KR20230125241A - 히터 조립체 - Google Patents
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Abstract
에어로졸 발생 시스템(100)에 사용하기 위한 히터 조립체(300)가 제공된다. 히터 조립체(300)는 액체 에어로졸 형성 기재를 포함하며, 이는 적어도 두 개의 화합물을 포함하되, 제1 화합물은 제1 비등점을 갖고 제2 화합물은 제2 비등점을 갖는다. 히터 조립체(300)는 에어로졸 형성 기재를 함유한 유지 재료(302)를 포함한다. 히터 조립체는 또한 가열 요소의 길이를 따라 전류를 통과시킴으로써 유지 재료를 가열하도록 구성된 가열 요소(304)를 포함하며, 가열 요소(304)는 재료 밴드로 형성되며, 재료 밴드의 단면적은 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소하여 유지 재료(302)의 표면을 따라 온도 구배를 제공한다.
Description
본 개시는 히터 조립체에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위한 히터 조립체에 관한 것이다. 본 개시는 또한 히터 조립체를 포함한 카트리지, 히터 조립체를 포함한 에어로졸 발생 시스템, 및 히터 조립체 내의 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 방법에 관한 것이다.
공지된 많은 에어로졸 발생 시스템에서, 액체 에어로졸 형성 기재는 가열되고 기화되어 증기를 형성한다. 증기는 냉각되고 응축되어 에어로졸을 형성한다. 전기 가열식 흡연 시스템과 같은 일부 에어로졸 발생 시스템에서, 그때 이 에어로졸은 사용자에 의해 흡입된다.
통상적으로, 액체 에어로졸 형성 기재는 가열될 경우에 기화되는 여러 화합물을 포함한다. 이들 화합물은 상이한 비등점을 가질 수 있다. 예를 들어, 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴(대기압에서 약 247℃의 비등점을 가짐) 및 글리세롤(대기압에서 약 290℃의 비등점을 가짐)을 포함할 수 있다.
상이한 비등점을 갖는 화합물을 포함하는 액체 에어로졸 형성 기재가 가열될 경우, 더 낮은 비등점을 갖는 화합물은 더 높은 비등점을 갖는 화합물에 앞서 기화될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 비등점이 더 낮은 화합물은 비등점이 더 높은 화합물보다 더 높은 속도로 기화될 수 있다.
이는, 상이한 화합물 간의 상호 작용 및 조합이 제한될 수 있기 때문에, 바람직하지 않을 수 있다. 예를 들어, 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴 화합물 및 유기산 화합물을 포함할 수 있으며, 이들 화합물은 상이한 비등점을 갖는다. 이들 화합물 모두는 기화될 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재 내의 니코틴은, 기화되는 경우에 유리 염기 니코틴을 형성할 수 있다. 그러나, 유리 염기 니코틴보다는 니코틴 염을 갖는 에어로졸을 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 니코틴 염을 형성하기 위해, 유리 염기 니코틴은 기화된 유기산에 의해 양성자화될 수 있다. 그러나, 니코틴이 기화하고 난 후까지 유기산이 기화되지 않거나, 유리 염기 니코틴의 적절한 비율을 양성자화하는 데 필요한 것보다 더 느리게 기화되는 경우, 이러한 양성자화는 제한될 수 있다.
또한, 에어로졸 형성 기재의 일부 화합물을 다른 화합물보다 더 높은 속도로 기화시시키면, 바람직하지 않게, 예를 들어 에어로졸 발생 시스템 상의 퍼프의 과정에 걸쳐, 발생된 에어로졸의 특성을 시간에 따라 변화시킬 수 있다. 이는, 가열 요소가 활성화되고 온도가 상승할 경우, 퍼프의 시작을 향해서 가열 요소에 근접한 액체 에어로졸 형성 기재가 제1 온도에 도달할 수 있기 때문이며, 이 온도에서 더 낮은 비등점을 갖는 제1 화합물이 기화되지만 더 높은 비등점을 갖는 제2 화합물이 기화되지 않는다. 그 다음, 퍼프 나중에, 가열 요소에 가까운 액체 에어로졸 형성 기재는, 더 높은 비등점을 갖는 제2 화합물이 기화되는 제2 온도에 도달할 수 있다. 그러나, 이 지점에 의해, 가열 요소에 근접한 액체 에어로졸 형성 기재 내의 제1 화합물의 대부분은 이미 기화되었을 수 있다. 따라서, 퍼프의 시작을 향해, 발생된 에어로졸은 더 큰 비율의 제1 화합물을 포함할 수 있고, 퍼프 나중에 발생된 에어로졸은 더 큰 비율의 제2 화합물을 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 발생된 에어로졸의 특성은 여러 번의 퍼프 과정에 걸쳐 변할 수 있다. 이는, 액체 에어로졸 형성 기재의 화합물이 적절한 속도로 기화되지 않는 경우에 발생할 수 있다. 예를 들어, 액체 에어로졸 형성 기재는 제1 화합물의 X 질량% 및 제2 화합물의 Y 질량%를 포함할 수 있다. X 대 Y의 제1 화합물 대 제2 화합물의 질량비를 포함한 증기를 생성하기 위해 액체 에어로졸 형성 기재가 기화되지 않는 경우, 증기가 발생됨에 따라 액체 에어로졸 형성 기재의 조성이 변할 수 있다. 이는, 결과적으로 액체 에어로졸 형성 기재에 의해 발생된 에어로졸의 특성의 변화를 초래할 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재의 다양한 화합물의 기화를 제어하는 것이 본 발명의 목적이며, 여기서 이들 화합물은 상이한 비등점을 갖는다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위한 히터 조립체가 제공되며, 히터 조립체는 액체 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 적어도 두 개의 화합물을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 화합물은 제1 비등점을 갖고 제2 화합물은 제2 비등점을 갖는다. 히터 조립체는 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하기 위한 유지 재료를 포함할 수 있다. 히터 조립체는, 가열 요소의 길이를 따라 전류를 통과시킴으로써 유지 재료를 가열하도록 구성된 가열 요소를 포함할 수 있다. 가열 요소는 재료의 밴드로 형성될 수 있으며, 재료의 밴드의 단면적은 재료의 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소하여 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공한다.
재료 밴드의 단면적은, 재료 밴드의 제1 단부에서의 재료 밴드의 최대 단면적에서 재료 밴드의 제2 단부에서의 재료 밴드의 최소 단면적으로, 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소할 수 있다.
히터 조립체는 더 높은 속도로 온도를 증가시키는 유지 물질의 표면을 따라 영역을 제공하고 더 낮은 속도로 온도를 증가시키는 영역을 제공할 수 있다.
유리하게는, 히터 조립체는 액체 에어로졸 형성 기재의 상이한 화합물의 기화 제어를 개선할 수 있다. 히터 조립체는 더 높은 비등점 및 더 낮은 비등점이 바람직한 속도로 동시에 기화되는 액체 에어로졸 형성 기재 화합물을 초래할 수 있다. 히터 조립체는 더 높은 비등점 및 더 낮은 비등점이 더 바람직한 비율로 기화되는 액체 에어로졸 형성 기재 화합물을 초래할 수 있다. 히터 조립체는, 보다 바람직한 조성물을 갖는 에어로졸의 발생을 제공할 수 있다. 히터 조립체는, 바람직한 특성을 갖는 에어로졸의 보다 일관된 발생을 제공할 수 있다.
재료 밴드는, 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소하는 단면적을 가질 수 있다. 재료 밴드의 폭은, 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 재료 밴드의 두께는 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소할 수 있다.
재료 밴드는 그 자체로 접혀 재료 밴드의 인접한 비중첩 부분보다 더 큰 두께 및 더 낮은 전기 저항을 갖는 적어도 하나의 중첩부를 제공할 수 있다.
적어도 하나의 중첩부는 재료 밴드의 인접한 비중첩 부분보다 낮은 온도를 갖는 가열 요소의 일부분을 제공할 수 있다. 재료 밴드는 재료 밴드의 길이를 따라 임의의 횟수로 그 자체가 접힐 수 있다. 예를 들어, 재료 밴드는 그 자체로 접혀 재료 밴드의 길이를 따라 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 중첩부를 제공할 수 있다.
유리하게는, 그 자체로 접히는 재료 밴드 및 그 결과 적어도 하나의 중첩부는, 유지 재료의 표면을 따라 더 높은 온도의 더 많은 영역 및 더 낮은 온도의 더 많은 영역을 생성할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이는 더 높은 속도로 온도를 증가시키는 더 많은 영역, 및 더 낮은 속도로 온도를 증가시키는 더 많은 영역을 유지 재료의 표면을 따라 제공할 수 있다. 이는, 더 높은 비등점 및 더 낮은 비등점이 바람직한 속도로 동시에 기화되는 액체 에어로졸 형성 기재 화합물을 초래할 수 있다. 유리하게는, 그 자체로 접히는 재료 밴드로 형성된 가열 요소의 제조는 간단한 제조 공정을 필요로 할 수 있다.
가열 요소는 두 조각 이상의 재료를 포함할 수 있다. 가열 요소는 제1 가열 요소 재료 및 제2 가열 요소 재료를 포함할 수 있다. 제2 가열 요소 재료는 제1 가열 요소 재료와 상이할 수 있다. 제1 가열 요소 재료는 재료 밴드의 길이를 따라 제1 위치에 있을 수 있다. 제2 가열 요소 재료는 재료 밴드의 길이를 따라 제2 위치에 있을 수 있다. 제1 가열 요소 재료는 제1 전기 비저항을 가질 수 있고, 제2 가열 요소 재료는 제1 전기 비저항과 상이한 제2 전기 비저항을 가질 수 있다.
유리하게는, 하나 이상의 재료를 포함한 가열 요소는, 유지 재료의 표면을 따라 증가된 온도 구배를 제공할 수 있다. 증가된 온도 구배는, 유지 재료의 표면을 따라 더 큰 속도로 온도를 증가시키는 더 많은 영역, 및 더 낮은 속도로 온도를 증가시키는 더 많은 영역을 제공할 수 있다. 증가된 온도 구배는 액체 에어로졸 형성 기재 내의 상이한 화합물의 기화 속도에 추가로 영향을 미칠 수 있다. 전술한 바와 같이, 이는, 보다 바람직한 조성을 갖는 에어로졸의 발생을 초래할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 재료를 포함한 가열 요소는, 바람직한 특성을 갖는 에어로졸의 보다 일관된 발생을 제공한다.
가열 요소 또는 그의 일부는 적절한 전기적 및 기계적 특성을 갖는 임의의 재료, 예를 들어 적절한 전기 저항성 재료를 포함하거나 이로 형성될 수 있다. 적절한 재료는, 도핑된 세라믹, 전기 "전도성" 세라믹(예, 몰리브덴 디실리사이드), 탄소, 그래파이트, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 재료와 금속 재료로 만든 복합 재료와 같은 반도체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 도핑된 세라믹의 적절한 예는 도핑된 실리콘 카바이드를 포함하고 있다. 적합한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족의 금속을 포함하고 있다. 적절한 금속 합금의 예는 스테인리스 강, 콘스탄탄, 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 금- 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 강에 기초한 초합금, Timetal®, 철-알루미늄계 합금, 및 철-망간-알루미늄계 합금을 포함한다. Timetal®은, 콜로라도주 덴버, 1999 브로드웨이 스위트 4300 소재의 티타늄 Metals Corporation의 등록 상표이다. 복합 재료에 있어서, 전기 저항성 재료는 에너지 전달 역학 및 요구되는 외부 물리화학적 특성에 따라 선택적으로 절연 재료에 매립되거나, 절연 재료로 캡슐화되거나 코팅되거나, 그 반대로 될 수 있다. 가열 요소 또는 이의 일부는 불활성 재료의 두 층 사이에서 절연된 금속 에칭 호일을 포함할 수 있다. 그 경우, 불활성 재료는 Kapton®, 올-폴리이미드, 또는 운모 호일을 포함할 수 있다. Kapton®는 미합중국, 델라웨어주 19898, 윌밍턴시, 1007 마켓 스트리트 소재의 E.I. du Pont de Nemours 및 Company의 등록 상표이다.
히터 조립체는 복수의 가열 요소를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 가열 요소는 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공한다. 바람직하게는, 유지 재료의 섹션은 두 개의 가열 요소 사이에 정의된 부피로 둘러싸이거나, 부분적으로 둘러싸인다. 제1 가열 요소와 관련하여 설명된 특징부는 복수의 가열 요소 중 어느 하나에 적용될 수 있다.
두 가열 요소 사이에 정의된 밀폐 또는 부분적 밀폐의 부피는 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공할 수 있다.
복수의 가열 요소의 위치 설정은, 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 유리하게는, 재료의 동일한 밴드는 복수의 가열 요소를 포함하는 다양한 히터 조립체를 위해 제조될 수 있으며, 상이한 온도 또는 온도 구배는 가열 요소의 재배치에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 동일한 재료 밴드를 포함한 제1 히터 조립체는 다른 두 개의 동일한 밴드를 포함한 제2 히터 조립체보다 큰 온도 구배를 가질 수 있다. 제1 히터 조립체는, 실질적으로 가장 작은 단면적을 갖는 재료 밴드의 부분이 실질적으로 가장 큰 단면적을 갖는 재료 밴드의 부분보다 더 가깝게 함께 배열되도록 위치한 재료 밴드를 가질 수 있다. 이는, 제2 히터 조립체가 균일한 거리만큼 동일한 재료 밴드를 포함하는 경우, 제2 히터 조립체에서보다 유지 재료의 표면을 따라 더 큰 온도 구배를 생성할 수 있다. 따라서, 제1 히터 조립체는 더 높은 비등점, 및 더 낮은 비등점을 갖는 액체 에어로졸 형성 기재 화합물을 더 상이한 비율로 동시에 기화시킬 수 있다.
가열 요소는 유지 재료와 접촉할 수 있다. 가열 요소는 유지 재료의 표면 상에 있을 수 있다. 가열 요소는 유지 재료에 매립되거나 부분적으로 매립될 수 있다.
전술한 바와 같이, 가열 요소 또는 복수의 가열 요소의 위치 설정은, 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 이는 더 높은 비등점 및 더 낮은 비등점이 원하는 속도로 동시에 기화되는 액체 에어로졸 형성 기재 화합물을 초래할 수 있다.
가열 요소는 저항 가열되도록 구성될 수 있다. 재료 밴드는 천공되거나 메시일 수 있다.
유리하게는, 메시 또는 천공된 재료 밴드를 포함한 가열 요소는 큰 표면적을 제공할 수 있다. 이렇게 큰 표면적은 액체 에어로졸 형성 기재의 효율적인 기화를 제공할 수 있다.
히터 조립체는 에어로졸 형성 기재를 보관하기 위한 저장조를 포함할 수 있다. 히터 조립체는 액체 에어로졸 형성 기재의 저장조를 포함할 수 있다. 용어 "저장조"는, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 액체 에어로졸 형성 기재를 보관하기 위한 저장조 또는 액체 에어로졸 형성 기재의 저장조를 지칭하기 위해 사용될 수 있다. 저장조는 적어도 0.2, 0.5, 또는 1 ml의 액체 에어로졸 형성 기재를 보관하도록 구성될 수 있거나 보관할 수 있다. 저장조는 적어도 2, 1.8, 또는 1.5 ml의 액체 에어로졸 형성 기재를 보관하도록 구성될 수 있거나 보관할 수 있다.
유지 재료는 다공성 재료일 수 있다. 유지 재료는 세라믹 재료일 수 있다. 바람직하게는, 유지 재료는 모세관 유지 재료이다. 액체 에어로졸 형성 기재 저장 구성 요소는 액체 에어로졸 형성 기재를 보관하거나 보관하도록 구성될 수 있다.
유지 재료는 저장조와 유체 연통할 수 있다. 이러한 경우에, 사용 시, 액체 에어로졸 형성 기재의 저장조로부터 더 먼 가열 요소의 섹션, 또는 가열 요소의 이들 섹션 주위의 유지 재료 내의 영역은, 액체 에어로졸 형성 기재의 저장조에 더 가까운 섹션 또는 영역보다 더 높은 온도에 도달할 수 있다. 이는, 더 많은 열이, 액체 에어로졸 형성 기재의 저장조에 더 가까운 가열 요소의 섹션을 위해, 가열 요소로부터 액체 에어로졸 형성 기재의 저장조로 더 높은 속도로 전달될 수 있기 때문이다.
유지 재료는, 액체 에어로졸 형성 기재로 침지된 재료, 또는 액체 에어로졸 형성 기재로 침지되도록 구성된 재료를 포함할 수 있거나, 이 재료일 수 있다. 유지 재료는 섬유상 또는 스펀지 구조를 가질 수 있다. 유지 재료는 모세관 재료를 포함할 수 있다. 유지 재료는 모세관의 다발을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유지 재료는 섬유 또는 스레드 또는 미세 보어 튜브 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
유지 재료는 스펀지 유사 또는 발포체 유사 재료를 포함할 수 있다. 액체 유지 재료의 구조는 액체가 모세관 작용에 의해 이송될 수 있는 복수의 작은 보어 또는 튜브를 형성할 수 있다.
유지 재료는 임의의 적합한 재료 또는 재료의 조합을 포함할 수 있다. 적절한 재료는 스폰지 또는 발포체 재료, 섬유 또는 소성된 분말 형태의 세라믹계 또는 그래파이트계 재료, 발포된 금속 또는 플라스틱 재료, 예를 들면 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은 방사 또는 압출된 섬유로 이루어진 섬유상 재료를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 유지 재료는 상이한 물리적 특성을 갖는 상이한 액체 에어로졸 형성 기재와 함께 사용되도록 임의의 적합한 모세관 현상 및 다공성을 가질 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 유지 재료에 흡수된다. 유지 재료는 적어도 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 또는 0.5 ml의 액체 에어로졸 형성 기재를 보관하도록 구성될 수 있거나 보관할 수 있다.
가열 요소(들)은, 사용시 적어도 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 또는 400℃까지 가열되도록 구성될 수 있거나 가열될 수 있다. 사용시, 가열 요소의 제5 부분은 적어도 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 또는 400℃로 가열될 수 있다.
재료 밴드의 길이를 따라 가열 요소의 최소 단면적은 재료 밴드의 길이를 따라 가열 요소의 최대 단면적의 적어도 50%일 수 있다.
유리하게는, 이는, 재료 밴드의 길이를 따라 예측 가능한 온도 차이를 제공할 수 있다. 따라서, 이는 유지 재료의 표면을 따라 예측 가능한 온도 구배를 제공할 수 있다.
제1 화합물의 비등점은 240℃ 내지 250℃일 수 있다. 제1 화합물의 비등점은 247℃일 수 있다. 제2 화합물의 비등점은 285℃ 내지 295℃일 수 있다. 제2 화합물의 비등점은 290℃일 수 있다. 제1 화합물은 니코틴일 수 있고 제2 화합물은 글리세롤일 수 있다. 유지 재료의 표면을 따른 온도 구배는 247℃ 내지 290℃일 수 있다. 이는 바람직한 비율로 니코틴 및 글리세롤의 기화 화합물을 생성할 수 있다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위한 카트리지가 제공되며, 카트리지는 본 개시의 히터 조립체를 포함할 수 있다.
카트리지는 바람직하게는 공기 유입구 및 공기 유출구를 포함하며, 기류 경로는 공기 유입구와 공기 유출구 사이에 정의될 수 있다. 가열 요소는 공기 유입구의 하류에 배치될 수 있다. 가열 요소는 공기 유출구의 상류에 배치될 수 있다. 공기 유입구로부터 공기 유출구로 흡인된 공기는 가열 요소를 가로지르거나, 이를 지나거나, 또는 이를 통해 흐를 수 있다.
유리하게는, 히터 조립체 또는 가열 요소를 가로질러, 지나서, 또는 이를 통해 기류를 제공하는 것은 히터 조립체에 의해 기류 내에 형성된 증기의 연행을 허용할 수 있다.
공기 유입구는 실질적으로 가장 낮은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치할 수 있다. 공기 유출구는 실질적으로 가장 높은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치할 수 있다.
사용시, 공기 유입구로 들어가는 공기는 대기 온도에 있을 수 있다. 유리하게는, 실질적으로 가장 낮은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가까운 공기 유입구를 위치시키고 실질적으로 가장 높은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가까운 공기 유출구를 위치시키면, 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 증가시킬 수 있다. 유리하게는, 전술한 바와 같이, 이는 바람직한 조성물을 갖는 일관된 에어로졸을 생성할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 공기 유입구 및 공기 유출구의 이러한 위치는 에어로졸 발생 시스템 내의 공기 온도의 예측 가능한 변화를 제공할 수 있고, 따라서 히터 조립체는 바람직한 이질적 온도로 유지될 수 있다.
기류 경로 내의 공기는 바람직하게는 유지 재료의 표면을 통과한다. 바람직하게는, 히터 조립체는 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공한다.
사용시, 이는 공기 유출구에서 기류의 온도를 증가시킬 수 있다. 일부 사용자는 이를 선호할 수 있다. 이는 종래의 궐련 또는 엽궐련의 흡연 경험을 보다 정확하게 모방할 수 있다.
카트리지는 에어로졸 발생 장치와 체결하고 이로부터 분리되도록 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 전원을 포함할 수 있다. 전원은 가열 요소에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 전원은, 카트리지가 에어로졸 발생 장치와 체결하는 경우에만 가열 요소에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
카트리지는 마우스피스를 포함할 수 있다. 마우스피스는 공기 유출구를 포함할 수 있다. 사용시, 카트리지가 에어로졸 발생 장치와 체결하는 경우, 사용자는 카트리지의 마우스피스를 퍼핑할 수 있다. 이는 공기가 공기 유입구를 통해 흐른 다음, 히터 조립체 또는 가열 요소를 가로지르거나, 넘거나, 지나가거나, 통하고, 이어서 공기 유출구를 통해 흐르게 할 수 있다.
카트리지는 가열 요소에 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전기 접촉부를 포함할 수 있다. 전기 접촉부는 주석, 은, 금, 구리, 알루미늄, 스테인리스 강과 같은 강, 인 청동, 안티몬과 합금된 주석, 지르코늄과 합금된 주석, 비스무스와 합금된 주석, 또는 유기산에 대한 내성을 개선하는 다른 것과 합금된 주석 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
전기 접촉부는, 카트리지가 에어로졸 발생 장치와 체결되는 경우에 에어로졸 발생 장치 상의 대응하는 전기 접촉부와 전기적 연결을 형성하도록 구성될 수 있다.
가열 요소는, 카트리지의 공기 유입구와 카트리지의 공기 유출구 사이의 기류 경로에 위치할 수 있다.
본 개시의 다른 양태에 따라, 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 에어로졸 발생 시스템은 본 개시의 히터 조립체를 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 바람직하게는 공기 유입구 및 공기 유출구를 포함하며, 기류 경로는 공기 유입구와 공기 유출구 사이에 정의될 수 있다. 공기 유입구로부터 공기 유출구로 흡인된 공기는 바람직하게는 가열 요소를 가로지르거나, 이를 지나거나, 또는 이를 통해 흐른다. 공기 유입구는 실질적으로 가장 낮은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치할 수 있다. 공기 유출구는 실질적으로 가장 높은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치할 수 있다. 기류 경로 내의 공기는 바람직하게는 유지 재료의 표면을 가로질러 통과하고, 기류 경로는 에어로졸 형성 기재와 유체 접촉한다. 바람직하게는, 히터 조립체는 유지 재료의 표면을 가로질러 온도 구배를 제공한다.
유리하게는, 에어로졸 발생 시스템은 액체 에어로졸 형성 기재의 상이한 화합물의 기화 제어를 개선할 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 더 높은 비등점 및 더 낮은 비등점이 바람직한 속도로 동시에 기화되는 액체 에어로졸 형성 기재 화합물을 초래할 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 더 높은 비등점 및 더 낮은 비등점이 더 바람직한 비율로 기화되는 액체 에어로졸 형성 기재 화합물을 초래할 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 보다 바람직한 조성물을 갖는 에어로졸의 발생을 제공할 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 바람직한 특성을 갖는 에어로졸의 보다 일관적인 생성을 제공할 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 공기 유출구에 마우스피스를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 e-궐련 시스템일 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 본 개시에 따라 카트리지를 포함할 수 있다.
시스템은 에어로졸 발생 장치를 포함할 수 있다. 시스템은 히터 조립체를 포함한 카트리지를 포함할 수 있다.
카트리지는 에어로졸 발생 장치와 체결하도록 구성될 수 있다. 카트리지는 에어로졸 발생로부터 분리하도록 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 시스템, 예를 들어 에어로졸 발생 시스템의 에어로졸 발생 장치는 배터리와 같은 전력 공급부를 포함할 수 있다. 전력 공급부는 가열 요소에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 이는, 가열 요소를 가열하기 위한 것일 수 있다. 전력 공급부는, 카트리지가 에어로졸 발생 장치와 체결하는 경우에만 가열 요소에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 전력 공급부로부터 전력의 공급을 제어하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제어기는 가열 요소의 가열을 제어할 수 있다.
전력 공급부는 가열 요소를 저항식 가열하기 위해 가열 요소에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 전력 공급부는 가열 요소를 유도 가열하기 위해 가열 요소에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 스냅-끼워맞춤 연결, 대응하는 나사 스레드 또는 임의의 다른 적합한 수단을 통해 카트리지에 체결되고 카트리지로부터 분리되도록 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 카트리지의 적어도 일부분을 수용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치는 카트리지의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된 챔버를 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 공기 유입구를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 공기 유출구를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치가 카트리지와 체결되는 경우, 에어로졸 발생 장치의 공기 유출구는 카트리지의 공기 유입구와 유체 연통할 수 있다.
전력 공급부는 장치의 제1 및 제2 전기 접촉부에 전기적으로 연결될 수 있다. 이들 제1 및 제2 전기 접촉부는 카트리지가 장치와 체결하는 경우에 카트리지 상의 대응하는 제1 및 제2 전기 접촉부와 전기적 연결을 형성하도록 구성될 수 있다. 카트리지 상의 이들 대응하는 제1 및 제2 전기 접촉부는 가열 요소에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 전력 공급부는, 가열 요소를 통해 전류를 전달함으로써 가열 요소에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위해 히터 조립체 내 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 방법이 제공된다. 히터 조립체는 액체 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있고, 이는 적어도 두 개의 화합물을 포함하되, 제1 화합물은 제1 비등점을 가질 수 있고 제2 화합물은 제2 비등점을 가질 수 있다. 히터 조립체는 에어로졸 형성 기재를 함유한 유지 재료를 포함할 수 있다. 가열 요소는 유지 재료를 가열하도록 구성될 수 있다. 가열 요소는 재료 밴드로 형성될 수 있으며, 재료 밴드의 단면적은 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소할 수 있다. 상기 방법은, 가열 요소가 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공할 수 있도록, 재료 밴드의 길이를 따라 전류를 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.
유리하게는, 이러한 방법은 액체 에어로졸 형성 기재의 상이한 화합물의 기화 제어를 개선할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하는 방법은, 더 높은 비등점 및 더 낮은 비등점이 바람직한 속도로 동시에 기화되는 액체 에어로졸 형성 기재 화합물을 초래할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하는 방법은, 더 높은 비등점 및 더 낮은 비등점이 더 바람직한 비율로 기화되는 액체 에어로졸 형성 기재 화합물을 초래할 수 있다. 히터 조립체는, 보다 바람직한 조성물을 갖는 에어로졸의 발생을 제공할 수 있다. 히터 조립체는, 바람직한 특성을 갖는 에어로졸의 보다 일관된 발생을 제공할 수 있다.
재료 밴드는 그 자체로 접혀 재료 밴드의 인접한 비중첩 부분보다 더 큰 두께 및 더 낮은 전기 저항을 갖는 적어도 하나의 중첩부를 제공할 수 있다. 재료 밴드는, 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소하는 단면적을 가질 수 있다. 재료 밴드의 폭은 점진적으로 감소할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 재료 밴드의 두께는 점진적으로 감소할 수 있다.
전술한 바와 같이, 적어도 하나의 중첩부는 재료 밴드의 인접한 비중첩 부분보다 낮은 온도를 갖는 재료 밴드의 일부분을 제공할 수 있다. 유리하게는, 그 자체로 접히는 재료 밴드 및 그 결과 적어도 하나의 중첩부는, 유지 재료의 표면을 따라 더 높은 온도의 더 많은 영역 및 더 낮은 온도의 더 많은 영역을 생성할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이는 더 높은 속도로 온도를 증가시키는 더 많은 영역, 및 더 낮은 속도로 온도를 증가시키는 더 많은 영역을 유지 재료의 표면을 따라 제공할 수 있다. 이는, 더 높은 비등점 및 더 낮은 비등점이 바람직한 속도로 동시에 기화되는 액체 에어로졸 형성 기재 화합물을 초래할 수 있다. 유리하게는, 그 자체로 접히는 재료 밴드로 형성된 가열 요소의 제조는 간단한 제조 공정을 허용할 수 있다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위한 히터 조립체가 제공된다. 히터 조립체는, 적어도 두 개의 화합물을 포함한 액체 에어로졸 형성 기재(상기 제1 화합물은 제1 비등점을 갖고 상기 제2 화합물은 제2 비등점을 가짐); 상기 에어로졸 형성 기재를 함유한 유지 재료; 및 상기 유지 재료를 가열하도록 구성된 가열 요소(상기 가열 요소는 재료 밴드로 형성되며, 상기 재료 밴드는 그 자체로 접혀서 상기 재료 밴드의 인접하는 비중첩 부분보다 큰 두께 및 낮은 전기 저항을 갖는 적어도 하나의 중첩부를 제공하고, 상기 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공함)를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸"은 가스 내의 고체 입자, 또는 액적의 분산, 또는 고체 입자와 액적의 조합을 지칭한다. 에어로졸은 가시적일 수 있고 또는 비가시적일 수 있다. 에어로졸은 실온에서 통상 액체 또는 고체인 물질의 증기뿐만 아니라, 고체 입자, 또는 액적, 또는 고체 입자와 액적의 조합을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 지칭한다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하거나 연소시킴으로써 방출될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 복수의 화합물을 포함할 수 있다. 화합물은 상이한 비등점을 가질 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재는, 대기압에서 제1 비등점을 갖는 제1 화합물, 및 대기압에서 제2 비등점을 갖는 제2 화합물을 포함할 수 있으며, 제1 비등점은 제2 비등점보다 크다.
에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성제"는 사용 시, 예를 들어 안정한 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 시스템의 작동 온도에서 열적 열화에 대하여 실질적으로 저항하는 임의의 적합한 화합물 또는 화합물의 혼합물을 지칭한다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 잘 공지되어 있으며, 이에 한정되지 않지만, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트 및 디메틸 테트라데칸디오에이트와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함한다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 물을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 글리세린으로도 지칭되는 글리세롤을 포함할 수 있으며, 이는 니코틴보다 더 높은 비등점을 갖는다. 에어로졸 형성 기재는 식물계 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 담배 함유 재료는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유할 수 있다. 이들 화합물은 가열 시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화 담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "액체 에어로졸 형성 기재"는 응축 형태의 에어로졸 형성 기재를 지칭한다. 따라서, "액체 에어로졸 형성 기재"는 액체, 겔 또는 페이스트 중 하나 이상일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재가 겔 또는 페이스트이거나 이를 포함하는 경우, 겔 또는 페이스트는 가열시 액화될 수 있다. 예를 들어, 겔 또는 페이스트는 50, 75, 100, 150, 또는 200°C 미만의 온도로 가열될 시 액화될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "가열 요소"는 히터의 요소를 지칭하며, 상기 요소는 가열되도록 구성된다. 예를 들어, 용어 "가열 요소"는 적어도 50, 100, 150, 200, 250, 또는 300℃로 가열되도록 구성된 요소를 지칭할 수 있다. 가열 요소 또는 그의 일부는 저항식 가열되도록 구성될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "매립된"은 둘러싸이거나, 포장되거나, 에워싸거나, 감싸이는 것을 의미하도록 사용될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "길이"는 에어로졸 발생 시스템, 또는 에어로졸 발생 시스템의 구성 요소, 예컨대 가열 요소를 형성하기 위해 사용되는 재료 밴드의 길이 방향으로의 주요 치수를 지칭한다.
액체의 비등점은 액체의 증기압이 액체를 둘러싸는 외부 압력과 같은 온도이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "비등점"은 액체의 증기압이 해수면에서의 압력(1 기압)과 동일한 온도인 정상적인 비등점 또는 대기 비등점을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "가로 방향"은 길이를 따라 특정 위치에서의 길이 방향 축에 수직인 방향을 지칭한다. 에어로졸 발생 시스템 또는 에어로졸 발생 시스템의 구성 요소, 예컨대 히터 조립체 또는 가열 요소의 구성 요소의 "단면"에 대한 임의의 언급은 달리 언급되지 않는 한 횡단면을 지칭한다.
본 발명은 청구범위에 정의된다. 그러나, 아래에는 비제한적인 예의 비포괄적인 리스트가 제공된다. 이들 예의 임의의 하나 이상의 특징은 본원에 기재된 다른 예, 구현예, 또는 양태의 임의의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다.
실시예 Ex1: 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위한 히터 조립체로서, 상기 히터 조립체는, 적어도 두개의 화합물을 포함한 액체 에어로졸 형성 기재(상기 제1 화합물은 제1 비등점을 갖고 상기 제2 화합물은 제2 비등점을 가짐); 상기 액체 에어로졸 형성 기재를 함유한 유지 재료; 및 상기 가열 요소의 길이를 따라 전류를 통과시킴으로써 상기 유지 재료를 가열하도록 구성된 가열 요소(상기 가열 요소는 재료 밴드로 형성되고, 상기 재료 밴드의 단면적은 상기 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소하여 상기 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공함)을 포함하는, 조립체.
실시예 Ex2: 실시예 Ex1에 있어서, 상기 재료 밴드는 그 자체로 접혀 상기 재료 밴드의 인접하는 비중첩 부분보다 더 큰 두께 및 더 낮은 전기 저항을 갖는 적어도 하나의 중첩 부분을 제공하는, 히터 조립체.
실시예 Ex3: 실시예 Ex1 또는 Ex2에 있어서, 상기 가열 요소는 제1 가열 요소 재료 및 제2 가열 요소 재료를 포함하되, 상기 제1 가열 요소 재료는 상기 재료 밴드의 길이를 따라 제1 위치에 있고, 상기 제2 가열 요소 재료는 상기 재료 밴드의 길이를 따라 제2 위치에 있는, 히터 조립체.
실시예 Ex4: 실시예 Ex3에 있어서, 상기 제1 가열 요소 재료는 제1 전기 비저항을 갖고, 상기 제2 가열 요소 재료는 상기 제1 전기 비저항과 상이한 제2 전기 비저항을 갖는, 히터 조립체.
실시예 Ex5: 실시예 Ex1 내지 Ex4 중 어느 하나에 있어서, 복수의 가열 요소를 포함하는, 히터 조립체.
실시예 Ex6: 실시예 Ex5에 있어서, 적어도 하나의 가열 요소는 상기 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공하는, 히터 조립체.
실시예 Ex7: 실시예 Ex5 또는 Ex6에 있어서, 상기 유지 재료의 섹션은 두 개의 가열 요소 사이에 정의된 부피로 둘러싸이거나 부분적으로 둘러싸인, 히터 조립체.
실시예 Ex8: 실시예 Ex1 내지 Ex7 중 어느 하나에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 유지 재료와 접촉하는, 히터 조립체.
실시예 Ex9: 실시예 Ex1 내지 Ex8 중 어느 하나에 있어서, 상기 가열 요소는 저항식 가열되도록 구성되는, 히터 조립체.
실시예 Ex10: 실시예 Ex1 내지 Ex9 중 어느 하나에 있어서, 상기 재료 밴드는 천공되는, 히터 조립체.
실시예 Ex11: 실시예 Ex1 내지 Ex9 중 어느 하나에 있어서, 상기 재료 밴드는 메시인, 히터 조립체.
실시예 Ex12: 실시예 Ex1 내지 Ex11 중 어느 하나에 있어서, 상기 유지 재료는 다공성 재료인, 히터 조립체.
실시예 Ex13: 실시예 Ex1 내지 Ex12 중 어느 하나에 있어서, 상기 유지 재료는 세라믹 재료인, 히터 조립체.
실시예 Ex14: 실시예 Ex1 내지 Ex13 중 어느 하나에 있어서, 상기 유지 재료는 모세관 유지 재료인, 히터 조립체.
실시예 Ex15: 실시예 Ex1 내지 Ex14 중 어느 하나에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재는 상기 유지 재료에 흡수되는, 히터 조립체.
실시예 Ex16: 실시예 Ex1 내지 Ex15 중 어느 하나에 있어서, 상기 재료 밴드의 길이를 따르는 최소 단면적은, 상기 재료 밴드의 길이를 따르는 최대 단면적보다 적어도 10% 작은, 히터 조립체.
실시예 Ex17: 실시예 Ex1 내지 Ex16 중 어느 하나에 있어서, 제1 화합물의 비등점은 240℃ 내지 250℃인, 히터 조립체.
실시예 Ex18: 실시예 Ex1 내지 Ex17 중 어느 하나에 있어서, 제2 화합물의 비등점은 285℃ 내지 295℃인, 히터 조립체.
실시예 Ex19: 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위한 카트리지로서, 상기 카트리지는 실시예 Ex1 내지 Ex18 중 어느 하나에 따른 히터 조립체를 포함하는, 카트리지.
실시예 Ex20: 실시예 EX19에 있어서, 공기 유입구 및 공기 유출구를 포함하되, 기류 경로는 상기 공기 유입구와 상기 공기 유출구 사이에 정의되는, 카트리지.
실시예 Ex21: 실시예 Ex20에 있어서, 상기 공기 유입구로부터 상기 공기 유출구로 흡인된 공기는 상기 가열 요소를 가로질러, 이를 지나서, 또는 이를 통해 흐르는, 카트리지.
실시예 Ex22: 실시예 Ex21에 있어서, 상기 공기 유입구는 실질적으로 가장 낮은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치하는, 카트리지.
실시예 Ex23: 실시예 Ex20 내지 Ex22 중 어느 하나에 있어서, 상기 공기 유출구는 실질적으로 가장 높은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치하는, 카트리지.
실시예 Ex24: 실시예 Ex20 내지 Ex23 중 어느 하나에 있어서, 상기 기류 경로 내의 공기는 상기 유지 재료의 표면을 통과하는, 카트리지.
실시예 Ex25: 실시예 Ex20 내지 Ex24 중 어느 하나에 있어서, 상기 히터 조립체는 상기 유지 재료의 표면에 걸쳐 온도 구배를 제공하는, 카트리지.
실시예 Ex26: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 히터 조립체를 포함하는 에어로졸 발생 시스템.
실시예 Ex27: 실시예 Ex1 내지 Ex26 중 어느 하나에 있어서, 공기 유입구 및 공기 유출구를 포함하되, 기류 경로는 상기 공기 유입구와 상기 공기 유출구 사이에 정의되는, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 Ex28: 실시예 Ex27에 있어서, 상기 공기 유입구로부터 상기 공기 유출구로 흡인된 공기는 상기 가열 요소를 가로질러, 이를 지나서, 또는 이를 통해 흐르는, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 Ex29: 실시예 Ex27 또는 Ex28에 있어서, 상기 공기 유입구는 실질적으로 가장 낮은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치하는, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 Ex30: 실시예 Ex27 또는 Ex28에 있어서, 상기 기류 경로 유출구는 실질적으로 가장 높은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치하는, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 Ex31: 실시예 Ex26 내지 Ex30 중 어느 하나에 있어서, 상기 기류 경로 내의 공기는 상기 유지 재료의 표면을 통과하고 상기 기류 경로는 상기 에어로졸 형성 기재와 유체 접촉하는, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 Ex32: 실시예 Ex26 내지 Ex31 중 어느 하나에 있어서, 상기 히터 조립체는 상기 유지 재료의 표면에 걸쳐 온도 구배를 제공하는, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 Ex33: 실시예 Ex27 내지 Ex32 중 어느 하나에 있어서, 상기 공기 유출구에서 마우스피스를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 Ex34: 실시예 EX26 내지 EX33 중 어느 하나에 있어서, 상기 에어로졸 발생 시스템은 e-궐련 시스템인, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 Ex35: 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위해 히터 조립체 내 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 방법으로서, 상기 히터 조립체는, 적어도 두개의 화합물을 포함한 액체 에어로졸 형성 기재(상기 제1 화합물은 제1 비등점을 갖고 상기 제2 화합물은 제2 비등점을 가짐); 상기 액체 에어로졸 형성 기재를 함유한 유지 재료; 및 상기 유지 재료를 가열하도록 구성된 가열 요소(상기 가열 요소는 재료 밴드로 형성되고, 상기 재료 밴드의 단면적은 상기 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소)를 포함하며, 상기 방법은, 상기 재료 밴드의 길이를 따라 전류를 통과시켜 상기 가열 요소가 상기 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex36: 실시예 Ex35에 있어서, 상기 재료 밴드는 그 자체로 접혀 상기 재료 밴드의 인접하는 비중첩 부분보다 더 큰 두께 및 더 낮은 전기 저항을 갖는 적어도 하나의 중첩 부분을 제공하는, 방법.
실시예 Ex37: 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위한 히터 조립체로서, 상기 히터 조립체는, 적어도 두 개의 화합물을 포함한 액체 에어로졸 형성 기재(상기 제1 화합물은 제1 비등점을 갖고 상기 제2 화합물은 제2 비등점을 가짐); 상기 에어로졸 형성 기재를 함유한 유지 재료; 및 상기 유지 재료를 가열하도록 구성된 가열 요소(상기 가열 요소는 재료 밴드로 형성되며, 상기 재료 밴드는 그 자체로 접혀서 상기 재료 밴드의 인접하는 비중첩 부분보다 큰 두께 및 낮은 전기 저항을 갖는 적어도 하나의 중첩부를 제공하고, 상기 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공함)를 포함하는, 히터 조립체.
이제, 실시예가 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은, 제1 히터 조립체를 포함하는 카트리지를 포함한 제1 에어로졸 발생 시스템의 길이 방향 단면도를 나타낸다.
도 2는 제1 히터 조립체의 단면도를 나타낸다.
도 3은 제2 히터 조립체의 단면도를 나타낸다.
도 4는 제3 히터 조립체의 단면도를 나타낸다.
도 1은, 제1 히터 조립체를 포함하는 카트리지를 포함한 제1 에어로졸 발생 시스템의 길이 방향 단면도를 나타낸다.
도 2는 제1 히터 조립체의 단면도를 나타낸다.
도 3은 제2 히터 조립체의 단면도를 나타낸다.
도 4는 제3 히터 조립체의 단면도를 나타낸다.
도 1은 에어로졸 발생 시스템(100)의 길이 방향 단면도를 나타낸다. 에어로졸 발생 시스템(100)은 에어로졸 발생 장치(150) 및 카트리지(200)를 포함한다. 이 예시에서, 에어로졸 발생 시스템(100)은 e-궐련 시스템으로서 자주 지칭되는 전기 작동식 흡연 시스템이다.
에어로졸 발생 장치(150)는 휴대용이며, 종래의 엽궐련 또는 궐련에 필적할만한 크기를 갖는다. 장치(150)는 리튬 철 인산염 배터리와 같은 배터리(152), 및 배터리(152)에 전기적으로 연결된 제어기(154)를 포함한다. 장치(150)는 또한 배터리(152)에 전기적으로 연결되는 두 개의 전기 접촉부(156, 158)를 포함한다. 이러한 전기적 연결은 유선 연결이고 도 1에 나타내지 않는다.
카트리지(200)는 제1 및 제2 전기 접촉부(214, 216), 공기 유입구(202), 공기 유출구(204), 및 히터 조립체(300)를 포함한다. 기류 경로는 공기 유입구(202)와 공기 유출구(204) 사이에 정의된다. 히터 조립체(300)는 공기 유입구(202)의 하류 및 공기 유출구(204)의 상류에 위치한다. 히터 조립체(300)는 액체 에어로졸 형성 기재, 유지 재료(302), 및 액체 에어로졸 형성 기재의 저장조(303)를 포함한다. 사용시, 액체 유지 재료(302)는 액체 에어로졸 형성 기재의 저장조(303)와 유체 연통한다. 히터 조립체(300)는 또한 가열 요소(304)를 포함한다. 제1 및 제2 전기 접촉부(214, 216)는 가열 요소(304)에 전기적으로 연결된다.
이러한 시스템(100)에서, 임의의 적절한 기재가 사용될 수 있지만, 액체 에어로졸 형성 기재는 약 74 중량%의 글리세린, 24 중량%의 프로필렌 글리콜, 및 2 중량%의 니코틴을 포함한다. 대기압에서, 니코틴은 약 247℃의 비등점을 갖고, 글리세린은 약 290℃의 비등점을 갖고, 프로필렌 글리콜은 약 188℃의 비등점을 갖는다. 따라서, 이러한 액체 에어로졸 형성 기재를 초기에 가열하여 에어로졸을 형성할 경우, 일부 시스템은 바람직하지 않게 많은 양의 프로필렌 글리콜(기재를 형성하는 화합물의 가장 낮은 비등점을 가짐)을 비율적이지 않게 기화시킬 수 있다. 이는, 사용자에게 전달되는 덜 바람직한 에어로졸, 예컨대 원하는 것보다 작은 비율의 니코틴을 포함하는 에어로졸을 초래할 수 있다. 이는 또한, 더 긴 기간에 걸쳐 기판 내 화합물의 상대 비율을 바람직하지 않게 변화시킬 수 있다. 본 발명은, 이렇게 바람직하지 않은 효과를 제거하거나 적어도 감소시킬 수 있다.
가열 요소(304)는, 가열 요소(304)의 길이를 따라 전류를 통과시킴으로써 유지 재료(302)를 가열하도록 구성된다. 가열 요소(304)는 재료 밴드로 형성된다. 재료 밴드는, 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소하는 단면적을 갖는다. 재료 밴드의 감소하는 단면적은, 유지 재료(302)의 표면을 따라 온도 구배를 제공한다.
이러한 예시에서, 재료는 메시 형성된 스테인리스 강이다. 재료 밴드는 천공될 수 있다.
본 실시예에서 유지 재료(302)는, 다수의 기공을 포함한 다공성 세라믹 모세관 유지 재료이다. 도 1에서, 에어로졸 형성 기재는 유지 재료(302)에 흡수된다. 에어로졸 형성 기재는 다공성 세라믹 재료의 기공 내에 보관된다.
이 예시에서 액체 에어로졸 형성 기재의 저장조(303)는, 섬유성 구조를 갖는 모세관 재료를 포함한다. 다른 구현예에서, 액체 에어로졸 형성 기재의 저장조 또는 탱크가 사용될 수 있다. 모세관 재료는 폴리에스테르로 형성된다.
액체 에어로졸 형성 기재의 저장조(303)는 접착제로 유지 재료(302)에 접착될 수 있거나, 마찰에 의해 제자리에 유지될 수 있거나, 다른 적합한 수단에 의해 제자리에 유지될 수 있다.
도 1에서, 에어로졸 발생 장치(150)는 카트리지(200)와 체결된다. 이 예시에서, 카트리지(200)는, 에어로졸 발생 장치(150)의 대응하는 나사 스레드(162)와 결합된 카트리지(200)의 나사 스레드(206)를 통해 에어로졸 발생 장치(150)와 체결된다.
사용시, 사용자는 카트리지(200)의 공기 유출구(204) 상에서 퍼핑한다. 동시에, 사용자는 에어로졸 발생 장치(150) 상의 버튼(도시되지 않음)을 누른다. 이 버튼을 누르면 제어기(154)에 신호를 송신하며, 이는, 전력을 배터리(152)로부터 장치의 전기 접촉부(156, 158) 및 카트리지의 전기 접촉부(214, 216)를 통해 가열 요소(304)로 공급시킨다. 이는, 전류가 가열 요소(304)를 통해 흐르게 하여, 가열 요소(304)를 저항식 가열한다. 다른 예시에서, 기류 센서, 또는 압력 센서는 카트리지(200) 내에 위치하고 제어기(154)에 전기적으로 연결된다. 기류 센서, 또는 압력 센서는 사용자가 카트리지(200)의 공기 유출구(204) 상에서 퍼핑함을 감지하고 제어기(154)에 신호를 송신하여 가열 요소(304)에 전력을 제공한다. 따라서, 이들 예시에서, 사용자가 가열 요소(304)를 가열하기 위해 버튼을 누를 필요는 없다.
가열 요소(304)가 저항식 가열됨에 따라, 더 높은 온도의 영역 및 더 낮은 온도의 영역이 유지 재료(302)의 표면을 따라 생성된다. 가열 요소(304)가 형성되는 재료 밴드가 더 큰 단면적을 갖는 영역에서 더 낮은 온도의 영역이 생성될 수 있다. 더 높은 온도의 영역 및 더 낮은 온도의 영역의 생성은, 유지 재료(302) 내의 더 높은 비등점 및 더 낮은 비등점을 갖는 액체 에어로졸 형성 기재의 화합물을 동시에 기화시킨다. 이 예시에서, 도 1에 나타내지는 않았지만, 공기 유입구는 실질적으로 가장 낮은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가깝게 위치한다. 공기 유출구는, 실질적으로 가장 높은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치할 수 있다.
사용자가 카트리지(200)의 공기 유출구(204) 상에서 퍼핑함에 따라, 공기가 공기 유입구(202) 내로 흡인된다. 그 다음, 이러한 공기는 히터 조립체(300)를 가로질러, 유지 재료(302)의 표면을 가로질러, 그리고 공기 유출구(204)를 향해 이동한다. 이러한 공기 흐름은 가열 요소(304)에 의한 유지 재료(302) 내 액체 에어로졸 형성 기재의 가열에 의해 형성된 증기를 비말동반한다. 그 다음, 이렇게 비말동반된 증기는 냉각되고 응축되어 에어로졸을 형성한다. 그 다음, 이 에어로졸은 공기 유출구(204)를 통해 사용자에게 전달된다. 유지 재료(302) 내의 액체 에어로졸 형성 기재가 가열되고, 기화되고, 기류에 비말동반됨에 따라, 저장조(303)로부터의 액체 에어로졸 형성 기재는 유지 재료(302) 내로 이동한다. 저장조(303)로부터의 이러한 에어로졸 형성 기재는 기화된 에어로졸 형성 기재를 효과적으로 대체한다. 저장조(303)로부터의 액체 에어로졸 형성 기재는 모세관 작용에 의해 유지 재료(302) 내로 적어도 부분적으로 흡인될 수 있다. 이는, 유지 재료(302)가 섬유성 또는 스폰지 구조를 갖는 모세관 재료이기 때문이다.
도 2는 히터 조립체(300)의 단면도를 나타낸다. 가열 요소(304)는 재료 밴드로 형성된다. 재료 밴드의 단면적은, 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소하여 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공한다. 가열 요소(304)는, 가열 요소(304)를 저항식 가열하기 위해 전력을 공급하도록 구성되고 도 2에 나타내지 않은 전기 접촉부에 전기적으로 연결된다. 도 2에서, 가열 요소(304)의 재료 밴드의 폭은 점진적으로 감소한다. 가열 요소(304)의 최소 폭은 가열 요소의 최대 폭의 약 50%이다. 따라서, 가열 요소의 전기 저항은 재료 밴드의 폭이 감소함에 따라 증가하여, 유지 재료(302)의 표면을 따라 온도 구배를 제공한다.
도 3은 제2 히터 조립체(600)의 단면도를 나타낸다. 가열 요소(604, 605)는 재료 밴드로 형성된다. 가열 요소(604, 605)는 유지 재료(602)를 가열하도록 구성된다. 사용시, 전류는 가열 요소(604, 605)의 길이를 따라 전달된다. 가열 요소(604 및 605)는 각각 재료 밴드로 형성된다. 재료 밴드들은, 재료 밴드들의 길이를 따라 점진적으로 감소하는 단면적들을 갖는다. 재료 밴드의 감소하는 단면적은, 유지 재료(602)의 표면을 따라 온도 구배를 제공한다. 가열 요소(604, 605)는 유지 재료(602) 내에 부분적으로 매립된다. 따라서, 유지 재료(602)의 섹션은 두 개의 가열 요소(604, 605) 사이에 정의된 부피로 부분적으로 둘러싸인다. 가열 요소(604, 605)는, 가열 요소(604, 605)를 저항식 가열하기 위한 전력을 공급하도록 구성되고 도 3에 나타내지 않은 전기 접촉부에 전기적으로 연결된다. 가열 요소(604, 605)가 저항식 가열됨에 따라, 더 높은 온도의 영역 및 더 낮은 온도의 영역이 유지 재료(602)에 생성된다. 가열 요소(604, 605)가 형성되는 재료 밴드가 더 큰 단면적을 갖는 영역에서 더 낮은 온도의 영역이 생성될 수 있다. 또한, 유지 재료(602)의 섹션은 두 개의 가열 요소(604, 605) 사이에 정의된 부피로 둘러싸이기 때문에, 가열 요소는 필요에 따라 온도 구배를 더 증가시키도록 위치한다. 예를 들어, 도 3에서, 가열 요소(604, 605)는 가장 작은 단면적을 갖는 재료 밴드의 영역이 더 큰 단면적을 갖는 재료 밴드의 단부보다 함께 더 가깝게 위치하도록 위치한다. 이는, 유지 재료(602)의 표면에 걸쳐 증가된 온도 구배를 제공한다.
더 높은 온도의 영역 및 더 낮은 온도의 영역의 생성은, 에어로졸 형성 기재 보관 구성 요소(602) 내의 더 높은 비등점 및 더 낮은 비등점을 갖는 액체 에어로졸 형성 기재의 화합물을 동시에 기화시킨다.
도 4는 제4 히터 조립체(900)의 단면도를 나타낸다. 가열 요소(904)는 재료 밴드로 형성된다. 재료 밴드는 그 자체로 접혀 재료 밴드의 적어도 하나의 중첩 부분을 제공한다. 이는, 가열 요소(905, 925)의 인접한 부분보다 큰 두께(915)를 갖는 가열 요소의 일부분을 제공한다. 더 큰 두께(915)를 갖는 가열 요소의 부분은 또한, 재료 밴드(905, 925)의 인접하는 비중첩 부분보다 낮은 전기 저항을 갖는다. 가열 요소(904)는, 가열 요소(904)를 저항식 가열하기 위해 전력을 공급하도록 구성되고 도 4에 나타내지 않은 전기 접촉부에 전기적으로 연결된다. 사용시, 전기 저항이 더 낮은 가열 요소의 부분(915)은 더 낮은 온도에 있으므로, 유지 재료(905, 925)의 인접한 비중첩 부분보다 유지 재료에 더 적은 열을 제공한다. 결과적으로, 가열 요소(904)는 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공한다. 유지 재료를 따르는 저온의 부분은 더 큰 두께(915)를 갖는 가열 요소의 부분에 대응한다.
또한, 도 4의 재료 밴드는, 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소하는 단면적을 갖는다. 재료 밴드의 폭은 점진적으로 감소하여, 재료 밴드의 길이를 따라 온도 구배를 제공한다. 임의의 개수의 중첩 부분이 선택될 수 있지만, 도 4에는 중첩되는 재료 밴드의 9개의 부분이 있다. 결과적으로, 가열 요소는 점진적으로 감소하는 단면적을 갖지 않는다.
본 설명 및 첨부된 청구범위의 목적을 위해, 달리 표시된 경우를 제외하고, 양, 수량, 백분율 등을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 모든 범위는 개시된 최대 및 최소 지점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다. 따라서, 이러한 맥락에서, 숫자 A는 A ± A의 10%로서 이해된다. 이러한 맥락에서, 숫자 A는 숫자 A가 수정하는 특성의 측정을 위한 일반적인 표준 에러 내에 있는 수치 값을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 첨부된 청구범위에 사용된 일부 경우에, A가 벗어나는 양이 청구된 발명의 기본 및 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는다면, 숫자 A는 위에서 열거된 백분율만큼 벗어날 수 있다. 또한, 모든 범위는 개시된 최대 및 최소 지점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다.
Claims (15)
- 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위한 히터 조립체로서, 상기 히터 조립체는,
적어도 두개의 화합물을 포함한 액체 에어로졸 형성 기재(상기 제1 화합물은 제1 비등점을 갖고 상기 제2 화합물은 제2 비등점을 가짐);
상기 액체 에어로졸 형성 기재를 함유한 유지 재료;
및 상기 가열 요소의 길이를 따라 전류를 통과시킴으로써 상기 유지 재료를 가열하도록 구성된 가열 요소(상기 가열 요소는 재료 밴드로 형성되고, 상기 재료 밴드의 단면적은 상기 밴드 재료의 제1 단부에서의 밴드 재료의 최대 단면적으로부터 상기 밴드 재료의 제2 단부에서의 밴드 재료의 최소 단면적으로 상기 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소하여, 상기 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공함)을 포함하는, 조립체. - 제1항에 있어서, 상기 재료 밴드는 그 자체로 접혀 상기 재료 밴드의 인접하는 비중첩 부분보다 더 큰 두께 및 더 낮은 전기 저항을 갖는 적어도 하나의 중첩 부분을 제공하는, 히터 조립체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 요소는 제1 가열 요소 재료 및 제2 가열 요소 재료를 포함하되, 상기 제1 가열 요소 재료는 상기 재료 밴드의 길이를 따라 제1 위치에 있고, 상기 제2 가열 요소 재료는 상기 재료 밴드의 길이를 따라 제2 위치에 있으며, 상기 제1 가열 요소 재료는 제1 전기 비저항을 갖고, 상기 제2 가열 요소 재료는 상기 제1 전기 비저항과 상이한 제2 전기 비저항을 갖는, 히터 조립체.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 가열 요소를 포함하되, 상기 적어도 하나의 가열 요소는 상기 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공하는, 히터 조립체.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 밴드는 천공되거나 메시인, 히터 조립체.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유지 재료는 다공성 세라믹 모세관 유지 재료인, 히터 조립체.
- 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위한 카트리지로서, 상기 카트리지는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 히터 조립체를 포함하는, 카트리지.
- 제7항에 있어서, 공기 유입구와 공기 유출구를 포함하되, 기류 경로는 상기 공기 유입구와 상기 공기 유출구 사이에 정의되며, 상기 공기 유입구로부터 상기 공기 유출구로 흡인된 공기는 상기 가열 요소를 가로질러, 지나서, 또는 이를 통해 흐르는, 카트리지.
- 제8항에 있어서, 상기 공기 유입구는 상기 실질적으로 가장 낮은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치하고, 상기 공기 유출구는 상기 실질적으로 가장 높은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치하는, 카트리지.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 히터 조립체를 포함하는 에어로졸 발생 시스템.
- 제10항에 있어서, 공기 유입구와 공기 유출구를 포함하되, 기류 경로는 상기 공기 유입구와 상기 공기 유출구 사이에 정의되며, 상기 공기 유입구로부터 상기 공기 유출구로 흡인된 공기는 상기 가열 요소를 가로질러, 지나서, 또는 이를 통해 흐르는, 에어로졸 발생 시스템.
- 제11항에 있어서, 상기 공기 유입구는 상기 실질적으로 가장 낮은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치하고, 상기 공기 유출구는 상기 실질적으로 가장 높은 전기 저항을 갖는 가열 요소의 부분에 가장 가깝게 위치하는, 에어로졸 발생 시스템.
- 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 기류 경로 내의 공기는 상기 유지 재료의 표면을 통과하고 상기 기류 경로는 상기 에어로졸 형성 기재와 유체 접촉하는, 에어로졸 발생 시스템.
- 에어로졸 발생 시스템에 사용하기 위한 히터 조립체 내 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 방법으로서, 상기 히터 조립체는,
적어도 두개의 화합물을 포함한 액체 에어로졸 형성 기재(상기 제1 화합물은 제1 비등점을 갖고 상기 제2 화합물은 제2 비등점을 가짐);
상기 에어로졸 형성 기재를 함유한 유지 재료;
및 상기 유지 재료를 가열하도록 구성된 가열 요소(상기 가열 요소는 재료 밴드로 형성되며, 상기 재료 밴드의 단면적은 상기 재료 밴드의 길이를 따라 점진적으로 감소함)를 포함하고,
상기 방법은, 상기 가열 요소가 상기 유지 재료의 표면을 따라 온도 구배를 제공하도록, 상기 재료 밴드의 길이를 따라 전류를 통과시키는 단계를 포함하는, 방법. - 제14항에 있어서, 상기 재료 밴드는 그 자체로 접혀 상기 재료 밴드의 인접하는 비중첩 부분보다 더 큰 두께 및 더 낮은 전기 저항을 갖는 적어도 하나의 중첩 부분을 제공하는, 방법.
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