KR102513149B1 - 적어도 2개의 인접 금속 메쉬가 있는 히터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생 장치에서 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 히터에 관한 것이다. 히터는 적어도 2개의 메쉬들을 포함하고 있다. 메쉬들 사이에서 에어로졸 형성 기재의 빨아들임이 가능하게 메쉬들이 구성되도록 메쉬들은 서로 거리를 두고 배열되어 있다.

Description

적어도 2개의 인접 금속 메쉬가 있는 히터
본 발명은 에어로졸 발생 장치에서 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 히터에 관한 것이다.
메쉬 히터의 형상으로 전기 저항 히터를 갖는 e-궐련 같은 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 공지되어 있다. 메쉬 히터는, 가열 표면이 증가되도록 에어로졸 형성 기재가 투과할 수 있는 간극을 포함하고 있다. 메쉬 히터는 장치의 기류 채널에 제공될 수 있다. 기화된 에어로졸 형성 기재는 메쉬 히터에 인접하여 흐르는 공기 중에 연행되어 흡입 가능한 에어로졸을 생성할 수 있다. 메쉬 히터는 메쉬에 전기 에너지를 공급하기 위한 접촉부를 구비하고 있다.
종래의 히터는 통상적으로 비일회용 히터로서 구성되어 있다. 일회용 히터의 구성은 크고 튼튼한 재설계를 요구할 수 있다. 또한, 통상적인 히터는 제조되기에 복잡하다. 복잡한 제조 및 복잡한 디자인은 제품 불일치가 생길 수 있다. 종래의 히터가 비-일회용일 수 있다는 사실로 인해, 시간이 지남에 따라 원하지 않는 잔여물이 히터 표면 상에 축적될 수 있고, 히터의 오염을 방지하기 위해 액체 저장부와 히터 사이에 격리 물질을 추가할 필요가 있을 수 있다.
높은 일관성으로 제조하기 쉬운 메쉬 히터를 갖는 것이 바람직할 것이다. 또한, 비용 효과적인 히터를 설계하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 에어로졸 발생 장치에서흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 히터가 제공되어 있다. 히터는 적어도 2개의 메쉬들을 포함하고 있다. 메쉬는 메쉬들 사이에서 에어로졸 형성 기재가 빨아들일 수 있게 구성되도록 메쉬가 서로 거리를 두고 배열되어 있다.
에어로졸 형성 기재의 빨아들임은 서로 거리를 둔 적어도 2개의 메쉬들을 제공함으로써 최적화된다. 메쉬는 서로 이격되어서 메쉬들 사이에 배치되어 있는 에어로졸 형성 기재의 모세관 작용이 증가되고 최적화된다. 단일 메쉬 시트와 비교하여, 따라서, 더 많은 에어로졸 형성 기재는, 기재가 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위해 기화되는 장치의 공간을 향해 빨아들여질 수 있다.
적어도 2개의 메쉬들은 동심으로 배열되어 있는 관형 메쉬로서 구성될 수 있다. 제1 메쉬는 제1 직경을 구비할 수 있다. 제2 메쉬는 제2 직경을 구비할 수 있다. 제1 직경은 제2 직경보다 더 작을 수 있다. 제1 메쉬는 제2 메쉬 내에 삽입되어 배열될 수 있다.
메쉬의 관형 형상은 에어로졸 형성 기재를 빨아들이기 위한 경로를 생성할 수 있다. 이러한 목적을 위해 적어도 2개의 메쉬들을 사용하는 것은 모세관 작용의 감소 없이 에어로졸 형성 기재를 빨아들이기 위해 사용될 수 있는 경로의 직경을 증가시킬 수 있다. 단일 시트는, 스크롤 직경이 소정의 값보다 클 경우 모세관 작용이 감소될 수 있기 때문에, 소정의 직경의 관형 메쉬 스크롤만을 가능하게 한다. 2개의 메쉬들은 이러한 비교적 작은 직경에 의해 구속되지 않는다. 메쉬에 의해 빨아들여질 에어로졸 형성 기재의 양은 다수의 관형 메쉬들이 사용되는 경우에 자유롭게 선택될 수 있다. 개별 메쉬층들 사이의 에어로졸 형성 기재의 모세관 작용이 감소되지 않고 관형 메쉬 조립체의 전체 직경을 증가시켜야 하는 경우 추가 관형 메쉬는 사용될 수 있다.
적어도 2개의 메쉬들은 실질적으로 평평하도록 구성될 수 있다. 메쉬를 관형 형상으로 제공하는 대신에, 메쉬는 평평한 시트로 제공될 수 있다. 빨아들임은, 빨아들여질 에어로졸 형성 기재에 작용하는 모세관 작용이 최적화되도록 편평한 메쉬 시트들 사이의 거리만큼 실현될 수도 있다. 서로 거리를 두고 배열되어 있는 편평한 시트의 수를 증가시키는 것은 더 많은 에어로졸 형성 기재를 빨아들일 수 있다. 또한, 개별 메쉬의 표면을 증가시키기 위해 더 큰 시트들이 이용될 수 있다.
적어도 2개의 메쉬들은 단일의 크림핑된(crimped) 메쉬로서 구성될 수 있다. 이 측면에 따른 메쉬는 구부러져서 메쉬가 S 형상과 유사하다. 따라서, 메쉬의 개별 층들은 서로 인접하게 놓여있고 서로 거리를 둔 메쉬의 굽힘 섹션들로부터 형성되어 있다. 빨아들여질 에어로졸 형성 기재의 원하는 양에 따라, 메쉬층의 수 뿐만 아니라 메쉬층들 사이의 거리가 선택될 수도 있다.
메쉬들 중 적어도 하나는 전기 저항 금속 히터로서 구성될 수 있다. 금속 메시는 전도성 금속 재료로 형성될 수 있다. 금속 메시는 관형 및/또는 크림핑된 형상으로 롤링될 유연성을 가질 수 있다.
메쉬는 개별 메쉬를 형성하도록 구성되어 있는 복수의 전기 전도성 필라멘트를 포함할 수 있다. 필라멘트들은 직조 또는 부직포를 구비할 수 있다.
전기 전도성 필라멘트는 필라멘트들 사이의 간극을 정의할 수 있고, 이 간극은 10μm 내지 100μm의 폭을 가질 수 있다. 바람직하게는 필라멘트들은 간극들 내에서 모세관 작용을 일어나게 해서, 사용시 증발될 기재가 간극들 내로 흡인되어, 히터와 기재 간의 접촉 면적을 증가시킨다.
각 메쉬는 160 내지 600 Mesh US(+/- 10%)(즉, 160 내지 600 필라멘트/인치(+/- 10%))의 메쉬 크기를 가질 수 있다. 의 메쉬를 형성할 수 있다. 간극의 폭은 바람직하게는 75μm 내지 25μm이다. 메쉬의 총 면적에 대한 간극들의 면적의 비인 메쉬의 개방 면적의 백분율은 바람직하게는 25 내지 56%이다. 메쉬는 상이한 유형의 직조 또는 격자 구조를 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 전기 전도성 필라멘트는 서로 평행하게 배열되어 있는 필라멘트의 어레이로 이루어진다.
전기 전도성 필라멘트는 8㎛ 내지 100㎛, 바람직하게는 8㎛ 내지 50㎛, 더 바람직하게는 8㎛ 내지 39㎛의 직경을 가질 수 있다. 메쉬의 면적은 작을 수 있고, 바람직하게는 25mm2 이하로, 핸드헬드 장치에 통합되게 한다.
전기 전도성 필라멘트들은 임의의 적절한 전기 전도성 재료를 포함할 수 있다. 적절한 물질은, 이들에만 한정되지는 않지만, 도핑된 세라믹, 전기 "전도성" 세라믹(예컨대, 이규화 몰리브덴), 카본, 흑연, 금속, 금속 합금, 세라믹 물질과 금속 물질로 제조된 복합 물질과 같은 반도체를 포함한다. 이러한 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 적합한 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 실리콘 카바이드를 포함한다. 적합한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족의 금속을 포함한다. 적합한 금속 합금의 예는 스테인리스 스틸, 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브데넘-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간- 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸을 기본으로 하는 초합금, Timetal®, 철-알루미늄 기재 합금, 및 철-망간-알루미늄 기재 합금을 포함한다. Timetal®은 티타늄 메탈 코포레이션(Titanium 금속s Corporation)의 등록 상표이다. 필라멘트는 하나 이상의 절연체로 코팅될 수 있다. 도전성 필라멘트용으로 바람직한 재료는 304, 316, 304L, 316L 스테인리스 강 및 흑연이다. 바람직하게, 스테인리스 스틸, 니크롬 와이어, 알루미늄 또는 텅스텐이 사용된다.
메쉬의 전기 저항은 바람직하게는 0.3 내지 4Ω이다. 더욱 바람직하게는, 메쉬의 전기 저항은 약 0.5 내지 약 3Ω, 보다 바람직하게는 약 1Ω이다.
히터는 제1 재료로 형성되어 있는 적어도 하나의 메쉬 및 제1 재료와 상이한 제2 재료로 형성되어 있는 적어도 하나의 메쉬를 포함할 수 있다. 이는 전기적 또는 기계적 이유로 유리할 수 있다. 예를 들어, 메쉬들 중 하나 이상은, 철 알루미늄 합금과 같은, 온도에 따라 상당히 변화하는 저항을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 이는 메쉬의 저항 측정이 온도 또는 온도 변화를 결정하는데 사용될 수 있도록 한다. 이는, 퍼프 검출 시스템에서 사용될 수 있으며 히터 온도를 원하는 온도 범위 내에서 유지하도록 그 히터 온도를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
전기 저항 금속 히터로서 작용하기 위해, 바람직하게 외부 메쉬가 사용된다. 외부 메쉬는 장치의 기류 채널을 마주하는 메쉬이다. 이 경우, 외부 메쉬에 의해 둘러싸여 있는 메쉬는 외부 메쉬와 상이할 수 있는 내부 메쉬로서 간주된다.
전기 저항 금속 히터 메쉬는 전기 에너지를 메쉬에 공급하기 위한 전기 접촉부를 포함할 수 있다. 메쉬의 전기 저항은, 바람직하게, 접촉부들의 전기 저항보다 적어도 한 자릿수, 더욱 바람직하게는 적어도 두 자릿수 크다. 이는, 히터를 통해 전류를 발생시키는 열이 전기 전도성 필라멘트들의 메쉬에 국한되는 것을 보장한다. 만약 장치가 배터리에 의해 전력을 공급하는 경우에 히터에 대해 낮은 전체 저항을 갖는 것이 유리하다. 또한, 전기 접촉부들과 메쉬들 간의 기생 손실(parasitic loss)을 최소화하려면 기생 전력 손실을 최소화하는 것이 또한 바람직하다. 저 저항으로 인한 큰 전류는 높은 전력이 히터에 전달될 수 있게 한다. 이는 전기 전도성 필라멘트를 포함하는 히터의 온도가 원하는 온도에 빠르게 도달하게 한다.
제1 및 제2 전기 전도성 접촉부들은 전기 전도성 필라멘트에 직접 고정될 수 있다. 예를 들어, 접촉부는 구리 호일로 형성될 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 전기 전도성 접촉부들은 전기 전도성 필라멘트와 일체형일 수 있다. 예를 들어, 메쉬는 전도성 시트를 에칭함으로써 형성되어 2개의 접촉부들 사이에 복수의 필라멘트들을 제공할 수 있다.
전기 저항 금속 히터 메쉬는 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성될 수 있다. 따라서, 메쉬는 이중 기능을 갖는다. 메쉬의 제1 기능은 에어로졸 형성 기재를 빨아들이는 것이다. 메쉬의 제2 기능은 흡입 가능한 증기를 발생시키기 위해 에어로졸 형성 기재를 가열하는 것이다. 기화된 에어로졸 형성 기재는 메쉬에 의해 빨아들여진 신선한 에어로졸 발생 기재로 교체된다.
메쉬들둘 다, 바람직하게는 전부는 전기 저항 금속 히터로서 구성될 수 있다.
이 측면에 따르면, 적어도 2개의 메쉬들이 전기 저항 금속 히터 메쉬로서 구성되어 있다. 이들 메쉬들은 에어로졸 형성 기재를 빨아들이고, 흡입 가능한 증기를 발생시키기 위해 동시에 기재를 가열한다.
적어도 2개의 금속 메시들은 직렬로 또는 병렬로 전력 공급부에 연결될 수 있다.
전력 공급부용 금속 메시의 직렬 연결은, 전력 공급부를 금속 메시와 접촉시키기 위해 2 개의 접촉부들만이 필요할 수 있다. 이 측면에 따르면, 외부 메쉬와 같은 단일 메쉬는 메쉬에 전기 에너지를 공급하기 위한 접촉부를 구비할 수 있다. 전기 저항 금속 메시 히터로서 구성되어 있는 추가 메쉬는 접촉부가 제공되어 있는 메쉬와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1 접촉부는 전기 저항 금속 메시 히터로서 구성되어 있는 제1 메쉬 상에 제공될 수 있고, 제2 접촉부는 또한 전기 저항 금속 메시 히터로서 구성되어 있는 추가 메쉬 상에 제공될 수 있다. 전류는 제1 메쉬로부터 추가 메쉬로 흐를 수 있다. 제1 메쉬와 추가 메쉬 사이에 다수의 메쉬들이 배열될 수 있다. 다수의 메쉬들은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 전기 연결부는 메쉬를 균일하게 가열하기 위해 메쉬의 전체 길이를 통해 전류가 본질적으로 흐르도록 구성될 수 있다. 제1 접촉부는 전기 저항 금속 메시 히터로서 구성되어 있는 제1 메쉬의 제1 말단에 제공될 수 있다. 제1 메쉬와 제2 메쉬 사이의 제1 연결부는 제1 말단에 대향하는 제2 말단에 제공될 수 있다. 제2 접촉부는 제2 메쉬의 제1 말단 상에 제공되어, 전류가 제1 접촉부로부터 제1 메쉬를 통해, 제1 연결부를 통해, 제2 메쉬를 통해, 그리고 제2 접촉부를 향하여 U-자 형상으로 흐를 수 있다. 다수의 메쉬들이 제공되어 있는 경우, 메쉬들 사이의 전기 접촉부는 제1 말단과 제2 말단 사이에 교번해서 배열되어 전류가 제1 접촉부로부터 제2 접촉부를 향해 모든 메쉬를 통해 흐를 수 있다.
대안적으로, 메쉬는 전력 공급부에 병렬로 연결될 수 있다. 이 측면에 따르면, 바람직하게는 메쉬의 각각은 메쉬로의 전기 에너지의 균일한 흐름을 가능하게 하고 이에 따른 균일한 가열을 위해 메쉬의 대향 말단에서 한 쌍의 접촉부들을 구비한다.
전기 연결부는 바람직하게는 금속 메쉬들 둘 다를, 바람직하게는 전부를 브릿징(bridging)하도록 제공될 수 있다.
금속 메시들 사이에 전기적 연결부를 제공함으로써, 각각의 금속 메시에 전기 에너지를 공급하기 위한 각 금속 메시에 대해 별도의 전기 접촉부를 제공할 필요가 없다. 이 측면에 따르면, 2개의 접촉부들만이 필요하며, 여기서 제1 접촉부는 제1 금속 메쉬를 전력 공급부와 연결하기 위해 제공되어 있고, 제2 접촉부는 추가 금속 메쉬를 전력 공급부와 연결시키도록 제공되어 있고, 제1 금속 메시와 잠재적으로 다수의 추가 금속 메시들은 금속 메시들 사이의 전기 연결부에 의해 추가 금속 메시와 연결되어 있다. 전류는, 전력 공급부로부터 제1 접촉부를 통해, 제1 메쉬를 통해, 그리고 추가로 전기 연결부를 통해 추가 메쉬를 향해 그리고 잠재적으로 다수의 메쉬들을 향하여, 그리고 제2 접촉부를 향해 흐른다.
히터는 적어도 2개의 메쉬들을 둘러싸도록 배열되어 있는 유도 코일을 포함할 수 있고 적어도 2개의 메쉬들을 가열하도록 구성될 수 있다. 적어도 2개의 메쉬들은 서셉터 재료로 만들어질 수 있다.
이 측면에 따르면, 메쉬는 전기 저항 금속 메시 히터로서 제공되지 않는다. 이 측면에 따른 메쉬는 서셉터 재료로부터 형성되어서 유도 코일을 통해 흐르는 전류가 메쉬 내의 와전류로 이어져서 메쉬의 가열을 초래한다. 유도 코일은 메쉬를 직접 둘러싸도록 배열될 수 있다. 대안적으로, 유도 코일은 연관된 에어로졸 발생 장치 내의 메쉬로부터 거리를 두고 배열될 수 있다. 특히, 히터가 일회용 히터로서 제공되어 있는 경우, 히터로부터 유도 코일을 분리하는 것은 유도 코일이 히터와 함께 배치될 필요가 없다는 장점을 갖는다.
히터는 적어도 2개의 메쉬들로부터 거리를 두고 둘러싸도록 배열될 수 있는 관형 히터를 더 포함할 수 있다.
이 측면에 따르면, 적어도 2개의 메쉬들은 전기 저항 금속 메시 히터로서 제공될 수도 있고 또는 제공되지 않을 수 있다. 적어도 2개의 메쉬들을 둘러싸도록 배열되어 있는 관형 히터는 적어도 2개의 메쉬들 사이에서 관형 히터를 향하여 빨아들여진 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성되어 있다. 관형 히터는 메쉬로서 또는 고체 히터로서 구성될 수 있다. 바람직하게는, 관형 히터는 금속으로 형성되어 있다.
관형 히터는 전력 공급부로부터 관형 히터로 전기 에너지를 공급하기 위한 전기 접촉부를 구비할 수 있다. 이 측면에 따른 메쉬는 에어로졸 형성 기재를 빨아들이기 위해서만 제공될 수 있다. 대안적으로, 상기 메쉬는 상기 에어로졸 형성 기재를 또한 가열하는 관형 히터에 더하여 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 제공될 수도 있다. 관형 히터는 메쉬에 인접하지만 메쉬와 직접 접촉하지 않도록 제공될 수 있어 관형 히터와 메쉬 사이에 어떤 전기 연결부도 전개되어 있지 않다. 그러나, 관형 히터는, 관형 히터가 에어로졸 형성 기재의 빨아들임에 기여하도록 메쉬로부터 거리를 두고 배열될 수 있다. 즉, 관형 히터와 메쉬 사이의 거리는 관형 히터와 메쉬 사이의 공간 내로 에어로졸 형성 기재를 빨아들이기 위해 모세관 작용이 일어나도록 선택될 수 있다.
적어도 2개의 메쉬들로부터 거리를 두고 둘러싸도록 배열될 수 있는, 적어도 2개의 관형 히터들이 제공될 수 있다. 적어도 2개의 관형 히터들은 히터의 대향 말단 근처에 제공될 수 있다.
균일한 에어로졸 발생은 히터의 대향 말단에서 2개의 관형 히터들을 제공함으로써 용이해질 수 있다.
관형 히터는 적어도 2개의 메쉬들의 외부 표면을 덮을 수 있다. 적어도 2개의 메쉬들의 외부 표면을 덮는 것은 에어로졸의 균일한 발생을 초래할 수 있다.
적어도 2개의 메쉬들은 5 내지 200μm, 바람직하게는 10 내지 150μm, 보다 바람직하게는 20 내지 100μm 만큼 서로 거리를 두고 배열될 수 있다.
2개의 메쉬들 사이의 거리는 2개의 메쉬들 사이의 에어로졸 형성 기재의 모세관 작용을 최적화할 수 있다. 다수의 메쉬들이 제공되어 있는 경우, 바람직하게는 이들 메쉬들의 각각은 5 내지 200μm, 바람직하게는 10 내지 150μm, 보다 바람직하게는 20 내지 100μm만큼 이웃하는 메쉬들로부터 거리를 두고 있고, 관형 히터가 제공되어 있는 경우, 바람직하게는 관형 히터는 5 내지 200μm, 바람직하게는 10 내지 150μm, 보다 바람직하게는 20 내지 100μm만큼 거리를 두고 있다.
본 발명은 또한, 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이고, 여기서 상기 장치는:
Figure 112021002980196-pct00001
에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 저장부,
Figure 112021002980196-pct00002
전술한 바와 같은 히터, 및
Figure 112021002980196-pct00003
상기 히터에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하고 있다.
적어도 2개의 메쉬들은 저장부로부터 에어로졸 발생 장치의 가열실을 향해 에어로졸 형성 기재의 빨아들임을 가능하게 하도록 저장부와 접촉한다.
저장부는 액체 저장부일 수 있다. 저장부는 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하고 있는 하우징을 포함할 수 있다. 히터는 액체 저장부의 하우징에 고정될 수 있다. 하우징은, 바람직하게, 강성 하우징 및 유체에 불투과성일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이 “강성 하우징”은 자가 지지형인 하우징을 의미한다. 액체 저장부의 강성 하우징은, 바람직하게는 히터에 기계적 지지를 제공한다. 저장부는 액체 에어로졸 형성 기재를 히터에 운반하도록 구성되어 있는 모세관 재료를 포함할 수 있다.
모세관 재료는 섬유상 또는 스펀지 구조를 가질 수 있다. 모세관 재료는, 바람직하게는 모세관 다발을 포함하고 있다. 예를 들어, 모세관 재료는 복수의 섬유들 또는 스레드들(threads) 또는 기타 미세 보어(bore) 관들을 포함할 수 있다. 섬유 또는 스레드는 액체를 히터에 운반하도록 일반적으로 정렬될 수 있다. 대안적으로, 모세관 재료는 스폰지류 또는 발포체류의 재료를 포함할 수 있다. 모세관 재료의 구조는 액체가 모세관 작용에 의해 수송될 수 있는 복수의 작은 보어 또는 관을 형성한다. 모세관 재료는 임의의 적합한 재료 또는 재료의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 물질의 예는 스펀지 또는 발포체 재료, 섬유 또는 소성된 분말 형태의 세라믹계 또는 흑연계 재료, 발포된 금속 또는 플라스틱 재료, 예를 들어 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은 방사되거나 압출된 섬유로 만들어진 섬유상 재료이다. 모세관 재료는 상이한 액체 물성과 함께 사용되기 위해 임의의 적합한 모세관 현상 및 다공질을 가질 수 있다. 액체는 점도, 표면 장력, 밀도, 열 도전성, 비등점 및 증기압을 포함하되 이에 한정되지 않는 물성을 가지며, 이는 액체가 모세관 작용에 의해 모세관 장치를 통해 운반될 수 있게 한다.
모세관 재료는 메쉬의 전기 전도성 필라멘트들과 접촉할 수 있다. 모세관 재료는 필라멘트 사이의 간격 내로 연장될 수 있다. 히터는, 모세관 작용에 의해 액체 에어로졸 형성 기재를 간극 내로 흡인할 수 있다. 그런 다음, 에어로졸 형성 기재는 2개의 메쉬들 사이에서 더 빨아들여질 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재일 수 있다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 액체 에어로졸 형성 기재이다.
에어로졸 형성 기재는 식물계 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는, 가열될 때 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 비-담배 함유 재료를 대안적으로 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 진하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하는 임의의 적절한 공지된 화합물 또는 화합물들의 혼합물이다. 에어로졸 형성제는 장치의 작동 온도에서 열적 감성에 대해 실질적으로 안정적일 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 잘 공지되어 있으며, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 바람직한 에어로졸 형성제는 다가 알코올 또는 그의 혼합물, 예컨대 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올이며, 가장 바람직하게는 글리세린이다. 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다.
상기 장치는 하우징의 본체 내부에 전력 공급부, 통상적으로 리튬 철 인산염 배터리와 같은 배터리를 포함하고 있다. 대안으로서, 전력 공급부는 커패시터와 같은 전하 저장 장치의 다른 형태일 수 있다. 전력 공급부는 재충전을 필요로 할 수 있고 한 번 이상의 흡연 체험을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다. 예를 들면, 전력 공급부는 통상의 궐련을 흡연하는 데 걸리는 통상적인 시간에 상응하는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 여러 배의 기간 동안 연속적으로 에어로졸을 발생시키기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 정해진 수의 퍼프 또는 개별적인 히터의 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수도 있다.
상기 장치는 전기 작동식 흡연 장치일 수 있다. 상기 장치는 핸드헬드 에어로졸 발생 장치일 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 통상의 엽궐련 또는 궐련과 비슷한 크기를 가질 수 있다. 흡연 장치는 약 30mm 내지 약 150mm의 총 길이를 가질 수 있다. 흡연 장치는 약 5mm 내지 약 30mm의 외부 직경을 가질 수 있다.
본 발명은 또한 에어로졸 발생 장치에서흡인 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 히터를 제조하는 방법에 관한 것이고, 여기서 상기 방법은:
i) 적어도 2개의 메쉬들를 제공하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 메쉬가 상기 메쉬들 사이에서 에어로졸 형성 기재의 빨아들임이 가능하게 구성되도록 상기 메쉬들이 서로 거리를 두고 배열되어 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 추가로 설명될 것이며:
도 1은 관형 형상을 갖는 히터(10)를 보여주고 있다.
히터(10)는 제1 메쉬(12) 및 제2 메쉬(14)를 포함하고 있다. 메쉬(12, 14)는 바람직하게는 금속으로 형성되어 있고 전기 히터로서 구성되어 있다. 그러나, 메쉬(12, 14)는 서셉터 재료로부터 형성될 수도 있으며, 이 경우 메쉬(12, 14)를 가열하기 위해 메쉬(12, 14)를 둘러싸고 있는 유도 코일이 제공되어 있다.
메쉬들(12, 14) 둘 모두는 관형 형상을 갖는다. 제1 메쉬(12)는 제2 메쉬(14)의 직경보다 작은 직경을 가져서 제1 메쉬(12)가 제2 메쉬(14)의 내부에 배열될 수 있다. 메쉬들(12, 14)은 서로 거리를 두고 있다. 2개의 메쉬들(12, 14) 사이의 거리는, 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 작용에 의해 2개의 메쉬들(12, 14) 사이에서 빨아들여질 수 있도록 선택된다.
메쉬들(12, 14)은 액체 저장부(16)와 접촉하여 배열되어 있다. 액체 저장부(16)는 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하고 있다. 기재는 가열된 후에 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키도록 구성되어 있다. 메쉬(12, 14)는 공간에 걸쳐 있고 메쉬(12, 14)의 양 말단들에서 액체 저장부(16)와 접촉하도록 배열된다. 걸쳐진 공간은 히터(10)가 배열되어 있는 에어로졸 발생 장치의 기류 채널(18)이다. 기류 채널(18)을 통해 흐르는 공기는 메쉬(12, 14) 옆에 화살표로 표시되어 있다. 기화된 기재를 연행하기 위해 공기는 메쉬(12, 14) 주위로 흐른다. 액체 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생을 위해 액체 저장부(16)로부터 기류 채널(18)의 중심을 향하여 빨아들여진다. 메쉬(12, 14)는, 바람직하게는 저항 히터로서 구성됨으로써 기재를 가열하도록 구성되어 있으며, 따라서 이중 기능을 갖는다. 메쉬(12, 14)의 제1 기능은 기재를 액체 저장부(16)로부터 기류 채널(18)의 중심을 향해 빨아들이는 것이다. 메쉬(12, 14)의 제2 기능은 기재를 가열함으로써 기재를 기화시키는 것이다.
액체 저장부(16)는 바람직하게는 액체 에어로졸 형성 기재의 저장을 가능하게 하기 위한 모세관 재료를 함유한다. 메쉬(12, 14)는 메쉬(12, 14)가 액체 저장부(16) 내로 연장되도록 바람직하게는 액체 저장부(16)를 관통한다. 이러한 방식으로, 액체 에어로졸 형성 기재와 메쉬들(12, 14) 사이의 접촉면이 증가되고, 기류 채널(18)을 향해서 액체 저장부(16)로부터 기재의 빨아들임이 최적화된다. 빨아들일 기재의 양이 증가되어야 하는 경우, 2개 초과의 메쉬들(12, 14)이 제공될 수 있다. 각 개별 메쉬(12, 14)는, 메쉬들(12, 14) 사이의 공간에서 발생하는 모세관 작용이 가능하도록, 메쉬의 수와 관계없이, 다음 메쉬와 거리를 두도록 배열되어 있다.
도 1은 메쉬(12, 14)와 접촉하기 위한 접촉부(20)를 추가로 보여주고 있다. 접촉부(20)는 배터리와 같은 전력 공급원으로부터 메쉬(12, 14)를 향하여 전기 에너지를 공급하도록 구성되어 있다. 에어로졸 발생 장치는 바람직하게는 메쉬(12, 14)로의 에너지 공급을 제어하기 위한 제어기를 포함하고 있다. 장치는 사용자의 퍼프를 검출하기 위한 압력 센서와 같은 퍼프 센서를 포함할 수 있다. 제어기는 검출된 퍼프에 응답하여 메쉬(12, 14)를 향한 전기 에너지의 공급을 제어할 수 있다. 도 1에서, 2개의 접촉부들(20)이 도시되어 있다. 이 경우, 메쉬(12, 14)는, 전류가 제1 접촉부(20)로부터 2개의 메쉬들(12, 14) 모두를 통해 제2 접촉부(20)를 향해 흐를 수 있도록 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 외부 메쉬(14), 즉 제2 메쉬(14)만이 가열에 사용될 수 있는 한편, 내부 메쉬(12), 즉 제1 메쉬(12)는 원하는 빨아들임의 정도를 용이하게 하기 위해서만 사용될 수 있다. 대안적으로, 한 쌍의 접촉부(20)는 대응하는 메쉬(12, 14)를 개별적으로 접촉시키기 위해 제공될 수 있다. 다수의 메쉬들(12, 14)이 가열에 사용되는 경우, 이들 메쉬들(12, 14)은 병렬로 또는 직렬로 접촉될 수 있다. 또한, 도 1의 우측 부분에는 메쉬(12, 14)의 메쉬 구조의 확대가 도시되어 있다. 메쉬(12, 14)는 바람직하게는 직조 와이어로서 구성되어 있다.
도 2는 메쉬 유형의 다른 구현예를 보여주고 있다. 도 2a에 도시된 제1 구현예는 도 1 및 도 3에 도시된 구현예이고, 여기서 메쉬(12, 14)는 관형 메쉬(12, 14)로서 구성되어 있고, 여기서 제1 메쉬(12)는 제2 메쉬(14)의 내부에 배열되어 있다. 그러나, 도 1 및 도 3에 도시된 구현예와 비교하여, 도 2a는 제1 및 제2 메쉬들(12, 14)을 둘러싸고 있는 제3 메쉬(22)를 보여주고 있다. 이에 따라, 전체적으로, 3개의 메쉬들(12, 14, 22)이 증가된 표면적을 위해 그리고 최적화된 빨아들임을 위해 제공된다. 임의의 원하는 개수의 메쉬가 사용될 수 있고, 임의의 개수의 메쉬가 가열에 사용될 수 있는 한편, 모든 메쉬는 기재의 빨아들임에 기여한다.
도 2b는 개별 메쉬(12, 14, 22)가 평평한 메쉬(12, 14, 22)로서 제공되어 있는 추가 구현예를 보여주고 있다. 다시, 메쉬(12, 14, 22)는 액체 에어로졸 형성 기재가 개별 메쉬층들(12, 14, 22) 사이에서 빨아들여질 수 있도록 서로 거리를 두고 배열되어 있다. 도 1 및 도 3에 도시된 관형 메쉬(12, 14) 대신에, 도 2b에 도시된 평평한 메쉬(12, 14, 22)는 액체 저장부(16)와 접촉하고 에어로졸 발생을 위해 기류 채널(18)에 걸쳐지도록 이용될 수 있다. 도 1을 참조하여 기술된 바와 같이, 메쉬(12, 14, 22)와 접촉하는 접촉부(20)는 단지 하나의 메쉬(12)만 접촉하도록 배열될 수 있다. 이 경우, 이 메쉬(12)만이 가열 메쉬로서 구성될 것이다. 메쉬(12, 14, 22)는 대안적으로 서로 연결되거나 대응하는 접촉부(20)에 의해 개별적으로 접촉될 수 있다.
도 2c는 메쉬(12)의 추가 구현예를 보여주고 있다. 이 구현예에서, 메쉬(12)는 단일 메쉬(12)로서 구성되어 있다. 그러나, 메쉬(12)는 메쉬(12)의 층이 서로 옆에 배치되도록 크림핑되어(crimped) 있다. 다시, 메쉬(12)의 층들 사이의 거리가 그에 따라 선택되었기 때문에 메쉬(12)의 층들 사이에 모세관 작용이 가능하게 된다. 도 2c에서, 메쉬(12)의 다수의 층들이 제공되어 있다. 층들의 수는, 시간 당 빨아들여질 그리고 기화될 액체 에어로졸 형성 기재의 원하는 양에 따라 선택될 수 있다. 모든 설명된 구현예에서, 메쉬층들 사이의 거리는 약 5 내지 200㎛, 바람직하게는 10 내지 150㎛, 보다 바람직하게는 20 내지 100㎛이다. 도 2c에 도시된 바와 같이 크림핑된 층상 메쉬(12)와 접촉하기 위한 접촉부(20)는 메쉬(12)를 통한 균일한 전류 흐름을 용이하게 하도록 배열되어 있다. 원하는 경우, 접촉부(20)는 균일한 전류 흐름을 최적화하기 위해 상이한 부분들에서 메쉬(12)와 접촉하는 다수의 평행한 접촉부(20)로서 제공될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 바와 같이 관형 히터(24)가 메쉬(12, 14)를 둘러싸도록 제공되어 있는 추가 구현예를 보여주고 있다. 본 구현예에서, 바람직하게 가열 기능과 빨아들임 기능은 분리되어 있다. 메쉬(12, 14)는 액체 에어로졸 형성 기재를 액체 공급부(16)로부터 기류 채널(18)을 향하여 빨아들이기 위해 제공된다. 관형 히터(24)는, 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하고 기화시키기 위해 제공되어 기류 채널(18)을 통해 흐르는 공기가 기화된 기재를 연행할 수 있고 발생된 에어로졸을 사용자를 향해 운반할 수 있다. 대안적으로, 관형 히터(24)는 가열 목적을 위해 메쉬(12, 14)에 추가로 제공될 수 있다. 이 경우, 메쉬(12, 14) 뿐만 아니라 관형 히터(24) 중 적어도 하나는 기재를 가열하도록 구성되어 있다.
관형 히터(24)는 또한 메쉬(12, 14)로부터 거리를 두어 배열되어 관형 히터(24)가 액체 에어로졸 형성 기재의 빨아들임에 기여할 수 있다. 즉, 관형 히터(24)는 기재의 가열을 위해 또한 구성되어 있는 동안 기재의 빨아들임에 기여할 수 있다.
관형 히터(24)는 또한 유도성 히터 시스템에서 사용될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 관형 히터(24)뿐만 아니라 메쉬(12, 14)는 서셉터 재료로 형성되어 있고, 유도 코일은 이들 메쉬들(12, 14, 24) 모두를 유도 가열하기 위해 이들 메쉬들(12, 14, 24)을 둘러싸도록 배열되어 있다.
도 3에 도시된 접촉부(20)는 관형 히터(24)와 접촉한다. 도 3에서, 2 개의 관형 히터들(24)이 도시되어 있다. 그러나, 양 접촉부들(20)에 의해 접촉되어 있는 하나의 관형 히터(24)만이 제공될 수 있다. 2개의 관형 히터들(24)이 도 3에 도시된 바와 같이 제공되어 있는 경우, 2개의 관형 히터들(24)은 서로 전기적으로 연결되어 2개의 관형 히터들(24) 사이의 전류 흐름을 가능하게 할 수 있다. 메쉬(12, 14)가 액체 에어로졸 형성 기재의 가열에 기여하지 않도록 전기 연결부는 2개의 메쉬들(12, 14)과 독립적으로 제공될 수 있다. 그러나, 관형 히터(24)는 또한 적어도 외부 제2 메쉬(14)에 전기적으로 연결될 수 있어서, 이 메쉬(14)는 가열에 기여하고 관형 히터(24)들 사이의 전기 연결부를 구성한다. 제1 메쉬(12)는, 관형 히터(24) 뿐만 아니라 모든 메쉬들(12, 14)이 액체 에어로졸 형성 기재의 가열에 사용되도록 제2 메쉬(14)에 전기적으로 연결될 수 있다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 장치에서 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 히터로서, 상기 히터는 적어도 2개의 메쉬들을 포함하고, 상기 메쉬들 사이에서 에어로졸 형성 기재의 빨아들임이 가능하게 상기 메쉬들이 구성되도록 상기 메쉬들은 서로 거리를 두고 배열되어 있는, 히터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 메쉬들은 동심으로 배열되어 있는 관형 메쉬로서 구성되어 있고, 제1 메쉬는 제1 직경을 구비하고 있고, 제2 메쉬는 제2 직경을 구비하고 있고, 상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 작고, 그리고 상기 제1 메쉬는 상기 제2 메쉬 내로 삽입되어 배열되어 있는 것인, 히터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 메쉬들은 적어도 실질적으로 평평한 평면을 갖도록 구성되어 있는 것인, 히터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 메쉬는 단일의 크림핑된(crimped) 메쉬로서 구성되어 있는 것인, 히터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 메쉬들 중 적어도 하나는 전기 저항 금속 히터로서 구성되어 있는 것인, 히터.
  6. 제5항에 있어서, 메쉬들 둘 다 전기 저항 금속 히터로서 구성되어 있는 것인, 히터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 2개의 금속 메시들은 직렬로 또는 병렬로 전력 공급부에 연결되어 있는 것인, 히터.
  8. 제6항에 있어서, 금속 메쉬들 둘 다를 브릿징(bridging)하는 전기 연결부가 제공되어 있는 것인, 히터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 히터는, 상기 적어도 2개의 메쉬들을 둘러싸도록 배열되어 있고 상기 적어도 2개의 메쉬들을 가열하도록 구성되어 있는 유도 코일을 포함하고, 상기 적어도 2개의 메쉬들은 서셉터 재료로 형성되어 있는 것인, 히터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 히터는 상기 적어도 2개의 메쉬들로부터 거리를 두고 상기 적어도 2개의 메쉬들을 둘러싸도록 배열되어 있는 관형 히터를 더 포함하는 것인, 히터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 2개의 메쉬들로부터 거리를 두고 상기 적어도 2개의 메쉬들을 둘러싸도록 배열되어 있는, 적어도 2개의 관형 히터들이 제공되어 있고, 상기 적어도 2개의 관형 히터들은 상기 히터의 대향 말단들 근처에 제공되어 있는 것인, 히터.
  12. 제10항에 있어서, 상기 관형 히터는 상기 적어도 2개의 메쉬들의 외부 표면을 적어도 부분적으로 덮는 것인, 히터.
  13. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 메쉬들은 5 내지 200μm 만큼 서로 거리를 두고 배열되어 있는 것인, 히터.
  14. 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치로서, 상기 장치는:
    Figure 112021002980196-pct00004
    에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 저장부,
    Figure 112021002980196-pct00005
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 히터, 및
    Figure 112021002980196-pct00006
    상기 히터에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하고,
    상기 적어도 2개의 메쉬들은 상기 저장부로부터 상기 에어로졸 발생 장치의 가열실을 향해서 에어로졸 형성 기재의 빨아들임이 가능하도록 상기 저장부와 접촉하는, 에어로졸 발생 장치.
  15. 에어로졸 발생 장치에서 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 히터를 제조하는 방법으로, 상기 방법은,
    i) 적어도 2개의 메쉬들을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 메쉬들 사이에서 에어로졸 형성 기재의 빨아들임이 가능하게 상기 메쉬들이 구성되도록 상기 메쉬들은 서로 거리를 두고 배열되어 있는, 방법.
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