KR20230071872A - 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

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박인수
권찬민
김익중
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Abstract

일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품은 상기 에어로졸 발생 물품의 최상류에 배치되는 제1 필터 세그먼트; 상기 제1 필터 세그먼트보다 하류에 배치되는 제2 필터 세그먼트; 및 상기 제1 필터 세그먼트 및 상기 제2 필터 세그먼트의 사이에 배치되는 캐비티 세그먼트;를 포함하고, 상기 캐비티 세그먼트에는 매질 과립 및 향미제 과립이 충진 될 수 있다.

Description

에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 장치{AEROSOL-GENERATING ARTICLE AND AEROSOL-GENERATING DEVICE}
이하 실시 예들은 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
근래에 전통 궐련의 단점을 극복하는 대체 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련 스틱을 전기적으로 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 장치(e.g.궐련형 전자 담배)에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치와 그에 적용되는 궐련 스틱(또는 에어로졸 발생 물품)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 예를 들면, 공개특허공보 제10-2017-0132823호는 비연소형 향미 흡인기, 향끽미원 유닛 및 무화 유닛을 개시한다.
일 실시 예에 따른 목적은 에어로졸을 통한 매질의 간접 가열을 통해 니코틴을 이행시키는 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 에어로졸 발생 물품 내에 충진 되는 향미제의 최대량을 증대시킴으로써 끽미를 향상시키는 것이다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품은 상기 에어로졸 발생 물품의 최상류에 배치되는 제1 필터 세그먼트; 상기 제1 필터 세그먼트보다 하류에 배치되는 제2 필터 세그먼트; 및 상기 제1 필터 세그먼트 및 상기 제2 필터 세그먼트의 사이에 배치되는 캐비티 세그먼트; 를 포함하고, 상기 캐비티 세그먼트에는 매질 과립 및 향미제 과립이 충진 될 수 있다.
상기 캐비티 세그먼트에 충진 되는 전체 과립 중, 상기 매질 과립의 비율은 50% 이상일 수 있다.
상기 매질 과립 및 상기 향미제 과립의 사이즈 또는 밀도는 동일할 수 있다.
상기 에어로졸 발생 물품은 상기 에어로졸 발생 물품의 최하류에 배치되는 필터 로드를 더 포함하고, 상기 필터 로드는 냉각 세그먼트 및 마우스피스 세그먼트를 포함할 수 있다.
상기 마우스피스 세그먼트는 향미제 물질을 포함할 수 있다.
상기 마우스피스 세그먼트는 TJNS 필터를 포함하고, 상기 TJNS 필터에 상기 향미제 물질이 가향 처리될 수 있다.
상기 매질 과립은 pH 조정제를 포함하고, 상기 pH 조정제는 알칼리성일 수 있다.
상기 향미제 과립은 유동층 과립화 공정에 의해 제조될 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 물품을 수용하는 수용부; 에어로졸을 생성시키는 무화부; 및 상기 무화부를 가열하는 데에 필요한 전력을 전달하는 전원부;를 포함하고, 상기 에어로졸 발생 장치의 상기 무화부에서 가열되어 생성된 에어로졸이 제1 항에 따른 에어로졸 발생 물품을 통과하며 매질 및 향미제가 사용자의 구부로 이행될 수 있다.
상기 무화부는, 에어로졸을 발생시키는 액상 조성 물질을 저장하는 액상 저장조; 상기 액상 조성 물질의 이송을 촉진하는 액상 전달 수단; 및 상기 액상 조성 물질을 가열하는 히터;를 포함할 수 있다.
상기 액상 조성 물질은, 향미제를 더 포함할 수 있다.
상기 히터의 가열 온도는 300도 이하일 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 장치는 에어로졸을 통한 매질의 간접 가열을 통해 니코틴을 이행시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 물품 내에 충진 되는 향미제의 최대량을 증대시킴으로써 끽미를 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 발생 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1b는 다른 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a는 유동층 과립화 공정 중 탑 스프레잉 방식의 과립화 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2b는 유동층 과립화 공정 중 바텀 스프레잉 방식의 과립화 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2c는 유동층 과립화 공정 중 로터 스프레잉 방식의 과립화 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3b는 다른 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4a는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치에 에어로졸 발생 물품이 수용된 에어로졸 발생 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4b는 다른 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치에 에어로졸 발생 물품이 수용된 에어로졸 발생 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품에서 와기류가 발생되는 원리와 조건을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시 예들에서, "보습제"는 가시적인 연기(smoke) 및/또는 에어로졸(aerosol)의 형성을 용이하게 할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 보습제의 예로는 글리세린(GLY), 프로필렌글리콜(PG), 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올을 들 수 있으며, 이에 한정되지 아니한다. 당해 기술 분야에서, 보습제는 에어로졸 형성제, 습윤제 등과 같은 용어로 혼용되어 사용될 수 있다.
이하의 실시 예들에서, "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 형성할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는 액상일 수 있다.
예를 들면, 고체의 에어로졸 형성 기재는 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있으며, 액상의 에어로졸 형성 기재는 니코틴, 담배 추출물 및/또는 다양한 향미제를 기초로 하는 액상 조성 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시 예들에서, "에어로졸 발생 장치"는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 형성 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다.
이하의 실시 예들에서, "에어로졸 발생 물품"은 매질을 수용하는 물품으로써 에어로졸이 해당 물품을 통과하며 매질이 이행되는 물품을 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 물품의 대표적인 예로는 궐련을 들 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시 예들에서, "상류"(upstream) 또는 "상류 방향"은 사용자(흡연자)의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, "하류"(downstream) 또는 "하류 방향"은 사용자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미할 수 있다. 상류 및 하류라는 용어는 에어로졸 발생 물품을 구성하는 요소들의 상대적 위치를 설명하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 예시된 에어로졸 발생 물품(100)에서, 캐비티 로드(120)는 필터 로드(140)의 상류 또는 상류 방향에 위치하고, 필터 로드(140)는 캐비티 로드(120)의 하류 또는 하류 방향에 위치한다.
이하의 실시 예들에서, "퍼프(puff)"는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어당기는 상황을 의미한다.
이하에서는, 첨부된 도면에 따른 다양한 실시 예들에 대하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 몇몇 실시 예들에 따른 에어로졸 발생 물품(100)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(100)은 캐비티 로드(120) 및 필터 로드(140)를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품(100)은 로드를 래핑하고 있는 래퍼를 더 포함할 수도 있다. 다만, 도 1a 및 도 1b에는 본 개시의 실시 예들과 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있으며, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 1a 또는 도 1b에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 이하에서 에어로졸 발생 물품(100)의 각 구성요소에 대해 설명한다.
캐비티 로드(120)는 캐비티 또는 캐비티 세그먼트(126)를 포함하는 로드로서 가열됨에 따라 니코틴과 같은 담배 성분 또는 끽미 성분을 공급할 수 있다. 도시된 바와 같이, 캐비티 로드(120)는 제1 필터 세그먼트(122), 제2필터 세그먼트(124) 및 제1 필터 세그먼트(122)와 제2 필터 세그먼트(124)의 사이에 배치될 수 있는 캐비티 세그먼트(126)를 포함할 수 있다.
제1 필터 세그먼트(122)는 에어로졸 발생 물품(100)의 최상류에 배치될 수 있다. 제1 필터 세그먼트(122)는 매질 과립(P1)의 탈락 방지 기능을 수행할 수 있으며, 에어로졸 발생 물품(100)이 에어로졸 발생 장치(200)에 삽입되는 경우 캐비티 세그먼트(126)가 에어로졸 발생 장치(200) 내의 적절한 위치에 배치되도록 할 수 있다. 또한, 제1 필터 세그먼트(122)는 흡연 중에 액상화 된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(200)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 필터 세그먼트(122)는 종이 필터를 포함할 수 있으며, 원활한 공기 흐름 경로의 확보를 위해 종이 물질은 길이 방향으로 배치되는 것이 바람직할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 필터 세그먼트(124)는 제1 필터 세그먼트(122)의 하류에 배치될 수 있고, 특히, 캐비티 세그먼트(126)의 하류에 배치될 수 있다. 제2 필터 세그먼트(124)는 제1 필터 세그먼트(122)와 함께 캐비티를 형성하는 기능 외에도 에어로졸에 대한 여과, 냉각 기능 등을 더 수행할 수 있다. 또한, 제2 필터 세그먼트(124)는 종이 필터를 포함할 수 있으며, 원활한 공기 흐름 경로의 확보를 위해 종이 물질은 길이 방향으로 배치되는 것이 바람직할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
캐비티 세그먼트(126)는 캐비티를 구비한 세그먼트로서 제1 필터 세그먼트(122)와 제2 필터 세그먼트(124)의 사이에 위치될 수 있다.
또한, 캐비티 세그먼트(126)에는 매질 및 향미제가 충진 될 수 있다. 충진 되는 매질의 형태는 매질 과립(P1), 재구성 담배, 일반 각초 등의 형태일 수 있으며, 바람직하게는 매질 과립(P1)의 형태일 수 있다. 매질 과립(P1)은 담배 과립 또는 니코틴 과립일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 충진 되는 향미제는 향미제 과립(P2), 액상 향미 물질 등의 형태일 수 있으며, 바람직하게는 향미제 과립(P2)의 형태일 수 있다. 이 때, 향미제는 예를 들면 멘톨, 시스-3-헥세놀(CIS-3-HEXENOL), 리날룰(LINALOOL), 헥산알(HEXANAL), 유칼립톨(EUCALYPTOL), 살리실산메틸(METHYL SALICYLATE), 구아이아콜(GUAIACOL), 오렌지 오일, 레몬 오일, 스타 아니스 오일, 페퍼민트 오일, 스피어민트 오일, 라임 오일, 진저 오일 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
이하에서, 캐비티 세그먼트(126) 내의 매질 과립(P1) 및 향미제 과립(P2)의 관계에 대해 설명한다.
일 실시 예에 따르면, 캐비티 세그먼트(126)의 총 부피 중 최대 약 70%까지 매질 과립(P1) 및 향미제 과립(P2)으로 충진 될 수 있으며, 매질 과립(P1)과 향미제 과립(P2)이 캐비티 세그먼트(126) 내에 충진 되는 비율은 적어도 충진 되는 전체 과립 중 매질 과립이 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 더욱 바람직하게는 70% 이상일 수 있다. 매질 과립(P1)이 위와 같은 충진 비율을 만족하는 경우, 사용자가 에어로졸 발생 물품(100)을 사용할 때에 비로소 충분한 매질이 사용자에게 이행될 수 있으며, 지나치게 높은 향미제 과립(P2)의 비율에 따른 끽미 저하를 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따른 매질 과립(P1) 및 향미제 과립(P2)의 사이즈 또는 밀도는 서로 20% 이내의 차이를 가질 수 있으며, 바람직하게는 서로 동일할 수 있다. 매질 과립(P1) 및 향미제 과립(P2)의 사이즈 또는 밀도가 위의 범위를 만족하는 경우, 캐비티 세그먼트(126)에 매질 과립(P1) 및 향미제 과립(P2)이 충진 될 때 균일하게 혼합될 수 있으며, 도 5를 참조하여 후술하는 바와 같이 사용자가 에어로졸 발생 시스템(10)을 퍼프 시 캐비티 세그먼트(126) 내에서 와기류가 용이하게 형성됨으로써 매질 과립(P1)들 및 향미제 과립(P2)들이 균일하게 가열될 수 있다.
이하에서, 매질 과립(P1) 및 향미제 과립(P2) 각각의 특성에 대해 상세히 설명한다.
일 실시 예에 따른 매질 과립(P1)은 pH 조정제를 포함할 수 있다. pH 조정제는 바람직하게는 염기성 염일 수 있으며, 예를 들어, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨, 산화칼슘 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 퍼프 시 부정적인 향이 가장 적게 발생되는 pH 조정제가 선택되어 사용될 수 있다. pH 조정제가 매질 과립(P1)에 포함되면, 매질 과립(P1)들의 pH가 상승하고, 이에 따라 상대적으로 낮은 온도로 매질이 가열되는 경우에도 매질 과립(P1)들에서 니코틴이 충분히 이행될 수 있다. 따라서, 결과적으로 캐비티 세그먼트(126)를 직접 가열하지 않고, 에어로졸 발생 장치(200)의 히터(224)가 카트리지(222)를 가열하여 생성된 뜨거운 에어로졸이 에어로졸 발생 물품(100)로 공기 흐름 경로를 따라 흐르면서 매질 과립(P1)에 전달되는 열만으로도 니코틴이 이행될 수 있다. pH 조정제는 매질 과립(P1)의 제조 시 함께 혼합되어 과립 자체에 포함될 수도 있으며, 매질 과립(P1)과 별개의 위치에 따로 배치될 수도 있다.
일 실시 예에 따른 매질 과립(P1)은 압착식 공정에 의해 제조될 수 있다. 압착식 과립화 공정은 습식 공정에 해당하여, 상대적으로 유동층 과립화 공정에 비해 생성되는 매질 과립(P1)의 니코틴 이행률이 높다. 따라서, 매질 과립(P1)이 가열되는 온도가 상대적으로 낮은 경우, 유동층 과립화 공정에 의해 제조되는 매질 과립(P1)보다 압착식 과립화 공정에 의해 제조되는 매질 과립(P1)을 포함하는 것이 니코틴의 이행에 더 유리할 수 있다.
향미제 과립(P2)은 pH 조정제를 포함할 수도 있고, pH 조정제를 포함하지 않을 수도 있다. 향미제 과립(P2)은 발현되는 온도가 매질 과립(P1)에 비해 낮아, pH 조정제를 필수적으로 포함하지 않더라도 낮은 온도에 의해 가열되더라도 충분히 발현될 수 있다. 향미제 과립(P2)의 발현 온도에 비해 지나치게 높은 온도로 향미제 과립(P2)이 가열되는 경우, 사용자가 에어로졸 발생 물품(100)을 사용하는 초반에 대부분의 향미 물질이 이행되어 향미제 과립(P2)에 의한 향이 지속되기 어려울 수 있다. 도 4a 및 도 4b를 참조하여 후술하는 바에 따를 때, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(100)은 히터에 의해 직접 가열되는 것이 아니며, 에어로졸 발생 장치(200)의 무화부(220)에서 가열로 인해 생성된 에어로졸이 에어로졸 발생 물품(100)을 화살표 방향으로 통과하며 매질 및 향미제 물질을 이행시킨다. 따라서, 에어로졸 발생 물품(100)이 직접적으로 가열 또는 연소되는 방식보다 위와 같이 가열된 에어로졸에 의해 간접적으로 이행되는 방식에서 향미제 과립(P2)이 가열되는 온도가 상대적으로 낮으므로, 향미제 물질이 지속적으로 이행될 수 있다.
일 실시 예에 따른 향미제 과립(P2)은 유동층 과립화 공정(Fluidized Bed Granulation)에 의해 제조될 수 있다. 향미제 과립(P2)은, 매질 과립(P1)에 향미 물질을 코팅하는 방식 또는 씨드(seed) 물질 위에 향미 물질을 레이어링 하는 방식 등을 통해 제조될 수 있다. 유동층 과립화 공정은 분체(powder) 물질을 밀폐된 용기(500) 속에서 가열된 더운 공기와 함께 혼합시키면 용기 내부에 분체가 유동되며 혼합, 과립화 및 건조 과정을 거쳐 과립이 형성되는 공정이다. 유동층 과립화 공정은, 탑-스프레잉(top-spraying) 방식, 바텀-스프레잉(bottom-spraying) 방식 및 로터-스프레잉(rotor-spraying) 방식의 공정 등을 포함할 수 있다. 유동층 과립화 공정은, 분체들(530)이 서로 뭉칠 수 있는 접착제의 역할을 하는 액상 바인더(510)가 분사되는 방향과 유동화 공기(520)의 흐름 방향의 관계에 따라, 탑-스프레잉(top-spraying) 방식, 바텀-스프레잉(bottom-spraying) 방식 및 로터-스프레잉(rotor-spraying) 방식 등으로 구분된다. 탑-스프레잉 방식은 액상 바인더(510)가 분사되는 방향과 유동화 공기(520)의 흐름 방향이 서로 마주하는 형태의 공정이며, 바텀-스프레잉 방식은 액상 바인더(510)가 분사되는 방향과 유동화 공기(520)의 흐름 방향이 서로 동일한 형태의 공정이고, 로터-스프레잉 방식은 액상 바인더(510)가 분사되는 방향과 유동화 공기(520)의 흐름 방향이 서로 수직한 형태의 공정으로, 이는 도 2a 내지 도 2c에 상세히 도시되어 있다.
이하에서는, 필터 로드(140)의 구성에 대해 상세히 설명한다.
필터 로드(140)는 캐비티 로드(120)의 하류에 위치하여 에어로졸에 대한 여과 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해, 필터 로드(140)는 종이, 셀룰로오스 아세테이트 섬유 등과 같은 필터 물질을 포함할 수 있다. 필터 로드(140)는 필터 물질을 감싸고 있는 래퍼를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(140)는 냉각 세그먼트(142) 및 마우스피스 세그먼트(144)를 포함할 수 있다. 냉각 세그먼트(142)는 에어로졸에 대한 냉각 기능을 수행할 수 있으며, 마우스피스 세그먼트(144)는 에어로졸에 대한 여과 기능을 수행할 수 있다.
또한, 마우스피스 세그먼트(144)는 향미제 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마우스피스 세그먼트(144)에 가향액이 분사될 수 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 마우스피스 세그먼트(144)의 내부에 삽입될 수도 있으며, 도 1b를 참조하면, 마우스피스 세그먼트(144)는 향미제 캡슐(C)을 포함할 수도 있다. 또한, 마우스피스 세그먼트(144)는 TJNS(transfer jet nozzle system) 필터를 포함할 수 있으며, TJNS 필터는 향미제 물질이 가향 처리된 필터로써, 가향 처리되는 향미제 물질은 예를 들어, 멘톨, 시스-3-헥세놀(CIS-3-HEXENOL), 리날룰(LINALOOL), 헥산알(HEXANAL), 유칼립톨(EUCALYPTOL), 살리실산메틸(METHYL SALICYLATE), 구아이아콜(GUAIACOL), 오렌지 오일, 레몬 오일, 스타 아니스 오일, 페퍼민트 오일, 스피어민트 오일, 라임 오일, 진저 오일 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
경우에 따라, 필터 로드(140)는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 에어로졸 발생 물품(100)은 에어로졸 발생 장치(200)에 수용되어 1회 사용 후 폐기되는 일회용 궐련일 수 있으며, 1회 사용 후에도 복수 회 더 사용되어지는 다회용 궐련일 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 몇몇 실시 예들에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3a는 카트리지(222) 및 히터(224)가 일렬로 배치된 것을 도시하고 있고, 도 3b는 카트리지(222) 및 히터(224)가 병렬로 배치된 것을 도시하고 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(200)는 하우징, 수용부(210), 무화부(220) 및 전원부(230)를 포함할 수 있다. 이 때, 무화부(220)는 카트리지(222) 및 히터(224)를 포함할 수 있고, 무화부(220)는 에어로졸을 생성할 수 있다. 다만, 도 3a 및 도 3b에는 본 실시 예와 관련이 있는 구성요소들만 도시되어 있으며, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 3a 및 도 3b에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(200)는 사용자로부터 명령 등을 입력 받기 위한 입력 모듈 및 장치의 상태, 흡연 정보 등과 같은 정보를 출력하기 위한 출력 모듈을 더 포함할 수 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(200)의 각 구성요소에 대해 설명하도록 한다.
하우징은 에어로졸 발생 장치(200)의 외관을 형성할 수 있다. 또한, 하우징은 에어로졸 발생 물품(100)을 수용하기 위한 수용부(210)를 형성할 수 있다. 하우징은 내부의 구성요소들을 보호할 수 있는 소재로 구현되는 것이 바람직할 수 있다.
다음으로, 수용부(210)는 에어로졸 발생 물품(100)을 수용할 수 있는 공간일 수 있다. 수용부(210)에 에어로졸 발생 물품(100)이 수용되었을 때 에어로졸 발생 물품(100)이 빠지지 않고 단단히 결합되게 하기 위해, 수용부(210)는 결합 구조를 포함할 수 있다. 결합 구조는 예를 들어, 억지 끼워맞춤을 이용한 결합 구조, 자성 물질을 이용한 결합 구조, 전자기력성 물질을 이용한 결합 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 수용부(210)에 수용되는 에어로졸 발생 물품(100)은 후술하는 바와 같이 1회 사용 후 교체되는 스틱 또는 궐련의 형태일 수 있다.
다음으로, 무화부(220)는 액상 저장조, 액상 전달 수단 및 히터를 더 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 무화부(220)는 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다. 또한, 카트리지(222)는 히터(224)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 히터(224)와 일체로서 제작될 수도 있다.
액상 저장조는 액상 조성 물질을 저장할 수 있다. 액상 조성 물질은 담배 함유 물질 또는 니코틴 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 예를 들어, 액상 조성 물질은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물(예를 들어, 담배 추출물), 향미제, 에어로졸 형성제 또는 비타민 혼합물을 포함할 수 있다. 향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 향미제는 멘톨, 시스-3-헥세놀(CIS-3-HEXENOL), 리날룰(LINALOOL), 헥산알(HEXANAL), 유칼립톨(EUCALYPTOL), 살리실산메틸(METHYL SALICYLATE), 구아이아콜(GUAIACOL), 오렌지 오일, 레몬 오일, 스타 아니스 오일, 페퍼민트 오일, 스피어민트 오일, 라임 오일, 진저 오일 또는 이들 중 둘 이상의 물질의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 액상 조성 물질은 보습제를 더 포함할 수 있다. 보습제는 글리세린(VG), 프로필렌글리콜(PG), 솔비톨 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
액상 전달 수단은 액상 저장조에 저장된 액상 조성 물질을 히터(224)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액상 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 윅(wick) 요소가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다음으로, 히터(224)는 카트리지(222)에 저장된 액상 조성 물질을 가열하여 에어로졸을 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 히터(224)는 액상 전달 수단에 의해 전달된 액상 조성 물질을 가열하여 에어로졸을 형성시킬 수 있다. 형성된 에어로졸은 에어로졸 발생 물품을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 즉, 히터(224)의 가열에 의해 형성된 에어로졸은 에어로졸 발생 물품의 공기 흐름 경로를 따라 이동할 수 있고, 공기 흐름 경로는 카트리지에 저장된 액상 조성 물질에 의해 형성된 에어로졸이 에어로졸 발생 물품을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다. 히터(224)는 예를 들어 코일, 세라믹, 금속 메쉬 및 전도성 필라멘트 등으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 히터(224)의 가열 온도는 300도 이하일 수 있으며, 바람직하게는 270도 이하일 수 있고, 더욱 바람직하게는 200도 이하일 수 있다. 후술하는 바와 같이, 매질 과립(P1)이 pH 조정제를 포함하는 경우, 니코틴이 이행될 수 있는 최소 온도가 낮아져 히터(224)의 가열 온도가 낮아질 수 있으며, 이에 따라 더 나은 전기 효율을 갖는 에어로졸 발생 시스템을 구성할 수 있다.
참고로, 당해 기술 분야에서 카트리지(222) 및 히터(224)는 카토마이저(catomizer), 아토마이저(atomizer), 증기화기(vaporizer) 등과 같은 용어로 지칭될 수도 있다.
다음으로, 전원부(230)는 에어로졸 발생 장치(200)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원부(230)는 히터(224)가 에어로졸 발생 물품을 가열할 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 전원부(230)는 에어로졸 발생 장치(200)에 설치된 디스플레이(미도시), 센서(미도시), 모터(미도시) 등의 전기적 구성요소들이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 몇몇 실시 예들에 따른 에어로졸 발생 시스템(10)을 도시한 것으로서, 에어로졸 발생 물품(100)이 에어로졸 발생 장치(200)에 수용된 상태를 예로서 도시한다. 도 4a는 카트리지(222) 및 히터(224)가 일렬로 배치된 에어로졸 발생 시스템(10)을 도시하고 있고, 도 4b는 카트리지(222) 및 히터(224)가 병렬로 배치된 에어로졸 발생 시스템(10)을 도시하고 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 에어로졸 발생 시스템(10)은 에어로졸 발생 장치(200)의 히터(224)가 카트리지(222) 내부의 액상 조성 물질을 가열하여 에어로졸을 발생시키고, 발생된 에어로졸이 에어로졸 발생 물품(100)을 통과하며 매질 과립(P1) 및 향미제 과립(P2)들이 에어로졸에 의해 간접적으로 가열되면서 니코틴 및 향미 물질이 생성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 매질 과립(P1)에 포함된 pH 조정제에 의해 니코틴의 최소 이행 가능 온도가 낮아지는 효과가 발생하여, 담배 잎을 연소하여 니코틴이 이행되는 경우보다 상대적으로 낮은 온도가 매질 과립(P1)들에 전달되는 경우에도 니코틴이 이행될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 향미제 과립(P2)은 매질 과립(P1)에 비해 발현 온도가 상대적으로 낮으므로, 향미제 과립(P2)에 포함된 향미 물질도 가열된 에어로졸에 의해 정상적으로 이행될 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템(10)은, 상술한 바와 같이 매질 과립(P1) 및 향미제 과립(P2)을 포함하는 에어로졸 발생 물품(100)의 캐비티 세그먼트(126)를 간접적으로 가열하게 되고, 이러한 에어로졸 발생 시스템(10)은 히터 등을 통해 매질을 포함하는 세그먼트를 직접 가열하는 에어로졸 발생 시스템(이하, 직접 가열식 전자담배)에 비해 과립이 충진 되는 캐비티 세그먼트(126)를 낮은 온도로 가열할 수 있다. 즉, 300도 이하, 바람직하게는 270도 이하, 더욱 바람직하게는 200도 이하의 온도로 가열된 무화부에서 발생한 에어로졸을 통해 캐비티 세그먼트(126)의 매질 과립(P1) 및 향미제 과립(P2)을 간접적으로 가열하는 경우, 매질 과립(P1)에 비해 낮은 온도에서 발현되는 향미제 과립(P2)이 지나치게 높은 온도로 가열됨에 따라 초반의 퍼프 시에 한꺼번에 발현되는 현상이 감소할 수 있고, 향미제 과립(P2)이 퍼프의 시작부터 끝까지 지속적으로 발현될 수 있다. 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템(10)의 위와 같은 특성으로 인해 직접 가열식 전자 담배에 비해 캐비티 세그먼트(126)에 향미제 과립(P2)들이 추가적으로 충진 될 수 있고, 결과적으로 향미 물질의 이행성 및 지속성이 증대되어 끽미를 향상시킬 수 있다.
이렇게 생성된 니코틴 및 향미 물질은 에어로졸과 함께 공기 흐름 경로(도 4a 및 도 4b의 화살표 방향 참조)를 따라 사용자에게 전달될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(100)에서 와기류가 발생되는 상태를 도시한 도면이다. 특정한 조건이 만족되는 경우 퍼프(puff) 시에 캐비티 세그먼트(126) 내에서 와기류가 발생되고, 발생된 와기류로 인해 다수의 매질 과립(P1)들 및 향미제 과립(P2)들이 혼합되면서 균일하게 가열되는 현상이 나타날 수 있다. 퍼프에 의해 유입된 기류가 퍼프에 의해 하류 방향으로 이동되는 다수의 매질 과립(P1)들 및 향미제 과립(P2)들과 만나면서 불규칙한 기류 흐름이 형성될 수 있고, 이에 따라 와기류가 발생될 수 있다. 발생된 와기류에 의해 다수의 매질 과립(P1)들 및 향미제 과립(P2)들이 잘 혼합되어 균일하게 가열될 수 있다. 이 경우 흡연 시에 탄 맛은 감소되고 끽미는 향상될 수 있다.
와기류의 발생 조건으로, 캐비티 세그먼트(126) 내의 과립을 제외한 빈 공간이 충분히 존재해야 하며, 실험 결과에 따를 때 매질 과립(P1)의 밀도가 약1.2
Figure pat00001
이하인 경우에 와기류 발생 확률이 상대적으로 높고, 매질 과립(P1)의 직경이 약 1.2mm 이하인 경우에 와기류 발생 확률이 상대적으로 높은 것으로 확인되었다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 에어로졸 발생 물품에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 물품의 최상류에 배치되는 제1 필터 세그먼트;
    상기 제1 필터 세그먼트보다 하류에 배치되는 제2 필터 세그먼트; 및
    상기 제1 필터 세그먼트 및 상기 제2 필터 세그먼트의 사이에 배치되는 캐비티 세그먼트;
    를 포함하고,
    상기 캐비티 세그먼트에는 매질 과립 및 향미제 과립이 충진 되는,
    에어로졸 발생 물품.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 캐비티 세그먼트에 충진 되는 전체 과립 중, 상기 매질 과립의 비율은 50% 이상인,
    에어로졸 발생 물품.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 매질 과립 및 상기 향미제 과립의 사이즈 또는 밀도는 동일한,
    에어로졸 발생 물품.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 물품은 상기 에어로졸 발생 물품의 최하류에 배치되는 필터 로드를 더 포함하고,
    상기 필터 로드는 냉각 세그먼트 및 마우스피스 세그먼트를 포함하는,
    에어로졸 발생 물품.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 마우스피스 세그먼트는 향미제 물질을 포함하는,
    에어로졸 발생 물품.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 마우스피스 세그먼트는 TJNS 필터를 포함하고,
    상기 TJNS 필터에 상기 향미제 물질이 가향 처리되는,
    에어로졸 발생 물품.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 매질 과립은 pH 조정제를 포함하고,
    상기 pH 조정제는 알칼리성인,
    에어로졸 발생 물품.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 향미제 과립은 유동층 과립화 공정에 의해 제조되는,
    에어로졸 발생 물품.
  9. 에어로졸 발생 장치에 있어서,
    에어로졸 발생 물품을 수용하는 수용부;
    에어로졸을 생성시키는 무화부; 및
    상기 무화부를 가열하는 데에 필요한 전력을 전달하는 전원부;
    를 포함하고,
    상기 에어로졸 발생 장치의 상기 무화부에서 가열되어 생성된 에어로졸이 제1 항에 따른 에어로졸 발생 물품을 통과하며 매질 및 향미제가 사용자의 구부로 이행되는,
    에어로졸 발생 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 무화부는,
    에어로졸을 발생시키는 액상 조성 물질을 저장하는 액상 저장조;
    상기 액상 조성 물질의 이송을 촉진하는 액상 전달 수단; 및
    상기 액상 조성 물질을 가열하는 히터;
    를 포함하는,
    에어로졸 발생 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 액상 조성 물질은,
    향미제를 더 포함하는,
    에어로졸 발생 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 히터의 가열 온도는 300도 이하인,
    에어로졸 발생 장치.
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