KR20180122410A - 시트 가열 요소 및 액체 전달 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템용 기화 어셈블리 - Google Patents

시트 가열 요소 및 액체 전달 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템용 기화 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생 시스템(20)용 기화 어셈블리(1)에 관한 것이다. 기화 어셈블리는 시트 가열 요소(2) 및 액체 에어로졸 형성 기재를 액체 저장부(8)로부터 상기 시트 가열 요소까지 전달하기 위한 전달 장치(3)를 포함한다. 상기 시트 가열 요소는 상기 전달 장치와 이격되고, 상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 증발시키는 데 충분한 온도까지 상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된다. 본 발명은 또한 기화 어셈블리(1)를 포함하는 에어로졸 발생 시스템(20)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 에어로졸을 발생시키기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

시트 가열 요소 및 액체 전달 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템용 기화 어셈블리
본 발명은 에어로졸 발생 시스템용 기화 어셈블리 및 액체 에어로졸 형성 기재를 증발시키기 위한 전달 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 휴대형 에어로졸 발생 시스템, 예를 들어 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
공지된 에어로졸 발생 시스템은 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 액체 저장부와, 에어로졸 발생 기재를 증발시키기 위한 가열 요소를 갖는 전기 작동식 기화기를 포함한다. 사용자가 흡입(예컨대, 퍼핑)할 에어로졸은 증발된 에어로졸 형성 기재가 가열 요소를 통과하는 기류 내에서 응축될 때 발생된다. 액체 에어로졸 형성 기재는, 액체 저장부에 결합된 섬유 세트를 갖는 심지에 의해 가열 요소에게 공급된다. 이러한 기술을 기반으로, 가열 요소로 공급되어 발생된 에어로졸에 포합될 에어로졸 형성 기재의 양을 정확하게 제어하는 것은 도전일 수 있다. 그러므로, 흡입 사이클마다 사용자가 흡입하는 에어로졸 형성 기재의 양을 제어하는 것도 도전이다.
발생된 에어로졸에 함유되어 있는, 기화된 에어로졸 형성 기재의 양의 일부를 제어하는 에어로졸 발생 시스템용 기화 어셈블리 및 전달 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 더우기, 흡입 사이클 당 소정 양의 기화된 에어로졸 형성 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 반복성을 이루는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 에어로졸 발생 시스템용으로 적합한 기화 어셈블리가 제공된다. 상기 기화 어셈블리는 시트 가열 요소 및 액체 저장부로부터 상기 시트 가열 요소에게 에어로졸 형성 기재를 전달하기 위한 전달 장치를 포함하되, 상기 시트 가열 요소는 상기 전달 장치와 이격되고, 상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재를 상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 증발시키기에 충분한 온도까지 가열하도록 구성된다. 상기 시트 가열 요소는 유체 투과성이고 복수의 전기 전도성 필라멘트들을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 시트 가열 요소는, 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 에어로졸 형성 기재를 수용하여 가열하기에 적합한, 얇은, 바람직하게는 실질적으로 평탄하고, 전기적으로 전도성인 재료, 예컨대 섬유들의 메쉬, 전도성 막, 또는 가열 스트립들의 어레이를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "얇은(thin)"은 약 8 마이크로미터 내지 2 밀리미터, 바람직하게는 8 마이크로미터 내지 500 마이크로미터, 가장 바람직하게는 8 마이크로미터 내지 100 마이크로미터를 의미한다. 필라멘트들로 구성되는 메쉬의 경우, 이들 필라멘트들은 각각 직경이 40 마이크로미터 미만이 바람직할 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 평탄한"은 시트 가열 요소가 전달 장치와 이격된 기화 어셈블리 내에 배치되어 가열 요소를 실질적으로 균일하게 가로지르는 상기 전달 장치로부터 제트 또는 스프레이를 수용할 수 있도록, 평탄한 프로파일을 가짐을 의미한다. 그러나, 일부 응용들에서, 상기 전달 장치의 전달 분배의 특성에 따라 기재의 전달을 최적화하기 위해, 곡율을 상기 시트 가열 요소에 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 상기 시트 가열 요소의 "실질적으로 평탄한" 특성은 그의 제조에서 상기 시트 가열 요소의 형태에 관한 것이지만, 기화 어셈블리에서 반드시 그의 배치에 관한 것은 아니다. 바람직한 구현예에서, 상기 시트 가열 요소는, 상기 전달 장치와 이격되어 대향하는 기화 어셈블리 내에서 실질적으로 평탄한 방위로 또한 배치된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "전기 전도성"이라는 것은, 1 x 10-4Ωm 이하의 고유 저항을 갖는 재료로부터 형성되었음을 의미한다.
시트 가열 요소는 바람직하게는 복수의 개구를 포함한다. 예를 들어, 시트 가열 요소는 사이에 틈새를 갖는 메쉬를 포함할 수 있다. 시트 가열 요소는 선택적으로 작은 구멍이 천공된 박막 또는 플레이트를 포함할 수 있다. 시트 가열 요소는 연속적으로 연결된 좁은 가열 스트립의 어레이를 포함할 수 있다.
시트 가열 요소는 바람직하게는 약 100 평방 밀리미터 이하의 표면적을 가지므로, 휴대용 시스템에 통합될 수 있다. 시트 가열 요소는 약 50 평방 밀리미터 이하의 표면적을 가질 수 있다.
바람직한 구현예에서, 도전성 필라멘트들은 메쉬로 배열되어 160 내지 600 Mesh US(+/- 10%)(즉, 1 센티미터당 400 내지 1500 필라멘트(+/- 10%)) 크기의 시트 가열 요소를 형성한다. 간극들의 폭은 바람직하게는 200 μm와 10 μm 사이, 가장 바람직하게는 75 μm와 25 μm 사이이다. 메쉬의 총 면적에 대한 간극 면적의 비인, 메쉬의 개방 영역의 백분율은 바람직하게 25 내지 56%이다. 메쉬는 상이한 유형의 직조(weave) 또는 격자(lattice) 구조를 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 도전성 필라멘트는 서로 평행하게 배열된 필라멘트의 어레이로 이루어진다.
구현예에서, 도전성 막 또는 플레이트는 금속, 도전성 플라스틱, 또는 다른 적합한 도전성 재료로 이루어지는 시트 가열 요소를 형성할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 상기 플레이트 또는 막은 상기한 메쉬 구현예에서 기재된 것처럼 틈새의 순서에 맞는 크기를 갖는 구멍들을 갖도록 천공된다.
일 구현예에서, 좁은 가열 스트립들은 어레이로 결합되어 시트 가열 요소를 형성할 수 있다. 어레이의 가열 스트립의 폭이 작을수록. 본 발명의 시트 가열 요소에서는 더 많은 가열 스트립들이 연속적으로 연결될 수 있다. 연속적으로 연결되는, 폭이 작은 가열 스트립들을 사용하는 이점은 가열 스트립들을 가열 요소들에 조합함에 있어서의 전기 저항이 증가된다는 점이다.
전달 장치는 유입구와 유출구를 포함한다. 전달 장치는 그의 유입구에서 액체 에어로졸 형성 기재를 수용하고 그의 유출구에서 시트 가열 요소에게 전달될 액체 에어로졸 형성 기재의 양을 내보내도록 구성된다.
상기 시트 가열 요소는 전달된 액체 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 증발시키는 데 충분한 온도까지 상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된다.
시트 가열 요소는 전달 장치와 이격된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "이격된"이란 증발한 어셈블리가 전달 장치로부터 에어 갭을 통하여 시트 가열 요소까지 액체 에어로졸 형성 기재를 전달하도록 구성됨을 의미한다. 이격된이란 또한 전달 장치와 시트 가열 요소가 전달 장치로부터 가열 요소까지 액체 에어로졸 형성 기재의 유동을 이끌기 위한 튜빙 부위에 의해 결합되지 않음을 의미한다. 이격된이란 또한 전달 장치와 시트 가열 요소가 에어 갭에 의해 서로 분리된 개별적인 부재로서 제공됨을 의미한다. 이격된이란 용어는, 액체 에어로졸 형성 기재가 시트 가열 요소에 의해 가열되기 전에 즉시 이러한 조합된 부품 내에서 에어갭을 통과하기만 한다면, 전달 장치와 시트 가열 요소가 조합된 부품으로 일체화된 조합을 포함한다.
전달 장치로부터 이격된 시트 가열 요소를 제공함으로써, 상기 가열 요소에 전달되는 액체 에어로졸 형성 기재의 양은, 전달 장치로부터 가열 요소까지 액체 에어로졸 형성 기재의 흐름을 안내하기 위한 튜빙 부위를 갖는 기화기와 비교하여 더 잘 제어될 수 있다. 그렇지 않으면, 예를 들어 가열 요소와 전달 장치 사이에서 액체의 원치 않는 이동을 발생시킬 수 있었던, 이러한 튜빙 부위로 인한 원치 않는 모세관 작용들을 피할 수 있다. 에어 갭을 통과할 때, 액체 에어로졸 형성 기재의 전달된 양은 가열 요소의 표면에 부딪치기 전에 액적 제트로 변형될 수 있다. 따라서, 시트 가열 요소 상의 액체 에어로졸 형성 기재의 전달된 양의 균일한 분포는 향상될 수 있고, 흡입 사이클 당 기화된 에어로졸 형성 기재의 소정 양을 갖는 에어로졸 발생의 제어성 및 반복성을 더 나아지도록 이끈다.
시트 가열 요소의 작동 온도는 120℃ 내지 210℃ 사이에서, 바람직하게는 150℃ 내지 180℃ 사이에서 가변될 수 있다.
시트 가열 요소는 복수의 도전성 필라멘트들을 포함한다. 바람직하게는, 시트 가열 요소는 복수의 전기 전도성 필라멘트를 포함하는 메쉬 가열 요소이다. 상기 복수의 전기 전도성 필라멘트는 메쉬 가열 요소의 메쉬를 구성한다. 복수의 전기 전도성 필라멘트에 전력을 인가함으로써 메쉬는 가열된다. 상기 시트 가열 요소는 단일형 섬유들, 예컨대 저항성 섬유들뿐만 아니라 모세관 섬유들 및 전도성 섬유들을 비롯한 복수형 섬유들로 이루어질 수 있는 복수의 필라멘트를 포함할 수 있다.
전기 전도성 필라멘트들은 임의의 적절한 전기 전도성 물질을 포함하고 있을 수도 있다. 적합한 재료는: 도핑된 세라믹, "도전성" 세라믹(예컨대, 이규화 몰리브덴), 탄소, 흑연, 금속, 금속 합금, 세라믹 재료와 금속 재료의 복합 재료와 같은 반도체를 포함하되 이에 한정되지 않는다. 이와 같은 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 적절한 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 실리콘 카바이드를 포함한다. 적절한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족의 금속을 포함한다. 적합한 금속 합금의 예는 스테인리스 스틸, 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브데넘-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간- 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸을 기본으로 하는 초합금, Timetal®, 철-알루미늄 기재 합금, 및 철-망간-알루미늄 기재 합금을 포함한다. Timetal®은 티타늄 메탈 코포레이션(Titanium Metals Corporation)의 등록 상표이다. 필라멘트들은 하나 이상의 절연체로 코팅될 수 있다. 전기 전도성 필라멘트용으로 바람직한 물질은, 304, 316, 304L, 316L 스테인리스 스틸 및 흑연이다.
메쉬 가열 요소의 복수의 전기 전도성 필라멘트들의 전기 저항은 바람직하게는 0.3 내지 4 옴(Ohms)이이다. 더욱 바람직하게는, 복수의 전도성 필라멘트들의 전기 저항은 0.5 내지 3 옴, 더욱 바람직하게는 약 1 옴이다. 복수의 도전성 필라멘트들의 전기 저항은 바람직하게는 메쉬 가열 요소의 전기 접촉부들의 전기 저항보다 적어도 10의 1승, 더 바람직하게는 적어도 10의 2승만큼 더 크다. 이는, 전류를 메쉬 가열 요소를 통해 통과시킴으로써 발생된 열이 복수의 전기 전도성 필라멘트들에 국한되는 것을 보장한다.
전기 전도성 필라멘트들은 필라멘트들 사이의 간극들을 정의할 수 있고, 간극들은 10 μm 내지 100 μm의 폭을 가질 수 있다. 바람직하게는 필라멘트들은 간극들 내에서 모세관 작용을 일어나게 해서, 사용시 증발될 액체가 간극들 내로 흡인되어, 서셉터 요소와 액체 간의 접촉 면적을 증가시킨다.
전기 전도성 필라멘트의 메쉬는 당업계에서 주지하는 바와 같이, 액체를 유지하는 능력을 특징으로 할 수도 있다.
바람직하게는, 메쉬 가열 요소는 제1 재료로 제조된 적어도 하나의 필라멘트 및 제1 재료와 상이한 제2 재료로 제조된 적어도 하나의 필라멘트를 포함한다. 이는 전기적 또는 기계적 이유로 유리할 수 있다. 예를 들어, 필라멘트들 중 하나 이상은, 철 알루미늄 합금과 같은, 온도에 따라 상당히 변화하는 저항을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 이는 필라멘트의 저항 측정치가 온도 또는 온도 변화를 결정하는데 사용될 수 있도록 한다. 이는 퍼프 검출 시스템에서 사용될 수 있으며 가열 요소의 온도를 원하는 온도 범위 내에서 유지하도록 가열 요소의 온도를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
시트 가열 요소는 유체 투과성이다. 본원에서 사용된 바와 같이, 시트 가열 요소와 관련하여 "유체 투과성"이란 기체상 및 가능하게는 액체상인, 에어로졸 형성 기재가 시트 가열 요소를 용이하게 통과할 수 있다는 것을 의미한다. 유체 투과성 히터의 일반적인 장점들은 표면적 증가 및 기화의 개선일 수 있다. 아울러, 유체 투과성 히터를 제공하면, 기류와 기화된 액체 에어로졸 형성 기재의 혼합도 개선할 수 있다.
바람직하게는, 시트 가열 요소는 실질적으로 평평하다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 평평한"이라는 것은, 단일 평면에 형성되며, 곡선형 또는 다른 비평면 형상에 맞춰지도록 둘레에 감싸지지 않고, 다르게 맞춰져 있는 것을 의미한다. 평평한 가열 요소는, 제조 동안 쉽게 취급될 수 있으며, 견고한 구조를 제공한다.
시트 가열 요소가 메쉬 가열 요소인 구현예들에서, 메쉬 가열 요소는 자신을 통한 기류의 의도된 방향으로 적층된 복수의 메쉬층을 포함할 수 있다. 각 메쉬층은 제조 과정에서 용이하게 취급될 수 있고 견고한 구조를 제공한다. 더우기, 적층된 메쉬층들은 액체 에어로졸 형성 기재의 기화를 개선한다.
바람직하게는, 시트 가열 요소는 기하학적으로 사각형이다. 시트 가열 요소는 기하학적으로 사각형이고, 각 변이 3 mm 내지 7 mm 범위, 바람직하게는 4 mm 내지 5 mm 범위의 치수를 갖는 가열 면적을 가질 수 있다.
시트 가열 요소는 평면 상에서 서로 이격되어 배열된 복수의 좁은 가열 스트립을 포함할 수 있다. 가열 스트립들은 바람직하게는 직사각형이고, 공간적으로는 서로 실질적으로 평행하게 배열된다. 가열 스트립들은 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 가열 스트립들의 적절한 이격에 의해, 예를 들면 동일한 면적을 갖는 시트 가열 요소가 사용되는 경우에 비해서 더욱 균일하게 가열될 수 있다.
바람직하게는, 전달 장치는 하나의 활성화 사이클을 수행 시 소정 량의 액체 에어로졸 형성 기재를 시트 가열 요소에 전달하도록 구성된다. 소정 량의 액체 에어로졸 형성 기재는 에어 갭을 통하여 전달 장치로부터 시트 가열 요소에게 전달된다. 액체 에어로졸 형성 기재를 시트 가열 요소 바로 위에 배치함으로써, 가열 요소 근처의 작은 방울들이 가열 요소와 접촉하기 전에 에어로졸화될 수 있지만, 액체 에어로졸 형성 기재는 시트 가열 요소에 도달할 때까지 실질적으로 액체 상태로 유지될 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재의 소정 량은 시트 가열 요소에서 원하는 용적의 에어로졸을 생산하는 만큼의 량일 수 있다.
바람직하게는, 전달 장치는 액체 에어로졸 형성 기재를 시트 가열 요소의 기하학적 구조에 적합한 크기와 형상을 가진 분무 제트로서 시트 가열 요소 위로 분무하도록 구성된다. 전달 장치는, 자신과 마주보는 히트 가열 요소의 상류 표면의 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%를 커버하도록, 액체 에어로졸 형성 기재를 시트 가열 요소 위로 분무하도록 구성될 수 있다.
전달 장치는 고전형 분무기 스프레이 노즐을 포함할 수 있고, 이 경우, 노즐의 유출구에서 분무된 스프레이를 생성하는 액체와 혼합되어 작용하게 될 가압된 기류를 생성하는 사용자의 퍼핑 동작에 의해, 기류가 노즐을 통하여 공급된다. 작은 용적의 액체와 함께 작동하고, 소형 휴대용 장치에 맞는 요구들을 충족시키는 크기로 된 노즐을 비롯한 몇몇 시스템이 시판 중이다. 사용 가능한 다른 유형의 노즐은 때때로 마이크로-스프레이 노즐로서 지칭되는 공기 없는 스프레이 노즐이다. 이러한 노즐은 매우 작은 크기의 마이크로 스프레이 콘을 생성한다. 이러한 유형의 노즐을 사용하여 상기 장치 내, 즉 마우스 피스 내 기류를 관리하면, 바람직하게는 마우스 피스를 빠져나가는 에어로졸의 난기류 패턴을 비롯한 기류는 노즐과 가열 요소를 둘러싸서, 마우스 피스의 유출구를 향하여 가열 요소 표면을 씻어 내린다.
각 유형의 노즐의 경우, 노즐과 마주보는 시트 가열 요소와 전달 장치 사이의 에어 갭의 거리는 2 내지 10 mm, 더 바람직하게는 3 내지 7 mm 범위 내이다. 임의 유형의 분무 노즐이 사용될 수 있다. 제조사가 "리 사(The Lee Company)"인 공기 없는 노즐 062 Minstac은 적합한 분무 노즐의 한 예이다.
바람직하게는, 전달 장치는 액체 저장부로부터 액체 에어로졸 형성 기재를 펌핑하기 위한 마이크로펌프를 포함한다. 액체를 흡인하기 위해 모세관 심지 또는 임의의 다른 수동 매질 대신에 마이크로 펌프를 사용함으로써, 액체 에어로졸 형성 기재의 실제로 요구된 양만이 시트 가열 요소로 운송될 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들어 사용자에 의한 퍼프에 응답하여, 요구 시 펌핑될 수 있다.
마이크로 펌프는 가변 또는 일정한 지속기간의 간격 동안, 예를 들어 초당 대략 0.7 내지 4.0 μl의 유량으로 액체 에어로졸 형성 기재의 주문형 전달을 허용할 수 있다. 8 Hz 내지 15 Hz의 펌핑 주파수 내에서 작동하는 마이크로 펌프에서 1회의 활성화 사이클의 펌핑된 용적은 약 0.5 μl일 수 있다. 바람직하게는, 퍼핑 당 액체 에어로졸 형성 기재의 용량으로서, 각 활성화 사이클에서의 펌프 용적은 약 0.4 μl 내지 0.5 μl일 수 있다.
마이크로펌프는 물에 비해 비교적 높은 점도를 특징으로 하는 액체 에어로졸 형성 기재를 펌핑하도록 구성될 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재의 점도는 약 15 mPa-s 내지 500 mPa-s의 범위, 바람직하게 약 18 mPa-s 내지 81 mPa-s의 범위에 있을 수 있다.
일부 구현예들에서, 전달 장치는 액체 저장부로부터 액체 에어로졸 형성 기재를 펌핑하기 위한 수동식 펌프를 포함할 수 있다. 수동식 펌프는 전기 및 전자 부품들의 수를 줄이므로, 기화 어셈블리의 설계를 간소화할 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태에 따르면, 에어로졸 발생 시스템용으로 적합한 기화 어셈블리가 제공된다. 상기 기화 어셈블리는 시트 가열 요소 및 액체 저장부로부터 상기 시트 가열 요소에게 에어로졸 형성 기재를 전달하기 위한 전달 장치를 포함하되, 상기 시트 가열 요소는 상기 전달 장치와 이격되고, 상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재를 상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 증발시키기에 충분한 온도까지 가열하도록 구성된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 상기에서 기술된 제1 양태에 따른 기화 어셈블리를 포함하되, 에어로졸 발생을 개시하는 사용자의 조작을 감지하기 위한 사용자 조작 감지 유닛을 더 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 사용자 조작 감지 유닛은 퍼핑 감지 시스템(예, 퍼핑 센서)에 의해 구성될 수 있다. 대안적이거나 선택적으로, 사용자 조작 감지 유닛은 온-오프 버튼(예, 전기 스위치)에 의해 구성될 수 있다. 온-오프 버튼은, 사용자에 의해 눌러질 때, 마이크로펌프와 가열 요소 중 적어도 하나의 활성화를 촉발시키도록 구성될 수 있다. 온-오프 버튼이 눌러지는 지속시간은, 예를 들어 퍼핑을 수행하는 동안 온-오프 버튼을 일정하게 누르는 사용자에 의한 마이크로버튼과 가열 요소 중 적어도 하나의 활성화의 지속시간을 결정할 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 감지된 사용자 조작에 대한 응답으로 가열 요소를 활성화시킨 후 소정 시간의 지연을 갖고서 전달 장치를 활성화시키도록 구성되는 제어 유닛을 더 포함한다. 온-오프 버튼 또는 퍼핑 센서를 사용하는 것과 같이 사용자에 의한 활성화 시, 제어 유닛은 우선 시트 가열 요소를 활성화시킬 수 있고, 그런 뒤에, 약 0.3초 내지 1초, 바람직하게는 0.5초 내지 0.8초의 지연 후에, 전달 장치를 활성화시킬 수 있다. 활성화 지속 시간은 고정될 수 있거나 온-오프 버튼을 누르거나 예를 들어, 사용자 조작 감지 유닛에 의해 감지되는 퍼핑 같은 사용자 행동에 대응할 수 있다. 대안적으로, 제어 유닛은 시트 가열 요소와 전달 장치를 동시에 활성화시키도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 장치부 및 교체 가능한 액체 저장부를 포함할 수 있다. 장치부는 전원 및 제어 유닛을 포함할 수 있다. 전원은 임의의 유형의 전력 공급원, 통상적으로 배터리일 수 있다. 전달 장치용 전원은 시트 가열 요소의 전원과 상이하거나 동일할 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 기화 어셈블리 및 전기 전원인 전원에 연결된 전기 회로를 더 포함할 수 있다. 전기 회로는 시트 가열 요소의 전기 저항을 모니터링하고, 바람직하게는 시트 가열 요소의 전기 저항에 따라 시트 가열 요소로의 전력 공급을 제어하도록 구성될 수 있다.
전기 회로는 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서일 수 있는 마이크로프로세서를 갖는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 전기 회로는 추가적인 전자 부품을 포함할 수 있다. 전기 회로는 기화 어셈블리로의 전력 공급을 조절하도록 구성될 수 있다. 전력은 시스템이 활성화된 후 기화 어셈블리에 연속적으로 공급되거나 간헐적으로, 예컨대 퍼핑할 때마다(puff-by-puff basis) 공급될 수 있다. 전력은 전류의 펄스 형태로 기화 어셈블리에 공급될 수 있다.
전원은 커패시터, 슈퍼 커패시터, 또는 하이퍼 커패시터와 같은 전하 저장 장치 형태일 수 있다. 전원은 재충전이 필요할 수 있고, 한 번 이상의 사용자 경험을 하기에 충분한 에너지를 저장할 수 있는 용량을 가질 수 있으며; 예를 들면, 전원은 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배수인 기간 동안 연속적으로 에어로졸을 발생시킬 수 있는 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 전력 공급부는 미리 정해진 수의 퍼핑 또는 기화 어셈블리의 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수도 있다.
공기가 에어로졸 발생 시스템에 진입하도록 하기 위해, 에어로졸 발생 시스템의 하우징의 벽, 바람직하게는 기화기와 대향하는 벽, 바람직하게는 하단 벽에는 적어도 하나의 반-개방(semi-open) 유입구가 제공된다. 반-개방 유입구는 바람직하게 공기가 에어로졸 발생 시스템에 진입하도록 하지만, 반-개방 유입구를 통해 공기 또는 액체가 에어로졸 발생 시스템을 떠나지 못하게 한다. 반-개방 유입구는, 일 방향으로는 공기에 대해서만 투과성이지만, 반대 방향으로는 기밀성 및 액밀성인, 예를 들어 반-투과성 막일 수 있다. 반-개방 유입구는, 또한, 예를 들어 단방향 밸브일 수 있다. 바람직하게는, 반-개방 유입구는 특정한 조건, 예를 들어 에어로졸 발생 시스템의 최소 함몰 또는 밸브나 막을 통과하는 공기의 용적이 충족되는 경우에만 공기가 유입구를 통과하도록 한다.
액체 에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 식물계 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 액체 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 대안적으로 비-담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 전동식 에어로졸 발생 시스템일 수 있다. 바람직하게, 에어로졸 발생 시스템은 휴대용이다. 에어로졸 발생 시스템은 통상의 엽궐련 또는 궐련에 필적하는 크기를 가질 수 있다. 상기 시스템은 약 45 mm 내지 약 160 mm의 총 길이를 가질 수 있다. 상기 시스템은 약 7 mm 내지 약 25 mm의 외경을 가질 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 에어로졸을 발생시키는 방법이 제공되고, 상기 방법은 시트 가열 요소를 가열하는 단계; 및 상기 시트 가열 요소와 이격되어 제공되는 전달 장치가 액체 에어로졸 형성 기재를 상기 시트 가열 요소로 전달하는 단계를 포함하되, 상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재는, 상기 시트 가열 요소에 의해 상기 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 기화시키기에 충분한 온도까지 가열된다.
일 양태에 관하여 설명된 특징은 본 발명의 다른 양태에 동일하게 적용될 수 있다.
이제 본 발명의 구현예는 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 기화 어셈블리의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 기화 어셈블리에 의해 발생된 분무 제트의 개략적인 예시이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다;
도면 전체에 걸쳐, 동일 또는 유사한 부품들과 특징부에는 동일한 참조 부호들이 부여될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 기화 어셈블리의 개략적인 도면이다. 기화 어셈블리(1)는 공통 하우징(10)에 통합된 시트 가열 요소(2) 및 전달 장치(3)를 포함한다. 전달 장치(3)는 튜빙 부위(12)에 연결된 마이크로펌프(6) 및 스프레이 노즐(5)로 구성된다. 마이크로펌프(6)는 튜빙 부위(11)를 통하여 교체 가능한 액체 저장부(8)로부터 액체 에어로졸 형성 기재를 수용하도록 구성된다. 전달 장치(3)는 메시 히터 요소(2)와 이격되어 제공된다. 상세하게, 전달 장치(3)와 메쉬 히터 요소(2)는 스프레이 노즐(5)의 유출구(5A) 및 스프레이 노즐(5)과 마주보는 시트 가열 요소(2)의 상류 표면(2A) 사이에 있는 거리 D의 에어 갭에 의해 분리되어 있다. 스프레이 노즐(5)은 튜빙 부위(12)를 통하여 마이크로펌프(6)로부터 펌핑된 액체 에어로졸 형성 기재의 양을 수용하고, 액체 에어로졸 형성 기재의 이 양을 분무 제트(4S)로서 시트 가열 요소(2)의 상류 표면(2A) 위로 분무하도록 구성된다. 스프레이 노즐(5)은, 액체 에어로졸 형성 기재의 양이 시트 가열 요소(2)에 의해 완전히 수용되어 시트 가열 요소(2)의 상류 표면(2A) 전체를 덮도록, 분무 제트(4S)를 발생시키도록 구성된다. 하우징(10)은 공기(15)가 하우징(10) 외부로부터 시트 가열 요소(2)의 상류 표면(2A)을 향하여 기화 어셈블리(1) 내를 통과할 수 있도록 공기 유입구(4)를 포함한다. 시트 가열 요소(2)는 공기 유입구(4)로부터 들어 온 공기(15)가 스프레이 노즐(5)과 반대인 시트 가열 요소(2)의 하류 표면(2B) 쪽으로 통과하도록 구성된다. 시트 가열 요소(2)를 통과한 공기(15)는 시트 가열 요소(2)에 의해 기화된 에어로졸 형성 기재와 결합하여 에어로졸(16)을 형성한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 기화 어셈블리에 의해 발생된 분무 제트를 도시한다. 도 1에 도시된 기화 어셈블리의 스프레이 노즐(5)의 유출구(5A)로부터 출사된 분무 제트(4S)는 시트 가열 요소(2)의 상류 표면(2A)의 기하학적 구조에 맞는 크기와 형상을 가진다. 상류 표면(2A)의 형상은 사각형이다. 분무 제트(4S)는 동일한 사각형상을 나타낸다. 상류 표면(2A)에 도달한 분무 제트(4S)의 크기는 상류 표면(2A)의 크기와 동일하다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다; 에어로졸 발생 시스템(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 분무 제트를 발생시키도록 구성된, 도 1에 도시된 기화 어셈블리(1)를 포함한다. 또한, 에어로졸 발생 시스템(20)은 교체 가능한 용기(8)로 구현되는 액체 저장부, 전자 제어 유닛(9), 배터리 유닛(13), 배터리 유닛(13), 전자 제어 유닛(9) 및 기화 어셈블리(1)의 전기 구동식 부품, 즉 시트 가열 요소(2) 및 마이크로펌프(6)을 전기적으로 연결하기 위한 배선 부품(14)을 포함한다. 하우징(10)에는 사용자가(미도시)가 발생된 에어로졸(16)을 흡입하기 위해 제공되는 기류 유출구(18)를 갖는 교체 가능한 마우스 피스(17)가 결합된다.

Claims (14)

  1. 에어로졸 발생 시스템용 기화 어셈블리로서:
    가열 요소; 및
    액체 에어로졸 발생 기재를 액체 저장부로부터 상기 가열 요소에게 전달하기 위한 전달 장치를 포함하되,
    상기 가열 요소는 상기 전달 장치와 이격되고, 상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 증발시키는 데 충분한 온도까지 상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 구성되고,.
    상기 가열 요소는, 유체 투과성이고 복수의 전기 전도성 필라멘트들을 포함하는 시트 가열 요소인, 기화 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시트 가열 요소는 메쉬 히터인, 기화 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시트 가열 요소는 천공된 플레이트를 포함하는, 기화 어셈블리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 가열 요소는 자신을 통한 기류의 의도된 방향으로 적층된 복수의 메쉬층을 포함하는, 기화 어셈블리.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 가열 요소는 사각형의 기하학적 구조를 갖는, 기화 어셈블리.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 가열 요소는 평면 상에서 서로 이격되어 배열된 복수의 요소를 포함하는, 기화 어셈블리.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달 장치는 하나의 활성화 사이클을 수행 시 상기 액체 에어로졸 형성 기재의 소정 량을 상기 시트 가열 요소에게 전달하도록 구성되는, 기화 어셈블리.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달 장치는 상기 액체 에어로졸 형성 기재를 상기 시트 가열 요소의 기하학적 구조에 적합한 크기와 형상을 가진 분무 제트로서 상기 시트 가열 요소 위로 분무하도록 구성되는, 기화 어셈블리.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달 장치는 공기 없는 스프레이 노즐을 포함하는, 기화 어셈블리.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달 장치는 액체 저장부로부터 상기 액체 에어로졸 형성 기재를 펌핑하기 위한 마이크로펌프를 포함하는, 기화 어셈블리.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 기화 어셈블리, 및 에어로졸 발생을 개시하는 사용자의 조작을 감지하기 위한 사용자 조작 감지 유닛을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 감지된 사용자 조작에 대한 응답으로 상기 가열 요소를 활성화시킨 후 소정 시간의 지연을 갖고서 상기 전달 장치를 활성화시키도록 구성되는 제어 유닛을 더 포함하는 에어로졸 발생 시스템.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    전원 및 상기 제어 유닛을 포함하는 장치부, 및
    교체 가능한 액체 저장부를 포함하는 에어로졸 발생 시스템.
  14. 에어로졸을 발생시키는 방법으로서,
    시트 가열 요소를 가열하는 단계; 및
    상기 시트 가열 요소와 이격되어 제공되는 전달 장치가 액체 에어로졸 형성 기재를 상기 시트 가열 요소에게 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재는, 상기 전달된 액체 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 증발시키기에 충분한 온도까지 상기 시트 가열 요소에 의해 가열되는, 방법.
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