KR102543331B1 - 서셉터 재료를 갖는 카트리지 - Google Patents

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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

에어로졸 발생 시스템(100)용 카트리지(10)가 제공되며, 카트리지(10)는 카트리지 공동(14)을 정의하는 용기(12), 카트리지 공동(14) 내에 위치된 서셉터 재료(20), 및 에어로졸 형성 기재(24)를 포함한다. 서셉터 재료(20)는 복수의 상호연결된 간극(22)을 정의하고, 에어로졸 형성 기재(24)는 실온에서 고체인 겔 형태이며, 겔은 복수의 상호연결된 간극(22) 내에 위치된다.

Description

서셉터 재료를 갖는 카트리지
본 발명은 에어로졸 발생 시스템용 카트리지에 관한 것이며, 카트리지는 서셉터 재료를 갖는다. 본 발명은 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템, 및 카트리지를 조립하는 방법에 관한 것이다.
사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 발생시키기 위해 액체 제제를 가열함으로써 작동하는 전자 담배와 같은 에어로졸 발생 시스템이 널리 사용된다. 전형적으로 이들은 장치 부분 및 카트리지를 포함한다. 일부 시스템에서, 장치 부분은 전력 공급부 및 제어 전자기기를 포함하며 카트리지는 액체 제제를 유지하는 액체 저장조, 액체 제제를 기화시키기 위한 히터, 및 액체 저장조로부터 히터로 액체를 이송하는 심지를 포함한다. 이러한 유형의 시스템이 인기를 얻고 있지만, 이는 몇몇 단점을 갖는다. 단점 중 하나는 이송 및 저장 중에, 그리고 카트리지가 장치 부분에 연결될 때 둘 모두에 있어 액체 저장조로부터 액체가 누출될 가능성이다. 저장조로부터 히터로 액체를 이송하기 위한 심지의 사용은 시스템에 복잡성을 가중시킬 수 있다. 다른 단점은 카트리지 내에 히터가 통합됨으로써 초래되는 카트리지의 비용 증가이다.
공지된 에어로졸 발생 시스템으로 이러한 단점들 중 적어도 일부를 해결하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 에어로졸 발생 시스템용 카트리지가 제공되며, 카트리지는 카트리지 공동을 정의하는 용기, 카트리지 공동 내에 위치된 서셉터 재료, 및 에어로졸 형성 기재를 포함한다. 서셉터 재료는 복수의 상호연결된 간극을 정의하고, 에어로졸 형성 기재는 실온에서 고체인 겔 형태이며, 겔은 복수의 상호연결된 간극 내에 위치된다.
용어 “서셉터”는 유도 가열될 수 있는 재료를 지칭하기 위해 본원에서 사용된다. 즉, 서셉터 재료는 전자기 에너지를 흡수하고 이를 열로 변환할 수 있다.
겔은 실온에서 고체이다. 이러한 문맥에서 "고체"는 겔이 안정한 크기와 형상을 가지며 유동하지 않음을 의미한다. 이러한 문맥에서 실온은 섭씨 25도를 의미한다.
유리하게는, 에어로졸 형성 기재와 서셉터 재료를 접촉시키는 것은 에어로졸 형성 기재와 전기 히터 사이의 접촉을 필요로 하지 않으면서 에어로졸 형성 기재의 가열을 용이하게 한다. 예를 들어, 카트리지는 전기 히터를 유도 코일 형태로 포함하는 에어로졸 발생 장치와 조합될 수 있으며, 유도 코일은 유도 가열에 의해 서셉터 재료를 가열한다. 유리하게는, 에어로졸 형성 기재와 전기 히터 사이의 직접적인 접촉에 대한 필요성을 제거하는 것은 전기 히터를 오염시키지 않으면서 다수의 카트리지를 갖는 에어로졸 발생 장치의 재사용을 용이하게 한다.
유리하게는, 복수의 간극을 정의하는 서셉터 재료를 제공하는 것은 서셉터 재료와 에어로졸 형성 기재 사이의 접촉 면적을 증가시키고, 여기서 에어로졸 형성 기재는 복수의 간극 내에 위치된다. 서셉터 재료와 에어로졸 형성 기재 사이의 접촉 면적을 증가시키는 것은 서셉터 재료로부터 에어로졸 형성 기재로의 열 전달을 용이하게 한다. 유리하게는, 이는 에어로졸 형성 기재를 기화시키는 데 필요한 서셉터 재료의 유도 가열을 최소화할 수 있다.
유리하게는, 상호 연결된 복수의 간극을 서셉터 재료에 제공하는 것은 카트리지를 제조하는 동안 에어로졸 형성 기재로 간극을 로딩하는 것을 용이하게 한다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재가 액체 형태로 카트리지 공동 내로 삽입되는 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 모세관 작용에 의해 복수의 상호연결된 간극 내로 흡인될 수 있다.
유리하게는, 상호 연결된 복수의 간극을 서셉터 재료에 제공하는 것은 가열하는 동안, 기화된 에어로졸 형성 기재가 서셉터 재료로부터 방출되는 것을 용이하게 한다.
유리하게는, 실온에서 고체인 겔 형태의 에어로졸 형성 기재를 제공하는 것은 서셉터 재료의 가열 전에 복수의 상호연결된 간극 내의 에어로졸 형성 기재의 유지를 용이하게 한다. 즉, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 기재가 겔 형태로 남아있는 동안 복수의 상호연결된 간극 밖으로 유동할 수 없다.
바람직하게는, 서셉터 재료는 강자성 금속 재료를 포함한다. 서셉터 재료는 페라이트 철, 강자성 강(ferromagnetic steel), 스테인리스 강, 및 알루미늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상이한 재료는 유사한 값의 주파수 및 자계 강도를 가진 전자기장 내에 위치될 때 상이한 정도의 열을 발생시킬 것이다. 따라서, 서셉터 재료는 공지된 전자기장 내에 원하는 전력 손실을 제공하도록 선택될 수 있다.
서셉터 재료가 스테인리스 강을 포함하는 구현예에서, 서셉터 재료는 적어도 하나의 400 시리즈 스테인리스 강을 포함할 수 있다. 적합한 400 시리즈 스테인리스 강은 등급 410, 등급 420, 등급 430을 포함한다.
서셉터 재료는 금속 울을 포함할 수 있다. 금속 울은 본원에 설명된 임의의 금속 서셉터 재료로부터 형성될 수 있다. 바람직하게는, 금속 울은 금속 필라멘트의 다발을 포함하며, 금속 필라멘트 사이의 공간은 복수의 상호연결된 간극을 형성한다.
서셉터 재료는 금속 발포체를 포함할 수 있다. 금속 발포체는 본원에 설명된 임의의 금속 서셉터 재료로부터 형성될 수 있다. 바람직하게는, 금속 발포체는 개방 셀 발포체(open-cell foam)이며, 개방 셀은 복수의 상호연결된 간극을 형성한다.
서셉터 재료는 서셉터 재료의 표면을 캡슐화하는 보호 코팅을 포함할 수 있다. 보호 코팅은 서셉터 재료와 복수의 상호연결된 간극 내에 위치된 에어로졸 형성 기재 사이의 직접적인 접촉을 방지할 수 있다. 유리하게는, 이는 서셉터 재료와 에어로졸 형성 기재 사이의 바람직하지 않은 화학 반응을 방지할 수 있다. 보호 코팅은 유리 및 세라믹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 카트리지 공동은 폐쇄 단부 및 개방 단부를 갖는 블라인드 공동(blind cavity)이다. 유리하게는, 블라인드 카트리지 공동을 제공하는 것은 카트리지를 제조하는 동안 서셉터 재료 및 에어로졸 형성 기재로 카트리지 공동을 충진하는 것을 용이하게 할 수 있다.
바람직하게는, 카트리지는 서셉터 재료 및 에어로졸 형성 기재가 시일(seal)에 의해 카트리지 공동 내에 밀봉되도록 카트리지 공동의 개방 단부를 가로질러 연장되는 시일을 더 포함한다. 시일은 중합체 필름 및 포일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 시일은 금속 재료를 포함할 수 있다. 시일은 접착제, 및 초음파 용접과 같은 용접 중 적어도 하나에 의해 용기에 고정될 수 있다. 시일은 카트리지 공동의 개방 단부의 주변부 주위에서 용기에 고정될 수 있다.
시일은 적어도 하나의 취성 배리어(frangible barrier)를 포함할 수 있다. 시일이 취성 배리어를 포함하는 구현예에서, 카트리지는 취성 배리어를 파열시키기 위한 천공 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치와 사용하도록 구성될 수 있다.
시일은 적어도 하나의 제거 가능한 배리어를 포함할 수 있다.
시일은 증기 투과성 요소를 통해 카트리지 공동으로부터 증기가 방출되도록 구성된 증기 투과성 요소를 포함할 수 있다. 증기 투과성 요소는 멤브레인 또는 메쉬 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
시일은 밸브에 걸친 압력차가 임계 압력차를 초과할 때 벨브를 통해 증기가 방출되도록 하는 압력 활성화 밸브를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 겔은 열가역성 겔이다. 용어 “열가역성”은 용융 온도까지 가열될 때 겔이 유체가 되어 겔화 온도에서 다시 겔로 설정되는 것을 의미하기 위해 본원에 사용된다. 겔화 온도는 바람직하게는, 실온 및 대기압 이상이다. 대기압은 1 기압의 압력을 의미한다. 용융 온도는 바람직하게는, 겔화 온도보다 더 높다.
바람직하게는, 겔은 적어도 약 50℃, 더 바람직하게는 적어도 약 60℃, 더 바람직하게는 적어도 약 70℃, 더 바람직하게는 적어도 약 80℃의 용융 온도를 갖는다. 이러한 문맥에서 용융 온도는 겔이 더 이상 고체가 아니고 유동하기 시작하는 온도를 의미한다.
바람직하게는, 겔은 겔화제를 포함한다. 겔은 아가, 아가로스, 또는 알긴산 나트륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 겔은 젤란 검을 포함할 수 있다. 겔은 재료의 혼합물을 포함할 수 있다. 겔은 물을 포함할 수 있다.
겔은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 “에어로졸 형성제”는 사용 시, 조밀하고 안정한 에어로졸의 형성을 용이하게 하는 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물을 지칭한다. 에어로졸 형성제는 카트리지의 작동 온도에서 열적 열화에 대해 실질적으로 내성이 있다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 잘 공지되어 있으며, 이에 한정되지 않지만, 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 포함하고 있다. 바람직한 에어로졸 형성제는 다가 알코올 또는 그의 혼합물, 예컨대 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올이며, 가장 바람직하게는 글리세린 또는 폴리에틸렌 글리콜이다.
겔은 니코틴 또는 담배 제품 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 겔은 사용자에게 전달하기 위한 다른 목표 화합물을 포함할 수 있다. 겔이 니코틴을 포함하는 구현예에서, 니코틴은 에어로졸 형성제를 갖는 겔에 포함될 수 있다. 유리하게는, 겔 내에 니코틴을 제공하는 것은 니코틴이 실온에서 액체에 제공되는 대안적인 카트리지와 비교할 때 실온에서 카트리지로부터 니코틴이 누출되는 것을 방지할 수 있다. 이는 니코틴이 피부에 자극적이고 독성을 나타낼 수 있으므로 특히 유리하다.
아가가 겔화제로서 사용될 때, 겔은 바람직하게는, 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 아가, 더 바람직하게는 약 0.8 중량% 내지 약 1 중량%의 아가를 포함한다. 겔은 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%의 니코틴을 더 포함할 수 있다. 겔은 약 30 중량% 내지 약 90 중량%의 글리세린, 바람직하게는 약 70 중량% 내지 약 90 중량%의 글리세린을 더 포함할 수 있다. 겔의 나머지는 물 및 임의의 향미제를 포함할 수 있다.
젤란 검이 겔화제로서 사용될 때, 겔은 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 젤란 검을 포함한다. 겔은 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%의 니코틴을 더 포함할 수 있다. 겔은 약 30 중량% 내지 약 99.4 중량%의 글리세린을 더 포함할 수 있다. 겔의 나머지는 물 및 임의의 향미제를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 겔은 2 중량%의 니코틴, 70 중량%의 글리세롤, 27 중량%의 물 및 1 중량%의 아가를 포함한다. 다른 구현예에서, 겔은 65 중량%의 글리세롤, 20 중량%의 물, 14.3 중량%의 담배 및 0.7 중량%의 아가를 포함한다.
카트리지는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 카트리지는 실질적으로 원통형이다. 본 발명을 참조하여 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “원통” 및 “원통형”은 한 쌍의 대향하는 실질적으로 평면인 단부면을 가진 실질적인 직원기둥을 지칭한다.
카트리지는 임의의 적절한 크기를 가질 수 있다.
카트리지는 예를 들어, 약 5 mm 내지 약 30 mm의 길이를 가질 수 있다. 특정 구현예에서, 카트리지는 약 12 mm의 길이를 가질 수 있다.
카트리지는 예를 들어, 약 4 mm 내지 약 10 mm의 직경을 가질 수 있다. 특정 구현예에서, 카트리지는 약 7 mm의 직경을 가질 수 있다.
용기를 형성하기 위한 적합한 재료는 금속, 알루미늄, 중합체, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리이미드, 예컨대 Kapton®, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 불화 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지 및 비닐 수지를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
용기는 임의의 적절한 방법에 의해 형성될 수 있다. 적합한 방법은, 이에 한정되지 않지만, 딥 드로잉(deep drawing), 사출 성형, 블리스터링(blistering), 블로우 형성 및 압출을 포함한다.
카트리지는 사용자가 마우스피스를 퍼프(puff)하여 에어로졸을 그들의 입이나 폐로 흡인하도록 구성된 마우스피스를 포함할 수 있다. 카트리지가 마우스피스를 포함하는 경우, 마우스피스는 필터를 포함할 수 있다. 상기 필터는 낮은 미립자 여과 효율 또는 매우 낮은 미립자 여과 효율을 가질 수 있다. 대안적으로, 마우스피스는 중공형 튜브를 포함할 수 있다. 마우스피스는 기류 조절기, 예를 들어 제한기를 포함할 수 있다.
카트리지는 마우스피스 튜브 내부에 제공될 수 있다. 마우스피스 튜브는 에어로졸 형성 챔버를 포함할 수 있다. 마우스피스 튜브는 기류 제한기를 포함할 수 있다. 마우스피스 튜브는 필터를 포함할 수 있다. 마우스피스 튜브는 판지 하우징을 포함할 수 있다. 마우스피스 튜브는 판지 튜브 내부에 하나 이상의 증기 불투과성 요소를 포함할 수 있다. 마우스피스 튜브는 통상의 궐련과 유사한 직경, 예를 들어 약 7 mm의 직경을 가질 수 있다. 마우스피스 튜브는 그를 통한 에어로졸의 흡입을 위해 사용자의 입안에 배치되도록 구성된 마우스 단부를 가질 수 있다. 카트리지는 마우스피스 튜브 내에, 예를 들어 마우스 단부의 대향 단부에 유지될 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 본원에 기재된 임의의 구현예에 따른, 본 발명의 제1 양태에 따른 에어로졸 발생 장치 및 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 에어로졸 발생 장치는 카트리지를 수용하기 위한 장치 공동을 정의하는 하우징, 및 카트리지가 장치 공동 내에 수용될 때 서셉터 재료를 가열하도록 배열된 유도 가열 요소를 포함하는 전기 히터를 포함한다. 에어로졸 발생 장치는 전력 공급부, 및 전력 공급부로부터 전기 히터로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어기를 더 포함한다.
유도 가열 요소는 장치 공동의 적어도 일부 주위로 연장되는 적어도 하나의 유도 코일을 포함할 수 있다. 유도 코일은 장치 공동 주위로 완전히 연장될 수 있다. 유도 코일은 복수의 권선을 갖는 장치 공동 주위에 감길 수 있다.
유도 가열 요소는 적어도 하나의 평면형 유도 코일을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각각의 평면형 유도 코일은 평평한 나선형 유도 코일을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이 “평평한 나선형 유도 코일”은 일반적으로 평면형인 코일을 의미하며, 코일의 권선 축은 코일이 놓이는 표면에 법선이다. 일부 구현예에서, 평평한 나선형 코일은 그것이 평평한 유클리드 평면에 놓여 있다는 점에서 평면형일 수도 있다. 그러나, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 용어 “평평한 나선형 유도 코일”은 만곡된 평면 또는 다른 3차원 표면에 맞도록 형상을 가진 코일을 포함한다. 예를 들어, 평평한 나선형 코일은 장치의 원통형 하우징 또는 공동에 맞도록 형상을 가질 수도 있다. 평평한 나선형 코일은 평면형이지만 원통형 평면에 맞다고 할 수 있으며, 이때 코일의 권선 축이 코일의 중심에서 원통형 평면에 법선이다. 평평한 나선형 코일이 원통형 평면 또는 비-유클리드 평면에 맞는 경우, 바람직하게는, 평평한 나선형 코일은 평평한 나선형 코일의 직경보다 더 큰 평평한 나선형 코일의 영역에서의 곡률 반경을 갖는 평면에 놓여 있다.
전력원은 재충전 가능한 리튬 이온 배터리와 같은 배터리일 수 있다. 대안적으로, 전력원은 커패시터와 같은 전하 저장 장치의 다른 형태일 수 있다. 전력원은 재충전을 필요로 할 수 있다. 전력원은 한 번 이상의 장치 사용을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다. 예를 들면, 전력원은 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, 전력원은 미리 결정된 수의 퍼프 또는 개별적인 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
바람직하게는, 제어기 및 전력 공급부는 사용하는 동안, 고주파 발진 전류가 유도 가열 요소를 통과하여 서셉터 재료 내에 전압을 유도하는 교류 자기장을 발생시키도록 구성된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, “고주파 발진 전류”는 약 125 kHz 내지 약 30 MHz의 주파수를 갖는 발진 전류를 의미한다. 고주파 발진 전류는 약 1 MHz 내지 약 30 MHz, 바람직하게는 약 1 MHz 내지 약 10 MHz 및 더 바람직하게는 약 5 MHz 내지 약 7 MHz의 주파수를 가질 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 휴대용이다. 에어로졸 발생 장치는 통상의 엽궐련 또는 궐련과 비슷한 크기를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 대략 30 mm 내지 대략 150 mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 대략 5 mm 내지 대략 30 mm의 외경을 가질 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 에어로졸 발생 시스템용 카트리지를 조립하는 방법이 제공되며, 방법은 카트리지 공동을 정의하는 용기를 제공하는 단계, 및 서셉터 재료를 카트리지 공동 내로 삽입하는 단계를 포함하며, 서셉터 재료는 복수의 상호연결된 간극을 정의한다. 방법은 또한 액체 에어로졸 형성 기재를 카트리지 공동 내로 삽입하는 단계, 및 액체 에어로졸 형성 기재를 겔화하여 실온에서 고체인 겔을 형성하는 단계를 포함하며, 겔은 복수의 상호연결된 간극 내에 위치된다. 바람직하게는, 본원에서 설명된 임의의 구현예에 따르면, 카트리지는 본 발명의 제1 양태에 따른 카트리지이다.
용어 "겔화"는 겔로 액체가 변환되는 것을 지칭하기 위해 본원에서 사용된다.
유리하게는, 에어로졸 형성 기재를 카트리지 공동 내로 액체 형태로 삽입하는 것은 복수의 상호연결된 간극 내로의 에어로졸 형성 기재의 유동을 용이하게 한다. 예를 들어, 액체 에어로졸 형성 기재는 모세관 작용에 의해 복수의 상호연결된 간극 내로 흡인될 수 있다.
바람직하게는, 액체 에어로졸 형성 기재를 카트리지 공동 내로 삽입하는 단계 동안, 액체 에어로졸 형성 기재는 실온을 초과하는 상승된 온도를 갖는다. 바람직하게는, 액체 에어로졸 형성 기재의 온도는 적어도 약 50℃이다.
에어로졸 형성 기재를 겔화하는 단계는 액체 에어로졸 형성 기재를 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재가 상승된 온도에서 카트리지 공동 내로 삽입되는 구현예에서, 바람직하게는 액체 에어로졸 형성 기재는 겔화 단계 동안 실온까지 냉각된다. 바람직하게는, 겔은 본 발명의 제1 양태와 관련하여 본원에 설명된 바와 같이, “열가역성 겔”이다. 바람직하게는, 액체 에어로졸 형성 기재는 본 발명의 제1 양태와 관련하여 본원에 설명된 바와 같이, 겔화제를 포함한다.
바람직하게는, 카트리지 공동은 폐쇄 단부 및 개방 단부를 갖는 블라인드 공동이다. 바람직하게는, 방법은 카트리지 공동의 개방 단부를 가로질러 시일을 위치시키는 단계, 및 서셉터 재료 및 겔이 시일에 의해 카트리지 공동 내에 밀봉되도록 시일을 용기에 밀봉하는 단계를 더 포함한다. 시일은 겔화 단계 전 또는 후에 카트리지 공동의 개방 단부를 가로질러 위치될 수 있다. 시일은 본 발명의 제1 양태와 관련하여 본원에 설명된 임의의 선택적이거나 바람직한 특징을 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 더욱 설명될 것이며, 첨부 도면 중:
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지의 단면도를 도시하고;
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 측면도를 도시하고;
도 3은 도 2의 에어로졸 발생 시스템의 단면도를 도시하고; 그리고
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지를 조립하는 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지(10)의 단면도를 도시한다. 카트리지(10)는 개방 단부(16) 및 폐쇄 단부(18)를 갖는 카트리지 공동(14)을 정의하는 용기(12)를 포함한다. 복수의 상호연결된 간극(22)을 정의하는 서셉터 재료(20)가 카트리지 공동(14) 내에 위치된다. 도 1에 도시된 구현예에서, 서셉터 재료(20)는 스틸 울(steel wool)을 포함하고, 스틸 울의 필라멘트 사이의 공간은 복수의 상호연결된 간극(22)을 형성한다.
에어로졸 형성 기재(24)는 또한 카트리지 공동(14) 내에 위치되고, 에어로졸 형성 기재(24)는 서셉터 재료(20)의 복수의 상호연결된 간극(22) 내에 위치된다. 실온에서, 에어로졸 형성 기재(24)는 겔 형태이며, 이는 에어로졸 형성 기재(24)가 복수의 상호연결된 간극(22) 밖으로 유동하는 것을 방지한다. 겔은 열가역성 겔이어서, 겔을 적어도 50℃로 가열하는 것은 에어로졸 형성 기재(24)가 액체 형태를 갖도록 겔을 용융시킨다.
카트리지(10)는 또한 카트리지 공동(14)의 개방 단부(16)를 가로질러 연장되는 시일(26)을 포함하며, 시일은 취성 배리어를 포함하고, 초음파 용접에 의해 개방 단부(16)의 주변부 주위에서 용기(12)에 고정된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템(100)을 도시한다. 에어로졸 발생 시스템(100)은 도 1의 카트리지(10), 그로부터 연장되는 천공 요소(104)를 갖는 마우스피스(102), 및 에어로졸 발생 장치(106)를 포함한다. 도 2는 에어로졸 발생 장치(106)로부터 분리된 마우스피스(102)를 도시하고, 도 3은 에어로졸 발생 장치(106)에 연결된 마우스피스(102)를 도시한다.
에어로졸 발생 장치(106)는 카트리지(10)를 수용하기 위한 장치 공동(110)을 정의하는 하우징(108)을 포함한다. 카트리지(10)가 장치 공동(110) 내에 수용되고 마우스피스(102)가 에어로졸 발생 장치(106)에 연결될 때, 천공 요소(104)는 천공 요소(104)의 적어도 일부가 카트리지 공동(14) 내에 수용되도록 카트리지(10)의 시일(26)을 파열시킨다.
에어로졸 발생 장치(106)는 또한 유도 가열 요소(112)를 포함하는 전기 히터를 포함한다. 유도 가열 요소(112)는 하우징(108) 내에 위치되고 장치 공동(110) 주위에 래핑된 유도 코일을 포함한다. 또한 제어기(114) 및 전력 공급부(116)가 하우징(108) 내에 위치된다. 사용하는 동안에, 제어기(114)는 전력 공급부(116)로부터 유도 가열 요소(112)로의 발진 전류의 공급을 제어한다. 유도 가열 요소 내의 발진 전류는 카트리지(10)의 서셉터 재료(20) 내에 전압을 유도하는 교류 자기장을 발생시킨다. 유도된 전압은 서셉터 재료(20)를 가열하며, 이는 에어로졸 형성 기재(24)를 가열한다. 가열된 에어로졸 형성 기재는 용융되고 기화되어 카트리지 공동(14) 내에 증기를 형성한다. 사용자는 마우스피스(102) 상에서 흡인하여 기류 유입구(118)를 통해 에어로졸 발생 시스템(100) 내로 공기를 흡인할 수 있다. 기류 유입구(118)로 진입하는 공기는 천공 요소(104) 내의 제1 기류 애퍼쳐를 통해 카트리지 공동(14) 내로 유동하고, 천공 요소(104) 내의 제2 기류 애퍼쳐를 통해 카트리지 공동(14) 밖으로 유동한다. 공기가 카트리지 공동(14)을 통해 유동함에 따라, 기화된 에어로졸 형성 기재(24)는 기류에 동반된다. 기류 및 그 안에 동반된 증기는 마우스피스(102) 내의 기류 유출구(120)를 통해 제2 기류 애퍼쳐로부터 사용자의 입으로 유동한다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따라, 에어로졸 발생 시스템용 카트리지를 조립하는 방법(200)을 도시한다. 제1 단계(202)에서, 용기가 제공되며, 용기는 카트리지 공동을 정의한다. 제2 단계(204)에서, 서셉터 재료는 카트리지 공동 내로 삽입된다. 서셉터 재료는 복수의 상호연결된 간극을 정의한다. 제3 단계(206)에서, 액체 에어로졸 형성 기재가 복수의 상호연결된 간극 내에 위치되도록 액체 에어로졸 형성 기재가 카트리지 공동 내로 삽입된다. 제4 단계(208)에서, 액체 에어로졸 형성 기재가 젤화되어 겔을 형성한다. 제5 단계(210)에서, 시일은 공동의 개방 단부를 가로질러 위치된다. 제6 단계(212)에서, 시일은 용기에 밀봉된다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 시스템용 카트리지로서, 상기 카트리지는:
    카트리지 공동을 정의하는 용기;
    상기 카트리지 공동 내에 위치되는 서셉터 재료로서, 복수의 상호연결된 간극을 정의하는 서셉터 재료; 및
    실온에서 고체인 겔 형태의 에어로졸 형성 기재로서, 상기 겔은 상기 복수의 상호연결된 간극 내에 위치되는, 에어로졸 형성 기재;
    를 포함하고,
    상기 서셉터 재료는 금속 울(wool) 및 금속 발포체 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 금속 울은 금속 필라멘트의 다발을 포함하고, 상기 금속 필라멘트 사이의 공간이 상기 복수의 상호연결된 간극을 형성하는, 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서셉터 재료는 강자성 금속 재료를 포함하는, 카트리지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 서셉터 재료는 페라이트 철, 강자성 강(ferromagnetic steel), 스테인리스 강, 및 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는, 카트리지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 서셉터 재료는 금속 발포체를 포함하고, 상기 금속 발포체는 개방 셀 발포체(open-cell foam)이고, 상기 개방 셀은 상기 복수의 상호연결된 간극을 형성하는, 카트리지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 카트리지 공동은 폐쇄 단부 및 개방 단부를 갖는 블라인드 공동(blind cavity)인, 카트리지.
  6. 제5항에 있어서, 상기 서셉터 재료 및 상기 에어로졸 형성 기재가 시일(seal)에 의해 상기 카트리지 공동 내에 밀봉되도록 상기 카트리지 공동의 개방 단부를 가로질러 연장되는 상기 시일을 더 포함하는, 카트리지.
  7. 제1항에 있어서, 상기 겔은 열가역성 겔인, 카트리지.
  8. 제1항에 있어서, 상기 겔은 적어도 50℃의 용융 온도를 갖는, 카트리지.
  9. 제1항에 있어서, 상기 겔은 니코틴 또는 담배 제품 중 적어도 하나를 포함하는, 카트리지.
  10. 에어로졸 발생 시스템으로서:
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 카트리지; 및
    에어로졸 발생 장치;
    를 포함하며, 상기 에어로졸 발생 장치는:
    상기 카트리지를 수용하기 위한 장치 공동을 정의하는 하우징;
    상기 카트리지가 상기 장치 공동 내에 수용될 때 상기 서셉터 재료를 가열하도록 배열된 유도 가열 요소를 포함하는 전기 히터;
    전력 공급부; 및
    상기 전력 공급부로부터 상기 전기 히터로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어기;
    를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  11. 에어로졸 발생 시스템용 카트리지를 조립하는 방법으로서:
    카트리지 공동을 정의하는 용기를 제공하는 단계;
    서셉터 재료를 상기 카트리지 공동 내로 삽입하는 단계로서, 상기 서셉터 재료는 복수의 상호연결된 간극을 정의하는, 단계;
    액체 에어로졸 형성 기재를 상기 카트리지 공동 내로 삽입하는 단계; 및
    상기 액체 에어로졸 형성 기재를 겔화하여 실온에서 고체인 겔을 형성하는 단계로서, 상기 겔은 상기 복수의 상호연결된 간극 내에 위치되는, 단계;
    를 포함하고,
    상기 서셉터 재료는 금속 울(wool) 및 금속 발포체 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 금속 울은 금속 필라멘트의 다발을 포함하고, 상기 금속 필라멘트 사이의 공간이 상기 복수의 상호연결된 간극을 형성하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 카트리지 공동은 폐쇄 단부 및 개방 단부를 갖는 블라인드 공동이며, 상기 방법은:
    상기 카트리지 공동의 개방 단부를 가로질러 시일을 위치시키는 단계; 및
    상기 서셉터 재료 및 상기 겔이 상기 시일에 의해 상기 카트리지 공동 내에 밀봉되도록 상기 시일을 상기 용기에 밀봉하는 단계;
    를 더 포함하는, 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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