KR20230117392A - 다층 절연부를 갖는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

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KR20230117392A
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데이비드 크로스
스튜어트 마이클 루안 존스
게르겔리 멜리스
존 안토니 스티븐슨
아이린 타우리노
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터(106); 및 히터(106)의 적어도 일부 주위에 배열된 복수의 열 절연층(108)을 포함하고, 여기서 복수의 열 절연층(108)은 열 스프레더 층을 포함하고; 여기서 열 스프레더 층은 에어로졸 발생 장치(100)의 하우징(102)을 포함하고 있는, 에어로졸 발생 장치(100). 열을 확산시킴으로써, 열 스프레더 층은 하우징의 외부 표면 상에 형성되는 핫스팟을 방지한다.

Description

다층 절연부를 갖는 에어로졸 발생 장치
본 개시는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 특히, 그러나 배타적이지 않게, 본 개시는 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시키고 에어로졸을 사용자의 입 안으로 전달하도록 구성되어 있는 핸드헬드 전기 작동식 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
에어로졸 형성 기재가 에어로졸을 생성하기 위해 가열되는 에어로졸 발생 장치가 당업계에 공지되어 있다. 이러한 장치는 전형적으로 배터리를 보유하는 하우징 및 제어 전자기기, 에어로졸 형성 기재를 수용하거나 유지하기 위한 부분 또는 공동, 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시키도록 배열된 전기 히터, 및 발생된 에어로졸을 사용자에게 전달하기 위한 마우스피스를 포함한다.
에어로졸 형성 기재는, 예를 들어, 담배 로드 또는 담배 플러그의 형태인 고체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 기재의 외부에 또는 기재의 내부에 위치된 히터를 사용하여 가열될 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 액체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 히터는 전형적으로 액체 에어로졸 형성 기재를 액체 저장부로부터 가열 요소로 전달하는 세장형 심지 둘레에 감긴 와이어의 코일 형태의 가열 요소를 포함하고 있다.
전기 작동식 에어로졸 발생 장치에서 직면할 수 있는 문제점은, 히터로부터 외부 하우징으로 전달되는 열로 인해 장치의 외부 하우징이 뜨거워질 수 있다는 것이다. 특히, 히터 바로 위에 놓이는 외부 하우징의 영역은 특히 뜨거워져, 외부 하우징 상에 소위 "핫스팟"을 생성할 수 있다. 이러한 장치에서는 히터가 장치의 외부 하우징에 더 가깝기 때문에, 히터가 에어로졸 형성 기재의 외부에 위치되어 있는 장치에서는, 이러한 문제점이 더 두드러진다. 외부 하우징의 온도가 50°C를 초과하여 상승하는 경우, 그때 에어로졸 발생 장치는 사용자가 보유하는 것이 불편해질 수 있다.
히터로부터 장치의 하우징으로의 열 전달을 감소시키는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 장치의 사용 전반에 걸쳐 유지가 편안한 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 개시의 실시예에 따라, 에어로졸 발생 장치가 제공되어 있다. 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 히터의 적어도 일부 주위에 배열된 복수의 열 절연층을 포함할 수 있다. 복수의 열 절연층은 열 스프레더 층을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터; 및 히터의 적어도 일부 주위에 배열된 복수의 열 절연층을 포함하는 에어로졸 발생 장치가 제공되어 있으며, 여기서 복수의 열 절연층은 열 스프레더 층을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "열 스프레더" 또는 "열 스프레더 층"은 열원과 히트 싱크 또는 이차 열 교환기 사이에서 열을 전달하는 열 교환기를 지칭하며, 그 표면적 및 기하학적 구조는 일반적으로 열원의 것보다 크다. 히트 싱크 또는 이차 열 교환기는 공기 또는 주변 대기일 수 있고, 열 스프레더는, 예를 들어, 재료의 단일 조각 또는 시트일 수 있다. 이 경우, 열 스프레더는 시트의 영역에 걸쳐 열을 분산시킴으로써 기능한다. 히트 싱크 또는 이차 열 교환기는 열원보다 낮은 온도에서 다른 객체일 수 있다.
유리하게는, 열 스프레더 층은 외부 하우징의 표면 상에 핫스팟의 형성을 감소시키기 위해 그의 영역에 걸쳐 열을 확산시키는 것을 돕는다. 단일 열 절연층과 대조적으로 복수의 열 절연층을 사용하는 것의 장점은, 상이한 절연층의 상이한 특성이 악용될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 전술한 배열에서, 복수의 열 절연층 중 열 스프레더 층은 열의 확산을 용이하게 하는 반면, 복수의 열 절연층 중의 다른 열 절연층은 장치의 외부 하우징으로의 열 전달을 감소시키거나 느리게 하는 것을 돕는다. 따라서, 이는 단지 단일 열 절연층을 사용하는 것에 비해 장치의 열 절연 특성을 개선한다. 에어로졸 발생 장치는 장치의 외부 온도가 낮아지고 핫스팟의 발생이 감소됨에 따라 유지에 더 편안하다. 또한, 절연을 수용하기 위한 핸드헬드 전기 작동식 에어로졸 발생 장치 내의 공간은 제한된다. 본 발명자들은 더 얇은 다수의 열 절연층을 사용하는 것이 더 두꺼운 단일 열 절연층을 사용하는 것에 비해 개선된 열적 성능을 달성한다는 것을 발견하였다.
에어로졸 발생 장치의 외부 하우징으로의 열 전달을 감소시키는 또 다른 장점은, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 장치에 의해 더 많은 열이 보유되어 에어로졸 발생이 개선될 수 있다는 것이다.
복수의 열 절연층은 제1 열 절연층을 포함할 수 있다. 복수의 열 절연층은 제2 열 절연층을 포함할 수 있다. 유리하게는, 제1 및 제2 열 절연층 각각은 전도 및 대류를 통해 히터로부터 에어로졸 발생 장치의 외부 하우징으로의 열 전달을 감소시키는 것을 돕는다.
복수의 열 절연층은 복사 반사체 층을 더 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "복사 반사체"는 열 복사를 반사하는 물체를 지칭한다. 예를 들어, 복사 반사체는 열 복사를 반사하는 재료의 시트를 포함할 수 있다. 따라서, 복사 반사체는 입사 열 복사의 일부분이 반사체를 통과하는 것을 차단하거나 방지함으로써 복사에 의한 열 전달을 감소시킨다. 따라서, 복사 반사체는 복사 반사 절연체로서 작용한다.
유리하게는, 복사 반사체는 복사를 통한 에어로졸 발생 장치의 외부 하우징으로의 열 전달을 감소시키는 것을 돕는다.
바람직하게는, 복사 반사체는 히터로부터 이격되어 있다.
복사 반사체 층은 제1 및 제2 열 절연층 사이에 배열될 수 있다. 이러한 배열은 복사 반사체가 히터와 직접 접촉하는 것을 방지하고 전도를 통해 복사 반사체를 통한 열 전달을 회피한다. 이는 또한, 복사 반사의 반사 표면의 잠재적인 변색 또는 감성을 감소시키는 데 도움을 주며, 이는 복사 반사체와 직접 접촉하는 히터에 의해 야기될 수 있다. 또한, 이러한 배열은 열을 다시 반사시키는 물체, 즉, 히터 및 복사 반사체의 내측에 배열된 제1 및 제2 열 절연층 중 하나는 복사 반사체로부터 반사된 열을 수용할 수 있다.
복사 반사체는 반사 표면을 발생시킬 수 있는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 적합한 재료는 금속, 금속 합금, 금속화된 중합체, 유리 또는 세라믹을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
복수의 열 절연층은 히터의 외부 표면 주위에 배열되거나 실질적으로 모든 외부 표면을 둘러싸서 반경 방향으로 열 절연을 제공할 수 있다. 복수의 열 절연층의 치수는, 복수의 열 절연층이 히터를 지나 연장되어 더 큰 절연 표면을 제공하도록 히터의 치수보다 더 클 수 있다. 특히, 복수의 열 절연층의 길이는 히터의 길이보다 길 수 있다.
적어도 하나의 절연 층은 히터의 일 말단에 또는 이에 대향하여, 즉, 축 방향으로 열 절연을 제공하기 위해 에어로졸 발생 장치의 길이 방향 축을 가로질러 배열될 수 있다. 적어도 하나의 절연층은 에어로졸 발생 장치의 히터와 제어 회로 사이에 배열될 수 있다. 적어도 하나의 절연층은 복수의 열 절연층을 포함할 수 있다.
열 스프레더 층은 복수의 열 절연층의 최외측 층일 수 있다. 이러한 배열로, 제1 및 제2 열 절연층을 통과하는 임의의 열이 열 스프레더의 영역에 걸쳐 확산되어, 핫스팟이 발생할 가능성을 감소시킨다.
열 스프레더 층은 제1 및 제2 열 절연층 사이에 배열될 수 있다. 이러한 배열로, 제1 및 제2 열 절연층 중 하나를 통과하는 임의의 열이 열 스프레더의 영역에 걸쳐 확산되고, 제1 및 제2 열 절연층 중 다른 하나는 히터 스프레더로부터의 열 전달을 감소시키기 위한 추가의 절연층을 제공한다. 이러한 배열은 핫스팟이 발생할 가능성을 감소시킨다.
열 스프레더 층은 적어도 200W/m·k, 바람직하게는 적어도 300W/m·k, 보다 바람직하게는 적어도 400W/m·k의 열 전도성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 이러한 열 전도성의 범위는 열 스프레더 층의 영역에 걸쳐 열을 확산하거나 분산시키는 데 효과적인 것으로 밝혀졌다.
열 스프레더 층은, 열 스프레더 층에 실질적으로 평행한 방향으로의 열 전도성이 열 스프레더 층에 실질적으로 수직인 방향으로의 열 전도성에 비해 더 높도록 이방성일 수 있다. 이러한 이방성은 더 많은 열이 열 스프레더 층의 두께를 통과하는 것보다 열 스프레더 층 위로 확산되거나 분산된다는 것을 의미한다. 따라서, 이러한 이방성 열 스프레더 층은 모든 방향으로 균등하게 열을 전도하고 핫스팟이 발생할 가능성을 감소시키는 등방성 열 스프레더에 비해 열을 확산 또는 분포시키는 데 더 효율적이다.
열 스프레더 층에 실질적으로 평행한 방향으로의 열 스프레더 층의 열 전도성은 적어도 700W/m·k, 바람직하게는 적어도 1100W/m·k, 보다 바람직하게는 적어도 1500W/m·k일 수 있다. 열 스프레더 층에 실질적으로 평행한 방향으로의 열 전도성은 700W/m·k 내지 2000W/m·k, 바람직하게는 1100W/m·k 내지 2000W/m·k, 보다 바람직하게는 1500W/m·k 내지 2000W/m·k일 수 있다. 이러한 열 전도성의 범위는 열 스프레더 층의 영역에 걸쳐 열을 확산하거나 분산시키는 데 효과적인 것으로 밝혀졌다.
열 스프레더 층에 실질적으로 수직인 방향으로의 열 스프레더 층의 열 전도성은 50W/m·k 이하, 바람직하게는 40W/m·k 이하, 보다 바람직하게는 30W/m·k 이하일 수 있다.
열 스프레더 층은 열을 효과적으로 확산시킬 수 있는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 적절한 재료는 이에 한정되지는 않지만, 알루미늄 및 구리와 같은 금속 및 금속 합금 및 흑연을 포함한다. 바람직하게는, 열 스프레더 층은 흑연을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 열 스프레더 층은 열분해 흑연 시트를 포함할 수 있다. 흑연은 특히 효과적인 열 스프레더 재료인 것으로 밝혀졌다.
열 스프레더 층은 에어로졸 발생 장치의 하우징을 포함할 수 있다. 이러한 배열은 별도의 열 스프레더 층을 포함할 필요성을 피하고, 열을 확산시키기 위해 에어로졸 발생 장치의 하우징을 이용한다. 외부 하우징은 열이 주변 공기로 소산될 수 있는 외부 하우징의 영역의 적어도 일부분에 걸쳐 제1 및 제2 열 절연층으로부터 수신된 열을 확산시킨다.
대안적으로, 에어로졸 발생 장치는 열 스프레더 층에 더하여 하우징을 더 포함할 수 있으며, 하우징은 추가 열 확산 기능을 수행한다.
하우징은 적어도 200W/m·k, 바람직하게는 적어도 300W/m·k, 보다 바람직하게는 적어도 400W/m·k의 열 전도성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 이러한 열 전도성의 범위는 외부 하우징의 표면적에 걸쳐 열을 확산하거나 분산시키는 데 효과적인 것으로 밝혀졌다.
하우징은 효과적으로 열을 확산시킬 수 있는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 적절한 재료는 이에 한정되지는 않지만, 알루미늄 및 구리와 같은 금속 및 금속 합금을 포함한다.
제1 열 절연층의 열 전도성은 0.050W/m·k 이하, 바람직하게는 0.040W/m·k 이하, 보다 바람직하게는 0.030W/m·k 이하일 수 있다. 제2 열 절연층의 열 전도성은 0.050W/m·k 이하, 바람직하게는 0.040W/m·k 이하, 보다 바람직하게는 0.030W/m·k 이하일 수 있다. 이러한 열 전도성의 범위는 제1 및 제2 열 절연층을 통한 열 전달을 감소시키거나 느리게 하는데 효과적인 것으로 밝혀졌다.
제1 열 절연층은 200°C 초과, 바람직하게는 250°C 초과의 작동 온도를 가질 수 있다.
제2 열 절연층은 200°C 초과, 바람직하게는 250°C 초과의 작동 온도를 가질 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "작동 온도"는 기계적 또는 열적 성능의 상당한 열화 또는 손실을 겪지 않고 재료가 사용될 수 있는 온도를 지칭한다.
제1 열 절연층은 필요한 열 전도성을 갖는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 적합한 재료는 중합체, 세라믹 또는 유리를 포함하지만 이에 한정되지 않으며, 재료는 입자, 비드, 필름, 시트, 발포체, 섬유, 에어로젤 또는 블록으로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 열 절연층은 폴리이미드 에어로젤, 폴리이미드 발포체, 세라믹 종이, 아라미드 섬유 종이, 폴리이미드 필름, 실리콘 발포체 또는 스폰지, 중합체 에어로젤, 고무, 또는 에어로젤 입자 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 제1 열 절연층은 기체일 수 있다. 제1 열 절연층은 공기일 수 있다.
제2 열 절연층은 요구되는 열 전도성을 갖는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 적합한 재료는 중합체, 세라믹 또는 유리를 포함하지만 이에 한정되지 않으며, 재료는 입자, 비드, 필름, 시트, 발포체, 섬유, 에어로젤 또는 블록으로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 열 절연층은 폴리이미드 에어로젤, 폴리이미드 발포체, 세라믹 종이, 아라미드 섬유 종이, 폴리이미드 필름, 실리콘 발포체 또는 스폰지, 중합체 에어로젤, 고무, 또는 에어로젤 입자 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 제2 열 절연층은 기체일 수 있다. 제2 열 절연층은 공기일 수 있다.
에어로졸 발생 장치 내의 복수의 열 절연층의 전체 두께는 2mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 1.75mm 이하일 수 있다. 이러한 전체 두께는, 공간이 제한된 경우에, 복수의 열 절연층이 핸드헬드 전기 작동식 에어로졸 발생 장치 내로의 끼워 맞춤을 허용한다. 이러한 두께는 또한 절연층을 수용하기 위해 에어로졸 발생 장치의 치수를 더 크게 만들어야 하는 것을 회피한다.
제1 열 절연층은 3.0mm 이하, 바람직하게는 2.5mm 이하의 미압축 두께를 가질 수 있다. 제1 열 절연층은 약 0.125mm 내지 약 2.5mm, 바람직하게는 약 1mm 내지 약 2.5mm, 보다 바람직하게는 약 1.5mm 내지 약 2.5mm의 미압축 두께를 가질 수 있다. 이는 제1 열 절연층이 열 전달을 효과적으로 감소시키거나 느리게 하기에 적합한 두께 범위인 것으로 밝혀졌다.
제1 열 절연층은 필름을 포함할 수 있다. 제1 열 절연층은 약 0.010mm 내지 약 1mm, 바람직하게는 약 0.020mm 내지 약 0.75mm의 두께를 가질 수 있다.
제2 열 절연층은 3.0mm 이하, 바람직하게는 2.5mm 이하의 미압축 두께를 가질 수 있다. 제2 열 절연층은 약 0.125mm 내지 약 2.5mm, 바람직하게는 약 1mm 내지 약 2.5mm, 보다 바람직하게는 약 1.5mm 내지 약 2.5mm의 미압축 두께를 가질 수 있다. 이는 제2 열 절연층이 열 전달을 효과적으로 감소시키거나 느리게 하기에 적합한 두께 범위인 것으로 밝혀졌다.
제2 열 절연층은 필름을 포함할 수 있다. 제2 열 절연층은 약 0.010mm 내지 약 1mm, 바람직하게는 약 0.020mm 내지 약 0.75mm의 두께를 가질 수 있다.
히터는 하나 이상의 전기 가열 요소를 포함할 수 있다. 전기 가열 요소는 전기 저항성 재료를 포함할 수 있다. 적합한 전기 저항성 재료는, 도핑된 세라믹과 같은 반도체, 전기 "전도성" 세라믹(예를 들어, 몰리브덴 디실리사이드와 같은), 탄소, 흑연, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 재료와 금속 재료로 만들어진 복합 재료를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 도핑된 세라믹의 적절한 예는 도핑된 실리콘 카바이드를 포함한다. 적합한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족의 금속을 포함한다. 적합한 금속 합금의 예는 스테인리스 강, 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 금- 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 강, TimetalTM, KanthalTM 및 다른 철-크롬-알루미늄 합금에 기초한 초합금 및 철-망간-알루미늄계 합금을 포함하고 있다. 복합 재료에 있어서, 전기 저항성 재료는 에너지 전달 역학 및 요구되는 외부 물리화학적 특성에 따라 선택적으로 절연 재료에 매립되거나, 절연 재료로 캡슐화되거나 코팅되거나, 그 반대로 될 수 있다. 대안적으로, 전기 히터는 하나 이상의 적외선 가열 요소, 광자 소스, 또는 유도 가열 요소를 포함할 수 있다.
하나 이상의 가열 요소는 온도와 저항 사이의 정의된 관련성을 갖는 금속 또는 금속 합금을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 가열 요소는 작동 중에 가열 요소를 가열하고 가열 요소의 온도를 모니터링하는 데 사용될 수 있다.
가열 요소는 경질 캐리어 재료 또는 기재 내에 또는 그 위에 증착될 수 있다. 가열 요소는 세라믹 또는 유리와 같은 적합한 절연 재료 상에 트랙으로서 형성될 수 있다. 가열 요소는 2개의 절연 재료 사이에 끼워질 수 있다.
히터는 내부 히터 또는 외부 히터, 또는 내부 및 외부 히터 모두를 포함할 수 있고, 이때 "내부" 및 "외부"는 에어로졸 형성 기재에 대한 상대적인 위치를 지칭한다.
내부 히터는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 내부 히터는 가열 블레이드의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 내부 히터는 상이한 전기 전도부를 갖는 케이싱이나 기판, 또는 전기 저항성 금속 튜브의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 내부 히터는 에어로졸 형성 기재의 중심을 통과하는 하나 이상의 가열 니들(needle) 또는 로드(rod)일 수 있다. 다른 대안은 가열 와이어 또는 필라멘트, 예를 들어 니켈-크롬(Ni-Cr), 백금, 금, 은, 텅스텐 또는 합금 와이어 또는 가열 플레이트를 포함한다.
외부 히터는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 외부 히터는 폴리이미드와 같은 유전체 기재 상의 하나 이상의 유연성 가열 포일(foil)의 형태를 취할 수 있다. 가요성 가열 포일은 기재 수용 공동의 외주부와 일치하도록 형상화될 수 있다. 대안적으로, 외부 히터는 가열 코일, 금속 그리드 또는 그리드들, 유연 인쇄 회로 기판, 성형 상호연결 장치(MID; Moulded Interconnect Device), 세라믹 히터, 유연 탄소 섬유 히터의 형태를 취할 수 있거나, 적합한 형상 기재 상에 플라스마 기상 증착과 같은 코팅 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
히터는 튜브의 내부 공간 내에 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 배열되어 있는 관형 히터일 수 있다. 관형 히터는 지지부 또는 기재 상에 또는 그 내에 배치된 가열 요소를 갖는 관형 지지부 또는 기재를 포함할 수 있다. 가열 요소는 튜브의 내부 표면 또는 튜브의 외부 표면에 배치될 수 있다. 한 구현예에서, 히터는 튜브의 외부 원통형 표면을 둘러싸는 KanthalTM 가열 요소를 갖는 산화 알루미늄 세라믹 튜브를 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 형성 기재를 함유하거나 수용하기 위한 가열 챔버를 더 포함할 수 있다. 히터는 가열 챔버 내에 또는 가열 챔버의 외부에 위치될 수 있거나 가열 챔버의 일부일 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동을 더 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 에어로졸을 사용자에게 운반하기 위한 기류 경로로부터 복수의 열 절연층 중 하나 이상을 분리하기 위한 배리어를 포함할 수 있다. 상기 배리어는 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동을 따라 늘어 서있을 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 내부 및 외부 히터에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부 또는 전원을 더 포함할 수 있다. 전력 공급부는 임의의 적절한 전력 공급부, 예를 들어 DC 전압원일 수 있다. 한 구현예에서, 전력 공급부는 리튬-이온 배터리이다. 대안으로, 전력 공급부는 니켈-금속 하이브리드 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 또는 리튬계 배터리, 예를 들어 리튬-코발트, 리튬-철-인산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다.
한 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 전기 히터의 퍼프 기반 활성화 또는 전기 히터의 개선된 에너지 관리를 가능하게 하는, 사용자가 한 모금 흡입하고 있음을 나타내는 공기 유동을 검출하는 센서를 더 포함하고 있다. 센서는: 기계 장치, 전자-기계 장치, 광학 장치, 광학-기계 장치 및 미세 전자-기계 시스템(MEMS) 기반 센서 중 임의의 것일 수 있다. 그 구현예에서, 센서는 전력 공급원에 연결될 수 있으며, 시스템은 센서가, 사용자가 한 모금 흡입하는 것을 감지할 때 전기 히터를 작동시키도록 배열된다. 대안적인 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 사용자가 한 모금 흡입을 개시하거나 장기간 경험을 가능하게 하는 수동 작동 가능한 스위치를 더 포함하고 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 사용자가 한 손의 손가락들 사이에 잡기에 편안한 손에 드는 에어로졸 발생 장치이다. 에어로졸 발생 장치는 그 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 상기 에어로졸 발생 장치는 다각형 단면 및 한 면 상에 형성된 돌출형 버튼을 가질 수도 있고, 이 구현예에서, 상기 에어로졸 발생 장치의 외부 직경은, 하나의 평탄면으로부터 대향하는 평탄면까지 측정한 바 약 12.7mm와 약 13.65mm 사이일 수도 있고; 하나의 에지로부터 대향 에지까지(즉, 에어로졸 발생 장치의 한 측면 상의 2개의 면의 교차부로부터 타 측면 상의 대응하는 교차부까지) 측정한 바 약 13.4mm와 약 14.2mm 사이일 수도 있으며; 상기 버튼의 최상부로부터 대향 최하부 평탄면까지 측정한 바 약 14.2mm와 약 15mm 사이일 수도 있다. 에어로졸 발생 장치의 길이는 약 70mm 내지 120mm일 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 히터 어셈블리용 전력 공급부를 제어하도록 구성된 제어 회로를 추가로 포함할 수 있다. 제어 회로는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서는 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 주문형 반도체(ASIC) 또는 제어를 제공할 수 있는 다른 전자 회로일 수 있다. 제어 회로는 전자 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 제어 회로는 센서, 스위치, 디스플레이 요소 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 전력은 장치가 활성화된 후 연속적으로 히터 어셈블리에 공급될 수 있거나 간헐적으로, 예컨대 퍼핑할 때마다 공급될 수 있다. 전력은, 예를 들어 펄스 폭 변조(PWM)에 의해 전류의 펄스 형태로 히터 어셈블리에 공급될 수 있다.
에어로졸 발생 장치 하우징은 세장형일 수 있다. 하우징은 2-부품 하우징: 전원 및 제어 회로를 포함하는 제1 하우징 부품; 및 에어로졸 형성 기재 또는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 히터 및 공동을 함유하는 제2 하우징 부품을 포함할 수 있다. 하우징은 임의의 적합한 재료 또는 재료의 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 포함한다. 재료는 경량이며 비-취성이다.
본 개시의 실시예에 따르면, 전술한 실시예 중 어느 하나에 따른 에어로졸 발생 장치를 포함한 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 전술한 실시예 중 어느 하나에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 물품"은 에어로졸 발생 장치 내에서 가열될 때, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 지칭한다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 물품을 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치와 별개이고 에어로졸 발생 장치와 조합하도록 구성된다.
용어 "원위", "상류", "근위" 및 "하류"는 에어로졸 발생장치 및 에어로졸 발생 물품의 구성 요소 또는 구성 요소의 일부분의 상대 위치를 설명하는데 사용된다. 본 개시에 따른 에어로졸 발생 물품은 사용 시, 사용자에게 전달하기 위해 에어로졸이 물품 또는 장치를 빠져나가는 근위 말단을 가지며 대향하는 원위 말단을 갖는다. 에어로졸 발생 물품 및 장치의 근위 말단은 마우스 말단으로 지칭될 수도 있다. 사용 시, 에어로졸 발생 물품 또는 장치에 의해 발생된 에어로졸을 흡입하기 위해서, 사용자는 에어로졸 발생 물품 또는 장치의 근위 말단 상에서 흡인한다. 용어 상류 및 하류는, 사용자가 근위 말단 상에서 흡인할 때 에어로졸 발생 물품을 통한 에어로졸 이동 방향과 관련된다. 에어로졸 발생 물품의 근위 말단은 에어로졸 발생 물품의 원위 말단의 하류에 있다. 에어로졸 발생 물품의 근위 말단은 또한 에어로졸 발생 물품의 하류 말단을 지칭할 수도 있고, 에어로졸 발생 물품의 원위 말단은 또한 에어로졸 발생 물품의 상류 말단을 지칭할 수도 있다.
한 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재 단독으로 구성될 수 있다. 작동하는 동안에, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 장치 내에 완전히 함유될 수 있다. 이 경우, 사용자는 에어로졸 발생 장치의 마우스피스 상에서 퍼핑할 수 있다. 마우스피스는 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 발생 장치에 의해 발생된 에어로졸을 직접 흡입하기 위해 사용자의 입 안에 배치되는 에어로졸 발생 장치의 임의의 부분일 수 있다. 에어로졸은 마우스피스를 통해 사용자의 입으로 전달된다.
대안적인 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 추가 구성요소를 포함할 수 있으며, 작동 동안에 에어로졸 형성 기재를 함유하는 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 장치 내에 부분적으로 함유될 수 있다. 그 경우, 사용자는 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 발생 물품의 마우스피스 상에 직접 퍼핑할 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 실질적으로 세장형일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 실질적으로 세장형일 수 있다.
에어로졸 발생 물품은 대략 30mm 내지 대략 100mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 약 5mm 내지 약 12mm의 외경을 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 대략 10mm 내지 대략 18mm의 길이를 가질 수 있다. 또한, 에어로졸 형성 기재의 직경은 대략 5mm 내지 대략 12mm일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 필터 플러그를 포함할 수 있다. 필터 플러그는 에어로졸 발생 물품의 하류 말단에 위치될 수 있다. 필터 플러그는 셀룰로오스 아세테이트 필터 플러그일 수 있다. 필터 플러그는 한 구현예에서 길이가 대략 7mm이지만, 대략 5mm 내지 대략 12mm의 길이를 가질 수 있다.
한 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 대략 45mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 대략 7.3mm의 외경을 가질 수 있지만, 대략 7.0mm 내지 대략 7.4mm의 외경을 가질 수 있다. 또한, 에어로졸 형성 기재는 대략 12mm의 길이를 가질 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 대략 16mm의 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 외부 종이 래퍼를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재와 필터 플러그 사이의 분리부를 포함할 수 있다. 분리부는 대략 21mm 또는 대략 26mm일 수 있으나, 대략 5mm 내지 대략 28mm의 범위 내일 수 있다. 분리부는 중공관에 의해 제공될 수 있다. 중공관은 판지 또는 셀룰로오스 아세테이트로 제조될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 구성요소 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 비-담배 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
에어로졸 형성 기재가 고체 에어로졸 형성 기재인 경우, 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들어 허브 잎, 담배 잎, 담배 리브의 단편, 재구성 담배, 균질화된 담배, 압출 담배, 및 팽창된 담배 중 하나 이상을 함유하고 있는, 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 말아피는 형태(loose form)일 수 있거나, 적절한 용기 또는 카트리지에 제공될 수 있다. 선택적으로, 고체 에어로졸 형성 기재는 기재의 가열 시에 방출될, 추가적인 담배 또는 비담배 휘발성 향미 화합물을 함유할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들어 추가적인 담배 또는 비담배 휘발성 향미 화합물을 포함하고 있는 캡슐을 또한 함유할 수 있고, 이러한 캡슐은 고체 에어로졸 형성 기재의 가열 동안에 용융될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 균질화된 담배는 미립자 담배를 응집시켜서 형성된 재료를 지칭한다. 균질화된 담배는 시트의 형태일 수 있다. 균질화된 담배 재료는 건조 중량 기준으로 5%를 초과하는 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 균질화된 담배 재료는 건조 중량 기준으로 5% 내지 30%의 에어로졸 형성제 함량을 대안적으로 가질 수 있다. 균질화된 담배 재료의 시트는 담배 잎몸(leaf lamina) 및 담배 잎자루(leaf stem) 중 하나 또는 둘 모두를 연마하거나 달리 세분하여 얻어진 미립자 담배를 응집시켜서 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 균질화된 담배 재료의 시트는, 예를 들어 담배의 처리, 취급 및 배송 동안 형성된 담배 가루, 담배 미분 및 기타 미립자 담배 부산물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 균질화된 담배 재료의 시트는 미립자 담배 응집을 돕는 담배 내인성 결합제인 하나 이상의 내재성 결합제, 담배 외인성 결합제인 하나 이상의 외인성 결합제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고; 대안적으로 또는 추가적으로, 균질화된 담배 재료의 시트는 담배 및 비-담배 섬유, 에어로졸 형성제, 습윤제, 가소제, 향미제, 충진제, 수성 및 비수성 용매 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 기타 첨가제를 포함할 수 있다.
특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 재료의 주름지고 권축된 시트를 포함하고 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '권축된 시트(crimped sheet)'는 복수의 실질적으로 평행한 리지(ridge) 또는 물결주름을 갖는 시트를 가리킨다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 물품이 조립되었을 때, 실질적으로 평행한 리지 또는 물결주름이 에어로졸 발생 물품의 길이방향 축을 따라 또는 그에 평행하게 연장된다. 유리하게는, 이는 에어로졸 형성 기재를 형성하기 위한 균질화된 담배 재료의 크림핑된 시트의 주름 형성을 용이하게 한다. 그러나, 에어로졸 발생 물품에 포함되기 위한 균질화된 담배 재료의 크림핑된 시트는, 에어로졸 발생 물품이 조립되었을 때, 에어로졸 발생 물품의 길이방향 축에 예각 또는 둔각으로 배치되는 복수의 실질적으로 평행한 리지 또는 물결주름을 대안적으로 또는 추가적으로 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 특정 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 실질적으로 그의 전체 표면에 걸쳐 실질적으로 균등하게 질감이 형성되는 균질화된 담배 재료의 주름진 시트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재는 시트의 폭에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 이격되어 있는 복수의 실질적으로 평행한 리지 또는 물결주름을 포함하는 균질화된 담배 재료의 주름지고 권축된 시트를 포함할 수 있다.
선택적으로, 고체 에어로졸 형성 기재는 열적으로 안정적인 캐리어 상에 제공되거나 캐리어 내에 매립될 수 있다. 캐리어는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 캐리어는 고체 기재의 박층이 내부 표면, 외부 표면, 또는 내부 표면과 외부 표면 둘 모두에 증착된 관형 캐리어일 수 있다. 이러한 관형 캐리어는, 예를 들어 종이, 종이류 재료, 탄소 섬유 부직포 매트, 저질량 오픈 메쉬 금속 스크린, 또는 천공된 금속 포일 또는 임의의 다른 열적으로 안정한 폴리머 매트릭스로 형성될 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들어 시트, 발포체, 겔 또는 슬러리 형태로 캐리어의 표면에 증착될 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 캐리어의 전체 표면에 증착되거나, 대안적으로 사용 중 불균일한 향미의 전달을 제공하기 위해 패턴으로 증착될 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재에 대하여 참조가 이루어졌지만, 에어로졸 형성 기재의 다른 형태가 다른 구현예와 함께 사용될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재는 액체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재가 제공된 경우, 에어로졸 발생 장치는 액체를 보유하기 위한 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 액체 에어로졸 형성 기재는 용기 또는 액체 저장부에 보유될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액체 에어로졸 형성 기재는 다공성 캐리어 재료 내로 흡수될 수 있다. 다공성 캐리어 재료는 임의의 적절한 흡수성 플러그 또는 흡수체, 예를 들어 발포성 금속이나 플라스틱 재료, 폴리프로필렌, 테릴렌, 나일론 섬유 또는 세라믹으로 이루어질 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 장치의 사용 이전에 다공성 캐리어 재료 내에 보유될 수 있고, 또는 대안적으로 액체 에어로졸 형성 기재는 사용 도중 또는 사용 직전에 다공성 캐리어 재료 내로 방출될 수 있다. 예를 들어, 액체 에어로졸 형성 기재는 캡슐 내에 제공될 수 있다. 캡슐의 껍질은 가열 시에 용융되어 액체 에어로졸 형성 기재를 다공성 담체 재료 내로 방출시키는 것이 바람직하다. 캡슐은 선택적으로 액체와 조합된 고체를 함유할 수 있다.
대안적으로, 담체는 담배 성분이 통합된 부직포 직물 또는 섬유 다발일 수 있다. 부직포 직물 또는 섬유 번들은, 예를 들어 탄소 섬유, 천연 셀룰로스 섬유, 또는 셀룰로스 유도체 섬유를 포함할 수 있다.
상기 실시예들 중 하나와 관련하여 설명된 특징은 본 개시의 다른 예에 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명은 청구범위에 정의된다. 그러나, 아래에는 비제한적인 예의 비포괄적인 리스트가 제공된다. 이들 실시예의 임의의 하나 이상의 특징은 본원에 기재된 다른 실시예, 구현예, 또는 측면의 임의의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다.
실시예 Ex1: 에어로졸 발생 장치로서, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터; 및 상기 히터의 적어도 일부 주위에 배열된 적어도 하나의 열 절연층을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex2: 에어로졸 발생 장치로서, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 가열 챔버; 및 상기 가열 챔버의 적어도 일부 주위에 배열된 적어도 하나의 열 절연층을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex3: 실시예 Ex1 또는 Ex2에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치는 상기 히터의 적어도 일부 주위에 배열된 복수의 열 절연층을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex4: 전술한 실시예 중 어느 하나에 있어서, 상기 적어도 하나의 열 절연층 또는 상기 복수의 열 절연층은 열 스프레더 층을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex5: 실시예 Ex3 또는 Ex4에 있어서,
상기 복수의 열 절연층은 제1 열 절연층을 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex6: 실시예 Ex5에 있어서, 상기 복수의 열 절연층은 제2 열 절연층을 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex7: 실시예 Ex3 내지 Ex6 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 열 절연층은 복사 반사체 층을 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex8: 실시예 Ex7에 있어서, 상기 복사 반사체 층은 상기 제1 및 제2 열 절연층 사이에 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex9: 실시예 Ex4 내지 Ex8 중 어느 하나에 있어서, 상기 열 스프레더 층은 상기 복수의 열 절연층의 최외측 층인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex10: 실시예 Ex6 내지 Ex9 중 어느 하나에 있어서, 상기 열 스프레더 층은 상기 제1 및 제2 열 절연층 사이에 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex11: 실시예 Ex4 내지 Ex10 중 어느 하나에 있어서, 상기 열 스프레더 층은 적어도 200W/m·k의 열 전도성을 갖는 재료로 형성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex12: 실시예 Ex4 내지 Ex11 중 어느 하나에 있어서, 상기 열 스프레더 층은, 상기 열 스프레더 층에 실질적으로 평행한 방향으로의 열 전도성이 상기 열 스프레더 층에 실질적으로 수직인 방향으로의 열 전도성에 비해 더 높도록 이방성인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex13: 실시예 Ex12에 있어서, 상기 열 스프레더 층에 실질적으로 평행한 방향으로의 열 전도성은 적어도 700W/m·k인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex14: 실시예 Ex4 내지 Ex13 중 어느 하나에 있어서, 상기 열 스프레더 층은 흑연을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex15: 실시예 Ex4 내지 Ex13 중 어느 하나에 있어서, 상기 열 스프레더 층은 상기 에어로졸 발생 장치의 하우징을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex16: 전술한 실시예 중 어느 하나에 있어서, 하우징을 더 포함하고, 여기서 상기 하우징은 적어도 200W/m·k의 열 전도성을 갖는 재료로 형성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex17: 실시예 Ex6 내지 Ex16 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 열 절연층의 열 전도성은 0.050W/m·k 이하, 바람직하게는 0.040W/m·k 이하, 보다 바람직하게는 0.030W/m·k 이하인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex18: 실시예 Ex3 내지 Ex17 중 어느 하나에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치 내의 복수의 열 절연층의 전체 두께는 2mm 미만인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex19: 임의의 선행하는 실시예에 있어서, 상기 히터는 관형 히터이고, 상기 튜브의 내부 공간 내에 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex20: 실시예 Ex19에 있어서, 상기 관형 히터는 상기 기재 상에 또는 그 내부에 배치된 가열 요소를 갖는 관형 기재를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex21: 실시예 Ex19 또는 Ex20에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 튜브의 외부 표면 상에 배치되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex22: 전술한 실시예 중 어느 하나에 있어서, 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동을 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex23: 실시예 Ex3 내지 Ex22 중 어느 하나에 있어서, 사용자에게 에어로졸을 운반하기 위한 기류 경로로부터 복수의 열 절연층 중 하나 이상을 분리하기 위한 배리어를 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex24: 전술한 실시예 중 어느 하나에 있어서, 상기 배리어는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동을 따라 늘어 서있는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex25: 에어로졸 발생 시스템으로서, 실시예 Ex1 내지 Ex24 중 어느 하나에 따른 에어로졸 발생 장치; 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
이제, 실시예가 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은 전기 히터 및 다층 절연부를 보여주는 한 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치의 일부의 개략적인 부분 단면도이다.
도 2는 장치 내에 수용된 에어로졸 발생 물품을 보여주는 또 다른 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치의 내부의 개략도이다.
도 3a는 도 2에서 A로 라벨링된 영역의 확대 단면도이며, 한 구현예에 따른 히터 및 다층 절연부 배열을 보여주고 있다.
도 3b는 도 2에서 A로 라벨링된 영역의 확대 단면도이며, 또 다른 구현예에 따른 히터 및 다층 절연부 배열을 보여주고 있다.
도 4a 및 4b는 에어로졸 발생 장치의 열 절연 성능을 시험하기 위한 2개의 상이한 시험 배열을 보여주고 있다.
도 1은 전기 히터(12) 및 전기 히터(12)와 하우징(16) 사이에 배열된 복수의 열 절연층(14)을 갖는 에어로졸 발생 장치(10)의 일부를 보여주고 있다. 전기 히터는 관형이고, 유사한 직경의 에어로졸 발생 물품(미도시)을 수용하기 위한 직경 D를 갖는 내부 공간을 갖는다. 따라서, 전기 히터는 에어로졸 발생 물품 내의 에어로졸 형성 기재에 대해 외부에 위치 설정된다. 전기 히터(12)의 관형 구조는 산화 알루미늄 세라믹으로 제조되고, KanthalTM으로 만들어진 가열 요소(18)는 사행형 또는 파형 방식으로 외부 원통형 표면을 둘러싼다. 가열 요소(18)는 전기 히터(12)의 일 말단에 배열되고 전기 히터(12)를 제어 회로(미도시)를 통해 전원(미도시)에 연결하기 위한 전기 리드(미도시)에 연결된 2개의 말단(18a 및 18b)을 갖는다. 전기 히터(12)는 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시키기 위해 대략 210°C의 온도로 가열되도록 구성되어 있다.
도 1은 제1 열 절연층(20), 복사 반사체(22), 제2 열 절연층(24) 및 열 스프레더 층(26)을 포함하는, 본 개시에 따른 복수의 열 절연층(14)에 대한 일반적인 구조를 보여주고 있다. 층들 중 적어도 하나, 예를 들어, 복사 반사체(22)는 선택적이고, 후술하는 바와 같이 소정의 구현예에서 생략될 수 있다. 또한, 열 스프레더 층(26)은 에어로졸 발생 장치(10)의 다른 구성 요소, 예를 들어, 외부 하우징(16)에 의해 교체될 수 있으며, 이는 이하에서 논의되는 구현예 중 하나에 해당한다.
제1 열 절연층(20)은 히터(12)의 작동 온도를 견딜 수 있도록 높은 작동 온도(즉, 약 250°C 이상)를 갖는다. 열 절연체인 것에 더하여, 제1 열 절연층(20)은 또한 이들이 접촉할 수 있는 임의의 전기 구성 요소의 연결부의 단락을 피하기 위한 전기 절연체이다. KaptonTM 테이프와 같은 박막 절연체가 사용될 수 있다. 대안적으로, 더 두꺼운 발포체 또는 에어로젤 절연체가 사용될 수 있다.
복사 반사체(22)는 제1 열 절연층(20)에 인접하게 그리고 그 외측으로 배열되어 있지만, 상이하게 위치될 수 있다. 복사 반사체(22)는 일반적으로 히터(12)와 대면하는 반사 표면을 갖는 얇은 금속 호일 또는 금속화 재료로 형성되어 있다. 복사 반사체(22)는, 열 복사가 반사될 수 있는 공간이 있도록, 히터(12)로부터, 예를 들어 공기 또는 열 절연층에 의해 이격되어 있는 것이 중요하다. 또한, 복사 반사체(22)가 히터와 접촉하여 위치된 경우, 복사 반사체(22)를 통한 전도에 의해 열이 전달되어 그 효과를 감소시키고, 복사 반사체(22)의 반사 표면이 히터(12)에 의해 변색되거나 달리 감성될 위험을 감소시킨다.
제2 열 절연층(24)은 복사 반사체(22)에 인접하게 그리고 그 외측으로 배열되어 있지만, 상이하게 위치될 수 있다. 제2 열 절연층(20)은 높은 작동 온도(즉, 약 200°C 이상)를 갖는다. 제2 열 절연층(24)의 작동 온도는 제1 열 절연층(20)만큼 높을 필요가 없는데, 이는 히터(12)로부터 더 멀리 위치되어 있고 제1 열 절연층(20)에 의해 적어도 부분적으로 보호되기 때문이다. 에어로젤 필름과 같은 박막 절연체가 사용될 수 있거나, 대안적으로 더 두꺼운 발포체 또는 에어로젤 절연체가 사용될 수 있다.
열 스프레더 층(26)은 제2 열 절연층(24)에 인접하게 그리고 그 외측으로 배열되어 있지만, 상이하게 위치될 수 있다. 열 스프레더 층(26)은 전형적으로 높은 열 전도성(즉, 적어도 200W/m·k)을 갖는 재료 또는 호일의 시트로 제조된다. 그러나, 바람직한 구현예에서, 열분해 흑연 시트와 같은 이방성 열 스프레더 층(26)이 사용된다. 이는 시트의 평면에 평행한 방향(즉, x-y 방향)으로 비교적 높은 열 전도성(즉, 700W/m·k 초과) 및 시트에 수직인 방향(즉, z 방향)으로 비교적 낮은 열 전도성(즉, 30W/m·k 미만)을 갖는다. 결과적으로, 열 스프레더 층(26)은 층 내에서, 즉 열 스프레더 층(26)에 평행한 방향으로 열을 효과적으로 확산 또는 분포시키지만, 층의 두께를 통한, 즉 열 스프레더 층(26)에 수직인 방향으로의 열 전달을 감소시킨다. 열을 확산시킴으로써, 열 스프레더 층(26)은 핫스팟이 하우징(16)의 외부 표면 상에 형성될 위험을 감소시키는 것을 돕는다. 층의 두께를 통한 열 전달을 감소시킴으로써, 열 스프레더 층(26)은 히터(12)에 의해 발생된 열로부터 하우징을 절연시키는 것을 효과적으로 돕는다.
하우징(16)은 열 스프레더 층(26)에 인접하게 그리고 그 외측으로 배열되어 있다. 복수의 열 절연층(14)은 히터(12)로부터 외부 하우징(16)으로의 열 전달을 감소시키는 것을 도움으로써, 외부 하우징 또는 그 일부가 너무 뜨거워질(즉, 50°C의 온도를 초과) 가능성을 감소시키고, 사용자가 유지하기 불편하지 않은 온도로 하우징(16)을 유지한다. 이러한 예에서, 하우징(16)은 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)으로 제조되며, 이는 그 자체가 합리적인 열 절연체이다. 그러나, 하우징(16)은 외부 하우징(16)이 열 스프레더로서도 작용하도록 더 높은 열 전도성을 갖는 재료로 제조될 수 있다.
도 2는 에어로졸 발생 장치(100) 및 에어로졸 발생 장치(100) 내에 수용된 에어로졸 발생 물품(200)의 내부를 보여주고 있다. 에어로졸 발생 장치(100)와 에어로졸 발생 물품(200)은 함께 에어로졸 발생 시스템을 형성한다. 도 2에서, 에어로졸 발생 장치(100)가 단순화된 방식으로 도시되어 있다. 특히, 에어로졸 발생 장치(100)의 요소들이 축적대로 그려져 있지 않다. 또한, 이러한 구현예의 이해와 무관한 요소는 생략되었다.
에어로졸 발생 장치(100)는 전원(103), 전기 히터(106), 제어 회로(105) 및 복수의 열 절연층(108)을 함유하는 하우징(102)을 포함한다. 전원(103)은 배터리이고, 이 실시예에서는, 충전식 리튬 이온 배터리이다. 제어 회로(105)는 전원(103) 및 히터(106) 둘 모두에 연결되어 있고, 전원(103)으로부터 전기 히터(106)로의 전기 에너지의 공급을 제어하여 전기 히터(106)의 온도를 조절한다.
하우징은 에어로졸 발생 물품(200)이 수용되는 에어로졸 발생 장치(100)의 근위 또는 마우스 말단에 개구부(104)를 갖는다. 에어로졸 발생 장치(100) 및 복수의 열 절연층(108)은 도 2에 단면으로 도시되어 있다. 복수의 열 절연층(108)은 히터(106) 및 에어로졸 발생 물품(200)이 수용되는 하우징(102) 내의 공동(110)을 둘러싼다. 특히, 복수의 열 절연층(108)은 히터(106) 및 공동(110) 둘 다를 둘러싸서 하우징(102)으로의 열 전달을 감소시키고 공동(110)의 원위 말단을 가로질러 배열되어 제어 회로(105)로의 열 전달을 감소시킨다. 복수의 열 절연층(108)은 열 절연층의 다양한 상이한 배열을 가질 수 있으며, 이들 중 2개는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 이하에 기재되어 있다.
히터(106)는 관형이고 도 1의 히터와 동일한 설계를 갖는다. 에어로졸 발생 물품(200)이 에어로졸 발생 장치(100) 내에 수용될 때, 에어로졸 발생 물품(200)은 관형 히터(106) 내의 내부 공간을 통과한다.
에어로졸 발생 물품(200)은 말단 플러그(202), 에어로졸 형성 기재(204), 중공관(206), 마우스피스 필터(208) 및 종이 래퍼(210)를 포함하고 있다. 에어로졸 형성 기재(204)는 담배 또는 담배 기반 재료의 플러그를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품(200)이 에어로졸 발생 장치(100) 내에 완전히 수용될 때, 에어로졸 형성 기재(204)는 히터(106)가 에어로졸 형성 기재(204)를 가열하여 에어로졸을 형성할 수 있도록 히터(106) 내에 위치되어 있다. 말단 플러그(202) 및 마우스피스 필터(208)는 셀룰로오스 아세테이트 섬유로 형성되어 있다.
에어로졸 발생 장치(100)는, 에어로졸 발생 물품(200)의 존재를 검출하기 위한 센서(미도시); 히터(106)를 활성화하기 위한 버튼과 같은 사용자 인터페이스(미도시); 및 사용자에게 정보, 예를 들어, 남은 배터리 전력, 가열 상태 및 오류 메시지를 제공하기 위한 디스플레이 또는 표시기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3a 및 3b는 도 2에서 A로 라벨링된 영역의 확대된 개략도이며, 히터(106), 복수의 열 절연층(108) 및 하우징(102)을 포함하는 에어로졸 발생 장치(100)의 일부를 통한 단면을 보여주고 있다. 도 3a 및 도 3b는 단순화되었고, 에어로졸 발생 장치(100)의 요소는 축적대로 그려져 있지 않다.
또한, 복수의 열 절연층(108) 내의 다수의 열 절연층은 발포체 또는 에어로젤 또는 다른 압축성 구조물로 형성되기 때문에 압축성이다. 이는, 복수의 열 절연층(108)이 에어로졸 발생 장치(100) 내의 프로파일의 변화에 순응할 수 있게 하기 때문에 유리하다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 에어로졸 발생 장치를 따르는 내부 프로파일은, 예를 들어, 에어로졸 발생 물품(200)이 전기 히터(106) 내로 그리고 전기 히터로부터 빠져나오는 지점에서 그리고 하우스가 그의 마우스 말단을 향해 테이퍼지는 지점에서 변한다. 프로파일이 좁아지는 지점에서, 복수의 열 절연층(108) 내의 임의의 압축성 재료는 압축될 것이다. 그러나, 본 발명자들은 관련된 압축의 양이 임의의 주목할 만한 정도로 절연층의 열적 성능에 악영향을 미치지 않는다는 것을 발견하였다. 다음 논의에서, 재료의 두께에 대한 임의의 참조는 그의 미압축된 두께에 대한 것이다.
도 3a는 도 2의 에어로졸 발생 장치(100)에 사용하기 위한 복수의 열 절연층의 제1 배열(108a)을 보여주고 있다. 복수의 열 절연층의 제1 배열(108a)은 제1 열 절연층(120), 열 스프레더 층(122) 및 제2 열 절연층(124)을 포함한다.
제1 열 절연층(120)은 2.5mm의 두께를 갖는 폴리이미드 에어로젤 슬리브를 포함한다. 적절한 폴리이미드 에어로젤 슬리브는 미국 매사추세츠주 보스턴의 Aerogel Technologies에 의해 제조된 Airloy X116 polyimide aerogel로 제조된 슬리브를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
열 스프레더 층(122)은 25μm의 두께를 갖는 열분해 흑연 시트를 포함한다. 적절한 열분해 흑연 시트는 미국 뉴저지주 뉴어크의 Panasonic에 의해 공급된 부품 번호 EYGA121803KV를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
제2 열 절연층(124)은 1mm의 두께를 갖는 중합체 에어로젤을 포함한다. 적절한 중합체 에어로젤은 미국 매사추세츠주 스펜서의 Blueshift Materials에 의해 공급되는 에어로젤 중합체 필름 또는 블록을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
도 3b는 도 2의 에어로졸 발생 장치(100)에 사용하기 위한 복수의 열 절연층의 제2 배열(108b)을 보여주고 있다. 복수의 열 절연층의 제2 배열(108b)은 제1 열 절연층(130), 복사 반사체(132), 제2 열 절연층(134)을 포함하고, 하우징(102)은 열 스프레드 층을 형성한다.
제1 열 절연층(130)은 25μm의 두께를 갖는 폴리이미드 필름을 포함한다. 적합한 폴리이미드 필름은 미국 델라웨어주 윌밍턴의 DuPont에 의해 공급된 KaptonTM 테이프를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
복사 반사체(132)는 0.016mm의 두께를 갖는 알루미늄 포일을 포함한다. 필요한 두께의 임의의 적절한 알루미늄 호일이 사용될 수 있다.
제2 열 절연층(134)은 2.5mm의 두께를 갖는 폴리이미드 발포체를 포함한다. 적절한 폴리이미드 발포체는, 이에 제한되지 않지만, 스웨덴 트렐레보리의 Trelleborg에 의해 공급된 IntekTM PFI-1120 폴리이미드 발포체를 포함한다.
열 스프레더 층을 형성하기 위해, 도 2의 에어로졸 발생 장치의 중합체-기반 하우징(102)은 17mm의 내경 및 18.5mm의 외경을 갖는 관형 알루미늄 하우징으로 대체된다. 알루미늄은 플라스틱보다 더 높은 열 전도성을 가지며, 하우징의 영역에 걸쳐 열을 확산시키는 것을 돕는다. 임의의 적절한 알루미늄 하우징이 사용될 수 있다.
시험
단지 단일 층을 사용하는 것에 비해 복수의 열 절연층을 사용하는 열적 성능을 결정하기 위해, 도 3A 및 도 3B의 배열 각각의 시험 실시예를 제조하였고 도 2의 에어로졸 발생 장치(100)에서 시험하였다. 대조군으로서, 단지 단일 열 절연층을 포함하는 추가의 시험 실시예를 준비하였고, 또한 도 2의 에어로졸 발생 장치(100)에서 시험하였다.
온도를 측정하기 위해, 열전쌍을 사용하였고, 각 시험에 대해 후술하는 바와 같이 에어로졸 발생 장치(100) 상의 관련 시험 지점에 부착하였다. 히터(106)는 외부 실험실 전력 공급부에 의해 전력이 공급되었다. 에어로졸 발생 장치를 수평으로 고정된 상태로 유지시키고, 대략 23°C 내지 25°C의 주변 온도에서 시험하였다.
도 4a 및 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 에어로졸 형성 기재가 없는 빈 종이 튜브(300) 또는 필터 또는 플러그를 도 2의 에어로졸 발생 물품(200) 대신에 시험에 사용하였다. 이는, 일부 열이 에어로졸 형성 기재(204)에 의해 발생된 에어로졸에서 소산되고 최악의 경우의 시나리오를 시뮬레이션하기 위해 빈 종이 튜브(300)를 사용하여 모든 열이 장치(100)로 소산되도록 하기 때문이다.
에어로졸 발생 장치(100) 및 에어로졸 발생 물품(200)은 표 1에 도시된 치수를 가졌다.
표 1
다음의 시험 방법을 사용하였다:
· 히터를 12와트의 전력 한계를 초과하지 않고 가능한 한 빨리 210°C까지 가열한다.
· 히터의 온도를 제어하여 6분 동안 210°C로 유지시킨다.
· 6분차에 전력과 온도를 기록한다.
시험 실시예 1
시험 실시예 1은 도 3a에 도시된 복수의 열 절연층의 제1 배열(108a)의 구조를 가졌다. 복수의 열 절연층(108a)은 히터(106) 및 종이 튜브(300)를 함유하는 공동(110)을 원주방향으로 둘러쌌다. 종이 튜브와 제어 회로(105) 사이의 갭 내의 공동(110)의 원위 말단에서, 도 3a의 제1 열 절연층(120)과 동일한 폴리이미드 에어로젤의 단일 층이 배열되었다.
대조군으로서, 도 3a의 제1 열 절연층(120)과 동등한 단일 열 절연층, 즉 미국 매사추세츠주 보스턴의 Aerogel Technologies에 의해 제조된 Airloy X116 폴리이미드 에어로젤로부터 제조되고 2.5mm의 두께를 갖는 슬리브를 갖는 추가의 시험 실시예를 준비하였다.
도 4a에서 알 수 있는 바와 같이, 열전쌍을 다음 지점에서 부착하였다:
· 히터(106) 내측에 위치되어 있는 지점에서 종이 튜브의 외측 상의 지점 X1.
· 히터(106)의 중간 지점 위에 놓이는 지점에서 하우징(102)의 외측 상의 지점 X2.
· 지점 X2의 좌측(장치의 근위 말단을 향함)으로의 지점에서 하우징(102)의 외측 상의 지점 X3.
· 지점 X2의 우측(장치의 원위 말단을 향함)으로의 지점에서 하우징(102)의 외측 상의 지점 X4.
· 히터(106)로부터의 전기 리드가 제어 회로(105)에 연결되어 있는 지점에서의 지점 X5.
열분해 흑연 시트 열 스프레더의 성능 및 핫스팟을 감소시키기 위해 열을 확산시키는 능력을 평가하기 위해 측정 X3 및 X4을 수행하였다.
시험 실시예 1에 대한 시험 결과는 하기 표 2에 나타나 있다.
표 2
결과는, 시험 실시예 1의 다층 절연이 대조군의 단층 절연에 비해 개선된 열 절연 성능을 갖는다는 것을 보여준다. 온도 측정 X2, X3 및 X4로부터 알 수 있는 바와 같이, 하우징 외측 상의 온도는 시험 실시예 1의 경우 대조군의 경우보다 상당히 낮다. 시험 실시예 1에 대한 이들 온도 각각은 편안한 임계 온도인 50°C 미만이다. 또한, 열 스프레더 층이 그의 영역에 걸쳐 열을 확산시켜 핫스팟의 형성을 감소시키는 데 효과적임을 보여주는 대조군과 비교하여, 시험 실시예 1에 대한 온도 측정 X2, X3 및 X4 사이에 편차가 더 적다.
또한, 시험 실시예 1에서 히터를 210°C로 유지하는 데 필요한 전력은 다층이 시스템의 효율을 개선하는 데 도움을 준다는 것을 보여주는 대조군에 비해 낮다. 또한, 시험 실시예 1의 온도 X5가 더 낮다는 것은 상기 배열이 히터(106)에 의해 발생된 열로부터 제어 회로를 보호하는 데 도움을 준다는 것을 보여준다.
시험 실시예 2
시험 실시예 2는 도 3b에 도시된 복수의 열 절연층의 제1 배열(108b)의 구조를 가졌다. 복수의 열 절연층(108b)은 히터(106) 및 종이 튜브(300)를 함유하는 공동(110)을 원주 방향으로 둘러쌌다. 도 3b와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 도 2의 에어로졸 발생 장치의 중합체-기반 하우징(102)은 알루미늄 하우징으로 대체되어 열 스프레더 층을 제공한다.
대조군으로서, 도 3b의 제2 열 절연층(134)과 동등한 단일 열 절연층, 즉, 스웨덴 트렐레보리의 Trelleborg에 의해 공급된 IntekTM PFI-1120 폴리이미드 발포체로부터 제조되고 두께가 2.5mm인 슬리브를 갖는 추가의 시험 실시예를 준비하였다. 대조군이 도 2의 에어로졸 발생 장치의 표준 중합체-기반 하우징(102)과 함께 사용하였다.
도 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 열전쌍을 다음의 지점에서 부착하였다:
· 그것이 히터(106) 내측에 위치되어 있는 지점에서 종이 튜브의 외측 상의 포인트 Y1.
· 히터(106)의 중간 지점 위에 놓이는 지점에서 하우징(102)의 외측 상의 포인트 Y2.
· 히터(106)로부터의 전기 리드가 제어 회로(105)에 연결되어 있는 지점에서의 포인트 Y3.
시험 실시예 2에 대한 시험 결과는 아래 표 3에 나타나 있다.
표 3
결과는, 시험 실시예 2의 다층 절연이 대조군의 단층 절연과 비교하여 개선된 열 절연 성능을 갖는다는 것을 보여준다. 온도 측정 Y2로부터 알 수 있는 바와 같이, 하우징 외측 상의 온도는 시험 실시예 2의 경우 대조군의 경우보다 상당히 낮다. 시험 실시예 2에 대한 온도 측정 Y2는 편안한 임계 온도인 50°C보다 훨씬 낮다. 온도 측정 Y2는 또한 높은 열 전도성(즉, 200W/m·k 초과)을 갖는 하우징 재료의 사용이 효과적인 열 확산을 제공할 수 있음을 보여준다.
시험 실시예 3
제3 시험 실시예도 준비하였다. 시험 실시예 3은 시험 실시예 1과 동일한 복수의 열 절연층에 대한 구조, 즉, 도 3a의 복수의 열 절연층의 제1 배열(108a)을 가졌다. 그러나, 시험 실시예 3에서, 도 2의 에어로졸 발생 장치의 중합체-기반 하우징(102)은 15mm의 직경을 갖는 구리 관형 하우징으로 대체되어 도 3a의 열분해 흑연 시트 열 스프레더 층(122)에 추가 열 스프레더 층을 제공한다. 도 4b의 열전쌍 배열을 사용하여 온도를 측정하였다.
시험 실시예 3에 대한 시험 결과를 아래 표 4에 나타나 있다.
표 4
표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 시험 실시예 3에서 하우징의 외측 상의 온도(온도 측정 Y2)는 시험 실시예 1에서의 등가 온도(온도 측정 X2)보다 7°C 더 낮다. 따라서, 이는 높은 열 전도성(즉, 200W/m·k 초과)을 갖는 하우징 재료의 사용이 에어로졸 발생 장치의 열 확산 성능을 더욱 개선할 수 있음을 보여준다.

Claims (23)

  1. 에어로졸 발생 장치로서,
    에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터; 및
    상기 히터의 적어도 일부 주위에 배열된 복수의 열 절연층을 포함하고, 상기 복수의 열 절연층은 열 스프레더 층을 포함하고;
    상기 열 스프레더 층은 상기 에어로졸 발생 장치의 하우징을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 열 절연층은 제1 열 절연층 및 제2 열 절연층을 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 열 절연층은 복사 반사체 층을 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  4. 제2항을 인용하는 제3항에 있어서, 상기 복사 반사체 층은 상기 제1 및 제2 열 절연층 사이에 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 스프레더 층은 상기 복수의 열 절연층의 최외측 층인, 에어로졸 발생 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 스프레더 층은 적어도 200W/m·k의 열 전도성을 갖는 재료로 형성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열 스프레더 층은 적어도 300W/m·k의 열 전도성을 갖는 재료로 형성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 열 스프레더 층은 적어도 400W/m·k의 열 전도성을 갖는 재료로 형성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 스프레더 층은, 상기 열 스프레더 층에 실질적으로 평행한 방향으로의 열 전도성이 상기 열 스프레더 층에 실질적으로 수직인 방향으로의 열 전도성에 비해 더 높도록 이방성인, 에어로졸 발생 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 열 스프레더 층에 실질적으로 평행한 방향으로의 열 전도성은 적어도 700W/m·k인, 에어로졸 발생 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 스프레더 층은 흑연을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 열 절연층의 열 전도성은 0.050W/m·k 이하, 바람직하게는 0.040W/m·k 이하, 보다 바람직하게는 0.030W/m·k 이하인, 에어로졸 발생 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치 내의 상기 복수의 열 절연층의 전체 두께는 2mm 미만인, 에어로졸 발생 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동을 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 공동은 상기 히터를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 복수의 열 절연층은 상기 공동의 원위 말단에 걸쳐 더 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 열 절연층이 상기 공동의 전체를 실질적으로 둘러싸고 있는, 에어로졸 발생 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 전력 공급원 및 상기 히터로의 전력 공급을 제어하도록 구성된 제어 회로를 더 포함하고, 상기 복수의 열 절연층 중 적어도 일부분은 상기 히터와 상기 제어 회로 사이에 배열되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터는 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 배열된 내부 공간을 포함하는 관형 히터인, 에어로졸 발생 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 관형 히터는 관형 기재 상에 또는 그 내부에 배치된 가열 요소를 갖는 관형 기재를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 관형 기재의 외부 표면 상에 배치되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 에어로졸을 사용자에게 운반하기 위한 기류 경로로부터 상기 복수의 열 절연층 중 하나 이상을 분리하기 위한 배리어를 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  23. 에어로졸 발생 시스템으로서,
    제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 장치; 및
    에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
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