KR20210064307A - 가열 조립체 및 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어로졸 형성 기재를 작동 온도로 유도 가열하기 위한 유도 가열 조립체에 관한 것이다. 가열 조립체는 서셉터 조립체를 유도 가열하기 위한 교번 전자기장을 발생시키도록 구성되는 DC 전력 공급부에 연결된 유도 공급원을 포함한다. 서셉터 조립체는 제1 서셉터 재료를 포함하는 제1 서셉터 및 작동 온도 미만의 퀴리 온도를 갖는 제2 서셉터 재료를 포함하는 제2 서셉터를 포함한다. 더욱이, 가열 조립체는 유도 공급원 및 DC 전력 공급부에 작동 가능하게 연결된 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 서셉터 조립체의 실제 온도를 나타내는 서셉터 조립체의 실제 겉보기 저항을 결정하고, 서셉터 조립체의 예열 동안 발생하는 겉보기 저항의 최솟값을 결정하고, 실제 겉보기 저항이 작동 온도로 에어로졸 형성 기재의 가열을 제어하기 위해 겉보기 저항의 결정된 최솟값 + 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값에 대응하도록 유도 공급원의 작동을 제어하도록 구성된다. 본 발명은 또한 에어로졸 발생 장치, 에어로졸 발생 시스템, 및 이러한 가열 조립체를 수반하는 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

가열 조립체 및 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 방법

본 발명은 유도 가열 조립체 및 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 유도 가열 조립체를 포함하는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.

에어로졸 발생 시스템은 - 가열 시 흡입 가능한 에어로졸을 형성할 수 있는 에어로졸 형성 기재의 유도 가열에 기초하여 - 일반적으로 선행 기술로부터 공지되어 있다. 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해, 이러한 시스템은 유도 공급원 및 서셉터를 포함하는 유도 가열 조립체를 포함할 수 있다. 유도 공급원은 서셉터에서 발열 와전류 또는 히스테리시스 손실 중 적어도 하나를 유도하는 교번 전자기장을 발생시키도록 구성된다. 유도 공급원이 통상적으로 에어로졸 발생 장치의 일부이지만, 서셉터는 장치의 일부 또는 유도 공급원을 포함하는 에어로졸 발생 장치 내에 수용되도록 구성된 에어로졸 발생 물품의 일체형 부분일 수 있다. 어느 하나의 경우에, 서셉터는 예컨대 시스템의 작동 동안 기재와 열적으로 근접하거나 직접 물리적으로 접촉하도록 배열된다.

기재의 온도를 제어하기 위해, 상이한 재료로 제조된 제1 및 제2 서셉터를 포함하는 서셉터 조립체가 제안되어 있다. 제1 서셉터 재료는 열 손실과 이에 따른 가열 효율에 관하여 최적화된다. 대조적으로, 제2 서셉터 재료는 온도 마커로서 사용된다. 이를 위해, 제2 서셉터 재료는 예컨대 서셉터 조립체의 미리 정해진 작동 온도에 대응하는 퀴리 온도를 갖도록 선택된다. 그의 퀴리 온도에서, 제2 서셉터의 자기 특성은 강자성 또는 페리자성으로부터 상자성으로 변화되어, 그의 전기 저항의 일시적 변화를 동반한다. 따라서, 유도 공급원에 의해 흡수된 전기 전류의 대응하는 변화를 모니터링함으로써, 이는 제2 서셉터 재료가 그의 퀴리 온도에 도달한 경우에, 이에 따라 미리 정해진 작동 온도가 도달되었을 때 검출될 수 있다.

그러나, 유도 공급원에 의해 흡수된 전기 전류의 변화를 모니터링할 때, 제2 서셉터 재료가 그의 퀴리 온도에 도달했을 때의 상황 및 사용자가 퍼프, 특히 초기 퍼프를 취할 때의 상황을 구별하는 것이 어려운 것으로 입증될 수 있으며, 그 동안에 전기 전류는 유사한 특성 변화를 나타낸다. 사용자의 퍼프 동안 전기 전류의 변화는 사용자가 퍼프를 취할 때 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인되는 공기에 의해 야기되는 서셉터 조립체의 냉각으로 인한 것이다. 냉각은 서셉터 조립체의 전기 저항의 일시적 변화를 초래한다. 이는 결국 유도 공급원에 의해 흡수된 전기 전류의 대응하는 변화를 야기한다. 통상적으로, 사용자의 퍼프 동안 서셉터 조립체의 냉각은 가열 전력을 일시적으로 증가시킴으로써 컨트롤러 방향으로 중화된다. 또한, 가열 전력의 이러한 컨트롤러 유도 일시적 증가는 - 실제로 제2 서셉터 재료가 그의 퀴리 온도에 도달한 것으로 인한 - 전기 전류의 모니터링된 변화가 사용자의 퍼프로서 잘못 식별되는 경우에 서셉터 조립체의 요구되지 않는 과열을 불리하게 야기할 수 있다.

따라서, 종래 기술의 해결책의 장점을 갖지만 그 한계를 갖지 않은 유도 가열 조립체 및 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다. 특히, 개선된 온도 제어를 허용하는 유도 가열 조립체 및 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 따르면, 에어로졸 형성 기재를 작동 온도로 가열하기 위한 유도 가열 조립체가 제공된다. 가열 조립체는 DC 공급 전압 및 DC 공급 전류를 제공하도록 구성된 DC 전력 공급부를 포함한다. 가열 조립체는 DC 전력 공급부에 연결되고 교번 전자기장을 발생시키도록 구성된 유도 공급원을 더 포함한다. 가열 조립체는 유도 공급원에 의해 발생된 교번 자기장의 영향 하에 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 서셉터 조립체를 포함한다. 서셉터 조립체는 제1 서셉터 재료를 포함하는 제1 서셉터를 포함한다. 서셉터 조립체는 또한 작동 온도 미만의 퀴리 온도를 갖는 제2 서셉터 재료를 포함하는 제2 서셉터를 포함한다. 더욱이, 가열 조립체는 유도 공급원 및 DC 전력 공급부에 작동 가능하게 연결된 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 DC 전력 공급부로부터 도출된 DC 공급 전압 및 DC 공급 전류로부터 서셉터 조립체의 실제 온도를 나타내는 서셉터 조립체의 실제 겉보기 저항을 결정하도록 구성된다. 컨트롤러는 작동 온도를 향해 실온에서 시작하는 서셉터 조립체의 예열 동안 겉보기 저항의 최솟값을 결정하도록 더 구성된다. 또한, 컨트롤러는 실제 겉보기 저항이 작동 온도로 에어로졸 형성 기재의 가열을 제어하기 위해 겉보기 저항의 결정된 최솟값 + 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값에 대응하도록 폐쇄 루프 구성에서 유도 공급원의 작동을 제어하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 실온에서 시작하는 서셉터 조립체의 예열 동안 발생하는 겉보기 저항의 최솟값이 사용자의 퍼프로 오해될 위험없이, 에어로졸 형성 기재의 가열 온도를 제어하기 위한 온도 마커로서 신뢰성 있게 사용될 수 있다는 것을 인식하였다. 이는 서셉터 조립체의 예열 동안, 그리고 이에 따라 작동 온도 미만의 온도 범위에서 최솟값을 통과한다는 사실로 인한 것이다. 그 결과, 마커 온도와 작동 온도 사이에 충분히 큰 온도 갭이 있으며, 사용자의 퍼프 동안 저항의 일시적 변화가 통상적으로 발생한다. 따라서, 에어로졸 형성 기재는 요구되지 않은 과열로부터 효과적으로 방지될 수 있다.

본 발명에 따르면, 가열 온도의 제어는 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값을 사용하여 오프셋 잠금 또는 오프셋 제어의 원리에 기초한다. 오프셋 값은 마커 온도에서의 측정된 겉보기 저항과 작동 온도에서의 작동 저항 사이의 갭을 가교한다. 유리하게는, 이는 작동 온도에서 겉보기 저항의 미리 결정된 목표 값에 기초하여 가열 온도의 직접적인 제어를 회피하고, 따라서 측정된 저항 특징부의 오해를 회피하도록 할 수 있다.

더욱이, 가열 온도의 오프셋 제어는 요구되는 작동 온도에서 겉보기 저항의 측정된 절댓값에 기초하는 온도 제어보다 더 안정적이고 신뢰성 있다. 이는 공급 전압 및 공급 전류로부터 결정되는 바와 같은 겉보기 저항의 측정된 절댓값이, 예를 들어 유도 공급원의 전기 회로의 저항 및 다양한 접촉 저항과 같은 다양한 인자에 의존한다는 사실로 인한 것이다. 이러한 인자는 환경 효과에 취약하며, 시간 경과에 따라 및/또는 상이한 유도 공급원과 동일한 유형의 서셉터 조립체 사이에서, 제조 시 조건부로 변화될 수 있다. 유리하게는, 이러한 효과는 겉보기 저항의 2개의 측정된 절댓값 사이의 차이의 값을 실질적으로 제거한다. 따라서, 온도를 제어하기 위한 겉보기 저항의 오프셋 값을 사용하는 것은 이러한 부정적인 효과 및 변형에 덜 취약하다.

에어로졸 형성 기재의 가열 온도를 작동 온도까지 제어하기 위한 겉보기 저항의 오프셋 값은, 예를 들어 장치의 제조 동안, 교정 측정에 의해 미리 결정될 수 있다.

바람직하게는, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도 주위에서의 최솟값은 저항-오버-온도 프로파일의 전역 최솟값이다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "실온에서 시작하는"은, 바람직하게는 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도 주위에서의 최솟값이 예열, 즉 에어로졸 형성 기재가 가열되어야 하는 작동 온도를 향해 실온에서 서셉터 조립체의 가열 동안 저항-오버-온도 프로파일에서 발생하는 것을 의미한다.

본원에서 사용된 바와 같이, 실온은 18℃ 내지 25℃ 범위의 온도, 특히 20℃의 온도에 대응할 수 있다.

서셉터 조립체의 예열 동안 발생하는 겉보기 저항의 최솟값은 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도 주위의 ±5℃의 온도 범위에 있다. 본 발명에 따르면, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 작동 온도 미만이다. 즉, 제1 및 제2 서셉터 재료는 바람직하게는 실온에서 시작하는 서셉터 조립체의 예열 동안 서셉터 조립체의 저항-오버-온도 프로파일이 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도 주위의 ±5℃의 온도 범위의 겉보기 저항의 최솟값을 갖도록 선택된다.

바람직하게는, 제2 서셉터 재료는 350℃ 미만, 특히 300℃ 미만, 바람직하게는 250℃ 미만, 가장 바람직하게는 200℃ 미만의 퀴리 온도를 갖도록 선택된다. 이들 값은 에어로졸 발생 물품 내에서 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 사용되는 통상적인 작동 온도보다 훨씬 아래이다. 따라서, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도에 대한 저항-오버-온도 프로파일의 최소치에서의 온도 마커의 적절한 식별은 사용자의 퍼프 동안 겉보기 전체 저항의 변화가 통상적으로 발생하는 작동 온도에 대한 충분히 큰 온도 갭으로 인해 더 개선된다.

에어로졸 발생 물품 내에서 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 사용되는 작동 온도는 적어도 300℃, 특히 적어도 350℃, 바람직하게는 적어도 370℃, 가장 바람직하게는 적어도 400℃일 수 있다. 이들 온도는 에어로졸 형성 기재를 가열하지만 태우지 않기 위한 통상적인 작동 온도이다.

마찬가지로, 제2 서셉터 재료는 작동 온도의 적어도 20℃, 특히 적어도 50℃, 보다 구체적으로 적어도 100℃, 바람직하게는 적어도 150℃, 가장 바람직하게는 적어도 200℃ 아래의 퀴리 온도를 갖는다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "서셉터"는 교번 전자기장을 받을 때 전자기 에너지를 열로 변환할 수 있는 요소를 지칭한다. 이는 서셉터 재료의 전기 및 자기 특성에 따라, 서셉터에 유도된 히스테리시스 손실 및/또는 와전류의 결과일 수 있다. 히스테리시스 손실은 교번 전자기장의 영향 하에 스위칭되는 재료 내의 자기 도메인으로 인해 강자성 또는 페리자성 서셉터에서 발생한다. 와전류는 서셉터가 전기 전도성인 경우에 유도될 수 있다. 전기 전도성 강자성 또는 페리자성 서셉터의 경우, 와전류 및 히스테리시스 손실 둘 모두로 인해 열이 발생될 수 있다.

본 발명에 따르면, 제2 서셉터 재료는 특정 퀴리 온도를 갖는 적어도 페리자성 또는 강자성이다. 퀴리 온도는 페리자성(ferrimagnetic) 또는 강자성(ferromagnetic) 재료가 그 페리자성 또는 강자성을 각각 상실하고, 상자성(paramagnetic)이 되는 온도이다. 페리자성 또는 강자성인 것에 더하여, 제2 서셉터 재료는 또한 전기 전도성일 수 있다.

바람직하게는, 제2 서셉터 재료는 뮤 메탈 또는 퍼멀로이 중 하나를 포함할 수 있다.

제2 서셉터가 주로 서셉터 조립체의 온도를 모니터링하도록 구성되지만, 제1 서셉터는, 바람직하게는 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된다. 이를 위해, 제1 서셉터는 열 손실에 관하여 최적화될 수 있고 이에 따라 가열 효율에 관하여 최적화될 수 있다. 따라서, 제1 서셉터 재료는 전기 전도성 및/또는 상자성, 강자성 또는 페리자성 중 하나일 수 있다. 제1 서셉터 재료가 강자성 또는 페리자성인 경우, 제1 서셉터 재료의 대응하는 퀴리 온도는, 바람직하게는 제2 서셉터의 퀴리 온도와 별개이며, 특히 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 상기 언급된 임의의 통상적인 작동 온도보다 높다. 예를 들어, 제1 서셉터 재료는 적어도 400℃, 특히 적어도 500℃, 바람직하게는 적어도 600℃의 퀴리 온도를 가질 수 있다.

예를 들어, 제1 서셉터 재료는 알루미늄, 철, 니켈, 구리, 청동, 코발트, 일반-탄소강, 스테인리스, 페라이트계 스테인리스 스틸, 마르텐사이트계 스테인리스 스틸, 또는 오스테나이트계 스테인리스 스틸 중 하나를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 제1 서셉터 재료는 양의 저항 온도 계수를 갖는 반면, 제2 서셉터 재료는, 바람직하게는 음의 저항 온도 계수를 갖는다. 본 발명에 따르면, 반대 저항 온도 계수를 갖는 2개의 서셉터 재료를 포함하는 서셉터 조립체는 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도, 예를 들어, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도 주위의 ±5℃의 저항의 최솟값을 포함하는 저항-오버-온도 프로파일을 갖는다는 것을 인식하였다. 바람직하게는, 이러한 최솟값은 저항-오버-온도 프로파일의 전역 최솟값이다. 최솟값은 제1 및 제2 서셉터 재료의 각각의 전기 저항의 반대 온도 거동 및 제2 서셉터 재료의 자기 특성에 의해 야기된다. 서셉터 조립체를 실온에서 가열하기 시작할 때, 제1 서셉터 재료의 저항은 증가하는 한편, 제2 서셉터 재료의 저항은 온도가 증가함에 따라 감소한다. 서셉터 조립체의 전체 겉보기 저항은 - 서셉터 조립체를 유도 가열하기 위해 사용되는 유도 공급원에 의해 "보여지는" 바와 같이 - 제1 및 제2 서셉터 재료의 각각의 저항의 조합에 의해 주어진다. 아래로부터 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도에 도달할 때, 제2 서셉터 재료의 저항의 감소는 통상적으로 제1 서셉터 재료의 저항의 증가를 지배한다. 따라서, 서셉터 조립체의 전체 겉보기 저항은 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도 미만, 특히 거의 퀴리 온도 미만의 온도 범위에서 감소한다. 퀴리 온도에서, 제2 서셉터 재료는 그의 자기 특성을 상실한다. 이는 제2 서셉터 재료 내의 와전류에 이용 가능한 스킨 층의 증가를 야기하여, 그 저항의 급격한 드롭 다운을 동반한다. 따라서, 서셉터 조립체의 온도를 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도를 넘어서 더 증가시킬 때, 서셉터 조립체의 전체 겉보기 저항에 대한 제2 서셉터 재료의 저항의 기여는 덜 또는 더 무시될 수 있다. 따라서, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도 주위에 최솟값을 전달한 후에, 서셉터 조립체의 전체 겉보기 저항은 주로 제1 서셉터 재료의 증가하는 저항에 의해 주어진다. 즉, 서셉터 조립체의 전체 겉보기 저항은 다시 증가한다. 그 결과, 서셉터 조립체는 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도 주위에 저항의 요구되는 최솟값을 포함하는 저항-오버-온도 프로파일을 갖는다.

바람직하게는, 제1 서셉터 및 제2 서셉터는 서로 긴밀하게 물리적으로 접촉하고 있다. 특히, 제1 및 제2 서셉터는 단일형 서셉터 조립체를 형성할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 서셉터는 필수적으로 동일한 온도를 갖는다. 이로 인해, 제2 서셉터에 의한 제1 서셉터의 온도 제어는 매우 정확하다. 제1 서셉터와 제2 서셉터 간의 긴밀한 접촉은 임의의 적합한 수단에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제2 서셉터는 제1 서셉터 상에 도금, 증착, 코팅, 클래딩(clad) 또는 용접될 수 있다. 바람직한 방법은 전기도금(갈바닉 도금(galvanic plating)), 클래딩(cladding), 딥 코팅(dip coating) 또는 롤 코팅(roll coating)을 포함한다.

본 발명에 따른 서셉터 조립체는 바람직하게는 교류, 특히 고주파 전자기장에 의해 구동되도록 구성된다. 본원에서 지칭되는 바와 같이, 고주파 전자기장은 500 kHz(킬로헤르츠) 내지 30 MHz(메가헤르츠), 특히 5　MHz(메가헤르츠) 내지 15 MHz(메가헤르츠), 바람직하게는 5 MHz(메가헤르츠) 내지 10 MHz(메가헤르츠)의 범위 내에 있을 수 있다.

제1 서셉터 및 제2 서셉터, 또는 서셉터 조립체 각각은 다양한 기하학적 구성을 포함할 수 있다. 제1 서셉터, 제2 서셉터 또는 서셉터 조립체 중 적어도 하나는 미립자 서셉터, 또는 서셉터 필라멘트, 또는 서셉터 메시, 또는 서셉터 심지, 또는 서셉터 핀, 또는 서셉터 로드, 또는 서셉터 블레이드, 또는 서셉터 스트립, 또는 서셉터 슬리브, 또는 서셉터 컵 또는 원통형 서셉터, 또는 평면 서셉터 중 하나일 수 있다.

일 예로서, 제1 서셉터, 제2 서셉터 또는 서셉터 조립체 중 적어도 하나는 필라멘트 서셉터 또는 메시 서셉터 또는 심지 서셉터 중 하나일 수 있다. 이러한 서셉터는 그의 제조, 그의 기하학적 규칙성 및 재현성뿐만 아니라 그의 위킹 기능(wicking function)에 관하여 장점을 가질 수 있다. 기하학적 규칙성 및 재현성은 온도 제어와 제어된 국부 가열 둘 모두에 있어서 장점을 가진 것으로 입증될 수 있다. 위킹 기능은 액체 에어로졸 형성 기재와 함께 사용하기에 유리한 것으로 입증될 수 있다. 사용 시, 이들 서셉터 중 임의의 것은 가열될 에어로졸 형성 기재와 직접 물리적으로 접촉할 수 있다. 예를 들어, 필라멘트 유사 제1 및/또는 제2 서셉터는 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재 내에 내장될 수 있다. 마찬가지로, 제1 및/또는 제2 서셉터는, 바람직하게는 액체 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 일부로서, 또는 에어로졸 발생 장치의 일부로서 메시 서셉터 또는 심지 서셉터일 수 있다. 후자의 구성에서, 장치는 액체 에어로졸 형성 기재에 대한 저장소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 장치는 액체 에어로졸 형성 기재를 포함하고 에어로졸 발생 장치의 필라멘트 서셉터 또는 메시 서셉터 또는 심지 서셉터와 맞물리도록 구성되는 에어로졸 발생 물품, 특히 카트리지를 수용하도록 구성될 수 있다.

제1 서셉터, 제2 서셉터 또는 서셉터 조립체 중 적어도 하나는 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀일 수 있다. 바람직하게는, 제1 서셉터 및 제2 서셉터는 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀을 함께 형성한다. 예를 들어, 제1 또는 제2 서셉터 중 하나는 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀의 코어 또는 내부 층을 형성할 수 있는 반면, 제1 또는 제2 서셉터 중 각각의 다른 하나는 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀의 재킷 또는 엔벨로프(envelope)를 형성할 수 있다.

서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀으로서, 제1 서셉터, 제2 서셉터 또는 서셉터 조립체 중 적어도 하나는 에어로졸 발생 물품의 일부일 수 있고, 특히 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재 내에 배열될 수 있다. 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀의 하나의 극단 단부는, 예컨대 물품의 에어로졸 형성 기재 내로 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀의 삽입을 용이하게 하도록 테이퍼지거나 뾰족하게 될 수 있다.

대안적으로, 제1 서셉터, 제2 서셉터 또는 서셉터 조립체 중 적어도 하나는 - 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀 각각과 같이 - 에어로졸 발생 장치의 일부일 수 있다. 단부 중 하나, 특히 원위 단부에서, 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀은 장치의 수용 공동의 하단 부분에 배열되며, 특히 하단 부분에 부착될 수 있다. 이로부터, 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀은, 바람직하게는 수용 공동의 개구부를 향해 수용 공동의 내부 공극 내로 연장된다. 수용 공동의 개구부는, 바람직하게는 에어로졸 발생 장치의 근위 단부에 위치된다. 다른 단부, 즉 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀의 원위 자유 단부는 예컨대 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀이 가열될 에어로졸 형성 기재 내로, 예를 들어 에어로졸 발생 물품의 원위 단부 부분에 배열된 에어로졸 형성 기재 내로 쉽게 관통할 수 있도록 테이퍼지거나 뾰족하게 될 수 있다.

각각의 경우에, 서셉터 블레이드 또는 서셉터 로드 또는 서셉터 핀은 8　mm(밀리미터) 내지 16　mm(밀리미터), 특히, 10　mm(밀리미터) 내지 14 mm(밀리미터), 바람직하게는 12　mm(밀리미터)의 범위의 길이를 가질 수 있다. 서셉터 블레이드, 제1 서셉터 및/또는 제2 서셉터의 경우에, 특히 서셉터 조립체는, 예를 들어 2　mm(밀리미터) 내지 6　mm(밀리미터), 특히, 4　mm(밀리미터) 내지 5　mm(밀리미터)의 범위의 폭을 가질 수 있다. 마찬가지로, 블레이드 형상 제1 서셉터 및/또는 제2 서셉터, 특히 블레이드 형상 서셉터 조립체의 두께는, 바람직하게는 0.03 mm(밀리미터) 내지 0.15 mm(밀리미터), 보다 바람직하게는 0.05 mm(밀리미터) 내지 0.09 mm(밀리미터)의 범위이다.

제1 서셉터, 제2 서셉터 또는 서셉터 조립체 중 적어도 하나는 원통형 서셉터 또는 서셉터 슬리브 또는 서셉터 컵일 수 있다. 원통형 서셉터 또는 서셉터 슬리브 서셉터 컵은 수용 공동을 형성할 수 있거나, 가열 조립체가 일부일 수 있는 에어로졸 발생 장치의 수용 공동 주위에 원주방향으로 배열될 수 있디. 이러한 구성에서, 제1 및/또는 제2 서셉터 또는 서셉터 조립체는 내부에 가열될 에어로졸 형성 기재를 수용하도록 구성된 유도 가열 오븐 또는 가열 챔버를 실현한다. 대안적으로, 제1 서셉터, 제2 서셉터 또는 서셉터 조립체 중 적어도 하나는 - 원통형 서셉터 또는 서셉터 슬리브 또는 서셉터 컵 각각과 같이 - 가열될 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 둘러싸며, 따라서 가열 오븐 또는 가열 챔버를 실현할 수 있다. 특히, 이들 각각은 에어로졸 발생 물품의 쉘, 래퍼, 케이싱 또는 하우징의 적어도 일부를 형성할 수 있다.

서셉터 조립체는 다층 서셉터 조립체일 수 있다. 이에 관하여, 제1 서셉터 및 제2 서셉터는 층, 특히 다층 서셉터 조립체의 인접한 층을 형성할 수 있다.

다층 서셉터 조립체에서, 제1 서셉터, 제2 서셉터는 서로 긴밀하게 물리적으로 접촉할 수 있다. 이로 인해, 제2 서셉터에 의한 제1 서셉터의 온도 제어는 제1 및 제2 서셉터가 필수적으로 동일한 온도를 가지므로 충분히 정확하다.

제2 서셉터는 제1 서셉터 상에 도금, 증착, 코팅, 클래딩 또는 용접될 수 있다. 바람직하게는, 제2 서셉터는 분무, 딥 코팅, 롤 코팅, 전기도금 또는 클래딩에 의해 제1 서셉터 상으로 적용된다.

제2 서셉터가 조밀 층(dense layer)으로서 존재하는 것이 바람직하다. 조밀 층은 다공성 층보다 높은 자기 투과율을 가지고, 퀴리 온도에서의 미세 변화를 검출하기 쉽게 한다.

다층 서셉터 조립체의 개별적인 층은 층에 평행하고/하거나 층에 가로지르는 임의의 방향으로 보았을 때 다층 서셉터 조립체의 원주방향 외부 표면 상의 환경에 드러내거나 노출될 수 있다. 대안적으로, 다층 서셉터 조립체는 보호 코팅으로 코팅될 수 있다.

다층 서셉터 조립체는 서셉터 조립체의 상이한 기하학적 구성을 실현하는데 사용될 수 있다.

예를 들어, 다층 서셉터 조립체는 8 mm(밀리미터) 내지 16 mm(밀리미터), 특히 10 mm(밀리미터) 내지 14 mm(밀리미터), 바람직하게는 12 mm(밀리미터)의 길이를 갖는 세장형 서셉터 스트립 또는 서셉터 블레이드일 수 있다. 서셉터 조립체의 폭은, 예를 들어 2　mm(밀리미터) 내지 6　mm(밀리미터), 특히, 4　mm(밀리미터) 내지 5　mm(밀리미터)의 범위 내에 있을 수 있다. 서셉터 조립체의 두께는, 바람직하게는 0.03 mm(밀리미터) 내지 0.15 mm(밀리미터), 보다 바람직하게는 0.05 mm(밀리미터) 내지 0.09 mm(밀리미터)의 범위 내에 있다. 다층 서셉터 블레이드는 자유 테이퍼 단부를 가질 수 있다.

일 예로서, 다층 서셉터 조립체는 12 mm(밀리미터)의 길이, 4 mm(밀리미터) 내지 5 mm(밀리미터), 예를 들어 4 mm(밀리미터)의 폭, 및 약 50　μm(마이크로미터)의 두께를 갖는 430급 스테인리스 스틸의 스트립인 제1 서셉터를 갖는, 세장형 스트립일 수 있다. 430급 스테인리스 스틸은 5　μm(마이크로미터) 내지 30　μm(마이크로미터)의 두께, 예를 들어 10　μm(마이크로미터)를 갖는 제2 서셉터로서 뮤 메탈 또는 퍼멀로이의 층으로 코팅될 수 있다.

용어 "두께"는 본원에서 상단 및 하단 측면 사이에서, 예를 들어 층의 상단 측면과 하단 측면 사이에서 또는 다층 서셉터 조립체의 상단 측면과 하단 측면 사이에서 연장되는 치수를 지칭하도록 사용된다. 용어 "폭"은 본원에서 두 개의 대향하는 측방향 측면 사이에서 연장되는 치수를 지칭하도록 사용된다. 용어 "길이"는 본원에서 전방과 후방 사이로 또는 폭을 형성하는 2개의 대향하는 측방향 측면에 직교하는 다른 2개의 대향하는 측면들 사이로 연장되는 치수를 지칭하도록 사용된다. 두께, 폭 및 길이는 서로 직교할 수 있다.

마찬가지로, 다층 서셉터 조립체는 특히 전술한 바와 같이, 다층 서셉터 로드 또는 다층 서셉터 핀일 수 있다. 이러한 구성에서, 제1 또는 제2 서셉터 중 하나는 제1 또는 제2 서셉터 중 각각의 다른 하나에 의해 형성된 주변 층으로 둘러싸인 코어 층을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 제1 서셉터가 기재의 가열에 최적화된 경우에 주변 층을 형성하는 것은 제1 서셉터이다. 따라서, 주변 에어로졸 형성 기재로의 열 전달이 향상된다.

대안적으로, 다층 서셉터 조립체는 특히 전술한 바와 같이, 다층 서셉터 슬리브 또는 다층 서셉터 컵 또는 원통형 다층 서셉터일 수 있다. 제1 또는 제2 서셉터 중 하나는 다층 서셉터 슬리브 또는 다층 서셉터 컵 또는 원통형 다층 서셉터의 내부 벽을 형성할 수 있다. 제1 또는 제2 서셉터 중 각각의 다른 하나는 다층 서셉터 슬리브 또는 다층 서셉터 컵 또는 원통형 다층 서셉터의 외부 벽을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 특히 제1 서셉터가 기재의 가열에 최적화된 경우에, 내부 벽을 형성하는 것은 제1 서셉터이다. 전술한 바와 같이, 다층 서셉터 슬리브 또는 다층 서셉터 컵 또는 원통형 다층 서셉터는 가열될 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있고, 특히 에어로졸 발생 물품의 쉘, 래퍼, 케이싱 또는 하우징의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 대안적으로, 다층 서셉터 슬리브 또는 다층 서셉터 컵 또는 원통형 다층 서셉터는 수용 공동을 형성할 수 있거나, 가열 조립체가 일부일 수 있는 에어로졸 발생 장치의 수용 공동 주위에 원주방향으로 배열될 수 있다.

예를 들어, 에어로졸 발생 물품의 제조 목적을 위해, 제1 및 제2 서셉터는 전술한 바와 같이, 유사한 기하학적 구성인 것이 바람직할 수 있다.

대안적으로, 제1 서셉터 및 제2 서셉터는 상이한 기하학적 구성일 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 서셉터는 그들의 특정 기능에 맞추어질 수 있다. 바람직하게는, 가열 기능을 갖는 제1 서셉터는, 열 전달을 향상시키기 위해 에어로졸 형성 기재에 큰 표면적을 제공하는 기하학적 구성을 가질 수 있다. 대조적으로, 바람직하게는 온도 제어 기능을 갖는, 제2 서셉터는 매우 큰 표면적을 가질 필요가 없다. 제1 서셉터 재료가 기재의 가열에 최적화되면, 검출 가능한 퀴리점을 제공하는 데 필요한 것보다 제2 서셉터 재료의 더 큰 체적이 없는 것이 바람직할 수 있다.

이러한 양태에 따르면, 제2 서셉터는 하나 이상의 제2 서셉터 요소를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 제2 서셉터 요소는 제1 서셉터보다 상당히 작으며, 즉, 제1 서셉터의 체적보다 작은 체적을 갖는다. 하나 이상의 제2 서셉터 요소 각각은 제1 서셉터와 긴밀하게 물리적으로 접촉할 수 있다. 이로 인해, 제1 및 제2 서셉터는 온도 마커의 역할을 하는 제2 서셉터를 통해 제1 서셉터의 온도 제어의 정확도를 개선하는 필수적으로 동일한 온도를 갖는다.

예를 들어, 제1 서셉터는 서셉터 블레이드 또는 서셉터 스트립 또는 서셉터 슬리브 또는 서셉터 컵의 형태일 수 있는 반면, 제2 서셉터 재료는 제1 서셉터 재료 상에 도금, 증착 또는 용접되는 개별 패치의 형태일 수 있다.

다른 예에 따르면, 제1 서셉터는 스트립 서셉터 또는 필라멘트 서셉터 또는 메시 서셉터일 수 있는 반면, 제2 서셉터는 미립자 서셉터이다. 필라멘트 또는 메시형 제1 서셉터 및 미립자 제2 서셉터 둘 모두는, 예를 들어 가열될 에어로졸 형성 기재와 직접 물리적으로 접촉하는 에어로졸 발생 물품 내에 내장될 수 있다. 이러한 특정 구성에서, 제1 서셉터는 에어로졸 발생 물품의 중심을 통해 에어로졸 형성 기재 내에서 연장될 수 있는 한편, 제2 서셉터는 에어로졸 형성 기재 전체에 균질하게 분포될 수 있다.

제1 및 제2 서셉터는 서로 긴밀하게 물리적으로 접촉할 필요가 없다. 제1 서셉터는 가열될 에어로졸 형성 기재 내로 침투하기 위한 가열 블레이드를 실현하는 서셉터 블레이드일 수 있다. 마찬가지로, 제1 서셉터는 가열 오븐 또는 가열 챔버를 실현하는 서셉터 슬리브 또는 서셉터 컵일 수 있다. 이들 구성 중 어느 하나에서, 제2 서셉터는 제1 서셉터로부터 이격되지만 제1 서셉터에 여전히 열적으로 근접하는, 가열 조립체 내의 상이한 장소에 위치될 수 있다.

제1 및 제2 서셉터는 서셉터 조립체의 상이한 부분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 서셉터는 컵 형상 서셉터 조립체의 측벽 부분 또는 슬리브 부분을 형성할 수 있는 반면, 제2 서셉터는 컵 형상 서셉터 조립체의 하단 부분을 형성한다.

제1 서셉터 및 제2 서셉터 중 적어도 하나의 적어도 일부는 보호 커버를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 서셉터 조립체의 적어도 일부는 보호 커버를 포함할 수 있다. 보호 커버는 제1 서셉터 및/또는 제2 서셉터, 또는 서셉터 조립체 각각의 적어도 일부 위에 형성되거나 코팅된 유리, 세라믹, 또는 불활성 금속에 의해 형성될 수 있다. 유리하게는, 보호 커버는 에어로졸 형성 기재가 서셉터의 표면에 달라붙는 것을 회피하는 것, 서셉터 재료로부터 에어로졸 형성 기재 내로 재료 확산, 예를 들어 금속 확산을 회피하는 것, 서셉터 조립체의 기계적 강성을 개선하는 것 중 적어도 하나를 하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 보호 커버는 전기 비전도성이다.

교번 전자기장을 발생시키기 위해, 유도 공급원은 적어도 하나의 인덕터, 바람직하게는 적어도 하나의 유도 코일을 포함할 수 있다.

유도 공급원은 단일 유도 코일 또는 복수의 유도 코일을 포함할 수 있다. 유도 코일의 수는 서셉터의 수 및/또는 서셉터 조립체의 크기 및 형상에 의존할 수 있다. 유도 코일 또는 코일들은 제1 및/또는 제2 서셉터 또는 서셉터 조립체의 형상과 각각 일치하는 형상을 가질 수 있다. 마찬가지로, 유도 코일 또는 코일들은 가열 조립체가 일부일 수 있는 에어로졸 발생 장치의 하우징의 형상에 합치하는 형상을 가질 수 있다.

적어도 하나의 유도 코일은 헬리컬 코일 또는 편평한 평면 코일, 특히 팬케이크 코일 또는 만곡된 평면 코일일 수 있다. 편평한 나선형 코일을 사용하면 견고하고 제조 비용이 저렴한 콤팩트한 디자인을 가능하게 한다. 헬리컬 유도 코일을 사용하면 유리하게는 균질한 교번 전자기장을 발생시킬 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이 "편평한 나선형 코일"은 일반적으로 평면형 코일인 코일을 의미하며, 이때 코일의 권선 축은 코일이 놓이는 표면에 법선이다. 편평한 나선형 유도는 코일의 평면 내부에 임의의 요구되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 편평한 나선형 코일은 원형 형상을 가질 수 있거나 일반적으로 장방형 또는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "편평한 나선형 코일"은 평면형 코일뿐만 아니라 만곡된 표면에 부합하도록 형상화되어 있는 편평한 나선형 코일 둘 모두를 포함한다. 예를 들어, 유도 코일은, 바람직하게는 원통형 코일 지지부, 예를 들어 페라이트 코어의 원주에 배열되는 "만곡된" 평면 코일일 수 있다. 더욱이, 편평한 나선형 코일은, 예를 들어 4-턴(four-turn) 편평한 나선형 코일의 2개 층 또는 4-턴 편평한 나선형 코일의 단일 층을 포함할 수 있다.

제1 및/또는 제2 유도 코일은 가열 조립체의 하우징, 또는 가열 조립체를 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치의 본체 또는 하우징 중 하나 내에 유지될 수 있다. 제1 및/또는 제2 유도 코일은, 바람직하게는 원통형 코일 지지부, 예를 들어 페라이트 코어 주위에 권취될 수 있다.

유도 공급원은 교류(AC) 발전기를 포함할 수 있다. AC 발전기는 에어로졸 발생 장치의 전력 공급부에 의해 전력을 공급받을 수 있다. AC 발전기는 적어도 하나의 유도 코일에 작동 가능하게 결합된다. 특히, 적어도 하나의 유도 코일은 AC 발전기의 일체형 부분일 수 있다. AC 발전기는 교번 전자기장을 발생시키기 위해 적어도 하나의 유도 코일을 통과하는 고주파 발진 전류를 발생시키도록 구성된다. AC 전류는 시스템의 활성화 후 연속적으로 적어도 하나의 유도 코일에 공급될 수 있거나 간헐적으로, 예컨대 퍼핑할 때마다 공급될 수 있다.

바람직하게는, 유도 공급원은 LC 네트워크를 포함하는 DC 전력 공급부에 연결된 DC/AC 변환기를 포함하며, LC 네트워크는 커패시터 및 인덕터의 직렬 연결을 포함한다.

유도 공급원은, 바람직하게는 고주파 전자기장을 발생시키도록 구성된다. 본원에서 지칭되는 바와 같이, 고주파 전자기장은 500 kHz(킬로헤르츠) 내지 30 MHz(메가헤르츠), 특히 5　MHz(메가헤르츠) 내지 15 MHz(메가헤르츠), 바람직하게는 5 MHz(메가헤르츠) 내지 10 MHz(메가헤르츠)의 범위 내에 있을 수 있다.

컨트롤러는 마이크로프로세서, 예를 들어 프로그래밍 가능 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 주문형 집적 칩(ASIC) 또는 제어를 제공할 수 있는 다른 전자 회로를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 적어도 하나의 DC/AC 인버터 및/또는 전력 증폭기, 예를 들어 클래스-D 또는 클래스-E 전력 증폭기와 같은 추가 전자 부품을 포함할 수 있다. 특히, 유도 공급원은 컨트롤러의 일부일 수 있다.

컨트롤러는 본 발명에 따른 가열 조립체가 일부인 에어로졸 발생 장치의 전체 컨트롤러일 수 있거나 기술일 수 있다.

컨트롤러 및 유도 공급원의 적어도 일부, 특히 인덕터로부터 이격된 유도 공급원은 공통 인쇄 회로 기판에 배열될 수 있다. 이는 가열 조립체의 컴팩트 디자인에 관해 특히 유리한 것으로 입증된다.

서셉터 조립체의 실제 온도를 나타내는 서셉터 조립체의 실제 겉보기 저항을 결정하기 위해, 가열 조립체의 컨트롤러는 DC 전력 공급부로부터 도출된 DC 공급 전압을 측정하기 위한 DC 전압 센서 또는 DC 전력 공급부로부터 도출된 DC 공급 전류를 측정하기 위한 DC 전류 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 전력 공급부는 리튬 철 인산염 배터리와 같은 배터리이다. 대안으로서, 전력 공급부는 커패시터와 같은 전하 저장 장치의 다른 형태일 수 있다. 전력 공급부는 재충전을 필요할 수 있으며, 즉 전력 공급부는 재충전 가능할 수 있다. 전력 공급부는 하나 이상의 사용자 경험을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다. 예를 들어, 전력 공급부는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 여러 배의 기간 동안 연속적으로 에어로졸을 발생시키기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 결정된 수의 퍼프 또는 유도 공급원의 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 전력 공급부는 본 발명에 따른 가열 조립체가 일부인 에어로졸 발생 장치의 전체 전력 공급부일 수 있다.

본 발명에 따르면, 또한 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 장치는 가열될 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 수용 공동을 포함한다. 장치는 본 발명에 따른 그리고 본원에 설명된 바와 같이 수용 공동 내에서 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 유도 가열 조립체를 더 포함한다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 장치"는, 기재를 가열함으로써 에어로졸을 발생시키기 위해, 적어도 하나의 에어로졸 형성 기재, 특히 에어로졸 발생 물품 내에 제공되어 있는 에어로졸 형성 기재와 상호작용할 수 있는, 전기 작동식 장치를 설명하는 데 사용된다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 사용자의 입을 통해 사용자가 직접 흡입할 수 있는 에어로졸을 발생시키기 위한 퍼핑 장치이다. 특히, 에어로졸 발생 장치는 핸드헬드 에어로졸 발생 장치이다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸 형성 기재를 가열할 때 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재에 관한 것이다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 일부이다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는, 바람직하게는 액체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 두 가지 경우에서, 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 성분들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다. 에어로졸 형성 기재는 또한 니코틴 또는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 또한 페이스트 상 재료, 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 다공성 재료의 향낭, 또는, 예를 들어 글리세린과 같은 일반적인 에어로졸 형성제를 포함할 수 있는, 겔화제 또는 점착제와 혼합된, 이후 플러그로 압축 또는 몰딩되는 말아피는 담배(loose tobacco)일 수 있다.

수용 공동은 에어로졸 발생 장치의 하우징 내에 내장될 수 있다.

전술한 바와 같이, 에어로졸 발생 장치는 장치의 작동을 제어하기 위한 전체 컨트롤러를 포함할 수 있다. 전체 컨트롤러는 가열 조립체의 컨트롤러를 구성할 수 있거나 포함할 수 있다.

위에 추가로 설명된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치는 또한 전력 공급부, 특히 DC 전력 공급부, 예컨대 배터리를 포함할 수 있다. 특히, 전력 공급부는 그 중에서도, 가열 조립체의 유도 공급원에 DC 공급 전압 및 DC 공급 전류를 제공하는 데 사용되는 에어로졸 발생 장치의 전체 전력 공급부일 수 있다.

에어로졸 발생 장치는, 바람직하게는 유도 공급원, 적어도 하나의 유도 코일, 컨트롤러, 전력 공급부 및 수용 공동의 적어도 일부 중 적어도 하나를 포함하는 본체를 포함할 수 있다.

본체에 더하여, 에어로졸 발생 장치는, 특히 장치와 함께 사용될 에어로졸 발생 물품이 마우스피스를 포함하지 않는 경우에, 마우스피스를 더 포함할 수 있다. 마우스피스는 장치의 본체에 장착될 수 있다. 마우스피스는 마우스피스를 본체에 장착할 때 수용 공동을 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 본체에 마우스피스를 부착하기 위해, 본체의 근위 단부 부분은, 마우스피스의 원위 단부 부분에서 대응 부분과 맞물리는, 자석 또는 기계적 장착, 예를 들어 베이오넷 마운트 또는 스냅핏(snap-fit) 장착부를 포함할 수 있다. 장치가 마우스피스를 포함하지 않는 경우에, 에어로졸 발생 장치와 함께 사용될 에어로졸 발생 물품은 마우스피스, 예를 들어 필터 플러그를 포함할 수 있다.

에어로졸 발생 장치는 적어도 하나의 공기 배출구, 예를 들어(존재하는 경우) 마우스피스 내에 공기 배출구를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 적어도 하나의 공기 유입구로부터 수용 공동을 통해, 가능하면 추가로, 존재하는 경우, 마우스피스 내의 공기 배출구로 연장되는 공기 경로를 포함한다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 수용 공동과 유체 연통하는 적어도 하나의 공기 유입구를 포함한다. 따라서, 에어로졸 발생 시스템은 적어도 하나의 공기 유입구로부터 수용 공동으로, 그리고 가능하게는 물품 및 마우스피스 내의 에어로졸 형성 기재를 통해 사용자의 입 속으로 연장되는 공기 경로를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 추가 특징 및 장점은 가열 조립체에 관해 설명되었고 반복되지 않을 것이다.

본 발명에 따르면, 에어로졸 발생 시스템이 또한 제공된다. 시스템은 본 발명에 따른 그리고 본원에 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 장치, 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품, 및 유도 가열 조립체를 포함한다. 가열 조립체의 유도 공급원은 에어로졸 발생 장치의 일부이다. 서셉터 조립체의 제1 서셉터는 에어로졸 발생 물품의 일부인 반면, 서셉터 조립체의 제2 서셉터는 에어로졸 발생 물품의 일부 또는 에어로졸 발생 장치의 일부이다.

유리하게는, 제1 서셉터는 - 에어로졸 발생 물품의 일부로서 - 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 제1 서셉터는 열 손실에 관하여 최적화될 수 있고 이에 따라 가열 효율에 관하여 최적화될 수 있다. 예를 들어, 제1 서셉터는 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재와 함께 배열된 서셉터 스트립, 서셉터 블레이드, 서셉터 로드, 서셉터 핀, 서셉터 메시, 서셉터 필라멘트 또는 미립자 서셉터일 수 있다.

대조적으로, 제2 서셉터는 주로 서셉터 조립체의 온도를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 제2 서셉터는 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 발생 장치의 일부이며, 특히 이들 내에 배열될 수 있다. 어느 하나의 구성에서, 물품이 장치와 함께 사용될 때, 특히 장치에 결합될 때, 제2 서셉터는, 바람직하게는 제1 서셉터 및/또는 에어로졸 형성 기재와 열적으로 근접하거나 심지어 열 접촉하여 배열된다. 유리하게는, 이는 에어로졸 발생 시스템의 작동 동안 제2 서셉터가 제1 서셉터 및/또는 에어로졸 형성 기재와 실질적으로 동일한 온도를 갖는 것을 보장한다. 따라서, 적절하고 정확한 온도 제어가 달성될 수 있다. 예를 들어, 제2 서셉터는 에어로졸 발생 장치의 수용 공동의 내부 벽에 배열될 수 있다.

존재하는 경우, 가열 조립체의 컨트롤러는 에어로졸 발생 장치의 일부이며, 특히 이 장치 내에 배열될 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 장치의 컨트롤러는 가열 조립체의 컨트롤러를 포함할 수 있거나 컨트롤러일 수 있다.

마찬가지로, 존재하는 경우, 가열 조립체의 전력 공급부는 에어로졸 발생 장치의 일부이며, 특히 이 장치 내에 배열될 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 장치의 전력 공급부는 가열 조립체의 전력 공급부를 포함할 수 있거나 전력 공급부일 수 있다.

에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 수용 공동을 포함할 수 있다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 물품"은, 가열될 때, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하는 적어도 하나의 에어로졸 형성 기재를 포함한 물품을 지칭한다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 물품은 가열식 에어로졸 발생 물품이다. 즉, 에어로졸 발생 물품은, 바람직하게는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하기 위해 연소되는 것보다는 오히려 가열되도록 의도되는 적어도 하나의 에어로졸 형성 기재를 포함한다. 에어로졸 발생 물품은 소모품, 특히 단일 사용 후에 폐기될 소모품일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 담배 물품일 수 있다. 예를 들어, 물품은 가열될 액체 또는 고체 에어로졸 형성 기재를 포함하는 카트리지일 수 있다. 대안적으로, 물품은 종래의 궐련과 유사하고 고체 에어로졸 형성 기재를 포함하는, 로드 형상 물품, 특히 담배 물품일 수 있다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 물품은 원형 또는 타원형 또는 난형 또는 정사각형 또는 직사각형 또는 삼각형 또는 다각형 단면을 갖는다.

에어로졸 형성 기재 및 서셉터 조립체에 더하여, 물품은 상이한 요소를 더 포함할 수 있다.

특히, 물품은 마우스피스를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "마우스피스"는 물품으로부터 에어로졸을 직접 흡입하기 위해 사용자의 입 내로 배치되는 물품의 일부를 의미한다. 바람직하게는, 마우스피스는 필터를 포함한다.

더욱이, 물품은 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 둘러싸는 케이싱, 특히 관형 래퍼를 포함할 수 있다. 래퍼는 서셉터 조립체를 포함할 수 있다. 유리하게는, 이는 서셉터 조립체에 의해 둘러싸인 에어로졸 형성 기재의 균질하고 대칭적인 가열을 허용한다.

특히, 종래의 궐련과 유사하고/하거나 고체 에어로졸 형성 기재를 포함하는 로드 형상 물품을 갖는 에어로졸 발생 물품에 관해, 물품은 중앙 공기 통로를 갖는 지지 요소, 에어로졸 냉각 요소, 및 필터 요소를 더 포함할 수 있다. 필터 요소는, 바람직하게는 마우스피스의 역할을 한다. 특히, 물품은 에어로졸 형성 기재 및 에어로졸 형성 기재와 접촉하는 서셉터 조립체를 포함하는 기재 요소를 포함할 수 있다. 이들 요소 중 임의의 하나 또는 임의의 조합은 에어로졸 형성 로드 세그먼트에 대해 순차적으로 배열될 수 있다. 바람직하게는, 기재 요소는 물품의 원위 단부에 배열된다. 마찬가지로, 필터 요소는, 바람직하게는 물품의 근위 단부에 배열된다. 더욱이, 이들 요소는 에어로졸 형성 로드 세그먼트와 동일한 외부 단면을 가질 수 있다.

더욱이, 물품은 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 둘러싸는 케이싱 또는 래퍼를 포함할 수 있다. 특히, 물품은 예컨대 함께 유지시키고 물품의 요구되는 단면 형상을 유지하도록 위에 언급된 상이한 세그먼트 및 요소의 적어도 일부를 둘러싸는 래퍼를 포함할 수 있다.

케이싱 또는 래퍼는 적어도 제1 서셉터 또는 서셉터 조립체의 제1 및 제2 서셉터 둘 모두를 포함할 수 있다. 유리하게는, 이는 제1 서셉터 또는 서셉터 조립체에 의해 둘러싸인 에어로졸 형성 기재의 균질하고 대칭적인 가열을 허용한다.

바람직하게는, 케이싱 또는 래퍼는 물품의 외부 표면의 적어도 일부를 형성한다. 케이싱은 에어로졸 형성 기재, 예를 들어 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하는 저장소를 포함하는 카트리지를 형성할 수 있다. 래퍼는 종이 래퍼, 특히 궐련 종이로 제조된 종이 래퍼일 수 있다. 대안적으로, 래퍼는, 예를 들어 플라스틱으로 만들어진 포일일 수 있다. 래퍼는 예컨대, 기화된 에어로졸 형성 기재가 물품으로부터 방출되게 하거나 공기가 물품의 원주를 통해 물품 내로 흡인되게 하도록 유체 투과성일 수 있다. 더욱이, 래퍼는 가열 시 래퍼로부터 활성화되고 방출될 적어도 하나의 휘발성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 래퍼는 향미 휘발성 물질로 함침될 수 있다.

본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 추가 특징 및 이점은 에어로졸 발생 장치 및 가열 조립체에 관하여 설명되었고 반복되지 않을 것이다.

본 발명에 따르면, 또한 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 방법, 특히 본 발명에 따르고 본원에 설명된 바와 같은 이러한 가열 조립체를 수반하기 위한 방법이 제공된다. 바람직하게는, 방법은 본 발명에 따르고 본원에 설명된 바와 같은 가열 조립체를 작동시키기 위한 방법, 본 발명에 따르고 본원에 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 장치를 작동시키기 위한 방법, 또는 본 발명에 따르고 본원에 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 시스템을 작동시키기 위한 방법이다.

상기 방법은,

- 예컨대 유도 공급원에 유도 결합된 서셉터 조립체를 가열하기 위해 DC 공급 전압 및 DC 공급 전류를 유도 공급원에 제공함으로써 교번 전자기장을 발생시키는 단계;

- DC 전력 공급부로부터 도출된 DC 공급 전압 및 DC 공급 전류로부터 유도 공급원에 유도 결합 가능하거나 결합된 서셉터 조립체의 실제 온도를 나타내는 실제 겉보기 저항을 결정하는 단계;

- 작동 온도를 향해 실온에서 시작하는 서셉터 조립체의 예열 동안 겉보기 저항의 최솟값을 결정하는 단계를 포함한다.

상기 방법은,

- 실제 겉보기 저항이 미리 결정된 작동 온도로 에어로졸 형성 기재의 가열을 제어하기 위해 겉보기 저항의 결정된 최솟값 + 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값에 대응하도록 폐쇄 루프 구성에서 유도 공급원의 작동을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

유도 공급원의 작동을 제어하는 단계는,

- 실제 겉보기 저항이 겉보기 저항의 결정된 최솟값 + 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값과 같거나 이를 초과할 때 교번 전자기장을 발생시키는 단계를 중단시키는 단계, 및

- 실제 겉보기 저항이 겉보기 저항의 결정된 최솟값 + 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값 미만일 때 교번 전자기장을 발생시키는 단계를 재개하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법의 추가 특징 및 장점은 가열 조립체, 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템에 관해 설명되었고 반복되지 않을 것이다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 추가로 설명될 것이며, 여기서
도 1은 유도 가열 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 개략도이며, 시스템은 본 발명의 제1 예시적인 구현예에 따른 가열 조립체를 포함한다.
도 2는 도 1에 따른 유도 가열 가능한 에어로졸 발생 물품의 개략도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 에어로졸 발생 물품의 서셉터 조립체의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 서셉터 조립체의 저항-오버-온도 프로파일을 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 도 1 및 도 2에 따른 물품과 함께 사용하기 위한 서셉터 조립체의 대안적인 구현예를 도시한다.
도 8 내지 도 10은 서셉터 조립체의 추가 대안적인 구현예를 포함하는 도 1에 따른 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품을 도시한다.
도 11은 본 발명의 제2 예시적인 구현예에 따른 가열 조립체를 포함하는 다른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다.
도 12는 도 11에 따른 에어로졸 발생 장치 내에 포함된 서셉터 조립체의 사시도이다.
도 13 내지 도 15는 도 11에 따른 장치와 함께 사용하기 위한 서셉터 조립체의 대안적인 구현예를 도시한다.
도 16은 본 발명의 제3 예시적인 구현예에 따른 가열 조립체를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다.
도 17은 본 발명의 제4 예시적인 구현예에 따른 가열 조립체를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다.
도 18은 본 발명의 제5 예시적인 구현예에 따른 가열 조립체를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 개략도이며;
도 19는 본 발명의 제6 예시적인 구현예에 따른 가열 조립체를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다.

도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템(1)의 제1 예시적인 구현예를 개략적으로 예시한다. 시스템(1)은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치(10)뿐만 아니라 장치와 함께 사용하도록 구성되고 가열될 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품(100)을 포함한다.

도 2는 에어로졸 발생 물품(100)의 추가 상세를 도시하며, 에어로졸 발생 물품(100)은 로드 형상을 실질적으로 갖고, 동축 정렬로 순차적으로 배열된 4개의 요소, 즉 서셉터 조립체(120) 및 에어로졸 형성 기재(130)를 포함하는 에어로졸 형성 로드 세그먼트(110), 중앙 공기 통로(141)를 갖는 지지 요소(140), 에어로졸 냉각 요소(150), 및 마우스피스의 역할을 하는 필터 요소(160)를 포함한다. 에어로졸 형성 로드 세그먼트(110)은 물품(100)의 원위 단부(102)에 배열되는 반면, 필터 요소(160)는 물품(100)의 원위 단부(103)에 배열된다. 이들 4개의 요소 각각은 실질적으로 원통형 요소이고, 이들 모두는 실질적으로 동일한 직경을 가진다. 또한, 4개의 요소는 예컨대 4개의 요소를 함께 유지하고 로드 유사 물품(100)의 요구되는 원형 단면 형상을 유지하도록 외부 래퍼(170)에 의해 둘러싸인다. 래퍼(170)는, 바람직하게는 종이로 제조된다. 물품, 특히 4개의 요소의 추가 상세는 - 로드 세그먼트(110) 내의 서셉터 조립체(120)의 세부 항목과 별개로 - WO 2015/176898 A1에 개시되어 있다.

도 1을 참조하면, 에어로졸 발생 장치(10)는 적어도 물품(100)의 원위 부분을 수용하기 위해 장치(10)의 근위 부분(12) 내에 정의된 원통형 수용 공동(20)을 포함한다. 장치(10)는 교류, 특히 고주파 전자기장을 발생시키기 위한 유도 코일(30)을 포함하는 유도 공급원을 더 포함한다. 본 구현예에서, 유도 코일(30)은 원통형 수용 공동(20)을 원주방향으로 둘러싸는 헬리컬 코일이다. 코일(30)은 물품(100)을 장치(10)와 맞물릴 때 에어로졸 발생 물품(100)의 서셉터 조립체(120)가 전자기장을 경험하도록 배열된다. 따라서, 유도 공급원을 활성화할 때, 서셉터 조립체(120)는 서셉터 조립체(120)의 서셉터 재료의 자기 및 전기 특성에 따라, 교번 전자기장에 의해 유도된 와전류 및/또는 히스테리시스 손실로 인해 가열된다. 서셉터 조립체(120)는 물품(100) 내의 서셉터 조립체(120)를 둘러싼 에어로졸 형성 기재(130)를 기화시키기에 충분한 작동 온도에 도달할 때까지 가열된다.

원위 부분(13) 내에서, 에어로졸 발생 장치(10)는 전력을 공급하고 가열 공정을 제어하기 위한 DC 전력 공급부(40) 및 컨트롤러(50)(도 1에는 개략적으로만 예시됨)를 더 포함한다. 전자적으로, 유도 공급원은 - 유도 코일(30)과 별개로 - 바람직하게는 컨트롤러(50)의 적어도 부분적으로 일체형 부분이다.

유도 공급원 - 장치(10)의 일부로서 - 및 서셉터 조립체(120) - 에어로졸 발생 물품(100)의 일부로서 - 둘 모두는 본 발명에 따른 유도 가열 조립체(5)의 필수 부분을 구성한다.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 에어로졸 발생 물품 내에 사용된 서셉터 조립체(120)의 상세도를 도시한다. 본 발명에 따르면, 서셉터 조립체(120)는 제1 서셉터(121) 및 제2 서셉터(122)를 포함한다. 제1 서셉터(121)는 양의 저항 온도 계수를 갖는 제1 서셉터 재료를 포함하는 반면, 제2 서셉터(122)는 음의 저항 온도 계수를 갖는 제2 강자성 또는 페리자성 서셉터 재료를 포함한다. 대향 저항 온도 계수를 갖는 제1 및 제2 서셉터 재료로 인해 그리고 제2 서셉터 재료의 자기 특성으로 인해, 서셉터 조립체(120)는 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도 주위의 저항의 최솟값을 포함하는 저항-오버-온도 프로파일을 갖는다.

대응하는 저항-오버-온도 프로파일은 도 4에 도시된다. 실온(T_R)에서 서셉터 조립체(120)를 가열하기 시작할 때, 제1 서셉터 재료의 저항은 증가하는 한편 제2 서셉터 재료의 저항은 증가하는 온도(T)에 따라 감소한다. 서셉터 조립체(120)의 전체 겉보기 저항(R_a)은 - 서셉터 조립체(120)를 유도 가열하기 위해 사용되는 장치(10)의 유도 공급원에 의해 "보이는" 바와 같이 - 제1 및 제2 서셉터 재료의 각각의 저항의 조합에 의해 주어진다. 아래로부터 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도(T_C)에 도달할 때, 제2 서셉터 재료의 저항의 감소는 통상적으로 제1 서셉터 재료의 저항의 증가를 지배한다. 따라서, 서셉터 조립체(120)의 전체 겉보기 저항(R_a)은 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도(T_C) 미만, 특히 퀴리 온도 미만에 근접하는 온도 범위에서 감소한다. 퀴리 온도(T_C)에서, 제2 서셉터 재료는 그의 자기 특성을 상실한다. 이는 제2 서셉터 재료 내의 와전류에 이용 가능한 스킨 층의 증가를 야기하여, 그 저항의 급격한 드롭 다운을 동반한다. 따라서, 서셉터 조립체(120)의 온도(T)를 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도(T_C)를 넘어서 더 증가시킬 때, 서셉터 조립체(120)의 전체 겉보기 저항(R_a)에 대한 제2 서셉터 재료의 저항의 기여도 덜 또는 더 무시될 수 있다. 따라서, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도(T_C) 주위에 최솟값(R_min)을 전달한 후, 서셉터 조립체(120)의 전체 겉보기 저항(R_a)은 주로 제1 서셉터 재료의 증가하는 저항에 의해 주어진다. 즉, 서셉터 조립체(120)의 전체 겉보기 저항(R_a)은 작동 온도(T_op)에서 작동 저항(R_op)을 향해 다시 증가한다. 유리하게는, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도(T_C)에 대한 최솟값(R_min) 주위의 저항-오버-온도 프로파일의 감소 및 후속 증가는 사용자의 퍼프 동안 전체 겉보기 저항의 일시적 변화와 충분히 구별될 수 있다. 그 결과, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도(T_C) 주위의 저항 값(R_a)의 최솟값은 사용자의 퍼프로 오해될 위험없이, 에어로졸 형성 기재의 가열 온도를 제어하기 위한 온도 마커로서 신뢰성 있게 사용될 수 있다. 따라서, 에어로졸 형성 기재는 요구되지 않은 과열로부터 효과적으로 방지될 수 있다.

요구되는 작동 온도(T_op)에 대응하도록 에어로졸 형성 기재의 가열 온도를 제어하기 위해, 도 1에 도시된 장치(10)의 컨트롤러(50)는 예컨대 실제 겉보기 저항을 겉보기 저항(R_a)의 결정된 최솟값(R_min) + 미리 결정된 오프셋 값(ΔR_offset)에 대응하는 값에서 유지하도록 폐쇄 루프에서 유도 공급원의 작동을 제어하도록 구성된다. 오프셋 값(ΔR_offset)은 마커 온도(T_C)에서 측정된 겉보기 저항(R_min)과 작동 온도(T_op)에서의 작동 저항(R_op) 사이의 갭을 가교한다. 유리하게는, 이는 작동 온도(T_op)에서 겉보기 저항의 미리 결정된 목표 값에 기초하여 가열 온도의 직접적인 제어를 회피할 수 있다. 또한, 가열 온도의 오프셋 제어는 요구되는 작동 온도에서 겉보기 저항의 측정된 절댓값에 기초하는 온도 제어보다 더 안정적이고 신뢰성 있다.

실제 겉보기 저항이 겉보기 저항의 결정된 최솟값 + 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값과 같거나 이를 초과할 때, 가열 공정은 교번 전자기장의 발생을 중단함으로써, 즉 유도 공급원을 스위치 오프하거나 적어도 유도 공급원의 출력 전력을 감소시킴으로써 정지될 수 있다. 실제 겉보기 저항이 겉보기 저항의 결정된 최솟값 + 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값 미만일 때, 가열 공정은 교번 전자기장의 발생을 재개함으로써, 즉 유도 공급원을 다시 스위치 온하거나 유도 공급원의 출력 전력을 재증가시킴으로써 개재될 수 있다.

본 구현예에서, 작동 온도는 약 370℃이다. 이러한 온도는 에어로졸 형성 기재를 가열하지만 연소하지 않기 위한 통상적인 작동 온도이다. 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도(T_C)에서의 마커 온도와 작동 온도(T_op) 사이의 적어도 20℃의 충분히 큰 온도 갭을 보장하기 위해, 제2 서셉터 재료는 예컨대 350℃ 미만의 퀴리 온도를 갖도록 선택된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 도 2의 물품 내의 서셉터 조립체(120)는 다층 서셉터 조립체, 보다 구체적으로는 이층 서셉터 조립체이다. 이는 제1 서셉터(121)를 구성하는 제1 층, 및 제1 층 상에 배열되고 제1 층에 긴밀하게 결합된 제2 서셉터(122)를 구성하는 제2 층을 포함한다. 제1 서셉터(121)는 열 손실 및 따라서 가열 효율에 관해 최적화되지만, 제2 서셉터(122)는 전술한 바와 같이, 주로 온도 마커로서 사용되는 기능 서셉터이다. 서셉터 조립체(120)는 12 mm의 길이(L) 및 4 mm의 폭(W)을 갖는 세장형 스트립의 형태이며, 즉, 양 층은 12 mm의 길이(L) 및 4 mm의 폭(W)을 갖는다. 제1 서셉터(121)는 400℃를 초과하는 퀴리 온도를 갖는 스테인리스 스틸, 예를 들어 430급 스테인리스 강으로 제조된 스트립이다. 이는 약 35 μm의 두께를 갖는다. 제2 서셉터(122)는 작동 온도 미만의 퀴리 온도를 갖는 뮤 메탈 또는 퍼멀로이의 스트립이다. 이는 약 10 μm의 두께를 갖는다. 서셉터 조립체(120)는 제2 서셉터 스트립을 제1 서셉터 스트립에 클래딩함으로써 형성된다.

도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 서셉터 조립체(120)의 구현예와 유사한 스트립 형상 서셉터 조립체(220)의 대안적인 구현예를 도시한다. 후자와 대조적으로, 도 5에 따른 서셉터 조립체(220)는 - 제1 및 제2 층을 각각 형성하는 제1 및 제2 서셉터(221, 222)에 더하여 - 제3 층을 형성하는 제3 서셉터(223)를 포함하는 3층 서셉터 조립체이다. 3개의 모든 층은 층층이 배열되며, 인접한 층은 서로 긴밀하게 결합된다. 도 5에 도시된 3층 서셉터 조립체의 제1 및 제2 서셉터(221, 222)는 도 1 및 도 2에 도시된 이층 서셉터 조립체(120)의 제1 및 제2 서셉터(121, 122)와 동일하다. 제3 서셉터(223)는 제1 서셉터(221)와 동일하다. 즉, 제3 층(223)은 제1 서셉터(221)와 동일한 재료를 포함한다. 또한, 제3 서셉터(223)의 층 두께는 제1 서셉터(221)의 층 두께와 같다. 따라서, 제1 및 제3 서셉터(221, 223)의 열팽창 거동은 실질적으로 동일하다. 유리하게는, 이는 필수적으로 면외 변형을 나타내지 않는 높은 대칭 층 구조를 제공 제공한다. 또한, 도 5에 따른 3층 서셉터 조립체는 더 높은 기계적 안정성을 제공한다.

도 6은 이층 서셉터(120) 대신에 도 2의 물품 내에 대안적으로 사용될 수 있는 스트립 형상 서셉터 조립체(320)의 다른 구현예를 도시한다. 도 6에 따른 서셉터 조립체(320)는 제2 서셉터(322)에 긴밀하게 결합된 제1 서셉터(321)로 형성된다. 제1 서셉터(321)는 12 mm x 4 mm x 35 μm의 치수를 갖는 430급 스테인리스 스틸의 스트립이다. 이와 같이, 제1 서셉터(321)는 서셉터 조립체(320)의 기본 형상을 정의한다. 제2 서셉터(322)는 치수 3 mm x 2 mm x 10 μm의 뮤 메탈 또는 퍼멀로이의 패치이다. 패치 형상 제2 서셉터(322)는 스트립 형상 제1 서셉터(321) 상에 전기 도금된다. 제2 서셉터(322)가 제1 서셉터(321)보다 상당히 작지만, 그것은 가열 온도의 정확한 제어를 허용하기에 여전히 충분하다. 유리하게는, 도 6에 따른 서셉터 조립체(320)는 제2 서셉터 재료에서 상당한 절약을 제공한다. 추가 구현예에서(도시되지 않음), 제1 서셉터와 긴밀하게 접촉하여 위치된 제2 서셉터의 하나보다 많은 패치가 있을 수 있다.

도 7은 도 1 및 도 2에 도시된 물품과 함께 사용하기 위한 서셉터 조립체(1020)의 또 다른 구현예를 도시한다. 이 구현예에 따르면, 서셉터 조립체(1020)는 서셉터 로드를 형성한다. 서셉터 로드는 원형 단면을 갖는 원통형이다. 바람직하게는, 서셉터 로드는 예컨대 도 2에 도시된 물품의 길이 축을 연장하도록 에어로졸 형성 기재 내의 중심에 배열된다. 그의 단부 면 중 하나에서 볼 수 있는 바와 같이, 서셉터 조립체(1020)는 본 발명에 따른 제2 서셉터(1022)를 형성하는 내부 코어 서셉터를 포함한다. 코어 서셉터는 본 발명에 따른 제1 서셉터(1021)를 형성하는 재킷 서셉터에 의해 둘러싸인다. 제1 서셉터(1021)는, 바람직하게는 가열 기능을 가지므로, 이러한 구성은 주변 에어로졸 형성 기재로의 직접적인 열 전달에 관해 유리한 것으로 입증된다. 또한, 서셉터 핀의 원통형 형상은 로드 형상 에어로졸 발생 물품에 관해 유리할 수 있는 매우 대칭적인 가열 프로파일을 제공한다.

도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 가열 조립체의 일부인 서셉터 조립체의 추가 구현예를 포함하는 상이한 에어로졸 발생 물품(400, 500, 600)을 개략적으로 예시한다. 물품(400, 500, 600)은 특히 물품의 일반적인 설정에 관해, 도 1 및 도 2에 도시된 물품(100)과 매우 유사하다. 따라서, 유사하거나 동일한 특징부는 도 1 및 도 2에서와 동일한 참조 번호로 표시되지만, 각각 300, 400 및 500씩 증가된다.

도 1 및 도 2에 도시된 물품(100)과 대조적으로, 도 8에 따른 에어로졸 발생 물품(400)은 필라멘트 서셉터 조립체(420)를 포함한다. 즉, 제1 및 제2 서셉터(421, 422)는 예컨대 꼬인 필라멘트 쌍을 형성하도록 서로 꼬여 있는 필라멘트이다. 필라멘트 쌍은 기재(430)와 직접 접촉하는 에어로졸 형성 기재(430) 내의 배열된다. 필라멘트 쌍은 실질적으로 물품(400)의 길이 연장부를 따라 연장된다. 제1 서셉터(421)는 강자성 스테인리스 스틸로 제조된 필라멘트이고, 따라서 주로 가열 기능을 갖는다. 제2 서셉터(422)는 뮤 메탈 또는 퍼멀로이로 제조된 필라멘트이고, 따라서 주로 온도 마커의 역할을 한다.

도 9에 따른 에어로졸 발생 물품(500)은 미립자 서셉터 조립체(520)를 포함한다. 제1 서셉터(521) 및 제2 서셉터(522) 둘 모두는 물품(500)의 에어로졸 형성 기재(530) 내에 확산된 복수의 서셉터 입자를 포함한다. 따라서, 서셉터 입자는 에어로졸 형성 기재(530)와 직접 물리적으로 접촉한다. 제1 서셉터(521)의 서셉터 입자는 강자성 스테인리스 스틸로 제조되고, 따라서 주로 주변 에어로졸 형성 기재(530)를 가열하는 역할을 한다. 대조적으로, 제2 서셉터(422)의 서셉터 입자는 뮤 메탈 또는 퍼멀로이로 제조되고, 따라서 주로 온도 마커의 역할을 한다.

도 10에 따른 에어로졸 발생 물품(600)은 상이한 기하학적 구성인 제1 서셉터(621) 및 제2 서셉터(622)를 포함하는 서셉터 조립체(600)를 포함한다. 제1 서셉터(621)는 에어로졸 형성 기재(630) 내에 확산된 복수의 서셉터 입자를 포함하는 미립자 서셉터이다. 미립자 성질로 인해, 제1 서셉터(621)는 주변 에어로졸 형성 기재(630)에 큰 표면적을 제공하며, 이는 유리하게는 열 전달을 향상시킨다. 따라서, 제1 서셉터(621)의 미립자 구성은 가열 기능에 관해 구체적으로 선택된다. 대조적으로, 제2 서셉터(622)는 주로 온도 제어 기능을 갖고, 따라서 매우 큰 표면적을 가질 필요가 없다. 따라서, 본 구현예의 제2 서셉터(622)는 에어로졸 발생 물품(600)의 중심을 통해 에어로졸 형성 기재(630) 내에서 연장되는 서셉터 스트립이다.

도 11은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템(2001)의 제2 예시적인 구현예를 개략적으로 예시한다. 시스템(2001)은 서셉터 조립체를 제외하고, 도 1에 도시된 시스템(1)과 매우 유사하다. 따라서, 유사하거나 동일한 특징부는 도 1 및 도 2에서와 동일한 참조 번호로 표시되지만, 2000씩 증가된다. 도 1에 도시된 구현예와 대조적으로, 도 11의 구현예에 따른 가열 조립체(2005)의 서셉터 조립체(2060)는 에어로졸 발생 장치(2010)의 일부이다.

따라서, 에어로졸 발생 물품(2100)은 임의의 서셉터 조립체를 포함하지 않는다. 따라서, 용품(2100)은 기본적으로 도 1 및 도 2에 도시된 물품(100)에 대응하지만, 서셉터 조립체가 없다.

마찬가지로, 도 11의 에어로졸 발생 장치(2010)는 기본적으로 도 1에 도시된 장치(10)에 대응한다. 후자와 대조적으로, 장치(2010)는 본 발명에 따른 가열 조립체(2005)의 모든 부분을 포함한다. 즉, 장치(2010)는 원통형 수용 공동(2020)을 원주방향으로 둘러싸는 헬리컬 유도 코일(2030)을 포함하는 유도 공급원을 포함한다. 또한, 장치는 예컨대 유도 코일(2030)에 의해 발생된 전자기장을 경험하도록 수용 공동 내에 배열되는 서셉터 조립체(2060)를 더 포함한다.

서셉터 조립체(2060)는 서셉터 블레이드이다. 원위 단부(2064)에 의해, 서셉터 블레이드(2060)는 장치(2010)의 수용 공동(2020)의 하단 부분에 배열된다. 그로부터, 서셉터 블레이드는 수용 공동(2020)의 개구부를 향해 수용 공동(2020)의 내부 공극 내로 연장된다. 수용 공동(2020)의 개구부는 에어로졸 발생 장치(2010)의 근위 단부(2014)에 위치되며, 이에 따라 에어로졸 발생 물품(2100)이 수용 공동(2020) 내로 삽입될 수 있게 한다.

특히 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 11에 따른 장치(2010)의 서셉터 조립체(2060)는 도 1 내지 도 3에 도시된 이층 서셉터 조립체(120)와 매우 유사한 이층 서셉터 블레이드이다. 후자와 대조적으로, 서셉터 조립체(2060)의 원위 자유 단부(2063)는 예컨대 블레이드 형상 서셉터 조립체가 에어로졸 발생 물품(2100)의 원위 단부에서 에어로졸 형성 기재(2130) 내로 쉽게 관통할 수 있도록 테이퍼진다.

이와 별도로, 도 11에 따른 에어로졸 발생 시스템(2001)의 서셉터 조립체(2060) 및 가열 조립체(2005)는 도 1의 에어로졸 발생 시스템과 동일한 저항-오버-온도 프로파일, 즉 도 4에 도시된 프로파일을 나타낸다.

도 13, 도 14 및 도 15는 도 11에 따른 장치와 함께 대안적으로 사용될 수 있는 본 발명에 따른 서셉터 조립체(2160, 2260, 2360)의 추가 구현예를 도시한다. 서셉터 조립체(2160, 2260 및 360)는 기본적으로 도 5, 도 6 및 도 7에 각각 도시된 서셉터 조립체(220, 320 및 1020)에 대응한다. 따라서, 이들 서셉터 조립체(2160, 2260, 2360)의 특징 및 장점의 대부분은 서셉터 조립체(220, 320, 1020)에 관해 설명되었고 따라서 반복되지 않을 것이다. 서셉터 조립체(120)와 마찬가지로, 서셉터 조립체(2160, 2260, 2360)의 각각의 원위 자유 단부(2163, 2263, 2361)는 테이퍼져서 에어로졸 형성 기재로의 침투를 용이하게 한다.

도 16 내지 도 18은 각각의 유도 가열 조립체(2705, 2805, 2905)가 각각의 에어로졸 발생 장치(2710, 2810, 2910)의 독점적인 일부인 본 발명에서 에어로졸 발생 시스템(2701, 2801, 2901)의 추가 구현예를 개략적으로 예시한다. 시스템(2701, 2801 및 2901)은 특히 장치(2710, 2810, 2910) 및 물품(2700, 2800, 2900)의 일반적인 설정에 관해, 도 11에 도시된 시스템(2001)과 매우 유사하다. 따라서, 장치의 유사하거나 동일한 특징부는 도 11에서와 동일한 참조 번호로 표시되며, 각각 700, 800 및 900씩 증가된다.

도 11에 도시된 장치(2010)와 대조적으로, 도 16에 따른 에어로졸 발생 시스템(2701)의 에어로졸 발생 장치(2710)는 제1 서셉터(2761) 및 상기 제2 서셉터(2762)가 상이한 기하학적 구성인 서셉터 조립체(2760)를 포함한다. 제1 서셉터(2761)는 도 11 및 도 12에 도시된 이층 서셉터 조립체(2060)와 유사한 단일 층 서셉터 블레이드이지만, 제2 서셉터 층이 없다. 이러한 구성에서, 제1 서셉터(1761)는 주로 가열 기능을 가지므로 기본적으로 유도 가열 블레이드를 형성한다. 대조적으로, 제2 서셉터(2762)는 수용 공동(2720)의 원주방향 내부 측벽의 적어도 일부를 형성하는 서셉터 슬리브이다. 물론, 제1 서셉터가 원통형 수용 공동(2720)의 원주방향 내부 측벽의 적어도 일부를 형성하는 서셉터 슬리브일 수 있는 반면, 제2 서셉터가 에어로졸 형성 기재 내로 삽입될 단일 층 서셉터 블레이드일 수 있는 대향 구성이 또한 가능하다. 후자의 구성에서, 제1 서셉터는 유도 오븐 히터 또는 가열 챔버를 실현할 수 있다. 이들 구성 중 어느 하나에서, 제1 및 제2 서셉터(2761, 2762)는 서로 이격되지만 서로 여전히 열적으로 근접하는, 에어로졸 발생 장치(2710) 내의 상이한 장소에 위치된다.

도 17에 도시된 에어로졸 발생 시스템(2801)의 에어로졸 발생 장치(2810)는 서셉터 컵인 서셉터 조립체(2860)를 포함하며, 이에 따라 유도 오븐 히터 또는 가열 챔버를 실현한다. 이러한 구성에서, 제1 서셉터(2861)는 컵 형상 서셉터 조립체(2860)의 원주방향 측벽 및 이에 따라 원통형 수용 공동(2820)의 내부 측벽의 적어도 일부를 형성하는 서셉터 슬리브이다. 대조적으로, 제2 서셉터(2862)는 컵 형상 서셉터 조립체(2860)의 하단 부분을 형성한다. 제1 및 제2 서셉터(2861, 2862) 둘 모두는 장치(2810)의 수용 공동(2820) 내에 수용될 때 에어로졸 발생 물품(2100)의 에어로졸 형성 기재(2130)에 열적으로 근접한다.

도 18에 도시된 에어로졸 발생 시스템(2901)의 에어로졸 발생 장치(2910)는 다층 서셉터 슬리브인 서셉터 조립체(2960)를 포함한다. 이러한 구성에서, 제2 서셉터(2962)는 다층 서셉터 슬리브의 외부 벽을 형성하는 반면, 제1 서셉터(2961)는 다층 서셉터 슬리브의 내부 벽을 형성한다. 제1 및 제2 서셉터(2961, 2962)의 이러한 특정 배열은 - 에어로졸 형성 기재(2130)를 가열하기 위해 주로 사용되는 - 제1 서셉터(2961)가 기재(2130)에 더 가깝기 때문에 바람직하다. 유리하게는, 서셉터 조립체(2960)는 또한 유도 오븐 히터 또는 가열 챔버를 실현한다.

도 19는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템(3701)의 또 다른 구현예를 개략적으로 예시한다. 시스템(3701)은 도 16에 도시된 시스템(2701)과 매우 유사하다. 따라서, 유사하거나 동일한 특징부는 도 16에서와 동일한 참조 번호로 표시되지만, 1000씩 증가된다. 도 16에 도시된 구현예와 대조적으로, 도 16의 구현예에 따른 가열 조립체(3705)의 서셉터 조립체(3760)는 분할된다. 서셉터 조립체(3760)의 제1 서셉터(3761)가 에어로졸 발생 물품(3100)의 일부이지만, 서셉터 조립체(3760)의 제2 서셉터(3762)는 에어로졸 발생 장치(3710)의 일부이다. 제1 서셉터(3761)는 도 1 내지 도 3에 도시된 이층 서셉터 조립체(120)와 유사한 단일 층 서셉터 스트립이지만, 물품(3100)의 에어로졸 형성 기재(3130) 내에 그리고 제2 서셉터 층 없이 배열된다. 따라서, 제1 서셉터(1761)는 기본적으로 물품(3100)의 일체형 부분으로서 유도 가열 요소를 형성한다. 제2 서셉터(2762)는 수용 공동(2720)의 원주방향 내부 측벽의 적어도 일부를 형성하는 서셉터 슬리브이며, 유도 오븐 히터 또는 가열 챔버를 실현한다. 제1 서셉터(3761)로부터 이격되지만, 제2 서셉터(3762)는 여전히 제1 서셉터(3761) 및 에어로졸 형성 기재(3130)에 열적으로 근접하고, 따라서 온도 마커로서 용이하게 사용될 수 있다.

도 16 내지 도 19에 도시된 모든 3개의 구현예와 관련하여, 제1 서셉터는, 바람직하게는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 최적화된 강자성 스테인리스 스틸로 제조된다. 대조적으로, 제2 서셉터는 바람직하게는 적합한 온도 마커 재료인 뮤 메탈 또는 퍼멀로이로 제조된다.

Claims (14)

1. 에어로졸 형성 기재를 작동 온도로 가열하기 위한 유도 가열 조립체로서, 상기 가열 조립체는
   - DC 공급 전압 및 DC 공급 전류를 제공하도록 구성된 DC 전력 공급부;
   - 상기 DC 전력 공급부에 연결되고 교번 전자기장을 발생시키도록 구성된 유도 공급원;
   - 상기 유도 공급원에 의해 발생된 교번 자기장의 영향 하에 상기 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 서셉터 조립체로서, 상기 서셉터 조립체는 제1 서셉터 재료를 포함하는 제1 서셉터 및 작동 온도의 적어도 50℃ 아래의 퀴리 온도를 갖는 제2 서셉터 재료를 포함하는 제2 서셉터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 서셉터 재료는 실온에서 시작하는 서셉터 조립체의 예열 동안 상기 서셉터 조립체의 저항-오버-온도(resistance-over-temperature) 프로파일이 상기 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도 주위의 ±5℃의 온도 범위에서 겉보기 저항의 최솟값을 갖도록 선택되는 서셉터 조립체;
   - 상기 유도 공급원 및 상기 DC 전력 공급부에 작동 가능하게 연결된 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는
   - 상기 DC 전력 공급부로부터 도출된 DC 공급 전압 및 DC 공급 전류로부터 상기 서셉터 조립체의 실제 온도를 나타내는 서셉터 조립체의 실제 겉보기 저항을 결정하고,
   - 상기 작동 온도를 향해 실온에서 시작하는 서셉터 조립체의 예열 동안 발생하는 겉보기 저항의 최솟값을 결정하고,
   - 상기 실제 겉보기 저항이 상기 작동 온도로 에어로졸 형성 기재의 가열을 제어하기 위해 상기 겉보기 저항의 결정된 최솟값 + 상기 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값에 대응하도록 폐쇄 루프 구성에서 상기 유도 공급원의 작동을 제어하도록 구성되는, 유도 가열 조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 DC 전력 공급부로부터 도출된 DC 공급 전압을 측정하기 위한 DC 전압 센서 또는 상기 DC 전력 공급부로부터 도출된 DC 공급 전류를 측정하기 위한 DC 전류 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 유도 가열 조립체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유도 공급원은 적어도 하나의 인덕터를 포함하는, 유도 가열 조립체.
4. 제4항에 있어서, 상기 인덕터는 헬리컬 코일 또는 편평한 평면 코일, 특히 팬케이크 코일 또는 만곡된 평면 코일인, 유도 가열 조립체.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 유도 공급원은 LC 네트워크를 포함하는 DC 전력 공급부에 연결된 DC/AC 변환기를 포함하며, 상기 LC 네트워크는 커패시터 및 인덕터의 직렬 연결을 포함하는, 유도 가열 조립체.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러 및 상기 유도 공급원의 적어도 일부, 특히 인덕터로부터 떨어진 유도 공급원은 공통 인쇄 회로 기판에 배열되는, 유도 가열 조립체.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 겉보기 저항의 최솟값은 상기 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도 주위의 ±5℃의 온도 범위에 있는, 유도 가열 조립체.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 서셉터 재료는 상기 작동 온도의 적어도 100℃, 바람직하게는 적어도 150℃, 가장 바람직하게는 적어도 200℃ 아래의 퀴리 온도를 갖는, 유도 가열 조립체.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 온도는 적어도 300℃, 특히 적어도 350℃, 바람직하게는 적어도 370℃, 가장 바람직하게는 적어도 400℃인, 유도 가열 조립체.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 서셉터 재료는 양의 저항 온도 계수를 갖고, 상기 제2 서셉터는 음의 저항 온도 계수를 갖는 제2 서셉터 재료를 포함하는, 유도 가열 조립체.
11. 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치로서, 상기 장치는
    - 가열될 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 수용 공동; 및
    - 상기 수용 공동 내에서 상기 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 유도 가열 조립체를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
12. 에어로졸 발생 장치 및 상기 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템으로서, 상기 시스템은 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 유도 가열 조립체를 포함하고, 상기 가열 조립체의 유도 공급원 및 상기 DC 전력 공급부는 상기 에어로졸 발생 장치의 일부이고, 상기 서셉터 조립체의 제1 서셉터는 상기 에어로졸 발생 물품의 일부이며, 상기 서셉터 조립체의 제2 서셉터는 상기 에어로졸 발생 물품의 일부이거나 상기 에어로졸 발생 장치의 일부인, 에어로졸 발생 시스템.
13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 가열 조립체를 작동시키거나 제11항에 따른 에어로졸 발생 장치를 작동시키거나 제12항에 따른 에어로졸 발생 시스템을 작동시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    - 상기 유도 공급원에 유도 결합된 서셉터 조립체를 가열하기 위해 DC 공급 전압 및 DC 공급 전류를 상기 유도 공급원에 제공함으로써 교번 전자기장을 발생시키는 단계;
    - 상기 DC 전력 공급부로부터 도출된 DC 공급 전압 및 DC 공급 전류로부터 상기 서셉터 조립체의 실제 온도를 나타내는 실제 겉보기 저항을 결정하는 단계;
    - 상기 작동 온도를 향해 실온에서 시작하는 서셉터 조립체의 예열 동안 상기 겉보기 저항의 최솟값을 결정하는 단계;
    - 상기 실제 겉보기 저항이 미리 결정된 작동 온도로 상기 에어로졸 형성 기재의 가열을 제어하기 위해 상기 겉보기 저항의 결정된 최솟값 + 상기 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값에 대응하도록 폐쇄 루프 구성에서 상기 유도 공급원의 작동을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 유도 공급원의 작동을 제어하는 단계는,
    - 상기 실제 겉보기 저항이 상기 겉보기 저항의 결정된 최솟값 + 상기 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값과 같거나 이를 초과할 때 교번 전자기장을 발생시키는 단계를 중단시키는 단계, 및
    상기 실제 겉보기 저항이 상기 겉보기 저항의 결정된 최솟값 + 상기 겉보기 저항의 미리 결정된 오프셋 값 미만일 때 교번 전자기장을 발생시키는 단계를 재개하는 단계를 포함하는, 방법.

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