KR20210132080A - 에어로졸 제공 디바이스 - Google Patents

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KR20210132080A
KR20210132080A KR1020217028924A KR20217028924A KR20210132080A KR 20210132080 A KR20210132080 A KR 20210132080A KR 1020217028924 A KR1020217028924 A KR 1020217028924A KR 20217028924 A KR20217028924 A KR 20217028924A KR 20210132080 A KR20210132080 A KR 20210132080A
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애슐리 존 사예드
미첼 토르센
루크 제임스 워렌
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니코벤처스 트레이딩 리미티드
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Abstract

에어로졸 제공 디바이스(100)는 에어로졸 발생 재료(110a)를 포함하는 물품(110)을 수용하도록 구성된 관형 히터 컴포넌트(132)를 포함하며, 히터 컴포넌트는 가변 자기장을 이용한 침투에 의해 가열가능하다. 디바이스는 히터 컴포넌트 주위로 연장되는 인덕터 코일(124)을 더 포함하며, 인덕터 코일은 가변 자기장을 발생시키도록 구성된다. 히터 컴포넌트는 약 5mm 내지 약 10mm의 내경을 갖는다.

Description

에어로졸 제공 디바이스
본 발명은 에어로졸 제공 디바이스 및 에어로졸 제공 시스템에 관한 것이다.
시가렛들(cigarettes), 시가들(cigars) 등과 같은 흡연 물품들은 사용 동안에 담배를 태워서 담배 연기를 생성한다. 태우지 않고 화합물들을 방출하는 제품들을 생성함으로써, 담배를 태우는 이런 물품들에 대한 대안들을 제공하려는 시도들이 있었다. 그러한 제품들의 예들은 재료를 태우지 않고 가열함으로써 화합물들을 방출하는 가열 디바이스들이다. 재료는, 예컨대 니코틴(nicotine)을 보유할 수 있거나 보유하지 않을 수 있는, 담배 또는 다른 비-담배 제품들일 수 있다.
본 개시내용의 제1 양상에 따라, 에어로졸 제공 디바이스가 제공되고, 그 디바이스는,
에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품을 수용하도록 구성된 관형 히터 컴포넌트; 및
히터 컴포넌트 주위로 연장되는 코일을 포함하며, 코일은 히터 컴포넌트를 가열하도록 구성되고,
히터 컴포넌트는 약 5mm 내지 약 10mm의 내경을 갖는다.
본 개시내용의 제2 양상에 따라, 에어로졸 제공 시스템이 제공되고, 그 시스템은,
에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품; 및
제1 양상에 따른 에어로졸 제공 디바이스를 포함한다.
본 개시내용의 제3 양상에 따라, 에어로졸 제공 시스템이 제공되고, 그 시스템은,
에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품; 및
에어로졸 제공 디바이스를 포함하며, 그 에어로졸 제공 디바이스는,
물품을 수용하도록 구성된 관형 히터 컴포넌트 ― 히터 컴포넌트는 약 5mm 내지 약 10mm의 내경을 가짐 ―; 및
히터 컴포넌트 주위로 연장되는 코일을 포함하며, 코일은 히터 컴포넌트를 가열하도록 구성된다.
본 개시내용의 제4 양상에 따라, 에어로졸 제공 시스템이 제공되고, 그 시스템은,
에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품;
물품을 수용하도록 구성된 관형 히터 컴포넌트; 및
히터 컴포넌트 주위로 연장되는 코일을 포함하며, 코일은 히터 컴포넌트를 가열하도록 구성되고,
물품은 약 0.02mm 내지 약 0.06mm의 두께를 갖는 외부 층을 가져서, 에어로졸 발생 재료의 외부 표면은 적어도 외부 층의 두께만큼 히터 컴포넌트로부터 떨어져 위치된다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부 도면들을 참조하여 단지 예로서 제공되는 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 자명해질 것이다.
도 1은 에어로졸 제공 디바이스의 예의 정면도를 도시한다.
도 2는 외부 커버가 제거된, 도 1의 에어로졸 제공 디바이스의 정면도를 도시한다.
도 3은 도 1의 에어로졸 제공 디바이스의 단면도를 도시한다.
도 4는 도 2의 에어로졸 제공 디바이스의 분해도를 도시한다.
도 5a는 에어로졸 제공 디바이스 내의 가열 조립체의 단면도를 도시한다.
도 5b는 도 5a의 가열 조립체의 일부의 확대도를 도시한다.
도 6은 에어로졸 제공 디바이스 내에서 사용하기 위한 예시적인 서셉터의 정면도를 도시한다.
도 7은 예시적인 서셉터 및 물품을 통한 단면의 개략적인 표현을 도시한다.
도 8은 예시적인 서셉터를 통한 단면의 개략적인 표현을 도시한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 재료"는 통상적으로 에어로졸의 형태로, 가열 시에 휘발되는 성분들을 제공하는 재료들을 포함한다. 에어로졸 발생 재료는 임의의 담배-함유 재료를 포함하고, 그리고 예컨대, 담배, 담배 파생품들, 팽화 담배, 재생 담배 또는 담배 대용품들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 재료는 또한 다른 비-담배 제품들을 포함할 수 있는데, 제품에 따라 니코틴을 보유할 수 있거나 보유하지 않을 수 있다. 에어로졸 발생 재료는, 예컨대, 고체, 액체, 겔, 왁스 등의 형태일 수 있다. 에어로졸 발생 재료는 또한, 예컨대, 재료들의 조합 또는 블렌드일 수 있다. 에어로졸 발생 재료는 또한 "흡연가능 재료"로도 알려질 수 있다.
통상적으로 에어로졸 발생 재료를 태우거나 또는 연소시키지 않고도 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하기 위하여, 에어로졸 발생 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 에어로졸 발생 재료를 가열하는 장치가 알려졌다. 그러한 장치는 "에어로졸 발생 디바이스", "에어로졸 제공 디바이스", "비연소식 가열 디바이스(heat-not-burn device)", "담배 가열 제품 디바이스" 또는 "담배 가열 디바이스" 등으로 종종 설명된다. 유사하게, 니코틴을 보유할 수 있거나 보유하지 않을 수 있는, 액체 형태의 에어로졸 발생 재료를 통상적으로 기화시키는 소위 전자 시가레트 디바이스들이 또한 있다. 에어로졸 발생 재료는 장치에 삽입될 수 있는 막대, 카트리지 또는 카세트 등의 형태이거나 이들의 일부로서 제공될 수 있다. 에어로졸 발생 재료를 가열하여 기화시키기 위한 히터가 장치의 "영구적(permanent)" 부분으로서 제공될 수 있다.
에어로졸 제공 디바이스는 가열하기 위한 에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품을 수용할 수 있다. 이런 맥락에서 "물품"은, 사용 중에 에어로졸 발생 재료를 포함하거나 보유하고 그 에어로졸 발생 재료를 기화시키기 위해 가열되는 컴포넌트, 및 선택적으로는 사용 중인 다른 컴포넌트들이다. 사용자는 물품이 에어로졸을 생성하기 위해 가열되기 전에 그 물품을 에어로졸 제공 디바이스에 삽입할 수 있고, 이어서 사용자는 그 에어로졸을 흡입한다. 물품은, 예컨대, 그 물품을 수용하도록 크기가 정해지는 디바이스의 가열 챔버 내에 배치되도록 구성되는 미리 결정된 또는 특정 사이즈를 가질 수 있다.
본 개시내용의 제1 양상은, 에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품을 수용하는 관형 히터 컴포넌트를 정의한다. 예컨대, 히터 컴포넌트는 중공일 수 있고, 히터 컴포넌트 내부에 물품을 수용할 수 있다. 따라서, 히터 컴포넌트는 물품 및 에어로졸 발생 재료를 둘러싼다. 일부 예들에서, 히터 컴포넌트는 서셉터이다. 본원에서 더 상세히 논의될 바와 같이, 서셉터는 전자기 유도를 통해 가열되는 전기 전도성 물체이다. 서셉터는, 인덕터 코일과 같은 적어도 하나의 코일에 의해 생성되는 가변 자기장으로 서셉터를 침투함으로써 가열된다. 일단 가열되면, 서셉터는 에어로졸 발생 재료에 열을 전달하며, 에어로졸 발생 재료는 에어로졸을 방출한다.
일 예에서, 물품은 본질적으로 관형 또는 원통형이고 "담배 스틱"으로 알려져 있을 수 있고, 예컨대, 에어로졸화 가능한 재료는 특정 형상으로 형성된 담배를 포함할 수 있으며, 그런 다음, 그 담배는 종이 또는 포일과 같은 재료의 하나 이상의 층들로 코팅 또는 랩핑된다.
본 개시내용의 제1 양상에서, 히터 컴포넌트는 약 5mm 내지 약 10mm의 내경을 갖는다. 이러한 범위 내의 내경이 히터 컴포넌트 내에 수용된 에어로졸 발생 재료를 효율적으로 가열할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 히터 컴포넌트에 가장 가까이 배열된 에어로졸 발생 재료가 먼저 가열될 것인 반면, 히터 컴포넌트의 중심에 위치된 에어로졸 발생 재료는 나중에 열이 에어로졸 발생 재료를 통해 이동함에 따라 가열될 것이다. 이러한 사이즈의 치수들을 갖는 히터 컴포넌트는 히터 컴포넌트에 가장 가까이 위치된 에어로졸 발생 재료를 과열시키지 않으면서, 에어로졸 발생 재료의 중심이 충분한 온도로 가열될 수 있게 한다.
바람직하게, 히터 컴포넌트는 약 5mm 내지 약 8mm의 내경을 갖는다. 일 예에서, 내경은 약 5mm 내지 약 6mm이다. 예컨대, 내경은 약 5.3mm 내지 약 5.8mm, 약 5.4mm 내지 약 5.7mm, 또는 약 5.5mm 내지 약 5.6mm, 이를테면, 약 5.55mm이다.
다른 예에서, 내경은 약 6mm 내지 약 7.5mm이다. 예컨대, 내경은 약 6.5mm 내지 약 7.5mm, 약 6.6mm 내지 약 6.9mm, 또는 약 6.8mm 내지 약 6.9mm, 이를테면, 약 6.85mm이다. 다른 예에서, 내경은 약 6.8mm 내지 약 7.3mm, 또는 약 7mm 내지 약 7.2mm, 이를테면, 약 7.1mm이다.
일부 예들에서, 사용 중에, 하나 이상의 코일들은 약 240℃ 내지 약 300℃, 또는 약 250℃ 내지 약 280℃의 온도로 히터 컴포넌트를 가열하도록 구성된다.
히터 컴포넌트는 약 0.025mm 내지 약 0.075mm의 벽 두께를 가질 수 있다. 히터 컴포넌트의 두께는 히터 컴포넌트의 내부 표면과 외부 표면 사이의 평균 거리이다. 두께는 히터 컴포넌트의 종축에 수직인 방향으로 측정될 수 있다. 벽 두께는 약 0.04mm 내지 약 0.06mm일 수 있다. (가열할 재료를 더 적게 가짐으로써) 신속하고 가장 효율적으로 히터 컴포넌트가 가열되는 것을 보장하기 위해, 히터 컴포넌트를 얇게 만드는 것이 바람직하다. 그러나, 히터 컴포넌트가 너무 얇으면, 히터 컴포넌트는 깨지기 쉽고 제조하기가 어렵다. 약 0.025mm 내지 약 0.075mm의 벽 두께를 갖는 히터 컴포넌트가 이러한 고려사항들 간의 양호한 균형을 제공한다는 것이 밝혀졌다. 바람직하게, 히터 컴포넌트는 약 0.05mm의 벽 두께를 가지며, 이는 가열이 빠른 견고한 히터 컴포넌트를 제공할 수 있다. 이러한 치수의 벽 두께 및 위에서 언급된 직경을 갖는 히터 컴포넌트는 관형 히터 컴포넌트 내에 위치된 에어로졸 발생 재료를 가열하는 데 특히 효과적이다.
특정 예들에서, 디바이스는 히터 컴포넌트의 내경과 실질적으로 동일한 외경을 갖는 물품을 수용하도록 치수가 정해진다. 그러한 경우, 물품의 외부 표면은, 히터 컴포넌트 내에 위치될 때 히터 컴포넌트의 내부 표면과 접촉한다. 이는, 히터 컴포넌트와 물품 사이에 절연성 에어 갭이 없기 때문에, 가열이 가장 효율적이라는 것을 보장한다. 물품은 또한 히터 컴포넌트와의 접촉에 의해 가열될 수 있다.
특정 예에서, 물품은 약 5.3mm 내지 약 5.5mm, 이를테면, 약 5.4mm의 외경을 갖는다. 그러한 물품은 약 5mm 내지 약 6mm의 내경을 갖는 히터 컴포넌트에서 사용하기에 적합할 것이다.
다른 예에서, 물품은 약 6.6mm 내지 약 6.8mm, 이를테면, 약 6.7mm의 외경을 갖는다. 그러한 물품은 약 6mm 내지 약 7.5mm의 내경을 갖는 히터 컴포넌트에서 사용하기에 적합할 것이다.
일부 예들에서, 물품은 외부 층에 의해 둘러싸인 에어로졸 발생 재료를 포함한다. 외부 층은, 예컨대 종이 또는 포일일 수 있다. 외부 층은 특정 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 두께는 약 0.02mm 내지 약 0.06mm일 수 있다.
특정 예에서, 물품은 약 0.02mm 내지 약 0.06mm의 두께를 갖는 외부 층을 가져서, 물품이 히터 컴포넌트 내에 수용될 때 에어로졸 발생 재료의 외부 표면은 적어도 외부 층의 두께만큼 히터 컴포넌트로부터 떨어져 위치될 수 있다. 따라서, 물품이 히터 컴포넌트의 내경과 실질적으로 동일한 외경을 갖는 예들에서, 외부 층은 히터 컴포넌트의 내부 표면에 접할 수 있다. 그 경우, 외부 층만이 에어로졸 발생 재료를 히터 컴포넌트로부터 분리시킨다. 그러나, 다른 예들에서, 물품은, 에어 갭 및 외부 층이 에어로졸 발생 재료를 히터 컴포넌트로부터 분리시키도록, 히터 컴포넌트의 내경보다 더 작은 외경을 가질 수 있다. 이러한 어레인지먼트는 에어로졸 발생 재료를 가열하는 데 덜 효율적일 수 있지만, 이는 사용자가 히터 컴포넌트 내에 물품을 삽입하는 것을 더 쉽게 할 수 있다. 에어 갭은 또한 외부 층을 부분적으로 절연시켜, 에어로졸 발생 재료가 탄화되지 않게 할 수 있으며, 탄화는 에어로졸의 향미에 영향을 미칠 수 있다. 게다가, 에어 갭은 또한, 물품이 히터 컴포넌트의 내부 표면에 점착될 가능성을 감소시킬 수 있다. 에어로졸 및 수증기는 물품이 히터 컴포넌트에 점착되게 할 수 있고, 이러한 위험은 에어 갭에 의해 감소될 수 있다. 에어 갭은 물품 주위로 연장된다.
일부 예들에서, 에어 갭은 약 0mm 내지 약 1mm 또는 약 0mm 내지 약 0.3mm의 폭을 갖는다. 예컨대, 에어 갭은 약 0.05mm 내지 약 0.3mm, 약 0.05mm 내지 약 0.3mm, 약 0.05mm 내지 약 0.2mm, 약 0.05mm 내지 약 0.15mm, 또는 약 0.05mm 내지 약 0.13mm일 수 있다. 이러한 치수들을 갖는 에어 갭은, 더 쉬운 삽입을 제공하는 것과 (에어 갭을 더 크게 함으로써) 점착을 피하는 것과 (에어 갭을 더 작게 함으로써) 가열 효율을 개선하는 것 간의 양호한 균형을 제공한다.
따라서, 에어로졸 발생 재료의 외부 표면은, 물품이 히터 컴포넌트 내에 수용될 때, 약 0.02mm 내지 약 1mm의 거리만큼 히터 컴포넌트의 내부 표면으로부터 떨어져 위치될 수 있다. 에어로졸 발생 재료의 외부 표면은 물품의 외부 층과 접촉하는 표면이다. 바람직하게, 에어로졸 발생 재료의 외부 표면은, 물품이 히터 컴포넌트 내에 수용될 때, 약 0.02mm 내지 약 0.3mm의 거리만큼 히터 컴포넌트의 내부 표면으로부터 떨어져 위치된다. 이는, 에어로졸 발생 재료가 적절하게 가열되기에 충분히 가까이 위치되는 것을 보장하고, 에어로졸 발생 재료가 가열되는 것을 중단시킬 수 있는 에어 갭 간격을 감소시킨다. 일부 예들에서, 에어로졸 발생 재료의 외부 표면은, 약 0.1mm 내지 약 0.2mm, 또는 약 0.12mm 내지 약 0.15mm, 또는 약 0.12mm 내지 약 0.14mm의 거리만큼 히터 컴포넌트의 내부 표면으로부터 떨어져 위치된다. 이러한 간격은 에어로졸 발생 재료가 적절하게 가열되기에 충분히 가까우며, 또한 탄화를 피하기에 충분히 멀리 떨어져 있는 것을 보장한다. 게다가, 이러한 간격은 물품이 더 쉽게 삽입될 수 있게 한다.
일부 예들에서, 히터 컴포넌트는 종축을 정의하고, 히터 컴포넌트는 종축을 따라 측정된 제1 길이를 갖는다. 히터 컴포넌트 내에 수용된 에어로졸 발생 재료는 종축을 따라 측정된 제2 길이를 갖는다. 일부 어레인지먼트들에서, 제1 길이 대 제2 길이의 비(ratio)는 약 1.03 내지 1.1이다. 그러한 경우들에서, 에어로졸 발생 재료가 가장 효과적으로 가열될 수 있고, 발생되는 에어로졸의 온도가 더 양호하게 제어될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 히터 컴포넌트가 에어로졸 발생 재료보다 더 길기 때문에, 에어로졸이 사용자의 입을 향해 흐를 때, 에어로졸은 히터 컴포넌트에 의해 계속 가열된다. 게다가, 히터 컴포넌트의 추가적인 길이 때문에, 히터 컴포넌트의 단부에 가장 가까운 에어로졸 발생 재료가 균등하게 가열된다. 에어로졸 발생 재료가 완전히 가열되지 않으면, 에어로졸 발생 재료는 필터로서 작용할 수 있으며, 이는 사용자의 입에 도달하는 에어로졸의 볼륨 및 온도를 감소시킨다. 히터 컴포넌트가 에어로졸 발생 재료를 너무 많이 넘어서 연장되면, 에어로졸은 과열될 수 있다. 예컨대, 특정 어레인지먼트에서, 에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품은 에어로졸 발생 재료에 인접하게 배열된 냉각 컴포넌트, 이를테면, 열 변위 칼라(heat displacement collar)를 포함할 수 있다. 히터 컴포넌트가 너무 길면, 이는, 냉각 컴포넌트를 가열함으로써 에어로졸의 온도를 제어하는 데 있어서의 효율성을 감소시킬 수 있다.
따라서, 제1 길이 대 제2 길이의 비가 약 1.03 내지 1.1일 때, 에어로졸은 가장 효과적으로 가열될 수 있다. 예컨대, 제1 길이 대 제2 길이의 비는 약 1.04 내지 1.07, 또는 약 1.05 내지 1.06일 수 있다. 이러한 범위들은 위에서 언급된 고려사항들 간의 양호한 균형을 제공한다.
위의 예에서, 디바이스/히터 컴포넌트는, 에어로졸 발생 재료가 히터 컴포넌트 내에 수용될 때, 물품/에어로졸 발생 재료의 원위 단부가 히터 컴포넌트의 원위 단부와 동일한 높이에 있도록 구성된다. 따라서, 히터 컴포넌트의 근위 단부는 에어로졸 발생 재료의 근위 단부를 넘어서 연장된다. 근위 단부는, 디바이스가 사용 중일 때 사용자의 입에 가장 가까운 단부이다. 따라서, 에어로졸은, 사용자가 디바이스를 흡인할 때 근위 단부를 향해 흐른다.
일 예에서, 히터 컴포넌트의 단부는 약 5mm 미만, 약 4mm 미만, 약 3mm 미만, 또는 약 2.5mm 미만만큼 에어로졸 발생 재료의 단부를 넘어서 연장된다. 히터 컴포넌트의 단부는 또한, 약 1.5mm 초과 또는 약 2mm 초과만큼 히터 컴포넌트의 단부를 넘어서 연장될 수 있다. 예컨대, 히터 컴포넌트의 단부는 약 2.5mm만큼 에어로졸 발생 재료의 단부를 넘어서 연장될 수 있다.
특정 예에서, 제1 길이는 약 40mm 내지 약 50mm, 약 40mm 내지 약 45mm, 또는 약 44mm 내지 약 45mm, 이를테면, 약 44.5mm이다.
추가의 예에서, 제2 길이는 약 35mm 내지 약 49mm 또는 약 36mm 내지 약 44mm 이다. 다른 예에서, 제2 길이는 약 40mm 내지 약 44mm, 이를테면, 약 42mm이다.
바람직한 예에서, 제1 길이는 약 44.5mm이고, 제2 길이는 약 42mm이다. 따라서, 제1 길이와 제2 길이 간의 비는 약 1.06이고, 히터 컴포넌트의 근위 단부는 약 2.5mm만큼 에어로졸 발생 재료의 근위 단부를 넘어서 연장된다.
히터 컴포넌트는 원형 단면을 가질 수 있다. 히터 컴포넌트는 약 5mm 내지 약 8mm의 외경을 가질 수 있다. 예컨대, 히터 컴포넌트는 약 5mm 내지 약 6mm, 이를테면, 약 5.6mm의 외경을 가질 수 있다.
특정 어레인지먼트에서, 히터 컴포넌트의 근위 단부는 나팔형(flared)이다. 즉, 히터 컴포넌트의 단부 부분은 히터 컴포넌트의 메인 부분보다 더 큰 내경 및 외경을 갖는다. 나팔형 영역에서, 히터 컴포넌트는 메인 부분에서보다 물품의 외부 표면으로부터 더 멀리 떨어져 있다. 나팔형 단부는 물품이 히터 컴포넌트에 더 쉽게 삽입될 수 있게 한다. 일 예에서, 나팔형 부분은 종축을 따라 약 1mm 미만의 길이를 가지며, 바람직하게는 길이가 약 0.5mm이다. 나팔형 단부는 또한, 약 5mm 내지 약 7mm의 외경을 갖는 원형 단면을 가질 수 있다. 예컨대, 히터 컴포넌트의 나팔형 단부는 약 6mm 내지 약 7mm, 이를테면, 약 6.5mm의 외경을 갖는다.
일 어레인지먼트에서, 물품은 약 70 내지 90mm, 이를테면, 약 83mm 또는 약 75mm의 총 길이를 갖는다. 물품은 에어로졸 발생 재료에 인접하게 배열된 열 변위 칼라를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 히터 컴포넌트는 탄소강을 포함한다. 탄소강은, 유도 자기장의 결과로서 줄 가열(Joule heating)을 통해 열을 발생시킬 뿐만 아니라 자기 히스테리시스를 통해 추가적인 열을 발생시키는 강자성 재료이다. 탄소강은 에어로졸 발생 재료의 효과적인 가열을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
일 예에서, 히터 컴포넌트는 연강(mild steel)을 포함한다.
히터 컴포넌트는 또한, 하나 이상의 다른 재료들에 의해 적어도 부분적으로 도금될 수 있다. 즉, 탄소강의 전기 전도성 재료는 또한 하나 이상의 다른 재료들로 코팅될 수 있다. 도금/코팅은 임의의 적절한 방식으로, 이를테면, 전기도금, 물리 기상 증착 등을 통해 적용될 수 있다.
일 예에서, 히터 컴포넌트는 니켈로 적어도 부분적으로 도금된다. 니켈은 양호한 부식-방지 특성들을 가지며, 따라서 히터 컴포넌트가 부식되는 것을 막는다. 대안적으로, 히터 컴포넌트는 코발트로 적어도 부분적으로 도금될 수 있다. 코발트는 또한 양호한 부식-방지 특성들을 갖는다. 게다가, 니켈 및 코발트는 또한 강자성이며, 따라서 자기 히스테리시스를 통해 추가적인 열을 발생시킨다.
히터 컴포넌트는 약 0.1 미만의 방사율(emissivity)을 가질 수 있다. 일 예에서, 낮은 방사율은, 예컨대 니켈 또는 코발트로 히터 컴포넌트를 도금/코팅함으로써 달성될 수 있다. 히터 컴포넌트가 낮은 방사율을 가질 때, 방사(radiation)를 통해 에너지가 손실되는 레이트가 감소된다. 방사된 에너지가 결국 환경으로 손실되면, 그러한 방사는 시스템 에너지 효율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 약 0.1 미만의 방사율을 갖는 히터 컴포넌트는 에어로졸 발생 재료를 가열하는 데 더 효율적이다.
물체의 방사율은 잘 알려진 기법들을 사용하여 측정될 수 있다.
바람직하게, 히터 컴포넌트는 약 0.06 내지 약 0.09의 방사율을 갖는다.
특정 예에서, 히터 컴포넌트는 니켈로 적어도 부분적으로 도금된 탄소강을 포함할 수 있다. 그러한 히터 컴포넌트는 약 0.06 내지 약 0.09의 방사율을 가질 수 있다.
바람직하게, 니켈 또는 코발트의 도금은 히터 컴포넌트의 전체, 이를테면, 히터 컴포넌트의 내부 및 외부 표면을 커버한다. 히터 컴포넌트의 외측을 코팅함으로써, 히터 컴포넌트의 방사율이 낮아지고, 그에 의해, 방사를 통한 열 손실의 양이 감소될 수 있다.
대안적으로, 도금은 히터 컴포넌트의 내부 표면만을 커버하고, 그에 의해, 요구되는 니켈/코발트의 양을 감소시킬 수 있다.
일 예에서, 히터 컴포넌트는 적어도 99wt%의 철을 포함하는 합금을 포함한다. 높은 철 함량을 갖는 재료는 강한 강자성 특성들을 나타내고, 유도 자기장의 결과로서 줄 가열을 통해 열을 발생시킬 뿐만 아니라 자기 히스테리시스를 통해 추가적인 열을 발생시킨다. 따라서, 높은 철 함량을 갖는 히터 컴포넌트는 히터 컴포넌트를 가열하는 더 효과적인 방법을 제공한다. 바람직하게, 합금은 적어도 99.1wt%의 철을 포함한다. 더 구체적으로, 합금은 약 99.0wt% 내지 약 99.7wt%의 철, 이를테면, 약 99.15wt% 내지 약 99.65wt%의 철을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 합금은 탄소강일 수 있다.
바람직하게, 합금은 약 99.18wt% 내지 약 99.62wt%의 철을 포함한다. 따라서, 일부 예들에서, 히터 컴포넌트는 AISI 1010 탄소강을 포함한다. AISI 1010 탄소강은 미국 철강 협회에 의해 정의된 탄소강의 특정 규격이다.
언급된 바와 같이, 히터 컴포넌트는 또한, 니켈 또는 코발트로 적어도 부분적으로 도금될 수 있다.
일 예에서, 히터 컴포넌트는 약 0.25g 내지 약 1g의 질량을 갖는다. 예컨대, 히터 컴포넌트는 약 0.25g 초과의 질량을 가질 수 있다. 대안적으로, 히터 컴포넌트는 약 1g 미만의 질량을 가질 수 있다.
이러한 범위 내의 질량을 갖는 히터 컴포넌트가 에어로졸 발생 재료를 가열하는 데 특히 효율적이라는 것이 밝혀졌다. 예컨대, 저 질량 히터 컴포넌트는 히터 컴포넌트가 더 빨리 가열될 수 있게 하고, 또한 히터 컴포넌트 내에 저장되는 에너지의 양을 감소시키며, 이는 에어로졸 발생 재료에 대한 더 큰 열 전달 효율을 유발한다. 따라서, 약 1g 미만의 질량을 갖는 히터 컴포넌트는 에어로졸 발생 재료를 가열하기에 매우 적합하다. 게다가, 디바이스의 전체 질량을 감소시키고 비용들을 감소시키기 위해, 낮은 질량이 바람직하다. 대조적으로, 너무 가벼운 히터 컴포넌트는 쉽게 손상될 수 있고, 제조하기가 어렵다. 위의 범위 내의 질량은 이러한 고려사항들 간의 양호한 균형을 제공한다.
바람직하게, 히터 컴포넌트는 약 0.25g 내지 약 0.75g의 질량 또는 약 0.4g 내지 약 0.6g의 질량을 갖는다. 훨씬 더 바람직하게, 히터 컴포넌트는 약 0.5g의 질량을 갖는다.
일 예에서, 히터 컴포넌트는 제1 질량을 갖고, 에어로졸 발생 재료는 제2 질량을 가지며, 여기서, 제1 질량 대 제2 질량의 비는 약 1.5 내지 약 2.5이다. 예컨대, 그 비는 약 1.8 내지 약 2.2, 또는 약 1.9 내지 약 2일 수 있다. 그 비가 이러한 범위 내에 있을 때, 히터 컴포넌트는 짧은 시간 기간 내에 에어로졸 발생 재료를 효율적으로 가열할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 예컨대, 에어로졸 발생 재료는 약 20초 내에 약 250℃로 가열될 수 있다.
제2 질량은 약 0.25g 내지 약 0.35g일 수 있다. 바람직하게, 그 질량은 약 0.25g 내지 약 0.27g, 이를테면, 약 0.26g이다.
특정 예에서, 제1 질량은 약 0.4g 내지 약 0.6g, 이를테면, 약 0.5g이고, 제2 질량은 약 0.25g 내지 약 0.27g, 이를테면, 약 0.26g이다. 제1 질량이 0.5g이고 제2 질량이 0.26g인 예에서, 제1 질량 대 제2 질량의 비는 약 1.9이다.
히터 컴포넌트는 7 내지 9 g cm-3의 밀도를 가질 수 있다. 바람직하게, 그 밀도는 약 7 내지 8 g cm-3, 이를테면, 약 7.8 내지 7.9 g cm-3이다.
히터 컴포넌트는 일체형 구조를 가질 수 있다. 일체형 구조는, 히터 컴포넌트가 제조하기 더 쉽고, 파손될 가능성이 더 낮다는 것을 의미할 수 있다.
히터 컴포넌트는 초기에 재료(이를테면, 금속)의 시트를 관 내로 롤링하고 그리고 심(seam)을 따라 히터 컴포넌트를 밀봉/용접함으로써 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 시트의 단부들은 이들이 밀봉될 때 겹쳐진다. 일부 예들에서, 시트의 단부들은 이들이 밀봉될 때 겹치지 않는다. 다른 예에서, 히터 컴포넌트는 초기에 딥 드로잉(deep drawing) 기법들에 의해 형성된다. 이 기법은 심리스(seamless)인 히터 컴포넌트를 제공할 수 있다. 그러나, 위에서 언급된 제1 예는 더 짧은 시간 기간에 히터 컴포넌트를 생산할 수 있다.
심리스 히터 컴포넌트를 형성하는 다른 방법들은, 상대적으로 얇은 중공 관(hollow tube)을 제공하기 위해 상대적으로 두꺼운 중공 관의 벽 두께를 감소시키는 것을 포함한다. 상대적으로 두꺼운 중공 관을 변형시킴으로써 벽 두께가 감소될 수 있다. 일 예에서, 벽은 스웨이징 기법들을 사용하여 변형될 수 있다. 일 예에서, 벽은, 중공 관의 내부 원주(circumference)가 증가되는 하이드로포밍(hydroforming)을 통해 변형될 수 있다. 고압 유체가 관의 내부 표면에 압력을 가할 수 있다. 다른 예에서, 벽은 다림질(ironing)을 통해 변형될 수 있다. 예컨대, 히터 컴포넌트 관의 벽들은 2개의 표면들 사이에서 함께 가압될 수 있다.
바람직하게, 디바이스는 비연소식 가열 디바이스로도 알려진 담배 가열 디바이스이다.
위에서 간략하게 언급된 바와 같이, 일부 예들에서, 코일(들)이, 사용 중에, 적어도 하나의 전기 전도성 가열 컴포넌트/엘리먼트(히터 컴포넌트/엘리먼트로도 알려짐)의 가열을 야기하도록 구성되고, 그럼으로써 열 에너지가 적어도 하나의 전기 전도성 가열 컴포넌트로부터 에어로졸 발생 재료로 전도가능하여 에어로졸 발생 재료의 가열을 야기한다.
일부 예들에서, 코일(들)이, 사용 중에, 적어도 하나의 가열 컴포넌트/엘리먼트를 침투하기 위한 가변 자기장을 생성하도록 구성되어, 적어도 하나의 가열 컴포넌트의 유도 가열 및/또는 자기 히스테리시스 가열을 야기한다. 그러한 어레인지먼트에서, 각각의 가열 컴포넌트는 "서셉터"로 지칭될 수 있다. 사용 중에 적어도 하나의 전기 전도성 가열 컴포넌트를 침투하기 위한 가변 자기장을 생성하여 적어도 하나의 전기 전도성 가열 컴포넌트의 유도 가열을 야기하도록 구성되는 코일은 "유도 코일" 또는 "인덕터 코일"로 지칭될 수 있다.
디바이스는 가열 컴포넌트(들), 예컨대 전기 전도성 가열 컴포넌트(들)를 포함할 수 있고, 가열 컴포넌트(들)는 가열 컴포넌트(들)의 그러한 가열을 가능하게 하도록 코일(들)에 대해 적절하게 위치되거나 위치가능할 수 있다. 가열 컴포넌트(들)는 코일(들)에 대해 고정된 위치에 있을 수 있다. 대안적으로, 디바이스 및 이러한 물품 둘 모두는 적어도 하나의 개개의 가열 컴포넌트, 예컨대 적어도 하나의 전기 전도성 가열 컴포넌트를 포함할 수 있고, 코일(들)은 물품이 가열 구역에 있을 때 물품 및 디바이스 각각의 가열 컴포넌트(들)의 가열을 야기할 수 있다.
일부 예들에서, 코일(들)은 나선형이다. 일부 예들에서, 코일(들)은 에어로졸 발생 재료를 수용하도록 구성된 디바이스의 가열 구역의 적어도 일부를 둘러싼다. 일부 예들에서, 코일(들)은 가열 구역의 적어도 일부를 둘러싸는 나선형 코일(들)이다. 가열 구역은 에어로졸 발생 재료를 수용하도록 형상화된 리셉터클일 수 있다.
일부 예들에서, 디바이스는 가열 구역을 적어도 부분적으로 둘러싸는 전기 전도성 가열 컴포넌트를 포함하고, 코일(들)은 전기 전도성 가열 컴포넌트의 적어도 일부를 둘러싸는 나선형 코일(들)이다. 일부 예들에서, 전기 전도성 가열 컴포넌트는 관형이다. 일부 예들에서, 코일은 인덕터 코일이다.
도 1은 에어로졸 발생 매질/재료로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 제공 디바이스(100)의 예를 도시한다. 대략적으로, 디바이스(100)는 에어로졸 발생 매질을 포함하는 교체가능 물품(110)을 가열하여 디바이스(100)의 사용자에 의해 흡입되는 에어로졸 또는 다른 흡입가능 매질을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
디바이스(100)는, 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들을 둘러싸고 수용하는 하우징(102)(외부 커버의 형태)을 포함한다. 디바이스(100)는 일 단부에 개구(104)를 가지며, 물품(110)이 가열 조립체에 의한 가열을 위해서 그 개구(104)를 통해 삽입될 수 있다. 사용 중에, 물품(110)은 가열 조립체에 완전히 또는 부분적으로 삽입될 수 있고, 여기서 그 물품(110)은 히터 조립체의 하나 이상의 컴포넌트들에 의해 가열될 수 있다.
이 예의 디바이스(100)는 덮개(108)를 포함하는 제1 단부 부재(106)를 포함하고, 그 덮개(108)는 물품(110)이 제자리에 없을 경우 개구(104)를 폐쇄하도록 제1 단부 부재(106)에 대해 이동가능하다. 도 1에서, 덮개(108)는 열린 구성으로 도시되어 있지만, 덮개(108)는 닫힌 구성으로 이동할 수 있다. 예컨대, 사용자는 덮개(108)로 하여금 화살표 "A"의 방향으로 미끄러지도록 할 수 있다.
디바이스(100)는 또한, 눌려질 경우 디바이스(100)를 동작시키는 사용자-조작가능 제어 엘리먼트(112), 이를테면, 버튼 또는 스위치를 포함할 수 있다. 예컨대, 사용자는 스위치(112)를 동작시킴으로써 디바이스(100)를 켤 수 있다.
디바이스(100)는 또한, 디바이스(100)의 배터리를 충전하기 위한 케이블을 수용할 수 있는 전기 컴포넌트, 이를테면, 소켓/포트(114)를 포함할 수 있다. 예컨대, 소켓(114)은 충전 포트, 이를테면, USB 충전 포트일 수 있다.
도 2는 외부 커버(102)가 제거되고 물품(110)이 존재하지 않는, 도 1의 디바이스(100)를 묘사한다. 디바이스(100)는 종축(134)을 정의한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 단부 부재(106)는 디바이스(100)의 일 단부에 배열되고 제2 단부 부재(116)는 디바이스(100)의 반대쪽 단부에 배열된다. 제1 및 제2 단부 부재들(106, 116)은 함께 디바이스(100)의 단부 표면들을 적어도 부분적으로 정의한다. 예컨대, 제2 단부 부재(116)의 하단 표면은 디바이스(100)의 하단 표면을 적어도 부분적으로 정의한다. 외부 커버(102)의 에지들은 또한 단부 표면들의 일부를 정의할 수 있다. 이 예에서, 덮개(108)는 또한 디바이스(100)의 상단 표면의 일부를 정의한다.
개구(104)에 가장 가까운 디바이스의 단부는 사용 중에 사용자의 입에 가장 가깝기 때문에 디바이스(100)의 근위 단부(또는 마우스 단부)로 알려질 수 있다. 사용 중에, 사용자는 물품(110)을 개구(104)에 삽입하고, 에어로졸 발생 재료의 가열을 시작하기 위해 사용자 제어부(112)를 조작하고, 디바이스에서 발생된 에어로졸을 흡인한다. 이것은 에어로졸로 하여금 유로를 따라 디바이스(100)의 근위 단부를 향해서 디바이스(100)를 통해 흐르도록 한다.
개구(104)로부터 가장 멀리 떨어져 있는 디바이스의 다른 단부는 사용 중에 사용자의 입으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 단부이기 때문에 디바이스(100)의 원위 단부로 알려질 수 있다. 사용자가 디바이스에서 발생된 에어로졸을 흡인함에 따라, 에어로졸은 디바이스(100)의 원위 단부로부터 멀어지게 흐른다.
디바이스(100)는 전원(118)을 추가로 포함한다. 전원(118)은, 예컨대, 배터리, 이를테면, 재충전가능 배터리 또는 비-재충전가능 배터리일 수 있다. 적절한 배터리들의 예들은, 예컨대, 리튬 배터리(이를테면, 리튬-이온 배터리), 니켈 배터리(이를테면, 니켈-카드뮴 배터리), 및 알카라인 배터리를 포함한다. 배터리는 에어로졸 발생 재료를 가열하기 위해서 제어기(미도시)의 제어 하에 필요할 때 전기 전력을 공급하도록 가열 조립체에 전기적으로 결합된다. 이 예에서, 배터리는 배터리(118)를 제자리에 유지하는 중앙 지지부(120)에 연결된다.
디바이스는 적어도 하나의 전자 모듈(122)을 더 포함한다. 전자 모듈(122)은, 예컨대, PCB(printed circuit board)를 포함할 수 있다. PCB(122)는 적어도 하나의 제어기, 이를테면, 프로세서, 및 메모리를 지원할 수 있다. PCB(122)는 또한 디바이스(100)의 다양한 전자 컴포넌트들을 전기적으로 서로 연결시키기 위해 하나 이상의 전기 트랙들을 포함할 수 있다. 예컨대, 전력이 디바이스(100) 전체에 걸쳐 분배될 수 있도록, 배터리 단자들이 PCB(122)에 전기적으로 연결될 수 있다. 소켓(114)이 또한 전기 트랙들을 통해 배터리에 전기적으로 결합될 수 있다.
예시적인 디바이스(100)에서, 가열 조립체는 유도성 가열 조립체이며, 유도성 가열 프로세스를 통해 물품(110)의 에어로졸 발생 재료를 가열하기 위한 다양한 컴포넌트들을 포함한다. 유도 가열은 전자기 유도에 의해 전기 전도성 물체(이를테면, 서셉터)를 가열하는 프로세스이다. 유도 가열 조립체는 유도성 엘리먼트, 예컨대, 하나 이상의 인덕터 코일들, 및 그 유도성 엘리먼트를 통해 교류 전류와 같은 가변 전류를 전달하기 위한 디바이스를 포함할 수 있다. 유도 엘리먼트의 가변 전류는 가변 자기장을 생성한다. 가변 자기장은 유도성 엘리먼트에 대해 적절하게 위치된 서셉터를 침투하고, 서셉터 내부에서 와전류들을 발생시킨다. 서셉터는 와전류들에 대한 전기 저항을 갖고, 그로 인해서 이 저항에 대한 와전류들의 흐름이 서셉터로 하여금 줄 가열(Joule heating)에 의해 가열되도록 한다. 서셉터가 강자성 재료, 이를테면, 철, 니켈 또는 코발트를 포함하는 경우들에서, 열은 또한 서셉터에서의 자기 히스테리시스 손실들에 의해서, 즉, 가변 자기장과 자기 쌍극자들의 정렬의 결과로 자기 재료에서의 자기 쌍극자들의 다양한 배향에 의해서 발생될 수 있다. 유도성 가열에서는, 예컨대 전도에 의한 가열에 비해, 서셉터 내부에서 열이 발생되어 급속 가열이 허용된다. 더욱이, 유도성 히터와 서셉터 간의 어떤 물리적 접촉도 필요하지 않아 구성 및 응용의 개선된 자유가 허용된다.
예시적인 디바이스(100)의 유도 가열 조립체는 서셉터 어레인지먼트(132)(본원에서 "서셉터"로 지칭됨), 제1 인덕터 코일(124) 및 제2 인덕터 코일(126)을 포함한다. 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)은 전기 전도성 재료로 만들어진다. 이 예에서, 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)은 나선형 인덕터 코일들(124, 126)을 제공하기 위해 나선형 형태로 권취되는 리츠 와이어/케이블로 만들어진다. 리츠 와이어는, 개별적으로 절연되고 단일 와이어를 형성하기 위해 함께 꼬여지는 복수의 개별 와이어를 포함한다. 리츠 와이어들은 전도체에서의 표피 효과 손실들을 감소시키도록 설계된다. 예시적인 디바이스(100)에서, 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)은 직사각형 단면을 갖는 구리 리츠 와이어로 만들어진다. 다른 예들에서, 리츠 와이어는 원형과 같은 다른 형상의 단면들을 가질 수 있다.
제1 인덕터 코일(124)은 서셉터(132)의 제1 섹션을 가열하기 위한 제1 가변 자기장을 발생시키도록 구성되고, 제2 인덕터 코일(126)은 서셉터(132)의 제2 섹션을 가열하기 위한 제2 가변 자기장을 발생시키도록 구성된다. 이 예에서, 제1 인덕터 코일(124)은 디바이스(100)의 종축(134)을 따른 방향으로 제2 인덕터 코일(126)에 인접한다(즉, 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)은 겹치지 않음). 서셉터 어레인지먼트(132)는 단일 서셉터, 또는 2개 이상의 별개의 서셉터들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)의 단부들(130)은 PCB(122)에 연결될 수 있다.
제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)은, 일부 예들에서, 서로 상이한 적어도 하나의 특성을 가질 수 있다는 것이 인지될 것이다. 예컨대, 제1 인덕터 코일(124)은 제2 인덕터 코일(126)과 상이한 적어도 하나의 특성을 가질 수 있다. 더 상세하게, 일 예에서, 제1 인덕터 코일(124)은 제2 인덕터 코일(126)과 상이한 인덕턴스 값을 가질 수 있다. 도 2에서, 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)은, 제1 인덕터 코일(124)이 제2 인덕터 코일(126)보다 서셉터(132)의 더 작은 섹션에 권취되도록, 상이한 길이들을 갖는다. 따라서, 제1 인덕터 코일(124)은 제2 인덕터 코일(126)과 상이한 수의 턴들을 포함할 수 있다(개별 턴들 간의 간격이 실질적으로 동일하다고 가정함). 또 다른 예에서, 제1 인덕터 코일(124)은 제2 인덕터 코일(126)과 상이한 재료로 만들어질 수 있다. 일부 예들에서, 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)은 실질적으로 동일할 수 있다.
이 예에서, 제1 인덕터 코일(124) 및 제2 인덕터 코일(126)은 반대 방향들로 권취된다. 이것은, 인덕터 코일들이 상이한 시간들에 활성화될 때, 유용할 수 있다. 예컨대, 초기에는, 제1 인덕터 코일(124)이 물품(110)의 제1 섹션을 가열하도록 동작하고 있을 수 있고, 나중에는, 제2 인덕터 코일(126)이 물품(110)의 제2 섹션을 가열하도록 동작하고 있을 수 있다. 코일들을 반대 방향들로 권취하는 것은, 특정 타입의 제어 회로와 함께 사용될 때 비활성 코일에서 유도되는 전류를 감소시키는 것을 돕는다. 도 2에서, 제1 인덕터 코일(124)은 우측 나선이고 제2 인덕터 코일(126)은 좌측 나선이다. 그러나, 다른 실시예에서는, 인덕터 코일들(124, 126)은 동일한 방향으로 권취될 수 있거나, 제1 인덕터 코일(124)은 좌측 나선일 수 있고 제2 인덕터 코일(126)은 우측 나선일 수 있다.
이 예의 서셉터(132)는 중공이고, 따라서 에어로졸 발생 재료가 수용되는 리셉터클을 정의한다. 예컨대, 물품(110)은 서셉터(132)에 삽입될 수 있다. 이 예에서, 서셉터(120)는 원형 단면을 갖는 관형이다.
도 2의 디바이스(100)는, 일반적으로 관형이고 서셉터(132)를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있는 절연 부재(128)를 더 포함한다. 절연 부재(128)는 임의의 절연 재료, 이를테면, 예컨대 플라스틱으로 구성될 수 있다. 이 특정 예에서, 절연 부재는 PEEK(polyether ether ketone)로 구성된다. 절연 부재(128)는 서셉터(132)에서 발생된 열로부터 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트들을 절연시키는 것을 도울 수 있다.
절연 부재(128)는 또한 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)을 완전히 또는 부분적으로 지지할 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)은 절연 부재(128) 둘레에 위치되고, 절연 부재(128)의 방사상 외측 표면과 접촉한다. 일부 예들에서, 절연 부재(128)는 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)과 접하지 않는다. 예컨대, 절연 부재(128)의 외부 표면과 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)의 내부 표면 간에 작은 갭이 존재할 수 있다.
특정 예에서, 서셉터(132), 절연 부재(128), 및 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)은 서셉터(132)의 중앙 종축을 동축으로 한다.
도 3은 부분 단면으로 디바이스(100)의 측면도를 도시한다. 외부 커버(102)가 이 예에서 존재한다. 제1 및 제2 인덕터 코일들(124, 126)의 직사각형 단면 형상이 더 명확하게 보인다.
디바이스(100)는 서셉터(132)를 제자리에 유지하기 위해 서셉터(132)의 일 단부와 맞물리는 지지부(136)를 더 포함한다. 지지부(136)는 제2 단부 부재(116)에 연결된다.
디바이스는 또한 제어 엘리먼트(112) 내에 연관된 제2 인쇄 회로 기판(138)을 포함할 수 있다.
디바이스(100)는 디바이스(100)의 원위 단부를 향해 배열된, 제2 덮개/캡(140) 및 스프링(142)을 더 포함한다. 스프링(142)은 서셉터(132)로의 접근을 제공하기 위해서 제2 덮개(140)가 열리도록 허용한다. 사용자는 서셉터(132) 및/또는 지지부(136)를 청소하기 위해 제2 덮개(140)를 열 수 있다.
디바이스(100)는 그 디바이스의 개구(104)를 향해 서셉터(132)의 근위 단부로부터 멀리 연장하는 확장 챔버(144)를 더 포함한다. 디바이스(100) 내에 수용될 때 물품(110)에 접하여 이를 유지하기 위한 유지 클립(146)이 확장 챔버(144) 내에 적어도 부분적으로 위치된다. 확장 챔버(144)는 단부 부재(106)에 연결된다.
도 4는 외부 커버(102)가 생략된, 도 1의 디바이스(100)의 분해도이다.
도 5a는 도 1의 디바이스(100)의 일부의 단면도를 묘사한다. 도 5b는 도 5a의 영역의 확대도를 묘사한다. 도 5a 및 도 5b는 서셉터(132) 내에 수용된 물품(110)을 도시한다. 이 예에서, 예시적인 물품(110)은, 물품(110)의 외부 표면이 서셉터(132)의 내부 표면에 접하도록 치수가 정해진다. 이것은 가열이 가장 효율적이도록 보장한다. 다른 예들에서, 물품의 외부 표면과 서셉터(132)의 내부 표면 간에는 에어 갭이 있을 수 있다. 이 예의 물품(110)은 에어로졸 발생 재료(110a)를 포함한다. 에어로졸 발생 재료(110a)는 서셉터(132) 내에 위치된다. 물품(110)은 또한, 필터 및/또는 냉각 구조와 같은 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 물품(110)은 종이 및/또는 포일과 같은 재료의 외부 층을 갖는다.
도 5b는, 서셉터(132)의 외부 표면이 서셉터(132)의 종축(158)에 수직인 방향으로 측정되는 거리(150)만큼 인덕터 코일들(124, 126)의 내부 표면으로부터 이격된 것을 도시한다. 일 특정 예에서, 거리(150)는 약 3mm 내지 4mm, 약 3mm 내지 3.5mm, 또는 약 3.25mm이다.
도 5b는, 절연 부재(128)의 외부 표면이 서셉터(132)의 종축(158)에 수직인 방향으로 측정되는 거리(152)만큼 인덕터 코일들(124, 126)의 내부 표면으로부터 이격된 것을 추가로 도시한다. 일 특정 예에서, 거리(152)는 약 0.05mm이다. 다른 예에서, 거리(152)는 실질적으로 0mm이고, 그럼으로써 인덕터 코일들(124, 126)이 절연 부재(128)와 접하고 접촉하게 된다.
일 예에서, 서셉터(132)는 약 0.025mm 내지 약 0.075mm, 이를테면, 약 0.05mm의 벽 두께(154)를 갖는다.
일 예에서, 서셉터(132)는 약 40mm 내지 약 60mm, 또는 약 40mm 내지 약 45mm, 이를테면, 약 44.5mm의 길이를 갖는다.
일 예에서, 절연 부재(128)는 약 0.25mm 내지 약 2mm, 또는 약 0.25mm 내지 약 1mm, 이를테면, 약 0.5mm의 벽 두께(156)를 갖는다.
도 6은, 이 예에서, 단일 조각의 재료로 구성되고 따라서 일체형 구조를 갖는 서셉터(132)를 묘사한다. 위에서 언급된 바와 같이, 서셉터(132)는 중공이고, 관형은 에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품을 수용할 수 있다. 이 예에서, 서셉터(132)는 실질적으로 원형 단면을 갖는 실질적으로 원통형이지만, 다른 예들에서, 서셉터(132)는, 예컨대 달걀형(oval), 타원형(elliptical), 다각형, 사변형, 직사각형, 정사각형, 삼각형, 별-형상, 또는 불규칙한 단면을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 재료가 서셉터 내에 수용되는 것을 더 쉽게 하기 위해, 서셉터(132)는 나팔형 단부를 가질 수 있다. 나팔형 단부는, 에어로졸 발생 재료를 수용하는 서셉터(132)의 단부를 향하여 형성된다. 이 예에서, 나팔형 단부는 서셉터(132)의 근위/마우스 단부에 배열된다. 다른 예에서, 서셉터(132)가 자신의 길이를 따라 실질적으로 동일한 사이즈 단면을 갖도록, 나팔형 단부는 생략될 수 있다.
도 7은 서셉터(132)를 통한 그리고 예시적인 물품(110)을 통한 단면의 개략적인 표현을 묘사한다. 물품(110)은 서셉터(132) 내에 수용된다.
도시된 바와 같이, 서셉터(132)는 서셉터의 종축(158)에 수직인 방향으로 측정된 길이(202)를 갖는다. 도 6에 도시된 바와 같이, 서셉터(132)는 외경(204)을 가지며, 여기서 외경은, 축(158)에 수직인 방향으로 서셉터(132)의 외부 에지들 사이에서 측정된다. 외경(204)은 약 5mm 내지 약 7mm일 수 있다. 서셉터(132)의 내경은 약 5mm 내지 약 7mm일 수 있다. 내경은, 축(158)에 수직인 방향으로 서셉터(132)의 내부 표면들 사이에서 측정된다.
도 5 내지 도 8의 예들에서, 서셉터(132)의 내경은 약 5.4mm 내지 약 5.6mm, 이를테면, 약 5.5mm이다. 외경(204)은 약 5.5mm 내지 약 5.7mm, 이를테면, 약 5.6mm이다. 벽 두께(154)는, 예컨대 약 0.05mm일 수 있다.
서셉터의 나팔형 부분은 약 6mm 내지 약 7mm, 이를테면, 약 6.5mm의 외경(206)을 가질 수 있다.
간략히 언급된 바와 같이, 물품(110)은 서셉터(132)에 의해 완전히 둘러싸인 에어로졸 발생 재료(110a)를 포함한다.
일부 예들에서, 물품(110)은 냉각 세그먼트/컴포넌트(110b), 이를테면, 열 변위 칼라를 더 포함한다. 일 예에서, 냉각 세그먼트(110b)는, 냉각 세그먼트(110b)가 에어로졸 발생 재료(110a) 및 필터 세그먼트(110c)와 접하는 관계에 있도록, 에어로졸 발생 재료(110a)의 몸체와 필터 세그먼트(110c) 사이에서 에어로졸 발생 재료(110a)의 몸체에 인접하게 위치된다. 다른 예들에서, 에어로졸 발생 재료(110a)의 몸체와 냉각 세그먼트(110b) 사이에 그리고 냉각 세그먼트(110b)와 필터 세그먼트(110c) 사이에 분리가 있을 수 있다.
냉각 세그먼트(110b)는 에어로졸이 냉각 세그먼트(110b)를 통해 흐를 때 에어로졸을 냉각시키도록 작용한다. 특정 예에서, 냉각 세그먼트(110b)는 종이로 만들어지고, 약 40℃만큼 에어로졸을 냉각시킨다. 일 예에서, 냉각 세그먼트(110b)의 길이는 적어도 15mm이다. 예컨대, 냉각 세그먼트(110b)의 길이는 20mm 내지 30mm, 이를테면, 약 25mm일 수 있다.
물품(110)은 또한 필터 세그먼트(110c)를 포함할 수 있다. 필터 세그먼트(110c)는, 에어로졸 발생 재료로부터 가열된 휘발성 성분들로부터 하나 이상의 휘발성 화합물들을 제거하기에 충분한 임의의 필터 재료로 형성될 수 있다. 또한 물품(110)에는 더 많은 또는 더 적은 컴포넌트들이 존재할 수 있다.
도시된 예에서, 물품(110)은 외부 층(110d)에 의해 둘러싸인다. 외부 층(110b)은, 예컨대 종이 또는 포일일 수 있다. 외부 층(110d)은 물품(110)의 전체 길이를 커버할 수 있거나, 또는 물품(110)의 길이의 일부만을 커버할 수 있다. 바람직하게, 에어로졸 발생 재료(110a)는 외부 층(110d)에 의해 둘러싸인다.
외부 층(110d)은 약 0.02mm 내지 약 0.06mm의 두께(230)를 가질 수 있다. 다른 예들에서, 두께(230)는 약 0.01mm 내지 약 0.1mm일 수 있다.
도 7의 예에서, 물품(110)을 둘러싸는 에어 갭(332)이 있다. 따라서, 물품이 서셉터(132)의 중심에 위치될 때, 물품의 외부 표면은 거리(234)만큼 서셉터(132)의 내부 표면으로부터 이격된다.
따라서, 도 7의 예에서, 에어로졸 발생 재료의 외부 표면은 외부 층(110d)의 두께(230) 및 에어 갭(332)의 폭(234)만큼 서셉터의 내부 표면으로부터 떨어져 위치된다. 바람직하게, 에어로졸 발생 재료(110a)의 외부 표면은 약 0.02mm 내지 약 0.25mm의 거리(236)만큼 서셉터(132)의 내부 표면으로부터 떨어져 위치된다. 따라서, 에어 갭(332)의 폭(234)은 예컨대 약 0mm 내지 약 0.18mm일 수 있다. 도시된 예에서, 에어로졸 발생 재료(110a)의 외부 표면은 약 0.15mm의 거리(236)만큼 서셉터(132)의 내부 표면으로부터 떨어져 위치된다.
일부 예들에서, 물품(110)의 외부 표면이 서셉터(132)의 내부 표면과 접하도록, 에어 갭이 존재하지 않는다. 따라서, 에어로졸 발생 재료(110a)의 외부 표면은 외부 층(110d)의 두께(230)만큼 서셉터(132)의 내부 표면으로부터 떨어져 위치된다. 그러한 경우, 물품(110)의 외경은 서셉터(132)의 내경과 실질적으로 동일할 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 물품(110)은 서셉터(132) 내에 수용되고, 바람직하게는 서셉터(132)의 원위 단부(208)는 에어로졸 발생 재료(110a)의 원위 단부(210)와 동일한 높이에 있다. 에어로졸 발생 재료(110a)는 길이(212)를 가지며, 그 길이(212)는 서셉터(132)의 길이(202)보다 더 짧을 수 있다. 서셉터(132)의 근위 단부(214)는 바람직하게는 거리(218)만큼 에어로졸 발생 재료(110a)의 근위 단부(216)를 넘어서 연장된다. 거리(218)는, 예컨대 약 1mm 내지 약 5mm일 수 있다.
서셉터(132)의 길이(202)는 약 40mm 내지 약 50mm일 수 있고, 에어로졸 발생 재료(110a)의 길이(212)는 약 35mm 내지 약 49mm일 수 있다. 길이(202) 대 길이(212)의 비는 바람직하게 약 1.03 내지 약 1.1이다.
본 예에서, 서셉터(132)의 길이(202)는 약 44.5mm이고, 에어로졸 발생 재료(110a)의 길이(212)는 약 42mm여서, 길이(202) 대 길이(212)의 비는 약 1.06이다. 서셉터(132)의 근위 단부(214)는 약 2.5mm의 거리(218)만큼 에어로졸 발생 재료(110a)의 근위 단부(216)를 넘어서 연장된다.
본 예에서, 서셉터(132)의 나팔형 단부는, 에어로졸 발생 재료(110a)의 근위 단부(216)가 나팔형 부분으로부터 약 2mm의 거리(222)만큼 떨어져 놓이도록, 약 0.5mm의 거리(220)만큼 서셉터(132)를 따라 연장된다.
일부 예들에서, 서셉터는 약 0.25g 내지 약 1g의 질량을 갖는다. 에어로졸 발생 재료(110a)는 또한 약 0.25g 내지 약 0.35g의 질량을 가질 수 있다. 본 예에서, 서셉터는 약 0.5g의 질량을 갖고, 에어로졸 발생 재료(110a)는 약 0.26g의 질량을 갖는다.
도 8은 도 6에 도시된 라인(A-A)을 통한 서셉터(132)의 단면을 묘사한다. 이 예에서 도시된 바와 같이, 서셉터(132)는 원통형이어서, 서셉터(132)의 단면은 형상이 원형이다. 서셉터(132)는 내부 표면(132a) 및 외부 표면(132b)을 갖는다. 내부 표면(132a)은 방사상으로, 외부 표면(132b)보다 종축(158)에 더 가깝다. 이전에 언급된 바와 같이, 서셉터(132)는 종축(158)에 수직인 방향(224)으로 측정된 두께(154)를 가지며, 두께(154)는 내부 표면(132a)과 외부 표면(132b) 사이의 평균 거리이다. 두께(154)는 약 0.025mm 내지 약 0.075mm일 수 있다.
이 예에서, 두께는 약 0.05mm이고, 서셉터의 외경(204)은 약 5.6mm이고, 내경(238)은 약 5.5mm이다. 따라서, 외경(204) 대 벽 두께(154)의 비는 약 110 내지 115, 이를테면, 약 112일 수 있다.
서셉터(132)는, 니켈 또는 코발트로 적어도 부분적으로 도금될 수 있는 탄소강과 같은 전기 전도성 재료로 만들어진다. 바람직하게, 서셉터는, 적어도 서셉터(132)의 내부 표면(132a) 상에서 도금된다. 서셉터(132)의 두께(154)는 도금의 두께를 포함한다.
일부 예들에서, 니켈 또는 코발트의 도금은 약 10 미크론(0.01mm)의 두께를 갖는다. 그러나, 다른 실시예들에서, 도금은 상이한 두께, 이를테면, 50 미크론 이하 또는 20 미크론 이하의 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 도금은 약 15 미크론의 두께를 가질 수 있다.
특정 예들에서, 서셉터(132)는 적어도 99wt%의 철을 포함하는 합금을 포함한다. 예컨대, 전기 전도성 재료는 적어도 99Wt%의 철을 포함하고, 니켈 또는 코발트로 적어도 부분적으로 도금된다. 바람직하게, 서셉터(132)는, 니켈 또는 코발트의 코팅과 함께, 약 99.18wt% 내지 99.62wt%의 철을 갖는 탄소강을 포함한다. 약 99.18wt% 내지 99.62wt%의 철의 철 함량을 갖는 탄소강은 AISI 1010 탄소강으로 알려져 있을 수 있다.
위의 실시예들은 본 발명의 예시적인 예들로서 이해되어야 한다. 본 발명의 추가 실시예들이 예상된다. 임의의 일 실시예와 관련하여 설명된 임의의 특징은 단독으로 또는 설명된 다른 특징들과 조합하여 사용될 수 있고, 또한 실시예들 중 임의의 다른 것의 하나 이상의 특징들, 또는 실시예들 중 임의의 다른 것들의 임의의 조합과 조합하여 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 첨부된 청구항들에서 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 위에서 설명되지 않은 등가물들 및 수정들이 이용될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 제공 디바이스로서,
    에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품을 수용하도록 구성된 관형 히터 컴포넌트; 및
    상기 히터 컴포넌트 주위로 연장되는 코일을 포함하며,
    상기 코일은 상기 히터 컴포넌트를 가열하도록 구성되고,
    상기 히터 컴포넌트는 약 5mm 내지 약 10mm의 내경을 갖는,
    에어로졸 제공 디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 내경은 약 5.4mm 내지 약 5.6mm인,
    에어로졸 제공 디바이스.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 히터 컴포넌트는 약 0.025mm 내지 약 0.075mm의 벽 두께를 갖는,
    에어로졸 제공 디바이스.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 벽 두께는 약 0.04mm 내지 약 0.06mm인,
    에어로졸 제공 디바이스.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 상기 히터 컴포넌트의 내경과 실질적으로 동일한 외경을 갖는 물품을 수용하도록 치수가 정해지는,
    에어로졸 제공 디바이스.
  6. 에어로졸 제공 시스템으로서,
    에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품; 및
    제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 제공 디바이스를 포함하는,
    에어로졸 제공 시스템.
  7. 에어로졸 제공 시스템으로서,
    에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품; 및
    에어로졸 제공 디바이스를 포함하며,
    상기 에어로졸 제공 디바이스는,
    상기 물품을 수용하도록 구성된 관형 히터 컴포넌트 ― 상기 히터 컴포넌트는 약 5mm 내지 약 10mm의 내경을 가짐 ―; 및
    상기 히터 컴포넌트 주위로 연장되는 코일을 포함하며,
    인덕터 코일은 상기 히터 컴포넌트를 가열하도록 구성되는,
    에어로졸 제공 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 히터 컴포넌트는 약 5.4mm 내지 약 5.6mm의 내경을 갖는,
    에어로졸 제공 시스템.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 히터 컴포넌트는 약 0.025mm 내지 약 0.075mm의 벽 두께를 갖는,
    에어로졸 제공 시스템.
  10. 제7 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품은 약 0.02mm 내지 약 0.06mm의 두께를 갖는 외부 층을 가져서, 상기 물품이 상기 히터 컴포넌트 내에 수용될 때 상기 에어로졸 발생 재료의 외부 표면은 적어도 상기 외부 층의 두께만큼 상기 히터 컴포넌트로부터 떨어져 위치되는,
    에어로졸 제공 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 재료의 외부 표면은, 상기 물품이 상기 히터 컴포넌트 내에 수용될 때, 약 0.02mm 내지 약 1mm의 거리만큼 상기 히터 컴포넌트의 내부 표면으로부터 떨어져 위치되는,
    에어로졸 제공 시스템.
  12. 제7 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품은 상기 히터 컴포넌트의 내경과 실질적으로 동일한 외경을 갖는,
    에어로졸 제공 시스템.
  13. 에어로졸 제공 시스템으로서,
    에어로졸 발생 재료를 포함하는 물품;
    상기 물품을 수용하도록 구성된 관형 히터 컴포넌트; 및
    상기 히터 컴포넌트 주위로 연장되는 코일을 포함하며,
    상기 코일은 상기 히터 컴포넌트를 가열하도록 구성되고,
    상기 물품은 약 0.02mm 내지 약 0.06mm의 두께를 갖는 외부 층을 가져서, 상기 에어로졸 발생 재료의 외부 표면은 적어도 상기 외부 층의 두께만큼 상기 히터 컴포넌트로부터 떨어져 위치되는,
    에어로졸 제공 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 재료의 외부 표면은, 상기 히터 컴포넌트의 내부 표면으로부터 약 0.02mm 내지 약 0.3mm의 거리만큼 떨어져 위치되는,
    에어로졸 제공 시스템.
  15. 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 물품은 약 5mm 내지 약 8mm의 외경을 갖는,
    에어로졸 제공 시스템.
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