KR102325183B1 - 액상 카트리지 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

Abstract

액상 공급 능력을 향상시킨 액상 카트리지 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 액상 카트리지는, 공기가 유입되는 공기홀을 구비하고, 액상의 에어로졸 발생 기재를 저장하는 저장부, 상기 저장된 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 윅(wick) 및 상기 윅을 통해 흡수된 에어로졸 발생 기재를 기화시켜 에어로졸을 발생시키는 기화부를 포함할 수 있다. 이와 같은 액상 카트리지에서는, 공기홀을 통해 저장부 내부로 공기가 원활하게 유입됨으로써, 액상 소진에 따라 저장부의 내압이 떨어지는 것이 방지되고, 기포 발생 위치가 분산되어 윅 부근에 기포층이 형성되는 것도 방지될 수 있다. 이에 따라, 액상 카트리지의 액상 공급 능력은 향상되고, 에어로졸 발생 장치의 사용자가 체감하는 전반적인 담배맛은 향상될 수 있다.

Description

액상 카트리지 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치{LIQUID CARTRIDGE AND AEROSOL GENERATING APPARATUS INCLUDING THE SAME}

본 개시는 액상 카트리지 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 액상 공급 능력을 향상시킨 액상 카트리지 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.

근래에 일반적인 궐련의 단점을 극복하는 대체 흡연 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련이 아닌 액상 조성물을 기화함으로써 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생 장치에 관한 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 액상 기화식 에어로졸 발생 장치에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

일반적으로 액상 기화식 에어로졸 발생 장치는 카트리지의 저장 공간 내에 보관된 액상 조성물을 가열기를 통해 기화시킴으로써 에어로졸을 발생시킨다. 이때, 저장 공간 내의 액상 조성물이 가열기 쪽으로 충분히 전달되지 않으면, 에어로졸의 발생량이 적어지고 액상이 타버려 탄맛이 유발될 수 있다.

한국공개특허 제10-2018-0121334호(2018.11.07. 공개)

본 개시의 몇몇 실시예를 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 액상 공급 능력이 향상시킨 액상 카트리지 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.

본 개시의 몇몇 실시예를 통해 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 액상 공급 능력 향상과 더불어 누액 현상을 최소화할 수 있는 액상 카트리지 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.

본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 액상 카트리지는, 공기가 유입되는 공기홀을 구비하고, 액상의 에어로졸 발생 기재를 저장하는 저장부, 상기 저장된 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 윅(wick) 및 상기 윅을 통해 흡수된 에어로졸 발생 기재를 기화시켜 에어로졸을 발생시키는 기화부를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 공기홀의 사이즈는 0.15 mm² 내지 0.60 mm²일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 윅을 감싸는 윅하우징을 더 포함하되, 상기 공기홀은 상기 윅하우징 내부의 공기가 상기 저장부로 유입되도록 상기 윅하우징과 상기 저장부의 연결부위에 위치할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 발생된 에어로졸 또는 공기가 전달되는 기류관을 더 포함하되, 상기 공기홀은 상기 기류관 내부의 공기가 상기 저장부로 유입되도록 상기 기류관과 상기 저장부의 연결부위에 위치할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 윅을 감싸는 윅하우징을 더 포함하되, 상기 윅하우징의 내부에는 다공성 물질이 포함될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 공기홀에는 상기 저장된 에어로졸 발생 기재가 상기 저장부의 외부로 유출되는 것을 방지하는 반투과성의 멤브레인(membrane)이 배치될 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 다른 몇몇 실시예에 따른 액상 카트리지는, 액상의 에어로졸 발생 기재를 저장하고, 적어도 일부분이 상기 저장된 에어로졸 발생 기재가 외부로 유출되는 것을 방지하고 공기를 내부로 유입시키는 반투과성 소재로 구현된 저장부, 상기 저장된 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 윅(wick) 및 상기 윅을 통해 흡수된 에어로졸 발생 기재를 기화시켜 에어로졸을 발생시키는 기화부를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 윅을 감싸는 윅하우징을 더 포함하되, 상기 윅하우징 내부의 공기가 상기 저장부로 유입되도록 상기 저장부와 상기 윅하우징의 연결부위의 적어도 일부가 상기 반투과성 소재로 구현될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 발생된 에어로졸 또는 공기가 전달되는 기류관을 더 포함하되, 상기 기류관 내부의 공기가 상기 저장부로 유입되도록 상기 기류관과 상기 저장부의 연결부위의 적어도 일부가 상기 반투과성 소재로 구현될 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치는, 액상의 에어로졸 발생 기재가 저장된 저장부 내부로 공기가 유입되는 적어도 하나의 공기홀을 구비한 액상 카트리지, 상기 액상 카트리지로 전력을 공급하는 배터리 및 상기 배터리 및 상기 액상 카트리지를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상술한 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 공기홀 통해 액상 카트리지의 저장부 내부로 공기가 유입됨으로써, 저장부 내부에서 기포의 발생 위치가 분산될 수 있다. 이에 따라, 윅의 양끝단에 기포층이 형성되는 것이 방지되고, 기포층으로 인해 액상 공급 능력이 저하되는 문제가 해결될 수 있다.

또한, 액상 카트리지의 액상 공급 능력이 향상됨에 따라 에어로졸 발생 장치의 에어로졸 발생량은 증가되고, 액상 공급으로 인해 탄맛이 유발되는 문제가 해결되며, 사용자가 체감하는 전반적인 담배맛이 개선될 수 있다.

또한, 멤브레인(membrane)과 같은 반투과성 물질(또는 소재)를 활용함으로써, 공기홀을 통해 저장부 외부로 액상이 유출되는 현상이 방지될 수 있다. 이에 따라, 액상 카트리지의 누액 현상이 최소화되고, 사용자의 만족도는 더욱 향상될 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 액상 카트리지를 나타내는 예시적인 구성도이다.
도 2는 액상 카트리지의 액상 공급 능력이 저하되는 이유를 부연 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 액상 카트리지의 공기홀 위치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 액상 카트리지의 관능 평가 결과를 도시한다.
도 5 및 도 6은 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 액상 카트리지에 멤브레인(membrane)이 적용된 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 액상 카트리지에 다공성 물질이 적용된 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 개시의 다른 몇몇 실시예에 따른 액상 카트리지를 나타내는 예시적인 구성도이다.
도 9 내지 도 11은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 나타내는 예시적인 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 개시에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 개시의 다양한 실시예들에 대한 설명에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 몇몇 용어들에 대하여 명확하게 하기로 한다.

본 명세서에서, "에어로졸 발생 장치"는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 발생 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 예를 들어 액상 카트리지를 이용하는 액상형 에어로졸 발생 장치, 액상 카트리지와 궐련을 함께 이용하는 하이브리드형 에어로졸 발생 장치를 포함할 수 있다. 단, 이외에도 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치가 더 포함될 수 있어서, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니다. 에어로졸 발생 장치의 몇몇 예시에 대해서는 도 9 내지 도 11을 참조하도록 한다.

이하, 본 개시의 다양한 실시예들에 대하여 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 액상 카트리지에 대하여 설명하고, 이후 상기 액상 카트리지가 적용될 수 있는 에어로졸 발생 장치의 몇몇 예시에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 액상 카트리지(1)를 나타내는 예시적인 구성도이다. 도 1에서, 실선의 화살표는 액상의 전달 경로를 나타내고, 점선의 화살표는 공기 또는 에어로졸의 전달 경로를 나타낸다. 이하의 도면에서도, 점선의 화살표는 공기 또는 에어로졸의 전달 경로를 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액상 카트리지(1)는 저장부(11), 윅(wick; 12), 윅하우징(13), 기화부(14) 및 기류관(15)을 포함할 수 있다. 다만, 도 1에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 개시의 다른 몇몇 실시예에서는, 도 1에 도시된 구성요소 중 적어도 일부가 생략되거나 다른 구성 요소로 대체될 수도 있다. 이하, 액상 카트리지(1)의 각 구성요소에 대하여 설명하도록 한다. 또한, 이하에서는, 설명의 편의상 "액상 카트리지"를 "카트리지"로 약칭하도록 한다.

저장부(11)는 내부에 소정의 공간을 구비하고, 해당 공간에 액상의 에어로졸 발생 기재(111)를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(11)는 저장된 에어로졸 발생 기재(111)를 윅(12)을 통해 기화부(14)로 공급할 수 있다.

에어로졸 발생 기재(111)는 하나 이상의 에어로졸 발생 물질을 포함하는 액상 조성물을 의미할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 기재(111)는 프로필렌글리콜(PG) 및 글리세린(GLY) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 에어로졸 발생 기재(111)는 니코틴, 수분 및 가향 물질 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 에어로졸 발생 기재(111)는 계피, 캡사이신 등의 다양한 첨가 물질을 더 포함할 수도 있다. 에어로졸 발생 기재(111)는 유동성이 큰 액체 물질뿐만 아니라 젤 또는 고형분 형태의 물질을 포함할 수도 있다. 이와 같이, 에어로졸 발생 기재(111)의 조성 물질은 실시예에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 그 배합 비율 또한 실시예에 따라 달라질 수 있다.

다음으로, 윅(12)은 저장부(11)에 저장된 에어로졸 발생 기재(111)를 흡수하여 기화부(14)로 전달할 수 있다. 윅(12)은 면(cotton), 실리카 등과 같이 액상의 물질을 잘 흡수할 수 있는 소재로 구현될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 상기 예시에 한정되는 것은 아니다. 에어로졸 발생 기재(111)를 기화부(14)로 전달할 수 있다면, 윅(12)은 다른 소재로 구현되더라도 무방하다.

다음으로, 윅하우징(13)은 윅(12)을 감싸고 있는 부분을 의미할 수 있고, 윅하우징(13)의 소재 및/또는 특성은 실시예에 따라 달라질 수 있다.

다음으로, 기화부(14)는 윅(13)에 흡수된 에어로졸 발생 기재를 기화시켜 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 기화부(14)는 윅(13)을 감고 있는 코일을 포함하고, 코일을 가열함으로써 윅(13)에 흡수된 에어로졸 발생 기재로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 다만, 본 개시의 범위가 상기 예시에 한정되는 것은 아니고, 에어로졸 발생 기재를 기화시킬 수 있다면 기화부(14)는 다른 방식으로 구현되더라도 무방하다. 예를 들어, 기화부(14)는 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열하지 않고 액상의 에어로졸 발생 기재가 확산 또는 증발을 통해 에어로졸화되도록 유도하는 모듈에 기반하여 구현될 수도 있다.

다음으로, 기류관(15)은 에어로졸과 공기 등의 기체가 전달되는 통로를 의미할 수 있다. 예를 들어, 카트리지(1)의 하단부에서 유입된 공기와 기화부(14)에서 발생된 에어로졸이 기류관(15)을 통해 액상 카트리지(1)의 상단 방향(즉, 사용자의 구부 방향)으로 전달될 수 있다. 다만, 도 1은 사용자의 흡인이 액상 카트리지(1)의 상단 방향으로 이루어지는 것을 가정하고 있을 뿐이며, 에어로졸 발생 장치 및/또는 기류관(15)의 설계 방식에 따라 기류관(15)의 형태와 전달 경로는 변형될 수 있다. 카트리지(1)의 하단부에는 공기가 유입될 수 있도록 하나 이상의 공기홀 또는 기류관이 구비될 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에서, 액상 카트리지(1)는 저장부(11) 내부로 공기를 유입시켜 기포를 발생시키는 적어도 하나의 공기홀(16-1, 16-2)을 구비할 수 있다. 공기홀(16-1, 16-2)은 공기를 저장부(11) 내부로 유입시켜 액상 소진에 따라 저장부(11)의 내압이 떨어지는 것을 방지하고, 저장부(11)의 액상 공급 능력을 보존할 수 있다. 뿐만 아니라, 공기홀(16-1, 16-2)은 저장부(11) 내에서 기포 발생 위치를 분산시킴으로써 기포층 형성으로 인해 저장부(11)의 액상 공급 능력이 저하되는 현상을 방지할 수 있다. 보다 이해의 편의를 제공하기 위해, 도 2를 참조하여 기포층 형성으로 인해 액상 공급 능력이 저하되는 이유에 대하여 부연 설명하도록 한다.

도 2는 공기홀을 구비하고 있지 않는 카트리지(2)와 공기홀을 구비한 카트리지(1)의 기포 발생 위치와 기포층 형성 여부를 비교하여 도시하고 있다. 도 2 및 그 이하의 도면에서, 1점 쇄선의 화살표는 기포의 발생을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 저장부(21) 내부에 저장된 에어로졸 발생 기재(211)는 흡연 과정에서 점차 소비되며, 에어로졸 발생 기재(211)의 소비로 인해 저장부(21)의 내압은 떨어지게 된다. 이를 보상하기 위해, 액상의 흐름과는 반대로 윅(22)을 통해서 공기가 저장부(21) 내부로 유입되는 현상이 발생한다. 그런데, 윅(22)의 양끝단을 제외한 나머지 부분은 윅하우징(23)에 의해 밀봉되어 있기 때문에, 윅(22)의 양끝단을 통해서만 공기가 저장부(21) 내부로 유입되고, 이로 인해 윅(22)의 양끝단 근처에서 집중적으로 기포(24, 25)가 발생된다. 이같이 발생된 기포(24, 25)가 뭉쳐지면 윅(22)의 양끝단 부근에 버블(bubble) 또는 기포층이 형성되며, 기포층이 윅(22)으로의 액상 흐름을 방해하게 되어 저장부(21)의 액상 공급 능력은 떨어지게 된다. 액상 공급 능력이 떨어지면, 윅(22)에 에어로졸 발생 기재(211)가 충분히 흡수되지 않은 채로 발열을 통해 기화가 일어나 탄맛을 유발하고 에어로졸의 발생량은 감소된다.

그러나, 본 개시의 실시예에 따른 공기홀(16-1, 16-2)이 구비된 카트리지(1)는 공기홀(16-1, 16-2)을 통해 윅하우징(13) 내부의 공기를 추가로 유입함으로써 기포 발생 위치를 분산시킬 수 있다. 즉, 윅(12)의 양끝단에서 기포가 집중적으로 발생하는 것이 아니라, 공기홀(16-1, 16-2) 근처에서도 기포가 발생하게 된다. 이에 따라, 기포가 뭉쳐 기포층을 형성하는 것이 방지되고 공기의 유입은 더욱 원활해져, 에어로졸 발생 기재(111)가 소진되더라도 저장부(11)의 액상 공급 능력이 균일하게 유지될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2는 액상 카트리지(1)가 2개의 공기홀(16-1, 16-2)을 구비하고 있고, 윅하우징(13) 내부의 공기가 저장부(11)로 유입될 수 있도록 공기홀(16-1, 16-2)이 저장부(11)와 윅하우징(13)의 연결부위에 위치한 경우를 예로써 도시하고 있다. 그러나, 공기홀의 위치 및 개수는 실시예에 따라 다양하게 설계되고 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 공기홀은 저장부(11)의 제1 위치에 배치되고, 제2 공기홀은 저장부(11)의 제2 위치에 배치되며, 제3 공기홀은 저장부(11)의 제3 위치에 배치될 수 있다. 이하의 서술에서, 공기홀(16-1, 16-2)을 총칭하거나, 임의의 공기홀(16-1 or 16-2)을 지칭하는 경우에는 참조번호 "16"을 이용하도록 한다.

몇몇 실시예에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 공기홀(16)은 저장부(11)와 기류관(15)의 연결부위에 위치할 수 있다. 이와 같은 경우, 기류관(15) 내부의 공기가 저장부(11)로 유입되어 저장부(11)의 내압이 떨어지는 것이 방지되고, 기포 발생 위치가 분산되어 저장부(11)의 액상 공급 능력이 액상 소진과 관계없이 보존될 수 있다.

공기홀(16)은 저장부(11)의 하단부 쪽에 가깝게 위치하는 것이 바람직할 수 있다(e.g. 액상이 충분히 소진된 경우에 공기홀 16이 액상 위로 드러나는 위치). 공기홀(16)이 상단부 쪽에 가깝게 위치하는 경우(e.g. 도 3에서 에어로졸 발생 기재 111보다 높은 위치), 유입된 공기로 인해 저장부(11)의 빈 공간에 형성된 공기층(즉, 액상 위의 빈 공간에 형성된 공기층)이 무거워져 아래쪽의 액상(e.g. 111)을 누르게 되고, 이는 윅하우징(13), 기화부(14) 또는 카트리지(1) 하단부(e.g. 아래쪽의 공기가 유입되는 곳)의 누액 현상을 가속화시킬 수 있기 때문이다.

공기홀(16)은 누액 현상을 유발하지 않고 원활하게 공기가 유입될 수 있도록 적정한 사이즈(size)로 설계될 필요가 있다. 공기홀(16)의 사이즈가 지나치게 크면 공기홀(16)을 통해 누액 현상이 유발될 수 있고, 지나치게 작으면 공기 유입이 원활하게 이루어지지 않을 수 있기 때문이다. 공기홀(16)의 구체적인 사이즈는 실시예에 따라 달라질 수 있을 것이나, 0.15mm² 내지 0.60mm²의 사이즈를 갖는 것이 바람직할 수 있다.

하기의 표 1 및 표 2는 공기홀(16) 구비 유무에 따른 실험 결과로서, 에어로졸 발생 장치(e.g. 도 10의 하이브리드형 에어로졸 발생 장치)를 통해 발생된 에어로졸의 성분 분석 결과를 표시하고 있다. 표 1은 사이즈가 0.15mm²인 1개의 공기홀(16)에 대한 실험 결과를 표시하고 있고, 표 2는 사이즈가 0.60mm²인 1개의 공기홀(16)에 대한 실험 결과를 표시하고 있다.

공기홀 유무	단위	TPM	Tar	Nicotine	PG	GLY	수분	액상소진량
x	mg/ stick	45.4	21.8	0.56	1.8	7.65	23.0	40.9
O		46.0	22.1	0.58	2.0	7.9	23.5	42.1

공기홀 유무	단위	TPM	Tar	Nicotine	PG	GLY	수분	액상소진량
x	mg/ stick	45.4	21.8	0.56	1.8	7.65	23.0	40.9
o		48.4	23.3	0.62	2.2	9.1	24.5	47.1

표 1 및 표 2를 참조하면, 공기홀(16)의 사이즈가 커질수록 액상 소진량이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 저장부(11) 내부로 공기가 원활하게 유입될수록 저장부(11)의 액상 공급 능력이 향상된다는 것을 의미한다.

또한, 표 2에 표시된 바와 같이, 공기홀(16)이 구비된 카트리지(1)의 경우, 액상 소진량이 약 15% 증가하고, 니코틴 공급량이 약 10% 증가하며, 글리세린 공급량이 약 21% 증가한 것을 확인할 수 있다. 이는 공기홀(16)이 저장부(11)의 액상 공급 능력 개선에 크게 기여한다는 것을 나타내고 있다.

도 4는 표 2의 실험 조건에서 수행된 관능 평가 결과를 도시하고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 공기홀이 구비된 카트리지(1)를 이용한 결과, 무화량(즉, 에어로졸의 발생량)은 크게 증가하고, 자극성과 이취미는 감소한 것을 확인할 수 있다. 무화량과 자극성은 글리세린(GLY)가 연관되는데, 액상 공급 능력 향상으로 글리세린(GLY)의 공급량이 증가됨에 따라 무화량은 증가하고 자극성은 감소한 것으로 이해될 수 있다. 또한, 이취미가 감소한 것은 액상이 충분히 공급되어 탄맛이 감소되기 때문인 것으로 이해될 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 전체적인 담배맛이 크게 향상된 것을 확인할 수 있는데, 이는 무화량은 증가하는 반면 이취미는 감소하므로, 사용자가 체감하는 담배맛이 전반적으로 증가하게 되는 것으로 이해될 수 있다.

한편, 본 개시의 다른 몇몇 실시예에서는, 공기홀(16)의 사이즈가 0.60mm²를 초과하도록 설계될 수도 있다. 이와 같은 경우, 누액 현상을 방지하기 위해, 공기홀(16) 주변에 소정의 흡수체가 부착될 수 있다. 예를 들어, 공기홀(16)이 저장부(11)와 기류관(15)의 연결부위에 위치한 경우, 기류관(15)의 공기홀(16) 부근에 소정의 흡수체(e.g. 스폰지)가 부착될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 저장부(11)의 액상 공급 능력이 증대되더라도 누액 현상의 발생은 최소화될 수 있다.

또한, 몇몇 실시예에서는, 공기홀(16)은 메쉬(mesh) 구조(e.g. 망상 구조)를 형성하는 복수개의 홀을 포함할 수 있다. 또는, 사이즈가 작은 복수개의 공기홀(16)이 메쉬 구조를 형성할 수도 있다. 이와 같은 경우에도, 에어로졸 발생 기재(111)가 저장부(11) 내부로 유출되는 누액 현상이 방지될 수 있다.

또한, 몇몇 실시예에서는, 공기홀(16)에 반투과성의 멤브레인(membrane)이 배치될 수 있다. 여기서, 상기 멤브레인은 반투과성의 성질을 갖는 모든 종류의 물질(또는 소재)을 포함할 수 있어서, 본 개시의 범위가 특정 종류의 멤브레인에 한정되는 것은 아니다.

도 5에 도시된 바와 같이, 공기홀(16)에 배치된 멤브레인(161)은 외부의 공기(31, 32)가 저장부(11) 내부로 유입되는 것은 허용하지만, 에어로졸 발생 기재(33)가 저장부(11) 외부로 유출되는 것은 방지할 수 있다. 몇몇 예에서는, 멤브레인(161)이 배치된 공기홀(16)의 사이즈는 0.60mm²를 초과할 수 있다. 멤브레인(161)이 공기홀(16)로 인한 누액 현상을 방지할 수 있기 때문이다. 이와 같은 실시예에 따르면, 카트리지(1)의 액상 공급 능력을 향상시키면서 공기홀(16)로 인한 누액 현상은 최소화될 수 있다.

멤브레인(161)은 특히 카트리지(1)의 외부 압력이 떨어지는 상황에서 누액 현상을 방지하는데 효과적일 수 있다. 구체적으로, 외부 압력이 떨어지는 상황(e.g. 액상 카트리지 1가 비행기를 통해 운송되는 경우)에서는, 저장부(11) 내부의 기체가 팽창되어 누액 현상이 발생하고, 공기홀(16)은 이 같은 누액 현상을 더욱 가속화시킬 수 있다. 그러나, 멤브레인(161)이 배치되면 액상이 저장부(11) 외부로 유출되지 않을 것이므로, 외부의 압력이 변동되는 상황에서도 누액 현상이 효과적으로 방지될 수 있다.

몇몇 실시예에서는, 기류관(15)에도 멤브레인(e.g. 161)이 배치될 수 있다. 기류관(15)을 통과하며 냉각된 에어로졸이 액화되면, 사용자가 액상의 에어로졸을 흡입하여 불쾌감을 느낄 수 있다. 본 실시예는 멤브레인을 통해 사용자의 액상 흡입 문제를 방지하기 위한 것으로 이해될 수 있다.

한편, 본 개시의 다른 몇몇 실시예에서는, 멤브레인과 같은 반투과성 소재가 저장부(11)의 일부분을 구현하기 위해 활용될 수도 있다.

예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 저장부(11)와 윅하우징(13)의 연결부위의 적어도 일부가 멤브레인(131)으로 구현될 수 있다. 이 같은 경우에도, 멤브레인(131)이 에어로졸 발생 기재(111)가 저장부(11) 내부로 유출되는 것을 방지하므로 누액 현상은 여전히 방지될 수 있다. 또한, 윅하우징(13) 내부의 공기는 멤브레인(131)을 통해 저장부(11)로 유입될 것이기 때문에, 저장부(11)의 액상 공급 능력은 여전히 향상될 수 있다.

다른 예로써, 저장부(11)와 기류관(15)의 연결부위의 적어도 일부가 멤브레인(e.g. 131)으로 구현될 수 있다. 이같은 경우에도, 기류관(15) 내부의 공기가 저장부(11)로 유입되어 기포 발생 위치가 분산되기 때문에, 저장부(11)의 액상 공급 능력은 향상될 수 있다. 물론, 멤브레인(e.g. 131)의 특성으로 인해, 누액 현상은 여전히 최소화될 수 있다.

또한, 본 개시의 몇몇 실시예에서는, 윅하우징(13) 내부에 다공성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 상기 다공성 물질은 공기의 유입을 허용하고 액상의 유출을 방지할 수 있는 기공도를 갖는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 윅하우징(13) 내부에 다공성 물질(133)이 포함되고, 윅하우징(13)과 저장부(11)의 연결부위에 공기홀(16)이 구비될 수 있다. 이와 같은 경우, 윅하우징(13) 내부의 공기가 공기홀(16)을 통해 저장부(11) 내부로 유입될 수 있으나, 에어로졸 발생 기재(111)가 공기홀(16)을 통해 유출되는 것은 다공성 물질(133)에 의해 방지될 수 있다.

지금까지 도 1 내지 도 7을 참조하여 공기홀(16)과 멤브레인(e.g. 131, 161)과 관련된 다양한 실시예들에 대하여 설명하였다. 상술한 실시예들은 카트리지(1)의 액상 공급 능력을 향상시키기 위해 다양한 방식으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 카트리지(1)의 저장부(11)에는 멤브레인이 배치된 제1 공기홀과 멤브레인이 배치되지 않은 제2 공기홀이 구비될 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 제1 공기홀의 사이즈는 상기 제2 공기홀보다 클 수도 있다. 다른 예로써, 윅하우징(13) 내부에 다공성 물질이 포함되고, 공기홀(16)에 멤브레인이 배치될 수도 있다.

이하에서는, 도 8을 참조하여 하이브리드형 에어로졸 발생 장치(e.g. 도 10의 에어로졸 발생 장치 7)에 적용될 수 있는 카트리지(4)의 예시에 대하여 설명하도록 한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 카트리지(4)의 전반적인 구성은 상술한 카트리지(1)와 유사하다. 따라서, 카트리지(1)와 중복되는 내용에 대한 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명을 이어가도록 한다.

참고로, 도 8에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 8에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 개시의 다른 몇몇 실시예에서는, 도 8에 도시된 구성요소 중 적어도 일부가 생략되거나 다른 구성 요소로 대체될 수도 있다.

상술한 카트리지(1)와는 달리, 카트리지(4)는 제1 기류관(45-1)과 제2 기류관(45-2)을 포함할 수 있다.

제1 기류관(45-1)은 카트리지(4) 외부의 공기를 카트리지(4) 내부로 유입할 수 있다. 유입된 공기는 기화부(44)에서 발생된 에어로졸과 함께 제2 기류관(45-2)을 통해 카트리지(4)의 외부로 전달될 수 있다. 사용자가 흡인을 하면, 상기 에어로졸이 궐련(5)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다.

카트리지(4)의 액상 공급 능력을 향상시키기 위해, 카트리지(1)에 내재된 기술적 사상이 카트리지(4)에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 소정의 공기홀(46)이 저장부(41)와 제1 기류관(45-1)의 연결부위에 위치할 수 있다. 이와 같은 경우, 제1 기류관(45-1)을 통과하는 공기가 저장부(41) 내부로 유입됨으로써 액상(411) 소진에 따라 저장부(41)의 내압이 떨어지는 것이 방지되고, 기포 발생 위치가 분산될 수 있다.

이외에도, 카트리지(1)에 관한 다양한 실시예들이 카트리지(4)에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 공기홀(46)은 저장부(41)와 윅하우징(43)의 연결부위에 위치할 수 있으며, 멤브레인이 배치될 수도 있다.

카트리지(4)를 구성하는 저장부(41), 윅(42), 윅하우징(43), 기화부(44)에 대한 설명은 상술한 카트리지(1)의 설명 부분을 참조하도록 한다.

지금까지 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 카트리지(1, 4)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 9 내지 도 11을 참조하여 카트리지(1, 4)가 적용될 수 있는 에어로졸 발생 장치의 몇몇 예시에 대하여 설명하도록 한다.

도 9 내지 도 11은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치를 나타내는 예시적인 블록도이다. 보다 구체적으로, 도 9는 액상형 에어로졸 발생 장치를 예시하고 있고, 도 10 및 도 11은 액상 카트리지와 궐련을 함께 이용하는 하이브리드형 에어로졸 발생 장치를 예시하고 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(6)는 마우스 피스(61), 카트리지(63), 배터리(67) 및 제어부(65)를 포함할 수 있다. 단, 이는 본 개시의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예일뿐이며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 추가되거나 생략될 수 있음은 물론이다. 또한, 도 8에 도시된 에어로졸 발생 장치(6)의 각각의 구성 요소들은 기능적으로 구분되는 기능 요소들을 나타낸 것으로서, 복수의 구성 요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 통합되는 형태로 구현되거나, 단일 구성 요소가 복수의 세부 기능 요소로 분리되는 형태로 구현될 수도 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(6)의 각 구성 요소에 대하여 설명하도록 한다.

마우스피스(61)는 에어로졸 발생 장치(6)의 일단에 위치하고, 카트리지(63)로부터 발생된 에어로졸을 흡입하기 위해 사용자의 구부와 접촉될 수 있다.

다음으로, 카트리지(63)는 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 카트리지(1, 4)에 대응될 수 있다. 중복된 설명을 배제하기 위해, 카트리지(63)에 대한 설명은 생략하도록 한다.

다음으로, 배터리(67)는 에어로졸 발생 장치(6)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(67)는 카트리지(63)의 기화부가 에어로졸 발생 기재를 가열할 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(65)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.

또한, 배터리(67)는 에어로졸 발생 장치(6)에 설치된 디스플레이(미도시), 센서(미도시), 모터(미도시) 등의 전기적 구성요소가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.

다음으로, 제어부(65)는 에어로졸 발생 장치(6)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(65)는 카트리지(63) 및 배터리(67)의 동작을 제어할 수 있고, 에어로졸 발생 장치(6)에 포함된 다른 구성요소들의 동작도 제어할 수 있다. 제어부(65)는 배터리(67)가 공급하는 전력, 카트리지(63)에 포함된 기화부의 가열 온도 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(65)는 에어로졸 발생 장치(6)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(6)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.

제어부(65)는 적어도 하나의 프로세서(processor)에 의해 구현될 수 있다. 상기 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 제어부(65)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 이해할 수 있다.

한편, 몇몇 실시예에서, 에어로졸 발생 장치(6)는 사용자 입력을 수신하기 위한 입력장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 입력장치는 스위치 또는 버튼으로 구현될 수 있으나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서, 제어부(65)는 입력장치를 통해 수신된 사용자 입력에 응답하여 에어로졸 발생 장치(6)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(65)는 사용자가 스위치 또는 버튼을 작동시킴에 따라 에어로졸이 발생되도록 에어로졸 발생 장치(6)를 제어할 수 있다.

한편, 발생된 에어로졸이 카트리지(63)의 기류관을 따라 이동하는 과정에서 에어로졸의 온도가 낮아지므로, 사용자는 일반적인 궐련을 흡연할 때와 같은 에어로졸의 온열감을 느끼기 어려울 수 있고, 온도가 낮아진 에어로졸이 다시 액화됨에 따라 액적 또는 액넘김 현상이 발생될 수 있다.

위와 같은 문제가 발생되는 것을 방지하기 위해, 본 개시의 몇몇 실시예에서는, 카트리지(63)와 마우스피스(61) 사이에 에어로졸 가열부(미도시)를 더 포함될 수 있다. 에어로졸 가열부(미도시)는 에어로졸을 마우스피스(61)로 전달하는 기류관을 포함하고, 기류관을 통과하는 에어로졸을 다시 가열할 수 있다. 에어로졸이 다시 가열됨에 따라 사용자는 일반적인 궐련을 흡연할 때와 같은 에어로졸의 온열감을 느낄 수 있고, 온도가 낮아진 에어로졸이 다시 액화됨에 따른 액적 또는 액넘김 현상이 방지될 수 있다.

또한, 몇몇 실시예에서, 에어로졸 가열부(미도시)는 마우스피스(61)의 적어도 일부를 가열할 수도 있다. 에어로졸 가열부(미도시)는 마우스피스(61)의 적어도 일부를 가열함으로써 사용자가 마우스피스(61)을 입에 무는 경우에 온열감을 느끼도록 할 수 있다. 이에 따라, 에어로졸을 통한 온열감 뿐만 아니라 마우스피스(61)과의 접촉으로부터 느껴지는 온열감이 사용자에게 제공될 수 있다. 또한, 일반적인 궐련을 흡연할 때와 같은 흡연 경험이 사용자에게 제공될 수 있다.

또한, 몇몇 실시예에서, 마우스피스(61)는 마우스피스(61)의 적어도 일부를 둘러싸는 알루미늄 박막을 포함할 수 있다. 이에 따라, 마우스피스(61)의 적어도 일부가 에어로졸 가열부(미도시)에 의해 가열될 때, 에어로졸 가열부(미도시)로부터의 열 전도성이 증가되어, 궐련을 흡연할 때와 같은 온열감이 보다 효과적으로 사용자에게 제공될 수 있다.

이하에서는, 도 10 및 도 11을 참조하여 하이브리드형 에어로졸 발생 장치(7, 8)에 대하여 간략하게 설명하도록 한다. 도 10 및 도 11에 도시된 에어로졸 발생 장치(7,8)의 구성요소들(71 내지 75, 81 내지 85)의 기능은 앞서 설명한 바와 유사한 바, 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.

도 10은 카트리지(71)와 궐련(77)이 병렬로 배치된 에어로졸 발생 장치(7)를 예시하고 있고, 도 11은 카트리지(81)와 궐련(87)이 직렬로 배치된 에어로졸 발생 장치(8)를 예시하고 있다. 그러나, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 카트리지(1, 4, 71, 81 등)가 적용되는 에어로졸 생성 장치의 내부 구조는 도 10 및 도 11에 예시된 것에 한정되는 것은 아니며, 설계 방식에 따라 구성요소의 배치는 변경될 수 있다.

지금까지 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치에 대하여 설명하였다.

이상에서, 본 개시의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 개시의 기술적 사상이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 개시가 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 4, 63, 71, 81: 액상 카트리지
11, 41: 저장부
12, 42: 윅
13, 43: 윅하우징
14, 44: 기화부
15, 45-1, 45-2: 기류관
16, 16-1, 16-2, 46: 공기홀
6, 7, 8: 에어로졸 발생 장치
61: 마우스피스
65, 73, 83: 제어부
67, 75, 85: 배터리

Claims (12)

1. 액상의 에어로졸 발생 기재를 저장하는 저장부;
   양끝단을 제외한 나머지 부분이 윅하우징에 의해 밀봉되고, 상기 양끝단으로 상기 저장된 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 윅(wick); 및
   상기 윅을 통해 흡수된 에어로졸 발생 기재를 기화시켜 에어로졸을 발생시키는 기화부를 포함하되,
   상기 저장부 내부로 공기를 유입시키고 기포를 발생시켜 상기 저장부 내에서 기포 발생 위치를 분산시키도록 상기 윅하우징의 상부 표면에 공기홀이 형성되고,
   상기 공기홀에는 상기 저장부 내부로의 공기 유입은 허용하고 상기 저장부 외부로의 상기 에어로졸 발생 기재 유출은 방지하는 멤브레인이 배치된,
   액상 카트리지.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 공기홀의 사이즈는 0.15 mm² 내지 0.60 mm²인,
   액상 카트리지.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 공기홀은 상기 윅하우징 내부의 공기가 상기 저장부로 유입되도록 상기 윅하우징과 상기 저장부의 연결부위에 위치하는,
   액상 카트리지.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 발생된 에어로졸 또는 공기가 전달되는 기류관을 더 포함하되,
   상기 공기홀은 상기 기류관 내부의 공기가 상기 저장부로 유입되도록 상기 기류관과 상기 저장부의 연결부위에 위치하는,
   액상 카트리지.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 윅하우징의 내부에는 다공성 물질이 포함되는,
   액상 카트리지.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 공기홀은 메쉬 구조를 형성하는 복수개의 홀을 포함하는,
   액상 카트리지.
7. 삭제
8. 제1 항에 있어서,
   상기 공기홀은 상기 저장부의 제1 위치에 구비된 제1 공기홀과 상기 제1 위치와 상이한 제2 위치에 구비된 제2 공기홀을 포함하고,
   상기 제1 공기홀 또는 상기 제2 공기홀의 주변에는 액상 흡수체가 배치되는,
   액상 카트리지.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 액상 카트리지 내부로 공기를 유입하는 제1 기류관; 및
   상기 발생된 에어로졸을 공기와 함께 상기 액상 카트리지의 외부로 전달하는 제2 기류관을 더 포함하는,
   액상 카트리지.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

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