KR20220056857A - 새로운 유형의 기화 코어 - Google Patents

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KR20220056857A
KR20220056857A KR1020227008113A KR20227008113A KR20220056857A KR 20220056857 A KR20220056857 A KR 20220056857A KR 1020227008113 A KR1020227008113 A KR 1020227008113A KR 20227008113 A KR20227008113 A KR 20227008113A KR 20220056857 A KR20220056857 A KR 20220056857A
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샤오펑 펑
치원 펑
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상하이 큐브이 테크놀러지스 코., 엘티디.
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Abstract

기화 용례 분야에 속하는 새로운 유형의 기화 코어가 제공된다. 새로운 기화 코어는 기화 코어 기판 및 기화 코어 기판 상의 가열 요소를 포함하고; 기화 코어 기판은 고밀도 재료로 이루어지고; 액체 안내 구멍이 기화 코어 기판에 분포되고, 액체 안내 구멍의 직경은 1 내지 250 미크론이고, 2개의 인접한 액체 안내 구멍 사이의 벽 간격은 500 미크론 미만이고, 고밀도 세라믹의 다공도는 30% 미만이다. 새로운 유형의 기화 코어에서, 제어가능한 액체 유동 통로가 기판 상에 구성되고; 가열 및 기화 프로세스 동안, 인-시튜 기화에 근접할 수 있을 뿐만 아니라, 액체 유동 통로의 정량화에 의해 유체 유동이 정확하게 제어되고, 따라서 정량 기화의 효과가 달성되고, 기화되는 입자의 핵생성 및 입자 성장 프로세스를 최대로 제어하고 균일한 기화의 목적을 달성한다. 동시에, 다공성 세라믹 프로세스에 의해 야기되는 세라믹 분말 및 비교적 유독하고 유해한 물질이 기화된 에어로졸에 진입하는 것이 방지되며, 이에 의해 더 안전한 정량적인 기화를 제공한다.

Description

새로운 유형의 기화 코어
본 발명은 무화(atomization) 용례에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 새로운 유형의 무화 코어에 관한 것이다.
현재, 전기 저항 가열은 에어로졸을 생성하도록 액체를 가열하기 위해 전자담배(e-cigarette) 및 일부 의료용 무화기에 통상적으로 채용된다. 일반적으로 다음의 4가지 유형이 있다:
첫 번째로, 유리 섬유 로프 플러스 가열 와이어: 가장 일반적인 전자담배 무화기는 일반적으로 액체를 전달하기 위해서 사용되는 섬유 로프 상에 저항 가열 와이어를 권선한다. 유리 섬유 로프는 그 견고한 셀비지(selvage), 고온 저항, 강한 액체 흡수, 및 빠른 전달 속도 때문에 주된 전달 재료로서 사용된다. 그러나, 유리 섬유 로프의 가장 큰 단점은 탈락하여 플록(floc)을 생성하기 쉽다는 것이다. 또한, 가열 와이어가 섬유 로프 주위로 권선될 때 가열 와이어의 위치가 변화되고, 가열 와이어의 표면이 섬유 로프의 외측으로 상이하게 노출되며, 이는 무화 장치의 낮은 일관성, 낮은 무화 효율, 및 건식 연소를 초래한다.
두 번째로, 코튼 플러스 가열 와이어: 2013년 부근, 코튼이 주된 전달 재료로서 유리 섬유 로프를 대체하기 시작했다. 유리 섬유 로프와 비교할 때, 이는 더 안전하고 전자담배 액체(e-liquid)를 통해 담뱃잎의 풍미에 더 가까운(authentical) 풍미를 전달한다. 그 개발은 흡수성 코튼 및 유기 코튼으로부터 최고 등급의 장섬유 코튼과 같은 전문적인 전자담배 코튼까지 진행되었다. 현재, 코튼 플러스 가열 와이어는 여전히 시장에서 주류이지만, 전자담배 액체 내의 당은 가열 와이어의 표면 상에 흡수되어 우리가 일반적으로 탄소 퇴적이라 칭하는 것을 형성할 것이고, 이는 코튼의 암화로 이어지고 또한 에어로졸 내에 유해 및 잠재적 유해 성분(HPHC)을 생성하기 쉽다.
세 번째로, 세라믹 무화 코어: 전자담배의 개발은 다양한 전달 재료의 출현으로 이어졌다. 전자담배와 관련하여 다공성 세라믹 전달 재료가 대중화되었다. 시장에는 주로 두 종류의 세라믹 무화 코어가 있으며, 하나는 다공성 세라믹 본체에 가열 와이어를 내장하는 것이고, 예를 들어 CCell; 다른 것은 다공성 세라믹 상에 전도성 가열 코팅의 층을 스크린 인쇄하는 것, 예를 들어 Feelm 및 Silmo이다. 다공성 세라믹의 세공은 다양한 크기로 분산되어, 바이핑(vaping) 동안 일부 액체 성분의 용이한 코킹(coking) 또는 건식 연소 또는 큰 천공으로 인한 액체의 누설을 초래한다. CN20188001973.3은 0.5 내지 5 μm 두께의 티타늄-지르코늄 합금 막 및 0.1 내지 1 μm 두께의 Au-Ag 합금 보호 막이 다공성 세라믹 상에 스퍼터링 및 퇴적되는 것을 개시하였다. 이러한 두께에서, 막 품질은 다공성 세라믹의 표면 거칠기에 의해 불가피하게 영향을 받는다.
네 번째로, 기타 무화 코어: 예를 들어, CN201620757596.4, CN201810009220.9 및 CN201910229470.8은 단결정 실리콘-계 MEMS 무화 코어를 개시하였고, 이러한 무화 코어는 가열 표면과 전자담배 액체 사이의 직접적인 접촉에 의해 야기되는 일관되지 않은 무화 온도 및 풍미 변화의 문제를 해결할 것으로 기대된다. 마이크로-천공 어레이를 갖는 마이크로-천공 플레이트가 액체 유동을 제어하기 위해서 사용된다. 마이크로 유체 채널의 직경은 10 내지 500 μm이며, 마이크로 천공 채널의 직경은 500 내지 1000 μm이다. 금속 막은 200 내지 500nm의 두께를 갖는 Ti/Pt/Au, TiW/Au, Al, Cr 또는 Pt/Au 중 하나 이상이다. 그러나, 이러한 장치의 시스템 신뢰성은 여전히 위태롭다. 다른 예는 CN201821218626.X 및 CN201810855337.9이며, 이들은 모세관 어레이로서 0.01 내지 0.1mm의 내경을 갖는 유리 튜브 및 스테인리스강 의료용 튜브를 사용하는 모세관 어레이의 무화기를 설명한다. 외부 스테인리스강 시트는 직접 가열되며, 따라서 유사하게 가열 본체와 전자담배 액체 사이의 접촉을 회피한다. 유체가 통과하는 유효 무화 영역은 최대 50%에 달한다. 이들 특허는 세라믹 가열 본체의 단점을 극복하고, 따라서 전통적인 담배에 더 가까운 무화식 전자담배를 달성하고자 한다. 그러나, 마이크로-튜브의 처리 및 조립은 분말 및 다른 입자가 에어로졸에 진입하는 특정한 안전 위험을 제기한다.
안전성 측면에서, 상기 4개의 무화 방법은 전통적인 담배에 비해 유해 성분을 크게 감소시켰지만, 여전히 특정 미량의 유독 및 유해 물질이 존재한다. 특히, 다공성 세라믹의 제조 프로세스 및 구조적 특징으로 인해, 일부 부착된 매립형 분말 입자 또는 세라믹 입자 자체가 불가피하게 에어로졸에 도입될 것이다. 또한, 결정 상 편석으로 인해, 중금속 불순물이 결정립의 표면 상에 집중되고, 이는 무화된 액체 내로 쉽게 침출된다. 현재, 미량의 중금속이 세라믹 무화 코어를 갖는 일부 전자담배의 에어로졸에서 검출될 수 있다는 것이 실험을 통해 입증되었다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 약점을 극복하는 것을 목적으로 하고, 더 안전한 무화를 실현할 뿐만 아니라 정밀한 설계로 코킹 또는 입자 방출 없이 분량 제어 무화(dose-control atomization) 및 균일한 무화를 가능하게 하는 새로운 유형의 무화 코어를 제공한다.
상기 목적을 위해, 본 발명에 의해 개시된 새로운 유형의 무화 코어는 코어 기판과 코어 기판 상의 가열 본체를 포함하고, 코어 기판은 고밀도 재료로 이루어지며, 코어 기판에는 전자담배 액체 전달 천공부가 분포되고, 전자담배 액체 전달 천공부의 직경은 1 내지 250 μm이며, 2개의 인접한 전자담배 액체 전달 천공부 사이의 벽 간격은 500 μm 미만이다.
고밀도 재료는 이하의 재료 중 하나일 수 있다: 단결정 또는 다결정 재료, 고온 저항 및 열 충격 저항 유리, 또는 고밀도 세라믹스. 바람직하게는, 단결정 재료는 단결정 알루미나 및 단결정 실리콘; 및 다결정 실리콘 재료 등일 수 있고; 고온 저항 및 열 충격 저항 유리는 석영 유리, 보로실리케이트 유리 또는 알루미노실리케이트 유리일 수 있으며; 고밀도 세라믹은 70%를 초과하는 상대 밀도를 갖는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 산화아연, 탄화규소, 디아토마이트, 멀라이트, 지르코나이트 또는 인회석일 수 있다.
바람직하게는, 고밀도 세라믹의 다공도는 30% 미만이고; 더 바람직하게는 고밀도 세라믹의 다공도는 10% 미만이다.
바람직하게는, 가열 본체는 얇은 막/코팅 또는 금속 가열 본체이다.
바람직하게는, 가열 본체는 코팅 또는 스크린 인쇄되거나, 기상 퇴적되거나, 액체 퇴적되거나, 또는 무화 코어의 기판에 직접 접합된다.
바람직하게는, 가열 본체의 두께는 코팅 또는 스크린 인쇄되는 경우에 100 μm 미만이거나, 퇴적되는 경우에 5 μm 이하이거나, 접합되는 경우에 50 μm 미만이다.
바람직하게는, 가열 본체는 티타늄, 탄탈 및 그 합금과 같은 생체적합성 막, 또는 티타늄/탄탈 산화물 막, 또는 무화 코어의 기판에 접합되는 금속 포일로부터 선택된다. 선택적으로는, 보호 패시브 막이 필요에 따라 가열 본체 상에 더 제공된다.
전자담배 액체 전달 천공부의 직경은 150 μm 이하, 바람직하게는 25 μm 내지 120 μm, 더 바람직하게는 80 μm 이하이다.
바람직하게는, 2개의 인접한 전자담배 액체 전달 천공부 사이의 벽 간격은 250 μm 미만, 바람직하게는 150 μm 미만, 더 바람직하게는 100 μm 미만이다.
바람직하게는, 전자담배 액체 전달 천공부는 압출 성형, 사출 성형, 압축 성형, 3D 프린팅, 레이저 가공 또는 기계적 드릴링에 의해 형성된다.
기판에 제어가능한 유체 채널을 형성함으로써, 개시된 새로운 유형의 무화 코어는 대략 인-시튜(in-situ) 무화뿐만 아니라 정확하게는 유체 채널의 정량화에 의한 분량-제어 바이핑을 수행할 수 있으며, 또한 무화된 입자의 핵생성 및 성장 프로세스를 최대로 제어함으로써 균일한 무화를 수행할 수 있다. 더 중요하게는, 기판은 더 이상 다공성 세라믹이 아니며, 전체 무화 프로세스의 바이핑 계면은 매우 안정적이고 안전하며, 세라믹 입자 방출 및 다공성 세라믹계 무화기 내의 비교적 유독하며 유해한 물질이 무화된 에어로졸에 대해 완전히 회피됨으로써, 더 안전하고, 더 균일하며 정량적인 바이핑이 달성된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 무화 코어의 기판의 구조의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 무화 코어의 기판의 구조의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 4에 따른 무화 코어의 기판의 구조의 개략도이다.
본 발명의 목적, 기술적 해결책 및 장점을 더 명확하게 하기 위해, 본 발명의 상세한 설명이 첨부 도면 및 실시예를 참조하여 아래에서 추가로 제공된다. 본 발명의 부가적인 특징 및 장점이 이하의 설명에서 부분적으로 제공될 것이고, 이하의 설명으로부터 부분적으로 더 명확해질 것이고, 또는 본 발명의 실시에 의해서 경험될 수 있다. 다음의 설명은 단지 예시이고 본 발명을 제한하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명에 의해 개시된 새로운 유형의 무화 코어는 코어 기판과 코어 기판 상의 가열 본체를 포함하고, 코어 기판은 고밀도 재료로 이루어지며, 기판에 전자담배 액체 전달 천공부가 분포되고, 전자담배 액체 전달 천공부의 직경은 1 내지 250 μm이며, 2개의 인접한 전자담배 액체 전달 천공부 사이의 벽 간격은 500 μm 미만이다. 고밀도 재료는 이하의 재료 중 하나일 수 있다: 단결정 알루미나 또는 다른 단결정 또는 다결정 재료, 고온 저항 및 열 충격 저항 유리, 및 고밀도 세라믹스. 바람직하게는, 고온 저항 및 열 충격 저항 유리는 석영 유리, 보로실리케이트 유리 또는 알루미노실리케이트 유리일 수 있고, 고밀도 세라믹은 70%를 초과하는 상대 밀도를 갖는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 산화아연, 탄화규소, 디아토마이트, 멀라이트, 지르코나이트 또는 인회석일 수 있다. 고밀도 세라믹의 다공도는 30% 미만이다. 가열 본체는 코팅 또는 스크린 인쇄되거나, 기상 퇴적되거나, 액체 퇴적되거나, 또는 코어 기판에 직접 접합되는 얇은 막/코팅 또는 금속 가열 본체이다. 전자담배 액체 전달 천공부는 압출 성형, 사출 성형, 압축 성형, 3D 프린팅, 레이저 가공 또는 기계적 드릴링에 의해 형성된다.
본 발명에서, 고밀도 재료 및 그 두께, 전자담배 액체 전달 천공부의 크기 및 위치는 무화된 에어로졸을 제어하는 데 중요한데, 이는 에어로졸의 성능이 그 정밀한 제어 및 균일성에 의존하기 때문이다. 전자담배 액체 전달 천공부의 크기는 에어로졸 화학 조성 및 입자 크기 제어에 중요하고, 이들은 또한 저온에서 코킹을 방지하는 데 중요하다. 본 발명에 따르면, 다공성 세라믹의 통상적인 사용이 회피되고, 무화 코어 재료의 전체 강도가 크게 개선되며, 이에 의해 에어로졸 내로의 세라믹 입자 방출 및 증기로부터의 폐의 추가 손상이 완전히 회피된다.
본 발명의 무화 코어는, 제어 불가능한 다공도, 불균일한 세공 크기 및 분포, 거친 표면, 다공성 세라믹의 제조 시의 입계 편석(grain boundary segregation)에 의해 야기되는 일관되지 않은 무화 계면을 포함하는, 현재 사용되는 다공성 세라믹의 단점을 극복한다. 무화 메커니즘 및 무화 계면의 이해로, 균일하고 정량적인 무화의 메커니즘이 확립되고, 이에 의해 무화된 에어로졸의 입자 크기 분포 및 화학 성분 양자 모두가 개선된다. 결과적으로, 맛/풍미 진정성(authentic), 최초 퍼프(puff)로부터 최종 퍼프까지의 맛 일관성 및 맛 만족도가 크게 개선된다. 또한, 본 발명의 전자담배 액체 전달 천공부의 크기 및 수는 전자담배 액체의 특징에 따라 맞춤화될 수 있다. 따라서, 세공 크기와 일부 특정 화학 성분 사이의 불일치로 인한 전자담배 액체 내의 일부 성분의 저온 코킹 같은 종래의 다공성 세라믹계 코일의 일부 단점이 완전히 회피된다. 바이핑 계면 및 메커니즘의 제어로 인해서, 무화 프로세스에서의 일부 화학 반응 및 열적 분해가 크게 억제된다. 따라서, 에어로졸 내의 HPHC(유해 및 잠재적 유해 성분) 및 중금속이 크게 감소된다. 또한, 세라믹 입자 방출 또한 완전히 제거된다.
바람직하게는, 본 발명의 고밀도 재료의 다공도는 10% 미만이며; 가열 본체의 두께는 코팅 또는 스크린 인쇄되는 경우에 100 μm 미만이고, 기상 퇴적되는 경우에 5 μm 이하이며, 접합되는 경우에 50 μm 미만이다.
바람직하게는, 본 발명의 가열 본체는 티타늄, 탄탈 등, 또는 이들의 합금과 같은 생체적합성 재료, 또는 티타늄/탄탈 산화물 막, 또는 코어 기판에 접합되는 금속 포일로부터 선택된다. 가열 본체는 또한 다른 내열성 전도성 화합물 또는 혼합 막일 수 있다. 보호 패시브 막이 필요에 따라 가열 본체 상에 추가로 제공될 수 있다.
전자담배 액체 전달 천공부의 직경은 150 μm 이하, 바람직하게는 25 μm 내지 120 μm, 더 바람직하게는 80 μm 이하이다.
바람직하게는, 2개의 인접한 전자담배 액체 전달 천공부 사이의 벽 간격은 250 μm 미만, 바람직하게는 150 μm 미만, 더 바람직하게는 100 μm 미만이다.
본 발명에서, 유체 채널의 제어 및 인-시튜 가열로 인해, 무화 핵생성 및 핵생성 후의 동적 성장이 더 정확하게 제어되며, 따라서 무화된 에어로졸의 입자 크기 및 조성, 양/체적 및 온도가 특정 무화 요건에 따라 제어 또는 맞춤화될 수 있고, 니코틴 전달 효율이 어느 정도 개선될 수 있다. 각각의 전자담배 액체 전달 천공부의 출구는 무화 핵생성의 발생(origination)에 중요하다. 물론, 전자담배 액체는 또한 가열 표면 상으로 확산될 것이다. 2개의 인접한 천공부 사이의 벽 간격은 250 μm 미만으로 제어될 필요가 있으며, 이는 전자담배 액체가 가열 표면을 완전히 덮지 못할 위험을 크게 완화시키거나 무화 프로세스에서 전자담배 액체가 가열 표면을 덮는 것을 방해하지 않을 것이며, 따라서 건식 연소 또는 국지적 과열이 완전히 회피된다. 따라서, 본 발명에서 인-시튜 무화 또는 인-시튜 바이핑이 규정될 수 있다. 현재, 대부분의 무화 장치는 열 전도를 통한 엑스-시튜(ex-situ) 가열을 채용하고, 결과적으로 불균일한 온도를 초래하며, 이는 또한 HPHC가 완전히 제거될 수 없는 주된 이유이다.
본 발명의 다양한 실시예에 포함된 기술적 특징은 서로 상충하지 않는 한 서로 조합될 수 있다.
실시예 1
기판은 단결정 알루미나로 이루어진다. CNC 기계가공에 의해 그 형상 및 치수로 가공된 후, 각각 120 μm, 100 μm, 80 μm 또는 60 μm의 천공부 직경 및 250 μm, 200 μm, 150 μm 또는 100 μm의 2개의 인접한 천공부 사이의 벽 간격을 갖는 천공부의 어레이를 그 안에 형성하기 위해 줌 레이저(zoom laser)가 채용된다. 천공부의 어레이는 조밀-패킹된(close-packed) 삼각형 또는 직사각형 형상 또는 다른 형상일 수 있다. 그 후에, 0.35 μm 내지 5 μm의 범위 내의 두께를 갖는 티타늄 또는 탄탈 산화물 막(도 1에서 4.5 μm 티타늄 산화물 막)이 스퍼터링 또는 전자 빔 증발에 의해 퇴적된다. 그리고, 두께는 얇은 막 내의 산소 함량에 직접적으로 관련된다. 낮은 산소 함량을 갖는 얇은 막 또는 얇은 막 내의 상이한 산소 함량에 따라, 약 12 nm 두께를 갖는 Au 막과 같은 패시브 막이 그 위에 더 퇴적된다(도 1에 도시되는 바와 같음). 이어서, 전극이 기판의 양 단부 상에 안전한 전도성 페이스트로 형성되고 배터리에 연결된다. 각각의 막의 두께는 저항 및 무화 전력(atomization power)의 설계에 의존한다. 천공부 벽들 사이에 퇴적된 막은 균일한 온도장 및 균일한 핵생성 중심을 제공하고, 무화 동안 제어가능한 액체 유체 및 공기 유체 채널을 형성한다. 결과적으로 무화된 에어로졸의 체적 및 특성은 더 양호한 니코틴 전달 효율 및 다양한 에어로졸 만족도를 달성하도록 잘 제어된다. 균일한 온도장은 가열 요소의 설계, 즉 벽 간격의 균일성에 의해 직접 제어되는 스크린 인쇄된 코팅 또는 퇴적된 막 또는 금속 포일의 설계에 기인한다. 비다공성 영역은 가열 표면이며, 제어가능한 액체 및 공기 유동은 무화 핵생성의 계면 및 유체 채널의 제어를 지칭한다. 다양한 종류의 전자담배 액체 및 다른 액체에 대해, 코킹 또는 세라믹 입자 방출 없이 균일한 무화가 달성된다. 도 1은 일 예를 도시한다.
실시예 2
기판은 단결정 알루미나로 이루어진다. CNC 기계가공에 의해 그 형상 및 치수로 가공된 후, 100 μm의 천공부 직경 및 200 μm의 2개의 인접한 천공부 사이의 벽 간격을 갖는 천공부의 어레이를 그 안에 형성하기 위해 줌 레이저가 채용된다. 천공부의 어레이는 조밀-패킹된 삼각형 또는 직사각형 형상 또는 다른 형상으로 배열될 수 있다. 그 후, 0.35 μm 내지 5 μm 범위의 두께를 갖는 티타늄 또는 탄탈 산화물 막(도 2에서 4 μm 티타늄 산화물 막)이 스퍼터링 또는 전자 빔 증발에 의해 퇴적된다. 두께는 얇은 막 내의 산소 함량에 직접적으로 관련된다. 낮은 산소 함량을 갖는 얇은 막 또는 얇은 막 내의 상이한 산소 함량에 따라, 약 15 nm을 갖는 Au 막과 같은 패시브 막이 그 위에 추가로 퇴적된다(도 2에 도시됨). 이어서, 전극이 기판의 양 단부 상에 안전한 전도성 페이스트로 형성되고 배터리에 연결된다. 각각의 막의 두께는 요구되는 저항 및 무화 전력에 따라 달라진다. 천공부 벽들 사이에 퇴적된 막은 균일한 온도장 및 균일한 핵생성 중심을 형성하고, 무화 동안 제어가능한 액체 유체 및 공기 유체 채널을 형성한다. 결과적으로 무화된 에어로졸의 체적 및 특성은 더 양호한 니코틴 전달 효율 및 다양한 에어로졸 만족도를 달성하도록 잘 제어된다. 균일한 온도장은 가열 요소의 설계, 즉 벽 간격의 균일성에 의해 직접 제어되는 스크린 인쇄된 코팅 또는 퇴적된 막 또는 금속 포일의 설계에 기인한다. 비다공성 영역은 가열 표면이며, 제어가능한 액체 및 공기 유동은 무화 핵생성의 계면 및 유체 채널의 제어를 지칭한다. 다양한 종류의 전자담배 액체 및 다른 액체에 대해, 코킹, 세라믹 입자 방출 또는 임의의 중금속 없이 균일한 무화가 달성된다.
실시예 3
기판은 투명한 석영 유리로 이루어진다. CNC 기계가공에 의해 그 형상 및 치수로 가공한 후, 각각 120 μm 및 80 μm의 천공부 직경 및 200 μm 및 150 μm로 제어되는 벽 간격을 갖는 천공부 어레이를 그 안에 형성하기 위해 줌 레이저가 채용된다. 천공부의 어레이는 조밀-패킹된 삼각형 형상으로 배열되거나 조밀-패킹된 직사각형 형상 또는 다른 형상으로 배열될 수 있다. 그 후, 스퍼터링 또는 전자 빔 증발에 의해 0.35 μm 내지 5 μm 범위의 두께를 갖는 티타늄 또는 탄탈 산화물 막이 형성된다. 두께는 얇은 막 내의 산소 함량에 직접적으로 관련된다. 낮은 산소 함량을 갖는 얇은 막 또는 얇은 막 내의 상이한 산소 함량에 따라, 약 15 nm의 Au 막과 같은 패시브 막이 그 위에 추가로 퇴적된다. 이어서, 전극이 기판의 양 단부 상에 안전한 전도성 페이스트로 형성되고 배터리에 연결된다. 각각의 막의 두께는 요구되는 저항 및 무화 전력에 따라 달라진다. 천공부 벽들 사이에 퇴적된 막은 균일한 온도장 및 균일한 핵생성 중심을 형성하고, 무화 동안 제어가능한 액체 유체 및 공기 유체 채널을 형성한다. 결과적으로 무화된 에어로졸의 체적 및 특성은 더 양호한 니코틴 전달 효율 및 다양한 에어로졸 만족도를 달성하도록 잘 제어된다. 균일한 온도장은 가열 요소의 설계, 즉 벽 간격의 균일성에 의해 직접 제어되는 퇴적된 막 또는 금속 포일의 설계에 기인한다. 비다공성 영역은 가열 표면이며, 제어가능한 액체 및 공기 유동은 무화 핵생성의 계면 및 유체 채널의 제어를 지칭한다. 다양한 종류의 전자담배 액체 및 다른 액체에 대해, 코킹 또는 세라믹 입자 방출 없이 균일한 무화가 달성된다.
실시예 4
기판은 3D 프린팅에 의해 조제된 고밀도 지르코니아 세라믹이다. 천공부의 어레이는 또한 3D 프린팅 프로세스에서 형성된다. 천공부 직경은 각각 120 μm 및 100 μm이고, 2개의 인접한 천공부 사이의 벽 간격은 180 μm로 제어된다. 천공부의 어레이는 조밀-패킹된 삼각형 형상으로 배열된다. 그 후, 0.35 μm 내지 5 μm 범위의 두께를 갖는 티타늄 또는 탄탈 산화물 막이 스퍼터링 또는 전자 빔 증발에 의해 퇴적된다. 두께는 막의 산소 함량에 직접적으로 관련된다. 낮은 산소 함량을 갖는 얇은 막 또는 얇은 막 내의 상이한 산소 함량에 따라, 약 15 nm의 Au 막과 같은 패시브 막이 그 위에 추가로 퇴적된다. 이어서, 전극이 기판의 양 단부 상에 안전한 전도성 페이스트로 형성되고 배터리에 연결된다. 각각의 막의 두께는 요구되는 저항 및 무화 전력에 따라 달라진다. 천공부 벽들 사이에 퇴적된 막은 균일한 온도장 및 균일한 핵생성 중심을 형성하고, 무화 동안 제어가능한 액체 유체 및 공기 유체 채널을 형성한다. 결과적으로 무화된 에어로졸의 체적 및 특성은 더 양호한 니코틴 전달 효율 및 다양한 에어로졸 만족도를 달성하도록 잘 제어된다. 균일한 온도장은 가열 요소의 설계, 즉 벽 간격의 균일성에 의해 직접 제어되는 퇴적된 막 또는 금속 포일의 설계에 기인한다. 비다공성 영역은 가열 표면이며, 제어가능한 액체 및 공기 유동은 무화 핵생성의 계면 및 유체 채널의 제어를 지칭한다. 다양한 종류의 전자담배 액체 및 다른 액체에 대해, 코킹 또는 세라믹 입자 방출 없이 균일한 무화가 달성된다.
본 발명에 의해 개시된 새로운 유형의 무화 코어는 전자담배뿐만 아니라 의료용 무화(예를 들어, 통증 완화 및 천식 완화를 위한 무화기/네뷸라이저(nebulizer)) 및 오락 무화를 위해 사용될 수 있다.
통상의 기술자는, 전술한 설명이 단지 본 발명의 바람직한 실시예이고, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아님을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 사상 및 원리 내에서 이루어지는 임의의 변경들, 균등한 대체들 및 개량들은 본 발명의 보호 범위 내에 속해야 한다.

Claims (10)

  1. 코어 기판 및 코어 기판 상의 가열 본체를 포함하는 새로운 유형의 무화 코어에 있어서, 코어 기판은 고밀도 재료로 이루어지며, 코어 기판에는 전자담배 액체 전달 천공부가 분포되고, 전자담배 액체 전달 천공부의 직경은 1 내지 250 μm이며, 2개의 인접한 전자담배 액체 전달 천공부 사이의 벽 간격은 500 μm 미만인 것을 특징으로 하는 새로운 유형의 무화 코어.
  2. 제1항에 있어서,
    고밀도 재료는 단결정 또는 다결정 재료, 고온 저항 및 열 충격 저항 유리, 및 고밀도 세라믹을 포함하고, 단결정 재료는 단결정 알루미나 및 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 재료 등을 포함하고; 고온 저항 및 열 충격 저항 유리는 석영 유리, 보로실리케이트 유리 또는 알루미노실리케이트 유리를 포함하며; 고밀도 세라믹은 70%를 초과하는 상대 밀도를 갖는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 산화아연, 탄화규소, 디아토마이트, 멀라이트, 지르코나이트 및 인회석을 포함하는 것을 특징으로 하는 새로운 유형의 무화 코어.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    고밀도 세라믹의 다공도는 30% 미만인 것을 특징으로 하는 새로운 유형의 무화 코어.
  4. 제1항에 있어서,
    가열 본체는 얇은 막/코팅 또는 금속 가열 본체인 것을 특징으로 하는 새로운 유형의 무화 코어.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    가열 본체는 코팅 또는 스크린 인쇄되거나, 기상 퇴적되거나, 액체 퇴적되거나, 또는 코어 기판에 직접 접합되는 것을 특징으로 하는 새로운 유형의 무화 코어.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    가열 본체의 재료의 두께는 코팅 또는 스크린 인쇄되는 경우에 100 μm 미만이고, 퇴적되는 경우에 5 μm 이하이며, 접합되는 경우에 50 μm 미만인 것을 특징으로 하는 새로운 유형의 무화 코어.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    가열 본체는 티타늄, 탄탈 및 이들의 합금의 생체적합성 막, 또는 산소 원자를 함유하는 티타늄/탄탈 산화물 막, 또는 코어 기판에 접합되는 금속 포일로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 새로운 유형의 무화 코어.
  8. 제1항에 있어서,
    전자담배 액체 전달 천공부의 직경은 150 μm 이하, 바람직하게는 25 μm 내지 120 μm, 더 바람직하게는 80 μm 이하인 것을 특징으로 하는 새로운 유형의 무화 코어.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    2개의 인접한 전자담배 액체 전달 천공부 사이의 벽 간격은 250 μm 미만, 바람직하게는 150 μm 미만, 더 바람직하게는 100 μm 미만인 것을 특징으로 하는 새로운 유형의 무화 코어.
  10. 제1항에 있어서,
    전자담배 액체 전달 천공부는 압출 성형, 사출 성형, 압축 성형, 3D 프린팅, 레이저 가공 또는 기계적 드릴링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 새로운 유형의 무화 코어.
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