KR20210021291A - 에어로졸 발생 기재의 중공형 로드를 포함하는 에어로졸 발생 물품 - Google Patents

에어로졸 발생 기재의 중공형 로드를 포함하는 에어로졸 발생 물품 Download PDF

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누리 모야드 브리프카니
파스칼 앙드레 다니엘 장 프라트
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 가열 시 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 물품(10)을 제공한다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 기재(12)의 중공 원통형 로드; 로드를 둘러싸고 있는 래퍼; 로드의 길이방향 축을 따라 연장되어 있고 에어로졸 발생 물품의 중앙 기류 채널(16)을 정의하고 있는 중공 관(14)을 포함하되, 중공 관은 로드 내의 에어로졸 발생 기재가 개구부를 통해 중앙 기류 채널과 유체 연통하도록 관의 벽면을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 개구부(18)를 포함하고 있다. 복수의 개구부들의 누적 단면적과 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비는 약 0.042 내지 약 0.672이다.

Description

에어로졸 발생 기재의 중공형 로드를 포함하는 에어로졸 발생 물품
본 발명은 에어로졸 발생 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품에 관한 것이다.
담배 함유 기재와 같은 에어로졸 발생 기재가, 연소되기보다는 가열되는 에어로졸 발생 물품이 당업계에 공지되어 있다. 전형적으로, 이러한 가열식 흡연 물품에서, 에어로졸은 열원과 접촉하여, 열원의 내부에, 열원의 주위에 또는 열원의 하류에 위치될 수 있는, 물리적으로 분리된 에어로졸 발생 기재 또는 물질로의 열 전달에 의해 발생된다. 에어로졸 발생 물품의 사용 동안, 휘발성 화합물은 열원으로부터의 열 전달에 의해 에어로졸 발생 기재로부터 방출되고 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인된 공기에 연행된다. 방출된 화합물이 냉각되면서, 화합물은 응축되어 에어로졸을 형성한다.
가열식 에어로졸 발생 물품용 기재를, 예컨대 담배 재료의 무작위로 배향된 슈레드, 스트랜드 또는 스트립으로부터 생성하기 위한 여러 가지 대안적인 방법들이 이용 가능하다. 보다 최근에, WO-A-2012/164009는 균질화된 담배 재료의 주름진 시트로부터 형성된 가열식 에어로졸 발생 물품용 로드를 개시하였으며, 이는 로드를 따라 다공성의 보다 양호한 제어를 가능하게 한다.
다수의 선행 기술 문헌은 에어로졸 발생 물품을 소모하기 위한 에어로졸 발생 장치를 개시한다. 이러한 장치는, 예를 들어 에어로졸 발생 장치의 하나 이상의 전기 히터 요소로부터 가열식 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 발생 기재로의 열 전달에 의해 에어로졸이 발생되는 전기 가열식 에어로졸 발생 장치를 포함한다. 에어로졸 발생 장치는, 예를 들어 사용자에 의해 삽입되고 사용 후에 사용자에 의해 제거될 수 있는 에어로졸 발생 기재를 제거 가능하게 수용하기에 적합한 가열실을 포함할 수 있다. 따라서, 이러한 장치에서, 에어로졸 발생 기재는 가열실의 주변 표면으로부터 열을 수용할 수 있다.
에어로졸 발생 물품의 삽입 및 제거를 용이하게 하기 위해, 가열실의 내부 직경은, 바람직하게는 에어로졸 발생 물품의 외부 직경보다 크다. 이는 또한 에어로졸 발생 물품의 외부 직경의 가능한 약간의 변형을 설명하는 것을 돕는다는 점에서 바람직하다. 대조적으로, 가열실의 내부 직경이 에어로졸 발생 물품의 외부 직경과 매우 유사하면, 에어로졸 발생 물품의 외부 직경의 변동은 물품이 장치 내로 삽입되는 것을 방지할 수 있고, 일반적으로 에어로졸 발생 물품의 부분은 직접 접촉하거나 또는 가열 표면에 대해 심지어 가압될 수 있으며, 이는 에어로졸 발생 물품의 국부적인 과열 또는 심지어 연소를 야기할 수 있다.
게다가, 일반적으로, 종래의 필터 궐련과 같이 기재가 연소되는 에어로졸 발생 물품과 비교하여 가열식 에어로졸 발생 물품에서 더 작은 양의 에어로졸 발생 기재가 필요하다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 물품은 종래의 필터 궐련보다 짧지만 종래의 필터 궐련의 직경과 유사한 직경을 가질 수 있다. 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 물품은 종래의 필터 궐련보다 슬림하지만, 종래의 필터 궐련과 거의 동일한 길이를 가질 수 있다.
더 슬림한 유형의 에어로졸 발생 물품은 길이 단위당 가열할 재료가 적기 때문에, 신속하게 가열될 수 있다. 또한, 연속적으로 에어로졸 발생 기재의 상이한 길이방향 부분을 독립적으로 가열하는 것이 가능할 수 있으며, 이는 에어로졸 발생 기재가 시간 경과에 따라 어떻게 소모되는지의 미세 관리를 할 수 있게 할 수 있다.
그러나, 더 슬림한 에어로졸 발생 물품은 내부 가열 기구와 함께 사용하기에 덜 적합하며, 이는 히터 블레이드와 같은 가열 요소가 에어로졸 발생 기재 내로 삽입되는 곳이다. 이는 가열 요소를 에어로졸 발생 기재 내로 삽입하는 것이 기재 또는 가열 요소 자체를 손상시킬 수 있기 때문이다.
에어로졸 발생 물품을 수용하기에 적합한 가열실을 포함하는 장치에서 사용되는 경우라도, 더 슬림한 에어로졸 발생 물품은 가열실 밖으로 슬라이딩하기 더 쉽고, 전형적으로 가열실 내의 이상적으로 중심적인 위치에 유지되지 않으며, 따라서 에어로졸 발생 기재로의 열 에너지의 공급은 가능한 한 균질하지 않을 수 있다. 또한, 열이 에어로졸 발생 물품의 주변으로부터 공급되기 때문에, 기재의 외측 부분은 또한 기재의 중앙부에 열을 공급하기 위한 시도로 과열될 수 있거나, 전체 열 효율의 일반적인 감소가 있을 수 있다.
에어로졸 발생 기재의 대부분이 열 에너지를 과열하거나 그렇지 않으면 열 에너지를 낭비하지 않으면서 원하는 온도로 효율적으로 이동되도록 효율적으로 가열하기 쉬운 대안적인 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 개시는 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 물품에 관한 것으로, 에어로졸 발생 물품은: 에어로졸 발생 기재의 중공 원통형 로드; 로드를 둘러싸고 있는 래퍼; 로드의 길이방향 축을 따라 연장되어 있고 에어로졸 발생 물품의 중앙 기류 채널을 정의하고 있는 중공 관을 포함하고 있다. 중공 관은 로드 내의 에어로졸 발생 기재가 개구부를 통해 중앙 기류 채널과 유체 연통하도록 관의 벽면을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 개구부를 포함하고 있다. 중앙 기류 채널의 단면적은 약 3.14㎟ 내지 약 4.52㎟이고; 적어도 하나의 개구부의 단면적은 약 0.19㎟ 내지 약 0.38㎟이다.
또한, 본 개시는 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 물품에 관한 것으로, 에어로졸 발생 물품은: 에어로졸 발생 기재의 중공 원통형 로드; 로드를 둘러싸고 있는 래퍼; 로드의 길이방향 축을 따라 연장되어 있고 에어로졸 발생 물품의 중앙 기류 채널을 정의하고 있는 중공 관을 포함하고 있다. 중공 관은 로드 내의 에어로졸 발생 기재가 개구부를 통해 중앙 기류 채널과 유체 연통하도록 관의 벽면을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 개구부를 포함하고 있다. 적어도 하나의 개구부의 단면적과 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비는 약 0.042 내지 약 0.121이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 물품이 제공되며, 에어로졸 발생 물품은: 에어로졸 발생 기재의 중공 원통형 로드; 로드를 둘러싸고 있는 래퍼; 로드의 길이방향 축을 따라 연장되어 있고 에어로졸 발생 물품의 중앙 기류 채널을 정의하고 있는 중공 관을 포함하고 있다. 중공 관은 로드 내의 에어로졸 발생 기재가 개구부를 통해 중앙 기류 채널과 유체 연통하도록 관의 벽면을 통해 연장되어 있는 복수의 개구부를 포함하고 있다. 복수의 개구부들의 누적 단면적과 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비는 약 0.042 내지 약 0.672이다.
본 발명의 추가 측면에 따르면, 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 물품이 가열실 내에서 가열되게 히터 및 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 구성되어 있는 세장형 가열실을 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공되며, 여기서 에어로졸 발생 물품은: 에어로졸 발생 기재의 중공 원통형 로드; 로드를 둘러싸고 있는 래퍼; 로드의 길이 방향 축을 따라 연장되어 있고 에어로졸 발생 물품의 중앙 기류 채널을 정의하고 있는 중공 관을 포함하고 있다. 중공 관은 로드 내의 에어로졸 발생 기재가 개구부를 통해 중앙 기류 채널과 유체 연통하도록 관의 벽면을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 개구부를 포함하고 있다.
본 발명의 일 측면을 참고하여 설명된 임의의 특징이 본 발명의 임의의 다른 측면에 동일하게 적용 가능하다는 점이 인식될 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "가열식 에어로졸 발생 물품"은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하기 위해 연소되기보다는 가열되도록 의도되는 에어로졸 발생 기재를 포함하는 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 물품을 지칭한다. 종래의 궐련은 사용자가 불꽃을 궐련의 일 말단에 적용하고 다른 말단을 통해 공기를 흡인할 때 불이 붙는다. 불꽃에 의해 제공되는 국부적인 열과 궐련을 통해 흡인된 공기 중의 산소는 궐련의 끝이 점화되게 야기하고, 생성된 연소는 흡입 가능한 연기를 발생시킨다. 대조적으로, 가열식 에어로졸 발생 물품에서, 에어로졸은 담배와 같은 향미 발생 기재를 가열하여 발생된다. 공지된 가열식 에어로졸 발생 물품은, 예를 들어 전기 가열식 에어로졸 발생 물품 및 가연성 연료 요소 또는 열원으로부터 물리적으로 분리된 에어로졸 형성 재료로의 열 전달에 의해서 에어로졸이 발생되는 에어로졸 발생 물품을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 기재"는 에어로졸을 형성할 수 있는, 휘발성 화합물을 가열 시에 방출할 수 있는 기재를 지칭한다. 본원에서 기재된 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 발생 기재에서 발생된 에어로졸은 가시적 또는 비가시적일 수 있고, 증기(예를 들어, 실온에서는 보통 액체 또는 고체인, 기체 상태에 있는 재료의 미립자)뿐만 아니라, 기체 및 응축된 증기의 액적을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "로드"는 실질적으로 다각형 단면 및 바람직하게는 원형, 계란형 또는 타원형 단면을 갖는 전반적으로 원통형 요소를 지칭하는 데 사용된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "중공 관"은 중공 관의 길이방향 축을 따라 루멘(lumen) 또는 기류 통로를 정의하고 있는 중공 세장형 요소를 나타낸다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "길이방향"은 에어로졸 발생 물품의 상류 말단과 하류 말단 사이에서 연장되어 있는 에어로졸 발생 물품의 주 길이방향 축에 대응하는 방향을 지칭한다. 사용 동안, 공기는 에어로졸 발생 물품을 통해 길이방향으로 흡인된다. 용어 "가로방향"은 길이방향 축에 수직인 방향을 지칭한다.
에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 발생 물품의 구성요소의 "단면"에 대한 임의의 언급은 달리 언급되지 않는 한 횡단면을 지칭한다. 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 발생 물품의 구성요소의 "단면적"은, 물품 또는 구성요소의 길이방향 축에 실질적으로 수직인 평면에서 측정했을 때 물품 또는 물품의 구성요소의 단면적이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "길이"는 길이방향으로의 구성요소의 치수를 지칭하고, 용어 "폭"은 가로방향으로의 구성요소의 치수를 지칭한다. 예를 들어, 원형 단면을 갖는 로드의 경우, 최대 폭은 원의 직경에 대응한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "상류" 및 "하류"는 에어로졸이 사용 중에 에어로졸 발생 물품을 통해 이송되는 방향에 대하여 에어로졸 발생 물품의 요소, 또는 요소의 일부분의 상대적 위치를 설명한다.
용어 "등가 직경"은 중공 관 내 개구부와 같은 요소의 횡단면과 동일한 표면적을 갖는 원의 직경을 나타내기 위해 본원에서 사용된다. 일반적으로, 중공 관 내 개구부의 횡단면은 임의의 형상을 가질 수 있지만, 계란형 또는 타원 형상과 같은 원형 또는 준원 형상이 바람직하다. 원형 횡단면을 갖는 개구부에 대해, 등가 직경은 개구부의 단면의 직경이다.
간략히 전술한 바와 같이, 본 발명의 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 기재의 중공 관통형 로드 및 로드를 둘러싸고 있는 래퍼를 포함하고 있다. 중공 관은 로드의 길이방향 축을 따라 연장되어 있고 에어로졸 발생 물품의 중앙 기류 채널을 정의하고 있다. 중공 관은 로드 내의 에어로졸 발생 기재가 개구부 또는 개구부를 통해 중앙 기류 채널과 유체 연통하도록 관의 벽면을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 개구부를 포함하고 있다. 복수의 개구부들의 누적 단면적과 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비는 약 0.042 내지 약 0.672이다.
에어로졸 발생 기재가 에어로졸 발생 물품의 주변부를 차지하기 때문에, 열이 에어로졸 발생 물품이 수용되어 있는 가열실의 벽면으로부터 방사상 방향으로 대류에 의해 공급될 때 실질적으로 에어로졸 발생 기재만을 가열하는 것이 용이하다. 이는, 공지된 에어로졸 발생 물품에서 때로는 최적의 에어로졸 형성 및 소비자에게 전달하기 위한 적절한 온도에 도달하지 못할 수 있는 에어로졸 발생 기재의 중심 코어로 손실되는 에너지의 잠재성을 최소화한다.
또한, 에어로졸 형성 기재와 중공 관에 의해 정의된 기류 채널 사이의 유체 연통을 확립하고, 중공 관의 벽면을 통해 형성된 개구부의 크기 및 수 또는 중공 관의 크기 또는 둘 모두를 조정함으로써, 에어로졸화 공정을 제어하는 것이 유리하게, 흡입 가능한 에어로졸을 형성하기 위해 응축될 때 가열된 증기의 기류를 효과적으로 제어함으로써 에어로졸화 공정을 제어하는 것이 유리하게는 가능하다. 소비자가 에어로졸 발생 물품의 말단을 흡인해서 물품으로부터 에어로졸을 흡인할 때, 중공 관의 벽면 내에 형성된 개구부는 가열된 증기가 중앙 기류 채널을 따라 이동하는 주류 기류 내로 흐를 수 있게 한다. 이는 유리하게는 보다 완전한 에어로졸 체적으로 이어진다.
또한, 중공 관의 벽면을 통해 형성된 개구부들의 크기 및 개수 또는 중공 관의 크기 또는 둘 모두를 조정함으로써 뿐만 아니라 중공 관의 길이를 따라 그리고 중공 관의 주변부 주위의 상이한 위치들에서 개구부를 제공함으로써, 종래의 궐련에서의 흡인과 유사한 경험을 소비자에게 제공하도록 에어로졸 발생 물품의 전체 RTD를 제어하는 것이 또한 유리하게는 가능하다.
본 발명에 따라 에어로졸 발생 물품의 중공 원통형 로드 내에 제공되어 있는 에어로졸 발생 기재는 재구성되어 있는 담배 또는 균질화된 담배의 시트를 포함하는, 담배 재료의 슈레드, 스트랜드, 또는 스트립으로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "균질화 담배 물질"은 담배 물질의 미립자의 응집에 의해 형성된 임의의 담배 물질을 포함한다. 균질화 담배 재료의 시트 또는 웹은 담배 잎몸(leaf lamina) 및 담배 잎 줄기(leaf stem) 중 하나 또는 둘 모두를 분쇄하거나 아니면 분말화하여 얻어진 미립자 담배를 응집시킴으로써 형성된다. 또한, 균질화 담배 재료는 담배 가루, 담배 미분, 및 담배의 처리, 취급 및 운송 동안에 형성된 다른 미립자 담배 부산물 중 하나 이상뿐만 아니라, 결합제, 에어로졸 형성제, 향미제, 섬유 등을 포함한 기타 다른 식물 재료와 같은 다른 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 균질화 담배 재료의 시트는 주조, 압출, 제지 공정 또는 당업계에 공지된 다른 임의의 적절한 공정에 의해 제조될 수 있다.
에어로졸 형성 재료의 연속 시트는 매끄러운 시트일 수 있다. 연속 시트는 시트의 주름 형성이 용이하도록 처리될 수 있다. 예를 들어, 연속 시트는, 홈을 가질 수 있고, 구김을 가질 수 있고, 접힐 수 있고, 텍스처링될 수 있고, 엠보싱될 수 있고, 또는 그 외에는 취약선을 제공하도록 처리되어서 주름 형성을 용이하게 할 수 있다. 연속 시트를 위한 바람직한 처리는 크림핑(crimping)이다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "크림핑된"은 복수의 실질적으로 평행한 리지(ridge) 또는 물결주름을 갖는 시트를 나타낸다. 하나 이상의 크림핑된 시트의 포함은 로드 내에서 인접한 시트 사이의 간격을 유지하는 것을 도울 수 있다.
시트는 다공성 담배 재료로 형성될 수 있다. 용어 "다공성"은 재료를 통한 공기의 통과를 허용하는 복수의 기공 또는 개구를 제공하는 재료를 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 담배 재료는 고유한 다공성 내에서 생성될 수 있어, 충분한 기공 또는 간극은 시트를 통한 공기의 흐름을 길이 방향으로 가능하게 하기 위해 각 시트의 구조 내에 제공된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 담배 재료의 각각의 시트는 원하는 다공도를 제공하기 위해 복수의 기류 구멍을 포함할 수 있다. 예를 들어, 담배 재료의 시트는 에어로졸 발생 기재의 로드의 생성 동안 기류 구멍의 패턴으로 천공될 수 있다. 기류 구멍은 시트 위에 무작위로 또는 균일하게 천공될 수 있다. 기류 구멍의 패턴은 시트의 실질적으로 전체 표면을 덮을 수 있거나, 시트의 하나 이상의 특정 구역을 덮을 수 있으며, 나머지 구역에는 기류 구멍이 없다.
담배 재료의 슈레드, 스트랜드 또는 스트립은 로드 내에 무작위로 배열될 수 있다. 대안으로서, 담배 재료의 슈레드, 스트랜드 또는 스트립은 로드의 길이방향 축과 실질적으로 평행하고 정렬될 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 기재는 에어로졸 형성제를 포함하고 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성제"는 사용 시, 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 에어로졸 발생 물품의 작동 온도에서 열적 열화에 실질적으로 내성이 있는 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물을 설명한다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 공지되어 있고, 프로필렌 글리콜, 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 포함하지만, 이에 정의되지 않는다. 바람직한 에어로졸 형성제는 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 같은 다가 알코올 또는 그들의 혼합물이며, 가장 바람직하게는 글리세린이다.
에어로졸 형성제는 액체 또는 겔로서 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 형성제는 니코틴 또는 향미제 또는 둘 모두를 더 포함하는 조성물에 제공될 수 있다.
균질화된 담배 재료는 보습제, 가소제, 향미제, 필러, 결합제 및 용매와 같은 여러가지 다른 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 물품의 중공 원통형 로드에서, 에어로졸 발생 기재는 중앙 기류 채널을 정의하고 있는 중공 관의 외부 표면 및 래퍼의 내부 표면으로부터 실질적으로 연장되어 있는 환형 공간을 차지한다. 중공형 원통형 로드의 단면은 실질적으로 환형 형상이다. 바람직한 구현예에서, 중공 원통형 로드의 단면은 실질적으로 고리 형상이고 2개의 동심원들에 의해 경계지어진 영역을 정의한다. 따라서, 외부 직경과 내부 직경은 2개의 동심원들의 직경에 대응하는 중공 원통형 로드에 대해 식별될 수 있다. 중공 원통형 로드의 용어 "방사상 두께"는 중공 원통형 로드의 단면의 외부 직경과 내부 직경 사이의 차이를 나타내기 위해 본원에서 사용된다.
에어로졸 발생 기재의 중공형 로드는, 바람직하게는 에어로졸 발생 물품의 외부 직경과 거의 동등한 외부 직경을 가진다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 기재의 로드는 적어도 5mm의 외부 직경을 가진다. 에어로졸 발생 기재의 로드는 약 5mm 내지 약 12mm, 예를 들어 약 5mm 내지 약 10mm 또는 약 6mm 내지 약 8mm의 외부 직경을 가질 수 있다. 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 기재의 로드는 7.3mm +/- 10%의 외부 직경을 가진다.
에어로졸 발생 기재의 로드는 약 5mm 내지 약 100mm의 길이를 가질 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 기재의 로드는 적어도 약 5mm, 더 바람직하게는 적어도 약 7mm의 길이를 가진다. 추가적으로 또는 대안적으로, 에어로졸 발생 기재의 로드는 바람직하게는 약 75mm 미만, 더 바람직하게는 약 50mm 미만의 길이를 가진다. 일 구현예에서, 에어로졸 발생 기재의 로드는 약 40mm의 길이를 가질 수 있다. 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 기재의 로드는 약 43mm의 길이를 가진다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 기재의 로드는 로드의 길이를 따라 실질적으로 균일한 단면을 가진다. 특히 바람직하게는, 에어로졸 발생 기재의 로드는 실질적으로 환형 단면을 가지며, 환형부의 내부 및 외부 직경은 중공형 로드의 길이방향 축을 따라 실질적으로 일정하다.
에어로졸 발생 기재의 환형부의 방사상 두께는, 일반적으로, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 또한 중앙 기류 채널을 정의하고 있는 중공 관의 크기에 의존할 것이다. 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 기재의 환형부의 방사상 두께는, 적어도 약 2mm이다. 더욱 더 바람직하게는, 에어로졸 발생 기재의 환형부의 방사상 두께는 적어도 약 2.2mm이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 에어로졸 발생 물품에서, 에어로졸 발생 기재는 래퍼에 의해 둘러싸인다. 래퍼는 다공성 또는 비-다공성 시트 재료로 형성될 수 있다. 래퍼는 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 래퍼는 종이 래퍼이다.
일부 구현예에서, 래퍼는 로드만을 둘러싼다. 다른 구현예에서, 에어로졸 발생 물품이 로드와 실질적으로 정렬된 하나 이상의 추가 구성요소를 포함하는 경우, 래퍼는 또한 하나 이상의 추가 구성 요소를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 실제로, 로드 및 임의의 추가 구성요소는 동일한 래퍼 내에 조립될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 마우스피스, 에어로졸 냉각 요소 및 중공 아세테이트 관과 같은 지지 요소 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 물품은 선형의 순차 배열로, 상술한 바와 같은 에어로졸 발생 기재의 로드, 에어로졸 발생 기재의 바로 하류에 위치되어 있는 지지 요소, 지지 요소의 하류에 위치되어 있는 에어로졸 냉각 요소, 로드를 둘러싸고 있는 래퍼, 지지 요소 및 에어로졸 냉각 요소를 포함하고 있다.
추가적으로, 또는 대안으로서, 에어로졸 발생 물품은 마우스피스 필터 또는 마우스-말단 공동을 정의하고 있는 중공 관 세그먼트, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 필터는 에어로졸 발생 물품의 하류 말단에 위치될 수 있다. 필터는 셀룰로오스 아세테이트 필터 플러그일 수 있다. 필터는 바람직한 구현예에서 길이가 약 7mm이지만, 약 5mm 내지 약 10mm의 길이를 가질 수 있다.
중공 관은 고분자 물질 또는 종이 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 중공 관 세그먼트는 압출된 플라스틱 관으로 형성될 수 있다. 대안으로서, 중공관 세그먼트는 복수의 중첩하는 종이층들, 예컨대 복수의 평행하게 권취된 종이층들 또는 복수의 나선형으로 권취된 종이층들 등으로 형성될 수 있다. 중공 관 세그먼트를 복수의 중첩하는 종이층들로 형성하면 종이 기반 중공 관의 붕괴나 변형에 대한 내성을 강화하는데 도움이 될 수 있다. 바람직하게, 하나의 이러한 중공 관은 적어도 2개의 종이층들을 포함하고 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 중공 관은 바람직하게는 11개 미만의 종이층들을 포함하고 있다.
복수의 권취된 종이층으로 중공 관을 형성하기 위한 예시적인 방법은 원통형 맨드릴을 중심으로 중첩 방식으로 복수의 실질적으로 연속적인 종이 스트립을 감싸는 단계를 포함하고 있다. 맨드럴 상에 실질적으로 연속적인 관을 형성하기 위해 스트립은 평행 방식이나 나선형 방식으로 래핑된다. 형성된 관이 예를 들어 고무 벨트를 사용해 맨드럴을 중심으로 회전됨으로써, 종이층이 연속적으로 인출되어 맨드럴 주위에 래핑될 수 있다. 형성된 관은 이어서 맨드럴의 하류에서 필요한 길이로 절단될 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 물품은 중공 관의 벽면 내로 형성된 복수의 개구부들을 포함하고 있다.
바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 개구부는 중공 관의 제1 말단으로부터 미리 결정된 거리에서 중공 관의 원주 주위에 이격된 개구부의 적어도 제1 열을 포함하고 있다. 이는 에어로졸 형성 기재로부터 중앙 기류 채널로 가열된 증기의 보다 균질한 전달을 용이하다는 점에서 유리하며, 이는 차례로 소비자에 의해 흡입된 흐름에서 응축된 에어로졸 종의 보다 균질한 분포로 이어질 수 있다.
바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 개구부는 중공 관의 원주 주위에 이격된 개구부의 적어도 제2 열을 포함하고, 개구부들의 제2 열은 개구부의 제1 열로부터 적어도 약 1cm 만큼 길이방향으로 이격되어 있다. 이는 유리하게는 에어로졸 형성 기재가 에어로졸 종의 공급원으로서 전체적으로 사용되게 한다.
일부 대안적인 구현예들에서, 복수의 개구부들은 중공 관의 벽면에 형성되어 있고, 개구부는 중공 관의 외부 표면 주위에 나선형으로 배열되어 있다. 이러한 대안적인 배열은 또한 에어로졸 형성 기재의 전체를 효율적으로 사용할 수 있게 한다.
중공 관의 외부 직경은 바람직하게는 적어도 약 2.0mm이다. 보다 바람직하게는, 중공 관의 외부 직경은 적어도 약 2.1mm이다.
추가적으로, 또는 하나의 대안으로서, 중공 관의 외부 직경은 바람직하게는 약 3mm 미만이다. 보다 바람직하게는, 중공 관의 외부 직경은 약 2.8mm 미만이다. 보다 더 바람직하게는, 중공 관의 외부 직경은 약 2.5mm 미만이다.
특히 바람직한 구현예에서, 중공 관의 외부 직경은 바람직하게는 약 2.0mm 내지 약 2.5mm이다.
바람직하게는, 중공 관의 벽면 두께는 적어도 약 0.2mm이다. 보다 바람직하게는, 중공 관의 벽면 두께는 적어도 약 0.4mm이다. 중공 관의 벽면 두께는 약 1mm 미만일 수 있다. 보다 바람직하게는, 중공 관의 벽면 두께는 약 0.8mm 미만이다. 특히 바람직한 구현예에서, 중공 관의 벽면 두께는 약 0.2mm 내지 약 1mm, 더욱 더 바람직하게는 약 0.4mm 내지 약 0.8mm이다.
바람직하게는, 개구부 또는 개구부들의 등가 직경은 적어도 약 0.5mm이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 개구부 또는 개구부들의 등가 직경은 약 0.7mm 미만이다. 이 범위 내에 있는 등가 직경을 갖는 개구부와 연관된 압력 강하는 사용 중에 가열된 증기 종이 중공 관에 의해 정의된 중앙 기류 채널 내로 쉽게 흡인되도록 하는 것임을 발견하였다.
바람직한 구현예에서, 중공 관은 적어도 약 60mmH2O의 흡인 저항(RTD)을 갖는다. 보다 바람직하게는, 중공 관은 적어도 약 70mmH2O의 흡인 저항(RTD)을 갖는다. 보다 더 바람직하게는, 중공 관은 적어도 약 80mmH2O의 흡인 저항(RTD)을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 물품은: 에어로졸 발생 기재의 중공 원통형 로드; 로드를 둘러싸고 있는 래퍼; 로드의 길이방향 축을 따라 연장되어 있고 에어로졸 발생 물품의 중앙 기류 채널을 정의하고 있는 중공 관을 포함하고 있으며, 상기 중공관은 로드 내의 에어로졸 발생 기재가 상기 개구부를 통해 중앙 기류 채널과 유체 연통하도록 상기 관의 벽면을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 개구부를 포함하고 있다. 적어도 하나의 개구부의 단면적과 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비는 약 0.042 내지 약 0.121이다.
바람직하게는, 적어도 하나의 개구부의 단면적과 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비는 적어도 약 0.05이다. 보다 바람직하게는, 적어도 하나의 개구부의 단면적과 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비는 적어도 약 0.07이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 개구부의 단면적과 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비는 바람직하게는 약 0.10 미만이다. 보다 바람직하게는, 적어도 하나의 개구부의 단면적과 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비는 약 0.08 미만이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 물품은, 에어로졸 발생 기재의 중공 원통형 로드; 로드를 둘러싸고 있는 래퍼; 로드의 길이방향 축을 따라 연장되어 있고 에어로졸 발생 물품의 중앙 기류 채널을 정의하고 있는 중공 관을 포함하고 있다. 중공 관은 로드 내의 에어로졸 발생 기재가 개구부를 통해 중앙 기류 채널과 유체 연통하도록 관의 벽면을 통해 연장되어 있는 복수의 개구부를 포함하고 있다. 복수의 개구부들의 누적 단면적과 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비는 약 0.042 내지 약 0.672이다.
이론에 얽매이고자 하지 않고, 원통형 또는 준원통형 도관과 연관된 압력 강하는 도관(푸아죄유(Hagen-Poiseuille) 법칙에 의해 제시됨)의 등가 직경의 제곱에 반비례하는 것으로 이해된다. 이와 같이, 중공 관의 벽면 내의 각 개구부와 연관된 압력 강하뿐만 아니라 중앙 기류 채널을 가로지르는 압력 강하도 각 개구부 및 중공 관의 단면적에 반비례하는 것으로 간주될 수 있다. 본 발명자들은 중공 관의 벽면에서의 단일 개구부의 단면적 및 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비, 특히 유리한 유체 역학 조건이 에어로졸 발생 물품의 사용 동안에 설정될 때, 가열된 증기 종이 중앙 기류 채널로 쉽게 흡인되고 소비자의 흡입 시 주류 기류와 혼합되는 것을 발견하였다. 이는 또한 중공 관의 벽면에 형성된 모든 개구부의 누적 단면적과 중공 관에 의해 정의된 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 특정 비율로 연장되어 있다.
또한, 상술한 범위 내에 속하도록 크기가 정해진 개구부 및 중공 관을 갖는 에어로졸 발생 물품은 바람직하게 소비자에게 종래의 궐련에서의 흡인과 매우 유사한 경험을 제공하기에 적합한 전체 RTD를 갖는다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 유형의 에어로졸 발생 물품을 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 보다 상세하게, 하나의 이러한 시스템은 에어로졸 발생 물품이 가열실 내에서 가열되게 히터 및 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 구성되어 있는 세장형 가열실을 포함하고 있는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치를 포함하고 있다.
바람직하게는, 히터는 실질적으로 원통형, 세장형 가열 요소를 포함하고, 가열실은 히터의 원주 길이방향 표면 주위에 배열되어 있다. 따라서, 사용 동안, 히터에 의해 공급되는 열 에너지는 히터의 표면으로부터 가열실 및 에어로졸 발생 물품 내로 방사상 외측으로 이동한다. 히터에 의해 공급되는 열 에너지는 에어로졸 발생 기재를 효율적으로 가열하기 위해 중공 관의 외부 표면에 도달하기만 하면 되므로, 장치에 의해 더욱 효율적으로 발생하는 열을 사용하는 것이 용이하다.
그러나, 히터 및 가열실의 다른 형상 및 구성이 대안적으로 사용될 수 있다.
히터는 복수의 개별 가열 요소들을 포함할 수 있으며, 다양한 가열 요소들은 서로 독립적으로 작동 가능하므로 상이한 요소는 에어로졸 발생 물품을 가열하기 위해 상이한 시간에 활성화될 수 있다. 예로서, 히터는 복수의 축 방향 정렬된 가열 요소를 포함할 수 있으며, 이는 히터의 길이를 따라 복수의 독립적인 가열 구역을 제공한다. 각각의 가열 요소는 히터의 전체 길이보다 상당히 작은 길이를 가질 수 있다. 따라서, 하나의 개별 가열 요소가 활성화될 때, 이는 에어로졸 발생 기재의 나머지를 실질적으로 가열하지 않고 가열 요소의 부근에서 방사상으로 위치되어 있는 에어로졸 발생 기재의 일부분에 열 에너지를 공급한다. 따라서, 에어로졸 발생 기재의 상이한 부분은 독립적으로 그리고 상이한 시간에 가열될 수 있다.
대안으로서, 또는 추가적으로, 히터는 히터의 길이방향 축 주위의 상이한 위치에서 복수의 세장형 길이방향 연장 가열 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 개별 가열 요소가 활성화될 때, 이는 가열 요소에 실질적으로 평행하고 인접하여 놓이는 에어로졸 발생 기재의 길이방향 부분에 열 에너지를 공급한다. 이러한 배열은 또한 별개의 부분에서 에어로졸 발생 기재의 독립적인 가열을 허용한다.
바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 시스템은 가열실 및 장치의 외부 사이에 배열되어 있는 절연 수단을 더 포함하여 가열식 에어로졸 발생 기재로부터의 열 손실을 감소시킨다.
본 발명은 이제 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품의 개략적인 길이방향 단면도를 나타내는, 도1의 도면을 참조하여 더 설명될 것이다.
도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품(10)은 종이 래퍼(14)에 의해 둘러싸여 있는 에어로졸 발생 기재의 중공 원통형 로드(12)를 포함하고 있다. 로드(12)는 로드 내에 실질적으로 무작위로 배열되어 있는 균질화 담배 물질의 복수의 스트랜드들 또는 스트립들을 포함하고 있다. 스트랜드는 약 1.4mm의 폭 및 적어도 약 10mm의 길이를 갖는다. 로드(12)의 외부 직경은 약 7.4mm이다. 로드의 내부 직경은 약 4.2mm이다. 로드(12)의 길이는 약 50mm이다.
또한, 에어로졸 발생 물품(10)은 로드의 길이방향 축을 따라 연장되어 있고 에어로졸 발생 물품의 중앙 기류 채널(16)을 정의하고 있는 중합체 물질로 만든 중공 관(14)을 포함하고 있다. 중공 관(14)은 약 4.2mm의 외부 직경 및 약 1mm의 벽면 두께를 갖는다. 따라서, 중공 관의 내부 직경은 약 2.2mm이고, 중앙 기류 채널의 단면적은 약 3.8㎟이다.
중공 관은, 로드(12)의 에어로졸 발생 기재와 중앙 기류 채널(16) 사이의 유체 연통을 확립하는, 관의 벽면을 통해 연장되어 있는 복수의 개구부들(18)을 포함하고 있다. 각 개구부(18)는 약 0.6mm의 직경, 및 약 0.28㎟의 단면을 갖는다. 따라서, 각 단일 개구부(18)의 단면의 면적 및 중앙 기류 채널(16)의 단면의 면적 사이의 비는 약 0.073이다.
개구부(18)는 중공 관(14)의 주변부 주위에 직경적으로 대향된 위치에 위치되어 있는 4쌍의 개구부들로서 제공된다. 인접하는 개구부들의 쌍은 서로 약 9mm의 길이방향으로 이격되어 있다. 8개의 개구부들(18)의 누적 단면적은 약 2.24㎟이다. 따라서, 개구부(18)의 누적 단면적과 중앙 기류 채널(16)의 단면의 면적 사이의 비는 약 0.59이다.
하류 말단에서, 에어로졸 발생 물품(10)은 필터(20)를 포함하고 있다.
사용시, 전술한 에어로졸 발생 물품(10)은 가열실 내의 에어로졸 발생 물품에 열을 공급하도록 구성되어 있는 히터를 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치의 세장형 가열실에 수용되어 있다. 이런 취지로, 히터는 실질적으로 원통형, 세장형 가열 요소를 포함할 수 있고, 가열실은 히터의 원주 길이방향 표면 주위에 배열되어 있다. 소비자는 에어로졸 발생 물품의 마우스 말단을 흡인하고, 공기는 대향 말단에서 에어로졸 발생 물품 내로 흡인된다. 도 1의 화살표는 중앙 기류 채널(16)을 따라 이동하는 주류 기류의 흐름 방향을 개략적으로 나타낸다.

Claims (13)

  1. 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 물품으로서, 상기 에어로졸 발생 물품은
    에어로졸 발생 기재의 중공 원통형 로드;
    상기 로드를 둘러싸고 있는 래퍼;
    상기 로드의 길이방향 축을 따라 연장되어 있고 상기 에어로졸 발생 물품의 중앙 기류 채널을 정의하고 있는 중공 관을 포함하되, 상기 중공 관은 상기 로드 내의 에어로졸 발생 기재가 개구부를 통해 상기 중앙 기류 채널과 유체 연통하도록, 상기 관의 벽면을 통해 연장되어 있는 복수의 개구부들을 포함하고;
    여기서 상기 복수의 개구부들의 누적 단면적과 상기 중앙 기류 채널의 단면적 사이의 비는 약 0.042 내지 약 0.672인, 에어로졸 발생 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개구부는 상기 중공 관의 제1 말단으로부터 미리 결정된 거리에서 상기 중공 관의 원주 주위에 이격된 개구부들의 적어도 제1 열을 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개구부는 상기 중공 관의 원주 주위에 이격된 개구부들의 적어도 제2 열을 포함하고, 상기 개구부들의 제2 열은 상기 개구부들의 제1 열로부터 적어도 약 1cm만큼 길이방향으로 이격되어 있는 것인, 에어로졸 발생 물품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개구부는 상기 중공 관의 외부 표면에 대해 나선형으로 배열되어 있는 것인, 에어로졸 발생 물품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공 관의 외부 직경은 약 2.0mm 내지 약 2.5mm인 것인, 에어로졸 발생 물품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구부 또는 개구부들의 등가 직경은 약 0.5mm 내지 약 0.7mm인 것인, 에어로졸 발생 물품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공 관의 두께는 약 0.4mm 내지 약 1mm인 것인, 에어로졸 발생 물품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공 관은 적어도 약 60mmH2O의 흡인 저항(RTD)을 갖는 것인, 에어로졸 발생 물품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개구부는 상기 중공 관의 상기 RTD의 50% 미만의 RTD를 갖는 것인, 에어로졸 발생 물품.
  10. 에어로졸 발생 물품 및 히터 및 상기 에어로졸 발생 물품이 가열실 내에서 가열되도록 상기 에어로졸 발생 물품을 수용하도록 구성되어 있는 세장형 가열실을 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템으로서, 상기 에어로졸 발생 물품은
    에어로졸 발생 기재의 중공 원통형 로드;
    상기 로드를 둘러싸고 있는 래퍼;
    상기 로드의 길이방향 축을 따라 연장되어 있고 상기 에어로졸 발생 물품의 중앙 기류 채널을 정의하고 있는 중공 관을 포함하되, 상기 중공 관은 상기 로드 내의 에어로졸 발생 기재가 개구부를 통해 상기 중앙 기류 채널과 유체 연통하도록 상기 관의 벽면을 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 개구부를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 중앙 기류 채널의 단면적은 약 3.14㎟ 내지 약 4.52㎟이고; 상기 적어도 하나의 개구부의 단면적은 약 0.19㎟ 내지 약 0.38㎟인 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 히터는 실질적으로 원통형 세장형 가열 요소를 포함하고, 상기 가열실은 상기 히터의 원주 길이방향 표면 주위에 배치되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 가열된 에어로졸 발생 기재로부터의 열 손실을 감소시키기 위해 상기 가열실과 상기 장치의 외부 사이에 배열되어 있는 절연 수단을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
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