KR20200044022A - 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치(100)가 개시되어 있으며, 상기 장치는, 단열재―단열재는, 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 가열 구역을 적어도 부분적으로 규정하는 내벽(110)―내벽은 가열 구역을 가열하기 위해 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함함―; 외벽(112); 및 내벽 및 외벽에 의해 결속된 단열 영역(124)을 포함하며, 단열 영역은 단열 영역의 외부보다 낮은 압력으로 배기됨―; 및 사용 시에 내벽을 가열하기 위해 내벽을 투과하는 가변 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생기(106)를 포함한다.
Description
본 발명은 흡연 가능한 재료(smokable material)의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치, 그러한 장치 및 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품들(articles)을 포함하는 시스템들, 및 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하는 방법들에 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(burning) 않음으로써 화합물들을 방출하는, 소위 "비연소 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 장치를 제공하며, 상기 장치는,
단열재(thermal insulator)―단열재는,
흡연 가능한 재료를 포함하는 물품(article)의 적어도 일부를 수용하기 위한 가열 구역을 적어도 부분적으로 규정하는 내벽―내벽은 가열 구역을 가열하기 위해 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함함―;
외벽; 및
내벽 및 외벽에 의해 결속된 단열 영역을 포함하며, 단열 영역은 단열 영역의 외부보다 낮은 압력으로 배기됨―; 및
사용 시에 내벽을 가열하기 위해 내벽을 투과하는 가변 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생기(magnetic field generator)를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 외벽은 자기 불투과성 및/또는 전기 비전도성이다.
예시적인 실시예에서, 외벽은 유리 또는 세라믹을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 자기장 발생기는 외벽의 적어도 일부를 둘러싸는 코일(coil)을 포함한다. 코일은 나선형 코일(helical coil)을 포함할 수 있다. 코일은 리츠 와이어(Litz wire)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 코일은 내벽의 제1 섹션을 가열하기 위한 제1 부분 및 내벽의 제2 섹션을 가열하기 위한 제2 부분을 포함하며, 제1 부분 및 제2 부분은 독립적으로 제어 가능하다.
예시적인 실시예에서, 상기 장치는 외벽의 적어도 일부를 둘러싸는 제2 코일을 포함하며, 코일 및 제2 코일은 독립적으로 제어 가능하다.
예시적인 실시예에서, 상기 장치는 단열 영역을 밀봉하기 위해 내벽과 외벽 사이의 접합부(junction)에 위치된 브레이즈 링들(braze rings)을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 외벽은 내벽의 길이를 따라 부분적으로만 연장된다.
예시적인 실시예에서, 내벽은 원통형 튜브(cylindrical tube)이다.
예시적인 실시예에서, 상기 장치는 자기장 발생기를 둘러싸는 자기 차폐부(magnetic shielding)를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 가열 재료는 전기 전도성 재료, 자성 재료 및 자성의 전기 전도성 재료로 구성되는 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, 탄소강(plain-carbon steel), 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강(ferritic stainless steel), 구리 및 청동으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료들을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 내벽의 제1 섹션은 제1 재료로 제조되고, 내벽의 제2 섹션은 제1 재료와 상이한 제2 재료로 제조된다.
예시적인 실시예에서, 상기 장치는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 비-액체 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 것이다.
예시적인 실시예에서, 상기 장치는 흡연 가능한 재료를 태우지 않으면서 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 것이다.
예시적인 실시예에서, 내벽은 내벽 상의 제1 포지션 및 내벽 상의 제2 포지션에서 외벽에 연결되며, 내벽은 제1 포지션과 제2 포지션 사이에, 가열 재료의 가열 동안에 제1 포지션과 제2 포지션 사이의 내벽 섹션의 열 팽창을 수용하도록 변형하기 위한 적어도 하나의 변형 가능한 구조물을 포함한다. 열 팽창은 내벽 섹션의 축방향 열 팽창일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 내벽은 내벽의 축방향으로 이격된 2 개의 그러한 변형 가능한 구조물들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 내벽은 원통형 튜브이고, 열 팽창은 원통형 튜브의 섹션의 축방향 열 팽창이거나 이를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 가열 재료는 내벽의 금속화된 층을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 내벽은 자기 불투과성 및/또는 전기 비전도성 재료의 지지체를 포함하고, 금속화된 층은 지지체와 단열 영역 사이에 있다.
예시적인 실시예에서, 내벽은 자기 불투과성 및/또는 전기 비전도성 재료의 지지체를 포함하고, 지지체는 금속화된 층과 단열 영역 사이에 있다.
본 발명의 제2 양태는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는,
흡연 가능한 재료를 포함하는 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 가열 구역;
가열 구역을 가열하기 위해 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함하는 가열 요소;
단열재―단열재는,
외벽;
가열 요소와 외벽 사이의 내벽; 및
내벽 및 외벽에 의해 결속된 단열 영역을 포함하며, 단열 영역은 단열 영역의 외부보다 낮은 압력으로 배기되고, 내벽 및 외벽 중 하나 또는 각각은 자기 불투과성 및/또는 전기 비전도성임―; 및
사용 시에 가열 요소를 투과하는 가변 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생기를 포함한다.
제2 양태의 장치의 예시적인 실시예들은 본 발명의 제1 양태의 장치의 예시적인 실시예들에 존재하는 것으로 상기에 언급된 임의의 특징들을 가질 수 있다.
예시적인 실시예에서, 외벽 및 내벽 중 하나 또는 각각은 유리로 형성된다.
예시적인 실시예에서, 가열 요소는 하나 이상의 변형 가능한 부착물들에 의해 내벽에 연결된다.
본 발명의 제3 양태는 본 발명의 제1 양태 또는 제2 양태의 장치와 함께 사용하기 위한 흡연 가능한 재료를 제공한다.
본 발명의 제3 양태의 흡연 가능한 재료는 비-액체 흡연 가능한 재료일 수 있다.
본 발명의 제4 양태는 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품을 제공하며, 상기 물품은 본 발명의 제1 양태 또는 제2 양태의 장치와 함께 사용하기 위한 것이다.
본 발명의 제5 양태는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 시스템을 제공하며, 상기 시스템은,
본 발명의 제1 양태 또는 제2 양태에 따른 장치; 및
상기 장치의 가열 구역 내에 적어도 부분적으로 위치시키기 위한 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품을 포함한다.
본 발명의 제6 양태는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하는 방법을 제공하며, 상기 방법은,
본 발명의 제1 양태 또는 제2 양태에 따른 장치를 제공하는 단계;
흡연 가능한 재료를 포함하는 물품의 적어도 일부를 상기 장치의 가열 구역 내에 위치시키는 단계; 및
가열 구역 및 흡연 가능한 재료를 가열하기 위해 가변 자기장에 의해 상기 장치의 가열 재료를 투과하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제7 양태는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 단열재를 제공하며, 상기 단열재는,
가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함하는 내벽;
자기 불투과성 및/또는 전기 비전도성인 외벽; 및
내벽 및 외벽에 의해 결속된 단열 영역을 포함하며, 단열 영역은 단열 영역의 외부보다 낮은 압력으로 배기된다.
제7 양태의 단열재의 예시적인 실시예들은 본 발명의 제1 양태의 장치의 단열재의 예시적인 실시예들에 존재하는 것으로 상기에서 언급된 임의의 특징들을 가질 수 있다.
예시적인 실시예에서, 단열 영역은 내벽을 둘러싸고, 외벽은 단열 영역을 둘러싸고 있다.
예시적인 실시예에서, 단열재는 본 발명의 제1 양태 또는 제2 양태의 장치에 사용하기 위한 것이다.
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 예시적인 장치의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 2는 도 1의 장치의 단열재의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 3은 도 2의 선 A-A를 따른 단면을 도시하고;
도 4는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 5는 도 4의 선 B-B를 따른 단면을 도시하고;
도 6a 및 도 6b는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 단열재의 내벽과 외벽 사이의 결합부의 세부사항들을 도시하며;
도 7은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품의 일 예를 도시하고;
도 8은 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 도시하며;
도 9는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하는 방법의 일 예를 나타내는 흐름도를 도시하고;
도 10은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 11은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 12는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 13은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 단열재 및 가열 요소의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 14는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 15는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 1은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 예시적인 장치의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 2는 도 1의 장치의 단열재의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 3은 도 2의 선 A-A를 따른 단면을 도시하고;
도 4는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 5는 도 4의 선 B-B를 따른 단면을 도시하고;
도 6a 및 도 6b는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 단열재의 내벽과 외벽 사이의 결합부의 세부사항들을 도시하며;
도 7은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치와 함께 사용하기 위한 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품의 일 예를 도시하고;
도 8은 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 도시하며;
도 9는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하는 방법의 일 예를 나타내는 흐름도를 도시하고;
도 10은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 11은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 12는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 13은 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 단열재 및 가열 요소의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 14는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 15는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 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 "히터 재료(heater material)"는 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 재료를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어들 "향미" 및 "향미제"는, 지역 규제들(local regulations)이 허용하는 경우, 성인 소비자들을 위해 제품에 원하는 맛 또는 향기를 생성하는데 사용될 수 있는 재료들을 지칭한다. 이들은 추출물들(예컨대, 감초, 수국, 일본 흰 껍질 목련 잎(Japanese white bark magnolia leaf), 카모마일(chamomile), 호로파(fenugreek), 정향(clove), 멘톨(menthol), 일본 민트(Japanese mint), 아니스열매(aniseed), 시나몬(cinnamon), 허브(herb), 윈터그린(wintergreen), 체리(cherry), 베리(berry), 복숭아, 사과, 드람뷔(Drambuie), 버번(bourbon), 스카치(scotch), 위스키(whiskey), 스피아민트(spearmint), 페퍼민트(peppermint), 라벤더(lavender), 카다몬(cardamom), 셀러리(celery), 카스카라야(cascarilla), 육두구(nutmeg), 샌달우드(sandalwood), 베르가못(bergamot), 제라늄(geranium), 허니 에센스(honey essence), 로즈 오일(rose oil), 바닐라(vanilla), 레몬 오일(lemon oil), 오렌지 오일(orange oil), 카시아(cassia), 캐러웨이(caraway), 코냑(cognac), 자스민(jasmine), 일랑-일랑(ylang-ylang), 세이지(sage), 회향(fennel), 피망, 생강, 아니스(anise), 고수(coriander), 커피, 또는 멘타 속(genus Mentha)의 임의의 종들로부터의 민트 오일), 향미 증강제들(flavour enhancers), 쓴맛 수용체 부위 차단제들(bitterness receptor site blockers), 감각 수용체 부위 활성화제들(sensorial receptor site activators) 또는 자극제들(stimulators), 당류 및/또는 당 대용물들(예컨대, 수크랄로스(sucralose), 아세설팜 칼륨(acesulfame potassium), 아스파탐(aspartame), 사카린(saccharine), 사이클라메이트들(cyclamates), 락토오스(lactose), 수크로스(sucrose), 글루코스(glucose), 프룩토스(fructose), 소르비톨(sorbitol) 또는 만니톨(mannitol)), 및 목탄(charcoal), 엽록소, 미네랄들, 식물생약들(botanicals) 또는 호흡 청정제들(breath freshening agents)과 같은 다른 첨가제들을 포함할 수 있다. 이들은 인조, 합성 또는 천연 성분들 또는 이들의 블렌드들일 수 있다. 이들은 천연 또는 천연-동일성(nature-identical) 아로마 화학물질들을 포함할 수 있다. 이들은 임의의 적합한 형태, 예를 들어, 오일, 액체, 분말 또는 겔일 수 있다.
유도 가열은 가변 자기장이 물체를 투과함으로써 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 히터는 전자석, 및 교류 전류와 같은 가변 전류를 전자석을 통해 통과시키기 위한 디바이스를 포함할 수 있다. 전자석에 의해 생성된 결과적인 가변 자기장이 물체를 투과하도록 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.
자기 이력 가열(magnetic hysteresis heating)은 가변 자기장이 물체를 투과함으로써 자성 재료로 제조된 물체가 가열되는 프로세스이다. 자성 재료는, 많은 원자-스케일(atomic-scale) 자석들, 또는 자기 쌍극자들(magnetic dipoles)을 포함하는 것으로 고려될 수 있다. 자기장이 그러한 재료를 투과할 때, 자기 쌍극자들은 자기장과 정렬된다. 그러므로, 예를 들어, 전자석에 의해 생성된 교번 자기장과 같은 가변 자기장이 자성 재료를 투과할 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 물체를 투과하는 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 의해서보다는 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 개략적인 단면도를 도시하고 있다. 도 2 및 도 3은 장치의 단열재의 개략적인 단면도들을 도시하고 있다. 단열재(102)는 명확화를 위해 도 1에서 간략화된 형태로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 장치(100)는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 것이다. 장치(100)의 단열재(102)는 가열될 흡연 가능한 재료(132)의 본체를 포함하는 물품(104)의 적어도 일부를 수용하기 위한 것이다. 단열재(102)는 도 2 및 도 3에 보다 상세하게 도시되어 있다. 물품(104)은 장치(100)의 개구(144) 내로 삽입될 수 있다. 장치(100)는 사용 시에 가변 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생기(106) 및 장치(100)의 구성요소 각각을 수용하기 위한 하우징(108)을 포함한다.
본 실시예에서, 자기장 발생기(106)는 전력원(electrical power source)(114), 2-부분 코일(two-part coil)(116a, 116b), 및 코일(116a, 116b)을 통해 교류 전류와 같은 가변 전류를 통과시키기 위한 디바이스(118)를 포함한다. 본 실시예와 같은 일부 실시예들에서, 자기장 발생기(106)는 또한 제어기(120), 및 제어기(120)의 사용자-작동을 위한 사용자 인터페이스(122)를 포함한다.
전력원(114)은 충전식 배터리(rechargeable battery)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 전력원(114)은 비충전식 배터리, 커패시터(capacitor), 배터리-커패시터 하이브리드(battery-capacitor hybrid), 또는 본선 전기 공급부(mains electricity supply)에 대한 연결부와 같은 충전식 배터리 이외의 것일 수 있다.
코일(116a, 116b)은 단일 코일의 형태를 포함하여, 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 본 실시예에서, 2-부분 코일(116a, 116b)은 구리와 같은 전기 전도성 재료로 제조된 나선형 코일(helical coil)이다. 일부 실시예들에서, 코일(116a, 116b)은 플랫 코일(flat coil)일 수 있다. 즉, 코일은 의사 2 차원 나선형(pseudo two-dimensional spiral)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 코일은 리츠 와이어(Litz wire)를 포함할 수 있다.
장치(100)는 장치(100)의 외부와 장치의 내부를 유체적으로 연결하는 공기 입구를 포함할 수 있다. 사용 시에, 사용자는 물품(104)을 통해 휘발된 성분(들)을 흡인(drawing)함으로써 흡연 가능한 재료(132)의 휘발된 성분(들)을 흡입(inhale) 가능할 수 있다. 휘발된 성분(들)이 물품으로부터 제거됨에 따라, 공기는 공기 입구를 통해 장치(100) 내로 흡인될 수 있다.
단열재(102)는 도 2 및 도 3에 보다 상세하게 도시되어 있으며, 내벽(110) 및 외벽(112)을 포함한다. 내벽(110)은 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함하거나 이로 제조된 가열 요소이다. 일 실시예에서, 내벽(110)은 강철로 형성될 수 있다. 그러나, Kovar®와 같은 니켈-코발트 철 합금이 또한 사용될 수 있다. 내벽(110)에 의해 둘러싸인 영역은 가열 구역 또는 가열 챔버인 것으로 간주될 수 있다. 단부 폐쇄체(end closure)와 함께, 내벽(110)은 가열 구역을 규정한다. 다른 실시예들에서, 가열 구역은 내벽(110)에 의해서만 규정될 수 있다. 사용 시에, 가열될 물품(104)은 내벽(110) 내의 가열 구역에 수용된다. 도 2 및 도 3에서, 단열재(102)는 원형 단면 형상을 갖는 실질적으로 원통형이다. 다른 실시예들에서, 단열재(102)는 상이한 단면 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 내벽(110)은 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 공동(cavity)을 포함한다. 본 실시예에서, 내벽(110)에 의해 둘러싸인 가열 구역은 세장형이다. 내벽(110)은 원통형 튜브이다. 가열 구역은 전체 물품(104)을 수용하도록 크기설정 및 형상화될 수 있거나, 대안적으로 물품(104)의 일부만을 수용하도록 치수설정될 수 있다.
단열재(102)는 내벽(110)과 외벽(112)에 의해 결속되고 이들 사이에 배열된 단열 영역(124)을 포함한다. 본 실시예에서, 도 3으로부터 가장 잘 이해될 수 있는 바와 같이, 단열 영역(124)은 내벽(110)을 둘러싸고, 외벽(112)은 단열 영역(124)을 둘러싸고 있다. 단열 영역(124)은 바람직하게는 단열 영역의 외부보다 낮은 압력으로 배기된다. 보다 낮은 압력의 단열 영역(124)을 제공하는 것은 내벽(110) 및 가열 구역이 외벽(112) 및 하우징(108)으로부터 효과적으로 단열되고, 이에 의해 내벽(110) 및 가열 구역으로부터의 열 전달을 제한한다.
단열재(102)의 단열 영역(124)은 개방-셀 다공성 재료(open-cell porous material), 예를 들어, 중합체, 에어로겔(aerogel) 또는 다른 적합한 재료를 포함할 수 있다. 단열 영역(124) 내의 압력은 10-1 내지 10-7 torr의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 단열 영역(124) 내의 압력은 진공인 것으로 간주될 수 있다. 단열재(102)의 내벽(110) 및 외벽(112)은 단열 영역(124)과 내벽(110) 및 외벽(112)의 외부 영역들 사이의 압력차로 인해 내벽(110) 및 외벽(112)에 대해 가해지는 임의의 힘을 견디기에 충분히 강하고, 이에 의해 단열재(102)가 내측으로 붕괴하는(collapsing)) 것을 방지한다. 단열 영역(124)에는, 단열 영역(124)에서의 비교적 저압의 생성을 돕거나 유지하기 위해 가스-흡수 재료가 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 내벽(110)이 가열 요소 및 단열재(102)의 벽 둘 모두로서 기능하기 때문에, 별도의 가열 요소 및 단열을 위한 별도의 내벽을 포함할 필요가 없으므로 장치(100)의 전체 크기 및 중량이 감소될 수 있다. 내벽(110)은 유도 가열 및/또는 자기 이력 가열에 의해 가열 가능하다는 점으로 인해 가열 요소 및 단열재(102)의 벽 둘 모두로서 기능할 수 있다. 유도 가열 및 자기 이력 가열은 가변 자기장의 소스와 가열 요소 사이에 제공되는 물리적 연결을 필요로 하지 않으며, 이는 전력원과 가열 요소 사이의 와이어들 또는 임의의 다른 물리적 연결에 대한 요구를 제거한다.
단열 영역(124)은 전도 및/또는 복사를 통해, 또는 임의의 다른 알려진 열 전달 현상에 의해 내벽(110)으로부터의 열 전달을 감소시키는 역할을 한다.
도 3은 도 2의 선 A-A를 통한 단면을 도시하고 있다. 도 2 및 도 3은 축척대로 도시되어 있지 않다. 도 2에서, 외벽(112)은 내벽(110)의 길이를 따라 부분적으로만 연장되는 것으로 도시되어 있다. 즉, 외벽(112)은 내벽(110)의 일부만을 따라 연장되어, 단열재가 내벽(110)의 일부 주위에만 제공될 수 있다. 내벽(110)의 길이를 따라 도중의 일부만 연장되는 외벽(112)을 제공하는 것은 장치(100)의 전체 크기가 감소될 수 있다는 것을 의미한다. 대안적으로, 외벽(112)은 내벽(110)의 전체 길이를 따라 연장될 수 있다. 외벽(112)과 내벽(110)은 서로 동축일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 코일(116a, 116b)은 단열재(102)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 코일(116a, 116b)은 단열재(102)의 외벽(112)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 일 실시예에서, 코일(116a, 116b) 및 외벽(112)은, 예컨대 외벽(112)에 코일(116a, 116b)을 적어도 부분적으로 매설함으로써, 단일의 일체형 요소로서 형성될 수 있지만, 다른 실시예들에서는, 코일(116a, 116b) 및 외벽(112)은 별도의 요소들로서 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 자기 차폐부(140)가 코일(116a 116b)의 적어도 일부 주위에 제공된다. 자기 차폐부(140)는 자기장과, 가열 요소 이외의 임의의 것, 즉 본 실시예에서 내벽(110) 사이의 상호작용을 감소시키거나 회피하는 것을 목적으로 한다. 자기 차폐부는 페라이트(ferrite)와 같은 자기장을 보유하기에 적합한 임의의 재료(들)로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 외벽(112)은 자기 불투과성 및 전기 비전도성 재료로 형성되어, 외벽(112)은 가변 자기장에 노출될 때 유도 가열 및/또는 자기 이력 가열에 의해 가열되지 않을 것이다. 예를 들어, 외벽(112)은 붕규산염(borosilicate)과 같은 유리, 또는 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 자기 불투과성 재료의 외벽(112)을 제공하는 것은, 교류 전류와 같은 가변 전류가 코일(116a, 116b)을 통과할 때, 단열재(102)의 내벽(110)이 가열되는 반면, 외벽(112)이 유도 가열 및/또는 자기 이력 가열에 의해 가열되지 않을 것임을 의미한다. 따라서, 외벽(112)을 가열하는데 에너지가 낭비되지 않기 때문에, 시스템의 효율이 향상된다. 외벽(112)이 가변 전류에 의해 가열된다면, 내벽(110)은 사실상 최소한으로만 가열될 수 있으며, 이는 바람직하지 않을 것이다. 이러한 배열은 또한 하우징(108)의 외부 온도, 특히 그 표면의 온도를 사용자가 취급하기에 허용 가능한 레벨로 유지하는 역할을 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고 있다. 본 실시예에서, 단열재(102)는 내벽(110)이 2 개의 변형 가능한 구조물들(127, 129)을 포함한다는 점을 제외하고는, 도 2 및 도 3의 단열재(102)와 동일하다. 보다 구체적으로는, 도 10으로부터 이해되는 바와 같이, 내벽(110)은 내벽(110) 상의 제1 포지션 및 내벽(110) 상의 제2 포지션에서 외벽(112)에 연결된다. 내벽(110)의 가열 재료의 가열 동안에, 2 개의 변형 가능한 구조물들(127, 129)은 제1 포지션과 제2 포지션 사이에 있는 내벽(110)의 섹션의 열 팽창을 수용하도록 변형된다. 변형 가능한 구조물들(127, 129) 각각은 팽창 조인트(expansion joint)와 유사한 것으로 간주될 수 있다.
본 실시예에서, 내벽(110)은 원통형 튜브이고, 열 팽창은 축방향 열 팽창이거나 축방향 열 팽창을 포함하고, 구조물들(127, 129) 각각은 축방향 열 팽창을 수용하거나 흡수하도록 축방향으로 변형 가능하다. 이것은 내벽(110)의 제1 및 제2 포지션들에서 외벽(112)에 그리고 내벽(110)과 외벽(112) 사이의 연결부들에 응력이 인가되는 것을 감소시키거나 회피하는 것을 돕는다. 이것은 외벽(112)이 가요성을 갖지 않거나 내벽(110)보다 덜 가요성인 경우, 예컨대 외벽이 유리 또는 세라믹으로 제조되거나 이를 포함하는 경우에 특히 유리할 수 있다.
다른 실시예들에서, 내벽(110)은 단 하나의 그러한 변형 가능한 구조물을 포함할 수 있거나, 2 개 초과의 그러한 변형 가능한 구조물들을 포함할 수 있다.
예시된 실시예와 같은 일부 실시예들에서, 상기 변형 가능한 구조물 또는 각각의 변형 가능한 구조물은 연결 부재에 의해 결합된 2 개의 반경방향 연장 부재들을 포함한다. 구조물의 변형 동안, 연결 부재 및/또는 반경방향 연장 부재들 및/또는 연결 부재와 반경방향 연장 부재들 사이의 조인트들은 연결 부재로부터 먼 쪽의 반경방향 연장 부재들의 단부들의 상대 이동을 허용하도록 구부러진다.
적어도 하나의 변형 가능한 구조물이 간결화를 위해 도 10의 단열재(102)를 참조하여 구체적으로 설명되었지만, 적어도 하나의 변형 가능한 구조물은 본원에 설명된 단열재들(102) 또는 장치들의 임의의 실시예들의 변형예들에 대응적으로 통합되어 각각 단열재들(102) 및 장치들의 추가의 실시예들을 형성할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고 있다. 본 실시예에서, 단열재(102)는 가열 재료(142)를 포함하는 가열 요소가 내벽(110)의 금속화된 층(148)을 포함한다는 점을 제외하고는, 도 2 및 도 3의 단열재(102)와 동일하다. 외벽(112)은 유리 또는 세라믹과 같은 전기 비전도성 및/또는 자기 불투과성 재료로 형성된다. 내벽(110)은 유리 또는 세라믹과 같은 전기 비전도성 및/또는 자기 불투과성 재료로 형성된 지지체(150), 및 금속화된 층(148)을 포함한다. 도 11에 도시된 실시예에서, 지지체(150)는 금속화된 층(148)과 단열 영역(124) 사이에 위치된다. 금속화된 층(148)은 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능하다. 금속화된 층은 철과 같은 전기 전도성 및/또는 자기 투과성 재료로 형성된다. 금속화된 층은, 예를 들어, 분말 형태로, 또는 코팅 또는 도금으로서 도포될 수 있다. 금속화된 층(148)을 제공하는 것은 단열재(102)의 전체 크기를 감소시킨다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고 있다. 본 실시예에서, 단열재(102)는 금속화된 층(148)이 지지체(150)와 단열 영역(124) 사이에 있다는 점을 제외하고는, 도 11의 단열재(102)와 동일하다. 도 11의 단열재에 대한 본원에 설명된 임의의 변형들이 다른 실시예들을 형성하기 위해 도 12의 단열재에 대해 이루어질 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 개략적인 단면도들을 도시하고 있다. 본 실시예에서, 내벽(110) 및 외벽(112)은 전기 비전도성 및/또는 자기 불투과성 재료로 형성된다. 내벽(110)은 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함하는 가열 요소(142)에 인접하여 있다. 가열 요소(142)는 전기 전도성 및/또는 자기 투과성 재료로 형성된다. 가열 요소(142)는 도 5에 도시된 바와 같이 중공형이어서, 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품(104)이 내부에 수용될 수 있다. 본 발명의 장치의 일 실시예는 도 2 및 도 3의 일체형 가열 요소를 갖는 단열재(102) 대신에, 도 4 및 도 5의 단열재 및 가열 요소(142)를 포함한다.
도 1 내지 도 3의 실시예와 같은 일 실시예에서, 코일(116a, 116b)은 내벽(110)의 중심 종축과 실질적으로 정렬된 중심 종축을 따라 연장되어, 코일(116a, 116b)이 내벽(110)과 실질적으로 동축이다. 즉, 정렬된 축들이 일치한다. 본 실시예의 변형예에서, 정렬된 축들은 대신에 서로 평행할 수 있다. 본 실시예에서, 코일(116a, 116b)은 내벽(110)에 대해 고정된 포지션에 있다.
도 1 내지 도 3의 실시예에서, 코일(116a, 116b)을 통해 가변 전류를 통과시키기 위한 디바이스(118)는 전력원(114)과 코일(116a, 116b) 사이에 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 제어기(120)는 또한 전력원(114)에 전기적으로 연결되고, 디바이스(118)를 제어하기 위해 디바이스(118)에 통신 가능하게 연결된다. 보다 구체적으로, 본 실시예에서, 제어기(120)는 전력원(114)으로부터 코일(116a, 116b)로의 전력 공급을 제어하도록 디바이스(118)를 제어하기 위한 것이다. 일 실시예에서, 제어기(120)는 집적 회로(IC), 예컨대 인쇄 회로 기판(PCB) 상의 IC를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어기(120)는 다른 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예들에서, 장치(100)는 디바이스(118) 및 제어기(120)를 포함하는 단일 전기 또는 전자 구성요소를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 제어기(120)는 사용자 인터페이스(122)의 사용자 작동에 의해 작동될 수 있다. 본 실시예에서, 사용자 인터페이스(122)는 하우징(108)의 외부에 위치된다. 사용자 인터페이스(122)는 푸시-버튼(push-button), 토글 스위치(toggle switch), 다이얼(dial), 터치스크린(touchscreen) 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 사용자 인터페이스(122)는 원격일 수 있고, 무선으로, 예컨대 Bluetooth®를 통해 장치(100)에 연결될 수 있다. 본 실시예에서, 사용자에 의한 사용자 인터페이스(122)의 작동에 의해, 제어기(120)는 디바이스(118)가 코일(116a, 116b)을 통해 교류 전류를 통과시킬 수 있게 하여, 코일(114)이 교번 자기장을 발생시키게 한다.
장치(100)의 내벽(110) 및 코일(116a, 116b)은 사용 시에 코일(116a, 116b)에 의해 생성된 가변 자기장이 내벽(110)의 가열 재료를 투과하도록 적절하게 상대적으로 위치결정된다. 내벽(110)의 가열 재료가 전기 전도성 재료인 경우, 본 실시예에서와 같이, 이것은 가열 재료에서의 하나 이상의 와전류들의 발생을 야기할 수 있다. 가열 재료의 전기 저항에 대한 가열 재료에서의 와전류들의 흐름은 가열 재료가 주울 열에 의해 가열되게 한다. 본 실시예에서, 가열 재료는 또한 자성 재료로 제조되고, 그래서 가열 재료에서의 자기 쌍극자들의 배향은 인가된 자기장의 변화에 따라 변화되며, 이는 열이 자기 이력에 의해 가열 재료에서 발생되게 한다. 이전에 논의된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 외벽(112)은 가변 자기장에 노출될 때 가열되지 않도록 자기 불투과성 및/또는 전기 비전도성 재료로 형성된다. 그러한 외벽(112)을 제공하는 것은 내벽(110)이 가변 자기장의 영향으로부터 보다 큰 이점을 얻는다는 것을 의미한다.
일 실시예에서, 코일(116a, 116b)은 외벽(112)의 일부만을 둘러싸고 있다. 다른 실시예들에서, 코일(116a, 116b)은 외벽(112)의 전체 길이를 따라 외벽(112)을 둘러싸고 있다.
일 실시예에서, 코일(116a, 116b)은 외벽(112)의 제1 부분을 둘러싸는 제1 부분(116a) 및 외벽(112)의 제2 부분을 둘러싸는 제2 부분(116b)을 포함한다. 제어기(120)는 내벽(110)의 제1 부분을 가열하기 위해, 제1 부분(116a)을 통해 교류 전류와 같은 가변 전류를 통과시키도록 디바이스(118)를 제어할 수 있다. 자기장 발생기(106)의 제어기(120)는 내벽(110)의 제2 부분을 가열하기 위해, 제2 부분(116a)을 통해 교류 전류와 같은 가변 전류를 통과시키도록 디바이스(118)를 제어할 수 있다. 자기장 발생기(106)의 제어기(120)는 제1 부분(116a) 및 제2 부분(116b)을 통해 교류 전류와 같은 가변 전류를 통과시키도록 디바이스(118)를 선택적으로 그리고 독립적으로 제어할 수 있으며, 그에 따라 내벽(110)의 제1 및 제2 부분들은 서로 독립적으로 가열될 수 있다. 따라서, 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품(104)이 가열 구역 내에 위치되는 경우, 사용 시에, 물품(104)의 제1 섹션은 내벽(110)의 제1 부분에 의해 가열되고, 물품(104)의 제2 섹션은 내벽(110)의 제2 부분에 의해 가열된다. 이러한 방식으로 제1 코일 부분 및 제2 코일 부분을 제공하는 것은 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸이 물품의 제1 섹션으로부터 비교적 신속하게 형성 및 방출될 수 있게 하고, 제2 코일 부분이 활성화될 때, 물품의 제2 섹션으로부터의 에어로졸의 제2 후속 방출을 허용한다. 2 개 초과의 부분들의 코일, 또는 다수의 코일들이 또한 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 유사하게, 다수의 코일들 또는 코일들의 다수의 부분들은, 가능하게는 사용자 선호에 따라, 동시에 작동중일 수 있다.
일부 경우들에서, 장치(100)와 함께 사용될 물품(104)은 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함하는 가열 요소를 포함할 수 있다. 물품(104)이 장치(100)의 가열 구역 내에 위치되고 그리고 자기장 발생기(106)가 코일(116a, 116b)을 통해 교류 전류와 같은 가변 전류를 통과시켜 내벽(110)을 가열하도록 디바이스(118)를 제어하는 경우, 물품(104)이 물품(104)의 가열 요소 및 장치(100)의 내벽(110) 둘 모두에 의해 가열되도록, 가열 요소가 물품 내에 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 자기장 발생기(106)의 코일(116a, 116b)의 임피던스(impedance)는 내벽(110)의 임피던스와 동일하거나 실질적으로 동일하다. 그 대신에, 내벽(110)의 임피던스가 코일(116a, 116b)의 임피던스보다 낮다면, 사용 시에 내벽(110)을 가로질러 발생된 전압은 임피던스들이 매칭(matching)될 때 내벽(110)을 가로질러 발생될 수 있는 전압보다 낮을 수 있다. 대안적으로, 그 대신에, 내벽(110)의 임피던스가 코일(116a, 116b)의 임피던스보다 높다면, 사용 시에 내벽(110)에서 발생된 전류는 임피던스가 매칭될 때 내벽(110)에서 생성될 수 있는 전류보다 낮을 수 있다. 임피던스들의 매칭은 사용 시에 내벽(110)에서 발생되는 가열 전력을 최대화하기 위해 전압과 전류의 밸런스(balance)를 유지하는 것을 도울 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스(118)의 임피던스는 코일(116a, 116b)과 내벽(110)의 조합된 임피던스와 동일하거나 실질적으로 동일할 수 있다.
장치(100)는 내벽(110)의 온도를 감지하기 위한 온도 센서(130)를 포함할 수 있다. 온도 센서(130)는 제어기(120)에 통신 가능하게 연결될 수 있어, 제어기(120)가 내벽(110) 또는 가열 구역의 온도를 모니터링할 수 있게 한다. 온도 센서(130)로부터 수신된 하나 이상의 신호들에 기초하여, 제어기(120)는 디바이스(118)가 필요에 따라 코일(116a, 116b)을 통과하는 가변 또는 교류 전류의 특성을 조정하게 하여, 가열 구역 또는 내벽(110)의 온도가 사전결정된 온도 범위 내에 유지되는 것을 보장할 수 있다. 특성은, 예를 들어, 진폭 또는 주파수 또는 듀티 사이클(duty cycle)일 수 있다. 사전결정된 온도 범위 내에서, 사용 시에, 가열 구역 내에 위치된 물품 내의 흡연 가능한 재료는 흡연 가능한 재료를 연소시키지 않으면서 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기에 충분히 가열된다. 따라서, 본 실시예에서, 제어기(120) 및 장치(100)는 전체적으로, 흡연 가능한 재료를 연소시키지 않으면서 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하도록 배열된다. 일부 실시예들에서, 작동 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 ℃이다. 일부 실시예들에서, 온도 범위는 약 170 ℃ 내지 약 220 ℃이다. 다른 실시예들에서, 온도 범위는 이들 범위들 이내 외의 다른 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 온도 범위의 상한은 350 ℃보다 높을 수 있다. 일부 실시예들에서, 온도 센서(130)는 생략될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내벽(110)의 가열 재료는 가열 재료를 가열하도록 소망되는 최대 온도에 기초하여 선택된 큐리점 온도(Curie point temperature)를 가질 수 있으며, 그에 따라 가열 재료의 유도 가열에 의해 해당 온도 초과로 더 가열하는 것이 저지되거나 방지된다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열재의 내벽(110)과 외벽(112) 사이의 연결부들의 세부사항들을 도시하고 있다. 외벽(112) 및 내벽(110)이 단열재(102)의 제조 동안에 진공을 생성하도록 단열 영역(124) 내의 가스를 배기할 수 있는 출구(도시되지 않음)쪽으로 수렴하기 때문에, 단열재(102)의 단열 영역(124)의 단부는 테이퍼질 수 있다. 도 6a 및 도 6b는 내벽(110)을 향해 수렴하는 외벽(112)의 세부사항을 도시하지만, 내벽(110)이 외벽(112)쪽으로 수렴하는 반대 배열이 대안적으로 사용될 수 있다. 외벽(112)의 수렴 단부는 단열 영역(124) 내의 가스 분자들을 출구 밖으로 안내하고, 이에 의해 제조 동안에 단열 영역(124)을 단열 영역의 외부보다 낮은 압력으로 배기시키도록 구성된다. 출구는 단열 영역(124)이 배기된 후에 단열 영역(124) 내의 진공 또는 저압 영역을 유지하도록 밀봉 가능하다. 출구는, 예를 들어, 가스가 단열 영역(124)으로부터 배기된 후에 출구에서 내벽(110) 및 외벽(112) 상에 재료를 브레이징함으로써 출구에 브레이징된 시일 링(seal ring)(126, 128)을 생성함으로써, 밀봉될 수 있다. 그러나, 대안적인 밀봉 기술들이 사용될 수 있다. 내벽(110)과 외벽(112) 사이의 접합부에서의 브레이징된 시일 링들(126, 128)은 대류를 통한 내벽(112)으로부터의 열 전달을 감소시키고, 이에 의해 시스템의 에너지 손실들을 감소시키는 작용을 한다.
특정 실시예들에서, 내벽(110) 및 외벽(112)은 서로 결합된 이종 재료들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 외벽(112)은 유리 또는 세라믹 재료를 포함할 수 있고, 내벽(110)은 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 이들 경우들에서, 외벽(112) 및 금속 내벽(110)은 은 공정 브레이즈 재료(silver eutectic braze material)로 브레이징될 수 있다. 브레이즈 재료는 포함된 재료들의 온도 내성에 의존하는 순서로 연속적으로 단일 조인트들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 가장 높은 온도의 본딩 프로세스(bonding process)가 먼저 제1 벽의 재료에 적용되어 해당 제1 벽에 제1 결합부를 형성할 수 있다. 다음에, 본딩 프로세스의 온도는 다른 벽에 제2 결합부를 형성하도록 내려갈 수 있다.
외벽(112)이 유리 재료를 포함하고 내벽(110)이 금속 또는 금속 합금을 포함하는 실시예들에서, 결합 프로세스는 유리 및/또는 금속/금속 합금의 고온 용융에 의해 본딩부가 내벽(110)과 외벽(112) 사이에 형성된 유리-금속 시일(glass-to-metal seal)을 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 외벽(112)의 단부들은 본딩이 일어나기 전에 내벽(110)과의 밀착 끼워맞춤부(close fit)를 갖도록 형상화될 수 있다. 형상화된 단부들을 갖는 외벽(112)의 일 예가 도 14에 도시되어 있다. 외벽(112)의 각각의 단부는 외벽(112)이 내벽(110)과의 밀착 끼워맞춤부를 형성하도록 형상화된 플레어 단부(flared end)(112a)를 포함할 수 있다. 도 14에서 알 수 있는 바와 같이, 단부들(112a)은 내벽(110)과의 밀착 끼워맞춤부를 형성하도록 내벽(110)을 향해 하향으로 플레어링될 수 있다. 외벽(112)이 유리 재료를 포함하는 일부 실시예들에서, 유리 재료는 내벽(110)과의 밀착 끼워맞춤부를 형성하도록 가열 및 변형될 수 있다.
일부 실시예들에서, 내벽(110)은 벽들이 함께 조립될 때 외벽(112)과의 밀착 끼워맞춤부를 형성하도록 형상화될 수 있다. 형상화된 단부들을 갖는 내벽(110)의 일 예가 도 15에 도시되어 있다. 내벽(110)의 단부들은 각각 플랜지(flange)(110a)를 포함한다. 내벽(110)이 외벽(112)과 조립될 때, 플랜지들(110a)은 내벽과 외벽(112)이 밀착 끼워맞춤부를 갖도록 외벽(112)의 내부면을 향해 연장된다.
일부 실시예들에서, 내벽(110) 및/또는 외벽(112)의 형상화된 단부들은 외벽(112)의 내부면과 본딩부가 형성되도록 가열될 수 있다. 예를 들어, 형상화된 단부들은, 외벽(112)을 형성하는 재료가 용융되어 내벽(110)의 형상화된 단부들에 본딩되도록, 또는 그 반대로 내벽(110)을 형성하는 재료가 용융되어 외벽(112)의 형상화된 단부들에 본딩되도록 가열될 수 있다. 가열은 예를 들어, 유도 가열을 포함할 수 있다.
내벽(110)을 외벽(112)에 조립 및/또는 결합함에 있어서, 전술한 조립 및/또는 결합 기술들 중 임의의 것, 또는 임의의 다른 적합한 기술이 사용될 수 있다.
단열 영역(124)을 배기하기 위해, 단열재(102)는 단열 영역(124) 내의 가스 분자들이 단열재(102) 외부의 저압 환경으로 유입되도록 진공로 챔버(vacuum furnace chamber)와 같은 저압의 실질적으로 배기된 환경에 배치될 수 있다. 단열 영역(124) 내부의 압력이 낮아질 때, 외벽(112) 및 내벽(110)의 테이퍼진 기하형상은 출구를 통해 단열 영역(124) 밖으로 임의의 잔류 가스 분자들을 안내한다.
일부 실시예들에서, 단열 영역(124)의 내부면들, 즉 내벽(110)의 외부면 및 외벽(112)의 내부면 상에, 하나 이상의 저방사율 코팅들(low emissivity coatings)이 존재할 수 있다. 하나 이상의 그러한 저방사율 코팅들을 제공하는 것은 적외선을 통한 열 전달을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
일부 실시예들에서, 단열 영역(124)을 경계짓는 내벽(110)의 표면 상에 반사면이 제공된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 단열 영역(124)을 경계짓는 외벽(112)의 표면 상에 반사면이 제공될 수 있다. 반사면은 복사에 의한 내벽(110)으로부터의 열 전달을 감소시키는 작용을 한다.
단열재(102)의 형상은 여기까지는 실질적으로 원통형이거나 그 유사 형상인 것으로 일반적으로 설명되었지만, 단열재(102)는 다른 형상, 예를 들어, 직육면체로서 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 내벽(110)은 관형이며, 가열 구역을 둘러싼다. 내벽(110)은 실질적으로 원형 단면을 가질 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 내벽(110)은 정사각형, 직사각형, 다각형 또는 타원형과 같은 원형 이외의 단면을 가질 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품(104)의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 본 실시예의 물품(104)은 도 1에 도시된 장치(100), 또는 도 2 및 도 3의 일체형 가열 요소를 갖는 단열재(102) 대신에, 도 4 및 도 5의 단열재 및 가열 요소(142)를 갖는 장치와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 사용 시에, 물품(104)은 장치(100)의 개구(144)에서 가열 구역 내로 제거 가능하게 삽입될 수 있다.
일 실시예에서, 물품(104)은 흡연 가능한 재료(132)의 본체 및 로드(rod) 형태의 필터 조립체(filter assembly)를 포함하는 실질적으로 원통형 로드의 형태이다. 본 실시예의 필터 조립체는 3 개의 세그먼트들(segments), 즉 냉각 세그먼트(134), 필터 세그먼트(136) 및 마우스 단부 세그먼트(mouth end segment)(138)를 포함한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 이들 세그먼트들(134, 136, 138) 중 임의의 1 개 또는 2 개 또는 모두가 생략될 수 있다.
흡연 가능한 재료(132)의 본체는 물품(104)의 원위 단부를 향해 위치된다. 일 실시예에서, 냉각 세그먼트(134)는 흡연 가능한 재료(132)의 본체와 필터 세그먼트(136) 사이에 위치되며, 그에 따라 냉각 세그먼트(134)는 흡연 가능한 재료(132) 및 필터 세그먼트(136)와 맞닿음 관계(abutting relationship)에 있다. 필터 세그먼트(136)는 냉각 세그먼트(134)와 마우스 단부 세그먼트(138) 사이에 위치된다. 마우스 단부 세그먼트(138)는 필터 세그먼트(136)에 인접하게, 물품(104)의 근위 단부를 향해 위치된다. 일 실시예에서, 필터 세그먼트(136)는 마우스 단부 세그먼트(138)와 맞닿음 관계에 있다.
일 실시예에서, 흡연 가능한 재료(132)의 본체는 담배를 포함한다. 그러나, 다른 각각의 실시예들에서, 흡연 가능한 재료(132)의 본체는, 담배로 구성될 수 있거나, 실질적으로 담배 전체로 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. 흡연 가능한 재료는 글리세롤과 같은 에어로졸 형성제(aerosol forming agent)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 냉각 세그먼트(134)는 환형 튜브이고, 에어 갭(air gap) 주위에 위치되어 냉각 세그먼트(134) 내에 에어 갭을 규정한다. 에어 갭은 흡연 가능한 재료(132)의 본체로부터 발생되는 가열 휘발된 성분들을 유동시키기 위한 챔버(chamber)를 제공한다. 냉각 세그먼트(134)는 중공형이어서, 에어로졸 축적을 위한 챔버를 제공하지만, 제조 동안, 및 물품(104)이 사용 시에 장치(100) 내로의 삽입 중인 동안에 생길 수 있는 축방향 압축력들 및 굽힘 모멘트들을 견디기에 충분한 강성을 제공한다. 냉각 세그먼트(134)는 흡연 가능한 재료(132)와 필터 세그먼트(136) 사이에 물리적 변위를 제공한다. 냉각 세그먼트(134)에 의해 제공된 물리적 변위는 냉각 세그먼트(134)의 길이에 걸쳐 열 구배를 제공할 것이다.
필터 세그먼트(136)는 흡연 가능한 재료로부터의 가열 휘발된 성분들로부터 하나 이상의 휘발된 화합물들을 제거하기에 충분한 임의의 필터 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 필터 세그먼트(136)는 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate)와 같은 모노-아세테이트 재료로 제조된다. 필터 세그먼트(136)의 존재는 냉각 세그먼트(134)를 빠져나가는 가열 휘발된 성분들에 추가 냉각을 제공함으로써 단열 효과를 제공한다. 이러한 추가 냉각 효과는 필터 세그먼트(136)의 표면 상에의 사용자 입술들의 접촉 온도를 감소시킨다.
마우스 단부 세그먼트(138)는 환형 튜브이며, 에어 갭 주위에 위치되어 마우스 단부 세그먼트(138) 내에 에어 갭을 규정한다. 에어 갭은 필터 세그먼트(136)로부터 유동하는 가열 휘발된 성분들을 위한 챔버를 제공한다.
일 실시예에서, 물품(104)의 총 길이는 71 ㎜ 내지 95 ㎜이고, 보다 바람직하게는 물품(104)의 총 길이는 79 ㎜ 내지 87 ㎜이며, 훨씬 더 바람직하게는 물품(104)의 총 길이는 83 ㎜이다.
일 실시예에서, 물품(104)은 세장형이고, 실질적으로 원형 단면을 갖는 실질적으로 원통형이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 물품(104)은 원형 이외의 단면을 가질 수 있고, 그리고/또는 세장형이 아닐 수 있고, 그리고/또는 원통형이 아닐 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 시스템(200)은 도 1의 장치(100) 및 도 7의 물품(104)을 포함한다. 간결화를 위해, 장치(100) 및 물품(104)은 다시 상세하게 설명되지는 않았다.
사용 시에, 물품(104)은 장치의 가열 구역 내에 수용된다. 전술한 바와 같이, 내벽(110)은 가열 구역을 가열하기 위해 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능하다. 가열 구역 내의 물품은 결국 흡연 가능한 재료의 하나 이상의 휘발된 성분들이 방출되게 하도록 가열될 것이다.
사용 시에, 장치(100)의 내부를 장치(100)의 외부와 유체 연결하는 입구를 거쳐서 물품(104)의 원위 단부를 통해 물품(104) 내로 공기가 흡인될 수 있다. 공기는 흡연 가능한 재료(132)를 통과하고, 흡연 가능한 재료(132)로부터 방출된 휘발된 성분들을 픽업(pick up)할 수 있고, 다음에 전형적으로 증기 또는 에어로졸 형태의 휘발된 성분들은 사용자에 의한 소비를 위해 물품(104)의 필터 조립체를 통해 그리고 물품(104)의 근위 단부를 통해 흡인될 수 있다.
일 실시예에서, 물품(104)이 가열 구역 내에 있을 때, 내벽(110)은 물품(104)의 흡연 가능한 재료(132)와 열 접촉한다. 일 실시예에서, 흡연 가능한 재료(132)는 내벽(110)과 표면 접촉한다. 따라서, 내벽(110)은 흡연 가능한 재료(132)를 직접 가열하도록 사용 시에 가열 가능하다. 다른 실시예들에서, 내벽(110)의 가열 재료는 흡연 가능한 재료(132)와 표면 접촉하지 않지만, 흡연 가능한 재료(132)와 여전히 열적 관계를 유지할 수 있다.
다른 실시예들에서, 도 4 및 도 5를 참조하여 상기에서 논의된 바와 같이, 내벽(110)은 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함하는 가열 요소에 인접하여 있다. 그러한 실시예들에서, 가열 요소(142)는 사용 시에 흡연 가능한 재료(132)를 가열하도록, 물품(104)의 흡연 가능한 재료(132)와 열 접촉(및 바람직하게는 표면 접촉)한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 장치에 사용하기 위한 다른 단열재의 일 예의 개략적인 단면도를 도시하고 있다. 본 실시예에서, 단열재(102)는, 가열 요소(142)가 하나 이상의 변형 가능한 부착물들(152)에 의해 내벽(110)에 연결된다는 점을 제외하고는, 도 4의 단열재(102)와 동일하다. 도 13에는, 4 개의 변형 가능한 부착물들(152)이 도시되어 있지만, 다른 실시예에서는, 1 개 또는 2 개와 같이 보다 많거나 적을 수 있다. 일부 예들에서, 변형 가능한 부착물들(152)은 내벽(110)과 가열 요소(142) 사이에 구조적 연결을 제공하면서, 또한 내벽(110)과 가열 요소(142) 사이의 제한된 상대 이동을 허용한다. 가열 동안에, 내벽(110) 및 가열 요소(142)는 상이한 비율들로 팽창할 수 있다. 상이한 열 팽창률들로 인해 내벽(110)과 가열 요소(142) 사이의 일부 상대 이동을 허용하는 것은, 내벽(110)과 가열 요소(142)에 인가되는 응력을 감소시키거나 회피하는 것을 돕는다. 이것은 내벽(110)이 가요성을 갖지 않거나 내벽 가열 요소(142)보다 덜 가요성인 경우, 예컨대 내벽이 유리 또는 세라믹으로 제조되거나 이를 포함하는 경우에 특히 유리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 변형 가능한 부착물들은, 예를 들어, 고온 실리콘으로 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 흡연 가능한 재료(132)의 본체의 길이는 내벽(110)의 길이와 대략 동일하다. 이것은 사용 시에 흡연 가능한 재료(132)의 본체의 보다 효과적인 가열을 제공하는 것을 도울 수 있다. 다른 실시예들에서, 흡연 가능한 재료(132)의 본체의 길이는 내벽(110)의 길이보다 짧거나 길 수 있다.
일 실시예에서, 내벽(110)은 공기 또는 휘발된 재료에 대해 불투과성이며, 불연속부들이 실질적으로 없다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하는 방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다.
상기 방법(300)은 도 1에 도시되고 전술한 바와 같은 장치(100)와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 제공하는 단계(302)를 포함한다. 상기 방법은 또한 도 7에 도시되고 전술한 물품(104)과 같은 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품을 장치의 가열 구역 내에 위치시키는 단계(304)를 포함한다. 상기 방법은 물품의 흡연 가능한 재료 및 가열 구역을 가열하기 위해 가변 자기장에 의해 장치의 가열 재료를 투과하는 단계(306)를 더 포함한다.
상기에서 논의된 실시예들 각각에서, 가열 재료는 강철이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 가열 재료는 전기 전도성 재료, 자성 재료 및 자성의 전기 전도성 재료로 구성되는 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, 전도성 탄소, 흑연, 탄소강(plain-carbon steel), 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강(ferritic stainless steel), 구리 및 청동으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 다른 가열 재료(들)가 사용될 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. 비교적 작은 두께를 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.
일부 실시예들에서, 내벽(110)의 제1 부분은 제1 재료로 제조될 수 있고, 내벽(110)의 제2 부분은 제1 재료와 상이한 제2 재료로 제조될 수 있다. 제1 재료는 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료일 수 있다. 그러한 가열 재료들의 예들은 상기에서 논의되었다. 제2 재료는 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료일 수 있거나, 아닐 수도 있지만, 열 전도체이어야 한다. 내벽(110)의 제1 부분은 장치(100)의 근위 또는 마우스 단부를 향해 위치될 수 있으며, 그에 따라 가변 자기장이 내벽(110)에 인가될 때, 제1 부분은 가열되고, 따라서 흡연 가능한 재료(132)의 본체의 근위 또는 마우스 단부를 향해 위치된 흡연 가능한 재료(132)의 본체의 부분을 먼저 가열할 것이다. 다음에, 내벽(110)의 제2 부분은 전도를 통해 가열될 것이고, 이는 결국 흡연 가능한 재료(132)의 본체의 원위 단부를 향해 위치된 흡연 가능한 재료(132)의 본체의 부분을 가열할 것이다.
일부 실시예들에서, 흡연 가능한 재료는 비-액체 흡연 가능한 재료이고, 장치는 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 비-액체 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 것이다. 다른 실시예들에서는, 그 반대일 수 있다. 일부 실시예들에서, 장치는 액체 흡연 가능한 재료의 하나 이상의 성분을 휘발시키기 위해 액체 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 것이고, 이어서 하나 이상의 성분이 비-액체 흡연 가능한 재료를 통과한다.
전술한 실시예들 각각에서, 물품(104)은 소모성 물품이다. 물품(104) 내의 흡연 가능한 재료(132)의 휘발성 성분(들)의 전부 또는 실질적으로 전부가 소모되면, 사용자는 장치(100)로부터 물품(104)을 제거하고 물품(104)을 폐기할 수 있다. 이어서, 사용자는 다른 유사한 물품(104)과 함께 장치(100)를 재사용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 장치(100)는 장치(100)와 함께 사용 가능한 물품들(104)과 별도로, 판매되거나 공급되거나 다른 방식으로 제공된다. 그러나, 일부 실시예들에서, 물품들(104) 중 하나 이상 및 장치(100)는 키트(kit) 또는 조립체와 같은 시스템(200)으로서, 가능하게는 세정 기구들(cleaning utensils)과 같은 추가 구성요소들과 함께 제공될 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 우수한 장치, 그러한 장치 및 그러한 물품들을 포함하는 우수한 시스템들, 및 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 흡연 가능한 재료를 가열하는 우수한 방법들을 제공하는 다양한 실시예들을 예시 및 예로서 보여준다. 본 개시의 장점들 및 특징들은 단지 실시예들의 대표적인 샘플이고, 여기에만 국한되고 그리고/또는 배타적인 것은 아니다. 이러한 장점들 및 특징들은 청구되고 다른 방식으로 개시된 특징들을 이해하고 교시하는 것을 돕기 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, 이들로 본질적으로 구성될(consist in essence of) 수 있다. 본 개시는 현재 청구되지 않지만 추후에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.
Claims (28)
- 흡연 가능한 재료(smokable material)의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치로서,
단열재(thermal insulator)―상기 단열재는,
흡연 가능한 재료를 포함하는 물품(article)의 적어도 일부를 수용하기 위한 가열 구역을 적어도 부분적으로 규정하는 내벽―상기 내벽은 상기 가열 구역을 가열하기 위해 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함함―;
외벽; 및
상기 내벽 및 상기 외벽에 의해 결속된 단열 영역을 포함하며, 상기 단열 영역은 상기 단열 영역의 외부보다 낮은 압력으로 배기됨―; 및
사용 시에 상기 내벽을 가열하기 위해 상기 내벽을 투과하는 가변 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생기(magnetic field generator)를 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 외벽은 자기 불투과성이고, 그리고/또는 전기 비전도성인,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 외벽은 유리 또는 세라믹을 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자기장 발생기는 상기 외벽의 적어도 일부를 둘러싸는 코일(coil)을 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제4 항에 있어서,
상기 코일은 나선형 코일(helical coil)을 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제4 항 또는 제5 항에 있어서,
상기 코일은 리츠 와이어(Litz wire)를 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제4 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일은 상기 내벽의 제1 섹션을 가열하기 위한 제1 부분 및 상기 내벽의 제2 섹션을 가열하기 위한 제2 부분을 포함하며, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 독립적으로 제어 가능한,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외벽의 적어도 일부를 둘러싸는 제2 코일을 포함하며, 상기 코일 및 상기 제2 코일은 독립적으로 제어 가능한,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단열 영역을 밀봉하기 위해 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 접합부(junction)에 위치된 브레이즈 링들(braze rings)을 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외벽은 상기 내벽의 길이를 따라 부분적으로만 연장되는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내벽은 원통형 튜브(cylindrical tube)인,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자기장 발생기를 둘러싸는 자기 차폐부(magnetic shielding)를 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 재료는 전기 전도성 재료, 자성 재료 및 자성의 전기 전도성 재료로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료들을 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 재료는 알루미늄, 금, 철, 니켈, 코발트, 전도성 탄소, 흑연, 탄소강(plain-carbon steel), 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강(ferritic stainless steel), 구리 및 청동으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료들을 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내벽의 제1 섹션은 제1 재료로 제조되고, 상기 내벽의 제2 섹션은 상기 제1 재료와 상이한 제2 재료로 제조되는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 상기 흡연 가능한 재료를 태우지 않으면서 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 비-액체 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 것인,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내벽은 상기 내벽 상의 제1 포지션 및 상기 내벽 상의 제2 포지션에서 상기 외벽에 연결되며, 상기 내벽은 상기 제1 포지션과 상기 제2 포지션 사이에 적어도 하나의 변형 가능한 구조물을 포함하고, 상기 적어도 하나의 변형 가능한 구조물은 상기 가열 재료의 가열 동안에 상기 제1 포지션과 상기 제2 포지션 사이의 내벽 섹션의 열 팽창을 수용하도록 변형하기 위한 것인,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 재료는 상기 내벽의 금속화된 층을 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제19 항에 있어서,
상기 내벽은 자기 불투과성 및/또는 전기 비전도성 재료의 지지체를 포함하고, 상기 금속화된 층은 상기 지지체와 상기 단열 영역 사이에 있는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제19 항에 있어서,
상기 내벽은 자기 불투과성 및/또는 전기 비전도성 재료의 지지체를 포함하고, 상기 지지체는 상기 금속화된 층과 상기 단열 영역 사이에 있는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치로서,
흡연 가능한 재료를 포함하는 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 가열 구역;
상기 가열 구역을 가열하기 위해 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함하는 가열 요소;
단열재―상기 단열재는,
외벽;
상기 가열 요소와 상기 외벽 사이의 내벽; 및
상기 내벽 및 상기 외벽에 의해 결속된 단열 영역을 포함하며, 상기 단열 영역은 상기 단열 영역의 외부보다 낮은 압력으로 배기되고, 상기 내벽 및 상기 외벽 중 하나 또는 각각은 자기 불투과성 및/또는 전기 비전도성임―; 및
사용 시에 상기 가열 요소를 투과하는 가변 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생기를 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제22 항에 있어서,
상기 외벽 및 상기 내벽 중 하나 또는 각각은 유리로 형성되는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제22 항 또는 제23 항에 있어서,
상기 가열 요소는 하나 이상의 변형 가능한 부착물들에 의해 상기 내벽에 연결되는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치. - 제1 항 내지 제24 항 중 어느 한 항의 장치와 함께 사용하기 위한, 흡연 가능한 재료.
- 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 시스템으로서,
제1 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 따른 장치; 및
상기 장치의 가열 구역 내에 적어도 부분적으로 위치시키기 위한 흡연 가능한 재료를 포함하는 물품을 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 시스템. - 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 흡연 가능한 재료를 가열하는 방법으로서,
제1 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 제공하는 단계;
흡연 가능한 재료를 포함하는 물품의 적어도 일부를 상기 장치의 가열 구역 내에 위치시키는 단계; 및
상기 가열 구역 및 상기 흡연 가능한 재료를 가열하기 위해 가변 자기장에 의해 상기 장치의 가열 재료를 투과하는 단계를 포함하는,
흡연 가능한 재료를 가열하는 방법. - 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 단열재로서,
가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 가열 재료를 포함하는 내벽;
자기 불투과성 및/또는 전기 비전도성인 외벽; 및
상기 내벽 및 상기 외벽에 의해 결속된 단열 영역을 포함하며, 상기 단열 영역은 상기 단열 영역의 외부보다 낮은 압력으로 배기되는,
흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 단열재.
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