KR20230012642A - 에어로졸화 가능한 재료를 가열하기 위한 장치 - Google Patents

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KR20230012642A
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aerosolizable material
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미첼 토르센
루크 워렌
니콜라스 로저
이유안 매튜 카니
후안 에스테반 파스 자우레기
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니코벤처스 트레이딩 리미티드
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Abstract

에어로졸화 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치가 개시된다. 이 장치는 전기 전류의 인가에 응답하여 에어로졸화 가능한 재료로의 전달을 위한 열을 생성시키도록 배열된 전도성 와이어(wire)를 포함한다. 전도성 와이어는 0.9 ohm.mm2/m 내지 1.6 ohm.mm2/m의 저항률을 갖는다.

Description

에어로졸화 가능한 재료를 가열하기 위한 장치
본 발명은 에어로졸화 가능한(aerosolisable) 재료를 가열하도록 배열된 장치에 관한 것이다.
시가렛(cigarette)들, 시가들 등과 같은 물품들은 사용 중에 담배를 태워 담배 연기를 생성한다. 태우지 않고 화합물들을 방출하는 제품들을 생성함으로써, 담배를 태우는 이들 물품들에 대한 대안들을 제공하기 위한 시도들이 있어왔다. 이러한 제품들의 예들로서는, 재료를 가열하지만 그러나 태우지 않음으로써 화합물들을 방출하는, 담배 가열 제품들 또는 담배 가열 디바이스들로도 알려져 있는 소위 비연소식 가열(heat-not-burn) 제품들이 있다. 재료는 예를 들어 담배 또는 다른 비-담배 제품들, 또는 니코틴(nicotine)을 함유할 수 있거나 또는 함유하지 않을 수 있는 블렌디드(blended) 혼합물과 같은 조합일 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 에어로졸화 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치가 제공되고,
이 장치는,
전기 전류의 인가에 응답하여 에어로졸화 가능한 재료로의 전달을 위한 열을 생성시키도록 배열된 전도성 와이어(wire) ― 전도성 와이어는 0.9 ohm.mm2/m 내지 1.6 ohm.mm2/m의 저항률을 가짐 ― 를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 장치는 에어로졸화 가능한 재료를 포함하는 소모품을 수용하도록 배열된 수용 부분을 더 포함하고, 여기서 전도성 와이어는 수용 부분 주위에 배치된다.
예시적인 실시예에서, 수용 부분은 에어로졸화 가능한 재료를 포함하는 원통형 소모성 물품을 수용하도록 배열된 튜브(tube)이다.
예시적인 실시예에서, 전도성 와이어는 수용 부분 주위에 나선형으로 배열된다.
예시적인 실시예에서, 전도성 와이어는 제1 구역 및 제2 구역을 포함하는 하나 이상의 구역들을 포함하고, 제1 구역은 원위 단부로부터 중간 부분까지 연장되고, 제2 구역은 중간 부분으로부터 근위 단부까지 연장된다.
예시적인 실시예에서, 이 장치는 백킹 시트(backing sheet)를 포함하는 소모성 물품이고, 여기서 전도성 와이어는 백킹 시트에 적용되며, 여기서 에어로졸화 가능한 재료는 전도성 와이어 상에 제공된다.
예시적인 실시예에서, 전도성 와이어는 전기 전류 입구, 중앙 부분 및 전기 전류 출구를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 에어로졸화 가능한 재료는 중앙 부분 상에 제공된다.
예시적인 실시예에서, 백킹 시트는 카드(card) 또는 종이로 형성된다.
예시적인 실시예에서, 중앙 부분은 디스크 형상이고, 여기서 에어로졸화 가능한 재료는 디스크 형상이다.
예시적인 실시예에서, 전도성 와이어는 전기 전류 입구, 수용 부분 및 전기 전류 출구를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 수용 부분은 에어로졸화 가능한 재료를 포함하는 소모품을 수용하도록 적응된다.
예시적인 실시예에서, 수용 부분은 디스크 형상이다.
예시적인 실시예에서, 전도성 와이어는 페크랄로이(fecralloy)(RTM), 니크롬, 알크로탈(alkrothal)(RTM), 칸탈(kanthal)(RTM) 및/또는 니크로탈(nikrothal)(RTM) 중 적어도 하나로 형성된다.
본 발명의 실시예들은 이제 첨부된 도면들을 참조하여, 단지 예로서, 설명될 것이다.
도 1은 에어로졸화 가능한 재료를 가열하여 에어로졸화 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위한 장치의 예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2a는 전도성 와이어의 예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2b는 전도성 와이어의 예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 에어로졸화 가능한 재료를 가열하여 에어로졸화 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위한 장치의 예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 에어로졸화 가능한 재료를 가열하여 에어로졸화 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위한 장치의 예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 예를 도시하는 개략도이다.
도 6a는 전도성 와이어의 단일 턴 구성의 예를 도시한다.
도 6b는 전도성 와이어의 예시적인 형상을 도시한다.
도 7은 본 발명과 함께 사용하기 위한 예시적인 외부 지지체를 도시한다.
도 8a는 전도성 와이어의 2-턴 구성의 예를 도시한다.
도 8b는 전도성 와이어의 3-턴 구성의 예를 도시한다.
도 9는 예시적인 전기 트레이스를 도시한다.
도 10은 예시적인 수용 부분을 도시한다.
도 11은 다른 예시적인 수용 부분을 도시한다.
도 12는 담배 가열 디바이스 내에서 사용되는 소모품의 예를 도시한다.
도 13은 담배 가열 디바이스 내의 트레이스 및 제거 가능한 소모품의 예를 도시한다.
에어로졸화 가능한 재료를 가열하여 에어로졸화 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키고, 전형적으로 에어로졸화 가능한 재료를 태우거나 또는 연소시키지 않고 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하는 장치가 공지되어 있다. 이러한 장치는 때때로 "비연소식 가열" 장치 또는 "담배 가열 제품" 또는 "담배 가열 디바이스" 또는 이와 유사한 것으로 설명된다. 유사하게, 일반적으로 니코틴을 함유할 수 있거나 또는 함유하지 않을 수 있는 액체 형태의 에어로졸화 가능한 재료를 기화시키는 소위 e-시가렛 디바이스들도 또한 존재한다. 일반적으로, 에어로졸화 가능한 재료는 장치 내로 삽입될 수 있는 막대, 카트리지(cartridge) 또는 카세트(cassette) 등의 형태이거나 그 일부로서 제공될 수 있다. 에어로졸화 가능한 재료를 가열하고 휘발시키기 위한 가열 재료는 장치의 "영구적인" 부분으로 제공될 수 있거나, 또는 사용 후 폐기되고 교체되는 소모성 물품의 일부로서 제공될 수 있다. 이 문맥에서 "소모성 물품"은 사용 시에 에어로졸화 가능한 재료를 휘발시키기 위해 가열되는, 에어로졸화 가능한 재료를 사용 시에 포함하거나 또는 수용하는 디바이스 또는 물품 또는 다른 구성요소이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸화 가능한 재료"는 전형적으로 증기 또는 에어로졸의 형태로, 가열 시에 휘발된 성분들을 제공하는 재료들을 포함한다. "에어로졸화 가능한 재료"는 비-담배 함유 재료 또는 담배 함유 재료일 수 있다. "에어로졸화 가능한 재료"는 예를 들어 담배 그 자체, 담배 파생품들, 팽화 담배, 재구성 담배, 담배 추출물, 균질화 담배 또는 담배 대용품들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 에어로졸화 가능한 재료는 분쇄 담배, 각초(cut rag tabacco), 압출 담배, 재구성 담배, 재생 에어로졸화 가능한 재료, 액체, 겔(gel), 겔화 시트(gelled sheet), 분말, 또는 응집물들 등의 형태일 수 있다. "에어로졸화 가능한 재료"는 또한, 제품에 따라, 니코틴을 함유할 수 있거나 또는 함유하지 않을 수 있는 다른 비-담배 제품들도 포함할 수 있다. "에어로졸화 가능한 재료"는 글리세롤 또는 프로필렌 글리콜과 같은 하나 이상의 습윤제들을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 장치(100)의 예의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 장치(100)는 에어로졸화 가능한 재료를 가열하여 에어로졸화 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위한 것이다.
장치(100)는 이후에 본체(102)로 지칭되는 장치 하우징(102)을 포함한다. 본체(102)는 가열될 에어로졸화 가능한 재료를 포함하는 소모성 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 수용 부분(104)을 포함한다.
장치(100)는 소모성 물품이 사용 시에 가열될 때 에어로졸화 가능한 재료의 휘발된 성분들이 수용 부분(104)으로부터 장치(100)의 외부로 통과할 수 있도록 허용하는 출구(106)를 갖는다.
장치(100)는 수용 부분(104)을 장치(100)의 외부와 유동적으로 연결하는 공기 입구(108)를 갖는다. 사용자는 소모성 물품으로부터 휘발된 성분(들)을 흡인함으로써 에어로졸화 가능한 재료의 휘발된 성분(들)을 흡입할 수 있다. 휘발된 성분(들)이 소모성 물품으로부터 제거됨에 따라, 장치(100)의 공기 입구(108)를 통해 수용 부분(104) 내로 공기가 흡인될 수 있다.
이 실시예에서, 수용 부분(104)은 원통형(즉, 단면이 원형)이고, 소모성 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 리세스(recess) 또는 공동을 형성한다. 수용 부분(104)은 5 내지 10 mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 이 실시예에서, 수용 부분(104)은 플레어드 개구(124)를 포함한다.
수용 부분(104)은 알루미늄, 구리, 망가닌, 강철, 콘스탄탄, 니크롬, 스테인리스강, 니켈 및 페크랄로이(RTM)와 같은 금속 재료로 제조될 수 있다. 이 실시예에서, 수용 부분(104)은 원통형 형태를 갖는 소모성 물품을 수용하도록 배열된 관형 구조이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 수용 부분(104)은 다른 형태들(즉, 비-원통형)을 갖는 소모성 물품들을 수용하도록 배열될 수 있고, 따라서 이러한 소모성 물품들을 수용하도록 배열된 다른 기하학적 구조들을 가질 수 있다. 예를 들어, 수용 부분(104)은 직사각형 단면을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 수용 부분(104)은 선반, 표면 또는 돌출부와 같은 리세스 이외의 다른 것일 수 있고, 소모성 물품과 협력하거나 또는 소모성 물품을 수용하기 위해 소모성 물품과의 기계적 정합을 필요로 할 수 있다. 이 실시예에서, 수용 부분(104)은 세장형이고, 소모성 물품의 추가 부분이 본체(102)로부터 돌출하도록 소모성 물품의 일부를 수용하기 위한 크기 및 형상이다. 다른 실시예들에서, 수용 부분(104)은 소모성 물품 전체를 수용하도록 치수화될 수 있다. 전형적으로, 수용 부분(104)은 0.05 내지 0.15 mm 범위의 벽 두께를 갖는다. 예를 들어, 수용 부분(104)은 약 0.1 mm의 벽 두께를 갖는 튜브일 수 있다.
수용 부분(104) 주위에는 저항 가열에 의해 인가된 전기 전류에 응답하여 열을 생성시키도록 배열된 전도성 와이어(110)가 있다. 전도성 와이어(110)는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 이 실시예에서, 전도성 와이어(110)는 나선형 배열로 수용 부분(104) 주위에 감겨진 전기 전도성 와이어의 코일(coil)이다. 코일은 수용 부분(104)의 종축과 실질적으로 정렬되는 종축을 따라 연장된다.
코일의 각각의 턴은 인접한 턴들과 전기적으로 절연되어 있다. 이 실시예에서, 코일의 각각의 턴은 에어 갭(air gap)에 의해 인접한 턴들로부터 분리된다. 일부 실시예들에서, 코일은 유전체 재료로 캡슐화(encapsulate)될 수 있다. 인접한 턴들로부터 코일의 턴들을 전기적으로 절연하는 것은 코일의 턴들 사이의 단락들을 방지하며, 이는 그렇지 않으면 코일의 저항에 영향을 미치고 전도성 와이어(110)의 가열 특성들을 변경시킨다.
도 2a는 수용 부분(104)과 협력하도록 전도성 와이어(110)를 형성할 수 있는 와이어(200)의 개략적인 단면을 도시한다. 이 실시예에서 와이어(200)는 드로잉(draw)되거나 또는 실질적으로 직사각형 단면을 갖도록 다른 방식으로 형성될 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 와이어의 실질적으로 직사각형 단면이 수용 부분(104)과 접촉하는 한, 실질적으로 직사각형 단면은 제조로부터 존재하는 것들과 같은 다른 아티팩트(artefact)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 와이어는 C 또는 L 형상의 단면을 가질 수 있거나, 또는 대안적으로, 평평화된 헴(hem), 개방 헴, 눈물 방울 헴 또는 로프 헴과 같이 도 2b에서 볼 수 있는 단면들 중 임의의 단면을 가질 수 있다. 이러한 아티팩트들은 양 측면에 존재할 수 있다. 특히, 와이어(200)는 폭(202) 및 두께(204)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 와이어의 폭(202)은 2.75 mm ± 30 % 내지 5.95 mm ± 30 %의 범위에 있다. 일부 실시예들에서, 와이어의 두께는 0.05 mm ± 30 % 내지 0.1 mm ± 30 % 범위에 있다. 와이어는 0.01 mm ± 30 % 내지 0.1 mm ± 30 % 범위로 더 얇을 수도 있다. (아래에서 더 논의되는) 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같은 단일 턴 실시예와 같은 다른 실시예들에서, 와이어는 단일 턴이 전체 수용 부분(104)을 커버할 수 있도록 최대 20 mm ± 30 %와 같이 더 넓을 수 있다. 직사각형이 아닌 단면을 갖는 와이어들(예를 들어, 원형 단면을 갖는 와이어)에 대해, 와이어(200)는 수용 부분(104)과 접촉하는 증가된 영역을 제공하고, 결과적으로 와이어(200)와 수용 부분(104) 사이의 열의 개선된 열 전달을 제공한다. 와이어(200)와 수용 부분(104) 사이의 접촉 영역 증가, 및 결과적으로 와이어(200)와 수용 부분(104) 사이의 열적 접촉의 개선은, 와이어(200)와 수용 부분(104) 사이의 개선된 열 전달을 제공하고, 따라서 장치(100)의 가열 효율을 개선시킨다. 따라서, 도 2a를 참조하여 설명된 와이어(200)의 치수들을 갖는 와이어는 전도성 와이어(110)가 원하는 온도에 도달하는 데 걸리는 시간을 감소(즉, 개선)시킬 수 있다.
일단 장치 내에 적용되면(즉, 수용 부분(104) 주위에 감겨지면), 실질적으로 직사각형 형태의 와이어는 그 직사각형 단면이 수용 부분(104)의 외부 표면과 일치하도록 변형될 수 있다. 예를 들어, 하부면(206)은 수용 부분(104)의 외부 표면의 반경에 일치할 수 있고, 외부면(208)은 이에 따라 수용 부분(104)의 반경에 의해 정의된 반경에 대응하도록 변형될 수 있다. 전도성 와이어(200)가 나선을 형성하는 실시예들에서, 전도성 와이어(200)는 복합 곡선들, 즉, 수용 부분(104)의 종축에 평행한 축에서 곡선에 일치하는 곡선 및 수용 부분(104)의 종축에 수직인 축에서 곡선에 일치하는 곡선을 형성하도록 변형될 수 있다.
이 실시예에서, 전도성 와이어(110)는 수용 부분(104)의 실질적으로 전체 길이를 따라 연장된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 전도성 와이어(110)는 수용 부분(104)의 일부만을 따라 연장될 수 있다(즉, 수용 부분(104)의 전체 길이를 따라서는 연장되지 않음).
수용 부분(104)의 외부 표면은 전도성 와이어(110)와 수용 부분(104) 사이에 전기적 절연을 제공하기 위해 절연 층(112)을 포함한다. 절연 층(112)은 예를 들어 유전성 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 절연 층(112)은 수용 부분(104)의 외부 표면에 접착될 수 있고; 예를 들어, 절연 층(112)은 수용 부분(104)의 외부 표면에 접착된 폴리이미드 막의 층일 수 있다. 다른 실시예들에서, 절연 층(112)은 수용 부분(104)의 외부 표면 상에 형성된 산화 층일 수 있고; 예를 들어, 수용 부분(104)은 금속 재료로 형성될 수 있고, 절연 층(112)은 그 금속의 산화물로 형성될 수 있다. 일 예에서, 수용 부분(104)은 알루미늄으로 형성될 수 있고, 절연 층(112)은 알루미늄 산화물로 형성된 양극산화된 층일 수 있다. 일부 예들에서, 양극산화된 층은 소위 하드 양극산화(hard anodization) 공정에 의해 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 전도성 와이어(110)는 수용 부분(104) 상에 지지된 절연 층(112) 주위에 감겨진다. 전도성 와이어(110)를 이루는 재료에 의해 제공되는 탄성은 수용 부분(104)의 표면 상에서 전도성 와이어(110)를 절연 층(112)에 접촉시켜 홀딩하는 압축력을 제공할 수 있고, 따라서 전도성 와이어(110)와 수용 부분(104) 사이의 열적 접촉을 개선한다. 대안적으로, 또는 추가로, 추가 구성요소, 예를 들어 추가 튜브 또는 스프링 클립(spring clip)들과 같은 하나 이상의 탄성 부재들이 전도성 와이어(110) 주위에 배열되어 이것을 수용 부분(104) 상의 위치에 홀딩시킬 수 있다. 예를 들어, 전도성 와이어(110)와, 열 수축 슬리브와 같은 수용 부분(104) 사이의 열적 접촉을 개선시키기 위해 전도성 와이어(110)를 수용 부분(104)과 접촉시켜 물리적으로 보유하기 위해, 전도성 와이어(110) 주위에 슬리브가 제공될 수 있다. 이러한 재료 중 하나는 PEEK 열 수축일 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 전도성 와이어(110)와 수용 부분(104) 사이의 양호한 접촉을 보장하기 위해 전도성 와이어 랩에서 장력을 유지하기 위한 다른 시스템들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 마찰 기반 장력 시스템이 사용될 수 있다.
다른 실시예들에서, 전도성 와이어(110)는 유전성 재료의 층들 사이에 형성된 전기 트레이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 트레이스는 폴리이미드 시트들 사이에 형성된 에칭된 트레이스일 수 있다.
일부 실시예들에서, 수용 부분(104)은 전도성 와이어(110) 자체에 의해 정의될 수 있다. 즉, 전도성 와이어(110)와, 소모성 물품이 수용되는 공간 사이에 별도의 수용 부분(104)이 없을 수 있다. 예를 들어, 전도성 와이어(110)(예를 들어, 코일)의 외부를 향하는 표면들은 지지 구조의 내부 표면 상에 지지 및/또는 장착될 수 있으므로, 전도성 와이어(110) 및 지지 구조는 별도의 열 전도성 내부 지지체를 필요로 하지 않고 가열 챔버(chamber)를 형성한다. 이러한 실시예는 전도성 와이어(110)로부터 수용된 소모성 물품 내의 에어로졸화 가능한 재료로의 열 에너지 전달을 개선할 수 있다. 일부 실시예들에서, 지지 구조는 에어로졸화 가능한 재료의 하나 이상의 성분들을 휘발시키는 데 필요한 온도들을 견딜 수 있는 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 지지 구조는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서 전도성 와이어(110)는 코일에 배열되지만, 다른 실시예들에서 전도성 와이어(110)는 다른 배열들을 가질 수 있다; 예를 들어, 전도성 와이어(110)는 수용 부분(104)의 종축을 따라 연장되는 "지그재그" 패턴으로 배열될 수 있다.
전도성 와이어(110)는 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 와이어(110)는 금속 재료로 형성되고; 예를 들어, 전도성 와이어(110)는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 알루미늄, 구리, 망가닌, 강철, 콘스탄탄, 니크롬, 스테인리스강, 니켈 및 페크랄로이(RTM) ― 철, 크롬 및 알루미늄의 합금으로서, 도체에 대한 상대적으로 높은 저항률을 가지며, 목표 온도까지 상대적으로 빠르게 램프업(ramp up)할 수 있음 ― . 다른 실시예들에서, 전도성 와이어(110)는 세라믹 재료로 형성될 수 있다.
장치(100)는 또한 사용 시에 전도성 와이어(110)에 전기 전류를 인가하기 위한 전기 전력 소스(114)를 포함한다. 인가된 전기 전류에 응답하여, 전도성 와이어(110)의 저항 가열은 전도성 와이어(110)의 온도가 증가되게 한다. 본 실시예의 전기 전력 소스(114)는 재충전 가능한 배터리이다. 다른 실시예들에서, 전기 전력 소스(114)는 재충전 불가능한 배터리, 커패시터(capacitor), 배터리-커패시터 하이브리드, 또는 주 전기 공급기 또는 USB 전력 공급 전기 공급기와 같은 외부 전력 공급기에 대한 연결부와 같은, 재충전 가능한 배터리 이외의 것일 수도 있다.
전기 전력 소스(114)의 제1 단자(114a)는 전도성 와이어(110)의 제1 단부(110a)에 전기적으로 연결된다. 전기 전력 소스(114)의 제2 단자(114b)는 전도성 와이어(110)의 제2 단부(110b)에 전기적으로 연결된다. 이 실시예에서, 전기 전력 소스(114)의 제2 단자(114b)와, 제1 단부(110a)와 제2 단부(110b) 사이의 전도성 와이어(110) 상의 중간 지점(110c) 사이에도 전기적 연결이 이루어진다. 이러한 전기적 연결들의 배열은 전도성 와이어(110)의 상이한 구역들에 전기 전력의 인가를 허용한다. 특히, 이 실시예에서, 제1 구역(116)(이하, 구역(1)이라 함)은 제1 단부(110a)와, 제1 단부(110a)와 제2 단부(110b) 사이의 중간 지점(110c) 사이에 정의되고, 제2 구역(118)(이하, 구역(2)이라 함)은 제2 단부(110b)와, 제1 단부(110a)와 제2 단부(110b) 사이의 중간 지점(110c) 사이에 정의된다. 다른 실시예들에서, 전도성 와이어(110)는 단일 구역을 정의하기 위해 전기 전력 소스(114)에 전기적으로 연결될 수 있거나, 또는 2 개 초과의 구역들을 정의하기 위해 전기 전력 소스(114)에 전기적으로 연결될 수 있다. 구역들은 상이한 가열 구역들에서 상이한 가열 특성들을 제공하기 위해 실질적으로 동일한 길이이거나 또는 상이한 길이들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 구역(1)(116)은 10 내지 20 mm 범위의 길이에 대해 전도성 와이어(110)(및 따라서 수용 부분(104))를 따라 연장되고, 구역(2)(118)은 25 내지 30 mm 범위의 길이에 대해 전도성 와이어(110)(및 따라서 수용 부분(104))를 따라 연장된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 구역(1)(116)은 14 내지 16 mm 범위의 길이에 대해 전도성 와이어(110)(및 따라서 수용 부분(104))를 따라 연장되고, 구역(2)(118)은 27 내지 28 mm 범위의 길이에 대해 전도성 와이어(110)(및 따라서 수용 부분(104))를 따라 연장된다. 위의 내용에 추가로, 전도성 와이어(110)는 하나 이상의 구역들 각각이 독립적으로 동작 가능할 수 있도록 전기 전력 소스(114)에 연결되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 1의 실시예에서, 원한다면, 이 경우 구역(1)(116)만이 가열될 수 있거나, 또는 구역(2)(118)만이 가열될 수 있거나, 또는 두 개의 구역들이 함께 가열될 수 있다. 이것은 구역의 임의의 길이 및/또는 수용 부분(104)의 길이, 또는 임의의 개수의 구역들에 동일하게 적용 가능하다.
도 3은 수용 부분(104) 주위에 전도성 와이어(110)가 감겨진 장치(100)의 사시도를 도시하는 개략도이다. 특히, 도 3은 전도성 와이어(110)의 제1 단부(110a)에 연결되는 제1 와이어(302)(전기 전력 소스에 연결됨), (구역(1)(116)을 정의하기 위해) 전도성 와이어(110)의 제2 단부(110b)에 연결되는 제2 와이어(304)(전기 전력 소스에 연결됨), 및 (구역(2)(118)을 정의하기 위해) 전도성 와이어(110)의 중간 지점(110c)에 연결되는 제3 와이어(306)(전기 전력 소스에 연결됨)를 도시한다.
전도성 와이어(110)의 온도가 상승하는 비율은 전도성 와이어(110)에 인가되는 전력 및 전도성 와이어(110)의 저항에 따라 달라진다. 전기 전력 소스(114)가 재충전 가능한 배터리인 실시예들에서, 배터리에 의해 제공되는 전압은 일반적으로 최소 약 2.7 볼트이지만, 그러나 최대 4.2 볼트의 전압일 수 있으며, 최대 약 8.6 암페어까지의 전기 전류를 전달할 수 있다. 따라서, 이러한 재충전 가능한 배터리에 의해 공급될 수 있는 최대 전력은 전형적으로 대략 23 와트이다. 따라서, 이러한 재충전 가능한 배터리에 의해 전력이 공급될 때 전도성 와이어(112)에 대한 목표 저항은 대략 0.32 Ohms(0.35 Ohms ± 5 %)일 수 있다. 목표 저항은 0.31 Ohms ± 5 % 내지 1 Ohm ± 5 % 범위일 수 있다. 이러한 저항은 전도성 와이어(110)의 온도가 실온(즉, 약 23 ℃)으로부터 약 3 초('램프업' 시간) 내에 약 280 ℃의 목표 온도로; 즉, 초당 약 90 ℃의 속도로 증가할 수 있게 하고, 이는 에어로졸화 가능한 재료를 포함하는 소모성 물품을 가열하도록 배열된 유도성 와이어들의 가열 속도들과 비슷하다.
전도성 와이어(110)의 저항은 재료의 저항률에 의존한다. 밀도가 낮은 재료들은 낮은 질량을 가지므로, 따라서 가열하는 데 필요한 에너지 및/또는 시간이 적다. 유사하게, 낮은 비열을 갖는 재료들은 가열하는 데 더 적은 에너지 및/또는 시간이 필요하다. 그러나, 밀도는 비열에 반비례하므로, 둘 모두 낮게 선택할 수 없으며, 균형을 찾아야 한다.
재료의 저항률과 관련하여, 가열에 필요한 에너지 및/또는 시간과, 가열될 표면의 커버리지(coverage) 사이에서 균형을 찾아야 한다. 저항률이 높은 재료들은 더 적은 재료를 필요로 하므로, 따라서 더 작은 질량을 갖지만(따라서 가열하는 데 더 적은 에너지 및/또는 시간이 필요함) 가열될 표면을 덜 커버하는 반면, 저항률이 낮은 재료들은 더 많은 재료를 필요로 하므로, 따라서 더 큰 질량을 갖지만(따라서 가열하는 데 더 많은 에너지 및/또는 시간이 필요함) 가열될 표면을 더 많이 커버한다.
약 257 ℃의 목표 온도 상승, 약 23 와트의 최대 가용 전력인 경우, 주어진 재료 부피에 대해 원하는 온도에 도달하는 데 걸리는 시간, tv(s/mm3의 단위들을 가짐)은 다음 방정식을 사용하여 상이한 재료들에 대해 계산될 수 있다:
tv = (온도 상승 x 비열 x 밀도) / 전력
제어기(120)는 또한 전기 전력 소스(114)에 전기적으로 연결된다. 제어기(120)는 전기 전력 소스(114)로부터 전도성 히터(110)로의 전기 전력의 공급을 제어하기 위한 것이다. 제어기(120)는 예를 들어 인쇄 회로 기판(PCB) 상의 IC와 같은 집적 회로(IC)를 포함할 수 있다.
제어기(120)는 사용자 인터페이스(122)의 사용자 조작에 의해 작동된다. 사용자 인터페이스(122)는 본체(102)의 외부에 로케이팅된다. 사용자 인터페이스(122)는 예를 들어 푸시 버튼, 토글(toggle) 스위치, 다이얼(dial), 터치스크린 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 사용자 인터페이스(122)는 원격일 수 있고, 예를 들어 블루투스를 통해 무선으로 장치의 나머지 부분에 연결될 수 있다.
사용자에 의한 사용자 인터페이스(122)의 조작에 의해, 제어기(120)는 전기 전력 소스(114)가 전도성 히터(110)를 통해 전기 전류를 통과시킬 수 있게 하여, 전도성 히터(110)가 저항 가열에 의해 열을 생성시키게 한다.
일부 예들에서, 사용 시, 장치(100)는 전도성 와이어(110)가 제1 구역(116)을 제1 구역 목표 온도로 가열하고 제2 구역(118)을 제2 구역 목표 온도로 가열하도록 구성된다. 제1 구역(116) 목표 온도는 약 240 ℃ 내지 약 300 ℃, 예를 들어 약 250 ℃ 내지 약 280 ℃ 범위일 수 있다. 유사하게, 제2 구역(118) 목표 온도는 또한 약 240 ℃ 내지 약 300 ℃, 예를 들어 약 250 ℃ 내지 약 280 ℃ 범위일 수 있다. 일부 예들에서, 장치(100)는 전도성 와이어(110)가 먼저 제1 구역(116)을 제1 구역 목표 온도로 가열하고 그 다음 나중에 제2 구역(118)을 제2 구역 목표 온도로 가열하도록(또는 그 반대로) 구성된다.
일부 예들에서, 사용 시, 장치(100)는 전도성 와이어(110)가 2 내지 40 초, 예를 들어 2 내지 10 초, 예를 들어 2 내지 5 초의 램프업 시간에 제1 구역 목표 온도로 제1 구역(116)을 가열하도록 구성된다. 유사하게, 사용 시, 장치(100)는 전도성 와이어(110)가 2 내지 40 초, 예를 들어 2 내지 10 초, 예를 들어 2 내지 5 초의 램프업 시간에 제2 구역(118)을 제2 구역 목표 온도로 가열하도록 구성된다.
도 4는 수용 부분(104) 내로 삽입된 소모성 물품(400)과 함께 사용되는, 도 1을 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 장치(100)를 도시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 소모성 물품(400)은 장치(100) 내로 삽입되어 가열되어 소모성 물품(400)에 존재하는 에어로졸화 가능한 재료에 존재하는 성분을 방출(즉, 휘발)시킬 수 있다. 소모성 물품(400)의 단부(402)는 일부 실시예들에서 에어로졸화 가능한 재료로부터 휘발된 성분들이 흡인될 수 있는 마우스피스로서 작용할 수 있다.
수용 부분(104)에 소모성 물품이 존재하고, 그리고 제어기(120)가 전도성 와이어(110)를 통해 전기 전류가 통과되도록 전기 전력 소스(114)를 제어할 때, 전도성 와이어(110)로부터의 열은 에어로졸화 가능한 재료를 가열하여 에어로졸화 가능한 재료의 성분들을 휘발시킨다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장치(500)의 다른 예의 사시도이다. 도 5에 도시된 장치는 도 3에 도시된 장치와 유사하지만, 그러나 상이한 가열 구역들을 정의하기 위한 다수의 코일들; 이 예에서 제1 코일(502) 및 제2 코일(504)을 포함한다.
제1 코일(502)은 각각 제1 전력 와이어(506a) 및 제2 전력 와이어(506b)에 (예를 들어 크림프 조인트(crimp joint) 또는 솔더(solder) 조인트에 의해) 전기적으로 연결되는 제1 단부(502a) 및 제2 단부(502b)를 갖는다. 유사하게, 제2 코일(504)은 각각 제1 전력 와이어(506c) 및 제2 전력 와이어(506d)에 (예를 들어 크림프 조인트 또는 솔더 조인트에 의해) 전기적으로 연결된 제1 단부(504a) 및 제2 단부(504b)를 갖는다. 제1 및 제2 코일들(502, 504) 각각은 수용 부분(104) 주위에 나선형 배열로 감겨 있다. 전력 와이어들(506a-506d) 각각은 전기 절연 외피로 커버된 전도성 코어(core)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서 절연 외피는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)으로 형성될 수 있다.
사용 시 제1 코일(502)은 수용 부분(104)의 제1 가열 구역을 가열하도록 배열되고, 제2 코일(504)은 수용 부분(104)의 제2 구역을 가열하도록 배열된다. 제1 가열 구역은 수용 부분(104)의 원위 단부로부터 수용 부분(104)을 따른 경계 지점까지 연장될 수 있고, 제2 가열 구역은 경계 지점으로부터 수용 부분(104)의 근위 단부까지 연장될 수 있다. 일부 예들에서, 제1 가열 구역은 10 내지 15 mm 범위의 길이만큼 연장된다. 일부 예들에서, 제2 가열 구역은 20 내지 30 mm 범위의 길이만큼 연장된다.
이 예에서, 제2 코일(504)은 제1 코일(502)보다 더 넓고, 이는 제2 코일(504)의 상이한 가열 프로파일을 촉진할 수 있다. 예를 들어, 제2 코일이 제1 코일보다 다소 빠른 가열 프로파일을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 코일이 넓을수록 가열 속도가 느려질 수 있다.
제1 및 제2 코일들의 단부들은 전력 와이어들(506a-506d)을 통해 전력 소스와 (예를 들어, 크림프 조인트 또는 솔더 조인트를 통해) 전기적 연결을 형성하기 위한 공간을 제공하는 탭(tab)들을 포함한다.
전도성 와이어는 그 기능을 제공하기 위해 임의의 개수의 턴들로 제공될 수 있다. 예를 들어, 전도성 와이어는 도 6a에서 볼 수 있는 바와 같이 원통형 요소를 제공하기 위해 수용 부분 주위의 단일 턴을 형성한다. 이러한 방식으로, 전도성 와이어(610)는 위에서 설명된 수용 부분(104)과 같은 수용 부분 주위에 감기도록 구성되는 단일 시트로 형성될 수 있다. 도 6b에서 볼 수 있는 바와 같이, 전도성 와이어(610)는 따라서 수용 부분 주위에 구부려지거나, 감기거나 또는 달리 제공될 수 있는 주어진 두께를 갖는 직사각형 또는 정사각형과 같은 단순한 형상으로 제공될 수 있다. 전도성 와이어(610)는 전도성 와이어(610)의 대향 단부들 사이에 갭(620)이 제공되도록 완전한 실린더를 형성하지 않고, 수용 부분의 원하는 양 주위에 감길 수 있도록 치수들(x 및 y)로 제공될 수 있다. 이러한 갭(620)은 전도성 와이어(610)의 대향 단부들 사이에서 생성하는 전기적 연결/단락을 방지한다.
이러한 단일 턴 전도성 와이어(610)는 대안적으로 전도성 와이어와, 소모품이 수용되는 공간 사이에 포지셔닝된 별도의 수용 부분을 필요로 하지 않고, 수용 부분 자체를 정의할 수 있다. 다시, 이러한 실시예는 전도성 와이어(110)로부터, 수용된 소모성 물품 내의 에어로졸화 가능한 재료로의 열 에너지의 전달을 개선할 수 있다. 유리하게는, 별도의 수용 부분을 생략함으로써, 장치의 전체 열 질량을 감소시키는 것이 가능하며, 이는 가열될 에어로졸화 가능한 재료를 포함하는 소모성 물품의 더 빠른 가열을 생성시킨다.
이러한 경우에, 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이 외부 지지 구조(730)가 단일 턴 전도성 와이어에 제공될 수 있다. 이러한 방식으로 전도성 와이어(610)의 외부를 향하는 표면들은 지지 구조(7300)의 내부 표면 상에 지지 및/또는 장착될 수 있으므로, 전도성 와이어(610) 및 지지 구조(730)는 별도의 열 전도성 내부 지지체를 필요로 하지 않고 가열 챔버를 형성한다. 지지 구조(730)의 개구(740) 내의 포지션에 전도성 와이어(610)를 보유하는 하나의 이러한 방법은 와이어를 지지 구조(730)의 개구(740) 내부에 대해 편향시키는 전도성 와이어(610)의 자연 탄성에 의존하는 것이다. 추가적으로, 포지션 내로 구부러질 때 단일 랩 전도성 와이어(610)에 의해 제공되는 갭(620)을 유지하기 위해, 지지 구조에는 전도성 와이어(610)의 대향 단부들 사이에 물리적 장벽을 제공하는 돌출부(750)가 제공될 수 있다. 유리하게는, 이러한 돌출부는 또한 수용된 소모성 물품을 로케이팅시키기 위한 레스트(rest)로서 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 전도성 와이어(610)에 의해 정의된 수용 부분 내로 개구(740)를 통해 도입된 소모성 물품은 전도성 와이어(610)에 직접 접촉하지 않도록 보유될 수 있다.
일부 실시예들에서, 지지 구조(730)는 에어로졸화 가능한 재료의 하나 이상의 성분들을 휘발시키는 데 필요한 온도들을 견딜 수 있는 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 지지 구조는 플라스틱 재료로 제조될 수 있으며, PEEK를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 지지 구조는 세라믹 재료들을 포함할 수 있다.
대안적으로, 전도성 와이어는 도 8a의 전도성 와이어(810)에서 볼 수 있는 바와 같이 2 개의 턴들, 도 8b의 전도성 와이어(811)에서 볼 수 있는 바와 같이 3 개의 턴들, 또는 도 1 내지 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 더 많은 턴들과 같이, 하나 초과의 턴을 포함할 수 있다. 하나 초과의 턴이 제공되는 경우, 코일의 각각의 턴은 인접한 턴들로부터 전기적으로 절연된다. 이러한 실시예들에서, 코일의 각각의 턴은 에어 갭에 의해 인접한 턴들로부터 분리된다. 일부 실시예들에서, 코일은 유전체 재료로 캡슐화될 수 있다.
본 명세서에서 논의되는 것들과 같은 전도성 와이어들은 반드시 실질적으로 원통형 히터로서 제공될 필요는 없다. 이해할 수 있는 바와 같이, 이러한 전도성 와이어들은 원하는 평면 영역을 가열하도록 구성된 평평한 평면 히터로서 사용될 수 있다.
전도성 와이어는 전기 전류가 이를 통과할 때 원하는 가열 특성들을 제공하도록 치수들이 제공될 수 있다. 기본적으로, 전도성 와이어의 가열 속도는 전도성 와이어의 저항에 의해 지배되며, 이는 다음 공식을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure pct00001
방정식 1
여기서 R은 전도성 와이어의 저항이고, ρ는 전도성 와이어 재료의 저항률이고, l은 와이어의 길이이고, A는 와이어의 단면적이다. 전도성 와이어의 실질적으로 직사각형 단면에 대해, 단면적은 와이어의 두께에 와이어의 폭을 곱하여 주어진다.
방정식 1을 사용하여, 알려진 저항률을 갖는 알려진 재료에 대해, 전도성 와이어의 형상 및 두께를 수정하여 원하는 저항을 제공할 뿐만 아니라, 가열될 연관된 영역 상의 전도성 와이어의 커버리지도 제공할 수 있다. 예를 들어, 전도성 와이어의 저항은 디바이스의 전력 소스에 의해 작동될 수 있는 동안, 원하는 가열 속도를 제공하기 위해 약 0.3 Ω인 것이 바람직할 수 있다. 이로부터, 전도성 와이어의 배열을 설계하는 것이 가능하게 된다.
이해할 수 있는 바와 같이, 더 얇은 전도성 와이어를 제공함으로써, 전도성 와이어가 더 빨리 가열되고 내부에 포지셔닝된 소모성 물품의 가장 빠른 후속 가열을 제공하도록, 더 낮은 열 질량을 갖는 전도성 와이어를 생성하는 것이 가능하다. 그러나, 더 두꺼운 전도성 와이어는 제조하기에 더 쉽고, 더 견고할 수 있다.
이러한 파라미터들에 기초하여, 전도성 와이어들은 이들의 원하는 특성들을 제공하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 단일 턴 전도성 와이어(610)는 도 6b에서 볼 수 있는 바와 같이 원하는 폭 및 길이(a 및 b), 및 원하는 영역을 커버하면서 주어진 저항을 제공하기 위한 원하는 두께로 제공될 수 있다. 2-턴 또는 3-턴 구성의 전도성 와이어는 폭이 c 또는 d이고 그에 상응하는 두께를 갖는 전도성 와이어(810, 811)를 사용하여, 원하는 영역을 커버하도록 설계될 수 있다.
더 두꺼운 재료로부터 원하는 저항률을 제공하는 하나의 이러한 방법은 도 9에서 볼 수 있는 것과 같은 하나 이상의 트레이스(910)를 이용하는 것일 수 있다. 이러한 트레이스(들)는 방정식 1을 재배열함으로써, 적절한 가열 영역(또는 여러 개의 가열 영역들), 즉, 트레이스의 영역을 제공하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 상이한 치수들(e, f 및 g)이 계산될 수 있는 약 100 mm2의 영역을 가열하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 전도성 와이어는 평면의 히터에 사용되거나, 또는 위와 같이 소모품 주위에 감길 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 전도성 와이어(110, 610, 810, 811, 911)는 금속 재료로 형성될 수 있다; 예를 들어, 전도성 와이어는: 알루미늄, 구리, 망가닌, 강철, 콘스탄탄, 니크롬, 스테인리스강, 니켈 및 페크랄로이(RTM) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 전도성 와이어(110, 610, 810, 811, 911)는 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 전도성 와이어들에 대해 상대적으로 높은 저항률을 갖는 재료를 제공하는 것이 유익할 수 있음이 밝혀졌다. 이는 원하는 저항을 제공하기 위해 전도성 와이어들의 감소된 기하학적 구조들을 허용하므로, 따라서 저항률이 낮은 재료들의 와이어들에 비해, 더 짧고 더 얇은 히터들을 허용한다. 예를 들어, 원하는 최소 저항률은 0.9 ohm.mm2/m일 수 있다. 이것은 더 작은 소모성 물품들의 사용을 허용하기 때문에, 담배 가열 제품들의 분야에서 특히 유익하다. 동등하게, 전력 소스를 사용하여 효과적으로 전력을 공급하는 것이 더 어려워지므로, 저항률이 너무 높지 않은 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 원하는 최대 저항률은 1.6 또는 1.5 ohm.mm2/m일 수 있다. 이러한 원하는 범위 내에 속하는 비-포괄적 목록 재료들은 아래 표 1에 제시되어 있다.
Figure pct00002
또한, 저항의 열계수는 가능한 한 낮은 것이 바람직하며, 이는 재료의 저항률이 온도에 따라 변하지 않음을 의미한다. 예를 들어, 저항의 열 계수가 0.0001 Ω/K 정도이므로 페크랄로이가 특히 바람직할 수 있다.
이해할 수 있는 바와 같이, 위의 전도성 와이어들 모두는 또한 다수의 코일들에 의해 제공되는 다수의 가열 구역들을 갖는 도 5의 배열과 유사한 배열에서도 발견될 수도 있다. 도 5의 예를 들어, 제1 코일(502) 및/또는 제2 코일(504)은 도 5와 관련하여 위에서 논의된 것과 동일한 방식으로 연결된, 도 6의 전도성 와이어(610)와 같은 단일 턴 배열에 의해 제공될 수 있다. 동등하게, 제1 코일(502) 및 제2 코일(504)은 이들의 개개의 가열 구역들의 원하는 가열 프로파일에 따라, 상이한 길이들, 턴들의 개수들, 폭들 및 두께들을 갖는 전도성 와이어들에 의해 제공될 수 있다.
다수의 가열 구역들이 제공되는 경우, 개별 구역들 사이의 열 블리드(bleed)를 방지하기 위해, 수용 부분(1004, 1005)에 여러 개의 상이한 상응하는 열적으로 독립적인 구역들(HZ1 및 HZ2)을 제공하는 것이 유익할 수 있다. 예를 들어, HZ1 주위에 제1 코일(502)이 제공될 수 있고, HZ2 주위에 제2 코일(504)이 제공될 수 있다. HZ1의 길이(x) 및 HZ2의 길이(v)는 이들이 제1 코일(502) 및 제2 코일(504)의 개개의 길이들에 대응하도록 변경될 수 있다.
도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 수용 부분(1004)의 HZ1 및 HZ2는 열 정지부(1006)에 의해 이격될 수 있다. 열 정지부(1006)는 HZ1과 HZ2 사이에서 열이 블리드되지 않을 수 있도록 열전도율이 상당히 낮은 재료로 제조될 수 있어, 이들 구역들을 열적으로 독립적으로 유지할 수 있다. 이는 수용 부분 내부에 제공되는 소모성 물품의 2 개의 섹션들을 독립적으로 가열하는 2 개의 별도의 가열 구역들의 효과적인 생성을 허용한다. HZ1 및 HZ2는 동일한, 또는 상이한 재료들로 제조될 수 있다. 예를 들어, HZ1 및 HZ2는 양극산화된 알루미늄 또는 고탄소강으로 제조될 수 있는 반면, 가열 정지부(1006)는 PEEK로 제조될 수 있다. 열 정지부(1006)는 HZ1 및 HZ2의 상대적 열 독립성을 여전히 제공하면서 가능한 한 얇아야 한다. 예를 들어, 열 정지부(1006)는 HZ1의 폭(u) 및 HZ2의 폭(v)과 조합된 1 mm의 폭(w)을 가질 수 있고, 수용 부분(1004)의 총 길이(z)를 제공한다. HZ1, HZ2 및 가열 정지부(1006)는 임의의 적합한 연결에 의해 함께 제공될 수 있다. 예를 들어, 가열 정지부(1006)는 압축 상태에서 그들 사이에 가열 정지부(1006)를 홀딩하도록 HZ1 및 HZ2의 포지션들을 보유함으로써 제 위치에 홀딩될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, HZ1, HZ2, 및 가열 정지부(1006) 사이에 기계적인 연결이 있을 수 있다. 이러한 배열은 수용 부분(1004) 전체에 걸쳐 높은 열 전도율 재료의 사용을 허용하고, 완전히 독립적인 가열 구역들이 생성될 수 있도록 열 블리드를 물리적으로 정지시킨다.
대안적으로, 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 수용 부분(1104)의 HZ1 및 HZ2는 이격되지 않을 수 있고, 오히려 이들은 함께 제공될 수 있다. 본 실시예에서, HZ1은 상대적으로 열전도도가 높은 수준인 재료로 제공될 수 있고, HZ2는 상대적으로 열전도도가 낮은 수준인 재료로 제공될 수 있다. 예를 들어, HZ1은 양극산화된 알루미늄으로 제조될 수 있는 반면, HZ2는 연강 또는 고탄소강으로 제조될 수 있다. 소모성 물품이 수용될 수 있는 전체 길이(z)를 제공하도록 HZ1은 폭(x)으로 제공될 수 있고, HZ2는 폭(y)으로 제공될 수 있다. 이러한 경우에, HZ1은 최소한의 에너지 사용으로 수용된 소모성 물품의 제1 퍼프에 가장 빠른 시간을 허용하도록 설계될 수 있는 반면, HZ2는 긴 수명을 촉진하기 위해 온도까지 도달하는 데 더 오래 걸리는 독립적인 구역을 용이하게 하도록 설계될 수 있다. 허용되는 바와 같이, 수용 부분(1014)에서 HZ1과 HZ2 사이에 열 정지부가 없기 때문에, 비록 HZ1과 HZ2 사이의 열전도율의 상대적인 차이들에 의해 완화될지라도, 이들 부분들 사이에 제한된 양의 열 블리드가 있을 것이다. 다시, HZ1 및 HZ2는 임의의 적절한 방법에 의해 연결될 수 있다. 예를 들어, HZ1 및 HZ2는 단순히 압축 상태로 홀딩될 수 있거나, 또는 대안적으로 오버랩(overlap)이 제공되고 그 다음 용접될 수 있는데, 예를 들어, 이들은 함께 레이저 용접될 수 있다. 이러한 배열은 내부에 제공된 소모성 물품을 가열하기 위해 수용 부분의 전체가 사용될 수 있게 한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 일반적으로 1200으로 도시된 소모품은 담배 가열 디바이스(도시되지 않음)에서 사용하기 위해 제공될 수 있다. 소모품(1200)은 백킹 시트(1203)에 적용된 트레이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 트레이스는 담배 가열 디바이스(도시되지 않음)에 적용될 때 전기 전류를 전도하는 재료를 포함한다. 트레이스는 전류 입구(1201), 중앙 부분(1204) 및 전류 출구(1202)를 포함할 수 있다. 소모품(1200)이 담배 가열 디바이스에 적용될 때, 전류 입구(1201) 및 전류 출구(1202)는 전기 전류가 소모품(1200)을 가열하기 위한 트레이스를 통해 흐를 수 있도록 담배 가열 디바이스와 연결될 것으로 예상된다. 트레이스의 중앙 부분(1204)은 사용 시 사용자에 의해 소모될 평면의 에어로졸화 가능한 재료(1205)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸화 가능한 재료(1205)는 트레이스의 중앙 부분(1204) 상에 제공되는 에어로졸화 가능한 겔 또는 컴팩트한 분말의 형태일 수 있다.
도 12에 도시된 예에서, 트레이스의 중앙 부분(1204) 및 에어로졸화 가능한 재료(1205)는 디스크 형상이다. 그러나, 임의의 형상, 예를 들어, 직사각형, 정사각형, 삼각형 등이 소모품(1200)에 사용될 수 있는 것으로 예상된다. 트레이스 및 에어로졸화 가능한 재료(1205)가 제공되는 백킹 시트(1203)는 예를 들어 카드보드(cardboard) 또는 종이이다. 물론, 전기 전류를 전도하지 않는 임의의 다른 재료가 백킹 시트(1203)에 사용될 수 있다.
도 12에 도시된 예에는, 소모품 상에 하나의 전도성 트레이스가 도시되어 있다. 그러나, 독립적으로 작동 가능하고 에어로졸화 가능한 재료의 부분들을 가열하도록 구성된 하나 초과의 트레이스가 있을 수 있음이 예상된다. 예에서, 에어로졸화 가능한 재료의 2 개 이상의 부분들을 가열하는 2 개 이상의 중앙 부분들이 있을 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 하나 초과의 트레이스들이 있는 경우, 그러면 각각의 트레이스는 에어로졸화 가능한 재료의 별도의 개개의 부분들을 가열하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸화 가능한 재료의 3 개의 대응하는 디스크 형상의 부분들을 가열하는 3 개의 디스크 형상의 트레이스들이 있을 수 있다.
전류 입구(1201), 전류 출구(1202) 및 중앙 부분(1204)을 포함하는 트레이스(또는 트레이스들)는 알루미늄, 구리, 망가닌, 강철, 콘스탄탄, 니크롬, 스테인리스강, 니켈 및 페크랄로이(RTM)와 같은 금속 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 원하는 최소 저항률은 0.9 ohm.mm2/m일 수 있다. 원하는 최대 저항률은 1.6 또는 1.5 ohm.mm2/m일 수 있다. 이러한 원하는 범위 내에 속하는 비-포괄적 목록 재료들은 위의 표 1에 제시되어 있다.
도 13에는, 소모품(1200)에 대한 대안이 도시되어 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 담배 가열 디바이스(도시되지 않음)에는 전류 입구(1301), 전류 출구(1302) 및 수용 부분(1304)을 포함하는 트레이스가 제공된다. 제거 가능한 소모품(1300)은 백킹 시트(1303), 및 백킹 시트(1303)에 부착된 평면의 에어로졸성 재료(1305)를 포함할 수 있다. 담배 가열 디바이스에서 트레이스의 수용 부분(1304)은 제거 가능한 소모품(1300)을 수용하도록 구성된다 ― 즉, 백킹 시트(1303) 및 평면의 에어로졸화 가능한 재료(1305)는 담배 가열 디바이스 내의 트레이스의 수용 부분(1304)에 의해 수용될 수 있다. 제거 가능한 소모품(1300)이 담배 가열 디바이스 내로 삽입되면, 소비를 위해 에어로졸화 가능한 재료(1305)를 가열하도록 전기 전류가 전류 입구(1301)를 통해 수용 부분(1304)으로 흐를 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 트레이스의 수용 부분(1304) 및 에어로졸화 가능한 재료(1305)는 디스크 형상일 수 있다. 그러나, 임의의 형상, 예를 들어 직사각형, 정사각형, 삼각형 등이 소모품(1300) 또는 트레이스의 수용 부분(1304)에 사용될 수 있음이 예상된다. 에어로졸화 가능한 재료(1305)가 제공되는 백킹 시트(1303)는 예를 들어 카드보드 또는 종이이다. 물론, 전기 전류를 전도하지 않는 임의의 다른 재료가 백킹 시트(1303)에 사용될 수 있다.
도 13에 도시된 예에서, 담배 가열 디바이스에 대한 하나의 전도성 트레이스가 도시되어 있다. 그러나, 독립적으로 작동 가능하고 에어로졸화 가능한 재료의 부분들을 가열하도록 구성된 하나 초과의 트레이스가 있을 수 있음이 예상된다. 예에서, 에어로졸화 가능한 재료의 2 개 이상의 부분들을 가열하는 2 개 이상의 수용 부분들이 있을 수 있다.
전류 입구(1301), 전류 출구(1302) 및 수용 부분(1304)을 포함하는 트레이스(또는 트레이스들)는 알루미늄, 구리, 망가닌, 강철, 콘스탄탄, 니크롬, 스테인리스강, 니켈 및 페크랄로이(RTM)와 같은 금속 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 원하는 최소 저항률은 0.9 ohm.mm2/m일 수 있다. 원하는 최대 저항률은 1.6 또는 1.5 ohm.mm2/m일 수 있다. 이러한 원하는 범위 내에 속하는 비-포괄적 목록 재료들은 위의 표 1에 제시되어 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 실시예들은 청구된 특징들을 이해하고 교시하는 것을 돕기 위해서만 제공된다. 이들 실시예들은 실시예들의 대표적인 샘플로서만 제공되며, 완전하고 및/또는 배타적이지 않다. 이점들, 실시예들, 예들, 기능들, 특징들, 구조들, 및/또는 여기에서 설명된 다른 양태들은 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범위에 대한 제한들 또는 청구항들에 대한 등가물들에 대한 제한들로 간주되어서는 안 되고, 청구된 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예들이 이용될 수 있고 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들은 여기에 구체적으로 설명된 것들 이외의 다른 개시된 요소들, 구성요소들, 특징들, 부분들, 단계들, 수단들 등의 적절한 조합들을 적절하게 포함하거나, 이들로 구성되거나, 또는 이들로 본질적으로 구성될 수 있다. 추가적으로, 본 개시내용은 현재 청구되지 않았지만 향후 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.

Claims (14)

  1. 에어로졸화 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 에어로졸화 가능한(aerosolisable) 재료를 가열하도록 배열된 장치로서,
    상기 장치는, 전기 전류의 인가에 응답하여 상기 에어로졸화 가능한 재료로의 전달을 위한 열을 생성시키도록 배열된 전도성 와이어(wire) ― 상기 전도성 와이어는 0.9 ohm.mm2/m 내지 1.6 ohm.mm2/m의 저항률을 가짐 ― 를 포함하는,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 에어로졸화 가능한 재료를 포함하는 소모품을 수용하도록 배열된 수용 부분을 더 포함하고,
    상기 전도성 와이어는 상기 수용 부분 주위에 배치되는,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 수용 부분은 상기 에어로졸화 가능한 재료를 포함하는 원통형 소모성 물품을 수용하도록 배열된 튜브(tube)인,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 전도성 와이어는 상기 수용 부분 주위에 나선형으로 배열되는,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 와이어는 제1 구역 및 제2 구역을 포함하는 하나 이상의 구역들을 포함하고, 상기 제1 구역은 원위 단부로부터 중간 부분까지 연장되고, 상기 제2 구역은 상기 중간 부분으로부터 근위 단부까지 연장되는,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 장치는 백킹 시트(backing sheet)를 포함하는 소모성 물품이고,
    상기 전도성 와이어는 상기 백킹 시트에 적용되며,
    상기 에어로졸화 가능한 재료는 상기 전도성 와이어 상에 제공되는,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전도성 와이어는 전기 전류 입구, 중앙 부분 및 전기 전류 출구를 포함하는,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 에어로졸화 가능한 재료는 상기 중앙 부분 상에 제공되는,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  9. 제6 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백킹 시트는 카드(card) 또는 종이로 형성되는,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  10. 제7 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙 부분은 디스크 형상이고,
    상기 에어로졸화 가능한 재료는 디스크 형상인,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 와이어는 전기 전류 입구, 수용 부분 및 전기 전류 출구를 포함하는,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 수용 부분은 상기 에어로졸화 가능한 재료를 포함하는 소모품을 수용하도록 적응되는,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  13. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    상기 수용 부분은 디스크 형상인,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 와이어는 페크랄로이(fecralloy)(RTM), 니크롬, 알크로탈(alkrothal)(RTM), 칸탈(kanthal)(RTM) 및/또는 니크로탈(nikrothal)(RTM) 중 적어도 하나로 형성되는,
    에어로졸화 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치.
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