KR20210014103A - 공기 예열로 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 장치 - Google Patents
공기 예열로 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 장치 Download PDFInfo
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Abstract
에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 장치(100)는 히터(160), 리셉터클 유입구(143)와 배출구(147), 및 공기 유입구 채널(170)을 포함한다. 히터는 가열 요소, 내부 표면, 및 외부 표면을 포함한다. 내부 표면은 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 카트리지를 수용하도록 구성된 리셉터클(140)의 적어도 일부분을 정의한다. 리셉터클 유입구는 리셉터클과 연통하고, 리셉터클의 상류에 있다. 리셉터클 배출구는 리셉터클과 연통하고, 리셉터클의 하류에 있다. 공기 유입구 채널은 주변 환경과 리셉터클 유입구와 연통한다. 공기 유입구 채널은 주변 환경과 리셉터클 유입구 사이의 구불구불한 통로를 정의한다. 공기 유입구 채널은 구불구불한 통로에 있는 공기가 히터에 의해 가열되도록 히터에 대해 위치된다.
Description
본 개시는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 요소에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시는 에어로졸 형성 기재를 연소하지 않고 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 요소, 및 이러한 히터를 포함하는 시샤 장치와 같은 장치에 관한 것이다.
전통적인 시샤 장치는 숯을 사용하여 담배 기재를 가열하거나 연소하여 사용자에 의한 흡입을 위한 에어로졸을 발생시킨다. 높은 수준의 일산화탄소 및 연소 부산물이 전통적인 시샤 장치의 사용 중에 생성된다. 일산화탄소는 담배 기재의 연소뿐만 아니라 숯에 의해 발생될 수 있다.
일산화탄소 및 연소 부산물의 생성을 감소시키는 한 가지 방법은 기재를 연소시키지 않고 기재로부터 에어로졸을 생성하는 데 충분한 온도로 담배 기재를 가열하는 전기 히터를 사용하는 것이다.
전통적인 시샤 장치의 절차, 향미 및 향기를 가능한 한 많이 보존하기 위해서, 전자 시샤 장치는 전통적인 시샤 장치에서 기재의 열 프로파일을 가능한 한 가깝게 모방해야 한다. 그러나, 전기 히터가 숯 작동식 시샤 장치에서 달성된 온도까지 공기를 가열하는 것은 어려울 수 있다. 숯 작동식 시샤 장치 내의 공기의 실제 온도는 약 700℃ 까지일 수 있는 벌건 숯의 온도와 대략 같다. 이러한 고온의 공기를 지지하는 것은 대부분의 전기 가열식 시샤 장치, 특히 배터리 동력식 시샤 장치에 실체적이지 않다. 공기 온도가 히터 온도에 더 가깝게 되면, 기재에서 더욱 균일한 열 구배를 보장하는 것을 도울 수 있고, 전통적인 향미 및 향기를 전기 가열식 시샤 장치로부터 경험할 수 있다.
예열된 공기를 사용하는 전기 가열식 시샤 장치는 공기가 퍼핑 시 열원 근처에서 이동하도록 기류 통로를 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 장치는 공기를 충분히 예열하지 못할 수 있다. 예를 들어, 공기는 층류 방식으로 히터를 지나 흐를 수 있다. 층류 흐름에서, 고온 표면과 접촉하는 공기 분자의 수는 흐름 에지에서 이들 공기 분자로 제한되어, 이들 공기 분자가 흐름의 중심을 향해 비효율적으로 가열될 수 있다.
전통적인 시샤 장치에서 기재의 열 프로파일을 더욱 가깝게 모방하는 시샤 장치용 전기 히터를 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 에어로졸 형성 기재를 효율적으로 가열하는 시샤 장치용 전기 히터를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다양한 양태에서, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 장치가 제공된다. 장치는 가열 요소, 내부 표면, 및 외부 표면을 포함하는 히터를 포함한다. 내부 표면은 에어로졸 형성 기재를 수용하도록 구성된 리셉터클 또는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 카트리지의 적어도 일부를 정의한다. 장치는 리셉터클 유입구 및 리셉터클 배출구를 더 포함한다. 리셉터클 유입구는 리셉터클과 연통하고, 리셉터클의 상류에 있다. 리셉터클 배출구는 리셉터클과 연통하고, 리셉터클의 하류에 있다. 장치는 또한 주변 환경과 리셉터클 유입구와 연통하는 공기 유입구 채널을 포함한다. 공기 유입구 채널은 주변 환경과 리셉터클 유입구 사이의 구불구불한 통로를 정의한다. 공기 유입구 채널은 구불구불한 통로에 있는 공기가 히터에 의해 가열되도록 히터에 대해 위치된다. 예를 들어, 공기 유입구 채널의 적어도 일부분은 히터의 외부 표면에 의해 정의될 수 있다. 공기 유입구 채널의 구불구불한 통로는 히터와 공기 유입구 채널 내의 공기 사이에서 열을 교환한다.
본원에 설명된 전기 히터를 포함하는, 시샤 장치와 같은 장치의 다양한 양태 또는 구현예는 기존 장치에 비해 하나 이상의 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본원에 설명된 시샤 장치는 전기 가열식 시샤 장치의 사용자가 더욱 전통적인 시샤 경험을 얻을 수 있게 해야 하는 전통적인 시샤 장치에서 에어로졸 형성 기재의 열 프로파일을 더욱 가깝게 모방할 수 있다. 공기 유입구 채널의 벽은 히터로부터 공기로 열을 교환하여, 히터의 외부 표면으로부터 열을 제거한다. 예열된 공기는 가열되는 에어로졸 형성 기재의 에어로졸화를 촉진하는 것뿐만 아니라, 히터의 활성화 후 최초 퍼프까지의 시간을 감소시키는 것을 돕는다. 공기 유입구 채널의 구불구불한 통로는 열 교환 표면으로서 기능을 하며, 이는 본원에 설명된 에어로졸 발생 요소를 사용하는 장치가 전통적인 시샤 장치에서 기재의 열 프로파일을 아주 가깝게 모방하게 한다.
공기 유입구 채널의 구불구불한 통로는 난류 흐름을 증가시켜, 채널의 고온 표면과 공기 분자의 더 많은 충돌을 야기하여, 직선 채널을 통한 층류 흐름에서보다 표면의 더 많은 가열을 초래한다. 또한, 히터에 대해 위치되는 공기 유입구 채널의 표면적은 직선형 채널에 비해서 증가될 수 있고, 또한 구불구불한 통로를 통한 공기의 가열을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 그 때문에, 공기는 히터 근처의 직선 통로를 따르는 공기보다 더 큰 정도로 가열될 수 있다. 구불구불한 통로는 사형 통로 및 나선 통로 중 하나 또는 모두를 포함할 수 있다.
공기 유입구 채널은 채널을 통해 흐르는 공기의 혼합을 야기하도록 채널 내로 연장되는 돌기를 포함할 수 있다. 돌기는 거칠거나 불균일한 표면, 돌출부, 핀 등의 형태일 수 있다. 공기의 혼합은 난류 흐름을 야기할 수 있고, 더 많은 공기 분자가 채널의 고온 표면과 접촉하게 하여 직접 가열을 야기할 수 있다.
장치는 히터 주위에 배치된 슬리브를 더 포함할 수 있다. 슬리브는 공기 유입구 채널의 적어도 일부분을 정의하는 몸체를 가진다. 슬리브는 슬리브로부터 공기 유입구 채널을 통해 흐르는 공기로 열 전달을 용이하게 하기 위한 열 전도성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬리브는 알루미늄 또는 알루미나를 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 슬리브는 알루미나 세라믹 재료를 포함한다.
장치는 공기 유입구 채널을 통해 이동하기 전에 퍼프 사이에서 공기를 가열하기 위한 저장소, 또는 공기 유입구 채널의 구불구불한 통로를 포함할 수 있으며, 구불구불한 통로는 예열된 공기가 에어로졸 형성 기재와 상호 작용하기 전에 공기 온도를 추가로 증가시키고 장치의 가열 효율을 추가로 증가시킨다. 몇몇 구현예에서, 저장소의 외부 벽 및 저장소 유입구는 하우징에 의해 형성된다. 하우징은 가열 요소 주위에 배치되어 하우징과 가열 요소 사이에 저장소를 형성할 수 있다. 장치가 슬리브를 포함하는 경우, 하우징은 슬리브 주위에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 슬리브는 열 전도성이다. 저장소 내의 공기는 히터 또는 열 전도성 슬리브에 의해 가열될 수 있다. 저장소 내의 공기는 퍼프 사이에서 가열될 수 있다. 바람직하게는, 저장소의 체적은 대략, 장치의 퍼프의 예상 체적이다. 시샤 장치의 경우, 퍼프의 체적은 약 400 ml 내지 약 650 ml의 범위에 있을 수 있다. 장치는 공기가 하우징 유입구를 통해 저장소로, 저장소로부터 공기 유입구 채널로, 그리고 공기 유입구 채널로부터 리셉터클로 흐를 수 있도록 구성될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 저장소의 외부 벽 및 저장소 유입구는 히터 주위에 배치된 저장소 슬리브 및 공기 유입구 채널의 구불구불한 통로 또는 공기 유입구 채널의 구불구불한 통로를 형성하는 슬리브에 의해 형성된다.
본원에 설명된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 장치는 시샤 장치와 같은 임의의 적합한 장치일 수 있다. 바람직하게는, 장치는 에어로졸 형성 기재가 기재를 연소시키지 않고 에어로졸을 생성하도록 충분히 가열되는 비-연소 가열 장치이다. 장치는 전기 히터를 포함한다. 히터는 가열 요소 및 가열 블록을 포함할 수 있다. 히터는 외부 표면, 및 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 형성 기재를 함유하는 카트리지를 수용하도록 구성된 리셉터클을 정의하는 내부 표면을 포함한다. 리셉터클은 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 형성 기재를 함유하는 카트리지를 수용하도록 구성된다. 리셉터클은 유입구, 및 공기가 유입구로부터, 리셉터클을 통해, 그리고 리셉터클 내의 에어로졸 형성 기재를 통해 또는 그를 가로질러, 그리고 배출구로 흐르게 하는 배출구를 가진다. 히터는 기재가 에어로졸을 형성하게 하도록 에어로졸 형성 기재를 가열하며, 에어로졸은 유입구로부터 배출구로 흐르는 공기에 비말동반될 수 있다.
히터는 임의의 적합한 가열 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열 요소는 저항 및 유도 가열 구성요소 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 가열 요소는 저항 가열 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 가열 요소는 하나 이상의 저항 와이어 또는 다른 저항 요소를 포함할 수 있다. 저항 와이어는 더 넓은 구역에 걸쳐 생성된 열을 분포시키기 위해서 열 전도성 재료와 접촉할 수 있다. 적합한 전도성 재료의 예는 알루미늄, 구리, 아연, 니켈, 은 및 이의 조합을 포함한다. 본 개시의 목적을 위해서, 저항 와이어가 열 전도성 재료와 접촉하면, 저항 와이어와 열 전도성 재료 둘 모두는 카트리지 리셉터클의 표면의 적어도 일부분을 형성하는 가열 요소의 일부이다.
일부 예에서, 가열 요소는 유도 가열 요소를 포함한다. 예를 들어, 가열 요소는 카트리지 리셉터클의 표면을 형성하는 서셉터 재료를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '서셉터'는 전자기 에너지를 열로 변환할 수 있는 재료를 지칭한다. 교류 전자기장 내에 위치될 때, 통상적으로 와전류가 유도되어 서셉터의 가열을 야기하는 히스테리시스 손실이 서셉터에 발생할 수 있다. 서셉터는 에어로졸 형성 기재와 열적 접촉하거나 열적으로 밀접한 근위에 위치하므로, 기재는 에어로졸이 형성되도록 서셉터에 의해 가열된다. 바람직하게는, 서셉터는 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 형성 기재를 함유하는 카트리지와 적어도 부분적으로 직접 물리적으로 접촉하게 배열된다.
서셉터는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 생성하기에 충분한 온도로 유도 가열될 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 바람직한 서셉터는 금속 또는 탄소를 포함한다. 바람직한 서셉터는 강자성 재료, 예를 들어 페라이트 철, 강자성 합금, 예컨대 강자성 스틸 또는 스테인리스 스틸, 페라이트를 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. 적합한 서셉터는 알루미늄이거나 이를 포함할 수 있다.
바람직한 서셉터는 금속 서셉터, 예를 들어 스테인리스 스틸이다. 그러나, 서셉터 재료는 또한 그래파이트, 몰리브덴, 실리콘 카바이드, 알루미늄, 니오븀, 인코넬 합금(오스테나이트 니켈-크롬-계 초합금), 금속화 필름, 예를 들어 지르코니아와 같은 세라믹, 예를 들어 Fe, Co, Ni와 같은 전이 금속, 또는 예를 들어 B, C, Si, P, Al과 같은 준금속 성분을 포함하거나 이로 만들어질 수 있다.
서셉터는, 바람직하게는 5%, 바람직하게는 20%, 바람직하게는 50% 또는 90%보다 더 많은 강자성 재료 또는 상자성 재료를 포함한다. 바람직한 서셉터는 250℃를 초과하는 온도로 가열될 수 있다. 적합한 서셉터는 비금속 코어 상에 배치된 금속층(예를 들어 세라믹 코어의 표면 상에 성형된 금속 트랙)을 포함할 수 있다.
시샤 장치는 또한, 서셉터 재료에 와전류 및/또는 히스테리시스 손실을 유도하도록 구성된 하나 이상의 유도 코일을 포함할 수 있으며, 이는 서셉터 재료의 가열을 초래한다. 서셉터 재료는 또한, 에어로졸 발생 기재를 함유한 카트리지 내에 위치될 수 있다. 서셉터 재료를 포함한 서셉터 요소는, 예를 들어 PCT 공개 특허 출원 번호 WO 2014/102092호 및 WO 2015/177255호에 설명된 것과 같은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다.
유도 가열 요소이든 서셉터이든 가열 요소는 가열 블록과 열적으로 커플링될 수 있다. 가열 요소는 가열 블록과 직접 접촉할 수 있다. 가열 블록은 임의의 적합한 열 전도성 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 가열 블록은 알루미늄, 알루미나, 또는 알루미나 세라믹을 포함한다. 가열 블록은 히터의 외부 표면을 형성할 수 있다.
시샤 장치는 저항 가열 요소 또는 유도 코일에 작동 가능하게 커플링된 제어 전자기기를 포함할 수 있다. 제어 전자기기는 가열 요소의 가열을 제어하도록 구성된다.
제어 전자기기는 임의의 적합한 형태로 제공될 수 있고, 예를 들어 컨트롤러 또는 메모리와 컨트롤러를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 주문형 집적 회로(ASIC) 상태 기계, 디지털 신호 프로세서, 게이트 어레이, 마이크로프로세서, 또는 동등한 별개의 또는 집적된 논리 회로 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 전자기기는 회로의 하나 이상의 구성요소가 제어 전자기기의 기능 또는 양태를 수행하게 하는 명령을 포함하는 메모리를 포함할 수 있다. 본 개시에서의 제어 전자기기에 기인하는 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 및 하드웨어 중 하나 이상으로 구현될 수 있다.
전자 회로는, 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서일 수 있는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 전자 회로는 전력 공급을 조절하도록 구성될 수 있다. 전력은 전류 펄스의 형태로 히터 요소 또는 유도 코일에 공급될 수 있다.
가열 요소가 저항 가열 요소이면, 제어 전자기기는 가열 요소의 전기 저항을 모니터링하고 가열 요소의 전기 저항에 따라서 가열 요소에 대한 전력 공급을 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 제어 전자기기는 저항 요소의 온도를 조절할 수 있다.
가열 구성요소가 유도 코일을 포함하고 가열 요소가 서셉터 재료를 포함하면, 제어 전자기기는, 예를 들어 WO 2015/177255호에 설명된 바와 같이, 유도 코일의 양태를 모니터링하고 코일의 양태에 따라서 유도 코일에 대한 전력 공급을 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 제어 전자기기는 서셉터 재료의 온도를 조절할 수 있다.
시샤 장치는 가열 요소의 온도를 제어하기 위해서 제어 전자기기에 작동 가능하게 커플링된 열전대와 같은 온도 센서를 포함할 수 있다. 온도 센서는 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 가열될 에어로졸 형성 기재의 온도를 모니터링하기 위해서 리셉터클 내부에 수용되는 카트리지에 삽입되도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 온도 센서는 가열 요소와 접촉할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 온도 센서는 히터 리셉터클의 배출구에서 온도를 검출하도록 위치될 수 있다. 센서는 감지된 온도에 관한 신호를 제어 전자기기에 전송하여 가열 요소의 가열을 조정하여 센서에서 적합한 온도를 달성할 수 있다.
시샤 장치가 온도 센서를 포함하는지의 여부에 관계없이, 장치는, 바람직하게는 에어로졸 발생 기재를 연소시키지 않고 에어로졸을 발생시키는 데 충분한 정도로 리셉터클에 수용된 카트리지 내의 에어로졸 발생 기재를 가열하도록 구성된다.
제어 전자기기는 전력 공급부에 작동 가능하게 커플링될 수 있다. 시샤 장치는 임의의 적합한 전력 공급부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시샤 장치의 전력 공급부는 배터리 또는 배터리 세트일 수 있다. 전력 공급부 유닛의 배터리는 충전식이고 제거 가능하고 교체 가능할 수 있다. 임의의 적합한 배터리가 사용될 수 있다. 예를 들어, 산업용 대형 전력 공구에 사용되는 것과 같은 대형 배터리 또는 표준 배터리가 존재한다. 대안적으로, 전력 공급부 유닛은 슈퍼 또는 하이퍼 커패시터를 포함하는 임의의 유형의 전기 전력 공급부일 수 있다. 대안적으로, 장치는 외부 전기 전원에 전력 공급되게 연결될 수 있고, 이러한 목적으로 전기 및 전자적으로 설계될 수 있다. 사용된 전력 공급부의 유형에 관계없이, 전력 공급부는, 바람직하게는 재충전되거나 외부 전기 전원에 연결될 필요가 있기 전에, 장치의 대략 70분의 연속 작동 동안 장치의 정상 기능을 위해 충분한 에너지를 제공한다.
장치는 장치 외부의 주변 환경과 연통하고 리셉터클 유입구와 연통하는 공기 유입구 채널을 포함한다. 공기 유입구 채널은 구불구불한 통로를 정의한다. 공기 유입구 채널은 구불구불한 통로에 있는 공기가 히터에 의해 가열되도록 히터에 대해 위치된다. 몇몇 구현예에서, 히터의 외부 표면은 공기 유입구 채널의 구불구불한 통로의 적어도 일부분을 정의한다. 가열 블록의 외부 표면은 구불구불한 통로의 적어도 일부분을 정의하는 히터의 외부 표면일 수 있다. 히터의 외부 표면은 리셉터클을 형성하는 표면과 반대인 히터의 표면이다. 공기가 채널의 구불구불한 통로를 통해 흐르면서, 공기는 리셉터클 유입구로 진입하기 전에 예열된다.
공기 유입구 채널은, 바람직하게는 채널의 벽과 접촉하는 공기가 효율적으로 가열될 수 있도록 열 전도성 재료로 형성된다. 공기 유입구 채널은 임의의 적합한 열 전도성 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 공기 유입구 채널의 벽은 알루미늄, 알루미나, 또는 알루미나 세라믹을 포함한다.
공기 유입구 채널의 구불구불한 통로는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 몇몇 구현예에서, 구불구불한 통로는 사형 형상을 가진다. 몇몇 구현예에서, 구불구불한 통로는 나선 형상을 가진다. 몇몇 구현예에서, 구불구불한 통로는 나선 형상을 갖는 부분 및 사형 형상을 갖는 부분을 포함한다. 구불구불한 통로는 직선 통로에 대해 임의의 적합한 정도로 유입구 채널의 길이를 연장될 수 있다. 예를 들어, 구불구불한 통로의 길이는 직선 통로보다 10배 이상, 또는 직선 통로보다 20배 이상과 같이, 직선 통로보다 5배 이상 더 길 수 있다. 구불구불한 통로는 직선 통로보다 100배 미만일 수 있다. 직선 통로에 대해 길이를 연장시킴으로써, 구불구불한 통로는 통로 내의 채널을 통해 이동하는 공기가 가열될 수 있는 표면적을 증가시킨다.
구불구불한 통로는 공기가 통로를 통해 흐르면서 난류를 도입하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 통로의 곡률, 굴곡 또는 다른 기하학적 구조가 난류를 초래할 수 있다. 채널의 벽과 접촉하는 공기 분자의 수가 층류 흐름보다 난류 흐름엥서 증가되기 때문에, 난류는 층류 흐름보다 채널 내의 공기와 채널의 벽 사이에서의 열 교환을 향상시킨다.
공기 유입구 채널은 공기가 채널을 통해 흐르면서 난류를 증가시키기 위해 하나 이상의 돌기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공기 유입구 채널은 배플, 플레이트, 핀, 범프, 거칠거나 불균일한 표면, 또는 난류를 유도하도록 구성된 다른 특징 중 어느 하나 또는 어느 하나의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 공기 유입구 채널의 구불구불한 통로를 통한 기류는 난류이다.
공기 유입구 채널은 임의의 적합한 단면 치수를 가질 수 있다. 바람직하게는, 채널의 폭 또는 직경은 장치를 통한 적합한 흡인 저항(RTD)을 달성하도록 구성된다. 시료의 RTD는, 체적 유량(volumetric flow)이 배출 단부에서 초당 17.5 밀리리터인 정상 상태 조건 하에서 기류에 의해 가로지를 때, 시편의 두 단부 간의 정압차를 지칭한다. 시료의 RTD는, 통기가 전부 차단된 상태에서 ISO 표준 6565:2002에 규정된 방법을 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 공기 유입구 채널은 약 3 mm 내지 약 10 mm 범위의 직경 또는 폭을 가질 수 있다. 바람직하게는, 공기 유입구 채널은 약 4 mm 내지 약 8 mm 범위의 직경 또는 폭을 가진다. 더 바람직하게는, 공기 유입구 채널은 약 5 mm의 직경 또는 폭을 가진다. 바람직하게는, 캡슐 또는 에어로졸 형성 기재가 리셉터클 내에 존재하지 않을 때, 장치를 통한 RTD는 약 60 mm H2O 미만, 예컨대 약 10 mm H2O 내지 약 50 mm H2O, 또는 약 20 mmH2O 내지 약 40 mm H2O 범위에 있다.
몇몇 구현예에서, 공기 유입구 채널은 히터의 외부 표면과 히터의 주위에 배치된 슬리브의 표면 사이에 형성된다. 슬리브는 슬리브와 히터 사이의 구불구불한 통로를 정의하는 몸체를 가진다. 슬리브는 히터에 매우 근접하거나 그와 접촉할 수 있다. 예를 들어, 슬리브는 가열 블록에 매우 근접하거나 그와 접촉할 수 있다. 바람직하게는, 슬리브는 열 전도성 재료로 형성된다. 몇몇 구현예에서, 슬리브는 알루미늄, 알루미나 또는 알루미나 세라믹을 포함한다. 바람직하게는, 슬리브는 퍼프 사이에서 히터와 열 평형을 달성한다. 예를 들어, 슬리브는 퍼프 사이에서 가열 블록과 열 평형을 달성할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 슬리브와 가열 블록은 동일한 재료 또는 재료들로 형성된다.
신선한 공기 유입구 채널을 통해 흐르는 공기는 임의의 적합한 양만큼 가열될 수 있다. 몇몇 예에서, 공기는 가열된 공기가 리셉터클을 통해 흐르고 리셉터클 또는 리셉터클의 카트리지 내에 있는 에어로졸 형성 기재와 접촉할 때 에어로졸이 형성되도록 충분히 가열될 것이다. 몇몇 예에서, 공기는 자체적으로 에어로졸 형성을 야기할 만큼 충분히 가열되지 않지만 가열 요소에 의한 에어로졸 형성 기재의 가열을 용이하게 한다. 바람직하게는, 기재를 가열하여 에어로졸 형성을 야기하기 위해서 가열 요소로 공급되는 에너지의 양은 공기가 본 발명에 따라서 예열될 때, 공기가 예열되지 않는 디자인에 비해서 5% 이상, 예컨대 10% 이상, 또는 15% 이상 감소된다. 통상적으로, 에너지 절약은 75% 미만일 것이다.
기재는, 바람직하게는, 예를 들어, 예열된 공기와 가열 요소로부터의 가열과의 조합을 통해서, 약 150℃ 내지 약 300℃; 더 바람직하게는 약 180℃ 내지 약 250℃ 또는 약 200℃ 내지 약 230℃ 범위의 온도까지 가열된다.
이러한 기재 온도를 달성하기 위해서, 가열 요소는 약 150℃ 내지 약 250℃, 바람직하게는 약 180℃ 내지 약 230℃ 또는 약 200℃ 내지 약 230℃의 작동 온도까지 가열될 수 있다.
장치는 하우징 또는 저장소 슬리브와 히터 사이에 형성된 저장소를 포함할 수 있다. 장치가 공기 유입구 채널의 적어도 구불구불한 통로를 형성하는 슬리브를 포함하는 경우, 저장소는 하우징과 저장소 슬리브 및 공기 입구 채널의 구불구불한 통로를 형성하는 슬리브 사이에 형성될 수 있다. 저장소는 공기 유입구 채널과 연통하는 저장소 유입구를 포함한다. 바람직하게는, 저장소 내의 공기는 히터에 의해 또는 열 전도성 슬리브를 통해 퍼프 사이에서 가열된다. 바람직하게는, 저장소의 체적은 대략, 장치의 퍼프의 예상 체적이다. 따라서, 퍼프 시 공기의 체적의 전체 또는 대부분이 퍼프 사이에서 저장소 내에서 예열될 수 있다. 퍼프 동안, 저장소로부터의 공기는 공기 유입구 채널의 구불구불한 통로를 통해 이동하여 저장소 유입구를 통해 흐르기 전에 추가로 가열될 수 있다.
시샤 장치의 경우, 저장소는 시샤 장치에서 퍼프의 예상 체적인 약 400 ml 내지 약 650 ml, 예컨대 약 450 ml 내지 약 600 ml, 또는 약 500 ml 내지 약 550 ml, 또는 약 530 ml의 체적을 가질 수 있다.
바람직하게는, 저장소의 적어도 일부분은 열 차폐물을 포함한다. 열 차폐물 및 슬리브 또는 히터의 외부 표면은 저장소의 대향 표면을 형성할 수 있다. 임의의 적합한 열 차폐 재료가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 열 차폐 재료는 열 반사성인 표면을 포함한다. 열 반사 표면은 단열 재료로 지지될 수 있다. 몇몇 예에서, 열 반사 재료는 알루미늄 금속화 필름 또는 다른 적합한 열 반사 재료를 포함한다. 몇몇 예에서, 단열 재료는 세라믹 재료를 포함한다. 몇몇 예에서, 열 차폐물은 알루미늄 금속화 필름 및 세라믹 재료 백킹(backing)을 포함한다.
리셉터클 유입구는 하나 이상의 공기 유입구 채널과 연통하는 임의의 적합한 수의 애퍼처를 포함할 수 있다. 예를 들어, 리셉터클은 10개 내지 500개의 애퍼처와 같은, 1개 내지 1000개의 애퍼처를 포함할 수 있다. 애퍼처는 균일한 크기 또는 불균일한 크기일 수 있다. 애퍼처는 균일하게 분포되거나 불균일하게 분포될 수 있다. 애퍼처는 임의의 적합한 위치에서 리셉터클에 형성될 수 있다. 예를 들어, 애퍼처는 리셉터클의 상단 또는 측벽 중 하나 또는 둘 모두에 형성될 수 있다. 바람직하게는, 애퍼처는 리셉터클의 상단에 형성된다. 애퍼처는 매니폴드에 의해 형성될 수 있다.
리셉터클는, 바람직하게는, 카트리지가 리셉터클에 의해 수용될 때 리셉터클의 하나 이상의 벽 또는 천장과 카트리지 사이에서 접촉하게 하여 리셉터클의 표면을 형성하는 히터에 의해 카트리지와 에어로졸 발생 기재의 전도성 가열을 용이하게 하는 형상과 크기를 가진다. 몇몇 예에서, 공극은 카트리지의 적어도 일부분과 리셉터클의 표면 사이에 형성될 수 있으며, 여기서 공극은 신선한 공기 유입구 채널의 일부분으로서 역할을 한다.
바람직하게는, 리셉터클의 내부 및 카트리지의 외부는 유사한 크기 및 치수이다. 바람직하게는, 리셉터클의 내부 및 카트리지의 외부는 약 1.5 대 1 초과의 높이 대 기저부 폭(또는 직경) 비율 또는 약 1.5 대 1 초과의 기저부 폭(또는 직경) 비율을 가진다. 이러한 비율은 히터로부터의 열이 카트리지의 중간으로 침투하게 함으로써 사용 중에 카트리지 내에서 에어로졸 발생 기재의 더욱 효율적인 고갈을 허용할 수 있다. 예를 들어, 리셉터클 및 카트리지는 높이의 약 1.5배 내지 약 5배, 또는 높이의 약 1.5배 내지 약 4배, 또는 높이의 약 1.5배 내지 약 3배의 기저부 직경(또는 폭)을 가질 수 있다. 유사하게는, 리셉터클 및 카트리지는 기저부 직경(또는 폭)의 약 1.5배 내지 약 5배, 또는 기저부 직경(또는 폭)의 약 1.5배 내지 약 4배, 또는 기저부 직경(또는 폭)의 약 1.5배 내지 약 3배의 높이를 가질 수 있다. 바람직하게는, 리셉터클 및 카트리지는 약 1.5 대 1 내지 약 2.5 대 1의 높이 대 기저부 직경 비율 또는 기저부 직경 대 높이 비율을 가진다.
몇몇 예에서, 에어로졸 형성 기재를 함유하는 카트리지는 가열 가능한 표면적 대 약 1cm-1 내지 약 4cm-1 범위의 체적의 비를 가진다.
몇몇 예에서, 리셉터클의 내부 및 카트리지의 외부는 약 30 mm 내지 약 50 mm 또는 약 40 mm와 같은 약 20 mm 내지 약 60 mm 범위의 높이, 및 약 20 mm 내지 약 30 mm, 또는 약 25 mm와 같은 약 10 mm 내지 약 50 mm 범위의 베이스 직경을 가진다.
리셉터클은 하나 이상의 부분으로 형성될 수 있으며, 그 중 적어도 하나는 히터이다. 바람직하게는, 리셉터클은 2개 이상의 부분에 의해 형성된다. 바람직하게는, 리셉터클의 적어도 하나의 부분은 카트리지를 리셉터클 내로 삽입하기 위한 리셉터클의 내부로 접근을 허용하기 위해서 다른 부분에 대해 이동 가능하다. 예를 들어, 일 부분은 부분이 분리될 때 카트리지의 삽입을 허용하기 위해서 다른 부분에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 부분은, 예컨대 나사 결합, 억지 끼워 맞춤, 스냅 끼워 맞춤 등을 통한 임의의 적합한 방식으로 부착될 수 있다. 몇몇 예에서, 부분은 힌지를 통해 서로 부착된다. 부분이 힌지를 통해 부착될 때, 부분은 또한, 리셉터클이 폐쇄 위치에 있을 때 서로에 대해 부분을 고정하는 잠금 기구를 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 리셉터클은 카트리지가 드로어(drawer) 내에 배치되게 하도록 미끄럼 개방될 수 있고 시샤 장치가 사용되게 하도록 미끄럼 폐쇄될 수 있는 드로어를 포함한다.
임의의 적합한 카트리지가 본원에 설명된 장치와 함께 사용될 수 있다. 바람직하게는, 카트리지는 열 전도성 하우징을 포함한다. 예를 들어, 하우징은 알루미늄, 구리, 아연, 니켈, 은 및 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 하우징은 알루미늄으로 형성된다. 몇몇 예에서, 카트리지는 알루미늄보다 열 전도성이 적은 하나 이상의 재료로 형성된다. 예를 들어, 하우징은 임의의 적합한 열적으로 안정한 폴리머 재료로 형성될 수 있다. 재료가 충분히 얇으면, 하우징이 특히 열 전도성이 아닌 재료로 형성됨에도 불구하고 충분한 열이 하우징을 통해 전달될 수 있다.
카트리지는 사용 시 카트리지를 통한 기류를 허용하도록 하우징의 상단 및 하단에 형성된 하나 이상의 애퍼처를 포함한다. 리셉터클의 상단이 하나 이상의 애퍼처를 포함하면, 카트리지의 상단에 있는 애퍼처 중 적어도 몇몇은 리셉터클의 상단에 있는 애퍼처와 정렬될 수 있다. 카트리지는 카트리지가 리셉터클에 삽입될 때 카트리지의 애퍼처가 리셉터클의 애퍼처와 정렬되게 하기 위해서 리셉터클의 상보적인 정렬 특징부와 정합하도록 구성된 정렬 특징부를 포함할 수 있다. 카트리지의 하우징 내의 애퍼처는 저장 중에 커버될 수 있어 카트리지에 저장된 에어로졸 발생 기재가 카트리지 밖으로 유출되는 것을 방지한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하우징 내의 애퍼처는 에어로졸 발생 기재가 카트리지를 빠져나가는 것을 방지하거나 억제하는 데 충분히 작은 치수를 가질 수 있다. 애퍼처가 커버되면, 소비자는 카트리지를 리셉터클 내에 삽입하기 전에 커버를 제거할 수 있다. 몇몇 예에서, 리셉터클은 카트리지를 천공하여 카트리지 내에 애퍼처를 형성하도록 구성된다. 바람직하게는, 리셉터클은 카트리지의 상단을 천공하도록 구성된다.
카트리지는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 카트리지는 절두 원추형 형상을 가진다.
임의의 적합한 에어로졸 형성 기재는 본 발명의 시샤 장치와 함께 사용하기 위해 카트리지 내에 배치될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는, 바람직하게는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는 액체일 수 있거나, 고체 성분과 액체 성분 둘 모두를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 고형물이다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴 함유 에어로졸 형성 기재는 니코틴 염 매트릭스를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 식물계 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있고, 바람직하게는 담배 함유 재료는, 가열 시 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유한다.
에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 재료를 포함할 수 있다. 균질화된 담배 재료는 미립자로 된 담배를 응집시켜서 형성될 수 있다. 존재한다면, 균질화된 담배 재료는 건조 중량 기준으로 5 중량% 이상, 바람직하게는 건조 중량 기준으로 30 중량% 초과의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 에어로졸 형성제 함량은 건조 중량 기준으로 약 95% 미만일 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 대안적으로 또는 추가적으로, 비-담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 재료를 포함할 수 있다.
에어로졸 형성 기재는, 예를 들어 허브 잎, 담뱃잎, 담배 리브 단편, 재구성 담배, 균질화된 담배, 압출 담배 및 팽화 담배 중 하나 이상을 함유하는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드(shred), 스파게티(spaghetti), 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 사용 시, 조밀하고도 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하며, 에어로졸 발생 장치의 작동 온도에서의 열적 열화(degradation)에 실질적으로 내성을 가지는 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물들의 혼합물일 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 잘 공지되어 있으며, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 특히 바람직한 에어로졸 형성제는, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올과 같은 다가 알코올 또는 이들의 혼합물이며, 가장 바람직하게는, 글리세린이다. 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는, 바람직하게는, 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함한다. 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성제는 글리세린이다.
고체 에어로졸 형성 기재는 열적으로 안정적인 캐리어에 제공되거나 캐리어에 매립될 수 있다. 캐리어는 고체 기재가 제1 주 표면에, 제2 주 외부 표면에, 또는 제1 및 제2 주 표면 둘 모두에 증착된 박층을 포함할 수 있다. 캐리어는, 예를 들어 종이, 종이류 재료, 부직 탄소 섬유 매트, 저 질량 개방 메쉬 금속 스크린, 또는 천공된 금속 포일 또는 임의의 다른 열적으로 안정한 폴리머 매트릭스로 형성될 수 있다. 대안적으로, 캐리어는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트의 형태를 취할 수 있다. 캐리어는 담배 성분이 통합된 부직포 직물 또는 섬유 다발일 수 있다. 부직포 직물 또는 섬유 다발은, 예를 들어 탄소 섬유, 천연 셀룰로스 섬유, 또는 셀룰로스 유도체 섬유를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 에어로졸 형성 기재는 현탁액의 형태이다. 예를 들어, 에어로졸 발생 기재는 당밀을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "당밀"은 약 20% 이상의 당을 포함하는 에어로졸 형성 기재 조성물을 의미한다. 예를 들어, 당밀은 적어도 약 25 중량%의 당, 예컨대 적어도 약 35 중량%의 당을 포함할 수 있다. 통상적으로, 당밀은 약 60 중량% 미만의 당, 예컨대 약 50 중량% 미만의 당을 함유할 것이다.
전통적인 시샤 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 형성 기재는 당밀의 형태이며, 이는 균질하지 않고 덩어리 및 공동을 함유할 수 있다. 이러한 공동은 기재와 가열된 표면 사이의 직접적인 열 접촉을 방지하여 열 전도를 특히 비효율적으로 만든다. 결과적으로, 전자 가열된 시샤 장치는, 예를 들어 e-액체 또는 건조 스톤을 사용함으로써 전통적인 당밀로부터 벗어나는 경향이 있다. 본 출원에 설명된 카트리지의 공동의 체적에 대한 가열된 표면적의 비로 인해, 전기 가열을 사용하는 동안 통상적인 절차와 시샤 경험을 보존하는 데 더 많은 전통적인 에어로졸 형성 기재 당밀이 사용될 수 있다.
임의의 적합한 양의 당밀이 공동 내에 배치될 수 있다. 몇몇 바람직한 구현예에서, 약 3 g 내지 약 25 g의 당밀이 공동 내에 배치된다. 바람직하게는, 약 7 g 내지 약 13 g의 당밀이 공동 내에 배치된다. 더 바람직하게는, 약 10 g의 당밀이 공동 내에 배치된다.
카트리지로 진입하는 공기는 에어로졸 형성 기재를 가로질러 흐르고, 에어로졸을 비말동반하고, 리셉터클 배출구를 통해 카트리지 및 리셉터클을 빠져나간다. 시샤 장치에서, 리셉터클 배출구로부터의 공기 및 에어로졸이 용기로 진입할 수 있다.
시샤 장치는 액체를 함유하도록 구성된 내부 체적을 정의하고, 액체 충진 레벨 위의 헤드스페이스에 배출구를 정의하는 임의의 적합한 용기를 포함할 수 있다. 용기는 소비자가 용기에 함유된 내용물을 관찰하게 하도록 광학적으로 투명하거나 불투명한 하우징을 포함할 수 있다. 용기는 액체 충진선과 같은 액체 충진 경계선을 포함할 수 있다. 용기 하우징은 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 용기 하우징은 유리 또는 적합한 강성 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 용기는 소비자가 용기를 충진하거나 세척하게 하도록 에어로졸 발생 요소를 포함하는 시샤 장치의 일부분으로부터 제거 가능하다.
용기는 소비자에 의해 액체 충진 레벨로 충진될 수 있다. 액체는, 바람직하게는 하나 이상의 착색제, 향미제 또는 착색제와 향미제가 선택적으로 주입될 수 있는 물을 포함한다. 예를 들어, 물에는 식물성 또는 허브 주입물 중 하나 또는 둘 모두가 주입될 수 있다.
리셉터클의 배출구를 빠져나가는 공기에 비말동반된 에어로졸은 용기 내에 위치된 도관을 통해 이동할 수 있다. 도관은 리셉터클 배출구에 커플링될 수 있고 용기의 액체 충진 레벨 아래에 개구를 가질 수 있어서, 용기를 통해 흐르는 에어로졸은 도관의 개구를 통해, 이어서 액체를 통해 용기의 헤드스페이스 내로 흐르고 소비자에게 전달하기 위해 헤드스페이스 배출구를 빠져나간다.
헤드스페이스 배출구는 에어로졸을 소비자에게 전달하기 위해 마우스피스를 포함하는 호스에 커플링될 수 있다. 마우스피스는 사용자 또는 시샤 장치의 제어 전자기기에 작동 가능하게 커플링된 퍼프 센서에 의해 활성화 가능한 스위치를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 스위치 또는 퍼프 센서는 제어 전자기기에 무선으로 커플링된다. 스위치 또는 퍼프 센서의 활성화는 제어 전자기기가 가열 요소에 에너지를 지속적으로 공급하기보다는 가열 요소를 활성화하게 할 수 있다. 따라서, 스위치 또는 퍼프 센서의 사용은 일정한 가열보다는 요구에 따른 가열을 제공하기 위해 이러한 요소를 사용하지 않는 장치에 비해 에너지를 절약하는 역할을 할 수 있다.
예의 목적으로, 본원에 설명된 바와 같은 시샤 장치를 사용하는 하나의 방법이 아래에서 시간 순서로 제공된다. 용기가 시샤 장치의 다른 구성요소에서 분리되어 물로 충진될 수 있다. 천연 과일 주스, 식물성 주입물 및 허브 주입물 중 하나 이상이 향미를 위해 물에 첨가될 수 있다. 첨가되는 액체의 양은 도관의 일부분을 커버해야 하지만 용기에 선택적으로 존재할 수 있는 충진 레벨 마크를 초과해서는 안 된다. 그 다음, 용기가 시샤 장치에 재조립된다. 리셉터클의 일부분은 카트리지가 리셉터클 내에 삽입되게 하도록 제거되거나 개방될 수 있다. 그 다음, 리셉터클이 재조립되거나 폐쇄된다. 그 다음, 장치가 켜질 수 있다. 사용자는 원하는 양의 에어로졸이 에어로졸 챔버(커버의 내부 체적에 의해 정의됨)를 충진하도록 생성될 때까지 마우스피스로부터 퍼프될 수 있다. 사용자는 원하는 대로 마우스피스를 퍼프할 수 있다. 사용자는 에어로졸이 에어로졸 챔버에서 더 이상 보이지 않을 때까지 장치를 계속해서 사용할 수 있다. 바람직하게는, 장치는 카트리지에서 사용 가능한 에어로졸 발생 기재가 고갈될 때 자동적으로 차단될 것이다. 대안적으로 또는 부가적으로, 소비자는, 예를 들어 소모품이 고갈 또는 거의 고갈되었다는 신호를 장치로부터 수신한 후에 장치를 신선한 카트리지로 재충진할 수 있다. 새로운 카트리지로 재충진되면, 장치는 계속해서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 시샤 장치는, 예를 들어 장치를 스위치 오프시킴으로써 소비자에 의해 언제든지 꺼질 수 있다.
몇몇 예에서, 사용자는, 예를 들어 마우스피스에 활성화 요소를 사용함으로써 하나 이상의 가열 요소를 활성화시킬 수 있다. 활성화 요소는, 예를 들어 제어 전자기기와 무선 통신할 수 있고 가열 요소를 대기 모드로부터 완전 가열로 활성화하기 위해 제어 전자기기에 신호를 보낼 수 있다. 바람직하게는, 이러한 수동 활성화는 카트리지 내의 에어로졸 발생 기재에 대한 과열 또는 불필요한 가열을 방지하기 위해서 사용자가 마우스피스를 퍼프하는 동안에만 가능하다.
몇몇 예에서, 마우스피스는 제어 전자기기와 무선 통신하는 퍼프 센서를 포함하며 소비자에 의한 마우스피스의 퍼핑으로 대기 모드로부터 완전 가열 모드로 가열 요소의 활성화를 유발한다.
본원에 설명된 시샤 장치는 임의의 적합한 공기 관리를 수행할 수 있다. 일 예에서, 사용자로부터의 퍼핑 작용은 흡입 효과를 생성하여, 외부 공기가 장치의 공기 유입구, 예컨대 저장소 유입구 또는 공기 유입구 채널의 유입구를 통해 흐르게 할 장치 내부의 저압을 야기할 것이다. 공기는 이어서, 저장소 내로 또는 신선한 공기 유입구 채널 내로, 그리고 리셉터클 내로 흐를 수 있다. 공기는 이어서, 리셉터클 내의 카트리지를 통해 흘러 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재로부터 생성된 에어로졸을 운반할 수 있다. 그 다음, 비말동반된 에어로졸을 갖는 공기는 리셉터클의 배출구를 빠져나가고 도관을 통해 용기 내부의 액체로 흐른다. 그 다음, 에어로졸은 소비자에게 전달하기 위해서 액체 밖으로, 그리고 액체 레벨 위에 있는 용기의 헤드스페이스 내로, 헤드스페이스 배출구로부터 그리고 호스 및 마우스피스를 통해 포말화될 것이다. 외부 공기의 흐름 및 시샤 장치 내부의 에어로졸의 흐름은 사용자로부터의 퍼핑 작용에 의해 구동될 수 있다.
바람직하게는, 시샤 장치의 모든 주요 부분의 조립체는 장치의 밀폐 기능을 보장한다. 밀폐 기능은 적절한 기류 관리가 이루어지도록 보장해야 한다. 밀폐 기능은 임의의 적합한 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 밀봉 링 및 와셔와 같은 시일이 밀폐 밀봉을 보장하는 데 사용될 수 있다.
밀봉 링 및 밀봉 와셔 또는 다른 밀봉 요소는 임의의 적합한 재료 또는 재료들로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 시일은 하나 이상의 그래핀 화합물 및 실리콘 화합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 재료는 미국 식품 의약국(FDA)에서 인간의 사용을 위해 승인되었다.
리셉터클로부터의 도관, 리셉터클의 커버 하우징 및 용기와 같은 주요 부분은 임의의 적합한 재료 또는 재료들로 만들어 질 수 있다. 예를 들어, 이들 부품은 유리, 유리계 화합물, 폴리설폰(PSU), 폴리에테르설폰(PES) 또는 폴리페닐설폰(PPSU)으로 독립적으로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 부품은 표준 식기 세척기에서 사용하는 데 적합한 재료로 형성된다.
몇몇 예에서, 본 발명의 마우스피스는 호스 유닛에 연결하기 위한 신속 커플링 수형/암형 특징부를 포함한다.
본 개시에 기재된 하나 이상의 양태를 도시하는 도면이 이제 참조될 것이다. 그러나, 도면에 도시되지 않은 다른 양태가 본 개시의 범주 및 사상에 포함되어 있다는 것이 이해될 것이다. 도면에서 사용되는 유사한 번호는 유사한 부품, 단계 등을 지칭한다. 그러나, 주어진 도면 내의 구성 요소를 지칭하는 번호를 사용하는 것이 동일한 번호로 라벨링된 다른 도면 내의 구성요소를 한정하고자 하는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다. 또한, 상이한 도면에서 구성요소를 지칭하는 상이한 번호를 사용하는 것은 상이한 번호의 구성요소가 다른 번호의 구성요소와 동일하거나 유사할 수 없음을 표시하고자 하는 것이 아니다. 도면은 제한의 목적이 아닌 예시의 목적으로 제시된다. 도면에 제시된 개략도는 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다.
도 1은 시샤 장치의 구현예의 개략적인 단면도이다.
도 2a는 가열 조립체의 일부분 및 에어로졸 형성 기재를 함유하는 관련 카트리지의 구현예의 개략적인 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 가열 조립체의 일부분의 개략적인 횡단면도이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 가열 조립체의 일부분의 구현예의 개략적인 단면도로서, 조립체 및 관련 카트리지를 통한 기류를 도시한다.
도 3a는 가열 조립체의 일부분 및 에어로졸 형성 기재를 함유하는 관련 카트리지의 구현예의 개략적인 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 가열 조립체의 일부분의 개략적인 횡단면도이다.
도 1은 시샤 장치의 구현예의 개략적인 단면도이다.
도 2a는 가열 조립체의 일부분 및 에어로졸 형성 기재를 함유하는 관련 카트리지의 구현예의 개략적인 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 가열 조립체의 일부분의 개략적인 횡단면도이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 가열 조립체의 일부분의 구현예의 개략적인 단면도로서, 조립체 및 관련 카트리지를 통한 기류를 도시한다.
도 3a는 가열 조립체의 일부분 및 에어로졸 형성 기재를 함유하는 관련 카트리지의 구현예의 개략적인 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 가열 조립체의 일부분의 개략적인 횡단면도이다.
이제 도 1을 참조하면, 시샤 장치(100)의 예에 대한 개략적인 단면도가 도시된다. 장치(100)는 액체(19)를 함유하도록 구성된 내부 체적을 정의하고, 액체(19)의 충진 레벨 위에 헤드스페이스 배출구(15)를 정의하는 용기(17)를 포함한다. 액체(19)는, 바람직하게는 하나 이상의 착색제, 하나 이상의 향미제, 또는 하나 이상의 착색제와 향미제가 선택적으로 주입될 수 있는 물을 포함한다. 예를 들어, 물에는 식물성 주입물 또는 허브 주입물 중 하나 또는 둘 모두가 주입될 수 있다.
장치(100)는 히터 조립체(130)를 또한 포함한다. 히터 조립체(130)는 에어로졸 형성 기재를 함유하는 카트리지(150)를 수용하도록 구성된 리셉터클(140)을 정의하는 히터(160)를 포함한다. 히터 조립체(130)는 하우징(135)의 유입구(137)를 통해 장치(100) 내로 신선한 공기를 흡인하는 공기 유입구 채널(170)을 포함한다. 공기 유입구 채널(170)의 적어도 일부분은 히터(160)에 의해 형성되거나 히터(160)에 근접하여 리셉터클 유입구(143)를 통해 리셉터클(140)로 진입하기 전에 채널(170) 내의 공기가 가열된다. 그 다음, 예열된 공기는 카트리지(150)로 진입하며, 카트리지는 또한, 히터(160)에 의해 가열되어 컨테이너(150) 내의 에어로졸 형성 기재에 의해 발생된 에어로졸을 운반한다. 공기는 리셉터클 배출구(147)를 빠져나간다.
도관(190)은 공기 및 에어로졸을 리셉터클 배출구(147)로부터 용기(17) 내로 액체(19)의 레벨 아래로 운반한다. 공기 및 에어로졸은 액체(19)를 통해 포말화되어 용기(17)의 헤드스페이스 배출구(15)를 빠져나갈 수 있다. 호스(20)는 에어로졸을 사용자의 입으로 운반하기 위해서 헤드스페이스 배출구(15)에 부착될 수 있다. 마우스피스(25)는 호스(20)에 부착되거나 호스의 일부를 형성할 수 있다.
사용 시, 장치의 기류 통로가 도 1에 두꺼운 화살표로 도시된다.
마우스피스(25)는 활성화 요소(27)를 포함할 수 있다. 활성화 요소(27)는 스위치, 버튼 등일 수 있거나 퍼프 센서 등일 수 있다. 활성화 요소(27)는 장치(100)의 임의의 다른 적합한 위치에 배치될 수 있다. 활성화 요소(27)는 제어 전자기기(30)와 무선 통신하여 장치(100)를 사용 상태로 두거나, 예를 들어 전력 공급부(35)가 가열 요소(140)에 에너지를 공급함으로써 제어 전자기기가 히터(160)를 활성화할 수 있다.
제어 전자기기(30) 및 전력 공급부(35)는 도 1에 도시된 바와 같이 히터 조립체(130)의 하단 부분 이외에 장치(100)의 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 히터(160)에 의해 적어도 부분적으로 정의된 리셉터클(140) 내에 배치된 가열 조립체 및 관련 카트리지(150)의 일부분의 개략도를 도시한다. 슬리브(270)는 히터(160) 주위에 배치된다. 슬리브(270)는 공기 유입구 채널(170)의 구불구불한 통로를 정의하는 몸체를 가진다. 도시된 구현예에서, 공기 유입구 채널(170)의 구불구불한 통로는 나선형이다(기류를 도시하는 도 2c 참조). 채널(170) 내의 공기는 예열된 공기가 리셉터클 유입구(도시되지 않음)로 진입하여 에어로졸 형성 기재를 함유하는 카트리지(150)로 진입할 수 있는, 리셉터클 유입구(177)로서 역할을 할 수 있는 채널 배출구를 빠져나가기 전에 히터(160)에 의해 가열될 수 있다.
슬리브(270)는 히터(160)의 외부 표면으로부터 약 1 mm 내지 2 mm 떨어져 위치되어 에어 갭(171)을 형성하지만 히터(160)와 접촉할 수 있다. 슬리브에 의해 정의된 기류 채널(170)의 직경 또는 폭은 약 5 mm이다. 슬리브(270)에 의해 정의된 구불구불한 통로의 길이는 회전 수에 따라 약 50 cm 내지 약 60 cm이다. 슬리브(270)의 내경은 약 35 mm이다. 슬리브(270)의 폭은 약 10 mm이다. 히터(160)의 길이는 약 40 mm이다.
가열 조립체는 저장소(200)를 통해 공기 유입구 채널(170)과 연통하는 유입구(137)를 갖는 하우징(135)을 가진다. 저장소(200)는 하우징(135)과 슬리브(270) 사이에 형성된다. 슬리브(270)는 열 전도성이다. 슬리브(270)가 열 전도성이기 때문에, 저장소(200) 내의 공기는 가열될 수 있다. 저장소(200)의 체적은 시샤 장치의 예상 퍼프의 체적이다. 도시된 구현예에서, 저장소(200)의 체적은 530 ml이다.
도 3a 및 도 3b는 히터(160)에 의해 적어도 부분적으로 정의된 리셉터클(140) 내에 배치된 가열 조립체 및 관련 카트리지(150)의 일부분의 개략도를 도시한다. 슬리브(270)는 히터(160) 주위에 배치된다. 슬리브(270)는 공기 유입구 채널(170)의 구불구불한 통로를 정의하는 몸체를 가진다. 도시된 구현예에서, 공기 유입구 채널(170)의 구불구불한 통로는 사형이다. 채널(170) 내의 공기는 예열된 공기가 리셉터클 유입구(도시되지 않음)로 진입하여 에어로졸 형성 기재를 함유하는 카트리지(150)로 진입할 수 있는 채널 배출구(177)를 빠져나가기 전에 히터(160)에 의해 가열될 수 있다.
슬리브(270)는 히터(160)의 외부 표면으로부터 약 1 mm 내지 2 mm 떨어져 위치되어 에어 갭(171)을 형성하지만 히터(160)와 접촉할 수 있다. 슬리브에 의해 정의된 기류 채널(170)의 직경 또는 폭은 약 5 mm이다. 슬리브(270)에 의해 정의된 구불구불한 통로의 길이는 회전 수에 따라 약 10 cm 내지 40 cm이다. 슬리브(270)의 내경은 약 35 mm이다. 슬리브(270)의 폭은 약 10 mm이다. 히터(160)의 길이는 약 40 mm이다.
가열 조립체는 저장소(200)를 통해 공기 유입구 채널(170)과 연통하는 유입구를 갖는 하우징(135)을 가진다. 저장소(200)는 하우징(135)과 슬리브(270) 사이에 형성된다. 슬리브(270)는 열 전도성이다. 슬리브(270)가 열 전도성이기 때문에, 저장소(200) 내의 공기는 가열될 수 있다. 저장소(200)의 체적은 시샤 장치의 예상 퍼프의 체적이다. 도시된 구현예에서, 저장소(200)의 체적은 530 ml이다.
본 발명의 일 양태에 관하여 전술한 특징은 또한 본 발명의 다른 양태에 적용될 수 있다.
본원에서 사용된 모든 과학 기술 용어는 달리 특정되지 않는 한 당업계에서 일반적으로 사용되는 의미를 가진다. 본원에서 제공된 정의는 본원에서 빈번하게 사용되는 특정 용어의 이해를 용이하게 하기 위한 것이다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태("a", "an", 및 "the")는, 달리 그 내용이 명확하게 기술되지 않는 한, 복수의 지시 대상을 갖는 구현예를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, "또는"은 달리 그 내용이 명확하게 기술되지 않는 한 일반적으로 "및/또는"을 포함하는 의미로 사용된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "갖다", "갖는", "포함하다(include)", "포함하는(including)", "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)" 등은 개방형의 의미로 사용되며, 일반적으로 "포함하지만, 이에 한정되지 않는" 것을 의미한다. "~로 본질적으로 이루어지는", "~로 이루어지는" 등은 "포함하는(comprising)"등에 포함되는 것임이 이해될 것이다.
단어 "바람직한" 및 "바람직하게는"는 특정 환경 하에서 특정 이익을 제공할 수 있는 본 발명의 구현예를 지칭한다. 그러나, 다른 구현예가 동일 또는 다른 환경 하에서 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 구현예의 인용은 다른 구현예가 유용하지 않음을 암시하는 것이 아니며, 청구항을 포함하는 본 개시의 범위로부터 다른 구현예를 배제하도록 의도되지 않는다.
"상단", "하단", "좌측", "우측", "상부", "하부", 및 다른 방향 또는 배향과 같은, 본원에서 언급된 임의의 방향은 명료성과 간결성을 위해 본원에서 설명된 것이지, 실제 장치 또는 시스템을 제한하려는 의도가 아니다. 본원에 설명된 장치 및 시스템은 다수의 방향 및 배향으로 사용될 수 있다.
예시된 구현예는 한정적인 것이 아니다. 전술한 구현예와 일치하는 다른 구현예가 당업자에게 자명할 것이다.
Claims (14)
- 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 장치로서,
가열 요소, 내부 표면 및 외부 표면을 포함하는 히터로서, 상기 내부 표면이 상기 에어로졸 형성 기재를 수용하도록 구성된 리셉터클 또는 상기 에어로졸 형성 기재를 포함하는 카트리지의 적어도 일부를 정의하는, 히터;
상기 리셉터클과 연통하고, 상기 리셉터클의 상류에 있는, 리셉터클 유입구;
상기 리셉터클과 연통하고, 상기 리셉터클의 하류에 있는, 리셉터클 배출구;
주변 환경 및 상기 리셉터클 유입구와 연통하는 공기 유입구 채널로서, 상기 공기 입구 채널은 상기 주변 환경과 상기 리셉터클 유입구 사이의 구불구불한 통로를 정의하고, 상기 공기 유입구 채널의 상기 구불구불한 통로는 상기 히터와 상기 공기 유입구 채널의 공기 사이에서 열을 교환하고, 상기 공기 유입구 채널의 적어도 일부분은 상기 히터의 상기 외부 표면에 의해 정의되는, 상기 공기 유입구 채널; 을 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서, 상기 구불구불한 통로는 사형 통로(serpentine path)를 포함하는, 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구불구불한 통로는 나선 통로(helical path)를 포함하는, 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 유입구 채널은 채널 내에서 연장되는 돌기를 포함하는, 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터의 주위에 배치되는 슬리브를 더 포함하고, 상기 슬리브는 상기 공기 유입구 채널의 적어도 일부분을 정의하는 몸체를 포함하는, 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 슬리브는 열 전도성 재료를 포함하는, 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 열 전도성 재료는 알루미늄 또는 알루미나를 포함하는, 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 유입구 채널과 연통하는 저장소를 더 포함하고, 상기 장치는 공기가 저장소 내로, 상기 저장소로부터 상기 공기 유입구 채널로, 및 상기 공기 유입구 채널로부터 상기 리셉터클로 흐를 수 있도록 구성되는, 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 장치는 하우징 및 하우징 유입구를 포함하고, 상기 하우징 유입구는 상기 공기 유입구 채널과 연통하고, 상기 하우징은 상기 하우징과 상기 가열 요소 사이에 상기 저장소를 형성하도록 상기 가열 요소 주위에 배치되고, 상기 장치는 공기가 상기 하우징 유입구를 통해 상기 저장소로, 상기 저장소로부터 상기 공기 유입구로, 및 상기 공기 유입구 채널로부터 상기 리셉터클로 흐를 수 있도록 구성되는, 장치.
- 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 저장소의 체적은 상기 장치의 사용자의 퍼프의 예상 체적과 거의 동일한, 장치.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는:
액체를 함유하도록 구성되는 용기로서, 상기 용기는 액체 충진 레벨 위에 헤드스페이스를 포함하고 상기 헤드스페이스와 연통하는 용기 배출구를 포함하는, 용기; 및
상기 리셉터클 배출구로부터 상기 용기 내로 상기 액체 충진 레벨 아래로 연장되는 도관을 더 포함하는 시샤 장치인, 장치. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소에 작동 가능하게 커플링된 전력 공급부 및 제어 전자기기를 더 포함하고, 상기 제어 전자기기는 상기 히터가 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하지만 연소시키지 않도록 상기 가열 요소의 온도를 제어하도록 구성되는, 장치.
- 시스템으로서,
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 장치; 및
에어로졸 형성 기재를 포함하는 카트리지를 포함하고, 상기 카트리지는 상기 장치의 상기 히터의 상기 리셉터클에 의해 수용되도록 구성되는, 시스템. - 제13항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함하는, 시스템.
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