KR20200013648A

KR20200013648A - 에어로졸 발생 장치에서의 가열 부품

Info

Publication number: KR20200013648A
Application number: KR1020197033774A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 마이클 로솔; 올레그 푸르사; 엔리코 스투라; 제롬 크리스티안 코우어바트; 올레그 미로노브; 루이 누노 바티스타
Original assignee: 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2020-02-07
Also published as: BR112019022669A2; RU2019135673A; WO2018220558A1; US20220353958A1; CN116114930A; TW201902372A; CN110621175B; KR102597805B1; EP3629782A1; JP2020521439A; AR111974A1; RU2771101C2; US11452180B2; RU2019135673A3; PH12019502181A1; US20200163384A1; CN110621175A

Abstract

전자 에어로졸 발생 장치는 길이방향 축을 따라 제1 및 제2 단부 사이에서 연장되는 하우징을 포함한다. 하우징의 제2 단부는 에어로졸 발생 기재를 함유하는 소모품을 수용하기 위한 공동을 정의한다. 장치는 소모품이 공동 내로 삽입될 때 공동 내의 길이방향 축을 따라 연장되고 에어로졸 발생 기재 내로 관통하도록 구성되어 있는 가열 요소를 포함하는 가열 부품을 더 포함한다. 가열 요소는 500°C 미만의 퀴리 온도를 갖는 재료를 포함한다. 장치는, 자기 에너지를 가열 요소로 전달하도록 위치된 인덕터 코일을 포함하는 인덕터를 또한 포함한다. 인덕터는 가열 요소 내에 와전류 및/또는 이력 손실을 유도하도록 구성된다. 장치는, 인덕터에 작동 가능하게 연결된 전원 및 가열 요소의 가열을 제어하도록 구성되어 있고 전원에 작동 가능하게 연결된 제어 전자기기를 더 포함한다.

Description

에어로졸 발생 장치에서의 가열 부품

본 개시는 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 발생 기재(substrate)를 내부적으로 가열하기 위해 소모품의 에어로졸 발생 기재 내에 삽입되는 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.

전자 에어로졸 발생 장치는 통상적으로 에어로졸 발생 기재를 포함하는 소모품을 받아들이도록 구성되어 있다. 소모품의 사용 또는 에어로졸 발생 기재의 고갈 이후, 소모품은 장치로부터 제거되고 새로운 소모품으로 교체될 수 있다. 소모품은, 예를 들어 담배 로드를 둘러싸는 래퍼(wrapper)를 함유하는 히트 스틱, 니코틴 액상 공급원을 함유하는 카트리지, 또는 건조 분말 니코틴을 함유하는 카트리지일 수 있다.

소모품 또는 에어로졸 발생 장치의 유형에 관계없이, 에어로졸 발생 기재는 에어로졸 발생 기재의 연소 없이 휘발성 향미 화합물을 방출하도록 가열될 수 있다. 그런 다음 방출된 휘발성 화합물은 에어로졸 내에서 사용자에게 전달될 수 있다. 사용 중에, 휘발성 화합물이 열원으로부터의 열의 전달에 의해서 에어로졸 형성 기재로부터 방출되고 에어로졸 발생 장치를 통해 흡인된 공기에 혼입된다. 방출된 화합물은 냉각되면서 응축되어, 사용자에 의해 흡입되는 에어로졸을 형성한다.

다수의 선행 기술 문헌은 가열식 에어로졸 발생 기재를 소모하기 위한 에어로졸 발생 장치를 개시하고 있다. 이러한 장치는, 예를 들면, 에어로졸 발생 장치의 하나 이상의 전기 가열 요소로부터 에어로졸 발생 물품에 의해 수용된 에어로졸 형성 기재로의 열 전달에 의해 에어로졸이 발생되는 전기 가열식 에어로졸 발생 장치를 포함하고 있다. 이러한 전기 흡연 시스템의 한 가지 이점은, 사용자가 선택적으로 장치 및 기재의 사용을 일시 정지하고 재시작할 수 있게 하면서, 측류연(sidestream smoke)을 상당히 감소시키는 것이다.

유도 가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치의 일례가 미국 특허 출원 공개 제US2017/0055580호에 개시되어 있다. 유도 가열 요소는 에어로졸 발생 장치의 몸체에 부착되고 코일을 포함하는 자기장 발생기에 의해 둘러싸인다. 또한, 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 기재에 근접한 가열 구역의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 포함한다. 예를 들어, 온도 센서는 광학 온도 측정을 행할 수 있고 신호를 제어기에 전송하여 원하는 온도를 달성하도록 코일을 통과하는 전류가 조정될 수 있다.

온도를 측정하고 제어기에 신호를 전송하는 별도의 부품으로 온도 센서를 첨가하면 장치에 복잡성이 추가된다. 추가 온도 센서 및 관련 부품을 필요로 하지 않고 작동 온도를 제어하는 것이 바람직할 수 있다.

온도 제어를 사용하는 내부 가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 기재의 일례가 PCT 특허 출원 공개 제WO 2015/177294호에 개시되어 있다. 내부 가열 요소들이 에어로졸 발생 기재 내에 삽입되어 내부 가열 요소들은 에어로졸 발생 기재와 직접 접촉하게 된다. 예를 들면, 에어로졸 발생 기재는 내부 가열 요소를 둘러싸고 있을 수 있다. 에어로졸 발생 장치의 내부 가열 요소와 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재 간의 직접 접촉은 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 효율적인 수단을 제공해서 흡입 가능한 에어로졸을 형성할 수 있다.

따라서, 에어로졸 형성 기재 및 유도 가열 장치를 포함하는 에어로졸 전달 시스템들이 공지되거나 기술되어 있다. 유도 가열 장치는 서셉터 재료 내에 와전류 및/또는 이력 손실을 발생시키는 열을 유도하는 교류 전자기장을 생성하는 유도원을 포함한다. 서셉터 재료는 에어로졸 발생 기재와 열적으로 인접해 있다. 이어서, 가열된 서셉터 재료는, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 재료를 포함하는 에어로졸 발생 기재를 가열한다.

서셉터를 사용하는 에어로졸 형성 기재의 유도 가열은 "비접촉 가열(contactless heating)"의 형태일 수 있다. 예를 들어, 유도 가열 요소(본 명세서 전반에 걸쳐 서셉터라고도 함)는 통상적으로 에어로졸 발생 기재와 접촉하여 소모품 내에 위치된다. 유도 가열 요소는 전원에 전기적으로 결합될 필요가 없으므로, 유도 가열 요소는 장치에 직접 연결되지 않고 소모품의 에어로졸 발생 기재에 의해 둘러싸일 수 있다. 그 결과, 소모품은 내부에 유도 가열 요소를 포함하도록 제조될 수 있다. 그러나, 유도 가열 요소를 각 소모품에 통합하면 제조가 더욱 복잡해지고 비용이 많이 들 수 있고, 유도 가열 요소가 각각 사용된 후에 소모품과 함께 폐기될 것이므로 추가 폐기물이 발생할 수 있다.

서셉터가 소모품에 포함되어 있는 상황에서, 에어로졸 형성 기재가 배치되어 있는 소모품의 내부와 장치 간의 접촉이 없으므로 소모품의 에어로졸 형성 기재 자체 내부의 온도를 측정하는 직접적인 수단이 없다. 이러한 경우, 작동 온도는 특정 퀴리 온도를 갖도록 서셉터의 재료를 선택함으로써 제어될 수 있다.

대안으로, (예를 들어, US 2017/0055580호에 기술된 바와 같이) 유도 가열 요소는 에어로졸 발생 장치에 영구적으로 부착될 수 있다. 일부 예에서, 영구적으로 부착된 유도 가열 요소는 소모품이 에어로졸 발생 장치 내에 삽입될 때 에어로졸 발생 기재 내로 관통하도록 구성된 가열 블레이드를 포함할 수 있다. 불행하게도, 가열 블레이드는 약할 수 있고, 에어로졸 발생 장치로부터 소모품의 삽입 및 제거가 여러 회 진행되는 동안 깨어지거나 손상될 수 있다. 또한, 가열 블레이드는, 예를 들어, 소모품의 일부가 블레이드에 달라붙을 수 있으므로 시간이 지남에 따라 더러워질 수 있어 블레이드를 수동으로 청소하는 것이 필요하다. 가열 블레이드를 수동으로 청소하는 것은 지루할 수 있거나, 약한 블레이드를 손상시킬 수 있다.

본 발명의 하나의 목적은 소모품이 장치 내에 삽입될 때 소모품의 에어로졸 발생 기재 내에 삽입될 수 있고, 별도의 온도 센서를 사용하지 않고 가열 요소의 온도를 제어할 수 있는 가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제조하는 것이다. 본 발명의 다른 하나의 목적은 가열 부품(예컨대, 가열 블레이드 포함)이 가열 부품 또는 장치를 손상시키지 않고 부착되고 제거될 수 있는 에어로졸 발생 장치를 제조하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 하기의 청구범위와 첨부 도면을 포함하는 본 개시를 읽고 이해할 때 당업자에게 명백할 것이다.

본 발명의 일 양태에서, 에어로졸 발생 기재를 포함하는 소모품을 수용하기 위한 전자 에어로졸 발생 장치는 하우징, 가열 부품, 인덕터, 전원, 및 제어 전자기기를 포함할 수 있다. 하우징은 길이방향 축을 따라 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장된다. 하우징은 소모품을 수용하기 위해 제2 단부에 근접한 공동을 정의한다. 가열 부품은 하우징의 공동 내에 착탈식으로 부착될 수 있다. 가열 부품은 가열 부품이 하우징에 부착될 때 길이방향 축을 따라 연장되는 세장형 가열 요소를 포함한다. 가열 요소는 소모품이 공동 내에 적어도 부분적으로 삽입될 때 에어로졸 발생 기재 내로 관통하도록 구성된다. 바람직한 구현예에서, 세장형 가열 요소는 블레이드의 형상이다.

일부 양태에서, 전자 장치는 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 제1 및 제2 부분은 서로 착탈식으로 부착될 수 있다. 제1 부분은 인덕터(예컨대, 가열 요소 내에서 와전류 및/또는 이력 손실을 차례로 유도함) 및 공동을 정의하는 하우징의 일부분을 포함하고, 제2 부분은 가열 부품을 포함한다. 전원 및 제어 전자기기는 제1 또는 제2 부분 중 어느 하나에 위치될 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 가열 블레이드는 제1 재료 및 제2 재료를 포함하고, 제1 재료는 제2 재료와 긴밀하게 물리적으로 접촉하여 배치된다. 제1 재료는 500℃ 미만의 퀴리 온도를 갖는 것이 바람직하다. 제2 재료는 가열 요소가 변동성 전자기장에 배치될 때, 가열 요소를 가열하는 데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 임의의 적합한 재료가 사용될 수 있다. 제1 재료는 가열 요소가 제1 재료의 퀴리 온도인 특정 온도에 도달한 때를 나타내는 데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 제1 재료의 퀴리 온도는 작동 중에 전체 가열 요소의 온도를 조정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 제1 재료의 퀴리 온도는 바람직하게는 에어로졸 발생 기재의 발화점 아래에 있어서 기재의 연소 없이 기재로부터 에어로졸이 생성될 수 있게 한다.

본 발명의 전자 에어로졸 발생 장치의 하나 이상의 양태는 현재 이용 가능한 전자 에어로졸 발생 장치에 비해 하나 이상의 장점을 제공한다. 예를 들어, 본 발명의 일부 양태의 한 가지 장점은 온도 제어의 복잡성을 감소시키는 것에 관한다. 가열 요소는, 별도의 온도 센서가 필요하지 않도록 장치가 가열 요소 온도를 모니터링할 수 있게 하는 재료를 포함할 수 있다. 가열 요소의 이러한 온도 제어는, 별도의 온도 센서 및 관련된 부품을 포함하는 장치에 비해 장치의 크기, 비용 및 복잡성을 감소시킨다.

추가 예로서 그리고 본 발명의 일부 양태에 따르면, 가열 요소는 요소들의 청소를 용이하게 하거나 피하기 위해 쉽게 제거 및 재부착되거나 교체될 수 있다. 또한, 블레이드들은 손상되면 교체될 수 있다. 따라서, 영구적으로 부착된 가열 요소를 함유하는 에어로졸 발생 장치와 대조적으로, 본 발명의 장치는 가열 요소가 파손될 때 폐기되기보다는 계속해서 사용될 수 있다. 또한, 유도 가열 요소를 에어로졸 발생 장치에 부착하는 것은 유도 가열 요소가 소모품에 통합될 때와 대조적으로 다수의 소모품에 이용될 수 있게 한다. 또한, 유도 가열 요소가 소모품에 통합되지 않으면, 제조 복잡성과 소모품의 비용이 감소될 수 있다.

본 발명은 임의의 적합한 에어로졸 발생 전자 장치에 적용 가능할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, “전자 장치”는 하나 이상의 전기 부품을 갖는 장치이다. 바람직하게는, 하나 이상의 전기 부품 중 적어도 일부는 에어로졸 발생 기재로부터 사용자로의 에어로졸의 전달 또는 발생을 제어한다. 전기 부품은 가열 부품의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 하나 이상의 유도 요소를 포함할 수 있다. 전기 부품은 또한 세장형 가열 요소의 가열을 제어할 수 있다. 바람직하게, 제어 전자기기는 가열 요소가 기재로부터 에어로졸을 발생시키기에 충분한 정도로 에어로졸 발생 기재를 가열하지만 기재의 연소를 피하도록 가열 요소의 가열을 제어한다.

제어 전자기기는 임의의 적합한 형태로 제공될 수 있고, 예를 들어 제어기 및 메모리를 포함할 수 있다. 제어기는 주문형 집적 회로(ASIC) 상태 기계, 디지털 신호 프로세서, 게이트 어레이, 마이크로프로세서, 또는 동등한 별개의 또는 집적된 논리 회로 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 전자기기는 제어 전자기기의 하나 이상의 부품이 제어 전자기기의 기능 또는 양상을 수행하게 하는 명령을 포함하는 메모리를 포함할 수 있다. 본 개시에서의 제어 전자기기에 기인하는 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 및 하드웨어 중 하나 이상으로 구현될 수 있다.

에어로졸 발생 기재를 포함하는 임의의 적합한 소모품이 본 발명의 에어로졸 발생 장치와 함께 사용될 수 있다. 에어로졸 발생 기재는 바람직하게, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물은 에어로졸 발생 기재를 가열함으로써 방출된다. 에어로졸 발생 기재는 고체 또는 액체일 수 있거나 고체 및 액체 성분 모두를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 기재는 고체이다.

바람직한 구현예에서, 소모품은 마우스(mouth) 단부 및 마우스 단부로부터 상류에 있는 원위 단부를 갖는 로드 형태로 래퍼 내부에 조립된 에어로졸 발생 기재를 포함한다. 에어로졸 발생 기재는 로드의 원위 단부에 또는 그를 향해 위치한다.

에어로졸 발생 기재는 니코틴을 포함하는 것이 바람직하다. 니코틴 함유 에어로졸 발생 기재는 니코틴 염 매트릭스를 포함할 수 있다.

에어로졸 발생 기재는 식물계 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 기재는 담배를 포함하는 것이 바람직하다. 담배 함유 재료는 가열될 때 에어로졸 발생 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물을 함유한다.

에어로졸 발생 기재는 균질화 담배 재료를 포함할 수 있다. 균질화 담배 재료는 입자 담배를 응집화함으로써 형성될 수 있다. 있다면, 균질화 담배 재료는 건조 중량 기준으로 5 중량% 이상, 바람직하게는 건조 중량 기준으로 5 중량% 초과 내지 30 중량%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다.

에어로졸 발생 기재는 추가로 또는 대안으로, 비-담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 기재는 균질화된 식물계 재료를 포함할 수 있다.

에어로졸 발생 기재는 예를 들어, 허브 잎, 담배 잎, 담배 리브 조각, 재구성 담배, 균질화 담배, 압출 담배 및 팽화 담배 중 하나 이상을 함유하는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드(shred), 스파게티(spaghettis), 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

에어로졸 발생 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 사용 시, 조밀하고도 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하며, 에어로졸 발생 장치의 작동 온도에서의 열적 열화(degradation)에 실질적으로 내성을 가지는, 임의의 적절한 공지된 화합물 또는 화합물들의 혼합물일 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 잘 공지되어 있으며, 이에 한정되지 않지만, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하고 있다. 특히 바람직한 에어로졸 형성제는, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올과 같은 다가 알코올 또는 이들의 혼합물이며, 가장 바람직하게는, 글리세린이다. 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 기재는 바람직하게, 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함한다. 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성제는 글리세린이다.

바람직하게, 에어로졸 발생 기재는 약 40 중량% 이하의 물, 예컨대 약 30 중량% 이하, 약 25 중량% 이하 또는 약 20 중량% 이하의 물을 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 발생 기재는 5 중량% 내지 30 중량%의 물을 포함할 수 있다.

바람직하게, 에어로졸 발생 기재는 유체 형태보다는 고체 형태이다. 바람직하게, 고체 에어로졸 발생 기재는 그의 형상을 유지한다. 고체 에어로졸 발생 기재는 말아서 피는 담배 형태일 수 있거나, 용기 또는 카트리지와 같은 적합한 소모품 내에 제공될 수 있다.

바람직하게, 소모품은 바람직하게 담배를 포함하는 에어로졸 발생 기재가 종이 래퍼에 의해 둘러싸인 히트 스틱의 형태이다. 히트 스틱의 예는 IQOS 가열 시스템과 함께 사용될 수 있는 Marlboro IQOS HeatSticks(상표명 “HEATS”라는 상표명으로 일부 시장에서 알려짐)를 포함한다.

소모품은 열적으로 안정한 캐리어를 포함할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 열적으로 안정한 캐리어에 제공되거나 캐리어에 끼워 넣어질 수 있다. 바람직한 구현예에서, 캐리어는 그의 내부 표면에, 또는 그의 외부 표면에, 또는 그의 내부 표면 및 외부 표면 모두에 피착된 고체 기재의 박층을 갖는 관형 캐리어이다. 그러한 관형 캐리어는 예를 들어, 종이, 종이류 재료, 부직 탄소 섬유 매트, 저 질량 오픈 메쉬 금속 스크린, 또는 천공된 금속 호일 또는 임의의 다른 열적으로 안정한 중합체 매트릭스로 형성될 수 있다. 대안으로, 캐리어는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트의 형태를 취할 수 있다.

캐리어는 담배 성분이 통합된 부직포 직물 또는 섬유 다발일 수 있다. 부직포 직물 또는 섬유 다발은 예를 들어, 탄소 섬유, 천연 셀룰로오스 섬유, 또는 셀룰로오스 유도체 섬유를 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 소모품은 블레이드 형태의 가열 요소를 수용하기 위한 공동을 갖는 관형 기재를 포함한다. 따라서, 가열 블레이드는 에어로졸 발생 기재 내로 관통할 수 있다.

본 발명의 전자 에어로졸 발생 장치는 소모품을 수용하고 소모품이 장치에 의해 수용될 때 소모품의 에어로졸 발생 기재를 가열하도록 구성된다. 장치는 길이방향 축을 따라 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장된다. 하우징의 제2 단부는 적어도 부분적으로 소모품을 수용하도록 구성된 공동을 정의한다.

전자 에어로졸 발생 장치는 또한 하우징의 공동 내의 길이방향 축을 따라 연장되는 가열 요소(예컨대, 블레이드)를 포함하는 가열 부품을 포함할 수 있다. 가열 요소는 소모품이 공동 내에 수용될 때 소모품의 에어로졸 발생 기재 내로 관통하고 에어로졸 발생 기재를 가열하여 에어로졸 챔버 내에 에어로졸을 발생시키도록 구성된다. 가열 요소는 베이스 단부와 테이퍼진 에지(tapered edge)를 정의하는 전방 단부 사이에서 연장될 수 있다. 가열 요소의 전방 단부의 테이퍼진 에지는 에어로졸 발생 기재 내로 관통하도록 구성될 수 있다. 가열 부품은 장치로부터 착탈식으로 부착될 수 있거나 장치의 영구적인 부분을 형성할 수 있다.

가열 부품이 장치로부터 착탈식으로 부착될 수 있는 경우, 하우징은 그 안에 가열 부품을 수용하도록 구성된 수용부를 가질 수 있다. 수용부는 그 안에 가열 부품을 수용할 수 있는 하우징의 임의의 적합한 부분 또는 형태일 수 있다. 예를 들어, 수용부는 가열 부품을 수용하는 크기로 만들어지고/지거나 수용하도록 구성될 수 있는 하우징 내의 오목부 또는 구멍일 수 있다. 수용부는 하우징 상의 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 수용부는 하우징의 제2 단부 또는 하우징의 제1 단부에 근접하거나 가까울 수 있다.

본 개시의 목적을 위해, 하우징에 착탈식으로 부착될 수 있는 가열 부품은 가열 부품이 가열 부품 또는 하우징의 임의의 부분을 손상시키지 않고 하우징으로부터 제거되고 하우징에 재부착될 수 있는 가열 부품이다. 본 발명의 일부 양태에서, 제2 가열 부품(예컨대, 교체 가열 부품일 수 있는 상이한 가열 부품)은 초기 가열 부품이 하우징에서 제거된 후에 하우징에 부착될 수 있다. 구체적으로, 가열 부품은 하우징의 수용 부분 내에 착탈식으로 부착될 수 있다. 즉, 가열 부품은 하우징의 수용부에 의해 수용될 수 있다. 일부 양태에서, 본원에서 더 설명되는 바와 같이, 가열 부품은 하우징의 수용부와 맞물리도록 구성되어, 가열 부품이 하우징에 대해 움직이는 것이 적어도 선택적으로 제한된다.

가열 요소는 인덕터의 인덕터 코일에 의해 생성될 수 있는 교류 자기장의 인가에 의해 가열될 수도 있는 유도 가열 요소(서셉터라고도 지칭됨)를 포함한다. 유도 가열 요소는 자기파로서 전달되는 에너지를 열로 변환하는 능력을 갖는다. 이는 교류 자기장이 가열 요소에서 와전류 및/또는 이력 손실을 유도할 것이므로, 줄(joule) 가열 및/또는 이력 손실에 의해 가열될 것이다. 이력 손실은 교류 자기장에 의해 유도될 수 있는 자기 도메인 블럭 변동 중에 발생된 열로서 이해되어야 한다. 그런 다음, 이러한 방식으로 서셉터가 가열되면, (주로 열 전도에 의해) 소모품의 에어로졸 발생 기재에 열을 전달한다.

바람직하게는, 유도 가열 요소는 유도 코일이 유도 가열 요소에 직접적인 전기적 연결없이 유도 가열 요소 내에 열을 유도하기 때문에 제어 전자기기와 직접 물리적으로 접촉하지 않는다. 예를 들어, 인덕터 코일은 유도 가열 요소 주위에(예컨대, 후술하는 하우징의 공동 내에) 위치되어 교류 자기장을 생성하기 위해 고주파 교류 전류(AC)를 구비할 수 있다. 유도 가열 요소는 제어 전자기기에 직접 연결되지 않을 수 있지만, 인덕터 코일은 제어 전자기기에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 유도 가열 요소는 제어 전자기기와 물리적으로 접촉할 필요가 없기 때문에, 유도 가열 요소를 포함하는 가열 부품은 하우징/제어 전자기기와 유도 가열 요소 사이에 견고한 전기적 연결을 제공할 필요가 없을 수 있다.

가열 요소는 제1 재료 및 제2 재료를 포함하며, 제1 재료가 제2 재료와 긴밀하게 물리적으로 접촉하여 배치되어 있다. 제1 재료는 500℃ 미만의 퀴리 온도를 갖는 것이 바람직하다. 제2 재료는 가열 요소가 변동성 전자기장에 배치될 때, 가열 요소를 가열하는 데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 임의의 적합한 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 재료는 알루미늄일 수 있거나, 스테인리스 강과 같이 철을 함유한 재료일 수 있다. 제1 재료는 가열 요소가 제1 재료의 퀴리 온도인 특정 온도에 도달한 때를 표시하는 데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 제1 재료의 퀴리 온도는 작동 중에 전체 가열 요소의 온도를 조정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 제1 재료의 퀴리 온도는 에어로졸 발생 기재의 발화점 아래인 것이 바람직하다. 제1 재료로 적합한 재료는 니켈 및 특정 니켈 합금을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 가열 부품은 제1 퀴리 온도를 갖는 제1 재료 및 제2 퀴리 온도를 갖는 제2 재료를 포함하되, 제1 재료가 제2 재료와 긴밀하게 물리적으로 접촉하여 배치될 수 있다. 제1 퀴리 온도는 제2 퀴리 온도보다 낮은 것이 바람직하다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘제1 퀴리 온도’는 제1 재료의 퀴리 온도를 지칭한다.

퀴리 온도를 갖는 제1 재료 및 퀴리 온도를 갖지 않는 제2 재료, 또는 서로 별개인 제1 및 제2 퀴리 온도를 갖는 제1 및 제2 재료 중 하나를 적어도 제1 및 제2 재료를 갖는 가열 요소에 제공함으로써, 에어로졸 발생 기재의 가열과 가열 온도 제어는 분리될 수 있다. 제2 재료는 열 손실 따라서 가열 효율에 관하여 최적화될 수 있는 반면, 제1 재료는 온도 제어에 관하여 최적화될 수 있다. 제1 재료는 임의의 현저한 가열 특성을 가질 필요가 없다. 제1 재료는 제2 재료의 미리 정의된 최대 희망 가열 온도에 대응하는 퀴리 온도 또는 제1 퀴리 온도를 갖도록 선택될 수 있다. 최대 희망 가열 온도는 에어로졸 발생 기재가 국부적으로 과열되거나 타지 않도록 정의될 수 있다. 제1 및 제2 재료를 포함하는 가열 요소는 단일 구조를 가지며, 이중 재료 가열 요소 또는 다중 재료 가열 요소로 지칭될 수 있다. 제1 및 제2 재료가 바로 근접하는 것은 정확한 온도 제어를 제공함에 있어서 이점이 있을 수 있다.

제2 재료는 500℃ 보다 높은 퀴리 온도를 갖는 자성 재료인 것이 바람직하다. 가열 효율의 관점에서, 제2 재료의 퀴리 온도는 가열 부품이 가열될 수밖에 없는 임의의 최대 온도 이상인 것이 바람직하다. 제1 퀴리 온도는 500℃ 보다 낮게, 400℃ 보다 낮게, 바람직하게는 380℃ 보다 낮게, 또는 360℃ 보다 낮게 선택되는 것이 바람직할 수 있다. 제1 재료는 바람직한 최대 가열 온도와 실질적으로 동일한 제1 퀴리 온도를 갖도록 선택된 자성 재료인 것이 바람직하다. 즉, 제1 퀴리 온도는 에어로졸 발생 기재로부터 에어로졸을 발생시키기 위해 가열 요소가 가열되어야 하는 온도와 대략 동일한 것이 바람직하다. 제1 퀴리 온도는 200℃ 내지 500℃의 범위 이내, 또는 250℃ 내지 360℃일 수 있다.

일 구현예에서, 제1 재료의 제1 퀴리 온도는, 제1 퀴리 온도와 같은 온도로 가열될 시에, 에어로졸 발생 기재의 전체 평균 온도가 240℃를 초과하지 않도록 선택된다. 여기서 에어로졸 발생 기재의 전체 평균 온도는 에어로졸 발생 기재의 중앙 영역 및 주변 영역에서의 다수의 온도 측정의 산술 평균으로서 정의된다. 전체 평균 온도의 최대값을 미리 정의하여, 에어로졸 발생 기재를 에어로졸의 최적의 생산에 맞출 수 있다.

제2 재료는 최대 가열 효율을 위해 선택되는 것이 바람직하다. 변동성 자기장 내에 위치한 자성 재료의 유도 가열은 가열 블레이드 내에 유도된 와전류로 인한 저항 가열 및 자성 이력 손실에 의해 발생된 열의 조합에 의해 생긴다. 바람직하게는, 제2 재료는 400 또는 500℃ 초과의 퀴리 온도를 갖는 강자성 금속이다. 바람직하게는, 제2 재료는 철 또는 강철과 같은 철 합금, 또는 철 니켈 합금이다. 제2 재료는 400 시리즈 스테인리스강, 예를 들면, 410급 스테인리스강, 또는 420급 스테인리스강, 또는 430급 스테인리스강인 것이 특히 바람직할 수 있다.

제2 재료는 대안으로 적합한 비자성 재료, 예를 들면 알루미늄일 수 있다. 비자성 재료에서, 유도 가열은 오직 와전류로 인한 저항 가열에 의해서만 생긴다.

제1 재료는 원하는 범위 이내, 예를 들면 200℃ 내지 500℃의 특정 온도에서의 검출 가능한 퀴리 온도를 갖기 위해 선택되는 것이 바람직하다. 제1 재료는 또한 가열 블레이드의 가열에 기여할 수 있게 하지만, 이 특성은 그의 퀴리 온도보다 덜 중요하다. 바람직하게는, 제1 재료는 강자성 금속, 예를 들면 니켈 또는 니켈 합금이다. 니켈은 에어로졸 발생 물품 내의 가열의 온도 제어에 이상적일 수 있는 약 354℃의 퀴리 온도를 갖는다.

제1 및 제2 재료는 긴밀하게 접촉하면서 단일 가열 요소를 형성하고 있다. 따라서, 가열되었을 때 제1 및 제2 재료는 동일한 온도를 갖는다. 에어로졸 발생 기재의 가열을 위해 최적화될 수 있는, 제2 재료는 미리 정의된 최대 가열 온도보다 높은 제2 퀴리 온도를 가질 수 있다. 가열 요소가 제1 퀴리 온도에 도달하면, 제1 재료의 자기 특성이 변한다. 제1 퀴리 온도에서 제1 재료는 강자성 상(ferromagnetic phase)에서 상자성 상(paramagnetic phase)으로 가역적으로 변한다. 에어로졸 발생 기재의 유도 가열 중에, 이러한 제1 재료의 상 변화는 제1 재료와의 물리적인 접촉 없이 검출될 수 있다. 상 변화의 검출로 인해 에어로졸 발생 기재의 가열에 대한 제어를 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 제1 퀴리 온도와 연관된 상 변화의 검출 시, 유도 가열이 자동으로 정지될 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 기재의 가열을 주로 맡고 있는 제2 재료가 퀴리 온도를 갖지 않거나 최대 희망 가열 온도보다 높은 제2 퀴리 온도를 갖더라도, 에어로졸 발생 기재의 과열이 회피될 수 있다. 유도 가열이 정지된 후, 가열 블레이드는 제1 퀴리 온도보다 낮은 온도에 도달할 때까지 냉각된다. 이 시점에서, 제1 재료는 그의 강자성 특성을 다시 회복한다. 이러한 상 변화는 제1 재료와 접촉 없이 검출될 수 있으며, 그런 다음 유도 가열이 다시 활성화될 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 기재의 유도 가열은 유도 가열 장치의 반복되는 활성 및 비활성에 의해 제어될 수 있다. 이러한 온도 제어는 비접촉 방식으로 달성된다. 바람직하게는 미리 유도 가열 장치에 통합되는 회로 및 전자장치들 이외에, 온도 제어를 위한 임의의 추가 회로 및 전자장치들이 필요하지 않을 수 있다. 예를 들어, 온도 센서 또는 임의의 추가 온도 측정 부품이 필요하지 않을 수 있다.

제1 재료와 제2 재료 간의 긴밀한 접촉은 임의의 적합한 방식으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 재료는 제2 재료 상에 도금, 피착, 코팅, 피복(clad) 또는 용접될 수 있다. 바람직한 방법들은 전기도금, 갈바닉 도금(galvanic plating) 및 피복을 포함하고 있다. 제1 재료는 치밀 층(dense layer)으로서 존재하는 것이 바람직하다. 치밀 층은 다공성 층보다 높은 자기 투과성을 가지고, 퀴리 온도에서의 미세 변화를 검출하기 쉽게 한다. 제2 재료가 기재의 가열을 위해 최적화된 경우에는, 제1 재료의 부피가 검출 가능한 제1 퀴리점을 제공하는 데에 필요한 것보다 크지 않은 것이 바람직할 수 있다.

일부 구현예에서, 제2 재료는 3 mm 내지 6 mm의 폭 및 10 μm 내지 200 μm의 두께를 갖는 세장형 스트립 형태이고, 제1 재료는 제2 재료 상에 도금, 피착, 또는 용접되어 있는 별개의 패치 형태인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 제2 재료는 430급 스테인리스강의 세장형 스트립 또는 알루미늄의 세장형 스트립일 수 있거나, 또는 제1 재료는 제2 재료의 세장형 스트립을 따라 간격을 두고 피착된 5 μm 내지 30 μm의 두께를 갖는 니켈의 패치 형태일 수 있다. 제1 재료의 패치들은 0.5 mm 사이의 폭 및 상기 세장형 스트립의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 그 폭은 1 mm 내지 4 mm, 또는 2 mm 내지 3 mm일 수 있다. 제1 재료의 패치는 0.5 mm 내지 약 10 mm, 바람직하게는 1 mm 내지 4 mm, 또는 2 mm 내지 3 mm의 길이를 가질 수 있다.

일부 구현예에서, 제2 재료 및 제1 재료는 3 mm 내지 6 mm의 폭 및 10 μm 내지 200 μm의 두께를 갖는 세장형 스트립 형태의 공동으로 적층된 것이 바람직할 수 있다. 바람직하게는, 제2 재료는 제1 재료보다 더 두꺼운 두께를 갖는다. 공동적층체는 임의의 적절한 수단에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 재료의 스트립은 제1 재료의 스트립에 용접되거나 확산 접합될 수 있다. 대안으로, 제1 재료의 층은 제2 재료의 스트립 상에 피착되거나 도금될 수 있다.

일부 구현예에서, 가열 부품은 3 mm 내지 6 mm의 폭 및 10 μm 내지 200 μm의 두께를 갖는 세장형 가열 블레이드를 포함하고, 이 가열 블레이드는 제1 재료에 의해 캡슐화된 제2 재료의 코어를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 가열 블레이드는 제1 재료에 의해 코팅되거나 피복된 제2 재료의 스트립을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 가열 블레이드는 12 mm의 길이, 4 mm의 폭 및 10 μm 내지 50 μm, 예를 들면 25 μm의 두께를 갖는 430급 스테인리스강의 스트립을 포함할 수 있다. 430급 스테인리스강은 5 μm 내지 15 μm, 예를 들면 10 μm의 니켈 층으로 코팅될 수 있다. 세장형 가열 블레이드의 길이는 바람직하게는 8 mm 내지 15 mm이고, 예를 들면 10 mm 내지 14 mm이며, 예를 들면 약 12 mm 또는 13 mm이다.

가열 요소는 3 mm 내지 6 mm의 폭 및 10 μm 내지 200 μm의 두께를 갖는 세장형 스트립을 포함할 수 있다. 가열 요소는 500℃ 미만의 퀴리 온도를 갖는 재료의 코어를 포함할 수 있되, 제1 재료는 제2 서셉터 재료에 의해 적어도 부분적으로 캡슐화되어 있다. 본원에서 제2 재료가 제1 서셉터 재료의 외부 표면 상에 부식 보호를 제공할 필요성을 완화시키는 것이 달성된다. 전술한 바와 같이 니켈 또는 니켈 합금이 가열 요소 내의 제1 서셉터 재료로서 사용되는 경우에 부식 보호가 필요할 수 있다.

가열 요소는 특정 인덕터와 함께 사용될 때에 1 와트 내지 8 와트, 예를 들어 1.5 와트 내지 6와트의 에너지를 소실하도록 구성될 수 있다. 구성된다는 것은, 가열 요소가 특정 제2 재료를 포함할 수 있고, 공지된 주파수 및 공지된 자기장 강도의 변동성 자기장을 발생시키는 특정 전도체와 함께 사용될 때에 1와트 내지 8와트의 에너지 소실을 허용하는 특정 치수를 가질 수 있는 것을 의미한다.

에어로졸 발생 장치는 하나보다 많은 가열 요소, 예를 들어 하나보다 많은 세장형 가열 블레이드를 가질 수 있다. 따라서, 가열이 에어로졸 발생 기재의 다른 부분들에서 효율적으로 실시될 수 있다.

교류(변동이라고도 불림) 자기장을 생성하기 위한 인덕터를 갖는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치, 및 본원에서 설명되고 정의된 가열 부품을 포함하는 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 또한 제공된다. 소모품은 에어로졸 발생 장치와 체결해서 인덕터에 의해 생성된 교류 자기장이 가열 요소에 전류 및/또는 이력 손실을 유도하여 가열 요소가 가열되게 한다. 전기 작동식 에어로졸 발생 장치는 제1 재료의 퀴리 전이를 검출하도록 구성된 전자 회로를 포함한다. 예를 들면, 전자 회로는 가열 요소의 겉보기 저항(apparent resistance)(Ra)을 간접적으로 측정할 수 있다. 겉보기 저항은 재료들 중 하나가 퀴리 온도와 연관된 상 변화를 겪게 될 때 가열 블레이드에서 변한다. Ra는 교류 자기장을 생성하는 데에 사용된 DC 전류를 측정함으로써 간접적으로 측정될 수 있다.

바람직하게는, 전자 회로는 에어로졸 발생 기재의 가열의 폐쇄 루프 제어에 적합하다. 따라서, 전자 회로는 가열 요소의 온도가 제1 퀴리 온도 이상으로 증가된 것을 검출할 때에 교류 자기장을 스위치로 끌 수 있다. 자기장은, 예컨대 자기장을 다시 스위치로 켜기 전에 미리 정해진 시간 동안 기다림으로써, 가열 블레이드의 온도가 제1 퀴리 온도 아래로 감소될 때 자기장이 다시 스위치로 켜질 수 있다(본원에서 교류 자기장을 생성하는 유도 코일로의 교류 전류가 스위치로 켜짐을 의미한다). 대안으로, 자기장을 구동하는 전력 듀티 사이클은 가열 블레이드의 온도가 제1 퀴리 온도 위로 증가할 때에 감소될 수도 있고, 가열 블레이드의 온도가 제1 퀴리 온도 아래로 감소할 때에 증가될 수도 있다.

따라서, 가열 요소의 온도는 미리 정해진 시간 동안 제1 퀴리 온도의 +/- 20℃의 온도에서 유지될 수 있어서, 에어로졸이 에어로졸 발생 기재를 과열함이 없이 형성될 수 있게 한다. 바람직하게는, 전자 회로는 가열 요소의 온도가 제1 퀴리 온도의 +/- 15℃ 이내, 바람직하게는 제1 퀴리 온도의 +/- 10℃ 이내, 바람직하게는 제1 퀴리 온도의 +/- 5℃ 사이로 제어될 수 있게 하는 피드백 루프를 제공한다.

또한, 상기 장치는 제1 퀴리 온도가 상기 장치의 청소 주기를 제어하는 데 사용되도록 조정될 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 발생 기재를 가열하는 여러 회의 주기로 인해, 그리고 새로운 것으로 소모품을 제거/교체하기 때문에, 가열 블레이드는 잔여물로 인해 더러워질 수 있다. 따라서, 장치는 작동 온도(예컨대, 에어로졸 발생 기재를 가열함)에 더하여 청소 주기 온도를 제어하도록 조정될 수 있다. 이러한 구현예에서, 제1 재료의 퀴리 온도와 관련된 피드백은 무시될 수 있고 가열 요소는 제2 재료의 퀴리 온도에 도달하도록 가열될 수 있다. 청소 주기는 장치의 하우징의 공동 내에 수용될 소모품이 없는 경우에 수행되어야 한다.

전기 작동식 에어로졸 발생 장치는 1 내지 5 kA/m(kilo ampere per metre), 바람직하게는 2 내지 3 kA/m, 예를 들면 약 2.5 kA/m의 자계 강도(H-자계 강도)를 갖는 변동성 전자기장을 발생시킬 수 있는 것이 바람직하다. 전기 작동식 에어로졸 발생 장치는 1 내지 30 MHz, 예를 들면 1 내지 10 MHz, 예를 들면 5 내지 7 MHz의 주파수를 갖는 변동성 전자기장을 발생시킬 수 있는 것이 바람직하다.

가열 요소는 보호성 외부층, 예를 들면 제1 및 제2 재료를 캡슐화하는 보호성 세라믹층 또는 보호성 유리층을 가질 수 있다. 가열 요소는 제1 및 제2 재료를 포함하는 코어 위에 형성된, 유리, 세라믹, 또는 불활성 금속에 의해 형성된 보호성 코팅을 포함할 수 있다. 보호층(예컨대, 유리 또는 세라믹)은 산화 또는 다른 부식을 방지하는 데 도움이 될 수 있고, 가열 요소에 걸쳐 개선된 열 분포를 또한 제공할 수 있다.

가열 부품이 장치에 착탈식으로 부착될 수 있는 예에서, 가열 부품은 또한 가드(guard)를 포함할 수 있다. 가드는 가열 요소가 가드의 제1 표면으로부터 연장되도록 가열 요소를 횡단할 수 있다. 가드는 가열 부품이 제1 표면에 반대인 가드의 제2 표면에서 하우징 내로 삽입될 때 하우징과 접할 수 있다. 즉, 가드는 가열 블레이드가 하우징으로부터 연장되는 거리를 제어하는 것을 보조할 수 있다. 또한, 가드는 하우징상에 존재하는 임의의 개구를 차단하거나 커버하여 하우징 내에 배치된 부품들의 잠재적 오염을 방지하거나 억제할 수 있다. 예를 들면, 가드는, 예를 들어 먼지, 소모된 감각적 매체의 고체 잔류물, 감각적 매체 증기의 건조된 잔류물 등으로부터의 외부 환경과 하우징의 내부 사이의 물리적 장벽으로서 작용할 수 있다. 부가적으로, 가드는 가드가 하우징에 대해 동일 평면에 있도록 하는 크기 또는 형상일 수 있다.

일부 양태에서, 가드는 가열 요소와 하우징 사이의 열적 절연체로서 작용할 수 있다. 즉, 가드는 가열 요소에 의해 생성된 열을 방산하여 하우징이 노출되는 열의 양을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 구체적으로, 이는 하우징의 내부 부품에 대한 열 노출을 최소화하는 것을 도울 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 가드는 가열 요소와 (그러나 다른 재료로) 일체로 형성될 수 있다. 다른 양태에서, 가드는 가열 요소에 부착될 수 있다. 가드는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다.

추가로 또는 대안으로, 전자 장치는 가열 부품 또는 임의의 다른 적절한 구조 및 하우징(예컨대, 하우징의 공동 내) 사이에 위치된 열적 절연체를 포함할 수 있다. 열적 절연체는 가열 요소와 하우징 사이의 열 감소를 제공할 수 있다. 또한, 열적 절연체는 가드와 동일하거나 상이한 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 열적 절연체는 다공성 세라믹, 현무암 섬유 부직포 복합체, 광물 중합체 복합체 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

가열 부품은 또한 가열 블레이드의 반대쪽에 연장되는 체결 요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 체결 요소는 가열 블레이드가 연장되는 가드의 제1 표면과 반대인 가드의 제2 표면으로부터 연장될 수 있다. 체결 요소는 하우징의 수용부에 의해 수용되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 체결 요소는 하우징의 수용부에 의해 수용될 크기 및 형상을 갖는 가열 부품의 부분일 수 있다. 즉, 가열 부품의 체결 요소는 하우징의 수용부와 상호 작용하여 가열 요소와 하우징 사이에 착탈식으로 부착 가능한 관계를 제공한다.

가열 부품(예컨대, 체결 요소)은 임의의 적절한 방식으로 하우징(예컨대, 수용부)에 착탈식으로 부착되도록 구성될 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 가열 부품은, 가열 부품이 하우징에 대해 움직이는 것이 적어도 선택적으로 제한되도록 다양한 다른 방식으로 하우징에 착탈식으로 부착될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 가열 부품이 삽입되는 (하우징의) 보유 장치를 포함할 수 있고, 가열 부품은 하우징의 수용부와 억지 끼워맞춤을 제공할 수 있고, 가열 부품은 하우징(예컨대, 스레드를 통해)에 고정될 수 있고, 가열 부품은 하우징에 걸려 있을 수 있다. 가열 부품이 하우징에 착탈식으로 부착될 수 있는 방법과 관계없이, 전자 장치는 잠금 위치와 잠금 해제 위치 사이에서 구성될 수 있다. 가열 부품이 하우징 내로 삽입되거나 하우징에 부착될 때, 가열 부품은 잠금 위치에 있을 때 하우징에 대해 움직이는 것이 제한될 수 있고, 가열 부품은 잠금 해제 위치에 있을 때 하우징으로부터 제거 가능할 수 있다. 잠금 위치와 잠금 해제 위치 중에 전자 장치를 구성하는 것은, 잠금 위치에 있을 때는 가열 부품이 하우징에 고정될 수 있게 하며 잠금 해제 위치에 있을 때는 제거 및 교체될 준비가 되게 한다.

구체적으로, 본원에 기술되는 바와 같이, 보유 장치는 하우징의 수용부를 정의하는 몸체부를 포함할 수 있다. 즉, 가열 부품(예컨대, 가열 부품의 체결 요소)은 보유 장치의 몸체부 내에 착탈식으로 부착될 수 있다. 보유 장치는 수용부를 정의하기 위해 하우징의 제2 단부에 근접하여 또는 근처에 위치될 수 있다. 일반적으로, 보유 장치는 가열 부품과 하우징을 착탈식으로 부착하는 것을 돕는 하우징측 상의 부분을 나타내는 데 사용될 수 있다. 보유 장치는 가열 부품을 제한 및 방출하기 위해 잠금 및 잠금 해제 위치에서 구성 가능한 것으로 기술될 수 있다. 보유 장치의 몸체부는 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 보유 장치의 몸체부는 경질 중합체 화합물, 비철 금속 합금, 이의 다중 부품/다층 등을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 보유 장치의 몸체부는 또한 가열 부품과 하우징의 내부 부품 사이의 열적 절연체 또는 히트 싱크(heat sink)로서 기술될 수 있다.

구체적으로, 일 양태에서, 보유 장치는 핀의 제1 단부와 핀의 제2 단부 사이에 위치된 축회전 축을 중심으로 축회전 가능한 핀을 포함할 수 있다. 보유 장치는 또한 가열 부품이 하우징의 수용부에 의해 수용될 때 가열 부품(예컨대, 체결 요소)에 대해 핀의 제1 단부를 강제하도록 편향된 탄성 부재를 포함할 수 있다. 핀과 탄성 부재는 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 핀은 금속 합금, 경질 고분자 화합물, 이의 다중 부품/다층 등을 포함할 수 있고, 탄성 부재는 금속 합금, 탄소 섬유 복합체, 메모리 재료, 스프링, 이의 다중 부품/다층 등을 포함할 수 있다. 탄성 부재는 핀의 제1 단부가 체결 요소를 향해 강제되도록 핀과 보유 장치의 몸체부 사이에 위치되게 하는 크기로 될 수 있다. 보유 장치는 또한 체결 위치와 체결 해제된 위치 사이에서 구성 가능한 버튼을 포함할 수 있다. 버튼은 체결 위치에 있을 때 핀의 제1 단부를 가열 부품으로부터 멀어지게 축회전하여 보유 장치가 잠금 해제된 위치에 있도록 핀의 제2 단부와 체결할 수 있다. 따라서, 버튼이 체결 위치에 있을 때 가열 부품은 하우징으로부터 제거될 수 있다. 또한, 버튼은 체결 해제 위치에 있을 때 핀의 제1 단부를 가열 부품 쪽으로 축회전하여 보유 장치가 잠금 위치에 있도록 핀의 제2 단부와 떨어지거나 체결해제할 수 있다. 즉, 버튼이 체결되지 않을 때, 보유 장치의 기본 위치는 가열 부품이 하우징에 대해 움직이는 것을 제한하기 위해 잠금 위치에 있다.

이는 보유 장치의 하나의 특정한 구성이지만, 하우징 내에 가열 부품을 보유하기 위한 임의의 적절한 구성이 본 개시에서 고려된다.

하나 이상의 양태에서, 버튼은 하우징의 외부로부터 체결 위치 및 체결 해제된 위치 사이에서 버튼이 작동 가능하도록 하우징을 통해 연장될 수 있다. 일부 구현예에서, 버튼은 체결 해제된 위치로 편향될 수 있다. 버튼은 다양한 적절한 방식으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 버튼은 눌려지거나, 회전되거나, 비틀리거나, 아래쪽으로 내려질 수 있다. 일부 양태에서, 버튼은 버튼이 체결되는 것을 방지하는 고정 장치를 포함할 수 있어, 버튼의 임의의 부수적인 누름이 가열 부품을 분리시키지 않는다. 또한, 하나 이상의 양태에서, 체결 요소는 잠금 위치에 있을 때 보유 장치의 핀에 의해 체결되도록 구성될 수 있는 노치(notch)를 가질 수 있다. 즉, 핀은 가열 부품이 하우징 내에 삽입될 때 체결 요소 상의 위치에 잠길 수 있다. 이 노치는 잠금 위치를 강화하여 하우징에 대한 가열 부품의 움직임을 제한하는 것을 도울 수 있다.

본원에 기술된 바와 같이, 가열 부품은 전술한 보유 장치를 포함하는 다양한 다른 방식으로 하우징에 착탈식으로 부착될 수 있다. 예를 들어, 체결 요소는, 가열 부품이 나사부를 통해 하우징의 수용부 내에 고정되도록 구성될 수 있도록 나사부(예컨대, 나사식 외부 표면)를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 하우징의 수용부는 체결 요소의 나사부와 상호 작용하는 상보적인 나사부를 포함할 수 있다. 다른 양태에서, 가열 부품의 체결 요소는 하우징 부품이 억지 끼워맞춤에 의해 하우징에 고정되도록 하우징의 수용부에 대한 크기를 가질 수 있다. 즉, 가열 부품의 상호작용 표면과 하우징의 수용부 사이의 마찰은 그 사이에 약간의 움직임을 제한할 수 있다. 예를 들어, 하우징의 가열 부품 및/또는 수용부는 대응하는 수용부 및/또는 가열 부품과 상호 작용하여 억지 끼워맞춤을 형성하는 테이퍼진 부분을 가질 수 있다. 또한, 일부 양태에서, 하우징의 가열 부품 및/또는 수용부는 하우징의 수용부 내에 삽입될 때 가열 부품의 일부 움직임을 억제하는 탭, 노치, 돌출부, 오목부 등을 포함할 수 있다(예컨대, 더 작은 힘이 가열 부품과 하우징 사이의 연결을 유지하며, 가열 부품을 하우징으로부터 분리하기 위해 더 큰 힘이 필요하다).

본 발명의 일부 양태에 따르면, 전자 장치는 착탈식으로 서로 부착될 수 있는 제1 부분 및 제2 부분을 포함할 수 있다. 제1 부분은 인덕터 및 공동을 갖는 하우징의 일부를 포함할 수 있고(예컨대, 소모품을 수용하기 위해), 제2 부분은 가열 부품을 포함할 수 있다. 제1 부분은 제2 부분에 부착될 때 가열 요소 주위에 위치될 수 있고, 가열 요소가 에어로졸 발생 기재에 삽입되도록 하우징의 공동 내에 소모품을 수용하도록 구성될 수 있다. 제1 부분은 각각 주변에 의해 가열 부품과 소모품 모두에 대한 보호를 제공할 수 있다. 청소 또는 교체하기 위해 가열 부품을 제거하는 것이 바람직할 때, 제1 부분은 제2 부분으로부터 제거되어 가열 부품에 쉽게 접근할 수 있게 한다.

하나 이상의 양태에서, 제2 부분은 전원 및 제어 전자기기를 더 포함한다. 인덕터는 제1 부분이 제2 부분에 부착될 때 제어 전자기기 및 전원에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 제1 부분은 전원 및 제어 전자기기를 포함할 수 있다. 가열 요소는, 제1 부분이 제2 부분에 착탈식으로 부착될 때 하우징이 가열 요소를 둘러싸도록 공동 내에 위치될 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 제1 부분은 제1 마킹을 가지고, 제2 부분은 제2 마킹을 갖는다. 제1 및 제2 마킹은 제1 부분이 제2 부분에 착탈식으로 부착될 때 정렬될 수 있다.

제1 부분 및 제2 부분은 임의의 적절한 방식으로 착탈식으로 부착될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분은 나사부를 포함할 수 있고, 제1 부분은 나사부를 통해 제2 부분에 고정되도록 구성될 수 있다. 또한, 예를 들어, 제1 부분은 제1 부분과 제2 부분을 착탈식으로 부착하기 위한 임의의 다른 유형의 고정수단을 포함할 수 있다. 제1 부분과 제2 부분의 정렬 및 부착은 제1 부분과 제2 부분(및 그 안에 배치된 제어 전자기기와 전원) 사이에 견고한 전기 연결을 제공하는 것을 도울 수 있다. 유도 가열 요소와 관련하여, 대응하는 인덕터 코일은 유도 가열 요소를 둘러싸는 제1 부분 내에 위치할 수 있고, 따라서, 제1 부분과 제2 부분 사이에서 전기 연결이 필요할 수 있다. 제1 부분과 제2 부분을 부착하기 위한 기구는 제1 부분과 제2 부분 사이의 정렬을 제어하는 것을 도울 수 있다. 또한, 일부 양태에서, 제1 부분은 제1 마킹을 가질 수 있고, 제2 부분은 제2 마킹을 가질 수 있다. 제1 및 제2 마킹은 필요한 전기 연결을 제공하기 위해 제1 부분이 제2 부분에 착탈식으로 부착될 때 정렬될 수 있다.

또한, 본원에 기술된 바와 같이, 전자 장치는 하우징 내에 위치된 전원 및 제어 전자기기를 포함할 수 있다. 전원 및 제어 전자기기 중 하나 또는 둘 모두는 하우징의 제1 단부에 근접하여 위치될 수 있다.

바람직한 구현예들에서, 상기 장치는 DC 공급 전압 및 DC 전류를 공급하기 위한 DC 전원, 예를 들면 재충전 가능한 배터리, DC 전류를 인덕터에 공급하기 위한 AC 전류로 변환하기 위한 DC/AC 인버터를 포함하고 있는 전원 전자기기들을 포함하고 있을 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 DC/AC 인버터와 인덕터 사이에 임피던스 정합 네트워크를 더 포함해서 인버터와 인덕터 간의 전력 전달 효율을 개선할 수 있다.

전원은 임의의 적합한 전원, 예를 들어 배터리와 같은 DC 전압원일 수 있다. 일 구현예에서, 전원은 리튬-이온 배터리이다. 대안으로, 전원은 니켈-수소합금 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 또는 리튬계 배터리, 예를 들어 리튬-코발트, 리튬-철-인산염, 리튬티탄산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다.

장치는 바람직하게는 DC 전원에 의해 공급된 DC 전류를 모니터링하기 위한 모니터 또는 모니터링 수단에 연결되거나, 이를 포함하는 제어 요소를 더 포함할 수 있다. DC 전류는 전자기장 내에 위치한 가열 블레이드의 겉보기 저항의 간접 표시를 제공할 수 있으며, 결국에는 가열 블레이드 내의 퀴리 전이의 검출을 제공할 수 있다. 제어 요소는 간단한 스위치일 수 있다. 대안으로, 제어 요소는 전기 회로일 수 있고, 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다.

인덕터는 변동성 자기장을 발생시키는 하나 이상의 코일을 포함할 수 있다. 코일 또는 코일들은 공동을 둘러쌀 수 있다.

바람직하게는, 장치는 1 내지 30 ㎒, 예를 들면 2 내지 10 ㎒, 예를 들면 5 내지 7 ㎒의 변동성 자기장을 발생시킬 수 있다.

바람직하게는, 장치는 1 내지 5 kA/m, 예를 들면 2 내지 3 kA/m, 예를 들면 약 2.5 kA/m의 자계 강도(H-자계)를 갖는 변동성 자기장을 발생시킬 수 있다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 사용자가 한 손의 손가락 사이에 잡기에 편안한 휴대용 또는 손에 드는 에어로졸 발생 장치이다. 에어로졸 발생 장치는 그 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 대략 70 ㎜ 내지 대략 120 ㎜의 길이를 가질 수 있다.

본원에서 사용되는 모든 과학적 및 기술적 용어는 달리 특정되지 않는 한 당업계에서 공통적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본원에서 제공된 정의는 본원에서 빈번하게 사용되는 특정 용어의 이해를 용이하게 하기 위한 것이다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태(“a”, “an”, 및 “the”)는 그 내용을 명확하게 달리 기술하지 않는 한, 복수의 대상물을 갖는 구현예를 포함한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, “또는”은 그 내용을 명확하게 달리 기술하지 않는 한 일반적으로 “및/또는”을 포함하는 의미로 사용된다. 용어 “및/또는”은 열거된 요소들 중 하나 또는 전부, 또는 열거된 요소들 중 임의의 2개 이상의 조합을 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, “가진다”, “갖는”, “포함하다”, “포함하는”, “이루어지다”, “이루어지는” 등은 개방형의 의미로 사용되며, 일반적으로 “포함하되, 이에 한정되지 않는” 것을 의미한다. “~로 본질적으로 이루어지는”, “~로 이루어지는” 등은 “이루어지는” 등에 포함되는 것임이 이해될 것이다.

단어 “바람직한” 및 “바람직하게”는 특정한 상황 하에서 특정한 이득을 제공할 수 있는 본 발명의 구현예를 지칭한다. 그러나, 다른 구현예 또한 동일하거나 다른 상황 하에서 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 구현예의 설명은 다른 구현예가 유용하지 않음을 암시하는 것이 아니며, 청구항을 포함하는 본 개시 내용의 범위로부터 다른 구현예를 배제하도록 의도되지 않는다.

이제 도면을 참조하여, 본 발명의 일부 양태가 설명된다. 도면에 도시되지 않은 다른 양태들이 본 발명의 범위 및 사상 내에 있음이 이해될 것이다. 도면은 개략적인 도면이며 반드시 실제 축적대로 도시되지는 않는다. 도면에서 사용되는 유사한 번호들은 유사한 부품들, 단계 등을 지칭한다. 그러나, 주어진 도면 내의 부품을 지칭하는 번호를 사용하는 것이 동일한 번호로 라벨링된 다른 도면 내의 부품을 한정하고자 하는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 또한, 상이한 도면들에서 부품들을 지칭하는 상이한 번호를 사용하는 것은 상이한 번호의 부품이 다른 번호의 부품과 동일 또는 유사할 수 없음을 표시하고자 하는 것이 아니다.
도 1a는 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치에서 사용하기 위한 가열 블레이드의 구현예의 개략적인 평면도이고;
도 1b는 도 1a의 가열 블레이드의 개략적인 측면도이며;
도 2a는 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치에서 사용하기 위한 가열 블레이드의 구현예의 개략적인 평면도이고;
도 2b는 도 2a의 가열 블레이드의 개략적인 측면도이며;
도 3은 전자 에어로졸 발생 장치의 구현예의 개략적인 단면도이고;
도 4는 에어로졸 발생 기재를 포함하는 소모품의 구현예의 개략적인 단면도이며;
도 5는 도 3의 전자 장치의 공동 내에 수용된 도 4의 소모품의 개략적인 단면도이고;
도 6은 장치의 제2 부분으로부터 제거된 장치의 제1부분을 갖는 도 3의 전자 장치의 개략적인 단면도이며;
도 7a는 서로 분리된 전자 에어로졸 발생 장치의 구현예의 제1 및 제2 부분의 구현예의 개략적인 단면도이고;
도 7b는 서로 부착된 도 7a의 전자 장치의 제1 및 제2 부분의 개략적인 단면도이다.

유도 가열은, 패러데이 유도 법칙과 옴의 법칙에 의해 기술되는 공지된 현상이다. 더욱 구체적으로, 패러데이 유도 법칙은, 전도체의 자기 유도가 변하면, 그 전도체의 전기장이 변하는 것을 나타낸다. 이 전기장은 전도체에서 생성되므로, 와류로 알려진 전류가 옴의 법칙에 따라 전도체에 흐른다. 와류는 전류 밀도와 전도체 고유저항에 비례하는 열을 발생시킨다. 유도 가열될 수 있는 전도체는 서셉터 재료라고 공지되어 있다. 본 발명은, 예를 들어, LC 회로 같은 AC원으로부터 교류 전자기장을 발생시킬 수 있는 유도 코일 같은 유도 가열원을 구비하고 있는 유도 가열 장치를 채택한다. 와전류를 발생시키는 열은 가열시 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재에 열적으로 근접한 서셉터 재료 내에 생성된다. 서셉터 재료로부터 고체 재료로의 일차 열 전달 기구는, 전도, 방사, 및 가능한 경우에는 대류일 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 구현예에 따라 에어로졸 발생 장치에 부착되고 소모품에 삽입되도록 조정된 단일 다중 재료 가열 블레이드의 특정 예를 도시하고 있다. 도시된 가열 블레이드(10)는 12 mm의 길이 및 4 mm의 폭과 같은 임의의 적절한 치수를 가질 수 있는 세장형 스트립의 형태이다. 가열 블레이드는 제1 재료(30)에 긴밀하게 연결된 제2 재료(20)로 형성된다. 제2 재료(20)는 12 mm x 4 mm x 35 μm와 같은 적절한 치수를 갖는, 430급 스테인리스강과 같은 적절한 재료의 스트립의 형태이다. 제1 재료(30)는 3 mm x 2 mm x 10 μm 치수의 니켈 패치일 수 있다. 니켈 패치는 스테인리스 강 스트립 상에 전기도금되거나 임의의 다른 적절한 방식으로 피착되어 있다. 430급 스테인리스강은 약 500℃ 초과의 퀴리 온도를 갖는 강자성 재료이다. 니켈은 약 354℃의 퀴리 온도를 갖는 강자성 재료이다(니켈의 정확한 퀴리 온도는 순도에 따라 달라질 것이다).

또 다른 구현예들에서, 제1 및 제2 재료를 형성하는 재료는 다양할 수 있다. 또 다른 구현예들에서, 제2 재료와 긴밀하게 접촉하도록 위치한 하나보다 많은 제1 재료 패치가 있을 수 있다.

도 2a는 제2 재료(20)를 도시하고 상기 제2 재료를 완전히 둘러싸고 에워싸는 제1 재료(30)를 도시한다. 도 2b는 단일 다중 재료 가열 블레이드의 제2 특정 예를 도시한다. 가열 블레이드(10)는 12 mm의 길이 및 4 mm의 폭과 같은 임의의 적절한 치수를 갖는 세장형 스트립의 형태이다. 가열 블레이드(10)는 제1 재료(30)에 긴밀하게 연결된 제2 재료(20)로 형성된다. 제2 재료(20)는 12 mm x 4 mm x 25 μm와 같은 적절한 치수를 갖는, 430급 스테인리스강의 스트립의 형태이다. 제1 재료(30)는 예를 들어, 12 mm x 4 mm x 10 μm의 치수를 갖는, 니켈 등의 적절한 재료의 스트립의 형태이다. 가열 블레이드(10)는 상기 니켈 스트립(6)을 스테인리스 강의 스트립(5)으로 피복하여 또는 다른 적합한 피착 공정으로 형성된다. 가열 블레이드(10)의 총 두께는 예를 들어, 35 μm일 수 있다. 도 2b의 가열 블레이드(10)는 이층 또는 다층 가열 블레이드로 지칭될 수 있다.

하우징(110)을 포함하는 전자 장치(100)가 도 3에 도시된다. 하우징(110)은 길이방향 축(101)을 따라 제1 단부(111)와 제2 단부(112) 사이에서 연장된다. 하우징(110)은 소모품(50)을 수용하는 상기 하우징(110)의 제2 단부(112)에 근접한 공동(160)을 갖는다.

가열 부품(140)은 공동(160) 내에서 하우징(110)에 작동 가능하게 부착된다. 가열 부품(140)은 공동(160) 내에서 길이방향 축(101)을 따라 연장되고, 소모품(50)이 공동(160) 내로 삽입될 때, 소모품(50)(예컨대, 에어로졸 발생 기재(52)) 내로 삽입되도록 구성된 가열 블레이드(142)를 포함한다. 가열 부품(140)은 하우징(110)에 수용되도록 구성될 수 있어 가열 부품(140)이 하우징(110)에 착탈식으로 부착될 수 있다. 가열 부품(140)은 또한 가열 블레이드(142)에 가로방향(예를 들어, 수직)일 수 있는 가드(144)를 포함할 수 있다. 즉, 가열 블레이드(142)는 가드(144)의 표면에 수직으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 가열 블레이드(142)는 가드(144)의 제1 표면(145)으로부터 연장될 수 있다.

가열 블레이드(142)는 가드(144)에 근접한 베이스 단부(151)와 가드(144)에서 먼 전방 단부(152) 사이에서 연장될 수 있다. 상기 가열 블레이드(142)의 전방 단부(152)는 테이퍼진 에지(예컨대, 도 2에 도시됨)를 갖는다. 가열 블레이드(142)의 전방 단부(152)의 테이퍼진 에지는 소모품(50)(예컨대, 에어로졸 발생 기재(52))내로 관통하도록 구성될 수 있다.

전자 장치(100)는 인덕터(120)가 작동되도록 하는 전원(190) 및 제어 전자기기(192)를 포함할 수 있다. 이러한 작동은 수동으로 작동될 수 있거나 사용자가 상기 전자 장치(100)의 공동(160) 내로 삽입된 소모품(50)을 흡인하는 것에 반응하여 자동으로 일어날 수 있다. 전원(190)은 DC 전류를 공급할 수 있다. 전자기기들은 인덕터에 고주파 AC 전류를 공급하기 위한 DC/AC 인버터를 포함하고 있다.

전자 장치(100)는 또한 가열 부품(140)에서 열을 생산하도록 전원(190) 및 제어 전자기기(192)에 작동 가능하게 결합되는 인덕터(120)를 포함할 수 있다. 인덕터(120)는 가열 블레이드(142) 주위에 위치되는 인덕터 코일(122)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된, 유도 코일(106)은 공동(160) 주위에 위치될 수 있다. 인덕터(120)는 가열 블레이드(142)를 여기시키도록 구성될 수 있다. 사용 시, 사용자는 상기 소모품(50)의 에어로졸 발생 기재(52)가 인덕터(120)에 인접하여 위치되도록 소모품(50)을 하우징(110)의 공동(160) 속으로 삽입한다.

상기 장치가 작동될 때, 고주파 교류가 인덕터(120)의 일부를 형성하는 와이어의 코일들(122)을 통하게 된다. 이는 인덕터(120)가 하우징(110)의 공동(160)의 원위 부분 내에서 변동성 자기장을 생성하게 한다. 자기장은 바람직하게는 1 내지 30 MHz, 바람직하게는 2 내지 10 MHz, 예를 들어 5 내지 7 MHz의 주파수로 변동한다. 변동성 자기장은 가열 블레이드(142) 내에 와전류 또는 이력 손실을 발생시키는데, 그 결과 가열 블레이드가 가열된다. 가열된 블레이드는 소모품(50)의 에어로졸 발생 기재(52)를 에어로졸을 형성하기에 충분한 온도까지 가열한다. 에어로졸은 소모품(50)을 통해 하류로 흡인되고 사용자에 의해 흡입된다.

가열 블레이드(142)는 작동 중에 가열되어 겉보기 저항(Ra)이 증가된다. 이러한 저항 증가는 일정한 전압에서 가열 블레이드(142)의 온도가 증가할수록 감소하는 DC 전원(190)으로부터 인출된 DC 전류를 모니터링하여 원격으로 검출될 수 있다. 인덕터(120)에 의해 제공된 고주파 교류 자기장은 가열 블레이드 표면에 매우 근접하게 와전류를 유도하는데, 표피 효과라고 알려진 효과이다. 가열 블레이드 내의 저항은 제1 및 제2 재료의 전기 저항률에 따라 부분적으로 달라지고, 유도된 와전류에 유용한 각 재료 내의 표피층의 깊이에 따라 부분적으로 달라진다. 제1 재료(예컨대, 니켈)는 그의 퀴리 온도에 도달하면 그의 자기 특성을 상실한다. 이는 제1 재료 내에 와전류에 유용한 표피층이 증가되게 하고, 가열 블레이드의 겉보기 저항이 감소되게 한다. 그 결과는 제1 재료가 그의 퀴리점에 도달할 때에 검출된 DC 전류의 일시적인 증가이다.

가열 블레이드(142)의 저항 변화의 원격 검출에 의해, 가열 블레이드(142)가 제1 퀴리 온도에 도달하는 순간이 결정될 수 있다. 이 시점에서, 가열 블레이드(142)는 공지된 온도(니켈 서셉터의 경우 354℃)에 있다. 이 시점에서, 상기 장치 내의 전자기기들이 작동해서 공급된 전력을 가변시키고 이에 따라 가열 블레이드(142)의 가열을 감소시키거나 정지시킨다. 그런 다음 가열 블레이드(142)의 온도는 제1 재료의 퀴리 온도 아래로 감소한다. 소정 시간 후 또는 제1 재료가 그의 퀴리 온도 아래로 냉각된 것을 감지한 후에 전원(190)이 다시 증가되거나, 재개될 수 있다. 이러한 피드백 루프의 사용에 의해 가열 블레이드(142)의 온도가 제1 퀴리 온도와 대략 동일하게 유지될 수 있다.

도 4는 바람직한 구현예에 따른 소모품(50)(예컨대, 에어로졸 발생 물품)을 도시하고 있다. 소모품(50)은 동축 정렬로 배치된 4개의 요소, 즉 에어로졸 생성 기재(52), 지지 요소(53), 에어로졸 냉각 요소(54), 및 마우스피스(55)를 포함한다. 이들 4개의 요소 각각은 실질적으로 원통형 요소이고, 각각이 실질적으로 동일한 직경을 가진다. 이들 4개의 요소는 순차적으로 배치되고 외부 래퍼(56)에 의해 둘러싸여서 원통형 로드를 형성한다. 가열 블레이드(142)는 소모품(50)의 에어로졸 발생 기재(52)(예컨대, 원위 단부(58)) 내로 관통하기에 적합하다. 에어로졸 발생 기재(52)는 가열 블레이드(142)의 길이와 대략 동일한 길이(12 mm)를 갖는다.

소모품(50)은 사용자가 사용 중에 입 안에 넣는, 근위 단부 또는 마우스 단부(57), 및 이 마우스 단부(57)에 대한 소모품(50)의 대향 단부에 위치한 원위 단부(58)를 갖는다. 일단 조립되면, 소모품(50)의 총 길이는 약 45 mm이고, 직경은 약 7.2 mm이다.

사용 시, 공기는 사용자에 의해 원위 단부(58)로부터 소모품(50)을 통해 흡인되어 마우스 단부(57)에 전달된다. 소모품(50)의 원위 단부(58)는 또한 소모품(50)의 상류 단부로서 설명될 수 있고, 소모품(50)의 마우스 단부(57)는 또한 소모품(50)의 하류 단부로서 설명될 수 있다. 마우스 단부(57)와 원위 단부(58) 사이에 위치한 소모품(50)의 요소들은 마우스 단부(57)의 상류, 또는 대안으로 원위 단부(58)의 하류에 있는 것으로 설명될 수 있다.

에어로졸 발생 기재(52)는 소모품(50)의 극단적인 원위 또는 상류 단부(58)에 위치하고 있다. 도 4에 도시된 구현예에서, 에어로졸 발생 기재(52)는 래퍼에 의해 둘러싸인 권축된 균질화 담배 재료의 주름진 시트를 포함한다. 균질화 담배 재료의 권축된 시트는 에어로졸 형성제로서 글리세린을 포함한다.

지지 요소(53)가 에어로졸 발생 기재(52)의 바로 하류에 위치하고 에어로졸 발생 기재(52)와 접한다. 도 4에 도시된 구현예에서, 지지 요소는 중공 초산 셀룰로오스 관이다. 지지 요소(53)는 에어로졸 발생 기재(52)를 소모품(50)의 극단적인 원위 단부(58)에 위치시킨다. 지지 요소(53)는 또한 스페이서로서 기능해서 에어로졸 발생 기재(52)로부터 소모품(50)의 에어로졸 냉각 요소(54)를 이격시킨다.

에어로졸 냉각 요소(54)는 지지 요소(53)의 바로 하류에 위치하고 지지 요소(53)와 접한다. 사용시, 에어로졸 발생 기재(52)로부터 방출된 휘발성 물질들은 소모품(50)의 마우스 단부(57)를 향해서 에어로졸 냉각 요소(54)를 따라 통과한다. 휘발성 재료는 에어로졸 냉각 요소(54) 내부에서 냉각되어 사용자가 흡입하는 에어로졸을 형성할 수 있다. 도 4에 도시된 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소(54)는 래퍼(59)에 의해 둘러싸인 폴리락트산의 권축되고 주름진 시트를 포함한다. 폴리락트산으로 이루어진 권축되고 주름진 시트는 에어로졸 냉각 요소(54)의 길이를 따라 연장되는 복수의 길이방향 채널을 정한다.

마우스피스(55)는 에어로졸 냉각 요소(54)의 바로 하류에 위치하고 에어로졸 냉각 요소(54)와 접경한다. 도 4에 도시된 구현예에서, 마우스피스(55)는 낮은 여과 효율의 통상의 초산 셀룰로오스 토우 필터를 포함한다.

소모품(50)을 조립하기 위해서, 상술한 4개의 원통형 요소가 외부 래퍼(56) 내부에 정렬되고 기밀하게 포장된다. 도 4에 도시된 구현예에서, 외부 래퍼는 통상의 궐련 종이이다. 도 4에 도시된 소모품(50)은 사용자가 소모하기 위해서, 유도 코일, 또는 인덕터를 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치와 체결하도록 설계된다.

도 5는 하우징(110)의 공동(160)에 의해 수용되고, 전자 장치(100)의 가열 블레이드(142)와 맞물리는 소모품(50)을 도시한다.

도 6은 서로 분리된 제1 부분(102) 및 제2 부분(104)을 포함하는 전자 장치(100)를 도시한다. 제1 및 제2 부분(102, 104)은 착탈식으로 서로 부착될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 부분(102)은 인덕터(120) 및 공동(160)을 갖는 하우징(110)의 일부분을 포함하고, 제2 부분(104)은 가열 부품(140)(예컨대, 다른 구현예들에서, 예를 들어, 가열 블레이드(142)에 대한 홀더 역할을 할 수 있는 가드(144)와 함께 하나의 유닛으로서 그 자체가 분리될 수 있는 가열 블레이드(142))을 포함한다. 또한, 제2 부분(104)은 전원(190) 및 제어 전자기기(192)를 포함한다. 인덕터(120)는 제1 부분(102)이 제2 부분(104)에 부착될 때 제어 전자기기(192) 및 전원(190)에 작동가능하게 결합된다(예컨대, 도 3에 도시됨). 제1 부분(102) 내에 인덕터 코일(122)을 위치시키는 단계는 인덕터 코일(122)에 작동 가능하게 연결되는 전원(190) 및 제어 전자기기(192)를 필요로 할 수 있다. 그 결과, 제1 및 제2 부분(102, 104)이 부착될 때 제1 및 제2 부분(102, 104) 사이의 계면을 통해 전기 연결이 제어 전자기기(192)에서 그리고 제1 부분(102) 내로 연장될 수 있다.

도 7a는 서로 분리되어 있는 전자 장치(200)의 제1 및 제2 부분(202, 204)의 다른 배열을 도시한다. 예를 들어, 제1 부분(202)은 인덕터(220), 공동(260)을 갖는 하우징(210)의 일부분, 전원(290), 및 제어 전자기기(292)를 포함할 수 있다. 제2 부분(204)은 가열 부품(240)(예컨대, 가열 블레이드(242))을 포함할 수 있다. 제2 부분(204)이 제1 부분(202)에 부착될 때(예컨대, 도 7b에 도시됨), 가열 블레이드(242)는 인덕터(220)가 가열 블레이드(242)를 여기시키도록 배치된다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 구현예에서, 제1 및 제2 부분(202, 204)은 오직 서로 물리적으로 부착되고 전기적 연결을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 전원(290), 제어 전자기기(292), 및 인덕터(220)는 모두 제1 부분(202) 내에 모두 포함된다. 따라서, 제1 부분(202)이 제2 부분(204)에 부착되든 아니든 관계없이 서로 전기적으로 연결된다. 결과적으로, 사용자는 제1 부분(202)을 제2 부분(204)에 부착하는 데 덜 제한되는데, 이는 제1 부분 및 제2 부분(202, 204) 사이의 전기적 연결을 필요로 하지 않기 때문이다.

도 1 내지 도 7b를 통해 설명된 다양한 특징들은 이들이 서로 불일치하는 것이 아닌 한, 도 1 내지 도 7b에 설명된 임의의 다른 특징과 조합하여 사용될 수 있다.

따라서, 에어로졸 발생 장치에서의 가열 부품을 위한 방법, 시스템, 장치, 화합물 및 조성물이 기술되어 있다. 본 발명의 다양한 수정 및 변형은 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명이 특정 바람직한 구현예와 관련하여 설명되었지만, 청구범위에 기술된 발명은 이와 같은 특정 구현예에 부당하게 한정되지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다. 실제로, 전자 장치 제조 또는 관련 분야의 숙련자에게 명백한, 본 발명을 수행하기 위하여 설명된 모드들의 다양한 변형들이 이하의 청구범위의 범주 내에 있도록 의도되어 있다.

Claims

에어로졸 발생 기재(substrate)를 포함하는 소모품을 수용하기 위한 전자 장치로서, 상기 전자 장치는:
길이방향 축을 따라 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 하우징 ―상기 하우징의 상기 제2 단부는 상기 소모품을 수용하기 위한 공동을 정의함 ―;
상기 소모품이 상기 공동 내로 삽입될 때 상기 에어로졸 발생 기재 내로 관통하도록 구성되고 상기 공동 내의 상기 길이방향 축을 따라 연장되는 세장형 가열 요소를 포함하는 가열 부품 ― 상기 가열 요소는 500°C 미만의 퀴리 온도를 갖는 재료를 포함함 ―;
상기 세장형 가열 요소 내에 와전류 및/또는 이력 손실을 발생시키도록 구성된 인덕터 코일을 포함하는 인덕터;
상기 인덕터에 작동 가능하게 연결된 전원; 및
상기 전원에 작동 가능하게 연결되고 상기 가열 요소의 가열을 제어하도록 구성된 제어 전자기기;를 포함하는, 전자 장치.
에어로졸 발생 기재를 포함하는 소모품을 수용하기 위한 전자 장치로서,
길이방향 축을 따라 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장하는 하우징 ― 상기 하우징의 상기 제2 단부는 상기 소모품을 수용하기 위한 공동을 정의하고, 상기 하우징은 상기 공동 내에서 길이방향 축을 따라 연장되는 세장형 가열 요소를 포함하는 가열 부품이 상기 하우징에 결합될 때 상기 가열 부품에 분리 가능하게 결합되도록 구성되어 있고, 상기 가열 요소는 상기 소모품이 상기 공동 내로 삽입될 때 상기 에어로졸 발생 기재를 관통하도록 구성되어 있음 ―;
상기 가열 부품이 상기 하우징에 결합될 때, 상기 가열 요소 내에 와전류 및/또는 이력 손실을 발생시키도록 구성된 인덕터 코일을 포함하는 인덕터;
상기 인덕터에 작동 가능하게 연결된 전원; 및
상기 전원에 연결되고 상기 가열 요소의 가열을 제어하도록 구성된 제어 전자기기;를 포함하는, 전자 장치.
제2항에 있어서, 상기 가열 부품을 더 포함하는, 전자 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 가열 요소는 500°C 미만의 퀴리 온도를 갖는 재료를 포함하는, 전자 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 장치는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하되, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 서로 착탈식으로 부착 가능하고, 상기 제1 부분은 상기 공동을 정의하는 상기 하우징의 일부 및 상기 인덕터를 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 가열 부품을 포함하는, 전자 장치.
제5항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 전원 및 상기 제어 전자기기를 더 포함하는, 전자 장치.
제6항에 있어서, 상기 인덕터는 상기 제1 부분이 상기 제2 부분에 부착될 때 상기 제어 전자기기 및 상기 전원에 작동 가능하게 결합되는, 전자 장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 부분은 상기 전원 및 상기 제어 전자기기를 더 포함하고, 상기 가열 요소는 상기 제1 부분이 상기 제2 부분에 착탈식으로 부착될 때 상기 하우징이 상기 가열 요소를 둘러싸도록 상기 공동 내부에 위치되는, 전자 장치.
제1항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소는 500°C 미만의 퀴리 온도를 갖는 상기 재료의 외부 표면을 덮는 보호층을 더 포함하는, 전자 장치.
제1항 및 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 전자기기는 상기 가열 요소가 500°C 미만의 퀴리 온도를 갖는 상기 재료의 퀴리 온도에 도달하는 때를 검출하도록 구성되는, 전자 장치.
제1항 및 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 전자기기는 상기 가열 요소의 온도가 500°C 미만의 퀴리 온도를 갖는 상기 재료의 퀴리 온도에 도달할 때, 상기 인덕터에 상기 전원을 차단하거나 제한하도록 구성되고, 상기 가열 요소의 온도가 500°C 미만의 퀴리 온도를 갖는 상기 재료의 퀴리 온도 미만일 때 상기 인덕터에 상기 전원을 연결하거나 증가시키도록 구성되는, 전자 장치.
제1항 및 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 500°C 미만의 퀴리 온도를 갖는 상기 재료는 니켈 합금 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는, 전자 장치.
제1항 및 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소는 500°C 미만의 퀴리 온도를 갖는 상기 재료와 열적으로 접촉하여 위치된 제2 서셉터 재료를 더 포함하는, 전자 장치.
제13항에 있어서, 상기 제2 서셉터 재료는 알루미늄, 철, 철 합금 및 스테인리스 강으로 이루어진 군에서 선택되는, 전자 장치.
제13항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 500℃ 미만의 퀴리 온도를 갖는 상기 재료와 상기 제2 서셉터 재료는 공동 적층되고, 3 mm 내지 6 mm의 폭 및 10 μm 내지 200 μm의 두께를 갖는 세장형 스트립을 포함하되, 상기 제2 서셉터 재료는 500°C 미만의 퀴리 온도를 갖는 상기 재료보다 더 두꺼운 두께를 가지는, 장치.
제13항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소는 3 mm 내지 6 mm의 폭 및 10 μm 내지 200 μm의 두께를 갖는 세장형 스트립을 포함하되, 상기 가열 요소는 상기 제2 서셉터 재료에 의해 적어도 부분적으로 캡슐화된 500°C 미만의 퀴리 온도를 갖는 상기 재료의 코어를 포함하는, 장치.