KR20160140608A - 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 시스템은 하우징; 에어로졸 형성 기재; 에어로졸 형성 기재를 가열해서 에어로졸을 생성하기 위한 적어도 하나의 가열 요소; 적어도 하나의 가열 요소에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부; 전력 공급부로부터 적어도 하나의 가열 요소로의 전력 공급을 제어하기 위한 전기 회로; 하우징의 외부 표면에 제공된 제1 스위치; 및 적어도 하나의 제2, 터치 민감성 스위치를 포함하는 마우스피스를 포함하되, 마우스피스는 제1 구성으로부터 제2 구성으로 변형가능하고, 여기서 제1 구성에서 적어도 하나의 제2, 터치 민감성 스위치는 노출되어 있지 않고, 제2 구성에서 터치 민감성 스위치는 노출되어 있다. 회로는 제1 스위치 및 제2, 터치 민감성 스위치 모두 활성화되는 경우에, 적어도 하나의 가열 요소에 전력을 공급하도록 배열되어 있다.

Description

전기 가열식 에어로졸 발생 시스템{ELECTRICALLY HEATED AEROSOL-GENERATING SYSTEM}

본 발명은 에어로졸을 생성하기 위한 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 연관된 에어로졸 발생 장치 및 물품에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전기 히터를 작동하기 위한 적어도 두 개의 스위치를 갖는 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.

전기 가열식 에어로졸 발생 장치 및 사용자에게 흡연 경험을 제공하는 시스템은 주지되어 있다. 일반적으로, 두 유형의 시스템이 공지되어 있는데, 전기 히터가 전체 흡연 경험 동안 활성화되는 것이거나 또는 전기 히터가 사용자가 장치를 퍼프할 때마다 활성화되는 것이다. 후자의 유형에서, 예를 들어 마이크로폰, 압력 센서 및 히터 코일 저항 변화를 비롯하여, 다양한 수단이 퍼프가 감지될 때 히터를 활성화하는 것으로 공지되어 있다. 이러한 유형의 퍼프 센서들은 예를 들어 장치가 이동 중이거나 바람이 부는 조건에서, 퍼프의 오검출(false detection)될 가능성과 연관되어 있다.

퍼프 오검출의 문제를 극복하기 위해, 다수 시스템이 개발되었다. EP 1 618 803 B1에서는 기류 센서를 교체하도록 시스템의 동작을 제어하는 "신체 민감성 센서"를 포함하고 있는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치를 개시하고 있다. "신체 민감성 센서"는 저항 센서 또는 정전 용량 센서일 수 있으며, 사용자가 자신의 입에 장치를 놓아서 센서가 활성화될 때, 시스템이 활성화되고, 증기가 발생될 수 있다. US 2013/0239957 A1은 사용자의 입술이 마우스피스와 접촉하는 때를 검출하고, 에어로졸을 방출하도록 시스템을 유발하기 위한 유사한 "입술 센서"를 개시하고 있다. 그러나, 본 발명에서, "입술 센서"는 사용자의 입술로부터의 압력에 의해 활성화되는 기계 스위치이다.

이러한 선행기술 시스템은 퍼프 검출기를 사용할 때 발생하는 오검출을 완화하지만, EP 1 618 803 B1 및 US 2013/0239957 A1의 입술 센서가 항상 전기 히터의 오작동을 완화하지는 않는다. 예를 들어, 이러한 입술 센서는 센서가 손가락과 입술 사이를 구별할 수 없고 이들은 단지 터치를 감지하기 때문에 사용자가 가방에서 장치를 배출하거나 장치를 집어들 때 여전히 작동될 수도 있다.

따라서, 상기 장치의 오작동을 방지하기 위한 개선된 활성화 센서를 갖는 전기 가열식 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다. 사용자 경험에 대한 충돌 없이 이러한 개선된 센서를 제공하는 것을 본 발명의 추가 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 상기 시스템은 하우징; 에어로졸 형성 기재; 에어로졸 형성 기재를 가열해서 에어로졸을 생성하기 위한 적어도 하나의 가열 요소; 적어도 하나의 가열 요소에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부; 전력 공급부로부터 적어도 하나의 가열 요소로의 전력 공급을 제어하는 전기 회로; 상기 하우징의 외부 표면에 제공된 제1 스위치; 및 적어도 하나의 제2, 터치 민감성 스위치를 포함하는 마우스피스를 포함하되, 상기 마우스피스는 제1 구성으로부터 제2 구성으로 변형가능하고, 여기서 상기 제1 구성에서 적어도 하나의 제2, 터치 민감성 스위치는 노출되어 있지 않고, 상기 제2 구성에서 적어도 하나의 제2, 터치 민감성 스위치는 노출되어 있다. 상기 회로는 제1 스위치 및 상기 제2, 터치 민감성 스위치 모두 활성화되는 경우에, 상기 적어도 하나의 가열 요소에 전력을 공급하도록 배열되어 있다.

유리하게는, 시스템이 사용 가능해지기 전에 활성화되어야 하는 두 개의 스위치를 갖는 시스템을 제공하여 시스템이 실수로 활성화되는 위험을 줄인다. 사용자가 자신의 입에 마우스피스를 배치할 때까지 변형가능한 마우스피스를 사용해서 스위치 중 하나가 덮인 채로 남아 있을 수 있게 하여 시스템이 실수로 활성화되는 위험을 추가로 줄인다.

또한, 상기 적어도 하나의 가열 요소를 활성화해서 사용자가 자신의 입에 마우스피스를 배치하여 스위치 중 하나가 활성화되도록 두 개의 스위치를 가짐으로써, 에어로졸이 형성되도록 요구하는 것과 형성되고 있는 에어로졸 사이의 시간 지연은, 시스템이 활성화되기 전에, 사용자가 시스템을 흡인하기 시작하는 것을 요구하는 더 많은 종래의 퍼프 검출기를 포함하는 시스템에 비해 감소될 수도 있다.

도 1a는 본 발명의 한 구현예에 따른 제1 구성의 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템을 도시하고 있으며; 그리고
도 1b는 본 발명의 한 구현예에 따른 제2 구성의 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템을 도시하고 있다.

종래의 퍼프 검출기를 제거해서 가열 요소를 활성화하여, 시스템은 덜 복잡해질 수도 있고, 퍼프 검출 시스템의 유지보수에 대한 요구를 감소시킬 것이다. 종래의 퍼프 검출 시스템은 반드시 에어로졸을 포함하고 있는 기류 경로 내에 있고, 이와 같이 그 효능 및, 유지보수 또는 교체 사이의 시간을 감소시키는 에어로졸에 의해 오염될 수도 있다.

에어로졸 발생 시스템은 하우징, 적어도 하나의 가열 요소, 전력 공급부, 전기 회로 및 마우스피스를 포함하는 에어로졸 발생 장치, 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 포함하고 있을 수도 있다. 대안적으로, 에어로졸 발생 물품은 적어도 하나의 가열 요소 및 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있을 수도 있다. 시스템이 에어로졸 발생 장치를 포함하고 있는 경우, 상기 장치의 하우징은 바람직하게는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동을 포함하고 있다. 이것 또는 추가 대안에서, 에어로졸 발생 물품은 마우스피스를 포함하고 있을 수도 있다.

본원에서 사용된 용어 "마우스피스"는 에어로졸 발생 시스템에 의해 생성된 에어로졸을 직접적으로 흡입하기 위해서 사용자의 입에 배치되는, 에어로졸 발생 시스템, 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 발생 장치의 일부분을 의미한다.

에어로졸 발생 시스템의 하우징은 외측 몸체, 즉 사용자에 의해 고정되는 부분이다.

바람직한 구현예에서, 제1 스위치는 터치 민감성 스위치이다. 대안적으로, 제1 스위치는 푸시 버튼 편향 스위치, 슬라이더 스위치, 토글 스위치 또는 임의의 다른 적합한 유형의 스위치 같은 기계 스위치일 수도 있다.

바람직한 구현예에서, 제1, 터치 민감성 스위치는 상기 하우징의 길이의 적어도 30%를 따라 연장되어 있을 수도 있다. 제1, 터치 민감성 스위치는 상기 하우징의 길이의 적어도 50 %, 하우징 또는 하우징의 전체 길이의 75 % 이상을 따라 연장되어 있을 수도 있다. 제1, 터치 민감성 스위치는 하우징의 길이방향 길이를 따라 실질적으로 중간 지점에 제공되어 있을 수도 있다. 상기 하우징의 길이를 따라 이 위치에 스위치를 제공하여, 사용자는 과도한 노력없이 더욱 자연스럽게 스위치를 활성화시킬 수도 있다.

본원에서 사용된 용어 "길이"는 제1 원위 말단에서 제2 근위 말단까지 상기 하우징의 길이방향 길이를 말한다.

터치 민감성 스위치는 정전 용량 스위치 또는 저항성 스위치일 수도 있다. 정전 용량 스위치는 단일 전극을 포함하고 있으며, 스위치가 접촉되었을 때, 인체의 정전 용량을 결정한다. 저항성 스위치는 두 개의 전극을 포함하고 있으며, 손가락이, 예를 들면, 양 전극을 접속해서 완전한 회로를 형성하는 경우에 인체의 저항을 결정한다.

바람직한 구현예에서, 제2, 터치 민감성 스위치는 두 개의 전극을 포함하고 있는 저항성 스위치이다. 전극은 바람직하게는 마우스피스의 직경 방향으로 대향하는 측면들 상에 배치되어 있다. 전극은 돔 형상을 갖는 스터드(stud)의 형태가 바람직하다. 전극은, 바람직하게는 변형가능한 마우스피스 내에 함몰되어 있고, 접촉되도록 노출되어 있지 않으며, 이에 따라 사용자가 자신의 입에 마우스피스를 배치하고 제2 구성으로 마우스피스를 변형하는 힘을 인가할 때까지 활성화된다.

이 구현예에서, 제1 구성에서 제2 구성으로 마우스피스를 변형시키는 데 필요한 힘은 마우스피스의 두께를 적어도 약 10%까지 변형시키기에 충분하다. 바람직하게는, 필요한 힘은 적어도 하나의 터치 민감성 스위치가 노출되도록 상기 마우스피스를 변형시키기에 충분하다.

특히 바람직한 구현예에서, 마우스피스에는 종래의 궐련 또는 엽궐련에 상당하는 탄성이 구비되고, 이와 같이 사용자에는 개선된 사용 경험이 제공되어 있을 수도 있다.

상기 시스템은 또한 제3 스위치를 포함하고 있을 수도 있다. 제3 스위치는 바람직하게는 사용자가 시스템을 완전히 사용하지 못하게 만드는 기계 스위치이다. 제3 스위치는 슬라이더 스위치, 토글 스위치, 푸시 버튼 스위치 또는 임의의 다른 적합한 기계 스위치일 수도 있다.

전기 회로는 예열 모드에서 전력 공급부로부터 적어도 하나의 가열 요소로 전력 공급을 제어하도록 추가로 배열될 수도 있다. 예열 모드는 전력 스파이크를 포함하고 있을 수도 있다. 전력 스파이크는 바람직하게는 에어로졸이 생성되도록 요구하는 사용자와 생성되고 있는 에어로졸 사이의 시간 지연을 추가로 감소한다. 시간 지연은 히터가 에어로졸 발생 기재를 작동 온도까지 더욱 빨리 가열할 수 있게 하여 감소된다.

초기의 전력 스파이크는 정상 가열 모드에서 가열 요소에 제공되는 연속적인 전력의 125% 내지 200% 사이일 수도 있다. 예열 모드에서 제공된 전력 수준은 온도 및 습도를 포함하는 주변 조건과 같은 작동 매개변수에 의존할 수도 있으며 가열되고 있는 에어로졸 발생 기재의 유형에 의존할 수도 있다.

한 구현예에서, 상기 전기 회로는 상기 제1 스위치가 활성화될 때, 상기 제2, 터치 민감성 스위치가 활성화되기 전에, 예열 모드를 개시하도록 추가로 구성될 수도 있다. 따라서 전기 회로는 예열 모드에서 제어부가 상기 적어도 하나의 가열 요소에 전력을 제공하는 것에 이어서, 상기 제2, 터치 민감성 스위치가 활성화될 때 가열 모드에서 적어도 하나의 가열 요소에 전력을 공급하도록 추가로 구성될 수도 있다.

상기 또는 각각의 적어도 하나의 가열 요소는 유도 가열 요소일 수도 있다. 본 발명은 가열 요소가 유도 가열 요소인 경우에 특히 유익하다. 종래의 퍼프 검출 시스템은 종종 사용자가 장치를 퍼프할 때 히터 요소의 저항 변화를 검출하는 것의 사용과 연관된다. 하지만, 유도 히터를 사용하는 경우에는, 이러한 퍼프 검출이 불가능하다.

상기 전기 회로는 마이크로컨트롤러를 포함하고 있을 수도 있다. 상기 마이크로컨트롤러는 가열 요소에 공급되는 전력을 제어하기 위한 PID 제어기를 포함하고 있을 수도 있다. PID 제어기는 에어로졸 형성 기재의 온도가 작동 온도나 그 아래에서 유지되도록 보장할 수도 있다.

상기 시스템은 하나보다도 많은 가열 요소, 예를 들면, 2개, 또는 3개, 또는 4개, 또는 5개, 또는 6개 또는 더 많은 가열 요소를 포함하고 있을 수도 있다. 상기 가열 요소 또는 가열 요소들은, 상기 에어로졸 형성 기재를 가장 효과적으로 가열하도록 적절히 배열되어 있을 수도 있다.

상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는, 바람직하게, 전기 저항 물질을 포함하고 있다. 적절한 전기 저항 물질은, 이들에만 한정되지는 않지만, 도핑된 세라믹, 전기 "전도성" 세라믹(예컨대, 이규화 몰리브덴), 카본, 흑연, 금속, 금속 합금, 세라믹 물질과 금속 물질의 복합 물질 같은 반도체를 포함하고 있다. 이러한 복합 물질은 도핑된 또는 비도핑된 세라믹을 포함하고 있을 수도 있다. 적절한 도핑 세라믹의 예로는 도핑된 탄화규소를 포함하고 있다. 적절한 금속의 예로는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨, 및 백금족으로부터의 금속이 있다. 적절한 금속 합금의 예로는 스테인리스 스틸, 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 금- 및 철-함유 합금들, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸에 기초한 초합금, Timetal®, 철-알루미늄계 합금, 및 철-망간-알루미늄계 합금을 포함하고 있다. Timetal®는, 콜로라도주 덴버 1999 Broadway Suite 4300에 소재하는 Titanium Metals Corporation의 등록된 상표명이다. 복합 물질에 있어서, 상기 전기 저항 물질은, 선택 사항으로 요구되는 외부 물리화학적 성질과 이송되는 에너지의 운동역학에 따라, 절연 물질에 매립되거나 그것으로 캡슐화되거나 코팅될 수도 있고, 또는 그 반대로 될 수도 있다. 상기 가열 요소는 불활성 물질의 두 개의 층 사이에 절연된 금속 식각된 포일을 포함하고 있을 수도 있다. 그 경우, 상기 불활성 물질은 Kapton®, 올-폴리이미드, 또는 미카 포일을 포함하고 있을 수도 있다. Kapton®는 미국 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898에 소재하는 E.I. du Pont de Nemours and Company의 등록된 상표명이다.

대안적으로, 상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는 적외선 가열 요소, 광자 공급원(photonic source), 또는 유도 가열 요소를 포함하고 있을 수도 있다.

상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는 임의의 적절한 형태를 취할 수도 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는 가열 블레이드의 형태를 취할 수도 있다. 대안적으로, 상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는 서로 다른 전자 전도부들을 갖는 포장재 또는 기재, 혹은 전기 저항 금속 관의 형태를 취할 수도 있다. 상기 에어로졸 형성 기재가 용기 내에 제공되는 액체이면, 상기 용기는 일회용 가열 요소를 포함하고 있을 수도 있다. 대안적으로, 상기 에어로졸 형성 기재의 중심을 통해 이어지는 하나 이상의 가열 바늘 또는 막대도 적절할 수도 있다. 대안적으로, 상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는 디스크 (말단) 가열 요소, 또는 가열 바늘이나 막대 및 디스크 가열 요소의 조합일 수도 있다. 대안적으로, 상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는 상기 에어로졸 형성 기재를 둘러싸거나 부분적으로 둘러싸도록 배열된 물질의 유연한 시트를 포함하고 있을 수도 있다. 다른 대안으로는 가열 와이어 또는 필라멘트가 있으며, 예를 들어, 니켈 크롬(Ni-Cr), 백금, 텅스텐 또는 합금 와이어, 또는 가열 판이 있다. 선택 사항으로, 상기 가열 요소는 강성 담체 물질 내에 또는 강성 담체 물질 상에 피착될 수도 있다.

상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는, 열을 흡수 및 저장하고 차후에 에어로졸 형성 기재에 대하여 어떠한 시간에 걸쳐서 열을 방출할 수 있는 재료를 포함하는 히트 싱크, 또는 열 저장소를 포함하고 있을 수도 있다. 상기 히트 싱크는 적절한 금속 또는 세라믹 물질과 같은 임의의 적절한 물질로 형성된 것일 수도 있다. 바람직하게는, 상기 물질은 높은 열 용량(감열(sensible heat) 저장 물질)을 갖거나, 고온 상 변화와 같은 가역 공정(reversible process)을 통해 열을 흡수하고 순차적으로 방출할 수 있는 물질이다. 적절한 감열 저장 물질은 실리카 겔, 알루미나, 탄소, 유리 매트(glass mat), 유리 섬유, 광물, 알루미늄, 은 또는 납과 같은 금속 또는 합금, 및 종이와 같은 셀룰로오스 물질을 포함하고 있다. 가역 위상 변화를 통하여 열을 방출하는 다른 적절한 재료들은 파라핀, 초산나트륨, 나프탈렌, 왁스, 폴리에틸렌 옥사이드, 금속, 금속염, 공융염(eutectic salt)들의 혼합물 또는 합금을 포함하고 있다.

상기 히트 싱크 또는 열 저장소는 상기 에어로졸 형성 기재와 직접 접촉하고 저장된 열을 기재에 직접 전달할 수 있도록 배열될 수도 있다. 대안으로, 상기 히트 싱크 또는 열 저장소에 저장된 열은 금속 관 등의 열 전도체에 의해 상기 에어로졸 형성 기재에 전달될 수 있다.

상기 적어도 하나의 가열 요소는 전도에 의해 상기 에어로졸 형성 기재를 가열할 수도 있다. 상기 가열 요소는 상기 기재와 또는 상기 기재가 피착되는 담체와 적어도 부분적으로 접촉할 수도 있다. 대안적으로, 상기 가열 요소로부터의 열은 열 전도성 요소에 의해 기재에 전도될 수도 있다.

대안적으로, 상기 적어도 하나의 가열 요소는 사용 동안 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템을 통해 흡인되는 인입 대기에 열을 전달할 수도 있고, 이에 따라 대류에 의해 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하게 된다. 상기 대기는 상기 에어로졸 형성 기재를 통과하기 전에 가열될 수도 있다. 대안적으로, 상기 에어로졸 형성 기재가 액체 기재이면, 상기 기재를 통해 대기를 먼저 흡인한 후 가열할 수도 있다.

상기 에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 상기 에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 가열 시에 상기 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물들을 함유하는 담배 함유 물질을 포함하고 있다. 상기 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함하고 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는, 담배 함유 물질과 비-담배 함유 물질을 포함하고 있을 수도 있다. 바람직하게는, 상기 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 더 포함하고 있다. 적절한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.

대안적으로, 상기 에어로졸 형성 기재는 액체 에어로졸 형성 기재일 수도 있다. 한 구현예에서, 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템은 액체 저장부를 더 포함하고 있다. 바람직하게는, 액체 에어로졸 형성 기재는 상기 액체 저장부에 저장되어 있다. 한 구현예에서, 상기 전기 가열식 에어로졸 발생 장치는 액체 저장부와 연통하고 있는 모세관 심지를 더 포함하고 있다. 액체를 보유하기 위한 모세관 심지가 액체 저장부 없이 제공되는 것도 가능하다. 이 구현예에서, 모세관 심지는 액체가 미리 로딩되어 있을 수도 있다.

바람직하게, 상기 모세관 심지는 상기 액체 저장부의 액체와 접촉하도록 배열되어 있다. 그 경우, 사용시, 액체는 상기 모세관 심지의 모세관 작용에 의해 적어도 하나의 전기 가열 요소를 향하여 상기 액체 저장부로부터 이송된다. 한 구현예에서, 상기 모세관 심지는 제1 말단과 제2 말단을 구비하고, 상기 제1 말단은 내부의 액체와 접촉하도록 액체 저장부 내로 연장되어 있고, 상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는 상기 제2 말단 내 액체를 가열하도록 배열되어 있다. 상기 가열 요소가 활성화되면, 상기 모세관 심지의 제2 말단에 있는 액체가 상기 가열 요소에 의해 기화되어 과포화 증기를 형성하게 된다. 상기 과포화 증기는 기류와 혼합되어 기류로 반송된다. 상기 흐름 동안, 상기 증기는 응축되어 에어로졸을 형성하게 되고, 상기 에어로졸은 사용자의 입을 향하여 반송된다. 상기 가열 요소는 모세관 심지와 함께 빠른 반응을 제공할 수도 있는데, 그 배열이 액체의 큰 표면적을 가열 요소에 제공할 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따라 가열 요소를 제어하는 것은 상기 모세관 심지 배열의 구조에 의존할 수도 있다.

상기 액체 기재는 다공성 담체 물질 내에 흡수될 수도 있는데, 임의의 적절한 흡수성 플러그 또는 본체, 예를 들면 발포성 금속이나 플라스틱 재료, 폴리프로필렌, 테릴렌, 나일론 섬유들 또는 세라믹으로 이루어질 수 있다. 상기 액체 기재는 전기 가열식 에어로졸 발생 장치의 사용 전에 다공성 담체 물질 내에 보유될 수도 있고, 또는 대안적으로, 상기 액체 기재 물질은 사용 동안 또는 사용 직전에 상기 다공성 담체 물질 내에 방출될 수도 있다. 예를 들어, 상기 액체 기재는 캡슐 내에 제공될 수도 있다. 상기 캡슐의 쉘은 바람직하게는 가열시 용융되며, 상기 액체 기재를 상기 다공성 담체 물질 내에 방출한다. 상기 캡슐은 선택 사항으로 상기 액체와 함께 고체를 포함하고 있을 수도 있다.

상기 에어로졸 형성 기재가 액체 기재이면, 상기 액체는 물성을 가지고 있다. 이것은, 예를 들어, 상기 에어로졸 발생 장치에서 사용하는 데 적절해지도록 끓는점, 증기압, 및 표면 장력 특징들을 포함하고 있다. 상기 적어도 하나의 전기 가열 요소를 제어하는 것은 상기 액체 기재의 물성에 의존할 수도 있다. 상기 액체는 바람직하게는 가열 시 상기 액체로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하고 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 액체는 비-담배(non-tobacco) 물질을 포함하고 있을 수도 있다. 상기 액체는, 물, 용매, 에탄올, 식물 추출물, 및 천연 또는 인공 향미를 포함하고 있을 수도 있다. 바람직하게, 상기 액체는 에어로졸 형성제를 더 포함하고 있다. 적절한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.

액체 저장부를 제공하는 장점은 높은 수준의 위생을 유지할 수 있다는 점이다. 상기 액체와 상기 전기 가열 요소 간에 연장되어 있는 모세관 심지를 사용하면, 상기 장치의 구조를 비교적 간단하게 할 수 있다. 상기 액체는 점도와 표면 장력을 포함한 물성을 가지고, 이는 상기 액체가 모세관 작용에 의해 상기 모세관 심지를 통해 이송될 수 있게 한다. 액체 저장부는 바람직하게는 용기이다. 액체 저장부는 재충전 가능하지 않을 수도 있다. 따라서, 상기 액체 저장부 내의 액체가 소모된 경우, 에어로졸 발생 장치는 교체된다. 대안적으로, 상기 액체 저장부는 재충전 가능할 수도 있다. 그 경우에, 에어로졸 발생 장치는 상기 액체 저장부의 특정 수의 재충전 후에 교체될 수도 있다. 바람직하게는, 상기 액체 저장부는 미리 결정된 수의 퍼프 동안 액체를 보유하도록 구성되어 있다.

모세관 심지는 섬유성 또는 스폰지 구조체를 가질 수도 있다. 상기 모세관 심지는 바람직하게 모세관들의 다발을 포함하고 있다. 예를 들어, 상기 모세관 심지는 복수의 섬유나 스레드(thread), 또는 다른 미세 보어 관들을 포함하고 있을 수도 있다. 상기 섬유 또는 스레드는 상기 에어로졸 발생 장치의 길이방향으로 대략 정렬되어 있을 수도 있다. 대안적으로, 상기 모세관 심지는 막대 형상으로 형성된 스폰지형 또는 폼형 물질을 포함하고 있을 수도 있다. 상기 막대 형상은 상기 에어로졸 발생 장치의 길이방향을 따라 연장되어 있을 수도 있다. 상기 심지의 구조는 모세관 작용에 의해 상기 전기 가열 요소에 액체가 이송될 수 있는 복수의 작은 보어나 관을 형성하고 있다. 상기 모세관 심지는 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함하고 있을 수도 있다. 적절한 물질의 예로는 섬유 또는 소성 분말 형태의 세라믹계 또는 그라파이트계 물질이다. 상기 모세관 심지는 임의의 적절한 모세관 현상과 다공성을 가짐으로써 밀도, 점도, 표면 장력, 증기압 등의 서로 다른 액체 물성들과 함께 사용될 수도 있다. 상기 심지의 모세관 특성은, 상기 액체의 물성과 결합되어서, 상기 심지가 항상 가열 영역에서 습식 상태에 있도록 보장한다.

에어로졸 형성 기재는 대안적으로 임의의 다른 종류의 기재, 예를 들면, 기체 기재, 또는 다양한 유형의 기재의 임의의 조합일 수도 있다. 동작 동안, 상기 기재는 상기 전기 가열식 에어로졸 발생 장치 내에 완전히 함유될 수도 있다. 이 경우, 사용자는 상기 전기 가열식 에어로졸 발생 장치의 마우스피스를 뻐끔뻐끔 피울 수도 있다. 대안적으로, 동작 동안, 상기 기재는 상기 전기 가열식 에어로졸 발생 장치 내에 부분적으로 함유될 수도 있다. 이 경우, 상기 기재는 분리형 물품의 부품을 형성할 수도 있으며 사용자는 상기 분리형 물품을 직접 뻐끔뻐끔 피울 수도 있다.

상기 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템은 과포화 증기로부터 에어로졸이 형성되는 에어로졸 형성실을 포함할 수도 있고, 이어서 에어로졸은 사용자의 입 속으로 반송된다. 공기 유입부, 유출부와 상기 실은 바람직하게는 상기 에어로졸 형성실을 통한 공기 유입부로부터 유출부로의 기류 루트를 정의하도록 배열되어 있어서, 상기 에어로졸을 상기 공기 유출부로 전달하고 사용자의 입 속으로 전달하게 된다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템의 하우징은 세장형이다. 응축이 형성되기 위해 구할 수 있는 표면적을 포함하여, 하우징의 구성은, 에어로졸 특성과, 장치로부터의 액체 누출이 있는지 여부에 영향을 미칠 것이다. 상기 하우징은 쉘 및 마우스피스를 포함하고 있을 수도 있다. 이 경우, 모든 구성요소는 쉘 또는 마우스피스 중 하나에 포함될 수도 있다. 상기 하우징은 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함하고 있을 수도 있다. 적절한 물질의 예로는, 금속, 합금, 플라스틱 또는 그러한 물질들 중 하나 이상을 포함하는 복합 물질, 또는 음식이나 제약에 적용하는 데 적절한 열가소성 물질, 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌이 있다. 바람직하게, 상기 물질은 경량이며 비-취성(non-brittle)이다. 하우징의 물질은 이어서, 장치로부터의 액체 누출에 영향을 미치게 될 하우징 상에서 형성되는 응축의 양에 영향을 미칠 수도 있다.

바람직하게, 상기 에어로졸 발생 시스템은 휴대용이다. 상기 에어로졸 발생 시스템은 흡연 장치일 수도 있고, 종래의 엽궐련 또는 궐련에 비교될만한 크기를 가질 수도 있다. 상기 흡연 장치는 약 30mm 내지 약 150mm의 총 길이를 가질 수도 있다. 상기 흡연 장치는 약 5mm 내지 약 30mm의 외경을 가질 수도 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 1은 외부 하우징(102)을 포함하고 있는 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템(100)을 도시하고 있다. 하우징은 모세관 심지(105)와 바람직하게는 상기 심지(105)의 말단에 인접하고 있는 가열 코일(106)인 전기 가열 요소, 바람직하게는 재충전식 배터리인 전력 공급부(108), 및 제어 회로(110)를 가지고 있는, 액체 에어로졸 발생 기재용 용기(104)를 수용하고 있다. 시스템(100)은 마우스피스(112)를 더 포함하고 있다. 제1, 터치 민감성 스위치(114)는 하우징(102)의 외부 표면에 제공되어 있고, 제2, 터치 민감성 스위치(116)는 변형가능한 마우스피스(112)에 제공되어 있다. 또한 하우징은 시스템의 마우스피스의 말단에서 공기 유입부, 공기 유출부를 포함하고 있다.

도 1에 도시된 것에 대한 대안적인 구현예에서, 모세관 심지(105)는 U 형상의 심지일 수도 있다. 이러한 대안에서, 심지의 자유 말단은 둘 다 용기(104) 내로 연장되어 있고, 상기 가열 요소는 실질적으로 상기 심지의 중간 지점에서 제공되어 있다.

회로(110)는 전력 공급부(108)로부터 전기 가열 요소(106)로의 전력의 공급을 제어하도록 배열되어 있다. 회로는 제1, 터치 민감성 스위치(114)와 제2, 터치 민감성 스위치(116)가 모두 활성화되면, 상기 가열 요소에 전력을 제공하도록 배열되어 있다.

제1, 터치 민감성 스위치(114)는 정전용량 형 스위치이고, 제2, 터치 민감성 스위치(116)는 저항식 스위치이다. 제1 스위치는 사용자의 신체의 정전 용량을 검출하도록 구성된 단일 전극을 가지고 있을 수도 있다. 제2 스위치는 두 개의 전극을 포함하고 있으며, 후술하는 바와 같이 사용자의 입술 같은, 전도성 요소가 양 전극에 접촉하도록 배치되는 경우에 완전한 회로가 형성된다.

사용시, 다음과 같이 작동된다. 사용자가 시스템을 집어들고 단순히 제1, 터치 민감성 스위치의 영역에서 시스템을 보유하여, 스위치가 활성화된다. 이 단계에서, 회로(110)는 아직 가열 요소(106)에 전력을 제공하지 않는다. 사용자가 자신의 입에 시스템을 배치하고, 입술로 마우스피스 주위에 밀봉을 형성할 때, 마우스피스는 도 1a에 도시된 바와 같이 제1 구성에서, 도 1b에 도시된 바와 같이 제2 구성으로 변형된다. 볼 수 있는 바와 같이, 제2 구성에서 제2, 터치 민감성 스위치(116)는 노출되어 있으며, 사용자의 입술은 회로를 완성하면서 스위치의 전극을 접촉한다. 이 단계에서, 회로(110)는 전력 공급부(108)로부터 가열 요소(110)로 전력을 공급하기 시작한다.

상기 가열 요소의 가열 시에, 액체는 상기 용기 내로 연장되어 있는 심지(105)의 한 말단으로부터, 가열 코일(106)에 의해 둘러싸여 있는 심지의 다른 말단으로 상기 용기(104)로부터의 모세관 작용에 의해 전달된다. 사용자가 마우스피스를 흡인할 때, 주변 공기가 상기 공기 유입부를 통해 흡인된다. 가열 요소에 의해 둘러싸여 있는 심지의 말단 내 액체는 가열 코일(106)에 의해 기화되어서 과포화 증기를 생성하게 된다. 동시에, 기화된 액체는 모세관 작용에 의해 심지(105)를 따라 운반되는 추가 액체에 의해 교체된다. 이 과정은 때때로 펌핑 작용이라고 부른다. 생성되는 과포화 증기는 기류와 혼합되어 공기 유입부로부터 기류에 반송된다. 이어서 증기가 응축되어 흡입가능한 에어로졸을 형성하며, 에어로졸은 공기 유출부를 향해 사용자의 입 안으로 반송된다.

상술한 바와 같이, 마우스피스(112)는 변형가능하며, 사용자에게 종래의 궐련 또는 엽궐련과 유사한 식감을 제공하도록 구성되어 있다.

시스템이 활성화되기 전에 두 개의 스위치가 활성화되도록 요구하여 시스템이 실수로 활성화될 위험을 감소시킨다. 또한, 사용자의 입술로 활성화된, 마우스피스 내에 스위치를 구비하는 것은 시스템을 통한 기류에 의존하는 더욱 통상적인 퍼프 검출 시스템을 갖는 시스템 전에 시스템이 활성화되는 것을 보장한다. 따라서, 에어로졸이 생성될 것을 요구하는 사용자와 생성되고 있는 에어로졸 사이의 시간 지연이 감소될 수도 있다.

도 1은 본 발명에 사용될 수도 있는 에어로졸 발생 시스템의 일 예를 보여주고 있다. 그러나, 많은 다른 예들이 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1, 터치 민감성 스위치가 수동식 기계 스위치를 대신할 수도 있다. 또한 상기 하우징은 분리 가능한 쉘 및 마우스피스를 포함하고 있을 수도 있다. 이 예에서, 쉘은 전력 공급부, 제어 회로, 및 제1 스위치를 포함하고 있을 수도 있으며, 상기 마우스피스는 에어로졸 형성 기재용 용기, 가열 요소와 상기 제2 스위치를 갖는 마우스피스를 포함하고 있을 수도 있다.

상기 하우징의 전체 형상 및 크기는 도 1에 도시된 것으로부터 변경될 수도 있다. 또한, 시스템은 공기가 에어로졸 발생 시스템(100)의 길이방향 축에 실질적으로 수직인 방향으로 에어로졸 발생 시스템(100)으로 들어갈 수도 있도록 배열될 수도 있다.

일 실시예에서, 회로(110)는 예열 모드에서, 전력 공급부(108)에서 가열 요소(106)로 초기 전력 스파이크를 제공해서 가열 요소의 온도를 동작 온도까지 더 빨리 상승하도록 배열되어 있다. 초기 전력 스파이크는 정상 가열 모드에서 가열 요소에 제공되는 연속적인 전력의 125% 내지 200% 사이일 수도 있다. 예열 모드에서 제공된 전력 수준은 온도 및 습도를 포함하는 주변 조건과 같은 작동 매개변수에 의존할 수도 있으며 가열되고 있는 에어로졸 발생 기재의 유형에 의존할 수도 있다.

본 실시예에서, 예열 모드는 제1, 터치 민감성 스위치(114) 단독에 의해 활성화될 수도 있다. 따라서, 사용자가 시스템을 집어들면 제1 스위치가 활성화되고 전력이 가열 요소에 제공되어서 사용자가 마우스피스를 자신의 입에 배치하고 시스템을 뻐끔뻐끔 피우기 시작하면 상기 가열 요소는 이미 작동 온도에 있게 된다.

100: 에어로졸 발생 시스템
102: 외부 하우징
104: 용기
105: 모세관 심지
106: 가열 코일
108: 전력 공급부
110: 제어 회로
112: 마우스피스
114: 제1 터치 민감성 스위치
116: 제2 터치 민감성 스위치

Claims (15)

1. 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템으로,
   하우징;
   에어로졸 형성 기재;
   상기 에어로졸 형성 기재를 가열해서 에어로졸을 생성하기 위한 적어도 하나의 가열 요소;
   상기 적어도 하나의 가열 요소에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부;
   상기 전력 공급부로부터 상기 적어도 하나의 가열 요소로의 전력 공급을 제어하기 위한 전기 회로;
   상기 하우징의 외부 표면에 제공된 제1 스위치; 및
   적어도 하나의 제2, 터치 민감성 스위치를 포함하는 마우스피스를 포함하되, 상기 마우스피스는 제1 구성으로부터 제2 구성으로 변형가능하고, 여기서 상기 제1 구성에서 상기 적어도 하나의 제2, 터치 민감성 스위치는 노출되어 있지 않고, 상기 제2 구성에서 상기 적어도 하나의 제2, 터치 민감성 스위치는 노출되어 있고,
   여기서 상기 회로는 상기 제1 스위치 및 상기 제2, 터치 민감성 스위치 모두 활성화될 때, 상기 적어도 하나의 가열 요소에 전력을 공급하도록 배열되어 있는, 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 스위치는 터치 민감성 스위치인, 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1, 터치 민감성 스위치는 상기 하우징의 길이의 적어도 30%를 따라 연장되어 있는, 시스템.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1, 터치 민감성 스위치는 상기 하우징의 길이방향 길이를 따라 실질적으로 중간 지점에 제공되어 있는, 시스템.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1, 터치 민감성 스위치는 저항성 스위치 또는 정전 용량 스위치인, 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 구성에서 상기 제2 구성으로 상기 마우스피스를 변형시키는 데 필요한 힘은 상기 마우스피스의 두께를 적어도 약 10%까지 변형시키기에 충분한, 시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2, 터치 민감성 스위치는 저항성 스위치 또는 정전 용량 스위치인, 시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 회로는 예열 모드에서 상기 전력 공급부로부터 상기 적어도 하나의 가열 요소로 전력 공급을 제어하도록 추가로 배열되어 있는, 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 예열 모드는 전력 스파이크를 포함하는, 시스템.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 전기 회로는 상기 제1 스위치가 활성화될 때와, 상기 제2, 터치 민감성 스위치가 활성화되기 전에, 상기 예열 모드를 개시하도록 추가로 배열되어 있는, 시스템.
11. 제9항에 있어서, 상기 전기 회로는 상기 예열 모드에서 상기 제어부가 상기 적어도 하나의 가열 요소에 전력을 제공하는 것에 이어서, 상기 제2, 터치 민감성 스위치가 활성화될 때 가열 모드에서 상기 적어도 하나의 가열 요소에 전력을 공급하도록 추가로 배열되어 있는, 시스템.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 또는 각각의 적어도 하나의 가열 요소는 유도 가열 요소인, 시스템.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 물품을 포함하되,
    상기 장치는
    상기 하우징;
    상기 전력 공급부; 및
    상기 전기 회로를 가지고,
    상기 물품은
    상기 에어로졸 형성 기재를 가지는, 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 장치는 상기 마우스피스를 더 가지는, 시스템.
15. 제13항에 있어서, 상기 물품은 상기 마우스피스를 더 가지는, 시스템.

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