KR20220139845A - 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 종래의 궐련 담배 1개비와 비슷한 횟수의 흡입 행위를 할 수 있어서, 1회 사용된 후에 버려지는 전기 가열식 흡연 물품으로서, 필터와, 필터에 대해 상류쪽에 제공되는 액상 카트리지로, 가열에 의해 에어로졸로 될 수 있는 액상 조성물과; 액상 조성물이 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm3의 양으로 흡습되어 젖어진 흡습체와; 액상 흡습체를 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상으로 측면을 랩핑하되, 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성되며, 알루미늄 포일이 흡습체에 접촉하도록 흡습체를 실린더 형상으로 랩핑하는 랩핑 페이퍼;로 이루어지는 액상 카트리지를 포함하되, 필터 및 액상 카트리지는 별개의 랩핑 페이퍼로 랩핑되어 흡연 물품을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품을 제공한다.

Description

액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품{ELECTRICALLY-HEATING TYPE SMOKING ARTICLE INCLUDING LIQUID CARTRIDGE}
본 발명은 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지, 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 및 이를 위한 에어로졸 발생 장치 및 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 연소 방식이 아닌 가열 방식으로 에어로졸을 발생시킬 수 있는 담배 매질체를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입되어 가열에 의해 추가로 에어로졸을 발생시킬 수 있는 액상 카트리지와 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 및 이를 위한 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 발생 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성되는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다.
일반적으로 담배 매질의 주원료인 슬러리 판상엽 시트의 경우 인장력이 약하여 제조적성이 어려우며, 담배 매질에 보습제도 다량 함유되어 있어 물리성이 취약하다. 또한, 글리세린 등과 같은 액상을 함유한 담배 매질은 친수성으로 인하여 주위 환경의 습도에도 민감하여 제조 공정 환경을 제어하는데 어려움이 있다. 담배 매질 내 함유시킬 수 있는 액상의 양도 한계가 있다.
담배 매질을 포함하는 궐련 이외에 별도의 카토마이저에 액상을 보관하여 에어로졸을 추가로 발생시켜서 사용자가 궐련을 흡입할 때 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 궐련을 통해 흡입하는 경우(소위 '하이브리드 타입')도 제안되고 있으나, 카토마이저에 함유된 액상을 관리하는데 어려움(유통기한, 변질 등)이 있으며, 카토마이저에서 생성된 에어로졸이 이동하는 기류 패스에 응축물이 발생하여 오염이 발생할 수 있다.
이에 따라, 한 번 사용하고 버리게 되는 전기 가열식 흡연 물품 내에 액상을 제공하고 이로부터 에어로졸을 얻기 위한 니즈가 존재한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1323429호 대한민국 특허출원 10-2018-0007796
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지와, 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 및 이를 위한 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 종래의 궐련 담배 1개비와 비슷한 횟수의 흡입 행위를 할 수 있어서, 1회 사용된 후에 버려지는 전기 가열식 흡연 물품으로서, 필터와, 필터에 대해 상류쪽에 제공되는 액상 카트리지로, 가열에 의해 에어로졸로 될 수 있는 액상 조성물과; 액상 조성물이 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm3의 양으로 흡습되어 젖어진 흡습체와; 액상 흡습체를 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상으로 측면을 랩핑하되, 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성되며, 알루미늄 포일이 흡습체에 접촉하도록 흡습체를 실린더 형상으로 랩핑하는 랩핑 페이퍼;로 이루어지는 액상 카트리지를 포함하되, 필터 및 액상 카트리지는 별개의 랩핑 페이퍼로 랩핑되어 흡연 물품을 형성하는 전기 가열식 흡연 물품을 제공한다.
여기서, 액상 조성물은, 중량%로, 70 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG, 0 내지 10%의 물을 포함하며, 이렇게 얻어진 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 액상 흡습체는, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 두께 2 내지 3 mm의 띠를 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만든 것이거나 멜라민 기지 발포수지를 실린더 형상으로 가공하여 만들어진 것이고, 단위 부피당 중량이 0.01 내지 0.013 mg/mm3인 것이 바람직하다.
다르게는 액상 흡습체는, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단을 구기거나 접거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 단위 부피당 중량이 0.25 내지 0.4 mg/mm3인 것이 바람직하다.
다르게는 액상 흡습체는, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 단위 부피당 중량이 0.2 내지 0.35 mg/mm3인 것이 바람직하다.
다르게는 액상 흡습체는, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 단위 부피당 중량이 0.15 내지 0.25 mg/mm3인 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는 필터에 대해 상류에 제공되면서 액상 카트리지에 대해 상류 혹은 하류에 제공되는 담배 각초를 포함하는 담배체를 추가로 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는 필터의 직상류에는 페이퍼 튜브가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지와, 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품을 제공함으로써, 사용자가 액상으로부터 유래하는 에어로졸과 담배 기질로부터 유래하는 에어로졸을 함께 흡입하는데 있어서 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품의 일부 분해 사시도와 그 단면도를 개념적으로 보여준다.
도 2는 도 1에 따른 흡연 물품의 구성요소와 이를 감싸는 랩핑 페이퍼의 구성을 개념적으로 보여준다.
도 3은 도 2에 보인 흡습체를 얻기 위해 흡습체 로드가 제조되는 과정을 보여주는 개념도이다.
도 4는 도 3에 보인 흡습체 로드로부터 본 발명에 따른 액상 카트리지를 제조하기 위해 액상 카트리지를 컷팅하는 컷팅 공정을 개념적으로 보여준다.
도 5 내지 12는 본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품으로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치의 여러 실시예들의 아래와 같은 개념도이다.
도 5는 제1 실시예에 따라 파이프 형상 저항 가열 히터와 침습식 저항 가열 히터가 조합된 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 6은 제2 실시예에 따라 하나의 피스로 이루어진 파이프 형상의 저항 가열 히터를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 7은 제3 실시예에 따라 두 개의 피스로 이루어진 파이프 형상의 저항 가열 히터를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 8은 제4 실시예에 따라 파이프 형상의 저항 가열 히터와 침습식 저항 가열 히터가 조합되지만, 제1 실시예와는 다른, 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 9는 제5 실시예에 따라 유도 가열에 의해 발열하는 서셉터 재질의 히트 파이프와 서셉터 재질의 히트 블레이드를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 10은 제6 실시예에 따라 유도 가열에 의해 발열하는 서셉터 재질의 히트 파이프와, 파이프 형상의 저항 가열 히터가 조합된 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 11은 제7 실시예에 따라 유도 가열에 의해 발열하는 하나의 피스의 서셉터 재질의 히트 파이프를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 12는 제8 실시예에 따라 유도 가열에 의해 발열하는 두 개의 피스로 이루어진 서셉터 재질의 히트 파이프를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는데, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함한다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 용어 '상류' 및 '하류'는 사용자가 흡연 물품을 사용하여 공기를 흡인하는 방향을 기준으로 하여, 흡연 물품을 구성하는 세그먼트들의 상대적인 위치를 나타내기 위해 사용된 용어이다. 흡연 물품은 상류 단부(즉, 공기가 들어오는 부분) 및 이에 대향하는 하류 단부(즉, 공기가 나가는 부분)를 포함한다. 흡연 물품 사용시 사용자는 흡연 물품의 하류 단부를 물고 흡연 물품의 상류 단부를 통해 흡입되어 흡연 물품 내부를 통과하여 하류 단부로 나오는 공기를 흡입할 수 있게 된다. 하류 단부는 상류 단부의 하류에 위치하며, 한편 용어 '단부'는 또한 '말단'으로 기술될 수 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 가열에 의해 에어로졸을 발생시킬 수 있는 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지와, 이러한 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품을 첨부한 도면에 참조하여 설명하는데, 설명의 편의상 전기 가열식 흡연 물품의 구성요소를 각각 설명하면서 그에 포함되는 액상 카트리지를 설명하도록 한다. 여기서 전기 가열식 흡연 물품이라 함은, 연소에 의하지 않고 전기저항 방식 혹은 유도가열 방식 등으로 흡연 물품을 가열함으로써 흡연 물품으로부터 에어로졸을 생성시키고 사용자가 이러한 에어로졸을 흡입하여 사용하는 형태이다. 이러한 흡연 물품은 종래의 궐련 담배 1개비와 비슷한 횟수의 흡입 행위를 하기에 적당한 양의 에어로졸 발생기질 및/또는 담배 각초를 흡연 물품 내부에 포함하며, 미리 정해진 양만큼 에어로졸이 발생된 후에는 더 이상 에어로졸을 발생시키지 않으며 1회 사용된 후에 사용자에 의해 버려질 것이다.
본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품은 에어로졸 발생기질로, 후술하는 바와 같이 통상의 담배 각초와 글리세린 등과 같은 액상 조성물을 포함한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품(50)은, 상류 단부에 에어로졸 발생 기질로서 담배 각초를 포함하는 담배체(58), 그 직하류에 또 다른 에어로졸 발생 기질로서 액상 조성물을 포함하는 액상 카트리지(56), 그 직하류에 에어로졸 이동 통로를 제공하는 페이퍼 튜브(54), 그리고 마우스피스로 기능하는 필터(52)가 적층된 구조를 갖고, 이들은 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑된다. 액상 조성물에 의한 액상 카트리지(56)과 담배 각초에 의한 담배체(58)의 상대적 위치는 반대가 될 수 있다.
본 발명에 따른 액상 카트리지(56)는, 액상 조성물과; 액상 조성물이 젖어진 흡습체(56a)와; 흡습체를 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상으로 측면을 랩핑하는, 랩핑 페이퍼(61)를 포함하며, 흡습체(56a)는, 액상 카트리지 내의 흡습체에 70 내지 120 mg의 액상 조성물을 흡습하여 액상 카트리지(56) 내에 유지하기에 충분한 흡습율을 갖는다. 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상은 현재 사용되고 있는 통상의 담배 혹은 전기 가열식 흡연 물품의 규격에 부합하는 크기로 이러한 규격을 갖는 액상 카트리지(56)는 전기 가열식 흡연 물품(50)에 삽입되어 별도의 랩핑 페이퍼(60)로 랩핑되면 사용자 입장에서 볼 때는 통상의 담배 혹은 전기 가열식 흡연 물품과 차이가 없게 된다.
담배 각초(58a)는 담배 각초만으로는 형상을 유지할 수 없으므로, 별개의 랩핑 페이퍼(62)에 의해 랩핑되어 담배체(58)를 형성하며, 액상 카트리지(56)와 동등한 크기로 준비되어 전술한, 필터(52), 페이퍼 튜브(54), 액상 카트리지(56), 담배체(58)를 랩핑 페이퍼(60)으로 랩핑함으로써 도 1에 보인 바와 같은 전기 가열식 흡연 물품(50)이 얻어질 수 있다.
본 발명은, 이러한 규격을 갖는 액상 카트리지(56)의 흡습체에 70 내지 120 mg의 액상 조성물을 흡습시키는 것을 특징으로 하는데, 이러한 수치 범위는 1개비의 전기 가열식 흡연 물품에 제공되는 담배 각초에 의한 담배체(58)로부터 에어로졸을 사용자가 흡입할 때 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 함께 제공할 수 있는 액상 조성물의 양을 가리킨다. 위 하한 값(70 mg) 미만의 액상 조성물이 흡습체(56a)에 흡습되는 경우에는 사용자가 전기 가열식 흡연 물품에 제공되는 담배 각초에 의한 담배체(58)로부터 유래하는 에어로졸을 흡입하는 과정에서 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸이 부족할 수 있으므로 액상 카트리지(56)에 흡습되는 액상 조성물은 위 하한 값(70 mg) 이상이어야 한다. 위 상한값(120 mg)을 초과하는 액상 조성물이 흡습체(56a)에 흡습되는 경우에는 액상 조성물이 이상의 규격을 갖는 액상 카트리지 내의 흡습체가 액상 조성물을 흡습한 채로 유지하기 힘들어서, 액상 조성물이 액상 카트리지(56)로부터 흘러나올 수 있다. 따라서 액상 카트리지에 흡습되는 액상 조성물은 위 상한값(120 mg) 이하이어야 한다. 바람직한 범위는 80 내지 110 mg이고, 더욱 바람직한 범위는 90 내지 105 mg이다.
본 발명의 또 다른 특징은 이상과 같은 규격을 갖는 액상 카트리지(56) 내의 흡습체가 위와 같은 범위를 갖는 액상 조성물을 액상 카트리지 내에 유지하기에 충분한 흡습율을 갖는 것에 있다. 즉 액상 조성물은 액상 카트리지 내의 흡습체에 흡습된 채로 유지되며, 액상 카트리지 외부로 흘러나오지 않는다. 여기서 흡습은 흡습체가 액상 조성물에 의해 젖어 있되, 이것이 밖으로 흘러나오지 않는 것을 가리킨다. 후술하는 바와 같이 필터(52) - 페이퍼 튜브(54) - 액상 카트리지(56) - 담배체(58)는 랩핑 페이퍼(60)로 싸여져서 전기 가열식 흡연 물품(50)을 형성하게 되는데, 액상 카트리지(56)는 상류 혹은 하류 쪽으로 별개의 부재 없이 담배체(58)나 페이퍼 튜브(54) 혹은 필터(52)와 직접 접촉하게 되는데, 액상 카트리지(56) 내의 흡습체(56a)에 흡습된 액상 조성물은 흡습체(56a)에 흡습되어 저장될 뿐이고 담배체(58) 혹은 페이퍼 튜브(54) 혹은 필터(52) 쪽으로 흘러나오지 않는다. 이를 위해 액상 조성물은, 흡습체(56a)의 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm3의 양으로 흡습체에 흡습되어 있는 것이 바람직하다. 이 수치한정의 이유는 본 발명의 흡습체에 흡습되는 액상 조성물의 양에 대한 수치한정의 이유와 비슷하다. 즉, 위 하한 값(0.13 mg/mm3) 미만인 경우에는 흡습체에 흡습된 액상 조성물의 양이 충분하지 않아서 사용자가 전기 가열식 흡연 물품(50)에 제공되는 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 흡입하는 과정에서 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸이 부족할 수 있으므로 액상 카트리지에 흡습되는 액상 조성물은 위 하한 값(0.13 mg/mm3) 이상이어야 한다. 위 상한값(0.32 mg/mm3)을 초과하는 액상 조성물이 흡습체에 흡습되는 경우에는 액상 조성물이 이상의 규격을 갖는 액상 카트리지 내의 흡습체가 액상 조성물을 흡습한 채로 유지하기 힘들 수 있어서, 액상 조성물이 액상 카트리지로부터 흘러나올 수 있다.
액상 조성물은 글리세린 VG을 포함하고, 선택적으로 글리세린 PG, 물, 풍미제를 포함하되, 액상 조성물은, 중량%로, 70 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG, 0 내지 10%의 물을 포함하며, 이렇게 얻어진 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함한다. 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 100% 글리세린 VG로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 80% 글리세린 VG 및 20% 글리세린 PG로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 75% 글리세린 VG, 20% 글리세린 PG 및 5% 물로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 이렇게 얻어진 액상 조성물 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함한다. 예를 들어, 풍미제는 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제, 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 캐러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다. 더불어 액상 조성물은 니코틴을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다.
본 발명에 따르면, 여러가지 재질의 흡습체(56a)가 적용될 수 있다. 도 1 및 도 2에 따르면 흡습체(56a)가 말아져서 만들어지는 것으로 도시되었으나, 이는 도서의 편의상 그렇게 표현한 것이며, 흡습체(56a)의 구성에 그에 한정되는 것은 아니다. 아래와 같은 여러 종류의 흡습체(56a)가 고려될 수 있으며, 기본적으로는 도 3에 보인 파이프 구조물(40)의 일측으로 흡습체(56a)를 구기거나 말아서 밀어넣고 타측에서 다소 단면이 좁아진 형상으로 압출해내면서 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑하여 흡습체 로드(57)를 얻을 수 있게 된다. 파이프 구조물(40)로 도입되기 전에 니들과 같은 액상 조성물 주입부를 통해 액상 조성물이 흡습체(56a) 내로 제공되며 흡습체(56a)는 파이프 구조물(40)을 통과하면서 액상 조성물을 머금은 상태로 되고 파이프 구조물(40)의 타측에서 곧바로 랩핑 페이퍼(61)에 의해 랩핑되면서 적당한 길이, 일 예로, 80 mm 혹은 140 mm 정도로 컷팅되어 흡습체 로드(57)을 형성한다. 이에 따라 흡습체 로드(57)는 액상 조성물이 머금어진 흡습체(56a)를 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑한 상태로 제공된다. 흡습체 로드(57)는 후술하는 바와 같이 개별 흡연 물품(50)으로 들어갈 수 있는 크기로 컷팅된다.
이러한 구성은 기존의 궐련 제조 라인에서 일반화된 프로세스이며, 기존의 궐련 제조 프로세스와 장비를 그대로 이용할 수 있는 장점이 있다. 즉 기존의 필터, 페이퍼 튜브, 담배 각초의 제조에서 위와 같은 프로세스가 그대로 적용되고 있으며, 그러한 현재의 장비와 공정을 그대로 이용하여 카트리지(56)을 얻을 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체(56a)는, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 두께 2 내지 3 mm의 띠를 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만든 것이고, 바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 멜라민 기지 발포수지를 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만들어진 것인데, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.013 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단을 구기거나 접거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단으로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.25 내지 0.4 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단으로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.35 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)에 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단으로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.25 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 액상 카트리지(56)을 형성하는 랩핑 페이퍼(61)는, 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성된 합지로 제공될 수 있으며, 알루미늄 포일이 흡습체(56a)에 접촉하도록 실린더 형상으로 랩핑된다. 이에 따라 알루미늄 포일이 흡습체(56a)에 머금어진 액상 조성물이 액상 카트리지(56) 측면을 통해 흘러나올 가능성을 없애거나 최소화할 수 있다. 즉, 도 1 및 도 2에 보인 액상 카트리지의 구성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 흡습체(56a)는 흡연 물품 형성을 위한 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑되기 전에 별개의 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑되는데, 이 경우 랩핑 페이퍼(61)는 알루미늄 포일이 종이에 부착된 형태로 제공될 수 있고, 알루미늄 포일이 흡습체(56a)에 접촉하도록 실린더 형상으로 랩핑되는 것이 좋다.
담배체(58)는 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 담배체(58)는 주름진 판상엽 시트로 충진될 수 있다. 판상엽 시트는 실린더 축에 실질적으로 가로방향으로 둘둘 말리거나, 접히거나, 압축되거나, 수축됨으로써 주름이 형성될 수 있다. 주름진 판상엽 시트의 골 간격 등을 조절함으로써 다공도를 결정할 수 있다.
다른 실시예에서 담배체(58)는 담배 각초들로 충진될 수 있다. 여기에서, 담배 각초들은 담배 시트(또는 슬러리 판상엽 시트)를 잘게 절단함으로써 생성될 수 있다. 또한, 담배체(58)는 복수의 담배 가닥들이 서로 같은 방향(평행)으로 또는 무작위로 합쳐져서 형성될 수 있다. 구체적으로, 담배체(58)는 복수의 담배 가닥들이 합쳐져서 형성되고, 에어로졸이 통과할 수 있는 종방향의 복수의 채널들이 형성될 수 있다. 이때, 담배 가닥들의 크기 및 배열에 의하여, 종방향의 채널들은 균일하거나 불균일할수 있다.
담배체(58)는 추가로 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 담배체는 글리세린 및 프로필렌 글리콜을 더 포함할 수도 있다.
또한, 담배체(58)는 풍미제 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. 한편, 담배 매질 수용부(11a, 11b)는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜을 일부 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품(50)은 도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 에어로졸의 이동 통로를 제공하는 페이퍼 튜브(54)를 포함할 수 있는데, 튜브에는 PLA가 삽입되어 에어로졸의 온도를 낮추어 사용자가 에어로졸 흡입 시에 화상을 입는 것을 방지할 수도 있다. 페이퍼 튜브(54) 역시도 별개의 랩핑 페이퍼(도시되지 않음)에 의해 랩핑될 수 있다. 이 경우 페이퍼 튜브(54)를 위한 랩핑 페이퍼는 페이퍼, 즉 종이도 충분하다.
마우스피스 역할을 하는 필터(52)는 도 1 및 도 2에 보인 바와 같이 에어로졸은 지나가고 액 유입은 막아주는 역할을 한다. 전술한 바와 같이 흡습체(56a)에 젖어진 혹은 머금어진 액상 조성물은 정상적이고 일반적인 사용 환경에서는 액상 카트리지(56) 내에 유지되지만 과도한 외력이 액상 카트리지(56)에만 작용하는 경우와 같이 비 정상적인 환경에서 일부의 액상 조성물이 외부로 흘러나갈 수 있는데, 이 경우 필터가 액 유입을 막는 역할을 수행한다(페이퍼 튜브도 비슷하게 기능할 수 있음). 필터는 펄프로 제작될 수 있으며, 원통형 또는 튜브 형태로 제작될 수 있다. 한편, 필터는 가향 성분을 포함하여 사용자의 만족감을 향상시킬 수 있다. 가향 성분은 예를 들어, 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제, 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.
본질적으로 전술한 액상 카트리지(56)는, 위와 같이 필터(52)에 가향 성분을 포함시키는 프로세스와 장비를 그대로 이용하여 만들어질 수도 있다. 이 경우 기존의 프로세스와 장비를 그대로 이용하므로 양산성과 품질관리의 충족시키는데 큰 어려움이 없게 된다.
전기 가열식 흡연 물품(50)은 보통 복수 층의 랩핑 페이퍼(60, 61, 62)로 랩핑되는데, 액상 카트리지가 위치한 부분을 감싸는 제1 랩핑 페이퍼(61), 그 하류 혹은 상류에 액상 카트리지와 담배 각초에 의한 담배체를 함께 랩핑하는 제2 랩핑 페이퍼(62), 그 위에 튜브를 함께 랩핑하는 제3 랩핑 페이퍼(도시되지 않음), 그 위에 전기 가열식 흡연 물품의 모든 부분을 감싸는 제4 랩핑 페이퍼(60)와 같이 여러 겹의 랩핑 페이퍼로 랩핑할 수 있다. 이렇게 여러 단계의 랩핑을 거치면서 전기 가열식 흡연 물품이 얻어질 수 있는데, 경우에 따라서는 액상 카트리지를 형성하는 공정이 별개로 행해질 수도 있고, 연속 라인을 통해 행해질 수도 있다.
다르게는 제조 시간을 단축시키고, 제조 원가를 절감하기 위해, 전기 가열식 흡연 물품의 모든 부분을 랩핑하는 최외곽에 위치한 랩핑 페이퍼 내측에, 서로 다른 재질 또는 서로 다른 두께의 포장재를 덧대고 한 번에 랩핑하는 것도 가능하다.
도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 카트리지(56)는, 액상 조성물이 흡습된 흡습체(56a)를 하우징 역할을 하는 랩핑 페이퍼(61)가 랩핑하고 있다. 또한, 액상 카트리지(56)의 하류 단부에는 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)가 차례로 적층되도록 설치된다. 필터 및 페이퍼 튜브는 액상 카트리지와 함께 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑된다.
액상 카트리지(56) 내의 액상 조성물은 흡습체에 흡습된 채로 액상 카트리지 (56)내에 유지되며 액상 카트리지로부터 흘러나오지는 않으며, 가열에 의해 기화되며 에어로졸을 발생한다.
랩핑 페이퍼(60, 61, 62)는 고열 및 액상과의 접촉에 의해서 변형되거나 인체에 유해한 성분을 발생시키진 않는 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 또는 랩핑 페이퍼는 금속 박막이나 금속 포일(foil)로 제조하는 것도 가능하며, 전술한 바와 같이 종이 재질의 랩핑 페이퍼에 금속 박막이나 금속 박판이 덧대어진 형태 혹은 합지된 형태일 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 액상 카트리지(56)의 하우징 역할을 하는 랩핑 페이퍼(61)는 페이퍼와 알루미늄 포일의 합지로 구성되며, 알루미늄 포일이 흡습체(56a)와 맞닿아서 액상 조성물이 흡습체에 흡습된 채로 액상 카트리지(56)의 측면으로 흘러나오는 것을 막게 된다.
액상 카트리지의 하류 측에 필터(52)는 기류 형성을 위해 중공부를 가질 수 있으나, 중공부를 가지지 않는 형태의 필터를 사용하여도 무방하다. 필터는 적어도 하나의 세그먼트로 구성될 수 있으며, 예를 들어 튜브 필터, 냉각 구조물 및 리세스 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 튜브 필터는 내부에 중공을 포함하는 형태를 갖는다. 튜브 필터 및 리세스 필터는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있으며, 냉각 구조물로 기능하는 튜브는 순수한 폴리락트산(PLA)으로 제작되거나, 다른 분해성 폴리머와 폴리락트산을 조합하여 제작될 수 있다.
보다 구체적으로 필터(52)는 아세테이트, 종이, PP 등의 재질로 제조될 수 있으며, 필터를 감싸는 필터 권지(랩핑 페이퍼)는, 일반지, 다공지, 천공지, NWA(Non Wrapped Acetate) 등으로 분류될 수 있다. 또한 필터의 형태는 하나의 세그먼트로 이루어지는 모노 필터, 여러 개의 세그먼트로 이루어지는 복합(이중, 삼중 등) 필터로 분류할 수 있다. 필터는 아세테이트 토우, 가소제, 활성탄, X-DNA, 권지로 제조될 수도 있다. 아세테이트 토우는, 셀룰로오스 아세테이트의 연속필라멘트의 집합체를 말하며, 필터의 가장 중요한 특성인 흡인저항을 결정하는데 결정적인 역할을 한다. 아세테이트 토우의 성질은 데니아에 의해서 결정된다.
가소제는 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 부드럽고 유연하게 함으로써 섬유 사이의 접촉점에서 결합을 형성하고, 섬유 묶음을 더욱 딱딱하게 해준다. 담배필터용 가소제는 트리아세틴을 사용한다.
흡착제의 하나인 활성탄은 탄소를 주성분으로 하는 물질이며, 입자의 크기와 성상에 따라서 구분될 수 있다. 활성탄에 사용되는 원료로는 식물성 원료로서 목재, 톱밥, 과실각(야자껍질, 대나무, 복숭아 씨) 등이 있다.
X-DNA는 해조류에서 추출한 후 농축하여 가공된 기능성 입자를 말한다. 담배 필터에 주로 사용되는 활성탄에 비해 담배맛에 영향을 미치지 않고, 각종 발암 물질의 제거 기능이 탁월하다.
권지(랩핑 페이퍼)의 기능은 필터 제조 시, 필터 플럭의 형상을 유지해준다. 권지 제조 시에는, 기공도, 인장 강도, 신장율, 두께, 풀 붙임성 등의 물성을 만족해야 한다.
예를 들어 액상 카트리지(56)의 길이는 14.0mm이며, 필터(52) 또는 튜브(54)의 길이는 각각 2.5mm, 담배 각초를 포함하는 담배체(58)의 길이는 9.0mm일 수 있다. 다르게는, 일 예로, 필터(52)는 10 mm, 페이퍼 튜브(54)는 16 mm, 액상 카트리지(56)는 10 mm, 담배체(58)는 12 mm가 될 수 있다.
필터(52), 페이퍼 튜브(54), 액상 카트리지(56), 담배체(58)의 상대적인 길이와 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)의 상대적인 배치는, 후술하는 에어로졸 발생 장치(100)에 의해 전기 가열식 흡연 물품에서 발생하는 에어로졸을 사용자가 흡입하는 과정에서 에어로졸의 온도와 관계될 수 있다. 액상 카트리지(56)로부터 발생하는 에어로졸의 온도와, 담배체(58)에서 발생하는 에어로졸의 온도가 다르고, 페이퍼 튜브(54)의 길이가 길어짐에 따라 고온의 에어로졸을 더 냉각시킬 수 있기 때문에, 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)로부터 발생하는 에어로졸의 온도와, 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)의 상대적인 배치를 고려하고, 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)의 부피에 의존하는 액상 조성물 및 담배 각초의 양과, 후술하는 에어로졸 발생 장치의 가열 방식 등을 고려하여 이들의 상대적인 길이와 배치가 달라질 수 있다. 현재 시판 중인 전기 가열식 흡연 물품의 크기와 같은 크기로 전기 가열식 흡연 물품을 제조하면서 이상의 여러 조건을 충족시키는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 어렵지는 않을 것이다.
전술한 바와 같이, 도 3에 보인 액상 카트리지(56)를 제조하기 위한 바람직한 일 실시예에 따르면, 파이프 구조물(40)에 의해 실린더 형상으로 형성되는 흡습체가 파이프 구조물(40)로 도입되기 전에 스프레이 장비 혹은 니들과 같은 액상 조성물 주입부를 지나며, 액상 조성물이 충분히 스프레이되거나 주입되어 액상 조성물이 흡습체(56a) 내로 제공되며 흡습체(56a)는 파이프 구조물(40)을 통과하면서 액상 조성물을 머금거나 액상 조성물에 의해 젖어진 상태로 된다. 그 후, 액상 조성물이 흡습된 흡습체는 예를 들어 종이(혹은 알루미늄 포일이 합지된 페이퍼)로 된 랩핑 페이퍼에 의해 랩핑되며, 필요한 길이(일례로 140 mm, 100 mm 혹은 80 mm)로 절단되어 흡습체 로드(57)를 형성한다. 흡습체 로드(57)는 후술하는 바와 같이 원하는 길이의 액상 카트리지(56)(일례로 14 mm, 10 mm, 8 mm)로 절단된 이후, 다른 전기 가열식 흡연 물품의 세그먼트(튜브, 필터, 담배체)와 함께 팩킹(랩핑)하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품(50)으로 제조될 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 액상 카트리지(56)를 제조하기 위해 위와 같이 얻어진 흡습체 로드(57)를 컷팅하는 컷팅 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 전술한 바와 같이 일례로 140 mm, 100 mm 혹은 80 mm의 길이를 갖는 흡습체 로드(57)는 인덱스 테이블(70)의 홈 내로 유입되어 인덱스 테이블의 회전에 따라 컨베이어 벨트(90)로 이동된다. 이때, 인덱스 테이블(70)을 따라 이동하는 경로 상에 회전 칼날(80)이 배치되며, 회전 칼날에 의해 흡습체 로드(57)는 원하는 길이, 일례로 14 mm, 10 mm, 80 mm 길이로 10개의 액상 카트리지(56)로 절단된다. 회전 칼날(80)은 10개가 등간격으로 배치되어, 140mm의 흡습체 로드(57)를 10개의 14 mm 액상 카트리지(56)로 절단하거나, 100 mm의 흡습체 로드(57)를 10개의 10 mm 액상 카트리지(56)으로 절단하거나, 80 mm의 흡습체 로드(57)를 10개의 8 mm 액상 카트리지(56)으로 절단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이상의 프로세스 및 장비는 기존의 궐련 제조에서 필터에 가향 성분 등을 포함시키는 경우에 적용되던 것을 그대로 이용하는 것이므로 양산성과 품질관리를 그대로 충족시키는데 큰 어려움이 없게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 액상 카트리지(56)의 하류 단에 마우스피스로 기능하는 필터(52)가 위치하고 액상 카트리지(56)의 상류 단에 담배 각초를 포함하는 담배체(58)가 위치한다. 이들 각 세그먼트(필터, 액상 카트리지, 담배체)를 함께 팩킹하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품(50)을 제조할 수 있게 된다. 전술한 바와 같이 필터(52)와 액상 카트리지(56) 사이에는 필요에 따라 에어로졸의 이동 통로를 제공하며 에어로졸을 냉각시키는 튜브(54)가 위치될 수 있다. 이들 각 세그먼트인, 필터(52), 튜브(54), 액상 카트르지(56), 담배체(58)가 나란히 배열되고 이들을 함께 팩킹하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품(50)을 얻을 수 있다. 실제 제조라인에서는 이들이 나란히 10개 세트 이상으로 나열되어 랩핑이 진행된 후에 여러 개의 전기 가열식 흡연 물품으로 절단될 수 있다.
어느 경우든 액상 카트리지(56)의 액상 조성물은 액상 카트리지 내의 흡습체(56a)에 흡습된 채로 유지되며, 액상 카트리지(61) 외부로 흘러나오지 않는데, 전기 가열식 흡연 물품을 제조하는 과정에서 혹은 전기 가열식 흡연 물품을 완성한 후에 액상 카트리지에 가해지는 고온이나 물리적 압력 때문에 액상 건조물이 외부로 흘러나오거나 에어로졸로 기화하여 밖으로 나오는 경우를 고려할 수 있다. 먼저 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 액상 카트리지의 상류에는 담배체가 액상 카트리지의 하류에는 필터가 위치하므로, 설사 액상 카트리지에 외부로부터 물리적 압력이 가해진다 하더라도 액상 건조물이 필터 혹은 담배체를 거쳐서 외부로 흘러나올 가능성은 극히 낮다. 액상 조성물은 약 120 ℃ 이상에서 에어로졸을 발생하기 시작하므로 액상 카트리지(56)의 랩핑이나 제조 공정에서 공정 관리를 100 ℃ 이하로 함으로써 제조 과정 중의 액상 조성물의 손실을 막을 수 있다. 불가피하게 제조공정 중에서 액상 조성물의 기화시작 온도 이상의 고온이 필요한 경우에는, 공정 중에 손실되는 액상 조성물의 양을 추산하여 요구되는 양에 손실이 예상되는 양을 더하여 추가로 액상 조성물을 흡습시켜 관리할 수 있다.
이하에서 본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품(50)을 가열시켜 에어로졸을 발생시킬 수 있는 에어로졸 발생 장치(100)의 실시예들을 설명한다. 이하에서 설명하는 에어로졸 발생 장치(100)는, 본 발명에서 설명한 전기 가열식 흡연 물품(50)과 같이 흡연 물품 내부에 액상 조성물이나 담배 각초와 같은 에어로졸 형성 기재(aerosol-forming substrate)를 포함하며 기존의 궐련 형태로 랩핑 페이퍼로 랩핑된 전기 가열식 흡연 물품(50)이 삽입될 수 있는 공동을 갖고, 공동에 삽입된 흡연 물품의 에어로졸 형성 기재를 에어로졸 발생 장치 내에 제공되는 히터에 의해 가열하여 에어로졸을 형성시키는, 파지 가능하고 휴대 가능한 크기의 에어로졸 발생 장치이다. 히터는 후술하는 바와 같이 저항 가열 방식 혹은 유도 가열 방식으로 제공될 수 있는데, 일 예로 100 - 400 ℃의 온도까지 가열되어, 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 삽입되는 전기 가열식 흡연 물품(50) 내부에 제공되는 에어로졸 형성 기재를 가열시켜 에어로졸을 발생시킨다. 바람직한 일 예에 따르면, 그 타켓 온도는 200 내지 350 ℃의 범위가 될 수 있으며, 더욱 바람직한 일 예에 따르면 그 타겟 온도는 250 내지 320 ℃의 범위가 될 수 있다 (일 예로 280 ℃를 타겟으로 정할 수도 있음). 경우에 따라서는 그 타겟 온도가 150 내지 250 ℃의 범위일 수 있는데(일 예로 180 ℃를 타겟 온도로 정할 수도 있음), 이것은 에어로졸을 발생시키고자 하는 대상이 액상 조성물(글리세린 등)인지 혹은 담배체인지 혹은 글리세린과 같은 액상 조성물이 흡습된 담배체인지에 따라 달라질 수 있다. 어느 경우든 전기 가열식 흡연 물품(50) 내에서 발생된 에어로졸은 튜브(54) 및 필터(52)를 통해 사용자의 입안으로 흡입되므로, 흡입 과정에서 냉각되는 것을 고려하더라도 발생된 에어로졸의 온도가 과도하게 높으면 사용자에게 불쾌감을 주거나 화상의 위험이 있고 너무 과도하게 에어로졸이 발생할 수 있어서 여러 번의 퍼프가 힘들 수 있기에 이러한 점을 감안하여 발열체의 타겟 온도가 미리 정해져야 한다. 또한 이상의 이유 때문에 발열체의 타겟 온도의 상한이 위와 같이 제한된다.
바람직한 실시예에 따르면 발생된 에어로졸이 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 나오는 온도가 마우스 엔드 온도(mouth end temperature)로 측정될 수 있는데, 사용자에게 불쾌감을 주지 않기 위해서 에어로졸의 온도는 50 ℃ 미만, 바람직하게는 45 ℃ 이하의 온도로 되어야 한다. 바람직한 에어로졸의 마우스 엔드 온도는 25 내지 45 ℃의 온도 범위를 갖고, 더욱 바람직한 에어로졸의 마우스 엔드 온도는 30 내지 40 ℃의 온도 범위를 갖는다.
에어로졸 발생 장치(100)는 장치 내에 제공되어 직류 전원으로 기능하는 재충전 가능한 배터리(110)와, 배터리(110)로부터의 출력을 제어하는 제어부(120)를 공히 포함한다. 도 5에 이러한 에어로졸 발생 장치(100)의 개념도를 전기 가열식 흡연 물품(50)과 함께 나타냈었으며, 각각의 실시예에 대해 가열 방식을 설명하기 위한 용도로 단면도로 개략적으로 나타내었다. 설명의 편의를 위하여, 흡연 물품인 전기 가열식 흡연 물품(50)은 기본적으로 필터(52) - 튜브(54) - 액상 카트리지(56) - 담배체(58)의 순서로 배열되어 랩핑 페이퍼(60)으로 랩핑되어 구성된 것을 기준으로 설명한다. 각각의 경우에서 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)의 상대적 위치가 서로 바뀔 수 있음은 이미 설명한 바와 같다.
또한 아래의 설명들은 단지 예시의 목적으로서 제공되는 것이며 본 발명의 범위에 이에 한정되지는 않을 것이다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 아래에 예시한 에어로졸 발생 장치의 구성으로부터 일부 삭제하거나 일부를 추가하거나 다른 장치와 조합하여 본 발명의 범위에 속하는 에어로졸 발생 시스템을 구성할 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 5는 전술한 바와 같이 본 발명이 적용될 수 있는 일례의 에어로졸 발생 시스템의 개념도와 함께, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 장치(100)와 전기 가열식 흡연 물품(50)을 포함한다. 여기서 흡연 물품인 전기 가열식 흡연 물품(50)은 전술한 바와 같이 필터(52), 페이퍼 튜브(54), 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)가 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑되어 구성되며, 에어로졸 발생 장치(100)에 제공되는 중공에 삽입된다.
에어로졸 발생 장치(100)는 액상 카트리지(56)에 흡습된 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 발생시키기 위한 전기 저항에 의한 파이프 히터(130b)와, 담배체(58)의 담배 각초 등을 가열하여 에어로졸을 발생시키기 위한 전기 저항에 의한 침습식 히터(130a)를 포함한다. 더불어 이들 히터(130a, 130b)에 전력을 공급하기 위한 배터리(110)와, 이 배터리(110)로부터 히터(130a, 130b)로의 전력 공급을 제어하도록 구성된 제어부(120)를 포함한다.
상술한 제1 실시예에 따른 침입식 히터(130a)는 히터 패턴이 외부에 인쇄된 블레이드 형상이거나, 봉침 형상일 수 있다. 어느 경우에도 히터 패턴과 함께 온도 센서 패턴도 함께 제공되어 침입식 히터(130a) 표면에서의 온도가 센싱되고 그 센싱값에 따라 침입식 히터(130a)로 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다. 제1 실시예에서와 같이 침입식 히터가 담배체(58) 내로 삽입되어 담배체(58)를 가열하여 담배체(58) 내부에서 에어로졸을 형성시키는 경우 담배체(58)와 접촉하여 가열하므로 즉각적으로 에어로졸을 발생시키는데 도움을 줄 수 있다. 액상 카트리지(56)는 전술한 바와 같이 서로 물리적으로 연결된 재질을 구기거나 말아서 형성한 것이기에 침입식 히터(130a)가 제대로 삽입되지 않거나 삽입되었더라도 다시 제거할 때 흡습체가 제대로 분리되지 않을 우려가 있으므로, 침입식 히터(130a)는 담배체(58)까지만 삽입되는 것이 바람직하다.
상술한 제1 실시예에 따른 파이프 히터(130b) 역시 히터선 혹은 면상 발열체 패턴이 외부에 인쇄되거나 제공된 파이프이다. 파이프 히터(130b)에도 침입식 히터(130a)와 마찬가지로 온도 센서 패턴이 제공되어 온도가 센싱되고 그 센싱값에 따라 파이프 히터(130b)로 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다. 파이프 히터(130b)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 액상 카트리지(56)의 측면으로부터 액상 카트리지(56)를 가열하여 액상 카트리지 내에 젖어있는 혹은 머금어진 액상 조성물이 가열되어 에어로졸을 발생시키도록 한다.
이상의 히터에 의해 150 - 350 ℃의 온도 범위까지 에어로졸 발생기질을 가열시켜 에어로졸이 발생될 수 있으며, 사용자의 흡입에 의해 발생된 에어로졸은 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 사용자의 입을 통해 흡입된다. 일 예로 침입식 히터(130a)가 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 250 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 파이프 히터(130b)가 액상 카트리지(56)의 흡습체를 250 - 350 ℃의 온도 범위로 가열하여 흡습체의 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.
물론 각 히터(130a, 130b)의 히터 패턴, 센싱부와 제어부는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
전기 가열식 흡연 물품(50)의 구성은 제1 실시예의 경우와 마찬가지이다.
제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)에 대응하는 하나의 저항 가열 방식의 파이프 히터(132)를 갖는 경우이다. 상술한 제1 실시예에 따른 파이프 히터(130b)와 마찬가지로 히터선 혹은 면상 발열체 패턴이 외부에 인쇄되거나 제공된 파이프이다. 제2 실시예에 따른 파이프 히터(132)에도 온도 센서 패턴이 제공되어 온도가 센싱되고 그 센싱값에 따라 파이프 히터(132)로 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다. 파이프 히터(132)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 액상 카트리지(56)의 측면으로부터 액상 카트리지(56)를 가열하여 액상 카트리지 내에 젖어있는 혹은 머금어진 액상 조성물로부터 에어로졸을 발생시킬 뿐만 아니라, 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58)의 측면으로부터 담배체(58)을 가열하여 담배체(58) 내에 제공되는 담배 각초 등으로부터 에어로졸을 발생시킨다. 제2 실시예의 파이프 히터(132)는 본질적으로 같은 온도로 액상 카트리지(56)와 담배체(58)을 가열하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.
이러한 장치에 사용하기 위한 전기 가열식 흡연 물품을 위해서, 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)의 상대적 위치를 조정하거나, 이들의 상대적 부피(혹은 높이)를 조정하는 것에 의해 액상 조성물로부터 발생하는 에어로졸 양과, 담배 각초로부터 발생하는 에어로졸 양을 적절하게 조정할 수 있다.
물론 파이프 히터(132)의 히터 패턴, 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 파이프 히터(132)는 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
전기 가열식 흡연 물품(50)의 구성은 전술한 실시예의 경우와 마찬가지이다.
제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 액상 카트리지(56)에 대응하는 저항 가열 방식의 파이프 히터(132a)와 담배체(58)에 대응하는 저항 가열 방식의 파이프 히터(132b)를 각각 갖는 경우이다. 상술한 실시예에 따른 파이프 히터와 마찬가지로 히터선 혹은 면상 발열체 패턴이 외부에 인쇄되거나 제공된 파이프이다. 제3 실시예에 따른 파이프 히터(132a, 132b)에도 온도 센서 패턴이 제공되어 온도가 센싱되고 그 센싱값에 따라 파이프 히터(132a, 132b)로 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다. 파이프 히터(132a)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 액상 카트리지(56)의 측면으로부터 액상 카트리지(56)를 가열하여 액상 카트리지 내에 젖어있는 혹은 머금어진 액상 조성물로부터 에어로졸을 발생시키고, 파이프 히터(132b)가 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58)의 측면으로부터 담배체(58)을 가열하여 담배체(58) 내에 제공되는 담배 각초 등으로부터 에어로졸을 발생시킨다. 제3 실시예의 파이프 히터(132a, 132b)는 액상 카트리지(56)와 담배체(58)를 서로 다른 온도로 가열하는 것을 가능하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있으며, 발생된 에어로졸은 사용자의 흡입에 의해 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 사용자의 입을 통해 흡입된다. 일 예로 파이프 히터(132b)가 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 250 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 파이프 히터(132a)가 액상 카트리지(56)의 흡습체를 250 - 350 ℃의 온도 범위로 가열하여 흡습체의 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.
제3 실시예의 구성을 채용하는 경우, 침입식 히터가 가질 수 있는 문제점(사용후 전기 가열식 흡연 물품으로부터 떨어지는 잔류물의 문제점이나, 액상 카트리지에 쉽게 삽입되지 않는다는 문제점)을 갖지 않으면서 도면에 보인 구성을 갖는 전기 가열식 흡연 물품에서나 액상 카트리지(56)와 담배체(58)의 상대적 위치가 바뀐 전기 가열식 흡연 물품에서도 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)로부터 적절하게 에어로졸을 발생시킬 수 있으면서, 각 에어로졸 형성 기질의 최적 에어로졸 발생 온도에 맞게끔 파이프 히터(132a, 132b)를 온도를 설정하고 제어하는 것이 가능해진다.
물론 파이프 히터(132)의 히터 패턴, 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 파이프 히터(132)는 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
전기 가열식 흡연 물품(50)의 구성은 전술한 실시예의 경우와 마찬가지이다.
제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)에 대응하는 높이를 갖는 하나의 저항 가열 방식의 파이프 히터(134b)와, 담배체(58)에 삽입될 수 있는 침입식 히터(134a)를 갖는다.
파이프 히터(134b)에는 전술한 파이프 히터와 마찬가지로 히터선 혹은 면상 발엘체 패턴이 외부에 인쇄되거나 제공되며 역시 온도 센서 패턴이 제공되어 온도가 센싱되고 그 센싱값에 따라 파이프 히터(132b)로 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다. 파이프 히터(132b)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 액상 카트리지(56)의 측면으로부터 액상 카트리지(56)를 가열하여 액상 카트리지 내에 젖어있는 혹은 머금어진 액상 조성물로부터 에어로졸을 발생시킬 뿐만 아니라, 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58)의 측면으로부터 담배체(58)을 가열하여 담배체(58) 내에 제공되는 담배 각초 등으로부터 에어로졸을 발생시킨다. 제4 실시예의 파이프 히터(132b)도 본질적으로 같은 온도로 액상 카트리지(56)와 담배체(58)을 가열하게 된다. 그러나, 제2 실시예와 달리 제4 실시예에서는 담배체(58)에 삽입될 수 있는, 전술한 바와 같은 구성을 갖는 침입식 히터(134a)가 추가로 제공된다. 이러한 구성은 담배체(58)에 추가적인 가열원을 제공할 수 있다는 의미이므로 전기 가열식 흡연 물품 내에 제공되는 에어로졸 발생 기질에 보다 효과적으로 대응할 수 있게 된다. 어느 경우든 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있다. 일 예로 파이프 히터(134b)가 액상 카트리지(56)의 흡습체에 젖어있거나 머금어진 액상 조성물 및 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 250 ℃의 온도 범위로 가열하여 이들로부터 유래하는 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 추가로 침입식 히터(134a)가 담배체(58)의 담배 각초를 250 - 350 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.
물론 침입식 히터(134a) 및 파이프 히터(134b)의 히터 패턴, 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 파이프 히터(132)는 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하고, 침입식 히터(134a)는 전술한 이유 때문에 담배체(58)에만 삽입되는 것이 좋다.
도 9 내지 도 12에 따른 본 발명의 제5 실시예 내지 제8 실시예는 유도 가열 방식의 히터를 적용한 에어로졸 발생 시스템의 예시이다. 유도 가열을 위해 사용되는 전장품들은 유도 가열을 위한 부품들로, 원통형으로 다수 회 권선된 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b)과, 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b)과 반응하여 와전류 손실에 의해 유도 가열이 일어난 서셉터(susceptor: 자화 발열체)가 구비된다. 여기서 서셉터는, 장치 내에서 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b)이 에워싸도록 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b) 내측에 제공되는, 흡연 물품인 전기 가열식 흡연 물품(50)이 삽입될 수 있는 공동을 정의하는 중공 원통 형상의 박판으로 이루어지고 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b)과 반응하여 와전류 손실에 의한 유도 가열에 의해 400 ℃ 이하의 온도까지 가열되는 금속 재질의 히트 파이프(135, 136d, 138a, 142a, 142b)이다. 여자 코일(136a, 136c, 138b, 140a, 140b)에 인가되는 교류 전류의 크기에 따라 서셉터의 온도는 1000 ℃ 이상의 온도까지도 가열될 수 있겠으나, 본 발명은 전술한 바와 같이 발열체로 기능하는 서셉터를 400 ℃ 이하의 온도까지 가열한다. 히트 파이프(135, 136d, 138a, 142a, 142b)의 온도는, 히트 파이프(135, 136d, 138a, 142a, 142b)의 표면에 물리적으로 접촉하는 온도 센서에 의해 센싱될 수 있거나, 히트 파이프(135, 136d, 138a, 142a, 142b)로 기능하는 서셉터의 온도 변화에 따라 변화하는 인덕턱스 또는 리액턴스 값에 따라 서셉터를 가열하는 전류와 전압이 변화하는 것을 측정하는 전류 센서 및 전압 센서로부터의 전류와 전압의 변화에 따라 서셉터의 온도를 계산하는 것도 가능하다.
유도 가열을 이루려는 경우에는 제어부가 배터리(110)으로부터 직류 전원을 공급받아 공진 주파수의 교류 전류 혹은 공진 주파수와 차이가 있는 주파수의 교류 전류를 여자 코일로 공급하게 되는데, 서셉터의 온도 변화에 따라 여자 코일로 인가되는 교류 전류를 제어하여 서셉터를 원하는 온도로 발열시키고 유지시키고 변화시킬 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
전기 가열식 흡연 물품(50)의 구성은 전술한 실시예의 경우와 마찬가지이다.
제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 액상 카트리지에 대응하는 유도 가열 방식의 히트 파이프(135)와, 담배체(58)에 대응하는 유도 가열 방식의 히트 블레이드(136b)를 각각 갖는 경우이다. 히트 파이프(135) 및 히트 블레이드(136b) 모두 서셉터로 구성되며, 유도 가열에 의해 발열된다. 히트 파이프(135)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 액상 카트리지(56)의 측면으로부터 액상 카트리지(56)를 가열하여 액상 카트리지 내에 젖어있는 혹은 머금어진 액상 조성물로부터 에어로졸을 발생시키고, 히트 블레이드(136b)가 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58) 내의 담배 각초 등을 가열하여 에어로졸을 발생시킨다.
서셉터로 기능하는 히트 파이프(135) 및 히트 블레이드(136b)는 서로 별개로 제공되기에 그 재질이나 두께 등을 조절하여 원하는 가열 온도 조건을 이루는 것도 가능하다.
제어를 통해 이루고자 하는 온도 조건은 상술한 바와 같거나 비슷할 수 있다. 즉 제5 실시예의 히트 파이프(135) 및 히트 블레이드(136b)는 액상 카트리지(56)와 담배체(58)를 서로 다른 온도로 가열하는 것을 가능하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 300 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있으며, 발생된 에어로졸은 사용자의 흡입에 의해 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 사용자의 입을 통해 흡입된다. 일 예로 히트 블레이드(136b)가 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 200 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 히트 파이프 히터(135)가 액상 카트리지(56)의 흡습체를 250 - 300 ℃의 온도 범위로 가열하여 흡습체의 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.
물론 여자 코일(136a), 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 히트 파이프(135)는 액상 카트리지(56)만을 감싸는게 좋고, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 좋다. 또한 히트 블레이드(136b)는 전기 저항 방식의 침입식 히터와 마찬가지로 담배체(58)까지만 삽입되는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
전기 가열식 흡연 물품(50)의 구성은 전술한 실시예의 경우와 마찬가지이다.
제6 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 액상 카트리지에 대응하는 유도 가열 방식의 히트 파이프(136d)와, 담배체(58)에 대응하는 저항 가열 방식의 파이프 히터(136e)가 조합된 예이다.
서셉터로 기능하는 히트 파이프(136d)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 액상 카트리지(56)의 측면으로부터 액상 카트리지(56)를 가열하여 액상 카트리지 내에 젖어있는 혹은 머금어진 액상 조성물로부터 에어로졸을 발생시킨다.
아울러 저항 가열에 의한 파이프 히터(136e)가 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58)의 측면으로부터 담배체(58)을 가열하여 담배체(58) 내에 있는 담배 각초 등으로부터 에어로졸을 발생시킨다.
이러한 장치에 사용하기 위한 전기 가열식 흡연 물품을 위해서, 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)의 상대적 위치를 조정하거나, 이들의 상대적 부피(혹은 높이)를 조정하는 것에 의해 액상 조성물로부터 발생하는 에어로졸 양과, 담배 각초로부터 발생하는 에어로졸 양을 적절하게 조정할 수 있다.
제6 실시예의 히트 파이프(136d) 및 파이프 히터(136e)는 액상 카트리지(56)와 담배체(58)를 서로 다른 온도로 가열하는 것을 가능하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있으며, 발생된 에어로졸은 사용자의 흡입에 의해 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 사용자의 입을 통해 흡입된다. 일 예로 히트 블레이드(136b)가 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 250 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 히트 파이프 히터(135)가 액상 카트리지(56)의 흡습체를 250 - 350 ℃의 온도 범위로 가열하여 흡습체의 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.
물론 여자 코일(136c)와 파이프 히터(136e)의 히터 패턴, 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 히트 파이프(136d) 및 파이프 히터(136e)는 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하다.
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
전기 가열식 흡연 물품(50)의 구성은 전술한 실시예의 경우와 마찬가지이다.
제7 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 유도 가열 방식의 히트 파이프(136d)로 액상 카트리지(56) 및 담배체(58) 모두를 가열시키는 방식을 보여준다. 히트 파이프(136d)의 발열에 의해 액상 카트리지(56)의 흡습체 내에 젖어있는 혹은 머금어진 액상 조성물로부터 에어로졸이 발생될 뿐만 아니라 담배체(58) 내에 있는 담배 각초 등으로부터 에어로졸이 발생될 수 있다. 제7 실시예의 히트 파이프(136d)는 본질적으로 같은 온도로 액상 카트리지(56)와 담배체(58)을 가열하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.
이러한 장치에 사용하기 위한 전기 가열식 흡연 물품을 위해서, 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)의 상대적 위치를 조정하거나, 이들의 상대적 부피(혹은 높이)를 조정하는 것에 의해 액상 조성물로부터 발생하는 에어로졸 양과, 담배 각초로부터 발생하는 에어로졸 양을 적절하게 조정할 수 있다.
물론 여자 코일(138b), 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 히트 파이프(138a)는 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하다.
도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
전기 가열식 흡연 물품(50)의 구성은 전술한 실시예의 경우와 마찬가지이다.
제8 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 액상 카트리지(56)에 대응하는 유도 가열 방식의 히트 파이프(142a)와, 담배체(58)에 대응하는 유도 가열 방식의 히트 파이프(142b)를 각각 갖는 경우이다. 이를 유도 가열하기 위한 여자 코일(140a, 140b)도 각각 별개로 제공된다. 히트 파이프(142a)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 액상 카트리지(56)의 측면으로부터 액상 카트리지(56)를 가열하여 액상 카트리지 내에 젖어있는 혹은 머금어진 액상 조성물로부터 에어로졸을 발생시키고, 히트 파이프(142b)가 전기 가열식 흡연 물품(50)의 담배체(58)의 측면으로부터 담배체(58)을 가열하여 담배체(58) 내에 제공되는 담배 각초 등으로부터 에어로졸을 발생시킨다. 제8 실시예의 히트 파이프(142a, 142b)는 액상 카트리지(56)와 담배체(58)를 서로 다른 온도로 가열하는 것을 가능하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있으며, 발생된 에어로졸은 사용자의 흡입에 의해 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 사용자의 입을 통해 흡입된다. 일 예로 히트 파이프(142b)가 담배체(58)의 담배 각초를 150 - 250 ℃의 온도 범위로 가열하여 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있고, 히트 파이프(142a)가 액상 카트리지(56)의 흡습체를 250 - 350 ℃의 온도 범위로 가열하여 흡습체의 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 위 온도 조건은 서로 반대일 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.
이러한 장치에 사용하기 위한 전기 가열식 흡연 물품을 위해서, 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)의 상대적 위치를 조정하거나, 이들의 상대적 부피(혹은 높이)를 조정하는 것에 의해 액상 조성물로부터 발생하는 에어로졸 양과, 담배 각초로부터 발생하는 에어로졸 양을 적절하게 조정할 수 있다.
물론 여자 코일(140a, 140b), 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리와 제어부도 전기적으로 연결되고, 히트 파이프(142a, 142b)는 액상 카트리지(56) 및 담배체(58)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하다.
본 실시예에 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지와, 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품과, 이를 위한 에어로졸 발생 시스템을 제공함으로써, 사용자가 액상으로부터 유래하는 에어로졸과 담배 기질로부터 유래하는 에어로졸을 함께 흡입하는데 이용할 수 있게 된다.

Claims (8)

  1. 종래의 궐련 담배 1개비와 비슷한 횟수의 흡입 행위를 할 수 있어서, 1회 사용된 후에 버려지는 전기 가열식 흡연 물품으로서,
    필터와,
    필터에 대해 상류쪽에 제공되는 액상 카트리지로, 가열에 의해 에어로졸로 될 수 있는 액상 조성물과; 액상 조성물이 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm3의 양으로 흡습되어 젖어진 흡습체와; 액상 흡습체를 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상으로 측면을 랩핑하되, 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성되며, 알루미늄 포일이 흡습체에 접촉하도록 흡습체를 실린더 형상으로 랩핑하는 랩핑 페이퍼;로 이루어지는 액상 카트리지를 포함하되,
    필터 및 액상 카트리지는 별개의 랩핑 페이퍼로 랩핑되어 흡연 물품을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    액상 조성물은, 중량%로, 70 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG, 0 내지 10%의 물을 포함하며, 이렇게 얻어진 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품.
  3. 제1항에 있어서,
    액상 흡습체는, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 두께 2 내지 3 mm의 띠를 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만든 것이거나 멜라민 기지 발포수지를 실린더 형상으로 가공하여 만들어진 것이고, 단위 부피당 중량이 0.01 내지 0.013 mg/mm3인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품.
  4. 제1항에 있어서,
    액상 흡습체는, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단을 구기거나 접거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 단위 부피당 중량이 0.25 내지 0.4 mg/mm3인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품.
  5. 제1항에 있어서,
    액상 흡습체는, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 단위 부피당 중량이 0.2 내지 0.35 mg/mm3인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품.
  6. 제1항에 있어서,
    액상 흡습체는, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 단위 부피당 중량이 0.15 내지 0.25 mg/mm3인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    필터에 대해 상류에 제공되면서 액상 카트리지에 대해 상류 혹은 하류에 제공되는 담배 각초를 포함하는 담배체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    필터의 직상류에는 페이퍼 튜브가 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품.




KR1020220126644A 2019-01-24 2022-10-04 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품 KR102529129B1 (ko)

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