KR20190012154A - 에어로졸 발생 시스템용 카트리지 - Google Patents

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이하르 니콜라예비치 지노빅
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생 시스템용 카트리지에 관한 것이다. 카트리지는 액체 에어로졸 형성 기재를 보유하고 있는 하우징(12, 12.1)을 포함하고 있는 액체 저장부(10, 10.1)를 포함하고 있다. 하우징(12, 12.1)은 제1 및 제2 개구부(14, 14.1)를 가지고 있다. 카트리지는 제1 및 제2 투과성 평면형 히터 조립체(16, 6.1)를 포함하고, 여기서 제1 평면형 히터 조립체(16)는 하우징(12, 12.1)에 고정되어 있고 하우징(12, 12.1)의 제1 개구부(14)를 가로질러 연장되어 있으며, 제2 평면형 히터 조립체(16.1)는 하우징(12, 12.1)에 고정되어 있고 하우징(12, 12.1)의 제2 개구부(14.1)를 가로질러 연장되어 있다. 제1 및 제2 투과성 평면형 히터 조립체(16, 6.1)는 서로 대향하여 배열되어 있어서 서로 대면하고 서로 간에 기류 채널(20)을 형성한다.

Description

에어로졸 발생 시스템용 카트리지
본 발명은 핸드헬드 전기 작동식 시스템과 같은 에어로졸 발생 시스템용 카트리지 및 카트리지를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
배터리 및 전기 회로를 포함하고 있는 본체 및 액체 저장부에 담긴 에어로졸 형성 기재의 공급부를 포함하는 카트리지로 이루어진 핸드헬드 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템이 공지되어 있다. WO 2015/117704 A1에 개시된 것과 같은 종래의 에어로졸 발생 시스템에서, 액체 에어로졸 형성 기재를 기화시키기 위해 히터 조립체가 개시되어 있으며, 여기서 상기 히터 조립체는 액체 저장부의 개구부를 가로질러 연장되어 있는 편평한 메쉬 형태를 갖는다. 편평한 메쉬는 액체 저장부의 측면에 제공되어 기류 채널의 일 측면 상에 편평한 메쉬를 가지고 기류 채널의 다른 측면 상에 카트리지의 하우징을 가지면서 액체 저장부에 인접하게 생성된다. 이 채널을 통해 흐르는 공기는 편평한 메쉬가 배열되어 있는 뜨거운 측면 및 하우징이 배열되어 있는 더 차가운 측면에 노출된다. 두 측면 사이의 큰 온도 차이 때문에, 카트리지 하우징에서 에어로졸 액적들이 원치 않게 응축될 수 있다.
가열 조립체를 통과해서 최적화된 기류 및 가열 조립체에 인접하게 흐르는 공기의 최적화된 가열을 제공하여 이 카트리지를 향상시키는 것이 바람직하다. 또한, 에어로졸 액적이 카트리지의 차갑거나 더 차가운 측면에 응축되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 에어로졸 발생 시스템용 카트리지가 제공되어 있다. 카트리지는 액체 에어로졸 형성 기재를 보유하는 하우징을 포함하고 있는, 액체 저장부를 포함하고 있다. 하우징은 제1 개구부 및 제2 개구부를 가진다. 상기 카트리지는 제1 및 제2 투과성 히터 조립체를 더 포함하고 있으며, 여기서 상기 제1 히터 조립체는 하우징에 고정되어 있고 하우징의 제1 개구부를 가로질러 연장되어 있으며, 제2 히터 조립체는 하우징에 고정되어 있고 하우징의 제2 개구부를 가로질러 연장되어 있다. 제1 및 제2 투과성 히터 조립체는 서로 대향하여 배열되어 있어서 서로 대면하고 서로 간에 기류 채널을 형성한다.
제1 및 제2 히터 조립체는 실질적으로 편평하거나 평면인 것이 유리하다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 평평한"이라는 것은, 단일 평면에 형성되고 곡선형 또는 다른 비평면 형상에 맞춰지도록 둘레에 감싸지지 않고, 다르게 맞춰져 있는 것을 의미한다. 평평한 히터 조립체는, 제조 동안 쉽게 취급될 수 있으며, 강건한 구성을 제공하고 있다. "실질적으로 편평한"은 실질적으로 2차원 물체의 형태로 된 히터 조립체를 의미한다. 따라서, 실질적으로 편평한 히터 조립체는 실질적으로 3차원보다는 표면을 따라 2차원으로 연장되어 있다. 특히, 2차원 각각에서의 실질적으로 편평한 히터 조립체의 차원은, 3차원에서 보다 적어도 5배 더 크다.
서로 대면하고 있는 적어도 2개의 히터 조립체를 제공하는 것은 기류 채널을 통해 흐르는 공기가 뜨거운 측면 및 차가운 측면과 접촉하지 않고 두 측면으로부터 균일하게 가열된다는 이점을 갖는다. 결과적으로, 공기가 한쪽에서 냉각되지 않기 때문에, 기류 채널에 더 균일한 에어로졸이 형성될 것이다. 종래의 카트리지에서, 에어로졸은 히터 조립체에 인접하여 형성되고, 카트리지 벽면 근처의 히터 조립체의 대향 측면에서 냉각된다. 카트리지의 이 차가운 측면에서, 바람직하지 못한 액적이 카트리지 벽면 상에 형성될 수 있으며, 이에 의해 생성된 에어로졸의 품질이 감소될 수 있다. 또한, 종래의 카트리지에서, 생성된 에어로졸의 품질은 외부 온도에 좌우될 수 있으며, 이것이 결국 카트리지의 벽면 온도를 결정한다. 본 발명은 제1 히터 조립체에 대향하는 또 다른 히터 조립체를 제공하여 이러한 단점을 극복할 수 있다. 따라서, 액체 저장부로부터의 액체 에어로졸 형성 기재의 기화에 의한 에어로졸의 형성은 카트리지의 상대적으로 차가운 측벽면에 의해 더 이상 악화되지 않는다. 그 대신, 서로 대면하는 2개의 히터 조립체를 제공하여, 생성된 에어로졸의 액적 크기뿐만 아니라 밀려드는 공기가 가열되는 온도는 외부 상황과 독립적으로, 즉 외부 변수와 독립적으로 조정될 수 있다.
제1 히터 조립체가 기류 채널의 한 측면에 제공되고 다른 히터 조립체가 기류 채널의 다른 측면에 제공되도록 기류 채널이 카트리지에 제공되어 있다. 또한, 2개 보다 많은 히터 조립체가 제공될 수 있다. 2개 보다 많은 히터 조립체가 제공되는 경우, 이들 히터 조립체는 액체 저장부의 하우징에 고정되고 하우징의 각각의 개구부를 가로질러 연장된다. 2개 보다 많은 히터 조립체가 제공되는 경우, 이들 히터 조립체는 삼각형을 형성하도록 배열될 수 있으며, 여기서 기류 채널은 히터 조립체 사이의 삼각형의 중간에 제공되어 있다. 2개 보다 많은 히터 조립체가 히터 조립체 사이에 기류 채널을 형성하도록 배열될 수 있다.
제1 히터 조립체는 브릿지 연결부에 의해, 바람직하게는 납땜 연결에 의해 제2 히터 조립체에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 전력 공급부와 히터 조립체 사이에는 단 하나의 전기 연결 만이 필요하다. 바람직하게는, 제1 히터 조립체는 제1 접촉 영역을 포함하고 있으며, 제2 히터 조립체는 제1 및 제2 히터 조립체를 통한 전류의 흐름을 가능하게 하는 제2 접촉 영역을 포함하고 있다. 히터 조립체가 서로 전기적으로 연결되어 있지 않은 경우, 각각의 히터 조립체는 2개의 접촉부를 포함하고 2개의 전기 연결부가 히터 조립체의 각각의 접촉부와 전력 공급부 사이에 제공되어 있다.
전기 연결부는 액체 저장부의 하우징과 일체로 제공될 수 있다. 따라서, 더 적은 구성요소를 포함하고 있는 카트리지로 인해 카트리지의 비용이 감소될 수 있다.
납땜 연결부는 액체 에어로졸 형성 기재에 직접 인접하여 제1 또는 제2 히터 조립체의 측면에 제공될 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재에 직접 인접하여 납땜 연결부를 제공하여, 납땜 연결부가 가열 공정을 도울 수 있다. 보다 상세하게는, 에어로졸 형성 기재 근처에 납땜 연결부를 제공하면 납땜 연결부를 통한 전류 흐름이 납땜 연결부를 가열하여, 인접한 액체 에어로졸 형성 기재를 가열시키는 효과를 초래할 수 있다.
인접한 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하는 것은 조립체의 성능을 향상시킬 수 있다. 이는 히터 조립체에 대한 액체의 흐름을 증가시킬 수 있는 액체의 점도를 감소시켜, 과열의 위험을 최소화하면서, 액체에 잠긴 히터 조립체의 표면을 증가시킬 수 있다. 에어로졸 발생 시스템이 사용되고 있지 않을 때, 가열되지 않은 액체의 점도는 유리하게는 히터 조립체로 그리고 이로부터 바람직하지 않은 누설을 감소시킬 수 있다.
히터 조립체는 카트리지의 전체 길이를 따라, 바람직하게는 카트리지의 전체 길이의 5% 내지 60%, 바람직하게는 10% 내지 40%, 및 가장 바람직하게는 약 20%를 따라 연장되어 있지 않을 수 있다.
따라서, 카트리지는 히터 조립체가 제공되어 있고 액체 에어로졸 형성 기재가 히터 조립체에 의해 기화되어 에어로졸을 생성하는 제1 부분, 및 사용자가 흡입하기 전에 상기 생성된 에어로졸이 냉각될 수 있는 제2 부분을 포함하고 있다. 제1 부분의 길이는 1mm 내지 10mm, 바람직하게는 3mm 내지 7mm, 가장 바람직하게는 약 5mm일 수 있다. 제2 부분의 길이는 제2 부분에서의 에어로졸의 냉각으로 인해 원하는 크기의 에어로졸 액적이 형성될 수 있도록 선택될 수 있다. 제2 부분의 길이는 1cm 내지 5cm, 바람직하게는 2cm 내지 4cm, 가장 바람직하게는 약 3cm일 수 있다. 결과적으로, 제1 부분은 카트리지 또는 제2 부분의 길이의 10% 내지 30%, 바람직하게는 15% 내지 25% 및 가장 바람직하게는 약 20%의 길이를 가질 수 있다. 따라서, 일정한 고품질의 균질한 에어로졸이 기류 채널에 생성될 수 있고 생성된 에어로졸의 액적 크기는 카트리지의 후속하는 제2 부분의 길이에 의해 조정될 수 있다. 따라서, 사용자에 의해 흡입될 원하는 액적 크기가 생성될 수 있다. 액적 크기는 3μm 미만, 바람직하게는 2μm 미만, 보다 바람직하게는 1μm 미만, 가장 바람직하게는 약 0.4μm일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 히터 조립체는 0.25mm 내지 2mm, 바람직하게는 0.75mm 내지 1.25mm, 가장 바람직하게는 1mm 서로 이격되어 있다.
히터 조립체 사이의 거리가 기류 채널의 직경을 한정한다. 상기 거리는 균질한 에어로졸이 히터 조립체에 의해 생성되는 한편, 시간당 충분한 양의 공기가 기류 채널을 통과할 수 있는 효과를 가져온다.
히터 조립체는 메쉬 히터를 포함할 수 있다. 메쉬 히터는 실질적으로 편평하거나 평면일 수 있다. 보다 상세하게는, 히터 조립체는 각각 제1 및 제2 전기 전도성 접촉부에 연결된 복수의 전기 전도성 필라멘트를 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 전기 전도성 접촉부는 각각의 히터 조립체의 대향 측면들에 위치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전기 전도성 접촉부들은 외부 전력 공급부와 접촉할 수 있게 하도록 구성되어 있다. 복수의 전기 전도성 필라멘트는, 필라멘트 메쉬 또는 어레이를 형성하거나, 직물 또는 부직포를 포함하고 있을 수도 있다.
전기 전도성 필라멘트는 160 내지 600 Mesh US (+/- 10%)(즉, 센티미터 당 400 내지 1500 필라멘트(+/- 10%)) 크기의 메쉬를 형성할 수 있다. 간극의 폭은 바람직하게 75μm 내지 25μm이다. 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, 전기 전도성 필라멘트는 서로 평행하게 배열된 필라멘트의 어레이로 이루어진다.
전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물은 당업계에서 주지하는 바와 같이, 액체를 유지하는 능력을 특징으로 할 수도 있다.
전기 전도성 필라멘트들은 8μm 내지 100μm, 바람직하게는 8μm 내지 50μm, 보다 바람직하게는 8μm 내지 39μm의 직경을 가지고 있을 수도 있다.
전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 면적은 작을 수 있고, 바람직하게는 25mm2 이하일 수 있으므로, 핸드헬드 시스템에 포함될 수 있다. 전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물은 예를 들어 직사각형일 수 있으며 6 mm2 Х 6 mm2, 바람직하게는 5 mm2 Х 5 mm2, 보다 바람직하게는 4 mm2 Х 4 mm2의 치수, 보다 바람직하게는 3 mm2 Х 3 mm2, 보다 바람직하게는 2 mm2 Х 2 mm2 또는 이들의 조합을 갖는다.
히터 조립체의 전기 전도성 필라멘트들의 메쉬, 어레이 또는 직물의 전기 저항은 바람직하게 0.3 내지 4 옴(Ohms)이다. 더욱 바람직하게, 전기 전도성 필라멘트들의 메쉬, 어레이 또는 직물의 전기 저항은 0.5 내지 3 옴, 더욱 바람직하게는 약 1 옴이다. 전기 전도성 필라멘트들의 메쉬, 어레이 또는 직물의 전기 저항은 바람직하게는 접촉부들의 전기 저항보다 적어도 10의 1승, 더 바람직하게는 10의 2승만큼 더 크다. 이는, 히터 조립체를 통한 전류를 통과하여 발생된 열이 전기 전도성 필라멘트들의 메쉬 또는 어레이에 국한되는지 보장한다. 시스템이 배터리에 의해 전력 공급되는 경우 히터 요소에 대해 낮은 전체 저항을 갖는 것이 유리하다. 전기 접촉부들과 메쉬 또는 필라멘트들 간의 기생 손실(parasitic loss)을 최소화하여 기생 전력 손실을 최소화하는 것이 바람직할 수도 있다. 저저항 고전류 시스템은 고전력이 히터 요소에 전달되게 한다. 이는, 히터 요소가 전기 전도성 필라멘트들을 원하는 온도로 빠르게 가열하도록 한다.
카트리지는 마우스피스를 포함할 수 있다. 선택적으로, 카트리지는 단지 액체 저장부, 액체 저장부의 하우징 및 히터 조립체로만 구성될 수 있다.
액체 저장부는 액체 저장부의 하우징이 액체 에어로졸 형성 기재를 안전하게 저장할 수 있도록 카트리지의 내부에 배열되어 있다. 액체 저장부의 하우징은 카트리지의 하우징의 부분일 수 있다. 히터 조립체는 액체 저장부의 개구부 상에 제공되어 있다. 바람직하게는, 스폰지 또는 섬유상 구조를 갖는 모세관 물질이 히터 조립체와 액체 저장부 사이에 제공되어, 액체 에어로졸 형성 기재가 액체 저장부의 내부로부터 히터 조립체로 액체 저장부로부터 누출없이 운반될 수 있다. 따라서, 히터 조립체는 액체 에어로졸 형성 기재로 습윤된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 카트리지는 2개의 별도의 액체 저장부를 포함하고 있다. 이 구현예에서, 제1 액체 저장부는 제1 히터 조립체가 제1 하우징의 제1 개구부를 가로질러 연장되어 있는, 제1 개구부를 갖는 제1 하우징을 포함하고 있으며, 제2 액체 저장부는 제2 히터 조립체가 하우징의 제2 개구부를 가로질러 연장되어 있는, 제2 개구부를 갖는 제2 하우징을 포함하고 있다. 본 발명의 제1 측면과 마찬가지로, 제1 및 제2 투과성 히터 조립체는 서로 대면하도록 배열되어 있고 서로 간에 기류 채널을 형성한다. 상술한 모든 특징부들은 본 구현예에도 적용되는데, 차이점은 본 발명의 제1 측면에서의 단일 액체 저장부 및 본 발명의 제2 측면에서의 2개의 별도의 액체 저장부다.
2개의 별도의 액체 저장부를 제공하여, 2개의 다른 액체 에어로졸 형성 기재가 2개의 액체 저장부에 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 히터 조립체가 서로 대면하고 서로 간에 기류 채널을 형성하도록, 상기 별도의 액체 저장부들이 서로 반대편에 카트리지에 용이하게 배열될 수 있다.
제1 또는 제2 또는 양쪽 하우징/들은 임의의 적합한 액체 에어로졸 형성 기재를 보유할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 글리세롤, 피루브산, 락트산, 글리세린 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 향미제 또는 담배 또는 니코틴과 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 하우징은 니코틴 또는 담배가 있지만 향미제가 없는 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하고 있으며, 제2 하우징은 향미제가 있지만 니코틴 또는 담배가 없는 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하고 있다.
따라서, 제1 및 제2 하우징은 상이한 액체 에어로졸 형성 기재를 유지하는데 이용될 수 있다. 이것은 니코틴 또는 니코틴 향료와 같은 성분을 예컨대 글리세롤 또는 피루브산 또는 락트산 또는 글리세롤 및 피루브산 또는 글리세롤 및 락트산 또는 피루브산 및 락트산 또는 글리세롤 및 피루브산 및 락트산과 같은 다른 기재로부터 분리하는데 사용될 수 있다.
제1 및 제2 하우징은 대칭인 반-실린더일 수 있고 히터 조립체들 사이의 기류 채널은 중앙 기류 채널일 수 있다.
따라서, 히터 조립체에 의해 액체 에어로졸 형성 기재의 기화 동안에 균질한 에어로졸이 생성되는 것을 용이하게 하는 대칭적인 기류 채널이 제공되어 있다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 에어로졸 발생 시스템은 전력 공급부, 전기 회로를 갖는 본체 및 본 발명의 제1 및 제2 측면을 참조하여 설명된 바와 같은 카트리지를 포함하고 있다. 카트리지는 바람직하게는 교체 가능하게 본체에 결합되어 있다. 본체는 공기가 공기 입구 및 카트리지의 기류 채널을 통해 마우스피스로 흡인될 수 있도록 공기 입구를 더 포함하고 있다.
바람직하게는, 공기는 주변 공기이고 에어로졸 발생 시스템의 외부로부터 흡인된다. 공기가 기류 채널을 통해 흡인될 때, 사용자가 에어로졸 발생 시스템을 활성화시키거나 센서가 에어로졸 발생 시스템을 활성화시켜 히터 조립체가 가열될 수 있다. 히터 조립체를 가열하기 위해, 전기 회로는 히터 조립체를 통한 전력 공급부로부터의 전류의 흐름을 제어할 수 있다. 그런 다음, 액체 저장부로부터의 액체 에어로졸 형성 기재는 히터 조립체에 의해 기화되어, 기류 채널에 에어로졸을 생성한다. 이어서 에어로졸은 마우스피스를 통해 사용자에 의해 흡입된다.
전기 회로는 전력 공급부에 전기적으로 연결될 수 있다. 전기 회로는 카트리지가 본체에 결합될 때, 히터 조립체의 전기 저항을 모니터링하도록 구성된 것일 수 있다. 전기 회로는 히터 조립체의 전기 저항에 따라 전력 공급부로부터 히터 조립체로의 전류 공급을 제어하도록 구성된 것일 수 있다.
전기 회로는 히터 조립체의 전기 저항을 측정하고 히터 조립체의 전기 저항에 따라 전력 공급부로부터 히터 조립체로의 전류 공급을 제어하여 히터 조립체의 제어를 최적화할 수 있다. 바람직하게는, 히터 조립체의 재료는 하기 식을 충족시키는 전기 전도성 재료이고,
Figure pct00001
여기서 a는 저항의 온도 계수이고, t0는 고정된 기준 온도, 바람직하게는 실온이고,
Figure pct00002
는 온도 t0에서의 저항이다. 히터 조립체의 재료가 공지되어 있고, 전기 저항이 측정되는 경우, 히터 조립체의 온도 t가 결정될 수 있다. 따라서, 히터 조립체의 온도는 일정한 품질의 균질한 에어로졸이 히터 조립체에 의해 기류 채널에 생성될 수 있도록 최적으로 제어될 수 있다. 또한, 액체 저장부(들)의 내용물의 연소가 방지될 수 있다. 이는 또한 액체의 열분해를 방지하거나 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제4 측면에 따르면, 에어로졸 발생 시스템용 카트리지를 제조하기 위한 공정이 제공되어 있다. 상기 공정은 하기 단계를 포함하고 있다:
액체 에어로졸 형성 기재를 보유하고 있는 하우징을 포함하고 있는 액체 저장부를 제공하는 단계로, 상기 하우징은 제1 및 제2 개구부를 가지고 있는, 단계,
제1 투과성 히터 조립체를 상기 하우징에 고정시켜 상기 제1 투과성 히터 조립체가 상기 하우징의 상기 제1 개구부를 가로질러 연장되도록 하는 단계,
제2 투과성 히터 조립체를 상기 하우징에 고정시켜 상기 제2 투과성 히터 조립체가 상기 하우징의 상기 제2 개구부를 가로질러 연장되도록 하는 단계, 그리고
상기 제1 및 제2 투과성 히터 조립체를 서로 대향하도록 배열하여 서로 대면하고 서로 간에 기류 채널을 형성하는 단계.
본 발명의 제5 측면에 따르면, 에어로졸 발생 시스템용 카트리지를 제조하기 위한 공정은 하기 단계를 포함하고 있다:
액체 에어로졸 형성 기재를 보유하고 있는 제1 하우징을 포함하고 있는 제1 액체 저장부를 제공하는 단계로, 상기 하우징은 제1 개구부를 가지고 있는, 단계,
제1 투과성 히터 조립체를 상기 제1 하우징에 고정시켜 상기 제1 투과성 히터 조립체가 상기 제1 하우징의 상기 제1 개구부를 가로질러 연장되도록 하는 단계,
제2 하우징을 포함하고 있는 제2 액체 저장부를 제공하는 단계로, 상기 제2 하우징은 제2 개구부를 가지고 있는, 단계,
제2 투과성 히터 조립체를 상기 제2 하우징에 고정시켜 상기 제2 투과성 히터 조립체가 상기 제2 하우징의 상기 제2 개구부를 가로질러 연장되도록 하는 단계, 그리고
상기 제1 및 제2 투과성 히터 조립체를 서로 대향하도록 배열하여 서로 대면하고 서로 간에 기류 채널을 형성하는 단계.
예시적인 구현예들에서, 본 발명의 제4 또는 제5 측면에 따른 공정은 브릿지 연결부에 의해 히터 조립체를 전기적으로 연결하는 추가 단계를 포함하고 있다. 따라서, 히터 조립체는 단일 연결로 전력 공급부에 연결될 수도 있으며, 그에 따라 필요한 구성요소의 수를 감소시킨다. 브릿지 연결부는 제1 투과성 히터 조립체를 제2 투과성 히터 조립체에 납땜하여 제공될 수도 있다.
일 측면과 관련하여 설명된 특징은 본 발명의 다른 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
이제 본 발명의 구현예는 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 카트리지의 한 구현예의 단면도이며;
도 2는 카트리지의 한 구현예의 추가 단면도이며; 그리고
도 3은 제1 및 제2 히터 조립체의 한 구현예의 예시적인 도면이다.
도 4는 제1 및 제2 히터 조립체의 또 다른 구현예의 예시적인 도면이다.
도 1은 카트리지의 한 구현예를 보여주고 있다. 카트리지는 제1 액체 저장부(10)를 포함하고 있다. 또한, 도 1은 제2 액체 저장부(10.1)를 보여주고 있다. 제1 액체 저장부(10)와 제2 액체 저장부(10.1)는 각각의 액체 저장부가 액체 에어로졸 형성 기재를 개별적으로 둘러싸도록 서로 분리되어 제공되어 있다. 제1 액체 저장부(10)는 40 중량%의 글리세린, 40 중량%의 프로필렌 글리콜, 20 중량%의 물 및 향미제를 포함하고 있는 에어로졸 형성 기재를 보유한다. 제2 액체 저장부(10.1)는 니코틴을 포함하지만 향미제를 포함하지 않는 에어로졸 형성 기재를 보유한다.
제1 액체 저장부(10)는 제1 하우징(12)을 포함하고 있으며, 제2 액체 저장부(10.1)는 제2 하우징(12.1)을 포함하고 있다. 제1 하우징(12)은 제1 개구부(14)를 포함하고 있으며, 제1 제2 하우징(12.1)은 제2 개구부(14.1)를 포함하고 있다. 개구부(14, 14.1)를 통해, 액체 에어로졸 형성 기재는 하우징(12, 12.1)의 내부로부터 하우징(12, 12.1)의 외부로 흐를 수 있다. 개구부(14, 14.1)는 투과성 히터 조립체(16, 16.1)로 덮여 있다. 다시 말하면, 제1 투과성 히터 조립체(16)는 제1 개구부(14)를 가로질러 연장되어 있고, 제2 투과성 히터 조립체(16.1)는 제2 개구부(14.1)를 가로질러 연장되어 있다.
히터 조립체(16, 16.1)는 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 생성하도록 제공되어 있다. 2개의 히터 조립체(16, 16.1)를 제공하여, 액체 에어로졸 형성 기재의 양이 기화될 수 있다. 하우징(12, 12.1) 내부의 히터 조립체(16, 16.1)에 인접하여, 모세관 요소 (도면들에 미도시됨)가 제공될 수 있다. 모세관 요소는 액체 에어로졸 형성 기재를 하우징(12, 12.1)의 내부로부터 히터 조립체(16, 16.1)로 운반하도록 제공될 수 있다.
히터 조립체(16, 16.1)를 가열하기 위해, 히터 조립체(16, 16.1)에는 접촉부(19, 19.1)가 제공되어 있다. 접촉부(19, 19.1), 전류는 히터 조립체(16, 16.1)를 통해 흐를 수 있으며, 그에 의해 히터 조립체(16, 16.1)를 가열할 수 있다. 또한, 히터 조립체(16, 16.1)는 메쉬로서 제공되어 있고, 여기서 히터 조립체(16, 16.1)는 각각 다수의 전기 전도성 필라멘트(22)를 포함하고 있다. 전기 전도성 필라멘트(22)는 액체 에어로졸 형성 기재가 히터 조립체(16, 16.1)를 통해 투과할 수 있게 하도록 제공되어 있다. 액체 에어로졸 형성 기재를 기화시키는데 이용될 수 있는, 히터 조립체(16, 16.1)의 표면이, 그에 의해 확대된다. 전기 전도성 필라멘트(22)는 히터 조립체(16, 16.1)의 측면에 평행하게 진행되어 있다. 전기 전도성 필라멘트(22)는 또한 히터 조립체(16, 16.1)의 측면에 대각선으로 진행될 수도 있다.
에어로졸은 기류 채널(20)에서 히터 조립체(16, 16.1)에 인접하여 생성된다. 기류 채널(20)은 카트리지 내의 히터 조립체(16, 16.1) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 기류 채널(20)은 카트리지 내부의 중앙 채널로서 제공되어 있다.
히터 조립체(16, 16.1) 사이에 배열되어 있는 기류 채널(20)로 인해, 액체 에어로졸 형성 기재는 두 측면으로부터 가열되고 기화된다. 따라서, 균질 에어로졸이 기류 채널에 생성된다. 에어로졸의 균질 발생을 용이하게 하기 위해, 2개 이상의 히터 조립체(16, 16.1)가 제공될 수 있다. 예시적으로, 3개의 히터 조립체가 삼각형 형상을 갖는 기류 채널을 형성하도록 제공될 수 있다.
도 1의 구현예에서, 히터 조립체(16, 16.1)는 카트리지의 전체 높이를 따라 연장되어 있지 않다. 따라서, 에어로졸은 카트리지의 제1 부분(24)에서 히터 조립체(16, 16.1)에 의해 생성되고, 에어로졸은 카트리지의 나머지를 통해, 즉 흐름 방향(28)으로 카트리지의 제2 부분(26)을 통해 흐르면서 냉각될 수 있다. 냉각하는 동안, 에어로졸이 사용자에 의해 흡입되기 전에 더 큰 액적들이 에어로졸에 형성된다. 제1 부분(24) 카트리지의 길이는 5mm이고 제2 부분(26) 카트리지의 길이는 3cm이다. 제1 부분(24)의 길이는 제2 부분(26)의 길이의 약 16%이다.
히터 조립체(16, 16.1)는 전기 연결부(30)에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 제1 투과성 히터 조립체(16) 및 제2 투과성 히터 조립체(16.1)는 각각 제1 연결부(19)에서 에어로졸 발생 시스템의 전력 공급부에 연결되기만 하면 된다. 제1 연결부(19)는 전기 커넥터(18, 18.1)에 의해 전력 공급부에 연결되어 있다.
전기 연결부(30)는 히터 조립체(16, 16.1)를 통해 방향(28)으로 흐르는, 기류를 예열하기 위해 제공되어 있다. 따라서, 히터 조립체(16, 16.1)의 메쉬 상에서 보다 적은 공기가 냉각되면, 결과적으로 메쉬 패치를 따라 보다 작은 온도 구배가 유도된다. 결과적으로, 보다 균일한 열적 기화 조건 및 생산된 에어로졸의 보다 좁은 액적 크기 분포가 달성된다.
도 4에는 두 개의 전기 연결부(30, 30.1)가 도시되어 있다. 복수의 전기 연결이 히터 조립체(16, 16.1) 사이에 제공될 수 있다. 따라서, 기류의 예열이 최적화된다.
도 4에 도시된 구현예에서, 제1 전기 연결부(30)에는 제1 접촉부(32)가 제공되고 제2 전기 연결부(30.1)에는 제2 접촉부(32.1)가 제공되어 있다. 접촉부(32, 32.1) 및 2개의 접촉부(19)에 의해 적용된 전압에 의해 휘트스톤 브릿지(wheatstone bridge)가 생성된다. 휘트스톤 브릿지는 히터 조립체(16, 16.1)의 전기 저항을 측정하는 데 활용된다. 이와 관련하여, 제1 접촉부(32)와 제2 접촉부(32.1) 사이의 전압이 측정된다. 영이 아닌 전압이 측정되면, 히터 조립체(16, 16.1)의 불균일한 저항이 검출된다. 다시 말하면, 영이 아닌 전압이 측정되면, 제1 히터 조립체(16)의 전기 저항은 제2 히터 조립체(16.1)의 전기 저항과 상이하다. 결과적으로, 상이한 전기 저항은 히터 조립체(16, 16.1)의 가열 동안 상이한 온도를 유발하기 때문에, 2개의 히터 조립체(16, 16.1)의 상이한 온도가 또한 검출된다. 따라서, 접촉부(32, 32.1)에 의해, 2개의 히터 조립체(16, 16.1)의 저항 및 온도가 모니터링된다.
카트리지는 에어로졸 발생 시스템에 연결 가능하도록 제공되어 있다. 카트리지는 액체 저장부(10, 10.1) 내의 액체 에어로졸 형성 기재가 고갈되면 폐기되는, 일회용 카트리지로서 제공되어 있다.
사용하는 동안에, 사용자는 에어로졸 발생 시스템을 흡인하고 히터 조립체(16, 16.1)가 액체 에어로졸 형성 기재를 기화시키도록 히터 조립체(16, 16.1)를 작동시킨다. 사용자가 에어로졸 발생 시스템을 흡인하는 것을 감지하기 위해 흐름 센서가 제공되어 있다. 사용자가 에어로졸 발생 시스템을 흡인하는 것을 탐지하면, 전기 회로는 히터 조립체(16, 16.1)를 통한 전류의 흐름을 제어한다.
전술한 예시적인 구현예는 예시적이지만 제한적인 것은 아니다. 위에서 논의된 예시적인 구현예를 고려하면, 상기 예시적인 구현예와 일치하는 다른 구현예는 이제 당업자에게 명백해질 것이다.
10 제1 액체 저장부
10.1 제2 액체 저장부
12 제1 하우징
12.1 제2 하우징
14 제1 개구부
14.1 제2 개구부
16 제1 투과성 히터 조립체
16.1 제2 투과성 히터 조립체
18 제1 커넥터
18.1 제2 커넥터
19 제1 접촉부
19.1 제2 접촉부
20 기류 채널
22 필라멘트/메쉬
24 카트리지의 제1 부분
26 카트리지의 제2 부분
28 흐름 방향
30 제1 전기 연결부
30.1 제2 전기 연결부
32 제1 접촉부
32.1 제2 접촉부

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 시스템용 카트리지로서,
    액체 에어로졸 형성 기재를 보유하고 있는 하우징(12, 12.1)을 포함하는 액체 저장부(10, 10.1)로, 상기 하우징(12, 12.1)은 제1 및 제2 개구부(14, 14.1)를 가지고 있는, 상기 액체 저장부; 및
    제1 및 제2 투과성 평면형 히터 조립체(16, 16.1)를 포함하고, 여기서 상기 제1 평면형 히터 조립체(16)는 상기 하우징(12, 12.1)에 고정되어 있고 상기 하우징(12, 12.1)의 제1 개구부(14)를 가로질러 연장되어 있으며, 상기 제2 평면형 히터 조립체(16.1)는 상기 하우징(12, 12.1)에 고정되어 있고 상기 하우징(12, 12.1)의 제2 개구부(14.1)를 가로질러 연장되어 있고,
    여기서 상기 제1 및 제2 투과성 평면형 히터 조립체(16, 16.1)는 서로 대향하여 배열되어 있어서 서로 대면하고 서로 간에 기류 채널(20)을 형성하는 것인, 카트리지.
  2. 에어로졸 발생 시스템용 카트리지로서,
    액체 에어로졸 형성 기재를 보유하고 있는 제1 하우징(12)을 포함하는 제1 액체 저장부(10)로, 상기 제1 하우징(12)은 제1 개구부(14)를 가지고 있는, 상기 제1 액체 저장부;
    제1 투과성 평면형 히터 조립체(16)로, 여기서 상기 제1 하우징(12)에 고정되어 있고 상기 제1 하우징(12)의 제1 개구부(14)를 가로질러 연장되어 있는, 상기 제1 평면형 히터 조립체(16);
    제2 하우징(12.1)을 포함하는 제2 액체 저장부(10.1)로, 상기 제2 하우징(12.1)은 제2 개구부(14.1)를 가지고 있는, 상기 제2 액체 저장부; 및
    제2 투과성 평면형 히터 조립체(16.1)로, 여기서 상기 제2 하우징(12.1)에 고정되어 있고 상기 제2 하우징(12.1)의 제2 개구부(14.1)를 가로질러 연장되어 있는, 상기 제2 평면형 히터 조립체(16.1)를 포함하고,
    여기서 상기 제1 및 제2 투과성 평면형 히터 조립체(16, 16.1)는 서로 대향하여 배열되어 있어서 서로 대면하고 서로 간에 기류 채널(20)을 형성하는 것인, 카트리지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하우징(12, 12.1)은 대칭인 반-실린더로서 제공되어 있고 상기 평면형 히터 조립체들(16, 16.1) 사이의 기류 채널(20)은 중앙 기류 채널(20)로서 제공되어 있는 것인, 카트리지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 평면형 히터 조립체(16)는 전기 브릿지 연결부(30, 30.1)에 의해, 바람직하게는 납땜 연결(30, 30.1)에 의해 상기 제2 평면형 히터 조립체(16.1)에 전기적으로 연결되어 있는 것인, 카트리지.
  5. 제2항 또는 제3항 및 제4항에 있어서,
    상기 전기 연결부(30, 30.1)는 상기 제1 및 제2 하우징(12, 12.1)과 또는 상기 제1 하우징(12)과 또는 상기 제2 하우징(12.1)과 일체로 제공되어 있는 것인, 카트리지.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 납땜 연결부(30, 30.1)는 상기 액체 에어로졸 형성 기재에 직접 인접하여 상기 제1 평면형 히터 조립체(16)의 측면에 제공되어 있는 것인, 카트리지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평면형 히터 조립체(16, 16.1)는 상기 카트리지의 전체 길이를 따라, 바람직하게는 상기 카트리지의 전체 길이의 5% 내지 60%, 바람직하게는 10% 내지 40%, 및 가장 바람직하게는 약 20%를 따라 연장되어 있지 않는 것인, 카트리지.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평면형 히터 조립체는 0.25mm 내지 2mm, 바람직하게는 0.75mm 내지 1.25mm, 가장 바람직하게는 1mm 서로 이격되어 있는 것인, 카트리지.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 평면형 히터 조립체(16, 16.1)는 각각 복수의 전기 전도성 필라멘트(22)를 포함하는 것인, 카트리지.
  10. 에어로졸 발생 시스템으로, 전력 공급부, 전기 회로를 갖는 본체 및 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 카트리지를 포함하고, 여기서 상기 카트리지는 바람직하게는 교체 가능하게 상기 본체에 결합되어 있고, 여기서 상기 본체는 공기가 공기 입구 및 상기 카트리지의 기류 채널(20)을 통해 마우스피스로 흡인될 수 있도록 공기 입구를 더 포함하고 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전기 회로는 상기 전력 공급부에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 카트리지가 상기 본체에 결합될 때, 상기 평면형 히터 조립체의 전기 저항을 모니터링하고, 상기 평면형 히터 조립체의 전기 저항에 따라 상기 전력 공급부로부터 상기 평면형 히터 조립체로의 전류 공급을 제어하도록 구성된 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  12. 에어로졸 발생 시스템용 카트리지를 제조하기 위한 공정으로,
    액체 에어로졸 형성 기재를 보유하고 있는 하우징(12, 12.1)을 포함하는 액체 저장부(10, 10.1)를 제공하는 단계로, 상기 하우징(12, 12.1)은 제1 및 제2 개구부(14, 14.1)를 가지고 있는, 단계,
    제1 투과성 평면형 히터 조립체(16)를 상기 하우징(12, 12.1)에 고정시켜 상기 제1 투과성 평면형 히터 조립체(16)가 상기 하우징(12, 12.1)의 상기 제1 개구부(14)를 가로질러 연장되도록 하는 단계,
    제2 투과성 평면형 히터 조립체(16.1)를 상기 하우징(12, 12.1)에 고정시켜 상기 제2 투과성 평면형 히터 조립체(16.1)가 상기 하우징(12, 12.1)의 상기 제2 개구부(14.1)를 가로질러 연장되도록 하는 단계, 그리고
    상기 제1 및 제2 투과성 평면형 히터 조립체(16, 16.1)를 서로 대향하도록 배열하여 서로 대면하고 서로 간에 기류 채널(20)을 형성하는 단계를 포함하는, 공정.
  13. 에어로졸 발생 시스템용 카트리지를 제조하기 위한 공정으로,
    액체 에어로졸 형성 기재를 보유하고 있는 제1 하우징(12)을 포함하는 제1 액체 저장부(10, 10.1)를 제공하는 단계로, 상기 제1 하우징(12)은 제1 개구부(14)를 가지고 있는, 단계,
    제1 투과성 평면형 히터 조립체(16)를 상기 제1 하우징(12)에 고정시켜 상기 제1 투과성 평면형 히터 조립체(16)가 상기 제1 하우징(12)의 상기 제1 개구부(14)를 가로질러 연장되도록 하는 단계,
    제2 하우징(12.1)을 포함하는 제2 액체 저장부(10, 10.1)를 제공하는 단계로, 상기 제2 하우징(12.1)은 제2 개구부(14.1)를 가지고 있는, 단계,
    제2 투과성 평면형 히터 조립체(16.1)를 상기 제2 하우징(12.1)에 고정시켜 상기 제2 투과성 평면형 히터 조립체(16.1)가 상기 제2 하우징(12.1)의 상기 제2 개구부(14.1)를 가로질러 연장되도록 하는 단계, 그리고
    상기 제1 및 제2 투과성 평면형 히터 조립체(16, 16.1)를 서로 대향하도록 배열하여 서로 대면하고 서로 간에 기류 채널(20)을 형성하는 단계를 포함하는, 공정.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 공정은 브릿지 연결부(30, 30.1)에 의해 상기 평면형 히터 조립체(16, 16.1)를 전기적으로 연결하는 추가 단계를 포함하는, 공정.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 브릿지 연결부(30, 30.1)는 상기 제1 투과성 평면형 히터 조립체(16)를 상기 제2 투과성 평면형 히터 조립체(16.1)에 납땜하여 제공되어 있는 것인, 공정.
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