KR20220118495A - 양의 온도 계수 서미스터를 포함하는 에어로졸 형성 기재용 히터 - Google Patents
양의 온도 계수 서미스터를 포함하는 에어로졸 형성 기재용 히터 Download PDFInfo
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Abstract
에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터(10). 히터(10)는, 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된 가열 요소를 포함하며, 가열 요소는 적어도 하나의 PTC 서미스터(24, 25, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 27)를 포함한다. 적어도 하나의 PTC 서미스터(24, 25, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 27)의 저항은, 적어도 하나의 PTC 서미스터(24, 25, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 27)의 온도가 안정화된 온도 범위 내에서 증가할 경우에 증가한다. 안정화된 온도 범위의 하단부는, 적어도 하나의 PTC 서미스터(24, 25, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 27)의 저항이 적어도 하나의 PTC 서미스터(24, 25, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 27)의 최소 저항 값의 두 배인 기준 온도(CT)이다.
Description
본 발명은 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터, 및 이러한 히터를 포함한 에어로졸 발생 장치와 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
담배 같은 에어로졸 형성 기재가 연소되기보다는 가열되는 에어로졸 발생 물품이 당업계에 공지되어 있다. 이러한 가열식 에어로졸 발생 물품의 하나의 목표는 종래의 궐련에서 담배의 연소와 열분해로 인해 생성된 유해하거나 또는 잠재적으로 유해할 부산물을 감소시키는 것이다.
가열된 에어로졸 발생 물품에서, 흡입 가능한 에어로졸은 통상적으로 히터로부터 에어로졸 형성 기재로의 열의 전달에 의해 발생된다. 가열 동안, 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재로부터 방출되고 공기에 비말동반된다. 예를 들어, 휘발성 화합물은 에어로졸 발생 물품을 통해, 에어로졸 발생 물품 위로, 에어로졸 발생 물품 주위로 또는 그렇지 않으면 에어로졸 발생 물품의 부근 내에 흡인된 공기에 비말동반될 수 있다. 방출된 휘발성 화합물이 냉각됨에 따라, 화합물은 응축되어 에어로졸을 형성한다. 에어로졸은 사용자에 의해 흡입될 수 있다. 에어로졸은 아로마, 향미제, 니코틴 및 다른 원하는 요소를 함유할 수 있다.
가열 요소는 에어로졸 발생 장치 내에 포함될 수 있다. 에어로졸 발생 물품과 에어로졸 발생 장치의 조합은 에어로졸 발생 시스템을 형성할 수 있다.
가열 요소는, 물품이 에어로졸 발생 장치 내에 수용될 경우에 에어로졸 형성 기재 내에 삽입되거나 그 주위에 배치될 수 있는 저항 가열 요소일 수 있다. 그러나, 저항 가열 요소가 느린 열 반응을 나타낼 수 있기 때문에, 원하는 가열 프로파일을 제공하기 위해 저항 가열 요소의 온도를 조절하는 것이 어려울 수 있다. 또한, 추가 요소를 제공하지 않고 잠재적 과열을 피하는 것이 어려울 수 있다.
히터의 작동 온도가 효율적인 방식으로 제어될 수 있는 히터를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 히터의 작동 온도가 히터의 구성에 의해 제한되는 히터를 제공하는 것이 또한 바람직할 것이다.
에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터가 제공된다. 히터는, 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된 가열 요소를 포함할 수 있다. 가열 요소는, 적어도 하나의 양의 온도 계수(PTC) 서미스터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항은, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도가 안정화된 온도 범위 내에서 증가할 경우에 증가할 수 있다. 안정화된 온도 범위의 하단부는, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항이 적어도 하나의 PTC 서미스터의 최소 저항 값의 두 배인 기준 온도일 수 있다.
개시에서, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터가 제공되며, 상기 히터는 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된 가열 요소를 포함하고, 상기 가열 요소는 적어도 하나의 PTC 서미스터를 포함하여, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도가 안정화된 온도 범위 내에서 증가할 경우에 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항이 증가하도록, 상기 안정화된 온도 범위의 하단부는, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항이 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 최소 저항 값의 두 배인 기준 온도이다.
히터 요소는 적어도 하나의 PTC 서미스터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 PTC 서미스터는, 전류가 적어도 하나의 PTC 서미스터에 공급될 경우에 가열될 수 있는 열 민감성 저항기이다. 적어도 하나의 PTC 서미스터가 가열될 경우, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도와 저항은, 두 파라미터와 관련된 기능에 따라 달라질 수 있다. 적어도 하나의 PTC 서미스터는, 온도가 이러한 기능에 따라 변할 경우 양호한 열 반응을 가질 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 작동 온도는 효율적인 방식으로 제어될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 PTC 서미스터는 적어도 하나의 PTC 서미스터의 최소 저항에 대응하는 온도로 가열될 수 있다.
마찬가지로, 적어도 하나의 PTC 서미스터는 적어도 하나의 PTC 서미스터의 최소 저항의 두 배에 대응하는 온도로 가열될 수 있다. 적어도 하나의 PTC 서미스터가 적어도 하나의 PTC 서미스터의 최소 저항의 두 배에 대응하는 온도보다 높은 온도로 가열되는 경우, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항은, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도가 안정화된 온도 범위 내에서 증가할 경우에 증가한다. 따라서, 안정화된 온도 범위는, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항이 적어도 하나의 PTC 서미스터의 최소 저항 값의 두 배인 온도에 대응하는, 하단부에 의해 구분된다. 안정화된 온도 범위의 이러한 하단부는, 일반적으로 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도로서 지칭된다. 안정화된 온도 범위 내에서, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도가 상승할 경우에 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항의 증가는, 일반적으로 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도 변화를 매우 느리게 허용할 수 있을 정도로 충분히 경사가 크다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "안정화된 온도 범위"는, 비록 PTC 서미스터의 저항의 변화에 대해 PTC 서미스터의 온도의 변화가 무시할 수 있다 하더라도 반드시 일정한 온도는 아닌, PTC 서미스터의 온도 범위로 해석되어야 함을 주목해야 한다.
따라서, 적어도 하나의 PTC 서미스터는, 본 개시의 히터를 포함한 에어로졸 발생 장치의 정상 작동 시간보다 길 수 있는 기간 동안, 안정화된 온도 범위 내의 실질적으로 기준 온도에서 (또는 기준 온도보다 약간 높은 온도에서) 안정화될 수 있다. 이는, 에어로졸 형성 기재의 보다 일관된 가열 프로파일을 제공하고, 이는 작동 시간 동안 가열 요소의 최대 온도가 적절한 PTC 서미스터를 제공함으로써 결정되고 제어될 수 있다.
기준 온도는, 반도체 세라믹과 같은 유전체 PTC 서미스터에 대한 퀴리 온도에 실질적으로 대응할 수 있다. 퀴리 온도는 일반적으로 특정 재료가 강유전성에서 상유전성으로 전이하는 임계 온도로서 정의된다.
적어도 하나의 PTC 서미스터를 포함하는 가열 요소는 과열에 덜 취약할 수 있는데, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도가 기준 온도를 상당히 초과하지 않을 수 있기 때문이다. 히터는, PTC 서미스터에 이러한 임계값 미만의 기준 온도를 제공함으로써, 주어진 온도 임계값 초과의 온도의 잠재적 손상 효과를 감소시키기 위한 추가의 전용 요소를 필요로 하지 않을 수 있다.
기준 온도는 적어도 하나의 PTC 서미스터의 고유 특성일 수 있기 때문에, 히터는, 가열 요소의 온도를 측정하고 조절하기 위해, 센서와 같은 전용 요소를 필요로 하지 않을 수 있다. 따라서, 이러한 전용 요소가 없더라도, 가열 요소는, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도를 실질적으로 초과하지 않는 최대 온도에서 작동하도록 구성될 수 있다.
히터는 외부 가열 요소를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 PTC 서미스터는 외부 가열 요소에 포함된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "외부 가열 요소"는 에어로졸 형성 기재의 외부 표면을 가열하도록 구성되어 있는 가열 요소를 지칭한다. 외부 가열 요소는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위해 공동을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다.
히터는 내부 가열 요소를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 PTC 서미스터는 내부 가열 요소에 포함된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "내부 가열 요소"는 에어로졸 형성 기재에 삽입되도록 구성되어 있는 가열 요소를 지칭한다. 내부 가열 요소는 블레이드, 핀 및 콘의 형태일 수 있다. 내부 가열 요소는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위해 공동 내로 연장될 수 있다.
일부 구현예에서, 히터는 내부 가열 요소와 외부 가열 요소를 포함한다.
히터는 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재에 관한 것이다. 이러한 휘발성 화합물들은 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 일반적으로 에어로졸 발생 물품의 일부일 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴 함유 에어로졸 형성 기재는 니코틴 염 매트릭스일 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 액체일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 성분 및 액체 성분을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 고체일 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 식물계 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물을 포함하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 물질을 포함할 수 있다. 균질화된 담배 물질은 미립자 담배를 응집하여 형성된 것일 수 있다. 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 재료의 주름지고 권축된 시트를 포함하고 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "권축된 시트"는 복수의 실질적으로 평행한 리지 또는 물결주름을 갖는 시트를 가리킨다.
에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 사용 시, 조밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 시스템의 작동 온도에서 열적 감성에 대하여 실질적으로 저항하는 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물이다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 잘 공지되어 있으며, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트 및 디메틸 테트라데칸디오에이트와 같은 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 바람직한 에어로졸 형성제는 다가 알코올 또는 그의 혼합물, 예컨대 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 형성제는 글리세린이다. 균질화된 담배 재료는, 존재하는 경우, 건조 중량 기준으로 5 중량% 내지 30 중량% 와 같은 건조 중량 기준으로 약 5 중량% 이상의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도는, 3.3 볼트의 정전압이 적어도 하나의 PTC 서미스터에 인가될 경우에 약 100℃ 내지 약 350℃일 수 있다.
이러한 기준 온도의 범위는, 니코틴 또는 가공된 담배 잎과 같은, 에어로졸 형성 기재에 포함될 수 있는 특정 물질을 방출하기에 충분히 에어로졸 형성 기재를 가열하는 데 유익할 수 있다.
보다 바람직하게는, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도는 약 200℃ 내지 약 250℃일 수 있다.
이러한 기준 온도의 범위는, 니코틴 함유 e-액체 및 겔 유사 물질과 같은, 에어로졸 형성 기재에 포함될 수 있는 특정 물질을 방출하기에 충분히 에어로졸 형성 기재를 가열하기에 충분할 수 있다.
가열 요소는 에어로졸 형성 기재 내에 삽입되도록 구성될 수 있다.
달리 설명하면, 가열 요소는 내부 가열 요소일 수 있다. 내부 가열 요소는 에어로졸 형성 기재를 뚫을 수 있다. 내부 가열 요소는 또한 에어로졸 형성 기재의 내부 공동 내에 수용될 수 있다. 히터는, 내부 가열 요소가 에어로졸 형성 기재 내에 삽입될 경우에 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동을 포함할 수 있다. 전류가 내부 가열 요소에 공급될 경우, 내부 가열 요소에 포함된 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도에 도달할 때까지 내부 가열 요소의 온도는 상승한다. 이러한 순간 이후에 전류의 공급이 유지되는 경우, 내부 가열 요소의 온도는, 내부 가열 요소에 포함된 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도에 실질적으로 대응하는 온도에서 안정화된다. 따라서, 내부 가열 요소는, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 실질적으로 기준 온도에서 에어로졸 형성 기재를 가열하는 데 사용될 수 있다. 기준 온도는, 기판으로부터 휘발성 화합물의 방출을 최적화하도록 조정될 수 있다.
가열 요소는 에어로졸 형성 기재의 외부 표면을 가열하도록 구성될 수 있다.
달리 설명하면, 가열 요소는 외부 가열 요소일 수 있다. 외부 가열 요소는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동을 포함할 수 있다. 공동은 에어로졸 형성 기재의 외부 표면과 열 접촉하도록 구성된 내부 벽을 포함할 수 있다. 전류가 외부 가열 요소에 공급될 경우, 외부 가열 요소에 포함된 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도에 도달할 때까지 외부 가열 요소의 온도는 상승한다. 이러한 순간 이후에 전류의 공급이 유지되는 경우, 외부 가열 요소의 온도는, 외부 가열 요소에 포함된 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도에 실질적으로 대응하는 온도에서 안정화된다. 따라서, 외부 가열 요소는, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 실질적으로 기준 온도에서 에어로졸 형성 기재를 가열하는 데 사용될 수 있다. 기준 온도는, 기판으로부터 휘발성 화합물의 방출을 최적화하도록 조정될 수 있다.
히터는 히터 하우징을 포함할 수 있고, 상기 히터 하우징은, 주변 내부 벽과 주변 외부 벽 사이에서 가로 방향으로 연장되는 주변부, 및 하단 내부 벽과 하단 외부 벽 사이에서 길이 방향으로 연장되는 하단부; 개방 단부와 하단 내부 벽 사이에서 길이 방향으로 연장되는 상기 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동을 포함하고, 상기 공동은 상기 주변 내부 벽면에 의해 가로 방향으로 경계가 정해진다.
주변 내부 벽과 하단 내부 벽은, 가열 요소로부터 에어로졸 형성 기재로의 열 전달이 최적화될 수 있는 방식으로, 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동을 정의하도록 적절한 치수 및 형상을 가질 수 있다.
적어도 하나의 PTC 서미스터는 하단부 내에 배열된 PTC 디스크일 수 있다.
이는, 기재가 히터 하우징의 공동 내에 수용될 경우에 에어로졸 형성 기재에 만족스러운 가열 프로파일을 제공하면서 제조 및 조립이 용이한 히터를 허용할 수 있다. 본 구현예에서, 주변 내부 벽의 온도는 PTC 디스크의 온도와 상당히 다르지 않을 수 있다. 따라서, PTC 디스크와 에어로졸 형성 기재 사이의 적절한 열 전달이 달성될 수 있다.
적어도 하나의 PTC 서미스터는, 주변 내부 벽을 둘러싸도록 주변부 내에 배열된 PTC 튜브를 포함할 수 있다.
이러한 배열에서, 주변 내부 벽의 온도는 PTC 튜브의 온도와 실질적으로 동일할 수 있다. 이는, PTC 튜브와 에어로졸 형성 기재 사이의 향상된 열 전달을 초래할 수 있다.
주변 외부 벽은 적어도 세 개의 평면형 섹션을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 PTC 서미스터는 적어도 세 개의 평면형 섹션 중 적어도 하나 상에 배열된 적어도 하나의 PTC 플레이트를 포함한다.
주변 외부 벽 상에 적어도 세 개의 평면형 섹션을 제공하는 것은, 제조하기 쉬울 수 있는 적어도 하나의 PTC 플레이트가 적어도 세 개의 평면형 섹션 중 하나 이상의 평평한 표면 상에 배치될 수 있다는 점에서 유리할 수 있다. 이러한 배열은, 기재가 히터 하우징의 공동 내에 수용될 경우에 적어도 하나의 PTC 플레이트로부터 에어로졸 형성 기재로의 최적화된 열 전달을 야기할 수 있다. PTC 플레이트는 평면형이다.
주변 외부 벽은 단면에 따라, 정다각형 또는 정다각형이 아닌 다각형을 정의할 수 있다. 일례로, 다각형은 삼각형, 직사각형, 사각형, 오각형 및 육각형 중 하나이다.
적어도 하나의 PTC 서미스터는 적어도 세 개의 PTC 플레이트를 포함할 수 있어서, 적어도 세 개의 PTC 플레이트 각각은 상이한 평면형 섹션 상에 배열되고, PTC 플레이트의 수는 평면형 섹션의 수와 동일하다.
본 구현예에서, PTC 플레이트는 각각의 평면형 섹션 상에 배열된다. 이는, 기재가 히터 하우징의 공동 내에 수용될 경우에 PTC 플레이트로부터 에어로졸 형성 기재로의 열 전달을 개선하는 데 기여할 수 있다.
적어도 세 개의 PTC 플레이트 중 적어도 두 개는 상이한 기준 온도를 가질 수 있다.
이는, 기재가 히터 하우징의 공동 내에 수용될 경우에 에어로졸 형성 기재의 상이한 섹션을 상이한 온도로 가열하는 데 도움이 될 수 있다. 이는, 에어로졸 형성 기재의 상이한 섹션의 순차적인 가열을 제공하는 데 사용될 수 있으며, 이는 히터 하우징과 접촉하는 기재의 고갈로 인해 발생할 수 있는 기화 에어로졸의 질량을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
적어도 세 개의 PTC 플레이트는 서로 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다.
이는 히터의 전체 전기 저항을 감소시킬 수 있으므로, 3.0 V 내지 6.0 V의 전압을 갖는 배터리와 같은, 소형 배터리가 사용될 경우에 전력 손실을 증가시킬 수 있다.
주변 외부 벽은 여섯 개의 평면형 섹션을 포함할 수 있다.
기재가 히터 하우징의 공동 내에 수용될 경우, 여섯 개의 평면형 섹션을 갖는 배열은 PTC 플레이트로부터 에어로졸 형성 기재로의 최적의 열 전달과, 평면형 섹션의 제조 용이성 사이의 타협을 초래할 수 있음을 발견하였다.
히터 하우징은 전기 전도성 금속과 같은 전기 전도성 재료를 포함할 수 있으며, 히터 하우징은 적어도 하나의 PTC 플레이트와 전기적으로 접촉하고 있는 제1 전극을 형성한다. 히터는, 전기 전도성 금속과 같은 전기 전도성 재료를 포함하고 적어도 하나의 PTC 플레이트와 전기적으로 접촉하는 제2 전극을 형성하는 적어도 하나의 외부 전기 접촉부를 추가로 포함할 수 있다.
적어도 하나의 PTC 플레이트를 위한 제1 전극으로서 히터 하우징을 사용함으로써, 전류의 공급은 보다 콤팩트한 방식으로 히터에 통합될 수 있다. 하우징에 포함된 전기 전도성 재료는 알루미늄과 같은 금속일 수 있다.
마찬가지로, 적어도 하나의 외부 전기 접촉부는 전류를 공급하기 위해 조립하기 쉬운 배열을 허용할 수 있다는 점에서 유리하다.
PTC 서미스터가 적어도 세 개의 PTC 플레이트를 포함하는 구현예에서, 적어도 세 개의 PTC 플레이트 각각은 상이한 평면형 섹션 상에 배열되고, 적어도 세 개의 외부 전기 접촉부가 제공될 수 있으며, 각각의 외부 전기 접촉부는 상이한 PTC 플레이트와 전기적으로 접촉한다. 이러한 배열은 적어도 세 개의 PTC 플레이트로의 전류의 적절한 공급을 가능하게 할 수 있다. 특히, 여섯 개의 PTC 플레이트, 및 따라서 여섯 개의 외부 전기 접촉부를 포함하는 구현예에서, 각 PTC 플레이트의 기준 온도와 실질적으로 동일한 온도로 30초 이내에 도달하는 것이 가능할 수 있다.
일 구현예에서, 적어도 하나의 PTC 플레이트는 약 7 mm의 길이를 가질 수 있다. 적어도 하나의 PTC 플레이트는 약 3.8 mm의 폭을 가질 수 있다. 적어도 하나의 PTC 플레이트는 약 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다.
적어도 하나의 PTC 서미스터는 바륨 티타네이트와 같은 세라믹 반도체를 포함할 수 있다.
적절한 세라믹 반도체를 제공하면, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도를 조정할 수 있다. 적어도 하나의 PTC 서미스터가 세라믹 반도체로 만들어질 경우, PTC 반도체의 기준 온도는 세라믹 반도체의 퀴리 온도에 실질적으로 대응할 수 있다.
적어도 하나의 PTC 서미스터는 중합체 재료를 포함할 수 있다.
일부 중합체 재료가 가질 수 있는 높은 유연성으로 인해, 중합체 재료의 제공은 히터 내의 적어도 하나의 PTC 서미스터의 단순화된 조립을 가능하게 할 수 있다는 점에서 유리할 수 있다. 이는, 또한 덜 깨지기 쉬운 히터로 이어질 수 있다. 이는, 또한 더 낮은 열 질량을 갖는 히터를 생성할 수 있으며, 이는 가열 중에 더 낮은 비열을 초래할 수 있다.
중합체 재료는 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 중합체 재료는 탄소 결정립, 탄소 잉크 또는 다른 적절한 전도성 입자를 포함할 수 있다. 탄소 결정립은 카본 블랙을 포함할 수 있다. 탄소 결정립은 니켈 분말을 포함할 수 있다.
중합체 재료는 중합체 필름을 포함할 수 있다.
히터는, 중합체 필름에 직접 부착될 수 있는 적층된 배킹을 포함할 수 있다. 적층된 배킹은 구리와 같은 금속을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 PTC 서미스터는, 바륨 티타네이트와 알칼리 토금속 요소, 예컨대 스트론튬 또는 비스무트 원소의 배합물을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 PTC 서미스터는, 바륨 티타네이트와 납 티타네이트의 배합물을 포함할 수 있다. 이들 배합물은 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도의 추가 조절을 허용할 수 있다.
적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도를 원하는 레벨로 조정하도록, 추가의 첨가제가 적어도 하나의 PTC 서미스터에 첨가될 수 있다.
본 개시에, 상기에 개시된 임의의 히터를 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치가 제공되어 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "에어로졸 발생 장치"는 에어로졸 형성 기재와 상호작용해서 에어로졸을 발생시키는 장치를 지칭한다.
본 개시의 에어로졸 발생 장치가 이전 개시에 따른 히터를 포함하기 때문에, 히터에 대해 위에 명시된 장점은 장치 자체에도 적용된다.
에어로졸 발생 장치는 장치 하우징을 포함할 수 있다. 장치 하우징은 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동을 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동은 장치의 근위 단부에 있다.
장치 하우징은 세장형일 수 있다. 바람직하게는, 장치 하우징은 원통형 형상이다. 장치 하우징은 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 재료의 예는 금속, 합금, 플라스틱 또는 이들 재료 중 하나 이상을 포함하는 복합 재료, 또는 식품이나 약제학적 적용에 적합한 열가소성 수지, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌을 포함하고 있다. 바람직하게는, 재료는 가볍고 비취성이다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 휴대용이다. 에어로졸 발생 장치는 통상의 엽궐련 또는 궐련과 비슷한 크기를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는, 약 30 mm 내지 약 150 mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 약 5 mm 내지 약 30 mm의 외부 직경을 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 핸드헬드 장치일 수 있다. 즉, 에어로졸 발생 장치는 사용자의 손에 잡히는 크기 및 형상을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 장치는, 전류를 가열 요소에 공급하도록 구성된 전력 공급부를 포함할 수 있다.
전력 공급부는 DC 전력 공급부일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 전력 공급부는 배터리이다. 전력 공급부는 니켈-수소 합금 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 또는 리튬계 배터리, 예를 들어 리튬-코발트, 리튬-철-인산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 전력 공급부는 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 전력 공급부는 재충전을 요구할 수 있고 하나 이상의 사용자 경험을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다. 예를 들어, 전력 공급부는 종래의 궐련을 흡연하는 데 걸리는 통상적인 시간에 상응하는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 여러 배의 기간 동안 에어로졸 형성 기재의 연속적인 가열을 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 정해진 수의 퍼프 또는 에어로졸 발생기의 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 정해진 수의 장치 사용 또는 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 한 구현예에서, 전력 공급부는 약 2.5 볼트 내지 약 4.5 볼트의 범위인 DC 공급 전압, 및 약 1 암페어 내지 약 10 암페어의 범위인 DC 공급 전류를 갖는 DC 전력 공급부(약 2.5 와트 내지 약 45 와트의 범위인 DC 전력 공급부에 상응함)이다.
에어로졸 발생 장치는, 가열 요소와 전력 공급부에 연결되어 있는 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 전력 공급부로부터 가열 요소로 전력의 공급을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어기는 프로그래밍가능한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 주문형 집적 칩(ASIC) 또는 제어를 제공할 수 있는 다른 전자 회로일 수 있는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 제어기는 추가 전자 부품을 포함할 수 있다. 제어기는 가열 요소로 전류 공급을 조절하도록 구성될 수 있다. 전류는 에어로졸 발생 장치의 활성화 후에 연속적으로 가열 요소로 공급될 수 있거나, 간헐적으로, 예컨대 퍼핑할 때마다 공급될 수 있다.
유리하게는, 제어기는 D-등급 또는 E-등급 전력 증폭기를 포함할 수 있는 DC/AC 인버터를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 장치 하우징은 마우스피스를 포함하고 있다. 마우스피스는 적어도 하나의 공기 유입구 및 적어도 하나의 공기 유출구를 포함할 수 있다. 마우스피스는 하나 초과의 공기 유입구를 포함할 수 있다. 공기 유입구 중 하나 이상은 에어로졸이 사용자에게 전달되기 전에 에어로졸의 온도를 감소시킬 수 있고, 에어로졸이 사용자에게 전달되기 전에 에어로졸의 농도를 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, 마우스피스는 에어로졸 발생 물품의 일부로서 제공될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "마우스피스"는 에어로졸 발생 장치에 의해 수용되어 있는 에어로졸 발생 물품으로부터 에어로졸 발생 시스템에 의해 생성된 에어로졸을 직접적으로 흡입하기 위해서 사용자의 입에 배치되어 있는, 에어로졸 발생 시스템의 일부분을 지칭한다.
에어로졸 발생 장치는 장치를 활성화하기 위한 사용자 인터페이스, 예를 들어 에어로졸 발생 물품의 가열을 개시하기 위한 버튼을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 장치 또는 에어로졸 형성 기재의 상태를 표시하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다.
본 개시에서, 상기 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품을 더 포함하고 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 물품"은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 지칭한다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 시스템의 근위 단부 또는 사용자측 단부의 마우스피스 상에서 흡인하거나 퍼핑하는 사용자에 의해 직접 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키는 물품일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 일회용일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 시스템"은, 에어로졸 발생 장치와 에어로졸 발생 물품의 조합을 지칭한다. 에어로졸 발생 시스템에서, 에어로졸 발생 물품과 에어로졸 발생 장치는 협력하여 호흡 가능한 에어로졸을 발생시킨다.
본 개시의 에어로졸 발생 시스템이 이전 개시에 따른 히터를 포함하기 때문에, 히터에 대해 위에 명시된 장점은 시스템 자체에도 적용된다.
에어로졸 발생 물품은 임의의 적절한 형태를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 실질적으로 세장형일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 길이 및 이 길이에 실질적으로 수직인 둘레를 가질 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 기재를 함유하는 에어로졸 형성 세그먼트로서 제공될 수 있다. 에어로졸 발생 세그먼트는 복수의 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 세그먼트는 제1 에어로졸 형성 기재 및 제2 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 에어로졸 형성 기재는 제1 에어로졸 형성 기재와 실질적으로 동일하다. 일부 구현예에서, 제2 에어로졸 형성 기재는 제1 에어로졸 형성 기재와 상이하다.
에어로졸 발생 세그먼트는 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 발생 세그먼트는 실질적으로 세장형일 수 있다. 에어로졸 발생 세그먼트는 또한 길이 및 그 길이에 실질적으로 수직인 둘레를 가질 수 있다.
에어로졸 발생 세그먼트가 복수의 에어로졸 형성 기재들을 포함하고 있는 경우, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 세그먼트의 축을 따라 하나의 단부에서 다른 단부로 배열될 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 세그먼트는 인접하는 에어로졸 형성 기재 사이의 분리부를 포함할 수 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 30mm와 100mm의 총 길이를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 대략 45mm의 총 길이를 가지고 있다. 에어로졸 발생 물품은 약 5mm 내지 약 12mm의 외부 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 대략 7.2mm의 외부 직경을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 세그먼트는 약 7mm 내지 약 15mm의 길이를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 세그먼트는 약 10mm, 또는 12mm의 길이를 가질 수 있다.
에어로졸 발생 세그먼트는 바람직하게는 에어로졸 발생 물품의 외부 직경과 대략 동등한 외부 직경을 갖는다. 에어로졸 형성 기재의 외부 직경은 약 5mm 내지 약 12mm일 수 있다. 한 구현예에서, 에어로졸 발생 세그먼트는 대략 7.2mm의 외부 직경을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 필터 플러그를 포함할 수 있다. 필터 플러그는 에어로졸 발생 물품의 근위 단부에 위치할 수 있다. 필터 플러그는 셀룰로오스 아세테이트 필터 플러그일 수 있다. 일부 구현예에서, 필터 플러그는 약 5mm 내지 약 10mm의 길이를 가질 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 필터 플러그는 약 7mm의 길이를 가질 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 외부 래퍼를 포함할 수 있다. 외부 래퍼는 종이로 형성될 수 있다. 외부 래퍼는 에어로졸 발생 세그먼트에서 기체 투과성일 수 있다. 특히, 복수의 에어로졸 형성 기재를 포함하는 구현예에서, 외부 래퍼는 인접한 에어로졸 형성 기재 사이의 인터페이스에서 천공부 또는 다른 공기 유입구를 포함할 수 있다. 인접한 에어로졸 형성 기재 사이의 분리부가 제공되는 경우, 외부 래퍼는 분리 시 천공부 또는 다른 공기 유입구를 포함할 수 있다. 이는 에어로졸 형성 기재가 다른 에어로졸 형성 기재를 통해 흡인되지 않은 공기를 직접 제공하게 할 수 있다. 이는 각 에어로졸 형성 기재에 의해 수용된 공기의 양을 증가시킬 수 있다. 이는 에어로졸 형성 기재로부터 발생된 에어로졸의 특징을 개선할 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재와 필터 플러그 사이의 분리부를 포함할 수 있다. 분리부는 약 18 mm일 수 있으나, 약 5 mm 내지 약 25 mm 범위일 수 있다.
본 개시에서, 상기 에어로졸 발생 시스템 중 어느 하나를 작동시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 에어로졸 발생 물품에 포함된 에어로졸 형성 기재에 대한 최대 작동 온도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 전력 공급부에 의해 적어도 하나의 PTC 서미스터에 전류를 공급하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 전류는 정전압을 갖는다. 정전압은, PTC 서미스터의 기준 온도가 에어로졸 형성 기재에 대한 실질적으로 최대 작동 온도가 되도록 할 수 있다.
본 개시에서, 상기 에어로졸 발생 시스템 중 어느 하나를 작동시키는 방법이 제공되며, 상기 방법은,
- 상기 에어로졸 발생 물품에 포함된 상기 에어로졸 형성 기재에 대한 최대 작동 온도를 결정하는 단계;
- 상기 전력 공급부에 의해 전류를 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터에 공급하는 단계를 포함하되, 상기 전류는 정전압을 갖고, 상기 정전압은 상기 PTC 서미스터의 기준 온도가 상기 에어로졸 형성 기재에 대한 실질적으로 최대 작동 온도가 되도록 한다.
이들 단계는 제어기에 의해 조절될 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 제어기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 제어기는 컴퓨터 또는 휴대폰과 같이, 에어로졸 발생 시스템의 외부에 있는 장치에 제공될 수 있다. 제어기는 에어로졸 발생 시스템 내의 에어로졸 형성 기재의 유형을 감지하도록 구성될 수 있다. 제어기는, 에어로졸 형성 기재가 가열될 경우에 에어로졸의 형성을 향상시키기 위해, 각 유형의 에어로졸 형성 기재에 대한 최대 작동 온도를 저장할 수 있다. 제어기는, 에어로졸 형성 기재에 대한 최대 작동 온도를 결정하기 위해, 외부 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 제어기는, 에어로졸 형성 기재에 대한 최대 작동 온도를 결정하기 위해, 임의의 다른 적절한 구성을 사용할 수 있다.
적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항은, 적어도 하나의 PTC 서미스터에 포함된 재료를 형성하는 결정립의 결정립 저항 및 결정립 경계선 전이 저항에 따라 달라질 수 있다. 적어도 하나의 PTC 서미스터에 인가된 전압이 높을수록, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항은 낮아질 수 있다. 전압이 증가된 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항의 감소는, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도보다 온도가 높을 경우에 더 중요할 수 있는데, 이는 결정립 사이의 배리어의 파괴가 발생할 가능성이 더 높기 때문이고, 마찬가지로 인가 전압의 일부가 결정립 저항에 의해 흡수되지 않을 수 있기 때문이다. 그러나, 전압이 증가된 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항의 감소는, 기준 온도에서 또는 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도 미만의 온도에서 주목할 수 있음을 발견하였다. 이러한 효과로 인해, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도는 적어도 하나의 PTC 서미스터에 인가된 전압에 따라 달라질 수 있음을 발견하였다.
본 개시의 방법은, 유리하게는 적어도 하나의 PTC 서미스터에 인가된 전압을 갖는 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도의 변화를 이용할 수 있다. 이를 위해, 제어기는 정전압을 갖는 적어도 하나의 PTC 서미스터에 전류를 공급하기 위해 전력 공급부를 제어할 수 있다. 선택된 정전압은, PTC 서미스터의 기준 온도가 에어로졸 형성 기재에 대한 실질적으로 최대 작동 온도가 되도록 보장하기 위해, 제어기에 의해 결정될 수 있다. 제어기는, 적어도 하나의 PTC 서미스터에 인가된 전압을 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도에 연결하는 표를 저장할 수 있다.
따라서, 본 개시의 방법은, 에어로졸 발생 시스템의 적어도 하나의 PTC 서미스터가 에어로졸 형성 기재를 위한 최대 작동 온도에서 실질적으로 안정화될 수 있게 한다. 적어도 하나의 PTC 서미스터가 안정화되는 온도는, 에어로졸 발생 시스템이 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 사용 중일 경우에 에어로졸 형성 기재에 인가된 온도와 실질적으로 동일하거나, 충분히 가깝다. 따라서, PTC 서미스터가 안정화되는 온도는, 에어로졸의 형성을 최적화하도록 선택될 수 있다. 이는, 최적화된 에어로졸 경험을 제공하는 데 유리할 수 있다.
본 개시에서, 상기 에어로졸 발생 시스템 중 어느 하나를 작동시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 에어로졸 발생 시스템의 사용 동안에 퍼프가 흡인될 경우에 퍼프 강도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 퍼프 강도 임계값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 퍼프 강도가 퍼프 강도 임계값 이상인 경우, 상기 방법은, 에어로졸 발생 물품에 포함된 에어로졸 형성 기재에 대한 제1 최대 작동 온도 및 제2 최대 작동 온도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 제1 최대 작동 온도 또는 제2 최대 작동 온도를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 최대 작동 온도가 선택되는 경우, 상기 방법은, 전력 공급부에 의해 전류를 적어도 하나의 PTC 서미스터에 공급하는 단계를 포함하되, 전류는 제1 정전압을 갖고, 제1 정전압은 PTC 서미스터의 기준 온도가 에어로졸 형성 기재에 대한 실질적으로 제1 최대 작동 온도가 되도록 한다. 제2 최대 작동 온도가 선택되는 경우, 상기 방법은, 전력 공급부에 의해 전류를 적어도 하나의 PTC 서미스터에 공급하는 단계를 포함하되, 전류는 제2 정전압을 갖고, 제2 정전압은 PTC 서미스터의 기준 온도가 에어로졸 형성 기재에 대한 실질적으로 제2 최대 작동 온도가 되도록 한다.
본 개시에서, 상기 에어로졸 발생 시스템 중 어느 하나를 작동시키는 방법이 제공되며, 상기 방법은,
- 에어로졸 발생 시스템의 사용 동안에 퍼프가 흡인될 경우에 퍼프 강도를 측정하는 단계;
- 퍼프 강도 임계값을 결정하여 상기 퍼프 강도가 상기 퍼프 강도 임계값 이상인 경우에 상기 방법은 다음의 추가 단계를 포함하는 단계를 포함하되, 상기 추가 단계는,
- 에어로졸 발생 물품에 포함된 에어로졸 형성 기재에 대한 제1 최대 작동 온도와 제2 최대 작동 온도를 결정하는 단계;
- 제1 최대 작동 온도 또는 제2 최대 작동 온도를 선택하는 단계;
- 제1 최대 작동 온도가 선택되는 경우, 전력 공급부에 의해 전류를 적어도 하나의 PTC 서미스터에 공급하는 단계로서, 전류는 제1 정전압을 갖고, 제1 정전압은 PTC 서미스터의 기준 온도가 에어로졸 형성 기재에 대한 실질적으로 제1 최대 작동 온도가 되도록 하는 단계;
- 제2 최대 작동 온도가 선택되는 경우, 전력 공급부에 의해 전류를 적어도 하나의 PTC 서미스터에 공급하는 단계로서, 전류는 제2 정전압을 갖고, 제2 정전압은 PTC 서미스터의 기준 온도가 에어로졸 형성 기재에 대한 실질적으로 제2 최대 작동 온도가 되도록 하는 단계이다.
이전 개시의 방법에 대해 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도의 변화는, 적어도 하나의 PTC 서미스터에 인가된 전압을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 이는, 기준 온도를 조절해서 에어로졸 형성 기재에 대한 최대 작동 온도에 실질적으로 대응하도록 해서, 에어로졸의 형성을 최적화시킬 수 있다.
일부 에어로졸 형성 기재의 경우, 최대 작동 온도를 변화시키는 것이 유리할 수 있다. 이는, 주어진 에어로졸 경험에 에어로졸의 형성을 적응시킬 수 있다. 이러한 에어로졸 경험은, 에어로졸 발생 시스템의 사용자의 선호도에 따라 선택될 수 있다.
그러나, 이전 개시의 방법에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 PTC 서미스터에 인가된 전압을 변화시킴으로써, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도의 변화는 비교적 작을 수 있다. 달리 설명하면, 본 개시의 방법은, 일반적으로 작은 온도 범위 내의 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도 변화를 가능하게 할 수 있다.
본 개시의 방법은, 에어로졸 발생 시스템의 사용 동안에 퍼프가 흡인될 경우에 퍼프 강도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 또한 퍼프 강도 임계값을 결정하는 단계를 포함한다. 이들 단계는 또한 제어기에 의해 수행될 수 있다.
제어기는, 퍼프 강도가 퍼프 강도 임계값 이상인 경우에만, 적어도 하나의 PTC 서미스터에 인가된 전압을 결정함으로써, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도를 결정하도록 구성될 수 있다. 퍼프 강도가 퍼프 강도 임계값보다 낮은 경우, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도는 일반적으로 퍼프 강도의 함수일 수 있다. 함수는 제어기에 저장될 수 있다.
퍼프 강도가 퍼프 강도 임계값 이상인 경우, 제어기는 적어도 하나의 PTC 서미스터에 인가되는 전압을 조절하여 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도를 결정할 수 있다. 제어기는 전력 공급부를 제어하여 적어도 하나의 PTC 서미스터에 제1 정전압을 공급할 수 있고; 제1 정전압은 적어도 하나의 PTC 서미스터의 제1 기준 온도로 이어진다. 제어기는 전력 공급부를 제어하여 적어도 하나의 PTC 서미스터에 제1 정전압과 상이한 제2 정전압을 공급할 수 있고; 제2 정전압은 적어도 하나의 PTC 서미스터의 제2 기준 온도로 이어진다. 바람직하게는, 제1 기준 온도와 제2 기준 온도는, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도 및 퍼프 강도와 관련된 함수에서의 임계 퍼프 강도에 대응하는 온도 이상이다.
퍼프 강도 임계값 이상인 퍼프 강도에 대한 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도의 조절을 제한함으로써, 적어도 하나의 PTC 서미스터에 공급되는 전압을 변화시켜 달성될 수 있는 기준 온도의 특정 범위는, 에어로졸 발생 장치의 과열 또는 더 낮은 품질의 에어로졸의 생성으로 이어질 수 있는 온도에 집중된다. 이러한 특정 범위 내에서, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도의 변화가 상대적으로 작더라도, 에어로졸 형성 기재의 최대 작동 온도의 대응하는 변화는, 유리하게는 형성된 에어로졸의 특성의 실질적인 변화를 허용할 수 있고, 이에 따라 최적화되거나 맞춤화될 수 있는 에어로졸 경험을 가능하게 할 수 있다. 제어기는, 형성된 에어로졸에서 원하는 특성을 달성하기 위해, 제1 기준 온도 또는 제2 기준 온도를 선택할 수 있다.
마찬가지로, PTC 서미스터의 제1 기준 온도 및 제2 기준 온도는 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도 및 퍼프 세기와 관련된 기능에서의 퍼프 강도 임계값에 대응하는 온도 이상일 수 있기 때문에, 퍼프 강도 임계값 미만의 강도를 갖는 퍼프가 흡인되는 경우, 적어도 하나의 PTC 서미스터를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은, 이러한 기능에 따라 안정화된 온도 범위에 도달하지 않고서 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도를 변경하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 방법은, 또한 추가 기준 온도, 예컨대 제3 기준 온도, 제4 기준 온도, 제5 기준 온도, 제7 기준 온도, 제8 기준 온도, 제9 기준 온도, 제10 기준 온도 또는 임의의 다른 기준 온도를 결정하고 선택할 수 있게 한다.
상기 개시의 방법은 정전압을 제공하는 단계를 포함하지만, 제어기는, 전류가 적어도 하나의 PTC 서미스터에 공급될 경우에 펄스 폭 변조 또는 펄스 주파수 변조를 사용하기 위해 전력 공급부를 제어하도록 구성될 수도 있다. 이러한 경우에, 결과적인 방법은 상기 개시의 방법과 동일하고, 다만 그것이 각각 적어도 하나의 PTC 서미스터의 주어진 기준 온도와 연관된 펄스 폭 또는 펄스 주파수인 점은 제외한다. 따라서, 적어도 하나의 PTC 서미스터의 기준 온도는, 적어도 하나의 PTC 서미스터에 공급된 전류의 펄스 폭 또는 펄스 주파수를 조절함으로써 조절될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시적이고 비제한적인 예시로서 주어진 바람직한 구현예에 대한 다음의 상세한 설명에 비추어 더욱 명백해질 것이다:
도 1은 가열 요소에 포함된 PTC 서미스터의 온도/저항 그래프를 나타낸다.
도 2는 히터 하우징과 PTC 디스크를 포함한 히터의 길이 방향 섹션을 나타낸다.
도 3은 히터 하우징과 PTC 튜브를 포함한 히터의 길이 방향 섹션을 도시한다.
도 4는 히터 하우징과 내부 가열 요소를 포함한 히터의 길이방향 섹션을 나타낸다.
도 5는 차례로 여섯 개의 평면형 섹션을 포함하는 히터 하우징의 사시도를 나타낸다.
도 6은 도 5의 히터 하우징의 단면을 도시한다.
도 7은 복수의 외부 전기 접촉부의 도면이다.
도 8은, 도 5의 히터 하우징과 도 7의 복수의 외부 전기 접촉부를 포함한 히터의 사시도를 나타낸다.
도 9는, 도 8의 히터의 네 개의 실시예에 대한 주변 내부 벽의 온도를 나타낸다.
도 10은 에어로졸 발생 물품, 및 결국 도 3의 히터를 포함한 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 도시한다.
도 11은 도 10의 에어로졸 발생 시스템을 나타내고, 여기서 에어로졸 발생 물품은 히터 하우징의 공동 내에 수용된다.
도 12는 에어로졸 발생 물품의 구현예를 나타낸다.
도 13은, 도 3의 히터에 대한 PTC 튜브의 온도 및 주변 내부 벽의 온도 전개를 나타낸다.
도 14는, 도 2의 히터에 대한 PTC 디스크의 온도 및 주변 내부 벽의 온도 전개를 도시한다.
도 15는, 세 개의 상이한 정전압이 PTC 서미스터에 인가될 경우에 가열 요소에 포함된 PTC 서미스터의 온도/저항 그래프 세개를 나타낸다.
도 1은 가열 요소에 포함된 PTC 서미스터의 온도/저항 그래프를 나타낸다.
도 2는 히터 하우징과 PTC 디스크를 포함한 히터의 길이 방향 섹션을 나타낸다.
도 3은 히터 하우징과 PTC 튜브를 포함한 히터의 길이 방향 섹션을 도시한다.
도 4는 히터 하우징과 내부 가열 요소를 포함한 히터의 길이방향 섹션을 나타낸다.
도 5는 차례로 여섯 개의 평면형 섹션을 포함하는 히터 하우징의 사시도를 나타낸다.
도 6은 도 5의 히터 하우징의 단면을 도시한다.
도 7은 복수의 외부 전기 접촉부의 도면이다.
도 8은, 도 5의 히터 하우징과 도 7의 복수의 외부 전기 접촉부를 포함한 히터의 사시도를 나타낸다.
도 9는, 도 8의 히터의 네 개의 실시예에 대한 주변 내부 벽의 온도를 나타낸다.
도 10은 에어로졸 발생 물품, 및 결국 도 3의 히터를 포함한 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 도시한다.
도 11은 도 10의 에어로졸 발생 시스템을 나타내고, 여기서 에어로졸 발생 물품은 히터 하우징의 공동 내에 수용된다.
도 12는 에어로졸 발생 물품의 구현예를 나타낸다.
도 13은, 도 3의 히터에 대한 PTC 튜브의 온도 및 주변 내부 벽의 온도 전개를 나타낸다.
도 14는, 도 2의 히터에 대한 PTC 디스크의 온도 및 주변 내부 벽의 온도 전개를 도시한다.
도 15는, 세 개의 상이한 정전압이 PTC 서미스터에 인가될 경우에 가열 요소에 포함된 PTC 서미스터의 온도/저항 그래프 세개를 나타낸다.
도 1은, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터의 가열 요소에 포함된 PTC 서미스터의 온도 T/저항 R 그래프를 나타낸다.
PTC 서미스터는, 전류가 PTC 서미스터에 공급될 경우에 가열된다. PTC 서미스터가 가열될 경우, PTC 서미스터의 온도 T와 저항 R은 도 1에 나타낸 함수에 따라 달라진다.
특히, PTC 서미스터는 PTC 서미스터의 최소 저항 MR에 대응하는 온도 TMR로 가열될 수 있다.
PTC 서미스터가 최소 저항 TMR에 대응하는 온도 미만의 온도 T로 가열될 경우, PTC 서미스터의 온도 T가 도 1의 함수에 따라 증가할 때 PTC 서미스터의 저항 R은 약간 감소한다. 일부 PTC 서미스터에서, PTC 서미스터의 저항 R은, PTC 서미스터의 최소 저항 TMR보다 약간 큰 저항에서 실질적으로 일정하게 유지되고, 그 이후 PTC 서미스터의 최소 저항 MR이 최소 저항 MR에 해당하는 온도에 도달한다.
마찬가지로, PTC 서미스터가 최소 저항 TMR에 대응하는 온도를 넘긴 온도 T로 가열될 경우, PTC 서미스터의 온도 T가 도 1의 함수에 따라 증가할 때 PTC 서미스터의 저항 R은 증가한다.
PTC 서미스터가 최소 저항 TMR의 두 배에 해당하는 온도를 넘는 온도로 가열되는 경우, PTC 서미스터의 온도가 증가할 때 PTC 서미스터의 저항 증가가 너무 커서, 최소 저항 MR의 두 배에 해당하는 온도 T에서 PTC 서미스터의 온도가 실질적으로 안정화된다. 이러한 온도는 일반적으로 PTC 서미스터의 기준 온도 CT로서 지칭된다. 다시 말하면, PTC 서미스터는 기준 온도 CT에 의해 하단에서 경계가 정해진 안정화 온도 범위 내에서 높은 양의 온도 계수 α를 갖는다. 유전체 재료에서, 기준 온도 CT는 유전체 재료의 퀴리 온도에 실질적으로 대응할 수 있다.
PTC 서미스터가 PTC 서미스터의 최대 저항에 도달하기에 충분한 시간 동안 전류를 공급받는 경우, 기준 온도 CT를 실질적으로 넘는 온도 T에 도달할 수 있다. 그러나, 도 1은 저항 R을 로그 척도로 나타내는 것을 고려해야 한다. 따라서, 이러한 최대 저항에 도달하는 데 필요한 시간은, 일반적으로 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 히터의 종래의 작동 시간보다 실질적으로 더 길다. 이는, PTC 서미스터가 기준 온도 CT를 상당히 초과하지 않는 온도에서 효과적으로 안정화 되는 것을 보장할 수 있다.
도 2는, 히터 하우징(20)을 포함한 히터(10)를 나타낸다. 히터 하우징(20)은, 주변 내부 벽(210)과 주변 외부 벽(211) 사이에서 가로 방향으로 연장된 주변부(21)를 포함한다. 히터 하우징(20)은, 하단 내부 벽(220)과 하단 외부 벽(221) 사이에서 길이 방향으로 연장된 하단부(22)를 포함한다. 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동(23)은, 히터 하우징(20)의 개방 단부(230)와 하단 내부 벽(220) 사이에서 길이 방향으로 연장되고, 공동(23)은 주변 내부 벽(210)에 의해 가로 방향으로 경계가 정해진다. 도 2의 구현예에서, 히터는, 하단부(22) 내에 배열된 PTC 디스크(24)로 형성되는, 가열 요소를 포함한다. 전류가 PTC 디스크(24)에 공급되는 경우, PTC 디스크(24)의 온도는, PTC 디스크(24)의 기준 온도에 도달할 때까지 증가한다. 이러한 순간 이후에 전류의 공급이 유지되는 경우, PTC 디스크(24)의 온도는, PTC 디스크(24)의 기준 온도에 실질적으로 대응하는 온도에서 안정화된다. 따라서, 주변 내부 벽(210)은, PTC 디스크(24)가 안정화되는 온도와 상당히 상이하지 않을 수 있는 온도에 도달한다. 따라서, 에어로졸 형성 기재가 공동(23) 내에 수용될 경우, 에어로졸 형성 기재는 흡입 가능한 에어로졸이 형성되도록 주변 내부 벽(210)의 온도로 가열될 수 있다.
도 3은, 히터 하우징(20)을 포함한 히터(10)를 나타낸다. 히터 하우징(20)은, 주변 내부 벽(210)과 주변 외부 벽(211) 사이에서 가로 방향으로 연장된 주변부(21)를 포함한다. 히터 하우징(20)은, 하단 내부 벽(220)과 하단 외부 벽(221) 사이에서 길이 방향으로 연장된 하단부(22)를 포함한다. 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동(23)은, 히터 하우징(20)의 개방 단부(230)와 하단 내부 벽(220) 사이에서 길이 방향으로 연장되고, 공동(23)은 주변 내부 벽(210)에 의해 가로 방향으로 경계가 정해진다. 도 3의 구현예에서, 히터는, 주변부(21) 내에 배열된 PTC 튜브(25)로 형성되는, 가열 요소를 포함한다. 전류가 PTC 튜브(25)에 공급되는 경우, PTC 튜브(25)의 온도는, PTC 튜브(25)의 기준 온도에 도달할 때까지 증가한다. 이러한 순간 이후에 전류의 공급이 유지되는 경우, PTC 튜브(25)의 온도는, PTC 튜브(25)의 기준 온도에 실질적으로 대응하는 온도에서 안정화된다. 따라서, 주변 내부 벽(210)은 PTC 튜브(25)의 기준 온도에 실질적으로 대응하는 온도에 도달한다. 따라서, 에어로졸 형성 기재가 공동(23) 내에 수용될 경우, 에어로졸 형성 기재는, 흡입 가능한 에어로졸이 형성되도록, PTC 튜브(25)의 기준 온도에 실질적으로 대응하는 온도로 가열될 수 있다.
도 4는, 히터 하우징(20)을 포함한 히터(10)를 나타낸다. 히터 하우징(20)은, 주변 내부 벽(210)과 주변 외부 벽(211) 사이에서 가로 방향으로 연장된 주변부(21)를 포함한다. 히터 하우징(20)은, 하단 내부 벽(220)과 하단 외부 벽(221) 사이에서 길이 방향으로 연장된 하단부(22)를 포함한다. 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동(23)은, 히터 하우징(20)의 개방 단부(230)와 하단 내부 벽(220) 사이에서 길이 방향으로 연장되고, 공동(23)은 주변 내부 벽(210)에 의해 가로 방향으로 경계가 정해진다. 도 4의 구현예에서, 히터는, 기재가 공동(23) 내에 수용될 경우에 PTC 블레이드(27)가 에어로졸 형성 기재를 천공하기 위해 구성되도록 공동(23) 내에서 길이 방향으로 연장된 PTC 블레이드(27)로 형성되는, 가열 요소를 포함한다. 전류가 PTC 블레이드(27)에 공급되는 경우, PTC 블레이드(27)의 온도는, PTC 블레이드(27)의 기준 온도에 도달할 때까지 증가한다. 이러한 순간 이후에 전류의 공급이 유지되는 경우, PTC 블레이드(27)의 온도는, PTC 블레이드(27)의 기준 온도에 실질적으로 대응하는 온도에서 안정화된다. 따라서, PTC 블레이드(27)는 흡입 가능한 에어로졸이 형성되도록, 실질적으로 PTC 블레이드의 기준 온도에서 에어로졸 형성 기재를 가열하는 데 사용될 수 있다.
도 5는 히터 하우징(20)의 사시도를 도시한다. 히터 하우징(20)은, 주변 내부 벽(210)과 주변 외부 벽(211) 사이에서 가로 방향으로 연장된 주변부(21)를 포함한다. 주변 외부 벽(211)은, 적어도 하나의 PTC 플레이트가 적어도 하나의 평면형 섹션(2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115) 상에 배열될 수 있도록 구성된 여섯 개의 평면형 섹션(2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115)을 포함한다. PCT 플레이트는 둥근 플레이트, 사각형 플레이트 또는 다각형 플레이트일 수 있다. 플레이트는 평면형이다. 도 6은 도 5의 히터 하우징(20)의 단면을 나타낸 것이다. 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동(23)은, 개방 단부(230)와 하단 내부 벽(220) 사이에서 길이 방향으로 연장되고(도 5 및 도 6에서는 나타나지 않음), 공동(23)은 주변 내부 벽(210)에 의해 가로 방향으로 경계가 정해진다. 도 5 및 도 6의 구현예에서, 주변 내부 벽(210)에 의해 경계가 정해진 공동(23)은 원통형이고, 즉 도 5에 나타낸 바와 같이, 주변 내부 벽(23)은 원형 단면을 갖는다. 이러한 형상은 원통형 에어로졸 형성 기재를 수용하기에 편리할 수 있다.
바람직한 구현예에서, 도 5 및 도 6의 히터 하우징(20)은 여섯 개의 PTC 플레이트를 구비하고, 각 평면형 섹션(2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115) 상에 하나씩 제공되어 히터(10)를 형성한다.
일 구현예에서, 히터 하우징(20)은 전기 전도성 금속과 같은 전기 전도성 재료를 포함한다. 그 다음, 히터 하우징(20)은 여섯 개의 PTC 플레이트와 전기적으로 접촉하도록 구성된 제1 전극을 형성한다.
히터(10)는, 또한 전기 전도성 금속과 같은 전기 전도성 재료를 포함하고 여섯 개의 PTC 플레이트와 전기적으로 접촉하도록 구성된 제2 전극을 형성하는 적어도 하나의 외부 전기 접촉부(30)를 포함할 수 있다. 도 7은, 여섯 개의 세장형 외부 전기 접촉부(310, 311, 312, 313, 314, 315)를 포함하는 적어도 하나의 외부 전기 접촉부(30)를 도시하며, 각각은 평면 섹션(2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115) 상에 배치된 PTC 플레이트와 전기 접촉하도록 구성되어 있다.
도 8은, 도 5 및 도 6의 히터 하우징(20) 및 도 7의 세장형 외부 전기 접촉부(310, 311, 312, 313, 314, 315)를 포함하는 히터(10)를 나타낸다. 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)가 제공되며, 각각의 평면형 섹션(2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115) 상에 하나씩 제공된다. 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)가 히터(10)의 가열 요소를 형성한다. 히터 하우징(20)은 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 제1 전극으로서 작용하는데, 이는PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)가 히터 하우징(20)의 평면 섹션(2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115)과 전기적으로 접촉하기 때문이다. PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)와 전기적으로 접촉하는 세장형 외부 전기 접촉부(310, 311, 312, 313, 314, 315)는, PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)에 대한 제2 전극으로서 작용한다.
전류가 제1 및 제2 전극에 공급되는 경우, 도 1에 나타낸 바와 같이, PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 참조 온도에 도달할 때까지 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 온도가 증가한다. 이러한 순간 이후, PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 온도는, 에어로졸 발생 장치의 작동 시간보다 일반적으로 더 긴 시간 동안, PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 기준 온도(또는 기준 온도보다 약간 높은 온도)에서 실질적으로 안정화된다. 이는, 기재가 공동(23) 내에 수용될 경우에 에어로졸 형성 기재의 일관되고 예측 가능한 가열 프로파일을 허용하고, 여기서 작동 시간 동안 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265) 각각의 최대 온도가 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 기준 온도를 선택함으로써 결정되고 제어될 수 있다. PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)는 동일하거나 상이한 기준 온도를 가질 수 있다.
도 9는, 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 기준 온도가 동일한, 도 8의 히터(10)의 네 개의 예시에 대한 주변 내부 벽(210)의 온도를 나타낸다.
제1 예시 CT190에서, 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 기준 온도는 190℃이다. 전류가 제1 및 제2 전극에 공급될 경우, 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)는 대략 30초 후에 190℃의 기준 온도에 도달하고 기준 온도보다 약간 높은 온도에서 안정화된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 내부 벽(210)의 온도가 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 온도, 즉 190℃를 약간 초과하는 온도와 실질적으로 동일한 방식으로, 히터 하우징(20)을 통해 열이 전달된다. 내부 벽(210)이 실질적으로 190℃의 온도에 도달한 후에 에어로졸 형성 기재가 공동(23) 내에 수용될 경우, 이러한 온도는 히터(10)의 작동 시간 동안 에어로졸 형성 기재에 일관되게 인가되어, 흡입 가능한 에어로졸을 형성한다.
제2 예시 CT200에서, 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 기준 온도는 200℃이다. 전류가 제1 및 제2 전극에 공급될 경우, 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)는 대략 30초 후에 200℃의 기준 온도에 도달하고 기준 온도보다 약간 높은 온도에서 안정화된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 내부 벽(210)의 온도가 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 온도, 즉 200℃를 약간 초과하는 온도와 실질적으로 동일한 방식으로, 히터 하우징(20)을 통해 열이 전달된다. 내부 벽(210)이 실질적으로 200℃의 온도에 도달한 후에 에어로졸 형성 기재가 공동(23) 내에 수용될 경우, 이러한 온도는 히터(10)의 작동 시간 동안 에어로졸 형성 기재에 일관되게 인가되어, 흡입 가능한 에어로졸을 형성한다.
제3 예시 CT210에서, 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 기준 온도는 210℃이다. 전류가 제1 및 제2 전극에 공급될 경우, 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)는 대략 30초 후에 210℃의 기준 온도에 도달하고 기준 온도보다 약간 높은 온도에서 안정화된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 내부 벽(210)의 온도가 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 온도, 즉 210℃를 약간 초과하는 온도와 실질적으로 동일한 방식으로, 히터 하우징(20)을 통해 열이 전달된다. 내부 벽(210)이 실질적으로 210℃의 온도에 도달한 후에 에어로졸 형성 기재가 공동(23) 내에 수용될 경우, 이러한 온도는 히터(10)의 작동 시간 동안 에어로졸 형성 기재에 일관되게 인가되어, 흡입 가능한 에어로졸을 형성한다.
제4 예시 CT220에서, 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 기준 온도는 220℃이다. 전류가 제1 및 제2 전극에 공급될 경우, 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)는 대략 30초 후에 220℃의 기준 온도에 도달하고 기준 온도보다 약간 높은 온도에서 안정화된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 내부 벽(210)의 온도가 여섯 개의 PTC 플레이트(260, 261, 262, 263, 264, 265)의 온도, 즉 220℃를 약간 초과하는 온도와 실질적으로 동일한 방식으로, 히터 하우징(20)을 통해 열이 전달된다. 내부 벽(210)이 실질적으로 220℃의 온도에 도달한 후에 에어로졸 형성 기재가 공동(23) 내에 수용될 경우, 이러한 온도는 히터(10)의 작동 시간 동안 에어로졸 형성 기재에 일관되게 인가되어, 흡입 가능한 에어로졸을 형성한다.
도 10 및 도 11은 에어로졸 발생 장치(200) 및 에어로졸 발생 물품(300)의 개략적인 단면도를 보여주고 있다. 에어로졸 발생 장치(200)와 에어로졸 발생 물품(300)은 에어로졸 발생 시스템을 형성한다.
에어로졸 발생 장치(200)는 종래의 엽궐련과 유사한 형상 및 크기를 갖는, 실질적으로 원통형 장치 하우징(202)을 포함한다.
에어로졸 발생 장치(200)는 재충전가능 니켈-카드뮴 배터리의 형태로 된 전력 공급부(206), 마이크로프로세서와 메모리를 포함한 PCB(인쇄 회로 기판) 제어기(208), 전기 커넥터(209), 및 히터(10)를 추가로 포함한다. 도 10 및 도 11의 구현예에서, 히터(10)느 도 3의 것과 유사하다. 그러나, 다른 히터가 사용될 수 있다. 특히, 도 2, 도 4 및 도 8의 히터가 사용될 수 있다.
전력 공급부(206), 제어기(208) 및 히터(10)는 모두 장치 하우징(202) 내에 수용되어 있다. 에어로졸 발생 장치(200)의 히터(10)는 장치(200)의 근위 단부에 배열된다. 전기 커넥터(209)는 장치 하우징(202)의 원위 단부에 배열되어 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "근위"는 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품의 사용자 단부 또는 마우스 단부를 지칭하며, 즉, 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 물품을 포함한 에어로졸 발생 시스템 또는 에어로졸 발생 장치의 정상적인 사용 동안에 사용자의 입에 가장 가깝게 구성되도록 구성된다. 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품의 구성 요소의 근위 단부는, 사용자 단부에 가장 가까운 구성 요소의 단부, 또는 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품의 마우스 단부이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "원위"는 근위 단부에 대향하는 단부를 지칭한다.
제어기(208)는 전력 공급부(206)로부터 히터(10)로의 전력 공급을 제어하도록 구성된다. 제어기(208)는 D 등급 전력 증폭기를 포함하는 DC/AC 인버터를 더 포함한다. 제어기(208)는 또한 전기 커넥터(209)로부터 전력 공급부(206)의 재충전을 제어하도록 구성되어 있다. 제어기(208)는 사용자가 공동(23) 내에 수용된 에어로졸 발생 물품을 흡인할 때를 감지하도록 구성되어 있는 퍼프 센서(도시되지 않음)를 더 포함하고 있다.
도 3에 대해 설명된 바와 같이, 히터(10)는 히터 하우징(20)을 포함한다. 히터 하우징(20)은, 주변 내부 벽(210)과 주변 외부 벽(211) 사이에서 가로 방향으로 연장된 주변부(21)를 포함한다. 히터 하우징(20)은, 하단 내부 벽(220)과 하단 외부 벽(221) 사이에서 길이 방향으로 연장된 하단부(22)를 포함한다. 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동(23)은, 개방 단부(230)와 하단 내부 벽(220) 사이에서 길이 방향으로 연장되고, 공동(23)은 주변 내부 벽(210)에 의해 가로 방향으로 경계가 정해진다. PTC 튜브(25)는 주변 내부 벽(210)을 둘러싸도록 주변부(21) 내에 배열된다.
장치 하우징(202)은 또한 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동(23)의 원위 단부에 근접하여 공기 유입구(280)를 정의한다. 공기 유입구(280)는 주변 공기가 장치 하우징(202) 내로 흡인될 수 있도록 구성된다. 기류 경로(미도시)는 공기가 공기 유입구(280)로부터 공동(23) 내로 흡인될 수 있도록 장치(200)를 통해 정의된다.
에어로졸 발생 물품(300)은 일반적으로 주변 내부 벽(210)의 직경과 유사한 직경을 갖는, 원통형 로드의 형태이다. 에어로졸 발생 물품(300)은 원통형 셀룰로스 아세테이트 필터 플러그(304) 및 궐련지의 외부 래퍼(320)에 의해 함께 래핑된 원통형 에어로졸 발생 세그먼트(310)를 포함한다.
필터 플러그(304)는 에어로졸 발생 물품(300)의 근위 단부에 배열되고, 사용자가 시스템에 의해 발생된 에어로졸을 수용하도록 흡인하는 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스를 형성한다.
에어로졸 발생 세그먼트(310)는 에어로졸 발생 물품(300)의 원위 단부에 배열되고, 공동(23)의 길이와 실질적으로 동일한 길이를 갖는다. 도 10 및 도 11의 에어로졸 발생 세그먼트(310)는 단지 하나의 에어로졸 형성 기재를 포함하지만, 에어로졸 발생 세그먼트는 여러 개의 에어로졸 형성 기재를 균등하게 포함할 수 있다. 다수의 에어로졸 형성 기재가 있을 경우, 기재는 에어로졸 발생 물품(300)의 길이 방향으로 서로에 대해 단부-대-단부로 배열될 수 있다. 그러나, 다른 구현예에서, 에어로졸 형성 기재 사이에 분리부가 제공될 수 있는 것으로 예상된다. 일부 구현예에서, 두 개 이상의 에어로졸 형성 기재가 동일한 재료로 형성될 수 있지만, 다른 구현예에서 에어로졸 형성 기재 각각은 상이함을 이해할 것이다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재 중 하나 이상은 멘톨의 형태로 향미제를 포함하고 있는 균질화 담배 재료의 주름진 권축 시트를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재 중 하나 이상은 멘톨의 형태로 향미제를 또한 포함할 수 있고, 담배 재료 또는 임의의 다른 니코틴 공급원을 포함하지 않을 수 있다. 하나 이상의 에어로졸 형성 기재는 또한 하나 이상의 에어로졸 형성제 및 물과 같은 추가 성분을 포함할 수 있어서, 에어로졸 형성 기재를 가열하여 바람직한 관능적 특성을 갖는 에어로졸을 발생시킨다.
에어로졸 발생 세그먼트(310)의 근위 단부는 외부 래퍼(320)에 의해 덮이지 않기 때문에 노출되어 있다. 에어로졸 발생 세그먼트(310)가 여러 에어로졸 형성 기재를 포함하는 경우, 외부 래퍼(320)는 에어로졸 형성 기재 사이의 인터페이스에서 에어로졸 발생 물품(300)을 둘러싸는 천공부의 라인을 포함할 수 있다. 천공부는 공기가 에어로졸 발생 세그먼트(310) 내로 흡인될 수 있게 한다.
도 12는 도 10 및 도 11과 유사한 에어로졸 발생 물품(300)을 나타낸다. 그러나, 필터 플러그(304)는 로드 형태의 필터 조립체(304)이다. 필터 조립체(304)는 세 개의 세그먼트, 냉각 세그먼트(307), 필터 세그먼트(309) 및 마우스 단부 세그먼트(311)를 포함하고 있다. 도 12의 구현예에서, 냉각 세그먼트(307)는 제2 에어로졸발생 세그먼트(310)와 필터 세그먼트(309) 사이에서 위치하여 냉각 세그먼트(307)가 에어로졸 발생 세그먼트(310) 및 필터 세그먼트(309)와 접경하는 관계이도록 한다. 다른 예시에서, 에어로졸 발생 세그먼트(310)와 필더 세그먼트(307) 사이, 및 냉각 세그먼트(307)와 필터 세그먼트(309) 사이에 분리부가 있을 수 있다. 필터 세그먼트(309)는 냉각 세그먼트(307)와 마우스 단부 세그먼트(311) 사이에 위치한다. 마우스 단부 세그먼트(311)는 필터 세그먼트(309)에 인접하여, 물품(300)의 근위 단부를 향하여 위치한다. 도 12의 구현예에서, 필터 세그먼트(309)는 마우스 단부 세그먼트(311)와 접경하는 관계에 있다. 일례로, 필터 조립체(304)의 총 길이는 37 mm 내지 45 mm이고, 더 바람직하게는 필터 조립체(304)의 총 길이는 41 mm이다.
도 12의 구현 예시에서, 에어로졸 발생 세그먼트(310)는 길이가 34 mm 내지 50 mm이고, 보다 바람직하게는 에어로졸 발생 세그먼트(310)는 길이가 38 mm 내지 46 mm이고, 보다 더 바람직하게는 에어로졸 발생 세그먼트(310)는 길이가 42 mm이다.
도 12의 구현 예시에서, 물품(300)의 총 길이는 71 mm 내지 95 mm이고, 보다 바람직하게는 물품(300)의 총 길이는 79 mm 내지 87 mm이고, 보다 더 바람직하게는 물품(300)의 총 길이는 83 mm이다.
일례로, 냉각 세그먼트(307)는 환형 튜브이며 냉각 세그먼트(307) 내에 에어 갭을 정의한다. 에어 갭은 에어로졸 발생 세그먼트(310)로부터 발생된 가열 휘발 성분이 흐르도록 챔버를 제공한다. 냉각 세그먼트(307)는, 제조 동안 발생할 수 있는 축방향 압축력 및 굽힘 모멘트를 견디기에 충분한 강성이지만 물품(300)이 에어로졸 발생 장치(200) 내로 삽입되는 동안 사용중인, 에어로졸 축적을 위한 챔버를 제공하도록 중공형이다. 일례로, 냉각 세그먼트(307)의 벽면의 두께는 대략 0.29 mm이다.
냉각 세그먼트(307)는 에어로졸 발생 세그먼트(310)와 필터 세그먼트(309) 사이의 물리적 변위를 제공한다. 냉각 세그먼트(307)에 의해 제공되는 물리적 변위는 냉각 세그먼트(307)의 길이에 걸쳐 열 구배를 제공할 것이다. 일례로, 냉각 세그먼트(307)는 냉각 세그먼트(307)의 원위 단부에 진입하는 가열된 휘발된 성분과 냉각 세그먼트(307)의 근위 단부를 빠져나가는 가열 휘발 성분 사이에 적어도 40℃의 온도차를 제공하도록 구성되어 있다. 일례로, 냉각 세그먼트(307)는 냉각 (307)의 원위 단부에 진입하는 가열 휘발 성분과 냉각 세그먼트(307)의 근위 단부를 빠져나가는 가열 휘발 성분 사이에 적어도 60℃의 온도차를 제공하도록 구성되어 있다. 냉각 요소(307)의 길이에 걸친 이러한 온도차는 에어로졸 발생 세그먼트(310)로부터 형성된 에어로졸의 고온으로부터 온도에 민감한 필터 세그먼트(309)를 보호한다.
도 12의 물품(300)의 일례에서, 냉각 세그먼트(307)의 길이는 적어도 15 mm이다. 일례로, 냉각 세그먼트(307)의 길이는 20 mm 내지 30 mm, 보다 특히 23 mm 내지 27 mm, 보다 특히 25 mm 내지 27 mm, 보다 특히 25 mm이다.
냉각 세그먼트(307)는 종이로 제조되는데, 이는 우려되는 화합물을 발생시키지 않는 재료로 구성됨을 의미한다. 도 12의 물품(300)의 일례에서, 냉각 세그먼트(307)는 중공 내부 챔버를 제공하지만 기계적 강성을 유지하는 나선형으로 권취된 종이 관으로 제조된다. 나선형으로 권취된 종이 관은 관 길이, 외부 직경, 진원도 및 직선도에 대하여 고속 제조 공정의 치밀한 치수 정확도 요건을 충족시킬 수 있다. 다른 예시에서, 냉각 세그먼트(307)는 경질 플러그 랩 또는 티핑 페이퍼로부터 생성된 오목부이다. 경질 플러그 랩 또는 티핑 종이는 제조 동안 발생할 수 있는 축방향 압축력 및 굽힘 모멘트를 견디기에 충분하고 물품(300)이 에어로졸 발생 장치(200) 내로 삽입되는 동안 사용중인, 강성을 가지도록 제조되어 있다.
냉각 세그먼트(307)의 각각의 예시에서, 냉각 세그먼트의 치수 정확도는 고속 제조 공정의 치수 정확도 요건을 충족시키기에 충분하다.
필터 세그먼트(309)는 에어로졸 발생 세그먼트(310)로부터의 가열 휘발 성분으로부터 하나 이상의 휘발성 화합물을 제거하기에 충분한 임의의 필터 재료로 형성될 수 있다. 도 12의 물품(300)의 일례에서, 필터 세그먼트(309)는 셀룰로오스 아세테이트와 같은 단일 아세테이트 재료로 만들어진다. 필터 세그먼트(309)는, 가열 휘발 성분의 양을 사용자에게 불만족스럽지 않은 수준으로 고갈시키지 않으면서 가열 휘발 성분으로부터 냉각 및 자극 감소를 제공한다.
필터 세그먼트(309)의 셀룰로오스 아세테이트 토우 재료의 밀도는 필터 세그먼트(309)에 걸친 압력 강하를 제어하며, 이는 차례로 물품(300)의 흡인 저항을 제어한다. 따라서, 필터 세그먼트(309)의 재료의 선택은 물품(300)의 흡인 저항을 제어하는 게 중요하다. 또한, 필터 세그먼트는 물품(300)에서 여과 기능을 수행한다.
필터 세그먼트(309)의 존재는, 냉각 세그먼트(307)를 빠져나가는 가열 휘발 성분에 추가적인 냉각을 제공함으로써 단열 효과를 제공한다. 이러한 추가 냉각 효과는 필터 세그먼트(309)의 표면 상에서 사용자의 입술의 접촉 온도를 감소시킨다.
하나 이상의 향미가 필터 세그먼트(309) 내로 향미를 가진 액체를 직접 주입하는 형태로 또는 필터 세그먼트(309)의 셀룰로오스 아세테이트 토우 내부에 하나 이상의 향미를 가진 깨지기 쉬운 캡슐 또는 다른 향미 담체를 매립하거나 배열함으로써 형태로 필터 세그먼트(309)에 첨가될 수 있다. 도 12의 물품(300)의 일례에서, 필터 세그먼트(309)는 길이가 6 mm 내지 10 mm, 보다 바람직하게는 8 mm이다.
마우스 단부 세그먼트(311)는 환형 관이며 마우스 단부 세그먼트(311) 내에 에어 갭을 정의한다. 에어 갭은 필터 세그먼트(309)로부터 흐르는 가열 휘발 성분을 위한 챔버를 제공한다. 마우스 단부 세그먼트(311)는, 제조 동안 발생할 수 있는 축방향 압축력 및 굽힘 모멘트를 견디기에 충분한 강성이지만 물품이 에어로졸 발생 장치(200) 내로 삽입되는 동안 사용중인, 에어로졸 축적을 위한 챔버를 제공하도록 중공형이다. 일례로, 마우스 단부 세그먼트(311)의 벽의 두께는 대략 0.29 mm이다.
일례로, 마우스 단부 세그먼트(311)의 길이는 6 mm 내지 10 mm, 더욱 바람직하게는 8 mm이다.
마우스 단부 세그먼트(311)는 중공형 내부 챔버를 제공하는 나선형으로 권취된 종이 관으로 제조될 수 있고, 이는 중요한 기계적 강성을 유지한다. 나선형으로 권취된 종이 관은 관 길이, 외부 직경, 진원도 및 직선도에 대하여 고속 제조 공정의 치밀한 치수 정확도 요건을 충족시킬 수 있다.
마우스 단부 세그먼트(311)는 필터 세그먼트(309)의 출구에 축적된 임의의 액체 응축물이 사용자와 직접 접촉하게 되는 것을 방지하는 기능을 제공한다.
일례로, 마우스 단부 세그먼트(311) 및 냉각 세그먼트(307)가 단일 관으로 형성될 수 있고 필터 세그먼트(309)가 마우스 단부 세그먼트(311)와 냉각 세그먼트(307)를 분리하는 관 내부에 위치함을 이해해야 한다.
도 12의 물품(300)에서, 통기 구멍(317)은 냉각 세그먼트(307)에 위치하여 물품(300)의 냉각을 돕는다. 일례로, 통기 구멍(317)은 하나 이상의 구멍 행을 포함하고, 바람직하게, 구멍의 각 행은 물품(300)의 길이방향 축에 실질적으로 수직인 단면으로 물품(300) 주위에 원주 방향으로 배열되어 있다.
도 12의 물품(300)의 일례에서, 물품(300)을 위한 통기를 제공하기 위해 1행 내지 4행의 통기 구멍(317)이 있다. 통기 구멍(317)의 각 행은 12 내지 36개의 통기 구멍(317)을 가질 수 있다. 통기 구멍(317)은, 예를 들어 직경이 100 내지 500 ㎛일 수 있다. 일례로, 통기 구멍(317)의 행 사이의 축방향 분리부는 0.25 mm 내지 0.75 mm이고, 보다 바람직하게는 통기 구멍(317)의 행 사이의 축방향 분리부는 0.5 mm이다.
도 12의 물품(300)의 일례에서, 통기 구멍(317)은 균일한 크기이다. 다른 예시에서, 통기 구멍(317)은 크기가 다양하다. 통기 구멍(317)은, 물품(300)으로 형성되기 전에, 예를 들어, 이하의 기술 중 하나 이상의, 임의의 적절한 기술을 사용하여 만들어 질 수 있다: 레이저 기술, 냉각 세그먼트(307)의 기계적 천공부, 또는 냉각 세그먼트(307)의 예비 천공부. 통기 구멍(317)은 물품(300)에 효과적인 냉각을 제공하도록 위치한다.
도 12의 물품(300)의 일례에서, 통기 구멍(317)의 행은 물품(300)의 근위 단부로부터 적어도 11 mm에 위치하며, 보다 바람직하게는 통기 구멍(317)은 물품(300)의 근위 단부로부터 17 mm 내지 20 mm에 위치한다. 통기 구멍(317)의 위치는, 물품(300)이 사용 중일 경우, 사용자가 통기 구멍(317)을 차단하지 않도록 위치한다.
유리하게, 물품(300)의 근위 단부로부터 17 mm 내지 20 mm의 통기 구멍의 행을 제공하는 것은, 물품(300)이 에어로졸 발생 장치(200) 내에 완전히 삽입될 경우에 통기 구멍(317)이 에어로졸 발생 장치(200)의 외부에 위치할 수 있게 한다. 장치(200)의 외부에 통기 구멍(317)을 위치시킴으로써, 비가열된 공기가 장치(200)의 외부로부터의 통기 구멍을 통해 물품(300)으로 진입할 수 있어 물품(300)의 냉각을 돕는다.
냉각 세그먼트(307)의 길이는, 물품(300)이 장치(200) 내로 완전히 삽입될 경우에 냉각 세그먼트(307)가 장치(200) 내에 부분적으로 삽입될 수 있도록 한다.
사용 시, 에어로졸 발생 물품(300)이 공동(23) 내에 수용될 경우, 사용자는 에어로졸 발생 물품(300)의 근위 단부를 흡인하여 에어로졸 발생 시스템에 의해 발생된 에어로졸을 흡입할 수 있다. 사용자가 에어로졸 발생 물품(300)의 근위 단부를 흡인할 경우, 공기는 공기 유입구(280)에서 장치 하우징(202) 내로 흡인되고, 에어로졸 발생 물품(300)의 에어로졸 발생 세그먼트(310) 내로 흡인된다.
도 11 및 도 12의 구현예에서, 에어로졸 발생 장치(200)의 제어기(208)는, 히터 하우징(20)의 주변부(21) 내에 배열된 PTC 튜브(25)에 전류를 공급하도록 구성된다. PTC 튜브(25)의 온도는, PTC 튜브(25)의 기준 온도에 도달할 때까지 증가한다. 이러한 순간 이후, PTC 튜브(25)의 온도는, 일반적으로 에어로졸 발생 장치(200)에 대한 사용자의 세션 시간을 초과하는 기간 동안, PTC 튜브(25)의 기준 온도와 실질적으로 동일한 온도에서 안정화된다. 따라서, 공동(23) 내에 수용된 에어로졸 발생 물품(300)의 에어로졸 발생 세그먼트(310)에 함유된 에어로졸 형성 기재의 가열 프로파일은, PTC 튜브(25)의 기준 온도의 함수로 결정될 수 있다.
도 3 및 도 10의 히터에서, PTC 튜브 TE의 온도는, 주변 내부 벽 TI의 온도와 실질적으로 동일하며, 즉, 에어로졸 형성 기재에 인가될 온도와 실질적으로 동일하다. 이는 도 13의 그래프에 나타나 있다. 도 13의 히터(10)의 PTC 튜브(25)의 기준 온도는 200℃이며, 이는 안정화 시간 이후 PTC 튜브의 온도 TE 및 주변 내부 벽의 온도 TI에 실질적으로 대응한다.
도 8의 히터의 경우, 여섯 개의 PTC 플레이트의 온도 TE는 또한 주변 내부 벽의 온도 TI에 실질적으로 대응한다. 그러나, 도 12의 경우와 다르게, 안정화 시간은 열등할 수 있다. 특히, 여섯 개의 PTC 플레이트 TE의 온도 TE 및 주변 내벽의 온도 TI는, 30초에서 여섯 개의 PTC 플레이트의 실질적으로 기준 온도에서 안정화될 수 있다.
도 14는, 도 2의 히터(10)에 대해 시간에 따른 PTC 디스크의 온도 TE 및 주변 내부 벽의 온도 TI의 전개를 나타낸다. 본 구현예에서, 주변 내벽의 온도 TI는 PTC 디스크의 온도 TE보다 낮다는 것을 이해할 수 있다. 특히, 기준 온도가 220℃인 PTC 디스크(24)의 경우, 주변 내벽의 온도 TI는 210에서 안정화된다.
도 15는, 상이한 정전압 V가 PTC 서미스터에 공급될 경우, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터의 가열 요소에 포함된 PTC 서미스터의 온도 T/저항 R 그래프를 나타낸다. 도 15에서, 제1 전압 V1은 제2 전압 V2보다 크고, 이는 차례로 제3 전압 V3보다 크다. 도 15에서 알 수 있는 바와 같이, PTC 서미스터의 기준 온도 CT는 PTC 서미스터에 인가된 전압 V에 의존한다. 특히, 제1 전압 V1은 제1 기준 온도 CT1로 이어지고, 제2 전압 V2는 제2 기준 온도 CT2로 이어지고, 제3 전압 V3은 제3 기준 온도 CT3으로 이어져, 제1 기준 온도 CT1이 제2 기준 온도 CT2보다 크고, 차례로 제3 기준 온도 CT3보다 크다.
제어기는, 제1 전압 V1, 제2 전압 V2, 제3 전압 V3 또는 임의의 다른 적절한 전압을 갖는 PTC 서미스터에 전류를 공급하기 위해, 전력 공급부를 제어할 수 있다. 따라서, PTC 서미스터의 기준 온도는 제1 기준 온도 CT1, 제2 기준 온도 CT2, 제3 기준 온도 CT3 또는 임의의 다른 적절한 온도로 조절될 것이다. 특정 PTC 서미스터에 대한 공급 전압 V와 기준 온도 CT 사이의 관계는 제어기에 저장될 수 있고, 바람직한 구현예에서, 이러한 관계는 제어기에 포함된 메모리에 저장될 수 있다. 마찬가지로, 제1 기준 온도 CT1, 제2 기준 온도 CT2, 제3 기준 온도 CT3 또는 임의의 다른 적절한 온도는, 하나 이상의 에어로졸 형성 기재에 대한 원하는 최대 작동 온도에 대응하도록 결정될 수 있다. 제어기는, 또한 주어진 에어로졸 형성 기재에 대한 하나 이상의 최대 작동 온도를 저장할 수 있고, 바람직한 구현예에서, 이러한 최대 작동 온도는 제어기에 포함된 메모리에 저장될 수 있다.
따라서, 에어로졸 발생 시스템의 PTC 서미스터는, 주어진 에어로졸 형성 기재에 대해, 제어기에 의해 결정되는 최대 작동 온도에서 실질적으로 안정화될 수 있다. PTC 서미스터가 안정화되는 온도는, 전술한 구현예의 히터에 대해 설명된 바와 같이, 에어로졸 발생 시스템이 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 사용 중일 경우, 에어로졸 형성 기재에 인가된 온도와 실질적으로 동일하거나 충분히 가깝다. 따라서, PTC 서미스터가 안정화되는 온도는, 에어로졸의 형성을 최적화하도록 선택될 수 있다. 이는, 최적화된 에어로졸 경험을 제공하는 데 유리할 수 있다.
Claims (15)
- 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터로서, 상기 히터는 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된 가열 요소를 포함하고, 상기 가열 요소는 적어도 하나의 양의 온도 계수(PTC) 서미스터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터는 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터를 가열하기 위해 전류가 공급되도록 구성되는, 히터.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항은, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도가 안정화된 온도 범위 내에서 증가할 경우에 증가하고, 상기 안정화된 온도 범위의 하단부는, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터에 정전압이 인가되는 경우에 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항이 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 최소 저항 값의 두 배인 기준 온도가 되고, 상기 기준 온도는, 3.3 볼트의 정전압이 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터에 인가되는 경우에 약 100℃ 내지 약 350℃, 보다 바람직하게는 약 200℃ 내지 약 250℃인, 히터.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 에어로졸 형성 기재 내에 삽입되도록 구성되는, 히터.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 에어로졸 형성 기재의 외부 표면을 가열하도록 구성되는, 히터.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터는 상기 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동을 추가로 포함하고, 상기 히터는, 상기 에어로졸 형성 기재가 상기 공동 내에 수용될 경우에 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성되는, 히터.
- 제5항에 있어서, 상기 히터는 히터 하우징을 포함하고, 상기 히터 하우징은 주변 내부 벽과 주변 외부 벽 사이에서 가로 방향으로 연장된 주변부, 및 하단 내부 벽과 하단 외부 벽 사이에서 길이 방향으로 연장된 하단부; 개방 단부와 상기 하단 내부 벽 사이에서 길이 방향으로 연장되는 상기 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동을 포함하고, 상기 공동은 상기 주변 내부 벽면에 의해 가로 방향으로 경계가 정해지는, 히터.
- 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터는 상기 하단부 내에 배열된 PTC 디스크를 포함하는, 히터.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터는 상기 주변 내부 벽을 둘러싸도록 상기 주변부 내에 배열된 PTC 튜브를 포함하는, 히터.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 주변 외부 벽은 적어도 세 개의 평면형 섹션을 포함하고, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터는 상기 적어도 세 개의 평면형 섹션 중 적어도 하나 상에 배열된 적어도 하나의 PTC 플레이트를 포함하는, 히터.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터는 바륨 티타네이트와 같은 세라믹 반도체를 포함하는, 히터.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 PTC 서미스터는 중합체 재료를 포함하는, 히터.
- 에어로졸 발생 장치로서,
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 히터;
- 장치 하우징; 및
- 상기 가열 요소에 전기적으로 연결되어 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터에 전류를 공급하는 전력 공급부를 포함하는, 에에어로졸 발생 장치. - 에어로졸 발생 시스템으로서,
- 상기 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품;
- 제12항의 에어로졸 발생 장치를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템. - 제13항의 에어로졸 발생 시스템을 작동하는 방법으로서, 상기 방법은,
- 상기 에어로졸 발생 물품에 포함된 상기 에어로졸 형성 기재에 대한 최대 작동 온도를 결정하는 단계;
- 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터에 상기 전력 공급부에 의해 전류를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도가 안정화된 온도 범위 내에서 증가할 경우에 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항이 증가하도록 상기 전류는 정전압을 갖고, 상기 안정화된 온도 범위의 하단부는 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항이 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 최소 저항 값의 두 배인 기준 온도가 되고, 상기 정전압은 상기 PTC 서미스터의 기준 온도가 상기 에어로졸 형성 기재에 대한 실질적으로 최대 작동 온도가 되도록 하는, 방법. - 제13항의 에어로졸 발생 시스템을 작동하는 방법으로서, 상기 방법은,
- 에어로졸 발생 시스템의 사용 동안에 퍼프가 흡인될 경우에 퍼프 강도를 측정하는 단계;
- 퍼프 강도 임계값을 결정하여 상기 퍼프 강도가 상기 퍼프 강도 임계값 이상인 경우에 상기 방법은 다음의 추가 단계들을 포함하는 단계를 포함하고, 상기 추가 단계들은,
- 에어로졸 발생 물품에 포함된 에어로졸 형성 기재에 대한 제1 최대 작동 온도와 제2 최대 작동 온도를 결정하는 단계;
- 제1 최대 작동 온도 또는 제2 최대 작동 온도를 선택하는 단계;
- 제1 최대 작동 온도가 선택되는 경우, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터에 상기 전력 공급부에 의해 전류를 공급하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항이 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도가 안정화된 온도 범위 내에서 증가할 경우에 증가하도록 상기 전류는 제1 정전압을 갖고, 상기 안정화된 온도 범위의 하단부는 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항이 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 최소 저항 값의 두 배인 기준 온도가 되고, 상기 제1 정전압은 상기 PTC 서미스터의 기준 온도가 상기 에어로졸 형성 기재에 대한 실질적으로 상기 제1 최대 작동 온도가 되도록 하는, 단계;
- 제2 최대 작동 온도가 선택되는 경우, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터에 상기 전력 공급부에 의해 전류를 공급하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항이 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 온도가 안정화된 온도 범위 내에서 증가할 경우에 증가하도록 상기 전류는 제2 정전압을 갖고, 상기 안정화된 온도 범위의 하단부는 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 저항이 상기 적어도 하나의 PTC 서미스터의 최소 저항 값의 두 배인 기준 온도가 되고, 상기 제2 정전압은 상기 PTC 서미스터의 기준 온도가 상기 에어로졸 형성 기재에 대한 실질적으로 상기 제2 최대 작동 온도가 되도록 하는, 단계;인, 방법.
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