KR102647379B1 - 유기 산을 포함하는 에어로졸 생성 물품 - Google Patents

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Abstract

에어로졸 생성 물품으로서, 유기 산을 포함하는 제 1 부분, 니코틴 염기를 포함하는 제 2 부분, 냉각 물질을 포함하는 제 3 부분 및 필터 물질을 포함하는 제 4 부분을 포함하고, 가열에 의해 기화된 상기 유기 산 및 상기 니코틴 염기가 산·염기반응을 통해 니코틴 염을 형성함으로써, 상대적으로 낮은 온도로 가열하여 니코틴 염을 발생시킬 수 있다.

Description

유기 산을 포함하는 에어로졸 생성 물품 {AEROSOL-GENERATING ARTICLES COMPRISING ORGANIC ACIDS}
본 개시는 유기 산을 포함하는 에어로졸 생성 물품에 관한 것이다.
근래에 일반적인 에어로졸 생성 물품의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품을 연소시켜 에어로졸을 발생시키는 방법이 아닌 에어로졸 생성 물품 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 발생하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다.
대한민국 공개특허 제 10-2018-0070450 호 대한민국 공개특허 제 10-2019-0093027 호
니코틴 염기와 유기 산이 서로 다른 부분에 포함된 에어로졸 생성 물품을 이용하여, 에어로졸 생성 물품이 가열될 때 발생하는 니코틴 염기와 유기산이 사용자의 흡입에 따라 생성되는 기류상에서 반응하여 니코틴 염을 형성하고, 저온 가열을 통해 에어로졸을 발생시킬 수 있는 에어로졸 생성 물품을 제공하는 데 있다.
실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 제 1 측면은, 유기 산을 포함하는 제 1 부분, 니코틴 염기를 포함하는 제 2 부분, 냉각 물질을 포함하는 제 3 부분 및 필터 물질을 포함하는 제 4 부분을 포함하고, 가열에 의해 기화된 상기 유기 산 및 상기 니코틴 염기가 산·염기반응을 통해 니코틴 염을 형성하는, 에어로졸 생성 물품을 제공할 수 있다.
본 개시의 제 2 측면은, 제 1 측면에 따른 에어로졸 생성 물품 및 에어로졸 생성 장치를 포함하고, 상기 에어로졸 생성 장치는, 상기 에어로졸 생성 물품을 수용하는 수용 공간, 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 가열 요소, 상기 가열 요소의 작동을 제어하는 프로세서 및 상기 프로세서 및 상기 가열 요소에 전력을 공급하는 배터리를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있다.
다만, 과제의 해결 수단은 전술한 바에 제한되지 않으며, 본 개시는 명세서 전체에서 통상의 기술자에 의해 유추될 수 있는 해결 수단들을 모두 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 에어로졸 생성 물품에 의하면, 니코틴 염에 비해 비점이 상대적으로 낮은 니코틴 염기 및 유기 산의 화학반응을 통해 니코틴 염이 형성되므로, 니코틴 염이 포함된 에어로졸 생성 물품보다 상대적으로 낮은 온도로 가열됨으로써 니코틴 염이 발생될 수 있다.
상대적으로 저온 가열이 가능해짐에 따라, 배터리의 전력 소모를 줄일 수 있어 에어로졸 생성 장치의 장시간 사용 및 배터리 소형화가 가능하고, 고온 가열로 인한 열분해 물질의 발생 및 이취의 발생 가능성을 줄일 수 있다.
또한, 유기 산의 전달 강화효과에 의해 에어로졸 생성 물품의 니코틴 이행량이 향상될 수 있다.
또한, 사용자가 니코틴 염기(nicotine freebase) 형태가 아닌, 니코틴 염(nicotine salt) 형태의 니코틴을 흡입할 수 있으므로 사용자 만족감이 증대될 수 있다.
다만, 본 개시에 의한 효과가 전술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 본 개시는 명세서 및 첨부된 도면으로부터 유추될 수 있는 효과들을 모두 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 물품의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 물품의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 제 3 부분의 길이 방향 단면도이다.
도 3b는 다른 실시예에 따른 제 3 부분의 길이 방향 단면도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 제 1 부분 및 제 2 부분의 구성을 도시한 도면이다.
도 4b는 다른 실시예에 따른 제 1 부분 및 제 2 부분의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치에 에어로졸 생성 물품이 삽입된 예를 도시한 도면이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 도면 상의 일부 구성 요소는 그 크기나 비율 등이 다소　과장되어　도시되었을 수 있다.
명세서 전체에서 "상류" 및 "하류"는 사용자가 에어로졸 생성 물품을 이용하여 흡연할 때 공기가 흐르는 방향에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 도 1에 도시된 에어로졸 생성 물품을 이용하여 흡연하는 경우 제 1 부분(210) 또는 제 2 부분(220)으로부터 생성된 에어로졸이 외부에서 유입된 공기를 따라 제 3 부분(230)과 제 4 부분(240)으로 순차적으로 이동하여 사용자에게 전달되므로, 제 1 부분(210)은 제 4 부분(240)보다 "상류"에 위치하는 것이다. 한편, 해당 기술분야의 통상의 기술자라면 "상류" 및 "하류"가 구성요소들의 관계에 따라 상대적일 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.
또한, 명세서 전체에서 "길이 방향"이란 에어로졸 생성 물품의 상류 말단에서 하류 말단으로 향하는 방향 또는 그 반대 방향을 의미할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품이 제 1 부분(210), 제 2 부분(220), 제 3 부분(230) 및 제 4 부분(240)으로 나열된 순서대로 위치한다고 가정할 때, 길이 방향은 제 1 부분(210)에서 제 4 부분(240)을 향하는 방향 또는 그 반대 방향일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 물품의 구성을 간략하게 나타낸 도면이고, 도 2는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 물품의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 제 1 부분(210), 제 2 부분(220), 제 3 부분(230), 및 제 4 부분(240)은 에어로졸 생성 물품(200)의 길이 방향을 기준으로 순서대로 정렬될 수 있다. 이에 따라, 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220) 중 적어도 하나에서 발생되는 증기 및/또는 에어로졸이 제 1 부분(210), 제 2 부분(220), 제 3 부분(230), 및 제 4 부분(240)을 순서대로 통과하며 기류를 형성할 수 있고, 이에 따라 사용자가 제 4 부분(240)으로부터 증기 및/또는 에어로졸을 흡입할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 부분(210)은 유기 산을 포함할 수 있고, 제 2 부분(220)은 니코틴 염기를 포함할 수 있으며, 제 3 부분(230)은 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)을 통과하는 기류를 냉각시키는 냉각 물질을 포함할 수 있고, 제 4 부분(240)은 필터 물질을 포함할 수 있다.
제 1 부분(210)에는 권축된(crimped) 종이가 포함될 수 있으며, 권축된 종이에는 유기 산이 함침될 수 있다. 제 1 부분(210)이 가열됨에 따라, 유기 산을 함유하는 권축된 종이에 열이 전달되어, 유기 산이 증기 또는 에어로졸로 상변화(phase change)할 수 있다. 증기 또는 에어로졸 상태의 유기 산은, 사용자의 흡입에 따라 에어로졸 생성 물품의 상류에서 하류로 진행될 수 있다. 여기에서, 권축된 종이는 종이가 요철이 있는 롤러를 통과하여 주름지도록 구겨진 형태의 종이를 의미할 수 있다. 권축된 종이는 일반 종이에 비하여 에어로졸 생성 물품 제조시 압축이 용이하며, 공기와의 접촉 면적 향상 및 흡인저항 등에 긍정적인 효과가 있을 수 있다.
제 1 부분(210)과 유사하게, 제 2 부분(220)에도 권축된 종이가 포함될 수 있으며, 권축된 종이에는 니코틴 염기가 함침될 수 있다. 제 2 부분(220)이 가열됨에 따라, 니코틴 염기를 함유하는 권축된 종이에 열이 전달되어, 니코틴 염기가 증기 또는 에어로졸로 상변화 할 수 있다. 증기 또는 에어로졸 상태의 니코틴 염기는, 사용자의 흡입에 따라 에어로졸 생성 물품의 상류에서 하류로 진행될 수 있다.
한편, 유기 산은 피루브산, 락트산, 아세트산, 포름산, 3-메틸-2-옥소발레산, 2-옥소발레산, 4-메틸-2-옥소발레산, 3-메틸-2-옥소부타논산, 2-옥소옥타논산, 2-옥소프로파논산 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 산일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
니코틴 염기는 양자(proton)가 부가되지 않은 중성의 니코틴을 의미할 수 있다. 예를 들어, 양전하를 띄는 니코틴 염에 암모니아(NH3)와 같은 강염기를 가하면, 강염기는 양이온으로 변환되고, 니코틴 염은 중성의 상태인 니코틴 염기가 될 수 있다.
니코틴 염기는 니코틴 염에 비하여 상대적으로 비점이 낮으므로, 니코틴 염에 비하여 저온으로 가열해도 증기를 발생시킬 수 있다. 이는, 상대적으로 낮은 온도로 가열하는 유도 가열 시스템에서 특히 효과적일 수 있다. 여기에서, 상대적으로 낮은 온도는 100˚C 내지 300˚C 일 수 있다. 바람직하게, 상대적으로 낮은 온도는 대략 150˚C 내지 200˚C 일 수 있다.
또한, 사용자 흡입 시에 니코틴 염기가 니코틴 염에 비하여 상대적으로 자극이 강한 것으로 알려져 있는 바, 증기를 발생시킬 때에는 니코틴 염기의 형태로 존재하되, 사용자가 흡입할 때에는 니코틴 염 형태인 것이 전력 효율 및 사용자의 흡연 만족감 관점에서 바람직할 수 있다.
일 실시예에 따른 니코틴 염기 및 니코틴 염은 각각 아래 [화학식 1] 및 [화학식 2]와 같은 형태의 구조를 가질 수 있다.
제 1 부분(210)에서 발생한 유기 산 증기와 제 2 부분(220)에서 발생한 니코틴 염기 증기는 사용자의 에어로졸 생성 물품(200) 흡입에 따라 형성된 기류를 따라 진행되면서 혼합되어, 산·염기 반응을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 유기 산 증기와 니코틴 염기 증기가 만나는 최초의 위치에서부터 산·염기 반응이 이루어져, 니코틴 염이 형성될 수 있다.
예를 들어, 산·염기 반응은 제 2 부분(220)의 상류에서부터 제 4 부분(240)의 하류까지 연속적으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 사용자는 니코틴 염기 형태가 아닌 니코틴 염 형태의 니코틴을 흡입할 수 있어, 흡연 만족감이 향상될 수 있다.
아래 [표 1]은 니코틴 염기가 수착된 부분과 유기 산이 수착된 부분의 정렬 순서에 따른 에어로졸 생성 물품으로부터 이행되는 니코틴과 유기 산의 전달량 평균 값이 기재된 실험 데이터이다. 예를 들어, 1번 실험은 상류에 니코틴 염기만 수착한 경우이고, 3번 실험은 상류에 니코틴 염기가 수착되고 하류에 유기 산이 수착된 경우이며, 4번 실험은 상류에 유기 산이 수착되고 하류에 니코틴 염기가 수착된 경우에 해당한다.
[표 1]에서 N은 니코틴 염기를, P는 유기 산을, RT는 상온(Room Temperature)을, N'은 니코틴 염을 의미할 수 있다. 전달량 단위인 mg/CP는 궐련 1 개비당 전달되는 니코틴 염의 질량을 의미할 수 있다.
구분 상류 하류 전달량 평균(mg/CP) 비고
수착량
(μl)		 온도
(˚C)		 수착량
(μl)		 온도
(˚C)		 니코틴 염 유기산
1 N 20 RT - 0.06 - -
2 P 20 RT - - 0.40 -
3 N→P 20 RT 20 RT 0.06 0.66 P 전달량↑
4 P→N 20 RT 20 RT 0.19 0.40 N' 전달량↑
5 N→N 20 RT 20 RT 0.07 - 변화 없음
6 N 20 40 - 0.17 - -
7 N→P 20 40 20 RT 0.18 1.23 P 전달량↑
8 P 20 40 - - 1.10 -
9 P→N 20 40 20 RT 0.38 1.07 N' 전달량↑
[표 1]을 참조하면, 유기 산이 니코틴 염기보다 상류에 위치할 경우, 니코틴 염의 전달량이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 3번 실험 데이터와 4번 실험 데이터 및 7번 실험 데이터와 9번 실험 데이터를 비교해보면, 유기 산이 수착된 제 1 부분(210)이 상류에 위치하고, 니코틴 염기가 수착된 제 2 부분(220)이 하류에 위치하는 경우(4번 및 9번 데이터에 대응)가 제 1 부분(210)이 하류에 위치하고, 제 2 부분(220)이 상류에 위치하는 경우(3번 및 7번 데이터에 대응)보다 약 2 배 내지 3 배의 니코틴 염 전달량을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제 1 부분(210)은 에어로졸 생성 물품(200)의 말단부터 약 8 내지 약 14 mm 부분까지 연장될 수 있고, 제 2 부분(220)은 제 1 부분(210)이 끝나는 지점부터 약 8 내지 약 14 mm 부분까지 연장될 수 있고, 제 3 부분(230)은 제 2 부분(220)이 끝나는 지점부터 약 10 내지 16 mm 부분까지 연장될 수 있으며, 제 4 부분(240)은 제 3 부분(230)이 끝나는 지점부터 약 10 내지 16mm 부분까지 연장될 수 있다. 다만, 이러한 수치범위에 반드시 제한되는 것은 아니며, 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220) 각각이 연장되는 길이는 통상의 기술자가 용이하게 변경할 수 있는 범위에서 적절하게 조절될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)은 병렬적으로 위치하고, 제 3 부분(230) 및 제 4 부분(240)은 에어로졸 생성 물품(200)의 길이 방향을 기준으로 순서대로 정렬될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)은 각각 에어로졸 생성 물품(200)의 길이 방향과 수직인 단면의 대략 1/2의 비율을 차지하는 동시에, 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)은 에어로졸 생성 물품(200)의 말단으로부터 약 8 내지 약 14 mm 부분까지 연장될 수 있고, 제 3 부분(230)은 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)이 끝나는 지점부터 약 10 내지 16 mm 부분까지 연장될 수 있으며, 제 4 부분(240)은 제 3 부분(230)이 끝나는 지점부터 약 10 내지 16mm 부분까지 연장될 수 있다. 다만, 이러한 수치범위에 반드시 제한되는 것은 아니며, 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220) 각각이 에어로졸 생성 물품(200)의 단면상으로 차지하는 비율은 통상의 기술자가 용이하게 변경할 수 있는 범위에서 적절하게 조절될 수 있다.
에어로졸 생성 물품(200)의 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)이 병렬적으로 위치하는 경우, 유기 산 및/또는 니코틴 염기가 포함된 캡슐을 파쇄하는 것이 보다 용이해질 수 있으며, 제 1 부분(210)과 제 2 부분(220)이 같은 길이를 가지므로, 보다 평등하게 가열될 수 있다.
에어로졸 생성 물품(200)은 피가열물(250)을 더 포함할 수 있다. 피가열물(250)은 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220) 중 적어도 하나의 적어도 일부를 둘러싸는 금속 래퍼일 수 있다. 피가열물(250)은 에어로졸 생성 장치의 가열 요소에 의해 가열될 수 있고, 가열된 피가열물(250)은 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)의 적어도 일부에 열을 전달할 수 있다.
여기에서, 피가열물(250)의 가열 온도는 약 150˚C 내지 250˚C 일 수 있다. 상기 가열 온도는 피가열물(250)의 특정 부분의 온도가 아닌, 피가열물(250)의 전체 부분으로부터 산정된 평균 온도일 수 있다.
피가열물(250)이 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)의 일부만을 둘러쌀 경우, 에어로졸 생성 물품(200)은 가열되지 않는 미가열부를 포함할 수 있다. 미가열부는, 예를 들어, 제 1 부분(210) 또는 제 2 부분(220)에서 피가열물(250)에 둘러싸이지 않은 부분을 의미할 수 있다.
에어로졸 생성 물품(200)이 미가열부를 포함함에 따라, 에어로졸 생성 물품(200)의 제 1 부분(210) 및/또는 제 2 부분(220)은 점진적으로 가열될 수 있다. 즉, 피가열물(250)에 의해 직접적으로 열을 전달받지 않는 부분은 피가열물(250)에 의해 직접적으로 열을 전달받는 부분이 소모된 뒤에 가열되므로, 점진적인 가열은 에어로졸 생성 물품(200)에 포함된 니코틴 물질이 급진적으로 소모되어, 에어로졸 생성 물품(200)의 흡연 가능 시간이 과도하게 감소되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 피가열물(250)은 제 1 부분(210)의 적어도 일부 및 제 2 부분(220)의 적어도 일부를 둘러싸서 제 1 부분(210)과 제 2 부분(220)을 결합할 수도 있다. 예를 들어, 피가열물(250)은 제 1 부분(210)과 제 2 부분(220)의 경계선으로부터 양 방향으로 약 6 mm씩 연장되고, 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)의 외주면 일부를 둘러싸서 제 1 부분(210)과 제 2 부분(220)을 결합시킬 수 있다. 에어로졸 생성 물품(200)을 포장하는 티핑 래퍼에 금속 래퍼가 보강됨으로써, 제 1 부분(210)과 제 2 부분(220)의 결합력이 향상될 수 있다.
피가열물(250)이 에어로졸 생성 물품(200)을 둘러싸는 형태는 전술한 예시에 제한되지 않고, 제 1 부분(210) 및/또는 제 2 부분(220)을 둘러싸는 비율 또는 치수는 자유롭게 정해질 수 있다. 예를 들어, 제 1 부분(210)과 제 2 부분(220)이 병렬적으로 위치할 때, 제 1 부분(210)의 외주면을 약 30% 정도 감싸고, 제 2 부분(220)의 외주면을 약 50% 정도 감싸도록 피가열물(250)의 길이 방향 치수와 길이 방향을 가로지르는 방향의 치수가 정해질 수 있다.
피가열물(250)은 가열 요소로부터 열을 전달받아 가열될 수 있는 열 전도성 물질일 수 있을 뿐만 아니라, 가변 자기장에 의해 가열되는 전기 전도성 물질일 수 있다. 구체적으로, 전기 전도성 물질인 피가열물(250)은 가변 자기장에 의해 유도된 와전류 손실 및/또는 히스테리시스 손실에 의해 가열될 수 있다. 예를 들어, 피가열물(250)은 금속 래퍼, 구체적으로, 알루미늄 포일(aluminum foil)일 수 있다.
제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220) 중 적어도 어느 하나는 보습제를 포함할 수 있다. 보습제는 권축된 종이에 도포됨으로써, 유기 산 및 니코틴 염 중 적어도 하나와 함께 권축된 종이에 함침될 수 있다. 여기에서, 보습제는, 예를 들어, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 보습제는 글리세린 및 프로필렌글리콜을 배합한 것 일 수 있다. 구체적으로, 글리세린과 프로필렌글리콜은 약 9:1 내지 약 6:4의 비율로 배합될 수 있다.
예를 들어, 보습제는 100%를 기준으로, 글리세린과 프로필렌글리콜을 일정 비율로 배합되어 생성 수 있다. 구체적으로, 글리세린과 프로필렌글리콜은 9:1, 8.5:1, 8:2, 7:3 및 6:4의 비율로 배합될 수 있다. 한편, 비율은 중량비 또는 부피비에 해당할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 보습제는 글리세린만을 포함할 수도 있다.
제 3 부분(230)은, 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)을 통과하는 기류를 냉각시킬 수 있다. 제 3 부분(230)은 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있으며, 냉각 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 3 부분(230)은 폴리락트산(PLA) 섬유로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 제 3 부분(230)은 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 그러나, 제 3 부분(230)은 상술한 예시에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행하는 물질은, 제한 없이 이에 해당될 수 있다. 예를 들어, 제 3 부분(230)은 중공을 포함하는 튜브 필터 또는 지관일 수 있다.
제 4 부분(240)은, 필터 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 4 부분(240)은 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 제 4 부분(240)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 제 4 부분(240)은 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 제 4 부분(240)은 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 제 4 부분(240)이 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
제 4 부분(240)은 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 제 4 부분(240)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 제 4 부분(240)의 내부에 삽입될 수도 있다.
또한, 제 4 부분(240)에 유기 산이 포함된 파쇄 가능한 캡슐이 포함될 수도 있다.
에어로졸 생성 물품(200)은 제 1 부분(210) 내지 제 4 부분(240) 중 적어도 일부를 둘러싸는 티핑 래퍼를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 물품(200)은 제 1 부분(210) 내지 제 4 부분(240) 전부를 둘러싸는 티핑 래퍼를 포함할 수 있다. 티핑 래퍼는 에어로졸 생성 물품(200)의 외곽에 위치될 수 있으며, 티핑 래퍼에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 티핑 래퍼는 단일 래퍼일 수 있으나, 복수 개의 래퍼들의 조합일 수 있다.
일 예로서, 에어로졸 생성 물품(200)의 제 1 부분(210)은 에어로졸 생성 물질을 함유하는 권축된 주름진 시트를 포함하고, 제 2 부분(220)은 담배 물질을 포함하고 연속적으로 길이가 연장되는 담배 시트를 포함할 수 있으며, 제 3 부분(230)은 냉각부를 포함하고, 제 4 부분(240)은 필터 물질을 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
도 3a는 일 실시예에 따른 제 3 부분의 길이 방향 단면도이고, 도 3b는 다른 실시예에 따른 제 3 부분의 길이 방향 단면도이다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 제 3 부분(230)은 전술한 바와 같이, 제 3 부분(230)은 제 1 부분 및 제 2 부분을 통과하는 기류를 냉각시킬 수 있고, 중공을 포함하는 튜브 필터 또는 지관일 수 있다.
실시예들에 따르면, 제 3 부분(230)은 산·염기 반응 공간(231a, 231b)을 포함할 수 있다. 산·염기 반응 공간(231a, 231b)은 제 1 부분과 제 2 부분에서 발생한 증기 또는 에어로졸 형태의 유기 산과 니코틴 염기가 용이하게 혼합될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 산·염기 반응 공간(231a)은 제 3 부분(230)의 길이 방향의 적어도 일부에 공동이 포함된 것일 수 있다. 공동은 제 3 부분(230)의 중공보다 반경이 큰, 대략 구형의 공간일 수 있다. 공동의 반경은 중공의 반경보다 크므로, 제 3 부분(230)을 통과하는 기류의 속도를 낮출 수 있고, 이에 따라, 기류가 사용자의 입 속으로 유입되기 전, 니코틴 염 형성 반응이 충분히 이루어 질 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 산·염기 반응 공간(231b)은 제 3 부분(230)의 길이 방향의 적어도 일부에 나사산 형상의 요철이 포함된 것일 수 있다. 요철은 제 3 부분(230)을 통과하는 기류에 유체 저항을 제공하여, 제 3 부분(230)을 통과하는 기류의 속도를 낮추고, 와류 형성을 유도하여 니코틴 염기와 유기 산이 혼합되도록 할 수 있다. 이에 따라, 기류가 사용자의 입 속으로 유입되기 전, 니코틴 염 형성 반응이 충분히 이루어 질 수 있다. 나사산 형상의 요철은 일 예시에 불과하고, 기류에 유체 저항을 제공할 수 있는 다양한 형상의 요철이 산·염기 반응 공간(231b)에 포함될 수 있다.
또한, 산·염기 반응 공간은 흡수성 물질(232)을 포함할 수 있다. 흡수성 물질(232)은 유기 산과 니코틴 염기의 산·염기 반응에 따라 발생하는 수분을 흡수할 수 있어, 에어로졸 생성 물품에서 발생하는 에어로졸에 필요 이상의 수분이 포함되는 것을 방지할 수 있다.
실시예들에 따르면, 흡수성 물질(232)은 산·염기 반응 공간(231a, 231b) 내부 표면에 위치할 수 있다. 또한, 제 3 부분(230)의 중공 표면에도 위치할 수 있다. 이에 따라, 기류를 따라 계속되는 산·염기 반응에 의해 발생하는 수분이 제 3 부분(230)의 내부 표면에 흡수되도록 할 수 있다.
도 4a는 일 실시예에 따른 제 1 부분 및 제 2 부분의 구성을 도시한 도면이고, 도 4b는 다른 실시예에 따른 제 1 부분 및 제 2 부분의 구성을 도시한 도면이다.
제 1 부분(210)에는 권축된 종이와 유기 산이 포함된 파쇄 가능한 캡슐(211, 212)이 포함될 수 있다. 제 1 부분(210)과 유사하게, 제 2 부분(220)에도 권축된 종이와 니코틴 염기가 포함된 파쇄 가능한 캡슐(221, 222)이 포함될 수 있다.
유기 산 및 니코틴 염기 중 적어도 하나가 권축된 종이에 함침되지 않고 캡슐(211, 212, 221, 222)에 포함됨에 따라, 권축된 종이는 건조한 상태로 에어로졸 생성 물품에 포함될 수 있고, 제 1 부분(210) 및/또는 제 2 부분(220)을 둘러싸는 티핑 래퍼에 유기 산 및 니코틴 염기 중 적어도 하나가 배어나는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 얇은 두께의 티핑 래퍼로도 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220) 중 적어도 하나를 감쌀 수 있다. 또한, 건조한 티핑 래퍼는 습한 티핑 래퍼에 비해 높은 강도를 제공할 수 있어, 견고한 에어로졸 생성 물품이 제조될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 캡슐(211, 221)은 외력에 의해 파쇄될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 에어로졸 생성 물품을 에어로졸 생성 장치에 삽입하기 전에 캡슐(211, 221)을 입으로 깨물거나 손으로 압력을 가하여 캡슐(211, 221)을 파쇄할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 캡슐(212, 222)은 열에 의해 파쇄될 수 있다. 예를 들어, 캡슐(212, 222)은 에어로졸 생성 장치의 가열 요소 및/또는 피가열물로부터 열을 전달받아 파쇄될 수 있다.
파쇄된 캡슐에서 흘러나온 유기 산 및/또는 니코틴 염기는 권축된 종이에 함침되고, 제 1 부분(210) 및/또는 제 2 부분(220)이 가열됨에 따라, 증기 형태로 상변화 할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 캡슐들(211, 212, 222, 221)은 구 형상일 수 있다. 또한, 열에 의해 파쇄되는 캡슐(212, 222)가 인접하여 위치함으로써, 제 1 부분(210)과 제 2 부분(220)에 유사한 양의 열이 전달될 수 있고, 에어로졸 생성 물품이 가열될 때, 제 1 부분(210)에 포함된 열에 의해 파쇄되는 캡슐(212)과 제 2 부분(220)에 포함된 열에 의해 파쇄되는 캡슐(222)이 실질적으로 거의 동시에 파쇄될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 캡슐들(211, 212, 222, 221)은 타원구 형상일 수 있다. 또한, 제 1 부분(210)과 제 2 부분(220)이 병렬로 위치함으로써, 외력에 의해 파쇄되는 캡슐(211, 221)도 병렬로 위치할 수 있고, 에어로졸 생성 물품이 가압될 때, 제 1 부분(210)에 포함된 외력에 의해 파쇄되는 캡슐(211)과 제 2 부분(220)에 포함된 외력에 의해 파쇄되는 캡슐(221)이 실질적으로 거의 동시에 파쇄될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치에 에어로졸 생성 물품이 삽입된 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(100)는 에어로졸 생성 물품(200)을 수용하는 수용 공간(140), 에어로졸 생성 물품(200)을 가열하는 가열 요소(130), 가열 요소(130)의 작동을 제어하는 프로세서(120) 및 프로세서(120)와 가열 요소(130)에 전력을 공급하는 배터리(110)를 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)는 증기화기를 더 포함할 수도 있다(미도시). 에어로졸 생성 장치(100)의 수용 공간(140)에 에어로졸 생성 물품(200)이 삽입되어, 에어로졸 생성 시스템(300)을 형성할 수 있다.
도 5에 도시된 에어로졸 생성 장치(100)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 5에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(100)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 5에는 배터리(110), 프로세서(120) 및 가열 요소(130)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부 구조는 도 5에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(100)의 설계에 따라, 배터리(110), 프로세서(120) 및 가열 요소(130)의 배치는 변경될 수 있다.
에어로졸 생성 물품(200)이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(100)는 가열 요소(130)를 작동시켜, 에어로졸 생성 물품(200)으로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 가열 요소(130)에 의하여 발생된 에어로졸은 에어로졸 생성 물품(200)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 에어로졸 생성 물품(200)이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(100)는 가열 요소(130)를 가열할 수 있다.
배터리(110)는 에어로졸 생성 장치(100)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(110)는 가열 요소(130) 가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 프로세서(120)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(110)는 에어로졸 생성 장치(100)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
프로세서(120)는 에어로졸 생성 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 프로세서(120)는 배터리(110), 가열 요소(130) 및 증기화기뿐만 아니라 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 프로세서(120)는 에어로졸 생성 장치(100)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(100)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
프로세서(120)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 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, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
가열 요소(130)는 배터리(110)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되면, 가열 요소(130)는 에어로졸 생성 물품의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 가열 요소(130)는 에어로졸 생성 물품 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
가열 요소(130)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 가열 요소(130)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 가열 요소(130)가 가열될 수 있다. 그러나, 가열 요소(130)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(100)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 가열 요소(130)는 유도 가열식 가열 요소일 수 있다. 구체적으로, 가열 요소(130)에는 에어로졸 생성 물품을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일(135)을 포함할 수 있으며, 에어로졸 생성 물품은 유도 가열식 가열 요소에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다.
서셉터는 전기 전도성 코일(135)에서 발생하는 가변 자기장에 의해 가열되는 피가열물(250)에 해당할 수 있고, 피가열물(250)은 에어로졸 생성 물품의 적어도 일부를 둘러싸서 에어로졸 생성 물품에 열을 전달하는 금속 래퍼일 수 있다. 즉, 전기 전도성 코일(135)을 포함하는 에어로졸 생성 장치(100)는 가변 자기장을 형성하여 피가열물(250)을 가열하는 유도 가열식 에어로졸 생성 장치(100)일 수 있다.
또한, 가열 요소(130)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소, 평면 코일 형 가열 요소, 3차원 코일 형 가열 요소, 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 에어로졸 생성 물품(200)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(100)에는 가열 요소(130)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 가열 요소(130)들은 에어로졸 생성 물품(200)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 에어로졸 생성 물품(200)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 가열 요소(130)들 중 일부는 에어로졸 생성 물품(200)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 에어로졸 생성 물품(200)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 가열 요소(130)의 형상은 도 5에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
한편, 에어로졸 생성 장치(100)는 배터리(110), 프로세서(120), 가열 요소(130), 수용 공간(140) 및 증기화기 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(100)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 에어로졸 생성 물품 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)는 에어로졸 생성 물품(200)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 5에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(100)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(100)의 배터리(110)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(100)가 결합된 상태에서 가열 요소(130)가 가열될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(100)의 내부에는 에어로졸 생성 물품의 제 1 부분 및 제 2 부분이 삽입되고, 제 3 부분 및 제 4 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부에 에어로졸 생성 물품의 제 1 부분이 삽입될 수도 있고, 제 2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제 4 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제 1 부분 및 제 2 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제 3 부분 및 제 4 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달될 수 있다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(100)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(100)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 물품(200)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 에어로졸 생성 물품(200)의 내부로 유입될 수도 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 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 개시의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 개시에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 에어로졸 생성 장치 110: 배터리
120: 프로세서 130: 가열 요소
135: 전기 전도성 코일 140: 수용 공간
200: 에어로졸 생성 물품 210: 제 1 부분
211, 212: 파쇄 가능한 캡슐 220: 제 2 부분
221, 222: 파쇄 가능한 캡슐 230: 제 3 부분
231a, 231b: 산·염기 반응부 232: 흡수성 물질
240: 제 4 부분 250: 피가열물
300: 에어로졸 생성 시스템

Claims (13)

  1. 에어로졸 생성 물품에 있어서,
    유기 산을 포함하는 제 1 부분;
    니코틴 염기를 포함하는 제 2 부분;
    냉각 물질을 포함하는 제 3 부분; 및
    필터 물질을 포함하는 제 4 부분;을 포함하고,
    상기 제 1 부분, 상기 제 2 부분, 상기 제 3 부분 및 상기 제 4 부분은 상기 에어로졸 생성 물품의 길이의 방향을 기준으로 순서대로 정렬되고,
    가열에 의해 기화된 상기 유기 산 및 상기 니코틴 염기가 산·염기반응을 통해 니코틴 염을 형성하는, 에어로졸 생성 물품.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 부분은 산·염기 반응 공간을 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 산·염기 반응 공간의 내부 표면에 흡수성 물질을 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 산 및 상기 니코틴 염기 중 적어도 어느 하나는 외력 또는 열에 의해 파쇄 가능한 캡슐에 포함되는, 에어로졸 생성 물품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 어느 하나는 보습제를 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보습제는 프로필렌 글리콜 및 글리세린을 모두 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 물품은 피가열물을 더 포함하고,
    상기 피가열물은 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 어느 하나의 적어도 일부를 둘러싸는 금속 래퍼를 포함하고,
    상기 피가열물이 가열되어 상기 유기 산 및 상기 니코틴 염기에 열을 전달하는, 에어로졸 생성 물품.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 피가열물은 상기 제 1 부분의 적어도 일부 및 상기 제 2 부분의 적어도 일부를 둘러싸서 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분을 결합하는, 에어로졸 생성 물품.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 피가열물은 가변 자기장에 의해 가열되는, 에어로졸 생성 물품.
  12. 제 1 항에 따른 에어로졸 생성 물품; 및
    에어로졸 생성 장치를 포함하고,
    상기 에어로졸 생성 장치는, 상기 에어로졸 생성 물품을 수용하는 수용 공간;
    상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 가열 요소;
    상기 가열 요소의 작동을 제어하는 프로세서; 및
    상기 프로세서 및 상기 가열 요소에 전력을 공급하는 배터리;를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 물품은 피가열물을 더 포함하고,
    상기 가열 요소는 가변 자기장을 형성하여 상기 피가열물을 가열하는, 에어로졸 생성 시스템.
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