KR102581608B1 - 형상 기억 히터를 갖춘 에어로졸 발생 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 장치는 에어로졸 발생 기재를 함유하는 에어로졸 발생 물품(12)을 수용하도록 구성된 가열 챔버(10) 및 가열 챔버 내에 배열된 가열 요소(14)를 포함한다. 가열 요소는 에어로졸 발생 물품 내로 침투하도록 구성된다. 가열 요소는 형상 기억 합금, 형상 기억 중합체, 형상 기억 세라믹 및 바이메탈 중 하나 이상을 포함한다.
Description
본 발명은 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 담배와 같은 에어로졸 발생 기재를 연소시키지 않고 가열하는 에어로졸 발생 장치가 공지되어 있다. 이러한 장치는 사용자에 의한 흡입을 위한 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 기재를 충분히 높은 온도로 가열한다.
에어로졸 발생 장치는 통상적으로, 가열 챔버를 포함하며, 가열 요소가 가열 챔버 내에 배열된다. 에어로졸 발생 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 가열 챔버 내로 삽입되고 가열 요소에 의해 가열될 수 있다. 가열 요소는 통상적으로 가열 핀으로서 구성되고 물품이 가열 챔버 내로 삽입될 때 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 발생 기재 내로 침투한다. 가열 요소는 가열 요소를 직접 둘러싸고 있는 기재를 주로 가열한다. 물품의 외부 원주 근처의 가열 요소로부터 이격되게 배열된 기재가 더 적은 정도로 가열된다. 기재의 불균일한 가열이 그 결과일 수 있다.
결과적으로, 에어로졸 발생 장치의 가열 및 이에 따른 에어로졸 발생을 최적화할 필요가 있다.
이러한 및 추가 목적을 해결하기 위해, 본 발명은 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치를 제안한다. 상기 장치는 에어로졸 발생 기재를 함유하는 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 구성된 가열 챔버 및 가열 챔버 내에 배열된 가열 요소를 포함한다. 가열 요소는 에어로졸 발생 물품 내로 침투하도록 구성된다. 가열 요소는 형상 기억 합금, 형상 기억 중합체, 형상 기억 세라믹 및 바이메탈 중 하나 이상을 포함한다.
가열 요소의 재료에 의해서, 가열 요소의 형상은 바람직하게, 가열 요소와 에어로졸 발생 기재 사이의 표면적이 증가되는 방식으로 가열 작동 동안 변화된다. 따라서, 가열 요소는 바람직하게, 가열 작동 동안 자신의 형상을 변화시키도록 구성된다. 에어로졸 발생은 가열 요소의 변화된 형상으로 인해 가열 작동 동안 최적화될 수 있다. 바람직하게, 가열 요소의 초기 형상은 가열 챔버 내에 삽입된 에어로졸 발생 물품이 가열 챔버 내로 쉽게 삽입될 수 있도록 제공된다. 예를 들어, 가열 요소는 초기 위치에서 가열 핀 또는 가열 블레이드의 형상을 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품이 가열 챔버 내로 삽입되고 가열 요소가 물품에 함유된 에어로졸 발생 기재로 침투한 후, 가열 요소의 형상이 변화된다. 가열 요소는 바람직하게, 직선이 아닌 구부러지거나 비틀어진 형상으로 변화되어, 에어로졸 발생 기재와의 접촉면이 증가되게 된다. 형상이 변화된 후, 가열 요소는 코일 또는 감긴 형상을 가질 수 있다.
가열 요소의 형상의 변화는 가열 챔버 내에 에어로졸 발생 물품을 고정하는데 이용될 수 있다. 이와 관련하여, 에어로졸 발생 물품은 가열 요소의 형상의 변화로 인해 가열 챔버의 내측에 고정될 수 있다. 물품의 원하지 않는 제거 또는 위치 변화는 코르크 내부에 배열되는 코르크 스크류와 유사한 가열 요소의 형상의 변화에 의해 방지될 수 있다.
가열 작동은 가열 사이클로서 표시될 수도 있다. 가열 작동은 가열 요소의 활성화에 의해 개시된다. 가열 요소는 버튼에 의해 활성화될 수 있다. 가열 요소는 에어로졸 발생 물품의 삽입을 검출하는 센서에 의해 활성화될 수 있다. 가열 요소는 스마트폰 또는 스마트워치와 같은 외부 장치와 통신하는 통신 인터페이스에 의해 활성화될 수 있다. 가열 작동은 가열 요소의 활성화로 시작되고 가열 요소의 비활성화로 종료될 수 있다.
가열 작동이 종료된 후, 가열 요소는 바람직하게는 그의 초기 형상으로 복귀한다. 이는 바람직하게, 가열 챔버로부터 에어로졸 발생 물품의 용이한 제거를 촉진시킨다.
가열 챔버는 종래의 궐련과 닮은 원통형 형상을 갖는 에어로졸 발생 물품의 삽입을 위한 중공 관형 형상을 가질 수 있다. 물품을 삽입하기 위한 가열 챔버의 개구부는 원형일 수 있다. 가열 요소는 가열 챔버에서 중심에 배열된 가열 블레이드로서 구성될 수 있다.
가열 요소는 가열 작동 지속기간 동안 자신의 형상을 변화시키도록 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 기재의 상이한 부분이 가열 작동 과정 동안 가열되기 때문에, 이러한 구현예에서 에어로졸 발생이 향상될 수 있다. 가열 작동의 시작 시, 에어로졸 발생 기재의 제1 부분은 대부분 가열될 수 있다. 가열 작동의 과정 동안, 에어로졸 발생 기재의 추가 부분은 가열 요소의 형상 변화의 진행으로 인해 대부분 가열된다. 따라서, 더욱 균일한 에어로졸 발생이 달성된다. 가열 요소는 가열 작동의 시작 시 제1 형상으로 배열되도록 구성될 수 있다. 가열 요소는 제1 형상과 상이한 가열 작동의 종료 근처에서 제2 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 가열 요소는 가열 작동의 종료 후에 제2 형상으로부터 제1 형상으로 복귀하도록 구성될 수 있다. 가열 요소는 가열 작동 동안 제1 형상과 제2 형상 사이의 다수의 구별되는 상이한 형상을 갖도록 구성될 수 있다.
가열 요소는 가열 작동의 지속기간 동안 자신의 형상을 연속적으로 변화시키도록 구성될 수 있다. 가열 요소의 연속 형상 변화는 더욱 균일한 에어로졸 발생을 초래한다.
가열 요소는 에어로졸 발생 기재의 특별히 원하는 부분을 가열하기 위해 특정 양, 바람직하게는 미리 정해진 양의 시간 후에 자신의 형상을 변화시키도록 구성될 수 있다.
가열 요소에 사용되는 형상 기억 합금은 (포괄적인 것이 아님): Ag-Cd 44/49 원자% Cd, Au-Cd 46.5/50 원자% Cd, Cu-Al-Ni 14/14.5 원자% Al 및 3/4.5 원자% Ni, Cu-Sn 약 15 원자% Sn, Cu-Zn 38.5/41.5 원자% Zn, Cu-Zn-X(X = Si, Al, Sn), Fe-Pt 약 25 원자% Pt, Mn-Cu 5/35 원자% Cu, Fe-Mn-Si, Co-Ni-Al, Co-Ni-Ga, Ni-Fe-Ga, Ni-Nb, Ni-Ti 약 55-60 원자% Ni, Ni-Ti-Hf, Ni-Ti-Pd, Ni-Mn-Ga.
가열 요소에 사용되는 적합한 형상 기억 중합체는 (포괄적인 것이 아님): 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리에테르 우레탄, 폴리에테르이미드, 폴리메타크릴레이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리-ε-카프로락톤, 폴리디옥사논, 폴리이소프렌, 스티렌 공중합체, 스티렌-이소프렌-부타디엔 블록 공중합체, 시아네이트 에스테르, 스테아릴 아크릴 레이트와 아크릴산 또는 메틸아크릴 레이트의 공중합체, 노르보넨 또는 디메탄옥타히드로나프탈렌 단일 중합체 또는 공중합체, 말레미드, 실리콘, 천연 고무, 합성 고무 및 이의 혼합물 및 조성물을 포함한다. 또한, 형상 기억 중합체는 강화 또는 강화되지 않은 형상 기억 중합체 재료일 수 있다.
가열 요소에 사용되는 형상 기억 세라믹은 (비제한적으로): 미카-글라스 세라믹, 베타-스포듀민 글라스 세라믹, 2ZnO-B2O3 글라스-세라믹, 유리 상이 아주 조금 함유된 다양한 소결 세라믹을 포함하며, 이에는 미카(KMg3AlSi3O10F2), 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 카바이드(SiC), 지르코니아(ZrO2) 및 알루미나(Al2O3), ZrO2-함유 세라믹, 마르텐사이트 형상-기억 세라믹이 포함된다. 형상-기억 효과는 페로브스카이트-유형 산화물(Pb, La) (Zr, Ti)O3 (PZST), Pb(Zr, Sn, Sn, Ti)O3 (PZST), (Pb, La) (Zr, Sn, Ti)O3 (PLSnZT) 및 (Pb, Nb) (Zr, Sn, Ti) O3, (Sr, Ba) Nb2 O6 및 육각형 망간 RMnO3 (R"Ho, Y)에서 관찰되었다.
바람직하게, 가열 요소는 가열 작동 동안 형상 변화를 촉진하기 위해서 형상 기억 재료, 즉 형상 기억 합금, 형상 기억 중합체 또는 형상 기억 세라믹을 포함한다.
가열 요소는 형상 기억 합금, 형상 기억 중합체, 형상 기억 세라믹 또는 바이메탈로 이루어질 수 있다.
가열 요소의 작동 온도가 형상 변화 재료의 형상 변화를 유도하는데 최적인 온도와 유사하거나 동일하다면, 형상 변화 재료는 가열 요소의 재료로서만 유익하게 사용될 수 있다.
가열 요소는 형상 변화 부분 및 가열 부분을 포함할 수 있으며, 가열 부분은 바람직하게는 탄성일 수 있다. 가열 부분은 공지된 저항성 재료로 만들어질 수 있는 반면에, 형상 변화 부분은 전술한 바와 같이 형상 기억 합금, 형상 기억 중합체, 형상 기억 세라믹 또는 바이메탈을 포함할 수 있다.
형상 변화 부분은 가열 작동 동안 가열 요소의 형상 변화를 용이하게 하는데 사용될 수 있다. 가열 요소의 가열 부분은 가열 작동 동안 에어로졸 발생 기재의 가열을 용이하게 하는데 사용될 수 있다. 에어로졸 발생 기재는 담배를 포함할 수 있고, 형상 변화 부분의 형상 변화에 필요한 온도와 상이할 수 있는 온도에서 에어로졸을 최적으로 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기 장치는 가열 요소가 형상 변화 부분 및 가열 부분으로 분할되는 경우에 최적으로 작동할 수 있다. 형상 변화 부분은 가열 부분에 부착되거나 가열 부분 근처에 배열될 수 있어서 형상 변화 부분의 형상의 변화는 가열 부분이 또한 형상을 변화시키는 효과를 가질 수 있다.
가열 부분에 탄성을 제공하는 것은 가열 작동이 종료된 후에 가열 부분이 그의 초기 형상으로 복귀할 수 있게 한다. 형상 변화 부분은 가열 작동의 시작 시의 제1 형상으로부터 가열 작동의 종료 근처의 제2 형상 및 가열 작동이 종료된 후에 다시 제1 형상으로 자신의 형상을 변화시키도록 구성될 수 있다. 가열 부분은 형상 변화 부분의 형상 변화를 따를 수 있다.
전체 가열 요소 또는 가열 부분 또는 형상 변화 부분은 삽입된 에어로졸 발생 물품의 외부에 배열되고 에어로졸 발생 기재를 외부로부터 가열할 수 있다.
장치의 작동 중에 가열 챔버 내에 에어로졸 발생 물품을 단단히 유지하기 위한 클램핑 수단이 제공될 수 있다. 클램핑 수단은 바늘 또는 브레이크 슈와 유사한 요소로서 구성될 수 있다. 바람직하게, 클램핑 수단은 형상 기억 합금, 형상 기억 중합체, 형상 기억 세라믹 또는 바이메탈을 포함하는 형상 변화 요소로서 제공된다. 클램핑 수단은 형상 변화를 위해서 가열 요소와 함께 작동될 수 있다. 클램핑 수단은 가열 요소에 대해 에어로졸 발생 물품을 압축하도록 구성될 수 있다.
상기 장치는 전력 공급부 및 제어기를 더 포함할 수 있으며, 제어기는 형상 변화 부분에 대한 전력 공급을 제어하도록 구성된 형상 변화 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 가열 부분으로의 전력 공급을 제어하도록 구성된 가열 제어기를 포함할 수 있다. 형상 변화 부분 및 가열 부분의 공급 회로는 별도의 전력 공급 회로로서 구성될 수 있다.
가열 부분은 에어로졸 발생 기재를 가열하기 위해 전력 공급부에 의해 전달된 것보다 더 많은 양의 전력을 요구할 수 있다. 형상 변화 부분은 형상 변화를 용이하게 하기 위해서 더 적은 양의 전력을 필요로 할 수 있다. 형상 변화 부분은 가열 작동 시작 시 형상 변화를 용이하게 하도록 상대적으로 다량의 전력을 필요로 할 수 있고 가열 작동 과정 동안 임의의 또는 적은 전력을 필요로 하지 않을 수 있다. 제어기는 에어로졸 발생 기재의 가열 및 형상 변화 부분에 의한 가열 요소의 형상 변화를 최적으로 용이하게 하기 위해서 가열 부분 및 형상 변화 부분으로의 전력 공급을 별도로 제어하도록 구성될 수 있다. 제어기의 가열 제어기는 가열 부분으로의 전력 공급을 제어하도록 구성된다. 가열 부분으로의 전력 공급은 에어로졸 발생을 최적화하도록 구성될 수 있다. 형상 변화 부분에 공급되는 전력은 가열 요소의 형상 변화를 최적화하도록 구성될 수 있다. 전기 절연 층은 가열 부분과 형상 변화 부분 사이의 별도의 전력 공급 회로를 용이하게 하기 위해서 형상 변화 부분과 가열 부분 사이에 배열될 수 있다.
가열 요소는 가열 핀 또는 블레이드 또는 니들로서 구성될 수 있다. 형상 변화 부분 및 가열 부분은 가열 요소의 종 방향 길이를 따라 배열될 수 있다.
형상 변화 부분은 가열 부분 다음에 배열될 수 있다. 가열 요소의 종 방향 길이를 따라 가열 부분과 함께 형상 변화 부분을 제공하는 것은 가열 요소의 형상 변화 특성을 최적화할 수 있다. 이와 관련하여, 형상 변화 부분의 형상 변화는 가열 부분의 형상 변화를 최적으로 초래할 수 있다.
형상 변화 부분은 가열 요소 내에서 중심에 정렬될 수 있고 가열 부분은 형상 변화 부분을 둘러싸게 배열될 수 있거나, 가열 부분은 가열 요소 내에서 중심에 정렬될 수 있고 형상 변화 부분은 가열 부분을 둘러싸게 배열될 수 있다.
형상 변화 부분을 중심에 배열하고 가열 부분을 형상 변화 부분을 둘러싸게 배열하는 것은 가열 부분으로부터 에어로졸 발생 기재 쪽으로 열 전달을 최적화할 수 있다. 가열 요소는 코일, 슬리브 또는 저항성 코팅으로서 구성될 수 있다. 가열 부분을 중심에 배열하고 가열 부분을 형상 변화 부분을 둘러싸게 배열하는 것은 형상 변화 부분으로부터 가열 부분 쪽으로 힘 전달을 최적화하여 형상 변화 부분의 형상 변화의 결과로서 가열 부분의 형상 변화를 용이하게 할 수 있다. 가열 요소는 바람직하게는 탄성을 갖도록 구성된다.
가열 요소의 형상의 변화는 특정 온도 범위, 특정 파장을 갖는 광, 전기 인가, 자기장 인가, 다른 물리적 자극 또는 화학적 자극에 의해 유도될 수 있다.
바람직하게, 형상 변화는 전기 전압을 형상 변화 부분에 인가함으로써 유도된다. 이와 관련하여, 장치의 제어기는 전력 공급을 배터리로부터 형상 변화 부분 쪽으로 제어하도록 구성되어, 전력이 배터리로부터 형상 변화 부분으로 흘러 가열 요소의 형상 변화를 용이하게 할 수 있다.
가열 요소는 가열 핀 또는 블레이드로서 구성될 수 있으며, 가열 요소는 가열 작동 동안 외측으로, 바람직하게는 다수의 세그먼트 내로 팽창하도록 구성될 수 있다. 가열 요소의 이러한 구성은 가열 요소가 외측으로 연장되거나 외측으로 변형되게 하는 것으로 표시될 수도 있다.
용어 “외측으로 팽창하다”는 가열 요소의 중심 종축과 동일한 가열 요소의 중심 종축으로부터 가열 챔버의 벽을 향하여 외측으로 가열 요소의 운동을 지칭한다. 이러한 운동은 반경방향 외측 운동으로 표시될 수도 있다. 다수의 세그먼트를 갖는 가열 요소를 제공하면 가열 요소로부터 에어로졸 발생 기재 쪽으로의 열 분포가 최적화될 수 있다는 이점이 있다. 또한, 가열 챔버 내에 에어로졸 발생 물품을 보유하는 유지력은 가열 요소의 팽창 동안 증가될 수 있다.
가열 요소는 가열 작동 동안 외측으로 팽창하도록 구성된 형상 기억 재료의 접힌 스트립으로 만들어질 수 있다.
형상 기억 재료의 접힌 스트립은 2개의 접힌 층이 가열 요소의 형상 변화 부분을 함께 구성하는 형상을 가질 수 있다. 가열 작동 동안, 2개의 층은 외측으로 구부러지기 시작하여 에어로졸 발생 기재에 대해 밀릴 수 있다.
가열 요소는 표면 상에 배열된 그의 표면 주위의 코일 또는 그 표면에 배열된 스케일을 포함할 수 있고, 여기서 코일 또는 스케일은 가열 작동 동안 외측으로 팽창하도록 배열될 수 있다.
코일은 가열 요소의 표면 주위에 다수의 작은 코일로서 제공된다. 가열 작동 동안, 코일의 단부는 외측으로 연장할 수 있다. 이러한 구현예의 최종 형상은 미늘형 와이어처럼 보일 수 있다. 가열 작동의 종료 후, 코일은 그의 원래 형상으로 복귀한다. 그 후에, 에어로졸 발생 물품은 가열 요소로부터 쉽게 제거될 수 있다. 가열 요소가 스케일을 포함할 때, 이들 스케일은 가열 작동 동안 외측으로 구부러질 수 있다. 따라서, 가열 요소와 에어로졸 발생 기재 사이의 접촉면은 증가될 수 있다. 또한, 가열 작동의 종료 후에, 스케일은 가열 요소를 향해 후방으로 구부러질 수 있고, 이에 따라 매끄러운 가열 요소를 용이하게 할 수 있다. 웨지, 플레이트 또는 유사한 요소들과 같은 다른 요소들이 유사한 효과를 달성하기 위해서 가열 요소의 외부 표면에 제공될 수 있다.
장치는 가열 요소에 연결된 후퇴 기구를 포함할 수 있으며, 여기서 후퇴 기구는 가열 챔버로부터 가열 요소를 후퇴시키고 가열 요소를 가열 챔버 내로 밀어 넣기 위해서 자신의 형상을 변화시키도록 구성될 수 있다.
후퇴 기구는 가열 챔버의 외부에 배열될 수 있다. 가열 챔버로부터 가열 요소의 후퇴를 용이하게 하기 위한 후퇴 기구가 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 에어로졸 발생 물품의 삽입 및 제거가 더욱 쉬울 수 있다. 후퇴 기구는 바람직하게, 가열 요소와 형상 변화 부분을 참조하여 전술한 바와 같은 형상 변화 재료를 포함한다. 후퇴 기구의 형상 변화는 제어기에 의해 유사하게 제어될 수 있다. 이와 관련하여, 제어기는 바람직하게, 후퇴 기구에 의해 가열 챔버로부터 가열 요소의 후퇴를 별도로 제어하기 위한 후퇴 제어기를 포함한다.
후퇴 기구는 가열 챔버로부터 가열 요소를 후퇴시킨 후에 가열 요소를 가열 챔버 내로 다시 밀어 넣도록 구성될 수도 있다. 후퇴 기구는 에어로졸 발생 물품이 가열 챔버 내로 삽입되지 않을 때 가열 챔버로부터 가열 요소를 후퇴시키고 물품의 삽입을 용이하게 하는데 이용될 수 있다. 에어로졸 발생 물품이 가열 챔버에 삽입될 때, 후퇴 기구는 바람직하게, 가열 요소를 가열 챔버 내로 다시 밀어 넣어서 가열 요소가 에어로졸 발생 물품 내로 침투하도록 구성된다. 물품의 고갈 후, 가열 요소는 가열 챔버로부터 다시 후퇴되어 물품의 제거를 용이하게 할 수 있다.
후퇴 기구와 가열 요소 사이에 지지 요소가 배열될 수 있다. 지지 요소는 가열 요소를 단단히 유지하기 위해 배열될 수 있다. 지지 요소는 가열 요소 및 후퇴 기구가 별도로 제어될 수 있도록 전기 절연성을 갖도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 별도의 전력 공급 회로가 컨트롤러와 가열 요소 사이에 그리고 후퇴 기구와 컨트롤러 사이에 제공된다.
가열 챔버는 가열 챔버의 기저부에 개구부를 포함하여 가열 요소의 후퇴 및 밀기를 용이하게 할 수 있다. 세정 요소는 가열 챔버(heating chamber)로부터 가열 요소의 후퇴 동안 가열 요소로부터 원하지 않는 잔류물을 긁어내기 위해 개구부 근처에 배열될 수 있다. 세정 요소는 가열 요소와 접촉하는 비드 또는 링 또는 유사한 구조물로서 제공될 수 있다. 세정 요소는 가열 챔버 내부의 위치에 배열될 수 있어서 가열 요소의 형상 변화가 가열 요소의 표면으로부터 원하지 않는 파편을 자동적으로 제거하게 된다.
다수의 가열 요소가 제공될 수 있다. 다수의 가열 요소는 각각 가열 작동 동안 형상을 변화시키도록 제공될 수 있다. 또한, 하나 또는 다수의 가열 요소만이 가열 작동 동안 형상을 변화시키도록 제공될 수 있는 반면에, 다른 가열 요소 또는 단일의 다른 가열 요소가 가열 작동 동안 형상을 변화시키지 않도록 제공될 수 있다.
본 발명은 또한, 에어로졸 발생 장치로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 다음의 단계들을 포함하고 있다:
i) 에어로졸 발생 기재를 함유하는 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 구성된 가열 챔버 및 가열 챔버 내에 배열된 가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 단계로서, 가열 요소는 형상 기억 합금, 형상 기억 중합체, 형상 기억 세라믹 및 바이메탈 중 하나 이상을 포함하는, 단계;
ii) 에어로졸 발생 물품을 가열 챔버 내에 삽입하는 단계;
iii) 가열 요소로 에어로졸 발생 물품을 침투하는 단계; 및
iv) 가열 작동 동안 자신의 형상을 변화시키는 가열 요소를 가열하는 단계를 포함하는, 방법.
본 발명은 이하를 도시하는 첨부된 도면을 참조하여 이하에 더 상세히 설명될 것이다:
도 1: 가열 작동 동안 자신의 형상을 변화시키도록 구성된 가열 요소를 갖는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치;
도 2: 가열 요소의 구현예들;
도 3: 가열 요소의 추가 구현예들;
도 4: 가열 요소의 추가 구현예들; 및
도 5: 자신의 형상을 변화시키도록 구성된 후퇴 요소를 갖는 에어로졸 발생 장치의 구현예.
도 1: 가열 작동 동안 자신의 형상을 변화시키도록 구성된 가열 요소를 갖는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치;
도 2: 가열 요소의 구현예들;
도 3: 가열 요소의 추가 구현예들;
도 4: 가열 요소의 추가 구현예들; 및
도 5: 자신의 형상을 변화시키도록 구성된 후퇴 요소를 갖는 에어로졸 발생 장치의 구현예.
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치를 도시한다. 장치는 에어로졸 발생 물품(12)이 내부에 삽입될 수 있는 가열 챔버(10)을 포함한다. 에어로졸 발생 물품(12)은 담배를 함유하는 에어로졸 발생 기재를 포함한다. 가열 챔버(10) 내에, 가열 요소(14)가 배열된다. 가열 요소(14)는 가열 챔버(10)의 종축을 따라 중심에 정렬되는 가열 블레이드로서 제공된다.
장치는 하우징(16)을 더 포함한다. 하우징(16) 내부에, 배터리 형태의 전력 공급부(18) 및 제어기(20)가 배열된다.
도 1의 좌측 부분인, 도 1의 (a)는 가열 작동 전의 가열 요소(14)를 도시한다. 가열 요소(14)는 직선형 가열 블레이드로서 구성되고 에어로졸 발생 물품(12)은 가열 챔버(10)에 삽입된다. 따라서 가열 요소(14)는 가열 요소(14)의 직선 형상으로 인해 에어로졸 발생 물품(12) 내로 쉽게 침투한다. 도 1의 우측 부분인, 도 1의 (b)는, 가열 요소(14)는 가열 작동 동안 달성되는 구성으로 도시된다. 이와 관련하여, 제어기(20)는 전력 공급부(18)로부터 가열 요소(14) 쪽으로의 에너지 공급을 제어한다. 따라서 가열 요소(14)가 가열된다. 가열 요소(14)의 가열은 가열 요소(14)의 형상 변화를 유도한다. 가열 작동 동안, 가열 요소(14)의 형상은 가열 요소(14)와 에어로졸 발생 기재 사이의 접촉면을 최적화할 뿐만 아니라 에어로졸 발생 물품(12)을 가열 챔버(10) 내에 보유하도록 변화한다.
도 2는 가열 요소(14)의 상이한 구현예를 도시한다. 도 2의 (a)에서, 가열 요소(14)는 가열 부분(22) 및 형상 변화 부분(24)을 포함한다. 가열 부분(22) 및 형상 변화 부분(24)은 가열 요소(14)의 종 방향 길이를 따라 함께 중심에 정렬된다. 가열 요소(14)의 작동 중, 형상 변화 부분(24)은 형상을 변화시켜 가열 부분(22)의 형상 변화를 유도한다. 도 2의 (b)에서, 가열 요소(14)는 가열 부분(22)뿐만 아니라 형상 변화 부분(24)도 포함한다. 그러나, 가열 부분(22)은 가열 부분(22)으로부터 에어로졸 발생 기재 쪽으로의 열 전달이 증가되도록 형상 변화 부분(24)을 둘러싸게 배열된다. 다른 구현예들에서, 형상 변화 부분(24) 및 가열 부분(22)의 위치설정은 역전될 수 있다. 도 2의 (c)에서, 형상 변화 부분(24)은 형상 변화 동안 형상 변화 부분(24)으로부터 가열 부분(22) 쪽으로 전달된 힘이 최적화되도록 가열 부분(22)를 포위하게 배열된다. 가열 부분(22)은 바람직하게, 가열 부분(22)뿐만 아니라 형상 변화 부분(24)이 가열 작동의 종료 후에 초기 위치로 복귀하도록 탄성을 갖게 구성된다.
도 3은 가열 요소(14)의 2개의 추가 구현예를 도시한다. 도 3의 (a)에서, 가열 요소(14)는 가열 작동 동안 외측으로 확산되는 다수의 세그먼트로 이루어진다. 도 3의 (b)는 가열 요소(14) 또는 가열 요소(14)의 적어도 형상 변화 부분(24)이 가열 작동 동안 외측으로 또한 팽창되는 접힌 스트립으로 이루어지는 구현예를 도시한다.
도 4는 가열 요소(14)의 2개의 추가 구현예를 도시한다. 도 4의 (a)는 다수의 스케일(26)이 가열 요소(14)의 외부 표면에 제공되는 구현예를 도시한다. 이들 스케일(26)은 가열 작동 동안 한 번 구부러진다. 도 4의 (b)는 다수의 작은 코일(28)이 가열 요소(14)의 외부 표면 주위에 감기는 구현예를 도시한다. 가열 요소(14)의 작동 동안, 이들 코일(28)은 외측으로 팽창하여 가열 요소(14)가 미늘형 와이어처럼 보이게 된다. 모든 구현예에서, 가열 요소(14)는 바람직하게, 가열 작동의 종료 후에 초기 위치로 복귀하여, 에어로졸 발생 물품(12)이 가열 챔버(10)로부터 쉽게 제거될 수 있다.
도 5는 후퇴 기구(30)가 제공되는 구현예를 도시한다. 가열 챔버(10)로부터 가열 요소(14)를 후퇴시키고 나중에 가열 요소(14)를 가열 챔버(10) 내로 다시 밀어 넣기 위한 후퇴 기구(30)가 제공된다. 후퇴 기구(30)는 또한 자신의 형상을 변화시킬 수 있는 요소로서 제공된다. 후퇴 기구(30)는 바람직하게, 형상 기억 합금과 같은 형상 기억 재료로서 배열된다. 도 5에서, 가열 요소(14)와 함께 후퇴 기구(30)를 제어하는 하나의 제어기(20)만이 도시된다. 그러나, 제어기(20)는 가열 요소(14)의 가열 부분을 제어하기 위한 가열 부분 제어기, 가열 요소(14)의 형상 변화를 제어하기 위한 형상 변화 부분 제어기, 및 가열 요소(14)의 후퇴와 밀기를 제어하기 위한 후퇴 제어기와 같은 다수의 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 별도로 제어될 수 있다. 또한, 도 5에 도시되지 않은 지지 요소가 후퇴 기구(30)와 가열 요소(14) 사이에 배열되어서 가열 요소(14)로부터 후퇴 기구(30)를 전기적으로 절연할 수 있다. 바람직하게, 작동 동안, 에어로졸 발생 물품(12)은 가열 챔버(10) 내로 삽입되는 반면에 가열 요소(14)는 가열 챔버(10)로부터 후퇴된다. 그런 다음, 후퇴 기구(30)가 활성화되어 가열 요소(14)를 가열 챔버(10) 내로 밀어 넣어 에어로졸 발생 물품(12)을 침투하게 한다. 그런 다음, 가열 요소(14)가 활성화되어 가열 요소(14)와 에어로졸 발생 물품(12) 내의 에어로졸 발생 기재 사이의 접촉면이 증가되도록 변형된다. 가열 작동이 종료된 후, 가열 요소(14)는 바람직하게, 에어로졸 발생 물품(12)이 가열 챔버(10)로부터 쉽게 제거될 수 있고 새로운 에어로졸 발생 물품(12)이 가열 챔버(10) 내로 도입될 수 있도록 후퇴 기구(30)에 의해 그의 초기 상태로 복귀되고 가열 챔버(10)로부터 후퇴된다.
Claims (15)
- 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치로서, 상기 장치는:
에어로졸 발생 기재를 함유하는 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 구성된 가열 챔버; 및
가열 챔버 내에 배열된 가열 요소를 포함하며,
상기 가열 요소의 재료는 에어로졸 발생 물품 내로 침투하도록 구성되며, 상기 가열 요소의 상기 재료는 형상 기억 합금, 형상 기억 중합체, 및 형상 기억 세라믹 중 하나 이상을 포함하는, 에어로졸 발생 장치. - 제1항에 있어서, 상기 가열 요소는 가열 작동 동안 자신의 형상을 변화시키도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 요소는 가열 작동 지속기간 동안 자신의 형상을 변화시키도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 요소는 가열 작동 지속기간 동안 자신의 형상을 연속적으로 변화시키도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 요소는 형상 기억 합금, 형상 기억 중합체, 형상 기억 세라믹 또는 바이메탈로 이루어지는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 요소는 형상 변화 부분 및 가열 부분을 포함하며, 상기 가열 부분은 탄성인, 에어로졸 발생 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 장치는 전력 공급부 및 제어기를 더 포함하며, 제어기는 형상 변화 부분으로의 전력 공급을 제어하도록 구성된 형상 변화 제어기를 포함하며, 제어기는 가열 부분으로의 전력 공급을 제어하도록 구성된 가열 제어기를 포함하며, 형상 변화 부분 및 가열 부분의 공급 회로들은 별도의 전력 공급 회로들로 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 가열 요소는 가열 핀 또는 블레이드로서 구성되며, 상기 형상 변화 부분 및 가열 부분은 가열 요소의 종방향 길이를 따라 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 형상 변화 부분은 가열 요소 내에서 중심에 정렬되고 가열 부분은 형상 변화 부분을 둘러싸게 배열되거나, 또는 상기 가열 부분은 가열 요소 내에서 중심에 정렬되고 형상 변화 부분은 가열 부분을 둘러싸게 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 요소는 가열 작동 동안 자신의 형상을 변화시키도록 구성되며, 가열 요소의 형상의 변화는 특정 온도 범위, 특정 파장을 갖는 광, 전기 인가, 자기장 인가, 기타 물리적 자극 또는 화학적 자극에 의해 유도되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 요소는 가열 핀 또는 블레이드로서 구성되며, 가열 요소는 가열 작동 동안 외측으로 팽창하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 요소는 가열 작동 동안 외측으로 팽창하도록 구성된 형상 기억 재료의 접힌 스트립으로 만들어지는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 요소는 자신의 표면 주위의 코일 또는 표면에 배열된 스케일을 포함하며, 코일 또는 스케일은 가열 작동 동안 외측으로 팽창하도록 배열되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 가열 요소에 연결된 후퇴 기구를 포함하며, 후퇴 기구는 가열 요소를 가열 챔버로부터 후퇴시키고 가열 요소를 가열 챔버 내로 밀어넣기 위해 자신의 형상을 변화시키도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
- 에어로졸 발생 장치로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
i) 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치를 제공하는 단계로서, 상기 장치는 에어로졸 발생 기재를 함유하는 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 구성된 가열 챔버, 및 가열 챔버 내에 배열된 가열 요소를 포함하며, 상기 가열 요소의 재료는 에어로졸 발생 물품 내로 침투하도록 구성되며, 상기 가열 요소의 상기 재료는 형상 기억 합금, 형상 기억 중합체, 및 형상 기억 세라믹 중 하나 이상을 포함하는, 단계;
ii) 에어로졸 발생 물품을 상기 가열 챔버 내에 삽입하는 단계;
iii) 상기 가열 요소로 에어로졸 발생 물품을 침투하는 단계; 및
iv) 가열 작동 동안 자신의 형상을 변화시키는 상기 가열 요소를 가열하는 단계를 포함하는, 방법.
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