KR20220017259A - 열전도성 물질을 포함하는 에어로졸 생성 물품 - Google Patents

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Abstract

일부 실시예에 따르면, 담배 분말 및 열전도성 분말을 포함하는 혼합물로부터 제조되는 담배 매질부를 포함하는 에어로졸 생성 물품이 제공될 수 있다. 혼합물은 건조 중량 기준으로 20 중량% 미만의 열전도성 분말을 포함할 수 있다.

Description

열전도성 물질을 포함하는 에어로졸 생성 물품{AEROSOL GENERATING ARTICLE CONTAINING THERMALLY CONDUCTIVE MATERIALS}
본 개시는 열전도성 물질을 포함하는 에어로졸 생성 물품에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성하는 방법이 아닌, 에어로졸 생성 장치를 이용하여 궐련 또는 에어로졸 생성 물질을 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 시스템에 관한 수요가 증가하고 있다.
한편, 궐련을 가열하여 에어로졸을 생성하는 시스템에 있어서, 사용자에게 풍부한 양의 에어로졸을 제공하고, 최적의 흡연 경험을 제공하기 위해서는 궐련을 가열하는 과정에서의 열 전달 효율을 증가시킬 필요가 있다.
다양한 실시예들은 열전도성 물질을 포함하는 에어로졸 생성 물품을 제공하는데 있다. 본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 에어로졸 생성 물품은, 담배 분말 및 열전도성 분말을 포함하는 혼합물로부터 제조되는 담배 매질부를 포함하고, 상기 혼합물은 건조 중량 기준으로 20 중량% 미만의 열전도성 분말을 포함할 수 있다.
본 개시는 열전도성 물질을 포함하는 에어로졸 생성 물품을 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 개시에 따른 에어로졸 생성 물품은 담배 분말 및 열전도성 분말을 포함하는 혼합물로부터 제조되는 담배 매질부를 포함할 수 있다. 담배 매질부에 열전도성 물질이 포함됨에 따라 에어로졸 생성 물품이 가열되는 과정에서의 열 전달 효율이 증가될 수 있다. 이에 따라, 풍부한 양의 에어로졸이 사용자에게 제공될 수 있고, 예열을 위해 필요한 시간 및 배터리의 전력 소모가 감소될 수 있다.
다만, 담배 매질부에 너무 많은 양의 열전도성 물질이 포함되는 경우, 에어로졸 생성 물품이 가열되는 과정에서 담배 매질부의 온도가 기 설정된 온도 프로파일에 의해 의도된 수준보다 높게 상승됨에 따라, 사용자에게 지나친 열감이 전달될 수 있다. 도 6 내지 도 8을 참조하여 후술할 실험 결과에 따르면, 혼합물에 포함되는 열전도성 분말이 건조 중량 기준으로 20 중량% 이상인 경우, 초기 퍼프 구간에서 사용자에게 지나친 열감이 전달된다는 사실이 확인되었다. 이에 따라, 본 개시에 따른 에어로졸 생성 물품의 담배 매질부를 제조하기 위한 혼합물은 건조 중량 기준으로 20 중량% 미만의 열전도성 분말을 포함할 수 있다. 따라서, 에어로졸 생성 물품이 가열되는 과정에서의 열 전달 효율이 증가되면서도, 기 설정된 온도 프로파일에 의해 의도된 수준으로 담배 매질부의 온도가 제어될 수 있다.
도 1 내지 도 4는 에어로졸 생성 장치에 에어로졸 생성 물품이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 에어로졸 생성 물품을 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 열전도성 분말의 적절한 함량을 결정하기 위한 실험과 관련된 도면들이다.
도 9 및 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 담배 매질부 내 열전도성 분말의 분포를 설명하기 위한 단면도이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 "상류" 및 "하류"는 사용자가 에어로졸 생성 물품을 이용하여 흡연할 때 공기가 흐르는 방향에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 도 5에 도시된 에어로졸 생성 물품을 이용하여 흡연하는 경우 에어로졸 생성부(210) 또는 담배 매질부(220)로부터 생성된 에어로졸이 외부에서 유입된 공기를 따라 필터부(240)로 이동하고, 필터부(240)를 통해 사용자에게 전달되므로, 에어로졸 생성부(210) 또는 담배 매질부(220)는 필터부(240)의 "상류"에 위치하는 것이다. 한편, 해당 기술분야의 통상의 기술자라면 "상류" 및 "하류"가 구성요소들의 관계에 따라 상대적일 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.
또한, 명세서 전체에서 "길이 방향"이란 에어로졸 생성 물품의 상류 말단에서 하류 말단으로 향하는 방향 또는 그 반대 방향을 의미할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품이 에어로졸 생성부(210), 담배 매질부(220), 냉각부(230) 및 필터부(240)를 나열된 순서대로 포함한다고 가정할 때, 길이 방향은 에어로졸 생성부(210)에서 필터부(240)를 향하는 방향 또는 그 반대 방향일 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4는 에어로졸 생성 장치에 에어로졸 생성 물품이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 배터리(11000), 제어부(12000) 및 히터(13000)를 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 증기화기(14000)를 더 포함한다. 도 4를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 유도 코일(13500)을 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부 공간에는 에어로졸 생성 물품(20000)이 삽입될 수 있다. 에어로졸 생성 장치(10000) 및 에어로졸 생성 물품(20000)은 에어로졸 생성 시스템을 구성할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 에어로졸 생성 장치(10000)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 4에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(10000)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 에어로졸 생성 장치(10000)에 히터(13000)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(13000)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(11000), 제어부(12000) 및 히터(13000)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(11000), 제어부(12000), 증기화기(14000) 및 히터(13000)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(14000) 및 히터(13000)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한 도 4에는 유도 코일(13500)이 히터(13000)를 둘러싸도록 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부 구조는 도 1 내지 도 4에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(10000)의 설계에 따라, 배터리(11000), 제어부(12000), 히터(13000), 유도 코일(13500) 및 증기화기(14000)의 배치는 변경될 수 있다.
에어로졸 생성 물품(20000)이 에어로졸 생성 장치(10000)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 히터(13000) 및/또는 증기화기(14000)를 작동시켜, 에어로졸 생성 물품(20000) 및/또는 증기화기(14000)로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13000) 및/또는 증기화기(14000)에 의하여 발생된 에어로졸은 에어로졸 생성 물품(20000)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 에어로졸 생성 물품(20000)이 에어로졸 생성 장치(10000)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(10000)는 히터(13000)를 가열할 수 있다.
배터리(11000)는 에어로졸 생성 장치(10000)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11000)는 히터(13000) 또는 증기화기(14000)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12000)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11000)는 에어로졸 생성 장치(10000)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12000)는 에어로졸 생성 장치(10000)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12000)는 배터리(11000), 히터(13000), 유도 코일(13500) 및 증기화기(14000)뿐만 아니라 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12000)는 에어로졸 생성 장치(10000)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(10000)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12000)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 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, 제어부(12000)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(13000)는 배터리(11000)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 히터(13000)는 유도 코일(13500)로부터 생성된 가변 자기장에 의해 가열될 수도 있다. 이 경우 유도 코일(13500)이 배터리(11000)로부터 공급된 전력에 의하여 가변 자기장을 발생시킬 수 있다.
일 예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 에어로졸 생성 물품(20000)이 에어로졸 생성 장치(10000)에 삽입되면, 히터(13000)는 에어로졸 생성 물품(20000)의 내부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(13000)는 에어로졸 생성 물품(20000) 내의 에어로졸 생성 물질과 직접 접촉할 수 있고, 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
다른 예에서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 에어로졸 생성 물품(20000)이 에어로졸 생성 장치(10000)에 삽입되면, 히터(13000)는 에어로졸 생성 물품(20000)의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 히터(13000)로부터 발생된 열이 에어로졸 생성 물품(20000)의 외부로부터 내부의 에어로졸 생성 물질로 전달될 수 있다.
일 예에서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 히터(13000)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(13000)는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(13000)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(13000)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(10000)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
다른 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 히터(13000)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 에어로졸 생성 장치(13000)는 에어로졸 생성 물품(20000)을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 유도 코일(13500)을 더 포함할 수 있다. 유도 코일(13500)은 배터리(11000)로부터 전력이 공급됨에 따라 가변 자기장을 발생시킬 수 있고, 히터(13000)는 가변 자기장이 관통됨에 따라 가열되는 서셉터를 포함할 수 있다. 서셉터는 금속 또는 탄소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서셉터는 페라이트(ferrite), 강자성 합금(ferromagnetic alloy), 스테인리스강(stainless steel) 및 알루미늄(Aluminum) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 서셉터는 흑연(graphite), 몰리브덴(molybdenum), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 니오븀(niobium), 니켈 합금(nickel alloy), 금속 필름(metal film), 지르코니아(zirconia) 등과 같은 세라믹, 니켈(Ni)이나 코발트(Co) 등과 같은 전이 금속 및 붕소(B)나 인(P)과 같은 준금속 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 그러나, 히터(13000)에 포함되는 서셉터는 상술한 예에 한정되지 않으며, 가변 자기장이 인가됨에 따라 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다.
히터(13000)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 에어로졸 생성 물품(20000)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(10000)에는 히터(13000)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(13000)들은 에어로졸 생성 물품(20000)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 에어로졸 생성 물품(20000)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(13000)들 중 일부는 에어로졸 생성 물품(20000)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 에어로졸 생성 물품(20000)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13000)의 형상은 도 1 내지 도 4에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(14000)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 물품(20000)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14000)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(10000)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14000)에 의하여 생성된 에어로졸이 에어로졸 생성 물품을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14000)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함될 수도 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 액체 저장부는 증기화기(14000)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14000)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 비타민 혼합물은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C 및 비타민 E 중 적어도 하나가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14000)는 카트리지(cartridge), 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(10000)는 배터리(11000), 제어부(12000), 히터(13000), 유도 코일(13500) 및 증기화기(14000) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10000)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10000)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10000)는 에어로졸 생성 물품(20000)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 4에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(10000)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(10000)의 배터리(11000)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(10000)가 결합된 상태에서 히터(13000)가 가열될 수도 있다.
에어로졸 생성 물품(20000)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(20000)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 물품(20000)의 제 2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 제 2 부분에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(10000)의 내부에는 제 1 부분의 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부에 제 1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분의 전체 및 제 2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제 2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제 1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제 2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(10000)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10000)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 물품(20000)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 에어로졸 생성 물품(20000)의 내부로 유입될 수도 있다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 에어로졸 생성 물품을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 에어로졸 생성 물품(20000)은 에어로졸 생성부(210), 담배 매질부(220), 냉각부(230), 필터부(240) 및 래퍼(250)를 포함할 수 있다. 전술한 제 1 부분은 에어로졸 생성부(210) 및 담배 매질부(220)를 포함하고, 제 2 부분은 냉각부(230) 및 필터부(240)를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성부(210)는 담배 매질부(220)의 상류에 배치되고, 보습제가 도포된 비담배 물질의 시트를 포함할 수 있다. 보습제는 에어로졸 생성 물질에 대응될 수 있다. 예를 들어, 보습제는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 비담배 물질은 담배 물질이 아닌 물질로서, 보습제를 흡수할 수 있는 고분자 소재 또는 셀룰로오스 물질일 수 있다. 예를 들어, 비담배 물질의 시트는 고온으로 가열되더라도 열에 의한 이취가 발생되지 않는 종이 시트일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 에어로졸 생성부(210)는 권축되거나 압착됨에 따라 주름진 시트를 포함할 수 있고, 권축되지 않은 채로 말려진 시트를 포함할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 에어로졸 생성부(210)는 임의의 적절한 형태를 갖는 비담배 물질의 시트를 포함할 수 있다. 에어로졸 생성부(210)는 풍미제, 습윤제 등과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이 에어로졸 생성부(210)에 분사됨으로써 첨가될 수 있다.
담배 매질부(220)는 담배 분말 및 열전도성 분말을 포함하는 혼합물로부터 제조될 수 있다. 혼합물은 첨가제, 바인더 및 보습제 중 적어도 하나를 더 포함하고, 담배 매질부(220)는 혼합물에 물을 첨가하여 배합함에 따라 생성되는 슬러리를 시트 형태로 건조한 뒤, 성형하는 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 담배 분말, 열전도성 금속 분말(예를 들어, 알루미늄), 비담배 섬유 첨가제(예를 들어, 펄프) 및 외인성 바인더(예를 들어, 구아검)를 고형분으로 포함하고, 보습제(예를 들어, 글리세린)를 더 포함할 수 있다.
담배 매질부(220)는 다양하게 성형될 수 있다. 예를 들어, 담배 매질부(220)는 시트(sheet) 자체로 제작될 수도 있다. 이 경우 담배 매질부(220)는 권축되거나 압착됨에 따라 주름진 시트로 제작될 수 있고, 권축되지 않은 채로 말려질(rolled) 수도 있다. 담배 매질부(220)는 시트가 절단된 가닥(strand)으로 제작될 수 있고, 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다.
한편, 담배 매질부(220)에 열전도성 물질(예를 들어, 열전도성 분말)이 포함됨에 따라 에어로졸 생성 물품(20000)이 가열되는 과정에서의 열 전달 효율이 증가될 수 있다. 이에 따라, 풍부한 양의 에어로졸이 사용자에게 제공될 수 있고, 예열을 위해 필요한 시간 및 배터리의 전력 소모가 감소될 수 있다.
다만, 담배 매질부(220)에 너무 많은 양의 열전도성 물질이 포함되는 경우, 에어로졸 생성 물품(20000)이 가열되는 과정에서 담배 매질부(220)의 온도가 기 설정된 온도 프로파일에 의해 의도된 수준보다 높게 상승됨에 따라, 사용자에게 지나친 열감이 전달될 수 있다. 따라서, 담배 매질부(220)에는 너무 많지 않은 양의 열전도성 물질이 포함될 필요가 있다. 이하 도 6 내지 도 8을 참조하여 열전도성 분말의 적절한 함량에 대해 설명한다.
도 6 내지 도 8은 열전도성 분말의 적절한 함량을 결정하기 위한 실험과 관련된 도면들이다.
도 6의 표를 참조하면, 실험에 사용된 에어로졸 생성 물품들 각각에 대응되는 혼합물의 배합비가 기재되어 있다. 해당 실험에서 열전도성 분말로는 알루미늄(AL) 분말이 사용되고, 첨가제로는 펄프가 사용되었으며, 바인더로는 구아검이 사용되고, 보습제로는 글리세린이 사용되었다.
에어로졸 생성 물품 C는 건조 중량 기준으로 80 중량%의 담배 원료, 5 중량%의 펄프, 8 중량%의 구아검 및 7 중량%의 글리세린으로 구성되는 혼합물로부터 제조되는 담배 물질부를 포함한다. 에어로졸 생성 물품 C는 열전도성 분말을 포함하지 않는 대조군에 해당한다.
에어로졸 생성 물품 A5는 건조 중량 기준으로 75 중량%의 담배 원료, 5 중량%의 알루미늄 분말, 5 중량%의 펄프, 8 중량%의 구아검 및 7 중량%의 글리세린으로 구성되는 혼합물로부터 제조되는 담배 물질부를 포함한다.
에어로졸 생성 물품 A10은 건조 중량 기준으로 70 중량%의 담배 원료, 10 중량%의 알루미늄 분말, 5 중량%의 펄프, 8 중량%의 구아검 및 7 중량%의 글리세린으로 구성되는 혼합물로부터 제조되는 담배 물질부를 포함한다.
에어로졸 생성 물품 A15는 건조 중량 기준으로 65 중량%의 담배 원료, 15 중량%의 알루미늄 분말, 5 중량%의 펄프, 8 중량%의 구아검 및 7 중량%의 글리세린으로 구성되는 혼합물로부터 제조되는 담배 물질부를 포함한다.
에어로졸 생성 물품 A20은 건조 중량 기준으로 60 중량%의 담배 원료, 20 중량%의 알루미늄 분말, 5 중량%의 펄프, 8 중량%의 구아검 및 7 중량%의 글리세린으로 구성되는 혼합물로부터 제조되는 담배 물질부를 포함한다.
에어로졸 생성 물품 C, 에어로졸 생성 물품 A5, 에어로졸 생성 물품 A10, 에어로졸 생성 물품 A15 및 에어로졸 생성 물품 A20 각각은 혼합물의 중량을 100이라고 할 때, 500에 대응되는 중량을 갖는 물과 혼합됨에 따라 생성되는 슬러리로부터 제조되는 담배 매질부를 포함한다.
도 7의 표를 참조하면, 전술한 에어로졸 생성 물품들을 가열하는 경우, 각각의 에어로졸 생성 물품으로부터 생성되는 에어로졸의 성분 분석 결과가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 에어로졸 생성 물품에 포함되는 알루미늄 분말의 함량이 증가함에 따라 TPM(Total Particulate Matter), 니코틴, 글리세린 등과 같은 연기 성분의 이행량이 증가됨을 알 수 있다. 다시 말해, 에어로졸 생성 물품에 포함되는 알루미늄 분말의 함량이 증가함에 따라 보다 풍부한 양의 에어로졸이 사용자에게 제공될 수 있고, 예열을 위해 필요한 시간 및 배터리의 전력 소모가 감소될 수 있음을 알 수 있다. 다만, 이하 도 8을 참조하여 후술할 바와 같이, 알루미늄 분말의 함량이 더 많은 것이 반드시 바람직한 것은 아닐 수 있다.
도 8의 그래프를 참조하면, 히터가 기 설정된 온도 프로파일에 따라 가열되는 경우, 전술한 에어로졸 생성 물품들 각각에 포함되는 담배 매질부의 온도를 측정한 결과가 도시되어 있다.
기 설정된 온도 프로파일에 따르면, 에어로졸 생성 물품을 가열하는 히터는 0 내지 40초 구간 동안 270도로 가열되고, 40초 내지 60초 구간 동안 240도로 가열되며, 60초 내지 80초 구간 동안 235도로 가열되고, 80초 내지 280초 구간 동안 230도로 가열될 수 있다. 기 설정된 온도 프로파일은 히터와 접촉하지 않는, 담배 매질부의 말단 부분의 목표 온도가 170도 이상이 되도록 설정된 것일 수 있다.
도 8을 참조하면, 에어로졸 생성 물품 C, 에어로졸 생성 물품 A5, 에어로졸 생성 물품 A10 및 에어로졸 생성 물품 A15는 기 설정된 온도 프로파일에 의해 의도된 수준으로 온도가 제어됨을 알 수 있다. 이에 반해, 에어로졸 생성 물품 A20은 초기 퍼프 구간에서 온도가 과도하게 상승됨을 알 수 있다.
이와 같이, 담배 매질부에 너무 많은 양(즉, 20 중량% 이상)의 열전도성 물질이 포함되는 경우, 에어로졸 생성 물품이 가열되는 과정에서 담배 매질부의 온도가 기 설정된 온도 프로파일에 의해 의도된 수준보다 높게 상승됨에 따라, 사용자에게 지나친 열감이 전달될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 담배 매질부를 제조하기 위한 혼합물은 20 중량% 미만의 열전도성 물질을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
다시 도 5로 돌아와서, 본 개시에 따른 에어로졸 생성 물품(20000)의 담배 매질부(220)를 제조하기 위한 혼합물은 건조 중량 기준으로 20 중량% 미만의 열전도성 분말을 포함할 수 있다. 따라서, 에어로졸 생성 물품(20000)이 가열되는 과정에서의 열 전달 효율이 증가되면서도, 기 설정된 온도 프로파일에 의해 의도된 수준으로 담배 매질부(220)의 온도가 제어될 수 있다.
예를 들어, 혼합물은 건조 중량 기준으로 30 중량% 내지 80 중량%의 담배 분말, 및 0.1 중량% 이상 20 중량% 미만의 열전도성 분말을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 혼합물은 건조 중량 기준으로 60 중량% 내지 80 중량%의 담배 분말, 5 중량% 이상 20 중량% 미만의 열전도성 분말, 3 중량% 내지 7 중량%의 첨가제, 6 중량% 내지 10 중량%의 바인더, 및 5 중량% 내지 12 중량%의 보습제를 포함할 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 열전도성 분말의 함량이 20% 중량 미만이라면, 다른 재료들의 함량은 적절하게 변경될 수도 있다.
한편, 담배 매질부(220)로부터 생성되는 에어로졸의 특성은 담배 매질부(220)에 포함되는 열전도성 분말의 함량뿐만 아니라 분포에 의해서도 달라질 수 있다. 이하 도 9 및 도 10을 참조하여 열전도성 분말의 바람직한 분포에 대해 설명한다.
도 9 및 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 담배 매질부 내 열전도성 분말의 분포를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 에어로졸 생성 물품이 담배 매질부(220)의 외부로부터 전달되는 열에 의해 가열되는 경우의 열전도성 분말(910)의 바람직한 분포의 예시가 도시되어 있다.
에어로졸 생성 물품이 담배 매질부(220)의 외부로부터 전달되는 열에 의해 가열된다는 것은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 히터가 담배 매질부(220)의 외부를 둘러싸도록 배치된다는 것을 의미할 수 있다. 일반적으로 히터가 담배 매질부(220)의 외부를 둘러싸도록 배치되는 경우, 담배 매질부(220)의 중심 영역(920)의 온도가 담배 매질부(220) 내의 다른 영역(즉, 중심 영역(920)이 아닌 영역)의 온도보다 낮을 수 있다. 이에 따라, 중심 영역(920)보다 다른 영역에 포함된 에어로졸 생성 물질이 더 빠르게 고갈될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 열전도성 분말(910)은 담배 매질부(220)의 길이 방향 축(즉, 도 9의 단면도에 도시된 담배 매질부(220)의 중심)에 가까울수록 더 높은 밀도로 분포될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 생성 물품과 함께 사용되는 에어로졸 생성 장치가 외부 가열 방식의 히터를 포함하더라도, 담배 매질부(220)는 전체적으로 균일하게 가열될 수 있다. 일 예에서, 담배 매질부(220)의 중심 영역(920)에 포함되는 열전도성 분말의 양은 담배 매질부(220)의 다른 영역에 포함되는 분말의 양보다 2배 이상 많을 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 한편, 중심 영역(920)은 담배 매질부(220)의 직경의 절반에 해당하는 영역일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 10을 참조하면, 에어로졸 생성 물품이 담배 매질부(220)의 내부로부터 전달되는 열에 의해 가열되는 경우의 열전도성 분말(1010)의 바람직한 분포의 예시가 도시되어 있다.
에어로졸 생성 물품이 담배 매질부(220)의 내부로부터 전달되는 열에 의해 가열된다는 것은 도 1에 도시된 바와 같이, 히터가 담배 매질부(220)의 내부에 삽입되도록 배치된다는 것을 의미할 수 있다. 일반적으로 히터가 담배 매질부(220)의 내부에 삽입되는 경우, 담배 매질부(220)의 중심 영역(1020)의 온도가 담배 매질부(220) 내의 다른 영역의 온도보다 높을 수 있다. 이에 따라, 다른 영역보다 중심 영역(1020)에 포함되는 에어로졸 생성 물질이 더 빠르게 고갈될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 열전도성 분말(1010)은 담배 매질부(220)의 길이 방향 축(즉, 도 10의 단면도에 도시된 담배 매질부(220)의 중심)으로부터 멀어질수록 더 높은 밀도로 분포될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 생성 물품과 함께 사용되는 에어로졸 생성 장치가 내부 가열 방식의 히터를 포함하더라도, 담배 매질부(220)는 전체적으로 균일하게 가열될 수 있다. 예를 들어, 담배 매질부(220)의 다른 영역(즉, 중심 영역(1020)이 아닌 영역)에 포함되는 열전도성 분말(1010)의 양은 담배 매질부(220)의 중심 영역(1020)에 포함되는 열전도성 분말(1010)의 양보다 2배 이상 많을 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 한편, 중심 영역(1020)은 담배 매질부(220)의 직경의 절반에 해당하는 영역일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다시 도 5로 돌아와서, 담배 매질부(220)에 포함되는 열전도성 분말의 분포는 도 9 및 도 10의 예시들에 반드시 제한되는 것은 아니다. 열전도성 분말은 담배 매질부(220)의 전체 영역에 대해 균일하게 분포할 수도 있다.
냉각부(230)는 담배 매질부(220)의 하류에 배치되고, 에어로졸 생성부(210) 및 담배 매질부(220) 중 적어도 하나로부터 생성되는 에어로졸을 냉각할 수 있다. 냉각부(230)는 중공을 포함하는 튜브 필터 또는 지관 필터일 수 있다. 그러나, 냉각부(230)는 상술한 예에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행할 수 있다면, 제한 없이 해당될 수 있다. 예를 들어, 냉각부(230)는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있다. 냉각부(230)는 순수한 폴리락트산 만으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 냉각부(230)는 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수도 있다.
필터부(240)는 냉각부(230)의 하류에 배치되는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터부(240)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터부(240)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터부(240)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터부(240)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터부(240)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터부(240)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터부(240)의 내부에 삽입될 수도 있다.
또한, 필터부(240)에는 적어도 하나의 캡슐이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
에어로졸 생성 물품(20000)은 래퍼(250)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(250)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 도 5에서 래퍼(250)는 단일 래퍼로 도시되어 있으나, 래퍼(250)는 복수 개의 래퍼들의 조합일 수 있다. 래퍼(250)는 열전도성 래퍼를 포함할 수 있다. 예를 들어, 래퍼(250)는 금속층(예를 들어, 알루미늄, 구리 등)을 포함하는 내유성 래퍼를 포함할 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
한편, 도 5에는 에어로졸 생성 물품(20000)이 4개의 세그먼트들로 구성되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 물품(20000)은 더 적은 수의 세그먼트들 또는 더 많은 수의 세그먼트들로 구성될 수 있으며, 냉각부(230) 및 필터부(240) 외에 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 포함할 수도 있다.
상술한 실시예들에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이며, 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위에 있는 모든 차이점은 청구범위에 의해 정해지는 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10000: 에어로졸 생성 장치
11000: 배터리
12000: 제어부
13000: 히터
13500: 유도 코일
14000: 증기화기
20000: 에어로졸 생성 물품
210: 에어로졸 생성부
220: 담배 매질부
230: 냉각부
240: 필터부
250: 래퍼
910, 1010: 열전도성 분말
920, 1020: 중심 영역

Claims (11)

  1. 에어로졸 생성 물품에 있어서,
    담배 분말 및 열전도성 분말을 포함하는 혼합물로부터 제조되는 담배 매질부를 포함하고,
    상기 혼합물은 건조 중량 기준으로 20 중량% 미만의 열전도성 분말을 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합물은 건조 중량 기준으로 30 중량% 내지 80 중량%의 담배 분말, 및 0.1 중량% 이상 20 중량% 미만의 열전도성 분말을 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합물은 첨가제, 바인더 및 보습제 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 담배 매질부는 상기 혼합물에 물을 첨가하여 배합함에 따라 생성되는 슬러리를 시트 형태로 건조한 뒤, 성형하는 방식으로 제조되는, 에어로졸 생성 물품.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 혼합물은 건조 중량 기준으로 60 중량% 내지 80 중량%의 담배 분말, 5 중량% 이상 20 중량% 미만의 열전도성 분말, 3 중량% 내지 7 중량%의 첨가제, 6 중량% 내지 10 중량%의 바인더, 및 5 중량% 내지 12 중량%의 보습제를 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 열전도성 분말은 알루미늄 분말을 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 물품이 상기 담배 매질부의 외부로부터 전달되는 열에 의해 가열되는 경우, 상기 열전도성 분말은 상기 담배 매질부의 길이 방향 축에 가까울수록 더 높은 밀도로 분포되는, 에어로졸 생성 물품.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 물품이 상기 담배 매질부의 내부로부터 전달되는 열에 의해 가열되는 경우, 상기 열전도성 분말은 상기 담배 매질부의 길이 방향 축으로부터 멀어질수록 더 높은 밀도로 분포되는, 에어로졸 생성 물품.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 담배 매질부의 상류에 배치되고, 보습제가 도포된 비담배 물질의 시트를 포함하는 에어로졸 생성부;
    상기 담배 매질부의 하류에 배치되고, 상기 에어로졸 생성부 및 상기 담배 매질부 중 적어도 하나로부터 생성되는 에어로졸을 냉각하는 냉각부; 및
    상기 냉각부의 하류에 배치되는 필터부를 더 포함하는, 에어로졸 생성 물품.
  9. 에어로졸 생성 시스템에 있어서,
    담배 분말 및 열전도성 분말을 포함하는 혼합물로부터 제조되는 담배 매질부를 포함하고, 상기 혼합물은 건조 중량 기준으로 20 중량% 미만의 열전도성 분말을 포함하는 에어로졸 생성 물품; 및
    상기 에어로졸 생성 물품을 가열하기 위한 히터, 상기 히터에 전력을 공급하는 배터리, 및 상기 배터리로부터 상기 히터로의 전력 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 에어로졸 생성 장치를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 히터는 상기 담배 매질부의 외부를 둘러싸도록 배치되고,
    상기 열전도성 분말은 상기 담배 매질부의 길이 방향 축에 가까울수록 더 높은 밀도로 분포되는, 에어로졸 생성 시스템.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 히터는 상기 담배 매질부의 내부에 삽입되도록 배치되고,
    상기 열전도성 분말은 상기 담배 매질부의 길이 방향 축으로부터 멀어질수록 더 높은 밀도로 분포되는, 에어로졸 생성 시스템.
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