KR20190089896A - 다수의 에어로졸 형성 기재 및 액체 전달 요소를 포함하는 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

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Abstract

카트리지(14) 및 에어로졸 발생 장치(12)를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템(10)이 제공되어 있다. 카트리지는 카트리지 하우징(36), 고체 에어로졸 형성 기재(38) 및 액체 에어로졸 형성 기재(40)를 포함하고 있다. 에어로졸 발생 장치(12)는 카트리지(14)의 적어도 일부분을 수용하기 위한 공동(18)을 포함하고 있으며, 여기서 공동(18)은 제1 방향(19)을 따라 공동(18) 내로 카트리지(14)를 삽입하도록 구성되어 있다. 에어로졸 발생 장치(12)는 공동(18)의 말단 벽면(31)으로부터 연장되어 있는 액체 전달 요소(30)를 더 포함하고 있으며, 액체 전달 요소(30)는 제1 방향(19)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 길이방향 축(33)을 갖는다. 에어로졸 발생 장치(12)는 또한 액체 전달 요소(30)의 일부분 주위에 포장된 저항성 가열 코일을 포함하고 있는 전기 히터(28)를 포함하고 있으며, 여기서 저항성 가열 코일은 액체 전달 요소(30)의 길이방향 축(33) 주위에 포장되어 있다. 에어로졸 발생 장치(12)는 전력 공급부(22), 및 전력 공급부(22)로부터 전기 히터(28)로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어부(24)를 더 포함하고 있다.

Description

다수의 에어로졸 형성 기재 및 액체 전달 요소를 포함하는 에어로졸 발생 시스템
본 발명은 에어로졸 발생 시스템에 관한 것으로, 에어로졸 발생 시스템은 고체 및 액체 에어로졸 형성 기재 모두를 갖는 카트리지, 및 액체 전달 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 포함하고 있다. 본 발명은 전기 작동식 흡연 시스템으로서 특정 적용을 발견한다.
한 유형의 에어로졸 발생 시스템은 전기 작동식 흡연 시스템이다. 공지된 핸드헬드 전기 작동식 흡연 시스템은 통상적으로 배터리, 제어 전자 장치, 및 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 히터를 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치를 포함하고 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 장치의 부분 내에 함유되어 있을 수도 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치는 니코틴 용액과 같은, 액체 에어로졸 형성 기재가 저장되어 있는 액체 저장부를 포함하고 있을 수 있다. 흔히 '전자 담배(e-cigarette)'라고 지칭되는 이러한 장치는 통상적으로 다수의 종래의 궐련을 소비하는 것과 동등한 다수의 퍼핑을 제공하기에 충분한 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하고 있다.
전자 담배 사용자에게 종래의 궐련의 소비 경험을 더욱 가깝게 시뮬레이션하는 경험을 제공하려는 시도로, 일부 장치는 전자 담배 구성을 담배 기반 기재와 조합하여 사용자가 흡입한 에어로졸에 담배 맛을 부여하려고 시도하였다. 그러나, 이러한 장치는 실용적이지 않게 클 수 있고, 사용자가 상이한 시간에 담배 성분 및 액체 성분을 변화시킬 것을 요구할 수 있다.
공지된 장치가 가진 이러한 문제점들 중 적어도 일부를 완화하거나 제거하는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 카트리지 및 에어로졸 발생 장치를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 카트리지는 카트리지 하우징, 카트리지 하우징 내에 위치된 고체 에어로졸 형성 기재, 및 카트리지 하우징 내에 위치된 액체 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있다. 에어로졸 발생 장치는 카트리지의 적어도 일부분을 수용하기 위한 공동을 포함하고 있으며, 여기서 공동은 제1 방향을 따라 공동 내로 카트리지의 삽입을 위해 구성되어 있다. 에어로졸 발생 장치는 공동의 말단 벽면으로부터 연장되어 있는 액체 전달 요소를 더 포함하고 있으며, 액체 전달 요소는 제1 방향에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 길이방향 축을 가지고 있으며, 여기서 에어로졸 발생 시스템은 카트리지가 공동 내에 수용될 때 액체 전달 요소의 일부분이 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉하도록 구성되어 있다. 에어로졸 발생 장치는 또한 액체 전달 요소의 일부분 주위에 포장된 저항성 가열 코일을 포함하고 있는 전기 히터를 포함하고 있으며, 여기서 저항성 가열 코일은 액체 전달 요소의 길이방향 축 주위에 포장되어 있다. 에어로졸 발생 장치는, 전력 공급부, 및 전력 공급부로부터 전기 히터로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 형성할 수 있는, 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 기술하는 데 사용된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 에어로졸 형성 기재로부터 발생하는 에어로졸은 눈에 보일 수도 있고 보이지 않을 수도 있으며, 증기(예를 들어, 기체 상태인 물질의 미립자로, 실온에서는 보통 액체 또는 고체임)뿐만 아니라 기체 및 응축된 증기의 액적을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템은 두 기재를 전부 단일 카트리지에 제공하여 고체 에어로졸 형성 기재와 액체 에어로졸 형성 기재의 동시 교체를 용이하게 한다. 유리하게는, 이는 담배 기반 기재와 니코틴 용액이 별도로 교체되거나 보충되어야 하는 공지된 장치와 비교할 때 사용자에 대한 에어로졸 발생 시스템의 사용을 단순화할 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재 및 액체 에어로졸 형성 기재를 단일 카트리지에 제공하는 것은 사용자가 장치 자체의 일부를 형성하는 저장부를 리필하도록 요구될 수 있는 공지된 장치와 비교할 때 액체 에어로졸 형성 기재의 보충을 단순화할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재의 보충을 간소화하는 것은 유리하게는 공지된 장치에 제공된 액체 에어로졸 형성 기재의 양과 비교할 때 카트리지에 제공된 액체 에어로졸 형성 기재의 양의 감소를 용이하게 할 수 있다. 유리하게는, 이는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템이 공지된 장치보다 작게 할 수도 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템은 카트리지와 분리된 히터 부분을 제공하고 있다. 유리하게는, 이는 히터와 액체 에어로졸 형성 기재가 에어로졸 발생 장치의 단일 부분 내에 조합되어 있는 공지된 장치와 비교할 때 비용을 줄이고 카트리지의 제조를 단순화할 수 있다. 유리하게는, 카트리지와 분리된 히터 부분을 제공하는 것은 전기 히터의 세척을 용이하게 할 수 있으며, 이는 다수의 카트리지를 갖는 히터 부분의 사용을 용이하게 할 수 있다.
유리하게는, 액체 전달 요소는 에어로졸 발생 시스템을 사용하는 동안에 액체 에어로졸 형성 기재와 전기 히터 사이의 접촉을 용이하게 할 수 있다. 즉, 액체 전달 요소는 카트리지로부터 전기 히터로, 예를 들어 모세관 작용에 의해 액체 에어로졸 형성 기재의 전달을 용이하게 한다.
액체 전달 요소는 그의 길이를 따라 액체 에어로졸 형성 기재를 전달할 수 있는 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수 있다. 액체 전달 요소는 다공성 물질로 형성될 수 있지만, 이는 반드시 그럴 필요는 없다. 액체 전달 요소는 다공성 또는 스폰지 구조를 갖는 물질로 형성될 수 있다. 액체 전달 요소는 바람직하게는 모세관 다발을 포함하고 있다. 예를 들어, 액체 전달 요소는 복수의 섬유나 스레드(thread), 또는 다른 미세 보어 튜브를 포함할 수 있다. 액체 전달 요소는 스폰지형 또는 발포체형 물질을 포함할 수 있다. 액체 전달 요소의 구조는 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 작용에 의해 운송될 수 있는 복수의 작은 보어 또는 튜브를 형성한다. 특히 바람직한 물질 또는 물질들은 액체 에어로졸 형성 기재의 물리적 특성에 의존할 것이다. 적합한 모세관 물질의 예는 스폰지 또는 발포 물질, 섬유 또는 소결 분말의 형태의 세라믹 또는 흑연계 물질, 발포 금속 또는 플라스틱 물질, 예를 들어 방사 또는 압출 섬유로 만들어진 섬유 물질, 예컨대 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에스테르 또는 결합된 폴리올레핀 섬유 물질, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유, 세라믹, 유리 섬유, 실리카 유리 섬유, 탄소 섬유, 오스테나이트 316 스테인리스 스틸 및 마르텐사이트 440 및 420 스테인리스 스틸과 같은 의학용 스테인리스 스틸 합금의 금속 섬유를 포함한다. 액체 전달 요소는 상이한 액체 물리적 특성과 함께 사용되도록 임의의 적절한 모세관 현상(capillarity) 및 기공도를 가질 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도성, 융점 및 증기 압력을 포함하되 이에 한정되지 않는 물리적 특성을 갖는데, 이는 액체 에어로졸 형성 기재가 액체 전달 요소를 통해 전달될 수 있게 한다. 액체 전달 요소는 내열성 물질로 형성될 수 있다. 액체 전달 요소는 복수의 섬유 가닥을 포함할 수 있다. 복수의 섬유 가닥은 액체 전달 요소의 길이를 따라서 전반적으로 정렬될 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 적어도 하나의 기류 유입부 및 적어도 하나의 기류 유출부를 포함하고 있다. 사용하는 동안에, 공기는 기류 유입부로부터 기류 유출부로 흐름 경로를 따라 에어로졸 발생 시스템을 통해 흐른다. 공기는 기류 유입부에 있는 흐름 경로의 상류 말단으로부터 기류 유출부에 있는 흐름 경로의 하류 말단으로 흐름 경로를 따라 흐른다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 사용시, 고체 에어로졸 발생 기재가 액체 에어로졸 발생 기재의 하류에 위치하도록 구성되어 있다.
카트리지는 다공성 담체 물질을 포함할 수 있으며, 액체 에어로졸 형성 기재는 다공성 담체 물질 상에 제공되어 있다. 유리하게는, 다공성 담체 물질 상에 액체 에어로졸 형성 기재를 제공하는 것은 카트리지로부터 액체 에어로졸 형성 기재가 누설되는 위험을 감소시킬 수 있다.
다공성 담체 물질 및 액체 전달 요소는 상이한 물질을 포함하고 있다. 바람직하게는, 다공성 담체 물질 및 액체 전달 요소는 상이한 물질을 포함하고 있다.
다공성 담체 물질은 액체 에어로졸 형성 기재에 투과성인 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수 있고, 액체 에어로졸 형성 기재가 다공성 담체 물질을 통해 이동할 수 있게 한다. 바람직하게는, 물질 또는 물질들의 조합은 액체 에어로졸 형성 기재에 대하여 불활성이다. 다공성 담체 물질은 모세관 물질일 수도 있고 또는 아닐 수도 있다. 다공성 담체 물질은 액체 에어로졸 형성 기재의 분포 및 분산을 개선하도록 친수성 물질을 포함하고 있을 수도 있다. 이는 일정한 에어로졸 형성을 지원할 수도 있다. 특히 바람직한 물질 또는 물질들은 액체 에어로졸 형성 기재의 물리적 특성에 의존할 것이다. 적합한 물질의 예는 모세관 물질, 예를 들어, 스폰지 또는 발포성 물질, 섬유 또는 소결 분말 형태의 세라믹계 또는 흑연계 물질, 발포성 금속 또는 플라스틱 물질, 초산 셀룰로오스, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀과 같은, 예를 들어 방사 또는 압출된 섬유로 만든, 섬유상 물질, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹이다. 다공성 담체 물질은 상이한 액체 물리적 특성들을 가지고 사용되도록 임의의 적절한 다공성을 가질 수도 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 사용시, 액체 전달 요소가 다공성 담체 물질과 접촉하도록 구성되어 있다.
카트리지는 카트리지 하우징의 제1 말단에서 다공성 담체 물질 위에 놓여 있는 제거 가능한 밀봉부를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 말단은 카트리지 하우징의 상류 말단이다. 제거 가능한 밀봉부는 제거 가능한 밀봉부의 주변부 주위의 카트리지 하우징에 고정될 수 있다. 제거 가능한 밀봉부는 접착제와 용접, 예컨대 초음파 용접 중 적어도 하나에 의해 카트리지 하우징에 고정될 수 있다. 제거 가능한 밀봉부는 바람직하게는 시트 물질로 형성된 것이다. 시트 물질은 중합체 필름 및 금속 호일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제거 가능한 밀봉부는 카트리지를 에어로졸 발생 장치와 결합하기 전에 사용자에 의해 카트리지로부터 제거하도록 구성될 수 있다. 제거 가능한 밀봉부는 밀봉부의 제거를 용이하게 하기 위한 당김 탭을 포함할 수 있다.
카트리지는 취성 밀봉부를 포함할 수 있다. 유리하게는, 취성 밀봉부는 고체 에어로졸 형성 기재와 액체 에어로졸 형성 기재 중 하나 또는 둘 모두로부터의 휘발성 화합물의 손실을 방지할 수 있다. 취성 밀봉부는 카트리지 하우징에 의해 한정된 개구부를 가로질러 연장될 수 있다. 취성 밀봉부는 카트리지 하우징의 말단을 가로질러 연장될 수 있다. 바람직하게, 취성 밀봉부는 카트리지 하우징의 상류 말단을 가로질러 연장되어 있다. 취성 밀봉부는 취성 밀봉부의 주변부 주위의 카트리지 하우징에 고정될 수 있다. 취성 밀봉부는 접착제와 용접, 예컨대 초음파 용접 중 적어도 하나에 의해 카트리지 하우징에 고정될 수 있다. 취성 밀봉부는 바람직하게는 시트 물질로 형성된 것이다. 시트 물질은 중합체 필름 및 금속 호일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 액체 전달 요소는 에어로졸 발생 장치가 카트리지를 수용할 때 취성 밀봉부를 천공하도록 구성되어 있다. 유리하게는, 액체 전달 요소는 에어로졸 발생 장치 및 히터 섹션이 카트리지와 조합될 때 취성 밀봉부를 자동으로 천공할 수 있다.
액체 전달 요소는 공동의 말단 벽면에 연결된 제1 말단 및 제1 말단에 대향하는 제2 말단을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 액체 전달 요소의 제2 말단은 에어로졸 발생 장치가 카트리지를 수용할 때 취성 밀봉부를 천공하도록 구성되어 있는 천공 부분을 정의하고 있다. 바람직하게는, 상기 천공 부분의 직경은 상기 길이방향 축을 따르는 방향으로 그리고 상기 제2 말단을 향해 감소한다. 즉, 액체 전달 요소의 제2 말단은 테이퍼진 부분을 포함할 수 있다. 유리하게는, 이는 액체 전달 요소에 요구되는 힘을 감소시켜 취성 밀봉부를 천공할 수 있다. 바람직하게는, 액체 전달 요소의 제2 말단은 한 지점으로 테이퍼진다.
다공성 담체 물질은 다공성 담체 물질을 통과하는 통로를 정의하는 환형 형상을 가질 수 있다. 통로는 다공성 담체 물질을 통해 완전히 연장되어 있는 관통로일 수 있다. 통로는 개방 말단 및 폐쇄 말단을 갖는 블라인드 통로일 수 있다. 바람직하게는, 개방 말단은 다공성 담체 물질의 상류 말단에 위치하고 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 장치가 카트리지를 수용할 때 액체 전달 요소가 통로 내에 적어도 부분적으로 수용되도록 구성되어 있다. 유리하게는, 이는 액체 전달 요소와 다공성 담체 물질 사이의 접촉 면적을 최대화할 수 있다.
바람직하게는, 카트리지는 다공성 담체 물질과 카트리지 하우징 사이에 위치된 기류 채널을 포함하고 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템의 기류 유입부는 기류 채널의 상류 말단과 유체 연통하고 있다. 바람직하게는, 전기 히터는 기류 유입부와 기류 채널의 상류 말단 모두와 유체 연통하고 있다. 바람직하게는, 기류 채널의 하류 말단은 고체 에어로졸 형성 기재와 유체 연통하고 있다. 바람직하게는, 기류 채널의 하류 말단은 고체 에어로졸 형성 기재의 상류 말단과 유체 연통하고 있다. 바람직하게는, 고체 에어로졸 형성 기재의 하류 말단은 에어로졸 발생 시스템의 기류 유출부와 유체 연통하고 있다.
바람직하게는, 저항성 가열 코일은 액체 전달 요소의 제1 말단 주위에 권취되어 있다. 카트리지가 다공성 담체 물질을 포함하고 있는 구현예들에서, 바람직하게 에어로졸 발생 시스템은, 카트리지가 공동 내에 수용될 때 저항성 가열 코일이 다공성 담체 물질과 접촉하지 않도록 구성되어 있다. 다공성 담체 물질이 환형 형상을 가지고 다공성 담체 물질을 통해 연장되어 있는 통로를 포함하고 있는 구현예들에서, 바람직하게 저항성 가열 코일은 액체 전달 요소의 제1 말단 주위에 권취되어 있고, 여기서 카트리지가 공동 내에 수용될 때 액체 전달 요소의 제2 말단 만이 통로 내에 수용된다.
저항성 가열 코일의 피치는 바람직하게는 약 0.5mm 내지 약 1.5mm, 가장 바람직하게는 약 1.5mm이다. 저항성 가열 코일의 피치는 코일의 인접하는 회전들 간의 간격을 의미한다. 상기 코일은 6개 미만의 회전을 포함할 수 있고, 바람직하게는, 5개 미만의 회전을 갖는다. 코일은 약 0.10mm 내지 약 0.15mm, 바람직하게는 약 0.125mm의 직경을 갖는 전기 저항성 와이어로 형성될 수 있다. 상기 전기 저항성 와이어는 바람직하게는 904 또는 301 스테인리스 스틸로 형성되어 있다. 적절한 금속의 예로는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨, 및 백금족으로부터의 금속이 있다. 적절한 금속 합금의 예로는 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간- 및 철-함유 합금들, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸에 기초한 초합금, Timetal®, 철-알루미늄계 합금, 및 철-망간-알루미늄계 합금을 포함한다. 상기 저항성 가열 코일은 리본 형태로 제공되는 금속 호일, 예를 들면 알루미늄 호일을 또한 포함할 수 있다.
카트리지 하우징은 바람직하게는 관형이고 제1, 상류 말단 및 제2, 하류 말단을 포함하고 있다. 바람직하게는, 고체 에어로졸 형성 기재는 하류 말단 내부에 위치하고 있다. 바람직하게는, 다공성 담체 물질은 상류 말단 내부에 위치하고 있다.
다공성 담체 물질은 카트리지 하우징 내부에 직접 위치될 수 있다. 바람직하게는, 다공성 담체 물질은 억지 끼워맞춤에 의해 카트리지 하우징 내부에 보유되어 있다.
다공성 담체 물질은 액체 저장 하우징 내부에 위치될 수 있으며, 액체 저장 하우징은 카트리지 하우징 내부에 위치되어 있다. 바람직하게, 액체 저장 하우징은 억지 끼워맞춤에 의해 카트리지 하우징 내부에 보유되어 있다.
카트리지가 다공성 담체 물질과 카트리지 하우징 사이에 위치된 기류 채널을 포함하고 있는 구현예들에서, 액체 저장 하우징의 외부 표면은 액체 저장 하우징이 카트리지 하우징 내에 수용될 때 카트리지 하우징과 액체 저장 하우징 사이의 기류 채널을 정의하도록 형상화될 수 있다. 액체 저장 하우징의 외부 표면은 액체 저장 하우징이 카트리지 하우징 내에 수용될 때 기류 채널을 정의하도록 홈부(groove)를 포함할 수 있다.
액체 저장 하우징은 관형일 수 있다. 카트리지가 제거 가능한 밀봉부 또는 취성 밀봉부를 포함하고 있는 구현예들에서, 상기 밀봉부는 액체 저장 하우징의 상류 말단에 걸쳐 연장될 수 있다. 바람직하게는, 상기 밀봉부는 카트리지 하우징 대신에 액체 저장 하우징에 고정되어 있다.
관형 액체 저장 하우징은 개방된 상류 말단 및 폐쇄된 하류 말단을 가질 수 있다. 카트리지가 제거 가능한 밀봉부 또는 취성 밀봉부를 포함하고 있는 구현예들에서, 상기 밀봉부는 액체 저장 하우징의 상류 말단에 걸쳐서 연장되어 다공성 담체 물질이 밀봉부와 폐쇄 말단 사이에 위치될 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는 억지 끼워맞춤에 의해 카트리지 하우징 내에 보유될 수 있다.
카트리지는 고체 에어로졸 형성 기재의 하류에 위치된 필터를 포함할 수 있다. 필터는 카트리지 하우징의 하류 말단 내에 위치된 필터 물질의 플러그를 포함할 수 있다. 필터 물질의 플러그는 억지 끼워맞춤에 의해 카트리지 하우징 내에 보유될 수 있다. 필터는 카트리지 하우징의 하류 개구부를 가로질러 연장되어 있는 시트 물질을 포함할 수 있다. 시트 물질은 메쉬를 포함할 수 있다. 시트 물질은 접착제와 용접, 예컨대 초음파 용접 중 적어도 하나에 의해 카트리지 하우징에 고정될 수 있다. 필터는 고체 에어로졸 형성 기재를 카트리지 하우징 내에 보유할 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 마우스피스를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 시스템이 적어도 하나의 기류 유출부를 포함하고 있는 구현예들에서, 마우스피스는 바람직하게는 적어도 하나의 기류 유출부를 포함하고 있다. 마우스피스는 카트리지의 일부를 형성할 수 있다. 마우스피스는 에어로졸 발생 장치의 일부를 형성할 수 있다. 마우스피스는 카트리지와 에어로졸 발생 장치로부터 별도로 형성될 수 있고, 카트리지와 에어로졸 발생 장치 중 적어도 하나는 마우스피스를 수용하도록 구성되어 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 물질을 포함할 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는 탈양성자화된 니코틴을 함유하고 있는 담배를 포함할 수 있다. 담배 내에서 니코틴을 탈양성자화하면 유리하게는 니코틴의 휘발성을 증가시킬 수 있다. 니코틴은 담배에 알칼리화 처리를 하여 탈양성자화될 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는 비담배 물질을 포함할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는, 담배 함유 물질 및 비담배 함유 물질을 포함할 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 '에어로졸 형성제'는 사용 시에, 에어로졸의 형성을 용이하게 하는, 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물을 설명하는 데 사용된다. 적절한 에어로졸 형성제는 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 그리고 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트 그리고 디메틸 테트라데칸디오에이트와 같은 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
바람직한 에어로졸 형성제는 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 같은 다가 알코올 또는 그들의 혼합물이며, 가장 바람직한 것은, 글리세린이다.
고체 에어로졸 형성 기재는 단일의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 대안적으로, 고체 에어로졸 형성 기재는 2개 이상의 에어로졸 형성제의 조합을 포함할 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는 건조 중량 기준으로 5%보다 큰 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는 건조 중량 기준으로 약 5% 내지 약 30%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는 건조 중량 기준으로 약 20%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재는 가열시 액체로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 포함하고 있는 담배 함유 물질을 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 비담배 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 물, 용매, 에탄올, 식물 추출물 및 천연 또는 인공 향미제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 액체 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 포함하고 있다. 적절한 에어로졸 형성제는 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린 같은 다가 알코올 또는 그들의 혼합물을 포함한다.
액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴이 없을 수 있다. 이러한 구현예들에서, 기화된 액체 에어로졸 형성 기재는 사용 중에 고체 에어로졸 형성 기재를 통해 흡인되어 고체 에어로졸 형성 기재로부터 하나 이상의 휘발성 화합물을 들어낼(strip) 수 있다. 기화된 액체 에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재로부터 니코틴을 들어낼 수 있다. 탈양성자화 니코틴을 함유하는 담배를 포함하고 있는 고체 에어로졸 형성 기재는 액체 에어로졸 형성 기재가 니코틴이 없는 구현예들에 특히 적합할 수 있다.
전력 공급부는 배터리를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전력 공급부는 니켈-금속 수화물 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. 전력 공급부는 재충전이 필요할 수 있고, 하나 이상의 카트리지를 가진 에어로졸 발생 장치의 사용에 충분한 에너지를 저장할 수 있는 용량을 가질 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시의 목적으로 더 설명될 것이다:
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따라, 에어로졸 발생 장치와 분리된 카트리지를 갖는 에어로졸 발생 시스템의 사시도를 보여주고 있으며;
도 2는 에어로졸 발생 장치 내에 삽입된 카트리지를 갖는 도 1의 에어로졸 발생 시스템의 사시도를 보여주고 있으며;
도 3은 에어로졸 발생 장치와 분리된 카트리지를 갖는 도 1의 에어로졸 발생 시스템의 단면도를 보여주고 있으며;
도 4는 에어로졸 발생 장치 내에 삽입된 카트리지를 갖는 도 1의 에어로졸 발생 시스템의 단면도를 보여주고 있으며;
도 5는 도 1의 에어로졸 발생 시스템의 카트리지의 분해도를 보여주고 있으며; 그리고
도 6은 다공성 담체 물질 및 액체 에어로졸 형성 기재를 보여주기 위한 도 5의 카트리지의 일부분의 분해도를 보여주고 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템(10)을 보여주고 있다. 에어로졸 발생 시스템(10)은 에어로졸 발생 장치(12) 및 카트리지(14)를 포함하고 있다. 에어로졸 발생 장치(10)는 카트리지(14)의 상류 말단을 수용하기 위한 공동(18)을 정의하고 있는 장치 하우징(16)을 포함하고 있다. 도 1은 에어로졸 발생 장치(12)와 분리된 카트리지(14)를 보여주고 있으며, 도 2는 에어로졸 발생 장치(12)의 공동(18) 내에 수용된 카트리지(14)를 보여주고 있다. 공동(18)은 제1 방향(19)을 따라 공동(18) 내로 카트리지(14)를 삽입하도록 구성되어 있다.
도 3은 에어로졸 발생 시스템(10)의 단면도를 보여주고 있다. 에어로졸 발생 장치(12)는 장치 하우징(16)의 상류 말단에 위치된 기류 유입부(20)를 포함하고 있다. 전력 공급부(22) 및 제어부(24)는 장치 하우징(16)의 상류 말단 내에 위치되어 있다.
에어로졸 발생 시스템(10)은 저항성 가열 코일을 포함하고 있는 전기 히터(28), 및 공동(18)의 말단 벽면(31)으로부터 연장되어 있는 액체 전달 요소(30)를 더 포함하고 있다. 저항성 가열 코일은 액체 전달 요소(30)의 제1, 상류 말단 주위에 권취되어 있다. 액체 전달 요소(30)는 제1 방향(19)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 길이방향 축(33)을 가지며, 저항성 가열 코일은 길이방향 축(33) 주위에 권취되어 있다. 사용하는 동안, 제어부(24)는 전력 공급부(22)로부터 전기 히터(28)로의 전력의 공급을 제어한다.
카트리지(14)는 카트리지 하우징(36)을 포함하고 있으며, 고체 에어로졸 형성 기재(38) 및 액체 에어로졸 형성 기재(40)는 둘 다 카트리지 하우징(36) 내에 위치되어 있다. 도 5는 카트리지(14)의 분해도이다.
고체 에어로졸 형성 기재(38)는 카트리지 하우징(36)의 하류 말단 내에 위치된 담배 플러그를 포함하고 있다. 메쉬 필터(42)는 카트리지 하우징(36)의 하류 말단에 부착되어 담배 플러그를 카트리지 하우징(36) 내에 보유한다.
액체 에어로졸 형성 기재(40)는 카트리지 하우징(36)의 상류 말단 내에 위치된 액체 저장 조립체(44) 내에 함유되어 있다. 액체 저장 조립체(44)는 도 6의 추가 분해도에서 더 상세하게 도시되어 있다.
액체 저장 조립체(44)는 억지 끼워맞춤에 의해 카트리지 하우징(36)의 상류 말단 내에 보유되어 있는 관형 액체 저장 하우징(46)을 포함하고 있다. 취성 밀봉부(48)는 관형 액체 저장 하우징(46)의 상류 말단에 걸쳐서 연장되어 있고 고정되어 있다. 관형 액체 저장 하우징(46)은 폐쇄된 하류 말단(50)을 가지고 있으며, 다공성 담체 물질(52)은 관형 액체 저장 하우징(46)의 취성 밀봉부(48)와 폐쇄된 하류 말단(50) 사이에서 관형 액체 저장 하우징(46) 내에 위치되어 있다. 액체 에어로졸 형성 기재(40)는 다공성 담체 물질(52) 내에 수착된다. 다공성 담체 물질(52)은 환형 형상을 갖고 다공성 담체 물질(52)을 통하는 통로(54)를 정의하고 있으며, 통로(54)는 관형 액체 저장 하우징(46)의 취성 밀봉부(48)와 폐쇄된 하류 말단(50) 사이에서 연장되어 있다. 액체 저장 조립체(44)가 카트리지 하우징(36) 내에 수용될 때, 관형 카트리지 하우징(46)의 평면형 측벽면(51)은 카트리지 하우징(36)으로부터 이격되어 액체 저장 조립체(44)와 카트리지 하우징(36) 사이에 기류 통로(45)를 생성한다.
카트리지 하우징(36)의 하류 말단은 마우스피스(56)를 형성하고 있으며, 마우스피스(56)는 에어로졸 발생 시스템(10)의 기류 유출부(58)를 정의하고 있다.
도 4는 카트리지(14)가 에어로졸 발생 장치(12)의 공동(18) 내에 삽입된 후의 에어로졸 발생 시스템(10)의 단면도를 보여주고 있다. 카트리지(14)가 공동(18) 내에 삽입될 때, 액체 전달 요소의 제2, 하류 말단은 액체 저장 조립체(44)의 취성 밀봉부(48)를 천공한다. 액체 에어로졸 형성 기재(40)는 액체 전달 요소(30)를 따라 전기 히터(28)로 흡수되어(wick) 사용자가 흡입하기 위해 기화된다. 사용자가 마우스피스(56)를 흡인할 때, 공기가 기류 유입부(20)를 통과하여, 에어로졸 발생 장치(12)를 통과하여, 전기 히터(28)를 가로질러 에어로졸 발생 시스템(10) 내로 흡인되며, 여기서 액체 에어로졸 형성 기재 증기가 기류 통로(45)를 통과하고, 고체 에어로졸 형성 기재(38)를 통과하여 기류에 연행되며, 여기서 추가 휘발성 화합물이 기류에 연행되고, 기류 유출부(58)를 통해 밖으로 나가게 된다.

Claims (12)

  1. 에어로졸 발생 시스템으로서,
    카트리지 하우징, 상기 카트리지 하우징 내에 위치된 고체 에어로졸 형성 기재, 및 상기 카트리지 하우징 내에 위치된 액체 에어로졸 형성 기재를 포함하는 카트리지; 및　
    상기 카트리지의 적어도 일부분을 수용하기 위한 공동으로, 제1 방향을 따라 상기 공동 내로 상기 카트리지의 삽입을 위해 구성되어 있는 것인, 상기 공동;
    상기 공동의 말단 벽면으로부터 연장되어 있는 액체 전달 요소로, 상기 액체 전달 요소는 상기 제1 방향에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 길이방향 축을 가지고 있으며, 여기서 상기 에어로졸 발생 시스템은 상기 카트리지가 상기 공동 내에 수용될 때 상기 액체 전달 요소의 일부분이 상기 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉하도록 구성되어 있는, 상기 액체 전달 요소;
    상기 액체 전달 요소의 일부분 주위에 포장된 저항성 가열 코일을 포함하는 전기 히터로, 여기서 상기 저항성 가열 코일은 상기 액체 전달 요소의 상기 길이방향 축 주위에 포장되어 있는, 상기 전기 히터; 및
    전력 공급부, 및 상기 전력 공급부로부터 상기 전기 히터로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어부를 포함하는, 에어로졸 발생 장치를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 다공성 담체 물질을 더 포함하고, 상기 액체 에어로졸 형성 기재는 상기 다공성 담체 물질 상에 제공되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 시스템은 사용시, 상기 액체 전달 요소가 상기 다공성 담체 물질과 접촉하도록 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 카트리지 하우징의 제1 말단에서 상기 다공성 담체 물질 위에 놓여 있는 제거 가능한 밀봉부를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 카트리지는 취성 밀봉부를 포함하고, 여기서 상기 액체 전달 요소는 상기 에어로졸 발생 장치가 상기 카트리지를 수용할 때 상기 취성 밀봉부를 천공하도록 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 액체 전달 요소는 상기 공동의 상기 말단 벽면에 연결된 제1 말단 및 상기 제1 말단에 대향하는 제2 말단을 포함하고, 여기서 상기 액체 전달 요소의 상기 제2 말단은 상기 에어로졸 발생 장치가 상기 카트리지를 수용할 때 상기 취성 밀봉부를 천공하도록 구성되어 있는 천공 부분을 정의하고 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 천공 부분의 직경은 상기 길이방향 축을 따르는 방향으로 그리고 상기 제2 말단을 향해 감소하는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 담체 물질은 상기 다공성 담체 물질 내의 통로를 정의하고 있는 환형 형상을 가지고 있고, 여기서 상기 에어로졸 발생 시스템은 상기 에어로졸 발생 장치가 상기 카트리지를 수용할 때 상기 액체 전달 요소가 상기 통로 내에 적어도 부분적으로 수용되도록 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 다공성 담체 물질과 상기 카트리지 하우징 사이에 위치되어 있는 기류 채널을 포함하고, 여기서 상기 기류 채널의 하류 말단은 상기 고체 에어로졸 형성 기재와 유체 연통하고 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함하는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 에어로졸 형성 기재는 실질적으로 니코틴이 없는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
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