KR102529132B1

KR102529132B1 - 전기 가열식 흡연 물품을 위한 에어로졸 발생 장치

Info

Publication number: KR102529132B1
Application number: KR1020220126664A
Authority: KR
Inventors: 정승규; 혁 원; 한승주
Original assignee: 주식회사 이노아이티
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2022-10-04
Publication date: 2023-05-09
Also published as: KR20220153534A; WO2020153829A1; JP2022518499A; JP2024026476A; US20220175015A1; KR20220142974A; KR102657927B1; KR102608154B1; JP7410956B2; KR20220142973A; KR20220142972A

Abstract

본 발명은, 종래의 궐련 담배 1개비와 비슷한 횟수의 흡입 행위를 할 수 있어서 1회 사용된 후에 버려지는, 전기 가열식 흡연 물품을 가열하여 에어로졸 발생시킬 수 있는, 파지 가능하고 휴대 가능한 크기의 에어로졸 발생 장치로서, 전기 가열식 흡연 물품에는, 사용자가 입으로 물고 흡입하는 필터와, 필터에 대해 상류쪽에 제공되는 제1 에어로졸 발생 영역과, 제1 에어로졸 발생 영역에 대해 상류쪽에 제공되는 제2 에어로졸 발생 영역이 흡연 물품의 길이 방향을 따라 형성되되, 장치 내에 제공되는, 흡연 물품의 제1 에어로졸 발생 영역과 제2 에어로졸 발생 영역이 삽입될 수 있는 공동과, 장치 내에 제공되는, 공동 내에 삽입된 흡연 물품의 제1 에어로졸 발생 영역을 제1 온도 범위로 가열하는 제1 히터와, 장치 내에 제공되는, 공동 내에 삽입된 흡연 물품의 제2 에어로졸 발생 영역을 제1 온도 범위와 다른 제2 온도 범위로 가열하는 제2 히터와, 장치 내에 제공되어 직류 전원으로 기능하는 재충전 가능한 배터리와, 장치 내에 제1 히터 및 제2 히터와 각각 전기적으로 연결되도록 제공되어 배터리로부터 직류 전원을 공급받아 제1 히터 및 제2 히터를 각각 제어하는 제어부를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공한다.

Description

전기 가열식 흡연 물품을 위한 에어로졸 발생 장치 {AEROSOL GENERATING APPARATUS FOR ELECTRICALLY-HEATING TYPE SMOKING ARTICLE}

본 발명은 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지, 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 및 이를 위한 에어로졸 발생 장치 및 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 연소 방식이 아닌 가열 방식으로 에어로졸을 발생시킬 수 있는 담배 매질체를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입되어 가열에 의해 추가로 에어로졸을 발생시킬 수 있는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지와 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 및 이를 위한 에어로졸 발생 장치 및 시스템에 관한 것이다.

근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 발생 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성되는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다.

일반적으로 담배 매질의 주원료인 슬러리 판상엽 시트의 경우 인장력이 약하여 제조적성이 어려우며, 담배 매질에 보습제도 다량 함유되어 있어 물리성이 취약하다. 또한, 글리세린 등과 같은 액상을 함유한 담배 매질은 친수성으로 인하여 주위 환경의 습도에도 민감하여 제조 공정 환경을 제어하는데 어려움이 있다. 담배 매질 내 함유시킬 수 있는 액상의 양도 한계가 있다.

담배 매질을 포함하는 궐련 이외에 별도의 카토마이저에 액상을 보관하여 에어로졸을 추가로 발생시켜서 사용자가 궐련을 흡입할 때 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 궐련을 통해 흡입하는 경우(소위, '하이브리드 타입)도 제안되고 있으나, 카토마이저에 함유된 액상을 관리하는데 어려움(유통기한, 변질 등)이 있으며, 카토마이저에서 생성된 에어로졸이 이동하는 기류 패스에 응축물이 발생하여 오염이 발생할 수 있다.

이에 따라, 한 번 사용하고 버리게 되는 전기 가열식 흡연 물품 내에 액상을 제공하고 이로부터 에어로졸을 얻기 위한 니즈가 존재한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1323429호 대한민국 특허출원 10-2018-0007796

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지와, 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 및 이를 위한 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

여기서, 제1 히터 및/또는 제2 히터는 저항 가열 방식의 히터일 수 있다.

더욱 바람직하게는 저항 가열 방식의 히터는, 히터 패턴 혹은 면상 발열체 패턴이 인쇄된, 흡연 물품의 내부를 가열하는 침입식 히터일 수 있다.

더욱 바람직하게는 저항 가열 방식의 히터는, 히터 패턴 혹은 면상 발열체 패턴이 인쇄된, 흡연 물품의 외부를 파이프 히터일 수 있다.

다르게는 제1 히터 및/또는 제2 히터는 유도 가열 방식의 히터일 수 있다.

더욱 바람직하게는 유도 가열 방식의 히터는, 장치 내에 별도로 제공되는 여자 코일에 의해 발열하는, 흡연 물품의 외부를 가열하는 서셉터 재질의 히트 파이프일 수 있다.

더욱 바람직하게는 유도 가열 방식의 히터는, 장치 내에 별도로 제공되는 여자 코일에 의해 발열하는, 흡연 물품에 삽입되어 내부를 가열하는 서셉터 재질의 히트 블레이드일 수 있다.

또한 제어부는, 제1 히터 및/또는 제2 히터에 추가로 제공되는 온도 센서 패턴에 의해 히터의 온도를 센싱하고, 센싱값에 따라 제1 히터 및/또는 제2 히터를 제어하는 것이 바람직하다.

더불어 제어부는, 제1 히터 및/또는 제2 히터에서 변화하는 인덕턴스 또는 리액턴스 값에 따라 히터의 온도를 계산하고, 계산값에 따라 제1 히터 및/또는 제2 히터를 제어하는 것이 바람직하다.

또한 흡연 물품의 제1 에어로졸 발생 영역 및/또는 제2 에어로졸 발생 영역은, 필터에 대해 상류쪽에 제공되는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지로서, 상온을 포함하는 제1 온도 범위에서 겔상, 반고상 혹은 고형화상으로 존재하고 70 ℃를 포함하는 제2 온도 범위에서 액상으로 변화하며, 가열에 의해 150 내지 400 ℃의 온도범위에서 에어로졸로 기화하는, 글리세린 및 젤라틴을 포함하는 겔상 에어로졸 발생기질과; 겔상 에어로졸 발생기질이 수용되는 겔 수용체와; 겔 수용체를 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상으로 측면을 랩핑하되 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성되며, 알루미늄 포일이 겔 수용체에 접촉하도록 겔 수용체를 실린더 형상으로 랩핑하는 랩핑 페이퍼로 이루어지는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지인 것이 바람직하다.

이 경우 겔상 에어로졸 발생기질은, 80 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG로 이루어지는 액상 조성물을 포함하되, 액상 조성물은 겔 수용체의 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm³의 양으로 겔 수용체에 존재하는 것이 바람직하다.

또한 흡연 물품의 제1 에어로졸 발생 영역 및/또는 제2 에어로졸 발생 영역은, 담배 각초를 포함하는 담배체일 수 있다.

본 발명에 따르면, 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지와, 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품을 제공함으로써, 사용자가 겔상 에어로졸 발생기질로부터 유래하는 에어로졸과 담배 기질로부터 유래하는 에어로졸을 함께 흡입하는데 있어서 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품의 일부 분해 사시도와 그 단면도를 개념적으로 보여준다.
도 2는 도 1에 따른 흡연 물품의 구성요소와 이를 감싸는 랩핑 페이퍼의 구성을 개념적으로 보여준다.
도 3은 도 2에 보인 겔 수용체를 얻기 위해 겔 수용체 로드가 제조되는 과정을 보여주는 개념도이다.
도 4는 도 3에 보인 겔 수용체 로드로부터 본 발명에 따른 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 제조하기 위해 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 컷팅하는 컷팅 공정을 개념적으로 보여준다.
도 5 내지 12는 본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품으로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치의 여러 실시예들의 아래와 같은 개념도이다.
도 5는 제1 실시예에 따라 파이프 형상 저항 가열 히터와 침습식 저항 가열 히터가 조합된 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 6은 제2 실시예에 따라 하나의 피스로 이루어진 파이프 형상의 저항 가열 히터를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 7은 제3 실시예에 따라 두 개의 피스로 이루어진 파이프 형상의 저항 가열 히터를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 8은 제4 실시예에 따라 파이프 형상의 저항 가열 히터와 침습식 저항 가열 히터가 조합되지만, 제1 실시예와는 다른, 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 9는 제5 실시예에 따라 유도 가열에 의해 발열하는 서셉터 재질의 히트 파이프와 서셉터 재질의 히트 블레이드를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 10은 제6 실시예에 따라 유도 가열에 의해 발열하는 서셉터 재질의 히트 파이프와, 파이프 형상의 저항 가열 히터가 조합된 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 11은 제7 실시예에 따라 유도 가열에 의해 발열하는 하나의 피스의 서셉터 재질의 히트 파이프를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 12는 제8 실시예에 따라 유도 가열에 의해 발열하는 두 개의 피스로 이루어진 서셉터 재질의 히트 파이프를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는데, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함한다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하의 실시예에서, 용어 '상류' 및 '하류'는 사용자가 흡연 물품을 사용하여 공기를 흡인하는 방향을 기준으로 하여, 흡연 물품을 구성하는 세그먼트들의 상대적인 위치를 나타내기 위해 사용된 용어이다. 흡연 물품은 상류 단부(즉, 공기가 들어오는 부분) 및 이에 대향하는 하류 단부(즉, 공기가 나가는 부분)를 포함한다. 흡연 물품 사용시 사용자는 흡연 물품의 하류 단부를 물고 흡연 물품의 상류 단부를 통해 흡입되어 흡연 물품 내부를 통과하여 하류 단부로 나오는 공기를 흡입할 수 있게 된다. 하류 단부는 상류 단부의 하류에 위치하며, 한편 용어 '단부'는 또한 '말단'으로 기술될 수 있다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 가열에 의해 에어로졸을 발생시킬 수 있는 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지와, 이러한 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품을 첨부한 도면에 참조하여 설명하는데, 설명의 편의상 전기 가열식 흡연 물품의 구성요소를 각각 설명하면서 그에 포함되는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 설명하도록 한다. 여기서 전기 가열식 흡연 물품이라 함은, 연소에 의하지 않고 전기 저항 가열 방식 혹은 유도 가열 방식 등으로 흡연 물품을 가열함으로써 흡연 물품으로부터 에어로졸을 생성시키고 사용자가 이러한 에어로졸을 흡입하여 사용하는 형태이다. 이러한 흡연 물품은 종래의 궐련 담배 1개비와 비슷한 횟수의 흡입 행위를 하기에 적당한 양의 에어로졸 발생기질 및/또는 담배 각초를 흡연 물품 내부에 포함하며, 미리 정해진 양만큼 에어로졸이 발생된 후에는 더 이상 에어로졸을 발생시키지 않으며 1회 사용된 후에 사용자에 의해 버려질 것이다.

본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품은 에어로졸 발생기질로, 후술하는 바와 같이 통상의 담배 각초와 글리세린 등과 같은 액상 조성물을 포함하는 겔상 에어로졸 발생기질을 포함한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품(50)은, 상류 단부에 에어로졸 발생 기질로서 담배 각초를 포함하는 담배체(58), 그 직하류에 또 다른 에어로졸 발생 기질로서 액상 조성물을 포함하는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56), 그 직하류에 에어로졸 이동 통로를 제공하는 페이퍼 튜브(54), 그리고 마우스피스로 기능하는 필터(52)가 적층된 구조를 갖고, 이들은 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑된다. 액상 조성물에 의한 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)과 담배 각초에 의한 담배체(58)의 상대적 위치는 반대가 될 수 있다.

본 발명에 따른 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지는, 상온을 포함하는 제1 온도 범위(일예로 50 ℃의 온도 범위)에서 겔상, 반고상 혹은 고형화상(이하, 간략히 '겔상'으로 표현하기도 함)으로 존재하고 70 ℃를 포함하는 제2 온도 범위(일예로 50 - 100 ℃의 온도 범위)에서 액상 혹은 액체로 변화하며, 150 내지 400 ℃의 온도범위에서 에어로졸로 기화하는, 글리세린 및 젤라틴을 포함하는 겔상 에어로졸 발생기질과; 겔상 에어로졸 발생기질이 수용되는 겔 수용체(56a)와; 겔 수용체(56a)를 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상으로 측면을 랩핑하는, 랩핑 페이퍼(61)를 포함한다. 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상은 현재 사용되고 있는 통상의 담배 혹은 전기 가열식 흡연 물품의 규격에 부합하는 크기로 이러한 규격을 갖는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지는 전기 가열식 흡연 물품(50)에 삽입되어 별도의 랩핑 페이퍼(60)로 랩핑되면 사용자 입장에서 볼 때는 통상의 담배 혹은 전기 가열식 흡연 물품과 차이가 없게 된다.

담배 각초(58a)는 담배 각초만으로는 형상을 유지할 수 없으므로, 별개의 랩핑 페이퍼(62)에 의해 랩핑되어 담배체(58)를 형성하며, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)와 동등한 크기(직경)로 준비되어 전술한, 필터(52), 페이퍼 튜브(54), 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56), 담배체(58)를 랩핑 페이퍼(60)으로 랩핑함으로써 도 1에 보인 바와 같은 전기 가열식 흡연 물품(50)이 얻어질 수 있다.

구체적으로 겔상 에어로졸 발생기질은 글리세린과 젤라틴의 혼합물인데, 일례로 글리세린 PG (Proplylene Glycol) 혹은 VG (Vegetable Glycerine), 혹은 PG 및 VG 혼합물을 열을 주며 30분간 교반하여 점도를 낮추고, 여기에 겔화할 수 있는 첨가물인 젤라틴 및/또는 물을 10 ~ 50 중량%를 첨가하여 첨가물이 글리세린에 녹을 때까지 교반하고 글리세린과 젤라틴 및/또는 물이 섞인 혼합물을 얻을 수 있게 된다. 혼합물은 상온을 포함하는 제1 온도 범위(약 50 ℃ 미만의 온도 범위)에서는 겔상, 반고상 혹은 고형화상을 유지하며, 가열되어 70 ℃를 포함하는 제2 온도 범위(50 - 100 ℃의 온도 범위)에서는 액상으로 변화하여 액상으로 존재하고 추가로 가열되는 경우 약 150 ℃ 이상에서 에어로졸을 발생한다.

이상과 같이, 겔상 에어로졸 발생기질은, 물, 한천(agar), 증점제, 전분 분말, 셀룰로오스류, 카르복시메틸에테르류, 천연 식품 향료 또는 과일 추출물 중 하나 이상을 추가적으로 포함할 수 있다. 아울러, 겔상 에어로졸 발생기질에서 글리세린의 함량은 50 중량% 이상인 것이 바람직하다. 물을 포함하는 경우 젤라틴을 연화시켜서 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물을 형성하는 시간을 줄일 수 있다. 또한, 혼합물은 추가로 한천(agar)를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물을 형성하는데 유리하게 작용한다. 이에 부가하여, 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물은 첨가물로 증점제, 전분 분말, 셀룰로오스류, 카르복시메틸에테르류를 포함할 수 있다. 또한 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물에는 추가로 천연 식품 향료 또는 과일 추출물을 포함할 수 있다. 이 경우 발생한 에어로졸을 통해 사용자에게 다양한 맛을 가미하는 것이 가능해진다. 어느 경우든 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물에서 글리세린의 함량은 50중량% 이상인 것이 바람직한데, 이렇게 함으로써 발생한 에어로졸에서 탄맛을 최소화할 수 있게 된다. 추가적으로 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물은 니코틴을 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다.

여기서, 겔상 에어로졸 발생기질은, 중량%로, 80 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG로 이루어지는 액상 조성물을 포함하되, 60 내지 80%의 액상 조성물과 20 내지 40%의 물의 부피 비율로 혼합된 혼합물 100 ml 대비 1 내지 6 g의 중량의 젤라틴을 포함하며, 선택적으로 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 포함한다. 여기서 바람직하게는 액상 조성물은, 겔 수용체 내에 70 내지 120 mg의 양으로 포함된다. 이러한 수치 범위는 1개비의 전기 가열식 흡연 물품에 제공되는 담배 각초에 의한 담배체(58)로부터 에어로졸을 사용자가 흡입할 때 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 함께 제공할 수 있는 액상 조성물의 양을 가리킨다. 위 하한 값(70 mg) 미만의 액상 조성물이 겔 수용체(56a)에 겔상 에어로졸 발생기질로 포함되는 경우에는 사용자가 전기 가열식 흡연 물품에 제공되는 담배 각초에 의한 담배체(58)로부터 유래하는 에어로졸을 흡입하는 과정에서 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸이 부족할 수 있으므로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)에 포함되는 액상 조성물은 위 하한 값(70 mg) 이상이어야 한다. 위 상한값(120 mg)을 초과하는 액상 조성물이 겔 수용체(56a)에 포함되려면 혼합물인 겔상 에어로졸 발생기질의 부피가 너무 커질 수 있어서 이상의 규격을 갖는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 내의 겔 수용체가 액상 조성물을 보유하기 힘들 수 있다. 따라서 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 포함되는 액상 조성물은 위 상한값(120 mg) 이하이어야 한다. 바람직한 범위는 80 내지 110 mg이고, 더욱 바람직한 범위는 90 내지 105 mg이다.

본 발명의 또 다른 특징은 겔상 에어로졸 발생기질이 후술하는 바와 같이 제조 프로세스 상에서는 액체 상태로 존재하거나 존재할 수 있는데, 액상화하더라도 이상과 같은 규격을 갖는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내의 겔 수용체(56a)가 위와 같은 조성 범위를 갖는 액상 조성물을 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내에 유지하기에 충분한 흡습율을 갖는 것에 있다. 즉 액상 조성물은 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내의 겔 수용체(56a)에 흡습된 채로 유지되며, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 외부로 흘러나오지 않는다. 여기서 흡습은 겔 수용체가 액상 조성물에 의해 젖어 있되, 이것이 밖으로 흘러나오지 않는 것을 가리킨다. 후술하는 바와 같이 필터(52) - 페이퍼 튜브(54) - 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) - 담배체(58)는 랩핑 페이퍼(60)로 싸여져서 전기 가열식 흡연 물품(50)을 형성하게 되는데, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)는 상류 혹은 하류 쪽으로 별개의 부재 없이 담배체(58)나 페이퍼 튜브(54) 혹은 필터(52)와 직접 접촉하게 되는데, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 내의 겔 수용체(56a)에 흡습된 액상 조성물은 겔 수용체에 흡습되어 저장될 뿐이고 담배체(58) 혹은 페이퍼 튜브(54) 혹은 필터(52) 쪽으로 흘러나오지 않는다. 이를 위해 액상 조성물은, 겔 수용체의 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm³의 양으로 겔 수용체에 흡습되어 있는 것이 바람직하다. 이 수치한정의 이유는 본 발명의 겔 수용체(56a)에 흡습되는 액상 조성물의 양에 대한 수치한정의 이유와 비슷하다. 즉, 위 하한 값(0.13 mg/mm³) 미만인 경우에는 겔 수용체(56a)에 흡습된 액상 조성물의 양이 충분하지 않아서 사용자가 전기 가열식 흡연 물품에 제공되는 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 흡입하는 과정에서 겔상 에어로졸 발생기질로부터 유래하는 에어로졸이 부족할 수 있으므로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 흡습되는 액상 조성물은 위 하한 값(0.13 mg/mm³) 이상이어야 한다. 위 상한값(0.32 mg/mm³)을 초과하는 액상 조성물이 겔 수용체에 흡습되는 경우에는 액상 조성물이 이상의 규격을 갖는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내의 겔 수용체가 액상 조성물을 흡습한 채로 유지하기 힘들 수 있어서, 액상 조성물이 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)로부터 흘러나올 수 있다.

본 발명에서 사용된 '겔상 에어로졸 발생기질 카트리지'는 상온에서는 겔상으로 존재하다가 일례로 70 ℃를 포함하는 50 ~ 100 ℃의 온도범위에서 액상화하였다가 추가적인 가열을 통해 일예로 약 150 내지 350 ℃의 온도범위에서 에어로졸로 기화하는 겔상 에어로졸 발생기질이 담긴 카트리지(56)를 가리킨다. 일례로, 겔상 에어로졸 발생기질은, 상온을 포함하는 제1온도범위에서 겔상으로 존재하며 70℃를 포함하는 제2온도범위에서 액상으로 변화하는 글리세린 VG (선택적으로 글리세린 PG를 포함함)과 같은 액상 조성물과 젤라틴 및 물의 겔상 혼합물인데, 별도의 에어로졸 발생 장치에 의해 전기 유도 혹은 저항 가열식으로 가열됨으로써 겔상 에어로졸 발생기질이 액상으로 변화하고 추가적인 가열을 통해 액상 조성물이 에어로졸을 생성한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 액상 조성물은 중량%로, 100% 글리세린 VG이고, 바람직한 다른 실시예에 따르면 액상 조성물은 중량%로, 80% 글리세린 VG, 20% 글리세린 PG이다.

바람직한 다른 실시예에 따르면 이상과 같은 액상 조성물에 열을 주며 30분간 교반하여 점도를 낮추고, 여기에 겔화할 수 있는 첨가물인 젤라틴 및/또는 물을 첨가하여 첨가물이 글리세린에 녹을 때까지 교반하고 글리세린과 젤라틴 및/또는 물이 섞인 겔상 혼합물을 얻을 수 있게 된다. 이 경우 60 내지 80%의 액상 조성물과 20 내지 40%의 물의 부피 비율로 혼합된 혼합물 100 ml 대비 1 내지 6 g의 중량의 젤라틴을 포함하게 하였다.

바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 젤라틴 1 g, 1.5 g, 2 g을 각각 냉수 10 ml에 넣어서 젤라틴을 불리고, 중량%로 80%의 글리세린 VG와 20%의 글리세린 PG가 혼합된 액상 조성물 50 ml을 혼합하여 용해한 후에 상온에서 6시간 이상 방치하였다. 상온에서 방치하여도 겔화가 잘 진행되었으며, 젤라틴의 양이 늘어날수록 겔화가 더 잘 진행되었다. 젤라틴 1 g 이상 1.5 g 이하에서 점도 상승과 약한 수준의 겔화가 진행되었다.

바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 젤라틴 5 g을 냉수 50 ml에 넣어서 30분간 불리고, 중량%로 80%의 글리세린 VG와 20%의 글리세린 PG가 혼합된 액상 조성물 100 ml를 투입하여 75 ℃에서 90분간 교반 및 가열하여 겔상 에어로졸 발생기질을 얻을 수 있었다.

겔상 에어로졸 발생기질은 상온을 포함하는 제1온도범위(약 50 ℃ 미만)에서는 겔상을 유지하며, 가열되어 70 ℃를 포함하는 제2온도범위 (50 ℃ 내지 100 ℃의 온도범위)에서는 액상으로 변화하여 액상으로 존재하고 추가로 가열되는 경우 약 120 ℃ 이상에서 에어로졸을 발생한다. 후술하는 바와 같이 겔상 에어로졸 발생기질을 겔 수용체(56a)에 주입하기 위하여 제조 프로세스 중에, 겔상 에어로졸 발생기질을 제2 온도 범위로 가열하여 액체화하고, 액체를 겔 수용체(56a)에 스프레이하거나 니들 등으로 주입하여 액체를 겔 수용체(56a)에 흡습시킨다. 그 뒤에 액체는 저온, 일예로 약 4 ℃에서 5분 - 10분 유지시키거나, 상온에서 1시간 이상 유지시킴으로써 겔 수용체(56a)에 흡습된 액체가 겔상으로 바뀌어 겔 수용체(56a) 내의 표면, 기공, 네트워크 등에 미세한 알갱이가 분산된 모양으로 된다.

한편 겔 수용체는 액상화한 에어로졸 발생기질의 액상 조성물에 대해 충분한 흡습성을 갖기에 액상 조성물이 겔 수용체로부터 흘러나오지는 않는다. 겔상 에어로졸 발생기질은 전술한 바와 같이, 글리세린과 젤라틴을 주된 구성요소로 하지만, 추가로 물을 포함하는 것이 바람직하다. 물을 포함하는 경우 젤라틴을 연화시켜서 겔상 에어로졸 발생기질을 형성하는 시간을 줄일 수 있게 된다. 또한, 겔상 에어로졸 발생기질은 추가로 한천(agar)를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 겔상을 형성하는데 유리하게 작용한다. 이에 부가하여, 겔상 에어로졸 발생기질은 첨가물로 증점제, 전분 분말, 셀룰로오스류, 카르복시메틸에테르류를 포함할 수 있다. 또한 겔상 에어로졸 발생기질에는 추가로 천연 식품 향료 또는 과일 추출물을 포함할 수 있다. 이 경우 발생한 에어로졸을 통해 사용자에게 다양한 맛을 가미하는 것이 가능해진다. 어느 경우든 겔상 에어로졸 발생기질에서 글리세린의 함량은 50중량% 이상인 것이 바람직한데, 이렇게 함으로써 발생한 에어로졸에서 탄맛을 최소화할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 액상 조성물은 중량%로, 80 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG을 포함하며, 이렇게 얻어진 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함한다. 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 100% 글리세린 VG로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 80% 글리세린 VG 및 20% 글리세린 PG로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 이렇게 얻어진 액상 조성물 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함한다. 예를 들어, 풍미제는 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제, 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 캐러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다. 더불어 액상 조성물은 니코틴을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다.

본 발명에 따르면, 여러가지 재질의 겔 수용체(56a)가 적용될 수 있다. 도 1 및 도 2에 따르면 겔 수용체(56a)가 말아져서 만들어지는 것으로 도시되었으나, 이는 도시의 편의상 그렇게 표현한 것이며, 겔 수용체(56a)의 구성에 그에 한정되는 것은 아니다. 아래와 같은 여러 종류의 겔 수용체(56a)가 고려될 수 있으며, 기본적으로는 도 3에 보인 파이프 구조물(40)의 일측으로 겔 수용체(56a)를 구기거나 말아서 밀어넣고 타측에서 다소 단면이 좁아진 형상으로 압출해내면서 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑하여 겔 수용체 로드(57)를 얻을 수 있게 된다. 파이프 구조물(40)로 도입되기 전에 니들과 같은 액체 주입부를 통해 액체화된 겔상 에어로졸 발생기질을 겔 수용체(56a) 내로 흡습시키며 겔 수용체(56a)는 파이프 구조물(40)을 통과하면서 액체화된 겔상 에어로졸 발생기질로 젖어지거나 머금은 상태로 되고 파이프 구조물(40)의 타측에서 곧바로 랩핑 페이퍼(61)에 의해 랩핑되면서 적당한 길이, 일 예로, 80 mm 혹은 140 mm 정도로 컷팅되어 겔 수용체 로드(57)을 형성한다. 즉 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물은 70 ℃를 포함하는 제2 온도 범위로 가열하여 액체 상태로 만들어서 니들과 같은 주입부를 통해 겔 수용체(56a) 내로 주입되어 겔 수용체(56a)에 흡습된다. 겔 수용체 로드(57)로 절단하기 전에 적절한 냉각 과정을 거칠 수도 있고, 겔 수용체(56a)가 액체 상태의 겔상 에어로졸 발생기질에 대해 충분한 흡습력을 가지므로 절단한 뒤에 상온에서 적절한 시간, 일예로 1시간 유지하거나 저온, 일예로 4 ℃에서 5분 - 10분을 유지하는 것으로 겔 수용체(56a) 내로 도입된 액체 상태의 겔상 에어로졸 발생기질이 겔화되어 후속 작업(카트리지로 절단하는 작업이나 흡연 물품으로 랩핑하는 작업) 중에 액상 조성물이 겔 수용체(56a)로부터 흘러나오는 것이 막아지거나 최소화될 수 있다. 즉 겔 수용체 로드(57)는 겔상 에어로졸 발생기질이 액체 상태로 머금어진 겔 수용체(56a)를 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑한 상태로 제공될 수도 있고, 파이프 구조물에 적절한 냉각 구조를 제공함으로써 겔 수용체 로드(57)가 겔상 에어로졸 발생기질이 겔상으로 겔 수용체(56a) 내에 존재한 채로 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑하게 될 수도 있다. 다르게는 겔 수용체 로드(57)는 전술한 바와 같이 소정 시간 상온을 포함하는 제1 온도 범위에서 유지하는 것만으로 겔 수용체 내에 도입된 에어로졸 발생기질을 포함하는 혼합물을 겔화시켜서 보유할 수 있고, 후술하는 바와 같이 개별 흡연 물품(50)으로 들어갈 수 있는 크기로 컷팅된다.

이러한 구성은 기존의 궐련 제조 라인에서 일반화된 프로세스이며, 기존의 궐련 제조 프로세스와 장비를 그대로 이용할 수 있는 장점이 있다. 즉 기존의 필터, 페이퍼 튜브, 담배 각초의 제조에서 위와 같은 프로세스가 그대로 적용되고 있으며, 그러한 현재의 장비와 공정을 그대로 이용하여 카트리지(56)을 얻을 수 있다.

겔상 에어로졸 발생기질은, 70 ℃를 포함하는 일예로 50 - 100℃의 제2 온도 범위에서 액체 상태로, 겔 수용체 내에 도입되기에, 후술하는 겔 수용체 내로 쉽게 흡습될 수 있으며, 상온을 포함하는 일예로 50 ℃ 미만의 제1 온도 범위에서 겔 수용체 내에서 겔 수용체에 존재하는 표면, 기공, 네트워크 사이의 공간에 겔상으로 존재하게 된다. 따라서 상온을 포함하는 제1 온도 범위에서 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지가 유지되는 경우에, 겔상 에어로졸 발생기질에 포함된 액상 조성물이 겔상 에어로졸 카트리지로부터 흘러나오거나 누출될 가능성은 없거나 최소화된다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 겔 수용체는, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 두께 2 내지 3 mm의 띠를 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만든 것이고, 바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 겔 수용체는, 멜라민 기지 발포수지를 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만들어진 것인데, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 겔 수용체는, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.013 mg/mm³인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물에 대응하는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 겔 수용체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입이나 액상 조성물을 흡습한 경우 보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.

바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 겔 수용체는, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단을 구기거나 접거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단으로 만들어진 겔 수용체는, 더욱 바람직하게는 0.25 내지 0.4 mg/mm³인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물에 대응하는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 겔 수용체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입이나 액상 조성물을 흡습한 경우 보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.

바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 겔 수용체는, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단으로 만들어진 겔 수용체는, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.35 mg/mm³인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물에 대응하는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 겔 수용체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입이나 액상 조성물을 흡습한 경우 보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.

바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 겔 수용체는, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)에 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단으로 만들어진 겔 수용체는, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.25 mg/mm³인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물에 대응하는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 겔 수용체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입이나 액상 조성물을 흡습한 경우 보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)을 형성하는 랩핑 페이퍼(61)는, 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성된 합지로 제공될 수 있으며, 알루미늄 포일이 겔 수용체(56a)에 접촉하도록 실린더 형상으로 랩핑된다. 이에 따라 알루미늄 포일은 겔 수용체(56a)에 머금어진 액체 상태의 겔상 에어로졸 발생기질이 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 측면을 통해 흘러나올 가능성을 없애거나 최소화할 수 있다. 즉 도 1 및 도 2에 보인 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지의 구성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 겔 수용체(56a)는 흡연 물품 형성을 위한 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑되기 전에 별개의 랩핑 페이퍼(61)에 의해 랩핑되는데, 이 경우 랩핑 페이퍼(61)는 알루미늄 포일이 종이에 부착된 형태로 제공될 수 있고, 알루미늄 포일이 겔 수용체(56a)에 접촉하도록 실린더 형상으로 랩핑되는 것이 좋다.

담배체(58)는 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 담배체(58)는 주름진 판상엽 시트로 충진될 수 있다. 판상엽 시트는 실린더 축에 실질적으로 가로방향으로 둘둘 말리거나, 접히거나, 압축되거나, 수축됨으로써 주름이 형성될 수 있다. 주름진 판상엽 시트의 골 간격 등을 조절함으로써 다공도를 결정할 수 있다.

다른 실시예에서 담배체(58)는 담배 각초들로 충진될 수 있다. 여기에서, 담배 각초들은 담배 시트(또는 슬러리 판상엽 시트)를 잘게 절단함으로써 생성될 수 있다. 또한, 담배체(58)는 복수의 담배 가닥들이 서로 같은 방향(평행)으로 또는 무작위로 합쳐져서 형성될 수 있다. 구체적으로, 담배체(58)는 복수의 담배 가닥들이 합쳐져서 형성되고, 에어로졸이 통과할 수 있는 종방향의 복수의 채널들이 형성될 수 있다. 이때, 담배 가닥들의 크기 및 배열에 의하여, 종방향의 채널들은 균일하거나 불균일할수 있다.

담배체(58)는 추가로 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 담배체는 글리세린 및 프로필렌 글리콜을 더 포함할 수도 있다.

또한, 담배체(58)는 풍미제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 풍미제는 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제(isosweet), 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다. 한편, 담배 매질 수용부(11a, 11b)는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜을 일부 포함할 수도 있다.

경우에 따라서는 담배 각초로 이루어지는 담배체 없이 액상 조성물이 니코틴을 포함하고, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 튜브와 필터를 차례로 적층하고 랩핑 페이퍼로 랩핑하여 전기 가열식 흡연 물품을 제조할 수도 있다.

본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품(50)은 도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 에어로졸의 이동 통로를 제공하는 페이퍼 튜브(54)를 포함할 수 있는데, 튜브에는 PLA가 삽입되어 에어로졸의 온도를 낮추어 사용자가 에어로졸 흡입 시에 화상을 입는 것을 방지할 수도 있다. 페이퍼 튜브(54) 역시도 별개의 랩핑 페이퍼(도시되지 않음)에 의해 랩핑될 수 있다. 이 경우 페이퍼 튜브(54)를 위한 랩핑 페이퍼는 페이퍼, 즉 종이도 충분하다.

마우스피스 역할을 하는 필터(52)는 도 1 및 도 2에 보인 바와 같이 에어로졸은 지나가고 액 유입은 막아주는 역할을 한다. 전술한 바와 같이 겔 수용체(56a)에 유지되는 겔상 에어로졸 발생기질은, 상온을 포함하는 제1 온도 범위에서 겔상 등으로 겔 수용체(56a)내에 유지되지만, 흡연 물품이 보관되는 주변 환경이 제2 온도 범위에 이른다거나 그 상황에서 과도한 외력이 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)에만 작용하는 경우와 같이 비 정상적인 환경에서 일부의 액상 조성물이 외부로 흘러나갈 수 있는데, 이 경우 필터가 액 유입을 막는 역할을 수행한다(페이퍼 튜브도 비슷하게 기능할 수 있음). 필터는 펄프로 제작될 수 있으며, 원통형 또는 튜브 형태로 제작될 수 있다. 한편, 필터는 가향 성분을 포함하여 사용자의 만족감을 향상시킬 수 있다. 가향 성분은 예를 들어, 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제, 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다.

본질적으로 전술한 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)는, 위와 같이 필터(52)에 가향 성분을 포함시키는 프로세스와 장비를 그대로 이용하여 만들어질 수도 있다. 이 경우 기존의 프로세스와 장비를 그대로 이용하므로 양산성과 품질관리의 충족시키는데 큰 어려움이 없게 된다.

전기 가열식 흡연 물품(50)은 보통 복수 층의 랩핑 페이퍼(60, 61, 62)로 랩핑되는데, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지가 위치한 부분을 감싸는 제1 랩핑 페이퍼(61), 그 하류 혹은 상류에 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지와 담배 각초에 의한 담배체를 함께 랩핑하는 제2 랩핑 페이퍼(62), 그 위에 튜브를 함께 랩핑하는 제3 랩핑 페이퍼(도시되지 않음), 그 위에 전기 가열식 흡연 물품의 모든 부분을 감싸는 제4 랩핑 페이퍼(60)와 같이 여러 겹의 랩핑 페이퍼로 랩핑할 수 있다. 이렇게 여러 단계의 랩핑을 거치면서 전기 가열식 흡연 물품이 얻어질 수 있는데, 경우에 따라서는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 형성하는 공정이 별개로 행해질 수도 있고, 연속 라인을 통해 행해질 수도 있다.

다르게는 제조 시간을 단축시키고, 제조 원가를 절감하기 위해, 전기 가열식 흡연 물품의 모든 부분을 랩핑하는 최 외곽에 위치한 랩핑 페이퍼 내측에, 서로 다른 재질 또는 서로 다른 두께의 포장재를 덧대고 한 번에 랩핑하는 것도 가능하다.

도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)는, 액상 조성물을 포함하는 겔상 에어로졸 발생기질이 수용된 겔 수용체(56a)를 하우징 역할을 하는 랩핑 페이퍼(61)가 랩핑하고 있다. 또한, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 하류 단부에는 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)가 차례로 적층되도록 설치된다. 필터 및 튜브는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지와 함께 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑된다.

겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 내의 겔상 에어로졸 발생기질은 제1 온도범위에서 겔 수용체에 겔상 등으로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 내에 유지되며 겔상 에어로졸 발생기질에 포함된 액상 조성물이 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)로부터 흘러나오지는 않으며, 가열에 의해 기화되며 에어로졸을 발생한다.

랩핑 페이퍼(60, 61, 62)는 고열 및 액상과의 접촉에 의해서 변형되거나 인체에 유해한 성분을 발생시키진 않는 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 또는 랩핑 페이퍼는 금속 박막이나 금속 포일(foil)로 제조하는 것도 가능하며, 전술한 바와 같이 종이 재질의 랩핑 페이퍼에 금속 박막이나 금속 박판이 덧대어진 형태 혹은 합지된 형태일 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 하우징 역할을 하는 랩핑 페이퍼(61)는 페이퍼와 알루미늄 포일의 합지로 구성되며, 알루미늄 포일이 겔 수용체(56a)와 맞닿아서 제조 공정 중이나 보관 중에 제2 온도범위에서 겔 수용체(56a)가 놓여짐으로써 겔상 에어로졸 발생기질이 액체 상태로 바뀌어서 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 측면으로 흘러나오는 것을 막게 된다.

겔상 에어로졸 발생기질 카트리지의 하류 측에 필터(52)는 기류 형성을 위해 중공부를 가질 수 있으나, 중공부를 가지지 않는 형태의 필터를 사용하여도 무방하다. 필터는 적어도 하나의 세그먼트로 구성될 수 있으며, 예를 들어 튜브 필터, 냉각 구조물 및 리세스 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 튜브 필터는 내부에 중공을 포함하는 형태를 갖는다. 튜브 필터 및 리세스 필터는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있으며, 냉각 구조물로 기능하는 튜브는 순수한 폴리락트산으로 제작되거나, 다른 분해성 폴리머와 폴리락트산을 조합하여 제작될 수 있다.

보다 구체적으로 필터(52)는 아세테이트, 종이, PP 등의 재질로 제조될 수 있으며, 필터를 감싸는 필터 권지(랩핑 페이퍼)는, 일반지, 다공지, 천공지, NWA(Non Wrapped Acetate) 등으로 분류될 수 있다. 또한 필터의 형태는 하나의 세그먼트로 이루어지는 모노 필터, 여러 개의 세그먼트로 이루어지는 복합(이중, 삼중 등) 필터로 분류할 수 있다. 필터는 아세테이트 토우, 가소제, 활성탄, X-DNA, 권지로 제조될 수도 있다. 아세테이트 토우는, 셀룰로오스 아세테이트의 연속필라멘트의 집합체를 말하며, 필터의 가장 중요한 특성인 흡인저항을 결정하는데 결정적인 역할을 한다. 아세테이트 토우의 성질은 데니아에 의해서 결정된다.

가소제는 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 부드럽고 유연하게 함으로써 섬유 사이의 접촉점에서 결합을 형성하고, 섬유 묶음을 더욱 딱딱하게 해준다. 담배필터용 가소제는 트리아세틴을 사용한다.

흡착제의 하나인 활성탄은 탄소를 주성분으로 하는 물질이며, 입자의 크기와 성상에 따라서 구분될 수 있다. 활성탄에 사용되는 원료로는 식물성 원료로서 목재, 톱밥, 과실각(야자껍질, 대나무, 복숭아 씨) 등이 있다.

X-DNA는 해조류에서 추출한 후 농축하여 가공된 기능성 입자를 말한다. 담배 필터에 주로 사용되는 활성탄에 비해 담배맛에 영향을 미치지 않고, 각종 발암 물질의 제거 기능이 탁월하다.

권지(랩핑 페이퍼)의 기능은 필터 제조 시, 필터 플럭의 형상을 유지해준다. 권지 제조 시에는, 기공도, 인장 강도, 신장율, 두께, 풀 붙임성 등의 물성을 만족해야 한다.

예를 들어 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 길이는 14.0mm이며, 필터(52) 또는 튜브(54)의 길이는 각각 2.5mm, 담배 각초를 포함하는 담배체(58)의 길이는 9.0mm일 수 있다. 다르게는, 일 예로, 필터(52)는 10 mm, 페이퍼 튜브(54)는 16 mm, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)는 10 mm, 담배체(58)는 12 mm가 될 수 있다.

필터(52), 페이퍼 튜브(54), 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56), 담배체(58)의 상대적인 길이와 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)의 상대적인 배치는, 후술하는 에어로졸 발생 장치(100)에 의해 전기 가열식 흡연 물품에서 발생하는 에어로졸을 사용자가 흡입하는 과정에서 에어로졸의 온도와 관계될 수 있다. 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)로부터 발생하는 에어로졸의 온도와, 담배체(58)에서 발생하는 에어로졸의 온도가 다르고, 페이퍼 튜브(54)의 길이가 길어짐에 따라 고온의 에어로졸을 더 냉각시킬 수 있기 때문에, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)로부터 발생하는 에어로졸의 온도와, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)의 상대적인 배치를 고려하고, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)의 부피에 의존하는 액상 조성물 및 담배 각초의 양과, 후술하는 에어로졸 발생 장치의 가열 방식 등을 고려하여 이들의 상대적인 길이와 배치가 달라질 수 있다. 현재 시판 중인 전기 가열식 흡연 물품의 크기와 같은 크기로 전기 가열식 흡연 물품을 제조하면서 이상의 여러 조건을 충족시키는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 어렵지는 않을 것이다.

전술한 바와 같이, 도 3에 보인 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 제조하기 위한 바람직한 일 실시예에 따르면, 먼저 겔상 에어로졸 발생기질을 제2 온도 범위로 가열하여 액체로 만든 후, 파이프 구조물(40)에 의해 실린더 형상으로 형성되는 겔 수용체(56a)가 파이프 구조물(40)로 도입되기 전에 스프레이 장비 혹은 니들과 같은 액체 주입부를 지나며, 액체가 충분히 스프레이되거나 주입되어 액체가 겔 수용체(56a) 내로 제공되며 겔 수용체(56a)는 파이프 구조물(40)을 통과하면서 액체를 머금거나 액체에 의해 젖어진 상태로 된다. 그 후, 액체가 흡습된 겔 수용체는 예를 들어 종이(혹은 알루미늄 포일이 합지된 페이퍼)로 된 랩핑 페이퍼에 의해 랩핑되며, 필요한 길이(일례로 140 mm, 100 mm 혹은 80 mm)로 절단되어 겔 수용체 로드(57)를 형성한다. 겔 수용체 로드(57)는 후술하는 바와 같이 원하는 길이의 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)(일례로 14 mm, 10 mm, 8 mm)로 절단된 이후, 다른 전기 가열식 흡연 물품의 세그먼트(튜브, 필터, 담배체)와 함께 팩킹(랩핑)하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품(50)으로 제조될 수 있다. 전술한 바와 같이 겔 수용체(56a) 내로 도입된 액체는, 파이프 구조물(40)을 지나면서나, 겔 수용체 로드(57)로 절단된 뒤에 보관되면서나, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)으로 절단단 뒤에 보관되면서, 제1 온도 범위에서 유지되면서 겔화되어 겔 수용체(56a) 내부의 표면, 기공, 네트워크 상에 미세한 알갱이 모양으로 분산되어 존재하게 된다.

도 4는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 제조하기 위해 겔 수용체 로드(57)를 컷팅하는 컷팅 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 전술한 바와 같이 일례로 140 mm, 100 mm 혹은 80 mm의 길이를 갖는 겔 수용체 로드(57)는 인덱스 테이블(70)의 홈 내로 유입되어 인덱스 테이블의 회전에 따라 컨베이어 벨트(90)로 이동된다. 이때, 인덱스 테이블(70)을 따라 이동하는 경로 상에 회전 칼날(80)이 배치되며, 회전 칼날에 의해 겔 수용체 로드(57)는 원하는 길이, 일례로 14 mm, 10 mm, 80 mm 길이로 10개의 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)로 절단된다. 회전 칼날(80)은 10개가 등간격으로 배치되어, 140mm의 겔 수용체 로드(57)를 10개의 14 mm 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)로 절단하거나, 100 mm의 겔 수용체 로드(57)를 10개의 10 mm 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)으로 절단하거나, 80 mm의 겔 수용체 로드(57)를 10개의 8 mm 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)으로 절단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이상의 프로세스 및 장비는 기존의 궐련 제조에서 필터에 가향 성분 등을 포함시키는 경우에 적용되던 것을 그대로 이용하는 것이므로 양산성과 품질관리를 그대로 충족시키는데 큰 어려움이 없게 된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 하류 단에 마우스피스로 기능하는 필터(52)가 위치하고 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 상류 단에 담배 각초를 포함하는 담배체(58)가 위치한다. 이들 각 세그먼트(필터, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지, 담배체)를 함께 팩킹하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품을 제조할 수 있게 된다. 전술한 바와 같이 필터(52)와 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 사이에는 필요에 따라 에어로졸의 이동 통로를 제공하는 튜브(54)가 위치될 수 있다. 이들 각 세그먼트인, 필터, 튜브, 액상 카트르지, 담배체가 나란히 배열되고 이들을 함께 팩킹하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품(50)을 얻을 수 있다. 실제 제조라인에서는 이들이 나란히 10개 세트 이상으로 나열되어 랩핑이 진행된 후에 여러 개의 전기 가열식 흡연 물품으로 절단될 수 있다.

어느 경우든 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)에 포함되는 에어로졸 발생기질인 액상 조성물은 겔화되어 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내의 겔 수용체의 표면, 기공, 네트워크 등에 미세한 알갱이로 분산되어 존재하며, 설사 액상화된다 하더라도 겔 수용체(56a)에 흡습되므로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 외부로 흘러나오지 않는데, 전기 가열식 흡연 물품을 제조하는 과정에서 혹은 전기 가열식 흡연 물품을 완성한 후에 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 가해지는 고온이나 물리적 압력 때문에 액상 조성물이 외부로 흘러나오거나 에어로졸로 기화하여 밖으로 나오는 경우를 고려할 수 있다. 먼저 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지의 상류에는 담배체가 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지의 하류에는 필터가 위치하므로, 설사 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 고온이 가해지거나 외부로부터 물리적 압력이 가해진다 하더라도 액상 조성물이 필터 혹은 담배체를 거쳐서 외부로 흘러나올 가능성은 낮다. 겔상 에어로졸 발생기질은 70 ℃를 포함하는 제2 온도 범위에서 액체화되고, 액상 조성물은 약 120 ℃ 이상에서 에어로졸을 발생하기 시작하므로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지의 랩핑이나 제조 공정에서 공정 관리를 100 ℃ 이하, 바람직하게는 50 ℃ 미만의 제1 온도 범위로 함으로써 제조 과정 중의 액상 조성물의 손실을 막을 수 있다. 불가피하게 제조공정 중에서 액상 조성물의 기화시작 온도 이상의 고온이 필요한 경우에는, 공정 중에 손실되는 액상 조성물의 양을 추산하여 요구되는 양에 손실이 예상되는 양을 더하여 추가로 액상 조성물을 흡습시켜 관리할 수 있다.

이하에서 본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품(50)을 가열시켜 에어로졸을 발생시킬 수 있는 에어로졸 발생 장치(100)의 실시예들을 설명한다. 이하에서 설명하는 에어로졸 발생 장치(100)는, 본 발명에서 설명한 전기 가열식 흡연 물품(50)과 같이 흡연 물품 내부에 액상 조성물이나 담배 각초와 같은 에어로졸 형성기질을 포함하며 기존의 궐련 형태로 랩핑 페이퍼로 랩핑된 전기 가열식 흡연 물품(50)이 삽입될 수 있는 공동을 갖고, 공동에 삽입된 흡연 물품의 에어로졸 형성 기재를 에어로졸 발생 장치 내에 제공되는 히터에 의해 가열하여 에어로졸을 형성시키는, 파지 가능하고 휴대 가능한 크기의 에어로졸 발생 장치이다. 히터는 후술하는 바와 같이 저항 가열 방식 혹은 유도 가열 방식으로 제공될 수 있는데, 일 예로 100 - 400 ℃의 온도까지 가열되어, 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 삽입되는 전기 가열식 흡연 물품(50) 내부에 제공되는 에어로졸 형성 기재를 가열시켜 에어로졸을 발생시킨다. 바람직한 일 예에 따르면, 그 타켓 온도는 200 내지 350 ℃의 범위가 될 수 있으며, 더욱 바람직한 일 예에 따르면 그 타겟 온도는 250 내지 320 ℃의 범위가 될 수 있다 (일 예로 280 ℃를 타겟으로 정할 수도 있음). 경우에 따라서는 그 타겟 온도가 150 내지 250 ℃의 범위일 수 있는데(일 예로 180 ℃를 타겟 온도로 정할 수도 있음), 이것은 에어로졸을 발생시키고자 하는 대상이 액상 조성물(글리세린 등)인지 혹은 담배체인지 혹은 글리세린과 같은 액상 조성물이 흡습된 담배체인지에 따라 달라질 수 있다. 어느 경우든 전기 가열식 흡연 물품(50) 내에서 발생된 에어로졸은 튜브(54) 및 필터(52)를 통해 사용자의 입안으로 흡입되므로, 흡입 과정에서 냉각되는 것을 고려하더라도 발생된 에어로졸의 온도가 과도하게 높으면 사용자에게 불쾌감을 주거나 화상의 위험이 있고 너무 과도하게 에어로졸이 발생할 수 있어서 여러 번의 퍼프가 힘들 수 있기에 이러한 점을 감안하여 발열체의 타겟 온도가 미리 정해져야 한다. 또한 이상의 이유 때문에 발열체의 타겟 온도의 상한이 위와 같이 제한된다.

바람직한 실시예에 따르면 발생된 에어로졸이 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 나오는 온도가 마우스 엔드 온도(mouth end temperature)로 측정될 수 있는데, 사용자에게 불쾌감을 주지 않기 위해서 에어로졸의 온도는 50 ℃ 미만, 바람직하게는 45 ℃ 이하의 온도로 되어야 한다. 바람직한 에어로졸의 마우스 엔드 온도는 25 내지 45 ℃의 온도 범위를 갖고, 더욱 바람직한 에어로졸의 마우스 엔드 온도는 30 내지 40 ℃의 온도 범위를 갖는다.

에어로졸 발생 장치(100)는 장치 내에 제공되어 직류 전원으로 기능하는 재충전 가능한 배터리(110)와, 배터리(110)로부터의 출력을 제어하는 제어부(120)를 공히 포함한다. 도 5에 이러한 에어로졸 발생 장치(100)의 개념도를 전기 가열식 흡연 물품(50)과 함께 나타냈었으며, 각각의 실시예에 대해 가열 방식을 설명하기 위한 용도로 단면도로 개략적으로 나타내었다. 설명의 편의를 위하여, 흡연 물품인 전기 가열식 흡연 물품(50)은 기본적으로 필터(52) - 튜브(54) - 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) - 담배체(58)의 순서로 배열되어 랩핑 페이퍼(60)으로 랩핑되어 구성된 것을 기준으로 설명한다. 각각의 경우에서 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)의 상대적 위치가 서로 바뀔 수 있음은 이미 설명한 바와 같다.

또한 아래의 설명들은 단지 예시의 목적으로서 제공되는 것이며 본 발명의 범위에 이에 한정되지는 않을 것이다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 아래에 예시한 에어로졸 발생 장치의 구성으로부터 일부 삭제하거나 일부를 추가하거나 다른 장치와 조합하여 본 발명의 범위에 속하는 에어로졸 발생 시스템을 구성할 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 5는 전술한 바와 같이 본 발명이 적용될 수 있는 일례의 에어로졸 발생 시스템의 개념도와 함께, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 장치(100)와 전기 가열식 흡연 물품(50)을 포함한다. 여기서 흡연 물품인 전기 가열식 흡연 물품(50)은 전술한 바와 같이 필터(52), 페이퍼 튜브(54), 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)가 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑되어 구성되며, 에어로졸 발생 장치(100)에 제공되는 중공에 삽입된다.

에어로졸 발생 장치(100)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)에 흡습된 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 발생시키기 위한 전기 저항에 의한 파이프 히터(130b)와, 담배체(58)의 담배 각초 등을 가열하여 에어로졸을 발생시키기 위한 전기 저항에 의한 침습식 히터(130a)를 포함한다. 더불어 이들 히터(130a, 130b)에 전력을 공급하기 위한 배터리(110)와, 이 배터리(110)로부터 히터(130a, 130b)로의 전력 공급을 제어하도록 구성된 제어부(120)를 포함한다.

상술한 제1 실시예에 따른 침입식 히터(130a)는 히터 패턴이 외부에 인쇄된 블레이드 형상이거나, 봉침 형상일 수 있다. 어느 경우에도 히터 패턴과 함께 온도 센서 패턴도 함께 제공되어 침입식 히터(130a) 표면에서의 온도가 센싱되고 그 센싱값에 따라 침입식 히터(130a)로 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다. 제1 실시예에서와 같이 침입식 히터가 담배체(58) 내로 삽입되어 담배체(58)를 가열하여 담배체(58) 내부에서 에어로졸을 형성시키는 경우 담배체(58)와 접촉하여 가열하므로 즉각적으로 에어로졸을 발생시키는데 도움을 줄 수 있다. 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)는 전술한 바와 같이 서로 물리적으로 연결된 재질을 구기거나 말아서 형성한 것이기에 침입식 히터(130a)가 제대로 삽입되지 않거나 삽입되었더라도 다시 제거할 때 겔 수용체가 제대로 분리되지 않을 우려가 있으므로, 침입식 히터(130a)는 담배체(58)까지만 삽입되는 것이 바람직하다.

상술한 제1 실시예에 따른 파이프 히터(130b) 역시 히터선 혹은 면상 발열체 패턴이 외부에 인쇄되거나 제공된 파이프이다. 파이프 히터(130b)에도 침입식 히터(130a)와 마찬가지로 온도 센서 패턴이 제공되어 온도가 센싱되고 그 센싱값에 따라 파이프 히터(130b)로 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다. 파이프 히터(130b)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 측면으로부터 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 가열하여 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내에 겔상으로 존재하는 에어로졸 발생기질이 가열되어 에어로졸을 발생시키도록 한다.

이상의 히터에 의해 150 - 350 ℃의 온도 범위까지 에어로졸 발생기질을 가열시켜 에어로졸이 발생될 수 있으며, 사용자의 흡입에 의해 발생된 에어로졸은 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 사용자의 입을 통해 흡입된다. 일 예로 침입식 히터(130a)가 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 250 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 파이프 히터(130b)가 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 겔 수용체를 250 - 350 ℃의 온도 범위로 가열하여 겔 수용체의 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.

물론 각 히터(130a, 130b)의 히터 패턴, 센싱부와 제어부는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결된다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

전기 가열식 흡연 물품(50)의 구성은 제1 실시예의 경우와 마찬가지이다.

제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)에 대응하는 하나의 저항 가열 방식의 파이프 히터(132)를 갖는 경우이다. 상술한 제1 실시예에 따른 파이프 히터(130b)와 마찬가지로 히터선 혹은 면상 발열체 패턴이 외부에 인쇄되거나 제공된 파이프이다. 제2 실시예에 따른 파이프 히터(132)에도 온도 센서 패턴이 제공되어 온도가 센싱되고 그 센싱값에 따라 파이프 히터(132)로 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다. 파이프 히터(132)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 측면으로부터 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 가열하여 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내에 겔상으로 존재하는 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸을 발생시킬 뿐만 아니라, 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58)의 측면으로부터 담배체(58)을 가열하여 담배체(58) 내에 제공되는 담배 각초 등으로부터 에어로졸을 발생시킨다. 제2 실시예의 파이프 히터(132)는 본질적으로 같은 온도로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)와 담배체(58)을 가열하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.

이러한 장치에 사용하기 위한 전기 가열식 흡연 물품을 위해서, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)의 상대적 위치를 조정하거나, 이들의 상대적 부피(혹은 높이)를 조정하는 것에 의해 액상 조성물로부터 발생하는 에어로졸 양과, 담배 각초로부터 발생하는 에어로졸 양을 적절하게 조정할 수 있다.

물론 파이프 히터(132)의 히터 패턴, 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 파이프 히터(132)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

전기 가열식 흡연 물품(50)의 구성은 전술한 실시예의 경우와 마찬가지이다.

제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)에 대응하는 저항 가열 방식의 파이프 히터(132a)와 담배체(58)에 대응하는 저항 가열 방식의 파이프 히터(132b)를 각각 갖는 경우이다. 상술한 실시예에 따른 파이프 히터와 마찬가지로 히터선 혹은 면상 발열체 패턴이 외부에 인쇄되거나 제공된 파이프이다. 제3 실시예에 따른 파이프 히터(132a, 132b)에도 온도 센서 패턴이 제공되어 온도가 센싱되고 그 센싱값에 따라 파이프 히터(132a, 132b)로 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다. 파이프 히터(132a)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 측면으로부터 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 가열하여 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내에 겔상으로 존재하는 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸을 발생시키고, 파이프 히터(132b)가 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58)의 측면으로부터 담배체(58)을 가열하여 담배체(58) 내에 제공되는 담배 각초 등으로부터 에어로졸을 발생시킨다. 제3 실시예의 파이프 히터(132a, 132b)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)와 담배체(58)를 서로 다른 온도로 가열하는 것을 가능하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있으며, 발생된 에어로졸은 사용자의 흡입에 의해 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 사용자의 입을 통해 흡입된다. 일 예로 파이프 히터(132b)가 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 250 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 파이프 히터(132a)가 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 겔 수용체를 250 - 350 ℃의 온도 범위로 가열하여 겔 수용체의 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.

제3 실시예의 구성을 채용하는 경우, 침입식 히터가 가질 수 있는 문제점(사용후 전기 가열식 흡연 물품으로부터 떨어지는 잔류물의 문제점이나, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 쉽게 삽입되지 않는다는 문제점)을 갖지 않으면서 도면에 보인 구성을 갖는 전기 가열식 흡연 물품에서나 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)와 담배체(58)의 상대적 위치가 바뀐 전기 가열식 흡연 물품에서도 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)로부터 적절하게 에어로졸을 발생시킬 수 있으면서, 각 에어로졸 형성 기질의 최적 에어로졸 발생 온도에 맞게끔 파이프 히터(132a, 132b)를 온도를 설정하고 제어하는 것이 가능해진다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)에 대응하는 높이를 갖는 하나의 저항 가열 방식의 파이프 히터(134b)와, 담배체(58)에 삽입될 수 있는 침입식 히터(134a)를 갖는다.

파이프 히터(134b)에는 전술한 파이프 히터와 마찬가지로 히터선 혹은 면상 발엘체 패턴이 외부에 인쇄되거나 제공되며 역시 온도 센서 패턴이 제공되어 온도가 센싱되고 그 센싱값에 따라 파이프 히터(132b)로 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다. 파이프 히터(132b)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 측면으로부터 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 가열하여 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내에 겔상으로 존재하는 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸을 발생시킬 뿐만 아니라, 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58)의 측면으로부터 담배체(58)을 가열하여 담배체(58) 내에 제공되는 담배 각초 등으로부터 에어로졸을 발생시킨다. 제4 실시예의 파이프 히터(132b)도 본질적으로 같은 온도로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)와 담배체(58)을 가열하게 된다. 그러나, 제2 실시예와 달리 제4 실시예에서는 담배체(58)에 삽입될 수 있는, 전술한 바와 같은 구성을 갖는 침입식 히터(134a)가 추가로 제공된다. 이러한 구성은 담배체(58)에 추가적인 가열원을 제공할 수 있다는 의미이므로 전기 가열식 흡연 물품 내에 제공되는 에어로졸 발생 기질에 보다 효과적으로 대응할 수 있게 된다. 어느 경우든 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있다. 일 예로 파이프 히터(134b)가 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 겔 수용체에 겔상으로 존재하는 에어로졸 발생기질 및 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 250 ℃의 온도 범위로 가열하여 이들로부터 유래하는 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 추가로 침입식 히터(134a)가 담배체(58)의 담배 각초를 250 - 350 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.

물론 침입식 히터(134a) 및 파이프 히터(134b)의 히터 패턴, 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 파이프 히터(132)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하고, 침입식 히터(134a)는 전술한 이유 때문에 담배체(58)에만 삽입되는 것이 좋다.

도 9 내지 도 12에 따른 본 발명의 제5 실시예 내지 제8 실시예는 유도 가열 방식의 히터를 적용한 에어로졸 발생 시스템의 예시이다. 유도 가열을 위해 사용되는 전장품들은 유도 가열을 위한 부품들로, 원통형으로 다수 회 권선된 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b)과, 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b)과 반응하여 와전류 손실에 의해 유도 가열이 일어난 서셉터(susceptor: 자화 발열체)가 구비된다. 여기서 서셉터는, 장치 내에서 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b)이 에워싸도록 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b) 내측에 제공되는, 흡연 물품인 전기 가열식 흡연 물품(50)이 삽입될 수 있는 공동을 정의하는 중공 원통 형상의 박판으로 이루어지고 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b)과 반응하여 와전류 손실에 의한 유도 가열에 의해 400 ℃ 이하의 온도까지 가열되는 금속 재질의 히트 파이프(135, 136d, 138a, 142a, 142b)이다. 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b)에 인가되는 교류 전류의 크기에 따라 서셉터의 온도는 1000 ℃ 이상의 온도까지도 가열될 수 있겠으나, 본 발명은 전술한 바와 같이 발열체로 기능하는 서셉터를 400 ℃ 이하의 온도까지 가열한다. 히트 파이프(135, 136d, 138a, 142a, 142b)의 온도는, 히트 파이프(135, 136d, 138a, 142a, 142b)의 표면에 물리적으로 접촉하는 온도 센서에 의해 센싱될 수 있거나, 히트 파이프(135, 136d, 138a, 142a, 142b)로 기능하는 서셉터의 온도 변화에 따라 변화하는 인덕턱스 또는 리액턴스 값에 따라 서셉터를 가열하는 전류와 전압이 변화하는 것을 측정하는 전류 센서 및 전압 센서로부터의 전류와 전압의 변화에 따라 서셉터의 온도를 계산하는 것도 가능하다.

유도 가열을 이루려는 경우에는 제어부가 배터리(110)으로부터 직류 전원을 공급받아 공진 주파수의 교류 전류 혹은 공진 주파수와 차이가 있는 주파수의 교류 전류를 여자 코일로 공급하게 되는데, 서셉터의 온도 변화에 따라 여자 코일로 인가되는 교류 전류를 제어하여 서셉터를 원하는 온도로 발열시키고 유지시키고 변화시킬 수 있게 된다.

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 대응하는 유도 가열 방식의 히트 파이프(135)와, 담배체(58)에 대응하는 유도 가열 방식의 히트 블레이드(136b)를 각각 갖는 경우이다. 히트 파이프(135) 및 히트 블레이드(136b) 모두 서셉터로 구성되며, 유도 가열에 의해 발열된다. 히트 파이프(135)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 측면으로부터 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 가열하여 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내에 겔상으로 존재하는 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸을 발생시키고, 히트 블레이드(136b)가 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58) 내의 담배 각초 등을 가열하여 에어로졸을 발생시킨다.

서셉터로 기능하는 히트 파이프(135) 및 히트 블레이드(136b)는 서로 별개로 제공되기에 그 재질이나 두께 등을 조절하여 원하는 가열 온도 조건을 이루는 것도 가능하다.

제어를 통해 이루고자 하는 온도 조건은 상술한 바와 같거나 비슷할 수 있다. 즉 제5 실시예의 히트 파이프(135) 및 히트 블레이드(136b)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)와 담배체(58)를 서로 다른 온도로 가열하는 것을 가능하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 300 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있으며, 발생된 에어로졸은 사용자의 흡입에 의해 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 사용자의 입을 통해 흡입된다. 일 예로 히트 블레이드(136b)가 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 200 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 히트 파이프 히터(135)가 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 겔 수용체를 250 - 300 ℃의 온도 범위로 가열하여 겔 수용체의 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.

물론 여자 코일(136a), 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 히트 파이프(135)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)만을 감싸는게 좋고, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 좋다. 또한 히트 블레이드(136b)는 전기 저항 방식의 침입식 히터와 마찬가지로 담배체(58)까지만 삽입되는 것이 바람직하다.

도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

제6 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 대응하는 유도 가열 방식의 히트 파이프(136d)와, 담배체(58)에 대응하는 저항 가열 방식의 파이프 히터(136e)가 조합된 예이다.

서셉터로 기능하는 히트 파이프(136d)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 측면으로부터 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 가열하여 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내에 겔상으로 존재하는 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸을 발생시킨다.

아울러 저항 가열에 의한 파이프 히터(136e)가 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58)의 측면으로부터 담배체(58)을 가열하여 담배체(58) 내에 있는 담배 각초 등으로부터 에어로졸을 발생시킨다.

제6 실시예의 히트 파이프(136d) 및 파이프 히터(136e)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)와 담배체(58)를 서로 다른 온도로 가열하는 것을 가능하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있으며, 발생된 에어로졸은 사용자의 흡입에 의해 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 사용자의 입을 통해 흡입된다. 일 예로 히트 블레이드(136b)가 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 250 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 히트 파이프 히터(135)가 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 겔 수용체를 250 - 350 ℃의 온도 범위로 가열하여 겔 수용체의 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.

물론 여자 코일(136c)와 파이프 히터(136e)의 히터 패턴, 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 히트 파이프(136d) 및 파이프 히터(136e)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하다.

도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

제7 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 유도 가열 방식의 히트 파이프(136d)로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58) 모두를 가열시키는 방식을 보여준다. 히트 파이프(136d)의 발열에 의해 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 겔 수용체 내에 겔상으로 존재하는 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸이 발생될 뿐만 아니라 담배체(58) 내에 있는 담배 각초 등으로부터 에어로졸이 발생될 수 있다. 제7 실시예의 히트 파이프(136d)는 본질적으로 같은 온도로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)와 담배체(58)을 가열하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.

물론 여자 코일(138b), 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 히트 파이프(138a)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하다.

도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

제8 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)에 대응하는 유도 가열 방식의 히트 파이프(142a)와, 담배체(58)에 대응하는 유도 가열 방식의 히트 파이프(142b)를 각각 갖는 경우이다. 이를 유도 가열하기 위한 여자 코일(140a, 140b)도 각각 별개로 제공된다. 히트 파이프(142a)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 측면으로부터 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 가열하여 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내에 겔상으로 존재하는 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸을 발생시키고, 히트 파이프(142b)가 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58)의 측면으로부터 담배체(58)을 가열하여 담배체(58) 내에 제공되는 담배 각초 등으로부터 에어로졸을 발생시킨다. 제8 실시예의 히트 파이프(142a, 142b)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)와 담배체(58)를 서로 다른 온도로 가열하는 것을 가능하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있으며, 발생된 에어로졸은 사용자의 흡입에 의해 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 사용자의 입을 통해 흡입된다. 일 예로 히트 파이프(142b)가 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 250 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 히트 파이프(142a)가 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 겔 수용체를 250 - 350 ℃의 온도 범위로 가열하여 겔 수용체의 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.

물론 여자 코일(140a, 140b), 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 히트 파이프(142a, 142b)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 및 담배체(58)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하다.

본 실시예에 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따르면, 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지와, 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품을 제공함으로써, 사용자가 액상으로부터 유래하는 에어로졸과 담배 기질로부터 유래하는 에어로졸을 함께 흡입하는데 이용할 수 있게 된다.

Claims

종래의 궐련 담배 1개비와 비슷한 횟수의 흡입 행위를 할 수 있어서 1회 사용된 후에 버려지는, 전기 가열식 흡연 물품을 가열하여 에어로졸 발생시킬 수 있는, 파지 가능하고 휴대 가능한 크기의 에어로졸 발생 장치로서,
전기 가열식 흡연 물품에는, 사용자가 입으로 물고 흡입하는 필터와, 필터에 대해 상류쪽에 제공되는 제1 에어로졸 발생 영역과, 제1 에어로졸 발생 영역에 대해 상류쪽에 제공되는 제2 에어로졸 발생 영역이 흡연 물품의 길이 방향을 따라 형성되되,
장치 내에 제공되는, 흡연 물품의 제1 에어로졸 발생 영역과 제2 에어로졸 발생 영역이 삽입될 수 있는 공동과,
장치 내에 제공되는, 공동 내에 삽입된 흡연 물품의 제1 에어로졸 발생 영역을 제1 온도 범위로 가열하는 제1 히터와,
장치 내에 제공되는, 공동 내에 삽입된 흡연 물품의 제2 에어로졸 발생 영역을 제1 온도 범위와 다른 제2 온도 범위로 가열하는 제2 히터와,
제1 히터 및 제2 히터의 온도를 각각 얻기 위한 센서와,
장치 내에 제공되어 직류 전원으로 기능하는 재충전 가능한 배터리와,
장치 내에 제1 히터 및 제2 히터와, 센서와 각각 전기적으로 연결되도록 제공되어 상기 배터리로부터 직류 전원을 공급받아, 상기 센서로부터 얻어진 제1 히터 및 제2 히터의 온도에 따라, 제1 히터 및 제2 히터로의 전력 공급을 각각 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 흡연 물품의 제1 에어로졸 발생 영역 및/또는 제2 에어로졸 발생 영역은, 상온을 포함하는 제1 온도 범위에서 겔상, 반고상 혹은 고형화상으로 존재하고 70
를 포함하는 제2 온도 범위에서 액상으로 변화하며, 가열에 의해 150 내지 400
의 온도범위에서 에어로졸로 기화하는, 글리세린 및 젤라틴을 포함하는 겔상 에어로졸 발생기질과; 겔상 에어로졸 발생기질이 수용되는 겔 수용체와; 겔 수용체를 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상으로 랩핑하는 랩핑 페이퍼로 이루어지는 겔 수용체 로드이고,
상기 겔 수용체는, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 속이 채워진 형태의 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것으로서,
속이 채워진 실린더 형태의 체적에 상기 겔상 에어로졸 발생기질을 수용한 채로 상기 랩핑 페이퍼에 의해 랩핑되며,
상기 겔상 에어로졸 발생기질은, 상기 제2 온도 범위에서 액체 상태로 겔 수용체 내에 도입되어, 상기 제1 온도 범위에서 겔상, 반고상 혹은 고형화상으로 겔 수용체 내에서 존재하여 겔 수용체 밖으로 흘러나오지 않는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 히터 및/또는 상기 제2 히터는,
히터 패턴 혹은 면상 발열체 패턴이 인쇄된 저항 가열 방식의 히터이고,
흡연 물품의 내부를 가열하는 침입식 히터이거나 흡연 물품의 외부를 가열하는 파이프 히터인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
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제1항에 있어서,
상기 제1 히터 및/또는 상기 제2 히터는,
장치 내에 별도로 제공되는 여자 코일에 의해 발열하는 유도 가열 방식의 히터이고,
흡연 물품에 삽입되어 내부를 가열하는 서셉터 재질의 히트 블레이드이거나 흡연 물품의 외부를 가열하는 서셉터 재질의 히트 파이프인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
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제1항에 있어서,
상기 제어부는, 제1 히터 및/또는 제2 히터에 추가로 제공되는 온도 센서의 패턴에 의해 히터의 온도를 센싱하고, 센싱값에 따라 제1 히터 및/또는 제2 히터로의 전력 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 제1 히터 및/또는 제2 히터에서 변화하는 인덕턴스 또는 리액턴스 값에 따라 히터의 온도를 계산하고, 계산값에 따라 제1 히터 및/또는 제2 히터로의 전력 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
제1항에 있어서,
상기 랩핑 페이퍼는 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성되며, 알루미늄 포일이 겔 수용체에 접촉하도록 겔 수용체를 실린더 형상으로 랩핑하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
제1항에 있어서,
상기 겔상 에어로졸 발생기질은, 80 내지 100%의 VG, 0 내지 20%의 PG로 이루어지는 액상 조성물을 포함하되,
액상 조성물은 겔 수용체의 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm3의 양으로 겔 수용체에 겔 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
제1항에 있어서,
흡연 물품의 상기 제1 에어로졸 발생 영역 또는 상기 제2 에어로졸 발생 영역은, 담배 각초를 포함하는 담배체인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.