KR20200096283A - 유도 기반 에어로졸 전달 장치의 의사 공진 플라이백 컨버터 - Google Patents

유도 기반 에어로졸 전달 장치의 의사 공진 플라이백 컨버터 Download PDF

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KR20200096283A
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라제쉬 서
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레이 스트라티직 홀딩스, 인크.
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Abstract

에어로졸 전달 장치는 에어로졸 전구체 조성물과, 에어로졸 전구체 조성물의 성분이 기화하여 에어로졸을 생성하도록 구성된 의사 공진 플라이백 컨버터를 포함한다. 의사 공진 플라이백 컨버터는 유도 송신기와 유도 수신기를 포함하는 변압기, 유도 송신기와 함께 탱크 회로를 형성하는 커패시터를 포함한다. 의사 공진 플라이백 컨버터는 또한 유도 송신기가 진동 자기장을 발생시키고, 진동 자기장에 노출될 때, 유도 수신기에서 교류 전압을 유도하도록 주기마다 전환 가능한 트랜지스터를 포함하며, 여기서, 교류 전압은 유도 수신기가 열을 발생시켜 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시킨다.

Description

유도 기반 에어로졸 전달 장치의 의사 공진 플라이백 컨버터
본 개시는 전자 담배(electronic cigarette) 및 비연소 가열 담배(heat-not-burn cigarette)와 같은 에어로졸 전달 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유도 기반(induction-based) 에어로졸 전달 장치에 관한 것이다. 에어로졸 전달 장치는 사람이 섭취할 수 있는 흡입성 기재를 형성하기 위해 담배로 제조되거나 담배로부터 파생되거나, 또는 다른 방식으로 담배를 포함할 수 있는 에어로졸 전구체 조성물을 가열하도록 구성될 수 있다.
담배 연소에 기반한 흡연 제품의 개량으로서, 또는 그에 대한 대안으로서 다년간에 걸쳐 많은 흡연 물품이 제안되어 왔다. 예시적인 대안으로는 고체나 액체 연료가 연소되어 열을 담배로 전달하거나, 화학 반응이 그러한 열원을 제공하는 데 사용되는 장치가 포함되었다. 흡연 물품을 포함하는 예는 Worm 등의 미국 특허 제9,078,473호에 기재되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로서 포함된다.
흡연 물품에 대한 개선점이나 대안점은 일반적으로 상당량의 불완전한 연소와 열분해 생성물을 전달하지 않으면서도 궐련이나, 시가 또는 파이프 흡연과 연관된 감각을 제공하는 것이었다. 이를 위해, 휘발성 재료를 기화 또는 가열시키기 위해 전기 에너지를 사용하거나, 상당한 정도의 담배 연소 없이도 궐련, 시가 또는 파이프 흡연의 감각을 제공하려는 수많은 흡연 물품, 향미 발생기 및 의료용 흡입기가 제안되었다. 예를 들어, Robinson 등의 미국 특허 제7,726,320호와, Griffith Jr. 등의 미국 특허 출원 공개 제2013/0255702호 및 Sears 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0096781호의 배경 기술에 제시된 다양한 대안적인 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치 및 열 발생원을 참조하고, 이는 본 명세서에 참조로서 포함된다. 또한, 예를 들어, Bless 등의 미국 특허 출원 공개 제2015/0220232호에서 상표명 및 상업적 출처로 참조되는 다양한 유형의 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치 및 급전형 열 발생원을 참조하고, 이는 본 명세서에 참조로서 포함된다. 상표명 및 상업적 출처로 참조되는 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치 및 급전식 열 발생원의 추가 유형이 DePiano 등의 미국 특허 출원 공개 제2015/0245659호에 수록되어 있고, 이것도 본 명세서에 참조로서 포함된다. 다른 대표적인 궐련 또는 흡연 물품에 대해 기재되어 있고, 경우에 따라, 상업적으로 이용할 수 있는 것은 Gerth 등의 미국 특허 제4,735,217호와, Brooks 등의 미국 특허 제4,922,901호, 제4,947,874호 및 제4,947,875호와, Counts 등의 미국 특허 제5,060,671호와, Morgan 등의 미국 특허 제5,249,586호와, Counts 등의 미국 특허 제5,388,594호와, Higgins 등의 미국 특허 제5,666,977호와, Adams 등의 미국 특허 제6,053,176호와, White의 미국 특허 제6,164,287호와, Voges의 미국 특허 제6,196,218호와, Felter 등의 미국 특허 제6,810,883호와, Nichols의 미국 특허 제6,854,461호와, Hon의 미국 특허 제7,832,410호와, Kobayashi의 미국 특허 제7,513,253호와, Robinson 등의 미국 특허 제7,726,320호와, Hamano의 미국 특허 제7,896,006호와, Shayan의 미국 특허 제6,772,756호와, Hon의 미국 특허 공개 제2009/0095311호와, Hon의 미국 특허 공개 제2006/0196518호, 제2009/0126745호 및 제2009/0188490호와, Thorens 등의 미국 특허 공개 제2009/0272379호와, Monsees 등의 미국 특허 공개 제2009/0260641호 및 제2009/0260642호와, Oglesby 등의 미국 특허 공개 제2008/0149118호 및 제2010/0024834호와, Wang의 미국 특허 공개 제2010/0307518호, 및 Hon의 WO 제2010/091593호에 기술된 것을 포함하고, 이들이 본 명세서에 참조로서 포함된다.
전통적인 유형의 궐련, 시가 또는 파이프의 많은 속성과 유사한 대표적인 제품은 Philip Morris Incorporated의 ACCORD®와, InnoVapor LLC의 ALPHA™, JOYE510™ 및 M4™와, White Cloud Cigarettes의 CIRRUS™ 및 FLING™과, Lorillard Technologies, Inc.의 BLU™와, EPUFFER® International Inc.의 COHITA™, COLIBRI™, ELITE CLASSIC™, MAGNUM™, PHANTOM™ 및 SENSE™와, Electronic Cigarettes, Inc.의 DUOPRO™, STORM™ 및 VAPORKING®과, Egar Australia의 EGAR™와, Joyetech의 eGo-C™ 및 eGo-T™와, Elusion UK Ltd의 ELUSION™과, Eonsmoke LLC의 EONSMOKE®와, FIN Branding Group, LLC의 FINTM과, Green Smoke Inc. USA의 SMOKE®와, Greenarette LLC의 GREENARETTE™와, SMOKE STIK®의 HALLIGAN™, HENDU™, JET™, MAXXQ™, PINK™ 및 PITBULL™과, Philip Morris International, Inc.의 HEATBAR™와, Crown7의 HYDRO IMPERIAL™ 및 LXE™와, LOGIC Technology의 LOGIC™ 및 THE CUBAN™과, Luciano Smokes Inc의 LUCI®와, Nicotek, LLC의 METRO®와, Sottera, Inc.의 NJOY® 및 ONEJOY™와, SS Choice LLC의 NO.7™과, PremiumEstore LLC의 PREMIUM ELECTRONIC CIGARETTE™과, Ruyan America, Inc.의 RAPP E-MYSTICK™과, Red Dragon Products, LLC의 RED DRAGON™과, Ruyan Group(Holdings) Ltd.의 RUYAN®과, Smoker Friendly International, LLC의 SF®와, The Smart Smoking Electronic Cigarette Company Ltd.의 GREEN SMART SMOKER®와, Coastline Products LLC의 SMOKE ASSIST®와, Smoking Everywhere, Inc.의 SMOKING EVERYWHERE®와, VMR Products LLC의 V2CIGS™와, VaporNine LLC의 VAPOR NINE™과, Vapor 4 Life, Inc.의 VAPOR4LIFE®와, E-CigaretteDirect, LLC의 VEPPO™와, R.J. Reynolds Vapor Company의 VUSE®와, Mistic Ecigs의 Mistic Menthol, 및 CN Creative Ltd.의 Vype로서 시판되었다. 또 다른 전기 구동식 에어로졸 전달 장치, 특히, 소위 전자 담배로서 특징지어진 이들 장치는 상품명 COOLER VISIONS™, DIRECT E-CIG™, DRAGONFLY™, EMIST™, EVERSMOKE™, GAMUCCI®, HYBRID FLAME™, KNIGHT STICKS™, ROYAL BLUES™, SMOKETIP®, SOUTH BEACH SMOKE™로 시판되었다.
담배 또는 담배 파생 재료를 전기적으로 가열함으로써 흡연의 맛 및 감각을 생성하는 물품은 성능 특성에 일관성이 없다는 문제가 있었다. 전기 가열식 흡연 장치는 많은 경우에 대형 배터리 성능을 요구하여 더욱 제한되어 왔다. 따라서, 실질적으로 연소시키지 않고 궐련, 시가 또는 파이프 흡연의 감각을 제공할 수 있는 흡연 물품을 유도 가열을 통해 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 에어로졸을 생성하도록 구성된 에어로졸 전달 장치에 관한 것이며, 일부 구현예에서, 에어로졸 전달 장치는 전자 담배나 비연소 가열 담배로 지칭될 수 있다. 이하에 설명되는 바와 같이, 에어로졸 전달 장치는 유도 송신기와 유도 수신기를 포함하는 변압기를 구비하는 의사 공진 플라이백 컨버터를 포함한다. 유도 송신기는, 교류 전류가 그쪽으로 통과할 때, 진동 자기장(oscillating magnetic field)(예컨대, 시간에 따라 주기적으로 변하는 자기장)을 생성하도록 구성된 코일을 포함할 수 있다. 유도 수신기는 유도 송신기 내에서 적어도 부분적으로 수신될 수 있고, 전도성 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 유도 송신기를 통해 교류 전류를 디렉팅함으로써, 유도를 통해 유도 수신기에 와전류가 생성될 수 있다. 유도 수신기를 정의하는 재료의 저항을 통해 흐르는 와전류는 줄(Joule) 가열에 의해 가열될 수 있다. 따라서, 무화기(atomizer)를 정의할 수 있는 유도 수신기는 무선으로 가열되어 유도 수신기에 근접하여 위치된 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 형성할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 무선 가열은 (전기) 전원에 물리적 전기적으로 연결되지 않은 무화기를 통해 발생하는 가열을 지칭한다.
본 발명은 하기의 예시적인 구현예들을 제한 없이 포함한다.
예시적인 구현예 1: 에어로졸 전구체 조성물 및 에어로졸 전구체 조성물의 성분이 기화하여 에어로졸을 생성하도록 구성된 의사 공진 플라이백 컨버터를 포함하는 에어로졸 전달 장치로서, 의사 공진 플라이백 컨버터는 유도 송신기와 유도 수신기를 포함하는 변압기와, 유도 송신기와 함께 탱크 회로(tank circuit)를 형성하는 커패시터, 및 유도 송신기가 진동 자기장을 발생시키고, 진동 자기장에 노출될 때, 유도 수신기에서 교류 전압을 유도하도록 주기마다 전환 가능한 트랜지스터 - 교류 전압은 유도 수신기가 열을 발생시켜 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시킴 - 를 포함하며, 주기의 각각은 에너지를 저장하는 유도 송신기가 자기장을 생성하게 하기 위해 유도 송신기를 통한 전류를 활성화시키도록 트랜지스터가 온 상태로 전환되는 온 간격(on-interval)과, 자기장을 붕괴시키기 위해 유도 송신기를 통한 전류를 비활성화시키도록 트랜지스터가 오프 상태로 전환되는 오프 간격(off-interval)을 포함하고, 자기장의 제거는 유도 송신기로부터 유도 수신기로의 에너지 전달을 야기하여 커패시터를 충전시키고 그에 따라 트랜지스터의 드레인에서 전압 파형을 발생시키며, 의사 공진 플라이백 컨버터는 커패시터와 트랜지스터의 드레인 사이에서 커패시터의 양쪽에 각기 커플링된 2개의 입력 단자를 구비하는 비교기를 더 포함하고, 해당 비교기는 트랜지스터가 오프 상태로 전환되는 오프 간격 동안 전압 파형의 저점(trough)을 검출하고 이에 응답하여 트랜지스터가 온 간격에 대해 온 상태로 전환되도록 하는 출력을 생성하도록 구성된다.
예시적인 구현예 2: 앞선 예시적인 구현예의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 에어로졸 전구체 조성물은 고체 담배 재료, 반고체 담배 재료 또는 액체 에어로졸 전구체 조성물을 포함한다.
예시적인 구현예 3: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 의사 공진 플라이백 컨버터는 커패시터의 양쪽에 각기 커플링되는 입력을 갖는 제 1 및 제 2 전압 분배기를 더 포함하고, 비교기의 2개의 입력 단자는 제 1 및 제 2 전압 분배기 중 각기 하나의 출력에 커플링되고 그에 따라 커패시터의 어느 한쪽에 커플링된다.
예시적인 구현예 4: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 비교기는 또한 비교기로부터의 출력을 수신하고 이에 응답하여 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성된 PWM(Pulse-Width Modulation) 제어기를 구현하도록 구성된 코프로세서(coprocessor)에 의해 구현된다.
예시적인 구현예 5: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 코프로세서는 비교기와 PWM 제어기 사이에서 이들과 커플링된 글리치 필터(glitch filter)를 구현하도록 추가 구성되고, 글리치 필터는 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하여 필터링된 출력을 생성하도록 구성되고, PWM 제어기는 필터링된 출력을 수신하고, 이에 응답하여 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성된다.
예시적인 구현예 6: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 코프로세서는 프로그래밍 가능한 시스템온칩(Programmable System-on-Chip, PSoC)으로 실현된다.
예시적인 구현예 7: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 비교기는 또한 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하도록 구성된 글리치 필터를 구현하도록 구성된 코프로세서에 의해 구현된다.
예시적인 구현예 8: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 코프로세서는 프로그래밍 가능한 시스템온칩(Programmable System-on-Chip, PSoC)으로 실현된다.
예시적인 구현예 9: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 비교기는 PSoC로 실현되고, 또한 PWM 제어기와, 글리치 필터 - 이 글리치 필터는 비교기와 PWM 제어기 사이에서 이들 비교기와 PWM 제어기에 커플링됨 - 를 구현하도록 구성된 코프로세서에 의해 구현되고, 글리치 필터는 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하여 필터링된 출력을 생성하도록 구성되고, PWM 제어기는 필터링된 출력을 수신하고, 이에 응답하여 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성된다.
예시적인 구현예 10: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 비교기는 개별 전자 부품으로, 또는 별개의 전자 부품들로 구성된 회로로 구현된다.
예시적인 구현예 11: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 트랜지스터는 해당 트랜지스터의 스위칭 시간에 반비례하고, 유도 수신기에서 교류 전압이 유도되어 열이 발생되는 시간에 정비례하는 드레인-소스 온 상태 저항(RDS(on))을 구비한다.
예시적인 구현예 12: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 에어로졸 전달 장치는 변압기를 포함하는 전기 부하에 연결된 전원을 더 포함하고, 전원은 부하에 전류를 공급하도록 구성되며, 유도 수신기의 열량은 전원에 의해 공급되는 전류의 세기에 정비례한다.
예시적인 구현예 13: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 전원은 재충전 가능한 1차 배터리와 재충전 가능한 2차 배터리를 병렬 조합으로 포함한다.
예시적인 구현예 14: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치에 있어서, 유도 수신기는 코일을 포함하고, 유도 수신기가 발생시키는 열량은 코일의 길이에 정비례한다.
예시적인 구현예 15: 에어로졸 전달 장치의 제어 본체로서, 일단부에 개구가 형성되는 하우징 - 개구는, 가열 단부와 마우스 단부가 형성되고 에어로졸 전구체 조성물을 포함하는 에어로졸 소스 부재를 수용하도록 구성됨 - 과, 하우징 내에, 의사 공진 플라이백 컨버터를 포함하되, 해당 의사 공진 플라이백 컨버터는 유도 송신기와 유도 수신기를 포함하는 변압기와, 유도 송신기와 함께 탱크 회로를 형성하는 커패시터, 및 유도 송신기가 진동 자기장을 발생시키고, 진동 자기장에 노출될 때, 유도 수신기에서 교류 전압을 유도하도록 주기적으로 전환 가능한 트랜지스터 - 교류 전압은, 유도 수신기가 열을 발생시켜, 에어로졸 소스 부재가 하우징 내로 삽입될 때, 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시킴 - 를 포함하며, 해당 주기의 각각은, 에너지를 저장하는 유도 송신기가 자기장을 생성하도록 유도 송신기를 통한 전류를 활성화시키기 위해 트랜지스터가 온 상태로 전환되는 온 간격과, 자기장이 제거되도록 유도 송신기를 통한 전류를 비활성화시키기 위해 트랜지스터가 오프 상태로 전환되는 오프 간격을 포함하고, 자기장의 제거는, 유도 송신기로부터 유도 수신기로 에너지를 전달하게 하고 커패시터를 충전시켜 트랜지스터의 드레인에서 전압 파형을 발생시키며, 의사 공진 플라이백 컨버터는, 커패시터와 트랜지스터의 드레인 사이에서 커패시터의 양쪽에 각기 커플링된 2개의 입력 단자를 구비하는 비교기를 더 포함하고, 이 비교기는 트랜지스터가 오프 상태로 전환되어 있는 오프 간격 동안 전압 파형의 저점(trough)을 검출하도록 구성되고, 이에 응답하여 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 하는 출력을 생성한다.
예시적인 구현예 16: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 제어 본체에 있어서, 의사 공진 플라이백 컨버터는 커패시터의 양쪽에 각기 커플링되는 입력을 갖는 제 1 및 제 2 전압 분배기를 더 포함하고, 비교기의 2개의 입력 단자는 제 1 및 제 2 전압 분배기 중 각기 하나의 출력에 커플링되고 그에 따라 커패시터의 어느 한쪽에 커플링된다.
예시적인 구현예 17: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 제어 본체에 있어서, 비교기는 또한 비교기로부터의 출력을 수신하고 그에 응답하여 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성된 PWM(Pulse-Width Modulation) 제어기를 구현하도록 구성된 코프로세서에 의해 구현된다.
예시적인 구현예 18: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 제어 본체에 있어서, 비교기는 또한 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하도록 구성된 글리치 필터를 구현하도록 구성된 코프로세서에 의해 구현된다.
예시적인 구현예 19: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 제어 본체에 있어서, 비교기는 PSoC로 실현되고, 또한 PWM 제어기와, 글리치 필터 - 이 글리치 필터는 비교기와 PWM 제어기 사이에서 이들 비교기와 PWM 제어기에 커플링됨 - 를 구현하도록 구성된 코프로세서에 의해 구현되고, 글리치 필터는 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하여 필터링된 출력을 생성하도록 구성되고, PWM 제어기는 필터링된 출력을 수신하고, 이에 응답하여 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성된다.
예시적인 구현예 20: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 제어 본체에 있어서, 비교기는 개별 전자 부품이나 별개의 전자 부품으로 구성된 회로에 의해 구현된다.
예시적인 구현예 21: 에어로졸 전달 장치의 제어 본체로서, 유도 수신기가 장착되고 에어로졸 전구체 조성물을 함유하는 카트리지와 커플링되거나 커플링 가능한 하우징과, 상기 하우징 내에, 의사 공진 플라이백 컨버터를 포함하되, 의사 공진 플라이백 컨버터는 유도 수신기와 함께 변압기를 형성하는 유도 송신기와, 유도 송신기와 함께 탱크 회로를 형성하는 커패시터, 및 유도 송신기가 진동 자기장을 발생시키고, 하우징이 카트리지와 커플링되고 유도 수신기가 진동 자기장에 노출될 때, 유도 수신기에서 교류 전압을 유도하도록 주기마다 전환 가능한 트랜지스터 - 교류 전압은, 유도 수신기가 열을 발생시켜 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시킴 - 를 포함하며, 해당 주기의 각각은 에너지를 저장하는 유도 송신기가 자기장을 생성하도록 유도 송신기를 통한 전류를 활성화시키기 위해 트랜지스터가 온 상태로 전환되는 온 간격과, 자기장이 제거되도록 유도 송신기를 통한 전류를 비활성화시키기 위해 트랜지스터가 오프 상태로 전환되는 오프 간격을 포함하고, 자기장의 제거는 유도 송신기로부터 유도 수신기로 에너지를 전달하게 하고 커패시터를 충전시켜 트랜지스터의 드레인에서 전압 파형을 발생시키며, 의사 공진 플라이백 컨버터는, 커패시터와 트랜지스터의 드레인 사이에서 커패시터의 양쪽에 각기 커플링된 2개의 입력 단자를 구비하는 비교기를 더 포함하고, 이 비교기는 트랜지스터가 오프 상태로 전환되어 있는 오프 간격 동안 전압 파형의 저점(trough)을 검출하도록 구성되고, 이에 응답하여 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 하는 출력을 생성한다.
예시적인 구현예 22: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 제어 본체에 있어서, 의사 공진 플라이백 컨버터는 커패시터의 양쪽에 각기 커플링된 입력을 갖는 제 1 및 제 2 전압 분배기를 더 포함하고, 비교기의 2개의 입력 단자는 제 1 및 제 2 분압기 중 각기 하나의 출력에 커플링되고 그에 따라 커패시터의 어느 한쪽에 커플링된다.
예시적인 구현예 23: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 제어 본체에 있어서, 비교기는 또한 비교기로부터의 출력을 수신하고 그에 응답하여 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성된 PWM(Pulse-Width Modulation) 제어기를 구현하도록 구성된 코프로세서에 의해 구현된다.
예시적인 구현예 24: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 제어 본체에 있어서, 비교기는 또한 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하도록 구성된 글리치 필터를 구현하도록 구성된 코프로세서에 의해 구현된다.
예시적인 구현예 25: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 제어 본체에 있어서, 비교기는 PSoC로 실현되고, 또한 PWM 제어기와, 글리치 필터 - 비교기와 PWM 제어기 사이에서 이들 비교기와 PWM 제어기에 커플링됨 - 를 구현하도록 구성된 코프로세서에 의해 구현되고, 글리치 필터는 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하여 필터링된 출력을 생성하도록 구성되고, PWM 제어기는 필터링된 출력을 수신하고, 이에 응답하여 트랜지스터를 온 간격으로 스위치 온 구동하도록 구성된다.
예시적인 구현예 26: 임의의 앞선 예시적인 구현예 또는 임의의 앞선 예시적인 구현예의 임의의 조합의 제어 본체에 있어서, 비교기는 개별 전자 부품으로, 또는 개별의 전자 부품들로 구성된 회로로 구현된다.
본 발명의 이들 및 기타 특징, 양태 및 장점은 첨부 도면과 함께 간략히 후술되는 하기 상세한 설명을 숙독함으로서 명백해질 것이다. 본 발명은, 본 발명에 제시된 임의의 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 특징 또는 요소의 조합을 포함하는 데, 이는 이러한 특징 또는 요소가 본 명세서에서 설명되는 특정한 예시적인 구현예에서 명시적으로 조합 내지는 인용되는지의 여부와는 관계없다. 본 발명은 총체적으로 숙독되도록 의도되며, 본 발명의 임의의 개별 특징 또는 요소는, 본 발명의 문맥이 달리 명확하게 구술하지 않는 한, 그 양태 및 예시적인 구현예 중 어느 것에서 조합 가능한 것으로 간주되어야 한다.
따라서, 이상의 발명의 내용은 본 발명의 일부 양태의 기본적인 이해를 제공하기 위해 일부 예시적인 구현예를 요약할 목적으로만 제공된다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 전술한 예시적인 구현예는 단지 예일 뿐이며, 본 발명의 범주 또는 정신을 어떤 식으로든 한정하는 것으로 해석되지 않아야 함을 이해할 것이다. 다른 예시적인 구현예, 양태 및 장점은, 예시로서, 일부 설명된 예시적인 구현예의 원리를, 도시하는 첨부 도면과 관련하여 취해지는 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 명백해질 것이다.
따라서, 전술한 일반적인 용어로 본 발명을 설명하였지만, 이하에서는, 실척으로 도시된 것은 아닌 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따라 각각 서로 커플링되고, 디커플링되는 카트리지와 제어 본체를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 사시도를 도시한다.
도 3 및 도 4는 예시적인 구현예에 따라 유도 송신기가 관형 구성(tubular configuration)을 형성하는 도 1의 제어 본체에 대한 분해도와 단면도를 각각 도시한다.
도 5는 예시적인 구현예에 따라 유도 송신기가 코일형 구성(coiled configuration)을 형성하는 도 1의 제어 본체에 대한 단면도를 도시한다.
도 6 및 도 7은 예시적인 구현예에 따라 기질이 컨테이너에 의해 정의된 내부 격실 내로 연장되는 도 1의 카트리지에 대한 분해도 및 단면도를 각각 도시한다.
도 8은 예시적인 구현예에 따른 도 3의 제어 본체와 도 6의 카트리지를 포함하는 도 1의 에어로졸 전달 장치에 대한 단면도를 도시한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 예시적인 구현예에 따라 각각 서로 커플링되고, 디커플링되는 제어 본체와 에어로졸 소스 부재를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 사시도를 도시한다.
도 11 및 도 12는 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 장치에 대한 정면도 및 단면도를 각각 도시한다.
도 13 및 도 14는 다른 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 장치에 대한 정면도 및 단면도를 각각 도시한다.
도 15 및 도 16은 예시적인 구현예에 따른 지지 실린더에 대한 정면도 및 단면도를 각각 도시한다.
도 17 및 도 18은 일부 예시적인 구현예에 따른 의사 공진 플라이백 컨버터를 도시한다.
이제 본 발명은 예시적인 구현예를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.　 이들 예시적인 구현예는, 본 발명이 철저하고 완전해지고, 또한 본 발명의 범주를 당업자에게 충실히 전달하도록 설명된다.　 실제로, 본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구체화될 수 있고, 본 명세서에 제시된 구현예들로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하며, 오히려 이들 구현예는 본 발명을 적용할 수 있는 법적 요구사항을 충족하도록 제공된다.　 명세서 및 첨부된 특허 청구의 범위에서 사용된 바와 같이, "하나", "한", "그것" 등과 같은 단수 형태는 문맥상 다르게 지시하지 않는 한 복수 대상을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 달리 언급되지 않는 한, 정량적 측정값, 값, 기하학적 관계 등을 참조할 수 있지만, 이들 모두는 아니더라도 임의의 하나 이상은 절대치이거나, 예를 들어, 공학적인 공차 등으로 인해 발생할 수 있는 허용 가능한 변화들을 설명하기 위해 근사치일 수 있다.
이하에 설명되는 바와 같이, 본 발명의 예시적인 구현예는 에어로졸 전달 장치에 관한 것이다.　 본 발명에 따른 에어로졸 전달 장치는 흡입 가능한 재료를 형성하기 위해 전기 에너지를 사용하여 재료를 (바람직하게는 연소시키지 않을 정도로) 가열하고, 이러한 시스템의 구성 요소는 휴대 장치로 간주될 정도로 충분히 소형인 것이 가장 바람직하다.　 즉, 바람직한 에어로졸 전달 장치의 구성 요소의 사용은 주로 담배의 연소나 열분해의 부산물에 의해 에어로졸이 발생한다는 의미에서 연기가 생산되는 것이 아니라, 오히려 이들 바람직한 시스템의 사용은 담배에 포함된 특정 성분의 휘발 또는 기화에 의해 증기가 생산되는 것이다.　 일부 구현예에서, 에어로졸 전달 장치의 구성 요소는 전자 담배로 특징지어질 수 있고, 이들 전자 담배는 가장 바람직하게는 담배 및/또는 담배로부터 생성된 성분을 포함하고, 그에 따라 담배 부산 성분을 에어로졸 형태로 전달한다.
특정의 바람직한 에어로졸 전달 장치의 에어로졸 생성 피스는 그 성분의 어떠한 실질적인 연소 없이도, 담배를 점화 및 연소시키고 그에 따라 담배 연기를 흡입함으로써 사용되는 궐련, 시가 또는 파이프를 흡연하는 많은 감각(예컨대, 흡입 및 배출 습관, 맛 또는 향의 유형, 감각적 효과, 물리적 느낌, 사용 습관, 예를 들어, 시각적인 에어로졸에 의해 제공된 시각적 신호 등)을 제공할 수 있다.　 예를 들어, 본 발명의 에어로졸 생성 피스의 사용자는 흡연자가 전통적인 형태의 흡연 물품을 사용하는 것과 흡사하게 그 피스를 쥐고 사용할 수 있으며, 그 피스에 의해 생성된 에어로졸의 흡입을 위해 그 피스의 일단부를 흡인할 수 있고, 선택된 시간 간격으로 퍼프(puff)를 배출 또는 흡인하는 등을 할 수 있다.
시스템은 일반적으로 소위 "전자 담배(e-cigarette)"와 같은 에어로졸 전달 장치와 연관된 실시예의 관점에서 본 명세서에 설명되었지만, 메커니즘, 구성 요소, 특징 및 방법은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고 다양한 물품들과 연관될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 제공된 설명은 종래의 흡연 물품(예컨대, 궐련, 시가, 파이프 등), 비연소 가열(heat-not-burn) 담배 및 본 명세서에 개시된 임의의 제품들에 대한 관련 패키징의 구현예와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 메커니즘, 구성 요소, 특징 및 방법에 대한 설명은 에어로졸 전달 장치와 관련된 구현예의 측면에서 예로서만 설명되고, 다양한 다른 제품 및 방법으로 구현되고 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명의 에어로졸 전달 장치는 또한 증기 발생 물품 또는 약물 전달 물품인 것을 특징으로 할 수 있다.　 따라서, 이러한 물품 또는 장치는 하나 이상의 물질(예컨대, 향미료 및/또는 약학적 활성 성분)를 흡입 가능한 형태 또는 상태로 제공하도록 구성될 수 있다.　 예를 들어, 흡입 가능한 재료는 실질적으로 증기(즉, 그 임계점 미만의 온도에서 기체상(gas phase)인 재료)의 형태일 수 있다.　 대안적으로, 흡입 가능한 재료는 에어로졸(즉, 기체 내의 미세한 고체 입자 또는 액적(liquid droplet)의 현탁액)의 형태일 수 있다.　 단순화를 위해, 본 명세서에서 사용되는 "에어로졸"이란 용어는 시각적인지 여부 및 연기 등으로 간주될 수 있는 형태인지 여부에 관계없이, 사람의 흡입에 적합한 형태 또는 유형의 증기, 가스 및 에어로졸을 포함하는 것을 의미한다.
본 발명의 에어로졸 전달 장치는, 사용 시, 종래 유형의 흡연 물품(예컨대, 담배를 점화 및 흡입함으로써 사용되는 궐련, 시가 또는 파이프)을 사용할 때 개인에 의해 채택되는 많은 물리적 작용을 받을 수 있다.　 예를 들어, 본 발명의 에어로졸 전달 장치의 사용자는 종래 유형의 흡연 물품과 상당히 유사하게 그 물품을 잡고, 그 물품에 의해 생성된 에어로졸을 흡입하기 위해 그 물품의 일단을 흡입하고, 선택된 시간 간격으로 퍼프 등을 할 수 있다.
본 발명의 에어로졸 전달 장치는 일반적으로 하우징으로 지칭될 수 있는 외부체(outer body) 또는 쉘(shell) 내에 제공된 다수의 부품을 포함한다.　 외부체 또는 쉘의 전체적인 설계는 변경될 수 있고, 에어로졸 전달 장치의 전체적인 크기와 형상을 규정할 수 있는 외부체의 포맷 또는 구성도 변경될 수 있다.　 통상적으로, 궐련 또는 시가의 형상과 유사한 세장형 본체(elongated body)는 단일의 일체형 하우징으로 형성될 수 있거나, 세장형 하우징은 2개 이상의 개별체로 형성될 수 있다.　 예를 들어, 에어로졸 전달 장치는 실질적으로 튜브형 형상일 수 있고, 따라서 종래의 궐련 또는 시가의 형상과 유사한 연장된 쉘 또는 본체를 포함할 수 있다.　 일 예에서, 에어로졸 전달 장치의 모든 부품은 하나의 하우징 내에 포함된다. 대안적으로, 에어로졸 전달 장치는 결합 및 분리 가능한 2개 이상의 하우징을 포함할 수 있다.　 예를 들어, 에어로졸 전달 장치는, 일단에는 하나 이상의 재사용 가능한 부품(예컨대, 충전식 배터리 및/또는 충전식 슈퍼커패시터와 같은 축전지, 및 해당 물품의 작동을 제어하기 위한 다양한 전자기기)를 수용하는 하우징을 포함하는 제어 본체를 구비할 수 있고, 타단에는 그 제어 본체에 착탈 가능하게 결합되는, 일회용 부분(예컨대, 일회용 향미료 함유 카트리지)을 수용하는 외부체 또는 쉘을 구비할 수 있다. 유닛의 단일 하우징 유형 내 또는 유닛의 다중 분리 가능한 하우징 유형 내의 부품의 보다 구체적 포맷, 구성 및 배열은 본 명세서에 제공된 추가 설명에 의해 자명해질 것이다.　 또한, 상업적으로 이용 가능한 전자 에어로졸 전달 장치를 고려하면, 다양한 에어로졸 전달 장치의 디자인 및 부품 배열을 이해할 수 있다.
본 발명의 에어로졸 전달 장치는 가장 바람직하게는 전원(즉, 전기 전원), 적어도 하나의 제어 부품(예컨대, 전원으로부터 에어로졸 전달 장치의 다른 부품으로의 전류 흐름을 제어함으로써, 발열을 위한 전력을 작동, 제어, 조절 및 차단시키는 수단), 히터(예컨대, 전기 저항이나 유도 히터 또는 통상 “아토마이저”의 일부로 지칭될 수 있는 부품(들)), 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, 고체 담배 재료, 반고체 담배 재료 또는 액체 에어로졸 전구체 조성물) 및 에어로졸 흡입을 위해 에어로졸 전달 장치에서의 흡인을 가능하게 하는 마우스 단부(mouthend) 영역이나 팁(예컨대, 생성된 에어로졸이 흡입시 그로부터 배출될 수 있도록 용품을 관통하는 한정된 공기 유동 경로)을 포함한다.
본 발명의 에어로졸 전달 장치 내의 부품의 정렬은 다양할 수 있다.　 특정 실시예들에서, 에어로졸 전구체 조성물은 사용자에게 에어로졸 전달을 최대화하도록 사용자의 입 근처에 위치하도록 구성될 수 있는 에어로졸 전달 장치의 단부 근처에 위치될 수 있다.　 그러나, 다른 구성이 배제되는 것은 아니다.　 일반적으로, 히터는 에어로졸 전구체 조성물에 충분히 근접하여, 히터로부터의 열이 에어로졸 전구체(뿐만 아니라, 사용자에게 전달하기 위해 마찬가지로 제공될 수 있는 하나 이상의 향미료, 약제 등)를 휘발시킬 수 있고, 사용자에게 전달하기 위한 에어로졸을 형성한다.　 히터가 에어로졸 전구체 조성물을 가열할 때, 에어로졸은 소비자가 흡입하기에 적합한 물리적 형태로 형성, 방출 또는 생성된다.　 상술한 용어들은 “방출”, “방출하는”, “방출들” 또는 “방출된”에 대한 언급이 “형성” 또는 “생성”, “형성하는” 또는 “생성하는”, “형성들” 또는 “생성들”, “형성된” 또는 “생성된”을 포함하도록 상호 교환될 수 있음을 유의해야 한다.　 구체적으로, 흡입 가능한 재료는 증기 또는 에어로졸 또는 이들의 혼합물의 형태로 방출되며, 이러한 용어들은 달리 특정된 경우를 제외하고는 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용된다.
상술한 바와 같이, 에어로졸 전달 장치는 히터에의 전력 공급, 제어 시스템에의 전력 공급, 표시기에의 전력 공급 등의 다양한 기능을 에어로졸 전달 장치에 제공하기에 충분한 전류 흐름을 제공하기 위해 배터리 또는 다른 전원을 포함할 수 있다.　 전원은 다양한 구현예를 취할 수 있다.　 바람직하게는, 전원은 에어로졸 형성을 위해 히터를 빠르게 작동시키고, 에어로졸 전달 장치를 원하는 시간 동안 사용할 수 있도록 충분한 전력을 제공할 수 있다.　 전원은 에어로졸 전달 장치가 쉽게 취급될 수 있도록 에어로졸 전달 장치 내에 편리하게 장착할 수 있게 크기가 조정된다. 또한, 바람직한 전원은 바람직한 흡연 경험을 저해하지 않도록 충분히 경량이다.
본 발명의 에어로졸 전달 장치 내의 부품의 더욱 구체적인 포맷, 구성 및 배열은 이후에 제공되는 추가 설명을 고려하면 더욱 명백해질 것이다.　 또한, 다양한 에어로졸 전달 장치 부품의 선택은 상업적으로 이용 가능한 전자 에어로졸 전달 장치를 고려하면 이해될 수 있다. 추가로, 에어로졸 전달 장치 내의 부품의 배열은 또한 상업적으로 이용 가능한 전자 에어로졸 전달 장치를 고려하면 이해될 수 있다.
이하에 설명되는 바와 같이, 본 발명은 에어로졸 전달 장치에 관한 것이다. 에어로졸 전달 장치는 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 전구체 조성물을 가열하도록 구성될 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 고체 담배 재료, 반고체 담배 재료 및 액체 에어로졸 전구체 조성물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 전달 장치는 유체 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, 액체 에어로졸 전구체 조성물)로부터 에어로졸을 가열 및 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 에어로졸 전달 장치는, 소위, 전자 담배를 포함할 수 있다.
대표적인 유형의 액체 에어로졸 전구체 성분 및 제형(formulation)은 Robinson 등의 미국 특허 제7,726,320호, Chong 등의 미국 특허 제9,254,002호, Zheng 등의 미국 특허 공개 제2013/0008457호, Lipowicz 등의 미국 특허 공개 제2015/0020823호 및 Koller의 미국 특허 공개 제2015/0020830호뿐만 아니라 Bowen 등의 PCT 특허 출원 공개 WO 제2014/182736호 및 Collett 등의 미국 특허 제8,881,737호에 제시되고, 특징지어져 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다. 사용될 수 있는 다른 에어로졸 전구체는 위에 식별된 다수의 대표적인 제품 중 어느 하나에 포함된 에어로졸 전구체를 포함한다. Johnson Creek Enterprises LLC로부터 구할 수 있는 전자 담배용의 소위 "스모크 주스(smoke juices)"도 바람직하다. 발포성 재료의 구현예는 에어로졸 전구체와 함께 사용될 수 있으며, 예로써, Hunt 등의 미국 특허 출원 공개 제2012/0055494호에 기재되고, 이는 본 명세서에 참조로서 포함된다. 또한, 발포성 재료의 사용은, 예를 들어, Niazi 등의 미국 특허 제4,639,368호, Wehling 등의 미국 특허 제5,178,878호, Wehling 등의 미국 특허 제5,223,264호, Pather 등의 미국 특허 제6,974,590호, Bergquist 등의 미국 특허 제7,381,667호, Crawford 등의 미국 특허 제8,424,541호, Strickland 등의 미국 특허 제8,627,828호, Sun 등의 미국 특허 제9,307,787호뿐만 아니라, Brinkley 등의 미국 특허 출원 공개 제2010/0018539호, 및 Johnson 등의 PCT 특허 출원 공개 WO 제97/06786호에 기재되어 있으며, 이들 모두는 본 명세서에 참조로서 포함된다.
다른 구현예에서, 에어로졸 전달 장치는 고체 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, 압출된 담배 로드(extruded tobacco rod)) 또는 반고체 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, 글리세린 함유 담배 페이스트(glycerin-loaded tobacco paste))을 가열하도록 구성된 비연소 가열 장치를 포함할 수 있다. 대표적인 유형의 고체 및 반고체 에어로졸 전구체 조성물 및 제형은 Thomas 등의 미국 특허 제8,424,538호, Sebastian 등의 미국 특허 제8,464,726호, Conner 등의 미국 특허 출원 공개 제2015/0083150호, Ademe 등의 미국 특허 출원 공개 제2015/0157052호, 및 Nordskog 등의 미국 특허 출원 공개 제2017/0000188호에 개시되어 있고, 그 내용은 모두 본 명세서에 참조로서 포함된다.
가열된 에어로졸 전구체 조성물의 유형에 관계없이, 에어로졸 전달 장치는 에어로졸 전구체 조성물을 가열하도록 구성된 히터를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 히터는 유도 히터이다. 이러한 히터는 종종 유도 송신기 및 유도 수신기를 포함한다. 유도 송신기는, 교류 전류가 이를 통해 디렉팅될 때, 진동 자기장(예컨대, 시간에 따라 주기적으로 변하는 자기장)을 생성하도록 구성된 코일을 포함할 수 있다. 유도 수신기는 유도 송신기 내에서 적어도 부분적으로 수신될 수 있고, 전도성 재료를 포함할 수 있다. 유도 송신기를 통해 교류 전류를 디렉팅함으로써, 와전류가 유도를 통해 유도 수신기에서 생성될 수 있다. 유도 수신기를 정의하는 재료의 저항을 통해 흐르는 와전류는 줄 가열(Joule heating)에 의해(즉, 줄 효과(Joule effect)를 통해) 가열될 수 있다. 무화기(atomizer)를 정의할 수 있는 유도 수신기는 무선으로 가열되어 유도 수신기에 근접하여 위치된 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 형성할 수 있다.
유도 수신기에 의해 발생된 열량은 전류의 제곱에 유도 수신기 재료의 전기 저항을 곱한 것에 비례할 수 있다. 강자성 재료를 포함하는 유도 수신기의 구현예에서, 열은 또한 자기 히스테리시스 손실(magnetic hysteresis loss)에 의해 생성될 수 있다. 유도 송신기에의 근접성, 자기장 분포, 유도 수신기 재료의 전기 저항, 포화 플럭스 밀도, 표면 효과(skin effect)나 깊이, 히스테리시스 손실, 자화율(magnetic susceptibility), 투자율(magnetic permeability) 및 재료의 쌍극자 모멘트를 포함하되, 이에 국한되지 않는 몇 가지 요인은 유도 수신기의 온도 상승에 기여한다.
이와 관련하여, 유도 송신기와 유도 수신기 양쪽 모두 전기 전도성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유도 송신기 및/또는 유도 수신기는 구리 및 알루미늄과 같은 금속, 전도성 재료의 합금(예컨대, 반자성(diamagnetic), 상자성(paramagnetic) 또는 강자성(ferromagnetic) 재료) 또는 하나 이상의 전도성 재료가 내장된 세라믹이나 유리와 같은 다른 재료를 포함하는 다양한 전도성 재료를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 유도 수신기는 전도성 입자를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 유도 수신기는 열 전도성 패시베이션층(예컨대, 얇은 유리층)으로 코팅되거나 다른 방식으로 포함될 수 있다.
일부 예에서, 유도 송신기와 유도 수신기는 전기 변압기를 형성할 수 있다. 일부 예에서, PWM 인버터를 포함하는 변압기 및 관련 회로는 WPC(Wireless Power Consortium)에 의해 개발된 Qi 인터페이스 표준과, PMA(Power Matters Alliance)에 의해 개발된 PMA 인터페이스 표준, A4WP(Alliance for Wireless Power)에 의해 개발된 Rezence 인터페이스 표준 등과 같은 적절한 무선 전력 전송 표준에 따라 동작하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 에어로졸 전달 장치는, 소위, 전자 담배인 경우에는 제어 본체와 카트리지를 포함하거나, 또는 비연소 가열 장치인 경우에는 제어 본체와 에어로졸 소스 부재를 포함할 수 있다. 전자 담배나 비연소 가열 장치의 경우에, 제어 본체는 재사용 가능할 수 있는 반면, 카트리지/에어로졸 소스 부재는 제한된 횟수의 용도로 구성될 수 있고/있거나 일회용으로 구성될 수 있다. 카트리지/에어로졸 소스 부재는 에어로졸 전구체 조성물을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물을 가열하기 위해, 히터는 제어 본체와 카트리지 전체에 걸쳐 또는 에어로졸 소스 부재가 위치될 수 있는 제어 본체 내와 같이 에어로졸 전구체 조성물에 근접하여 위치될 수 있다. 제어 본체는 충전형이나 교체형 전원을 포함할 수 있으며, 이에 따라 제어 본체는 복수의 카트리지/에어로졸 소스 부재와 함께 재사용될 수 있다. 제어 본체는 사용자가 카트리지/에어로졸 소스 부재를 흡인할 때 이를 검출하는 유량 센서도 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 제어 본체와 카트리지/에어로졸 소스 부재 중 하나 또는 양쪽 모두는 일회용이거나 재사용 가능한 것으로 할 수 있다. 예를 들어, 제어 본체는 교체형 배터리나 충전형 배터리, 고체 상태 배터리, 박막 고체 상태 배터리, 충전형 슈퍼캐패시터 등을 구비할 수 있으며, 그에 따라 벽 콘센트에 대한 연결, 차량용 충전기(즉, 시가 잭)에 대한 연결, 및 USB 케이블 또는 커넥터(예컨대, USB 2.0, 3.0, 3.1, USB Type-C)를 통한 것과 같은 컴퓨터에 대한 연결, 또는 광전지(종종 태양 전지로 지칭됨)나 태양 전지의 솔라 패널에 대한 연결, 또는 무선 RF 기반 충전기에 대한 연결을 포함하는 재충전 기술의 임의의 유형과 조합될 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 전자 담배의 경우, 카트리지는 Chang 등의 미국 특허 제8,910,639호에 개시된 바와 같은 일회용 카트리지를 포함할 수 있고, 이는 본 명세서에 참조로서 포함된다.
전원의 예는 Peckerar 등의 미국 특허 제9,484,155호 및 2015년 10월 21일자로 출원된 Sur 등의 미국 특허 출원 공개 제2017/0112191호에 기술되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다. 유량 센서와 관련하여, 에어로졸 전달 장치의 다양한 마이크로컨트롤러, 센서 및 스위치를 포함하는 대표적인 전류 조절 구성 요소 및 상이한 전류 제어 구성 요소는 Gerth 등의 미국 특허 제4,735,217호, Brooks 등의 미국 특허 제4,922,901호, 제4,947,874호 및 제4,947,875호, McCafferty 등의 미국 특허 제5,372,148호, Fleischhauer 등의 미국 특허 제6,040,560호, Nguyen 등의 미국 특허 제7,040,314호, 및 Pan의 미국 특허 제8,205,622호에 기술되어 있고, 그 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다. Ampolini 등의 미국 특허 제9,423,152호에 기술된 제어 체계도 본 명세서에 참조로서 포함된다.
또 다른 부품이 본 발명의 에어로졸 전달 장치에 이용될 수 있다. 예를 들어, Sprinkel 등의 미국 특허 제5,154,192호는 흡연 물품에 대한 표시기(indicator)를 개시하고, Sprinkel, Jr.의 미국 특허 제5,261,424호는 장치의 마우스 말단과 연관되어 흡입과 연관된 사용자 립 활동을 감지한 다음 가열 장치의 가열을 트리거할 수 있는 압전 센서를 개시하고, McCafferty 등의 미국 특허 제5,372,148호는 마우스피스를 통한 압력 강하에 응답하여 가열 부하 어레이로의 에너지 흐름을 제어하기 위한 퍼프 센서를 개시하고, Harris 등의 미국 특허 제5,967,148호는 삽입된 부품의 적외선 투과율에서 불균일성을 검출하는 식별자와 부품이 콘센트에 삽입될 때 검출 루틴을 실행하는 제어기를 포함하는 흡연 장치에서의 콘센트를 개시하고, Fleischhauer 등의 미국 특허 제6,040,560호는 복수의 위상이 상이한 한정된 실행 가능한 전력 사이클을 기술하고, Watkins 등의 미국 특허 제5,934,289호는 광 자기 구성 요소를 개시하고, Counts 등의 미국 특허 제5,954,979호는 흡연 장치를 통한 흡입 저항을 변경하기 위한 수단을 개시하고, Blake 등의 미국 특허 제6,803,545호는 흡연 장치에 사용하기 위한 특정 배터리 구성을 개시하고, Griffen 등의 미국 특허 제7,293,565호는 흡연 장치와 함께 사용하기 위한 다양한 충전 시스템을 개시하고, Fernando 등의 미국 특허 제8,402,976호는 충전을 용이하게 하고 장치의 컴퓨터 제어를 가능하게 하는 흡연 장치용 컴퓨터 인터페이싱 수단을 개시하고, Fernando 등의 미국 특허 제8,689,804호는 흡연 장치용 식별 시스템을 개시하고, Flick의 PCT 특허 출원 공개 WO 제2010/003480호는 에어로졸 발생 시스템에서의 퍼프를 나타내는 유체 흐름 감지 시스템을 개시하며, 이상의 모든 개시 내용은 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 발명에서 사용될 수 있는 전자 에어로졸 전달 물품 및 공개 재료나 성분에 관한 성분의 추가 예는 Gerth 등의 미국 특허 제4,735,217호, Morgan 등의 미국 특허 제5,249,586호, Higgins 등의 미국 특허 제5,666,977호, Adams 등의 미국 특허 제6,053,176호, White의 미국 특허 제6,164,287호, Voges의 미국 특허 제6,196,218호, Felter 등의 미국 특허 제6,810,883호, Nichols의 미국 특허 제6,854,461호, Hon의 미국 특허 제7,832,410호, Kobayashi의 미국 특허 제7,513,253호, Hamano의 미국 특허 제7,896,006호, Shayan의 미국 특허 제6,772,756호, Hon의 미국 특허 제8,156,944호 및 제8,375,957호, Thorens 등의 미국 특허 제8,794,231호, Oglesby 등의 미국 특허 제8,851,083호, Monsees 등의 미국 특허 제8,915,254호 및 제8,925,555호, DePiano 등의 미국 특허 제9,220,302호, Hon의 미국 특허 출원 공개 제2006/0196518호 및 제2009/0188490호 Oglesby 등의 미국 특허 출원 공개 제2010/0024834호, Wang의 미국 특허 출원 공개 제2010/0307518호, Hon의 PCT 특허 출원 공개 WO 제2010/091593호 및 Foo의 PCT 특허 출원 공개 WO 제2013/089551호를 포함하고, 각각이 본 명세서에 참조로 포함된다. 또한, 웜(Worm) 등의 미국 특허 출원 공개 제2017/0099877호는 에어로졸 전달 장치에 포함될 수 있는 캡슐과 에어로졸 전달 장치에 대한 포브 형상(fob-shape) 구성을 개시하고, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다. 전술한 문헌에 의해 개시된 다양한 재료는 다양한 구현예로 본 장치에 통합될 수 있으며, 전술한 모든 내용은 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
도 1 내지 도 8은, 전자 담배의 경우, 제어 본체와 카트리지를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 구현예를 도시한다. 보다 구체적으로, 도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 장치(100)를 도시한다. 표시된 바와 같이, 에어로졸 전달 장치는 제어 본체(102)와 카트리지(104)를 포함할 수 있다. 제어 본체와 카트리지는 영구적으로 또는 분리 가능하게 기능적인 관계로 정렬될 수 있다. 이와 관련하여, 도 1은 에어로졸 전달 장치를 결합된 구성으로 도시한 반면, 도 2는 에어로졸 전달 장치를 분리된 구성으로 도시한다. 나사식 결합, 압입 결합(press-fit engagement), 억지 끼워맞춤(interference fit), 자기 결합(magnetic engagement) 등의 다양한 메커니즘으로 카트리지를 제어 본체에 연결할 수 있다. 에어로졸 전달 장치는, 일부 구현예에서, 제어 본체와 카트리지가 조립된 구성으로 될 때, 실질적으로 막대형, 튜브형 또는 원통형 형상일 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 장치(100)의 제어 본체(102)의 분해도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제어 본체는 유도 송신기(302), 외부체(304), 유량 센서(306)(예컨대, 퍼프 센서 또는 압력 스위치), 제어 부품(308)(예컨대, 마이크로프로세서, 개별 마이크로컨트롤러나 마이크로컨트롤러의 일부, 마이크로프로세서 및/또는 마이크로컨트롤러를 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB) 등), 스페이서(310), 전원(312)(예컨대, 충전 가능한 배터리 및/또는 충전 가능한 수퍼커패시터), 표시기(314)를 포함하는 회로 기판(예컨대, 발광 다이오드(LED)), 커넥터 회로(316) 및 엔드 캡(318)을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 표시기(314)는 하나 이상의 LED, 양자점 기반 LED 등을 포함할 수 있다. 표시기는 커넥터 회로(316)를 통해 제어 부품(308)과 통신할 수 있고, 예를 들어, 유량 센서(306)에 의해 검출된 대로, 사용자가 제어 본체(102)에 커플링된 카트리지(예컨대, 도 2의 카트리지(104))를 흡입하는 동안 조명될 수 있다. 엔드 캡(318)은 표시기에 의해 제공되는 조명을 가시적으로 보이도록 구성될 수 있다. 따라서, 흡연 물품의 조명 단부를 시뮬레이팅하기 위해, 에어로졸 전달 장치(100)를 사용하는 동안, 표시기가 조명될 수 있다. 그러나 다른 구현예에서, 표시기는 다양한 갯수로 제공될 수 있고, 다른 형상을 취할 수 있으며, 심지어 (예컨대, 그러한 표시기가 존재할 때 소리를 방출하는) 외체의 개구일 수도 있다.
제어 본체(102)의 각 부품은 외부체(304)에 적어도 부분적으로 수용될 수 있다. 외부체는 결합 단부(engagement end)(304')로부터 외측 단부(304")까지 연장될 수 있다. 엔드 캡(318)은 외부체의 외측 단부와 결합하여 위치될 수 있다. 이에 의해, 반투명하거나 투명할 수 있는 엔드 캡은 흡연 물품의 조명 단부를 시뮬레이팅하거나 전술한 바와 같은 다른 기능을 수행하기 위해 표시기(314)에 의해 조명될 수 있다. 외부체의 대향하는 결합 단부는 카트리지(104)와 결합되도록 구성될 수 있다.
도 4는 외부체(304)의 결합 단부(304')에 근접한 제어 본체(102)에 대한 부분 단면도를 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 유도 송신기(302)는 외부체의 결합 단부에 근접하여 연장될 수 있다. 일 구현예에서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 유도 송신기는 관형 구성(tubular configuration)을 한정할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 유도 송신기는 코일 지지부(402) 및 코일(404)을 포함할 수 있다. 관형 구성을 한정할 수 있는 코일 지지부는 코일이 유도 수신기나 다른 구조물과 접촉하여 단락되지 않게 하기 위해 코일을 지지하도록 구성될 수 있다. 코일 지지부는 코일에 의해 발생하는 진동 자기장에 실질적으로 투명할 수 있는 비전도성 재료를 포함할 수 있다. 코일은 코일 지지부에 내장되거나 다른 방식으로 커플링될 수 있다. 예시된 구현예에서, 진동 자기장을 유도 수신기로 전송하는 것과 연관된 임의의 손실을 감소시키기 위해 코일은 코일 지지부의 내표면과 결합된다. 그러나, 다른 구현예에서, 코일은 코일 지지부의 외표면에 위치되거나 코일 지지부에 완전히 내장될 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 코일은 코일 지지부 상에 인쇄되거나 다른 방식으로 결합된 전기 트레이스 또는 와이어를 포함할 수 있다. 어느 구현예에서든 코일은 나선형 구성(helical configuration)을 정의할 수 있다.
대안적인 구현예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 유도 송신기(302)는 코일 지지부(402)없이 코일(404)을 포함할 수 있다. 각 구현예에서, 유도 송신기는 유도 송신기가 연장되는 내부 챔버(406)를 정의할 수 있다.
도 3 내지 도 5에 추가로 나타내는 바와 같이, 일부 구현예에서, 유도 송신기(302)는 지지 부재(320)에 커플링될 수 있다. 지지 부재는 유도 송신기와 결합되고, 외부체(304) 내에서 유도 송신기를 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 유도 송신기는 지지 부재에 내장되거나 다른 방식으로 지지 부재에 결합될 수 있어서 외부체 내에 고정적으로 위치된다. 다른 예로서, 유도 송신기는 지지 부재 내에 사출 성형될 수도 있다.
지지 부재(320)는 외부체(304)에 대한 지지 부재의 정렬을 제공하기 위해 외부체의 내표면과 결합될 수 있다. 이에 따라, 지지 부재와 유도 송신기(302) 사이의 고정된 커플링으로 인해, 유도 송신기의 종축은 외부체의 종축에 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 따라서, 유도 송신기로부터 외부체로 전류가 전송되지 않도록 유도 송신기를 외부체와 접촉하지 않는 위치에 배치할 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 선택적 절연체(502)는 그들 사이의 접촉을 방지하기 위해 유도 송신기(302)와 외부체(304) 사이에 위치될 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 절연체와 지지 부재는 절연성 중합체(예컨대, 플라스틱이나 셀룰로오스), 유리, 고무 및 자기(porcelain)와 같은 임의의 비전도성 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 유도 송신기는 외부체가 플라스틱, 유리, 고무 또는 자기와 같은 비전도성 재료로 형성되는 구현예에서 외부체와 접촉할 수 있다.
이하에 상세히 설명되는 바와 같이, 유도 송신기(302)는 전원(312)으로부터 전류를 수신하여 카트리지(104)를 무선으로 가열하도록 구성될 수 있다(예컨대, 도 2 참조). 따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 유도 송신기는 전류를 공급하도록 구성된 전기 커넥터(408)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 커넥터는 유도 송신기를 제어 부품에 연결할 수 있다. 이에 따라, 전원으로부터의 전류는, 예컨대, 제어 부품에 의해 제어되어, 유도 송신기로 선택적으로 디렉팅될 수 있다. 예를 들어, 제어 부품(312)은, 에어로졸 전달 장치(100)에 대한 흡입이 유량 센서(306)에 의해 검출될 때, 전원(예컨대, 도 3 참조)으로부터 유도 송신기로 전류를 디렉팅시킬 수 있다. 전기 커넥터는, 예를 들어, 단자, 와이어, 또는 이를 통해 전류를 전송하도록 구성된 커넥터의 임의의 다른 구현예를 포함할 수 있다. 또한, 전기 커넥터는 음의 전기 커넥터 및 양의 전기 커넥터를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 전원(312)은 배터리 및/또는 충전 가능한 슈퍼커패시터를 포함할 수 있으며, 이는 직류를 공급할 수 있다. 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 에어로졸 전달 장치의 동작은 유도 수신기에서 와전류를 유도하기 위해 진동 자기장을 생성하도록 교류를 유도 송신기(302)로 디렉팅하는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, 제어 본체(102)의 제어 부품(308)은 전원에 의해 제공된 직류를 유도 송신기로 제공되는 교류로 변환하도록 구성된 인버터나 인버터 회로를 포함할 수 있다.
도 6은 일부 예에서 도 1의 카트리지(104)에 대응할 수 있는 카트리지(600)의 분해도를 도시한다. 예시된 바와 같이, 카트리지(600)는 에어로졸 전구체 조성물을 포함할 수 있는 유도 수신기(602), 외부체(604), 컨테이너(606), 밀봉 부재(608) 및 기질(substrate)(610)을 포함할 수 있다. 외부체(604)는 결합 단부(604')와 외측 단부(604") 사이에서 연장될 수 있다. 카트리지(600)의 나머지 부품 중 일부 또는 전부는 외부체(604) 내에 적어도 부분적으로 위치될 수 있다.
카트리지(600)는 마우스피스(612)를 추가로 포함할 수 있다. 마우스피스(612)는 외부체(604)나 컨테이너(606) 또는 별도의 부품과 일체화될 수 있다. 마우스피스(612)는 외부체(604)의 외측 단부(604")에 위치될 수 있다.
도 7은 조립된 구성의 카트리지(600)에 대한 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 컨테이너(606)는 외부체(604) 내에 수용될 수 있다. 또한, 밀봉 부재(608)는 내부 격실(614)을 정의하기 위해 컨테이너(606)와 결합될 수 있다. 도 7에 추가로 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 밀봉 부재(608)는 외부체(604)와 추가로 결합될 수 있다.
일부 구현예에서, 밀봉 부재(608)는 고무나 실리콘 재료와 같은 탄성 재료를 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, 밀봉 부재(608)는 컨테이너(606) 및/또는 외부체(604)와 완전히 밀봉되도록 압축될 수 있다. 밀봉 부재(608)와 컨테이너(606) 및/또는 외부체(604) 사이의 밀봉을 추가로 개선하기 위해 접착제가 사용될 수 있다. 다른 구현예에서, 밀봉 부재(608)는 플라스틱 재료 또는 금속 재료와 같은 비탄성 재료를 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, 밀봉 부재(608)는 컨테이너(606) 및/또는 외부체(604)에 (예컨대, 초음파 용접을 통해) 접착되거나 용접될 수 있다. 따라서, 이들 메커니즘 중 하나 이상을 통해, 밀봉 부재(608)는 내부 격실(614)을 실질적으로 밀봉할 수 있다.
유도 수신기(602)는 밀봉 부재(608)와 결합될 수 있다. 일 구현예에서, 유도 수신기(602)는 밀봉 부재(608)에 부분적으로 내장될 수 있다. 예를 들어, 유도 수신기(602)는 밀봉 부재(608) 내로 사출 성형되어 그들 사이의 밀봉과 연결을 확실히 형성할 수 있다. 따라서, 밀봉 부재(608)는 유도 수신기를 소망 위치에 유지할 수 있다. 예를 들어, 유도 수신기(602)는 유도 수신기의 종축이 외부체(604)의 종축과 실질적으로 동축으로 연장되도록 위치될 수 있다.
또한, 기질(610)은 밀봉 부재(608)와 결합될 수 있다. 일 구현예에서, 기질(610)은 밀봉 부재(608)를 통해 연장될 수 있다. 이와 관련하여, 밀봉 부재(608)는 기질(610)을 수용하는 개구(616)를 정의할 수 있고, 그 개구를 통해 기질이 연장된다. 이에 따라, 기질(610)은 내부 격실(614) 내로 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 기질(610)의 단부는 컨테이너(606)에 의해 형성된 포켓(618)에 수용될 수 있다. 따라서, 컨테이너(606)와 밀봉 부재(608)는 각각 기질(610)과 결합되고 소망 위치에서 기질을 협력적으로 유지할 수 있다. 예를 들어, 기질(610)의 종축은 유도 수신기(602)의 종축과 실질적으로 동축으로 위치될 수 있다. 이에 따라, 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 기질(610)은 유도 수신기(602)에 근접하지만 접촉하지 않는 위치에 배치될 수 있다. 기질(610)과 유도 수신기(602) 사이의 직접적인 접촉을 피함으로써, 유도 코일은 사용 시 잔류물 축적이 실질적으로 거의 없을 수 있으므로, 카트리지는 선택적으로 에어로졸 전구체 조성물 및/또는 새로운 기질로 리필되거나 다른 방식으로 재사용될 수 있다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 기질과 유도 수신기 사이의 직접적인 접촉이 일부 구현예에서 바람직할 수 있다.
에어로졸 전구체 조성물이 액체나 다른 유체를 포함하는 카트리지(104)의 구현예에서, 기질(610)은 내부에 에어로졸 전구체 조성물을 유지하고, 열이 유도 수신기(602)에 의해 이하에 기술된 방식으로 인가될 때, 그로부터 증기를 방출하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 기질(610)은 원하는 정도로 지속하기에 충분한 양의 에어로졸 전구체 조성물을 보유할 수 있다. 다른 구현예에서, 증가된 용량의 에어로졸 전구체 조성물을 카트리지(104)에 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 기질(610)이 유체 에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 구현예에서 기질에 사용될 수 있는 재료의 예로는 다공성 세라믹, 탄소, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에틸렌 텔레프탈레이트, 유리 섬유 및 다공성 소결 유리가 있다.
이와 관련하여, 도 6 및 도 7에 예로서 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 컨테이너(606)는 저장소를 포함할 수 있고, 내부 격실(614)은 액체 에어로졸 전구체 조성물을 수용하도록 구성될 수 있다. 이 구현예에서, 기질(610)은 내부 격실(614)에서 에어로졸 전구체 조성물을 수용하고, 에어로졸 전구체 조성물을 함께 이송하도록 구성된 액체 운송 요소(예컨대, 심지)를 포함할 수 있다. 따라서, 에어로졸 전구체 조성물은 내부 격실(614)로부터 유도 수신기(602)가 연장되는 기질(610)의 길이 방향 길이를 따른 위치로 운송될 수 있다.
이해할 수 있는 바와 같이, 도 7에 도시된 카트리지(600)의 구현예는 단지 예시를 목적으로 제공된다. 이와 관련하여, 카트리지(104)의 다양한 대안적인 구현예가 추가 예로서 본 명세서에 제공된다. 카트리지의 구현예가 본 명세서에서 개별적으로 설명되지만, 각각의 부품과 그 특징은 본 명세서에서 달리 언급되지 않는 한 임의의 방식으로 조합될 수 있다는 점에 유의한다. 에어로졸 전달 장치, 제어 본체 및 카트리지의 다른 구현예는 Davis 등의 미국 특허 출원 공개 제2017/0127722호, Sur 등의 미국 특허 출원 공개 제2017/0202266호, 및 Sur 등에 의해 2016년 11월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/352,153호에 기술되어 있고, 이들 모두는 본 명세서에 참조로 포함된다. 또한, 그에 의해 수행되는 제어 부품과 기능의 다양한 예는 Sears 등의 미국 특허 출원 공개 제2014/0096782호에 기재되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다.
위에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 카트리지(104) 각각은 에어로졸을 생성하기 위해 제어 본체(102)와 함께 작동하도록 구성된다. 예를 들어, 도 8은 제어 본체와 결합된 카트리지(600)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제어 본체가 카트리지(600)와 결합될 때, 유도 송신기(302)는 유도 수신기(602)를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 바람직하게는 실질적으로 둘러싸고, 더욱 바람직하게는 (예컨대, 그 주위를 연장함으로써) 완전히 둘러쌀 수 있다. 또한, 유도 송신기(302)는 유도 수신기(602)의 종 방향 길이의 적어도 일부를 따라 연장될 수 있고, 바람직하게는 유도 수신기의 종 방향 길이의 대부분을 따라 연장되며, 가장 바람직하게는 유도 수신기의 실질적으로 전체 종 방향 길이를 따라 연장될 수 있다.
따라서, 유도 수신기(602)는 유도 송신기(302)가 연장되는 내부 챔버(406)의 내부에 위치될 수 있다. 따라서, 사용자가 카트리지(600)의 마우스피스(612)를 흡입할 때, 압력 센서(306)는 흡입을 검출할 수 있다. 이에 따라, 제어 부품(308)은 전원(312)(예컨대, 도 3 참조)으로부터 유도 송신기(302)로 전류를 디렉팅할 수 있다. 이에 따라, 유도 송신기(302)는 진동 자기장을 생성할 수 있다. 유도 수신기(602)가 내부 챔버(406)에 수용된 결과, 유도 수신기는 유도 송신기(302)에 의해 생성된 진동 자기장에 노출될 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 제어 부품(308)에 의해 전원(312)(예컨대, 도 3 참조)으로부터 디렉팅된 유도 송신기(302)의 전류 변화는 유도 수신기(602)를 관통하는 교류 전자기장을 생성할 수 있고, 이에 따라, 전술한 바와 같이, 줄(Joule) 효과를 통해 유도 수신기를 가열하는 유도 수신기 내에 와전류를 발생시킨다. 교류 전자기장은 교류를 유도 송신기(302)로 디렉팅함으로써 생성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 일부 구현예에서, 제어 부품(308)은 전원(312)에 의해 제공되는 직류를 유도 송신기(302)로 제공되는 교류로 변환하도록 구성된 인버터나 인버터 회로를 포함할 수 있다.
따라서, 유도 수신기(602)가 가열될 수 있다. 유도 수신기(602)에 의해 생성된 열은 에어로졸 전구체 조성물을 포함하는 기질(610)을 가열하여 에어로졸(802)이 생성될 수 있다. 따라서, 유도 수신기(602)는 무화기를 포함할 수 있다. 유도 수신기(602)를 기질(610) 주위에 실질적으로 균일한 거리로 위치시킴으로써(예컨대, 기질과 유도 수신기의 종축을 정렬함으로써), 기질과 에어로졸 전구체 조성물은 실질적으로 균일하게 가열될 수 있다.
에어로졸(802)은 유도 수신기(602) 및 유도 송신기(302) 주위를 이동하거나 이를 통과할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 일 구현예에서, 유도 수신기(602)는 메쉬, 스크린, 나선, 브레이드 또는 그 사이로 연장되는 복수의 개구를 정의하는 다른 다공성 구조를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 유도 수신기는 기질에 삽입되거나 다른 방식으로 에어로졸 전구체 조성물과 접촉하는 로드, 기질에 삽입되거나 다른 방식으로 에어로졸 전구체 조성물과 접촉하는 복수의 비드나 입자, 또는 소결 구조를 포함할 수 있다. 이들 각각의 구현예에서, 에어로졸(802)은 에어로졸이 마우스피스를 통해 사용자에게 이동하도록 유도 수신기(602) 및/또는 기질을 자유롭게 통과할 수 있다.
에어로졸(802)은 제어 본체(102)(예컨대, 외부체(304))에서 정의될 수 있는 유입구(410)(예컨대, 도 4 참조)를 통해 유입되는 공기(804)와 혼합될 수 있다. 따라서, 혼합 공기(intermixed air)와 에어로졸(806)이 사용자에게 디렉팅될 수 있다. 예를 들어, 혼합 공기와 에어로졸(806)은 카트리지(600)의 외부체(604)에 정의된 하나 이상의 관통 구멍(626)을 통해 사용자에게 지향될 수 있다. 일부 구현예에서, 밀봉 부재(608)는 추가로 관통 구멍(628)을 포함할 수 있으며, 이 구멍은 외부체(604)를 통해 정의된 관통 구멍(626)과 정렬될 수 있다. 그러나, 이해될 수 있는 바와 같이, 에어로졸 전달 장치(100)를 통한 유동 패턴은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 상술한 특정 구성과 임의의 다양한 방식으로 다를 수 있다.
도 9 내지 도 16은 비연소 가열 장치의 경우에 제어 본체와 에어로졸 소스 부재를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 구현예를 도시한다. 보다 구체적으로, 도 9는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 장치(900)를 도시한다. 에어로졸 전달 장치는 제어 본체(902)와 에어로졸 소스 부재(904)를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 에어로졸 소스 부재와 제어 본체는 기능적 관계에서 영구적으로 또는 분리 가능하게 정렬될 수 있다. 이와 관련하여, 도 9는 에어로졸 전달 장치를 결합된 구성으로 도시한 반면, 도 10은 에어로졸 전달 장치를 분리된 구성으로 도시한다. 나사식 결합, 압입 결합(press-fit engagement), 억지 끼워맞춤(interference fit), 미끄럼 끼워맞춤(sliding fit) 자기 결합(magnetic engagement) 등의 다양한 메커니즘으로 에어로졸 소스 부재를 제어 본체에 연결할 수 있다. 다양한 구현예에서, 에어로졸 전달 장치의 제어 본체는 (예컨대, 도 9 내지 도 14에 도시된 본 발명의 구현예와 같이) 실질적으로 막대형, 튜브형 또는 원통형 형상일 수 있다. 다른 구현예에서, 제어 본체는 작은 박스 형상과 같은 다른 휴대 형상을 취할 수 있다.
본 발명의 다양한 구현예에서, 에어로졸 소스 부재(904)는 제어 본체(902)에 삽입되도록 구성된 가열 단부(1002)와, 사용자가 에어로졸을 생성하기 위해 흡입하는 마우스 단부(1004)를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 가열된 단부의 적어도 일부는 에어로졸 전구체 조성물(1006)(때로는 흡입 가능한 물질 매체(substance medium)로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 담배 함유 비드(tobacco-containing beads), 담배 조각(tobacco shreds), 담배 스트립(tobacco strips), 재구성 담배 재료(reconstituted tobacco material) 또는 이들의 조합, 및/또는 미세 분쇄 담배, 담배 추출물, 분무 건조 담배 추출물, 또는 임의의 무기 재료(예컨대, 탄산 칼슘), 임의의 향미, 및 실질적으로 고체 또는 성형 가능한(예컨대, 압출 가능한) 기재를 형성하기 위한 에어로졸 형성 재료와 함께 혼합된 다른 담배 형태를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 에어로졸 소스 부재 또는 그 일부는 오버랩 재료(1008)로 포장될 수 있으며, 이는 에어로졸 소스 부재에 대한 추가 구조 및/또는 지지를 제공하는 데 유용한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 다양한 구현예에서, 오버랩 재료는 열의 전달에 저항하는 재료를 포함할 수 있으며, 이는 종이나 셀룰로오스 재료와 같은 다른 섬유 재료를 포함할 수 있다. 또한 오버랩 재료는 섬유 재료 내에 삽입되거나 분산된 적어도 하나의 충진재(filler material)를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 충진재는 불수용성 입자(water insoluble particle) 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 충진재는 무기 성분을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 오버랩은 하부의 벌크층과 같은 다층과 궐련의 전형적인 포장지와 같은 상부층으로 형성될 수 있다. 이러한 재료는, 예를 들어, 아마(flax), 대마(hemp), 사이잘(sisal), 볏짚(rice straw) 및/또는 에스파르토(esparto)와 같은 경량 "래그 섬유"를 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 에어로졸 소스 부재(904)의 마우스 단부는 셀룰로오스 아세테이트나 폴리프로필렌 재료로 이루어질 수 있는 필터(1010)를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 필터는 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부의 구조적 무결성(structural integrity)을 증가시키고/증가시키거나, 원하는 경우, 필터링 용량을 제공하고/제공하거나 흡입에 대한 저항성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 물품은 17.5cc/초 기류에서 약 50mm 내지 약 250mm의 압력 강하를 나타낼 수 있다. 다른 구현예에서, 압력 강하는 약 60mm 내지 약 180mm 또는 약 70mm 내지 약 150mm일 수 있다. 압력 강하값은 Filtrona Instruments and Automation Ltd에서 제공하는 Filtrona Filter Test Station(CTS 시리즈)이나 Molins, PLC의 Cerulean Division에서 제공하는 QTM(Quality Test Module)을 사용하여 측정할 수 있다.　 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부의 길이를 따른 필터의 두께는, 예를 들어, 약 2mm 내지 약 20mm, 약 5mm 내지 약 20mm, 또는 약 10mm 내지 약 15mm로 변할 수 있다. 일부 구현예에서, 필터는 오버랩으로부터 분리될 수 있고, 오버랩에 의해 필터를 제 위치에 유지할 수 있다.
본 발명에서 오버랩에 사용될 수 있는 오버랩 재료, 포장재 성분 및 처리된 포장재의 예시적인 유형은 White 등의 미국 특허 제5,105,838호, Arzonico 등의 미국 특허 제5,271,419호, Gentry의 미국 특허 제5,220,930호, Woodhead 등의 미국 특허 제6,908,874호, Ashcraft 등의 미국 특허 제6,929,013호, Hancock 등의 미국 특허 제7,195,019호, Holmes의 미국 특허 제7,276,120호, Hancock 등의 미국 특허 제7,275,548호, Fournier 등의 PCT WO 제01/08514호, 및 Hajaligol 등의 PCT WO 제03/043450호에 기술되어 있고, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다. 대표적인 포장재는 Schweitzer-Maudit International의 R.J. Reynolds Tobacco Company의 등급 119, 170, 419, 453, 454, 456, 465, 466, 490, 525, 535, 557, 652, 664, 672, 676 및 680으로 시판되고 있다. 포장재의 다공도는 다양할 수 있으며, 종종 약 5 CORESTA 유닛 내지 약 30,000 CORESTA 유닛 사이, 종종 약 10 CORESTA 유닛 내지 약 90 CORESTA 유닛 사이, 종종 약 8 CORESTA 유닛 내지 약 80 CORESTA 유닛 사이이다.
오버랩(1008)을 통한 방사상(즉, 외부) 공기 침투(radial air infiltration)에 의해 달리 희석될 수 있는 에어로졸 및 향미 전달(flavor delivery)을 최대화하기 위해, 하나 이상의 비다공성 담배 종이층이 (오버랩의 유무에 관계없이) 에어로졸 소스 부재(904)를 둘러싸는 데 사용될 수 있다. 적합한 비다공성 담배 종이의 예는 Kimberly-Clark Corp.로부터 KC-63-5, P878-5, P878-16-2 및 780-63-5로 시판되고 있다. 바람직하게는, 오버랩은 본 발명의 물품의 사용 동안 형성된 증기에 실질적으로 불투과성인 재료이다. 소망하는 경우, 오버랩은 탄성 종이판재, 포일 라이닝 종이판, 금속, 폴리머 재료 등을 포함할 수 있고, 이 재료는 담배 포장 종이로 제한될 수 있다. 오버랩은 구성 요소를 둘러싸는 티핑지(tipping paper)를 포함할 수 있고, 본 명세서에서 달리 설명된 바와 같이, 에어로졸 소스 부재에 필터 재료를 부착하는 데 선택적으로 사용될 수 있다.
다양한 구현예에서, 에어로졸 전구체 조성물(1006)과 에어로졸 소스 부재(904)의 마우스 단부(1004) 사이에 다른 부품이 존재할 수 있으며, 여기서, 마우스 단부는 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 에어로졸 전구체 조성물과 마우스 단부 사이에 공극(air gap), 공기 냉각용 상 변화 재료, 향미 방출 매체, 선택적 화학 흡착이 가능한 이온 교환 섬유, 여과재(filter medium)로서의 에어로겔 입자, 및 다른 적합한 재료 중 하나 또는 임의의 조합이 위치될 수 있다.
본 발명의 다양한 구현예는 에어로졸 전구체 조성물(1006)을 가열하기 위해 유도 가열기를 사용한다. 유도 가열기는 유도 송신기 및 유도 수신기를 포함할 수 있는 변압기를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 유도 송신기 및 유도 수신기 중 하나 또는 양쪽 모두는 제어 본체 및/또는 에어로졸 소스 부재에 위치될 수 있다. 일부 예에서, 에어로졸 전구체 조성물은 유도 수신기로서 기능하거나, 그 기능을 용이하게 할 수 있는 에어로졸 전구체 조성물에 삽입되거나 또는 다른 방식으로 그의 일부를 포함하는 복수의 비드나 입자를 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 에어로졸 전달 장치(900)의 정면도를 도시하고, 도 12는 도 11의 에어로졸 전달 장치를 통한 단면도를 도시한다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 예시적인 구현예의 에어로졸 전달 장치는 유도 송신기와 유도 수신기를 포함하는 변압기를 포함한다. 특히, 도시된 구현예의 제어 본체(902)는 결합 단부에 형성된 개구(1104), 유량 센서(1106)(예컨대, 퍼프 센서나 압력 스위치), 제어 부품(1108)(예컨대, 마이크로프로세서, 개별 마이크로컨트롤러나 마이크로컨트롤러의 일부, 마이크로프로세서 및/또는 마이크로컨트롤러를 포함하는 PCB 등), 전원(1110)(예컨대, 충전 가능 배터리 및/또는 충전 가능 슈퍼커패시터), 및 표시기(1112)(예컨대, LED)를 포함하는 단부 캡을 포함하는 하우징(1102)을 구성할 수 있다.
일 구현예에서, 표시기(1112)는 하나 이상의 LED, 양자점 기반 LED 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 에어로졸 소스 부재(904)를 흡입할 때, 유량 센서(1106)에 의해 검출된 바와 같이, 제어 본체(902)에 커플링될 때, 표시기는 제어 부품(1108)과 통신하고, 켜질 수 있다.
도 11 및 도 12에 도시된 구현예의 제어 본체(902)는 변압기를 함께 형성하는 유도 송신기와 유도 수신기를 포함한다. 본 발명의 다양한 구현예의 변압기는 유도 송신기와 유도 수신기 중 하나 또는 양쪽 모두가 제어 본체 또는 에어로졸 전달 장치(900) 내에 위치된 구현예를 포함하여 다양한 형태를 취할 수 있다. 도 11 및 도 12에 도시된 특정 구현예에서, 유도 송신기는 지지 부재(1116)(도시된 바와 같은 지지 실린더)를 둘러싸는 포일 재료(1114)를 포함하는 라미네이트를 포함하고, 도시된 실시예의 유도 수신기는 수신기 베이스 부재(1120)로부터 연장되는 복수의 수신기 프롱(prong)(1118)를 포함한다. 일부 구현예에서, 포일 재료는 그 위에 인쇄된 전기 트레이스, 예를 들어, 포일 재료가 유도 수신기 주위에 위치될 때, 나선형 패턴을 형성할 수 있는 하나 이상의 전기 트레이스를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 유도 수신기 및 유도 송신기는 하나 이상의 전도성 재료로 구성될 수 있고, 추가 구현예에서 유도 수신기는 코발트, 철, 니켈 및 이들의 조합을 포함하는 강자성 재료로 제조될 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 예시된 구현예에서, 포일 재료는 전도성 재료로 구성되고, 수신기 프롱은 강자성 재료로 구성된다. 다양한 구현예에서, 수신기 베이스 부재는 비전도성 및/또는 절연 재료로 구성될 수 있다.
예시된 바와 같이, 유도 송신기(포일 재료(1114))는 하우징(1102)의 결합 단부에 근접하여 연장될 수 있고, 에어로졸 전구체 조성물(1006)을 포함하는 에어로졸 소스 부재(904)의 가열 단부(1002) 부분을 실질적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로 예시된 구현예의 유도 송신기는 관형 구성을 정의할 수 있다. 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 유도 송신기는 지지 부재(1116)를 둘러쌀 수 있다. 또한, 지지 실린더는 관형 구성을 형성할 수 있고, 포일 재료가 유도 수신기 프롱(1118)과 접촉하여 단락되지 않도록 하기 위해 포일 재료를 지지하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식에서, 지지 실린더는 포일 재료에 의해 발생하는 진동 자기장에 실질적으로 투명할 수 있는 비전도성 재료를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 포일 재료는 지지 실린더에 내장되거나 다른 방식으로 커플링될 수 있다. 예시된 구현예에서, 포일 재료는 지지 실린더의 외표면과 결합되지만, 다른 구현예에서, 포일 재료는 지지 실린더의 내표면에 위치되거나 지지 실린더에 완전히 내장될 수 있다.
예시된 구현예에서, 지지 실린더(1116)는, 에어로졸 소스 부재(904)가 하우징(1102) 내로 삽입될 때, 에어로졸 소스 부재의 적절한 위치 결정을 용이하게 하는 역할을 할 수도 있다. 특히, 지지 실린더는 하우징의 개구(1104)로부터 수신기 베이스 부재(1120)까지 연장될 수 있다. 예시된 구현예에서, 지지 실린더의 내경은 대응하는 에어로졸 소스 부재의 외경보다 약간 크거나 같을 수 있어(예컨대, 미끄럼 끼워맞춤을 생성하여) 지지 실린더가 에어로졸 소스 부재를 제어 본체(902)에 대한 적절한 위치(예컨대, 측면 위치)로 안내한다. 예시된 구현예에서, 에어로졸 소스 부재가 제어 본체에 삽입될 때, 수신기 프롱(1118)이 에어로졸 소스 부재의 가열 단부(1002)의 방사상 중심 근처에 위치되도록 제어 본체를 구성한다. 이러한 방식에서, 튜브 구조를 한정하는 압출된 에어로졸 전구체 조성물과 함께 사용될 때, 수신기 프롱은 압출된 튜브 구조의 내표면에 의해 한정된 공동의 내부에 위치하고, 따라서 압출된 튜브 구조의 내표면과 접촉하지 않는다.
다양한 구현예에서, 송신기 지지 부재(1116)는 하우징(1102)에 대한 지지 부재의 정렬을 제공하기 위해 하우징의 내표면과 결합될 수 있다. 이에 따라, 지지 부재와 유도 송신기 사이의 고정된 커플링으로 인해, 유도 송신기(포일 재료(1114))의 종축은 외부체의 종축에 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 다양한 구현예에서, 유도 송신기는 송신기 커플링 장치로부터 외부체로 전류가 전송되는 것을 피하기 위해 하우징과 접촉하지 않게 위치 결정될 수 있다. 일부 구현예에서, 유도 송신기 및 하우징 사이의 접촉을 방지하기 위해, 절연체가 그들 사이에 위치될 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 절연체와 지지 부재는 절연성 중합체(예컨대, 플라스틱이나 셀룰로오스), 유리, 고무, 세라믹 및 자기(porcelain)와 같은 임의의 비전도성 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 유도 송신기는 하우징이 플라스틱, 유리, 고무, 세라믹 또는 자기와 같은 비전도성 재료로 형성되는 구현예에서 하우징과 접촉할 수 있다.
대안적인 구현이 도 13 및 도 14에 도시되어 있다. 도 11 및 도 12와 관련하여 설명된 구현예와 마찬가지로, 도 13 및 도 14에 도시된 구현예는 에어로졸 소스 부재(1304)를 수용하도록 구성된 제어 본체(1302)를 구비하는 에어로졸 전달 장치(1300)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 에어로졸 소스 부재는 제어 본체에 삽입되도록 구성된 가열 단부와, 사용자가 에어로졸을 생성하기 위해 흡입하는 마우스 단부(1306)를 포함할 수 있다. 가열 단부의 적어도 일부는 담배 함유 비드(tobacco-containing beads), 담배 조각(tobacco shreds), 담배 스트립(tobacco strips), 재구성 담배 재료(reconstituted tobacco material) 또는 이들의 조합, 및/또는 미세 분쇄 담배, 담배 추출물, 분무 건조 담배 추출물, 또는 임의의 무기 재료(예컨대, 탄산 칼슘), 임의의 향미, 및 실질적으로 고체 또는 성형 가능한(예컨대, 압출 가능한) 기재를 형성하기 위한 에어로졸 형성 재료와 함께 혼합된 다른 담배 형태를 포함할 수 있는 에어로졸 전구체 조성물(1308)을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 에어로졸 소스 부재 또는 그 일부는 오버랩 재료(1310)로 포장될 수 있으며, 이는 에어로졸 소스 부재에 대한 추가 구조 및/또는 지지를 제공하는 데 유용한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 다양한 구현예에서, 오버랩 재료는 열의 전달에 저항하는 재료를 포함할 수 있으며, 이는 종이나 셀룰로오스 재료와 같은 다른 섬유 재료를 포함할 수 있다. 가능한 오버랩 재료의 다양한 구성은 위의 도 3 및 도 4의 예시적인 구현예와 관련하여 설명된다.
다양한 구현예에서, 에어로졸 소스 부재(1304)의 마우스 단부(1306)는 셀룰로오스 아세테이트나 폴리프로필렌 재료로 이루어질 수 있는 필터(1312)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 다양한 구현예에서, 필터는 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부의 구조적 무결성(structural integrity)을 증가시키고/증가시키거나, 원하는 경우, 필터링 용량을 제공하고/제공하거나 흡입에 대한 저항성을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 필터는 오버랩으로부터 분리될 수 있고, 필터는 오버랩에 의해 카트리지 근처의 위치에 유지될 수 있다. 가능한 필터 특성의 다양한 구성은 위의 도 3 및 도 4의 예시적인 구현예와 관련하여 설명된다.
제어 본체(1302)는 거기에 형성된 개구(1316), 유량 센서(1318)(예컨대, 퍼프 센서나 압력 스위치), 제어 부품(1320)(예컨대, 마이크로프로세서, 개별 마이크로컨트롤러나 마이크로컨트롤러의 일부, 마이크로프로세서 및/또는 마이크로컨트롤러를 포함하는 PCB 등), 전원(1322)(예컨대, 충전 가능 배터리 및/또는 충전 가능 슈퍼커패시터), 및 표시기(1324)(예컨대, LED)를 포함하는 단부 캡을 포함하는 하우징(1314)을 구성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 일 구현예에서, 표시기는 하나 이상의 LED, 양자점 기반 LED 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 에어로졸 소스 부재(1304)를 흡입할 때, 유량 센서에 의해 검출된 바와 같이, 제어 본체에 커플링될 때, 표시기는 제어 부품과 통신하고, 켜질 수 있다. 전원, 센서 및 다양한 다른 가능한 전기 부품의 예는 위의 도 11 및 도 12의 예시적인 구현예와 관련하여 위에서 설명되었다.
도 13 및 도 14에 도시된 구현예의 제어 본체(1302)는 변압기를 함께 형성하는 유도 송신기와 유도 수신기를 포함한다. 본 발명의 다양한 구현예의 변압기는 유도 송신기와 유도 수신기 중 하나 또는 양쪽 모두가 제어 본체 및/또는 에어로졸 전달 장치 내에 위치된 구현예를 포함하여 다양한 형태를 취할 수 있다. 도 13 및 도 14에 도시된 특정 구현예에서, 도시된 구현예의 유도 송신기는 지지 부재(1328)(도시된 바와 같은 지지 실린더)를 둘러싸는 나선형 코일(1326)을 포함한다. 다양한 구현예에서, 유도 수신기 및 유도 송신기는 하나 이상의 전도성 재료로 구성될 수 있고, 추가 구현예에서 유도 수신기는 코발트, 철, 니켈 및 이들의 조합을 포함하는 강자성 재료로 제조될 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 예시된 구현예에서, 나선형 코일은 전도성 재료로 구성된다. 다른 구현예에서, 나선형 코일은 비전도성 절연 커버/랩 재료를 포함할 수 있다.
예시된 구현예의 유도 수신기는 수신기 베이스 부재(1322)로부터 연장되는 단일 수신기 프롱(1330)을 포함한다. 다양한 구현예에서, 단일 수신기 프롱 또는 복수의 수신기 프롱의 일부인지에 관계없이, 수신기 프롱은 다양하고 상이한 기하학적 구성으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 수신기 프롱은 원통형 단면으로 이루어질 수 있으며, 일부 구현예에서는 고체 구조를 포함할 수 있고, 다른 구현예에서는 중공 구조(hollow structure)를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 수신기 프롱은 정사각형 또는 직사각형 단면으로 이루어질 수 있으며, 이는 일부 구현예에서는 고체 구조를 포함할 수 있고, 다른 구현예에서는 중공 구조를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 수신기 프롱은 전도성 재료로 구성될 수 있다. 예시된 구현예에서, 수신기 프롱은 코발트, 철, 니켈 및 이들의 조합을 포함하는 강자성 재료로 구성되지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 다양한 구현예에서, 수신기 베이스 부재는 비전도성 및/또는 절연 재료로 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 유도 송신기(나선형 코일(1326))는 하우징(1314)의 결합 단부에 근접하여 연장될 수 있고, 에어로졸 전구체 조성물(1310)을 포함하는 에어로졸 소스 부재(1304)의 가열 단부 부분을 실질적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 유도 송신기는 지지 부재(1328)를 둘러쌀 수 있다. 관형 구성을 형성할 수 있는 지지 실린더는 코일이 유도 수신기 프롱(1330)과 접촉하여 단락되지 않도록 하기 위해 나선형 코일을 지지하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식에서, 지지 실린더는 비전도성 재료를 포함할 수 있으며, 이는 나선형 코일에 의해 생성된 진동 자기장에 실질적으로 투명할 수 있다. 다양한 구현예에서, 나선형 코일은 지지 실린더에 내장되거나 다른 방식으로 커플링될 수 있다. 예시된 구현예에서, 나선형 코일은 지지 실린더의 외표면과 결합되지만, 다른 구현예에서, 나선형 코일은 지지 실린더의 내표면에 위치되거나 지지 실린더에 완전히 내장될 수 있다.
예시된 구현예에서, 지지 실린더(1328)는, 에어로졸 소스 부재(1304)가 하우징(1314) 내로 삽입될 때, 에어로졸 소스 부재의 적절한 위치 결정을 용이하게 하는 역할을 할 수도 있다. 특히, 지지 실린더는 하우징의 개구(1319)로부터 수신기 베이스 부재(1322)까지 연장될 수 있다. 예시된 구현예에서, 트랜스미터 소스 실린더의 내경은 대응하는 에어로졸 소스 부재의 외경보다 약간 크거나 같을 수 있어서(예컨대, 미끄럼 끼워맞춤을 형성하여) 지지 실린더가 제어 본체(1302)에 대한 적절한 위치(예컨대, 측면 위치)로 에어로졸 소스 부재를 안내한다. 예시된 구현예에서, 제어 본체는, 에어로졸 소스 부재가 제어 본체에 삽입될 때, 수신기 프롱(1330)이 에어로졸 소스 부재의 가열 단부의 대략 방사상 중심에 위치되도록 구성된다. 이러한 방식에서, 튜브 구조를 한정하는 압출된 에어로졸 전구체 조성물과 함께 사용될 때, 수신기 프롱은 압출된 튜브 구조의 내표면에 의해 한정된 공동의 내부에 위치하기 때문에 압출 튜브 구조의 내표면과 접촉하지 않는다.
일부 구현예에서, 유도 수신기는, 예를 들어, 에어로졸 소스 부재의 에어로졸 전구체 조성물의 일부와 같은 에어로졸 소스 부재의 일부일 수 있음에 유의해야 한다. 이러한 구현예는 제어 본체의 일부인 추가의 유도 수신기를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전구체 조성물은 압출된 튜브에 내장된 땋은 와이어 구조(braided wire structure)를 포함할 수 있다. 땋은 와이어 구조는 일련의 직조된 크로스 와이어(interwoven cross wire)를 포함할 수 있고, 이 와이어는 임의의 하나 이상의 전도성 재료로 구성될 수 있고, 또한, 코발트, 철, 니켈 및 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 강자성 재료로 구성될 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 다양한 구현예에서, 땋은 와이어 구조는 에어로졸 전구체 조성물의 내표면 또는 외표면에 근접할 수 있거나, 압출된 튜브 구조 내에 위치될 수 있다.
다양한 구현예에서, 송신기 지지 실린더는 하우징에 대한 지지 실린더의 정렬을 제공하기 위해 하우징의 내표면과 결합될 수 있다. 이에 따라, 지지 실린더와 유도 송신기 사이의 고정된 커플링으로 인해, 유도 송신기의 종축은 하우징의 종축에 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 다양한 구현예에서, 유도 송신기는 송신기 커플링 장치로부터 외부체로 전류가 전송되는 것을 피하기 위해 하우징과 접촉하지 않게 위치 결정될 수 있다. 일부 구현예에서, 유도 송신기 및 하우징 사이의 접촉을 방지하기 위해, 절연체가 그들 사이에 위치될 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 절연체와 지지 실린더는 절연성 중합체(예컨대, 플라스틱이나 셀룰로오스), 유리, 고무, 세라믹 및 자기(porcelain)와 같은 임의의 비전도성 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 유도 송신기는 하우징이 플라스틱, 유리, 고무, 세라믹 또는 자기와 같은 비전도성 재료로 형성되는 구현예에서 하우징과 접촉할 수 있다.
일부 구현예에서, 지지 실린더와 수신기 베이스 부재는 별개의 부품을 포함할 수 있지만, 다른 구현예에서, 지지 실린더와 수신기 베이스 부재는 일체형 부품일 수 있다. 예를 들어, 도 15는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 지지 부재(1500)의 정면도를 도시한다. 도 16은 도 15의 지지 실린더(1500)를 통한 단면도를 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 지지 실린더는, 예를 들어, 나선형 코일과 같은 유도 송신기를 지지하도록 구성된 튜브 구성을 포함한다. 이러한 방식에서, 지지 실린더의 외표면은 송신기 코일과 같은 유도 송신기를 안내, 수용 또는 다른 방식으로 지지하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 코일 그루브(coil groove)(1502)를 포함할 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 지지 실린더는 지지 실린더의 일단에 부착될 수 있는 수신기 베이스 부재(1504)와 통합될 수 있다. 또한, 다양한 구현예에서, 유도 수신기의 예시된 구현예의 경우와 같이, 단일 수신기 프롱(1506)은 수신기 베이스 부재에 의해 수용되고, 수신기 베이스 부재로부터 연장될 수 있다. 다양한 구현예에서, 지지 실린더와 유도 수신기(예시된 구현예에서, 수신기 프롱)는 유도 송신기와의 단락 발생을 회피하기 위해 다른 재료로 구성될 수 있다. 특히, 지지 실린더는 절연성 폴리머(예컨대, 플라스틱이나 셀룰로오스), 유리, 고무, 세라믹, 자기 및 이들의 조합과 같은 비전도성 재료를 포함할 수 있지만, 유도 수신기(예시된 구현예에서, 수신기 프롱)는 전도성 재료를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 유도 수신기(도시된 구현예에서, 수신기 프롱)는 코발트, 철, 니켈 및 이들의 조합을 포함하는 강자성 재료로 구성될 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
예시된 구현예에서, 지지 실린더는 나선형 코일과 같은, 유도 송신기가 지지 실린더의 외표면과 결합될 수 있고, 그러나, 다른 구현예에서, 지지 실린더는 유도 송신기가 송신기 지지 실린더의 내표면에 위치되거나 지지 실린더 내에 완전히 내장되도록 구성될 수 있다.
에어로졸 전달 장치, 제어 본체 및 에어로졸 소스 부재의 다른 구현예는 2017년 10월 31일자로 Sebastian 등에 의해 출원된 미국 특허 출원 제15/799,365호에 기술되어 있고, 이는 본 명세서에 참조로서 포함된다.
전자 담배나 비연소 가열 장치의 일부 예에서, 유도 송신기와 유도 수신기를 포함하는 변압기는 의사 공진 플라이백 컨버터의 일부일 수 있다. 이와 관련하여, 도 17은 일부 예시적인 구현예에 따른 의사 공진 플라이백 컨버터(1700)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 의사 공진 플라이백 컨버터는 유도 송신기(인덕터(L1)로 도시됨) 및 유도 수신기(인덕터(L2)로 도시됨)를 구비하는 변압기(1702)를 포함한다. 유도 송신기는 유도 송신기(302), 포일(1114) 또는 나선형 코일(1326)을 포함하여 위의 예시적인 구현예 중 임의의 유도 송신기와 일치할 수 있다. 마찬가지로, 유도 수신기는 유도 수신기(602), 수신기 프롱(1118) 또는 수신기 프롱(1330)을 포함하는 위의 예시적인 구현예 중 임의의 유도 수신기와 일치할 수 있다.
또한 도시된 바와 같이, 의사 공진 플라이백 컨버터(1700)는 유도 송신기(L1)와 함께 탱크 회로를 형성하는 커패시터(C)(또는 병렬 커패시터)를 포함한다. 또한, 의사 공진 플라이백 컨버터는 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)와 같은 트랜지스터(Q1)를 포함한다. 트랜지스터는 주기적으로 스위칭 가능하여 유도 송신기가 진동 자기장을 발생시키고, 진동 자기장에 노출될 때, 유도 수신기(L2)에서 교류 전압을 유도한다. 이 교류 전압은 유도 수신기가 열을 발생시켜 에어로졸 전달 장치(예컨대, 장치(100, 900, 1300))의 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시키도록 한다.
예시적인 구현예에 따르면, 각각의 주기는 온 간격과 오프 간격을 포함한다. 온 간격에서, 트랜지스터(Q1)는 유도 송신기(L1)가 에너지를 저장하는 자기장을 발생시키는 유도 송신기를 통한 전류를 활성화하기 위해 온 상태로 전환된다. 오프 간격에서, 트랜지스터는 자기장을 제거하기 위해 유도 송신기를 통한 전류를 비활성화하도록 오프 상태로 전환된다. 이러한 자기장의 붕괴로 인해 유도 송신기로부터 유도 수신기(L2)로 에너지가 전달되고, 커패시터(C)에서 충전하여 트랜지스터의 드레인(D)에서 전압 파형을 발생시킨다(트랜지스터는 또한 소스(S)와 게이트(G)를 포함함).
또한, 의사 공진 플라이백 컨버터(1700)는 커패시터와 트랜지스터의 드레인(D) 사이에서 커패시터(C)의 양쪽에 2개의 입력 단자(+, -)가 각기 커플링된 비교기(U1)를 포함한다. 일부 예에서, 또한 도시된 바와 같이, 의사 공진 플라이백 컨버터(1700)에는 추가로 제 1 및 제 2 전압 분배기(1704a, 1704b)의 입력이 각각 커패시터(C)의 양쪽에 커플링된다. 이들 예에서, 비교기(U1)의 2개의 입력 단자(+, -)는 제 1 및 제 2 전압 분배기의 각기 하나의 출력에 커플링되고, 그에 따라 커패시터의 어느 한쪽에 연결된다. 비교기는 트랜지스터가 오프 상태로 전환된 오프 간격 동안 전압 파형의 저점(trough)을 검출하도록 구성된다. 이에 응답하여, 비교기는 트랜지스터가 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 하는 출력을 생성하도록 구성된다.
일부 예에서, 비교기(U1)는 프로그래밍 가능한 시스템온칩(PSoC)과 같은 코프로세서(1706)로 구현되며, 적절한 예는 Cypress Semiconductor의 PSOC® 아날로그 코프로세서의 CY8C4Axx 계열을 포함한다. 다른 예에서, 비교기(U1)는 개별 전자 부품이나 개별 전자 부품으로 구성된 회로에 의해 구현된다. 이는 도 17의 의사 공진 플라이백 컨버터(1700)와는 다른 방식으로 유사한 의사 공진 플라이백 컨버터(1800)에 대해 도 18에 나타낸다.
도 17로 돌아가 코프로세서(1706)를 포함하는 예에서, 코프로세서는 펄스 폭 변조(PWM) 제어기(1708) 및/또는 글리치 필터(glitch filter)(1710)를 구현하도록 구성될 수도 있다. PWM 제어기는 비교기(U1)로부터의 출력을 수신하고, 이에 응답하여 트랜지스터(Q1)를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구동한다. 비교기와 PWM 제어기 사이에서 이들과 커플링될 수 있는 글리치 필터는 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하여 필터링된 출력을 생성하도록 구성된다. PWM 제어기와 글리치 필터를 모두 포함하는 예에서, PWM 제어기는 필터링된 출력을 수신하고, 이에 응답하여 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 트랜지스터(Q1)는 트랜지스터의 스위칭 시간에 반비례하는 드레인-소스 온 상태 저항(RDS(on))을 갖는다. 이들 예에서, 온 상태 저항은 또한 유도 수신기(L2)에서 교류 전압이 유도되어 열이 생성되는 시간과 정비례한다.
일부 예에서, 에어로졸 전달 장치(100, 900, 1300)는 전원(312, 1110, 1322)과 같은 전원(V)을 더 포함한다. 이들 예에서, 전원은 변압기(1702)를 포함하는 전기 부하에 연결되고, 부하에 전류를 공급하도록 구성된다. 유도 수신기(L2)가 발생시키는 열량은 전원에 의해 공급되는 전류의 강도에 정비례한다. 일부 추가 예에서, 전원은 충전 가능한 1차 배터리와 충전 가능한 2차 배터리를 병렬 조합으로 포함한다.
일부 예에서, 유도 수신기(L2)는 코일을 포함한다. 이들 예에서, 유도 수신기가 발생시키는 열량은 코일의 길이에 정비례한다.
상술한 설명 및 관련 도면에 제시된 교시의 잇점을 갖는 것을 포함하는 본 발명에 대한 여러 수정예 및 다른 구현예는 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 특정 구현예에 한정되지 않아야 하며, 해당 수정예 및 그 밖의 구현예는 첨부된 청구항들의 범주 내에 포함되도록 의도되는 것임을 이해해야 한다. 특정 용어가 본 명세서에서 채용되지만, 이들 용어는 포괄적이고 기술적인 의미로만 사용되며 제한적인 목적으로는 사용되지 않는다.

Claims (26)

  1. 에어로졸 전달 장치로서,
    에어로졸 전구체 조성물과,
    상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분이 기화하여 에어로졸을 생성하도록 구성된 의사 공진 플라이백 컨버터(quasi-resonant flyback converter)를 포함하되,
    상기 의사 공진 플라이백 컨버터는,
    유도 송신기와 유도 수신기를 포함하는 변압기와,
    상기 유도 송신기와 함께 탱크 회로를 형성하는 커패시터, 및
    상기 유도 송신기가 진동 자기장(oscillating magnetic field)을 발생시키고, 상기 진동 자기장에 노출될 때, 상기 유도 수신기에서 교류 전압을 유도하도록 주기마다 전환 가능한 트랜지스터 - 상기 교류 전압은, 상기 유도 수신기가 열을 발생시켜 상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시킴 -
    를 포함하며,
    상기 주기의 각각은, 상기 유도 송신기가 에너지를 저장하는 자기장을 생성하도록 상기 유도 송신기를 통한 전류를 활성화시키기 위해 상기 트랜지스터가 온 상태로 전환되는 온 간격(on-interval)과, 상기 유도 송신기가 상기 자기장을 제거하기 위해 상기 유도 송신기를 통한 전류를 비활성화시키도록 상기 트랜지스터가 오프 상태로 전환되는 오프 간격을 포함하고, 상기 자기장의 제거는, 상기 유도 송신기로부터 상기 유도 수신기로의 에너지 전달을 야기하여 상기 커패시터를 충전시키고, 그에 따라 상기 트랜지스터의 드레인에서 전압 파형을 발생시키며,
    상기 의사 공진 플라이백 컨버터는, 상기 커패시터와 상기 트랜지스터의 드레인 사이에서 상기 커패시터의 양쪽에 각기 커플링된 2개의 입력 단자를 구비하는 비교기를 더 포함하고, 상기 비교기는, 상기 트랜지스터가 오프 상태로 전환되어 있는 상기 오프 간격 동안 전압 파형의 저점(trough)을 검출하도록 구성되고, 이에 응답하여 상기 트랜지스터가 온 간격에 대해 온 상태로 전환되도록 하는 출력을 생성하는,
    에어로졸 전달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 전구체 조성물은, 고체 담배 재료, 반고체 담배 재료 또는 액체 에어로졸 전구체 조성물을 포함하는,
    에어로졸 전달 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 의사 공진 플라이백 컨버터는, 상기 커패시터의 양쪽에 각기 커플링된 입력을 갖는 제 1 및 제 2 전압 분배기를 더 포함하고,
    상기 비교기의 상기 2개의 입력 단자는, 상기 제 1 및 제 2 전압 분배기 중 각기 하나의 출력에 커플링되고, 그에 따라 상기 커패시터의 어느 한쪽과 커플링되는,
    에어로졸 전달 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교기는, 또한 상기 비교기로부터의 출력을 수신하고 이에 응답하여 상기 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성된 PWM(Pulse-Width Modulation) 제어기를 구현하도록 구성된 코프로세서(coprocessor)에 의해 구현되는,
    에어로졸 전달 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 코프로세서는, 상기 비교기와 상기 PWM 제어기 사이에서 이들과 커플링된 글리치 필터(glitch filter)를 구현하도록 더 구성되고,
    상기 글리치 필터는, 상기 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하여 필터링된 출력을 생성하도록 구성되며,
    상기 PWM 제어기는, 상기 필터링된 출력을 수신하고, 이에 응답하여 상기 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성되는,
    에어로졸 전달 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 코프로세서는, 프로그래밍 가능한 시스템-온-칩(Programmable System-on-Chip, PSoC)으로 구현되는,
    에어로졸 전달 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교기는, 상기 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하도록 구성된 글리치 필터를 구현하도록 더 구성된 코프로세서에 의해 구현되는,
    에어로졸 전달 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코프로세서는, PSoC로 구현되는,
    에어로졸 전달 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교기는, PSoC(programmable system-on-chip)로 구현되고, 또한 PWM(pulse-width modulation) 제어기와 글리치 필터 - 상기 글리치 필터는 상기 비교기와 상기 PWM 컨트롤러 사이에서 상기 비교기와 상기 PWM 컨트롤러에 커플링됨 - 를 구현하도록 더 구성되는 코프로세서에 의해 구현되고,
    상기 글리치 필터는, 상기 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하여 필터링된 출력을 생성하도록 구성되고, 상기 PWM 제어기는, 상기 필터링된 출력을 수신하고, 이에 응답하여 상기 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성되는,
    에어로졸 전달 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교기는, 개별 전자 부품으로, 또는 개별 전자 부품들로 구성된 회로로 구현되는,
    에어로졸 전달 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜지스터는, 상기 트랜지스터의 스위칭 시간에 반비례하고, 상기 유도 수신기에서 교류 전압이 유도되어 상기 열이 발생되는 시간에 정비례하는 드레인-소스 온 상태 저항(RDS(on))을 구비하는,
    에어로졸 전달 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 변압기를 포함하는 전기 부하에 연결된 전원을 더 포함하고,
    상기 전원은, 상기 부하에 전류를 공급하도록 구성되며,
    상기 유도 수신기가 생성하는 열량은, 상기 전원에 의해 공급되는 상기 전류의 세기에 정비례하는,
    에어로졸 전달 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전원은, 재충전 가능한 일차 전지와 재충전 가능한 이차 전지를 병렬 조합으로 포함하는,
    에어로졸 전달 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도 수신기는 코일을 포함하고,
    상기 유도 수신기가 발생시키는 열량은 상기 코일의 길이에 정비례하는,
    에어로졸 전달 장치.
  15. 에어로졸 전달 장치의 제어 본체로서,
    일단부에 개구가 형성되는 하우징 - 상기 개구는, 가열 단부와 마우스 단부가 형성되고 에어로졸 전구체 조성물을 포함하는 에어로졸 소스 부재를 수용하도록 구성됨 - 과, 상기 하우징 내에, 의사 공진 플라이백 컨버터를 포함하되,
    상기 의사 공진 플라이백 컨버터는,
    유도 송신기와 유도 수신기를 포함하는 변압기와,
    상기 유도 송신기와 함께 탱크 회로를 형성하는 커패시터, 및
    상기 유도 송신기가 진동 자기장(oscillating magnetic field)을 발생시키고, 상기 진동 자기장에 노출될 때, 상기 유도 수신기에서 교류 전압을 유도하도록 주기마다 전환 가능한 트랜지스터 - 상기 교류 전압은, 상기 유도 수신기가 열을 발생시켜, 상기 에어로졸 소스 부재가 상기 하우징 내로 삽입될 때, 에어로졸을 생성하기 위해 상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시킴 -
    를 포함하며,
    상기 주기의 각각은, 에너지를 저장하는 상기 유도 송신기가 자기장을 생성하도록 상기 유도 송신기를 통한 전류를 활성화시키기 위해 상기 트랜지스터가 온 상태로 전환되는 온 간격과, 상기 자기장이 제거되도록 상기 유도 송신기를 통한 전류를 비활성화시키기 위해 상기 트랜지스터가 오프 상태로 전환되는 오프 간격을 포함하고, 상기 자기장의 제거는, 상기 유도 송신기로부터 상기 유도 수신기로 에너지를 전달하게 하고 상기 커패시터를 충전시키켜 상기 트랜지스터의 드레인에서 전압 파형을 발생시키며,
    상기 의사 공진 플라이백 컨버터는, 상기 커패시터와 상기 트랜지스터의 드레인 사이에서 상기 커패시터의 양쪽에 각기 커플링된 2개의 입력 단자를 구비하는 비교기를 더 포함하고, 상기 비교기는, 상기 트랜지스터가 오프 상태로 전환되어 있는 상기 오프 간격 동안 전압 파형의 저점(trough)을 검출하도록 구성되고, 이에 응답하여 상기 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 하는 출력을 생성하는,
    제어 본체.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 의사 공진 플라이백 컨버터는, 상기 커패시터의 양쪽에 각기 커플링된 입력을 갖는 제 1 및 제 2 전압 분배기를 더 포함하고,
    상기 비교기의 상기 2개의 입력 단자는, 상기 제 1 및 제 2 전압 분배기 중 각기 하나의 출력에 커플링되고 그에 따라 상기 커패시터의 어느 한쪽에 커플링되는,
    제어 본체.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 비교기는, 또한 상기 비교기로부터의 출력을 수신하고 이에 응답하여 상기 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성된 PWM(Pulse-Width Modulation) 제어기를 구현하도록 구성된 코프로세서에 의해 구현되는,
    제어 본체.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 비교기는, 상기 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하도록 구성된 글리치 필터를 구현하도록 추가 구성된 코프로세서에 의해 구현되는,
    제어 본체.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 비교기는, PSoC(programmable system-on-chip)로 구현되고, 또한 PWM(pulse-width modulation) 제어기와 글리치 필터 - 상기 글리치 필터는 상기 비교기와 상기 PWM 컨트롤러 사이에서 상기 비교기와 상기 PWM 컨트롤러에 커플링됨 - 를 구현하도록 추가 구성되는 코프로세서에 의해 구현되고,
    상기 글리치 필터는, 상기 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하여 필터링된 출력을 생성하도록 구성되고, 상기 PWM 제어기는, 상기 필터링된 출력을 수신하고, 이에 응답하여 상기 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성되는,
    제어 본체.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 비교기는 개별 전자 부품으로, 또는 개별 전자 부품들로 구성된 회로로 구현되는,
    제어 본체.
  21. 에어로졸 전달 장치의 제어 본체로서,
    유도 수신기가 장착되고 에어로졸 전구체 조성물을 함유하는 카트리지와 커플링되거나 커플링 가능한 하우징과,
    상기 하우징 내에, 의사 공진 플라이백 컨버터를 포함하되,
    상기 의사 공진 플라이백 컨버터는,
    상기 유도 수신기와 함께 변압기를 형성하는 유도 송신기와,
    상기 유도 송신기와 함께 탱크 회로를 형성하는 커패시터, 및
    상기 유도 송신기가 진동 자기장(oscillating magnetic field)을 발생시키고, 상기 하우징이 상기 카트리지와 커플링되고 상기 유도 수신기가 상기 진동 자기장에 노출될 때, 상기 유도 수신기에서 교류 전압을 유도하도록 주기마다 전환 가능한 트랜지스터 - 상기 교류 전압은, 상기 유도 수신기가 열을 발생시켜 에어로졸을 생성하기 위해 상기 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시킴 -
    를 포함하며,
    상기 주기의 각각은, 에너지를 저장하는 상기 유도 송신기가 자기장을 생성하도록 상기 유도 송신기를 통한 전류를 활성화시키기 위해 상기 트랜지스터가 온 상태로 전환되는 온 간격과, 상기 자기장이 제거되도록 상기 유도 송신기를 통한 전류를 비활성화시키기 위해 상기 트랜지스터가 오프 상태로 전환되는 오프 간격을 포함하고, 상기 자기장의 제거는, 상기 유도 송신기로부터 상기 유도 수신기로 에너지를 전달하게 하고 상기 커패시터를 충전시켜 상기 트랜지스터의 드레인에서 전압 파형을 발생시키며,
    상기 의사 공진 플라이백 컨버터는, 상기 커패시터와 상기 트랜지스터의 드레인 사이에서 상기 커패시터의 양쪽에 각기 커플링된 2개의 입력 단자를 구비하는 비교기를 더 포함하고, 상기 비교기는 상기 트랜지스터가 오프 상태로 전환되어 있는 상기 오프 간격 동안 전압 파형의 저점(trough)을 검출하도록 구성되고, 이에 응답하여 상기 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 하는 출력을 생성하는,
    제어 본체.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 의사 공진 플라이백 컨버터는 상기 커패시터의 양쪽에 각기 커플링된 입력을 갖는 제 1 및 제 2 전압 분배기를 더 포함하고,
    상기 비교기의 상기 2개의 입력 단자는 상기 제 1 및 제 2 전압 분배기의 각기 하나의 출력에 커플링되고 그에 따라 상기 커패시터의 어느 한쪽에 커플링되는,
    제어 본체.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 비교기는, 또한 상기 비교기로부터의 출력을 수신하고 이에 응답하여 상기 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성된 PWM(Pulse-Width Modulation) 제어기를 구현하도록 구성된 코프로세서에 의해 구현되는,
    제어 본체.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 비교기는, 상기 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하도록 구성된 글리치 필터를 구현하도록 더 구성된 코프로세서에 의해 구현되는,
    제어 본체.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 비교기는, PSoC(programmable system-on-chip)로 구현되고, 또한 PWM(pulse-width modulation) 제어기와 글리치 필터 - 상기 글리치 필터는 상기 비교기와 상기 PWM 컨트롤러 사이에서 상기 비교기와 상기 PWM 컨트롤러에 커플링됨 - 를 구현하도록 추가 구성되는 코프로세서에 의해 구현되고,
    상기 글리치 필터는, 상기 비교기의 출력으로부터 글리치 펄스를 수신 및 제거하여 필터링된 출력을 생성하도록 구성되고, 상기 PWM 제어기는, 상기 필터링된 출력을 수신하고, 이에 응답하여 상기 트랜지스터를 온 상태로 전환하여 온 간격으로 되도록 구성되는,
    제어 본체.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 비교기는 개별 전자 부품으로, 또는 개별 전자 부품들로 구성된 회로로 구현되는,
    제어 본체.
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