KR20230015380A - 층상 가열기 조립체 - Google Patents
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Abstract
에어로졸 생성 디바이스를 위한 층상 가열기 조립체는, 층상 가열기 조립체의 외부면을 통해 열을 방출하도록 작동 가능한 열 전도층; 열을 생성하도록 작동 가능한 제1 전기 전도성 트랙; 및 열 전도층과 제1 전기 전도성 트랙 사이의 전기 절연층을 포함한다. 층상 가열기 조립체를 제작하기 위한 방법, 및 층상 가열기 조립체를 포함하는 에어로졸 생성 디바이스가 제공된다.
Description
본 개시내용은 에어로졸 생성 디바이스를 위한 가열기에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 고체 에어로졸 생성 기재를 가열하여 에어로졸을 생성하도록 구성된 가열기에 관한 것이다. 이러한 디바이스는 전도, 대류 및/또는 복사에 의해 담배 또는 다른 적합한 에어로졸 생성 기재 물질을 태우는 대신 가열하여 흡입용 에어로졸을 생성할 수 있다.
종래의 담배 제품, 예컨대, 시가렛, 시가, 시가릴로 및 궐련의 금연을 희망하는 습관성 흡연자를 돕기 위한 보조 기구로서, 감소된 위험 또는 변형된 위험의 디바이스(또한 기화기로서 알려짐)의 유행 및 사용이 지난 몇 년 동안 빠르게 성장해 왔다. 종래의 담배 제품에서 담배를 태우는 것과는 대조적으로, 에어로졸화 가능한 물질을 가열하거나 또는 가온하는 다양한 디바이스 및 시스템이 이용 가능하다.
흔히 입수 가능한 감소된 위험 또는 변형된 위험의 디바이스는 가열식 기재 에어로졸 생성 디바이스 또는 태우지 않고 가열하는 디바이스이다. 이 유형의 디바이스는 일반적으로 촉촉한 잎 담배 또는 다른 적합한 에어로졸화 가능한 물질을 포함하는 에어로졸 생성 기재를 일반적으로 150℃ 내지 350℃ 범위 내 온도로 가열함으로써 에어로졸 또는 증기를 생성한다. 에어로졸 생성 기재를 연소하거나 또는 태우지 않고 가열하면, 사용자가 추구하는 성분을 포함하지만 연소하고 태울 때 발생하는 독성 및 발암성 부산물을 포함하지 않는 에어로졸을 방출한다. 게다가, 담배 또는 다른 에어로졸화 가능한 물질을 가열함으로써 생성되는 에어로졸은, 일반적으로 사용자에게 불쾌감을 줄 수 있는 연소 및 태움으로 인한 탄맛 또는 쓴맛을 포함하지 않고, 따라서 연기 및/또는 증기를 더욱 사용자의 구미에 맞게 만들기 위해 이러한 물질에 일반적으로 첨가되는 설탕 및 다른 첨가제가 기재에 필요하지 않다.
이러한 디바이스에서, 가열 속도 및 효율을 개선하는 것이 바람직하다. 따라서 가열 속도 및 가열 효율 중 하나 이상을 개선할 수 있거나 또는 가열 속도 또는 가열 효율을 개선시키도록 제어될 수 있는 가열기를 위한 대안적인 구성을 제공하는 것이 바람직하다. 게다가, 에어로졸 생성 디바이스의 구성 및 유지보수를 간소화하는 것이 바람직하고, 따라서 에어로졸 생성 디바이스에 쉽게 설치될 수 있고 쉽게 유지될 수 있는 가열 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
제1 양상에 따르면, 본 개시내용은 에어로졸 생성 디바이스를 위한 층상 가열기 조립체를 제공하고, 층상 가열기 조립체는, 층상 가열기 조립체의 외부면을 통해 열을 방출하도록 작동 가능한 열 전도층; 열을 생성하도록 작동 가능한 제1 전기 전도성 트랙; 및 열 전도층과 제1 전기 전도성 트랙 사이의 전기 절연층을 포함한다.
임의로, 층상 가열기 조립체는 저항-온도 특성에 기초하여 온도를 감지하도록 작동 가능한 제2 전기 전도성 트랙을 더 포함한다.
온도를 감지하도록 작동 가능한 제2 트랙을 제공함으로써, 각각의 트랙은 이의 각각의 기능에 대해 최적화될 수 있다. 즉, 제1 트랙은 열을 생성하기 위해 최적화될 수 있고 제2 트랙은 온도를 감지하기 위해 최적화될 수 있다.
임의로, 제1 및 제2 전기 전도성 트랙은 전기 절연층의 동일한 측면에 형성된다.
전기 절연층의 동일한 측면에 제1 및 제2 전기 전도성 트랙을 제공함으로써, 가열기 조립체 제작 공정이 간소화될 수 있다.
임의로, 제1 및 제2 전기 전도성 트랙은 공통 평면에 형성된다.
공통 평면에 전도성 트랙을 배치하는 것은 제1 전기 전도성 트랙에서의 온도와 제2 전기 전도성 트랙에서의 온도 간의 유사성을 개선시킨다.
임의로, 제1 전기 전도성 트랙은 층상 가열기 조립체의 측면에서의 2개의 전기 접점 사이에 개루프를 형성하고, 제2 전기 전도성 트랙은 제1 전기 전도성 트랙과 층상 가열기 조립체의 측면 사이로 국한된다.
제2 전기 전도성 트랙을 실질적으로 둘러싸도록 제1 전기 전도성 트랙을 배치하는 것은 제1 전기 전도성 트랙에서의 온도와 제2 전기 전도성 트랙에서의 온도 간의 유사성을 개선시킨다.
임의로, 제1 전기 전도성 트랙은 제1 물질을 포함하고, 제2 전기 전도성 트랙은 제2 물질을 포함하고, 제1 물질은 제2 물질과는 상이하다.
임의로, 제2 전기 전도성 트랙은 백금, 스테인리스 강 또는 세라믹을 포함한다.
제1 및 제2 전기 전도성 트랙을 구성함으로써, 트랙은 열을 생성하고 온도를 감지하는 상이한 기능을 수행하도록 더 동적으로 최적화될 수 있다.
임의로, 층상 가열기 조립체는 보호층을 더 포함하되, 제1 전기 전도성 트랙은 전기 절연층과 보호층 사이에 위치된다.
보호층은 제1 전기 전도성 트랙을 외부 환경과의 상호작용으로부터 보호한다. 예를 들어, 보호층은 제1 전기 전도성 트랙이 열을 생성할 때 제1 전기 전도성 트랙의 물질의 산화를 방지하도록 구성될 수 있다.
임의로, 보호층은 제2 전기 절연층이다.
부가적인 전기 절연을 제공함으로써, 제1 전기 전도성 트랙은 단락의 위험 없이 더 빽빽히 라우팅될 수 있다.
임의로, 층상 가열기 조립체가 위에서 설명된 바와 같은 제2 전기 전도성 트랙 및 보호층을 포함하는 경우에, 제1 및 제2 전기 전도성 트랙은 전기 절연층과 보호층 사이에 위치된다.
보호층은 외부 환경과의 상호작용으로부터 제1 및 제2 전기 전도성 트랙을 보호한다. 게다가, 이 배치는 제작을 간소화한다.
임의로, 보호층은 전기 절연층과 부분적으로 접촉하도록 배치된다.
전기 절연층과 부분적으로 접촉하도록 보호층을 배치함으로써,
임의로, 외부면은 평면형 가열기 표면으로서 구성된다.
평면형 표면은 에어로졸 생성 챔버를 위한 간단한 구성을 제공하고, 가열기는 챔버의 하나의 벽을 형성한다.
임의로, 외부면은 열 전도층의 드러난 표면이다.
열 전도층의 드러난 표면을 사용함으로써, 에어로졸 생성 기재와 층상 가열기 조립체 간의 열 접촉이 개선될 수 있다.
임의로, 드러난 표면은 폴리싱된 표면이다.
가열기 조립체가 에어로졸 생성 기재를 가열하도록 사용될 때, 기재로부터의 잔여물이 일반적으로 가열기 조립체에 붙거나 또는 그 위에서 태워질 것이고, 열 접촉을 감소시킨다. 폴리싱된 표면을 제공함으로써, 표면이 더 쉽게 세척될 수 있고 표면이 효과적인 열 전달을 더 길게 제공한다.
임의로, 전기 절연층은 제1 전기 전도성 트랙으로부터 열 전도층을 완전히 분리시킨다.
임의로, 열 전도층은 금속성이다.
임의로, 열 전도층은 스테인리스 강을 포함한다.
바람직하게는, 층상 가열기 조립체는 사용자가 흡입할 에어로졸을 생성하도록 에어로졸 생성 기재를 가열하기 위한 것이다.
제2 양상에 따르면, 본 개시내용은 에어로졸 생성 디바이스를 제공하고, 에어로졸 생성 디바이스는, 에어로졸 생성 기재를 수용하도록 구성된 수용 수단; 및 외부면이 수용 수단과 대면하도록 수용 수단과 인접하게 배치된 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 층상 가열기 조립체를 포함한다.
제3 양상에 따르면, 본 개시내용은 에어로졸 생성 디바이스를 위한 층상 가열기 조립체를 제작하는 방법을 제공하고, 방법은, 열 전도층 상에 전기 절연층을 형성하는 단계; 및 전기 절연층 상에 제1 전기 전도성 트랙을 형성하는 단계를 포함하되, 열 전도층은 층상 가열기 조립체의 외부면을 통해 열을 방출하도록 작동 가능하고, 제1 전기 전도성 트랙은 열을 생성하도록 작동 가능하다.
도 1은 층상 가열기 조립체의 개략적인 사시도이다;
도 2a는 가열기 조립체의 개략적인 단면도이다;
도 2b는 사용 중 열을 에어로졸 생성 기재로 전달하도록 배치된 가열기 조립체의 개략적인 단면도이다;
도 3은 가열기 조립체의 예의 사진이다;
도 4는 가열기 조립체를 제작하기 위한 방법을 개략적으로 예시하는 흐름도이다;
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 가열기 조립체를 포함하는 에어로졸 생성 디바이스의 예의 개략적인 단면도이다;
도 6은 에어로졸 생성 디바이스의 특정한 예의 개략도이다;
도 7은 에어로졸 생성 디바이스의 제2의 특정한 예의 개략도이다;
도 2a는 가열기 조립체의 개략적인 단면도이다;
도 2b는 사용 중 열을 에어로졸 생성 기재로 전달하도록 배치된 가열기 조립체의 개략적인 단면도이다;
도 3은 가열기 조립체의 예의 사진이다;
도 4는 가열기 조립체를 제작하기 위한 방법을 개략적으로 예시하는 흐름도이다;
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 가열기 조립체를 포함하는 에어로졸 생성 디바이스의 예의 개략적인 단면도이다;
도 6은 에어로졸 생성 디바이스의 특정한 예의 개략도이다;
도 7은 에어로졸 생성 디바이스의 제2의 특정한 예의 개략도이다;
도 1은 층상 가열기 조립체(1)의 개략적인 사시도이다.
가열기 조립체는 기저층(11), 및 기저층(11)에 부착된 제1 전기 전도성 트랙(12) 및 제2 전기 전도성 트랙(13)을 포함한다.
제1 전기 전도성 트랙(12)은 전류가 트랙을 따라 지나갈 때 저항성 가열에 의해 열을 생성하도록 작동 가능하다. 제1 전기 전도성 트랙(12)의 각각의 단부(121)에, 전력원을 제1 전기 전도성 트랙(12)에 부착하기 위한 전기 연결기가 있다. 이 실시형태에서, 전기 연결기는 땜납 패드이지만, 임의의 다른 유형의 전기 연결기가 사용될 수 있다.
제2 전기 전도성 트랙(13)은 제2 전기 전도성 트랙(13)의 저항-온도 특성에 기초하여 온도를 감지하도록 작동 가능하다. 즉, 제2 트랙(13)의 저항값을 측정하고 저항-온도 특성을 사용하여 저항값을 온도값으로 변환시킴으로써, 온도는 제2 전기 전도성 트랙(13)에 의해 간접적으로 감지된다. 저항-온도 특성은 특히 제2 전기 전도성 트랙(13)에 대해 측정될 수 있거나, 또는 제2 전기 전도성 트랙(13)의 물질 및 치수에 기초하여 계산될 수 있다. 제2 전기 전도성 트랙(13)의 각각의 단부(131)에, 전력원을 제2 전기 전도성 트랙(13)에 부착하기 위한 전기 연결기가 있다. 이 실시형태에서, 전기 연결기는 땜납 패드이지만, 임의의 다른 유형의 전기 연결기가 사용될 수 있다.
제2 전기 전도성 트랙(13)은 주어진 온도(예를 들어, 상온, 20℃)에서 제1 전기 전도성 트랙(12)보다 더 높은 저항을 갖도록 구성된다. 더 높은 저항이 온도 변동에 대한 제2 트랙(13)의 민감도를 증가시키지만, 제1 트랙(12)의 더 낮은 저항은 제1 트랙(12)의 전류 인출 및 가열 속도를 증가시킨다. 저항의 차는 상이한 물질을 사용함으로써 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 전기 전도성 트랙(12)이 구리를 포함할 수 있는 한편 제2 전기 전도성 트랙(13)은 백금, 스테인리스 강 또는 전기 전도성 세라믹을 포함한다. 백금은 특히 이의 저항이 고도로 선형 방식으로 온도에 따라 변경된다는 이점을 갖는다. 부가적으로 또는 대안적으로, 저항의 차는 트랙에 대해 상이한 치수를 제공함으로써 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 전기 전도성 트랙(13)은 제1 전기 전도성 트랙(12)보다 더 길고 더 좁다.
일부 실시형태에서, 가열 및 온도 감지라는 별개의 기능을 위해 전문화되는 2개의 전기 전도성 트랙을 갖는 대신에, 단일의 전기 전도성 트랙이 두 기능을 다 수행할 수 있다. 즉, 제2 전기 전도성 트랙(13)이 생략될 수 있고, 제1 전기 전도성 트랙(12)의 저항을 측정함으로써 그리고 제1 전기 전도성 트랙(12)의 저항-온도 특성을 사용함으로써 온도가 감지될 수 있다. 게다가, 도 1의 층상 구조체의 부분을 형성하지 않는, 별개의 온도 센서가 사용될 수 있다.
부가적으로, 일부 실시형태에서, 2개 이상의 전기 전도성 트랙이 열을 생성하도록 독립적으로 구성될 수 있어서, 전력 공급부를 수용하는 트랙의 수를 변경함으로써 가변적인 총 가열 속도를 허용한다.
도 2a는 도 1에 표시된 파선(X)을 따른 가열기 조립체(1)의 개략적인 단면도이다. 도 2b는 사용 중 열을 에어로졸 생성 기재(2)로 전달하도록 배치된 가열기 조립체(1)의 개략적인 단면도이다. 도 2b에서, 가열기 조립체(1)는 도 2a로부터 뒤집혀 있다. 도 2a의 방향이 아래에서 설명되는 바와 같은 가능한 제작 방법을 나타내지만, 도 2b의 방향은 사용하는 경우를 나타낸다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기저층(11)은 열 전도층(111) 및 전기 절연층(112)을 포함한다.
열 전도층(111)은 가열기 조립체(1)의 외부면(15)을 통해 열을 방출하도록 작동 가능하다. 열 전도층(111)은, 예를 들어, 금속성일 수 있다. 더 구체적으로, 열 전도층(111)은 스테인리스 강, 예컨대, 강 등급 1.4404(316L) 또는 1.4301(304)을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 외부면(15)은 가열기 조립체의 수명을 최대화하기 위해, 쉽게 세척될 수 있는 비-점착성 표면이다. 그러나, 가열기 조립체와 에어로졸 생성 기재 간의 열 접촉을 최대화하는 것이 또한 바람직하기 때문에, 외부면(15)은 열 전도층(111)의 드러난 표면일 수 있다. 이 선호사항을 둘 다 달성하기 위해, 열 전도층(111)의 드러난 표면이 폴리싱되어 외부면(15)을 제공할 수 있다.
외부면(15)은 또한 바람직하게는 평평하다. 이것은 가열기 조립체(1)가 매우 다양한 적용에 포함되게 하고, 열 분포의 고려사항을 간소화한다. 대안으로서, 외부면(15) 또는 전체 가열기 조립체(1)는 원하는 적용에 따라, 필요한 표면에 따르도록 구성될 수 있다.
전기 절연층(112)은 열 전도층(111)과 제1 전기 전도성 트랙(12) 사이에 있다. 이 배치는, 전기 전도성 물질이 제1 전기 전도성 트랙(12)의 열 생성에 영향을 주는 일 없이 열 전도층(111)에서 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
바람직하게는, 전기 절연층(112)은 제1 전기 전도성 트랙(12)으로부터 열 전도층(111)을 완전히 분리시킨다. 바람직하게는 전기 절연층(112)은 우수한 전기 절연체이지만 약한 열 절연체인 물질을 포함한다. 부가적으로, 전기 절연층(112)은 바람직하게는 낮거나 또는 0인 열 팽창 계수를 가진 물질을 포함한다. 전기 절연층(112)은, 예를 들어, 실리카(SiO2), 폴리이미드(PI), 예컨대, Novaclear® 폴리이미드(http://nexolvematerials.com/low-and-zero-cte-polyimides/novastrat-400 참조), 또는 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 및 제2 전기 전도성 트랙(12, 13)은 둘 다 전기 절연층(112)의 동일한 측면에 형성된다. 이것은 구성을 간소화하고, 제2 전기 전도성 트랙(13)이 제1 전기 전도성 트랙(12)과 더 일치하는 온도를 감지하게 한다. 그러나, 대신에 전기 절연층(112)이 제2 전기 전도성 트랙(13)으로부터 제1 전기 전도성 트랙(12)을 분리시키도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 열 전도층(111)이 약한 전기 전도체 또는 전기 절연체를 포함하는 경우에, 제2 전기 전도성 트랙(13)은 열 전도층(111)과 직접적으로 접촉하도록 배치될 수 있다. 이것은, 전류-운반(그리고 열 소산) 제1 전기 전도성 트랙(12)이 열 전도층(111)으로부터 여전히 전기 절연되는 동안 제2 전기 전도성 트랙(13)이 외부면(15)에서의 온도를 더 잘 반영하는 효과를 갖는다.
또한 도 2a에 도시된 바와 같이, 보호층(14)이 제공되고, 제1 및 제2 전기 전도성 트랙(12, 13)이 전기 절연층(112)과 보호층(14) 사이에 위치된다. 보호층(14)은 제1 및 제2 전기 전도성 트랙(12, 13)이 사용 중 뜨거워질 때 산화되는 것을 방지하도록 구성된다. 부가적으로, 보호층(14)은 제1 및 제2 전기 전도성 트랙(12, 13)이 에어로졸 생성 디바이스에 설치될 때 손상되는 것을 방지할 수 있어서, 따라서 가열기 조립체(1)가 사용 중 정확하게 제어될 수 있는 방식을 개선한다. 게다가, 보호층(14)을 위한 물질은 단락의 위험 없이 제1 및 제2 전기 전도성 트랙(12, 13)의 구불구불한 경로의 더 빽빽한 패킹을 가능하게 하기 위해 전기 절연체이도록 선택될 수 있다. 보호층(14)은, 예를 들어, 실리카, 폴리이미드, 알루미나 또는 포토레지스트 물질을 포함할 수 있다. 보호층(14)은 전기 절연층(112)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
보호층(14)은 일부 실시형태에서 생략될 수 있다. 예를 들어, 가열기 조립체(1)가 더 큰 디바이스에서 제자리에 고정되는 경우에, 제1 및 제2 전기 전도성 트랙(12, 13)은 더 큰 디바이스의 구조체에 의해 다른 방식으로 보호될 수 있다. 산화는 가열기 조립체(1)가 열을 생성하기 위해 켜질 때까지 상당한 위험이 아니고, 따라서 보호층(14)은 가열기 조립체(1)가 사용 전에 추가의 제작 단계에서 이러한 더 큰 디바이스에 포함되는 경우에 생략될 수 있다.
층에 대한 치수의 예를 제공하기 위해:
위의 예에서, 전기 절연층(112) 및 보호층(14) 각각은 오직 1 내지 2 ㎚의 두께를 갖는다. 이 구성이 매우 효율적인 가열을 제공하지만, 본 발명자는 전기 절연층(112) 또는 보호층(14)에 대한 손상이 가열기 조립체의 수명을 단축시킬 수 있다는 것을 발견했다. 이 위험을 감소시키기 위해, 다른 실시형태에서, 전기 절연층(112) 및 보호층(14) 각각은 300 내지 3,000 ㎚(0.3 내지 3 ㎛)의 더 두꺼운 두께를 갖는다. 이 대안적인 구성은 가열기 조립체의 예상 수명을 증가시킨다. 따라서, 상이한 맥락에서 효율 및 수명의 상대적인 중요성에 따라, 전기 절연층(112) 및 보호층(14)의 두께는 각각 1 내지 3,000 ㎚일 수 있다.
제2 전기 전도성 트랙(13)에 의해 감지되는 온도와 제1 전기 전도성 트랙(12)에서 열 생성에 의해 유발되는 온도 간의 유사성을 개선시키기 위해, 제1 및 제2 전기 전도성 트랙은 바람직하게는 서로 근처에 배치된다.
이것을 달성하는 하나의 방식은 층상 가열기 조립체(1)의 공통면에 제1 및 제2 전기 전도성 트랙(12, 13)을 형성하는 것이다(도 2a에 도시된 바와 같음). 그래서 이것은 트랙이 열 전도층(111)으로부터 공통 거리에 있기 때문에 효과적이다. 위에서 언급된 바와 같이, 많은 실시형태에서, 열 전도층(111)은 전기 전도성 트랙보다 훨씬 더 두껍고(그리고 훨씬 더 큰 용적), 따라서 열 전도층(111)은 가열기 조립체(1)의 전체 온도를 위한 버퍼의 역할을 할 수 있다.
제2 전기 전도성 트랙(13)에 의해 감지되는 온도와 제1 전기 전도성 트랙(12)에서 열 생성에 의해 유발되는 온도 간의 유사성을 개선시키는 또 다른 방식은 제2 전기 전도성 트랙(13)을 둘러싸도록 제1 전기 전도성 트랙(12)을 배치하는 것이다. 다시 도 1을 참조하면, 제1 전기 전도성 트랙(12)은 가열기 조립체(1)의 측면에 배치되는, 이의 단부(121)에서의 2개의 전기 접점 사이에 개루프를 형성한다. 제2 전기 전도성 트랙(13)은 접점(121)이 위치되는 층상 가열기 조립체의 측면과 제1 전기 전도성 트랙(12) 사이에 국한되고, 이는 제2 전기 전도성 트랙(13)이 제1 전기 전도성 트랙(12)에 의해 실질적으로 둘러싸인다는 것을 의미한다.
유리하게는, 제2 전기 전도성 트랙(13)은 이의 2개의 단부(131) 사이에 개루프를 유사하게 형성할 수 있고, 트랙 둘 다에 대한 전기 접점은 가열기 조립체의 단일 측면을 따라 배치될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 가열기 조립체(1)는 에어로졸 생성 기재(2)가 가열기 조립체의 외부면(15) 상에 놓여 사용되는 경우에 맞추어져 있다. 열은 제1 전기 전도성 트랙(12)에 의해 생성되고, 전기 절연층(112) 및 열 전도층(111)을 통해 에어로졸 생성 기재(2)로 전도된다.
에어로졸 생성 기재(2)는, 예를 들어, 니코틴 또는 담배 및 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 담배는 썰은 담배, 과립형 담배, 담배 잎 및/또는 재생 담배와 같은 다양한 물질의 형태를 취할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제는, 폴리올, 예컨대, 소르비톨, 글리세롤, 및 프로필렌 글리콜 또는 트리에틸렌 글리콜과 같은 글리콜; 비-폴리올, 예컨대, 1가 알코올, 젖산과 같은 산, 글리세롤 유도체, 에스테르, 예컨대, 트리아세틴, 트리에틸렌 글리콜 디아세테이트, 트리에틸 시트레이트, 글리세린 또는 식물성 글리세린을 포함한다. 일부 실시형태에서, 에어로졸 생성제는 글리세롤, 프로필렌 글리콜 또는 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 혼합물일 수 있다. 기재는 또한 겔화제, 결합제, 안정화제 및 습윤제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3은 가열기 조립체(1)의 예의 사진이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 가열기 트랙(12, 13)의 단부(121, 131)에서의 전기 연결부는 각각의 와이어(16)의 형태를 취할 수 있다. 와이어(15)는 도 3에 도시된 바와 같이 땜납(17)에 의해 단부(121, 131)에 부착될 수 있고, 대안적으로 와이어는, 예를 들어, 레이저 용접을 사용하여 단부(121, 131)에 용접될 수 있다. 대안적으로 탈착 가능한 접점, 예컨대, 스프링 접점이 제1 및 제2 가열기 트랙(12, 13)에 와이어 연결을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
와이어(16)는 가열기 조립체(1)를 제어하기 위한 제어 회로망에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로망은 제2 전기 전도성 트랙(13)에 의해 감지되는 온도를 기반으로 제1 전기 전도성 트랙(12)을 구동시키기 위해 전류를 제공할 수 있다. 제어 회로망은, 예를 들어, 분압기를 사용하여, 제2 전기 전도성 트랙(13)의 저항을 측정함으로써 온도 측정값을 획득할 수 있고, 제어 회로망은 제2 전기 전도성 트랙(13)의 온도-저항 특성을 저장할 수 있다. 온도-저항 특성은 알려진 특성 함수에 따른 하나 이상의 알려진 데이터 포인트 및/또는 계산의 표의 형태를 취한다. 특성 함수는, 예를 들어, 알려진 데이터 포인트 사이를 보간하도록 사용될 수 있다. 제어 회로망은 부가적으로 타이밍 스킴을 기반으로 그리고/또는 하나 이상의 사용자 입력에 기초하여 제1 전기 전도성 트랙(12)을 구동시키기 위해 전류를 제공할 수 있다.
도 4는 위에서 설명된 바와 같은 가열기 조립체(1)를 제작하기 위한 방법을 개략적으로 예시하는 흐름도이다. 층들을 서로 적층할 수 있는 순서로 나타내는, 도 2a를 또한 참조할 수 있다.
단계(S101)에서, 열 전도층(111)이 획득된다. 열 전도층(111)은 처음에 포일 시트의 형태를 취한다. 포일은 필요한 두께가 달성될 때까지 의도된 외부면(15) 상에서 폴리싱된다. 포일은 또한 대향 내부면 상에서 폴리싱되어 인접한 층에 대한 내부면의 결합을 개선시킬 수 있다.
단계(S102)에서, 전기 절연층(112)이 열 전도층(111)의 내부면 상에 형성된다. 전기 절연층(112)은, 예를 들어, 필요한 깊이로의 증착에 의해 형성될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이 열 전도층(111)의 내부면이 이전에 폴리싱된 경우, 열 전도층(111)에 대한 전기 절연층(112)의 결합이 개선된다.
단계(S103 및 S104)에서, 제1 전기 전도성 트랙(12) 및 제2 전기 전도성 트랙(13)이 전기 절연층(112) 상에 형성된다. 각각의 트랙은, 예를 들어, 포토레지스트 물질을 사용하는 포토리소그래피를 사용하여 형성될 수 있다. 단계(S103 및 S104) 중 어느 하나가 먼저 수행될 수 있고, 제2 트랙(13)이 없는 실시형태에서는 단계(S104)가 생략될 수 있다.
단계(S105)에서, 보호층(14)이 제1 전기 전도성 트랙(12) 및 제2 전기 전도성 트랙(13) 상에 형성된다. 보호층(14)은 바람직하게는 또한 전기 절연층(112)과 부분적으로 접촉하도록 형성된다. 이것은 도 1에 도시된 바와 같이 앞뒤로 구불구불할 수 있는 트랙(12, 13)의 개별적인 부분 사이의 절연을 증가시키고, 따라서 단락의 가능성을 감소시킨다. 단계(S105)에 대한 추가 또는 대안으로서, 단계(S103 및 S104)로부터 포토레지스트 물질의 일부가 제자리에 남아서 보호층(14)의 부분을 형성할 수 있다. 보호층(14)이 부재한 실시형태에서, 단계(S105)가 생략될 수 있다.
위에서 설명된 기법이 사용되어 단일의 가열기 조립체(1)를 형성할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 층상 구성 단계들이 사용되어 다수의 가열기 조립체(1)를 포함하는 시트를 생성한다. 이 바람직한 시나리오에서는, 단계(S106)에서, 시트는 가열기 조립체(1)의 개별적인 유닛들로 분할된다. 이 분할은 유닛을 분리시키기 위해 레이저 절단, 스탬핑 또는 다른 수단을 사용하여 달성될 수 있다. 단일의 가열기 조립체(1)가 단계(S101 내지 S105)에서 형성되는 경우에, 그럼에도 불구하고 가열기 조립체는 레이저 절단, 스탬핑 또는 다른 수단을 사용하여 필요한 크기로 트리밍될 수 있다.
단계(S107)에서, 전기 연결부는 전기 전도성 트랙(12, 13)의 단부(121, 131)에 부착된다. 단계(S107)는 가열기 조립체(1)를 제작하는 것의 일부분으로서 또는 가열기 조립체(1)가 사용되는 에어로졸 생성 디바이스를 조립하는 것의 일부분으로서 수행될 수 있다. 단계(S107)는 도 3에 도시된 바와 같이, 땜납 또는 레이저 용접 와이어(16)에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로, 탈착 가능한 연결기, 예컨대, 소켓, 또는 소켓을 위한 플러그가 단부(121, 131)에 부착될 수 있다. 추가의 대안으로서, 단부(121, 131)는, 예를 들어, 가열기 조립체(1)가 스프링 접점의 행에 플러깅되도록 설계되는 카드 유형 연결을 위한 접점으로서 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 단계(S107)는 생략될 수 있다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는, 위에서 설명된 바와 같은 가열기 조립체(1)를 포함하는 에어로졸 생성 디바이스(3)의 예의 개략적인 단면도이며, 이 때 라인(x, y 및 z)은 단면의 상대적인 평면을 나타낸다.
에어로졸 생성 디바이스(3)는 제1 하우징 구성요소(31) 및 제2 하우징 구성요소(32)를 포함한다. 에어로졸 생성 디바이스(3)가 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 폐쇄 위치에 있을 때, 제1 하우징 구성요소(31)와 제2 하우징 구성요소(32)는, 에어로졸 생성 기재 에어로졸의 부분(2)이 둘러싸이고, 에어로졸이 에어로졸 생성 기재의 부분(2)으로부터 생성되는, 에어로졸 생성 챔버(33)를 함께 획정한다.
제1 하우징 구성요소(31)는 에어로졸 생성 기재의 부분(2)을 수용하기 위한 함몰부(331)(수용 수단)를 포함하고, 제2 하우징 구성요소(32)는 함몰부(331)의 평평한 하단면과 대향하도록 배치된 뚜껑 표면(332)을 포함한다. 함몰부(331)는 도 5a의 평면에서 길이(L) 및 폭(W), 및 깊이(d)를 가진 실질적으로 직육면체일 수 있다. 에어로졸 생성 기재의 부분(2)은 이에 대응하여 길이(L) 및 폭(W)을 가질 수 있고, 깊이(D)를 가질 수도 있다.
부가적으로, 에어로졸 생성 디바이스(3)가 폐쇄 위치에 있을 때, 뚜껑 표면(332)은 함몰부(331)의 하단면과 대향하도록 배치되고, 부분(2)의 깊이(D)가 함몰부(331)의 깊이(d)보다 더 깊은 경우에, 부분(2)은 함몰부(331)의 하단면을 향하여 뚜껑 표면(332)에 의해 압축된다. 표면(331)은 부분(2)이 이들 사이에서 압축되도록 임의로 구성될 수 있다. 이 실시형태에서, 뚜껑 표면(332)은 단순히 제2 하우징 구성요소(32)의 주위의 평평한 표면의 연장부이고, 폐쇄 위치에서 함몰부(331)와 대향하도록 배치되는 평평한 표면의 부분이다.
가열기 조립체(1)는 에어로졸 생성 기재를 가열하고 에어로졸을 생성하기 위해, 열을 외부면(15)을 통해 에어로졸 생성 챔버(33)에 공급하도록 배치된다. 표면(331 및 332) 간의 압력의 인가는 가열만 하는 경우와 비교하여 에어로졸 생성 기재로부터 에어로졸의 수율을 증가시키도록 사용될 수 있다. 도 5a 내지 도 5c의 실시형태에서, 가열기 조립체(1)는 함몰부(331)의 하단면을 통해 열을 공급하도록 배치된다.
에어로졸 생성 기재의 부분(2)은 임의로 또한 발열 반응을 위한 성분의 캡슐과 같은 압력-작동식 열 생성 구성요소를 포함할 수 있다.
디바이스(3)는 또한 에어로졸 생성 챔버(33)로부터 생성된 에어로졸을 추출하기 위해 제공되는, 에어로졸 생성 챔버(33)를 통한 기류 채널(35)을 포함한다. 도 5a 내지 도 5c의 실시형태에서, 기류 채널(35)은 디바이스(3)의 외부와 에어로졸 생성 챔버(33)의 하나의 단부 사이에 연결된 유입부(351), 및 디바이스(3)의 외부와 에어로졸 생성 챔버(33)의 또 다른 단부 사이에 연결된 유출부(352)를 포함한다. 유출부(352) 주위의 디바이스(3)의 외부가 마우스피스로서 구성되어 사용자가 디바이스(3)를 통해 공기 및 에어로졸을 흡입할 수 있다. 대안적으로, 공기는, 예를 들어, 팬을 사용하여, 기류 채널(35)을 통해 인공적으로 펌핑될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 실시형태에서, 제1 및 제2 하우징 구성요소(31 및 32)는, 유입부(351)와 유출부(352) 사이의 길이 방향과 대략 정렬되는 피벗 라인을 따라 하나 이상의 패스너(36)(이 경우에는 힌지(hinge)임)에 의해 연결된다. 힌지(36)를 중심으로 회전함으로써, 제1 및 제2 하우징 구성요소(31, 32)는 개방 위치(도 5a에 도시됨)와 폐쇄 위치(도 5b 및 도 5c에 도시됨) 간에 이동된다. 개방 위치에서, 함몰부(331)가 노출되고, 에어로졸 생성 기재의 부분(2)이 추가되거나 또는 제거될 수 있고, 디바이스(그리고 특히 가열기 조립체(1))가 세척될 수 있다. 폐쇄 위치에서, 에어로졸 생성 챔버가 완성되고 에어로졸이 생성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 및 제2 하우징 구성요소(31 및 32)는 개방 위치에서 완전히 분리될 수 있고, 예를 들어, 하나 이상의 해제 가능한 패스너, 예컨대, 자석 또는 스냅-핏 연결기에 의해 폐쇄 위치에서 함께 연결될 수 있다.
도 6은 개방 위치의 에어로졸 생성 디바이스(3)의 제1의 특정한 예의 사시도이다.
이 예에서, 제1 및 제2 하우징 구성요소(31, 32)의 각각은 내부 부분(311, 321) 및 외부 부분(314, 322)을 포함한다. 외부 부분(314, 322)은 소형으로 구성되는 외부 케이싱을 제공한다. 예를 들어, 외부 부분(314, 322)은 더 약한 내부 부분(311, 321)을 지지하는 단단한 금속 케이싱을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 외부 부분(314, 322)이 내부 부분보다 더 낮은 열 전도도를 가져서, 예를 들어, 디바이스의 외부면 상에 탄성중합체 그립을 제공함으로써, 사용자의 손을 보호할 수 있다.
부가적으로, 제1의 특정한 예에서, 기류 채널(35)은 제2 하우징 구성요소(32)의 외부 부분(322)의 하나의 단부에서 복수의 별개의 유입부(3511)(이 경우에 2개)를 포함하여, 유입부(351)를 제공한다. 이어서 기류가 평행하게 연장되는 2개의 채널로 흐르고, 채널은 유입부와 유출부 사이에 연결된 제2 하우징 구성요소(32)의 내부 부분(321)의 표면 상의 홈으로서 형성된다. 에어로졸 생성 기재의 부분(2)의 개선된 기류의 구역과 인접한 개선된 에어로졸 생성의 구역을 제공하는 효과로, 홈이 압축면(332)의 부분에 의해 둘러싸이고 분리된다.
홈은 유입부와 유출부 사이에 가변 폭의 채널을 제공하고, 유입부가 작고 유출부가 비교적 크다. 공기가 폐쇄 위치의 디바이스(3)를 통해 인출될 때, 이 구성은 기류 채널(35)의 압력 구배를 생성하고 에어로졸 생성 기재의 부분(2)과 인접한 공기 압력을 감소시켜서, 에어로졸 생성을 더 증가시킨다.
부가적으로, 제1의 특정한 예에서, 가열기 조립체(도 6에 도시되어 있지 않지만 함몰부(331)의 평평한 하단면에서 도 5b 및 도 5c와 유사하게 구성됨)는 전기 와이어(16)에 의해 연결된 외부 전력원에 의해 구동된다. 디바이스(1)는 제1 하우징 구성요소(31)의 내부 부분(311)의 전기 와이어(18)를 위한 공간을 절단하거나 또는 몰딩함으로써, 그리고 이어서 전기 와이어(16)로부터 기류 채널(35)을 분리시키도록 접착제 충전 부분(381)을 제공함으로써, 외부 전력원과 함께 사용하도록 제작될 수 있다. 대안적으로 부분(381)은 스냅-핏 또는 프레스-핏 컴포넌트와 같은, 제자리에 피팅되는 부가적인 고체 컴포넌트일 수 있다. 일부 실시형태에서, 외부 전력원에 연결되는 전기 와이어(16)는 내부 전력원으로 교체될 수 있다. 내부 전력원을 이용함으로써, 에어로졸 생성 디바이스는 휴대용 소형 디바이스로서 제공될 수 있다.
게다가, 제1의 특정한 예에서, 디바이스(3)는 폐쇄 위치에서 디바이스(3)의 폐쇄를 개선하고 이에 의해 디바이스(3)가 우수한 에어로졸 생성과 함께 작동하기 더 쉽게 하기 위한 몇몇의 폐쇄 수단(391, 392 및 393)을 포함한다.
첫째로, 제1 및 제2 하우징 구성요소(31, 32)는 힌지(36)와 대향하는 하나 이상의 해제 가능한 패스너(예를 들어, 대향 자석(391)의 쌍)를 사용하여 폐쇄 위치에서 제자리에 유지된다. 해제 가능한 패스너를 제공하는 것은, 디바이스(3)가 에어로졸 생성 내내 수동으로 폐쇄 위치에 유지될 필요가 없어서, 디바이스를 사용하기 더 쉽게 한다는 것을 의미한다.
둘째로, 개방 위치와 폐쇄 위치 간에 디바이스(3)를 개방하고 폐쇄하기 위해 사용자의 손으로 수동으로 작동될 수 있는 탭 면(392)이 제공된다. 탭 면(392)을 제공하는 것은, 사용자가 디바이스(3)를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동시키는 것을 어렵게 하는 일 없이 해제 가능한 패스너의 강도가 증가될 수 있다는 것을 의미한다.
셋째로, 폐쇄 위치에서, 유입부(들)와 유출부 사이의 기류 채널(35)의 밀봉을 개선시키는 개스킷(393)이 제공된다. 개스킷은, 예를 들어, 탄성중합체, 예컨대, 고무로 형성될 수 있다.
도 7은 개방 위치의 에어로졸 생성 디바이스의 제2의 특정한 예의 개략도이다.
제2의 특정한 예에서, 제1 및 제2 하우징 구성요소(31 및 32)는, 유입부(351)와 유출부(352) 사이의 길이 방향과 수직인 피벗 라인에 의해 연결된다. 이 경우에, 유입부는 피벗 라인을 따른 제1 및 제2 하우징 구성요소(31, 32) 사이의 갭일 수 있다.
부가적으로, 개스킷(393)에 의해 제공되는 밀봉을 개선시키기 위해, 개스킷은 가열기 조립체(1) 및 함몰부(33) 주위에서 연장되는 제1 하우징 구성요소(31)의 외부 함몰부 벽(316)과 맞물리도록 배치된다.
게다가, 도 7에 도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 외부 전력원에 연결되는 전기 와이어(16)는 내부 전력원(382)으로 교체될 수 있다. 내부 전력원을 이용함으로써, 에어로졸 생성 디바이스(3)는 휴대용 소형 디바이스로서 제공될 수 있다. 도 7의 예에서, 내부 전력원(382)이 디바이스(3)의 연장된 유입부 부분(313)에 제공되지만, 내부 전력원의 다른 배치가 당업자에게 분명할 것이다.
Claims (20)
- 에어로졸 생성 디바이스를 위한 층상 가열기 조립체로서,
상기 층상 가열기 조립체의 외부면을 통해 열을 방출하도록 작동 가능한 열 전도층;
열을 생성하도록 작동 가능한 제1 전기 전도성 트랙; 및
상기 열 전도층과 상기 제1 전기 전도성 트랙 사이의 전기 절연층
을 포함하는, 층상 가열기 조립체. - 제1항에 있어서, 저항-온도 특성에 기초하여 온도를 감지하도록 작동 가능한 제2 전기 전도성 트랙을 더 포함하는, 층상 가열기 조립체.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전기 전도성 트랙은 상기 전기 절연층의 동일한 측면에 형성되는, 층상 가열기 조립체.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전기 전도성 트랙은 공통 평면에 형성되는, 층상 가열기 조립체.
- 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전기 전도성 트랙은 상기 층상 가열기 조립체의 측면에서의 2개의 전기 접점 사이에 개루프를 형성하고, 상기 제2 전기 전도성 트랙은 상기 제1 전기 전도성 트랙과 상기 층상 가열기 조립체의 상기 측면 사이로 국한되는, 층상 가열기 조립체.
- 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전기 전도성 트랙은 제1 물질을 포함하고, 상기 제2 전기 전도성 트랙은 제2 물질을 포함하고, 상기 제1 물질은 상기 제2 물질과는 상이한, 층상 가열기 조립체.
- 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전기 전도성 트랙은 제2 물질을 포함하고, 상기 제2 물질은 백금, 스테인리스 강 또는 세라믹인, 층상 가열기 조립체.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 보호층을 더 포함하되, 상기 제1 전기 전도성 트랙은 상기 전기 절연층과 상기 보호층 사이에 위치되는, 층상 가열기 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 보호층은 제2 전기 절연층인, 층상 가열기 조립체.
- 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 보호층은 상기 전기 절연층과 부분적으로 접촉하도록 배치되는, 층상 가열기 조립체.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부면은 평면형 가열기 표면으로서 구성되는, 층상 가열기 조립체.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부면은 상기 열 전도층의 드러난 표면인, 층상 가열기 조립체.
- 제12항에 있어서, 상기 드러난 표면은 폴리싱된 표면인, 층상 가열기 조립체.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 절연층은 상기 제1 전기 전도성 트랙으로부터 상기 열 전도층을 완전히 분리시키는, 층상 가열기 조립체.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 전도층은 금속성인, 층상 가열기 조립체.
- 제15항에 있어서, 상기 열 전도층은 스테인리스 강을 포함하는, 층상 가열기 조립체.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자가 흡입할 에어로졸을 생성하도록 에어로졸 생성 기재를 가열하기 위한 것인 층상 가열기 조립체.
- 에어로졸 생성 디바이스로서,
에어로졸 생성 기재를 수용하도록 구성된 수용 수단; 및
외부면이 상기 수용 수단과 대면하도록 상기 수용 수단과 인접하게 배치된 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 층상 가열기 조립체
를 포함하는, 에어로졸 생성 디바이스. - 제18항에 있어서, 상기 층상 가열기 조립체는 사용자가 흡입할 에어로졸을 생성하기 위해 상기 에어로졸 생성 기재를 가열하도록 구성되는, 에어로졸 생성 디바이스.
- 에어로졸 생성 디바이스를 위한 층상 가열기 조립체를 제작하는 방법으로서,
열 전도층 상에 전기 절연층을 형성하는 단계; 및
상기 전기 절연층 상에 제1 전기 전도성 트랙을 형성하는 단계
를 포함하되, 상기 열 전도층은 상기 층상 가열기 조립체의 외부면을 통해 열을 방출하도록 작동 가능하고, 상기 제1 전기 전도성 트랙은 열을 생성하도록 작동 가능한, 방법.
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