KR20230018285A - 에어로졸 생성 장치용 단열재, 이의 제조방법 및 상기 에어로졸 생성 장치용 단열재를 포함하는 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

에어로졸 생성 장치용 단열재, 이의 제조방법 및 상기 에어로졸 생성 장치용 단열재를 포함하는 에어로졸 생성 장치 Download PDF

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Abstract

에어로졸 생성 장치용 단열재는 복수의 중공형 비드(bead) 및 복수의 중공형 비드를 결합하는 바인더를 포함한다.

Description

에어로졸 생성 장치용 단열재, 이의 제조방법 및 상기 에어로졸 생성 장치용 단열재를 포함하는 에어로졸 생성 장치{INSULATION MATERIAL FOR AN AEROSOL GENERATING DEVICE, A METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND AN AEROSOL GENERATING DEVICE COMPRISING THE INSULATING MATERIAL FOR THE AEROSOL GENERATING DEVICE}
실시예들은 에어로졸 생성 장치용 단열재, 이의 제조방법 및 상기 에어로졸 생성 장치용 단열재를 포함하는 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 에어로졸 생성 물질을 가열시켜 에어로졸을 생성시키는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
일부 가열식 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 장치의 히터에서 발생하는 열이 외부로 이동하는 것을 차단하여 에너지 효율을 높이기 위한 방편으로 단열재가 적용된다.
종래의 에어로졸 생성 장치에는 세라크울(cerakwool), 에어로겔(aerogel) 등을 포함하는 단열재가 적용된다. 이러한 단열재들은 에어로졸 생성 장치 내부에서 액적화된 부류연을 흡수함에 따라 열 전도율이 점차적으로 높아지며 결국에는 단열재로서의 기능을 상실하는 문제가 있다.
이에 따라 실시예들의 해결하고자 하는 과제는, 우수한 단열 효과를 가짐과 동시에 에어로졸 생성 장치 내에서 액적화된 부류연을 흡수함에 따라 단열 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있는 에어로졸 생성 장치용 단열재 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치용 단열재는 복수의 중공형 비드(bead) 및 복수의 중공형 비드를 결합하는 바인더를 포함한다.
다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법은 복수의 중공형 비드 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, 혼합물을 성형하여 성형물을 제조하는 단계 및 성형물을 건조하여 에어로졸 생성 장치용 단열재를 제조하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 수용 공간, 수용 공간에 수용되는 에어로졸 생성 물품을 가열하는 히터, 및 히터의 외측에 배치되어 히터에서 발생하는 열이 수용 공간의 외부로 이동하는 것을 차단하는 단열재를 포함하고, 단열재는 복수의 중공형 비드 및 복수의 중공형 비드를 결합하는 바인더를 포함한다.
과제의 해결 수단은 상술한 바에 제한되지 않으며, 본 명세서 전체에서 통상의 기술자에 의해 유추될 수 있는 사항들을 모두 포함할 수 있다.
실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치용 단열재 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치에 의하면, 우수한 단열 효과를 가짐과 동시에 에어로졸 생성 장치 내부에서 액적화된 부류연이 단열재에 흡수되는 문제를 미연에 방지하여 우수한 단열 성능을 지속적으로 유지할 수 있다.
또한 다른 실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법에 의하면, 고온의 소성 공정을 거치지 않으므로, 제조 공정이 단순화되며 제조 비용이 절감될 수 있다.
실시예들의 효과는 상술한 바에 한정되지 않으며, 후술하는 구성으로부터 유추 가능한 효과를 모두 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치용 단열재의 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치용 단열재를 포함하는 에어로졸 생성 장치의 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에 에어로졸 생성 물품이 삽입된 예를 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 일 실시예에 의해 제조된 에어로졸 생성 장치용 단열재의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 5d는 일 실시예에 의해 제조된 에어로졸 생성 장치용 단열재의 외면을 현미경을 통하여 확인한 이미지이다.
도 6은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치용 단열재의 단열 성능을 측정하기 위하여 시간 경과에 따른 온도 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 에어로졸 생성 물품의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 에어로졸 생성 물품의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 에어로졸 생성 물품의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 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 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 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.
본 명세서에서 사용 된 바와 같이, "적어도 어느 하나의"와 같은 표현이 배열된 구성요소들 앞에 있을 때, 배열된 각각의 구성이 아닌 전체 구성 요소들을 수식한다. 예를 들어, "a, b, 및 c 중 적어도 어느 하나"라는 표현은 a, b, c, 또는 a와 b, a와 c, b와 c, 또는 a와 b와 c를 포함하는 것으로 해석하여야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1" 또는 "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서 전체에서, "에어로졸 생성 장치"는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 생성 물질을 이용하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
명세서 전체에서, "에어로졸 생성 물품"은 흡연을 하는데 이용되는 물품을 의미한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품은 점화되어 연소되는 방식으로 이용되는 일반 연소식 궐련일 수 있고, 또는 에어로졸 생성 장치에 의하여 가열되는 방식으로 이용되는 가열식 궐련일 수도 있다. 다른 예시로서, 에어로졸 생성 물품은 카트리지에 함유된 액상이 가열되는 방식으로 이용되는 물품일 수도 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)의 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)는 복수의 중공형 비드(11)(bead) 및 복수의 중공형 비드(11)를 결합하는 바인더(12)를 포함한다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 도 1에 도시되는 요소들 외에 다른 요소들이 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)에 더 포함될 수 있다. 도 1은 시트 형상의 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)의 단면도를 도시하고 있으나, 이는 예시에 불과하며, 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)는 단열재(10)가 배치되는 위치, 단열재(10)의 용도, 에어로졸 생성 장치의 히터의 종류, 에어로졸 생성 장치의 히터의 형상 등에 따라서 적절한 형상으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)는 통형, 원통형, 튜브형, 시트형 등의 형상 중에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
중공형 비드(11)는 내부에 중공(11a)을 포함할 수 있다. 중공형 비드(11)의 중공(11a)은 내부에 공기를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 중공형 비드(11)의 중공(11a)에는 진공이 형성될 수도 있다. 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)는 복수의 중공형 비드(11)의 내부에 빈 공간을 포함함으로써, 내부에 중공을 포함하지 않는 비드를 포함하는 경우에 비하여 열 전도도가 낮아질 수 있다. 또한 복수의 중공형 비드(11)가 내부 빈 공간을 가짐으로써, 내부에 중공을 포함하지 않는 비드를 포함하는 경우에 비하여 낮은 질량을 가질 수 있다.
에어로졸 생성 장치용 단열재(10)에 포함되는 복수의 중공형 비드(11)는 규칙적으로 스피어 패킹(sphere packing)될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)에 포함되는 복수의 중공형 비드(11)는 불규칙적인 형태로 응집될 수도 있다.
중공형 비드(11)는 열 전도성이 낮은 세라믹을 포함할 수 있다. 예를 들어 중공형 비드(11)는 실리카, 알루미나, 글라스 버블(glass bubble), 및 펄라이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 세라믹을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 열 전도성이 낮은 다른 소재의 중공형 비드(11)를 사용할 수도 있다.
중공형 비드(11)의 직경은 약 10 ㎛ 내지 약 500 ㎛일 수 있다. 바람직하게는, 중공형 비드(11)의 직경은 약 50 ㎛ 내지 약 450 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 450 ㎛, 또는 약 150 ㎛ 내지 약 400 ㎛일 수 있다. 중공형 비드(11)의 직경은 약 10 ㎛ 이상인 것이 바람직할 수 있는데, 중공형 비드(11)의 직경이 커질수록 내부의 중공(11a)의 직경도 증가하여 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)의 단열 성능이 향상되기 때문이다. 또한 중공형 비드(11)의 직경은 약 500 ㎛ 이하인 것이 바람직할 수 있는데, 중공형 비드(11)의 사이즈가 커질수록 표면의 굴곡이 커져 균일한 두께의 단열재(10)를 형성하는 것이 어려울 수 있으며, 단열재(10)의 내구성이 저하될 수 있기 때문이다.
에어로졸 생성 장치용 단열재(10)가 전체 영역에 걸쳐 균일한 단열 성능을 갖기 위해, 복수의 중공형 비드(11)의 직경 분포는 평균 직경 대비 약 30% 이내의 오차 범위를 가질 수 있다. 바람직하게는, 복수의 중공형 비드(11)의 직경 분포는 약 25%, 약 23% 또는 약 21% 이내의 오차 범위를 가질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 복수의 중공형 비드(11)의 직경 분포는 약 20%, 약 18%, 약 16%, 약 14%, 약 12% 또는 약 10% 이내의 오차 범위를 가질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 복수의 중공형 비드(11)의 직경 분포는 약 8%, 약 6% 또는 약 5% 이내의 오차 범위를 가질 수 있다.
바인더(12)는 복수의 중공형 비드(11)의 사이에 배치되어 복수의 중공형 비드(11)를 결합할 수 있다. 바인더(12)는 복수의 중공형 비드(11)의 사이에 배치되어 중공형 비드(11)들이 채우지 못하는 공간을 메움으로써, 열의 이동을 차단할 수 있다. 또한 바인더(12)는 복수의 중공형 비드(11)의 표면에 수분이 접촉하는 것을 차단하여, 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)가 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.
바인더(12)는 접착력 및 내열성이 있는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 바인더(12)는 폴리이미드(PI), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리페닐설파이트(PPS), 폴리페닐설폰(PPSU), 폴리설폰(PSU), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 재료를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 일정 수준 이상의 온도(예를 들어, 300 ℃ 이상)에서 내열성을 가지며, 복수의 중공형 비드(11)를 결합할 수 있는 충분한 접착성을 갖는 물질이라면 제한없이 사용될 수 있다.
바인더(12)는 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)의 전체 부피를 기준으로 약 20 내지 약 50 부피% 포함될 수 있다. 바인더(12)가 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)의 부피를 기준으로, 약 20 부피% 미만 포함될 경우, 복수의 중공형 비드(11) 간의 결합력이 저하되어 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)의 내구성이 부족할 수 있다. 반면, 약 50 부피%를 초과할 경우, 바인더(12)가 복수의 중공형 비드(11) 사이의 기공을 메움으로써, 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)의 단열 성능이 저하될 수 있다. 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)의 적절한 내구성과 단열 성능을 달성하기 위하여, 바람직하게는 약 25 내지 약 30 부피%의 바인더(12)가 포함될 수 있다.
에어로졸 생성 물품에서 생성된 주류연은 사용자의 구부를 통해 흡입된다. 한편, 에어로졸 생성 물품의 상류쪽 단부에서는 부류연이 발생한다. 부류연은 사용자에 의해 흡입되지 못하고 에어로졸 생성 장치 내부에서 액적화될 수 있다. 액적화된 부류연은 에어로졸 생성 장치 내에 설치된 단열재에 흡수되어 단열재의 단열 성능을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)는 복수의 중공형 비드(11) 사이에 바인더(12)가 배치되어 액적화된 부류연이 흡수되는 것을 방지할 수 있으므로, 단열재(10)의 성능을 지속적으로 유지할 수 있다. 나아가, 에어로졸 생성 장치의 단열재(10)를 통해 히터의 열이 에어로졸 생성 물품에 효과적으로 집중됨으로써, 생성되는 에어로졸의 끽미가 향상되고, 히터의 예열 시간과 소비 전력이 감소될 수 있다.
에어로졸 생성 장치용 단열재(10)의 외면은 방수막이 배치될 수 있다. 예를 들어, 방수막은 유리막, 폴리이미드 코팅막, 발수 코팅막 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 방수(또는 방습) 기능이 구비된 다른 종류의 코팅막을 포함할 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법은 복수의 중공형 비드 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계(S10), 혼합물을 성형하여 성형물을 제조하는 단계(S20), 및 성형물을 건조하여 에어로졸 생성 장치용 단열재를 제조하는 단계를 포함한다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고 도 2에 도시되는 단계들 외에 다른 단계들이 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법에 포함될 수 있다.
단계 S10에서 복수의 중공형 비드와 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 혼합물에는 복수의 중공형 비드 및 바인더 이외의 첨가제가 선택적으로 혼합될 수 있다.
혼합물에는 복수의 중공형 비드 및 바인더를 약 0.5 내지 약 5:1의 중량비로 혼합될 수 있다. 바람직하게는 혼합물에 포함되는 중공형 비드 및 바인더의 중량비는 약 0.7 내지 약 3:1의 중량비 또는 약 0.8 내지 약 2:1의 중량비일 수 있다. 혼합물에 포함되는 복수의 중공형 비드가 약 0.5:1 중량비 미만으로 혼합될 경우, 바인더가 복수의 중공형 비드 사이의 기공을 메움으로써, 에어로졸 생성 장치용 단열재의 단열 성능이 저하될 수 있다. 또한 혼합물에 포함되는 복수의 중공형 비드가 약 5:1의 중량비를 초과할 경우, 복수의 중공형 비드 간의 결합력이 저하되어 에어로졸 생성 장치용 단열재의 내구성이 부족할 수 있다. 제조되는 에어로졸 생성 장치용 단열재의 적절한 내구성과 단열 성능을 달성하기 위하여, 바람직하게는 복수의 중공형 비드 및 바인더는 약 1 내지 약 1.5:1의 중량비로 혼합될 수 있다.
단계 S20은 혼합물을 성형하여 성형물을 제조할 수 있다. 성형물은 최종적으로 제조하고자 하는 에어로졸 생성 장치용 단열재의 형상과 일치할 수 있다. 예를 들어, 성형물의 형상은 통형, 원통형, 튜브형, 시트형 등의 형상 중에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 단열재가 배치되는 위치, 에어로졸 생성 장치의 히터의 종류, 에어로졸 생성 장치의 히터의 형상 등에 따라서 적절한 형상이 선택될 수 있다.
혼합물을 성형하는 방법에는 당 기술 분야에 알려진 다양한 방법의 성형이 적용될 수 있으며, 예를 들어, 압축 성형, 사출 성형, 압출 성형, 열 성형, 열 용융 성형, 적층 성형, 롤 성형 등의 성형 방법이 적용될 수 있다.
S30 단계는 성형물을 건조하여 에어로졸 생성 장치용 단열재를 제조할 수 있다. S30 단계는 성형물, 특히 성형물에 포함된 바인더를 건조할 수 있으며, 건조가 이루어지는 온도는 성형물에 포함된 바인더의 종류에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 건조는 약 10 내지 약 500 ℃의 온도에서 이루어질 수 있다. 또한 건조는 약 50 내지 약 400 ℃의 온도, 약 70 내지 약 300 ℃의 온도, 또는 약 90 내지 약 200 ℃의 온도에서 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법은 종래의 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법과 달리 고온(약 600 내지 약 1200 ℃)의 소성 공정을 거치지 않으며, 단순히 성형물에 포함된 바인더를 건조시키는 것으로 제조가 완료될 수 있으므로, 제조 공정이 단순화되며 제조 비용이 절감될 수 있다.
S30 단계는 성형물을 건조하는 단계는 건조의 온도 및 시간이 상이한 복수의 단계를 포함할 수 있다. S30 단계가 복수의 단계를 포함함에 따라, 제조되는 에어로졸 생성 장치용 단열재가 완전하게 건조될 수 있으며, 단열재의 내구성이 향상될 수 있다. 예를 들어, S30 단계는 성형물을 약 10 내지 약 120 ℃의 온도에서 약 1 분 내지 약 1시간 동안 건조하는 단계, 약 120 ℃ 내지 약 200 ℃의 온도에서 약 1 분 내지 약 1시간 동안 건조하는 단계, 및 약 200 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 약 10 초 내지 30 분 동안 단계를 포함할 수 있다. 다른 예로, S30 단계는 성형물을 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃의 온도에서 약 5 분 내지 약 30 분 동안 건조하는 단계, 약 140 ℃ 내지 180 ℃의 온도에서 약 5 분 내지 약 30 분 동안 건조하는 단계, 및 약 250 ℃ 내지 약 350 ℃의 온도에서 약 30 초 내지 약 3 분 동안 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)를 포함하는 에어로졸 생성 장치(100)의 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(100)는, 배터리(110), 제어부(120), 히터(130), 및 에어로졸 생성 장치용 단열재(10)를 포함한다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 도 3에 도시되는 요소들 외에 다른 요소들이 에어로졸 생성 장치(100)에 더 포함될 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)의 설계에 따라 배터리(110), 제어부(120), 및 히터(130)의 배치는 변경될 수 있다.
배터리(110)는 에어로졸 생성 장치(100)가 동작하는 데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(110)는 히터(130)에 교류 전류가 인가될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(120)가 동작하는 데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(110)는 에어로졸 생성 장치(100)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는 데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(120)는 에어로졸 생성 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(120)는 배터리(110) 및 히터(130)뿐만 아니라 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(120)는 에어로졸 생성 장치(100)의 구성요소들의 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(100)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(120)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 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(130)는 배터리(110)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(200)이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되면, 히터(130)는 에어로졸 생성 물품(200)의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(130)는 에어로졸 생성 물품(200) 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(130)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(130)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(130)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(130)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(100)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
예를 들어, 히터(130)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(200)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(100)에는 히터(130)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(130)들은 에어로졸 생성 물품(200)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 에어로졸 생성 물품(200)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(130)들 중 일부는 에어로졸 생성 물품(200)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 에어로졸 생성 물품(200)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(130)의 형상은 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
한편, 다른 예로, 히터(130)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(130)에는 에어로졸 생성 물품(200)을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 에어로졸 생성 물품(200)은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다. 유도 가열 방식은 외부 자기장에 의해 발열하는 자성체에 주기적으로 방향이 변하는 교번 자기장(alternating magnetic field)을 인가하여 자성체를 발열시키는 방식을 의미할 수 있다.
자성체에 교번 자기장이 인가되는 경우, 자성체에는 와류손(eddy current loss) 및 히스테리시스손(hysteresis loss)에 따른 에너지 손실이 발생할 수 있고, 손실되는 에너지가 열에너지로서 자성체로부터 방출될 수 있다. 자성체에 인가되는 교번 자기장의 진폭 또는 주파수가 클수록 자성체로부터 많은 열에너지가 방출될 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)는 자성체에 교번 자기장을 인가함으로써 자성체로부터 열에너지를 방출시킬 수 있고, 자성체로부터 방출되는 열에너지를 에어로졸 생성 물품(200)에 전달할 수 있다.
외부 자기장에 의해 발열하는 자성체는 서셉터(susceptor)일 수 있다. 서셉터는 조각, 박편, 또는 스트립 등의 형상으로 에어로졸 생성 장치(100)에 구비될 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부에 배치되는 히터(130)의 적어도 일부가 서셉터 물질로 형성될 수 있다.
서셉터 물질의 적어도 일부는 강자성체(ferromagnetic substance)로 형성될 수 있다. 예를 들면, 서셉터 물질은 금속 또는 탄소를 포함할 수 있다. 서셉터 물질은 페라이트(ferrite), 강자성 합금(ferromagnetic alloy), 스테인리스강(stainless steel), 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 서셉터 물질은 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, 붕소(B)나 인(P)과 같은 준금속 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(100)는 에어로졸 생성 물품(200)을 수용할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)에는 에어로졸 생성 물품(200)을 수용하기 위한 수용 공간(102)이 형성될 수 있다. 에어로졸 생성 물품(200)을 수용하기 위한 공간에는 히터(130)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 히터(130)는 내부에 에어로졸 생성 물품(200)을 수용하기 위한 원통 형상의 수용 공간(102)을 가질 수 있다. 따라서, 에어로졸 생성 물품(200)이 에어로졸 생성 장치(100)에 수용되는 경우 에어로졸 생성 물품(200)은 히터(130)의 수용 공간(102)에 수용될 수 있다.
히터(130)는 에어로졸 생성 장치(100)에 수용된 에어로졸 생성 물품(200)의 외측면의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 예를 들면, 히터(130)는 에어로졸 생성 물품(200)에 포함된 담배 매질을 둘러쌀 수 있다. 그에 따라, 히터(130)로부터 담배 매질에 열이 보다 효율적으로 전달될 수 있다.
히터(130)는 에어로졸 생성 장치(100)에 수용된 에어로졸 생성 물품(200)을 가열할 수 있다. 전술한 바와 같이, 히터(130)는 유도 가열 방식으로 에어로졸 생성 물품(200)을 가열할 수 있다. 히터(130)는 외부 자기장에 의해 발열하는 서셉터 물질을 포함할 수 있고, 에어로졸 생성 장치(100)는 히터(130)에 교번 자기장을 인가할 수 있다.
도 3에는 도시되지 않았으나, 코일은 에어로졸 생성 장치(100)에 구비될 수 있다. 코일은 히터(130)에 교번 자기장을 인가할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)로부터 코일에 전력이 공급되는 경우 코일 내부에 자기장이 형성될 수 있다. 코일에 교류 전류가 인가되는 경우 코일 내부에 형성되는 자기장의 방향은 지속적으로 변경될 수 있다. 히터(130)가 코일 내부에 위치하여 주기적으로 방향이 변하는 교번 자기장에 노출되는 경우, 히터(130)가 발열할 수 있고, 히터(130)의 수용 공간(102)에 수용된 에어로졸 생성 물품(200)이 가열될 수 있다.
코일은 히터(130)의 외측면을 따라 권선될 수 있다. 또한, 코일은 에어로졸 생성 장치(100)의 외부 하우징(101)의 내면을 따라 권선될 수 있다. 코일이 권선되어 형성되는 내부 공간에 히터(130)가 위치할 수 있다. 코일에 전력이 공급되는 경우 코일에 의해 생성되는 교번 자기장이 히터(130)에 인가될 수 있다.
코일은 에어로졸 생성 장치(100)의 길이 방향으로 연장될 수 있다. 코일은 길이 방향을 따라 적정한 길이로 연장될 수 있다. 예를 들면, 코일은 히터(130)의 길이에 대응되는 길이로 연장될 수 있고, 또는 히터(130)의 길이보다 긴 길이로 연장될 수 있다.
코일은 히터(130)에 교번 자기장을 인가하기에 적합한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 코일은 히터(130)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 이와 같은 코일의 크기 및 배치에 의해 코일의 교번 자기장이 히터(130)에 인가되는 효율이 향상될 수 있다.
코일에 의해 형성되는 교번 자기장의 진폭 또는 주파수가 변경되는 경우 히터(130)가 에어로졸 생성 물품(200)을 가열하는 정도 또한 변경될 수 있다. 코일에 의한 자기장의 진폭 또는 주파수는 코일에 인가되는 전력에 의해 변경될 수 있으므로, 에어로졸 생성 장치(100)는 코일에 인가되는 전력을 조정함으로써 에어로졸 생성 물품(200)의 가열을 제어할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성 장치(100)는 코일에 인가되는 교류 전류의 진폭 및 주파수를 제어할 수 있다.
하나의 예시로서, 코일은 솔레노이드(solenoid)로 구현될 수 있다. 코일은 에어로졸 생성 장치(100)의 외부 하우징(101)의 내면을 따라 권선되는 솔레노이드일 수 있고, 솔레노이드의 내부 공간에 히터(130) 및 에어로졸 생성 물품(200)이 위치할 수 있다. 솔레노이드를 구성하는 도선의 재질은 구리(Cu)일 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 아연(Zn), 및 니켈(Ni) 중 어느 하나, 또는 적어도 하나를 포함하는 합금이 솔레노이드를 구성하는 도선의 재질이 될 수 있다.
도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(100)는 증기화기를 더 포함할 수 있다. 증기화기는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 물품(200)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(100)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기에 의하여 생성된 에어로졸이 에어로졸 생성 물품(200)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기는 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(100)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 증기화기로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기와 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, 증기화기는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 4는 도 3에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(100)에 에어로졸 생성 물품(200)이 삽입된 예를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조할 때, 단열재(10)는 히터(130)의 외측에 배치되어 히터(130)에서 발생하는 열이 수용 공간(102)의 외부로 이동하는 것을 차단할 수 있다. 단열재(10)는 외부 하우징(101)과 히터(130) 사이에 배치되어 에어로졸 생성 장치(100)의 열 손실을 방지할 수 있다. 도 4에는 튜브형 히터(130)의 외측에 튜브형 단열재(10)가 배치된 예시가 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 단열재(10)는 히터(130)에서 발생한 열이 수용 공간(102)의 외부로 이동하는 것을 차단할 수 있는 형태라면 제한되지 않고 적용될 수 있다.
단열재(10)는 히터(130)에 의해 발생된 열이 에어로졸 생성 물품(200)에 집중되도록 함으로써, 히터(130)의 가열 효율을 향상시킬 수 있고 에어로졸 생성 물품(200)의 끽미감도 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 단열재(10)는 에어로졸 생성 장치(100)의 예열 시간을 단축시키고 소비 전력을 저감할 수 있다.
단열재(10)는 히터(130)와 에어로졸 생성 장치(100)의 외부 하우징(101) 사이에 배치되고, 히터(130)와 단열재(10)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 히터(130)와 단열재(10)가 서로 이격되어 형성된 공간에는 공기 층이 형성되므로, 히터(130)에서 생성된 열의 이동을 차단하는 성능이 향상될 수 있다. 특히, 히터(130)가 에어로졸 생성 물품(200)의 외면을 감싸는 원통 형태일 경우, 히터(130)의 넓은 면적이 에어로졸 생성 장치(100)의 외부 하우징(101)과 인접하여 배치되기 때문에, 히터(130)에서 생성된 열이 에어로졸 생성 장치(100)의 외부로 쉽게 전달되어 사용자가 열감을 느끼거나 다른 구성 요소들에 좋지 못한 영향을 미칠 수 있다. 히터(130)와 단열재(10)가 서로 이격됨으로써 히터(130)에서 생성된 열이 단열재(10)에 직접적으로 전달되지 않으므로, 단열 성능이 더욱 향상될 수 있다.
실시예 1-1. 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조(두께 0.8 mm, 내경 8.5 mm)
글라스 버블과 폴리이미드 바인더를 1.2:1의 중량비로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 혼합물을 벽의 두께가 0.8 mm, 내경이 8.5 mm인 튜브 형태로 성형하여 성형물을 제조하였다. 성형물을 80 ℃의 온도로 10 분 동안 1차 건조, 160 ℃의 온도로 10 분 동안 2차 건조, 300 ℃의 온도로 1 분 동안 3차 건조하여 에어로졸 생성 장치용 단열재를 제조하였다.
도 5a 내지 도 5c는 실시예 1-1에 의해 제조된 에어로졸 생성 장치용 단열재의 이미지를 나타내는 도면이다. 도 5a는 실시예 1-1에 의해 제조된 에어로졸 생성 장치용 단열재의 전체적인 외관에 대한 이미지이며, 도 5b는 에어로졸 생성 장치용 단열재를 길이 방향에서 바라본 이미지이고, 도 5c는 에어로졸 생성 장치용 단열재의 길이 방향에 대하여 수직한 방향에서 바라본 이미지이다. 도 5d는 실시예 1-1에 의해 제조된 에어로졸 생성 장치용 단열재의 외면을 현미경을 통하여 확인한 이미지이다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 에어로졸 생성 장치용 단열재는 복수의 중공형 비드의 사이에 바인더가 결합하여 튜브 형상을 유지하고 있음을 확인할 수 있다.
실시예 1-2. 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조(두께 0.8 mm, 내경 9.0 mm)
내경이 9.0 mm인 성형물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 실시하여 에어로졸 생성 장치용 단열재를 제조하였다.
실시예 2-1. 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조(두께 1.0 mm, 내경 8.1 mm)
벽의 두께가 1.0 mm, 내경이 8.1 mm인 성형물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 실시하여 에어로졸 생성 장치용 단열재를 제조하였다.
실시예 2-2. 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조(두께 1.0 mm, 내경 8.5 mm)
벽의 두께가 1.0 mm, 내경이 8.5 mm인 성형물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 실시하여 에어로졸 생성 장치용 단열재를 제조하였다.
실시예 2-3. 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조(두께 1.0 mm, 내경 9.0 mm)
벽의 두께가 1.0 mm, 내경이 9.0 mm인 성형물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 실시하여 에어로졸 생성 장치용 단열재를 제조하였다.
실험예 1. 에어로졸 생성 장치용 단열재의 단열 효과 측정
실시예 1-1 내지 실시예 2-3에 따라 제조된 튜브 형태의 에어로졸 생성 장치용 단열재의 내면에 전기 저항성의 튜브형 필름 히터(0.700±0.035Ω)를 설치하였으며, 필름 히터의 내면에는 SUS 파이프를 설치하여 단열 효과 측정용 모듈을 제조하였다. 튜브형 필름 히터에 2.5 V의 전압을 인가하여 평균 포화 온도가 290 ℃가 되도록 가열하였으며, SUS 파이프의 온도 변화를 시간 경과에 따라 측정하였다.
도 6은 실험예 1에 의해 측정된 시간 경과에 따른 온도 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 6의 그래프는 단열 효과 측정용 모듈에 사용된 에어로졸 생성 장치용 단열재의 종류에 따라 주기하였다. 비교예는 에어로졸 생성 장치용 단열재가 사용되지 않은 모듈을 의미한다.
도 6을 참조하면, 실시예들은 평균 포화 온도가 비교예 대비 약 30 ℃ 상승한 것을 확인할 수 있었다. 또한 0.8 mm의 벽 두께를 갖는 실시예 1-1 및 실시예 1-2의 평균 포화 온도는 약 322 ℃로 측정된 반면, 1.0 mm의 벽 두께를 갖는 실시예 2-1 내지 실시예 2-3의 평균 포화 온도는 약 335 ℃로 측정되었다.
따라서, 단열재를 포함하는 실시예들의 경우, 단열재를 포함하지 않는 비교예에 비하여 평균 포화 온도가 높게 측정되어 우수한 단열 효과를 가짐을 확인할 수 있었다. 또한 단열재의 두께가 증가함에 따라 단열 성능이 향상됨을 확인할 수 있었다.
이하에서는 도 7 내지 도 9를 참조하여, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치에 사용될 수 있는 에어로졸 생성 물품의 예들을 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 에어로졸 생성 물품(200)의 일 예를 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 7을 참조하면, 에어로졸 생성 물품(200)은 담배 로드(210) 및 필터 로드(220)를 포함한다. 도 7에는 필터 로드(220)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(220)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(220)는 에어로졸을 냉각하는 제1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한 필요에 따라, 필터 로드(220)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 물품(200)은 적어도 하나의 래퍼(240)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(240)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 에어로졸 생성 물품(200)은 하나의 래퍼(240)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 에어로졸 생성 물품(200)은 2 이상의 래퍼(240)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(241)에 의하여 담배 로드(210)가 포장되고, 래퍼들(242, 243, 244)에 의하여 필터 로드(220)가 포장될 수 있다. 그리고, 단일 래퍼(245)에 의하여 에어로졸 생성 물품(200) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 필터 로드(220)가 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 래퍼들(242, 243, 244)에 의하여 포장될 수 있다.
담배 로드(210)는 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질은 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. 또한 담배 로드(210)는 풍미제, 습윤제, 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한 담배 로드(210)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(210)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(210)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(210)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한 담배 로드(210)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한 담배 로드(210)는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 담배 로드(210)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(210)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한 담배 로드(210)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(210)는 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(220)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(220)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(220)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한 필터 로드(220)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(220)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터 로드(220)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(220)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(220)의 내부에 삽입될 수도 있다.
또한 필터 로드(220)에는 적어도 하나의 캡슐(230)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(230)은 향미 또는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 캡슐(230)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(230)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
만약, 필터 로드(220)에 에어로졸을 냉각하는 세그먼트가 포함될 경우, 냉각 세그먼트는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트는 순수한 폴리락트산만으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 냉각 세그먼트는 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 그러나, 냉각 세그먼트는 상술한 예에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행할 수 있다면, 제한 없이 해당될 수 있다.
도 8은 에어로졸 생성 물품(200)의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 에어로졸 생성 물품(200)은 전단 플러그(250)를 더 포함할 수 있다. 전단 플러그(250)는 담배 로드(210)에 있어서, 필터 로드(220)에 반대되는 일 측에 위치할 수 있다. 전단 플러그(250)는 담배 로드(210)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(210)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 생성 장치로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
필터 로드(220)은 제1 세그먼트(221) 및 제2 세그먼트(222)를 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 세그먼트(221)는 도 7의 필터 로드(220)의 제1 세그먼트에 대응될 수 있고, 제2 세그먼트(222)는 도 7의 필터 로드(220)의 제2 세그먼트에 대응될 수 있다.
에어로졸 생성 물품(200)의 직경 및 전체 길이는 도 7의 에어로졸 생성 물품(200)의 직경 및 전체 길이에 대응될 수 있다. 예를 들어, 전단 플러그(250)의 길이는 약 7mm, 담배 로드(210)의 길이는 약 15mm, 제1 세그먼트(221)의 길이는 약 12mm, 제2 세그먼트(222)의 길이는 약 14mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
에어로졸 생성 물품(200)은 적어도 하나의 래퍼(240)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(240)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(241)에 의하여 전단 플러그(250)가 포장되고, 제2 래퍼(242)에 의하여 담배 로드(210)가 포장되고, 제3 래퍼(243)에 의하여 제1 세그먼트(221)가 포장되고, 제4 래퍼(244)에 의하여 제2 세그먼트(222)가 포장될 수 있다. 그리고, 제5 래퍼(245)에 의하여 에어로졸 생성 물품(200) 전체가 재포장될 수 있다.
또한 제5 래퍼(245)에는 적어도 하나의 천공(246)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 천공(246)은 담배 로드(210)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 천공(246)은 히터에 의하여 형성된 열을 담배 로드(210)의 내부로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
또한 제2 세그먼트(222)에는 적어도 하나의 캡슐(230)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(230)은 향미 또는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 캡슐(230)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(230)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 9는 에어로졸 생성 물품(200)의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 에어로졸 생성 물품(200)은 제1 부분(260), 제2 부분(270), 제3 부분(280), 및 제4 부분(290)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 부분(260), 제2 부분(270), 제3 부분(280), 및 제4 부분(290)은 각각 에어로졸 생성 요소, 담배 요소, 냉각 요소, 및 필터 요소를 포함할 수 있다. 일 예로서, 제1 부분(260)은 에어로졸 생성 물질을 포함할 수 있고, 제2 부분(270)은 담배 물질 및 보습제를 포함할 수 있으며, 제3 부분(280)은 제1 부분(260) 및 제2 부분(270)을 통과하는 기류를 냉각시킬 수 있고, 제4 부분(290)은 필터 물질을 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1 부분(260), 제2 부분(270), 제3 부분(280), 및 제4 부분(290)은, 에어로졸 생성 물품(200)의 길이 방향을 기준으로 순서대로 정렬될 수 있다. 여기에서, 에어로졸 생성 물품(200)의 길이 방향은 에어로졸 생성 물품(200)의 길이가 연장되는 방향일 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(200)의 길이 방향은, 제1 부분(260)에서 제4 부분(290)을 향하는 방향일 수 있다. 이에 따라, 제1 부분(260) 및 제2 부분(270) 중 적어도 하나에서 발생되는 에어로졸이 제1 부분(260), 제2 부분(270), 제3 부분(280), 및 제4 부분(290)을 순서대로 통과하며 기류를 형성할 수 있고, 이에 따라 흡연자는 제4 부분(290)으로부터 에어로졸을 흡입할 수 있다.
제1 부분(260)은 에어로졸 생성 요소를 포함할 수 있다. 또한 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있으며, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액을 함유할 수 있다. 여기에서, 에어로졸 생성 요소는, 예를 들어, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 부분(260)은 권축된 시트를 포함할 수 있으며, 에어로졸 생성 요소는 권축된 시트에 함침된 상태로 제1 부분(260)에 포함될 수 있다. 또한 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)와 같은 다른 첨가 물질들 및 가향액은 권축된 시트에 흡수된 상태로 제1 부분(260)에 포함될 수 있다.
권축된 시트는 고분자 소재로 구성된 시트일 수 있다. 예를 들어, 고분자 소재는 종이, 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 라이오셀(lyocell), 폴리락트산(polylactic acid) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 권축된 시트는 고온으로 가열되더라도 열에 의한 이취가 발생되지 않는 종이 시트일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 부분(260)은 에어로졸 생성 물품(200)의 말단부터 약 7 내지 약 20 mm 지점까지 연장될 수 있고, 제2 부분(270)은 제1 부분(260)이 끝나는 지점부터 약 7 내지 약 20 mm 지점까지 연장될 수 있다. 다만, 이러한 수치범위에 반드시 제한되는 것은 아니며, 제1 부분(260) 및 제2 부분(270) 각각이 연장되는 길이는 통상의 기술자가 용이하게 변경할 수 있는 범위에서 적절하게 조절될 수 있다.
제2 부분(270)은 담배 요소를 포함할 수 있다. 담배 요소는 특정 형태의 담배 물질일 수 있다. 예를 들어, 담배 요소는 담배 각초, 담배 입자(particle), 담배 시트(sheet), 담배 비즈(beads), 담배 과립(granule), 담배 분말(powder) 또는 담배 추출물의 형태를 가질 수 있다. 또한 담배 물질은, 예를 들어, 담배잎, 담배 옆맥, 팽화 담배, 절단된 각초, 판상엽 각초, 및 재구성 담배 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
제3 부분(280)은, 제1 부분(260) 및 제2 부분(270)을 통과하는 기류를 냉각시킬 수 있다. 제3 부분(280)은 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있으며, 냉각 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 부분(280)은 폴리락트산(PLA) 섬유로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 제3 부분(280)은 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 그러나, 제3 부분(280)은 상술한 예시에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행하는 물질은, 제한 없이 이에 해당될 수 있다. 예를 들어, 제3 부분(280)은 중공을 포함하는 튜브 필터 또는 지관 필터일 수 있다.
제4 부분(290)은, 필터 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4 부분(290)은 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 제4 부분(290)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 제4 부분(290)은 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한 제4 부분(290)은 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 제4 부분(290)이 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
제4 부분(290)은 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 제4 부분(290)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 제4 부분(290)의 내부에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성 물품(200)은 제1 부분(260) 내지 제4 부분(290) 중 적어도 일부를 둘러싸는 래퍼(240)를 포함할 수 있다. 또한 에어로졸 생성 물품(200)은 제1 부분(260) 내지 제4 부분(290) 전부를 둘러싸는 래퍼(240)를 포함할 수 있다. 래퍼(240)는 에어로졸 생성 물품(200)의 최외곽에 위치될 수 있으며, 래퍼(240)는 단일 래퍼일 수 있으나, 복수 개의 래퍼들의 조합일 수 있다.
일 예로서, 에어로졸 생성 물품(200)의 제1 부분(260)은 에어로졸 생성 물질을 함유하는 권축된 주름진 시트를 포함하고, 제2 부분(270)은 담배 물질로서 판상엽 각초 및 보습제로서 글리세린을 포함할 수 있으며, 제3 부분(280)은 지관을 포함하고, 제4 부분(290)은 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 포함할 수 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
본 실시예와 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. 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 단열재 11: 중공형 비드
11a: 중공 12: 바인더
100: 에어로졸 생성 장치 101: 외부 하우징
102: 수용 공간
110: 배터리 120: 제어부
130: 히터
200: 에어로졸 생성 물품 210: 담배 로드
220: 필터 로드 230: 캡슐
240: 래퍼 246: 천공
250: 전단 플러그
260: 제1 부분 270: 제2 부분
280: 제3 부분 290: 제4 부분

Claims (13)

  1. 에어로졸 생성 장치용 단열재에 있어서,
    복수의 중공형 비드(bead); 및
    상기 복수의 중공형 비드를 결합하는 바인더;를 포함하는 에어로졸 생성 장치용 단열재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중공형 비드는 실리카, 알루미나, 글라스 버블(glass bubble), 및 펄라이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 세라믹을 포함하는 에어로졸 생성 장치용 단열재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중공형 비드의 직경은 10 ㎛ 내지 500 ㎛인 에어로졸 생성 장치용 단열재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 폴리이미드(PI), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리페닐설파이트(PPS), 폴리페닐설폰(PPSU), 폴리설폰(PSU), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 포함하는 에어로졸 생성 장치용 단열재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 상기 에어로졸 생성 장치용 단열재의 전체 부피를 기준으로 20 내지 50 부피% 포함되는 에어로졸 생성 장치용 단열재.
  6. 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법에 있어서,
    복수의 중공형 비드 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 혼합물을 성형하여 성형물을 제조하는 단계; 및
    상기 성형물을 건조하여 에어로졸 생성 장치용 단열재를 제조하는 단계;를 포함하는 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중공형 비드는 실리카, 알루미나, 글라스 버블(glass bubble), 및 펄라이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 세라믹을 포함하는 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 중공형 비드의 직경은 10 ㎛ 내지 500 ㎛인 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 바인더는 폴리이미드(PI), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리페닐설파이트(PPS), 폴리페닐설폰(PPSU), 폴리설폰(PSU), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 포함하는 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 혼합물은 상기 복수의 중공형 비드 및 상기 바인더를 0.5 내지 5:1의 중량비로 포함하는 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 건조는 10 ℃ 내지 500 ℃의 온도에서 이루어지는 에어로졸 생성 장치용 단열재의 제조방법.
  12. 에어로졸 생성 장치에 있어서,
    에어로졸 생성 물품이 삽입되는 수용 공간;
    상기 수용 공간에 수용되는 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 히터; 및
    상기 히터의 외측에 배치되어 상기 히터에서 발생하는 열이 상기 수용 공간의 외부로 이동하는 것을 차단하는 단열재;를 포함하고,
    상기 단열재는 복수의 중공형 비드 및 상기 복수의 중공형 비드를 결합하는 바인더를 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단열재는 상기 히터와 상기 에어로졸 생성 장치의 외부 하우징 사이에 배치되고,
    상기 히터와 상기 단열재는 서로 이격되어 배치되는 에어로졸 생성 장치.
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