KR102284294B1 - 펌핑된 공기에 의해 액체 에어로졸 형성 기재를 분배하는 에어로졸 발생 시스템 및 방법 - Google Patents

펌핑된 공기에 의해 액체 에어로졸 형성 기재를 분배하는 에어로졸 발생 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 액체 저장부(5); 액체 에어로졸 형성 기재를 휘발시키기 위한 기화기(7); 및 공기를 액체 저장부 내로 펌핑해서, 액체 에어로졸 형성 기재의 부피를 액체 저장부로부터 밀어내고, 밀려나간 액체 에어로졸 형성 기재의 부피를 기화기(7)에 공급하기 위한, 펌프(3)를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템을 제안하고 있다. 본 발명은 또한 에어로졸을 발생시키기 위한 방법을 제안하고 있다.

Description

펌핑된 공기에 의해 액체 에어로졸 형성 기재를 분배하는 에어로졸 발생 시스템 및 방법
본 발명은 에어로졸 발생 시스템, 예컨대 핸드헬드 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에어로졸 형성 기재가 액체이며 액체 저장부에 함유되는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
공지된 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 장치 및 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 액체 저장부를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품을 포함하고 있다. 에어로졸 발생 장치는 펌프 및 기화기를 포함한다. 이러한 에어로졸 발생 시스템이 작동하는 동안, 펌프는 액체 저장부로부터 액체 에어로졸 형성 기재를 수용하고 수용된 액체 에어로졸 형성 기재를 기화기에 펌핑한다. 기화기는 히터에 의해 액체 에어로졸 형성 기재에 열을 가한다. 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하여, 예를 들어 에어로졸 발생 시스템의 사용자에 의해 흡입될 수 있는 에어로졸이 발생된다.
작동하는 동안, 에어로졸 발생 시스템의 배향은 에어로졸 발생 시스템을 보유하는 사용자에 의해 가변될 수 있다. 현재의 배향에 따라, 기포가 펌프를 통해 빨아들여질 수도 있다. 이러한 경우, 불필요하게 터지는 액체 에어로졸 형성 기재가 기화기에 전달될 것이다. 따라서, 기화기에 의해 발생되는 에어로졸의 부피가 펌프 작동에 따라 달라질 수 있고 원하는 용량과 다를 수도 있다. 더욱이, 장기적으로 펌프는 공동 피팅(cavity pitting)으로 인해 펌핑된 기포에 의해 손상될 수 있고, 그의 성능이 악화될 수 있고, 그 수명이 감소될 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 일반적으로 매우 점성이다. 그러나, 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위해 상업적으로 이용 가능한 펌프는 원래 다른 목적을 위해, 특히 에어로졸 발생 시스템용 액체 에어로졸 형성 기재보다 10 내지 500배 많은 유체의 범위와 점성이 덜한 수계 용액을 펌핑하기 위해 설계된 것이다. 따라서, 고점성 액체 에어로졸 형성 기재를 펌핑하고 이러한 액체의 소정의 부피를 공급하는 것은 이러한 펌프에 대한 도전과제이다. 또한, 펌프의 수명은 수계 용액 대신에 고점성 액체 에어로졸 형성 기재를 펌핑하는 것에 의해 시달릴 수 있다.
에어로졸 발생 시스템의 현재의 배향과 독립적으로, 또는 적어도 광범위한 배향 위에 기화기에 소정의 부피의 액체 에어로졸 형성 기재를 분배할 수 있게 하는 개선된 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 상업적으로 입수가능하고 원래 저점도 용액을 펌핑하도록 설계된 펌프의 증가된 수명을 갖는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 액체 저장부, 펌프 및 기화기를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 기화기는 액체 에어로졸 형성 기재를 휘발시키도록 구성되어 있다. 펌프는 액체 저장부 내로 공기를 펌핑하여 액체 저장부로부터 액체 에어로졸 형성 기재의 부피를 밀어내고, 에어로졸 형성 기재의 밀려나간 부피를 기화기에 공급하도록 구성되어 있다.
펌프는 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하고 있는 액체 저장부 내로 공기를 가압한다. 액체 저장부 내로 가압된 공기는 액체 에어로졸 형성 기재를 변위시켜 액체 에어로졸 형성 기재의 부피가 액체 저장부로부터 기화기로 기포 없이 분배되도록 한다. 기화기에 분배된 액체 에어로졸 형성 기재의 부피는 액체 저장부 내로 펌핑된 압축된 공기의 부피에 따라 달라진다. 펌프는 액체 저장부의 상류에 배치되어 있고 액체 저장부와 기화기 사이에 개재되어 있는 것이 아니다. 따라서, 액체 에어로졸 형성 기재는 펌프를 통해 펌핑되지 않는다. 따라서, 펌프를 통해 고점도를 갖는 액체 에어로졸 형성 기재를 펌핑하는 것과 관련된 문제점이 피해진다. 펌프가 공기만을 펌핑하기 때문에, 펌프는 에어로졸 발생 시스템의 현재 배향에 의존하는 펌핑된 액체에 포함된 기포의 공동 피팅에 의해 야기되는 손상을 입지 않을 수 없다. 따라서, 에어로졸 발생 시스템은 의도된 부피의 액체 에어로졸 형성 기재를 기화기에 신뢰성 있게 전달할 수 있고, 바람직하게는 에어로졸 발생 시스템의 현재 배향과 독립적으로, 에어로졸 발생 시스템의 광범위한 배향으로 상기 전달된 부피의 액체 에어로졸 형성 기재를 휘발시킬 수 있다.
펌프는 바람직하게 액체 저장부의 상류에 배치되어 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '상류', '하류', '근위', '원위', '전방', 및 '후방'은 사용자가 사용 동안에 에어로졸 발생 시스템 상에서 흡인하는 방향에 관하여 에어로졸 발생 시스템의 구성 요소의 상대적인 위치 또는 구성 요소의 부분을 설명하는 데 사용된다. 에어로졸 발생 시스템은 사용 시 에어로졸이 에어로졸 발생 시스템을 빠져나가고 사용자에게 전달되는 마우스 말단을 포함할 수 있다. 또한 마우스 말단은 근위 말단으로 지칭될 수 있다. 사용 시, 에어로졸 발생 시스템에 의해 발생된 에어로졸을 흡입하기 위해, 사용자는 에어로졸 발생 시스템의 근위 또는 마우스 말단으로 흡인한다. 에어로졸 발생 시스템은 근위 또는 마우스 말단에 대향하는 원위 말단을 포함하고 있다. 에어로졸 발생 시스템의 근위 또는 마우스 말단은 또한 하류 말단이라고도 지칭될 수도 있다. 에어로졸 발생 시스템의 원위 말단은 상류 말단이라고도 지칭될 수도 있다. 펌프가 액체 저장부의 상류에 배치됨에 따라, 펌프는 액체 저장부에 비해 원위 말단에 더 가깝게 배치되어 있다. 에어로졸 발생 시스템의 구성 요소, 또는 구성 요소의 부분은, 에어로졸 발생 시스템의 근위, 하류 또는 마우스 말단과 원위 또는 상류 말단 사이의 그들의 상대 위치에 기초하여 서로의 상류 또는 하류에 있는 것으로 설명될 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 물과 비교하여 비교적 높은 점도를 갖는 액체 에어로졸 형성 기재를 기화시키도록 구성될 수 있다. 이러한 액체 에어로졸 형성 기재의 점도는 약 10 내지 500 mPa-s의 범위, 바람직하게 약 17 내지 86 mPa-s의 범위에 있을 수 있다.
펌프는 바람직하게 펌프 작동 중에 공기 만이 펌프에 들어가도록 구성되어 있다. 따라서, 어떠한 점성 액체 에어로졸 형성 기재도 펌프를 통과하지 않는다.
펌프는 바람직하게 펌프 작동 당 소정의 부피의 공기를 펌핑하도록 구성되어 있는 마이크로펌프이다.
펌프는 바람직하게 펌프 작동 당 소정의 부피의 액체 에어로졸 형성 기재를 액체 저장부로부터 기화기로 밀어내도록 구성되어 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 본질적으로 비압축성이어서 상기 부피의 액체 에어로졸 형성 기재가 액체 에어로졸 형성 기재의 압력에 의존하지 않는다.
펌프는 원하는 부피의 액체 에어로졸 형성 기재를 기화기로 밀기 위해 조심스럽게 조율될 수 있다. 액체 저장부로부터 원하는 부피의 액체 에어로졸 형성 기재를 밀어내기 위해, 특정 부피의 공기가 펌프에 의해 액체 저장부 내로 펌핑되어야 한다. 액체 저장부 내로 펌핑된 압축된 공기는 압축된 공기에 의해 액체 저장부로부터 밀려나가고 있는 액체의 부피를 차지한다. 액체 저장부 내의 특정 압력에서 압축된 공기를 유지하기 위해, 액체 저장부의 유입구에 일방향 밸브가 제공될 수 있다. 바람직하게, 펌프는 일정 압력의 공기를 액체 저장부로 펌핑해서 펌핑된 공기의 부피가 밀려나간 액체 에어로졸 형성 기재의 부피에 대응하도록 한다. 바람직하게, 펌프는 가변적이거나 일정한 지속 기간의 간격 동안, 예를 들어 초당 대략 0.5 내지 2μl의 낮은 유속으로, 요구에 맞게 액체 에어로졸 형성 기재가 전달되도록 할 수 있다. 기화기에 전달된 액체 에어로졸 형성 기재의 유속은 펌프의 펌핑 빈도에 따라 달라질 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재의 원하는 유속을 달성하기 위해, 구체적인 바람직한 유속 및 구체적인 작동 가능한 펌핑 빈도 사이의 관련성을 저장하고 있는 룩업 테이블로부터 펌프의 적절한 펌핑 빈도가 결정될 수 있다. 원하는 액체 에어로졸 형성 기재의 유속은 룩업 테이블에 기초하여 펌핑 빈도를 적절한 설정 또는 조정하는 것에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게, 에어로졸 발생 시스템은 액체 에어로졸 형성 기재의 부피가 액체 저장부로부터 튜브의 개방 말단의 하류에 배치되어 있는 기화기로 공급되는 튜브를 포함하고 있다.
튜브는 노즐일 수 있다. 튜브는 임의의 적절한 재료, 예를 들어 유리, 실리콘, 금속, 예를 들어 스테인리스 스틸, 또는 플라스틱 재료, 예를 들어, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)을 포함할 수 있다. 튜브의 크기는 액체 저장부의 유출구의 크기와 일치할 수 있다. 예를 들어, 튜브는 약 1 내지 2mm의 직경을 가질 수 있지만, 다른 크기가 가능하다. 튜브는 약 1mm 직경을 갖는 모세관 노즐, 예를 들어 실리콘 튜빙을 통해 상기 액체 저장부의 유출구에 연결된, 유리 노즐일 수 있다. 바람직하게, 튜브는 모세관 튜브를 포함하고 있다. 모세관 튜브의 단면은 원형, 타원형, 삼각형, 사각형 또는 액체를 운반하기 위한 임의의 적절한 형상일 수 있다. 모세관 튜브의 단면적의 적어도 폭 치수는 바람직하게, 한편으로 모세관력이 존재하도록 충분히 작게 선택될 수 있다. 동시에, 모세관 튜브의 단면적은 바람직하게 적절한 부피의 액체 에어로졸 형성 기재가 가열 요소로 운반될 수 있도록 충분히 크다. 일반적으로, 모세관 튜브의 단면적은 몇몇 실시예에서 4mm2 미만, 1mm2 미만, 또는 0.5mm2 미만이다.
바람직하게는, 기화기는 액체 에어로졸 형성 기재의 공급된 부피를 가열하기 위한 히터를 포함하고 있다. 히터는 에어로졸을 형성하기 위해 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하고 액체 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 휘발시키는 데 적합한 임의의 장치이다. 히터는 가열된 코일, 가열된 모세관, 가열된 메쉬 또는 가열된 금속 판일 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 요소 또는 요소들의 온도는 바람직하게 전기 회로에 의해 제어된다.
기화기는 가열 요소로서, 길이 방향으로 튜브로부터 연장되어 있는 가열 코일을 포함할 수 있다. 가열 코일은 튜브를 가로질러서 장착될 수 있다. 가열 코일은 최대 3mm, 바람직하게 최대 1mm에 대해 튜브의 개방 말단과 중첩할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 튜브의 개방 말단과 가열 코일 사이에 거리가 있을 수 있다. 가열 코일의 길이는 2mm 내지 9mm, 바람직하게 3mm 내지 6mm일 수 있다. 가열 코일의 직경은, 가열 코일의 한 말단이 튜브 주위에 장착될 수 있도록 선택될 수 있다. 가열 코일의 직경은 1mm 내지 5mm, 바람직하게 2mm 내지 4mm일 수 있다.
기화기는 가열 요소로서, 길이 방향으로 튜브로부터 연장되어 있는 원뿔형 히터를 포함할 수 있다. 원뿔형 히터는 튜브의 개방 말단과 중첩할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 튜브의 개방 말단과 원뿔형 히터 사이에 0.1mm 내지 2mm, 바람직하게 0.1mm 내지 1mm의 거리가 있을 수 있다. 원뿔형 히터의 경사 높이는 2mm 내지 7mm, 바람직하게 2.5mm 내지 5mm일 수 있다. 단면도에서의 원뿔형 히터의 직경은, 일 말단으로부터 다른 말단으로의 경사 높이에 따를 때, 제1 직경으로부터 제2 직경으로 증가할 수 있다. 제1 직경은 0.1mm 내지 2mm, 바람직하게 0.1mm 내지 1mm일 수 있다. 제2 직경은 1.2mm 내지 3mm, 바람직하게 1.5mm 내지 2mm일 수 있다. 바람직하게, 원뿔형 히터는, 튜브로부터 빠져나가는 액체 에어로졸 형성 기재가 제2 직경 이전에 제1 직경에서 원뿔형 히터를 통과하도록 배열되어 있다. 원뿔형 히터의 제1 직경은, 원뿔형 히터의 한 말단이 튜브 주위에 장착될 수 있도록 선택될 수 있다.
기화기는 가열 요소로서, 예를 들어 고체 또는 메쉬 표면을 갖는 편평한 히터를 포함할 수 있다. 기화기는 가열 요소로서, 메쉬 히터를 포함할 수 있다. 기화기는 가열 요소로서, 필라멘트의 배열체를 포함할 수 있다.
기화기는 고체, 가요성, 다공성, 및 천공된 기재 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 그 위에서 가열 요소는, 예를 들어 장착된, 인쇄된, 증착된, 에칭된, 적층된 것 중 적어도 하나가 될 수 있다. 기재는 중합체 또는 세라믹 기재일 수 있다.
펌프와 히터 둘 모두는 퍼프 검출 시스템에 의해 트리거될 수 있다. 대안적으로, 펌프 및 히터는 온-오프 버튼을 누름으로써 트리거될 수 있고, 사용자의 퍼프 지속기간 동안 유지될 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 액체 에어로졸 형성 기재의 부피가 공급되는 챔버를 포함하고 있다. 기화기의 히터는 액체 저장부의 유출구의 하류에 있는 챔버 내부에 배열되어 있다.
바람직하게는, 액체 저장부는 기화기에 공급될 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하고 펌프로부터 공기를 수신하도록 구성되어 있다. 액체 저장부는 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 용기 또는 저장소로서 구성될 수 있다.
바람직하게, 액체 저장부는 펌프로부터 수신된 공기를 수집하기 위한 수단 및 액체 저장부 내로 펌핑된 공기가 기화기로 통과하는 것을 억제하기 위한 수단을 포함하고 있다. 수신된 공기가 펌프로 다시 빠져나가는 것을 방지하기 위해, 액체 저장부는 펌프로부터 공기를 수신하기 위한 유입구로서 일방향 밸브를 포함할 수 있다.
바람직하게, 펌프로부터 수신된 공기를 수집하기 위한 수단 및 액체 저장부 내로 펌핑된 공기가 기화기로 통과하는 것을 방지하기 위한 수단은 액체 저장부를 제1 저장 부피 및 제2 저장 부피로 분리하는 분리 유닛이다. 제1 저장 부피는 공기를 수신하기 위해 펌프에 연결되어 있다. 제2 저장 부피는 기화기에 연결되어 있다. 분리 유닛은 액체 에어로졸 형성 기재를 통과하게 하고 제1 저장 부피로부터 제2 저장 부피로의 공기의 통과를 억제하도록 구성되어 있다. 분리 유닛은 필수적으로 제1 저장 부피로부터 제2 저장 부피로의 기포없이 액체 에어로졸 형성 기재를 통과시키기 위해, 제1 및 제2 저장 부피 사이의 적어도 하나의 분할 벽면 및 적어도 하나의 갭 또는 밸브, 바람직하게는 일방향 밸브를 액체 저장부 내에 제공함으로써 구현될 수 있다. 분리 유닛은 갭 또는 밸브가 액체 저장부의 광범위한 배향에 걸쳐서 제1 저장 부피에서 액체 에어로졸 형성 기재의 충전 수준 아래에 위치되도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 분리 유닛은 액체 저장부의 광범위한 배향에 걸쳐서 기포가 없는 액체 분배를 가능하게 한다.
바람직하게는, 액체 저장부는 주변 대기에 대해 밀봉식으로 밀봉된 각각의 연결에 의해 펌프와 기화기 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 바람직하게는, 연결은 자가 치유 관통형(self-healing pierceable) 막으로서 구성되어 있다. 막은 액체 저장부에 저장된 액체 에어로졸 형성 기재의 바람직하지 않은 누출을 방지한다. 액체 저장부는 교체형 탱크 또는 용기로서 구성될 수 있다. 교체형 액체 저장부를 펌프 및/또는 기화기에 연결하기 위해 각각의 바늘형 중공관이 각각의 막을 통해 관통될 수 있다. 펌프 및/또는 기화기가 액체 저장부에 연결될 때, 막은 액체 에어로졸 형성 기재의 바람직하지 않은 누출 및 액체 저장부로부터의 공기의 누출 및 액체 저장부로의 공기의 누출을 피한다.
바람직하게, 에어로졸 발생 시스템은 메인 유닛 및 카트리지를 포함하고 있으며, 여기서 카트리지는 메인 유닛에 제거 가능하게 연결될 수 있고, 여기서 메인 유닛은 전력 공급부를 포함할 수 있고, 여기서 액체 저장부는 카트리지에 제공될 수 있고, 여기서 펌프는 메인 유닛에 제공될 수 있다. 바람직하게, 메인 유닛은 기화기를 더 포함하고 있다.
에어로졸 발생 시스템은 기화기 및 전력 공급원에 연결된 전기 회로를 더 포함할 수 있다. 전기 회로는 기화기의 전기 저항을 모니터링하고, 바람직하게 기화기의 전기 저항에 따라 기화기로의 전력 공급을 제어하도록 구성될 수도 있다.
전기 회로는 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서일 수 있는 마이크로프로세서를 갖는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 전기 회로는 추가적인 전자 부품을 포함할 수 있다. 전기 회로는 기화기로의 전력 공급을 조절하도록 구성될 수 있다. 전력은 시스템이 활성화된 후 기화기에 연속적으로 공급될 수도 있거나 간헐적으로, 예컨대 퍼핑할 때마다(puff-by-puff basis) 공급될 수도 있다. 전력은 전류의 펄스 형태로 기화기에 공급될 수 있다.
전기 회로는 펌프의 펌핑 빈도를 설정하거나 조절하도록 그리고/또는 펌프에 대한 전력 공급을 제어하도록 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 유리하게는, 전력 공급부, 통상적으로는 배터리, 예를 들어 하우징의 본체 내에 포함한다. 전력 공급부는 커패시터와 같은 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 전력 공급부는 재충전을 요구할 수 있고 하나 이상의 경험을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다; 예를 들면, 전력 공급부는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배수인 기간 동안 에어로졸의 연속적인 발생을 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 전원은 소정의 퍼핑 횟수 또는 히터 조립체의 개별 활성화를 가능하게 하는 충분한 용량을 가질 수 있다.
주변 공기가 에어로졸 발생 시스템에 진입하도록 하기 위해, 에어로졸 발생 시스템의 하우징의 벽면, 바람직하게는 기화기와 대향하는 벽면, 바람직하게는 하단 벽면에는 적어도 하나의 반-개방(semi-open) 유입구가 제공되어 있다. 반-개방 유입구는 바람직하게 공기가 에어로졸 발생 시스템에 진입하도록 하지만, 반-개방 유입구를 통해 공기 또는 액체가 에어로졸 발생 시스템을 떠나지 못하게 한다. 반-개방 유입구는, 일 방향으로는 공기에 대해서만 투과성이지만, 반대 방향으로는 기밀성 및 액밀성인, 예를 들어 반-투과성 막일 수 있다. 반-개방 유입구는, 또한, 예를 들어 일방향 밸브일 수 있다. 바람직하게는, 반-개방 유입구는 특정한 조건, 예를 들어 에어로졸 발생 시스템의 최소 함몰 또는 밸브나 막을 통과하는 공기의 부피가 충족되는 경우에만 공기가 유입구를 통과하도록 한다. 에어로졸 발생 시스템은 작동 펌프에 의해 빨아들여질 대기에 대한 추가 공기 유입구를 가질 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 식물계 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 가열시에 액체 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 대안적으로 비-담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 균질화 식물계 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 균질화 담배 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 에어로졸 발생 시스템은 휴대용이다. 에어로졸 발생 시스템은 통상의 엽궐련 또는 궐련에 필적하는 크기를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 대략 30mm 내지 대략 150mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 대략 5mm 내지 대략 30mm의 외경을 가질 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 에어로졸을 발생시키기 위한 방법이 제공되어 있으며, 상기 방법은 하기 단계들을 포함하고 있다: 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 액체 저장부를 제공하는 단계; 펌프에 의해, 공기를 상기 액체 저장부 내로 펌핑해서, 상기 액체 저장부 내로 펌핑된 공기에 의해, 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 부피를 상기 액체 저장부로부터 상기 기화기로 밀어내는 단계; 및 상기 기화기에 의해, 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 밀려나간 부피의 적어도 일부를 휘발시키는 단계.
바람직하게, 액체 에어로졸 형성 기재의 부피는 추가 단계에서 액체 저장부로부터 기화기로 기포 없이 밀려나간다.
펌프는 바람직하게 마이크로펌프이며 펌프 작동당 공기의 소정 부피를 펌핑한다.
바람직하게, 액체 에어로졸 형성 기재의 소정의 부피는 추가 단계에서 하나의 펌프 작동에 의해 액체 저장부로부터 기화기로 밀려나간다.
일 측면과 관련하여 설명된 특징은 본 발명의 다른 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
이제 본 발명의 구현예는 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 설명될 것이며, 여기서:
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 한 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 사시도 및 평면도이며; 그리고
도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 액체 저장부의 사시도이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 한 구현예의 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다. 에어로졸 발생 시스템은 메인 유닛과, 액체 저장부(5)를 갖는 재충전 가능한 또는 교환 가능한 카트리지를 포함하고 있다. 액체 저장부는 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하도록 구성되어 있다. 메인 유닛은 본체(10) 및 마우스피스부(12)를 포함하고 있다. 본체(10)는 전력 공급부(1), 예를 들어 리튬 철 인산염 배터리와 같은 배터리, 전기 회로(2), 카트리지를 보유하기 위한 공동, 펌프를 구성하는 마이크로펌프(3), 및 기화기(7)를 포함하고 있다. 전기 연결기(8, 9)는 전기 회로(2), 전력 공급부(1), 및 기화기(7) 사이에 전기 연결을 제공하기 위해 본체(10)의 측면에 제공되어 있다. 마이크로펌프(3)는 작동 중일 때, 공기를 유입구 내로 빨아들이고 그 유출구에서 펌핑된 공기를 제공하도록 구성되어 있다. 튜브(4)는 마이크로펌프(3)의 유출구를 액체 저장부(5)의 유입구에 연결하도록 제공되어 있다. 마이크로펌프(3)가 작동될 때, 그것은 주변에 기밀한 튜브(4)를 통해 액체 저장부(5)로 공기를 펌핑한다. 액체 저장부(5)의 유입구 내로 펌핑된 압축된 공기는 변위에 의해 액체 에어로졸 형성 기재의 부피를 액체 저장부(5)의 유출구를 통해 튜브(6) 내로 밀어낸다. 튜브(6)는 액체 저장부(5)의 유출구로부터 기화기(7)의 가열 요소의 피착 영역으로의 액체 에어로졸 형성 기재의 흐름을 이끈다. 액체 에어로졸 형성 기재의 흐름의 속도는 마이크로펌프(3)의 설정된 펌핑 빈도에 의해 결정된다. 마우스피스부(12)는 복수의 공기 유입구(11) 및 유출구(13)를 포함하고 있다. 사용 시, 사용자는 유출구(13)를 빨아들이거나 퍼핑하여 공기를 공기 유입구(11)로부터 마우스피스부(12)를 통해 유출구(13)로 흡인한 다음, 사용자의 입이나 폐로 흡인한다. 내부 배플은 공기가 마우스피스부(12)를 통해 흐르도록 강제하기 위해 제공된다. 기화기(7)는, 액체 에어로졸 형성 기재가 튜브(6)를 빠져나간 후에 액체 에어로졸 형성 기재를 직접 가열하도록 구성되어 있다.
카트리지는 본체(10) 내의 공동에 수용되도록 구성되어 있다. 카트리지는 카트리지에 제공되어 있는 에어로졸 형성 기재가 고갈되는 경우 사용자에 의해 교체 가능해야 한다. 새로운 카트리지를 삽입할 때, 본체에서의 슬라이더는 공동을 노출하도록 이동될 수 있다. 새로운 카트리지는 노출된 공동에 삽입될 수 있다. 액체 저장부(5)의 유입구는 마이크로펌프(3)의 유출구에 연결된 튜브(4)에 연결하도록 구성되어 있다. 액체 저장부의 유출구는 기화기(7)에 연결된 튜브(6)에 연결하도록 구성되어 있다. 메인 유닛은 휴대용이며, 종래의 엽궐련 또는 궐련에 비교할만한 크기를 갖는다.
도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 액체 저장부의 사시도이다. 도 2에 도시된 액체 저장부(5)는 도 1b에 도시된 액체 저장부(5)에 해당한다. 액체 저장부(5)는 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 탱크 또는 저장소로서 구성되어 있다. 액체 저장부(5)는 하우징(20), 하우징(20)의 최하부에 있는 제1 자가 치유 관통형 막(27), 및 하우징(20)의 최상부에 있는 제2 자가 치유 관통형 막(28)을 포함하고 있다. 하우징(20) 및 막(27 및 28)은 액체 저장부(5)의 외부 환경에 기밀하게 밀봉되어 있는 내부 부피를 제공하고 있다. 내부 부피는 분리 유닛에 의해 제1 저장 부피(21) 및 제2 저장 부피(22)로 나누어져 있다.
분리 유닛은 제1 분할 벽면(23) 및 제2 분할 벽면(26)에 의해 형성되어 있다. 제1 분할 벽면(23)은 액체 저장부(5)의 바닥부로부터 최상부 방향으로 길이 방향으로 연장되어 있다. 제2 분할 벽면(26)은 액체 저장부(5)의 바닥부에 가까운 갭(25)을 제외하고 제1 저장 부피(21) 및 제2 저장 부피(22)를 서로로부터 거의 완전히 분리한다. 제1 분할 벽면(23) 및 갭(25)에서 끝나는 제2 분할 벽면(26)의 섹션은 수직 갭(24)을 구축하기 위한 특정 거리에서 서로 대면하여 장착되어 있다. 수직 갭(24)은 액체 저장부(5)의 바닥부로부터 최상부 방향으로 길이방향으로 연장되어 있다. 제1 저장 부피(21) 및 제2 저장 부피(22)는 갭(25) 및 수직 갭(24)에 의해 서로 분리되어 있다. 액체 에어로졸 형성 기재가 제1 저장 부피(21)로부터 제2 저장 부피(22)로 통과할 수 있게 하고 공기가 제2 저장 부피(22)로 통과하는 것을 차단하는 일-밸브(미도시함)가 수직 갭(24)에 배열될 수 있다. 제1 저장 부피(21)는 액체 에어로졸 형성 기재(29) 및 공기(30)의 부피를 저장하도록 구성되어 있다. 제2 분할 벽면(26)의 일부분은 액체 저장부(5)의 바닥부로부터 최상부로의 방향으로 갭(25)으로부터 길이방향으로 연장되어 있다. 제2 분할 벽면(26)의 배열은 액체 저장부(5)의 바닥부로부터 최상부로의 방향으로 길이방향으로 연장되어 있는 침적 관(dip tube, 33)을 제2 저장 부피(22)에 성립시키고 있다. 갭(24, 25) 및 침적 관(33)은, 기포가 액체 저장부(5)의 광범위한 배향에 걸쳐서 제1 저장 부피(21)로부터 제2 저장 부피(22)로 통과하지 못하게 하도록 서로에 대해 상대적으로 배치되어 있다. 따라서, 어떠한 기포도 없이 액체 에어로졸 형성 기재만이 광범위한 배향에 걸쳐서 제2 저장 부피에 저장된다. 이는 액체 저장부(5)의 광범위한 배향에 걸쳐 기포 없는 액체 분배를 가능하게 한다. 바람직하게는, 달성된 기포 없는 배향 범위는 0과 ±90도 사이이며, 여기서 도 2는 약 0도의 배향을 보여주고 있다. 액체 저장부의 원하는 사용 배향 - 도 2에 도시됨 -에서 액체 저장부의 유출구는 액체 저장부의 최상부에 위치되어 있고 유입구는 액체 저장부의 바닥부에 위치되거나 적어도 충전 수준 아래에 위치되어 있다. 원하는 사용 배향에서, 분할 벽면(들)과 갭(들)은 아무런 공기도 제2 저장 부피로 통과하지 않도록 보장한다. 액체 저장부가 도 2에 도시된 직립 위치와 비교하여 90도를 초과하여 경사지지 않으면 기포가 제2 저장 부피(22) 내로 통과하는 것이 방지된다.
도 2에 도시된 액체 저장부(5)는, 도 1b의 튜브(4)에 대응하는, 튜브(31)의 말단을 제1 자가 치유 막(27)을 통해 관통시켜서 도 1b에 도시된 마이크로펌프(3)에 연결될 수 있다. 또한, 액체 저장부(5)는 도 1b의 튜브(6)에 대응하는, 튜브(32)의 말단을 제2 자가 치유 막(28)을 통해 관통시켜서 도 1b에 도시된 기화기(7)에 연결될 수 있다. 제2 저장 부피(22)에 저장된 액체 에어로졸 형성 기재의 부피를 튜브(32)를 통해 기화기(7)로 분배하기 위해, 마이크로펌프(3)는 튜브(31)를 통해 제1 저장 부피(21) 내로 공기를 펌핑한다. 펌핑된 공기에 반응하여, 제1 저장 부피(21)에 저장된 액체 에어로졸 형성 기재의 부피가 갭(24, 25)을 통해 제2 저장 부피(22)로 변위되어, 액체 에어로졸 형성 기재의 동일한 부피를 제2 저장 부피(22)로부터 튜브(32)를 통해 분배하는 결과를 가져온다. 액체 저장부(5) 내로 펌핑된 공기는 제1 저장 부피(21)에 수집된다.

Claims (11)

  1. 에어로졸 발생 시스템으로서,
    액체 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 액체 저장부,
    상기 액체 에어로졸 형성 기재를 휘발시키기 위한 기화기,
    상기 액체 저장부 내로 공기를 펌핑해서 상기 액체 저장부로부터 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 부피를 밀어내고, 밀려나간 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 부피를 상기 기화기에 공급하기 위한 펌프를 포함하고, 상기 펌프는 펌프 작동 당 공기의 소정 부피를 펌핑하도록 구성되어 있는 마이크로-펌프이고, 상기 펌프는 펌프 작동 당 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 소정 부피를 상기 액체 저장부로부터 상기 기화기로 밀어내도록 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펌프는 상기 액체 저장부의 상류에 배열되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펌프는 펌프 작동 동안 공기만 상기 펌프로 들어가도록 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기화기는 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 공급된 부피를 가열하기 위한 히터를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 부피가 공급되는 챔버를 더 포함하고, 상기 히터는 상기 액체 저장부의 유출구의 하류에 있는 상기 챔버 내부에 배열되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 튜브를 더 포함하되, 상기 튜브를 통해 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 부피가 상기 액체 저장부로부터 상기 튜브의 개방 말단의 하류에 배치되어 있는 상기 기화기로 공급되는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액체 저장부는 상기 펌프로부터 수신된 공기를 수집하기 위한 수단 및 상기 액체 저장부 내로 펌핑된 공기가 상기 기화기로 통과하는 것을 억제하기 위한 수단을 포함하는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 펌프로부터 수신된 공기를 수집하기 위한 수단 및 상기 액체 저장부 내로 펌핑된 공기가 상기 기화기로 통과하는 것을 억제하기 위한 수단은 분리 유닛이고, 상기 분리 유닛은 상기 액체 저장부를 제1 저장 부피 및 제2 저장 부피로 분리하며, 상기 제1 저장 부피는 공기를 수신하기 위한 펌프에 연결되어 있고, 상기 제2 저장 부피는 상기 기화기에 연결되어 있고, 상기 분리 유닛은 상기 액체 에어로졸 형성 기재를 통과하게 하고 상기 제1 저장 부피로부터 상기 제2 저장 부피로의 공기의 통과를 억제하도록 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 액체 저장부는 주변 대기에 대해 밀봉식으로 밀봉되어 있는 각각의 연결에 의해 상기 펌프와 상기 기화기 중 적어도 하나에 연결될 수 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  10. 에어로졸을 발생시키는 방법으로서,
    액체 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 액체 저장부를 제공하는 단계,
    공기를, 펌프에 의해, 상기 액체 저장부로 펌핑해서 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 부피를 상기 액체 저장부로부터 기화기로 밀어내고, 상기 펌프는 마이크로-펌프이고 펌프 작동 당 공기의 소정 부피를 펌핑하는, 단계,
    하나의 펌프 작동에 의해 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 소정 부피를 상기 액체 저장부로부터 상기 기화기로 밀어내는 단계, 및
    상기 기화기에 의해, 밀려나간 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 부피의 적어도 일부를 휘발시키는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 부피를 상기 액체 저장부로부터 상기 기화기로 기포 없이 밀어내는 단계를 더 포함하는, 방법.
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