KR20230048031A - 에어로졸 생성 물품 및 시스템 - Google Patents

Abstract

에어로졸 생성 물품(201)이 기술된다. 물품(201)은 제1 축을 따라서 연장되는 공기 유동 채널(211)을 포함한다. 재료 부분(213)이 공기 유동 채널(211) 내에 배치되고, 재료 부분(213)은 에어로졸을 생성하기 위한 기재(205) 및 기재(205)를 가열하기 위한 하나 이상의 유도 가열식 발열체(207)를 포함한다. 밸브(101)가 또한 공기 유동 채널(211) 내에 배치되고 제1 축을 따라서 재료 부분(213)으로부터 이격되며, 밸브(101)는 개방 상태 및 폐쇄 상태를 가지며, 밸브(101)는, 폐쇄 상태에 있을 때, 공기 유동 채널(211)을 통한 공기 유동을 실질적으로 방지하도록 구성된다. 물품(201)은 전도성 루프(107)를 추가로 포함하고 이러한 전도성 루프는 제1 축을 따라서 재료 부분(213)으로부터 이격되고, 제1 축을 따라서 실질적으로 정렬된 진동 자기장이 존재할 때, 진동 자기장에 반대로 정렬된 역 자기장을 생성하도록 구성된다.

Description

에어로졸 생성 물품 및 시스템

본 발명은 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 생성 물품, 및 상기 물품을 포함하는 에어로졸 생성 시스템에 관한 것이다.

에어로졸 생성 장치는 통상적인 연소식 담배 제품에 대한 대안으로서 대중화 되고 있다. 비연소 가열식 제품으로도 지칭되는 가열식 담배 제품은, 기재로부터 에어로졸을 생성하기에는 충분하지만 담배가 연소될 정도로 높지는 않은 온도로 담배 기재를 가열하도록 구성된 에어로졸 생성 장치의 하나의 종류이다. 비록 본 명세서가 특히 가열식 담배 제품을 참조로 하고 있지만, 이하의 설명이 다른 종류의 가열식 기재를 포함하는 에어로졸 생성 시스템에도 동일하게 적용된다는 것을 이해할 것이다.

일부 가열식 담배 제품에서, 담배 기재는 물품 내에 위치된 하나 이상의 유도 가열식 발열체(susceptor)에 의해서 가열된다. 물품이 진동 자기장 내에 배치되는 경우, 발열체는 자기장에 커플링되어 열을 발생시키고, 이에 따라 기재가 가열된다. 기재가 가열되는 속도는 발열체 위치에서의 자기장의 세기에 따라 달라지지만, 사용자가 노출되는 전자기장의 강도와 관련된 안전 문제로 인해 그러한 장치에 의해서 생성될 수 있는 자기장의 강도가 제한되며, 그에 따라 달성될 수 있는 가열 속도가 제한된다.

이러한 문제를 극복하는 에어로졸 생성 시스템이 필요하다.

본 발명의 제1 양태는 에어로졸 생성 물품을 제공하며, 이러한 에어로졸 생성 물품은, 제1 축을 따라서 연장되는 공기 유동 채널; 공기 유동 채널 내에 배치된 재료 부분으로서, 에어로졸을 생성하기 위한 기재 및 기재를 가열하기 위한 하나 이상의 유도 가열식 발열체를 포함하는, 재료 부분; 공기 유동 채널 내에 배치되고 제1 축을 따라서 재료 부분으로부터 이격된 밸브로서, 밸브는 개방 상태 및 폐쇄 상태를 가지며, 밸브는, 폐쇄 상태에 있을 때, 공기 유동 채널을 통한 공기 유동을 실질적으로 방지하도록 구성되는, 밸브; 및 제1 축을 따라서 재료 부분으로부터 이격되고, 제1 축을 따라서 실질적으로 정렬된 진동 자기장이 존재할 때, 진동 자기장에 반대로 정렬된 역 자기장을 생성하도록 구성된 전도성 루프(conductive loop)를 포함한다.

물품이 가열될 때, 기재 및 밸브 모두의 온도가 증가된다. 밸브가 전이 온도에 도달할 때까지, 밸브는 폐쇄 상태에서 유지되고 물품을 통한 공기 유동을 방지하며; 전이 온도에 도달한 때, 밸브가 개방되어, 사용자가 공기 유동 채널을 통해서 공기를 끌어 들이는 것에 의해서 에어로졸을 소비할 수 있게 한다. 이러한 배치는, 밸브가 폐쇄 상태에 있는 동안 공기가 공기 유동 채널을 통해서 유동할 수 없고 이러한 것이 기재의 지속적인 연소를 방지하기 때문에, 사용자가 기재를 점화하는 것을 방지한다. 물품이 전이 온도에 도달할 때까지, 생성된 에어로졸이 공기 유동 채널 내측으로부터 방출되는 것이 또한 방지되고, 그에 따라 밸브는, 물품이 그 최적 동작 온도이거나 그에 근접할 때까지, 사용자가 에어로졸을 추출하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.

형상 기억 합금은 밸브를 형성하는 데 적합한 재료의 하나의 종류이다. 형상 기억 합금은, 저온인 동안에, 즉 전이 온도 미만일 때 제1 형태로 소성적으로 변형될 수 있다. (특정 합금의 특성인) 전이 온도로 가열될 때, 형상 기억 합금은, 그 변형 전에 가졌던 형태인, 제2 형태로 되돌아 간다. 따라서, 형상 기억 합금의 2개의 상태가 밸브의 개방 상태 및 폐쇄 상태를 구성할 수 있다. 니켈-티타늄 및 구리-알루미늄-니켈은 본 발명의 구현에서 사용하기에 적합한 형상 기억 합금의 예이다. 바람직한 구현예에서 밸브의 형성에서 형상 기억 합금을 사용하는 것이 이하에서 더 구체적으로 설명될 것이다. 다른 실시형태에서, 형상 기억 합금에 대한 대안으로서, 밸브는, 전이 온도에 있을 때 금속의 열 팽창이 밸브를 개방시키도록 구성된, 금속(예를 들어, 구리 또는 알루미늄)을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 밸브 및 전도성 루프는 서로 기계적으로 연결된다. 이는 밸브 및 전도성 루프가 단일 유닛으로서 편리하게 제공될 수 있게 하고, 이는 예를 들어 재료 부분에 인접하여 공기 유동 채널 내에 위치될 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 밸브 및 전도성 루프가 별도로 제공된다.

특히 바람직한 실시형태에서, 밸브 및 전도성 루프는 서로 일체형이다. 밸브 및 전도성 루프는 예를 들어 형상 기억 합금, 금속(예를 들어, 구리), 또는 다른 전도성 재료로 형성된 일체형 유닛일 수 있다.

바람직한 구현예에서, 전도성 루프는 제1 축에 실질적으로 수직인 평면 내에 놓이는 링으로서, 또는 제1 축과 실질적으로 정렬된 원통형 축을 가지는 중공형 원통체로서 성형된다. 결과적으로, 링 또는 원통체의 개구는 공기 유동 채널과 동일한 방향을 따라 정렬될 것이고, 그에 따라 전도성 루프에 의한 채널의 방해를 최소화할 것이다. 링 또는 원통체는 중실형 표면(solid surface)을 가질 수 있으나, 대안적으로 전도성 재료의 그리드 또는 메시에 의해서 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 형상 기억 합금은 밸브를 형성하는 데 적합한 재료의 종류이다. 따라서, 바람직한 실시형태에서, 밸브는, 형상 기억 합금의 전이 온도까지 가열될 때 밸브가 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 변화되도록 구성된 형상 기억 합금 재료를 포함한다. 따라서, 전이 온도에서 발생되는 형상 기억 합금의 형태의 전이는 밸브를 개방시킨다. 밸브는, 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때 형상 기억 합금 자체가 채널을 방해하도록 성형될 수 있고, 이러한 경우에 형상 기억 합금은, 전이 온도까지 가열될 때, 채널을 통한 공기 유동을 허용하는 형태로 변화되도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 형상 기억 합금은, 전이 온도로 가열될 때, 밸브의 다른 부분에 기계적으로 작용하도록 배치될 수 있다. 밸브의 다른 부분은 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때 채널을 폐쇄하도록 배치될 수 있고, 그 상태가 변경될 때 형상 기억 합금에 의해서 이동되어 채널을 통한 공기 유동을 허용할 수 있다.

특히 유리하게는, 형상 기억 합금은 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때 제1 형태가 되도록 그리고 밸브가 개방 상태에 있을 때 제2 형태가 되도록 구성될 수 있고, 형상 기억 합금은, 제1 형태에 있는 동안 전이 온도까지 가열될 때 형상 기억 합금이 제1 형태로부터 제2 형태로 전이되어 밸브를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 변화시키도록 배치된다. 따라서, 밸브의 동작은, 형상 기억 합금이 하나의 형태로부터 다른 형태로 변화될 때 형상 기억 합금의 작용에 의해서 제어된다.

바람직한 실시형태에서, 밸브는, 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때 공기 유동 채널을 실질적으로 폐쇄하도록 배치된 플랩(flap); 및 형상 기억 합금 재료를 포함하고 플랩에 기계적으로 연결되는 작동 부분을 포함하고, 작동 부분은, 밸브가 폐쇄 상태에 있는 동안 밸브가 전이 온도까지 가열될 때 작동 부분이 플랩을 이동시켜 공기 유동 채널을 개방하도록 배치된다. 작동 부분 및 플랩이 서로 일체형인 것이 특히 바람직하다. 이러한 실시형태에서, 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때, 플랩은 공기 유동 채널을 방해한다. 이는 채널을 통한 공기의 유동을 방지한다. 밸브가 개방 상태에 있을 때, 플랩은, 폐쇄 상태에 있을 때보다 작은 정도로 채널을 통한 공기의 유동을 방해하여야 한다(그리고 바람직하게는 실질적으로 전혀 방해하지 않아야 한다). 작동 부분은 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때 전술한 제1 형태, 그리고 밸브가 개방 상태에 있을 때 전술한 제2 형태를 가질 수 있다.

특히 바람직한 실시형태에서, 전도성 루프는 작동 부분에 기계적으로 연결된다. 이는, 전도성 루프가 작동 부분을 위한 확실한 부착 지점을 제공할 수 있고, 그에 따라 작동 부분 내의 형상 기억 합금이 그 2개의 형태들 사이에서 전이될 때 밸브가 희망하는 방식으로 이동할 수 있게 하기 때문에, 특히 유리하다. 그러나, 전도성 루프 및 밸브가 별도의 유닛들로서 제공될 수 있다.

형상 기억 합금이 밸브, 전도성 루프 또는 물품 내의 다른 곳의 임의의 부분 내에 제공될 때, 형상 기억 합금 재료는 바람직하게는 200℃ 미만, 더 바람직하게는 100℃ 미만의 큐리 온도(Curie temperature)를 갖는다. 이는, 영구적인 자화가 합금 내에 존재할 수 있는 가장 높은 온도인 큐리 온도 미만일 때에만, 형상 기억 합금에서 자기 손실에 의한 가열이 이루어질 수 있기 때문에 유리하다. 따라서, 큐리 온도 초과일 때, 자기장의 존재 하에서 형상 기억 합금이 가열되는 속도가 감소되고, 그에 따라 형상 기억 합금이 물품의 연소식 구성요소(예를 들어 기재, 그리고 쉘(shell) 또는 필터(존재하는 경우))를 그을리는 것(scorching)을 방지한다.

일부 바람직한 구현예에서, 전도성 루프는 금속, 가장 바람직하게는 구리로 형성된다. 구리와 같은 금속은 큰 전도성을 가지고, 이는 전술한 진동 자기장이 존재할 때 전도성 루프에 의해서 생성되는 반대 자기장의 강도를 최대화한다. 앞서 주목한 바와 같이, 다른 바람직한 실시형태에서, 특히 전도성 루프가 밸브와 일체인 경우에, 전도성 루프는 형상 기억 합금으로 형성될 수 있다.

바람직한 실시형태에서, 하나 이상의 유도 가열식 발열체는 제1 재료를 포함하고, 전도성 루프는 제1 재료보다 작은 비저항을 갖는 제2 재료를 포함한다. 루프의 전도도가 큰 것이 유리한데, 이는, 루프의 큰 전도도에 의해서 비교적 강한 반대 자기장 및 유도 전류로 인한 루프 가열의 최소화가 보장되기 때문이다. 이에 반해, 유도 가열식 발열체의 재료의 전도도는 비교적 작은 것이 유리한데, 이는, 진동 자기장의 존재하에서 발열체가 신속하게 가열되는 것이 바람직하기 때문이다. 예를 들어, 제1 재료는 알루미늄일 수 있고, 제2 재료는 구리일 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 제1 재료 및 제2 재료가 동일할 수 있다. 예를 들어, 둘 모두가 알루미늄일 수 있다.

에어로졸 생성 장치는 바람직하게는 재료 부분에 의해서 생성된 에어로졸을 필터링하기 위한 필터를 포함한다. 필터는 예를 들어 공기 유동 채널의 내측에 배치될 수 있다. 필터는 임의의 잠재적으로 유해한 물질을 에어로졸로부터 필터링하도록 구성될 수 있고, 통과하는 에어로졸을 냉각시킬 수 있다.

본 발명의 제2 양태는 에어로졸 생성 시스템을 제공하며, 이러한 에어로졸 생성 시스템은, 본 발명의 제1 양태에 따른 에어로졸 생성 물품; 및 하나 이상의 유도 가열식 발열체를 가열하기 위해서 실질적으로 제1 축을 따라서 정렬된 진동 자기장을 생성하기 위한 인덕터를 포함하는 가열 장치를 포함한다. 가열 장치는 흡입에 의한 생성 증기의 소비를 돕는 휴대용 장치(hand-held device)일 수 있고, 인덕터에 전력을 공급하기 위한 전력원과 같은 특징부 및 챔버와 유체 연통되어 에어로졸이 사용자에 의해서 물품으로부터 끌어당겨질 수 있게 하는 마우스피스를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 에어로졸 생성 물품 내의 전도성 루프의 존재는 가열 장치의 구성이 단순화될 수 있게 하는데, 이는, 사용자를 강한 전자기장으로부터 보호하기 위한 전자기 차폐부를 가열 장치가 구비할 필요가 없기 때문이다.

바람직한 구현예에서, 가열 장치는, 에어로졸 생성 물품을 수용하고 에어로졸 생성 물품을 진동 자기장 내에서 유지하도록 구성된 챔버를 포함한다.

유리하게는, 인덕터는 전력 공급식 코일, 예를 들어 나선형 코일을 포함한다. 전류가 통과할 때 그러한 코일 내에서 생성되는 자기장은 강력하고 매우 균일할 수 있는데, 이는 자기장 라인들이, 코일이 주위에 권선된 축을 따라서, 서로 평행하게 연장되기 때문이다. 따라서, 코일은, 에어로졸 생성 물품이 그 내측에 배치될 수 있도록, 바람직하게는 공기 유동 채널이 코일과 동심적이 되도록 구성될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 따른 에어로졸 생성 물품 및 에어로졸 생성 시스템의 예를 이제 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에서 사용하기에 적합한 예시적인 밸브 유닛을 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 양태의 제1 실시형태에 따른 에어로졸 생성 물품의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에서 사용하기에 적합한 예시적인 밸브를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제1 양태의 제2 실시형태에 따른 에어로졸 생성 물품의 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 양태에 따른 에어로졸 생성 시스템의 횡단면도이다.

도 1a는 예시적인 밸브 유닛(101)을 도시하고, 이러한 밸브 유닛은 플랩(103) 및 작동 부분(105)으로 형성된 밸브, 및 작동 부분(105)에 기계적으로 연결된 전도성 링(107)을 포함한다.

도 1a에서, 밸브는 제1 형태이고, 이러한 제1 형태에서 작동 부분(105)은 곡선화된 형상을 가지고, 링(107)이 놓인 평면에 수직이 아닌 플랩(103)을 유지한다. 밸브 유닛(101)이 밸브의 전이 온도까지 가열될 때, 작동 부분(105)은 제2 형태로 변화되고, 이러한 제2 형태에서 작동 부분은 도 1b에 도시된 바와 같이 실질적으로 평면형 형상을 가지며, 플랩(103)을 작동 부분(105)과 실질적으로 공통 평면적인 위치로 이동시킨다. 이러한 거동은 형상 기억 합금의 밸브 유닛(101)을 형성하는 것에 의해서 달성될 수 있고; 형상 기억 합금의 2개의 상태들은 작동 부분(105)의 제1 형태 및 제2 형태에 상응한다. 예를 들어, 밸브 유닛(101)은 도 1b에 도시된 형태로 제조될 수 있고, 이어서 작동 부분(105)은 형상 기억 합금의 전이 온도 미만에서 도 1a에 도시된 형태로 소성적으로 변형될 수 있다. 전이 온도로 가열될 때, 작동 부분은 제1 형태로부터 제2 형태로 변화될 수 있고, 결과적으로 플랩(103)을 도 1b에 도시된 위치로 이동시킬 수 있다.

형상 기억 합금의 사용에 대한 대안으로서, 상이한 열팽창 계수들을 갖는 2개의 층상형 금속으로 이루어진 작동 부분을 형성하는 것에 의해서, 유사한 기능이 달성될 수 있다. 밸브 유닛(101)이 가열될 때, 2개의 금속들이 상이한 비율로 팽창될 것이고, 이는 작동 부분(105)이 도 1a에 도시된 곡선화된 형태로부터 도 1b의 평면형 형태로 전이되게 할 것이고, 그에 의해서 플랩(103)을 전술한 방식으로 이동시킬 것이다.

링(107)은 작동 부분(105) 및 플랩(103)과 동일한 재료로, 예를 들어 형상 기억 합금으로, 또는 구리와 같은 다른 전도체로 형성될 수 있다. 링(107)을 플랩(103) 및 작동 부분(105)과 동일한 재료로 형성하는 것의 장점은, 예를 들어 재료의 시트로부터 스탬핑하는 것에 의해서, 밸브 유닛(101)이 용이하게 제조될 수 있게 한다는 것이다.

도 2a는 본 발명의 실시형태에 따른 에어로졸 생성 물품(201)의 횡단면도를 도시한다. 에어로졸 생성 물품(201)은, 에어로졸 생성 물품(201)의 구성요소가 내측에 배치되는 공기 유동 채널(211)을 형성하는 쉘(203)을 포함한다. 쉘(203)은 원통형 형상이고, 예를 들어, 종이, 카드보드, 또는 적합한 중합체계 재료로 제조될 수 있다. 공기 유동 채널(211)은 A로 표시된 방향을 따라 연장되는 제1 축을 따라서 정렬된다.

재료 부분(213)은 물품(201)의 일 단부에서 공기 유동 채널(211) 내측에 배치된다. 재료 부분은 기재(205)를 포함하고, 이러한 기재는, 가열될 때 흡입으로 소비하기에 적합한 에어로졸을 생성하는, 재구성 담배(reconstituted tobacco)와 같은 재료를 포함한다. 이러한 예에서, 재료 부분(213)은 또한 기재(205) 내에 매립되는 복수의 유도 가열식 발열체(207)를 포함한다. 시간-가변적(time-varying) 자기장 내에 배치될 때, 발열체(207)는 전자기장으로부터 수용된 전자기 에너지를 열로 변환하고 이어서 기재(205)를 가열한다. 발열체(207)는 예를 들어 알루미늄으로 제조될 수 있다. 다른 적합한 재료는 철, 니켈, 스테인리스 강, 또는 합금(예를 들어, 니켈 크롬 또는 니켈 구리)을 포함한다. 이러한 예에서, 각각의 발열체(207)는, 공기 유동 채널(211)의 방향을 따라 연장되는 세장형 스트립 또는 막대의 형태를 갖는다.

공기 유동 채널(211)의 타 단부에 필터(209)가 위치된다. 필터(209)는 기재(205)에 의해서 생성된 에어로졸이 그러한 필터를 통해서 사용자에 의해서 끌어당겨질 수 있게 하고, 통과하는 에어로졸을 냉각시킨다. 필터(209)는 통상적인 시가렛 필터의 외관 및 터치 감각을 모방하도록 구성된다.

도 1a 및 도 1b를 참조하여 전술한 바와 같은 밸브 유닛(101)이 기재(205)와 필터(209) 사이에서 공기 유동 채널(211)의 내측에 배치된다. 작동 부분(105)은 (예를 들어, 접착제에 의해서) 쉘(203)의 내측부 표면에 부착된다. 도 2a에서, 밸브 유닛(101)은 전이 온도 미만이고, 작동 부분(105)은 전술한 제1 형태를 갖는다. 플랩(103)은 공기 유동 채널(211)을 폐쇄하는 방식으로 쉘(203)의 표면으로부터 멀리 돌출되고, 그에 따라 물품(201)을 통한 공기 유동을 방지한다. 이러한 예에서, 플랩(103)은 비-수직 각도로 공기 유동 채널(211)의 내측부 표면으로부터 멀리 돌출되고, 플랩(103)의 타원형 형상은 공기 유동 채널(211)의 원통형 형상을 보완하며, 그에 따라 플랩(103)이 이러한 위치에 있을 때 공기 유동 채널(211)은 거의 또는 완전히 폐쇄된다.

전술한 바와 같이, 작동 부분(105)은, 형상 기억 합금 재료의 전이 온도까지 가열될 때, 제2 형태로 전이된다. 이러한 것이 발생될 때, 작동 부분(105)은, 플랩(103)이 쉘(203)의 내측부 표면에 대해서 편평하게 놓이도록, 플랩(103)을 이동시킨다. 따라서, 작동 부분(105)의 제2 형태는 밸브 유닛(101)의 개방 상태를 형성하고, 여기에서 플랩(103)은 공기 유동 채널(211)을 실질적으로 막지 않으며 공기는 사용자에 의해서 물품(201)을 통해서 끌어당겨질 수 있다. 도 2b는, 밸브 유닛(101)이 개방 상태에 있을 때, 물품(201)의 동일한 횡단면도를 도시한다. 밸브 유닛(101)이 폐쇄 상태에 있는 동안 공기가 물품(201)을 통해서 끌어당겨질 수 없기 때문에, 기재(205)의 지속적인 연소를 달성하기가 매우 어렵다. 이는 사용자가 통상적인 시가렛의 방식으로 물품(201)에 불을 붙이는 것(lighting)을 방지하고, 밸브 유닛(101)이 개방되게 하는 방식으로 물품(201)을 가열할 수 있는 적합한 장치를 이용한 사용에 의해서만 물품(201)이 소비될 수 있도록 보장한다.

기재(205)의 온도가 증가되는 속도에 대한 밸브 유닛(101)이 형상 기억 합금의 전이 온도에 도달하는 속력은 밸브 유닛(101)의 특성을 변경함으로써 제어될 수 있다. 밸브 유닛(101)의 총 가열 용량은 플랩(103), 작동 부분(105) 및 링(107)을 형성하는 재료, 그리고 또한 (밸브 유닛(101) 내의 임의의 주어진 재료의 양이 증가됨에 따라, 밸브 유닛(101)의 가열 용량이 또한 증가되기 때문에) 이러한 구성요소의 치수에 따라 달라진다. 밸브 유닛(101)의 열 용량이 증가되는 경우에, 밸브 유닛이 전이 온도에 도달하기 전에 밸브 유닛은 더 많은 양의 열을 흡수하고 유지할 것이다. 따라서, 적절한 열 용량을 제공하도록 밸브 유닛(101)의 재료 및 치수를 선택하는 것에 의해서, 가열의 시작 후에 밸브 유닛(101)이 개방되는 데 소요되는 시간이 달라질 수 있고, 그에 따라 밸브 유닛(101)이 개방되는 시간까지, 더 많은 또는 더 적은 양의 열이 기재(205)에 공급될 것이다.

물품(201)의 이용 중에 밸브 유닛(101)의 가열에 기여하는 프로세스를 이제 설명할 것이다. 이러한 예에서, 기재(205)는 복수의 유도 가열식 발열체(207)를 포함하고, 이러한 발열체는, 전술한 바와 같이, 공기 유동 채널(211)이 따라서 연장되는 방향과 정렬된 (또는 이러한 방향을 따라 정렬된 상당한 성분을 가지는) 시간-가변적 자기장 내에 배치될 때, 열을 생성한다. 발열체(207)는 주위 기재(205)를 가열하고, 이는 에어로졸이 방출되게 한다. 에어로졸은 밸브 유닛(101)이 내부에 위치된 공기 유동 채널(211)의 섹션을 채우고, 그에 따라 밸브 유닛(101)을 가열한다. 일부 실시형태에서, 밸브 유닛(101)은, 에어로졸 만에 의한 가열로 작동 부분(105)을 제2 형태로 전이시키는 데 충분하도록, 그에 따라 밸브 유닛(101)을 개방 상태로 변화시키는 데 충분하도록 구성될 수 있다.

밸브 유닛(101), 그리고 특히 (작동 부분(105), 그리고 일부 실시형태에서, 플랩(103)을 또한 형성하는) 형상 기억 합금은, 시간 가변적 자기장 내에 배치될 때, 열을 생성하도록 또한 구성될 수 있다. 이러한 가열은 2개의 주요 모드에 의해서 발생된다. 첫 번째는, 시간-가변적 자기장에 의해서 (비제한적으로, 형상 기억 합금을 포함하는) 밸브 내의 전도성 재료에서 유도되는 와전류로 인한 저항 가열이다. 두 번째는, 변화되는 자기장에 의해서 유발되는 형상 기억 합금(그리고 밸브 내의 임의의 다른 자화식 재료)의 자화의 변화에 의한 열의 생성이다. 이러한 제2 열 생성 모드는 형상 기억 합금이 그 큐리 온도 미만일 때에만 이루어질 수 있고, 이러한 큐리 온도 초과에서는 영구적인 자화가 존재하지 않는다. 전술한 바와 같이, 밸브 유닛(101)이 개방 상태에 있을 때 이러한 열 생성 모드가 중단되도록 밸브 유닛(101)을 형성하는 재료(들)의 큐리 온도가 충분히 낮은 것이 바람직하다.

도 2b에서 확인될 수 있는 바와 같이, 밸브 유닛(101)이 개방 상태에 있을 때, 플랩(103) 및 작동 부분(105)은 실질적으로 평면형 구성을 가질 것이다. 첫 번째로, 이는 개방될 때 밸브 유닛(101)에 의해서 공기 유동 채널(211)이 막히는 것을 최소화한다. 이는 또한, 물품이 발열체(207)의 가열에 적합한 종류의 진동 자기장, 즉 공기 유동 채널(211)이 따라서 연장되는 방향을 따라서 실질적으로 정렬되는 진동 자기장의 내측에 배치될 때, 밸브 유닛(101)에 의해서 자속이 차단되는 것을 최소화한다. 결과적으로, 밸브 유닛(101)이 그러한 자기장에 의해서 유도 가열되는 속도는, 밸브 유닛(101)이 개방 상태에 있을 때, 크게 감소된다. 이는 밸브 유닛(101)이 과다하게 높은 온도에 도달하는 것을 방지하고, 이는 이어서 쉘(203), 필터(209), 및 기재(205)가 밸브 유닛(101)에 의해서 그을리는 것을 방지한다.

링(107)이 필터(209)에 인접하여 배치되도록, 밸브 유닛(101)이 배치된다. 전술한 바와 같이, 발열체(207)는, 제1 축의 방향(A)을 따라서 정렬된 상당한 성분을 적어도 가지는 진동 자기장 내에 물품(201)이 배치될 때, 열을 생성한다. 이는 기재(205)가 가열되게 하고 그에 따라 에어로졸을 생성하게 한다. 동시에, 변화되는 자기장은 링(107) 내에서 전류를 유도하고, 이는 제1 축을 따라서 순환하고 그에 따라 원래의 자기장에 반대되는 자기장을 생성한다. 재료 부분(213) 및 링(107)이 제1 축을 따라서 서로 이격되기 때문에, 원래의 자기장은 발열체(207)의 위치에서 비교적 강하게 유지되고 그에 따라 빠른 가열 속도를 달성할 수 있다. 그러나, 물품(201)의 외측에서, 반대 자기장은 자기장의 순 세기(net intensity)를 실질적으로 감소시키고, 그에 따라 사용자가 수용 할 수 없을 정도로 큰 강도의 전자기장에 노출되는 것을 방지한다. 이러한 원리는 도 5를 참조하여 이하에서 더 설명될 것이고, 도 5는 에어로졸 생성 시스템 내의 물품(201)과 관련된 자기장 공급원의 배치에 관한 특정 예를 도시한다.

도 3은 도 1의 밸브 유닛(101)에 대한 대안으로서 본 발명의 실시형태에서 사용하기에 적합한 예시적인 밸브(301)를 도시한다. 도 1의 밸브 유닛(101)에서와 같이, 밸브(301)는 플랩(303) 및 작동 부분(305)을 포함한다. 이러한 구성요소는, 도 1을 참조하여 전술한 플랩(103) 및 작동 부분(105)과 동일한 구성 및 특성을 가질 수 있다. 특히, 작동 부분(305)은, 밸브(301)의 폐쇄 상태를 형성할 수 있는, 도 3a에 도시된 바와 같은 제1 형태를 갖는다. 밸브(301)가 전술한 바와 같이 구성요소의 치수 및 재료 특성에 의해서 결정될 수 있는 전이 온도에 도달한 때, 작동 부분(305)은 도 3b에 도시된 바와 같은 평면형의 제2 형태로 전이되고, 그에 따라 플랩(301)을, 작동 부분(305)과 공통 평면적인 위치로 이동시킨다. 그러나, 이러한 예에서, 밸브(301)는 전도성 루프를 제공하기에 적합한 링을 포함하지 않는다.

도 4a는 본 발명의 제1 양태에 따른 제2의 예시적인 에어로졸 생성 물품(401)의 횡단면도이다. 이러한 에어로졸 생성 물품은 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이 쉘(203), 재료 부분(213), 및 필터(209)를 갖는다. 그러나, 이러한 물품(401)은 도 3의 밸브(301)를 포함한다.

팁핑 종이(tipping paper)(407)가 쉘(203)의 외측부 표면 상에 배치되고, 쉘(203)의 전체 원주 주위에서 연장된다. 팁핑 종이(407)는, 금속 호일, 예를 들어 구리에 의해서 제공될 수 있는 전도성 층(403)을 포함한다. 대안적으로, 전도성 층(403)은 (다시 구리와 같은 금속일 수 있는) 전도성 재료로 이루어진 메시로 제공될 수 있다. 전도성 층(403)이 공기 유동 채널(211)의 축을 중심으로 하는 완전한 루프를 형성하기 때문에, 이는, 물품(401)이 인덕터(207)의 가열에 적합한 시간-가변적 자기장 내측에 배치될 때 반대 자기장을 생성할 수 있는 전도성 루프를 제공한다. 따라서, 팁핑 종이(407)의 전도성 층(403)은, 물품이 진동 자기장 내에 배치될 때 물품(401)에 근접한 사용자가 체험하는 전자기장의 세기를 감소시킨다. 이러한 예에서, 팁핑 종이(407)는 또한, 전도성 층(403)을 은폐하고 보호하는 커버 층(405)을 포함한다.

도 5는 본 발명의 제2 양태에 따른 에어로졸 생성 시스템의 일부의 횡단면도이다. 이러한 시스템은 나선형 코일(501) 형태의 인덕터를 포함한다. 시스템은 또한 도 2를 참조하여 전술한 바와 같은 에어로졸 생성 물품(201)을 포함한다. 물품(201)은, 코일(501) 및 공기 유동 채널(211)이 서로 동심적이 되도록, 코일(501) 내측에 배치된다. 교류가 코일(501)을 통과할 때, 코일 내측에서 진동 자기장은 공기 유동 채널(211)의 방향을 따라서 정렬된다. 이는 전술한 방식으로 발열체(207)를 가열하고, 또한 유도 및/또는 자기적 열 손실에 의해서 밸브(301)가 가열되게 할 수 있다. 비록 이러한 예시적인 시스템이 도 2의 물품(201)을 포함하지만, 대안적인 시스템은 도 4의 물품(401)을 포함할 수 있다.

시스템은 여기에 도시되지 않은 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 코일(501)은 물품(101)을 유지하는 데 적합한 챔버 내에 또는 이러한 챔버를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 챔버는 유입구 및 마우스피스와 유체 연통될 수 있고, 이러한 유입구 및 마우스피스는 함께 공기가 물품을 통해서 끌어당겨지게 할 수 있고(그에 의해서 공기가 유입구를 통해서 진입하고 마우스피스를 통해서 빠져나오게 할 수 있고), 그에 따라 사용자는 마우스피스에서 끌어당기는 것에 의해서 에어로졸을 소비할 수 있다. 코일을 포함하는 장치는 또한, 사용 시에 코일(501)에 전력을 공급하는 전원(예를 들어, 재충전식 배터리)을 포함할 수 있다. 물품(101)이 소모되면, 이는 폐기를 위해서 장치로부터 배출될 수 있고 새로운 물품으로 교체될 수 있다.

Claims (15)

1. 제1 축을 따라서 연장되는 공기 유동 채널;
   상기 공기 유동 채널 내에 배치된 재료 부분으로서, 에어로졸을 생성하기 위한 기재 및 상기 기재를 가열하기 위한 하나 이상의 유도 가열식 발열체를 포함하는, 재료 부분;
   상기 공기 유동 채널 내에 배치되고 상기 제1 축을 따라서 재료 부분으로부터 이격된 밸브로서, 상기 밸브는 개방 상태 및 폐쇄 상태를 가지며, 상기 밸브는, 상기 폐쇄 상태에 있을 때, 상기 공기 유동 채널을 통한 공기 유동을 실질적으로 방지하도록 구성되는, 밸브; 및
   상기 제1 축을 따라서 재료 부분으로부터 이격되고, 상기 제1 축을 따라서 실질적으로 정렬된 진동 자기장이 존재할 때, 상기 진동 자기장에 반대로 정렬된 역 자기장을 생성하도록 구성된 전도성 루프
   를 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
2. 제1항에 있어서,
   상기 밸브 및 전도성 루프가 서로 기계적으로 연결되는, 에어로졸 생성 물품.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 밸브 및 전도성 루프가 서로 일체적인, 에어로졸 생성 물품.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전도성 루프는 상기 제1 축에 실질적으로 수직인 평면 내에 놓이는 링으로서, 또는 상기 제1 축과 실질적으로 정렬된 원통형 축을 가지는 중공형 원통체로서 성형되는, 에어로졸 생성 물품.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 밸브는, 형상 기억 합금의 전이 온도까지 가열될 때 상기 밸브가 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 변화되도록 구성된 형상 기억 합금 재료를 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
6. 제5항에 있어서,
   상기 형상 기억 합금은 상기 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때 제1 형태가 되도록 그리고 상기 밸브가 개방 상태에 있을 때 제2 형태가 되도록 구성되고, 상기 형상 기억 합금은, 상기 제1 형태에 있는 동안 전이 온도까지 가열될 때 상기 형상 기억 합금이 제1 형태로부터 제2 형태로 전이되어 상기 밸브를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 변화시키도록 배치되는, 에어로졸 생성 물품.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 밸브는,
   상기 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때, 상기 공기 유동 채널을 실질적으로 폐쇄하도록 배치된 플랩; 및
   상기 형상 기억 합금 재료를 포함하고 상기 플랩에 기계적으로 연결되는 작동 부분으로서, 상기 밸브가 폐쇄 상태에 있는 동안 상기 밸브가 전이 온도까지 가열될 때 상기 작동 부분이 상기 플랩을 이동시켜 상기 공기 유동 채널을 개방하도록 배치되는, 작동 부분을 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
8. 제7항에 있어서,
   상기 작동 부분 및 플랩이 서로 일체적인, 에어로졸 생성 물품.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 전도성 루프가 상기 작동 부분에 기계적으로 연결되는, 에어로졸 생성 물품.
10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상 기억 합금 재료가 200℃ 미만, 바람직하게는 100℃ 미만의 큐리 온도를 가지는, 에어로졸 생성 물품.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 루프는 금속, 바람직하게는 구리로 형성되는, 에어로졸 생성 물품.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유도 가열식 발열체는 제1 재료를 포함하고, 상기 전도성 루프는 상기 제1 재료보다 작은 비저항을 갖는 제2 재료를 포함하고; 바람직하게는 상기 제2 재료는 형상 기억 합금인, 에어로졸 생성 물품.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재에 의해서 생성된 에어로졸을 필터링하기 위한 필터를 추가로 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 에어로졸 생성 물품; 및
    상기 하나 이상의 유도 가열식 발열체를 가열하기 위해서 실질적으로 상기 제1 축을 따라서 정렬된 진동 자기장을 생성하기 위한 인덕터를 포함하는 가열 장치
    를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    상기 가열 장치는, 상기 에어로졸 생성 물품을 수용하고 상기 에어로졸 생성 물품을 상기 진동 자기장 내에서 유지하도록 구성된 챔버를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.

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