KR20150143892A - 에어로졸 형성 기재 및 에어로졸 전달 시스템 - Google Patents

Abstract

유도 가열 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 형성 기재가 제공되어 있다. 에어로졸 형성 기재는, 에어로졸 형성 기재의 가열시 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질, 및 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 제1 서셉터 물질을 포함하고 있다. 적어도 제1 서셉터 물질은 고체 물질에 열적으로 인접하여 배열되어 있다. 에어로졸 형성 기재는, 제1 서셉터 물질의 제1 퀴리 온도 보다 낮은 제2 퀴리 온도를 갖는 적어도 제2 서셉터 물질을 더 포함하고 있다. 제2 서셉터 물질의 제2 퀴리 온도는 제1 서셉터 물질의 제1 퀴리 온도의 미리 정해진 최대 가열 온도에 대응한다. 또한 에어로졸 전달 시스템이 기재되어 있다.

Description

에어로졸 형성 기재 및 에어로졸 전달 시스템{AEROSOL-FORMING SUBSTRATE AND AEROSOL-DELIVERY SYSTEM}

본 발명은 유도 가열 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 형성 기재에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 에어로졸 전달 시스템에 관한 것이다.

종래 기술에는, 에어로졸 형성 기재와 유도 가열 장치를 포함하는 에어로졸 전달 시스템이 공지되어 있다. 유도 가열 장치는, 서셉터 물질에 발열 와류를 유도하는 교번 전자기장을 생성하는 유도원을 포함하고 있다. 서셉터 물질은 에어로졸 형성 기재와 열적으로 인접해 있다. 이어서, 가열된 서셉터 물질은, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물질을 포함하는 에어로졸 형성 기재를 가열한다. 당 기술분야에서는, 에어로졸 형성 기재의 적절한 가열을 보장하도록 서셉터 물질을 위한 다양한 구성이 제공된 에어로졸 형성 기재에 대한 많은 구현예들이 설명되어 왔다. 따라서, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물의 만족스러운 방출을 위한 에어로졸 형성 기재의 작동 온도를 구하고자 하였다.

그러나, 효율적인 방식으로 에어로졸 형성 기재의 작동 온도를 제어할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유도 가열 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 형성 기재가 제공되어 있다. 에어로졸 형성 기재는, 에어로졸 형성 기재의 가열시 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질, 및 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 제1 서셉터(susceptor) 물질을 포함하고 있다. 상기 적어도 제1 서셉터 물질은 고체 물질에 열적으로 인접하여 배열되어 있다. 에어로졸 형성 기재는, 제1 서셉터 물질의 제1 퀴리 온도보다 낮은 제2 퀴리 온도를 갖는 적어도 제2 서셉터 물질을 더 포함하고 있다. 제2 서셉터 물질의 제2 퀴리 온도는 미리 정해진 제1 서셉터 물질의 최대 가열 온도에 대응한다.

서로 구별되는 제1 및 제2 퀴리 온도를 갖는 적어도 제1 및 제2 서셉터 물질을 제공하여, 에어로졸 형성 기재의 가열과 가열의 온도 제어가 분리될 수도 있다. 제1 서셉터 물질은 열 손실에 관하여 최적화될 수도 있지만, 제2 서셉터 물질은 온도 제어에 관하여 최적화될 수도 있다. 제2 서셉터 물질은 임의의 현저한 가열 특성을 가질 필요가 없다. 제2 서셉터 물질은 미리 정해진 제1 서셉터 물질의 최대 가열 온도에 대응하는 제2 퀴리 온도를 갖는다. 최대 가열 온도는 상기 고체 물질의 국부적 태움이 피해지도록 정의될 수도 있다. 가열에 대해 최적화될 수도 있는 제1 서셉터 물질은 미리 정해진 최대 가열 온도보다 높은 제1 퀴리 온도를 가질 수도 있다. 상기 가열과 온도 제어 기능의 분리하여, 에어로졸 형성 기재의 양에 대하여, 적어도 제1 및 제2 서셉터 물질 각각의 농도의 최적화를 가능하게 한다. 따라서, 예를 들면 온도 제어를 위한 도구로서 작용하는 제2 서셉터 물질의 중량 기준 농도는, 주된 기능이 에어로졸 형성 기재의 가열인 제1 서셉터 물질의 중량 기준 농도보다 낮도록 선택될 수도 있다. 상기 가열과 온도 제어 기능의 분리하여, 고체 물질의 제형 및 또는 포장 밀도와 같은 특정 요건들에 따라 에어로졸 형성 기재 내부 또는 주위에 적어도 제1 및 제2 서셉터 물질을 최적으로 분포시키는 것을 가능하게 한다. 제2 서셉터 물질이 자신의 제2 퀴리 온도에 도달하였으면, 그 자기 특성이 변한다. 제2 퀴리 온도에서 제2 서셉터 물질은 강자성으로부터 상자성으로 상이 가역적으로 변한다. 에어로졸 형성 기재의 유도 가열 동안, 이러한 제2 서셉터 물질의 상 변화는 온라인으로 검출될 수도 있고 유도 가열이 자동 중단될 수도 있다. 따라서, 비록 에어로졸 형성 기재의 가열에 대해 책임이 있는 제1 서셉터 물질이 미리 정해진 최대 가열 온도보다 높은 제1 퀴리 온도를 가진다 하더라도, 에어로졸 형성 기재의 과열을 피할 수도 있다. 유도 가열이 중단된 후, 제2 서셉터 물질은 자신의 제2 퀴리 온도보다 낮은 온도에 도달할 때까지 냉각되며, 이러한 낮은 온도에서는 강자성이 다시 회복된다. 이러한 상 변화는 온라인으로 검출될 수도 있고 유도 가열이 다시 활성화될 수도 있다. 따라서, 에어로졸 형성 기재의 유도 가열은 유도 가열 장치의 활성화와 비 활성화의 반복에 대응한다. 상기 온도 제어가 비접촉으로 달성된다. 바람직하게는 유도 가열 장치 내에 이미 통합되어 있는 회로와 전자기기들 이외에 아무런 추가 회로와 전자기기가 필요하지 않다.

도 1은 유도 가열 장치와 가열실에 삽입된 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 전달 시스템의 개략도이고;
도 2는 미립자 구성의 제1 및 제2 서셉터 물질을 갖는 에어로졸 형성 기재의 제1 구현예를 보여주고 있고;
도 3은 필라멘트 구성의 제1 서셉터 물질과 조합된 미립자 구성의 제2 서셉터 물질을 갖는 에어로졸 형성 기재의 제2 구현예를 보여주고 있고;
도 4는 미립자 구성의 제1 및 제2 서셉터 물질이 조립되어서 단일 구조를 형성하는, 에어로졸 형성 기재의 다른 구현예를 보여주고 있고; 그리고
도 5는 메쉬형 구성의 제1 서셉터 물질과 조합된 미립자 구성의 제2 서셉터 물질을 갖는 에어로졸 형성 기재의 추가 구현예를 보여주고 있다.

에어로졸 형성 기재는, 바람직하게는, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질이다. 본원에서 사용되는 바와 같은 고체라는 용어는, 담체 물질 상에 제공될 수 있는, 고체 물질, 반고체 물질, 및 심지어 액체 성분을 포함하고 있다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출된다. 에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재를 함유하는 니코틴은 니코틴 염 매트릭스일 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 식물계 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수도 있고, 바람직하게는, 담배 함유 물질은, 가열시 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유한다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 물질을 포함할 수도 있다. 균질화된 담배 물질은 미립자로 된 담배를 응집하여 형성될 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는, 대안으로, 비-담배 함유 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 물질을 포함할 수도 있다.

에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제(aerosol-former)를 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성제는, 사용시, 조밀하고도 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하며 유도 가열 장치의 작동 온도에서의 열적 감성에 실질적으로 저항하는 것으로 알려져 있는 임의의 적절한 화합물 또는 화합물들의 혼합물일 수도 있다. 적절한 에어로졸 형성제는, 당 기술분야에 공지되어 있으며, 이들에만 한정되는 것은 아니지만, 다가 알코올, 예컨대, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린; 다가 알코올의 에스테르, 예컨대, 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트; 및 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르, 예컨대, 디메틸 도데칸디오에이트 및 디메틸 테트라데칸디오에이트를 포함하고 있다. 특히 바람직한 에어로졸 형성제는, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물, 예컨대, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 및 가장 바람직하게는, 글리세린이다.

에어로졸 형성 기재는 향미제 같은 기타 첨가제와 성분을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는, 바람직하게는, 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함하고 있다. 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성제는 글리세린이다. 에어로졸 형성 기재에 열적으로 인접해 있는 서셉터 물질은, 더욱 효율적인 가열을 가능하게 하며, 따라서, 더욱 높은 작동 온도에 도달할 수 있게 한다. 높은 작동 온도는 글리세린이 에어로졸 형성제로서 사용될 수 있게 하며, 이는 공지된 시스템에서 사용되는 에어로졸 형성제에 비해 개선된 에어로졸을 제공하고 있다.

본 발명에 따른 에어로졸 형성 기재의 한 구현예에서, 제2 서셉터 물질의 제2 퀴리 온도는, 유도 가열되는 경우 에어로졸 형성 기재의 전체 평균 온도가 240℃를 초과하지 않도록 선택될 수도 있다. 여기서, 에어로졸 형성 기재의 전체 평균 온도는 에어로졸 형성 기재의 주변 영역들과 중심 영역들에서의 다수의 온도 측정값들의 산술 평균으로서 정의된다. 전체 평균 온도의 최대값을 미리 정의하여, 에어로졸 형성 기재를 에어로졸의 최적의 생산에 맞출 수도 있다.

에어로졸 형성 기재의 다른 구현예에서, 제2 서셉터 물질의 제2 퀴리 온도는, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질을 포함하는 에어로졸 형성 기재의 국부적 과열을 피하기 위해 370℃를 초과하지 않도록 선택된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 에어로졸 형성 기재에 포함된 제1 및 제2 서셉터 물질은 서로 다른 기하학적 구성을 가질 수도 있다. 따라서, 제1 및 제2 서셉터 물질 중 적어도 하나는 각각 미립자(particulate), 필라멘트(filament), 또는 메쉬형(mesh-like) 구성일 수도 있다. 서로 다른 기하학적 구성을 가져서, 제1 및 제2 서셉터 물질은 해당하는 에어로졸 생성 최적화를 위한 특정 방식으로 특정 기능에 맞춰질 수도 있다. 따라서, 열 전달을 개선시키기 위해서, 예를 들면 가열 기능을 갖는 제1 서셉터 물질은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질에 큰 표면적을 제공하는 기하학적 구성을 가질 수도 있다. 온도 제어 기능을 갖는 제2 서셉터 물질은 매우 큰 표면적을 가질 필요가 없다. 서로 다른 기하학적 구성을 가져서, 제1 및 제2 서셉터 물질은 각각, 최적의 방식으로 특정 작업을 수행할 수도 있도록 에어로졸 형성 기재 내에 포함된 고체 물질에 대하여 배열되어 있을 수도 있다.

따라서, 본 발명에 따른 에어로졸 형성 기재의 한 구현예에서, 제1 및 제2 서셉터 물질 각각 중 적어도 하나는 미립자 구성일 수도 있다. 상기 입자들은, 바람직하게는, 10㎛ 내지 100㎛의 구형 상당 직경(equivalent spherical diameter)을 가지고, 에어로졸 형성 기재 전체에 걸쳐서 분포되어 있다. 구형 상당 직경은 불규칙적인 형상의 입자들과 함께 사용되며, 상당 부피의 구의 직경으로서 정의된다. 선택된 크기에서, 미립자들은, 필요시 에어로졸 형성 기재 기재 전체에 걸쳐서 분포되어 있을 수도 있고, 에어로졸 형성 기재 내에서 단단히 보유될 수도 있다. 미립자들은, 대략 균질하게 분포되어 있을 수도 있고, 또는 에어로졸 형성 기재의 중심 축으로부터 에어로졸 형성 기재의 주변으로 분포 구배를 가질 수도 있고, 또는 국부적으로 농도 피크들이 있는 에어로졸 형성 기재 전체에 걸쳐서 분포되어 있을 수도 있다.

에어로졸 형성 기재의 다른 구현예에서, 제1 및 제2 서셉터 물질 모두 미립자 구성일 수도 있고 조립되어서 단일 구조를 형성할 수도 있다. 본 문맥상 “조립되어서 단일 구조를 형성”한다는 표현은, 미립자로 된 제1 및 제2 서셉터 물질이 규칙 또는 불규칙 형상의 입자(granule)들로 응집하는 것을 포함할 수도 있으며, 이 입자들은 미립자로 된 제1 및 제2 서셉터 물질 각각 보다 큰 구형 상당 직경을 갖는다. 또한 그것은 미립자로 된 제1 및 제2 서셉터 물질 각각을 다소 균질하게 혼합하는 것과 선택 사항으로 상기 압축된 입자 혼합물을 단일 필라멘트나 와이어 구조로 소결하는 것을 포함할 수도 있다. 미립자로 된 제1 및 제2 서셉터 물질이 바로 근접하는 것이 심지어 더 정확한 온도 제어에 대해서도 이점을 가질 수도 있다.

에어로졸 형성 기재의 추가 구현예에서, 제1 및 제2 서셉터 물질 각각 중 적어도 하나는 필라멘트 구성일 수도 있고 에어로졸 형성 기재 내에 배열되어 있을 수도 있다. 또 다른 구현예에서, 필라멘트 형상의 제1 또는 제2 서셉터 물질은, 에어로졸 형성 기재 내에 연장되어 있을 수도 있다. 필라멘트 구성은 해당 물질의 제조, 기하학적 규칙성 및 재현성에 관한 장점을 가질 수도 있다. 기하학적 규칙성 및 재현성은 온도 제어와 통제된 국부 가열 모두에 있어서 장점을 가진 것으로 입증될 수도 있다.

본 발명에 따른 에어로졸 형성 기재의 또 다른 구현예에서, 제1 및 제2 서셉터 물질 중 적어도 하나는 에어로졸 형성 기재 내부에 배열되어 있는 메쉬형 구성일 수도 있다. 대안적으로, 메쉬형 구성의 서셉터 물질은, 고체 물질을 위한 포위부(encasement)를 적어도 부분적으로 형성할 수도 있다. "메쉬형 구성"이라는 용어는 그를 통해 불연속부들을 갖는 층들을 포함하고 있다. 예를 들어, 층은 스크린, 메쉬, 격자, 또는 천공된 호일일 수도 있다.

에어로졸 형성 기재의 다른 추가 구현예에서, 제1 및 제2 서셉터 물질은 조립되어서 메쉬형 구조부를 형성할 수도 있다. 메쉬형 구조부는 예를 들어 에어로졸 형성 기재 내에 축방향으로 연장되어 있을 수도 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 서셉터 물질의 메쉬형 구조부는 고체 물질을 위한 포위부를 적어도 부분적으로 형성할 수도 있다. "메쉬형 구조"라는 용어는, 제1 및 제2 서셉터 물질로부터 조립될 수도 있으며 그를 통해 스크린, 메쉬, 격자, 또는 천공된 호일을 비롯한 불연속부들을 갖는 모든 구조를 가리킨다.

상술한 에어로졸 형성 기재의 구현예들에 있어서는 제1 및 제2 서셉터 물질이, 서로 구별되는 기하학적 구성을 가질 수도 있지만, 예를 들어, 에어로졸 형성 기재를 제조하기 위해서는, 제1 및 제2 서셉터 물질이 유사한 기하학적 구성을 갖는 것이 바람직할 수도 있다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서 에어로졸 형성 기재는, 대략 원통 형상일 수도 있고, 예를 들어 겉포장재(overwrap) 같은 관형 포장재(tubular casing)에 의해 에워싸여 있을 수도 있다. 예를 들어, 겉포장재 같은 관형 포장재는, 에어로졸 형성 기재의 형상을 안정화하고, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질, 및 제1 및 제2 서셉터 물질의 갑작스러운 해리를 방지하는 데 일조할 수도 있다.

에어로졸 형성 기재는 마우스피스에 부착될 수도 있고, 마우스피스는 선택 사항으로 필터 플러그를 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재의 가열시 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질과 제1 및 제2 서셉터 물질을 포함하는 에어로졸 형성 기재, 및 마우스피스는 조립되어 구조부를 형성할 수도 있다. 새로운 에어로졸 형성 기재가 유도 가열 장치와 함께 사용될 때마다, 사용자에게는 새로운 마우스피스가 자동으로 공급되며, 이는 위생 관점에서 볼 때 바람직할 수도 있다. 선택 사항으로, 마우스피스에는, 에어로졸 형성 기재의 조성에 따라 선택될 수도 있는 필터 플러그가 제공될 수도 있다.

본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템은, 전술한 구현예들 중 임의의 하나에 따른 에어로졸 형성 기재와 유도 가열 장치를 포함하고 있다. 이러한 에어로졸 전달 시스템에 의하면, 에어로졸의 과열을 회피할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재의 유도 가열과 온도 제어 모두 비접촉으로 달성할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재의 유도 가열을 제어하기 위해 유도 가열 장치 내에 이미 통합되어 있는 회로와 전자기기들이 동시에 상기 기재의 온도 제어를 위해 사용될 수도 있다.

에어로졸 전달 시스템의 다른 구현예에서, 유도 가열 장치에는, 에어로졸 형성 기재의 가열의 폐쇄 루프형 제어에 적합한 전자 제어 회로가 제공되어 있을 수도 있다. 따라서, 온도 제어 기능을 수행하는 제2 서셉터 물질이 제2 퀴리 온도에 도달한 경우, 그것은 자기 특성이 강자성으로부터 상자성으로 변하며, 가열이 중단될 수도 있다. 제2 서셉터 물질이 제2 퀴리 온도 아래로 냉각된 경우, 이 물질의 자기 특성은 강자성으로부터 상자성으로 다시 변하고, 에어로졸 형성 기재의 유도 가열이 자동으로 재차 계속될 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 에어로졸 형성 기재의 경우, 에어로졸 형성 기재의 가열은 제2 퀴리 온도와 제2 퀴리 온도 아래 온도 사이에서 진동하는 온도에서 수행될 수도 있으며, 여기서 제2 서셉터 물질은 강자성이 다시 회복된다.

에어로졸 형성 기재는 유도 가열 장치의 가열실 내부에 방출가능하게 보유되어서, 에어로졸 형성 기재에 부착될 수도 있는 마우스피스가 상기 유도 가열 장치로부터 적어도 부분적으로 돌출할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재와 마우스피스는 조립되어서 구조부를 형성할 수도 있다. 새로운 에어로졸 형성 기재가 유도 가열 장치의 가열실 내로 삽입될 때마다, 사용자에게는 새로운 마우스피스가 자동으로 공급된다.

에어로졸 형성 기재와 에어로졸 전달 시스템의 전술한 구현예들은, 일정한 비율로 된 것은 아닌 개략적으로 도시된 첨부 도면을 참조하여 다음에 따르는 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

유도 가열은, 패러데이(Faraday) 유도 법칙과 옴(Ohm)의 법칙에 의해 기술되는 공지된 현상이다. 더욱 구체적으로, 패러데이 유도 법칙은, 전도체의 자기 유도가 변하면, 그 전도체의 전기장이 변하는 것을 나타낸다. 이 전기장은 전도체에서 생성되므로, 와류(eddy current)로 공지된 전류가 옴의 법칙에 따라 전도체에 흐른다. 와류는 전류 밀도와 전도체 고유저항에 비례하는 열을 발생시킨다. 유도 가열될 수 있는 전도체는 서셉터(susceptor) 물질이라고 공지되어 있다. 본 발명은, 예를 들어, LC 회로 같은 AC원으로부터 교번하는 전자기장을 발생시킬 수 있는 유도 코일 같은 유도 가열원을 구비하고 있는 유도 가열 장치를 채택한다. 발열 와류는, 에어로졸 형성 기재의 가열시 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있고 에어로졸 형성 기재에 포함된 고체 물질에 열적으로 인접해 있는 서셉터 물질에서 생성된다. 본원에서 사용되는 바와 같은 고체라는 용어는, 담체 물질 상에 제공될 수 있는, 고체 물질, 반고체 물질, 및 심지어 액체 성분을 포함하고 있다. 서셉터 물질로부터 고체 물질로의 일차 열 전달 기구는, 전도, 방사, 및 가능한 경우에는 대류일 수 있다.

개략적인 도 1에서는, 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 예시적인 한 구현예가 참조 번호 100으로 지정되어 있다. 에어로졸 전달 시스템(100)은, 유도 가열 장치(2) 및 이와 연결되어 있는 에어로졸 형성 기재(1)를 포함하고 있다. 유도 가열 장치(2)는, 축전기(22) 또는 배터리를 수용하기 위한 축전기실(21)을 갖는 세장 관형 하우징(20), 및 가열실(23)을 포함할 수도 있다. 가열실(23)은, 예시적인 구현예에서 도시한 바와 같이, 전자 회로(32)에 전기적으로 연결되어 있는 유도 코일(31)에 의해 구성될 수도 있는 유도 가열원을 구비할 수도 있다. 전자 회로(32)는, 예를 들어, 가열실(23)의 축방향 연장부의 경계를 한정하는 인쇄 회로 기판(33) 상에 제공될 수도 있다. 유도 가열에 필요한 전력은, 축전기실(21) 내에 수용되며 전자 회로(32)에 전기적으로 연결되어 있는 축전기(22) 또는 배터리에 의해 제공된다. 가열실(23)은, 에어로졸 형성 기재(1)가 내부에 방출가능하게 보유될 수도 있고 원하는 경우에 쉽게 제거되어 다른 에어로졸 형성 기재(1)로 대체될 수도 있게 하는 내부 단면을 갖는다.

에어로졸 형성 기재(1)는, 대략 원통 형상일 수도 있고, 예를 들어, 겉포장재(overwrap) 같은 관형 포장재(casing; 15)에 의해 에워싸여 있을 수도 있다. 예를 들어, 겉포장재 같은 관형 포장재(15)는, 에어로졸 형성 기재(1)의 형상을 안정화하고, 에어로졸 형성 기재(1)의 내용물의 갑작스러운 손실을 방지하는 데 일조할 수도 있다. 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템(100)의 예시적인 구현예에서 도시한 바와 같이, 에어로졸 형성 기재(1)는 마우스피스(16)에 연결될 수도 있고, 이때, 가열실(23)에 삽입된 에어로졸 형성 기재(1)가 가열실(23)로부터 적어도 부분적으로 돌출된다. 마우스피스(16)는, 에어로졸 형성 기재(1)의 조성에 따라 선택될 수도 있는 필터 플러그(17)를 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재(1)와 마우스피스(16)는 조립되어서 구조부를 형성할 수도 있다. 새로운 에어로졸 형성 기재(1)가 유도 가열 장치(2)와 함께 사용될 때마다, 사용자에게는 새로운 마우스피스(16)가 자동으로 공급되는데, 이는 위생 관점에서 볼 때 바람직할 수도 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 유도 코일(31)은, 유도 가열 장치(2)의 하우징(20) 부근에서 가열실(23)의 주변 영역에 배열되어 있을 수도 있다. 유도 코일(31)의 권선은, 에어로졸 형성 기재(1)를 수용할 수 있는 가열실(23)의 자유 공간을 에워싸고 있다. 에어로졸 형성 기재(1)는, 가열실(23) 내부에 제공될 수도 있는, 정지부에 도달할 때까지 유도 가열 장치(2)의 관형 하우징(20)의 개방 말단으로부터 가열실(23)의 자유 공간 내에 삽입될 수도 있다. 정지부는, 관형 하우징(20)의 내벽으로부터 돌출되어 있는 적어도 하나의 러그(lug)에 의해 구성될 수도 있고, 또는 도 1의 예시적인 구현예에서 도시한 바와 같이, 가열실(23)의 경계를 축방향으로 한정하는 인쇄 회로 기판(33)에 의해 구성될 수도 있다. 삽입된 에어로졸 형성 기재(1)는, 예를 들어, 관형 하우징(20)의 개방 말단 부근에 제공될 수도 있는, 환형 밀봉 개스킷(26)에 의해 가열실(23) 내에서 방출가능하게 보유될 수도 있다.

에어로졸 형성 기재(1), 및 선택 사항인 필터 플러그(17)를 구비하는 선택 사항인 마우스피스(16)는, 공기에 투과성이다. 유도 가열 장치(2)는, 관형 하우징(20)을 따라 분포되어 있을 수도 있는, 다수의 환기부(24)를 포함할 수도 있다. 인쇄 회로 기판(33)에 제공될 수도 있는 공기 통로(34)는 환기부(24)로부터 에어로졸 형성 기재(1)로의 기류를 가능하게 한다. 유도 가열 장치(2)의 대안적인 구현예들에서는, 인쇄 회로 기판(33)을 생략할 수도 있어서, 관형 하우징(20)의 환기부(24)로부터의 공기가 거의 방해받지 않고 에어로졸 형성 기재(1)에 도달할 수도 있다는 점에 유의한다. 유도 가열 장치(2)는, 인입 공기가 검출되는 경우 전자 회로(32)와 유도 코일(31)을 활성화하기 위한 기류 센서(도 1에는 미도시함)를 구비할 수도 있다. 기류 센서는, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(33)의 공기 통로들(34) 중 하나 또는 환기부들(24) 하나 부근에 제공될 수도 있다. 따라서, 사용자는, 에어로졸 형성 기재(1)의 유도 가열을 개시하도록 마우스피스(16)를 흡인할 수도 있다. 가열시, 에어로졸 형성 기재(1)에 포함된 고체 물질에 의해 방출되는 에어로졸은, 에어로졸 형성 기재(1)를 통해 흡인되는 공기와 함께 흡입될 수도 있다.

도 2는, 일반적으로 참조 번호 1로 지정된 에어로졸 형성 기재의 제1 구현예를 개략적으로 보여주고 있다. 에어로졸 형성 기재(1)는 예를 들어 겉포장재 같은 대략 관형 포장재(15)를 포함할 수도 있다. 관형 포장재(15)는, 에어로졸 형성 기재(1)의 내용물에 도달하는 전자기장을 주목할 만큼 방해하지 않는 물질로 제조될 수도 있다. 예를 들어, 관형 포장재(15)는 종이 겉포장재일 수도 있다. 종이는 고 자기 투과성을 가지고, 교번 전자기장은 와류에 의해 가열되지 않는다. 에어로졸 형성 기재(1)는, 에어로졸 형성 기재(1)의 가열시 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질(10), 및 적어도 에어로졸 형성 기재(1)를 가열하기 위한 제1 서셉터 물질(11)을 포함하고 있다. 제1 서셉터 물질(11)에 추가적으로, 에어로졸 형성 기재(1)는, 적어도 제2 서셉터 물질(12)을 더 포함하고 있다. 제2 서셉터 물질(12)은 제1 서셉터 물질(11)의 제1 퀴리 온도보다 낮은 제2 퀴리 온도를 갖는다. 따라서, 에어로졸 형성 기재(1)의 유도 가열시, 제2 서셉터 물질(12)은 그것의 특이적인 제2 퀴리 온도에 먼저 도달할 것이다. 제2 퀴리 온도에서 제2 서셉터 물질(12)은 강자성으로부터 상자성으로 상이 가역적으로 변한다. 에어로졸 형성 기재(1)의 유도 가열 동안, 이러한 제2 서셉터 물질(12)의 상 변화는 온라인으로 검출될 수도 있고 유도 가열이 자동 중단될 수도 있다. 따라서, 제2 서셉터 물질(12)의 제2 퀴리 온도는 제1 서셉터 물질(11)의 미리 정해진 최대 가열 온도에 해당한다. 유도 가열이 중단된 후, 제2 서셉터 물질(12)은 자신의 제2 퀴리 온도보다 낮은 온도에 도달할 때까지 냉각되며, 이러한 낮은 온도에서는 강자성이 다시 회복된다. 이러한 상 변화는 온라인으로 검출될 수도 있고 유도 가열이 다시 활성화될 수도 있다. 따라서, 에어로졸 형성 기재(1)의 유도 가열은 유도 가열 장치의 활성화와 비 활성화의 반복에 대응한다. 상기 온도 제어가 비접촉으로 달성된다. 유도 가열 장치 내에 이미 통합되어 있는 전자 회로 이외에 아무런 추가 회로와 전자기기가 필요하지 않다.

서로 구별되는 제1 및 제2 퀴리 온도를 갖는 적어도 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)을 제공하여, 에어로졸 형성 기재(1)의 가열과 유도 가열의 온도 제어가 분리될 수도 있다. 제1 서셉터 물질(11)은 열 손실에 관하여 최적화될 수 있고 이에 따라 가열 효율에 관하여 최적화될 수도 있다. 따라서, 제1 서셉터 물질(11)은 소정의 세기의 교번 전자기장에 의해 발생하는 표면 와류를 최적화하도록 낮은 자기 저항 및 이에 대응하는 높은 상대 투과성을 가져야 한다. 또한, 제1 서셉터 물질(11)은, 주울(Joule) 열 방산과 이에 따른 열 손실을 증가시키도록 낮은 전기 저항을 가져야 한다. 제2 서셉터 물질(12)은 온도 제어에 대하여 최적화될 수도 있다. 제2 서셉터 물질(12)은 임의의 현저한 가열 특성을 가질 필요가 없다. 비록 유도 가열에 대해서이지만, 그것은 제1 서셉터 물질(11)의 미리 정해진 최대 가열 온도에 대응하는 제2 서셉터 물질(12)의 제2 퀴리 온도이다.

제2 서셉터 물질(12)의 제2 퀴리 온도는, 유도 가열되는 경우 에어로졸 형성 기재(1)의 전체 평균 온도가 240℃를 초과하지 않도록 선택될 수도 있다. 여기서, 에어로졸 형성 기재(1)의 전체 평균 온도는 에어로졸 형성 기재의 주변 영역들과 중심 영역들에서의 다수의 온도 측정값들의 산술 평균으로서 정의된다. 에어로졸 형성 기재(1)의 다른 구현예에서, 제2 서셉터 물질(12)의 제2 퀴리 온도는, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질(10)을 포함하는 에어로졸 형성 기재(1)의 국부적 과열을 피하기 위해 370℃를 초과하지 않도록 선택될 수도 있다.

도 2의 예시적인 구현예의 에어로졸 형성 기재(1)의 전술한 기본 조성은 후술하는 에어로졸 형성 기재(1)의 모든 추가 구현예들에 있어서 공통된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)은 미립자 구성일 수도 있다. 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)은, 바람직하게는, 10㎛ 내지 100㎛의 구형 상당 직경을 가지고, 에어로졸 형성 기재 전체에 걸쳐 분포되어 있다. 구형 상당 직경은 불규칙적인 형상의 입자들과 함께 사용되며, 상당 부피의 구의 직경으로서 정의된다. 선택된 크기에서, 미립자로 된 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)은, 필요시 에어로졸 형성 기재(1) 전체에 걸쳐 분포되어 있을 수도 있고, 에어로졸 형성 기재(1) 내에 단단히 보유될 수도 있다. 미립자 서셉터 물질(11, 12)은, 도 2에 따른 에어로졸 형성 기재(1)의 예시적인 구현예에 도시한 바와 같이, 대략 균질하게 고체 물질(10) 전체에 걸쳐 분포되어 있을 수도 있다. 대안적으로, 그들은 예를 들어, 에어로졸 형성 기재(1)의 중심 축으로부터 에어로졸 형성 기재의 주변으로 분포 구배를 가질 수도 있고, 또는 국부적으로 농도 피크들이 있는 에어로졸 형성 기재(1)의 주변 영역들에 분포되어 있을 수도 있다.

도 3에서, 역시 참조 번호 1로 지정된 에어로졸 형성 기재(1)의 다른 구현예를 보여주고 있다. 에어로졸 형성 기재(1)는 대략 원통 형상일 수도 있고, 예를 들어 겉포장재 같은 관형 포장재(15)에 의해 에워싸여 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는, 에어로졸 형성 기재(1)의 가열시 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질(10), 및 적어도 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)을 포함하고 있다. 에어로졸 형성 기재(1)의 가열에 대해 책임이 있는 제1 서셉터 물질(11)이 필라멘트 구성일 수도 있다. 필라멘트 구성의 제1 서셉터 물질은, 서로 다른 길이와 직경을 가질 수도 있고, 고체 물질 전체에 걸쳐 다소 균질하게 분포되어 있을 수도 있다. 도 3에 예시적으로 도시한 바와 같이, 필라멘트 구성의 제1 서셉터 물질(11)은, 와이어 형상일 수도 있고, 에어로졸 형성 기재(1)의 길이방향 연장부를 통해 대략 축방향으로 연장되어 있을 수도 있다. 제2 서셉터 물질(12)은 미립자 구성일 수도 있고 고체 물질(10) 전체에 걸쳐 분포되어 있을 수도 있다. 필요에 따라, 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)의 기하학적 구성이 상호교환될 수도 있다는 점에 주목한다. 따라서, 제2 서셉터 물질(12)은 필라멘트 구성일 수도 있고 제1 서셉터 물질(11)이 미립자 구성일 수도 있다.

도 4에서, 에어로졸 형성 기재의 또 다른 구현예가 도시되어 있으며, 역시 일반적으로 참조 번호 1로 지정되어 있다. 에어로졸 형성 기재(1)는, 또한, 대략 원통 형상일 수도 있으며, 예를 들어 겉포장재 같은 관형 포장재(15)에 의해 에워싸여 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는, 에어로졸 형성 기재(1)의 가열시 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질(10), 및 적어도 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)을 포함하고 있다. 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)은 미립자 구성일 수도 있고 조립되어서 단일 구조를 형성할 수도 있다. 본 문맥상 “조립되어서 단일 구조를 형성”한다는 표현은, 미립자로 된 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)이 규칙 또는 불규칙 형상의 입자(granule)들로 응집하는 것을 포함할 수도 있으며, 이 입자들은 미립자로 된 제1 및 제2 서셉터 물질 각각 보다 큰 구형 상당 직경을 갖는다. 또한 그것은 미립자로 된 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)을 다소 균질하게 혼합하는 것과, 선택 사항으로 상기 압축된 입자 혼합물을 도 4에 도시된 바와 같이 에어로졸 형성 기재(1)의 길이방향 연장부를 통해 대략 축방향으로 연장되어 있을 수도 있는, 필라멘트나 와이어 구조로 소결하는 것을 포함할 수도 있다.

도 5에서, 에어로졸 형성 기재의 더욱 예시적인 구현예가 역시 일반적으로 참조 번호 1로 지정되어 있다. 에어로졸 형성 기재(1)는, 또한, 대략 원통 형상일 수도 있으며, 예를 들어 겉포장재 같은 관형 포장재(15)에 의해 에워싸여 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는, 에어로졸 형성 기재(1)의 가열시 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질(10), 및 적어도 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)을 포함하고 있다. 제1 서셉터 물질(11)은, 에어로졸 형성 기재(1)의 내부에 배열되어 있을 수도 있는 메쉬형 구성일 수도 있고, 또는 대안적으로, 고체 물질(10)을 위한 포위부를 적어도 부분적으로 형성할 수도 있다. "메쉬형 구성(mesh-like configuration)"이라는 용어는 그를 통해 불연속부들을 갖는 층들을 포함한다. 예를 들어, 층은 스크린, 메쉬, 격자 또는 천공된 호일일 수도 있다. 제2 서셉터 물질(12)은, 미립자 구성일 수도 있고, 고체 물질(10) 전체에 걸쳐 분포되어 있을 수도 있다. 또한, 필요에 따라, 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)의 기하학적 구성이 상호교환될 수도 있다는 점에 주목한다. 따라서, 제2 서셉터 물질(12)은 메쉬형 구성일 수도 있고 제1 서셉터 물질(11)이 미립자 구성일 수도 있다.

에어로졸 형성 기재의 또 다른 구현예에서 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)은 조립되어서 메쉬형 구조부를 형성할 수도 있다. 메쉬형 구조부는, 예를 들어, 에어로졸 형성 기재 내에 축방향으로 연장되어 있을 수도 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 서셉터 물질(11, 12)의 메쉬형 구조부는, 고체 물질을 위한 포위부를 적어도 부분적으로 형성할 수도 있다. "메쉬형 구조"이라는 용어는, 제1 및 제2 서셉터 물질로부터 조립될 수도 있으며 스크린, 메쉬, 격자 또는 천공된 호일을 비롯해서, 그를 통해 불연속부들을 갖는 모든 구조를 가리킨다. 에어로졸 형성 기재에 대한 상술한 구현예는 별도의 도면에서 도시되어 있지 않은데, 그것이 기본적으로 도 5의 기재에 대응하기 때문이다. 메쉬형 구조부는, 제1 서셉터 물질(11)의 수평 필라멘트들 및 제2 서셉터 물질(12)의 수직 필라멘트들로 이루어져 있거나, 그 반대이다. 에어로졸 형성 기재의 그러한 구현예에서는 보통 별도의 미립자 제2 서셉터 물질(12)이 없을 것이다.

본 발명의 서로 다른 구현예들을 첨부 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 구현예들로 한정되지 않는다. 본 발명의 전체적인 교시로부터 벗어나지 않고 다양한 변경과 수정이 가능하다. 따라서, 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 규정된다.

1: 에어로졸 형성 기재
2: 유도 가열 장치
10: 고체 물질
11: 제1 서셉터 물질
12: 제2 서셉터 물질
15: 포장재
16: 마우스피스
17: 필터 플러그
20: 하우징
21: 축전기실
22: 축전기
23: 가열실
24: 환기부들
26: 개스킷
31: 유도 코일
32: 전자 회로
33: 인쇄 회로 기판
34: 공기 통로들
100: 에어로졸 전달 시스템

Claims (15)

1. 유도 가열 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 형성 기재로, 상기 에어로졸 형성 기재는, 상기 에어로졸 형성 기재의 가열시 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 고체 물질, 및 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 제1 서셉터 물질을 포함하되, 상기 제1 서셉터 물질은 상기 고체 물질에 열적으로 인접하여 배열되어 있고, 상기 에어로졸 형성 기재는 상기 고체 물질에 열적으로 인접하여 배열되어 있는 적어도 제2 서셉터 물질을 포함하고, 상기 제2 서셉터 물질은, 상기 제1 서셉터 물질의 제1 퀴리 온도보다 낮은 제2 퀴리 온도를 가지고, 상기 제2 서셉터 물질의 상기 제2 퀴리 온도는 상기 제1 서셉터 물질의 미리 정해진 최대 가열 온도에 대응하는, 에어로졸 형성 기재.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 서셉터 물질은 유도 가열되는 경우 상기 에어로졸 형성 기재의 전체 평균 온도가 240℃를 초과하지 않는, 제2 퀴리 온도를 가지는, 에어로졸 형성 기재.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 서셉터 물질은 370℃를 초과하지 않는 제2 퀴리 온도를 가지는, 에어로졸 형성 기재.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 서셉터 물질 중 적어도 하나는 미립자, 또는 필라멘트, 또는 메쉬형 구성 중 하나인, 에어로졸 형성 기재.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 서셉터 물질 중 적어도 하나는 10㎛ 내지 100㎛의 구형 상당 직경(equivalent spherical diameter)을 가지고 상기 에어로졸 형성 기재 전체에 걸쳐서 분포되어 있는, 미립자 구성을 가지는, 에어로졸 형성 기재.
6. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 서셉터 물질은 미립자 구성을 가지고, 조립되어서 단일 구조를 형성하는, 에어로졸 형성 기재.
7. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 서셉터 물질 중 적어도 하나는 필라멘트 구성을 가지고 상기 에어로졸 형성 기재 내에 배열되어 있는, 에어로졸 형성 기재.
8. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 서셉터 물질 중 적어도 하나는 메쉬형 구성을 가지고 상기 에어로졸 형성 기재 내부에 배열되어 있는, 에어로졸 형성 기재.
9. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 서셉터 물질 중 적어도 하나는 상기 고체 물질을 위한 포위부(encasement)를 적어도 부분적으로 형성하고 있는 메쉬형 구성을 가지는, 에어로졸 형성 기재.
10. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 서셉터 물질은 조립되어서 상기 에어로졸 형성 기재 내부에 배열되어 있는 메쉬형 구조부를 형성하는, 에어로졸 형성 기재.
11. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 서셉터 물질은 조립되어서 상기 고체 물질을 위한 포위부(encasement)를 적어도 부분적으로 형성하고 있는 메쉬형 구조부를 형성하는, 에어로졸 형성 기재.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재는 관형 포장재, 바람직하게는 겉포장재에 의해 에워싸여 있는, 에어로졸 형성 기재.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재는 선택 사항으로 필터 플러그를 포함하는 마우스피스에 부착되어 있는, 에어로졸 형성 기재.
14. 유도 가열 장치 및 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 전달 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 유도 가열 장치에는, 상기 에어로졸 형성 기재의 가열의 폐쇄 루프형 제어에 적합한 전자 제어 회로가 제공되어 있는, 에어로졸 전달 시스템.

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