KR102652542B1 - 전기 부하 측정용 전극을 갖는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents
전기 부하 측정용 전극을 갖는 에어로졸 발생 장치 Download PDFInfo
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Abstract
전원(16), 적어도 하나의 히터(26), 및 에어로졸 발생 물품(40)을 수용하기 위한 공동(14)을 포함하는 에어로졸 발생 장치(10)가 제공된다. 장치(10)는 제1 전극(28) 및 에어로졸 발생 물품(40)이 공동(14)에 수용될 때 에어로졸 발생 물품(40)의 적어도 일부가 제1 전극(28)과 제2 전극(30) 사이에 수용되도록 제1 전극(28)으로부터 이격된 제2 전극(30)을 더 포함한다. 장치(10)는 에어로졸 발생 물품(40)이 공동(14)에 수용될 때 에어로졸 발생 물품(40)을 가열하기 위한 전원(26)으로부터 적어도 하나의 히터(16)로의 전력 공급을 제어하기 위한 컨트롤러(24)도 포함한다. 컨트롤러(24)는 제1 전극(28)과 제2 전극(30) 사이에서 측정된 전기 부하가 소정의 임계치를 초과할 때 전원(26)으로부터 적어도 하나의 히터(16)로의 전력 공급을 종료하도록 구성된다.
Description
본 발명은 전기 부하 측정용 전극을 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
에어로졸 발생 시스템의 한 유형은 전동식 흡연 시스템이다. 공지된 핸드헬드 전동식 흡연 시스템은 배터리를 포함하는 에어로졸 발생 장치, 제어 전자 장치, 및 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하도록 구체적으로 설계된 에어로졸 발생 물품을 가열하기 위한 전기 히터를 일반적으로 포함한다. 일부 실시예에서, 에어로졸 발생 물품은 담배 로드나 담배 플러그와 같은 에어로졸 발생 기재를 포함하며, 에어로졸 발생 장치 내에 포함된 히터는 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치 내에 삽입될 때 에어로졸 발생 기재 내에 또는 그 주위에 삽입된다. 대안적인 전동식 흡연 시스템에 있어서, 에어로졸 발생 물품은 말아 피는 담배와 같은 에어로졸 발생 기재를 담은 캡슐을 포함할 수 있다.
담배와 같은 에어로졸 발생 기재는 에어로졸 발생 장치 내부에서 가열될 때 에어로졸을 형성하는 하나 이상의 휘발성 화합물을 일반적으로 포함한다. 에어로졸 발생 장치 내에서 연속적으로 가열되는 동안, 휘발성 화합물은 에어로졸 발생 기재 내에 남아 있는 휘발성 화합물이 적절한 에어로졸 발생을 지원하기에 충분하지 않을 수 있을 때까지 에어로졸 발생 기재로부터 고갈되며, 이는 사용자의 흡연 경험을 저하시킬 수 있다.
따라서, 에어로졸 발생 장치 내의 에어로졸 발생 기재가 가열되는 동안 에어로졸 발생 기재에 남아있는 휘발성 화합물의 레벨을 모니터링 할 수 있게 하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따라, 전원, 적어도 하나의 히터, 및 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동을 포함하는 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 장치는 제1 전극 및 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부가 제1 전극과 제2 전극 사이에 수용되도록 제1 전극으로부터 이격된 제2 전극을 더 포함한다. 장치는 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 에어로졸 발생 물품을 가열하기 위한 전원으로부터 적어도 하나의 히터로의 전력 공급을 제어하기 위한 컨트롤러도 포함한다. 컨트롤러는 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 부하를 측정하고, 측정된 전기 부하가 소정의 임계치를 초과할 때 전원으로부터 적어도 하나의 히터로의 전력 공급을 종료하도록 구성된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시의 목적으로 더욱 설명될 것이며, 첨부 도면 중:
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치를 도시하고;
도 2는 도 1의 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품을 도시하고;
도 3은 에어로졸 발생 시스템을 형성하기 위해 도 2의 에어로졸 발생 물품과 조합된 도 1의 에어로졸 발생 장치를 도시하고;
도 4는 본 발명에 따른 대안적인 에어로졸 발생 시스템을 도시하고;
도 5는 본 발명에 따른 추가적인 대안적인 에어로졸 발생 시스템을 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치를 도시하고;
도 2는 도 1의 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품을 도시하고;
도 3은 에어로졸 발생 시스템을 형성하기 위해 도 2의 에어로졸 발생 물품과 조합된 도 1의 에어로졸 발생 장치를 도시하고;
도 4는 본 발명에 따른 대안적인 에어로졸 발생 시스템을 도시하고;
도 5는 본 발명에 따른 추가적인 대안적인 에어로졸 발생 시스템을 도시한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “에어로졸 발생 물품”은 가열될 때 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하는 에어로졸 발생 물품을 포함하는 물품을 지칭한다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치는 유리하게는 에어로졸 발생 물품이 제1 및 제2 전극 사이에 수용될 때 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부에 걸쳐 전기 부하를 측정한다. 일반적으로, 사용 도중에 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치를 사용해 가열되면 에어로졸 발생 물품 내의 휘발성 화합물이 증발한다. 에어로졸 발생 물품으로부터 휘발성 화합물이 증발하면 제1 및 제2 전극 사이의 전기 부하에 변화가 발생한다. 따라서, 제1 전극과 제2 전극 사이의 측정된 전기 부하의 변화는 에어로졸 발생 기재에 남아 있는 하나 이상의 휘발성 화합물의 양을 나타내는데 유리하게 사용될 수 있다.
유리하게는, 에어로졸 발생 기재에 남아 있는 하나 이상의 휘발성 화합물의 양을 모니터링하기 위해 측정된 전기 부하를 사용하면, 에어로졸 발생 기재에 적합한 길이의 가열 사이클을 사용하는 것이 용이해진다. 따라서, 에어로졸 발생 장치는 전기 부하, 또는 전기 부하의 변화가 하나 이상의 휘발성 화합물이 에어로졸 발생 기재로부터 실질적으로 고갈되었음을 나타내는 소정의 임계치에 도달할 때 에어로졸 발생 물품의 가열을 중단하도록 구성된다. 하나 이상의 휘발성 화합물이 에어로졸 발생 물품으로부터 고갈되었을 때 에어로졸 발생 물품의 추가적인 가열을 방지하면 소비자에게 흡연 경험의 저하가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 하나 이상의 휘발성 화합물이 에어로졸 발생 물품으로부터 고갈되었을 때 에어로졸 발생 물품의 추가적인 가열을 방지하면 에어로졸 발생 물품이 건조해짐에 따른 과열로 인해 에어로졸 발생 물품이 우발적으로 연소되는 위험을 줄일 수 있다.
전기 부하는 저항성 부하 및 용량성 부하 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유리하게는, 저항성 및 용량성 부하는 복합한 전자 장치를 요구하지 않고도 측정될 수 있다. 유리하게는, 에어로졸 발생 물품의 저항성 또는 용량성 부하는 일반적으로 예측 가능한 방식으로 변화하며, 이는 측정된 전기 부하의 변화와 에어로졸 발생 물품으로부터 하나 이상의 휘발성 화합물이 고갈되는 양 사이의 정확한 상관을 용이하게 할 수 있다.
전술한 임의의 구현예에서, 적어도 하나의 히터는 에어로졸 발생 물품이 공동에 삽입될 때 에어로졸 발생 물품에 삽입되도록 구성된 세장형 히터를 포함할 수 있다. 세장형 히터는 에어로졸 발생 물품에 용이하게 삽입되도록 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 세장형 히터는 히터 블레이드일 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 히터는 에어로졸 발생 물품이 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 물품의 외부 표면에 인접하게 위치되는 히터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 히터는 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 둘러싸도록 구성된 실질적으로 고리형인 히터를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 히터는 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 에어로졸 발생 물품의 단부에 인접하게 위치되는 실질적으로 평면형 히터를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘내부’, ‘외부’, ‘밑에 놓이는’ 및 ‘위에 놓이는’은 에어로졸 발생 장치의 구성 요소 또는 에어로졸 발생 장치의 구성 요소의 부분의 상대적인 위치를 지칭하도록 사용된다. 예를 들어, 구성 요소의 내부 표면은 장치의 내부를 향하고, 구성 요소의 외부 표면은 장치의 외부를 향한다.
전술한 임의의 구현예에서, 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나는 적어도 하나의 히터의 일부를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 제1 전극은 적어도 하나의 히터의 일부를 형성하고, 제2 전극은 제1 전극 및 적어도 하나의 히터와 별개이며 이들로부터 이격된다.
이러한 배치는 적어도 하나의 히터가 에어로졸 발생 물품이 공동에 삽입될 때 에어로졸 발생 물품에 삽입되도록 구성된 세장형 히터를 포함하는 구현예에 특히 적합할 수 있다. 이들 구현예에서, 제1 전극은 바람직하게는 세장형 히터의 일부를 구성하고, 제2 전극은 바람직하게는 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 제2 전극이 공동의 내부 표면과 에어로졸 발생 물품의 외부 표면 사이에 위치되도록 공동의 내부 표면 상에 제공된다.
적어도 하나의 히터의 일부로서 제1 전극을 형성하면, 에어로졸 발생 장치를 제조하는데 필요한 구성 요소의 수를 줄일 수 있다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 히터는 저항성 가열체를 포함하는 저항성 히터를 포함한다. 이러한 구현예에서, 제1 전극은 공통의 전기 절연 기재 상에 별도로 제공될 수 있다. 대안적으로, 저항성 가열체도 제1 전극을 형성할 수 있는데, 이는 에어로졸 발생 장치의 구조를 더 단순화시킬 수 있다.
제1 전극이 적어도 하나의 히터의 일부를 형성하고, 적어도 하나의 히터가 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 에어로졸 발생 물품에 삽입되도록 배치된 세장형 히터를 포함하는 이들 구현예에서, 제2 전극은 바람직하게는 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 제2 전극이 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부와 외접하도록 실질적으로 고리의 형상을 갖는다.
적어도 하나의 히터의 일부로서 제1 및 제2 전극 중 하나 또는 모두를 형성하는 것에 대한 대안으로서, 제1 및 제2 전극은 공동의 내부 표면 상에 제공될 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 전극은 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부가 제1 및 제2 전극 사이에 위치되도록 서로 대향하여 배치된다. 이러한 배치는 에어로졸 발생 물품이 공동에 삽입될 때 적어도 하나의 히터가 에어로졸 발생 물품에 삽입되지 않는 구현예에 특히 적합할 수 있다. 예를 들어, 서로 대향하며 공동의 내부 표면에 있는 제1 및 제2 전극을 제공하는 것은 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 적어도 하나의 히터가 에어로졸 발생 물품의 외부 표면에 인접하게 위치되는 구현예에 특히 적합할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 히터는 사용 도중에 적어도 하나의 히터가 공동에 수용된 에어로졸 발생 물품을 가열하도록 공동의 내부 표면 상에 제공될 수 있다.
전술한 임의의 구현예에서, 적어도 하나의 히터는 전기 저항성 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 적절한 전기 저항성 재료는 도핑된 세라믹과 같은 반도체, (예를 들어, 이규화 몰리브덴과 같은) “도전성” 세라믹, 탄소, 흑연, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 재료와 금속 재료로 만들어진 복합 재료를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 적합한 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 실리콘 카바이드를 포함한다. 적합한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족 금속을 포함한다. 적절한 금속 합금의 예는 스테인리스 스틸, 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸, Timetal® 및 철-망간-알루미늄계 합금들에 기초한 초합금을 포함한다. 복합 재료에 있어서, 전기 저항성 재료는 요구되는 외부 물리화학적 특성과 에너지 전달 동역학에 따라 선택적으로 절연 재료에 매립되거나, 절연 재료로 캡슐화되거나 코팅되거나, 그 반대로 될 수 있다. 적절한 복합 가열체는 US-A-5 498 855, WO-A-03/095688 및 US-A-5 514 630에 개시되어 있다.
본 발명은 또한 에어로졸 발생 장치와 에어로졸 발생 물품의 조합으로 확장된다. 따라서, 본 발명의 제2 양태에 따르면, 전술한 임의의 구현예에 따라 본 발명의 제1 양태에 따른 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 기재를 포함하되, 에어로졸 발생 기재는 20℃에서 비-액체이다. 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 기재의 적어도 일부가 전기 부하의 적어도 일부를 형성하고 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 제1 및 제2 전극 사이에 수용되도록 배치된다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 기재는 담배를 포함한다.
에어로졸 발생 기재는 유전체 재료일 수 있다. 이러한 구현예에서, 컨트롤러에 의해 측정된 전기 부하는 용량성 부하인 것이 바람직하다.
에어로졸 발생 기재는 도전성일 수 있다. 이러한 구현예에서, 컨트롤러에 의해 측정된 전기 부하는 저항성 부하인 것이 바람직하다.
에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 기재 둘레에 래핑된 래퍼를 포함할 수 있으며, 여기서 래퍼의 적어도 일부는 전기 부하의 일부를 형성한다. 이러한 구현예에서, 래퍼는 다공성 기재 재료 및 다공성 기재 재료에 흡수된 액체를 포함할 수 있다. 다공성 기재 재료에 흡수된 액체를 포함하는 래퍼를 제공하면, 에어로졸 발생 물품이 가열되는 동안 변화하는 제1 및 제2 전극 사이의 전기 부하를 적어도 부분적으로 제공될 수 있다. 즉, 다공성 기재에 흡수된 액체의 적어도 일부는 에어로졸 발생 물품이 가열되는 동안 증발될 수 있다.
바람직하게는, 래퍼는 종이 시트와 종이 시트에 흡수된 적어도 하나의 액체를 포함한다. 종이 시트의 고체 성분은 다공성 기재 재료를 형성한다. 다공성 기재 재료 내에 흡수된 액체는 습식 적층 공정과 같은 통상적인 제지 공정을 사용해 종이가 형성된 후 종이의 잔여 수분 함량을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 액체는 종이가 형성된 후에 종이에 첨가될 수 있다. 액체는 물을 포함할 수 있다.
전술한 임의의 구현예에서, 에어로졸 발생 기재는 바람직하게는 고체 에어로졸 발생 기재이다. 에어로졸 발생 기재는 바람직하게는 가열 시에 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물들을 함유하는 담배 함유 재료를 포함한다. 에어로졸 발생 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 기재는 담배 함유 재료와 비-담배 함유 재료를 포함할 수 있다.
고체 에어로졸 발생 기재는, 예를 들어 허브 잎, 담배 잎, 담배 엽맥들, 팽화 담배(expanded tobacco) 및 균질화 담배 중 하나 이상을 포함하는 분말, 과립, 펠릿, 조각, 가닥, 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
선택적으로, 고체 에어로졸 발생 기재는 고체 에어로졸 발생 기재의 가열 시에 방출되는 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물을 함유할 수 있다. 고체 에어로졸 발생 기재는, 예를 들어 추가 담배 휘발성 향미 화합물 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물을 포함하는 하나 이상의 캡슐을 함유할 수도 있고, 이러한 캡슐은 고체 에어로졸 발생 기재가 가열되는 동안 용융될 수 있다.
선택적으로, 고체 에어로졸 발생 기재는 열적으로 안정적인 담체 상에 제공되거나 그 안에 매립될 수 있다. 담체는 분말, 과립, 펠릿, 조각, 가닥, 스트립 또는 시트의 형태를 취할 수 있다. 고체 에어로졸 발생 기재는, 예를 들어, 시트, 발포체, 겔 또는 슬러리 형태로 담체의 표면 상에 피착될 수 있다. 고체 에어로졸 발생 기재는 담체의 전체 표면 상에 피착되거나, 대안적으로 사용 동안 불균일한 향미를 전달하도록 패턴으로 피착될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘균질화 담배 재료’는 미립자 담배를 집합시켜서 형성된 재료를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘시트’는 두께보다 폭과 길이가 실질적으로 더 큰 박층 요소를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘주름진’은 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 축에 실질적으로 횡 방향으로 엉켜 있거나, 접혀 있거나, 달리 압축되었거나 수축되어 있는 시트를 설명하는데 사용된다.
바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 기재는 균질화 담배 재료의 주름진 질감을 갖는 시트를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘질감을 갖는 시트’는 주름지거나, 양각되거나, 음각되거나, 천공되거나 달리 변형된 시트를 지칭한다. 에어로졸 발생 기재는 복수의 이격된 압입부, 돌기, 천공 또는 이들의 조합을 포함하는 균질화 담배 재료의 주름지고 질감을 갖는 시트를 포함할 수 있다.
특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 기재는 균질화 담배 재료의 뭉쳐진 주름진 시트를 포함한다.
균질화 담배 재료로 이루어진 질감을 갖는 시트를 사용하면 유리하게는 에어로졸 발생 기재를 형성하기 위해 균질화 담배 재료의 시트에 주름을 형성하는 것이 용이해질 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘주름진 시트’는 복수의 실질적으로 평행한 리지(ridge) 또는 물결 주름을 갖는 시트를 지칭한다. 바람직하게는, 실질적으로 평행한 리지 또는 물결 주름은 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 축을 따라 또는 이에 평행하게 연장된다. 이는 유리하게는 균질화 담배 재료의 주름진 시트를 모아 에어로졸 발생 물품을 형성하는 것을 용이하게 한다. 그러나, 에어로졸 발생 물품에 포함시키기 위한 균질화 담배 재료의 주름진 시트는 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 축에 대해 예각 또는 둔각으로 배치된 복수의 실질적으로 평행한 리지 또는 물결 주름을 대안적으로 또는 추가로 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘에어로졸 형성제’는, 사용 시, 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 에어로졸 발생 물품의 작동 온도에서 열적 감성에 실질적으로 내성이 있는 임의의 적절한 공지된 화합물 또는 화합물들의 혼합물을 설명하는데 사용된다.
적절한 에어로졸 형성제는 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트 및 디메틸 테트라데칸디오에이트와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하되 이에 한정되지 않는다.
바람직한 에어로졸 형성제는 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및, 가장 바람직하게는, 글리세린과 같은 다가 알코올 또는 이들의 혼합물이다.
에어로졸 발생 기재는 단일 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 발생 기재는 2개 이상의 에어로졸 형성제의 조합을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 기재는 건조 중량 기준으로 5%보다 많은 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 기재는 건조 중량 기준으로 약 5% 내지 약 30%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 기재는 건조 중량 기준으로 약 20%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다.
일련의 대안적 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 기재가 수용되는 격실을 정의하는 캡슐을 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 특히 캡슐이 플라스틱과 같은 전기 절연 재료로 형성되는 구현예에서, 제1 및 제2 전극 사이의 용량성 부하를 측정하도록 컨트롤러를 구성하는 것이 바람직할 수 있다.
캡슐은 베이스, 베이스로부터 연장되는 실질적으로 원통형 벽, 및 베이스와 대향하는 개방 단부를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 물품은, 캡슐에 연결되고 격실 내의 에어로졸 발생 기재를 밀봉하기 위해 개방 단부를 가로질러 연장되는 밀봉부를 더 포함한다. 이러한 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 바람직하게는 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 밀봉부를 관통하도록 배치된 관통 요소를 포함한다. 적어도 하나의 히터가 세장형 히터를 포함하는 이들 구현예에서, 세장형 히터는 관통 요소를 형성할 수 있다. 대안적으로, 관통 요소는 적어도 하나의 히터와 별도로 제공될 수 있다.
에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 기재가 수용되는 격실을 정의하는 캡슐을 포함하는 이들 구현예에서, 바람직하게는 에어로졸 발생 기재는 담배, 더 바람직하게는 파이프 담배, 각초(cut filler), 재구성 담배, 균질화 담배 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함한다.
에어로졸 발생 기재는 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 균질화 담배 재료, 에어로졸 형성제 및 물을 포함한다. 균질화 담배 재료를 제공하면 에어로졸 발생, 니코틴 함량 및 에어로졸 발생 물품이 가열되는 동안 발생되는 에어로졸의 향미 프로파일이 강화될 수 있다. 특히, 균질화 담배의 제조 공정은 가열 시 니코틴 및 향미의 방출을 보다 효과적으로 가능하게 하는 담배 잎 분쇄 단계를 포함한다.
균질화 담배 재료는 바람직하게는 접히거나, 주름지거나, 스트립으로 절단된 시트로 제공된다. 특히 바람직한 구현예에서, 시트는 약 0.2 mm 내지 약 2 mm, 더 바람직하게는 약 0.4 mm 내지 약 1.2 mm의 폭을 갖는 스트립으로 절단된다. 일 구현예에서, 스트립의 폭은 약 0.9 mm이다.
대안적으로, 균질화 담배 재료는 구형화를 사용해 구(sphere)로 형성될 수 있다. 구의 평균 직경은 바람직하게는 약 0.5 mm 내지 약 4 mm, 더 바람직하게는 약 0.8 mm 내지 약 3 mm이다.
에어로졸 발생 기재는 바람직하게는 약 55 중량% 내지 약 75 중량%의 균질화 담배 재료, 약 15 중량% 내지 약 25 중량%의 에어로졸 형성제, 및 약 10 중량% 내지 약 20 중량%의 물을 포함한다.
에어로졸 형성 기재의 시료를 측정하기 전에, 이들은 상대 습도 50%, 22℃에서 48 시간 동안 평형을 유지한다. 칼 피셔 기법은 균질화 담배 재료의 수분 함량을 결정하는데 사용된다.
에어로졸 형성 기재는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 향미제를 더 포함할 수 있다. 향미제는 멘톨과 같은 당업계에 공지된 임의의 적합한 향미제일 수 있다.
캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 균질화 담배 재료의 시트는 담배 잎몸(leaf lamina) 및 담배 잎자루(leaf stem) 중 하나 또는 둘 모두를 분쇄하거나 달리 세분하여 얻어진 미립자 담배를 응집함으로써 형성될 수 있다.
캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 균질화 담배 재료의 시트는 미립자 담배의 응집을 돕기 위한 담배 내인성 결합제인 하나 이상의 내재성 결합제, 담배 외인성 결합제인 하나 이상의 외재성 결합제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 균질화 담배 재료의 시트는 담배 및 비-담배 섬유, 향미제, 충전제, 수성 및 비수성 용매, 및 이들의 조합을 포함하되 이에 한정되지 않는 기타 첨가제를 포함할 수 있다.
캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 균질화 담배 재료의 시트에 포함시키기 위한 적절한 외재성 결합제는 당업계에 공지되어 있고, 구아 검, 잔탄 검, 아라비아 검 및 메뚜기콩 검과 같은 검류; 하이드록시프로필 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스 및 에틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 결합제류; 전분, 알긴산과 같은 유기산, 알긴산 나트륨과 같은 유기산의 짝염기 염, 예컨대, 한천 및 30 펙틴; 및 이들의 조합을 포함하되 이에 한정되지 않는다.
균질화 담배 재료의 시트를 생산하기 위한 다수의 재구성 공정이 당업계에 공지되어 있다. 이들에는, 예를 들어 US-A-3,860,012에 기재되어 있는 유형의 제지 공정; 예를 들어 US-A-5,724,998에 기재되어 있는 유형의 주조 또는 ‘캐스트 잎’ 공정; 예를 들어 US-A-3,894,544에 기재되어 있는 유형의 도우 재구성 공정; 및 예를 들어 GB-A-983,928에 기재되어 있는 유형의 압출 공정이 포함되지만 이에 한정되지 않는다. 일반적으로, 압출 공정 및 도우 재구성 공정에 의해 생산된 균질화 담배 재료 시트의 밀도는 캐스팅 공정에 의해 생산된 균질화 담배 재료 시트의 밀도보다 더 높다.
캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 균질화 담배 재료의 시트는 미립자 담배 및 하나 이상의 결합제를 포함하는 슬러리를 컨베이어 벨트 또는 다른 지지 표면 상에 캐스팅하는 단계, 캐스팅된 슬러리를 건조시켜 균질화 담배 재료의 시트를 형성하는 단계 및 균질화 담배 재료의 시트를 지지 표면으로부터 제거하는 단계를 일반적으로 포함하는 유형의 캐스팅 공정에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
균질화 담배 시트 재료는 상이한 유형의 담배를 사용해 생산될 수 있다. 예를 들어, 담배 시트 재료는 다수의 상이한 종류의 담배로부터의 담배, 또는 잎이나 줄기와 같은 담배 작물의 상이한 영역으로부터의 담배를 사용하여 형성될 수 있다. 가공 후, 시트는 일관된 성질 및 균질화된 향미를 갖는다. 균질화 담배 재료의 단일 시트가 특정 향미를 가지도록 제조될 수 있다. 상이한 풍미를 갖는 제품을 제조하기 위해서, 상이한 담배 시트 재료가 생산되어야 한다. 통상적인 궐련에 다수의 상이한 썰은 담배를 배합하여 생산된 일부 향미는 단일의 균질화 담배 시트에 복제되기 어려울 수 있다. 예를 들어, 버지니아(Virginia) 담배와 버얼리(Burley) 담배는 개별적인 향미를 최적화하기 위해 상이한 방식으로 가공되어야 할 수 있다. 균질화 담배 재료의 단일 시트에 버지니아 및 버얼리 담배의 특정 배합물을 복제하는 것은 가능하지 않을 수 있다. 이와 같이, 에어로졸 발생 기재는 제1 균질화 담배 재료 및 제2 균질화 담배 재료를 포함할 수 있다. 단일 에어로졸 발생 기재에 두 가지의 상이한 담배 재료의 시트를 조합함으로써, 균질화 담배의 단일 시트로는 생산할 수 없는 새로운 배합물이 생성될 수 있다.
에어로졸 형성제는 바람직하게는 적어도 하나의 다가 알코올을 포함한다. 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성제는 트리에틸렌 글리콜; 1,3-부탄디올; 프로필렌 글리콜; 및 글리세린 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 전술한 임의의 구현예에 따라 본 발명의 제1 양태에 따른 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 에어로졸 발생 물품은 적어도 하나의 액체와 적어도 하나의 고체를 포함하는 에어로졸 발생 기재를 포함한다. 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 기재의 적어도 일부가 전기 부하의 적어도 일부를 형성하고 에어로졸 발생 물품이 공동에 수용될 때 제1 및 제2 전극 사이에 수용되도록 배치된다. 에어로졸 발생 물품은 본 발명의 제2 양태를 참조하여 본원에 기술된 임의의 선택적인 또는 바람직한 특징을 포함할 수 있다.
도 1은 하우징(12)을 포함하는 에어로졸 발생 장치(10)을 도시하며, 여기서 하우징(12)은 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동(14)을 정의한다. 장치(10)는 히터(16)를 포함하며, 상기 히터는 베이스부(18) 및 에어로졸 발생 물품이 공동(14)에 삽입될 때 에어로졸 발생 물품을 관통하는 히터 블레이드(20)를 포함한다. 히터 블레이드(20)는 공동(14)에 삽입된 에어로졸 발생 물품의 상류 단부를 저항성으로 가열하기 위한 저항성 가열 코일(22)을 포함한다. 컨트롤러(24)는 배터리(26)로부터 히터 블레이드(20)의 저항성 가열 코일(22)로의 전류의 공급을 포함하는 장치(10)의 작동을 제어한다.
저항성 가열 코일(22)은 또한 제1 전극(28)을 형성하고, 제2 전극(30)은 공동(14)의 표면 상에 제공된다.
도 2는 도 1의 에어로졸 발생 장치(10)에 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품(40)을 도시한다. 에어로졸 발생 물품(40)은 에어로졸 발생 기재(42), 중공 초산 관(44), 중합체 필터(46), 마우스피스(48) 및 외부 래퍼(50)를 포함한다. 에어로졸 발생 기재(42)는 담배의 플러그를 포함하고, 마우스피스(48)는 초산 셀룰로오스 섬유의 플러그를 포함한다.
도 3은 에어로졸 발생 장치(10)의 공동(14)에 삽입된 에어로졸 발생 물품(40)을 도시한다. 물품(40)이 공동(14)에 삽입되면, 히터 블레이드(20)는 에어로졸 발생 기재(42)가 제1 전극(28)과 제2 전극(30) 사이에 위치되도록 에어로졸 발생 기재(42)를 관통한다.
사용하는 동안, 컨트롤러(24)는 배터리(26)로부터 저항성 가열 코일(22)에 전류를 공급하여 에어로졸 발생 기재(42)를 가열한다. 가열 사이클 동안, 에어로졸 발생 기재(42) 내의 하나 이상의 휘발성 화합물 중 적어도 일부가 증발되어 제1 전극(28)과 제2 전극(30) 사이의 전기 부하에 변화를 야기하는데, 이는 컨트롤러(24)에 의해 측정된다. 측정된 전기 부하가 에어로졸 발생 기재(42)로부터 휘발성 화합물이 상당히 고갈되었음을 나타내는 소정의 레벨에 도달하면, 컨트롤러(24)는 배터리(26)로부터 저항성 가열 코일(22)로의 전류 공급을 종료하여 에어로졸 발생 기재(42)가 더 가열되는 것을 방지한다.
도 4는 에어로졸 발생 장치(100)와 장치(100) 내에 수용된 에어로졸 발생 물품(200)을 포함하는 본 발명에 따른 대안적 에어로졸 발생 시스템을 도시한다.
에어로졸 발생 장치(100)는 에어로졸 발생 물품(200)을 수용하기 위한 공동(104)을 정의하는 하우징(102)을 포함한다. 제거 가능한 단부 덮개(106)는 에어로졸 발생 물품(200)이 공동(104)에 삽입되도록 제거될 수 있으며, 여기서 제거 가능한 단부 덮개(106)는 사용 도중에 공동(104) 내에 공기를 유입하기 위한 공기 유입구(108)를 포함한다. 장치(100)는 에어로졸 발생 물품(200)이 수용되는 고리형 히터(110)를 포함한다. 컨트롤러(112)는 배터리(114)로부터 고리형 히터(110)로의 전류의 공급을 포함하는 장치(100)의 작동을 제어한다. 장치(100)의 하류 단부에 있는 마우스피스(116)는 사용하는 동안 사용자가 에어로졸 발생 물품(200)과 장치(100)을 통해 공기를 흡인할 수 있게 하는 공기 유출구(118)를 포함한다.
에어로졸 발생 장치(100)는 제1 전극(120) 및 공동(104)의 상류 단부에 제공된 제2 전극(122)을 더 포함하며, 여기서 제1 및 제2 전극(120, 122)은 공동(104)의 내부 표면의 대향 측부 상에 서로 대향하여 제공된다. 외부 래퍼(204)에 래핑된 에어로졸 발생 기재(202)를 포함하는 에어로졸 발생 물품(200)은 에어로졸 발생 기재(202)의 상류 단부가 제1 및 제2 전극(120, 122)의 사이에 위치되도록 공동(104) 내에 삽입된다. 에어로졸 발생 물품(200) 또한 고리형 히터(110) 내에 수용된다.
사용하는 동안, 컨트롤러(112)는 배터리(114)로부터 고리형 히터(110)에 전류를 공급하여 에어로졸 발생 기재(202)를 가열한다. 가열 사이클 동안, 에어로졸 발생 기재(202) 내의 하나 이상의 휘발성 화합물 중 적어도 일부가 증발되어 제1 전극(120)과 제2 전극(122) 사이의 전기 부하에 변화를 야기하는데, 이는 컨트롤러(112)에 의해 측정된다. 측정된 전기 부하가 에어로졸 발생 기재(202)로부터 휘발성 화합물이 상당히 고갈되었음을 나타내는 소정의 레벨에 도달하면, 컨트롤러(112)는 배터리(114)로부터 고리형 히터(110)로의 전류 공급을 종료하여 에어로졸 발생 기재(202)가 더 가열되는 것을 방지한다.
도 5는 에어로졸 발생 장치(300)와 장치(300) 내에 수용된 에어로졸 발생 물품(400)을 포함하는 본 발명에 따른 대안적 에어로졸 발생 시스템을 도시한다.
에어로졸 발생 장치(300)는 에어로졸 발생 물품(400)을 수용하기 위한 공동(304)을 정의하는 하우징(302)을 포함한다. 제거 가능한 마우스피스(306)는 에어로졸 발생 물품(400)이 공동(304) 내에 삽입되도록 제거될 수 있으며, 여기서 제거 가능한 마우스피스(306)는 하우징(302)에 제거 가능한 마우스피스(306)가 재부착될 때 에어로졸 발생 물품(400) 상의 밀봉부(402)를 파괴하기 위한 관통 요소(308)를 포함한다. 제거 가능한 마우스피스(306)는 공동(304) 내에 공기를 유입시키기 위한 공기 유입구(310) 및 사용 도중에 소비자가 공동(304)으로부터 공기를 흡인할 수 있도록 관통 요소(308)를 통해 연장되는 공기 유출구(312)를 더 포함한다.
장치(300)는 에어로졸 발생 물품(400)이 수용되는 고리형 히터(314)를 포함한다. 컨트롤러(316)는 배터리(318)로부터 고리형 히터(314)로의 전류의 공급을 포함하는 장치(300)의 작동을 제어한다.
에어로졸 발생 장치(300)는 제1 전극(320) 및 공동(304)의 상류 단부에 제공된 제2 전극(322)을 더 포함하며, 여기서 제1 및 제2 전극(320, 322)은 공동(304)의 내부 표면의 대향 측부 상에 서로 대향하여 제공된다.
에어로졸 발생 물품(400)은 밀봉부(402)에 의해 개봉 단부에서 밀봉된 캡슐(404)을 포함하며, 여기서 밀봉부(402)는 제거 가능한 마우스피스(306)가 하우징(302)에 부착될 때 관통 요소(308)에 의해 관통된다. 말아 피는 담배를 포함하는 에어로졸 발생 기재(406)는 캡슐(404) 내에 포함된다. 사용 시, 에어로졸 발생 물품(400)은 에어로졸 발생 기재(406)의 상류 단부가 제1 및 제2 전극(320, 322)의 사이에 위치되도록 공동(104) 내에 삽입된다. 에어로졸 발생 물품(200) 또한 고리형 히터(314) 내에 수용된다.
사용하는 동안, 컨트롤러(316)는 배터리(318)로부터 고리형 히터(314)에 전류를 공급하여 에어로졸 발생 기재(406)를 가열한다. 가열 사이클 동안, 에어로졸 발생 기재(406) 내의 하나 이상의 휘발성 화합물 중 적어도 일부가 증발되어 제1 전극(320)과 제2 전극(322) 사이의 전기 부하에 변화를 야기하는데, 이는 컨트롤러(316)에 의해 측정된다. 측정된 전기 부하가 에어로졸 발생 기재(406)로부터 휘발성 화합물이 상당히 고갈되었음을 나타내는 소정의 레벨에 도달하면, 컨트롤러(316)는 배터리(318)로부터 고리형 히터(314)로의 전류 공급을 종료하여 에어로졸 발생 기재(406)가 더 가열되는 것을 방지한다.
10: 에어로졸 발생 장치
12: 하우징
14: 공동
16: 히터
18: 베이스부
20: 히터 블레이드
22: 가열 코일
24: 컨트롤러
26: 배터리
28: 제1 전극
30: 제2 전극
40: 에어로졸 발생 물품
42: 에어로졸 발생 기재
44: 중공 초산 관
46: 중합체 필터
48: 마우스피스
50: 외부 래퍼
100: 에어로졸 발생 장치
102: 하우징
104: 공동
106: 단부 덮개
108: 공기 유입구
110: 고리형 히터
112: 컨트롤러
114: 배터리
116: 마우스피스
118: 공기 유출구
120: 제1 전극
122: 제2 전극
200: 에어로졸 발생 물품
202: 에어로졸 발생 기재
300: 에어로졸 발생 장치
302: 하우징
304: 공동
306: 마우스피스
308: 관통 요소
314: 고리형 히터
316: 컨트롤러
318: 배터리
320: 제1 전극
322: 제2 전극
400: 에어로졸 발생 물품
402: 밀봉부
404: 캡슐
406: 에어로졸 발생 기재
12: 하우징
14: 공동
16: 히터
18: 베이스부
20: 히터 블레이드
22: 가열 코일
24: 컨트롤러
26: 배터리
28: 제1 전극
30: 제2 전극
40: 에어로졸 발생 물품
42: 에어로졸 발생 기재
44: 중공 초산 관
46: 중합체 필터
48: 마우스피스
50: 외부 래퍼
100: 에어로졸 발생 장치
102: 하우징
104: 공동
106: 단부 덮개
108: 공기 유입구
110: 고리형 히터
112: 컨트롤러
114: 배터리
116: 마우스피스
118: 공기 유출구
120: 제1 전극
122: 제2 전극
200: 에어로졸 발생 물품
202: 에어로졸 발생 기재
300: 에어로졸 발생 장치
302: 하우징
304: 공동
306: 마우스피스
308: 관통 요소
314: 고리형 히터
316: 컨트롤러
318: 배터리
320: 제1 전극
322: 제2 전극
400: 에어로졸 발생 물품
402: 밀봉부
404: 캡슐
406: 에어로졸 발생 기재
Claims (14)
- 에어로졸 발생 장치로서,
전원;
적어도 하나의 히터;
에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동;
제1 전극 및 에어로졸 발생 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부가 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 수용되도록 상기 제1 전극으로부터 이격된 제2 전극;
에어로졸 발생 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 물품을 가열하기 위한 상기 전원으로부터 상기 적어도 하나의 히터로의 전력 공급을 제어하는 컨트롤러를 포함하되, 상기 컨트롤러는 에어로졸 발생 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 전기 부하를 측정하도록 구성되고, 측정된 전기 부하가 소정의 임계치를 초과할 때 상기 컨트롤러는 상기 전원으로부터 상기 적어도 하나의 히터로의 전력 공급을 종료하도록 구성된, 에어로졸 발생 장치. - 제1항에 있어서, 상기 전기 부하는 저항성 부하 및 용량성 부하 중 적어도 하나를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 히터의 일부를 형성하는, 에어로졸 발생 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 히터는 에어로졸 발생 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 물품 내로 삽입되도록 배치된 세장형 히터를 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 세장형 히터의 일부를 형성하고, 상기 제2 전극은 에어로졸 발생 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 상기 제2 전극이 상기 공동의 내부 표면과 에어로졸 발생 물품의 외부 표면의 사이에 위치되도록 상기 공동의 내부 표면 상에 제공되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 제2 전극은 에어로졸 발생 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 상기 제2 전극이 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부와 외접하도록 실질적으로 고리형 형상을 갖는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 공동의 내부 표면 상에 제공되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 에어로졸 발생 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 상기 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부가 상기 제1 및 제2 전극 사이에 위치되도록 서로 대향하여 배치되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 히터는 사용 도중에 상기 적어도 하나의 히터가 상기 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 물품의 외부 표면을 가열하도록 상기 공동의 내부 표면 상에 제공되는, 에어로졸 발생 장치.
- 에어로졸 발생 시스템으로서,
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 장치; 및
에어로졸 발생 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함하되, 상기 에어로졸 발생 기재는 20℃ 온도에서 비-액체이고, 상기 에어로졸 발생 시스템은 상기 에어로졸 발생 기재의 적어도 일부가 전기 부하의 적어도 일부를 형성하고 상기 에어로졸 발생 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 수용되도록 배치된, 에어로졸 발생 시스템. - 제8항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 기재는 유전체 재료이고, 상기 컨트롤러에 의해 측정된 전기 부하는 용량성 부하인, 에어로졸 발생 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 기재는 도전성이고, 상기 컨트롤러에 의해 측정된 전기 부하는 저항성 부하인, 에어로졸 발생 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품은 상기 에어로졸 발생 기재 둘레에 래핑된 래퍼를 더 포함하고, 상기 래퍼의 적어도 일부는 전기 부하의 일부를 형성하는, 에어로졸 발생 시스템.
- 제11항에 있어서, 상기 래퍼는 종이 시트 및 상기 종이 시트 상에 흡수된 적어도 하나의 액체를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품은 상기 에어로졸 발생 기재가 수용되는 격실을 정의하는 캡슐을 더 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 기재는 담배를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
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