KR20220091514A - 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어로졸 형성 기재(91)를 유도 가열함으로써 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치(10)에 관한 것이다. 장치는 가열될 에어로졸 형성 기재(91)를 제거 가능하게 수용하도록 구성된 공동(20)을 포함하는 장치 하우징을 포함한다. 장치는 공동 내에 교번 자기장을 발생시키기 위한 유도 코일(31)을 포함하는 유도 가열 배열체를 더 포함하며, 유도 코일은 수용 공동(20)의 적어도 일부분 주위에 배열된다. 장치는 또한, 유도 코일의 적어도 일부분 주위에 배열되고 장치의 사용 동안 공동을 향해 유도 가열 배열체의 교번 자기장을 왜곡하도록 구성된 플럭스 집중기(33)를 포함하며, 플럭스 집중기는 플럭스 집중기 포일을 포함하고, 특히 이로 만들어진다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치 및 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이며, 물품은 가열될 에어로졸 형성 기재를 포함한다.

Description

에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치

본 발명은 에어로졸 형성 기재를 유도 가열함으로써 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 장치 및 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이며, 물품은 가열될 에어로졸 형성 기재를 포함한다.

흡입 가능한 에어로졸을 형성할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하는 것에 기초한 에어로졸 발생 시스템은 일반적으로 종래 기술로부터 공지되어 있다. 이러한 시스템은 가열될 기재를 수용하기 위한 공동을 갖는 에어로졸 발생 장치를 포함할 수 있다. 기재는 장치와 함께 사용하도록 구성된 에어로졸 발생 물품의 일체형 부분일 수 있다. 기재를 가열하기 위해, 장치는 공동 내에 교번 자기장을 발생시키기 위한 유도 코일을 포함하는 유도 가열 배열체를 포함할 수 있다. 필드는 - 시스템의 사용 중에 - 가열되도록 기재와 열적으로 근접하거나 직접 물리적으로 접촉하게 배열되는 서셉터 내의 열 발생 와전류 또는 히스테리시스 손실 중 적어도 하나를 유도하는 데 사용된다. 일반적으로, 서셉터는 장치의 일체형 부분 또는 물품의 일체형 부분일 수 있다.

그러나, 자기장은 서셉터를 유도 가열할 뿐만 아니라, 에어로졸 발생 장치의 다른 민감한 부분이나 장치에 밀접한 민감한 외부 물품을 방해할 수 있다. 이러한 원하지 않는 방해를 감소시키기 위해, 에어로졸 발생 장치에는 플럭스 집중기에 의해 둘러싸인 체적 내의 가열 배열체에 의해 발생된 자기장을 실질적으로 구속하도록 작용하는 유도 가열 배열체 주위에 배열된 플럭스 집중기가 제공될 수 있다. 그러나, 예를 들어 장치가 우연히 떨어진 후에 장치가 과도한 힘 충격 또는 쇼크를 겪었을 때, 구속 효과가 종종 감소되거나 심지어 손실되는 것이 관찰되었다. 또한, 많은 플럭스 집중기는 다소 부피가 크기 때문에 에어로졸 발생 장치의 전체 질량 및 크기를 상당히 증가시킬 수 있다.

따라서, 종래 기술 해결책의 장점을 갖지만 그의 한계를 갖지 않는 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치 및 시스템을 갖는 것이 바람직할 것이다. 특히, 향상된 견고성과 컴팩트한 디자인을 제공하는 플럭스 집중기를 포함한 에어로졸 발생 장치 및 시스템을 갖는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 따르면, 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하여 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치가 제공되어 있다. 장치는 가열될 에어로졸 형성 기재를 제거 가능하게 수용하도록 구성된 공동을 포함하는 장치 하우징을 포함한다. 장치는 공동 내에 교번 자기장을 발생시키기 위한 적어도 하나의 유도 코일을 포함하는 유도 가열 배열체를 더 포함하며, 여기서 적어도 하나의 유도 코일은 수용 공동의 적어도 일부분 주위에 배열된다. 장치는 또한, 유도 코일의 적어도 일부분 주위에 배열되고 장치의 사용 동안 공동을 향해서 유도 가열 배열체의 교번 자기장을 왜곡하도록 구성된 플럭스 집중기를 포함한다. 플럭스 집중기는 특히, 플럭스 집중기 포일로 만들어진다.

본 발명에 따르면, 특히 플럭스 집중기 포일로 만들어진 플럭스 집중기를 포함하는 플럭스 집중기는 다른 플럭스 집중기 구성, 예를 들어 페라이트계 중실체보다 더 가요성인 것으로 인식되었다. 이로 인해, 플럭스 집중기 포일은 양호한 충격 흡수 특성을 제공하며, 따라서 파단 없이 더 높은 과도한 힘 충격 또는 쇼크를 견딜 수 있다. 예를 들어, 소결된 페라이트 분말로 만들어진 서셉터와 비교하여, 가요성 플럭스 집중기 포일은 우발적인 낙하로 인해 발생하는 것과 같은 충격 부하에 대해 크게 개선된 저항성을 제공한다. 또한, 플럭스 집중기 포일은 그의 작은 치수로 인해 에어로졸 발생 장치의 보다 컴팩트한 디자인을 허용한다. 특히, 소결된 페라이트 플럭스 집중기와 비교하여, 플럭스 집중기 포일은 상당히 더 얇게 만들어질 수 있다. 또한, 중실체 플럭스 집중기와 대조적으로, 플럭스 집중기 포일은 또한, 인덕턴스를 미세하게 조정할 뿐만 아니라 제조 공차를 보상할 수 있게 한다. 특히, 플럭스 집중기 포일은, 유리하게는 온도에 따른 유도성 코일의 임피던스 안정성을 향상시키는 것을 도울 수 있다. 일반적으로, 유도 코일의 임피던스는 플럭스 집중기의 존재에 의해 영향을 받는다. 플럭스 집중기 포일을 사용할 때, 유도 가열 시스템의 컨덕턴스는 특히, 큰 체적의 중실체 플럭스 집중기와 비교하여 포일의 작은 체적으로 인해 온도에 따라 더 적게 변할 수 있다. 이로 인해, 임피던스는 또한 온도에 따라 덜 변할 수 있다. 이와는 별개로, 플럭스 집중기 포일은 제조하기가 쉽다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "자기장을 집중시키다"는 플럭스 집중기가 자기장을 왜곡하여 자기장의 밀도가 공동 내에서 증가될 수 있음을 의미한다.

공동을 향해 자기장을 왜곡함으로써, 플럭스 집중기는 자기장이 유도 코일을 넘어서 전파되는 정도를 감소시킨다. 즉, 플럭스 집중기는 자기 차폐부로서 작용한다. 이는 장치의 인접한 민감 부분, 예를 들어 금속 외부 하우징의 원하지 않는 가열, 또는 장치 외부의 인접한 민감 물품의 원하지 않는 가열을 감소시킬 수 있다. 원하지 않는 가열 손실을 감소시킴으로써, 에어로졸 발생 장치의 효율이 더욱 개선될 수 있다.

또한, 공동을 향해 자기장을 왜곡함으로써, 플럭스 집중기는 유리하게는는 공동 내에 자기장을 집중시키거나 집속시킬 수 있다. 이는 플럭스 집중기를 갖지 않는 유도 코일과 비교하여 유도 코일을 통과하는 주어진 레벨의 전력에 대해 서셉터에서 발생된 열의 레벨을 증가시킬 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 장치의 효율이 개선될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "포일"은 두께 방향에 수직인 임의의 방향으로의 치수보다 훨씬 작은 두께를 갖는 얇은 시트 재료를 지칭한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "두께"는 포일의 주 표면에 수직인 포일의 치수를 지칭한다. 특히, 용어 "포일"은 가요성이고 바람직하게는 자체 중량 하에서 휘어지는 시트 재료를 지칭할 수 있다. 더 구체적으로, 용어 "포일"은 포일의 한 면이 자유롭게 돌출된 샘플의 2 센티미터 길이당 적어도 5도, 특히 적어도 20도, 더욱 특히 적어도 30도만큼 자체 중량 하에서 구부러지는 시트 재료를 지칭할 수 있다. 용어 "포일"은 최대 5 cm, 특히 최대 2 cm, 보다 특히 최대 1.5 cm의 곡률 반경으로 자체 중량 하에서 구부러지는 시트 재료를 지칭할 수 있다.

바람직하게는, 플럭스 집중기 포일은 0.02 mm(밀리미터) 내지 0.25 mm(밀리미터), 특히 0.05 mm(밀리미터) 내지 0.2 mm(밀리미터), 바람직하게는 0.1 mm(밀리미터) 내지 0.15 mm(밀리미터) 또는 0.04 mm(밀리미터) 내지 0.08 mm(밀리미터) 또는 0.03 mm(밀리미터) 내지 0.07 mm(밀리미터)의 범위의 두께를 갖는다. 이러한 두께의 값은 에어로졸 발생 장치의 특히 컴팩트한 디자인을 허용한다. 그러나, 이들 값은 장치의 사용 중에 공동을 향해서 유도 가열 배열체의 교번 자기장을 충분히 왜곡시키는 데 충분히 크다.

플럭스 집중기의 두께는 플럭스 집중기의 두께에 수직인 임의의 방향을 따라 실질적으로 일정할 수 있다. 다른 예에서, 플럭스 집중기의 두께는 플럭스 집중기의 두께에 수직인 하나 이상의 방향을 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 플럭스 집중기의 두께는 일 단부에서 타 단부 쪽으로 또는 플럭스 집중기의 중앙부로부터 양 단부 쪽으로 테이퍼링되거나 감소될 수 있다. 플럭스 집중기의 두께는 그의 원주 둘레에서 실질적으로 일정할 수 있다. 다른 예에서, 플럭스 집중기의 두께는 그의 원주 둘레에서 변할 수 있다.

일반적으로, 플럭스 집중기는 임의의 형상을 가질 수 있지만, 바람직하게는 플럭스 집중기가 적어도 부분적으로 주위에 배열되는 적어도 하나의 유도부의 형상과 일치하는 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 플럭스 집중기는 실질적으로 원통형 형상, 특히 슬리브 형상 또는 관형 형상을 가질 수 있다. 즉, 플럭스 집중기는 관형 플럭스 집중기 또는 플럭스 집중기 슬리브 또는 원통형 플럭스 집중기일 수 있다. 이러한 형상은 적어도 하나의 유도 코일이 실질적으로 원통형 형상을 갖는 나선형 유도 코일인 경우에 특히 적합하다. 이러한 구성에서, 플럭스 집중기는 코일의 축방향 길이 연장부의 적어도 일부를 따라 적어도 하나의 유도 코일을 완전히 외접한다. 관형 형상 또는 슬리브 형상은 공동의 원통형 형상뿐만 아니라 유도 코일의 원통형 및/또는 나선형 구성에 관해 특히 유리하게는 입증된다. 이러한 형상과 같이, 플럭스 집중기는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 플럭스 집중기는 정사각형, 난형, 직사각형, 삼각형, 오각형, 육각형 또는 유사한 단면 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 플럭스 집중기는 원형 단면을 갖는다. 예를 들어, 플럭스 집중기는 원형의 원통형 형상을 가질 수 있다.

플럭스 집중기가 적어도 하나의 유도 코일의 원주의 일부 주위에서만 연장되는 것이 또한 가능하다.

임의의 이들 구성에서, 플럭스 집중기는 바람직하게는, 적어도 하나의 유도 코일의 중심선과 동축으로 배열된다. 훨씬 더 바람직하게는, 플럭스 집중기 및 적어도 하나의 유도 코일은 공동의 중심선과 동축이다.

일반적으로, 유도 가열 배열체는 단일 유도 코일 또는 복수의 유도 코일, 특히 2개의 유도 코일을 포함할 수 있다. 단일 유도 코일의 경우, 플럭스 집중기는 단일 유도 코일의 적어도 일부분 주위에, 바람직하게는 유도 코일 주위에 전체적으로 배열된다. 복수의 유도 코일의 경우, 플럭스 집중기는 유도 코일 중 하나의 적어도 일부분 주위, 바람직하게는 유도 코일 각각의 적어도 일부분 주위에, 훨씬 더 바람직하게는 각각의 유도 코일 주위에 전체적으로 배열될 수 있다.

플럭스 집중기 포일은 특히, 단부가 서로 중첩되거나 서로 접경하게 권취되어, 예컨대 관형 플럭스 집중기 또는 플럭스 집중기 슬리브를 형성할 수 있다. 서로 중첩되거나 서로 접경하는 단부는 서로 부착될 수 있다. 마찬가지로, 서로 중첩되거나 서로 접경하는 단부는 서로 느슨하게 중첩되거나 서로 느슨하게 접경할 수 있다.

특히, 플럭스 집중기 포일은 예컨대, 플럭스 집중기 포일의 단일 권선을 포함하는 관형 플럭스 집중기 또는 플럭스 집중기 슬리브를 형성하기 위해 단일 권선으로 권취될 수 있다. 대안적으로, 플럭스 집중기 포일은 예컨대, 플럭스 집중기 포일의 다중, 특히 소용돌이형 권선을 포함하는 관형 플럭스 집중기 또는 플럭스 집중기 슬리브를 형성하기 위해 다중의 회선/권선으로 권취될 수 있다.

플럭스 집중기 포일은 또한, 예컨대 서로 중첩되는 플럭스 집중기 포일의 하나 이상의 나선형 권선을 포함하는 관형 플럭스 집중기 또는 플럭스 집중기 슬리브를 형성하기 위해 권선 축에 대해 축방향으로 나선형으로 권취될 수 있다.

물론, 플럭스 집중기 포일은 층층이 별도의 동심 권선으로 권취되는 것도 가능하다. 즉, 플럭스 집중기는 층층이 별도의 동심 단일 (회선) 권선으로 권취된 복수의 플럭스 집중기 포일을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 플럭스 집중기 포일은 층층이 별도의 다중 소용돌이형 또는 다중 권선으로 권취되는 것이 또한 가능하다. 즉, 플럭스 집중기는 층층이 별도의 동심 다중 소용돌이형 또는 나선형 (회선) 권선으로 권취된 복수의 플럭스 집중기 포일을 포함할 수 있다.

또한, 플럭스 집중기는 서로 옆에 나란히 배열된 복수의 플럭스 집중기 포일을 포함하는 것이 또한 가능하며, 여기서 각각의 플럭스 집중기 포일은 서로 중첩되는 단일 권선 또는 다중 소용돌이형 권선 또는 층층이 별도의 동심 권선으로 권취된다.

플럭스 집중기 포일의 층층이 다중, 특히 다중 소용돌이형 또는 다중 나선형 권선 또는 다중 별도의 동심 권선을 포함하는 구성은 유리하게는, 다층 플럭스 집중기 포일 또는 다층 플럭스 집중기를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 여기서 각각의 권선은 하나의 층에 대응한다. 예를 들어, 플럭스 집중기는 2개, 또는 3개, 또는 4개, 또는 5개, 또는 6개 또는 그 초과의 다중 소용돌이형 또는 다중 나선형 권선 또는 다중 별도의 동심 권선을 포함할 수 있다. 따라서, 이러한 다층 플럭스 집중기 포일 또는 다층 플럭스 집중기는 단일 층 두께 또는 포일의 두께에 권선 또는 층의 수를 곱한 것에 실질적으로 대응하는 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 포일이 0.02 mm (밀리미터) 내지 0.25 mm (밀리미터), 특히, 0.05 mm (밀리미터) 내지 0.2 mm (밀리미터), 바람직하게는 0.1 mm (밀리미터) 내지 0.15 mm (밀리미터) 범위의 두께를 가지는 경우, 다층 플럭스 집중기 포일 또는 6개의 층을 포함하는 다층 플럭스 집중기는 0.12 mm (밀리미터) 내지 1.5 mm (밀리미터), 특히, 0.3 mm (밀리미터) 내지 1.2 mm (밀리미터), 바람직하게는 0.6 mm (밀리미터) 내지 0.9 mm (밀리미터) 범위의 두께를 가질 수 있다.

예컨대, 관형 플럭스 집중기 또는 플럭스 집중기 슬리브를 형성하기 위해 플럭스 집중기 포일이 특히 단일 권선으로 권취된 경우, 집중기 포일은 권취된 플럭스 집중기 포일의 탄성 복원력의 부분 방출로 인해 강제 끼워 맞춤 방식으로 장치 하우징의 내부 표면에 부착될 수 있다. 즉, 탄성 복원력은 장치 하우징의 내부 표면에 대해 반경 방향 외측으로 집중기 포일을 가압한다. 이러한 구성에서, 권취된 포일의 단부는 바람직하게는, 서로 느슨하게 중첩되거나 서로에 대해 느슨하게 접경한다. 유리하게는, 이러한 구성은 특히 임의의 추가 고정 수단 없이 플럭스 집중기의 단순한 장착을 허용한다.

플럭스 집중기는 플럭스 집중기의 최종 형상으로 플럭스 집중기 포일을 직접 압출한 결과일 수도 있다. 특히, 플럭스 집중기는 압출된 플럭스 집중기 포일, 예를 들어 압출된 관형 플럭스 집중기 포일 또는 압출된 플럭스 집중기 포일 슬리브 또는 압출된 원통형 플럭스 집중기 포일을 포함하거나 이들일 수 있다. 압출된 관형 플럭스 집중기 포일 또는 압출된 플럭스 집중기 포일 슬리브 또는 압출된 원통형 플럭스 집중기 포일은 0.05 mm(밀리미터) 내지 0.25 mm(밀리미터), 바람직하게는 0.1 mm(밀리미터) 내지 0.15 mm(밀리미터) 범위의 벽 두께를 가질 수 있다. 벽 두께는 또한 0.12 mm(밀리미터) 내지 1.5 mm(밀리미터), 특히 0.3 mm(밀리미터) 내지 1.2 mm(밀리미터), 바람직하게는 0.6 mm(밀리미터) 내지 0.9 mm(밀리미터) 범위일 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "플럭스 집중기"는 유도 코일에 의해 발생된 전자기장 또는 전자기장 라인을 집중시키고 안내하도록 작용하는 높은 상대 자기 투과율을 갖는 구성요소를 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "높은 상대 자기 투과성"은 적어도 100, 특히 적어도 1000, 바람직하게는 적어도 10000, 더욱 더 바람직하게는 적어도 50000, 가장 바람직하게는 적어도 80000의 상대 자기 투과율을 지칭한다. 이들 예시적인 값은 최대 50 kHz의 주파수와 25℃의 온도에 대한 상대 자기 투과율의 최대값을 지칭한다.

본원 및 당분야에서 사용되는 바와 같이, 용어 "상대 자기 투과율"은 자유 공간의 자기 투과율(μ0)에 대한 재료 또는 플럭스 집중기와 같은 매체의 자기 투과율의 비율을 지칭하며, 여기서 μ0는 4π·10^-7　N·A^-2(4·Pi ·10E-07 뉴턴/암페어²)이다.

따라서, 플럭스 집중기 포일은 바람직하게는 적어도 적어도 100, 특히 적어도 1000, 바람직하게는 적어도 10000, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 50000, 가장 바람직하게는 적어도 80000의 상대 자기 투과율을 갖는 재료 또는 재료들을 포함하며, 특히 이들로 만들어진다. 이들 값은 바람직하게는, 최대 50 kHz와 25℃의 온도에서 상대 자기 투과율의 최대값을 지칭한다.

플럭스 집중기 포일은 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합을 포함하거나 이들로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 플럭스 집중기 포일은 페리자성 또는 강자성 재료, 예를 들어 기질 내에 유지되는 페라이트 입자 또는 페라이트 분말과 같은 페라이트 재료, 또는 철, 강자성 스틸, 철-실리콘 또는 강자성 스테인리스 스틸과 같은 강자성 재료를 포함하는 임의의 다른 적합한 재료를 포함한다. 마찬가지로, 플럭스 집중기 포일은 기질 내에에 유지된 페리자성 또는 강자성 입자 또는 페리자성 또는 강자성 분말과 같은 페리자성 또는 강자성 재료를 포함할 수 있다. 기질은 결합제, 예를 들어 중합체, 예컨대 실리콘을 포함할 수 있다. 따라서, 기질은 실리콘 기질과 같은 중합체 매트릭스일 수 있다.

강자성 재료는 철, 니켈과 코발트 및 이의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있고, 크롬, 구리, 몰리브덴, 망간, 알루미늄, 티타늄, 바나듐, 텅스텐, 탄탈륨, 실리콘과 같은 다른 요소를 함유할 수 있다. 강자성 재료는 약 78 중량% 내지 약 82 중량%의 니켈, 0 내지 7 중량%의 몰리브덴 및 나머지 철을 포함할 수 있다.

플럭스 집중기 포일은 퍼멀로이를 포함하거나 이로 만들어질 수 있다. 퍼멀로이는 니켈-철 자성 합금이며, 이는 통상적으로 몰리브덴, 구리 및/또는 크롬과 같은 추가 요소를 함유한다.

플럭스 집중기 포일은 뮤 메탈을 포함하거나 이로 만들어질 수 있다. 뮤 메탈은 특히, 약 80000 내지 100000의 매우 높은 자기 투과율을 갖는 니켈-철 연질 강자성 합금이다. 예를 들어, 뮤 메탈은 대략 77 중량%의 니켈, 16 중량%의 철, 5 중량%의 구리, 및 2 중량%의 크롬 또는 몰리브덴을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 뮤 메탈은 80 중량%의 니켈, 5 중량%의 몰리브덴, 실리콘과 같은 소량의 다양한 다른 원소, 및 나머지 12 내지 15 중량%의 철을 포함할 수 있다.

플럭스 집중기 포일은 독일 소재의 MAGNETEC GmbH로부터 상표 Nanoperm®으로 입수 가능한 합금을 포함하거나 이로 만들어질 수 있다. Nanoperm® 합금은 약 83 중량% 내지 약 89 중량%의 철을 포함하는 철계 나노-결정질 연자성 합금이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "나노-결정질"은 약 5 나노미터 내지 50 나노미터의 입도를 갖는 재료를 지칭한다.

플럭스 집중기 포일은 독일 소재의 VACUUMSCHMELZE GmbH & Co. KG로부터 상표 Vitrovac® 또는 Vitroperm®으로 입수 가능한 합금을 포함하거나 이로 만들어질 수 있다. Vitrovac® 합금은 비정질(금속 유리)인 반면, Vitroperm® 합금은 나노-결정질 연자성 합금이다. 예를 들어, 플럭스 집중기 포일은 Vitroperm 220, Vitroperm 250, Vitroperm 270, Vitroperm 400, Vitroperm 500 또는 Vitroperm 800을 포함하거나 이로 만들어질 수 있다.

플럭스 집중기 포일은 미국 소재의 Metglas®, Inc. 또는 독일 소재의 Hitachi Metals Europe GmbH로부터 Metglas®라는 상표로 입수 가능한 브레이징 포일을 포함하거나 이로 만들어질 수 있다. Metglas® 브레이징 포일은 비정질 니켈계 브레이징 포일이다.

일반적으로, 플럭스 집중기 포일은 단층 플럭스 집중기 포일 또는 다층 플럭스 집중기 포일일 수 있다.

예를 들어, 다층 플럭스 집중기 포일은 기재 층 필름 및 기재 층 상에 배치된 강자성 재료의 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다.

다른 구현예에 따르면, 다층 플럭스 집중기 포일은 한 쌍 이상의 층을 포함하는 다층 스택을 포함할 수 있으며, 각각의 쌍은 이격 층 및 이격 층 상에 배치된 강자성 재료의 층을 포함한다.

다른 구현예에 따르면, 다층 플럭스 집중기 포일은 기재 층 및 기재 층 상에 배치된 다층 스택을 포함할 수 있으며, 여기서 다층 스택은 한 쌍 이상의 층을 포함하며, 각각의 쌍은 이격 층 및 이격 층 상에 배치된 강자성 재료의 층을 포함한다.

다른 예에 따르면, 다층 플럭스 집중기 포일은 제1 강자성 재료의 층 및 제1 강자성 재료의 층 상에 배치된 다층 스택을 포함할 수 있으며, 여기서 다층 스택은 한 쌍 이상의 층을 포함하며, 각각의 쌍은 이격 층 및 이격 층 상에 배치된 제2 강자성 재료의 층을 포함한다.

반대로, 다층 플럭스 집중기 포일은 다층 스택 및 다층 스택 상에 배치된 제1 강자성 재료의 층을 포함할 수 있으며, 여기서 다층 스택은 한 쌍 이상의 층을 포함하며, 각각의 쌍은 이격 층 및 이격 층 상에 배치된 제2 강자성 재료의 층을 포함한다.

다른 예에 따르면, 다층 플럭스 집중기 포일은 기재 층, 기재 층 상에 배치된 제1 강자성 재료의 층, 및 제1 강자성 재료의 층 상에 배치된 다층 스택을 포함할 수 있으며, 여기서 다층 스택은 한 쌍 이상의 층을 포함하며, 각각의 쌍은 이격 층 및 이격 층 상에 배치된 제2 강자성 재료의 층을 포함한다.

반대로, 다층 플럭스 집중기 포일은 기재 층 및 기재 층 상에 배치된 다층 스택 그리고 다층 스택 상에 배치된 제1 강자성 재료의 층을 포함할 수 있으며, 여기서 다층 스택은 한 쌍 이상의 층을 포함하며, 각각의 쌍은 이격 층 및 이격 층 상에 배치된 제2 강자성 재료의 층을 포함한다.

강자성 층을 포함하는 하나 이상의 층은 철, 니켈, 구리, 몰리브덴, 망간, 실리콘, 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 강자성 재료는 약 88 중량% 내지 약 82 중량%의 니켈 및 약 18 중량% 내지 약 20 중량%의 철을 포함할 수 있다. 특히, (제1 또는 제2) 강자성 층을 포함하는 하나 이상의 층은 포일을 포함하거나 이로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 포일은 퍼멀로이, Nanoperm® 합금, Vitroperm® 합금, 예컨대 Vitroperm 800, 또는 Metglas® 브레이징 포일 중 하나를 포함하거나 이로 만들어진다.

제1 및 제2 강자성 재료는 서로 동일할 수 있거나 서로 상이할 수 있다.

기재 층은 중합체 필름을 포함할 수 있다. 중합체 필름은 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리올레팜, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 기재 층은 이형 라이너를 포함할 수 있다.

이격 층 또는 하나 이상의 이격 층은 와전류 효과를 억제하기 위한 유전체층 또는 비-전기 전도성 재료일 수 있다. 이격 층 또는 하나 이상의 이격 층은 상대적으로 낮은 자기 투과율을 갖는 강자성 재료로 만들어질 수 있다. 이격 층 또는 하나 이상의 이격 층은 아크릴 중합체를 포함할 수 있다.

또한, 다층 플럭스 집중기 포일, 특히 전술한 다층 플럭스 집중기 포일 중 어느 하나는 보호 층을 포함할 수 있다. 보호 층은 바람직하게는, 다층 플럭스 집중기 포일의 2개의 최외층(에지 층) 중 적어도 하나를 형성한다. 보호 층은 중합체 또는 세라믹을 포함하거나 이로 만들어질 수 있다.

또한, 다층 플럭스 집중기 포일, 특히 전술한 다층 플럭스 집중기 포일 중 어느 하나는 접착 테이프와 같은 접착제 층을 포함할 수 있다. 접착제 층은 바람직하게는, 다층 플럭스 집중기 포일의 2개의 최외층 중 적어도 하나를 형성한다. 특히, 전술한 다층 플럭스 집중기 포일 중 어느 하나에 따른 기재 층은 접착제 층일 수 있다.

바람직하게는, 다층 플럭스 집중기 포일의 최외층 중 하나는 보호 층이고, 다층 플럭스 집중기 포일의 최외층 중 각각의 다른 하나는 접착제 층이다.

에어로졸 발생 장치는 적어도 하나의 유도 코일과 플럭스 집중기 사이에 방사상 갭을 포함할 수 있으며, 플럭스 집중기는 유도 코일을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 따라서, 갭은 또한 적어도 부분적으로 유도 코일을 둘러싼다. 갭은 Kapton®으로도 공지된, 필러 재료, 예를 들어 폴리이미드, 예컨대 폴리(4,4'-옥시디페닐렌-피로멜리트이미드) 또는 임의의 다른 적합한 유전체 재료로 채워진 갭 또는 에어 갭일 수 있다. 예를 들어, 유도 코일은 예컨대, 적어도 하나의 유도 코일과 플럭스 집중기 사이의 반사상 갭을 충전하기 위해, Kapton 테이프의 하나 이상의 층에 의해 래핑될 수 있다. 한 층의 캡톤 테이프는 40 μm 내지 80 μm 범위의 두께를 가질 수 있다.

갭은 40 μm 내지 400 μm, 특히 100 μm 내지 240 μm 범위, 예를 들어 220 μm의 방사상 연장부를 가질 수 있다. 유리하게는, 갭은 유도 코일에서의 손실을 감소시키고 가열될 서셉터에서의 손실을 증가시키는 것, 즉 에어로졸 발생 장치의 가열 효율을 증가시키는 것을 도울 수 있다. 유도 가열 배열체는 장치의 일부인 적어도 하나의 서셉터 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 서셉터 요소는 가열될 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 일체형 부분일 수 있다. 장치의 일부로서, 적어도 하나의 서셉터 요소는 예컨대 사용 동안 에어로졸 형성 기재와 열적으로 근접하거나 열 접촉, 바람직하게는 물리적으로 접촉하도록 공동 내에 적어도 부분적으로 배열되거나 배열 가능하다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "서셉터 요소"는 교번 전자기장을 받을 때 전자기 에너지를 열로 변환할 수 있는 요소를 지칭한다. 이는 서셉터 재료의 전기 및 자기 특성에 따라, 서셉터에 유도된 히스테리시스 손실 및/또는 와전류의 결과일 수 있다. 히스테리시스 손실은 교번 전자기장의 영향 하에 스위칭되는 재료 내의 자기 도메인으로 인해 강자성 또는 페리자성 서셉터에서 발생한다. 와전류는 서셉터가 전기 전도성인 경우에 유도될 수 있다. 전기 전도성 강자성 또는 페리자성 서셉터의 경우, 와전류 및 히스테리시스 손실 둘 모두로 인해 열이 발생될 수 있다.

따라서, 서셉터 요소는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키기에 충분한 온도로 유도 가열될 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 바람직한 서셉터 요소는 금속 또는 탄소를 포함한다. 바람직한 서셉터 요소는 강자성 재료, 예를 들어 페라이트 철 또는 강자성 강 또는 스테인리스 스틸을 포함할 수 있다. 적합한 서셉터 요소는 알루미늄이거나 이를 포함할 수 있다. 바람직한 서셉터 요소는 400 시리즈 스테인리스 스틸, 예를 들어 410 등급, 또는 420 등급 또는 430 등급 스테인리스 강으로 형성될 수 있다.

서셉터 요소는 다양한 기하학적 구성을 포함할 수 있다. 서셉터 요소는 서셉터 핀, 서셉터 로드, 서셉터 블레이드, 서셉터 스트립 또는 서셉터 플레이트를 포함할 수 있거나 이들일 수 있다. 서셉터 요소가 에어로졸 발생 장치의 일부인 경우, 서셉터 핀, 서셉터 핀, 서셉터 로드, 서셉터 블레이드, 서셉터 스트립 또는 서셉터 플레이트는 장치의 공동 내로, 바람직하게는 공동 내로 에어로졸 발생 물품을 삽입하기 위해 공동의 개구를 향해 돌출될 수 있다.

서셉터 요소는 필라멘트 서셉터, 메쉬 서셉터, 심지 서셉터를 포함할 수 있거나 이들일 수 있다.

마찬가지로, 서셉터 요소는 서셉터 슬리브, 서셉터 컵, 원통형 서셉터 또는 관형 서셉터를 포함할 수 있거나 이들일 수 있다. 바람직하게는, 서셉터 슬리브, 서셉터 컵, 원통형 서셉터 또는 관형 서셉터의 내부 공극은 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부분을 제거 가능하게 수용하도록 구성된다.

전술한 서셉터 요소는 임의의 단면 형상, 예를 들어 원형, 난형, 정사각형, 직사각형, 삼각형 또는 임의의 다른 적합한 형상을 가질 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 장치"는 일반적으로 예컨대 기재를 가열함으로써 에어로졸을 발생시키기 위해, 적어도 하나의 에어로졸 형성 기재, 특히 에어로졸 발생 물품 내에 제공되는 에어로졸 형성 기재와 상호작용할 수 있는 전기 작동식 장치를 지칭한다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 사용자의 입을 통해 사용자가 직접 흡입할 수 있는 에어로졸을 발생시키기 위한 퍼핑 장치이다. 특히, 에어로졸 발생 장치는 핸드헬드 에어로졸 발생 장치이다.

유도 코일에 더하여, 유도 가열 배열체는 교류(AC) 발전기를 포함할 수 있다. AC 발전기는 에어로졸 발생 장치의 전력 공급부에 의해 전력을 공급받을 수 있다. AC 발전기는 적어도 하나의 유도 코일에 작동 가능하게 결합된다. 특히, 적어도 하나의 유도 코일은 AC 발전기의 일체형 부분일 수 있다. AC 발전기는 교번 전자기장을 발생시키기 위해 유도 코일을 통과하는 고주파 발진 전류를 발생시키도록 구성되어 있다. AC 전류는 시스템의 활성화 후 연속적으로 유도 코일에 공급될 수 있거나 간헐적으로, 예컨대 퍼핑할 때마다 공급될 수 있다.

바람직하게는, 유도 가열 배열체는 LC 네트워크를 포함하는 DC 전력 공급부에 연결된 DC/AC 변환기를 포함하며, LC 네트워크는 커패시터 및 유도 코일의 직렬 연결을 포함한다.

유도 가열 배열체는 바람직하게는, 고주파 전자기장을 발생시키도록 구성된다. 본원에서 지칭되는 바와 같이, 고주파 전자기장은 500 kHz(킬로헤르츠) 내지 30 MHz(메가헤르츠), 특히 5　MHz(메가헤르츠) 내지 15 MHz(메가헤르츠), 바람직하게는 5 MHz(메가헤르츠) 내지 10 MHz(메가헤르츠)의 범위 내에 있을 수 있다.

에어로졸 발생 장치는 장치의 작동을 제어하도록 구성되어 있는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 특히, 컨트롤러는 에어로졸 형성 기재의 가열을 미리 결정된 작동 온도로 제어하기 위해, 바람직하게는 폐쇄 루프 구성에서 유도 가열 배열체의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 사용되는 작동 온도는 적어도 180℃, 특히 적어도 300℃, 바람직하게는 적어도 350℃, 더 바람직하게는 적어도 370℃, 가장 바람직하게는 적어도 400℃일 수 있다. 이러한 온도는 에어로졸 형성 기재를 가열하지만 연소하지 않기 위한 통상적인 작동 온도이다. 바람직하게는, 작동 온도는 180℃ 내지 370℃, 특히 180℃ 내지 240℃, 또는 280℃ 내지 370℃의 범위이다. 일반적으로, 작동 온도는 가열될 에어로졸 형성 기재의 유형, 서셉터의 구성 및 시스템의 사용 시 에어로졸 형성 기재에 대한 서셉터의 배열 중 적어도 하나에 의존할 수 있다. 예를 들어, 서셉터가 예컨대 시스템의 사용 시 에어로졸 형성 기재를 둘러싸도록 구성되고 배열되는 경우, 작동 온도는 180℃ 내지 240℃의 범위일 수 있다. 마찬가지로, 서셉터가 예컨대 시스템의 사용 시 에어로졸 형성 기재 내에 배열되도록 구성되는 경우, 작동 온도는 280℃ 내지 370℃의 범위일 수 있다. 전술한 바와 같은 작동 온도는, 바람직하게는 사용 시 서셉터의 온도를 지칭한다.

컨트롤러는 마이크로프로세서, 예를 들어 프로그래밍 가능 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 주문형 반도체(ASIC) 또는 제어를 제공할 수 있는 다른 전자 회로를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 적어도 하나의 DC/AC 인버터 및/또는 전력 증폭기, 예를 들어 클래스-C, 클래스-D 또는 클래스-E 전력 증폭기와 같은 추가 전자 부품을 포함할 수 있다. 특히, 유도 가열 배열체는 컨트롤러의 일부일 수 있다.

에어로졸 발생 장치는 전력 공급부, 특히 DC 공급 전압 및 DC 공급 전류를 유도 가열 배열체에 제공하도록 구성된 DC 전력 공급부를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 전력 공급부는 리튬 철 인산염 배터리와 같은 배터리이다. 대안으로서, 전력 공급부는 커패시터와 같은 전하 저장 장치의 다른 형태일 수 있다. 전력 공급부는 재충전을 필요할 수 있으며, 즉 전력 공급부는 재충전 가능할 수 있다. 전력 공급부는 하나 이상의 사용자 경험을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다. 예를 들어, 전력 공급부는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 여러 배의 기간 동안 연속적으로 에어로졸을 발생시키기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 결정된 수의 퍼프, 또는 유도 가열 배열체의 개별적인 활성화를 허용하는 데 충분한 용량을 가질 수 있다.

에어로졸 발생 장치는, 바람직하게는 유도 가열 배열체, 특히 적어도 하나의 유도 코일, 플럭스 집중기, 컨트롤러, 전력 공급부 및 공동의 적어도 일부분 중 적어도 하나를 포함하는 본체를 포함할 수 있다.

본체에 더하여, 에어로졸 발생 장치는, 특히 장치와 함께 사용될 에어로졸 발생 물품이 마우스피스를 포함하지 않는 경우에, 마우스피스를 더 포함할 수 있다. 마우스피스는 장치의 본체에 장착될 수 있다. 마우스피스는 마우스피스를 본체에 장착할 때 수용 공동을 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 본체에 마우스피스를 부착하기 위해, 본체의 근위 말단부는, 마우스피스의 원위 말단부에서 대응 부분과 맞물리는, 자석 또는 기계적 장착, 예를 들어 베이오넷 마운트 또는 스냅핏(snap-fit) 장착부를 포함할 수 있다. 장치가 마우스피스를 포함하지 않는 경우에, 에어로졸 발생 장치와 함께 사용될 에어로졸 발생 물품은 마우스피스, 예를 들어 필터 플러그를 포함할 수 있다.

에어로졸 발생 장치는 적어도 하나의 공기 배출구, 예를 들어 (존재하는 경우) 마우스피스 내에 공기 배출구를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 적어도 하나의 공기 유입구로부터 수용 공동을 통해, 가능하면 추가로, 존재하는 경우, 마우스피스 내의 공기 배출구로 연장되는 공기 경로를 포함하고 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 수용 공동과 유체 연통하는 적어도 하나의 공기 유입구를 포함하고 있다. 따라서, 에어로졸 발생 시스템은 적어도 하나의 공기 유입구로부터 수용 공동으로, 그리고 가능하게는 물품 내의 에어로졸 형성 기재를 및 마우스피스를 통해 사용자의 입으로 연장되는 공기 경로를 포함할 수 있다.

적어도 하나의 유도 코일 및 플럭스 집중기는 장치 하우징 내에 배열되고, 장치의 공동의 적어도 일부분을 형성하거나 적어도 일부분 주위에 원주 방향으로 배열되는, 특히 제거 가능하게 배열되는 유도 모듈의 일부일 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 또한, 예컨대 장치의 공동의 적어도 일부분을 형성하거나 적어도 일부분 주위에 원주방향으로 배열되도록 에어로졸 발생 장치 내에 배열 가능한 유도 모듈을 제공하며, 공동은 유도 가열될 에어로졸 형성 기재를 제거 가능하게 수용하도록 구성된다. 유도 모듈은 사용 시 공동 내에 교번 전자기장을 발생시키기 위한 적어도 하나의 유도 코일을 포함하며, 적어도 하나의 유도 코일은 유도 모듈이 장치 내에 배열될 때 수용 공동의 적어도 일부분 주위에 배열된다. 유도 모듈은 적어도 하나의 유도 코일의 적어도 일부분 주위에 원주방향으로 배열되고, 유도 모듈이 장치 내에 배열될 때, 공동을 향해 사용 동안 유도 코일의 교번 전자기장을 왜곡하도록 구성된 플럭스 집중기를 더 포함한다. 플럭스 집중기는 본 발명에 따라 그리고 본원에서 설명된 바와 같이 플럭스 집중기 포일을 포함하거나 이로 만들어진다.

유도 모듈, 특히 유도 코일과 플럭스 집중기의 추가 특징 및 장점은 에어로졸 발생 장치에 대해 설명되었고 반복되지 않을 것이다.

본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 그리고 본원에서 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 또한 제공된다. 시스템은 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품을 더 포함하며, 물품은 장치에 의해 유도 가열될 에어로졸 형성 기재를 포함한다. 에어로졸 발생 물품은 장치의 공동 내에 적어도 부분적으로 수용되거나 수용 가능할 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 시스템"은 본 발명에 따른 그리고 본원에서 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 장치와 함께 본원에 추가로 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 물품의 조합을 지칭한다. 시스템에 있어서, 물품 및 장치는 협력하여 호흡성 에어로졸을 발생시킨다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 물품"은, 가열될 때, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하는 적어도 하나의 에어로졸 형성 기재를 포함한 물품을 지칭한다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 물품은 가열식 에어로졸 발생 물품이다. 즉, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하기 위해 연소되는 것이 아니라 가열되도록 의도되는 적어도 하나의 에어로졸 형성 기재를 포함한다. 에어로졸 발생 물품은 소모품, 특히 단일 사용 후에 폐기될 소모품일 수 있다. 예를 들어, 물품은 가열될 액체 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 카트리지일 수 있다. 대안적으로는, 물품은 로드 형상 물품, 종래의 궐련과 유사한, 특히 담배 물품일 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 발생시키기 위해 가열 시 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 재료를 포함하거나 그로 형성된 기재를 나타낸다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 휘발성 화합물을 방출하기 위해 연소되기보다는 가열되도록 의도된다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는 액체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 둘 모두의 경우에, 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 성분 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다. 에어로졸 형성 기재는 또한 니코틴 또는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 또한 페이스트형 재료, 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 다공성 재료의 향낭, 또는, 예를 들어 글리세린과 같은 일반적인 에어로졸 형성제를 포함할 수 있는, 겔화제 또는 접착제와 혼합된, 이후 플러그로 압축 또는 몰딩되는 말아피는 담배(loose tobacco)일 수 있다.

전에 언급된 바와 같이, 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위해 사용된 적어도 하나의 서셉터 요소는 에어로졸 발생 장치의 일부 대신, 에어로졸 발생 물품의 일체형 부분일 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 물품은 물품이 장치의 공동 내에 수용될 때 서셉터 요소가 사용 시 유도 가열 배열체에 의해 유도 가열 가능하도록 에어로졸 형성 기재와 열적으로 근접하거나 열적으로 접촉하게 위치된 적어도 하나의 서셉터 요소를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 추가 특징 및 장점은 에어로졸 발생 장치에 관해 설명되었고 반복되지 않을 것이다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 추가로 설명될 것이며, 여기서
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략적인 종단면이다.
도 2는 도 1에 따른 유도 모듈의 상세도이다.
도 3은 본 발명의 제2 구현예에 따른 유도 모듈의 상세도이다.
도 4는 본 발명의 제3 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략적인 종단면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 플럭스 집중기 포일의 3개의 상이한 배열을 도시하며;
도 9는 본 발명에 따른 다층 플럭스 집중기 포일의 예시적인 구현예를 개략적으로 예시한다.

도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템(1)의 예시적인 제1 구현예의 개략적인 단면도를 도시한다. 시스템(1)은 에어로졸 형성 기재(91)를 유도 가열함으로써 에어로졸을 발생시키도록 구성된다. 시스템(1)은 2개의 주요 구성요소: 가열될 에어로졸 형성 기재(91)를 포함하는 에어로졸 발생 물품(90), 및 물품(90)과 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 장치(10)를 포함한다. 장치(10)는 물품(90)을 수용하기 위한 수용 공동(20), 및 물품(90)이 공동(20) 내로 삽입될 때 물품(90) 내의 기재(91)를 가열하기 위한 유도 가열 배열체를 포함한다.

물품(90)은 종래의 궐련의 형상과 유사한 로드 형상을 갖는다. 본 구현예에서, 물품(90)은 동축 정렬로 배열된 4개의 요소: 기재 요소(91), 지지 요소(92), 에어로졸 냉각 요소(94), 및 필터 플러그(95)를 포함한다. 기재 요소는 물품(90)의 원위 단부에 배열되고 가열될 에어로졸 형성 기재를 포함한다. 에어로졸 형성 기재(91)는, 예를 들어 에어로졸 형성제로서 글리세린을 포함하는 균질화된 담배 재료의 크림핑된 시트(crimped sheet)를 포함할 수 있다. 지지 요소(92)는 중앙 공기 통로(93)를 형성하는 중공 코어를 포함한다. 필터 플러그(95)는 마우스피스로서 기능하며, 예를 들어 셀룰로스 아세테이트 섬유를 포함할 수 있다. 모든 4개의 요소는 차례로 순차적으로 배열되는 실질적으로 원통형 요소이다. 요소는 실질적으로 동일한 직경을 갖고 궐련지로 제조된 외부 래퍼(96)에 의해 외접되어, 예컨대 원통형 로드를 형성한다. 외부 래퍼(96)는 래퍼의 자유 단부가 서로 중첩되도록 전술한 요소 주위에 래핑될 수 있다. 래퍼는 래퍼의 중첩된 자유 단부를 서로 부착시키는 접착제를 더 포함할 수 있다.

장치(10)는 실질적으로 원통형 장치 하우징에 의해 형성된 실질적으로 로드 형상 본체(11)를 포함한다. 원위 부분(13) 내에, 장치(10)는 전력 공급부(16), 예를 들어 리튬 이온 배터리, 및 장치(10)의 작동을 제어하기 위한, 특히 가열 공정을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하는 전기 회로(17)를 포함한다. 원위 부분(13)에 대향하는 근위 부분(14) 내에, 장치(10)는 수용 공동(20)을 포함한다. 공동(20)은 장치(10)의 근위 단부(12)에서 개방되며, 따라서 물품(90)이 수용 공동(20) 내로 쉽게 삽입될 수 있게 한다.

수용 공동의 하단 부분(21)은 장치(10)의 근위 부분(14)으로부터, 특히 수용 공동(20)으로부터 장치(10)의 원위 부분(13)을 분리한다. 바람직하게는, 하단 부분은 열 절연 재료, 예를 들어 PEEK(폴리에테르 에테르 케톤)로 제조된다. 따라서, 원위 부분(13) 내의 전기 부품은 공동(20) 내에서 에어로졸 발생 공정에 의해 생성된 에어로졸 또는 잔여물로부터 분리되어 유지될 수 있다.

장치(10)의 유도 가열 배열체는 교류, 특히 고주파 전자기장을 발생시키기 위한 유도 코일(31)을 포함하는 유도 공급원을 포함한다. 본 구현예에서, 유도 코일(31)은 원통형 수용 공동(20)을 원주방향으로 둘러싸는 나선형 코일이다. 유도 코일(31)은 와이어(38)로 형성되고 그의 길이를 따라 연장되는 복수의 턴 또는 권선을 갖는다. 와이어(38)는 정사각형, 난형, 또는 삼각형과 같은, 임의의 적합한 단면 형상을 가질 수 있다. 이러한 구현예에서, 와이어(38)는 원형 단면을 갖는다. 다른 구현예에서, 와이어는 편평한 단면 형상을 가질 수 있다.

유도 가열 배열체는 예컨대, 유도 코일(31)에 의해 발생된 전자기장을 경험하도록 수용 공동(20) 내에 배열되는 서셉터 요소(60)를 더 포함한다. 본 구현예에서, 서셉터 요소(60)는 서셉터 블레이드(61)이다. 원위 단부(64)에서, 서셉터 블레이드는 장치의 수용 공동(20)의 하단 부분(21)에 배열된다. 그로부터, 서셉터 블레이드(61)는 장치(10)의 근위 단부(12)에서 수용 공동(20)의 개구부를 향해 수용 공동(20)의 내부 공극 내로 연장된다. 서셉터 블레이드(60)의 다른 단부, 즉, 원위 자유 단부(63)는 예컨대 서셉터 블레이드가 물품(90)의 원위 말단부 내에서 에어로졸 형성 기재(91)를 쉽게 관통할 수 있도록 테이퍼링된다.

장치(10)가 작동될 때, 고주파 교류가 유도 코일(31)을 통과한다. 이는 코일(31)이 공동(20) 내에 교번 전자기장을 발생시키게 한다. 따라서, 서셉터 블레이드(61)는 서셉터 요소(60)의 재료의 자기 및 전기 특성에 따라, 와전류 및/또는 히스테리시스 손실로 인해 가열된다. 서셉터(60)는 물품(90)의 에어로졸 형성 기재(91)를 에어로졸을 형성하기에 충분한 온도로 차례로 가열한다. 에어로졸은 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 발생 물품(90)을 통해 하류로 흡인될 수 있다. 바람직하게는, 고주파 전자기장은 500 kHz(킬로헤르츠) 내지 30 MHz(메가헤르츠), 특히 5　MHz(메가헤르츠) 내지 15 MHz(메가헤르츠), 바람직하게는 5 MHz(메가헤르츠) 내지 10 MHz(메가헤르츠) 범위일 수 있다.

본 구현예에서, 유도 코일(31)은 에어로졸 발생 장치(10)의 근위 부분(14)과 함께 배열된 유도 모듈(30)의 일부이다. 유도 모듈(30)은 실질적으로 로드 형상 장치(10)의 길이방향 중심 축(C)과 동축으로 정렬되는 실질적으로 원통형 형상을 갖는다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 유도 모듈(30)은 공동(20)의 적어도 일부 또는 공동(20)의 내부 표면의 적어도 일부를 형성한다.

도 2는 유도 모듈(30)을 더 상세히 도시한다. 유도 코일(31) 이외에, 유도 모듈(30)은 나선형으로 권선된 원통형 유도 코일(31)을 운반하는 관형 내부 지지 슬리브(32)를 포함한다. 하나에서, 관형 내부 지지 슬리브(32)는 내부 지지 슬리브(32)의 원주 주위에서 연장되는 환형 돌출부(34)를 갖는다. 돌출부(34)는 유도 코일(31)의 어느 한 단부에 위치되어 코일(31)을 내부 지지 슬리브(32) 상의 제 위치에 보유한다. 내부 지지 슬리브(32)는 플라스틱과 같은 임의의 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 특히, 내부 지지 슬리브(32)는 공동(20)의 적어도 일부, 즉 공동(20)의 내부 표면의 적어도 일부일 수 있다.

유도 코일(31) 및 내부 지지 슬리브(32)(돌출부(34)와 이격되어) 둘 모두는 유도 코일(31)의 길이를 따라 연장되는 관형 플럭스 집중기(33)에 의해 둘러싸인다. 플럭스 집중기(33)는 공동(20)을 향해 장치(10)의 사용 동안 유도 코일(31)에 의해 발생된 교번 전자기장을 왜곡하도록 구성된다. 본 발명에 따르면, 플럭스 집중기(33)는 플럭스 집중기 포일(35)로 만들어진다. 플럭스 집중기 포일(35)은 최대 50 kHz의 주파수와 25℃의 온도에서 적어도 100, 특히 적어도 1000, 바람직하게는 적어도 10000, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 50000, 가장 바람직하게는 적어도 80000의 높은 상대 자기 투과율을 갖는 재료를 포함한다. 이로 인해, 유도 코일(31)에 의해 생성된 전자기장은 플럭스 집중기(33)에 끌어당겨지고 안내된다. 따라서, 플럭스 집중기(33)는 자기 차폐부로서 작용한다. 이는 외부 물체의 원하지 않는 가열 또는 간섭을 감소시킬 수 있다. 유도 모듈(30)에 의해 한정된 내부 체적 내의 전자기장 라인은 또한, 플럭스 집중기(33)에 의해 왜곡되어 공동(20) 내의 전자기장의 밀도가 증가된다. 이는 공동(20) 내에 위치된 서셉터 블레이드(61) 내에서 발생된 전류를 증가시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 전자기장은 공동(20)을 향해 집중되어 서셉터 요소(60)의 보다 효율적인 가열을 허용할 수 있다.

본 구현예에서, 플럭스 집중기 포일(35)은 약 0.1 mm(밀리미터)의 두께를 갖는다. 이는 뮤 메탈으로 만들어진 단층 포일이다. 포일(35)은 유도 코일(31)을 둘러싸는 플럭스 집중기 포일(35)의 단일 권선을 포함하는, 예컨대 관형 플럭스 집중기 또는 플럭스 집중기 슬리브를 형성하기 위해 단일 권선으로 권취된다.

도 2에서 추가로 볼 수 있는 바와 같이, 플럭스 집중기 포일(35)은 유도 코일(31)과 플럭스 집중기 포일(35) 사이의 임의의 반경 방향 간격 없이 실질적으로 유도 코일(31) 주위에 직접 래핑된다.

도 3은 플럭스 집중기 포일(135)이 유도 코일(131)로부터 반경 방향으로 이격되는 유도 모듈(130)의 다른 구현예를 도시한다. 즉, 에어로졸 발생 장치는 유도 코일(131)과 플럭스 집중기 포일(135) 사이에 방사상 갭(139)을 포함한다. 본 구현예에서, 갭(139)은 필러 재료(136), 예를 들어 폴리이미드, 예컨대 Kapton®으로도 공지된 폴리(4,4'-옥시디페닐렌-피로멜리트이미드), 또는 임의의 다른 적합한 유전체 재료로 충전된다. 예를 들어, 유도 코일(131)은 유도 코일(131)과 플럭스 집중기(133) 사이의 방사상 갭(139)을 충전하기 위해 Kapton 테이프의 하나 이상의 층에 의해 래핑될 수 있다. 갭(139) 또는 필러 재료(136)는 각각, 40 μm 내지 240 μm 범위, 예를 들어 80 μm의 방사상 연장부를 가질 수 있다. 유리하게는, 갭(139)은 유도 코일에서 손실을 감소시키고 가열될 서셉터에서 손실을 증가시키는 것, 즉 에어로졸 발생 장치의 가열 효율을 증가시키는 것을 도울 수 있다. 대안적으로, 갭은 에어 갭일 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 구현예와 대조적으로, 도 3에 도시된 구현예에 따른 서셉터 요소(160)는 예컨대, 물품이 수용 공동 내에 수용될 때 물품을 둘러싸도록 내부 지지 슬리브(132)의 내부 표면에 배열되는 서셉터 슬리브(161)이다.

이와는 별개로, 도 3에 도시된 구현예는 도 1 및 도 2에 도시된 구현예와 매우 유사하다. 따라서, 동일하거나 유사한 특징은 동일한 참조 부호를 갖지만 100만큼 증가된 부호로 표시된다.

도 4는 본 발명의 제3 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템(1)의 개략적인 단면도를 도시한다. 시스템은 서셉터를 제외하면 도 1에 도시된 시스템과 동일하다. 따라서, 동일한 참조 번호는 동일한 특징에 사용된다. 도 1에 도시된 구현예와 대조적으로, 도 4에 따른 서셉터(68)는 에어로졸 발생 장치(10)의 일부가 아니라 에어로졸 발생 물품(90)의 일부이다. 본 구현예에서, 서셉터(68)는 기재 요소(91)의 에어로졸 형성 기재 내에 위치되는 금속, 예를 들어 스테인리스 스틸로 만들어진 서셉터 스트립(69)을 포함한다. 특히, 서셉터(68)는 장치(10)의 공동(20) 내로 물품(90)이 삽입될 때, 서셉터 스트립(69)이 공동(20), 특히 유도 코일(31) 내에 배열되어 사용 중에 서셉터 스트립(69)이 유도 코일(31)의 자기장을 경험하도록 물품(90) 내에 배열된다.

원칙적으로, 플럭스 집중기 포일(35, 135)은 유도 코일(33, 133) 주위에서 상이한 방식으로 권취될 수 있다. 제1 구현예에 따르면, 플럭스 집중기 포일(35)은 도 5에 도시된 바와 같이 그의 자유 단부(37, 137)가 서로에 대해 접경하게 권취될 수 있다. 즉, 에어로졸 발생 장치의 C의 길이 축을 따라 연장되는 플럭스 집중기 포일의 길이방향 에지는 서로 접경한다.

제2 구현예에 따르면, 플럭스 집중기 포일(35, 135)은 도 6에 도시된 바와 같이 자유 단부(37, 137)가 서로 중첩되게 권취될 수 있다. 즉, 에어로졸 발생 장치의 C의 길이 축을 따라 연장되는 플럭스 집중기 포일(35, 135)의 길이방향 에지는 서로 접경한다.

예컨대, 관형 플럭스 집중기 또는 플럭스 집중기 슬리브를 형성하기 위해 플럭스 집중기 포일이 특히 단일 권선으로 권취된 경우, 집중기 포일은 권취된 플럭스 집중기 포일의 탄성 복원력의 부분 방출로 인해 강제 끼워 맞춤 방식으로 장치 하우징의 내부 표면에 부착될 수 있다. 즉, 탄성 복원력은 장치 하우징의 내부 표면에 대해 반경 방향 외측으로 집중기 포일을 가압한다. 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 이러한 플럭스 집중기 포일은 에어로졸 발생 장치(10)의 근위 단부에서 공동(20)의 개구를 통해 지지 슬리브(32)의 외부 표면과 장치 하우징의 내부 표면 사이의 방사상 슬릿 내로 쉽게 삽입될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같은 제3 구현예에 따르면, 플럭스 집중기 포일(35, 135)은 예컨대, 서로 중첩되는 플럭스 집중기 포일의 다중, 특히 소용돌이형 권선을 포함하는 관형 플럭스 집중기 또는 플럭스 집중기 슬리브를 형성하기 위해 다중 선권으로 권취될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같은 제4 구현예에 따르면, 플럭스 집중기 포일(35, 13)은 또한, 감기 축에 대해 축방향으로, 즉 에어로졸 발생 장치의 C의 길이 축을 따라 나선형으로 권취되어, 예컨대 플럭스 집중기 포일(35, 135)의 하나 이상의 나선형 권선을 포함하는 관형 플럭스 집중기 또는 플럭스 집중기 슬리브를 형성할 수 있다.

도 7 및 도 8에 도시된 2개의 후자의 구성은, 유리하게는 다층 플럭스 집중기(포일)를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 여기서 각각의 권선은 하나의 층에 대응한다.

다층 플럭스 집중기를 생성하기 위해 플럭스 집중기 포일의 다중 권선을 사용하는 대신에, 플럭스 집중기 포일 그 자체는 다층 플럭스 집중기 포일일 수 있다. 도 9는 이러한 다층 플럭스 집중기 포일(235)의 예시적인 구현예를 단면도로 도시한다. 이러한 구현예에서, 다층 플럭스 집중기 포일(235)은 접착 테이프와 같은 기재 층 필름(250) 및 기재 층 상에 배치된 강자성 재료의 층을 포함한다. 기재 층 필름(250)의 상단에서, 다층 플럭스 집중기 포일(235)은 제1 강자성 재료(251)의 층을 포함한다. 제1 강자성 재료(251)의 층의 상단에서, 다층 플럭스 집중기 포일(235)은 복수 쌍의 층을 포함하는 다층 스택(252)을 포함하며, 각각의 쌍은 이격 층(253) 및 이격 층(253) 상에 배치된 제2 강자성 재료(254)의 층을 포함한다. 제1 및 제2 강자성 재료(251, 254)의 층은 포일을 포함하거나 포일로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 각각의 포일은 퍼멀로이, Nanoperm® 합금, Vitroperm® 합금, 예컨대 Vitroperm 800, 또는 Metglas® 브레이징 포일 중 적어도 하나를 포함하거나 이로 만들어진다. 원칙적으로, 제1 및 제2 강자성 재료는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 이격 층(253)은 와전류 효과를 억제하기 위한 유전체층 또는 비-전기 전도성 재료일 수 있다. 예를 들어, 이격 층(253)은 비교적 낮은 자기 투과율을 갖는 강자성 재료 또는 아크릴 중합체를 포함할 수 있거나 이로 만들어질 수 있다.

또한, 다층 플럭스 집중기 포일(235)은 다층 스택(252)의 상단에 보호 층(255)을 포함한다. 보호 층은 중합체 또는 세라믹을 포함하거나 이로 만들어질 수 있다.

기재 층 필름(250) 및 보호 층(255) 둘 모두는 다층 플럭스 집중기 포일(235)의 최외측 또는 에지 층을 형성한다.

강자성 재료 층(253)은 각각 약 16 μm 내지 20 μm, 예를 들어 18 μm의 두께를 가질 수 있다.

다층 플럭스 집중기 포일(235)의 총 두께는 0.1 mm 내지 0.2 mm 범위, 예를 들어 0.15 mm일 수 있다.

Claims (15)

1. 에어로졸 형성 기재의 유도 가열에 의해 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치로서, 상기 장치는,
   가열될 상기 에어로졸 형성 기재를 제거 가능하게 수용하도록 구성된 공동을 포함하는 장치 하우징;
   상기 공동 내에 교번 자기장을 발생시키기 위한 적어도 하나의 유도 코일을 포함하는 유도 가열 배열체로서, 상기 유도 코일은 상기 수용 공동의 적어도 일부분 주위에 배열되는, 유도 가열 배열체;
   상기 유도 코일의 적어도 일부분 주위에 배열되고 상기 장치의 사용 동안에 상기 공동을 향해 상기 적어도 하나의 유도 가열 배열체의 상기 교번 자기장을 왜곡하도록 구성된 플럭스 집중기를 포함하며, 상기 플럭스 집중기는 플럭스 집중기 포일을 포함하고, 특히 이로 만들어지는, 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 플럭스 집중기 포일은 0.02 mm 내지 0.25 mm, 특히 0.05 mm 내지 0.2 mm, 바람직하게는 0.1 mm 내지 0.15 mm 범위의 두께를 갖는, 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플럭스 집중기 포일은 특히 단부가 서로 중첩하거나 서로 접경하게 권취되어, 예컨대 관형 플럭스 집중기 또는 플럭스 집중기 슬리브를 형성하는, 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 집중기 포일은 상기 권취된 플럭스 집중기 포일의 탄성 복원력의 부분 방출로 인해 강제 끼워 맞춤 방식으로 상기 장치 하우징의 내부 표면에 부착되는, 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 서로 중첩하거나 서로 접경하는 단부는 서로 부착되는, 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스 집중기 포일은 단층 포일 또는 다층 포일인, 에어로졸 발생 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스 집중기 포일은 최대 50 kHz의 주파수 및 25℃의 온도에 대해 적어도 1000, 바람직하게는 적어도 10000의 상대적인 최대 자기 투과율을 갖는 재료 또는 재료들을 포함하고, 특히 이로 만들어지는, 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스 집중기 포일은 적어도 하나의 강자성 또는 페리자성 재료를 포함하고, 특히 이로 만들어지는, 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스 집중기 포일은 뮤 메탈, 퍼말로이 또는 나노-결정질 연자성 합금 중 적어도 하나를 포함하고, 특히 이로 만들어지는, 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유도 가열 배열체는 복수의 유도 코일, 특히 2개의 유도 코일을 포함하고, 상기 플럭스 집중기는 상기 유도 코일 중 하나의 적어도 일부분 주위에, 바람직하게는 상기 유도 코일 각각의 적어도 일부분 주위에 배열되는, 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 40 μm 내지 400 μm, 특히 100 μm 내지 240 μm 범위의 반경 방향 연장부를 갖는 상기 적어도 하나의 유도 코일과 상기 플럭스 집중기 사이에 반경 방향 갭을 포함하는, 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동 내에 적어도 부분적으로 배열된 적어도 하나의 서셉터 요소를 더 포함하는, 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 서셉터는 관형 서셉터 또는 서셉터 슬리브인, 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 장치 및 상기 장치의 공동 내에 적어도 부분적으로 수용되거나 수용 가능한 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템으로서, 상기 에어로졸 발생 물품은 가열될 에어로졸 형성 기재를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품은 물품이 상기 장치의 공동 내에 수용될 때 사용 시 서셉터가 유도 가열 배열체에 의해 유도 가열 가능하도록 상기 에어로졸 형성 기재와 열적으로 근접하거나 열적으로 접촉하게 위치된 적어도 하나의 서셉터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

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