KR20220110801A - 가요성 히터 및 전자기기 - Google Patents

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KR20220110801A
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루이 누노 바티스타
에드워드 키어넌
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생 장치용 히터에 관한 것이다. 히터는 가요성 전기 절연 기재(10)를 포함하고 있다. 가요성 전기 절연 기재는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고 있다. 히터는 제어 전자기기(12)를 더 포함하고 있다. 제어 전자기기는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 상에 제공되어 있다. 히터는 유도 코일로서 구성되어 있는 가열 요소(16)를 더 포함하고 있다. 가열 요소는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 상에 제공되어 있다. 서셉터 요소(48)가 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분 상에 제공되어 있다. 가요성 전기 절연 기재는 튜브 내로 롤링된다. 본 발명은 또한 에어로졸 발생 장치 및 시스템에 관한 것이다.

Description

가요성 히터 및 전자기기
본 발명은 에어로졸 발생 장치용 히터에 관한 것이다. 본 발명은 또한 히터를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함하는 시스템에 관한 것이다.
흡입 가능한 에어로졸을 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. 이렇게 발생된 증기는 사용자의 입에 도달하기 전에 냉각될 때 에어로졸을 형성한다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 일부일 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, 히터는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 가열 챔버 주위에 배열될 수 있다. 히터는 저항 가열 요소, 또는 유도 히터일 수 있다.
제조하기 쉬운 에어로졸 발생 장치용 히터를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 낮은 비용으로 제조될 수 있는 에어로졸 발생 장치용 히터를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 콤팩트한 에어로졸 발생 장치용 히터를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 부품이 거의 없는 에어로졸 발생 장치용 히터를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 견고한 에어로졸 발생 장치용 히터를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 신뢰성 있는 에어로졸 발생 장치용 히터를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재의 균질한 가열을 용이하게 하는 에어로졸 발생 장치용 히터를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 제조하기 쉬운 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
전술된 추가 목적은 본 발명의 구현예에 의해 달성될 수 있으며, 여기서 에어로졸 발생 장치용 히터가 제공될 수 있다. 히터는 가요성 전기 절연 기재를 포함할 수 있다. 가요성 전기 절연 기재는 제1 부분 및 제2 부분을 포함할 수 있다. 히터는 제어 전자기기를 더 포함할 수 있다. 제어 전자기기는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 상에 제공될 수 있다. 히터는 가열 요소를 더 포함할 수 있다. 가열 요소는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 상에 제공될 수 있다. 가요성 전기 절연 기재는 튜브 내로 롤링될 수 있다. 가요성 전기 절연 기재를 튜브 내로 롤링함으로써, 가요성 전기 절연 기재는 관형 형상을 취한다.
히터의 가요성 전기 절연 기재 상의 제어 전자기기뿐만 아니라 가열 요소의 제공으로 인해, 히터 및 관련 전자기기가 튜브 내로 롤링되기 전에 가요성 전기 절연 기재 상에 제공될 수 있기 때문에, 히터의 제조는 더 쉽고 저렴하게 이루어진다. 가열 요소와 제어 전자기기 둘 모두는, 예를 들어 금속 잉크를 사용하여 가요성 전기 절연 기재 상에 인쇄될 수 있다. 조립 동안, 가열 요소 및 제어 전자기기를 포함하는 가요성 전기 절연 기재는, 기재의 가요성 성질로 인해 롤링함으로써 원하는 형상, 예를 들어 튜브 형상으로 될 수 있다.
가요성 전기 절연 기재는 가요성 유전체 기재일 수 있다. 가요성 전기 절연 기재는 폴리이미드를 포함할 수 있다. 가요성 전기 절연 기재는 폴리이미드로 구성될 수 있다. 전기 절연 기재는, 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 150℃ 내지 250℃의 범위, 또는 250℃ 내지 350℃의 범위와 같은 높은 온도 및 급속한 온도 변화를 견딜 수 있는 재료이다. 적합한 물질의 일 예는 Kapton®과 같은 폴리이미드 필름이다.
가요성 전기 절연 기재는 히터의 조립 전에 평평할 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분은 일체로 형성될 수 있다. 즉, 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분은 단일 가요성 전기 절연 기재의 일부일 수 있다.
제1 및 제2 부분은 이들을 연결하는 연결 부분을 따라 접힐 수 있어서, 전기 절연 기재의 제1 및 제2 부분은 중첩된다. 연결 부분은 바람직하게는 제1 부분과 제2 부분을 연결하는 가요성 전기 절연 기재의 스트립으로서 구성되어 있다. 그런 다음, 상기 부분들은 접착제의 도포, 또는 PEEK 및 열로 인해 함께 결합될 수 있다. 이와 같이 형성된 적층체 기재는 튜브로 롤링될 수 있다. 에어로졸 발생 장치가 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 히터는 공동 내로 삽입된 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 에어로졸 발생 장치의 공동 주위에 배열될 수 있다.
가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 중 하나 또는 둘 모두는 직사각형일 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 중 하나 또는 둘 모두는 사각형 형상을 가질 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 중 하나 또는 둘 모두는 동일한 형상을 가질 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 중 하나 또는 둘 모두의 동일한 형상은 서로 옆에 있는 부분들의 공간적으로 최적화된 배열이 달성되는 이러한 방식으로 선택될 수 있다. 특히, 가요성 전기 절연 기재의 개별 부분은 튜브 내로 롤링되기 전에 서로의 상단에 놓이도록 접힐 수 있다. 개별 부분이 동일한 형상을 갖는 경우, 개별 부분의 이러한 층상 배열은 이용 가능한 공간을 사용하여 더 쉽고 최적으로 제조된다.
가요성 전기 절연 기재의 제1 부분은 가요성 전기 절연 기재의 스트립에 의해 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분과 연결될 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 스트립은 평평할 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 스트립은 세장형일 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 스트립은 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 중 하나 또는 둘 모두에 비해 좁을 수 있다.
가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 상에 제공된 가열 요소는 제어 전자기기와 전기적으로 연결되어 있으며, 제어 전자기기는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 상에 제공될 수 있다. 가열 요소와 제어 전자기기 사이의 연결은 전기 접촉부 및/또는 와이어에 의해 용이해질 수 있다. 전기 와이어 및/또는 접촉부는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분을 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분과 연결하는 가요성 전기 절연 기재의 스트립 상에 배열될 수 있다. 전기 접촉부들 중 적어도 하나는 온도를 측정하도록 구성된 열전대의 일부일 수 있다. 하나의 전기 접촉부 뿐만 아니라 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같은 가열 요소의 저항 가열 트랙은 열전대로서 구성될 수 있다. 가열 요소가 적어도 2개의 저항 가열 트랙을 포함하는 경우, 추가 전기 접촉부와 함께 제2 저항 가열 트랙은 제2 열전대로서 구성될 수 있다.
가요성 전기 절연 기재의 제1 부분은 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열될 수 있다. 튜브 내로 롤링된 후, 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분은 관형 형상을 갖는다. 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분은 중공형 튜브 형상을 가질 수 있다.
가요성 전기 절연 기재의 제2 부분은 튜브 형상을 가질 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분은 중공형 튜브 형상을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 제2 부분은 튜브 내로 롤링되기 전에 적층된다.
가요성 전기 절연 기재의 제2 부분의 외주에 대한 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분의 동축 배열은 콤팩트한 히터를 생성할 수 있다. 콤팩트한 히터는 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 에어로졸 발생 장치의 공동 주위에 배열될 수 있다.
가요성 전기 절연 기재의 제1 부분은 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분의 외주를 완전히 동축으로 둘러싸서 배열될 수 있다.
가열 요소는 하나 이상의 저항 가열 트랙으로 형성될 수 있다. 가열 요소는 저항 가열 트랙으로 구성될 수 있다. 저항 가열 트랙은 가요성 전기 절연 기재 상에 제공될 수 있다. 저항 가열 트랙은, 예를 들어 금속 잉크를 사용하여 가요성 전기 절연 기재 상에 인쇄될 수 있다. 저항 가열 트랙은 단일 저항 가열 트랙을 포함할 수 있다. 대안적으로, 저항 가열 트랙은 적어도 2개의 저항 가열 트랙들을 포함할 수 있다. 저항 가열 트랙은 전기 저항 히터로서 작용할 수 있다.
저항 가열 트랙은 저항 가열 트랙이 저항 히터 및 온도 센서 둘 모두로서 작용할 수 있도록 저항 특성의 온도 계수를 가질 수 있다.
바람직하게는 저항 가열 트랙의 형태인, 가열 요소는 전력 공급부에 전기적으로 연결될 수 있다. 가열 요소는 복수의 부분들을 포함할 수 있다. 가열 요소가 저항 가열 트랙의 형태로 제공되어 있는 경우, 저항 가열 트랙은 복수의 부분들 또는 복수의 저항 가열 트랙들을 포함할 수 있다. 가열 요소의 각 부분은 전력 공급부에 별도로 연결 가능할 수 있다. 이는 다수의 이점들을 제공한다. 첫째, 이는 상이한 부분들이 상이한 지속 시간 동안 가열될 수 있게 하며, 이는 에어로졸 형성 기재의 성질에 따라 흡연 경험을 향상시킬 수 있다. 둘째, 이는 상이한 부분들이 상이한 온도에서 가열될 수 있게 하며, 이는 또한 에어로졸 형성 기재의 성질에 따라 흡연 경험을 향상시킬 수 있다. 셋째, 이는 히터의 특정 부분이 아무 때나 활성화될 수 있게 한다. 이는 에어로졸 형성 기재의 일부분만이 아무 때나 가열될 수 있게 한다.
히터는 전력 공급부를 포함할 수 있다. 전력 공급부는 바람직하게 배터리로서 구성되어 있다. 전력 공급부는 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 상에 제공될 수 있다. 전력 공급부는 리튬 이온 배터리로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 전력 공급부는 니켈-수소 합금 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 또는 리튬계 배터리, 예를 들어 리튬-코발트, 리튬-철-인산염, 티탄산리튬 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다. 대안으로서, 전력 공급부는 커패시터와 같은 전하 저장 장치의 다른 형태일 수 있다. 전력 공급부는 재충전을 요구할 수 있고 하나 이상의 사용 경험을 위해 충분한 에너지를 저장할 수 있는 용량을 가질 수 있으며; 예를 들어, 전력 공급부는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배수인 기간 동안 에어로졸을 연속적으로 발생시키기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 정해진 수의 퍼프 또는 개별적인 히터의 활성화를 제공하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
전력 공급부는 평평할 수 있다. 전력 공급부는 평평한 배터리일 수 있다. 전력 공급부는 가요성일 수 있다. 전력 공급부는 가요성 배터리일 수 있다. 전력 공급부는 평평한 가요성 배터리일 수 있다. 전력 공급부는 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 상에 가요성 평탄 시트로서 제공될 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분은 직사각형일 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분은 사각형의 형상을 가질 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분, 및 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 중 하나 또는 둘 모두는 동일한 형상을 가질 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 부분들의 동일한 형상은 서로 옆에 있는 부분들의 배열을 공간적으로 최적화할 수 있다.
가요성 전기 절연 기재의 제3 부분은 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 중 하나 또는 둘 모두와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 가요성 전기 절연 기재의 제1, 제2 및 제3 부분은 단일 가요성 전기 절연 기재의 개별 부분일 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분은 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 중 하나 또는 둘 모두와 연결될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분은 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분에 부착되어 있고 그에 인접하게 배열되어 있다.
가요성 전기 절연 기재의 제3 부분은 튜브 내로 롤링될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분은 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분과 함께 튜브 내로 롤링되어 공통의 튜브 구조를 형성한다.
가열 요소를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분은 전력 공급부를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열될 수 있다. 이러한 배열은, 가열 요소가 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 유도 가열 요소로서 구성되어 있는 경우에 특히 바람직하다. 대안적으로, 가열 요소는 전기 저항 가열 요소로서 구성될 수 있다. 이 경우에, 가열 요소를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분은 바람직하게는 전력 공급부를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 내에 적어도 부분적으로 동축으로 배열되어 있다.
가열 요소는 유도 코일을 포함할 수 있다. 가열 요소는 적어도 2개의 유도 코일들을 포함할 수 있다. 유도 코일은 전력 공급부에 전기적으로 연결될 수 있다. 제어기 전자기기는 전력 공급부로부터 유도 코일로의 전기 에너지의 공급을 제어하도록 구성될 수 있다. 유도 코일은 교번 자기장을 발생시키도록 구성될 수 있다.
가요성 전기 절연 기재는 제4 부분을 포함할 수 있다. 히터는 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분 상에 배열된 서셉터 요소를 더 포함할 수 있다.
서셉터는 평평할 수 있다. 서셉터는 가요성일 수 있다. 서셉터는 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분 상에 가요성 평탄 시트로서 제공될 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분은 직사각형일 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분은 사각형의 형상을 가질 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분, 및 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분, 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 중 하나 이상은 동일한 형상을 가질 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 부분들의 동일한 형상은 서로 옆에 있는 부분들의 배열을 공간적으로 최적화할 수 있다.
가요성 전기 절연 기재의 제4 부분은 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분, 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 중 하나 이상과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 가요성 전기 절연 기재의 제1, 제2, 제3 및 제4 부분은 단일 가요성 전기 절연 기재의 개별 부분일 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분은 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분, 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 중 하나 이상과 연결될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분은 적어도 튜브 내에 가요성 전기 절연 기재의 제2 및 제4 부분을 제공하기 전에 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분에 부착되어 있고 그에 인접하게 배열되어 있다.
일반적으로, 서셉터는 전자기 에너지를 흡수하고 이를 열로 변환할 수 있는 재료다. 교번 자기장에 위치될 때. 서셉터가 전도성인 경우, 통상적으로 와전류는 교번 자기장에 의해 유도된다. 서셉터가 자성인 경우, 통상적으로 가열에 기여하는 다른 효과는 일반적으로 히스테리시스 손실로 지칭된다. 히스테리시스 손실은 서셉터 내의 자기 도메인 블록의 이동으로 인해 주로 발생하는데, 그 이유는 이들의 자기 배향이 교호하는 자기 유도 필드와 정렬되기 때문이다. 히스테리시스 손실에 기여하는 다른 효과는 자기 도메인이 서셉터 내에서 성장하거나 수축할 때이다. 일반적으로, 나노 크기 이하에서 발생하는 서셉터에서의 이러한 모든 변화는 서셉터에서 열을 생성하기 때문에 "히스테리시스 손실"로 지칭된다. 따라서, 서셉터가 자성 및 전기 전도성 둘 모두인 경우, 히스테리시스 손실 및 와전류의 발생 둘 다는 서셉터의 가열에 기여할 것이다. 서셉터가 자성이지만 전도성이 아닌 경우, 히스테리시스 손실은, 교번 자기장에 의해 침투될 때, 서셉터가 가열되는 유일한 수단일 것이다. 본 발명에 따르면, 서셉터는 전기 전도성 또는 자성, 또는 전기 전도성 및 자성 모두일 수 있다. 하나 또는 여러 개의 유도 코일에 의해 발생된 교번 자기장은 서셉터를 가열하고, 이는 이어서 에어로졸이 형성되도록 열을 에어로졸 형성 기재에 전달한다. 열 전달은 주로 열의 전도에 의한 것일 수 있다. 서셉터가 에어로졸 형성 기재와 밀착 열 접촉하면, 이러한 열 전달이 가장 양호하다.
서셉터는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키기에 충분한 온도까지 유도 가열될 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 바람직한 서셉터는 강자성 재료 또는 페리자성 재료, 예를 들어 강자성 합금, 페라이트 철 또는 강자성 강 또는 스테인리스 스틸을 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. 적합한 서셉터는 알루미늄이거나 이를 포함할 수 있다. 바람직한 서셉터는 250℃를 초과하는 온도로 가열될 수 있다.
바람직한 서셉터는 금속 서셉터, 예를 들어 스테인리스 스틸이다. 그러나, 서셉터 재료는 또한 그래파이트, 몰리브덴, 탄화규소, 알루미늄, 니오븀, 인코넬 합금(오스테나이트 니켈-크롬-기반의 초합금), 금속화 필름, 예를 들어 지르코니아와 같은 세라믹, 예를 들어, 철, 코발트, 니켈과 같은 전이 금속, 또는 예를 들어 붕소, 탄소, 규소, 인, 알루미늄과 같은 준금속 성분을 포함하거나 이로 만들어질 수 있다.
바람직하게는, 서셉터 재료는 금속 서셉터 재료이다(금속이란 일반적으로 세라믹으로 지칭되는, 비산화물 형태의 금속을 의미한다). 서셉터는 다중 재료 서셉터일 수 있고, 제1 서셉터 재료 및 제2 서셉터 재료를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 서셉터 재료는 제2 서셉터 재료에 긴밀하게 물리적으로 접촉된 상태로 배치될 수 있다. 제1 및/또는 제2 서셉터 재료는 바람직하게는 에어로졸 형성 기재의 연소 온도 미만인 퀴리 온도를 갖는다. 서셉터가 변동 전자기장 내에 배치될 때, 제1 서셉터 재료는, 바람직하게는 서셉터를 가열하는 데 주로 사용된다. 임의의 적합한 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 서셉터 재료는 알루미늄일 수 있거나 스테인리스 스틸과 같은 철 재료를 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. 제2 서셉터 재료로 적합한 재료는 니켈 및 특정 니켈 합금을 포함할 수 있다.
적어도 제1 및 제2 서셉터 재료를 제공함으로써, 에어로졸 형성 기재의 가열 및 가열 온도 제어가 분리될 수 있다. 제2 서셉터 재료는 원하는 최대 가열 온도와 실질적으로 동일한 제2 퀴리 온도를 갖는 자성 재료인 것이 바람직하다. 즉, 제2 퀴리 온도는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키기 위해 서셉터가 가열되어야 하는 온도와 대략 동일한 것이 바람직하다.
용어 "퀴리 온도"는 일반적으로 자기 물질이 외부 자기장의 부재 시에 자기 특성을 상실하는 온도로서 이해된다. 따라서, 퀴리 온도는 페로- 또는 페리-자성 물질이 상 변화를 거치고 상자성으로 되는 온도이다.
유도 가열 요소가 사용되는 경우에, 유도 가열 요소는 본원에서 설명된 바와 같은 외부 히터로서 구성될 수 있다. 유도 가열 요소가 외부 가열 요소로서 구성되는 경우, 서셉터 요소는 바람직하게는, 공동을 적어도 부분적으로 둘러싸거나 공동의 측벽을 형성하는 원통형 서셉터로서 구성된다.
가요성 전기 절연 기재의 제4 부분은 튜브 내로 롤링될 수 있다.
가열 요소를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 및 전력 공급부를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 중 하나 또는 둘 모두는 서셉터 요소를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열될 수 있다. 제4 부분은 가요성 전기 절연 기재가 튜브 내로 롤링된 후에 가요성 전기 절연 기재의 가장 내부 부분일 수 있다.
가요성 전기 절연 기재의 모든 개별 부분들을 포함하는 최종 히터는 바람직하게 튜브 내로 롤링된다. 가요성 전기 절연 기재의 모든 개별 부분들은 바람직하게는 적어도 부분적으로, 보다 바람직하게는 완전히, 서로 동축으로 정렬되어 있다.
최종 히터의 가요성 전기 절연 기재가 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분을 포함하는 경우, 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분은 바람직하게는 히터의 내부층으로서 구성되어 있고, 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분은 바람직하게는 관형 히터의 외부층으로서 구성되어 있다. 본 구현예에서 상기 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 상에 배열된 가열 요소는 바람직하게는 저항 히터로서 구성되어 있다.
최종 히터의 가요성 전기 절연 기재가 전력 공급부를 포함하는 제3 부분을 더 포함하는 경우, 제3 부분은 바람직하게 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분과 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 사이에 배열되어 있다. 즉, 제3 부분은 바람직하게는 가요성 전기 절연 기재의 제1 및 제2 부분 사이에 배열되어 있다. 따라서, 제3 부분은 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분과 제2 부분 사이에 끼워질 수 있다.
최종 히터의 가요성 전기 절연 기재가 서셉터를 포함하는 제4 부분을 더 포함하는 경우, 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 상에 배열된 가열 요소는 바람직하게는 유도 코일로서 구성되어 있다. 본 구현예에서, 서셉터를 포함하는 제4 부분은 바람직하게는 히터의 내부층으로서 배열되어 있는 반면, 가열 요소를 포함하는 제2 부분은 바람직하게는 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분을 적어도 부분적으로 둘러싸도록, 바람직하게는 완전히 둘러싸도록 구성되어 있다. 제어 전자기기를 포함하는 제1 부분 및 전력 공급부를 포함하는 제3 부분 중 하나 또는 둘 모두는 서셉터를 포함하는 내부 제4 부분과 가열 요소를 포함하는 제2 부분 사이에 배열될 수 있다.
히터는 히터를 적어도 부분적으로 덮는 적층된 재료의 마감 층을 포함할 수 있다. 마감 층은 히터의 외부 층으로서 구성될 수 있다. 마감 층은 히터를 보호하도록 구성될 수 있다. 마감 층은 히터의 외주를 완전히 덮도록 구성될 수 있다. 마감 층은 필요에 따라, 자외선 저항, 적외선 저항, 브랜딩의 인쇄 가능성, 전체 외부 디자인 컬러링, 질감, 기계적 저항, 화학적 저항, 및 히터의 다른 특징 중 하나 이상을 향상시키도록 구성될 수 있다. 마감 층은 래퍼로서 구성될 수 있다. 마감 층은 히터 주위에 래핑될 수 있다.
용어 '내부' 및 '외부'는 가요성 전기 절연 기재의 개별 부분 및 히터의 마감 층의 공간 배열을 지칭한다. 용어 '내부'는 히터의 중앙 길이방향 축을 향하는 측방향을 나타낸다. 용어 '외부'는 히터의 중앙 길이방향 축으로부터 먼 측방향을 나타낸다. 히터의 '내부' 요소는 히터의 '외부' 요소와 비교하여 히터의 길이방향 중심 축에 더 가깝게 배열되어 있다.
본 발명은 또한 히터를 형성하는 방법에 관한 것일 수 있다. 히터는 가요성 전기 절연 기재의 초기 평면형 평탄 시트로 형성될 수 있다. 가요성 전기 절연 기재의 평면형 평탄 시트는 후속하여 적절하게 형상화될 수 있다. 특히, 가요성 전기 절연 기재의 평면형 평탄 시트는 형상화될 수 있어서, 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분이 가요성 전기 절연 기재의 스트립을 통해 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분에 연결되도록 형성되어 있다. 선택적으로, 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 및 제4 부분 중 하나 또는 둘 모두가 형성될 수 있다. 후속하여, 가열 요소 중 하나 또는 둘 모두는 제2 부분 상에 배열될 수 있고, 바람직하게는 제2 부분 상에 인쇄될 수 있고, 제어 전자기기는 제1 부분 상에 배열될 수 있고, 바람직하게는 제1 부분 상에 인쇄될 수 있다. 후속하여, 히터가 롤링되어 가요성 전기 절연 기재의 제1 내지 제4 부분 중 하나 이상이 튜브 내로 롤링된다. 가요성 전기 절연 기재의 제1 내지 제4 부분 중 하나 이상은, 이 공정 동안, 바람직하게는 적어도 부분적으로, 보다 바람직하게는 완전히, 서로 동축으로 정렬되어 있다. 예시적으로, 가열 요소를 포함하는 제2 부분은 초기에 롤링되어 튜브를 형성한다. 제어 전자기기를 포함하는 제1 부분과 제2 부분을 연결하는 스트립은 제1 부분이 제2 부분 위에 놓이도록 뒤집힐 수 있다. 제1 부분은 후속하여 제2 부분 주위로 롤링되어, 내부 제2 부분 및 외부 제1 부분과 함께 관형 히터 배열이 달성될 수 있다.
제어 전자기기를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분은 0.025mm 내지 3.50mm, 바람직하게는 0.035mm 내지 2.75mm의 두께를 가질 수 있다.
가열 요소를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분은 0.02mm 내지 3.50mm, 바람직하게는 0.035mm 내지 2.7mm의 두께를 가질 수 있다.
전력 공급부를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분은 0.02mm 내지 4.50mm, 바람직하게는 0.035mm 내지 2.5mm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명은 또한 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위해 구성된 공동을 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 에어로졸 발생 장치는 본원에 기술된 바와 같은 히터를 더 포함하고 있다. 히터는 공동의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열되어 있다.
히터는 에어로졸 발생 물품이 공동 내에 수용될 때, 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성되어 있다. 히터로부터 에어로졸 형성 기재로의 열 전달을 최적화하기 위해, 히터는 공동의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열되어 있다. 이러한 방식으로, 열은 방사상 내측 방향으로 에어로졸 형성 기재에 전달될 수 있다. 바람직하게는, 히터는 공동의 외주를 완전히 동축으로 둘러싸서 배열되어 있다.
히터는 본원에서 설명된 바와 같은 전력 공급부를 포함할 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 발생 장치는 전력 공급부, 바람직하게는 배터리를 포함할 수 있다. 히터의 제어 전자기기는 에어로졸 발생 장치의 전력 공급부로부터 히터의 가열 요소로의 전기 에너지의 공급을 제어하도록 구성될 수 있다. 추가 대안으로서, 히터는 전력 공급부를 포함할 수 있고, 에어로졸 발생 장치는 추가 전력 공급부, 바람직하게는 배터리를 포함할 수 있다. 히터의 제어 전자기기는 히터의 전력 공급부 및 에어로졸 발생 장치의 추가 전력 공급부로부터 히터의 가열 요소로의 전기 에너지의 공급을 제어하도록 구성될 수 있다. 히터의 제어 전자기기에 더하여, 상기 에어로졸 발생 장치는 제어기를 포함할 수 있다. 히터의 제어 전자기기는 히터의 전력 공급부로부터 가열 요소로의 전기 에너지의 공급을 제어하도록 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 장치의 제어기는 에어로졸 발생 장치의 추가 전력 공급부로부터 히터의 가열 요소로의 전기 에너지의 공급을 제어하도록 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 본체를 포함할 수 있다. 추가 전력 공급부 및 에어로졸 발생 장치의 제어기 중 하나 또는 둘 모두는 본체에 배열될 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 마우스 말단부를 포함할 수 있다. 공동은 마우스 말단부에 배열될 수 있다. 마우스 말단부는 본체와 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 마우스 말단부는 본체에 탈착식으로 부착 가능하도록 구성될 수 있다. 마우스 말단부는 마우스피스를 포함할 수 있다. 마우스피스는 공동을 덮도록 구성될 수 있다. 예시적으로, 마우스피스는 경첩 연결에 의해 마우스 말단부와 연결될 수 있다. 대안적으로, 마우스피스는 에어로졸 발생 장치의 마우스 말단부에 탈착식으로 부착 가능할 수 있다. 또 다른 대안으로서, 마우스피스가 제공되지 않으며, 사용자는 마우스 말단부의 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 물품의 근위 말단을 직접 흡인한다.
히터는 공동의 측벽면을 적어도 부분적으로 형성할 수 있다. 열 전달은 측벽면을 적어도 부분적으로 형성하는 히터에 의해 최적화될 수 있다. 히터는 공동의 측벽면을 완전히 형성할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, '에어로졸 발생 장치'는 에어로졸 형성 기재와 상호 작용해서 에어로졸을 발생시키는 장치에 관한 것이다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 부분, 예를 들어 흡연 물품의 부분일 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재와 상호작용해서 사용자의 입을 통해 사용자의 폐 안으로 직접 흡입될 수 있는 에어로졸을 발생시키는 흡연 장치일 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 홀더일 수 있다. 장치는 전기 가열식 흡연 장치일 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 하우징, 전기 회로, 전력 공급부, 가열 챔버 및 가열 요소를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 본원에서 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함하는 시스템에 관한 것이다.
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 사용자의 입을 통해 사용자의 폐 안으로 직접 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키는 흡연 물품일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 일회용일 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 외주면을 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 실질적으로 로드 형상일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 실질적으로 세장형일 수 있다. 에어로졸 형성 기재 또한 길이 및 이 길이에 실질적으로 수직인 외주부를 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 실질적으로 로드 형상일 수 있다.
에어로졸 발생 기재는 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 기재는, 바람직하게 균질화 담배 물질, 에어로졸 형성제 및 물을 포함하고 있다. 균질화된 담배 재료를 제공하는 것은 에어로졸 발생, 니코틴 함량 및 에어로졸 발생 물품의 가열 동안 발생되는 에어로졸의 향미 프로파일을 개선할 수 있다. 구체적으로, 균질화된 담배를 제조하는 공정은 담뱃잎을 분쇄하는 단계를 수반하며, 이는 가열시 니코틴 및 향미를 보다 효과적으로 방출할 수 있게 한다.
균질화된 담배 재료는 접히거나, 권축되거나 스트립으로 절단되는 것 중 하나인 시트에 바람직하게 제공된다. 특히 바람직한 구현예에서, 시트는 약 0.2mm 내지 약 2mm, 더 바람직하게는 약 0.4mm 내지 약 1.2mm의 폭을 갖는 스트립으로 절단된다. 일 구현예에서, 스트립의 폭은 약 0.9mm이다.
대안적으로, 균질화된 담배 재료는 구형화를 이용하여 구형으로 형성될 수 있다. 구형의 평균 직경은, 바람직하게는 약 0.5mm 내지 약 4mm, 보다 바람직하게는 약 0.8mm 내지 약 3mm이다.
에어로졸 발생 기재는, 바람직하게는, 약 55 중량% 내지 약 75 중량%의 균질화된 담배 재료; 약 15 중량% 내지 약 25 중량%의 에어로졸 형성제; 및 약 10 중량% 내지 약 20 중량%의 물을 포함하고 있다.
에어로졸 발생 기재의 샘플을 측정하기 이전에 이들은 섭씨 22 도의 50% 상대 습도에서 48 시간 동안 평형화된다. 카알 피셔(Karl Fischer) 기법은 균질화된 담배 재료의 수분 함량을 결정하는 데 사용된다.
에어로졸 발생 기재는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 향미제를 더 포함할 수 있다. 향미제는 멘톨과 같은 당업계에 공지된 임의의 적합한 향미제일 수 있다.
캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 균질화된 담배 재료의 시트는 담배 잎몸(leaf lamina) 및 담배 잎자루(leaf stem) 중 하나 또는 둘 모두를 분쇄하거나 달리 세분하여 얻어진 미립자 담배를 응집함으로써 형성될 수 있다.
캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 균질화된 담배 재료의 시트는 담배 내인성 결합제인 하나 이상의 내재성 결합제, 담배 외인성 결합제인 하나 이상의 외재성 결합제, 또는 그의 조합을 포함하여 미립자 담배를 응집시키는 것을 도울 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 균질화된 담배 재료의 시트는 담배 및 비-담배 섬유, 향미제, 충진제, 수성 및 비수성 용매, 및 이의 조합을 포함하는 다른 첨가제를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 균질화된 담배 재료의 시트에 포함하기 위한 적합한 외재성 결합제는 당업계에 공지되어 있고: 예를 들어 구아 검, 잔탄 검, 아라비아 검 및 로커스트 콩 검과 같은 검; 예를 들어 하이드록시프로필 셀룰로스, 카르복시메틸 셀룰로스, 하이드록시에틸 셀룰로스, 메틸 셀룰로스 및 에틸 셀룰로스와 같은 셀룰로스 결합제; 예를 들어 전분, 유기산, 예컨대 알긴 산, 유기 산의 짝염기 염, 예컨대, 알긴산 나트륨, 아가 및 30 펙틴과 같은 다당류; 및 이의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
균질화된 담배 재료의 시트를 생산하기 위한 다수의 재생 공정이 당업계에 공지된다. 이들은: 예를 들어 US-A-3,860,012에 기재되어 있는 유형의 제지 공정; 예를 들어 US-A-5,724,998에 기재되어 있는 유형의 캐스팅 또는 '캐스트 리프' 공정; 예를 들어 US-A-3,894,544에 기재되어 있는 유형의 도우(dough) 재생 공정; 및, 예를 들어 GB-A-983,928에 기재되어 있는 유형의 압출 공정을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 통상적으로, 압출 공정 및 도우 재생 공정에 의해 생산된 균질화된 담배 재료 시트의 밀도는, 캐스팅 공정에 의해 생산된 균질화된 담배 재료 시트의 밀도보다 크다.
캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 균질화된 담배 재료의 시트는, 바람직하게는 미립자 담배를 포함하는 슬러리 및 하나 이상의 결합제를 컨베이어 벨트 또는 다른 지지 표면 상에서 캐스팅하는 단계, 캐스트 슬러리를 건조시켜서 균질화된 담배 재료의 시트를 형성하는 단계, 및 균질화된 담배 재료의 시트를 지지 표면으로부터 제거하는 단계를 일반적으로 포함하는 유형의 캐스팅 공정에 의해 형성된다.
균질화된 담배 시트 재료는 상이한 유형의 담배를 사용하여 생산될 수 있다. 예를 들어, 담배 시트 재료는 다수의 상이한 종류의 담배로부터의 담배, 또는 잎 또는 자루 같은 담배 식물의 상이한 영역으로부터의 담배로부터의 담배를 이용하여 형성될 수 있다. 가공 후, 시트는 일관성 있는 특성 및 균질화된 향미를 갖는다. 균질화된 담배 재료의 단일 시트가 특정 향미를 가지도록 생산될 수 있다. 상이한 향미를 갖는 제품을 생산하기 위해서, 상이한 담배 시트 재료가 생산될 필요가 있다. 종래의 궐련에 상당히 많은 수의 상이한 썰은 담배를 블렌딩하여 생산된 일부 향미는 단일의 균질화된 담배 시트에서 복제하기에 어려울 수 있다. 예를 들어, 버지니아 담배와 버얼리종 담배는 개별의 향미를 최적화하기 위해 상이한 방법으로 가공될 필요가 있을 수 있다. 균질화된 담배 재료의 단일 시트에 버지니아와 버얼리종 담배의 특정 블렌드를 복제하는 것은 불가능할 수 있다. 그 때문에, 에어로졸 발생 기재는 제1 균질화된 담배 재료 및 제2 균질화된 담배 재료를 포함할 수 있다. 단일 에어로졸 발생 기재에 담배 재료의 두 개의 상이한 시트를 조합함으로써, 균질화된 담배의 단일 시트에 의해 생산될 수 없는 새로운 블렌드가 생성될 수 있다.
에어로졸 형성제는, 바람직하게는 적어도 하나의 다가 알코올을 포함하고 있다. 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성제는 트리에틸렌 글리콜; 1,3-부탄디올; 프로필렌 글리콜; 및 글리세린 중 적어도 하나를 포함하고 있다.
아래에 비제한적인 실시예의 비-포괄적인 목록이 제공되어 있다. 이들 실시예의 임의의 하나 이상의 특징부는 본원에 설명된 다른 실시예, 구현예, 또는 측면의 임의의 하나 이상의 특징부와 조합될 수 있다.
실시예 A: 에어로졸 발생 장치용 히터로서, 상기 히터는:
가요성 전기 절연 기재로서, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는, 상기 가요성 전기 절연 기재,
제어 전자기기로서, 상기 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 상에 제공되어 있는, 상기 제어 전자기기, 및
가열 요소로서, 상기 가열 요소는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 상에 제공되어 있는, 상기 가열 요소를 포함하고,
여기서 상기 가요성 전기 절연 기재는 튜브 내로 롤링된다.
실시예 B: 실시예 A에 있어서, 상기 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분은 상기 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열되어 있는, 히터.
실시예 C: 실시예 B에 있어서, 상기 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분은 상기 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분의 외주를 완전히 동축으로 둘러싸서 배열되어 있는, 히터.
실시예 D: 실시예 A 내지 C 중 어느 하나에 있어서, 상기 가열 요소는 저항 가열 트랙을 포함하고, 바람직하게는 상기 가열 요소는 저항 가열 트랙으로 구성되어 있는, 히터.
실시예 E: 실시예 A 내지 D 중 어느 하나에 있어서, 상기 가열 요소는 유도 코일을 포함하는, 히터.
실시예 F: 실시예 E에 있어서, 상기 가요성 전기 절연 기재는 제3 부분을 포함하고, 상기 히터는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 상에 배열된 전력 공급부를 더 포함하는, 히터.
실시예 G: 실시예 F에 있어서, 상기 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분은 튜브 내로 롤링되는, 히터.
실시예 H: 실시예 G에 있어서, 상기 가열 요소를 포함하는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분은 상기 전력 공급부를 포함하는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열되어 있는, 히터.
실시예 I: 실시예 E 내지 H 중 어느 하나에 있어서, 상기 가요성 전기 절연 기재는 제4 부분을 포함하고, 상기 히터는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분 상에 배열된 서셉터 요소를 더 포함하는, 히터.
실시예 J: 실시예 I에 있어서, 상기 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분은 튜브 내로 롤링되는, 히터.
실시예 K: 실시예 J에 있어서, 상기 가열 요소를 포함하는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 및 상기 전력 공급부를 포함하는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 중 하나 또는 둘 모두는 상기 서셉터 요소를 포함하는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열되어 있는, 히터.
실시예 L: 실시예 A 내지 K 중 어느 하나에 있어서, 상기 히터는 상기 히터를 적어도 부분적으로 덮으면서 배열된 적층된 재료의 마감 층을 포함하는, 히터.
실시예 M: 에어로졸 발생 장치로서,
에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 구성된 공동, 및
실시예 A 내지 L 중 어느 하나에 따른 상기 히터를 포함하고, 여기서 상기 히터는 상기 공동의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 N: 실시예 M에 있어서, 상기 열 절연 요소는 상기 공동의 측벽면을 적어도 부분적으로 형성하고 있는 것인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 O: 시스템으로서, 실시예 M 또는 N에 따른 상기 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함하는, 시스템.
일 구현예에 관해 설명된 특징은 본 발명의 다른 구현예에 동등하게 적용될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 추가로 설명될 것이며,
도 1은 조립 전의 히터의 가요성 전기 절연 기재 시트를 보여주고 있고;
도 2는 히터의 조립 동안 가요성 전기 절연 기재 시트를 보여주고 있고;
도 3은 조립 전의 히터의 가요성 전기 절연 기재 시트의 추가 구현예를 보여주고 있고;
도 4는 히터의 조립 후 도 3의 가요성 전기 절연 기재 시트를 보여주고 있고;
도 5는 다수의 전위층을 갖는 최종 히터의 단면도를 보여주고 있고;
도 6은 히터를 포함하는 에어로졸 발생 장치의 예시도를 보여주고 있고;
도 7은 에어로졸 발생 장치의 추가 구현예를 보여주고 있고; 및
도 8은 에어로졸 발생 장치의 추가 구현예를 보여주고 있다.
도 1은 평평한 가요성 전기 절연 기재 시트를 보여주고 있다. 시트는 히터의 조립 전을 보여주고 있다. 가요성 전기 절연 기재는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)을 포함하고 있다. 최종 히터의 제어 전자기기(12)는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10) 상에 배열되어 있다. 제어 전자기기(12)는 바람직하게는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10) 상에 인쇄되어 있다.
평평한 가요성 전기 절연 기재 시트는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)을 더 포함하고 있다. 가열 요소(16)는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14) 상에 배열되어 있다. 가열 요소(16)는 바람직하게는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14) 상에 인쇄되어 있다. 가열 요소(16)는 저항 가열 트랙(18)으로서 구성되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가열 요소(16)는 적어도 2개의 저항 가열 트랙들(18)을 포함할 수 있다. 2개의 저항 가열 트랙들(18)은 서로 전기적으로 격리되어 있다. 2개의 가열 트랙들 사이의 전기적 격리는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14) 상에서 서로 공간적으로 이격된 2개의 저항 가열 트랙들(18)을 인쇄함으로써 용이해진다.
가열 요소(16)는 제어 전자기기(12)와 전기적으로 연결되어 있다. 가열 요소(16)와 제어 전자기기(12) 사이의 전기적 연결은 전기 접촉부(20)에 의해 용이해진다. 전기 접촉부(20)는 가요성 전기 절연 기재의 스트립(22) 위로 이어진다. 가요성 전기 절연 기재의 스트립(22)은 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)과 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14) 사이에 배열되어 있다. 가요성 전기 절연 기재의 스트립(22)은 부분들(10, 14) 사이의 연결을 용이하게 하고, 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)과 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)을 연결시킨다.
도 1은 온도 측정의 옵션을 추가로 보여주고 있다. 히터의 온도를 측정하기 위해, 열전대(24)가 제공될 수 있다. 열전대(24)는 저항 가열 트랙(18) 중 하나 및 전기 접촉부(20) 중 하나를 포함할 수 있다.
가요성 전기 절연 기재로부터의 히터의 형성은 도 1에서 파선으로 표시되어 있다. 파선은 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)이 튜브 내로 롤링될 수 있는 방법을 표시한다. 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)을 튜브 내로 롤링한 후, 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)은 튜브 내로 롤링된다.
도 2는 도 1에 도시된 평평한 가요성 전기 절연 기재 시트로부터의 히터의 조립을 보여주고 있다. 도 2a는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)이 튜브 내로 롤링되는 것을 보여주고 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)의 반대측은 가능한 스페이서 층(미도시)을 포함하여 서로의 상단에 놓이도록 접힐 수 있고, 공지된 공정에 의해 서로 부착될 수 있으며, 그 후에 "스택" 또는 부분들의 적층체가 튜브 내로 롤링되어 관형 히터 구조를 형성한다. 동일한 원리의 롤링 및 부착 구성이 가요성 전기 절연 기재의 모든 부분들에 적용될 수 있다. 도 2b는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)이 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)과 유사한 튜브 내로 롤링되는 구현예를 보여주고 있다. 본 구현예에서, 제1 및 제2 부분(10, 14)은 히터의 길이방향 중심 축(26)을 따라 서로로부터 이격되어 배열되어 있다. 도 2c는 가요성 전기 절연 기재의 스트립(22)이 뒤집혀 있고 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)이 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)을 둘러싸도록 롤링되는 대안적인 배열을 보여주고 있다. 이러한 구현예에서, 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)은 초기에 튜브 내로 롤링되고, 이어서 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)을 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14) 주위로 롤링한다. 결과적으로, 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)은 내부 부분으로서 구성되어 있는 반면, 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)은 외부 부분으로서 구성되어 있다. 바람직한 구현예로서, 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10) 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14) 둘 모두는 함께 롤링되어 튜브를 형성한다. 이러한 구현예에서, 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10) 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)은 초기에 접혀서 서로의 상단에 놓이게 된다. 서로의 상단에서 접힌 후, 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10) 및 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)은 함께 적층된다. 도 2d는 가요성 전기 절연 기재의 스트립(22)이 명확하게 보일 수 있도록 반대 방향으로부터 도 2c의 히터를 보여주고 있다
도 3은 평평한 가요성 전기 절연 기재 시트가 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분(28)을 더 포함하는 추가 구현예를 보여주고 있다. 배터리 형태의 전력 공급부(30)는 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분(28) 상에 배열되어 있다. 배터리는 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분(28)과 함께 튜브 내로 롤링될 수 있는 가요성 배터리로서 구성되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 공급부(30)는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)의 제어 전자기기(12)와 전기적으로 연결되어 있다. 전력 공급부(30)와 제어 전자기기(12) 사이의 연결은 배터리 접촉부(32)에 의해 용이해진다. 배터리 접촉부(32)는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)의 접촉 영역(34)에 부착되어 있다.
도 4는 도 3에 도시된 가요성 전기 절연 기재를 사용하는 히터의 조립 후의 히터를 보여주고 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 구현예와 대조적으로, 도 4에 도시된 히터는 전력 공급부(30)를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분(28)을 추가적으로 포함하고 있다. 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분(28)은 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)과 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14) 사이에 끼워진다. 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분(28)은 가요성 전기 절연 기재의 제1 및 제2 부분들(10, 14) 사이에 끼워져 배열되어 있다.
도 5는 최종 히터의 단면도를 보여주고 있다. 가요성 전기 절연 기재의 부분들(10, 14, 28)에 더하여, 도 5에 도시된 히터는 다수의 추가 층들을 포함하고 있다. 이들 층 모두는 선택 사항이다. 개별 층 및 그 기능은 다음에서 설명될 것이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 구현예에서, 가열 요소(16)는 바람직하게는 저항 히터로서 구성되어 있다. 결과적으로, 가열 요소(16)를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)은 내부 층으로서 구성되어 있다. 도 5에 도시된 구현예에서, 가열 요소(16)는 유도 가열 요소(16)로서 구성되어 있다. 결과적으로, 가열 요소(16)를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)은 방사상 외측 방향으로 히터의 가장 내부 층으로부터 이격되어 배열되어 있다.
도 5에 도시된 구현예에서, 가열 요소(16)는 유도 코일(42)을 포함하고 있다. 유도 코일(42)은 전력 공급부(30)로부터 교류를 수신하도록 구성되어 있고, 교번 자기장을 발생시키도록 구성되어 있다. 히터는 서셉터 요소(48)를 포함하는 추가 층을 포함하고 있다. 서셉터 요소(48)는 히터의 내부층으로서 구성되어 있다. 서셉터 요소(48)는 본원에서 설명된 바와 같이 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분 상에 배열될 수 있다. 유도 코일(42)에 의해 생성된 교번 자기장은 서셉터 요소를 가열하도록 구성되어 있다. 서셉터 요소(48)를 포함하는 내부층과 가열 요소(16)를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14) 사이에, 스페이서 층(46)이 제공되어 있다. 스페이서 층(46)은 유도 코일(42)을 서셉터 요소(48)로부터 전기적으로 격리시킨다. 선택적으로, 통합 공동(54) 벽면 층(44)이 제공될 수 있다. 통합 공동(54) 벽면 층(44)은 에어로졸 발생 장치(50)의 공동(54)을 형성하도록 배열될 수 있다. 통합 공동(54) 벽면 층(44)은 에어로졸 발생 장치(50)의 일부일 수 있고 히터의 일부가 아닐 수 있다. 통합 공동(54) 벽면 층(44)은 서셉터 요소를 포함하는 히터의 내부층에 바로 인접하게 배열될 수 있다. 유도 차폐층(40)은 가열 요소(16)를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14)을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 유도 차폐층(40)은 플럭스 집중기의 기능을 가질 수 있다. 결과적으로, 유도 코일(42)에 의해 발생된 교번 자기장은 히터의 내부, 특히 서셉터 요소의 영역에서 집중될 수 있다. 전력 공급부(30)를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분(28)은 유도 차폐층(40)을 둘러싸는 도 5에 도시된 구현예에 배열되어 있다. 이러한 층을 둘러싸는 절연 및 기계적 보호층(38)이 배열되어 있다. 절연 및 기계적 보호층(38)을 둘러싸고, 제어 전자기기(12)를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)이 배열되어 있다. 최종 외부층으로서, 마감 층(36)이 제공되어 있다. 마감 층(36)은 히터의 외부를 보호하도록 구성되어 있다. 마감 층(36)은 적층체 재료를 포함할 수 있다. 도 5의 구현예에 도시된 바와 같이, 유도 가열이 히터에 사용되는 경우, 유도 코일(42)을 포함하는 가열 요소(16)를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분(14), 서셉터 요소(48)를 포함하는 내부층 및 제어 전자기기(12)를 포함하는 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분(10)만이 필수이다. 모든 추가 층들은 선택 사항이다. 그러나, 추가 층은 히터의 작동을 최적화하는 데 유리하다. 도 5와 함께 설명된 선택적 층들 중 임의의 하나가 히터에 제공될 수 있다. 도 5와 함께 설명된 층은 도 1 내지 도 4에 도시된 히터와 유사하게 제조될 수 있다. 즉, 이들 층들 중 임의의 하나는 평평한 가요성 전기 절연 기재 시트 상에 제공될 수 있고, 후속하여 롤링되어 히터를 형성할 수 있다. 대안적으로, 이들 층들 중 임의의 하나는 별도로 제공되고 관형 히터 내에 배열될 수 있다.
도 6은 에어로졸 발생 장치(50)를 보여주고 있다. 에어로졸 형성 기재를 포함하는 상기 에어로졸 발생 물품(52)은 에어로졸 발생 장치(50)의 공동(54) 내로 삽입될 수 있다. 본원에서 설명된 바와 같은 히터는 에어로졸 발생 장치(50)의 공동(54) 주위에 배열되어 있다. 공동(54)의 베이스에서, 스토퍼(56)가 배열되어 있다. 스토퍼(56)는 공동(54) 내로의 에어로졸 발생 물품(52)의 과도한 삽입을 방지하도록 구성되어 있다.
도 7은 에어로졸 발생 장치(50)의 대안적인 구성을 도시하고 있다. 도 7에 도시된 구현예에서, 에어로졸 발생 장치(50)는 본체(58)를 포함하고 있다. 본체(58) 내에서, 배터리 형태의 제어기(60) 및 주 전력 공급부(62)가 배열될 수 있다. 상기 제어기(60)는 주 전력 공급부(62)로부터 상기 히터로의 전기 에너지의 공급을 제어하도록 구성되어 있다. 따라서 도 6의 구현예와 대조적으로, 에너지는 본체(58)의 주 전력 공급부(62)에 의해 공급된다. 본원에서 설명된 바와 같이, 히터 자체는 전력 공급부(30)를 포함할 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 구현예에서, 에어로졸 발생 장치(50)는 주 전력 공급부(62)를 포함하지 않는다. 도 7에 도시된 구현예의 히터는 본체(58)의 추가 전력 공급부(62)가 보조 전력 공급부로서 작용하도록 전력 공급부(30)를 포함할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 유일한 전력 공급부는 에어로졸 발생 장치(50)의 주 전력 공급부(62)이다.
도 8은 주 전력 공급부가 원통형 배터리(62)인 구현예를 보여주고 있다. 이 구현예는 특히 도 2b에 도시된 바와 같이 가요성 전기 절연 기재의 구성과 함께 사용될 수 있다. 제어 전자기기(12)를 포함하는 전기 절연 기재의 제1 부분(10)은 주 전력 공급부(62)를 둘러싼다. 배터리(62)는 바람직하게는 장치의 유일한 전력 공급부이다. 가열 요소(16)를 포함하는 전기 절연 기재의 제2 부분(14)은 공동(54)을 둘러싼다. 장치의 원위 말단에는 말단 벽면(64)이 제공되어 있다. 말단 벽면(64)은 제어 전자기기(12)를 배터리(62)와 전기적으로 연결하기 위한 전기적 연결(미도시)을 포함할 수 있다. 말단 벽면(64)의 외부 표면은 또한 주 전원과 같은 외부 전력 공급부로부터 배터리(62)를 재충전하기 위한 충전 접촉부(미도시)를 포함할 수 있다. 공동(54) 내에 삽입된 에어로졸 발생 물품(52)과 배터리(62) 사이에는 밀봉 벽면(66)이 제공되어 있다. 밀봉 벽면(66)은 에어로졸 발생 물품(52)으로부터의 에어로졸 형성 기재가 배터리(62)에 도달하여 오염시키는 것을 방지할 것이다. 또한, 배터리 누출의 경우, 밀봉 벽면(66)은 수용 공동(54)이 원하지 않는 화학 화합물로 오염되는 것을 방지할 것이다. 밀봉 벽면(66)은 단열재로서 추가로 작용할 수 있다.

Claims (12)

  1. 에어로졸 발생 장치용 히터로서, 상기 히터는:
    가요성 전기 절연 기재로서, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는, 상기 가요성 전기 절연 기재,
    제어 전자기기로서, 상기 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분 상에 제공되어 있는, 상기 제어 전자기기, 및
    가열 요소로서, 상기 가요성 전기 절연 기재의 상기 제2 부분 상에 제공되어 있으며, 유도 코일을 포함하는, 상기 가열 요소를 포함하고,
    상기 가요성 전기 절연 기재는 튜브 내로 롤링되어 있고, 상기 가요성 전기 절연 기재는 제4 부분을 포함하고, 상기 히터는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분 상에 배열된 서셉터 요소를 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치용 히터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분은 상기 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치용 히터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가요성 전기 절연 기재의 제1 부분은 상기 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분의 외주를 완전히 동축으로 둘러싸서 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치용 히터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성 전기 절연 기재는 제3 부분을 포함하고, 상기 히터는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 상에 배열된 전력 공급부를 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치용 히터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분은 튜브 내로 롤링되는, 에어로졸 발생 장치용 히터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가열 요소를 포함하는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분은 상기 전력 공급부를 포함하는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치용 히터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분은 튜브 내로 롤링되는, 에어로졸 발생 장치용 히터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가열 요소를 포함하는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제2 부분 및 상기 전력 공급부를 포함하는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제3 부분 중 하나 또는 둘 모두는 상기 서셉터 요소를 포함하는 상기 가요성 전기 절연 기재의 제4 부분의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치용 히터.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터는 상기 히터를 적어도 부분적으로 덮으면서 배열된 적층된 재료의 마감 층을 포함하는, 에어로졸 발생 장치용 히터.
  10. 에어로졸 발생 장치로서,
    에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 구성된 공동, 및
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 히터를 포함하고, 상기 히터는 상기 공동의 외주를 적어도 부분적으로 동축으로 둘러싸서 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 히터는 상기 공동의 측벽면을 적어도 부분적으로 형성하고 있는, 에어로졸 발생 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함하는, 시스템.
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