KR20220123143A - 증기 생성 디바이스에 대한 유도 가열 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증기 생성 디바이스에 대한 유도 가열 어셈블리에 관한 것으로, 가열 어셈블리는 재충전 가능 전원 및 유도 코일을 포함한다. 유도 코일은 사용 중에, 서셉터를 가열하도록 구성되고 또한 사용 중에, 외부 소스에 의해 생성되는 전자기장을 수신하여 전원을 충전하도록 구성된다.

Description

증기 생성 디바이스에 대한 유도 가열 어셈블리{INDUCTION HEATING ASSEMBLY FOR A VAPOUR GENERATING DEVICE}
본 발명은 증기 생성 디바이스(vapour generating device)에 대한 유도 가열 어셈블리(induction heating assembly)에 관한 것이다. 물질(substance)을 연소(burn)시키기보다는 오히려 가열(heat)하여 흡입(inhale) 동안 증기를 만들어 내는 디바이스가 최근에 소비자에게 대중화되었다.
그러한 디바이스는 물질에 열을 제공하는 데 다수의 상이한 접근법 중 하나를 이용할 수 있다. 한가지 그러한 접근법은 유도성 가열 시스템(inductive heating system)을 채용하는 증기 생성 디바이스이다. 그러한 디바이스에서, 유도 코일(이하에 또한 인덕터로 지칭됨)은 디바이스가 구비되고 서셉터(susceptor)는 증기 생성 물질(vapour generation substance)이 구비된다. 사용자가 결과적으로 전자기장을 생성하는 디바이스를 활성화시킬 때, 전기 에너지가 인덕터에 제공된다. 서셉터는 전자기장과 결합되어 물질로 전달되는 열을 생성하고, 물질이 가열됨에 따라 증기가 생성된다.
그러한 접근법은 가열 및 그에 따른 증기 생성을 더 양호하게 제어할 수 있는 가능성이 있다. 그러나 실제로, 그러한 접근법은 다수의 구성 요소를 갖는 비교적 부피가 큰 디바이스를 야기할 수 있다. 이는 생산하기에 고가이고 단순하고 컴팩트한 디바이스를 기대하는 사용자에게 불편하게 할 수 있다.
사용자는 그러한 디바이스가 재충전 가능하기를 기대하므로, 증기 생성 디바이스를 재충전하는 안전하고 신뢰 가능한 시스템이 바람직하다. 그러나, 재충전 가능 전원과 함께 그러한 재충전 시스템을 설치하는 것은 부피가 크고 무거운 디바이스에서의 훨씬 더 많은 수의 구성 요소로 이어질 수 있다.
본 발명은 위의 문제들 중 적어도 일부를 완화시키는 것을 추구한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 증기 생성 디바이스(vapour generating device)에 대한 유도 가열 어셈블리(induction heating assembly)가 제공되며, 가열 어셈블리는 재충전 가능 전원(rechargeable power source); 및 유도 코일(induction coil)을 포함하며; 유도 코일은 사용 중에, 서셉터(susceptor)를 가열하도록 구성되고 또한 사용 중에, 외부 소스에 의해 생성되는 전자기장을 수신(receive)하여 전원을 충전하도록 구성된다.
전자기장의 방출(emit) 및 수신(receive) 둘 다를 위해 유도 코일을 사용함으로써, 증기 생성 디바이스에서의 동일한 구성물로부터 유도성 가열 및 유도성 충전을 신뢰할 수 있게 제공하는 것이 가능하다. 이는 디바이스의 크기, 중량, 생산 비용 및 안정성을 개선하는 감소된 구성 요소 총 수로 이어진다.
서셉터는 알루미늄, 철, 니켈, 스테인리스 스틸 및 이들의 합금들(예를 들어, 니켈 크롬) 중 하나 이상을 포함하지만 이에 제한되지 않을 수 있다. 서셉터의 부근에 전자기장의 인가로, 서셉터는 와상 전류들(eddy currents) 및 자기 이력 현상 손실들(magnetic hysteresis losses)로 인해 열을 생성하여, 전자기로부터 열로의 에너지의 변환을 야기할 수 있다.
바람직하게는, 유도 가열 어셈블리는 전원으로부터의 직류를 교호 고주파수 전류(alternating high-frequency current)로 변경하도록 구성되는 인버터(inverter); 유도 코일(induction coil)로부터의 교호 고주파수 전류를 직류로 변경하도록 구성되는 정류기(rectifier); 및 사용 중에, 교호 고주파수 전류가 유도 코일에 선택적으로 공급될 수 있고 서셉터가 유도 코일에 의해 유도성으로 가열될 수 있고, 사용 중에, 전력이 외부 소스에 의해 생성되는 전자기장의 형태로 유도 코일에서 수신되어, 전원을 유도성으로 충전시킬 때, 직류가 전원에 선택적으로 공급될 수 있도록 사용 중에, 전원, 유도 코일, 정류기 및 인버터와 전기 연결되도록 구성되는 유도 제어기(induction controller)를 더 포함한다.
유도 제어기는 유도 코일 및 전원에 전류를 선택적으로 공급함으로써 가열 어셈블리의 유도 능력들을 제어하는 수단을 제공한다. 이는 디바이스의 사용자가 유도 코일을 통한 가열 및 충전 기능들 둘 다의 규모를 효율적으로 제어하고, 전류가 필요할 때만 전류를 공급하는 것을 가능하게 한다. 유도 코일을 통해 2가지의 기능을 제어하기 위한 단일 제어부의 사용은 구성 요소 총 수를 감소시키고 가열 어셈블리의 안정성을 개선한다. 인버터 및 정류기의 포함은 가열 어셈블리 내의 전류가 교류와 직류 사이에서 전환될 필요가 있는 일부 상황에서 유리하다.
어셈블리는 사용 중에, 대략 0.5 T 내지 최고 집중점에서의 대략 2.0 T의 자속 밀도를 갖는 변동하는 전자기장으로 작동하도록 구성될 수 있다.
전원 및 회로망은 고주파수에서 작동하도록 구성될 수 있다. 전형적으로, 전원 및 회로망은 대략 80 ㎑ 내지 대략 500 ㎑, 바람직하게는 대략 150 ㎑ 내지 대략 250 ㎑, 보다 바람직하게는 200 ㎑의 주파수에서 작동하도록 구성될 수 있다.
유도 코일이 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있지만, 전형적으로, 유도 코일은 리츠 와이어(Litz wire) 또는 리츠 케이블(Litz cable)을 포함할 수 있다.
가열 어셈블리가 임의의 형상 및 형태를 취할 수 있지만, 가열 어셈블리는 실질적으로 유도 코일의 형태를 취하도록 구성되어, 과도한 재료 사용을 감소시킬 수 있다. 바람직하게는, 유도 코일은 실질적으로 원통형(cylindrical)의 형상이다.
원통형 유도 코일의 원형 단면은 유도성으로 가열될 본체를 삽입하고 본체를 균일하게 가열시키는 데 이상적이고, 사용자가 쥐기에 편안한 가열 어셈블리의 형상으로 이어진다.
바람직하게는, 인버터 및 정류기는 전원으로부터의 직류를 교호 고주파수 전류로 선택적으로 변경하고, 유도 코일로부터의 교호 고주파수 전류를 직류로 선택적으로 변경하도록 구성되는 동일한 구성물이다.
직류와 교류 사이에서 전환하는 것에서의 인버터 및 정류기의 역할들이 반대로 행해지는 실질적으로 유사한 기능들이므로, 하나의 방향으로 직류를 인버팅(inverting)하고 다른 하나의 방향으로 교류를 정류하도록 단일 구성물을 채용하는 것이 가능하다. 이는 가열 어셈블리에서의 생산 비용 및 구성 요소의 수를 감소키기 위한 단순하고 신뢰 가능한 해결책을 제공하고, 상당히 더 컴팩트하고 경량의 디바이스를 야기한다.
가열 어셈블리는 유도 코일에 근접하게 전자기장의 외부 소스(external source)를 배치함으로써 충전될 수 있다. 전형적으로, 외부 소스는 전자기장을 수신(receive)하고 전송(transmit)하기 위한 외부 유도 코일(external induction coil)을 포함할 수 있다. 외부 소스가 임의의 방식으로 유도 코일과 상호 작용할 수 있지만, 전형적으로, 가열 어셈블리는 가열 어셈블리의 체적 내에 전자기장의 외부 소스의 적어도 일부를 수용(receive)하도록 구성된다.
가열 어셈블리 내부에 외부 소스의 일부를 배치함으로써(일부 예들에서, 어떤 본체/캡슐도 구획에 위치되지 않을 때, 가열 구획(heating compartment)으로 삽입될 수 있는 (외부 소스의 일부를 형성하는) 돌출부를 제공함으로써), 전자기장의 외부 소스와 가열 어셈블리의 유도 코일 사이에 안전하고 컴팩트한 무선 연결을 보장하는 것이 가능하다. 이러한 배열은 유도 코일과 외부 소스 사이의 전자기 결합이 강하여, 유도 가열 어셈블리의 전원에 대한 유도성 충전의 효율을 증가시키는 것을 보장한다. 더욱이 이러한 배열에서, 가열 어셈블리는 충전하는 동안 전자기장에 대한 차폐물로서의 역할을 한다.
대안적으로, 어셈블리의 적어도 일부는 사용 중에, 전자기장의 외부 소스의 체적에 삽입되도록 구성된다. 외부 소스는 개구부, 및 어셈블리가 삽입될 수 있는 외부 소스의 내부 체적의 일부를 가질 수 있다. 대안적으로, 외부 소스는 내부에 스루 홀을 가질 수 있어 어셈블리가 스루 홀을 통해 삽입되는 것을 스루 홀의 내부 경계가 가능하게 한다. 이는 마우스피스가 증기 생성 디바이스에 부착될 때, 가열 구획을 에워싸는 예들에서도, 컴팩트한 외부 소스와 연결되어 작동하는 동안 마우스피스가 노출되는 것을 가능하게 한다.
내부적으로 또는 외부적으로 외부 디바이스에 어셈블리를 결합시킬 때, 안정된 물리적 연결이 필요한 상황들이 있을 수 있다. 디바이스는 유도 가열 어셈블리에 관하여 외부 소스의 위치를 고정시키는 수단이 구비될 수 있다. 바람직하게는, 스냅 핏(snap-fit) 메커니즘과 같은 어셈블리의 유도 코일에 관하여 외부 코일의 위치를 고정시키는 수단이 있을 수 있다. 이는 전자기 결합이 유지될 수도 있도록 2개의 디바이스가 물리적으로 결합되는 것을 가능하게 할 수 있다.
이후에 상세히 설명되는 바와 같이, 유도 가열 어셈블리 외부로부터의 충전을 위한 전자기장을 제공하는 것이 유리한 상황들이 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 제1 양태에 따른 유도 가열 어셈블리; 증발 가능 물질 및 유도 가열 가능 서셉터(induction heatable susceptor)를 포함하는 본체(body)를 수용(receive)하도록 구성되는 가열 구획(heating compartment); 가열 구획에 공기를 제공하도록 구성되는 공기 입구(air inlet); 가열 구획과 연통하는 공기 출구(air outlet)를 포함하는 증기 생성 디바이스가 또한 제공된다.
증기 생성 디바이스를 가열시키고 충전하는 다수의 기능에 대해 최적화되는 가열 어셈블리를 사용함으로써, 신뢰 가능하고, 경량이고, 컴팩트한 증기 생성 디바이스를 제공하는 것이 가능하다.
본체는 사용 중에, 통기성 쉘 내부에 증발 가능 물질을 포함하는 캡슐일 수 있다. 통기성 재료는 전기 절연성 및 비자기성의 재료일 수 있다. 재료는 고온에 대한 저항성을 갖는 재료를 통해 공기가 흐르는 것을 가능하게 하도록 높은 통기성을 가질 수 있다. 적절한 통기성 재료의 예로 셀룰로오스 섬유들, 종이, 면직물 및 명주를 포함한다. 통기성 재료는 필터로서의 역할을 할 수도 있다. 대안적으로, 본체는 종이로 둘러싸인(wrapped in paper) 증발 가능 물질일 수 있다. 대안적으로, 본체는, 통기성(air permeable)은 아니지만 공기가 흐를 수 있도록(air flow) 적절한 천공(perforation) 또는 개구부들(openings)을 포함하는 재료 내부에 유지(hold)되는 증발 가능 물질(vaporisable substance)일 수 있다. 대안적으로, 본체는 증발 가능 물질 그 자체일 수 있다. 본체는 실질적으로 스틱의 형상으로 형성될 수 있다.
증발 가능 물질은 임의의 타입의 고체 또는 반고체(semi-solid) 재료일 수 있다. 예시적 타입들의 증발 가능 고체들(vaporisable solids)은 파우더(powder), 과립(granules), 펠릿(pellets), 슈레드(shreds), 스트랜드(strands), 다공성(porous) 재료 또는 시트를 포함한다. 물질은 식물 유래 재료를 포함할 수 있고 특히, 물질은 담배를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 증발 가능 물질은 에어로졸-포머(aerosol-former)를 포함할 수 있다. 에어로졸-포머의 예들은 폴리하이드릭 알코올류(polyhydric alcohols), 및 글리세린 또는 프로필렌 글리콜과 같은 이들의 혼합물들을 포함한다. 전형적으로, 증발 가능 물질은 건조 중량을 기반으로 대략 5% 내지 대략 50%의 에어로졸-포머 함량을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 증발 가능 물질은 건조 중량을 기반으로 대략 15%의 에어로졸-포머 함량을 포함할 수 있다.
증발 가능 물질은 에어로졸-포머 그 자체일 수 있다. 이러한 경우에, 증발 가능 물질은 액체일 수 있다. 이러한 경우에, 본체는 가열기와 같은 증발기에 의해 증발될 액체를 보유하고, 사용자에 의한 흡입 동안 증기가 형성되고 액체 보유 물질로부터 공기 출구 쪽으로 배출되거나 방출되는 것을 가능하게 하는 액체 보유 물질(예를 들어, 섬유들의 다발, 세라믹과 같은 다공성 재료 등)을 가질 수 있다.
가열 시에, 증발 가능 물질은 휘발성 화합물들을 배출시킬 수 있다. 휘발성 화합물들은 니코틴 또는 담배 향료과 같은 향미 화합물들을 포함할 수 있다.
유도 코일이 서셉터를 가열시키도록 작동할 때, 전자기장을 생성하므로, 유도 가열 가능 서셉터를 포함하는 임의의 구성물은 작동에서 디바이스에 근접하게 배치될 때, 가열될 것이고, 이에 따라, 가열 구획(heating compartment)에 의해 수용(receive)되는 본체의 형상 및 형태 상에 어떤 제한도 없다. 바람직하게는, 가열될 본체는 원통형의 형상이고 이에 따라, 가열 구획은 실질적으로 원통형의 증발 가능 물품(cylindrical vaporisable article)을 수용(receive)하도록 구성된다.
가열될 실질적으로 원통형의 구성물(substantially cylindrical member)을 수용(receive)하는 가열 구획(heating compartment)의 능력은 흔히, 증발 가능 물질들(vaporisable substances) 및 담배 제품들(tobacco products)이 특히, 원통형 형태로 패키징되고 판매됨에 따라 유리하다.
또한 본 발명에 따르면, 본 발명의 제1 양태에 따른 유도 가열 어셈블리; 전자기장을 생성함으로써 유도 가열 어셈블리의 유도 코일에서 전류를 유도하도록 구성되는 충전 코일을 포함하는 충전 디바이스를 포함하는 증기 생성 디바이스 충전 시스템이 제공된다.
전원을 충전하기 위해 유도 가열 어셈블리의 유도 코일에서 전류를 유도하도록 충전 디바이스가 전자기장을 생성하게 함으로써, 증기 생성 디바이스에 대한 안전하고 효율적인 무선 충전을 제공하는 것이 가능하다.
충전 디바이스가 임의의 형상 및 형태를 취할 수 있지만, 바람직하게는, 충전 디바이스는 실질적으로 원통형이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 증기 생성 디바이스를 충전하는 방법이 제공되며, 방법은: 증기 생성 디바이스의 유도 가열 어셈블리에 근접하게 충전 디바이스를 배치하는 단계로서, 유도 가열 어셈블리는 재충전 가능 전원 및 유도 가열 코일을 포함하는 단계; 및 재충전 가능 전원에 전하를 공급하기 위해 전자기장의 형태로 충전 디바이스로부터 가열 어셈블리의 유도 가열 코일로 전력을 전달하는 단계를 포함한다.
디바이스의 전원에 유도성 충전을 제공하기 위해 증기 생성 디바이스의 유도 가열 코일을 사용함으로써, 충전을 위한 별도의 제2 유도 구성에 대한 필요 없이 디바이스에 무선 충전을 제공하는 것이 가능하다.
충전 디바이스가 임의의 방식으로 유도 코일과 상호 작용하도록 구성될 수 있지만, 바람직하게는, 충전 디바이스의 일부는 유도 가열 어셈블리의 체적에 적어도 부분적으로 삽입된다. 이는 충전 디바이스와 유도 가열 코일 사이에 적절한 연결이 유지되어 전원을 충전하기 위한 안전하고 신뢰 가능한 결합을 제공하는 것을 보장한다.
대안적으로, 유도 가열 어셈블리(induction heating assembly)의 적어도 일부는 충전 디바이스(charging device)의 체적(volume)에 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다.
유도 가열 어셈블리 외부로부터의 충전을 위한 전자기장을 제공하는 것이 유리한 상황들이 있을 수 있다. 예를 들어, 유도 가열 어셈블리의 가열 및 충전 기능들 둘 다를 동시에 작동시키거나, 외부 디바이스가 결합되는 동안 가열을 작동시키고/시키거나, 본체/캡슐이 가열 구획의 내부 공간에 있는 동안 충전을 작동시키는 것이 바람직할 수 있으며, 이 경우, 유도 가열 어셈블리 주변을 두르는 전자기장의 외부 소스가 유리하다. 외부 충전 디바이스에 삽입되도록 구성되는 가열 어셈블리를 가짐으로써, 가열될 물질(예를 들어, 본체/캡슐)에 의해 점유될 어셈블리의 내부 공간(예를 들어, 가열 구획의 내부 공간)을 확보하는 것이 가능하다. 내부 공간은 유도 코일의 방사상으로 내측으로 한정될 수 있고, 예를 들어 상술한 바와 같이, 증발 가능 물질 및 유도 가열 가능 서셉터 또는 서셉터들을 포함하는 본체를 수용(receive)하도록 구성될 수 있다.
게다가, 가열 및 충전이 동시에 필요한 경우에 대해, 유도 가열 어셈블리는 바람직하게는, 동일한 통로에서 그리고 나란히, 충전을 위한 하나 그리고 가열을 위한 다른 하나인, 2개의 코일을 포함할 수 있다.
모든 경우(즉, 외부 충전 디바이스의 일부가 증기 생성 디바이스의 체적(예를 들어, 가열 구획)으로 삽입되는 경우, 또는 (예를 들어, 증기 생성 디바이스를 통해 외부 충전 디바이스의 일부를 슬리브로 연결함으로써) 증기 생성 디바이스의 일부가 외부 충전 디바이스의 체적으로 삽입되는 경우)에, 외부 충전 디바이스 및 증기 생성 디바이스가 충전 구성에서 함께 결합될 때, 증기 생성 디바이스의 유도 코일과 실질적으로 동축이고 실질적으로 중첩되도록 구성될 수 있는 (증기 생성 디바이스의 유도 코일에서 전류를 유도하도록 작동 가능한) 1차 충전 코일을 외부 충전 디바이스가 포함할 수 있다면, 바람직하다.
본 발명을 첨부 도면들을 참조하여 예로서 이제 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 유도 가열 어셈블리를 개략적으로 도시한다.
도 2a는 외부 서셉터를 가열시키도록 작동할 때, 도 1의 유도 가열 어셈블리를 통한 전류의 흐름을 개략적으로 도시한다.
도 2b는 재충전 가능 전원을 충전하도록 작동할 때, 도 1의 유도 가열 어셈블리를 통한 전류의 흐름을 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 1, 도 2a 및 도 2b의 유도 가열 어셈블리가 전자기장의 외부 소스와 상호 작용할 수 있는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 증기 생성 디바이스의 분해도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 사용 중의 도 4의 증기 생성 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 1, 도 2a 및 도 2b의 유도 가열 어셈블리가 전자기장의 예시적 외부 소스와 상호 작용할 수 있는 방법의 다른 예를 개략적으로 도시한다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 유도 가열 어셈블리(10)를 개략적으로 도시한다. 이러한 예에서, 가열 어셈블리(10)는 유도 코일(12) 및 재충전 가능 전원(13)을 포함한다. 전원(13) 및 유도 코일(12)은 전력이 2개의 구성 요소 사이에서 선택적으로 보내질 수 있도록 전기 연결되도록 배치된다. 유도 코일(12)은 전원(13)으로부터 전력을 수신(receive)하고 전자기장을 생성함으로써 외부 서셉터를 가열하도록 구성된다. 유도 코일(12)은 외부에서 생성된 전자기장을 수신(receive)하여 재충전 가능 전원(13)을 충전할 전류를 선택적으로 유도하도록 추가로 구성된다. 이러한 예에서, 유도 코일(12)은 실질적으로 원통형이어서 유도 가열 어셈블리(10)의 형태가 또한 실질적으로 원통형이다.
외부 서셉터를 가열시키도록 작동할 때, 전원(13)에 의해 공급되는 직류로부터 변경되는 교류가 유도 코일(12)을 통해 흘러 코일(12) 근처의 영역에서 제어된 전자기장을 생성한다. 생성되는 전자기장은 전자기 에너지를 흡수하고 전자기 에너지를 열로 변환하여, 유도 가열을 달성하는 외부 서셉터에 대한 소스를 제공한다.
도 1의 유도 가열 어셈블리(10)는 전자기장의 외부 소스가 유도 코일(12) 근처에 배치될 때, 전원(13)을 유도성으로 충전하도록 작동될 수도 있다. 재충전 가능 전원(13)을 충전하도록 작동할 때, 유도 코일(12)은 외부 전자기장과 상호 작용하여 전자기 에너지를 흡수하고 교류를 유도하며, 교류는 직류로 변경되고 전원(13)으로 전달되어 유도성 충전을 제공한다. 이러한 방식으로, 유도 코일(12)은 유도 가열 어셈블리(10)의 가열 및 충전 기능들 둘 다를 위한 수단을 제공한다.
일부 예들에서, 유도 가열 어셈블리(10)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 유도 제어기(14)를 더 포함한다. 이러한 예에서, 유도 제어기(14)는 사용 중에, 전원(13) 및 유도 코일(12)과 전기 연결되도록 구성되어, 가열 또는 충전의 규모가 조절될 수 있도록 전원(13)과 유도 코일(12) 사이에서 흐르는 전류를 선택적으로 제어한다. 유도 제어기(14)는 열 설정(heat setting)을 선택하도록 사용자에 의해 수동으로 작동되거나, 미리 결정된 파라미터들에 따라 유도 코일(12)을 통한 전류를 자동적으로 조정(adjust)하도록 프로그래밍될 수 있다.
유도 가열 어셈블리(10)는 전원(13)으로부터의 직류를 유도 코일(12)을 구동하는 교호 고주파수 전류로 변경하도록 구성되는 인버터, 및 유도 코일(12)로부터의 교호 고주파수 전류를 전원(13)을 충전하는 직류로 변경하도록 구성되는 정류기를 더 포함한다.
도 2a는 외부 서셉터를 가열시키도록 작동할 때, 유도 가열 어셈블리(10)를 통한 전류의 흐름을 도시한다. 인버터에 의해 고주파수 교류로 변환되는 전원(13)으로부터의 전류는 유도 제어기(14)에 의해 유도 코일(12)에 선택적으로 공급된다. 유도 코일(12)에서의 교류는 코일(12)의 영역에서 동적 전자기장을 생성하며, 동적 전자기장은 외부 서셉터에 의해 흡수되어 유도성 가열을 달성할 수 있다.
도 2b는 재충전 가능 전원(13)을 충전하도록 작동할 때, 유도 가열 어셈블리(10)를 통한 전류의 흐름을 도시한다. 전력은 외부 소스에 의해 생성되는 동적 전자기장(dynamic electromagnetic field)의 형태로 유도 코일(12)에서 수신(receive)된다. 전자기장은 유도 코일(12)에서 기전력을 생성하여 고주파수 교류를 생성한다. 정류기에 의해 직류로 변환되는 유도 코일(12)로부터의 교류는 유도 제어기(14)에 의해 재충전 가능 전원(13)에 선택적으로 공급된다. 이러한 방식으로, 재충전 가능 전원(13)은 수용 서셉터(receiving susceptor)로서(또는 동등하게는 유도성 충전의 관련 분야에 널리 알려진 바와 같은 변압기 구성의 2차 권선으로서) 유도 코일(12)을 사용하여 전자기장의 외부 소스에 의해 유도성(inductively)으로 그리고 무선(wirelessly)으로 충전될 수 있다.
명확성을 위해, 인버터 및 정류기를 별도의 구성 요소들로서 설명하였지만, 이러한 구성 요소들은 전원(13)으로부터의 직류를 고주파수 교류로 선택적으로 변경하고 유도 코일(12)로부터의 고주파수 교류를 직류로 선택적으로 변경하도록 반대로 작동하도록 구성되는 동일한 구성물일 수 있다.
도 3은 도 1, 도 2a 및 도 2b의 유도 가열 어셈블리(10)가 전자기장의 외부 소스와 상호 작용할 수 있는 방법의 2가지의 예를 개략적으로 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유도 가열 어셈블리(10) 및 전자기장의 외부 소스(17)의 하나의 가능한 구성에서는, 유도 가열 어셈블리(10)의 적어도 일부가 전자기장의 외부 소스(17)의 체적에 삽입된다. 이러한 구성에서, 유도 가열 어셈블리(10)는 가열 어셈블리(10)의 유도 코일(12)이 외부 소스(17)의 전자기장 생성 영역과 실질적으로 중첩되도록 외부 소스(17)에 삽입된다. 이러한 예에서, 외부 전자기장은 외부 소스(17)에서의 생성 코일에 의해 생성되지만, 임의의 다른 적절한 수단, 예를 들어 점원에 의해 생성될 수 있다.
다른 예에서, 유도 가열 어셈블리(induction heating assembly)(10)는 가열 어셈블리(10)의 체적 내에 전자기장의 외부 소스(17)의 일부를 수용(receive)하도록 구성된다. 이러한 예에서, 외부 소스(17)는 외부 소스(17)의 필드 생성 구성 요소(field generating component)가 실질적으로 유도 코일(12)의 내부 내에 포함되도록 유도 가열 어셈블리(10)에 삽입된다. 이러한 배열은 컴팩트(compact)한 형태를 유지하면서, 유도 가열 어셈블리가 안전하게 그리고 신뢰할 수 있게 충전되는 것을 가능하게 한다.
유도 가열 어셈블리(10)는 위의 구성들의 어느 것에서나 전원(13)을 충전하도록 작동될 수 있으며, 구성은 사용자의 요구 사항들의 필요성들에 맞도록 선택된다. 예를 들어, 유도 가열 어셈블리(10)의 가열 및 충전 기능들 둘 다를 동시에 작동시키는 것이 바람직할 수 있으며, 이 경우, 유도 가열 어셈블리(10) 주변을 두르는 전자기장의 외부 소스(17)가 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 증기 생성 디바이스(20)의 분해도를 개략적으로 도시한다. 이러한 예에서, 증기 생성 디바이스는 유도 가열 어셈블리(10)를 포함하고 증발 가능 물질(23) 및 유도 가열 가능 서셉터(24)를 포함하는 본체(body)(22)를 수용(receive)하도록 구성되는 가열 구획(heating compartment)(21)을 더 포함한다. 가열 구획(21)은 적어도 부분적으로 유도 코일(12)의 체적에 인접하거나 이것에 포함된다. 가열 구획(21)에 인접하게 위치되는 공기 입구(25)는 주변 환경으로부터 가열 구획(21)으로 공기를 제공한다. 공기 출구(26)는 가열 구획(21)과 연통하고 가열 구획(21) 내에서 생성되는 증기를 추출하는 능력을 제공한다. 도 4에 도시된 구성 요소들의 모두 또는 일부는 제거 가능하도록 구성되고, 도 5는 도 4에 도시된 증기 생성 디바이스(20)의 다양한 구성 요소가 사용 중에 함께 조립되는 방법을 도시한다.
가열 구획(21)은 증발 가능 물질(23) 및 유도 가열 가능 서셉터(24)를 포함하는 본체(22)를 수용(receive)하도록 구성된다. 바람직하게는, 본체(22)는 증발 가능 물질을 포함하는 층(layer) 또는 막(membrane)을 가지며, 층 또는 막은 통기성(air permeable)이다. 예를 들어, 본체(21)는 담배 및 적어도 하나의 유도 가열 가능 서셉터 요소를 포함하는 일회용 캡슐일 수 있다. 서셉터(24)는 증발 가능 물질(23)과 직접적 또는 간접적으로 접촉할 수 있어, 서셉터(24)가 유도 가열 어셈블리(10)의 유도 코일(12)에 의해 유도성으로 가열될 때, 열이 서셉터(24)로부터 증발 가능 물질(23)로 전달되어, 증발 가능 물질(23)을 가열시키고 증기를 생성한다. 증발 가능 물질(23)의 증발은 주변 환경으로부터 공기 입구(air inlet)(25)를 통한 공기의 추가에 의해 용이하게 된다. 증발 가능 물질(23)을 가열시킴으로써 생성되는 증기는 그 다음 공기 출구(air outlet)(26)를 통해 가열 구획(21)을 퇴거하고 예를 들어, 디바이스의 사용자에 의해 흡입될 수 있다. 가열 구획(21)을 통한, 즉 공기 입구(25)로부터 구획(21)을 통한 그리고 공기 출구(26) 밖으로의 공기의 흐름은 디바이스(20)의 출구(26)측으로부터 사용자가 공기를 뽑아냄으로써 생성되는 음압에 의해 도움을 받을 수 있다.
디바이스(20)가 흡입될 증기를 생성하는 데 사용될 때, 마우스피스(27)는 공기 출구(26)와 연통하는 디바이스 상에 설치될 수도 있다. 마우스피스(27)는 디바이스(20)로부터 생성된 증기를 사용자가 용이하게 뽑아낼 수 있게 한다.
도 6은 도 4 및 도 5의 증기 생성 디바이스(20)가 재충전 가능 전원(13)을 충전하고 서셉터(24)를 유도성으로 가열시키도록 작동될 수 있는 방법을 개략적으로 도시한다. 외부 코일(32)을 포함하는 외부 유도 디바이스(30)는 가열 코일(12) 및 외부 코일(32)의 중심축들이 실질적으로 중첩되고 있도록 유도 가열 어셈블리(10)의 경계를 둘러싼다. 이러한 예에서, 외부 유도 디바이스(30)는 유도 가열 어셈블리(10)가 삽입될 수 있는 2개의 개방단을 갖는다. 스냅 핏 메커니즘과 같은, 유도 코일(12)에 관하여 외부 코일(32)의 위치를 고정시키는 수단이 있을 수 있다. 이는 증기 생성 디바이스(20)가 동시에 서셉터(24)를 가열시키고 재충전 가능 전원(13)을 충전하도록 작동되는 것을 가능하게 한다.
위의 것으로부터 이해될 것인 바와 같이, 본 발명은 가열을 위한 하나의 유도 시스템 그리고 충전을 위한 다른 하나의 별도의 유도 시스템에 대한 필요를 피함으로써, 저렴하고, 컴팩트하고, 휴대용 핸드헬드 사용에 적절한 증기 생성 디바이스의 제공을 가능하게 한다. 안전하고 효율적인 충전 메커니즘, 그리고 크기, 중량 및 제조 비용을 감소시키는 더 적은 구성 요소 총 수를 갖는 전자 증기 생성 디바이스가 본 발명에 의해 달성되고 그러한 증기 생성 디바이스의 가열 및 충전 기능들 둘 다를 한층 더욱 더 가능하게 한다.

Claims (11)

  1. 증발 가능 물질(23)을 유도 가열하여 사용자에 의하여 흡입되는 증기를 생성하기 위한 증기 생성 디바이스(20)에 있어서,
    유도 가열 어셈블리(10)
    를 포함하고,
    상기 유도 가열 어셈블리(10)는,
    유도 코일(12),
    재충전 가능 전원(13), 및
    유도 제어기(14)
    를 포함하고,
    상기 유도 코일(12)은,
    실질적으로 원통형의 형상을 가지고,
    상기 유도 제어기(14)는,
    상기 유도 코일(12)을 통한 전류를 조정하기 위하여 열 설정을 선택하도록 사용자에 의하여 수동으로 작동될 수 있는,
    증기 생성 디바이스(20).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유도 가열 어셈블리(10)는,
    약 80kHz와 약 500kHz 사이의 주파수에서 동작하도록 구성되는,
    증기 생성 디바이스(20).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유도 가열 어셈블리(10)는,
    약 150kHz와 약 250kHz 사이의 주파수에서 동작하도록 구성되는,
    증기 생성 디바이스(20).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유도 가열 어셈블리(10)는,
    약 150kHz와 약 200kHz 사이의 주파수에서 동작하도록 구성되는,
    증기 생성 디바이스(20).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도 제어기(14)는,
    미리 결정된 파라미터들에 따라 상기 유도 코일(12)을 통한 전류를 조정하도록 구성되는,
    증기 생성 디바이스(20).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열될 실질적으로 원통형의 구성물(substantially cylindrical member)을 수용(receive)하도록 구성된 가열 구획
    을 더 포함하는, 증기 생성 디바이스(20).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가열될 구성물은,
    원통형 형태로 담배 제품으로 상기 증발 가능 물질(23)을 포함하는,
    증기 생성 디바이스(20).
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 구성물은,
    상기 증발 가능 물질(23)을 포함하는 통기성 층 또는 막을 가지는 본체를 포함하는,
    증기 생성 디바이스(20).
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 구획에 공기를 제공하도록 구성된 공기 입구, 및
    상기 가열 구획과 연결된 공기 출구
    를 더 포함하는, 증기 생성 디바이스(20).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도 코일(12)은,
    리츠 와이어(Litz wire) 또는 리츠 케이블(Litz cable)을 포함하는,
    증기 생성 디바이스(20).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발 가능 물질(23)은,
    종이로 둘러싸인(wrapped in paper),
    증기 생성 디바이스(20).
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