KR20230142516A

KR20230142516A - 에어로졸 발생 시스템

Info

Publication number: KR20230142516A
Application number: KR1020237028167A
Authority: KR
Inventors: 헤르만 하이마
Original assignee: 제이티 인터내셔널 소시에떼 아노님
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2023-10-11
Also published as: CN116867388A; JP2024505961A; WO2022167295A1; TW202231201A; EP4287892A1; US20240090577A1

Abstract

본 개시물은 에어로졸 발생 장치를 위한 가열 장치에 관한 것으로서, 에어로졸 발생 기재의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 가열 챔버; 가열 챔버의 종축에 대하여 원주 방향으로 배치된 복수의 유도 가열식 발열체(442)로서, 각각의 발열체는 각각의 평면을 한정하는 실질적으로 평면형 부분을 갖는, 복수의 유도 가열식 발열체(442); 및 가열 챔버의 둘레에 감기고, 코일이 복수의 발열체에 의해 한정된 각각의 평면에 평행하도록 형상화되는, 유도 코일(48)을 포함한다.

Description

에어로졸 발생 시스템

본 개시물은 일반적으로 에어로졸 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 발생 기재(substrate)를 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.

전통적인 담배 제품의 사용에 대한 대안으로서, 위험 감소(reduced-risk) 장치 또는 위험 변형(modified-risk) 장치(에어로졸 발생 장치 또는 증기 발생 장치로도 알려짐)의 대중성 및 사용이 최근 몇 년간 급격하게 성장하였다. 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 발생시키기 위해, 에어로졸 발생 물질을 가열하거나 데우는 다양한 장치 및 시스템이 이용 가능하다.

통상적으로 이용 가능한 위험 감소 또는 위험 변형 장치는, 가열식 기재 에어로졸 발생 장치 또는 소위 비연소 가열식(heat-not-burn) 장치이다. 이러한 유형의 장치는, 전형적으로 150℃ 내지 300℃ 범위의 온도로 에어로졸 발생 기재를 가열함으로써 에어로졸 또는 증기를 발생시킨다. 에어로졸 발생 기재를 태우거나 연소시키지 않으면서, 이러한 범위 내의 온도로 에어로졸 발생 기재를 가열함으로써, 증기를 발생시키며, 증기는 전형적으로 냉각 및 응축되어, 장치의 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 형성한다.

현재 이용 가능한 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 기재에 열을 제공하기 위한 다수의 상이한 접근법 중 하나를 사용할 수 있다. 하나의 그러한 접근 방식은 유도 가열 시스템을 사용하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다. 이러한 장치에서, 유도 코일이 장치에 제공되며, 에어로졸 발생 기재를 가열하기 위해 유도 가열식 발열체(susceptor)가 제공된다. 사용자가 장치를 활성화시키는 경우, 전기 에너지가 유도 코일에 공급되어, 결과적으로 교번 전자기장을 발생시킨다. 발열체는 전자기장과 결합되고, 예를 들어 전도에 의해, 에어로졸 발생 기재로 전달되는 열을 발생시키며, 에어로졸 발생 기재가 가열됨에 따라, 에어로졸이 발생된다.

일반적으로, 에어로졸 발생 기재를 신속하게 가열하고, 증기를 발생시키기 위한 충분히 높은 온도로 에어로졸 발생 기재를 유지하는 것이 바람직하다. 본 개시물은 장치의 에너지 효율을 극대화하는 동시에, 에어로졸 발생 기재를 원하는 온도로 급속하게 가열하는 에어로졸 발생 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 양태에 따라, 에어로졸 발생 장치를 위한 가열 장치가 제공되고, 가열 장치는, 에어로졸 발생 기재의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 가열 챔버로서, 가열 챔버는 챔버 벽을 포함하는, 가열 챔버; 가열 챔버의 종축에 대하여 원주 방향으로 배치된 복수의 유도 가열식 발열체로서, 각각의 발열체는 각각의 평면을 한정하는 실질적으로 평면형 부분을 갖는, 복수의 유도 가열식 발열체; 및 가열 챔버의 둘레에 감기고, 코일이 복수의 발열체에 의해 한정된 각각의 평면에 평행하도록 형상화되는, 유도 코일을 포함하며, 각각의 복수의 발열체와 코일 사이의 간격이 평면형 부분에 걸쳐서 실질적으로 일정하도록, 챔버 벽은 균일한 두께를 갖는다.

바람직하게는, 가열 챔버에서의 코일 및 발열체의 기하학적 구조 및 위치 설정으로 인해, 발열체에 더 많은 열을 유도하는 것이 가능하다. 또한, 발생된 열이 보다 효율적이고 균일하게 에어로졸 발생 기재에 전달될 수 있으므로, 이를 가열하여 흡입을 위한 에어로졸을 발생시킬 수 있다.

바람직하게는, 챔버 벽은 가열 챔버의 내부 체적을 한정하며, 복수의 발열체는 챔버 벽의 내측 표면의 둘레에 이격된다.

바람직하게는, 각각의 복수의 발열체는, 발열체의 길이를 따라 형성된 리세스(recess)를 가지며, 리세스는, 챔버 벽의 내측 표면에 한정된 해당 돌출부와 맞물리도록 구성된다.

바람직하게는, 돌출부는, 가열 챔버의 종축에 대하여 반경 방향으로 내향하게 연장되도록 구성됨으로써, 사용 시에, 가열 챔버 내에 위치된 에어로졸 발생 기재를 압축한다.

바람직하게는, 가열 챔버는, 발열체의 평면형 부분과 일치하는 실질적으로 평면형 부분을 갖는다. 이러한 방식으로, 코일은, 각각의 발열체의 평면형 부분과 평행한 평면에 배치되도록, 가열 챔버의 평면형 부분과 접촉되게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 발열체는, 평면형 부분과 더불어, 곡면을 포함한다. 곡면은 가열 챔버와의 조립을 용이하게 할 수 있고, 발열체를 제위치에 고정시키도록 도울 수 있다.

바람직하게는, 각각의 4개의 발열체의 평면형 부분이 가열 챔버의 둘레에 감긴 코일의 해당 평면에 평행하도록, 가열 챔버는 서로 등거리로 이격된 4개의 발열체를 유지하도록 구성된다. 따라서, 가열 챔버는, 코일의 권선을 용이하게 하기 위해, 정사각형, 또는 바람직하게는 둥근 코너를 갖는 정사각형인 단면 형상을 나타낼 수 있다.

바람직하게는, 각각의 3개의 발열체의 평면형 부분이 가열 챔버의 둘레에 감긴 코일의 해당 평면에 평행하도록, 가열 챔버는 가열 챔버 내에서 서로 등거리로 이격된 3개의 발열체를 유지하도록 구성된다. 따라서, 가열 챔버는, 바람직하게는 둥근 코너를 갖는 삼각형인 단면 형상을 나타낼 수 있다.

바람직하게는, 코일은, 전자기장을 발생시키고, 사용 시에, 에어로졸 발생 기재로부터 에어로졸을 발생시키기 위해 발열체를 유도 가열하도록 구성된다.

바람직하게는, 각각의 발열체는 가열 챔버의 종방향으로 신장형이다.

바람직하게는, 발열체의 면은, 가열 챔버의 내측 표면과 동일 평면 상에 있다. 이는 발열체가 수용될 수 있는 가열 챔버의 내측 표면의 벽에 리세스를 제공함으로써 달성될 수 있다.

바람직하게는, 가열 챔버는, 실질적으로 비도전성 및 비자성으로 투과성 재료를 포함한다.

바람직하게는, 가열 챔버는, 내열성 플라스틱 재료, 바람직하게는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따라, 에어로졸 발생 기재; 및 전술한 바와 같은 가열 장치를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템이 제공된다.

도 1은 에어로졸 발생 장치, 및 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내에 위치될 준비가 된 에어로졸 발생 물품을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템의 단면도를 도시한다;
도 2는 도 1의 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버의 상세 단면도를 도시하는 것으로서, 가열 챔버의 내측 표면 상에 장착된 복수의 유도 가열식 발열체 중 하나를 도시한다;
도 3은 도 2에 도시된 가열 챔버의 단부로부터의 단면도를 도시하는 것으로서, 가열 챔버의 주변부의 둘레에 이격된 복수의 유도 가열식 발열체를 도시한다;
도 4a 내지 도 4d는 삼각형 배치로 유도 가열식 발열체 및 주변 코일을 도시하는 개략도이다;
도 5a 내지 도 5c는 정방형 배치로 가열 챔버 내에 형성된, 돌출부 및 리세스를 갖는 유도 가열식 발열체를 도시하는 개략도이다;
도 6a 및 도 6b는 정방형 배치로 가열 챔버 내에 장착된, 내향하게 연장되는 부분을 갖는 유도 가열식 발열체를 도시하는 개략도이다;
도 7은 가열 챔버의 외측 표면의 둘레에 감긴 코일을 갖는 가열 챔버를 도시하는 개략도이다;
도 8a는 대안적인 기하학적 구조를 갖는 유도 가열식 발열체를 갖는 가열 챔버를 도시하는 개략도이다; 그리고
도 8b는 도 8a의 가열 챔버의 내부에 수용된 에어로졸 발생 기재를 갖는 가열 챔버를 도시하는 개략도이다.

이제 본 개시물의 실시형태가 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시로서만 설명될 것이다.

먼저 도 1을 참조하면, 일 실시예의 에어로졸 발생 시스템(1)이 개략적으로 도시된다. 에어로졸 발생 시스템(1)은, 에어로졸 발생 장치(10), 및 장치(10)와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품(100)을 포함한다. 에어로졸 발생 장치(10)는, 에어로졸 발생 장치(10)의 다양한 구성 요소를 수용하는 본체(12)를 포함한다. 본체(12)는, 본원에 제시된 다양한 실시형태에서 설명되는 구성 요소를 끼워 맞추기 위한 그리고 사용자가 도움 없이 한 손으로 편안하게 파지하기 위한 크기를 갖는 임의의 형상을 가질 수 있다.

도 1의 하부를 향해 도시된 에어로졸 발생 장치(10)의 제1 단부(14)는, 편의상 에어로졸 발생 장치(10)의 원위, 하부, 베이스 또는 하단으로 설명된다. 도 1의 상부를 향해 도시된 에어로졸 발생 장치(10)의 제2 단부(16)는, 에어로졸 발생 장치(10)의 근위, 상부 또는 상단으로 설명된다. 사용 동안, 전형적으로 사용자는, 제1 단부(14)가 사용자의 입에 대하여 원위 위치에 있도록 및/또는 하향하도록, 그리고 제2 단부(16)가 사용자의 입에 대하여 인접 위치에 있도록 및/또는 상향하도록, 에어로졸 발생 장치(10)를 지향시킨다.

에어로졸 발생 장치(10)는, 본체(12) 내에 위치된 가열 챔버(18)를 포함한다. 가열 챔버(18)는, 에어로졸 발생 물품(100)을 수용하기 위한 실질적으로 원통형 단면을 갖는 공동(20) 형태의 내부 체적을 한정한다. 가열 챔버(18)는 종방향을 한정하는 종축을 가지며, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)과 같은, 내열성 플라스틱 재료로 형성된다. 에어로졸 발생 장치(10)는, 예를 들어, 재충전식일 수 있는 하나 이상의 배터리와 같은 전원(22), 및 제어기(24)를 더 포함한다.

가열 챔버(18)는 에어로졸 발생 장치(10)의 제2 단부(16)를 향해 개방되어 있다. 즉, 가열 챔버(18)는, 에어로졸 발생 장치(10)의 제2 단부(16)를 향하는 제1 개방 단부(26)를 갖는다. 전형적으로, 가열 챔버(18)는, 본체(12)로의 열전달을 최소화하기 위해, 본체(12)의 내측 표면으로부터 이격되게 유지된다.

에어로졸 발생 장치(10)는, 가열 챔버(18)로의 액세스를 방지하기 위해 가열 챔버(18)의 제1 개방 단부(26)를 커버하는 폐쇄 위치와, 가열 챔버(18)로의 액세스를 제공하기 위해 가열 챔버(18)의 제1 개방 단부(26)를 노출시키는 개방 위치 간에, 횡방향으로 이동 가능한 슬라이딩 커버(28)를 선택적으로 포함할 수 있다. 슬라이딩 커버(28)는, 일부 실시형태에서 폐쇄 위치로 편향될 수 있다.

가열 챔버(18), 및 구체적으로는 공동(20)은, 상응하는 형상의 대체로 원통형 또는 막대 형상의 에어로졸 발생 물품(100)을 수용하도록 배치된다. 전형적으로, 에어로졸 발생 물품(100)은, 미리 포장된 에어로졸 발생 기재(102)를 전형적으로 포함한다. 에어로졸 발생 물품(100)은, 예를 들어, 에어로졸 발생 기재(102)로서 담배를 포함할 수 있는 일회용 및 교체식 물품("소모품"으로도 알려져 있음)이다. 에어로졸 발생 물품(100)은, 근위 단부(104)(또는 마우스 단부) 및 원위 단부(106)를 갖는다. 에어로졸 발생 물품(100)은, 에어로졸 발생 기재(102)의 하류에 위치된 마우스피스 세그먼트(108)를 더 포함한다. 에어로졸 발생 기재(102) 및 마우스피스 세그먼트(108)는 포장지(110)(예를 들어, 종이 포장지)의 내부에 동축 정렬로 배치됨으로써, 막대 형상의 에어로졸 발생 물품(100)을 형성하도록 구성 요소를 제위치에 유지한다.

마우스피스 세그먼트(108)는, 하류 방향으로, 즉 에어로졸 발생 물품(100)의 원위 단부(106)로부터 근위(마우스) 단부(104)를 향해 동축 정렬되고 순차적으로 배치된 이하의 구성 요소(상세히 도시되지 않음) 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 냉각 세그먼트, 중앙 홀 세그먼트, 및 필터 세그먼트. 전형적으로, 냉각 세그먼트는, 포장지(110)의 두께보다 더 큰 두께를 갖는 중공 종이 튜브를 포함한다. 중앙 홀 세그먼트는, 셀룰로오스 아세테이트 섬유 및 가소제를 포함하는 경화된 혼합물을 포함할 수 있으며, 마우스피스 세그먼트(108)의 강도를 증가시키도록 기능한다. 전형적으로, 필터 세그먼트는 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함하며, 마우스피스 필터로서 작용한다. 가열된 증기가 에어로졸 발생 기재(102)로부터 에어로졸 발생 물품(100)의 근위(마우스) 단부(104)를 향해 유동함에 따라, 증기가 냉각 세그먼트 및 중앙 홀 세그먼트를 통과하면서 냉각 및 응축됨으로써, 필터 세그먼트를 통해 사용자가 흡입하기 위한 적합한 특성을 갖는 에어로졸을 형성한다.

가열 챔버(18)는, 가열 챔버(18)의 제2 단부(34)에 위치된 베이스(32)와 제1 개방 단부(26) 사이로 연장되는 측벽(또는 챔버 벽)(30)을 갖는다. 측벽(30) 및 베이스(32)는 서로 연결되며, 일체 성형품으로서 일체형으로 형성될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 측벽(30)은 튜브형이며, 보다 구체적으로는 원통형이다. 다른 실시형태에서, 측벽(30)은 타원형 또는 다각형 단면을 갖는 튜브와 같은 다른 적합한 형상을 가질 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 측벽(30)은 테이퍼드(tapered)일 수 있다.

도시된 실시형태에서, 가열 챔버(18)의 베이스(32)는 폐쇄된다(예를 들어, 밀봉되거나 기밀이다). 즉, 가열 챔버(18)는 컵 형상이다. 이에 따라, 제1 개방 단부(26)로부터 흡입된 공기가 제2 단부(34)의 밖으로 흐르는 것이 베이스(32)에 의해 방지되며, 대신에, 에어로졸 발생 기재(102)를 통하여 안내되도록 보장할 수 있다. 또한, 이에 따라, 사용자가 에어로졸 발생 물품(100)을 가열 챔버(18) 내로 의도된 거리만큼 삽입하고 추가로 삽입하지 못하도록 보장할 수 있다.

가열 챔버(18)의 측벽(30)은, 내측 표면(36) 및 외측 표면(38)을 갖는다. 선택적으로, 복수의 발열체 마운트(40)가 내측 표면(36) 내에 형성되며, 가열 챔버(18)의 종축에 대하여 내측 표면(36)의 둘레에 원주 방향으로 이격된다. 에어로졸 발생 장치(10)는, 발열체 마운트(40) 상에 장착된 복수의 유도 가열식 발열체(42)를 포함하며, 이에 따라, 유도 가열식 발열체(42)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가열 챔버(18)의 주변부(44)의 둘레에 원주 방향으로 이격된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 유도 가열식 발열체(42)는 가열 챔버(18)의 종방향으로 신장형이며, 실질적으로 평면형이다. 각각의 유도 가열식 발열체(42)는, 측벽(30)으로부터 반경 방향으로, 내향하는 연장 부분(42a)을 가질 수 있다. 내향하는 연장 부분(42a)은, 유도 가열식 발열체(42)의 제조 동안 형성된다.

에어로졸 발생 장치(10)는, 전자기장을 발생시키기 위한 전자기장 발생기(46)를 포함한다. 전자기장 발생기(46)는 실질적으로 나선형 유도 코일(48)을 포함한다. 유도 코일(48)은 원형, 삼각형, 또는 정사각형 단면을 가질 수 있으며, 가열 챔버(18)의 둘레에 나선형으로 연장된다. 유도 코일(48)은 전원(22) 및 제어기(24)에 의해 활성화될 수 있다. 제어기(24)는, 다른 전자 부품 중에서도, 전원(22)으로부터의 직류를 유도 코일(48)을 위한 교류 고주파 전류로 변환하도록 배치된 인버터를 포함한다.

가열 챔버(18)의 측벽(30)은, 외측 표면(38) 내에 형성된 코일 지지 구조물(50)을 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 코일 지지 구조물(50)은, 외측 표면(38)의 둘레로 나선형으로 연장되는 코일 지지 홈(52)을 포함한다. 유도 코일(48)은 코일 지지 홈(52) 내에 위치되므로, 유도 가열식 발열체(42)에 대하여 안전하게 그리고 최적으로 위치된다.

에어로졸 발생 장치(10)를 사용하기 위해, 사용자는 도 1에 도시된 폐쇄 위치로부터 도 2에 도시된 개방 위치로 슬라이딩 커버(28)(있는 경우)를 변위시킨다. 그 다음, 사용자는 제1 개방 단부(26)를 통하여 가열 챔버(18) 내로 에어로졸 발생 물품(100)을 삽입함으로써, 에어로졸 발생 기재(102)가 공동(20) 내에 수용되고, 에어로졸 발생 물품(100)의 근위 단부(104)가 가열 챔버(18)의 제1 개방 단부(26)에 위치되며, 마우스피스 세그먼트(108)의 적어도 일부가 제1 개방 단부(36)로부터 돌출되어, 사용자의 입술에 의해 맞물릴 수 있도록 한다.

사용자에 의한 에어로졸 발생 장치(10)의 활성화 시에, 유도 코일(48)에 교류 전류를 공급하는 전원(22) 및 제어기(24)에 의해, 유도 코일(48)이 활성화되며, 이에 따라 교류 및 시변 전자기장이 유도 코일(48)에 의해 생성된다. 이는 유도 가열식 발열체(42)와 결합되며, 발열체(42) 내에서 와전류 및/또는 자기 히스테리시스 손실을 발생시킴으로써, 이들을 가열시킨다. 그 다음, 예를 들어 전도, 복사 및 대류에 의해, 유도 가열식 발열체(42)로부터 에어로졸 발생 기재(102)로 열이 전달된다. 이로 인해, 에어로졸 발생 기재(102)가 연소 또는 하소(burning) 없이 가열되고, 이에 따라 증기가 발생된다. 발생된 증기는 냉각 및 응축됨으로써, 마우스피스 세그먼트(108)를 통하여, 그리고 보다 구체적으로는 필터 세그먼트를 통하여, 에어로졸 발생 장치(10)의 사용자에 의해 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성한다.

에어로졸 발생 기재(102)의 기화는, 예를 들어 가열 챔버(18)의 제1 개방 단부(26)를 통하여, 주변 환경으로부터 공기가 추가됨으로써 촉진되며, 에어로졸 발생 물품(100)의 포장지(110)와 측벽(30)의 내측 표면(36) 사이로 공기가 흐름에 따라, 공기가 가열된다. 보다 구체적으로는, 사용자가 필터 세그먼트를 통해 흡인하는 경우, 제1 개방 단부(26)를 통하여 가열 챔버(18) 내로 공기가 흡입된다. 가열 챔버(18)에 유입되는 공기는, 측벽(30)의 내측 표면(36)과 포장지(110) 사이에서, 제1 개방 단부(26)로부터 제2 폐쇄 단부(34)를 향해 흐른다. 이후에 설명되는 바와 같이, 돌출부는, 적어도 에어로졸 발생 물품(100)의 외측 표면과 접촉되어 전형적으로 에어로졸 발생 물품(100)의 적어도 어느 정도의 압축을 유발하기에 충분한 거리만큼, 가열 챔버(18) 내로 연장될 수 있다. 결과적으로, 원주 방향으로 가열 챔버(18)의 둘레 전체에 에어 갭이 없다. 대신에, 돌출부 사이의 원주 방향 영역(균등하게 이격된 갭 영역)에 공기 흐름 경로가 있으며, 이를 따라, 공기가 가열 챔버(18)의 제1 개방 단부(26)로부터 제2 폐쇄 단부(34)를 향해 흐른다. 일부 실시예에서, 더 많거나 더 적은 돌출부가 있을 수 있으며, 이에 따라, 돌출부 사이의 갭 영역에 의해 형성된 상응하는 수의 공기 흐름 경로가 있을 수 있다. 공기가 가열 챔버(18)의 제2 폐쇄 단부(34)에 도달하는 경우, 이는 약 180°로 지향되어 에어로졸 발생 물품(100)의 원위 단부(106)에 유입된다. 그 다음, 발생된 증기와 함께, 에어로졸 발생 물품을 통하여, 원위 단부(106)로부터 근위(마우스) 단부(104)를 향해 공기가 흡입된다.

에어로졸 발생 기재(102)가 증기를 계속 생성할 수 있는 시간 내내, 예를 들어, 적합한 증기로 기화되기 위한 남아 있는 기화 가능 성분을 에어로졸 발생 기재(102)가 갖고 있는 시간 내내, 사용자가 에어로졸을 계속 흡입할 수 있다. 제어기(24)는 유도 코일(48)을 통과하는 교류 전류의 크기를 조정하여, 유도 가열식 발열체(42)의 온도, 및 결과적으로 에어로졸 발생 기재(102)의 온도가 임계치 레벨을 초과하지 않도록 보장할 수 있다. 구체적으로, 에어로졸 발생 기재(102)의 구성에 따라 좌우되는 특정 온도에서, 에어로졸 발생 기재(102)는 연소되기 시작할 것이다. 이는 바람직한 효과가 아니며, 이러한 온도 이상의 온도가 방지된다.

이를 보조하기 위해, 일부 실시예에서, 에어로졸 발생 장치(10)는 온도 센서(도시되지 않음)를 구비한다. 제어기(24)는, 온도 센서로부터 에어로졸 발생 기재(102)의 온도 표시를 수신하고, 온도 표시를 사용하여, 유도 코일(48)에 공급되는 교류 전류의 크기를 제어하도록 배치된다. 일 실시예에서, 제어기(24)는 제1 시간 기간 동안 제1 크기의 전류를 유도 코일(48)에 공급하여, 유도 가열식 발열체(42)를 제1 온도로 가열할 수 있다.

도 4a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가열 챔버(18) 내의 발열체(442) 및 코일(48)의 간략화된 배치도를 도시한다. 3개의 실질적으로 평면형 발열체(442)는, 발열체(442)가 서로 등거리이도록, 가열 챔버(18)의 종축의 둘레에 배치된다. 가열 챔버(18)의 둘레에 감긴 코일(48)(단순화를 위해 여기에 도시되지 않음)은 삼각형 형상이다. 코일(48)은 직선형 면 및 둥근 코너를 갖는다. 삼각형의 코일(48)의 각각의 직선형 부분은, 해당 발열체(442)에 의해 한정된 평면에 실질적으로 평행하다. 즉, 발열체(442)는, 코일(48)의 해당 권선에 폭 방향으로 평행하다. 발열체(442)와 코일(48) 사이의 가열 챔버(18)의 본체에 의해 발열체(442)와 코일(48) 사이에 유지되는 일정한 갭이 있다. 발열체(442)의 큰 평면형 표면이 코일(48)에 유도성으로 노출됨에 따라, 코일(48)이 활성화된 경우, 많은 양의 플럭스가 발열체(442)에 유도되어 열을 발생시킨다. 가열 챔버(18)는 발열체(442)와 코일(48) 사이에 위치되며, 발열체(442) 및 코일(48)을 보다 명확하게 나타내기 위해, 도 4a 내지 도 4d에서 생략되어 있음을 유의해야 한다.

도 4b는 에어로졸 발생 기재(102)가 가열 챔버(18)의 내부에 수용된, 전술한 도 4a의 단부 배치도를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 에어로졸 발생 기재(102)가 발열체(442)와 밀착 접촉되므로, 에어로졸 발생을 위해, 발열체(442)로부터의 열이 에어로졸 발생 기재(102)에 용이하게 그리고 균일하게 전달된다.

도 4c 및 도 4d는, 발열체(442)가 더 넓고 코일(48)이 더 만곡된 에지를 갖는다는 점을 제외하고는, 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 유사한 배치를 도시한다. 이러한 배치에서, 발열체(442)는, 코일(48)에 노출된 훨씬 더 큰 평면형 영역을 가지며, 에어 갭을 최소화하도록 더 조밀하게 패킹된다. 이로 인해, 더 많은 플럭스가 유도되고, 누출이 최소화되므로, 더 많은 열을 발생시킨다. 또한, 도 4d에 도시된 바와 같이, 발열체(442)가 더 큰 폭을 가짐에 따라, 더 많은 에어로졸 발생 기재(102)가 발열체(442)와 접촉됨으로써, 기화를 위한 더 효율적인 열전달을 야기한다.

도 5a는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발열체(542)를 갖는 가열 챔버(18)를 도시한다. 이러한 실시형태에서, 가열 챔버(18)는 실질적으로 정사각형 또는 입방형 형상이며, 정방형 배치로 내측 표면(36) 상에 4개의 발열체(542)를 유지하도록 구성된다. 가열 챔버(18)의 에지(501)는, 가열 챔버(18)의 둘레에 코일(48)을 감는 것을 보조하도록 경사질 수 있다. 발열체(542)는 물결 모양 곡면을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 발열체(542)는, 발열체(542)의 면이 내측 표면(36)의 챔버 벽과 동일 평면 상에 있도록 장착된다. 이는 내측 표면(36)에 한정된 컷아웃(cut-out)에 발열체(542)를 끼워 맞춤으로써 달성된다.

각각의 발열체(542)는 이의 길이를 따라 종방향으로 형성된 리세스(502)를 가짐으로써, 리세스가 가열 챔버(18)의 내측 표면(36)의 챔버 벽 상에 형성된 해당 돌출부(503)와 맞물린다. 도 5b에서 보다 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 돌출부(503)는 가열 챔버(18)의 내측 표면(36)으로부터 외향하게 돌출된다. 돌출부(503)는, 가열 챔버(18)의 내부에 에어로졸 발생 기재(102)를 유지 및 압축하는 것을 보조한다.

도 5c는 에어로졸 발생 기재(102)가 그 내부에 수용된 가열 챔버(18)를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 내측 표면(36)의 챔버 벽 내에 형성된 돌출부(503)는, 가열 챔버(18)의 내부의 에어로졸 발생 기재(102)를 견고하게 유지 및 압축한다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발열체(642)를 갖는 가열 챔버(18)를 도시한다. 이러한 실시형태에서, 각각의 발열체(642)는, 내측 표면(36)의 해당 챔버 벽 상에 직접 장착된다. 또한, 이러한 실시형태의 발열체(642)는 물결 모양 곡면을 가질 수 있으며, 가열 챔버(18)의 내측 표면(36)과 동일 평면 상에 제조될 수 있다.

각각의 발열체(642)는, 발열체의 길이를 따라 적어도 부분적으로 형성된 내향하게 연장되는 부분(42a)을 갖는다. 내향하게 연장되는 부분(42a)은, 도 5a 및 도 5b의 리세스(502) 및 돌출부(503)와 동일한 목적으로 제공되는 돌출부이다. 내향하게 연장되는 부분(42a)은, 에어로졸 발생 기재(102)를 향해 연장되어 에어로졸 발생 기재(102)와 접촉된다. 내향하게 연장되는 부분(42a)은, 가열 챔버(18)의 유효 단면적을 감소시키기에 충분한 정도로, 가열 챔버(18) 내로 반경 방향으로 내향하게 연장된다. 따라서, 도 5a 및 도 5b의 실시형태의 돌출부(503)와 유사한, 내향하게 연장되는 부분(42a)은, 에어로졸 발생 기재(102), 및 보다 구체적으로는, 에어로졸 발생 물품(100)의 포장지(110)와의 마찰 끼워 맞춤을 형성하며, 에어로졸 발생 기재(102)의 압축을 유발할 수 있다. 에어로졸 발생 기재(102)의 압축은, 예를 들어 에어 갭을 제거함으로써, 에어로졸 발생 기재(102)를 통하는 열전도를 개선하며, 각각의 내향하게 연장되는 부분(42a)은, 가열 챔버(18)에 걸친 거리의 3% 내지 7%(예를 들어, 약 5%)의 거리만큼, 가열 챔버(18)에 걸쳐서 내향하게 연장될 수 있다.

도 7은 가열 챔버(18)의 개략도를 도시하는 것으로서, 코일(48)이 이의 둘레에 감긴다. 이러한 실시형태에서, 가열 챔버(18)는, 내측 표면(36) 상에 4개의 발열체(도면에 도시되지 않음)를 장착하기 위해 적합한 4개의 평탄화된 면을 갖는 실질적으로 튜브형이다. 코일(48)은 정사각형 형상이며, 4개의 한정된 면을 갖는다. 코일(48)의 각각의 면이 가열 챔버(18)의 각각의 4개의 면을 따라 해당 발열체의 평면에 평행하도록, 코일(48)이 가열 챔버(18)의 둘레에 감긴다. 코일(18)과 발열체 사이에 일정한 갭 또는 간격이 유지되도록, 가열 챔버(18)의 벽의 두께는 실질적으로 균일하다.

도 8a는 대안적인 기하학적 구조의 발열체(842)를 갖는 가열 챔버(18)를 도시한다. 이러한 실시형태에서, 가열 챔버(18)는 곡선형 에지를 갖는 삼각형 단면을 갖는다. 발열체(842)가 가열 챔버(18)의 곡선형 에지에 맞춰지도록, 발열체(842)는, 평탄한 중간부(842-1), 및 평탄한 중간부(842-1)의 양측의 곡선형 측면부(842-2)로 형성된다. 3개의 발열체(842)는, 인접한 발열체(842) 간의 작은 단열 갭(801)으로 가열 챔버(18)의 내측 표면(36) 상에 장착된다. 단열 갭(801)은 본질적으로 가열 챔버(18)의 본체에 의해 형성된다. 그러나, 인접한 발열체(842) 사이에 단열 재료를 제공하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 배치에서, 가열 챔버(18)의 상당한 표면이 발열체(842)로 커버되므로, 코일(도시되지 않음)이 가열 챔버(18)의 둘레에 감긴 경우, 더 많은 열이 발생된다. 또한, 도 8b에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 기재(102)가 가열 챔버(18) 내에 제공된 경우, 이는 발열체(842)의 거의 전체 표면과 접촉되므로, 더 많고 더 균일한 열전달을 야기한다.

이전의 단락들에서 예시적인 실시형태가 설명되었지만, 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않으면서 이러한 실시형태에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 청구범위의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 실시형태로 제한되어서는 안된다.

본원에서 달리 나타내지 않는 한 또는 문맥상 달리 명백히 모순되지 않는 한, 이의 모든 가능한 변형예에서의 전술한 특징의 임의의 조합은 본 개시물에 의해 포함된다.

문맥상 달리 명확하게 요구되지 않는 한, 상세한 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서, "포함한다", "포함하는" 등의 단어는 배타적이거나 총망라한 의미가 아니라, 포괄적인 것으로 해석되어야 한다; 즉, "포함하지만 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다.

Claims

에어로졸 발생 장치를 위한 가열 장치로서,
에어로졸 발생 기재의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 가열 챔버로서, 상기 가열 챔버는 챔버 벽을 포함하는, 가열 챔버;
상기 가열 챔버의 종축에 대하여 원주 방향으로 배치된 복수의 유도 가열식 발열체로서, 각각의 발열체는 각각의 평면을 한정하는 실질적으로 평면형 부분을 갖는, 복수의 유도 가열식 발열체; 및
상기 가열 챔버의 둘레에 감기고, 상기 코일이 상기 복수의 발열체에 의해 한정된 상기 각각의 평면에 평행하도록 형상화되는, 유도 코일을 포함하며,
각각의 상기 복수의 발열체와 상기 코일 사이의 간격이 상기 평면형 부분에 걸쳐서 실질적으로 일정하도록, 상기 챔버 벽은 균일한 두께를 갖는,
에어로졸 발생 장치를 위한 가열 장치.
제1항에 있어서,
챔버 벽은 상기 가열 챔버의 내부 체적을 한정하며,
상기 복수의 발열체는 상기 챔버 벽의 내측 표면의 둘레에 이격되는, 가열 장치.
제2항에 있어서,
각각의 상기 복수의 발열체는, 상기 발열체의 길이를 따라 형성된 리세스를 가지며,
상기 리세스는, 상기 챔버 벽의 상기 내측 표면에 한정된 해당 돌출부와 맞물리도록 구성되는, 가열 장치.
제3항에 있어서,
상기 돌출부는, 상기 가열 챔버의 상기 종축에 대하여 반경 방향으로 내향하게 연장됨으로써, 사용 시에, 상기 가열 챔버 내에 위치된 상기 에어로졸 발생 기재를 압축하도록 구성되는, 가열 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 챔버는, 상기 발열체의 상기 평면형 부분과 일치하는 실질적으로 평면형 부분을 갖는, 가열 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발열체는, 상기 평면형 부분과 더불어, 곡면을 포함하는, 가열 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 4개의 발열체의 평면형 부분이 상기 가열 챔버의 둘레에 감긴 상기 코일의 해당 평면에 평행하도록, 상기 가열 챔버는 서로 등거리로 이격된 상기 4개의 발열체를 유지하도록 구성되는, 가열 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 3개의 발열체의 평면형 부분이 상기 가열 챔버의 둘레에 감긴 상기 코일의 해당 평면에 평행하도록, 상기 가열 챔버는 상기 가열 챔버 내에서 서로 등거리로 이격된 상기 3개의 발열체를 유지하도록 구성되는, 가열 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일은, 전자기장을 발생시키고, 사용 시에, 상기 에어로졸 발생 기재로부터 에어로졸을 발생시키기 위해 상기 발열체를 유도 가열하도록 구성되는, 가열 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 상기 발열체는 상기 가열 챔버의 종방향으로 신장형인, 가열 장치.
제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발열체의 면은 상기 가열 챔버의 내측 표면과 동일 평면 상에 있는, 가열 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 챔버는, 실질적으로 비도전성 및 비자성으로 투과성 재료를 포함하는, 가열 장치.
제12항에 있어서,
상기 가열 챔버는, 내열성 플라스틱 재료, 바람직하게는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)을 포함하는, 가열 장치.
에어로졸 발생 시스템으로서,
에어로졸 발생 기재; 및
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 가열 장치를 포함하는,
에어로졸 발생 시스템.