KR20220056215A - 에어로졸 생성 디바이스 및 이를 위한 가열 챔버 - Google Patents

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KR20220056215A
KR20220056215A KR1020227010451A KR20227010451A KR20220056215A KR 20220056215 A KR20220056215 A KR 20220056215A KR 1020227010451 A KR1020227010451 A KR 1020227010451A KR 20227010451 A KR20227010451 A KR 20227010451A KR 20220056215 A KR20220056215 A KR 20220056215A
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sidewall
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aerosol
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토니 리벨
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제이티 인터내셔널 소시에떼 아노님
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Abstract

에어로졸 생성 디바이스(100)를 위한 가열 챔버(108)가 제공된다. 가열 챔버(108)는 에어로졸 기재(134)를 포함하는 기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)의 길이를 따라 삽입 가능하게 하는 개방된 제1 단부(110)를 포함한다. 가열 챔버(108)는 측벽(114), 및 기재 캐리어(132)와 접촉하고 열을 기재 캐리어에 제공하기 위한 복수의 열적 맞물림 소자(120)를 더 포함한다. 가열 챔버(108)는 측벽(114)의 길이를 따라 열적 맞물림 소자(120)로부터 이격된 복수의 파지 소자(122)를 더 포함하고, 각각의 파지 소자(122)는 측벽(114)의 내부 표면으로부터 측벽(114) 주위의 상이한 위치의 내부 용적으로 내향으로 연장되고, 파지 소자(122)는 열적 맞물림 소자(120)보다 개방된 제1 단부(110)에 더 가까이 위치된다.

Description

에어로졸 생성 디바이스 및 이를 위한 가열 챔버
본 개시내용은 에어로졸 생성 디바이스 및 이를 위한 가열 챔버에 관한 것이다. 본 개시내용은 특히 자납형이고 저온식일 수 있는, 휴대용 에어로졸 생성 디바이스에 적용 가능하다. 이러한 디바이스는 담배 또는 다른 적합한 물질을 태우지 않고, 전도, 대류 및/또는 복사에 의해서 가열하여 흡입을 위한 에어로졸을 생성할 수 있다.
종래의 담배 제품, 예컨대, 시가렛, 시가, 시가릴로 및 말음 담배의 금연을 희망하는 습관성 흡연자를 돕기 위한 보조 기구로서, 감소된 위험 또는 변형된 위험의 디바이스(또는 기화기로서 알려짐)의 유행 및 사용이 지난 몇 년 동안 빠르게 성장해 왔다. 종래의 담배 제품에서 담배를 태우는 것과는 대조적으로, 에어로졸 가능한 물질을 가열하거나 또는 가온하는 다양한 디바이스 및 시스템이 이용 가능하다.
흔히 이용 가능한 감소된 위험 또는 변형된 위험의 디바이스는 가열 기재 에어로졸 생성 디바이스 또는 태우지 않고 가열하는 디바이스이다. 이 유형의 디바이스는 일반적으로 촉촉한 잎 담배 또는 다른 적합한 에어로졸 가능한 물질을 포함하는 에어로졸 기재를 일반적으로 100℃ 내지 300℃ 범위 내 온도로 가열함으로써 에어로졸 또는 증기를 생성한다. 에어로졸 기재를 가열하지만, 에어로졸 기재를 연소하거나 또는 태우지 않으면 사용자가 찾는 성분을 포함하지만 연소하고 태울 때 발생하는 발암성 부산물을 거의 또는 전혀 포함하지 않는 에어로졸을 방출한다.
일반적으로, 에어로졸 기재를 신속하게 가열하는 것 그리고 에어로졸 기재를 에어로졸이 태움 없이 에어로졸 기재로부터 방출될 수 있는 온도로 유지하는 것이 바람직하다. 에어로졸 기재로부터 가열 챔버에 방출된 에어로졸은 에어로졸 기재를 통과하는 공기 흐름이 있을 때 사용자에게 전달된다는 것은 명백할 것이다.
이 유형의 에어로졸 생성 디바이스는 휴대용 디바이스이므로 에너지 소비는 중요한 설계 고려사항이다. 본 발명은 기존의 디바이스의 문제를 해결하고 개선된 에어로졸 생성 디바이스 및 에어로졸 생성 디바이스를 위한 가열 챔버를 제공하는 것을 목표로 한다.
본 개시내용의 제1 양상에 따르면, 에어로졸 생성 디바이스를 위한 가열 챔버가 제공되고, 가열 챔버는, 에어로졸 기재를 포함하는 기재 캐리어가 가열 챔버의 길이를 따른 방향으로 삽입 가능하게 하는 개방된 제1 단부; 가열 챔버의 내부 용적을 획정하는 측벽; 기재 캐리어와 접촉하고 열을 기재 캐리어에 제공하기 위한 복수의 열적 맞물림 소자(thermal engagement element)로서, 각각의 열적 맞물림 소자는 측벽의 내부 표면으로부터 측벽 주위의 상이한 위치의 내부 용적으로 내향으로 연장되는, 복수의 열적 맞물림 소자; 및 측벽의 길이를 따라 열적 맞물림 소자로부터 이격된 복수의 파지 소자로서, 각각의 파지 소자는 측벽의 내부 표면으로부터 측벽 주위의 상이한 위치의 내부 용적으로 내향으로 연장되는, 복수의 파지 소자를 포함하되; 파지 소자는 열적 맞물림 소자보다 개방된 제1 단부에 더 가까이 위치된다.
에어로졸 기재가 가열될 때, 에어로졸 기재가 열적 맞물림 소자로부터 수축되어 없어지고 압축력이 기재 캐리어를 가열 챔버에 유지하고 기재 캐리어가 떨어지는 것을 방지하는 것이 더 이상 최적이 아니라는 것이 발견되었다. 따라서, 복수의 파지 소자가 이 문제를 완화시키고 기재 캐리어의 부가적인 파지를 제공하기 위해 제공된다.
임의로, 열적 맞물림 소자 및/또는 파지 소자는 측벽의 변형된 부분을 포함한다.
임의로, 열적 맞물림 소자 및/또는 파지 소자는 측벽의 양각된 부분을 포함한다.
임의로, 측벽, 열적 맞물림 소자 및 파지 소자는 단일의 일체화 부분으로서 형성된다.
임의로, 측벽은 1.2 ㎜ 미만, 바람직하게는 1.0 ㎜ 이하, 가장 바람직하게는 0.9(+/- 0.01) 내지 0.7(+/- 0.01) ㎜의 상당히 일정한 두께를 갖는다.
임의로 측벽은 금속으로 형성된다.
임의로, 가열 챔버는 중심축을 갖고 중심축을 따라 기재 캐리어가 삽입 가능하고; 각각의 파지 소자는 기재 캐리어와 접촉하기 위한 최내측 부분을 갖고, 최내측 부분은 전부 실질적으로 중심축으로부터 동일한 방사 거리에 위치된다.
임의로, 가열 챔버는 중심축을 갖고 중심축을 따라 기재 캐리어가 삽입 가능하고; 파지 소자 각각은 중심축으로부터 제1 방사 거리에 위치된 기재 캐리어를 파지하기 위한 최내측 부분을 갖고; 열적 맞물림 소자 각각은 중심축으로부터 제2 방사 거리에 위치된 기재 캐리어와 접촉하기 위한 최내측 부분을 갖고; 제1 방사 거리는 제2 방사 거리 초과이다.
즉, 파지 소자와 열적 맞물림 소자는 가열 챔버의 제1 제한 직경 및 제2 제한 직경을 각각 획정할 수 있고; 제1 제한 직경은 제2 제한 직경 초과이다. 특히, 파지 소자에 의해 획정된 제1 제한 직경은 열적 맞물림 소자에 의해 획정된 제한 직경보다 적어도 0.05 ㎜ 초과, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 ㎜ 초과, 가장 바람직하게는 0.1 내지 0.3 ㎜ 초과이다. 예를 들어, 제1 제한 직경은 6.4(+/- 0.05) ㎜이고 제2 제한 직경은 6.2(+/- 0.05) ㎜이다. 이러한 제한 직경의 차는 소자가 기재 캐리어와 맞물리는 구역에서 기재 캐리어의 강성도의 차를 보상한다. 특히, 열적 맞물림 소자는 바람직하게는 에어로졸 기재, 예를 들어, 담배 기반 기재가 존재하는, 기재 캐리어의 구역에 배치된다. 이 구역에서, 기재 캐리어는 에어로졸 기재의 압축성에 기인하여, 꽤 쉽게 변형되는 능력을 갖는다. 파지 소자는 예를 들어, 기재 캐리어의 관 또는 필터에 대해, 에어로졸 기재를 포함하지 않는, 기재 캐리어의 더 단단한 구역에 배치된다. 이 구역에서의 물질의 강성도에 기인하여, 기재 캐리어가 덜 쉽게 변형되므로 파지 소자가 바람직하게는 기재 캐리어의 너무 많은 저항 또는 변형을 부여하는 일 없이 충분한 파지를 제공하기 위해 크기설정된다.
즉, 임의로, 제1 방사 거리는 제2 방사 거리보다 적어도 0.05 ㎜ 초과, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 ㎜ 초과이고, 가장 바람직하게는 0.1 내지 0.3 ㎜ 초과이다.
임의로, 열적 맞물림 소자는 일반적으로 가열 챔버의 축방향 길이를 따라 연장되는 세장형 형상을 갖는다. 열적 맞물림 소자는 바람직하게는 서로 동일한 형상을 갖는다. 세장형 열적 맞물림 소자는 바람직하게는 가열 챔버의 내부면 상에 세장형 융기부 그리고 가열 챔버의 외부면 상에 세장형 융기부에 대응하는 상보적인 홈을 형성한다. 임의로, 열적 맞물림 소자는 가열 챔버의 길이와 평행한 평면에서의 파지 소자의 프로파일과는 상이한, 가열 챔버의 길이와 평행한 평면에서의 프로파일을 갖는다.
임의로, 열적 맞물림 소자는 가열 챔버의 길이와 평행한 평면에서, 인접한 곧은 에지가 코너에서 만나는 복수의 곧은 에지를 가진 다각형에 기초한 프로파일을 갖는다. 임의로, 열적 맞물림 소자의 코너 중 하나 이상의 코너는 둥글다.
임의로, 파지 소자는 일반적으로 서로 동일한 형상을 갖는다.
임의로, 파지 소자는 열적 맞물림 소자와는 상이하게 성형된다.
임의로, 열적 맞물림 소자의 수는 파지 소자의 수와 동일하다.
임의로, 열적 맞물림 소자는 측벽의 길이를 따라 제1 거리만큼 연장되고 파지 소자는 측벽의 길이를 따라 제2 거리만큼 연장되고, 제1 거리는 제2 거리 초과이다.
바람직하게는, 파지 소자는 열적 맞물림 소자의 길이보다 더 짧은 길이를 갖는다. 길이는 가열 챔버의 측벽의 길이를 따른 축방향 길이이다.
바람직하게는, 파지 소자는 이들의 길이와 실질적으로 같은 폭을 갖는다. 폭은 측벽의 내부면 주위의 길이이다. 원형 측벽에 대해, 폭은 원주 폭으로서 지칭될 수 있다. 폭은 길이를 가로지른다.
열적 맞물림 소자가 바람직하게는 세장형이어서 열 전달을 위한 연장된 표면적을 가능하게 하는 반면에, 파지 소자는 기재 캐리어를 기계적으로 파지하기만 하면 되기 때문에 이는 열적 맞물림 소자보다 더 짧을 수 있다. 파지 소자가 너무 길다면, 사용자의 입에 대한 근접성에 기인하여 바람직하게는 가열되지 않는 기재 캐리어의 구역으로 일부 열이 파지 소자를 통해 제공될 수 있다.
임의로, 열적 맞물림 소자는 측벽 주위의 횡방향에서 이들의 길이보다 적어도 3배 긴 길이를 갖는다. 본 명세서에서 사용될 때, 횡방향은 측벽 주위의 폭이다. 바람직하게는, 열적 맞물림 소자는 측벽 주위의 횡방향에서 이들의 길이(즉, 폭)보다 20 내지 30배 긴 길이를 갖는다. 예를 들어, 열적 맞물림 소자는 8 내지 15 ㎜, 예컨대, 12.5 ㎜의 길이, 및 0.3 ㎜ 내지 1 ㎜, 예컨대, 0.5 ㎜의 폭을 갖는다.
임의로, 파지 소자는 측벽 주위의 횡방향에서 이들의 길이보다 2배 미만 긴 길이를 갖는다. 예를 들어, 파지 소자는 측벽 주위의 횡방향에서 이들의 길이(즉, 폭)만큼 상당히 긴 길이를 갖는다. 예를 들어, 파지 소자는 0.3 내지 1 ㎜, 예컨대, 0.5 ㎜의 길이 및 0.3 내지 1 ㎜, 예컨대, 0.5 ㎜의 폭을 갖는다. 이러한 치수는 기재 캐리어의 충분한 파지를 제공하면서, 삽입 또는 제거 동안 너무 많은 저항을 방지할 뿐만 아니라 가열된 측벽으로부터 기재 캐리어의 마우스 단부에 더 가까운 기재 캐리어의 상부 구역으로의 열 전달을 감소시킨다.
임의로, 열적 맞물림 소자 및/또는 파지 소자는 가열 챔버의 길이와 평행한 평면에서 볼록한 프로파일을 갖는다.
임의로, 파지 소자 중 적어도 하나의 파지 소자는 내부 용적으로 내향으로 돌출되는 날카롭거나 또는 둥근 프로파일을 갖고, 바람직하게는 날카로운 프로파일은 삼각형이거나 또는 둥근 프로파일은 구의 부분이다.
임의로, 파지 소자는 개방된 제1 단부로부터 가열 챔버의 중심축을 향하여 경사진, 제1 개방된 단부를 향하는 표면을 갖는다.
파지 소자는 가열 챔버의 외벽에 형성된 양각된 함몰부로서 형성될 수 있다. 이러한 설계는 제한된 열 전달을 제공하지만 확고한 파지 작용을 제공한다. 파지 함몰부는 실질적으로 원형, 타원형, 정사각형 또는 직사각형인, 원주에서 측벽을 연결하는 만곡된 최내측 부분일 수 있다. 파지 소자의 팁(최내측 내부 부분)은 바람직하게는 둥글거나 또는 평평하여 기재 캐리어(예를 들어, 티핑 용지(tipping paper))의 표면의 찢어짐을 방지한다. 예를 들어, 함몰부는 이의 최내측 부분에서 가열 챔버의 길이와 평행한 평면에서 부분적으로 타원형, 반구형 또는 사다리꼴인 프로파일을 형성할 수 있다. 함몰부는 가열 챔버의 외부면에 형성되고, 관형 측벽을 연결하는 실질적으로 반구형 최내측 부분 및 환형 최외측 부분을 포함하는 공동부를 가질 수 있다. 환형 최외측 부분은 예를 들어, 약 0.1 ㎜의 반경을 가진 약간 만곡된 부분에 의해 측벽에 연결될 수 있다. 예를 들어, 최외측 부분의 직경은 0.3 내지 1 ㎜, 바람직하게는 0.4 내지 0.7 ㎜, 예를 들어 0.6 ㎜일 수 있고 구형 최내측 부분의 반경은 예를 들어, 약 0.15 ㎜일 수 있다.
임의로, 열적 맞물림 소자는 분포 압축을 위해 성형된 납작한 프로파일, 바람직하게는 사다리꼴 프로파일을 갖는다. 특히, 열적 맞물림 소자는 접촉 시 표면적을 최대화함으로써 기재 캐리어로의 열 전달을 위해 구성된 표면을 갖는다. 예를 들어, 이 접촉 표면은 기재 캐리어의 형상에 대해 상보적일 수 있다. 접촉 표면은 가열 챔버의 내부 용적으로 가장 멀리 연장되는 열적 맞물림 소자의 표면일 수 있다.
임의로, 측벽에 대하여, 열적 맞물림 소자는 가열 챔버의 내부 용적으로 제3 거리만큼 돌출되고 파지 소자는 가열 챔버의 내부 용적으로 제4 거리만큼 돌출된다. 바람직하게는, 제3 거리는 제4 거리 초과이다. 이 방식으로, 열적 맞물림 소자는 가열 챔버의 내부 용적으로 파지 소자보다 더 돌출된다.
임의로, 균일한 열 분포를 위해, 복수의 열적 맞물림 소자는 측벽 주위에서 서로 균등하게 이격된다. 가열 챔버 내 중심 기재 캐리어 축방향 정렬 및 기재 캐리어 상의 균일한 파지력 분포를 위해, 복수의 파지 소자는 또한 측벽 주위에서 서로 균등하게 이격될 수 있다.
임의로, 가열 챔버는 열을 기재 캐리어에 제공하도록 배열된 열 생성기를 더 포함한다.
임의로, 열 생성기는 가열기이다. 임의로, 열 생성기는 전기적 가열기이다. 바람직하게는, 열 생성기는 저항성 전기적 가열기, 예컨대, 백킹 필름(backing film) 상에 금속성 가열 트랙을 가진 박막 가열기이다.
임의로, 열 생성기는 전기 절연성 백킹층 상에 금속성 가열 트랙을 포함하는 전기적 열 생성기이다.
임의로, 열 생성기는 측벽의 외부면의 부분에 위치된다.
임의로, 열 생성기가 측벽을 따라 제5 거리만큼 연장되도록 위치되어 열 생성기의 적어도 부분이 열적 맞물림 소자의 위치에 대응하는 측벽의 부분의 적어도 일부에 인접하게 위치된다.
임의로, 열 생성기는 열 생성기가 파지 소자의 위치에 대응하는 측벽의 부분의 임의의 일부에 인접하게 위치되지 않도록 위치된다.
임의로, 열 생성기는 측벽의 부분만을 따라 연장된다.
임의로, 열 생성기는 개방된 제1 단부로부터 이격되게 측벽의 부분을 따라 연장된다.
임의로, 열 생성기는 제6 거리만큼 개방된 제1 단부로부터 이격되고 제7 거리만큼 개방된 제1 단부 반대편의 제2 단부로부터 이격되고, 제6 거리와 제7 거리는 상이하다.
임의로, 가열 챔버는 열 생성기와 측벽 사이에 금속성층을 더 포함한다.
임의로, 금속성층은 가열 챔버의 길이를 따라 열 생성기가 연장된 것보다 더 연장된다.
임의로, 금속성층은 전기도금된 층, 바람직하게는 전기도금된 구리층이다.
임의로, 열 생성기는 금속성 트랙 및 전기 절연성 백킹층을 가진 전기적 열 생성기를 포함한다.
임의로, 열 생성기는 장력하에서 열수축층에 의해 측벽에 대해 압축된다.
임의로, 가열 챔버는 개방된 제1 단부에서 플랜지를 더 포함한다.
임의로, 가열 챔버는 측벽의 제2 단부에, 개방된 제1 단부와 대향하는 하단부를 더 포함한다. 하단부는 달리 기저부로서 지칭될 수 있다.
임의로, 측벽은 제1 두께를 갖고 하단부는 제2 두께를 갖고, 제2 두께는 제1 두께 초과이다.
임의로, 하단부는 하단부의 부분으로부터 하단부의 내부 표면으로부터의 개방된 제1 단부를 향하여 연장되는 플랫폼을 포함한다.
임의로, 플랫폼은 하단부의 부분으로 형성된다.
임의로, 플랫폼은 하단부의 변형된 부분을 포함한다.
임의로, 측벽은 관형 측벽이다. 임의로, 측벽은 원통형 측벽이다.
임의로, 가열 챔버는 기재 캐리어를 더 포함하고, 기재 캐리어는 제1 부분 및 제2 부분을 갖고, 제1 부분은 기재 캐리어가 가열 챔버에 삽입될 때 개방된 제1 단부로부터 제2 부분보다 더 멀리 배치되고, 제1 부분은 에어로졸 기재를 포함한다.
바람직하게는, 열적 맞물림 소자는 기재 캐리어의 제1 부분과 접촉하도록 배열된다. 따라서, 열은 제1 부분에 포함된 에어로졸 기재를 향하여 열적 맞물림 소자에 의한 접촉을 통해 집중될 수 있다. 캐리어의 제1 부분에 대한 소자의 국부적 맞물림의 결과로서, 공기 갭이 인접한 열적 맞물림 소자와 기재 캐리어 사이에 제공되어 공기가 개방된 제1 단부로부터 가열 챔버의 제2 단부 또는 하단 단부를 향하여 인출되게 된다.
임의로, 파지 소자는 기재 캐리어의 제2 부분을 파지하도록 배열된다.
기재 캐리어의 제2 부분은 바람직하게는 에어로졸 기재를 포함하지 않는다.
임의로, 기재 캐리어의 제2 부분은 중공형 관이다.
기재 캐리어의 제2 부분은 필터 및/또는 냉각 관일 수 있다. 필터 및/또는 냉각 관은 용지 및/또는 막(예를 들어, 플러그 랩, 티핑 용지 및/또는 금속화된 또는 금속 막)에 의해 감싸질 수 있다.
임의로, 기재 캐리어가 가열 챔버에 삽입될 때 개방된 제1 단부와 가장 가까운 열적 맞물림 소자의 길이방향 단부는 기재 캐리어의 제1 부분과 제2 부분 사이의 경계와 정렬된다.
임의로, 기재 캐리어가 가열 챔버에 삽입될 때 열적 맞물림 소자가 내부 용적으로 연장되어 기재 캐리어와 접촉한다.
임의로, 기재 캐리어가 가열 챔버에 삽입될 때 파지 소자가 내부 용적으로 연장되어 기재 캐리어를 파지한다.
본 개시내용의 제2 양상에 따르면, 에어로졸 생성 디바이스가 제공되고, 에어로졸 생성 디바이스는, 전력원; 본 명세서에 개시된 바와 같은 가열 챔버; 열을 가열 챔버에 공급하도록 배열된 열 생성기; 전력원으로부터 열 생성기로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어 회로망; 및 전력원, 가열 챔버, 열 생성기 및 제어 회로망을 둘러싸는 외부 하우징으로서, 가열 챔버의 내부 용적에 접근하기 위해 내부에 형성된 구멍을 가진 외부 하우징을 포함한다.
임의로, 에어로졸 생성 디바이스는 가열 챔버를 둘러싸는 절연 부재를 더 포함한다.
임의로, 절연 부재는 진공 절연 부재이다. 예를 들어, 진공 절연 부재는 진공이 벽 사이에 포함된 이중 벽 금속관 또는 컵을 포함한다.
임의로, 절연 부재는 단열 물질을 포함한다. 예를 들어, 단열 물질은 고무(예컨대, 실리콘, 실리콘 발포체, 폴리우레탄 발포체 등), 에어로겔 또는 섬유 유리 절연체를 포함한다.
본 개시내용의 실시형태는 첨부된 도면을 참조하여, 예로서만, 아래에 설명된다.
도 1은 에어로졸 기재를 포함하는 기재 캐리어가 에어로졸 생성 디바이스에 로딩되는 것을 도시하는, 본 개시내용에 따른 에어로졸 생성 디바이스의 개략적인 사시도이다.
도 2는 에어로졸 기재를 포함하는 기재 캐리어가 에어로졸 생성 디바이스에 로딩되는 것을 도시하는, 도 1의 에어로졸 생성 디바이스의 측면으로부터의 개략적인 단면도이다.
도 3은 에어로졸 기재를 포함하는 기재 캐리어가 에어로졸 생성 디바이스에 로딩되는 것을 도시하는, 도 1의 에어로졸 생성 디바이스의 개략적인 사시도이다.
도 4는 에어로졸 기재를 포함하는 기재 캐리어가 에어로졸 생성 디바이스에 로딩되는 것을 도시하는, 도 1의 에어로졸 생성 디바이스의 측면으로부터의 개략적인 단면도이다.
도 5a는 절연 부재와 상부 및 하부 지지 부재와 결합하는, 본 개시내용에 따른 가열 챔버의 사시 단면도이다.
도 5b는 본 개시내용에 따른 가열 챔버의 측면으로부터의 개략적인 단면도이다.
도 6a는 도 5b의 가열 챔버의 위로부터의 개략적인 평면도이다.
도 6b는 도 5b의 가열 챔버의 평면(B-B)의 단면도이다.
도 6c는 도 5b의 가열 챔버의 평면(A-A)의 단면도이다.
도 6d는 가열 챔버의 파지 소자를 도시하는 도 6b의 부분(P)의 뷰의 상세사항이다.
도 7은 도 5b의 가열 챔버의 사시도이다.
도 8은 에어로졸 기재를 포함하는 기재 캐리어가 가열 챔버에 로딩되는 것을 도시하는, 도 5b의 가열 챔버의 측면으로부터의 개략적인 단면도이다.
도 9는 열 생성기가 가열 챔버의 외부 표면에 부착되는 것을 도시하는, 도 5b의 가열 챔버의 사시도이다.
도 10은 파지 소자가 열적 맞물림 소자와 정렬되지 않은, 본 개시내용에 따른 대안적인 가열 챔버의 사시도이다.
도 11은 도 10의 가열 챔버의 위로부터의 개략적인 평면도이다.
도 12는 파지 소자가 삼각형 횡방향 프로파일을 가진, 본 개시내용에 따른 추가의 대안적인 가열 챔버의 파지 소자를 관통하는 개략적인 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 에어로졸 생성 디바이스(100)가 제공된다. 에어로졸 생성 디바이스(100)는 에어로졸 기재(134)를 포함하는 기재 캐리어(132)를 수용하도록 배열되고 내부에 삽입된 에어로졸 기재(134)를 가열하여 사용자에 의한 흡입을 위한 에어로졸을 형성하도록 구성된다. 에어로졸 생성 디바이스(100)는 개인용 흡입기 디바이스, 전자 담배(또는 e-담배), 기화기 또는 베이핑 디바이스(vaping device)로서 설명될 수 있다. 예시된 예에서, 에어로졸 생성 디바이스(100)는 태우지 않고 가열하는(Heat not Burn: HnB) 디바이스이다. 그러나, 본 개시내용에서 구상되는 에어로졸 생성 디바이스(100)는 종래의 담배 제품에서와 같이 담배를 태우는 것과는 대조적으로, 에어로졸 가능한 물질을 더 일반적으로 가열하거나 또는 교반하여 흡입을 위한 에어로졸을 생성한다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 디바이스(100)는 에어로졸 생성 디바이스(100)의 다양한 컴포넌트를 수용하는 외부 케이싱(102)을 포함한다. 외부 케이싱(102)은 임의의 적합한 물질, 또는 실제로 물질의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 금속의 내부층은 저 열 전도율을 가진 플라스틱 또는 다른 물질의 외부층에 의해 둘러싸일 수 있다. 이것은 외부 케이싱(102)이 사용자가 잡기 좋게 한다.
도시된 예에서, 세장형 에어로졸 생성 디바이스(100)는 제1 단부(104) 및 제1 단부(104) 반대편의 제2 단부(106)를 갖는다. 도 1 내지 도 4의 하단부를 향하여 도시된 제1 단부(104)는 편의성을 위해 에어로졸 생성 디바이스(100)의 하단부, 기저부 또는 하부 단부로서 설명된다. 도 1 내지 도 4의 상단부를 향하여 도시된 제2 단부(106)는 편의성을 위해 에어로졸 생성 디바이스(100)의 상단부 또는 상부 단부로서 설명된다. 사용 동안, 사용자는 일반적으로 제1 단부(104)를 하향으로 그리고/또는 사용자의 입에 대해 원위 위치에 두고 제2 단부(106)를 상향으로 그리고/또는 사용자의 입에 대해 근위 위치에 두게 에어로졸 생성 디바이스(100)를 지향하게 한다.
외부 케이싱(102)은 외부 케이싱(102) 내부의 가열 챔버에서 가열되도록 외부 케이싱을 통해 기재 캐리어(132)를 수용하기 위한 개구(124)를 갖는다. 이 예에서, 개구(124)는 제2 단부(106)를 향하여 도시된다. 에어로졸 생성 디바이스(100)는 개구(124)를 덮기 위한 클로저(125)를 갖는다. 클로저(125)는 개구(124)를 위한 도어로 간주될 수 있다. 클로저(125)가 개구(124)를 선택적으로 덮고 덮지 않도록 구성되어, 개구(124)가 클로저(125)의 위치에 따라 실질적으로 폐쇄되고 개방된다. 폐쇄된 구성에서, 이것은 먼지와 수분이 개구(124)에 진입하는 것을 방지할 수 있다. 도 1은 기재 캐리어(132)의 삽입을 위해 개구(124)를 노출시키는, 개방된 구성의 클로저(125)를 도시한다. 클로저(125)는 또한 사용자 작동 가능한 버튼의 역할을 할 수 있다. 클로저(125)는 개방된 구성일 때 눌러질 수 있어서 에어로졸 생성 디바이스(100)를 활성화시켜서 가열 챔버(108) 내 에어로졸 기재(134)를 가열하여 에어로졸을 생성한다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 생성 디바이스(100)는 에어로졸 생성 디바이스(100)의 제2 단부(106)를 향하여 위치된 가열 챔버(108)를 포함한다. 가열 챔버(108)는 제2 단부(106)와 인접한 에어로졸 생성 디바이스(100) 내 개구(124)를 향하여 배열된다. 다른 예에서, 가열 챔버(108)는 에어로졸 생성 디바이스(100) 내 어딘가에 위치된다. 가열 챔버(108)가 에어로졸 생성 디바이스(100) 내에 배열되어 이것이 외부 케이싱(102)에 의해 둘러싸인다.
가열 챔버(108)는 일반적으로 컵 형상이다. 가열 챔버(108)가 중심축(E)을 따라 연장되어, 가열 챔버(108)의 축방향 길이는 중심축(E)과 실질적으로 정렬된다. 가열 챔버(108)는 에어로졸 생성 디바이스(100)의 제2 단부(106)를 향하여 배열되는 개방된 단부(110)를 포함한다. 도 1에서, 개방된 단부(110)는 에어로졸 생성 디바이스(100)의 제2 단부(106)에서의 개구(124)와 정렬된다. 가열 챔버(108)는 개방된 단부(110) 반대편의 단부에서 폐쇄된다. 즉, 가열 챔버(108)는 개방된 단부(110) 반대편의 기저부(112)를 포함한다. 기저부(112)는 달리 가열 챔버(108)의 하단부로서 지칭될 수 있다.
가열 챔버(108)는 또한 측벽(114)을 포함한다. 측벽(114)은 얇은 벽이 되도록 배열되고, 바람직하게는 80 내지 100 ㎛의 두께를 갖는다. 이 예에서, 측벽(114)은 관형이고 일반적으로 원형 단면을 갖는다. 이 점에서, 측벽(114)은 일반적으로 가열 챔버(108)의 관형 벽으로서 지칭될 수 있다. 따라서, 가열 챔버(108)는 일반적으로 원통형이다. 그러나, 다른 형상이 구상되고, 가열 챔버(108)는 대체로 예를 들어, 타원형 또는 다각형 단면을 가진 관형 형상을 가질 수 있다. 다른 예에서, 측벽(114)이 측벽의 길이를 따라 테이퍼져서 측벽의 길이에 대해 수직인 측벽(114)에 의해 획정된 단면적이 기저부(112)와 개방된 단부(110)에서 상이하다. 가열 챔버(108)는 에어로졸 생성 디바이스(100)의 축방향 길이와 실질적으로 정렬된 일반적으로 관형 형상을 갖는다.
이 예에서, 중심축(E)은 측벽(114)의 원형 단면의 중심과 정렬되고, 원통형 측벽(114)의 기하학적 중심축이다. 측벽(114)의 길이는 중심축(E)과 평행하다. 측벽(114)의 길이는 기저부(112)와 개방된 단부(110) 사이의 치수로서 획정된다.
본 명세서에서 사용될 때, "직경"은 폭을 나타내고, 측벽(114)이 원형 단면을 갖지 않는 경우에, "직경"은 단면의 폭, 특히, 단면의 중심을 통해(즉, 중심축(E)을 통해) 이어지는 단면의 가장 작은 폭을 나타낸다는 것이 이해된다. 예를 들어, 측벽(114)이 정사각형 단면을 갖는 경우에, 측벽(114)은 2개의 마주보는 면에 대해 수직에서 측정된 정사각형의 2개의 마주보는 면 사이의 거리인 폭을 갖는다.
본 명세서에서 사용될 때, "원주"는 둘레를 나타내고, 측벽(114)이 원형 단면을 갖지 않는 경우에, "원주"는 단면의 외주를 나타낸다는 것이 이해된다.
기저부(112)는 원통형 가열 챔버(108)의 단부면을 형성한다. 가열 챔버(108)는 측벽(114)과 기저부(112)에 의해 획정된 내부 용적을 갖는다. 측벽(114)은 기저부(112)를 개방된 단부(110)에 연결시켜서 가열 챔버(108)의 컵 형상을 형성한다. 다른 예에서, 가열 챔버(108)는 하나 이상의 구멍을 갖거나 또는 다른 방식으로 기저부(112)에서 천공된다. 추가의 예에서, 가열 챔버(108)는 기저부(112) 없이 제공될 수 있고 단부 둘 다에서 개방된 관이다. 이러한 경우에, 가열 챔버(108)의 길이는 개방된 단부 사이의 측벽(114)을 따른 가장 짧은 거리이다.
가열 챔버(108)는 또한 개방된 단부(110)에서 플랜지(116), 그리고 기저부(112)에서 플랫폼(118)을 포함한다. 측벽(114)은 복수의 열적 맞물림 소자(120), 및 별개의 복수의 파지 소자(122)를 포함한다. 가열 챔버(108)는 아래의 도 5 내지 도 9를 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
가열 챔버(108)는 에어로졸 기재(134)를 포함하는 기재 캐리어(132)를 수용하도록 배열된다. 예를 들어, 에어로졸 기재(134)는 담배와 습윤제의 혼합물을 포함할 수 있다. 가열 챔버(108)는 아래에서 설명될 바와 같이, 기재 캐리어(132) 내 에어로졸 기재(134)를 가열하여 흡입을 위한 에어로졸을 생성하도록 구성된다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 생성 디바이스(100)는 전력원(126)을 포함한다. 그러므로, 에어로졸 생성 디바이스(100)는 전력 공급받는다. 즉, 이것은 전력을 사용하여 에어로졸 기재(134)를 가열하도록 배열된다. 이 예에서, 전력원(126)은 배터리이다. 전력원(126)은 제어 회로망(128)에 결합된다. 제어 회로망(128)은 결국 열 생성기(130)에 결합된다. 예를 들어, 열 생성기(130)는 전기적 열 생성기일 수 있다. 더 구체적으로, 열 생성기(130)는 백킹 필름 상의 금속성 트랙의 형태인 가열 소자를 가진 저항성 전기적 열 생성기일 수 있다. 예를 들어, 열 생성기(130)는 전기 절연성 막, 예컨대, 폴리이미드로 감싸진 박막 가열기, 예컨대, 저항성 가열 트랙일 수 있다. 전류가 가열 소자를 통과할 때, 가열 소자는 가열되고 온도를 증가시킨다. 또 다른 예에서, 열 생성기(130)는 유도 가열기일 수 있다. 이 경우에, 열 생성기(130)는 유도 가열원, 발열체 또는 둘 다를 나타낼 수 있다.
클로저(125)의 사용자 작동 가능한 버튼은 제어 회로망(128)을 통한 열 생성기(130)에 대한 전력원(126)의 결합 및 결합 해제를 유발하도록 배열된다. 다른 예에서, 가열 챔버(108)는 다른 방식으로, 예를 들어, 가연성 기체를 태움으로써 가열된다.
열 생성기(130)가 가열 챔버(108)의 외부면에 부착되고 측벽(114)의 외부면과 열 접촉하여 열 생성기(130)로부터 가열 챔버(108)로의 우수한 열의 전달을 허용한다. 열 생성기(130)는 가열 챔버(108) 주위에서 연장된다. 특히, 열 생성기(130)는 측벽(114)의 외부 표면과 접촉한다. 더 상세하게, 열 생성기(130)는 측벽(114) 주위에서 연장되지만, 기저부(112) 주위에서 연장되지 않는다.
아래에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 가열 챔버(108)는 도 2의 측벽(114) 내 만입부로서 도시된 복수의 열적 맞물림 소자(120)를 포함한다. 본 명세서에서 사용될 때, 열 생성기(130)가 전체 측벽(114) 주위에서 접촉하는 것으로 설명되는 경우에, 이것은 열 생성기(130)가 측벽(114)의 전체 둘레 주위에서 연장되지만, 이것이 모든 지점에서, 특히 열적 맞물림 소자(120)의 만입부 내부에서, 측벽(114)과 완전히 접촉하지 않을 수 있다는 것을 의미한다는 것이 이해된다.
도 1에서, 열 생성기(130)는 측벽(114)의 길이의 부분에 걸쳐 연장된다. 열 생성기(130)가 전체 측벽(114)의 길이에 걸쳐 연장되지 않을 수 있지만, 열 생성기(130)가 바람직하게는 측벽(114) 주위에서 완전히 연장된다. 이 맥락에서 길이는 기저부(112)로부터 개방된 단부(110)까지로 여겨진다. 열 생성기(130)는 반드시 측벽(114)의 하나 이상 단부까지 연장되지 않을 수 있다. 특히, 열 생성기(130)는 개방된 단부(110)와 인접한 측벽(114)의 단부까지 연장되지 않을 수 있고/있거나 열 생성기(130)는 기저부(112)와 인접한 측벽(114)의 단부까지 연장되지 않는다. 이 예에서, 열 생성기(130)는 측벽(114)의 높이를 따라 일반적으로 중심에 장착된다. 즉, 열 생성기(130)는 측벽(114)의 어느 하나의 단부까지 연장되지 않는다. 즉, 열 생성기(130)는 개방된 단부(110)와 인접한 측벽(114)의 단부로부터 그리고 기저부(112)와 인접한 측벽(114)의 단부로부터 이격된다.
기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)에 삽입될 때, 열 생성기(130)는 에어로졸 기재(134)의 구역과 실질적으로 중첩되도록 배열된다. 바람직하게는, 에어로졸 기재(134)가 가열 챔버(108)에 완전히 삽입되어 개방된 단부(110)를 향하는 가열 챔버(108)의 상단 부분은 에어로졸 기재(134)가 삽입될 때 에어로졸 기재를 포함하지 않은 기재 캐리어(132)의 부분과 중첩되도록 배열된다. 즉, 에어로졸 기재(134)를 포함하지 않은 기재 캐리어(132)의 부분은 개방된 단부(110)와 정렬된다. 이 컴포넌트의 가열을 제한하여 에어로졸 기재(134)에 가열을 집중시킴으로써 가열 효율을 개선하는 것이 바람직하다. 개방된 단부(110)를 향하는 측벽(114)의 부분과 열 생성기(130)를 중첩시키지 않음으로써, 열 생성기(130)에 의해 생성되는 열이 국부화된다. 측벽(114)이 바람직하게는 매우 얇아서(일반적으로 100 ㎛ 미만), 얇은 측벽(114)을 따른 열 전달을 제한함으로써 이 목적을 돕는다. 이것은 열 생성기(130)에 의해 덮이지 않은 부분으로의 열 전달을 감소시킬 수 있다. 부가적으로, 기저부(112)를 향하는 가열을 억제함으로써, 이것은 기재 캐리어(132)의 팁을 태우는 것을 방지한다. 이 방식으로, 열적 맞물림 소자(120)와 파지 소자(122)에 의해 제공되는 역할의 사이에 추가의 차이가 발생한다. 더 구체적으로, 열적 맞물림 소자(120)는 열 생성기(130)에 의해 생성되는 열을 수용하고 이 열을 에어로졸 기재(134)로 전달하도록 배열된다. 정반대로, 가열 챔버(108)는 전체적으로 열 생성기(130)의 국부화, 파지 소자(122)(예를 들어, 기재 캐리어(132)와의 작은 접촉 면적을 갖도록 배열됨)의 형상, 및 가열 챔버(108)를 따른 열 전달을 방지하는 측벽(114)의 이러한 설계의 결합된 효과에 의해, 파지 소자(122)로 그리고/또는 그후 파지 소자(122)의 구역 내 에어로졸 기재(134)로의 열 흐름을 억제하도록 배열된다. 일부 예에서, 부가적인 특징부, 예컨대, 가열되도록 의도되지 않은 것(예를 들어, 코팅되지 않아야 하는 파지 소자(122))으로부터 가열되는 영역(예를 들어, 구리로 코팅될 수 있는 열적 맞물림 소자(120))을 디마킹(demarking)하기 위한 금속성(예를 들어, 구리) 층이 제공될 수 있다. 이 방식으로, 본 명세서에서 설명된 가열 챔버(108)의 다양한 특징부가 개별적으로 또는 조합하여 작동되어 열적 맞물림 소자(120) 및 파지 소자(122)에게 이들의 상이한 기능을 제공한다.
대안적인 예에서, 열 생성기(130)는 측벽(114)의 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있다.
가열 챔버(108)의 단열을 증가시키기 위해, 가열 챔버(108)는 절연체에 의해 둘러싸인다. 이 예에서, 절연 부재(146)는 절연 관이다. 절연 부재(146)는 내부 공간에 의해 분리된 내벽과 외벽을 가진 이중 벽일 수 있다. 내부 공간이 절연 부재(146) 내에 둘러싸이도록, 절연 부재(146)의 관의 상단부와 하단부는 내벽과 외벽을 연결시키기 위해 밀봉된다. 절연 부재(146)는 단열을 더 개선시키기 위해 내부 공간에 진공을 포함하고, 다른 실시형태에서 절연 물질, 예컨대, 히드로겔 또는 발포체를 포함할 수 있다.
이 예에서, 가열 챔버(108)는 플랜지(116)에 의해 에어로졸 생성 디바이스(100)에 고정된다. 가열 챔버(108)는 적어도 하나의 지지 부재(150, 152)에 의해 에어로졸 생성 디바이스(100)에 장착된다. 도 2에서, 에어로졸 생성 디바이스(100)는 상부 지지 부재(150) 및 하부 지지 부재(152)를 포함한다. 도 5a를 참조하면, 장착된 가열 챔버(108)가 더 상세히 도시된다. 상부 지지 부재(150)는 가열 챔버(108)의 플랜지(116)를 고정시키도록 구성된다. 대안적인 실시형태에서, 상부 지지 부재(150)는 예를 들어, 플랜지(116)가 제공되지 않는 예에서, 개방된 단부(110)를 향하여 측벽(114)의 외부면을 둘러싼다. 상부 지지 부재(150)는 가열 챔버(108)와 절연 부재(146) 사이에서 맞물린다. 하부 지지 부재(152)는 가열 챔버(108)의 기저부(112)를 고정시키도록 구성된다. 따라서 가열 챔버(108)는 각각의 단부에서 유지되고 절연 부재(146)에 대한 위치에 고정된다. 바람직하게는, 지지 부재(150, 152)가 단열 물질로 이루어져서 가열 챔버(108)와 절연 부재(146) 사이의 단열을 개선시킨다. 이어서 지지 부재(150, 152)에 의해 결합된 가열 챔버(108)와 절연 부재(146)의 조립체는 예를 들어, 외부 케이싱(102) 내에 둘러싸인 프레임에 대한 부착에 의해 에어로졸 생성 디바이스(100)에 장착된다.
이 배열은 에어로졸 생성 디바이스(100)의 가열 챔버(108)로부터 외부 케이싱(102)으로의 열의 전도가 지지 부재(150, 152)의 단열 특성에 의해 제한된다는 것을 의미한다. 지지 부재(150, 152)를 통해 오직 부착된 가열 챔버(108)를 제공하는 것은 열이 예를 들어, 외부 케이싱(102)과의 접촉 시 측벽(114)으로부터 직접적으로 나가게 하는 대신에, 열이 이동하는 벽 절연된 열 전도 경로를 제공한다. 이것은 외부 케이싱(102)을 사용자에게 편안한 온도로 유지하는 것을 돕고, 가열 효율을 개선시킨다.
일부 예에서, 열 생성기(130)는 외부로부터 가열 챔버(108) 상에 유지된다. 즉, 열 생성기(130)는 열 생성기(130)와 가열 챔버(108) 사이로부터보다는 열 생성기(130)의 외부에서 가열 챔버(108) 상에 유지된다. 예를 들어, 이것은 열 생성기(130)와 가열 챔버(108)의 측벽(114)의 외부 표면 사이의 접착제의 사용을 방지한다. 열 생성기(130)와 가열 챔버(108) 사이의 층을 제거하는 것은 열 전달을 개선시킬 수 있고 가열 효율을 개선시킬 수 있다.
일부 예에서, 열 생성기(130)는 열 생성기(130)의 외부 표면 상에 내향으로 그리고 가열 챔버(108) 상에 압력을 인가하는 열수축 물질에 의해 둘러싸일 수 있다. 이것은 가열 챔버(108)의 외부 표면 상에서 열 생성기(130)를 압축시켰고 열접촉을 개선시킨다. 열수축 물질은 열 생성기(130) 주위에 감싸질 수 있고 가열되어 압축력을 제공할 수 있다.
에어로졸 생성 디바이스(100)의 가열 챔버(108)는 기재 캐리어(132)를 수용하도록 배열된다. 일반적으로, 기재 캐리어(132)는 가열되어 흡입을 위한 에어로졸을 생성할 수 있는, 담배 또는 또 다른 적합한 에어로졸 가능한 물질과 같은 에어로졸 기재(134)를 포함한다. 이 예에서, 가열 챔버(108)는 예를 들어, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, "소모품"으로서 또한 알려진, 기재 캐리어(132)의 형태인 에어로졸 기재(134)의 1인분을 수용하도록 치수설정된다. 그러나, 이것은 필수적인 것이 아니고, 다른 예에서, 가열 챔버(108)는 루즈 담배(loose tobacco) 또는 다른 방식으로 포장된 담배와 같은, 다른 형태인 에어로졸 기재(134)를 수용하도록 배열된다.
기재 캐리어(132)는 일반적으로 관형 및 세장형 형상이다. 이 예에서, 기재 캐리어(132)는 원통형이고 시가렛의 형상을 모방한다. 기재 캐리어(132)는 이 예에서, 55 ㎜의 길이를 갖는다. 기재 캐리어(132)는 7 ㎜의 직경을 갖는다. 기재 캐리어(132)는 에어로졸 기재(134)의 구역, 및 에어로졸 기재(134)의 구역과 인접한 에어로졸 수집 구역(136)을 포함한다. 에어로졸 수집 구역(136)은 에어로졸 기재(134)보다 덜 압축 가능한 용지 또는 판지 관일 수 있다. 기재 캐리어(132)는 제1 단부(138) 및 제1 단부(138) 반대편의 제2 단부(140)를 갖는다. 제1 단부(138)와 제2 단부(140)는 기재 캐리어(132)의 세장형 원통형 형상의 단부를 획정한다. 에어로졸 기재(134)는 제1 단부(138)를 향하여 배열된다. 제1 단부(138)는 가열 챔버(108)에 삽입되도록 구성된다. 제2 단부(140)는 에어로졸 기재(134)를 가열함으로써 생성되는 에어로졸의 흡입을 위해 사용자가 사용자의 입으로 삽입할 마우스피스로서 구성된다.
일반적으로, 에어로졸 기재(134)는 제1 단부(138)에 배열되고 제1 단부(138)와 제2 단부(140) 사이에서 기재 캐리어(132)의 길이를 따라 어느 정도 연장된다. 이 예에서, 에어로졸 기재(134)는 20 ㎜의 길이를 갖는다. 에어로졸 수집 구역(136)은 에어로졸 기재(134)와 인접하고 에어로졸 기재(134)와 제2 단부(140) 사이에 배열된다. 이 예에서, 에어로졸 수집 구역(136)은 제2 단부(140)까지 완전히 연장되지 않는다.
필터가 제공된다면, 필터는 일반적으로 제2 단부(140)를 향하여 제공된다. 에어로졸 수집 구역(136)의 길이는 약 20 ㎜이다. 에어로졸 기재의 길이도 또한 약 20 ㎜이다. 기재 캐리어(132)는 기재 캐리어(132)의 컴포넌트를 감싸는 외부층(146)을 더 포함한다. 예를 들어, 외부층(146)은 (예를 들어, 약 40 내지 100 gsm의 평량의) 용지이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 에어로졸 생성 디바이스(100)로 로딩되기 전의 기재 캐리어(132)가 도시된다. 사용자가 에어로졸 생성 디바이스(100)를 사용하길 원할 때, 사용자는 먼저 에어로졸 생성 디바이스(100)에 기재 캐리어(132)를 로딩한다. 이것은 기재 캐리어(132)를 가열 챔버(108)에 삽입하는 것을 수반한다. 기재 캐리어(132)의 제1 단부(138)가 가열 챔버(108)에 진입하도록 지향된 기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)에 삽입된다. 따라서, 기재 캐리어(132)는 제1 단부(138)가 기저부(112)를 향하게 가열 챔버(108)에 삽입된다. 기재 캐리어(132)는 제1 단부(138)가 기저부(112)와 인접하고, 특히 도 4에 도시된 바와 같이, 기저부(112) 위로 상승된 플랫폼(118)과 인접할 때까지 기재 캐리어가 이동하는 한 삽입된다.
기재 캐리어(132)가 이동하는 한 기재 캐리어가 가열 챔버(108)에 삽입될 때, 기재 캐리어(132)의 길이의 부분만이 가열 챔버(108) 내부에 있다는 것이 도 3 및 도 4로부터 보일 것이다. 특히, 에어로졸 기재(134)의 전부 및 에어로졸 수집 구역(136)의 대부분이 가열 챔버(108) 내부에 배치된다. 기재 캐리어(132)의 길이의 나머지는 가열 챔버(108)로부터 그리고 에어로졸 생성 디바이스(100)의 제2 단부(106)를 넘어 돌출된다. 이것은 사용자가 사용자의 입을 기재 캐리어(132)에 배치하고 에어로졸을 흡입하는 위치를 제공한다.
열 생성기(130)는 열이 가열 챔버(108)를 통해 전도되어 기재 캐리어(132)의 에어로졸 기재(134)를 가열하게 한다. 가열 챔버(108)의 측벽(114)의 적어도 일부가 기재 캐리어(132)와 접촉하게 배열되어 도 5 내지 도 9를 참조하여 아래에 더 상세히 설명된 바와 같이, 가열 챔버(108)로부터 기재 캐리어(132)로의 열의 전도를 가능하게 하고, 예를 들어, 열이 열적 맞물림 부재(120)를 통해 전도된다. 열이 또한 주변 공기를 가열함으로써 대류에 의해 전달되고, 주변 공기는 후속하여 기재 캐리어(132)로 인출된다.
열 생성기(130)는 증기를 방출하기 시작할 수 있는 온도로 에어로졸 기재(134)를 가열한다. 일단 증기가 방출되기 시작할 수 있는 온도로 가열된다면, 사용자는 사용자의 입에서 흡입될 증기를 기재 캐리어(132)의 길이를 따라 인출할 수 있다. 기재 캐리어(132)를 통한 에어로졸의 흐름 방향은 도 4에서 화살표(A)로 표시된다.
사용자가 도 4의 화살표(A)의 방향으로 공기 및/또는 증기를 빨아들일 때, 공기 또는 공기와 증기의 혼합물이 가열 챔버(108) 내 에어로졸 기재(134)의 부근으로부터 기재 캐리어(132)를 통해 흐른다는 것이 이해될 것이다. 이 작용은 또한 에어로졸 생성 디바이스(100)를 둘러싸는 환경 그리고 기재 캐리어(132)와 측벽(114) 사이로부터 가열 챔버(108)로(도 4에서 화살표(B)로 표시된 흐름 경로를 통해) 주위 공기를 인출한다. 이어서 가열 챔버(108)로 인출된 공기가 가열되고, 기재 캐리어(132)로 인출된다. 가열된 공기가 에어로졸 기재(134)를 가열하여 에어로졸의 생성을 유발한다. 더 구체적으로, 이 예에서, 공기는 가열 챔버(108)의 측벽(114)과 기재 캐리어(132)의 외부층(146) 사이에 제공된 공간을 통해 가열 챔버(108)에 진입한다. 이 목적을 위해, 기재 캐리어(132)의 외경은 가열 챔버(108)의 내경 미만이다. 더 구체적으로, 이 예에서, 가열 챔버(108)는 10 ㎜ 이하, 바람직하게는 8 ㎜ 이하 그리고 가장 바람직하게는 대략 7.6 ㎜의 내경을 갖는다. 이것은 기재 캐리어(132)가 대략 7.0 ㎜(± 0.1 ㎜)의 직경을 갖게 한다. 이것은 21 ㎜ 내지 22 ㎜의 기재 캐리어(132)의 외주에 대응한다. 즉, 기재 캐리어(132)와 가열 챔버(108)의 측벽(114) 사이의 공간은 가장 바람직하게는 대략 0.3 ㎜이다. 다른 변형에서, 공간은 적어도 0.2 ㎜이고, 일부 예에서, 공간은 최대 0.4 ㎜이다.
에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 기재(134)를 가열하는 가열 챔버(108)의 작동이 이제 도 5 내지 도 9를 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 개시내용의 에어로졸 생성 디바이스(100)와 함께 사용되는 가열 챔버(108)가 상세하게 도시된다. 예를 들어, 도 5 내지 도 9의 가열 챔버(108)는 도 1 내지 도 4와 관련되어 위에서 설명된 에어로졸 생성 디바이스(100)에 제공될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 가열 챔버(108)는 일반적으로 열을 가열 챔버(108)의 외부 표면에 배열된 열 생성기(130)로부터 가열 챔버(108)에 수용된 기재 캐리어(134)로 전달하여 흡입을 위한 에어로졸을 생성하도록 제공된다.
가열 챔버(108)는 개방된 단부(110)에 위치된 플랜지(116)를 포함한다. 플랜지(116)가 대략 1 ㎜의 거리만큼 가열 챔버(108)의 측벽(114)으로부터 외향으로 연장되어, 환형 구조체를 형성한다. 이 예에서, 플랜지(116)가 측벽(114)의 높이에 대해 수직으로 연장되어, 가열 챔버(108)가 수직으로 배열될 때 플랜지(116)가 수평으로 연장된다. 대안적인 예에서, 플랜지(116)가 비스듬히 연장되어, 예를 들어, 비스듬한, 나팔 모양 또는 경사진 플랜지(116)를 제공할 수 있다. 일부 예에서, 플랜지(116)는 환형인 것보다는 측벽(114)의 림 주위의 부분에만 위치된다.
가열 챔버(108)의 기저부(112)는 기저부(112)의 나머지에 대해 개방된 단부(110)를 향하여 상승되는 플랫폼(118)을 포함한다. 플랫폼(118)은 기저부(112)의 전부에 걸쳐 연장되지 않는다. 플랫폼(118)은 기저부(112)의 중심을 향하여 배열되고 플랫폼(118)과 측벽(114) 사이에 플랫폼(118) 주위의 공간을 제공한다. 플랫폼(118)은 기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)에 수용될 때, 기재 캐리어(132)를 기저부(112)의 부분으로부터 이격시키도록 구성된다. 이것은 기재 캐리어(132)의 제1 단부(138)와 가열 챔버(108)의 접촉 면적을 감소시켜서 태움을 방지한다. 부가적으로, 기재 캐리어(132)의 제1 단부(138)의 부분을 노출시킴으로써, 이것은 기재 캐리어(132)의 제1 단부(138)로의 공기 흐름을 촉진시킨다.
이 예에서, 플랫폼(118)이 일반적으로 원형이어서, 기저부(112)를 향하여 플랫폼(118)과 측벽(114) 사이에 환형 공간을 제공한다. 이것은 기재 캐리어(132)로의 고른 공기 흐름을 허용하고, 이는 에어로졸 기재(134)의 균일한 가열을 제공하여, 더 효율적인 가열 및 더 즐거운 경험을 사용자에게 제공할 수 있다. 게다가, 플랫폼(118)과 측벽(114) 사이의 공간은 제1 단부(138)에서 기재 캐리어(132)로부터 떨어지는 임의의 에어로졸 기재(134)를 수집할 수 있는 구역을 제공한다. 이 예에서, 플랫폼(118)은 원형이고 대략 4 ㎜의 직경을 갖는다. 이 예에서, 플랫폼(118)은 대략 1 ㎜만큼 기저부(112)의 나머지 위로 상승된다.
측벽(114)은 얇은 벽으로 배열된다. 일반적으로, 측벽(114)은 100 ㎛ 두께 미만, 예를 들어 약 90 ㎛, 또는 심지어 약 80 ㎛ 두께이다. 일부 경우에, 측벽(114)이 약 50 ㎛ 두께인 것이 가능할 수 있다. 전반적으로, 50 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위가 보통 최적이다. 제작 허용오차는 약 ± 10 ㎛이다.
이러한 두께를 가진 측벽(114)을 제공함으로써, 가열 챔버(108)의 열적 특성이 상당히 변화된다. 측벽(114)의 두께를 통한 열의 전달은 측벽(114)이 너무 얇아서 열 생성기(130)로부터 가열될 기재 캐리어(132)로의 개선된 열 전도를 발생시키기 대문에 무시해도 될 정도의 저항을 보인다. 그러나, 측벽(114)을 따른(즉, 중심축(E)과 평행한 측벽(114)의 길이를 따른 또는 측벽(114)의 원주 주위의) 열 전달은 얇은 채널을 갖고 이 채널을 따라 전도가 발생할 수 있고, 그래서 가열 챔버(108)의 외부 표면에 위치되는 열 생성기(130)에 의해 생성되는 열이 개방된 단부(110)에서 측벽(114)으로부터 방사상 외향 방향으로 열 생성기(130)와 가까이 국부화되지만, 가열 챔버(108)의 내부면의 가열을 신속하게 발생시킨다. 또한, 얇은 측벽(114)이 가열 챔버(108)의 열용량을 감소시키는 것을 돕고, 이는 결국 더 적은 에너지가 측벽(114)을 가열할 때 사용되기 때문에, 에어로졸 생성 디바이스(100)의 전체 효율을 개선시킨다.
일부 예에서, 가열 챔버(108)는 위에서 설명된 바와 같은 열의 국부화를 허용하는 물질로 형성된다. 예를 들어, 가열 챔버(108), 특히 가열 챔버(108)의 측벽(114)은 50 W/mK 이하의 열 전도율을 가진 물질을 포함한다. 이 예에서, 가열 챔버(108)는 금속, 바람직하게는 스테인리스 강이다. 스테인리스 강은 약 15 내지 40 W/mK의 열 전도율을 갖고, 정확한 값은 특정한 합금에 의존적이다. 추가의 예로서, 이 용도를 위해 적합한, 300 시리즈의 스테인리스 강은 약 16 W/mK의 열 전도율을 갖는다. 적합한 예는 304, 316 및 321 스테인리스 강을 포함하고, 이는 의료 용도를 위해 승인되었고, 강하며 본 명세서에서 설명된 열의 국부화를 허용하는 데 충분히 낮은 열 전도율을 갖는다.
이 예에서, 딥 드로잉의 과정이 폭보다 더 긴 깊이를 가진 컵 형상의 가열 챔버(108)를 제공하기 위해 사용된다. 이것은 매우 얇은 측벽(114)을 가진 가열 챔버(108)를 형성하기 위한 매우 효과적인 방법이다. 딥 드로잉 과정은 펀치 툴로 시트 금속 블랭크를 가압하여 이것을 성형 다이에 강제로 넣는 것을 수반한다. 일련의 점진적으로 더 작은 펀치 툴 및 다이를 사용함으로써, 하나의 단부에서 기저부(112)를 갖는 관형 구조체가 형성되고, 관에 걸친 거리보다 더 깊은 관을 제공한다(이것은 용어 "딥 드로잉"을 발생시키는, 넓은 것보다 상대적으로 더 긴 관임). 이 방식으로 형성되는 것에 기인하여, 이 방식으로 형성된 관의 측벽(114)은 원래의 시트 금속과 동일한 두께이다. 유사하게, 이 방식으로 형성된 기저부(112)는 초기의 시트 금속 블랭크와 동일한 두께이다. 플랜지(116), 열적 맞물림 소자(120) 및 파지 소자(122)는 하이드로포밍에 의해 형성될 수 있다. 작동은 금속의 경도를 감소시키고 변형을 용이하게 하는 예비 어닐링 단계를 포함할 수 있다. 하이드로포밍 작동은 외부 주형에 대해 측벽(114)을 형성하기 위해 관형 컵 내 고압하에서 물을 분사함으로써 작동될 수 있다. 플랜지(116)가 주형의 환형 홈에 형성될 수 있고 이어서 최종 형상으로 절단될 수 있다. 열적 맞물림 소자(120)와 파지 소자(122)는 외부 주형의 표면에 제공된 상보적인 돌출부를 제공함으로써 형성될 수 있다. 주형은 일단 형성 단계가 발생한다면 주형의 개방을 허용하는 수개의 부분으로 형성될 수 있어서, 가열 챔버(108)가 주형으로부터 제거될 수 있다.
추가의 구조적 지지가 가열 챔버(108)의 개방된 단부(110)에서 플랜지(116)에 의해 제공될 수 있다. 플랜지(116)는 측벽(114) 상의 휨력 및 전단력에 대해 저항한다. 이 예에서, 플랜지(116)가 측벽(114)과 동일한 두께이지만, 다른 예에서 플랜지(116)는 측벽(114)보다 더 두꺼워서 변형에 대한 저항을 개선시킨다. 강도를 위한 특정한 부분의 임의의 증가된 두께가 도입된 증가된 열용량에 대해 가중되어, 에어로졸 생성 디바이스(100)가 전체적으로 단단하지만 효율적이게 한다.
특히 이 예에서, 가열 챔버(108)는 약 31 ㎜의 길이를 갖는다. 즉, 측벽(114)은 약 31 ㎜의 길이를 갖는다. 가열 챔버(108)는 약 7 ㎜의 직경의 기재 캐리어(132)를 수용하도록 크기설정된 약 7.6 ㎜의 내경을 갖는다. 측벽(114)이 80 ㎛ 두께이지만, 기저부는 부가적인 지지를 제공하기 위해 0.4 ㎜ 두께이다.
대안적인 적합한 치수는 기재 캐리어를 수용하기 위해 본 명세서에서 설명된 기능을 제공하도록 손쉽게 구상될 것이다.
가열 챔버(108)는 복수의 열적 맞물림 소자(120)를 포함한다. 열적 맞물림 소자(120)는 측벽(114)의 내부면에 형성된 돌출부이다. 실제로, 용어 "열적 맞물림 소자"와 "돌출부"는 본 명세서에서 교환 가능하게 사용될 수 있다. 측벽(114)의 둘레 주위에서, 열적 맞물림 소자(120)의 폭은 측벽(114)의 길이와 평행한 이들의 길이에 비해 작다. 이 예에서, 4개의 열적 맞물림 소자(120)가 있다.
이 예에서, 열적 맞물림 소자(120)는 측벽(114) 내 만입부로서 형성된다. 파지 소자(122)는 동일한 방식으로 만입부로서 형성될 수 있다. 이들은 측벽(114)의 내부 표면에 만입부 그리고 측벽(114)의 외부 표면에 함몰부를 형성하기 위해 측면을 향하여 측벽(114)을 변형시킴으로써 형성된다. 따라서, 용어 "만입부"는 또한 용어 "돌출부"와 교환 가능하게 사용된다. 측벽(114)을 만입시킴으로써 열적 맞물림 소자(120)를 형성하는 것은 이들이 측벽(114)과 통합되고 따라서 열 흐름에 최소 영향을 준다는 장점을 갖는다. 또한, 추가의 소자가 가열 챔버(108)의 측벽(114)의 내부면에 부가되는 경우와 같이, 만입된 열적 맞물림 소자(120)와 파지 소자(122)는 임의의 열용량을 부가하지 않는다. 최종적으로, 설명된 바와 같이 측벽(114)을 만입시키는 것은 측벽(114)에 대해 횡방향으로 연장되는 부분을 도입함으로써 측벽(114)의 강도를 증가시켜서, 측벽(114)의 휨에 대한 저항을 제공한다.
열적 맞물림 소자(120)는 열 생성기(130)로부터 에어로졸 기재(134)로의 열 전달을 촉진하기 위해 제공된다. 에어로졸 생성 디바이스(100)는 기재 캐리어(132)의 외부층(142)에 대해 맞물리는 열적 맞물림 소자(120)의 표면으로부터 열을 전도함으로써 작동한다. 이와 같이, 측벽(114)의 내부면의 열적 맞물림 소자(120)는 기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)에 삽입될 때 기재 캐리어와 접촉한다. 이것은 에어로졸 기재(134)가 전도에 의해 가열되는 것을 발생시킨다. 따라서, 본 명세서에서 사용될 때, 열적 맞물림 소자(120)는 "열 전달 소자" 또는 "전도 소자"로서 지칭될 수 있다.
에어로졸 생성 디바이스(100)는 또한 측벽(114)의 내부면과 기재 캐리어(132)의 외부층(142) 사이의 공기 갭 내 공기를 가열함으로써 작동한다. 즉, 사용자가 에어로졸 생성 디바이스(100)를 빠는 경우에 가열된 공기가 에어로졸 기재(134)를 통해 인출될 때 에어로졸 기재(134)의 대류 가열이 있다. 폭 및 높이(즉, 각각의 열적 맞물림 소자(120)가 가열 챔버(108)를 따라 연장되는 거리)가 열을 공기로 운반하는 측벽(114)의 표면적을 증가시켜서, 에어로졸 생성 디바이스(100)가 유효 온도에 더 신속하게 도달하게 한다. 게다가, 열적 맞물림 소자(120)가 내부 용적으로 연장되어 기재 캐리어(132)와 접촉하기 때문에, 복수의 공기 흐름 경로가 인접한 열적 맞물림 소자(120) 사이에 획정된다. 공기가 개방된 단부(110)에서 가열 챔버(108)에 진입할 때, 공기는 측벽(114)과 기재 캐리어(134) 사이를 지나가고 인접한 열적 맞물림 소자(120) 사이를 강제로 지나간다. 열적 맞물림 소자(120)의 수 및 크기는 적절한 공기 공급이 제공되어 충분하고 균일한 가열 및 드로우 저항을 보장하는 것을 보장하기 위해 선택되어야 한다. 에어로졸 기재(134)의 충분하고 균일한 가열을 제공하고 적절하게 크기설정된 공기 흐름 채널을 제공하기 위한 열적 맞물림 소자(120)의 적합한 수가 4인 것으로 밝혀졌다.
열을 에어로졸 기재(134)로 전도하기 위해, 열적 맞물림 소자(120)의 표면이 기재 캐리어(132)의 외부층(142)과 서로 맞물려야 한다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 제작 허용오차는 기재 캐리어(132)의 직경의 작은 변화를 발생시킬 수 있다. 또한, 기재 캐리어(132)의 외부층(142) 및 기재 캐리어 내부에 유지되는 에어로졸 기재(134)의 비교적 부드럽고 압축 가능한 특성에 기인하여, 기재 캐리어(132)에 대한 임의의 손상 또는 이의 거친 처리는 직경이 감소되는 것을 발생시킬 수 있거나 또는 외부층(142)이 열적 맞물림 소자(120)의 표면과 서로 맞물리도록 의도되는 구역에서 계란형 또는 타원형 단면으로 형상을 변화시킬 수 있다. 따라서, 기재 캐리어(132)의 임의의 직경의 변화는 기재 캐리어(132)의 외부층(142)과 열적 맞물림 소자(120)의 표면 간의 감소된 열적 맞물림을 발생시킬 수 있고, 이는 열적 맞물림 소자(120)로부터 기재 캐리어(132)의 외부층(142)을 통해 에어로졸 기재(134)로의 열의 전도에 불리하게 영향을 준다. 제작 허용오차 또는 손상에 기인한 기재 캐리어(132)의 임의의 직경의 변화의 영향을 완화시키기 위해, 열적 맞물림 소자(120)는 바람직하게는 가열 챔버(108)로 충분히 멀리 연장되도록 치수설정되어 기재 캐리어(132)의 압축을 유발하여 열적 맞물림 소자(120)의 표면과 기재 캐리어(132)의 외부층(142) 사이의 죔쇠 끼워맞춤을 보장한다. 이 기재 캐리어(132)의 압축은 또한 기재 캐리어(132)의 외부층(142)의 길이방향 마킹을 유발할 수 있고 기재 캐리어(132)가 사용되었다는 시각적 표시를 제공할 수 있다. 게다가, 열적 맞물림 소자(120)에 의한 압축은 또한 에어로졸 기재(134)의 임의의 밀도의 변화를 감소시킬 수 있고 기재 캐리어(132)의 폭에 걸쳐 에어로졸 기재(134)의 더 일관되고 균일한 분포를 제공할 수 있다. 이것은 더 효율적이고 고른 가열을 제공할 수 있다.
열적 맞물림 소자(120)가 열을 에어로졸 기재(134)로 전도하기 위해 제공될 때, 기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)에 삽입되는 경우에 열적 맞물림 소자(120)가 에어로졸 기재(134)를 포함하는 기재 캐리어(132)의 구역과 정렬되는 것이 바람직하다. 도 8에 도시된 바와 같이, 열적 맞물림 소자(120)는 에어로졸 기재(134)와 정렬된다.
가열 효과가 고르게 분포되도록 고르게 이격될 열적 맞물림 소자(120)의 수 및 배열을 제공하는 것이 바람직하다. 이것은 중심축(E)을 향하여 기재 캐리어(132)에 중심력을 제공한다는 부가된 효과를 갖는다. 예를 들어, 이 예에서, 4개의 열적 맞물림 소자(120), 뿐만 아니라 가열 효과를 제공하는 것은 또한 일부 중심 효과를 제공하여 가열 챔버(108) 내 중심에 위치된 기재 캐리어(132)를 유지한다. 이것은 또한 기재 캐리어(132) 주위의 공기 흐름의 균일성을 개선시켜서, 가열 균일성을 더 개선시킬 수 있다.
에어로졸 기재(134)가 가열될 때, 에어로졸 기재(134)가 열적 맞물림 소자(120)로부터 수축되고 기재 캐리어(132)를 가열 챔버(108)에 유지하고 기재 캐리어가 떨어지는 것을 방지하는 압축력이 더 이상 최적이 아니라는 것이 발견되었다. 따라서, 복수의 파지 소자(122)는 아래에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 본 개시내용에 따라 제공된다.
이 예에서, 측벽(114)의 내경은 7.6 ㎜이다. 가열 챔버(108)가 7.0 ㎜의 직경의 기재 캐리어(132)와 함께 사용되기 위해 구성될 때, 이것은 측벽(114)으로부터 기재 캐리어(132)의 양측에 약 0.3 ㎜의 간격을 제공한다. 각각의 열적 맞물림 소자(120)가 약 0.6 ㎜만큼 내부 용적으로 연장되어, 양측에서 약 0.3 ㎜만큼 기재 캐리어(132) 내 에어로졸 기재(134)와 접촉하고 에어로졸 기재를 압축시킨다.
열적 맞물림 소자(120)가 기재 캐리어(132)와 접촉하는 것(접촉은 에어로졸 기재의 전도 가열, 압축 및 변형을 유발하기 위해 필수적임)을 확신하기 위해, 열적 맞물림 소자(120); 가열 챔버(108); 및 기재 캐리어(132)의 각각의 제작 허용오차를 고려한다. 예를 들어, 가열 챔버(108)의 내경은 7.6 ± 0.1 ㎜일 수 있고, 기재 캐리어(132)는 7.0 ± 0.1 ㎜의 외경을 가질 수 있고 열적 맞물림 소자(120)는 ± 0.1 ㎜의 제작 허용오차를 가질 수 있다. 이 예에서, 기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)에서 중심에 장착된다고(즉, 기재 캐리어(132)의 외부 주위에 균일한 갭을 남김) 가정하면, 각각의 열적 맞물림 소자(120)가 기재 캐리어(132)와 접촉하기 위해 걸쳐야 하는 갭은 0.2 ㎜ 내지 0.4 ㎜ 범위이다. 즉, 각각의 열적 맞물림 소자(120)가 방사 거리에 걸치기 때문에, 이 예에 대한 최저 가능한 값은 가장 작은 가능한 가열 챔버(108) 직경과 가장 큰 가능한 기재 캐리어(132) 직경 간의 차의 절반 또는 [(7.6 - 0.1)-(7.0 + 0.1)]/2 = 0.2 ㎜이다. 이 예에 대한 범위의 상단은 (유사한 이유로) 가장 큰 가능한 가열 챔버(108) 직경과 가장 작은 가능한 기재 캐리어(132) 직경 간의 차의 절반 또는 [(7.6 + 0.1)-(7.0 - 0.1)]/2 = 0.4 ㎜이다. 열적 맞물림 소자(120)가 기재 캐리어(132)와 확실히 접촉하는 것을 보장하기 위해, 이들은 이 예에서 가열 챔버(108)로 적어도 0.4 ㎜만큼 각각 연장되어야 한다는 것이 분명하다. 그러나, 이것은 열적 맞물림 소자(120) 자체의 제작 허용오차를 고려하지 않는다. 0.4 ㎜의 열적 맞물림 소자(120)를 원하는 경우에, 실제로 생성되는 범위는 0.4 ± 0.1 ㎜이거나 또는 0.3 ㎜ 내지 0.5 ㎜에서 변경된다. 이들 중 일부는 가열 챔버(108)와 기재 캐리어(132) 사이의 최대 가능한 갭에 걸치지 않을 것이다. 따라서, 이 예의 열적 맞물림 소자(120)가 0.5 ㎜의 공칭 돌출 거리를 갖게 생성되어야 하고, 0.4 ㎜ 내지 0.6 ㎜의 값의 범위를 발생시킨다. 이것은 열적 맞물림 소자(120)가 기재 캐리어(132)와 항상 접촉하는 것을 보장하는 데 충분하다.
일반적으로, 가열 챔버(108)의 내경을 H ± δH로, 기재 캐리어(132)의 외경을 S ± δS로 그리고 열적 맞물림 소자(120)가 가열 챔버(108)로 연장되는 거리를 T ± δT로 기입하면, 열적 맞물림 소자(120)가 가열 챔버(108)로 연장되도록 의도되는 거리는 다음과 같이 선택되어야 한다:
Figure pct00001
여기서 |δH|는 가열 챔버(108)의 내경의 제작 허용오차의 크기를 나타내고, |δS|는 기재 캐리어(132)의 외경의 제작 허용오차의 크기를 나타내고 |δT|는 열적 맞물림 소자(120)가 가열 챔버(108)로 연장되는 거리의 제작 허용오차의 크기를 나타낸다. 명확하게 하기 위해, 가열 챔버(108)의 내경이 H ± δH = 7.6 ± 0.1 ㎜인 경우에, |δH| = 0.1 ㎜이다.
일부 예에서, 부가적인 연장은 열적 맞물림 소자(122)가 기재 캐리어(132)와 접촉하게 할 뿐만 아니라 열적 맞물림 소자가 기재 캐리어(132)의 어느 정도의 압축을 제공하여 기재 캐리어를 안전하게 유지하고 예를 들어, 가열될 때 에어로졸 기재(134)가 수축하는 경우에도 접촉을 유지하는 것을 보장하기 위해 적용될 수 있고, 이는 다음의 방정식에서 Δ로 표현될 수 있다:
Figure pct00002
Δ의 부가는 적절하게 적용될 수 있고, 위의 예에서 약 0.1 ㎜의 거리에 대응할 수 있다는 것이 분명할 것이다. 예를 들어, 적어도 0.1 ㎜의 압축을 보장하기 위해, 0.5 ㎜ 내지 0.7 ㎜의 범위를 발생시키는, 0.6 ㎜의 공칭 깊이를 가진 파지 소자(122)가 생성될 수 있다. 이 거리는 원하는 압축을 보장하기 위해, 따라서 가열될 때 에어로졸 기재가 수축될지라도 열적 맞물림 소자에 의한 접촉을 보장하기 위해 선택될 수 있다는 것이 분명할 것이다.
게다가, 제작 허용오차는 기재 캐리어(132) 내 에어로졸 기재(134)의 최소 밀도 변화를 발생시킬 수 있다. 이러한 에어로졸 기재(134)의 밀도 변화는 단일의 기재 캐리어(132) 내에서 축방향으로 그리고 방사상으로 둘 다에 또는 동일한 배치(batch)에서 제작된 상이한 기재 캐리어(132) 간에 존재할 수 있다. 따라서, 특정한 기재 캐리어(132) 내 에어로졸 기재(134) 내 열의 비교적 균일한 전도를 보장하기 위해 에어로졸 기재(134)의 밀도가 또한 비교적 일관되는 것을 보장하는 것이 중요하다는 것이 또한 분명해질 것이다. 에어로졸 기재(134)의 임의의 밀도의 비일관성의 효과를 완화시키기 위해, 열적 맞물림 소자(120)는 가열 챔버(108)로 충분히 멀리 연장되어 기재 캐리어(132) 내 에어로졸 기재(134)의 압축을 유발하도록 치수설정될 수 있고, 이는 공기 갭을 제거함으로써 에어로졸 기재(134)를 통한 열 전도를 개선시킬 수 있다. 예시된 예에서, 가열 챔버(108)로 약 0.4 ㎜만큼 연장된 열적 맞물림 소자(120)가 적합하다. 다른 예에서, 열적 맞물림 소자(120)가 가열 챔버(108)로 연장되는 거리는 가열 챔버(108)에 걸친 거리의 백분율로서 규정될 수 있다. 예를 들어, 열적 맞물림 소자(120)는 가열 챔버(108)에 걸친 거리의 3% 내지 7%, 예를 들어, 거리의 약 5%만큼 연장될 수 있다.
열적 맞물림 소자(120)와 관련하여, 폭은 측벽(126)의 둘레 주위의 거리에 대응한다. 유사하게, 열적 맞물림 소자의 길이 방향은 이것에 대해 횡방향으로 이어져서, 기저부(112)로부터 가열 챔버(108)의 개방된 단부로 또는 플랜지(138)로 대체로 이어지고, 이들의 깊이는 열적 맞물림 소자(120)가 측벽(126)으로부터 연장되는 거리에 대응한다. 인접한 열적 맞물림 소자(120), 측벽(126) 및 기재 캐리어(132)의 외부층(142) 사이의 공간이 공기 흐름을 위해 이용 가능한 영역을 획정한다는 것에 유의할 것이다. 이것은 인접한 열적 맞물림 소자(120) 사이의 거리 및/또는 열적 맞물림 소자(120)의 깊이(즉, 열적 맞물림 소자(120)가 가열 챔버(108)로 연장되는 거리)가 더 작을수록, 사용자가 에어로졸 생성 디바이스(100)를 통해 공기를 인출하기 위해 빨아들여야 하는 것(증가된 드로우 저항으로서 알려짐)이 더 세져야 한다는 효과를 갖는다. (열적 맞물림 소자(120)가 기재 캐리어(132)의 외부층(142)과 접촉한다고 가정하면) 이것은 측벽(114)과 기재 캐리어(132) 사이의 공기 흐름 채널의 감소를 규정하는 열적 맞물림 소자(120)의 폭이라는 것이 분명해질 것이다.
정반대로(다시 열적 맞물림 소자(120)가 기재 캐리어(132)의 외부층(142)과 접촉한다는 가정하에), 열적 맞물림 소자(120)의 길이를 증가시키는 것은 에어로졸 기재(134)의 더 많은 압축을 발생시키고, 이는 에어로졸 기재(134) 내 공기 갭을 제거하고 또한 드로우 저항을 증가시킨다.
이 2개의 매개변수는 너무 낮지 않거나 또는 너무 높지 않은, 충분한 저항을 제공하기 위해 조정될 수 있다. 가열 챔버(108)는 또한 측벽(114)과 기재 캐리어(132) 사이의 공기 흐름 채널을 증가시키기 위해 더 커질 수 있지만, 갭이 너무 큼에 따라 열 생성기(130)가 효과 없기 시작되기 전에 이것에 실질적인 한계가 있다. 일반적으로 기재 캐리어(132)의 외부면 주위의 0.2 ㎜ 내지 0.3 ㎜의 갭은 좋은 절충안이고, 이는 열적 맞물림 소자(120)의 치수를 변경함으로써 허용 가능한 값 내 드로우 저항의 미세 조정을 허용한다.
기재 캐리어(132)의 외부 주위의 공기 갭은 또한 열적 맞물림 소자(120)의 수를 변화시킴으로써 변경될 수 있다. (1부터 상향으로) 열적 맞물림 소자(120)의 임의의 수는 본 명세서에서 제시된 장점 중 적어도 일부 장점(가열 영역을 증가시킴, 압축을 제공함, 에어로졸 기재(134)의 전도 가열을 제공함, 공기 갭을 조정함 등)을 제공한다. 기재 캐리어(132)를 가열 챔버(108)와 중심(즉, 동축) 정렬로 신뢰할 수 있게 유지하는 가장 낮은 수는 4이다. 4개보다 더 적은 열적 맞물림 소자(120)를 가진 설계는 기재 캐리어(132)가 열적 맞물림 소자(120) 중 2개 사이의 측벽(114)의 부분에 대해 눌러지는 상황을 허용하는 경향이 있다. 제한된 공간임이 명확할 때, 매우 큰 수(예를 들어, 30 이상)의 열적 맞물림 소자(120)를 제공하는 것은 이들 사이에 갭이 전혀 또는 거의 없는 상황을 유발하는 경향이 있고, 이는 기재 캐리어(132)의 외부면과 측벽(114)의 내부면 사이의 공기 흐름 경로를 완전히 폐쇄할 수 있어서, 대류 가열을 제공하는 에어로졸 생성 디바이스(100)의 능력을 크게 감소시킨다. 그러나, 공기 흐름 채널을 획정하기 위해 기저부(112)의 중심에 구멍을 제공할 가능성과 함께, 이러한 설계가 여전히 사용될 수 있다. 보통 열적 맞물림 소자(120)가 측벽(126)의 둘레 주위에서 고르게 이격되고, 이는 고른 압축 및 가열을 제공하는 것을 도울 수 있지만, 일부 변형은 원하는 정확한 효과에 따라 비대칭 배치를 가질 수 있다.
열적 맞물림 소자(120)의 크기 및 수가 또한 전도 가열과 대류 가열 간의 균형이 조정되게 한다는 것이 분명해질 것이다. 기재 캐리어(132)와 접촉하는 열적 맞물림 소자(120)의 폭(열적 맞물림 소자(120)가 측벽(114)의 둘레 주위에서 연장되는 거리)을 증가시킴으로써, 공기 흐름 채널의 역할을 하는 측벽(114)의 이용 가능한 둘레가 감소되어, 에어로졸 생성 디바이스(100)에 의해 제공된 대류 가열을 감소시킨다. 그러나, 더 넓은 열적 맞물림 소자(120)가 둘레의 더 많은 부분에 걸쳐 기재 캐리어(132)와 접촉하기 때문에, 이것은 에어로졸 생성 디바이스(100)에 의해 제공되는 전도 가열을 증가시킨다. 열적 맞물림 소자(120)와 기재 캐리어(132) 사이의 총 접촉 표면적을 증가시킴으로써 전도성 채널을 증가시키는 동안 대류를 위한 측벽(114)의 이용 가능한 둘레가 감소된다는 점에서 더 많은 열적 맞물림 소자(120)가 부가된다면 유사한 효과가 보여진다. 열적 맞물림 소자(120)의 길이를 증가시키는 것이 또한 열 생성기(130)에 의해 가열되는 가열 챔버(108) 내 공기의 용적을 감소시키고 대류 가열을 감소시키면서, 열적 맞물림 소자(120)와 기재 캐리어(132) 사이의 접촉 표면적을 증가시키고 전도 가열을 증가시킨다는 것에 유의한다. 각각의 열적 맞물림 소자(120)가 가열 챔버(108)로 연장되는 거리를 증가시키는 것은 대류 가열을 상당히 감소시키는 일 없이 전도 가열을 개선시키는 것을 도울 수 있다.
따라서, 에어로졸 생성 디바이스(100)는 위에서 설명된 바와 같이, 열적 맞물림 소자(120)의 수 및 크기를 변경함으로써 전도 및 대류 가열 유형의 균형을 이루도록 설계될 수 있다. 비교적 낮은 열 전도율 물질(예를 들어, 스테인리스 강)의 사용 및 비교적 얇은 측벽(114)에 기인한 열 국부화 효과는 가열되는 측벽(114)의 부분이 열적 맞물림 소자(120)의 위치에 대체로 대응할 수 있기 때문에 전도 가열이 열을 기재 캐리어(132)로 그리고 후속하여 에어로졸 기재(134)로 전달하는 적절한 수단임을 보장하고, 이는 생성된 열이 열적 맞물림 소자(120)에 의해 기재 캐리어(132)로 전도되지만, 기재 캐리어로부터 멀리 전도되지 않는다는 것을 의미한다. 가열되지만 열적 맞물림 소자(120)에 대응하지 않는 위치에서, 측벽(114)의 가열은 대류 가열을 발생시킨다.
이 예에서, 열적 맞물림 소자(120)는 세장형이고, 다시 말하면 열적 맞물림 소자가 이들의 폭보다 더 긴 길이로 연장된다. 일부 경우에 열적 맞물림 소자(120)는 이들의 폭의 5, 10 또는 심지어 2배인 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 위에서 언급된 바와 같이, 열적 맞물림 소자(120)는 하나의 예에서 가열 챔버(108)로 0.4 ㎜만큼 연장될 수 있고, 또한 0.5 ㎜ 너비 및 12 ㎜ 길이일 수 있다. 이 치수는 30 ㎜ 내지 40 ㎜, 바람직하게는 31 ㎜의 길이의 가열 챔버(108)를 위해 적합하다. 열적 맞물림 소자(120)는 가열 챔버(108)의 전체 길이로 연장되지 않고, 측벽(114)의 길이 미만인 길이를 갖는다. 따라서 열적 맞물림 소자(120)는 상단 에지 및 하단 에지를 각각 갖는다. 상단 에지는 가열 챔버(108)의 개방된 단부(110)와 가장 가깝고 또한 플랜지(116)와 가장 가깝게 위치된 열적 맞물림 소자(120)의 부분이다. 하단 에지는 기저부(112)와 가장 가깝게 위치된 열적 맞물림 소자(120)의 단부이다. 상단 에지 위에서(상단 에지보다 개방된 단부에 더 가까이) 그리고 하단 에지 아래에서(하단 에지보다 기저부(112)에 더 가까이) 측벽(114)이 열적 맞물림 소자(120)를 갖지 않는다는 것을 알 수 있다. 일부 예에서, 열적 맞물림 소자(120)는 더 길고 기저부(112)와 인접한 측벽(114)의 하단부까지 완전히 연장되지 않는다. 실제로 이러한 경우에, 심지어 하단 에지가 없을 수 있다. 열적 맞물림 소자(120)는 개방된 단부(110)로 연장되지 않고 개방된 단부(110)로부터 이격된다. 아래에서 더 상세히 설명될 바와 같이 복수의 파지 소자(122)는 열적 맞물림 소자(120)와 개방된 단부(110) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 열적 맞물림 소자(120)와 파지 소자(122) 사이에 만입부가 없다.
상부 단부에서 열적 맞물림 소자(120)의 상단 에지는 이들이 기재 캐리어(132)를 에어로졸 생성 디바이스(100)로 너무 멀리 삽입하지 않는 것을 보장하기 위해 사용자를 위한 표시기로서 사용될 수 있다. 유사하게, 가열 챔버(108)로 삽입되는 기재 캐리어(132)의 제1 단부(138)에서의 에어로졸 기재(134)의 압축은 에어로졸 기재(134)가 기재 캐리어(132)로부터 떨어지는 것 및 가열 챔버(108)를 더럽히는 것 중 일부를 발생시킬 수 있다. 따라서 기재 캐리어(132)의 제1 단부(138)의 예상된 위치보다 기저부(112)로부터 더 멀리 위치된 열적 맞물림 소자(120)의 하부 에지를 갖는 것이 유리할 수 있다.
일부 예에서, 열적 맞물림 소자(120)는 세장형이 아니고, 열적 맞물림 소자의 길이와 대략 동일한 폭을 갖는다. 예를 들어, 열적 맞물림 소자는 높이만큼 넓을 수 있거나(예를 들어, 방사 방향에서 볼 때 정사각형 또는 원형 프로파일을 가짐) 또는 열적 맞물림 소자는 너비의 2 내지 5배 길 수 있다. 열적 맞물림 소자(120)가 제공하는 중심 효과는 열적 맞물림 소자(120)가 세장형이 아닐 때에도 달성될 수 있다는 것에 유의한다. 그러나, 본 명세서에서 목적하는 열적 맞물림 기능을 달성하기 위해, 열적 맞물림 소자(120)가 기재 캐리어(132)와 접촉하는 큰 표면적을 제공하여 열 전달을 촉진한다는 것이 바람직하다. 이것은 열적 맞물림 소자(120)를 세장형 형상으로 형성함으로써 최적으로 제공된다.
도 5b에 도시된 바와 같은, 측면도에서, 열적 맞물림 소자(120)는 사다리꼴 프로파일을 가진 것으로 도시된다. 즉, 상부 에지가 대체로 평면이고 테이퍼져서 가열 챔버(108)의 개방된 단부(110)를 향하여 측벽(114)과 합쳐진다. 즉, 상부 에지는 비스듬한 형상의 프로파일이다. 유사하게, 하부 에지는 대체로 평면이고 테이퍼져서 가열 챔버(108)의 기저부(112)와 가까운 측벽(114)과 합쳐진다. 즉, 하부 에지는 비스듬한 형상의 프로파일이다. 다른 예에서, 상부 및/또는 하부 에지는 측벽(114)을 향하여 테이퍼져 있지 않지만 대신에 측벽(114)으로부터 대략 90°의 각으로 연장된다. 추가의 다른 예에서, 상부 및/또는 하부 에지는 만곡되거나 또는 둥근 형상을 갖는다. 상부 에지와 하부 에지를 가교하는 것은 기재 캐리어(132)와 접촉하고/하거나 기재 캐리어를 압축시키는 대체로 평면 구역이다. 평면의 접촉 부분은 고른 압축 및 전도 가열을 제공하는 것을 도울 수 있다. 다른 예에서, 평면 부분은 대신에 예를 들어, 다각형 또는 만곡된 프로파일(예를 들어, 원의 부분)을 가진 기재 캐리어와 접촉하기 위해 외향으로 구부러지는 만곡된 부분일 수 있다.
열적 맞물림 소자(120)의 상부 에지는 기재 캐리어(132)의 과삽입을 방지하는 역할을 할 수 있다. 도 4에 가장 분명하게 도시된 바와 같이, 기재 캐리어(132)는 기재 캐리어(132)의 도중까지만 이어지는, 에어로졸 기재(134)를 포함하는 하부 부분을 갖는다. 에어로졸 기재(134)는 일반적으로 에어로졸 수집 구역(136)과 같은 기재 캐리어(132)의 다른 구역보다 더 압축 가능하다. 따라서, 열적 맞물림 소자(120)의 상부 에지가 기재 캐리어(132)의 다른 구역의 감소된 압축성에 기인하여, 에어로졸 기재(134)의 경계와 정렬될 때 기재 캐리어(132)를 삽입하는 사용자는 저항의 증가를 느낀다. 이것을 달성하기 위해, 기재 캐리어(132)와 접촉하는 기저부(112)의 플랫폼(118)은 에어로졸 기재(134)가 차지하는 기재 캐리어(132)의 길이와 동일한 거리만큼 열적 맞물림 소자(120)의 상단 에지로부터 이격되어야 한다. 일부 예에서, 에어로졸 기재(134)는 기재 캐리어(132)의 약 20 ㎜를 차지하고, 그래서 기재 캐리어가 가열 챔버(108)에 삽입될 때 기재 캐리어(132)와 접촉하는 기저부의 부분과 열적 맞물림 소자(120)의 상단 에지 사이의 간격은 또한 약 20 ㎜이다. 상부 에지는 삽입을 돕고 기재 캐리어가 삽입될 때 기재 캐리어(132)에 대한 손상을 방지하고 일반적으로 용지로 이루어진 외부층(142)의 찢어짐을 방지하기 위해 경사질 수 있다.
가열 챔버(108)는 복수의 파지 소자(122)를 포함한다. 파지 소자(122)는 측벽(114)의 내부면에 형성된다. 파지 소자(122)는 측벽(114)의 내부면으로부터 가열 챔버(108)의 내부 용적으로 중심축(E)을 향하여 내향으로 연장된다. 파지 소자(122)는 기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)에 삽입될 때 기재 캐리어(132)를 파지하도록 배열된다.
파지 소자(122)는 열적 맞물림 소자(120)와는 상이한 기능을 수행한다. 열적 맞물림 소자(120)가 기재 캐리어(132)와 접촉하여 열을 에어로졸 기재(134)로 전도하는 동안, 파지 소자(122)가 기재 캐리어(132)를 파지하기 위해 제공되고 기재 캐리어로의 열 전달 효과를 감소시키기 위해 치수설정되고 성형된다.
파지 소자(122)는 기재 캐리어가 가열 챔버(108)에 삽입될 때 기재 캐리어(132)와 접촉하고 바람직하게는 기재 캐리어를 파지하기 위해 가열 챔버(108)로 충분히 연장된다. 위에서 언급된 바와 같이, 열적 맞물림 소자(120)가 내부 용적으로 연장되어 에어로졸 기재(134)를 포함하는 구역에서 기재 캐리어(132)를 압축시킨다. 이것은 열 생성기(130)로부터 에어로졸 기재(134)로 열을 전도하기 위한 우수한 열 접촉을 제공한다. 그러나, 발명자는 에어로졸 기재(134)가 가열될 때, 에어로졸 기재(134)가 기재 캐리어(132) 내에서 수축하는 경향이 있다는 것을 발견하였다. 특히, 에어로졸 기재(134)는 측벽(114)으로부터 수축되고 이의 직경을 실질적으로 감소시킨다. 이것은 열적 맞물림 소자(120)와의 접촉을 덜 일관되고 덜 확실하게 할 수 있다. 처음에, 열적 맞물림 소자(120)는 내부 용적으로 연장되고 에어로졸 기재(134)를 압축시켜서 충분한 접촉을 유지하여 열 전달을 촉진하도록 배열될 수 있다. 그러나, 에어로졸 기재(134)의 수축이 이 맞물림의 유효성을 감소시켜서 기재 캐리어(132)가 최적으로 제자리에 유지되지 않을 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 디바이스(100)가 거꾸로 유지된다면 또는 기재 캐리어가 사용자의 입술에 붙는다면, 이것은 기재 캐리어(132)가 무심코 제거되게 하거나 또는 에어로졸 기재(134)가 가열 컴포넌트와 오정렬되게 할 수 있다.
이것을 보상하기 위해 내부 용적으로 더 연장되는 열적 맞물림 소자(120)를 제공하는 것은, 이것이 가열 챔버(108)로의 공기 흐름을 더 제한하고, 또한 가열 및 수축 전에 기재 캐리어(132)를 삽입하기 위한 감소된 영역을 제공하기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 공기 흐름이 제한되지 않는 것을 보장하기 위해 가열 챔버(108)의 내부 용적으로의 열적 맞물림 소자(122)의 연장에 대한 한계를 두는 것이 바람직하다. 게다가, 기재 캐리어(132)가 이 구성에 삽입될 때, 에어로졸 기재(134)는 연장된 열적 맞물림 소자(120)에 의해 설정된 감소된 직경으로 압축될 것이고 일단 가열된다면 다시 한번 더 수축될 것이다. 에어로졸 기재(134)의 과압축은 에어로졸 기재(134)를 통한 공기 흐름을 허용하기 위해 방지되어야 한다.
본 개시내용에 따라 복수의 별개의 파지 소자(122)를 제공함으로써, 기재 캐리어(132)가 열적 맞물림 소자(120)와 독립적으로 제자리에 단단히 유지될 수 있다는 것이 발견되었다. 특히, 파지 소자(122)는 공기 흐름을 방해하는 일 없이 부가적인 파지를 제공한다. 아래에서 설명된 바와 같이, 이 효과는 기재 캐리어(132)가 가열될 때 수축하지 않고 열 안정적인 기재 캐리어(132)의 구역과 중첩되기 위해 파지 소자(122)가 배열될 때 특히 실현된다. 가열 챔버(108) 내 파지 소자(122)의 정확한 위치는, 파지 소자가 수축하지 않고 열 안정적인 기재 캐리어(132)의 부분, 예를 들어, 에어로졸 수집 구역(136)과 정렬되는 한 중요하지 않다.
이 예에서, 측벽(114)은 31 ㎜의 길이를 갖는다. 파지 소자(122)는 측벽(114)의 길이를 따라 4 ㎜의 거리만큼 가열 챔버(108)의 개방된 단부(110)로부터 이격된다. 파지 소자(122)는 약 5 ㎜만큼 열적 맞물림 소자(120)로부터 이격된다. 얇은 측벽(114) 및 파지 소자의 작은 접촉 면적에 기인하여, 측벽(114)을 따른 열 전달이 제한되고, 이는 더 적은 열이 파지 소자(122)로 개방된 단부(110)를 향하여 전달되는 것을 의미한다. 이것은 에어로졸 기재(134)를 포함하지 않는 기재 캐리어(132)의 부분과 일반적으로 접촉하는 파지 소자(122)에 의한 열 전달을 감소시켜서, 파지 소자(122)의 원하지 않은 가열을 감소시킨다.
파지 소자(122)는 대체로 기저부(112)로부터 가열 챔버(108)의 개방된 단부(110)로의 방향으로, 측벽(114)의 길이와 평행한 길이를 갖는다. 파지 소자(122)는 측벽(114)의 둘레 주위의 폭을 갖는다. 파지 소자(122)는 파지 소자가 가열 챔버(108)의 내부 용적으로 방사상 내향으로 연장되는 길이인 깊이를 갖는다.
파지 소자(122)는 가열 챔버(108)의 내부 용적으로 연장된다. 파지 소자(122)는 열적 맞물림 소자(120)가 연장되는 것보다 더 적게 내부 용적으로 연장된다. 이것은 이 소자가 지나가는 상이한 구역 내 기재 캐리어의 강성도의 차에 대한 조정이다.
각각의 열적 맞물림 소자(120)의 최내측 부분이 중심축(E)으로부터 방사 거리(R2)에 위치된다는 것을 도 5b로부터 알 수 있다. 유사하게, 각각의 파지 소자(122)는 중심축(E)으로부터 방사 거리(R1)에 위치된다. 이 예에서, 파지 소자(122)는 열적 맞물림 소자(120)보다 더 짧은 방사 거리만큼 내부 용적으로 연장된다. 즉 R1 > R2.
이것을 고려하는 또 다른 방식은 가열 챔버(108)의 원주(즉, 중심축(E)에 대해 수직인 평면의 둘레)를 고려하는 것이다. 파지 소자(122) 또는 열적 맞물림 소자(120)가 없는 구역에서 가열 챔버(108)의 원주는 기준 원주의 역할을 한다. 기준 원주는 중심축(E)을 통해 이어지는 가열 챔버(108)에 걸친 가장 짧은 거리인, 본 명세서에서 직경으로서 지칭되는, 특유의 치수를 갖는다. 원통형 가열 챔버(108)에 대해, 원주는 원형이고 직경은 원형과 관련된 보통의 의미를 갖는다. 타원형 단면을 가진 가열 챔버(108)에 대해, 직경은 반단축의 2배이다. 정사각형 또는 직사각형 단면을 가진 가열 챔버(108)에 대해, 직경은 마주보는(가장 긴) 측면 사이의 측벽(114)에 대해 수직인 가열 챔버(108)에 걸친 거리이다. 이 일반적인 패턴을 따르는 다른 형상이 확인될 수 있다.
측벽(114)이 파지 소자(122) 또는 열적 맞물림 소자(120)를 생성하기 위해 내향으로 변형된 경우에, 벽 주위의 원주는 더 이상 단순한 형상이 아니고 또한 일반적으로 변형에 의해 도입된 곡률에 기인하여 더 길게 된다. 그러나, 제1 제한 원주가 단지 파지 소자(122)의 최내측 부분과 접촉하도록 제1 제한 원주는 파지 소자(122)와 정렬된 구역에서 특정 길이를 따라 가열 챔버(108)에 피팅될 수 있는 기준 원주와 가장 많이 유사한 형상(즉, 동일한 형상과 방향이지만, 상이한 크기)으로서 규정될 수 있다. 이러한 제1 제한 원주는 도 6b에서 파선으로 도시된다. 유사하게, 제2 제한 원주가 단지 열적 맞물림 소자(120)의 최내측 부분과 접촉하도록 제2 제한 원주는 열적 맞물림 소자(120)와 정렬된 구역에서 특정 길이를 따라 가열 챔버(108)에 피팅될 수 있는 기준 원주와 가장 많이 유사한 형상(즉, 동일한 형상과 방향이지만, 상이한 크기)으로서 규정될 수 있다. 이러한 제2 제한 원주는 도 6c에서 파선으로 도시된다.
제1 및 제2 제한 원주는 위에서 제시된 기준 원주에 대한 직경과 비슷하게 규정된 대응하는 제1 및 제2 제한 직경을 갖는다. 따라서 원통형 가열 챔버(108)는 원형의 제1 및 제2 제한 원주 및 원형과 관련하여 보통의 의미를 가진 제1 및 제2 제한 직경을 갖는다. 타원형 단면을 가진 가열 챔버(108)에 대해, 제1 및 제2 제한 직경은 또한 타원형(동일한 정도의 편심을 가짐)일 것이고 제1 및 제2 제한 직경은 이들의 각각의 타원의 반단축의 2배인 직경이다. 정사각형 또는 직사각형 단면을 가진 가열 챔버(108)에 대해, 각각의 제한 원주는 또한(각각) 동일한 상대적인 측면 길이 및 방향의 정사각형 또는 직사각형이다. 제1 및 제2 제한 직경은 이들의 각각의 제한 원주에 대한 마주보는(가장 긴) 측면 사이의 측벽(114)에 대해 수직인 가열 챔버(108)에 걸친 거리이다. 이 일반적인 패턴을 따르는 다른 형상이 확인될 수 있다.
기준 직경이 단순히 가열 챔버(108)에 걸친, 예를 들어, 열적 맞물림 소자(120) 아래의(또는 열적 맞물림 소자(120)와 파지 소자(122) 사이의) 거리인 예가 도 5b, 도 6b, 도 6c에 도시된다. 파지 소자(122)의 최내측 부분과 중심축(E) 사이의 방사 거리(R1)는 제1 제한 직경의 절반에 대응하는 것으로 보인다. 즉, 제1 제한 직경은 2 × R1이다. 유사하게, 열적 맞물림 소자(122)의 최내측 부분과 중심축(E) 사이의 방사 거리(R2)는 제2 제한 직경의 절반에 대응하는 것으로 보인다. 즉, 제2 제한 직경은 2 × R2이다.
가열 챔버(108)가 이 예에서 원통형이기 때문에, 기준 원주와 제1 및 제2 제한 원주는 전부 원형이다. 이 후자의 2개의 원형은 각각 R1 및 R2의 반경을 갖는다. 위에서 논의된 바와 같이, 열적 맞물림 소자(120)는 파지 소자(122)보다 가열 챔버(108)의 내부 용적으로 더 연장된다. 이것은 제1 제한 직경이 제2 제한 직경보다 더 크다는 것을 의미한다. 즉, 제1 제한 원주는 제2 제한 원주의 원형보다 더 긴 원형(더 긴 둘레 및 더 큰 면적을 둘러쌈)이다. 이 관찰이 다양한 단면 형상의 관형 가열 챔버(108)에 대해 이루어지고, 파지 소자(122)가 열적 맞물림 소자(120)보다 가열 챔버(108)의 내부 용적으로 덜 멀리 연장된다는 것을 알게 될 것이다.
이상적으로, 열적 맞물림 소자(120)는 파지 소자(122)보다 가열 챔버(108)의 내부 용적으로 약 0.1 ㎜ 내지 0.2 ㎜만큼 더 멀리 연장된다. 이를 확인하는 또 다른 방식은 제1 제한 직경이 64 ㎜인 경우에, 기재 캐리어(132)가 70 ㎜의 외경을 가져서 파지 소자(122)가 각각의 측면에서 3 ㎜만큼 기재 캐리어를 압축시키는 것이다. 대조적으로, 제2 제한 직경이 70 ㎜의 기재 캐리어(132) 외경에 대해 62 ㎜이어서, 열적 맞물림 소자에 의해 각각의 측면에서 4 ㎜의 압축을 제공할 수 있다. 이 증가된 압축은, 에어로졸 기재가 가열될 때 에어로졸 기재(134)가 수축하는 경우에 열적 맞물림 소자(120)와 기재 캐리어(132)의 외부면 사이의 접촉을 유지하는 것을 도울 수 있다.
이것은 파지 소자(122)가 가열 챔버(108)의 단면 따라서 열적 맞물림 소자(120) 이상으로의 공기 흐름을 제한하지 않는다는 것을 의미한다. 일부 경우에, 측벽(114)의 길이에 대해 수직인 평면에서 내부 용적의 부분을 차단하는 파지 소자(122)의 프로파일은 열적 맞물림 소자(120)의 프로파일과 같다. 즉, 각각의 파지 소자(122)는 기재 캐리어(132)와 접촉하기 위한 최내측 부분을 갖고, 최내측 부분은 전부 가열 챔버(108)의 중심축(E)으로부터 동일한 방사 거리에 위치된다.
파지 소자(122)가 바람직하게는, 판지 관의 형태인 에어로졸 수집 구역(136)과 같은 에어로졸 기재(134)가 아닌 기재 캐리어(132)의 컴포넌트와 정렬을 이루도록 배열될 때, 파지 소자(122)는 에어로졸 기재(134)보다 더 중실형이고 덜 압축 가능하며 가열 동안 수축되지 않는 컴포넌트와 접촉한다. 따라서, 더 우수한 접촉이 유지될 수 있고, 파지 소자(122)는 열적 맞물림 소자(120)만큼 내부 용적으로 멀리 연장될 필요가 없다. 일부 예에서, 에어로졸 수집 구역(136)은 사용자가 예를 들어, 위치를 클릭함으로써 가열 챔버(108) 내에서 기재 캐리어(132)의 위치를 찾는 것을 돕기 위해 파지 소자(122)와 맞물리기 위한 적합한 노치를 포함할 수 있다.
7.0 ㎜의 직경 및 7.6 ㎜의 측벽의 내경을 가진 기재 캐리어(132)의 위의 예를 사용하여, 측벽(114)의 간격은 기재 캐리어(132)의 양측에서 약 0.3 ㎜이다. 기재 캐리어(132)와 접촉하기 위해, 파지 소자(122)의 깊이는 적어도 0.3 ㎜인 것으로 선택된다. 즉, 파지 소자(122)는 적어도 0.3 ㎜만큼 중심축(E)을 향하여 내부 용적으로 연장된다.
열적 맞물림 소자(120)에 대해 고려된 것과 같이, 제작 허용오차가 고려되어야 한다. 예를 들어, 가열 챔버(108)의 내경은 7.6 ± 0.1 ㎜일 수 있고, 기재 캐리어(132)는 7.0 ± 0.1 ㎜의 외경을 가질 수 있고 열적 맞물림 소자(120)는 ± 0.1 ㎜의 제작 허용오차를 가질 수 있다. 위와 동일한 방식으로, 파지 소자(122)의 깊이에 대한 최저값은 0.2 ㎜이고, 최고값은 0.4 ㎜이다. 따라서, 가열 챔버(108)와 기재 캐리어(132)의 변형을 고려할 때 접촉을 보장하기 위해 파지 소자(122)의 깊이는 적어도 0.4 ㎜이어야 한다. 파지 소자(122) 자체의 허용오차를 고려할 때, 범위는 0.4 ㎜ ± 0.1 ㎜(즉, 0.3 ㎜ 내지 0.5 ㎜)이다. 접촉을 보장하기 위해, 0.5 ㎜의 공칭 깊이를 가진 파지 소자(122)가 생산되어야 하고, 0.4 ㎜ 내지 0.6 ㎜의 값의 범위를 발생시킨다. 이것은 파지 소자(122)가 기재 캐리어(132)와 항상 접촉하는 것을 보장하는 데 충분하다.
위와 같이, 가열 챔버(108)의 내경을 H ± δH로, 기재 캐리어(132)의 외경을 S ± δS로 그리고 파지 소자(122)가 가열 챔버(108)로 연장되는 거리를 G ± δG로 기입하면, 파지 소자(122)가 가열 챔버(108)로 연장되도록 의도되는 거리는 다음과 같이 선택되어야 한다:
Figure pct00003
여기서 |δH|는 가열 챔버(108)의 내경의 제작 허용오차의 크기를 나타내고, |δS|는 기재 캐리어(132)의 외경의 제작 허용오차의 크기를 나타내고 |δG|는 파지 소자(122)가 가열 챔버(108)로 연장되는 거리의 제작 허용오차의 크기를 나타낸다. 명확하게 하기 위해, 가열 챔버(108)의 내경이 H ± δH = 7.6 ± 0.1 ㎜인 경우에, |δH| = 0.1 ㎜이다.
파지 소자(122)는 5 ㎜ 미만, 바람직하게는 3 ㎜ 미만, 더 바람직하게는 2 ㎜ 미만, 더욱 더 바람직하게는 1 ㎜ 미만의, 측벽(114)의 길이를 따라 연장되는, 길이를 갖는다. 측벽(114)의 길이와 비교하여, 파지 소자(122)의 길이는 바람직하게는 측벽(114)의 길이의 20% 미만, 더 바람직하게는 10% 미만, 더욱 더 바람직하게는 5% 미만이다. 일반적으로, 파지 소자(122)는 가열될 필요가 없는 기재 캐리어(132)의 부분으로 열을 전달하는 것이 아니라 기재 캐리어를 파지하도록 배열된다. 이것은 접촉 표면적을 최소화하기 위해, 더 작은 파지 소자에 의해 최상으로 달성된다.
파지 소자(122)는 가열 챔버(108)의 외벽에 형성된 양각된 함몰부로서 형성될 수 있다. 도 6d는 도 6b에서 부분(P)으로서 강조된 이러한 파지 소자(122)의 상세도를 도시한다. 이 설계는 제한된 열 전달이지만 확실한 파지 작동을 제공한다. 파지 소자(122)는 실질적으로 원형, 타원형, 정사각형 또는 직사각형인 원주에서 측벽을 연결시키는 만곡된 최내측 부분일 수 있다. 파지 소자의 팁(최내측 내부 부분)은 기재 캐리어의 표면(예를 들어, 티핑 용지)의 찢어짐을 방지하기 위해 바람직하게는 둥글거나 또는 평평하다. 예를 들어, 함몰부(122)는 이의 최내측 부분에서 가열 챔버의 길이에 대해 평행한 평면에서 부분적으로 타원형, 반구 또는 사다리꼴인 프로파일을 형성할 수 있다. 함몰부(122)는 가열 챔버의 외부면에 형성되고, 관형 측벽을 연결시키는 실질적으로 반구형 최내측 부분 및 환형 최외측 부분을 포함하는 공동부를 가질 수 있다. 환형 최외측 부분은 예를 들어, 약 0.1 ㎜의 반경을 가진 약간 만곡된 부분에 의해 측벽에 연결될 수 있다. 예를 들어, 최외측 부분의 직경은 0.3 내지 1 ㎜, 바람직하게는 0.4 내지 0.7 ㎜, 예를 들어 0.6 ㎜일 수 있고 구형 최내측 부분의 반경은 예를 들어, 약 0.15 ㎜일 수 있다.
열적 맞물림 소자(120)는 파지 소자(122)의 길이보다 더 긴 길이를 갖는다. 특히, 열적 맞물림 소자(120)는 파지 소자(122)의 길이의 적어도 2배 긴, 바람직하게는 적어도 3배 긴, 더 바람직하게는 적어도 5배 긴, 더욱 더 바람직하게는 적어도 10배 긴 길이를 갖는다. 열적 맞물림 소자(120)가 더 길어져서 에어로졸 기재(134)로의 열 전달을 촉진하기 위해 에어로졸 기재(134)와 접촉하는 더 긴 표면을 갖는 것이 바람직하고, 기재 캐리어(132)와 접촉하는 파지 소자(122)의 표면을 감소시켜서 에어로졸 기재(134)를 포함하지 않는 구역으로의 열 전달을 감소시키는 것이 바람직하다.
도 5b, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 파지 소자(122)는 측벽(114)의 둘레 주위에 배열된다. 개별적인 파지 소자(122)가 상이한 위치에서 측벽(114)의 둘레 주위에 위치되도록 복수의 파지 소자(122)가 배열된다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 4개의 파지 소자(122)가 도시되지만, 다른 적합한 수의 파지 소자(122)가 구상된다. 4개의 파지 소자(122)는 측벽(114)의 둘레 주위에서 균등하게 이격된다. 이것은 기재 캐리어(132)가 파지 소자(122)에 의해 가열 챔버(108) 내에 단단히 유지되게 한다. 균등하게 이격된 파지 소자(122)를 제공하는 것은 또한 특히 파지 소자(122)가 서로 동일한 크기 및 형상일 때, 가열 챔버(108) 내에서 기재 캐리어(132)를 중심에 놓는 것을 도울 수 있다. 열적 맞물림 소자(120)의 중심 효과와 유사하게, 4개의 파지 소자(122)는 가열 챔버(108)와 중심(즉, 동축) 정렬되는 기재 캐리어(132)를 신뢰할 수 있게 유지하는 최저수이다. 4개보다 더 적은 수의 파지 소자(122)를 가진 설계는 기재 캐리어(132)가 2개의 인접한 파지 소자(122) 사이의 측벽(114)의 부분에 대해 가압되는 상황을 허용하는 경향이 있고, 이것은 기재 캐리어(132)를 열적 맞물림 소자(120)의 일부를 향하여 그리고 다른 것으로부터 멀어지게 가압하여, 불균일한 가열 및 불균일한 공기 흐름 경로를 유발할 수 있다. 다른 경우에, 2개의 파지 소자(122)를 제공하는 것이 충분할 수 있지만 이것은 기재 캐리어(132)를 제자리에서 지지하는 것을 돕기 위해 열적 맞물림 소자(120)로부터의 접촉 정도에 따라 달라진다.
파지 소자(122) 각각은 측벽(114)의 내측 둘레를 따라 어느 정도 연장된다. 이 예에서, 측벽(114)이 원형일 때, 파지 소자(122) 각각은 측벽(114)의 내측 원주를 따라 어느 정도 연장된다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 각각의 파지 소자(122)는 측벽(114) 주위에서 오직 작은 부분만큼 연장된다. 특히, 각각의 파지 소자(122)는 측벽(114)의 원주 주위에서 약 1 ㎜만큼 연장된다. 이 예에서, 7.6 ㎜의 가열 챔버(108)의 내경에 대해, 4개의 파지 소자(122)는 23.9 ㎜ 원주를 따라 통틀어 4 ㎜ 중첩된다. 바람직하게는, 파지 소자(122)에 의해 덮인 둘레의 총 비율은 20% 이하, 더 바람직하게는 10% 이하이다. 이것은 파지 소자(122)가 기재 캐리어(132)와 측벽(114) 사이의 가열 챔버(108)로의 공기 흐름을 과도하게 제한하는 것을 방지한다. 일부 예에서, 파지 소자(122)는 이들의 높이와 대략 동일한 길이를 갖는다. 임의의 경우에, 열적 맞물림 소자(120)에 의해 이미 제한된 것 이상으로 파지 소자(122)가 공기 흐름을 제한하지 못하도록, 파지 소자(122)의 원주 길이가 열적 맞물림 소자(120)의 원주 길이보다 더 길지 않아야 한다. 이러한 이유로, 파지 소자(122)는 바람직하게는 열적 맞물림 소자(120)와 각지게 정렬되고 동일한 폭을 갖는다.
바람직하게는, 파지 소자(122)는 측벽(114)의 둘레 주위에서 고르게 이격되고, 이는 기재 캐리어(132)를 가열 챔버(108) 내 중심에 배치하고 기재 캐리어(132) 주위에 고르게 공기 흐름 경로를 허용할 수 있다.
이 예에서, 파지 소자(122)는 측벽(114)의 길이를 따라 열적 맞물림 소자(120)와 정렬된다. 파지 소자(122)는 열적 맞물림 소자(120)와 정렬된 위치에 배열되지만 측벽(114)의 길이를 따라 열적 맞물림 소자(120)로부터 이격된다. 파지 소자(122)는 열적 맞물림 소자(120) 이하만큼 내부 용적으로 연장된다. 부가적으로, 파지 소자(122)는 열적 맞물림 소자(120) 이하만큼 둘레 주위에서 연장된다. 이것은 파지 소자(122)가 열적 맞물림 소자(120)보다 내부 용적으로 더 돌출되지 않고, 가열 챔버(108)로의 공기 흐름을 방해하지 않는다는 것을 의미한다.
대안적인 예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 파지 소자(122)는 측벽(114)의 길이를 따라 열적 맞물림 소자(120)와 정렬되지 않아서 공기를 열적 맞물림 소자(120)를 지나 강제로 흐르게 할 수 있다.
그러나, 일부 예에서, 소자의 특정한 기능에 대해 소자의 각각의 세트를 조정하기 위해 상이한 프로파일을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이 예에서 파지 소자(122)는 기재 캐리어(132)를 파지하기 위해 측벽(114)의 길이에 대해 수직인 평면에서 둥근 프로파일을 갖고, 반면에 열적 맞물림 소자(120)는 기재 캐리어(132)와 접촉하기 위한 더 큰 표면적을 제공하기 위해 납작한 표면이 최내측을 중심축(E)을 향하여 내부 용적으로 향하게 하는 사다리꼴 형상을 갖는다.
파지 소자(122)는 측벽(114)의 길이에 대해 수직인 단면에서 볼록한 프로파일을 갖는다. 즉, 파지 소자(122)가 측벽(114)으로부터 내부 용적으로 연장되어 가열 챔버(108)의 유효 단면적을 감소시킨다.
대체로, 파지 소자(122)는 가열 챔버(108)의 내부 용적을 향하는 감소된 영역 부분을 갖는다. 즉, 파지 소자(122)는 측벽(114)으로부터 내부 용적을 향하여, 중심축(E)을 향하여 좁아진다. 이 예에서, 파지 소자(122)는 측벽(114)의 길이에 대해 수직인 평면에서 대체로 둥근 단면을 갖는다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 파지 소자(122)는 측벽(114)으로부터 연장되는 둥근 프로파일을 갖는다. 게다가, 이 예에서 파지 소자(122)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 측벽(114)의 길이에 대해 평행한 평면에서 대체로 둥근 단면을 갖는다. 즉, 이 예의 파지 소자(122)는 구의 부분을 형성하고, 특히 측벽(114)으로부터 연장되는 반구형이다. 이 경우에, 파지 소자(122)는 측벽(114)의 길이를 따른 이들의 길이 및 측벽(114)의 둘레 주위의 이들의 폭과 동일한 거리로서 가열 챔버(108)의 내부 용적으로 실질적으로 동일한 거리만큼 연장된다. 다른 형상이 가능하고, 길이가 폭과 동일할 필요가 없으며, 길이 또는 폭 중 어느 것도 깊이와 동일할 필요가 없다는 것이 이해될 것이다.
이 구형 형상은 기재 캐리어(132)를 파지하기 위해 내부 용적으로의 필수적인 연장을 제공하지만, 과도한 표면적이 제공되지 않도록 보장하기 위해 내부 용적을 향하는 영역을 감소시켜서, 기재 캐리어(132)로의 임의의 원하지 않은 열 전달에 대한 가능성을 감소시킨다. 이와 같이, 파지 소자(122)가 파지 소자(122)의 최내측 지점(최내측 지점은 내부 용적과 대면하고 기재 캐리어(132)와 접촉하도록 구성된 파지 소자(122)의 부분임)에서 둥근 에지를 갖는 것이 바람직하다. 대안적인 예에서, 파지 소자(122)는 도 12에 도시된 바와 같이, 접촉 영역을 더 감소시키고 핀칭 효과의 다수를 제공하기 위해 날카로운 에지를 가질 수 있다.
파지 소자(122)는 측벽(114)으로부터 중심축(E)을 향하여 경사지는 개방된 단부(110)와 대면하는 상부 표면을 제공한다. 즉, 파지 소자(122)는 개방된 단부(110)와 가장 가까운 측벽(114)으로부터 내부 용적을 향하여 테이퍼진다. 이것은 파지 소자(122)가 개방된 단부(110)로부터 기저부(112)를 향하는 방향을 따라 측벽(114)의 직경을 실질적으로 감소시킨다는 것을 의미한다. 이것은 기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108) 내에서 먼저 접촉하는 경사면을 제공하고 사용자가 기재 캐리어(132)를 삽입하고 기재 캐리어(132)의 손상 또는 찢어짐을 방지하는 것을 더 쉽게 할 수 있다. 이 예에서, 경사면은 파지 소자(122)의 구형 표면에 의해 제공된다. 다른 형상, 예컨대, 삼각형, 사다리꼴, 또는 다른 경사 또는 둥근 형상을 가진 경사면이 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
파지 소자(122)는 또한 사용자가 가열 챔버(108) 내에서 기재 캐리어(132)의 위치를 찾는 것을 돕도록 사용될 수 있다. 에어로졸 기재(134)와 에어로졸 수집 구역(136)의 경계가 열적 맞물림 소자(120)의 상부 에지와 정렬되는 도 8에 도시된 예를 고려하면, 사용자가 기재 캐리어(132)를 삽입할 때, 에어로졸 기재(134)는 일반적으로 에어로졸 수집 구역(136)보다 더 압축 가능하고 파지 소자(122) 주위에서 변형된다. 기재 캐리어(132)가 더 삽입될 때, 사용자는 파지 소자(122)와 인접하는 에어로졸 수집 구역(136)의 저항을 느낀다. 파지 소자(122)의 상부 표면의 경사면은 사용자에게 유형 저항을 제공하면서, 삽입을 가이드하는 것을 돕는다. 사용자는 사용자가 제2 저항을 느끼는 지점에서 에어로졸 수집 구역(136)가 열적 맞물림 소자(120)의 상부 에지와 인접할 때까지 기재 캐리어(132)를 계속해서 삽입할 수 있다. 이것은 사용자에게 기재 캐리어(132)가 기저부(112) 또는 플랫폼(118)에 대해 과도하게 미는 일 없이 완전히 삽입된다는 것을 알리고, 이는 손상을 방지하는 것을 도울 수 있다.
파지 소자(122)는 이것이 가열 챔버(108) 내 기재 캐리어(132)의 중심화 및 균일한 파지를 제공하는 것을 도울 수 있기 때문에 대체로 서로 동일한 형상이다. 그러나, 상이한 형상의 파지 소자(122)가 제공될 수 있고, 상이한 형상의 개별적인 파지 소자(122)가 동일한 가열 챔버(108)에서 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 부가적으로, 파지 소자(122)는 대체로 서로 동일한 크기일 수 있다. 예를 들어, 각각의 파지 소자(122)는 동일한 길이 및/또는 폭 및/또는 깊이를 가질 수 있다.
이 예에서, 열적 맞물림 소자(120)의 수와 동일한 수(즉, 4개)의 파지 소자(122)가 있다. 다른 예에서, 열적 맞물림 소자(120)의 수와 상이한 수의 파지 소자(122)가 있다.
일부 예에서, 열적 맞물림 소자(120)와 관련하여 위에서 언급된 특징부 중 임의의 특징부가 파지 소자(122)에 제공될 수 있다. 특히, 파지 소자(122)가 열적 맞물림 소자(120)와 동일한 방식으로 측벽(114)으로부터 변형될 수 있기 때문에, 유사한 형상이 제공될 수 있지만, 언급된 바와 같이 상이한 기능에 기인하여 상이한 크기를 갖는 것이 바람직하다. 추가의 예에서, 파지 소자(122)의 상부 에지는 열적 맞물림 소자(120)와 관련하여 위에서 설명된 방식과 동일한 방식으로 기재 캐리어(132)의 삽입을 가이드하도록 사용될 수 있다.
파지 소자(122)는 측벽(114)의 부분으로 형성된다. 즉, 파지 소자(122)는 가열 챔버(108)의 측벽(114)과 일체형이다. 이 예에서, 파지 소자(122)는 측벽(114)의 변형된 부분으로 형성된다. 예를 들어, 파지 소자(122)는 측벽(114)으로부터 양각될 수 있다. 파지 소자(122)는 가열 챔버(108)의 내부 용적으로 측벽(114)의 부분을 변형시킴으로써 형성된 만입부이다. 따라서, 파지 소자는 바람직하게는 측벽(114)에 부착된 부가적인 소자에 의해 형성되지 않는다. 따라서, 불필요한 두께가 측벽(114)에 부가되지 않는다. 이것은 가열 챔버(108)의 열용량을 증가시키는 일 없이 파지 소자(122)의 목적하는 기능을 제공한다. 열적 맞물림 소자(120)가 또한 동일한 방식으로 변형된다면, 이 과정은 동일한 단차에서 또는 인접한 단차에서 실행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 기재 캐리어(132)에 대한 파지 소자(122)의 배열이 더 상세하게 도시된다. 이 예에서, 파지 소자(122)는 에어로졸 기재(134)를 포함하지 않는 기재 캐리어(132)의 부분과 정렬되도록 구성된다. 특히, 파지 소자(122)는 기재 캐리어(132)가 삽입될 때 에어로졸 수집 구역(136)과 정렬된다. 에어로졸 수집 구역(136)은 물질, 예컨대, 판지 또는 아세테이트로 이루어진 대체로 중공형 관이다. 에어로졸 수집 구역(136)은 일단 에어로졸이 에어로졸 기재(134)로부터 방출된다면 에어로졸이 모이게 하고, 사용자에 의해 흡입되기 전에 증기가 냉각되고 공기와 혼합되게 하는 구역을 제공한다. 에어로졸 수집 구역(136)은 일반적으로 에어로졸 기재(134)보다 덜 압축 가능하고 따라서 파지 소자(122)는 에어로졸 기재(134)에 대해보다 더 큰 파지력을 제공할 수 있다. 게다가, 에어로졸 수집 구역(136)이 가열 동안 수축되지 않기 때문에, 파지 소자(122)는 가열 후에도 파지를 유지할 수 있다.
도 9를 참조하면, 열 생성기(130)가 감싸진 가열 챔버(108)가 도시된다. 이 예에서, 열 생성기(130)는 전기적 열 생성기이다. 열 생성기(130)는 구리 트랙과 같은, 전기 전도성 가열 소자(156)를 가진, 전기 절연성 백킹층(154), 예를 들어, 폴리이미드 막의 형태이다. 가열 소자(156)의 물질은 목적하는 저항 따라서 목적하는 전력 출력을 갖도록 선택될 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, "열 생성기", 예를 들어 열 생성기(130)는 전체 가열 컴포넌트(가열 소자(156) 및 백킹층(154))를 나타내고, 반면에 "열 생성기"는 가열 트랙 또는 가열 소자(156)를 나타낸다. 위에서 설명된 바와 같이, 열 생성기(130)는 측벽(114)의 중심 부분과 중첩되도록 배열되고 개방된 단부(110)를 향하는 단부 및 기저부(112)를 향하는 단부에서 중첩되지 않는다. 특히, 열 생성기(130)는 열적 맞물림 소자(120)의 전체 길이와 중첩되도록 배열된다. 이것은 열적 맞물림 소자(120)의 부근에서 가열 챔버(108)의 측벽(114)으로 직접적으로 열을 제공한다. 따라서, 열적 맞물림 소자(120)는 열을 에어로졸 기재(132)로 효과적으로 전도할 수 있다.
열 생성기(130)는 파지 소자(122)와 중첩되도록 배열되지 않는다. 즉, 열 생성기(130)는 파지 소자(122)가 배열되는 측벽(114)의 위치에 걸쳐 배열되지 않는다. 즉, 파지 소자(122)의 위치와 열 생성기(130)가 배열되는 위치 사이에 측벽(114)의 길이를 따른 갭이 있다. 따라서, 파지 소자(122)는 열 생성기(130)와 접촉하지 않는다. 위에서 언급된 바와 같이, 이것은 열을 열적 맞물림 소자(120)로 향하게 하여 열을 에어로졸 기재(134)로 전도하고, 파지 소자(120)의 가열을 방지하여 가열 효율을 개선시키는 것을 보장한다.
위에서 언급된 바와 같이, 임의로 측벽(114)의 외부 표면과 열 생성기(130) 사이에 존재하는 금속성층이 있을 수 있다. 예를 들어, 이것은 열 전달 효율을 개선시키기 위한 구리와 같은 높은 열 전도율 금속의 전기도금된 층일 수 있다.
일부 예에서, 백킹층(154)은 가열 소자(156)보다 더 큰 영역에 걸쳐 연장될 수 있다. 예를 들어, 열 생성기(130)가 측벽을 따라 배열될 수 있어서 가열 소자(156)가 열적 맞물림 소자(120)의 길이를 상당히 덮지만, 백킹층(154)이 더 연장되고 실제로 파지 소자(122)와 중첩될 수 있다. 이것은 파지 소자(122)의 상당한 가열 효과를 제공하지 않을 것이고, 열 생성기(130)가 파지 소자(122)와 중첩되는 시나리오로서 고려되지 않아야 한다. 즉, 열 생성기(130)가 파지 소자(122)와 중첩되지 않도록 배열될 때, 이것은 가열 소자(156)가 파지 소자(122)로부터 이격되는 것을 의미하지만, 일부 경우에 열 생성기(130)의 백킹층(154)이 파지 소자(122)와 중첩될 수 있다. 기능적으로, 파지 소자(122)가 열 생성기(130)에 의해 가열되지 않아서 가열 효율을 개선시키는 것이 바람직하다.
대안적인 예에서, 열 생성기(130)는 파지 소자(122)와 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 예를 들어, 열 생성기 소자(156)는 파지 소자(122)를 덮을 수 있다. 이것은 이것이 파지 소자(122)를 통해 에어로졸 수집 구역(136)으로 가열 효과를 제공할 수 있기 때문에 일부 상황에서 이로울 수 있다. 이 열 전달은 에어로졸 수집 구역(136) 내 에어로졸의 응결을 방지할 수 있다. 일부 예에서, 에어로졸 기재(134)를 포함하는 기재 캐리어(132)의 구역뿐만 아니라 다른 구역을 가열하는 것이 유용할 수 있다. 이것은, 일단 에어로졸이 생성된다면, 에어로졸의 온도를 높게 유지하여(상온보다 더 높지만 사용자가 데일만큼 높지는 않음) 사용자의 경험을 결국 저해시킬 재응결을 방지하는 것이 이롭기 때문이다.
도 8을 참조하면, 기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)에 삽입될 때, 기재 캐리어(132)는 열적 맞물림 소자(120)에 의해 접촉될 것이다. 열적 맞물림 소자(120)는 주로 가열 챔버(108)와 기재 캐리어(132) 사이에 열 접촉을 제공하고 열 생성기(130)로부터 기재 캐리어(132)로 열을 효율적으로 전도하도록 구성된다. 이것을 달성하기 위해, 열적 맞물림 소자(120)가 기재 캐리어(132) 내 에어로졸 기재(132)의 적어도 부분과 실질적으로 정렬되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)에 삽입될 때, 에어로졸 기재(134)를 포함하는 기재 캐리어(132)의 부분은 열적 맞물림 소자(120)와 접촉한다.
다른 예에서, 기저부(112)와 인접한 기재 캐리어(132)의 제1 단부(138)에서 에어로졸 기재(134)의 부분은 열적 맞물림 소자(120)와 정렬되지 않아서 제1 단부(138)에서의 기재의 가열을 감소시키거나 또는 억제할 수 있다. 기재 캐리어(132)는 가열 챔버(108)의 기저부(112) 내 플랫폼(118) 상에 놓임으로써 제1 단부(138)에서 지지된다. 위에서 설명된 바와 같이, 플랫폼(118)은 기재 캐리어(132)가 기저부(112)로부터 이격되는 플랫폼(118) 주위의 공간을 제공하는 중심 영역의 기저부(112) 위로 상승된다. 이것은 제1 단부(138)의 직접적인 가열을 감소시킨다. 이것은 또한 제1 단부(138)로의 공기 흐름을 촉진시킨다.
이 예에서, 기재 캐리어(132)가 삽입될 때, 에어로졸 기재(134)와 에어로졸 수집 구역(136) 사이의 경계는 열적 맞물림 소자(120)의 상부 표면과 실질적으로 정렬되도록 배열된다. 이것은 열 및 증기를 유지하고 에어로졸이 생성되지 않는 에어로졸 수집 구역(106)의 가열을 방지하는 밀봉부를 제공할 수 있다.
기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)에 삽입될 때, 파지 소자(122)는 에어로졸 기재(134)와 제2 단부(140) 사이의 지점에서 기재 캐리어(132)와 접촉하도록 구성된다. 즉, 파지 소자(122)는 에어로졸 기재(134)와 중첩되지 않는 위치에서 기재 캐리어(132)와 접촉하도록 배치된다. 이 예에서, 파지 소자(122)는 에어로졸 수집 구역(136)에서 기재 캐리어(132)와 접촉하도록 배열된다. 이 방식으로, 파지 소자(122)는 에어로졸 기재(134)의 가열을 방해하지 않을 위치에서 에어로졸 기재(134)를 파지할 수 있다. 게다가, 에어로졸 기재(134)가 가열될 때, 에어로졸 기재는 수축되고 열적 맞물림 소자(120)와의 접촉을 감소시키기 시작한다. 이것은 에어로졸 기재(134)를 가열하는 열적 맞물림 소자(120)의 능력에 유의한 영향을 주지 않고, 대류를 통한 열은 임의의 경우에 방해받지 않지만, 이것은 에어로졸 기재(134)가 열적 맞물림 소자(120)로부터 수축될 때 열적 맞물림 소자(120)와 에어로졸 기재(134) 사이의 덜 확실한 맞물림을 초래할 수 있다. 따라서, 에어로졸 기재(134)로부터 떨어진 위치에 파지 소자(122)를 제공함으로써, 기재 캐리어(132)는 가열 동안 에어로졸 기재(134)의 임의의 수축에 관계없이 제자리에 고정될 수 있다.
따라서 에어로졸 생성 디바이스(100)를 위한 가열 챔버(108)가 제공되는 것이 실현될 것이고, 가열 챔버(108)는, 에어로졸 기재(134)를 포함하는 기재 캐리어(132)가 가열 챔버(108)의 길이를 따른 방향으로 삽입 가능하게 하는 개방된 제1 단부(110); 가열 챔버(108)의 내부 용적을 획정하는 측벽(114); 기재 캐리어(132)와 접촉하고 열을 기재 캐리어에 제공하기 위한 복수의 열적 맞물림 소자(120)로서, 각각의 열적 맞물림 소자(120)는 측벽(114)의 내부 표면으로부터 측벽(114) 주위의 상이한 위치의 내부 용적으로 내향으로 연장되는, 복수의 열적 맞물림 소자; 및 측벽(114)의 길이를 따라 열적 맞물림 소자(120)로부터 이격된 복수의 파지 소자(122)로서, 각각의 파지 소자(122)는 측벽(114)의 내부 표면으로부터 측벽(114) 주위의 상이한 위치의 내부 용적으로 내향으로 연장되는, 복수의 파지 소자를 포함하되; 파지 소자(122)는 열적 맞물림 소자(120)보다 개방된 제1 단부(110)에 더 가까이 위치된다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 파지 소자(122)가 측벽(114)의 길이를 따라 열적 맞물림 소자(120)와 정렬되지 않는, 가열 챔버(108)의 또 다른 예가 도시된다. 그럼에도 불구하고 이 방식으로 파지 소자(122) 및 열적 맞물림 소자(120)의 방향을 배열하는 것은 잘 기능하는 디바이스(100)를 발생시킨다는 것이 분명해질 것이다.
도 12를 참조하면, 가열 챔버(108)의 추가의 예가 파지 소자(122)를 통한 단면도로 도시된다. 본 명세서에서, 파지 소자(122)는 측벽(114)의 길이에 대해 수직인 평면에서 삼각형 프로파일을 갖도록 도시된다. 이 프로파일은 특히 기재 캐리어(132)와 디바이스(100) 사이의 상대적인 이동을 방지하기 위해 기재 캐리어(132)를 파지하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 도시된 파지 소자(122)는 측벽(114)의 변형으로 형성되고, 결과적으로 측벽(114)과 동일한 두께를 갖는다.

Claims (24)

  1. 에어로졸 생성 디바이스(100)를 위한 가열 챔버(108)로서,
    에어로졸 기재(134)를 포함하는 기재 캐리어(132)가 상기 가열 챔버(108)의 길이를 따른 방향으로 삽입 가능하게 하는 개방된 제1 단부(110);
    상기 가열 챔버(108)의 내부 용적을 획정하는 측벽(114);
    상기 기재 캐리어(132)와 접촉하고 열을 상기 기재 캐리어에 제공하기 위한 복수의 열적 맞물림 소자(thermal engagement element)(120)로서, 각각의 열적 맞물림 소자(120)는 상기 측벽(114)의 내부 표면으로부터 상기 측벽(114) 주위의 상이한 위치의 내부 용적으로 내향으로 연장되는, 복수의 열적 맞물림 소자; 및
    상기 측벽(114)의 길이를 따라 상기 열적 맞물림 소자(120)로부터 이격된 복수의 파지 소자(122)로서, 각각의 파지 소자(122)는 상기 측벽(114)의 상기 내부 표면으로부터 상기 측벽(114) 주위의 상이한 위치의 상기 내부 용적으로 내향으로 연장되고; 상기 파지 소자(122)는 상기 열적 맞물림 소자(120)보다 상기 개방된 제1 단부(110)에 더 가까이 위치되는, 복수의 파지 소자
    를 포함하는, 가열 챔버(108).
  2. 제1항에 있어서, 상기 열적 맞물림 소자(120)는 상기 측벽(114)의 변형된 부분을 포함하는, 가열 챔버.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측벽(114)은 실질적으로 일정한 두께를 갖는, 가열 챔버.
  4. 제3항에 있어서, 상기 실질적으로 일정한 두께는 1.2 ㎜ 미만인, 가열 챔버.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측벽(114)은 금속으로 형성되는, 가열 챔버.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열적 맞물림 소자(120)는 상기 측벽(114)의 양각된 부분을 포함하는, 가열 챔버.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 챔버(108)는 중심축(E)을 갖고 상기 중심축을 따라 상기 기재 캐리어(132)가 삽입 가능하고;
    상기 파지 소자(122) 각각은 상기 중심축(E)으로부터 제1 방사 거리(R1)에 위치된 상기 기재 캐리어(132)를 파지하기 위한 최내측 부분을 갖고; 상기 열적 맞물림 소자(120) 각각은 상기 중심축(E)으로부터 제2 방사 거리(R2)에 위치된 상기 기재 캐리어(132)와 접촉하기 위한 최내측 부분을 갖고; 상기 제1 방사 거리(R1)는 상기 제2 방사 거리(R2) 초과인, 가열 챔버.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 방사 거리(R1)는 상기 제2 방사 거리(R2)보다 적어도 0.05 ㎜ 더 길고, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 ㎜ 더 긴, 가열 챔버.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열적 맞물림 소자(120)와 상기 파지 소자(122)는 상기 측벽(114)의 단일의 일체화 부분으로서 형성되는, 가열 챔버(108).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열적 맞물림 소자(120)는 상기 가열 챔버(108)의 길이와 평행한 평면에서의 상기 파지 소자(122)의 프로파일과는 상이한 프로파일을 상기 가열 챔버(108)의 길이와 평행한 평면에서 갖는, 가열 챔버(108).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열적 맞물림 소자(120)는 서로 동일한 형상을 갖는, 가열 챔버(108).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파지 소자(122)는 서로 동일한 형상을 갖는, 가열 챔버(108).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열적 맞물림 소자(120)의 수는 상기 파지 소자(122)의 수와 동일한, 가열 챔버(108).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열적 맞물림 소자(120)는 상기 측벽(114)의 길이를 따라 제1 거리만큼 연장되고 상기 파지 소자(122)는 상기 측벽(114)의 길이를 따라 제2 거리만큼 연장되고, 상기 제1 거리는 상기 제2 거리 초과인, 가열 챔버(108).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파지 소자(122) 중 적어도 하나의 파지 소자는 상기 내부 용적으로 내향으로 돌출되는 날카롭거나 또는 둥근 프로파일을 갖고, 바람직하게는 날카로운 프로파일은 삼각형이거나 또는 둥근 프로파일은 구의 부분인, 가열 챔버(108).
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 열을 상기 기재 캐리어(132)에 제공하도록 배열된 열 생성기를 더 포함하는, 가열 챔버(108).
  17. 제16항에 있어서, 상기 열 생성기가 상기 측벽(114)을 따라 제5 거리만큼 연장되도록 위치되어 상기 열 생성기의 적어도 부분이 상기 열적 맞물림 소자(120)의 위치에 대응하는 상기 측벽(114)의 부분의 적어도 일부에 인접하게 위치되는, 가열 챔버(108).
  18. 제17항에 있어서, 상기 열 생성기는 상기 열 생성기가 상기 파지 소자(122)의 위치에 대응하는 상기 측벽(114)의 부분의 임의의 일부에 인접하게 위치되지 않도록 위치되는, 가열 챔버(108).
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측벽(114)의 제2 단부에, 상기 개방된 제1 단부(110)와 대향하는 하단부(112)를 더 포함하는, 가열 챔버(108).
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재 캐리어(132)를 더 포함하되, 상기 기재 캐리어(132)는 제1 부분 및 제2 부분을 갖고, 상기 제1 부분은 상기 기재 캐리어(132)가 상기 가열 챔버(108)에 삽입될 때 상기 개방된 제1 단부(110)로부터 상기 제2 부분보다 더 멀리 배치되고, 상기 제1 부분은 상기 에어로졸 기재(134)를 포함하는, 가열 챔버(108).
  21. 제20항에 있어서, 상기 열적 맞물림 소자(120)는 상기 기재 캐리어(132)의 상기 제1 부분과 접촉하도록 배열되는, 가열 챔버(108).
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 파지 소자(122)는 상기 기재 캐리어(132)의 상기 제2 부분을 파지하도록 배열되는, 가열 챔버(108).
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 부분은 에어로졸 기재(134)를 포함하지 않는, 가열 챔버(108).
  24. 에어로졸 생성 디바이스(100)로서,
    전력원(126);
    제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 가열 챔버(108);
    열을 상기 가열 챔버(108)에 공급하도록 배열된 열 생성기(130);
    상기 전력원(126)으로부터 상기 열 생성기(130)로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어 회로망(128); 및
    상기 전력원(126), 상기 가열 챔버(108), 상기 열 생성기(130) 및 상기 제어 회로망(128)을 둘러싸는 외부 하우징(102)으로서, 상기 가열 챔버(108)의 상기 내부 용적에 접근하기 위해 내부에 형성된 구멍을 가진, 외부 하우징(102)
    을 포함하는, 에어로졸 생성 디바이스(100).
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