KR20190017907A

KR20190017907A - 향미 흡인기용 카트리지 및 그 향미 흡인기용 카트리지를 가지는 향미 흡인기

Info

Publication number: KR20190017907A
Application number: KR1020197000605A
Authority: KR
Inventors: 타쿠마 나카노; 히로후미 마츠모토; 마나부 야마다
Original assignee: 니뽄 다바코 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2019-02-20
Also published as: TW201806501A; WO2018002989A1; JPWO2018002989A1; EA201990141A1; EP3469926A4; CN109414062A; EP3469926A1; CA3028935C; CA3028935A1; TWI673015B; US20190124992A1

Abstract

에어로졸 생성액을 저류하는 액저류부와, 양극 및 음극이 설치되어, 상기 양극 및 음극 사이에 통전되었을 때 발열함으로써 상기 액저류부로부터 공급되는 에어로졸 생성액을 무화하는 다공질 발열체를 구비하며, 상기 다공질 발열체는, 소정의 시험 조건에서 측정된 저항값의 상대 표준 편차가 5.0% 이하인, 향미 흡인기용 카트리지를 제공한다.

Description

향미 흡인기용 카트리지 및 그 향미 흡인기용 카트리지를 가지는 향미 흡인기

본 발명은, 향미 흡인기용 카트리지 및 그 향미 흡인기용 카트리지를 가지는 향미 흡인기에 관한 것이다.

전기 에너지를 이용하여, 향미 성분이나 향료를 포함하는 액체를 기화시켜서 발생한 에어로졸을, 사용자에게 흡입하게 하도록 설계된 향미 흡인기가 알려져 있다.

특허문헌 1에는, 향미 흡인기에 수용되는 액체의 무화를 행하기 위한 발열체로서, 면상 복합체가 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 면상 복합체는, 그 구조에 기인하여 액체의 모세관 수송에도 기여하며, 액체의 빨아올림에도 이용되고 있는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 발열체가 면상 복합체인 것에서, 높은 비기화(比氣化) 용량으로, 또 높은 기화기(氣化器) 효율로 무화를 행할 수 있는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 1에는, 면상 복합체의 공극률과, 기화기 효율의 관계가 기재되어, 발열체인 면상 복합체의 공극률이 높을수록, 그 발열에 의해 생기는 열의 대부분이, 면상 복합체가 가지는 세공(細孔)으로 흡수된 액체의 무화에 이용된다고 기재되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 높은 기화기 효율을 달성하기 위해서, 면상 복합체의 공극률을 높이는 것에 주력하고 있으며, 그것을 달성하기 위하여, 면상 복합체의 구조로서, 직물 구조, 개방 구멍을 가지는 섬유 구조, 개방 구멍을 가지는 소결 구조, 개방 구멍을 가지는 폼, 개방 구멍을 가지는 석출 구조 등의 구조를 채용하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 제5612585호 공보

특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 액체의 빨아올림 및 무화를, 면상 복합체라고 하는 재료를 이용하여 행하고 있다.

해당 면상 복합체에 관해서는, 그 공극률을 높임으로써 무화율을 향상시키는 것은 기재되어 있지만, 그 면상 복합체의 구조와, 면상 복합체 전체에서의 균일한 발열의 관계에 관해서는 기재되어 있지 않다.

향미 흡인기의 사용에서, 향미원을 포함하는 액체의 무화를 행할 때, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 공극률이 높은 재료를, 액체의 빨아올림 및 발열체로서 이용한 경우에는, 그 재료에서, 국소적인 발열이 일어날 수 있는 것을 알 수 있었다. 액체의 빨아올림(吸上) 및 발열체로서의 재료에서, 국소적인 발열이 일어나는 것은, 그 재료의 열화를 앞당겨서, 그 기능을 해치는 것으로 이어짐과 아울러, 액체의 무화량에 차이가 생기는 일이 있다.

이러한 점에서, 본 발명에서는, 향미원을 포함하는 액체의 빨아올림과 그 액체의 무화에 이용되는 발열체로서, 그 발열체의 전체에 걸쳐 균일한 발열이 일어나는 다공질(多孔質) 발열체를 구비하는 향미 흡인기용 카트리지와 향미 흡인기를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 에어로졸 생성액을 저류하는 액저류부(液貯留部)와, 양극 및 음극이 설치되어, 상기 양극 및 음극 사이에 통전되었을 때에 발열함으로써 상기 액저류부로부터 공급되는 에어로졸 생성액을 무화하는 다공질 발열체를 구비하는 향미 흡인기용 카트리지에서, 다공질 발열체가, 특정 시험 조건에서 측정된 저항값의 상대 표준 편차가 5.0% 이하이면, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은, 이하와 같다.

[1] 에어로졸 생성액을 저류하는 액저류부(液貯留部)와,

양극 및 음극이 설치되어, 상기 양극 및 음극 사이에 통전되었을 때에 발열함으로써 상기 액저류부로부터 공급되는 에어로졸 생성액을 무화하는 다공질 발열체,

를 구비하며,

상기 다공질 발열체는, 이하에 나타내는 시험 조건에서 측정된 저항값의 상대 표준 편차가 5.0% 이하인, 향미 흡인기용 카트리지.

시험 조건 : 전로(電路)의 길이가 8㎜가 되도록 상기 다공질 발열체에 양극 및 음극을 배치하여 저항값을 합계로 30회 측정한다. 저항값의 측정은, 전로의 길이가 8㎜를 유지할 수 있도록 상기 양극 또는 음극의 위치를 측정 횟수마다 변경시켜서 행한다.

[2] 상기 다공질 발열체의 호칭 구멍지름이 1000㎛ 이하인, [1]에 기재된 향미 흡인기용 카트리지.

[3] 상기 다공질 발열체의 기공률이, 50% 이상인, [1]에 기재된 향미 흡인기용 카트리지.

[4] 상기 다공질 발열체가, 다공질 수지에 도전화(導電化) 처리를 실시하는 공정과, 도전화 처리된 다공질 수지에 금속 도금을 실시하는 제1 도금 공정과, 다공질 수지를 제거하는 열처리 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제작된 것인, [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 향미 흡인기용 카트리지.

[5] 제1 도금 공정에서 이용하는 금속이, 니켈 또는 크롬인, [4]에 기재된 향미 흡인기용 카트리지.

[6] 열처리 공정 후에, 제1 도금 공정에서 이용하는 금속과는 다른 금속으로 도금을 실시하는 제2 도금 공정을 포함하는, [4] 또는 [5]에 기재된 향미 흡인기용 카트리지.

[7] 상기 다공질 발열체가, 탄소원과, 실리콘 분말을 혼합한 슬러리를, 다공질 구조체의 골격 상에 유지시키고, 그 후 슬러리를 건조시키는 공정과,

건조시킨 다공질 구조체를 진공 하 또는 불활성 분위기 하에서 가열하여, 다공질 복합체를 얻는 제1 가열 공정과,

제1 가열 공정에서 얻은 다공질 복합체를 진공 하 또는 불활성 분위기 하에서 가열하여, 다공질 소결체를 얻는 제2 가열 공정과,

얻어진 다공질 소결체를, 진공 하 또는 불활성 분위기 하에서 가열하여, 다공질 발열체를 얻는 제3 가열 공정을 포함하는, [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 향미 흡인기용 카트리지.

[8] 상기 탄소원이, 페놀 수지인, [7]에 기재된 향미 흡인기용 카트리지.

[9] [1]∼[8] 중 어느 하나에 기재된 향미 흡인기용 카트리지를 구비하는, 향미 흡입기.

본 발명의 향미 흡인기용 카트리지에 의하면, 액체의 빨아올림과 그 액체의 무화에 이용되며, 발열체인 다공질 발열체가 상기한 특정 저항값을 가짐으로써, 국소적인 다공질 발열체의 발열을 방지할 수 있다.

[도 1] 실시형태 1에 따른 향미 흡인기의 일례로서의 전자 시가렛의 개략도이다.
[도 2] 실시형태 1에 따른 향미 흡인기의 일례로서의 전자 시가렛의 개략도이다.
[도 3] 실시형태 1에 따른 카트리지의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
[도 4] 실시형태에 따른 다공질 금속 시트의 평면 구조를 나타내는 도면이다.
[도 5] 실시형태 2에 따른 카트리지를 나타내는 도면이다.
[도 6] 실시형태 3에 따른 카트리지를 나타내는 도면이다.
[도 7] 실시형태 4에 따른 카트리지를 나타내는 도면이다.
[도 8] 실시형태 5에 따른 카트리지를 나타내는 도면이다.
[도 9] 실시형태 5의 변형예 1에 따른 카트리지를 나타내는 도면이다.
[도 10] 실시형태 5의 변형예 2에 따른 다공질 발열 시트를 나타내는 도면이다.
[도 11a] 실시형태 6에 따른 전자 시가렛을 나타내는 도면이다.
[도 11b] 실시형태 6에 따른 카트리지를 나타내는 도면이다.
[도 12a] 실시형태 6의 변형예에 따른 전자 시가렛을 나타내는 도면이다.
[도 12b] 실시형태 6의 변형예에 따른 카트리지를 나타내는 도면이다.
[도 13] 향미 흡인기용 카트리지가 구비하는 다공질 발열체의 저항값의 측정점을 나타내는 개략도이다.
[도 14] 실시예 1 및 비교예 1의 다공질 발열체의 저항값의 상대 표준 편차와 측정 간격의 관계를 나타내는 도면이다.

여기서, 본 발명에 따른 향미 흡인기, 해당 향미 흡인기에 적용되는 카트리지 및 다공질 발열체의 실시형태에 관해서, 도면에 근거하여 설명한다. 본 실시형태에 기재되어 있는 구성요소의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은, 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 발명의 기술적 범위를 그것들만으로 한정하는 취지의 것은 아니다.

<실시형태 1>

도 1 및 도 2는, 실시형태 1에 따른 에어로졸 흡입기(향미 흡입기)의 일례로서의 전자 시가렛(1)의 개략도이다. 전자 시가렛(1)은, 본체부(2) 및 마우스피스부(4)를 구비하고 있다. 본체부(2)는 본체측 하우징(20)을 가지며, 이 본체측 하우징(20) 내에 배터리(21), 전자제어부(22) 등을 수용하고 있다. 배터리(21)는, 예를 들면 리튬이온 2차 전지 등과 같은 충전식 전지여도 된다.

전자제어부(22)는, 전자 시가렛(1) 전체를 제어하는 컴퓨터이다. 전자제어부(22)는, 예를 들면 프로세서, 메모리 등을 실장하는 회로기판(도시하지 않음)을 가지는 마이크로 컨트롤러여도 된다.

본체측 하우징(20)은, 예를 들면 바닥을 가진 원통 모양의 쉘로서, 저면(20a)측으로부터 배터리(21), 전자제어부(22)가 배치되어 있다. 그리고 본체측 하우징(20)의 상단에 위치하는 개구단(開口端)(20b)측에는, 카트리지(3)를 수용하기 위한 중공 모양의 수용 캐비티(23)가 형성되어 있다. 카트리지(3)는, 전기 가열에 의해 무화함으로써 에어로졸을 생성하는 에어로졸 생성액을 수용하는 액탱크(액저류부)와, 에어로졸 생성액을 가열하여 무화하는 다공질 발열체를 일체화한 어셈블리인데, 그 상세에 관해서는 후술한다. 본 실시형태에 따른 전자 시가렛(1)에서는, 저면(20a)측으로부터 전자제어부(22), 배터리(21)를 설치해도 되고, 바닥을 가진 원통 모양의 쉘의 임의 위치에 LED나 디스플레이 등의 표시 수단을 설치해도 된다.

전자제어부(22) 및 배터리(21)는 전기 배선을 통해서 접속되어 있으며, 배터리(21)로부터 카트리지(3)의 무화부로서의 다공질 발열체(7)로의 전력 공급이 전자제어부(22)에 의해 제어된다. 또한, 예를 들면, 본체측 하우징(20)에는, 유저에 의해 조작되는 흡연 스위치(도시하지 않음)가 설치되어 있어도 된다. 흡연 스위치는 전자제어부(22)와 전기 배선을 통해서 접속되어 있으며, 흡연 스위치가 온 상태로 조작된 것을 전자제어부(22)가 검지하면, 전자제어부(22)는 배터리(21)를 제어하여, 배터리(21)로 카트리지(3)의 다공질 발열체로 급전시킨다.

다음으로, 마우스피스부(4)에 관하여 설명한다. 마우스피스부(4)는, 본체부(2)에 대해서 힌지(5)를 통하여 힌지 접속되어 있다. 도 1은, 본체부(2)의 수용 캐비티(23)에 대한 카트리지(3)의 교환(수용, 취출(取出))을 가능하게 하기 위해서 마우스피스부(4)를 열림 위치에 배치한 상태를 나타낸다. 마우스피스부(4)가 열림 위치에 배치되어 있는 상태에서는, 수용 캐비티(23)가 외부에 개방된 상태가 된다.

한편, 도 2는, 마우스피스부(4)를 열림 위치로부터 약 90° 회동시킨 닫힘 위치에 배치한 상태를 나타낸다. 마우스피스부(4)가 닫힘 위치에 배치된 상태에서는, 수용 캐비티(23) 및 이것에 수용된 카트리지(3)의 상부에 마우스피스부(4)가 덮인 상태가 되어 있다. 단, 본 실시형태에 따른 전자 시가렛(1)에서, 마우스피스부(4)와 본체부(2)(배터리 어셈블리)는 착탈 가능해도 된다. 이때의 마우스피스부(4)와 본체부(2)의 결합 수단은 특별히 한정되지 않으며, 나사에 의한 접속이나 슬리브 부재를 통한 접속, 예를 들면 감합(嵌合) 접속 등과 같은 공지의 접속 수단을 이용할 수 있다.

마우스피스부(4)는, 하우징(41)을 가지고 있다. 마우스피스부(4)의 하우징(41)은, 유저가 물기 쉽도록 선단측을 향해 끝이 가는 형상으로 되어 있으며, 그 선단측에 흡인구(42)가 형성되어 있다. 또한, 마우스피스부(4)의 하우징(41)에는, 공기 취입구(取入口)(43)이 설치되어 있다. 또한, 마우스피스부(4)의 하우징(41) 내에는, 흡인구(42)에 이어지는 원통 모양의 배플 격벽(44)이 설치되어 있으며, 이 배플 격벽(44)에 의해 내부통로(45)가 형성되어 있다. 마우스피스부(4)의 내부통로(45)는, 흡인구(42) 및 공기 취입구(43)에 연통되어 있다. 유저가 흡연할 때, 공기 취입구(43)를 통하여 외부로부터 하우징(41) 내에 취입된 외부의 공기는, 내부통로(45)를 통해 흡인구(42)에 이른다. 내부통로(45)에서, 카트리지(3)의 상면 근방에는 무화 캐비티(45a)가 형성되어 있다. 카트리지(3)는, 액탱크에 저류하는 에어로졸 생성액을 전기 가열함으로써 기화시키며, 기화한 에어로졸 생성액을 무화 캐비티(45a)에서 공기와 혼합시킴으로써 에어로졸을 생성한다. 생성된 에어로졸은 무화 캐비티(45a) 및 내부통로(45)를 통하여 흡인구(42)로 안내되며, 유저는 흡인구(42)를 통해 에어로졸을 흡인할 수 있다.

또한, 전자 시가렛(1)은, 흡연 스위치 대신에 본체측 하우징(20)에 흡인 센서(도시하지 않음)를 설치하여, 이 흡인 센서에 의해서 유저에 의한 흡인구(42)의 흡인(퍼프)을 검지함으로써 유저의 흡연 요구를 검지해도 된다. 이 경우, 흡인 센서는 전자제어부(22)와 전기 배선을 통하여 접속되며, 유저에 의한 흡인구(42)의 흡인(퍼프)을 흡인 센서가 검지하면, 전자제어부(22)는 배터리(21)를 제어하여, 배터리(21)로 카트리지(3)의 후술하는 다공질 발열체에 급전시키도록 해도 된다. 또한, 본 발명에서는, 흡인 센서로서, 유저의 흡인에 의해 생기는 부압(負壓)을 검지하는 감압(感壓) 센서나 열식(熱式) 유량계(MEMS 플로우 센서 등)를 이용해도 된다. 또한, 무화 캐비티(45a)가 마우스피스부(4)에 설치되어 있지만, 본체부(2)(배터리 어셈블리)측의 수용 캐비티(23)를 깊게 하여, 본체부(2)에 무화 캐비티(45a)를 설치해도 된다. 이 경우, 공기 취입구(43)도 본체부(2)에 설치하는 것이 바람직하다(도 11a, 도 12a 등을 참조).

도 3은, 본 실시형태에 따른 카트리지(3)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 상단(上段)에 카트리지(3)의 상면을 나타내며, 하단(下段)에 카트리지(3)의 종단면을 나타낸다. 카트리지(3)는, 내부에 에어로졸 생성액을 수용하는 액탱크(31)를 가지는 본 실시형태에서, 액탱크(31)는, 예를 들면 원형의 저부(底部)(31a) 및 뚜껑부(31b), 통 모양의 측벽부(31c)를 가지는 원통 모양의 보틀 케이스인데, 그 형상에 관해서는 특별히 한정되지 않는다. 액탱크(31)의 내부에는, 에어로졸 생성액을 저장하는 액저장공간(31d)이 형성되어 있으며, 액저장공간(31d)에 에어로졸 생성액이 저장되어 있다. 에어로졸 생성액은, 예를 들면 글리세린(G), 프로필렌글리콜(PG), 니코틴액, 물, 향료 등의 혼합액이어도 된다. 에어로졸 생성액에 포함되는 재료의 혼합비는 적절히 변경할 수 있다. 본 발명에서는, 에어로졸 생성액에 니코틴액이 포함되어 있지 않아도 된다.

또한, 액탱크(31)에 있어서의 액저장공간(31d)의 상부측에는, 에어로졸 생성액을 후술하는 다공질 발열체에 공급하는 액공급부재(32)가 배설되어 있다. 액공급부재(32)는, 예를 들면 코튼 섬유여도 된다. 본 실시형태에서, 액공급부재(32)는, 예를 들면 액탱크(31)에 있어서의 뚜껑부(31b)의 이면에 고정되어 있어도 된다. 또한, 본 발명에서는, 액공급부재(32)를 설치하지 않아도 된다. 도 3에 나타내는 부호 7은, 액탱크(31)에 저류되어 있는 에어로졸 생성액을 가열함으로써 무화하는 다공질 발열체이다. 또한, 도 3의 부호 Lv는, 액탱크(31)(액저장공간(31d))에 저류되는 에어로졸 생성액의 초기 액위(液位)를 예시한 것이다. 전자 시가렛(1)을 제조할 때, 소정량의 에어로졸 생성액이 액탱크(31)(액저장공간(31d))에 저류됨으로써, 에어로졸 생성액의 액위가 초기 액위 Lv로 조정된다. 초기 액위 Lv를 액공급부재(32)보다 상부로 설정, 바꾸어 말하면, 액공급부재(32)의 하부단(下部端)으로부터 상부까지 에어로졸 생성액을 충전함으로써, 다공질 발열체에 에어로졸 생성액을 안정적으로 공급할 수 있다.

다공질 발열체(7)는, 측면에서 보아 대략 C자 형상으로 끼워져 있다. 미사용시에 있어서, 다공질 발열체(7)의 적어도 일부는, 액탱크(31)(액저장공간(31d)) 속의 에어로졸 생성액과 직접, 혹은 액공급부재(32)를 통해서 간접적으로 접해 있다. 다공질 발열체(7)는, 액탱크(31)에 저류되어 있는 에어로졸 생성액을 직접 내지 간접적으로 빨아올려, 유지하는 윅으로서의 기능과, 유지해 둔 에어로졸 생성액을 유저가 흡연할 때에 전기 가열하는 것에 의해 무화하는 히터로서의 기능을 함께 가지는 윅 겸용 히터이다. 다공질 발열체(7)는, 액탱크(31)에 있어서의 뚜껑부(31b)의 표면에 대향하여 배치되는 평판 모양의 히터부(71), 이 히터부(71)로부터 아래쪽으로 끼워진 제1 빨아올림부(72a) 및 제2 빨아올림부(72b)를 포함하고 있다. 이하, 제1 빨아올림부(72a) 및 제2 빨아올림부(72b)를 총칭하는 경우에는, 「빨아올림부(72)」라고 한다.

액탱크(31)의 뚜껑부(31b)에는, 빨아올림부(72)를 액탱크(31) 내에 삽입하는 삽입 구멍(31e)이 형성되어 있으며, 이 삽입 구멍(31e)을 통해서 빨아올림부(72)가 액저장공간(31d)측에 삽입되어 있다. 본 실시형태에서는, 히터부(71)의 양쪽이 끼워짐으로써, 한 쌍의 빨아올림부(72)가 히터부(71)에 연설되어 있지만, 빨아올림부(72)의 수는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 빨아올림부(72)의 선단은, 예를 들면 코튼 섬유로 이루어지는 액공급부재(32)의 내부까지 연장되어 있어도 되고, 액공급부재(32)를 관통한 상태로, 액저장공간(31d)측을 향해서 연장되어 있어도 된다. 본 발명에서는, 빨아올림부(72)의 일부가, 액공급부재의 표면에 당접해 있도록, 각 부재를 배치해도 된다. 빨아올림부(72)와 액공급부재(32)의 접촉 면적이나, 빨아올림부(72)의 액공급부재(32)로의 접촉면(예를 들면, 액공급부재(32)의 상단면, 측주면(側周面) 등)은 적절히 변경할 수 있다.

도 4는, 본 실시형태에 있어서의 다공질 발열체(7)의 평면 구조를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4는, 다공질 발열체(7)를 전개한 상태, 즉 히터부(71)에 대해서 빨아올림부(72)를 끼워넣기 전의 상태를 나타내고 있다. 도면 속의 파선은, 히터부(71)와 빨아올림부(72)의 경계선을 나타내고 있다.

도 4에 나타내는 예에서, 다공질 발열체(7)는 사각형의 평면 형상을 가지고 있다. 다공질 발열체(7)의 형상에 관해서는 특별히 한정되지 않고, 평행사변형 모양, 마름모 모양 등의 형상을 가져도 된다. 부호 7a, 7b, 7c, 7d는, 다공질 발열체(7)의 좌변, 우변, 상변, 하변이다. 이하, 다공질 발열체(7)에 있어서의 상변(7c) 및 하변(7d)을 따른 방향을, 다공질 발열체(7)의 횡폭방향이라고 한다. 또한, 다공질 발열체(7)에 있어서의 좌변(7a) 및 우변(7b)을 따른 방향을, 다공질 발열체(7)의 상하방향이라고 한다.

또한, 본 발명에서 이용하는 다공질 발열체(7)에 관해서는, 하기에서 상술한다.

<실시형태 2>

도 5는, 실시형태 2에 따른 카트리지(3A)를 나타내는 도면이다. 도 5에 나타내는 카트리지(3A)는, 액탱크(31)(액저장공간(31d))에 액공급부재(32)가 설치되어 있지 않다. 그리고 실시형태 2에 따른 다공질 발열체(7A)는, 빨아올림부(72)가 액탱크(31)의 저부 근방까지 연재(延在)하고 있어, 액저장공간(31d)에 저류되어 있는 에어로졸 생성액을 빨아올림부(72)가 직접적으로 빨아올리는 구성으로 되어 있다.

<실시형태 3>

도 6은, 실시형태 3에 따른 카트리지(3B)를 나타내는 도면이다. 도 6에 나타내는 카트리지(3B)에 있어서의 다공질 발열체(7B)는, 히터부(71)만으로 구성되어 있으며, 빨아올림부(72)를 가지고 있지 않다. 카트리지(3B)에는, 예를 들면 원주(圓柱) 모양으로 성형된 액공급부재(32)가 액탱크(31)에 설치되어 있으며, 다공질 발열체(7B)가 액공급부재(32)의 상면에 재치(載置)되어 있다. 다공질 발열체(7B)에 있어서의 히터부(71)는, 실시형태 1에 있어서의 다공질 발열체(7)의 히터부(71)와 동일 구조이다. 본 실시형태에 있어서의 다공질 발열체(7B)는, 액공급부재(32)의 상면에 당접하는 히터부(71)의 이면으로부터 에어로졸 생성액을 빨아올려, 유지할 수 있다. 또한, 액공급부재(32)의 형상은 상기 예에 한정되지 않는다.

<실시형태 4>

도 7은, 실시형태 4에 따른 카트리지(3C)를 나타내는 도면이다. 카트리지(3C)에 관계되는 다공질 발열체(7C)는 측면에서 보아 U자 형상을 가지는 점에서, 측면에서 보아 대략 C자 형상으로 끼워져 있는 실시형태 1에 따른 다공질 발열체(7)와 상이하지만, 그 밖의 구조는 동일하다.

<실시형태 5>

도 8은, 실시형태 5에 따른 카트리지(3D)를 나타내는 도면이다. 카트리지(3D)에 관계되는 다공질 발열체(7D)는, 히터부(71)의 우변(71b)에 단일의 빨아올림부(72)가 접속되어 있다. 그 밖의 구조는, 실시형태 1에 있어서의 다공질 발열체(7)와 동일하다.

다공질 발열체(7D)는, 전체적으로 평판 형상을 가지고 있으며, 액탱크(31)의 뚜껑부(31b)에 형성된 삽입 구멍(31e)을 통하여 빨아올림부(72)가 액저장공간(31d) 내에 삽입되어 있다. 다시 말해, 카트리지(3D)는, 평판 형상의 다공질 발열체(7D)의 히터부(71)를 액탱크(71)의 외부로 노출시키고, 빨아올림부(72)를 액탱크(71)의 외부에 삽입 설치한 태양(態樣)으로 다공질 발열체(7D)를 액탱크(71)에 설치하고 있다.

도 9는, 실시형태 5의 변형예 1에 따른 카트리지(3E)를 나타내는 도면이다. 카트리지(3E)에 설치되는 다공질 발열체(7E)는, 히터부(71)의 하변(7d)에 단일의 빨아올림부(72)가 접속되어 있는 점을 제외하고, 도 8에 나타내는 다공질 발열체(7D)와 동일 구조이다. 다공질 발열체(7E)는, 전체적으로 평판 형상을 가지고 있다. 다공질 발열체(7E)는, 전체적으로 평판 형상을 가지고 있으며, 액탱크(31)의 뚜껑부(31b)에 형성된 삽입 구멍(31e)을 통해서 빨아올림부(72)가 액저장공간(31d) 내에 삽입되어 있다. 다시 말해, 카트리지(3E)는, 평판 형상의 다공질 발열체(7E)의 히터부(71)를 액탱크(31)의 외부로 노출시키고, 빨아올림부(72)를 액탱크(31)의 외부에 삽입 설치한 태양으로 다공질 발열체(7E)를 액탱크(31)에 설치하고 있다.

또한, 도 10은, 실시형태 5의 변형예 2에 따른 다공질 발열체(7F)를 나타내는 도면이다. 다공질 발열체(7F)는, 히터부(71)의 우변(7b)에 단일의 빨아올림부(72)가 접속되고 있으며, 다공질 발열체(7F)가 원통 모양으로 둥글게 되어 있다. 도시된 예에서는, 히터부(71)의 상변(7c) 및 하변(7d) 사이에 절연부재(73)가 설치되어 있으며, 절연부재(73)에 의해 히터부(71)의 상변(7c) 및 하변(7d)이 절연되어 있다. 또한, 도 10에서는, 히터부(71)에 있어서의 양극(9A) 및 음극(9B) 등의 도시를 생략하고 있다. 또한, 다공질 발열체(7F)는, 히터부(71)의 상변(7c) 및 하변(7d) 사이에 절연부재(73)를 개재시키는 대신에, 상변(7c) 및 하변(7d) 사이에 간극이 형성되도록 다공질 발열체(7F)를 C자 모양으로 둥글게 해도 된다.

<실시형태 6>

도 11a는, 실시형태 6에 따른 전자 시가렛(1G)을 나타내는 도면이다. 도 11b는, 실시형태 6에 따른 카트리지(3G)를 나타내는 도면이다. 카트리지(3G)는, 도 4에서 설명한 다공질 발열체(7)를 가지고 있다. 카트리지(3G)에 있어서의 액탱크(31)는 환형(環形) 모양을 가지고 있으며, 그 중심부에 중공 관통로(33)가 설치되어 있다. 도시된 바와 같이, 카트리지(3G)에 있어서의 액탱크(31)의 중공 관통로(33)는, 액탱크(31)를 상하방향으로 관통하고 있다. 다공질 발열체(7)는, 실시형태 1과 마찬가지로, 액탱크(31)의 뚜껑부(31b)에 설치되어 있는 삽입 구멍(31e)을 통해서 빨아올림부(72)를 액저장공간(31d) 내에 삽입함으로써, 에어로졸 생성액에 접촉하고 있다.

카트리지(3G)는, 액탱크(31)의 뚜껑부(31b)가 수용 캐비티(23)의 안쪽(내부측)에 면하도록 수용 캐비티(23)에 수용되어 있다. 즉, 실시형태 6에 따른 카트리지(3G)는, 실시형태 1에 따른 카트리지(3)와는 상하가 역방향이 되도록 수용 캐비티(23)에 수용된다. 다시 말해, 카트리지(3G)는, 액탱크(31)의 저부(31a)측이 마우스피스부(4)에 면하도록 배치되어 있다. 전자 시가렛(1G)은, 본체부(2)에 있어서의 본체측 하우징(20)에 공기 취입구(43)가 설치되어 있으며, 공기 취입구(43)를 통하여 외부로부터 본체측 하우징(20) 내로 취입된 공기는, 카트리지(3G)에 있어서의 다공질 발열체(7)에서 생성된 에어로졸과 함께, 중공 관통로(33), 마우스피스부(4)의 내부통로(45)를 통해서 흡인구(42)에 이르며, 유저는 흡인구(42)로부터 에어로졸을 흡인할 수 있다.

도 12a는, 실시형태 6의 변형예에 따른 전자 시가렛(1H)을 나타내는 도면이다. 도 12b는, 실시형태 6의 변형예에 따른 카트리지(3H)를 나타내는 도면이다. 카트리지(3H)에서도, 카트리지(3G)와 마찬가지로, 액탱크(31)는 중심측에 중공 관통로(33)가 설치된 환형 모양을 나타내고 있다. 카트리지(3H)에 있어서의 액탱크(31)의 뚜껑부(31b)의 외면측에는, 예를 들면 코튼 섬유로 이루어지는 액공급부재(32)가 배설되어 있다. 액공급부재(32)는 원반(圓盤) 형상을 가지고 있으며, 액탱크(31)의 중공 관통로(33)에 대응하는 위치에, 통기 구멍(32a)을 가지고 있다. 또한, 액탱크(31)의 뚜껑부(31b)에는, 액탱크(31)(액저장공간(31d))에 저류되어 있는 에어로졸 생성액을 액공급부재(32)에 공급하기 위한 액공급구멍(33f)이 설치되어 있다.

본 실시형태에 있어서의 카트리지(3H)는, 실시형태 3에 따른 다공질 발열체(7B)와 동일 구조의 히터부(71)만으로 구성되어 있는 다공질 발열체(7H)를 가지고 있다. 도 12b에 나타내는 예에서는, 다공질 발열체(7H)의 단면이 액공급부재(32)의 외면에 당접한 상태로, 액공급부재(32)에 다공질 발열체(7H)가 고정되어 있다. 이렇게 구성되어 있는 전자 시가렛(1H)은, 카트리지(3H)의 액탱크(31)(액저장공간(31d))에 저류되어 있는 에어로졸 생성액이 액공급부재(32)를 통해서 다공질 발열체(7H)(히터부(71))에 공급되어, 히터부(71)에 유지된다. 그리고 히터부(71)에 있어서의 전극 사이에 통전되면, 히터부(71)에 유지되어 있는 에어로졸 생성액이 무화됨으로써 에어로졸이 생성된다.

또한, 도 12a에 나타내는 바와 같이, 전자 시가렛(1H)은, 본체부(2)에 있어서의 본체측 하우징(20)에 공기 취입구(43)가 설치되어 있으며, 공기 취입구(43)를 통해서 외부로부터 본체측 하우징(20) 내로 취입된 공기는, 다공질 발열체(7H)(히터부(71))에서 생성된 에어로졸과 함께, 액공급부재(32)의 통기 구멍(32a), 액탱크(31)의 중공 관통로(33), 마우스피스부(4)의 내부통로(45)를 통해서 흡인구(42)에 이르러, 유저는 흡인구(42)로부터 에어로졸을 흡인할 수 있다.

<다공질 발열체>

본 발명에서 이용되는 상기 다공질 발열체(7)는, 에어로졸 생성액을, 적어도 일시적으로 유지하는 것이 가능하며, 액체의 빨아올림을 행하는 기능과 발열하는 기능을 가지는 다공질 발열체이다.

본 발명의 향미 흡인기의 카트리지에 이용하는 다공질 발열체(7)는, 이하의 시험 조건에서 측정된 저항값의 상대 표준 편차가 5.0% 이하이다.

다공질 발열체(7)에 관하여, 상기 시험 조건에서 측정되는 저항값의 상대 표준 편차가 5.0% 이하인 것에 의해, 전압을 부가했을 때의 국소적인 발열을 억제할 수 있으며, 그 결과, 균일한 발열이 가능해진다. 이 점은, 옴의 법칙과 주울의 법칙으로부터 발열량 Q=I²×R×t(I : 전류, R : 저항, t : 시간)이므로, R의 차이가 작다고 하는 결과는 발열량의 차이가 작은 것을 나타내는 점으로부터도 분명하다.

일반적인 전자 시가렛에 이용되는 발열체는, 윅이라고 부르는 유리 섬유에 코일을 감음으로써 형성되어 있고, 윅이 액 흡수를, 코일이 윅에 유지된 액체의 무화를 행한다. 윅과 코일의 접촉 면적을 담보하기 위해서, 전로 길이가 약 20㎜ 이상인 코일을 이용하는 것이 일반적이다.

본 발명자들이 검토를 행한 바, 다공질 발열체를, 에어로졸 생성액을 무화하기 위해서 이용하는 경우에도, 그 전로 길이는 대체로 20㎜ 이상이다.

따라서, 본 발명이 규정하는 시험 조건에 있어서의, 8㎜라고 하는 전로의 거리는, 극히 짧은 거리인 것을 알 수 있다.

어떤 물질의 저항값을 측정함에 있어서는, 통상, 물질의 단부에서부터 타단부로, 즉 양극과 음극의 전로 길이가 거의 최대가 되도록 전극이 배치된다. 예를 들면 코일 등의 일반적인 발열체처럼 중실(中實)이고 또 내부구조가 균일한 경우에는, 이러한 방법(발열체의 전 길이)으로 취득한 저항값의 차이와, 8㎜라고 하는 전로의 거리에서 취득한 경우의 저항값의 차이는 거의 동일하다. 한편, 발열 저항체가 다공질체인 경우에는, 이러한 방법(발열체의 전 길이)으로 취득한 저항값의 편차와, 8mm라고 하는 전로의 거리에서 취득한 경우의 저항값의 편차가 다른 경우가 있다. 이것은, 다공질 발열체의 구멍의 크기, 차이 등이 저항값에 영향을 주기 때문이다.

이러한 다공질 발열체에서, 8㎜라고 하는 전로 길이(다공질 발열체의 거의 최대 전로 길이보다 작다)에서의 저항값의 차이를, 양극, 음극의 장소를 변경하면서 복수 횟수 취득함으로써, 다공질 발열체가 국소적으로 저항이 높아지고 있는 장소가 있는지 여부를 검증할 수 있다.

본 발명자들이 검토를 행한 바, 전로 길이를 8㎜로 설정했을 때, 각 저항의 상대 표준 편차, 즉 차이가 5.0% 이하이면, 다공질 발열체는 극소 영역에서도 또한, 저항의 차이가 적은 것이 발견되며, 그 때문에 다공질 발열체를 에어로졸을 무화하기 위해서 이용하는 경우, 다공질 발열체의 전체에 걸쳐 균일한 가열을 행할 수 있다.

또한, 저항값의 측정에 관해서는, 측정 횟수를 30회로 설정한다. 측정하는 위치를 변경시키면서 측정 횟수를 많게 함으로써, 시험 결과(특히 상대 표준 편차)의 신뢰성을 높일 수 있다. 30회의 측정에 있어서의 시료의 측정점에 관해서는, 시료 전체에 걸쳐 측정이 행해지도록 양극 또는 음극의 위치를 이동시킨다.

또한, 다공질 발열체의 저항을 측정함에 있어서는, 시험에 이용하는 시료의 조건을 동일하게 한다. 구체적으로는, 다공질 발열체가 절곡(折曲)되거나, 전로의 도중에 슬릿 등을 넣거나 하지 않고, 상기한 시험을 행하여, 상대 표준 편차를 산출한다.

또한, 다공질 발열체의 저항을 측정함에 있어서는, 평판 모양의 다공질 발열체를 이용한다.

또한, 본 발명에서는, 다공질 발열체를 실제로 전자 시가렛의 향미 흡입기의 카트리지에 이용할 때에는, 다공질 발열체를 절곡하거나, 슬릿을 넣거나 하여 저항값을 변동시키는 것은 허용된다.

또한, 향미 흡인기의 카트리지에 이용하는 다공질 발열체의 치수에 관해서는, 상기 시험에서 이용할 때의 시료의 크기와는 직접 관계는 없다. 다시 말해, 상기 시험에서 이용하는 시료의 치수와, 향미 흡인기의 카트리지에 이용하는 다공질 발열체의 치수는 달라도 된다.

또한, 다공질 발열체에서, 국소적인 발열이 일어나지 않는 것은, 향미 흡인기를 사용했을 때, 향미원 등을 포함하는 액체의 무화에 치우침이 생기지 않아, 국소적인 액체의 과열에 의한 향미의 저하를 억제할 수 있다고 하는 것을 기대할 수 있다.

상기 저항값의 상대 표준 편차가 5.0%를 초과하면, 다공질 발열체에서 국소적인 발열이 일어날 수 있다.

저항값의 상대 표준 편차가 5.0% 이하인 다공질 발열체는, 예를 들면 후술하는 제조 방법을 이용함으로써 얻을 수 있다.

다공질 발열체의 겉보기 체적 저항률은, 소정의 형상, 치수에서 약 1∼10V, 바람직하게는 약 3∼4V의 전압을 인가했을 때에 저항 발열하는 특성을 가지고 있으면 특별히 제한되지 않지만, 1×10^-9∼1×10⁸Ω·m인 태양을 들 수 있고, 1×10^-7∼1×10^-3Ω·m인 것이 바람직하다. 겉보기 체적 저항률은, 공극을 포함하는 치수에서 도출한 겉보기 저항률이며, 저항값×(폭×두께)/길이로 산출할 수 있다.

본 발명에서, 다공질 발열체를 구성하는 재료로서는, 전력을 인가했을 때에 발열 가능한 재료이며, 상술한 시험 조건에서 측정하여 얻어지는 성질을 가지고 있으면 특별히 한정되지 않는다.

그러한 다공질 발열체를 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 니켈, 예를 들면 니크롬, 예를 들면 SUS(스테인리스 스틸) 등의 다공질 금속체, 혹은 세라믹을 이용할 수도 있다.

다공질 발열체는, 적어도 니켈(이하, Ni로도 기재한다) 및 크롬(이하, Cr로도 기재한다)을 포함하는 것인 것이 바람직하다.

다공질 발열체가 니켈과 크롬을 포함하는 다공질 금속체인 경우, 다공질 금속체에 있어서의 니켈과 크롬의 중량비는, 예를 들면 20:80∼90:10을 들 수 있으며, 60:40∼85:15인 것이 바람직하다.

한편, 다공질 발열체가 세라믹인 경우는, 탄화규소로 구성되는 것을 들 수 있다.

또한, 본 발명에 이용하는 다공질 발열체(7)는, 3차원 망목(網目) 구조를 가지고 있다. 3차원 망목 구조는 공극을 포함하는 것이며, 적어도 일부의 공극끼리가 연통된 구조, 즉, 오픈 셀 구조를 가진다.

공극의 크기는 호칭 구멍지름으로서 나타낼 수 있으며, 본 발명에 이용하는 다공질 발열체의 호칭 구멍지름은, 1000㎛ 이하인 것이 바람직하고, 500㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.

호칭 구멍지름의 하한값은, 오픈 셀 구조가 유지되는 한(공극이 찌그러져서 폐쇄되지 않는 한), 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 100㎛ 이상으로 할 수 있다.

본 발명의 향미 흡인기에 구비되는 다공질 발열체(7)에서는, 그 내부의 공극 분포의 균일성이 높다고 생각된다. 다공질 발열체에서, 공극이 균일하게 존재하고 있는지 여부는, 후술하는 바와 같이, 다공질 발열체에서 특정 폭의 간격으로 전극을 배치하여 저항값을 측정한다고 하는 조작을, 30개소에서 행하여 복수의 저항값을 취득하고, 그 상대 표준 편차를 산출함으로써 확인할 수 있다.

다공질 발열체의 형상이나 치수에 관해서는, 향미 흡입기의 카트리지에 수용되는 것이면 특별히 제한은 없다.

다공질 발열체의 체적(공극을 포함한다)은, 1∼300㎜³인 태양을 들 수 있고, 3∼50㎜³인 것이 바람직하다. 내부의 공극을 포함하는 다공질 발열체의 체적은, 무화하는 액체를 유지하는 양, 저항률, 목표 저항값에 따라 조정한다.

본 발명의 향미 흡인기에 이용되는 다공질 발열체는, 실장(實裝)시의 두께가 0.2∼2.0㎜인 태양을 들 수 있고, 0.2∼1.0㎜인 것이 바람직하다. 다공질 발열체의 두께는, 무화하는 액체를 유지하는 양, 저항률, 목표 저항값에 따라 조정한다.

또한, 다공질 발열체는, 장방형(長方形), 정방형(正方形) 등의 형상으로 시트 모양(평판 모양)으로 성형되어 있는 태양을 들 수 있다.

다공질 발열체가 장방형인 경우, 그 길이방향의 길이는 5∼50㎜인 태양을 들 수 있고, 10∼40㎜인 것이 바람직하다. 한편, 폭방향의 길이는 0.1∼30㎜인 태양을 들 수 있고, 0.5∼10㎜인 것이 바람직하다.

다공질 발열체의 기공률은 50% 이상인 태양을 들 수 있고, 60% 이상인 것이 바람직하며, 70% 이상인 것이 더 바람직하다.

또한, 향미 흡인기용 카트리지에 적용하는 다공질 발열체(7)에서는, 그 전로 길이는 20㎜ 이상 80㎜ 이하가 바람직하고, 30㎜ 이상 60㎜ 이하가 더 바람직하다. 상술한 길이방향의 길이를 바꾸지 않고 전로 길이를 길게 하는 방법으로서는 전극 사이에 슬릿을 설치하여 전로를 사행(蛇行)시키거나 하는 방법을 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에서 전로 길이이란, 다공질 발열체(7)에서, 전류가 흐른다고 추측되는 전극 사이의 거리인 경우이다.

한편, 기공률의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 99% 이하를 들 수 있다.

기공률의 측정은, JIS Z 2501:2000(ISO/DIS 2738:1996)에 준거하여 행할 수 있다.

또한, 다공질 발열체(7)에 있어서, 히터로서 기능하는 부분의 총 면적은 1∼250㎜²인 것이 바람직하고, 3∼150㎜²인 것이 더 바람직하다. 또한, 다공질 발열체(7)가 사각형인 경우, 히터로서 기능하는 부분의 애스펙트 비(긴 변:짧은 변)는 1:1∼3:1인 것이 바람직하고, 1:1∼2:1인 것이 더 바람직하다.

따라서 행할 수 있다.

본 발명의 향미 흡인기가 구비하는 다공질 발열체는, 예를 들면 특개 2012-149282호 공보, 특개 평8-232003호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 이하에 나타내는 제1 제조 방법, 특개 2003-119085호 공보에 기재된 제2 제조 방법이나, 이들의 개량법을 이용하여 제작할 수 있다.

이들 제조 방법에서는, 미리 성형된 3차원 망목 모양 구조를 가지는 다공질 수지를 골격으로 하여 다공질 발열체의 형성에 이용함으로써, 얻어지는 다공질 발열체의 내부 구조가, 다공질 수지의 내부의 공극 분포를 반영한 것이 된다. 따라서, 균일한 공극 분포를 내부에 가지는 다공질 수지를 이용함으로써, 균일한 공극 분포를 내부에 가지는 다공질 발열을 얻을 수 있다.

이에 따르면, 다공질 발열체에서, 8㎜ 간격이라고 하는 극소 영역에 있어서의 공극 분포의 균일성이 높아져, 국소적인 저항값의 차이가 저감된다.

다공질 발열체에 있어서의 균일한 공극 분포는, 후술하는 비교예에서 이용하는 SUS316 슬러리 발포의 제조 방법에서는 얻어지지 않는 특성이다. 비교예에서 이용하는 SUS316 슬러리 발포의 제조 방법에서는, 상기한 바와 같은 다공질 수지를 이용하지 않고, 수지에 의한 다공질 구조의 형성과, 금속 분말로부터 다공질 금속체를 얻는 공정을 동시에 행하게 하고 있다. SUS316 슬러리 발포의 제조 방법에서는, 수지와 금속 분말을 포함하는 슬러리를 원료로서 이용하는데, 이들이 균일하게 혼합된 슬러리의 형성은 곤란하며, SUS316 슬러리 발포의 제조 방법과 같이, 다공질 금속체의 골격이 제조 공정에 있어서의 최후 쪽의 공정에서 형성되는 경우는, 얻어지는 다공질 금속체의 내부에 있어서의 공극 분포는 균일하게는 되지 않는다고 생각된다.

또한, 이하에서 설명하는 제1 제조 방법, 제2 제조 방법 중 어느 것에서도, 공정 중에 발포 재료를 이용하지 않는(첨가하지 않는) 것이 바람직하다. 다공질 발열체의 내부에서, 균일한 공극 분포를 얻어지지 않게 되는 일이 있기 때문이다.

<제1 제조 방법>

제1 제조 방법으로서, 적어도, 다공질 수지에 도전화 처리를 실시하는 공정과, 도전화 처리된 다공질 수지에 금속 도금을 실시하는 제1 도금 공정과, 다공질 수지를 제거하는 열처리 공정을 포함하는 제조 방법을 들 수 있다.

이 제조 방법으로서, 특개 2012-149282호 공보, 특개 평8-232003호 공보에 기재된 방법을 들 수 있다.

또한, 다공질 발열체가 니켈 및 크롬 등 복수 종류의 금속을 함유하는 다공질 금속체인 경우, 상기 열처리 공정 후에, 제1 도금 공정에서 이용하는 금속과는 다른 금속으로 도금을 실시하는 제2 도금 공정을 포함하는 태양을 들 수도 있다.

상술한 제조 방법에 의해 제조된 다공질 발열체로서는, 예를 들면, 스미토모 덴코사 제의 셀멧(상품명)을 들 수 있다. 셀멧이라고 하는 상품명은 복수 종(種)의 다공질 금속체를 라인업으로서 포함하고 있으며, 이러한 라인업 중에는, 니켈을 포함하는 다공질 금속체나, 니크롬의 합금을 포함하는 다공질 금속체가 있다.

다공질 수지에 도전화 처리를 실시하는 공정은, 수지제의 다공체의 표면에 도전 피복층을 형성하는 공정이다. 다공질 수지로서는, 수지 발포체, 부직포, 펠트, 직포 등이 이용되지만 필요에 따라 이들을 조합하여 이용할 수도 있다. 또한, 소재로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 금속을 도금한 후 소각 처리에 의해 제거할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 다공질 수지로서 수지 발포체를 이용하는 것이 바람직하다. 수지 발포체는, 다공성인 것이면 되고 공지 또는 시판의 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 발포 우레탄, 발포 스티렌 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 특히 다공도(多孔度)가 큰 관점에서, 발포 우레탄이 바람직하다. 발포 모양 수지의 두께, 다공도, 평균 구멍지름은 한정적이지 않으며, 용도에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 발포 우레탄은, 방폭(防爆) 챔버 내에서 진공 배기(vacuum drawing)한 후에, 수소:산소=2:1의 혼합비의 가스로 챔버 내를 진공 치환하고, 점화하는 것에 의해, 폭풍으로 우레탄 폼 내의 거의 모든 기포를 파괴시킴으로써(제막(除膜) 처리), 연속 기포를 가지는 우레탄 폼을 제작함으로써 형성할 수 있다.

또한, 다공질 수지는, 상기와 같은 수지 발포체뿐만 아니라, 3D 프린터를 이용하여 제작할 수도 있다.

도전 피복층을 구성하는 재료로서, 예를 들면, 니켈, 티탄, 스테인리스 스틸 등의 금속 외에, 카본블랙을 이용할 수 있다. 도전화 처리의 구체예로서는, 도전 피복층을 구성하는 재료로서 예를 들면, 니켈을 이용하는 경우는, 무전해 도금 처리, 스퍼터링 처리 등을 바람직하게 들 수 있다. 또한, 티탄, 스테인리스 스틸 등의 금속, 카본블랙, 흑연 등의 재료를 이용하는 경우는, 이들 재료의 미분말(微粉末)에 바인더를 가하여 얻어지는 혼합물을, 수지제 다공체의 표면에 도착(塗着)하는 처리를 들 수 있다.

도전 피복층은 수지제 다공체 표면에 연속적으로 형성되어 있으면 되고, 그 도금량은 한정적이지 않고, 통상 0.1g/m² 이상, 20g/m² 이하 정도를 들 수 있다.

다공질 수지에 금속 도금을 실시하는 제1 도금 공정으로서는, 공지의 도금법에 의해 금속 도금을 실시하는 공정이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 전기 도금법을 이용할 수 있다.

제1 도금 공정에서 이용하는 금속으로서는, 예를 들면 니켈이나 크롬을 이용할 수 있고, 니켈인 것은 바람직하다.

니켈을 이용하는 경우, 전기 니켈 도금층은 도전 피복층이 노출되지 않는 정도로 해당 도전 피복층 상에 형성되어 있으면 되고, 그 도금량은 한정적이지 않고, 통상 100g/m² 이상, 600g/m² 이하 정도를 들 수 있다.

다공질 수지를 제거하는 열처리 공정으로서는, 스테인리스 머플 내에서 대기 등의 산화 분위기에서, 600℃ 이상, 800℃ 이하에서 열처리하는 공정을 들 수 있다.

본 발명에 이용하는 다공질 발열체가 복수 종류의 금속을 함유하는 것인 경우, 열처리 공정 후에, 제1 도금 공정에서 이용하는 금속과는 다른 금속으로 도금을 실시하는 제2 도금 공정을 포함해도 된다.

제2 도금 공정에서 이용하는 금속으로서는, 예를 들면, 제1 도금 공정에서 니켈을 도금한 경우, 제2 도금 공정에서는 크롬을 도금하는 금속으로서 이용할 수 있다.

이 경우, Ni층 상에 Cr 도금을 실시하는 제2 도금 공정으로서는, 공지의 도금법에 의해 크롬 도금을 실시하는 공정이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 전기 도금법을 이용하는 태양을 들 수 있다.

전기 크롬 도금층의 도금량은 한정적이지 않고, 통상 10g/m² 이상, 600g/m² 이하 정도를 들 수 있다.

본 발명에 이용하는 다공질 발열체가, 2종류의 금속, 예를 들면 니켈과 크롬을 포함하는 것인 경우, 이하의 제2 열처리 공정을 포함해도 된다.

Ni층과 Cr층을 합금화하는 제2 열처리 공정으로서는, 스테인리스 머플 내에서 CO나 H₂ 등의 환원성 가스 분위기 아래 800℃ 이상, 1100℃ 이하에서 열처리하는 공정을 들 수 있다.

<제2 제조 방법>

다공질 발열체(7)로서, 세라믹을 원료로 하는 것인 경우, 세라믹으로서는 탄화규소(SiC)를 들 수 있으며, 다공질 발열체의 제2 제조 방법으로 예를 들면 이하의 공정을 포함하는 것을 들 수 있다.

다공질 발열체의 제2 제조 방법은, 탄소원과, 실리콘 분말을 혼합한 슬러리를, 다공질 구조체의 골격 상에 유지시키고, 그 후 슬러리를 건조시키는 공정과, 건조시킨 다공질 구조체를 진공 하 또는 불활성 분위기 하에서 가열하여, 다공질 복합체를 얻는 제1 가열 공정과, 제1 가열 공정에서 얻은 다공질 복합체를 진공 하 또는 불활성 분위기 하에서 가열하여, 다공질 소결체를 얻는 제2 가열 공정과, 얻어진 다공질 소결체를, 진공 또는 아르곤 등의 불활성 분위기 하에서 가열하여, 다공질 발열체를 얻는 제3 가열 공정을 포함한다.

탄화규소로 구성되는 다공질 발열체의 제조 방법으로서는, 예를 들면 특개 2003-119085호 공보를 참고로 할 수 있다.

<슬러리를 다공질 수지의 골격 상에 유지시키는 공정>

페놀 수지와 같은 수지로 구성되는 탄소원과, 실리콘 분말을 혼합한 슬러리를, 신축 가능한 다공질 수지의 유형 골격에 도포하거나, 또는 그 슬러리에 다공질 구조체를 함침시키는 것에 의해, 슬러리를 다공질 구조체의 골격 상에 유지시키는 공정이다. 그 후, 슬러리액(液)이 연속 기공부(氣孔部)를 막지 않는 정도까지, 그 다공질 구조체를 짜서, 건조시킨다. 다공질 수지로서는, 수지 또는 고무제 등의 스펀지, 혹은 스펀지 형상의 플라스틱류를 들 수 있다.

<제1 가열 공정>

건조 후의 다공질 구조체를, 진공 하, 혹은 아르곤 등의 불활성 분위기 하에서, 예를 들면 900∼1350℃ 정도로 가열하는 공정이다. 이에 의해, 다공질 복합체가 얻어진다. 다공질 수지를 구성하는 골격 부분은, 페놀 수지 등의 수지로 구성되는 탄소 부분과, 실리콘 분말이 혼합되어 있는 상태이다.

실리콘 분말로서는, 대략 30㎛ 이하의 것을 이용할 수 있다.

<제2 가열 공정>

제1 가열 공정에서 얻어진 다공질 복합체를 진공 또는 아르곤 등의 불활성 분위기 하에서, 예를 들면 1350℃ 이상의 온도에서 가열하고, 탄소와 실리콘을 반응시켜 용융 실리콘과 습윤성이 좋은 포러스한 탄화규소를 다공질 수지의 유형 골격 부분 상에 형성시켜서, 다공질 소결체를 얻는 공정이다.

이 반응은 체적 감소 반응이기 때문에, 그 체적 감소 반응에 기인하는 열린 기공(開氣孔)이 생성된다. 이에 의해, 매트릭스부(部)가, 기공을 가지는 탄화규소 및 잔류 탄소에 의해 형성된 다공질 소결체가 얻어진다.

<제3 가열 공정>

제2 가열 공정에서 얻어진 다공질 소결체에 관해, 진공 또는 아르곤 등의 불활성 분위기 하에서, 예를 들면 1300∼1800℃ 정도로 가열하는 공정이다. 이 공정에 의해, 골격 상에 있는 포러스한 탄화규소와 탄소 부분에 실리콘을 용융 함침하는 것에 의해, 탄화규소로 구성되는 다공질 발열체가 얻어진다.

상기 방법에서 이용하는 실리콘 분말과 수지 등의 탄소원의 혼합 비율은, 실리콘과 탄소의 원자비가 Si/C=0.05∼4인 태양을 들 수 있다.

상기에서 예시한 제조 방법으로 얻어진 다공질 발열체에서는, 다공질 수지의 내부 공극 분포의 균일성이 높다고 생각된다. 내부 공극의 균일성이 높다고 생각되는 다공질 발열체를 향미 흡입기의 카트리지에 이용하는 것은, 지금까지 행해지고 있지 않다.

본 발명에 이용하는 다공질 발열체는, 상기와 같은 특정 범위의 저항값의 상대 표준 편차를 가지는 것 이외에는, 그 물성을 정확하게 표현하는 것은 어렵다. 따라서, 물성으로 다공질 발열체를 표현하는 대신에, 본 명세서에서는 상기와 같은 제조 방법으로 제작하는 것이, 본 발명에서 이용하는 다공질 발열체의 물성을 얻는 것에 기여하는 것을 기재하고 있다.

이상, 본 발명의 적합한 실시형태를 설명했지만, 본 발명에 따른 향미 흡입기, 해당 향미 흡인기에 적용되는 카트리지 및 다공질 발열체는, 여러 가지 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게 자명하다.

실시예

본 발명을 실시예에 따라 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 넘지 않는 한, 이하의 실시예의 기재로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1∼3>

호칭 구멍지름 450㎛의 상품명 : 셀멧(스미토모 덴코사 제; 니켈-크롬 합금을 포함하는 다공질 금속이며, 니켈:크롬=80:20, 기공률 : 약 95%)의 두께 1㎜의 샘플을, 1.5㎜ 폭으로 레이저 커팅한 것을 준비했다. 또한, 셀멧은 상기에서 설명한 다공질 발열체의 제조 방법을 이용하여 제작된 것이다. 셀멧에 관해서는, 제조 방법을 조정(Cr 도금 공정의 조정)하는 것에 의해, 겉보기 체적 저항률이 다른 샘플을 3종류 준비했다.

<비교예 1, 2>

두께 2㎜의 SUS316 슬러리 발포(미쓰비시 마테리알사 제)를 2종류(호칭 구멍지름이 다른 것, 기공률 : 비교예 1:약 90%, 비교예 2:약 82%) 이용했다.

이 SUS 슬러리 발포는, 상기에서 설명한 다공질 발열체의 제조 방법이 아니라, 개략하면 금속 재료 전구체(前驅體)와, 발포 재료를 혼합하여 슬러리 모양으로 한 것에 대해서 가열을 행하여, 발포 구조를 가지는 금속 재료(스테인리스)를 얻는다고 하는 방법에 의해 제작된 것이다.

실시예 1∼3 및 비교예 1, 2의 각 샘플을 커팅 및 바이스로 압축함으로써, 각각 길이방향의 길이 : 약 40㎜, 폭방향의 길이 : 약 1.0∼1.5㎜, 두께 : 약 0.2∼0.5㎜를 가지는 대략 장방형의 샘플을 얻었다.

각 재료의 치수, 물성을 표 1에 정리했다.

※ 겉보기 체적 저항률=공극을 포함하는 치수로 도출한 겉보기 저항률=저항값×(폭×두께)/길이

얻어진 각 샘플에 대해서, 도 13의 파선으로 나타내는 바와 같이, 길이방향에 대해 소정의 간격(양 화살표의 길이)으로 폭방향(짧은 방향)의 전 길이에 걸쳐서 접촉하도록 측정용 전극을 클램프했다. 구체적으로는, 측정 간격이 각각 8㎜, 20㎜가 되도록 전극 위치를 변경시켜 저항값을 측정했다. 또한, 측정 간격이 8㎜, 20㎜에 있어서의 저항값은, 각각 30점의 측정 결과가 얻어지도록 길이방향(긴 방향) 내지 폭방향에 있어서의 전극의 위치를 시프트하면서 샘플 전체를 주사(走査)했다.

또한, 다공질 발열체의 공간 구조의 랜덤함은, 저항값의 차이로서 발현될 수 있다.

다공질 발열체의 끝에서 끝까지의 저항을 측정한 경우에는 그 다공질 발열체의 전체로서의 저항값이 되지만(도 13의 (1)), 전극 사이의 거리를 짧게 함으로써, 국소적인 저항값의 차이가 어느 정도인지를 판별할 수 있다(도 13의 (2)).

얻어진 각각의 측정 데이터에 근거하여, 각 재료의 각 측정 간격에 있어서의 저항값의 평균값 및 표준 편차를 구했다. 또한, 얻어진 평균값 및 표준 편차에 근거하여, 저항값의 상대 표준 편차(CV=표준 편차/평균값)를 산출했다. 상대 표준 편차의 결과를 표 2에 나타낸다.

얻어진 상대 표준 편차를 종축으로, 측정 간격을 횡축으로 한 그래프를 작성했다. 결과를 도 14에 나타낸다.

상기 시험에서 얻어진 상대 표준 편차는, 측정 간격에 있어서의 저항값의 차이를 %로 표현한 값이다. 즉, 상대 표준 편차가 클수록, 해당 측정 간격에 있어서의 저항값의 차이가 크다고 하는 것이 된다.

이번 시험에서, 측정 간격 8㎜, 20㎜에 있어서의 상대 표준 편차에서는, 샘플 사이에 차이가 있었다. 구체적으로는, 비교예 1, 2의 샘플의 측정 간격이 짧은 경우에 급격하게 상대 표준 편차가 증대하고 있던 것에 대하여, 실시예 1∼3의 샘플에서는, 이러한 상대 표준 편차의 증대가 억제되어 있었다. 이것은 즉, 비교예 1, 2의 샘플에서는, 짧은 측정 간격에 있어서의 저항값의 차이가 큰 것에 대해, 실시예 1∼3의 샘플에서는 짧은 측정 간격에 있어서의 저항값의 차이가 낮다고 하는 것을 나타내고 있다.

<내부의 공극 분포의 균일성 이외에 상정되는, CV값에 영향을 미칠 수 있는 인자에 관하여>

본 발명자들의 검토에 의하면, 상술한 실시예와 비교예의 결과의 차는, 내부의 공극 분포의 균일성에 의한 것이라고 짐작하고 있다. 한편, 상술한 저항값의 상대 표준 편차는 여러 가지 인자에 의한 영향을 받을 수 있다. 그래서 3차원 망목 구조의 균일성 이외의 인자에 의한 저항값의 상대 표준 편차에 대한 기여도를 조사함으로써, 상술한 실시예와 비교예의 결과의 차가 내부의 공극 분포의 균일성에 크게 의존하는 것인 것을 간접적으로 나타내는 것으로 했다.

(구멍지름)

표 2로부터도 명백한 바와 같이, 구멍지름 150㎛의 SUS 샘플의 저항 CV값은, 구멍지름 600㎛의 SUS 샘플보다 작지만, 구멍지름 450㎛의 셀멧 샘플보다 큰 것을 알 수 있다.

즉, 구멍지름이 다른 SUS 샘플 사이의 결과로부터, 구멍지름의 사이즈가 작을수록, 저항값의 상대 표준 편차는 저하하는 경향에 있는 것이 시사되고 있는 반면, 구멍지름 150㎛의 SUS 샘플에 비하여, 구멍지름 450㎛의 셀멧 샘플 쪽이 낮은 상대 표준 편차를 구비하고 있는 점에서, 이러한 구멍지름의 사이즈는, 상술한 실시예와 비교예의 결과의 차에서 지배적인 인자라고는 말할 수 없는 것을 알 수 있다.

(두께)

셀멧_1과 셀멧_3은, 각각 두께가 0.2㎜, 0.5㎜라는 점에서 상이하다. 한편, 이러한 샘플 사이에, CV값에 현저한 변화는 없었다(표 1 및 표 2).

즉, 다공질 발열체의 두께는, 적어도 상술한 실시예와 비교예의 결과의 차에 대한 지배 인자라고는 말할 수 없는 것을 알 수 있다.

(샘플의 치수 오차)

상술한대로, 본 실시예 및 비교예에 따른 샘플은, 긴 방향의 길이 : 약 40㎜, 짧은 방향의 길이(폭) 약 1.0∼1.5㎜, 두께 : 약 0.2∼0.5㎜의 대략 장방형 모양을 구비하고 있다.

작성시의 치수 차이(치수 CV)에 관해서 검증하기 위하여, 짧은 방향의 길이(폭), 두께를, 길이방향(긴 방향)에 있어서의 위치를 시프트하면서 15회 측정을 행하여, 샘플에 있어서의 치수 상의 차이(치수 CV)를 측정했다. 결과를 표 3에 나타낸다.

한편, 치수 편차가 큰 셀멧 쪽이, 치수 편차가 작은 SUS보다 낮은 상대 표준 편차인 것이, 표 2에서는 분명하다. 즉, 상술한 치수 편차는, 적어도 상술한 실시예와 비교예의 결과의 차에 있어서의 주요한 지배 인자가 아닌 것을 알 수 있다.

(저항 측정 오차)

측정 위치를 고정하고 전기 저항값을 30회 측정한 경우, 셀멧과 SUS의 CV값은 같은 정도였다(이하의 표 4 참조).

즉, 측정 기기 및 측정 방법에 따른 저항값의 차이에 수반하는, 상대 표준 편차에의 영향은 매우 경미한 것인 것을 알 수 있다.

이상의 결과 및 고찰로부터, 표 2에 나타내는 실시예와 비교예에 따른 저항값의 상대 표준 편차의 차이는, 상기한 각 인자가 지배적으로 작용하고 있는 것은 아닌 것이 분명해졌다. 따라서, 간접적으로나마, 공극 분포의 균일성의 차이야말로 실시예와 비교예에 따른 효과의 차이를 이끈 주된 인자인 것이 분명해졌다.

실시예 1의 샘플(전극 사이 거리 40㎜)에, 글리세린:프로필렌글리콜 1:1의 액체를 10ml 적하한 후에, 전극 사이에 3.5V의 전압을 인가한 바, 실시예 1에서는 흰 연기를 눈으로 보고 관측할 수 있었다.

또한, 실시예 1 및 비교예 1의 샘플(전극 사이 거리 40㎜)을, 액체를 유지시키지 않고 전압을 인가해서, 가열 동작을 행하여 그 거동을 눈으로 관측한 바, 최종적으로 어느 샘플도 샘플 전체가 적열(赤熱)했지만, 그 상태에 이르기 전의 거동에 차이가 보였다. 구체적으로는, 실시예 1의 샘플에서는 균일하게 적열해 낸 것에 대해, 비교예 1의 샘플에서는 국소적으로 적열이 관측된 뒤에, 전체가 적열했다. 즉, 실시예 1의 샘플에서는, 비교예 1의 샘플에 대해서 더 균일하게 발열하고 있는 것을 확인했다.

1…전자 시가렛
2…본체부
21…배터리
22…전자제어부
24…수용 캐비티
3…카트리지
31…액탱크
32…액공급부재
4…마우스피스부
42…흡인구
5…힌지
7…다공질 발열체
71…히터부
72…빨아올림부(吸上部)
9…전극
9A…양극
9B…음극

Claims

에어로졸 생성액을 저류하는 액저류부(液貯留部)와,
양극 및 음극이 설치되어, 상기 양극 및 음극 사이에 통전되었을 때에 발열함으로써 상기 액저류부로부터 공급되는 에어로졸 생성액을 무화하는 다공질 발열체,
를 구비하며,
상기 다공질 발열체는, 이하에 나타내는 시험 조건에서 측정된 저항값의 상대 표준 편차가 5.0% 이하인, 향미 흡인기용 카트리지.
시험 조건 : 전로(電路)의 길이가 8㎜가 되도록 상기 다공질 발열체에 양극 및 음극을 배치하여 저항값을 합계로 30회 측정한다. 저항값의 측정은, 전로의 길이가 8㎜를 유지할 수 있도록 상기 양극 또는 음극의 위치를 측정 횟수마다 변경시켜서 행한다.
청구항 1에 있어서,
상기 다공질 발열체의 호칭 구멍지름이 1000㎛ 이하인, 향미 흡인기용 카트리지.
청구항 1에 있어서,
상기 다공질 발열체의 기공률이, 50% 이상인, 향미 흡인기용 카트리지.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공질 발열체가, 다공질 수지에 도전화(導電化) 처리를 실시하는 공정과, 도전화 처리된 다공질 수지에 금속 도금을 실시하는 제1 도금 공정과, 다공질 수지를 제거하는 열처리 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제작된 것인, 향미 흡인기용 카트리지.
청구항 4에 있어서,
제1 도금 공정에서 이용하는 금속이, 니켈 또는 크롬인, 향미 흡인기용 카트리지.
청구항 4 또는 5에 있어서,
열처리 공정 후에, 제1 도금 공정에서 이용하는 금속과는 다른 금속으로 도금을 실시하는 제2 도금 공정을 포함하는, 향미 흡인기용 카트리지.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공질 발열체가, 탄소원과, 실리콘 분말을 혼합한 슬러리를, 다공질 구조체의 골격 상에 유지시키고, 그 후 슬러리를 건조시키는 공정과,
건조시킨 다공질 구조체를 진공 하 또는 불활성 분위기 하에서 가열하여, 다공질 복합체를 얻는 제1 가열 공정과,
제1 가열 공정에서 얻은 다공질 복합체를 진공 하 또는 불활성 분위기 하에서 가열하여, 다공질 소결체를 얻는 제2 가열 공정과,
얻어진 다공질 소결체를, 진공 하 또는 불활성 분위기 하에서 가열하여, 다공질 발열체를 얻는 제3 가열 공정을 포함하는, 향미 흡인기용 카트리지.
청구항 7에 있어서,
상기 탄소원이, 페놀 수지인, 향미 흡인기용 카트리지.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 향미 흡인기용 카트리지를 구비하는, 향미 흡입기.