KR20230157403A - 유도 결합 히터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 본체(10) 및 마우스피스(20)를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 본체는 일차 코일(12) 및 전력 공급부(14)를 포함한다. 마우스피스는 이차 코일(22), 에어로졸 형성 기재(28)를 수용하기 위한 가열 챔버(26), 및 가열 챔버 주위에 적어도 부분적으로 배열된 저항 가열 요소(24)를 포함한다. 마우스피스는 본체에 탈착식으로 연결 가능하다. 에어로졸 발생 장치는 마우스피스가 본체에 연결될 때 일차 코일 및 이차 코일이 유도 결합되도록 구성된다. 본 발명은 추가로 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템, 및 에어로졸 발생 장치 내에 에어로졸을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
Description
본 개시는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 본 개시는 추가로 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 추가로 에어로졸 발생 장치 내에 에어로졸을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
흡입 가능한 증기를 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 공지된다. 이러한 장치는 에어로졸 형성 기재를 연소하지 않고 에어로졸 발생 물품에 함유된 에어로졸 형성 기재를 가열할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내로 에어로졸 발생 물품의 삽입에 적합한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 로드 형상을 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내로 삽입되면, 가열 요소는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 가열 챔버 내에 또는 그 주위에 배열될 수 있다.
서로 탈착식으로 장착되는 2개 이상의 서브 유닛을 포함하는 모듈형 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 공지되어 있다. 전기 커넥터는 하나의 서브 유닛 내의 전력 공급원을 조립된 상태에서 다른 서브 유닛 내의 전기 컨슈머에 전기적으로 연결하기 위해 제공될 수 있다.
전기 커넥터는 종종 감지 가능한 연결 표면, 예를 들어 금속 표면을 포함하며, 이는 전기 연결을 확립하기 위해 밀접하게 물리적으로 접촉된다. 표면 산화, 또는 액체 또는 고체 미립자의 디포짓(deposit)과 같은 공정은 금속 표면의 전도성의 감소를 초래할 수 있다. 이는 전기 연결에 악영향을 미칠 수 있다.
이러한 효과는 에어로졸 형성 기재가 가열되지만 연소되지 않는 에어로졸 발생 시스템에서 특히 심각할 수 있다. 에어로졸화 동안 발생된 열 및 수분은 연결 표면의 표면 산화를 촉진할 수 있다. 에어로졸 형성 기재의 미립자는 연결 표면 상에 우연히 디포짓될 수 있다.
전기 커넥터는 종종 전도성 및 비전도성 재료, 예를 들어 플라스틱 표면에 인접한 금속 표면 사이의 재료 전이를 포함한다. 재료 전이는 갭 또는 표면 물결주름에 의해 동반될 수 있다. 수분은 갭을 통해 장치의 내부에 우연히 진입할 수 있다. 미립자 물질은 표면 물결주름에 우연히 부착될 수 있다.
전기 커넥터는 종종 연결될 부분의 대향하는 전도성 표면의 정확한 정렬을 필요로 한다.
내구성 전기 커넥터를 모듈형 에어로졸 발생 장치에 제공하는 것이 바람직할 것이다. 서브 유닛들 사이에 안정적으로 기능하는 전기 연결을 모듈형 에어로졸 발생 장치에 제공하는 것이 바람직할 것이다. 작동이 용이한 방식으로 서브 유닛의 부착 및 분리를 허용하는 모듈형 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 청소하기 쉬운 모듈형 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 에어로졸 발생 장치가 제공되어 있다. 에어로졸 발생 장치는 일차 코일 및 전력 공급부를 포함하는 본체를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 이차 코일 및 가열 요소, 바람직하게는 저항 가열 요소를 포함하는 마우스피스를 포함할 수 있다. 마우스피스는 본체에 탈착식으로 연결 가능할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 마우스피스가 본체에 연결될 때 일차 코일 및 이차 코일이 유도 결합되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따라, 본체를 포함하는 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 본체는 일차 코일 및 전력 공급부를 포함한다. 에어로졸 발생 장치는 마우스피스를 추가로 포함한다. 마우스피스는 이차 코일 및 저항 가열 요소를 포함한다. 마우스피스는 본체에 탈착식으로 연결 가능하다. 에어로졸 발생 장치는 마우스피스가 본체에 연결될 때 일차 코일 및 이차 코일이 유도 결합되도록 구성된다.
본체 내의 일차 코일 및 마우스피스 내의 이차 코일의 유도 결합에 의해, 마우스피스를 본체에 연결하기 위한, 감지 가능한 연결 표면, 예를 들어 금속 표면을 갖는 전기 커넥터가 회피될 수 있다. 본체 내의 일차 코일 및 마우스피스 내의 이차 코일의 유도 결합에 의해, 내구성 전기 커넥터를 갖는 모듈형 에어로졸 발생 장치가 제공될 수 있다. 모듈형 에어로졸 발생 장치는 서브 유닛들 사이의 안정적으로 기능하는 전기 연결을 허용할 수 있다. 예를 들어, 일차 코일은 본체의 플라스틱 하우징 내에 내장될 수 있고, 이차 코일은 어떠한 개방 금속 커넥터 측이 필요하지 않도록 마우스피스의 플라스틱 하우징 내에 내장될 수 있다.
개방 금속 커넥터 측의 청소에 대한 필요성이 유도 결합에 의해 회피될 수 있다. 모듈형 에어로졸 발생 장치는 청소하기 쉬울 수 있다. 모듈형 에어로졸 발생 장치의 유도 결합은 작동이 용이한 방식으로 서브 유닛의 부착 및 분리를 허용할 수 있다. 예를 들어, 본체 및 마우스피스의 각각의 금속 전기 커넥터를 정밀하게 정렬할 필요가 없을 수 있다.
전력은 일차 코일로부터 이차 코일로 유도 전달될 수 있다. 따라서, 일차 코일은 능동(active) 코일일 수 있고 이차 코일은 유도 시스템의 수동(passive) 코일일 수 있다.
유도 결합에 의한 전력 전달은 상호 인덕턴스의 물리적 원리에 기초한다. 능동 나선형 코일 및 수동 나선형 코일의 시스템은 효과적으로 2개의 공심 솔레노이드로서 간주될 수 있다. 능동 코일 내에 유도된 자속은 수동 코일에서 동일하고 반대의 기전력(emf)' ''을 유도할 것이다.
일 구현예에서, 능동 코일은 수동 코일을 완전히 동축으로 둘러싸고, 코일 둘 모두는 동일한 수의 회전 및 동일한 길이를 회전 직경에 수직인 방향으로 갖는다. 어떠한 플럭스 누설도 없고 2개의 코일이 완전히 자기적으로 결합되는 것으로 추가로 가정되면, 이때, 능동 코일 'Φ active '의 플럭스가 수동 코일 'Φ passive '의 플럭스와 같은 것으로 추론될 수 있다. 이는 식 (1)에 제시되어 있다:
능동 코일의 자기장 강도 'B'는 방정식 (2)에 주어진다:
'μ 0 ''는 자기 상수이고, 'I'는 전류이고, 'N'은 코일의 회전 수이고, 'l'은 코일의 길이이다. 그 다음, 능동 코일 내의 자속은 'Φ active = B·A'을 사용하여 기록될 수 있다. 'A'는 코일의 길이에 수직인 방향으로 코일의 단면적이다. 원형 단면 및 회전 반경('R')을 가정한다:
상호 인덕턴스('M')는 2개의 코일에서의 연결된 인덕턴스이다. 완벽한 자기 연결의 결과로서, 이때 수동 코일을 통과하는 인덕턴스를 다음과 같이 설명하는 것이 가능하다:
그 다음, 수동 코일에서의 유도된 emf ''는 다음과 같은 것으로 간단히 언급될 수 있다:
분명히 이는 이상적인 모델이고, 시스템에 손실이 있을 것이며, 유도된 emf는 계산보다 더 적을 것이다. 손실은 선형 효율 인자('η')로 근사화될 수 있다. 따라서, 수동 코일 내의 유도 전압에 대한 최종 방정식은 방정식 2, 3, 4 및 5를 조합함으로써 작성될 수 있다.
2개의 코일의 예시적인 치수는 능동 코일 5 mm의 회전 반경 'R', 능동 코일 내에 동축으로 배열된 4 mm의 수동 코일 회전 반경, 각각의 코일에 대한 15개의 권선 'N', 및 코일 둘 다의 10 mm의 길이 'l'이다. 이들 치수를 사용하고, 0.85의 선형 효율 인자 'η'를 추가로 가정하면, 수동 코일에서의 emf와 능동 전류의 변화율 사이의 관계가 계산될 수 있다:
방정식 (7)을 사용하면 이제 시스템의 회로 요건을 탐색하는 것이 가능하다.
예를 들어, 약 4 와트의 통상적인 값으로 히터에 전력을 공급할 수 있는 emf를 유도하기 위해 높은 주파수가 요구된다는 것이 'M'의 자릿수로부터 명백하다. 예를 들어, 능동 회로에서 약 6 암페어의 통상적인 피크-대-피크 전류에서, 회로의 지배 방정식을 구축하고 시스템의 주파수에 대해 수동 측에서의 전력 전달을 플롯팅하는 것이 가능하다. 수동 측의 누설 인덕턴스 ''는 능동 측에 연결되지 않은 수동 인덕턴스의 구성요소인 결합 상수 'η'을 사용하여 계산될 수 있다:
장치는 수동 측에서의 누설 인덕턴스 손실을 보상해야 할 것이다. 식 (8)을 사용하면, ''는 6ㆍ10-7 헨리에 가깝게 계산된다. 수동 코일 및 부하 저항기를 포함하는 수동 측의 간단한 기본 회로를 가지면, 회로의 수동 측에서의 손실은 4 와트의 원하는 작동 전력에서 대략 50%이다.
병렬 보상 인덕터 'L comp '가 부하에 걸쳐 도입되면, 누설 인덕턴스의 효과를 취소하는 것이 교정될 수 있다. 200 나노헨리 인덕터를 추가하면, 4 와트 작동 지점에서 코일의 수동 측에서의 효율은 약 96%이다. 시스템 주파수는 동일한 전달 전력에 도달하기 위해 더 높을 필요가 있으며, 간단한 회로는 20 kHz에서 작동하고 보상 회로는 57 kHz에서 작동한다. 따라서, 200 나노헨리 상에 보상 인덕터를 갖는 장치를 구성하고 57 kHz 주파수로 작동하는 것이 바람직할 수 있다.
일차 코일은 전력 공급부에 유선 연결될 수 있다. 이차 코일은 저항 가열 요소에 유선 연결될 수 있다. 일차 코일 및 전력 공급부는 본체 내에 수용된 일차 유선 회로의 일부를 형성할 수 있다. 이차 코일 및 저항 가열 요소는 마우스피스 내에 수용된 이차 유선 회로의 일부를 형성할 수 있다. 전력은 일차 유선 회로로부터 이차 유선 회로로 유도 전달될 수 있다.
일부 구현예에서, 본체만이 전력 공급부를 포함한다. 즉, 일부 구현예에서, 마우스피스는 전력 공급부를 포함하지 않는다.
일부 구현예에서, 본체와 마우스피스 사이에 어떠한 유선 연결도 없다. 즉, 일부 구현예에서, 본체와 마우스피스 사이의 유일한 전기 연결은 일차 코일 및 이차 코일의 유도 결합을 통해 확립된다.
에어로졸 발생 장치는 유도 결합을 통해 일차 코일로부터 이차 코일로 전달되는 전력이 저항 가열 요소를 가열하기 위해 사용되도록 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 저항 가열 요소를 가열하기 위해 사용되는 전력이 유선 연결에 의해 이차 코일로부터 저항 가열 요소로 공급되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는, 가열 요소에 전력을 공급하도록 구성되어 있는 전력 공급부를 포함하고 있다. 전력 공급부는 바람직하게는 전력 공급원을 포함하고 있다. 바람직하게는, 전력 공급원은 리튬 이온 배터리와 같은 배터리이다. 대안으로서, 전력 공급원은 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 전력 공급원은 재충전을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급원은 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배수의 기간 동안 에어로졸을 연속적으로 발생시키기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급원은 소정 횟수의 퍼핑 또는 히터 조립체의 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
전력 공급부는 제어 전자 장치를 포함할 수 있다. 제어 전자 장치는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다. 마이크로컨트롤러는 바람직하게는 프로그래밍 가능한 마이크로컨트롤러일 수 있다. 전기 회로는 추가 전자 부품을 포함할 수 있다. 전기 회로는 일차 코일에 대한 전력의 공급을 조절하도록 구성될 수 있다. 전력은 일차 코일에 공급되어서 시스템의 활성화를 연속적으로 수반할 수 있거나, 예컨대 퍼프마다를 기준으로 간헐적으로 공급될 수 있다. 전력은 전류의 펄스 형태로 일차 코일에 공급될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 교류(AC)를 일차 코일에 공급하도록 구성될 수 있다.
제어 전자 장치는 전력 공급원에 의해 제공된 직류(DC)를 일차 코일에 공급될 AC로 변환하기 위한 DC/AC 변환기를 포함할 수 있다. 제어 전자 장치는 하프 브리지 구성으로 2개의 트랜지스터를 포함하는 DC/AC 변환기를 포함할 수 있다. 제어 전자 장치는 쌍으로 작동하는 4개의 트랜지스터를 갖는 풀 브리지 구성을 포함하는 DC/AC 변환기를 포함할 수 있다. 풀 브리지 구성은 유리하게는 DC/AC 변환기로 들어가는 전력 공급부로부터의 전력의 더 강한 증폭을 허용할 수 있다. 이는 더 낮은 전압을 갖는 더 작은 배터리를 사용하는 것을 허용할 수 있다. DC/AC 변환기는 LC 필터를 포함할 수 있다.
에어로졸 발생은 하프 브리지 드라이버 및 하프 브리지 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생은 LC 필터를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생은 하프 브리지 드라이버 및 하프 브리지 및 LC 필터를 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 이차 코일에서 교류를 유도하도록 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 이차 코일 내에 유도된 AC를 저항 가열 요소에 공급하도록 구성될 수 있다.
마우스피스는 정류기를 포함할 수 있다. 마우스피스는 저항 가열 요소에 직류를 공급하기 위해 이차 코일과 저항 가열 요소 사이에 전기 연결로 배열된 정류기를 포함할 수 있다. 정류기는 이차 코일과 저항 가열 요소 사이에 직렬로 연결될 수 있다.
일차 코일 및 이차 코일은 동일한 재료로 제조될 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일은 상이한 재료로 제조될 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일 중 하나 또는 둘 모두에 적합한 재료는 인덕터 코일에 사용되는 당업자에게 일반적으로 공지된 금속 및 합금일 수 있다. 예시적인 재료는 구리 또는 강이다.
일차 코일 및 이차 코일의 코일형 와이어의 두께는 동일할 수 있거나 상이할 수 있다. 코일형 와이어의 두께는 0.05 mm 내지 3 mm, 바람직하게는 0.1 mm 내지 1 mm일 수 있다.
일차 코일 및 이차 코일은 나선형 코일일 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일 중 하나 또는 둘 모두는 복수의 권선을 가질 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일 중 어느 하나는 5 내지 25개의 권선, 바람직하게는 10 내지 20개의 권선, 보다 바람직하게는 13 내지 17개의 권선, 가장 바람직하게는 15개의 권선을 가질 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일은 상이한 수의 권선을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 일차 코일의 권선의 수는 이차 코일의 권선의 수와 5개 미만의 권선, 또는 4개 미만의 권선, 또는 3개 미만의 권선, 또는 2개 미만의 권선만큼 상이하다. 일차 코일 및 이차 코일은 동일한 수의 권선을 가질 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일은 동일한 수의 권선을 가질 수 있고, 5 내지 25개의 권선, 바람직하게는 10 내지 20개의 권선, 보다 바람직하게는 13 내지 17개의 권선, 가장 바람직하게는 15개의 권선을 가질 수 있다.
일차 코일 및 이차 코일 중 어느 하나는 1 내지 30 mm, 바람직하게는 5 내지 20 mm, 보다 바람직하게는 8 내지 12 mm, 가장 바람직하게는 약 10 mm의 권취 직경에 수직인 방향으로 길이를 가질 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일은 상이한 길이를 가질 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일은 권취 직경에 수직인 방향으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일은 권취 직경에 수직인 방향으로 동일한 길이를 가질 수 있고, 길이는 1 내지 30 mm, 바람직하게는 5 내지 20 mm, 보다 바람직하게는 8 내지 12 mm, 가장 바람직하게는 약 10 mm일 수 있다.
일차 코일 및 이차 코일 중 어느 하나는 1 내지 30 mm, 바람직하게는 5 내지 15 mm, 보다 바람직하게는 8 내지 10 mm의 권취 직경을 가질 수 있다.
일차 코일 및 이차 코일은 상이한 권취 직경을 가질 수 있다. 일차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 이차 코일 주위에 동축으로 배열될 수 있고, 일차 코일의 권취 직경은 약 10 mm일 수 있고, 이차 코일의 권취 직경은 약 8 mm일 수 있다. 일부 구현예에서, 일차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 이차 코일 주위에 동축으로 배열되고, 일차 코일의 권취 직경은 약 10 mm이고, 이차 코일의 권취 직경은 약 8 mm이고, 일차 코일 및 이차 코일은 15개의 권선을 각각 갖고, 약 10 mm의 권취 직경에 수직인 방향으로 길이를 각각 갖는다.
이차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 일차 코일 주위에 동축으로 배열될 수 있고, 이차 코일의 권취 직경은 약 10 mm일 수 있고, 일차 코일의 권취 직경은 약 8 mm일 수 있다. 일부 구현예에서, 이차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 일차 코일 주위에 동축으로 배열되고, 이차 코일의 권취 직경은 약 10 mm이고, 일차 코일의 권취 직경은 약 8 mm이고, 일차 코일 및 이차 코일은 15개의 권선을 각각 갖고, 약 10 mm의 권취 직경에 수직인 방향으로 길이를 각각 갖는다.
에어로졸 발생 장치는 1 kHz 내지 50 kHz, 바람직하게는 10 kHz 내지 30 kHz, 보다 바람직하게는 15 kHz 내지 25 kHz, 가장 바람직하게는 약 20 kHz의 작동 주파수에서 교류로 일차 코일을 작동시키도록 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 병렬 보상 인덕터를 포함할 수 있다. 보상 인덕터는 누설 인덕턴스의 효과를 취소하도록 교정될 수 있다. 이는 유리하게는 수동 측에서의 누설 유도 손실을 보상하는 것을 도울 수 있다. 보상 인덕터는 10 내지 5000 나노헨리 인덕터, 바람직하게는 100 내지 300 나노헨리 인덕터, 보다 바람직하게는 200 나노헨리 인덕터일 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 200 나노헨리 보상 인덕터를 포함할 수 있고, 1 kHz 내지 100 kHz, 바람직하게는 47 kHz 내지 67 kHz, 보다 바람직하게는 55 kHz 내지 60 kHz, 가장 바람직하게는 약 57 kHz의 작동 주파수에서 교류로 일차 코일을 작동시키도록 구성될 수 있다.
전력 공급부는 약 6 암페어의 피크-대-피크 AC를 제공할 수 있고, 에어로졸 발생 장치는 저항 가열 요소에 약 4 와트를 공급하도록 구성될 수 있다.
마우스피스는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 가열 챔버를 포함할 수 있다. 저항 가열 요소는 가열 챔버 주위에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일은 장치의 길이방향 축에 대해 가열 챔버의 원위 단부에 가깝게 배열될 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일은 장치의 길이방향 축에 대해 가열 챔버의 원위 단부에 배열될 수 있다.
일차 코일 및 이차 코일은 나선형 코일일 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 동축으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 일차 코일 및 이차 코일 중 하나는 마우스피스에 메인 유닛을 부착할 때, 삽입 축에 대해 임의의 회전 위치에서 각각의 다른 코일 내로 삽입될 수 있다. 이는 추가적으로 작동하기 쉬운 방식으로 서브 유닛의 부착 및 분리를 허용할 수 있다.
일차 코일 및 이차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 장치의 길이방향 중심 축 주위에 동축으로 배열될 수 있다. 일차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 이차 코일 주위에 동축으로 배열될 수 있다. 이차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 일차 코일 주위에 동축으로 배열될 수 있다.
이차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 일차 코일 주위에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 이차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 일차 코일 주위에 전체적으로 배열될 수 있다. 이는 일차 코일로부터 이차 코일로의 효율적인 유도 전력 전달을 개선할 수 있다. 이차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 일차 코일 주위에 전체적으로 배열될 수 있고, 코일 둘 모두는 권취 직경에 수직인 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 이는 추가적으로 일차 코일로부터 이차 코일로의 효율적인 유도 전력 전달을 개선할 수 있다.
일차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 이차 코일 주위에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 일차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 이차 코일 주위에 전체적으로 배열될 수 있다. 이는 일차 코일로부터 이차 코일로의 효율적인 유도 전력 전달을 개선할 수 있다. 일차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 이차 코일 주위에 전체적으로 배열될 수 있고, 코일 둘 모두는 권취 직경에 수직인 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 이는 추가적으로 일차 코일로부터 이차 코일로의 효율적인 유도 전력 전달을 개선할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 온도 센서를 포함할 수 있다. 온도 센서는 하나 이상의 가열 요소의 온도를 제어하기 위해 에어로졸 발생 장치의 제어 전자 장치에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 온도 센서는 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 가열되는 에어로졸 형성 기재의 온도를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 센서는 감지된 온도에 관한 신호를 제어 전자 장치에 송신할 수 있으며, 이는 센서에서 적합한 온도를 달성하기 위해 일차 코일에 공급되는 전력 또는 주파수를 조정할 수 있다. 온도 센서는 열전쌍을 포함할 수 있다.
온도 센서는 본체에 포함될 수 있다. 일차 코일은 온도 센서 주위에 동축으로 배열될 수 있다. 온도 센서는 장치의 길이방향 축에 대해 일차 코일의 근위 단부에 가깝게 위치될 수 있다. 온도 센서는 장치의 길이방향 축에 대해 일차 코일의 근위 단부에 위치될 수 있다.
일부 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 약 230℃ 내지 약 400℃, 바람직하게는 약 250℃ 내지 약 350℃ 범위의 온도로 가열된다.
에어로졸 발생 장치는 핸드헬드 장치일 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 가열-비연소 장치일 수 있다. 가열-비연소 장치는 에어로졸 형성 기재를 연소시키지 않고 가열한다. 가열-비연소 장치는 에어로졸 형성 기재를 연소 온도 미만의 온도로 가열한다.
마우스피스는 억지 끼워맞춤 연결부, 자기 연결부, 나사 연결부, 또는 베이어닛 잠금부에 의해 본체에 탈착식으로 연결될 수 있다.
본 발명은 추가로 본원에서 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 일부일 수 있다. 에어로졸 형성 기재, 또는 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내로 적어도 부분적으로 삽입되도록 구성될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 본원에 설명된 바와 같은 임의의 종류의 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 캐스트 리프 및 재생 담배 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다. 에어로졸 형성 기재는 겔을 포함할 수 있다.
본 발명은 추가로 본원에 설명된 바와 같은 본체와 사용하기 위한 본원에 설명된 바와 같은 마우스피스에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 본원에 설명된 바와 같은 마우스피스와 함께 사용하기 위한 본원에 설명된 바와 같은 본체에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 에어로졸 발생 장치 내에 에어로졸을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 에어로졸 발생 장치의 본체 내에 수용되는 일차 코일 내에 교류 전류를 발생시키는 단계를 포함한다. 방법은 일차 코일 내의 교류에 의해 생성된 교번 자계에 의해, 일차 코일에 유도 결합되고 에어로졸 발생 장치의 마우스피스 내에 수용되는 이차 코일 내의 전류를 유도하는 단계를 포함하며, 마우스피스는 본체에 탈착식으로 연결된다. 방법은 이차 코일 내에 유도된 전류에 의해, 이차 코일에 유선 연결되는 저항 가열 요소를 저항 가열하는 단계를 포함한다. 방법은 저항 가열 요소와 열 접촉하는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키는 단계를 포함한다.
에어로졸 발생 장치는 하나 이상의 가열 요소를 포함할 수 있다. 일차 코일 및 이차 코일 중 하나 또는 둘 모두는 유도 시스템에서 능동 코일 또는 수동 코일로서의 기능에 더하여 저항 가열 요소로서 기능할 수 있다. 저항 가열 요소로서 코일의 기능은 코일의 고유 전기 저항에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 코일의 더 큰 고유 저항은 코일에서 발생된 더 많은 열을 초래할 수 있다.
마우스피스 내에 제공된 이차 코일 및 저항 가열 요소는 하나의 동일한 구성요소일 수 있다. 이러한 구현예에서, 이차 코일은 전력이 일차 코일로부터 이차 코일로 유도 전달될 때, 그의 고유 저항에 의해 저항 가열 요소로서 기능하도록 구성된다.
마우스피스 내에 제공된 저항 가열 요소는 이차 코일에 유선 연결되는 추가 구성요소일 수 있다.
저항 가열 요소는 하나 이상의 저항 가열 트랙으로 형성될 수 있다. 저항 가열 트랙은 가요성 기판 상에 제공될 수 있다. 저항 가열 트랙은, 예를 들어 금속 잉크를 사용하여 가요성 기판 상에 인쇄될 수 있다. 저항 가열 트랙은 전기 저항 히터로서 작용할 수 있다. 가요성 기판은 전기 절연성일 수 있다. 가요성 기판은 가요성 유전체 기판일 수 있다. 가요성 기판은 폴리이미드를 포함할 수 있다. 적합한 재료의 일례는 Kapton®과 같은 폴리이미드 필름이다.
본 발명의 모든 양태에서, 가열 요소는 전기 저항성 재료를 포함할 수 있다. 적합한 전기 저항성 재료는 도핑된 세라믹과 같은 반도체, 전기 "전도성" 세라믹(예를 들어, 몰리브덴 디실리사이드 등), 탄소, 흑연, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 재료 및 금속 재료로 이루어진 복합 재료를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 적합한 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 탄화규소를 포함한다. 적합한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨, 백금, 금 및 은을 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, Timetal® 및 철-망간-알루미늄계 합금에 기초한 초합금을 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.
설명한 바와 같이, 본 개시의 양태 중 어느 하나에서, 가열 요소는 에어로졸 발생 장치의 일부일 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 내부 가열 요소 또는 외부 가열 요소, 또는 내부 및 외부 가열 요소 둘 모두를 포함할 수 있고, 여기서 "내부" 및 "외부"는 에어로졸 형성 기재를 지칭한다. 내부 가열 요소는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 내부 가열 요소는 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 가열 요소는 에어로졸 형성 기재의 중심을 통과하는 하나 이상의 가열 니들 또는 로드일 수 있다. 다른 대안은 가열 와이어 또는 필라멘트, 예를 들어 니켈-크롬(Ni-Cr), 백금, 텅스텐 또는 합금 와이어 또는 가열 플레이트를 포함하고 있다. 선택적으로, 내부 가열 요소는 강성 캐리어 재료 내에 또는 강성 캐리어 재료 상에 디포짓될 수 있다. 하나의 이러한 구현예에서, 전기 저항성 가열 요소는 온도와 비저항 간의 정의된 관계를 갖는 금속을 이용해 형성될 수 있다. 이러한 예시적인 장치에서, 금속은 세라믹 재료와 같은 적합한 절연 재료 상에 트랙으로서 형성된 다음 유리와 같은 다른 절연 재료 내에 개재될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 히터는 작동 중에 가열 요소를 가열하는 것 및 가열 요소의 온도를 모니터링하는 것 둘 모두를 행하도록 사용될 수 있다.
외부 가열 요소는 임의의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 외부 가열 요소는 폴리이미드 같은 유전체 기재 상의 하나 이상의 가요성 가열 포일의 형태를 취할 수 있다. 가요성 가열 포일은 기재 수용 공동의 외주부와 일치하도록 형상화될 수 있다. 대안적으로, 외부 가열 요소는 금속 그리드 또는 그리드들, 가요성 인쇄 회로 기판, 몰딩식 상호연결 장치(MID), 세라믹 히터, 가요성 탄소 섬유 히터의 형태를 취할 수 있거나, 적합한 형상의 기재 상에 플라즈마 기상 디포짓과 같은 코팅 기술을 사용해 형성될 수 있다. 또한 외부 가열 요소는 온도와 비저항 간의 정의된 관계를 갖는 금속을 이용해 형성될 수 있다. 이러한 예시적인 장치에서, 금속은 적합한 절연 재료의 2개 층 사이에 트랙으로서 형성될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 외부 가열 요소는 작동 중에 외부 가열 요소를 가열하는 것, 및 외부 가열 요소의 온도를 모니터링하는 것 둘 모두에 사용될 수 있다.
가열 요소는, 유리하게 전도에 의해 에어로졸 형성 기재를 가열한다. 가열 요소는 기재 또는 기재가 디포짓되는 캐리어와 적어도 부분적으로 접촉할 수 있다. 대안적으로, 내부 또는 외부 가열 요소 중 어느 하나로부터의 열은 열 전도성 요소에 의해 기재에 전도될 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. 대안적으로, 동작 중 상기 에어로졸 형성 기재를 함유하는 흡연 물품은 상기 에어로졸 발생 장치 내에 부분적으로 함유될 수 있다. 이 경우, 사용자는 흡연 물품을 직접 퍼핑할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '에어로졸 형성 기재'는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 지칭한다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하거나 연소시킴으로써 방출될 수 있다. 가열이나 연소의 대안으로서, 일부 경우에 휘발성 화합물은 화학 반응에 의하거나 초음파와 같은 기계적 자극에 의해 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는 액체일 수 있거나, 고체 성분 및 액체 성분 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 일부일 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 식물 재료 및 에어로졸 형성제를 포함한다. 바람직하게는, 식물 재료는 알칼로이드를 포함하는 식물 재료, 보다 바람직하게는 니코틴을 포함하는 식물 재료, 및 보다 바람직하게는 담배 함유 재료이다.
바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 건조 중량 기준으로 적어도 70 중량%의 식물 재료, 보다 바람직하게는 적어도 90 중량%의 식물 재료를 포함한다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 건조 중량 기준으로 95 중량% 미만의 식물 재료, 예컨대 건조 중량 기준으로 90 내지 95 중량%의 식물 재료를 포함한다.
바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 건조 중량 기준으로 적어도 5 중량%의 에어로졸 형성제, 보다 바람직하게는 적어도 10 중량%의 에어로졸 형성제를 포함한다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 건조 중량 기준으로 30 중량% 미만의 에어로졸 형성제, 예컨대 건조 중량 기준으로 5 내지 30 중량%의 에어로졸 형성제를 포함하고 있다.
일부 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 식물 재료 및 에어로졸 형성제를 포함하며, 상기 기재는 건조 중량 기준으로 5 중량% 내지 30 중량%의 에어로졸 형성제 함량을 가진다. 식물 재료는 바람직하게는 알칼로이드를 포함하는 식물 재료, 보다 바람직하게는 니코틴을 포함하는 식물 재료, 및 보다 바람직하게는 담배 함유 재료이다. 알칼로이드는 자연 발생하는 질소 함유 유기 화합물의 종류이다. 알칼로이드는 대부분 식물에서 발견되지만, 또한 박테리아, 곰팡이 및 동물에서 발견된다. 알칼로이드의 예는 카페인, 니코틴, 테오브로민, 아트로핀 및 튜보쿠라린을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 바람직한 알칼로이드는 니코틴이며, 이는 담배에서 발견될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있으며, 예를 들어 가열 시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 재료, 예를 들어 캐스트 리프 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 성분 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
본원에서 사용되는 용어 "캐스트 리프"는, 식물 입자 (예를 들어, 정향 입자, 또는 담배 입자와 정향 입자 혼합물 형태) 및 결합제(예를 들어 구아 검)를 포함하고 있는 슬러리를, 벨트 컨베이어와 같은 지지 표면(supportive surface) 위에서 캐스팅하고, 슬러리를 건조하고, 건조된 시트를 지지 표면으로부터 제거하는 것을 기초로 하는, 캐스팅 공정에 의해 형성되는 시트 산물을 지칭한다. 캐스팅 또는 캐스트 리프 공정의 예는, 예를 들어 캐스트 리프 담배를 제조하기 위한 US-A-5,724,998에 기재되어 있다. 캐스트 리프 공정에서, 입자상 식물 재료는 액체 성분, 통상적으로 물과 혼합되어 슬러리를 형성한다. 슬러리 내의 다른 첨가된 성분은 섬유, 결합제 및 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 입자상 식물 재료는 결합제의 존재 하에 덩어리질 수 있다. 슬러리를 지지 표면 상에 캐스팅하고 건조하여 균질화된 식물 재료의 시트를 형성한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '에어로졸 발생 물품'은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 지칭한다. 에어로졸 발생 물품은 일회용일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '에어로졸 발생 장치'는 에어로졸 형성 기재와 상호작용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 지칭한다. 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 형성 기재를 포함한 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 형성 기재를 포함한 카트리지 중 하나 또는 둘 모두와 상호작용할 수 있다. 일부 예에서, 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 형성 기재를 가열하여 기재로부터 휘발성 화합물의 방출을 용이하게 할 수 있다. 전기 작동식 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 형성하는 전기 히터와 같은 분무기를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '에어로졸 발생 시스템'은, 에어로졸 발생 장치와 에어로졸 형성 기재의 조합을 지칭한다. 에어로졸 형성 기재가 에어로졸 발생 물품의 일부를 형성할 때, 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 장치와 에어로졸 발생 물품의 조합을 지칭한다. 에어로졸 발생 시스템에서, 에어로졸 형성 기재와 에어로졸 발생 장치는 협력하여 에어로졸을 발생시킨다.
에어로졸 형성 기재는 겔을 포함할 수 있다. 겔은 담배가 없을 수 있다. 겔은 사용자에게 전달하기 위한 니코틴 또는 담배 제품 또는 다른 목표 화합물을 포함할 수 있다. 니코틴은 에어로졸 형성제와 함께 겔에 포함될 수 있다. 가열 시 방출되는, 추가의 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물이 포함될 수 있다.
겔은 실온에서 고정될 수 있다. 이러한 문맥에서 "고정된(immobilized)"이란 겔이 안정적인 크기와 형상을 가지며 유동하지 않음을 의미한다. 본 문맥에서의 실온은, 25℃를 의미한다. 겔은 본원에서 기재된 바와 같이 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
겔은 겔화제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 겔은 아가 또는 아가로스 또는 알긴산나트륨을 포함하고 있다. 겔은 젤란 검을 포함할 수 있다. 겔은 재료의 혼합물을 포함할 수 있다. 겔은 물을 포함할 수 있다.
겔은 열가역성 겔을 포함할 수 있다. 이는 용융 온도로 가열될 때 겔이 유체가 되어 겔화 온도에서 다시 겔로 설정되는 것을 의미한다. 겔화 온도는, 바람직하게는 실온 및 대기압 이상이다. 대기압은 1 기압의 압력을 의미한다. 용융 온도는 바람직하게는, 겔화 온도보다 더 높다. 바람직하게, 겔의 용융 온도는 섭씨 50도, 또는 섭씨 60도, 또는 섭씨 70도 초과, 보다 바람직하게는 섭씨 80도 초과이다. 본 문맥에서의 용융 온도는, 겔이 더 이상 고정되지 않고 유동하기 시작하는 온도를 의미한다.
겔은 단일 블록으로서 제공될 수 있거나, 복수의 겔 요소, 예를 들어 비드 또는 캡슐로서 제공될 수 있다.
아가가 겔화제로서 사용될 때, 겔은 바람직하게, 0.5 내지 5 중량%(보다 바람직하게 0.8 내지 1 중량%)의 아가를 포함하고 있다. 겔은 0.1 내지 2 중량%의 니코틴을 추가로 포함할 수 있다. 겔은 30 내지 90 중량%(보다 바람직하게 70 내지 90 중량%)의 글리세린을 추가로 포함할 수 있다. 겔의 나머지는 물 및 임의의 향미제를 포함할 수 있다.
젤란 검이 겔화제로서 사용될 때, 겔은 바람직하게 0.5 내지 5 중량%의 젤란 검을 포함하고 있다. 겔은 0.1 내지 2 중량%의 니코틴을 추가로 포함할 수 있다. 겔은 30 내지 99.4 중량%의 글리세린을 추가로 포함할 수 있다. 겔의 나머지는 물 및 임의의 향미제를 포함할 수 있다.
한 구현예에서, 겔은 2 중량%의 니코틴, 70 중량%의 글리세롤, 27 중량%의 물 및 1 중량%의 아가를 포함하고 있다. 다른 구현예에서, 겔은 65 중량%의 글리세롤, 20 중량%의 물, 14.3 중량%의 담배 및 0.7 중량%의 아가를 포함하고 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "길이방향"은 에어로졸 발생 장치의 주축을 따르는 방향을 설명하는 데 사용되고, 용어 "가로방향"은 길이방향에 수직인 방향을 설명하는 데 사용된다.
특정 구현예에서, 가열 챔버의 길이방향 축은 에어로졸 발생 장치의 길이방향 축과 평행하다. 예를 들어, 챔버의 개방 단부는 에어로졸 발생 장치의 근위 단부에 위치된다. 다른 구현예에서, 가열 챔버의 길이방향 축은 에어로졸 발생 장치의 길이방향 축과 어떤 각도를 이루며, 예를 들어 에어로졸 발생 장치의 길이방향 축을 가로지른다. 예를 들어, 가열 챔버의 개방 단부는 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 길이방향 축에 수직인 방향으로 가열 챔버 내로 삽입될 수 있도록 에어로졸 발생 장치의 일 측면을 따라 위치된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "근위"는 에어로졸 발생 장치의 사용자 단부, 또는 마우스 단부를 지칭하고, 용어 "원위"는 근위 단부에 대향하는 단부를 지칭한다. 가열 챔버 또는 인덕터 코일을 지칭할 때, 용어 "근위"는 가열 챔버의 개방 단부에 가장 가까운 영역을 지칭하고, 용어 "원위"는 폐쇄 단부에 가장 가까운 영역을 지칭한다. 에어로졸 발생 장치 또는 가열 챔버의 단부는 또한 공기가 에어로졸 발생 장치를 통해 흐르는 방향과 관련하여 지칭될 수 있다. 근위 단부는 '하류' 단부로 지칭될 수 있고 원위 단부는 '상류' 단부로 지칭된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "길이"는 가열 챔버, 에어로졸 발생 장치, 에어로졸 발생 물품, 또는 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품의 구성요소의 길이방향으로의 주 치수를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폭"은 길이를 따르는 특정 위치에서, 가열 챔버, 에어로졸 발생 장치, 에어로졸 발생 물품, 또는 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품의 구성요소의 가로방향으로의 주 치수를 지칭한다. 용어 "두께"는 폭에 수직인 가로방향으로의 치수를 지칭한다.
아래에 비제한적인 실시예의 비-포괄적인 목록이 제공되어 있다. 이들 실시예의 임의의 하나 이상의 특징은 본원에 기재된 다른 실시예, 구현예, 또는 양태의 임의의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다.
실시예 A: 에어로졸 발생 장치로서,
일차 코일 및 전력 공급부를 포함하는 본체; 및
이차 코일 및 저항 가열 요소를 포함하는 마우스피스를 포함하며;
마우스피스는 본체에 탈착식으로 연결 가능하고;
장치는 마우스피스가 본체에 연결될 때 일차 코일 및 이차 코일이 유도 결합되도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 B: 실시예 A에 있어서, 일차 코일 및 전력 공급부는 본체 내에 수용된 일차 유선 회로의 일부를 형성하고, 이차 코일 및 저항 가열 요소는 마우스피스 내에 수용된 이차 유선 회로의 일부를 형성하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 C: 실시예 A 또는 실시예 B에 있어서, 일차 코일은 전력 공급부에 유선 연결되고, 이차 코일은 저항 가열 요소에 유선 연결되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 D: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, 본체만이 전력 공급부를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 E: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, 본체와 마우스피스 사이에 어떠한 유선 연결도 없는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 F: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, 마우스피스는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 가열 챔버를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 G: 실시예 F에 있어서, 저항 가열 요소는 가열 챔버 주위에 적어도 부분적으로 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 H: 실시예 F 또는 실시예 G에 있어서, 일차 코일 및 이차 코일은 장치의 길이방향 축에 대해 가열 챔버의 원위 단부에 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 I: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, 일차 코일 및 이차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 동축으로 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 J: 실시예 I에 있어서, 일차 코일 및 이차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 장치의 길이방향 중심 축 주위에 동축으로 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 K: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, 이차 코일은 마우스피스가 본체에 연결될 때 일차 코일 주위에 적어도 부분적으로 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 L: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, 장치는 유도 결합을 통해 일차 코일로부터 이차 코일로 전달되는 전력이 저항 가열 요소를 가열하기 위해 사용되도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 M: 실시예 L에 있어서, 장치는 저항 가열 요소를 가열하기 위해 사용되는 전력이 유선 연결에 의해 이차 코일로부터 저항 가열 요소로 공급되도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 N: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, 장치는 이차 코일 내에 유도된 교류를 저항 가열 요소에 공급하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 O: 실시예 N에 있어서, 마우스피스는 저항 가열 요소에 직류를 공급하기 위해 이차 코일과 저항 가열 요소 사이에 전기 연결로 배열된 정류기를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 P: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, 일차 코일 및 이차 코일은 나선형 코일이며, 바람직하게는, 코일 둘 모두는 동일한 회전 수를 갖는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Q: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, 온도 센서를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 R: 실시예 Q에 있어서, 온도 센서는 열전쌍을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 S: 실시예 Q 또는 실시예 R에 있어서, 일차 코일은 온도 센서 주위에 동축으로 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 T: 실시예 Q 내지 실시예 S 중 어느 하나에 있어서, 온도 센서는 장치의 길이방향 축에 대해 일차 코일의 근위 단부에 위치되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 U: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, 하프 브리지 드라이버 및 하프 브리지 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 V: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, LC 필터를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 W: 전술한 실시예 중 어느 것에 있어서, 에어로졸 발생 장치는 핸드헬드 장치인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 X: 전술한 실시예 중 어느 하나에 있어서, 에어로졸 발생 장치는 가열-비연소 장치인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Y: 전술한 실시예 중 어느 것에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템으로서, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내로 적어도 부분적으로 삽입되도록 구성되는, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 Z: 실시예 Y에 있어서, 에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재인, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 ZA: 실시예 Z에 있어서, 에어로졸 형성 기재는 캐스트 리프 및 재생 담배 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 ZB: 에어로졸 발생 장치 내에 에어로졸을 형성하기 위한 방법으로서,
에어로졸 발생 장치의 본체 내에 수용되는 일차 코일 내에 교류 전류를 발생시키는 단계;
일차 코일 내의 교류에 의해 생성된 교번 자계에 의해, 일차 코일에 유도 결합되고 에어로졸 발생 장치의 마우스피스 내에 수용되는 이차 코일 내의 전류를 유도하는 단계로서, 마우스피스는 본체에 탈착식으로 연결되는, 단계;
이차 코일 내에 유도된 전류에 의해, 이차 코일에 유선 연결되는 저항 가열 요소를 저항 가열하는 단계; 및
저항 가열 요소와 열 접촉하는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키는 단계를 포함하는, 방법.
한 구현예와 관련하여 설명된 특징은 본 발명의 다른 구현예에 동등하게 적용될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 추가로 설명될 것이다.
도 1은 분해된 구성으로 에어로졸 발생 장치를 도시한다.
도 2는 조립된 구성으로 에어로졸 발생 장치를 도시한다.
도 3은 분해된 구성으로 에어로졸 발생 장치를 도시한다.
도 4는 조립된 구성으로 에어로졸 발생 장치를 도시한다.
도 5는 전기 회로의 도해를 도시한다.
도 1은 분해된 구성으로 에어로졸 발생 장치를 도시한다.
도 2는 조립된 구성으로 에어로졸 발생 장치를 도시한다.
도 3은 분해된 구성으로 에어로졸 발생 장치를 도시한다.
도 4는 조립된 구성으로 에어로졸 발생 장치를 도시한다.
도 5는 전기 회로의 도해를 도시한다.
도 1 및 도 2는 에어로졸 발생 장치의 단면을 측면도로 도시한다. 도 1 및 도 2의 에어로졸 발생 장치는 장치의 마우스 단부 측이 도면의 우측에 있도록 배향된다.
도 1은 분해된 구성으로 에어로졸 발생 장치를 도시한다. 에어로졸 발생 장치는 본체(10)를 포함한다. 본체(10)는 일차 코일(12) 및 전력 공급부(14)를 포함한다. 본체(10)는 온도 센서(16)를 추가로 포함한다. 본체(10)는 일차 코일(12), 전력 공급부(14), 및 온도 센서(16) 둘 모두에 유선 연결되는 제어 전자 장치(18)를 추가로 포함한다. 제어 전자 장치(18)는 에어로졸 발생 장치의 작동을 제어한다.
일차 코일(12)은 온도 센서(16) 주위에 동축으로 배열된다. 온도 센서(16)는 에어로졸 발생 장치의 길이방향 축에 대해 일차 코일(12)의 근위 단부에 위치된다.
에어로졸 발생 장치는 마우스피스(20)를 추가로 포함한다. 마우스피스(20)는 이차 코일(22) 및 저항 가열 요소(24)를 포함한다. 저항 가열 요소(24)는 가요성 절연 기판 상에 전기 전도성 트랙을 포함한다. 전기 전도성 트랙은 이차 코일(22)에 유선 연결된다. 마우스피스(20)는 가열 챔버(26)를 추가로 포함한다. 저항 가열 요소(24)는 가열 챔버(26)를 동축으로 둘러싼다. 가열 챔버(26)는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 원통형 에어로졸 발생 물품(28)을 수용하도록 구성된다.
마우스피스(20)는 본체(10)에 탈착식으로 연결 가능하다. 도 1에서, 분리된 구성이 도시된다. 이러한 구성에서, 일차 코일(12) 및 이차 코일(22)은 유도 결합되지 않는다.
도 2는 조립된 구성으로 도 1의 에어로졸 발생 장치를 도시한다. 도 2에서, 마우스피스(20)는 본체(10)에 연결된다. 이러한 구성에서, 이차 코일(22)은 일차 코일(12) 및 이차 코일(22)이 유도 결합되도록 일차 코일(12)을 동축으로 둘러싼다. 일차 코일(12) 및 이차 코일(22)은 에어로졸 발생 장치의 길이방향 축에 대해 가열 챔버(26)의 원위 단부에 배열된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일차 코일(12) 및 이차 코일(22)은 마우스피스(10)가 본체(20)에 연결될 때 에어로졸 발생 장치의 길이방향 중심 축 주위에 동축으로 배열된다.
사용 동안, 전력 공급부(14)는 제어 전자 장치(18)의 제어 하에 일차 코일(12)에 전력을 제공한다. 따라서, 전력은 유도 결합을 통해 일차 코일(12)로부터 이차 코일(22)로 전달된다. 유도 결합을 통해 일차 코일(12)로부터 이차 코일(22)로 전달되는 전력은 유선 연결에 의해 이차 코일(22)로부터 저항 가열 요소(24)로 공급되고 저항 가열 요소(24)를 가열하는 데 사용된다. 저항 가열 요소(24)는 가열 챔버(26) 내에 위치된 에어로졸 발생 물품(28)을 가열한다.
제어 전자 장치(18)는 일차 코일(12)에 교류를 공급하도록 구성될 수 있다. 교류는 이차 코일(22) 내에 유도될 수 있다. 마우스피스(20)는 저항 가열 요소(24)에 직류를 공급하기 위해 이차 코일(22)과 저항 가열 요소(24) 사이에 전기 연결로 배열된 정류기를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 에어로졸 발생 장치의 단면을 측면도로 도시한다. 도 3 및 도 4의 에어로졸 발생 장치는 장치의 마우스 단부 측이 도면의 우측에 있도록 배향된다. 도 3은 분해된 구성으로 에어로졸 발생 장치를 도시한다. 도 4는 조립된 구성으로 도 3의 에어로졸 발생 장치를 도시한다. 도 3 및 도 4의 구현예에서, 동일한 참조 번호는 도 1 및 도 2의 구현예에서와 마찬가지로 특징부에 사용된다.
도 1 및 도 2의 구현예와는 다르게, 도 3 및 도 4의 구현예의 일차 코일(12) 및 이차 코일(22) 각각은 저항 가열에 필요한 고유 저항을 가지고 설계된다. 이에 따라, 일차 코일(12) 및 이차 코일(22) 둘 모두는 유도 결합 기능에 더하여 추가 저항 가열 기능을 수행하도록 구성된다. 에어로졸 발생 물품(28)은 오목부 내로 일차 코일(12) 및 온도 센서(16)의 삽입을 위해 오목부를 포함한다. 일차 코일(12)은 유도 결합에 의해 이차 코일(22)에 전력을 전달한다. 추가적으로, 일차 코일(12)은 도 4에 도시된 바와 같이 일차 코일(12)이 에어로졸 발생 물품(28)의 오목부 내로 삽입될 때 에어로졸 발생 물품(28)을 내부적으로 가열하기 위한 저항 가열 요소로서 기능한다.
이차 코일(22)은 유도 결합에 의해 일차 코일(12)로부터 전력을 수신한다. 추가적으로, 이차 코일(22)은 도 4에 도시된 바와 같이 에어로졸 발생 물품(28)이 가열 챔버(24) 내로 삽입될 때 에어로졸 발생 물품(28)을 외부적으로 가열하기 위한 저항 가열 요소로서 기능한다.
도 5는 에어로졸 발생 장치의 전기 회로의 도해를 도시한다. 본체(10)와 마우스피스(20) 사이에 어떠한 유선 연결도 없다. 본체(10)만이 전력 공급부(14)를 포함한다. 마우스피스(20)는 전력 공급부를 포함하지 않는다.
일차 코일(12)은 전력 공급부(14)에 유선 연결된다. 일차 코일(12) 및 전력 공급부(14)는 본체(10) 내에 수용된 일차 유선 회로의 일부를 형성한다. 이차 코일(22) 및 저항 가열 요소(24)는 마우스피스(20) 내에 수용된 이차 유선 회로의 일부를 형성한다. 사용 동안, 전력은 일차 코일(12) 및 이차 코일(22)의 유도 결합을 통해 일차 코일(12)로부터 이차 코일(22)로 전달된다. 유도 결합을 통해 이차 코일(22)에 전달되는 전력은 저항 가열 요소(24)를 가열하기 위해 사용된다.
저항 가열 요소(24)는 도 1 및 도 2의 구현예에 도시된 바와 같이 이차 코일(22)에 유선 연결되는 추가 구성요소, 예를 들어 가열 챔버(26) 주위에 래핑된 가요성 절연 기판 상의 전기 전도성 트랙일 수 있다. 대안적으로, 이차 코일(22) 자체는 도 3 및 도 4의 구현예에 도시된 바와 같이 저항 가열 요소로서 기능할 수 있다.
임의로, 추가 저항기(30)는 본체(10)에 포함될 수 있다. 존재하는 경우, 저항기(30)는 도 3 및 도 4의 구현예에 도시된 바와 같이 저항 가열 요소로서 기능할 수 있는 일차 코일(12)의 고유 저항을 나타낼 수 있다. 대안적으로, 저항기(30)는 일차 코일(12)에 유선 연결되는 추가 구성요소, 예를 들어 추가 저항 가열 요소일 수 있다.
Claims (14)
- 에어로졸 발생 장치로서,
일차 코일 및 전력 공급부를 포함하는 본체; 및
마우스피스를 포함하며, 상기 마우스피스는,
이차 코일,
저항 가열 요소, 및
에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 가열 챔버를 포함하며, 상기 저항 가열 요소는 상기 가열 챔버 주위에 적어도 부분적으로 배열되고;
상기 마우스피스는 상기 본체에 탈착식으로 연결 가능하고;
상기 장치는 상기 마우스피스가 상기 본체에 연결될 때 상기 일차 코일 및 상기 이차 코일이 유도 결합되도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치. - 제1항에 있어서, 상기 본체와 상기 마우스피스 사이에 어떠한 유선 연결도 없는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제2항 중 어느 항에 있어서, 상기 일차 코일 및 상기 이차 코일은 상기 장치의 길이방향 축에 대해 상기 가열 챔버의 원위 단부에 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 항에 있어서, 상기 일차 코일 및 상기 이차 코일은 상기 마우스피스가 상기 본체에 연결될 때 상기 장치의 길이방향 중심 축 주위에 동축으로 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 항에 있어서, 상기 이차 코일은 상기 마우스피스가 상기 본체에 연결될 때 상기 일차 코일 주위에 적어도 부분적으로 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 항에 있어서, 상기 장치는 유도 결합을 통해 상기 일차 코일로부터 상기 이차 코일로 전달되는 전력이 상기 저항 가열 요소를 가열하기 위해 사용되도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 장치는 상기 저항 가열 요소를 가열하기 위해 사용되는 전력이 유선 연결에 의해 상기 이차 코일로부터 상기 저항 가열 요소로 공급되도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 항에 있어서, 상기 장치는 상기 이차 코일 내에 유도된 교류를 상기 저항 가열 요소에 공급하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 마우스피스는 상기 저항 가열 요소에 직류를 공급하기 위해 상기 이차 코일과 상기 저항 가열 요소 사이에 전기 연결로 배열된 정류기를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 항에 있어서, 상기 일차 코일 및 상기 이차 코일은 나선형 코일이며, 바람직하게는, 코일 둘 모두는 동일한 회전 수를 갖는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치는 가열-비연소 장치인, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 항에 따른 에어로졸 발생 장치 및 상기 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템으로서, 상기 에어로졸 발생 물품은 상기 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내로 적어도 부분적으로 삽입되도록 구성되는, 에어로졸 발생 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재인, 에어로졸 발생 시스템.
- 에어로졸 발생 장치 내에 에어로졸을 형성하기 위한 방법으로서,
상기 에어로졸 발생 장치의 본체 내에 수용되는 일차 코일 내에 교류 전류를 발생시키는 단계;
상기 일차 코일 내의 교류에 의해 생성된 교번 자계에 의해, 상기 일차 코일에 유도 결합되고 상기 에어로졸 발생 장치의 마우스피스 내에 수용되는 이차 코일 내의 전류를 유도하는 단계로서, 상기 마우스피스는 상기 본체에 탈착식으로 연결되고, 상기 마우스피스는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 가열 챔버를 포함하는, 단계;
상기 이차 코일 내에 유도된 전류에 의해, 상기 이차 코일에 유선 연결되는 저항 가열 요소를 저항 가열하는 단계로서, 상기 저항 가열 요소는 상기 가열 챔버 주위에 적어도 부분적으로 배열되는, 단계; 및
상기 저항 가열 요소와 열 접촉하는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키는 단계를 포함하는, 방법.
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