KR20210038962A - 직조 섬유 라이너를 갖는 에어로졸 발생 장치용 마우스피스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에어로졸 발생 장치용 마우스피스(10)에 관한 것이다. 마우스피스(10)는 에어로졸을 수용하도록 구성되어 있는 유입구 부분(12) 및 에어로졸의 유출을 위해 구성되어 있는 유출구 부분(14)을 포함하고 있다. 기류 경로(16)는 유입구 부분(12)과 유출구 부분(14)을 연결하고 있다. 기류 경로(16)는 내부 벽면(18)을 포함하고 있다. 기류 경로(16)의 내부 벽면 벽면(18)은 모세관 물질(20)로 적어도 부분적으로 피막되어 있다. 모세관 물질(20)의 모세관 현상은 유입구 부분(12)을 향해 증가한다.
Description
본 발명은 에어로졸 발생 장치용 마우스피스, 마우스피스를 포함하는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 장치용 마우스피스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
액체 에어로졸 형성 기재가 기화되어 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생 장치가 공지되어 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 가열실 내에 또는 가열실 주위에 배열되어 있는 히터 요소를 향하여 액체 저장부로부터 공급된다. 발생된 에어로졸은 마우스피스를 통해 사용자를 향해 흡인된다. 마우스피스를 통한 에어로졸의 통과하는 동안, 액적은 응축으로 인해 형성될 수 있고 마우스피스의 내부 벽면에 부착된다. 이러한 응축된 액체는 마우스피스로부터 누출되어 사용자의 입술과 접촉하게 될 수 있다. 사용자의 입술과 접촉하는 액체는 사용자에게 불쾌할 수 있으므로 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 응축된 에어로졸은, 사용자에게 도달하는 원하는 에어로졸 밀도를 달성하기 위해 더 많은 액체 에어로졸 형성 기재가 기화되어야 하기 때문에, 장치의 효율을 부정적으로 손상시킨다.
응축된 에어로졸의 누출을 감소시키거나 제거하며 장치의 효율을 증가시키는 에어로졸 발생 장치용 마우스피스를 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 에어로졸 발생 장치용 마우스피스가 제공되어 있다. 마우스피스는 에어로졸을 수용하도록 구성되어 있는 유입구 부분 및 에어로졸의 유출을 위해 구성되어 있는 유출구 부분을 포함하고 있다. 기류 경로는 유입구 부분과 유출구 부분을 연결하고 있다. 기류 경로는 내부 벽면을 포함하고 있다. 기류 경로의 내부 벽면은 모세관 물질로 적어도 부분적으로 피막되어(lined) 있다. 모세관 물질의 모세관 현상은 유입구 부분을 향해 증가한다.
모세관 물질로 기류 경로의 내부 벽면을 피막하는 것은 모세관 물질이 기류 경로의 내부 벽면에 인접하여 그리고 내부 벽면과 접촉하여 배열되어 있는 것을 의미할 수 있다. 모세관 물질은, 기류 경로의 형상이 모세관 물질의 존재로 인한 작은 직경의 감소를 제외하고 모세관 물질의 존재에 의해 변하지 않도록 기류 경로의 내부 벽면의 형상을 따를 수 있다. 모세관 물질은 피부와 같은 기류 경로의 내부 벽면을 피막하여 배열될 수 있다.
용어 ‘모세관 현상’은 모세관 작용에 의해 액체, 바람직하게는 액체 에어로졸 형성 기재를 이송하는 모세관 물질의 능력을 나타낼 수 있다. 모세관 물질은 섬유상 또는 스펀지 구조를 가질 수 있다. 모세관 물질은, 바람직하게는 모세관 다발을 포함하고 있다. 예를 들어, 모세관 물질은 복수의 섬유 또는 스레드(thread) 또는 기타 미세 보어(bore) 튜브를 포함할 수 있다. 섬유 또는 스레드는 액체를 유입구 부분을 향해 운반하도록 전체적으로 정렬될 수 있다. 대안적으로, 모세관 물질은 스폰지류 또는 발포체류의 재료를 포함할 수 있다. 모세관 물질의 구조는 액체가 모세관 작용에 의해 운반될 수 있는 복수의 작은 보어 또는 튜브를 형성할 수 있다. 모세관 물질은 임의의 적합한 재료 또는 재료의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 물질의 예는 스폰지 또는 발포체 재료, 섬유 또는 소성된 분말 형태의 세라믹계 또는 흑연계 재료, 발포된 금속 또는 플라스틱 재료, 예를 들면 초산 셀룰로오스, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 에틸렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은 방사되거나 압출된 섬유로 이루어져 있는 섬유상 재료이다. 일반적으로, 모세관 물질은 세라믹, 탄소, 직물 또는 플라스틱 중 하나 이상으로 만들어질 수 있다. 모세관 물질은 상이한 액체 물성과 함께 사용되기 위해 임의의 적합한 모세관 현상 및 다공질을 가질 수 있다.
모세관 물질의 모세관 현상의 증가는 마우스피스의 유입구 부분의 방향으로 모세관 물질을 압축하여 달성될 수 있다. 모세관 물질의 모세관 현상은 모세관 물질의 밀도를 증가시켜서 증가될 수도 있다. 모세관 물질의 밀도는 모세관 물질을 압축하여 또는 물질 특성 자체에 의해 증가될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 적어도 두 개의 모세관 물질이 서로 인접하게 그리고 서로 유체 연결되어 제공될 수 있다. 모세관 물질은 마우스피스의 길이방향 축을 따라 배열될 수 있다. 물질들의 개별 모세관 현상(capillarities)은 마우스피스의 유입구 부분을 향하여, 예를 들어 물질의 밀도 중 하나 이상에 의해 또는 상이한 물질을 사용하여 증가할 수 있다. 모세관 물질이 기류 채널의 내부 벽면을 최적으로 피막하기 위한 단일 직조 섬유 관으로서 제공되는 구현예가 특히 바람직하다. 액체는 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도율, 비등점 및 증기압을 포함하지만 이에 한정되지 않는 물성을 가지며, 이러한 물성은 액체가 모세관 작용에 의해 모세관 물질을 통해 이송될 수 있게 한다. 모세관 물질은 에어로졸 형성 기재를 유입구 부분을 향하여 운반하도록 구성될 수 있다.
기류 채널의 내부 벽면을 모세관 물질로 피막하여, 응축된 에어로졸의 누출이 방지될 수 있다. 이와 관련하여, 마우스피스의 유입구 부분에서 마우스피스로 진입하는 에어로졸은 마우스피스를 통과하는 동안 냉각될 수 있다. 에어로졸의 냉각은 응축 및 이에 따라 액적의 형성을 초래할 수 있다. 이들 방울은 어느 정도 바람직할 수 있다. 그러나, 방울은 기류 채널의 내부 벽면과 접촉하게 될 수 있고 내부 벽면에 부착될 수 있다. 이들 방울은 축적되고 일부 지점에서 마우스피스의 유출구 부분 밖으로 누출될 수 있다. 모세관 물질은 방울들이 내부 벽면과 접촉하게 되는 방울을 연행하여 유출구 부분 밖으로 누출되는 것을 방지한다. 또한, 모세관 물질은 기류 채널의 내부 벽면 상의 방울 축적을 방지한다.
또한, 본 발명의 모세관 물질은 마우스피스의 유입구 부분을 향해 증가하는 모세관을 갖는다. 더 높은 모세관 현상은 액체에 작용하는 모세관력이 증가됨을 의미한다. 따라서, 본 발명에서 모세관 물질에 의해 연행된 액적은 모세관력에 의해 유입구 부분을 향해 대부분 흐를 수 있다. 본 발명의 측면은 마우스피스의 유출구 부분으로부터 액체 에어로졸 형성 기재의 누출을 방지하는 것을 더 도울 수 있다. 또한, 마우스피스는 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 에어로졸 발생 장치의 본체에 부착될 수 있거나 부착 가능할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 가열실 및 에어로졸 발생용 마우스피스의 유입구 부분에 인접한 분무기를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재를 마우스피스의 유입구 부분을 향해 그리고 에어로졸 발생 장치의 가열실을 향해 후방으로 채널링하여, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생을 위해 재차 기화되어 효율을 증가시킬 수 있다. 마우스피스가 본체에 부착, 특히 영구적으로 부착되어 있으면, 모세관 물질은 분무기에 가까운 연행된 액체 에어로졸 형성 기재를 위킹하기 위해 가열실 내로 도달할 수 있다.
심지어 모세관 물질에 의해 마우스피스의 유입구 부분을 향해 위쪽으로 위킹되기도 전에, 응축된 액체가 다시 에어로졸화될 수 있다. 이와 관련하여, 모세관 물질의 표면 에너지는, 바람직하게는 표면 에너지 증가 코팅층에 의해 증가될 수 있다. 모세관 물질의 증가된 표면 에너지는 습윤성 및 모세관 물질의 표면에 대한 액체의 접착성을 증가시킬 수 있다. 액체의 표면 장력은 감소될 수 있으며, 이는 요구되는 에어로졸화 에너지를 낮출 수 있다. 이는 응축된 액체를 유지하는 것을 도울 수 있다. 또한, 감소된 표면 장력은 응축된 액체를 에어로졸화 지점으로 가져와서 더 많은 에어로졸이 마우스피스의 유출구 부분을 통해 마우스피스를 떠날 수 있다.
모세관 물질을 직조 섬유 관으로서 제공하여, 응축된 에어로졸의 연행은 에어로졸과 접촉하게 되는 모세관 물질의 표면을 증가시킴으로써 향상될 수 있다. 직조 섬유 관은 또한 직조 섬유 라이너로서 나타낼 수 있다. 직조 섬유 관은 직조되지 않은 섬유 관 또는 섬유 라이너로 대체될 수 있다. 모세관 물질의 증가된 표면은 마우스피스의 유입구 부분을 향해 모세관 작용을 증가시킬 수 있다. 또한, 모세관 물질로 기류 채널의 내부 벽면을 피막하는 것은 모세관 물질로서 직조 섬유 관을 사용하여 단순화된다.
직조 섬유 관의 섬유 밀도는 유입구 부분을 향해 증가할 수 있다. 섬유 밀도를 증가시킴으로써, 모세관 물질의 모세관 현상이 증가될 수 있다. 섬유 밀도는 마우스피스의 유입구 부분을 향해 모세관 물질을 압축하여 증가될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 모세관 물질의 섬유 밀도는 마우스피스의 길이방향 축을 따라 서로 인접하여 적어도 2개의 모세관 물질들을 제공하여 증가될 수도 있고, 여기서 마우스피스의 유입구 부분에 더 가깝게 배열되어 있는 모세관 물질은 마우스피스의 유출구 부분에 더 가까운 모세관 물질보다 더 높은 섬유 밀도를 갖는다.
모세관 물질은 기류 경로의 내부 벽면의 전체 원주를 피막할 수 있다. 모세관 물질의 표면은 기류 경로의 내부 벽면의 전체 원주를 피막하여 최대화될 수 있다. 따라서, 마우스피스의 유입구 부분을 향해 응축된 액체를 이송하는 모세관 작용이 향상될 수 있고 응축 누출이 최소화될 수 있다.
유출구 부분에서의 기류 경로의 직경은 유입구 부분에서의 기류 경로의 직경보다 클 수 있다. 기류 경로의 이러한 형상은 기류 경로의 내부 벽면과 접촉하게 되는 응축된 에어로졸을 최소화할 수 있다. 기류의 이러한 형상을 달성하기 위해, 유입구 부분에 인접하는 모세관 물질은 유출구 부분을 유출구 부분의 직경보다 작은 직경을 갖는 유입구 부분을 제공하여 유출구 부분에 인접한 것보다 반경 방향으로 더 압축되어 모세관 물질의 두께가 상류를 향해 감소할 수 있다. 이는 유입구 부분의 방향으로 모세관 물질의 모세관 현상을 증가를 초래할 수 있다. 따라서 모세관 작용에 의해 마우스피스의 유입구 부분의 방향으로 액체 에어로졸 형성 기재 상의 흐름이 최적화될 수 있다. 특정 예로서, 기류 경로는 원뿔 형상을 가질 수 있으며, 여기서 유출구 부분에서의 기류 경로의 직경은 유입구 부분에서의 기류 경로의 직경보다 클 수 있다.
모세관 물질은 기류 경로의 내부 벽면 상에 코팅된 코팅층(coating)으로서 구성될 수 있다. 코팅층으로서 모세관 물질을 제공하는 것은 모세관 물질의 적용을 단순화할 수 있다. 또한, 기류 채널의 내부 벽면은 모세관 물질로 균일하게 피막될 수 있다.
전술한 바와 같은 표면 에너지 증가 코팅층은 기류 경로 또는 모세관 물질 또는 둘 모두의 내부 벽면에 제공될 수 있다. 기류 채널의 내부 벽면 상에 특히 모세관 물질 상에 도포된, 표면 에너지 증가 코팅층은 응축된 에어로졸의 연행을 증가시킬 수 있다. 그런 다음, 응축된 에어로졸은 모세관 작용에 의해 마우스피스의 유입구 부분을 향해 운반될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 식물계 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는, 가열될 때 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 비-담배 함유 물질을 대안적으로 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 물질을 포함할 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 사용 시, 조밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 장치의 작동 온도에서 열적 열화에 실질적으로 저항하는 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물이다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 잘 공지되어 있으며, 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 한정되지 않는다. 에어로졸 형성제는 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올 또는 그의 혼합물일 수 있다. 에어로졸 형성제는 프로필렌 글리콜일 수 있다. 에어로졸 형성제는 글리세린 및 프로필렌 글리콜 둘 모두를 포함할 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 물, 용매, 에탄올, 식물 추출물, 및 천연 또는 인공 향료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 약 0.5% 내지 약 10%, 예를 들어 약 2%의 니코틴 농도를 가질 수 있다.
본 발명은 또한, 에어로졸 발생 장치에 관한 것이고, 여기서 상기 에어로졸 발생 장치는:
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주위 공기가 상기 장치 내로 흡인될 수 있도록 구성되어 있는 공기 유입구,
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액체 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 액체 저장부, 및
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흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 분무기를 갖는 가열실을 포함하는, 상기 본체,
본원에서 사용되는 바와 같이, ‘에어로졸 발생 장치’는 에어로졸 형성 기재와 상호 작용해서 에어로졸을 발생시키는 장치에 관한 것이다. 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 형성 기재와 상호작용해서 사용자의 입을 통해 사용자의 폐 속으로 직접 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키는 흡연 장치일 수 있다. 장치는 전기 가열식 흡연 장치일 수 있다.
장치는, 바람직하게, 사용자가 한 손의 손가락들 사이에 쥐는 데 편안한 휴대용 또는 핸드헬드 장치이다. 장치는 실질적으로 원통 형상일 수 있으며, 그 길이가 70mm 내지 120mm이다. 장치의 최대 직경은 바람직하게 10mm 내지 20mm이다. 한 구현예에서, 장치는 다각형 단면을 가지고, 한 면 상에 형성된 돌출 버튼을 가진다. 본 구현예에서, 장치의 직경은, 평평한 면으로부터 대향하는 평평한 면까지 취한 경우 12.7mm 내지 13.65mm; 에지로부터 대향하는 에지까지 취한 경우(즉, 장치의 일측 상의 두 개의 면의 교차점으로부터 다른 측 상의 대응하는 교차점까지 취한 경우) 13.4 내지 14.2, 버튼의 상부로부터 대향하는 바닥의 평평한 면까지 취한 경우 14.2mm 내지 15mm이다.
에어로졸 발생 장치의 분무기는 액체 에어로졸 형성 기재를 분무해서, 에어로졸을 형성하도록 제공되어 있으며, 이는 차후에 사용자에 의해 흡입될 수 있다. 분무기는 가열 요소를 포함할 수 있으며, 이 경우 분무기는 증발기로서 표시될 것이다. 일반적으로, 분무기는 액체 에어로졸 형성 기재를 분무할 수 있는 임의의 장치로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 분무기는 액체 에어로졸 형성 기재를 분무하기 위해 벤투리(Venturi) 효과에 기초하여 네뷸라이저(nebulizer) 또는 분무기 노즐을 포함할 수 있다. 따라서, 액체 에어로졸 형성 기재의 분무화는 비-열 에어로졸화 기술에 의해 실현될 수 있다. 진동 요소, 진동 메쉬, 피에조 구동식 네뷸라이저 또는 표면 탄성파 에어로졸화를 갖는 기계적으로 진동하는 증발기가 사용될 수 있다.
바람직하게는, 분무기는 공급된 양의 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터를 포함하는 증발기로서 구성되어 있다. 히터는 에어로졸을 형성하기 위해 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하고 액체 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부를 기화시키는 데 적합한 임의의 장치일 수 있다. 히터는 예시적으로, 코일 히터, 모세관 히터, 메쉬 히터 또는 금속판 히터일 수 있다. 히터는 전력을 수신하고 수신된 전력의 적어도 일부를 열 에너지로 변환하는 저항성 히터일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 히터는 시간 가변 자기장에 의해 유도 가열되는 서셉터일 수 있다. 히터는 단일의 가열 요소만 포함하거나 복수의 가열 요소를 포함할 수 있다. 가열 요소 또는 요소들의 온도는 바람직하게 전기 회로에 의해 제어된다.
적어도 하나의 히터는 바람직하게는 전기 저항 물질을 포함한다. 적절한 전기 저항성 물질은: 도핑된 세라믹과 같은 반도체, “도전성” 세라믹(예컨대, 이규화 몰리브덴 등), 탄소, 흑연, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 재료와 금속 재료로 만들어진 복합 재료를 포함하되 이에 한정되지 않는다. 이러한 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 적합한 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 실리콘 카바이드를 포함한다. 적합한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족의 금속을 포함한다. 적합한 금속 합금의 예는 스테인리스 스틸, 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸, Ti금속® 기반 초함금 및 철-망간-알루미늄계 합금을 포함한다. 복합 물질에 있어서, 전기 저항성 물질은 에너지 전달의 동역학 및 요구되는 외부 물리화학적 특성에 따라 선택적으로 절연 물질에 매립되거나, 절연 물질로 캡슐화되거나 코팅되거나, 그 반대로 될 수 있다.
증발기의 작동을 제어하기 위해, 에어로졸 발생 장치는, 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서와 같은 마이크로프로세서를 포함할 수 있는 전기 회로를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서는 제어기의 일부일 수 있다. 전기 회로는 추가 전자 부품을 포함할 수 있다. 전기 회로는 증발기로의 전력 공급을 조절하도록 구성될 수 있다. 전력은 장치가 활성화된 후 증발기에 연속적으로 공급될 수 있거나 간헐적으로, 예컨대 퍼프할 때마다(puff-by-puff basis) 공급될 수 있다. 전력은 전류의 펄스 형태로 증발기에 공급될 수 있다. 전기 회로는 증발기의 전기 저항을 모니터링하고, 바람직하게 증발기의 전기 저항에 따라 증발기로의 전력 공급을 제어하도록 구성될 수도 있다.
장치는 본체 내부에 전력 공급부, 통상적으로 배터리를 포함할 수 있다. 대안으로서, 전력 공급부는 커패시터와 같은 전하 저장 장치의 다른 형태일 수 있다. 전력 공급부는 재충전을 요구할 수 있고 하나 이상의 흡연 경험을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다; 예를 들면, 전력 공급부는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배수인 기간 동안 에어로졸을 연속적으로 발생시키기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 정해진 수의 퍼프 또는 개별적인 히터의 활성화를 제공하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 장치의 하우징의 벽면, 바람직하게는 증발기에 대향하는 벽면, 바람직하게는 하단 벽면에는 적어도 하나의 반-개방(semi-open) 유입구가 제공되어 있다. 반-개방 유입구는 바람직하게는 공기가 에어로졸 발생 장치에 진입하게 한다. 공기 또는 액체는 반-개방 유입구를 통해 에어로졸 발생 장치를 나가는 것이 방지될 수 있다. 반-개방 유입구는, 일 방향으로는 공기에 대해서만 투과성이지만, 반대 방향으로는 기밀성 및 액밀성인, 예를 들어 반-투과성 막일 수 있다. 반-개방 유입구는 또한, 예를 들어 일 방향 밸브일 수 있다. 바람직하게는, 반-개방 유입구는 특정한 조건, 예를 들어 에어로졸 발생 장치의 최소 함몰 또는 밸브나 막을 통과하는 공기의 용적이 충족되는 경우에만 공기가 유입구를 통과하도록 한다.
증발기의 작동은 퍼프 검출 시스템에 의해 유발될 수 있다. 대안적으로, 증발기는 온-오프 버튼을 누름으로써 유도되어, 사용자의 퍼프 지속 동안 유지될 수 있다. 퍼프 검출 시스템은 센서로서 제공될 수 있고, 이는 기류 속도를 측정하기 위해 기류 센서로서 구성될 수 있다. 기류 속도는 사용자에 의해 시간 당 에어로졸 발생 장치의 기류 경로를 통해 흡인되는 공기의 양을 특성화하는 파라미터이다. 퍼프의 개시는 기류가 미리 결정된 임계값을 초과할 때 기류 센서에 의해 검출될 수 있다. 개시는 또한 사용자가 버튼을 활성화할 때에도 검출될 수 있다.
센서는 또한, 퍼프 동안 사용자에 의해 장치의 기류 경로를 통해 흡인되는 에어로졸 발생 장치 내측의 공기의 압력을 측정하기 위한 압력 센서로서 구성될 수 있다. 센서는 에어로졸 발생 장치의 외측의 주변 공기의 압력과 사용자에 의해 장치를 통해 흡인되는 공기의 압력 사이의 압력 차이 또는 압력 강하를 측정하도록 구성될 수 있다. 공기의 압력은 공기 유입구, 장치의 마우스피스, 가열실 또는 공기가 흐르는 에어로졸 발생 장치 내부의 임의의 다른 통로 또는 챔버에서 검출될 수 있다. 사용자가 에어로졸 발생 장치를 흡인할 때, 음압이나 진공이 장치 내측에 발생될 수 있으며, 여기서 음압은 압력 센서에 의해 검출될 수 있다. 용어 “음압”은 주변 공기의 압력보다 상대적으로 낮은 압력으로서 이해되어야 한다. 즉, 사용자가 장치를 흡인할 때, 장치를 통해 흡인되는 공기는 장치 외측의 주변 공기의 압력보다 더 낮은 압력을 가진다. 퍼프의 개시는 압력 차이가 미리 결정된 임계값을 초과하는 경우 압력 센서에 의해 검출될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 장치의 본체에 배열되어 있는 액체 저장부에 저장될 수 있다. 액체 저장부는 임의의 적합한 형상 및 크기일 수 있다. 예를 들어, 액체 저장부는 실질적으로 원통형일 수 있다. 액체 저장부의 단면은, 예를 들어 실질적으로 원형, 타원형, 정사각형 또는 직사각형일 수 있다.
액체 저장부는 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 하나 이상의 측벽을 포함할 수 있다. 베이스와 하나 이상의 측벽면은 일체로 형성될 수 있다. 베이스와 하나 이상의 측벽면은 서로 부착되거나 고정된 별개의 요소일 수 있다. 하우징은 강성 하우징일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘강성 하우징’은 자기 지지형 하우징을 의미하도록 사용된다. 액체 저장부의 강성 하우징은 에어로졸 발생 수단에 대한 기계적 지지를 제공할 수 있다. 액체 저장부는 하나 이상의 가요성 벽면을 포함할 수 있다. 가요성 벽면은 액체 저장부에 저장된 액체 에어로졸 형성 기재의 용적에 맞춰지도록 구성될 수 있다. 액체 저장부의 하우징은 임의의 적합한 물질을 포함할 수 있다. 액체 저장부는 실질적으로 유체 불투과성 물질을 포함할 수 있다. 액체 저장부의 하우징은 투명 또는 반투명 부분을 포함할 수 있어서, 액체 저장부에 저장된 액체 에어로졸 형성 기재가 하우징을 통해 사용자에게 보일 수 있게 된다. 액체 저장부는 액체 저장부 내에 저장된 에어로졸 형성 기재가 주변 공기로부터 보호되도록 구성될 수 있다. 액체 저장부는 액체 저장부 내에 저장된 에어로졸 형성 기재가 빛으로부터 보호되도록 구성될 수 있다. 이는 기재의 저하 위험을 감소시킬 수 있고, 높은 레벨의 위생을 유지할 수 있다.
액체 저장부는 실질적으로 밀봉될 수 있다. 액체 저장부는 액체 저장부로부터 에어로졸 발생 장치로 흐르도록 액체 저장부에 저장된 액체 에어로졸 형성 기재에 대한 하나 이상의 유출구들을 포함할 수 있다. 액체 저장부는 하나 이상의 반-개방 유입구를 포함할 수 있다. 이는 주변 공기가 액체 저장부로 진입하게 할 수 있다. 하나 이상의 반-개방 유입구들은 주변 공기가 액체 저장부로 들어가도록 투과성이고 액체 저장부 내부의 공기 및 액체가 액체 저장부를 떠나는 것을 실질적으로 방지하도록 불투과성인, 반투과성 막 또는 일방향 밸브일 수 있다. 하나 이상의 반-개방 유입구는 특정 조건 하에서 공기가 액체 저장부로 통과할 수 있게 할 수 있다. 액체 저장부는 에어로졸 발생 장치의 본체에 영구적으로 배열될 수 있다. 액체 저장부는 재충진용일 수 있다. 액체 저장부는 교체 가능한 액체 저장부로서 구성될 수 있다. 액체 저장부는 교체 가능한 카트리지의 일부일 수 있거나 또는 교체 가능한 카트리지로서 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 카트리지를 수용하도록 구성될 수 있다. 새로운 카트리지는, 초기 카트리지가 소모될 때 에어로졸 발생 장치에 부착될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 설명에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 기재를 함유하는 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 에어로졸 발생 장치용 마우스피스를 제조하는 방법에 관한 것이며, 본 방법은 이하의 단계들을 포함하고 있다:
i.
에어로졸을 수용하도록 구성되어 있는 유입구 부분, 상기 에어로졸의 유출을 위해 구성되어 있는 유출구 부분, 및 상기 유입구 부분과 상기 유출구 부분을 연결하는 기류 경로를 포함하는 마우스피스를 제공하고, 상기 기류 경로는 내부 벽면을 포함하는, 단계,
ii.
상기 기류 경로의 내부 벽면을 모세관 물질로 적어도 부분적으로 피막하고, 상기 모세관 물질의 모세관 현상은 상기 유입구 부분을 향하여 증가하는, 단계.
일 측면과 관련하여 설명된 특징은 본 발명의 다른 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 추가로 설명될 것이며:
도 1은 본 발명에 따른 마우스피스의 한 구현예의 예시적인 단면도를 보여주고 있고,
도 2는 본 발명에 따른 마우스피스의 추가 구현예의 예시적인 단면도를 보여주고 있고,
도 3은 본 발명에 따른 마우스피스 내의 모세관 물질로서 사용되는 직조 섬유 관의 예시적인 도면을 보여주고 있고, 그리고
도 4는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 한 구현예의 예시적인 단면도를 보여주고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마우스피스의 한 구현예의 예시적인 단면도를 보여주고 있고,
도 2는 본 발명에 따른 마우스피스의 추가 구현예의 예시적인 단면도를 보여주고 있고,
도 3은 본 발명에 따른 마우스피스 내의 모세관 물질로서 사용되는 직조 섬유 관의 예시적인 도면을 보여주고 있고, 그리고
도 4는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 한 구현예의 예시적인 단면도를 보여주고 있다.
도 1은 에어로졸 발생 장치에 대한 본 발명에 따른 마우스피스(10)를 보여주고 있다. 마우스피스(10)는 유입구 부분(12)을 포함하고 있다. 유입구 부분(12)은 에어로졸이 마우스피스(10)로 들어가도록 구성되어 있다. 유입구 부분(12)은 이 목적을 위한 개구부로서 바람직하게 구성되어 있다. 유입구 부분(12)은 마우스피스(10)의 상류 또는 원위 말단에 배열되어 있다. 유출구 부분(14)은 유입구 부분(12)에 대향하여 제공되어 있다. 유출구 부분(14)은 마우스피스(10)의 마우스 말단일 수 있으며, 이는 에어로졸 흡입용 사용자의 입술과 접촉할 수 있다. 유출구 부분(14)은 마우스피스(10) 밖으로 에어로졸의 유출을 가능하게 하도록 구성되어 있다. 유출구 부분(14)은 마우스피스(10)의 하류 말단에 배열되어 있다. 유출구 부분(14)은 바람직하게 마우스피스(10)의 근위 말단에 배열되어 있다.
도 1은 유입구 부분(12)과 유출구 부분(14) 사이에 배열되어 있는 기류 채널(16)을 더 보여주고 있다. 기류 채널(16)은 유입구 부분(12)과 유출구 부분(14) 사이에서 기류, 특히 에어로졸의 흐름을 허용한다. 도 1에 도시된 구현예에서 기류 채널(16)은 중공 관형 형상을 갖는다. 기류 채널(16)의 단면은 바람직하게는 원형이다. 따라서, 기류 채널(16)은 바람직하게는 원통형 형상을 갖는다. 기류 채널(16)은 기류 채널(16)의 내부와 마주하는 내부 벽면(18)을 갖는다. 내부 벽면(18)은 마우스피스(10)의 길이방향 축 주위에 배열되어 있다. 마우스피스(10)의 길이방향 축은 기류 채널(16)의 길이방향 축과 동일할 수 있다. 기류 채널(16)은 또한 마우스피스(10)의 길이방향 축에 대해 오프셋될 수 있다.
기류 채널(16)의 내부 벽면(18)은 모세관 물질(20)로 피막되어 있다. 도 1에 도시된 모세관 물질(20)은 기류 채널(16)의 완전한 원주를 피막한다. 즉, 기류 채널의 전체 내부 벽면(18)은 도 1에 도시된 구현예에서 모세관 물질(20)로 피막되어 있다. 그러나, 원한다면, 기류 채널(16)의 내부 벽면(18)의 일부만이 모세관 물질(20)로 피막될 수 있다. 예를 들면, 원하는 정도의 응축 연행을 달성하기 위해 모세관 물질(20)로 전체 내부 벽면(18)을 피막할 필요가 없을 수 있다. 모세관 물질(20)은 모세관 물질(20)과 접촉하게 되는, 기류 채널(16)을 통과하는 에어로졸에 형성된 액적을 연행하도록 구성되어 있다. 액적들은 모세관 물질(20)에 의해 침지될 수 있다. 또한, 연행된 액체는 모세관 작용에 의해 모세관 물질(20)을 통해 이송될 수 있다. 모세관 물질(20)은 바람직하게는, 기류 채널(16)의 내부 벽면(18)을 피막하기 위해 기류 채널(16) 내에 최적으로 삽입될 수 있는 직조 섬유 관으로서 제공되어 있다.
모세관 물질(20)의 모세관 현상은 유입구 부분(12)의 방향으로 증가한다. 따라서, 에어로졸 형성 기재의 응축된 액적은 유입구 부분(12)의 방향으로 모세관 물질(20)에 의해 위킹될 수 있다. 유입구 부분(12)의 영역에서 모세관 물질(20)의 증가된 모세관 현상은 액체가 유입구 부분(12)을 향해 흡인되도록 유입구 부분(12)으로부터 더 멀리 액체 에어로졸 형성 기재에 대한 흡입 효과를 생성할 수 있다.
도 2는 기류 채널(16)이 원뿔 형상을 갖고, 기류 채널(16)이 유입구 부분(12)의 방향으로 테이퍼진, 추가 구현예를 보여주고 있다. 기류 채널(16)의 원뿔 형상은 액체의 누출을 방지하기 위해 유출구 부분(14)으로부터 멀어지게 연행된 액체를 위킹하는 것을 도울 수 있다. 이와 관련하여, 유입구 부분(12)에 인접한 기류 채널(16)의 내부 벽면(18)을 피막하는 모세관 물질(20)은, 유출구 부분(14)에 인접하는 것보다 더 방사상 방향으로 압축되어, 유입구 부분(12)을 향해 모세관 물질(20)의 밀도를 증가시킬 수 있다. 모세관 물질(20)의 밀도가 증가하면 모세관 물질(20)의 모세관 현상이 증가할 수 있다.
도 3은 직조 섬유 관의 형태인 모세관 물질(20)의 일례를 보여주고 있다. 모세관 물질(20)은 바람직하게는 기류 채널(16) 내에 삽입되고 기류 채널(16)의 내부 벽면(18)이 피막되도록 처리될 수 있다. 기류 채널(16) 내로 삽입 후에 직조 섬유 관을 가열하는 것과 같은 처리가, 직조 섬유 관을 기류 채널(16)의 내부 벽면(18)에 접합하는 데에 사용될 수 있다. 직조 섬유 관은, 직조 섬유 관이 기류 채널(16)의 형상에 적응할 수 있도록 가요성일 수 있다. 직조 섬유 관이 도 2에 도시된 바와 같이 원뿔형 기류 채널(16) 내에 삽입되는 경우, 모세관 물질(20)을 포함하는 직조 섬유 관은 또한 원뿔 형상을 가질 것이다. 이 경우, 모세관 물질(20)의 섬유 밀도는 유입구 부분(12)을 향해 증가하여 유입구 부분(12)을 향해 모세관 현상을 증가시킬 것이다.
도 4는 전술한 바와 같은 마우스피스(10)와 본체(22)를 갖는 에어로졸 발생 장치를 보여주고 있다. 마우스피스(10)는 본체(22)에 부착되거나 또는 부착 가능할 수 있다. 본체(22)는 바람직하게는 가열실(24)을 포함하고 있으며, 여기서 증발기는 흡입 가능한 에어로졸의 발생을 위해 가열실(24) 내에 또는 가열실 주위에 배열되어 있다. 에어로졸 발생을 위해 가열실(24)에 사용되는 액체 에어로졸 형성 기재는 액체 저장부(26)에 저장될 수 있다. 액체 저장부(26)는 본체(22)에 영구적으로 고정될 수 있거나 교체 가능한 카트리지로서 제공될 수 있다.
도 4는 또한 증발기에 전력을 공급하기 위한 배터리와 같은 전력 공급부(28)를 보여주고 있다. 전기 회로(30)는 전력 공급부(28)로부터 증발기를 향해 전기 에너지의 공급을 제어할 수 있다. 도 4에 도시되어 있지 않은 공기 유입구는 주위 공기가 장치에 진입할 수 있게 한다. 공기는 에어로졸 발생을 위해 공기 유입구로부터 가열실(24)을 향하여 흐른다. 에어로졸이 발생된 후, 에어로졸은 마우스피스(10)의 유입구 부분(12)에 의해 마우스피스(10) 내로 흐른다. 에어로졸은 사용자가 흡입하기 위해 마우스피스(10)의 기류 채널(16)을 통해 그리고 마우스피스의 유출구 부분(14)을 향해 계속해서 통과한다. 상술한 바와 같이, 응축된 에어로졸 형성 기재의 누출은 기류 채널(16)의 내부 벽면(18)을 모세관 물질(20)로 피막하여 방지된다. 또한, 모세관 물질(20)은 모세관 물질(20)에 의해 연행된 응축된 액체가 모세관 작용에 의해 유입구 부분(12)을 향해 대부분 위킹되도록 유입구 부분(12)의 방향으로 더 높은 모세관 현상을 갖는다. 모세관 물질(20)의 이러한 구성은 응축된 에어로졸의 누출 방지를 향상시킬 뿐만 아니다. 모세관 물질(20)의 이러한 구성은 또한 에어로졸 발생 장치의 가열실(24)을 향해 다시 액체 에어로졸 형성 기재의 채널링을 가능하게 한다. 이어서, 응축된 기재는 에어로졸 발생 기재의 사용이 최적화되도록 가열실(24)에서 다시 기화될 수 있다.
Claims (11)
- 에어로졸 발생 장치용 마우스피스로서, 상기 마우스피스는:
에어로졸을 수용하도록 구성되어 있는 유입구 부분,
상기 에어로졸의 유출을 위해 구성되어 있는 유출구 부분, 및
상기 유입구 부분과 상기 유출구 부분을 연결하는 기류 경로를 포함하고, 상기 기류 경로는 내부 벽면을 포함하고,
상기 기류 경로의 내부 벽면은 모세관 물질로 적어도 부분적으로 피막되어(lined) 있고, 상기 모세관 물질의 모세관 현상은 상기 유입구 부분을 향해 증가하는, 마우스피스. - 제1항에 있어서, 상기 모세관 물질은 직조 섬유 관인 것인, 마우스피스.
- 제2항에 있어서, 상기 직조 섬유 관의 섬유 밀도는 상기 유입구 부분을 향해 증가하는 것인, 마우스피스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관 물질은 상기 기류 경로의 내부 벽면의 전체 원주를 피막하는 것인, 마우스피스.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유출구 부분에서의 기류 경로의 직경은 상기 유입구 부분에서의 기류 경로의 직경보다 큰 것인, 마우스피스.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기류 경로는 원뿔 형상을 가지고, 상기 유출구 부분에서의 기류 경로의 직경은 상기 유입구 부분에서의 기류 경로의 직경보다 큰 것인, 마우스피스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관 물질은 상기 기류 경로의 내부 벽면 상에 코팅된 코팅층(coating)으로서 구성되어 있는 것인, 마우스피스.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 에너지 증가 코팅층은 상기 기류 경로 또는 상기 모세관 물질의 내부 벽면 또는 상기 기류 경로 및 상기 모세관 물질의 내부 벽면 상에 제공되어 있는 것인, 마우스피스.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관 물질은 세라믹, 탄소, 직물 또는 플라스틱 중 하나 이상으로 만들어진 것인, 마우스피스.
- 에어로졸 발생 장치로서, 상기 에어로졸 발생 장치는:
본체로서:
o 주위 공기가 상기 장치 내로 흡인될 수 있도록 구성되어 있는 공기 유입구,
o 액체 에어로졸 형성 기재를 유지하기 위한 액체 저장부, 및
o 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 분무기를 갖는 가열실을 포함하는, 상기 본체,
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 마우스피스를 포함하고, 상기 마우스피스는 상기 본체에 부착되거나 부착 가능하도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
- 에어로졸 발생 장치용 마우스피스를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은:
i. 에어로졸을 수용하도록 구성되어 있는 유입구 부분, 상기 에어로졸의 유출을 위해 구성되어 있는 유출구 부분, 및 상기 유입구 부분과 상기 유출구 부분을 연결하는 기류 경로를 포함하는 마우스피스를 제공하는 단계로서, 상기 기류 경로는 내부 벽면을 포함하는, 단계,
ii. 상기 기류 경로의 내부 벽면을 모세관 물질로 적어도 부분적으로 피막하는 단계로서, 상기 모세관 물질의 모세관 현상은 상기 유입구 부분을 향해 증가하는, 단계를 포함하는, 방법.
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