KR20230065965A - 궐련 및 궐련용 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 궐련은, 담배 로드, 담배 로드의 전단에 인접하는 전단 플러그, 담배 로드의 후단에 인접하는 필터 로드 및 담배 로드, 전단 플러그 및 필터 로드를 둘러싸며, 내부로 공기가 유입될 수 있도록 일 영역에 형성된 적어도 하나의 천공을 포함하는 래퍼를 포함할 수 있다.

Description

궐련 및 궐련용 에어로졸 생성 장치{Cigarette and aerosol generating apparatus therefor}
하나 이상의 실시예들은 궐련 및 궐련용 에어로졸 생성 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부로 공기가 유입될 수 있도록 천공을 포함하는 궐련 및 궐련용 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
공개특허공보 제10-2018-0111460호 (공개일: 2018.10.11.)
일 실시예에 따르면, 그 전단에 위치하는 플러그 및 래퍼에 형성된 천공을 포함하는 궐련 및 궐련용 에어로졸 생성 장치가 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 서셉터를 포함한 담배 로드; 상기 담배 로드의 전단에 배치된 전단 플러그; 상기 담배 로드의 후단에 배치된 복수의 세그먼트를 포함한 필터 로드; 및 상기 담배 로드, 상기 전단 플러그 및 상기 필터 로드를 둘러싸며, 내부로 공기가 유입될 수 있도록 일 영역에 형성된 적어도 하나의 천공을 포함하는 래퍼를 포함하고,
상기 적어도 하나의 천공은 상기 래퍼의 상기 복수의 세그먼트 중 어느 하나의 세그먼트를 둘러싸는 일 영역에 형성되고,
상기 적어도 하나의 천공이 형성된 일 영역은, 상기 전단 플러그, 상기 담배 로드, 상기 필터 로드를 포함하는 궐련이 에어로졸 생성 장치에 삽입되는 경우, 상기 적어도 하나의 천공이 형성된 일 영역은 상기 에어로졸 생성 장치의 외부로 노출되는 위치일 수 있다.
상기 전단 플러그의 흡인저항은 상기 복수의 세그먼트 각각의 흡인저항보다 클 수 있다.
상기 적어도 하나의 천공은, 상기 전단 플러그에 의해 증가된 흡인 저항을 감소시킬 수 있다.
상기 복수의 세그먼트 각각은, 중공형 필터일 수 있다.
상기 적어도 하나의 천공의 직경은 0.02mm 내지 0.8mm일 수 있다.
상기 적어도 하나의 천공은 복수 개이고, 각각의 천공 간 이격 거리는 일정할 수 있다.
상기 래퍼는 내부 래퍼 및 상기 내부 래퍼를 둘러싸는 외부 래퍼를 포함하고, 상기 적어도 하나의 천공은 상기 외부 래퍼에 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 천공은 상기 래퍼의 둘레 방향을 따라 복수 개 배치될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 에어로졸 생성 장치는 전술한 궐련이 삽입될 수 있는 수용 공간이 형성된 하우징; 상기 수용 공간 내에 자기장을 형성하는 유도 코일; 및 상기 유도 코일과 전기적으로 연결되어 배터리의 전력을 상기 유도 코일에 공급하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 에어로졸 생성 시스템은 궐련이 삽입될 수 있는 제1 수용 공간이 형성된 에어로졸 생성 장치; 및 상기 에어로졸 생성 장치가 수용될 수 있는 제2 수용 공간이 형성된 크래들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 궐련은 그 전단에 플러그 및 래퍼에 형성된 천공을 포함함으로써 흡연 시 적절한 흡인 저항을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 궐련은 냉각 요소 및 냉각 요소를 감싸는 래퍼에 형성된 천공을 포함함으로써 주류연을 안전한 온도로 냉각시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 4는 일 실시예에 따른 궐련을 도시한 도면들이다.
도 5는 일 실시예에 따른 궐련에 천공이 형성된 것을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 궐련을 통과하는 공기의 흐름을 도시한 궐련의 길이방향 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 궐련을 통과하는 공기의 흐름을 도시한 궐련의 길이방향 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 궐련에서 주류연의 온도 및 궐련 표면 온도가 측정된 지점을 표시하는 도면이다.
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 "에어로졸 발생 물품"은 담배(궐련), 시가 등과 같이, 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 물질 또는 에어로졸 형성 기질을 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 물품은 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 명세서 전체에서 "상류" 또는 "전방"은 에어로졸 발생 물품을 흡연하는 사용자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고 "하류" 또는 "후방"은 에어로졸 발생 물품을 흡연하는 사용자의 구부에게 가까워지는 방향을 의미한다.
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 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12) 및 히터(13)를 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 증기화기(14)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 공간에는 궐련(3)이 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 생성 장치(1)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(1)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(1)에 히터(13)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(13)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(11), 제어부(12) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(11), 제어부(12), 증기화기(14) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(14) 및 히터(13)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(1)의 설계에 따라, 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 증기화기(14)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(3)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13) 및/또는 증기화기(14)를 작동시켜, 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13) 및/또는 증기화기(14)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(3)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(3)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13)를 가열할 수 있다.
배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11)는 히터(13) 또는 증기화기(14)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12)는 배터리(11), 히터(13) 및 증기화기(14)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12)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, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(13)는 배터리(11)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련(3)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 히터(13)는 궐련(3)의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(13)는 궐련(3) 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(13)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(13)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(13)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(13)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(1)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(13)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(13)에는 궐련(3)을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 궐련(3)은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 히터(13)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 궐련(3)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1)에는 히터(13)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(13)들은 궐련(3)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(3)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(13)들 중 일부는 궐련(3)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(3)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(14)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(3)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(1)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련(3)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다. 증기화기(14)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성하고, 에어로졸이 궐련 삽입부에 삽입된 궐련을 통과하도록, 에어로졸을 궐련을 향해 방출할 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14)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(1)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(14)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14)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(14)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 증기화기(14) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 궐련(3)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(1)의 배터리(11)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(1)가 결합된 상태에서 히터(13)가 가열될 수도 있다.
궐련(3)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(3)은 담배 물질 및 에어로졸 생성 물질을 포함하는 담배 로드(31)와 필터 등을 포함하는 필터 로드(32)으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(3)의 필터 로드(32)에도 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(1)의 내부에는 담배 로드(31)의 전체가 삽입되고, 필터 로드(32)는 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부에 담배 로드(31)의 일부만 삽입될 수도 있고, 담배 로드(31)의 전체 및 필터 로드(32)의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 필터 로드(32)를 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 담배 로드(31)를 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 필터 로드(32)를 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(1)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)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 궐련(3)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(3)의 내부로 유입될 수도 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 궐련의 예들을 설명한다.
도 4를 참조하면, 궐련(3)은 담배 로드(31), 필터 로드(32) 및 전단 플러그(33)를 포함한다. 담배 로드(31)는 담배 물질 및 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 담배 물질은 토바코(tobacco)일 수 있다.
필터 로드(32)는 담배 로드(31) 후단에 인접할 수 있다. 필터 로드(32)는 단일 세그먼트 또는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(32)는 에어로졸을 냉각하는 제1 세그먼트(321) 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제2 세그먼트(322)를 포함할 수 있다.
전단 플러그(33)는 담배 로드(31)에 있어서, 필터 로드(32)에 대향하는 일 측에 위치할 수 있다. 전단 플러그(33)는 담배 로드(31)의 전단에 인접할 수 있다. 전단 플러그(33)는 담배 로드(31)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(31)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(도 1 내지 도 3의 1)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
궐련(3)은 적어도 하나의 래퍼(35)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(35)는 궐련(3)을 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(351)에 의하여 전단 플러그(33)가 포장되고, 제2 래퍼(352)에 의하여 담배 로드(31)가 포장되고, 제3 래퍼(353)에 의하여 제1 세그먼트(321)가 포장되고, 제4 래퍼(354)에 의하여 제2 세그먼트(322)가 포장될 수 있다. 그리고, 제5 래퍼(355)에 의하여 궐련(3) 전체가 재포장될 수 있다. 제5 래퍼(355)는 외부 래퍼일 수 있고, 제5 래퍼(355)에 의해 둘러싸이는 제1 래퍼(351), 제2 래퍼(352), 제3 래퍼(353) 및 제4 래퍼(354)는 내부 래퍼일 수 있다.
궐련(3)의 직경은 5mm 내지 9mm의 범위 이내이고, 길이는 약 48mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전단 플러그(33)의 길이는 약 7mm, 담배 로드(31)의 길이는 약 15mm, 제1 세그먼트(321)의 길이는 약 12mm, 제2 세그먼트(322)의 길이는 약 14mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
담배 로드(31)는 예를 들어, 에어로졸 생성 물질인 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(31)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(31)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(31)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(31)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(31)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(31)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(31)는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(32)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(32)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(32)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(32)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
이하에서는 필터 로드(32)의 각 세그먼트를 자세히 설명한다.
필터 로드(32)의 제1 세그먼트(321)는 히터(13)가 담배 로드(31)를 가열함으로써 생성된 에어로졸을 냉각시킬 수 있다. 따라서, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있다.
제1 세그먼트(321)의 길이 또는 직경은 궐련(3)의 형태에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 세그먼트(321)의 길이는 7mm 내지 20mm의 범위 내에서 적절하게 채용될 수 있다. 바람직하게는, 제1 세그먼트(321)의 길이는 약 14mm가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 필터 로드(32)의 제1 세그먼트(321)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 예를 들어, 제1 세그먼트(321)는 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조물일 수 있다. 제1 세그먼트(321)에 의하여 히터(13)가 삽입되는 경우에 담배 로드(210)의 내부 물질이 뒤로 밀리는 현상을 방지할 수도 있고, 에어로졸의 냉각 효과도 발생될 수 있다. 제1 세그먼트(321)에 포함된 중공의 직경은 2mm 내지 4.5mm의 범위 내에서 적절한 직경이 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다른 일 실시예에 따르면, 제1 세그먼트(321)는 폴리머 섬유를 직조하여 제작될 수 있다. 이 경우, 폴리머로 제조된 섬유에 가향액을 도포할 수도 있다. 또는, 가향액이 도포된 별도의 섬유와 폴리머로 제조된 섬유를 함께 직조하여 제1 세그먼트(321)를 제작할 수도 있다. 또는, 제1 세그먼트(321)는 권축된 폴리머 시트에 의하여 형성될 수 있다. 이로써, 에어로졸과 접촉하는 표면적이 증대될 수 있다. 따라서, 냉각 구조물(830)의 에어로졸 냉각 효과는 더욱 향상될 수 있다.
예를 들어, 폴리머는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리젖산(PLA, polylactide), 셀룰로오스 아세테이트(CA) 및 알루미늄 호일으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 제작될 수 있다.
제1 세그먼트(321)가 직조된 폴리머 섬유 또는 권축된 폴리머 시트에 의하여 형성됨에 따라, 제1 세그먼트(321)는 종 방향으로 연장되는 단수 또는 복수의 채널들을 포함할 수 있다. 여기에서, 채널은 기체(예를 들어, 공기 또는 에어로졸)가 통과하는 통로를 의미한다.
한편, 제1 세그먼트(321)에는 휘발성 향미 성분을 함유하는 스레드(thread)가 포함될 수 있다. 여기에서, 휘발성 향미 성분은 멘톨일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 필터 로드(32)의 제2 세그먼트(322)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 제2 세그먼트(322)의 길이는 4mm 내지 20mm의 범위 내에서 적절하게 채용될 수 있다. 예를 들어, 제2 세그먼트(322)의 길이는 약 14mm 또는 약 12mm가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 세그먼트(322)는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있다. 제2 세그먼트(322)를 제작하는 과정에서, 제2 세그먼트(322)에 가향액을 분사함으로써 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 또는, 가향액이 도포된 별도의 섬유를 제2 세그먼트(322)의 내부에 삽입할 수도 있다. 담배 로드(31)에서 생성된 에어로졸은 제1 세그먼트(321)를 통과함에 따라 냉각되고, 냉각된 에어로졸이 제2 세그먼트(322)를 통하여 사용자에게 전달된다. 따라서, 제2 세그먼트(322)에 가향 요소가 첨가되는 경우, 사용자에게 전달되는 향미의 지속성이 증진되는 효과가 발생될 수 있다.
전단 플러그(33)는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 전단 플러그(33)는 적어도 하나의 채널을 포함할 수 있고, 채널의 단면 형상은 다양하게 제작될 수 있다.
이하에서는 래퍼(35)에 대해서 자세히 설명한다.
제1 래퍼(351)는 일반적인 필터 권지에 알루미늄 호일과 같은 금속 호일이 결합된 것일 수 있다. 제2 래퍼(352) 및 제3 래퍼(353)는 일반적인 필터 권지로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제2 래퍼(352) 및 제3 래퍼(353)는 다공질 권지 또는 무다공질 권지일 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 궐련에 천공이 형성된 것을 도시한 도면이다.
래퍼(35)에는 적어도 하나의 천공(36)이 형성될 수 있다. 래퍼(35)에 형성된 천공(36)을 통해 궐련(3) 외부의 공기가 궐련(3) 내부로 유입될 수 있다.
천공(36)이 형성되는 위치는 다양할 수 있다. 예를 들면, 천공(36)은 제5 래퍼(355)에 형성될 수 있다. 제5 래퍼(355)를 통해 유입된 공기는 제5 래퍼(355)가 감싸고 있는 내부의 래퍼를 통과하여 궐련(3) 내부로 유입될 수 있다.
도 5(a)를 참조하면, 예를 들어, 천공(36)은 담배 로드(31)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있다. 도 5(b)를 참조하면, 다른 일 예를 들어, 천공(36)은 필터 로드(32)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있다. 구체적으로, 천공(36)은 제1 세그먼트(321)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있다. 이 때 천공(36)을 통해 유입된 공기는, 담배 로드(31)를 통과하는 가열된 공기가 사용자 구부에 도달하기 이전에, 가열된 공기를 냉각시키고, 필터 로드(32) 표면을 냉각시키는 역할을 수행할 수 있다.
천공(36)은 필터 로드(32)의 후단으로부터 전방으로 12mm 내지 24mm, 바람직하게는 15mm 내지 22mm 이격된 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어 적어도 하나의 천공(36)은 필터 로드(32)의 후단으로부터 전방으로 약 15mm 이격된 위치, 20mm 이격된 위치 및 22mm 이격된 위치 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
천공(36)들은 래퍼(35)의 외주면을 따라 형성될 수 있으며, 천공(36)들은 각각에 대하여 외주면을 따라 일정한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 천공(36)의 직경은 0.02mm 내지 0.08mm일 수 있으며, 예를 들어 0.05mm일 수 있다.
천공(36)이 래퍼(35)의 외주면을 따라 형성됨으로 인해, 공기가 유입될 수 있는 채널이 증가할 수 있다. 또한, 어느 일 천공(36)의 반대 방향에 다른 일 천공(36)이 형성됨으로 인해 궐련(3) 내부를 통한 일 천공(36)과 다른 일 천공(36) 간 공기 흐름이 용이해 질 수 있다. 이로써, 흡인 저항이 감소될 수 있다.
또한, 래퍼(35) 외주면을 따라 형성된 천공(36)을 통해 공기가 다방면에서 유입됨에 따라, 공기의 유입이 다방향에서 균형있게 이루어질 수 있다.
이는 공기 유입으로 인한 궐련(3) 내부에서 공기 순환 효과가 래퍼(35)의 둘레 방향에서 고르게 이루어지도록 한다. 따라서, 주류연에 대한 냉각이 래퍼(35) 외주 상 각 지점마다 균일하게 수행될 수 있다.
천공(36)의 개수는 다양할 수 있다. 예를 들어, 3개의 천공(36)이 형성될 수 있고, 또는 9개의 천공(36)이 형성될 수 있다. 이 때 각 천공(36) 간 이격 거리는 일정할 수 있으며, 또는 일정한 패턴을 가지고 상이한 이격 거리에 따라 형성될 수도 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 궐련을 통과하는 공기의 흐름을 도시한 궐련의 길이 방향 단면도이다.
도 6을 참조하면, 궐련의 전단에는 전단 플러그가 구비되고, 천공이 래퍼에 형성될 수 있다. 편의상 천공이 담배 로드(31)를 감싸는 제1 래퍼에 대향하는 래퍼의 일 영역에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 후술하는 내용은 천공이 다른 영역에 형성된 경우에도 적용될 수 있다.
사용자가 궐련(3)을 이용하여 흡연 시, 공기는 전단 플러그(33)를 통하여 궐련(3) 내부로 유입되고, 이후 담배 로드(31)를 거치면서 생성된 에어로졸을 운반하여, 필터 로드(32)의 제1 세그먼트(321) 및 제2 세그먼트(322)를 지나 사용자 구부에 도달할 수 있다.
사용자의 퍼프 시 기류에 대한 흡인 저항의 정도에 따라 1회의 퍼프 시 흡입되는 공기량, 공기가 담배 로드(31)에 머무르는 시간, 공기가 제1 세그먼트(321)에 머무르는 시간, 공기에 함유되는 에어로졸의 량 등이 결정될 수 있다. 따라서 흡인 저항은 궐련(3)의 설계 시 고려되어야 하는 중요한 사항이다.
흡인 저항에 관하여 전단 플러그와 천공은 상호 보완 관계에 있다. 예를 들면, 전단 플러그에 의해 흡인 저항이 증가한 만큼, 천공이 형성되어 흡인 저항이 감소될 수 있다. 다른 예를 들면, 천공이 형성됨에 따라 흡인 저항이 감소된 만큼, 전단 플러그가 결합되어 흡인 저항이 증가할 수 있다.
구체적으로, 궐련(3)의 전단에 배치된 전단 플러그(33)는, 궐련(3) 내부로 공기가 유동할 수 있는 단면적을 감소시킴으로써, 유입 공기를 감소시키고, 흡연 시 흡인 저항을 증가시킬 수 있다. 전단 플러그(33)에 의해 감소하는 흡인 저항은 전단 플러그(33)의 형상에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 전단 플러그(33)가 중공형 튜브일 때 그 내경이 작을수록 흡인 저항이 더욱 증가할 수 있다. 또는 전단 플러그(33)의 길이가 길수록 흡인 저항이 더욱 증가할 수 있다.
한편, 사용자의 퍼프 시 천공(36)을 통해 래퍼(35)를 지나 궐련(3) 내부로 유입된 공기는, 전단 플러그(33)를 통해 유입된 공기와 궐련(3) 내부에서 합류할 수 있다.
천공(36)이 래퍼(35)에 형성됨으로써, 공기가 궐련(3) 측면을 통해 유입 가능하기 때문에, 유입 공기가 증가하고, 흡인 저항은 감소할 수 있다.
천공(36)의 개수, 형상 및 크기 등의 요인에 따라 천공(36)에 의한 흡인 저항 감소의 효과는 상이할 수 있다. 예를 들면, 천공(36)의 개수가 많을수록, 흡인 저항은 더욱 감소할 수 있다. 또한, 천공(36)의 크기가 클수록 흡인 저항은 더욱 감소할 수 있다.
한편, 설계된 수치에 따라 결정된 전단 플러그(33)가 흡인 저항의 증가에 미치는 정도는, 천공(36)이 흡인 저항의 감소에 미치는 정도보다 상대적으로 클 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 궐련을 통과하는 공기의 흐름을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 궐련(3)의 전단에는 전단 플러그(33)가 구비되고, 천공(36)은 제1 세그먼트(321)를 감싸는 래퍼(35)의 일 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 천공(36)은 제5 래퍼(355)에 형성될 수 있다.
퍼프 시, 공기는 천공(36)을 통해 제5 래퍼(355) 및 제1 래퍼(351)를 지나 제1 세그먼트(321) 내부로 유입될 수 있다. 천공(36)을 통해 유입된 공기는, 전단 플러그(33)를 통해 유입되어 담배 로드(31)를 지나 하류로 유동하는 주류연과 제1 세그먼트(321)에서 합류할 수 있다.
천공(36)을 통해 유입된 공기는 외부 공기임에 반해, 주류연은 가열된 상태이기 때문에 천공(36)을 통해 유입된 공기는, 주류연 보다 온도가 낮을 수 있다. 이로 인해 주류연이 냉각될 수 있다. 이로써, 사용자 구부에 도달하는 주류연의 온도 및 사용자 손과 접촉하는 필터 로드(32)의 표면 온도는 안전한 온도로 냉각될 수 있다.
천공(36)은, 담배 로드(31)를 포함하는 궐련(3)의 일 부분이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입될 때, 에어로졸 생성 장치(1) 외부로 노출되는 위치에 형성될 수 있다. 궐련이 에어로졸 생성 장치에 삽입되면, 전단 플러그, 담배 로드 및 필터 로드의 일 부분은 장치의 내부에 위치할 수 있고, 필터 로드의 다른 일 부분은 장치 외부에 드러날 수 있다. 천공은 장치의 외관의 연장선(A-A')의 후단에 위치함으로써 외부에 드러날 수 있다. 이로써, 히터에 의해 가열되지 않은 외부 공기가 천공(36)을 통해 유입될 수 있고, 주류연에 대한 냉각 효과가 향상될 수 있다.
제1 세그먼트(321)는 주류연을 냉각시킬 수 있는 구성으로서, 중공형 튜브의 형상 또는 PLA 소재로 이루어져 있음은 앞서 언급한 바와 같다. 제1 세그먼트(321)가 전단 플러그(33)의 내경보다 더 큰 내경을 갖는 튜브형인 경우, 주류연이 전단 플러그(33)를 지나 제1 세그먼트(321)에서 확산될 수 있다. 주류연이 확산되면서 하류 방향으로의 편향성이 감소됨에 따라 천공(36)을 통해 유입된 외부 공기와, 확산된 주류연 간에 접촉 면적 및 접촉 시간이 증가될 수 있다. 이에 따라 주류연의 냉각 효과가 향상될 수 있다.
이로써, 주류연은 제1 세그먼트(321)를 지나면서 제1 세그먼트(321)의 중공형 형상 또는 PLA 소재에 의해 냉각되는 것에 더하여, 천공(36)에서 유입되는 외부 공기에 의해 냉각되는 효과가 더욱 향상될 수 있다.
도 6을 통해 상술한 바 있듯이, 전단 플러그(33) 및 천공(36)에 의해 흡인 저항이 조절되는 것은 도 7에서 천공(36)이 제1 세그먼트(321)를 둘러싸는 래퍼의 일 영역에 형성되는 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 8은 일 실시예에 따른 궐련에서 주류연의 온도 및 궐련 표면 온도가 측정된 지점을 표시하는 도면이다. 도 8(a)는 궐련의 길이 방향 단면도이고, 도 8(b)는 궐련의 사시도이다. 천공(36)은 제1 세그먼트(321)를 둘러싸는 래퍼의 일 영역에 위치할 수 있다.
표 1은 천공(36)에 의한 냉각 효과를 측정하기 위하여, 주류연 및 궐련(3) 표면 온도를 측정한 데이터이다. 도 8(a)와 같이, 제1 세그먼트(321)와 제2 세그먼트(322)가 인접하고, 주류연이 통과하는 영역(A1)에서 주류연 온도가 측정되었다. 도 8(b)와 같이, 제2 세그먼트(322)의 표면의 중앙의 일 영역(A2)에서 표면 온도가 측정되었다.
제1 세그먼트(321)가 중공이 형성된 튜브형으로 제작된 경우, 제1 세그먼트(321)가 PLA 소재로 제작된 경우 및 제1 세그먼트(321)가 PLA 소재로 제작되고, 래퍼(35)에 천공(36)이 형성된 경우에 대하여 데이터 측정이 수행되었다.
튜브형 필터 PLA 소재 필터 천공 형성된 PLA 소재 필터
주류연 온도 (℃) 55 52 50
궐련 표면 온도(℃) 61 56 52
표 1을 참조하면, 제1 세그먼트(321)가 튜브형 필터인 경우보다 PLA 소재 필터인 경우 주류연이 더 냉각되었고, 그보다 천공(36)이 형성된 PLA 소재 필터인 경우 주류연 냉각 효과가 가장 뛰어남을 알 수 있다.이러한 냉각 효과는, 궐련(3) 표면 온도를 비교한 경우에도, 제1 세그먼트(321)가 튜브형 필터인 경우, PLA 소재 필터인 경우, 천공(36)이 형성된 PLA 소재인 경우 순으로 향상되는 것으로 나타났다.이로써, 제1 세그먼트(321)를 둘러싸는 래퍼(35)에 천공(36)이 형성됨으로써 주류연 및 궐련(3) 표면 냉각 효과가 향상됨을 알 수 있다.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. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 에어로졸 생성 장치
11 배터리
12 제어부
13 히터
14 증기화기
3 궐련
31 담배 로드
32 필터 로드
33 전단 플러그
36 천공

Claims (10)

  1. 서셉터를 포함한 담배 로드;
    상기 담배 로드의 전단에 배치된 전단 플러그;
    상기 담배 로드의 후단에 배치된 복수의 세그먼트를 포함한 필터 로드; 및
    상기 담배 로드, 상기 전단 플러그 및 상기 필터 로드를 둘러싸며, 내부로 공기가 유입될 수 있도록 일 영역에 형성된 적어도 하나의 천공을 포함하는 래퍼를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 천공은 상기 래퍼의 상기 복수의 세그먼트 중 어느 하나의 세그먼트를 둘러싸는 일 영역에 형성되고,
    상기 적어도 하나의 천공이 형성된 일 영역은,
    상기 전단 플러그, 상기 담배 로드, 상기 필터 로드를 포함하는 궐련이 에어로졸 생성 장치에 삽입되는 경우, 상기 적어도 하나의 천공이 형성된 일 영역은 상기 에어로졸 생성 장치의 외부로 노출되는 위치인, 궐련.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전단 플러그의 흡인저항은 상기 복수의 세그먼트 각각의 흡인저항보다 큰, 궐련.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 천공은,
    상기 전단 플러그에 의해 증가된 흡인 저항을 감소시키는, 궐련.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 세그먼트 각각은,
    중공형 필터인, 궐련.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 천공의 직경은 0.02mm 내지 0.8mm인 궐련.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 천공은 복수 개이고,
    각각의 천공 간 이격 거리는 일정한, 궐련.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 래퍼는 내부 래퍼 및 상기 내부 래퍼를 둘러싸는 외부 래퍼를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 천공은 상기 외부 래퍼에 형성되는, 궐련.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 천공은 상기 래퍼의 둘레 방향을 따라 복수 개 배치되는, 궐련.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 궐련이 삽입될 수 있는 수용 공간이 형성된 하우징;
    상기 수용 공간 내에 자기장을 형성하는 유도 코일; 및
    상기 유도 코일과 전기적으로 연결되어 배터리의 전력을 상기 유도 코일에 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 궐련이 삽입될 수 있는 제1 수용 공간이 형성된 에어로졸 생성 장치; 및
    상기 에어로졸 생성 장치가 수용될 수 있는 제2 수용 공간이 형성된 크래들을 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
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