KR20190046804A

KR20190046804A - 전자 에어로졸 발생 흡연 장치

Info

Publication number: KR20190046804A
Application number: KR1020197004989A
Authority: KR
Inventors: 미첼 베쌍; 파비앙 ?
Original assignee: 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-05-07
Also published as: RU2742389C2; CN109640719A; EP3512362B1; US20230053993A1; CA3030525A1; JP2019528709A; EP3512362A1; IL265256A; MX2019002790A; CN109640719B; CN113951575A; RU2019107786A3; KR20230125346A; JP2022189864A; WO2018050449A1; RU2019107786A

Abstract

전자 흡연 장치는 에어로졸 형성 기재를 위한 가열 영역을 포함하고 있는 본체를 포함하고 있다. 가열 영역 내 또는 가열 영역의 하류에서 본체의 내부 표면의 적어도 일부분은 소수성이거나 초소수성 표면이다.

Description

전자 에어로졸 발생 흡연 장치

본 발명은 전자 에어로졸 발생 흡연 장치에 관한 것이다.

다양한 흡연 시스템이 공지되어 있으며, 여기서 상기 흡입성 에어로졸을 형성하는 기재로부터 물질을 기화시키기 위해서 에어로졸 형성 기재가 가열된다. 일부 시스템에서 담배 물질 플러그는 플러그 내로 삽입된 히터 블레이드에 의해 가열된다. 유동 경로 내의 침착물뿐만 아니라 블레이드 상에 남아 있는 잔류물이 흡연 경험에 영향을 줄 수도 있다. 또한, 장치 부분의 세정은 종종 불가능하거나 다만 많은 노력이 필요하다.

잔류물의 양을 감소시키는, 특히 에어로졸 형성 기재 또는 그의 구성요소를 받는 장치 부분을 세정할 필요성을 감소시키는 에어로졸 발생 장치가 필요하다.

본 발명에 따르면, 전자 에어로졸 발생 흡연 장치가 제공된다. 전자 흡연 장치는 에어로졸 형성 기재를 위한 가열 영역을 포함하고 있는 본체를 포함하고 있으며, 여기서 가열 영역 내 또는 가열 영역의 하류에서 본체의 내부 표면의 적어도 일부분은 소수성이거나 초소수성 표면이다.

본 발명에 따른 전자 에어로졸 발생 흡연 장치는 에어로졸 형성 기재를 위한 가열 영역을 포함하고 있는 본체를 포함하고 있을 수 있으며, 여기서 상기 본체는 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동; 및 상기 본체 내에 배열되어 있으며, 상기 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 적응되어 있는 히터를 포함하고 있다. 가열 영역에서 공동을 정의하는 본체의 내부 표면의 적어도 일부분은 소수성이거나 초소수성 표면일 수 있다.

흡연 공정 동안에 에어로졸 또는 에어로졸 또는 에어로졸 형성 기재의 잔류물과 접촉하게 되는 구성요소의 표면이 이러한 물질로 오염될 수 있다.

소수성, 바람직하게는 초소수성, 표면을 제공함에 따라, 이들 표면 상의 잔류물의 형성 및 응축이 방지되거나 감소될 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 장치의 이들 부분을 세정하는 것이 생략되거나 줄어들 수도 있다. 또한, 소수성 또는 초소수성 표면으로부터의 오염물이 대체로 용이하게 제거되기 때문에 세정이 용이해진다.

특히 담배 함유 에어로졸 형성 기재가 삽입되는 히터 블레이드 및 추출기 부분을 포함하고 있는 전자 흡연 장치에 있어서, 세정은, 예를 들어, 요소들의 취성 또는 제한된 접근성으로 인해 도전과제가 될 수 있다.

예를 들어, 가열 영역의 하류나 그 지점에 있는 유동 도관에서의 가열 및 에어로졸 형성 공정의 잔류물 및 부산물의 부존재 또는 감소된 존재는, 또한 향상된 흡연 경험으로 이어질 수 있고, 더 신뢰할 수 있고 반복가능한 흡연 경험을 초래할 수 있다. 에어로졸 또는 에어로졸 형성 기재와 직접 접촉하게 되는 오염물-없는 히터로 인해, 히터의 성능 또는 히터의 주어진 작동 모드의 성능이 유지될 수 있다.

유동 도관은 본원에서 가열된 에어로졸 형성 기재의 물질과 접촉하게 되는 에어로졸 발생 장치 내의 임의의 표면을 포함하고 있는 것으로 이해된다. 따라서, 그것은 에어로졸과 또는 가열된 에어로졸 형성 기재와 접촉하게 되는 장치 내부의 임의의 표면을 포함하고 있으며, 통상적으로 가열 영역의 하류에 또는 가열 영역에 배열되어 있다.　 유동 도관은 특히 이에 한정되지 않지만, 다음을 포함할 수도 있다: 가열 영역 또는 가열 영역의 부분; 마우스피스 내의 유동 도관; 에어로졸 형성 기재, 예를 들어, 에어로졸 발생 물품의 담배 플러그를 수용하기 위한 공동을 정의하는 표면; 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 외부 카트리지 표면, 상기 카트리지는, 예를 들어 상기 장치의 일체형 부분 또는 교체불가능한 또는 재충전가능한 카트리지일 수 있다.

소수성 또는 초소수성 표면은 가열 영역 내 또는 가열 영역의 하류에 있는 본체의 내부 표면의 적어도 일부분에 적용되는 소수성 또는 초소수성 코팅층일 수 있다. 예를 들어, 소수성 또는 초소수성 코팅층이 공기 유동 도관의 내부 표면에 적용되거나, 히터의 외부 표면의 적어도 일부분에 적용되거나, 에어로졸 형성 기재, 예를 들어, 열 스틱 또는 담배 플러그를 수용하기 위한 본체 내의 공동을 정의하는 내부 표면에 적용될 수 있다. 예를 들어, 그 세정 성질을 개선하기 위해 소수성 또는 초소수성 코팅층이 기존의 장치의 부분의 표면에 적용될 수도 있다.

예를 들어, 예시로서 실란, 플루오로카본, 플루오르화 화합물 또는 아크릴산을 포함하는, 소수성 코팅층은 비극성일 수 있다. 비극성 또는 무극성 코팅층 또는 표면은 임의의 편재된 전기 부하의 부재에 의해 한정된다.

초소수성 코팅층은, 예를 들어, 망간 산화물 폴리스티렌 나노복합체, 아연 산화물 폴리스티렌 나노복합체, 침전 탄산칼슘, 탄소 나노튜브를 포함할 수 있거나 실리카 나노코팅층일 수 있다.

유리하게는, 소수성 코팅층이 코팅층의 안정성 측면에서 선택되어, 온도의 함수에 있어서 코팅층의 감성이 일어나지 않고 예를 들어 담배, 니코틴 계열의 액체와 상기 장치에 발생되는 에어로졸과의 화학 반응이 일어나지 않는 것을 보장한다

박막의 증착을 위해 당업계에 공지된 방법에 의해 하부 베이스 물질에 코팅층이 적용될 수도 있다. 화학적 또는 물리적 증착 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 소수성 물질이 코팅될 물질의 표면에 직접 분무될 수도 있고 코팅될 물질의 딥 코팅이 수행될 수도 있다. 보다 내구성있는 표면 처리는, 예를 들어 물리적 기상 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD), 졸-겔 공정 및 박막 코팅에 적합한 다른 증착 공정이 있다.

소수성 또는 초소수성 표면은 또한 마이크로-구조 또는 나노-구조 표면일 수도 있다.

초소수성 표면은 마이크로-구조 및 나노-구조 표면의 조합일 수도 있다. 예를 들어, 마이크로-구조 표면의 마이크로 구조는 나노-구조를 구비할 수도 있다.

마이크로-구조 표면은 1㎛ 내지 수백 ㎛, 바람직하게는 1 내지 200㎛, 보다 바람직하게는 1 내지 100㎛ 범위의 구조 크기를 가질 수 있다.

나노-구조 표면은 수백 nm 또는 수백 nm의 구조 크기를 가질 수 있다. 나노-구조 표면의 나노구조는, 예를 들어, 10nm 내지 800nm, 바람직하게는 50nm 내지 500nm, 더욱 바람직하게는 100nm 내지 300nm의 크기를 갖는다.

소수성 또는 초소수성 코팅층은 마이크로-구조 또는 나노-구조 표면에 또는 마이크로-구조 및 나노-구조 표면에 적용될 수 있다.

마이크로- 또는 나노-구조 표면에 적용되는 소수성 또는 초소수성 코팅층은 상기 언급된 소수성 또는 초소수성 코팅층 중 어느 하나일 수 있다.

소수성 또는 초소수성 코팅층에 마이크로- 또는 나노구조가 제공될 수 있다.

구조 및 코팅층의 조합에 의해, 구조화된 표면의 물리적 성질이 코팅층의 화학적 성질과 결합될 수 있다. 따라서, 소수성 또는 초소수성 효과가 강화되거나 또는 각각의 표면으로부터 반발될 특정 물질에 적응될 수 있다. 예를 들어, 표면은 특정 에어로졸 액적 크기 또는 에어로졸화할 에어로졸 형성 액체의 특정 점도에 대해 초소수성이 되도록 적응될 수 있다.

표면의 마이크로- 또는 나노구조가 생성될 때 코팅층의 화학적 성질이 향상될 수 있다. 표면 상에 생성된 마이크로- 또는 나노-조직이 액적 크기와 관련되어 있을 때, 이는 중요할 수 있다. 예를 들어, 초소수성 표면은 소수성 표면 상에 마이크로 단위 크기의 인공 요철을 분산시켜서 달성될 수 있다. 초소수성은, 액체 액적이 이러한 요철의 상단에 놓일 때 도달된다.

표면의 소수성 또는 친수성은 액적과 액적이 위에 배열되는 편평한 고체 표면 사이의 접촉각(θ)에 의해 정의된다. 접촉각은 액적에 의한 표면의 젖음성의 척도이다.

소수성 표면은 90° 보다 큰 접촉각(θ)을 갖는다. 소수성 표면의 접촉각 (θ)은 통상적으로 90° 내지 120° (액적이 방울 모양임)이다. 약 90°의 접촉각은 표면 상의 물에 대한 이상적인 접촉각으로, 표면이 발수성이지만, 여전히 물로 씻겨지는 것을 나타낸다.

초소수성 표면은 큰 접촉각을 특징으로 하며, 물에 젖는 것이 어렵다.

초소수성 표면은 150° 보다 큰 접촉각을 갖는다. 초소수성 표면의 접촉각(θ)은 통상적으로 150° 내지 180°이다 (액적이 매우 방울로 맺혀 있음)

소수성과 반대로, 친수성 표면 상에서 수액적은 멀리 퍼지며, 접촉각(θ)은 매우 작다. 이들 표면 상에서, 수액적은 구르지 않고, 활주한다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '액적 크기'는 문제의 액적과 동일한 속도로 강하하는 구형 단위 밀도 액적의 크기인 공기 역학적 액적 크기를 의미하도록 사용된다. 에어로졸 액적 크기를 기술하기 위해 당업계에서는 여러 가지 방법이 사용된다. 상기 방법은 질량 중위 직경(MMD)(mass median diameter)과 질량 중위 공기 역학적 직경(MMAD)(mass median aerodynamic diameter)을 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '질량 중위 직경(MMD)'은 에어로졸 질량의 절반이 작은 직경의 액적들 내에 함유되고 다른 절반이 큰 직경의 액적들 내에 함유되도록 액적의 직경을 의미하는데 사용된다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '액체 중위 공기 역학적 직경(MMAD)'은 에어로졸의 중위 질량으로 이루어진 액적과 동일한 공기 역학적 특성을 갖는 단위 밀도로 이루어진 구체의 직경을 의미하는데 사용된다.

본 발명의 흡연 장치에 의해 발생된 액적의 질량 중위 공기 역학적 직경(MMAD)은 약 0.1μm 내지 약 10μm일 수 있거나, 또는 MMAD는 약 0.5μm 내지 약 5μm, 예를 들어 약 0.5μm 내지 약 3μm, 예컨대 약 0.8μm 내지 약 1.2μm일 수 있다. 액적의 MMAD는 2.5μm 이하일 수 있다. 본 발명의 흡연 장치에 의해 발생된 액적의 바람직한 액적 크기는 전술한 임의의 MMAD일 수 있다. 원하는 액적 크기(MMAD)는 2.5μm 이하일 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 흡연 장치에서의 에어로졸 생성을 위해 사용되는 에어로졸 형성 액체는 1 mPas 내지 200 mPas, 바람직하게는 1 mPas 내지 150 mPas, 예를 들어 80 mPas 내지 130 mPas 범위의 점도를 갖는다.

나노-구조 및 마이크로-구조 표면을 제조하기 위해 당업계에 공지된 방법에 의해 마이크로-구조 또는 나노-구조 표면이 제조될 수 있다. 마이크로-구조 또는 나노-구조 표면은, 예를 들어, 마이크로-샷 피닝(micro-shot peening), 펨토초 레이저 가공(femtosecond laser machining), 마이크로플라즈마 처리(microplasma treatment), 포토리소그래피(photolithography) 또는 나노임프린팅 리소그래피(nanoimprinting lithography)에 의해 제조될 수 있다.

마이크로-샷 피닝은 표면의 기계적 성질, 예를 들어 금속 또는 복합체 표면을 개질하는 냉간 가공 공정이다. 마이크로-샷 피닝에서, 표면은 소성 변형을 발생시키기에 충분한 샷 (예를 들어 유리, 세라믹 물질의 금속으로 제조된, 둥근 입자)에 의해 영향을 받는다. 따라서, 각 입자는, 표면이 소성 변형되도록 볼-핀 해머(ball-peen hammer)로서 작용한다 (마모가 일어나는 샌드-블라스팅과 대조적임). 마이크로-샷 피닝은, 예를 들어, 미세-홈(micro-dimple)들을 구비한 표면을 제공하는, 랜덤 표면 구조를 제조하는데 있어서 유리하다. 마이크로 샷 피닝에서의 종래의 샷-피닝과 비교하여, 더 작은 샷 치수 및 더 높은 샷 속도가 사용된다. 주어진 표면 물질 및 기하 구조에 대한 원하는 구조는 샷 물질 및 크기, 샷 강도 및 커버리지의 적절한 선택에 의해 달성될 수 있다. 마이크로-샷 피닝의 경우에, 0.03mm 내지 0.5mm의 통상적인 샷 크기가 사용된다. 흡연 장치의 표면에 대한 표면 처리 방법의 경우에, 바람직하게는, 직경이 약 0.03mm 크기를 갖는 입자를 포함하고 있는 샷을 사용한다.

펨토초 레이저에 의해 마이크로- 및 나노구조가 하나의 단계에서 수행될 수도 있다. 이 방법은 기본적으로 모든 물질에 적합하며, 달성하고자 하는 원하는 구조 크기 및 구조 패턴으로 용이하게 조정될 수 있다. 주기적 구조 뿐만 아니라 랜덤 구조가 이용가능하다. 수십 또는 수백 nm의 특정 나노구조에 있어서, 예를 들어, 100nm 내지 300nm, 또는 10nm 아래가 펨토초 레이저 처리로 얻을 수 있다.　 이 방법은 비접촉 방식이며, 특별한 분위기에서 수행될 필요가 없다. 펨토초 레이저 처리에 의한 마이크로구조는 바람직하게는 더 낮은 ㎛ 범위, 통상적으로 1㎛에서 20㎛ 범위에 있다.

마이크로구조에는 서브-㎛ 및 더 작은 마이크로구조 또는 나노구조가 각각 제공될 수도 있다.

종래의 플라즈마 처리와 비교하여 마이크로플라즈마 처리는 수십에서 수천 ㎛ 범위인, 플라즈마의 치수로 제한된다는 이점이 있다.

표면의 플라즈마 처리는 물질을 증착 또는 에칭할 뿐만 아니라 표면을 활성화 또는 화학적으로 변경시킬 수 있게 한다. 따라서, 마이크로플라즈마 처리는 구조를 표면에 제공할 수 있게 하며 특정 물질의 소수화가 달성될 수 있다. 예를 들어, 소수성 플루오로카본 중합체 패턴이 유리 기재 상에 제공될 수 있다.

포토리소그래피는, 예를 들어, 웨이퍼 구조화에서, 그렇게 주지된 공정이며, 추가로 설명하지 않을 것이다. 나노임프린팅 리소그래피(NIL)는 기본적으로 유사한 공정이다. 기재 상의 레지스트에 구조화된 스탬프에 의해 원하는 구조가 제공된다. 구조화된 레지스트는 최종 구조를 달성하기 위해 에칭 및 경화될 수 있다. 레지스트 대신에, 성형 물질이 스탬프의 구조를 직접 구비할 수도 있다.　 리소그래피에서 중합체-대-중합체 접촉 인쇄의 성질에 기인하여, 물질의 탄성 구성은 마이크로구조가 약 1㎛ 아래로 될 수 있게 한다. 그러나, 상기 물질에 따라, 예를 들어 비정질 금속에 따라, 약 20 내지 100nm 아래의 나노구조가 제공될 수 있다.

유리하게는, 본 발명에 따른 장치 내의 소수성 또는 초소수성 표면, 특히 공기 흐름 도관의 표면은, 상기 언급한 에어로졸 액적 크기에 최적화된 소수성 또는 초소수성 표면을 포함하고 있다.

장치의 설정 및 에어로졸 형성 기재가 제공되는 방식에 따라, 예를 들어 액체 에어로졸 형성 저장부 또는 고형 담배 물질을 사용하여, 장치 또는 유동 도관의 상이한 부분들이 가열된 에어로졸 형성 기재, 에어로졸 또는 에어로졸 형성 기재로부터의 다른 기화된 또는 비-기화된 물질과 접촉하게 된다. 따라서, 이들 장치의 상이한 부분 및 요소에는 소수성 또는 초소수성 표면이 제공될 수 있다.

에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 구획부를 포함할 수 있다. 이러한 구획부는 고체 에어로졸 형성 기재를 직접 수용하거나, 카트리지 또는 저장부를 수용 또는 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재 또는 가능하게는 장치의 마우스 말단으로 기화된 물질을 안내하는 공기 유동 도관의 형성부와 직접적으로 접촉하고 있다면, 내부 구획부 벽면은 바람직하게는 소수성 또는 초소수성 표면이다.

예를 들어, 통상적으로 담배 플러그를 함유하고 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는, 열 스틱과 함께 사용하기 위한 장치에 있어서, 본체는 공동 내에서 가열될 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동, 가능하게는 또한 상기 공동 내로 삽입될 카트리지를 수용하기 위한 공동을 포함하고 있다. 에어로졸 발생 기재를 수용하기 위한 본체 내의 공동은 통상적으로 기재, 특히 가열된 기재와 직접 접촉하고 있으며 이와 같이 바람직하게는 상기 공동을 정의하는 소수성 또는 초소수성 내부 표면을 포함하고 있다. 이러한 공동은 새로운 에어로졸 형성 기재가 공동 내로 삽입되기 전에 보다 용이하게 세정될 수 있다.

열 스틱과 함께 사용되는 장치는 본체 내에 배열되어 있는 히터를 더 포함하고 있으며, 히터는 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 적응되어 있다. 바람직하게는, 이들 장치에서, 공동을 정의하는 표면의 또는 히터의 적어도 일부분은 소수성 또는 초소수성 표면이다.

저항 가열식 장치에서, 히터는 공동 내로 연장되어 있는 히터 블레이드일 수 있다. 열 스틱은 그것의 에어로졸 형성 기재 함유 말단 또는 담배 말단을 가지고, 장치의 공동 내로 도입되고 이에 따라 히터 블레이드 위로 밀리게 된다. 각각의 새로운 열 스틱에 대한 일관된 가열 및 흡연 조건을 지원하기 위해, 히터 블레이드는 소수성 또는 초소수성 외부 표면을 포함할 수 있다.

공동 또는 공동을 둘러싸고 있는 가열 영역 내의 본체 장치 벽면들은 하나 또는 바람직하게는 여러 개의 요소에 의해 형성될 수 있다. 이러한 요소들은 에어로졸 형성 기재를 위한 공동을 정의할 뿐만 아니라, 주변으로부터 가열된 에어로졸 형성 기재까지 본체 내부에 공기 유동 경로를 정의할 수 있다.　 공동의 내부 및 이러한 외부 공기 유동 경로는, 기화된 물질이 공동으로부터 외부 공기 유동 경로로 통과하여 그 안에 침착될 수 있도록 서로 유체 연결되어 있을 수 있다.

예를 들어, 가열 영역은 관형 추출기를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 추출기의 내부 표면 및 외부 표면은 소수성 또는 초소수성 표면이다. 따라서, 추출기의 내부 표면은 공동의 크기를 실질적으로 정의한다.

에어로졸 형성 기재가 예를 들어 카트리지 또는 탱크 시스템과 같은 곳에, 액체 형태 또는 액체 함유 형태로 제공되어 있는 장치에서, 장치의 설정은 다르고, 사용자가 장치의 마우스피스를 흡인한다.

전자 흡연 장치의 이러한 구현예들에서, 본체는 근위 말단을 포함하고 있으며, 상기 본체 내부에 본체의 가열 영역으로부터 근위 말단까지 이어지는 공기 유동 도관을 포함하고 있다. 공기 유동 도관의 적어도 일부분은 소수성 또는 초소수성 표면을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터는 장치의 일부일 수 있고, 따라서 또한 소수성 또는 초소수성 표면을 포함할 수 있다.　 그러나, 히터는, 예를 들어, 카트리지와 일체형일 수도 있다. 바람직하게는, 카트리지가 재사용가능하고, 히터를 포함하고 있거나 그렇지 않은, 시스템에서, 카트리지 외부는 소수성 또는 초소수성 표면을 포함할 수 있다.

또한, 장치의 본체는 에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 저장부를 포함할 수 있다. 이러한 저장부 또는 카트리지의 외부 표면에는 소수성 또는 초소수성 표면이 제공되어 있을 수 있다. 이러한 측정은, 저장부가 통합형 저장부이거나 재사용가능한 저장부이거나 일반적으로 카트리지 또는 탱크의 형태인 재충전 가능한 저장부인 경우에 특히 유리하다.　 재사용가능한 카트리지가 종종 각 장치와 독립적인 개별적이고 제거가능한 부분임에도 불구하고, 소수성 외부 표면으로 인해, 재사용 전에 이러한 카트리지를 세정하는 것이 생략되거나 단순화될 수 있다.

전자 흡연 장치는 에어로졸화 챔버를 포함할 수 있으며, 이때 에어로졸 형성 기재로부터 기화되는 물질이 예를 들어, 냉각되고 에어로졸을 형성할 수도 있다. 통상적으로, 이러한 에어로졸화 챔버는 기본적으로 에어로졸 형성 기재를 가열하는 방식 또는 상기 기재가 어떤 상태와 형태로 제공되는지와 독립적으로, 가열 영역의 하류에, 통상적으로 또한 히터의 하류에 배열되어 있다.

가열 영역의 하류에 배열되어 있는 에어로졸화 챔버를 포함하고 있는 본 발명에 따른 장치의 구현예들에서, 예를 들어, 유동 도관이 에어로졸화 챔버를 포함하고 있으며, 에어로졸화 챔버는 바람직하게는 소수성 또는 초소수성 내부 표면을 포함하고 있다.

히터는 에어로졸 형성 기재와 직접 접촉하고 있을 수도 있거나, 예를 들어, 하우징에 장착되어 이에 따라 하우징 벽면에 의해 보호될 수도 있다. 히터는 장치의 일부일 수도 있거나 또는 카트리지의 일부일 수도 있다. 바람직하게는, 히터는 저항성 또는 유도성 히터이다.

에어로졸 형성 기재와 직접 접촉하고 있는, 히터를 포함하고 있는 장치에서, 특히, 히터가, 예를 들어 일회용 카트리지의 일부인 히터와 같은 교체 가능한 히터인 경우에, 히터의 표면은 바람직하게는 소수성 또는 초소수성 표면을 구비하고 있다. 예를 들어, 유체 투과성인 편평한 메쉬 히터의 형태 또는 히터 블레이드의 형태로 된, 히터를 포함하고 있는 장치에서, 메쉬 히터 또는 히터 블레이드는 바람직하게는 소수성 또는 초소수성 외부 표면을 포함하고 있다. 예를 들어, 유리 블레이드 및 유리로 만들어진 에어로졸화 챔버는 소수성 또는 초소수성 표면을 포함할 수 있다.

에어로졸 발생 장치는 마우스피스를 더 포함할 수 있으며, 여기서 유동 도관의 일부분, 유동 도관의 가장 하류 부분은, 마우스피스에 배열되어 있다.

'상류' 및 '하류'는 여기에서 장치에 진입하고, 장치를 통과하고 장치를 떠나는 공기의 유동 방향 관점에서 보이고 있다. 장치의 출구 개구는 에어로졸을 포함하고 있거나 포함하지 않는 공기 유동이 장치를 떠나는, 장치에서 가장 하류 위치이다.

장치의 유동 도관은 하나 또는 여러 개의 개별적인, 별개의 또는 뒤엉킨 유동 채널로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 마우스피스 내에 배열된 적어도 유동 채널을 포함하고 있는 마우스피스를 포함할 수 있다. 유동 채널의 하류 말단은 마우스피스의 근위 말단의 출구 개구에 대응한다. 마우스피스 내의 유동 채널은 소수성 또는 초소수성 표면을 포함할 수 있다.

본 발명은 다음의 도면들에 의해 도시된 구현예들과 관련하여 더 설명되며, 도면들 중:
도 1, 2는 표면의 소수성 및 친수성을 보여주고 있으며;
도 3은 소수성 나노- 및 마이크로구조 표면을 보여주고 있으며;
도 4는 에어로졸 발생 물품의 담배 플러그를 가열하기 위한 히터 블레이드를 이용한 전자 흡연 장치의 개략적인 단면도이며;
도 5는 액체 함유 저장부를 포함하고 있는 전자 흡연 장치를 보여주고 있다.

도 1 및 도 2는 소수성 및 친수성 표면에서의 액적 거동의 실시예들을 보여주고 있다. 소수성과 친수성 표면(10, 11) 사이를 구별하는 주된 방법은 접촉각(21)이다. 이것은 유체의 액적, 여기에서 에어로졸 액적(2)이, 강성 기재(1)의 표면과의 접촉 지점에서 만드는 각도(21)를 의미한다. 도 1에 도시된 바와 같은 소수성 표면(10)의 경우, 접촉각(21)은 항상 90° 보다 크고, 150° 만큼 높을 수 있다. 150° 초과의 접촉각에서 표면을 초소수성이라고 부른다. 도 2에 도시된 바와 같은 친수성 표면(11)은 항상 90° 미만, 보통 50° 미만의 접촉각을 갖는다.

도 3에서, 조합된 마이크로- 및 나노구조의 실시예가 도시되어 있다. 마이크로구조(12)는 표면 상에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열될 수 있는, 돔(12)의 형태이다. 마이크로구조(12) 자체에는 마이크로구조(12)의 표면 상에 복수의 피라미드로 도시된 나노구조(13)가 제공되어 있다. 초소수성은 에어로졸 액적(2)이 나노구조(13)의 상단에 남아있을 때 얻어질 수 있다.

도 4는 열 스틱(3)을 위한 전자 흡연 장치(4)의 일 실시예이다. 담배 스틱 형태의 에어로졸 발생 물품은 마우스 부분(30)과 담배 부분(31)을 포함하고 있다.　 마우스 부분(30)은, 예를 들어, 필터 부위를 포함하고 있다. 담배 부분(31)은 담배 플러그, 예를 들어 권축되고 주름진 캐스트 잎 (담배 입자들, 섬유 입자들, 에어로졸 형성제, 바인더 및 예를 들어 향미제도 포함하고 있는 슬러리로부터 형성된 재구성 담배의 한 형태)를 포함할 수 있다. 열 스틱(3)은 장치(4)의 전방 하우징 부분(41) 내의 공동(410) 내로 삽입된다. 적어도 열 스틱(3)의 마우스 부분(30)은, 스틱(3)이 공동(410)에 수용되어 있을 때 전방 하우징 부분으로부터 연장되어 있다. 사용시, 가열된 담배 스틱으로부터 스틱을 통해 마우스 부분(30)으로 에어로졸 및 다른 물질을 흡인하기 위해 사용자는 열 스틱(3)의 마우스 부분(30)을 흡인한다.

전방 하우징 부분(41)은 기본적으로 추출기(47) 및 중간부(46)에 의해 형성된 것이며, 후자는 예를 들어 알루미늄으로 만든 것이다. 담배를 가열하기 위한 히터 블레이드(45)는 공동(410) 내로 연장되어 있으며, 열 스틱(3)을 장치(4)의 공동(410) 내로 삽입할 때 열 스틱(3)의 담배 부분(31) 내로 밀려진다.　 전방 하우징 부분(47)이 히터 블레이드 및 공동 내에 존재하는 경우 에어로졸 형성 기재를 둘러싸는 영역이 기본적으로 장치의 가열 영역(420)을 형성한다. 반경방향 연장에서, 가열 영역(420)은 전방 하우징 부분(41)의 외부 벽면의 내부면까지 연장된다.

원위 하우징 부분(40)은 배터리(42) 및 전자기기, 예를 들어 히터 블레이드를 가열하고 가열 공정을 제어하기 위해 히터 블레이드(45)에 연결되어 있는, 전자 제어 보드(43)를 포함하고 있다. 원위 하우징 부분(40)으로부터 가열 영역(420)을 분리하기 위해, 열 절연부, 예를 들어 히터 오버몰드(44)가, 공동(410)과 원위 하우징 부분(40) 사이에 배열되어 있다. 히터 오버몰드(44)는 공동(410)의 하단을 직접 형성하고 있다.

전방 하우징 부분(41)의 부품, 즉, 추출기(47)와 중간부(46), 뿐만 아니라 히터 블레이드와 히터 오버몰드(44)에는 소수성 또는 바람직하게는 초소수성 표면이 제공되어 있다. 이들은 나노구조 표면, 마이크로-구조 표면, 소수성 또는 초소수성 코팅층 또는 이들의 조합일 수 있다.

바람직하게는, 추출기(47)와 중간부(46)에는 모든 면에, 적어도 내측면 및 외측면에 소수성 표면이 제공되어 있다. 히터 오버몰드(44)에는 공동(410)의 측부 형성부 상에만 소수성 표면이 제공되어 있을 수 있다. 히터 블레이드(45)에는 적어도 두 개의 큰 측면에, 바람직하게는 작은 측면에도 소수성 표면이 제공되어 있다.

추출기(47) 및 중간부(46)는 기본적으로 관형 형상을 갖는다. 그러나, 추출기(47)에는 통상적으로 여러 개의 돌출부 및 압입부가 제공되어 있으며 중간부에는 기류가 통과할 수 있도록 여러 개의 개구가 제공되어 있다. 따라서, 이들 부분은 담배 부분과 직접 접촉하고 있거나 또는 가열된 담배 기재로부터의 물질과 접촉하거나 양자 모두와 접촉하게 될 수도 있으며 이에 따라 그 표면 상의 잔류물을 포획하기 쉬워진다. 또한, 이들의 형상 및 취성은 세정의 관점에서 제한된 접근성 및 안정성을 제공하고 있다. 흡연 장치(4)가 반복 사용을 위해 만들어진 것이기 때문에, 열 스틱(3)의 가열된 담배 기재로부터의 물질과 직접 접촉하게 되는 부분 상의 오염물 및 잔류물의 축적을 감소시키는 것과, 취급하는 것, 성능 및 사용자 경험은 장치의 이 부분들의 소수성 표면의 제공에 의해 향상될 수 있다.

도 5에서 액체 저장부 또는 탱크(6)를 이용한 전자 흡연 장치의 실시예가 도시되어 있다. 탱크(6) 내의 액체 에어로졸 형성 기재는 히터(55), 예를 들어, 심지 요소 주위의 히터 코일 또는 유체 투과성인 편평한 히터에 의해 가열되고 에어로졸화된다. 히터(55)는 탱크(6)에 인접하여 배열되어 있다. 히터(55)의 측방향으로 옆에, 전기 접촉부(54)가 제공되어 배터리(42)로부터 히터(55)로 전력을 공급한다. 배터리(42) 및 전자기기, 예를 들어 전자 제어 보드(43)는 원위 하우징 부분(40)에 배열되어 있다.

도 5에 도시된 구현예에서 가열 영역(420)은 장치의 길이방향으로 오히려 작은 연장부를 가지고 있으며, 이 길이방향으로 기본적으로 탱크(6)의 개방 말단과 히터의 크기 사이의 영역에 제한된다. 반경방향 연장부에서 가열 영역(420)은 본체의 내측 벽면까지 연장되어 있다.

장치의 근위 말단 및 장치 하우징의 가장 하류 요소는 마우스피스(48)에 의해 형성되어 있다. 마우스피스(48)에서 가열된 액체로부터 에어로졸이 수집되고 출구(49)를 통해 마우스피스(48)를 떠날 수 있다. 이 장치들에서 사용자는 장치의 마우스피스를 흡인한다.

히터(55)의 위치에서 발생된 에어로졸은 탱크(6)와 마우스피스(48) 하류에 있는 하우징 벽면 사이에서 출구(49)로 통과한다. 따라서, 이 경로 상의 부분들 및 요소들의 표면은 바람직하게는 모두 소수성 표면 또는 초소수성 표면이다.

히터(55), 탱크(6) 옆에 배열되어 있는 내부 하우징 벽면, 마우스피스(48)의 내부 표면(480) 뿐만 아니라 탱크(6)의 외부 표면은 소수성 또는 초소수성 표면이다.

도 5에 도시된 구현예에서, 마우스피스는 탱크(6)의 하류에 배열되어 있는 에어로졸화 챔버를 형성하는 공동을 포함하고 있다.

탱크(6)는 통합형 탱크일 수 있거나, 교체식 및 가능한 재충전식 탱크(6)일 수 있다.

소수성 표면의 제공을 언급하는 것은 또한 초소수성 표면을 제공하는 가능성을 포함하고 있다는 것을 이해할 것이다. 감소된 오염 및 단순화된 세정 성질 관점에서 초소수성 표면이 바람직할 수도 있다. 그러나, 사용되는 물질에 따라 또는 예를 들어 비용 제약에 따라, 표면을 소수성 또는 초소수성으로 만들기 위한 상이한 공정이 선택될 수 있다.

Claims

에어로졸 형성 기재를 위한 가열 영역을 포함하는 본체를 포함하는 전자 에어로졸 발생 흡연 장치로, 여기서 상기 본체는
에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동; 및
상기 본체 내에 배열되어 있으며, 상기 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 적응되어 있는 히터를 포함하고,
여기서 상기 가열 영역에서 상기 공동을 정의하는 상기 본체의 내부 표면의 적어도 일부분은 소수성이거나 초소수성 표면인 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 히터는 상기 공동 내로 연장되어 있는 히터 블레이드이며, 상기 히터 블레이드는 소수성 또는 초소수성 외부 표면을 포함하는 것인 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 영역은 관형 추출기를 포함하고, 여기서 상기 추출기의 내부 표면 및 외부 표면은 소수성 또는 초소수성 표면인 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 본체는 근위 말단, 및
상기 본체의 상기 가열 영역으로부터 상기 근위 말단까지 이어지는 공기 유동 도관을 포함하고, 여기서 상기 공기 유동 도관의 적어도 일부분은 소수성 또는 초소수성 표면을 포함하는 것인 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 공기 유동 도관은 상기 가열 영역의 하류에 배열되어 있는 에어로졸화 챔버를 포함하되, 상기 에어로졸화 챔버는 소수성 또는 초소수성 내부 표면을 포함하는 것인 장치.
제1항, 제4항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 마우스피스 내에 배열된 유동 채널을 포함하는 마우스피스를 포함하고, 여기서 상기 유동 채널의 하류 말단은 상기 마우스피스의 근위 말단의 출구 개구이되, 상기 마우스피스 내의 유동 채널은 소수성 또는 초소수성 표면을 포함하는 것인 장치.
제1항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체는 에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 저장부를 포함하고, 여기서 상기 저장부의 외부 표면에는 소수성 또는 초소수성 표면이 제공되어 있는 것인 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소수성 또는 초소수성 표면은 상기 가열 영역 내 또는 상기 가열 영역의 하류에 있는 상기 본체의 내부 표면의 적어도 일부분에 적용되는 소수성 또는 초소수성 코팅층인 것인 장치.
제8항에 있어서, 상기 소수성 코팅층은 실란, 플루오로카본, 플루오르화 화합물 또는 아크릴산을 포함하는, 비극성인 것인 장치.
제8항에 있어서, 상기 초소수성 코팅층은 망간 산화물 폴리스티렌 나노복합체, 아연 산화물 폴리스티렌 나노복합체, 침전 탄산칼슘, 탄소 나노튜브를 포함하거나 실리카 나노코팅층인 것인 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소수성 또는 초소수성 표면은 마이크로-구조 또는 나노-구조 표면인 것인 장치.
제11항에 있어서, 상기 초소수성 표면은 마이크로-구조 및 나노-구조 표면의 조합인 것인 장치.
제11항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로-구조 또는 나노-구조 표면은, 마이크로-샷 피닝(micro-shot peening), 펨토초 레이저 가공(femtosecond laser machining), 마이크로플라즈마 처리(microplasma treatment), 포토리소그래피(photolithography) 또는 나노임프린팅 리소그래피(nanoimprinting lithography)에 의해 제조된 것인 장치.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 소수성 또는 초소수성 코팅층은 마이크로-구조 또는 나노-구조 표면에 적용되는 것인 장치.