KR20190123977A - 에어로졸 흡입기 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기는 니코틴 관련 물질을 분사하도록 구성된 제1노즐; 유기산 물질을 분사하도록 구성된 제2노즐; 및 상기 제1노즐의 분사 방향을 따라 상기 니코틴 관련 물질을 가속하고 상기 제2노즐의 분사 방향을 따라 상기 유기산 물질을 가속하도록 구성된 기준 전극을 포함하고, 공기의 유동 스트림 상에서 상기 니코틴 관련 물질과 상기 유기산 물질이 반응하여 에어로졸이 생성될 수 있다.

Description

에어로졸 흡입기{AEROSOL INHALER}
이하, 실시예들은 에어로졸 흡입기에 관한 것이다.
니코틴 용액이 함유된 액상을 가열하여 증기화하고, 증기화된 에어로졸을 흡입하는 전자 담배를 비롯한 흡입 장치들이 개발되고 있다. 많은 사용자들이 개발된 흡입 장치들을 통해 흡연을 하고 있으며, 흡입 장치들을 이용하는 사용자들의 수가 증가하고 있는 추세이다. 관련 분야에서, 종래의 흡연 물품을 개선하여 연소나 가열이 아닌 방식으로 니코틴 관련 물질을 에어로졸화 하는 새로운 타입의 에어로졸 흡입기가 개발되고 있다. 예를 들어, 한국등록특허공보 제10-1257597호는 비가열형 담배 향미 흡인기를 개시하고 있다.
일 실시예에 따른 목적은 가열과 같은 기계적 메커니즘이 아닌 전기적 메커니즘을 이용하여 에어로졸의 생성 및 유동을 능동적으로 제어하는 에어로졸 흡입기를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기는 니코틴 관련 물질을 분사하도록 구성된 제1노즐; 유기산 물질을 분사하도록 구성된 제2노즐; 및 상기 제1노즐의 분사 방향을 따라 상기 니코틴 관련 물질을 가속하고 상기 제2노즐의 분사 방향을 따라 상기 유기산 물질을 가속하도록 구성된 기준 전극을 포함하고, 공기의 유동 스트림 상에서 상기 니코틴 관련 물질과 상기 유기산 물질이 반응하여 에어로졸이 생성될 수 있다.
상기 에어로졸 흡입기는 향료를 분사하도록 구성된 적어도 하나 이상의 추가적인 노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 제1노즐 및 상기 제2노즐은 상기 제1노즐의 분사 방향 및 상기 제2노즐의 분사 방향이 상기 공기의 유동 스트림의 방향과 나란하도록 배치될 수 있다.
상기 기준 전극은 상기 제1노즐 및 상기 제2노즐에 각각 대응하는 복수 개의 개구들을 구비할 수 있다.
상기 제1노즐 및 상기 제2노즐은 제1샤프트; 상기 제1샤프트를 기준으로 내측에 배치된 제2샤프트; 및 상기 제1샤프트와 상기 제2샤프트 사이에 상기 제1샤프트와 상기 제2샤프트에 의해 규정된 중공을 각각 포함하고, 상기 제1샤프트의 말단 및 상기 제2샤프트의 말단에는 제1샤프트의 반지름 방향 및 제2샤프트의 원주 방향을 따라 서로 이격되며 복수 개의 홈들이 각각 형성될 수 있다.
상기 제1노즐의 말단 및 상기 제2노즐의 말단은 빗면 구조를 포함할 수 있다.
상기 제1노즐, 상기 제2노즐 및 상기 기준 전극은 상기 제1노즐의 말단과 상기 기준 전극 사이의 거리 및 상기 제2노즐의 말단과 상기 기준 전극 사이의 거리가 조절되도록 구성될 수 있다.
상기 에어로졸 흡입기는 상기 니코틴 관련 물질과 상기 유기산 물질을 구비하는 변형 가능한 백; 및 상기 백을 내부에 수용하며 상기 공기의 유동 스트림과 저장소의 내부를 소통시키도록 구성된 홀을 구비하는 저장소를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기는 제1공급원의 물질을 분사하도록 구성된 노즐; 및 상기 노즐의 분사 방향을 따라 제1공급원의 물질을 가속하도록 구성된 기준 전극을 포함하고, 상기 제1공급원의 물질과 반응하여 에어로졸을 형성하는 물질을 구비하는 제2공급원이 상기 노즐과 상기 기준 전극을 연결하는 연장선상에 배치될 수 있다.
상기 에어로졸 흡입기는 상기 공기의 유동 스트림을 상기 노즐에 인접하게 가이드 하도록 구성된 유동 가이드를 더 포함할 수 있다.
상기 에어로졸 흡입기는 상기 노즐의 전방에 배치되고 상기 공기의 유동 스트림을 상기 공기의 유동 스트림의 반대 방향으로 가이드 하도록 구성된 유동 배리어를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기는 에어로졸을 형성하기 위한 적어도 하나의 종류의 물질을 분사하도록 구성된 적어도 하나 이상의 노즐; 및 상기 노즐의 분사 방향을 따라 상기 적어도 하나의 종류의 물질을 가속하도록 구성된 기준 전극을 포함하고, 상기 노즐은 공기의 유동 스트림의 방향과 교차하는 방향으로 배치될 수 있다.
상기 에어로졸 흡입기는 상기 공기의 유동 스트림 상에 배치되는 마우스피스; 및 상기 노즐과 상기 마우스피스 사이에 상기 적어도 하나의 종류의 물질이 교반 또는 혼합하기 위한 챔버를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 노즐은 복수 개의 니들들을 포함하고, 복수 개의 니들들의 각각의 분사 방향은 서로 다를 수 있다.
상기 노즐은 상기 적어도 하나의 종류의 물질을 포함하는 공급원에 연결된 연결 니들; 상기 연결 니들에 연결된 바디; 및 상기 바디의 반지름 방향으로 상기 바디로부터 연장하는 분사 니들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기는 기계적 메커니즘을 사용하지 않고 에어로졸의 생성 및 유동을 능동적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기는 에어로졸을 대상체의 깊숙한 내부까지 흡착시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기는 다양한 크기의 에어로졸을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기는 크기가 균일한 에어로졸을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기는 생성된 에어로졸의 응집을 방지하고 에어로졸의 자가 분산(self-dispersion)을 유도할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 에어로졸 흡입기를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 에어로졸 흡입기의 일부 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 일 방향에서 바라본 도 2의 노즐의 제1 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 일 방향에서 바라본 도 2의 노즐의 제2 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 일 방향에서 바라본 도 2의 노즐의 제3 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 일 방향에서 바라본 도 2의 노즐의 제4 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2의 노즐의 제5 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 2의 노즐의 제6 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 에어로졸 흡입기를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은 일 방향에서 바라본 도 9의 노즐의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 제3 실시예에 따른 에어로졸 흡입기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 12는 제4 실시예에 따른 에어로졸 흡입기를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 13은 제5 실시예에 따른 에어로졸 흡입기를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 14는 일 방향에서 바라본 도 13의 노즐의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본원에서 사용하는 용어 "에어로졸 흡입기"는 니코틴 관련 물질의 에어로졸, 니코틴 관련 물질과 유기산 물질이 반응하여 생성된 에어로졸 등이 사용자의 구강을 통하여 사용자의 폐 속으로 전달하는 장치를 말한다.
본원에서 사용하는 용어 "공기의 유동 스트림"은 공기가 에어로졸 흡입기의 내부에서 유동하는 흐름을 말한다.
본원에서 사용하는 용어 "니코틴 공급원"은 니코틴 관련 물질을 포함하여 니코틴 관련 물질을 공급하는 원(源)을 말한다. 여기서, 니코틴 관련 물질은 니코틴, 니코틴 염(nicotine salt), 니코틴 알칼로이드(nicotine alkaloid), 니코틴 유도체(nicotine derivatives) 등을 포함할 수 있다.
본원에서 사용하는 용어 "유기산 공급원"은 유기산 물질을 포함하여 유기산 물질을 공급하는 원을 말한다. 여기서, 유기산 물질은 아세트산(acetic acid), 피루브산(pyruvic acid), 3-메틸-옥소부타논산(3-methyl-2-oxobutyric acid), 2-옥소발레산(2-oxovaleric acid), 3-메틸-옥소발레산(3-methyl-2-oxovaleric acid), 4-메틸-2-옥소발레산(4-methyl-2-oxovaleric acid), 2-옥소산(oxalic acid), 2-옥소옥타논산(2-oxoocatanoic acid), 락트산(lactic acid) 등을 포함할 수 있다.
본원에서 사용하는 용어 "향료 공급원"은 향료 물질을 포함하여 향료 물질을 공급하는 원을 말한다. 여기서, 향료는 식품 첨가물로 사용되는 단일의 식용 화학 물질(food grade chemical material) 또는 다수의 식용 화학 물질, 단일의 천연 오일(natural oil) 또는 다수의 천연 오일, 단일의 천연 추출물(natural extract) 또는 다수의 천연 추출물, 또는 이들의 조합 내지 혼합물을 포함할 수 있다. 여기서, 혼합물은 에틸 알코올(ethyl alcohol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 글리세린(glycerine) 등이 적절한 조성비로 조성된 용액에 용해되어 있는 형태일 수 있다.
본원에서 사용하는 용어 "수착 요소"는 물질을 수착(absorb)하는 요소를 말한다. 일 예에서, 수착 요소는 다공성의 수착 요소일 수 있다. 일 예에서, 수착 요소는 유리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 등을 포함할 수 있다. 일 예에서, 수착 요소는 스펀지를 포함할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 에어로졸 흡입기를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기(100)는 정전 분무 방식을 이용하여 에어로졸을 생성하고, 생성된 에어로졸을 사용자의 구강으로 전달할 수 있다. 여기서, 생성된 에어로졸은 액적(liquid droplet)의 형태를 가질 수 있으며, 에어로졸 흡입기(100)는 액적 형태의 에어로졸을 능동적으로 제어함으로써 에어로졸의 크기를 다양하게 조절할 수 있고, 에어로졸의 크기가 균일하게 에어로졸을 생성할 수 있으며, 에어로졸들 사이의 자가 분산을 유도할 수 있다.
에어로졸 흡입기(100)는 하우징(110), 전원부(120), 카트리지(130), 노즐(140), 기준 전극(150) 및 필터(160)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 전원부(120), 카트리지(130), 노즐(140), 기준 전극(150) 및 필터(160)를 수용하도록 구성된다. 하우징(110)은 실질적으로 원통 형상일 수 있다.
하우징(110)은 하우징(110)의 일 단부 또는 (도시되지 않았지만) 하우징(110)의 일 측부에 하우징(110)의 외부로부터 하우징(110)의 내부로 공기가 유입하는 공기 유입구(112)를 구비할 수 있다. 공기 유입구(112)는 하우징(110)에 미세하게 타공(perforate)되는 방식으로 형성될 수 있다. 공기 유입구(112)는 복수 개일 수 있다. 공기 유입구(112)의 개수는 일반적인 사용자의 퍼프(puff)량, 생성할 에어로졸의 양 등 여러 가지 변수를 고려하여 설정될 수 있다.
하우징(110)은 하우징(110)의 타 단부 또는 (도시되지 않았지만) 하우징(110)의 타 측부에 하우징(110)의 내부로부터 하우징(110)의 외부로 공기와 함께 에어로졸이 유동하는 마우스피스(114)를 구비할 수 있다. 마우스피스(114)는 일반적인 사용자의 구강의 형태에 맞는 적합한 형상을 가질 수 있다. 일 예에서, 마우스피스(114)는 하우징(110)의 중앙부로부터 하우징(110)의 단부를 향하는 방향으로 직경이 점점 감소하는 테이퍼 구조를 가질 수 있다.
공기 유입구(112)를 통해 하우징(110)의 외부로부터 하우징(110)의 내부로 유입하고, 공기 유입구(112)로부터 마우스피스(114)로 이어지는 경로를 따라 유동하고, 마우스피스(114)를 통해 하우징(110)의 내부로부터 하우징(110)의 외부로 유출하는 공기의 유동 스트림이 하우징(110)의 내부에 규정된다.
도시되지 않은 실시예에서, 하우징(110)은 서로 분리 가능하게 결합하는 2개의 부분들을 구비할 수도 있다. 사용자는 하우징(110)에 수용된 구성요소들, 특히 카트리지(130)의 교체를 위해 하우징(110)의 2개의 부분들을 분리할 수 있다.
전원부(120)는 노즐(140)에 전기적으로 연결되어 노즐(140)에 설정 전압을 인가할 수 있다. 다른 실시예에서, 전원부(120)는 기준 전극(150)에 설정 전압을 인가할 수도 있다. 예를 들어, 기준 전극(150)은 하우징(110)에 접속되어 있어서 사용자가 하우징(110)을 파지할 때 기준 전극(150)은 접지에 연결될 수 있지만, 노즐(140)과 기준 전극(150) 사이에 설정 전압 차이가 존재하도록 전원부(120)가 기준 전극(150)에 전압 - 실질적으로 0V, 또는 음전압, 필요에 따라 양전압 - 을 인가할 수도 있다. 전원부(120)는 생성되는 에어로졸의 크기, 에어로졸의 크기의 균일화 등을 고려하여 노즐(140) 및/또는 기준 전극(150)에 각각 해당 전압을 인가할 수 있다. 일 예에서, 전원부(120)는 배터리, 인쇄 회로 기판과 같은 프로세서 및 컨버터를 포함할 수 있다.
카트리지(130)는 니코틴 공급원 및 유기산 공급원을 포함할 수 있다. 니코틴 공급원은 니코틴, 니코틴 염 등의 니코틴 관련 물질을 액상 형태로 포함할 수 있다. 유기산 공급원은 유기산 물질을 액상 형태로 포함할 수 있다.
노즐(140)은 카트리지(130)와 유체 소통하도록 카트리지(130)에 연결된다. 노즐(140)은 카트리지(130)의 니코틴 공급원의 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 공급원의 유기산 물질, 또는 선택적으로 향료 물질을 분사하도록 구성된다. 노즐(140)은 노즐(140)과 기준 전극(150) 사이에 설정 전압 차이를 가지도록 전원부(120)에 의해 설정 전압을 가질 수 있다.
기준 전극(150)은 노즐(140)로부터 분사되는 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 공급원의 유기산 물질, 또는 선택적으로 향료 물질을 노즐(140)의 분사 방향으로 가속하도록 구성된다. 기준 전극(150)은 노즐(140)과 설정 전압 차이를 가지는 전압을 가질 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 기준 전극(150)은 하우징(110)을 통해 접지될 수도 있고, 전원부(120)에 의해 설정 전압을 가질 수도 있다. 기준 전극(150)은 노즐(140)의 분사 방향을 기준으로 노즐(140)의 전방에 배치된다.
니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 물질은 노즐(140)과 기준 전극(150)의 전압 차이에 의해 노즐(140)의 단부에서 테일러 콘(Taylor cone) 형태로 분사되고, 설정 크기의 액적 형태를 가지면서 대전된(charged) 상태로 공기의 유동 스트림을 따라 이동할 수 있다. 공기의 유동 스트림 상에서는 니코틴 관련 물질의 에어로졸화 또는 니코틴 관련 물질과 유기산 물질의 반응에 의한 니코틴 염의 에어로졸화가 발생할 수 있다. 에어로졸화 된 물질은 대전된 상태이고, 증발(evaporation), 쿨롱 분열(Coulomb fission) 등의 과정을 거쳐 설정 크기의 액적으로 자가 분산될 수 있다. 이와 같이, 정전 분무 방식을 이용하면, 크기가 균일한 에어로졸들을 생성할 수 있으며, 동일한 전하를 가지는 에어로졸들의 대전 상태로 인해 에어로졸들 사이의 자가 분산이 이루어져 에어로졸들의 응집을 방지할 수 있다.
필터(160)는 공기의 유동 스트림 상에 배치되어 공기의 유동 스트림을 따라 이동하는 에어로졸을 필터링할 수 있다. 정전 분무 방식에 의해 생성된 에어로졸의 크기가 원하는 크기보다 큰 경우 사용자에게 불편함을 야기할 수 있으므로, 필터(160)는 설정 크기의 액적 형태의 에어로졸을 필터링할 수 있다. 일 예에서, 필터(160)는 노즐(140)의 분사 방향을 기준으로 노즐(140)과 마우스피스(114) 사이에 배치될 수 있다.
도 2는 제1 실시예에 따른 에어로졸 흡입기의 일부 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 카트리지(130)는 저장소(132) 및 백(134)을 포함할 수 있다. 사용자의 교체 편의를 위해 백(134)은 저장소(132)에 수용될 수 있다. 일 예에서, 저장소(132)는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 백(134)은 니코틴 공급원 및/또는 유기산 공급원을 저장할 수 있다. 일 예에서, 백(134)은 내화학성 재질로 형성될 수 있다. 또한, 백(134)은 변형 가능한 재질로 형성될 수 있다. 도시되지 않은 예에서, 저장소(132)는 니코틴 공급원 및 유기산 공급원이 서로 분리되도록 니코틴 공급원과 유기산 공급원을 저장할 수 있다. 도시되지 않은 예에서, 저장소(132)는 니코틴 공급원, 유기산 공급원 외에 향료 공급원을 더 포함할 수 있다.
저장소(132)는 홀(136)을 구비할 수 있다. 백(134)에 저장된 니코틴 공급원의 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 공급원의 유기산 물질이 노즐(140)에 의해 분사되면, 백(134)에 저장된 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 물질의 양이 감소하고, 이에 따라 백(134)의 부피가 감소할 수 있다. 홀(136)은 저장소(132)의 내부와 저장소(132)의 외부의 공기의 유동 스트림이 소통하도록 저장소(132)에 형성됨으로써 백(134)의 급격한 부피 변화를 감소시킬 수 있다. 다시 말하면, 홀(136)은 저장소(132)의 내부의 음압을 보상할 수 있다.
카트리지(130)는 바인더(138)를 포함할 수 있다. 바인더(138)는 백(134)의 유출구를 밀봉하도록 구성된다. 백(134)과 바인더(138)는 일체로 제조될 수 있다. 바인더(138)는 저장소(132)에 결합되도록 구성된다. 바인더(138)가 저장소(132)에 결합되면, 바인더(138)의 밀봉이 해제되면서 백(134)에 저장된 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 물질이 백(134)의 외부로 유출될 수 있다. 일 예에서, 바인더(138)는 취성(fragile) 소재로 제조될 수 있다.
노즐(140)은 니들(142), 전기적 연결 부재(144) 및 커넥터(146)를 포함할 수 있다.
니들(142)은 길쭉한 형태의 중공관을 포함할 수 있다. 니들(142)은 백(134)에 연결되어 백(134)에 저장된 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 물질이 니들(142)의 길이 방향을 따라 니들(142)의 단부로부터 분사될 수 있다.
전기적 연결 부재(144)는 전원부(120)(도 1 참조)와 니들(142)을 연결하도록 구성된다. 전기적 연결 부재(144)를 통해 니들(142)이 설정 전압을 가질 수 있다.
커넥터(146)는 바인더(138)와 니들(142)을 연결하도록 구성된다. 커넥터(146)의 내부를 통해 백(134)에 저장된 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 물질이 니들(142)로 이동할 수 있다. 일 예에서, 커넥터(146)는 내화학성 재질로 제조될 수 있다. 또한, 커넥터(146)는 바인더(138)와 니들(142) 사이의 전기적 접속을 차단하도록 구성된다. 일 예에서, 커넥터(146)는 절연성 재질로 제조될 수 있다.
기준 전극(150)은 링 형상의 테두리와, 그 테두리에 의해 규정된 개구를 구비할 수 있다. 기준 전극(150)은 노즐(140)의 분사 방향과 실질적으로 동일한 축을 가질 수 있다. 니코틴 관련 물질, 유기산 관련 물질 및/또는 이들의 반응으로 생성된 에어로졸은 기준 전극(150)의 개구를 통과할 수 있다.
도시되지 않은 실시예에서, 물질이 분사되는 노즐(140)의 말단과 물질을 가속하는 기준 전극(150) 사이의 거리가 조절되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기계적 메커니즘, 전기/전자적 메커니즘 등에 의해 사용자의 조작에 따라 노즐(140)과 기준 전극(150) 사이의 거리가 조절될 수 있다. 이에 따라, 최종적으로 사용자의 구강으로 전달되는 에어로졸의 크기가 사용자의 기호에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
도 3은 일 방향에서 바라본 도 2의 노즐의 제1 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 노즐(140)(도 2 참조)의 분사 방향을 기준으로 바라본 일 예시적인 노즐(140)은 단일의 니들(142)을 포함할 수 있다. 니들(142)은 샤프트(1421)와 중공(1422)을 구비하는 관형 구조를 가질 수 있다. 샤프트(1421)는 (도 2에 도시된 전기적 연결 부재(144)를 통해) 설정 전압을 가질 수 있으며, 샤프트(1421)에 의해 규정된 중공(1422)을 통해 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 물질이 샤프트(1421)를 따라 이동할 수 있다. 샤프트(1421)의 단부에서는 전기장이 집중된다. 이에 따라, 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 물질은 대전된 상태로 이동하며 샤프트(1421)의 단부에서 테일러 콘을 형성할 수 있다.
도 4는 일 방향에서 바라본 도 2의 노즐의 제2 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 노즐(140)(도 2 참조)의 분사 방향을 기준으로 바라본 니들(142)(도 2 참조)은 홈(1423)을 더 포함할 수 있다. 홈(1423)은 샤프트(1421)의 단부에서 샤프트(1421)의 길이 방향으로 리세스되고, 샤프트(1421)의 원주 방향을 따라 복수 개가 서로 이격되며 형성될 수 있다. 이에 따라, 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 물질은 대전된 상태로 이동하며 홈(1423)에서 테일러 콘을 형성할 수 있다.
도 5는 일 방향에서 바라본 도 2의 노즐의 제3 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 노즐(140)(도 2 참조)의 분사 방향을 기준으로 바라본 니들(142)(도 2 참조)은 2개의 샤프트들(1421, 1424)을 포함할 수 있다. 제1샤프트(1421)와 제2샤프트(1424)는 서로 동심을 이룰 수 있고, 제1샤프트(1421)가 제2샤프트(1424)를 기준으로 외부에 배치될 수 있다. 제1샤프트(1421)와 제2샤프트(1424) 사이에는 중공(1422)이 규정된다. 제1샤프트(1421)와 제2샤프트(1424)는 실질적으로 동일한 전압을 가질 수 있으며, 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 물질은 중공(1422)을 통해 제1샤프트(1421) 및 제2샤프트(1424)의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다. 이에 따라, 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 물질은 대전된 상태로 이동하며 제1샤프트(1421)의 단부 및 제2샤프트(1424)의 단부에서 테일러 콘을 형성할 수 있다.
도 6은 일 방향에서 바라본 도 2의 노즐의 제4 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 노즐(140)(도 2 참조)의 분사 방향을 기준으로 바라본 니들(142)(도 2 참조)은 제1샤프트(1421), 중공(1422), 제1홈(1423), 제2샤프트(1424) 및 제2홈(1424)을 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 니들(142)은 도 5와 달리 제1홈(1423)이 제1샤프트(1421)의 단부에서 제1샤프트(1421)의 길이 방향으로 리세스되고, 제1샤프트(1421)의 원주 방향으로 복수 개가 서로 이격되며 형성된다. 마찬가지로, 제2홈(1425)이 제2샤프트(1424)의 길이 방향으로 리세스되고, 제2샤프트(1424)의 원주 방향으로 복수 개가 서로 이격되며 형성된다. 제1홈(1423)은 제1샤프트(1421)의 반지름 방향으로 제1샤프트(1421)에 형성되고, 제2홈(1425)은 제2샤프트(1424)의 반지름 방향으로 제2샤프트(1424)에 형성된다.
이상과 같이 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한 단일의 노즐(140)은 그 말단의 구조를 다양하게 변경함으로써 니코틴 관련 물질 및/또는 유기산 물질의 분사량을 증가시킬 수 있다. 특히, 홈이 형성된 노즐(140)의 구조는 홈에 의해 구획된 노즐(140)의 단부에 전기장이 집중되므로, 단일의 노즐(140)에서 다양한 수의 테일러 콘이 형성될 수 있다.
한편, 도시되지 않은 예에서, 노즐(140)은 복수 개일 수도 있는데, 앞서 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한 노즐(140)의 구조는 노즐(140)이 복수 개인 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
도 7은 도 2의 노즐의 제5 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 샤프트(1421)와 중공(1422)을 구비하는 관형 구조인 니들(142)은 빗면 구조를 가질 수 있다. 샤프트(1421)의 단부에는 샤프트(1421)의 길이 방향을 기준으로 경사진 빗면(1426)이 형성된다. 빗면(1426)은 샤프트(1421)의 길이 방향에 교차하는 방향으로 형성될 수 있다.
도 8은 도 2의 노즐의 제6 예시적인 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 도 8에 도시된 니들(142)은 도 7과 달리 샤프트(1421)의 단부에서 샤프트(1421)의 길이 방향을 기준으로 샤프트(1421)의 내측으로부터 샤프트(1421)의 외측으로 경사진 빗면(1427)이 형성된다.
이상과 같이 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 노즐(140)(도 2 참조)은 그 말단에 빗면과 첨단을 형성함으로써 국부적으로 전기장의 구배를 증가시킬 수 있다. 한편, 도시되지 않은 예에서, 상기의 설명은 노즐(140)이 복수 개인 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 9는 제2 실시예에 따른 에어로졸 흡입기를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 10은 일 방향에서 바라본 도 9의 노즐의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기(200)는 카트리지(230)와 유체 소통하도록 구성된 복수 개의 노즐들(240a, 240b, 240c, 240d)을 포함할 수 있다.
복수 개의 노즐들(240a, 240b, 240c, 240d)은 카트리지(230)에 저장된 니코틴 관련 물질, 유기산 물질 및 적어도 하나의 종류의 향료 물질을 분사하도록 구성된다. 예를 들어, 복수 개의 노즐들(240a, 240b, 240c, 240d)은 카트리지(230)를 바라보는(즉, 도 10에서 바라보는) 방향에서 노즐들(240a, 240b, 240c, 240d)의 분사 방향을 기준으로 반시계 방향으로 제1노즐(240a), 제3노즐(240c), 제2노즐(240b) 및 제4노즐(240d)이 차례로 배열될 수 있다.
일 예에서, 제1노즐(240a)은 니코틴 관련 물질을 분사하도록 구성되고, 제2노즐(240b)은 제1종류의 향료 물질을 분사하도록 구성되고, 제3노즐(240c)은 유기산 물질을 분사하도록 구성되고, 제4노즐(240d)은 제1종류의 향료 물질과 다른 제2종류의 향료 물질을 분사하도록 구성될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 기준 전극(250)은 디스크(252) 및 복수 개의 개구들(254a, 254b, 254c, 254d)을 포함할 수 있다. 디스크(252)는 접지에 연결될 수도 있지만, 복수 개의 노즐들(240a, 240b, 240c, 240d)이 가지는 전하와 반대되는 동량의 전하를 가지도록 설정 전압을 가질 수 있다. 복수 개의 개구들(254a, 254b, 254c, 254d)의 수는 분무 조건에 따라 복수 개의 노즐들(240a, 240b, 240c, 240d)의 수에 대응되게 설정될 수 있다. 복수 개의 개구들(254a, 254b, 254c, 254d)은 실질적으로 원형일 수 있다.
일 실시예에서, 복수 개의 노즐들(240a, 240b, 240c, 240d)의 분사 방향은 공기의 유동 스트림 방향과 실질적으로 나란할 수 있다.
도시되지 않은 실시예에서, 복수 개의 노즐들(240a, 240b, 240c, 240d)은 적어도 2개 이상의 노즐들이 가지는 전압이 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 노즐들(240a, 240b, 240c, 240d)의 각각으로부터 분사되는 물질의 양이 서로 다르게 조절될 수 있다.
한편, 도시되지 않은 실시예에서, 복수 개의 노즐들(240a, 240b, 240c, 240d)은 동심 구조를 이룰 수도 있다. 예를 들어, 제1노즐(240a)을 기준으로 제2노즐(240b)이 외부에 배치될 수 있다.
도 11은 제3 실시예에 따른 에어로졸 흡입기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기(300)는 니코틴 공급원과 유기산 공급원이 모두 단일의 카트리지(330)에 수용되지 않고, 서로 다른 위치에 서로 이격되며 배치될 수 있다. 예를 들어, 니코틴 공급원 및 유기산 공급원 중 어느 하나의 공급원이 카트리지(330)의 백(334)에 수용되고, 다른 하나의 공급원이 공기의 유동 스트림(S) 상에 배치될 수 있다.
카트리지(330)와 유체 소통하도록 구성된 노즐(340)의 니들(342)이 카트리지(330)에 저장된 제1공급원 - 니코틴 공급원 및 유기산 공급원 중 어느 하나의 공급원 - 의 물질을 분사하면, 제1공급원의 물질이 대전된 상태로 공기의 유동 스트림(S)을 따라 이동할 수 있다. 이 과정에서, 공기의 유동 스트림(S) 상에 배치된 제2공급원 - 다른 하나의 공급원 - 과 만나면, 공기의 유동 스트림 상에서 제1공급원의 물질과 제2공급원의 물질이 반응하여 니코틴-유기산 염이 에어로졸로서 생성될 수 있다.
바람직한 예에서, 니코틴 공급원 및 유기산 공급원 중 어느 하나의 공급원이 카트리지(330)의 백(334)에 수용되고, 다른 하나의 공급원이 노즐(340)과 기준 전극(미도시)을 연결하는 연장선상에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 노즐(340)의 분사 방향은 공기의 유동 스트림(S) 방향과 실질적으로 나란할 수 있다. 노즐(340)의 니들(342)은 그 길이 방향이 하우징(310) 내에 규정된 공기의 유동 스트림(S)의 방향과 나란하도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 하우징(310)은 유동 가이드(316) 및 유동 배리어(318)를 포함할 수 있다.
유동 가이드(316)는 공기의 유동 스트림(S)을 노즐(340)에 인접하게 가이드 하도록 구성된다. 예를 들어, 유동 가이드(316)는 하우징(310)의 내측으로부터 니들(342)을 향해 연장할 수 있다. 유동 가이드(316)는 공기의 유동 스트림(S)이 하우징(310)의 중심부로 집중되도록 공기의 유동 스트림(S)을 가이드 할 수 있다. 유동 가이드(316)의 연장 방향은 니들(342)의 길이 방향과 교차할 수 있다.
유동 배리어(318)는 공기의 유동 스트림(S)을 공기의 유동 스트림(S)의 반대 방향으로 가이드 하도록 구성된다. 예를 들어, 유동 배리어(318)는 유동 가이드(316)의 프로파일을 따라 공기가 유동하도록 공기의 유동 스트림(S)을 가이드 할 수 있다. 사용자의 퍼프 등에 의해 가속화된 공기가 에어로졸을 사용자의 구강으로 전달되면 사용자에게 불편함을 야기할 수 있으므로, 유동 배리어(318)는 가속화된 공기의 속도를 감속시킴으로써 사용자에게 편안한 끽연감을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 니코틴 공급원 및 유기산 공급원 중 어느 하나의 공급원, 즉 제1공급원이 백(334)에 저장될 때, 다른 하나의 공급원, 즉 제2공급원은 노즐(340)과 유동 배리어(318) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 유동 배리어(318)는 제2공급원을 수용하거나, 제2공급원을 둘러싸도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 니코틴 공급원 및 유기산 공급원 중 어느 하나의 공급원, 즉 제1공급원이 백(334)에 저장될 때, 다른 하나의 공급원, 즉 제2공급원은 수착 요소(335)에 수착될 수 있다.
도 12는 제4 실시예에 따른 에어로졸 흡입기를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기(400)는 카트리지(430)와 유체 소통하도록 구성된 단일의 노즐(440)의 니들(442)의 분사 방향이 공기의 유동 스트림(S)의 방향과 교차하는 방향일 수 있다. 바람직한 예에서, 니들(442)의 분사 방향은 공기의 유동 스트림(S)의 방향과 직교할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 노즐(440)이 공기의 유동 스트림(S)에 물질을 직접적으로 분사할 수 있으므로, 공기의 유동 스트림(S) 상에서 물질의 교반 및 혼합이 원활하게 발생할 수 있다.
도 13은 제5 실시예에 따른 에어로졸 흡입기를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 14는 일 방향에서 바라본 도 13의 노즐의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 흡입기(500)는 하우징(510), 전원부(미도시), 카트리지(530), 노즐(540), 기준 전극(550) 및 필터(560)를 포함할 수 있다.
노즐(540)은 카트리지(530)와 유체 소통하도록 구성된 연결 니들(542), 연결 니들(542)에 연결된 바디(544) 및 바디(544)에 연결되고 바디(544)의 반지름 방향으로 연장하는 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)의 분사 방향은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d) 중 제1니들(546a)의 분사 방향을 기준으로 할 때, 제2니들(546b)은 제1니들(546a)의 분사 방향에 반대되는 방향으로 배치되고, 제3니들(546c) 및 제4니들(546d)은 제1니들(546a)과 제2니들(546b) 사이에 배치될 수 있다. 바람직한 예에서, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)의 각각의 분사 방향은 서로에 대해 직교할 수 있다.
일 실시예에서, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)의 분사 방향은 하우징(510) 내에 규정된 공기의 유동 스트림의 방향과 교차할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)을 통해 에어로졸을 형성하기 위한 다양한 물질들이 공기의 유동 스트림에 직접 분사됨으로써 물질들의 교반 및 혼합 작용이 활발하게 발생할 수 있다.
또한, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)의 분사 방향이 공기의 유동 스트림의 방향과 교차하는 구조가, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)의 분사 방향이 공기의 유동 스트림의 방향과 나란한 구조에 비해, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)과 마우스피스(514) 또는 필터(560) 사이에 챔버(519)가 확보된다. 이에 따라, 챔버(519) 내에서 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)로부터 분사되는 물질들의 교반 및 혼합의 시간이 증가하므로, 미반응 물질들의 감소에 따른 에어로졸의 생성 효율이 향상될 수 있다.
일 실시예에서, 기준 전극(550)은 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)의 각각으로부터 분사되는 물질들은 공기의 유동 스트림의 방향에 교차하는 방향으로 분사될 수 있다.
일 실시예에서, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)과 기준 전극(550)의 사이가 조절될 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)의 각각의 분사 방향과 공기의 유동 스트림의 방향이 이루는 각도가 조절될 수 있다.
한편, 도 13 및 도 14에는 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)을 포함하는 단일의 노즐(540)이 도시되었지만, 복수 개의 니들들(546a, 546b, 546c, 546d)을 각각 포함하는 복수 개의 노즐(540)들이 구성될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 니코틴 관련 물질을 분사하도록 구성된 제1노즐;
    유기산 물질을 분사하도록 구성된 제2노즐; 및
    상기 제1노즐의 분사 방향을 따라 상기 니코틴 관련 물질을 가속하고 상기 제2노즐의 분사 방향을 따라 상기 유기산 물질을 가속하도록 구성된 기준 전극;
    을 포함하고,
    공기의 유동 스트림 상에서 상기 니코틴 관련 물질과 상기 유기산 물질이 반응하여 에어로졸이 생성되는 에어로졸 흡입기.
  2. 제1항에 있어서,
    향료를 분사하도록 구성된 적어도 하나 이상의 추가적인 노즐을 더 포함하는 에어로졸 흡입기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1노즐 및 상기 제2노즐은 상기 제1노즐의 분사 방향 및 상기 제2노즐의 분사 방향이 상기 공기의 유동 스트림의 방향과 나란하도록 배치되는 에어로졸 흡입기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 전극은 상기 제1노즐 및 상기 제2노즐에 각각 대응하는 복수 개의 개구들을 구비하는 에어로졸 흡입기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1노즐 및 상기 제2노즐은
    제1샤프트;
    상기 제1샤프트를 기준으로 내측에 배치된 제2샤프트; 및
    상기 제1샤프트와 상기 제2샤프트 사이에 상기 제1샤프트와 상기 제2샤프트에 의해 규정된 중공;
    을 각각 포함하고,
    상기 제1샤프트의 말단 및 상기 제2샤프트의 말단에는 제1샤프트의 반지름 방향 및 제2샤프트의 원주 방향을 따라 서로 이격되며 복수 개의 홈들이 각각 형성된 에어로졸 흡입기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1노즐의 말단 및 상기 제2노즐의 말단은 빗면 구조를 포함하는 에어로졸 흡입기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1노즐, 상기 제2노즐 및 상기 기준 전극은 상기 제1노즐의 말단과 상기 기준 전극 사이의 거리 및 상기 제2노즐의 말단과 상기 기준 전극 사이의 거리가 조절되도록 구성되는 에어로졸 흡입기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 니코틴 관련 물질과 상기 유기산 물질을 구비하는 변형 가능한 백; 및
    상기 백을 내부에 수용하며 상기 공기의 유동 스트림과 저장소의 내부를 소통시키도록 구성된 홀을 구비하는 저장소;
    를 더 포함하는 에어로졸 흡입기.
  9. 제1공급원의 물질을 분사하도록 구성된 노즐; 및
    상기 노즐의 분사 방향을 따라 제1공급원의 물질을 가속하도록 구성된 기준 전극;
    을 포함하고,
    상기 제1공급원의 물질과 반응하여 에어로졸을 형성하는 물질을 구비하는 제2공급원이 공기의 유동 스트림 상에 배치되는 에어로졸 흡입기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공기의 유동 스트림을 상기 노즐에 인접하게 가이드 하도록 구성된 유동 가이드를 더 포함하는 에어로졸 흡입기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 노즐의 전방에 배치되고 상기 공기의 유동 스트림을 상기 공기의 유동 스트림의 반대 방향으로 가이드 하도록 구성된 유동 배리어를 더 포함하는 에어로졸 흡입기.
  12. 에어로졸을 형성하기 위한 적어도 하나의 종류의 물질을 분사하도록 구성된 적어도 하나 이상의 노즐; 및
    상기 노즐의 분사 방향을 따라 상기 적어도 하나의 종류의 물질을 가속하도록 구성된 기준 전극;
    을 포함하고,
    상기 노즐은 공기의 유동 스트림의 방향과 교차하는 방향으로 배치되는 에어로졸 흡입기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공기의 유동 스트림 상에 배치되는 마우스피스; 및
    상기 노즐과 상기 마우스피스 사이에 상기 적어도 하나의 종류의 물질이 교반 또는 혼합하기 위한 챔버;
    를 더 포함하는 에어로졸 흡입기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 노즐은 복수 개의 니들들을 포함하고,
    복수 개의 니들들의 각각의 분사 방향은 서로 다른 에어로졸 흡입기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 노즐은
    상기 적어도 하나의 종류의 물질을 포함하는 공급원에 연결된 연결 니들;
    상기 연결 니들에 연결된 바디; 및
    상기 바디의 반지름 방향으로 상기 바디로부터 연장하는 분사 니들;
    을 포함하는 에어로졸 흡입기.
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