KR20200031603A - 은폐된 환기 기류를 갖는 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

은폐된 환기 기류를 갖는 에어로졸 발생 시스템 Download PDF

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알리 무랏 사이길리
아이린 타우리노
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

카트리지 조립체(10) 및 에어로졸 발생 장치(52)를 포함하는 에어로졸 발생 시스템(50)이 제공된다. 카트리지 조립체(10)는 상류 단부(23) 및 하류 단부(25)를 갖는 카트리지(12)를 포함한다. 카트리지(12)는 공기 유입구(22, 26) 및 공기 배출구(24, 28)를 각각 갖는 제1 및 제2 구획부(14, 18)를 포함한다. 카트리지 조립체(10)는 카트리지(12)에 연결되고 마우스피스 공기 배출구(40)를 포함하는 마우스피스(34)를 더 포함한다. 카트리지 조립체(10)는 또한 카트리지(12)의 하류 단부(25)와 마우스피스 공기 배출구(40) 사이에서 연장되는 혼합 챔버(42), 및 카트리지(12)의 하류에 위치되고 카트리지 조립체(10)의 외부와 혼합 챔버(42) 사이에 유체 연통을 제공하는 환기 공기 유입구(38)를 포함한다. 에어로졸 발생 장치(52)는 카트리지 조립체(10)의 상류 단부를 수용하기 위한 장치 공동(56)을 정의하는 하우징(54), 및 카트리지(12)를 가열하기 위한 전기 히터(60)를 포함한다. 에어로졸 발생 장치(52)는 또한 전력 공급부(62) 및 전력 공급부(62)로부터 전기 히터(60)로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어기(64)를 포함한다. 에어로졸 발생 시스템(50)은 카트리지 조립체(10)의 상류 단부가 장치 공동(56) 내에 수용될 때, 환기 공기 유입구(38)가 장치 공동(56) 내에 위치되고 환기 공기 유입구(38) 위에 놓인 장치 공동(56)의 내부 표면(58)의 일부가 카트리지 조립체(10)로부터 이격되도록 구성된다.

Description

은폐된 환기 기류를 갖는 에어로졸 발생 시스템
본 발명은 카트리지 조립체를 포함하고 카트리지 조립체 내로의 환기 기류를 위해 구성된 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 특히 바람직한 구현예는 니코틴 염 입자를 포함하는 에어로졸의 원 위치(in situ) 발생을 위해 니코틴 공급원 및 산(acid) 공급원을 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
사용자에게 니코틴을 전달하기 위한 장치를 포함하여, 에어로졸을 발생시키고 사용자에게 전달하기 위한 장치가 공지되어 있다. 사용자에게 에어로졸을 전달하기 위한 공지된 시스템은 환기 공기를 장치 내로 도입하기 위한 하나 이상의 유입구를 포함할 수 있다. 이러한 맥락에서, 환기 공기는 시스템의 에어로졸 발생 섹션을 우회하는 방식으로 시스템을 통과하는 기류이다. 따라서, 환기 공기는 발생된 에어로졸을 함유하는 주류 기류를 희석해서 사용자에게 원하는 농도의 에어로졸을 제공한다.
그러나, 통상적으로, 공지된 장치는 사용자에게 전달되는 에어로졸의 품질에 관한 환기 공기의 영향을 고려하지 않고 환기 공기 유입구를 포함하였고 환기 공기 유입구를 어떻게 위치시키는지는 장치의 사용성에 영향을 미칠 수 있다. 공지된 장치가 가진 적어도 이러한 문제점을 처리하는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 따르면, 카트리지 조립체 및 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 카트리지 조립체는 상류 단부 및 하류 단부를 갖는 카트리지를 포함한다. 카트리지는 카트리지의 상류 단부에 있는 제1 공기 유입구 및 카트리지의 하류 단부에 있는 제1 공기 배출구를 갖는 제1 구획부를 포함한다. 카트리지는 또한, 카트리지의 상류 단부에 제2 공기 유입구 및 카트리지의 하류 단부에 제2 공기 배출구를 갖는 제2 구획부를 포함한다. 카트리지 조립체는 카트리지에 연결된 마우스피스를 더 포함하며, 마우스피스는 마우스피스 공기 배출구를 포함한다. 카트리지 조립체는 또한 카트리지의 하류 단부와 마우스피스 공기 배출구 사이에서 연장되는 혼합 챔버, 및 카트리지의 하류에 위치되고 카트리지 조립체의 외부와 혼합 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 환기 공기 유입구를 포함한다. 에어로졸 발생 장치는 카트리지 조립체의 상류 단부를 수용하기 위한 장치 공동을 정의하는 하우징, 및 카트리지 조립체가 장치 공동 내에 수용될 때 카트리지를 가열하기 위한 전기 히터를 포함한다. 에어로졸 발생 장치는 또한 전력 공급부, 및 전력 공급부로부터 전기 히터로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다. 에어로졸 발생 시스템은 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때, 환기 공기 유입구가 장치 공동 내에 위치되고 환기 공기 유입구 위에 놓인 장치 공동의 내부 표면의 일부가 카트리지 조립체로부터 이격되도록 구성된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “상류” 및 “하류”는 에어로졸 발생 시스템의 사용 동안 카트리지 조립체 및 카트리지 조립체의 구성 요소를 통한 기류의 방향을 지칭한다. 즉, 일반적으로, 공기는 상류 단부로부터 하류 단부로 유동한다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템은 카트리지의 하류에 위치되는 카트리지 조립체 내에 환기 공기 유입구를 포함하며, 환기 공기 유입구는 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 장치 공동 내에 위치되고, 장치 공동의 내부 표면의 일부는 환기 공기 유입구로부터 이격된다. 본 발명자들은 이러한 구성이 공지된 에어로졸 발생 시스템과 비교할 때 특히 유리하다는 것을 인식하였다.
첫째, 카트리지의 하류에 환기 공기 유입구를 위치시키는 것은 환기 공기와 카트리지 사이의 접촉을 실질적으로 제거하며, 이는 사용 동안 가열된다. 유리하게는, 이는 환기 공기가 카트리지의 상류에 있거나 카트리지에 인접한 시스템에 들어가고, 더 먼 하류에서 주류 공기와 혼합되기 전에 카트리지의 외부 표면을 가로질러 흐르는 공지된 시스템과 비교할 때 환기 공기의 온도를 감소시킨다. 환기 공기의 온도를 감소시키는 것은 사용자에게 전달되는 에어로졸의 전체 온도를 감소시킬 수 있으며, 이는 사용자 경험을 개선할 수 있다. 환기 공기의 온도를 감소시키는 것은 사용자에게 전달되는 에어로졸의 전체 온도를 유지하면서 카트리지의 가열 온도의 증가를 용이하게 할 수 있다.
둘째, 에어로졸 발생 시스템은 카트리지의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 환기 공기 유입구가 장치 공동 내에 위치되도록 구성되는 것은 환기 공기 유입구가 에어로졸 발생 시스템의 사용 동안 사용자의 입에 의도하지 않게 덮일 수 있는 카트리지 또는 카트리지 조립체의 일부 상에 위치되는 공지된 시스템과 비교할 때 사용자가 환기 공기 유입구를 숨기는 것을 실질적으로 방지할 수 있다.
바람직하게는, 환기 공기 유입구는 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 장치 공동의 하류 절반 내에 위치된다.
유리하게는, 장치 공동의 하류 절반에 환기 공기 유입구를 위치시키는 것은 카트리지의 하류 단부로부터 환기 공기 유입구를 이격시키는 것을 용이하게 할 수 있으며, 이는 환기 공기 유입구를 통해 혼합 챔버에 들어가는 환기 공기의 온도를 최소화할 수 있다.
유리하게는, 장치 공동의 하류 절반에 환기 공기 유입구를 위치시키는 것은 카트리지의 하류에 환기 공기 유입구를 유지하면서 카트리지의 길이를 증가시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 이는 본원에서 추가로 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 제1 및 제2 구획부의 용량을 증가시킬 수 있는 제1 및 제2 구획부의 길이를 증가시키는 것을 용이하게 할 수 있다.
장치 공동은 장치 공동의 상류 단부와 장치 공동의 하류 단부 사이에서 연장되는 최대 길이를 가질 수 있다. 바람직하게는, 장치 공동의 환기 공기 유입구와 하류 단부 사이의 거리는 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 장치 공동의 최대 길이의 50% 미만이다. 바람직하게는, 장치 공동의 환기 공기 유입구와 하류 단부 사이의 거리는 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 장치 공동의 최대 길이의 40% 미만이다. 바람직하게는, 장치 공동의 환기 공기 유입구와 하류 단부 사이의 거리는 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 장치 공동의 최대 길이의 30% 미만이다. 바람직하게는, 장치 공동의 환기 공기 유입구와 하류 단부 사이의 거리는 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 장치 공동의 최대 길이의 25% 미만이다. 바람직하게는, 장치 공동의 환기 공기 유입구와 하류 단부 사이의 거리는 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 장치 공동의 최대 길이의 20% 미만이다. 바람직하게는, 장치 공동의 환기 공기 유입구와 하류 단부 사이의 거리는 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 장치 공동의 최대 길이의 10% 미만이다.
바람직하게는, 환기 공기 유입구는 마우스피스에 의해 정의된다. 마우스피스는 혼합 챔버를 적어도 부분적으로 정의하는 마우스피스 하우징을 포함할 수 있으며, 환기 공기 유입구는 마우스피스 하우징을 통해 연장된다. 바람직하게는, 마우스피스 하우징은 마우스피스 공기 배출구를 정의한다.
카트리지 조립체는 카트리지 홀더를 포함할 수 있으며, 카트리지의 적어도 일부는 카트리지 홀더 내에 위치되고, 카트리지 홀더의 적어도 일부는 마우스피스 내에 위치된다.
유리하게는, 카트리지 홀더는 에어로졸 발생 시스템의 사용 동안 카트리지로부터 마우스피스로 전도성 열 전달을 감소시킬 수 있다. 이는 환기 공기 유입구를 통해 혼합 챔버에 들어가는 환기 공기의 온도를 추가로 감소시키거나 최소화할 수 있다.
카트리지 홀더는 관형 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 카트리지의 적어도 하류 단부는 카트리지 홀더 내에 위치된다. 바람직하게는, 카트리지 홀더의 적어도 하류 단부는 마우스피스 내에 위치된다. 바람직하게는, 관형 카트리지 홀더는 카트리지 조립체의 제조 동안 카트리지가 관형 카트리지 홀더 내로 삽입되는 개방 상류 단부를 포함한다. 바람직하게는, 관형 카트리지 홀더는 카트리지의 제1 및 제2 공기 배출구와 혼합 챔버 사이에 유체 연통을 제공하기 위해 개방 하류 단부를 포함한다.
카트리지 홀더의 하류 단부는 환기 공기 유입구의 상류에 위치될 수 있다. 유리하게는, 이는 카트리지 홀더 내의 하나 이상의 애퍼처(aperture)가 환기 공기 유입구와 혼합 챔버 사이에 유체 연통을 제공할 필요성을 제거할 수 있다.
카트리지 홀더의 일부는 환기 공기 유입구를 포함하는 마우스피스 하우징의 일부분과 중첩될 수 있으며, 카트리지 홀더는 환기 공기 유입구 아래에 놓인 환기 공기 애퍼처를 포함하여 환기 공기 유입구와 혼합 챔버 사이에 유체 연통을 제공한다. 유리하게는, 이러한 구성은 카트리지 홀더와 마우스피스 사이의 중첩을 증가시키거나 최대화할 수 있으며, 이는 마우스피스 및 카트리지 홀더를 함께 고정하는 것을 용이하게 할 수 있다.
카트리지 조립체는 단일 환기 공기 유입구를 포함할 수 있다. 카트리지 조립체는 복수의 환기 공기 유입구를 포함할 수 있다. 당업자는 환기 공기 유입구의 수를 선택하여 에어로졸 발생 시스템의 사용 동안 혼합 챔버 내로 환기 공기의 원하는 흐름을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 제1 구획부는 제1 에어로졸 형성 기재를 함유하고, 제2 구획부는 제2 에어로졸 형성 기재를 함유한다.
바람직하게는, 제1 구획부는 니코틴 공급원을 함유하고 제2 구획부는 산 공급원을 함유한다. 본원에서 설명하는 바와 같이, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 구성은 혼합 챔버에 들어가는 환기 공기의 온도의 감소를 용이하게 할 수 있다. 본 발명자는 카트리지가 니코틴 공급원 및 산 공급원을 포함하며, 니코틴 및 산 증기가 혼합 챔버에서 혼합되어 사용자에게 전달하기 위한 니코틴 염 입자를 형성하는 구현예에서 이것이 특히 유리하다는 것을 인식하였다. 특히, 본 발명자는 혼합 챔버에 들어오는 환기 공기의 온도를 감소시키는 것이 혼합 챔버 내에 형성된 니코틴 염 입자의 평균 크기를 감소시키고, 이는 유리하게는 사용자가 인지하는 에어로졸의 거침을 감소시킨다는 것을 인식하였다. 구체적으로, 약 50℃ 아래의 온도에서 혼합 챔버에 들어가는 환기 공기를 거의 80℃의 온도에서 혼합 챔버에 들어가는 니코틴 및 산 증기 모두와 혼합하는 것은 2 ㎛ 초과의 직경을 갖는 니코틴 염 입자의 상당한 감소를 초래하며, 이는 인지된 거침의 감소를 초래한다.
니코틴 공급원은, 약 1 mg 내지 약 50 mg의 니코틴으로 함침된 제1 캐리어 재료를 포함할 수 있다. 니코틴 공급원은, 약 1 mg 내지 약 40 mg의 니코틴으로 함침된 제1 캐리어 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 니코틴 공급원은, 약 3 mg 내지 약 30 mg의 니코틴으로 함침된 제1 캐리어 재료를 포함한다. 더 바람직하게는, 니코틴 공급원은, 약 6 mg 내지 약 20 mg의 니코틴으로 함침된 제1 캐리어 재료를 포함한다. 가장 바람직하게는, 니코틴 공급원은, 약 8 mg 내지 약 18 mg의 니코틴으로 함침된 제1 캐리어 재료를 포함한다.
제1 캐리어 재료는, 수성 또는 비수성 용매 내에서 액체 니코틴 또는 니코틴의 용액으로 함침될 수 있다.
제1 캐리어 재료는 천연 니코틴 또는 합성 니코틴으로 함침될 수 있다.
산 공급원은 유기 산 또는 무기 산을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 산 공급원은, 유기 산을 포함하고, 더 바람직하게는 카르복실산, 가장 바람직하게는 알파-케토(alpha-keto) 또는 2-옥소산(2-oxo acid) 또는 젖산을 포함한다.
유리하게는, 산 공급원은, 3-메틸-2-옥소펜타논산, 피루브산, 2-옥소펜타논산, 4-메틸-2-옥소펜타논산, 3-메틸-2-옥소부타논산, 2-옥소옥타논산, 락트산, 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 산을 포함한다. 유리하게는, 산 공급원은 피루브산 또는 락트산을 포함한다. 더욱 유리하게는, 산 공급원은 락트산을 포함한다.
유리하게는, 산 공급원은, 산으로 함침된 제2 캐리어 재료를 포함한다.
제1 캐리어 재료와 제2 캐리어 재료는 동일하거나 상이할 수 있다.
유리하게는, 제1 캐리어 재료와 제2 캐리어 재료는, 약 0.1 g/cm3 내지 약 0.3 g/cm3의 밀도를 가진다.
유리하게는, 제1 캐리어 재료와 제2 캐리어 재료는, 약 15% 내지 약 55%의 다공성을 가진다.
제1 캐리어 재료 및 제2 캐리어 재료는, 유리, 셀룰로오스, 세라믹, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리(사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE), 및 BAREX® 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제1 캐리어 재료는 니코틴을 위한 저장조로서의 역할을 한다.
유리하게는, 제1 캐리어 재료는 니코틴에 대해 화학적으로 불활성이다.
제1 캐리어 재료는 임의의 적절한 형상과 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 캐리어 재료는 시트 또는 플러그의 형태일 수 있다.
유리하게는, 제1 캐리어 재료의 형상 및 크기는 카트리지의 제1 구획부의 형상 및 크기와 유사하다.
제1 캐리어 재료의 형상, 크기, 밀도, 및 다공성은, 제1 캐리어 재료가 원하는 양의 니코틴으로 함침될 수 있도록 선택될 수 있다.
유리하게는, 카트리지의 제1 구획부는 향미제를 더 포함할 수 있다. 적절한 향미제는 멘톨을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
유리하게는, 제1 캐리어 재료는 약 3 mg 내지 약 12 mg의 향미제로 함침될 수 있다.
제2 캐리어 재료는 산을 위한 저장조로서 기능한다.
유리하게는, 제2 캐리어 재료는 산에 대해 화학적으로 불활성이다.
제2 캐리어 재료는 임의의 적절한 형상과 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 캐리어 재료는 시트 또는 플러그의 형태일 수 있다.
유리하게는, 제2 캐리어 재료의 형상 및 크기는 카트리지의 제2 구획부의 형상 및 크기와 유사하다.
제2 캐리어 재료의 형상, 크기, 밀도, 및 다공성은, 제2 캐리어 재료가 원하는 양의 산으로 함침될 수 있도록 선택될 수 있다.
유리하게는, 산 공급원은, 약 2 mg 내지 약 60 mg의 락트산으로 함침된 제2 캐리어 재료를 포함하는 락트산이다.
바람직하게는, 락트산 공급원은, 약 5 mg 내지 약 50 mg의 락트산으로 함침된 제2 캐리어 재료를 포함한다. 더 바람직하게는, 젖산 공급원은, 약 8 mg 내지 약 40 mg의 젖산으로 함침된 제2 캐리어 재료를 포함한다. 가장 바람직하게는, 젖산 공급원은, 약 10 mg 내지 약 30 mg의 젖산으로 함침된 제2 캐리어 재료를 포함한다.
카트리지의 제1 구획부의 형상과 치수는, 원하는 양의 니코틴이 카트리지에 수용될 수 있도록 선택될 수 있다.
카트리지의 제2 구획부의 형상과 치수는, 원하는 양의 산이 카트리지에 수용될 수 있도록 선택될 수 있다.
적절한 반응 화학량론을 달성하는 데 필요한 니코틴과 산의 비는, 제2 구획부의 체적에 대한 제1 구획부의 체적의 가변을 통해 제어 및 밸런싱될 수 있다.
카트리지의 제1 구획부의 제1 공기 유입구 및 카트리지의 제2 구획부의 제2 공기 유입구는 하나 이상의 애퍼처를 각각 포함할 수 있다. 예를 들어, 카트리지의 제1 구획부의 제1 공기 유입구와 카트리지의 제2 구획부의 제2 공기 유입구는 각각 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 7개의 애퍼처를 포함할 수 있다.
카트리지의 제1 구획부의 제1 공기 유입구와 카트리지의 제2 구획부의 제2 공기 유입구는, 동일하거나 상이한 수의 애퍼처를 포함할 수 있다.
유리하게는, 제1 공기 유입구 및 제2 공기 유입구는 복수의 애퍼처를 각각 포함한다. 예를 들어, 제1 공기 유입구 및 제2 공기 유입구는 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 7개의 애퍼처를 각각 포함할 수 있다.
복수의 애퍼처를 포함하는 제1 공기 유입구 및 복수의 애퍼처를 포함하는 제2 공기 유입구를 제공하는 것은 유리하게는 제1 구획부 및 제2 구획부 내에 보다 균질한 기류를 각각 야기할 수 있다. 사용 시, 이는 제1 구획부를 통해 흡인되는 공기 스트림에서의 니코틴의 연행(연행)을 개선하고 제2 구획부를 통해 흡인되는 공기 스트림에서 산의 연행을 개선할 수 있다.
적절한 반응 화학량론을 달성하는 데 필요한 니코틴 및 산의 비는 제2 구획부를 통한 용적 기류에 대한 제1 구획부를 통한 용적 기류의 변형을 통해 제어 및 밸런싱될 수 있다. 제2 구획부를 통한 용적 측정 기류에 대한 제1 구획부를 통한 용적 기류의 비는 제2 구획부의 제2 공기 유입구를 형성하는 애퍼처의 수, 치수, 및 위치에 대한 제1 구획부의 제1 공기 유입구를 형성하는 애퍼처의 수, 치수, 및 위치 중 하나 이상의 변형을 통해 제어될 수 있다.
산 공급원이 락트산을 포함하는 구현예에서, 유리하게는, 제2 구획부의 제2 공기 유입구의 유동 면적은 제1 구획부의 제1 공기 유입구의 유동 면적보다 더 크다.
본 발명을 참조하여 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “유동 면적”은, 사용 동안 공기가 흐르는 공기 유입구 또는 공기 배출구의 단면적을 설명하는 데 사용된다. 공기 유입구 또는 공기 배출구가 복수의 애퍼처를 포함하고 있는 구현예에서, 공기 유입구 또는 공기 배출구의 유동 면적은, 공기 유입구 또는 공기 배출구의 총 유동 면적이며, 공기 유입구 또는 공기 배출구를 형성하는 복수의 애퍼처 각각의 유동 면적의 합과 동일하다. 공기 유입구 또는 공기 배출구의 단면적이 기류의 방향으로 가변되는 구현예에서, 공기 유입구 또는 공기 배출구의 유동 면적은 기류의 방향에서 최소 단면적이다.
카트리지의 제1 구획부의 제1 공기 배출구와 카트리지의 제2 구획부의 제2 공기 배출구는 각각 하나 이상의 애퍼처를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 공기 배출구 및 제2 공기 배출구는 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 7개의 애퍼처를 각각 포함할 수 있다.
제1 공기 배출구 및 제2 공기 배출구는 동일한 또는 상이한 수의 애퍼처를 포함할 수 있다.
유리하게는, 제1 공기 배출구 및 제2 공기 배출구는 복수의 애퍼처를 각각 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 공기 배출구 및 제2 공기 배출구는 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 7개의 애퍼처를 각각 포함할 수 있다. 복수의 애퍼처를 포함하는 제1 공기 배출구 및 복수의 애퍼처를 포함하는 제2 공기 배출구를 제공하는 것은 유리하게는 제1 구획부 및 제2 구획부 내에 보다 균질한 기류를 각각 야기할 수 있다. 사용 시, 이는 제1 구획부를 통해 흡인되는 공기 스트림에서의 니코틴의 연행을 개선하고 제2 구획부를 통해 흡인되는 공기 스트림에서의 산의 연행을 개선할 수 있다.
제1 공기 배출구가 복수의 애퍼처를 포함하는 구현예에서, 유리하게는, 제1 공기 배출구는 2개 내지 5개의 애퍼처를 포함한다.
제2 공기 배출구가 복수의 애퍼처를 포함하는 구현예에서, 유리하게는, 제2 공기 배출구는 3개 내지 7개의 애퍼처를 포함한다.
유리하게는, 제1 공기 배출구 및 제2 공기 배출구는 단일 애퍼처를 각각 포함할 수 있으며, 이는 유리하게는 카트리지의 제조를 간략화할 수 있다.
적절한 반응 화학량론을 달성하는 데 필요한 니코틴 및 산의 비는 제2 구획부를 통한 용적 기류에 대한 제1 구획부를 통한 용적 기류의 변형을 통해 제어 및 밸런싱될 수 있다. 제2 구획부를 통한 용적 기류에 대한 제1 구획부를 통한 용적 기류의 비는 제2 공기 배출구를 형성하는 애퍼처의 수, 치수, 및 위치에 대한 제1 공기 배출구를 형성하는 애퍼처의 수, 치수, 및 위치 중 하나 이상의 변형을 통해 제어될 수 있다.
제1 공기 배출구의 유동 면적은 제2 공기 배출구의 유동 면적과 동일하거나 상이할 수 있다.
제1 공기 배출구의 유동 면적은 제2 공기 배출구의 유동 면적보다 더 클 수 있다.
제1 공기 배출구의 유동 면적에 대한 제2 공기 배출구의 유동 면적을 증가시키는 것은 유리하게는 제1 공기 배출구를 통한 용적 기류에 비해 제2 공기 배출구를 통한 용적 기류를 증가시킬 수 있다.
카트리지 조립체는 마우스피스 내에 위치된 하나 이상의 에어로졸 개질제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 마우스피스는, 하나 이상의 흡수제, 하나 이상의 향미제, 하나 이상의 화학미학적(chemesthetic) 작용제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
카트리지, 마우스피스, 및 카트리지 홀더는 존재하는 경우 임의의 적절한 재료 또는 재료의 조합으로 형성될 수 있다. 적절한 재료는, 알루미늄, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리이미드, 예컨대 Kapton®, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 불화 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리옥시메틸렌(POM), 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 비닐 수지, 액정 폴리머(LCP), 개질된 LCP, 예컨대 흑연 또는 유리 섬유를 갖는 LCP를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
카트리지, 마우스피스, 카트리지 홀더는 존재하는 경우 동일하거나 상이한 재료로 형성될 수 있다.
카트리지는 내니코틴성(nicotine-resistant) 및 내산성(acid-resistant)인 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다.
제1 구획부는 하나 이상의 내니코틴성 재료로 코팅될 수 있고, 카트리지의 제2 구획부는 내산성 재료로 코팅될 수 있다.
적합한 내니코틴성 재료 및 내산성 재료의 예로는, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 불화 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 비닐 수지 및 그들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
하나 이상의 내니코틴성 재료를 이용하는 것은 유리하게 카트리지 조립체의 저장 수명을 향상시킬 수 있다.
하나 이상의 내산성 재료를 이용하는 것은 카트리지 조립체의 저장 수명을 유리하게 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 적어도 하나의 시스템 공기 유입구를 적어도 부분적으로 정의하며, 적어도 하나의 시스템 공기 유입구는 에어로졸 발생 시스템의 외부와 제1 공기 유입구, 제2 공기 유입구 및 환기 공기 유입구 각각 사이에 유체 연통을 제공한다. 장치 공동의 하류 단부는 적어도 하나의 시스템 공기 유입구를 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 즉, 에어로졸 발생 시스템은 사용 동안 공기가 장치 공동의 하류 단부를 통해 에어로졸 발생 시스템에 들어가도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 시스템 공기 유입구는 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 카트리지 조립체와 장치 공동의 하류 단부 사이의 갭에 의해 정의될 수 있다.
적어도 하나의 시스템 공기 유입구는 에어로졸 발생 시스템의 외부와 제1 공기 유입구, 제2 공기 유입구 및 환기 공기 유입구 각각 사이에 유체 연통을 제공하는 공통 시스템 공기 유입구를 포함할 수 있다. 카트리지 조립체의 일부는 공통 시스템 공기 유입구를 정의하도록 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 장치 공동의 내부 표면으로부터 이격될 수 있다.
적어도 하나의 시스템 공기 유입구는 에어로졸 발생 시스템의 외부와 환기 공기 유입구 사이에 유체 연통을 제공하는 제1 시스템 공기 유입구, 및 에어로졸 발생 시스템의 외부와 제1 공기 유입구 및 제2 공기 유입구 각각 사이에 유체 연통을 제공하는 제2 시스템 공기 유입구를 포함할 수 있다. 환기 공기 유입구와 환기 공기 유입구 위에 놓인 장치 공동의 내부 표면의 부분 사이의 갭은 제1 시스템 공기 유입구를 형성할 수 있다. 제2 시스템 공기 유입구는 장치 하우징을 통해 연장되고 장치 공동의 상류 단부와 유체 연통하는 애퍼처를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 사용 동안, 전기 히터가 제1 구획부 및 제2 구획부를 약 60℃ 내지 약 100℃, 보다 바람직하게는 약 70℃ 내지 약 90℃, 가장 바람직하게는 약 80℃로 가열하도록 구성된다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 사용 동안 환기 공기가 약 50℃ 미만의 온도에서 환기 공기 유입구를 통해 혼합 챔버에 들어가도록 구성된다.
전기 히터는 저항 히터를 포함할 수 있다. 저항 히터는 장치 공동의 상류 단부로부터 장치 공동 내로 연장될 수 있다. 바람직하게는, 카트리지는 제1 구획부와 제2 구획부 사이에 위치된 제3 구획부를 포함하며, 제3 구획부는 카트리지 조립체의 상류 단부가 장치 공동 내에 수용될 때 저항 히터를 수용하도록 구성된다. 사용 동안, 제어기는 전력 공급부로부터 저항 히터로의 전력의 공급을 제어하여 제1 구획부 및 제2 구획부를 가열한다.
전기 히터는 유도 가열 요소를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 카트리지는 제1 구획부와 제2 구획부 사이에 위치된 제3 구획부를 포함하며, 카트리지는 제3 구획부 내에 위치된 서셉터 재료를 포함한다. 사용 동안, 제어기는 전력 공급부로부터 유도 가열 요소로의 전력의 공급을 제어하여 서셉터 재료를 유도 가열한 다음, 제1 구획부 및 제2 구획부를 가열한다.
유도 가열 요소는 장치 공동의 적어도 일부 주위로 연장되는 적어도 하나의 유도 코일을 포함할 수 있다. 유도 코일은 장치 공동 주위로 완전히 연장될 수 있다. 유도 코일은 복수의 권선을 갖는 장치 공동 주위에 감길 수 있다.
유도 가열 요소는 적어도 하나의 평면형 유도 코일을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각각의 평면형 유도 코일은 평평한 나선형 유도 코일을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이 “평평한 나선형 유도 코일”은 일반적으로 평면형인 코일을 의미하며, 코일의 권선 축은 코일이 놓이는 표면에 법선이다. 일부 구현예에서, 평평한 나선형 코일은 그것이 평평한 유클리드 평면에 놓여 있다는 점에서 평면형일 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 용어 “평평한 나선형 유도 코일”은 만곡된 평면 또는 다른 3차원 표면에 맞도록 형상을 가진 코일을 포함한다. 예를 들어, 평평한 나선형 코일은 장치의 원통형 하우징 또는 공동에 맞도록 형상을 가질 수 있다. 평평한 나선형 코일은 평면형이지만 원통형 평면에 맞다고 할 수 있으며, 이때 코일의 권선 축이 코일의 중심에서 원통형 평면에 법선이다. 평평한 나선형 코일이 원통형 평면 또는 비-유클리드 평면에 맞는 경우, 바람직하게는, 평평한 나선형 코일은 평평한 나선형 코일의 직경보다 더 큰 평평한 나선형 코일의 영역에서의 곡률 반경을 갖는 평면에 놓여 있다.
카트리지가 제3 구획부를 포함하는 구현예에서, 바람직하게는 제3 구획부는 개방된 상류 단부 및 폐쇄 하류 단부를 갖는다.
전원은 재충전 가능 리튬 이온 배터리와 같은 배터리일 수 있다. 대안적으로, 전력 공급부는 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 전원은 재충전을 필요로 할 수 있다. 전력 공급부는 한 번 이상의 장치 사용을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다. 예를 들면, 전력 공급부는 통상의 궐련을 흡연하는 데 걸리는 통상적인 시간에 상응하는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 여러 배의 기간 동안 연속적으로 에어로졸을 발생시키기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 결정된 수의 퍼프 또는 개별적인 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 더욱 설명될 것이며, 첨부 도면 중:
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 카트리지 조립체의 단면도를 도시하며;
도 2는 도 1의 카트리지 조립체를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 단면도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 카트리지 조립체(10)를 도시한다.
카트리지 조립체(10)는 제1 에어로졸 형성 기재(16)를 함유하는 제1 구획부(14) 및 제2 에어로졸 형성 기재(20)를 함유하는 제2 구획부(18)를 정의하는 카트리지(12)를 포함한다. 제1 에어로졸 형성 기재(16)는 니코틴 공급원을 포함하고 제2 에어로졸 형성 기재(20)는 산 공급원을 포함한다. 제1 구획부(14)는 카트리지(12)의 상류 단부(23)에 있는 제1 공기 유입구(22) 및 카트리지(12)의 하류 단부(25)에 있는 제1 공기 배출구(24)를 포함한다. 제2 구획부(18)는 제2 공기 유입구(26) 및 제2 공기 배출구(28)를 포함한다.
카트리지(12)는 또한 제1 및 제2 구획부(14, 18) 사이에 위치된 제3 구획부(30)를 정의한다. 제3 구획부(30)는 그의 상류 단부에서 개방되고 그의 하류 단부에서 폐쇄된다.
카트리지 조립체(10)는 카트리지(12)의 하류 단부가 억지 끼워맞춤에 의해 수용되는 카트리지 홀더(32)를 더 포함한다. 카트리지 조립체(10)는 또한 카트리지 홀더(32)의 하류 단부가 억지 끼워맞춤에 의해 수용되는 마우스피스(34)를 포함한다.
마우스피스(34)는 복수의 환기 공기 유입구(38) 및 마우스피스 공기 배출구(40)를 정의하는 마우스피스 하우징(36)을 포함한다. 혼합 챔버(42)는 카트리지(12)의 하류 단부(25)와 마우스피스 공기 배출구(40) 사이에 정의되며, 환기 공기 유입구(38)는 혼합 챔버(42)와 유체 연통한다.
도 2는 카트리지 조립체(10) 및 에어로졸 발생 장치(52)를 포함하는 에어로졸 발생 시스템(50)을 도시한다. 에어로졸 발생 장치(52)는 도 2에 도시된 바와 같이, 카트리지 조립체(10)의 상류 단부를 수용하기 위한 공동(56)을 정의하는 장치 하우징(54)을 포함한다. 에어로졸 발생 시스템(50)은 카트리지 조립체(10)의 상류 단부가 장치 공동(56) 내에 수용될 때, 환기 공기 유입구(38)가 장치 공동(56) 내에 위치되고 환기 공기 유입구(38) 위에 놓인 장치 공동(56)의 내부 표면(58)의 일부가 카트리지 조립체(10)로부터 이격되어 환기 공기가 장치 공동(56)을 통해 환기 공기 유입구(38)에 들어가도록 구성된다. 유리하게는, 장치 공동(56) 내에 환기 공기 유입구(38)를 위치시키는 것은 에어로졸 발생 시스템(50)의 사용 동안 사용자의 입이 환기 공기 유입구(38)를 방해하는 것을 실질적으로 방지할 수 있다.
에어로졸 발생 장치(52)는 주류 공기가 장치 공동(56)의 상류 단부에 들어가게 하는 시스템 공기 유입구(59)를 더 포함하며, 그것은 제1 및 제2 공기 유입구(22, 26)를 통해 제1 및 제2 구획부(14, 18)에 들어간다.
에어로졸 발생 장치(52)는 또한 전기 히터(60), 전력 공급부(62), 및 전력 공급부(62)로부터 전기 히터(60)로의 전력의 공급을 제어하기 위한 제어기(64)를 포함한다. 전기 히터(60)는 장치 공동(56)의 상류 단부에서 장치 공동(56) 내로 연장되는 저항 히터이다. 전력 공급부(62)는 재충전 가능 배터리이다. 카트리지 조립체(10)의 상류 단부가 장치 공동(56) 내에 수용될 때, 전기 히터(60)는 제3 구획부(30) 내에 수용된다.
에어로졸 발생 시스템(50)을 사용 동안, 제어기(64)는 전력 공급부(62)로부터 전기 히터(60)로의 전력의 공급을 제어하여 전기 히터(60)에 에너지를 공급한다. 전기 히터(60)는 제1 및 제2 에어로졸 형성 기재(16, 20)를 가열한다.
사용자가 마우스피스(34) 상에서 흡인할 때, 주류 공기는 장치 공동(56)의 상류 단부 내로 흡인된다. 주류 공기는 제1 및 제2 공기 유입구(22, 26)를 통해 제1 및 제2 구획부(14, 18)에 들어간다. 주류 공기가 제1 및 제2 구획부(14, 18)를 통해 흐름에 따라, 제1 및 제2 에어로졸 형성 기재(16, 20)로부터의 니코틴 증기 및 산 증기가 주류 공기 내에 비말 동반된다. 니코틴 증기 및 산 증기를 함유하는 주류 공기는 니코틴 증기 및 산 증기가 반응하여 니코틴 염 입자를 형성하는, 카트리지(12)의 하류 단부에서 혼합 챔버(42) 내로 흐른다.
사용자가 마우스피스(34) 상에서 흡인할 때, 환기 공기는 또한 에어로졸 발생 시스템(50)에 들어간다. 특히, 환기 공기는 장치 공동(56)의 하류 단부와 환기 공기 유입구(38)를 통해 혼합 챔버(42)에 들어간다. 카트리지 홀더(32)는 가열식 카트리지(12)로부터 마우스피스(34)를 격리시켜 혼합 챔버(42)에 들어가는 환기 공기는 카트리지(12)로부터 혼합 챔버(42)로 들어가는 니코틴 증기 및 산 증기보다 상당히 더 낮은 온도에 있다.
혼합 챔버(42) 내에서, 환기 공기는 니코틴 증기 및 산 증기로 형성된 니코틴 염 입자와 혼합되어 사용자에게 전달하기 위한 에어로졸을 형성한다. 에어로졸은 마우스피스 공기 배출구(40)를 통해 혼합 챔버(42) 밖으로 흐른다.

Claims (12)

  1. 에어로졸 발생 시스템으로서:
    카트리지 조립체; 및
    에어로졸 발생 장치;
    를 포함하며,
    상기 카트리지 조립체는:
    상류 단부 및 하류 단부를 갖는 카트리지로서, 상기 카트리지는:
    상기 카트리지의 상류 단부에 있는 제1 공기 유입구 및 상기 카트리지의 하류 단부에 있는 제1 공기 배출구를 갖는 제1 구획부; 및
    상기 카트리지의 상류 단부에 있는 제2 공기 유입구 및 상기 카트리지의 하류 단부에 있는 제2 공기 배출구를 갖는 제2 구획부;
    를 포함하는, 카트리지;
    상기 카트리지에 연결된 마우스피스로서, 마우스피스 공기 배출구를 포함하는 마우스피스;
    상기 카트리지의 하류 단부와 상기 마우스피스 공기 배출구 사이에서 연장되는 혼합 챔버; 및
    상기 카트리지의 하류에 위치되고 상기 카트리지 조립체의 외부와 상기 혼합 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 환기 공기 유입구;
    를 포함하고,
    상기 에어로졸 발생 장치는:
    상기 카트리지 조립체의 상류 단부를 수용하기 위한 장치 공동을 정의하는 하우징;
    상기 카트리지 조립체가 상기 장치 공동 내에 수용될 때 상기 카트리지를 가열하기 위한 전기 히터;
    전력 공급부; 및
    상기 전력 공급부로부터 상기 전기 히터로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어기;
    를 포함하고;
    상기 에어로졸 발생 시스템은, 상기 카트리지 조립체의 상류 단부가 상기 장치 공동 내에 수용될 때, 상기 환기 공기 유입구가 상기 장치 공동 내에 위치되고 상기 환기 공기 유입구 위에 놓인 장치 공동의 내부 표면의 일부가 상기 카트리지 조립체로부터 이격되도록 구성되는, 에어로졸 발생 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 환기 공기 유입구는 상기 카트리지 조립체의 상류 단부가 상기 장치 공동 내에 수용될 때 상기 장치 공동의 하류 절반 내에 위치되는, 에어로졸 발생 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 장치 공동은 상기 장치 공동의 상류 단부와 상기 장치 공동의 하류 단부 사이에서 연장되는 최대 길이를 가지며, 상기 카트리지 조립체의 상류 단부가 상기 장치 공동 내에 수용될 때 상기 환기 공기 유입구와 상기 장치 공동의 상기 하류 단부 사이의 거리는 상기 장치 공동의 최대 길이의 25% 미만인, 에어로졸 발생 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마우스피스는 상기 혼합 챔버를 적어도 부분적으로 정의하는 마우스피스 하우징을 포함하고, 상기 환기 공기 유입구는 상기 마우스피스 하우징을 통해 연장되는, 에어로졸 발생 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 카트리지 조립체는 카트리지 홀더를 더 포함하며, 상기 카트리지의 적어도 일부는 상기 카트리지 홀더 내에 위치되고, 상기 카트리지 홀더의 적어도 일부는 상기 마우스피스 내에 위치되는, 에어로졸 발생 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 카트리지 홀더의 하류 단부는 상기 환기 공기 유입구의 상류에 위치되는, 에어로졸 발생 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 카트리지 홀더의 일부는 상기 환기 공기 유입구를 포함하는 마우스피스 하우징의 일부와 중첩하고, 상기 카트리지 홀더는 상기 환기 공기 유입구 아래에 놓인 환기 공기 애퍼처(aperture)를 포함해서 상기 환기 공기 유입구와 상기 혼합 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는, 에어로졸 발생 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 구획부는 니코틴 공급원을 함유하고 상기 제2 구획부는 산(acid) 공급원을 함유하는, 에어로졸 발생 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 히터는 저항 히터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 저항 히터는 상기 장치 공동의 상류 단부로부터 상기 장치 공동 내로 연장되며, 상기 카트리지는 상기 제1 구획부와 상기 제2 구획부 사이에 위치된 제3 구획부를 포함하고, 상기 제3 구획부는 상기 카트리지 조립체의 상류 단부가 상기 장치 공동 내에 수용될 때 상기 저항 히터를 수용하도록 구성되는, 에어로졸 발생 시스템.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 히터는 유도 가열 요소를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 제1 구획부와 상기 제2 구획부 사이에 위치된 제3 구획부, 및 상기 제3 구획부 내에 위치된 서셉터 재료를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
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