KR20220038147A - 에어로졸 발생 장치용 열 절연 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에어로졸 형성 기재(18)를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품(12)을 수용하기 위한 공동(10)을 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 공동은 베이스(28)를 포함하고 있다. 베이스는 적어도 하나의 공기 애퍼처(30)를 포함하고 있다. 장치는 유도 가열 배열을 더 포함하고 있다. 유도 가열 배열은 서셉터 배열(14) 및 유도 코일(16)을 포함하고 있다. 유도 가열 배열은 공동을 적어도 부분적으로 둘러싸거나 또는 공동을 형성하여 배열되어 있다. 장치는 열 절연 요소(22)를 더 포함하고 있다. 열 절연 요소는 서셉터 배열과 유도 코일 사이에 배열되어 있다. 열 절연 요소는 베이스에 밀봉식으로 부착되어 공동의 베이스에서 공동 내로의 측방향 기류를 방지한다.
Description
본 발명은 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
흡입 가능한 증기를 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 공지되어 있다. 이러한 장치는 에어로졸 형성 기재를 태우지 않고, 에어로졸 형성 기재의 하나 이상의 구성요소가 휘발되는 온도로 에어로졸 형성 기재를 가열할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 일부로서 제공될 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 장치의, 가열 챔버와 같은, 공동 내로 에어로졸 발생 물품의 삽입을 위한 로드 형상을 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내로 삽입되면, 가열 배열은 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 가열 챔버 주위에 배열될 수 있다. 가열 배열은 유도 가열 배열로서 구성될 수 있다. 유도 가열의 경우, 가열 배열은 유도 코일 및 서셉터 배열을 포함할 수 있다. 서셉터 배열은 가열 챔버를 적어도 부분적으로 둘러싸서 배열될 수 있다. 유도 코일은 서셉터 배열을 둘러싸서 배열될 수 있다. 작동 중에, 서셉터 배열의 가열은 가열 챔버 내에 수용된 에어로졸 발생 물품을 가열하는 것 이외에 유도 코일의 온도 증가를 초래할 수 있다. 유도 코일의 온도 증가는 유도 코일의 작동에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 예시적으로, 유도 코일의 전기 저항이 증가할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치의 에너지 효율이 부정적인 영향을 받을 수 있도록 열이 손실될 수 있다.
개선된 작동 효율을 갖는 유도 가열 배열을 포함하는 에어로졸 발생 장치를 갖는 것이 바람직할 것이다. 또한, 개선된 가열 효율을 갖는 유도 가열 배열을 포함하는 에어로졸 발생 장치를 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 구현예에 따르면, 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동을 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치가 제공되어 있다. 공동은 베이스를 포함하고 있다. 베이스는 적어도 하나의 공기 애퍼처(aperture)를 포함하고 있다. 장치는 유도 가열 배열을 더 포함하고 있다. 유도 가열 배열은 서셉터 배열 및 유도 코일을 포함하고 있다. 유도 가열 배열은 공동을 적어도 부분적으로 둘러싸거나 또는 공동을 형성하여 배열되어 있다. 장치는 열 절연 요소를 더 포함하고 있다. 열 절연 요소는 서셉터 배열과 유도 코일 사이에 배열되어 있다. 열 절연 요소는 베이스에 밀봉식으로 부착되어 공동의 베이스에서 공동 내로의 측방향 기류를 방지한다.
베이스에 배열된 공기 애퍼처는 공동 내로의 축방향 기류를 가능하게 한다. 공동 내로의 기류는 축방향으로 활성화되는 반면, 측방향으로 공동 내로의 기류는 열 절연 요소에 의해 방지된다. 축방향 기류는 에어로졸 발생 물품 내로의 공기 흐름을 개선할 수 있으며, 축방향 기류는 기류를 에어로졸 발생 물품의 상류 말단면 내로 유도할 수 있다. 열 절연 요소를 공동의 베이스에 부착하기 위해서, 열 절연 요소는 공동의 베이스에 접착될 수 있다. 열 절연 요소의 상류 말단면은 공동의 베이스에 접착될 수 있다. 대안적으로, 열 절연 요소는, 예를 들어 접착에 의해 열 절연 요소의 내부 측면이 공동의 베이스에 부착될 수 있도록 공동의 베이스 위로 연장될 수 있다.
서셉터 배열은 서셉터 배열의 하나 이상의 측벽면을 포함할 수 있다. 서셉터 배열의 하나 이상의 측벽면은 측방향 기류가 공동에 진입하도록 투과성일 수 있다. 서셉터 배열의 측벽면은 블레이드 형상의 서셉터로 형성될 수 있고, 측방향 기류는 블레이드 형상의 서셉터들 사이의 갭을 통해 공동으로 진입할 수 있다. 서셉터 배열의 하나 이상의 측벽면은 측면 기류가 천공 또는 슬릿을 통해 공동으로 진입할 수 있도록 천공 또는 슬릿을 포함할 수 있다.
열 절연 요소는 열 절연 요소의 하나 이상의 측벽면을 포함할 수 있다. 서셉터 배열의 하나 이상의 측벽면과 열 절연 요소의 하나 이상의 측벽면 사이에 갭이 제공될 수 있다. 갭은 공기가 갭 내에서 흐르게 할 수 있다. 갭 내부의 축방향 기류가 제공될 수 있다. 기류에 대한 축방향 경로는 갭에 의해 제공되어 상이한 축방향 위치에서 공동 내로 측방향 기류를 가능하게 할 수 있다. 갭은 유리하게는 서셉터 배열과 열 절연 요소 사이의 열 절연을 개선한다.
열 절연 요소의 하나 이상의 측벽면은 측방향으로 실질적으로 기밀하도록 배열되어서 측방향 기류가 공동을 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.
열 절연 요소의 하나 이상의 측벽면은 서셉터 배열의 하나 이상의 측벽면을 동축으로 둘러쌀 수 있다. 열 절연 요소의 하나 이상의 측벽면은 공동의 측벽면을 부분적으로 또는 완전히 형성할 수 있고, 서셉터 배열의 하나 이상의 측벽면은 공동의 내부를 향해 열 절연 요소의 하나 이상의 측벽면에 인접하게 배열될 수 있다.
서셉터 배열의 하나 이상의 측벽면은 측방향 기류가 공동에 진입하도록 투과성일 수 있고, 갭은 서셉터 배열의 하나 이상의 측벽면과 열 절연 요소의 하나 이상의 측벽면 사이에 제공될 수 있다. 서셉터 배열의 공기 투과성 측벽면은 절연 요소의 측벽면에 의해 측방향 기류가 공동을 빠져나가는 것을 방지하기 위해 기밀하게 제조될 수 있다.
용어 "밀봉식으로 부착되는"은, 기류가 부착의 영역에서 방지되도록 열 절연 요소와 베이스 사이의 부착을 지칭할 수 있다. 즉, 밀봉부는 열 절연 요소와 베이스 사이의 부착에 의해 제공될 수 있다.
용어 "측방향"은 에어로졸 발생 장치의 길이방향 축에 수직인 방향을 지칭할 수 있다.
공기 애퍼처는 에어로졸 발생 장치의 축방향으로의 길이방향 연장부를 가질 수 있다. 공기 애퍼처는 원형 단면을 가질 수 있다. 공기 애퍼처는 세장형, 타원형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다.
열 절연 요소는 공동의 측벽면을 부분적으로 또는 완전히 형성할 수 있다. 열 절연 요소는 상기 공동의 축방향 길이를 따라 부분적으로 또는 완전히 연장될 수 있다. 열 절연 요소는 공동의 베이스와 직접 접경할 수 있다. 열 절연 요소는 공동의 베이스에 직접 부착될 수 있고, 이에 따라 열 절연 요소와 베이스 사이의 밀봉 부착을 용이하게 한다.
에어로졸 발생 장치는 하우징을 포함할 수 있으며, 공동은 하우징의 하류 말단에 배열될 수 있다. 열 절연 요소는 하우징의 하류 말단에 밀봉식으로 부착되어 공동의 하류 말단에서 공동 내로의 측방향 기류를 방지할 수 있다.
이러한 구현예에 따르면, 열 절연 요소는 바람직하게는 공동의 측벽면을 완전히 형성하거나 공동의 전체 축 길이를 따라 연장되어 있다. 열 절연 요소는 공동의 베이스에 대한 밀봉 부착에 의해 공동의 베이스에서 공동 내로의 측방향 기류를 방지한다. 또한, 본 구현예에 따르면, 열 절연 요소는 열 절연 요소와 에어로졸 발생 장치의 하우징 사이의 부착에 의해 공동의 하류 말단에서 공동 내로의 측방향 기류를 방지한다. 이러한 구현예에서, 공동 내로의 기류는 바람직하게는 공동의 베이스에 배열된 공기 애퍼처를 통해서만 활성화된다.
열 절연 요소는 평평한 하류 말단면을 가질 수도 있다. 평평한 하류 말단면은 열 절연 요소와 에어로졸 발생 장치의 하우징 사이의 부착을 보조할 수 있다. 하류 말단면은 에어로졸 발생 장치의 하우징과 직접 접경할 수 있다. 하류 말단면은 에어로졸 발생 장치의 하우징에 접착될 수 있다.
유도 코일이 배열될 수 있는 구획부는 공동의 하류 말단에서 열 절연 요소에 의해 공동으로부터 기밀하게 밀봉될 수 있다. 유도 코일이 배열될 수 있는 구획부는 공동을 둘러싸서 배열될 수 있다. 이러한 구획부는 코일 구획부로서 지칭될 수 있다. 코일 구획부는 공동을 부분적으로 또는 완전히 둘러쌀 수 있다. 코일 구획부는 공동의 전체 길이를 따라 연장될 수 있다. 코일 구획부는 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 유도 코일 또는 다수의 유도 코일들을 수용할 수 있다. 열 절연 요소에 의해 공동의 하류 말단에서 공동과 코일 구획부 사이의 기밀 밀봉으로 인해, 공동의 하류 말단에서 코일 구획부와 공동 사이의 기류가 방지된다. 추가적으로, 열 절연 요소가 공동의 베이스에 밀봉식으로 부착되어 그에 의해 공동의 베이스에서 공동 내로의 측방향 기류를 방지하므로, 공동과 코일 구획부 사이의 기류는 코일 구획부의 전체 길이에 걸쳐 측방향으로 방지될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 하우징의 하류 말단에 공기 유입구를 포함할 수 있으며, 공기 유입구는 유도 코일이 배열될 수 있는 구획부의 하류 말단과 유체 연결될 수 있다. 즉, 에어로졸 발생 장치는 코일 구획부와 연결된 하류 공기 유입구를 포함할 수 있다. 코일 구획부는 개방된 상류 말단을 가질 수 있다. 공기는 코일 구획부를 통해 하류 공기 유입구로부터 그리고 코일 구획부를 통해 코일 구획부의 개방된 상류 말단 밖으로 흡인될 수 있다. 코일 구획부의 상류 개방 말단은 공동의 베이스 내에 배열된 애퍼처와 유체 연결될 수 있다.
주변 공기는 하류 공기 유입구를 통해 코일 구획부 내로 흡인될 수 있다. 후속하여, 공기는 코일 구획부를 통해 흡인될 수 있고, 이에 의해 코일 구획부 내에 배열된 유도 코일을 냉각시킨다. 코일 구획부를 통과한 후, 공기는 코일 구획부의 개방된 상류 말단을 통해 코일 구획부 밖으로 흡인될 수 있다. 코일 구획부를 빠져나온 후, 공기는 공동의 베이스를 향해 그리고 공기 애퍼처를 통해 U자형 공기 채널 내에서 안내될 수 있다. 그런 다음, 공기는 공동으로 진입하여 공동 내에 배열된 에어로졸 발생 물품을 통해 흐를 수 있다. 코일 구획부를 통과하는 공기는 공기가 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 물품을 통해 흐를 때 최적화된 에어로졸 발생을 위해 공기를 예열할 수 있다.
하우징의 하류 말단에서 하우징에 밀봉식으로 부착되는 열 절연 요소에 대한 대안적인 구현예로서, 공동의 하류 말단에서 공동 내로 측방향 기류가 가능하도록 열 절연 요소와 하우징의 하류 말단 사이에 갭이 제공될 수 있다. 이러한 구현예에서, 공동의 하류 말단에서 코일 구획부와 공동 사이의 기류는 활성화된다. 즉, 본 구현예에서, 공동의 하류 말단에서 코일 구획부와 공동 사이에 유체 연결이 확립된다. 기류는 열 절연 요소의 하류 말단에 인접하게 활성화된다. 기류는 열 절연 요소의 하류 말단과 에어로졸 발생 장치의 하우징 사이에서 활성화된다.
열 절연 요소는 볼록한 하류 말단면을 가질 수 있다. 볼록한 하류 말단면은 기류를 부정적으로 손상시키지 않으면서 코일 구획부와 공동 사이의 매끄러운 기류를 가능하게 할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 공동의 상류 말단에 인접한 공기 유입구를 포함할 수 있다. 공기 유입구는 유도 코일이 배열될 수 있는 구획부의 상류 말단과 유체 연통할 수 있다.
공기 유입구는 공동의 베이스 내의 공기 애퍼처와 유체 연결될 수 있다. 주변 공기는 공동의 베이스 내의 공기 애퍼처를 향해서 코일 구획부의 상류 말단에 인접한 공기 유입구를 통해 흐를 수 있다. 공기는 후속하여 공동 내로 그리고 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 물품을 통해 흐를 수 있다. 갭이 열 절연 요소의 하류 말단과 에어로졸 발생 장치의 하우징 사이에 제공되기 때문에, 공기가 공동으로부터 코일 구획부 내로 갭을 통해 흐를 수 있다. 이러한 공기는 코일 구획부를 통해 코일 구획부의 개방된 상류 말단에서 코일 구획부 밖으로 흐를 수 있다. 코일 구획부의 개방된 상류 말단은 공동의 베이스 내의 공기 유입구와 공기 애퍼처 사이의 기류 경로와 유체 연결될 수 있다. 원형 흐름은, 열 절연 요소와 하우징 사이의 갭에 의해 및, 다른 한편으로는, 코일 구획부의 개방된 상류 말단에 공동과 코일 구획부 사이에 활성화될 수 있다. 이러한 방식으로, 코일 구획부 내에 배열된 유도 코일이 냉각될 수 있다. 동시에, 공기는 에어로졸 발생을 최적화하기 위해 예열될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 전력 공급부를 포함할 수 있다. 전력 공급부는 직류(DC) 전력 공급부일 수 있다. 전력 공급부는 제1 유도 코일에 전기적으로 연결될 수 있다. 한 구현예에서, 전력 공급부는 (약 2.5W 내지 약 45W 범위의 DC 전력 공급부에 대응하는) 약 2.5V 내지 약 4.5V 범위의 DC 공급 전압 및 약 1A 내지 약 10A 범위의 DC 공급 전류를 갖는 DC 전력 공급부이다. 에어로졸 발생 장치는 DC 전력 공급부에 의해 공급된 DC 전류를 교류로 변환하기 위한 직류 대 교류(DC/AC) 인버터를 유리하게 포함할 수 있다. DC/AC 컨버터는 클래스-D 또는 클래스-E 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 전력 공급부는 교류를 제공하도록 구성될 수 있다.
전력 공급부는 재충전 가능 리튬 이온 배터리와 같은 배터리일 수 있다. 대안적으로, 전력 공급부는 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 전력 공급부는 재충전을 필요로 할 수 있다. 전력 공급부는 에어로졸 발생 장치의 하나 이상의 사용을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다. 예를 들면, 전력 공급부는 통상의 궐련을 흡연하는 데 걸리는 통상적인 시간에 상응하는 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 개별적인 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
전력 공급부는 고 주파수에서 작동하도록 구성되어 있을 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "고 주파수 발진 전류"는 500kHz 내지 30MHz의 주파수를 갖는 발진 전류를 의미한다. 고 주파수 발진 전류는 약 1 MHz 내지 약 30 MHz, 바람직하게는 약 1 MHz 내지 약 10 MHz 및 더 바람직하게는 약 5 MHz 내지 약 8 MHz의 주파수를 가질 수 있다.
유도 가열 배열은 유도에 의해 열을 발생시키도록 구성될 수 있다. 유도 가열 배열은 유도 코일 및 서셉터 배열을 포함할 수 있다. 단일 유도 코일이 제공될 수 있다. 단일 서셉터 배열이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 단일보다 많은 유도 코일이 제공되어 있다. 제1 유도 코일 및 제2 유도 코일이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 단일보다 많은 서셉터 배열이 제공되어 있다. 바람직하게는, 제1 서셉터 배열 및 제2 서셉터 배열이 제공되어 있다. 유도 코일은 서셉터 배열을 둘러싸고 있을 수 있다. 제1 유도 코일은 제1 서셉터 배열을 둘러싸고 있을 수 있다. 제2 유도 코일은 제2 서셉터 배열을 둘러싸고 있을 수 있다. 대안적으로, 적어도 2개의 유도 코일들이 단일 서셉터 배열을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 하나 초과의 서셉터 배열이 제공되어 있는 경우, 바람직하게는 전기 절연 요소가 서셉터 배열들 사이에 제공되어 있다.
서셉터 배열은 서셉터를 포함할 수 있다. 서셉터 배열은 다수의 서셉터를 포함할 수 있다. 서셉터 배열은 블레이드 형상의 서셉터를 포함할 수 있다. 블레이드 형상의 서셉터는 공동을 둘러싸서 배열될 수 있다. 블레이드 형상의 서셉터는 공동의 내부에 배열될 수 있다. 블레이드 형상의 서셉터는, 에어로졸 발생 물품이 공동 내에 삽입될 때, 에어로졸 발생 물품을 유지하도록 배열될 수 있다. 블레이드 형상의 서셉터는 블레이드 형상의 서셉터 내로의 에어로졸 발생 물품의 삽입을 용이하게 하기 위해 나팔 모양의 하류 말단을 가질 수 있다. 공기는 공동의 베이스 내의 공기 애퍼처를 통해 공동 내로 흐를 수 있다. 공기는 후속하여 에어로졸 발생 물품의 상류 말단면에서 에어로졸 발생 물품 내로 진입할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 공기는 바람직하게는 열 절연 요소에 의해 형성된 공동의 측벽면과 블레이드 형상의 서셉터 사이에서 흐를 수 있다. 그런 다음, 공기는 블레이드 형상의 서셉터들 사이의 갭을 통해 에어로졸 발생 물품 내로 진입할 수 있다. 에어로졸 발생 물품의 공기에 대한 균일한 침투는 이러한 방식으로 달성될 수 있으며, 이에 의해 에어로졸 발생을 최적화한다.
에어로졸 발생 장치는 플럭스 집중기를 포함할 수 있다. 플럭스 집중기는 높은 자기 투과율을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 플럭스 집중기는 유도 가열 배열을 둘러싸서 배열될 수 있다. 플럭스 집중기는 자기장 라인을 플럭스 집중기의 내부에 집중시킴으로써 유도 코일에 의해 서셉터 배열의 가열 효과를 증가시킬 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 유도 코일에 전기적으로 연결될 수 있다. 제어기는 제1 유도 코일 및 제2 유도 코일에 전기적으로 연결될 수 있다. 제어기는 유도 코일에 공급되는 전류, 따라서 유도 코일에 의해 발생된 자기장 강도를 제어하도록 구성될 수 있다.
전력 공급부 및 제어기는 유도 코일, 바람직하게는 제1 및 제2 유도 코일에 연결될 수 있고, 사용 시 유도 코일이 각각 교변 자기장을 발생시키도록 서로 독립적으로 유도 코일 각각에 교류 전류를 제공하도록 구성될 수 있다. 이는 전력 공급부 및 제어기가 제1 유도 코일 자체적으로, 제2 유도 코일 자체적으로, 또는 둘 모두의 유도 코일에 교류 전류를 동시에 제공할 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 방식으로 상이한 가열 프로파일이 달성될 수 있다. 가열 프로파일은 각각의 유도 코일의 온도를 지칭할 수 있다. 고온으로 가열하기 위해, 교류 전류가 동시에 유도 코일 둘 모두에 공급될 수 있다. 더 낮은 온도로 가열하거나 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재의 일부분만을 가열하기 위해, 교류 전류가 제1 유도 코일에만 공급될 수 있다. 후속하여, 교류 전류는 제2 유도 코일에만 공급될 수 있다.
제어기는 유도 코일 및 전력 공급부에 연결될 수 있다. 제어기는 전력 공급부로부터 유도 코일로의 전력 공급을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어기는 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 주문형 반도체(ASIC) 또는 제어를 제공할 수 있는 다른 전자 회로일 수 있는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 제어기는 추가 전자 부품을 포함할 수 있다. 제어기는 유도 코일에 대한 전류 공급을 조절하도록 구성될 수 있다. 전류는 에어로졸 발생 장치의 활성화 후에 연속적으로 유도 코일 중 하나 또는 둘 모두에 공급될 수 있거나 간헐적으로, 예컨대 퍼프마다 기준으로 공급될 수 있다.
전력 공급부 및 제어기는 제1 유도 코일 및 제2 유도 코일 각각에 공급되는 교류 전류의 진폭을 독립적으로 변화시키도록 구성될 수 있다. 이러한 배열로, 제1 및 제2 유도 코일에 의해 발생된 자기장의 강도는 각각의 코일에 공급된 전류의 진폭을 변화시킴으로써 독립적으로 변화될 수 있다. 이는 편리하게 가변적인 가열 효과를 촉진시킬 수 있다. 예를 들어, 코일 중 하나 또는 둘 모두에 제공된 전류의 진폭은 에어로졸 발생 장치의 개시 시간을 감소시키기 위해 시동 동안 증가될 수 있다.
에어로졸 발생 장치의 제1 유도 코일은 제1 회로의 일부를 형성할 수 있다. 제1 회로는 공진 회로일 수 있다. 제1 회로는 제1 공진 주파수를 가질 수 있다. 제1 회로는 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 제2 유도 코일은 제2 회로의 일부를 형성할 수 있다. 제2 회로는 공진 회로일 수 있다. 제2 회로는 제2 공진 주파수를 가질 수 있다. 제1 공진 주파수는 제2 공진 주파수와 상이할 수 있다. 제1 공진 주파수는 제2 공진 주파수와 동일할 수 있다. 제2 회로는 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 공진 회로의 공진 주파수는 각각의 유도 코일의 인덕턴스 및 각각의 커패시터의 정전용량에 따라 달라진다.
에어로졸 발생 장치의 공동은 에어로졸 발생 물품이 삽입된 개방 말단을 가질 수 있다. 공동은 개방 말단에 대향하는 폐쇄 말단을 가질 수 있다. 폐쇄 말단은 공동의 베이스일 수 있다. 폐쇄 말단은 베이스에 배열된 공기 애퍼처의 제공을 제외하고는 폐쇄될 수 있다. 공동의 베이스는 평평할 수 있다. 공동의 베이스는 원형일 수 있다. 공동의 베이스는 공동의 상류에 배열될 수 있다. 개방 말단은 공동의 하류에 배열될 수 있다. 길이방향은 개방 말단과 폐쇄 말단 사이에서 연장되는 방향일 수 있다. 공동의 길이방향 축은 에어로졸 발생 장치의 길이방향 축과 평행할 수 있다.
공동은 가열 챔버로서 구성될 수 있다. 공동은 원통형 형상을 가질 수 있다. 공동은 중공 원통형 형상을 가질 수 있다. 공동은 원형 단면을 가질 수 있다. 공동은 타원형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 공동은 에어로졸 발생 물품의 직경에 대응하는 직경을 가질 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "근위"는 에어로졸 발생 장치의 사용자 말단, 또는 마우스 말단을 지칭하고, 용어 "원위"는 근위 말단에 대향하는 말단을 지칭한다. 공동을 지칭할 때, 용어 "근위"는 공동의 개방 말단에 가장 가까운 영역을 지칭하고, 용어 "원위"는 폐쇄 말단에 가장 가까운 영역을 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "길이"는 에어로졸 발생 장치, 에어로졸 발생 물품, 또는 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품의 구성요소의 길이방향으로의 주 치수를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폭"은 그의 길이를 따라 특정 위치에서, 에어로졸 발생 장치, 에어로졸 발생 물품, 또는 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품의 구성요소의 가로방향으로의 주 치수를 지칭한다. 용어 "두께"는 폭에 수직인 가로방향으로의 치수를 지칭한다.
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. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 일부일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 물품"은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 지칭한다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 시스템의 근위 말단 또는 사용자측 말단의 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 담배 스틱으로서 지칭된다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 삽입될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 장치"는 에어로졸 발생 물품과 상호 작용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 시스템"은 본원에서 추가로 설명되고 예시된 바와 같은 에어로졸 발생 장치와 함께 본원에서 추가로 설명되고 예시된 바와 같은 에어로졸 발생 물품의 조합을 지칭한다. 시스템에서, 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 장치가 협력하여 호흡 가능한 에어로졸을 발생시킨다. 본 발명은 또한 에어로졸 발생 시스템에 관한 것일 수도 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "서셉터 배열"은 가변 자기장을 받을 때 가열되는 전도성 요소를 의미한다. 이는 서셉터 배열 내에 유도된 와전류, 히스테리시스 손실, 또는 와전류 및 히스테리시스 손실 둘 모두의 결과일 수 있다. 사용 동안, 서셉터 배열은 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재와 열 접촉하거나 열적으로 매우 근접하여 위치되어 있다. 이러한 방식으로, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸이 형성되도록 서셉터 배열에 의해 가열된다.
서셉터 배열은 바람직하게는 개별 블레이드 형상의 서셉터로 구성되어 있는 원통형 형상을 가질 수 있다. 서셉터 배열은 대응하는 유도 코일의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 서셉터 배열은, 서셉터 배열이 유도 코일의 내부에 배열될 수 있도록 대응하는 유도 코일의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다.
용어 "가열 구역"은 유도 코일에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸여 가열 구역에 또는 가열 구열 주위에 놓인 서셉터 배열이 유도 코일에 의해 유도 가열될 수 있는 공동의 길이의 일부분을 지칭한다. 가열 구역은 제1 가열 구역 및 제2 가열 구역을 포함할 수 있다. 가열 구역은 제1 가열 구역 및 제2 가열 구역으로 분할될 수 있다. 제1 가열 구역은 제1 유도 코일에 의해 둘러싸일 수 있다. 제2 가열 구역은 제2 유도 코일에 의해 둘러싸일 수 있다. 2개 초과의 가열 구역들이 제공될 수 있다. 다수의 가열 구역들이 제공될 수 있다. 유도 코일은 각각의 가열 구역에 대해 제공될 수 있다. 하나 이상의 유도 코일은 가열 구역을 둘러싸도록 이동 가능하게 배열될 수 있고 가열 구역의 부위별 가열을 위해 구성될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이 용어 "코일"은 용어 "유도성 코일" 또는 "유도 코일" 또는 "인덕터" 또는 "인덕터 코일" 전체와 교환 가능하다. 코일은 전력 공급부에 연결된 구동식(일차) 코일일 수 있다.
가열 효과는 제1 및 제2 유도 코일을 독립적으로 제어함으로써 변화될 수 있다. 가열 효과는 동일한 인가 전류 하에서 각각의 코일에 의해 발생된 자기장이 상이하도록 상이한 구성의 제1 및 제2 코일을 제공함으로써 변화될 수 있다. 예를 들어, 가열 효과는 동일한 인가 전류 하에서 각각의 코일에 의해 발생된 자기장이 상이하도록 상이한 유형의 와이어로 제1 및 제2 코일을 형성함으로써 변화될 수 있다. 가열 효과는 제1 및 제2 유도 코일을 독립적으로 제어하고 동일한 인가 전류 하에서 각각의 코일에 의해 발생된 자기장이 상이하도록 상이한 구성의 제1 및 제2 코일을 제공함으로써 변화될 수 있다.
유도 코일(들)은 가열 구역 주위에 적어도 부분적으로 각각 배치되어 있다. 유도 코일은 가열 구역의 영역에서 공동의 원주 주위로 부분적으로만 연장될 수 있다. 유도 코일은 가열 구역의 영역에서 공동의 전체 원주 주위로 연장될 수 있다.
유도 코일(들)은 공동의 원주의 일부 주위에 또는 공동의 원주 주위에 완전히 배치된 평면 코일일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이 "평면 코일"은 코일이 놓이는 표면에 수직인 감김 축을 갖는 나선형으로 감긴 코일을 의미한다. 평면 코일은 평탄한 유클리드 평면(Euclidean plane)에 놓일 수 있다. 평면 코일은 곡면에 놓일 수 있다. 예를 들어, 평면 코일은 평탄한 유클리드 평면에서 감긴 후에 곡면에 놓이도록 구부러질 수 있다.
유리하게는, 유도 코일(들)은 나선형이다. 유도 코일은 나선형일 수 있고 공동이 위치되는 중앙 공극 주위에 감길 수 있다. 유도 코일은 공동의 전체 원주 주위에 배치될 수 있다.
유도 코일(들)은 나선형 및 동심원일 수 있다. 제1 및 제2 유도 코일은 상이한 직경을 가질 수 있다. 제1 및 제2 유도 코일은 나선형 및 동심원일 수 있고 상이한 직경을 가질 수 있다. 이러한 구현예에서, 2개의 코일들 중 더 작은 코일은 제1 및 제2 유도 코일 중 더 큰 코일 내에 적어도 부분적으로 위치될 수 있다.
제1 유도 코일의 권선은 제2 코일의 권선으로부터 전기적으로 절연될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 하나 이상의 추가 유도 코일을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치는 바람직하게는 추가 서셉터와 연관되고, 바람직하게는 상이한 가열 구역과 연관된, 제3 및 제4 유도 코일을 더 포함할 수 있다.
유리하게는, 제1 및 제2 유도 코일은 상이한 인덕턴스 값을 가질 수 있다. 제1 유도 코일은 제1 인덕턴스를 가질 수 있고 제2 유도 코일은 제1 인덕턴스보다 적은 제2 인덕턴스를 가질 수 있다. 이는 제1 및 제2 유도 코일에 의해 발생된 자기장이 주어진 전류에 대해 상이한 강도를 가질 것임을 의미한다. 이는 양 코일들에 동일한 전류 진폭을 인가하는 동안에 제1 및 제2 코일에 의한 상이한 가열 효과를 용이하게 할 수 있다. 이는 에어로졸 발생 장치의 제어 요건을 감소시킬 수 있다. 제1 및 제2 유도 코일이 독립적으로 활성화되는 경우, 더 큰 인덕턴스를 갖는 유도 코일은 더 낮은 인덕턴스를 갖는 유도 코일과 상이한 시간에 활성화될 수 있다. 예를 들어, 더 큰 인덕턴스를 갖는 유도 코일은 퍼핑 동안과 같은 작동 중에 활성화될 수 있고, 더 낮은 인덕턴스를 갖는 유도 코일은 퍼프 사이와 같은 작동 사이에 활성화될 수 있다. 유리하게는, 이는 정상적인 사용과 동일한 전력을 필요로 하지 않으면서 사용 사이에 공동 내에서 상승된 온도의 유지를 용이하게 할 수 있다. 이러한 '예열'은, 에어로졸 발생 장치의 작동이 재개되면 공동이 원하는 작동 온도로 복귀하는 데 걸리는 시간을 감소시킬 수 있다. 대안적으로, 제1 유도 코일 및 제2 유도 코일은 동일한 인덕턴스 값을 가질 수 있다.
제1 및 제2 유도 코일은 동일한 유형의 와이어로 형성될 수 있다. 유리하게는, 제1 유도 코일은 제1 유형의 와이어로 형성되고 제2 유도 코일은 제1 유형의 와이어와 상이한 제2 유형의 와이어로 형성된다. 예를 들어, 와이어 조성물 또는 단면은 상이할 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 유도 코일의 인덕턴스는 전체 코일의 기하학적 구조가 동일하더라도 상이할 수 있다. 이는 제1 및 제2 유도 코일에 대해 동일하거나 유사한 코일의 기하학적 구조가 사용되게 할 수 있다. 이는 보다 컴팩트한 배열을 용이하게 할 수 있다.
제1 유형의 와이어는 제1 와이어 재료를 포함할 수 있고 제2 유형의 와이어는 제1 와이어 재료와 상이한 제2 와이어 재료를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 와이어 재료의 전기 특성은 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 유형의 와이어는 제1 저항률을 가질 수 있고, 제2 유형의 와이어는 제1 저항률과 상이한 제2 저항률을 가질 수 있다.
유도 코일(들)에 적합한 재료는 구리, 알루미늄, 은 및 스틸을 포함하고 있다. 바람직하게는, 유도 코일은 구리 또는 알루미늄으로 형성된다.
제1 유도 코일이 제1 유형의 와이어로 형성되고 제2 유도 코일이 제1 유형의 와이어와 상이한 제2 유형의 와이어로 형성되는 경우, 제1 유형의 와이어는 제2 유형의 와이어와 상이한 단면을 가질 수 있다. 제1 유형의 와이어는 제1 단면을 가질 수 있고 제2 유형의 와이어는 제1 단면과 상이한 제2 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 유형의 와이어는 제1 단면 형상을 가질 수 있고 제2 유형의 와이어는 제1 단면 형상과 다른 제2 단면 형상을 가질 수 있다. 제1 유형의 와이어는 제1 두께를 가질 수 있고 제2 유형의 와이어는 제1 두께와 상이한 제2 두께를 가질 수 있다. 제1 및 제2 유형의 와이어의 단면 형상과 두께는 상이할 수 있다.
서셉터 배열은 에어로졸 형성 기재를 에어로졸화하기에 충분한 온도까지 유도 가열될 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 서셉터 배열에 적합한 재료는 그래파이트, 몰리브덴, 탄화규소, 스테인리스 스틸, 니오븀, 알루미늄, 니켈, 니켈 함유 화합물, 티타늄, 및 금속 재료의 복합물을 포함하고 있다. 바람직한 서셉터 배열은 금속 또는 탄소를 포함하고 있다. 유리하게는, 서셉터 배열은 강자성 물질, 예를 들어 페라이트 철, 강자성 합금, 예컨대 강자성 강 또는 스테인리스 강, 강자성 입자, 및 페라이트를 포함할 수 있거나 이로 구성될 수 있다. 적합한 서셉터 배열은 알루미늄일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 서셉터 배열은 5% 초과, 바람직하게는 20% 초과, 더 바람직하게는 50% 또는 90% 초과의 강자성 또는 상자성 재료를 포함할 수 있다. 바람직한 서셉터 배열은 250℃를 초과하는 온도로 가열될 수 있다.
서셉터 배열은 단일 재료 층으로 형성될 수 있다. 단일 재료 층은 강철 층일 수 있다.
서셉터 배열은 금속층이 비금속 코어 상에 배치되어 있는 비금속 코어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서셉터 배열은 세라믹 코어 또는 기재의 외부 표면에 형성된 금속 트랙을 포함할 수 있다.
서셉터 배열은 오스테나이트 강의 층으로 형성될 수 있다. 스테인리스 강의 하나 이상의 층은 오스테나이트 강의 층 상에 배열될 수 있다. 예를 들어, 서셉터 배열은 그의 상부 및 하부 표면 각각에 스테인리스 스틸 층을 갖는 오스테나이트 강 층으로 형성될 수 있다. 서셉터 배열은 단일 서셉터 재료를 포함할 수 있다. 서셉터 배열은 제1 서셉터 재료 및 제2 서셉터 재료를 포함할 수 있다. 제1 서셉터 재료는 제2 서셉터 재료에 긴밀하게 물리적으로 접촉된 상태로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 서셉터 재료는 긴밀하게 접촉하여 단일 서셉터를 형성할 수 있다. 특정 구현예에서, 제1 서셉터 재료는 스테인리스 강이고 제2 서셉터 재료는 니켈이다. 서셉터 배열은 2층 구성을 가질 수 있다. 서셉터 배열은 스테인리스 스틸 층 및 니켈 층으로 형성될 수 있다.
제1 서셉터 재료와 제2 서셉터 재료 간의 긴밀한 접촉은 임의의 적절한 수단에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 서셉터 재료는 제1 서셉터 재료 상에 도금, 증착, 코팅, 클래딩(clad) 또는 용접될 수 있다. 바람직한 방법은 전기도금, 갈바닉 도금(galvanic plating) 및 클래딩을 포함하고 있다.
제2 서셉터 재료는 500℃보다 낮은 퀴리 온도를 가질 수 있다. 서셉터가 변동 전자기장 내에 배치될 때, 제1 서셉터 재료는, 서셉터를 가열하는 데 주로 사용될 수 있다. 임의의 적합한 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 서셉터 재료는 알루미늄일 수 있거나 스테인리스 스틸과 같이 철을 함유한 재료일 수 있다. 제2 서셉터 재료는 서셉터가 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도인 특정 온도에 도달한 때를 표시하는 데 주로 사용되는 것이 바람직하다. 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 작동 동안에 전체 서셉터의 온도를 조정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 에어로졸 형성 기재의 발화점 아래여야 한다. 제2 서셉터 재료로 적합한 재료는 니켈 및 특정 니켈 합금을 포함할 수 있다. 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 바람직하게는 400℃ 미만, 바람직하게는 380℃ 미만, 또는 360℃ 미만으로 선택될 수 있다. 제2 서셉터 재료는 원하는 최대 가열 온도와 실질적으로 동일한 퀴리 온도를 갖도록 선택된 자성 재료인 것이 바람직하다. 즉, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키기 위해 서셉터가 가열되어야 하는 온도와 거의 동일한 것이 바람직하다. 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는, 예를 들어, 200℃ 내지 400℃, 또는 250℃ 내지 360℃의 범위 내에 있을 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 서셉터 재료 및 제2 서셉터 재료는 공동 적층되는 것이 바람직할 수 있다. 공동 적층은 임의의 적절한 수단에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 서셉터 재료의 스트립은 제2 서셉터 재료의 스트립에 용접되거나 확산 접합될 수 있다. 대안적으로, 제2 서셉터 재료의 층은 제1 서셉터 재료의 스트립 상에 증착되거나 도금될 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 휴대용이다. 에어로졸 발생 장치는 통상의 엽궐련 또는 궐련과 비슷한 크기를 가질 수 있다. 시스템은 전동식 흡연 시스템일 수 있다. 시스템은 핸드헬드식 에어로졸 발생 시스템일 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 대략 30mm 내지 대략 150mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 대략 5mm 내지 대략 30mm의 외경을 가질 수 있다.
하우징은 세장형일 수 있다. 하우징은 임의의 적합한 물질 또는 물질의 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 포함하고 있다. 재료는 가볍고 비-취성(non-brittle)인 것이 바람직하다.
하우징은 마우스피스를 포함할 수 있다. 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.
대안적으로, 마우스피스는 에어로졸 발생 물품의 일부로서 제공될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "마우스피스"는 에어로졸 발생 장치의 일부분으로서, 하우징의 공동에 수용된 에어로졸 발생 물품으로부터 에어로졸 발생 장치에 의해 발생된 에어로졸이 직접 흡입되도록 사용자의 입 안에 놓이는 부분을 지칭한다.
공기 유입구는 반-개방형 유입구로 구성될 수 있다. 반-개방 유입구는 바람직하게는 공기가 에어로졸 발생 장치에 진입하게 한다. 공기 또는 액체는 반-개방 유입구를 통해 에어로졸 발생 장치를 나가는 것이 방지될 수 있다. 반-개방 유입구는, 일 방향으로는 공기에 대해서만 투과성이지만, 반대 방향으로는 기밀성 및 액밀성인, 예를 들어 반-투과성 막일 수 있다. 반-개방 유입구는 또한, 예를 들어 일 방향 밸브일 수 있다. 바람직하게는, 반-개방 유입구는 특정한 조건, 예를 들어 에어로졸 발생 장치의 최소 함몰 또는 밸브나 막을 통과하는 공기의 용적이 충족되는 경우에만 공기가 유입구를 통과하도록 한다.
가열 배열의 작동은 퍼프 감지 시스템에 의해 유발될 수 있다. 대안적으로, 가열 배열은 온-오프 버튼을 누름으로써 유발되며, 이러한 누름은 사용자의 퍼프 지속 동안 유지될 수 있다. 퍼프 검출 시스템은 센서로서 제공될 수 있고, 이는 기류 속도를 측정하기 위해 기류 센서로서 구성될 수 있다. 기류 속도는 사용자에 의해 시간 당 에어로졸 발생 장치의 기류 경로를 통해 흡인되는 공기의 양을 특징화하는 파라미터이다. 퍼프의 개시는 기류가 미리 결정된 임계값을 초과할 때 기류 센서에 의해 검출될 수 있다. 개시는 또한 사용자가 버튼을 활성화할 때에도 검출될 수 있다.
센서는 또한, 퍼프 동안 사용자에 의해 장치의 기류 경로를 통해 흡인되는 에어로졸 발생 장치 내측의 공기의 압력을 측정하기 위한 압력 센서로서 구성될 수 있다. 센서는 에어로졸 발생 장치의 외측의 주변 공기의 압력과 사용자에 의해 장치를 통해 흡인되는 공기의 압력 사이의 압력 차이 또는 압력 강하를 측정하도록 구성될 수 있다. 공기의 압력은 공기 유입구, 장치의 마우스피스, 가열 챔버와 같은 공동 또는 공기가 흐르는 에어로졸 발생 장치 내부의 임의의 다른 통로 또는 챔버에서 검출될 수 있다. 사용자가 에어로졸 발생 장치를 흡인할 때, 음압이나 진공이 장치 내측에 발생될 수 있으며, 여기서 음압은 압력 센서에 의해 검출될 수 있다. 용어 "음압"은 주변 공기의 압력보다 상대적으로 낮은 압력으로서 이해되어야 한다. 즉, 사용자가 장치를 흡인할 때, 장치를 통해 흡인되는 공기는 장치 외측의 주변 공기의 압력보다 더 낮은 압력을 가진다. 퍼프의 개시는 압력 차이가 미리 결정된 임계값을 초과하는 경우 압력 센서에 의해 검출될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 장치를 활성화시키는 사용자 인터페이스, 예를 들어 에어로졸 발생 장치의 가열을 개시하는 버튼 또는 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 형성 기재의 상태를 나타내는 디스플레이를 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 하나 이상의 에어로졸 발생 물품의 조합이다. 그러나, 에어로졸 발생 시스템은 전기 작동식 또는 전기 에어로졸 발생 장치에 있는 내장형 전기 전력 공급부를 재충전하기 위한, 예를 들어 충전 유닛과 같은 추가 구성요소를 포함할 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴 함유 에어로졸 형성 기재는 니코틴 염 매트릭스일 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. 대안적으로, 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 권축 시트(gathered crimped sheet)를 포함하고 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '권축된 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 감성에 대하여 실질적으로 저항하는 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물들의 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-부탄디올이다. 바람직하게는, 에어로졸 형성제는 글리세린이다. 균질화된 담배 물질은, 존재하는 경우, 건조 중량 기준으로 5중량% 이상, 바람직하게는, 건조 중량 기준으로 5중량% 내지 30중량%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다.
임의의 전술한 구현예에서, 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 장치의 공동은 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 부분적으로 수용되도록 배열될 수 있다. 에어로졸 발생 장치의 공동 및 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 전체적으로 수용되도록 배열될 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 형성 부위로서 제공될 수 있다. 에어로졸 형성 부위는 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 형성 부위는 실질적으로 세장형일 수 있다. 에어로졸 형성 부위는 길이 및 그 길이에 실질적으로 수직인 둘레를 가질 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 대략 30mm 내지 대략 100mm의 총 길이를 가질 수 있다. 한 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 대략 45mm의 총 길이를 가지고 있다. 에어로졸 발생 물품은 대략 5mm 내지 대략 12mm의 외경을 가질 수 있다. 한 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 대략 7.2mm의 외경을 가질 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 약 7mm 내지 약 15mm의 길이를 갖는 에어로졸 형성 부위로서 제공될 수 있다. 한 구현예에서, 에어로졸 형성 부위는 대략 10mm의 길이를 가질 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 부위는 대략 12mm의 길이를 가질 수 있다.
에어로졸 발생 부위는 바람직하게는 에어로졸 발생 물품의 외경과 대략 동등한 외경을 갖는다. 에어로졸 형성 부위의 외경은 대략 5mm 내지 대략 12mm일 수 있다. 한 구현예에서, 에어로졸 형성 부위는 대략 7.2mm의 외경을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 필터 플러그를 포함할 수 있다. 필터 플러그는 에어로졸 발생 물품의 하류 말단에 위치될 수 있다. 필터 플러그는 셀룰로오스 아세테이트 필터 플러그일 수 있다. 필터 플러그는 중공 셀룰로오스 아세테이트 필터 플러그일 수 있다. 필터 플러그는 한 구현예에서 길이가 대략 7mm일 수 있지만, 대략 5mm 내지 대략 10mm의 길이를 가질 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '상류' 및 '하류'는 사용자의 사용 동안 사용자가 에어로졸 발생 장치를 흡인하는 방향과 관련하여 에어로졸 발생 장치의 구성요소, 또는 구성요소의 일부분의 상대적인 위치를 설명하는 데 사용된다.
에어로졸 발생 물품은 외부 종이 래퍼를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재와 필터 플러그 사이의 분리부를 포함할 수 있다. 분리부는 대략 18mm일 수 있으나, 대략 5mm 내지 대략 25mm 범위일 수 있다.
한 구현예에 관해 설명된 특징은 본 발명의 다른 구현예에 동등하게 적용될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 추가로 설명될 것이며,
도 1은 본 발명예에 따른 에어로졸 발생 장치의 단면도를 보여주고 있고;
도 2는 삽입된 에어로졸 발생 물품 및 표시된 기류를 갖는 에어로졸 발생 장치의 예시적인 도면을 보여주고 있고;
도 3은 에어로졸 발생 장치의 추가 구현예의 단면도를 보여주고 있고; 그리고
도 4는 삽입된 에어로졸 발생 물품 및 표시된 기류를 갖는 도 3의 에어로졸 발생 물품의 예시적인 도면을 보여주고 있다.
도 1은 본 발명예에 따른 에어로졸 발생 장치의 단면도를 보여주고 있고;
도 2는 삽입된 에어로졸 발생 물품 및 표시된 기류를 갖는 에어로졸 발생 장치의 예시적인 도면을 보여주고 있고;
도 3은 에어로졸 발생 장치의 추가 구현예의 단면도를 보여주고 있고; 그리고
도 4는 삽입된 에어로졸 발생 물품 및 표시된 기류를 갖는 도 3의 에어로졸 발생 물품의 예시적인 도면을 보여주고 있다.
도 1은 에어로졸 발생 장치의 근위 또는 하류 부분을 보여주고 있다. 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 물품(12)의 삽입을 위한 공동(10)을 포함하고 있다. 삽입된 에어로졸 발생 물품(12)은 도 2 및 도 4에서 볼 수 있다. 공동(10)은 가열 챔버로서 구성되어 있다.
공동(10)의 내부에, 서셉터 배열(14)이 배열되어 있다. 서셉터 배열(14)은 다수의 서셉터 블레이드를 포함하고 있다. 개별 서셉터 블레이드는 각각의 하류 말단에서 벌어져 공동(10) 내로의 에어로졸 발생 물품(12)의 삽입을 용이하게 한다. 서셉터 배열(14)의 내경은 에어로졸 발생 물품(12)의 외경에 대응하거나 이보다 약간 작다. 에어로졸 발생 물품(12)을 공동(10) 내로 삽입한 후에 에어로졸 발생 물품(12)은 서셉터 배열(14)에 의해 유지된다.
서셉터 배열(14)은 유도 가열 배열의 일부이다. 유도 가열 배열은 유도 코일(16)을 포함하고 있다. 유도 코일(16)은 공동(10)을 적어도 부분적으로 둘러싸서 배열되어 있다. 유도 코일(16)은 공동(10)의 전체 원주를 둘러싸고 있다. 유도 코일(16)은 서셉터 배열(14)을 둘러싸서 배열되어 있다. 유도 코일(16)은 에어로졸 발생 물품(12)의 기재 부분(18)이 수용되는 공동(10)의 부분을 둘러싸고 있다. 에어로졸 발생 물품(12)의 필터 부분(20)은 에어로졸 발생 물품(12)을 공동(10) 내로 삽입한 후에 공동(10)으로부터 돌출된다. 사용자는 필터 부분(20)을 흡인한다.
하나 초과의 유도 코일(16)이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 2개의 유도 코일들(16) 또는 2개 초과의 유도 코일들(16)이 제공되어 있다. 유도 코일(16)은 유도 가열 배열의 일부일 수 있다. 유도 코일(16)은 공동(10) 내의 별도의 가열 구역의 가열을 가능하게 하도록 별도로 제어 가능할 수 있다. 예시적으로, 제1 유도 코일은 하류 가열 구역에 대응하는 공동(10)의 하류 부분을 둘러싸서 배열될 수 있는 반면, 제2 유도 코일은 상류 가열 구역에 대응하는 공동(10)의 상류 부분을 둘러싸서 배열될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 유도 가열 배열을 제어하기 위한 제어기와 같은 도면에 도시되지 않은 추가 요소를 포함할 수 있다. 제어기는, 유도 가열 배열이 하나 초과의 유도 코일(16)을 포함하는 경우, 개별 코일을 별도로 제어하도록 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 배터리와 같은 전력 공급부를 포함할 수 있다. 제어기는 전력 공급부로부터 유도 코일(16)로 또는 개별 유도 코일(16)로의 전기 에너지의 공급을 제어하도록 구성될 수 있다.
서셉터 배열(14)과 유도 코일(16) 사이에는 열 절연 요소(22)가 배열되어 있다. 열 절연 요소(22)는 공동(10)의 측벽면을 형성한다. 열 절연 요소(22)는 세장형 연장부를 갖는다. 열 절연 요소(22)는 중공형 원통형 형상을 갖는다. 열 절연 요소(22)는 에어로졸 발생 장치의 하우징(24)에 부착되어 있다. 바람직하게는, 열 절연 요소(22)는 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(24)의 하류 말단(26)에 부착되어 있다. 추가적으로, 열 절연 요소(22)는 공동(10)의 하류 말단에서 공동(10)의 베이스(28)에 부착되어 있다. 공동(10)의 베이스(28)에는, 하나 이상의 공기 애퍼처(30)가 배열되어 있다.
공기 애퍼처(30)는 에어로졸 발생 장치의 길이방향 축에 평행한 세장형 연장부를 갖는다. 공기 애퍼처(30)는 공기가 공동(10)의 상류 말단(32)에서 공동(10) 내로 진입하게 한다. 열 절연 요소(22)는 공기가 측방향으로 공동(10) 내로 진입하는 것을 방지한다. 즉, 열 절연 요소(22)는 공기가 공동(10)의 상류 말단(32)에서만 공동(10)에 진입할 수 있고 공동(10)의 개방 하류 말단에서만 공동(10)을 빠져나갈 수 있도록 공동(10)을 둘러싸서 배열되어 있다.
유도 코일(16)은 코일 구획부(34) 내에 배열되어 있다. 코일 구획부(34)는 열 절연 요소(22)를 둘러싸서 배열되어 있다. 층상 구조는 중간에서 중심으로 공동(10)을 구비한다. 공동(10)을 둘러싸며, 열 절연 요소(22)가 제공되어 있다. 열 절연 요소(22)를 둘러싸며, 코일 구획부(34)가 배열되어 있다. 코일 구획부(34)를 둘러싸며, 에어로졸 발생 장치의 하우징(24)이 제공되어 있다.
공기 유입구(36)는 주변 공기가 코일 구획부(34)로 진입할 수 있도록 제공되어 있다. 공기 유입구(36)는 하우징(24)의 하류 말단(26)에 배열되어 있다. 공기 유입구(36)는 바람직하게는 코일 구획부(34)에 인접하게 배열되어 있다. 공기 유입구(36)는 하우징(24)의 외부 원주와, 열 절연 요소(22)에 연결된 하우징(24)의 하류 말단(26)의 부분 사이에 제공되어 있다. 공기 유입구(36)는 주변 공기가 코일 구획부(34) 내로 흡인될 수 있게 한다. 공기 유입구(36)는 바람직하게는 공동(10)과 직접 유체 연결되지 않는다. 코일 구획부(34)의 상류 말단은 개방된다. 공기 유입구(36)를 통해 코일 구획부(34) 내로 흡인된 공기는 코일 구획부(34)의 개방된 상류 말단에서 코일 구획부(34)를 빠져나간다. 코일 구획부(34)를 빠져나온 후, 공기는 공동(10)의 베이스(28) 내에 배열된 공기 애퍼처(30)를 향해 U자형으로 흐른다. 공기는 공동(10)의 상류 말단(32)에서 공동(10) 내로 진입한다. 공동(10)에 진입하기 전에 코일 구획부(34)를 통해 흐르는 공기가 코일 구획부(34)에 배열된 유도 코일(16)을 냉각시키는 데 사용된다.
도 1에서, 탄성 밀봉 요소(38)가 공동(10)의 하류 말단에 도시되어 있다. 탄성 밀봉 요소(38)는 공동(10)의 하류 말단을 둘러싸서 배열되어 있다. 탄성 밀봉 요소(38)는 원형 형상을 갖는다. 탄성 밀봉 요소(38)는 에어로졸 발생 물품(12)의 삽입을 용이하게 하는 깔때기 형상을 갖는다. 탄성 밀봉 요소(38)는 에어로졸 발생 물품(12)을 삽입한 후 에어로졸 발생 물품(12)에 압력을 인가하여 에어로졸 발생 물품(12)을 제자리에 유지시킨다. 탄성 밀봉 요소(38)는, 에어로졸 발생 물품(12)을 통해 벗어나는 것을 제외하고는 공기가 공동(10)을 벗어나는 것을 방지하기 위해 공기 불투과성이다.
도 2는 에어로졸 발생 물품(12)이 공동(10) 내에 삽입될 때 에어로졸 발생 장치의 도면을 보여주고 있다. 에어로졸 발생 물품(12)의 기재 부분(18)이 공동(10) 내에 수용되어 있다. 에어로졸 발생 물품(12)의 필터 부분(20)은 사용자가 에어로졸 발생 물품(12)을 흡인하기 위해 공동(10)으로부터 돌출된다
삽입된 에어로졸 발생 물품(12)에 더하여, 기류는 도 2에 표시되어 있다. 공기는 공기 유입구(36)를 통해 상기 에어로졸 발생 장치 내로 흐른다. 하나 초과의 공기 유입구(36)가 제공될 수 있다. 공기는 코일 구획부(34)를 통해 흐른다. 코일 구획부(34)를 빠져나온 후, 공기는 공동(10)의 베이스(28)에 배열된 공기 애퍼처(30)를 통해 공동(10) 내로 흐른다. 후속하여, 공기는 개별 서셉터 블레이드 사이에 제공된 갭을 통해 에어로졸 발생 물품(12) 내로 흐른다.
도 3은 열 절연 요소(22)의 하류 말단이 에어로졸 발생 장치의 하우징(24)의 하류 말단에 부착되지 않은 추가 구현예를 도시한다. 대조적으로, 열 절연 요소(22)의 하류 말단과 에어로졸 발생 장치의 하우징(24) 사이에 갭이 제공되어 있다. 또한, 도 3에 도시된 구현예에서 공기 유입구(36)는 상이하게 위치되어 있다. 공기 유입구(36)는 에어로졸 발생 장치의 하우징(24)의 측벽면 내에 위치되어 있다. 대안적으로, 공기 유입구(36)는 에어로졸 발생 장치의 하우징(24)의 외부 원주 내에 위치되어 있다. 공기 유입구(36)는 공동(10)의 상류 말단에 인접하게 배열되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 공기가 공기 유입구(36)를 통해 공동(10) 내로 흡인될 때, 공기는 공동(10)의 베이스(28) 내에 배열된 공기 애퍼처(30)를 향해 공기 유입구(36)로부터 직접 흡인된다. 공기가 공동(10) 내로 흡인될 때, 이러한 공기는 도 1 및 도 2에 도시된 구현예와 대조적으로, 삽입된 에어로졸 발생 물품(12)을 통해 공동(10)을 빠져나갈 수 있다. 오히려, 공기는 열 절연 요소(22)와 하우징(24) 사이의 갭을 통해 코일 구획부(34) 내로 공동(10) 밖으로 흡인된다. 코일 구획부(34) 내로 흡인된 공기는 도 1 및 도 2에 도시된 구현예와 유사하게, 코일 구획부(34)의 개방된 상류 말단을 통해 코일 구획부(34)를 빠져나갈 수 있다. 코일 구획부(34)를 빠져나오는 공기는 공동(10)의 베이스(28) 내에 배열된 공기 애퍼처(30)를 통해 공동(10) 내로 다시 흡인된다. 도 3에 도시된 구현예에서, 공기는 공동(10)과 코일 구획부(34) 사이에서 순환할 수 있다. 이는 다양한 이점들을 갖는다. 유도 코일(16)은 냉각된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 공기는 공동(10) 내로 진입하거나 또는 재진입하기 전에 예열된다.
Claims (12)
- 에어로졸 발생 장치로서,
에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동으로서, 상기 공동은 베이스를 포함하고, 상기 베이스는 적어도 하나의 공기 애퍼처(aperture)를 포함하는, 상기 공동;
유도 가열 배열로서, 상기 유도 가열 배열은 서셉터 배열 및 유도 코일을 포함하고, 상기 유도 가열 배열은 상기 공동을 적어도 부분적으로 둘러싸거나 상기 공동을 형성하여 배열되어 있는, 상기 유도 가열 배열; 및
열 절연 요소를 포함하고, 상기 열 절연 요소는 상기 서셉터 배열과 상기 유도 코일 사이에 배열되어 있고, 상기 열 절연 요소는 상기 베이스에 밀봉식으로 부착되어 상기 공동의 베이스에서 상기 공동 내로의 측방향 기류를 방지하고, 다음 중 하나 또는 둘 모두인, 에어로졸 발생 장치.
- 상기 서셉터 배열의 하나 이상의 측벽면이 측방향 기류가 상기 공동에 진입하도록 투과성임, 및
- 상기 서셉터 배열의 하나 이상의 측벽면과 상기 열 절연 요소의 측벽면 사이에 갭이 제공되어 있음. - 제1항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치는 하우징을 포함하고, 여기서 상기 공동은 상기 하우징의 하류 말단에 배열되어 있고, 여기서 상기 열 절연 요소는 상기 하우징의 하류 말단에 밀봉식으로 부착되어 상기 공동의 하류 말단에서 상기 공동 내로 측방향 기류를 방지하는 것인, 에어로졸 발생 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 열 절연 요소는 하류 말단면을 가지고, 여기서 상기 하류 말단면은 평평한 것인, 에어로졸 발생 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 장치는 상기 유도 코일이 배열되어 있는 구획부를 포함하고, 상기 구획부는 상기 공동의 하류 말단에서 상기 열 절연 요소에 의해 상기 공동으로부터 기밀하게 밀봉되어 있는 것인, 에어로졸 발생 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치는 상기 하우징의 하류 말단에 공기 유입구를 포함하고, 상기 공기 유입구는 상기 유도 코일이 배열되어 있는 상기 구획부의 하류 말단과 유체 연결되어 있는 것인, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치는 하우징을 포함하고, 여기서 상기 공동은 상기 하우징의 하류 말단에 배열되어 있고, 여기서 상기 열 절연 요소와 상기 하우징의 하류 말단 사이에 갭이 제공되어 상기 공동의 하류 말단에서 상기 공동 내로 측방향 기류를 가능하게 하는 것인, 에어로졸 발생 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 열 절연 요소는 볼록한 하류 말단면을 갖는 것인, 에어로졸 발생 장치.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 공동의 하류 말단에서 상기 공동과 상기 유도 코일이 배열되어 있는 상기 구획부 사이에 유체 연결이 확립되어 있는 것인, 에어로졸 발생 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치는 상기 공동의 상류 말단에 인접한 공기 유입구를 포함하고, 상기 공기 유입구는 상기 유도 코일이 배열되어 있는 구획부의 상류 말단과 유체 연통하고 있는 것인, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 절연 요소는 상기 공동의 측벽면을 적어도 부분적으로 형성하고 있는 것인, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 절연 요소는 상기 공동의 길이를 따라 부분적으로 또는 완전히 연장되어 있는 것인, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 절연 요소는 상기 공동의 베이스에 접착되어 있는 것인, 에어로졸 발생 장치.
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