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KR102542755B1 - 에어로졸 발생 장치용 히터 조립체의 히터 쉘 - Google Patents

에어로졸 발생 장치용 히터 조립체의 히터 쉘 Download PDF

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KR102542755B1
KR102542755B1 KR1020217007393A KR20217007393A KR102542755B1 KR 102542755 B1 KR102542755 B1 KR 102542755B1 KR 1020217007393 A KR1020217007393 A KR 1020217007393A KR 20217007393 A KR20217007393 A KR 20217007393A KR 102542755 B1 KR102542755 B1 KR 102542755B1
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heater shell
aerosol
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wall
heater
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요하네스 페트루스 마리아 피즈넨부르그
Original Assignee
필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생 장치용 히터 조립체에 관한 것이다. 장치는 히터 쉘, 지지 요소 및 적어도 하나의 가열 요소를 포함한다. 히터 쉘은 가열 요소를 수용하도록 구성된다. 히터 쉘은 내벽을 가진다. 내벽은 복수의 열 절연 공동을 포함한다. 가열 요소는 히터 쉘의 내벽을 라이닝하도록 배열된다. 히터 쉘은 지지 요소 내에 배열된다.

Description

에어로졸 발생 장치용 히터 조립체의 히터 쉘
본 발명은 에어로졸 발생 장치의 히터 조립체 및 에어로졸 발생 장치 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터 조립체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 히터 조립체는 히터 쉘, 지지 요소 및 적어도 하나의 가열 요소를 포함한다.
담배와 같은 에어로졸 형성 기재를 연소시키지 않고 가열하는 에어로졸 발생 장치가 공지되어 있다. 이러한 장치는 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 형성 기재를 충분히 높은 온도로 가열한다.
이러한 에어로졸 발생 장치는 통상적으로, 가열 챔버를 포함하고, 가열 요소는 가열 챔버 내에 배열된다. 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 가열 챔버에 삽입되어 가열 요소에 의해 가열될 수 있다. 이러한 에어로졸 발생 장치는 통상적으로 휴대용 장치이다. 이러한 장치는 통상적으로, 배터리와 같은 유한 에너지 용량을 갖는 공급원에 의해 전력을 공급받는다. 에너지 소비를 최소화하고 이에 따라 에어로졸 발생 장치의 작동 시간을 증가시키기 위해서, 예를 들어 복사, 전도 또는 대류에 의한 가열 챔버로부터의 열 손실이 최소화되고 가열 요소로부터 에어로졸 형성 기재로의 열 전달이 최소화되어야 한다.
이들 및 선택적인 추가 문제점 중 적어도 일부를 완화하기 위해서, 본 발명은 에어로졸 발생 장치용 히터 조립체에 관한 것이다. 장치는 히터 쉘, 지지 요소 및 적어도 하나의 가열 요소를 포함한다. 히터 쉘은 가열 요소를 수용하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 히터 쉘은 가열 요소용 하우징으로서 기능을 할 수 있다. 히터 쉘은 내벽을 가진다. 내벽은 복수의 열 절연 공동을 포함한다. 가열 요소는 히터 쉘의 내벽을 라이닝하도록 배열된다. 히터 쉘은 지지 요소 내에 배열된다. 복수의 공동은 열 절연성이거나 열 절연 효과에 기여한다.
히터 쉘은 가열 요소를 수용하기 위한 케이싱일 수 있다. 히터 쉘의 내벽은, 바람직하게는 히터 쉘 내의 공간을 완전히 또는 부분적으로 포위하는 벽이다. 히터 쉘 내의 공간은 공동일 수 있다. 히터 쉘은 기저부를 가질 수 있다. 기저부는 히터 쉘의 내벽의 일부일 수 있다. 히터 쉘은, 바람직하게는 가열 요소가 내부에 삽입될 수 있는 개구를 가진다. 히터 쉘은 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 내부에 삽입될 수 있는 개구를 가질 수 있다. 히터 쉘은 개구를 갖지 않을 수 있으며, 대신에 히터 쉘은 가열 요소가 내부에 삽입될 수 있는 관통 구멍을 포함할 수 있다.
복수의 열 절연 공동은 히터의 내벽에 배열될 수 있다. 단열 공동 각각은 적어도 하나의 벽에 의해 정의될 수 있다. 공동을 정의하는 벽 또는 벽들은 상호 연결될 수 있다. 따라서, 공동은 상호 연결될 수 있다. 각각의 공동은 적어도 하나의 벽에 의해 완전히 또는 부분적으로 봉입될 수 있다. 공동은 실질적으로 공기로 충진될 수 있다.
공동은 히터 쉘의 내벽에 복수의 애퍼처를 형성할 수 있다. 공동은 각각 기저부를 가질 수 있다. 공동은 각각 개구를 가질 수 있다. 공동의 개구는 히터 쉘의 내측을 향할 수 있다. 공동의 개구는 히터 쉘의 외측을 향할 수 있다. 공동은 또한, 리세스, 공극, 중공, 크레이터(crater), 누크(nook), 균열(fissure) 또는 디텐트로서 표시될 수 있다. 공동은 벽에 의해 완전히 둘러싸일 수 있다. 즉, 각각의 공동은 개별 공동 셀을 정의하기 위해서 인접 공동에 대해 완전히 봉입된 측벽을 가질 수 있다. 히터 쉘은 비교적 높은 열 저항을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 히터 쉘은 적어도 200℃ 미만, 바람직하게는 300℃ 미만, 바람직하게는 400℃ 미만의 열적 열화를 겪지 않는 재료로 만들어질 수 있다. 히터 쉘은 실질적으로 불활성인 재료로 만들어질 수 있다. 히터 쉘은 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 히터 쉘 내에서 기화 온도로 가열될 때 형성된 증기에 의해 열화에 내성이 있는 재료로 만들어질 수 있다. 히터 쉘은 중합체 재료로 만들어질 수 있다.
일반적으로, 열 전달은 대류, 전도 또는 복사 열 전달을 통해 주로 진행한다. 열 전도는 더 높은 온도를 갖는 물체(열원)로부터 더 낮은 온도를 갖는 물체(히트 싱크)로 서로 직접 접촉하면서 2개의 고체 물체 사이에서 동시에 발생할 수 있다. 전도성 열 전달의 효율은 열 전도율과 같은, 접촉하는 물체의 재료 특성에 따라 달라질 수 있다. 대류는 가스 또는 액체와 같은 유체를 통한 열 전달일 수 있다. 이에 따라, 유체를 구성하는 입자는 이들이 유체를 통해 이동할 때 에너지를 입자에 운반할 수 있다. 대류 열 전달은 입자의 유동이 외부 제제에 의해 유도될 때, 강제될 수 있거나 더 높은 온도의 영역으로부터 더 낮은 온도의 영역으로 유체 내의 온도 구배를 따라 자발적일 수 있다. 복사 열 전달은, 예를 들어 고체 또는 액체에 의해 방출될 수 있는 전자기파의 전파를 통해 진행될 수 있다. 열 복사는 실질적으로 적외선 복사일 수 있다.
히터 쉘은 열 반사성일 수 있다. 히터 쉘은 열 반사성 재료의 코팅을 가질 수 있다. 히터 쉘은 히터 쉘의 내벽에 열 반사성 재료의 코팅을 가질 수 있다. 열 반사성 코팅은 적외선 복사를 적어도 부분적으로 반사시키도록 구성될 수 있다. 이러한 코팅은 금속의 박막으로 만들어질 수 있다. 금속은 은 또는 금, 또는 열 복사에 대해 높은 반사율을 갖는 임의의 다른 금속일 수 있다. 히터 쉘과 이에 따른 히터 쉘의 내벽은 열 반사성 재료로 만들어질 수 있다. 히터 쉘의 열 반사성 재료는 적외선 복사를 적어도 부분적으로 반사시키도록 구성될 수 있다. 열 반사성 히터 쉘의 제공은 히터 쉘로부터 그의 외부 환경으로의 열 손실을 감소시킬 수 있다. 열 반사성 히터 쉘의 제공은 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 배치되는 가열 챔버 또는 영역을 향해 적외선 복사를 다시 반사시킴으로써 에어로졸 발생 장치의 효율을 증가시킬 수 있다.
히터 쉘은 열 절연성일 수 있다. 열 절연 히터 쉘을 에어로졸 발생 장치 내에 구현하는 것은 에어로졸 발생 장치로부터의 열 손실을 최소화할 수 있다. 공동은 히터 쉘을 열적으로 절연시킬 수 있다. 단열재는 히터 쉘로부터 대류 열 손실의 감소에 의해 달성될 수 있다. 대류 열 손실은 히터 쉘의 내부 표면 상의 공동의 존재에 의해 감소될 수 있다. 히터 쉘에 삽입된 가열 요소와 히터 쉘의 내벽 사이의 기류는 감소되거나 방지된다. 이러한 방식으로, 대류 전류가 공동의 존재를 방해함으로써 방지되거나 감소될 수 있다. 단열재는 또한 감소된 전도의 결과일 수 있다. 이는 히터 쉘에 삽입될 수 있는 가열 요소와 공동의 존재에 의해 감소되는 히터 쉘 사이의 접촉 면적의 결과일 수 있다. 공동의 존재는 그들의 존재가 히터 쉘의 전체 열 전도율을 낮출 때 전도성 열 손실을 감소시킬 수 있다. 열 복사의 일부분이 가열 요소 및 히터 쉘에 삽입된 에어로졸 발생 물품 쪽으로 다시 반사되도록, 열 복사의 난반사(diffuse reflection)가 공동에서 발생할 수 있기 때문에 복사 열 손실은 공동에 의해 최소화된다. 히터 쉘을 히터 쉘의 열 반사성 내벽에 제공함으로써 복사 열 손실이 또한 최소화될 수 있다. 이에 따라 열 복사는 히터 쉘의 열 반사성 내벽으로부터 가열 요소 및 히터 쉘에 의해 수용될 수 있는 에어로졸 발생 물품을 향해 다시 반사될 수 있다.
가열 요소에 의해 발생된 열은 대류, 전도 및 복사 열 전달에 의해 에어로졸 발생 장치의 주변부로 전달될 수 있다. 대류 열 전달은 가열 요소와 에어로졸 발생 장치의 다른 구성요소 사이의 물리적 접촉 지점을 통해 진행될 수 있다. 단열 공동의 존재는 가열 요소와 에어로졸 발생 장치 사이의 접촉 면적을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 에어로졸 발생 장치의 주변부으로의 전도성 열 에너지 전달을 감소시킬 수 있다. 또한, 가열 요소에 의해 발생된 온도 구배를 따라 형성된 (공기) 흐름에 의해 또는 에어로졸 발생 물품의 소비자의 흡인에 의해 대류식으로 열이 전달될 수 있다. 공동은 (가열된) 공기의 포켓을 포획하여, 이러한 흐름(current)이 적어도 부분적으로 차단되고 그에 따라 대류에 의해 열 에너지 전달이 감소된다.
히터 쉘은 에어로졸 발생 장치로부터 쉽게 통합되고 제거되도록 설계될 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 장치를 전체적으로 교체하기 위해서 요구되는 비용의 적은 비용으로 에어로졸 발생 장치 내의 히터 쉘을 교체하는 것이 용이할 수 있다. 따라서, 히터 쉘의 사용은 환경 친화적일 수 있다. 또한, 전체적으로 에어로졸 발생 장치보다는 히터 쉘을 교체하는 비용이 낮기 때문에, 소비자는 히터 쉘을 사용하는 에어로졸 발생 장치를 사용하는 것으로부터 재정적으로 이익을 얻을 수 있다. 또한, 소비자에 대한 소비 경험이 개선될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치 내에 바람직하지 않은 에어로졸의 응축 및 증착물의 형성은 에어로졸 형성 기재로부터 방출된 에어로졸의 향미에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 응축은 히터 쉘이 내부에 통합되는 에어로졸 발생 장치의 비-교체 가능 부품이 아닌 교체 가능한 히터 쉘 내부에서 발생할 수 있다. 따라서, 일정한 시간 간격으로 히터 쉘을 변화시키고 이에 따라 작동 중에 형성된 원하지 않는 증착물을 제거함으로써, 소비자에 대한 소비 경험이 개선될 수 있다. 또한, 응축된 에어로졸은 히터 쉘의 공동 내측에 수집될 수 있다. 응축된 에어로졸은 히터 쉘의 공동 내측에 포획될 수 있다. 이러한 방식으로, 응축된 에어로졸의 누출이 방지될 수 있다.
히터 쉘의 공동은 히터 쉘의 내벽 상의 적어도 하나의 돌출부에 의해 정의될 수 있다.
돌출부는 히터 쉘의 내벽의 표면에 공동을 정의하는 복수의 상호 연결된 벽일 수 있다. 이에 따라, 공동은 상호 연결된 벽에 의해 완전히 또는 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 공동은 히터 쉘의 내벽에 복수의 애퍼처를 형성할 수 있다. 공동은 기저부 표면을 가질 수 있다. 기저부 표면은 편평하거나 만곡될 수 있다. 돌출부에 의해 정의된 공동의 형상은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 돌출부는 중합체 재료로 만들어질 수 있다. 돌출부는 낮은 열 전도율을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 이러한 방식으로 돌출부를 통한 전도성 열 손실이 최소화된다.
공동은 히터 쉘의 내벽에 반복 패턴을 형성할 수 있다. 공동은 규칙적인 또는 불규칙적인 패턴으로 배열될 수 있다. 패턴을 형성하는 공동의 공간 치수는 균일할 수 있거나 공동마다 다양할 수 있다. 바람직하게는, 공동에 의해 형성된 패턴은 히터 쉘의 전체 내벽을 커버한다. 이러한 방식으로, 공동의 수가 최대화될 수 있다. 따라서, 히터 쉘과 히터 쉘에 삽입될 수 있는 가열 요소 사이의 접촉 면적은 최소화될 수 있다. 따라서, 히터 쉘로부터 주변으로의 전도성 열 손실이 최소화될 수 있다. 많은 수의 공동의 존재는 히터 쉘의 내벽에서의 기류를 최소화할 수 있다. 이러한 방식으로, 대류 열 손실이 감소된다.
각각의 공동은, 바람직하게는 복수의 공동이 벌집 패턴(honeycomb pattern)을 형성하도록 육각형 형상을 가질 수 있다. 각각의 공동은, 바람직하게는 복수의 공동이 그리드 패턴(grid pattern)을 형성하도록 직사각형 형상을 가질 수 있다. 벌집 패턴은, 바람직하게는 육각형 형상의 공동의 규칙적인 배열을 지칭한다. 벌집 패턴을 갖는 구조체는 최소 중량에서 높은 안정성을 제공한다. 따라서, 히터 쉘이 통합될 수 있는 에어로졸 발생 장치의 중량이 히터 쉘의 안정성의 실질적인 손실 없이 최소화될 수 있기 때문에, 그들은 본 발명의 히터 쉘에 사용하는 데 매우 적합하다. 용어 그리드 패턴은, 바람직하게는 직사각형 형상의 공동을 포함하는 패턴을 설명한다. 바람직하게는, 그리드 패턴으로 배열될 때, 직사각형 형상의 공동은 동일한 공간 치수를 가진다. 더 바람직하게는, 직사각형 형상의 공동은 정사각형 형상이다. 그리드 패턴을 형성하는 직사각형의 정점은 둥글게 될 수 있다.
바람직하게는, 공동은 규칙적인 패턴으로, 예컨대 테셀레이팅 패턴(tessellating pattern)으로 배열된다. 테셀레이팅 패턴, 벌집 패턴 또는 그리드 패턴과 같은 공동의 규칙적인 패턴은 이러한 규칙적인 패턴이 제조하는 데 더 쉬울 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 높은 품질 표준의 유지는 이러한 규칙적인 패턴이 사용될 때 더 많이 달성될 수 있다. 공동의 테셀레이팅 또는 벌집 또는 그리드 패턴을 제공함으로써, 많은 수의 공동이 히터 쉘의 내벽에 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 단열 공동의 개수가 최대화될 수 있다. 따라서, 히터 쉘의 내벽에 공동의 테셀레이팅 패턴 또는 벌집 패턴 또는 그리드 패턴을 제공함으로써 공기 순환이 최소화될 수 있고 대류 열 손실이 최소화될 수 있다.
히터 쉘은 관형, 원통형, 원추형 또는 절두 원추형 형상을 가질 수 있다. 용어 관형은 임의의 중공형 도관 형상을 포함할 수 있다. 용어 관형은 중공형 프리즘과 같은 개구를 갖는 프리즘을 포함할 수 있다. 중공형 프리즘의 횡단면 형상은 원, 타원, 난형, 사각타원형(squoval), 모서리가 둥근 사각형(squircle), 스타디움, 삼각형, 정사각형, 오각형, 육각형 등과 같은 다양한 기하학적 형상일 수 있다. 프리즘은 다양한 횡단면 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 프리즘은 테이퍼진 횡단면 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 횡단면이 원인 경우, 일부 구현예에서, 원의 반경은 프리즘의 길이의 일 단부로부터 다른 단부까지 점진적으로 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 히터 쉘은 원추형 또는 절두 원추형 형상을 가질 수 있다. 원통형, 원추형 및 절두 원추형 히터 쉘이 가장 바람직하다. 히터 쉘의 형상 및 크기, 특히 바람직한 관형, 원통형, 원추형 또는 절두 원추형 형상은 공통적으로 사용되는 에어로졸 발생 물품의 형상 및 크기를 반영할 수 있다. 히터 쉘 및 에어로졸 발생 물품의 형상을 매칭함으로써, 에어로졸 발생 물품과 히터 쉘의 내부에 위치된 가열 요소 사이의 보다 효율적인 표면 접촉이 달성될 수 있다. 이러한 방식으로, 가열 요소로부터 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 형성 기재로의 효율적인 열 전달이 달성될 수 있다. 특히, 원추형 및 절두 원추형 히터 쉘은 히터 쉘에 에어로졸 발생 물품의 삽입을 안내할 수 있다. 이는 또한, 히터 쉘이 통합될 수 있는 에어로졸 발생 장치가 에어로졸 발생 물품의 제조에 내재될 수 있는 특정 유형의 에어로졸 발생 물품의 공간 치수에서 작은 편차를 허용할 수 있다는 것을 의미한다. 히터 쉘이 삽입될 수 있는 가열 챔버는 히터 쉘의 형상 및 크기를 보완할 수 있다. 히터 쉘은 히터 쉘이 통합될 수 있는 가열 챔버의 형상 및 크기를 적어도 부분적으로 정의할 수 있다.
히터 쉘은 히터 쉘의 외벽에 적어도 하나의 돌출부를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 돌출부는, 바람직하게는 링 형상을 가진다. 여러 개의 돌출부가 히터 쉘의 외벽에 제공될 수 있다.
히터 쉘의 외벽은, 바람직하게는 히터 쉘의 외부 윤곽을 정의하는 히터 쉘의 벽일 수 있다. 히터 쉘의 외벽은, 예를 들어 지지 요소 또는 지지 요소가 내부에 삽입될 수 있는 가열 챔버의 내벽과 같은 다른 요소와 접촉할 수 있다. 지지 요소는 아래에서 더 상세히 설명될 것이다. 히터 쉘의 외벽 상의 돌출부는 히터 쉘의 구조를 강화할 수 있고, 따라서 히터 쉘의 안정성을 증가시킬 수 있다. 히터 쉘의 외벽 상의 돌출부는 히터 쉘과 그의 외부 환경, 예컨대 가열 챔버의 내벽 또는 지지 요소의 내벽 사이의 접촉 면적을 최소화하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 히터 쉘로부터 그의 외부 환경으로의 전도성 열 에너지 손실이 최소화된다.
히터 쉘은 적어도 하나의 고정 톱니(securing tooth)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 고정 톱니는 히터 쉘의 외부 표면에 제공된다. 고정 톱니는 돌기일 수 있다. 이러한 돌기는 히터 쉘의 외벽으로부터 연장될 수 있다. 고정 톱니는 다른 물체와 고정 톱니의 상호 작용에 의해 다른 물체에 대해 히터 쉘을 고정시키도록 제공될 수 있다. 바람직하게는, 고정 톱니는 직사각형 형상이다. 일 구현예에서, 적어도 하나의 고정 톱니는 관형, 원통형, 원추형 또는 절두 원추형 히터 쉘의 림(rim)에 제공된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 고정 톱니는 쉽게 구부러질 수 있다. 특히, 고정 톱니는 고정 톱니의 표면과 가열 챔버의 내벽 또는 지지 요소의 내벽의 표면 사이의 마찰력에 의해서 가열 챔버 내로 또는 지지 요소에 삽입될 때 히터 쉘의 외벽을 향해 구부러지도록 설계될 수 있다. 가열 챔버 또는 지지 요소에 대한 히터 쉘의 위치는 고정되어 고정 톱니에 의해 고정될 수 있다. 바람직하게는, 고정 톱니는 중합체 재료로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 히터 쉘은 2개 초과의 고정 톱니를 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는, 히터 쉘은 3개의 고정 톱니를 포함할 수 있다. 하나 초과의 고정 톱니가 제공되는 경우, 고정 톱니는, 바람직하게는 대칭 배열로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 배열은 n 개의 고정 톱니에 대해서, 고정 톱니가 가상 n-다각형의 각각의 정점에 위치되도록 배열된다. 예를 들어, 3개의 고정 톱니가 히터 쉘에 존재하면, 가상의 삼각형의 각각의 정점에 고정 톱니가 위치될 수 있다.
본 발명은 또한, 에어로졸 발생 장치의 히터 조립체용 지지 요소에 관한 것이다. 지지 요소는 히터 쉘을 수용하도록 구성될 수 있다. 지지 요소는 내벽을 가질 수 있다. 지지 요소는 외벽을 가질 수 있다. 지지 요소의 내벽은, 바람직하게는 지지 요소 내의 공간을 완전히 또는 부분적으로 포위하는 벽이다. 지지 요소 내의 공간은 공동일 수 있다. 지지 요소는 기저부를 가질 수 있다. 기저부는 지지 요소의 내벽의 일부일 수 있다. 지지 요소는, 바람직하게는 히터 쉘이 내부에 삽입될 수 있는 개구를 가진다. 지지 요소는 개구를 갖지 않을 수 있으며, 대신에 지지 요소는 히터 쉘이 내부에 삽입될 수 있는 관통 구멍을 포함할 수 있다. 지지 요소는 비교적 높은 열 저항을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 지지 요소는 적어도 200℃ 미만, 바람직하게는 300℃ 미만, 바람직하게는 400℃ 미만에서 열적 열화를 겪지 않는 재료로 만들어질 수 있다. 지지 요소는 실질적으로 불활성인 재료로 만들어질 수 있다. 지지 요소는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 히터 쉘 내의 기화 온도로 가열되고 히터 쉘이 지지 요소에 삽입될 때 형성된 증기에 의한 열화에 내성이 있는 재료로 만들어질 수 있다. 지지 요소는 중합체 재료로 만들어질 수 있다.
열 반사성 코팅은 지지 요소의 내벽에 제공될 수 있다. 지지 요소는 지지 요소의 내벽에 열 반사성 재료의 코팅을 가질 수 있다. 열 반사성 코팅은 적외선 복사를 적어도 부분적으로 반사시키도록 구성될 수 있다. 이러한 코팅은 금속의 박막으로 만들어질 수 있다. 금속은 은 또는 금, 또는 열 복사에 대해 높은 반사율을 갖는 임의의 다른 금속일 수 있다. 지지 요소의 내벽에 열 반사성 코팅을 제공하면 열 반사성 코팅에 입사하는 열 복사가 지지 요소 내로 다시 반사됨에 따라서 지지 요소로부터 그의 외부 주변으로의 복사 열 손실을 감소시킬 수 있다. 지지 요소는 열 반사성 재료로 만들어질 수 있다. 히터 쉘의 이러한 열 반사성 재료는 적외선 복사를 적어도 부분적으로 반사시키도록 구성될 수 있다. 열 반사성 히터 쉘의 제공은 히터 쉘로부터 그의 외부 환경으로의 열 손실을 감소시킬 수 있다. 열 반사성 지지 요소의 제공은 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 배치되는 가열 챔버 또는 영역을 향해 적외선 복사를 다시 반사시킴으로써 에어로졸 발생 장치의 효율을 증가시킬 수 있다.
지지 요소는 지지 요소의 내벽에 적어도 하나의 돌출부를 포함할 수 있어서, 히터 쉘이 지지 요소에 삽입될 때 적어도 하나의 단열 셀이 지지 요소와 히터 쉘 사이에 형성된다. 몇몇 돌출부가 지지 요소의 내벽에 제공될 수 있다. 지지 요소의 내벽 상의 적어도 하나의 돌출부는, 바람직하게는 선형 형상을 가진다. 바람직하게는, 지지 요소의 내벽 상의 적어도 하나의 돌출부는 히터 쉘의 외벽 상의 적어도 하나의 돌출부와 상보적일 수 있다. 이러한 방식으로, 지지 요소와 히터 쉘 사이에 적어도 하나의 열 절연 셀이 형성될 수 있다. 셀은 공기로 충진될 수 있다. 지지 요소의 내벽 상의 돌출부는 지지 요소와 지지 요소에 삽입될 수 있는 히터 쉘 사이의 접촉 면적을 최소화하도록 구성될 수 있다. 따라서, 접촉 면적과 이에 따른 지지 요소와 히터 쉘 사이의 전도성 열 전달이 감소될 수 있다. 또한, 히터 쉘로부터의 대류 열 손실이 감소될 수 있는데, 이는 지지 요소에 삽입된 히터 쉘과 지지 요소 사이의 기류가 최소화될 수 있기 때문이다. 셀은 히터 쉘의 외벽 상의 돌출부 및 지지 요소의 내벽 상의 돌출부에 의해 정의될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 관형 히터 쉘의 외벽 상의 돌출부는 링 형상일 수 있으며, 여기서 임의의 링 형상 돌출부를 통한 가상 평면은 관형 히터 쉘의 길이방향 축에 수직일 수 있다. 동시에, 관형 지지 요소의 내벽 상의 돌출부는 선형 세그먼트일 수 있으며, 여기서 각각의 선형 세그먼트의 종축은 관형 지지 요소의 내벽에 평행할 수 있다. 지지 요소의 내벽 및 히터 쉘의 내벽에 돌출부를 제공하여, 히터 쉘이 지지 요소에 삽입될 수 있을 때 자체 센터링 조립체가 얻어질 수 있다.
지지 요소는 지지 요소의 외벽 상에 적어도 하나의 돌출부를 포함할 수 있다. 여러 돌출부가 지지 요소의 외벽에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 돌출부는, 바람직하게는 선형 형상을 가진다. 지지 요소의 외벽은, 바람직하게는 지지 요소의 외부 윤곽을 정의하는 지지 요소의 벽일 수 있다. 지지 요소의 외벽은, 예를 들어 지지 요소가 내부에 삽입될 수 있는 가열 챔버의 내벽과 같은 다른 요소와 접촉할 수 있다. 지지 요소는 가열 챔버의 형상 및 크기를 정의할 수 있다. 가열 챔버는 지지 요소의 형상 및 크기를 정의할 수 있다. 지지 요소의 외벽 상의 돌출부는 지지 요소의 구조를 보강하고 이에 따라 지지 요소의 안정성을 증가시킬 수 있다. 지지 요소의 외벽 상의 돌출부 존재로 인해서, 지지 요소와 그의 외부 주변부 사이에 갭이 형성될 수 있다. 갭은 실질적으로 공기로 충진될 수 있다. 갭 내의 공기의 층은 절연 층으로서 작용하여 지지 요소로부터 그의 외부 환경으로 대류 열 손실을 감소시킬 수 있다. 또한, 지지 요소의 외벽 상의 돌출부는 지지 요소와 그의 외부 주변부, 예컨대 가열 챔버의 내벽 사이의 접촉 면적을 최소화하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 접촉 지점을 통한 열 전도에 의해 지지 요소로부터 그의 외부 환경으로의 전도성 열 에너지 손실이 최소화된다.
지지 요소는 관형, 원통형, 원추형 또는 절두 원추형 형상을 가질 수 있다. 용어 관형은 임의의 중공형 도관 형상을 포함할 수 있다. 용어 관형은 중공형 프리즘과 같은 개구를 갖는 프리즘을 포함할 수 있다. 중공형 프리즘의 횡단면 형상은 원, 타원, 난형, 사각타원형(squoval), 모서리가 둥근 사각형(squircle), 스타디움, 삼각형, 정사각형, 오각형, 육각형 등과 같은 다양한 기하학적 형상일 수 있다. 프리즘은 다양한 횡단면 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 프리즘은 테이퍼진 횡단면 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 횡단면이 원인 경우, 일부 구현예에서, 원의 반경은 프리즘의 길이의 일 단부로부터 다른 단부까지 점진적으로 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 지지 요소는 원추형 또는 절두 원추형 형상을 가질 수 있다. 원통형, 원추형 및 절두 원추형 지지 요소가 가장 바람직하다. 지지 요소의 형상 및 크기는 그의 외부 주변부의 형상 및 크기를 적어도 부분적으로 정의하거나 보완할 수 있다. 지지 요소의 형상 및 크기는 히터 쉘의 형상 및 크기를 보완할 수 있다. 지지 요소에 삽입된 히터 쉘의 형상 및 크기는 지지 요소의 형상 및 크기를 보완할 수 있다. 히터 쉘에 삽입된 가열 요소의 형상 및 크기는 히터 쉘의 형상 및 크기를 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 가열 요소에 삽입된 에어로졸 발생 물품의 형상 및 크기는 가열 요소의 형상을 반영할 수 있다.
지지 요소는 적어도 하나의 고정 톱니를 가질 수 있다. 고정 톱니는 돌기일 수 있다. 이러한 돌기는 지지 요소의 외벽으로부터 연장될 수 있다. 고정 톱니는 다른 물체와 고정 톱니의 상호 작용에 의해 다른 물체에 대해 지지 요소를 고정하도록 제공될 수 있다. 이러한 다른 물체는 에어로졸 발생 장치의 히터 쉘 또는 가열 챔버일 수 있다. 바람직하게는, 고정 톱니는 직사각형 형상이다. 고정 톱니는 히터 쉘이 지지 요소에 삽입될 때 지지 요소 내에 히터 쉘을 고정하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 고정 톱니는 지지 요소의 외부 표면에 제공된다. 일 구현예에서, 적어도 하나의 고정 톱니가 관형, 원통형, 원추형 또는 절두 원추형 지지 요소의 림에 제공된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 고정 톱니는 쉽게 구부러질 수 있다. 특히, 고정 톱니는 고정 톱니의 표면과 가열 챔버의 내벽 표면 사이의 마찰력에 의해 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버에 삽입될 때 지지 요소의 외벽을 향해 구부러지도록 설계될 수 있다. 가열 챔버에 대한 지지 요소의 위치는 고정되어 고정 톱니에 의해 고정될 수 있다. 바람직하게는, 고정 톱니는 중합체 재료로 만들어진다. 바람직하게는, 지지 요소는 2개 초과의 고정 톱니를 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는, 지지 요소는 3개의 고정 톱니를 포함할 수 있다. 하나 초과의 고정 톱니가 제공되는 경우, 고정 톱니는, 바람직하게는 대칭 배열로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 배열은 n 개의 고정 톱니에 대해서, 고정 톱니가 지지 요소에서 가상의 n-다각형의 각각의 정점에 위치되도록 배열된다. 예를 들어, 3개의 고정 톱니가 존재하는 경우, 고정 톱니는 가상 삼각형의 각각의 정점에 위치될 수 있다. 히터 쉘에 그리고 지지 요소에 고정 톱니를 제공하면 지지 요소 내로 히터 쉘의 신속하고 신뢰성 있는 삽입을 허용한다. 히터 쉘에 그리고 지지 요소에 고정 톱니를 제공하면 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내로 지지 요소의 신속하고 신뢰성 있는 삽입을 허용한다. 또한, 고정 톱니는 지지 요소 내부의 히터 쉘 및 가열 챔버 내부의 지지 요소의 중앙화 및 고정화를 개선한다. 지지 요소의 고정 톱니는 지지 요소의 내벽에 제공된 지지 요소의 돌출부와 정렬될 수 있다. 즉, 지지 요소의 고정 톱니는 지지 요소의 외벽 상의 외부 위치에 위치될 수 있고, 내벽의 돌출부는 내벽 상의 대응하는 반대 위치에 위치될 수 있다. 이러한 배열은 제조를 용이하게 할 수 있다. 또한, 이러한 배열은 지지 요소 내로 히터 쉘의 조립을 안내하는 것을 도울 수 있는데, 이는 지지 요소 외측의 톱니가 조립 동안 보일 수 있기 때문이다. 또한, 히터 조립체가 조립될 때, 지지 요소의 톱니가 지지 요소의 내벽 상의 돌출부와 정렬될 수 있고, 이들 돌출부가 히터 쉘의 외벽 상에 제공된 돌출부와 접촉할 수 있기 때문에, 안정성이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 힘이 최적으로 전달될 수 있다.
히터 조립체는 전술된 바와 같은 히터 쉘, 전술된 바와 같은 지지 요소 및 적어도 하나의 가열 요소를 포함한다. 가열 요소는 히터 쉘의 내벽을 라이닝하도록 배열된다. 히터 쉘은 지지 요소 내에 배열된다. 이에 따라, 가열 요소는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 가열 요소 내에 수용될 수 있도록 배열될 수 있다. 이러한 배열에서, 가열 요소는 외부 히터로서 사용될 수 있다. 가열 요소는 히터 조립체에 수용된 에어로졸 발생 물품을 둘러싸거나 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 가열 요소는 에어로졸 발생 물품에 열 에너지를 공급하도록 구성될 수 있다. 가열 요소는, 바람직하게는 가요성 히터일 수 있다. 이러한 가요성 히터는 히터 쉘에 삽입될 때 히터 쉘의 내벽을 정렬하도록 감겨질 수 있다. 가열 요소는 전력이 공급되는 가열 요소일 수 있다. 가열 요소는 서셉터 재료일 수 있다. 유도 코일은 가열 요소를 둘러싸도록 배열될 수 있다. 가열 요소는 폴리이미드와 같은, 유전 기재 상의 하나 이상의 가요성 가열 포일일 수 있다. 가요성 가열 포일은 공동의 주변부에 맞추어지도록 형상화될 수 있다. 대안적으로, 가열 요소는 가요성 금속 그리드 또는 그리드들, 가요성 인쇄 회로 기판, 또는 유연 탄소 섬유 히터일 수 있다. 히터는 가열식 코일, 가열식 모세관, 가열식 메시 또는 가열식 금속 플레이트일 수 있다. 히터는 전력을 수신하고 수신된 전력의 적어도 일부를 열 에너지로 변환하는 저항성 히터일 수 있다. 히터는 단일의 가열 요소만 포함하거나 복수의 가열 요소를 포함할 수 있다. 가열 요소는 또한, 온도와 비저항 사이의 정의된 관련성을 갖는 금속을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 예시적인 장치에서, 금속은 적합한 절연 재료의 2개 층 사이에 트랙으로서 형성될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 가열 요소는 작동 중에 가열 요소를 가열하고 가열 요소의 온도를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. Kapton 히터 또는 폴리이미드 히터와 같은 상업적으로 이용 가능한 표준 가요성 히터가 사용될 수 있다. 이들 Kapton 히터는 다양한 형상, 크기 및 와트 등급으로 이용 가능할 수 있다. 대안적으로, 맞춤형 가요성 히터가 사용될 수 있다. 이러한 맞춤형 히터는, 예를 들어 폴리이미드 지지 히터일 수 있다. 이러한 가요성 히터는 매우 얇고 가벼워서 에어로졸 발생 장치의 중량 및 벌키성을 최소화할 수 있다. 가열 요소는 실질적으로 편평할 수 있다.
에어로졸 발생 물품과 접촉할 수 있는 가열 요소의 부분은 가열 요소를 통과하는 전류의 결과로서 가열될 수 있다. 전류는 배터리에 의해 공급될 수 있다. 일 구현예에서, 가열 요소의 일부분은 약 150℃ 내지 약 350℃, 바람직하게는 약 170℃ 내지 약 350℃, 더 바람직하게는 약 200℃ 내지 약 300℃의 온도에 도달하도록 구성된다. 바람직하게는, 가열 요소는 약 220℃ 내지 약 280℃의 온도에 도달하도록 구성된다. 가열 요소는 약 250℃의 온도에 도달하도록 구성될 수 있다. 가열 요소는 대안적으로 약 170°C의 낮은 온도에 도달하도록 구성될 수 있다. 히터 쉘에 삽입될 때 가열 요소는 에어로졸 형성 기재를 함유하는 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 구성된다.
열 반사성 요소는 히터 조립체의 가열 요소와 히터 쉘 사이에 제공될 수 있다. 반사 요소는, 바람직하게는 금속 포일이다. 반사 요소는 가열 요소 및 히터 쉘로부터 외부 환경으로의 열 손실을 감소시킨다. 환경으로의 감소된 열 손실은 또한, 전기 가열식 흡연 시스템을 사용하여 사용자에 대한 열 에너지의 원하지 않는 전달을 감소시킬 수 있다. 반사 요소는 히터 쉘에 도달된 고온에서의 열화 또는 히터 쉘과 가열 요소가 내부에 통합될 수 있는 에어로졸 발생 장치가 작동될 때 히터 쉘에 삽입된 가열 요소에 의한 열화를 감소시키는 재료로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 열 절연 재료는 금속 또는 다른 불연성 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 금속은 금이다. 다른 실시예에서, 상기 금속은 은이다. 금속은 전기 가열식 흡연 시스템 내로 다시 열 복사를 반사할 수 있으므로 유리할 수 있다. 바람직하게는, 반사 요소는 전체 가열 요소를 둘러싸고 있다. 바람직하게는, 반사 요소는 반사 요소가 가열 요소 주위에 씌워질 수 있고, 히터 조립체 및 히터 조립체가 구현될 수 있는 에어로졸 발생 장치의 중량을 최소화할 수 있을 정도의 가요성을 갖도록 얇다. 반사 요소의 형상은 또한 히터 쉘의 형상을 정의할 수 있다. 반사 요소는 관형, 원통형, 원추형 또는 절두 원추형일 수 있다.
본 발명은 또한, 히터 조립체를 포함한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 에어로졸 발생 장치는 마우스피스를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 가열 챔버를 포함할 수 있다. 가열 챔버는 히터 조립체를 수용하도록 구성될 수 있다. 히터 조립체는 히터 쉘, 지지 요소 및 가열 요소를 포함할 수 있다. 히터 쉘은 가열 요소를 수용하도록 구성된다. 지지 요소는 히터 쉘을 수용하도록 구성될 수 있다. 히터 조립체는 열 반사성 요소를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, ‘에어로졸 발생 장치’는 에어로졸 형성 기재와 상호 작용해서 에어로졸을 발생시키는 장치에 관한 것이다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 부분, 예를 들어 흡연 물품의 부분일 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재와 상호작용하여 사용자의 입을 통해 사용자의 폐 안으로 직접 흡입될 수 있는 에어로졸을 발생시키는 흡연 장치일 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 홀더일 수 있다. 장치는, 바람직하게는, 한 손의 손가락 사이에 쥐는 데 편안한 휴대용 또는 핸드헬드 장치이다. 다른 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 시샤 장치일 수 있다.
시샤 장치는 액체를 함유하도록 구성된 내부 체적을 정의하고 액체의 충진 레벨 위에 헤드스페이스 배출구를 정의하는 베셀을 포함할 수 있다. 액체는, 바람직하게는 물을 포함한다. 시샤 장치는 전술된 바와 같은 히터 조립체를 포함할 수 있다. 히터 조립체는 히터 쉘, 삽입된 가열 요소 및 지지 요소를 포함할 수 있다. 히터 조립체는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 구성된 리셉터클을 포함할 수 있다. 히터 조립체의 가열 요소는 리셉터클을 둘러싸도록 배열될 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 캡슐 또는 카트리지의 형태로 제공될 수 있다. 히터 조립체는 리셉터클의 적어도 하나의 표면을 형성할 수 있는 가열 요소를 포함할 수 있다. 히터 조립체는 장치 내로 신선한 공기를 흡인하는 공기 유입구 채널을 포함할 수 있다. 공기는 가열 요소에 의해 가열되어 에어로졸 형성 기재에 의해 발생된 에어로졸을 운반할 수 있는 카트리지에 진입할 수 있다. 공기는 히터 조립체의 배출구를 빠져나가고 도관으로 진입한다. 도관은 액체의 레벨 아래로 공기 및 에어로졸을 베셀 내로 운반할 수 있다. 공기 및 에어로졸은 액체를 통해 포말화되어 베셀의 헤드스페이스 배출구를 빠져나갈 수 있다. 호스는 에어로졸을 사용자의 입으로 운반하기 위해서 헤드스페이스 배출구에 부착될 수 있다. 마우스피스는 호스에 부착되거나 호스의 일부를 형성할 수 있다. 마우스피스는 활성화 요소를 포함할 수 있다. 활성화 요소는 스위치, 버튼 등일 수 있거나 퍼프 센서 등일 수 있다. 활성화 요소는 시샤 장치의 임의의 다른 적합한 위치에 배치될 수 있다. 활성화 요소는 제어 전자기기와 무선 통신하여 시샤 장치를 사용 상태로 두거나 제어 전자기기가 가열 요소를 활성화하게 할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 히터 쉘, 지지 요소 및 가열 요소를 포함하는 히터 조립체가 배열될 수 있는 가열 챔버를 가질 수 있다. 가열 요소는 에어로졸 형성 기재를 가열할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 제어 요소 및 배터리와 같은 추가 구성요소를 포함할 수 있다. 배터리는 가열 요소를 작동시키기 위해 가열 요소에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 제어 요소는 배터리로부터 가열 요소를 향하는 전기 에너지의 흐름을 제어하도록 구성될 수 있다.
전력 공급부는 임의의 적합한 전력 공급부, 예를 들어 배터리와 같은 DC 전압원일 수 있다. 일 구현예에서, 전력 공급부는 리튬-이온 배터리이다. 대안적으로, 전력 공급부는 니켈-수소 합금 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 또는 리튬계 배터리, 예를 들어 리튬-코발트, 리튬-철-인산염, 리튬티탄산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다.
제어 요소는 간단한 스위치일 수 있다. 대안적으로, 제어 요소는 전기 회로일 수도 있고, 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '에어로졸 발생 물품'은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 지칭한다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 사용자의 입을 통해 사용자의 폐 안으로 직접 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키는 흡연 물품일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 일회용일 수 있다. 담배를 포함한 에어로졸 형성 기재를 포함하는 흡연 물품은 담배 스틱으로서 지칭될 수 있다. 일부 구현예에서, 본 발명의 히터 쉘과 함께 사용될 에어로졸 발생 물품의 예는 약 28 mm의 큰 직경, 약 22 mm의 작은 직경 및 약 41.5 mm의 높이를 갖는 절두 원추형 형상을 갖는 소모품일 수 있다. 이러한 소모품은 캡슐의 형태로 제공될 수 있다. 이러한 소모품은 래퍼를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 고체일 수 있고 플러그 형태일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 당밀을 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 시샤 기재를 포함할 수 있다. 본 발명의 히터 조립체와 함께 사용될 에어로졸 발생 물품의 다른 예는 담배 스틱일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함하는 담배 플러그를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 각초(cut-filler)일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제로 함침될 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 기재 부분의 하류에 있는 필터, 바람직하게는 중공형 아세테이트 튜브를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 중공형 아세테이트 튜브를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 길이는 30 mm 내지 60 mm, 바람직하게는 40 mm 내지 50 mm, 더 바람직하게는 45mm이다. 물품은 5 mm 내지 6 mm, 바람직하게는 약 5.3 mm 또는 5.4 mm의 직경을 가질 수 있다. 대안적으로, 슬림 또는 슈퍼 슬림 물품은 2 mm 내지 4 mm, 바람직하게는 3.3 mm의 직경으로 사용될 수 있다. 다른 대안으로서, 물품은 6 mm 내지 10 mm의 직경을 가질 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '에어로졸 형성 기재'는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재에 관한 것이다. 이러한 휘발성 화합물들은 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 편의상 에어로졸 발생 물품 또는 흡연 물품의 일부일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는, 바람직하게는 가열 시 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함한다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 고체 기재이다.
본 발명은 또한, 에어로졸 발생 장치용 히터 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 다음의 단계를 포함할 수 있다:
(a) 히터 쉘을 제공하는 단계로서, 상기 히터 쉘은 가열 요소를 수용하고 복수의 열 절연 공동을 포함하는 내벽을 갖도록 구성되는, 단계;
(b) 히터 쉘의 내벽을 라이닝하는 적어도 하나의 가열 요소를 히터 쉘에 삽입하는 단계;
(c) 가열 요소를 포함하는 히터 쉘을 지지 요소에 삽입하는 단계로서, 지지 요소가 히터 쉘을 수용하도록 구성되는, 단계.
에어로졸 발생 물품은 가열 요소에 삽입될 수 있다. 가열 요소는 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재에 에너지를 전달하는 데 사용될 수 있다. 에어로졸은 가열 요소로부터 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재로의 열 에너지 전달의 결과로서 방출될 수 있다. 히터 조립체는 에어로졸 발생 장치에 사용될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 추가로 설명될 것이며,
도 1은 본 발명에 따른 히터 쉘을 도시한다.
도 2은 본 발명에 따른 지지 요소를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 에어로졸 발생 장치를 도시하며;
도 4는 시샤 장치로서 제공되는 본 발명에 따른 예시적인 에어로졸 발생 장치를 도시한다.
도 1은 관형 히터 쉘(10)의 구현예를 도시한다. 히터 쉘은 히터 쉘(10)의 내벽(12)에 의해 정의된 공동(11)을 정의한다. 히터 쉘(10)의 내벽(12)은 복수의 육각형 형상의 공동(14)을 포함한다. 육각형 형상의 공동(14)은 벌집 어레이로 배열된다. 공동(14)의 육각형 형상은 히터 쉘(10)의 내벽(12) 상의 돌출부(16)의 형상에 의해 적어도 부분적으로 정의된다. 도시된 구현예에서, 히터 쉘(10)은 히터 쉘(10)의 외벽 상에 여러 개의 링 형상의 돌출부(18)를 포함한다. 4개의 링 형상의 돌출부(18)가 상단 림(22)에 더하여, 도시된다. 다소간의 링 형상 돌출부(18)가 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 3개의 고정 톱니(20)가 관형 히터 쉘(10)의 림(22)에 제공된다. 고정 톱니(20)는 히터 쉘(10)을 지지 요소, 예컨대 도 2에 도시된 지지 요소(24) 내측에 고정할 수 있거나, 히터 쉘(10)을 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내측에 고정할 수 있다.
적어도 하나의 가열 요소(도시되지 않음)가 히터 쉘(10)의 공동(11)에 삽입될 수 있어서, 가열 요소가 내벽(12)을 뒤따른다. 예시된 구현예에서, 내벽(12)은 다양한 직경의 원형 횡단면을 중심으로 병진 운동한다. 예시된 구현예에서의 가열 요소는 가열 요소가 관형 히터 쉘(10)의 공동(11)의 원주를 따르도록 히터 쉘(10)의 공동(11)에 삽입될 수 있다. 가열 요소는 히터 쉘(10)의 내벽과 접촉할 수 있다. 가열 요소는 히터 쉘(10)의 내벽과 동일 평면에 있을 수 있다. 가열 요소는 히터 쉘(10)에 인접하지만, 히터 쉘(10)의 내벽과 접촉하지 않을 수 있다. 가열 요소는 히터 쉘(10)의 내벽의 표면을 따를 수 있다. 가열 요소가 히터 쉘(10)의 공동(11)에 삽입될 때, 가열 요소는 공동의 정의에 기여한다. 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 히터 쉘(10)에 수용된 가열 요소에 의해 적어도 부분적으로 정의된 공동에 삽입될 수 있다. 가열 요소는 에어로졸 발생 물품을 완전히 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 가열 요소는 전력 공급부에 연결될 수 있다. 가열 요소는 서셉터 재료일 수 있다. 가열 요소는 전력이 공급되는 가열 요소일 수 있다. 가열 요소는 유도 가열되도록 구성될 수 있다. 가열 요소는 에어로졸 발생 물품이 가열 요소에 의해 적어도 부분적으로 정의된 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 물품에 에너지를 공급할 수 있다. 바람직하게는, 히터 쉘(10)의 형상은 에어로졸 발생 물품과 히터 쉘(10) 내측 가열 요소 사이에 밀접한 접촉을 제공하기 위해서 에어로졸 발생 물품의 형상을 미러링하거나 보완한다. 이러한 방식으로, 가열 요소로부터 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 형성 기재로의 에너지 전달의 효율이 최대화될 수 있다.
도 2는 내벽(26)을 포함하는 관형 지지 요소(24)의 구현예를 도시한다. 지지 요소(24)의 내벽(26)은 여러 선형 돌출부(28)를 포함한다. 선형 돌출부(28)의 종축은 관형 지지 요소(24)의 내벽(26)에 평행하게 정렬된다. 지지 요소(24)는 지지 요소(24)의 외벽(32)에 선형 돌출부(30)를 더 포함한다. 외벽(32) 상의 돌출부(30)는 선형 돌출부(30)의 종축이 관형 지지 요소(24)의 외벽(32)에 평행하도록 배열된다. 지지 요소는 또한 하부 림(36)을 포함한다.
가열 요소를 포함할 수 있는, 도 1에 도시된 것과 같은 히터 쉘은 지지 요소(24)에 삽입될 수 있다. 히터 쉘(10)은 지지 요소(24)에 삽입될 수 있어서, 공기의 층이 지지 요소(24)의 내벽(26)과 히터 쉘(10)의 외벽 사이에 형성된다. 히터 쉘(10)의 외벽 상의 링 형상의 돌출부(18) 및 지지 요소(24)의 내벽 상의 선형 돌출부(28)는 직접 접촉한다. 이러한 방식으로, 공기로 충진될 수 있는 셀이 지지 요소(24)와 히터 쉘(10) 사이에 형성된다. 히터 쉘(10)의 외벽 상의 돌출부(18) 및 지지 요소(24)의 내벽 상의 돌출부(28)는 히터 쉘(10)의 외벽 상의 돌출부(18)와 지지 요소(24)의 내벽 상의 돌출부(28) 사이의 접촉 면적이 최소화되어, 접촉 면적을 통한 열 전도에 의한 열 손실을 감소시키도록 설계된다. 지지 요소의 돌출부(28) 및 히터 쉘(10)의 외벽 상의 돌출부(18)의 치수는 실질적으로, 지지 요소(24)와 히터 쉘(10) 사이의 셀 내의 공기의 층의 두께를 결정한다. 공기의 층은 지지 요소(24)와 히터 쉘(10) 사이의 단열 층을 나타낸다. 이러한 방식으로, 히터 쉘(10)과 지지 요소(24) 사이의 셀 내의 공기 순환이 감소됨에 따라서 히터 쉘로부터 지지 요소 및 그의 외부 환경으로의 대류 열 손실이 최소화된다. 열 손실을 더욱 감소시키기 위해서, 열 반사성 요소(도시되지 않음)가 히터 쉘(10)과 지지 요소(24) 사이에 삽입될 수 있다. 이러한 열 반사성 요소는 얇은 금속 시트일 수 있다. 열 반사성 요소의 존재는 히터 쉘(10)의 공동(11) 내의 중앙 공간을 향해 열 반사성 요소에 입사하는 열 복사를 유도한다.
지지 요소(24)는 관형 지지 요소(24)의 림(36) 상의 고정 톱니(34)의 세트를 포함한다. 일부 구현예에서, 고정 톱니(34)는 지지 요소가 삽입될 수 있는 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내에 지지 요소(24)를 고정할 수 있다. 일부 구현예에서, 고정 톱니(34)는 지지 요소(24)를 히터 쉘(10)에 고정할 수 있다. 예를 들어, 히터 쉘(10)이 지지 요소(24) 내에 수용될 때, 히터 쉘(10)의 내벽(12)에 대해 톱니(34)를 압박함으로써, 고정형 톱니(34)는 히터 쉘(10)에 대해서 공동(11) 내부로 구부러질 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 고정 톱니(34)는 지지 요소(24)가 내부에 삽입될 수 있는 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내에 지지 요소(24)를 고정할 수 있는 반면에, 고정 톱니(34) 중 다른 하나는 히터 쉘(10)에 대해 지지 요소(24)를 고정할 수 있다.
지지 요소(24)는 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버 내에 통합될 수 있다. 지지 요소는 가열 챔버의 형상 및 크기를 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 지지 요소(24)의 외벽 상의 돌출부(30)는 지지 요소(24)가 가열 챔버 내에 수용될 때 가열 챔버의 내벽과 밀접하게 접촉할 수 있다. 지지 요소(24)의 외벽 상의 돌출부(30)의 표면과 가열 챔버의 내벽의 표면 사이의 마찰력은 가열 챔버 내에 지지 요소(24)를 단단히 유지하고 보유할 수 있다. 또한, 공기를 포함할 수 있는 한 세트의 셀은 가열 챔버의 내벽과 지지 요소(24)의 외벽 사이에 형성되어, 지지 요소(24)가 가열 챔버 내부에 배치될 때 가열 챔버와 지지 요소(24) 사이에 단열 층을 형성할 수 있다. 이러한 단열 층은 지지 요소로부터 가열 챔버의 벽으로 열 손실을 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치(40)의 예의 개략도를 도시한다. 에어로졸 발생 장치는 장치 하우징(42)을 포함한다. 장치 하우징(42)은 전력 공급부(44) 및 컨트롤러(46)를 포함한다. 전력 공급부(44) 및 컨트롤러(46)는 사용자 인터페이스(48)에 결합된다. 사용자 인터페이스(48)는 가열 요소(50)에 결합된다. 가열 요소(50)는 에어로졸 발생 물품(54)의 에어로졸 형성 기재(52)를 적어도 부분적으로 둘러싼다. 에어로졸 형성 기재(52)를 포함하는 에어로졸 발생 물품(54)은 가열 요소(50)에 삽입되도록 구성된다. 가열 요소(50)는 히터 쉘(56)에 삽입될 수 있다. 히터 쉘(56)은 지지 요소(58)에 삽입될 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 마우스피스를 포함할 수 있다. 마우스피스는 에어로졸 발생 물품(54)의 하류에 배열될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(54)은 마우스피스 및 에어로졸 발생 장치의 다른 구성요소에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 사용자는 마우스피스를 흡인할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치(60)의 예의 개략도를 도시한다. 에어로졸 발생 장치(60)는 시샤 장치일 수 있다. 장치(60)는 액체(64)를 함유하도록 구성된 내부 체적을 정의하고 액체(64)의 충진 레벨 위에 헤드스페이스 배출구(66)를 정의하는 베셀(62)을 포함한다. 액체(64)는, 바람직하게는 하나 이상의 착색제, 하나 이상의 향미제, 또는 하나 이상의 착색제와 향미제가 선택적으로 주입될 수 있는 물을 포함한다. 예를 들어, 물에는 식물성 주입물 또는 허브 주입물 중 하나 또는 둘 모두가 주입될 수 있다.
장치(60)는 히터 조립체(68)를 또한 포함한다. 히터 조립체(68)는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품(72)을 수용하도록 구성된 리셉터클(70)을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(72)은 캡슐 또는 카트리지의 형태로 제공될 수 있다.
히터 조립체(68)는 또한, 리셉터클(70)의 적어도 하나의 표면을 형성하는 가열 요소(74)를 포함한다. 도시된 구현예에서, 가열 요소는(74)는 리셉터클(70)의 측부 표면을 정의한다. 가열 요소(74)는 히터 쉘(76)에 삽입될 수 있다. 히터 쉘은 지지 요소(78)에 삽입될 수 있다.
히터 조립체(68)는 장치(60) 내로 신선한 공기를 흡인하는 신선한 공기 유입구 채널(80)을 또한 포함한다. 이어서, 공기는 가열 요소(74)에 의해 가열되어 에어로졸 형성 기재에 의해 발생된 에어로졸을 운반하는 에어로졸 발생 물품(72)으로 진입한다. 공기는 히터 조립체(68)의 배출구를 빠져나가 도관(82)으로 진입한다. 도관(82)은 또한, 스템 파이프로서 표시될 수 있다.
도관(82)은 액체(64)의 레벨 아래로 공기 및 에어로졸을 베셀(62) 내로 운반한다. 공기 및 에어로졸은 액체(64)를 통해 포말화될 수 있고 베셀(62)의 헤드스페이스 배출구(66)를 빠져나갈 수 있다. 호스(84)는 사용자의 입으로 에어로졸을 운반하기 위해서 헤드스페이스 배출구(66)에 부착될 수 있다. 마우스피스(86)는 호스(84)에 부착되거나 호스의 일부를 형성할 수 있다.
사용 시, 장치의 예시적인 기류 통로가 도 4에 두꺼운 화살표로 도시된다.
마우스피스(86)는 활성화 요소(88)를 포함할 수 있다. 활성화 요소(88)는 스위치, 버튼 등일 수 있거나 퍼프 센서 등일 수 있다. 활성화 요소(88)는 장치(60)의 임의의 다른 적합한 위치에 배치될 수 있다. 활성화 요소(88)는 제어 전자기기(90)와 무선 통신하여 장치(60)를 사용 상태로 두거나, 예를 들어 전력 공급부(92)가 가열 요소(74)에 에너지를 공급함으로써 제어 전자기기가 가열 요소(74)를 활성화하게 할 수 있다.
제어 전자기기(90) 및 전력 공급부(92)는 도 4에 도시된 바와 같이 요소(68)의 하단 부분보다는 에어로졸 발생 요소(68)의 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있다.

Claims (14)

  1. 가열 챔버 및 히터 조립체를 포함하는 에어로졸 발생 장치로서, 상기 가열 챔버는 상기 히터 조립체를 수용하도록 구성되며, 상기 히터 조립체는 히터 쉘, 지지 요소 및 적어도 하나의 가열 요소를 포함하며, 상기 히터 쉘은 가열 요소를 수용하도록 구성되며, 상기 히터 쉘은 복수의 열 절연 공동을 포함하는 내벽을 가지며, 상기 가열 요소는 상기 히터 쉘의 상기 내벽을 라이닝(lining)하도록 배열되며, 상기 히터 쉘은 상기 지지 요소 내에 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공동은 상기 히터 쉘의 내벽에 반복 패턴을 형성하는, 에어로졸 발생 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각각의 공동은 육각형 형상을 가지는, 에어로졸 발생 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 공동은 직사각형 형상을 가지는, 에어로졸 발생 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터 쉘은 관형, 원통형, 원추형 또는 절두 원추형 형상을 가지는, 에어로졸 발생 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터 쉘은 상기 히터 쉘의 외벽 상에 적어도 하나의 돌출부를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터 쉘은 적어도 하나의 고정 톱니(securing tooth)를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 요소는 상기 히터 쉘을 수용하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 요소는 내벽을 가지며, 상기 지지 요소는 상기 지지 요소의 상기 내벽 상에 적어도 하나의 돌출부를 포함하여, 상기 히터 쉘이 상기 지지 요소에 삽입될 때 적어도 하나의 열 절연 셀이 상기 지지 요소와 상기 히터 쉘 사이에 형성되는, 에어로졸 발생 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 요소는 외벽을 가지며, 상기 지지 요소는 상기 지지 요소의 상기 외벽 상에 적어도 하나의 돌출부를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 요소는 관형, 원통형, 원추형 또는 절두 원추형 형상을 가지는, 에어로졸 발생 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 요소는 적어도 하나의 고정 톱니를 가지는, 에어로졸 발생 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열 반사 요소가 상기 가열 요소와 상기 히터 쉘 사이에 제공되는, 에어로졸 발생 장치.
  14. 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버에 삽입하기 위한 히터 조립체의 제조 방법으로서, 상기 방법은,
    (a) 히터 쉘을 제공하는 단계로서, 상기 히터 쉘은 가열 요소를 수용하고 복수의 열 절연 공동을 포함하는 내벽을 갖도록 구성되는, 단계;
    (b) 상기 히터 쉘의 상기 내벽을 라이닝하는 적어도 하나의 가열 요소를 상기 히터 쉘에 삽입하는 단계; 및
    (c) 상기 가열 요소를 포함하는 상기 히터 쉘을 지지 요소에 삽입하는 단계로서, 상기 지지 요소가 상기 히터 쉘을 수용하도록 구성되는, 단계를 포함하는, 히터 조립체의 제조 방법.
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