KR102060042B1 - 내부 히터를 가진 에어로졸 발생장치 - Google Patents

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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치를 제공한다. 장치는 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장 부분(101)과 에어로졸 형성하기 위하여 에어로졸-형성 기질 가열을 위한 기화기(105; 105')를 포함한다. 외측 하우징과 내부 통로 사이에 에어로졸-형성 기질 저장소를 형성하는 저장 부분(101)은 외측 하우징과 내부 통로를 가지며, 기화기(105; 105')는 저장 부분(101)의 내부 통로의 내측으로 적어도 부분적으로 확장한다. 장치는 저장 부분에서 기화기(105; 105')를 향하여 에어로졸-형성 기질을 이송하기 위하여 적어도 부분적으로 내부 통로(101)를 따라 늘어선 다공성 인터페이스 더 포함한다.

Description

내부 히터를 가진 에어로졸 발생장치{AN AEROSOL GENERATING DEVICE HAVING AN INTERNAL HEATER}
본 발명은 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 전기적으로 동작하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이나 그것에만 한정되지는 않는다.
WO-A-2009/132793에는 전기적으로 가열되는 흡연 시스템이 공개되어 있다. 액체는 액체 저장 부분에 저장되어 있고, 모세관 심지는 내부의 액체와 접촉하기 위하여 액체 저장 부분 속으로 확장되는 제1 단부와, 액체 저장 부분 밖으로 연장되는 제2 단부를 갖는다. 히팅 요소는 모세관 심지의 제2 종단을 가열한다. 히팅 요소는 전원과 전기적으로 연결된 나선형으로 감긴 전기 히팅 요소의 형태이며, 모세관 심지의 제2 단부를 둘러싸고 있다. 사용 중에, 히팅 요소는 사용자가 전원 공급 장치의 스위치를 켜서 작동한다. 사용자가 마우스피스로 흡인하면 공기는 모세관 심지와 히팅 요소를 통해서 전기적으로 가열된 흡연시스템으로 빨려들어가 결과적으로 사용자의 입으로 흡인된다.
본 발명이 해결하려는 과제는 에어로졸 발생 장치 및 시스템에서 에어로졸 발생을 향상시키는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명 과제의 해결 수단은 에어로졸 발생 장치에 있어서, 외측 하우징과 내부 통로를 가지며, 외측 하우징과 내부 통로 사이에 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장소를 형성하는 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장 부분; 적어도 부분적으로 저장 부분의 내부 통로 내에 위치하고, 에어로졸을 형성하기 위하여 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 기화기; 및 저장 부분에서 기화기를 향하여 에어로졸-형성 기질을 운송하기 위하여 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 카트리지에 있어서, 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위하여 외측 하우징과 내부 통로를 가지며, 외측 하우징과 내부 통로 사이에 에어로졸-형성 기질 저장소를 형성하는 저장 부분; 적어도 부분적으로 저장 부분의 내부 통로 내에 위치하고, 에어로졸을 형성하기 위하여 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 기화기; 및 저장 부분에서 기화기를 향하여 에어로졸-형성 기질을 이송하기 위하여 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 포함하는 카트리지를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 카트리지와 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 있어서, 카트리지 또는 에어로졸 발생 장치는 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위하여 외측 하우징과 내부 통로를 가지며, 외측 하우징과 내부 통로사이에 에어로졸-형성 기질 저장소를 형성하는 저장 부분; 저장 부분에서 적어도 부분적으로 내부 통로 내에서 에어로졸을 형성하기 위하여 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 기화기; 및 저장 부분에서 기화기를 향하여 에어로졸-형성 기질을 이송하기 위하여 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는데 있다..
본 발명은 에어로졸 발생 장치 및 시스템에서 에어로졸 발생을 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 오직 예로서만 더 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치와 함께 사용할 카트리지의 실시 예의 투시도를 나타낸다;
도 2는 도 1의 카트리지의 확대된 투시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 카트리지와 함께 사용할 내부 히터의 제 1 실시 예의 투시도를 나타낸다; 및
도 4는 본 발명에 따른 카트리지와 함께 사용할 내부 히터의 제 2 실시 예의 투시도를 나타낸다.
에어로졸 발생 장치 및 시스템에서 에어로졸 발생을 향상시키는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 에어로졸 발생 장치는: 외측 하우징과 내부 통로를 가지며, 외측 하우징과 내부 통로 사이에 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장소를 형성하는 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장 부분; 저장 부분의 내부 통로 내에 적어도 부분적으로 위치하여 에어로졸을 형성하기 위하여 에어로졸-형성기질을 가열하기 위한 기화기(vaporizer); 저장 부분에서 기화기를 향해 에어로졸-형성 기질을 이송하기 위하여 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 포함한다.
에어로졸 발생 장치는 에어로졸 형성을 위하여 에어로졸-형성 기질을 기화하도록 배열되어 있다.
에어로졸 발생 장치는 에어로졸-형성 기질을 포함할 수 있거나 에어로졸-형성 기질을 수용하도록 개조(adapt) 할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 주지하고 있는 바와 같이, 에어로졸은 공기 같은 기체 내의 고체 입자의 현탁액 또는 액체 방울이다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 외측 하우징과 내부 통로를 가지며, 외측 하우징과 내부 통로사이에 에어로졸-형성 기질을 위한 저장소를 형성하는 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장 부분; 저장 부분에서 적어도 부분적으로 내부 통로 내에서 에어로졸을 형성하기 위한 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 기화기(vaporizer); 저장 부분에서 기화기를 향해 에어로졸-형성 기질을 이송하기 위하여 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 포함하는 카트리지를 제공하는데 있다.
에어로졸 발생 장치와 카트리지는 에어로졸 발생 시스템이 에어로졸-형성 기질을 가열하도록 협력할 수 있다. 카트리지 또는 에어로졸 발생 장치는 내부 통로를 가지는 저장 부분을 포함할 수 있다. 기화기와 다공성 인터페이스(porous interface)는 또한 카트리지에 내장할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 기화기를 포함할 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 에어로졸 발생 장치는 다공성 인터페이스를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장 부분을 포함할 수 있다.
카트리지는 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 기화기를 포함한다. 선택적으로 또는 부가적으로, 카트리지는 다공성 인터페이스를 포함한다. 카트리지는 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장 부분(storage portion)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 에어로졸 발생 시스템은: 카트리지와 에어로졸 발생 장치를 포함하며, 카트리지 또는 에어로졸 발생장치는: 내부 통로를 가지고 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장 부분; 저장 부분의 내부 통로 내에 적어도 부분적으로 위치하여 에어로졸 형성을 위하여 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 기화기; 및 저장 부분에서 기화기를 향하는 에어로졸-형성 기질을 운송하기 위하여 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 포함한다.
본 발명의 모든 측면에 대하여, 저장 부분은 액체 저장 부분일 수 있다. 발명의 모든 측면에 대하여, 에어로졸 형성 기질은 액체 에어로졸 형성 기질일 수 있다. 에어로졸-형성 기질은 니코틴을 포함할 수 있다. 에어로졸-형성 기질은 캐리어 또는 지지체 상에 흡수, 코팅, 함침(impregnated) 또는 장착(loaded)될 수 있다.
에어로졸-형성 기질은 선택적으로 임의의 다른 종류의 기질, 예를 들어, 기체 기질 또는 겔 기질, 또는 다양한 유형의 기질의 임의의 조합일 수 있다. 에어로졸-형성 기질은 고체 기질일 수 있다.
다공성 인터페이스는 액체 저장 부분에서 액체 에어로졸-형성 기질과 접촉할 수 있도록 배열될 수 있다. 하나의 실시 예에서, 다공성 인터페이스에서 액체 에어로졸-형성 기질은 과포화 증기를 형성하기 위하여 히터에 의하여 기화된다. 과포화 증기는 공기와 함께 혼합된다. 과포화 증기는 에어로졸을 형성하기 위하여 응축되고 에어로졸은 사용자의 입 쪽으로 이동한다. 액체 에어로졸-형성 기질은 다공성 인터페이스를 통해서 액체가 전송될 수 있도록 허용하는, 표면 장력과 점도를 포함하는, 적당한 물리적 특성을 가진다.
본 발명에서, 기화기는 저장소분의 내부 통로 내로 적어도 부분적으로 확장된다. 적어도 부분적으로 내부 통로의 내측에 기화기를 가짐으로써, 많은 이점이 있을 수 있다. 첫째, 부품의 단순화된 설계 때문에 에어로졸 발생 장치와 카트리지의 제조 및 조립(assembly)이 용이하고 신속하다. 둘째, 기화기가 저장 부분의 다운스트림 보다 적어도 부분적으로 저장 부분의 내부 통로 내로 확장하기 때문에 에어로졸 발생 장치와 카트리지의 길이가 선택적으로 감소할 수 있다. 셋째, 기화기가 적어도 부분적으로 저장 부분의 내부 통로 내로 확장하기 때문에, 기화기는 손상, 구부러짐(bending), 또는 뒤틀림(distortion)으로부터 보호될 수 있다. 넷째 저장 부분은, 기화기가 히터를 포함하는 경우에, 에어로졸 발생 장치의 하우징을 과열로부터 방지할 수 있는 절연체로서의 역할을 할 수 있다. 다섯째, 다공성 인터페이스는 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어서 있기 때문에, 중력이 저장 부분으로부터 액체를 운반하는데 도움을 줄 수 있고, 이것은 다공성 인터페이스가 건조할 가능성을 감소시킨다. 마지막으로, 형성 후 응축된 임의의 에어로졸은 다공성 인터페이스에 의하여 다시 사용할 수 있고, 그리하여 낭비와 누출을 줄일 수 있다.
저장 부분은 주변 공기로부터 에어로졸-형성 기질을 보호할 수 있다(공기는 일반적으로 저장 부분을 들어갈 수 없기 때문에). 저장 부분은 에어로졸-형성 기질을 빛으로부터 보호할 수 있어서, 에어로졸 기질의 감성(degradation) 위험을 상당히 줄일 수 있다. 또한, 높은 수준의 위생을 유지할 수 있다. 저장 부분은 리필할 수 없다. 따라서 저장 부분에서 에어로졸 형성 기질이 소진되면, 에어로졸 발생 장치 또는 카트리지는 교체된다. 선택적으로 저장 부분은 리필할 수 있다. 이러한 경우에, 에어로졸 발생 장치 또는 카트리지는 특정 횟수만큼 리필된 후 교체해도 된다. 대안으로, 저장 부분은 미리 설정된 횟수의 퍼프(puff)를 위하여 에어로졸 - 형성 기질을 유지하도록 조정할 수 있다. 그러므로, 저장 부분의 볼륨(volume)은 바람직한 퍼프 수를 바탕으로 확장되거나 축소될 수 있다.
하나의 실시 예에서, 저장 부분은 컨테이너를 포함한다. 바람직하게는, 컨테이너는 길이를 따라 일정한 단면 형상과 사이즈를 가진다. 저장 부분은 바람직하게는 저장 부분의 외관을 정의하는 외부 치수(outer dimension)를 갖는다. 외부 치수는 에어로졸 발생 장치의 치수와 실질적으로 동일할 수 있으며, 그리하여 저장 부분이 에어로졸 발생 장치와 효과적으로 협력하게 허용한다. 바람직하게는, 내부 통로는 그 길이에 걸쳐 일정한 단면 형상과 크기를 가지고 있다. 바람직하게는 내부 통로는 저장 부분의 세로(길이) 방향 축을 따라 배열되어 있다. 다시 말해서, 바람직하게는 내부 통로는 중앙 통로이다. 대안적으로, 내부 통로는 저장 부분의 길이(세로) 방향 축을 따라 배열되지 않을 수 있다. 다시 말해서, 내부 통로는 중심에서 벗어날 수 있다. 저장 부분은 바람직하게 내부 통로의 치수를 정의하는 내부 치수(dimension)를 갖는다.
바람직한 실시 예에서, 저장 부분은 환형 단면을 갖는 프리즘-형상의 컨테이너를 포함하며, 여기서 환형 내부 반경은 컨테이너의 내부 통로의 반경이며, 환형의 외측 반경은 컨테이너의 외측을 정의한다.
바람직하게는, 사용 시, 액체는 저장 부분에서 다공성 인터페이스를 통해 기화기로 전달된다. 기화기의 구조는 기화기를 다양한 다른 모양 및 크기의 저장 부분과 함께 사용할 수 있게 한다. 다공성 인터페이스의 내측은 저장 부분에서 액체와 접촉할 수 있다. 다공성 인터페이스의 외측은 기화기와 접촉하거나 인접할 수 있다. 하나의 실시 예에서, 다공성 인터페이스의 외측에서 액체는 과포화된 증기를 형성하기 위하여 기화된다. 액체 에어로졸-형성 기질은 액체가 다공성 인터페이스를 통해서 전달될 수 있도록 허용하는, 표면 장력과 점도를 포함하는, 적당한 물리적 특성을 가진다.
다공성 인터페이스는 에어로졸-형성 기질을 기화기를 향해 이송할 수 있는 임의의 적절한 물질 또는 물질의 조합을 포함할 수 있다. 다공성 인터페이스는 모세관 물질을 포함할 수 있지만, 이러한 경우에는 필요하지 않다. 다공성 인터페이스는 섬유 또는 스폰지 구조를 가질 수 있다. 다공질 인터페이스는 한 다발의 모세관을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스는 복수의 섬유 또는 실(thread) 또는 다른 미세 구멍 튜브를 포함할 수 있다. 대안적으로, 다공성 인터페이스는 스폰지 또는 발포체(foam-like) 같은 물질을 포함할 수 있다. 다공성 인터페이스의 구조는 복수의 작은 구멍 또는 튜브로 형성할 수 있으며, 에어로졸-형성 기질은 저장 부분으로부터 기화기를 향해서 모세관 작용에 의하여 이송될 수 있다. 특히, 바람직한 다공성 물질 또는 물질들은 에어로졸-형성 기질의 적당한 물리적 특성에 따라 다르다. 적합한 다공성 물질의 예는 스폰지 또는 발포체 물질, 섬유 또는 소결된 분말 형상의 세라믹 또는 그라파이트-기반의 물질, 발포된 금속 또는 플라스틱 물질, 섬유 물질, 예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된(bonded) 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은 것으로 스펀(spun) 또는 압출성형으로 만든 섬유가 포함된다. 다공성 인터페이스는 다른 액체와 함께 사용할 수 있도록 임의의 적절한 다공성을 가질 수 있다. 액체는 적합한 물리적 특성을 가지며, 제한되지는 않지만, 액체가 다공성 인터페이스를 통해 운반될 수 있도록 점도, 표면 장력, 밀도, 열전도성, 비등점 및 증기 압력을 포함하는 특정 파라미터들은 고려될 필요가 있다.
다공성 인터페이스는 저장 부분과 서로 협력하기 위하여 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 다공성 인터페이스는 내부 통로와 동일한 형상과 크기를 가지며, 그 때문에 다공성 인터페이스는 내부 통로에 꼭 들어맞게 된다. 바람직하게는, 다공성 인터페이스는 꼭 내부 통로를 따라 늘어선다. 그러나, 다공성 인터페이스는 내부 통로를 따라 단지 부분적으로만 늘어선다.
바람직한 실시 예에서, 저장 부분은 환형 단면을 가진 프리즘 형상의 컨테이너를 포함할 수 있다. 바람직하게는 다공성 인터페이스는 다공성 물질의 빈 튜브를 포함하며, 빈 튜브의 외측 치수는 저장 부분의 내부 통로의 치수와 실질적으로 동일하다. 다공성 물질의 튜브는 저장 부분에서 내부 통로의 전체 또는 길이 부분을 따라 확장할 수 있다.
기화기는 히터일 수 있다. 히터는 전도, 대류 및 방사 중 하나 이상의 수단에 의하여 에어로졸-형성 기질을 가열할 수 있다. 히터는 전원에 의하여 전력이 공급되는 전기 히터일 수 있다. 히터는 선택적으로 가연성 연료같은 비-전기 전원에 의해 동작할 수 있다: 예를 들어, 히터는 가스 연료의 연소에 의하여 가열된 열전도성 요소를 포함할 수 있다. 히터는 열전도에 의해 에어로졸-형성 기질을 가열할 수 있고, 적어도 부분적으로 기질 또는 기질이 증착되는 캐리어와 접촉한다. 선택적으로, 히터에서 나오는 열은 중간의 열전도 요소에 의해 기질로 전달될 수 있다. 선택적으로, 히터는 사용하는 동안 에어로졸 발생 시스템을 통해서 빨려 들어오는 주변 공기에 열을 전송할 수 있으며, 이어서 대류에 의하여 에어로졸-형성 기질을 가열한다.
바람직한 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치는 전기적으로 동작하고, 에어로졸 발생 장치의 기화기는 에어로졸 형성 기질을 가열하기 위한 전기 히터를 포함한다. 전기 히터는 하나의 히팅 요소(heating element)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 전기 히터는 하나 이상의 히팅 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 2 개, 또는 3 개, 또는 4 개, 또는 5 개, 또는 6 개 또는 그 이상의 히팅 요소를 포함할 수 있다. 히팅 요소(heating element) 또는 히팅 요소들은 가장 효과적으로 에어로졸 -형성 기질을 가열시키기 위하여 적절하게 배치될 수 있다.
적어도 하나의 전기 히팅 요소는 바람직하게 전기적 저항물질을 포함한다. 적당한 전기적 저항 물질은 다음 물질을 포함하나 그에 제한되지는 않는다: 예를 들어, 세라믹 도핑된 반도체, 전기적으로 "도전성(conductive의" 세라믹(예를 들어, 이황화 몰리브덴), 카본, 그라파이트, 금속, 금속 합금 및 세라믹 및 금속 물질로 만들어진 혼합물질. 그러한 혼합물질은 도핑된 또는 도핑되지 않은 세라믹. 적당히 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 실리콘 카바이트를 포함한다. 적당한 금속의 예에는 티타늄, 지리코늄, 탄탈늄 및 백금 그룹의 금속을 포함한다. 적당한 금속합금의 예에는 스테인레스 스틸, 콘스탄탄, 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티탄늄-, 지리코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간 및 철-함유 합금, 및 니켈 기반의 슈퍼 합금, 철, 코발트, 스테인리스 스틸, Timetal ,철-알루미늄 기반의 합금 및 철-망간-알루미늄 기반의 합금을 포함한다. Timetal 은 콜로라도 주, 덴버 시,1999번지 브로드웨이 슈트 4300에 소재한 티타늄 금속 회사의 등록된 상표이다. 혼합물질에서, 전기 저항성 물질은 절연 물질로 또는 그 역으로, 에너지 전달의 동력학 및 필요한 외부의 물리 화학적 특성에 따라 선택적으로 임베디드(embeded), 캡슐화 또는 코팅될 수 있다. 히팅 요소는 삽입 물질의 두 층 사이에 절연된 금속의 에칭된 호일을 포함할 수 있다. 이 경우에, 불활성(inert) 물질은 Kapton, 순수(all)-폴리아미드 또는 운모 호일을 포함할 수 있다. Kapton는 우편 번호 19898 미국 델라웨어 주 윌밍턴 시 마켓 스트리트 1007 번지에 소재한 E.I. 듀퐁 de Nemours 회사의 등록 상표이다.
선택적으로, 적어도 하나의 전기 히팅 요소는 적외선 히팅 요소, 광 소스, 또는 유도 히팅 요소를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 전기 히팅 요소는 임의의 적당한 형상일 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 전기 히팅 요소는 히팅 블레이드(blade) 또는 히팅 바늘(needles) 또는 봉(rods) 형상을 취할 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 전기 히팅 요소는 케이싱 형상 또는 다른 전자-도전성 부분을 갖는 기판(substrate), 또는 전기 저항성 금속 튜브의 형태를 취할 수 있다. 액체 저장 부분은 일회용 히팅 요소를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 전기 히팅 요소는 물질의 유연한 씨트(a flexible sheet of material)를 포함할 수 있다. 다른 대안들에는 히팅 와이어 또는 필라멘트, 예를 들어, Ni-Cr(니켈-크롬), 백금, 텅스텐 또는 합금 와이어, 또는 가열 플레이트를 포함한다. 선택적으로, 히팅 요소는 강성 캐리어 물질 내에 또는 상에 증착할 수 있다.
적어도 하나의 전기 히팅 요소는 열을 흡수하고 저장하고 이어서 시간이 지나면 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위하여 그 열을 방출할 수 있는 물질을 포함하고 있는 히트 싱크(heat sink,방열판), 열저장소를 포함할 수 있다. 히트 싱크(방열판)는 적합한 금속 또는 세라믹 재료와 같은 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 그 물질은 높은 열용량(눈에 띄는 열저장 물질)을 갖거나 또는 흡수할 수 있고, 이어서 고온의 상변화(phase change)와 같은 가역 과정(reversible process)을 통해 열을 방출할 수 있는 물질이다. 적당한 실용적인 열저장 물질은 실리카겔, 알루미나, 카본, 유리 매트, 유리 섬유, 광물, 알루미늄, 은 또는 납, 및 셀룰로우스 물질과 같은 금속 또는 합금을 포함한다. 가역 상변화를 통해 열을 방출하는 다른 적합한 물질은 파라핀, 아세트산 나트륨, 나프탈렌, 왁스, 산화 폴리에틸렌, 금속, 금속 염, 공융 염의 혼합물 또는 합금을 포함한다.
히터 싱크는 다공성 인터페이스의 에어로졸-형성 기질과 직접 접촉할 수 있도록 배열할 수 있고 저장된 열을 에어로졸-형성 기질에 직접 전송할 수 있다. 선택적으로, 히트 싱크 또는 열 저장소에 저장된 열은 금속 튜브 같은 열전도체에 의해 다공성 인터페이스 속의 에어로졸-형성 기질에 전송될 수 있다.
적어도 하나의 히팅 요소는 전도에 의하여 에어로졸-형성 기질을 가열할 수 있다. 히팅 요소는 에어로졸-형성 기질과 적어도 부분적으로 접촉할 수 있다. 선택적으로, 히팅 요소로부터의 열은 열전도체에 의하여 에어로졸-형성 기질로 전도될 수 있다.
선택적으로 또는 부가적으로, 적어도 하나의 히팅 요소는 사용 동안 에어로졸 발생 장치를 통해서 빨려 들어오는 주변 공기로 열을 전달할 수 있으며, 이어서 대류에 의하여 에어로졸 형성 기질을 가열한다. 주변 공기는 에어로졸-형성 기질을 통과하기 전에 가열될 수 있다. 대안적으로, 주변 공기는 에어로졸-형성 기질 통해 먼저 빨려 들어오고, 그리고나서 가열 될 수 있다.
하나의 바람직한 실시 예에서, 기화기는 전기 히터를 포함하며, 전기 히터는: 제 1 전기 접속부; 제 2 전기 접속부; 및 제 1 및 제 2 전기 접속부 사이의 히팅 필라멘트를 포함한다. 일 실시 예에서, 장치가 카트리지와 함께 사용되고 있을 때, 제 1 전기 접속부는 내부 통로의 제 1 단부에 위치하며, 제 2 전기 접속부는 내부 통로의 제 2 단부에 위치하고, 히팅 필라멘트는 제 1 전기 접속부에 접합된 제 1 단부와, 제 2 전기 접속부에 접합된 제 2 단부를 가진다. 이 실시 예에서, 제 1 전기 접속부, 제 2 접속부 히팅 필라멘트는 제 1 및 제 2 전기 접속부 사이에 가열 코일을 포함할 수 있다. 히팅 필라멘트 에 대한 다른 형상도 또한 가능하다.
히팅 필라멘트의 모든 부분은 동일한 단면 형상과 면적을 가질 수 있다. 선택적으로, 히팅 필라멘트의 일부분은 히팅 필라멘트의 다른 부분들과 다른 단면 형상과 면적을 가질 수 있다.
하나의 변형된 실시 예에서, 전기 히터는 제1 전기 접속부, 제2 전기 접속부 및 히팅 필라멘트를 형성하기 위하여 형상화된 전기적 저항 물질의 시트(sheet)를 포함한다. 이러한 실시 예에서, 제1 전기 접속부, 제2 전기 접속부 및 히팅 필라멘트는 전기적 저항 물질의 시트로 통합적으로 형성할 수 있다. 용어 "통합적으로 형성된"은 단일 조각 물질로부터 단일 부품으로 제조된 제1 전기 접속부, 제2 전기 접속부 및 히팅 필라멘트를 말한다. 통합적으로 형성된 전기 히터를 제공함에 의하여 히터의 제조가 간단하다.
전기적 저항 물질의 시트는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 히팅 필라멘트, 제1 전기 접속부 및 제2 전기 접속부는 전기적 저항 물질로 형상화함에 의하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 히팅 필라멘트는 레이저 또는 고압의 워터 제트에 의한 화학적 또는 전기적 프로세서에 의해 전기적 저항 물질의 시트로부터 절단될 수 있다. 선택적으로, 히팅 필라멘트는 원하는 형상으로 미리 형성할 수 있다. 전기적 저항 물질의 시트는 물질의 유연한 시트일 수 있다. 물질의 유연한 시트는 액체 저장 부분의 내부 통로를 통해 확장하도록 정확하게 형상화된 전기 히터를 형성하기 위하여 접히거나 말리거나(rolled) 만곡되거나(curved) 구부러진다(bent). 전기적 저항 물질의 시트는 임의의 적당한 유연성을 가질 수 있다.
히팅 필라멘트는 전기 접속부 사이로 확장하는 구형파(square wave) 형상을 가질 수 있다. 다시 말해서, 히팅 필라멘트는 내부 통로의 길이 방향 축에 실질적으로 평행되게 확장하는 부분과 내부 통로의 길이 방향 축에 실질적으로 수직되게 확장하는 부분을 포함할 수 있다. 내부 통로의 길이 방향 축에 실질적으로 평행되게 확장하는 부분의 수와 크기(size)는 변경될 수 있다. 내부 통로의 길이 방향 축에 실질적으로 수직되게 확장하는 부분의 수와 크기는 변경될 수 있다. 이것은 히팅 요소의 궁극적인 유연성에 영향을 미칠 것이다. 선택적으로, 히팅 필라멘트는 임의의 다른 적절한 형상을 가질 수 있다.
히팅 필라멘트의 모든 부분은 동일한 단면 형상과 면적을 가질 수 있다. 선택적으로, 히팅 필라멘트의 일부 부분은 히팅 필라멘트의 다른 부분과 다른 단면 형상과 면적을 가질 수 있다.
하나의 바람직한 실시 예에서, 장치가 카트리지와 함께 사용될 때 전기 히터는 적어도 부분적으로 내부 통로 내에서 전기 히터는 다공성 인터페이스와 접촉한다. 이것은 전기 히터로부터 다공성 인터페이스의 에어로졸-형성 기질까지의 열전달을 향상시킨다.
바람직하게는, 전기 히터는 탄성체이다. 전기 히터는 임의의 적절한 탄성을 가질 수 있다. 탄성은 전기 히터와 다공성 인터페이스 사이에 접촉을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전기 히터가 제1 및 제2 전기 접속부와 히팅 필라멘트를 형성하기 위하여 형상화된 저항성 물질의 시트를 포함하는 경우에는, 바람직하게는, 전기적 저항 물질의 접힘은 전기 히터가 조립(assembled)되었을 때 스프링 효과를 가져온다. 이것은 전기 히터가 내부 통로 내에 있을 때 다공성 인터페이스와 좋은 접촉을 보장한다. 이것은 일관되고 반복적인 흡연 경험을 보장한다. 또한, 이것은 전기 히터가 내부 통로에서 이탈할 가능성을 감소시킨다.
전기 히터에 대한 다양한 형상이 개시되었지만, 당업자는 임의의 적절한 형상이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 히팅 필라멘트는 제 1 및 제 2 전기 접속부 사이에 모든 방향으로 확장하는 동일한 형상을 가질 필요는 없다.
하나의 바람직한 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치는 전기적으로 동작하며, 기화기는 전기 히터를 포함하고, 액체 저장 부분은 프리즘 형상의 컨테이너를 포함하며, 다공성 인터페이스는 액체 저장 부분에서 액체와 접촉하는 내측 면과 내측 면의 반대 측 외측 면을 가진 다공성 물질의 빈 튜브를 포함하고, 상기 전기 히터는 다공성 인터페이스의 외측 면과 인접한 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위하여 배치된다. 바람직하게는, 전기 히터는 다공성 인터페이스의 외측 면과 접촉하는 히팅 필라멘트를 포함한다. 이러한 실시 예에서, 사용 시, 액체는 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 통해 액체 저장 부분으로부터 이송된다. 히터가 동작할 때, 다공성 인터페이스의 외측면에 인접한 액체는 과포화 증기를 형성하기 위하여 히터에 의하여 기화된다. 과포화 증기는 액체 저장 부분에서 내부 통로를 통해서 혼합되어 공기 흐름으로 이동한다. 흐르는 동안에, 증기는 에어로졸을 형성하기 위하여 응축되고 에어로졸은 사용자의 입 쪽으로 이동한다.
그러나 본 발명은 전기 히터 기화기로 제한되지 않고, 기계적 기화기에 의해 증기 및 그 결과로 얻어지는 에어로졸을 발생하는 에어로졸 발생 장치 및 시스템에 사용할 수 있으나, 예를 들어, 피에조 기화기 또는 압축된 액체를 사용하는 분무기에 한정되지는 않는다. 저장 부분과 다공성 인터페이스, 및 임의의 기화기는, 단일 구성 요소로서 에어로졸 발생 장치로부터 제거될 수 있다.
에어로졸 발생 장치와 카트리지는 적어도 하나의 공기 주입구를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치와 카트리지는 적어도 하나의 공기 배출구를 포함할 수 있다. 바람직한 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치와 카트리지는 적어도 하나의 공기 주입구와 적어도 하나의 공기 배출구를 포함하며, 상기 공기 주입구와 공기 배출구는 저장 부분의 내부 통로를 통해서 공기 주입구로부터 공기 배출구까지 공기 흐름 경로를 정의하기 위하여 배열된다.
따라서 내부 통로는 추가적으로 에어로졸 발생을 돕거나 용이하게 하기 위하여 에어로졸 형성 챔버로서의 역할을 할 수 있다. 하나 이상의 추가적인 에어로졸 형성 챔버가 제공될 수 있다. 에어로졸은 공기 배출구와 사용자의 입 속으로 에어로졸을 이송하기 위하여 내부 통로를 통해서 공기 흐름 경로로 이동한다. 또한 내부 통로의 크기는 에어로졸의 제어를 돕도록 사용될 수 있다. 특히, 작은 내부 통로는 에어로졸에 작은 방울이 생기도록 에어로졸 발생 장치 또는 카트리지를 통해서 높은 공기 흐름을 야기할 수 있다. 반면에, 큰 내부 통로는 에어로졸에 큰 방울이 생기도록 에어로졸 발생장치 또는 카트리지를 통해서 낮은 공기 흐름을 야기할 수 있다.
에어로졸에서의 방울의 크기는 사용자 경험에 영향을 줄 수 있다. 바람직하게는, 공기는 내부 통로의 직경과 동일한 직경을 가진 기화기를 통해서 흐른다. 바람직하게는 내부 통로, 및 기화기의 크기는 에어로졸-형성 기질 및 원하는 에어로졸의 속성에 따라 미리 세팅된다. 그러나, 선택적으로, 내부 통로와 기화기의 크기는 사용자에 의하여 변할 수 있다.
하나의 실시 예에서, 내부 통로 속으로 확장되도록 배열되는 노즐을 제공한다. 노즐은 들어오는 공기 흐름을 안내하도록 허용한다. 예를 들어, 노즐은 들어오는 공기가 직접적으로 기화기 상에, 직접적으로 다공성 인터페이스 상에, 기화기의 표면을 가로질러, 다공성 인터페이스의 표면을 가로질러, 또는 임의의 원하는 방향으로 안내되도록 허용한다. 이것은 에어로졸의 형성에 영향을 미칠 수 있고, 이어서 사용자의 경험에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 노즐은 공기 흐름 속도를 증가시킬 작은 단면을 가진 공기 주입구 또는 주입구를 제공할 수 있다. 또한, 이것은 에어로졸의 방울 크기를 감소시킴으로써 에어로졸 형성에 영향을 미칠 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 전기적으로 동작할 수 있으며 또한 전원을 더 포함할 수 있다. 전원은 AC 전원 또는 DC 전원일 수 있다. 바람직하게는, 전원은 배터리이다. 에어로졸 발생 장치는 전기 회로를 더 포함할 수 있다. 하나의 실시 예에서, 전기 회로는 사용자가 흡연함을 나타내는 공기 흐름을 감지하는 센서를 포함한다. 이 경우에, 전기 회로는 센서가 사용자가 흡연을 취하는 것을 감지할 때 전류 펄스를 기화기에 제공하도록 배열되어 있다. 바람직하게는, 전류 펄스의 시간 주기는 기화되기를 원하는 액체의 양에 따라 미리 설정된다. 전기 회로는 바람직하게는 이러한 목적을 위하여 프로그램될(programmable) 수 있다. 선택적으로, 전기 회로는 사용자가 퍼프(puff)를 시작하기 위하여 수동으로 동작할 수 있는 스위치를 포함할 수 있다. 전류 펄스의 시간 주기는 기화되기를 원하는 액체의 양에 따라 바람직하게는 미리 세팅된다. 전기 회로는 바람직하게는 이러한 목적을 위해 프로그램될(programmable) 수 있다.
액체 에어로졸-형성 기질은 바람직하게는, 예를 들어, 에어로졸 발생 장치 또는 카트리지 또는 시스템에 사용하기 적합한 비등점 및 증기 압력과 같은 적절한 물리적 특성을 갖는다. 비등점이 너무 높으면 액체를 기화시킬 수 없으며, 비등점이 너무 낮으면 액체가 너무 쉽게 증발한다. 액체는 바람직하게는 가열 즉시 액체로부터 방출되는 휘발성 담배 맛 화합물을 포함하는 담배-함유 물질을 포함한다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 액체는 비-담배 물질을 포함할 수 있다. 액체는 수용액, 에탄올, 식물 추출물, 니코틴, 천연 또는 인공 향 또는 이들의 임의의 조합과 같은 비-수용성 용액을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 액체는 밀도가 높고 안정한 에어로졸의 형성을 용이하게 하는 에어로졸 형성제(former)를 포함한다. 적합한 에어로졸 형성제의 예로는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치 또는 카트리지는 하우징을 포함한다. 바람직하게는, 하우징은 장방형이다. 바람직하게는, 상기 하우징의 길이 방향 축은 실질적으로 저장 부분의 내부 통로의 길이 방향 축에 맞춘다. 하우징은 쉘 및 마우스피스를 포함할 수 있다. 그 경우, 모든 구성 요소는 쉘 또는 마우스피스 중 하나에 포함될 수 있다. 일 실시 예에서, 하우징은 저장 부분, 기화기 및 다공성 인터페이스를 포함하는 제거 가능한 삽입물(insert)을 포함한다. 이러한 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치의 그런 부분들은 단일 구성 요소로서 하우징으로부터 제거할 수 있다. 이것은, 예를 들면, 저장 부분을 재보충하거나 교체하는데 유용할 수 있다.
하우징은 임의의 적합한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 물질의 예는 금속, 합금, 플라스틱 또는 이들 물질 중 하나 이상을 포함하는 복합 물질 또는 식품 또는 약제학적 응용에 적합한 열가소성 플라스틱, 예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리 에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌을 포함한다. 바람직하게는, 상기 물질은 가볍고 잘 부러지지 않는다. 저장 부분은 또한 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합으로 구성될 수 있고, 하우징과 동일하거나 상이한 물질로 구성될 수 있다.
특별히 바람직한 실시 예에서, 카트리지는: 마우스피스; 장치에서 전기 전원과 전기회로에 연결 가능한, 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 전기 히터를 포함하는 기화기; 및 에어로졸 형성 기질을 저장하기 위한 저장 부분을 포함하되, 여기서 전기 히터 및 다공성 인터페이스는 카트리지에 배치된다.
저장 부분 및 선택적으로 다공성 인터페이스 및 히터는 단일 구성 요소로서 에어로졸 발생 시스템으로부터 제거할 수 있다. 저장 부분 및 선택적으로 다공성 인터페이스 및 히터는 카트리지로서 에어로졸 발생 시스템으로부터 제거할 수 있다.바람직하게는, 에어로졸 발생 장치 및 카트리지는 개별적으로도 합쳐서도 휴대할 수 있다. 바람직하게는, 상기 카트리지는 사용자가, 예를 들어, 저장 부분에 액체가 더 이상 들어있지 않을 때에는, 버릴 수 있다. 상기 장치와 카트리지는 흡연 시스템인 에어로졸 발생 시스템을 형성하기 위하여 협력할 수 있다. 장치는 종래의 시가(cigar) 또는 궐련(cigarette)에 필적하는 크기를 가질 수 있다. 카트리지는 종래의 시가 또는 궐련(cigarette)에 필적하는 크기를 가질 수 있다. 흡연 시스템은 대략 30 mm와 150 mm 사이의 총 길이를 가질 수 있다. 흡연 시스템은 대략 5 mm와 30 mm 사이의 외부 직경을 가질 수 있다.
바람직하게는 에어로졸 발생 시스템은 전기적으로 동작되는 흡연 시스템이다. 본 발명에 의하면, 내부 통로를 가진, 액체 에어로졸- 형성 기질을 저장하는 저장 부분; 적어도 부분적으로 액체 저장 부분의 내부 통로 내에 위치하여, 에어로졸을 형성하도록 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 기화기; 액체 에어로졸-형성 기질을 액체 저장 부분으로부터 기화기 쪽으로 이송하기 위하여 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 또한 제공된다.
일 실시 예에서, 컨테이너는 환형 단면을 가진 프리즘-형상이며, 환형(annulus)의 내부 반경은 컨테이너의 내부 통로의 반경이고, 환형의 외측 반경은 컨테이너의 외부를 정의한다.
이러한 실시 예에서, 다공성 인터페이스는 다공성 물질의 빈 튜브로 구성되고, 빈 튜브의 외측 치수는 실질적으로 컨테이너의 내부 통로의 직경과 동일하다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 전기적으로 동작하고, 기화기는 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 전기 히터,를 포함하며, 전기 히터는 에어로졸 발생 장치에서 전원에 연결가능하다.
이러한 실시 예에서, 전기 히터는 바람직하게는 다공성 인터페이스와 접촉한다.
바람직한 실시 예에서, 카트리지 또는 에어로졸 발생 장치 또는 카트리지와 에어로졸 발생 장치 둘 다 적어도 하나의 공기 주입구를 포함한다; 카트리지 또는 에어로졸 발생 장치 또는 카트리지와 에어로졸 발생 장치 둘 다 적어도 하나의 공기 배출구를 포함하며, 공기 주입구와 공기 배출구는, 카트리지가 에어로졸 발생 장치와 함께 사용될 때, 컨테이너의 내부 통로를 통해 공기 주입구로부터 공기 배출구까지 공기 흐름 루트를 정의하도록 배열된다.
본 발명의 일 측면과 관련하여 기술된 특징들은 본 발명의 다른 측면에도 적용가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치와 함께 사용할 카트리지의 실시 예의 투시도이다.
도 2 는 도 1의 카트리지의 확대된 투시도이다. 도 1과 도 2에서, 카트리지는 전원 및 전기 회로를 구비한 전기적으로 동작하는 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 것이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 카트리지(100)는 원통형 컨테이너(101) 형태로 저장 부분을 포함한다. 컨테이너(101)는 제 1 단부(101a), 제 2 단부(101b) 및 외부 하우징(101c)을 가진다. 컨테이너(101)는 내부 통로(103)을 정의한다. 컨테이너(101)는 컨테이너의 외측 하우징(101c)과 내부 통로(103) 사이에 액체 에어로졸-형성 기질을 위한 저장소를 형성한다. 내부 통로(103) 내에, 다공성 튜브(107)의 형태로 다공성 인터페이스에 둘러싸인 내부 히터(105)의 형태로 기화기(도 1에는 미도시)가 제공된다. 내부 히터(105)의 구조는 도 3과 도 4를 더 참조하여 설명할 것이다. 이 실시 예에는,
다공성 튜브(107)와 컨테이너(101) 사이에 격리 벽(109), 클로징 부분(111) 및 마우스피스(113 및115)가 더 제공된다.
카트리지(101)는, 전원과 전기 회로를 포함하여, 에어로졸 발생 장치(미도시)에 수용되도록 배치된다. 에어로졸 발생 장치는, 반드시는 아닐지라도, 퍼프(puff) 검출 장치를 더 포함할 수 있다. 전기회로 및 퍼프 검출 장치는 프로그램 가능하고 에어로졸 발생 장치 동작 관리에 사용할 수 있다.
컨테이너(101)의 제 1 단부(101a)는 에어로졸 발생 장치에서 전원과 전기 회로에 가장 가까이 수용된다. 내부 히터(105)는 에어로졸 장치에서 전원과 전기 회로에 연결된다. 컨테이너(101)의 제 2 단부(101b)는 에어로졸 발생 장치의 마우스피스에서 수용된다. 카트리지(100) 또는 에어로졸 발생 장치(미도시) 또는 카트리지와 에어로졸 발생 장치 둘 다 마우스피스 단부에 공기 주입구와 공기 배출구 및 에어로졸-형성 챔버를 포함할 수 있다.
사용 시, 동작은 다음과 같다. 컨테이너(101)에 의해 형성된 저장소의 액체 에어로졸-형성 기질은 내부 히터(105) 쪽으로 다공성 튜브(107)를 통해 이송된다. 사용자가 에어로졸 발생 장치로 마우스피스 단부에서 빨아들일 때, 주변의 공기는 카트리지 또는 에어로졸 발생 장치 중 어느 하나의 공기 주입구 및 컨테이너(101)의 내부 통로(103)를 통해 빨려 들어온다. 에어로졸 발생 장치에 퍼프 검출 장치를 포함하는 경우에는, 퍼프 검출 장치는 퍼프를 감지하고 내부 히터(105)를 작동 시킨다.
그렇지 않으면, 내부 히터(105)는 수동으로 작동할 수 있다. 에어로졸 발생 장치에서 전기 전원은 내부 히터(105)에 인접한 다공성 튜브(107)의 액체를 가열하기 위하여 내부 히터(105)에 전기 에너지를 공급한다. 다공성 튜브9107)의 액체는 내부 통로(103)에서 과포화된 증기를 생성하기 위하여 내부 히터(105)에 의해 기화된다. 동시에, 기화되는 액체는 다공성 튜브(107)를 통해 저장소로부터 이동하는 액체에 의해 또한 교체된다. 생성된 과포화된 증기는 혼합되고 내부 통로(103)를 통해 공기 주입구로부터 공기 흐름으로 이송된다. 증기는 응축하여 흡입할 수 있는 에어로졸을 형성하고, 그것은 공기 배출구 쪽으로 및 사용자의 입 속으로 이송된다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치와 함께 사용할 카트리지의 한 예를 나타낸다. 그러나 다른 예들도 가능하다. 카트리지는 단지 액체 에어로졸-형성 기질을 포함하거나 수용할 필요가 있을 뿐이며, 적어도 부분적으로 컨테이너의 내부 통로에 위치하고 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스에 의해 액체로부터 격리된 기화기를 포함한다. 예를 들어, 기화기는 히터를 포함하지 않을 수도 있는데, 그런 경우, 액체 에어로졸-형성 기질을 기화하기 위해 다른 장치가 포함될 수 있다. 예를 들어, 퍼프 검출 장치는 제공될 필요가 없다. 대신, 상기 장치는 수동 작동에 의해, 예를 들어, 퍼프를 할 때 사용자가 작동하는 스위치에 의해 동작시킬 수 있다. 예를 들면, 하우징의 전체적 형태와 크기는 변경될 수 있다.
바람직하게는, 카트리지는 일회용(disposable)이고 재사용할 수 있는 에어로졸 발생 장치와 협력하도록 배치된다. 카트리지는 액체를 다 소모하면 리필하거나 교체할 수 있다. 따라서, 저장 부분의 액체 에어로졸-형성 기질을 다 소모하면, 카트리지는 버리거나 새로운 카트리지로 교체할 수 있고 또는 빈 카트리지는 리필될 수 있다. 그러나, 에어로졸 발생 장치는 별도의 카트리지와 함께 동작하도록 설계될 수 없다. 대신, 에어로졸 발생 장치는 저장 부분에 액체 에어로졸-형성 기질을 포함하거나 수용할 수 있고, 적어도 부분적으로 액체 저장 부분의 내부 통로에 위치하고 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스에 의해 액체로부터 격리된 기화기를 포함한다. 다시 말해서, 에어로졸 발생 장치는 카트리지와 관련하여 기술된 모든 구성요소를 포함할 수 있다. 추가적으로, 에어로졸 발생 장치는 전원 및 전기 회로를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 그러나. 카트리지와 함께 동작하도록 배열된 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 재사용할 수 있고 카트리지는 교체 또는 리필할 수 있다. 따라서, 카트리지 내의 액체 에어로졸-형성 기질을 다 소모하면, 카트리지는 버리거나 새 카트리지로 교체할 수 있고 또는 빈 카트리지는 리필할 수 있다.
도 1과 도 2에 나타낸 카트리지는 상대적으로 똑바른(straightforward) 구조를 가지고 있고, 그것은 제조를 단순화한다. 내부 히터(105)는 컨테이너(101)에 의해 손상으로부터 보호되며, 내부 히터(105)는 컨테이너(101)의 내부 통로(103) 내에 포함되어 있기 때문에(종래 기술의 배치에서처럼 컨테이너의 다운스트림에 포함되기
따라서, 카트리지 및 에어로졸 발생 장치의 전체적인 길이는 감소될 수 있다. 게다가, 컨테이너(101)는 카트리지 외측 및 에어로졸 발생 장치를 과열로부터 보호하는 단열체(insulator)로서의 역할을 한다. 중력은 컨테이너(101)의 상부(top part)의 액체를 다공성 인터페이스를 통해 이송하는 것을 돕고, 다공성 인터페이스가 완전히 마를 가능성을 감소시킨다. 과포화된 증기는 내부 통로(103)에서 에어로졸을 형성하기 위하여 응축하기 때문에. 내부 통로에 축적되는 어떤 에어로졸 방울도 다공성 인터페이스에 의해 흡수될 수 있다.이것이 축적되는 방울들을 재사용되게 하고, 낭비를 감소시킨다.
다공성 튜브(107)는 다양한 다공성 물질로 만들 수 있고, 바람직하게는 알려진, 미리 정의된 구멍(porosity을 가진다. 예로는 스폰지 또는 발포체 물질, 섬유 또는 소결된 분말 형태의 세라믹 또는 그라파이트-기반의 물질, 또는 발포된 금속 또는 플라스틱 물질, 섬유 물질, 예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된(bonded) 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은 스펀(spun) 또는 압출성형으로 만든 섬유 물질이 포함된다. 다른 구멍의 다공성 튜브도 밀도, 점성, 표면 장력 및 증기 압력과 같은 다른 액체의 적당한 물리적 특성을 수용하기 위해 사용될 수 있다.
다공성 튜브는 적당해야하며, 그래서 요구되는 양의 액체가 히터에 전달되어야 한다. 도 1과 도 2의 실시 예에서, 다공성 튜브는 내부 통로의 길이 끝까지 확장한다. 그러나, 본 발명은 그런 경우일 필요는 없으며, 다공성 튜브는 오직 내부 통로의 부분을 따라 확장할 수 있다. 다공성 튜브의 크기는 에어로졸 발생 장치의 원하는 동작 특징, 예를 들어, 기화되기를 원하는 액체 에어로졸-형성 기질의 양에 따라 선택될 수 있다.
도 3은 도 1과 도 2에 나타낸 것과 같은 카트리지와 함께 사용할 내부 히터(105)의 실시 예의 투시도이다. 내부 히터(105)는 내부 히터의 제 1 단부에 제 1 전기 접속부(301) 및 내부 히터의 제 2 단부에 제 2 전기 접속부(305)를 포함한다. 제 1 전기 접속부(301)를 전원에 전기적으로 연결하기 위한 제 1 전기 연결 블레이드(303) 및 제 2 전기 접속부(305)를 전원에 전기적으로 연결하기 위한 제 2 전기 연결 블레이드(307)가 제공된다. 히팅 코일(309) 형태의 히팅 필라멘트는 제 1 전기 접속부(301)와 제 2 전기 접속부(305) 사이로 확장한다.
도 3의 실시 예에서, 제1 (301)과 제 2(305) 전기 접속부 및 히팅 코일(309)은 별도로 제조되고 연이어, 예를 들어, 용접에 의해 함께 결합된다. 제 1 및 제 2 전기 접속부는, 다른 형상도 가능하지만, 빈 튜브 형태의 전기적으로 도전성 물질이다. 히팅 코일(309)은, 다른 형상도 가능하지만, 나선 형태의 전기적 저항 물질이다.
제1 (301)과 제 2(305) 전기 접속부 및 히팅 코일(309)은 원통형 구멍을 정의한다. 히터가 컨테이너의 내부 통로에서, 다공성 튜브와 함께 조립되면, 공기 흐름은 내부 히터에 의해 정의된 원통형 구멍을 통해 정의된다. 제1 (301)과 제 2(305) 전기 접속부의 강도는, 특히, 내부 통로의 형상을 유지하는 것을 돕고, 따라서, 에어로졸 발생 장치를 통과하는 공기 흐름을 돕는다.
바람직하게는, 내부 히터는 내부 통로(103) 내부에 및 다공성 튜브에 맞는 형상이다. 이것은 내부 히터 및 다공성 튜브가, 예를 들어, 에어로졸 발생 장치가 흔들리거나 뒤집어질 때, 내부 통로에서 떨어지지 않도록 한다. 추가적으로, 바람직하게는, 히팅 코일(309)은, 다공성 튜브가 컨테이너의 내부 통로에서 조립되면, 히터와 접촉한다. 이것은 액체 에어로졸-형성 기질까지 좋은 열전달을 보장하며, 일관된 에어로졸 형성을 허용한다. 히팅 코일(309)의 길이 및 다른 크기의 내부 히터(105)는 요구되는 히팅의 양에 따라 선택할 수 있다.
도 4는 도 1과 도 2에 나타낸 것과 같은 카트리지와 함께 사용할 내부 히터(105′)의 제 2 실시 예의 투시도이다. 내부 히터(105′)는 제 1 전기 접속부(401), 제 2 전기 접속부(405) 및 전기 결합부(electrical joing portion, 409)를 포함한다. 전기 결합부(409)는 내부 히터의 제 1 단부에 있고, 제 1 전기 접속부(401)는 내부 히터의 제 2 단부에 있다. 제 1 전기 접속부(401)는 가늘고 긴 부분(elongate portion, 411)을 경유해 전기 결합부(409)에 결합된다. 제 2 전기 접속부(405)는 제 1 전기 접속부(401)에 인접한 내부 히터의 제 2 단부에 있고, 히팅 필라멘트(413)를 경유해 전기 결합부(409)에 연결된다. 히팅 필라멘트(413)는 전기 결합부(409)와 제 2 전기 접속부(405) 사이로 확장한다. 제 1 전기 접속부(401)를 전원에 전기적으로 연결하기 위한 제 1 전기 연결 블레이드(403) 및 제 2 전기 접속부(405)를 전원에 전기적으로 연결하기 위한 제 2 전기 연결 블레이드(407)가 또한 제공된다.
도 4의 실시 예에서, 제 1(401) 및 제 2(405) 전기 접속부, 전기 결합부(409), 및 히팅 필라멘트(413)는 단일한 씨트의 전기적 저항 물질로부터 함께 제조된다. 전기적 저항 물질의 씨트는 임의의 적당한 형상을 가질 수 있다. 제 1(401) 및 제 2(405) 전기 접속부, 전기 결합부(409), 및 히팅 필라멘트(413)는, 예를 들어, 레이저 또는 화학 물질 또는 고압의 워터 제터에 의해 전기적 저항 물질로부터 잘라낼 수 있다. 대안적으로, 전기적 저항 물질은 원하는 형상으로 미리 형성할 수 있다. 씨트가 일단 적당한 형상을 가지면, 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형 튜브를 형성하기 위하여 씨트는 접히거나(folded) 말리거나(rolled), 만곡되거나(curved), 구부려진다(bent).
잘린 전기적 저항 씨트를 히터를 형성하기 위하여 말면(rolled), 원통형 형상의 제 1 (401)및 제 2(405) 전기 접속부, 전기 결합부(409) 및 히팅 필라멘트(413)는 원통형 구멍(bore)을 정의한다. 히터가 컨테이너의 내부 통로에서 다공성 튜브와 함께 조립되면, 공기 흐름 루트는 내부 히터에 의해 정의된 원통형 구멍(bore)을 통해 정의된다. 내부 히터의 형상은 내부 통로(103)의 형상을 유지하고, 따라서 에어로졸 발생 장치를 통과하는 공기 흐름 루트를 유지하는 것을 돕는다.
바람직하게는, 내부 히터는 내부 통로(103)와 다공성 튜브(107) 내부에 꼭 맞게 형성한다. 이것은 ,예를 들어, 에어로졸 발생 장치가 흔들리거나 뒤집어질 때, 내부 히터와 다공성 튜브가 내부 통로로부터 떨어지지 않게 한다. 게다가, 바람직하게는, 히팅 필라멘트(413)는 히터와 다공성 튜브가 컨테이너의 내부 통로에서 조립되면 다공성 튜브와 접촉한다. 이것은 에어로졸-형성 기질까지 좋은 열전달을 보장하고, 일관된 에어로졸 형성을 허용한다. 특히, 말아서(rolling) 내부 히터!105′)를 구성하면 스프링 또는 탄력적인 효과를 제공하여, 히터와 다공성 튜브가 컨테이너의 내부 통로에서 조립되면 히팅 필라멘트(413)와 다공성 튜브 사이에 좋은 접촉을 보장한다. 히팅 필라멘트(413)의 길이 및 내부 히터(105)의 다른 크기는 요구되는 히팅의 양에 따라 원하는 대로 선택할 수 있다.
도 3과 도 4의 실시 예에서, 공기 흐름 루트는 내부 히터에 의해 정의된 원통형 구멍(bore)을 통과한다. 따라서, 내부 통로 및 내부 히터에 의해 형성된 원통형 구멍은 에어로졸 생성을 돕거나 용이하게 하는 에어로졸-형성 채임버로서의 역할을 할 수 있다. 추가적으로, 내부 통로와 내부 히터의 크기는 에어로졸의 제어를 돕는데 사용될 수 있다. 작은 내부 통로 및 내부 히터 직경은 에어로졸 발생 장치를 통과하는 높은 공기흐름 속도를 초래하여 에어로졸에 작은 방울을 초래할 수 있다. 큰 내부 통로 및 내부 히터 직경은, 반면에, 에어로졸 발생 장치를 통과하는 낮은 공기흐름 속도를 초래하여 큰 방울을 초래할 수 있다.에어로졸의 방울의 크기는 사용자 경험에 영향을 미칠 수 있다. 내부 통로 및 내부 히터의 크기는, 바람직하게는, 에어로졸-형성 기질과 원하는 에어로졸 특성에 따라 미리 세팅된다. 선택적으로, 그러나, 내부 통로 및 내부 히터의 크기는 사용자에 의해 변할 수 있다.
일 실시 예에(미도시), 카트리지가 에어로졸 발생 장치에 수용되면 컨테이너(101)의 내부 통로 안으로 확장하도록 배열된 노즐이 제공된다. 노즐은 에어로졸 발생 장치의 부분 또는 카트리지의 부분을 형성할 수 있다. 노즐은 내부 통로 속에 공기 주입구를 제공한다. 내부 히터가 공기 흐름 루트를 둘러싸는 원통형 구멍(bore)을 정의하는 경우, 상기 노즐은 내부 히터에 의해 정의된 원통형 구멍 속으로 확장되도록 배열할 수 있다. 노즐은 들어오는 공기 흐름이 안내되도록 혀용한다. 예를 들어, 노즐은 들어오는 공기 흐름이 내부 히터 표면을 가로질러, 다공성 인터페이스의 표면을 가로질러, 직접 내부 히터 상으로 직접 다공성 인터페이스 상으로 또는 임의의 원하는 방향으로 안내되도록 혀용한다. 이것은 에어로졸 형성에 영향을 미칠 수 있고, 이어서, 사용자 경험에 영향을 미칠 수 있다. 게다가. 노즐은 공기 흐름 속도를 증가 시킬 수 있는 작은 단면을 가지는 공기 주입구 또는 주입구를 제공할 수 있다. 이것은 에어로졸의 방울 크기를 감소시킴으로써 에어로졸 형성에 또한 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 에어로졸 발생 장치는 내부 통로, 적어도 내부 통로에 부분적으로 포함된 기화기 및 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 포함한다. 이것은 많은 장점을 제공한다. 도 1과 도 2를 참조하여 에어로졸 발생 장치의 실시 예를 설명하였고, 도 3과 도 4를 참조하여 기화기를 설명하였다. 일 실시 예와 관련하여 설명된 특징들은 또한 다른 실시 예에도 적용할 수 있다.

Claims (17)

  1. 에어로졸 발생 장치에 있어서,
    외측 하우징과 내부 통로를 가지며, 외측 하우징과 내부 통로 사이에 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장소를 형성하는 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장 부분;
    적어도 부분적으로 저장 부분의 내부 통로 내에 위치하고, 에어로졸을 형성하기 위하여 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 기화기; 및
    저장 부분에서 기화기를 향하여 에어로졸-형성 기질을 운송하기 위하여 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 포함하며,
    상기 에어로졸 발생 장치는 전기적으로 동작하고, 상기 에어로졸 발생 장치의 상기 기화기는 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 전기 히터를 포함하고, 상기 전기 히터는:
    제 1 전기 접속부;
    제 2 전기 접속부; 및
    상기 제 1 전기 접속부와 제 2 전기 접속부 사이의 히팅 필라멘트;를 포함하고,
    원통형 형상의 상기 제 1 전기 접속부와 제 2 전기 접속부 및 상기 히팅 필라멘트는 원통형 구멍(bore)을 정의하고, 공기 흐름 루트는 상기 원통형 구멍을 통해 정의되는, 에어로졸 발생 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    다공성 인터페이스는 다공성 물질의 빈 튜브를 포함하며, 빈 튜브의 외측 크기는 저장 부분의 내부 통로의 직경과 실질적으로 동일함을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅 필라멘트는 다공성 인터페이스와 접촉함을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제 1 전기 접속부는 내부 통로의 제 1 단부에 위치하고, 제 2 전기 접속부는 내부 통로의 제 2 단부에 위치하며, 히팅 필라멘트는 제 1 전기 접속부에 연결되는 제 1 단부 및 제 2 전기 접속부에 연결되는 제 2 단부를 가짐을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    전기 히터는 제 1 전기 접속부, 제 2 전기 접속부 및 히팅 필라멘트를 형성하기 위하여 형상화된 전기적 저항 물질의 시트를 포함함을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    저장 부분의 내부 통로를 경유하여 공기 주입구로부터 공기 배출구까지의 공기 흐름 루트를 정의하기 위하여 배치되어 있는 적어도 하나의 공기 주입구와 적어도 하나의 공기 배출구를 포함함을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
  7. 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 카트리지로서, 상기 카트리지는,
    에어로졸-형성 기질을 저장하기 위하여 외측 하우징과 내부 통로를 가지며, 외측 하우징과 내부 통로 사이에 에어로졸-형성 기질 저장소를 형성하는 저장 부분;
    적어도 부분적으로 저장 부분의 내부 통로 내에 위치하고, 에어로졸을 형성하기 위하여 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 기화기; 및,
    저장 부분에서 기화기를 향하여 에어로졸-형성 기질을 이송하기 위하여 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 포함하며,
    상기 에어로졸 발생 장치는 전기적으로 동작하고, 상기 에어로졸 발생 장치의 상기 기화기는 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 전기 히터를 포함하고, 상기 전기 히터는:
    제 1 전기 접속부;
    제 2 전기 접속부; 및
    상기 제 1 전기 접속부와 제 2 전기 접속부 사이의 히팅 필라멘트;를 포함하고,
    원통형 형상의 상기 제 1 전기 접속부와 제 2 전기 접속부 및 상기 히팅 필라멘트는 원통형 구멍(bore)을 정의하고, 공기 흐름 루트는 상기 원통형 구멍을 통해 정의되는, 카트리지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    다공성 인터페이스는 다공성 물질의 빈 튜브를 포함하며, 빈 튜브의 외측 크기는 저장 부분의 내부 통로의 직경과 실질적으로 동일함을 특징으로 하는 카트리지.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 히팅 필라멘트는 다공성 인터페이스와 접촉함을 특징으로 하는 카트리지.
  10. 청구항 7에 있어서,
    제 1 전기 접속부는 내부 통로의 제 1 단부에 위치하고, 제 2 전기 접속부는 내부 통로의 제 2 단부에 위치하며, 히팅 필라멘트는 제 1 전기 접속부에 연결되는 제 1 단부 및 제 2 전기 접속부와 연결되는 제 2 단부를 가짐을 특징으로 하는 카트리지.
  11. 청구항 7에 있어서,
    전기 히터는 제 1 전기 접속부, 제 2 전기 접속부 및 히팅 필라멘트를 형성하기 위하여 형상화된 전기적 저항 물질의 시트를 포함함을 특징으로 하는 카트리지.
  12. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    저장 부분의 내부 통로를 경유하여 공기 주입구로부터 공기 배출구까지의 공기 흐름 루트를 정의하기 위하여 배치되어 있는 적어도 하나의 공기 주입구와 적어도 하나의 공기 배출구를 포함함을 특징으로 하는 카트리지.
  13. 카트리지와 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 있어서,
    상기 카트리지 또는 에어로졸 발생 장치는,
    에어로졸-형성 기질을 저장하기 위하여 외측 하우징과 내부 통로를 가지며, 외측 하우징과 내부 통로사이에 에어로졸-형성 기질 저장소를 형성하는 저장 부분;
    저장 부분에서 적어도 부분적으로 내부 통로 내에서 에어로졸을 형성하기 위하여 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 기화기; 및
    저장 부분에서 기화기를 향하여 에어로졸-형성 기질을 이송하기 위하여 적어도 부분적으로 내부 통로를 따라 늘어선 다공성 인터페이스를 포함하며,
    상기 에어로졸 발생 장치는 전기적으로 동작하고, 상기 에어로졸 발생 장치의 상기 기화기는 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 전기 히터를 포함하고, 상기 전기 히터는:
    제 1 전기 접속부;
    제 2 전기 접속부; 및
    상기 제 1 전기 접속부와 제 2 전기 접속부 사이의 히팅 필라멘트;를 포함하고,
    원통형 형상의 상기 제 1 전기 접속부와 제 2 전기 접속부 및 상기 히팅 필라멘트는 원통형 구멍(bore)을 정의하고, 공기 흐름 루트는 상기 원통형 구멍을 통해 정의되는, 에어로졸 발생 시스템.
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