KR20220019816A - 상태 검출을 위한 광학 수단을 갖는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 형성할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 가열식 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 장치는 가열될 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부분을 제거 가능하게 수용하기 위한 수용 공동을 포함한다. 장치는 물품이 수용 공동 내에 수용될 때 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 히터를 더 포함한다. 또한, 장치는 수용 공동 내에서 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 검출하기 위한 상태 검출기를 포함한다. 상태 검출기는 수용 공동 내로 방사선을 방출하도록 배열되고 구성된 방사선 방출기를 포함한다. 상태 검출기는 수용 공동의 내부로부터 반사되고 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 나타내는 방출된 방사선의 일부를 검출하도록 배열되고 구성된 방사선 센서를 더 포함한다.

Description

상태 검출을 위한 광학 수단을 갖는 에어로졸 발생 장치

본 발명은 장치의 수용 공동 내에서 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 검출하기 위한 수단을 갖는 전기 가열식 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.

에어로졸 형성 기재를 전기 가열함으로써 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 사용되는 에어로졸 발생 장치는 일반적으로 종래 기술로부터 공지되어 있다. 이러한 장치는 가열될 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동을 포함할 수 있다. 장치는 물품이 공동 내에 수용될 때 기재를 가열하기 위한 전기 히터를 더 포함한다. 다양한 목적을 위해, 수용 공동 내의 특정 조건 및 상태의 검출은 장치의 적절한 기능을 보장하기 위해 중요하다. 예를 들어, 사용자가 퍼프를 취할 때 가열 온도의 변화에 대응하기 위해 사용자의 퍼프를 정확하게 검출하는 것이 중요하다. 다른 경우에, 가열 공정을 가능하게 하거나 불가능하게 하기 위해 수용 공동 내에서 에어로졸 발생 물품의 존재 또는 변위를 검출하는 것이 요구될 수 있다. 마찬가지로, 적절한 물품만이 각각의 장치와 함께 사용되는 것을 보장하기 위해 물품 유형의 인식이 요구될 수 있다. 이러한 종류의 상태 검출은 통상적으로 공동 내부에 배열되는 센서 수단에 의해 실현된다. 여기서, 센서 수단은 불가피하게 열 및 수분에 노출되고 - 유도 가열 장치의 경우 - 고주파 전자기장에 훨씬 더 노출된다. 종종, 이러한 효과는 상태 검출을 간섭에 민감하게 한다. 게다가, 센서는 특히 공동의 세정 동안 또는 공동 내로 또는 공동으로부터 물품의 삽입 또는 제거 동안 기계적 효과로 인해 손상될 수 있다.

따라서, 종래 기술 해결책의 장점을 갖지만 그 제한을 갖지 않은 전기 가열식 에어로졸 발생 장치를 갖는 것이 바람직할 것이다. 특히, 장치의 수용 공동 내에서 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 검출하기 위한 개선된 수단을 제공하는 전기 가열식 에어로졸 발생 장치를 갖는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 따르면, 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 형성할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 가열식 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 장치는 가열될 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 수용 공동을 포함한다. 장치는 물품이 수용 공동 내에 수용될 때 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 히터를 더 포함한다. 또한, 장치는 수용 공동 내에서 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 검출하기 위한 상태 검출기를 포함한다. 상태 검출기는 수용 공동 내로 방사선을 방출하도록 배열되고 구성된 방사선 방출기를 포함한다. 상태 검출기는 수용 공동의 내부로부터 반사되고 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 나타내는 방출된 방사선의 일부를 검출하도록 배열되고 구성된 방사선 센서를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 수용 챔버 내로 방사선을 방출하고 수용 챔버의 내부로부터 반사된 방사선을 검출하는 상태 검출기가 유리하게는 수용 공동 내에서 상태의 원격 검출을 허용한다는 것이 인식되었다. 이로 인해, 방사선 방출기 및 방사선 센서는 열, 수분 및 전자기장과 같은 수용 챔버 내의 임의의 불리한 조건으로부터 먼 위치에 배열될 수 있다.

게다가, 방사선 기반 상태 검출기는 특정 상태의 발생 또는 상태 변화의 발생과 상태 검출기의 위치에서의 검출 가능성 사이의 임의의 지연 없이 신속하고 즉각적인 상태 검출을 허용한다.

일반적으로, 상태 검출기는 수용 공동 내에서 하나의 특정 상태의 존재를 검출하거나 수용 공동 내에서 복수의 상이한 상태의 존재를 검출하도록 구성될 수 있다. 특히, 상태 검출기는,

- 사용자의 퍼프 동안 발생하는 수용 공동 내의 공기 밀도의 변화로 인해 반사된 방사선의 강도의 변화를 검출함으로써 사용자의 퍼프를 검출하는 것;

- 수용 공동 내로 에어로졸 발생 물품의 삽입 시 반사된 방사선의 강도의 변화를 검출함으로써 수용 공동 내에서 에어로졸 발생 물품의 존재를 검출하는 것;

- 반사된 방사선의 강도의 미리 정해진 값으로부터 반사된 방사선의 강도의 편차를 검출함으로써 수용 공동 내에서 에어로졸 발생 물품의 변위를 검출하는 것; 또는

- 특정 물품 유형에 대응하는 반사된 방사선의 강도의 미리 정해진 값을 검출함으로써 수용 공동 내에 수용된 특정 유형의 에어로졸 발생 물품을 인식하는 것 중 적어도 하나를 하도록 구성될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "방사선"은 전자기 방사선, 특히 광을 지칭하며, 바람직하게는 400 nm 내지 700 nm의 스펙트럼 범위 내의 가시광 및/또는 700 nm 내지 1 mm의 스펙트럼 범위 내의 적외선(IR) 광, 특히 700 nm 내지 1.4 μm의 스펙트럼 범위 내의 근적외선(NIR) 광, 및/또는 100 nm 내지 400 nm의 스펙트럼 범위 내의 자외선(UV) 광을 지칭한다.

따라서, 방사선 방출기는 100 nm 내지 1400 nm, 특히 100 nm 내지 400 nm, 및/또는 400 nm 내지 700 nm, 및/또는 700 nm 내지 1400 nm의 스펙트럼 범위에서 방사선을 방출하도록 구성될 수 있다. 특히, 방사선 방출기는 100 nm 내지 1400 nm의 스펙트럼 범위 내의 광, 특히 400 nm 내지 700 nm의 스펙트럼 범위 내의 가시광; 및/또는 700 nm 내지 1 mm의 스펙트럼 범위 내의 적외선(IR) 광, 특히 700 nm 내지 1.4 μm의 스펙트럼 범위 내의 근적외선(NIR) 광; 및/또는 100 nm 내지 400 nm의 스펙트럼 범위 내의 자외선(UV) 광을 방출하도록 구성될 수 있다.

따라서, 방사선 방출기는 광 방출기, 특히 가시광 방출기 또는 적외선(IR) 광 방출기, 특히 근적외선(NIR) 광 방출기, 또는 자외선(UV) 광 방출기일 수 있다.

방사선 방출기는, 바람직하게는 발광 다이오드(LED)를 포함한다. LED는 낮은 비용으로 이용 가능하며, 상태 검출기의 컴팩트한 설계와 관련하여 유리한 것으로 입증되는 작은 공간 절약 전체 크기를 갖는다. 방출될 방사선의 스펙트럼 범위에 따라, 방사선 방출기는 백색 또는 녹색 또는 적색 또는 적외선 LED, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 녹색 LED 또는 적색 LED는 녹색 또는 적색을 원색으로 갖는 좁은 파장 대역에서 방사선을 방출하는 LED를 나타낸다. 이러한 종류의 LED는 또한 단색 LED로서 표시될 수 있다. 따라서, 방사선 방출기는 하나 이상의 단색 방사선 공급원을 포함할 수 있다. 백색 다이오드는 400 nm 내지 700 nm의 가시 스펙트럼 범위 또는 400 nm 내지 700 nm의 전체 가시 스펙트럼 범위의 큰 부분을 커버하는 광대역 파장에서 방사선을 방출하는 LED를 나타낸다. 백색 LED는 백색 광을 형성하기 위해 혼합되는, 3개의 원색 "적색", "녹색" 및 "청색"을 방출하는 개별 LED를 포함할 수 있다. 대안적으로, 백색 LED는 형광 램프와 유사하게, 청색 또는 UV LED로부터의 단색 광을 넓은 스펙트럼 백색 광으로 변환하기 위한 형광체 재료(phosphor material)를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 방사선 검출기는 포토다이오드를 포함한다. LED와 같이, 광 다이오드는 또한 저비용으로 이용 가능하며, 또한 상태 검출기의 컴팩트한 설계와 관련하여 유리한 것으로 입증되는 작은 공간 절약 전체 크기를 갖는다. 방사선 검출기의 스펙트럼 감도는 바람직하게는 예컨대 방출된 방사선의 스펙트럼 범위의 적어도 일부, 즉 방사선 방출기의 방출 스펙트럼과 일치하도록 선택된다. 예를 들어, 방사선 검출기는 190 nm 내지 1100 nm 범위의 스펙트럼 감도를 갖는 실리콘(Si) 포토다이오드, 또는 400 nm 내지 1700 nm 범위의 스펙트럼 감도를 갖는 게르마늄(Ge) 포토다이오드, 또는 800 nm 내지 2600 nm 범위의 스펙트럼 감도를 갖는 인듐 갈륨 비소화물(InGaAs) 포토다이오드를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 방사선 방출기 및 방사선 검출기는 수용 공동 외부에 배열된다. 유리하게는, 이는 방사선 방출기 및 방사선 센서를 수용 챔버 내의 임의의 불리한 조건으로부터 완전히 절연시킬 수 있게 한다. 게다가, 수용 공동 외부의 배열은 단순한 공동 설계를 허용한다. 특히, 공동은 방사선 방출기 및 방사선 센서를 연결하기 위한 임의의 전기 피드스루를 포함할 필요가 없다. 이러한 이유로, 공동은 폐쇄된 내부 표면을 포함할 수 있다. 유리하게는, 이는 또한 공동의 내부에서 비롯되는 역효과(adverse effect)로부터, 에어로졸 발생 장치의 다른 부분, 예를 들어 전자 부품를 차폐할 수 있게 한다. 이와는 별개로, 수용 공동 외부의 배열은, 예를 들어 공동의 세정 동안 또는 수용 공동 내로 또는 그로부터 물품의 삽입 또는 제거 동안 기계적 효과로 인해 센서가 손상되는 것을 방지한다.

바람직하게는, 방사선 방출기 및 방사선 검출기는 위에서 논의된 동일한 이유로 유리한 것으로 입증된 수용 공동의 내부와 유체 연통하지 않는다.

방사선 방출기 및 방사선 검출기는 벽 부재에 의해 수용 공동의 내부로부터 분리될 수 있다. 벽 부재는 수용 공동의 적어도 일부를 형성한다. 특히, 벽 부재는 수용 공동을 정의하는 벽의 일부를 형성할 수 있다.

방사선이 수용 공동 내로 방출되고 방사선 센서를 향해 외측으로 반사되게 할 수 있도록, 벽 부재는 바람직하게는 방출되고 반사된 방사선의 스펙트럼 범위의 적어도 일부에 대해 광학적으로 투과성이다.

충분한 양의 방사선 전력이 수용 챔버의 내부 및 후속하여 방사선 센서(반사된 방사선)에 도달할 수 있음을 보장하기 위해, 벽 부재는 방출되고 반사된 방사선의 스펙트럼 범위의 적어도 일부에 대해 적어도 20%, 특히 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 75%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 80%의 광학 투과율을 가질 수 있다. 바람직하게는, 투과율이 언급된 임계값 중 각각의 하나를 초과하는 방출되고 반사된 방사선의 스펙트럼 범위의 일부는 방출되고 반사된 방사선의 스펙트럼 범위의 20%, 특히 적어도 50%를 커버한다.

일반적으로, 벽 부재는 수용 공동을 정의하는 벽의 다른 부분의 재료와 상이한 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로, 벽 부재는 수용 공동을 정의하는 벽의 다른 부분의 재료와 동일한 재료로 제조될 수 있다.

벽 부재는 다음 재료 중 하나로 제조될 수 있다: 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, 또한 Teflon®으로 공지됨) 및 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK). 이러한 재료는 충분한 투과율을 보장한다. 예를 들어, 특정 파장에 대해, 가시광에 대해서는 불투명하지만 다른 파장 범위에 대해서는 투과성인 PTFE일 수 있다.

벽 부재는 0.1 mm 내지 2 mm, 특히 0.15 mm 내지 1 mm, 바람직하게는 0.2 mm 내지 0.5 mm 범위의 벽 두께를 가질 수 있다. 벽 두께는 수용 공동의 내부 표면을 정의하는 벽 부재의 표면에 가로방향인, 특히 수직인 벽 부재의 연장부를 나타낸다.

수용 공동은 에어로졸 발생 물품이 수용 공동 내로 삽입될 수 있는 삽입 개구부를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 에어로졸 발생 물품이 삽입되는 방향은 삽입 방향으로 표시된다. 바람직하게는, 삽입 방향은 수용 공동의 길이 축, 특히 중심 축의 연장부에 대응한다.

수용 공동 내로 삽입 시, 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부분은 삽입 개구부를 통해 외측으로 여전히 연장될 수 있다. 외측으로 연장되는 부분은, 바람직하게는 사용자와의 상호 작용을 위해, 특히 사용자의 입 안으로 들어가도록 제공된다. 따라서, 장치의 사용 동안, 삽입 개구부는 입에 가까울 수 있다. 따라서, 본원에서 사용되는 바와 같이, 삽입 개구부에 가까운 섹션 또는 장치의 사용 시 사용자의 입에 가까운 섹션은 각각 접두사 "근위"로 나타낸다. 더 멀리 배열되는 섹션은 접두사 "원위"로 나타낸다.

이러한 관례와 관련하여, 수용 공동은 에어로졸 발생 장치의 근위 부분 내에 배열되거나 위치될 수 있다. 삽입 개구부는 에어로졸 발생 장치의 근위 단부에, 특히 수용 공동의 근위 단부에 배열되거나 위치될 수 있다.

마찬가지로, 수용 공동은 원위 단부 부분 및 근위 단부 부분을 포함하는 공동으로서, 특히 세장형 공동으로서 형성될 수 있다. 존재하는 경우, 삽입 개구부는 수용 공동의 근위 단부에 배열될 수 있다. 원위 단부에서, 수용 공동은 삽입 개구부와 대향하는 하단을 포함할 수 있다.

벽 부재는, 바람직하게는 수용 공동의 원위 단부 부분에 위치된다. 특히, 벽 부재는, 수용 공동의 하단의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 대안적으로, 벽 부재는 수용 공동의 측벽의 원위 단부 분의 적어도 일부를 형성할 수 있다.

따라서, 상태 검출기, 특히 방사선 방출기 및 방사선 센서의 적어도 일부는 수용 공동의 원위 단부 부분에 근접하거나 그에 인접하여 배열될 수 있다. 특히, 방사선 방출기 및 방사선 센서는 수용 공동의 바닥부에 가깝게 또는 그에 인접하여 배열될 수 있다. 마찬가지로, 방사선 방출기 및 방사선 센서는 수용 공동의 측벽의 원위 단부 부분의 일부에 가깝게 또는 그에 인접하여 배열될 수 있다. 이러한 배열은 공동을 통한 기류가 공동의 원위 단부 부분을 통과하는 장치의 구성에서 특히 유리하다. 특히, 이는 공동의 원위 말단부에서 공동 내에 수용될 때, 기류가 에어로졸 발생 물품으로 진입하는 경우에 적용된다. 예를 들어, 상태 검출기가 퍼프 검출에 사용될 때, 이들 부분이 사용자의 퍼프 동안 발생하는 수용 공동 내의 공기 밀도의 변화에 가장 민감하기 때문에 이들 부분에 가깝거나 인접한 상태 검출기의 배열이 유리하다.

일반적으로, 상태 검출기, 특히 방사선 방출기 및 방사선 센서의 적어도 일부는 벽 부재에 가깝게 또는 그에 인접하여 배열될 수 있다. 특히, 상태 검출기, 특히 방사선 방출기 및 방사선 센서의 적어도 일부는 벽 부재에 또는 벽 부재 내에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 전술한 바와 같이, 벽 부재는 측벽의 일부 또는 수용 공동의 하단일 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "벽 부재에 배열된"은 특히 각각의 구성요소가 수용 공동의 내부 표면의 적어도 일부를 형성하는 벽 부재의 다른 표면과 대향하는 벽 부재의 표면에 배열되는 것을 의미한다.

적어도 부분적으로 벽 부재 내의 배열은 흡광 효과를 감소시키고 상태 검출기의 응답 시간을 증가시키는 데 유리할 수 있다. 게다가, 적어도 부분적으로 벽 부재 내의 배열은 유리하게는 에어로졸 발생 장치에서, 상태 검출기, 특히 방사선 방출기 및 방사선 센서의 적어도 일부의 컴팩트한 통합을 허용한다. 예를 들어, 방사선 방출기 및 방사선 센서와 같은 상태 검출기의 적어도 일부는 수용 공동의 벽 부재로 통합될 수 있다.

방사선 방출기 및 방사선 센서는 감지 유닛의 일부일 수 있다. 감지 유닛은 방사선 방출기 및 방사선 센서가 부착되고 장치 내에 감지 유닛을 장착하는 역할을 하는 지지 몸체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치는 수용 공동의 하단 부분에 가깝게 위치되고 감지 유닛을 수용하도록 구성된 플러그인 오목부를 포함할 수 있다. 감지 유닛을 플러그인 오목부 내에 단단히 보유하기 위해, 지지 몸체는 플러그인 오목부 내로 감지 유닛의 삽입 시, 플러그인 오목부 내의 대응하는 스냅핏과 체결되는 하나 이상의 스냅핏을 포함할 수 있다.

방사선 방출기 및 방사선 센서에 더하여, 상태 검출기는 방사선 방출기의 작동을 제어하고/하거나 방사선 센서의 출력 신호를 수용 공동 내의 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 나타내는 신호로 변환하기 위한 전기 회로를 더 포함할 수 있다. 전기 회로는 전류-전압 변환용 트랜스임피던스 증폭기, 반전 신호 증폭기, 차동-단일단 변환기, 아날로그-디지털 변환기 및 마이크로컨트롤러 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

에어로졸 발생 장치는 상태 검출기와 작동 가능하게 결합된 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러는 특히 수용 공동 내의 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 나타내는, 상태 검출기, 특히 방사선 센서에 의해 제공된 출력 신호에 기초하여 수용 공동 내의 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 결정하도록 구성될 수 있다.

컨트롤러는 에어로졸 발생 장치의 전체 작동, 특히 가열 공정을 제어하도록 더 구성될 수 있다. 수용 공동 내의 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 나타내는 신호에 기초하여, 컨트롤러는 사용자가 퍼프를 취할 때 특정 레벨로 가열 온도를 유지하기 위해 가열 공정을 제어하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 컨트롤러는 특히 수용 공동 내로 에어로졸 발생 물품의 삽입 시 반사된 방사선의 강도의 변화를 검출함으로써 수용 공동 내의 에어로졸 발생 물품의 존재가 검출될 때 가열 공정을 (바람직하게는, 자동으로) 가능하게 하거나 개시하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 컨트롤러는 수용 공동 내의 에어로졸 발생 물품의 변위가 검출될 때, 특히, 반사된 방사선의 강도의 미리 정해진 값으로부터 반사된 방사선의 강도의 편차를 검출함으로써 가열을 정지시키거나 불가능하게 하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 컨트롤러는 수용 공동 내에 수용된 적절한 또는 부적절한 물품 유형이 인식될 때, 특히 특정 물품 유형에 대응하는 반사된 방사선의 강도의 미리 정해진 값을 검출함으로써 장치의 작동을 가능하게 하거나 불가능하게 하도록 구성될 수 있다.

컨트롤러 및 상태 검출기의 적어도 일부는 에어로졸 발생 장치의 전체 전기 회로의 일체형 부분일 수 있다.

에어로졸 발생 장치는 전력 공급부, 바람직하게는 리튬 철 인산염 배터리와 같은 배터리를 포함할 수 있다. 대안으로서, 전력 공급부는 커패시터와 같은 전하 저장 장치의 다른 형태일 수 있다. 전력 공급부는 재충전을 요구할 수 있고 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 가열 장치의 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.

에어로졸 발생 장치는 수용 공동과 유체 연통하는 적어도 하나의 공기 유입구를 포함할 수 있다. 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.

바람직하게는, 공기 유입구는 물품을 공동 내로 삽입하는 데 사용되는 수용 공동의 삽입 개구부에서 실현된다. 물품이 공동 내에 수용될 때, 공기는 삽입 개구부의 림에서 수용 공동 내로 흡인되고, 에어로졸 발생 물품의 외주와 수용 공동의 내부 표면의 적어도 하나 이상의 부분 사이에 형성된 기류 통로를 통해 더 흡인될 수 있다.

수용 공동은 수용 공동의 내부에서 연장되는 복수의 돌출부를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 복수의 돌출부는 기류 통로가 이웃 돌출부 사이에 형성되도록, 즉 이웃 돌출부 사이의 간극(자유 공간)에 의해 형성되도록 서로 이격된다.

게다가, 복수의 돌출부는 수용 공동 내에 에어로졸 발생 물품의 보유를 위해 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부분과 접촉하도록 구성될 수 있다.

복수의 돌출부 중 적어도 하나, 특히 각각은 리브를 포함할 수 있거나 리브로서 형성될 수 있거나 리브일 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 리브는 수용 공동의 길이 축, 특히 중심 축의 방향을 따라 연장된다. 바람직하게는, 수용 공동의 길이 축은 에어로졸 발생 물품이 수용 공동 내로 삽입될 수 있는 삽입 방향에 대응한다.

리브는 길이 축, 특히 중심 축 주위에 대칭적으로 배열될 수 있다. 특히, 리브는 길이 축, 특히 중심 축 주위에 동등하게 이격되어 배열될 수 있다. 임의의 이들 구성은 장치의 개선된 기류 관리와 관련하여 유리하다. 전술한 바와 같이, 용어 "길이 축, 특히 중심 축의 방향을 따라 연장된"은 중심 축에 평행한 연장부뿐만 아니라 중심 축의 일반 방향으로의 연장부 둘 모두를 포함하며, 이는 중심 축에 대해(예를 들어, 2도 내지 5도만큼) 경사질 수 있지만, 중심 축과 함께 각각의 공통 평면에 여전히 놓여 있을 수 있다. 후자는 특히 이하에서 더 언급되는 바와 같이 수용 공동의 실질적으로 테이퍼진, 예를 들어 원추형 또는 절두 원추형 형상에 적용된다.

하나 이상의 리브는 실질적으로 삼각형 단면 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 리브는 실질적으로 직사각형 또는 실질적으로 사다리꼴 또는 실질적으로 반난형 또는 실질적으로 반원형 단면 형상을 가질 수 있다.

하나 이상의 리브는, 바람직하게는 수용 공동 내로의 물품의 삽입 시 접촉 표면이 접촉하게 되는 에어로졸 발생 물품의 각각의 부분의 형상에 적응되는 접촉 표면을 포함할 수 있다.

복수의 돌출부 중 적어도 하나, 특히 각각은 챔퍼링될 수 있거나 적어도 하나의 챔퍼를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각각의 돌출부는 수용 공동의 삽입 개구부를 향하는 측면에서 챔퍼링될 수 있거나, 수용 공동의 삽입 개구부를 향하는 적어도 하나의 챔퍼를 포함할 수 있다. 유리하게는, 이는 수용 공동 내로 물품의 삽입을 용이하게 한다. 마찬가지로, 각각의 돌출부는 수용 공동의 삽입 개구부에서 떨어져서 마주보는 측면에서 챔퍼링될 수 있거나 수용 공동의 삽입 개구부에서 떨어져서 마주보는 적어도 하나의 챔퍼를 포함할 수 있다. 유리하게는, 이는 수용 공동으로부터 물품의 제거를 용이하게 한다.

에어로졸 발생 장치는 수용 공동 내에, 특히 수용 공동의 원위 단부에 배열된 하나 이상의 단부 정지부를 포함할 수 있다. 하나 이상의 단부 정지부는, 바람직하게는 수용 공동 내로의 에어로졸 발생 물품의 삽입 깊이를 제한하도록 구성된다. 특히, 하나 이상의 단부 정지부는 에어로졸 발생 물품이 수용 공동의 근위 단부에서 수용 공동의 삽입 개구부와 대향하는 수용 공동의 원위 단부에서 수용 공동의 내부 표면과 접하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 단부 정지부는, 유리하게는 수용 공동의 원위 부분 내에 자유 공간을 제공하여 물품이 수용 공동 내에 수용될 때 수용 공동의 원위 단부와 에어로졸 발생 물품의 원위 단부 사이의 자유 기류를 허용한다. 공동의 바닥에 가까운 수용 공동의 원위 부분 내의 자유 공간 또는 갭 부피는 유리하게는 에어로졸 검출 공동의 역할을 할 수 있다.

하나 이상의 단부 정지부는 물품이 수용 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 물품, 특히 에어로졸 발생 물품의 원위 단부가 접할 수 있는 접촉 표면을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 수용 공동 내에, 특히 수용 공동의 원위 단부에 배열되는 복수의 별도의 단부 정지부, 예를 들어 3개의 단부 정지부를 포함할 수 있다.

복수의 단부 정지부는 수용 공동의 길이 축, 특히 중심 축 주위에 대칭적으로 배열될 수 있다. 특히, 복수의 단부 정지부는 수용 공동의 길이 축, 특히 중심 축 주위에 동등하게 이격되어 배열될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이는 단부 정지부 및 수용 공동 내에 수용된 물품 주위의 자유 기류를 가능하게 한다.

에어로졸 발생 장치의 전기 히터는 유도성 히터일 수 있다. 유도성 히터는 수용 공동 내에 교번, 특히 고주파 전자기장을 발생시키도록 구성되는 인덕터를 포함하는 유도원을 포함할 수 있다. 교번, 특히 고주파 전자기장은 500 kHz(킬로헤르츠) 내지 30 MHz(메가헤르츠), 특히 5 MHz 내지 15 MHz, 바람직하게는 5 MHz 내지 10 MHz의 범위일 수 있다. 물품을 수용 공동 내로 삽입할 때, 교번 전자기장은 가열될 에어로졸 형성 기재와 열적으로 접촉하거나 열적으로 근접한 서셉터를 유도 가열하는 데 사용된다. 인덕터는 예컨대 수용 공동의 적어도 일부분 또는 수용 공동의 내부 표면의 적어도 일부분을 각각 둘러싸도록 배열될 수 있다. 인덕터는 수용 공동의 측벽 내에 배열된 인덕터 코일, 예를 들어 헬리컬 코일일 수 있다. 인덕터는 예컨대 수용 공동의 내부 표면의 원위 부분만을 둘러싸도록 배열될 수 있다. 마찬가지로, 인덕터는 예컨대 수용 공동의 내부 표면의 적어도 중간 축방향 부분을 둘러싸도록 배열될 수 있으며, 중간 축방향 부분은 수용 공동의 내부 표면의 원위 부분과 근위 부분 사이에 위치된다.

대안적으로, 히터는 저항성 가열 요소를 포함하는 저항성 히터일 수 있다. 가열 저항성 요소는 저항성 가열 요소의 내재 옴 저항 또는 저항 부하로 인해 전류가 통과될 때 가열되도록 구성된다. 저항성 가열 요소는 저항 가열 와이어, 저항 가열 트랙, 저항 가열 그리드 또는 저항 가열 메시 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 장치의 사용 시, 저항성 가열 요소는 가열될 에어로졸 형성 기재와 열적으로 접촉하거나 이에 열적으로 근접한다.

일반적으로, 수용 공동은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 특히, 수용 공동의 형상은 그 안에 수용될 에어로졸 발생 물품의 형상에 대응할 수 있다. 바람직하게는, 수용 공동은 실질적으로 원뿔형 또는 실질적으로 절두 원추형 형상에 대해 실질적으로 원통형 형상 또는 테이퍼진 형상을 가질 수 있다.

마찬가지로, 수용 공동은 수용 공동의 길이 축에 수직이거나 물품의 삽입 방향에 수직인 평면에서 보이는 바와 같이 임의의 적합한 단면을 가질 수 있다. 특히, 수용 공동의 단면은 그 안에 수용될 에어로졸 발생 물품의 형상에 대응할 수 있다. 바람직하게는, 수용 공동은 실질적으로 원형 단면을 갖는다. 대안적으로, 수용 공동은 실질적으로 타원형 단면 또는 실질적으로 난형 단면 또는 실질적으로 정사각형 단면 또는 실질적으로 직사각형 단면 또는 실질적으로 삼각형 단면 또는 실질적으로 다각형 단면을 가질 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 전술한 형상 및 단면은, 바람직하게는 임의의 돌출부를 고려하지 않고 수용 공동의 형상 또는 단면을 지칭한다.

장치는 컨트롤러 모듈 및 수용 공동 모듈을 포함할 수 있다. 유리하게는, 이는 에어로졸 발생 장치의 모듈형 조립체를 허용한다. 컨트롤러 모듈은, 바람직하게는 컨트롤러 및 전력 공급부를 포함한다. 수용 공동 모듈은 적어도 수용 공동, 방사선 방출기 및 방사선 검출기를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 수용 공동 모듈은 전기 히터의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터가 유도성 히터인 경우. 수용 공동 모듈은 유도 코일을 포함할 수 있다. 유도 코일은 수용 공동을 정의하는 벽에 통합될 수 있다. 예를 들어, 유도 코일은 수용 공동의 벽 측면에, 특히 예컨대 수용 공동의 내부의 적어도 일부를 둘러싸도록 통합될 수 있다. 수용 공동 모듈은 에어로졸 발생 장치의 컨트롤러 모듈 내로 삽입될 수 있는 관형 슬리브로서 형성될 수 있다.

대안적으로, 수용 공동의 적어도 일부는 에어로졸 발생 장치의 본체와 일체로 형성될 수 있다. 본체의 일부로서 수용 공동의 적어도 일부를 제공함으로써, 에어로졸 발생 장치를 구축하는 데 필요한 부분의 양이 감소될 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 그리고 본원에서 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 시스템은 장치에 의해 가열될 적어도 하나의 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 더 포함하며, 물품의 적어도 일부분은 장치의 수용 공동 내에 제거 가능하게 수용할 수 있거나 제거 가능하게 수용된다.

에어로졸 발생 물품은 특히 단일 사용을 위해 의도된 소모품일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 담배 물품일 수 있다. 특히, 물품은 종래의 궐련과 유사할 수 있는, 로드 형상 물품, 바람직하게는 원통형 로드 형상 물품일 수 있다.

물품은 다음 요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 제1 지지 요소, 기재 요소, 제2 지지 요소, 냉각 요소, 및 필터 요소. 바람직하게는, 에어로졸 발생 물품은 적어도 제1 지지 요소, 제2 지지 요소, 및 제1 지지 요소와 제2 지지 요소 사이에 위치된 기재 요소를 포함한다.

전술한 요소 모두는 전술한 순서로 물품의 길이 축을 따라 순차적으로 배열될 수 있으며, 제1 지지 요소는, 바람직하게는 물품의 원위 단부에 배열되고, 필터 요소는, 바람직하게는 물품의 근위 단부에 배열된다. 전술한 요소 각각은 실질적으로 원통형일 수 있다. 특히, 모든 요소는 동일한 외부 단면 형상을 가질 수 있다. 게다가, 요소는 예컨대 요소를 함께 유지하고 로드 형상 물품의 원하는 단면 형상을 유지하도록 외부 래퍼에 의해 둘러싸일 수 있다. 바람직하게는, 래퍼는 종이로 제조된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 가열될 때 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재에 관한 것이다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는 액체 에어로졸 형성 기재일 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 향미 물질과 같은, 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다. 특히, 액체 에어로졸 형성 기재는 물, 용매, 에탄올, 식물 추출물 및 천연 또는 인공 향미제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 또한 페이스트 상 재료, 에어로졸 형성 기재를 포함하는 다공성 재료의 향낭, 또는 예를 들어, 글리세린과 같은 일반적인 에어로졸 형성제를 포함할 수 있는, 겔화제 또는 점착제와 혼합된, 이후 플러그로 압축 또는 성형되는 말아피는 담배(loose tobacco)일 수 있다.

기재 요소는, 바람직하게는 가열될 적어도 하나의 에어로졸 형성 기재를 포함한다. 에어로졸 발생 시스템이 유도 가열에 기초하는 경우, 기재 요소는 에어로졸 형성 기재와 열적으로 접촉하거나 이에 열적으로 근접한 서셉터를 더 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "서셉터"는 교번 전자기장 내에서 유도 가열될 수 있는 재료를 포함하는 요소를 지칭한다. 이는 서셉터 재료의 전기 및 자기 특성에 따라, 서셉터에 유도된 히스테리시스 손실 또는 와전류 중 적어도 하나의 결과일 수 있다.

제1 지지 요소 및 제2 지지 요소 중 적어도 하나는 중앙 공기 통로를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 지지 요소 및 제2 지지 요소 중 적어도 하나는 중공형 셀룰로스 아세테이트 튜브를 포함할 수 있다. 대안적으로, 제1 지지 요소는 기재 요소의 원위 전방 단부를 커버하고 보호하는 데 사용될 수 있다.

에어로졸 냉각 요소는 큰 표면적 및 낮은 흡인 저항, 예를 들어 15　mmWG 내지 20 mmWG를 갖는 요소이다. 사용 시, 기재 요소로부터 방출된 휘발성 화합물에 의해 형성되는 에어로졸은 에어로졸 발생 물품의 근위 단부로 전달되기 전에 에어로졸 냉각 요소를 통해 흡인된다.

필터 요소는, 바람직하게는 마우스피스, 또는 에어로졸 냉각 요소와 함께 마우스피스의 일부의 역할을 한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "마우스피스"는 에어로졸이 에어로졸 발생 물품을 빠져나가는 물품의 일부분을 지칭한다.

또한, 물품은 광학 마커를 포함할 수 있다. 광학 마커는 물품의 특정 유형을 표시하고 식별하는 데 사용될 수 있다. 마커는 에어로졸 발생 물품이 장치의 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 장치의 상태 검출기에 의해 검출 가능할 수 있다.

바람직하게는, 광학 마커는 방사선 방출기로부터 방사선 센서를 향해 방출되는 유입 방사선을 반사하는 역반사 재료를 포함하는 수동 광학 마커이다. 예를 들어, 광학 마커는 에어로졸 발생 물품의 외부 표면에 부착된 스티커일 수 있다. 따라서, 이러한 물품의 특정 유형은 - 수용 공동 내에 수용될 때 - 특정 물품 유형에 대응하는 반사된 방사선의 강도의 미리 정해진 값을 검출함으로써 인식될 수 있다.

본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템 및 에어로졸 발생 물품의 추가 특징 및 장점은 에어로졸 발생 장치와 관련하여 이미 전술되었고 동등하게 적용된다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 추가로 설명될 것이며, 여기서
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 예시적인 구현예를 사시도로 개략적으로 예시한다.
도 2는 도 1에 따른 장치의 수용 공동 모듈을 그 안에 도입된 에어로졸 발생 물품과 함께 사시도로 개략적으로 예시한다.
도 3은 도 2에 따른 수용 공동 모듈 및 에어로졸 발생 물품을 사시도로 개략적으로 예시한다.
도 4는 에어로졸 발생 물품이 없는 도 2에 따른 수용 공동 모듈을 개략적으로 예시한다.
도 5는 에어로졸 발생 물품이 없는 도 4에 따른 수용 공동의 단면도를 개략적으로 예시한다.
도 6은 제1 상태 검출 적용에서 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 일 구현예를 개략적으로 예시한다.
도 7은 제2 상태 검출 적용에서 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 일 구현예를 개략적으로 예시한다.
도 8은 제3 상태 검출 적용에서 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 일 구현예를 개략적으로 예시한다.

도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치(200)의 예시적인 구현예를 개략적으로 예시한다. 에어로졸 발생 장치(200)는 세장형 형상을 갖고, 컨트롤러 모듈(210) 및 수용 공동 모듈(220)을 포함한다. 공동 모듈(220)은 에어로졸 발생 물품(2)의 적어도 일부분을 수용하기 위한 수용 공동(221)을 포함한다. 수용 공동 모듈(220)은 컨트롤러 모듈(210)의 근위 부분(211) 내에 형성된 오목부(230) 내로 삽입된다. 원위 부분(212) 내에서, 컨트롤러 모듈(210)은 장치(200)에 전력을 공급하고 장치의 작동을 제어하기 위한 전원(250) 및 컨트롤러(260)를 포함한다. 동시에, 에어로졸 발생 장치(200) 및 에어로졸 발생 물품(2)은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템(2)을 형성한다.

공동(230)을 형성하는 컨트롤러 모듈(210)의 근위 부분(211) 내에서, 에어로졸 발생 장치는 인덕터(240)를 포함한다. 본 구현예에서, 인덕터(240)는 수용 공동(221) 주위에 배열된 헬리컬 코일이다. 인덕터(240)는 전원(250) 및 컨트롤러(260)에 의해 전력 공급되고 작동되는 유도성 히터의 일부이다. 장치(200)의 사용 시, 인덕터(240)는 수용 공동(221) 내에 교번 전자기장을 발생시켜, 후자가 수용 공동(221) 내에 수용될 때 물품(2)에 함유된 에어로졸 형성 기재를 유도 가열한다. 대안적으로, 인덕터(240)는 수용 공동 모듈(220)의 일부일 수 있다.

도 2, 도 3 및 도 4는 에어로졸 발생 물품(2)이 있거나 없는 수용 공동 모듈(220)의 상이한 양태를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 수용 공동 모듈(220)은 에어로졸 발생 물품(2)이 수용 공동(221) 내에 적어도 부분적으로 삽입될 수 있는 삽입 개구부(15)를 포함하는 세장형 슬리브이다. 에어로졸 발생 물품(2)의 삽입 방향은 수용 공동(221)의 중심 축(201)을 따라 실질적으로 연장된다. 수용 공동(221)은 PEEK(폴리에테르 에테르 케톤)로 제조된다. 수용 공동(221)은 약 15 mm의 직경을 갖는 실질적으로 원형 단면을 갖는 실질적으로 원통형 형상을 갖는다.

수용 공동(221)의 형상에 대응하여, 에어로졸 발생 물품(2)은 실질적으로 원통형인 로드 형상을 갖는다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 물품(2)은 물품(2)의 길이 축을 따라 순차적으로 배열된 5개의 요소, 즉 제1 지지 요소(25), 기재 요소(24), 중앙 공기 통로(26)를 포함하는 제2 지지 요소(23), 냉각 요소(22) 및 필터 요소(21)를 포함한다. 제1 지지 요소(25)는 물품(2)의 원위 단부에 배열되고 필터 요소(21)는 물품(2)의 근위 단부에 배열된다. 전술한 요소(21, 22, 23, 24, 25) 각각은 실질적으로 원통형이며, 이들 모두는 동일한 외부 단면 형상을 갖는다. 게다가, 요소는, 예컨대 요소를 함께 유지하고 로드 형상 물품(2)의 원하는 원형 단면 형상을 유지하도록 외부 래퍼에 의해 둘러싸인다. 바람직하게는, 래퍼는 종이로 제조된다. 제1 지지 요소(25)는 기재 요소(24)의 원위 전방 단부를 커버하고 보호하는 데 사용된다. 기재 요소(24)는 가열될 적어도 하나의 에어로졸 형성 기재를 포함한다. 게다가, 기재 요소(24)는 에어로졸 형성 기재와 열 접촉하는 서셉터(도시되지 않음)를 더 포함한다. 인덕터(240)를 활성화할 때, 서셉터는 서셉터 재료의 전기 및 자기 특성에 따라, 전자기장에 의해 유도된 와전류 및/또는 히스테리시스 손실 중 적어도 하나로 인해 가열된다. 서셉터는 에어로졸 형성 기재로부터 재료를 기화시키기에 충분한 온도에 도달할 때까지 가열된다. 방출된 재료는 제1 지지 요소(25)로부터 기재 요소(24), 제2 지지 요소(23) 및 냉각 요소(22)를 통해 필터 요소(21)를 향해 물품(2)을 통과하는 기류에 비말동반될 수 있다. 이러한 방식을 따라, 기화된 재료는 냉각되어 물품(2)의 근위 단부에서 필터 요소(21)를 통해 탈출하기 전에 에어로졸을 형성한다.

도 5는 수용 공동 모듈(220) 및 수용 공동(221)의 추가 세부사항을 각각 예시한다. 수용 공동(221)은 복수의 제1 및 제2 돌출부(10, 17)를 포함하는 내부 표면(16)을 포함한다. 도 1 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 물품(2)이 공동(221) 내에 수용될 때, 제1 지지 요소(25)는 제1 돌출부(10)와 접촉하고, 제2 지지 요소(23)는 제2 돌출부(17)와 접촉한다. 대조적으로, 기재 요소(24)는 가열 공동(221)의 내부 표면(16)에 전혀 접촉하지 않는다. 유리하게는, 이는 공동(221)의 그러한 부분에서 에어로졸 발생 물품(2)으로부터 내부 표면(16)으로의 직접적인 열 전도가 없으므로 열 손실의 전체 감소를 초래한다. 더욱이, 공동(221) 내의 응축물 형성으로 인한 물품에 대한 불리한 습윤 효과가 또한 감소된다. 본 구현예에서, 제1 및 제2 돌출부(10, 17)는 중심 축(201)에 평행한 방향을 따라 연장되는 리브로서 형성된다. 리브는 중심 축(201) 주위에 대칭적으로 배열되고 서로 동등하게 이격된다. 이웃 리브 사이의 간격은 1.3 mm 내지 1.5 mm의 범위이다. 그의 길이 연장과 관련하여, 각각의 리브는 양 단부에서, 즉 삽입 개구부(15)를 향하는 측면에서 그리고 삽입 개구부(15)에서 떨어져서 마주보는 대향 측면에서 챔퍼링되거나 각각의 팸퍼를 포함한다. 유리하게는, 챔퍼는 수용 공동(221) 내로 그리고 그로부터 에어로졸 발생 물품(2)의 삽입 및 제거를 용이하게 한다. 이와는 별개로, 각각의 리브는 그의 길이 연장부를 따라 일정한 높이 연장부를 갖는다. 본 구현예에서, 높이는 중심 축(201)을 향하는 반경 방향으로 측정된 바와 같이 0.4 mm 내지 0.5 mm의 범위이다.

제1 돌출부(10) 및 제2 돌출부(17)는 일렬로 정렬되며, 즉 제1 돌출부(10) 각각은 중심 축(201)에 평행한 방향으로 보이는 바와 같이 제2 돌출부(17) 중 각각의 하나와 정렬된다. 이로 인해, 이웃 제1 돌출부(10) 사이 및 이웃 제2 돌출부(17) 사이의 간극(자유 공간)은, 유리하게는 수용 공동(221)의 근위 단부(4)에서의 삽입 개구부(15)로부터 그의 원위 단부(5)에서의 수용 공동(221)의 하단으로 연장되는 다중 채널 기류 통로(12)를 형성한다.

따라서, 부압이 수용 공동(221) 내에 수용된 에어로졸 발생 물품(2)의 필터 요소(21)에 인가될 때, 예를 들어 사용자가 퍼프를 취할 때, 공기가 삽입 개구부(15)의 림에서 수용 공동(221) 내로 흡인되고, 수용 공동(221)의 원위 단부(5)에서 다중 채널 기류 통로(12)를 따라 하단 부분 내로 더 흡인된다. 여기서, 기류는 제1 지지 요소(25)를 통해 에어로졸 발생 물품(2)으로 진입하고, 기재 요소(24), 제2 지지 요소(23), 에어로졸 냉각 요소(22) 및 필터 요소(21)를 추가로 통과하며, 여기서 기류는 물품(2)을 최종적으로 빠져나간다. 기재 요소(24)에서, 에어로졸 형성 기재로부터의 기화된 재료가 기류 내로 연행된다. 이어서, 기화된 재료 및 공기는 제2 지지 요소(23), 에어로졸 냉각 요소(22) 및 필터 요소(21)를 통과함에 따라 냉각되어, 에어로졸을 형성한다.

수용 공동(221)의 하단 부분에서 에어로졸 발생 물품(2) 내로의 기류의 적절한 방향전환을 가능하게 하기 위해, 에어로졸 발생 장치(200)는 수용 공동(221)의 원위 단부(5)에 배열되는 3개의 단부 정지부(14)를 포함한다. 단부 정지부(14)는 수용 공동(221) 내로의 물품(2)의 삽입 깊이를 제한하고, 따라서 물품(2)이 수용 공동(221)의 하단 표면에 접하는 것을 방지하도록 구성된다. 이는 도 1에 도시되어 있다.

전술한 바와 같이, 수용 공동 내의 특정 조건 및 상태의 검출은 예컨대 장치의 적절한 기능을 보장하기 위해 다양한 목적 및 이유에 대해 중요하다. 예를 들어, 사용자가 퍼프를 취할 때 가열 온도의 변화에 대응하기 위해 사용자의 퍼프를 정확하게 검출하는 것이 중요하다. 다른 경우에, 가열 공정을 가능하게 하거나 불가능하게 하기 위해 수용 공동 내에서 에어로졸 발생 물품의 존재 또는 변위를 검출하는 것이 요구될 수 있다. 마찬가지로, 적절한 물품만이 각각의 장치와 함께 사용되는 것을 보장하기 위해 물품 유형의 인식이 요구될 수 있다.

이들 목적을 위해, 본 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치(200)는 수용 공동 내에서 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 검출하도록 구성되는 상태 검출기(70)를 포함한다. 이를 위해, 상태 검출기(70)는 방사선 방출기(71) 및 방사선 센서(72)를 포함한다. 도 1 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 방사선 방출기(71)는 수용 공동(221) 내로 방사선을 방출하도록 배열되고 구성된다. 마찬가지로, 방사선 센서는 수용 공동(211)의 내부로부터 반사되고 따라서 가능하게는 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 나타내는 방출된 방사선의 일부를 검출하도록 배열되고 구성된다.

본 구현예에서, 상태 검출기(70)는 삽입 개구부(15)와 대향하는, 공동(221)의 원위 단부 부분에 위치된다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 이러한 위치는 수용 공동(221) 내에서 복수의 상이한 조건 및 상태를 검출하는 데 특히 적합하다.

본 구현예에서, 방사선 방출기(71)는 약 670 nm ± 50 nm에서 적색 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)이다.

방사선 센서(72)는 방사선 방출기(71)로부터 방출된 광의 스펙트럼 범위와 일치하는 스펙트럼 감도를 갖는 포토다이오드이다. 바람직하게는, 포토다이오드는 Si(실리콘) 포토다이오드이다.

도 5에서 더 알 수 있는 바와 같이, 방사선 방출기(71) 및 방사선 센서(72)는 수용 공동(221)의 내부로부터 방사선 방출기(71) 및 방사선 센서(72)를 분리하는 벽 부재(18)에 인접하여 배열된다. 벽 부재(18)는 수용 공동(221)의 하단의 일부를 형성한다. 방사선 방출기(71) 및 방사선 센서(72)는 공동(221)의 내부 표면(16)과 대향하는 측면 상의 수용 공동의 바닥 벽 내의 오목부(19) 내에 수용된다.

충분한 양의 방사선 전력이 방사선 방출기(71)로부터 벽 부재(18)를 통해 수용 챔버(211)의 내부로 통과하고, 후속하여 (반사된 방사선) 공동(221)의 내부로부터 벽 부재(18)를 통해 방사선 센서(71)를 향해 다시 통과하도록 보장하기 위해, 벽 부재(18)는 방출되고 반사된 방사선의 스펙트럼 범위의 적어도 일부에 대해 광학적으로 투과성이다. 예를 들어, 벽 부재(18)는 방출되고 반사된 방사선의 스펙트럼 범위의 적어도 20%에 대해 적어도 20%, 특히 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 75%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 80%의 광학 투과율을 가질 수 있다. 이를 위해, 벽 부재(19)는 바람직하게는 0.1 mm 내지 2 mm, 특히 0.15 mm 내지 1 mm, 바람직하게는 0.2 mm 내지 0.5 mm 범위의 벽 두께를 가져서 다소 얇다. 예를 들어, 본 구현예에서와 같이 약 670 nm ± 50 nm에서 적색 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)에 대해, 벽 부재(18)는 PEEK로 제조될 수 있고 0.2 mm의 벽 두께를 가질 수 있다.

일반적으로, 벽 부재(18)는 수용 공동을 정의하는 벽의 다른 부분의 재료와 상이한 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로, 벽 부재(18)는 수용 공동을 정의하는 벽의 다른 부분의 재료와 동일한 재료로 제조될 수 있다.

또한 도 1 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 방사선 방출기(71) 및 방사선 센서(72)는 감지 유닛(73)의 일부이다. 감지 유닛(73)은 방사선 방출기(71) 및 방사선 센서(72)가 부착되고 감지 유닛(73)을 수용 공동 모듈(220)에 장착하는 역할을 하는 지지 몸체(74)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 수용 공동 모듈(220)은 수용 공동 모듈(220)의 하단 부분에 위치되고 감지 유닛(73)을 수용하도록 구성되는 플러그인 오목부(11)를 포함한다. 감지 유닛(73)을 플러그인 오목부(11) 내에 단단히 보유하기 위해, 지지 몸체(74)는 플러그인 오목부(11) 내로 감지 유닛(73)의 삽입 시, 플러그인 오목부(11) 내의 대응하는 스냅핏과 체결되는 하나 이상의 스냅핏을 포함할 수 있다.

감지 유닛(70)은 상태 검출기(70)의 전기 회로(도시되지 않음)와 방사선 방출기(71) 및 방사선 센서(72)를 작동 가능하게 연결하기 위한 전기 커넥터 요소를 더 포함한다. 전기 회로는 방사선 방출기(71)의 작동을 제어하고 방사선 센서(72)의 출력 신호를 수용 공동(221) 내의 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 나타내는 신호로 변환하도록 구성된다. 상태 검출기(70)의 전기 회로는 컨트롤러(260)의 일체형 부분일 수 있다. 상태 검출기(70)에 의해 제공된 출력 신호에 기초하여, 컨트롤러(260)는 장치의 작동에 영향을 주기 위해 상이한 조치를 취할 수 있다. 이는 이제 본 발명에 따른 상태 검출기의 상이한 적용을 도시하는 도 6, 도 7 및 도 8과 관련하여 설명될 것이다.

도 6은 퍼프 검출기의 역할을 하는 상태 검출기(70)의 제1 적용을 개략적으로 예시한다. 도 6의 하부 부분은 사용자가 퍼프를 취할 때의 상태에서의 에어로졸 발생 시스템을 도시한다. 대조적으로, 도 6의 상부 부분은 2회의 퍼프 사이의 상태에서, 즉 사용자가 퍼프를 취하지 않을 때 에어로졸 발생 시스템을 나타낸다. 위에 설명된 바와 같이, 사용자가 퍼프를 취할 때, 공기가 수용 공동(221)을 통해 흡인된다. 기류는 수용 공동(221) 내의 공기 밀도가 변화되게 한다. 이는 특히, 단부 정지부(14) 사이에 형성되는, 수용 공동(221)의 하단과 에어로졸 발생 물품(2)의 원위 단부 사이의 갭 부피에 적용된다(도 1 및 도 5 참조). 공기 밀도의 변화는 주로 퍼프 사이의 갭 부피를 채우고 사용자가 퍼프를 취할 때 갭 부피로부터 배출되는 측면 스트림 에어로졸로 인한 것이다. 따라서, 수용 공동(221)의 하단에 가까운 갭 부피는 에어로졸 검출 공동의 역할을 한다. 공기 밀도의 변화는 갭 부피의 광학 투과율 및 흡수 특성의 변화를 야기한다. 이는 결국 방사선 방출기(71)로부터 방출되고 방사선 센서(72)를 향해 수용 공동(221)의 내부로 후속하여 반사되는 방사선 강도의 변화를 야기하며, 여기서 그것이 검출된다. 따라서, 반사된 광의 강도의 변화는 사용자의 퍼프를 나타낸다. 사용자의 퍼프의 발생을 나타내는 상태 검출기(70)에 의해 제공된 대응하는 출력 신호에 기초하여, 가열 공정은, 예를 들어 사용자의 퍼프 동안 장치를 통한 기류의 냉각 효과로 인한 가열 온도의 변화에 대응하도록 적응될 수 있다.

도 7은 수용 공동(221) 내에서 에어로졸 발생 물품(2)의 삽입 또는 (비)존재를 검출하는 역할을 하는 상태 검출기(70)의 제2 적용을 개략적으로 예시한다. 도 7의 상부 부분은 에어로졸 발생 물품의 삽입 전의 수용 공동(221)을 나타내는 반면, 도 7의 하부 부분은 물품의 삽입 후의 수용 공동(221)을 나타낸다. 화살표로 표시된 바와 같이, 물품의 삽입은 방사선 방출기(71)로부터 공동(221) 내로 방출되는 방사선이, 물품이 공동(221) 내에 수용되지 않는 상황에 비해 상이하게 반사되게 한다. 따라서, 방사선 센서(72)에 의해 검출되는 반사된 광의 강도는 물품(2)이 공동(2) 내로 삽입될 때 변화된다. 따라서, 반사된 광의 강도의 변화는 수용 공동(2) 내에 에어로졸 발생 물품(2)의 삽입 또는 (비)존재를 나타낸다. 공동(221) 내의 물품(2)의 삽입 또는 (비)존재를 나타내는 상태 검출기(70)에 의해 제공된 대응하는 출력 신호에 기초하여, 가열 공정이 활성화되거나 비활성화될 수 있다. 바람직하게는, 장치는 예컨대 공동(221) 내의 물품(2)의 삽입 또는 존재가 상태 검출기(70)에 의해 검출될 때 가열 공정을 자동으로 개시하도록 구성된다.

도 8은 수용 공동(221) 내의 미리 정의된 또는 원하는 위치로부터 에어로졸 발생 물품(2)의 변위를 검출하는 역할을 하는 상태 검출기(70)의 제3 적용을 개략적으로 예시한다. 물품(2)의 변위는 수용 공동(221) 내에 삽입 시 또는 일부 기계적 영향으로 인해 장치의 사용 동안 물품(2)의 오배치로 인한 것일 수 있다. 도 8의 상부 부분은 수용 공동(221) 내의 미리 정의된 또는 원하는 위치에서의 물품(2)의 적절한 배치를 나타내는 반면, 도 8의 하부 부분은 미리 정의된 또는 원하는 위치로부터 변위되는 물품을 나타낸다(파선 참조). 도 6 및 도 7에 도시된 적용예에서와 같이, 물품(2)의 변위는 방사선 센서(72)에 의해 검출될 때 미리 정해진 강도 값으로부터 반사된 방사선의 강도의 편차를 야기한다. 미리 정해진 강도 값은 미리 정해지거나 원하는 위치에 대응한다. 따라서, 반사된 방사선의 강도의 편차는 물품(2)의 변위를 나타낸다. 공동(221) 내의 물품(2)의 변위를 나타내는 상태 검출기(70)에 의해 제공된 대응하는 출력 신호에 기초하여, 가열 공정은 예를 들어, 비활성화될 수 있다.

Claims (15)

1. 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 형성할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 가열식 에어로졸 발생 장치로서, 상기 장치는,
   - 상기 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부분을 제거 가능하게 수용하기 위한 수용 공동;
   - 상기 물품이 상기 수용 공동 내에 수용될 때 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 히터;
   - 상기 수용 공동 내에서 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 검출하기 위한 상태 검출기를 포함하며, 상기 검출기는 상기 수용 공동 내로 방사선을 방출하도록 배열되고 구성된 방사선 방출기, 및 상기 수용 공동의 내부로부터 반사되고 상기 적어도 하나의 특정 상태의 존재를 나타내는 방출된 방사선의 일부를 검출하도록 배열되고 구성된 방사선 센서를 포함하는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 상태 검출기는,
   - 사용자의 퍼프 동안 발생하는 수용 공동 내의 공기 밀도의 변화로 인해 상기 반사된 방사선의 강도의 변화를 검출함으로써 사용자의 퍼프를 검출하는 것;
   - 상기 수용 공동 내로 상기 에어로졸 발생 물품의 삽입 시 상기 반사된 방사선의 강도의 변화를 검출함으로써 상기 수용 공동 내에서 에어로졸 발생 물품의 존재를 검출하는 것;
   - 상기 반사된 방사선의 강도의 미리 정해진 값으로부터 상기 반사된 방사선의 강도의 편차를 검출함으로써 상기 수용 공동 내에서 에어로졸 발생 물품의 변위를 검출하는 것;
   - 상기 특정 물품 유형에 대응하는 반사된 방사선의 강도의 미리 정해진 값을 검출함으로써 상기 수용 공동 내에 수용된 특정 유형의 에어로졸 발생 물품을 인식하는 것; 중 적어도 하나를 하도록 구성되는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방사선 방출기 및 상기 방사선 검출기는 상기 수용 공동 외부에 배열되는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사선 방출기 및 상기 방사선 검출기는 상기 수용 공동의 내부와 유체 연통하지 않는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사선 방출기는 400 nm 내지 1300 nm, 특히 400 nm 내지 700 nm 또는 700 nm 내지 1300 nm의 스펙트럼 범위를 갖는 방사선을 방출하도록 구성되는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사선 방출기 및 상기 방사선 검출기는 상기 수용 공동을 정의하는 벽의 일부를 형성하는 벽 부재에 의해 상기 수용 공동의 내부로부터 분리되며, 상기 벽 부재는 상기 방출되고 반사된 방사선의 스펙트럼 범위의 적어도 일부에 대해 광학적으로 투과성인, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 벽 부재는 상기 방출되고 반사된 방사선의 스펙트럼 범위의 적어도 일부에 대해 적어도 20%, 특히 적어도 50%의 광학 투과율을 갖는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 벽 부재는 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리에테르 에테르 케톤으로 제조되는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벽 부재는 0.1 mm 내지 2 mm 범위의 벽 두께를 갖는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사선 방출기는 발광 다이오드를 포함하는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사선 검출기는 포토다이오드를 포함하는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상태 검출기의 적어도 일부는 상기 공동의 원위 단부 부분에 근접하거나 인접하여 배열되는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 컨트롤러 모듈 및 수용 공동 모듈을 포함하며, 상기 수용 공동 모듈은 상기 수용 공동 및 상기 방사선 방출기 및 상기 방사선 검출기를 포함하는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 장치 및 상기 장치의 수용 공동 내에 제거 가능하게 수용되거나 수용될 수 있는 에어로졸 발생 물품을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 물품은 광학 마커를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

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