KR20160105391A - 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 장치에서 사용하기 위한 캡슐 - Google Patents

에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 장치에서 사용하기 위한 캡슐 Download PDF

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KR20160105391A
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미셀 토렌스
루이 누노 바티스타
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생 장치를 위한 캡슐에 관한 것으로, 캡슐은, 기저부와 기저부로부터 연장하는 적어도 하나의 측벽을 포함하고, 에어로졸 형성 기재를 함유한 쉘; 및 밀봉된 캡슐을 형성하기 위해 적어도 하나의 측벽 상에 밀봉된 덮개를 포함하며, 기저부는 에어로졸 발생 장치의 히터를 수용하기 위해 종방향 축을 따라 상기 쉘 속으로 연장하는 오목부를 포함한다. 또한,　본 발명은 에어로졸 발생 장치에 관한 것으로, 에어로졸 발생 장치는 전원; 적어도 하나의 히터; 선행항들 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 형성 기재를 함유한 캡슐을 수용하기 위한 공동; 및 캡슐의 덮개를 천공하기 위한 천공 요소를 포함한 마우스피스를 포함하며, 적어도 하나의 히터는 캡슐의 오목부 속으로 삽입 가능하게 구성된다. 또한, 에어로졸 발생 장치와 캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공된다.

Description

에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 장치에서 사용하기 위한 캡슐{AN AEROSOL-GENERATING DEVICE, AND A CAPSULE FOR USE IN AN AEROSOL-GENERATING DEVICE}
본 발명은 에어로졸 발생 장치를 위한 캡슐, 에어로졸 발생 장치 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전기 가열 장치와 같은 전동 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
캡슐과 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 공지되어 있다. 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제와 점성의 기화성 물질을 함유한 쉘을 포함하는 캡슐을 포함한 하나의 특정 시스템이 WO 2009/079641에 개시되어 있다. 쉘은 사용시 캡슐을 통한 공기 흐름을 허용하도록 캡슐이 내부에 삽입될 때 에어로졸 발생 장치에 의해 관통될 수 있는 덮개로 밀봉된다. 장치는 최대 약 200℃ 온도까지 쉘의 외면을 가열하도록 구성된 히터를 포함하고, 일 실시예에서, 쉘의 외면은 170℃까지 가열된다. 에어로졸 발생 장치는 세장형이며, 종래의 연소 가능한 흡연 물품(궐련)의 직경과 유사한 직경을 가짐에 따라, 히터는 반드시 장치의 외벽에 매우 근접하게 된다. 장치 외벽에 대한 히터의 근접으로 인하여, 히터 영역 내의 장치 하우징의 외부 온도가 90℃ 이상이 된다는 것이 밝혀졌다. 적어도, 이는 사용자에게 불편할 수 있다. 또한, 상기 장치의 첫 번째 퍼프까지의 시간이 최대 30초가 걸리는 것으로 밝혀졌다.
알 수 있는 바와 같이, 공지된 캡슐 가열식 에어로졸 발생 시스템은 다수의 문제점을 제공한다. 따라서, 본 발명의 목적은 이러한 문제점을 개선하고, 히터의 효율을 향상시키며, 장치의 외벽 온도를 감소시킬 수 있도록 하고, 첫 번째 퍼프까지의 시간을 단축하는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 장치를 위한 캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 측면에 따르면, 에어로졸 발생 장치를 위한 캡슐이 제공된다. 캡슐은, 기저부와 기저부로부터 연장하는 적어도 하나의 측벽을 포함하고, 고체 성분 또는 액체 성분, 또는 고체 성분과 액체 성분 모두를 갖는 에어로졸 형성 기재를 함유한 쉘; 및 밀봉된 캡슐을 형성하기 위해 적어도 하나의 측벽 상에 밀봉된 덮개를 포함한다. 기저부는 에어로졸 발생 장치의 히터를 수용하기 위해 종방향 축을 따라 쉘 속으로 연장하는 오목부를 포함한다.
관련 분야의 기술자들이 이제 이해하는 바와 같이, 캡슐의 기저부에 오목부를 제공하면, 유리하게, 히터로부터 에어로졸 형성 기재까지의 최대 거리를 단축하고, 필요 전력을 감소시키며, 모든 에어로졸 형성 기재에 최저 온도를 제공하기 위해 히터에서 필요한 최고 온도를 감소시킨다. 이해하는 바와 같이, 오목부의 통합은 에어로졸 형성 기재의 체적에 대한 표면적의 비율을 증가시킨다. 따라서, 에어로졸 형성 기재의 최대 두께가 감소된다.
역으로, 이는 더 높은 작동 온도를 가능하게 하므로, 에어로졸 액적 크기가 더 작아질 가능성이 있어서 사용자 경험을 개선하는 비등점이 더 높은 에어로졸 형성제가 사용될 수 있다.
또한, 캡슐 내의 오목부 내부로 히터를 이동시키면, 공지된 시스템의 외부 히터에 비해, 에어로졸 발생 장치의 외부 온도의 감소를 가능하게 하여 사용자 경험을 개선함과 아울러, 작동 온도의 증가를 가능하게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 캡슐의 파단 사시도를 나타내며;
도 2는 본 발명에 따른 캡슐의 단면도를 나타내고;
도 3은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 단면도를 나타내며;
도 4는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면도를 나타내고;
도 5는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치를 위한 전기 저항 히터의 개략도를 나타내며;
도 6은 본 발명에 따른 캡슐의 제조 공정을 나타내고;
도 7은 본 발명에 따른 대안적인 에어로졸 발생 장치의 단면도를 나타낸다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "종방향"은 캡슐의 근위 말단 또는 덮개와 대향 원위 말단 또는 기저부 사이의 방향을 의미하며, 에어로졸 발생 장치의 근위 말단 또는 마우스피스와 원위 말단 사이의 방향을 의미한다.
에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물들을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출된다.
에어로졸 형성 기재는, 고체 또는 액체일 수 있거나, 고체 성분과 액체 성분 모두를 포함할 수 있다. 바람직한 한 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 고체이다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴 함유 에어로졸 형성 기재는 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.
균질화 담배 물질은 미립자 담배를 응집해서 형성될 수도 있다. 존재하는 경우, 균질화 담배 물질은 건조 중량 기준으로 5% 이상, 바람직하게는 건조 중량 기준으로 5 중량% 초과와 30 중량% 사이의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수도 있다.
대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 비-담배 함유 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 물질을 포함할 수도 있다.
에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성제는, 사용시, 조밀하고도 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하며 에어로졸 발생 장치의 작동 온도에서의 열적 감성에 실질적으로 저항하는 것으로 공지되어 있는 임의의 적절한 화합물 또는 화합물들의 혼합물일 수도 있다. 적합한 에어로졸 형성제는 당 기술분야에 잘 공지되어 있고, 이에 한정되지 않지만, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하고 있다. 특히 바람직한 에어로졸 형성제는, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물, 예컨대, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 및 가장 바람직하게는, 글리세린이다.
에어로졸 형성 기재는 다른 첨가제 및 향미제와 같은 재료를 포함할 수도 있다.
에어로졸 형성 기재는, 바람직하게는, 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함한다. 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성제는 글리세린이다. 개선된 효율, 히터로부터 에어로졸 형성 기재까지의 단축된 최대 거리, 및 캡슐에 히터가 내재될 수 있도록 제공하는 단열성은 더 높은 작동 온도를 가능하게 한다. 높은 작동 온도는 글리세린이 에어로졸 형성제로서 사용될 수 있게 하며, 이는 공지된 시스템에서 사용되는 에어로졸 형성제에 비해 개선된 에어로졸을 제공하고 있다.
에어로졸 형성 기재까지 히터의 최대 거리가 더 단축될 수 있도록 하기 위해, 오목부의 종방향 길이는 적어도 하나의 측벽의 종방향 길이의 적어도 약 50%인 것이 바람직하다. 오목부의 종방향 길이는 적어도 하나의 측벽의 종방향 길이의 약 50% 내지 약 75%일 수 있다.
쉘의 기저부는 바람직하게 실질적으로 원형이며, 오목부는 바람직하게 실질적으로 원형 단면을 갖는다. 본 실시예에서, 기저부 내의 오목부의 반경에 대한 기저부의 반경의 비율은 약 1.5 내지 약 4.0이다. 이러한 반경을 가진 원형 단면을 오목부에 제공하여, 히터로부터 에어로졸 형성 기재까지의 최대 거리를 유리하게 단축함과 아울러, 사용자에게 우수한 사용자 경험을 제공하기에 충분한 에어로졸 형성 기재를 함유할 수 있는 충분한 체적을 캡슐 내에 제공한다.
캡슐의 기저부의 반경은, 바람직하게는 약 3 mm 내지 약 6 mm이고, 보다 바람직하게는 약 4 mm 내지 약 5 mm이며, 특히 바람직한 구현예에서, 기저부의 반경은 약 4.5 mm이다. 이 특히 바람직한 구현예에서, 오목부의 반경은 약 1.5 mm 내지 약 3 mm이다.
오목부는 바람직하게 절두 원추형 형상을 가지며, 실질적으로 원형 단면을 갖는다. 절두 원추형 형상의 오목부를 제공하면, 유리하게, 에어로졸 발생 장치 내에 보다 용이하게 캡슐이 배치되어 정확하게 위치될 수 있도록 하며, 쉘이 보다 용이하게 제조될 수 있도록 한다.
절두 원추형 형상은 90˚에서 약 5˚ 내지 약 20˚만큼, 보다 바람직하게는 약 7.5˚ 내지 약 12.5˚만큼 멀리 기울어질 수 있다.
적어도 하나의 측벽의 종방향의 길이는 바람직하게 기저부의 반경의 적어도 2배이다. 유리하게, 이러한 치수를 가진 쉘은 에어로졸 형성 기재까지 히터의 최대 거리를 더 단축할 수도 있다. 또한, 이러한 종횡비를 가지면, 에어로졸 형성 기재의 최대 두께가 감소될 수 있도록 함과 아울러, 사용자에게 우수한 사용자 경험을 제공하기에 충분한 에어로졸 형성 기재를 함유할 수 있는 충분한 체적을 캡슐 내에 제공한다.
캡슐의 종방향 길이는, 바람직하게는 약 7 mm 내지 약 13 mm이고, 보다 바람직하게는 약 9 mm 내지 약 11 mm이며, 특히 바람직한 구현예에서, 캡슐의 종방향 길이는 약 10.2 mm이다. 이 특히 바람직한 구현예에서, 오목부의 종방향 길이는 약 5 mm 내지 약 7.5 mm이다.
쉘은 바람직하게는 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 보다 바람직하게는 약 0.2 mm 내지 약 0.4 mm인 벽체 두께를 가지며, 특히 바람직한 구현예에서, 쉘의 벽체 두께는 약 0.3 mm이다. 얇은 벽체의 쉘을 제공하여, 가열될 필요가 있는 쉘의 열 질량을 감소시키고, 이에 따라, 캡슐을 작동 온도로 가열하기 위해 필요한 시간이 단축될 수 있다.
오목부의 벽체 두께는 쉘의 벽체 두께와 동일할 수 있다. 대안적으로, 오목부의 벽체 두께는 쉘의 벽체 두께보다 작을 수 있다. 쉘의 벽체 두께보다 작은 벽체 두께를 오목부에 제공하여, 캡슐을 작동 온도로 가열하기 위해 필요한 시간을 추가로 단축될 수 있음과 아울러, 캡슐의 구조적 강성을 유지할 수 있다.
쉘, 기저부 및 오목부는 바람직하게 일체로 형성된다. 쉘, 기저부 및 오목부를 형성하기 위해 사용되는 물질은 금속, 바람직하게는 알루미늄일 수 있다. 대안적으로, 쉘, 기저부 및 오목부를 형성하기 위해 사용되는 물질은 에어로졸 형성 장치의 작동 온도를 견딜 수 있는 임의의 적당한 중합체와 같은 중합체 물질일 수 있다.
덮개는 바람직하게 중합체 또는 금속으로 제조되며, 보다 바람직하게는 알루미늄으로 제조된다. 덮개는 밀봉 능력을 향상시키기 위해 적층될 수 있으며, 특히 바람직한 구현예에서는, 적층된 식품 등급의 양극 산화 알루미늄이다.
캡슐은 바람직하게는 오목부의 종방향 길이의 약 75% 내지 약 150%, 보다 바람직하게는 오목부의 종방향 길이의 약 90% 내지 약 110%의 수준에 도달하기에 충분한 에어로졸 형성 기재로 충진된다. 이러한 에어로졸 형성 기재의 수준으로 캡슐을 충진하여, 히터로부터 에어로졸 형성 기재까지의 최대 거리가 최소화될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 쉘과 오목부의 벽체들 상에 코팅될 수 있으며, 쉘의 체적을 완전히 충진하지 않을 수 있다. 쉘과 오목부의 벽체들 상에 에어로졸 형성 기재를 코팅하여, 에어로졸 형성 기재의 최대 두께가 감소될 수 있다. 또한, 이러한 방식으로 에어로졸 형성 기재를 코팅하여, 캡슐 내부에서 공기 흐름을 개선할 수 있으므로, 공기 흐름 속으로 에어로졸의 혼입을 개선할 수 있다.
캡슐은 바람직하게는 약 150 mg 내지 약 400 mg의 에어로졸 형성 기재, 보다 바람직하게는 약 200 mg 내지 약 300 mg의 에어로졸 형성 기재, 바람직한 구현예에서는, 약 250 mg의 에어로졸 형성 기재로 충진된다.
전술한 바와 같이, 에어로졸 형성 기재는 액체일 수 있다. 그러한 실시예에서는, 사용시 캡슐로부터 액체 에어로졸 형성 기재의 누설을 실질적으로 방지하기 위해 고도의 액체 유지 물질이 캡슐에 제공된다. 고도의 액체 유지 물질은 스폰지형 물질일 수 있다.
캡슐은 임의의 적당한 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 딥 드로잉 공정으로 쉘을 제조한다. 그 다음, 임의의 다른 적당한 수단을 이용하여, 에어로졸 형성 기재를 쉘 내부에 분사하거나 충진할 수 있다. 그 다음, 쉘을 덮개로 밀봉한다. 덮개는 에폭시 접착제와 같은 접착제; 가열 밀봉; 초음파 용접; 및 레이저 용접을 포함한 임의의 적당한 방법을 이용하여 캡슐의 쉘에 밀봉될 수 있다.
본 발명의 추가 측면에 따르면, 에어로졸 발생 장치가 제공되어 있다. 장치는 전원; 적어도 하나의 히터; 본원에 개시된 바와 같은 에어로졸 형성 기재를 함유한 캡슐을 수용하기 위한 공동; 및 캡슐의 덮개를 천공하기 위한 천공 요소를 포함한 마우스피스를 포함한다. 적어도 하나의 히터는 캡슐의 오목부 속으로 삽입 가능하게 구성된다.
캡슐의 오목부 속으로 삽입 가능하게 구성된 히터를 제공하여, 캡슐 내의 에어로졸 형성 기재가 히터에 평균적으로 더 가까워지기 때문에, 히터에 필요한 최고 온도를 유리하게 감소시킨다. 그 결과, 첫 번째 퍼프까지의 시간이 단축된다. 또한, 히터와 장치의 외면 사이의 다양한 다른 물질 성분 및 층들과 에어로졸 형성 기재의 단열 효과는 장치의 외부 온도를 유리하게 감소시킨다.
적어도 하나의 히터의 외면의 형상과 치수는 바람직하게 캡슐의 오목부의 형상과 치수에 실질적으로 일치하도록 구성된다. 형상과 치수를 일치시켜서, 히터로부터 캡슐로의 열 전달이 개선될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 히터는 캡슐 내의 오목부의 바람직한 형상에 일치하도록 절두 원추형인 것이 바람직하다.
절두 원추형 형상의 히터의 치수는 바람직하게 다음과 같다. 절두 원추형 형상의 기저부의 반경은 바람직하게 약 1.5 mm 내지 약 3 mm이다.
히터의 절두 원추형 형상은 90˚에서 약 5˚ 내지 약 20˚만큼, 보다 바람직하게는 약 7.5˚ 내지 약 12.5˚만큼 멀리 기울어질 수 있다.
히터의 종방향 길이는 바람직하게 약 5 mm 내지 약 7.5 mm이다.
적어도 하나의 히터는 바람직하게 히터 하우징 내에 제공되며, 히터 하우징은 박벽의 절두 원추형 형상이다. 히터 하우징은 사용 중에 그리고 특히 캡슐 삽입 중에 적어도 하나의 히터에 대해 보호를 제공한다. 히터 하우징은 에어로졸 형성 장치 내에서 캡슐을 정렬시키도록 또한 구성된다. 적어도 하나의 히터는 바람직하게 에폭시 화합물을 이용하여 히터 하우징 내에 고정된다. 바람직하게, 히터 하우징은 에폭시 화합물로 충진되며, 즉, 히터가 히터 하우징 내에 수용된다. 에폭시 화합물은 바람직하게 히터로부터 캡슐로 열을 효율적으로 전달하기에 적합하다.
캡슐을 수용하기 위한 공동은 캡슐의 형상과 치수에 실질적으로 일치하도록 구성된다. 공동 벽체는 단열될 수 있다. 단열은 장치의 외벽 온도를 감소시킬 수 있다.
에어로졸 발생 장치는, 캡슐의 오목부 내에 삽입 가능하게 구성된 적어도 하나의 제1 내부 히터; 및 공동의 내부 속의 적어도 하나의 제2 외부 히터를 포함할 수 있다. 대안적으로, 제2 외부 히터는 캡슐을 수용하기 위한 공동을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 이 실시예에서, 적어도 하나의 제2 외부 히터는 바람직하게 공동의 측벽의 형상과 일치한다. 공동의 형상과 히터를 일치시키면, 제2 히터로부터 캡슐로의 열 전달을 개선한다. 제2 히터의 위치와 관계없이, 제2 히터를 제공하여, 첫 번째 퍼프까지의 시간을 추가로 단축할 수 있다.
적어도 하나의 제2 외부 히터는 공동을 둘러싸며, 공동의 외벽에 인접할 수 있다. 이 실시예에서, 히터는 에폭시 화합물을 이용하여 공동 벽체에 고정된다. 에폭시 화합물은 바람직하게 히터로부터 캡슐로 열을 효율적으로 전달하기에 적합하다.
상기 또는 각각의 히터는 바람직하게 가요성 기판 상에 제공된 적어도 하나의 전기 저항 트랙을 포함하는 전동 히터이다. 가요성 기판 상에 전기 저항 트랙을 포함하는 히터를 제공하여, 캡슐의 오목부에 맞는 필요한 형상으로 히터의 제조 및 형성이 더 용이해질 수 있다. 전기 저항 트랙은 백금; 금; 은 또는 충분히 조밀한 에어로졸이 형성되도록 작동 중에 전류가 제공되면 충분히 높은 온도를 제공할 수 있는 임의의 다른 저항 물질 중 하나일 수 있다.
전원은 배터리일 수 있으며, 다수의 충전 및 방전 사이클이 가능하도록 구성된 충전지일 수 있다. 배터리는 리튬계 배터리, 예를 들면, 리튬-코발트, 리튬-철-인산염, 리튬티탄산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다. 배터리는 대안적으로 니켈-금속 하이브리드 배터리 또는 니켈 카드뮴 배터리일 수 있다. 배터리 용량은 바람직하게 충전이 필요하기 전에 사용자에 의한 복수 회의 사용을 허용하도록 선택된다. 배터리 용량은 바람직하게 충전이 필요하기 전에 사용자가 최소 20회 사용하기에 충분하다.
에어로졸 발생 장치의 마우스피스는 바람직하게 적어도 하나의 공기 유입부와 적어도 하나의 공기 유출부를 포함하며, 천공 요소는 적어도 하나의 공기 유입부와 천공 요소의 원위 말단 사이에서 연장하는 적어도 하나의 제1 도관을 포함한다. 마우스피스는 바람직하게 천공 요소의 원위 말단과 적어도 하나의 공기 유출부 사이에서 연장하는 적어도 하나의 제2 도관을 추가로 포함한다. 따라서, 마우스피스는 바람직하게, 사용시, 사용자가 마우스피스를 흡인하면, 공기가 적어도 하나의 공기 유입부로부터 연장하는 공기 흐름 경로를 따라 적어도 하나의 제1 도관을 거쳐, 캡슐의 일부분을 거쳐, 적어도 하나의 제2 도관을 거쳐, 적어도 하나의 유출부를 빠져나가도록, 배치된다. 이러한 도관들을 제공하여, 장치를 통한 공기 흐름을 개선할 수 있도록 하고, 에어로졸이 사용자에게 보다 용이하게 전달될 수 있도록 한다.
에어로졸 발생 장치는 바람직하게 제어 전자 장치를 추가로 포함한다. 제어 전자 장치는 바람직하게 전원으로부터 적어도 하나의 히터로 전력을 공급하도록 구성된다. 제어 전자 장치는 적어도 하나의 히터의 온도를 바람직하게는 약 100℃ 내지 260℃, 보다 바람직하게는 약 180℃ 내지 약 260℃, 및 가장 바람직하게는 약 220℃ 내지 약 240℃의 작동 온도로 유지하도록 추가로 구성된다.
에어로졸 발생 장치는 캡슐을 수용하기 위한 공동에 인접하여 온도 센서를 추가로 포함할 수 있다. 온도 센서는 제어 전자 장치가 작동 온도로 온도를 유지할 수 있도록 하기 위해 제어 전자 장치와 통신한다. 온도 센서는 열전대일 수 있거나, 대안적으로, 적어도 하나의 히터는 온도에 관한 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이 대안에서, 적어도 하나의 히터의 온도 의존 저항성은 공지되어 있으며, 기술자들에게 공지된 방식으로 적어도 하나의 히터의 온도를 결정하기 위해 사용된다.
에어로졸 발생 장치는 제어 전자 장치와 통신하는 퍼프 검출기를 포함할 수 있다. 퍼프 검출기는 바람직하게 사용자가 에어로졸 발생 장치의 마우스피스를 흡인할 때를 검출하도록 구성된다. 제어 전자 장치는 바람직하게 퍼프 검출기로부터의 입력에 의존하여 적어도 하나의 가열 요소로의 전력을 제어하도록 추가로 구성된다.
에어로졸 발생 장치는 공동과 다른 구성 요소들을 포함하는 하우징을 추가로 포함한다. 에어로졸 발생 장치의 하우징은 바람직하게 원형 단면을 가진 세장형 실린더와 같이 세장형이다.
에어로졸 발생 장치는 바람직하게 스위치 또는 버튼과 같은 사용자 입력을 추가로 포함한다. 이는 사용자가 장치를 켤 수 있도록 한다. 스위치 또는 버튼은 에어로졸 발생을 개시할 수 있거나, 퍼프 검출기로부터의 입력을 대기하도록 제어 전자 장치를 준비시킬 수 있다.
사용시, 사용자는 본원에 기재된 바와 같은 에어로졸 발생 장치의 공동 속으로 본원에 기재된 바와 같은 캡슐을 삽입한다. 그 다음, 사용자는 천공부로 캡슐을 천공하는 마우스피스를 에어로졸 발생 장치의 본체에 부착한다. 그 다음, 사용자는 버튼을 눌러서 장치를 활성화시킨다. 그 다음, 사용자는 마우스피스를 흡인하여 공기 유입부를 통해 장치 속으로 공기가 흡인되도록 하고, 그 다음, 공기는 증기화된 에어로졸 형성 기재를 공기 흐름 속으로 혼입하고 있는 캡슐을 통과하여, 마우스피스의 공기 유출부를 통해 장치를 빠져나가 사용자에 의해 흡입된다.
본 발명의 또 다른 추가 측면에 따르면, 본원에 기재된 바와 같은 에어로졸 발생 장치와 본원에 기재된 바와 같은 캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다.
본 발명의 하나의 측면에서의 임의의 특징은 임의의 적절한 조합으로 본 발명의 다른 측면들에 적용될 수도 있다. 특히, 방법 측면들은 장치 측면들에 적용될 수도 있고, 그 반대일 수도 있다. 또한, 하나의 측면에서의 어느 하나, 일부 및/또는 모든 특징은 임의의 적절한 조합으로, 임의의 다른 측면에서의 어느 하나, 일부 및/또는 모든 특징에 적용될 수도 있다.
또한, 본 발명의 임의의 측면들에서 설명되고 정의된 다양한 특징들의 조합이 구현될 수 있고 그리고/또는 공급될 수 있고 그리고/또는 독립적으로 사용될 수도 있음을 이해해야 한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 더욱 설명될 것이다.
도 1의 (a)는 에어로졸 발생 장치에서 사용하기 위한 캡슐(100)의 파단 사시도를 나타낸다. 캡슐은 에어로졸 형성 기재(도시되지 않음)를 함유한 쉘(102)을 포함하며, 쉘은 립부(104)에 밀봉되는 덮개(도시되지 않음)에 의해 밀봉된다.
캡슐(100)의 쉘(102)은 박벽의 외측벽(106)과 박벽의 기저부(108)를 포함한다. 기저부(108)는 내부 중앙에 위치하는 오목부(110)를 포함한다. 오목부는 절두 원추형 형상이며, 캡슐이 에어로졸 발생 장치에 삽입될 때, 히터를 수용하도록 구성된다.
캡슐의 쉘은 딥 드로잉을 이용하여 적어도 2개의 단계로 형성된다. 단계 1은 적당한 다이와 펀치를 이용하여 쉘을 딥 드로잉하는 단계를 포함한다. 쉘과 오목부가 대안적으로 2개의 단계로 형성될 수 있음을 관련 분야의 기술자들은 이해할 것이다. 그 다음, 쉘의 립이 공정의 단계 2에서 형성된다. 도 6을 참조하여 제조 공정을 아래에서 추가로 상세하게 설명한다.
도 1의 (b)는 캡슐(100)의 단면도를 나타낸다. 캡슐(100)은 종방향 길이(Lc)를 갖고, 캡슐의 기저부는 반경(Rb)을 갖는다. 쉘의 외측벽(106)은 두께(Ts)를 갖고, 쉘의 기저부(108) 내의 오목부(110)는 종방향 길이(Lr)를 가지며, 기저부에서 오목부(110)의 반경은 Rr이다.
캡슐의 기저부는 반경(Rb)이 대략 4.5 mm이며, 캡슐의 종방향 길이는 대략 10.2 mm(Lc)이다. 캡슐의 벽체는 두께(Ts)가 대략 0.3 mm이다.
도 2는 에어로졸 발생 장치에서 사용하기 위한 캡슐(100)의 단면도를 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 그리고 전술한 바와 같이, 덮개(200)는 립부(104)에 밀봉된다. 덮개는 에폭시 접착제와 같은 접착제, 가열 밀봉, 초음파 용접 또는 레이저 용접을 포함한 임의의 적당한 방법을 이용하여 밀봉될 수 있다. 덮개가 립부에 밀봉되기 전에, 캡슐의 쉘(102)은 에어로졸 형성 기재(202)로 충진된다. 대략 250 mg의 에어로졸 형성 기재가 쉘 내부에 제공된다. 에어로졸 형성 기재는 담배와 같은 니코틴 함유 물질과, 에어로졸 형성제를 포함한다. 에어로졸 형성제는 사용자에게 우수한 입맛을 제공하는 글리세린이며; 글리세린은 다른 에어로졸 형성제에 비해 적당하게 작은 에어로졸 액적 직경을 생성한다는 것도 밝혀졌다.
도 3은 전술한 바와 같은 캡슐(100)과 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 장치(300)의 단면도를 나타낸다. 에어로졸 발생 장치는 충전지와 같은 전원(304); 제어 회로(306); 및 전기 히터(308)를 수납하도록 구성된 외부 하우징(302)을 포함한다. 하우징(302)은 캡슐(100)을 수용하도록 구성된 공동(309)을 추가로 포함한다. 전기 히터는 캡슐의 오목부의 절두 원추형 형상과 일치하도록 구성된 절두 원추형 형상을 가진 히터 하우징(310) 내에 수납된다. 에어로졸 발생 장치(300)는 에어로졸 발생 장치 하우징(302)의 근위 말단에 부착 가능한 마우스피스(312)를 추가로 포함한다. 마우스피스는 천공부(314)와, 2개의 공기 흐름 도관, 즉, 입구 도관(316)과 유출부 도관(318)을 포함한다.
도 4는 전술한 바와 같은 에어로졸 발생 장치(300)와 캡슐(100)을 포함하는 에어로졸 발생 시스템(400)의 단면도를 나타내며; 유사한 참조 번호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 캡슐은 하우징의 공동 내에 수용되며, 히터는 캡슐의 오목부 내에 삽입된다.
사용시, 사용자는 에어로졸 발생 장치(300)의 공동 속에 캡슐(100)을 삽입한 다음, 하우징(302)에 마우스피스(312)를 부착한다. 마우스피스를 부착하여, 천공부(314)가 캡슐의 덮개를 천공하여, 공기 유입부로부터 캡슐을 거쳐 공기 유출부까지 공기 흐름 경로를 형성한다. 도 4는 캡슐로 유입되는 공기 흐름 경로의 부분(402)과 캡슐을 빠져나가는 공기 흐름 경로의 부분(404)을 나타낸다. 그 다음, 사용자는 버튼(도시되지 않음)을 눌러 장치를 활성화한다. 장치를 활성화할 때, 전원(304)으로부터 제어 전자 장치(306)에 의해 전력이 히터로 공급된다. 캡슐의 온도가 약 220℃ 내지 약 240℃의 작동 온도에 도달하면, 사용자가 이제 마우스피스를 흡인할 음수 있다는 것이 표식(도시되지 않음)에 의해 사용자에게 통지된다. 사용자가 마우스피스를 흡인할 때, 공기가 공기 유입부로 유입되어, 마우스피스 내의 도관(316)을 통해 캡슐로 진행하고, 증기화된 에어로졸 형성 기재를 혼입한 다음, 마우스피스 내의 유출부 도관(318)을 통해 캡슐을 빠져나간다.
도 5a는 전술한 바와 같은 에어로졸 발생 장치를 위한 전기 히터(308)를 나타낸다. 전기 히터는 트랙(도시되지 않음) 내에서 백금, 금 또는 은과 같은 전기 저항 물질이 위에 인쇄된 가요성 중합체 기판을 포함한다. 히터(308)에는 제어 회로(306)를 통해 전원(304)에 연결하기 위한 전기 접점(502, 504)을 포함하는 탭(500)이 제공된다.
도 5b는 에어로졸 발생 장치(300)에서 사용된 바와 같이 절두 원추형 형상으로 형성된 전기 히터(308)를 나타낸다. 히터는 가요성 기판을 롤링하여 절두 원추형 형상으로 형성된다. 그 다음, 도 5c에 도시된 바와 같이, 형성된 히터는 히터 하우징(310) 속에 삽입되고, 히터를 제자리에 유지하기 위해 에폭시 화합물(506)로 하우징을 충진하여 하우징 속에 수용된다.
전술한 바와 같이, 캡슐의 쉘(102)은 2단계 공정으로 제조될 수 있으며, 그 다음, 쉘(102)은 에어로졸 형성 기재(202)로 충진된 후, 덮개(200)로 밀봉되어 캡슐을 형성하게 된다. 이제, 도 6을 참조하여 공정을 상세하게 설명한다.
쉘을 성형하기 위한 공정의 제1 단계가 도 6a에 도시되어 있다. 도 6b 및 도 6c. 필요한 쉘의 형상을 가진 다이(600)와 대응하는 펀치(602)가 제공된다. 실질적으로 원형 형상인 블랭크(604)가 클램프(606)에 의해 다이에 활주가능하게 클램핑된다. 클램프(606)는 블랭크가 펀치(602)에 의해 다이(600) 속으로 유입될 때, 다이(600)의 상면을 따라 블랭크(604)가 활주할 수 있도록 한다. 이 공정은 성형된 블랭크의 크기를 최종적으로 요구되는 크기로 서서히 줄이기 위해 다수의 다이와 펀치를 가진 다수의 중간 단계를 포함할 수 있다는 것을 기술자들은 이해할 것이다.
제1 단계가 완료되면, 제조 공정의 제2 단계는 쉘에 덮개가 밀봉될 수 있도록 하기 위해 쉘의 립(104)을 성형한다. 도 6d 및 도 6e는 공정의 이러한 제2 단계를 나타낸다. 2분할 다이(608, 610)가 부분적으로 성형된 블랭크(604) 상으로 전진하여 립(104)의 목부를 부분적으로 성형한다. 성형 공정을 돕기 위해, 2분할 다이가 블랭크 상으로 전진할 때, 2분할 다이 또는 대안적으로 블랭크는 종방향 축을 중심으로 회전될 수 있다. 도 6e에서, 립(104)을 최종적으로 성형하기 위해 추가적인 다이가 사용된다는 것을 알 수 있다. 다이가 부분적으로 성형된 블랭크 상으로 전진하여 블랭크 물질을 립으로 절곡한다. 또한, 성형 공정을 돕기 위해 다이 또는 부분적으로 성형된 블랭크는 종방향 축을 중심으로 회전될 수 있다.
도 6f는 스프레이 건(614)에 의해 에어로졸 형성 기재(202)로 충진되고 있는 이제 성형된 쉘(102)을 나타낸다. 도 6g는 충진된 쉘을 나타낸다.
도 6h 및 도 6i는 쉘(102)에 덮개(200)를 밀봉하는 최종 공정을 나타낸다. 덮개(200)는 덮개 홀더(616)에 의해 쉘(102)을 향해 전진하게 된다. 덮개 홀더는 진공 홀더이거나, 관련 분야의 기술자가 이해하는 바와 같은 임의의 다른 적당한 홀더일 쉘수 있다. 덮개에는 아교 또는 임의의 다른 적당한 밀봉 수단이 제공될 수 있다. 마지막으로, 덮개(200)는 쉘(102)에 밀봉된다. 이 실시예에서는, 덮개에 미리 도포된 접착제를 용융시키는 히터(618)에 의해 덮개가 쉘에 가열 밀봉된다.
관련 분야의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 도 3에 도시된 에어로졸 발생 장치는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 일 실시예에 불과하다. 하나의 다른 그러한 실시예가 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 에어로졸 발생 장치(700)는 도 3에 도시된 것과 유사하며, 유사한 참조 번호는 유사한 특징을 지칭한다.
에어로졸 발생 장치는 충전지와 같은 전원(304); 제어 회로(306); 내부 전기 히터(308); 및 외부 전기 히터(702)를 수납하도록 구성된 외부 하우징(302)을 포함한다. 하우징(302)은 캡슐(100)을 수용하도록 구성된 공동(309)을 추가로 포함한다. 내부 전기 히터(308)는 캡슐의 오목부의 절두 원추형 형상에 일치하도록 구성된 절두 원추형 형상을 가진 히터 하우징(310) 내에 수납된다. 외부 히터(702)는 공동(309) 내에 제공된다. 에어로졸 발생 장치(300)는 에어로졸 발생 장치 하우징(302)의 근위 말단에 부착 가능한 마우스피스(312)를 추가로 포함한다. 마우스피스는 천공부(314)와, 2개의 공기 흐름 도관, 즉, 입구 도관(316)과 유출부 도관(318)을 포함한다.
사용시, 에어로졸 발생 장치(700)는 도 4를 참조하여 전술한 바와 같은 에어로졸 발생 장치(300)와 동일한 방식으로 작동한다. 그러나, 제어 회로(306)는 내부 히터(308)와 외부 히터(702) 모두에 전력을 제공한다. 추가적인 외부 히터(702)는 추가적인 가열을 캡슐에 제공하여, 히터로부터 에어로졸 형성 기재까지의 최대 거리를 추가로 단축하여, 예를 들어, 첫 번째 퍼프까지의 시간을 추가로 단축하고, 에어로졸 형성 기재로의 열 전달을 개선한다.
100: 캡슐
102: 쉘
104: 립부
106: 외측벽
108: 기저부
110: 오목부
200: 덮개
202: 에어로졸 형성 기재
300,700: 에어로졸 발생 장치
302: 하우징
304: 전원
306: 제어 회로
308: 전기 히터
309: 공동
310: 히터 하우징
312: 마우스피스
314: 천공부
316: 입구 도관
318: 유출부 도관
400: 에어로졸 발생 시스템
402,404: 부분
500: 탭
502,504: 전기 접점
506: 에폭시 화합물
600: 다이
602: 펀치
604: 블랭크
606: 클램프
608,610: 2분할 다이
614: 스프레이 건
616: 덮개 홀더
618: 히터
702: 외부 전기 히터
Lc,Lr: 종방향 길이
Rb: 반경
Ts: 두께

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 장치를 위한 캡슐로서,
    기저부와 상기 기저부로부터 연장하는 적어도 하나의 측벽을 포함하고, 고체 성분 또는 액체 성분, 또는 고체 성분과 액체 성분 모두를 가진 에어로졸 형성 기재를 함유한 쉘; 및
    밀봉된 캡슐을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 측벽 상에 밀봉된 덮개를 포함하며,
    여기서 상기 기저부는 에어로졸 발생 장치의 히터를 수용하기 위해 종방향 축을 따라 상기 쉘 속으로 연장하는 오목부를 포함하는, 캡슐.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오목부의 종방향 길이는 상기 적어도 하나의 측벽의 종방향 길이의 적어도 약 50%인, 캡슐.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기저부는 실질적으로 원형이며, 상기 오목부는 실질적으로 원형 단면을 가지며, 상기 기저부에서 상기 오목부의 반경에 대한 상기 기저부의 반경의 비율은 약 1.5 내지 약 4.0 인, 캡슐.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오목부는 절두 원추형 형상을 가지며, 실질적으로 원형 단면을 갖는, 캡슐.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 측벽의 종방향의 길이는 상기 기저부의 반경의 적어도 2배인, 캡슐.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐은 상기 오목부의 종방향 길이의 약 90% 내지 약 110% 사이의 수준에 도달하기에 충분한 에어로졸 형성 기재로 충진되는, 캡슐.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재는 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함하는, 캡슐.
  8. 에어로졸 발생 장치로서,
    전원;
    적어도 하나의 히터;
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 형성 기재를 함유한 캡슐을 수용하기 위한 공동; 및
    캡슐의 덮개를 천공하기 위한 천공 요소를 포함하는 마우스피스를 포함하며,
    여기서 상기 적어도 하나의 히터는 캡슐의 오목부 속으로 삽입 가능하게 구성된, 에어로졸 발생 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 히터의 외면의 형상과 치수는 캡슐의 상기 오목부의 형상과 치수에 실질적으로 일치하도록 구성된, 에어로졸 발생 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 히터는 절두 원추형인, 에어로졸 발생 장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 캡슐의 상기 오목부 내에 삽입 가능하게 구성된 적어도 하나의 제1 히터; 및 상기 공동 내부의 적어도 하나의 제2 히터로 이루어진 적어도 2개의 히터를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 히터는 상기 공동의 측벽의 형상과 일치하는, 에어로졸 발생 장치.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 히터는 가요성 기판 상에 제공된 적어도 하나의 전기 저항 트랙을 포함하는 전동 히터인, 에어로졸 발생 장치.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마우스피스는 적어도 하나의 공기 유입부와 적어도 하나의 공기 유출부를 포함하며, 상기 천공 요소는 상기 적어도 하나의 공기 유입부와 상기 천공 요소의 원위 말단 사이에서 연장하는 적어도 하나의 제1 도관과, 상기 천공 요소의 원위 말단과 상기 적어도 하나의 공기 유출부 사이에서 연장하는 적어도 하나의 제2 도관을 포함해서, 사용시, 사용자가 상기 마우스피스를 흡인하면, 공기가 상기 적어도 하나의 공기 유입부로부터 연장하는 공기 흐름 경로를 따라 상기 적어도 하나의 제1 도관을 거쳐, 상기 캡슐의 일부분을 거쳐, 상기 적어도 하나의 제2 도관을 거쳐, 상기 적어도 하나의 유출부를 빠져나가는, 에어로졸 발생 장치.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 장치 및 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 캡슐을 포함하는 에어로졸 발생 시스템.
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