KR20230129464A - 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치 - Google Patents

에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치 Download PDF

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KR20230129464A
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heating
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aerosolizable
inductor coil
heating element
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KR1020237026304A
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루크 워렌
매튜 호지슨
안톤 코러스
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니코벤처스 트레이딩 리미티드
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Abstract

에어로졸 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치(200)가 설명된다. 이 장치(200)는 에어로졸 가능한 재료를 포함하는 물품(110)의 적어도 일부를 수용하기 위한 가열 존(zone)(215)을 포함한다. 이 장치(200)는 또한 자기장 생성기(240) 및 가열 요소(220)를 갖는 가열 조립체(201)를 포함한다. 자기장 생성기(240)는 변화하는 자기장을 발생하도록 구성된 인덕터 코일(inductor coil)(241)을 포함한다. 가열 요소(220)는 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열 가능한 베이스(base) 부분(222), 및 가열 존(215)을 가열하기 위해 베이스 부분(222)으로부터 돌출된 가열 부분(221)을 포함한다. 가열 부분(221)은 열 전도에 의해 베이스 부분(222)에 의해 가열 가능하고; 가열 부분(221)의 열 전도율은 베이스 부분(222)의 적어도 부분의 열 전도율보다 크다.

Description

에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치
본 발명은 에어로졸 가능한(aerosolisable) 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 세장형 가열 요소, 에어로졸 제공 디바이스, 및 에어로졸 생성 재료를 포함하는 물품 및 에어로졸 제공 디바이스를 포함하는 에어로졸 제공 시스템에 관한 것이다.
시가렛(cigarette)들, 시가(cigar)들 등과 같은 흡연 물품들은 사용 중에 담배를 태워 담배 연기를 생성한다. 담배를 태우지 않고 화합물들을 방출하는 제품들을 생성함으로써, 담배를 태우는 이러한 물품들에 대한 대안들을 제공하려는 시도들이 이루어지고 있다. 이러한 제품들의 예들로는 재료를 태우지 않고 가열함으로써 화합물들을 방출하는 가열 디바이스들이 있다. 재료는, 예를 들어, 담배 또는 다른 비-담배 제품들일 수 있으며, 니코틴(nicotine)을 보유하거나 또는 보유하지 않을 수도 있다.
양태에 따르면, 에어로졸 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치가 제공되며, 이 장치는, 에어로졸 가능한 재료를 포함하는 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 가열 존(zone); 가열 조립체를 포함하고, 이 가열 조립체는, 변화하는 자기장을 발생하도록 구성된 인덕터 코일(inductor coil)을 포함하는 자기장 생성기; 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열 가능한 베이스(base) 부분 및 가열 존을 가열하기 위해 베이스 부분으로부터 돌출된 가열 부분을 포함하는 가열 요소를 포함하고, 여기서 가열 부분은 열 전도에 의해 베이스 부분에 의해 가열 가능하고; 및 가열 부분의 열 전도율은 베이스 부분의 적어도 부분의 열 전도율보다 크다.
인덕터 코일은 평면형 코일 및 나선형 코일 중 적어도 하나일 수 있다.
나선형 코일은 평평한 나선형 코일일 수 있다.
나선형 코일은 비-평면형일 수 있다.
인덕터 코일은 박막을 포함할 수 있다. 인덕터 코일은 기판 상에 장착될 수 있다. 기판은 PCB를 포함할 수 있다.
베이스 부분은 인덕터 코일 내로 연장될 수 있다. 베이스 부분은 인덕터 코일을 통해 연장될 수 있다.
베이스 부분은 인덕터 코일과 가열 부분 사이에 있다.
가열 부분 및 베이스 부분은 분리될 수 없다. 가열 부분 및 베이스 부분은 일체형으로 형성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, '일체형으로 형성되는'이라는 용어는 피처(feature)들이 분리될 수 없다는 것을 의미하도록 의도된다. 피처들은 원-피스 구성요소(one piece component)로 형성될 수 있다. 즉, 피처들은 그 사이에 조인트(joint)들이 규정되지 않도록 함께 형성된다.
가열 부분 및 베이스 부분은 그 사이가 열 전도성으로 연결될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, '사이가 전도성으로 연결되는'이라는 용어는 반드시 2 개의 피처들이 사이가 직접 연결된다는 것을 의미하지는 않으며, 이러한 배열은 그 사이에 하나 또는 추가의 피처들을 포함할 수 있다. 가열 부분 및 베이스 부분은 그 사이가 열적으로 직접 전도성으로 연결될 수 있다. 가열 부분 및 베이스 부분은 예를 들어 중간 부재에 의해 그 사이가 열적으로 간접적으로 전도성 연결될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, '사이가 전도성으로 연결되는'이라는 용어는 가열 부분과 베이스 부분 사이의 열 전달의 주요 수단을 의미하도록 의도된다.
가열 부분은 제1 재료를 포함할 수 있고, 베이스 부분의 적어도 부분은 제2 재료를 포함할 수 있다.
제1 재료의 열 전도율 값은 제2 재료의 열 전도율 값보다 클 수 있다.
제1 재료는 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열되는 것에 대한 제2 재료의 민감성보다 더 작은 민감성을 가질 수 있다.
제1 재료는 비철(non-ferrous) 재료일 수 있다. 제2 재료는 강자성 재료 및 상자성 재료 중 하나 일 수 있다.
베이스 부분은 칼라(collar)를 포함할 수 있다.
칼라는 인덕터 코일과 가열 부분 사이에 배치될 수 있다.
베이스 부분은 코어(core)를 포함할 수 있다. 칼라는 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고 있을 수 있다.
코어 및 칼라는 분리되지 않을 수 있다. 칼라 및 코어는 일체형으로 형성될 수 있다. 코어 및 가열 부분은 원-피스 구성요소를 형성할 수 있다.
칼라는 축방향 연장 섹션(section)을 포함할 수 있다. 칼라는 반경방향 연장 섹션을 포함할 수 있다. 코어는 관형일 수 있다. 축방향 연장 섹션은 관형일 수 있다.
칼라는 플레이트(plate)를 포함할 수 있다.
지지 섹션은 플레이트로부터 직립할 수 있다. 가열 부분은 지지 섹션에 의해 지지될 수 있다. 지지 부분은 보어(bore)를 규정할 수 있다. 지지 부분은 플랜지(flange)일 수 있다.
코어는 칼라 내로 연장될 수 있다. 코어는 칼라를 통해 연장될 수 있다.
가열 부분은 가열 존에 돌출될 수 있다. 베이스 부분은 가열 존으로부터 이격될 수 있다.
가열 요소는 세장형이고, 종축을 규정할 수 있다. 베이스 부분의 반경방향 폭은 가열 부분의 반경방향 폭보다 클 수 있다.
가열 요소는 세장형이고, 종축을 규정할 수 있다. 코어의 반경방향 폭은 가열 부분의 반경방향 폭보다 클 수 있다.
베이스 부분은 반경방향 연장 섹션을 포함할 수 있다.
반경방향 연장 섹션은 플랜지를 포함할 수 있다. 플랜지는 원주 방향으로 연장될 수 있다.
반경방향 연장 섹션은 인덕터 코일과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다.
베이스 부분은 인덕터 코일을 통해 연장되는 축방향 연장 섹션을 포함할 수 있다.
반경방향 연장 섹션은 가열 부분과 베이스 부분의 축방향 연장 섹션 사이에 있을 수 있다.
베이스 부분은 챔버(chamber)를 포함할 수 있다.
베이스 부분은 적어도 부분적으로 관형일 수 있다.
베이스 부분은 폐쇄된 단부를 가질 수 있다. 폐쇄된 단부는 베이스 부분의 관형 섹션과 가열 부분 사이에 있을 수 있다. 가열 부분은 폐쇄된 단부로부터 돌출될 수 있다.
장치는 가열 캐비티(cavity)의 폐쇄된 단부를 규정하는 단부 벽을 포함할 수 있다. 베이스 부분은 가열 존 외부에 있을 수 있다. 베이스 부분은 단부 벽을 통해 연장될 수 있다.
가열 부분 및 인덕터 코일은 축 방향으로 오프셋(offset)될 수 있다. 가열 존 및 베이스 부분은 축 방향으로 오프셋될 수 있다. 베이스 부분은 가열 존 외부에 있을 수 있다.
가열 요소는 가열 존으로부터 제거 가능할 수 있다. 가열 요소는 교환 가능할 수 있다.
장치는 가열 존을 규정하는 리셉터클(receptacle)을 포함할 수 있다.
리셉터클은 가열 존의 단부를 규정하는 베이스를 가질 수 있다. 리셉터클은 베이스로부터 직립하는 주변 벽을 가질 수 있다.
가열 부분은 베이스로부터 직립할 수 있다. 가열 부분은 가열 존에 돌출될 수 있다. 가열 부분은 자유 단부의 날카로운 에지(edge) 또는 포인트(point)를 포함할 수 있다. 가열 부분은 핀(pin) 또는 블레이드(blade)일 수 있다. 가열 부분은 가열 영역에 의해 수용되는 물품 내로 연장되도록 구성될 수 있다.
가열 부분 및 베이스 부분은 동축일 수 있다. 가열 부분 및 칼라는 동축일 수 있다.
양태에 따르면, 에어로졸 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치가 제공되고, 이 장치는, 에어로졸 가능한 재료를 포함하는 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 가열 존; 가열 조립체를 포함하고, 이 가열 조립체는, 변화하는 자기장을 발생하도록 구성된 인덕터 코일을 포함하는 자기장 생성기; 가열 부분 및 베이스 부분을 포함하는 가열 요소를 포함하고; 여기서 베이스 부분은 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열 가능하고, 가열 부분은 가열 존을 가열하기 위해 베이스 부분으로부터 돌출되며, 여기서 가열 부분은 축을 규정하고, 여기서 베이스 부분은 가열 부분보다 더 큰 반경방향 폭을 가지며, 인덕터 코일 내로 적어도 부분적으로 연장된다.
베이스 부분은 인덕터 코일에 의해 규정된 상부 범위를 통해 연장될 수 있다. 베이스 부분은 인덕터 코일에 의해 규정된 구멍 내로 및/또는 구멍을 통해 연장될 수 있다. 인덕터 코일은 기판에 의해 지지될 수 있다. 베이스 부분은 기판에 의해 규정된 개구를 통해 연장될 수 있다.
인덕터 코일은 평면형 코일 및 나선형 코일 중 적어도 하나일 수 있다.
나선형 코일은 평평한 나선형 코일일 수 있다.
나선형 코일은 비-평면형일 수 있다.
본 양태의 장치는 위에서 설명된 특징들 중 하나 이상, 또는 전부를 적절하게 포함할 수 있다.
양태에 따르면, 에어로졸 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 세장형 가열 요소가 제공되며, 여기서 세장형 가열 요소는 베이스 부분, 가열 부분, 및 베이스 부분과 가열 부분 사이에 반경방향으로 연장되는 플랜지를 포함한다.
양태에 따르면, 에어로졸 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 세장형 가열 요소가 제공되며, 여기서 세장형 가열 요소는 베이스 부분 및 가열 부분을 포함하고, 여기서 가열 부분은 열 전도에 의해 베이스 부분에 의해 가열 가능하며; 및 가열 부분의 열 전도율은 베이스 부분의 적어도 부분의 열 전도율보다 크다.
양태에 따르면, 에어로졸 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 세장형 가열 요소가 제공되며, 여기서 세장형 가열 요소는 종축을 규정하는 세장형 가열 부분, 및 세장형 가열 부분으로부터 연장되는 베이스 부분을 포함하며, 여기서 베이스 부분은 관형이고, 종축에 수직인 폭이 가열 부분의 폭보다 크다.
양태에 따르면, 위에서 제시된 바와 같은 장치들 중 적어도 하나를 포함하는 에어로졸 제공 디바이스가 제공된다.
양태에 따르면, 위에서 제시된 바와 같은 세장형 가열 요소들 중 적어도 하나를 포함하는 에어로졸 제공 디바이스가 제공된다.
양태에 따르면, 위에서 제시된 바와 같은 장치들 중 적어도 하나 및 위에서 제시된 바와 같은 세장형 가열 요소들 중 적어도 하나를 포함하는 에어로졸 제공 디바이스가 제공된다.
물품은 소모품일 수 있다.
에어로졸 제공 디바이스는 비가연성 에어로졸 제공 디바이스일 수 있다.
이 디바이스는 담배 가열 디바이스일 수 있으며, 비연소식 가열(heat-not-burn) 디바이스로도 알려져 있다.
양태에 따르면, 위에서 설명된 에어로졸 제공 디바이스, 및 에어로졸 생성 재료를 포함하는 물품을 포함하는 에어로졸 제공 시스템이 제공된다.
에어로졸 생성 재료는 비-액체 에어로졸 생성 재료일 수 있다.
물품은 적어도 부분적으로 가열 영역 내에 수용되도록 치수가 정해질 수 있다.
이제 실시예들이 예로서만, 그리고 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 에어로졸 제공 디바이스의 정면 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 에어로졸 제공 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2의 에어로졸 제공 디바이스의 자기장 생성기의 부분의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 4는 에어로졸 제공 디바이스의 가열 조립체의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 4의 가열 조립체의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 4의 가열 조립체의 단면 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 7은 에어로졸 제공 디바이스의 다른 가열 조립체의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 8은 도 7의 가열 조립체의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 9는 도 7의 가열 조립체의 단면 측면도를 개략적으로 도시한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "에어로졸 생성 재료"라는 용어는 전형적으로 에어로졸의 형태로 가열 시 휘발된 성분들을 제공하는 재료들을 포함한다. 에어로졸 생성 재료는 임의의 담배 보유 재료를 포함하며, 예를 들어 담배, 담배 파생품들, 팽화 담배, 재구성 담배 또는 담배 대용품들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 재료에는 또한, 제품에 따라, 니코틴을 보유하거나 또는 보유하지 않을 수 있는 다른 비-담배 제품들도 포함될 수 있다. 에어로졸 생성 재료는 예를 들어 고체, 액체, 겔(gel), 왁스(wax) 등의 형태일 수 있다. 에어로졸 생성 재료는 예를 들어 또한 재료들의 조합 또는 블렌드(blend)일 수도 있다. 에어로졸 생성 재료는 또한 "흡연 가능한 재료"로 알려져 있을 수도 있다.
에어로졸 생성 재료를 가열하여 에어로졸 생성 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키고, 전형적으로 에어로졸 생성 재료를 태우거나 또는 연소시키지 않고, 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하는 장치가 알려져 있다. 이러한 장치는 때때로 "에어로졸 생성 디바이스", "에어로졸 제공 디바이스", "비연소식 가열 디바이스", "담배 가열 제품 디바이스" 또는 "담배 가열 디바이스" 또는 이와 유사한 것으로 설명되기도 한다. 유사하게, 전형적으로 니코틴을 함유하거나 또는 함유하지 않을 수 있는 액체 형태의 에어로졸 생성 재료를 증발시키는 소위 e-시가렛(e-cigarette) 디바이스들도 또한 존재한다. 에어로졸 생성 재료는 장치 내로 삽입될 수 있는 로드(rod), 카트리지(cartridge) 또는 카세트(cassette) 등의 형태이거나 또는 그 부분으로 제공될 수 있다. 에어로졸 생성 재료를 가열하고 휘발시키기 위한 가열기(heater)가 장치의 "영구" 부분으로 제공될 수 있다.
에어로졸 제공 디바이스는 가열을 위한 에어로졸 생성 재료를 포함하는 물품을 수용할 수 있다. 본 맥락에서 "물품"은, 에어로졸 생성 재료를 휘발시키기 위해 가열되는, 사용 시에 에어로졸 생성 재료를 포함하거나 또는 수용하는 구성요소, 및 선택적으로 사용 중인 다른 구성요소들이다. 사용자는, 이후에 사용자가 흡입하는 에어로졸을 생성하기 위해 가열되기 전에 에어로졸 제공 디바이스 내로 물품을 삽입할 수 있다. 물품은, 예를 들어, 물품을 수용할 수 있는 크기의 디바이스의 가열 챔버 내에 배치되도록 구성되는 미리 정해진 크기 또는 특정 크기일 수 있다.
도 1은 에어로졸 생성 매체/재료로부터 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 제공 디바이스(100)의 예를 도시한다. 디바이스(100)는 에어로졸 생성 매체를 포함하는 교체 가능한 물품(110)을 가열하여, 디바이스(100)의 사용자가 흡입할 수 있는 에어로졸 또는 다른 흡입 가능한 매체를 발생하는 데 사용될 수 있다.
디바이스(100)는 디바이스(100)의 다양한 구성요소들을 둘러싸고 수용하는 하우징(102)을 포함한다. 디바이스(100)는 일 단부에 개구(104)를 가지며, 이 개구를 통해 디바이스(100)에 의한 가열을 위해 물품(110)이 삽입될 수 있다. 물품(110)은 디바이스(100)에 의한 가열을 위해 디바이스(100) 내로 완전히 또는 부분적으로 삽입될 수 있다.
디바이스(100)는 버튼 또는 스위치와 같은 사용자 작동 가능한 제어 요소(106)를 포함할 수 있으며, 이 제어 요소는, 작동될 때, 예를 들어 눌려질 때, 디바이스(100)를 작동시킨다. 예를 들어, 사용자는 스위치(106)를 누름으로써 디바이스(100)를 활성화할 수 있다.
디바이스(100)는 종축(101)을 규정하며, 물품(110)이 디바이스(100) 내로 삽입될 때 이 종축을 따라 연장될 수 있다.
도 2는 도 1의 에어로졸 제공 디바이스(100)의 개략적 예시로서, 디바이스(100)의 다양한 구성요소들을 도시한다. 디바이스(100)는 도 2에 도시되지 않은 다른 구성요소들을 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 디바이스(100)는 에어로졸 가능한 재료(200)을 가열하기 위한 장치를 포함한다. 장치(200)는 가열 조립체(201), 제어기(제어 회로)(202), 및 전력 소스(source)(204)를 포함한다. 장치(200)는 본체 조립체(210)를 포함한다. 본체 조립체(210)는 섀시(chassis) 및 디바이스의 일부를 형성하는 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 가열 조립체(201)는 디바이스(100) 내로 삽입된 물품(110)의 에어로졸 생성 매체를 가열하여, 에어로졸 생성 매체로부터 에어로졸이 발생되도록 구성된다. 전력 소스(204)는 가열 조립체(201)에 전기 전력을 공급하고, 가열 조립체(201)는 공급된 전기 에너지를 에어로졸 생성 매체를 가열하기 위한 열 에너지로 변환한다.
전력 소스(204)는 예를 들어, 충전식 배터리 또는 비-충전식 배터리와 같은 배터리일 수 있다. 적합한 배터리들의 예들로는, 예를 들어, 리튬 배터리(예를 들어, 리튬 이온 배터리), 니켈 배터리(예를 들어, 니켈 카드뮴 배터리), 및 알카라인 배터리가 포함된다.
배터리(204)는 제어기(202)의 제어 하에 에어로졸 생성 재료를 가열하기 위해 필요할 때 전기 전력을 공급하기 위해 가열 조립체(201)에 전기적으로 결합될 수 있다. 제어 회로(202)는 사용자가 제어 요소(106)를 작동하는 것에 기초하여 가열 조립체(201)를 활성화 및 비활성화하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(202)는 사용자가 스위치(106)를 작동하는 것에 반응하여 가열 조립체(201)를 활성화할 수 있다.
개구(104)에 가장 가까운 디바이스(100)의 단부는, 사용 시 사용자의 입에 가장 가깝기 때문에, 디바이스(100)의 근위 단부(또는 마우스(mouth) 단부)(107)로 알려질 수 있다. 사용 시, 사용자는 개구(104) 내로 물품(110)을 삽입하고, 사용자 제어부(106)를 작동하여 에어로졸 생성 재료를 가열하기 시작하고, 디바이스에서 발생된 에어로졸을 흡인한다. 이로 인해, 에어로졸은 디바이스(100)의 근위 단부를 향한 유동 경로를 따라 디바이스(100)를 통해 흐르게 된다.
개구(104)로부터 가장 멀리 떨어진 디바이스의 다른 단부는, 사용 시 사용자의 입으로부터 가장 멀리 떨어진 단부이기 때문에, 디바이스(100)의 원위 단부(108)로 알려져 있을 수 있다. 사용자가 디바이스에서 발생된 에어로졸을 흡인하면, 에어로졸은 디바이스(100)의 근위 단부를 향한 방향으로 흐른다. 디바이스(100)의 특징들에 적용되는 근위 및 원위라는 용어들은 축(101)을 따라 근위-원위 방향으로 이러한 특징들의 서로에 대한 상대적 포지셔닝(positioning)을 참조하여 설명될 것이다.
가열 조립체(201)는 유도 가열 프로세스를 통해 물품(110)의 에어로졸 생성 재료를 가열하기 위한 다양한 구성요소들을 포함할 수 있다. 유도 가열은 전자기 유도에 의해 전기 전도성 가열 요소(예를 들어, 서셉터(susceptor))를 가열하는 프로세스이다. 유도 가열 조립체는 유도 요소, 예를 들어, 하나 이상의 인덕터 코일들, 및 교류 전기 전류와 같은 변하는 전기 전류를 유도 요소를 통해 통과시키는 디바이스를 포함할 수 있다. 유도 요소의 변하는 전기 전류는 변화하는 자기장을 발생한다. 변화하는 자기장은 유도 요소에 대해 적절하게 포지셔닝된 서셉터(가열 요소)를 투과하여, 서셉터 내부에 와전류들을 발생한다. 서셉터는 와전류들에 대한 전기 저항을 가지므로, 이 저항에 대한 와전류들의 흐름으로 인해 서셉터가 줄(Joule) 가열에 의해 가열된다. 서셉터가 철, 니켈 또는 코발트와 같은 강자성 재료를 포함하는 경우들에서, 서셉터의 자기 이력(hysteresis) 손실들에 의해, 즉 변화하는 자기장과의 정렬에 따른 자성 재료의 자기 쌍극자들의 변하는 배향에 의해 열이 발생될 수도 있다. 유도 가열에서는, 예를 들어 전도에 의한 가열과 달리, 서셉터 내부에서 열이 발생되어, 빠른 가열이 허용된다. 또한, 유도 요소와 서셉터 사이에 임의의 물리적 접촉이 필요하지 않으므로, 구성 및 애플리케이션(application)에서 향상된 자유도를 허용한다.
장치(200)는 가열될 물품(110)을 수용하도록 구성되고 치수가 정해진 가열 챔버(211)를 포함한다. 가열 챔버(211)는 가열 존(215)을 규정한다. 본 예에서, 물품(110)은 일반적으로 원통형이고, 가열 챔버(211)는 이에 대응하여 일반적으로 형상이 원통형이다. 그러나, 다른 형상들도 가능할 것이다. 가열 챔버(211)는 리셉터클(212)에 의해 형성된다. 리셉터클(212)은 단부 벽(213) 및 주변 벽(214)을 포함한다.
가열 챔버(211)는 리셉터클(212)의 내부 벽들에 의해 규정된다. 리셉터클(212)은 지지 부재로서 역할을 한다. 리셉터클은, 디바이스(100)의 종축(101)을 따라 그리고 종축 주위로 그리고 종축과 실질적으로 동축으로 연장되는 일반적으로 관형인 부재를 포함한다. 그러나, 다른 형상들도 가능할 것이다. 리셉터클(212)(및 따라서 가열 챔버(211))은 그의 근위 단부가 개방되어 있어서, 디바이스(100)의 개구(104) 내로 삽입된 물품(110)이 이를 통해 가열 챔버(211)에 의해 수용될 수 있다. 리셉터클(212)은 그의 원위 단부에서 단부 벽(213)에 의해 폐쇄된다. 리셉터클(212)은 공기 통로를 형성하는 하나 이상의 도관들을 포함할 수 있다. 사용 시, 물품(110)의 원위 단부는 가열 챔버(211)의 단부에 근접하거나 또는 이와 맞물려 포지셔닝될 수 있다. 공기는 하나 이상의 도관들을 통과하여, 가열 챔버(211) 내로 유입될 수 있고, 디바이스(100)의 근위 단부를 향해 물품(110)을 통해 흐를 수 있다.
리셉터클(212)은 절연 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 리셉터클(212)은 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)과 같은 플라스틱으로 형성될 수 있다. 다른 적합한 재료들도 가능하다. 리셉터클(212)은 가열 조립체(201)가 작동될 때 조립체가 강성/고체 상태를 유지하도록 보장하는 그러한 재료들로 형성될 수 있다. 리셉터클(212)에 대해 비-금속 재료를 사용하면 디바이스(100)의 다른 구성요소들의 가열을 제한하는 데 도움이 될 수 있다. 리셉터클(212)은 다른 구성요소들의 지지를 돕기 위해 강성 재료로 형성될 수 있다.
리셉터클(212)에 대한 다른 배열들이 가능할 것이다. 예를 들어, 실시예에서, 단부 벽(213)은 가열 조립체(201)의 부분에 의해 규정된다.
도 2에 예시된 바와 같이, 가열 조립체(201)는 가열 요소(220)를 포함한다. 가열 요소(220)는 가열 존(215)을 가열하도록 구성된다. 가열 존(215)은 가열 챔버(211)에 규정된다. 실시예들에서, 가열 챔버(211)는 가열 존(215)의 일부 또는 가열 존(215)의 범위를 규정한다.
가열 요소(220)는 가열 존(215)을 가열하기 위해 가열될 수 있다. 가열 요소(220)는 유도 가열 요소이다. 즉, 가열 요소(220)는 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함한다. 가열 요소(220)는 가열 부분(221) 및 베이스 부분(222)을 포함한다. 베이스 부분(222)은 서셉터로서 역할을 한다.
서셉터는 전자기 유도에 의한 가열에 적합한 전기 전도성 재료를 포함한다. 예를 들어, 서셉터는 탄소강으로 형성될 수 있다. 다른 적절한 재료들, 예를 들어 철, 니켈 또는 코발트와 같은 강자성 재료가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
가열 조립체(201)는 자기장 생성기(240)를 포함한다. 자기장 생성기(240)는 서셉터를 투과하여 서셉터에 가열을 유발하는 하나 이상의 변화하는 자기장들을 발생하도록 구성된다. 자기장 생성기(240)는 인덕터 요소로 작용하는 인덕터 코일(241)을 포함한다. 인덕터 코일(241)은 기판으로서 역할을 하는 인쇄 회로 기판(PCB)(250) 상에 있지만, 다른 배열들도 상정될 수 있다.
가열 요소(220)는 가열 존(215)에서 연장된다. 돌출 요소로서 작용하는 가열 부분(221)은 가열 존(215)에 돌출된다. 가열 요소(220)는 주변 벽(214)으로부터 이격된다. 가열 조립체(201)는, 물품(110)이 가열 챔버(211)에 의해 수용될 때, 가열 요소(220)의 가열 부분(221)이 물품(110)의 원위 단부 내로 연장되도록 구성된다. 가열 요소(220)의 가열 부분(221)은, 사용 시, 물품(110) 내에 포지셔닝된다. 가열 요소(220)는 물품(110)의 에어로졸 생성 재료를 내부로부터 가열하도록 구성되며, 이러한 이유로 내부 가열 요소로 지칭된다. 이를 용이하게 하기 위해, 내부 가열 요소(220)는 디바이스(100) 내로 삽입되는 물품(110)을 관통하도록 구성된다.
본 실시예에서, 가열 요소(220)의 가열 부분(221)은 근위 단부(223)에 날카로운 에지 또는 포인트를 포함한다. 가열 부분(221)은 핀(pin)이다. 다른 형상들이 상정되는데, 예를 들어, 실시예들에서 가열 부분(221)은 블레이드(blade)이다. 가열 부분(221)은 디바이스의 종축(101)을 따라(축 방향으로) 가열 챔버(211)의 원위 단부로부터 가열 챔버(211) 내로 연장될 수 있다. 실시예들에서, 가열 부분(221)은 축(101)으로부터 이격된 가열 챔버(211) 내로 연장된다. 가열 부분(211)은 축을 벗어나거나 또는 축(101)과 비-평행할 수 있다. 가열 요소(220)의 하나의 가열 부분(221)이 도시되어 있지만, 실시예들에서, 가열 요소(220)는 복수의 가열 부분들(221)을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 실시예들에서 이러한 가열 부분들은 서로 이격되지만 평행하다.
가열 요소(220)는 가열 존(215)으로부터 연장된다. 가열 요소(220)는 가열 존(220)의 외부로 연장된다. 가열 요소(220)는 리셉터클(212)을 통해 수용된다. 베이스 부분(222)은 단부 벽(213)을 통해 연장된다. 인덕터 코일(241)은 리셉터클(212)의 외부에 배치된다. 인덕터 코일(241)은 단부 벽(213)에 인접하여 배치된다. 실시예들에서, 인덕터 코일(241)은 단부 벽(213)에 장착된다. 실시예들에서, 인덕터 코일(241)은 단부 벽(213)으로부터 이격된다. 단부 벽(213)은 인덕터 코일(241)을 지지하는 기판을 형성할 수 있다. 베이스 부분(222)은 도 2에서 가열 챔버(211)의 외부에 도시되어 있다. 실시예들에서, 베이스 부분(222)의 일부가 가열 챔버(211)에서 연장된다. 실시예에서, 베이스 부분(222)은 가열 챔버(211)의 폐쇄된 단부의 적어도 부분을 규정한다.
가열 요소(220)의 베이스 부분(222)은 인덕터 코일(241) 내로 연장된다. 즉, 인덕터 코일(241)은 인덕터 존(241)을 규정한다. 인덕터 존(241)은 인덕터 코일(241)에 의해 규정되는 공간으로서, 인덕터 코일(241)에 의해 발생되는 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열될 수 있는 피처가 수용될 수 있는 공간이다. 본 실시예에서, 인덕터 존(241)은 부분적으로 구멍에 의해 규정된다.
인덕터 코일(241)은 도 3에 도시되어 있다. 인덕터 코일(241)은 PCB(250) 표면 상의 2차원 나선형이다. PCB(250)는 기판으로서 역할을 한다. 기판은 코일(241)을 지지한다. 인덕터 코일(241)은 필름(film)에 의해 규정된다. 이 실시예에서, 기판(250)은 비-전도성 지지체이다. 즉, 기판은 전기 절연체이다. 다른 실시예들에서, 지지 기판은 생략될 수 있다.
본 실시예에서, 인덕터 코일(241)은 평평한 기판 또는 지지체 상에 증착된다. 실시예들에서의 인덕터 코일(241)은 3차원 형상을 가지며, 예를 들어, 인덕터 코일(241)은 오목부(recess)를 규정할 수 있다.
인덕터 코일(241)은 변하는 전기 전류를 전도하도록 구성된 전기 전도성 코일이다. 코일은 예를 들어, 증착, 인쇄, 에칭, 화학적 또는 기계적 결합에 의해 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 인덕터 코일(241)은 일반적으로 정사각형 또는 직사각형 코일이다. 다른 실시예들에서, 인덕터 코일(241)은 일반적으로 원형 또는 타원형과 같은 상이한 형상을 가질 수 있다. 일부 이러한 실시예들에서, 인덕터 코일(241)은 3차원 나선형일 수 있다. 이러한 일부 실시예들에서, 인덕터 코일(241)은 3D 인쇄와 같은 적층 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 이 실시예에서, 인덕터 코일(241)의 인접한 이격된 부분들은 규칙적인 간격을 갖는다. 다른 실시예들에서, 인덕터 코일(241)의 그러한 부분들은 규칙적인 간격을 갖지 않을 수 있다.
구멍(243)은 인덕터 코일(241)에 의해 규정된다. 본 배열에서, 구멍(243)은 인덕터 코일(241)의 축 중심부에 규정된다. 구멍(243)은 내부에 베이스 부분(222)을 수용하도록 구성된다. 구멍(243)은 인덕터 코일(241)의 근위 범위(244)로부터 연장된다. 구멍(241)은 인덕터 코일(241)의 가장 내측 면에 의해 규정된다. 구멍은 인덕터 코일(241)의 형상에 대응한다. 구멍(243)은 축(101)과 동축이다. 가열 요소(220)가 축으로부터 오프셋되는 실시예들에서, 구멍은 오프셋된다.
개구(251)가 기판(250)에 형성된다. 개구(251)는 구멍(243)과 정렬된다. 개구(251)는 내부에 베이스 부분(222)을 수용하도록 구성된다. 베이스 부분(222)이 인덕터 코일(241)을 통해 연장되는 실시예에서, 베이스 부분(222)은 적어도 개구(251) 내로 연장된다. 개구(251) 및 기판(250)은 생략될 수 있다.
베이스 부분(222)이 인덕터 코일(241)을 통해 연장되는 경우, 베이스 부분(222)은 인덕터 코일(241)의 근위 측면 및 원위 측면 모두에서 변하는 자속(magnetic flux)에 민감(susceptible)하다. 따라서, 베이스 부분은 인덕터 코일(241)의 양 측면들에서 변하는 자속에 민감할 수 있다.
도 4, 도 5 및 도 6은 가열 조립체(201)의 실시예에 대한 보다 상세한 개략적인 예시들이다. 가열 조립체(201)는 도 4 내지 도 6에 도시되지 않은 다른 구성요소들을 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 가열 조립체(201)는 가열 요소(220) 및 자기장 생성기(240)를 포함한다. 자기장 생성기(240)의 인덕터 코일(241)은 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다.
가열 요소(220)는 베이스 부분(222)을 포함하고, 베이스 부분(222)으로부터 가열 부분(221)이 돌출된다. 가열 부분(221)은 열 전도에 의해 베이스 부분(222)에 의해 가열될 수 있다. 가열 부분(221) 및 베이스 부분(222)은 열 전도성으로 연결된다. 베이스 부분(222)은 가열 부분(221)보다 더 큰 반경방향 범위를 갖는다. 베이스 부분(222)은 일반적으로 원통형이지만, 다른 형상들이 예상될 수 있다.
세장형 가열 부분(221)은 그 원위 단부의 베이스 부분(222)으로부터 연장된다. 세장형 가열 부분(221) 및 베이스 부분(222)은 동축이다. 베이스 부분(222)은 축방향 높이를 갖는다. 베이스 부분(222)의 축방향 높이는 인덕터 코일(241)의 깊이보다 크다. 조립될 때, 베이스 부분(222)은 인덕터 코일(241)의 근위 측면 및 원위 측면에서 연장된다. 베이스 부분(222)은 인덕터 코일(241)을 통해 연장된다. 이러한 배열은 베이스 부분(222)과 교차하는 자속을 최대화하는 데 도움이 된다.
베이스 부분(222)은 일반적으로 원통형이다. 베이스 부분(222)은 챔버(226)를 규정한다. 즉, 베이스 부분(222)은 적어도 부분적으로 중공형이다. 베이스 부분(222)에 챔버(226)를 제공함으로써, 가열될 재료의 질량을 최소화하는데 도움이 되어, 열 집중을 돕는다. 챔버(226)는 세장형 가열 부분(221)으로부터 열을 빼앗을 수 있는 영역에서 재료의 열 부하를 최소화하는 데 도움이 된다. 베이스 부분(222)은 관형 배열체를 포함한다. 챔버(226)는 생략될 수 있다.
베이스 부분(222)은 폐쇄된 단부(227)를 갖는다. 가열 부분(221)은 폐쇄된 단부(227)로부터 직립한다. 폐쇄된 단부(227)는 평면형이지만, 다른 형상들이 예상될 수 있다. 폐쇄된 단부(227)는 베이스 부분(222)의 관형 섹션과 가열 부분(221) 사이에 배치된다.
베이스 부분(222)의 관형 섹션은 축방향으로 연장되는 플랜지(228)를 규정한다. 축방향으로 연장되는 플랜지(228)는 종축(101)과 평행하게 연장된다. 축방향으로 연장되는 플랜지(228)는 동축으로 연장된다. 따라서, 축방향으로 연장되는 플랜지(228)는 인덕터 코일(241)을 통해 연장된다. 축방향으로 연장되는 플랜지(228)는 축 방향으로 인덕터 코일(241)과 중첩된다.
베이스 부분(222)은 반경방향으로 연장되는 플랜지(229)를 포함한다. 반경방향으로 연장되는 플랜지(229)는 원주 방향으로 연장된다. 반경방향으로 연장되는 플랜지는 반경 방향으로 인덕터 코일(241)과 중첩된다. 이러한 배열로, 서셉터로서 역할을 하는 베이스 부분(222)은 인덕터 코일과 반경 방향 및 축 방향 모두에서 중첩된다.
베이스 부분(222)은 코어(224) 및 칼라(225)를 포함한다. 코어(224)는 가열 부분(221)의 연장부이다. 코어(224)는 가열 부분과 원-피스 구성요소로서 일체형으로 형성된다. 본 실시예에서 코어(224)는 가열 부분(221)보다 반경방향으로 더 넓은 부분이다. 실시예들에서, 코어(224)는 가열 부분(221)에 대응하는 반경방향 폭을 갖는다. 코어(224)는 가열 부분(221)의 연장부이다. 코어(224) 및 가열 부분(221)을 함께 형성함으로써, 가열 요소를 따라 열 전도를 돕는 것이 가능하다. 코어(224)는 칼라(225)에 전도성으로 연결된다. 따라서, 칼라(225)가 가열될 때 칼라(225)로부터 코어(224)로의 열 전달은 전도에 의해 발생한다. 칼라(225)는 코어(224)와 억지 끼워맞춤(interference fit)을 형성한다. 칼라(225)는 상이한 수단들을 통해 코어(224)에 연결될 수 있다.
칼라(225)는 코어(224)를 둘러싸고 있다. 실시예들에서, 칼라(225)는 코어(224)를 부분적으로 둘러싸고 있다. 본 실시예에서, 칼라(225)는 코어(224)의 상부 측면을 둘러싸고 있다. 칼라(225)는 코어(224)의 외부 층을 규정한다. 가열 부분(221)은 칼라(225)를 통해 돌출된다. 칼라(225)는 코어(224)의 주변 측면을 둘러싸는 축방향 섹션(230)을 포함한다. 이는 피처들 사이의 더 넓은 표면 접촉 영역을 제공한다. 따라서, 열 전달이 최대화될 수 있다. 본 실시예의 칼라(225)는 반경방향으로 연장되는 플랜지(229)를 형성한다. 따라서, 칼라(225)는 축 방향 및 반경 방향 모두에서 인덕터 코일(241)과 중첩된다. 이러한 배열에 의해, 칼라(225)는 더 많은 개수의 자속선들을 교차시킬 수 있다.
가열 부분(221)은 칼라(225)의 열 전도율보다 큰 열 전도율을 갖는다. 칼라(225)는 상이한 재료로 형성된다. 베이스 부분(222) 및 가열 요소(220)는 상이한 열 전도성 특성들을 갖는다. 칼라(225)는 서셉터로서 역할을 하며, 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열되는 것에 민감한 재료로 형성된다. 칼라(225)는 전자기 유도에 의한 가열에 적합한 전기 전도성 재료를 포함한다. 예를 들어, 서셉터는 탄소강으로 형성될 수 있다. 다른 적절한 재료들, 예를 들어 철, 니켈 또는 코발트와 같은 강자성 재료가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
코어(224)는 칼라(225)의 열 전도율보다 큰 열 전도율을 갖는다. 코어(224)는 높은 열 전도율을 갖는 재료, 예를 들어 구리, 알루미늄 및 오스텐틱(austentic) 니켈 크롬 중 하나 이상으로 형성된다.
가열 부분(221)의 재료는 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열되는 것에 대한 칼라(225)의 민감성보다 더 낮은 민감성을 갖는다. 칼라(225)를 형성하는 재료는 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열되는 것에 대한 가열 부분(221)의 민감성보다 더 높은 민감성을 갖는다. 가열 부분(221)의 재료는 비철 재료이다. 칼라(225)의 재료는 강자성 및 상자성 재료 중 하나이다.
가열 부분(221)의 높은 열 전도율은 열 전달을 돕는다. 따라서, 칼라(225)가 가열되면, 가열 부분(221)을 따라 열의 열 전달이 최대화된다. 이는 축방향 길이를 따라 세장형 가열 부재를 보다 균일하게 가열하는 데 도움이 된다.
위에서 설명된 바와 같이 베이스 부분은 코어 및 칼라를 갖는 베이스 부분을 포함하지만, 실시예들에서, 베이스 부분은 서셉터에서 연장되는 코어 부분 없이 서셉터를 규정한다. 다른 실시예에서, 코어는 아래에 설명된 바와 같이 가열 부분과 코어 사이의 길이를 따라 일정한 단면 프로파일(profile)을 갖는 가열 부분의 연장부이다.
도 7, 도 8 및 도 9는 가열 조립체(201)의 실시예를 보다 상세히 설명하기 위한 개략적인 예시들이다. 가열 조립체(201)는 도 7 내지 도 9에 도시되지 않은 다른 구성요소들을 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 디바이스(100)의 구성은 일반적으로 위에서 설명된 바와 같으므로, 상세한 설명은 생략될 것이다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 가열 요소의 배열은 상이하다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 가열 조립체(201)는 가열 요소(320) 및 자기장 생성기(240)를 포함한다. 자기장 생성기(240)의 인덕터 코일(241)은 도 7 내지 도 9에 도시되어 있다.
가열 요소(320)는 베이스 부분(322)을 포함하며, 베이스 부분(322)으로부터 가열 부분(321)이 돌출된다. 가열 부분(321)은 열 전도에 의해 베이스 부분(322)에 의해 가열될 수 있다. 가열 부분(321) 및 베이스 부분(322)은 열 전도성으로 연결된다. 베이스 부분(322)은 가열 부분(321)보다 더 큰 반경방향 범위를 갖는다. 베이스 부분(322)은 일반적으로 원형이지만, 다른 형상들이 예상된다.
베이스 부분(322)은 플레이트(331) 및 지지 섹션(332)을 포함한다. 지지 섹션(332)은 플레이트(331)로부터 직립한다. 지지 섹션(332)은 플레이트(331)의 근위 측면 상에 직립한다. 실시예들에서, 지지 섹션은 원위 측면 상에 직립한다. 실시예들에서, 지지 섹션(332)은 지지 섹션(332)의 양 측면들로부터 직립한다. 지지 섹션(332)은 가열 부분(321)을 지지한다. 지지 섹션은 보어(333)를 포함한다. 보어(333)는 플레이트(331)를 통해 연장된다. 실시예들에서의 보어(333)는 폐쇄된 보어이다.
세장형 가열 부분(321)은 베이스 부분(322)으로부터 직립한다. 코어(324)가 보어(333)에 수용된다. 코어(224)는 가열 부분(321)의 연장부이다. 코어(324)는 가열 부분과 원-피스 구성요소로서 일체형으로 형성된다. 본 실시예의 코어(324)는 가열 부분(321)와 균일한 단면 프로파일을 갖는다. 즉, 코어(324)는 가열 부분(321)에 대응하는 반경방향 폭을 갖는다. 코어(324)는 가열 부분(321)의 연장부이다. 코어(324) 및 가열 부분(321)을 함께 형성함으로써, 가열 요소를 따라 열 전도를 돕는 것이 가능하다. 코어(324)는 칼라(325)에 전도성으로 연결된다. 따라서, 칼라(325)가 가열될 때 칼라(325)로부터 코어(324)로의 열 전달은 전도에 의해 발생한다. 칼라(325)는 코어(324)와 억지 끼워맞춤을 형성한다. 칼라(325)는 상이한 수단들에 의해 코어(324)에 연결될 수 있다. 칼라(325)는 코어(324)를 둘러싸고 있다. 실시예들에서, 칼라(325)는 코어(324)를 부분적으로 둘러싸고 있다.
가열 부분(321)은 칼라(325)의 열 전도율보다 큰 열 전도율을 갖는다. 칼라(325)는 상이한 재료로 형성된다. 베이스 부분(322) 및 가열 요소(320)는 상이한 열 전도성 특성들을 갖는다. 칼라(325)는 서셉터로서 역할을 하며, 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열되는 것에 민감한 재료로 형성된다. 칼라(325)는 전자기 유도에 의한 가열에 적합한 전기 전도성 재료를 포함한다. 예를 들어, 서셉터는 탄소강으로 형성될 수 있다. 다른 적절한 재료들, 예를 들어 철, 니켈 또는 코발트와 같은 강자성 재료가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
코어(324)는 칼라(325)의 열 전도율보다 큰 열 전도율을 갖는다. 코어(324)는 높은 열 전도율을 갖는 재료, 예를 들어 구리, 알루미늄, 및 오스텐틱 니켈 크롬으로 형성된다.
가열 부분(321)의 재료는 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열되는 것에 대한 칼라(325)의 민감성보다 더 낮은 민감성을 갖는다. 칼라(325)를 형성하는 재료는 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열되는 것에 대한 가열 부분(321)의 민감성보다 더 높은 민감성을 갖는다. 가열 부분(321)의 재료는 비철 재료이다. 칼라(325)의 재료는 강자성 및 상자성 재료 중 하나이다.
가열 부분(321)의 높은 열 전도율은 열 전달을 돕는다. 따라서, 칼라(325)가 가열되면, 가열 부분(321)을 따라 열의 열 전달이 최대화된다. 이는 축방향 길이를 따라 세장형 가열 부재를 보다 균일하게 가열하는 데 도움이 된다.
도시된 실시예들에서, 가열 부분(321)의 원위 단부는 가열 요소의 베이스 부분에 의해 둘러싸여 있다. 즉, 베이스 부분의 일부는 축 방향으로 가열 부분의 축방향 길이의 일부와 중첩되지만 전부와 중첩되지는 않는다. 이러한 배열은 베이스 부분에 의한 가열 부분의 전도성 가열, 및 가열 부분에 의한 물품의 전도성 가열을 제공한다.
베이스 부분의 대부분은 가열 부분을 둘러싸지 않을 수 있다. 즉, 베이스 부분의 축방향 높이의 대부분은 가열 부분과 축 방향으로 중첩되지 않을 수 있다. 예를 들어, 베이스 부분의 축방향 길이의 5 % 내지 20 %, 또는 10 % 내지 15 %가 가열 부분과 축 방향으로 중첩될 수 있다.
위에서 설명된 실시예들에서, 인덕터 코일(241, 341)은 평평한 나선형 코일이다. 인덕터 코일의 다른 배열들이 상정된다. 실시예들에서, 인덕터 코일은 원추형 배열, 아치형 배열 및 헬리컬(helical) 배열 중 적어도 하나를 포함한다. 예를 들어, 도 4 내지 도 6에 도시된 배열뿐만 아니라 다른 배열들에서도, 인덕터 코일은 헬리컬 코일을 포함한다. 이러한 헬리컬 코일은 가열 챔버 외부로 연장된다. 헬리컬 코일은 가열 존 외부에 있다.
각각의 배열에서, 인덕터 코일은 서셉터로서 작용하는 베이스 부분을 투과하는 변화하는 자기장을 발생하도록 구성되어, 베이스 부분의 가열을 유발하고, 따라서 가열 부분의 간접 전도성 가열을 유발한다.
위에서 설명된 실시예들에서, 인덕터 코일은 전기 전도성 필름으로 형성된다. 다른 배열들도 상정된다. 예를 들어, 인덕터 코일은 와이어(wire)로 형성될 수 있다. 인덕터 코일은 구리와 같은 전기 전도성 재료를 포함하는 헬리컬 또는 나선형 코일일 수 있다. 코일은 지지 부재 주위에 또는 지지 부재 상에 헬리컬로 또는 나선형으로 감기는 리츠(Litz) 와이어와 같은 와이어로 형성될 수 있다. 리츠 와이어는, 개별적으로 절연되고 함께 꼬여 단일 와이어를 형성하는 복수의 개별 와이어들을 포함한다. 리츠 와이어들은 도체의 표피 효과 손실들을 감소시키도록 설계된다. 솔리드(solid)와 같은 다른 와이어 유형들이 사용될 수도 있다.
헬리컬 인덕터 코일 배열의 경우, 인덕터 코일은 지지 부재(도시되지 않음) 주위로 연장되어, 지지 부재에 의해 지지될 수 있다. 인덕터 코일은 지지 부재 및 가열 챔버(및 종축(101))와 동축으로 배열될 수 있다. 헬리컬 인덕터 코일은 베이스 부분이 내부로 연장되는 보어를 규정할 수 있다. 베이스 부분은 보어를 통해 연장될 수 있다.
위에서 설명된 실시예들에서, 베이스 부분은 인덕터 코일과 가열 존 사이에 적어도 부분적으로 배치된다. 따라서, 베이스 부분은 가열 존 및 가열 존 주위의 구성요소들에 대한 변화하는 자기장 노출을 제한하는 장벽으로서 역할을 한다. 이러한 배열은 가열 챔버 내로 도입된 임의의 서셉터 재료에 유발된 가열을 제한할 수 있다.
베이스 부분의 적어도 부분의 열 전도율보다 큰 열 전도율을 갖는 가열 부분을 제공함으로써, 가열 요소가 변화하는 자기장에 노출되는 것을 보장하는 것에 대한 우려 없이 베이스 부분의 최적화된 설계를 지원할 수 있다.
실시예들에서, 가열 요소의 가열 부분은 베이스 부분으로부터 분리 가능하다. 예를 들어, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명된 실시예들에서, 베이스 부분을 형성하는 플레이트는 세장형 가열 요소가 베이스 부분으로부터 분리 가능한 상태에서 리셉터클에 고정적으로 장착될 수 있다. 베이스 부분은 단부 벽의 부분 또는 전체를 규정할 수 있다. 베이스 부분은 리셉터클과 일체형으로 형성될 수 있다.
분리 가능한 베이스 부분 및 가열 요소를 갖는 구성들에서, 칼라는 가열 요소를 지지하는 지지 부재로서 역할을 한다. 칼라는 또한 예를 들어 억지 끼워맞춤에 의해 보유 부재로서 역할을 할 수 있다.
실시예들에서, 가열 요소는 디바이스의 나머지 부분으로부터 제거 가능하다. 가열 요소는 가열 존으로부터 인출될 수 있다. 이러한 배열에서, 가열 요소는 리셉터클로부터 분리될 수 있다. 가열 요소가 가열 존으로부터 인출되면, 가열 요소가 인덕터 존으로부터 인출된다. 베이스 부분은 인덕터 존으로부터 인출된다. 부착 배열체가 디바이스의 나머지 부분에서 가열 요소를 해제 가능하게 부착할 수 있다. 실시예들에서, 푸시 맞춤(push fit) 또는 억지 끼워맞춤이 사용될 수 있다. 실시예들에서, 베이어닛(bayonet) 배열체와 같은 다른 부착 배열체가 활용될 수 있다. 제거 가능한 가열 요소를 제공함으로써, 가열 요소는 교환 가능할 수 있다.
가열 부분보다 더 큰 반경방향 폭을 갖는 베이스 부분을 제공함으로써, 가열 부분을 가열 존에 단단히 장착하는 데 도움이 될 수 있다. 이러한 배열은 더 넓은 베이스를 제공함으로써 가열 요소의 안정성에 도움이 될 수 있다.
실시예들에서, 가열 요소는, 인덕터 코일에 대해 고정된 포지션(position)에서 가열 존 내에서 연장되도록 디바이스(100)에 고정 연결된다. 이러한 실시예들에서, 가열 요소는 물품(110)이 가열 존에 의해 수용될 때 물품(110) 내로 연장된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 가열 요소는 디바이스(100) 내로 삽입될 물품(110) 내에 제공될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 가열 요소는 인덕터 코일에 대해 이동 가능할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 가열 요소는 물품(110)이 가열 존에 의해 수용될 때 가열 존 내에서 연장될 수 있다.
위에서 설명된 실시예들에서, 가열 부분은 내부 서셉터이다. 즉, 가열 부분은 가열 챔버 내로 돌출되고, 물품에 의해 수용되도록 배열된다. 다른 실시예에서, 가열 부분은 외부 서셉터이다. 이러한 구성에서, 가열 부재는, 종축(101)을 따라 그리고 종축과 실질적으로 동축으로 연장되는 일반적으로 관형인 부재일 수 있다. 가열 부재는 적어도 부분적으로 가열 챔버의 축방향 부분 주위로 연장될 수 있다. 가열 부재는 가열 챔버의 전체 원주 주위로 연속적으로 연장되거나, 또는 챔버 주위로 부분적으로만 연장될 수 있다. 예를 들어, 가열 부재에는 하나 이상의 불연속성들, 예를 들어 홀(hole)들, 갭(gap)들 또는 슬롯(slot)들이 제공될 수 있다. 가열 부재는 가열 챔버에 의해 수용된 물품 주위로 연장되도록 구성되고 치수가 정해질 수 있다. 따라서, 가열 부재는 사용 시 물품 주위에 포지셔닝될 수 있다. 따라서, 가열 부재는 물품(110)의 에어로졸 생성 재료를 외부로부터 가열하도록 구성될 수 있으며, 이러한 이유로 외부 가열 요소로 지칭될 수 있다. 가열 부재는 원형 단면을 가질 수 있는데, 예를 들어 물품(110)의 원형 단면에 대응하는 원형 단면을 가질 수 있다. 다른 단면 형상들도 가능할 것이다.
가열 부재는 가열 구역을 따라 임의의 적절한 거리만큼 연장될 수 있다. 이러한 실시예에서 가열 부재는 리셉터클을 형성할 수 있다. 베이스 부분은 관형 부재의 단부에 배치된다. 외부 가열 부재는 일 단부에서 관형 부재를 형성할 수 있다. 이러한 실시예들에서 베이스 부분은 축방향 또는 반경방향 중 하나 또는 둘 모두에서 내측으로 연장될 수 있다. 베이스 부분은 단부 벽을 규정할 수 있다. 일부 실시예들에서 베이스 칼라는 관형 부재 주위의 칼라이다.
위의 실시예들은 본 발명의 예시적인 예들로 이해되어야 한다. 본 발명의 추가의 실시예들이 상정된다. 임의의 하나의 실시예와 관련하여 설명된 임의의 특징은 단독으로, 또는 설명된 다른 특징들과 조합하여 사용될 수 있으며, 또한 실시예들 중 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 특징들, 또는 실시예들 중 임의의 다른 실시예의 임의의 조합과 조합하여 사용될 수도 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 첨부된 청구항들에 규정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 위에 설명되지 않은 균등물들 및 수정들도 또한 채용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 에어로졸 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치로서,
    상기 장치는,
    에어로졸 가능한 재료를 포함하는 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 가열 존(zone);
    가열 조립체를 포함하고,
    상기 가열 조립체는,
    변화하는 자기장을 발생하도록 구성된 인덕터 코일(inductor coil)을 포함하는 자기장 생성기;
    상기 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열 가능한 베이스(base) 부분 및 상기 가열 존을 가열하기 위해 상기 베이스 부분으로부터 돌출된 가열 부분을 포함하는 가열 요소를 포함하고,
    상기 가열 부분은 열 전도에 의해 상기 베이스 부분에 의해 가열 가능하고; 그리고
    상기 가열 부분의 열 전도율은 상기 베이스 부분의 적어도 부분의 열 전도율보다 큰,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 인덕터 코일은 평면형 코일 및 나선형 코일 중 적어도 하나인,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  3. 제1 항 및 제2 항에 있어서,
    상기 베이스 부분은 상기 인덕터 코일을 통해 연장되는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 부분은 상기 인덕터 코일과 상기 가열 부분 사이에 있는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 부분은 제1 재료를 포함하고, 상기 베이스 부분의 상기 적어도 부분은 제2 재료를 포함하는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 재료의 열 전도율 값이 상기 제2 재료의 열 전도율 값보다 큰,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  7. 제5 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 제1 재료는 상기 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열되는 것에 대해 상기 제2 재료의 민감성보다 더 낮은 민감성을 갖는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 부분은 칼라(collar)를 포함하는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 베이스 부분은 코어(core)를 포함하고, 상기 칼라는 상기 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 코어 및 상기 가열 부분은 원-피스 구성요소(one piece component)를 형성하는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  11. 제8 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칼라는 축방향 연장 섹션(section) 및 반경방향 연장 섹션을 포함하는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  12. 제8 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칼라는 플레이트(plate)를 포함하는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 세장형이고 종축을 규정하며, 상기 베이스 부분의 반경방향 폭이 상기 가열 부분의 반경방향 폭보다 큰,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 부분은 반경방향 연장 섹션을 포함하는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 반경방향 연장 섹션은 상기 인덕터 코일과 적어도 부분적으로 중첩되는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  16. 제14 항 또는 제15 항에 있어서,
    상기 베이스 부분은 상기 인덕터 코일을 통해 연장되는 축방향 연장 섹션을 포함하는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 반경방향 연장 섹션은 상기 가열 부분과 상기 베이스 부분의 상기 축방향 연장 섹션 사이에 있는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  18. 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 부분은 챔버(chamber)를 포함하는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  19. 에어로졸 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치로서,
    상기 장치는,
    에어로졸 가능한 재료를 포함하는 물품의 적어도 일부를 수용하기 위한 가열 존;
    가열 조립체를 포함하고,
    상기 가열 조립체는,
    변화하는 자기장을 발생하도록 구성된 인덕터 코일을 포함하는 자기장 생성기;
    가열 부분 및 베이스 부분을 포함하는 가열 요소를 포함하고,
    상기 베이스 부분은 상기 변화하는 자기장의 투과에 의해 가열 가능하고, 상기 가열 부분은 상기 가열 존을 가열하기 위해 상기 베이스 부분으로부터 돌출되며,
    상기 가열 부분은 축을 규정하고,
    상기 베이스 부분은 상기 가열 부분보다 더 큰 반경방향 폭을 가지며, 상기 인덕터 코일 내로 적어도 부분적으로 연장되는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치.
  20. 에어로졸 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 세장형 가열 요소로서,
    상기 세장형 가열 요소는 베이스 부분, 가열 부분, 및 상기 베이스 부분과 상기 가열 부분 사이에 반경방향으로 연장되는 플랜지(flange)를 포함하는,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 세장형 가열 요소.
  21. 에어로졸 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 세장형 가열 요소로서,
    상기 세장형 가열 요소는 베이스 부분 및 가열 부분을 포함하고, 상기 가열 부분은 열 전도에 의해 상기 베이스 부분에 의해 가열 가능하며, 상기 가열 부분의 열 전도율은 상기 베이스 부분의 적어도 부분의 열 전도율보다 큰,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 세장형 가열 요소.
  22. 에어로졸 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 세장형 가열 요소로서,
    상기 세장형 가열 요소는 종축을 규정하는 세장형 가열 부분, 및 상기 세장형 가열 부분으로부터 연장되는 베이스 부분을 포함하고, 상기 베이스 부분은 관형이고, 상기 종축에 수직인 폭이 상기 가열 부분의 폭보다 큰,
    에어로졸 가능한 재료를 가열하기 위한 장치에 사용하기 위한 세장형 가열 요소.
  23. 에어로졸 제공 디바이스로서,
    제1 항 내지 제19 항 중 어느 한 항의 장치들 중 적어도 하나 및 제20 항 내지 제22 항 중 어느 한 항의 세장형 가열 요소들 중 적어도 하나를 포함하는,
    에어로졸 제공 디바이스.
  24. 에어로졸 제공 시스템으로서,
    제23 항의 에어로졸 제공 디바이스, 및 에어로졸 생성 재료를 포함하는 물품을 포함하는,
    에어로졸 제공 시스템.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 물품은 소모품인,
    에어로졸 제공 시스템.
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