KR20220027158A - 온도 센서를 갖춘 유도성 히터 조립체 - Google Patents

온도 센서를 갖춘 유도성 히터 조립체 Download PDF

Info

Publication number
KR20220027158A
KR20220027158A KR1020227001772A KR20227001772A KR20220027158A KR 20220027158 A KR20220027158 A KR 20220027158A KR 1020227001772 A KR1020227001772 A KR 1020227001772A KR 20227001772 A KR20227001772 A KR 20227001772A KR 20220027158 A KR20220027158 A KR 20220027158A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aerosol
susceptor
temperature sensor
heater assembly
inductive heater
Prior art date
Application number
KR1020227001772A
Other languages
English (en)
Inventor
제롬 크리스티안 코우어밧
올레그 미노로브
엔리코 스투라
Original Assignee
필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. filed Critical 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Publication of KR20220027158A publication Critical patent/KR20220027158A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/40—Constructional details, e.g. connection of cartridges and battery parts
    • A24F40/46—Shape or structure of electric heating means
    • A24F40/465—Shape or structure of electric heating means specially adapted for induction heating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/20—Devices using solid inhalable precursors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/40—Constructional details, e.g. connection of cartridges and battery parts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/50—Control or monitoring
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/50—Control or monitoring
    • A24F40/51—Arrangement of sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements

Abstract

에어로졸 발생 장치용 유도성 히터 조립체(10)가 제공되며, 유도성 히터 조립체는 가변 전류가 적어도 하나의 인덕터 코일을 통해 흐를 때 가변 자기장을 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 인덕터 코일(12); 서셉터를 가열하기 위해 적어도 하나의 인덕터 코일에 의해 발생된 가변 자기장에 의해 침투되도록 배열된 적어도 하나의 서셉터(11); 및 적어도 하나의 서셉터의 온도를 결정하도록 배열된 적어도 하나의 온도 센서(13)를 포함하며; 적어도 하나의 온도 센서는 제1 저항 감지 요소(41) 및 제2 저항 감지 요소(42)를 포함하고, 제1 저항 감지 요소는 제2 저항 감지 요소에 연결되고, 제1 저항 감지 요소는 제2 저항 감지 요소에 대해 위치되어, 가변 자기장에 의해 제1 저항 감지 요소에 유도된 전류가 가변 자기장에 의해 제2 저항 감지 요소에 유도된 전류와 대향된다.

Description

온도 센서를 갖춘 유도성 히터 조립체
본 발명은 에어로졸 발생 장치용 유도성 히터 조립체에 관한 것이다. 특히, 그러나 배타적이지 않게, 본 발명의 하나 이상의 구현예는 가변 자기장에서 작동하는 노이즈의 영향을 감소시킬 수 있는 온도 센서를 갖는 유도성 히터 조립체에 관한 것일 수 있다. 본 발명은 또한, 유도성 히터 조립체를 포함한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
담배 플러그와 같은 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 히터를 갖는 다수의 전기 작동식 에어로졸 발생 장치가 당업계에 제안되어 있다. 이러한 에어로졸 발생 장치의 목표는 종래의 궐련에서 담배의 연소와 열분해 열화로 인해 생성되는 유형의 공지된 유해한 연기 성분을 감소시키는 것이다. 통상적으로, 에어로졸 발생 기재는 에어로졸 발생 장치의 챔버 또는 공동 내로 삽입되는 에어로졸 발생 물품의 일부로서 제공된다.
일부 공지된 장치에서, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 성분을 방출할 수 있는 온도까지 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해서, 가열 블레이드와 같은 저항성 가열 요소는 물품이 에어로졸 발생 장치에 수용될 때 에어로졸 형성 기재 내에 또는 그 주위에 삽입된다.
다른 에어로졸 발생 장치는 저항성 가열 요소보다는 유도성 히터를 사용한다. 유도성 히터는, 통상적으로 에어로졸 발생 장치의 부분을 형성하는 인덕터 및 에어로졸 형성 기재에 열적으로 근접하게 배열된 전도성 서셉터 요소를 포함한다. 인덕터는 가변 자기장을 발생시켜 서셉터 요소에서 와전류 및 히스테리시스 손실을 발생시킴으로써, 서셉터 요소가 가열되게 하며, 그에 의해 에어로졸 형성 기재를 가열한다. 유도 가열은 히터를 에어로졸 발생 물품에 노출시키지 않고도 에어로졸이 발생되도록 허용할 수 있다. 이는 히터가 세정될 수 있는 용이성을 향상시킬 수 있다.
에어로졸 발생 장치에서, 유해한 연기 성분이 생성되기 시작하는 온도를 그의 온도가 초과하지 않는지 확인하기 위해서 전기 히터의 온도를 결정할 수 있는 것이 유용할 수 있다. 측정된 온도는, 예를 들어 피드백 루프의 일부로서 히터에 공급되는 전력의 양을 제어하여 히터를 목표 온도로 유지하는 데 사용될 수 있다.
저항성 가열 요소의 온도를 결정하는 것은 비교적 간단하다. 예를 들어, 온도 센서가 사용될 수 있거나 저항성 가열 요소의 저항이 측정될 수 있고 온도와 저항 사이의 공지된 관계에 기초하여 온도가 결정될 수 있다. 그러나, 유도성 히터의 서셉터의 온도를 결정하는 것은 더욱 도전적이다. 예를 들어, 서셉터는 일반적으로 제어 회로에 연결되지 않으므로, 그의 저항은 쉽게 측정될 수 없다. 또한, 가변 자기장에서 온도 센서를 사용하면 센서 신호에 높은 수준의 노이즈를 도입하여 신호가 사용 불가능하거나 결정된 온도가 부정확해질 수 있다.
서셉터의 온도를 더욱 정확하게 결정할 수 있고 노이즈에 의해 덜 영향을 받는 온도 센서를 갖는 유도성 히터 조립체를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 개시에 따르면, 에어로졸 발생 장치용 유도성 히터 조립체가 제공된다. 유도성 히터 조립체는 적어도 하나의 인덕터 코일을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 인덕터 코일은 가변 전류가 적어도 하나의 인덕터 코일을 통해 흐를 때 가변 자기장을 발생시키도록 구성될 수 있다. 유도성 히터 조립체는 적어도 하나의 서셉터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 서셉터는 적어도 하나의 인덕터 코일에 의해 발생된 가변 자기장에 의해 침투되어 서셉터를 가열하도록 배열될 수 있다. 유도성 히터 조립체는 적어도 하나의 온도 센서를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 온도 센서는 적어도 하나의 서셉터의 온도를 결정하도록 배열될 수 있다. 적어도 하나의 온도 센서는 제1 저항 감지 요소 및 제2 저항 감지 요소를 포함할 수 있다. 제1 저항 감지 요소는 제2 저항 감지 요소에 연결될 수 있다. 제1 저항 감지 요소는 가변 자기장에 의해 제1 저항 감지 요소 내에 유도된 전류가 가변 자기장에 의해 제2 저항 감지 요소 내에 유도된 전류에 대향하도록 제2 저항 감지 요소에 대해 위치될 수 있다.
본 개시에 따르면, 에어로졸 발생 장치용 유도성 히터 조립체가 제공되며, 유도성 히터 조립체는 가변 전류가 적어도 하나의 인덕터 코일을 통해 흐를 때 가변 자기장을 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 인덕터 코일; 서셉터를 가열하기 위해 적어도 하나의 인덕터 코일에 의해 발생된 가변 자기장에 의해 침투되도록 배열된 적어도 하나의 서셉터; 적어도 하나의 서셉터의 온도를 결정하도록 배열된 적어도 하나의 온도 센서를 포함하며; 적어도 하나의 온도 센서는 제1 저항 감지 요소 및 제2 저항 감지 요소를 포함하고, 제1 저항 감지 요소는 제2 저항 감지 요소에 연결되고, 제1 저항 감지 요소는 제2 저항 감지 요소에 대해 위치되어서, 가변 자기장에 의해 제1 저항 감지 요소에 유도된 전류가 가변 자기장에 의해 제2 저항 감지 요소에 유도된 전류와 대향된다.
전술한 유도성 히터 조립체의 온도 센서는 가변 자기장에 의해 제1 저항 감지 요소 내에 유도된 전류가 가변 자기장에 의해 제2 저항 감지 요소 내에 유도된 전류와 대향하도록 구성된다. 즉, 제2 저항 감지 요소 내에 유도된 전류는 제1 저항 감지 요소 내에 유도된 전류와 반대 방향으로 흐른다. 결과적으로, 제2 저항 감지 요소에 의해 생성된 자기장은 제1 및 제2 저항 감지 요소의 자기장이 상당한 정도로 서로를 제거하도록 제1 저항 감지 요소에 의해 생성된 자기장과 실질적으로 동일하고 반대이다. 따라서, 온도 센서의 자체 인덕턴스는 실질적으로 감소되고 가변 자기장에서 온도 센서를 작동시킴으로써 발생하는 노이즈 영향 또한 감소된다. 이러한 온도 센서 배열은 가변 자기장에서 작동할 때에도 온도 측정의 정확성을 개선하는 것을 돕는다.
인덕터 코일은 임의의 적합한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 인덕터 코일은 편평한 인덕터 코일일 수 있다. 편평한 인덕터 코일은 실질적으로 평면에서 나선형으로 권취될 수 있다. 바람직하게는, 인덕터 코일은 관형 인덕터 코일이다. 통상적으로, 관형 인덕터 코일은 길이방향 축을 중심으로 나선형으로 권취된다. 인덕터 코일은 세장형일 수 있다. 특히 바람직하게는, 인덕터 코일은 세장형의 관형 인덕터 코일일 수 있다. 인덕터 코일은 임의의 적합한 횡단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 인덕터 코일은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형 또는 다른 다각형 횡단면을 가질 수 있다.
인덕터 코일은 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 인덕터 코일은 전기 전도성 재료로 형성되어 있다. 바람직하게는, 인덕터 코일은 금속 또는 금속 합금으로 형성되어 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "전기 전도성"은 20℃에서, 1 x10-4 Ωm 이하의 전기 비저항(electrical resistivity)을 갖는 재료를 지칭한다.
본원에서 설명된 바와 같이, 가변 전류는 약 5 kHz 내지 약 500 kHz의 주파수에서 변하는 전류를 지칭할 수 있다. 일부 구현예에서, 가변 전류는 고주파 가변 전류이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "고주파 가변 전류"는 약 500 kHz 내지 약 30 MHz의 주파수를 갖는 가변 전류를 의미한다. 고주파 가변 전류는 약 1 MHz 내지 약 10 MHz와 같은, 또는 약 5 MHz 내지 약 8 MHz와 같은, 약 1 MHz 내지 약 30 MHz의 주파수를 가질 수 있다. 가변 전류는 교류일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "서셉터"는 자기 에너지를 열로 변환할 수 있는 재료를 포함하는 요소를 지칭한다. 서셉터가 인덕터 코일에 의해 발생된 가변 자기장과 같은 가변 자기장 내에 위치될 때, 서셉터는 가열된다. 서셉터의 가열은 서셉터 재료의 전기 및 자기 특성에 따라, 서셉터에 유도된 히스테리시스 손실 또는 와전류 중 적어도 하나의 결과일 수 있다.
서셉터는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 서셉터는 에어로졸 형성 기재로부터 휘발성 화합물을 방출하기에 충분한 온도까지 유도 가열될 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 바람직한 서셉터는 250℃를 초과하는 온도까지 가열될 수 있다. 바람직한 서셉터는 전기 전도성 재료로 형성될 수 있다. 세장형 서셉터에 적합한 재료는 그래파이트, 몰리브덴, 탄화규소, 스테인리스 스틸, 니오븀, 알루미늄, 니켈, 니켈 함유 화합물, 티타늄, 및 금속 재료의 복합물을 포함한다. 바람직한 서셉터는 금속 또는 탄소를 포함한다. 일부 바람직한 서셉터는 강자성 재료, 예를 들어 페라이트 철, 강자성 스틸 또는 스테인리스 스틸과 같은 강자성 합금, 강자성 입자, 및 페라이트를 포함한다. 일부 바람직한 서셉터는 강자성 재료로 이루어져 있다. 적합한 서셉터는 알루미늄을 포함할 수 있다. 적합한 서셉터는 알루미늄으로 구성될 수 있다. 서셉터는 강자성 또는 상자성 재료의 적어도 약 5%, 적어도 약 20%, 적어도 약 50% 또는 적어도 약 90%를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 서셉터는 가스에 대해 실질적으로 불투과성인 재료로 형성되어 있다. 즉, 바람직하게는, 서셉터는 기체 투과성이 아닌 재료로 형성되어 있다.
유도성 히터 조립체의 적어도 하나의 서셉터는 임의의 적합한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 서셉터는 세장형일 수 있다. 서셉터는 임의의 적합한 횡단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 서셉터는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형 또는 다른 다각형 횡단면을 가질 수 있다. 서셉터는 관형일 수 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 서셉터는 지지 몸체 상에 제공된 서셉터 층을 포함할 수 있다. 가변 자기장 내에 서셉터를 배치하면, 피부 효과로 지칭되는 효과로, 서셉터 표면에 아주 근접하여 와전류를 유도한다. 따라서, 서셉터 재료의 비교적 얇은 층으로부터 서셉터를 형성하면서 서셉터가 가변 자기장의 존재 하에 효과적으로 가열되도록 하는 것이 가능하다. 지지 몸체 및 상대적으로 얇은 서셉터 층으로부터 서셉터를 만드는 것은 단순하고, 저렴하며 견고한 에어로졸 발생 물품의 제조를 용이하게 할 수 있다.
지지 몸체는 유도 가열에 민감하지 않은 제조로 형성될 수 있다. 유리하게는, 이는 에어로졸 형성 기재와 접촉하지 않는 서셉터의 표면의 가열을 감소시킬 수 있으며, 지지 몸체의 표면은 에어로졸 형성 기재와 접촉하지 않는 서셉터의 표면을 형성한다.
지지 몸체는 전기 절연성 재료를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "전기 절연성"은 20℃에서, 적어도 1x104 Ωm의 전기 비저항을 갖는 재료를 지칭한다.
열 절연성 재료로부터 지지 몸체를 형성하는 것은 서셉터 층과 유도 가열 요소를 둘러싸는 인덕터 코일과 같은 유도성 히터 조립체의 다른 구성요소 사이에 열 절연성 장벽을 제공할 수 있다. 유리하게는, 이는 서셉터와 유도 가열 시스템의 다른 구성요소 사이의 열 전달을 감소시킬 수 있다.
열 절연성 재료는 또한, 레이저 플래시 방법을 사용하여 측정된 대로 초당 약 0.01 제곱센티미터(cm2/s) 이하의 벌크 열 확산율을 가질 수 있다. 이러한 열 확산율을 갖는 지지 몸체를 제공하는 것은 높은 열적 관성을 갖는 지지 몸체를 초래할 수 있으며, 이는 서셉터층과 지지 몸체 사이의 열 전달을 감소시킬 수 있고, 지지 몸체의 온도 변화를 감소시킬 수 있다.
서셉터는 임의의 적합한 치수를 가질 수 있다. 서셉터는 약 5 mm 내지 약 15 mm, 예를 들어 약 6 mm 내지 약 12 mm, 또는 약 8 mm 내지 약 10 mm의 길이를 가질 수 있다. 서셉터는 약 1 mm 내지 약 8 mm, 예를 들어 약 3 mm 내지 약 5 mm의 폭을 가질 수 있다. 서셉터는 약 0.01 mm 내지 약 2 mm의 두께를 가질 수 있다. 서셉터가 일정한 단면, 예를 들어 원형 단면을 가지면, 서셉터는 약 1 mm 내지 약 5 mm의 바람직한 폭 또는 직경을 가질 수 있다.
유도성 히터 조립체는 적어도 하나의 외부 가열 요소를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 외부 가열 요소는 적어도 하나의 서셉터를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "외부 가열 요소"는 에어로졸 형성 기재의 외부 표면을 가열하도록 구성되어 있는 가열 요소를 지칭한다. 적어도 하나의 외부 가열 요소는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위해 공동을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다.
유도성 히터 조립체는 적어도 하나의 내부 가열 요소를 포함할 수 있다. 내부 가열 요소는 적어도 하나의 서셉터를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "내부 가열 요소"는 에어로졸 형성 기재에 삽입되도록 구성되어 있는 가열 요소를 지칭한다. 내부 가열 요소는 블레이드, 핀 및 콘의 형태일 수 있다. 적어도 하나의 내부 가열 요소는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위해 공동 내로 연장될 수 있다.
일부 구현예에서, 유도성 히터 조립체는 적어도 하나의 내부 가열 요소, 및 적어도 하나의 외부 가열 요소를 포함한다.
제1 및 제2 저항 감지 요소는 각각 그들 각각의 길이를 따라 서로 인접하게 배열되는 제1 및 제2 단부를 갖는 전기 저항성 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 배열은 제1 및 제2 저항 감지 요소의 자기장을 감소시키거나 제거하는 것을 돕는다.
제1 및 제2 저항 감지 요소는 백금, 금, 은, 텅스텐, 니켈 및 구리로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 저항 감지 요소는 다른 적합한 전기 저항성 재료로 형성될 수 있다. 적합한 전기 저항성 재료는, 도핑된 세라믹과 같은 반도체, 전기 "전도성" 세라믹(예를 들어, 몰리브덴 디실리사이드와 같은), 탄소, 그래파이트, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 재료와 금속 재료로 만들어진 복합 재료를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 적합한 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 탄화규소를 포함한다. 적합한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨, 백금, 금 및 은을 포함한다. 적합한 금속 합금의 예는 스테인리스 스틸, 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 금- 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸, Timetal® 및 철-망간-알루미늄계 합금에 기초한 초합금을 포함한다. 복합 재료에 있어서, 전기 저항성 재료는 에너지 전달 역학 및 요구되는 외부 물리화학적 특성에 따라 선택적으로 절연 재료에 매립되거나, 절연 재료로 캡슐화되거나 코팅되거나, 그 반대로 될 수 있다.
제1 및 제2 저항 감지 요소는 함께 권취되어 바이파일러 코일(bifilar coil)을 형성할 수 있다. 이는 제1 및 제2 저항 감지 요소의 자기장을 감소시키거나 제거하기 위한 특히 효과적인 배열인 것으로 밝혀졌다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "바이파일러 코일"은 밀접하게 이격되거나 인접한 2개의 병렬 권선을 포함하는 코일을 지칭한다. 코일은 2개의 밀접하게 이격되거나 인접한 필라멘트 또는 스트랜드를 갖는 이중 와이어로 만들어질 수 있다. 대안적으로, 코일은 밀접하게 이격되거나 인접한 배열로 2개의 별도의 와이어를 권취함으로써 만들어질 수 있다.
바이파일러 코일의 각각의 회선은 그의 인접한 회선(들)으로부터 이격될 수 있다. 이는 서셉터 상에서 온도 센서의 자기 차폐 효과를 감소시킨다. 바이파일러 코일의 회선 사이의 간격은 서셉터가 더 많은 가변 자기장에 의해 침투되도록 덜 제한된 방식으로 가변 자기장이 온도 센서를 통과할 수 있게 한다. 이러한 배열은 온도 센서가 서셉터의 전체 길이를 따라 연장될 때 특히 유리하다.
제1 및 제2 저항 감지 요소는 그들 각각의 제2 단부에서 직렬로 전기 연결될 수 있다. 이는 제1 저항 감지 요소를 통과하는 전류에 반대 방향으로 제2 저항 감지 요소를 통해 전류가 통과할 수 있게 한다.
제1 및 제2 저항 감지 요소 각각의 제1 단부는 제어 회로에 연결 가능하도록 배열될 수 있다. 이는 온도 센서의 저항이 제어 회로에 의해 결정될 수 있게 한다.
온도 센서는 서셉터의 외부 표면의 적어도 일부분 주위에 배열될 수 있다. 바람직하게는, 온도 센서의 길이 대 서셉터의 길이의 비는 0.5:1 미만, 더 바람직하게는 0.4:1 미만, 더 바람직하게는 0.3:1 미만, 더 바람직하게는 0.2:1 미만, 더 바람직하게는 0.1:1 미만이다.
온도 센서의 바이파일러 코일의 각각의 회선은 그의 인접한 회선(들)과 접촉할 수 있다. 이는 온도 센서에 걸쳐 온도를 균일하게 분포시켜 센서의 특정 위치에서 온도 "핫 스폿"을 피하는 것을 돕는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "인접한"은 "곁"또는 "옆"을 의미하는 것으로 사용된다. 이는 회선이 직접 접촉하는 배열뿐만 아니라 2개 이상의 회선이 인접한 회선 사이의 하나 이상의 중간 구성요소를 포함하는 에어 갭 또는 갭과 같은, 갭에 의해 분리되는 배열을 포함한다.
온도 센서는 서셉터의 실질적으로 전체 길이를 따라 연장될 수 있다. 이는 전체 서셉터의 평균 온도가 결정될 수 있게 한다.
온도 센서는 서셉터와 접촉할 수 있다. 이는 온도 센서와 서셉터 사이의 개선된 열 접촉을 제공한다.
온도 센서는 바이파일러 코일이 그 주위에 권취되는 형성제를 더 포함한다. 이는 코일이 유도성 히터 조립체에 통합되는 시간 전에 코일이 형성될 수 있게 하고, 더 쉬운 제작 및 조립을 제공할 수 있다. 형성제는 자기장에 영향을 미치지 않도록 또는 서셉터를 차폐하지 않도록 가변 자기장에 대해 내성이 있을 수 있다.
유도성 히터 조립체는 복수의 인덕터 코일을 포함할 수 있으며, 별도의 온도 센서가 각각의 인덕터 코일에 제공된다. 이는 상이한 서셉터 또는 상이한 서셉터 영역이 상이한 시간에 또는 상이한 온도까지 가열될 수 있게 한다.
유도성 히터 조립체는 복수의 서셉터를 포함할 수 있으며, 별도의 인덕터 코일 및 별도의 온도 센서가 각각의 인덕터 코일에 제공된다. 이는 상이한 서셉터가 상이한 시간에 또는 상이한 온도까지 가열될 수 있게 한다.
유도성 히터 조립체는 단일 서셉터 및 복수의 인덕터 코일 그리고 대응하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 이는 상이한 서셉터 영역이 상이한 시간에 또는 상이한 온도까지 가열될 수 있게 한다.
본 개시에 따르면, 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 에어로졸 발생 장치는 전술한 바와 같은 유도성 히터 조립체를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 제어 회로를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 전원을 포함할 수 있다. 제어 회로는 전원으로부터 유도성 히터 조립체로의 전류 공급을 제어하여 서셉터를 제어 가능하게 가열하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 유도성 히터 조립체의 적어도 하나의 온도 센서에 연결될 수 있다. 제어 회로는 적어도 하나의 온도 센서의 저항을 결정함으로써 서셉터의 온도를 결정하도록 구성될 수 있다.
본 개시에 따르면, 에어로졸 발생 장치가 제공되며, 상기 장치는 전술한 바와 같은 유도성 히터 조립체; 제어 회로; 및 전원을 포함하고; 제어 회로는 전원으로부터 유도성 히터 조립체로의 전류 공급을 제어해서 서셉터를 제어 가능하게 가열하도록 구성되고; 제어 회로는 유도성 히터 조립체의 적어도 하나의 온도 센서에 연결되고 적어도 하나의 온도 센서의 저항을 결정함으로써 서셉터의 온도를 결정하도록 구성된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "에어로졸 발생 장치"는 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 발생 물품과 상호작용하여 에어로졸을 발생시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재에 관한 것이다. 이러한 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 방출될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 물품"은 에어로졸 발생 장치 내에서 가열될 때, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 지칭한다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 물품을 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치와 별개이고 에어로졸 발생 장치와 조합하도록 구성된다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴 함유 에어로졸 형성 기재는 니코틴 염 매트릭스일 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 액체일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 성분 및 액체 성분을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 고체일 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 식물계 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물을 포함하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 재료를 포함할 수 있다. 균질화된 담배 재료는 미립자 담배를 응집하여 형성된 것일 수 있다. 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 재료의 주름진 크림핑된 시트(crimped sheet)를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '크림핑된 시트'는 복수의 실질적으로 평행한 리지(ridge) 또는 물결주름을 갖는 시트를 가리킨다.
에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 사용 시, 조밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 시스템의 작동 온도에서 열적 열화에 대하여 실질적으로 저항하는 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물이다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 잘 공지되어 있으며, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 바람직한 에어로졸 형성제는 다가 알코올 또는 그의 혼합물, 예컨대 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 형성제는 글리세린이다. 균질화된 담배 재료는, 존재하는 경우, 건조 중량 기준으로 5 중량% 내지 30 중량% 와 같은 건조 중량 기준으로 5 중량% 이상의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 온도 센서는 기준 저항기와 직렬로 연결되어 전위 분배기를 형성할 수 있고, 적어도 하나의 온도 센서로부터의 출력 신호는 적어도 하나의 온도 센서와 기준 저항기 사이의 연결 지점으로부터 취해진다. 이는, 예를 들어 마이크로컨트롤러의 아날로그-디지털 변환기에 의해 제어 회로에 의해 처리될 수 있는 전압으로서 출력 신호를 제공한다.
적어도 하나의 온도 센서는 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge) 배열로 연결될 수 있다. 이는 온도 센서의 저항을 결정하기 위한 매우 정확한 수단을 제공한다.
제어 회로는 적어도 하나의 온도 센서로부터의 출력 신호를 필터링하여 출력 신호 내의 노이즈를 감소시키기 위한 커패시터를 더 포함할 수 있다. 이는 온도 센서 자체의 구성에 의해 제거되지 않는 온도 센서 신호에서 임의의 잔여 노이즈를 감소시키는 것을 돕는다.
커패시터는 저역 통과 필터의 일부를 형성할 수 있다. 저역 통과 필터의 컷-오프 주파수는 가변 자기장의 주파수 범위에서 주파수를 필터링하도록 구성될 수 있다. 커패시터는 기준 저항기에 걸쳐 병렬로 연결될 수 있다. 커패시터는 가변 자기장의 주파수 범위에서 노이즈를 감소시키도록 구성될 수 있다.
커패시터의 커패시턴스는 1 nF 내지 100 μF의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 커패시턴스는 약 10 μF 이하, 더 바람직하게는 약 1 μF 이하, 더 바람직하게는 약 100 nF 이하, 더 바람직하게는 94 nF이다.
에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 형성 기재가 유도성 히터 조립체와 열적으로 근접하도록 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동을 더 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 장치 하우징을 포함할 수 있다. 장치 하우징은 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동을 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동은 장치의 근위 단부에 있다.
서셉터가 관형 서셉터인 경우, 관형 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동을 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 서셉터가 지지 몸체를 포함할 때, 지지 몸체는 관형 지지 몸체일 수 있고, 서셉터 층은 관형 지지 몸체의 내부 표면 상에 제공될 수 있다. 지지 몸체의 내부 표면 상에 서셉터 층을 제공하면 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동 내의 에어로졸 형성 기재에 인접하여 서셉터층을 위치시켜, 서셉터층과 에어로졸 형성 기재 사이의 열 전달을 개선할 수 있다.
장치 하우징은 세장형일 수 있다. 바람직하게는, 장치 하우징은 원통형 형상이다. 장치 하우징은 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 재료의 예는 금속, 합금, 플라스틱 또는 이들 재료 중 하나 이상을 포함하는 복합 재료, 또는 식품이나 약제학적 적용에 적합한 열가소성 수지, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌을 포함한다. 재료는 가볍고 비-취성(non-brittle)인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 휴대용이다. 에어로졸 발생 장치는 통상의 엽궐련 또는 궐련과 비슷한 크기를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는, 약 30 mm 내지 약 150 mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 약 5 mm 내지 약 30 mm의 외부 직경을 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 핸드헬드 장치일 수 있다. 즉, 에어로졸 발생 장치는 사용자의 손에 잡히는 크기 및 형상을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 인덕터 코일에 가변 전류를 제공하도록 구성되어 있는 전력 공급부를 포함할 수 있다.
전력 공급부는 DC 전력 공급부일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 전력 공급부는 배터리이다. 전력 공급부는 니켈-수소 합금 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 또는 리튬계 배터리, 예를 들어 리튬-코발트, 리튬-철-인산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 전력 공급부는 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 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 종래의 궐련을 흡연하는 데 걸리는 통상적인 시간에 상응하는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 여러 배의 기간 동안 에어로졸 형성 기재의 연속적인 가열을 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 정해진 수의 퍼프 또는 에어로졸 발생기의 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 정해진 수의 장치 사용 또는 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 전력 공급부는 약 2.5 V 내지 약 4.5 V의 범위인 DC 공급 전압, 및 약 1 A 내지 약 10 A의 범위인 DC 공급 전류를 갖는 DC 전력 공급부(약 2.5 W 내지 약 45 W의 범위인 DC 전원에 상응함)이다.
에어로졸 발생 장치는 적어도 하나의 인덕터 코일 및 전력 공급부에 연결되는 제어 회로 또는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 제어 회로는 전력 공급부로부터 적어도 하나의 인덕터 코일로의 전력 공급을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 주문형 반도체(ASIC)나 제어를 제공할 수 있는 다른 전기 회로일 수 있는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 제어 회로는 전자 부품을 더 포함할 수 있다. 제어 회로는 적어도 하나의 인덕터 코일에 대한 전류 공급을 조절하도록 구성될 수 있다. 전류는 에어로졸 발생 장치의 활성화 다음에 연속적으로 적어도 하나의 인덕터 코일에 공급될 수 있거나, 간헐적으로, 예컨대 퍼핑할 때마다(puff by puff basis)의 기준으로 공급될 수 있다.
유리하게, 제어 회로는 D-등급 또는 E-등급 전력 증폭기를 포함할 수 있는 DC/AC 인버터를 포함할 수 있다.
제어 회로는 적어도 하나의 인덕터 코일에 가변 전류를 공급하도록 구성될 수 있다. 가변 전류는 약 5 kHz 내지 약 500 kHz일 수 있다. 일부 구현예에서, 가변 전류는 고주파 가변 전류, 즉 약 500 kHz 내지 약 30 MHz의 전류이다. 고주파 가변 전류는 약 1 MHz 내지 약 10 MHz와 같은, 또는 약 5 MHz 내지 약 8 MHz와 같은, 약 1 MHz 내지 약 30 MHz의 주파수를 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 장치 하우징은 마우스피스를 포함한다. 마우스피스는 적어도 하나의 공기 유입구 및 적어도 하나의 공기 배출구를 포함할 수 있다. 마우스피스는 하나 초과의 공기 유입구를 포함할 수 있다. 공기 유입구 중 하나 이상은 에어로졸이 사용자에게 전달되기 전에 에어로졸의 온도를 감소시킬 수 있고, 에어로졸이 사용자에게 전달되기 전에 에어로졸의 농도를 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, 마우스피스는 에어로졸 발생 물품의 일부로서 제공될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "마우스피스"는 에어로졸 발생 장치에 의해 수용되어 있는 에어로졸 발생 물품으로부터 에어로졸 발생 시스템에 의해 생성된 에어로졸을 직접적으로 흡입하기 위해서 사용자의 입에 배치되어 있는, 에어로졸 발생 시스템의 일부분을 지칭한다.
에어로졸 발생 장치는 장치를 활성화하기 위한 사용자 인터페이스, 예를 들어 에어로졸 발생 물품의 가열을 개시하기 위한 버튼을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 장치 또는 에어로졸 형성 기재의 상태를 표시하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 시스템이 본원에서 설명된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 시스템"은 에어로졸 발생 장치와 그 장치와 함께 사용하기 위한 하나 이상의 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 발생 물품의 조합을 지칭한다. 에어로졸 발생 시스템은 전기 작동식 또는 전기 에어로졸 발생 장치에 온-보드 전기 전력 공급부를 재충전하기 위한 충전 유닛과 같은 추가 구성요소를 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 시스템의 근위 단부 또는 사용자 단부의 마우스피스 상에서 흡인하거나 퍼핑하는 사용자에 의해 직접 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키는 물품일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 일회용일 수 있다. 담배를 포함하는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품은 본원에서 담배 스틱(tobacco stick)으로 지칭될 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 임의의 적합한 형태를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 실질적으로 세장형일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 길이 및 이 길이에 실질적으로 수직인 둘레를 가질 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 기재를 함유하는 에어로졸 발생 세그먼트로서 제공될 수 있다. 에어로졸 발생 세그먼트는 복수의 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 세그먼트는 제1 에어로졸 형성 기재 및 제2 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 에어로졸 형성 기재는 제1 에어로졸 형성 기재와 실질적으로 동일하다. 일부 구현예에서, 제2 에어로졸 형성 기재는 제1 에어로졸 형성 기재와 상이하다.
에어로졸 발생 세그먼트가 복수의 에어로졸 형성 기재를 포함하는 경우, 에어로졸 형성 기재의 수는 유도 가열 요소 내의 서셉터의 수와 동일할 수 있다. 유사하게, 에어로졸 형성 기재의 수는 유도성 히터 조립체에서의 인덕터 코일의 수와 동일할 수 있다.
에어로졸 발생 세그먼트는 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 발생 세그먼트는 실질적으로 세장형일 수 있다. 에어로졸 발생 세그먼트는 또한 길이 및 그 길이에 실질적으로 수직인 둘레를 가질 수 있다.
에어로졸 발생 세그먼트가 복수의 에어로졸 형성 기재를 포함하는 경우, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 세그먼트의 축을 따라 하나의 단부-대-단부(end-to-end)로 배열될 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 세그먼트는 인접하는 에어로졸 형성 기재 사이의 분리부를 포함할 수 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 약 30 mm 내지 100 mm의 총 길이를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 약 45 mm의 총 길이를 가지고 있다. 에어로졸 발생 물품은 약 5 mm 내지 약 12 mm의 외부 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 약 7.2 mm의 외부 직경을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 세그먼트는 약 7 mm 내지 약 15 mm의 길이를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 세그먼트는 약 10 mm, 또는 12 mm의 길이를 가질 수 있다.
에어로졸 발생 세그먼트는, 바람직하게는 에어로졸 발생 물품의 외부 직경과 대략 동등한 외부 직경을 가진다. 에어로졸 발생 세그먼트의 외부 직경은 약 5 mm 내지 약 12 mm일 수 있다. 일 구현예에서, 에어로졸 발생 세그먼트는 약 7.2 mm의 외부 직경을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 필터 플러그를 포함할 수 있다. 필터 플러그는 에어로졸 발생 물품의 근위 단부에 위치될 수 있다. 필터 플러그는 셀룰로스 아세테이트 필터 플러그일 수 있다. 일부 구현예에서, 필터 플러그는 약 5 mm 내지 약 10 mm의 길이를 가질 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 필터 플러그는 약 7 mm의 길이를 가질 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 외부 래퍼를 포함할 수 있다. 외부 래퍼는 종이로 형성될 수 있다. 외부 래퍼는 에어로졸 발생 세그먼트에서 기체 투과성일 수 있다. 특히, 복수의 에어로졸 형성 기재를 포함하는 구현예에서, 외부 래퍼는 인접한 에어로졸 형성 기재 사이의 인터페이스에서 천공부 또는 다른 공기 유입구를 포함할 수 있다. 인접한 에어로졸 형성 기재 사이의 분리부가 제공되는 경우, 외부 래퍼는 분리 시 천공부 또는 다른 공기 유입구를 포함할 수 있다. 이는 에어로졸 형성 기재가 다른 에어로졸 형성 기재를 통해 흡인되지 않은 공기를 직접 제공하게 할 수 있다. 이는 각 에어로졸 형성 기재에 의해 수용된 공기의 양을 증가시킬 수 있다. 이는 에어로졸 형성 기재로부터 발생된 에어로졸의 특징을 개선할 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재와 필터 플러그 사이의 분리부를 포함할 수 있다. 분리부는 약 18 mm일 수 있으나, 약 5 mm 내지 약 25 mm 범위일 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 예와 관련하여 설명된 특징은 본 발명의 다른 예에 동일하게 적용될 수 있다. 특히, 에어로졸 발생 시스템과 관련하여 설명된 특징은 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 발생 장치에 동일하게 적용될 수 있고, 그 반대일 수 있다.
이제 본 발명의 구현예는 단지 예시로서 첨부된 도면을 참조하여 기술될 것이며, 첨부 도면 중,
도 1은 본 발명의 예에 따른 히터 조립체의 개략적인 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예에 따른 히터 조립체의 온도 센서의 확대되고 단순화된 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 온도 센서를 포함하는 히터 조립체의 개략적인 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 히터 조립체의 개략적인 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 히터 조립체의 개략적인 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 예에 따른 에어로졸 발생 장치 및 그 장치에 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품의 개략적인 부분 단면도이다.
도 8은 에어로졸 발생 물품이 장치 내에 수용될 때 도 7의 에어로졸 발생 장치의 상부 부분을 도시한다.
도 8a 내지 도 8c는 필터링을 위한 본 발명의 다른 예에 따른 에어로졸 발생 장치를 위한 다양한 필터 회로를 도시한다.
도 9는 마이크로컨트롤러에 연결된 도 8b의 필터 회로를 도시한다.
도 1은 서셉터(11) 및 인덕터 코일(12)을 포함하는 유도성 히터 조립체(10)를 도시한다. 인덕터 코일(12)은 가변 전류가 인덕터 코일(12)을 통해 흐를 때 가변 자기장을 발생시키도록 구성된다. 서셉터(11)는 서셉터(11)가 인덕터 코일(12)에 의해 발생될 수 있는 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 방식으로 인덕터 코일(12)에 대해 배열되어 있다. 서셉터(11)는 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된다. 다른 방식으로, 서셉터(11)가 가변 자기장의 침투에 의해 가열될 때, 에어로졸 형성 기재는 서셉터에 의해 가열될 수 있다. 서셉터에 의해 가열 가능한 에어로졸 형성 기재는 유도성 히터 조립체(10)의 공동(14) 내에 수용될 수 있다. 도 1의 예에서, 서셉터(11)는 관형 서셉터이며, 관형 서셉터(11)는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동(14)을 정의한다.
온도 센서(13)는 서셉터의 길이를 따르는 위치에서 서셉터(11)와 열 접촉 또는 근접하게 제공된다. 그 결과, 온도 센서(13)는 서셉터(11)의 온도를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 온도 센서(13)는 그의 온도의 함수로서 저항을 변경시키는 저항 온도 센서이다. 온도 센서(13)의 저항은 공지되거나 결정 가능한 관계에 따라 온도가 증가함에 따라 증가한다. 온도 센서(13)의 저항을 측정함으로써, 온도 센서(13)의 온도는 서셉터(11)의 온도 표시를 제공하는 온도와 저항 사이의 관계에 기초하여 결정될 수 있다.
온도 센서(13)는 서셉터(11) 주위에 권취된 구리 와이어의 바이파일러 코일의 형태이다. 구리 와이어는 직경이 대략 60 μm이고, 바이파일러 코일의 각각의 회선은 그의 인접한 회선(들)에 접촉한다. 구리 와이어는 절연되거나 에나멜화되어 회선 사이의 전기 단락을 방지한다. 온도 센서(13)는 길이가 대략 4.5 mm이고 서셉터(11)의 길이의 약 10%를 둘러싼다. 온도 센서(13)의 내경은 대략 7.2 mm이다. 온도 센서(13)의 바이파일러 코일의 자유 단부(13a)는 제어 회로(도시되지 않음)에 연결될 수 있도록 히터 조립체(10) 밖으로 연장된다.
도 2는 도 1의 히터 조립체(10)의 온도 센서(13)의 확대되고 단순화된 도면을 도시한다. 명료성을 위해, 바이파일러 코일의 단지 몇몇 회선만이 도시된다. 온도 센서는 그들 각각의 길이를 따라 서로 인접하게 배열되고 서셉터(11) 주위의 바이파일러 코일로 함께 권취되는 제1 저항 감지 요소(41) 및 제2 저항 감지 요소(42)를 포함한다. 제1 저항 감지 요소(41) 및 제2 저항 감지 요소(42)는 각각 제1 단부(41a, 42a) 및 각각 제2 단부(41b, 42b)를 가진다. 제1 저항 감지 요소(41) 및 제2 저항 감지 요소(42)는 그들 각각의 제2 단부(41b, 42b)에서 직렬로 전기 연결된다. 제1 단부(41a, 41b)는 온도 센서(13)를 제어 회로(도시되지 않음)에 연결하는 데 사용될 수 있다.
인덕터 코일(12)에 의해 발생된 가변 자기장에 의해 제1 저항 감지 요소(41)에 유도된 전류(I1)는 가변 자기장에 의해 제2 저항 감지 요소(42)에 유도된 전류(I2)와 대향한다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 저항 감지 요소(42)에서 유도된 전류(I2)는 제1 저항 감지 요소(41)에서 유도된 전류(I1)와 반대 방향으로 흐른다. 결과적으로, 제2 저항 감지 요소(42)에 의해 생성된 자기장은 제1 저항 감지 요소(41)에 의해 생성된 것과 실질적으로 동일하고 반대이어서, 제1 저항 감지 요소(41) 및 제2 저항 감지 요소(42)의 자기장이 상당한 정도로 서로를 제거한다. 따라서, 온도 센서(13)의 자체 인덕턴스는 실질적으로 감소되고 가변 자기장에서 온도 센서를 작동시킴으로써 발생하는 노이즈 영향 또한 감소된다. 따라서, 온도 센서(13)는 가변 자기장에서 작동할 때에도 온도를 정확하게 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 상이한 예에 따른 히터 조립체(100)를 도시한다. 히터 조립체(100)는 도 1의 히터 조립체(10)와 실질적으로 동일하고 서셉터(111), 인덕터 코일(112) 및 바이파일러 코일 형태의 온도 센서(113)를 포함한다. 이러한 배열의 유일한 차이는 바이파일러 코일의 회선이 이격되고 온도 센서가 실질적으로 서셉터(111)의 전체 길이를 따라 연장된다는 점이다. 이러한 예에서, 바이파일러 코일의 회선 사이의 간격은 서셉터(111)가 가변 자기장에 의해 침투되도록 가변 자기로부터 서셉터(111)의 차폐를 감소시키는 것을 돕는다. 즉, 바이파일러 코일의 회선 사이의 간격은 가변 자기장이 온도 센서(113)를 통해 서셉터(111)로 통과할 수 있게 한다.
도 4는 제1 서셉터(11) 및 제2 서셉터(15)를 포함하는 유도성 히터 조립체(10)를 도시한다. 유도성 히터 조립체(10)는 또한, 제1 인덕터 코일(12) 및 제2 인덕터 코일(16)을 포함한다. 제1 인덕터 코일(12)은 제1 가변 전류가 제1 인덕터 코일(12)을 통해 흐를 때 제1 가변 자기장을 발생시키도록 구성된다. 제2 인덕터 코일(16)은 제2 가변 전류가 제2 인덕터 코일(16)을 통해 흐를 때 제2 가변 자기장을 발생시키도록 구성된다. 제1 서셉터(11)는 제1 서셉터(11)가 제1 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 방식으로 제1 인덕터 코일(12)에 대해 배열되어 있다. 제2 서셉터(15)는 제2 서셉터(15)가 제2 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 방식으로 제2 인덕터 코일(16)에 대해 배열되어 있다. 따라서, 제1 서셉터(11)가 제1 가변 자기장의 침투에 의해 가열될 때, 제1 서셉터(11) 내에 위치된 에어로졸 형성 기재(도시되지 않음)는 제1 서셉터(11)에 의해 가열될 수 있다. 마찬가지로, 제2 서셉터(15)가 제2 가변 자기장의 침투에 의해 가열될 때, 제2 서셉터(15) 내에 위치된 에어로졸 형성 기재(도시되지 않음)는 제2 서셉터(15)에 의해 가열될 수 있다.
도 4의 유도성 히터 조립체(10)는 제1 온도 센서(13) 및 제2 온도 센서(17)를 포함한다. 도 4의 제1(13) 및 제2(17) 온도 센서는 도 1 및 도 2의 온도 센서(13)와 동일하다. 제1 온도 센서(13)는 제1 서셉터(11)와 열 접촉하여 제공되어 있다. 그 결과, 제1 온도 센서(13)는 제1 서셉터(11)의 온도를 측정하는 데 사용될 수 있다. 제2 온도 센서(17)는 제2 서셉터(15)와 열 접촉하여 제공되어 있다. 그 결과, 제2 온도 센서(17)는 제2 서셉터(15)의 온도를 측정하는 데 사용될 수 있다.
도 4의 예에서, 제1 서셉터(11)는 관형 서셉터이며, 관형 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동의 제1 부분(14)을 정의한다. 마찬가지로, 제2 서셉터(15)는 관형 서셉터이며, 관형 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동의 제2 부분(18)을 정의한다.
도 4의 배열은 제1 서셉터(11) 및 제2 서셉터(15)의 선택적인 가열을 가능하게 한다. 이러한 선택적인 가열은 에어로졸 형성 기재가 공동의 제1(14) 및 제2(18) 부분에 수용될 때 유도성 히터 조립체(10)가 상이한 시간에 에어로졸 형성 기재의 상이한 부분을 가열할 수 있게 한다. 또한, 도 4의 배열은 서셉터(11, 15) 중 하나가 다른 서셉터(15, 11)와 상이한 온도까지 가열될 수 있게 한다. 이러한 온도는 유리하게, 온도 센서(13 및 17)를 사용함으로써 측정될 수 있다.
도 5는 제1 영역(111) 및 제2 영역(112)을 갖는 단일 서셉터(11)를 포함하는 유도성 히터 조립체(10)를 도시한다. 유도성 히터 조립체(10)는 또한, 제1 인덕터 코일(12) 및 제2 인덕터 코일(16)을 포함한다. 제1 인덕터 코일(12)은 제1 가변 전류가 제1 인덕터 코일(12)을 통해 흐를 때 제1 가변 자기장을 발생시키도록 구성된다. 제2 인덕터 코일(16)은 제2 가변 전류가 제2 인덕터 코일(16)을 통해 흐를 때 제2 가변 자기장을 발생시키도록 구성된다. 제1 영역(111)은 제1 영역(111)이 제1 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 방식으로 제1 인덕터 코일(12)에 대해 배열되어 있다. 제2 영역(112)은 제2 영역(112)이 제2 가변 자기장의 침투에 의해 가열 가능한 방식으로 제2 인덕터 코일(16)에 대해 배열되어 있다. 따라서, 제1 영역(111)이 제1 가변 자기장의 침투에 의해 가열될 때, 제1 영역(111) 내에 위치된 에어로졸 형성 기재(도시되지 않음)는 제1 영역(111)에 의해 가열될 수 있다. 마찬가지로, 제2 영역(112)이 제2 가변 자기장의 침투에 의해 가열될 때, 제2 영역(112) 내에 위치된 에어로졸 형성 기재(도시되지 않음)는 제2 영역(112)에 의해 가열될 수 있다.
도 5의 유도성 히터 조립체는 제1 온도 센서(13) 및 제2 온도 센서(17)를 포함한다. 도 5의 제1(13) 및 제2(17) 온도 센서는 도 1 및 도 2의 온도 센서(13)와 동일하다. 제1 온도 센서(13)는 제1 영역(111)과 열 접촉하게 제공된다. 그 결과, 제1 온도 센서(13)는 제1 영역(111)의 온도를 측정하는 데 사용될 수 있다. 제2 온도 센서(17)는 제2 영역(112)과 열 접촉하여 제공되어 있다. 그 결과, 제2 온도 센서(17)는 제2 영역(112)의 온도를 측정하는 데 사용될 수 있다.
도 5의 배열에서, 서셉터(11)는 관형 서셉터이며, 관형 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동(14)을 정의한다. 도 5의 유도성 히터 조립체(10)는 제1 영역(111) 및 제2 영역(112)의 선택적인 가열을 가능하게 한다. 이러한 선택적인 가열은 에어로졸 형성 기재가 공동(14) 내에 수용될 때, 유도성 히터 조립체(10)가 상이한 시간에 에어로졸 형성 기재의 상이한 부분을 가열할 수 있게 한다. 또한, 도 5의 유도성 히터 조립체(10)는 영역(111, 112) 중 하나가 다른 영역(112, 111)과 상이한 온도까지 가열될 수 있게 한다. 이러한 온도는 유리하게, 온도 센서(13 및 17)를 사용함으로써 측정될 수 있다.
도 6은 에어로졸 발생 장치(200) 및 에어로졸 발생 장치(200)와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품(300)의 개략적인 단면을 도시한다. 에어로졸 발생 물품(300)과 에어로졸 발생 장치(200)는 함께 에어로졸 발생 시스템을 포함한다.
에어로졸 발생 장치(200)는 종래의 엽궐련과 유사한 형상 및 크기를 갖는, 실질적으로 원통형 장치 하우징(202)을 포함한다. 에어로졸 발생 장치(200)는 재충전 가능한 배터리 형태의 전력 공급부(206), 마이크로컨트롤러를 포함하는 제어 회로(208), 전기 커넥터(209), 및 전술한 유도성 히터 조립체(10)을 더 포함한다. 도 6의 예에서, 유도성 히터 조립체(10)은 도 4의 것과 유사하다. 그러나, 다른 유도성 히터 조립체가 사용될 수 있다. 특히, 하나의 인덕터 코일 및 하나의 서셉터를 포함하는 유도성 히터 조립체가 사용될 수 있다. 대안적으로, 2개 초과의 인덕터 코일 및 2개 초과의 서셉터를 포함하는 유도성 히터 조립체가 사용될 수 있다. 바람직한 대안에서, 하나의 서셉터, 2개의 인덕터 코일 및 2개의 온도 센서를 포함하는 유도성 히터 조립체가 사용될 수 있고; 특히, 도 5의 유도성 히터 조립체가 사용될 수 있다.
전력 공급부(206), 제어 회로(208) 및 유도성 히터 조립체(10)는 모두 장치 하우징(202) 내에 수용된다. 에어로졸 발생 장치(200)의 유도성 히터 조립체(10)는 장치(200)의 근위 단부에 배열된다. 전기 커넥터(209)는 장치 하우징(202)의 원위 단부에 배열되어 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "근위"는 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품의 사용자 단부 또는 마우스 단부를 지칭한다. 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품의 구성요소의 근위 단부는 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품의 사용자 단부 또는 마우스 단부에 가장 가까운 구성요소의 단부다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "원위"는 근위 단부에 대향하는 단부를 지칭한다.
제어 회로(208)는 전력 공급부(206)로부터 유도성 히터 조립체(10)로의 전력 공급을 제어하도록 구성된다. 제어 회로(208)는 D 등급 전력 증폭기를 포함하는 DC/AC 인버터를 더 포함한다. 제어 회로(208)는 또한, 전기 커넥터(209)로부터 전력 공급부(206)의 재충전을 제어하도록 구성된다. 제어 회로(208)는 사용자가 에어로졸 발생 장치를 흡인할 때를 감지하도록 구성되는 퍼프 센서(도시되지 않음)를 더 포함한다.
유도성 히터 조립체(10)는 제1 인덕터 코일(12) 및 제2 인덕터 코일(16)을 포함한다. 유도성 히터 조립체(10)은 또한, 제1 서셉터(11) 및 제2 서셉터(15)를 포함한다. 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이, 제1 서셉터(11)는 관형 서셉터이며, 관형 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동의 제1 부분(14)을 정의한다. 마찬가지로, 제2 서셉터(15)는 관형 서셉터이며, 관형 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동의 제2 부분(18)을 정의한다. 제1 인덕터 코일(12) 및 제2 인덕터 코일(16)은 또한, 도 6의 예에서 관형이고, 인덕터 코일은 각각 제1 서셉터(11) 및 제2 서셉터(15) 주위에 동심으로 배치된다.
제1 인덕터 코일(12)은 제어 회로(208) 및 전력 공급부(206)에 연결되고, 제어 회로(208)는 제1 인덕터 코일(12)에 제1 가변 전류를 공급하도록 구성된다. 제1 가변 전류가 제1 인덕터 코일(12)에 공급될 때, 제1 인덕터 코일(12)은 제1 가변 자기장을 발생시키며, 이는 유도에 의해 제1 서셉터(11)를 가열한다.
제2 인덕터 코일(16)은 제어 회로(208) 및 전력 공급부(208)에 연결되고, 제어 회로(208)는 제2 인덕터 코일(16)에 제2 가변 전류를 공급하도록 구성된다. 제2 가변 전류가 제2 인덕터 코일(16)에 공급될 때, 제2 인덕터 코일(16)은 제2 가변 자기장을 발생시키며, 이는 유도에 의해 제2 서셉터(15)를 가열한다.
유도성 히터 조립체(10)는 제1 서셉터(11)와 열 접촉하는 제1 온도 센서(13)를 포함한다. 유도성 히터 조립체(10)는 제2 서셉터(15)와 열 접촉하는 제2 온도 센서(17)를 포함한다. 제1 온도 센서(13) 및 제2 온도 센서(17)는 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이 제1 서셉터(11) 및 제2 서셉터(15)의 온도를 각각 측정하는 데 사용될 수 있다.
장치 하우징(202)은 또한, 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동의 제1 부분(14)의 원위 단부에 근접하게 공기 유입구(280)를 정의한다. 공기 유입구(280)는 주변 공기가 장치 하우징(202) 내로 흡인될 수 있도록 구성된다.
도 6에 도시된 에어로졸 발생 물품(300)은 일반적으로 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동(14, 18)의 내경과 유사한 직경을 갖는 원통형 로드의 형태이다. 에어로졸 발생 물품(300)은 원통형 셀룰로스 아세테이트 필터 플러그(304) 및 궐련지의 외부 래퍼(320)에 의해 함께 래핑된 원통형 에어로졸 발생 세그먼트(310)를 포함한다.
필터 플러그(304)는 에어로졸 발생 물품(200)의 근위 단부에 배열되고, 사용자가 시스템에 의해 발생된 에어로졸을 수용하도록 흡인하는 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스를 형성한다.
에어로졸 발생 세그먼트(310)는 에어로졸 발생 물품(300)의 원위 단부에 배열되고, 공동의 제1 부분(14)과 제2 부분(18)의 조합된 길이와 실질적으로 동일한 길이를 가진다. 에어로졸 발생 세그먼트(310)는 에어로졸 발생 물품(300)의 원위 단부에 있는 제1 에어로졸 형성 기재(312) 및 제1 에어로졸 형성 기재(312)에 인접한, 에어로졸 발생 세그먼트(310)의 근위 단부에 있는 제2 에어로졸 형성 기재(314)를 포함하는 복수의 에어로졸 형성 기재를 포함한다. 일부 구현예에서, 2개 이상의 에어로졸 형성 기재가 동일한 재료로 형성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 이 구현예에서, 각각의 에어로졸 형성 기재(312, 314)는 상이하다. 에어로졸 형성 기재(312)는 추가 향료없이, 균질화된 담배 재료의 주름지고 크림핑된 시트를 포함한다. 제2 에어로졸 형성 기재(314)는 멘톨의 형태로 향료를 포함하는 균질화된 담배 재료의 주름지고 크림핑된 시트를 포함한다. 다른 실시예에서, 에어로졸 형성 기재는 멘톨의 형태로 향료를 포함할 수 있고, 담배 재료 또는 임의의 다른 니코틴 공급원을 포함하지 않는다. 에어로졸 형성 기재(312, 314)의 각각은 또한 하나 이상의 에어로졸 형성제 및 물과 같은 추가 성분을 포함할 수 있어서, 에어로졸 형성 기재를 가열하여 바람직한 관능적 특성을 갖는 에어로졸을 발생시킨다.
제1 에어로졸 형성 기재(312)의 근위 단부는 외부 래퍼(320)에 의해 덮이지 않기 때문에 노출되어 있다. 외부 래퍼(320)는 제1 에어로졸 형성 기재(312)와 제2 에어로졸 형성 기재(314) 사이의 인터페이스에서 에어로졸 발생 물품(300)을 둘러싸여 있는 천공부(322)의 라인을 포함한다. 천공부(322)는 공기가 에어로졸 발생 세그먼트(310) 내로 흡인될 수 있게 한다.
도 6의 예에서, 제1 에어로졸 형성 기재(312) 및 제2 에어로졸 형성 기재(314)는 단부-대-단부로 배열된다. 그러나, 다른 구현예에서, 제1 에어로졸 형성 기재(312)와 제2 에어로졸 형성 기재(314) 사이에 분리부가 제공될 수 있는 것으로 예상된다.
도 7은 에어로졸 발생 물품(300)이 내부에 수용되는 도 6의 에어로졸 발생 장치(200)의 근위 단부의 확대도를 도시한다. 제1 에어로졸 형성 기재(312)가 공동의 제1 부분(14) 내에 위치되고 제2 에어로졸 형성 기재(314)가 공동의 제2 부분(18) 내에 위치되도록 에어로졸 발생 물품(300)이 수용된다.
사용 시, 사용자는 필터 플러그(304)를 흡인하며, 이는 차례로 퍼프 검출기(도시되지 않음)에 의해 검출되는 공기 유입구(280)를 통해 공기를 흡인한다. 반응하여, 제어 회로(도 7에는 도시되지 않음)는 인덕터 코일(12 및 16) 중 하나 이상을 활성화시켜 제1(312) 및 제2(314) 에어로졸 형성 기재 중 하나 이상으로부터 에어로졸을 발생시키게 하는 서셉터(11 및 15) 중 하나 이상을 가열한다. 공기는 공기 유입구(280)로부터 정의된 기류 경로(도 7에서 직선 화살표로 표시됨)를 따라 에어로졸 발생 장치(200) 및 에어로졸 발생 물품(300)을 통해 흐른다. 발생된 에어로졸은 에어로졸 발생 물품(300)으로부터 필터(304)를 통해 사용자의 입 안으로 통과하는 기류에 비말동반된다.
도 8a 내지 도 8c는 가변 자기장에서 작동할 때 전술한 유도성 히터 조립체(10)의 온도 센서(13)에 의해 생성된 신호를 필터링하기 위한 다양한 필터 회로(400a 내지 400c)를 도시한다. 필터 회로(400a 내지 400c)는 온도 센서(13)의 이중 배열에 의해 제거되지 않는 잔여 노이즈를 감소시키는 것을 돕는다.
각각의 필터 회로(400a 내지 400c)에서, 저항(Rs)을 갖는 온도 센서(13)는 공지된 저항(Rr)을 갖는 기준 저항기(51)와 직렬로 배치된다. 도 8a 내지 도 8c의 예에서, 기준 저항기(51)는 100 Ω의 값을 가진다. 온도 센서(13) 및 기준 저항기(51)는 공급 전압(Vcc)과 접지 사이에 전위 분배기를 형성한다. 출력 신호 또는 전압(Vo)은 온도 센서(13)와 기준 저항기(51) 사이의 연결 지점으로부터 취해진다.
각각의 필터 회로(400a 내지 400c)는 또한, 가변 자기장으로부터 잔여 노이즈를 필터링하는 것을 보조하기 위해 커패시턴스(C)를 갖는 커패시터(53)를 포함한다. 커패시터(53)는 기준 저항기(51)와 조합되어 가변 자기장의 주파수 범위, 즉 5 kHz 내지 500 kHz 이상의 주파수 범위에서 노이즈를 필터링하기 위한 저역 통과 필터를 형성한다. 94 nF의 커패시턴스(C)를 갖는 커패시터(53)를 사용하는 도 8b의 예에 기초한 필터 회로는 신호에서 잔여 노이즈를 감소시키는 데 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다.
도 9는 도 6의 제어 회로(208)의 일부를 형성하는 마이크로컨트롤러(220)에 연결된 도 8b의 필터 회로(400b)를 도시한다. 마이크로컨트롤러(220)는 내장형 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 출력 전압(Vo)을 결정함으로써 온도 센서(13)의 저항(Rs)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 일단 출력 전압(Vo)이 결정되면, 마이크로컨트롤러는 다음과 같이 저항(Rs)을 계산할 수 있다.
기준 저항기(51)를 통한 전류(I)는 Rr로 나눈 Vo와 같다(즉, I = Vo / Rr). 온도 센서(13)를 통과하는 전류(I)는 온도 센서(13)의 저항(Rs)로 나눈 공급 전압(Vcc)과 출력 전압(Vo) 사이의 차이와 같다(즉, I = (Vcc - Vo)/Rs). 온도 센서(13)를 통한 전류(I)가 기준 저항기(51)를 통한 전류(I)와 동일하다고 가정하면, 전술한 2개의 방정식을 동등하게 하고 재배치함으로써 저항(Rs)에 대한 방정식을 제공한다:
Rs = Rr x (Vcc - Vo) / Vo
일단 Rs가 결정되면, 온도 센서(13) 및 이에 따른 서셉터의 온도는 온도 및 저항과 관련된 함수를 적용하거나 저항 및 대응하는 온도 값의 룩업 테이블을 사용하여 결정될 수 있다.
테스트에서, 도 1의 온도 센서(13)는 23℃에서 10.5 Ω의 공칭 저항을 가지며, 0.00288 K-1의 저항 온도 계수를 갖는 것으로 나타났다(Cu: 0.00386 K-1에 대한 이론적 값과 비교됨). 이는 온도 범위 0 내지 200℃에 걸쳐 온도와 저항 사이의 대략적인 선형 관계를 나타냈다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 장치용 유도성 히터 조립체로서,
    가변 전류가 적어도 하나의 인덕터 코일을 통해 흐를 때 가변 자기장을 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 인덕터 코일;
    서셉터를 가열하기 위해 상기 적어도 하나의 인덕터 코일에 의해 발생된 상기 가변 자기장에 의해 침투되도록 배열되는 적어도 하나의 서셉터;
    적어도 하나의 서셉터의 온도를 결정하도록 배열된 적어도 하나의 온도 센서를 포함하며,
    적어도 하나의 온도 센서는 제1 저항 감지 요소 및 제2 저항 감지 요소를 포함하고, 상기 제1 저항 감지 요소는 상기 제2 저항 감지 요소에 연결되고, 상기 가변 자기장에 의해 상기 제1 저항 감지 요소에 유도된 전류가 상기 가변 자기장에 의해 상기 제2 저항 감지 요소에 유도된 전류와 대향되도록 상기 제1 저항 감지 요소가 상기 제2 저항 감지 요소에 대해 위치되는, 유도성 히터 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 저항 감지 요소는 각각 제1 및 제2 단부를 갖는 저항성 와이어를 포함하고 그들 각각의 길이를 따라 서로 인접하게 배열되는, 유도성 히터 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 저항 감지 요소는 함께 권취되어 바이파일러 코일(bifilar coil)을 형성하는, 유도성 히터 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 바이파일러 코일의 각각의 회선은 그의 인접한 회선으로부터 이격되는, 유도성 히터 조립체.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 저항 감지 요소는 그들 각각의 제2 단부에서 직렬로 전기 연결되는, 유도성 히터 조립체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 서셉터의 외부 표면의 적어도 일부분 주위에 배열되는, 유도성 히터 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 온도 센서의 길이는 상기 서셉터의 길이의 50% 미만인, 유도성 히터 조립체.
  8. 제6항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 서셉터의 실질적으로 전체 길이를 따라 연장되는, 유도성 히터 조립체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 서셉터와 접촉하는, 유도성 히터 조립체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유도성 히터 조립체는 복수의 인덕터 코일을 포함하고, 상기 인덕터 코일 각각에 대해 별도의 온도 센서가 제공되는, 유도성 히터 조립체.
  11. 에어로졸 발생 장치로서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 유도성 히터 조립체;
    제어 회로; 및
    전원을 포함하고;
    상기 제어 회로는 상기 전원으로부터 상기 유도성 히터 조립체로의 전류 공급을 제어해서 상기 서셉터를 제어 가능하게 가열하도록 구성되고;
    상기 제어 회로는 상기 유도성 히터 조립체의 상기 적어도 하나의 온도 센서에 연결되고 상기 적어도 하나의 온도 센서의 저항을 결정함으로써 상기 서셉터의 온도를 결정하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 온도 센서는 기준 저항기와 직렬로 연결되어 전위 분배기를 형성하고, 상기 적어도 하나의 온도 센서로부터의 출력 신호는 상기 적어도 하나의 온도 센서와 상기 기준 저항기 사이의 연결 지점으로부터 취해지는, 에어로졸 발생 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 적어도 하나의 온도 센서로부터의 상기 출력 신호를 필터링하여 상기 출력 신호 내의 노이즈를 감소시키는 커패시터를 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 커패시터는 상기 기준 저항기에 걸쳐 병렬로 연결되는, 에어로졸 발생 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 커패시터는 상기 가변 자기장의 주파수 범위에서 노이즈를 감소시키도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
KR1020227001772A 2019-07-04 2020-07-02 온도 센서를 갖춘 유도성 히터 조립체 KR20220027158A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19184555 2019-07-04
EP19184555.1 2019-07-04
PCT/EP2020/068741 WO2021001511A1 (en) 2019-07-04 2020-07-02 Inductive heater assembly with temperature sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220027158A true KR20220027158A (ko) 2022-03-07

Family

ID=67184813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227001772A KR20220027158A (ko) 2019-07-04 2020-07-02 온도 센서를 갖춘 유도성 히터 조립체

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220395024A1 (ko)
EP (1) EP3993654A1 (ko)
JP (1) JP2022539547A (ko)
KR (1) KR20220027158A (ko)
CN (1) CN114173591A (ko)
WO (1) WO2021001511A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10750787B2 (en) 2018-01-03 2020-08-25 Cqens Technologies Inc. Heat-not-burn device and method
US11688615B2 (en) * 2020-08-19 2023-06-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. System and method for heating semiconductor wafers
CN117615677A (zh) * 2021-07-23 2024-02-27 日本烟草国际股份有限公司 用于气溶胶产生装置的感应加热组件
CA3233724A1 (en) * 2021-10-19 2023-04-27 Byungsung CHO Aerosol-generating device and operation method thereof
EP4358776A1 (en) * 2022-09-05 2024-05-01 KT&G Corporation Aerosol generating device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9999250B2 (en) * 2010-05-15 2018-06-19 Rai Strategic Holdings, Inc. Vaporizer related systems, methods, and apparatus
AU2017347622B2 (en) * 2016-10-19 2020-02-06 Nicoventures Trading Limited Inductive heating arrangement
CN206808677U (zh) * 2017-05-10 2017-12-29 深圳市合元科技有限公司 可温度校准的电磁加热电子烟
EP3871521A1 (en) * 2017-08-09 2021-09-01 Philip Morris Products S.A. Aerosol generating system with multiple inductor coils

Also Published As

Publication number Publication date
CN114173591A (zh) 2022-03-11
US20220395024A1 (en) 2022-12-15
WO2021001511A1 (en) 2021-01-07
EP3993654A1 (en) 2022-05-11
JP2022539547A (ja) 2022-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7161521B2 (ja) 分離部が縮小されたインダクタコイルを有するエアロゾル発生装置
US11140923B2 (en) Inductive heating arrangement comprising a temperature sensor
EP3664643B1 (en) Aerosol-generating device with flat inductor coil
US20220395024A1 (en) Inductive heater assembly with temperature sensor
US20220386697A1 (en) Inductive heating arrangement with gas permeable segmented inductive heating element
US20220386698A1 (en) Inductive heating arrangement with segmented inductive heating element
JP2022537976A (ja) 誘導加熱エアロゾル発生システムを動作させる方法
JP2022539378A (ja) 複数の温度プロファイルで誘導加熱エアロゾル発生システムを動作させる方法
CN114072016A (zh) 包括包含具有相同谐振频率的第一lc电路和第二lc电路的感应加热装置的气溶胶生成装置
CN113950262A (zh) 具有环形通道的感应加热装置
RU2816815C2 (ru) Индукционный нагревательный узел с датчиком температуры и устройство, генерирующее аэрозоль и содержащее такой узел
RU2776799C2 (ru) Устройство и система, генерирующие аэрозоль