KR20190035683A

KR20190035683A - 겔을 담고 있는 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템

Info

Publication number: KR20190035683A
Application number: KR1020197001338A
Authority: KR
Inventors: 제라드 주버; 장-이브 볼머
Original assignee: 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2019-04-03
Also published as: EP3490390B1; TW201808123A; JP7157732B2; KR102470874B1; CN109414056A; RU2019103839A3; RU2736842C2; IL263446A; RU2019103839A; JP2019526242A; EP3490390A1; CA3031999A1; MX2019000957A; WO2018019578A1

Abstract

에어로졸 발생 시스템용 카트리지로서: 제1 챔버 하우징을 갖는 제1 챔버 및 상기 제1 챔버와 분리되며 제2 챔버 하우징을 갖는 제2 챔버를 포함하고, 상기 제1 챔버는 겔의 형태로 된 에어로졸 형성 기재를 담고 있고, 상기 제2 챔버는 흡입용 화합물 소스를 담고 있으며, 상기 제1 및 제2 챔버는 분리되거나 서로 분리 가능하다. 분리 가능한 두 개의 챔버들을 갖는 카트리지 어셈블리를 제공함으로써, 사용자가 흡입하기 위해 전달될 에어로졸의 범위에서 장점이 있다.

Description

겔을 담고 있는 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템

본 발명은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 겔을 가열하여 에어로졸을 형성하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.

사용자들이 흡입하기 위한 에어로졸을 발생시키기 위해 액상 제제를 가열함으로써 작동하는 전자 궐련과 같은 에어로졸 발생 시스템이 널리 사용된다. 이들 시스템은 일반적으로 장치부 및 카트리지를 포함한다. 일부 시스템에서, 장치부는 전원 및 제어 전자장치를 포함하고, 카트리지는 액상 제제를 담고있는 액체 저장부, 액상 제제를 기화시키기 위한 히터, 및 액체를 액체 저장부로부터 히터까지 전달하는 심지를 포함한다. 이러한 유형의 시스템은 인기가 많지만, 단점들을 가진다. 한 가지 단점은 액체의 이송 및 저장 동안 그리고 카트리지가 장치부에 연결될 때 모두에서 액체가 잠재적으로 누설될 수 있다는 점이다. 저장부로부터 히터까지 액체를 이송하는 심지를 사용하면, 시스템이 더 복잡해질 수 있다.

본 발명의 제1 양태에서, 에어로졸 발생 시스템용 에어로졸 발생 카트리지가 제공되고, 상기 에어로졸 발생 카트리지는:

제1 챔버 및 상기 제1 챔버와 분리된 제2 챔버를 포함하고, 상기 제1 챔버는 겔의 형태로 된 에어로졸 형성 기재를 담고 있고, 상기 제2 챔버는 흡입용 화합물 소스를 담고 있다.

상기 흡입용 화합물 소스는 니코틴 소스 및 향미제 소스 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.

유리하게는, 상기 겔은 상온에서 고체이다. 본 문맥에서 "고체"는 겔이 안정한 크기 및 형상을 가지며 유동을 갖지 않음을 의미한다. 상기 제1 및 제2 챔버는 상이한 조성물들을 담고 있을 수 있다. 상기 제1 및 제2 챔버 모두 겔을 담고 있을 수 있다. 상기 제2 챔버는 고체 재료를 담고 있을 수 있다. 유리하게는, 상기 제1 챔버도 상기 제2 챔버도 상온에서 고체가 아닌 재료를 담고 있지 않는다.

본 문맥에서, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물들을 방출할 수 있는 재료 또는 재료들의 혼합물이다. 겔의 형태로 된 에어로졸 형성 기재를 제공하면, 사용 동안 보관 및 이송을 위해 유리할 수 있다. 상기 에어로졸 형성 기재를 겔로 제공함으로써, 장치로부터 누설 위험이 감소될 수 있다. 예컨대, 누설 또는 흘림의 위험을 감소시킴으로써 에어로졸 형성 기재가 고갈되거나 소모되었을 때 에어로졸 형성 기재를 장치에 보충하는 것도 개선될 수 있다.

상기 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 포함할 수도 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성제"는 사용 시에, 치밀하고도 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하는, 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물을 지칭한다. 에어로졸 형성제는 카트리지의 작동 온도에서 열적 열화에 실질적으로 내성이 있다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 공지되어 있으며, 이에 한정되지 않지만, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함한다. 바람직한 에어로졸 형성제는 다가 알코올 또는 그의 혼합물, 예컨대 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올이며, 가장 바람직하게는 글리세린 또는 폴리에틸렌 글리콜이다.

특정 온도에서 에어로졸 형성제를 방출하도록 맞추어진 겔 제제 또는 조성물은, 다른 화합물들을 보유한 다음 방출하기 위해서는 이상적으로 맞지 않을 수 있다. 분리된 챔버들, 즉 에어로졸 형성제를 담고 있는 챔버 및 다른 화합물들, 예컨대 니코틴 또는 향미제 소스 화합물들을 담고 있는 하나 이상의 다른 챔버들을 제공함으로써, 보유 및 방출 모두 개선될 수 있다.

상기 제1 챔버는 상기 겔 외에도 추가적인 재료들 또는 화합물들을 담고 있을 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 캐트리지"는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하기 위해 연소되기보다는 가열되도록 한 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 지칭한다. 결과적인 에어로졸이 니코틴을 함유하게 되면, 니코틴 소스가 겔 내에 함유되는 것이 유리하다. 상기 니코틴 소스는 상기 제1 챔버 및 제2 챔버 중 하나 또는 양쪽 모두에 담겨질 수 있다. 니코틴은 제1 챔버에 에어로졸 형성제와 함께 겔로 담겨질 수 있고, 또는 제2 챔버 내에 제2 겔로 담겨질 수 있고, 또는 양 챔버들 내에 겔로 담겨질 수 있다. 그러므로, 상온에서 니코틴을 겔로 보유함으로써 이 시스템으로부터 니코틴 함유 재료의 누설을 감소시키는 것이 바람직하다. 대안적인 장치들에서, 니코틴 소스는 제2 챔버에, 예컨대 액체 또는 고체 재료로 수용될 수 있다.

향미제 화합물들은 제2 챔버에 겔로 담겨질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 향미제 화합물들은 다른 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제2 챔버는 가열 시 향미제 화합물들을 방출하는 고체 담배 재료를 담고 있을 수 있다. 제2 챔버는, 예를 들어, 허브 잎, 담배 잎, 담배 리브의 조각, 재생 담배, 균질화 담배, 압출 담배 및 팽화 담배 중 하나 이상을 함유하는, 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 담고 있을 수 있다. 상기 제2 챔버 내의 고체 담배 재료는 느슨한 형태로 있을 수 있다. 상기 담배는 겔 또는 액체에 담겨질 수 있다. 제2 챔버는, 가열시 방출되는 추가 담배 또는 비-담배 향미 화합물을 담고 있을 수 있다.

제1 또는 제2 챔버는, 예를 들어 휘발성 향미제 화합물들을 포함하는 캡슐들을 담고 있을 수 있고, 그러한 캡슐들은 가열 동안 녹아서 그들의 내용물을 방출할 수 있다.

유리하게는, 상기 겔은 열가역적 겔을 포함한다. 이는 융점까지 가열 시 겔이 유체가 되고 겔화 온도에서 다시 겔로 된다는 것을 의미한다. 겔화 온도는 바람직하게는 상온 및 상압 이상이다. 본 문맥에서 상온은 25°C이다. 상압은 1기압을 의미한다. 융점은 바람직하게는 겔화 온도보다 높다. 바람직하게는, 겔의 융점은 50°C 또는 60°C 또는 70°C를 초과하고, 보다 바람직하게는 80°C를 초과한다. 본 문맥에서 융점은 겔이 더 이상 고체가 아니고 유동하기 시작하는 온도를 의미한다. 바람직하게는, 겔은 한천 또는 아가로스 또는 알긴산 나트륨을 포함한다. 겔은 젤란 검(Gellan gum)을 포함할 수 있다. 겔은 재료들의 혼합물을 포함할 수 있다. 겔은 물을 포함할 수 있다.

겔은 단일 블록으로 제공될 수 있고, 또는 복수의 겔 요소, 예컨대 비드 또는 캡슐로서 제공될 수 있다. 비드 또는 캡슐을 사용하면, 최종 사용자가 제1 챔버(또는 제2 챔버)를 간단하게 재충진할 수 있다. 캡슐 또는 비드를 사용하면, 가열 및 후속의 냉각 후 겔화 시 겔이 동일한 캡슐 또는 비드들을 형성하지 않을 것이기 때문에 사용자는 카트리지가 이미 사용되었음을 볼 수도 있다.

한천이 겔화제로서 사용되면, 겔은 바람직하게는 0.5 중량% 내지 5 중량%(보다 바람직하게는 0.8 중량% 내지 1 중량%)의 한천을 포함한다. 겔은 0.1 중량% 내지 2중량%의 니코틴을 더 포함할 수 있다. 겔은 30 중량% 내지 90 중량%(보다 바람직하게는 70 중량% 내지 90 중량%)의 글리세린을 더 포함할 수 있다. 겔의 나머지는 물과 임의의 향미제들을 포함할 수 있다.

젤란 검이 겔화제로서 사용되면, 겔은 바람직하게는 0.5 중량% 내지 5 중량%의 젤란 검을 포함한다. 겔은 0.1 중량% 내지 2중량%의 니코틴을 더 포함할 수 있다. 겔은 30 중량% 내지 99.4 중량%의 글리세린을 더 포함할 수 있다. 겔의 나머지는 물과 임의의 향미제들을 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 겔은 2 중량%의 니코틴, 70 중량%의 글리세린, 27 중량%의 물 및 1 중량%의 한천을 포함한다. 다른 구현예에서, 겔은 65 중량%의 글리세린, 20 중량%의 물, 14.3 중량%의 담배 및 0.7 중량%의 한천을 포함한다.

유리하게는, 카트리지는 에어로졸 형성제를 열원 또는 히터까지 이송하기 위한 이송 요소 또는 이송 기구를 포함하지 않는다. 제1 챔버 및 제2 챔버의 내용물들은 유리하게는 인 시튜로 가열되어 원하는 에어로졸을 발생시킨다. 본 문맥에서, 인 시튜(in situ)는 사용되기 전에 내용물들이 유지되는 제1 챔버 및 제2 챔버 내의 동일 위치 내를 의미한다. 모세관 심지 또는 펌프는 필요 없다. 유리하게는, 제1 챔버도 제2 챔버도 히터에 가깝게 액체 또는 겔을 유지하거나 보유하기 위한 비휘발성 구조를 포함하지 않는다.

제1 챔버와 제2 챔버는 나란히 또는 하나가 다른 하나의 내부에 위치될 수 있고 또는 기류가 하나의 챔버를 먼저 통과한 후 다른 챔버를 통과하도록 일렬로 배열될 수 있다.

카트리지는 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 슬롯을 포함할 수 있다. 슬롯은 가열 요소를 수용하도록 구성될 수 있다. 가열 요소는, 예컨대 카트리지가 에어로졸 형성 장치 내에 설치될 때 슬롯 내에 수용될 수 있다. 가열 요소가 수용되는 슬롯을 제공함으로써, 가열 요소로부터 열 에너지가 예컨대 시스템의 다른 요소들 또는 대기 공기를 가열하기보다는 오히려 제1 및 제2 챔버까지 직접 통과가 쉬워져서 효율적인 가열이 이루어질 수 있다. 유리하게는, 슬롯은 블라인드 슬롯이다. 본 문맥에서, "블라인드(blind)"는 한쪽 말단에서 닫혀짐을 의미한다. 블라인드 슬롯을 제공하면, 가열 요소는 시스템에 의해 발생된 증기 또는 에어로졸과 차단될 수 있고 히터 상에서 응축물들의 증가 방지를 도울 수 있다.

카트리지는 카트리지 어셈블리로서 지칭될 수 있고, 에어로졸 발생 시스템의 다른 요소들에 별도로 삽입, 또는 연결 및 거기로부터 제거될 수 있는 챔버들을 포함할 수 있다. 카트리지 어셈블리는 제1 및 제2 챔버 외에도 부품들을 포함할 수 있다. 카트리지는 하우징을 포함할 수 있다. 카트리지의 하우징은 하나 이상의 재료로부터 형성될 수 있다. 적절한 물질은 이들에만 한정되지는 않지만, 금속, 알루미늄, 폴리머, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리이미드, 예컨대 Kapton®, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 불화 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지 및 비닐 수지를 포함한다.

카트리지의 하우징은 하나 이상의 열 전도성 재료로부터 형성될 수 있다. 제1 챔버 또는 제2 챔버의 내부는 하나 이상의 열 전도성 재료를 포함하도록 코팅되거나 처리될 수 있다. 카트리지를 형성하거나 제1 챔버 및 제2 챔버의 내부를 코팅하기 위해 하나 이상의 열 전도성 재료를 사용하면, 유리하게는 히터로부터 챔버의 내용물, 예컨대 겔까지의 열 전달이 증가될 수 있다. 적합한 열 전도성 재료는, 예를 들면, 알루미늄, 크롬, 구리, 금, 철, 니켈 및 은과 같은 금속, 황동 및 강과 같은 합금, 세라믹 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 유리하게는, 하우징의 적어도 하나의 벽체는 상온에서 10 Watt/meter/Kelvin의 열 전도도를 가진다. 바람직한 구현예에서, 하우징은 알루미늄으로 형성된 적어도 하나의 벽체를 포함한다.

카트리지가 유도 가열되도록 구성되는 구현예들에서, 카트리지의 하우징은 서셉터, 예컨대 서셉터 층을 포함할 수 있다. 서셉터 층은, 예컨대 하우징의 벽체를 형성하거나 하우징의 내부 또는 외부에 도포되는 코팅일 수 있다. 서셉터는 제1 챔버 또는 제2 챔버의 내부에 위치될 수 있다. 예를 들어, 겔은 서셉터 재료를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지는 임의의 적합한 방법에 의해 형성될 수 있다. 적합한 방법은, 딥 드로잉(deep drawing), 사출 성형, 블리스터링(blistering), 블로우 형성 및 압출을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

카트리지는 사용자가 입 또는 폐로 에어로졸을 흡인하기 위해 그 위에서 퍼핑하도록 구성된 마우스피스를 포함할 수 있다. 카트리지가 마우스피스를 포함하고 있는 경우, 마우스피스는 필터를 포함할 수 있다. 상기 필터는 낮은 미립자 여과 효율 또는 매우 낮은 미립자 여과 효율을 가질 수 있다. 대안적으로, 상기 마우스피스는 중공관을 포함할 수 있다. 상기 마우스피스는 기류 개질기, 예컨대 제한기를 포함할 수 있다.

카트리지는 마우스피스 관을 구비할 수 있다. 마우스피스 관은 에어로졸 형성 챔버를 포함할 수 있다. 마우스피스 관은 기류 제한기를 포함할 수 있다. 마우스피스 관은 필터를 포함할 수 있다. 마우스피스 관은 판지 하우징을 포함할 수 있다. 마우스피스 관은 상기 판지 하우징 내에 하나 이상의 증기 침투형 요소들을 포함할 수 있다. 마우스피스 관은 종래의 궐련과 유사한 직경, 예컨대 약 7 mm의 직경을 가질 수 있다. 마우스피스 관은 거기를 통하여 에어로졸을 흡입하기 위해 사용자의 입 내에 배치되도록 구성된 마우스 말단을 가질 수 있다. 카트리지는 마우스피스 관 내에, 예컨대 마우스 말단의 반대쪽에 유지될 수 있다.

제1 챔버 및 제2 챔버 중 하나 또는 둘 모두는 블라인드 챔버일 수 있다. 본 문맥에서, "블라인드(blind)"는 한쪽 말단에서 닫혀짐을 의미한다. 유리하게는, 챔버에는 단지 하나의 출구 구멍이 있다. 카트리지 하우징은 블라인드 챔버를 정의하는 적어도 하나의 액체 및 증기 침투성 외벽을 포함할 수 있다. 유리하게는, 제1 및 제2 챔버 모두 블라인드 챔버이다. 블라인드 챔버를 사용하면 누설 위험이 감소될 수 있다. 챔버들 중 하나 또는 둘 모두는 하나 이상의 취성 배리어로 밀봉될 수 있다.

하나 이상의 취성 배리어는 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 하나 이상의 취성 배리어는, 예컨대 금속을 포함하는 호일 또는 필름으로 형성될 수 있다. 카트리지가 제1 챔버 및 제2 챔버 중 하나 또는 둘 모두를 밀봉하는 하나 이상의 취성 배리어를 포함하는 경우, 장치 몸체는 바람직하게는 하나 이상의 취성 배리어를 파단하도록 구성된 피어싱 부재를 더 포함한다.

대안적으로 또는 추가적으로, 제1 챔버 및 제2 챔버 중 하나 또는 둘 모두는 하나 이상의 제거 가능한 배리어에 의해 밀봉될 수 있다. 예를 들어, 제1 챔버 및 제2 챔버 중 하나 또는 둘 모두는 하나 이상의 박리 밀봉에 의해 밀봉될 수 있다.

하나 이상의 제거 가능한 배리어는 임의의 적절한 재료로 형성된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 하나 이상의 제거 가능한 배리어는, 예컨대 금속을 포함하는 호일 또는 필름으로 형성될 수 있다.

제1 챔버 및 제2 챔버 중 하나 또는 둘 모두는 증기 침투성 요소, 예컨대 멤브레인 또는 메쉬에 의해 밀봉될 수 있고, 상기 멤브레인 또는 메쉬는 제1 챔버 또는 제2 챔버로부터 자신을 통하여 증기가 빠져나오도록 할 수 있다. 대안적으로, 제1 챔버 및 제2 챔버 중 하나 또는 둘 모두는 압력 작동식 밸브에 의해 밀봉될 수 있는 데, 상기 압력 작동식 밸브는 그 밸브에 걸친 압력 차이가 임계 압력 차이를 초과하면 그 밸브를 통하여 증기가 방출되도록 할 수 있다.

제1 챔버 및 제2 챔버는 함께 고정될 수 있지만 서로 분리될 수 있다. 제1 챔버 및 제2 챔버는 분리되어 제공될 수 있고 스냅 피팅 또는 스크류 피팅과 같은 적합한 기계적인 맞물림(interlock)을 이용하여 사용자에 의해 함께 고정될 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 챔버는 별도의 보유 또는 고정 요소를 사용하여 유지될 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 챔버는 사용 동안 계속 분리되어 있을 수 있다.

제1 및 제2 챔버를 분리하여 제공함으로써, "믹스 앤드 매치(mix and match)"형 선택 세트가 사용자를 위해 이용 가능하게 될 수 있다. 제1 챔버의 내용물은 사용자에게 전달하기 위한 특별한 양의 목표 화합물, 예컨대 니코틴 또는 특별한 밀도의 에어로졸을 제공할 수 있고, 선택지들의 범위는 사용자에게 이용 가능하게 될 수 있다. 제2 챔버의 내용물은 주로 향미제 화합물들을 제공할 수 있고, 제2 챔버를 위한 선택지들의 범위는 사용자에게 이용 가능하게 될 수 있다. 사용자는 제1 챔버들의 범위로부터 하나의 챔버 및 제2 챔버들의 범위로부터 하나의 챔버를 선택할 수 있고, 선택된 챔버들을 끼워 맞추어서 완전한 카트리지를 형성할 수 있다.

제1 및 제2 챔버가 함께 제공되어 서로 영구적으로 고정될 때조차도, 제조업자는 다양한 카트리지 어셈블리들을 제공하기 위해 동일한 믹스 앤드 매치 접근을 취할 수 있다.

제1 및 제2 챔버는 서로 동일한 크기와 형상으로 이루어질 수 있고 또는 서로 다른 크기 또는 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 챔버의 크기 및 형상은 그들의 내용물에 맞추도록 그리고 사용 시에 특별한 가열 속도를 제공하도록 선택될 수 있다.

두 개를 초과하는 챔버들을 갖는 것도 가능하다. 적어도 두 개의 챔버가 다른 내용물을 갖는 세개 이상의 챔버들을 카트리지 어셈블리 내에 가지는 것이 바람직할 수 있다.

카트리지는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다.

바람직하게는, 카트리지는 실질적으로 원통형이다.

카트리지는 임의의 적절한 크기를 가질 수 있다.

예를 들면, 카트리지는 약 5 mm 내지 약 30 mm의 길이를 가질 수 있다. 소정의 구현예들에서 카트리지는 약 12 mm의 길이를 가질 수 있다.

카트리지는, 예를 들어, 약 4 mm 내지 약 10 mm의 직경을 가질 수 있다. 소정의 구현예들에서 카트리지는 약 7 mm의 직경을 가질 수 있다.

위에서 기술된 구현예 중 임의의 것에 따른 에어로졸 발생 장치 및 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공될 수 있다. 바람직하게는 에어로졸 발생 장치는 전동식 에어로졸 발생 장치일 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 발생시키도록 구성된다. 에어로졸 발생 시스템은 휴대용 시스템일 수 있고 사용자가 사용 시 흡입 또는 흡인하는 마우스피스를 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 하나의 챔버가 겔의 형태로 된 에어로졸 형성 기재를 담고 있고, 나머지 챔버가 흡입용 화합물 소스를 담고 있는 두 개의 분리 챔버를 포함하는 카트리지, 및 전기 히터용 전원을 포함하는 에어로졸 발생 장치를 포함하되, 상기 카트리지는 상기 에어로졸 발생 장치 내에 제거 가능하게 연결되거나 제거 가능하게 수용되도록 구성되는 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 분리 챔버들은 에어로졸 발생 장치에 연결될 수 있고 에어로졸 발생 장치로부터 분리되어 제거될 수 있다. 일부 구현예들에서, 카트리지는 마우스피스 관 내에 유지되고, 상기 마우스피스 관은 상기 에어로졸 발생 장치 내에 제거 가능하게 수용된다.

상기 전기 히터는 카트리지를 가열하여 에어로졸 발생 기재로부터 상기 카트리지 내에 증기를 발생시키도록 구성될 수 있다. 장치 몸체는 전력 공급부 및 전기 히터를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 카트리지는 전기 히터의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.

상기 에어로졸 발생 시스템의 상기 에어로졸 발생 장치는 상기 카트리지를 수용하기 위한 공동을 구비한 하우징을 포함할 수 있다. 상기 에어로졸 발생 장치는 전력 공급부로부터 상기 전기 히터의 전기 가열 요소로의 전력 공급을 제어하도록 구성된 전자 회로를 포함할 수 있다.

전기 가열 요소는 하나 이상의 가열 요소를 포함할 수 있다.

바람직한 구현예에서, 전동식 에어로졸 발생 장치는 전기 가열 요소 및 공동을 갖는 하우징을 포함하고, 가열된 카트리지는 공동 내에 수용된다. 상기 가열 요소는 상기 카트리지 어셈블리에 의해 정의되는 슬롯 또는 슬롯들 내로 삽입될 수 있는 니들, 핀, 로드 또는 블레이드처럼 편리하게 성형될 수 있다.

전기 가열 요소는 하나 이상의 외부 가열 요소, 하나 이상의 내부 가열 요소, 또는 하나 이상의 외부 가열 요소와 하나 이상의 내부 가열 요소를 포함할 수 있다. 본 문맥에서, 공동 외부의 외부 수단 및 공동 내부의 내부 수단은 카트리지를 수용하기 위한 것이다.

하나 이상의 외부 가열 요소는 공동의 내부 표면 주위에 배열된 외부 가열 요소의 어레이를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 외부 가열 요소는 공동의 길이 방향을 따라 연장된다. 이러한 배열에 의해서, 가열 요소는 카트리지가 공동 내로 삽입되고 공동으로부터 제거되는 동일한 방향을 따라 연장될 수 있다. 이는 가열 요소가 공동의 길이와 정렬되지 않은 장치에 비해 가열 요소와 카트리지 사이의 간섭을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 외부 가열 요소는 공동의 길이 방향을 따라 연장되고 원주 방향으로 이격된다. 가열 요소가 하나 이상의 내부 가열 요소를 포함하는 경우, 하나 이상의 내부 가열 요소는 임의의 적합한 수의 가열 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열 요소는 단일의 내부 가열 요소를 포함할 수 있다. 단일 내부 가열 요소는 공동의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다.

전기 가열 요소는 바람직하게는 전기 저항성 재료를 포함할 수 있다. 적절한 전기 저항성 재료는: 도핑된 세라믹과 같은 반도체, "전도성" 세라믹(예를 들어, 이규화 몰리브덴과 같은), 탄소, 흑연, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 재료와 금속 재료로 제조된 복합 재료를 포함하지만 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-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 금- 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸에 기초한 초합금, Timetal®, 철-알루미늄계 합금, 및 철-망간-알루미늄계 합금을 포함한다. Timetal®은, 콜로라도주 덴버, 1999 브로드웨이 스위트 4300 소재의 Titanium Metals Corporation의 등록 상표이다. 복합 재료에 있어서, 전기 저항성 재료는 에너지 전달의 동역학 및 요구되는 외부 물리화학적 특성에 따라 선택적으로 절연 재료에 매립되거나, 절연 재료로 캡슐화되거나 코팅되거나, 그 반대로 될 수 있다. 가열 요소는 불활성 재료의 두 개의 층 사이에서 절연된 금속 에칭 호일을 포함할 수 있다. 그 경우, 불활성 재료는 Kapton®, 올-폴리이미드, 또는 운모(mica) 호일을 포함할 수 있다. Kapton®는 미합중국, 델라웨어주 19898, 윌밍턴시, 1007 마켓 스트리트 소재의 E.I. du Pont de Nemours and Company의 등록 상표이다.

전기 가열 요소는 온도와 저항성 간의 규정된 관계를 갖는 금속을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 구현예에서, 금속은 적절한 절연 재료의 두 층 사이의 통로(track)로서 형성될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 전기 가열 요소는 히터 및 온도 센서 양쪽 모두로서 사용될 수 있다.

전기 가열 요소가 서셉터를 포함하는 경우, 에어로졸 발생 장치는 바람직하게는 공동 내에 변동 전자기장을 발생시키도록 배열된 인덕터 및 인덕터에 연결된 전력 공급부를 포함한다. 인덕터는 변동 전자기장을 발생시키는 하나 이상의 코일을 포함할 수 있다. 코일 또는 코일들은 공동을 둘러쌀 수 있다.

바람직하게는, 상기 장치는 1 내지 30 ㎒, 예를 들어 2 내지 10 ㎒, 예를 들어 5 내지 7 ㎒의 변동 전자기장을 발생시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 장치는 1 내지 5 kA/m, 예를 들어 2 내지 3 kA/m, 예를 들어 약 2.5 kA/m의 자계 강도(H-자계)를 갖는 변동 전자기장을 발생시킬 수 있다.

본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템 및 에어로졸 발생 장치는 단일 히터를 포함할 수 있다. 이는 유리하게는 간단한 장치 구성을 제공한다. 단일 히터는 사용 시에 공동에 외부적으로 위치되는 외부 히터로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 단일 히터는 사용시 공동에 내부적으로 위치되어 카트리지의 슬롯 내에 수용되는 내부 히터로서 구성될 수 있다. 바람직하게는, 단일 히터는 내부 히터로서 구성되어 있다.

단일 히터가 내부 히터로서 구성되는 경우, 에어로졸 발생 장치는 유리하게는 카트리지와 내부 히터의 적절한 정렬을 용이하게 하는 안내 수단을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 단일 히터는 전기 저항 물질을 포함하고 있는 전기 가열 요소이다. 전기 가열 요소는 비-탄성 물질, 예를 들면 글라스, 알루미나(Al2O3) 및 질화규소(Si3N4)와 같은 세라믹 소성 물질, 또는 인쇄 회로 기판 또는 실리콘 고무를 포함할 수 있다. 대안적으로, 전기 가열 요소는 탄성, 금속 물질, 예를 들면 철 합금 또는 니켈-크롬 합금을 포함할 수 있다.

단일 히터는 카트리지의 양 챔버들을 가열하는 데 적합한 임의 형상을 가질 수 있다. 카트리지가 장치 몸체에 연결되거나 수용될 때, 전기 히터는 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 위치될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 단일 히터는 세장형의 내부 전기 가열 요소이다. 특히 바람직한 구현예에서, 단일 히터는 세장형의 내부 전기 가열 요소가 히터 블레이드의 형태가 되도록 그의 두께보다도 큰 폭을 갖는 세장형의 내부 전기 가열 요소이다.

바람직하게는, 히터는 에어로졸 발생 장치로부터 돌출하지 않는다.

상기 에어로졸 발생 시스템은 제1 및 제2 챔버를 다르게 또는 선택적으로 가열할 수 있도록 하나보다 많은 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 챔버를 제2 챔버와 다른 온도까지 가열하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템 및 에어로졸 발생 장치는 전기 히터 중 적어도 하나의 온도를 감지하도록 구성되어 있는 하나 이상의 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 제어기는, 감지된 온도에 기초하여 전기 히터에 대한 전력 공급을 제어하도록 구성될 수 있다.

임의의 적절한 전자 회로가 전기 가열 요소로의 전력 공급을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 상기 전자 회로는 간단한 스위치일 수 있다. 대안적으로, 상기 전자 회로는 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다. 전자 회로는 프로그래밍 가능할 수 있다.

전력 공급부는 DC 전압원일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 전력 공급부는 배터리이다. 예를 들면, 전력 공급부는 니켈-수소 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 또는 리튬계 배터리, 예를 들면 리튬-코발트, 리튬-철-인산염 또는 리튬-고분자 배터리일 수 있다. 전력 공급부는 대안적으로 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 상기 전력 공급부는 재충전이 필요할 수도 있고, 하나 이상의 에어로졸 발생 카트리지를 갖는 에어로졸 발생 장치를 사용하기 위해 충분한 에너지를 저장할 수 있는 용량을 가질 수도 있다.

바람직하게는, 상기 에어로졸 발생 장치는 상기 전력 공급부를 포함하는 몸체부 및 상기 몸체부와 맞물리도록 구성되는 마우스피스부를 포함한다. 상기 몸체부는 그의 공동 내에 카트리지 또는 카트리지 어셈블리를 수용하도록 구성될 수 있다. 카트리지와 분리되는, 재사용 가능한 마우스피스를 제공함으로써, 카트리지의 구성이 간단해지고 저렴해질 수 있다.

바람직하게는, 상기 에어로졸 발생 장치의 공동은 실질적으로 원통형이다.

본 발명을 참조하여 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "원통" 및 "원통형"은 대향하는 실질적으로 평면인 한 쌍의 말단면을 가진 실질적으로 직원기둥을 지칭한다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 장치의 공동은 카트리지의 직경과 실질적으로 같거나 약간 큰 직경을 가진다.

유리하게는, 상기 시스템은 에어로졸 형성제를 히터까지 이송하기 위한 이송 기구를 포함하지 않는다. 카트리지의 내용물들은 유리하게는 인 시튜로 가열되어 원하는 에어로졸을 발생시킨다. 본 문맥에서, 인 시튜(in situ)는 사용되기 전에 내용물들이 유지되는 제1 챔버 및 제2 챔버 내의 동일 위치 내를 의미한다. 모세관 심지 또는 펌프는 필요 없다.

카트리지가 제1 챔버 및 제2 챔버 중 하나 또는 둘 모두를 밀봉하는 하나 이상의 취성 배리어를 포함하는 경우, 상기 에어로졸 발생 장치는 바람직하게는 하나 이상의 취성 배리어를 파단하도록 구성된 피어싱 부재를 더 포함한다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 사용자가 한 손의 손가락들 사이에 잡기에 편안한 휴대용 또는 손에 드는 에어로졸 발생 장치이다.

에어로졸 발생 장치는 그 형상이 실질적으로 원통형일 수도 있다. 에어로졸 발생 장치는 대략 70 ㎜ 내지 대략 120㎜의 길이를 가질 수 있다.

이제, 본 발명에 따른 구현예를 더 도시하고 있는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 더 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이고;
도 2a는 본 발명의 제1 구현예에 따른 마우스피스부의 사시도이고;
도 2b는 본 발명의 제1 구현예에 따른 카트리지 하우징의 하부 사시도이고;
도 2c는 도 2b의 카트리지 어셈블리의 상부 사시도이고;
도 2d는 도 2b의 카트리지 어셈블리의 챔버들 중 하나를 도시하고;
도 3은 마우스피스부가 본 발명에 따른 카트리지 상의 취성 밀봉부를 뚫는 구현예를 예시하고;
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이고;
도 5는 본 발명의 다른 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이고;
도 6a는 본 발명의 다른 구현예에 따른 마우스피스 관 내에 유지되는 카트리지 어셈블리의 개략도이고;
도 6b는 도 6a의 마우스피스 관 내에 있는 요소들의 분해도이고;
도 7은 도 6a의 마우스피스 관을 통한 기류의 예시도이다.

도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다. 이 시스템은 에어로졸 발생 장치(10) 및 교체 가능한 카트리지(20)를 포함한다. 에어로졸 발생 장치는 장치 몸체(12) 및 마우스피스부(14)를 포함한다.

장치 몸체(12)는 리튬 이온 배터리(16)인 전력 공급부 및 전자 제어 회로(18)를 포함한다. 장치 몸체는, 장치 몸체의 하우징에 있는 공동(24)으로 돌출된 블레이드 형태로 된 히터(22) 또한 포함한다. 히터는, 세라믹 기판 재료 위의 전기 저항성 통로를 포함하는 전기 히터이다. 제어 회로는 배터리(16)로부터 전기 히터(22)로의 전력 공급을 제어하도록 구성된다.

임의 유형의 연결, 예컨대 스냅 피팅 또는 스크류 피팅이 사용될 수 있지만, 마우스피스부(14)는 간단한 밀어 맞춤을 이용하여 장치 몸체에 맞물린다. 본 구현예의 마우스피스부는 어떠한 필터 요소들도 없는 단지 테이퍼지고 속이 빈 관이고, 도 2a에서 보다 상세히 도시된다. 그러나, 마우스피스부에 하나 이상의 필터 요소를 포함하는 것이 가능하다. 마우스피스부는 공기 유입구(42)들을 포함하고, 사용자의 입으로 들어가기 전에 증기가 기류에 응결될 수 있는 에어로졸 형성 챔버(40)(도 1에 도시)를 둘러싼다.

카트리지(20)는 두 개의 블라인드 챔버를 정의하는 하우징을 포함한다. 두 챔버들(30, 32)은 마우스피스 말단에서 개방되어 있다. 멤브레인(37)(도 1에 도시)은 챔버들의 개방 말단을 밀봉한다. 사용자가 사용 전에 벗겨내는, 제거 가능한 밀봉부가 멤브레인 위에 제공될 수 있다. 블라인드 슬롯(34)이 그 안에 수용될 히터(22)를 위해 두 챔버 사이에 제공된다. 블라인드 슬롯(34)은 마우스피스 말단에서 닫혀 있다. 제1 챔버(30)는 니코틴과 에어로졸 형성제를 함유하는 제1 겔을 유지하고, 제2 챔버(32)는 잘게 조각난 담배 잎들을 포함하는 제2 겔을 유지한다.

도 2b는 카트리지 어셈블리 하우징의 하부 사시도이다. 도 2c는 카트리지 어셈블리 하우징의 사시도이다. 카트리지(20)는 대체로 원통형 형상이다. 제1 및 제2 챔버(33, 35)는 분리되고 동일한 크기 및 형상을 가지며, 경계면(36)에서 함께 유지된다. 제1 및 제2 챔버(33, 35)는 보유 링(39)에 의해 함께 유지된다. 양 챔버 하우징들은 보유 링(39)과 맞물린다. 챔버들을 함께 유지하기 위한 다른 수단들, 예컨대 별도의 클립 또는 브라킷, 또는 챔버들 각각에 대한 맞물림 또는 스냅 피팅 특징부들의 제공이 가능하다. 블라인드 슬롯(34)은 챔버들이 함께 유지될 때 챔버들 사이에 형성된다. 채널(38)은 공동(24) 내의 해당 리브와 맞물리도록 하나의 챔버(35)의 벽에 마련된다. 이는 카트리지 어셈블리가, 히터 블레이드가 슬롯(34) 내에 수용되는 하나의 방위로 공동(24) 내에 단지 삽입될 수 있음을 보장한다.

도 2d는 블라인드 슬롯(34)의 형상을 보여주는 도 2b 및 도 2c에 도시된 챔버들 중 하나의 하우징을 도시한다. 슬롯의 형상은 히터의 블레이드 형상과 매칭한다.

제1 챔버(30) 내의 제1 겔은 글리세린 및 폴리에틸렌 글리콜과 같은 하나 또는 두 가지 에어로졸 형성제를 포함한다. 에어로졸 형성제들의 상대적인 농도는 시스템의 특별한 요구에 맞추어질 수 있다. 본 구현예에서, 제1 챔버(30) 내의 겔은 (중량으로): 2%의 니코틴, 70%의 글리세린, 27%의 물, 1%의 한천을 포함한다.

겔화제는 바람직하게는 한천이다. 한천은 85°C를 초과하는 온도에서 녹고 약 40°C에서 겔로 되돌아가는 성질을 가진다. 이러한 성질은 본 시스템을 고온 환경에 적합하게 만든다. 겔은 50°C에서 녹을 것인데, 이는 본 시스템이, 예컨대 태양이 비추어지는 뜨거운 자동차에 남겨지는 경우 유용하다. 약 85°C에서 액체로의 상 전이는 겔이 에어로졸화를 유도하여 낮은 에너지 소비를 허용하기 위해 단지 상대적으로 낮은 온도까지 가열될 필요가 있음을 의미한다. 한천 대신에, 한천의 성분들 중 하나인 아가로스만을 사용하는 것이 이로울 수 있다.

제2 챔버(32) 내의 제2 겔은 (중량으로): 65%의 글리세린, 20%의 물, 14.3%의 고체 분말형 담배, 0.7%의 한천을 포함한다.

멘톨과 같은 추가적이거나 다른 향미가 겔들 중 어느 하나의 형성 전에 물 내에 또는 프로필렌 글리콜 또는 글리세린 내에 첨가될 수 있다.

각 카트리지에 제공되는 겔의 양은 특별한 필요에 맞추도록 또한 선택될 수 있다. 각 카트리지는 사용자를 위한 단일 용량 또는 사용 기간을 제공하기에 충분한 겔을 담고 있을 수 있고, 또는 여러 번 또는 많은 용량 또는 사용 기간들을 위한 충분한 겔을 담고 있을 수 있다.

작동 시에, 이 시스템은 연속적인 가열 모드로 작동하도록 구성된다. 이는, 히터(22)가 감지된 사용자 퍼핑에 반응하기보다는 오히려 작동 기간 내내 카트리지를 가열함을 의미한다. 사용자는 간단한 스위치(미도시)를 사용하여 이 시스템을 켤 수 있고, 히터는 카트리지를 가열한다. 에어로졸이 발생되는 작동 온도에 도달했다는 표시를 사용자가 알 수 있도록 상기 시스템은 온도 센서를 포함할 수 있다. 겔들은 85^oC보다 높은 온도로 가열 시에 액체가 된다. 니코틴과 글리세린을 함유하는 에어로졸은 180°C 내지 250°C의 온도에서 발생된다. 작동 동안, 히터는 약 250°C에서 작동한다. 히터는 활성화 후 정해진 시간, 즉 6분 동안 작동할 수 있고, 혹은 사용자가 시스템을 끌때까지 작동할 수 있다. 작동 시간은 카트리지 내에 담겨 있는 겔의 양에 따라 달라질 수 있다.

카트리지 하우징은 양호한 열 전도체인 알루미늄으로 형성된다. 히터는 겔 또는 임의의 발생된 증기 또는 에어로졸과 결코 접촉하지 않는다. 히터는 블라인드 슬롯(34) 내에 유지되고, 그래서 발생된 에어로졸과 분리된다. 이는 작동 시에 원치 않는 화합물들의 발생으로 이어질 수 있는 히터 상에서 응축물들의 증가가 없음을 보장한다.

도 3은 카트리지의 챔버들 각각이 취성 밀봉 요소에 의해 밀봉되어 있는 구현예를 도시한다. 마우스피스부는 챔버들에서 발생된 증기가 두 개의 챔버들로부터 빠져 나가도록 밀봉 요소들을 뚫기 위해 사용된다.

도 3a는 카트리지(20)를 장치(12)에 삽입하는 것을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 카트리지는 제1 및 제2 챔버(30, 32) 및 상기 챔버들 사이의 블라인드 슬롯(34)을 포함한다. 상기 챔버들은 밀봉 요소들(50)에 의해 밀봉되어 있다.

도 3b는 챔버들 사이의 슬롯(34) 내에 수용된 히터(22)와 함께 장치 내에 삽입된 카트리지를 도시한다. 마우스피스부(14)는 그런 다음 장치 몸체부(12)에 연결된다. 도 3b는 마우스피스부의 삽입 방향을 도시한다. 마우스피스부는, 취성 밀봉 요소들을 뚫어서 제1 및 제2 챔버에서 발생된 증기를 위한 탈출 통로(54)를 제공하도록 하는 피어싱 요소들(52)을 구비한다.

도 3c는 피어싱 요소들(52)이 제1 및 제2 챔버들 내로 연장되어 증기가 제1 및 제2 챔버들(30, 32)로부터 마우스피스부 내의 에어로졸 형성 챔버로 탈출하도록 할 수 있는, 완전히 삽입된 상태에 있는 마우스피스부(14)를 도시한다. 증기는 냉각되고 마우스피스부 내의 기류에 혼입되어, 사용자가 흡입하기 전에 에어로졸을 형성한다. 도 1의 구현예에서처럼, 마우스피스부는 공기 유입구들을 구비할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 마우스피스부 내로의 기류 경로가 상기 장치를 통하여 마련될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기류 경로는 제1 및 제2 챔버를 통하여 마련될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다. 도 4의 구현예에서, 카트리지 어셈블리가 카트리지 어셈블리에 형성된 슬롯으로 연장되기보다는 오히려 수용되는 장치부의 공동의 외측에 히터(122)가 있다. 장치 몸체(112)는 리튬 이온 배터리(116)인 전력 공급부 및 전자 제어 회로(118)를 포함한다. 장치 몸체는 그의 하우징 내의 공동(124) 둘레에서 연장되는 히터(122)를 또한 포함한다. 히터는, 가요성 기판 위에 마련된 전기 저항성 통로를 포함하는 전기 히터이다. 구체적으로, 가열 요소는 금속 에칭 호일을 포함하며, 상기 금속 에칭 호일은 Kapton®으로 이루어진 두 개의 층들 사이에 유지되며, 통로를 형성한다. 가요성 기판 상에 전기 저항 경로를 포함하는 히터를 제공함으로써, 공동에 맞는 필요한 형상으로 히터의 제조 및 형성이 더 용이해질 수 있다. 제어 회로는 배터리(116)로부터 전기 히터(122)로의 전력 공급을 제어하도록 구성된다.

도 4의 카트리지는 도 1에 도시된 카트리지와 유사하다. 카트리지의 두 개의 챔버들 내에 있는 겔들의 조성은 도 1의 구현예의 겔들의 조성과 동일할 수 있다. 카트리지 하우징 또한 알루미늄으로 형성된다. 그러나, 도 4의 구현예에서, 블라인드 슬롯보다는 오히려 말단이 개방된 슬롯(134)이 제공된다. 말단이 개방된 슬롯(134)은 장치 몸체부 내의 공기 유입구(142)로부터 마우스피스부(114) 내의 에어로졸 형성 챔버(140)까지 기류 경로를 제공한다. 도 3에 도시된 것과 유사한 카트리지 피어싱 장치는, 다른 기류 경로를 위해 적합하게 개조되어 만들어진 마우스피스부(114)를 사용하여 카트리지를 열기 위해 사용될 수 있다. 도 1의 구현예에서처럼 두 개의 챔버들은 분리될 수 있고 함께 유지될 수 있으며, 또는 사용 내내 계속 분리되어 있을 수 있다.

작동 시에, 도 1의 구현예에서처럼 이 시스템은 연속적인 가열 모드로 작동하도록 구성된다. 이는, 히터(122)가 감지된 사용자 퍼핑에 반응하기보다는 오히려 작동 기간 내내 카트리지를 가열함을 의미한다. 사용자는 간단한 스위치(미도시)를 사용하여 이 시스템을 켤 수 있고, 히터는 카트리지를 가열한다. 작동 온도에 도달했다는 표시를 사용자가 알 수 있도록 상기 시스템은 온도 센서를 포함할 수 있다. 겔들은 85^oC보다 높은 온도로 가열 시에 액체가 된다. 니코틴과 글리세린을 함유하는 에어로졸은 180°C 내지 250°C의 온도에서 발생된다. 작동 동안, 히터는 약 250°C에서 작동한다. 히터는 활성화 후 정해진 시간, 즉 6분 동안 작동할 수 있고, 혹은 사용자가 시스템을 끌때까지 작동할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다. 도 5의 구현예는 저항성 가열을 사용하여 작동되기보다는 오히려 유도 가열을 사용하여 작동된다. 카트리지가 수용되어 있는 공동 둘레 또는 내 중 어느 하나에 저항성 히터를 사용하는 대신, 장치 몸체는 공동을 둘러싸는 유도 코일을 포함하고, 본 실시예에서는 서셉터가 카트리지의 일부로서 공동 내에 마련된다.

장치 몸체(212)는 리튬 이온 배터리(216)인 전력 공급부 및 전자 제어 회로(218)를 포함한다. 장치 몸체는 그의 하우징 내의 공동 둘레에서 연장되는 유도 코일(224) 또한 포함한다. 장치 몸체는 유도 코일(224)에게 제공되는 AC 신호를 발생시키는 전자 회로(220)를 또한 포함한다.

마우스피스부(214)는 도 1에 도시된 마우스피스부와 유사하고, 에어로졸 형성 챔버(240)를 둘러싼다. 본 실시예에서, 공기 유입구들(242)은 마우스피스부와 장치 몸체의 접합부에 제공된다.

도 4의 카트리지는 도 1에 도시된 카트리지와 유사하다. 카트리지의 두 개의 챔버들 내에 있는 겔들의 조성은 도 1의 구현예의 겔들의 조성과 동일할 수 있다. 그러나, 히터를 수용하기 위한 블라인드 공동을 갖기보다는 오히려, 두 개의 챔버들의 인접한 벽체들은 교류 자기장에서 가열되는 서셉터 재료(222), 예컨대 철로 이루어진 층을 포함한다. 본 실시예에서 서셉터 재료는 장치 몸체의 일부로서라기 보다는 카트리지의 일부로서 제공되지만, 서셉터 재료가 장치 몸체의 일부로서 또는 카트리지와 장치 몸체 모두에서 제공되는 것이 가능하다. 카트리지 하우징 전체는 서셉터 재료로 형성될 수 있고, 또는 서셉터 재료가 카트리지의 하나 이상의 표면 상에 코팅으로서 제공될 수 있다. 겔 또는 다른 물질이 담겨 있는 제1 및 제2 챔버 내에 서셉터 재료를 제공하는 것도 가능하다.

밀봉 요소는 도 1을 참조하여 설명된 것과 동일한 방식으로 제1 및 제2 챔버를 밀봉하기 위해 제공된다. 도 3에 도시된 것과 유사한 카트리지 피어싱 장치는, 다른 기류 경로를 위해 적합하게 개조되어 만들어진 마우스피스부(114)를 사용하여 카트리지를 열기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 간단히 벗겨낼 수 있는 밀봉부가 사용될 수 있고 증기 침투식 멤브레인이 제1 및 제2 챔버(230, 232)의 개방 단부에 걸쳐 제공될 수 있다.

작동 시에, 도 1의 구현예에서처럼 이 시스템은 연속적인 가열 모드로 작동하도록 구성된다. 이는, 사용자가 장치를 켤 때, 공동 내에 교류 자기장을 발생시키기 위해 장치가 AC 신호를 유도 코일에 공급함을 의미한다. 이는 결과적으로 서셉터의 가열로 이어지는 서셉터 내에서의 전류 흐름을 유도한다. 강자성 재료가 서셉터로서 사용되면, 히스테리시스 손실이 가열에 기여할 수도 있다. 유도 코일은 본 문맥에서 유도 히터로서 설명될 수 있다. AC 신호의 크기 및 주파수를 조절함으로써, 제1 및 제2 챔버 내의 온도가 조절될 수 있다. 온도 센서가 공동 내에 제공될 수 있고, 피드백 제어 루프가 사용될 수 있다. 유도 히터는 활성화 후 정해진 시간, 즉 6분 동안 다시 작동할 수 있고, 또는 사용자가 시스템을 끌 때까지 작동할 수 있다.

도 6a는 본 발명의 또 다른 구현예의 개략도이다. 도 6a의 구현예에서, 카트리지(330)는 마우스피스 관(300) 내에 유지된다. 유동 제한기(350) 및 라이닝 관들(340, 360, 370)도 마우스피스 관 내에 유지된다. 마우스피스 관(330) 내에 유지되는 부품들은 도 6b에서 분해도로 도시되어 있다.

카트리지(330)는 도 2c에 도시된 카트리지와 유사하고, 별도의 챔버 하우징들을 포함한다. 그러나, 카트리지(330)는 멤브레인 또는 밀봉 요소를 갖지 않지만, 공기가 제1 및 제2 챔버의 개방된 말단으로 들어 오도록 카트리지의 벽체들에 형성된 기류 채널들(335)과 기류 채널들의 상단에 공기 유입구들(334)을 포함한다.

마우스피스 관은 판지로 형성되고 6.6 mm의 직경과 45 mm의 길이를 갖는다. 라이닝 관들(340)은 폴리에테르에테르케톤(PEEK)으로 형성되고, 판지 마우스피스 관이 마우스피스 관 내부로부터 수분을 흡수하는 것을 방지하기 위해 제공된다. 라이닝 관들은 본 구현예에서 0.3 mm의 두께를 갖도록 매우 얇게 만들어질 수 있다. 제한기(350)는 기류를 제한하기 위해 제공되어, 카트리지로부터 나온 증기와 공기가 확실하게 혼합되도록 하며, 제한기 뒤의 라이닝 관(360)의 공간 내에서 에어로졸이 확실하게 발생되도록 한다.

도 7은 작동 동안 도 6a의 마우스피스 관 내에서 기류를 도시한다. 마우스피스 관은 도 1에 도시된 유형의 장치(12)의 공동(24) 내에 마우스피스(14) 없이 도시되어 있다. 도 7은 마우스피스 관을 수용하는 장치의 말단만을 도시한다. 배터리와 제어 회로는 도시되지 않는다. 상기 장치는 공동(24)의 주변부 둘레의 장치에 형성된 내부 기류 통로(365)로 공기가 들어 가도록 하는 장치 공기 유입구들(355)을 포함한다. 공기가 내부 기류 통로(365)로부터 공동(24)으로 유동한 다음 카트리지(330) 내의 기류 채널(335)로 유동하고, 공기 유입구들(334)을 통하여 마우스피스 관의 내부로 유동할 수 있도록 스페이서 요소(352)가 공동의 베이스에 위치된다.

도 6a 및 6b에 도시된 카트리지는 도 1에 도시된 유형의 히터 또는 도 4 또는 도 5에 도시된 유형의 히터에 의해 가열될 수 있다. 작동 시에, 도 1에 도시된 것처럼 이 시스템은 연속적인 가열 모드로 작동하도록 구성된다. 이는, 히터가 감지된 사용자 퍼핑에 반응하기보다는 오히려 작동 기간 내내 카트리지를 가열함을 의미한다. 사용자는 간단한 스위치(미도시)를 사용하여 이 시스템을 켤 수 있고, 히터는 카트리지를 가열한다. 제1 및 제2 챔버 내의 겔들은 가열 시에 액체가 되고, 180°C 내지 250°C의 온도에서 니코틴 및 글리세린을 함유하는 증기가 발생된다.

상기 시스템이 작동 온도에 있으면, 사용자는 마우스피스 관의 마우스 말단 위를 흡입하여 마우스피스 관을 통하여 공기를 흡인한다. 공기는 내부 통로(365)로부터 마우스피스 말단의 반대쪽에 있는 마우스피스 관의 원위단으로 흡인된다. 공기는 기류 채널(335)을 따라 위로 이동하고, 공기 유입구들(334)을 통하여 공간(345)으로 들어간다. 공간(345)에서 공기는 제1 및 제2 챔버로부터 온 증기와 혼합된다. 그 후, 혼합된 공기와 증기는 제한기(350)를 통과하고, 그 후 계속 냉각되어 사용자의 입으로 흡인되기 전에 에어로졸을 형성한다. 작동 후, 카트리지를 비롯한 마우스피스 관은 장치로부터 회수되어 처리된다. 이러한 유형의 마우스피스 관들은 시스템의 다수회 작동을 대비하기 위해 팩으로 판매될 수 있다.

사용자가 여러 번 퍼핑할 수 있는 시간 동안 히터가 활성화되는 연속 가열 체계로 작동하도록 구성되는 것으로 실시예들 각각이 설명되었다. 그러나, 기술된 시스템들은 다른 방식으로 작동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시스템 내 기류 센서로부터의 신호들을 기반으로 사용자의 각 퍼프 지속시간 동안에만 전원이 히터 또는 유도 코일에 제공될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 히터 또는 유도 코일로의 전원은 사용자에 의해 작동된 버튼 또는 스위치에 반응하여 켜지거나 꺼질 수 있다.

도면들은 본 발명의 특정 구현예들을 도시한다. 그러나, 본 발명의 범주 내에서 상기에서 기술된 구현예들에 대한 변화가 이루어질 수 있음은 명백하여야 한다. 특히, 본 시스템을 통과하는 기류를 위한 다른 장치들이 제공될 수 있으며 비전기 히터와 같은 다른 가열 장치들이 예상될 수 있다.

Claims

에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 형성하는 에어로졸 발생 시스템용 카트리지로서,
제1 챔버 하우징을 갖는 제1 챔버 및 상기 제1 챔버와 분리되며 제2 챔버 하우징을 갖는 제2 챔버를 포함하고, 상기 제1 챔버는 겔의 형태로 된 에어로졸 형성 기재를 담고 있고, 상기 제2 챔버는 흡입용 화합물 소스를 담고 있으며,
상기 제1 챔버 하우징 및 상기 제2 챔버 하우징은 분리되어 있거나 서로 분리 가능한, 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 제1 챔버 하우징 및 상기 제2 챔버 하우징은 기계적 맞물림 또는 조임 요소에 의해 서로 연결되는, 카트리지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 겔은 열가역적 겔을 포함하는, 카트리지.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 겔은 한천 또는 아가로스 또는 젤란 검 또는 알긴산 나트륨을 포함하는, 카트리지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡입용 화합물 소스는 나코팅 소스 또는 향미제 소스를 포함하는, 카트리지.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 챔버는 제2 겔을 담고 있고, 상기 제2 겔은 상기 흡입용 화합물 소스를 포함하는, 카트리지.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 챔버는 니코틴 소스를 담고 있는, 카트리지.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 챔버는 고체 담배 재료를 담고 있는, 카트리지.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 사이에 슬롯을 포함하는, 카트리지.
제9항에 있어서, 상기 슬롯은 블라인드 슬롯인, 카트리지.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 챔버는 다른 조성물들을 담고 있는, 카트리지.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 챔버는 블라인드 챔버들인, 카트리지.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 서셉터층을 포함하는, 카트리지.
에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생 시스템으로서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 카트리지 및 장치 몸체부를 포함하고, 상기 장치 몸체부는 전기 히터용 전력 공급부를 포함하고, 상기 카트리지는 상기 장치 몸체부에 제거 가능하게 연결되거나 제거 가능하게 수용되는, 에어로졸 발생 시스템.
제14항에 있어서, 상기 전기 히터는 상기 카트리지를 가열하여 에어로졸 형성제로부터 상기 카트리지 어셈블리 내에 증기를 발생시키도록 구성되지만, 상기 히터는 상기 에어로졸 형성 기재와 직접 접촉하지 않는, 에어로졸 발생 시스템.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 히터는 상기 제1 챔버 하우징 내에서 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성되는, 에어로졸 발생 시스템.
제14항, 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 장치 몸체부는 전력 공급부 및 전기 히터를 포함하고, 상기 카트리지가 상기 장치 몸체부에 연결되거나 수용될 때 상기 전기 히터는 상기 제1 및 제2 챔버 사이에 위치되는, 에어로졸 발생 시스템.