KR20190093027A - 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

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Abstract

에어로졸 발생 시스템은 담배 매질 수용부, 및 담배 매질 수용부의 상류 말단 또는 하류 말단에 위치한 보습제 수용부를 포함하는, 궐련을 포함한다. 또한, 에어로졸 발생 시스템은 궐련을 수용하기 위한 세장형 공동, 및 담배 매질 수용부를 가열하는 제 1 히터와 보습제 수용부를 가열하는 제 2 히터를 포함하는, 에어로졸 발생 장치를 포함한다.

Description

에어로졸 발생 시스템{AEROSOLS GENERATING SYSTEM}
본 개시는 에어로졸 발생 시스템을 제공한다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 발생 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성되는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다.
일반적으로 담배 매질의 주원료인 슬러리 판상엽 시트의 경우 인장력이 약하여 제조적성이 어려우며, 담배 매질에 보습제도 다량 함유 되어 있어 물리성이 취약하다. 또한, 보습제를 함유한 담배 매질은 친수성으로 인하여 주위 환경의 습도에도 민감하여 제조 공조 환경을 제어하는데 어려움이 있다. 담배 매질 내 함유시킬 수 있는 보습제의 양도 한계가 있다.
담배 매질 외에 별도의 카트리지에 보습제를 함유하는 경우에는, 카트리에 함유된 보습제를 관리하는데 어려움(유통기한, 변질 등)이 있으며, 카트리지에서 생성된 에어로졸이 이동하는 통로에 응축물이 발생하여 오염이 발생할 수 있다.
이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 발생 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
에어로졸 발생 시스템을 제공하는데 있다. 에어로졸 발생 시스템은 궐련 및 에어로졸 발생 장치를 포함할 수 있다. 특히, 궐련은 담배 매질 수용부와 보습제 수용부를 포함하며, 에어로졸 발생 장치는 담배 매질 수용부를 가열하는 제 1 히터와 보습제 수용부를 가열하는 제 2 히터를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 궐련에 담배 매질 수용부와 구분된 보습제 수용부가 포함됨으로써, 제 1 히터 및 제 2 히터의 동작 온도를 낮출 수 있다.
본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면은, 담배 매질 수용부; 및 상기 담배 매질 수용부의 상류 말단 또는 하류 말단에 위치한 보습제 수용부;를 포함하는, 궐련; 및 상기 궐련을 수용하기 위한 세장형 공동; 및 상기 담배 매질 수용부를 가열하는 제 1 히터와 상기 보습제 수용부를 가열하는 제 2 히터;를 포함하는, 에어로졸 발생 장치;를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 보습제 수용부는 다공질 매트릭스 구조, 튜브 구조, 지관 구조, 또는 캐비티(cavity) 구조 중 어느 하나의 구조인 것인, 에어로졸 발생 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 보습제 수용부는 상기 담배 매질 수용부의 상류 말단에 위치하고, 허니콤브(honeycomb) 구조인 것인, 에어로졸 발생 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 보습제는 상기 다공질 매트릭스 구조, 상기 튜브 구조 또는 상기 허니콤브 구조를 갖는 보습제 수용부에 함침되거나, 상기 지관 구조 또는 상기 캐비티 구조를 갖는 보습제 수용부에 도포되는 것인, 에어로졸 발생 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 보습제 수용부는 상기 담배 매질 수용부의 하류 말단에 위치하고, 상기 제 2 히터는 상기 보습제 수용부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 원통형 구조이거나, 상기 보습제 수용부는 상기 담배 매질 수용부의 상류 말단에 위치하고, 상기 제 2 히터는, 상기 보습제 수용부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 원통형 구조, 상기 궐련의 상류 말단에 위치하는 평면형 구조, 상기 보습제 수용부의 내부로 삽입되는 세장형 구조, 또는 그 조합으로 형성된 구조인 것인, 에어로졸 발생 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 담배 매질 수용부에 포함된 니코틴이 에어로졸화되도록 상기 제 1 히터는 상기 담배 매질 수용부를 제 1 온도 범위에서 가열하도록 동작하고, 상기 제 2 히터는 상기 보습제 수용부를 제 1 온도 범위 보다 높은 제 2 온도 범위에서 가열하도록 동작하는 것인, 에어로졸 발생 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 보습제 수용부는 알루미늄 호일(aluminum foil)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 알루미늄 호일은 궐련지 내부에 위치하는 것인, 에어로졸 발생 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시의 제2 측면은, 궐련을 수용하기 위한 세장형 공동; 및 상기 궐련의 담배 매질 수용부를 가열하는 제 1 히터와 상기 궐련의 보습제 수용부를 가열하는 제 2 히터;를 포함하는, 에어로졸 발생 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 보습제 수용부는 상기 담배 매질 수용부의 하류 말단에 위치하고, 상기 제 2 히터는 상기 보습제 수용부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 원통형 구조이거나, 상기 보습제 수용부는 상기 담배 매질 수용부의 상류 말단에 위치하고, 상기 제 2 히터는, 상기 보습제 수용부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 원통형 구조, 상기 궐련의 상류 말단에 위치하는 평면형 구조, 상기 보습제 수용부의 내부로 삽입되는 세장형 구조, 또는 그 조합으로 형성된 구조인 것인, 에어로졸 발생 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 담배 매질 수용부에 포함된 니코틴이 에어로졸화되도록 상기 제 1 히터는 상기 담배 매질 수용부를 제 1 온도 범위에서 가열하도록 동작하고, 상기 제 2 히터는 상기 보습제 수용부를 제 1 온도 범위 보다 높은 제 2 온도 범위에서 가열하도록 동작하는 것인, 에어로졸 발생 장치를 제공할 수 있다.
도 1a 내지 도 1b는 일 실시예에 따른 궐련을 구성하는 세그먼트를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 보습제 수용부의 구조의 단면을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 4a 내지 도 4f는 일 실시예에 따른 복수 개 히터의 구조 및 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 일 실시예에 따른 복수 개 히터의 구조 및 배치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 용어 "상류" 및 "하류"는 사용자가 궐련을 사용하여 공기를 흡인하는 방향을 기준으로 하여, 궐련을 구성하는 세그먼트들의 상대적인 위치를 나타내기 위해 사용된 용어이다. 궐련은 하류 단부(즉, 공기가 들어오는 부분) 및 이에 대향하는 상류 단부(즉, 공기가 나가는 부분)를 포함한다. 궐련 사용시 사용자는 궐련의 하류 단부를 물 수 있다. 하류 단부는 상류 단부의 하류에 위치하며, 한편 용어 "단부"는 또한 "말단"으로 기술될 수 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1a 내지 도 1b는 일 실시예에 따른 궐련을 구성하는 세그먼트를 설명하기 위한 도면이다.
도 1a 내지 도 1b를 참조하면, 궐련(1a, 1b)은 보습제 수용부(10a, 10b), 담배 매질 수용부(11a, 11b) 및 필터부(12a, 12b)를 포함할 수 있다. 한편, 도 1에는 도시되지 않았으나, 궐련(1a, 1b)은 적어도 하나의 래퍼에 의하여 포장될 수 있다.
보습제 수용부(10a, 10b)는 보습제를 함유할 수 있다. 보습제는 글리세린, 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol, PG) 및 물을 포함할 수 있다. 보습제는 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 보습제 수용부(10a, 10b)는 추가적으로 니코틴을 더 포함할 수 있다. 그러나, 보습제 수용부(10a, 10b)에 포함되는 물질은 이에 한정되지 않는다.
보습제 수용부(10a, 10b)는 이를 감싸는 래퍼를 포함할 수 있다. 또한, 보습제 수용부(10a, 10b)는 이를 감싸는 방수성, 발수(유)성 및 내열성 특징을 갖는 소재(예를 들어, 알루미늄 호일)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 알루미늄 호일은 래퍼와 보습제 수용부(10a, 10b) 사이에 위치할 수 있다. 보습제 수용부(10a, 10b)에 함유된 보습제가 누출되어 래퍼를 오염시킬 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 보습제 수용부(10a, 10b)를 감싸는 알루미늄 호일을 더 포함할 수 있다.
보습제 수용부(10a, 10b)에 포함된 보습제는, 궐련(1a, 1b) 가열 시 발생하는 에어로졸 내의 수분을 적정 수준으로 유지하여 담배 고유의 맛을 부드럽게 하고, 무화량을 풍부하게 할 수 있다.
담배 매질 수용부(11a, 11b)는 담배 매질과 이를 감싸는 담배 래퍼를 포함할 수 있다. 담배 매질 수용부(11a, 11b)는 원기둥 형상을 가질 수 있으며, 담배 매질로부터 연기 및/또는 에어로졸이 발생하고, 발생된 연기 및/또는 에어로졸은 필터부(12a, 12b)를 통해 사용자에게 흡입될 수 있다.
담배 매질 수용부(120)는 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 담배 매질 수용부(120)는 주름진 판상엽 시트로 충진될 수 있다. 판상엽 시트는 원통 축에 실질적으로 가로방향으로 둘둘 말리거나, 접히거나, 압축되거나, 수축됨으로써 주름이 형성될 수 있다. 주름진 판상엽 시트의 골 간격 등을 조절함으로써 다공도를 결정할 수 있다.
다른 실시예에서 담배 매질 수용부(11a, 11b)는 담배 각초들로 충진될 수 있다. 여기에서, 담배 각초들은 담배 시트(또는 슬러리 판상엽 시트)를 잘게 절단함으로써 생성될 수 있다. 또한, 담배 매질 수용부(11a, 11b)는 복수의 담배 가닥들이 서로 같은 방향(평행)으로 또는 무작위로 합쳐져서 형성될 수 있다. 구체적으로, 담배 매질 수용부(11a, 11b)는 복수의 담배 가닥들이 합쳐져서 형성되고, 에어로졸이 통과할 수 있는 종방향의 복수의 채널들이 형성될 수 있다. 이때, 담배 가닥들의 크기 및 배열에 의하여, 종방향의 채널들은 균일하거나 불균일할 수 있다.
담배 매질 수용부(11a, 11b)의 담배 매질은, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 담배 매질은 글리세린 및 프로필렌 글리콜을 더 포함할 수도 있다.
또한, 담배 매질 수용부(11a, 11b) 풍미제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 풍미제는 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제(isosweet), 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다. 한편, 담배 매질 수용부(11a, 11b)는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜을 일부 포함할 수도 있다.
필터부(12a, 12b)는 적어도 하나의 세그먼트로 구성될 수 있으며, 적어도 하나의 세그먼트를 감싸는 담배 필터 래퍼를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 필터부(12a, 12b)는 튜브 필터, 냉각 구조물 및 리세스 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 튜브 필터는 내부에 중공을 포함하는 형태를 갖는다. 튜브 필터 및 리세스 필터는 셀룰로오스 계열의 물질(예를 들어, 종이, 아세테이트 등) 로 제작될 수 있으며, 냉각 구조물은 순수한 폴리락트산으로 제작되거나, 다른 분해성 폴리머와 폴리락트산을 조합하여 제작될 수 있다.
한편, 도 1a 내지 도 1 b에서는 필터부(12a, 12b)가 담배 매질 수용부(11a, 11b)의 상류 말단부 또는 하류 말단부와 접촉하는 것으로 도시되어 있으나, 필터부(12a, 12b)를 구성하는 일부 세그먼트는 보습제 수용부(10a, 10b) 및 담배 매질 수용부(11a, 11b) 사이에 위치할 수도 있다.
도 1a에서는 담배 매질 수용부(11a)의 상류 말단에 보습제 수용부(10a)가 위치하고 있으며, 도 1b에서는 담배 매질 수용부(11b)의 하류 말단에 보습제 수용부(10b)가 위치하고 있다. 일 실시예에서 복수의 히터를 이용하여 보습제 수용부(10a, 10b) 및 담배 매질 수용부(11a, 11b)를 개별적으로 가열할 수 있으며, 이 때 보습제 수용부(10a, 10b) 및 담배 매질 수용부(11a, 11b)의 가열 온도는 상이할 수 있다.
도 1b에서와 같이, 담배 매질 수용부(11b)의 하류 말단에 보습제 수용부(10b)가 위치하는 경우, 보습제 수용부(10b)의 가열 온도는 글리세린을 에어로졸화 시키기 위한 소정의 온도일 수 있다. 한편, 도 1a에서와 같이, 담배 매질 수용부(11a)의 상류 말단에 보습제 수용부(10a)가 위치하는 경우, 담배 매질 수용부(11a)에서 발생한 고온의 에어로졸이 보습제 수용부(10a)를 통과하므로, 보습제 수용부(10a)의 가열 온도는 도 1b에서의 소정의 온도보다 낮을 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 장치(210) 및 궐련(220)을 포함할 수 있다. 궐련(220)은 보습제 수용부, 담배 매질 수용부 및 필터부를 포함할 수 있다. 궐련(220)은 도 1a 내지 도 1b에서 설명한 궐련(1a, 1b)과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
에어로졸 발생 장치(210)는 히터(212), 제어부(213) 및 배터리(214)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(210)는 궐련(220)을 수용하기 위한 세장형 공동(211)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 에어로졸 발생 장치(210)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 발생 장치(210)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
궐련(220)이 에어로졸 발생 장치(210)에 삽입되면, 에어로졸 발생 장치(210)는 히터(212)를 가열한다. 궐련(220) 내의 담배 매질은 가열된 히터(212)에 의하여 온도가 상승하고, 이에 따라 담배 매질로부터 에어로졸이 생성된다. 생성된 에어로졸은 궐련(220)의 필터부를 통하여 사용자에게 전달된다.
배터리(214)는 에어로졸 발생 장치(210)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(214)는 히터(212)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(213)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(214)는 에어로졸 발생 장치(210)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
한편, 배터리(214)는 리튬인산철(LiFePO4) 또는 리튬이온(Li-ion) 배터리일 수 있으나, 상술한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 배터리(214)는 산화 리튬 코발트(LiCoO2) 배터리, 리튬 티탄산염 배터리 등일 수 있다.
히터(212)는 배터리(214)로부터 공급된 전력에 의하여 가열된다. 궐련(220)이 에어로졸 발생 장치(210)에 삽입되면, 가열된 히터(212)는 궐련(220) 내부의 담배 매질의 온도를 상승시킴으로써 에어로졸이 발생하게 된다.
도 2를 참조하면, 히터(212)는 궐련(220) 내부로 삽입되는 세장형 구조일 수 있다. 즉, 궐련(220)이 세장형 공동(211)에 삽입되면, 세장형 구조의 히터(212)는 궐련(220) 내부에 위치하게 된다. 히터(212)는 블레이드형 또는 원기둥과 원뿔이 조합된 탐침형일 수 있으며, 복수개의 블레이드 또는 복수개의 탐침으로 구성될 수 있다. 한편, 히터(212)는 전기 전도성 트랙(track)을 포함할 수 있으며, 이 경우 전기 전도성 트랙은 블레이드형 또는 탐침형 기판의 표면을 따라 배치될 수 있다.
다른 실시예에서, 에어로졸 발생 장치(210)의 히터는 궐련(220)을 부분적으로 둘러싸는 원통형 구조일 수 있다. 히터는 궐련(220)의 적어도 일부를 둘러쌈으로써, 궐련(220)의 보습제 수용부 및 담배 매질 수용부를 가열하도록 배치될 수 있다. 또한, 히터는 외부로부터 전기가 인가되면 열을 발생할 수 있는 전기 저항성 패턴을 구비한 필름(film) 형상으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 히터는 폴리이미드 등의 소재를 포함한 기판과, 기판의 표면을 따라 배치된 전도성 트랙을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 에어로졸 발생 장치(210)의 히터는 궐련(220)의 상류 말단 부분에 근접해있는 편면형 구조일 수 있다.
한편, 에어로졸 발생 장치(210)는 에어로졸 발생 장치(210)는 복수의 히터를 이용하여 궐련(220)의 보습제 수용부와 궐련(220)의 담배 매질 수용부를 개별적으로 가열할 수 있다. 즉, 에어로졸 발생 장치(210)는 담배 매질 수용부를 가열하는 제 1 히터와 보습제 수용부를 가열하는 제 2 히터를 포함할 수 있으며, 이 경우 제 1 히터 및 제 2 히터의 동작 온도는 상이할 수 있다.
궐련(220)은 보습제를 함유한 보습제 수용부를 포함함으로써, 담배 매질 수용부에 함유된 보습제의 양을 줄이거나 보습제를 담배 매질 수용부에서 제거할 수 있다. 보습제에는 글리세린 등이 포함되는데, 글리세린은 분자량이 크므로 글리세린을 에어로졸화시키기 위해서는 보습제를 고온에서 가열할 필요가 있다. 즉, 보습제가 담배 매질 수용부에 포함된 경우 보습제에 포함된 물질들을 에어로졸화하기 위하여 담배 매질 수용부를 고온에서 가열해야 한다. 반면, 궐련(220)에 보습제 수용부가 별도의 세그먼트로 포함됨으로써, 담배 매질 수용부에 함유된 보습제의 양을 줄이거나 보습제를 담배 매질 수용부에서 제거할 수 있다. 담배 매질 수용부에 함유된 보습제의 양을 줄이거나 보습제를 담배 매질 수용부에서 제거되는 경우, 담배 매질 수용부는 니코틴이 에어로졸화될 수 있는 온도 범위에서 가열되어도 충분하다.
일 실시예에서, 담배 매질 수용부에 포함된 니코틴이 에어로졸화되도록, 제 1 히터는 담배 매질 수용부를 제 1 온도 범위에서 가열할 수 있다. 제 1 온도 범위는 150℃ 내지 200℃ 범위일 수 있다. 또한, 제 2 히터는 보습제 수용부를 제 1 온도 범위 보다 높은 제 2 온도 범위에서 가열할 수 있다. 제 2 온도 범위는 200℃ 내지 300℃ 범위, 바람직하게 200℃ 내지 250℃ 범위일 수 있다.
일 실시예에서 제 1 히터는 원통형 구조이고, 제 2 히터는 원통형 구조, 평면형 구조, 세장형 구조, 또는 그 조합으로 형성된 구조일 수 있다. 자세한 내용은 도 4a 내지 도 4f를 참조하여 설명하기로 한다.
제어부(213)는 에어로졸 발생 장치(210)를 동작시키기 위한 전반적인 기능들을 제어하는 역할을 한다. 제어부(213)는 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 MCU(Microcontroller Unit)일 수 있으나 이에 제한되지 아니한다.
제어부(213)는 복수의 히터에 연결되어 각 히터의 온도를 결정할 수 있고, 결정된 히터의 온도에 기초하여 각 히터의 온도를 조정할지 여부를 결정할 수 있다. 제어부(213)는 히터의 온도를 조정한다는 결정에 기초하여, 배터리(214)로부터 복수의 히터에 공급되는 전력을 조정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(213)는 배터리(214)로부터 히터에게 공급되는 펄스 전압의 크기 또는 주기를 조정할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 보습제 수용부의 구조의 단면을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에서 보습제 수용부는 다공성 매트릭스 구조(30)일 수 있다. 다공성 매트릭스 구조(30)는 다공성 세라믹 또는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있다. 이 경우, 보습제는 다공성 매트릭스 구조(30)의 보습제 수용부에 함침될 수 있다.
다른 실시예에서 보습제 수용부는 튜브 구조(또는 지관 구조)(31)일 수 있다. 튜브 구조(또는 지관 구조)(31)는 내부에 중공을 포함하는 형태이며, 중공은 보습제 수용부 내부에 히터가 삽입되는 경로가 될 수 있다. 보습제는 튜브 구조(31)의 보습제 수용부에 함침되거나, 지관 구조(31)의 보습제 수용부에 도포될 수 있다.
다른 실시예에서 보습제 수용부는 캐비티(cavity) 구조(32)일 수 있다. 캐비티 구조(32)는 외부 래퍼만 존재하는 구조로서, 보습제는 외부 래퍼의 내측에 도포될 수 있다.
다른 실시예에서 보습제 수용부는 허니콤브(honeycomb) 구조(33)일 수 있다. 보습제 수용부 제작 시, 압출, 압착 및 사출의 과정을 통해 보습제 수용부를 허니콤브 구조(33)로 제작할 수 있다. 허니콤브 구조(33)의 빈 공간은 보습제 수용부 내부에 히터가 삽입되는 경로가 될 수 있으며, 궐련의 상류 말단으로부터 유입된 공기가 통과하는 기류 통로의 역할을 수행할 수 있다.
한편, 보습제 수용부는 담배 매질 수용부의 상류 말단 또는 하류 말단에 위치할 수 있다. 보습제 수용부가 담배 매질 수용부의 상류 말단에 위치하는 경우, 보습제 수용부는 다공질 매트릭스 구조(30), 튜브 구조(또는 지관 구조)(31), 캐비티 구조(32) 또는 허니콤브 구조(33)일 수 있다. 또한, 보습제 수용부는 담배 매질 수용부의 하류 말단에 위치하는 경우, 다공질 매트릭스 구조(30), 튜브 구조(또는 지관 구조)(31) 또는 캐비티 구조(32)일 수 있다.
보습제는 캡슐에 둘러싸이거나, 또는 필름 소재에 도포(또는 코팅)됨으로써 보습제 수용부에 포함될 수 있다. 캡슐은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있다. 캡슐의 피막은 한천(agar), 펙틴(pectin), 알긴산 나트륨(sodium alginate), 카라기난(carrageenan), 젤라틴 또는 구아검 등의 검류 등으로 제조될 수 있다. 또한, 캡슐의 피막을 형성하는 재료로서 경화 조제(助劑)가 더 이용될 수도 있다. 여기에서, 겔화 조제로서는, 예를 들면, 염화 칼슘군 등이 사용될 수 있다. 또한, 캡슐의 피막을 형성하는 재료로서 가소제가 더 이용될 수도 있다. 여기에서, 가소제로서는 글리세린 및/또는 소르비톨이 이용될 수 있다. 또한, 캡슐(324)의 피막을 형성하는 재료로서 착색료가 더 이용될 수도 있다. 또한, 필름 소재는 폴리락트산(PLA)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 4a 내지 도 4f는 일 실시예에 따른 복수 개 히터의 구조 및 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 궐련은 담배 매질 수용부(410), 보습제 수용부(420) 및 필터부(430)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 보습제 수용부(420)는 담배 매질 수용부(410)의 상류 말단에 위치할 수 있다.
도 4a에 도시되지 않았으나, 궐련은 적어도 하나의 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 또한, 보습제 수용부(420)는 이를 감싸는 방수성, 발수(유)성 및 내열성 특징을 갖는 소재(예를 들어, 알루미늄 호일)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 알루미늄 호일은 래퍼와 보습제 수용부(420) 사이에 위치할 수 있다.
담배 매질 수용부(410)는 담배 각초, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올을 포함할 수 있다. 또한, 담배 매질 수용부(410)는 풍미제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다.
보습제 수용부(420)는 보습제를 함유할 수 있다. 보습제는 글리세린, 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol, PG) 및 물을 포함할 수 있다. 또한, 보습제는 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
필터부(430)는 적어도 하나의 세그먼트로 구성될 수 있으며, 적어도 하나의 세그먼트를 감싸는 담배 필터 래퍼를 포함할 수 있다. 필터부(430)는 튜브 필터, 냉각 구조물 및 리세스 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
보습제에 포함된 글리세린은 분자량이 크므로 글리세린을 에어로졸화시키기 위해서는 보습제를 고온에서 가열해야 한다. 궐련은 보습제를 함유한 보습제 수용부(420)를 포함함으로써, 담배 매질 수용부(410)에 함유된 보습제의 양을 줄이거나 보습제를 담배 매질 수용부(410)에서 제거할 수 있으며, 이에 따라 담배 매질 수용부(410)의 가열 온도를 낮출 수 있다. 한편, 보습제 수용부(420)에 포함된 보습제는, 궐련 가열 시 발생하는 에어로졸 내의 수분을 적정 수준으로 유지하여 담배 고유의 맛을 부드럽게 하고, 무화량을 풍부하게 할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 제 1 히터(41a) 및 제 2 히터(42a)를 이용하여 담배 매질 수용부(410) 및 보습제 수용부(420)를 개별적으로 가열할 수 있다. 궐련에 보습제 수용부(420)가 별도의 세그먼트로 포함되어, 담배 매질 수용부(410)에 함유된 보습제의 양은 줄어들거나 보습제가 제거될 수 있다. 제 1 히터(41a)는 담배 매질 수용부(410)에 포함된 니코틴이 에어로졸화되도록 담배 매질 수용부(410)를 제 1 온도 범위에서 가열할 수 있다. 제 1 온도 범위는 150℃ 내지 200℃ 범위일 수 있다. 또한, 제 2 히터(42a)는 보습제 수용부를 제 1 온도 범위 보다 높은 제 2 온도 범위에서 가열할 수 있다. 제 2 온도 범위는 200℃ 내지 300℃ 범위, 바람직하게 200℃ 내지 250℃ 범위일 수 있다. 그러나, 제 1 온도 범위 및 제 2 온도 범위는 이에 제한되지 않는다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 히터(41a) 및 제 2 히터(42a)는 원통형 구조일 수 있다. 제 1 히터(41a)는 담배 매질 수용부(410)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 담배 매질 수용부(410)의 외부를 가열하고, 제 2 히터(42a)는 보습제 수용부(420)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 보습제 수용부(420)의 외부를 가열할 수 있다.
보습제 수용부(420)는 담배 매질 수용부(410)의 상류 말단에 위치하고 있으므로, 사용자가 궐련을 흡인할 때, 궐련의 상류 말단으로부터 유입된 공기가 보습제 수용부(420)를 통과하면서 제 2 히터(42a)에 의해 가열되고 보습제(예를 들어, 글리세린)가 에어로졸화 된다. 또한, 보습제 수용부(420)를 통과한 공기는 담배 매질 수용부(410)를 통과하면서 제 1 히터(41a)에 의해 가열되고 담배 매질(예를 들어, 니코틴)이 추가적으로 에어로졸화 된다. 이 때, 담배 매질 수용부(410)로 유입되는 공기는 제 2 히터(42a)에 의해 가열된 고온의 공기이므로, 담배 매질 수용부(410)는 제 1 히터(41a) 뿐만 아니라 고온의 공기로부터 열을 흡수하여 에어로졸화가 이뤄질 수 있다.
이하에서 도 4a와 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 제 1 히터(41a)는 원통형 구조일 수 있다. 제 2 히터(42a, 42b)는 원통형 구조 및 평면형 구조일 수 있다. 제 1 히터(41a)는 담배 매질 수용부(410)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 담배 매질 수용부(410)의 외부를 가열할 수 있다. 원통형 구조의 제 2 히터(42a)는 보습제 수용부(420)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 보습제 수용부(420)의 외부를 가열할 수 있으며, 평면형 구조의 제 2 히터(42b)는 보습제 수용부(420)의 상류 말단에 위치하여 보습제 수용부(420) 상류 말단을 가열할 수 있다. 한편, 평면형 구조의 제 2 히터(42b)는 보습제 수용부(420)의 상류 말단과 접촉하여 있거나, 또는 보습제 수용부(420)의 상류 말단으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 있을 수 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 제 1 히터(41a)는 원통형 구조일 수 있고, 제 2 히터(42c)는 세장형 구조일 수 있다. 제 1 히터(41a)는 담배 매질 수용부(410)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 담배 매질 수용부(410)의 외부를 가열할 수 있다. 제 2 히터(42c)는 보습제 수용부(420)의 내부로 삽입됨으로써 보습제 수용부(420)의 내부를 가열할 수 있다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 제 1 히터(41a)는 원통형 구조일 수 있다. 제 2 히터(42a, 42c)는 원통형 구조 및 세장형 구조일 수 있다. 제 1 히터(41a)는 담배 매질 수용부(410)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 담배 매질 수용부(410)의 외부를 가열할 수 있다. 원통형 구조의 제 2 히터(42a)는 보습제 수용부(420)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 보습제 수용부(420)의 외부를 가열할 수 있으며, 세장형 구조의 제 2 히터(42c)는 보습제 수용부(420)의 내부로 삽입됨으로써 보습제 수용부(420)의 내부를 가열할 수 있다.
도 4e에 도시된 바와 같이, 제 1 히터(41a)는 원통형 구조일 수 있다. 제 2 히터(42b, 42c)는 평면형 구조 및 세장형 구조일 수 있다. 제 1 히터(41a)는 담배 매질 수용부(410)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 담배 매질 수용부(410)의 외부를 가열할 수 있다. 평면형 구조의 제 2 히터(42b)는 보습제 수용부(420)의 상류 말단에 위치하여 보습제 수용부(420) 상류 말단을 가열하고, 세장형 구조의 제 2 히터(42c)는 보습제 수용부(420)의 내부로 삽입됨으로써 보습제 수용부(420)의 내부를 가열할 수 있다. 한편, 평면형 구조의 제 2 히터(42b)는 보습제 수용부(420)의 상류 말단과 접촉하여 있거나, 또는 상류 말단으로부터 일정 간격 이격되어 있을 수 있다. 또한, 평면형 구조의 제 2 히터(42b)와 세장형 구조의 제 2 히터(42c)는 결합될 수 있다.
도 4f에 도시된 바와 같이, 제 1 히터(41a)는 원통형 구조이고 제 2 히터(42b)는 평면형 구조일 수 있다. 제 1 히터(41a)는 담배 매질 수용부(410)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 담배 매질 수용부(410)의 외부를 가열할 수 있다. 제 2 히터(42b)는 보습제 수용부(420)의 상류 말단에 위치하여 보습제 수용부(420) 상류 말단을 가열할 수 있다. 평면형 구조의 제 2 히터(42b)는 보습제 수용부(420)의 상류 말단과 접촉하여 있거나, 또는 보습제 수용부(420)의 상류 말단으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 있을 수 있다.
한편, 보습제 수용부(420)는 다공성 매트릭스 구조, 튜브 구조, 지관 구조, 캐비티 구조 또는 허니콤브 구조 중 어느 하나의 구조일 수 있다. 또한, 보습제는 캡슐 또는 필름 소재에 둘러싸여 보습제 수용부(420)에 포함될 수 있다.
도 5a 내지 도 5b는 일 실시예에 따른 복수 개 히터의 구조 및 배치를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 도 4a 내지 도 4f와 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
도 5a를 참조하면, 궐련은 담배 매질 수용부(510), 보습제 수용부(520) 및 필터부(530)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 보습제 수용부(520)는 담배 매질 수용부(510)의 하류 말단에 위치할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 제 1 히터(51a) 및 제 2 히터(52a)를 이용하여 담배 매질 수용부(510) 및 보습제 수용부(520)를 개별적으로 가열할 수 있다. 제 1 히터(51a)는 담배 매질 수용부(510)에 포함된 니코틴이 에어로졸화되도록, 담배 매질 수용부(510)를 제 1 온도 범위에서 가열할 수 있다. 제 1 온도 범위는 150℃ 내지 200℃ 범위일 수 있다. 또한, 제 2 히터(52a)는 보습제 수용부를 제 1 온도 범위 보다 높은 제 2 온도 범위에서 가열할 수 있다. 제 2 온도 범위는 200℃ 내지 300℃ 범위, 바람직하게 200℃ 내지 250℃ 범위일 수 있다. 그러나, 제 1 온도 범위 및 제 2 온도 범위는 이에 제한되지 않는다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 제 1 히터(51a)는 세장형 구조이고, 제 2 히터(42a)는 원통형 구조일 수 있다. 제 1 히터(51a)는 담배 매질 수용부(410) 내부로 삽입됨으로써 담배 매질 수용부(410)의 내부를 가열하고, 제 2 히터(42a)는 보습제 수용부(420)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 보습제 수용부(420)의 외부를 가열할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 궐련은 담배 매질 수용부(510), 보습제 수용부(520), 제 1 필터부(531) 및 제 2 필터부(532)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 보습제 수용부(520)는 담배 매질 수용부(510)의 하류 말단에 위치할 때, 담배 매질 수용부(510) 및 보습제 수용부(520) 사이에 제 2 필터부(532)가 위치할 수 있다. 제 2 필터부(532)는 튜브 필터, 냉각 구조물 및 리세스 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 제 1 히터(51b)는 세장형 구조이고, 제 2 히터(52b)는 원통형 구조일 수 있다. 제 1 히터(51b)는 담배 매질 수용부(510) 내부로 삽입됨으로써 담배 매질 수용부(510)의 내부를 가열하고, 제 2 히터(52b)는 보습제 수용부(520)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 보습제 수용부(520)의 외부를 가열할 수 있다.
한편, 제 1 히터(51a, 51b)는 담배 매질 수용부(510)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 원통형 구조, 궐련의 상류 말단에 위치하는 평면형 구조, 담배 매질 수용부(510)의 내부로 삽입되는 세장형 구조, 또는 그 조합으로 형성된 구조일 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 에어로졸 발생 시스템으로서,
    담배 매질 수용부; 및
    상기 담배 매질 수용부의 상류 말단 또는 하류 말단에 위치한 보습제 수용부;를 포함하는, 궐련; 및
    상기 궐련을 수용하기 위한 세장형 공동; 및
    상기 담배 매질 수용부를 가열하는 제 1 히터와 상기 보습제 수용부를 가열하는 제 2 히터;를 포함하는, 에어로졸 발생 장치;
    를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보습제 수용부는 다공질 매트릭스 구조, 튜브 구조, 지관 구조, 또는 캐비티(cavity) 구조 중 어느 하나의 구조인 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보습제 수용부는 상기 담배 매질 수용부의 상류 말단에 위치하고, 허니콤브(honeycomb) 구조인 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    보습제는 상기 다공질 매트릭스 구조, 상기 튜브 구조 또는 상기 허니콤브 구조를 갖는 보습제 수용부에 함침되거나, 상기 지관 구조 또는 상기 캐비티 구조를 갖는 보습제 수용부에 도포되는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보습제 수용부는 상기 담배 매질 수용부의 하류 말단에 위치하고, 상기 제 2 히터는 상기 보습제 수용부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 원통형 구조이거나,
    상기 보습제 수용부는 상기 담배 매질 수용부의 상류 말단에 위치하고, 상기 제 2 히터는, 상기 보습제 수용부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 원통형 구조, 상기 궐련의 상류 말단에 위치하는 평면형 구조, 상기 보습제 수용부의 내부로 삽입되는 세장형 구조, 또는 그 조합으로 형성된 구조인 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 담배 매질 수용부에 포함된 니코틴이 에어로졸화되도록 상기 제 1 히터는 상기 담배 매질 수용부를 제 1 온도 범위에서 가열하도록 동작하고,
    상기 제 2 히터는 상기 보습제 수용부를 제 1 온도 범위 보다 높은 제 2 온도 범위에서 가열하도록 동작하는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 보습제 수용부는 알루미늄 호일(aluminum foil)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 알루미늄 호일은 궐련지 내부에 위치하는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  8. 궐련을 수용하기 위한 세장형 공동; 및
    상기 궐련의 담배 매질 수용부를 가열하는 제 1 히터와 상기 궐련의 보습제 수용부를 가열하는 제 2 히터;
    를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 보습제 수용부는 상기 담배 매질 수용부의 하류 말단에 위치하고, 상기 제 2 히터는 상기 보습제 수용부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 원통형 구조이거나,
    상기 보습제 수용부는 상기 담배 매질 수용부의 상류 말단에 위치하고, 상기 제 2 히터는, 상기 보습제 수용부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 원통형 구조, 상기 궐련의 상류 말단에 위치하는 평면형 구조, 상기 보습제 수용부의 내부로 삽입되는 세장형 구조, 또는 그 조합으로 형성된 구조인 것인, 에어로졸 발생 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 담배 매질 수용부에 포함된 니코틴이 에어로졸화되도록 상기 제 1 히터는 상기 담배 매질 수용부를 제 1 온도 범위에서 가열하도록 동작하고,
    상기 제 2 히터는 상기 보습제 수용부를 제 1 온도 범위 보다 높은 제 2 온도 범위에서 가열하도록 동작하는 것인, 에어로졸 발생 장치.
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