KR20190116259A - 에어로졸 발생 시스템 내 에어로졸 발생 요소를 위한 성형된 장착 - Google Patents

에어로졸 발생 시스템 내 에어로졸 발생 요소를 위한 성형된 장착

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KR20190116259A
KR20190116259A KR1020197020165A KR20197020165A KR20190116259A KR 20190116259 A KR20190116259 A KR 20190116259A KR 1020197020165 A KR1020197020165 A KR 1020197020165A KR 20197020165 A KR20197020165 A KR 20197020165A KR 20190116259 A KR20190116259 A KR 20190116259A
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패트릭 찰스 실베스트리니
기욤 프레데릭
이하르 니콜라예비치 지노빅
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

에어로졸 발생 시스템용 카트리지(100)로서, 상기 카트리지는, 공기 유입구(150), 및 공기 유출구(110) 및 공기 유입구로부터 공기 유출구로의 기류 경로(140, 145), 유체 투과성 에어로졸 발생 요소 및 에어로졸 발생 요소에 연결된 2개의 전기 접촉부를 포함하고 있는 분무기 조립체(120) - 분무기 조립체는 제1 측면 및 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 가지고, 여기서 에어로졸 발생 요소의 제1 측면은 기류 경로에 노출되어 있고 에어로졸 발생 요소의 제2 측면은 카트리지 내의 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉하고 있음 -, 분무기 조립체, 및 분무기 조립체 주위에 성형된 분무기 장착부(134)를 포함하되, 분무기 장착부는 분무기 조립체의 제1 측면의 일부분을 덮어서 기류 경로로부터 전기 접촉부를 격리시키고 분무기 조립체의 제2 측면의 적어도 일부분을 덮어서 액체 에어로졸 형성 기재로부터 전기 접촉부를 격리시킨다. 이러한 방식으로 구성된 카트리지는 히터 조립체와 같은 유체 투과성 분무기 조립체를 고정하는 한편, 카트리지 내부의 액체 및 증기로부터 전기 접촉부를 보호하는 간단하고 저렴한 방법을 제공한다.

Description

에어로졸 발생 시스템 내 에어로졸 발생 요소를 위한 성형된 장착
본 발명은 에어로졸 발생 시스템 및 에어로졸 발생 시스템 내 에어로졸 발생 요소를 위한 장착 배열에 관한 것이다.
액체 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키는 손에 드는 에어로졸 발생 시스템에서는, 통상적으로, 증발기에 의해 증발된 액체를 보충하기 위해, 전기 작동식 증발기, 예를 들어 가열 요소 근처로 액체를 운송하는 일부 수단이 있다. 증발기를 통하거나 지나서 기류를 제공하여 증발기로부터의 증기를 연행하고 증발기에 전력을 공급하는 것이 필요할 수도 있다. 전력은 통상적으로 증발기에 연결된 전기 접촉부를 통해 증발기에 공급된다.
그러나, 기류 경로의 액체 또는 증기가 전기 접촉부와 접촉하게 될 때 문제가 발생할 수 있다. 증기 또는 액체는 시간이 지남에 따라 전기 접촉부를 손상시켜, 시스템의 작동에 영향을 줄 수 있다.
증발기의 전기 접촉부가 시스템 내의 액체 및 증기로부터 보호되는 에어로졸 발생 시스템용 배열을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 전자 담배와 같은, 손에 드는 에어로졸 발생 시스템은 대량 시장 제품이다. 이에 제조하기 단순하고 견고하고 저렴한 배열을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 측면에서, 에어로졸 발생 시스템용 카트리지가 제공되어 있고, 상기 카트리지는,
공기 유입구, 및 공기 유출구 및 공기 유입구로부터 공기 유출구로의 기류 경로;
유체 투과성 에어로졸 발생 요소 및 상기 에어로졸 발생 요소에 연결된 2개의 전기 접촉부를 포함하고 있는 분무기 조립체로, 상기 분무기 조립체는 제1 측면 및 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 가지고, 여기서 상기 에어로졸 발생 요소의 제1 측면은 상기 기류 경로에 노출되어 있고 상기 에어로졸 발생 요소의 제2 측면은 상기 카트리지 내의 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉하고 있는, 분무기 조립체; 및
분무기 조립체 주위에 성형된 분무기 장착부를 포함하되, 상기 분무기 장착부는 상기 분무기 조립체의 제1 측면의 일부분을 덮어서 상기 기류 경로로부터 상기 전기 접촉부를 격리시키고 상기 분무기 조립체의 상기 제2 측면의 적어도 일부분을 덮어서 상기 액체 에어로졸 형성 기재로부터 상기 전기 접촉부를 격리시킨다.
이러한 방식으로 구성된 카트리지는 히터 조립체와 같은 유체 투과성 분무기 조립체를 고정하는 한편, 카트리지 내부의 액체 및 증기로부터 전기 접촉부를 보호하는 간단하고 저렴한 방법을 제공한다. 유리하게, 분무기 장착부는 단일 조각으로서 성형된 것이다.
유체 투과성 에어로졸 발생 요소는 제2 측면으로부터 제1 측면으로 연장되어 있고 유체가 통과할 수 있는 복수의 간극 또는 구멍을 포함할 수 있다. 유체 투과성 에어로졸 발생 요소는 실질적으로 평면형일 수 있다.
유체 투과성 에어로졸 발생 요소는 가열 요소일 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 발생 요소는 진동 요소일 수도 있다.
가열 요소는 간단하게 제조할 수 있도록 실질적으로 편평한 가열 요소를 포함할 수 있다. 기하학적으로, "실질적으로 편평한" 가열 요소라는 용어는, 실질적으로 2차원 표면형태 매니폴드의 형태로 된 가열 요소를 가리키도록 사용되고 있다. 따라서, 실질적으로 편평한 가열 요소는 실질적으로 제3 차원보다는 표면을 따라 2차원으로 연장되어 있다. 특히, 표면 내의 2개의 치수에서 실질적으로 편평한 가열 요소의 치수는, 표면에 법선 방향인 제3 치수보다 적어도 5배 크다. 실질적으로 편평한 가열 요소의 일례는 2개의 실질적으로 가상 평행 표면 사이의 구조이고, 이러한 2개의 가상면 간의 거리는 표면들 내의 연장부보다 실질적으로 작다. 일부 구현예에서, 실질적으로 편평한 가열 요소는 평면형이다. 다른 구현예들에서, 실질적으로 편평한 가열 요소는, 하나 이상의 치수를 따라 휘어져, 예를 들어, 돔 형상 또는 브리지 형상을 형성하고 있다.
가열 요소는 제2 측면으로부터 제1 측면으로 연장되어 있고 유체가 통과할 수 있는 복수의 간극 또는 구멍을 포함할 수 있다.
가열 요소는 복수의 도전성 필라멘트들을 포함할 수 있다. "필라멘트"라는 용어는, 두 개의 전기 접촉부 사이에 배열된 전기적 경로를 가리키도록 명세서 전체에 걸쳐 사용되고 있다. 필라멘트는, 임의로 분기되어 여러 개의 경로 또는 필라멘트로 각각 분기되거나, 여러 전기적 경로로부터 하나의 경로로 수렴될 수 있다. 필라멘트는 원형, 정사각형, 납작한 형상, 또는 임의의 다른 형태의 단면을 가질 수 있다. 필라멘트는 직선형 또는 곡선형으로 배열될 수 있다.
가열 요소는, 예를 들어, 서로 평행하게 배치된 필라멘트의 어레이일 수 있다. 바람직하게는, 필라멘트들은 메쉬를 형성할 수 있다. 메쉬는 직물 또는 부직포일 수 있다. 메쉬는 상이한 유형의 직조(weave) 또는 격자(lattice) 구조를 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 도전성 가열 요소는 필라멘트 어레이 또는 필라멘트 직물로 구성되어 있다. 도전성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물은 당업계에서 주지하는 바와 같이, 액체를 유지하는 능력을 특징으로 할 수도 있다.
바람직한 구현예에서, 실질적으로 편평한 가열 요소는 와이어 메쉬로 성형된 와이어로 제작될 수 있다. 바람직하게는, 메쉬는 평직 디자인을 가진다. 바람직하게는, 가열 요소는 메쉬 스트립으로 만든 와이어 그릴이다.
도전성 필라멘트는 필라멘트 사이의 간극들을 정의할 수 있고, 간극들은 10㎛ 내지 100㎛의 폭을 가질 수 있다. 바람직하게는, 필라멘트는 간극들 내에서 모세관 작용을 일으키므로, 사용 시에 증발될 액체가 간극들 내로 흡인되어, 가열 요소와 액체 에어로졸 형성 기재 사이의 접촉 면적을 증가시킨다.
도전성 필라멘트는 센티미터 당 60 내지 240 필라멘트(± 10%) 크기의 메쉬를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 메쉬 밀도는 센티미터 당 100 내지 140 필라멘트(± 10%)이다. 더 바람직하게는, 메쉬 밀도는 센티미터 당 대략 115 필라멘트이다. 간극의 폭은 100㎛ 내지 25㎛, 바람직하게는 80㎛ 내지 70㎛, 더 바람직하게는 대략 74㎛일 수 있다. 메쉬의 개방 면적의 백분율(메쉬의 전체 면적에 대한 간극 면적의 비율)은, 40% 내지 90%, 바람직하게는 85% 내지 80%, 더 바람직하게는 대략 82%일 수 있다.
도전성 필라멘트는, 8㎛ 내지 100㎛, 바람직하게는, 10㎛ 내지 50㎛, 더 바람직하게는 12㎛ 내지 25㎛, 가장 바람직하게는 대략 16㎛의 직경을 가질 수 있다. 필라멘트는 둥근 단면을 가질 수 있거나 평탄화된 단면을 가질 수 있다.
도전성 필라멘트의 메쉬, 어레이, 또는 직물의 면적은 예를 들어 50㎟ 이하, 바람직하게는 25㎟ 이하, 더 바람직하게는 대략 15㎟일 수 있다. 크기는 가열 요소가 손에 드는 시스템 내에 포함되도록 선택된다. 도전성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 크기가 상기 면적의 50㎟ 이하이면, 액체 에어로졸 형성 기재에 대한 도전성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 충분한 접촉을 계속해서 보장하면서 도전성 필라멘트들의 메쉬, 어레이 또는 직물을 가열하는 데 필요한 총 전력량을 감소시킨다. 도전성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물은 예를 들어, 직사각형일 수 있고 길이는 2㎜ 내지 10㎜이고, 폭은 2㎜ 내지 10㎜일 수 있다. 바람직하게는, 메쉬는 대략 5㎜Х3㎜의 치수를 가진다.
가열 요소의 필라멘트는 적합한 전기적 특성을 갖는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 적합한 재료는: 도핑된 세라믹, "도전성" 세라믹(예컨대, 이규화 몰리브덴), 탄소, 흑연, 금속, 금속 합금, 세라믹 재료와 금속 재료의 복합 재료와 같은 반도체를 포함하되 이에 한정되지 않는다. 이와 같은 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 적합한 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 실리콘 카바이드를 포함하고 있다. 적합한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족의 금속을 포함하고 있다.
적합한 금속 합금의 예는 스테인리스 강, 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브데넘-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간- 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 강을 기본으로 하는 초합금, Timetal®, 철-알루미늄 기재 합금, 및 철-망간-알루미늄 기재 합금을 포함하고 있다. Timetal®은 티타늄 메탈 코포레이션(Titanium Metals Corporation)의 등록 상표이다. 필라멘트는 하나 이상의 절연체로 코팅될 수 있다. 도전성 필라멘트용으로 바람직한 재료는 스테인리스 강 및 흑연이며, 더 바람직하게는 AISI 304, 316, 304L, 316L과 같은 300 시리즈 스테인리스 강이다. 추가적으로, 도전성 가열 요소는 상기 재료의 조합을 포함할 수 있다. 재료의 조합은 실질적으로 편평한 가열 요소의 저항 제어를 개선하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 높은 고유 저항을 갖는 재료가 낮은 고유 저항을 갖는 재료와 조합될 수 있다. 재료 중 하나가, 예를 들어, 가격, 가공성, 또는 기타 물리적 및 화학적 파라미터와 같은 다른 관점에서 더 유익한 경우, 이는 유리할 수 있다. 유리하게는, 저항이 증가된 실질적으로 편평한 필라멘트 장치는 기생 손실을 감소시킨다. 유리하게는, 고 저항성 히터는 배터리 에너지를 더욱 효율적으로 사용할 수 있게 한다.
바람직하게는, 필라멘트는 와이어로 만들어진다. 더 바람직하게는, 와이어는 금속으로 만들어지고, 가장 바람직하게는 스테인리스 강으로 만들어진다.
가열 요소의 도전성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 전기 저항은 0.3Ω 내지 4Ω 일 수 있다. 바람직하게는, 전기 저항은 0.5Ω 이상이다. 더 바람직하게는, 도전성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 전기 저항은 0.6Ω 내지 0.8Ω, 가장 바람직하게는 약 0.68Ω 이다. 도전성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 전기 저항은 바람직하게는 도전성 접촉부들의 전기 저항보다 적어도 수십 배, 더 바람직하게는 수백 배 더 크다. 이는, 전류를 가열 요소를 통해 통과시킴으로써 발생된 열이 도전성 필라멘트들의 메쉬 또는 어레이에 국한되는 것을 보장한다. 시스템이 배터리에 의해 전력을 공급받는 경우 가열 요소에 대해 낮은 전체 저항을 갖는 것이 유리하다. 저저항 고전류 시스템은 고전력이 가열 요소에 전달되게 한다. 이는, 가열 요소가 도전성 필라멘트들을 원하는 온도로 빠르게 가열하게 한다.
대안적으로, 가열 요소는 구멍들의 어레이가 형성되어 있는 가열 판을 포함할 수 있다. 구멍들은 예를 들어 에칭 또는 기계가공에 의해 형성될 수 있다. 판은 가열 요소의 필라멘트에 대하여 상술한 재료와 같이, 적합한 전기적 특성을 갖는 임의의 재료로 형성될 수 있다.
유리하게, 전기 접촉부는 가열 요소의 대향 말단 상에 위치하고 있다. 전기 접촉부는 2개의 도전성 접촉 패드일 수 있다. 도전성 접촉 패드는 가열 요소의 에지 영역에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 2개의 도전성 접촉 패드는 가열 요소의 극단에 위치될 수 있다. 도전성 접촉 패드는 가열 요소의 도전성 필라멘트에 직접 고정될 수 있다. 도전성 접촉 패드는 주석 패치를 포함할 수 있다. 대안적으로, 도전성 접촉 패드는 가열 요소와 일체형일 수 있다.
유리하게, 분무기 장착부는 분무기 조립체의 제1 측면 상의 전기 접촉부를 완전히 덮고 있다. 전기 접촉부는 바람직하게는 분무기 조립체의 제2 측면에 노출되어 전력 공급부와의 전기 접촉을 허용한다.
카트리지는 액체 저장 구획부를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 액체 저장 구획부 내에 보유되어 있다. 액체 저장 구획부는 서로 연통하고 있는 제1 및 제2 부분을 가질 수 있다. 분무기 장착부는 액체 저장 구획부의 제2 부분을 정의하고 있는 적어도 하나의 벽면을 포함할 수 있으며, 상기 벽면은 분무기 조립체의 제2 측면으로부터 연장되어 있다.
액체 저장 구획부의 제1 부분은 액체 저장 구획부의 제2 부분에 대한 분무기 조립체의 대향 측면 상에 있을 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 액체 저장 구획부의 제1 부분에 보유되어 있다. 액체 저장 구획부의 제1 부분은 적어도 부분적으로는, 분무기 장착부에 의해 정의될 수 있다.
유리하게, 저장 구획부의 제1 부분은 저장 구획부의 제2 부분보다 크다. 카트리지는 사용자가 카트리지에 발생된 에어로졸을 흡입하기 위해 카트리지를 흡인하거나 빨아들일 수 있도록 구성될 수 있다. 사용 시, 카트리지의 마우스 말단 개구는 통상적으로 에어로졸 발생 요소 위에 위치하고 있으며, 저장 구획부의 제1 부분은 마우스 말단 개구와 분무기 조립체 사이에 위치하고 있다. 저장 구획부의 제2 부분보다 더 큰 저장 구획부의 제1 부분을 갖는 것은, 저장 구획부의 제1 부분으로부터 저장 구획부의 제2 부분까지, 그리하여 에어로졸 발생 요소까지, 사용 동안, 중력의 영향 하에서 액체가 전달되는 것을 보장한다.
카트리지는, 발생된 에어로졸이 사용자에 의해 흡인될 수 있는 마우스 말단 및 에어로졸 발생 시스템의 제어 바디부에 연결되도록 구성되어 있는 연결 말단을 가질 수 있고, 여기서 에어로졸 발생 시스템의 제1 측면이 마우스 말단과 대면하고 에어로졸 발생 요소의 제2 측면이 연결 말단과 대면하고 있다.
유리하게, 분무기 장착부는 분무기 조립체의 제1 측면으로부터 분무기 조립체의 제2 측면으로의 밀폐된 액체 유동 경로를 정의하여, 액체 저장 구획부의 제1 부분과 제2 부분을 연결하고 있다. 분무기 장착부는 분무기 조립체의 제1 측면으로부터 분무기 조립체의 제2 측면으로의 2개의 밀폐된 액체 유동 경로를 정의할 수 있다. 2개의 밀폐된 액체 유동 경로는 에어로졸 발생 요소를 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다.
카트리지는 공기 유입구로부터 분무기 조립체의 제1 측면을 지나서 카트리지의 마우스 말단 개구까지 밀폐된 기류 경로를 정의할 수 있다. 밀폐된 기류 경로는 액체 저장 구획부의 제1 또는 제2 부분을 통과할 수 있다. 한 구현예에서, 기류 경로는 액체 저장 구획부의 제1 부분과 제2 부분 사이에서 연장되어 있다. 추가적으로, 기류 통로는 액체 저장 구획부의 제1 부분을 통해 연장될 수 있다. 예를 들어, 액체 저장 구획부의 제1 부분은 환형 단면을 가질 수 있으며, 기류 통로는 에어로졸 발생 요소로부터 액체 저장 구획부의 제1 부분을 통해 마우스 말단으로 연장되어 있다. 대안적으로, 기류 통로는 에어로졸 발생 요소로부터 액체 저장 구획부의 제1 부분에 인접한 마우스 말단 개구로 연장될 수 있다.
카트리지는 에어로졸 발생 요소의 제2 측면과 접촉하고 있는 모세관 물질을 포함할 수 있다. 모세관 물질은 중력의 힘에 대해 에어로졸 발생 요소에 액체 에어로졸 형성 기재를 전달한다. 에어로졸 발생 요소에 도달하기 위해 액체 에어로졸 형성 기재가 사용시 중력의 힘에 대해 이동되도록 요구함으로써, 기류 통로에 진입하는 액체의 큰 액적들이 감소된다.
모세관 물질은 에어로졸 발생 요소의 표면의 적어도 일부분과 접촉하고 있는 액체 에어로졸 형성 기재의 존재를 보장할 수 있는 물질로 만들어질 수 있다. 모세관 물질은 에어로졸 발생 요소에서의 간극 또는 구멍 내로 연장되어 있을 수도 있다. 에어로졸 발생 요소는, 모세관 작용에 의해 액체 에어로졸 형성 기재를 간극 또는 구멍 내로 흡인할 수 있다.
모세관 물질은 액체를 물질의 일 말단으로부터 타 말단까지 능동적으로 전달하는 물질이다. 모세관 물질은 섬유상 또는 스폰지 구조를 가질 수 있다. 모세관 물질은 바람직하게는 모세관 다발을 포함하고 있다. 예를 들어, 모세관 물질은 복수의 섬유 또는 스레드(threads) 또는 기타 미세 보어(bore) 관을 포함할 수 있다. 섬유 또는 스레드는 액체 에어로졸 형성 기재가 가열 요소를 향해 전달되도록 대체로 정렬될 수 있다. 대안적으로, 모세관 물질은 스폰지류 또는 발포체류의 물질을 포함할 수 있다. 모세관 물질의 구조는 액체가 모세관 작용에 의해 전달될 수 있는 복수의 작은 보어 또는 관을 형성한다. 모세관 물질은 임의의 적합한 물질 또는 물질의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 물질의 예는 스폰지 또는 발포체 물질, 섬유 또는 소성된 분말 형태의 세라믹계 또는 흑연계 물질, 발포된 금속 또는 플라스틱 물질, 예를 들면 초산 셀룰로오스, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은 방사되거나 압출된 섬유로 이루어진 섬유상 물질이다. 모세관 물질은 상이한 액체 물성과 함께 사용되기 위해 임의의 적합한 모세관 현상 및 다공성을 가질 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도성, 비등점 및 증기 압력을 포함하되 이에 한정되지 않는 물리적 특성을 갖는데, 이는 모세관 작용에 의해 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 매체를 통해 전달될 수 있게 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 카트리지는 액체 에어로졸 형성 기재를 유지하기 위한 담체 물질을 함유할 수 있다. 담체 물질은 저장 구획부의 제1 부분, 저장 구획부의 제2 부분, 또는 저장 구획부의 제1 부분과 제2 부분 둘 모두에 있을 수 있다. 담체 물질은 발포체 및 섬유 집합체의 스폰지일 수 있다. 담체 물질은 중합체 또는 공중합체로 형성될 수 있다. 한 구현예에서, 담체 물질은 방사된 중합체이다. 에어로졸 형성 기재는 사용 중에 담체 물질 내로 방출될 수 있다. 예를 들어, 액체 에어로졸 형성 기재는 캡슐로 제공될 수 있다.
분무기 장착부는 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 또는 LCP(액정 중합체)와 같은, 고온을 견딜 수 있는 성형된 고분자 물질로 형성된 것일 수 있다.
카트리지는 유리하게는 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하고 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수 있다. 휘발성 화합물은 진동 가능한 요소의 통로를 통해 에어로졸 형성 기재를 이동시킴으로써 방출될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 실온에서 액체일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 액체 및 고체 성분 모두를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴 함유 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴 염 매트릭스일 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 식물계 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 가열시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 균질화 담배 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 비담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 균질화 식물계 재료를 포함할 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재는 하나 이상의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 사용 시, 조밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 시스템의 작동 온도에서 열적 열화에 대하여 실질적으로 저항하는 임의의 적절한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물이다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 잘 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 포함하고 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 물, 용매, 에탄올, 식물 추출물, 및 천연 또는 인공 향료를 포함할 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜일 수 있다. 에어로졸 형성제는 글리세린 및 프로필렌 글리콜 둘 모두를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 약 0.5% 내지 약 10%, 예를 들어 약 2%의 니코틴 농도를 가질 수 있다.
카트리지는 하우징을 포함할 수 있다. 분무기 장착부는 하우징에 고정될 수 있다. 하우징은 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은, 성형 가능한 플라스틱 물질로 형성된 것일 수 있다. 하우징은 저장 구획부의 한쪽 또는 양쪽 부분의 벽면의 일부 또는 전부를 형성할 수 있다. 하우징 및 저장 구획부는 일체로 형성된 것일 수 있다. 대안적으로, 저장 구획부는 하우징과 별도로 형성되어 하우징에 조립될 수 있다.
카트리지는 사용자에 의해 흡인될 수 있는 제거 가능한 마우스피스를 포함할 수 있다. 제거 가능한 마우스피스는 마우스 말단 개구를 덮을 수 있다. 대안적으로, 카트리지는 사용자가 마우스 말단 개구를 직접 흡인할 수 있도록 구성될 수 있다.
카트리지는 액체 에어로졸 형성 기재로 재충진할 수 있다. 대안적으로, 카트리지는 저장 구획부가 액체 에어로졸 형성 기재가 비워질 때 폐기되도록 설계될 수 있다.
본 발명의 제2 측면에서, 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 카트리지 및 상기 카트리지에 연결된 제어 바디부를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있으며, 상기 제어 바디부는 에어로졸 발생 요소로의 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있다.
제어 바디부는, 제어 바디부가 카트리지에 연결될 때 에어로졸 발생 요소에 전기적 연결을 제공하도록 구성되어 있는 적어도 하나의 전기 접촉 요소를 포함할 수 있다. 전기 접촉 요소는 세장형일 수 있다. 전기 접촉 요소는 스프링이 장착된 것일 수 있다. 전기 접촉 요소는 카트리지 내의 접기 접촉 패드와 접촉할 수 있다.
제어 바디부는 카트리지의 연결 말단과의 맞물림을 위한 연결부를 포함할 수 있다.
제어 바디부는 전력 공급부를 포함할 수 있다.
제어 바디부는 전력 공급부로부터 에어로졸 발생 요소로의 전력의 공급을 제어하도록 구성되어 있는 제어 회로를 포함할 수 있다.
상기 전기 회로는 마이크로컨트롤러를 포함하고 있을 수도 있다. 마이크로컨트롤러는 바람직하게는 프로그래밍 가능한 마이크로컨트롤러일 수 있다. 제어 회로는 전자 구성요소들을 더 포함할 수도 있다. 제어 회로는 에어로졸 발생 요소에 대한 전력 공급을 조절하도록 구성될 수 있다. 전력은 에어로졸 발생 요소에 공급되어서 시스템의 활성화를 연속적으로 수반할 수도 있거나, 또는 예를 들면 퍼프마다를 기준으로 간헐적으로 공급될 수도 있다. 전력은 펄스 전류의 형태로 에어로졸 발생 요소에 공급될 수도 있다.
제어 바디부는 제어 시스템과 에어로졸 발생 요소 중 적어도 하나에 전력을 공급하도록 배열된 전력 공급부를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 요소는 독립적 전력 공급부를 포함할 수 있다. 제어 바디부는 전력을 제어 회로에 공급하도록 배열된 제1 전력 공급부와, 전력을 에어로졸 발생 요소에 공급하도록 구성된 제2 전력 공급부를 포함할 수 있다.
전력 공급부는 DC 전력 공급부일 수 있다. 전력 공급부는 배터리일 수 있다. 배터리는 리튬계 배터리, 예를 들어 리튬-코발트, 리튬-철-인산염, 리튬 티탄산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다. 배터리는 니켈-수소 합금 배터리 또는 니켈 카드뮴 배터리일 수 있다. 전력 공급부는 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 전력 공급부는 재충전이 필요할 수 있고, 다수의 충전 및 방전 사이클에 맞게 구성될 수 있다. 전력 공급부는 한 번 이상의 사용자 경험에 충분한 에너지를 저장할 수 있는 용량을 가질 수 있으며; 예를 들어, 전력 공급부는 종래의 궐련을 흡연하는 데 걸리는 통상적인 시간에 대응하는 약 6분, 또는 6분의 여러 배의 기간 동안 연속적으로 에어로졸을 생성하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 전력 공급부는 소정의 퍼핑 횟수 또는 분무기 조립체의 개별 활성화를 가능하게 하는 충분한 용량을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 사용자가 마우스피스를 빨아서 마우스 말단 개구를 통해 에어로졸을 흡인할 수 있도록 구성된 손에 드는 에어로졸 발생 시스템일 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 통상의 엽궐련 또는 궐련에 필적하는 크기를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 약 30mm 내지 약 150mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 약 5mm 내지 약 30mm의 외경을 가질 수 있다.
본 발명의 시스템이 카트리지 및 제어 바디부를 포함하고 있는 것으로 설명되었지만, 원-피스 시스템에 본 발명을 구현하는 것이 가능하다. 본 발명의 제3 측면에서, 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있으며, 에어로졸 발생 시스템은,
공기 유입구, 및 공기 유출구 및 공기 유입구로부터 공기 유출구로의 기류 경로
유체 투과성 에어로졸 발생 요소 및 상기 에어로졸 발생 요소에 연결된 2개의 전기 접촉부를 포함하고 있는 분무기 조립체로, 상기 분무기 조립체는 제1 측면 및 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 가지고, 여기서 상기 에어로졸 발생 요소의 제1 측면은 상기 기류 경로에 노출되어 있고 상기 에어로졸 발생 요소의 제2 측면은 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉하고 있는, 분무기 조립체;
분무기 조립체 주위에 성형된 분무기 장착부로, 상기 분무기 장착부는 상기 분무기 조립체의 제1 측면의 일부분을 덮어서 상기 기류 경로로부터 상기 전기 접촉부를 격리시키고 상기 분무기 조립체의 상기 제2 측면의 적어도 일부분을 덮어서 상기 액체 에어로졸 형성 기재로부터 상기 전기 접촉부를 격리시키는, 분무기 장착부;
상기 전기 접촉부에 연결된 전력 공급부; 및
상기 전력 공급부로부터 상기 전기 접촉부로의 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있는 제어 회로를 포함하고 있다.
에어로졸 발생 요소는 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 에어로졸 발생 요소의 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
저장 구획부는 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 저장 구획부의 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 저장 구획부는 액체 에어로졸 형성 기재로 재충진할 수 있다. 대안적으로, 시스템은 저장 구획부에 액체 에어로졸 형성 기재가 비워질 때 폐기되도록 설계될 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 세장형일 수 있다. 하우징은 임의의 적합한 재료 또는 재료의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 재료의 예는 금속, 합금, 플라스틱 또는 이들 재료 중 하나 이상을 포함하고 있는 복합 재료, 또는 식품이나 약제학적 적용에 적합한 열가소성 수지, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌을 포함하고 있다. 재료는 가벼우면서 비-취성(non-brittle)일 수 있다. 하우징은 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 하우징의 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
기류 통로는 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 기류 통로의 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
전력 공급부는 본 발명의 제1 측면에 관하여 설명된 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
제어 회로는 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 제어 회로의 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
카트리지, 제어 바디부 또는 에어로졸 발생 시스템은 제어 회로와 연통하고 있는 퍼프(puff) 검출기를 포함할 수 있다. 퍼프 검출기는 사용자가 기류 경로를 통해 공기를 흡인할 때를 검출하도록 구성될 수 있다.
카트리지, 제어 바디부 또는 에어로졸 발생 시스템은 제어 회로와 연통하고 있는 온도 센서를 포함할 수 있다. 카트리지, 제어 바디부 또는 에어로졸 발생 시스템은 스위치 또는 버튼과 같은 사용자 입력부를 포함할 수 있다. 사용자 입력은 사용자가 시스템을 켜고 끄도록 할 수 있다.
카트리지, 제어 바디부 또는 에어로졸 발생 시스템은 액체 저장부에 보유된 액체 에어로졸 형성 기재의 결정된 양을 사용자에게 표시하기 위한 표시 수단을 또한 포함할 수 있다. 제어 회로는 액체 저장부에 보유된 액체 에어로졸 형성 기재의 양을 결정한 후에 표시 수단을 활성화시키도록 구성될 수 있다.
표시 수단은 발광 다이오드(LED)와 같은 하나 이상의 조명, LCD 디스플레이와 같은 디스플레이, 및 확성기 또는 버저와 같은 청각 표시 수단 및 진동 수단을 포함할 수 있다. 제어 회로는 하나 이상의 조명을 비추고, 디스플레이에 양을 표시하고, 확성기 또는 버저를 통해 소리를 방출하고 진동 수단을 진동시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 측면의 특징들은 본 발명의 다른 측면에 적용될 수 있다.
본 발명의 구현예는 첨부된 도면을 참조하여, 단지 예시하기 위한 목적으로 상세하게 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이고;
도 2a는 본 발명에 따른, 마우스피스를 포함하고 있는, 카트리지의 제1 횡단면의 개략도이고;
도 2b는 본 발명에 따른 카트리지의 제2 횡단면의 개략도이고;
도 3은 마우스피스가 없는 카트리지를 도시하고;
도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 2b의 히터 장착부 및 도 3의 히터 장착부를 도시하고;
도 5a 및 도 5b는 도 4a 및 도 4b의 히터 조립체와 히터 장착부의 상면 사시도이고;
도 6a 및 도 6b는 도 4a 및 도 4b의 히터 조립체와 히터 장착부의 저면도이고; 및
도 7은 히터 조립체에 대한 제어 바디부의 전기적 연결을 도시하고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다. 시스템은 2개의 주 구성요소, 카트리지(100) 및 제어 바디부(200)를 포함하고 있다. 카트리지(100)의 연결 말단(115)은 제어 바디부(200)의 대응하는 연결 말단(205)에 제거 가능하게 연결되어 있다. 상기 제어 바디부는, 이 실시예에서 재충전 가능한 리튬 이온 배터리인, 배터리(210), 및 제어 회로(220)를 포함하고 있다. 에어로졸 발생 장치(10)는 휴대용이며, 종래의 엽궐련 또는 궐련에 필적할만한 크기를 가지고 있다.
카트리지(100)는 분무 조립체(120) 및 제1 부분(130) 및 제2 부분(135)을 갖는 액체 저장 구획부를 함유하고 있는 하우징(105)을 포함하고 있다. 에어로졸 형성 기재는 액체 저장 구획부에 보유되어 있다. 도 1에 도시되지 않았지만, 액체 저장 구획부의 제1 부분(130)은 액체 저장 구획부(135)의 제2 부분에 연결되어 있어서, 제1 부분 내의 액체가 제2 부분으로 지나갈 수 있다. 분무 조립체는 액체 저장 구획부의 제2 부분(135)으로부터 액체를 수신한다. 이 구현예에서, 분무 조립체는 일반적으로 평면형 유체 투과성 히터 조립체이다.
기류 통로(140, 145)는 하우징(105) 내에서 공기 유입구(150)로부터 분무 조립체(120)를 지나서 분무 조립체로부터 마우스 말단 개구(110)로 카트리지를 통해 연장되어 있다.
카트리지의 구성요소들은 액체 저장 구획부의 제1 부분(130)이 분무 조립체(120)와 마우스 말단 개구(110) 사이에 있고, 액체 저장 구획부의 제2 부분(135)이 마우스 말단 개구에 대한 분무 조립체의 대향 측면 상에 위치되도록 배열되어 있다. 즉, 분무 조립체는 액체 저장 구획부의 두 부분 사이에 놓여 있고, 제2 부분으로부터 액체를 수신하고, 액체 저장 구획부의 제1 부분은 액체 저장 구획부의 제2 부분보다 마우스 말단 개구에 더 가깝다. 기류 통로는 분무 조립체를 지나 액체 저장 구획부의 제1 부분과 제2 부분 사이에 연장되어 있다.
시스템은 사용자가 카트리지의 마우스 말단 개구를 뻐끔뻐끔 피우거나 빨아들여서 에어로졸을 자신의 입 안으로 흡인할 수 있도록 구성되어 있다. 작동시, 사용자가 마우스 말단 개구를 뻐끔뻐끔 피울 때, 공기는 공기 유입구로부터, 분무 조립체를 지나, 마우스 말단 개구로, 기류 통로를 통해 흡인된다. 제어 회로는 시스템이 활성화될 때 배터리(210)로부터 카트리지로의 전력 공급을 제어한다. 이는 결국 분무 조립체에 의해 생성된 증기의 양 및 특성을 제어한다. 제어 회로는 기류 센서를 포함할 수 있고, 제어 회로는 사용자가 카트리지를 뻐끔뻐끔 피울 때 기류 센서에 의해 검출되는 분무화 조립체에 전력을 공급할 수 있다. 이러한 유형의 제어 구성은 흡입기와 전자 담배와 같은 에어로졸 발생 시스템에 잘 확립되어 있다. 따라서, 사용자가 카트리지의 마우스 말단 개구를 빨아들일 때, 분무 조립체가 활성화되어 기류 통로(140)를 통과하는 기류에 연행되는 증기를 발생시킨다. 증기는 통로(145) 내의 기류와 같이 냉각되어 에어로졸을 형성하며, 이는 이어서 마우스 말단 개구(110)를 통해 사용자의 입 안으로 흡인된다.
작동시, 마우스 말단 개구(110)는 통상적으로 장치의 가장 높은 지점이다. 카트리지의 구성, 특히 액체 저장 구획부의 제1 및 제2 부분(130, 135) 사이의 분무 조립체의 배열은, 심지어 액체 저장 구획부가 비워짐에 따라 액체 기재가 분무 조립체로 전달되는 것을 보장하도록 중력을 이용하지만 기류 통로 내로의 액체의 누출을 야기할 수 있는 분무 조립체로의 액체의 과공급을 방지하기 때문에 유리하다.
도 2a는 본 발명의 한 구현예에 따른 카트리지의 제1 횡단면도이다. 도 2b는 도 2a의 횡단면에 직교하는 제2 횡단면도이다.
도 2a의 카트리지는 마우스 말단 개구(110)를 갖는 마우스 말단, 및 마우스 말단에 대향하는 연결 말단을 갖는 외부 하우징(105)을 포함하고 있다. 하우징 내에는 액체 에어로졸 형성 기재(131)를 보유하는 액체 저장 구획부가 있다. 액체는 3개의 구성요소, 상부 저장 구획부 하우징(137), 히터 장착부(134) 및 말단 캡(138)에 의해 액체 저장 구획부 내에 함유되어 있다. 히터 조립체(120)는 히터 장착부(134)에 유지된다. 모세관 물질(136)은 액체 저장 구획부(135)의 제2 부분에 제공되어 있고, 히터 조립체의 중앙 영역에서 히터 요소와 접경하고 있다. 모세관 물질은 액체를 히터 요소로 운송하도록 배향되어 있다. 히터 요소는 복수의 필라멘트로 형성된, 메쉬 히터 요소를 포함하고 있다. 이러한 유형의 히터 요소 구성의 세부 사항은 예를 들어 WO2015/117702에서 찾을 수 있다. 기류 통로(140)는 저장 구획부의 제1 부분과 제2 부분 사이에서 연장되어 있다. 기류 통로의 최하부 벽면은 히터 요소(121) 및 히터 장착부(134)를 포함하고 있으며, 기류 통로의 측벽면들은 히터 장착부(134)의 부분들을 포함하고 있으며, 기류 통로의 최상부 벽면은 상부 저장 구획부 하우징(137)의 일부분을 포함하고 있다. 기류 통로는 마우스 말단 개구(110)를 향하여, 도 2a에 도시된 바와 같이, 액체 저장 구획부의 제1 부분(130)을 통해 연장되는 수직 부분(145)을 갖는다.
히터 조립체(120)는 일반적으로 평면이고 2개의 면을 갖는다. 히터 조립체(120)의 제1 면은 액체 저장 구획부의 제1 부분(130) 및 마우스 말단 개구(110)와 대면하고 있다. 히터 조립체(120)의 제2 면은 저장 구획부 내의 모세관 물질(136) 및 액체(131)와 접촉하고 있으며, 카트리지(100)의 연결 말단(115)과 대면하고 있다. 히터 조립체(120)는, 설명되는 바와 같이, 히터 조립체(120)의 전력 공급부(210)에 대한 전기 연결이 쉽고 견고하게 달성될 수 있도록 연결 말단(115)에 더 가깝다. 저장 구획부의 제1 부분(130)은 저장 구획부의 제2 부분(135)보다 크고, 카트리지(100)의 히터 조립체(120)와 마우스 말단 개구(110) 사이의 공간을 점유하고 있다. 저장 구획부의 제1 부분(130) 내의 액체는 히터 조립체(120)의 어느 한 측면 상의 액체 채널(133)을 통해 저장 구획부의 제2 부분(135)으로 이동할 수 있다. 하나의 채널만이 필요하더라도, 대칭 구조를 제공하도록 2개의 채널이 본 실시예에서 제공되어 있다. 채널은 상부 저장 구획부 하우징(137)과 히터 장착부(134) 사이에 정의된 둘러싸인 액체 유동 경로이다.
도 3은 도 2a 및 도 2b에 도시된 카트리지(100)의 액체 저장 구획부 및 히터 조립체(120)의 확대도이다. 외부 하우징(105) 또는 마우스피스가 없는, 도 3에 도시된 구성요소들을 포함하고 있는 카트리지(100)를 제공하는 것이 가능하다. 마우스피스는 카트리지(100)에 별도의 구성요소로서 제공될 수 있거나, 제어 바디부(200)의 일부로서 제공될 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같은 카트리지가 제어 바디부(200) 내에 삽입되도록 구성되어 있다.
도 3에 도시된 카트리지는 히터 조립체(120) 주위에 히터 장착부(134)를 제1 성형하여 조립될 수 있다. 히터 조립체는, 히터 요소(122)보다 훨씬 낮은 전기 저항을 갖는, 한 쌍의 주석 접촉 패드(121)에 고정된, 설명된 바와 같은 메쉬 히터 요소(122)를 포함하고 있다. 접촉 패드(121)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 히터 요소(122)의 대향 말단들에 고정되어 있다. 이어서, 히터 장착부(134)는, 예를 들어 스냅 끼워맞춤과 같은 기계 끼워맞춤, 또는 용접 또는 접착제와 같은 다른 수단에 의해 상부 저장 구획부 하우징(137)에 고정될 수 있다. 모세관 물질(136)은 액체 저장 구획부의 제2 부분(135) 내에 삽입되어 있다. 그런 다음, 말단 캡(138)이 히터 장착부(134)에 고정되어 저장 구획부를 밀봉한다.
대안적으로, 히터 장착부(134), 모세관 물질(136) 및 말단 캡(138)은 상부 저장 구획 하우징(137)에 고정되기 전에 먼저 조립될 수 있다. 도 4a는 히터 조립체(120), 히터 장착부(134), 모세관 물질(136) 및 말단 캡(138)의 제1 횡단면도이다. 액체 채널(133)이 명확하게 도시되어 있다. 도 4b는 히터 조립체(120), 히터 장착부(134), 모세관 물질(136) 및 말단 캡(138)의 제2 단면도이다. 히터 장착부(134)는 히터 조립체(120)의 양 측면에 히터 조립체(120)를 고정하는 것을 알 수 있다. 접촉 패드(121)는 히터 조립체(120)의 제2 측면으로부터 쉽게 접근 가능하지만 히터 조립체(120)의 제1 측면 상의 히터 장착부(134)에 의해 덮여서 기류 통로(140) 내의 증기로부터 보호된다. 히터 장착부(134)의 하부 벽면은 히터 조립체(120)의 제2 측면으로부터 연장되어 있고, 액체 저장 구획부의 제2 부분(135)의 액체로부터 접촉 패드(121)를 격리시킨다.
히터 장착부 및 히터 조립체는 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b에 보다 상세하게 도시되어 있다. 도 5a 및 도 5b는 도 4a 및 도 4b의 히터 조립체(120) 및 히터 장착부(134)의 상면 사시도이다. 도 6a 및 도 6b는 도 4a 및 도 4b의 히터 조립체(120) 및 히터 장착부(134)의 저면도이다. 말단 캡(138) 및 모세관 물질(136)은 제거되어 있다.
도 5a 및 도 5b는 히터 조립체(120)의 접촉 패드(121)의 제1 측면을 덮고 있는 히터 장착부(134)의 커버링 표면(160)을 보여주고 있으며, 메쉬 히터 요소(122)는 노출되어 있다. 저장 구획부의 제1 부분(130)으로부터 저장 구획부의 제2 부분(135)으로의 액체 채널(133)은 히터 장착부(134)의 수직 벽면에 의해 정의되어 있다. 동일한 벽면은 또한 히터 요소(120) 위로 통과할 때 기류 통로(140)를 결합하였다.
히터 장착부는 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 또는 LCP(액정 중합체)와 같은, 공업용 고분자로 사출 성형되고 형성된 것이다.
도 6a 및 도 6b는 히터 장착부(134)가 저장 구획부의 제2 부분(135)으로부터 접촉 패드(121)를 격리시키지만 접촉 패드(121)가 접근 가능하도록 허용하는 방법을 보여주고 있다. 히터 장착부(134)의 벽면은 저장 구획부 내의 액체로부터 접촉 패드(121)를 격리시킨다. 히터 장착부(134)는 또한 접촉 패드(121)의 노출된 부분을 기류 통로(140)로부터 격리시킨다.
히터 조립체(120) 상의 히터 장착부(134)의 과성형은 히터 요소(120)의 정교한 부분을 손상시키지 않고 시스템의 조립 중에 쉽게 취급될 수 있는 견고한 구성요소들을 제공하고 있다.
말단 캡(138)이 고정되기 전에, 최하부 말단으로부터, 또는 말단 캡(138)이 고정된 후에, 상부 저장 구획부 하우징(137) 내의 충진 포트(미도시함)를 통해, 저장 구획부 내에 액체가 삽입될 수 있다. 저장 구획부는 충진 포트를 통해 재충진 가능하다.
그런 다음, 저장 구획부는 기계 고정수단을 사용하거나 예를 들어 접착제 또는 용접과 같은 다른 수단을 사용하여 카트리지 하우징(105) 내부에 고정될 수 있다. 대안적으로, 저장 구획부는 에어로졸 발생 시스템의 제어 바디부의 하우징에 고정되거나 제거 가능하게 커플링될 수 있다.
도 7은 에어로졸 발생 시스템의 제어 바디부 내의 전기 접촉부가 히터 조립체(120)의 노출된 접촉 패드(121)와 짝을 이루도록 배열될 수 있는 방법을 보여주고 있다. 제어 바디부의 전기 접촉부만이 도시되어 있다. 전기 접촉부는, 접촉 패드(121)와 접촉하도록 히터 장착부(134)의 어느 한 측면 상에 형성된 슬롯에 연장되어 있는 한 쌍의 스프링 로딩된 핀(160)을 포함하고 있다. 이러한 배열로, 카트리지는 핀의 길이방향 축에 평행한 삽입 방향으로 핀과 접촉하도록 카트리지를 이동시켜서 제어 바디부에 삽입되거나 제어 바디부에 결합될 수 있다. 핀들이 접촉 패드(121)와 접촉하게 될 때, 전류는 가열 요소(122)에 전달될 수 있다. 카트리지는 푸시 끼워맞춤이나 스냅 끼워맞춤을 이용하여 제어 바디부 하우징 내에 보유될 수 있거나 제어 바디부에 고정될 수 있다.
도 7은 또한 상부 저장 구획부 하우징(137)의 절개부를 보여주고 있다. 내부 벽면(139)이 기류 통로(145)를 저장 구획부 내의 액체(131)로부터 분할하는 데에 사용된다는 것을 알 수 있다. 공기 유입구(150)도 명확하게 도시되어 있다.
이제 시스템의 작동이 간략히 설명될 것이다. 시스템은 먼저 제어 바디부(200) 상의 스위치를 사용하여 스위치가 켜진다(도 1에 도시되지 않음). 시스템은 기류 통로와 유체 연통하고 있는 기류 센서를 포함할 수 있고, 퍼프 활성화될 수 있다. 이는 제어 회로가 기류 센서로부터의 신호에 기초하여 가열 요소(122)에 전력을 공급하도록 구성되어 있음을 의미한다. 사용자가 에어로졸을 흡입하기를 원할 때, 사용자는 시스템의 마우스 말단 개구(110)를 뻐끔뻐끔 피운다. 대안적으로, 가열 요소(122)로의 전력 공급은 스위치의 사용자 작동에 기초할 수 있다. 전력이 가열 요소(122)에 공급될 때, 가열 요소(122)는 액체 에어로졸 형성 기재(131)의 기화 온도 보다 높은 온도로 가열된다. 이에 따라 가열 요소(122)에 손실된 액체 에어로졸 형성 기재는 기화되고 기류 통로(140) 내로 빠져나간다. 공기 유입구(150)를 통해 흡인된 공기의 혼합물 및 가열 요소(122)로부터의 증기는 마우스 말단 개구(110)를 향하여 기류 통로(140, 145)를 통해 흡인된다. 기류 통로(140)를 통해 이동함에 따라 증기는 냉각되어 에어로졸을 형성하며, 이어서 에어로졸은 사용자의 입 안으로 흡인된다. 사용자 퍼프의 종료 시 또는 설정 시간 후에, 가열 요소(122)로의 전력이 절단되고, 히터가 다음 퍼프 전에 다시 냉각된다.
이러한 방식으로 정상적인 사용 동안, 그리고 사용자 퍼프들 사이에, 시스템은 통상적으로 시스템의 마우스 말단이 최상부가 되도록 유지된다. 이는 액체 저장 구획부의 제1 부분(130)이 액체 저장 구획부의 제2 부분(135) 위에 있고, 가열 요소(122)가 액체 저장 구획부의 제2 부분(135)의 모세관 물질(136) 위에 있다는 것을 의미한다. 가열 요소(122)에 가까운 모세관 물질(136) 내의 액체가 증발되어 기류 통로(140) 내로 빠져나감에 따라, 중력의 영향 하에서 모세관 물질(136) 내로 흐르는 액체 저장 구획부의 제1 부분(130)으로부터의 액체에 의해 보충된다. 제1 부분으로부터의 액체는 2개의 둘러싸인 액체 유동 경로(133)를 통해 모세관 물질(136) 내로 흐른다. 이어서, 모세관 물질(136)은 다음 사용자 퍼프를 위해 준비된 가열 요소(122)까지 액체를 흡인한다. 액체의 이동 방향은 도 2a에 화살표로 도시되어 있다.
본 발명은 제어 바디부와 별도의 연결 가능한 카트리지를 포함하고 있는 시스템과 관련하여 설명되었지만, 히터 조립체에 성형된 히터 장착부의 배열과, 액체 저장 구획부, 기류 통로 및 히터 조립체의 구성이 일체형 에어로졸 발생 시스템에 사용될 수 있다는 것이 명백해야 한다.
또한, 대안적인 기하학적 구조가 본 발명의 범위 내에서 가능하다는 것이 명백해야 한다. 특히, 기류 통로는 액체 저장 구획부의 중심을 통해서와 같이, 상이한 방식으로 저장 구획부의 제1 부분을 통해 연장될 수 있다. 카트리지 및 액체 저장 구획부는 상이한 횡단면 형상을 가질 수 있고 히터 조립체는 상이한 형상 및 구성을 가질 수 있다.
설명된 구성을 갖는 에어로졸 발생 시스템은 여러 장점을 갖는다. 액체의 기류 통로 내로 누출될 가능성은 액체 저장 구획부의 제1 및 제2 부분의 배열에 의해 감소된다. 액체 또는 증기의 손상 또는 전기 접촉부를 부식하는 가능성이 히터 장착부의 구성에 의해 상당히 감소된다. 구성은 견고하고 저렴하며, 액체 에어로졸 형성 기재의 낭비를 최소화한다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 시스템용 카트리지로서, 상기 카트리지는,
    공기 유입구, 및 공기 유출구 및 상기 공기 유입구로부터 상기 공기 유출구로의 기류 경로;
    유체 투과성 에어로졸 발생 요소 및 상기 에어로졸 발생 요소에 연결된 2개의 전기 접촉부를 포함하는 분무기 조립체 - 상기 분무기 조립체는 제1 측면 및 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 가지고, 상기 에어로졸 발생 요소의 제1 측면은 상기 기류 경로에 노출되어 있고 상기 에어로졸 발생 요소의 제2 측면은 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉하고 있음 -; 및
    상기 분무기 조립체 주위에 성형된 분무기 장착부를 포함하되, 상기 분무기 장착부는 상기 분무기 조립체의 제1 측면의 일부분을 덮어서 상기 기류 경로로부터 상기 전기 접촉부를 격리시키고 상기 분무기 조립체의 상기 제2 측면의 적어도 일부분을 덮어서 상기 액체 에어로졸 형성 기재로부터 상기 전기 접촉부를 격리시키는 것인, 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유체 투과성 에어로졸 발생 요소는 상기 제2 측면으로부터 상기 제1 측면으로 연장되어 있고 유체가 통과할 수 있는 복수의 간극 또는 구멍을 포함하는 것인, 카트리지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체 투과성 에어로졸 발생 요소는 가열 요소인 것인, 카트리지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유체 투과성 가열 요소는 메쉬를 형성하고 있는 복수의 도전성 필라멘트들을 포함하거나 천공 판을 포함하는 것인, 카트리지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 투과성 에어로졸 발생 요소는 평면형인 것인, 카트리지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 접촉부는 가열 요소의 대향 말단 상에 위치되어 있는 것인, 카트리지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 부분을 갖는 액체 저장 구획부를 포함하고, 상기 분무기 장착부는 상기 액체 저장 구획부의 제2 부분을 정의하는 적어도 하나의 벽면을 포함하되, 상기 벽면은 상기 분무기 조립체의 제2 측면으로부터 연장되어 있는 것인, 카트리지.
  8. 제7항에 있어서, 상기 액체 저장 구획부의 제1 부분은 상기 액체 저장부의 제2 부분에 대한 상기 분무기 조립체의 대향 측면 상에 있는 것인, 카트리지.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분무기 장착부는 상기 분무기 조립체의 제1 측면으로부터 상기 분무기 조립체의 제2 측면으로의 밀폐된 액체 유동 경로를 정의하고 있는 것인, 카트리지.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 요소의 상기 제2 측면과 접촉하고 있는 모세관 물질을 포함하는, 카트리지.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지는 발생된 에어로졸이 사용자에 의해 흡인될 수 있는 마우스 말단 및 에어로졸 발생 시스템의 제어 바디부에 연결되도록 구성되어 있는 연결 말단을 가지고 있으며, 상기 에어로졸 발생 요소의 제1 측면은 상기 마우스 말단과 대면하고 상기 에어로졸 발생 요소의 제2 측면은 상기 연결 말단과 대면하고 있는 것인, 카트리지.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분무기 장착부는 성형된 고분자 물질로 형성된 것인, 카트리지.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분무기 장착부는 상기 분무기 조립체의 제1 측면 상의 상기 전기 접촉부를 완전히 덮고 있는 것인, 카트리지.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 카트리지 및 상기 카트리지에 연결된 제어 바디부를 포함하는 에어로졸 발생 시스템으로서, 상기 제어 바디부는 상기 에어로졸 발생 요소로의 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  15. 에어로졸 발생 시스템으로서,
    공기 유입구, 및 공기 유출구 및 상기 공기 유입구로부터 상기 공기 유출구로의 기류 경로;
    유체 투과성 에어로졸 발생 요소 및 상기 에어로졸 발생 요소에 연결된 2개의 전기 접촉부를 포함하는 분무기 조립체 - 상기 분무기 조립체는 제1 측면 및 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 가지고, 상기 에어로졸 발생 요소의 제1 측면은 상기 기류 경로에 노출되어 있고 상기 에어로졸 발생 요소의 제2 측면은 액체 에어로졸 형성 기재와 접촉하고 있음 -;
    상기 분무기 조립체 주위에 성형된 분무기 장착부 - 상기 분무기 장착부는 상기 분무기 조립체의 제1 측면의 일부분을 덮어서 상기 기류 경로로부터 상기 전기 접촉부를 격리시키고 상기 분무기 조립체의 제2 측면의 적어도 일부분을 덮어서 상기 액체 에어로졸 형성 기재로부터 상기 전기 접촉부를 격리시킴 -;
    상기 전기 접촉부에 연결된 전력 공급부; 및
    상기 전력 공급부로부터 상기 전기 접촉부로의 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있는 제어 회로를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
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