KR102571321B1 - 엮여 있는 심지 및 가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

Abstract

적어도 하나의 가열 요소를 포함하고 있는 가열 요소; 및 모세관 본체를 포함하고, 여기서 모세관 본체는 가열 요소 주위에 감겨 있는, 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 가열 요소 및 모세관 본체는 서로 엮여 있을 수도 있다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템은 제조 공정이 빠르고 강력한 공정일 수 있다는 이점을 갖는다. 히터는 높은 정밀도 및 일관성을 가지고 형성될 수 있다. 또한, 히터와 심지 조립체는 치수에 영향을 주지 않고 수동 또는 자동 조작을 가능하게 하면서, 기계적으로 강력하다. 이는 제품의 일관된 품질을 가능하게 한다.

Description

엮여 있는 심지 및 가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치{AEROSOL-GENERATING DEVICES INCORPORATING AN INTERTWINED WICK AND HEATING ELEMENT}

본 발명은 가열 요소 및 모세관 본체를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것으로, 상기 모세관 본체는 상기 가열 요소 주위에 감겨 있거나 상기 가열 요소와 상기 모세관 본체가 서로 엮여 있다. 또한 본 발명은 이러한 가열 요소와 심지 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

손에 들고 모세관 심지 내의 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하여 작동하는 전기 가열식 흡연 시스템이 당해 기술분야에 공지되어 있다. 예를 들면, WO2009/132793은 쉘(shell) 및 교체형 마우스피스를 포함하는 전기 가열식 흡연 시스템을 설명하고 있다. 쉘은 전기 전원 및 전기 회로를 포함하고 있다. 마우스피스는 액체 저장부, 및 제1 말단 및 제2 말단을 갖는 모세관 심지를 포함하고 있다. 심지의 제1 말단은 액체와 접촉하기 위해 액체 저장부 내로 연장되어 있다. 마우스피스는 모세관 심지의 제2 말단을 가열하기 위한 가열 요소, 공기 유출부, 및 모세관 심지의 제2 말단과 공기 유출부 사이의 에어로졸 형성실을 또한 포함하고 있다. 가열 요소는 일반적으로 심지 주위에 감겨 있는 와이어 코일이다. 쉘과 마우스피스가 체결되면, 가열 요소는 회로를 통해 전원과 전기 연결되고, 공기의 흐름 경로가 에어로졸 형성실을 경유해서 적어도 하나의 공기 유입부로부터 공기 유출부까지 정의된다. 사용 시, 액체는 심지에서의 모세관 작용에 의해 액체 저장부로부터 가열 요소를 향해 전달된다. 모세관 심지의 제2 말단에서의 액체는 가열 요소에 의해 증발된다. 생성된 과포화 증기가 혼합되고 적어도 하나의 공기 유입부로부터 에어로졸 형성실로 기류로 운반된다. 에어로졸 형성실에서, 증기가 응축되어 에어로졸을 형성하며, 에어로졸은 공기 유출부를 향해 사용자의 입 안으로 운반된다.

도 1은 액체 저장부와 모세관 본체를 갖는 선행 기술에 따른 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템의 일 실시예를 보여주고 있다. 도 1에 도시된 유형의 시스템이 WO2009/132793에 개시되어 있다. 도 1에서, 시스템은 흡연 시스템이다. 도 1의 흡연 시스템(100)은 마우스피스 말단(103)과 본체 말단(105)을 가지는 하우징(101)을 포함하고 있다. 본체 말단에서, 배터리(107) 및 전기 회로(109)의 형태로 된 전력 공급부가 제공되어 있다. 퍼프 검출 시스템(111) 또한 전기 회로(109)와 협력하여 제공되어 있다. 마우스피스 말단에는, 액체(115) 함유 카트리지(113), 모세관 본체(117)와 히터(119)의 형태로 된 액체 저장부가 제공되어 있다. 히터는 도 1에 개략적으로 단지 도시되어 있지만, 일반적으로 모세관 본체 주위에 감싸진 와이어 코일을 포함하고 있다. 도 1에 도시된 예시적인 구현예에서, 모세관 심지(117)의 일 말단이 카트리지(113) 내로 연장되어 있고 모세관 심지(117)의 다른 말단은 히터(119)에 의해 둘러싸여 있다. 히터는 접속부들(121)을 경유하여 전기 회로에 접속되어 있으며, 이는 카트리지(113)의 외측을 따라 통과할 수도 있다(도 1에 미도시함). 하우징(101)은 공기 유입부(123), 마우스피스 말단에 있는 공기 유출부(125)와, 에어로졸 형성실(127)을 포함하고 있다.

히터 코일은 일반적으로 전기 가열식 흡연 시스템에 전력의 주요 소비자이다. 전형적으로, 전기 가열식 흡연 시스템은 사용자가 마우스피스를 퍼프할 때마다 히터 코일을 통해 전류를 적용한다. 이것은 심지의 온도의 매우 국한된 증가를 초래한다. 보다 효율적인 가열 구조를 제공하는 것이 유리할 것이다.

심지와 히터 조립체의 특정한 특성들은 요구되는 기능적 성능을 달성하는데 중요하다. 따라서, 심지 및 히터 조립체를 정확하고 일관성있게 생산하는 능력은 임의의 대량 생산 제품에 매우 중요하다. 심지와 히터 코일 조립체는 그 취약성으로 인해, 제조 동안에 민감한 처리가 필요하다. 일반적으로, 각각의 심지는 보빈으로부터 수동으로 절단된 후 흡연 장치에 수동으로 조립된다. 따라서 심지 조립체의 정확도는 매우 인간 의존적이다.

심지는 또한 불량한 기계적 강도를 가지고 있지만 정확하게 배치되고, 필요한 성능을 위해 제 위치에 유지될 필요가 있다.

담배 시스템의 일관된 성능을 위해서와, 소비자에게 최종 성능 측면에서 제품 별 가변성을 감소시키기 위해, 모든 제품에서, 코일 회전 수 및 피치를 포함하여, 동일한 치수로 제조된 히터 코일을 갖는 것이 매우 중요하다. 현재의 심지 및 히터 코일 뿐만 아니라 수동 조립체에 사용되는 제조 공정은, 전기 코일 결함에 대해 고장 모드를 생성하면서, 제품 별 가변성을 초래하고, 따라서 제품 별 성능 가변성을 초래한다.

일관성있게 제조할 수 있는, 전기 흡연 시스템 및 기타 에어로졸 발생 시스템에 사용하기에 적합한 보다 강력한 히터와 심지 조립체를 제공하는 것이 유리할 것이다.

제1 측면에서는, 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있으며,

적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 히터; 및

모세관 본체를 포함하고, 여기서 상기 모세관 본체는 상기 가열 요소 주위에 감겨 있다.

가열 요소 및 모세관 본체는 서로 엮여 있을 수도 있다. 이러한 맥락에서 엮여 있다는 것은 함께 감겨서 결합된 것을 의미한다.

본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템은 제조 공정이 빠르고 강력한 공정일 수 있다는 이점을 갖는다. 히터는 높은 정밀도 및 일관성을 가지고 형성될 수 있다. 또한, 히터와 심지 조립체는 치수에 영향을 주지 않고 수동 또는 자동 조작을 가능하게 하면서, 기계적으로 강력하다. 이는 제품의 일관된 품질을 가능하게 한다.

또한, 선행 설계들과 비교하여, 모세관 본체와 가열 요소 사이의 보다 큰 표면 접촉은, 모세관 본체의 생산에 필요한 원재료의 감소와, 관련 생산 비용의 감소를 허용하면서, 에어로졸의 등가 생산량을 위해, 모세관 본체의 치수가 감소될 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 선행 기술에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이며;
도 2는 도 1에 도시된 유형의 시스템 내에서 기재와 가열 요소 사이의 접촉의 개략도이며;
도 3a는 본 발명에 따른 가열 요소와 모세관 본체 조립체의 제1 실시예를 보여주고 있으며;
도 3b는 모세관 본체의 일부를 형성하고 있는 가로방향 부위들을 갖는 리본 섬유를 보여주고 있으며;
도 3c는 도 3a의 조립체의 말단도이며;
도 4는 본 발명에 따른 가열 요소와 모세관 본체 조립체의 제2 실시예를 보여주고 있으며;
도 5는 본 발명의 제1 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이며;
도 6은 본 발명의 제2 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이며;
도 7은 본 발명에 따른 가열 요소와 모세관 본체 조립체에 대한 제조 공정을 도시하는 개략도이다.

가열 요소는 나선형 와이어일 수도 있다. 한 구현예에서, 가열 요소 및 모세관 본체는 모두 나선형이다.

상기 가열 요소는 전기 저항 와이어의 코일일 수도 있다. 대안적으로, 상기 가열 요소는 차후에 심지 주위에 포장될 수 있는 시트 블랭크(sheet blank)를 스탬핑(stamping) 또는 에칭(etching)하여 형성될 수도 있다. 바람직한 한 구현예에서, 상기 적어도 하나의 가열 요소는 전기 저항 와이어의 코일이다. 상기 코일의 피치는, 바람직하게, 0.5 내지 1.5mm, 가장 바람직하게는, 약 1.5mm이다. 상기 코일의 피치는 코일의 인접하는 회전들 간의 간격을 의미한다. 상기 코일은 유리하게는, 6개 미만의 회전을 포함할 수 있고, 바람직하게는, 5개 미만의 회전을 갖는다. 상기 전기 저항 와이어는 유리하게는 0.10과 0.15mm 사이, 바람직하게는 대략 0.125mm의 직경을 갖는다. 상기 전기 저항 와이어는 바람직하게는 904 또는 301 스테인리스 스틸로 형성되어 있다. 적절한 금속의 예로는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨, 및 백금족으로부터의 금속이 있다. 적절한 금속 합금의 예로는 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간- 및 철-함유 합금들, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸에 기초한 초합금, Timetal®, 철-알루미늄계 합금, 및 철-망간-알루미늄계 합금을 포함한다. Timetal®는, 콜로라도주 덴버 1999 Broadway Suite 4300에 소재하는 Titanium Metals Corporation의 등록된 상표명이다. 복합 물질에 있어서, 상기 전기 저항 물질은, 선택 사항으로 요구되는 외부 물리화학적 성질과 이송되는 에너지의 운동역학에 따라, 절연 물질에 매립되거나 그것으로 캡슐화되거나 코팅될 수도 있고, 또는 그 반대로 될 수도 있다. 상기 가열 요소는 불활성 물질의 두 개의 층 사이에 절연된 금속 식각된 포일을 포함할 수도 있다. 그 경우, 상기 불활성 물질은 Kapton®, 올-폴리이미드, 또는 미카 포일을 포함할 수도 있다. Kapton®는 미국 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898에 소재하는 E.I. du Pont de Nemours and Company의 등록된 상표명이다. 상기 가열 요소는 리본 형태로 제공되는 금속 호일, 예를 들면 알루미늄 호일을 또한 포함할 수도 있다.

가열 요소는 저항 가열에 의해 동작할 수도 있다. 다시 말해, 특정 전류가 가열 요소를 통과할 때 가열 요소의 온도가 원하는 온도로 승온되도록 가열 요소의 재료 및 치수가 선택될 수도 있다. 가열 요소를 통해 전류가 배터리로부터 전도에 의해 적용될 수 있거나, 가열 요소 주위에 가변적인 자기장의 적용에 의해 가열 요소에 유도될 수도 있다.

에어로졸 발생 시스템은 액체 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 액체 저장부를 포함할 수도 있으며, 여기서 모세관 본체가 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉하고 있다. 상기 액체 저장부 및 커버부는 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수도 있다. 적절한 물질의 예로는, 금속, 합금, 플라스틱 또는 그러한 물질들 중 하나 이상을 포함하는 복합 물질, 또는 음식이나 제약에 적용하는 데 적절한 열가소성 물질, 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌이 있다. 바람직하게, 상기 물질은 경량이며 비-취성(non-brittle)이다.

모세관 본체는 두 개의 말단을 가지고 있으며 모세관 본체의 양쪽 말단은 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉할 수도 있다. 대안적으로, 모세관 본체의 일 말단은 상기 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉할 수도 있다.

에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물들을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물들은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 액체 에어로졸 형성 기재이며 니코틴을 함유하고 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 식물계 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물들을 함유하는 담배 함유 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는, 대안으로, 비-담배 함유 물질을 포함할 수도 있다.

상기 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성제는, 사용시, 조밀하고도 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하며 에어로졸 발생 시스템의 작동 온도에서의 열적 감성에 실질적으로 저항하는 임의의 적절한 공지된 화합물 또는 화합물들의 혼합물일 수도 있다. 적합한 에어로졸 형성제는 당 기술분야에 잘 공지되어 있고, 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, 예를 들면 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올이고, 가장 바람직하게는 글리세린이다.

상기 모세관 물질은 증발기를 향하여 상기 액체 에어로졸 형성 기재를 전달할 수 있는 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수도 있다. 상기 모세관 물질은 바람직하게 다공성 물질을 포함하지만, 이는 반드시 그러할 필요는 없다. 모세관 물질은 섬유상 또는 스폰지 구조체를 가질 수도 있다. 모세관 물질은 바람직하게는 모세관들의 다발을 포함하고 있다. 예를 들면, 모세관 물질은 복수의 섬유 또는 실 또는 기타 미세 구멍 관들을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 모세관 물질은 스폰지류 또는 발포체류 물질을 포함할 수도 있다. 모세관 물질의 구조는 에어로졸 형성 기재가 모세관 작용에 의해 상기 저장부로부터 증발기를 향하여 운반될 수 있는, 복수의 작은 구멍 또는 관을 형성한다. 특히 바람직한 모세관 물질 또는 물질들은 에어로졸 형성 기재의 물리적 특성들에 따라 달라질 것이다. 적절한 모세관 물질의 예로는 스폰지 또는 발포체 물질, 섬유 또는 소성된 분말 형태의 세라믹계 또는 그라파이트계 물질, 발포된 금속 또는 플라스틱 물질, 예를 들면 초산 셀룰로오스, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은 방사 또는 압출된 섬유로 이루어진 섬유상 물질이다. 모세관 물질은 상이한 액체 물성과 함께 사용되도록 임의의 적절한 모세관 현상을 가지고 있을 수도 있다. 액체는 이에 한정되지는 않지만 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도성, 비등점 및 증기압을 포함하는 물성을 가지고 있으며, 액체가 모세관 물질을 통해 운반될 수 있게 한다. 모세관 본체는 내열성 물질로 형성될 수도 있다.

바람직하게는, 모세관 본체는 복수의 섬유 가닥을 포함할 수도 있다. 모세관 본체는 길이방향으로 연장되어 있는 코어 부위와 상기 코어 부위로부터 가로방향으로 연장되어 있는 복수의 가로방향 부위들을 가지는 하나 이상의 제1 섬유들을 포함할 수도 있다. 가로방향 부위들은 상기 코어 부위의 대향 측면들로부터 연장되어 있을 수도 있다. 제1 섬유들은 각각 모세관 물질의 리본으로 형성될 수도 있다. 모세관 본체는 길이방향으로 연장되어 있는 코어 부위를 포함하지만 가로방향 부위들을 포함하지 않는 하나 이상의 제2 섬유들을 더 포함할 수도 있다. 제2 섬유들은 제1 섬유들 보다 더 큰 단면적을 가질 수도 있다.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2 섬유들은 가열 요소 주위에 함께 꼬여 있다. 상기 제1 및 제2 섬유들은 가열 요소 주위에 꼬이기 전에 함께 꼬여 있다.

제2 섬유들은 가열 요소를 넘어 연장되어서, 액체 저장부 내 액체와 접촉하게 될 수도 있다. 모세관 본체는 제1 섬유들이 액체 저장부 내로 연장되어 있지 않도록 구성되어 있을 수도 있다.

가열 요소는 함께 꼬여진 복수의 와이어를 포함할 수도 있다. 모세관 본체는 상기 복수의 와이어 사이에 보유될 수도 있다. 상기 복수의 와이어는 가열 요소 주위에 모세관 본체를 감는 단계와 동시에 함께 꼬일 수도 있다.

이런 식으로 구축된 히터와 모세관 본체 조립체는 가열 요소 내의 중앙 기류 통로를 제공할 뿐만 아니라, 가열 요소의 외부 주위로 기류를 허용할 수도 있다. 이는 선행 디자인에 비교하여 시스템의 효율을 개선한다.

가로방향 요소들의 사용으로 인해 에어로졸의 생성 및 분산을 최적화하면서, 가열 요소와 모세관 본체에 걸쳐 난류 기류를 촉진한다.

가열 요소가 대략 200℃ 내지 440℃의 온도에 도달할 때까지 전기 에너지는 가열 요소에 공급될 수도 있다. 이는 담배와 궐련 래퍼의 연소가 800℃에 도달할 수도 있는 종래의 궐련에 대조적이다. 따라서, 본 명세서에서 용어 "내열성"은 눈에 띄게 감성 없이, 대략 200℃ 초과, 또는 보다 바람직하게는 대략 250℃ 초과, 또는 심지어 보다 바람직하게는 최대 대략 440℃의 온도에 견딜 수 있는, 물질을 말한다. 적절한 물질의 예는 세라믹이다.

바람직하게, 상기 에어로졸 발생 시스템은 휴대용이다. 상기 에어로졸 발생 시스템은 전기 작동식 흡연 시스템일 수도 있고 통상의 엽궐련 또는 궐련에 필적하는 크기를 가질 수도 있다. 흡연 시스템은 대략 30mm와 대략 150mm 사이의 총 길이를 가지고 있을 수도 있다. 상기 흡연 시스템은 대략 5mm와 대략 30mm 사이의 외부 직경을 가질 수도 있다.

가열 요소와 모세관 본체는 시스템의 카트리지부일 수도 있으며, 여기서 카트리지부는 시스템의 장치부에 결합되도록 구성되어 있으며, 상기 장치부는 전력 공급부를 포함하고 있다. 카트리지는 사용 후 폐기되는, 일회용 품목일 수도 있다. 대안적으로, 카트리지부는 재충전가능할 수도 있다.

에어로졸 발생 장치 또는 카트리지는 적어도 하나의 공기 유입부를 포함할 수도 있다. 에어로졸 발생 장치 또는 카트리지는 적어도 하나의 공기 유출부를 포함할 수도 있다. 에어로졸 발생 장치 또는 카트리지는 공기 유입부와 공기 유출부 사이에 에어로졸 형성실을 포함해서 공기 유출부와 사용자의 입 속으로 에어로졸을 전달하도록, 상기 에어로졸 형성실을 경유하여 공기 유입부에서 공기 유출부로 공기 흐름 경로를 정의할 수도 있다. 액체 저장부가 내부 통로를 포함하는 구현예들에서, 바람직하게는 공기 흐름 경로는 공기 유입부에서 공기 유출부로 내부 통로를 통과한다. 에어로졸 형성실은 에어로졸의 생성을 단순히 보조하거나 용이하게 한다.

에어로졸 발생 시스템은 전기적으로 작동될 수도 있고, 전력 공급부를 더 포함할 수도 있다. 에어로졸 발생 시스템은 전기 회로를 더 포함할 수도 있다. 한 구현예에서, 상기 전기 회로는 사용자가 뻐끔뻐금 피우는 것을 표시하는 기류를 검출하는 센서를 포함하고 있다. 그 경우, 바람직하게는, 전기 회로는 사용자가 뻐끔뻐금 피우는 것을 센서가 감지할 때에 가열 요소에 전류 펄스를 제공하도록 배열되어 있을 수도 있다. 바람직하게는, 상기 전류 펄스의 기간은 미리 설정되어 있으며, 증발시키려는 액체의 양에 따라 달라진다. 전기 회로는 바람직하게는 이 목적을 위해 프로그래밍 가능하다. 대안적으로, 상기 전기 회로는 사용자가 뻐끔뻐금 피우는 것을 개시하도록 수동으로 작동 가능한 스위치를 포함하고 있을 수도 있다. 바람직하게는, 상기 전류 펄스의 기간은 미리 설정되어 있으며, 증발시키려는 액체의 양에 따라 달라진다. 전기 회로는 바람직하게는 이 목적을 위해 프로그래밍 가능하다.

바람직하게는, 상기 장치 또는 카트리지 또는 시스템은 하우징을 포함하고 있다. 바람직하게는, 하우징은 세장형이다. 한 구현예에서, 상기 하우징은 액체 저장부, 모세관 본체와, 상기 가열 요소를 포함하고 있는 탈착식 삽입부재를 포함하고 있다. 이 구현예에서, 그 부분들은 하나의 구성요소로서 하우징으로부터 제거가능할 수도 있다. 이것은 예를 들면, 상기 저장부를 재충전하거나 교체하는 데에 유용할 수도 있다.

상기 하우징은 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수도 있다. 적절한 물질의 예로는, 금속, 합금, 플라스틱 또는 그러한 물질들 중 하나 이상을 포함하는 복합 물질, 또는 음식이나 제약에 적용하는 데 적절한 열가소성 물질, 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌이 있다. 바람직하게, 상기 물질은 경량이며 비-취성(non-brittle)이다.

모세관 본체와 히터 조립체의 길이방향 축 및 상기 하우징의 길이방향 축은 실질적으로 평행할 수도 있다. 대안적으로, 모세관 본체와 히터 조립체의 길이방향 축 및 상기 하우징의 길이방향 축은 실질적으로 비-평행할 수도 있고, 서로 직교할 수도 있다.

기류 통로가 가열 요소와 모세관 본체 내에서 정의되어서, 사용시, 공기가 기류 통로를 통해 흘러서 증발된 기재를 연행하게 될 수도 있다.

제2 측면에서는, 다음이 제공되어 있다: 모세관 본체와 가열 요소를 제공하는 단계; 그리고 상기 가열 요소 주위에 모세관 본체를 감는 단계를 포함하고 있는 제조 방법.

상기 가열 요소 주위에 모세관 본체를 감는 단계는 모세관 본체와 가열 요소를 함께 감아서 모세관 본체와 가열 요소를 엮는 것을 포함할 수도 있다.

모세관 본체는 동일하거나 상이한 구조의 복수의 섬유를 포함할 수도 있다. 상기 방법은 서로의 주위에 모세관 본체의 섬유를 꼬는 것을 포함할 수도 있다. 섬유를 꼬는 단계는 상기 가열 요소 주위에 모세관 본체를 감기 전이나 가열 요소 주위에 모세관 본체를 감는 것과 동시에 수행될 수도 있다.

모세관 본체는 길이방향으로 연장되어 있는 코어 부위와 상기 코어 부위로부터 가로방향으로 연장되어 있는 복수의 가로방향 부위들을 갖는 하나 이상의 제1 섬유들을 포함할 수도 있다. 가로방향 부위들은 상기 코어 부위의 대향 측면들로부터 연장되어 있을 수도 있다. 제1 섬유들은 각각 모세관 물질의 리본으로 형성될 수도 있다. 모세관 본체는 먼저 길이방향으로 연장되는 코어 부위를 포함하지만 가로방향 부위들을 포함하지 않는 하나 이상의 제2 섬유들을 포함할 수도 있다. 제2 섬유들은 제1 섬유들보다 더 큰 단면적을 가질 수도 있다.

상기 방법은 가열 요소의 길이에 대응하는 길이로 제1 섬유들을 절단하는 것을 포함할 수도 있다.

상기 방법은 복수의 와이어를 함께 꼬아서 가열 요소를 형성하는 것을 포함할 수도 있다. 복수의 와이어를 꼬는 단계는 상기 가열 요소 주위에 모세관 본체를 감기 전이나 가열 요소 주위에 모세관 본체를 감는 것과 동시에 수행될 수도 있다.

상기 방법은 액체 저장부에 모세관 본체를 부착시키는 것을 포함할 수도 있다. 액체 저장부에 모세관 본체를 부착시키는 단계는 상기 액체 저장부에 제2 섬유들을 부착시키는 것을 포함할 수도 있다.

상기 방법은 전력 공급부에 가열 요소를 부착시키는 것을 포함할 수도 있다.

상기 방법은 모세관 본체의 연속 공급 장치에서 모세관 본체의 길이를 공급하는 단계 및 가열 요소의 연속 공급 장치에서 가열 요소의 길이를 공급하는 단계, 그리고 모세관 본체의 연속 공급 장치에서 모세관 본체의 길이를 절단하고 가열 요소의 연속 공급 장치에서 가열 요소의 길이를 절단하는 단계를 포함할 수도 있다. 모세관 본체의 길이를 절단하고 가열 요소의 길이를 절단하는 단계는 유리하게는 가열 요소의 주위에 모세관 본체를 함께 감는 단계 후에 수행될 수도 있다.

본 발명의 일 측면에 관하여 설명된 특징들은 또한 본 발명의 다른 측면에 적용될 수도 있다.

구현예들은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 더욱 설명될 것이다.

도 1에 도시된 시스템은 모세관 심지(117) 주위로 감싸진, 와이어 코일로 이루어진, 가열 요소(119)를 포함하고 있다. 전류는 와이어 코일을 통과하고, 와이어는 가열된다. 상기 와이어에 발생된 열의 일부는 모세관 심지 내 액체 기재(115)에 전달된다. 이에 따라 그 기재(115)가 증발된다.

하지만 상기 가열 요소를 통해 전류를 통과시켜서 발생된 열의 대부분은 액체 기재에 전달되지 않는다. 도 2는 도 1에 도시된 유형의 시스템 내에서 액체 기재(115)와 가열 요소(119) 사이의 접촉 면적을 도시하고 있다. 모세관 본체 내의 액체 기재(115)는 가열 요소에 흡인되는 메니스커스(118)를 형성한다. 그러나, 가열 요소(119)의 표면의 절반 미만이 기재(115)와 접촉하고 있는 것을 볼 수 있다. 가열 요소의 표면의 더 큰 부분이 액체 기재와 접촉하고 있는 상태로 보유될 수 있다면, 상기 시스템은 보다 효율적으로 될 수 있을 것이다. 이것은 배터리로부터 요구되는 전력을 감소시킬 것이며, 이어서 더욱 빠른 충전 시간을 가진 소용량 배터리의 사용이나 덜 빈번한 배터리의 충전 또는 교환을 허용하게 될 것이다.

도 3a는 본 발명에 따른 가열 요소와 모세관 본체 조립체의 제1 실시예를 보여주고 있다. 가열 요소(200)는 나선형 구성으로 형성된 전기 저항 와이어이다. 모세관 본체(210)는 가열 요소에 감겨 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 모세관 본체(210)는 복수의 별도의 섬유 가닥을 포함하고 있다. 일부 섬유 가닥(211)은 길이방향으로 연장되어 있는 코어 부위 및 상기 코어 부위로부터 가로방향으로 연장되어 있는 가로방향 부위들(212)을 가지고 있다. 도 3b에 도시한 바와 같이, 이들 섬유 가닥들은 초기에는 평평하며, 리본 형 섬유이다. 가로방향 부위들은 리본 내 가로방향 절단부들에 의해 형성되어서 치형부 구조를 형성할 수도 있고 또는 리본의 에지들은 복수의 가로방향 부위들을 생성하도록 윤곽이 형성될 수도 있다. 가로방향 부위들은 상기 코어 부위의 대향 측면들로부터 연장되어 있다.

모세관 본체는 리본 섬유보다 더 큰 단면을 가지는 코어 섬유(214)를 더 포함하고 있다. 코어 섬유는 가로방향 부위들을 포함하고 있지 않다. 코어 섬유는 가열 요소를 넘어 연장되어서 그들이 가열될 액체 기재 내로 연장될 수 있다.

도 3c는 도 3a의 가열 요소와 모세관 본체 조립체의 말단도이다.

도 4는 본 발명에 따른 가열 요소와 심지 조립체의 제2 실시예를 도시하고 있다. 도 4에 도시된 실시예는 모세관 본체(210)의 코어 섬유(214)가 나선형의 가열 요소(200)의 양쪽 말단으로부터 연장되어 있는 것을 제외하고는, 도 1에 도시된 것과 동일하다. 모세관 본체의 양쪽 말단이 동일하거나 상이한 액체 저장부와 접촉하고 있는 경우, 액체 기재가 모세관 본체의 양쪽 말단으로부터 가열 요소로 전달될 수 있게 한다.

도 3a, 도 3b, 도 4에 도시된 가열 요소와 모세관 본체 조립체는 도 1에 도시된 바와 같이, 모세관 본체를 가진 시스템, 특히 액체 저장부(113)로부터 연장되어 있는 코어 섬유에서 사용될 수 있다. 대안적인 구성도 가능하다. 특히 상기 시스템을 통한 기류에 대해 원하는 방향으로 가열 요소와 모세관 본체 조립체를 배치하는 것이 가능하다.

도 5는 본 발명의 제1 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다. 도 5의 구현예에서, 나선형의 가열 및 모세관 본체 조립체(310) 요소는 시스템을 통과하는 기류의 방향에 가로방향으로 연장되어 있다. 도 5에 도시된 구현예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 모세관 본체는 나선형의 가열 요소의 양쪽 말단으로부터 연장되어 있다. 배터리(307)는 제어 회로(309)를 통해 가열 요소(310)에 전력을 제공하고 있다. 액체 저장부(313)는 환형이고, 상기 가열 요소를 둘러싸고 있다. 증발된 액체 기재를 연행하도록 가열 요소를 지난, 공기가 사용자가 마우스피스(325)를 흡인하여, 시스템을 통해 흡인된다.

도 6은 본 발명의 제2 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다. 도 6의 구현예에서, 나선형의 가열 요소는 시스템을 통한 기류 방향에 평행하게 연장되어 있다. 배터리(407)는 제어 회로(409)를 통해 가열 요소(410)에 전력을 제공하고 있다. 액체 저장부(413)는 환형이고, 상기 가열 요소를 둘러싸고 있다. 증발된 액체 기재를 연행하도록 가열 요소를 지난, 공기가 사용자가 마우스피스(425)를 흡인하여, 시스템을 통해 흡인된다.

도 7은 본 발명에 따른 가열 요소와 심지 조립체의 제조 공정을 도시한 개략도이다.

100: 흡연 시스템
101: 하우징
103: 마우스피스 말단
105: 본체 말단
107: 배터리
109: 전기 회로
111: 퍼프 검출 시스템
113: 카트리지, 액체 저장부
115: 액체 기재
117: 모세관 본체, 심지
118: 메니스커스
119: 히터, 가열 요소
121: 카트리지
123: 공기 유입부
125: 공기 유출부
127: 에어로졸 형성실
200, 410: 가열 요소
210: 모세관 본체
211: 섬유 가닥
212: 가로방향 부위
214, 414: 코어 섬유
307: 배터리
309: 제어 회로
310: 본체 조립체, 가열 요소
313: 액체 저장부
325, 425: 마우스피스
407: 배터리
409: 제어 회로
413: 액체 저장부

Claims (15)

1. 에어로졸 발생 시스템으로,
   함께 꼬여진 복수의 와이어를 포함하는 가열 요소; 및
   모세관 본체를 포함하고, 여기서 상기 모세관 본체는 상기 가열 요소 주위에 감겨 있는, 에어로졸 발생 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 가열 요소 및 상기 모세관 본체는 서로 엮여 있는, 에어로졸 발생 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 가열 요소는 나선형인, 에어로졸 발생 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 모세관 본체는 나선형인, 에어로졸 발생 시스템.
5. 제1항에 있어서, 액체 에어로졸 형성 기재를 포함하는 액체 저장부를 더 포함하고, 여기서 상기 모세관 본체는 상기 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉하고 있는, 에어로졸 발생 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 모세관 본체는 두 개의 말단을 가지고 있고 여기서 상기 모세관 본체의 양쪽 말단은 상기 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉하고 있는, 에어로졸 발생 시스템.
7. 제5항에 있어서, 상기 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴을 함유하고 있는, 에어로졸 발생 시스템.
8. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 전기 작동식 흡연 시스템인, 에어로졸 발생 시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기 모세관 본체는 복수의 가닥을 포함하는 섬유를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 가닥은 길이방향으로 연장되어 있는 코어 부위와 상기 코어 부위로부터 가로방향으로 연장되어 있는 복수의 가로방향 부위들을 가지는 하나 이상의 제1 섬유들을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 모세관 본체는 길이방향으로 연장되어 있는 코어 부위를 포함하지만 가로방향 부위들을 포함하지 않는 하나 이상의 제2 섬유들을 더 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
12. 제1항에 있어서, 상기 가열 요소와 상기 모세관 본체 내에 기류 통로를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
13. 모세관 본체를 제공하는 단계;
    복수의 와이어를 함께 꼬아 가열 요소를 형성하는 단계; 및
    상기 가열 요소 주위에 상기 모세관 본체를 감는 단계를 포함하는, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 시스템의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 감는 단계는 상기 모세관 본체와 상기 가열 요소를 함께 감아서 상기 모세관 본체와 상기 가열 요소를 엮는 것을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템의 제조 방법.
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