KR102284091B1 - 에어로졸 발생 방법 - Google Patents

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Abstract

본원에는, 사용 시에 에어로졸 발생 기재를 가열하지만 태우지 않도록 배치된 적어도 하나의 열원을 갖는 에어로졸 발생 디바이스를 사용하여 에어로졸 발생 기재로부터 에어로졸을 발생시키는 방법이 제공된다. 에어로졸 발생 기재는 실질적으로 동일한 조성을 갖는 제1 및 제2 부분들을 가지며, 그리고/또는 제1 및 제2 부분들을 갖고, 상기 부분들 사이에는 물리적 분리가 존재하지 않는다. 상기 방법은, 가열 동안에 에어로졸 발생 기재의 제1 부분의 온도 프로파일이 에어로졸 발생 기재의 제2 부분의 온도 프로파일과 상이하도록 에어로졸 발생 디바이스 내의 에어로졸 발생 기재를 가열하는 단계를 포함한다.

Description

에어로졸 발생 방법
본 발명은 에어로졸 발생 디바이스(aerosol-generating device), 및 에어로졸 발생 디바이스를 사용하는 에어로졸 발생 방법에 관한 것이다.
시가렛들(cigarettes), 시가들(cigars) 등과 같은 물품들은 사용 동안에 담배를 태워서 담배 연기를 생성한다. 태우지 않고 화합물들을 방출하는 제품들을 생성함으로써, 담배를 태우는 이러한 유형들의 물품들에 대한 대안들을 제공하려는 시도들이 있었다. 전형적으로 흡연 가능한 재료를 태우거나 연소시키지 않고서, 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하기 위해, 흡연 가능한 재료를 가열하여 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키는 장치가 알려져 있다. 그러한 장치는 때로는 "비연소식 가열(heat-not-burn)" 장치 또는 "담배 가열 제품"(THP) 또는 "담배 가열 디바이스" 또는 이와 유사한 것으로 설명된다. 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위한 다양한 상이한 배열체들이 알려져 있다.
재료는 예를 들어, 니코틴(nicotine)을 보유할 수 있거나 보유하지 않을 수 있는 담배 또는 다른 비-담배 제품들, 또는 조합물, 예컨대 블렌딩된 혼합물(blended mix)일 수 있다.
가장 일반적으로, 본 발명은 에어로졸 발생 디바이스를 사용하여 에어로졸 발생 기재(aerosol-generating substrate)로부터 에어로졸을 발생시키는 방법을 제공하며, 에어로졸 발생 기재의 부분들은 상이한 온도 프로파일들(temperature profiles)을 갖는다.
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 하기가 제공된다:
1) 사용 시에 에어로졸 발생 기재를 가열하지만 태우지 않도록 배치된 적어도 하나의 열원(heat source)을 갖는 에어로졸 발생 디바이스(aerosol-generating device)를 사용하여 에어로졸 발생 기재로부터 에어로졸을 발생시키는 방법으로서,
에어로졸 발생 기재는 실질적으로 동일한 조성을 갖는 제1 및 제2 부분들을 포함하고, 그리고/또는 에어로졸 발생 기재는 제1 및 제2 부분들을 포함하고, 상기 부분들 사이에는 물리적 분리가 존재하지 않으며;
상기 방법은,
가열 동안에 에어로졸 발생 기재의 제1 부분의 온도 프로파일(temperature profile)이 에어로졸 발생 기재의 제2 부분의 온도 프로파일과 상이하도록 에어로졸 발생 디바이스 내의 에어로졸 발생 기재를 가열하는 단계를 포함한다.
제1 및 제2 부분들의 온도 프로파일들이 상이하도록 시간 경과에 따라 제1 및 제2 부분들의 온도를 제어함으로써, 사용 동안에 에어로졸의 퍼프 프로파일(puff profile)을 제어하는 것이 가능하다.
2) 1)에 따른 방법으로서, 가열은 적어도 2 분의 지속기간(duration)을 가지며, 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들 각각의 온도는 가열의 지속기간의 적어도 절반 동안에 100℃보다 높다.
3) 1) 또는 2)에 따른 방법으로서, 디바이스는,
사용 시에 에어로졸 발생 기재의 제1 부분을 가열하지만 태우지 않도록 배치된 제1 열원; 및
사용 시에 에어로졸 발생 기재의 제2 부분을 가열하지만 태우지 않도록 배치된 제2 열원을 포함한다.
복수의 열원들을 사용하는 것에 의해, 열원들 각각의 가열 프로파일들(heating profiles)을 제어함으로써 에어로졸 발생 기재의 각각의 부분들의 온도 프로파일들을 정확하게 제어하는 것이 가능하다.
4) 3)에 따른 방법으로서, 상기 가열 동안에, 제1 열원의 가열 프로파일은 제2 열원의 가열 프로파일과 상이하다.
상이한 가열 프로파일들을 갖는 복수의 열원들의 사용은 기재의 각각의 부분들에 상이한 온도 프로파일들을 제공한다.
5) 3) 또는 4)에 따른 방법으로서, 제1 및 제2 열원들은 독립적으로 제어 가능하다.
6) 3) 내지 5) 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 제1 열원은 제2 열원 이전에 에어로졸 발생 기재를 가열하기 시작한다.
이러한 방식으로 가열에 시차를 두는 것은 신속한 에어로졸 생성 및 긴 사용 수명 둘 모두를 허용할 수 있다.
제1 열원이 제2 열원과 상이한 속도로 에어로졸 발생 기재에 열을 제공하는 방법에 의해, 신속한 에어로졸 생성 및 긴 사용 수명이 또한 제공될 수 있다.
7) 1) 내지 6) 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 디바이스는 마우스 단부(mouth end) 및 원위 단부(distal end)를 가지며, 에어로졸 발생 기재의 제1 부분은 에어로졸 발생 기재의 제2 부분보다 디바이스의 마우스 단부에 더 근접하게 배치된다.
8) 1) 내지 7) 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 적어도 하나의 열원 또는 각각의 열원이 에어로졸 발생 기재를 가열하기 시작하면, 상기 열원은 단일 세션(single session)에 대응하는 시간 기간이 종료될 때까지 에어로졸 발생 기재를 계속해서 가열한다.
9) 1) 내지 8) 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 디바이스는 사용 시에 적어도 하나의 열원과 에어로졸 발생 기재 사이에 배치된 열적 절연 재료를 포함하며, 열적 절연 재료의 구성은 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들에 대해 상이하다.
이러한 방법은 상이한 온도 프로파일들이 하나의 열원의 사용으로 기재의 다양한 부분들에 부여될 수 있게 한다.
10) 9)에 따른 방법으로서, 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들은 단일 열원에 의해 가열된다.
이러한 방법의 특정 실시예에서, 제1 부분의 온도는 에어로졸 발생 기재의 제2 부분 이전에 상승하기 시작한다. 이것은 신속한 에어로졸 생성 및 긴 사용 수명 둘 모두를 허용할 수 있으므로 특히 유리할 수 있다.
11) 1) 내지 10) 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 에어로졸 발생 기재는 담배 성분(tobacco component)을 포함한다.
12) 1) 내지 11) 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 에어로졸 발생 디바이스는 담배 가열 제품(Tobacco Heating Product)이다.
13) 1) 내지 12) 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 에어로졸 발생 기재는 에어로졸 발생 기재의 60 내지 90 중량%의 양의 담배 성분, 에어로졸 발생 기재의 0 내지 20 중량%의 양의 필러(filler), 및 에어로졸 발생 기재의 10 내지 20 중량%의 양의 에어로졸 발생제(aerosol generating agent)를 포함한다.
14) 1) 내지 13) 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 적어도 하나의 열원 또는 각각의 열원들의 온도는 240℃를 초과하지 않는다.
15) 1) 내지 14) 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 디바이스는 적어도 하나의 열원에 전력을 공급하기 위한 전력원(power source)을 포함한다.
16) 1) 내지 15) 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 적어도 하나의 열원은 박막 히터(thin film heater)이다.
17) 1) 내지 16) 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 에어로졸 발생 디바이스는 에어로졸 발생 기재로부터 실질적으로 일정한 퍼프 프로파일을 제공한다.
18) 에어로졸 발생 디바이스로서,
사용 시에 에어로졸 발생 기재를 가열하지만 태우지 않도록 배치된 제1 및 제2 가열 구역들을 갖는 가열 챔버를 포함하며;
디바이스는 사용 시에 제1 가열 구역의 가열 프로파일이 제2 가열 구역의 가열 프로파일과 상이하도록 구성된다.
19) 18)에 따른 디바이스로서, 디바이스는 가열 챔버 내에 배치된 제1 및 제2 부분들을 갖는 에어로졸 발생 기재를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 가열 구역들은, 각각, 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들을 가열하지만 태우지 않도록 배치된다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 이루어지고 단지 예로서 주어진 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 하기의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 디바이스의 개략도이며, 에어로졸 발생 기재가 내부에 배치된 가열 챔버의 단면을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예에 관련된 그래프이며, 에어로졸 발생 기재를 가열하는 동안 에어로졸 발생 디바이스 내의 2 개의 열원들의 프로그래밍된 가열 프로파일들을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예에 관련된 그래프이며, 에어로졸 발생 디바이스 내의 2 개의 열원들에 의해 가열되는 동안 에어로졸 발생 기재의 2 개의 부분들의 온도 프로파일들을 도시한다.
본원에 사용되는 바와 같이, "상기(the)"는 적절하게 "상기(the)" 또는 "상기(the) 또는 각각(each)"을 의미하는데 사용될 수 있다. 특히, "적어도 하나의 열원"과 관련하여 설명된 특징들은 존재하는 경우 제1, 제2 또는 추가의 열원에 적용될 수 있다. 또한, "제1" 또는 "제2" 열원과 관련하여 설명된 특징들은 상이한 실시예들에서 다른 열원에도 동일하게 적용 가능할 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 기재"는 에어로졸의 형태로 가열 시에 휘발성 성분들을 제공하는 재료를 지칭한다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 발생 기재는 담배 성분을 포함할 수 있으며, 여기서 담배 성분은 담배 또는 그 파생품들(derivatives)을 포함하는 임의의 재료이다. 담배 성분은 분쇄 담배(ground tobacco), 담배 섬유, 썬 담배(cut tobacco), 팽화 담배(expanded tobacco), 담배 줄기, 재생 담배(reconstituted tobacco) 및/또는 담배 추출물(tobacco extract) 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 발생 기재는 담배 대용품(tobacco substitute)을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 디바이스는 사용 시에 에어로졸 발생 기재로부터 에어로졸을 발생시키는 임의의 장치를 지칭한다. 특히, 에어로졸 발생 기재를 태우거나 연소시키지 않고서, 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하기 위해 에어로졸 발생 기재를 가열하는 장치가 알려져 있다. 그러한 장치는 때로는 "비연소식 가열(heat-not-burn" 장치 또는 "담배 가열 제품" 또는 "담배 가열 디바이스" 또는 이와 유사한 것으로 설명된다.
유사하게, 전형적으로 니코틴을 보유할 수 있거나 보유하지 않을 수 있는, 액체 형태의 에어로졸 발생 기재를 기화시키는, 소위 e-시가렛 디바이스들(e-cigarette devices)이 또한 있다. 그러나, 본원에서 고려되는 에어로졸 발생 디바이스는 고체 형태의 에어로졸 발생 기재를 가열함으로써 에어로졸 또는 증기를 제공한다. 특정 실시예에서, 에어로졸 발생 디바이스는 담배 가열 제품이다.
본 발명에 사용하기 위한 에어로졸 발생 디바이스는 전형적으로 대체로 세장형(elongate)이다. 디바이스는 제1 또는 근위(proximal) 또는 마우스(mouth) 단부 및 제2 또는 원위(distal) 단부를 갖는다. 사용 시에, 사용자는 형성된 에어로졸을 에어로졸 발생 디바이스의 마우스 단부로부터 흡입할 것이다. 마우스 단부는 개방 단부일 수 있다.
고체 에어로졸 발생 기재는 에어로졸 발생 디바이스와 함께 사용하기에 적합한 임의의 형상일 수 있다. 에어로졸 발생 기재는 장치에 삽입될 수 있는 카트리지(cartridge) 또는 카세트(cassette) 또는 로드(rod)의 형태일 수 있거나 또는 그것의 일부로서 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 발생 기재는 세장형 로드이다. 특히, 에어로졸 발생 기재는 담배 성분을 포함하는 세장형 로드일 수 있다.
에어로졸 발생 기재는 복수의 부분들을 포함할 수 있다. 본 맥락에서 사용되는 "부분"은 에어로졸 발생 기재의 특정의 공간적인 부분을 지칭한다. 이들 부분들 사이에는 물리적 분리가 있을 수 있거나, 보다 통상적으로는 이들 부분들 사이에는 물리적 분리가 없을 수도 있으며; 즉, 에어로졸 발생 기재의 일 부분은 단일의 전체 기재의 특정의 공간적 부분을 단순히 지칭할 수 있다. 에어로졸 발생 기재의 부분들은 서로 동일한 크기일 필요는 없다.
에어로졸 발생 기재는 2 개의 부분들, 즉 제1 및 제2 부분을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 에어로졸 발생 기재는 제1 및 제2 부분들을 포함하며, 에어로졸 발생 기재는 단일체이다. 즉, 에어로졸 발생 기재는 제1 부분과 제2 부분 사이에 물리적 분리가 없는 연속체이며, 전체에 걸쳐 동일한 조성을 가질 수 있거나 갖지 않을 수도 있다.
에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들은 실질적으로 동일한 조성을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 발생 기재는 제1 및 제2 부분으로 이루어질 수 있으며, 제1 및 제2 부분들은 실질적으로 동일한 조성을 가져서, 에어로졸 발생 기재가 그 조성으로 이루어진다. 에어로졸 발생 기재의 복수의 부분들이 있는 경우, 임의의 개수의 기재 부분들은 실질적으로 동일한 조성을 가질 수 있다. 특정 예에서, 기재의 모든 부분들은 실질적으로 동일한 조성을 갖는다. 일 실시예에서, 에어로졸 발생 기재는 단일의 연속체이고, 제1 부분과 제2 부분 사이에 물리적 분리가 없으며, 제1 및 제2 부분들은 실질적으로 동일한 조성을 갖는다.
다른 실시예에서, 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들은 상이한 성분들을 포함하며; 즉, 이들은 실질적으로 동일한 조성을 갖지 않는다. 특히, 에어로졸 발생 기재가 단일의 연속체이고 제1 부분과 제2 부분 사이에 물리적 분리가 없는 실시예들에서, 제1 및 제2 부분들은 상이한 성분들을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 기재는 2 개 초과의 부분들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 발생 기재는 3 개, 4 개, 5 개 또는 5 개 초과의 부분들을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 에어로졸 발생 기재는 하나 또는 그 초과의 담배 성분들, 필러 성분들(filler components), 결합제들(binders) 및 에어로졸 발생제들을 포함할 수 있다.
필러 성분은 임의의 적합한 무기 필러 재료일 수 있다. 적합한 무기 필러 재료들은 탄산 칼슘(즉, 초크(chalk)), 펄라이트(perlite), 질석(vermiculite), 규조토(diatomaceous earth), 콜로이드 실리카(colloidal silica), 산화 마그네슘, 황산 마그네슘, 탄산 마그네슘, 및 분자 체들(molecular sieves)과 같은 적합한 무기 흡착제들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 탄산 칼슘이 특히 적합하다. 일부 경우들에서, 필러는 목재 펄프(wood pulp), 셀룰로오스(cellulose) 및 셀룰로오스 유도체들과 같은 유기 재료를 포함한다.
결합제는 임의의 적합한 결합제일 수 있다. 일부 실시예들에서, 결합제는 알긴산염(alginate), 셀룰로오스들 또는 개질된 셀룰로오스들, 다당류들(polysaccharides), 전분들(starches) 또는 개질된 전분들 및 천연 검들(natural gums) 중 하나 또는 그 초과를 포함한다.
적합한 결합제들은 임의의 적합한 양이온을 포함하는 알긴산 염들, 예컨대 알긴산 나트륨, 알긴산 칼슘 및 알긴산 칼륨; 셀룰로오스들 또는 개질된 셀룰로오스들, 예컨대 하이드록시프로필 셀룰로오스(hydroxypropyl cellulose) 및 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose); 전분들 또는 개질된 전분들; 임의의 적합한 양이온을 포함하는 다당류들, 예컨대 나트륨, 칼륨, 칼슘 또는 마그네슘 펙테이트(pectate); 크산탄 검(xanthan gum), 구아 검(guar gum) 및 임의의 다른 적합한 천연 검들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
결합제는 임의의 적합한 양 및 농도로 에어로졸 발생 기재에 포함될 수 있다.
"에어로졸 발생제(aerosol generating agent)"는 에어로졸의 발생을 촉진시키는 작용제이다. 에어로졸 발생제는 초기 증발, 및/또는 흡입 가능한 고체 및/또는 액체 에어로졸로의 가스의 응축을 촉진시킴으로써 에어로졸의 발생을 촉진시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸 발생제는 에어로졸 발생 기재로부터의 향미(flavour) 전달을 향상시킬 수 있다.
일반적으로, 임의의 적합한 에어로졸 발생제 또는 발생제들이 본 발명의 에어로졸 발생 기재에 포함될 수 있다. 적합한 에어로졸 발생제들은 폴리올(polyol), 예컨대 소르비톨(sorbitol), 글리세롤(glycerol), 및 프로필렌 글리콜(propylene glycol) 또는 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol)과 같은 글리콜들; 비-폴리올(non-polyol), 예컨대 일가 알코올들, 고비점 탄화수소들(high boiling point hydrocarbons), 산들(acids), 예컨대 락트산(lactic acid), 글리세롤 유도체들, 에스테르들, 예컨대 디아세틴(diacetin), 트리아세틴(triacetin), 트리에틸렌 글리콜 디아세테이트(triethylene glycol diacetate), 트리에틸 시트레이트(triethyl citrate) 또는 에틸 미리스테이트(ethyl myristate) 및 이소프로필 미리스테이트(isopropyl myristate)를 포함하는 미리스테이트들(myristates), 및 지방족 카르복실산 에스테르들(aliphatic carboxylic acid esters), 예컨대 메틸 스테아레이트(methyl stearate), 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
특정 실시예에서, 에어로졸 발생 기재는 담배 조성의 60 내지 90 중량%의 양의 담배 성분, 담배 조성의 0 내지 20 중량%의 양의 필러 성분, 및 담배 조성의 10 내지 20 중량%의 양의 에어로졸 발생제를 포함한다. 담배 성분은 담배 성분의 70 내지 100 중량%의 양의 페이퍼 재생 담배를 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 디바이스는 사용 시에 에어로졸 발생 기재를 가열하지만 태우지 않도록 배치된 적어도 하나의 열원을 포함한다. 사용 시에, 적어도 하나의 열원은 가열 프로파일(heating profile)을 갖는다. 본원에 사용되는 바와 같이, "가열 프로파일"은 시간 경과에 따라 열원으로부터 방출되는 열 에너지의 변화를 지칭한다. 열원은 에어로졸 발생 기재에 열을 제공하여 에어로졸을 발생시키는데 사용된다. 열원에 의한 에어로졸 발생 기재의 가열은 에어로졸 발생 기재의 온도 프로파일(temperature profile)을 일으킨다. 본원에 사용되는 바와 같이, "온도 프로파일"은 시간 경과에 따른 재료의 온도 변화를 지칭한다. 에어로졸 발생 기재의 온도 프로파일은 열원의 가열 프로파일, 및 열원과 기재 사이의 임의의 개재 공간(그 공간이 재료 또는 다른 구성요소들로 충전된 경우를 포함)의 절연 특성에서 유래하는 것이 된다.
의심의 여지를 없애기 위해, 기재의 온도 변화 및 그에 따른 기재의 온도 프로파일은 (디바이스 내의 열원으로부터든 또는 다른 것으로부터든) 기재에 의해 수용되는 열에 따라 달라진다. 이것은 기재에 의해 수용된 열 에너지와 기재의 열 용량의 곱이다. 따라서, 기재의 조성이 열 에너지를 흡수하는 능력에 영향을 미칠 수 있으며; 즉, 기재의 열 용량이 조성에 따라 변할 수 있고, 이에 의해 기재의 온도 프로파일에 영향을 미칠 수 있는 것이 된다(기재의 온도를 변화시키기 위해서는 보다 많은 열 에너지가 요구될 수 있음). 이것은 또한 열원으로부터 기재로의 열 전도의 효과에 따라 달라진다: 열원으로부터 공기를 통해 기재가 보다 멀리 있거나, 기재와 열원 사이에 보다 많은 절연이 존재할수록, 기재의 온도를 변화시키기 위해서는 보다 많은 열 에너지가 열원에 의해 발생되어야 한다.
반대로, 열원의 가열 프로파일은 시간 경과에 따라 열원에 의해 발생된 에너지의 변화의 결과이다. 이것은 열원의 조성 또는 구성에 따라 달라지지 않는다. 오히려, 이것은 열원으로부터 발생된 에너지 양의 절대 척도이며, 이 에너지는 결국 기재에 의해 겪게 될 수 있다. 겪게 되는 이러한 에너지는 기재의 온도 변화를 유도할 수 있고, 이에 의해 기재의 온도 프로파일에 영향을 미칠 수 있다. 그럼에도 불구하고, 시간 경과에 따른 열 에너지의 출력을 참조하여 열원의 가열 프로파일을 규정하는 것이 가능하지만, 시간 경과에 따라 열원에서 측정된 온도를 참조하여 가열 프로파일을 설명하는 것이 적절할 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "퍼프(puff)"는 에어로졸 발생 디바이스에 의해 발생된 에어로졸의 사용자에 의한 단일 흡입(single inhalation)을 지칭한다.
에어로졸 발생 기재의 일 부분에 관하여 본원에 사용되는 바와 같은 "작동 온도"는 원하는 양의 에어로졸이 그 부분으로부터 발생되기에 충분한 온도 범위 내에 있는 부분의 임의의 온도를 지칭한다.
열원에 관하여 본원에 사용되는 바와 같은 "작동 온도"는 기재를 태우지 않고서 에어로졸 발생 기재로부터 원하는 양의 에어로졸을 발생시키기에 충분한 온도 범위 내에 있는 열원의 임의의 온도를 지칭한다. 본 발명에 따른 열원에 대한 예시적인 작동 온도 범위는 150℃ 내지 250℃일 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같은 "작동 에너지 출력"은 기재를 태우지 않고서 에어로졸 발생 기재로부터 원하는 양의 에어로졸을 발생시키기 시작하기에 충분한 열 에너지의 크기들의 범위 내에 있는 열원으로부터의 열 에너지 방출의 임의의 크기를 지칭한다.
본원에 설명된 바와 같은 방법은, 단일 사용 세션(session), 즉 에어로졸 발생 기재가 고갈될 때(각 퍼프의 총 미립자 생성량(total particulate matter yield)(mg)이 사용자에 의해 허용될 수 없을 정도로 낮은 것으로 여겨지는 시점)까지 발생된 에어로졸을 흡입하는 사용자에 의한 에어로졸 발생 디바이스의 단일 사용 기간을 반영하도록 의도된다. 세션은 복수의 퍼프들의 지속기간(duration)을 가질 것이다. 상기 세션은 2 내지 5 분, 또는 3 내지 4.5 분, 또는 3.5 내지 4.5 분, 또는 적합하게는 4 분의 지속기간을 가질 수 있다. 세션은 사용자가 디바이스 상의 버튼(button) 또는 스위치(switch)를 작동함으로써 개시되어, 적어도 하나의 열원이 열 에너지를 방출하기 시작하게 한다.
에어로졸 발생 기재의 부분들 각각의 온도는 바람직하게는 세션 동안의 지속적인 기간(sustained period) 동안에 상승된 온도(elevated temperature)이다. 본원에 사용되는 바와 같이, "상승된 온도"는 50℃보다 높거나, 100℃보다 높거나, 또는 150℃보다 높은 온도를 지칭한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "지속적인 기간"은 세션의 지속기간과 동일하거나 그 보다 짧은 복수의 퍼프들의 지속기간을 갖는 시간 기간을 지칭한다. 예를 들면, 지속적인 기간은 30 초, 또는 50 초, 또는 100 초, 또는 150 초 또는 200 초보다 긴 시간 기간일 수 있다. 지속적인 기간은 또한 퍼프들과 관련하여 규정될 수도 있다: 지속적인 기간은 2, 또는 5, 또는 8, 또는 10 퍼프보다 긴 시간 기간일 수 있다. 특히, 에어로졸 발생 기재의 각 부분의 온도는 바람직하게는 세션의 적어도 25%, 50% 또는 75%의 지속기간을 갖는 지속적인 기간 동안의 상승된 온도이다. 다른 실시예에서, 에어로졸 발생 기재의 일 부분이 세션에서 상승된 온도이면, 나머지 세션 동안에 상승된 온도로 유지된다.
일부 실시예들에서, 에어로졸 발생 기재의 부분들의 온도 프로파일들은 온도 변화율이 상이하다. 즉, 상기 부분들의 온도들은 동시에 상승하기 시작하여 실질적으로 동일한 온도에 도달하지만, 상이한 시점들에서 실질적으로 동일한 온도에 도달할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들 둘 모두의 온도들은 세션의 시작 시에 상승하기 시작할 수 있지만, 제1 부분은 비교적 급속하게 작동 온도에 도달할 수 있고, 제2 부분은 비교적 느리게, 제1 부분 이후에 그러한 온도에 도달할 수 있다. 즉, 시간 경과에 따른 온도 변화의 크기는 세션의 일 파트에 걸쳐서 제2 부분보다 제1 부분에 대해 클 수 있다.
에어로졸 발생 기재의 제1 부분이 급속하게 작동 온도에 도달하고 제2 부분이 작동 온도에 보다 점진적으로 도달하도록 구성하는 것은 에어로졸이 사용자에게 신속하게 제공되면서 또한 긴 사용 수명을 유지하는 것을 의미할 수 있다. 에어로졸이 에어로졸 발생 기재의 제1 부분으로부터 생성되기 시작함에 따라, 구성성분들은 기재의 그 부분으로부터 고갈되기 시작한다. 제2 부분의 온도를 점진적으로 증가시키는 것은 사용자에게 에어로졸의 안정적인 전달을 유지하도록 추가의 에어로졸의 도입을 허용한다.
다른 실시예들에서, 에어로졸 발생 기재의 부분들의 온도 프로파일들은 목표 온도가 상이할 수 있다. 즉, 상기 부분들은 대략 동일한 시간 및/또는 대략 동일한 속도로 목표 온도에 도달할 수 있지만, 상기 부분들의 목표 온도들은 동일하지 않다. 예를 들면, 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들 둘 모두의 온도들은 세션의 시작 시에 동일한 속도로 상승하기 시작할 수 있지만, 에어로졸 발생 기재의 제1 부분은 작동 온도까지 상승할 수 있고, 제2 부분은 제1 부분의 온도보다 낮은 온도까지 상승할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 부분은 작동 온도보다 낮은 온도까지 상승한다. 다른 실시예에서, 제2 부분은 작동 온도까지 상승한다. 특정 실시예에서, 세션의 제1 파트에서, 제1 부분은 작동 온도에 도달하지만, 제2 부분은 작동 온도보다 낮은 상승된 온도에 도달한다.
다른 실시예들에서, 에어로졸 발생 기재의 부분들의 온도 프로파일들은 온도의 변화율 및 목표 온도 둘 모두가 상이할 수 있다. 예를 들면, 제1 부분의 온도는 비교적 급속하게 작동 온도까지 상승할 수 있고, 제2 부분은 비교적 느리게 제1 부분의 온도보다 낮은 상승 온도까지 상승할 수 있다(제2 부분에서의 시간 경과에 따른 온도 변화의 크기가 세션의 일 파트 동안의 제1 부분의 온도 변화의 크기보다 작음).
상기 부분들의 온도 프로파일들이 온도 변화율이 상이하거나 목표 온도가 상이하거나, 또는 둘 모두가 상이한 또 다른 실시예들에서, 상기 부분들의 온도 프로파일들은 또한 시작 시간이 상이할 수 있다. 예를 들면, 상기 부분들의 온도는 또한 상이한 시점들에서 상승하기 시작할 수 있다: 온도 프로파일들은 시간적으로 "시차를 둘" 수 있다. 일 실시예에서, 제1 부분의 온도는 세션의 시작 시에 상승하기 시작할 수 있지만, 제2 부분의 온도는 세션의 시작으로부터 일정 시간 기간이 경과했을 경우에만 상승하기 시작할 수 있다.
에어로졸 발생 기재의 일 부분의 온도 프로파일에는 복수의 식별 가능한 단계들이 있을 수 있다. 예를 들면, 특정 예에서, 세션의 시작 시에, 에어로졸 발생 기재의 제1 부분은 사전지정된 작동 온도에 급속하게 도달할 수 있고, 지속적인 기간 동안 그 온도로 유지될 수 있다. 세션의 나중 파트에서, 제1 부분의 온도는 사전지정된 제2 온도로 하강될 수 있고, 지속적인 기간 동안 그 온도로 유지될 수 있다. 제2 온도는 상승된 온도이며, 작동 온도일 수 있거나 아닐 수도 있다. 다른 특정 예에서, 세션의 시작 시에, 에어로졸 발생 기재의 제2 부분은 제1 온도까지 온도가 매우 느리게 상승할 수 있거나, 전혀 상승하지 않을 수 있다. 세션의 나중 파트에서, 제2 부분의 온도는 사전지정된 제2 온도까지 급속하게 상승할 수 있고, 지속적인 기간 동안 그 온도로 유지될 수 있다. 제2 온도는 작동 온도일 수 있거나, 아닐 수도 있다. 세션의 더 나중 파트에서, 제2 부분의 온도는 사전지정된 제3 온도까지 급속하게 상승할 수 있고, 지속적인 기간 동안 그 온도로 유지될 수 있다. 제3 온도는 작동 온도이다.
일부 실시예들에서, 열원은 전기 가열 수단일 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기 가열 수단은 전기 저항 가열 요소이다.
"전기 저항 가열 요소"는 요소에 대한 전류의 인가 시에 요소의 저항이 전기 에너지를 에어로졸 발생 기재를 가열하는 열 에너지로 변환하는 것을 의미한다. 가열 요소는 저항성 와이어(wire), 메시(mesh), 코일(coil) 및/또는 복수의 와이어들의 형태일 수 있다. 일부 실시예들에서, 열원은 박막 히터(thin-film heater)일 수 있다.
가열 요소는 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 금속들은 전기 및 열 에너지의 우수한 전도체이다. 적합한 금속들은 구리, 알루미늄, 백금, 텅스텐, 금, 은 및 티타늄을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 적합한 금속 합금들은 니크롬(nichrome) 및 스테인리스강을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 열원은 가변 자기장에 의한 투과에 의해 가열 가능한 재료일 수 있으며, 즉 에어로졸 발생 기재는 유도 가열에 의해 가열될 수 있다. 이러한 실시예에서, 디바이스는 전자석, 및 전자석을 통해, 교류와 같은 가변 전류를 통과시키기 위한 디바이스를 포함할 수 있다. 전자석에 의해 생성된 결과적인 가변 자기장이 열원을 투과하도록 전자석 및 열원이 적절하게 상대적으로 위치되는 경우, 하나 또는 그 초과의 와전류들이 열원 내부에 발생된다. 열원은 전류들의 흐름에 대한 저항성을 가지며, 그래서 그러한 와전류들이 물체에 발생될 때 물체의 전기 저항에 대한 와전류 흐름은 물체가 가열되게 한다. 유도적으로 가열될 수 있는 물체는 서셉터(susceptor)로 알려져 있다. 열원은 서셉터일 수 있다.
전기 저항 가열 시스템들을 사용하는 것은, 열 발생을 위해 연소를 사용하는 것과 비교하여, 열 발생 속도를 제어하기 용이하고 보다 낮은 레벨들의 열을 발생하기 용이하기 때문에 유리하다. 따라서, 전기 가열 시스템들의 사용은 담배 조성으로부터의 에어로졸의 발생에 대한 보다 양호한 제어를 허용한다. 유도 가열 시스템들을 사용하는 것은 또한 유리할 수 있다―가변 자기장 크기가 전자석을 제어함으로써 용이하게 제어될 수 있다. 또한, 유도 가열은 가변 자기장의 소스와 열원 사이에 물리적 연결이 제공될 필요가 없기 때문에, 가열 프로파일에 대한 설계 자유 및 제어가 보다 양호할 수 있고, 비용이 보다 낮을 수 있다.
에어로졸 발생 디바이스는 적어도 하나의 열원에 전력을 제공하기 위한 전력원(power source)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 이것은 적어도 하나의 열원에 전력을 공급하기 위한 전력원(electrical power source)일 것이다. 예시적인 실시예에서, 디바이스는 전력원으로부터 적어도 하나의 열원으로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어기를 더 포함한다. 그러한 실시예들에서, 열원에 제공되는 전력을 시간에 따라 제어함으로써 열원의 가열 프로파일을 제어하는 것이 가능하다. 열원의 가열 프로파일을 제어함으로써, 에어로졸 발생 기재의 온도 프로파일을 제어하고, 이에 의해 사용 시에 에어로졸 발생 디바이스의 에어로졸 생성을 제어하는 것이 가능하다.
열원들의 열 출력을 정확하게 제어하기 위해, 디바이스는 적어도 하나의 온도 센서를 포함할 수 있다. 센서는 열원 근방 또는 열원 내에, 또는 에어로졸 발생 기재 근방 또는 에어로졸 발생 기재 내에 배치될 수 있다. 적합한 온도 센서들은 열전대들(termocouples), 열전대열들(thermopiles) 또는 저항 온도 검출기들(RTDs, 저항 온도계들로도 지칭됨)을 포함한다. 특정 실시예에서, 디바이스는 적어도 하나의 RTD를 포함한다. 온도 센서에 의해 측정된 온도 데이터는 제어기에 전달될 수 있다. 또한, 온도 데이터는 열원이 사전지정된 온도에 도달했을 때 제어기에 전달될 수 있어, 그에 따라 제어기가 전력 공급을 변경할 수 있다.
디바이스가 적어도 하나의 전기 저항 가열 요소, 전력원, 제어기 및 적어도 하나의 온도원(temperature)을 포함하는 경우, 세션에 걸친 적어도 하나의 가열 요소의 가열 프로파일은 제어기의 프로그래밍에 의해 사전지정된다. 특정 실시예에서, 적어도 하나의 가열 요소에 공급되는 전력의 제어는 퍼프가 발생할 때의 검출에 의존하지 않는다. 즉, 제어기는 퍼프 센서에 응답하여 가열 요소의 제어를 활성화, 비활성화, 또는 다른 방식으로 크게 변경하지 않으며; 오히려, 가열 프로파일들은 세션의 시점들에 따라 사전지정된다. 예를 들면, 제어기는 사용자에 의한 세션의 개시로부터 사전지정된 시간 기간이 경과한 후에 적어도 하나의 열원에 상이한 양의 전력을 제공하도록 프로그래밍될 수 있고, 이에 의해 그 시간에 열 출력을 변화시킬 수 있다.
제1 부분의 온도 프로파일이 사용 시에 제2 부분의 온도 프로파일과 상이하도록 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들의 온도 프로파일들을 제어함으로써, 에어로졸 발생 디바이스의 사용 동안에 소위 "퍼프 프로파일(puff profile)"을 제어하는 것이 가능하다. 특히, 에어로졸 발생 디바이스의 사용 전체에 걸쳐 실질적으로 일정한 퍼프 프로파일을 제공하는 것이 가능하다. 본원에 사용되는 바와 같이, "퍼프 프로파일" 또는 "퍼프 프로파일 당 퍼프(puff per puff profile)"는 에어로졸이 사용자에 의해 소비될 때 각 퍼프에서의 총 미립자 생성량(mg)의 양을 지칭한다.
에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들의 온도 프로파일들이 사용 시에 상이하도록 상기 부분들의 온도 프로파일들을 제어하는 하나의 방법은 2 개의 열원들, 즉 제1 열원 및 제2 열원을 포함하는 에어로졸 발생 디바이스를 사용하는 것이다. 그러한 디바이스가 제1 및 제2 부분들을 포함하는 에어로졸 발생 기재와 함께 사용되는 경우, 제1 열원은 에어로졸 발생 기재의 제1 부분을 가열하지만 태우지 않도록 배치되고, 제2 열원은 에어로졸 발생 기재의 제2 부분을 가열하지만 태우지 않도록 배치된다.
다른 실시예들에서, 디바이스는 2 개 초과의 열원들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 디바이스는 3 개, 4 개, 5 개 또는 5 개 초과의 열원들을 포함할 수 있다. 그러한 예들에서, 디바이스와 함께 사용되는 에어로졸 기재는 적절하게는 적어도 3 개, 4 개, 5 개 또는 5 개 초과의 부분들을 포함할 것이다. 열원들이 있는 것보다 많은 개수의 에어로졸 발생 기재의 부분들이 존재하는 것이 있을 수 있다. 바람직한 실시예에서, 디바이스는 정확하게 2 개의 열원들을 포함한다.
다른 실시예에서, 에어로졸 발생 기재를 가열하는 단계 동안, 제1 열원의 가열 프로파일은 제2 열원의 가열 프로파일과 상이할 수 있다. 전술한 구성에서, 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들의 온도 프로파일들은 각각 제1 및 제2 열원들의 가열 프로파일들에서 유래한다. 따라서, 제1 및 제2 열원들의 상이한 가열 프로파일들은 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들의 상이한 온도 프로파일들을 초래할 것이다.
제1 및 제2 열원들은 독립적으로 제어될 수 있으며; 즉, 제1 열원은 제2 열원과 별도로 제어될 수 있다. 그러한 일 실시예에서, 디바이스는 각각의 열원들에 독립적으로 전력을 제공할 수 있는 전력원 및 제어기를 포함할 수 있다. 전력원이 전력원인 경우, 제어기는 전력원으로부터 제2 열원으로의 전력 공급과는 독립적으로 전력원으로부터 제1 열원으로의 전력 공급을 제어할 수 있다. 사용 시에 각각의 열원들에 공급된 전력을 제어함으로써, 열원들의 가열 프로파일들이 제어될 수 있고, 이에 의해 하나 초과의 온도 프로파일을 갖는 제1 및 제2 부분들을 갖는 에어로졸 발생 기재를 제공할 수 있다.
제1 및 제2 열원들은 상이한 가열 프로파일을 가질 수 있는 단일 가열 요소의 부분들일 수 있다. 그렇지만, 바람직하게는, 제1 및 제2 열원들은 물리적으로 별도의 유닛들이다. 열원들이 전기 저항 가열 요소들인 경우, 가열 요소들에는 별도의 전류들이 공급될 수 있으며; 즉, 가열 요소들은 동일한 전기 회로의 일부가 아닐 수 있다.
2 개의 열원들을 사용하는 것에 의해, 각각의 열원들의 가열 프로파일들을 제어함으로써 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들의 온도 프로파일들을 정확하게 제어하는 것이 가능하다. 열원들의 가열 프로파일들의 제어는 결국 에어로졸 발생 기재의 부분들의 온도 프로파일들을 제어하며, 이는 온도 프로파일들이 열원들의 가열 프로파일들, 및 열원들과 기재 사이의 개재 공간의 절연 특성에서 유래하기 때문이다.
열원들의 가열 프로파일들이 에어로졸 발생 기재의 부분들의 온도 프로파일들을 유도하지만, 가열 프로파일들 및 온도 프로파일들은 정확히 대응하지는 않을 수 있다. 예를 들면: 에어로졸 발생 기재의 하나의 부분으로부터 다른 부분으로의 열 에너지의 전도의 형태로 "블리드(bleed)"가 있을 수 있고; 열원들로부터 기재로의 열 에너지의 전도의 변동이 있을 수 있으며; 기재의 열 용량에 따라서, 에어로졸 발생 기재의 온도 프로파일들의 변화와 열원들의 가열 프로파일의 변화 사이에 지연(lag)이 있을 수 있다.
디바이스가 제어기를 포함하는 실시예들에서, 제어기는 열원들의 가열 프로파일들이 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들에서의 사전지정된 온도 프로파일들을 유도하도록 열원들의 가열 프로파일들을 제어하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들면, 제어기는 열원들의 가열 프로파일들(및 그에 따른 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들의 유도된 온도 프로파일들)이 온도 변화율, 목표 온도, 시작 시간, 또는 이들의 조합이 상이하도록 열원들에 공급되는 전류를 제어하도록 프로그래밍될 수 있다. 특히, 제어기는 상기에서 구체적으로 설명된 에어로졸 발생 기재의 부분들의 온도 프로파일들 중 임의의 것을 유도하도록 열원들의 가열 프로파일들을 제어하도록 프로그래밍될 수 있다.
열원들이 전기 저항 가열 요소들인 특정 실시예에서, 전류는 제2 열원에 전류를 공급하기 전에 제1 열원에 공급될 수 있다. 제2 열원은 제1 열원이 기재로부터 에어로졸을 발생하기 시작한 후에 기재로부터 추가 에어로졸을 발생하도록 "단계적으로 시작될(phased in)" 수 있다.
열원들의 가열 프로파일들은 시차를 둘 수 있지만, 이들은 언제나 중첩된다. 즉, 복수의 열원들이 있는 경우, 하나 초과의 열원들이 에어로졸 발생 기재에 열 에너지를 공급하고 있는 적어도 하나의 시간 기간이 세션에서 존재할 것이다. 일 예에서, 2 개의 열원들이 있는 경우, 제1 및 제2 열원 둘 모두가 열 에너지를 에어로졸 발생 기재에 공급하는 적어도 하나의 시간 기간이 세션에서 존재할 것이다. 특히, 각 열원이 제어기에 의해 제어되는 전력원으로부터 전류를 수용하도록 구성된 전기 저항 가열 요소인 경우, 제1 및 제2 열원들 둘 모두에 전류가 공급되는 적어도 하나의 시간 기간이 세션에서 존재할 것이다.
일부 실시예들에서, 제1 열원(및 결과적으로 에어로졸 발생 기재의 제1 부분)은 제2 열원(및 결과적으로 에어로졸 발생 기재의 제2 부분)보다 디바이스의 마우스 단부에 근접하게 배치된다. 특정 실시예에서, 제2 열원보다 마우스 단부에 근접하게 배치된 제1 열원이 열 에너지를 방출하기 시작하고, 이에 의해 에어로졸 발생 기재의 제1 부분을 가열한 후에, 제2 열원이 열 에너지를 방출하기 시작하고, 이에 의해 제2 부분을 가열한다.
각각의 열원들은 바람직하게는 세션 동안의 지속적인 기간 동안에 열 에너지를 방출한다. 특히, 각각의 열원들은 세션의 적어도 25%, 50% 또는 75%의 지속기간을 갖는 지속적인 기간 동안에 열 에너지를 방출한다. 일 실시예에서, 각 열원이 세션에서 열 에너지를 방출하기 시작하면, 각 열원은, 에어로졸 발생 기재가 고갈되는 세션의 종료 때까지 열 에너지를 계속 방출한다. 환언하면, 각 열원이 제어기에 의해 제어되는 전력원으로부터 전류를 수용하도록 구성된 전기 저항 가열 요소인 경우, 각각의 열원이 전력원으로부터 전류를 수용하기 시작하면, 각 열원에는 에어로졸 발생 기재가 고갈되는 세션의 종료 때까지 전류가 계속 공급될 것이다.
지속적인 기간 동안에 열을 방출하는 것은, 에어로졸 발생 기재의 부분들을 매우 높은 온도로 가열할 필요 없이, 또는 열원이 매우 높은 온도를 가질 필요 없이, 디바이스가 실질적으로 일관된 에어로졸 형성을 제공한다는 것을 의미할 수 있다. 이것은 에어로졸 발생 기재의 과열 또는 탄화(charring)를 회피하는 것을 도울 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 에어로졸 발생 디바이스 내에 배치된 열원의 온도는 사용 시에 240℃를 초과하지 않는다. 이것은 담배가 과열되지 않는 것을 보장한다.
본 발명의 다른 양태는 에어로졸을 발생시키는데 사용되는 디바이스이다. 일 실시예에서, 에어로졸 발생 디바이스는 제1 및 제2 가열 구역들을 갖는 기재 또는 가열 챔버를 갖는다. 가열 챔버는 대체로 중공의 원통형 튜브의 형태이며, 가열 챔버 내에는 사용 시에 가열하기 위한 에어로졸 발생 기재가 삽입된다. 챔버는, 기재가 공동(cavity) 내로 삽입될 때, 제1 및 제2 가열 구역들이 각각 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들에 대응하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 가열 구역들은 가열 챔버를 따라 길이방향으로 정렬된다.
디바이스는 적어도 하나의 열원을 더 포함한다. 사용 시에, 제1 및 제2 가열 구역들은 열 에너지를 적어도 하나의 열원으로부터 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들로 각각 전달한다. 일부 실시예들에서, 디바이스는 제1 열원 및 제2 열원을 포함한다. 그러한 실시예들에서, 제1 및 제2 가열 구역들은 제1 및 제2 열원들에 대응한다.
바람직하게는, 제1 및 제2 가열 구역들은 열 에너지를 에어로졸 발생 기재의 외부 표면으로 전달한다. 즉, 바람직하게는 적어도 하나의 열원도 제1 및 제2 가열 구역들도 사용 시에 에어로졸 발생 기재 내에 배치되지 않는다. 이것은 에어로졸 발생 디바이스와 함께 특히 용이하게 제거 가능한 및/또는 일회용인 에어로졸 발생 기재를 사용하는 것을 허용할 수 있다.
다른 실시예들에서, 디바이스는 2 개 초과의 가열 구역들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 디바이스는 3 개, 4 개, 5 개 또는 5 개 초과의 가열 구역들을 포함할 수 있다. 이들 예들에서, 디바이스는 적절하게 임의의 개수의 열원들을 포함할 수 있다. 열원들이 있는 것보다 많은 개수의 가열 구역들이 존재하는 것이 있을 수 있다.
적어도 하나의 열원은 환형, 또는 적어도 부분적인 환형일 수 있다. 일 실시예에서, 가열 요소는 박막 히터일 수 있다. 다른 실시예에서, 열원이 환형인 경우, 에어로졸 발생 기재는 로드의 형태이다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 기재는, 특히 에어로졸 발생 기재가 로드의 형태인 경우, 사용 시에 열원의 환형부(annulus) 내에 동축으로 놓여 있다.
바람직한 실시예에서, 에어로졸 발생 디바이스는 가열 챔버를 따라 길이방향으로 배치된 정확하게 2 개의 열원들을 포함한다. 도 1은 기재가 챔버 내에 배치될 때의 가열 챔버의 단면도이다. 에어로졸 발생 디바이스는 가열 챔버(100)를 따라 길이방향으로 배치된 정확하게 2 개의 열원(102 및 104)을 포함한다. 특히, 제1 열원(102)은 제2 열원(104)보다 마우스 단부(106)에 근접하게 배치된다. 제2 열원(104)은 제1 열원(102)보다 원위 단부(108)에 근접하게 배치된다. 에어로졸 발생 기재(200)는 제1 부분(202) 및 제2 부분(204)을 포함한다. 사용 시에, 제1 열원(104)은 제2 열원(104)이 열 에너지를 제2 부분(204)에 공급하기 전에 열 에너지를 제1 부분(202)에 공급한다.
상기에서 논의된 바와 같이 상이한 가열 프로파일들을 갖는 복수의 열원들과 함께 또는 그 대안으로서 사용될 수 있는, 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들의 온도 프로파일들을 제어하는 다른 방법은 열적 절연 재료들 또는 구성요소들의 사용이다. 일부 실시예들에서, 열적 절연 재료는 적어도 하나의 열원과 제1 및 제2 가열 구역들 사이에 배치되고, 이에 의해 사용 시에 적어도 하나의 열원으로부터 에어로졸 발생 기재로의 열 전달을 적어도 부분적으로 억제한다. 실질적으로 동일한 양의 열 에너지가 적어도 하나의 열원으로부터 양쪽 가열 구역들의 방향으로 방출되는 경우, 제2 가열 구역이 에어로졸 발생 기재의 제2 부분으로 전달할 때, 제1 가열 구역이 그럼에도 불구하고 동일한 양의 열 에너지를 에어로졸 발생 기재의 제1 부분으로 전달하지 않도록, 절연 재료 또는 구성요소가 제1 및 제2 가열 구역들에 대해 상이하게 구성되고, 그래서 상기 부분들의 온도 프로파일들이 서로 상이할 것이다. 그러한 구성의 일 예는, 절연 재료가 적어도 하나의 열원과 제1 가열 구역 사이에 배치되지만, 적어도 하나의 열원과 제2 가열 구역 사이에는 그러한 절연 재료가 존재하지 않는 것일 수 있다.
특정 실시예에서, 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들은 단일 열원에 의해 가열된다. 즉, 제1 및 제2 부분들의 상이한 온도 프로파일들은 절연 재료만의 구성에서 유래한다.
예시적인 절연 재료들은 에어로겔들(aerogels), 졸-겔들(sol-gels) 또는 세라믹들을 포함한다. 예를 들면, 절연 재료들은 유리, 실리카 겔(silica gel), 황산 칼슘 섬유들(calcium sulfate fibres) 또는 탄소 필라멘트들(carbon filaments)을 포함할 수 있다. 절연 구성요소는 진공 단열재의 층―저압으로 배기된 내부 영역을 제공하는 재료에 의해 경계지어진 층―일 수 있다.
예
에어로졸 발생 디바이스에 있어서,
제1 및 제2 부분들을 포함하는 담배 로드(tobacco rod);
로드의 각각의 부분들에 대응하는 제1 및 제2 전기 저항 가열 요소;
전력원;
복수의 RTD들; 및
제1 및 제2 저항 가열 요소들에 공급되는 전력을 제어하기 위한 제어부를 포함하며;
제어기는 하기를 수행하도록 프로그래밍되었다:
- 디바이스가 켜진 경우, 제1 전기 저항 가열 요소에 전력을 제공하여 요소를 즉시 240℃의 온도로 가열하고; 요소가 240℃에 도달하면, 요소를 그 온도로 유지하며;
- 디바이스를 켰을 때부터 75 초에, 제2 전기 저항 가열 요소에 전력을 제공하여 요소를 160℃의 온도로 가열하고; 요소가 160℃에 도달하면, 요소를 그 온도로 유지하며;
- 디바이스를 켰을 때부터 135 초에, 제2 전기 저항 가열 요소에 전력을 제공하여 요소를 240℃의 온도로 가열하고; 요소가 240℃에 도달하면, 요소를 그 온도로 유지하며;
- 디바이스를 켰을 때부터 145 초에, 제1 전기 저항 가열 요소의 온도를 135℃로 낮추며;
- 디바이스를 켰을 때부터 280 초에, 가동 중단한다.
도 2는 프로그래밍된 2 개의 가열 요소들의 히터 트레이스(heater trace)를 도시하고 있다. 도 3은 2 개의 가열 요소들에 대응하는 RTD들에 의해 기록된 가열 요소들의 온도 트레이스를 도시하고 있다. 이러한 제2 트레이스는 가열 요소들이 사전지정된 온도에 도달하는데 걸리는 시간, 및 제1 가열 요소만이 기재의 제1 부분을 가열하는 것에도 불구하고 에어로졸 발생 기재의 제2 부분의 온도 상승을 고려하고 있다.
본원에 설명된 다양한 실시예들은 단지 청구된 특징들을 이해 및 교시하는 것을 돕기 위해 제시된다. 이들 실시예들은 단지 실시예들의 대표적인 샘플이고, 여기에만 국한되거나 그리고/또는 배타적인 것은 아니다. 본원에 설명된 이점들, 실시예들, 예들, 기능들, 특징들, 구조들, 및/또는 다른 양태들은 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범위에 대한 제한들, 또는 청구항들의 균등물들에 대한 제한들로서 고려되지 않아야 하고, 청구된 발명의 범위로부터 이탈하지 않으면서 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 변형들이 이루어질 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들은 본원에 구체적으로 설명된 것들 이외의, 개시된 요소들, 구성요소들, 특징들, 부품들, 단계들, 수단들 등의 적절한 조합들을 적절하게 포함할 수 있거나, 이들로 구성될 수 있거나, 이들로 본질적으로 구성될 수 있다. 또한, 본 개시는 현재 청구되지 않지만 추후에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.

Claims (19)

  1. 사용 시에 에어로졸 발생 기재(aerosol-generating substrate)를 가열하지만 태우지 않도록 배치된 적어도 하나의 열원(heat source)을 갖는 에어로졸 발생 디바이스(aerosol-generating device)를 사용하여 상기 에어로졸 발생 기재로부터, 에어로졸(aerosol)을 발생시키는 방법으로서,
    상기 에어로졸 발생 기재는 실질적으로 동일한 조성(composition)을 갖는 제1 및 제2 부분들을 포함하고, 그리고/또는 상기 에어로졸 발생 기재는 제1 및 제2 부분들을 포함하고 상기 부분들 사이에는 물리적 분리가 존재하지 않으며;
    상기 방법은,
    가열 동안에 상기 에어로졸 발생 기재의 제1 부분의 온도 프로파일(temperature profile)이 상기 에어로졸 발생 기재의 제2 부분의 온도 프로파일과 상이하도록, 상기 에어로졸 발생 디바이스 내의 상기 에어로졸 발생 기재를 사용의 세션(session of use)에 대응하는 시간 기간에 걸쳐 가열하는 단계를 포함하고,
    세션의 제1 파트 동안, 상기 에어로졸 발생 기재의 제1 부분은 사전지정된 작동 온도에 도달하고 지속적인 기간 동안 그 온도로 유지되고, 제2 부분은 제1 부분의 온도보다 낮은 제1 온도에 도달하고, 제1 부분은 제2 부분이 제1 온도에 도달하는 것보다 더 급속하게 사전지정된 작동 온도에 도달하고,
    세션의 제2 파트 동안, 제2 부분은 사전지정된 제2 온도로 상승하고 지속적인 기간 동안 그 온도로 유지되고,
    세션의 제3 파트 동안, 제2 부분은 사전지정된 제3 온도로 상승하고 지속적인 기간 동안 그 온도로 유지되며, 제3 온도는 작동 온도인,
    에어로졸 발생 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가열은 적어도 2 분의 지속기간(duration)을 가지며, 상기 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들 각각의 온도는 상기 가열의 지속기간의 적어도 절반 동안에 100℃보다 높은,
    에어로졸 발생 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 디바이스는,
    사용 시에 상기 에어로졸 발생 기재의 제1 부분을 가열하지만 태우지 않도록 배치된 제1 열원; 및
    사용 시에 상기 에어로졸 발생 기재의 제2 부분을 가열하지만 태우지 않도록 배치된 제2 열원을 포함하는,
    에어로졸 발생 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 가열 동안에, 상기 제1 열원의 가열 프로파일(heating profile)은 상기 제2 열원의 가열 프로파일과 상이한,
    에어로졸 발생 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 열원들은 독립적으로 제어 가능한,
    에어로졸 발생 방법.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 열원은 상기 제2 열원 이전에 상기 에어로졸 발생 기재를 가열하기 시작하는,
    에어로졸 발생 방법.
  7. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 디바이스는 마우스 단부(mouth end) 및 원위 단부(distal end)를 가지며, 상기 에어로졸 발생 기재의 제1 부분은 상기 에어로졸 발생 기재의 제2 부분보다 상기 디바이스의 마우스 단부에 더 근접하게 배치되는,
    에어로졸 발생 방법.
  8. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열원 또는 각각의 열원이 상기 에어로졸 발생 기재를 가열하기 시작하면, 상기 열원은 사용의 세션이 종료될 때까지 상기 에어로졸 발생 기재를 계속해서 가열하는,
    에어로졸 발생 방법.
  9. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 디바이스는 사용 시에 상기 적어도 하나의 열원과 상기 에어로졸 발생 기재 사이에 배치된 열적 절연 재료(thermally insulative material)를 포함하며, 상기 열적 절연 재료의 구성은 상기 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들에 대해 상이한,
    에어로졸 발생 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들은 단일 열원에 의해 가열되는,
    에어로졸 발생 방법.
  11. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 기재는 담배 성분(tobacco component)을 포함하는,
    에어로졸 발생 방법.
  12. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 디바이스는 담배 가열 제품(Tobacco Heating Product)인,
    에어로졸 발생 방법.
  13. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 기재는 상기 에어로졸 발생 기재의 60 내지 90 중량%의 양의 담배 성분, 상기 에어로졸 발생 기재의 0 내지 20 중량%의 양의 필러(filler), 및 상기 에어로졸 발생 기재의 10 내지 20 중량%의 양의 에어로졸 발생제(aerosol generating agent)를 포함하는,
    에어로졸 발생 방법.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열원 또는 각각의 열원들의 온도는 240℃를 초과하지 않는,
    에어로졸 발생 방법.
  15. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 디바이스는 상기 적어도 하나의 열원에 전력을 공급하기 위한 전력원(power source)을 포함하는,
    에어로졸 발생 방법.
  16. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열원은 박막 히터(thin film heater)인,
    에어로졸 발생 방법.
  17. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 디바이스는 상기 에어로졸 발생 기재로부터 실질적으로 일정한 퍼프 프로파일(puff profile)을 제공하는,
    에어로졸 발생 방법.
  18. 에어로졸 발생 디바이스로서,
    가열 챔버를 포함하며,
    상기 가열 챔버는, 제1 및 제2 부분들을 포함하는 에어로졸 발생 기재가 상기 디바이스의 상기 가열 챔버 내에 배치되었을 때, 상기 에어로졸 발생 기재의 제1 및 제2 부분들을 각각 태우지 않으면서 가열하도록 배치된 제1 및 제2 가열 구역들을 갖고,
    상기 디바이스는, 사용 시에, 사용의 세션에 대응하는 시간 기간에 걸쳐, 상기 제1 가열 구역의 가열 프로파일이 상기 제2 가열 구역의 가열 프로파일과 상이하도록 구성되어,
    세션의 제1 파트 동안, 상기 에어로졸 발생 기재의 제1 부분은 사전지정된 작동 온도에 도달하고 지속적인 기간 동안 그 온도로 유지되고, 제2 부분은 제1 부분의 온도보다 낮은 제1 온도에 도달하고, 제1 부분은 제2 부분이 제1 온도에 도달하는 것보다 더 급속하게 사전지정된 작동 온도에 도달하고,
    세션의 제2 파트 동안, 제2 부분은 사전지정된 제2 온도로 상승하고 지속적인 기간 동안 그 온도로 유지되고,
    세션의 제3 파트 동안, 제2 부분은 사전지정된 제3 온도로 상승하고 지속적인 기간 동안 그 온도로 유지되며, 제3 온도는 작동 온도인,
    에어로졸 발생 디바이스.
  19. 삭제
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