의 가열 요소 부분들을 포함할 수 있다.
가열 요소(20)는 가열 요소(20)의 내부면(21)에 의해 규정된 통로(23)를 내부에 갖는다. 사용 시에, 흡연 가능한 재료는 통로(23) 내에 위치될 수 있다. 가열 요소(20)는 또한 제1 치수, 및 제1 치수에 수직인 제2 치수를 갖는다. 제1 치수는 가열 요소(20)의 제1 부분으로부터 가열 요소(20)의 제2 부분까지 연장된다. 본 실시예에서, 제1 치수는 가열 요소(20)의 축방향 치수이다. 보다 구체적으로, 제1 치수는 가열 요소(20)의 길이(L)이고, 제1 부분은 가열 요소(20)의 제1 종방향 단부(11)이며, 제2 부분은 가열 요소(20)의 대향하는 제2 종방향 단부(12)이다. 통로(23)는 가열 요소(20)의 제1 및 제2 종방향 단부들(11, 12) 각각에 개구를 갖는다. 다른 실시예들에서, 통로(23)는 그 대신에 제1 및 제2 종방향 단부들(11, 12) 중 하나 또는 각각에서 폐쇄될 수 있다.
제2 치수는 가열 요소(20)의 두께(T)이다. 두께(T)는 가열 요소(20)의 내부면(21)으로부터 가열 요소(20)의 대향하는 외부면(22)까지 반경방향으로 측정되고, 본 실시예에서는 가열 요소(20)의 종축에 수직인 방향으로 측정된다. 제1 및 제2 종방향 단부들(11, 12)로부터 이격된 가열 요소(20)의 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)는 중간 섹션(14)과 각각의 제1 및 제2 종방향 단부들(11, 12) 사이에 위치된 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 각각에서의 두께(T1, T2)보다 작다. 본 실시예에서, 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)는 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 각각에서의 두께(T1, T2)의 1/4보다 작다. 다른 실시예들에서, 중간 섹션(14)에서의 두께(T3)는, 예를 들어 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 중 하나 또는 각각에서의 두께(T1, T2)의 1/2보다 작고 그리고/또는 1/4보다 클 수 있다. 본 실시예에서, 제1 섹션(16)에서의 두께(T1)는 제2 섹션(17)에서의 두께(T2)와 동일하다. 그러나, 다른 실시예에서는, 이것은 사실이 아닐 수도 있다.
도 1, 도 2, 도 4 및 도 5의 가열 요소들(10, 20) 각각에서, 중간 섹션(14)은 가열 요소(10)의 제1 및 제2 종방향 단부들(11, 12) 사이의 중간에 있다. 다른 실시예들에서, 중간 섹션(14)은 제2 종방향 단부(12)보다 제1 종방향 단부(11)에 더 근접할 수 있거나, 그 반대일 수도 있다.
도 1, 도 2, 도 4 및 도 5의 가열 요소들(10, 20) 각각에서, 가열 요소(10, 20)는 두께(T)가 중간 섹션(14)으로부터 제1 섹션(16)을 향해 거리를 두고 증가하는 제1 테이퍼진 영역(tapered region)(13), 및 두께(T)가 중간 섹션(14)으로부터 제2 섹션(17)을 향해 거리를 두고 증가하는 제2 테이퍼진 영역(15)을 포함한다. 테이퍼진 영역들(13, 15)은 가열 요소(10, 20)의 가열 동안에 중간 섹션(14)과 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 사이에서의 응력 집중을 감소시키는 것을 돕는다. 또한, 테이퍼진 영역들(13, 15)은 사용 시에 자기력선들이 추종하는 상대적으로 매끄러운 경로를 제공하는 것을 돕는다. 그럼에도 불구하고, 일부 실시예들에서는, 테이퍼진 영역들(13, 15) 중 하나 또는 둘 모두가 생략될 수 있다.
도 4 및 도 5의 가열 요소(20)의 중간 섹션(14)은 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 각각보다 짧은 외주부를 갖는다. 본 실시예에 대한 일부 변형예들에서, 중간 섹션(14)은 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 중 단지 하나보다만 짧은 외주부를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 섹션(14)은 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 중 하나 또는 각각보다 긴 내주부를 가질 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열 요소의 일 예의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 가열 요소(30)는 도 10에 도시되고 후술하는 장치(300)에 대한 변형예와 같은, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 관형 가열 요소(30)이다. 도 6의 가열 요소(30)는 중간 섹션(14) 및 인접한 테이퍼진 영역(13, 15)의 형태를 제외하고는, 도 4 및 도 5의 가열 요소와 동일하다. 가열 요소(30)도 역시 제1 치수, 및 제1 치수에 수직인 제2 치수를 가지며, 제1 치수는 가열 요소(30)의 제1 부분으로부터 가열 요소(30)의 제2 부분까지 연장된다. 도 4 및 도 5의 가열 요소(20)와 유사하게, 본 실시예에서, 제1 치수는 가열 요소(30)의 축방향 치수이다. 보다 구체적으로, 제1 치수는 가열 요소(30)의 길이(L)이며, 제1 부분은 가열 요소(30)의 제1 종방향 단부(11)이고, 제2 부분은 가열 요소(30)의 대향하는 제2 종방향 단부(12)이다. 그러나, 본 실시예에서, 중간 섹션(14)이 제1 및 제2 섹션들(16, 17)의 외주부들과 일치하는 외주부, 및 제1 및 제2 섹션들(16, 17)보다 긴 내주부를 가짐으로써, 중간 섹션(14)의 두께(T3)는 제1 및 제2 섹션들(16, 17) 각각에서의 두께(T1, T2)보다 작다.
전술한 실시예들에 대한 일부 다른 변형예들(도시되지 않음)에서, 가열 요소는 관형이고, 가열 요소의 제1 치수는 가열 요소의 직경이고, 가열 요소의 제1 및 제2 부분들은 가열 요소의 직경방향 대향 측부들이며, 제1 치수에 수직인 제2 치수는 가열 요소의 축방향 치수이다. 일부의 그러한 실시예들에서, 가열 요소는 세장형이고, 축방향 치수는 가열 요소의 길이이다. 일부 실시예들에서, 관형 가열 요소는 균질하거나 실질적으로 균질한 가열 재료로 제조된다. 가열 요소는 일체형 가열 요소일 수 있다.
이들 변형예들에서, 관형 가열 요소는 가열 요소의 직경방향 대향 측부들로부터 원주방향으로 이격된 중간 섹션을 갖는다. 또한, 가열 요소는 중간 섹션과 각각의 직경방향 대향 측부들 사이에 원주방향으로 위치된 제1 및 제2 섹션들을 갖는다. 가열 요소에는 축방향 기하학적 수축부가 제공되어, 가열 요소의 중간 섹션의 축방향 치수가 제1 및 제2 섹션들 각각에서의 축방향 치수보다 작게 된다. 중간 섹션에서의 축방향 치수는, 예를 들어 제1 및 제2 섹션들 중 하나 또는 각각에서의 축방향 치수의 1/2보다 작거나 1/4보다 작을 수 있다. 도 1 및 도 4 내지 도 6의 가열 요소들과 유사하게, 가열 요소는 축방향 치수가 중간 섹션으로부터 제1 섹션을 향해 거리를 두고 증가하는 제1 테이퍼진 영역을 가질 수 있고, 축방향 치수는 중간 섹션으로부터 제2 섹션을 향해 거리를 두고 증가하는 제2 테이퍼진 영역을 더 가질 수 있다.
일부의 그러한 실시예들에서, 축방향 기하학적 수축부는 가열 요소의 축방향 양 단부들로부터 이격된다. 예를 들어, 축방향 기하학적 수축부는 축방향 단부들 사이의 중간에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 기하학적 수축부는 가열 요소의 제1 축방향 단부로부터만 이격되어, 가열 요소의 대향하는 제2 축방향 단부에 위치된다.
본 발명을 구체화하는 가열 요소(10, 20, 30)는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품의 일부로서 제공될 수 있으며, 상기 물품은 가열 요소, 및 가열 요소와 열 접촉하는 흡연 가능한 재료를 포함한다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품의 일 예의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 물품(1)은 도 8에 도시되고 후술하는 장치(100)와 같은, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 것이다.
물품(1)은 도 1의 가열 요소(10), 가열 요소(10)와 열 접촉하는 흡연 가능한 재료(50), 및 흡연 가능한 재료(50) 주위의 커버(cover)(60)를 포함한다. 간략화를 위해, 가열 요소(10)는 다시 상세하게 설명되지 않을 것이다.
본 실시예에서, 흡연 가능한 재료(50)는 가열 요소(10)와 표면 접촉한다. 보다 구체적으로, 흡연 가능한 재료(50)의 각각의 부분들은 가열 요소(10)의 중간 섹션(14) 및 제1 및 제2 섹션들(16, 17)과 표면 접촉한다. 이것은 흡연 가능한 재료(50)를 가열 요소(10)에 접착시킴으로써 달성된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 고정은 접착 이외의 것에 의해 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 흡연 가능한 재료(50)는 이와 같이 가열 요소(10)에 고정되지 않을 수 있다. 표면 접촉은 열이 가열 요소(10)로부터 흡연 가능한 재료(50)로 직접 전달되는 것을 도울 수 있다. 다른 실시예들에서, 가열 요소(10)는 흡연 가능한 재료(50)와 표면 접촉하지 않을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 물품(1)은 가열 재료가 없는 열 전도성 배리어(thermally-conductive barrier)를 포함할 수 있고, 열 전도성 배리어는 사용 시에 물품(1)의 흡연 가능한 재료(50)로부터 가열 요소(10)를 이격시킨다. 일부 실시예들에서, 열 전도성 배리어는 가열 요소(10) 상의 코팅일 수 있다. 그러한 배리어의 제공은 가열 요소(10) 내의 열점들(hot spots)을 완화시키도록 열을 방산하는 것을 돕는데 유리할 수 있다.
본 실시예에서, 가열 요소(10)의 가열 재료는 흡연 가능한 재료(50)의 연소 온도보다 낮은 큐리점 온도를 갖는다. 연소 온도는 흡연 가능한 재료(50)의 자기점화 온도 또는 발화점일 수 있다. 즉, 흡연 가능한 재료(50)가 화염(flame) 또는 스파크(spark)와 같은 외부 점화 소스 없이 통상 분위기에서 자연 발화되는 최저 온도이다.
따라서, 사용 시에 가열 요소(10)의 온도가 큐리점 온도에 도달하는 경우, 가변 자기장의 침투에 의해 가열 요소(10)를 추가로 가열하는 능력이 감소되거나 제거된다. 예를 들어, 상기에 언급된 바와 같이, 가열 재료가 전기 전도성인 경우, 주울 가열은 가변 자기장이 가열 재료에 침투함으로써 여전히 실행될 수 있다. 대안적으로, 가열 재료가 전기 전도성이 아닌 경우, 가열 재료의 화학적 조성에 따라, 가변 자기장의 침투에 의해 그러한 추가 가열은 불가능할 수도 있다.
따라서, 사용 시에, 가열 요소(10)의 가열 재료의 이러한 고유 메커니즘은 가열 요소(10)의 추가 가열을 제한하거나 방지하여, 인접한 흡연 가능한 재료(50)의 온도가 흡연 가능한 재료(50)가 타거나 연소하는 크기에 도달하는 것을 회피하는 것을 돕는데 사용될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 가열 요소(10)의 화학적 조성은, 흡연 가능한 재료(50)를 태우지 않고 흡연 가능한 재료(50)의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기에 충분히 흡연 가능한 재료(50)가 가열될 수 있게 하는 것을 도울 수 있다. 일부 실시예들에서, 이것은 또한 물품(1)이 사용되는 장치의 과열을 방지하고, 그리고/또는 물품(1)의 커버(60) 또는 접착제와 같은 부분(들)이 물품(1)의 사용 동안에 과도한 열에 의해 손상되는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다.
일부 실시예들에서, 흡연 가능한 재료(50)의 연소 온도가 X ℃보다 높으면, 가열 재료의 화학적 조성은 큐리점 온도가 X ℃ 이하가 되도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 흡연 가능한 재료(50)의 연소 온도가 300 ℃보다 높으면, 가열 재료의 화학적 조성은 큐리점 온도가 300 ℃ 이하가 되도록 제공될 수 있다. 큐리점 온도는, 예를 들어 300 ℃ 미만, 280 ℃ 미만, 260 ℃ 미만, 240 ℃ 미만, 또는 220 ℃ 미만일 수 있다.
일부 실시예들에서, 가변 자기장의 침투에 의해서 자기 이력 가열에 의해 가열되는 가열 재료의 능력은 가열 재료의 온도가 큐리점 온도 미만으로 하강했을 때 회복될 수 있다.
본 실시예에서, 커버(60)는 흡연 가능한 재료(50)를 에워싸고 있다. 커버(60)는 물품(1)의 반송 및 사용 동안의 손상으로부터 흡연 가능한 재료(50)를 보호하는 것을 돕는다. 사용 동안에, 커버(60)는 또한 흡연 가능한 재료(50) 내로 그리고 그것을 통해 공기의 유동을 지향시키는 것을 도울 수 있으며, 흡연 가능한 재료(50)를 통해 그리고 흡연 가능한 재료(50) 밖으로 증기 또는 에어로졸의 유동을 지향시키는 것을 도울 수 있다.
본 실시예에서, 커버(60)는 포장재(wrapper)를 포함하며, 포장재는 이 포장재의 자유 단부들이 서로 중첩하도록 흡연 가능한 재료(50) 주위에 감싸진다. 따라서, 포장재는 물품(1)의 외주면의 전부 또는 대부분을 형성한다. 포장재는 종이, 재생 담배 등으로 형성될 수 있다. 커버(60)는 또한 포장재의 중첩된 자유 단부들을 서로 접착시키는 접착제(도시되지 않음)를 포함한다. 접착제는 예를 들어, 폴리비닐 아세테이트(PVA), 아라비아 껌(gum Arabic), 천연 또는 합성 수지들, 전분들(starches) 및 바니시(varnish) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 접착제는 포장재의 중첩된 자유 단부들이 분리되는 것을 방지하는 것을 돕는다. 다른 실시예들에서, 접착제는 생략될 수 있다.
커버(60)는 물품(1)의 외부면을 규정하고, 사용 시에 장치와 접촉할 수 있다. 본 실시예에서, 물품(1)은 세장형이고 실질적으로 원형 단면을 갖는 원통형이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 물품(1)은 원형 이외의 단면을 가질 수 있고, 그리고/또는 세장형이 아닐 수 있고, 그리고/또는 원통형이 아닐 수 있다. 본 실시예에서, 가열 요소(10)는 흡연 가능한 재료(50)의 제1 종방향 단부로부터 흡연 가능한 재료(50)의 대향하는 제2 종방향 단부까지 연장된다. 이것은 다른 실시예들에서는 그럴 필요는 없다. 본 실시예에서, 가열 요소(10) 및 흡연 가능한 재료(50)는 물품(1)의 제1 종방향 단부로부터 물품(1)의 대향하는 제2 종방향 단부까지 연장된다. 이것은 다른 실시예들에서는 그럴 필요는 없다.
일부 실시예들에서, 물품(1)은 흡연 가능한 재료(50)와 커버(60) 사이의 계면과 같은, 커버(60)의 반경방향 내측의 위치에서 흡연 가능한 재료(50)의 온도 측정을 돕기 위한 열 심지(thermal wick)를 포함할 수 있다.
도 7의 실시예에서, 물품(1)은 도 1의 가열 요소(10)를 포함한다. 일부 다른 실시예들에서, 물품은 대안적으로 또는 추가적으로 도 4 및 도 5의 가열 요소(20), 및/또는 도 6의 가열 요소(30), 및/또는 도 1, 도 4, 도 5 및 도 6의 가열 요소들(10, 20, 30)에 대한 본원에 설명된 변형예들과 같은 본원에 설명된 가열 요소들 중 하나를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 일 예의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 상기 시스템(1000)은 도 7의 물품(1), 및 물품(1)의 흡연 가능한 재료(50)의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료(50)를 가열하기 위한 장치(100)를 포함한다. 간결화의 관점에서, 물품(1)은 다시 상세하게 설명되지 않을 것이다. 도 7의 물품(1)에 대한 본원에 설명된 가능한 변형예들 중 임의의 것이 도 8의 시스템(1000)의 물품(1)에 행해져서 시스템의 각각의 개별 실시예들을 형성할 수 있다. 유사하게, 도 7의 물품(1)은 시스템(1000)에서 전술한 다른 물품들 중 하나에 의해 대체되어 시스템의 각각의 개별 실시예들을 형성할 수 있다. 상기 장치(100)는 물품(1)을 수용하기 위한 가열 구역(111), 및 물품(1)이 가열 구역(111) 내에 위치될 때 물품(1)의 가열 요소(10)를 가열하기 위한 디바이스(112)를 포함한다.
본 실시예의 장치(100)는 본체(110) 및 마우스피스(mouthpiece)(120)를 포함한다. 마우스피스(120)는 관통하는 채널(channel)(122)을 규정한다. 마우스피스(120)는 가열 구역(111) 내로의 개구를 덮도록 본체(110)에 대해 위치 가능하다. 마우스피스(120)가 본체(110)에 대해 그렇게 위치되는 경우, 마우스피스(120)의 채널(122)은 가열 구역(111)과 유체 연통한다. 사용 시에, 채널(122)은 휘발된 재료가 가열 구역(111) 내에 삽입된 물품(1)으로부터 장치(100)의 외부로 통과할 수 있게 하는 통로로서 작용한다. 본 실시예에서, 장치(100)의 마우스피스(120)는 마우스피스(120)를 본체(110)에 연결시키도록 본체(110)와 해제 가능하게 결합 가능하다. 다른 실시예들에서, 마우스피스(120)와 본체(110)는, 예컨대 힌지부(hinge) 또는 가요성 부재를 통해 영구적으로 연결될 수 있다. 물품 자체가 마우스피스를 포함하거나 본체(110)가 채널(122)을 포함하는 실시예들과 같은 일부 실시예들에서, 장치(100)의 마우스피스(120)는 생략될 수 있다.
상기 장치(100)는 가열 구역(111)을 장치(100)의 외부와 유체적으로 연결하는 공기 입구를 규정한다. 공기 입구는 장치(100)의 본체(110) 및/또는 장치(100)의 마우스피스(120)에 의해 규정될 수 있다. 사용자는 마우스피스(120)의 채널(122)을 통해 휘발된 성분(들)을 흡인함으로써 흡연 가능한 재료(50)의 휘발된 성분(들)을 흡입 가능할 수 있다. 휘발된 성분(들)이 물품(1)으로부터 제거될 때, 공기는 장치(100)의 공기 입구를 통해 가열 구역(111) 내로 흡인될 수 있다.
본 실시예에서, 본체(110)는 가열 구역(111)을 포함한다. 본 실시예에서, 가열 구역(111)은 물품(1)을 수용하기 위한 오목부(recess)를 포함한다. 물품(1)은, 임의의 적합한 방식으로, 예컨대 장치(100)의 벽에 있는 슬롯(slot)을 통해, 또는 마우스피스(120)와 같은 장치의 일부를 먼저 이동시켜 가열 구역(111)에 접근함으로써, 사용자에 의해 가열 구역(111) 내에 삽입 가능할 수 있다. 다른 실시예들에서, 가열 구역(111)은, 쉘프(shelf), 표면 또는 돌출부와 같은 오목부 이외의 것일 수 있으며, 물품과 협동하거나 물품을 수용하도록 물품과의 기계적인 정합을 필요로 할 수 있다. 본 실시예에서, 가열 구역(111)은 전체 물품(1)을 수용하도록 크기 설정 및 형상화된다. 다른 실시예들에서, 가열 구역(111)은 사용 시에 물품(1)의 일부분만을 수용하도록 치수 설정될 수 있다.
상기 디바이스(112)는 사용 시에 물품(1)의 가열 요소(10)에 침투하는 가변(예컨대, 교번) 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생기(112)를 포함한다.
본 실시예에서, 자기장 발생기(112)는 전력원(electrical power source)(113), 코일(coil)(114), 코일(114)을 통해 교류 전류와 같은 가변 전류를 통과시키기 위한 디바이스(116), 제어기(117), 및 제어기(117)의 사용자 작동을 위한 사용자 인터페이스(118)를 포함한다.
본 실시예에서, 전력원(113)은 충전식 배터리(rechargeable battery)이다. 다른 실시예들에서, 전력원(113)은 비-충전식 배터리, 커패시터(capacitor) 또는 본선 전기 공급부(mains electricity supply)에 대한 연결부와 같은 충전식 배터리 이외의 것일 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력원(113)은 DC 전원이고, 상기 장치(100)는 DC 전원에 연결된 DC/AC 인버터(inverter)를 포함한다. DC/AC 인버터는 클래스-E 전력 증폭기(Class-E power amplifier)를 포함할 수 있다.
코일(114)은 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 본 실시예에서, 코일(114)은 구리와 같은 전기 전도성 재료의 나선형 코일이다. 본 실시예에서, 코일(114)의 단면은 원형이지만, 다른 실시예에서는 정사각형과 같은 원형 이외의 것일 수 있다. 일부 실시예들에서, 자기장 발생기(112)는 코일(114)이 권취되는 자기 투과성 코어(magnetically permeable core)를 포함할 수 있다. 그러한 자기 투과성 코어는 사용 시에 코일(114)에 의해 생성된 자기 플럭스를 집중시켜 보다 강력한 자기장을 만든다. 자기 투과성 코어는, 예를 들어 철로 제조될 수 있다. 본 실시예에서, 코일(114)은 가열 구역(111)을 에워싸고 있다. 본 실시예에서, 코일(114)은 가열 구역(111)의 종축과 실질적으로 정렬된 종축을 따라 연장된다. 본 실시예에서, 코일(114)은 원형 단면의 전기 전도성 재료의 나선형 코일이지만, 다른 실시예에서는, 단면 형상이 편평형 또는 직사각형과 같은 원형 이외 것일 수 있다. 코일(114)은 도금, 예를 들어 은 도금될 수 있다.
일부 실시예들에서, 코일(114)의 임피던스(impedance)는 가열 요소(10)의 임피던스와 정합될 수 있다. 이것은, 예를 들어 코일(114)의 권수(number of turn), 가열 요소(10)와 코일(114) 사이의 간격, 가열 요소(10)에 사용되는 가열 재료, 구동 회로의 커패시턴스(capacitance), 및/또는 서셉터 전류 경로의 전기 저항의 적절한 선택에 의해 달성될 수 있다.
본 실시예에서, 코일(114)을 통해 가변 전류를 통과시키기 위한 디바이스(116)는 전력원(113)과 코일(114) 사이에 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서, 제어기(117)는 또한 전력원(113)에 전기적으로 연결되고, 디바이스(116)를 제어하기 위해 디바이스(116)에 통신 가능하게 연결된다. 보다 구체적으로, 본 실시예에서, 제어기(117)는 전력원(113)으로부터 코일(114)로의 전력 공급을 제어하도록, 디바이스(116)를 제어하기 위한 것이다. 본 실시예에서, 제어기(117)는 집적 회로(IC), 예컨대 인쇄 회로 기판(PCB) 상의 IC를 포함한다. 다른 실시예들에서, 제어기(117)는 다른 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 장치는 디바이스(116) 및 제어기(117)를 포함하는 단일 전기 또는 전자 구성요소를 가질 수 있다. 제어기(117)는 본 실시예에서 사용자 인터페이스(118)의 사용자 작동에 의해 작동된다. 사용자 인터페이스(118)는 본체(110)의 외부에 위치된다. 사용자 인터페이스(118)는 푸시-버튼(push-button), 토글 스위치(toggle switch), 다이얼(dial), 터치스크린(touchscreen) 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 사용자에 의한 사용자 인터페이스(118)의 작동은, 교류 전류가 코일(114)을 통과하게 하여 코일(114)이 교번 자기장을 발생시키게 하도록 제어기(117)가 디바이스(116)를 제어하게 한다. 코일(114)과 가열 구역(111)은, 물품(1)이 가열 구역(111) 내에 위치될 때, 코일(114)에 의해 생성된 교번 자기장이 물품(1)의 가열 요소(10)의 가열 재료에 침투하도록 상대적으로 위치결정된다. 본 실시예에서와 같이, 가열 요소(10)의 가열 재료가 전기 전도성 재료인 경우, 이것은 가열 재료에 하나 이상의 와전류들의 발생을 야기할 수 있다. 가열 재료의 전기 저항에 대항하는 가열 재료 내의 와전류들의 흐름은 가열 재료가 주울 가열에 의해 가열되게 한다. 또한, 본 실시예에서와 같이, 가열 재료가 자성 재료로 제조되는 경우, 가열 재료 내의 자기 쌍극자들의 배향은 인가된 자기장의 변화에 따라 변화하며, 이는 열이 가열 재료에 발생되게 한다.
사용 시에, 가열 요소(10)가 유도 코일(114)을 포함하는 자기장 발생기(112)를 사용하여 유도 가열될 때, 가열 요소(10)의 중간 섹션(14)은 제1 및 제2 섹션들(16, 17)이 가열 재료의 큐리점 온도에 도달하기 전에 큐리점 온도에 도달한다. 상기에서 논의된 바와 같이, 이것은 가열 요소(10)의 중간 섹션(14)의 자기 투자율을 거의 제로쪽으로 하강하게 하고 본질적으로 자기장에 에어 갭을 제공한다. 결국, 이것은 유도 코일(114)이 겪는 유도 부하를 변화시킬 것이다. 자기장 발생기(112)의 디바이스(116)는 코일(114)의 전류를 검출하기 위한 검출기를 포함하고, 제어기(117)는 검출기에 의해 검출된 전류의 변화에 기초하여 자기장 발생기(112)의 작동을 제공하도록 구성된다. 즉, 검출기로부터 수신된 하나 이상의 신호들에 기초하여, 제어기(117)는 코일(114)을 통과하는 가변 또는 교류 전류의 특성을 조정할 수 있다. 상기 특성은, 예를 들어 진폭 또는 주파수 또는 듀티 사이클(duty cycle)일 수 있다.
제어기(117)는 예를 들어, 가열 요소(10)의 중간 섹션(14)이 1 회, 2 회, 3 회, 5 회 또는 10 회와 같은 사전결정된 횟수보다 많이 큐리점 온도에 도달하는 경우, 또는 가열 요소(10)가 큐리점 온도에 막 도달한 것으로 결정된 경우, 가변 자기장의 발생이 중단되게 하도록 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(117)는 자기장 발생기(112)를 구동하는데 필요한 전력을 모니터링하도록 배열될 수 있다. 제어기(117)는 가열 요소(10)가 큐리점 온도까지 가열할 때 사용되는 전력을 검출하도록 배열될 수 있다. 제어기(117)는 흡연 가능한 재료의 상태(예를 들어, 수분 함량 또는 휘발성 물질 함량)의 표시인 그 알려진 온도를 유지하는데 필요한 전력을 결정하도록 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(117)는 가열 요소(10)의 온도가 큐리점 온도로 또는 큐리점 온도 바로 아래로 유지되게 하도록 배열될 수 있다.
그래서, 상기에서 논의된 바와 같이, 가열 재료의 큐리점 온도는, 흡연 가능한 재료(50)의 온도가 사전결정된 온도 범위 내에 유지되는 것을 보장하기 위해, 그러한 온도를 초과하는 가열 요소(10)의 유도 가열을 본질적으로 방지하거나 저지하는데 사용될 수 있다. 사전결정된 온도 범위 내에서, 사용 시에, 흡연 가능한 재료(50)는 흡연 가능한 재료(50)를 연소시키지 않고 흡연 가능한 재료(50)의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기에 충분히 가열된다. 따라서, 제어기(117) 및 전체적으로 장치(100)는 흡연 가능한 재료(50)를 연소시키지 않고 흡연 가능한 재료(50)의 하나 이상의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료(50)를 가열하도록 배열된다. 일부 실시예들에서, 온도 범위는 약 50 ℃ 내지 약 350 ℃, 예컨대 약 50 ℃ 내지 약 250 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 150 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 80 ℃, 또는 약 60 ℃ 내지 약 70 ℃의 온도이다. 일부 실시예들에서, 온도 범위는 약 170 ℃ 내지 약 220 ℃이다. 다른 실시예들에서, 온도 범위는 이러한 범위 이외일 수 있다. 일부 실시예들에서, 온도 범위의 상한은 300 ℃보다 높을 수 있다. 추가적으로, 사용 시에 큐리점 온도에 도달하는 가열 요소(10)의 중간 섹션(14)은 제어기(117)가 자기장 발생기(112)가 작동하는 방식에서 변화를 가져오게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 장치(100)는 가열 요소(10)의 온도를 감지하고 온도의 크기의 식별자를 포함하는 신호를 제어기(117)에 송신하기 위한 추가적인 온도 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 제어기(117)는 적어도 부분적으로 수신된 신호에 기초하여 자기장 발생기(112)를 제어할 수 있다. 제어기(117)는 감지된 온도 크기와 가열 요소(10)의 가열 재료의 큐리점 온도의 비교에 의해 결정된 가열 요소(10) 온도의 검출된 에러에 기초하여 디바이스(116)에 제공된 전력을 조정하는 비례-적분-미분(proportional-integral-derivative; PID) 제어기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 장치는, 사용자가 흡연 가능한 재료(50)의 적어도 하나의 성분의 휘발 개시를 실행하기 위해 대기할 필요가 있는 시간을 감소시키기 위해, 사용 시에 코일(114)을 통한 전류의 급속한 증가를 제공하는 것을 돕기 위해서, 예를 들어 제어기(117)에 의해 제어된 커패시터 또는 커패시터 방전 유닛(capacitor discharge unit)을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 장치는, 사용자가 흡연 가능한 재료(50)의 적어도 하나의 성분의 휘발 개시를 실행하기 위해 대기할 필요가 있는 시간을 감소시키기 위해, 잠열 안정기(latent-heat plateau)를 검출한 후에, 이러한 검출된 잠재 온도(latent temperature)에 기초하여 가열 요소의 온도를 순간적으로 또는 급속하게 상승시키기에 충분히 민감한 방식으로, 시스템의 사용 전에 흡연 가능한 재료의 잠재 온도를 검출하기 위한 온도 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(117)는 전자 구성요소들의 제조 편차들을 수용하도록, 예를 들어 사용 시에 특정 회로가 수행하는 방법에 있어서의 취약점들을 수용하도록 구성된 소프트웨어를 실행할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(117)는 공급 전압 변화의 경우, 벅 레귤레이터(buck regulator) 또는 쵸크 레귤레이터(choke regulator)의 사용에 의해 코일(114)에 대한 출력 전력을 제어하도록 구성될 수 있다.
도 8의 시스템(1000)에서, 가열 요소(10)는 물품(1)의 일부이고, 장치(100)는 자기장 발생기(112)에 의해 발생된 가변 자기장이 침투되도록 배열된 가열 요소(10)가 없다. 그러나, 다른 실시예들에서, 장치 자체가 그러한 가열 요소를 포함한다.
예를 들어, 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 시스템의 일 예의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 시스템(2000)은 장치(200) 및 물품(2)을 포함한다. 도 9의 시스템(2000)은 물품의 형태를 제외하고, 그리고 물품(2)보다는 장치(200)가 도 1의 가열 요소(10)를 포함한다는 것을 제외하고는, 도 8의 시스템(1000)과 동일하다. 도 8의 시스템(1000)과 유사한 특징부들은 도 9에서 동일한 참조 번호들을 유지한다. 도 8의 시스템(1000)에 대한 본원에 설명된 가능한 변형예들 중 임의의 것이 도 9의 시스템(2000)에 행해져서 시스템의 각각의 개별 실시예들을 형성할 수 있다.
물품(2)은 관형이며, 흡연 가능한 재료(25)를 포함한다. 가열 요소(10)는 가열 구역(111) 내로 돌출한다. 보다 구체적으로, 본 실시예에서, 가열 요소(10)의 제1 종방향 단부(11)는 물품(2)이 가열 구역(111) 내에 삽입될 때 관형 물품(2)의 중앙 공동(central cavity)에 진입하도록 가열 구역(111)에 대해 배열된 자유 단부이다. 반면에, 가열 요소(10)의 제2 종방향 단부(12)는 장치(200)의 나머지 부분에 직접 부착되거나 고정된다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 시스템의 일 예의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 시스템(3000)은 장치(300) 및 물품(3)을 포함한다. 도 10의 시스템(3000)은 물품의 형태, 및 장치의 가열 구역 및 가열 요소의 형태들을 제외하고는, 도 9의 시스템(2000)과 동일하다. 도 9의 시스템(2000)과 유사한 특징부들은 도 10에서 동일한 참조 번호들을 유지한다. 전술한 시스템들에 대한 본원에 설명된 가능한 변형예들 중 임의의 것이 도 10의 시스템(3000)에 행해져서 시스템의 각각의 개별 실시예들을 형성할 수 있다.
도 10의 실시예에서, 물품(3)은 로드형(rod-shaped)이며, 흡연 가능한 재료(35)를 포함한다. 장치(300)의 가열 요소는 도 4 및 도 5의 가열 요소(20)이다. 가열 요소(20)는 가열 구역(111) 주위로 연장되어, 가열 요소(20)의 통로(23)가 효과적으로 가열 구역(111)이 된다. 본 실시예에 대한 변형예들에서, 가열 요소(20)는 가열 구역(111) 주위로 부분적으로만 연장되도록 변경될 수 있다.
도 9 및 도 10의 시스템들(2000, 3000) 각각에서, 장치(200, 300)의 디바이스(112)는 장치(200, 300)의 가열 요소(10, 20)를 가열하기 위한 것이다. 결국, 장치(200, 300)의 가열 요소(10, 20)는 가열 구역(111)을 가열하기 위한 것이다. 보다 구체적으로, 도 9 및 도 10의 장치들(200, 300)의 디바이스들(112) 각각은, 가열 구역(111) 내에 위치된 물품의 유도 가열 가능한 부분을 유도 가열하도록 배열되기보다는, 도 9 및 도 10의 장치들(200, 300)의 디바이스들(112) 각각이 장치(200, 300)의 가열 요소(10, 20)를 유도 가열하는데 사용된다는 것을 제외하고는, 도 8의 장치(100)의 디바이스(112)와 동일하다. 장치(200, 300)의 가열 요소(10, 20)에서 발생된 열은 열 전도에 의해 사용 시에 가열 구역(111) 내의 물품(2, 3)으로 전달된다.
따라서, 장치(200, 300)가 사용 가능한 물품(2, 3)은, 흡연 가능한 재료(25, 35)의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기에 충분한 온도로 흡연 가능한 재료(25, 35)를 가열하기 위해 쉽게 유도 가열 가능한 재료를 포함할 필요가 없다. 이것은 물품(2, 3)이 보다 저렴하거나 보다 쉽게 입수 가능한 재료로 제조될 수 있게 한다.
전술한 시스템들에서, 가열 요소의 형상은 가열 요소에 침투하는 자기장의 강도가 가열 요소의 각각의 상이한 위치들에서 상이하게 한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 이러한 효과를 야기하는 것은 장치의 자기장 발생기의 구성이다.
예를 들어, 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 시스템의 일 예의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 시스템(4000)은 장치(400) 및 물품(4)을 포함한다. 도 11의 시스템(4000)은 장치의 가열 요소의 형태를 제외하고, 그리고 자기장 발생기(112)가 제1 코일(114)의 일부를 둘러싸는 제2 코일(115)을 포함한다는 것을 제외하고는, 도 9의 시스템(2000)과 동일하다. 도 9의 시스템(2000)과 유사한 특징부들은 도 11에서 동일한 참조 번호들을 유지한다. 전술한 시스템들에 대한 본원에 설명된 가능한 변형예들 중 임의의 것이 도 11의 시스템(4000)에 행해져서 시스템의 각각의 개별 실시예들을 형성할 수 있다.
본 실시예의 장치(400)의 가열 요소(130)는 상기에서 논의된 가열 요소들(10, 20, 30)과 같은 임의의 기하학적 수축부가 없다. 오히려, 본 실시예에서, 가열 요소(130)는 제1 및 제2 종방향 단부들(131, 132), 제1 종방향 단부(131)로부터 대향하는 제2 종방향 단부(132)까지 연장되는 길이, 및 그 길이를 따르는 일정한 단면 형상 및 크기를 갖는다. 단면 형상은, 예를 들어 다각형, 정사각형 또는 원형일 수 있다.
물품(4)은 관형이며, 흡연 가능한 재료(45)를 포함한다. 가열 요소(130)는 가열 구역(111) 내로 돌출한다. 보다 구체적으로, 가열 요소(130)의 제1 종방향 단부(131)는 물품(4)이 가열 구역(111) 내에 삽입될 때 관형 물품(4)의 중앙 공동에 진입하도록 가열 구역(111)에 대해 배열된 자유 단부이다. 반면에, 가열 요소(130)의 제2 종방향 단부(132)는 장치(400)의 나머지 부분에 직접 부착되거나 고정된다. 가열 요소(130)의 오염(fouling)을 방지하는 것을 돕기 위해, 가열 요소(130) 상에는 나노-코팅(nano-coating) 또는 커버 층이 제공될 수 있다. 본 실시예에 대한 변형예에서, 가열 요소(130)는 관형 물품(4)의 내부에 형성된 암나사부와 협동하기 위한 수나사부를 가질 수 있어, 사용 시에 물품(4)이 가열 요소(130) 상에 나사 결합될 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 시스템의 일 예의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 시스템(5000)은 장치(500) 및 물품(5)을 포함한다. 도 12의 시스템(5000)은 장치의 가열 구역 및 가열 요소의 형태들을 제외하고는, 도 11의 시스템(4000)과 동일하다. 도 11의 시스템(4000)과 유사한 특징부들은 도 12에서 동일한 참조 번호들을 유지한다. 전술한 시스템들에 대한 본원에 설명된 가능한 변형예들 중 임의의 것이 도 12의 시스템(5000)에 행해져서 시스템의 각각의 개별 실시예들을 형성할 수 있다.
장치(500)의 가열 요소(130)는 가열 구역(111) 주위로 연장된다. 본 실시예에 대한 변형예들에서, 가열 요소(130)는 가열 구역(111) 주위로 부분적으로만 연장되도록 변경될 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 시스템의 일 예의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 시스템(6000)은 장치(600) 및 물품(6)을 포함한다. 도 13의 시스템(6000)은 물품의 형태를 제외하고는, 도 12의 시스템(5000)과 동일하며, 상기 장치는 자기장 발생기(112)에 의해 발생된 가변 자기장이 침투되도록 배열된 가열 요소들이 없다. 도 12의 시스템(5000)과 유사한 특징부들은 도 13에서 동일한 참조 번호들을 유지한다. 전술한 시스템들에 대한 본원에 설명된 가능한 변형예들 중 임의의 것이 도 13의 시스템(6000)에 행해져서 시스템의 각각의 개별 실시예들을 형성할 수 있다.
물품(6)은 관형이며, 가열 재료의 관형 가열 요소(61) 및 가열 재료와 열 접촉하도록 가열 요소(61)의 내부면에 고정된 흡연 가능한 재료(65)의 튜브를 포함한다. 다른 실시예들에서, 흡연 가능한 재료(65)는 가열 요소(61)의 외부면에 고정될 수 있거나, 물품은 로드형과 같은 상이한 형태를 취할 수 있다. 그러나, 이들 실시예들 각각에서, 물품(6)은 가열 재료를 포함하는 가열 요소 및 가열 재료와 열(바람직하게는 면) 접촉하는 흡연 가능한 재료 둘 모두를 포함한다.
본 실시예에 대한 변형예들에서, 물품(6)은 많은 다른 가능한 형태들 중 하나를 취할 수 있다. 예를 들어, 물품(6)은 흡연 가능한 재료를 포함하는 코어를 둘러쌀 수 있는 "와이어 울(wire wool)" 또는 강 울의 몸체의 형태의 가열 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 물품(6)의 가열 요소는 개방 셀 발포체(open cell foam)의 형태를 취하거나, 증기 증착을 사용하여, 흡연 가능한 재료 또는 추가의 담체 상에 증착될 수 있다. 대안적으로, 물품(6)은 중공일 수 있는 가열 재료의 하나 이상의 구형 가열 요소들(spherical heating elements)을 포함할 수 있으며, 구형 가열 요소들은 흡연 가능한 재료로 감싸질 수 있다. 대안적으로, 물품(6)은 물품(6) 내의 상이한 위치들에 상이한 밀도들로 위치될 수 있는 가열 재료의 복수의 가열 요소 필라멘트들(heating element filaments)을 포함할 수 있다. 물품(6)의 가열 요소는 불균일한 가열을 감소시키기 위해 하나 이상의 표면 요철부들(irregularities) 또는 범프들(bumps)을 포함할 수 있거나, 축방향으로 짧은 원통부들의 형태일 수 있다. 물품(6)은 그 대신에 흡연 가능한 재료 내에 분산된 페라이트(ferrite)를 포함할 수 있어, 페라이트가 복수의 가열 요소들로서 작용한다. 또 다른 실시예들에서, 물품은 라미네이트형 정제(laminated tablet)의 형태를 취하며, 라미네이트의 제1 층은 흡연 가능한 재료를 포함하고, 라미네이트의 제2 층은 가열 재료의 가열 요소를 포함한다. 사용 시에 물품 내에 발생된 에어로졸의 방출 및 방향을 위해, 층들에 수직인 방향으로 물품을 관통하여 구멍이 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 가열 요소는, 예컨대 흡연 가능한 재료와 가열 재료 사이에서, 보다 큰 표면적의 생성을 가능하게 하는 하나 이상의 제조 기술들을 이용하여 형성될 수 있다. 그러한 기술들은 적층 제조(3D 프린팅) 및 주조, 예컨대 로스트 왁스 주조(lost wax casting)를 포함하지만, 이에 국한되지 않는다.
도 11 내지 도 13의 시스템들의 장치들(400, 500, 600) 각각에서, 자기장 발생기(112)는 자기장들의 합계 강도가 가열 요소(61, 130) 내의 각각의 상이한 위치들에서 상이하도록 하는 방식으로, 사용 시에 가열 요소(61, 130)에 침투하는 복수의 가변 자기장들을 발생시키기 위한 것이다.
보다 구체적으로, 도 11 내지 도 13의 실시예들 각각에서, 자기장 발생기(112)는 가변 자기장들 중 제1 가변 자기장을 발생시키기 위한 제1 코일(114) 및 가변 자기장들 중 제2 가변 자기장을 발생시키기 위한 제2 코일(115)을 포함하며, 제2 가변 자기장은 사용 시에 제1 가변 자기장과 중첩된다. 이들 실시예들에서, 제2 가변 자기장은 사용 시에 제1 가변 자기장과 부분적으로만 중첩된다. 디바이스(116)는 전력원(113)과 제2 코일(115) 사이에 전기적으로 연결되어, 디바이스(116)가 제2 코일(115)을 통해 가변 전류를 통과시킬 수 있게 한다.
제1 및 제2 코일들(114, 115) 각각은 나선형 코일이지만, 다른 실시예에서는, 코일(114, 115) 중 하나 또는 각각이 상이한 형태를 취할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 나선형 코일들 각각은 축을 따라 연장되고, 각각의 실시예에서 제1 및 제2 코일들(114, 115)의 축들은 일치한다. 따라서, 2 개의 나선형 코일들(114, 115)은 동축이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 2 개의 나선형 코일들(114, 115)의 축들은 그 대신에 서로 평행하거나 또는 경사질 수 있다.
이들 실시예들 각각에서, 제2 코일(115)은 제1 코일(114)을 둘러싸고 있다. 즉, 제2 코일(115)은 제1 코일(114)보다 큰 반경을 갖는다. 또한, 이들 실시예들 각각에서, 제2 코일(115)은 제1 코일(114) 전체보다는, 제1 코일(114)의 일 섹션만을 둘러싸고 있다. 이들 실시예들 각각에서, 섹션은 제1 코일(114)의 길이의 1/2보다 작다.
일부 실시예들에서, 제어기(117)는 디바이스(116)가 코일들(114, 115)을 통해 각각의 가변 전류들을 동시에 통과시키게 하도록 디바이스(116)를 제어하고, 그에 따라 제1 및 제2 코일들(114, 115)에 의해 발생된 자기장들의 합계 강도는 가열 요소(61, 130)의 제2 부분에서보다 가열 요소(61, 130)의 제1 부분에서 더 크다. 사용 시에, 이것은 가열 요소(61, 130)의 제2 부분에 인접한 흡연 가능한 재료(45, 55, 65)의 적어도 하나의 성분의 휘발 및 그 내에서의 에어로졸의 형성의 개시 전에 가열 요소(61, 130)의 제1 부분에 인접한 흡연 가능한 재료(45, 55, 65)의 적어도 하나의 성분의 휘발 및 그 내에서의 에어로졸의 형성을 개시할 것이다. 따라서, 시간 경과에 따른 물품(4, 5, 6)의 흡연 가능한 재료(45, 55, 65)의 점진적인 가열이 제공된다.
이들 실시예들에서, 제2 코일(115)에 의해 둘러싸인 제1 코일(114)의 섹션은 장치의 채널(122)에 가장 근접한 섹션이다. 이것은 에어로졸이 사용자에 의한 흡입을 위해 채널(122)에 비교적 근접한 위치에서 물품(4, 5, 6)으로부터 비교적 신속하게 형성 및 방출될 수 있게 하는 것을 돕지만, 에어로졸의 시간-의존성 방출을 제공하여, 가열 요소(61, 130)의 제1 부분에 인접한 흡연 가능한 재료(45, 55, 65)가 에어로졸 발생을 중단한 후에도 에어로졸이 계속해서 형성 및 방출되게 한다. 흡연 가능한 재료(45, 55, 55)가 휘발 성분들이 소진된 결과로서 그러한 에어로졸 발생의 중단이 생길 수 있다.
일부 실시예들에서, 장치는 도 11 내지 도 13을 참조하여 전술한 상대 배열로 2 개의 코일들(114, 115)을 포함할 수 있고, 또한 가열 요소는 도 1 내지 도 6을 참조하여 전술한 기하학적 수축부들 중 하나와 같은 기하학적 수축부를 포함할 수 있다. 가열 요소는 장치, 또는 장치와 함께 사용하기 위한 물품에 포함될 수 있다.
일부 실시예들에서, 장치는 사용자가 장치를 통해 채널(122)을 거쳐서 유체를 흡인하는 중일 때를 검출하고 검출된 퍼프(puff)를 나타내는 신호를 제어기(117)에 송신하기 위한 퍼프 검출기(puff detector)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 일부의 그러한 실시예들에서, 제어기(117)는 디바이스(116)가 퍼프 검출기로부터 수신된 신호에 따라 각각의 시간들에 코일들(114, 115) 각각을 통해 각각의 가변 전류들을 통과시키게 하도록 디바이스(116)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(117)는 검출된 퍼프들의 수의 카운트에 의존하여, 디바이스(116)가 2 개의 코일들(114, 115) 중 어느 코일을 통해 전류를 통과시킬지를 디바이스(116)가 변화시키게 하도록 디바이스(116)를 제어할 수 있다. 그러한 체계는 점진적인 가열을 제공하는데 다시 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용 시에 가열 요소 또는 흡연 가능한 재료의 냉각은 가열 요소의 온도가 큐리점 온도 미만으로 하강하게 할 수 있다. 제어기(117)는 사용자가 이러한 검출된 하강에 기초하여 장치를 통해 유체를 흡인하고 있다고 결정하도록 배열될 수 있다.
비교적 작은 단면적을 갖는 제1 코일(114)의 섹션은 비교적 큰 단면적을 갖는 제1 코일(114)의 섹션보다 높은 강도의 자기장을 생성할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 제1 코일(114)은 가열 요소(61, 130)의 제2 부분보다 가열 요소(61, 130)의 제1 부분에서 보다 높은 강도의 자기장을 생성하도록, 축방향 길이를 따라 가변 단면적을 가질 수 있다. 코일(114)의 단면적은 코일(114)의 축방향 길이를 따라 큰 것으로부터 작은 것으로 테이퍼질 수 있다. 일부의 그러한 실시예들에서, 제2 코일(115)은 생략될 수 있고, 그에 따라 자기장 발생기(112)는 사용 시에 가열 요소(61, 130)에 침투하는 하나의 가변 자기장만을 발생시키도록 한다.
일부 실시예들에서, 물품(1, 2, 3, 4, 5, 6)은 사용자의 입술들과의 접촉을 검출하기 위한 립 센서(lip sensor)(도시되지 않음)를 가질 수 있다. 립 센서는, 예를 들어 압전 디바이스, 압력 센서, 또는 사용자의 입술들이 립 센서와 접촉하지 않은 경우와 비교하여 입술들이 립 센서와 접촉하는 경우에 립 센서의 전기 전도도가 상이하도록 구성된 센서를 포함할 수 있다. 립 센서는 물품(1, 2, 3, 4, 5, 6)이 가열 구역(111)에 있을 때 제어기(117)에 통신 가능하게 연결될 수 있어, 제어기(117)가 립 센서로부터 수용된 신호에 기초하여 동작을 실행할 수 있게 한다.
전술한 실시예들 각각에서, 가열 요소(10, 20, 30)에는 단일의 기하학적 수축부만이 존재한다. 다른 실시예들에서, 가열 요소는 서로 상이할 수 있는 복수의 기하학적 수축부들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수축부들 중 하나에서의 가열 요소의 두께는 수축부들 중 다른 하나에서의 가열 요소의 두께와 상이할 수 있다. 일부의 그러한 실시예들에서, 사용 시에 수축부들 중 제1 수축부(예를 들어, 최소 두께를 갖는 수축부)는 먼저 가열 요소의 가열 재료의 큐리점 온도에 도달할 수 있고, 수축부들 중 제2 수축부(예를 들어, 제1 수축보다 큰 두께를 갖는 수축부)는 이후에 큐리점 온도에 도달할 수 있다. 그러한 배열은 전술한 것과 유사한 방식으로 시간 경과에 따라 흡연 가능한 재료의 점진적인 가열을 제공하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600)는, 이 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600)와 함께 사용 가능한 물품(1, 2, 3, 4, 5, 6)과 별도로 판매되거나, 공급되거나, 다른 방식으로 제공된다. 그러나, 일부 실시예들에서, 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600) 및 하나 이상의 물품들(1, 2, 3, 4, 5, 6)은, 가능하게는 청소 기구들(cleaning utensils)과 같은 추가적인 구성요소들을 갖는 키트(kit) 또는 조립체와 같은 시스템으로서 함께 제공될 수 있다.
전술한 실시예들 각각에서, 물품(1, 2, 3, 4, 5, 6)은 소모성 물품이다. 물품(1, 2, 3, 4, 5, 6) 내의 흡연 가능한 재료(25, 35, 45, 50, 55, 65)의 휘발 성분(들)의 전부 또는 실질적으로 전부가 소비되면, 사용자는 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600)로부터 물품(1, 2, 3, 4, 5, 6)을 제거하고 물품(1, 2, 3, 4, 5, 6)을 폐기할 수 있다. 이어서, 사용자는 물품들(1, 2, 3, 4, 5, 6) 중 다른 것을 갖는 장치(100, 200, 300, 400, 500, 600)를 재사용할 수 있다. 그러나, 다른 각각의 실시예들에서, 물품은 비-소모품일 수 있고, 장치 및 물품은 흡연 가능한 재료의 휘발 성분(들)이 소비되면, 함께 폐기될 수 있다.
상기에서 논의된 실시예들 각각에서, 가열 재료는 강이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 가열 재료는 전기 전도성 재료, 자성 재료 및 자성의 전기 전도성 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가열 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가열 재료는 알루미늄, 금, 철, 니켈, 코발트, 도전성 탄소, 흑연, 보통 탄소강(plain carbon steel), 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강(ferritic stainless steel), 구리 및 청동으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료들을 포함할 수 있다. 비교적 낮은 가열 온도들을 사용하는 응용들의 경우, 철 및 니켈을 포함하거나 이들로 구성된 합금과 같은 보다 낮은 큐리점 온도를 갖는 가열 재료를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 예시적인 그러한 합금들 및 관련 큐리점 온도들은 30%Ni-70%Fe(100 ℃), 36%Ni-64%Fe(279 ℃) 및 42%Ni-58%Fe(325 ℃)이다. 다른 실시예들에서는, 다른 가열 재료(들)가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가열 요소는 라미네이트 또는 복합 재료로서 배열된 하나 초과의 재료를 포함할 수 있다. 라미네이트 또는 복합재의 재료들이 사용 시에 온도 제어를 최적화하도록 선택될 수 있다. 라미네이트 또는 복합재의 재료들 각각은, 예를 들어 이 단락의 앞부분에 열거된 재료들의 목록으로부터 선택될 수 있다. 가열 재료로서 자성의 전기 전도성 재료가 사용되는 경우, 사용 시에 자성의 전기 전도성 재료와 장치의 전자석 사이의 자기 커플링이 향상될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 자기 이력 가열을 잠재적으로 가능하게 하는 것에 부가하여, 이것은 가열 재료의 보다 크거나 향상된 주울 가열, 및 그에 따라 흡연 가능한 재료의 보다 크거나 향상된 가열을 초래할 수 있다.
가열 재료는 자기 쌍극자들의 유도 재배향 및/또는 유도 전류의 대부분이 발생하는 외부 구역인 스킨 깊이(skin depth)를 가질 수 있다. 가열 재료가 비교적 작은 두께를 갖도록 제공함으로써, 가열 재료의 다른 치수들에 비하여 상대적으로 큰 깊이 또는 두께를 갖는 가열 재료와 비교하여, 보다 큰 비율의 가열 재료가 주어진 가변 자기장에 의해 가열 가능할 수 있다. 따라서, 재료의 보다 효율적인 사용이 달성되고, 결국 비용들이 감소된다.
전술한 실시예들 각각에서, 흡연 가능한 재료는 담배를 포함한다. 그러나, 이들 실시예들 각각에 대한 각각의 변형예들에서, 흡연 가능한 재료는 담배로 구성될 수 있거나, 담배로 실질적으로 전체적으로 구성될 수 있거나, 담배, 및 담배 이외의 흡연 가능한 재료를 포함할 수 있거나, 담배 이외의 흡연 가능한 재료를 포함할 수 있거나, 담배가 없을 수 있다. 일부 실시예들에서, 흡연 가능한 재료는 니코틴을 보유하거나 니코틴을 포함하는 비-담배 재료이다. 일부 실시예들에서, 흡연 가능한 재료는 증기 또는 에어로졸 형성제 또는 습윤제, 예컨대 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 트리아세틴(triacetin) 또는 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol)을 포함할 수 있다.
다양한 쟁점들을 해결하고 당해 기술을 진전시키기 위하여, 본 개시의 전체는, 청구된 발명이 실시될 수 있고, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 우수한 가열 요소들, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 우수한 물품들, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 우수한 장치, 및 그러한 물품들 및 그러한 장치를 포함하는 우수한 시스템들을 제공하는, 다양한 실시예들을 예시 및 예로서 보여준다. 본 개시의 장점들 및 특징들은 실시예들의 대표적인 샘플에 불과하고, 여기에만 국한되고 그리고/또는 배타적인 것은 아니다. 이러한 장점들 및 특징들은 청구되거나 그렇지 않으면 개시된 특징들을 이해하는 것을 돕기 위해 그리고 교시하기 위해 단지 제시된다. 본 개시의 장점들, 실시예들, 예들, 기능들, 특징들, 구조들, 및/또는 다른 양태들은 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 개시에 대한 제한들로서, 또는 청구항들의 균등물들에 대한 제한들로서 고려되지 않아야 하고, 본 개시의 범위 및/또는 사상으로부터 이탈하지 않으면서 다른 실시예들이 활용될 수 있고, 변형들이 행해질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 실시예들은 개시된 요소들, 구성요소들, 특징들, 부품들, 단계들, 수단들 등의 다양한 조합들을 적절하게 포함할 수 있거나, 이들로 구성될 수 있거나, 이들을 필수 구성으로 포함(consist in essence of)할 수 있다. 본 개시는 현재 청구되지 않지만, 추후에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.

Claims (33)

  1. 흡연 가능한 재료(smokable material)의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소(heating element)로서,
    상기 가열 요소는 가변 자기장(varying magnetic field)의 침투에 의해 가열 가능한 가열 재료로 제조되고,
    상기 가열 요소는 제1 치수, 및 상기 제1 치수에 수직인 제2 치수를 가지며,
    상기 제1 치수는 상기 가열 요소의 제1 부분으로부터 상기 가열 요소의 제2 부분까지 연장되고,
    상기 제1 및 제2 부분들로부터 이격된 상기 가열 요소의 중간 섹션에서의 상기 제2 치수는 상기 중간 섹션과 각각의 제1 및 제2 부분들 사이에 위치된 제1 및 제2 섹션들 각각에서의 제2 치수보다 작은,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가열 요소 전체는 균질하거나 실질적으로 균질한 가열 재료로 제조되는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 일체형 가열 요소인,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 섹션에서의 상기 제2 치수는 상기 제1 및 제2 섹션들 중 하나 또는 각각에서의 상기 제2 치수의 1/2보다 작은,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 중간 섹션에서의 상기 제2 치수는 상기 제1 및 제2 섹션들 중 하나 또는 각각에서의 상기 제2 치수의 1/4보다 작은,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 섹션은 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 중간에 있는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 치수가 상기 중간 섹션으로부터 상기 제1 및 제2 섹션들 중 하나를 향해 거리를 두고 증가하는 적어도 하나의 테이퍼진 영역(tapered region)을 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 테이퍼진 영역은 상기 제2 치수가 상기 중간 섹션으로부터 상기 제1 섹션을 향해 거리를 두고 증가하는 제1 테이퍼진 영역, 및 상기 제2 치수가 상기 중간 섹션으로부터 상기 제2 섹션을 향해 거리를 두고 증가하는 제2 테이퍼진 영역을 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 평면 또는 실질적으로 평면인,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 치수는 상기 가열 요소의 길이이고, 상기 제2 치수는 상기 가열 요소의 두께이며, 상기 제1 부분은 상기 가열 요소의 제1 종방향 단부이고, 상기 제2 부분은 상기 가열 요소의 대향하는 제2 종방향 단부인,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 상기 길이 및 상기 두께 각각에 수직이고 그보다 작은 깊이를 갖는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  12. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 관형 가열 요소인,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 재료는 전기 전도성 재료, 자성 재료 및 자성의 전기 전도성 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료들을 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 재료는 알루미늄, 금, 철, 니켈, 코발트, 전도성 탄소, 흑연, 보통 탄소강(plain-carbon steel), 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강(ferritic stainless steel), 강, 구리 및 청동으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료들을 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 가열 요소.
  16. 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품(article)으로서,
    상기 물품은, 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 따른 가열 요소, 및 상기 가열 요소와 열 접촉하는 흡연 가능한 재료를 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 흡연 가능한 재료는 상기 가열 요소와 표면 접촉하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품.
  18. 제16 항 또는 제17 항에 있어서,
    상기 가열 재료는 상기 흡연 가능한 재료의 연소 온도보다 낮은 큐리점 온도(Curie point temperature)를 갖는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품.
  19. 제16 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡연 가능한 재료는 담배 및/또는 하나 이상의 습윤제들(humectants)을 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 물품.
  20. 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 시스템(system)으로서,
    상기 시스템은,
    제16 항 내지 제19 항 중 어느 한 항의 물품; 및
    상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 포함하며, 상기 장치는 상기 물품을 수용하기 위한 가열 구역(heating zone), 및 상기 물품이 상기 가열 구역 내에 위치될 때 상기 물품의 가열 요소를 가열하기 위한 디바이스(device)를 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 시스템.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 디바이스는 상기 물품이 상기 가열 구역 내에 위치될 때 상기 물품의 가열 요소에 침투하기 위한 상기 가변 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생기(magnetic field generator)를 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 시스템.
  22. 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치로서,
    상기 장치는,
    흡연 가능한 재료를 포함하는 물품을 수용하기 위한 가열 구역;
    상기 가열 구역을 가열하기 위한 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 따른 가열 요소; 및
    상기 가열 요소를 가열하기 위한 디바이스를 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 디바이스는 사용 시에 상기 가열 요소에 침투하기 위한 상기 가변 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생기를 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  24. 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치로서,
    상기 장치는,
    흡연 가능한 재료를 포함하는 물품을 수용하기 위한 가열 구역;
    상기 가열 구역을 가열하기 위해 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 가열 재료로 제조된 가열 요소; 및
    하나 이상의 가변 자기장들을 발생시키기 위한 자기장 발생기를 포함하며, 상기 가변 자기장들은 상기 자기장의 강도 또는 상기 자기장들의 합계 강도가 상기 가열 요소 내의 각각의 상이한 위치들에서 상이하도록 하는 방식으로 사용 시에 상기 가열 요소에 침투하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  25. 제22 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 상기 가열 구역 내로 돌출하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  26. 제22 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 상기 가열 구역 주위로 적어도 부분적으로 연장되는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  27. 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치로서,
    상기 장치는,
    물품을 수용하기 위한 가열 구역―상기 물품은 흡연 가능한 재료, 및 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위해 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함함―; 및
    하나 이상의 가변 자기장들을 발생시키기 위한 자기장 발생기를 포함하며, 상기 가변 자기장들은 상기 자기장의 강도 또는 상기 자기장들의 합계 강도가 상기 가열 요소 내의 각각의 상이한 위치들에서 상이하도록 하는 방식으로 사용 시에 상기 가열 구역에 침투하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  28. 제23 항 내지 제27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기장 발생기는 상기 하나 이상의 가변 자기장들 중 제1 가변 자기장을 발생시키기 위한 제1 코일(coil) 및 상기 하나 이상의 가변 자기장들 중 제2 가변 자기장을 발생시키기 위한 제2 코일을 포함하며, 상기 제2 가변 자기장은 상기 제1 가변 자기장과 중첩되는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 제1 코일은 제1 나선형 코일(helical coil)이고, 상기 제2 코일은 제2 나선형 코일인,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  30. 제29 항에 있어서,
    상기 제1 나선형 코일은 제1 축을 따라 연장되고, 상기 제2 나선형 코일은 상기 제1 축과 일치하는 제2 축을 따라 연장되는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  31. 제28 항 내지 제30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 코일은 단지 상기 제1 코일의 섹션만을 둘러싸는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  32. 제21 항 및 제23 항 내지 제31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기장 발생기 내의 전류를 검출하는 검출기, 및 상기 검출기에 의해 검출된 전류의 변화에 기초하여 상기 자기장 발생기의 작동을 제어하기 위한 제어기를 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  33. 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은,
    제22 항 내지 제32 항 중 어느 한 항의 장치; 및
    상기 장치의 가열 구역 내에 위치하는 물품을 포함하는,
    흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 시스템.
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