KR20130139296A - 응축물 누설을 방지하는 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

응축물 누설을 방지하는 에어로졸 발생 시스템 Download PDF

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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 시스템은: 에어로졸-형성 챔버(127)와; 에어로졸 발생 시스템으로부터 액체 에어로졸 응축물의 누설을 방지 또는 감소시키도록 구성된 누설 방지 수단(305, 307)을 구비하여 구성된다. 누설 방지 수단은 적어도 하나의: 응축된 액체 에어로졸-형성 기질의 방울을 수집하기 위한, 에어로졸-형성 챔버의 벽에 적어도 하나의 공동과; 응축된 액체 에어로졸-형성 기질의 방울을 수집하기 위한 적어도 하나의 갈고리형 부재; 액체 방울을 수집하기 위해 에어로졸-형성 챔버에서 기류를 방해하기 위한 임팩터; 및 에어로졸 발생 시스템이 사용 중에 있지 않을 때 에어로졸-형성 챔버을 실질적으로 밀봉하기 위한 밀폐 부재;를 구비하여 구성될 수 있다.

Description

응축물 누설을 방지하는 에어로졸 발생 시스템{AN AEROSOL GENERATING SYSTEM WITH PREVENTION OF CONDENSATE LEAKAGE}
본 발명은 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에어로졸-형성 기질(aerosol-forming substrate)이 액체(liquid)인 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
WO-A-2009/132793은 전기적으로 가열된 흡연 시스템을 개시한다. 액체가 액체 저장부에 저장되고, 모세관 심지(capillary wick)가 액체와 접촉하기 위해 액체 저장부로 연장되는 제1 단과, 액체 저장부 외부로 연장되는 제2 단을 갖는다. 가열 엘리먼트는 모세관 심지의 제2 단을 가열한다. 가열 엘리먼트는 전원 공급기와의 전기적 연결에서 나선형으로 감겨진 전기 가열 엘리먼트의 형태이고, 모세관 심지의 제2 단을 에워싼다. 사용에 있어서, 가열 엘리먼트는 전원 공급기를 스위치 온(switch on)하는 사용자에 의해 활성화될 수 있다. 사용자에 의한 마우스피스에 대한 흡입은 모세관 심지 및 가열 엘리먼트를 거쳐 전기적으로 가열된 흡연 시스템으로, 그리고 계속해서 사용자의 입으로 공기가 끌어당겨지도록 한다.
위에서 언급된 전기적으로 동작되는 흡연 시스템을 포함하는, 종래 기술의 에어로졸 발생 시스템은 많은 이점을 갖을 수 있지만, 여전히 디자인에서 개선을 위한 기회가 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 에어로졸-형성 기질이 액체인 에어로졸 발생 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템이 제공되고, 시스템이: 에어로졸-형성 챔버와; 에어로졸 발생 시스템으로부터 액체 에어로졸 응축물의 누설을 방지 또는 감소시키도록 구성된 누설 방지 수단;을 구비하여 구성된다.
에어로졸 발생 시스템은, 에어로졸을 형성하기 위해 에어로졸-형성 챔버에 응축되는, 증기를 형성하기 위해 액체 에어로졸-형성 기질을 기화시키도록 배열된다. 따라서, 에어로졸-형성 챔버는 단순히 에어로졸의 발생을 돕거나 용이하게 한다. 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸-형성 기질을 포함할 수 있거나 에어로졸-형성 기질을 수용하는데 채택될 수 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 에어로졸은 고체 입자(solid particles)의 현탁액(suspension) 또는 공기와 같은, 가스에서의 액체 방울(liquid droplets)이다.
본 발명의 이점은 에어로졸 발생 시스템으로부터 액체 에어로졸 응축물의 누설이 방지되거나 적어도 실질적으로 감소된다는 점이다. 응축된 액체(액체 응축물)는, 온도의 변화, 예컨대 갑작스러운 온도 강하에 기인하여 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 액체 응축물은 감소된 기류(airflow)가 존재하는 에어로졸 발생 시스템의 공동(cavities), 홈(grooves), 구석(corners) 또는 다른 부분에 축적될 수 있다. 응축의 비율은 에어로졸-형성 기질의 증기압(vapour pressure), 증기와 에어로졸 발생 시스템의 하우징이나 벽 사이의 온도 기울기, 및 다른 팩터, 예컨대 기류 및 난류(turbulence)에 의해 영향을 받게 된다. 액체 에어로졸 응축물의 누설을 최소화, 또는 바람직하기는 방지하는 것은 액체 에어로졸-형성 기질의 낭비를 회피하는데 중요하다. 더욱이, 액체가 에어로졸 발생 시스템의 외부로 누설되면, 이는 사용자에 대해 불편함을 야기시킬 수 있다. 예컨대, 에어로졸 발생 시스템이 젖거나 끈적끈적하게 될 수 있다.
액체 에어로졸-형성 기질은 바람직하기는, 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위해 적절한, 물리적 특성, 예컨대 비등점(boiling point) 및 증기압을 갖는다. 비등점이 너무 높으면, 액체를 기화시키는 것이 가능하지 않을 수 있지만, 비등점이 너무 낮으면, 액체가 너무 쉽게 기화될 수 있다. 액체는 바람직하기는 가열에 따라 액체로부터 방출되는 휘발성 담배 풍미제 화합물(volatile tobacco flavour compounds)을 포함하는 담배-함유 재료(tobacco-containing material)를 구비하여 구성된다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 액체는 비-담배 재료(non-tobacco material)를 구비하여 구성될 수 있다. 액체는 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 니코틴 용액, 및 자연 또는 인공 풍미제를 포함할 수 있다. 바람직하기는, 액체는 에어로졸 형성기(aerosol former)를 더 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 에어로졸 형성기의 예는 글리세린(glycerine) 및 프로필렌 글리콜(propylene glycol)이다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 누설 방지 수단은 에어로졸-형성 기질으로부터 형성된 액체 응축물을 수집하기 위해, 에어로졸-형성 챔버의 벽에 적어도 하나의 공동을 구비하여 구성된다.
에어로졸-형성 챔버의 벽에 적어도 하나의 공동을 제공하는 것은 액체의 응축된 방울이 수집될 수 있도록 한다. 바람직하기는, 적어도 하나의 공동은 에어로졸 발생 시스템의 외부로 누설될 수 있는 응축된 액체의 방울을 위한 흐름 경로를 방해한다. 따라서, 에어로졸 발생 시스템으로부터 응축된 액체의 누설이 방지되거나 적어도 감소된다. 적어도 하나의 공동은 소정의 적절한 크기 및 형상을 갖을 수 있고 에어로졸-형성 챔버의 소정의 적절한 위치에 위치할 수 있다. 바람직하기는, 적어도 하나의 공동이 에어로졸 발생 시스템의 출구 종단에 근접되어 있다. 에어로졸 발생 시스템이 액체 저장부 또는 모세관 심지 또는 액체 저장부 및 모세관 심지 양쪽을 포함하면, 적어도 하나의 공동은 액체 저장부 또는 모세관 심지로 응축된 액체 방울을 되돌리기 위한 되돌림 경로(return path)를 구비하여 구성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 적어도 하나의 공동은 모세관 재료를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 공동에 모세관 재료를 제공하는 것은 자유로운 액체(free liquid)를 최소화한다. 이는 응축된 액체가 에어로졸 발생 시스템으로부터 누설될 가능성을 감소시킨다. 모세관 재료는 수집된 액체를 유지할 수 있는 소정의 적절한 재료 또는 재료들의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 특정의 바람직한 재료 또는 재료들은 액체 에어로졸-형성 기질의 물리적 특성에 따르게 된다. 적절한 재료의 예는 스폰지 또는 발포 재료, 섬유 또는 소결 분말 형태의 세라믹 또는 흑연 기반 재료, 발포 금속 또는 플라스틱 재료, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은, 예컨대 방사 또는 압출 섬유로 만들어진, 섬유 재료이다. 가장 바람직하기는, 모세관 재료는 실질적으로 자유로운 액체를 최소화하기 위해 공동을 채운다.
에어로졸 발생 시스템이 액체 저장부 또는 모세관 심지 또는 액체 저장부 및 모세관 심지 양쪽을 포함하면, 모세관 재료는 액체 저장부 또는 모세관 심지로 응축된 액체 방울을 되돌리기 위한 되돌림 경로를 제공할 수 있다. 모세관 재료는 모세관 심지와 접촉에 있을 수 있다. 모세관 심지 및 적어도 하나의 공동의 모세관 재료는 동일한 재료 또는 다른 재료를 구비하여 구성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 있어서, 누설 방지 수단은 에어로졸-형성 기질으로부터 형성된 액체 응축물의 방울을 수집하기 위한 적어도 하나의 갈고리형 부재(hooked member)를 구비하여 구성된다.
갈고리형 부재를 제공하는 것은 액체 에어로졸-형성 기질의 응축된 방울이 수집될 수 있도록 한다. 바람직하기는, 적어도 하나의 갈고리형 부재는 응축된 액체의 방울을 위한 흐름 경로를 방해한다. 따라서, 에어로졸 발생 시스템으로부터 액체 응축물의 누설이 방지된다. 적어도 하나의 갈고리형 부재는 소정의 적절한 크기 및 형상을 갖을 수 있고 소정의 적절한 위치에 위치할 수 있다. 예컨대, 갈고리형 부재는 에어로졸-형성 챔버의 벽 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 있어서, 적어도 하나의 갈고리형 부재는 액체 응축물의 수집된 방울을 재순환시키기 위한 재순환 경로(recycle path)를 구비하여 구성될 수 있다. 재순환 경로는 갈고리형 부재의 각도화 부분(angled portion)을 구비하여 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 시스템이 액체 저장부 또는 모세관 심지 또는 액체 저장부 및 모세관 심지 양쪽을 포함하면, 재순환 경로는 액체 저장부 또는 모세관 심지로 응축된 액체 방울을 되돌릴 수 있다. 응축물 방울의 가둠(trapping) 및 운송(transportation)은 표면 특성(예컨대, 이에 한정되는 것은 아니지만, 표면 외형, 표면 거칠기) 또는 에어로졸 발생 시스템의 내벽, 예컨대 에어로졸-형성 챔버의 내벽의 재료(예컨대, 이에 한정되는 것은 아니지만, 소수성(hydrophobic) 또는 친수성(hydrophilic) 재료)에 의해 증강될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 있어서, 적어도 하나의 갈고리형 부재는 모세관 재료를 포함한다. 모세관 재료는 갈고리형 부재의 수집 표면의 일부 또는 전부 상에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 갈고리형 부재 상에 모세관 재료를 제공하는 것은 자유로운 액체(free liquid)를 최소화한다. 이는 응축된 액체가 에어로졸 발생 시스템으로부터 누설될 가능성을 감소시킨다. 모세관 재료는 수집된 액체를 유지할 수 있는 적절한 재료 또는 재료들의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 특정의 바람직한 재료 또는 재료들은 액체 에어로졸-형성 기질의 물리적 특성에 의존하게 된다. 적절한 재료의 예는, 스폰지 또는 발포 재료, 섬유 또는 소결 분말 형태의 세라믹 또는 흑연 기반 재료, 발포 금속 또는 플라스틱 재료, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은, 예컨대 방사 또는 압출 섬유로 만들어진, 섬유 재료이다.
갈고리형 부재가 재순환 경로를 포함하면, 바람직하기는 재순환 경로는 모세관 재료를 포함한다. 이는 응축된 액체 방울의 재순환을 개선한다. 에어로졸 발생 시스템이 액체 저장부 또는 모세관 심지 또는 액체 저장부 및 모세관 심지 양쪽을 포함하면, 모세관 재료는 액체 저장부 또는 모세관 심지로 응축된 액체 방울을 되돌힐 수 있다. 모세관 재료는 모세관 심지와 접촉에 있을 수 있다. 모세관 심지 및 적어도 하나의 갈고리형 부재 상의 모세관 재료는 동일한 재료 또는 다른 재료를 구비하여 구성될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 있어서, 누설 방지 수단은 에어로졸-형성 기질로부터 형성되는 액체의 방울을 수집하기 위해 에어로졸-형성 챔버에서의 기류를 방해하기 위한 임팩터를 구비하여 구성된다.
기류를 방해하는 임팩터를 제공하는 것은 액체 에어로졸-형성 기질의 방울이 수집되어질 수 있도록 한다. 이는, 기류가 방해됨에 따라, 몇몇 액체 방울이 기류에서 운반될 수 없고 대신 임팩터 상에 출동하기 때문이다. 수집된 액체 방울은 더 큰 액체 방울로 되는 경향이 있다. 수집된 액체 방울은 에어로졸 발생 시스템의 외부로 누설될 수 없다. 따라서, 에어로졸 발생 시스템으로부터 액체 응축물의 누설이 방지된다. 임팩터는 소정의 적절한 크기 및 형상을 갖을 수 있고 기화 형성(vapour formation)의 소정 지점의 하류(downstream)에 위치할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 있어서, 임팩터는 모세관 재료를 포함할 수 있다. 모세관 재료는 바람직하기는 임팩터의 상류(upstream) 표면의 일부 또는 전부에 제공된다. 모세관 재료는 임팩터의 다른 표면 상에 제공될 수 있다. 임팩터의 수집 표면 상에 모세관 재료를 제공하는 것은 자유로운 액체를 최소화한다. 이는 액체 응축물이 에어로졸 발생 시스템으로부터 누설될 가능성을 감소시킨다. 모세관 재료는 수집된 액체를 유지할 수 있는 소정의 적절한 재료 또는 재료들의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 특정의 바람직한 재료 또는 재료들은 액체 에어로졸-형성 기질의 물리적 특성에 의존하게 된다. 적절한 재료의 예는 스폰지 또는 발포 재료, 섬유 또는 소결 분말 형태의 세라믹 또는 흑연 기반 재료, 발포 금속 또는 플라스틱 재료, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은, 예컨대 방사 또는 압출 섬유로 만들어진, 섬유 재료이다.
에어로졸 발생 시스템이 액체 저장부 또는 모세관 심지 또는 액체 저장부 및 모세관 심지 양쪽을 포함하면, 임팩터 상의 모세관 재료는 액체 저장부 또는 모세관 심지로 액체 방울을 되돌릴 수 있다. 임팩터 상의 모세관 재료는 모세관 심지와 접촉될 수 있다. 모세관 심지 및 임팩터 상의 모세관 재료는 동일한 재료 또는 다른 재료를 구비하여 구성될 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 있어서, 누설 방지 수단은 에어로졸 발생 시스템이 사용 중에 있지 않을 때 에어로졸-형성 챔버를 실질적으로 밀봉하기 위한 폐쇄 부재(closure member)를 구비하여 구성된다.
에어로졸 발생 시스템이 사용 중에 있지 않을 때 에어로졸-형성 챔버를 실질적으로 밀봉하는 폐쇄 부재를 제공하는 것은 에어로졸 발생 시스템이 사용 중에 있지 않을 때 소정의 응축된 액체 방울이 에어로졸 발생 시스템의 외부로 누출되는 것을 실질적으로 방지한다. 밀폐 부재는 단지 에어로졸-형성 챔버의 출구(exit)를 실질적으로 밀봉하는데에만 필요함이 이해되어야만 한다. 에어로졸-형성 챔버의 입구(inlet)는 밀폐 부재가 폐쇄 위치(closed position)에 있을 때에도, 개방된 채로 남아 있을 수 있다.
밀폐 부재는 소정의 적절한 크기 및 형상을 갖을 수 있다. 밀폐 부재는 사용자에 의해 수동으로 동작될 수 있다. 대안적으로, 밀폐 부재는, 사용자 명령에 대해 또는 자동적으로, 전기적으로 동작가능할 수 있다.
밀폐 부재는 모세관 재료를 포함할 수 있다. 모세관 재료는 밀폐 부재의 상류 표면의 일부 또는 전부 상에 제공될 수 있다. 모세관 재료는 밀폐 부재 상에서 수집되는 소정의 액체를 유지하게 된다. 이는 응축된 액체가 에어로졸 발생 시스템으로부터 누설될 가능성을 감소시킨다. 모세관 재료는 수집된 액체를 유지할 수 있는 소정의 적절한 재료 또는 재료들의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 특정의 바람직한 재료 또는 재료들은 액체 에어로졸-형성 기질의 물리적 특성에 의존하게 된다. 적절한 재료의 예는 스폰지 또는 발포 재료, 섬유 또는 소결 분말 형태의 세라믹 또는 흑연 기반 재료, 발포 금속 또는 플라스틱 재료, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은, 예컨대 방사 또는 압출 섬유로 만들어진, 섬유 재료이다.
에어로졸 발생 시스템이 액체 저장부 또는 모세관 심지 또는 액체 저장부 및 모세관 심지 양쪽을 포함하면, 밀폐 부재 상의 모세관 재료는 액체 저장부 또는 모세관 심지로 액체 방울을 되돌릴 수 있다. 밀폐 부재 상의 모세관 재료는 에어로졸 발생 시스템이 사용 중에 있지 않을 때 모세관 심지와 접촉될 수 있다. 모세관 심지 및 밀폐 부재 상의 모세관 재료는 동일한 재료 또는 다른 재료를 구비하여 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 액체 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 액체 저장부를 더 구비하여 구성될 수 있다.
액체 저장부를 제공하는 이점은 액체 저장부의 액체가 주변 공기로부터 (공기는 일반적으로 액체 저장부로 들어갈 수 없기 때문에), 그리고 몇몇 실시예에서는 빛으로부터 보호되어, 액체의 저하(degradation)의 위험성이 상당하게 감소된다는 것이다. 더욱이, 높은 수준의 위생 상태가 유지될 수 있다. 액체 저장부는 재보충가능(refillable)하지 않을 수 있다. 따라서, 액체 저장부의 액체가 다 사용되었을 때 에어로졸 발생 시스템이 교체된다. 대안적으로, 액체 저장부는 재보충가능할 수 있다. 이러한 경우, 에어로졸 발생 시스템은 액체 저장부의 소정 수의 재보충 후에 교체될 수 있다. 바람직하기는, 액체 저장부는 미리 결정된 수의 퍼프(puffs)에 대해 액체를 유지하도록 배열된다.
에어로졸 발생 시스템은 모세관 현상에 의해 액체 에어로졸-형성 기질을 운반하기 위한 모세관 심지를 더 구비하여 구성될 수 있다.
바람직하기는, 모세관 심지는 액체 저장부의 액체와 접촉되도록 배열된다. 바람직하기는, 모세관 심지는 액체 저장부로 연장된다. 해당 경우에 있어서, 사용 중에, 액체는 모세관 심지에서의 모세관 현상에 의해 액체 저장부로부터 전달된다. 1실시예에 있어서, 모세관 심지의 일단의 액체는 과포화 증기(supersaturated vapour)를 형성하도록 기화된다. 과포화 증기는 기류와 혼합되어 운반된다. 흐름 동안, 증기는 에어로졸을 형성하도록 응축되고 에어로졸이 사용자의 입을 향해 운반된다. 액체 에어로졸-형성 기질은, 액체가 모세관 현상에 의해 모세관 심지를 통해 운송되도록 하는, 표면 장력 및 점도를 포함하는, 물리적 특성을 갖는다.
모세관 심지는 섬유질(fibrous) 또는 스폰지(spongy) 구조를 갖을 수 있다. 모세관 심지는 바람직하기는 모세관 다발(bundle of capillaries)을 구비하여 구성될 수 있다. 예컨대, 모세관 심지는 다수의 섬유(fibres) 또는 실(threads) 또는 미세 구멍 튜브(fine bore tubes)를 구비하여 구성될 수 있다. 섬유 또는 실은 일반적으로 에어로졸 발생 시스템의 길이 방향(longitudinal direction)으로 정렬될 수 있다. 대안적으로, 모세관 심지는 막대 형상(rod shape)으로 형성된 스폰지와 같은 또는 발포와 같은 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 막대 형상은 에어로졸 발생 시스템의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다. 심지의 구조는, 액체가 모세관 현상에 의해 전달될 수 있는, 다수의 작은 구멍 또는 튜브를 형성한다. 모세관 심지는 소정의 적절한 재료 또는 재료들의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는 모세관 재료, 예컨대 스폰지 또는 발포 재료, 섬유 또는 소결 분말 형태의 세라믹 또는 흑연 기반 재료, 발포 금속 또는 플라스틱 재료, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은, 예컨대 방사 또는 압출 섬유로 만들어진, 섬유 재료이다. 모세관 심지는 여러 액체 물리적 특성들과 함께 이용되어지도록 하기 위해 소정의 적절한 모세관성(capillarity) 및 다공성(porosity)을 갖을 수 있다. 액체는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 액체가 모세관 현상에 의해 모세관 장치를 통해 전달되도록 하는, 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도성, 비등점, 및 증기압을 포함하는 물리적 특성을 갖는다.
에어로졸 발생 시스템은 전기적으로 동작될 수 있다. 전기적으로 동작된 에어로졸 발생 시스템은 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 전기 히터를 더 구비하여 구성될 수 있다.
전기 히터는 단일 가열 엘리먼트을 구비하여 구성될 수 있다. 대안적으로, 전기 히터는 하나 이상의 가열 엘리먼트, 예컨대 2개, 또는 3개, 또는 4개, 또는 5개, 또는 6개, 또는 더 많은 가열 엘리먼트를 구비하여 구성될 수 있다. 가열 엘리먼트 또는 가열 엘리먼트들은 가장 효과적으로 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위해 적절하게 배열될 수 있다.
적어도 하나의 전기 가열 엘리먼트는 바람직하기는 전기적으로 저항성 재료를 구비하여 구성된다. 적절한 전기적으로 저항성 재료는, 이에 한정되는 것은 아니지만: 도우프된 세라믹과 같은 반도체, (예컨대, 몰리브덴 디실리사이드와 같은) 전기적으로 "도전성" 세라믹, 카본, 흑연, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 재료 및 금속성 재료로 이루어진 복합 재료를 포함한다. 이러한 복합 재료는 도우프된 또는 비도우프된 세라믹을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 도우프된 세라믹의 예는 도우프된 실리콘 카바이드(doped silicon carbides)를 포함한다. 적절한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨, 및 백금족(platinum group)으로부터의 금속을 포함한다. 적절한 금속 합금의 예는 스테인레스 스틸, 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-티타늄-지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간- 및 철-함유 합금과, 니켈, 철, 코발트, 스테인레스 스틸, Timetal®, 철-알루미늄 기반 합금 및 철-망간-알루미늄 기반 합금을 기반으로 하는 초-합금(super-alloys)을 포함한다. Timetal®은 미국, 콜로라도, 덴버, 1999 브로드웨이 슈이트 4300에 소재를 둔 Titanium Metals Corporation의 등록 상표이다. 복합 재료(composite materials)에 있어서, 전기적으로 저항성 재료는, 요구된 외부 물리화학적 특성 및 에너지 전달의 동역학에 따라, 선택적으로 절연 재료(insulating material)에 매립되고, 절연 재료로 캡슐화 또는 코딩될 수 있으며, 또는 그 반대로 될 수 있다. 가열 엘리먼트는 불활성 재료(inert material)의 2개의 층 사이에서 절연된 금속 에칭된 호일(metallic etched foil)을 구비하여 구성될 수 있다. 해당 경우에 있어서, 불활성 재료는, 전체-폴리이미드 또는 운모 호일(all-polyimide or mica foil)인, Kapton®을 구비하여 구성될 수 있다. Kapton®은 미국, 델러웨어 19898, 윌밍톤, 마켓 스트릿 1007에 소재를 둔 E.I. du Pont de Nemours and Company의 등록 상표이다.
대안적으로, 적어도 하나의 전기 가열 엘리먼트는 적외선 가열 엘리먼트, 광학 소스(photonic source) 또는 유도성 가열 엘리먼트(inductive heating element)를 구비하여 구성될 수 있다.
적어도 하나의 전기 가열 엘리먼트는 소정의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 전기 가열 엘리먼트는 가열 블레이드(heating blade)의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 전기 가열 엘리먼트는 여러 전기-도전성 부분을 갖춘 기판 또는 케이싱, 또는 전기적으로 저항성 금속 튜브의 형태를 취할 수 있다. 액체 저장부는 일회용 가열 엘리먼트를 통합할 수 있다. 대안적으로, 액체 에어로졸-형성 기질을 통해 뻗어가는 하나 이상의 가열 바늘(needles) 또는 막대(rods)가 또한 적절할 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 전기 가열 엘리먼트는 디스크 (종단) 히터(disk (end) heater) 또는 가열 바늘 또는 막대를 구비하는 디스크 히터의 조합일 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 전기 가열 엘리먼트는 재료의 플렉시블 시트(flexible sheet)를 구비하여 구성될 수 있다. 다른 대안은 가열 와이어(heating wire) 또는 필라멘트(filament), 예컨대 Ni-Cr, 백금, 텅스텐 또는 합급 와이어(alloy wire), 또는 가열 플레이트(heating plate)를 포함한다. 선택적으로, 가열 엘리먼트는 단단한 캐리어 재료(rigid carrier material) 내 또는 위에 쌓일 수 있다.
적어도 하나의 전기 가열 엘리먼트는 열을 흡수 및 저장하고 이어서 에어로졸-형성 기질을 가열하도록 시간 경과에 따라 열을 방출할 수 있는 재료를 구비하여 구성되는 히트 싱크(heat sink), 또는 열 저장소(heat reservoir)를 구비하여 구성될 수 있다. 히트 싱크는, 적절한 금속 또는 세라믹 재료와 같은, 소정의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 바람직하기는, 재료는 높은 열 용량(high heat capacity)(현열 저장 재료(sensible heat storage material))을 갖는 재료이거나, 또는 고온 상변화(high temperature phase change)와 같은, 가역 프로세스(reversible process)를 매개로 열을 흡수하고 이어서 방출할 수 있는 재료이다. 적절한 현열 저장 재료는 실리카 겔, 알루미나, 탄소, 유리 매트, 유리 섬유, 미네랄, 알루미늄과 은 또는 납과 같은 금속 또는 합금, 및 종이와 같은 셀룰로오스 재료를 포함할 수 있다. 가역 상 변화를 매개로 열을 방출하는 다른 적절한 재료는 파라핀, 나트륨 아세테이트, 나프탈렌, 왁스, 폴리에틸렌 옥사이드, 금속, 금속 염, 공융 염(eutectic salts) 또는 합금의 혼합물을 포함한다.
히트 싱크 또는 열 저장소가 배열될 수 있어, 액체 에어로졸-형성 기질과 직접적으로 접촉하고 저장된 열을 직접적으로 기질으로 전달할 수 있다. 대안적으로, 히트 싱크 또는 열 저장소에 저장된 열은, 금속 튜브(metallic tube)와 같은, 열 전도체에 의해 에어로졸-형성 기질으로 전달될 수 있다.
적어도 하나의 가열 엘리먼트는 전도(conduction)에 의해 에어로졸-형성 기질을 가열할 수 있다. 가열 엘리먼트는 적어도 부분적으로 기질과 접촉될 수 있다. 대안적으로, 가열 엘리먼트로부터의 열은 열 전도성 엘리먼트에 의해 기질으로 전도될 수 있다.
대안적으로, 적어도 하나의 가열 엘리먼트는, 결국 대류에 의해 에어로졸-형성 기질을 가열하는, 사용 동안 에어로졸 발생 시스템을 통해 끌어 당겨진 도입되는 주변 공기로 열을 전달할 수 있다. 주변 공기(ambient air)는 에어로졸-형성 기질을 통해 지나가기 전에 가열될 수 있다. 대안적으로, 주변 공기는 액체 기질을 통해 먼저 끌어 당겨지고 이어 가열될 수 있다.
하나의 바람직한 실시예에 있어서, 에어로졸 발생 시스템은 전기 히터, 모세관 심지 및 액체 저장부를 구비하여 구성된다. 해당 실시예에 있어서, 바람직하기는 모세관 심지는 액체 저장부에서 액체와 접촉되도록 배열된다. 사용에 있어서, 액체는 모세관 심지의 모세관 현상에 의해 전기 히터를 향해 액체 저장부로부터 전달된다. 1실시예에 있어서, 모세관 심지는 제1 종단 및 제2 종단을 갖추고, 제1 종단이 액체와 접촉하기 위한 액체 저장부로 연장되고 전기 히터가 제2 종단에서 액체를 가열하도록 배열된다. 히터가 활성화될 때, 모세관 심지의 제2 종단에서의 액체는 과포화 증기(supersaturated vapour)를 형성하도록 히터에 의해 기화된다. 과포화 증기는 기류와 혼합되어 운반된다. 흐름 동안, 증기는 에어로졸을 형성하도록 응축되고 에어로졸이 사용자의 입을 향해 운반된다.
상기 논의된 바와 같이, 모세관 심지는 소정의 적절한 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 액체의 특성과 결합된, 심지의 모세관 특성들은 심지가 가열 영역에서 항상 젖는 것을 보증한다. 심지가 건조하면, 액체의 열 저하(thermal degradation)를 야기시킬 수 있는, 과열(overheating)이 될 수 있다.
모세관 심지 및 히터, 그리고 선택적으로 액체 저장부는 단일 구성요소로서 에어로졸 발생 시스템으로부터 제거할 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 적어도 하나의 공기 입구(air inlet)를 구비하여 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 적어도 하나의 공기 출구(air outlet)를 구비하여 구성될 수 있다. 에어로졸-형성 챔버는 에어로졸-형성 챔버를 매개로 공기 입구로부터 공기 출구까지의 기류 경로를 정의하고, 에어로졸을 공기 출구로 그리고 사용자의 입으로 운반하기 위해, 공기 입구 및 공기 출구 사이에 위치된다.
에어로졸 발생 시스템은 전기적으로 동작될 수 있고 전원 공급기를 더 구비하여 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 전기 회로를 더 구비하여 구성될 수 있다. 1실시예에 있어서, 전기 회로는 사용자가 퍼프를 취함을 나타내는 기류를 검출하는 센서를 구비하여 구성된다. 해당 경우에 있어서, 전기 회로는 센서가 퍼프를 취하는 사용자를 감지할 때 전기 히터에 대해 전류 펄스(electric current pulse)를 제공하도록 배열된다. 바람직하기는, 전류 펄스의 시간-주기(time-period)는, 기화되도록 요구된 액체의 양에 따라, 미리-설정(pre-set)된다. 전기 회로는 바람직하기는 이러한 목적을 위해 프로그램가능하다. 대안적으로, 전기 회로는 퍼프를 시작하도록 사용자를 위해 수동으로 동작가능한 스위치를 구비하여 구성될 수 있다. 전류 펄스의 시간-주기는 바람직하기는 기화되도록 요구되는 액체의 양에 따라 미리-설정된다. 전기 회로는 바람직하기는 이러한 목적을 위해 프로그램가능하다.
바람직하기는, 에어로졸 발생 시스템은 하우징을 구비하여 구성된다. 바람직하기는, 하우징은 길다. 에어로졸 발생 시스템이 모세관 심지를 포함하면, 모세관 심지의 길이 축과 하우징의 길이 축은 실질적으로 평행하게 될 수 있다. 하우징은 덮개(shell) 및 마우스피스(mouthpiece)를 구비하여 구성될 수 있다. 해당 경우에 있어서, 모든 구성요소는 덮개 또는 마우스피스의 어느 한 쪽에 포함될 수 있다. 하나의 실시예에 있어서, 하우징은 액체 저장부, 모세관 심지 및 히터를 구비하여 구성되는 제거가능 삽입체(removable insert)를 포함한다. 해당 실시예에 있어서, 에어로졸 발생 시스템의 그러한 부품들은 단일 구성요소로서 하우징으로부터 제거가능할 수 있다. 이는, 예컨대 액체 저장부를 재보충 또는 교체하기 위해 유용할 수 있다.
하우징은 소정의 적절한 재료 또는 재료들의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는, 금속, 합금, 플라스틱 또는 하나 이상의 해당 재료를 함유하는 복합 재료, 또는 음식 또는 제약 적용에 대해 적절할 수 있는, 예컨대 폴리프로필렌, PEEK(polyetheretherketone), 및 폴리에틸렌인, 열가소성 물질(thermoplastics)을 포함한다. 바람직하기는, 재료는 가볍고 부서지기 어렵다.
바람직하기는, 에어로졸 발생 시스템은 휴대용이다. 에어로졸 발생 시스템은 흡연 시스템일 수 있고, 종래의 궐련(cigar) 또는 담배(cigarette)와 비교될 수 있는 크기를 갖을 수 있다. 흡연 시스템은 약 30㎜와 약 150㎜ 사이의 전체 길이를 갖을 수 있다. 흡연 시스템은 약 5㎜와 약 30㎜ 사이의 외부 직경을 갖을 수 있다.
바람직하기는, 에어로졸 발생 시스템은 전기적으로 동작되는 흡연 시스템이다.
본 발명의 1측면과 관련하여 설명된 특징은 본 발명의 다른 측면에 적용할 수 있다.
도 1은 액체 저장부를 갖춘 에어로졸 발생 시스템의 하나의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 것과 유사한 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도이다.
도 4는 도 3의 선 IV-IV에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 대안적인 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도이다.
도 6은 도 5의 선 VI-VI에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도이다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 각 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 액체 저장부를 갖춘 에어로졸 발생 시스템의 하나의 예를 나타낸다. 도 1에 있어서, 시스템은 전기적으로 동작되는 흡연 시스템이다. 도 1의 흡연 시스템(100)은 마우스피스 종단(103)인 제1 종단과 바디 종단(105)인 제2 종단을 갖춘 하우징(101)을 구비하여 구성된다. 바디 종단에 있어서, 배터리(107) 형태의 전원 공급기와 하드웨어(109) 및 퍼프 검출 시스템(111; puff detection system) 형태의 전기 회로가 제공된다. 마우스피스 종단에 있어서, 액체(115)를 함유하는 카트리지(113) 형태의 액체 저장부와, 모세관 심지(117), 및 히터(119)가 제공된다. 히터는 단지 도 1에서 도식적으로만 도시됨을 주지해야 한다. 도 1에 도시된 예시적 실시예에 있어서, 모세관 심지(117)의 일단이 카트리지(113)로 연장되고 모세관 심지(117)의 타단이 히터(119)에 의해 에워싸인다. 히터는, 카트리지(113)의 외부를 따라 지나갈 수 있는(도 1에는 도시되지 않았음), 연결부(121)를 매개로 전기 회로에 연결된다. 하우징(101)은 또한 공기 입구(123), 마우스피스 종단에서의 공기 출구(125), 및 에어로졸-형성 챔버(127)를 포함한다.
사용에 있어서, 동작은 다음과 같다. 액체(115)는 카트리지(113)로부터 모세관 현상에 의해 카트리지로 연장되는 심지(117)의 종단에서 히터(119)에 의해 에워싸이는 심지의 타단으로 운반된다. 사용자가 공기 출구(125)에서 에어로졸 발생 시스템에 대해 흡입할 때, 주변 공기가 공기 입구(123)를 통해 끌어 당겨진다. 도 1에 도시된 구성에 있어서, 퍼프 검출 시스템(111)은 퍼프(puff)를 감지해서 히터(119)를 활성화시킨다. 배터리(107)는 히터에 의해 에워싸인 심지(117)의 종단을 가열하기 위해 히터(119)에 전기적 에너지를 공급한다. 심지(117)의 해당 종단의 액체는 과포화 증기를 생성하도록 히터(119)에 의해 기화된다. 동시에, 기화된 액체는 모세관 현상에 의해 심지(117)를 따라 이동하는 다른 액체에 의해 교체된다. (이는 때때로 "펌핑 작용(pumping action)"으로 언급된다.) 생성된 과포화 증기는 공기 입구(123)로부터의 기류와 혼합되어 운송된다. 에어로졸-형성 챔버(127)에 있어서, 증기는, 출구(125)를 향하면서 사용자의 입으로 운송되는, 빨아드림가능 에어로졸을 형성하도록 응축된다.
도 1에 도시된 실시예에 있어서, 하드웨어(109) 및 퍼프 검출 시스템(111)은 바람직하기는 프로그램가능하다. 하드웨어(109) 및 퍼프 검출 시스템(111)은 에어로졸 발생 시스템 동작을 관리하는데 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 일례를 나타낸다. 그러나, 많은 다른 예가 가능하다. 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 시스템으로부터 액체 에어로졸 응축물의 누설을 방지 또는 감소시키도록 구성된 (이하 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명되는) 단지 누설 방지 수단을 포함하는 것이 필요하다. 예컨대, 시스템은 전기적으로 동작될 필요는 없다. 예컨대, 시스템은 흡연 시스템일 필요는 없다. 더욱이, 시스템은 히터를 포함하지 않을 수 있고, 이 경우 다른 장치가 액체 에어로졸-형성 기질을 기화시키도록 포함될 수 있다. 예컨대, 퍼프 검출 시스템이 제공될 필요는 없다. 대신, 시스템은, 예컨대 퍼프가 취해질 때 사용자가 스위치를 동작시키는, 수동 활성화에 의해 동작될 수 있다. 예컨대, 하우징의 전체 형상 및 크기는 변경될 수 있다. 더욱이, 시스템은 모세관 심지를 포함하지 않을 수도 있다. 해당 경우에 있어서, 시스템은 기화용 액체를 전달하기 위한 다른 메카니즘을 포함할 수 있다.
그러나, 바람직한 실시예에 있어서, 시스템은 액체 저장부와 액체 저장부로부터 액체를 운반하기 위한 모세관 심지를 포함한다. 모세관 심지는 다양한 다공성 또는 모세관 재료로부터 만들어질 수 있고 바람직하기는 알려진 미리 정해진 모세관성(capillarity)을 갖는다. 예는 섬유 또는 소결 분말(fibres or sintered powders) 형태의 세라믹 또는 흑연 기반 재료(ceramic- or graphite-based materials)를 포함한다. 여러 다공성의 심지는 점도 및 표면 장력과 같은 여러 액체 물리적 특성을 수용하는데 이용될 수 있다. 심지는 액체의 요구된 양이 히터로 전달될 수 있도록 하기 위해 적절해야만 한다.
상기 논의한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 시스템으로부터 응축된 액체의 누설을 방지 또는 감소시키도록 구성된 누설 방지 수단을 포함한다. 누설 방지 수단을 포함하는, 본 발명의 다수의 실시예가 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명된다. 에어로졸 발생 시스템은, 에어로졸 발생 시스템의 다른 실시예에 적용가능함에도 불구하고, 도 1에 도시된 예를 기초로 한다. 도 1 및 이어지는 도 2 내지 도 9는 사실상 개요도임을 주지해야 한다. 특히, 도시된 구성요소는 개별적으로 또는 서로와 관련하여 축적화되지는 않는다.
도 2는 도 1과 유사한 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도를 나타낸다. 도 2는 단지 에어로졸-형성 챔버(127) 및 공기 출구(125)를 포함하는 마우스피스 종단(103)만을 나타낸다. 간단화를 위해 다른 구성요소는 도 2에 도시되지 않는다.
도 2에 있어서, 기류는 화살표(201)에 의해 도식적으로 도시된다. (203으로 도식적으로 도시된) 액체 방울은 에어로졸-형성 챔버(127)의 내벽에 대해, 특히 공기 출구(125)를 향해 응축되는 경향이 있음을 알 수 있다. 이러한 액체 방울은 에어로졸을 형성하도록 증기 응축물(vapour condenses)로서 형성될 수 있다. 기류가 모든 방울을 출구(125) 외부로 내보내서 사용자의 입으로 운송하지 않으면, 방울, 특히 더 큰 방울은, 도 2에 도시된 바와 같이, 에어로졸-형성 챔버(127)의 내벽 상에 축적될 수 있다. 응축물 방울(203)은 출구(125)의 외부로 흐를 수 있고, 에어로졸 발생 시스템을 적시거나 끈적끈적하게 되도록 할 수 있다. 이는 사용자를 불편하게 할 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도를 나타낸다. 도 4는 도 3의 선 IV-IV에 따른 단면도이다. 도 3은 에어로졸-형성 챔버(127) 및 공기 출구(125)를 포함하는 마우스피스 종단(103)을 나타낸다. 간단화를 위해 다른 구성요소는 도 3에 도시되지 않는다. 도 3에 있어서, 기류는 화살표(301)에 의해 도식적으로 도시되고, 액체 방울(303)은 에어로졸-형성 챔버(127)의 내벽 상에서 축적되는 것을 나타낸다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 에어로졸-형성 챔버(127)의 내벽에는 방울 수집 공동 또는 홈(305, 307)이 제공된다. 2개의 공동(305, 307)은 공기 출구(125)의 반대 측 상에 제공된다. 도 3 및 도 4에 도시된 실에 있어서, 상부 공동(305)은 실질적으로 원통형 공동의 형태이다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 공동(305)은 실질적으로 원형 단면을 갖는다. 공동(305)은 블라인드 홀(blind hole)이다. 즉, 공동(305)은 에어로졸 발생 시스템의 외부로 연장되지 않는다. 마찬가지로, 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 하부 공동(307)은 또한 실질적으로 원형 단면을 갖는 실질적으로 원통형 공동의 형태이다. 공동(307)은 또한 블라인드 홀이고, 에어로졸 발생 시스템의 외부로 연장되지 않는다.
공동(305, 307)은 누설 방지 수단으로서 기능한다. 그들은 에어로졸-형성 챔버(127)의 내벽 상에 축적되는 액체 응축물 방울(303)을 수집한다. 공동(305, 307)은 공기 출구를 향해 흐르는 액체 방울(303)을 위한 흐름 경로를 방해하기 위해 위치된다. 따라서, 액체 방울은 에어로졸 발생 시스템의 공기 출구 밖으로 누설되는 것으로부터 방지된다.
도 3 및 도 4에 있어서, 공동은 실질적으로 원형 단면을 갖는 실질적으로 원통형이다. 그러나, 공동은 소정의 적절한 단면 및 형상을 갖을 수 있다. 공동은 소정의 적절한 직경을 갖을 수 있다. 도 3 및 도 4에 있어서, 공기 출구 종단에서 에어로졸 발생 시스템의 단면 치수는 W로서 도시되고, 공기 출구 자체의 단면 치수는 w로서 도시된다. W 및 w는 소정의 적절한 값을 갖을 수 있다. 예컨대, W는 궐련 또는 담배의 직경의 전형적인 범위인 5㎜와 30㎜ 사이일 수 있다. 공기 출구의 단면 폭 w는 여러 팩터에 의해 결정될 수 있다. w가 비교적 작으면(예컨대, 1 내지 2㎜), 공기 출구를 통해 지나가는 에어로졸이 집결되어(즉, 증가된 밀도를 갖추어) 응축이 증가될 수 있다. 이는 에어로졸의 방울 또는 입자 크기를 증가시킬 수 있다. 더욱이, 비교적 작은 w는 RTD(resistance to draw)를 증가시켜 하우징에서의 기류의 증가된 난류(turbulence)를 야기시킬 수 있다. 이는 또한 에어로졸 입자 크기에 영향을 미치게 된다. 한편, 비교적 큰 단면 폭 w는 에어로졸의 확산각(diffusion angle)을 증가시킨다. 이는 또한 에어로졸 특성에 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 비교적 큰 w는 또한 응축의 누설을 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 단면 폭 w 및 W는 서로에 대해 비례하여 변경될 수 있다. 예컨대, 비교적 큰 w를 갖는 작은 W 또는 비교적 작은 w를 갖는 큰 W는 에어로졸 특성에 영향을 미칠 수 있다. 바람직하기는, 공기 출구의 단면 폭 w는 1㎜와 5㎜ 사이이다.
도 3 및 도 4에 있어서, 공동(305, 307)은 단면 치수 x로 도시된다. 치수 x는 바람직하기는 0.5㎜ 또는 1㎜ 또는 0.5㎜와 1㎜ 사이이다. 이 크기는 비록 에어로졸 발생 시스템이 회전되거나 수직으로 정렬될지라도, 충분한 양의 액체를 수집하는데 충분히 크지만, 모세관 현상에 의해 공동에서 액체를 가두기에 충분히 작으므로 이점으로 되는 것으로 발견되었다. 치수 x는 액체 에어로졸-형성 기질의 물리적 특성에 따라 선택될 수 있고, 2개의 공동에 대해 동일할 필요는 없다.
공동은 또한 소정의 적절한 길이 l을 갖을 수 있다. 예컨대, 공동의 길이 l은 1㎜, 2㎜, 3㎜, 4㎜, 5㎜ 또는 1㎝로도 될 수 있다. 길이 l이 선택될 수 있어 공동은 충분한 양의 액체를 수집할 수 있다. 길이 l은 액체 에어로졸-형성 기질의 물리적 특성에 따라 선택될 수 있다. 2개의 공동의 길이는 동일할 필요는 없다. 공동은 그들의 전체 단면을 가로질러 동일한 길이 l을 갖지 않을 수 있다. 예컨대, 공동은 비대칭일 수 있다.
도 3 및 도 4에 있어서, 공동(305, 307)은 에어로졸 발생 시스템의 외부로부터 단면 거리 a에 위치되어 도시된다. 거리 a는 소정의 값을 갖도록 선택될 수 있고, 2개의 공동에 대해 동일하지 않을 수 있다. 마찬가지로, 공동(305, 307)은 에어로졸 발생 시스템의 공기 출구(125)로부터 단면 거리 b에 위치되어 도시된다. 거리 b는 소정의 값을 갖도록 선택될 수 있고, 2개의 공동에 대해 동일하지 않을 수 있다. 모든 치수는, 예컨대 에어로졸 발생 시스템을 위한 원하는 크기 및 액체 에어로졸-형성 기질의 물리적 특성에 따라, 원하는 바와 같이 선택될 수 있다.
도 3 및 도 4에 있어서, 공동은 공기 출구에 가깝게 위치된다. 이는 이러한 위치가 액체 방울을 수집하기 위해 가장 효과적으로 되도록 발견되기 때문에 바람직할 수 있다. 이는 에어로졸 발생 시스템에서의 기류가 공기 출구를 향해 액체 방울을 미는 경향을 갖을 수 있기 때문이다. 그러나, 공동은 에어로졸-형성 챔버의 어디에도 위치할 수 있다. 도 3 및 도 4에 있어서, 2개의 공동은 공기 출구의 어느 한쪽에 제공된다. 그러나, 단일 공동을 포함하는, 소정의 적절한 수의 공동이 제공될 수 있다. 예컨대, 2개 이상의 공동이 제공될 수 있고, 이들은 실질적으로 공기 출구(125) 주위에서 원형으로, 예컨대 동심적으로, 배열될 수 있다. 공동은 서로에 대해 연결될 수 있다. 공동은 또한, 예컨대 하나 이상의 되돌림 통로(return passageways)를 매개로, 모세관 심지에 연결될 수 있다. 이는 공동에 수집되는 액체가 재순환될 수 있도록 한다. 다른 변경이 가능하다,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 대안적인 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도를 나타낸다. 도 6은 도 5의 선 VI-VI에 따른 단면도를 나타낸다. 도 5는 에어로졸-형성 챔버(127) 및 공기 출구(125)를 포함하는 마우스피스 종단(103)을 나타낸다. 다른 구성요소는 간단화를 위해 도 5에는 도시되지 않는다. 도 5에 있어서, 기류는 화살표(501)에 의해 도식적으로 도시되고, 액체 방울(503)은 에어로졸-형성 챔버(127)의 내벽 상에 축적되는 것으로 도시된다.
도 5 및 도 6에 도시된 실시예에 있어서, 에어로졸-형성 챔버의 내벽에는 단일 방울 수집 공동 또는 홈(505)이 제공된다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 공동(505)은 실질적으로 공기 출구(125)를 에워싸는 환상 홈(annular groove)의 형태이다. 도 3 및 도 4의 공동(305, 307)이 그렇듯이, 공동(505)은 블라인드 공동(blind cavity)이다. 즉, 공동(505)은 에어로졸 발생 시스템의 외부로 연장되지 않는다.
공동(505)은 누설 방지 수단으로서 기능한다. 공동(505)은 에어로졸-형성 챔버(127)의 내벽에 축적된 액체 응축물 방울(503)을 수집한다. 공동(505)은 공기 출구를 향해 흐르는 액체 방울(503)을 위한 흐름 경로를 방해하기 위해 위치된다. 따라서, 액체 방울이 에어로졸 발생 시스템의 공기 출구 밖으로 누설되는 것으로부터 방지된다.
도 5 및 도 6에 있어서, 공동은 원형 환상 홈(circular annular groove)의 형태이다. 그러나, 공동은 소정의 적절한 단면 및 형상을 갖을 수 있다. 도 3 및 도 4에서와 같이, 도 5 및 도 6에 있어서, 공기 출구 종단에서 에어로졸 발생 시스템의 단면 치수는 W로서 도시되고 공기 출구 자체의 단면 치수는 w로서 도시된다. W 및 w는 상기한 바와 같이 소정의 적절한 값을 갖을 수 있다. 예컨대, W는 5㎜와 30㎜ 사이일 수 있고, w는 1㎜와 5㎜ 사이일 수 있다.
도 5 및 도 6에 있어서, 공동(505)은 환상 단면 폭 y로 도시된다. 폭 y는 고리를 형성하는 외부 원의 반경과 고리를 형성하는 내부 원의 반경 간의 차이이다. 치수 y는 바람직하기는 0.5㎜ 또는 1㎜ 또는 0.5㎜와 1㎜ 사이이다. 이 크기는 비록 에어로졸 발생 시스템이 회전되거나 수직으로 정렬될지라도, 충분한 양의 액체를 수집하는데 충분히 크지만, 모세관 현상에 의해 공동에서 액체를 가두기에 충분히 작기 때문에 이점으로 되는 것으로 발견되었다. 치수 y는 액체 에어로졸-형성 기질의 물리적 특성에 따라 선택될 수 있다.
공동은 또한 소정의 적절한 깊이 d를 갖을 수 있다. 예컨대, 공동의 깊이 d는 1㎜, 2㎜, 3㎜, 4㎜, 5㎜ 또는 1cm로도 될 수 있다. 깊이 d가 선택될 수 있어 공동(505)은 충분한 양의 액체를 수집할 수 있다. 깊이 d는 액체 에어로졸-형성 기질의 물리적 특성에 따라 선택될 수 있다. 공동은 전체 단면을 가로질러 동일한 깊이 d를 갖지 않을 수 있다.
도 5 및 도 6에 있어서, 공동(505)은 에어로졸 발생 시스템의 외부로부터 단면 거리 c에 위치되어 도시된다. 즉, 고리를 형성하는 외부 원과 에어로졸 발생 시스템의 외부로부터의 거리가 c이다. 거리 c는 소정의 값을 갖도록 선택될 수 있다. 마찬가지로, 공동(505)은 에어로졸 발생 시스템의 공기 출구(125)로부터 단면 거리 d에 위치되어 도시된다. 거리 d는 소정의 값을 갖도록 선택될 수 있다. 도 5 및 도 6에 있어서, 공동은 공기 출구 주위에 대칭적으로 위치된다. 그러나, 이는 상기 경우일 필요는 없고, 환상 공동은, 대신, 중심을 벗어날 수 있다. 모든 치수는, 예컨대 에어로졸 발생 시스템을 위한 원하는 크기 및 액체 에어로졸-형성 기질의 물리적 특성에 따라, 원하는 바와 같이 선택될 수 있다.
도 5 및 도 6에 있어서, 환상 공동은 공기 출구에 가깝게 위치된다. 이는 이러한 위치가 액체 방울을 수집하기 위해 가장 효과적으로 되도록 발견되기 때문에 바람직할 수 있다. 이는 에어로졸 발생 시스템에서의 기류가 공기 출구를 향해 액체 방울을 미는 경향을 갖을 수 있기 때문이다. 그러나, 공동은 에어로졸-형성 챔버의 어디에도 위치될 수 있다. 더욱이, 여러 동심 홈(concentric grooves)이 제공될 수 있다. 공동은 또한, 예컨대 하나 이상의 되돌림 통로(return passageways)를 매개로, 모세관 심지에 연결될 수 있다. 이는 공동에 수집되는 액체가 재순환될 수 있도록 한다. 다른 변형들이 가능하다.
도 3, 4, 5, 6에 도시된 실시예에 있어서, 공동 또는 공동들은 모세관 재료를 함유할 수 있다. 공동 또는 공동들은 실질적으로 모세관 재료로 채워질 수 있다. 공동의 모세관 재료는 공동에서 수집하는 액체 응축물을 유지하도록 구성된다. 이와 같은 방식에 있어서, 자유로운 액체의 양, 즉 흐름에 대해 자유로운 액체가 감소된다. 이러한 모세관 재료를 제공하는 것은 응축된 액체가 에어로졸 발생 시스템으로부터 누설될 가능성을 더욱 감소시킨다. 모세관 재료는 공동의 외부로 연장되어 모세관 심지에 연결될 수 있다. 예컨대, 모세관 재료는 되돌림 통로를 통해 연장될 수 있다. 이는 응축된 액체가 재순환될 수 있도록 한다.
모세관 재료는 액체를 유지하기 위해 적절한 소정의 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는 스폰지 또는 발포 재료, 발포 금속 또는 플라스틱 재료, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은, 예컨대 방사 또는 압출 섬유로 만들어진, 섬유 재료이다.
따라서, 도 3, 4, 5, 6에 도시된 실시예에 있어서, 누설 방지 수단은 하나 이상의 액체 수집 공동의 형태로 제공된다. 공동 또는 공동들은 응축된 액체 방울이 수집될 수 있도록 하고, 따라서 에어로졸 발생 시스템으로부터의 누설을 방지한다. 선택적으로, 수집된 액체는 모세관 심지로 되돌려 재순환될 수 있고, 따라서 낭비를 감소시킨다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도를 나타낸다. 도 7은 카트리지(113), 모세관 심지(117), 히터(119), 에어로졸-형성 챔버(127), 및 공기 출구(125)를 포함하는 마우스피스 종단(103)을 나타낸다. 다른 구성요소는 간단화를 위해 도 7에 도시되지 않는다.
도 7에 있어서, 기류가 화살표(701)에 의해 도식적으로 도시된다. 기류는 실질적으로 수직 방향으로 모세관 심지 및 히터를 가로질러 향하게 되는 것을 알 수 있다. 즉, 기류는 하우징 및 모세관 심지의 길이 축(longitudinal axis)에 대해 실질적으로 수직이다. 도 7에 있어서, 하우징의 하나의 내벽에는 갈고리형 부재(705; hooked member)가 제공된다. 갈고리형 부재(705)는 모세관 심지로부터 가장 먼 그 종단에서 갈고리(705a)를, 그리고 모세관 심지에 대해 가장 가까운 그 종단에서 경사부(705b)를 갖는다. 액체 방울(703)은 모세관 심지(117) 및 히터(119)와 공기 출구(125) 사이에서 갈고리형 부재(705)의 내측 상에 축적되는 것으로 도시된다. 갈고리형 부재(705)는 누설 방지 수단으로서 기능한다. 갈고리형 부재(705), 갈고리(705a)에서, 내벽 상에 수집되었을 응축된 액체 방울을 수집한다. 갈고리(705a)는 더욱 하류를 흐르는 것으로부터 액체 방울을 방지한다. 갈고리형 부재(705)는 수집된 액체 방울을 모세관 심지로 되돌려 보내기 위해 경사부(705b)의 형태로 재순환 경로를 제공한다.
도 7에 있어서, 기류는 모세관 심지 및 히터에 대해 실질적으로 수직하는 방향으로 향하는 것으로 도시된다. 그러나, 기류가 모세관 심지 및 히터에 대해 실질적으로 수직하는 방향이 아닐때에도 갈고리형 부재(705) 형태의 누설 방지 수단은 여전히 제공될 수 있다. 그러나, 기류 방향은 갈고리형 부재의 영역에서 형성되도록 응축된 액체 방울을 위한 경향이 있음을 의미하기 때문에, 갈고리형 부재는 도 7의 실시예에서 특히 효과적이다. 갈고리형 부재(705)는 소정의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 갈고리형 부재는 에어로졸 발생 시스템의 주변의 전부 또는 일부 주위에서 연장될 수 있다. 갈고리형 부재는 모세관 심지 및 히터와 공기 출구 사이에서 에어로졸 발생 시스템의 소정 길이를 따라 연장될 수 있다. 갈고리형 부재는 에어로졸-형성 챔버의 벽 상에 제공될 수 있다. 하나 이상의 갈고리형 부재가 제공될 수 있다.
갈고리형 부재의 경사부(705b)가 제공될 필요는 없다. 그러나, 경사부(705b)는 모세관 심지로 액체 방울을 되돌려 전달하는데 도움을 주기 때문에 유용하다. 경사부는 갈고리와 모세관 심지 사이에 축적되는 액체 방울을 방지한다. 경사부는 소정의 적절한 각도와 길이를 갖을 수 있다. 갈고리형 부재의 갈고리(705a)는 액체 방울을 수집한다. 갈고리는 소정의 적절한 형상을 갖을 수 있다. 갈고리의 형상은 예상되는 응축된 액체 방울의 크기에 따를 수 있다. 이는 액체 에어로졸-형성 기질의 물리적 특성에 의해 결정될 수 있다.
도 7에 도시된 실시예의 하나의 변형에 있어서, 갈고리형 부재(705)는 그 표면의 일부 또는 전부에 모세관 재료를 포함할 수 있다. 해당 모세관 재료는 갈고리형 부재 상에서 수집되는 액체 응축물을 유지하도록 배열된다. 해당 방식에 있어서, 자유로운 액체, 즉 흐름에 대해 자유로운 액체의 양이 감소된다. 이러한 모세관 재료를 제공하는 것은 응축된 액체가 에어로졸 발생 시스템으로부터 누설될 가능성을 더욱 감소시킨다. 모세관 재료는 모세관 심지로 응축된 액체 방울을 되돌려 전달하는데 도움을 준다. 모세관 재료는 모세관 심지와 접촉될 수 있다. 이는 액체가 재순환될 수 있도록 한다.
모세관 재료는 액체를 유지하기 위해 적절한 소정의 재료 또는 재료들의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는 스폰지 또는 발포 재료, 발포 금속 또는 플라스틱 재료, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은, 예컨대 방사 또는 압출 섬유로 만들어진, 섬유 재료이다.
따라서, 도 7에 도시된 실시예에 있어서, 누설 방지 수단은 갈고리형 부재의 형태로 제공된다. 갈고리형 부재는 액체 방울이 수집될 수 있도록 하고, 따라서 에어로졸 발생 시스템으로부터 액체 응축물의 누설을 방지한다. 선택적으로, 수집된 액체는 모세관 심지로 되돌려 재순환될 수 있고, 따라서 낭비를 감소시킨다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도를 나타낸다. 도 8은 카트리지(113), 모세관 심지(117), 히터(119), 에어로졸-형성 챔버(127) 및 공기 출구(125)를 포함하는 마우스피스 종단(103)을 나타낸다. 다른 구성요소는 간단화를 위해 도 8에 도시되지 않는다. 도 8에 있어서, 기류는 화살표(801)에 의해 도식적으로 도시된다.
도 8의 에어로졸 발생 시스템은 모세관 심지 및 히터의 하류 측 상에 위치된 임팩터(805; impactor)를 더 포함한다. 임팩터(805)는 액체 방울(803)이 임팩터의 상류 측 상에 가두어질 수 있도록 한다. 도 8에 있어서, 임팩터(805)는 포함될 필요가 없음에도 불구하고 상류 측 상에서 모세관 재료(807)를 포함한다. 도 8에 있어서, 모세관 재료(807)는, 직접 접촉이 선택적임에도 불구하고, 모세관 심지(117)와 직접 접촉된다. 접촉은 임팩터(805)에 의해 수집된 소정의 액체 방울이 모세관 심지로 되돌려 전달될 수 있도록 한다.
임팩터(805)는 누설 방지 수단으로서 기능한다. 임팩터는, 내벽 상에 수집될 수 있는, 액체 방울을 수집한다. 임팩터는 모세관 심지 및 히터의 에어로졸 발생 시스템 하류에서의 기류를 방해한다. 임팩터는 더 큰 방울을 수집하는 경향이 있다. 더 큰 방울은 대략 1.0㎛ 보다 더 큰 직경을 갖춘 방울일 수 있다. 대안적으로, 더 큰 방울은 대략 1.5㎛ 보다 더 큰 직경을 갖춘 방울일 수 있다. 이는 더 큰 방울이 가장 큰 관성을 갖고 따라서 임팩터 상에 수집되기에 가장 유력하기 때문이다. 더 작은 액체 방울은 임팩터 주위로 우회되는 기류에서 운송되는 경향이 있다. 그러나, 더 큰 액체 방울은 임팩터 주위에서 이러한 우회를 겪지 않을 수 있고 더 큰 방울은 대신 임팩터의 상류 측 상에 충돌한다.
임팩터가 적어도 그 상류 측 상에서 모세관 재료를 포함하면, 액체 방울은 더욱 용이하게 유지될 수 있다. 해당 방식에 있어서, 자유로운 액체, 즉 흐름에 대해 자유로운 액체의 양은 감소된다. 이러한 모세관 재료를 제공하는 것은 액체가 에어로졸 발생 시스템으로부터 누설될 가능성을 더욱 감소시킨다. 모세관 재료가 모세관 심지와 접촉되면, 이는 수집된 액체 방울이 모세관 심지로 되돌려 전달되도록 할 수 있다. 이는 액체가 재순환될 수 있도록 한다.
임팩터(805)는 소정의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 임팩터는 소정의 적절한 단면 형상 및 크기를 갖을 수 있다. 모세관 재료가 위치될 수 있는, 임팩터의 상류 표면은 소정의 적절한 형상 및 크기를 갖을 수 있다. 임팩터의 상류 표면의 크기는 수집되는 액체 방울의 크기에 영향을 미치게 된다. 작은 상류 표면 영역은 오직 가장 큰 방울만이 수집될 수 있도록 한다. 더 큰 상류 표면 영역은 더 작은 방울이 역시 수집될 수 있도록 한다. 따라서, 상류 표면의 크기는 액체 에어로졸-형성 기질의 원하는 에어로졸 특성과 물리적 특성에 따라 선택될 수 있다.
임팩터에 모세관 심지와 접촉되는 모세관 재료가 제공되면, 임팩터는 히터로부터 소정의 적절한 거리에 위치될 수 있다. 히터로부터의 거리는 임팩터 상에 수집된 방울의 크기에 영향을 미치게 된다. 임팩터에 모세관 심지와 접촉되는 모세관 재료가 제공되지 않으면, 임팩터는 모세관 심지 및 히터로부터 소정의 적절한 거리에 위치될 수 있다. 바람직하기는, 임팩터는 하나 이상의 지주(struts)에 의해 에어로졸-형성 챔버에 지지된다.
도 8에 있어서, 모세관 제료는 임팩터(805)의 상류 표면 상에 도시된다. 모세관 재료는 상류 표면의 전부 또는 일부 상에 제공될 수 있다. 모세관 재료는 부가적으로 또는 대안적으로 임팩터의 다른 표면 상에 제공될 수 있다. 모세관 재료는 액체를 유지하기 위해 적절한 소정의 재료 또는 재료들의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는 스폰지 또는 발포 재료, 발포 금속 또는 플라스틱 재료, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은, 예컨대 방사 또는 압출 섬유로 만들어진, 섬유 재료이다.
따라서, 도 8에 도시된 실시예에 있어서, 누설 방지 수단은 임팩터의 형태로 제공된다. 임팩터는 기류를 방해하고, 따라서 액체 방울이 수집될 수 있도록 한다. 이는 에어로졸 발생 시스템으로부터 누설을 방지 또는 적어도 감소시킨다. 선택적으로, 수집된 액체는 모세관 심지로 되돌려 재순환될 수 있고, 따라서 낭비를 감소시킨다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스 종단의 확대도를 나타낸다. 도 9는 카트리지(113), 모세관 심지(117), 히터(119), 에어로졸-형성 챔버(127), 및 공기 출구(125)를 포함하는 마우스피스 종단(103)을 나타낸다. 도 9에 있어서, 에어로졸-형성 챔버(127)는 벽(127a)과 출구(127b)를 구비하여 구성된다. 다른 구성요소는 간단화를 위해 도 9에 도시되지 않는다. 도 9에 있어서, 기류는 화살표(901)에 의해 도식적으로 도시된다.
도 9의 에어로졸 발생 시스템은 밀폐 부재(905; closure member)를 더 포함한다. 이러한 실시예에 있어서, 밀폐 부재는 샤프트(905b) 상에 지지된 밀폐판(905a)을 구비하여 구성된다. 밀폐판(905a)은 실질적으로 시스템의 길이 축에 대해 수직이다. 샤프트(905b)는 시스템의 길이 축에 대해 실질적으로 평행이다. 샤프트(905b)는 하나 이상의 지주(905c; struts)에 의해 에어로졸 발생 시스템 내부에 지지된다. 도 9에 있어서, 밀폐 부재(905)는 개방 위치(open position)로 도시된다. 화살표(907)에 의해 도시된 바와 같이, 밀폐 부재는 에어로졸-형성 챔버를 향해 폐쇄 위치(closed position)로 이동할 수 있다.
밀폐 부재(905)는 누설 방지 수단으로서 기능한다. 에어로졸 발생 시스템이 사용 중에 있을 때, 밀폐 부재(905)는 (도 9에 도시된 바와 같이) 개방 상태에 있게 된다. 기류 경로가 에어로졸-형성 챔버를 매개로 공기 입구와 공기 출구 사이에 제공된다. 화살표(901)에 의해 도시된 바와 같이 공기는 에어로졸-형성 챔버 출구(127b)를 통해 흘러 밀폐판(905a) 주위에서 우회한다. 에어로졸 발생 시스템이 사용 중에 있지 않을 때, 밀폐 부재(905)는 폐쇄 위치(도시되지 않았음)로 이동할 수 있다. 폐쇄 위치에서, 밀폐판(905a)은 에어로졸-형성 챔버의 벽(127a)에 인접하게 되고, 따라서 에어로졸-형성 챔버를 밀봉한다. 에어로졸-형성 챔버의 내벽에 응축되는 소정의 액체 방울은 출구(127b)가 밀봉되기 때문에 에어로졸 발생 시스템의 외부로 누설될 수 없다. 이는 에어로졸 발생 시스템이 사용 후 냉각되고 에어로졸-형성 챔버에 남아있는 소정의 에어로졸이 액체 방울로 응축되도록 시작되기 때문에 특히 유용하다.
밀폐 부재(905)는 사용자에 의해 수동으로 동작될 수 있다. 예컨대, 샤프트(905b)에는 나사산이 형성될 수 있고 나사산이 형성된 너트(도시되지 않았음)와 협동할 수 있다. 사용자가 하나의 방향으로 밀폐 부재를 회전시킴에 따라, 밀폐 부재는 에어로졸-형성 챔버를 향해 가서 폐쇄 위치로 이동하게 된다. 사용자가 반대 방향으로 밀폐 부재를 회전시킴에 따라, 밀폐 부재는 에어로졸-형성 챔버로부터 멀어져서 개방 위치로 이동하게 된다. 따라서, 사용자는 에어로졸 발생 시스템을 이용하기 전에 개방 위치로 밀폐 부재를 설정할 수 있고, 사용 후 폐쇄 위치로 밀폐 부재를 설정할 수 있다.
대안적으로, 밀폐 부재(905)는 전기적으로 동작할 수 있다. 다시, 샤프트(905b)에는 나사산이 형성될 수 있고 나사산이 형성된 너트(도시되지 않았음)와 협동할 수 있다. 예컨대, 사용자가 에어로졸 발생 시스템을 사용하는 것에 대해 관여할 때, 사용자는 "온(on)" 위치로 스위치(도시되지 않았음)를 이동시킬 수 있다. 이어, 전기 회로는 개방 위치로 밀폐 부재(905)를 이동시키기 위해, 예컨대 모터 또는 전자기 액츄에이터인, 액츄에이터를 활성화시킬 수 있다. 이어, 사용 후, 사용자는 스위치(도시되지 않았음)를 "오프(off)" 위치로 이동시킬 수 있다. 이어, 전기 회로는 폐쇄 위치로 밀폐 부재를 이동시키기 위해 모터를 활성화시킬 수 있다. 대안적으로, 전기 회로는 폐쇄 위치로 밀폐 부재를 이동시키기 위해 모터를 자동적으로 활성화시킬 수 있다. 예컨대, 전기 회로는 마지막 퍼프 이후의 시간을 모니터하기 위해 구성될 수 있다. 해당 시간이 미리 결정된 임계 값에 도달하면, 이는 사용자가 에어로졸 발생 시스템의 이용을 종료했음을 나타내게 된다. 이어, 전기 회로는 폐쇄 위치로 밀폐 부재를 이동시키기 위해 모터를 활성화시킬 수 있다.
밀폐 부재는 소정의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 밀폐판은 에어로졸-형성 챔버의 출구를 실질적으로 밀봉할 수 있는 한에는 소정의 적절한 표면 영역을 갖을 수 있다. 이미 언급된 바와 같이, 샤프트(905b)에는 나사산이 형성될 수 있고, 나사산이 형성된 너트와 협동할 수 있다. 밀폐 및 개방 위치 사이에서 밀폐 부재를 이동시키기 위한 대안적 수단이 제공될 수 있다.
(도 9에 도시된 바와 같이) 개방 위치에서 밀폐 부재의 위치는 밀폐판(905a)이 도 8에 도시된 것과 같이 임팩터로서 기능할 수 있음을 의미한다. 이는 밀폐 부재가 개방 위치에 있을 때 모세관 심지 및 히터로부터 밀폐판(905a)의 거리에 의존하게 된다. 따라서, 밀폐 부재(905)는 이중 기능성을 갖을 수 있다. 밀폐판(905a)에는 그 상류 표면의 몇몇 또는 전부 상에 모세관 재료가 제공될 수 있다. 이는 밀폐판(905a)에 의해 수집된 소정의 액체 방울이 유지될 수 있도록 하고 자유로운 액체의 양을 최소화하게 된다. 모세관 재료는 수집된 액체 방울을 위한 되돌림 경로를 제공할 수 있다. 예컨대, 밀폐 부재가 폐쇄 위치에 있을 때, 밀폐판(905a) 상의 모세관 재료는 에어로졸-형성 챔버의 벽(127a)의 내부 상의 모세관 재료와 접촉할 수 있고, 따라서 액체가 모세관 심지를 향해 되돌려 보내질 수 있도록 한다. 모세관 재료는 액체를 유지하기 위해 적절한 소정의 재료 또는 재료의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는 스폰지 또는 발포 재료, 발포 금속 또는 플라스틱 재료, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은, 예컨대 방사 또는 압출 섬유로 만들어진, 섬유 재료이다.
따라서, 도 9에 도시된 실시예에 있어서, 누설 방지 수단은 밀폐 부재의 형태로 제공된다. 밀폐 부재는 에어로졸 발생 시스템이 사용 중에 있지 않을 때 에어로졸-형성 챔버를 실질적으로 밀봉할 수 있도록 한다. 이는 액체 방울이 에어로졸 발생 시스템의 외부로 누설되는 것을 방지한다. 선택적으로, 밀폐 부재 상에 수집되는 소정의 액체는 모세관 심지로 되돌려 재순환될 수 있고, 따라서 낭비를 감소시킨다.
상기 실시예에 있어서, 모세관 재료는 누설 방지 수단과 함께 제공될 수 있다. 그러나, 모세관 재료는, 사실 상, 그 자체 만으로 누설 방지 수단으로서 기능하기 위해 단독으로 제공될 수 있다. 모세관 재료는 액체를 유지하기 위해 적절한 소정의 재료 또는 재료들의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는 스폰지 또는 발포 재료, 발포 금속 또는 플라스틱 재료, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은, 예컨대 방사 또는 압출 섬유로 만들어진, 섬유 재료이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 시스템으로부터 응축된 액체의 누설을 방지 또는 감소시키기 위한 누설 방지 수단을 포함한다. 누설 방지 수단의 실시예가 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명되었다. 하나의 실시예와 관련하여 설명된 특징은 또한 다른 실시예에 적용할 수 있다. 예컨대, 에어로졸 발생 시스템에는 1실시예에 따른 누설 방지 수단뿐만 아니라 다른 실시예에 따른 누설 방지 수단이 제공될 수 있다.

Claims (12)

  1. 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템으로, 시스템이:
    에어로졸-형성 챔버와;
    에어로졸 발생 시스템으로부터 액체 에어로졸 응축물의 누설을 방지 또는 감소시키도록 구성된 누설 방지 수단;을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    누설 방지 수단이, 에어로졸-형성 기질으로부터 형성된 액체 응축물을 수집하기 위해, 에어로졸-형성 챔버의 벽에 적어도 하나의 공동을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 공동이 모세관 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
  4. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
    누설 방지 수단이 에어로졸-형성 기질로부터 형성된 액체 응축물의 방울을 수집하기 위해 적어도 하나의 갈고리형 부재를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    적어도 하나의 갈고리형 부재가 에어로졸-형성 기질으로부터 형성된 액체 응축물의 수집된 방울을 재순환시키기 위한 재순환 경로를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    적어도 하나의 갈고리형 부재가 모세관 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
  7. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
    누설 방지 수단이 에어로졸-형성 기질로부터 형성되는 액체의 방울을 수집하기 위해 에어로졸-형성 챔버에서의 기류를 방해하기 위한 임팩터를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    임팩터가 모세관 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
  9. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
    누설 방지 수단은 에어로졸 발생 수단이 사용 중에 있지 않을 때 에어로졸-형성 챔버를 실질적으로 밀봉하기 위한 밀폐 부재를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
  10. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 액체 저장부를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
  11. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
    모세관 현상에 의해 액체 에어로졸-형성 기질을 운반하기 위한 모세관 심지를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
  12. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
    에어로졸 발생 시스템이 전기적으로 동작되고, 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 전기 히터를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 에어로졸 발생 시스템.
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