KR20210155093A - 무화량이 향상된 에어로졸 발생 물품 - Google Patents

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Abstract

무화량이 향상된 에어로졸 발생 물품이 제공된다. 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품은, 매질부, 매질부의 하류에 위치하고, 제1 중공이 형성된 제1 튜브형 구조물을 포함하는 지지구조체, 지지구조체의 하류에 위치하고, 제2 중공이 형성된 제2 튜브형 구조물을 포함하는 냉각구조체 및 냉각구조체의 하류에 위치한 마우스피스부를 포함할 수 있다. 이때, 제2 튜브형 구조물의 상류 말단은 제1 튜브형 구조물의 하류 말단과 접경하고, 제2 중공의 평균 단면적은 제1 중공의 평균 단면적보다 클 수 있다. 이러한 단면적 차이는 기류 확산 효과를 증진시킴으로써, 궁극적으로 에어로졸 발생 물품의 무화량을 향상시킬 수 있다.

Description

무화량이 향상된 에어로졸 발생 물품{AEROSOL-GENERATING ARTICLE WITH IMPROVED AEROSOL LEVEL}
본 개시는 무화량이 향상된 에어로졸 발생 물품에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 풍부한 무화량을 보장함으로써 사용자에게 보다 향상된 흡연 체험을 제공할 수 있는 에어로졸 발생 물품에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 전기적으로 동작하는 에어로졸 발생 장치에 삽입되고 가열됨에 따라 흡연 체험을 제공하는 가열식 궐련에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
가열식 궐련의 흡연 만족도에 가장 큰 영향을 미치는 요인 중 하나는 무화량이다. 풍부한 무화량은 시각적 자극을 통해 사용자에게 보다 향상된 흡연 체험을 제공할 수 있기 때문이다. 따라서, 풍부한 무화량을 보장할 수 있는 가열식 궐련의 개발이 요구된다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 풍부한 무화량을 보장함으로써 사용자에게 보다 향상된 흡연 체험을 선사할 수 있는 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이다.
본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품은, 매질부, 상기 매질부의 하류에 위치하고, 제1 중공이 형성된 제1 튜브형 구조물을 포함하는 지지구조체, 상기 지지구조체의 하류에 위치하고, 제2 중공이 형성된 셀룰로오스 아세테이트 소재의 제2 튜브형 구조물을 포함하는 냉각구조체 및 상기 냉각구조체의 하류에 위치한 마우스피스부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 튜브형 구조물의 상류 말단은 상기 제1 튜브형 구조물의 하류 말단과 접경하고, 상기 제2 중공의 평균 단면적은 상기 제1 중공의 평균 단면적보다 클 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제2 중공의 평균 단면적은 상기 제1 중공의 1.5배 이상일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제1 튜브형 구조물과 상기 제2 튜브형 구조물의 내경비는 1:1.25 내지 1:2일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제1 튜브형 구조물과 상기 제2 튜브형 구조물의 내경 차이는 1mm 내지 2.5mm일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제1 튜브형 구조물의 내경은 2.0mm 내지 3.0mm이고, 상기 제2 튜브형 구조물의 내경은 3.5mm 내지 4.5mm일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제1 튜브형 구조물은 셀룰로오스 아세테이트 소재로 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제2 튜브형 구조물의 가소제 함량은 상기 제1 튜브형 구조물보다 높을 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 마우스피스부는 셀룰로오스 아세테이트 필터로 이루어질 수 있다.
상술한 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 지지구조체와 냉각구조체의 내경 차이를 증가시킴으로써 에어로졸 발생 물품 내부에서의 기류 확산 효과가 증대될 수 있다. 기류 확산 효과의 증대는 주류연과 외기의 접촉 면적 및 시간을 늘려 주류연이 원활하게 에어로졸화되도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 글리세린 및 니코틴의 이행량을 증대시킴으로써, 무화량과 흡연감을 크게 향상시킬 수 있다. 나아가, 기류 확산 효과로 인해 마우스피스부 방향으로 이동하는 주류연의 편향성이 감소하고 기류 이동이 원활해져 무화 전달의 균일성도 향상될 수 있다.
또한, 셀룰로오스 아세테이트 소재로 이루어진 튜브형 구조물을 냉각구조체로 이용함으로써, 폴리락트산(PLA) 소재 대비 원가 절감을 꾀할 수 있다.
또한, 종이 소재로 이루어진 튜브형 구조물을 냉각구조체로 이용함으로써, 에어로졸 발생 물품의 원가 절감 효과를 극대화할 수 있다. 나아가, 종이 소재의 냉각구조체는 지지구조체와의 내경 차이를 극대화함으로써, 무화량을 더욱 증대시킬 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품을 개략적으로 나타내는 예시적인 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품을 개략적으로 나타내는 예시적인 단면도이다.
도 4는 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품을 개략적으로 나타내는 예시적인 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 냉각구조체의 세부 구조와 제조 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품이 적용될 수 있는 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치를 예시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
먼저, 본 개시의 다양한 실시예들에서 사용되는 몇몇 용어들에 대하여 명확하게 하기로 한다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸(aerosol)을 형성할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는 액상일 수 있다. 예를 들면, 고체의 에어로졸 형성 기재는 판상엽 담배, 각초(e.g. 잎담배 각초, 판상엽 각초 등), 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 담배 물질을 포함할 수 있으며, 액상의 에어로졸 형성 기재는 니코틴, 담배 추출물, 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 식물성 글리세린(vegetable glycerin) 및/또는 다양한 향미제 등의 다양한 조합에 기초한 액상 조성물을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시예들에서, 다른 언급이 없는 한 액상은 액상의 에어로졸 형성 기재를 지칭하는 것일 수 있다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 발생 물품"은 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물품(article)을 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품의 대표적인 예로는 궐련을 들 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 발생 장치"는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 형성 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 장치의 예시에 대해서는 도 8 내지 도 10를 참조하도록 한다.
이하의 실시예들에서, "퍼프(puff)"는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어 당기는 상황을 의미할 수 있다.
이하의 실시예들에서, "상류"(upstream) 또는 "상류 방향"은 흡연자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, "하류"(downstream) 또는 "하류 방향"은 흡연자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미할 수 있다. 상류 및 하류라는 용어는 에어로졸 발생 물품을 구성하는 요소들의 상대적 위치를 설명하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 예시된 에어로졸 발생 물품(100)에서, 매질부(110)는 지지구조체(120)의 상류 또는 상류 방향에 위치하고, 냉각구조체(130)는 지지구조체(120)의 하류 또는 하류 방향에 위치한다.
이하에서는, 본 개시의 다양한 실시예들에 대하여 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품(100)을 개략적으로 나타내는 예시적인 구성도이고, 도 2 및 도 3은 에어로졸 발생 물품(100)을 개략적으로 나타내는 예시적인 단면도이다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
도 1 등에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(100)은 매질부(110), 지지구조체(120), 냉각구조체(130), 마우스피스부(140) 및 래퍼(150)를 포함할 수 있다. 단, 이는 본 개시의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예일뿐이며, 필요에 따라 일부 구성요소가 생략될 수 있고 추가될 수도 있다. 다시 말해, 에어로졸 발생 물품(100)의 세부 구조는 변형될 수도 있다.
도 1 등에 예시된 에어로졸 발생 물품(100)의 직경은 대략 4mm 내지 9mm의 범위 이내이고, 길이는 대략 45mm 내지 50mm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 않는다. 예를 들어, 매질부(110)의 길이는 약 10mm 내지 14mm(예를 들어, 12mm), 지지구조체(120)의 길이는 약 8mm 내지 12mm(예를 들어, 10mm), 냉각구조체(130)의 길이는 약 12mm 내지 16mm(예를 들어, 14mm), 마우스피스부(140)의 길이는 약 10mm 내지 14mm(예를 들어, 12mm)일 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이러한 규격 범위에 한정되는 것은 아니다. 이하, 에어로졸 발생 물품(100)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
매질부(110)는 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있고, 가열됨에 따라 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 매질부(110)는 도 8 내지 도 10에 예시된 에어로졸 발생 장치(1000)에 삽입되어 가열됨에 따라 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 발생된 에어로졸(e.g. 주류연)은 사용자의 구부를 통해 흡입될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 에어로졸 형성 기재는 담배 물질을 포함할 수 있으나, 담배 물질의 가공 형태는 달라질 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재는 판상엽 시트와 같은 재구성 담배 시트(reconstituted tobacco sheet)를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 에어로졸 형성 기재는 재구성 담배 시트가 세절된 복수의 담배 가닥들(또는 각초들)을 포함할 수도 있다. 이를테면, 매질부(110)는 복수의 서로 같은 방향(평행)으로 또는 무작위로 배열된 담배 가닥들로 충진될 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 에어로졸 형성 기재는 잎담배 각초를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 에어로졸 형성 기재는 또는 매질부(110)는 보습제를 포함할 수 있다. 보습제는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜 등을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 에어로졸 형성 기재는 또는 매질부(110)는 풍미제(즉, 가향 물질) 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 풍미제는 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제(isosweet), 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 지지구조체(120)는 매질부(110)의 하류에 위치하고, 상류가 매질부(110)의 하류와 접경할 수 있다. 지지구조체(120)는 매질부(110)에 대한 지지부재로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(e.g. 도 8의 1000)의 가열요소(1300)가 매질부(110) 내로 삽입될 때, 지지구조체(120)는 매질부(110)의 하류 이동을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.
또는, 지지구조체(120)는 매질부(110)에서 형성된 에어로졸(e.g. 주류연)에 대한 통로 역할을 수행할 수 있다. 보다 자세하게는, 지지구조체(120)는 중공(120H)이 형성된 튜브형 구조물을 포함할 수 있고, 중공(120H)은 에어로졸에 대한 채널로 기능할 수 있다. 또한, 지지구조체(120)에 포함된 튜브형 구조물의 상류 말단은 냉각구조체(130)에 포함된 튜브형 구조물의 하류 말단과 접경할 수 있다. 따라서, 매질부(110)에서 형성된 에어로졸은 중공(120H, 130H)을 통해 마우스피스부(140) 방향(즉, 하류 방향)으로 이동될 수 있다.
지지구조체(120)의 외경은 대략 3mm 내지 10mm, 예를 들면 약 7mm일 수 있다. 지지구조체(120)의 내경(즉, 중공 120H의 직경)은 대략 2mm 내지 4.5mm의 범위 내에서 적절한 값이 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게, 지지구조체(120)의 내경(즉, 중공 120H의 직경)은 약 2.5mm, 약 3.4mm 또는 약 4.2mm 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시예들에서는, 냉각구조체(130)와의 내경 차이를 최대화하기 위해, 지지구조체(120)의 내경은 지정된 범위(e.g. 약 2mm 내지 4.5mm)에서 상대적으로 작은 값으로 설계될 수 있다. 이를테면, 지지구조체(120)의 내경은 약 2mm 내지 3mm 범위의 값이 될 수 있다. 이와 관련하여서는, 추후 냉각구조체(130)와 함께 다시 설명하도록 한다.
몇몇 실시예들에서, 지지구조체(120)는 셀룰로오스 아세테이트 소재의 튜브형 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지지구조체(120)는 셀룰로오스 아세테이트 섬유로 이루어진 튜브 필터일 수 있다. 이러한 지지구조체(120)는 가열요소가 삽입되는 상황에서 매질부(110)의 하류 이동을 효과적으로 방지할 수 있고, 에어로졸에 대한 여과 및 냉각 효과 또한 제공할 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 지지구조체(120)는 멘톨 등의 가향 물질이 첨가된(즉, 가향처리된) 가향 필터일 수 있다. 예를 들어, 가향 필터에는 멘톨 약 60 ~ 80중량% 및 프로필렌 글리콜이 약 20 ~ 40중량%로 이루어진 가향액이 첨가될 수 있다. 이때, 가향액의 첨가량은 약 1mg 내지 10mg(바람직하게, 1mg 내지 7mg)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에 따르면, 에어로졸 발생 물품(100)의 향 발현성이 증진될 수 있다.
다른 몇몇 실시예들에서, 지지구조체(120)는 글리세린(Glycerin) 및/또는 프로필렌 글리콜 등의 보습 물질이 첨가된(즉, 보습처리된) 필터일 수도 있다. 이러한 경우, 에어로졸 발생 물품(100)의 무화량이 증진될 수 있다.
한편, 지지구조체(120)는 지지 역할을 위해 적절한 경도(또는 내구성)를 갖도록 제조되는 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 지지구조체(120)의 제조 시, 가소제의 첨가량을 조절함으로써 지지구조체(120)의 경도가 조절될 수 있다. 또한, 지지구조체(120)의 내경이 커질수록(즉, 지지구조체 120의 두께가 얇아질수록) 첨가되는 가소제의 함량은 증가될 수도 있다. 다른 몇몇 실시예들에서, 지지구조체(120)는 내부(즉, 중공 120H)에 동일 혹은 이형 소재의 필름, 튜브 등의 구조물을 삽입하여 제조될 수도 있다.
다음으로, 냉각구조체(130)는 매질부(110)가 가열됨에 따라 생성된 고온의 에어로졸에 대한 냉각부재로서 기능할 수 있다. 구체적으로, 냉각구조체(130)는 내부에 중공(130H)이 형성된 튜브형 구조물을 포함할 수 있고, 중공(130H)을 통과하는 에어로졸을 냉각시킬 수 있다. 이에 따라, 사용자는 적당한 온도의 에어로졸을 흡입할 수 있게 되며, 주류연이 원활하게 에어로졸화되어 무화량이 향상될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 냉각구조체(130)는 마우스피스부(150)를 통해 토출되는 주류연의 온도가 약 45℃ 내지 60℃가 되도록 주류연을 냉각시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 주류연의 온도가 약 48℃ 내지 58℃ 또는 약 51℃ 내지 56℃가 될 수 있다(실험예 2 등 참조). 이러한 온도 범위 내에서, 사용자가 느끼는 흡연감이 크게 향상될 수 있다.
냉각구조체(130)는 튜브형 구조물만으로 이루어질 수도 있고, 튜브형 구조물 외에 추가적인 구조물을 더 포함할 수도 있다. 이하에서는, 이해의 편의를 위해, 냉각구조체(130)가 상기 튜브형 구조물만으로 이루어진 것을 가정하여 설명을 이어가도록 한다. 단, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다.
냉각구조체(130)의 튜브형 구조물을 형성하는 소재는 달라질 수 있고, 소재의 종류에 따라 냉각구조체(130)의 세부 규격(e.g. 길이, 두께, 내경 등)이 달라질 수 있다.
제1 실시예에서, 냉각구조체(130)의 튜브형 구조물은 셀룰로오스 아세테이트 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 냉각구조체(130)는 셀룰로오스 아세테이트 섬유로 이루어진 튜브 필터일 수 있다. 이하, 상기 제1 실시예와 관련된 세부 실시예들에 대하여 설명하도록 한다.
몇몇 실시예들에서, 중공(130H)의 평균 단면적은 중공(120H)의 평균 단면적보다 크되, 약 1.5배 이상일 수 있다. 바람직하게는, 약 2배 또는 2.5배 이상이고, 더욱 바람직하게는 약 3배 이상일 수 있다. 이러한 경우, 지지구조체(120)의 중공(120H)으로부터 냉각구조체(130)의 중공(130H)으로 이동하는 주류연(기류)이 급격하게 확산되고(도 3 참조), 확산된 주류연은 하류 방향으로의 편향성이 감소됨에 따라 천공(160)을 통해 유입되는 외부 공기와의 접촉 면적 및 시간을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 주류연에 대한 냉각 효과가 향상될 수 있으며, 에어로졸에 원활하게 형성되어 무화량이 증대될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 지지구조체(120)와 냉각구조체(130)의 내경비는 약 1:1.25 내지 1:3이 될 수 있다. 바람직하게는, 상기 내경비는 약 1:1.25 내지 1:2.5 또는 1:1.5 내지 1:2가 될 수 있다. 구체적인 예로서, 지지구조체(120)의 내경이 약 2.0mm 내지 3.0mm인 경우, 냉각구조체(130)의 내경은 약 3.5mm 내지 5.0mm일 수 있다. 또는, 지지구조체(120)의 내경이 약 2.5mm인 경우, 냉각구조체(130)의 내경은 약 3.5mm 내지 4.8mm, 바람직하게는 약 4.0m 내지 4.4mm일 수 있다(실험예 1 등 참조). 이러한 수치범위 내에서, 에어로졸 냉각 효과와 무화량이 향상될 수 있으며, 적절한 내구성도 확보될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 냉각구조체(130)와 지지구조체(120)의 내경 차이(즉, 두 튜브형 구조물의 내경 차이)는 약 1mm 내지 2.5mm일 수 있다. 바람직하게는, 상기 내경 차이는 약 1.5mm 내지 2.1mm 또는 약 1.6mm 내지 2.2mm일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서, 에어로졸 냉각 효과와 무화량이 향상될 수 있으며, 적절한 내구성도 확보될 수 있다. 가령, 내경 차이가 너무 작은 경우에는 기류 확산 효과가 떨어져 에어로졸 냉각 성능이 떨어질 수 있다(실험예 1 및 2 등 참조). 반대로, 내경 차이가 너무 큰 경우에는 냉각구조체(130)의 두께가 너무 얇아져 내구성이 떨어질 수 있다(물론, 기류 확산 효과는 증대됨).
앞서 언급한 바와 같이, 냉각구조체(130)와 지지구조체(120)와의 내경 차이를 최대화하는 경우, 냉각구조체(130)의 내구성(또는 안정성)이 문제될 수 있는데, 이는 가소제 함량, 중공의 구조, 냉각구조체(130)의 길이 등을 조절함으로써 해결될 수 있다. 이하, 이와 관련된 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
몇몇 실시예들에서는, 지지구조체(120)의 제1 튜브형 구조물과 냉각구조체(130)의 제2 튜브형 구조물이 모두 셀룰로오스 아세테이트 소재로 이루어지고, 제2 튜브형 구조물의 가소제 함량(또는 첨가량)이 제1 튜브형 구조물보다 많을 수 있다. 예를 들어, 제1 튜브형 구조물 제조 시에는 통상적인 기준치(e.g. 소재의 약 20중량%)의 가소제가 첨가되고, 제2 튜브형 구조물 제조 시에는 더 많은 양의 가소제가 첨가될 수 있다. 이러한 경우, 제2 튜브형 구조물의 경도가 증가되어, 두께가 얇더라도 냉각구조체(130)의 내구성이 보완될 수 있다.
상술한 실시예에서, 제1 튜브형 구조물과 상기 제2 튜브형 구조물의 가소제 함량비는 약 1:1.2 내지 1:2일 수 있다. 바람직하게는, 약 1:1.2 내지 1:1.8 또는 1:1.3 내지 1:1.7일 수 있다. 예를 들어, 제1 튜브형 구조물의 가소제 함량은 셀룰로오스 아세테이트 소재 대비 약 20중량%이고, 제2 튜브형 구조물의 가소제 함량은 약 30중량%일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 냉각구조체(130)의 내구성이 보완되고, 동시에 냉각구조체(130)가 과하게 경화되는 것이 방지될 수 있다.
몇몇 실시예들에서는, 상기 제2 튜브형 구조물의 중공(130H) 구조가 변형될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 중공(130H)이 균일한 직경(또는 단면적)을 갖지 않고, 제1 부분의 직경(D2A)(또는 단면적)이 제2 부분의 직경(D2B)(또는 단면적)보다 작게 설계될 수 있다. 이를 테면, 도 4와 같이 중공(130H)의 상류 말단 부위가 테이퍼진 구조를 가질 수 있다. 이러한 경우, 기류 확산 효과가 보장됨과 동시에 냉각구조체(130)의 내구성도 보완될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제2 튜브형 구조물(즉, 냉각구조체 130)의 내경(D2)에 기초하여 냉각구조체(130)의 길이가 조절될 수 있다. 예를 들어, 내경이 커지는 만큼 냉각구조체(130)가 더 짧은 길이로 제조될 수 있다. 이를테면, 냉각구조체(130)의 길이가 내경(D2)의 약 3.5배 이하가 되도록 제조될 수 있다. 바람직하게는, 약 3.4배 또는 3.3배 이하가 될 수 있다. 이러한 경우에도, 냉각구조체(130)의 내구성이 보완될 수 있다.
지금까지, 냉각구조체(130)의 튜브형 구조물이 셀룰로오스 아세테이트 소재로 이루어진 경우에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 상기 튜브형 구조물이 다른 소재로 이루어진 경우에 대하여 설명하도록 한다.
제2 실시예에서는, 냉각구조체(130)의 튜브형 구조물이 종이 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 냉각구조체(130)는 지관 필터일 수 있다. 종이 소재의 튜브형 구조물은 내경(D2)을 용이하게 극대화할 수 있기 때문에, 냉각구조체(130)와 지지구조체(120)와의 내경(또는 중공의 단면적) 차이 또한 용이하게 극대화될 수 있다. 이는 기류 확산 효과를 더욱 증대시킴으로써, 궁극적으로 에어로졸 발생 물품(100)의 무화량을 보다 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 주류연의 온도를 낮춤으로써 사용자가 느끼는 흡연감을 향상시키는 효과 또한 달성할 수 있다. 나아가, 종이 소재의 튜브형 구조물(e.g. 지관 필터)은 제거능이 상대적으로 낮아 글리세린 이행량을 크게 상향시킬 수 있는데, 이러한 점 또한 무화량 향상의 요인이 될 수 있다.
종이 소재의 튜브형 구조물이 이용되는 경우, 지지구조체(120)와 냉각구조체(130)의 내경 차이, 단면적 차이 등은 아래의 실시예들과 같이 달라질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 중공(130H)의 평균 단면적이 중공(120H)의 평균 단면적보다 크되, 약 1.5배 이상일 수 있다. 바람직하게는, 약 2배 또는 3배 이상이고, 더욱 바람직하게는 약 4배, 5배 또는 6배 이상일 수 있다. 이러한 경우, 지지구조체(120)의 중공(120H)으로부터 냉각구조체(130)의 중공(130H)으로 이동하는 주류연(기류)이 더욱 급격하게 확산되며(도 3 참조), 전술한 바와 동일한 이유로 주류연에 대한 냉각 효과와 무화량이 더욱 증대될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 지지구조체(120)와 냉각구조체(130)의 내경비는 약 1:1. 내지 1:3.5이 될 수 있다. 바람직하게, 상기 내경비는 약 1:1.5 내지 1:3.5 또는 1:1.5 내지 1:3이 될 수 있다. 구체적인 예로서, 지지구조체(120)의 내경이 2.5mm인 경우 냉각구조체(130)의 내경은 3.75mm 내지 7.5mm, 바람직하게는 5mm 내지 7.5mm, 보다 바람직하게는 6mm 내지 7mm일 수 있다(실험예 1 등 참조). 이러한 수치범위 내에서, 에어로졸 냉각 효과와 무화량이 크게 향상될 수 있다. 여기서, 냉각구조체(130)로서 내경(D2)이 외경 대비 약 90% 내지 95%인 지관을 적용 시 지지구조체(120)의 내경(D1)과 냉각구조체(130)의 내경(D2) 차이를 극대화할 수 있으며, 이에 따라 주류연 확산 효과 및 그에 따른 주류연 냉각 효과도 더욱 극대화될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 냉각구조체(130)와 지지구조체(120)의 내경 차이(즉, 두 튜브형 구조물의 내경 차이)는 약 1.25mm이상이고, 바람직하게는 약 2.5mm 또는 3.5mm 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게는 약 4.5mm 이상일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서, 에어로졸 냉각 효과와 무화량이 크게 향상될 수 있다.
한편, 냉각 효과 극대화만을 고려하여 냉각구조체(130)를 설계 시, 적정한 강성을 확보하지 못해 냉각구조체(130)의 제조 및 조립 작업에 어려움이 발생할 수 있으며, 에어로졸 발생 물품(100)의 내구성이 떨어질 수 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예들에 따른 냉각구조체(130)는 냉각 효과를 극대화함과 동시에 제조 시의 작업성과 물품(100)의 내구성을 확보하기 위해 아래 표 1에 따른 규격을 가질 수 있다.
구분 13.7mm, 7개
무게 (mg) 90~110 (ex, 103.5)
길이 (mm) 12~16 (ex, 14)
두께 (mm) 0.4~0.6 (ex, 0.52)
외측둘레 (mm) 20~23 (ex, 21.85)
외경 (mm) 6.5~7.5 (ex, 6.96)
내경 (mm) 5.3~7.0 (ex, 6.0)
내측둘레 (mm) 19~22 (ex, 20.23)
전표면적 (mm2) 560~630 (ex, 611)
비표면적 (mm2/mg) 5~7 (ex, 5.90)
평량 (gsm) 150~190 (ex, 169.4)
진원도(%) 95~99
가령, 냉각구조체(130)를 구성하는 종이 소재의 평량은 150gsm 내지 190gsm일 수 있다. 이러한 평량 범위 내에서, 냉각구조체(130)의 강성 및 내구성이 확보되고 제조 시의 작업성 또한 개선될 수 있다. 구체적으로, 평량이 150gsm 이하인 경우에는 냉각구조체(130)에 대한 적절한 강성이 확보되기 어려우며, 평량이 190gsm 이상인 경우에는 튜브형 구조물을 절단하는 나이프가 손상되거나 절단이 빠르게 이어지지 않아 작업성이 떨어질 수 있다.
냉각구조체(130)는 효율적인 에어로졸 냉각을 위해 외기가 유입되는 구조를 가질 수 있다. 다만, 그 세부 구조는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시예들에서는, 도시된 바와 같이, 튜브형 구조물(또는 냉각구조체 130)의 내부와 외부가 유체연통되도록 튜브형 구조물(또는 냉각구조체 130)과 래퍼(150)를 관통하는 복수의 천공(160)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 온라인(on-line) 천공 방식에 의해 래퍼(150)를 함께 관통하며 복수의 천공(160)이 형성될 수 있다. 이러한 경우, 천공(160)을 통해 유입된 외기는 주류연과 희석되어 마우스피스부(150)로 이동될 수 있다(도 3 참조). 본 실시예에서, 튜브형 구조물은 비다공성 또는 낮은 다공성의 종이 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 종이 소재의 벌크(bulk)는 예를 들어 약 2.0cm3/g 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 종이 소재의 벌크는 약 1.5cm3/g 또는 1.0cm3/g 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.8cm3/g 이하일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 벌크는 두께를 평량으로 나눈 값을 의미하는데, 저벌크의 종이 소재는 일반적으로 공극 구조가 발달하지 않아 낮은 다공도를 가질 수 있다.
다른 몇몇 실시예들에서, 래퍼(150) 상에만 복수의 천공(e.g. 160)이 형성되고, 튜브형 구조물이 다공성 종이 소재로 이루어질 수 있다. 가령, 오프라인(off-line) 방식으로 래퍼(150) 상에만 복수의 천공이 형성될 수 있다. 이러한 경우, 외기가 상기 복수의 천공과 다공성 종이를 통해 튜브형 구조물 내부로 유입될 수 있다.
또 다른 몇몇 실시예들에서는, 튜브형 구조물에 복수의 천공(e.g. 160)이 형성되고, 래퍼(150)는 다공성 래퍼일 수 있다. 이러한 경우, 외기가 다공성 래퍼와 상기 복수의 천공을 통해 튜브형 구조물 내부로 유입될 수 있다. 튜브형 구조물은 다공성 종이 또는 비다공성 종이로 이루어질 수 있다.
한편, 몇몇 실시예들에서, 종이 소재의 중공 튜브 구조물은 복수의 나선지를 적층하는 형태로 제조될 수 있다. 이러한 제조 방식을 통해 구조물의 강성 및 내구성이 개선되고, 기밀성이 향상될 수 있다. 이하, 본 실시예에 관하여 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 5 내지 도 7은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 냉각구조체(130)의 세부 구조와 제조 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 이해의 편의를 제공하기 위해, 도 5 내지 도 7은 냉각구조체(130)의 세부 구조를 단순화 및 과장하여 도시하고 있다. 예를 들어, 나선층들(130a, 130b, 130c)의 위치 관계 등을 명확히 설명하기 위해, 냉각구조체(130)의 축방향 길이는 상대적으로 더 길게, 직경은 상대적으로 더 짧게 도시되었으며, 천공(160)을 제외하고 튜브형 구조물만이 도시되었다. 따라서, 본 개시의 범위가 도 5 내지 도 7에 예시된 냉각구조체(130)의 구조에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 5내지 도 7에 도시된 바와 같이, 냉각구조체(130)의 튜브형 구조물은 내층지 나선층(130a), 중간지 나선층(130b) 및 외층지 나선층(130c)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 내층지 및 중간지, 그리고 중간지 및 외층지는 접착제에 의해 상호 부착될 수 있다. 접착제는 고형분이 43중량% 내지 46중량% 함유되고, 점도가 14,000cps 내지 16,000cps이며, pH가 3 내지 6인 에틸렌초산비닐(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)일 수 있다. 이러한 접착제는 나선층들이 길게 연장된 로드(rod)를 약 95% 내지 99%의 진원도를 가지는 개별 냉각구조체(130)로 절단할 때 냉각구조체(130)의 형상이 변형되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 냉각구조체(130)의 기밀성을 향상시켜 냉각구조체(130)의 외부로 가향 물질이 유출되는 것 또한 방지할 수 있다. 아울러, 냉각구조체(130)의 내경이 커지더라도 적절한 강성이 부여될 수 있어, 냉각구조체(130)의 냉각 성능 또한 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이하에서는 각 나선층(130a, 130b, 130c)에 대하여 개별 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 냉각구조체(130)의 튜브형 구조물 최내각층은 내층지로 형성된 내층지 나선층(130a)으로 구성될수 있다.
내층지 나선층(130a)을 구성하는 내층지의, 냉각구조체(130)의 축방향(S) 폭(130aL)은 약 15mm 내지 25mm(예를 들면, 약 20mm)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
내층지 나선층(130a)을 구성하는 제1 내층지면(130a1)의 하류 말단과 상기 제1 내층지면(130a1)에 인접한 제2 내층지면(130a2)의 상류 말단은 실질적으로 상호 평행하게 접하며 접선(130as)을 이룰 수 있다. 상기 접선(130as)과 냉각구조체(130)의 축방향(S)이 이루는 각도(130ag)는 약 40° 내지 55°일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 이후 내층지 나선층(130a) 상에 적층될 중간지 나선층(130b) 및 외층지 나선층(130c)의 평탄성과 튜브형 구조물의 기밀성을 고려하여, 내층지 나선층(130a)을 구성하는 인접한 내층지면들(예를 들어, 제1 내층지면(130a1)의 하류 말단과 제2 내층지면(130a2)의 상류 말단)은 서로 겹치지 않으며 접하거나 0mm 초과 1mm 이하로 이격될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 균일한 나선 구조의 틀을 형성하기 위해, 상기 내층지는 평량이 50gsm 내지 70gsm이고 두께가 0.05mm 내지 0.10mm일 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 냉각구조체(130)의 내층지 나선층(130a) 상에 중간지 나선층(130b)이 적층될 수 있다. 도 6에서, 내층지 나선층(130a)의 접선(130as)은 점선으로 도시되었으며, 중간지 나선층(130b)의 접선(130bs)은 실선으로 도시되었다.
중간지 나선층(130b)을 구성하는 중간지의, 냉각구조체(130)의 축방향(S) 폭(130bL)은 약 15mm 내지 25mm(예를 들면, 약 20mm)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
중간지 나선층(130b)을 구성하는 제1 중간지면(130b1)의 하류 말단과 상기 제1 중간지면(130b1)에 인접한 제2 중간지면(130b2)의 상류 말단은 실질적으로 상호 평행하게 접하며 접선(130bs)을 이룰 수 있다. 상기 접선(130bs)과 냉각구조체(130)의 축방향(S)이 이루는 각도(130bg)는 약 40° 내지 55°일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
중간지 나선층(130b) 또한, 중간지 나선층(130b) 상에 적층될 외층지 나선층(130c)의 평탄성과 튜브형 구조물의 기밀성을 고려하여, 중간지 나선층(130b)을 구성하는 인접한 중간지면들(예를 들어, 제1 중간지면(130b1)의 하류 말단과 제2 중간지면(130b2)의 상류 말단)은 서로 겹치지 않으며 접하거나 0mm 초과 1mm 이하로 이격될 수 있으며, 중간지 나선층(130b)의 접선(130bs)은 내층지 나선층(130a)의 접선(130as)으로부터 에어로졸 발생 물품의 축방향으로 7mm 내지 13mm 쉬프트(shift)될 수 있다. 즉, 제1 중간지면(130b1)의 하류 말단은 제1 내층지면(130a1)의 하류 말단으로부터 에어로졸 발생 물품의 축방향으로 7mm 내지 13mm 쉬프트될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 냉각구조체의 강성 및 기밀성 형성을 위해, 상기 중간지는 평량이 120gsm 내지 160gsm이고 두께가 0.15mm 내지 0.20mm일 수 있다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 냉각구조체(130)의 중간지 나선층(130b) 상에는 외층지 나선층(130c)이 적층될 수 있다. 도 7에서, 중간지 나선층(130b)의 접선(130bs)은 점선으로 도시되었으며, 외층지 나선층(130c)의 접선(130cs)은 실선으로 도시되었다.
외층지 나선층(130c)을 구성하는 외층지의, 냉각구조체(130)의 축방향(S) 폭(130cL)은 약 15mm 내지 25mm(예를 들면, 약 20mm)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
외층지 나선층(130c)을 구성하는 제1 외층지면(130c1)의 하류 말단과 상기 제1 외층지면(130c1)에 인접한 제2 외층지면(130c2)의 상류 말단은 실질적으로 상호 평행하게 접하며 접선(130cs)을 이룰 수 있다. 상기 접선(130cs)과 냉각구조체(130)의 축방향(S)이 이루는 각도(130cg)는 약 40° 내지 55°일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
외층지 나선층(130c)은 궐련 제조 공정 상에서 발생할 수 있는 지관(즉, 튜브형 구조물) 외부 오염 및 나선층 이탈 등의 문제와 표면의 평탄성을 고려하여, 외층지 나선층(130c)을 구성하는 인접한 외층지면들(예를 들어, 제1 외층지면(130c1)의 하류 말단과 제2 외층지면(130c2)의 상류 말단)은 0mm 초과 1mm 이하로 오버랩되거나 서로 겹치지 않으며 접할 수 있고, 외층지 나선층(130c)의 접선(130cs)은 중간지 나선층(130b)의 접선(130bs)으로부터 에어로졸 발생 물품의 축방향(S)으로 7mm 내지 13mm 쉬프트될 수 있다. 즉, 제1 외층지면(130c1)의 하류 말단은 제1 중간지면(130b1)의 하류 말단으로부터 에어로졸 발생 물품의 축방향(S)으로 7mm 내지 13mm 쉬프트될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 중간지 나선층(130b)이 내층지 나선층(130a)에 대하여 쉬프트되고 외층지 나선층(130c)이 중간지 나선층(130b)에 대하여 쉬프트됨에 따라, 외층지 나선층(130c)은 내층지 나선층(130a)과 실질적으로 오버랩되는 나선 구조를 가질 수 있다. 즉, 외층지 나선층(130c)은 내층지 나선층(130a)에 대하여 쉬프트되지 않을 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 냉각구조체의 강성 및 기밀성 형성을 위해, 상기 외층지는 평량이 120gsm 내지 160gsm이고 두께가 0.15mm 내지 0.20mm일 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 각 외층지면(e.g. 130a1, 130b1, 130c1)과 축방향(S)이 이루는 각도(e.g. 130ag, 130bg, 130cg)는 서로 상이할 수 있다. 이러한 경우, 층지면(e.g. 130a1, 130b1, 130c1) 사이로 기체가 유출되는 것이 더욱 효과적으로 방지될 수 있기 때문에, 냉각구조체(130)의 기밀성이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 각 나선층(130a, 130b, 130c)의 나선 구조는 오버랩되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 층지면(e.g. 130a1, 130b1, 130c1) 사이로 기체가 유출되는 것이 더욱 효과적으로 방지될 수 있기 때문에, 냉각구조체(130)의 기밀성이 더욱 향상될 수 있다.
정리하면, 냉각구조체(130)의 튜브형 구조물은 상술한 바와 같이 복수의 종이층이 적층된 결합 구조를 가지며 형성됨으로써, 후속 공정 상에서 요구되는 냉각구조체(130)의 강성 및 기밀성이 효과적으로 확보될 수 있다. 뿐만 아니라, 튜브형 구조물의 외부 오염 및 나선층 이탈이 방지될 수 있으며, 튜브형 구조물의 균일성 및 평탄성 또한 용이하게 확보될 수 있다.
지금까지 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 종이 소재 냉각구조체(130)의 세부 구조에 대하여 설명하였다.
앞서 언급한 바와 같이, 냉각구조체(130)에는 복수의 천공(160)이 형성될 수 있다. 복수의 천공(160)은 흡연 시 마우스피스의 표면 온도 및 흡연자에게 전달되는 주류연의 온도를 낮추는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 복수의 천공(160)의 형성 조건(예를 들면 천공 방식, 개수 및 크기 등)에 의해 냉각구조체(130)(또는 에어로졸 발생 물품 100)의 공기희석률이 결정될 수 있다. 그런데, 공기희석률이 높아질수록(예를 들어, 천공 개수가 많을수록) 주류연의 온도가 더욱 하향될 수 있으나 무화량 감소와 헛빨림 현상이 발생될 수 있어, 에어로졸 발생 물품(100)의 구조 및 고유 특성에 따라 공기희석률이 적정하게 조절될 필요가 있다(실험예 3 등 참조). 여기서, 상기 공기희석률은 최종 주류연의 총 부피와 최종 주류연 내에 냉각구조체(130)를 통해 유입된 외부공기의 부피의 비(ratio)를 의미할 수 있다.
몇몇 실시예들에서는, 냉각구조체(130)의 공기희석률이 약 5% 내지 40%, 바람직하게는 약 10% 내지 30% 또는 15% 내지 35%, 보다 바람직하게는 15% 내지 25%가 되도록 복수의 천공(160)이 형성될 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 주류연 온도가 크게 하향될 뿐만 아니라 무화량 감소 문제가 방지될 수 있다(실험예 3 등 참조). 참고로, 전술한 바와 같이 복수의 종이층이 나선형으로 적층된 구조로 제조된 무천공의 냉각구조체(130)는 실질적으로 0%의 공기희석률을 가질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 복수의 천공(160)은 냉각구조체(130)의 하류 말단으로부터 상류 방향으로 5mm 내지 10mm(바람직하게는, 7mm 내지 9mm) 이격(L1)되되 에어로졸 발생 물품(100)의 하류 말단으로부터 상류 방향으로 15mm 내지 25mm(바람직하게는, 18mm 내지 22mm) 이격(L2)된 위치에 형성될 수 있다. 복수의 천공(160)이 상기와 같은 위치에 형성됨으로써, 에어로졸 발생 장치(도 8 내지 10의 1000)의 천공 간섭 또는 흡연 시 흡연자의 입술 등에 의한 천공 간섭이 해소될 수 있다. 뿐만 아니라, 흡연 시 냉각구조체(130)의 중공(130H) 내부 공간 전체의 공기 흐름을 원활하게 하여 마우스피스부(140)의 셀룰로오스 아세테이트 필터가 불균일하게 녹는 현상도 완화될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 복수의 천공(160)은 냉각구조체(130)의 원주방향으로 1열 또는 2열을 따라 배열되는 6개 이상의 천공을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 천공(160)은 1열 10홀로 구성될 수 있으나, 본 개시의 범위가 이에 제한되지 않음은 물론이다.
지금까지 에어로졸 발생 물품(100)을 구성하는 냉각구조체(130)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 에어로졸 발생 물품(100)의 다른 구성요소에 대한 설명을 이어가도록 한다.
마우스피스부(140)는 사용자의 구부와 접촉되는 마우스피스이자 상류로부터 전달된 에어로졸을 사용자에게 최종적으로 전달하는 필터 역할을 수행할 수 있다. 마우스피스부(140)는 냉각구조체(130)의 하류에 위치하고 상류가 냉각구조체(130)의 하류와 접경할 수 있으며, 에어로졸 발생 물품(100)의 하류 말단을 형성할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 마우스피스부(140)는 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 즉, 마우스피스부(140)는 셀룰로오스 아세테이트 섬유(토우)를 필터 소재로 이용하여 제작될 수 있다. 도시되어 있지는 않았으나, 마우스피스부(140)는 리세스 필터로 제작될 수도 있다.
다른 몇몇 실시예들에서는, 마우스피스부(140)는 기준치 이상의 벌크를 갖는 셀룰로오스 물질을 필터 소재로 이용하여 제작될 수 있다. 셀룰로오스 물질은 예를 들어 종이(paper)일 수 있으나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 앞서 언급한 바와 같이, 벌크는 두께를 평량으로 나눈 값을 의미하는데, 벌크가 높은 셀룰로오스 물질은 내부에 많은 공극을 포함하기 때문에 다량의 액상을 수용할 수 있게 된다.
예를 들어, 상기 셀룰로오스 물질에 다량의 액상 보습 물질이 첨가될 수 있다. 액상 보습 물질은 글리세린 또는 프로필렌 글리콜을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 경우, 흡연 시 글리세린 이행량이 증대되어 무화량이 더욱 향상될 수 있다.
다른 예로서, 상기 셀룰로오스 물질에 다량의 가향액이 첨가될 수 있다. 가향액은 용매에 가향 물질이 첨가된 것으로서, 상기 가향 물질은 예를 들어 멘톨 과 같이 향이 발현되는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 흡연 시 에어로졸 발생 물품(100)의 향 발현성이 크게 증대될 수 있다. 뿐만 아니라, 벌크가 높은 셀룰로오스 물질은 복잡한 공극 구조를 통해 휘발성 물질(e.g. 가향 물질)의 급격한 휘산을 억제할 수 있기 때문에, 에어로졸 발생 물품(100)의 향 지속성 또한 향상시킬 수 있다.
상술한 예시들에서, 셀룰로오스 물질의 벌크 수치는 셀룰로오스 물질의 목표 공극도(또는 목표 향액 수용량)에 기초하여 변경될 수 있을 것이나, 약 1cm3/g 이상이 되는 것이 바람직할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 셀룰로오스 물질의 벌크는 대략 1.5cm3/g, 2cm3/g, 또는 2.5cm3/g 이상일 수 있다. 이러한 수치 범위에서, 셀룰로오스 물질의 액상 수용량이 크게 증대될 수 있다.
또한, 셀룰로오스 물질에 첨가되는 가향 물질은 상온(e.g. 20±5)에서 결정성 고체로 존재하는 물질(e.g. L-멘톨)일 수 있다. 이러한 경우, 용매와 가향 물질 간의 함량비가 중요할 수 있는데, 이는 용매의 함량이 적은 경우 가향 물질이 셀룰로오스 물질 내에 고체상으로 침전되어 마우스피스부(140)의 흡인 저항과 경도 등이 급격하게 증가할 수 있기 때문이다. 본 실시예에서, 가향 물질의 바람직한 함량은 대략 60중량% 이하일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 함량은 대략 50중량% 또는 40중량% 이하일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서, 마우스피스부(140)의 물성 변화가 최소화되는 것으로 확인되었다.
또한, 가향 물질이 가향액의 형태로 첨가되는 경우, 용매는 프로필렌 글리콜 또는 중쇄지방산트리글리세라이드(medium chain fatty acid triglyceride; 이하 "MCTG"로 약칭함)을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다. 프로필렌 글리콜은 극성(또는 친수성) 용매이기 때문에 가향 물질이 극성(또는 친수성)인 경우에 효과적일 수 있고, MCTG는 비극성(또는 소수성) 용매이기 때문에 가향 물질이 비극성(또는 소수성)인 경우에 효과적일 수 있다. 비극성의 MCTG는 비극성의 가향 물질을 잘 용해시킬 수 있고, 휘발성을 갖는 가향 물질의 휘산도 잘 억제할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 가향 물질이 멘톨인 경우, MCTG가 용매로서 효과적일 수 있다. 이러한 경우, MCTG가 멘톨의 휘산을 억제하여 흡연 중에 멘톨향의 발현 강도가 급격하게 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 흡연 초반에 멘톨향이 과발현되고 흡연 중반 이후 멘톨향이 잘 발현되지 않는 문제가 크게 경감될 수 있다.
또한, 가향액(또는 액상 보습 물질)의 첨가량은 마우스피스부(140) 내의 셀룰로오스 물질의 함량(또는 면적)에 따라 달라질 수 있을 것이나, 대략 1.0mg/mm 내지 9.0mg/mm인 것이 바람직할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 가향액의 첨가량은 대략 2.0mg/mm 내지 7.0mg/mm, 3.0mg/mm 내지 7.0mg/mm, 3.0mg/mm 내지 6.0mg/mm 또는 2.0mg/mm 내지 6.0mg/mm일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서, 향 발현성이 증가하고 래퍼가 젖는 문제가 최소화되며, 흡연 시 지나치게 강한 향이 발현되어 흡연자가 오히려 거부감을 느끼는 문제가 방지될 수 있다.
참고로, 지지구조체(120), 냉각구조체(130) 및 마우스피스부(140)는 모두 에어로졸에 대한 필터로서 기능할 수 있는데, 필터로서의 기능을 강조하기 위해 각 구성요소가 "필터 세그먼트"로 칭해질 수도 있다. 예를 들어, 지지구조체(120), 냉각구조체(130) 및 마우스피스부(140)가 각각 제1 필터 세그먼트, 제2 필터 세그먼트 및 제3 필터 세그먼트로 칭해질 수도 있다.
다음으로, 래퍼(150)는 다공질 권지 또는 무다공질 권지일 수 있다. 일 예로, 래퍼(150)의 두께는 약 40um 내지 80um이고 기공도는 약 5CU 내지 50CU일 수 있으나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도시되어 있지는 않으나, 매질부(110), 지지구조체(120), 냉각구조체(130) 및 마우스피스부(140) 중 적어도 하나는 래퍼(150)에 의해 포장되기 전 별개의 래퍼로 각각 포장될 수 있다. 예를 들어, 매질부(110)는 매질부 래퍼(미도시)에 의하여 포장되고, 지지구조체(120), 냉각구조체(130) 및 마우스피스부(140)각각은 제1 필터 래퍼(미도시), 제2 필터 래퍼(미도시) 및 제3 필터 래퍼(미도시) 각각에 의하여 포장될 수 있다. 그러나, 에어로졸 발생 물품(100) 및 이의 구성요소를 래핑하는 방식은 달라질 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 래퍼들은 각각이 감싸는 영역에 따라 상이한 물성을 가질 수 있다. 예를 들어, 매질부(110)를 감싸는 매질부 래퍼의 두께는 약 61um이고 기공도는 약 15CU일 수 있고, 지지구조체(120)를 감싸는 제1 필터 래퍼의 두께는 약 63um이고 기공도는 약 15CU일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 매질부 래퍼 및/또는 상기 제1 필터 래퍼의 안쪽 면에는 알루미늄 포일이 더 포함될 수도 있다. 또한, 냉각구조체(130)를 감싸는 제2 필터 래퍼 및 마우스피스부(140)를 감싸는 제3 필터 래퍼는 하드 권지로 제작될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 필터 래퍼의 두께는 약 158um이고 기공도는 약 33CU일 수 있고, 상기 제3 필터 래퍼의 두께는 약 155um이고 기공도는 약 46CU일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
몇몇 실시예들에서, 래퍼(150)에는 소정의 물질이 내첨될 수도 있다. 여기에서, 소정의 물질의 예로서는 실리콘이 해당될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 실리콘은 온도에 따른 변화가 적은 내열성, 산화되지 않는 내산화성, 각종 약품에 대한 저항성, 물에 대한 발수성, 또는 전기 절연성 등의 특성을 갖는다. 다만, 실리콘이 아니더라도, 상술한 특성들을 갖는 물질이라면 제한 없이 래퍼(150)에 도포(또는, 코팅)될 수 있다.
한편, 몇몇 실시예들에서는, 에어로졸 발생 물품(100)은 매질부(110)의 상류에서 매질부(110)와 접경하는 전단 필터 세그먼트(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 전단 필터 세그먼트는 매질부(110)가 에어로졸 발생 물품(100) 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중 매질부(110)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(도 8 내지 도 10의 1000)로 흘러 들어가는 것 또한 방지할 수 있다. 또한, 전단 필터 세그먼트는 에어로졸 채널을 포함할 수도 있는데, 에어로졸 채널은 에어로졸이 전단 필터 세그먼트를 통해 마우스피스부(140) 방향으로 용이하게 이동되도록 할 수 있다. 에어로졸 채널은 전단 필터 세그먼트의 중앙에 위치할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 채널의 중심은 전단 필터 세그먼트의 중심과 일치할 수 있다. 에어로졸 채널의 단면 형상은 원형, 삼엽(三葉)형 등과 같이 다양한 형상일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 전단 필터 세그먼트는 셀룰로오스 아세테이트 소재로 제작될 수 있다.
지금까지 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품(100)에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 지지구조체(120)와 냉각구조체(120)의 내경 차이(또는 중공의 평균 단면적 차이)를 극대화함으로써, 냉각 성능이 개선되어 주류연이 원활하게 에어로졸화될 수 있다. 뿐만 아니라, 글리세린 이행량이 증대됨으로써 흡연 시 무화량이 크게 향상될 수 있다.
이하에서는, 도 8 내지 도 10를 참조하여 상술한 에어로졸 발생 물품(100)이 적용될 수 있는 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치(1000)에 대하여 간략하게 소개하도록 한다.
도 8은 궐련형 에어로졸 발생 장치(1000)를 나타내는 예시적인 구성도이고, 도 9 및 도 10는 액상과 궐련이 함께 이용되는 하이브리드형 에어로졸 발생 장치(1000)를 나타내는 예시적인 구성도이다. 이하, 에어로졸 발생 장치(1000)에 대하여 간략하게 설명하도록 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(1000)는 내부 공간에 삽입된 궐련(2000)을 통해 에어로졸을 발생시키는 장치일 수 있다. 여기서, 궐련(2000)은 상술한 에어로졸 발생 물품(100)에 대응될 수 있다. 보다 자세하게는, 궐련(2000)이 에어로졸 발생 장치(1000)에 삽입되면, 에어로졸 발생 장치(1000)가 히터부(1300)를 작동시켜 궐련(2000)으로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 발생된 에어로졸은 궐련(2000)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다.
도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(1000)는 배터리(1100), 제어부(1200) 및 히터부(1300)를 포함할 수 있다. 다만, 도 8에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 8에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(1000)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터, 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등) 등을 더 포함할 수도 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(1000)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
배터리(1100)는 에어로졸 발생 장치(1000)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(1100)는 히터부(1300)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(1200)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(1100)는 에어로졸 발생 장치(1000)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등(미도시)이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
다음으로, 제어부(1200)는 에어로졸 발생 장치(1000)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(1200)는 배터리(1100) 및 히터부(1300) 뿐 만 아니라 에어로졸 발생 장치(1000)에 포함될 수 있는 다른 구성들의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(1200)는 에어로졸 발생 장치(1000)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(1000)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(1200)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
다음으로, 히터부(1300)는 배터리(1100)로부터 공급된 전력에 의하여 궐련(2000)을 가열할 수 있다. 예를 들어, 궐련(2000)이 에어로졸 발생 장치(1000)에 삽입되면, 히터부(1300)의 가열요소는 궐련(2000)의 내측 일부 영역으로 삽입되어 궐련(2000) 내의 에어로졸 형성 기재의 온도를 상승시킬 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 히터부(1300)는 도 8에 도시된 바와는 달리 외부가열식 요소를 포함할 수 있다. 이 경우 히터부(1300)의 가열요소는 장치(1000)에 삽입된 궐련(2000)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 도시된 바와는 달리 히터부(1300)는 복수의 가열요소를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 히터부(1300)는 복수의 내부 가열식 요소 또는 복수의 외부 가열식 요소를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 히터부(1300)는 하나 이상의 내부 가열식 요소 및 하나 이상의 외부 가열식 요소를 포함할 수도 있다.
상기 가열요소는 전기 저항성 소재 또는 유도 가열이 가능한 임의의 소재로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 제어부(1200)의 제어에 의해 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 어떠한 소재가 되더라도 무방하다. 여기서, 희망 온도는 에어로졸 발생 장치(1000)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 도 8에는 배터리(1100), 제어부(1200) 및 히터부(1300)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있으나, 에어로졸 발생 장치(1000)의 내부 구조가 도 8에 도시된 예에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 에어로졸 발생 장치(1000)의 설계에 따라 배터리(1100), 제어부(1200) 및 히터부(1300)의 배치 형태는 달라질 수 있다.
이하에서는, 도 9 및 도 10를 참조하여 하이브리드형 에어로졸 발생 장치(1000)에 대하여 설명하도록 한다. 본 개시의 명료함을 위해, 중복되는 구성요소(1100, 1200, 1300)에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 9 또는 도 10에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(1000)는 증기화기(1400)를 더 포함할 수 있다.
궐련(2000)이 에어로졸 발생 장치(1000)에 삽입되면, 에어로졸 발생 장치(1000)는 히터부(1300) 및/또는 증기화기(1400)를 작동시켜, 궐련(2000) 및/또는 증기화기(1400)로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터부(1300) 및/또는 증기화기(1400)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(2000)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 궐련(2000)이 에어로졸 발생 장치(1000)에 삽입되면, 히터부(1300)의 가열요소는 궐련(2000)의 외측 일부 영역에 접하거나 인접하게 배치되어 외부에서 궐련(2000) 내의 에어로졸 형성 기재의 온도를 상승시킬 수 있다.
증기화기(1400)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(2000)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(1400)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 발생 장치(1000)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(1400)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련(2000)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
증기화기(1400)는 액상 저장조, 액체 전달 수단 및 액상 가열요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액상 저장조, 액체 전달 수단 및 액상 가열요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 발생 장치(1000)에 포함될 수도 있다.
액상 저장조는 액상 조성물(즉, 액상의 에어로졸 형성 기재)을 저장할 수 있다. 액상 저장조는 증기화기(1400)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(1400)와 일체로서 제작될 수도 있다.
다음으로, 액체 전달 수단은 액상 저장조의 액상 조성물을 액상 가열요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
액상 가열요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 액상 가열요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 액상 가열요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 액상 가열요소는, 제어부(1200)의 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 액상 가열요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
도 9 또는 도 10에 도시된 바와 같이, 증기화기(1400) 및 히터부(1300)는 병렬 또는 직렬로 배치될 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이러한 배치 형태에 한정되는 것은 아니다.
참고로, 증기화기(1400)는 당해 기술 분야에서 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer) 등의 용어와 혼용되어 사용될 수 있다.
제어부(1200)는 증기화기(1400)의 동작을 추가적으로 제어할 수 있고, 배터리(1100) 또한 증기화기(1400)가 동작될 수 있도록 전력을 추가적으로 공급할 수 있다.
지금까지 도 8 내지 도 10를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품(100)이 적용될 수 있는 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치(1000)에 대하여 설명하였다.
이하에서는, 실시예와 비교예를 통하여 상술한 에어로졸 발생 물품(100)의 구성 및 그에 따른 효과에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 이하의 실시예들은 본 개시의 일부 예시에 불과할 뿐이므로, 본 개시의 범위가 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
비교예 1
도 1에 예시된 에어로졸 발생 물품(100)과 동일한 구조를 갖는 가열식 궐련을 제조하였다. 지지구조체(e.g. 120)로는 내경이 약 2.5mm인 셀룰로오스 아세테이트 소재의 중공 튜브 필터를 사용되었고, 냉각구조체(e.g. 130)로는 폴리락트산(PLA) 직조물이 사용되었다. 그리고, 마우스피스부(e.g. 140)로는 약 6mg의 멘톨 향액이 첨가된 TJNS 필터(셀룰로오스 아세테이트 소재)가 사용되었다.
실시예 1
냉각구조체(e.g. 130)로 내경이 약 4.2mm인 셀룰로오스 아세테이트 소재의 중공 튜브 필터를 사용한 점을 제외하고, 비교예 1과 동일한 가열식 궐련을 제조하였다. 공기희석률은 17%로 설정하였다.
실시예 2
지지구조체(e.g. 120)와 냉각구조체(e.g. 130)로 내경이 약 3.5mm인 셀룰로오스 아세테이트 소재의 중공 튜브 필터를 사용한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 가열식 궐련을 제조하였다.
실시예 3
지지구조체(e.g. 120)로 내경이 약 4.2mm인 셀룰로오스 아세테이트 소재의 중공 튜브 필터를 사용하고, 냉각구조체(e.g. 130)로 내경이 약 3.5mm인 셀룰로오스 아세테이트 소재의 중공 튜브 필터를 사용한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 가열식 궐련을 제조하였다.
실시예 4
냉각구조체(e.g. 130)로 공기희석률이 약 17%가 되도록 천공된 지관 필터를 사용한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 가열식 궐련을 제조하였다. 구체적으로, 무게가 약 103mg, 길이가 약 14mm, 두께가 약 0.52mm, 전표면적이 약 611mm2, 진원도가 약 97%, 내경이 약 6mm인 지관 필터가 사용되었다.
실시예 5
지지구조체(e.g. 120)로 내경이 약 3.0mm인 셀룰로오스 아세테이트 소재의 중공 튜브 필터를 사용한 점을 제외하고, 실시예 4와 동일한 가열식 궐련을 제조하였다.
실시예 6
지지구조체(e.g. 120)로 내경이 약 3.6mm인 셀룰로오스 아세테이트 소재의 중공 튜브 필터를 사용한 점을 제외하고, 실시예 4와 동일한 가열식 궐련을 제조하였다.
실시예 7
지지구조체(e.g. 120)로 내경이 약 4.2mm인 셀룰로오스 아세테이트 소재의 중공 튜브 필터를 사용한 점을 제외하고, 실시예 4와 동일한 가열식 궐련을 제조하였다.
실시예 8
냉각구조체(e.g. 130)로 내경이 약 7mm인 지관 필터를 이용한 점을 제외하고, 실시예 4와 동일한 가열식 궐련을 제조하였다.
실시예 9
공기희석률 약 0%인 무천공의 지관 필터를 냉각구조체(e.g. 130)로 사용한 점을 제외하고, 실시예 4와 동일한 가열식 궐련을 제조하였다.
실시예 10
공기희석률이 약 10%가 되도록 온라인 천공이 수행된 지관 필터를 냉각구조체(e.g. 130)로 사용한 점을 제외하고 실시예 4와 동일한 가열식 궐련을 제조하였다.
실시예 11
공기희석률이 약 30%가 되도록 온라인 천공이 수행된 지관 필터를 냉각구조체(e.g. 130)로 사용한 점을 제외하고 실시예 4와 동일한 가열식 궐련을 제조하였다.
실시예 12
공기희석률이 약 45%가 되도록 온라인 천공이 수행된 지관 필터를 냉각구조체(e.g. 130)로 사용한 점을 제외하고, 실시예 4와 동일한 가열식 궐련을 제조하였다.
하기의 표 2는 비교예 1과 실시예 1 내지 12에 따른 궐련들의 구조를 정리해놓은 것이다.
구 분 매질부 지지구조체 냉각구조체 마우스피스부
비교예 1 동일 아세튜브Ψ2.5 PLA 직조물 아세섬유+가향
실시예 1 아세튜브Ψ2.5 아세튜브Ψ4.2 희석률 17%
실시예 2 아세튜브Ψ3.5 아세튜브Ψ3.5
실시예 3 아세튜브Ψ4.2 아세튜브Ψ3.5
실시예 4 아세튜브Ψ2.5 지관 Ψ6.0 희석률 17%
실시예 5 아세튜브Ψ3.0
실시예 6 아세튜브Ψ3.6
실시예 7 아세튜브Ψ4.2
실시예 8 아세튜브Ψ2.5 지관 Ψ7.0
실시예 9 아세튜브Ψ2.5 지관 Ψ6.0 희석률 0%
실시예 10 아세튜브Ψ2.5 희석률 10%
실시예 11 아세튜브Ψ2.5 희석률 30%
실시예 12 아세튜브Ψ2.5 희석률 45%
실험예 1: 내경 차이에 따른 연기성분 분석
비교예 1 내지 4와 실시예 1 내지 5에 따른 궐련들의 연기 성분을 분석하는 실험을 진행하였다. 구체적으로, 제조 후 2주가 경과된 궐련들의 흡연 중 주류연의 연기 성분을 분석하였고, 온도가 대략 20℃이며, 습도가 대략 62.5%인 흡연실에서 자동흡연장치를 이용하여 HC(Health Canada) 흡연 조건에 따라 실험이 진행되었다. 성분 분석을 위한 연기 포집은 시료별 3회씩, 회별 8 퍼프를 기준으로 반복 실시되었으며, 3회씩의 포집 결과에 대한 평균값이 하기의 표 3에 기재되어 있다.
구분 Nic.
(mg/cig.)		 PG
(mg/cig.)		 Gly.
(mg/cig.)		 수분
(mg/cig.)
비교예 1 Ψ2.5mm/PLA 1.04 0.56 3.67 30.8
실시예 1 Ψ2.5mm/Ψ4.2mm 1.03 0.52 3.98 29.3
실시예 2 Ψ3.5mm/Ψ3.5mm 0.71 0.47 2.48 28.8
실시예 3 Ψ4.2mm/Ψ3.5mm 0.71 0.46 2.47 28.1
실시예 4 Ψ2.5mm/Ψ6.0mm 1.14 0.5 5.1 30.2
실시예 5 Ψ3.0mm/Ψ6.0mm 1.13 0.48 5.09 30.4
실시예 6 Ψ3.6mm/Ψ6.0mm 1.11 0.51 4.98 31.2
실시예 7 Ψ4.2mm/Ψ6.0mm 1.09 0.49 4.55 27.9
실시예 8 Ψ2.5mm/Ψ7.0mm 1.18 0.53 5.43 31.9
표 3을 참조하면, 프로필렌 글리콜 및 수분량은 실시예들과 비교예들 간에 유의미한 차이를 나타내지 않았으나, 니코틴 및 글리세린 이행량은 냉각구조체의 종류와 내경 차이에 따라 차이가 나타났다.
구체적으로, 내경 차이가 커질수록 글리세린 및 니코틴 이행량이 대체로 증가하는 경향을 나타내는 것을 확인할 수 있는데, 이는 내경 차이에 따른 기류 확산 효과와 제거능 감소 효과(e.g. 내경이 커질수록 필터 물질이 줄어들어 제거능이 감소함) 때문인 것으로 판단된다.
특히, 실시예 1의 경우, 원가가 비싼 PLA 냉각구조체보다 글리세린 이행량이 증가한 것으로 나타났는데, 이를 통해 지지구조체(e.g. 120)와 냉각구조체(e.g. 130)의 적절한 내경 조합을 통해 비교예 대비 무화량을 증가시킬 수 있고 제품 원가는 절감시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 4 내지 8의 경우(특히, 실시예 4 및 8의 경우), 비교예 대비 글리세린 및 니코틴 이행량이 두드러지게 증가한 것으로 나타났는데, 이는 지관 필터 적용에 따라 필터의 제거능이 크게 감소하고 내경 차이가 극대화되었기 때문인 것으로 판단된다.
실험예 2: 내경 차이에 따른 주류연 온도 측정
지지구조체(e.g. 120)와 냉각구조체(e.g. 130)의 내경 차이에 따른 냉각 성능을 알아보기 위해, 비교예 1과 실시예 1 내지 8에 따른 궐련들의 주류연 온도를 측정하는 실험을 진행하였다. 구체적으로, 제조 후 2주가 경과된 궐련들에 대해 흡연 시 주류연의 온도를 측정하였고, 측정 결과는 하기의 표 4에 기재되어 있다.
구분 주류연 온도(℃)
비교예 1 Ψ2.5mm/PLA 59.1
실시예 1 Ψ2.5mm/Ψ4.2mm 59.2
실시예 2 Ψ3.5mm/Ψ3.5mm 62.1
실시예 3 Ψ4.2mm/Ψ3.5mm 62.4
실시예 4 Ψ2.5mm/지관Ψ6.0mm 56.3
실시예 5 Ψ3.0mm/지관Ψ6.0mm 57.1
실시예 6 Ψ3.6mm/지관Ψ6.0mm 57.5
실시예 7 Ψ4.2mm/지관Ψ6.0mm 58.1
실시예 8 Ψ2.5mm/지관Ψ7.0mm 55.1
표 4를 참조하면, 지지구조체(e.g. 120)와 냉각구조체(e.g. 130)의 내경 차이가 증가함에 따라 주류연 온도는 대체로 감소하는 것으로 나타났다. 예를 들어, 내경 차이가 가장 큰 실시예 8의 경우, 주류연 온도가 가장 낮은 것으로 나타났다.
또한, 실시예 1의 경우, 원가가 비싼 PLA 냉각구조체와 거의 유사한 냉각 성능을 보여주는 것을 확인할 수 있는데, 이를 통해 지지구조체(e.g. 120)와 냉각구조체(e.g. 130)의 적절한 내경 조합을 통해 제품 원가를 절감시키면서도 충분한 냉각 성능 확보가 가능하다는 것을 알 수 있다.
결론적으로, 이상의 실험 결과를 통해 내경 차이로 인한 기류 확산 효과가 외기와의 접촉 면적 및 시간을 증가시켜 냉각구조체(e.g. 130)의 성능을 크게 개선시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 표 3의 결과를 다시 참조하면, 이러한 냉각 성능의 개선이 무화량 향상에도 영향을 줄 수 있음을 알 수 있다.
실험예 3: 공기희석률에 따른 추가 실험
실시예 4 내지 9 내지 12에 따른 궐련들의 연기 성분을 분석하고 주류연 온도를 측정하는 실험을 진행하였다. 연기 성분 분석은 실험예 1과 동일한 방식으로 수행되었고, 주류연 온도 측정은 실험예 2와 동일한 방식으로 수행되었다. 실험 결과는 하기의 표 5에 기재되어 있다. 하기의 표 5에서 비교예 1과 실시예 1의 실험 결과는 표 3 및 표 4의 내용을 취합하여 기재한 것이다.
구분 Nic.
(mg/cig.)		 PG
(mg/cig.)		 Gly.
(mg/cig.)		 수분
(mg/cig.)		 주류연 온도
(℃)
비교예 1 Ψ2.5/PLA 1.04 0.56 3.67 30.8 59.1
실시예 1 Ψ2.5/Ψ4.2 1.03 0.52 3.98 29.3 59.2
실시예 4 지관(17%) 1.14 0.5 5.1 30.2 56.3
실시예 9 지관(0%) 1.06 0.54 3.82 30.6 59.6
실시예 10 지관(10%) 1.16 0.54 5.22 33 56.9
실시예 11 지관(30%) 1.13 0.45 5.22 28.2 53.2
실시예 12 지관(45%) 0.96 0.37 3.94 20.7 48.1
표 5를 참조하면, 프로필렌 글리콜 및 수분량은 실시예들과 비교예들 간(실시예 9, 12 제외)에 유의미한 차이를 나타내지 않았으나, 니코틴 및 글리세린 이행량은 공기희석률에 따라 차이가 나타났다.
구체적으로, 냉각구조체로 셀룰로오스 아세테이트 튜브 필터가 적용된 실시예 1의 경우 글리세린 이행량이 비교예 1 대비 증가하였으며, 냉각구조체로 천공된 지관 필터가 적용된 실시예 1, 10 내지 12의 경우, 비교예 1에 비해 글리세린 및 니코틴 이행량 모두가 전반적으로 증가하였다. 또한, 비교예 1 대비 유의미한 수준의 주류연 온도 하락이 확인되었으며, 공기희석률이 증가함에 따라 온도가 선형적으로 감소되는 경향이 나타나는 것을 확인하였다. 이는 마우스피스부의 열변형 최소화, 제거능 감소, 적정량의 외부공기 희석 및 내경 차이에 따른 기류 확산 효과로부터 기인한 것으로 판단된다.
이로서, 적절한 공기희석률을 갖는 튜브형 구조물이 비교예들 대비 냉각 성능을 크게 개선시킬 수 있음을 알 수 있고, 무화량과 담배맛까지 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
한편, 표 5에 기재되어 있지는 않으나, 무천공 지관이 적용된 실시예 9의 경우, 다른 실시예들 대비 마우스피스부의 열변형이 다소 과하게 진행된 것으로 확인되었는데, 이로 인해 상대적으로 글리세린 이행량이 감소한 것으로 판단된다.
또한, 실시예 12에서는 지관 내부로 희석되는 공기량이 많아져 주류연 온도가 가장 낮게 측정된 반면 니코틴 및 글리세린 이행량도 감소한 것으로 판단된다. 또한, 상기 표 5에 기재되어 있지는 않으나, 실시예 12의 경우 다른 실시예들에서 나타나지 않았던 헛빨림 현상도 발생하였다. 이로서, 무화량 감소 및 헛빨림 현상을 방지하기 위해서는 공기희석률이 약 45% 이하가 되는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
실험예 4: 흡연 관능 평가
비교예 1, 실시예 1, 2 및 4에 따른 궐련에 대해, 흡연 만족도를 관능적으로 평가하는 실험을 진행하였다. 구체적으로, 궐련의 무화량, 무화량 지속석, 빨림성, 주류연 열감, 끽미강도, 자극성, 이취미 및 전체적인 담배 맛에 대해 관능 평가를 실시하였고, 관능 평가는 제조 후 2주가 경과된 궐련들을 이용하여 25명의 패널을 대상으로 실시되었으며, 만점 기준은 5점으로 설정되었다. 관능 평가 결과는 하기의 표 6에 기재되어 있다.
구분 비교예 1
(Ψ2.5/PLA)		 실시예 1
(Ψ2.5/Ψ4.2)		 실시예 2
(Ψ3.5/Ψ3.5)		 실시예 4
(Ψ2.5/지관Ψ6.0)
무화량 3.37 3.66 3.32 4.06
무화량 지속성 4.17 4.2 4.05 4.32
빨림성 3.7 4.01 3.9 3.97
주류연 열감 3.59 3.7 3.82 3.52
끽미 강도 3.93 3.81 3.78 4
자극성 3.72 3.68 3.64 3.61
이취미 3.51 3.49 3.44 3.48
전체적인 담배맛 3.78 3.85 3.68 4.1
표 6을 참조하면, 지지구조체(e.g. 120)와 냉각구조체(e.g. 130) 간에 내경 차이가 존재하는 실시예 1 및 4의 경우, PLA가 적용된 비교예 1 대비 무화량 및 무화량 지속성이 향상된 것을 확인할 수 있고, 전체적인 담배맛 또한 우수한 수치를 보이는 것을 확인할 수 있다. 특히, 내경 차이 극대화를 위해 지관 필터가 적용된 실시예 4의 경우, 비교예 1 대비 무화량, 무화량 지속성 및 전체적인 담배맛이 월등하게 향상된 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 1 및 4의 경우, 이취미 또한 비교예 1 대비 감소한 것을 확인할 수 있는데, 이는 내경 차이에 따른 제거능 감소 및 기류 확산 증대로 인해 궐련의 향 발현성이 향상되고 니코틴 이행량도 증가되었기 때문이라 판단된다.
지금까지 다양한 실시예와 비교예를 통하여 상술한 에어로졸 발생 물품(100)의 구성 및 그에 따른 효과에 대해 보다 상세하게 설명하였다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 개시가 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 에어로졸 발생 물품
110: 매질부 120: 지지구조체
130: 냉각구조체 140: 마우스피스부
150: 래퍼 160: 천공
1000: 에어로졸 발생 장치
1100: 배터리 1200: 제어부
1300: 히터부 2000: 궐련

Claims (12)

  1. 매질부;
    상기 매질부의 하류에 위치하고, 제1 중공이 형성된 제1 튜브형 구조물을 포함하는 지지구조체;
    상기 지지구조체의 하류에 위치하고, 제2 중공이 형성된 셀룰로오스 아세테이트 소재의 제2 튜브형 구조물을 포함하는 냉각구조체; 및
    상기 냉각구조체의 하류에 위치한 마우스피스부를 포함하고,
    상기 제2 튜브형 구조물의 상류 말단은 상기 제1 튜브형 구조물의 하류 말단과 접경하고,
    상기 제2 중공의 평균 단면적은 상기 제1 중공의 평균 단면적보다 큰,
    에어로졸 발생 물품.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 중공의 평균 단면적은 상기 제1 중공의 1.5배 이상인,
    에어로졸 발생 물품.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 튜브형 구조물과 상기 제2 튜브형 구조물의 내경비는 1:1.25 내지 1:2인,
    에어로졸 발생 물품.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 튜브형 구조물과 상기 제2 튜브형 구조물의 내경 차이는 1mm 내지 2.5mm인,
    에어로졸 발생 물품.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 튜브형 구조물의 내경은 2.0mm 내지 3.0mm이고,
    상기 제2 튜브형 구조물의 내경은 3.5mm 내지 5.0mm인,
    에어로졸 발생 물품.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 튜브형 구조물은 셀룰로오스 아세테이트 소재로 이루어지는,
    에어로졸 발생 물품.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 튜브형 구조물의 가소제 함량은 상기 제1 튜브형 구조물보다 높은,
    에어로졸 발생 물품.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 튜브형 구조물과 상기 제2 튜브형 구조물의 가소제 함량비는 1:1.2 내지 1:2인,
    에어로졸 발생 물품.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 중공의 제1 부분의 단면적은 제2 부분의 단면적보다 작은,
    에어로졸 발생 물품.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각구조체의 길이는 상기 제2 튜브형 구조물의 내경의 3.5배 이하인,
    에어로졸 발생 물품.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 마우스피스부는 셀룰로오스 아세테이트 필터로 이루어지는,
    에어로졸 발생 물품.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 마우스피스부는 벌크가 1.5cm3/g 이상인 셀룰로오스 물질을 포함하고,
    액상 보습 물질이 상기 셀룰로오스 물질에 첨가되는,
    에어로졸 발생 물품.
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