KR20160105494A - 에어로졸-형성 부재 - Google Patents

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Abstract

에어로졸 운반 장치를 위한 에어로졸-형성 부재가 개시된다. 에어로졸-형성 부재는 용액을 가열하고 그리고 빨아들이도록 구성되는 재료의 시이트를 포함한다. 재료의 시이트는 하나 이상의 주름부를 포함한다.

Description

에어로졸-형성 부재 {AEROSOL-FORMING MEMBER}
본 발명은 에어로졸 운반 장치의 에어로졸-형성 부재에 관한 것이다. 본 발명은, 또한, 본 발명에 따른 에어로졸-형성 부재를 포함하는 에어로졸 운반 장치 구성 요소, 및 상기 에어로졸 운반 장치 구성 요소를 포함하는 에어로졸 운반 장치에 관한 것이다.
에어로졸 운반 장치는 폐(lung)들을 통해 신체 내로 물질들을 운반하는데 사용되는 장치이다. 한 유형의 에어로졸 운반 장치는 물질들이 용해된 용액의 증기를 형성한다. 이러한 증기는, 이 증기가 흡입에 대해 적합한 액적들 또는 에어로졸을 형성하도록 공기와 혼합할 때, 에어로졸 운반 장치 내에서 응축한다. 이러한 에어로졸 운반 장치들은 상기 에어로졸을 형성하기 위해 에어로졸 운반 장치 내에 고정되는 용액을 증발하도록 구성되는 가열 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 일부 에어로졸 운반 장치들은 에어로졸을 발생하기 위해 피에조 분무기들(piezo atomizers)을 활용할 수 있다.
본 발명에 따라, 용액을 가열하고 그리고 빨아들이도록(wick) 구성되는 재료의 시이트(sheet of material)를 포함하는 에어로졸-형성 부재(aerosol-forming member)가 제공되며, 여기서 재료의 시이트는 하나 이상의 주름부(corrugation)를 포함한다.
일 실시예에서, 재료의 시이트는 용액을 빨아들이도록 구성되는 모세관 구조를 포함할 수 있다.
모세관 구조는 재료의 시이트의 양자 모두의 측들 상에서 노출될 수 있다. 모세관 구조는 재료의 전체 시이트에 걸쳐 연장할 수 있다. 재료의 시이트는 가열가능할 수 있다. 모세관 구조는 (전기적으로) 가열가능한 재료로 만들어질 수 있다.
대안적인 실시예에서, 재료의 시이트는 가열가능한 제 1 층 및 모세관 구조를 포함하는 제 2 층을 포함할 수 있다.
재료의 시이트는 마루부(peak) 및 골부(trough)를 포함할 수 있으며, 이 때 상기 마루부들/골부들은 라운딩되거나(rounded) 또는 포인팅되며(pointed), 즉, 여기서 재료의 시이트는 정점들(vertices)을 형성하는 주름부들을 포함한다.
대안적으로, 재료의 시이트는 파형(wave form)을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 챔버 벽들(chamber walls)에 의해 규정되는 에어로졸 챔버(aerosol chamber)를 통해 유체 연통하는 공기 입구(air inlet) 및 공기 출구(air outlet) 그리고 전술된 바와 같은 에어로졸-형성 부재를 포함하는 에어로졸 운반 장치 구성 요소(aerosol delivery device component)가 제공되며, 에어로졸-형성 부재가 에어로졸 챔버 내에 적어도 부분적으로 위치된다.
일 실시예에서, 에어로졸 운반 장치 구성 요소는 에어로졸 챔버 내에 완전히 위치되는 에어로졸-형성 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 재료의 시이트는 에어로졸 챔버를 통하는 공기의 유동의 방향과 정렬되는 2 개의 대향하는 주요 표면들을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 재료의 시이트는 에어로졸 운반 장치 구성 요소에 부착되는 2 개의 대향하는 단부를 포함할 수 있어, 재료의 시이트가 상기 에어로졸 챔버에 걸쳐 서스펜딩된다(suspended).
에어로졸 형성 부재는 하나 이상의 챔버 벽들에 부착될 수 있다.
일 실시예에서, 챔버 벽들 중 하나의 벽은 인쇄 회로 기판(printed circuit board)이며, 그리고, 에어로졸-형성 부재는 인쇄 회로 기판에 부착된다.
일 실시예에서, 재료의 시이트의 하나 이상의 주름부는 챔버 벽들 중 적어도 하나의 벽에 매우 근접할 수 있다.
일 실시예에서, 재료의 시이트의 하나 이상의 주름부는 챔버 벽들 중 적어도 하나의 벽과 접촉할 수 있다.
챔버 벽들 중 적어도 하나의 벽은 열 차폐부(heat shield)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 챔버 벽들에 의해 규정되는 에어로졸 챔버를 통해 유체 연통하는, 공기 입구 및 공기 출구를 포함하는 에어로졸 운반 장치 구성 요소가 제공되며, 여기서 챔버 벽들 중 하나 이상의 벽은 액체 저장소 매트릭스(liquid reservoir matrix)를 포함한다.
액체 저장소 매트릭스는 모세관 구조를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 액체 저장소 매트릭스는 열 저항 층 및 탄성 층을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 대향하는 2 개의 챔버 벽들 각각은 액체 저장소 매트릭스를 포함할 수 있으며, 그리고 각각의 액체 저장소 매트릭스의 열 저항 층은 상기 에어로졸 챔버에 대해 최내측(innermost)에 있어, 상기 탄성 층은 열 저항 층들이 서로를 향하게 압박한다(urge).
에어로졸 운반 장치 구성 요소는 에어로졸 챔버 내에 적어도 부분적으로 위치되는 에어로졸-형성 부재를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 에어로졸 운반 장치 구성 요소는 에어로졸 챔버 내에 완전히 위치되는 에어로졸-형성 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 에어로졸-형성 부재는 전술된 임의의 특징들을 포함할 수 있다.
재료의 시이트의 하나 이상의 주름부는 액체 저장소 매트릭스와 접촉할 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태에 따라, 전술된 바와 같이, 에어로졸 운반 장치 구성 요소 및/또는 에어로졸 형성 부재를 포함하는 에어로졸 운반 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 용액을 가열하고 그리고 빨아들이도록(wick) 구성되는 재료의 시이트(sheet of material)를 포함하는 에어로졸-형성 부재(aerosol-forming member)가 제공되며, 여기서 재료의 시이트는 하나 이상의 변곡(inflection) 지점을 가지는 단면의 프로파일(cross-sectional profile)을 가진다.
본 발명의 실시예들은, 오직 예로써, 첨부 도면들을 참조로 하여 이제 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 에어로졸-형성 부재를 포함하는 에어로졸 운반 장치에 대한 측단면도를 도시한다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 에어로졸-형성 부재를 포함하는 대안적인 에어로졸 운반 장치에 대한 측단면도를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 에어로졸-형성 부재를 포함하는, 도 1a의 장치 내에서 사용될 수 있는, 분리가능한 구성 요소에 대한 측단면도를 도시한다.
도 2b는 도 2a의 선(X-X)을 따른, 에어로졸 운반 장치에 대한 단면도를 도시한다.
도 2c는 도 1b의 선(X-X)을 따른, 에어로졸 운반 장치에 대한 단면도를 도시한다.
도 3a는 에어로졸 운반 장치의 다른 실시예에 대한 단면도를 도시한다.
도 3b는 에어로졸 운반 장치의 다른 실시예에 대한 단면도를 도시한다.
도 1a를 이제 참조하면, 본 발명에 따른 에어로졸 운반 장치(1)가 개시된다. 에어로졸 운반 장치는 에어로졸 운반 장치 구성 요소(1'), 및 에너지 저장 구성 요소(energy store component)(1'')를 포함한다. 에어로졸 운반 장치 구성 요소(1')는 에너지 저장 구성 요소(1'')에 제거가능하게 부착가능하지만, 그러나, 에어로졸 운반 장치 구성 요소(1') 및 에너지 저장 구성 요소(1'')는, 이 구성 요소들이 단일 구성 요소를 형성하도록 분리불가능한(inseparable) 것이 대안적인 실시예에서 예상된다.
에어로졸 운반 장치 구성 요소(1')는 폐기가능할(disposable) 수 있으며, 그리고 에너지 저장 구성 요소(1'')는 재사용가능할 수 있다. 그러나, 2 개의 구성 요소들이 단일 구성 요소로서 형성될 때, 그 후, 에어로졸 운반 장치가 폐기가능하거나 또는 재사용가능할 수 있는 것이 예상된다.
에너지 소스 구성 요소(1'')는, 도 1a에서 도시되는 바와 같이, 배터리(battery)(30) 및 전기 회로 소자(electric circuitry)(31)를 고정하는 하우징(housing)을 포함한다. 배터리에 대한 대안적인 파워 소스가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
에어로졸 운반 장치 구성 요소(1')는 도 2a에서 더 상세히 도시되며, 그리고 이 에어로졸 운반 장치 구성 요소는 일 단부에 마우스피스(mouthpiece)(3)로 형성되는 하우징(2) 및 대향(opposite) 단부에 연결 통로(connecting passage)(35)로 형성되는 부착 단부를 포함한다. 연결 통로(35)는, 전기 회로 소자(31)(도시되지 않음)를 통해 에너지 저장 구성 요소(1'') 내에 배치되는 배터리(15)와 에어로졸 운반 장치 구성 요소(1') 내에 고정되는 구성 요소들을 전기적으로 접속시킨다.
하우징(2)에는 에어로졸 운반 장치 구성 요소(1')를 통과하여 연장하는 공기 통로가 추가적으로 형성된다. 공기 통로는 공기 입구(air inlet)(5), 플레넘 챔버(plenum chamber)(4), 챔버 입구(chamber inlet)(33), 에어로졸 챔버(6), 챔버 출구(chamber outlet)(28) 및 출구 개구(7)를 포함한다. 사용 시에, 공기가 공기 입구(5)를 통하여 플레넘 챔버(4) 내로, 그 후, 공기를 에어로졸 챔버(6)로 공급하는 챔버 출구(33) 내로 빼내어지며, 그 후, 공기는 챔버 출구(28)를 경유하여 에어로졸 챔버(6)를 나가고, 그리고 마우스피스(3) 내에 형성되는 출구 개구(7)를 경유하여 에어로졸 운반 장치 구성 요소(1')를 떠난다.
도 2b는 도 2a에서 도시되는 선(X-X)을 따른, 에어로졸 운반 장치 구성 요소(1')에 대한 단면도를 예시한다. 도 2b에서 보일 수 있는 바와 같이, 에어로졸 챔버(6)는 하우징의 중심부에 위치되고, 그리고 챔버 벽들에 의해 규정된다. 챔버 벽들은, 아래에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 2 개의 분할 벽들(partitioning walls)(8), 챔버 측벽(chamber side wall)(32) 및 지지 판(support plate)(20')을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 에어로졸-형성 부재(10A)는 에어로졸 챔버(6) 내에 위치된다. 에어로졸 챔버(6)에 대한 각각의 분할 벽들(8)의 대향 측면들에서, 2 개의 용액 저장소들(solution reservoirs)(9)이 용액을 포함하도록 구성된다. 일 실시예에서, 지지 판(20')은 PCB이다. 대안적인 실시예에서, 지지 판(20')은 하우징(2)과 통합되어, 모세관 갭이 하우징과 분할 벽(8) 사이에서 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 에어로졸-형성 부재(10A)는 용액을 빨아들이고(wick) 그리고 가열하도록 구성되는 단일 층을 가지는 재료의 시이트(sheet)를 포함할 수 있다. 따라서, 재료의 시이트는 용액 저장소들(9)로부터 용액을 흡수할 수 있고, 그리고, 그 후, 이 용액이 증발하거나 또는 증기를 형성하도록 이 용액을 가열한다. 재료의 시이트는 사실상(in nature) 시이트-형(sheet-like)이다. 재료의 시이트는 개방된 세공형성된(open-pored) 구조물, 발포체 구조물, 메쉬 구조물 및 세공들의 상호연결 네트워크(interconnecting network of pores)를 구성할 수 있으며, 이들 모두는 모세관 구조(capillary structure)를 형성한다. 모세관 구조는 에어로졸-형성 부재(10A)가 용액을 빨아들이거나 또는 흡수하는 것을 가능하게 한다. 본원에서 사용되는 용어 "모세관 구조"는 액체 또는 용액이 모세관 작용의 결과로써 이동할 수 있는 구조로서 이해될 수 있다.
대안적인 에어로졸 운반 장치(1)의 실시예는 도 1b에서 도시되며, 그리고 대안적인 에어로졸 운반 장치의 실시예는 마우스피스(3)가 형성되는 하우징(2)을 포함한다. 통로(4)는 하우징(2) 내에 제공되고, 그리고 공기 입구(5)를 통해 대기에 대해 개방된다. 통로(4)는 에어로졸 챔버(6)와 유체 연통하며, 이 에어로졸 챔버가, 결국(in turn), 마우스피스(3) 내에서 형성되는 출구 개구(7)와 유체 연통한다. 따라서, 사용 시, 공기는, 도 1에서 화살표들에 의해 표시되는 바와 같이, 공기 입구(5)를 통과하여 그리고 에어로졸 챔버(6) 내로, 통로(4)를 통해 그리고 그 후 출구 개구(7)를 통과하여 빼내어진다.
도 1b의 에어로졸 운반 장치(1)의 단면도를 도시하는 도 2c를 이제 참조하면, 공간이 하우징(2) 내측에 제공되며, 이 하우징은 분할 벽(8)에 의해 에어로졸 챔버(6) 및 용액을 포함하는 액체 저장소(9)로 분할된다. 에어로졸 챔버(6)는 분할 벽(8), 지지 판(19) 및 열 차폐부(26)에 의해 규정된다. 분할 벽(8), 지지 판(19) 및 열 차폐부(26)는 챔버 벽들로서 작용한다. 2 개의 모세관 갭들(17, 18)은 분할 벽(8) 및 지지 판(19)의 단부들(20, 21) 사이에서 형성된다. 의문(doubt)에 대한 회피를 위해, 도 1에서 도시되는 장치는 필요한 만큼 유사한 열 차폐부를 또한 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 지지 판(19)은 PCB이다. 대안적인 실시예에서, 지지 판(19)은 하우징(2)과 통합되어, 모세관 갭이 하우징과 분할 벽(8) 사이에서 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 에어로졸-형성 부재(10a)는 도 2b 또는 도 2c에서 보이는 바와 같이 에어로졸 챔버(6) 내에 위치된다. 에어로졸-형성 부재(10a)는 주름부들(corrugations)(10b)을 가지도록 구성되는 시이트를 포함하여, 이 에어로졸-형성 부재는 마루부들(peaks) 및 골부들(troughs)을 포함한다. 본 출원에서, 주름부는 2 개의 굽힘부들(bends), 또는 마루부(peak) 및 골부, 또는 리지(ridge) 및 홈(groove)으로서 이해될 수 있다. 재료의 시이트는 하나 이상의 변곡(inflection) 지점을 포함하는 단면 프로파일(profile)을 가지는 것으로 또한 설명될 수 있다.
에어로졸-형성 부재들(10a)의 주름부들은 꼬불꼬불한(meandering) 또는 오실레이팅(oscillating)한 경로, 또는 사인파형 커브 또는 임의의 다른 유사한 패턴(pattern)을 따를 수 있다. 에어로졸-형성 부재(10a)는 규칙적인 주름부들을 포함할 수 있어, 이 에어로졸-형성 부재는 도 2에서 보이는 바와 같이 동일한 주름부들의 중복부(repetition)를 포함한다. 그러나, 대안적인 예시되지 않은 실시예에서, 에어로졸-형성 부재는 불규칙적인 주름부들을 포함할 수 있으며, 여기서 마루부들 및 트러프들의 형상은 서로 상이하다. 비록 도 2a 및 도 2b가 라운딩된 주름부들(10b), 즉 라운딩된 마루부들 및 트러프들을 포함하는 에어로졸-형성 부재(10a)를 도시하지만, 본 발명이 이에 제한되지 않지만, 그러나 또한 정점들(vertices)을 형성하는 주름부들을 포함하는 것(주름부들과 같은 지그-재그(zig-zag)를 형성하는 것)이 이해되어야 한다. 이러한 정점들은 둔각(obtuse angle), 예각(acute angle) 및/또는 직각(right angle)을 가질 수 있다. 이러한 배열은 도 3b(도 3a의 실시예에 대해 상응하는 도면 부호들의 설명이 도 3b의 실시예에 대해 또한 적용됨)의 실시예에서 도시된다.
재료의 시이트는 사실상 시이트-형(sheet-like)인 단일 층을 포함할 수 있고, 그리고 2 개의 주요 대향 표면들(13, 14) 및 2 개의 대향 단부들(15, 16)을 포함할 수 있다. 2 개의 대향 단부들(15, 16)은 지지 판(19)(도 1b의 장치에 따름) 또는 지지 판(20')(도 1a의 장치에 따름)에 부착되어, 이 대향 단부들은 지지 판(19, 20')과 분할 벽(8)의 단부들(21, 20)(도 1b의 장치에 따름) 사이에서 형성되는 상응하는 모세관 갭들(17, 18) 내에 위치한다. 바람직하게는, 2 개의 대향 단부들(15, 16)이 지지 판(19)에 또한 전기적으로 접속된다. 지지 판(19)은 인쇄 회로 기판(PCB)일 수 있다. 재료의 시이트는 에어로졸 챔버(6)를 가로질러(across) 접촉 없는(contact-free) 방식으로 연장하도록 구성되어, 에어로졸-형성 부재(10a)는 에어로졸 챔버(6)를 가로질러 서스펜딩되며, 그리고 에어로졸-형성 부재(10a)의 단부들(15, 16)만이 에어로졸 챔버(6)의 챔버 벽들과 접촉한다. 이러한 구성은 에어로졸-형성 부재(10a)의 열 전도로 요망되지 않은 손실을 감소시킨다. 그 결과, 에어로졸-형성 부재(10a)는, 에어로졸-형성 부재가 챔버 벽들과 연속적으로 접촉되었던 경우보다, 에어로졸-형성 부재 내에 고정되는 용액이 증발하는 충분한 온도로 더 빠르게 가열할 수 있다. 재료의 시이트가 단일 층일 필요는 없지만, 그러나 최종 시이트-형 재료를 형성하도록 층형성되고(layered)/적층되고(laminated)/부착되는(attached) 동일한 또는 상이한 재료의 다수의 층들의 시이트일 수 있는 것이 이해되어야 한다.
일 실시예에서, 에어로졸-형성 부재(10a)는 주름부들을 가져, 이 에어로졸-형성 부재는 도 2b, 도 2c 및 도 3a, 도 3b에서 보이는 바와 같이 실질적으로 에어로졸 챔버(6)의 전체 단면을 가로질러 연장한다. 더 자세하게는, 에어로졸-형성 부재(10a)는 오직 모세관 갭들(17, 18) 사이의 방향으로 연장하지 않지만, 그러나 또한 실질적으로 지지 판(19)과 분할 벽(8)/열 차폐부(26) 사이의 전체 거리를 가로질러(도 2c의 실시예에 따름), 그리고 실질적으로 지지 판(20')과 챔버 벽(32)/열 차폐부(26) 사이의 전체 거리를 가로질러(도 2b의 실시예에 따름) 연장한다. 따라서, 이러한 실시예들에서, 주름부들(10b)은 챔버 벽들, 또는 더 자세하게는 벽(8, 32), 열 차폐부(26) 및 지지 판(19, 20')에 인접하거나 또는 이들에 매우 근접하다. 다른 실시예에서, 에어로졸-형성 부재(10a)는 에어로졸 챔버(6)를 가로질러 주름부들(10b)이 챔버 벽들과 접촉하거나 또는 맞물리는 이러한 범위까지(도 3a 및 도 3b에서 도시되는 바와 같음) 연장한다. 또 다른 실시예에서, 주름부들(10b)의 깊이는, 에어로졸-형성 부재(10a)가 지지 판(19)과 분할 벽(8)/열 차폐부(26) 사이의 전체 거리를 가로질러 연장하지 않도록(도 2c의 실시예에 따름), 또는 에어로졸-형성 부재(10a)가 지지 판(20')과 벽(32)/열 차폐부(26) 사이의 전체 거리를 가로질러 연장하지 않도록(도 2b의 실시예에 따름), 더 짧다. 각각의 주름부들(10b)은 챔버 벽들과 접촉하거나, 이들에 매우 근접한 것이 필수적이지 않다. 다수의 주름부들이 존재하는 경우, 각각의 주름부는 챔버 벽들과 접촉하도록, 챔버 벽들과 매우 근접하도록, 또는 챔버 벽들로부터 이격되도록 독립적으로 구성될 수 있다.
단일 층일 수 있는 재료의 시이트는 용액을 빨아들이고 그리고 가열하도록 구성되어, 재료의 시이트는 용액을 흡수할 수 있으며, 그리고, 그 후, 용액이 증발하고 증기를 형성하도록 용액을 가열시킨다. 재료의 시이트는 개방된 세공형성된(open-pored) 구조물, 발포체 구조물 및 세공들의 상호연결 네트워크(interconnecting network of pores)를 구성할 수 있으며, 이들 모두는 모세관 구조(capillary structure)를 형성한다. 모세관 구조는 에어로졸-형성 부재(10a)가 용액을 빨아들이거나 또는 흡수하는 것을 가능하게 한다. 본원에서 사용되는 용어 "모세관 구조"는 액체 또는 용액이 모세관 작용의 결과로써 이동할 수 있는 구조로서 이해될 수 있다.
에어로졸-형성 부재(10a)는, 상기 모세관 구조를 형성하도록, 다공성 과립, 섬유형(fibrous) 또는 응집형(flocculent) 소결 금속(들)으로 만들어질 수 있다. 다른 실시예에서, 에어로졸-형성 부재(10a)는 개방된 세공형성된 금속성 발포체 또는 와이어 메쉬 또는 캘린더링된(calendered) 와이어 메쉬 또는 와이어 직물의 층들의 그룹을 구성하며, 이들은 또한 모세관 구조를 형성한다. 에어로졸-형성 부재(10a)는 스테인리스 강, 예를 들어, AISI 304 또는 316으로 또는 니켈 크롬 합금들(nickel chromium alloys)과 같은 가열 전도체 합금(heating conductor alloy)으로 형성될 수 있다.
게다가, 에어로졸-형성 부재(10a)에는 전체 에어로졸-형성 부재(10a)에 걸쳐 연장하는 모세관 구조가 형성될 수 있어, 이 에어로졸-형성 부재는 재료의 시이트의 내부 및 외부 주요 표면들(13, 14) 양자 모두에서 노출된다. 이러한 실시예에서, 각각의 주요 표면들은 챔버(6)에 노출될 것이다. 대안적으로, 주요 표면들(13, 14) 중 하나의 표면은, 상기 표면들이 증기 비투과성이도록(vapour impermeable), 상기 주요 표면에 소결되거나 또는 부착되는 금속화 포일 또는 커버에 의해 선택적으로 밀봉될 수 있다. 대안적으로, 주요 표면들(13, 14)의 하나 또는 양자 모두의 구역은 증기 비투과성이도록 밀봉될 수 있다. 다른 실시예에서, 에어로졸-형성 부재(10a)는, 모세관 구조가 전체 에어로졸-형성 부재에 걸쳐 연장하지 않도록 구성된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 모세관 구조는 주요 표면들(13, 14) 중 하나의 표면까지 연장되지 않아, 이러한 영역에서 노출된 모세관 구조는 없다. 대안적으로, 모세관 구조는 주요 표면들(13, 14) 중 하나 또는 양자 모두의 구역 상에서 노출된다. 본 개시의 맥락에서, 모세관 표면의 "노출"에 대한 참조는 챔버(6)에 대한 참조에 의해 그렇게 이루어지며, 그리고 주요 표면들(13, 14)들까지 연장하는 모세관 표면의 영역들이 존재하지만, 그러나 이 영역들은 장치의 다른 구성 요소들에 의해 커버링되는 것이 가능하다.
또 다른 예시되지 않은 실시예에서, 얇은 지지 층은 주요 표면들(13, 14) 중 하나 또는 양자 모두의 표면에 부착될 수 있다. 이러한 지지 층은 재료의 시이트에 안정성을 제공한다. 지지 층은 와이어 메쉬로 또는 개별 와이어들로 형성될 수 있고, 그리고 스테인리스 강으로 만들어질 수 있다.
재료가 충분한 전기 저항성을 포함하여서, 전류가 통과할 때, 에어로졸-형성 부재(10a)는 모세관 구조 내에 고정된 용액이 증발하거나 기화하는 것을 유발하는데 충분한 온도까지 가열되는 점에서, 재료(이 재료로부터, 에어로졸-형성 부재(10a)가 형성됨)는 가열가능하다. 이러한 실시예들에서, 에어로졸-형성 부재(10a)는 모세관 구조가 형성되는 가열 요소를 포함하는 것이 고려될 수 있어, 가열 요소 및 모세관 구조는 통합되고, 그리고 단일 엔티티(entity) 또는 유닛(unit)을 형성한다.
전술된 실시예들에서, 여기서 재료의 시이트는 용액을 빨아들이고 그리고 가열시키도록 구성되는 단일 층을 포함하며, 재료의 시이트는, 동일한 표면 내에 배열되는 가열 요소 및 심지(wick)를 포함하는 것으로 설명될 수 있다.
예시되지 않는 대안적인 실시예에서, 재료의 시이트는 복수의 층들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 이 복수의 층들은, 예컨대, 상이한 구조들/재료들의 다수의 층들을 제공함으로써, 전에 언급된 구조들 및 재료들의 임의의 조합을 포함할 수 있으며, 층들은, 예컨대 소결함으로써, 함께 결합된다. 이러한 예시되지 않은 대안적인 실시예가 이제 더 자세히 설명될 것이다.
이러한 예시되지 않은 대안적인 에어로졸-형성 부재는, 사실상 시이트-형이고 복수의 층들로부터 형성되는 재료의 시이트를 포함한다. 예를 들어, 에어로졸-형성 부재(10a)는 가열 요소로써 작용하는 제 1 가열가능한 층을 포함할 수 있다. 제 1 층은 가열되도록 구성되는 재료로부터 형성되고, 그리고 금속 와이어 메쉬(metal wire mesh)를 포함할 수 있으며, 이 금속 포일은 스테인리스 강(stainless steel) 또는 니켈 크롬 합금들(nickel chromium alloys)로 만들어질 수 있다. 에어로졸-형성 부재(10a)는, 모두가 모세관 구조(capillary structure)를 형성하는, 개방된 세공형성된(open-pored) 구조물, 발포체 구조물 및 세공들의 상호연결 네트워크(interconnecting network of pores)가 형성되는 제 2 층을 추가적으로 포함할 수 있다. 모세관 구조는 에어로졸-형성 부재(10a)가 용액을 빨아들이거나 또는 흡수하는 것을 가능하게 한다. 이러한 제 2 층은 섬유 웨브(web) 또는 유리 섬유들로 만들어진 직물, 유리 섬유 실들(yarns) 또는 임의의 다른 비-전도성 및 불활성(inert), 따라서 비교적으로 비-가열가능한(non-heatable)(전기적으로 비-가열가능한) 섬유 재료들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 재료의 시이트는 평행한 표면들 내에 배열되고 서로 연결되는 가열 요소 및 심지를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 제 2 층은 심지로서 작용한다.
제 1 층(가열 요소) 및 제 2 층(모세관 구조가 형성되는 심지)은, 대향하는 2 개의 대향하는 주요 표면들을 가지는 재료의 시이트를 형성하도록, 서로의 최상부에 놓이며, 여기서 모세관 구조는 하나 또는 양자 모두의 주요 표면들에서 노출된다(가열 요소의 구성에 의존함).
대안적인 예시되지 않는 실시예에서, 재료의 시이트는, 이 제 3 시트가 모세관 구조를 포함한다는 점에서 제 2 층과 유사한 제 3 층을 포함한다. 제 2 및 제 3 층들은 제 1 층을 사이에 끼워(sandwich), 모세관 구조가 재료의 시이트의 양자 모두의 주요 표면들에서 노출된다.
실시예들(여기서, 재료의 시이트는 전술된 바와 같이 복수의 층들로 형성됨)에서, 가열 요소를 형성하는 제 1 층 그리고 심지를 형성하는 제 2 및/또는 제 3 층(들)은 평행하고 그리고 서로 연결된다. 층들은, 기계적이고 화학적이며 또는 열적인(thermal) 수단에 의해 서로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 층들은 서로 소결되거나 또는 프릿팅된다(fritted).
본 발명(여기서, 재료의 시이트가 복수의 층들을 포함함)이 전술된 예들에 제한되지 않는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 대안적인 실시예에서, 제 1 및 제 2 층들 양자 모두는 가열가능한 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 층은 금속 포일(metal foil)을 포함할 수 있으며, 그리고 제 2 층은 다공성, 과립형(granular), 섬유형(fibrous) 또는 응집형 소결된 금속(flocculent sintered metal)(들)로 만들어질 수 있거나 또는 개방-세공형성된 금속성 발포체 또는 와이어 메쉬 구조물을 포함할 수 있으며, 이 모든 것은 상기 모세관 구조를 형성한다. 제 1 및 제 2 층들은 스테인리스 강으로 형성될 수 있고, 그리고 함께 소결될 수 있다. 이러한 실시예에서, 재료의 시이트는 동일한 표면 내에 그리고 평행한 표면들 내에 배열되는 가열 요소 및 심지를 포함하는 것으로 설명될 수 있으며, 모세관 구조는 재료의 시이트의 주요 표면들 중 하나의 표면 상에서 오직 노출된다.
다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 층들은 다공성 가열가능한 재료(들)로 만들어질 수 있어, 양자 모두의 층들은 용액을 가열하고 빨아들이도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 재료의 시이트는 동일한 표면 내에 그리고 평행한 표면들 내에 배열되는 가열 요소 및 심지를 포함하는 것으로 설명될 수 있다.
추가 대안적인 예시되지 않은 실시예에서, 재료의 시이트는 작은 크기의 세공을 가지는 다공성 제 1 층 및 제 1 층보다 더 큰 크기의 세공들을 가지는 다공성 제 2 층을 포함하며, 따라서, 양자 모두의 층들에는 모세관 구조가 형성되지만, 그러나 내부 주요 표면을 형성하는 제 2 층은 외부 주요 표면을 형성하는 제 1 층보다 더 많은 증기를 방출할 수 있다. 두 개의 층들 중 하나 이상의 층은 전술된 바와 같이 가열가능한 재료로부터 형성된다. 양자 모두의 층들에는, 모세관 구조에 관하여 상기에 논의된 바와 같은 구조 및 재료가 형성될 수 있다.
전술된 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 재료의 시이트는 20 내지 500 ㎛의 범위 내에 속하는 두께 또는 깊이를 가진다. 대안적으로, 두께는 50 내지 200 ㎛의 범위 내에 속한다. 두께 또는 깊이는 재료의 시이트의 2 개의 주요 표면들(13, 14) 사이의 거리를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
분할 벽(8)의 단부들(20, 21)(도 2c의 실시예에 따름)에는 2 개의 공급 통로들(22)이 형성되어, 저장소(9)와 모세관 갭들(17, 18)은 유체 연통한다. 공급 통로들은 모세관 효과를 달성하기에 충분한 폭을 가진다. 따라서, 사용 시, 저장소(9) 내에 고정된 용액은 모세관 작용에 의해 유체 저장소(9)로부터 공급 통로들(22) 내로 모세관 갭들(17, 18)을 향하여, 그리고 그 후 모세관 갭들(17, 18)로부터 에어로졸-형성 부재(10a)의 단부들(15, 16)들에서의 모세관 구조로 이동한다. 에어로졸-형성 부재(10a)의 모세관 구조는 심지(wick)와 유사한 모세관 효과를 제공하며, 따라서 모세관 구조물은 에어로졸-형성 부재(10a)가 모세관 갭들(17, 18)로 제공되는 용액을 흡수하는 것을 가능하게 하여, 용액이 재료의 시이트의 전체 모세관 구조에 걸쳐 분포된다.
에어로졸-형성 부재(10a)가 모세관 갭들(17, 18)을 통해 저장소(9)로부터 이송되는 것을 제외하고, 도 2b의 실시예는 유사한 방식으로 작동한다.
본 발명은 2 개의 모세관 갭들(17, 18)에 제한되지 않지만, 그러나 오직 에어로졸-형성 부재(10a)의 단부들(15, 16) 중 오직 하나의 단부를 이송하는 오직 단일의 모세관 갭을 포함할 수 있는 것이 이해되어야 한다.
인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)의 부품을 형성하는 제어부에 의해 제어되는 배터리(30)는 도 1에서 보이는 바와 같이 하우징(2) 내에 배치되며, 그리고 에어로졸-형성 부재(10A)의 단부들(15, 16)이, 예를 들어, 회로 소자(circuitry)를 통해 배터리(30)의 포지티브 및 네거티브 단자들 각각에 전기적으로 접속된다. 전류가 배터리(30)로부터 그리고 재료의 시이트를 통하여 빼내어질 때, 재료의 시이트의 저항은 재료의 시이트가 온도에 대해 증가하는 것을 유발한다. 실시예(여기서, 재료의 시이트는 비-다공성, 가열가능한 제 1 층, 예를 들어 금속 포일을 포함하며, 그리고 여기서 외부 주요 표면은 상기 제 1 층으로 형성됨)에서, 상기 제 1 층의 저항은 가열 요소로서 작용하는 제 1 층이 온도가 증가하는 것을 유발하며, 제 1 층은, 결국, 상기 제 2 및/또는 제 3 층들의 모세관 구조의 세공들/보이드(void) 내에 포함되는/저장되는 용액을 포함하는 인접한 제 2 및/또는 제 3 층을 가열시킨다. 배터리(30)에 의해 빼내어지는 전류 및 따라서 재료의 시이트의 온도는, 하우징(2) 내의 스위칭 회로(switching circuit), 예를 들어, 파워-MOSFET(Power-MOSFET) 스위칭 회로에 의해 제어될 수 있다. 스위칭 회로는, 예를 들어, 온도 센서들(도시되지 않음)을 사용함으로써, 온도의 자동 제어를 제공할 수 있거나, 또는 사용자에 의해 조작될 수 있는 하우징(2) 상에 제공되는 버튼(button) 또는 다이얼(dial)(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 분할 벽(8)에는 에어로졸-형성 부재(10a)를 향하는 표면 상에 열 차폐부(26)가 제공될 수 있다. 열 차폐부(26)는 도 2b에 도시되며, 그리고 에어로졸-형성 부재(10a)의 온도가 증가될 때, 이 열 차폐부는 분할 벽(8)을 과열하는(overheating) 것으로부터 보호한다. 열 차폐부(26)는, 산화된 스테인리스 강 와이어 메쉬와 같은 얇은 비-전도성 재료 또는 유리 또는 탄소 직물들과 같은 불활성 직물들로 형성될 수 있다. 열 차폐부(26)가 선택적인 것은 이해되어야 한다.
에어로졸 운반 장치의 작동은, 도 1 및 도 2를 참조로 하여 이제 설명될 것이다. 사용 시에, 사용자가 에어로졸 운반 장치(1) 상에서 팽화(puffing)를 시작할 때, 사용자는 에어로졸 운반 장치(1)를 수동으로 활성화시킬 수 있거나 또는 에어로졸 운반 장치(1)는 자동으로 활성화될 수 있다. 이는, 전기 회로 소자(31) 내에 포함되고 그리고 연결 통로를 통해 입구 통로/플레넘 챔버(4)와 통신하는(communicating) 압력 센서(도시되지 않음)에 의해 달성될 수 있다. 어느 하나의 실시예에서, 에어로졸 운반 장치가 활성화될 때, 배터리(30)는 에어로졸-형성 부재(10a)의 대향하는 단부들(15, 16) 사이의 포텐셜 차이(potential difference)를 제공하며, 전류가 재료의 시이트를 통해 유동하는 것을 유발하여, 부재(10a)는 온도가 상승한다. 이러한 온도의 증가는, 재료의 시이트의 모세관 구조 내에 고정되는 용액이 증기를 형성하도록 증발하는 것을 유발한다. 증발된 용액은 사용자에 의해 통로(4)를 통해 에어로졸 운반 장치 내로 빼내어지는 공기와 혼합한다. 증발된 용액은 에어로졸 챔버(6) 내에서 공기와 혼합하며, 그리고, 이와 같이(as this), 증기 응축들을 유발하고, 그리고 액적들을 형성하여, 흡입가능한 에어로졸이 제조된다.
임의의 전술된 실시예들에 따른 에어로졸-형성 부재는 하우징(2) 내에 위치되어, 주요 표면들(13, 14)의 평면들은 에어로졸 챔버(6)를 통과하는 공기유동의 방향과 평행하거나 또는 실질적으로 정렬된다. 따라서, 용액이 에어로졸-형성 부재(10a) 내에 고정되며, 그리고 용액이 증발하도록 이 용액이 가열될 때, 용액은 공기유동의 방향에 대해 횡 방향으로 증발한다. 실시예들(여기서, 모세관 구조는 재료의 시이트의 양 측들 상에서 노출됨)에서, 용액은 상반되는 방향들로 양 측들로부터 증발된다. 재료의 시이트의 주름부들(10b)은 채널들(25)을 형성하며, 이 채널들을 통해, 공기가 유동하며, 그리고 또한 이 채널들 내에서, 용액이 증발되어, 용액이 공기유동과 혼합할 때, 에어로졸이 형성된다. 따라서, 주름부들(10b) 또는 채널들(25)은 에어로졸 운반 장치를 통해 사용자를 향하여 에어로졸의 유동을 지향한다. 게다가, 주름부들(10b)의 결과로써, 용액은 주요 표면들(13, 14)로부터 주요 표면들(13, 14)의 다른 구역을 향하는 방향으로 증발되며, 이는 챔버 벽들 및 다른 내부 구성 요소들 사에서 에어로졸 응축의 감소된 레벨들을 유발한다. 게다가, 증기가 주요 표면들(13, 14)로부터 동일한 주요 표면의 다른 구역을 향하여 방출될 때, 증기 밀도는 증가된다. 또한, 에어로졸-형성 부재가 냉각될 때, 주요 표면들(13, 14) 중 하나의 표면 상에서 응축하는 에어로졸 챔버(6) 내에 남아있는 에어로졸 및 증기는 에어로졸-형성 부재의 모세관 구조 내로 재흡수될 것이고, 그리고 에어로졸-형성 부재가 다시 가열될 때, 재-증발될 것이다. 챔버 벽들 상에서 형성되는 응축물은 주름부들(10b)을 통해 모세관 구조 내로 적어도 부분적으로 재흡수될 수 있다.
이전에 설명된 바와 같이, 주름형성된 구성은 챔버 벽들, 하우징(2)의 내부 구성 요소들 및/또는 내부 벽들 상에서 형성하는 것 그리고 적층하는 것으로부터의 응축물을 감소시킨다. 따라서, 일부 종래의 에어로졸 운반 장치들 내에서 사용된, 사용자에 의해 흡입되지 않은 응축물을 흡수하기 위한 스폰지들(sponges) 또는 다른 수단들은 생략될 수 있다. 이는, 간소화된 제작 프로세스 및 감소된 비용들뿐만 아니라, 더 콤팩트한 에어로졸 운반 장치(1)를 유발한다. 게다가, 하우징(2)의 내부 벽들 상에서 응축하는 것으로부터의 에어로졸 및 증기의 양을 감소시킴으로써, 하우징(2)에 대한 응축 열의 이동이 감소될 수 있으며, 사용자가 에어로졸 운반 장치(1)를 고정하는데 더 편안하게 만든다.
에어로졸-형성 부재(10a)가 활성화되며, 그리고 에어로졸이 채널들(25) 내에서 형성된 후에, 사용자가 계속 흡입할 때, 에어로졸은 채널들(25)을 통하여 빼내어진다. 에어로졸은, 그 후, 도 1b에서 보이는 바와 같이 하우징(2) 내에서 제공되는 챔버 출구(31)를 통해 에어로졸 챔버(6)를 나온다. 에어로졸은, 그 후, 하우징(2) 내에서 제공되는 선택적인 에어로졸 정제 부재(optional aerosol refining member)(32)를 통하여 지나며, 에어로졸이 냉각되는 것을 유발한다. 정제 부재(32)는, 마우스피스(3) 내에서 제공되는 출구(7)를 통해 사용자의 입에 들어가기 전에, 에어로졸의 유동 내로 발산되는 맨톨(menthol)과 같은 착향제들(flavouring agents)을 또한 포함할 수 있다. 반면(meanwhile), 재료의 시이트의 모세관 구조로부터 증발되는 용액은, 전술된 바와 같이, 에어로졸-형성 부재(10a)의 모세관 갭들(17, 18) 및 모세관 구조의 모세관 효과로 인해, 저장소(9)로부터의 새로운 용액(fresh solution)에 의해 교체되며, 그리고 새로운 공기가 공기 입구(5), 및 통로(4)를 통해 채널들(25)에 들어간다. 일 실시예에서, 압력 강하 요소/유동 저항기(flow resistor)(33)는 통로(4) 내에 위치설정될 수 있어서, 에어로졸 챔버(6) 내로의 공기의 유동이 제어될 수 있다. 유동 저항기(33)는 간단한 개구 또는 홀로 구성될 수 있고, 그리고 하우징(2) 내의 공기 입구(5)와 동일할 수 있다. 대안적으로, 유동 저항기(33)는 종래의 담배의 유동 저항을 제공하는 담배 필터(cigarette filter)와 유사한 다공성 본체로 구성될 수 있다.
밸브(33)는 PCB에 의해 또는 수동으로, 예를 들어 에어로졸 운반 장치(1)의 하우징(2) 상의 스위치 또는 다이얼(도시되지 않음)을 조절함으로써 제어될 수 있다.
주름부의 정도는 간격 유닛(distance unit)당 주름부들의 수를 변경함으로써 변경될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 재료의 시이트는 간격 유닛당 3 개의 주름부들을 포함한다. 다른 실시예에서, 재료의 시이트는 간격 유닛당 6 개의 주름부들을 포함한다. 주름부의 정도가 커질수록, 더 많은 에어로졸이 흡입(inhalation) 당 에어로졸-형성 부재에 의해 발생된다.
전술된 실시예들의 주름부들로 인해, 에어로졸-형성 부재가 평탄한 에어로졸-형성 부재와 비교하여 더 큰 표면적을 가지는 것이 이해되어야 한다. 유리하게는, 이는, 에어로졸-형성 부재가 흡입 당 더 많은 에어로졸을 생성할 수 있는 점에서, 에어로졸-형성 부재(10a)의 효율을 증가시킨다. 게다가, 에어로졸-형성 부재(10a)의 주름부로 인해, 에어로졸 운반 장치(1)는 더 콤팩트하게(more compact) 만들어진다.
도 3a를 이제 참조하면, 에어로졸 운반 장치(51)의 다른 실시예가 개시된다. 도 3a는 도 1a에서 도시되는 에어로졸 운반 장치(1)와 유사한 에어로졸 운반 장치(51)에 대한 단면도를 도시한다. 에어로졸 운반 장치(51)는 마우스피스(mouthpiece)(도시되지 않음)를 갖는 하우징(52)을 포함한다. 통로(도시되지 않음)는 하우징(52) 내에 제공되고, 그리고 공기 입구(도시되지 않음)를 통해 대기에 대해 개방된다. 통로는 에어로졸 챔버(56)와 유체 연통하며, 이 에어로졸 챔버가, 결국, 마우스피스 내에서 형성되는 출구 개구(도시되지 않음)와 유체 연통한다. 따라서, 사용 시, 공기는, 도 1a에서 도시되는 에어로졸 운반 장치의 공기유동과 유사하게, 통로를 통과하여 그리고 에어로졸 챔버(56) 내로, 통로를 통해 그리고 그 후 출구 개구를 통과하여 빼내어진다.
에어로졸-형성 부재(60a)는 도 3a에서 보이는 바와 같이 에어로졸 챔버(56) 내에 위치된다. 에어로졸-형성 부재(60a)는 주름부들(corrugations)(60b)을 가지는 재료의 시이트를 포함하여, 이 에어로졸-형성 부재는 마루부들(peaks) 및 골부들(troughs)을 형성한다. 주름부는 2 개의 굽힘부들(bends), 또는 마루부(peak) 및 골부, 또는 리지(ridge) 및 홈(groove)으로서 이해될 수 있다. 재료의 시이트는 하나 이상의 변곡(inflection) 지점을 포함하는 단면 프로파일(profile)을 가지는 것으로 또한 설명될 수 있다.
주름부들은 구불구불하거나 또는 오실레이팅한 경로, 또는 사인파형 커브 또는 지그재그-형 구성, 또는 임의의 다른 유사한 패턴(pattern)을 따를 수 있다. 에어로졸-형성 부재(60a)는 규칙적인 주름부들을 포함할 수 있어, 이 에어로졸-형성 부재는 도 3a에서 보이는 바와 같이 동일한 주름부들의 중복부(repetition)를 포함한다. 그러나, 대안적인 예시되지 않은 실시예에서, 에어로졸-형성 부재는 불규칙적인 주름부들을 포함할 수 있으며, 여기서 마루부들 및 트러프들의 형상은 서로 상이하다. 비록 도 3a가 라운딩된 주름부들(60b), 즉 라운딩된 마루부들 및 트러프들을 포함하는 에어로졸-형성 부재(60a)를 도시하지만, 본 발명이 이에 제한되지 않지만, 그러나 또한 정점들(vertices)을 형성하는 주름부들을 포함하는 것이 이해되어야 한다. 이러한 정점들은 둔각(obtuse angle), 예각(acute angle) 및/또는 직각(right angle)을 가질 수 있다. 이러한 실시예는 도 3b에서 도시되며, 그리고 도 3a의 도면 부호들은, 대응적으로, 도 3b의 구성 요소들에 적용한다.
에어로졸-형성 부재(60a)는 도 1 및 도 2를 참조로 하여 전술된 에어로졸-형성 부재(10a)의 실시예들과 유사하며, 그리고 그러므로 상세한 설명은 생략될 것이다. 그러나, 에어로졸-형성 부재(60a)가 2 개의 대향하는 주요 표면들(66, 67)을 가지는 시이트 재료를 포함하는 것이 이해되어야 한다. 에어로졸-형성 부재(60a)는 개방된 세공형성된(open-pored) 구조물, 발포체 구조물 및 세공들의 상호연결 네트워크(interconnecting network of pores)를 가질 수 있으며, 이들 모두는 모세관 구조(capillary structure)를 형성한다. 모세관 구조는 에어로졸-형성 부재(60a)가 용액을 빨아들이거나 또는 흡수하는 것을 가능하게 한다. 재료의 시이트는 도 2를 참조로 하여 설명된 다양한 실시예들에 따라 단일의 또는 복수의 층들을 포함할 수 있다.
에어로졸 챔버(56)는 대향하는 2 개의 챔버 측벽들(53, 54) 및 대향하는 2 개의 챔버 메인 벽들(57a, 57b)을 포함하는 챔버 벽들에 의해 규정된다. 챔버 메인 벽들(57a, 57b)은 액체 저장소 매트릭스(liquid reservoir matrix)(58, 59)를 포함한다. 액체 저장소 매트릭스(58, 59)는 모세관 구조, 예를 들어 상호연결하는(interconnecting) 다공성 또는 개방된-다공성 구조를 포함하여, 이 액체 저장소 매트릭스는 용액 및 액체를 고정할 수 있다. 액체 저장소 매트릭스(58, 59)는 열 저항 층(62) 및 탄성 층(63)을 포함한다. 각각의 챔버 메인 벽(57a, 57b)의 열 저항 층(62)은 에어로졸 챔버(56)의 공간에 대해 노출되며, 그리고 각각의 메인 벽(57a, 57b)의 탄성 층은 열 저항 층(62)과 하우징(52) 사이에 끼워넣어진다(sandwiched).
열 저항 층(62)은 사실상 시이트-형이고, 그리고 직물, 메쉬, 직조된 직물 웨브, 부직포 웨브 또는 발포체의 구조를 가질 수 있는 하나 또는 복수의 층들을 포함한다. 열 저항 층(62)은 열 저항 재료, 예를 들어, 유리, 금속, 카본-기반(carbon-based) 재료들, 세라믹, 면(cotton) 또는 열 저항 플라스틱(heat resistant plastic)으로 만들어질 수 있다. 열 저항 층(62)이 금속으로 만들어진다면, 금속은 단락 회로들(short circuits)을 방지하기 위해 코팅되거나 또는 산화될 수 있다. 열 저항 층(62)은 열을 견디도록 구성되어서, 이 열 저항 층은 에어로졸 형성 부재(60a)에 의해 방출되는 열을 견디어낼 수 있고, 그리고 이에 의해 탄성 층(63)을 보호할 수 있다.
탄성 층(63)은 다앙한 구조물들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 이의 구조는 직조된 섬유들, 직조되지 않은 섬유들, 발포체 또는 스폰지로 형성될 수 있다. 탄성 층(63)은 플라스틱으로 만들어질 수 있다.
탄성 층(63)은 스프링 힘을 제공하여, 각각의 액체 저장소 매트릭스(58, 59)의 열 저항 층(62)이 주름부들, 즉, 마루부들, 골부들 또는 정점들과 접촉하도록, 이 탄성 층이 열 저항 층(62)을 주름부들(60b), 즉, 마루부들, 골부들 또는 정점들(vertices)을 향하도록 압박하거나 또는 편향시킨다. 이는 액체 저장소 매트릭스들(58, 59)이 액체 저장소 매트릭스들 내에 고정된 용액을 에어로졸-형성 부재(60a)에 공급하는 것을 가능하게 하여, 용액은 에어로졸-형성 부재(60a)의 모세관 구조에 걸쳐 분산된다(spread).
에어로졸-형성 부재(60a)의 모세관 현상(capillarity)은 저장소 매트릭스들(58, 59)의 모세관 현상보다 더 클 수 있지만, 그러나 적어도 탄성 층(63)의 모세관 현상보다 더 커서, 에어로졸-형성 부재(60a)를 향하는 액체 저장소 매트릭스들(58, 59)로부터의 용액의 유동을 유도한다. 모세관 현상은 각각의 모세관 구조물의 세공 크기 및 습윤 조건들(wetting conditions)에 의해 규정된다.
본 발명은 2 개의 액체 저장소 매트릭스들(58, 59)을 포함하는 것으로 제한되지 않는 것이 이해되어야 한다. 이는 2 개 초과의 액체 저장소 매트릭스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주름부의 각각의 마루부 및 골부는 별개의 액체 저장소 매트릭스들과 접촉할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 오직 하나의 챔버 메인 벽(57a)은 액체 저장소 매트릭스를 포함하며, 그리고 다른 챔버 측 메인 벽(57b)은 비-다공성 재료로 만들어진다(이와 반대의 경우도 마찬가지임).
에어로졸-형성 부재(60a)의 단부들(64, 65)은 챔버 측 벽들(53, 54)에 부착된다. 바람직하게는, 에어로졸-형성 부재(60a)의 양자 모두의 단부들(64, 65)은 지지 판에 부착되고 그리고 바람직하게는 전기적으로 접속되며, 이 지지 판은 인쇄 회로 기판(PCB)일 수 있다. 대안적으로, 에어로졸-형성 부재(60a)의 단부들은, 도 3에서 보이는 바와 같이, 챔버 메인 벽들(57a, 57b)의 열 저항 층들(62) 중 하나의 층에 부착될 수 있다. 각각의 실시예에서, 에어로졸-형성 부재(60a)는 에어로졸 챔버(56) 걸쳐 서스펜딩된다(suspended).
에어로졸 운반 장치(51)는 1 및 도 2를 참조로 하여 설명되는 바와 같은 배터리(도시되지 않음) 및 인쇄 회로 기판(PCB)(도시되지 않음)을 추가적으로 포함하며, 그리고, 에어로졸 운반 장치(51)는 도 1 및 도 2를 참조로 하여 설명되는 에어로졸 운반 장치(1)와 유사하게 구성되어, 에어로졸-형성 부재(60a)의 단부들(64, 65)은 배터리의 포지티브 및 네거티브 단자들 각각에 전기적으로 접속된다. 전류가 배터리로부터 에어로졸-형성 부재(60a)의 재료의 시이트를 통하여 빼내어질 때, 재료의 시이트의 저항은 재료의 시이트가 온도에 대해 증가하는 것을 유발한다.
에어로졸-형성 부재(60a)의 작동은 도 3을 참조로 하여, 이제 설명될 것이다. 도 2를 참조로 하여 설명되는 에어로졸 운반 장치(1)와 유사하게, 사용 시에, 사용자가 에어로졸 운반 장치(51) 상에서 팽화(puffing)를 시작할 때, 사용자는 에어로졸 운반 장치(51)를 수동으로 활성화시킬 수 있거나 또는 에어로졸 운반 장치(51)는 자동으로 활성화될 수 있다. 이는 공기 입구와 에어로졸 챔버 사이에서 연장하는 통로 내에 위치되는 압력 센서(도시되지 않음)에 의해 달성될 수 있다. 어느 하나의 실시예에서, 에어로졸 운반 장치(51)가 활성화될 때, 배터리는 에어로졸-형성 부재(60a)의 단부들(64, 65) 사이의 포텐셜 차이(potential difference)를 제공하며, 전류가 단부들(64, 65) 사이에서 유동하는 것을 유발하여, 재료의 시이트는 온도가 상승한다. 이러한 온도의 증가는, 재료의 시이트의 모세관 구조 내에 고정되는 용액이 증기를 형성하도록 증발하는 것을 유발한다. 증기는 사용자에 의해 통로를 통해 에어로졸 운반 장치 내로 빼내어지는 공기와 혼합한다. 증기는 에어로졸 챔버(56) 내에서 공기와 혼합하며, 그리고, 이와 같이(as this), 증기 응축들을 유발하고, 그리고 액적들을 형성하여, 흡입가능한 에어로졸이 제조된다.
도 3을 참조로 하여 전술된 실시예들 중 일부에 따른 에어로졸-형성 부재는 하우징(52) 내에 위치되어, 주요 표면들(66, 67)의 평면들은 공기유동의 방향과 실질적으로 평행하거나 또는 정렬된다. 따라서, 용액이 에어로졸-형성 부재(60a) 내에 고정되며, 그리고 용액이 증발하도록 이 용액이 가열될 때, 용액은 공기유동의 방향에 횡 방향으로 증발한다. 실시예들(여기서, 모세관 구조는 재료의 시이트의 양 측들 상에서 노출됨)에서, 용액은 상반되는 방향들로 양 측들로부터 증발된다. 재료의 시이트의 주름부들(60b)은 공기가 유동하는 채널들(68)을 형성한다. 게다가, 증발된 용액 또는 증기는 채널들(68) 내의 공기유동과 혼합하여, 에어로졸이 형성된다. 따라서, 주름부들(60b) 또는 채널들(68)은 에어로졸 운반 장치(51)를 통해 사용자를 향하여 에어로졸의 유동을 지향한다. 게다가, 재료의 시이트가 주름부들을 포함할 때, 용액은 주요 표면들(66, 67)로부터 주요 표면들의 다른 구역을 향하는 방향으로 증발되며, 이는 챔버 벽들 및 다른 내부 구성 요소들 사에서 에어로졸 응축의 감소된 레벨들을 유발한다. 게다가, 에어로졸-형성 부재(60a)가 냉각될 때, 주요 표면들(66, 67) 중 하나의 표면 상에서 응축하는 에어로졸 챔버(56) 내에 남아있는 에어로졸 및 증기는 에어로졸-형성 부재(60a)의 모세관 구조 내로 재흡수될 것이고, 그리고 에어로졸-형성 부재(60a)가 다시 가열될 때, 재-증발될 것이다. 챔버 벽들 상에 형성되는 응축물은 열 저항 층(62)의 모세관 구조 내로 적어도 부분적으로 재흡수될 수 있으며, 그리고, 이러한 방식으로(that way) 에어로졸-형성 부재(60a)의 모세관 구조에 재공급될 수 있다.
도 2를 참조로 하여 설명된 에어로졸-형성 부재(10a)와 유사하게, 도 3에서 도시되는 에어로졸-형성 부재(60b)의 주름형성된(corrugated) 구성은 챔버 벽들, 하우징(52)의 내부 구성 요소들 및/또는 내부 벽들 상에서 형성하는 것으로부터의 응축을 또한 감소시킨다. 따라서, 일부 종래의 에어로졸 운반 장치들 내에서 사용된, 사용자에 의해 흡입되지 않은 응축물을 흡수하기 위한 액체 저장소 매트릭스(58, 59)와 다른 별도의 스폰지들 또는 다른 추가적인 수단은 생략될 수 있다. 이는, 간소화된 제작 프로세스 및 감소된 비용들뿐만 아니라, 더 콤팩트한 에어로졸 운반 장치(51)를 유발한다. 게다가, 하우징(52)의 내부 벽들 상에서 응축하는 것으로부터의 에어로졸의 양을 감소시킴으로써, 하우징(52)에 대한 응축 열의 이동이 감소될 수 있으며, 사용자가 에어로졸 운반 장치(51)를 고정하는데 더 편안하게 만든다.
에어로졸-형성 부재(60a)가 활성화되며, 그리고 에어로졸이 채널들(68) 내에서 형성된 후에, 사용자가 계속 흡입할 때, 에어로졸은 채널들(68)을 통하여 빼내어진다. 에어로졸은, 그 후, 하우징(52) 내에서 제공되는 챔버 출구를 통해 에어로졸 챔버(56)를 나온다. 에어로졸은, 그 후, 하우징(52) 내에서 제공되는 선택적인 필터 스폰지를 통하여 지나며, 유동 내의 임의의 큰 입자들이, 마우스피스 내에 제공되는 출구를 통해 사용자의 입에 들어가지 전에, 응축하는 것 그리고 공기 유동으로부터 제거되는 것을 유발한다. 반면, 재료의 시이트의 모세관 구조로부터 증발된 용액이, 모세관 구조의 모세관 효과로 인해, 액체 저장소 매트릭스들(58, 59)로부터의 신선한 용액에 의해 교체되며, 그리고 마루부들, 골부들 및/또는 정점들이 액체 저장소 매트릭스들(58, 59)과 접촉한다. 신선한 공기는 공기 입구 및 통로를 통해 채널(68)에 들어간다. 일 실시예에서, 유동 저항기(flow resistor)(전술된 바와 같음)는 통로 내에 위치설정될 수 있어서, 에어로졸 챔버(56) 내로의 공기의 유동이 제어될 수 있다. 밸브는 PCB에 의해 또는 수동으로, 예를 들어 에어로졸 운반 장치(51)의 하우징(52) 상의 스위치 또는 다이얼(도시되지 않음)을 조절함으로써 제어될 수 있다.
전술된 실시예들의 주름부로 인해, 에어로졸-형성 부재가 평탄한 에어로졸-형성 부재와 비교하여 더 큰 표면적을 가지는 것이 이해되어야 한다. 유리하게는, 이는, 에어로졸-형성 부재가 흡입 당 더 많은 에어로졸을 생성할 수 있는 점에서, 에어로졸-형성 부재(10a)의 효율을 증가시킨다. 게다가, 에어로졸-형성 부재(60a)의 주름부로 인해, 에어로졸 운반 장치(51)는 더 콤팩트하게(more compact) 만들어진다.
게다가, 에어로졸-형성 부재(60a)의 주름부의 정도는 도 2를 참조로 하여 설명되는 바와 같이 변경될 수 있다.
에어로졸-형성 부재의 임의의 전술된 실시예들에서, 단부들(15, 16, 64, 65) 중 하나 또는 양자 모두가 주름부들(10b, 60b)의 마루부들, 골부들 또는 정점들과 일치하여(in line with) 위치될 수 있거나 또는 이들로부터 오프-셋될(off-set) 수 있다.
에어로졸-형성 구성 요소 또는 장치의 전술된 실시예들 중 일부에서, 다수의 에어로졸-형성 부재들, 예를 들어 2 개, 3 개, 4 개, 5 개 또는 6 개의 에어로졸-형성 부재들이 존재할 수 있다. 다수의 에어로졸-형성 부재들이 존재하는 경우, 각각의 에어로졸 형성 부재들에서의 주름부들의 수 및 구성은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 주름부들의 수 및 구성이 동일한 경우, 에어로졸-형성 부재들은 에어로졸-형성 구성 요소 또는 장치 내에 위치설정될 수 있어, 주름부들이 정렬된다. 다수의 에어로졸-형성 부재들이 주름부들의 상이한 수 및/또는 구성을 포함하는 경우, 존재하는 주름부들은 여전히 정렬될 수 있다. 예를 들어, 제 1 에어로졸-형성 부재의 2 개의 주름부들은 제 2 에어로졸-형성 부재의 3 개의 주름부들과 정렬될 수 있다. 이러한 구성은 채널들(25, 68)이 에어로졸 챔버에 걸쳐 유지되는 것을 유발할 것이다. 대안적으로, 다수의 에어로졸-형성 부재들은 에어로졸-형성 구성 요소 또는 장치 내에 위치설정될 수 있어, 주름부들이 오프셋된다. 이는 증기와 공기 사이의 더 양호한 혼합 조건들 및 증가된 에어로졸 생산량들(yields)을 유발할 수 있다. 다수의 에어로졸 형성 부재들이 일련들로 또는 평행하게 전기적으로 접속될 수 있다. 게다가, 다수의 에어로졸 형성 부재들은 상이하게 제어될 수 있으며, 예를 들어, 연속하여(sequentially) 가열될 수 있다.
에어로졸 운반 장치(1)의 에어로졸-형성 부재의 전술된 실시예들이 용액과의 사용에 대해 설명된다. 이러한 용액은 특정 성분들 또는 물질들을 포함할 수 있는 것이 사용자에 대한 촉진(stimulatory) 효과를 가질 수 있는 것이 이해되어야 한다. 이러한 성분들 또는 물질들은 흡입을 통해 운반되는 것에 대해 적합한 임의의 종류일 수 있다. 성분들 또는 물질들이 고정되거나 용해된(dissolved) 용액은 주로 물, 에탄올, 글리세롤, 프로필렌 글리콜 또는 이전에 언급된 용매들의 혼합물로 주로 구성될 수 있다. 용이하게 휘발성(volatile) 용매, 예컨대 에탄올 및/또는 물 내의 희석의 충분히 높은 정도에 의해, 심지어 이와는 달리 증발하기 어려운 물질들은 실질적으로 잔여물-없는 방식으로 증발할 수 있으며, 그리고 액체 재료의 열 분해(thermal decomposition)가 회피될 수 있거나 상당히 감소될 수 있다.
다양한 이슈들을 언급하고 그리고 본 분야를 발전시키기 위해, 이러한 개시의 전체는 다양한 실시예들을 예시로써 도시하며, 이 실시예들에서, 청구된 본 발명(들)이 실시될 수 있고, 그리고 우수한 에어로졸-형성 부재, 에어로졸 운반 장치 구성 요소 및 에어로졸 운반 장치를 제공할 수 있다. 개시의 장점들 및 특징들은 단지 실시예들의 대표적인 표본이며, 포괄적이지 않으며, 그리고/또는 배타적이지 않다. 이들은 단지 이해하는데 보조하도록 나타나고, 그리고 청구된 특징들을 교시한다. 개시의 장점들, 실시예들, 예시들, 기능들, 특성들, 구조들 및/또는 다른 양태들이 청구항들에 의해 규정되는 바와 같이 개시에 대한 제한들로 또는 청구항들에 대한 동등물들에 대한 제한들로 고려되지 않으며, 그리고 다른 실시예들이 활용될 수 있으며, 그리고 수정들이 본 개시의 범주 및/또는 사상으로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있는 것이 이해되어야 한다. 다양한 실시예들은 개시된 요소들, 구성 요소들, 특징들, 부품들, 단계들, 수단 등의 다양한 조합들을 적합하게 포함하고, 이들로 구성되며, 또는 본질적으로 구성될 수 있다. 또한, 개시는 지금 청구되지 않지만, 미래에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함한다.

Claims (26)

  1. 용액을 가열하고 그리고 빨아들이도록(wick) 구성되는 재료의 시이트(sheet of material)를 포함하는 에어로졸-형성 부재(aerosol-forming member)로서,
    상기 재료의 시이트는 하나 이상의 주름부(corrugation)를 포함하는,
    에어로졸-형성 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재료의 시이트는 용액을 빨아들이도록 구성되는 모세관 구조(capillary structure)를 포함하는,
    에어로졸-형성 부재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모세관 구조는 상기 재료의 시이트들의 양자 모두 측면들 상에서 노출되는,
    에어로졸-형성 부재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모세관 구조는 재료의 전체 시이트에 걸쳐 연장하는,
    에어로졸-형성 부재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 재료의 시이트는 가열가능한 제 1 층 및 모세관 구조를 포함하는 제 2 층을 포함하는,
    에어로졸-형성 부재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료의 시이트는 마루부(peak) 및 골부(trough)를 포함하는,
    에어로졸-형성 부재.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주름부는 정점들(vertices)을 형성하는,
    에어로졸-형성 부재.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 주름부는 라운딩되는(rounded),
    에어로졸-형성 부재.
  9. 챔버 벽들(chamber walls)에 의해 규정되는 에어로졸 챔버(aerosol chamber)를 통해 유체 연통하는 공기 입구(air inlet) 및 공기 출구(air outlet) 그리고 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸-형성 부재를 포함하는 에어로졸 운반 장치 구성 요소(aerosol delivery device component)로서,
    에어로졸 형성 부재는 에어로졸 챔버 내에 적어도 부분적으로 위치되는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 재료의 시이트는 에어로졸 챔버를 통하는 공기의 유동의 방향과 정렬되는 2 개의 대향하는 주요 표면들을 포함하는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료의 시이트는 에어로졸 운반 장치 구성 요소에 부착되는 2 개의 대향하는 단부를 포함하여, 상기 재료의 시이트가 상기 에어로졸 챔버에 걸쳐 서스펜딩되는(suspended),
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어로졸 형성 부재는 상기 챔버 벽들 중 하나 이상의 벽에 부착되는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료의 시이트의 하나 이상의 주름부들은 상기 챔버 벽들 중 하나 이상의 벽에 매우 근접한,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  14. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료의 시이트의 하나 이상의 주름부들은 상기 챔버 벽들 중 하나 이상의 벽과 접촉하는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 벽들 중 하나 이상의 벽은 열 차폐부(heat shield)를 포함하는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  16. 챔버 벽들에 의해 규정되는 에어로졸 챔버를 통해 유체 연통하는, 공기 입구 및 공기 출구를 포함하는 에어로졸 운반 장치 구성 요소로서,
    상기 챔버 벽들 중 하나 이상의 벽은 액체 저장소 매트릭스(liquid reservoir matrix)를 포함하는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 액체 저장소 매트릭스는 모세관 구조(capillary structure)를 포함하는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 액체 저장소 매트릭스는 열 저항 층 및 탄성 층을 포함하는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  19. 제 18 항에 있어서,
    대향하는 2 개의 챔버 벽들 각각은 액체 저장소 매트릭스를 포함하며, 그리고 각각의 액체 저장소 매트릭스의 열 저항 층은 상기 에어로졸 챔버에 대해 최내측(innermost)에 있어, 상기 탄성 층은 열 저항 층들이 서로를 향하게 압박하는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  20. 제 16 항 내지 제 19 항에 있어서,
    상기 에어로졸 챔버 내에서 적어도 부분적으로 위치되는 에어로졸-형성 부재를 더 포함하는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 에어로졸-형성 부재는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에서 규정된 임의의 특징들을 포함하는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 재료의 시이트의 하나 이상의 주름부들은 상기 액체 저장소 매트릭스와 접촉하는,
    에어로졸 운반 장치 구성 요소.
  23. 제 8 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 운반 장치 구성 요소 또는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸-형성 부재를 포함하는 에어로졸 운반 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    다수의 에어로졸 형성 부재들을 포함하는,
    에어로졸 운반 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    주름부들이 장치를 통과하는 공기유동의 방향에 대해 정렬되도록 에어로졸-형성 구성 요소 또는 장치 내에 위치설정되는 다수의 에어로졸-형성 부재들을 포함하는,
    에어로졸 운반 장치.
  26. 제 24 항에 있어서,
    주름부들이 장치를 통과하는 공기유동의 방향에 대해 오프셋(off-set)되도록 에어로졸-형성 구성 요소 또는 장치 내에 위치설정되는 다수의 에어로졸-형성 부재들을 포함하는,
    에어로졸 운반 장치.
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