KR20230151084A - 전기 가열식 흡연 시스템용의 분할형 기류 시스템 및 전기 가열식 흡연 시스템 내부 기류를 안내하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

에어로졸을 발생시키기 위한 전기 가열식 흡연 시스템용의 분할형 기류 시스템으로, 분할형 기류 시스템은 하류 말단을 가지며, 제1 흐름 경로를 정의하는 제1 채널 및 제2 흐름 경로를 정의하는 제2 채널을 포함하고 있다. 제1 흐름 경로는 주위 공기를 시스템의 외부로부터 시스템의 하류 말단으로 유도한다. 제2 흐름 경로는, 주위 공기를 하류 말단으로 전달하기 전에, 주위 공기를 시스템의 외부로부터 바람직하게는 실질적으로 평평한 유체 투과성 가열 요소를 향해 유도한다. 제1 채널 및 제2 채널은 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피를 정의하고, 제1 채널은 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피의 적어도 50%를 제공한다. 본 발명은 또한 에어로졸을 발생시키기 위한 전기 가열식 흡연 시스템에서 기류를 안내하기 위한 방법과 분할형 기류 시스템을 포함하는 전기 가열식 흡연 시스템을 나타낸다.

Description

전기 가열식 흡연 시스템용의 분할형 기류 시스템 및 전기 가열식 흡연 시스템 내부 기류를 안내하기 위한 방법{Split airflow system for an electrically heated smoking system and method for guiding an airflow inside an electrically heated smoking system}

본 발명은 전기 가열식 흡연 시스템 및 전기 가열식 흡연 시스템 내부 기류를 안내하기 위한 방법에 관한 것이다.

전기 작동식 흡연 장치 같은 일부 에어로졸 발생 시스템은, 배터리 및 제어 전자 장치, 에어로졸 형성 기재의 공급부를 포함하는 카트리지, 및 전기 작동식 증발기를 포함하고 있다. 물질은, 예를 들어, 히터에 의해 에어로졸 형성 기재로부터 기화된다. 기류는 가열 요소를 통과해서 기화된 액체를 연행하고 사용자가 마우스 말단에서 퍼핑하는 동안 마우스피스를 통해 마우스피스의 마우스 말단으로 그것을 안내하도록 되어 있다.

히터를 지나는 기류는 히터에 대한 냉각 작용을 할 수도 있다. 이는, 증발되는 액체를 적게 할 수 있거나, 또는 원하는 에어로졸의 양을 달성하기 위해 소정 양의 액체를 증발시키기에 충분한 온도로 히터를 유지하는데 더 많은 에너지를 요구할 수도 있다.

따라서, 전기 가열식 흡연 시스템의 효율을 개선하는, 전기 가열식 흡연 시스템 및 전기 가열식 흡연 시스템 내부로 기류를 안내하기 위한 방법에 대한 필요성이 존재한다.

제1 측면에 따르면, 에어로졸을 발생시키기 위한 전기 가열식 흡연 시스템용의 분할형 기류 시스템(split airflow system)이 제공되어 있다. 분할형 기류 시스템은 하류 말단을 가지며, 제1 흐름 경로를 정의하는 제1 채널 및 제2 흐름 경로를 정의하는 제2 채널을 포함하고 있다. 제1 채널 및 제2 채널은 적어도 부분적으로 별개의 채널이다. 제1 흐름 경로는 주위 공기를 시스템의 외부로부터 시스템의 하류 말단으로 유도한다. 제2 흐름 경로는, 주위 공기를 하류 말단으로 전달하기 전에, 주위 공기를 시스템의 외부로부터 가열 요소, 바람직하게는 실질적으로 평평한 유체 투과성 가열 요소를 향해 유도한다. 제1 채널 및 제2 채널은 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피를 정의하고, 제1 채널은 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피의 적어도 50%를 제공한다.

도 1은 분할형 기류 시스템의 구현예를 도시하고;
도 2는 분할형 기류 시스템 내의 제2 기류 경로의 다른 구현예를 도시하고;
도 3은 상이한 가열 요소에 대한 상이한 기류의 냉각 효과를 도시하고;
도 4는 상이하게 전력을 공급 받는 가열 요소의 온도 곡선을 도시하고;
도 5는 마우스피스의 유출부에서의 온도 곡선을 도시하고;
도 6은 마우스피스의 유출부에서의 평균 증기 포화 곡선을 도시하고;
도 7은 총 기류 및 분할형 기류 기하학적 구조에 대한 마우스피스의 유출부에서의 액적 직경의 비율을 도시하고;
도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 흡연 시스템에서 사용될 수도 있는 가열 요소를 도시하고;
도 9a, 9b는, 필라멘트들 사이의 액체 에어로졸 형성 기재의 메니스커스(도 9a) 및 필라멘트들 사이로 연장되어 있는 모세관 물질(도 9b)을 보여주는, 가열 요소의 필라멘트의 상세도이고;
도 10은 고 보유-분리 물질(high retention-release material: HRM) 및 HRM을 통한 공기 경로를 가지는 카트리지 시스템의 단면을 도시하고;
도 11은 고 보유-분리 물질(HRM) 및 카트리지를 통한 공기 경로를 가지는 다른 카트리지 시스템의 단면을 도시하고;
도 12는 도 11의 카트리지 시스템의 분해도를 도시하고;
도 13은 액체 및 액체를 통한 공기 경로를 가지는 카트리지 시스템의 단면을 도시하고 있다.

가열 요소에 의해 증발된 액체는 제2 채널로 흐르는 주위 공기에 의해 수집되고 분할형 기류 시스템의 하류 말단으로 운반된다. 주위 공기는 분할형 기류 시스템 내로 안내되고, 가열 요소에 의해 가열되어 있는 액체를 흡수하기 위해 가열 요소를 지나간다. 이 주위 공기는 가열 요소를 냉각한다. 냉각 효과는 주위 공기의 온도뿐만 아니라 가열 요소와 접촉하고 있는 주위 공기의 양에도 의존한다. 가열 요소를 지나지 않는 제1 흐름 경로를 따라 주위 공기를 유도하기 위한 제1 채널은 이제 본 발명에 따른 분할형 기류 시스템 내에 제공되어 있다. 제1 채널은 시스템의 근위 말단에서, 바람직하게는 전기 작동식 흡연 시스템의 마우스피스의 마우스 말단에서 종단한다. 그러나, 분할형 기류 시스템으로 들어오는 주위 공기는 제1 채널 및 제2 채널 내의 제1 흐름 경로 및 제2 흐름 경로를 따라 각각 분할된다. 바람직하게는, 제1 채널은 가열 요소의 위치의 상류에 배열되는 제2 채널의 적어도 해당 부분을 우회한다. 이에 따라, 시스템으로 들어오는 주위 공기의 총 부피의 일부분만이 가열 요소를 지나간다. 주위 공기의 총 부피의 다른 부분은 직접, 즉 가열 요소를 지나지 않고, 분할형 기류 시스템의 하류 말단으로 안내된다.

이러한 조치에 의해, 주위 공기의 가변하는 부피가 가열 요소를 우회할 수도 있다. 가열 요소를 지나고 가열 요소에 대한 냉각 효과를 가질 수도 있는 주위 공기는 변화될 수 있고 제어될 수도 있다. 주위 공기의 총 부피의 절반만 또는 바람직하게는 절반 미만이 가열 요소를 지나기 때문에, 가열 요소는 주위 공기의 총 부피가 가열 요소를 지나는 경우만큼 냉각되지 않는다. 따라서, 가열 요소는 더 낮은 에너지로 작동될 수도 있다. 이는, 에너지를 절약하고, 분할형 기류 시스템을 포함하는 흡연 시스템의 배터리가 더 긴 작동 시간을 가지게 할 수도 있거나, 또는 이러한 배터리의 소형화로 이어질 수도 있다. 또한, 가열 요소가 더 낮은 에너지로 작동될 수 있는 경우, 예를 들어 전기 단락, 또는 고온 스파이크로 인한 가열 요소의 오작동 위험이 감소되거나 생략될 수 있다.

또한, 제1 채널 내의 주위 공기가 가열 요소를 지나지 않기 때문에, 이 주위 공기는 제2 채널 내의 에어로졸 이송 주위 공기보다 더 냉각된다. 따라서, 제1 채널 내의 주위 공기는 에어로졸 이송 주위 공기에 대한 냉각 효과를 가질 수도 있다. 이 효과는, 제1 흐름 경로가 시스템의 하류 말단에 도달하기 전에 제2 흐름 경로와 합류되는 경우에 특히 현저해진다. 그런 다음, 제1 기류는 내부에서, 예를 들어 마우스피스 내부에서 제2 기류와 혼합되고 더욱 신속하게 냉각된다. 이는, 증발된 액체로 공기의 과포화를 초래할 수도 있다. 이는, 재차 더 작은 에어로졸 액적의 형성을 초래할 수도 있다.

바람직하게는, 제1 채널은 분할형 기류 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피의 약 50%와 약 95% 사이를 제공한다. 보다 바람직하게는, 제1 채널은 분할형 기류 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피의 약 65%와 약 95% 사이, 보다 더 바람직하게는 약 85%와 약 89% 사이를 제공한다.

가열 요소를 지나는 작은 기류가 증발된 액체를 연행하여 시스템의 하류 말단으로 안내하기에 충분하다는 것이 밝혀졌다. 가열 요소를 지나는 주위 기류를 작게 할수록, 통과하는 기류에 의한 가열 요소의 냉각으로 인한 열 손실이 적다. 제2 채널의 상기 흐름 부피는 증발된 액체를 특히 양호하게 그리고 동시에 가열 요소의 낮은 냉각에 의해 연행하는 것으로 나타났다. 바람직하게는, 주위 공기의 총 부피의 상기한 부피 퍼센트는, 바람직하게는 실질적으로 평평한 가열 요소, 보다 바람직하게는 실질적으로 평평한 유체 투과성 가열 요소, 예를 들어 메쉬 가열 요소와 같은 복수의 전기 전도성 필라멘트를 포함하는 가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 흡연 시스템에 적용된다.

제2 채널을 통과하고 가열 요소를 지나는 주위 공기의 부피는 변화될 수도 있고, 예를 들어 적용되는 가열 요소의 종류 또는 사용 가능한 증발된 액체의 양에 적합하게 될 수도 있다. 예를 들면, 가열 요소를 지나는 주위 공기의 부피는 가열 요소에 의해 효과적으로 가열되는 총 면적에 적합하게 될 수도 있다.

대체로 ‘약’이라는 용어가 본원 전체에 걸쳐 특정한 값과 연결되어 사용될 때마다, ‘약’이라는 용어 다음에 오는 값이 기술적 고려 사항들 때문에 정확하게 그 특정한 값일 필요는 없다는 의미로 이해해야 한다. 그러나, 특정한 값과 연결되어 사용되는 ‘약’이라는 용어는, ‘약’이라는 용어 다음에 오는 특정한 값을 항상 포함하는 것이며 또한 명시적으로 개시하는 것으로 이해해야 한다.

용어 '상류' 및 '하류'는 본원에서 시스템 내의 기류의 방향을 고려하여 사용된다. 상기 시스템의 상류 및 하류 말단은 사용자가 에어로졸 발생 물품의 근위 또는 마우스 말단을 흡인할 때에 기류에 대하여 정의된다. 공기는 상류 말단에서 시스템으로 흡인되고, 시스템을 통해 하류로 지나가고 근위 또는 하류 말단에서 시스템을 빠져나간다. 본원에서 사용된 용어 '근위' 및 '원위'는 소비자에 대한 배향 또는 소비자로부터 멀어지는 배향에 대하여 요소의 위치를 나타낸다. 따라서, 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스의 근위 말단은 마우스피스의 마우스 말단에 대응한다. 따라서, 카트리지 하우징의 원위 개구는 소비자로부터 멀리 향하는 카트리지 하우징에 배치된 개구의 위치에 대응한다.

'실질적으로 평평한' 가열 요소라는 용어는, 실질적으로 2차원 표면형태 매니폴드의 형태로 된 가열 요소를 가리키도록 명세서 전체에 걸쳐 사용되고 있다. 따라서, 실질적으로 평평한 가열 요소는 실질적으로 제3 차원보다는 표면을 따라 2차원으로 연장되어 있다. 구체적으로, 표면 내의 2차원으로 실질적으로 평평한 가열 요소의 치수는, 그 표면에 법선 방향인 제3 치수보다 적어도 5배이다. 실질적으로 평평한 가열 요소의 일례는 두 개의 실질적으로 평행한 가상면 사이의 구조이고, 이러한 두 개의 가상면 간의 거리는 표면들 내의 연장부보다 실질적으로 작다. 바람직한 구현예에서, 실질적으로 평평한 가열 요소는 평면형이다. 다른 구현예들에서, 실질적으로 평평한 가열 요소는, 하나 이상의 치수를 따라 휘어져, 예를 들어, 돔 형상 또는 브리지 형상을 형성하고 있다. 평평한 가열 요소는, 제조 동안 쉽게 취급될 수 있으며, 강건한 구성을 제공하고 있다.

분할형 기류 시스템 또는 흡연 시스템에 사용되는 가열 요소는 예를 들어 당업계에 공지된 심지-코일 히터일 수도 있다. 여기서 코일은 심지 주위에 감겨져 있으며, 상기 심지는 증발될 액체에 잠기게 된다. 액체는 카트리지 외부의 모세관 작용에 의해, 코일이 심지 주위에 감겨져 있고 심지 부분을 가열하는 심지 부분으로 이송된다.

바람직하게, 유체 투과성 가열 요소가 사용된다. 유체 투과성 가열 요소는 카트리지의 서로 다른 종류의 액체들을 증발시키는 데 적합하다. 예를 들어, 액체 에어로졸 형성 기재로서, 카트리지는, 액체 또는 액체 함유 이송 물질, 예를 들어, 모세관 물질을 함유할 수도 있다. 이러한 이송 물질과 모세관 물질은, 액체를 능동적으로 전달하고, 바람직하게, 액체를 가열 요소에 전달하도록 카트리지에서 배향되어 있다. 가열 요소의 필라멘트 구조는, 액체 또는 액체 함유 모세관 물질에 가깝게 배열되어 있어서 가열 요소에 의해 발생하는 열이 액체를 증발시킬 수 있도록 한다. 바람직하게, 필라멘트 구조 및 에어로졸 형성 기재는, 액체가 모세관 작용에 의해 필라멘트 구조의 간극들 내로 흐를 수 있도록 배열되어 있다. 또한, 필라멘트 구조는 모세관 물질과 물리적으로 접촉할 수도 있다.

바람직하게, 유체 투과성 가열 요소는 실질적으로 평평한 가열 요소이다. 이러한 가열 요소는 예를 들어 다공성 세라믹 또는 메쉬 히터에 내장된 평평한 코일일 수도 있으며, 메쉬 또는 다른 필라멘트 배열이 히터의 개구 위에 배치되어 있다. 가열 요소는 예를 들어 내열성 지지 부재 상에 인쇄된 전기 전도성 메쉬 또는 코일 패턴을 포함할 수도 있다. 지지 부재는 예를 들어 세라믹, 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 또는 200℃ 미만의 온도, 바람직하게는 150℃ 미만의 온도에서 휘발성 요소를 열적으로 분해 및 방출하지 않는 다른 내열성 세라믹 및 중합체일 수도 있다.

‘필라멘트’라는 용어는, 두 개의 전기 접촉부 사이에 배열된 전기적 경로를 가리키도록 명세서 전체에 걸쳐 사용되고 있다. 필라멘트는, 임의로 분기되어 여러 경로 또는 필라멘트로 각각 갈라져 있을 수도 있고, 또는 여러 전기적 경로들로부터 하나의 경로로 수렴할 수도 있다. 필라멘트는 둥근형, 정사각형, 평평한 형상, 또는 단면의 다른 임의의 형태일 수도 있다. 필라멘트는 직선형 또는 곡선형으로 배열되어 있을 수도 있다.

‘필라멘트 구조’라는 용어는, 하나의 필라멘트 또는 바람직하게는 복수의 필라멘트의 구조를 가리키도록 명세서 전체에 걸쳐 사용되고 있다. 필라멘트 구조는, 예를 들어, 서로 평행하게 배열된 필라멘트들의 어레이일 수도 있다. 바람직하게, 필라멘트들은 메쉬를 형성할 수도 있다. 메쉬는 직물 또는 부직포일 수도 있다. 바람직하게, 필라멘트 구조는 약 0.5㎛와 500㎛ 사이의 두께를 가지고 있다. 필라멘트 구조는 예를 들어, 평행형 또는 십자형 전기 전도성 필라멘트의 구조 형태일 수도 있다. 필라멘트는 예컨대 필라멘트를 한정하도록 에칭되는, 전기 전도성 호일, 예를 들어 스테인레스 스틸 호일로 형성된 전기 접촉부와 일체로 형성될 수도 있다.

가열 요소는 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 카트리지 또는 카트리지 하우징으로부터 액체를 증발시킨다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물들을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물들은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수도 있다.

에어로졸 형성 기재는 식물계 물질을 포함하고 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함하고 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물들을 함유하는 담배 함유 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는, 대안으로, 비-담배 함유 물질을 포함하고 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함하고 있을 수도 있다. 에어로졸 형성제는, 사용시 치밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 시스템의 작동 온도에서 열 감성에 대하여 실질적으로 견디는 임의의 적절한 공지된 화합물 또는 화합물들의 혼합물이다. 적합한 에어로졸 형성제는 당 기술분야에 잘 공지되어 있고, 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(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하고 있다. 바람직한 에어로졸 형성제는 다가 알코올 또는 그의 혼합물, 예를 들면 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올이고, 가장 바람직하게는 글리세린이다. 에어로졸 형성 기재는 다른 첨가제 및 향미제와 같은 재료를 포함할 수도 있다.

에어로졸 형성 기재는 가열 요소와 접촉하거나 인접한 모세관 물질을 통해 가열 요소로 전달될 수도 있다. 모세관 물질은 섬유상 또는 스폰지 구조체를 가질 수도 있다. 모세관 물질은 바람직하게는 모세관들의 다발을 포함하고 있다. 예를 들면, 모세관 물질은 복수의 섬유 또는 실 또는 기타 미세 구멍 관들을 포함할 수도 있다. 섬유 또는 실은 일반적으로 액체를 가열 요소에 전달하도록 정렬되어 있을 수도 있다. 대안적으로, 모세관 물질은 스폰지류 또는 발포체류 물질을 포함할 수도 있다. 모세관 물질의 구조는 액체가 모세관 작용에 의해 운반될 수 있는 복수의 작은 구멍 또는 관을 형성하고 있다. 모세관 물질은 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함하고 있을 수도 있다. 적절한 물질의 예로는 스폰지 또는 발포체 물질, 섬유 또는 소성된 분말 형태의 세라믹계 또는 그라파이트계 물질, 발포된 금속 또는 플라스틱 물질, 예를 들면 초산 셀룰로오스, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은 스펀 또는 압출된 섬유로 이루어진 섬유상 물질이다. 모세관 물질은 상이한 액체 물성과 함께 사용되도록 임의의 적절한 모세관 현상 및 다공성을 가질 수 있다. 액체는 이에 한정되지는 않지만 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도성, 비등점 및 증기압을 포함하는 물성을 가지고 있으며, 모세관 작용에 의해 액체가 모세관 장치를 통해 운반될 수 있게 한다.

모세관 물질은 가열 요소의 전기 전도성 필라멘트들과 접촉하고 있을 수도 있다. 모세관 물질은 필라멘트들 사이의 간극들 내로 연장되어 있을 수도 있다. 가열 요소는, 모세관 작용에 의해 액체 에어로졸 형성 기재를 간극들 내로 흡인할 수도 있다. 모세관 물질은, 가열 요소 내의 구멍의 실질적으로 전체에 걸쳐 전기 전도성 필라멘트들과 접촉하고 있을 수도 있다.

가열 요소는 지지 요소를 포함하는 가열 조립체에 제공될 수도 있다. 가열 조립체는 두 개 이상의 서로 다른 모세관 물질을 함유할 수 있고, 가열 요소와 접촉하는 제1 모세관 물질은 높은 열 분해 온도를 갖고, 제1 모세관 물질과 접촉하지만 가열 요소와는 접촉하지 않는 제2 모세관 물질은 낮은 열 분해 온도를 가지고 있다. 제1 모세관 물질은 가열 요소를 제2 모세관 물질로부터 분리하는 스페이서로서 효과적으로 작용해서, 제2 모세관 물질이 그의 열 분해 온도 위의 온도에 노출되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, ‘열 분해 온도’는, 물질이 분해되어 기체 부산물의 생성에 의해 질량을 잃기 시작하는 온도를 의미한다. 제2 모세관 물질은, 제1 모세관 물질보다 큰 부피를 유리하게 점유할 수 있고, 제1 모세관 물질의 에어로졸 형성 기재보다 많은 에어로졸 형성 기재를 보유할 수도 있다. 제2 모세관 물질은 제1 모세관 물질보다 뛰어난 심지(wicking) 성능을 가질 수도 있다. 제2 모세관 물질은 제1 모세관 물질보다 덜 비싸거나 높은 충전 성능을 가질 수도 있다. 제2 모세관 물질은 폴리프로필렌일 수도 있다.

본 발명에 따른 분할형 기류 시스템의 일 측면에 따르면, 제1 채널은, 제2 흐름 경로가 가열 요소를 지난 주위 공기를 유도한 후에 제1 흐름 경로가 제2 흐름 경로와 합류하도록, 즉 제1 흐름 경로가 가열 요소의 하류에서 제2 흐름 경로와 합류하도록, 제2 채널의 말단부로 수렴된다.

이러한 구현예들에서, 주위 공기는 분할형 기류 시스템의 하류 말단 또는 예를 들어 1개 또는 수개의 일반적인 유출부 개구부에서 흡연 시스템의 마우스피스를 나갈 수도 있다. 바람직하게는, 제2 채널의 대부분의 하류 부분은 제1 채널과 동일하다. 이는, 흡연 시스템의 제조를 단순화할 수도 있다. 예를 들면, 마우스피스에서, 단일의 추가 구멍이 마우스피스 벽면에 제공되어 제2 채널까지 마우스피스 내로 연장되어 제1 채널을 형성할 수도 있다. 이에 따라, 또한 기존의 마우스피스도 전체 마우스피스를 재구성하지 않으면서 분할형 기류 시스템에 적합하게 될 수도 있다. 에어로졸 함유 주위 공기는 제1 흐름 경로에 의해 시스템 내로 안내된 “신선한(fresh)” 주위 공기와 혼합된다. 이에 따라, 에어로졸 함유 주위 공기가 냉각된다. 냉각 공기는 더 높은 온도에서의 동일한 공기에 비해 더 작은 에어로졸 액적 크기의 형성을 지원한다. 냉각 공기는 증발된 액체로 공기의 과포화를 지원하는 것으로 보인다. 과포화는 과포화된 공기 내에 형성되는 액적의 크기에 영향을 미친다.

본 발명에 따른 분할형 기류 시스템의 대안적인 측면에 따르면, 제1 채널 및 제2 채널은, 제1 흐름 경로 및 제2 흐름 경로가 주위 공기를 시스템의 외부로부터 서로 분리된 시스템의 하류 말단으로 유도하도록 별개의 채널을 형성하고 있다. 따라서, 주위 공기는 분할형 기류 시스템 내로 흡인되고, 시스템 내로 그리고 시스템을 통해 안내되며, 전체적으로 분리된 흐름 경로를 따라 시스템 밖으로 안내된다. 이에 따라, 가열 요소를 지나는 주위 공기 및 가열 요소를 우회하는 주위 공기는 서로 경쟁하거나 영향을 주지 않는다. 분리된 제1 채널을 가지면, 시스템을 통해 또는 제2 채널 내의 에어로졸 이송 주위 공기와는 독립적인 마우스피스를 통해 주위 공기를 안내하기 위한 많은 구조적인 가능성을 제공한다.

본 발명에 따른 분할형 기류 시스템의 다른 측면에 따르면, 제2 채널의 적어도 일부분 및 가열 요소는 서로 수직으로 배열되어, 제2 채널의 적어도 일부분이 주위 공기를 가열 요소 상에 수직으로 충돌시키도록 유도한다.

주위 공기를 가열 요소 상에 충돌시키도록 하는 것은, 주위 공기를 가열 요소로 유도하고 에어로졸을 가열 요소로부터 멀리 이송하기 위한 효율적인 방법이다. 특히, 주위 공기가 가열 요소의 중앙에 충돌하는 경우, 가열 요소에 걸쳐 균질한 기류가 반경방향의 외측 방향으로 제공될 수도 있다. 주위 공기는 가열 요소의 중앙에만 충돌할 수도 있다.

본 발명에 따른 분할형 기류 시스템에서, 가열 요소의 하류에 배열된 제2 채널의 적어도 일부분은 가열 요소의 원주에, 바람직하게는 원주에만 배열될 수도 있다. 바람직하게는, 복수의 제2 채널부가 가열 요소의 원주에 배열되어 있다. 이에 따라, 증기 함유 주위 공기는 가열 요소의 원주에서 가열요소로부터 멀리, 예를 들어, 전기 가열식 흡연 시스템의 예를 들어 하우징 또는 마우스피스의 원주를 따라 길이 방향으로 안내된다. 이러한 증기 함유 주위 공기가 안내될 수 있는 큰 면적뿐만 아니라, 환경에 대한 밀폐성(closeness)은 증기 함유 공기의 냉각을 지원할 수도 있고 에어로졸 형성을 지원할 수도 있다. 제1 채널의 적어도 채널부가 가열 요소의 하류에 배열된 원주방향 배열의 제2 채널의 적어도 일부분에 평행하게 배열되는 경우, 제1 채널부 및 각각의 제1 채널부와 제2 채널부 사이의 열 접촉부를 통해 흐르는 신선한 주위 공기를 통해 추가 냉각이 제공될 수도 있다. 바람직하게는, 복수의 제1 채널부가 마우스피스의 원주를 따라 길이 방향으로 배열되어 있다. 원주에만 있는 채널부의 배열은, 예를 들어 중앙에만 배열된 다른 채널을 가지거나, 또는 중앙 및 원주방향 채널부 또는 중앙 채널부를 환경과 연결하는 반경방향 배열의 채널부를 가지는 옵션을 남긴다.

제1 흐름 경로 및 제2 흐름 경로는 원하는 결과, 예를 들어 각각의 채널을 통과하는 미리 정의된 공기 부피로 분할하는 미리 정의된 기류를 달성하도록 선택될 수도 있다. 예를 들면, 채널의 길이 또는 직경은, 예를 들어 미리 정의된 흡인 저항(RTD)을 달성하도록 가변될 수도 있다. 제1 및 제2 흐름 경로는 또한 에어로졸 발생 흡연 시스템의 셋업 및 흡연 시스템의 개별 구성요소의 배열 및 특성에 따라 선택된다. 예를 들면, 에어로졸은 에어로졸 형성 기재를 수용하는 카트리지 하우징의 근위 말단에서 또는 원위 말단에서 발생될 수도 있다. 에어로졸 발생 흡연 시스템 내의 카트리지의 배향에 따라서, 카트리지 하우징의 개방 말단은 마우스피스를 향하도록 배열되거나, 또는 마우스피스로부터 멀리 향하도록 배열되어 있다. 따라서, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 가열 요소는 하우징의 근위 또는 원위 말단에 배열되어 있다. 바람직하게는, 액체는 마우스피스의 개방 원위 말단에서 증발되고 가열 요소는 카트리지와 마우스피스 사이에 배열되어 있다.

따라서, 바람직하게는, 제1 흐름 경로 및 제1 채널은 흡연 시스템의 마우스피스 내에 전체적으로 배열되어 있다. 그러면, 바람직하게는, 제1 공기 유입부가 마우스피스의 측벽면에 배열되는 한편, 제1 채널의 1개 또는 수개의 유출부가 마우스피스의 근위 또는 마우스 말단에 배열되어 있다. 제2 흐름 경로는 흡연 시스템 내의 가열 요소의 위치에 의존한다. 예를 들면, 가열 요소가, 예를 들어 카트리지의 근위 말단을 덮도록(최상부 버전), 카트리지 하우징의 개방 근위 말단에 배열되는 경우, 제2 채널은 또한 마우스피스 내에 전체적으로 배열될 수도 있다.

제1 채널 및 제2 채널은 수개의 채널부로 분기될 수도 있고, 제1 채널 또는 제2 채널의 수개의 채널부는 각각 단일의 제1 채널 또는 제2 채널로 수렴될 수도 있다. 또한, 제1 채널은 수개의 제1 부분 채널로 구성될 수도 있고, 제2 채널은 수개의 제2 부분 채널로 구성될 수도 있다. 여기서, 제1 부분 채널의 합계는 제1 채널의 주위 공기의 부피를 제공하며, 제2 부분 채널의 합계는 제2 채널의 주위 공기의 부피를 제공한다. 제1 및 제2 부분 채널 양쪽에 대한 공기 유입부의 총 수는 바람직하게는 2-10 사이, 보다 바람직하게는 6-10 사이, 가장 바람직하게는 8-10 사이일 수도 있다. 예를 들면, 제1 채널의 주위 공기의 부피를 제공하는 제1 부분 채널의 합계는 제1 채널과 유체 연통하는 7개 또는 9개의 유입부를 가질 수도 있고, 제2 부분 채널의 합계는 제2 채널과 유체 연통하는 1개 또는 2개의 유입부를 통해 제2 채널의 주위 공기의 부피를 제공한다.

가열 요소가, 예를 들어 카트리지의 개방 원위 말단을 덮도록(최하부 버전), 카트리지 하우징의 개방 원위 말단에 배열되는 구현예들에서, 제2 흐름 경로는 일반적으로, 흡연 시스템 내, 예를 들어 카트리지 하우징의 원위 말단의 영역 내의 더 먼 원위 위치에서 시작된다. 제2 채널의 제2 공기 유입부는, 예를 들어, 시스템의 메인 하우징에 배치될 수 있다. 주변 공기는, 시스템 내로 향하고, 카트리지의 원위 말단에서 가열 요소를 지나고, 카트리지의 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 야기되는 에어로졸을 연행한다. 이어서, 에어로졸 함유 공기는, 카트리지 하우징과 메인 하우징 사이에서 카트리지를 따라, （하류 말단에 도달하기 전에 또는 도달할 때) 제1 흐름 경로로부터의 주변 공기와 혼합되는 시스템의 하류 말단으로 안내될 수 있다.

카트리지 하우징의 원위 말단의 영역에 배치된 제2 채널의 유입부 개구는, 또한, 카트리지의 근위 말단에 가열 요소가 배치되는 구현예들에서, 최상위 버전에 제공될 수도 있다. 제2 흐름 경로는 카트리지의 외부로 지나갈 수 있을 뿐만 아니라 카트리지를 통할 수도 있다. 이어서, 주변 공기는, 카트리지의 반개방 벽에서 카트리지에 유입되고, 카트리지를 통과하여, 카트리지의 근위 말단에 배치된 가열 요소를 통과함으로써 카트리지를 남겨 둔다. 이에 따라, 주변 공기는 에어로졸 형성 기재를 통과할 수 있고 또는 주변 공기가 기재 자체를 통과하지 않고 기재 옆의 채널에서만 통과하도록 고체 에어로졸 형성 기재에 배치된 한 개 또는 여러 개의 채널을 통과할 수 있다.

주변 공기가 카트리지에 유입될 수 있도록, 카트리지 하우징의 측벽면, 바람직하게는, 가열 요소의 반대측에 있는 벽면, 바람직하게는, 바닥 벽면에는, 적어도 하나의 반개방 유입부가 제공되어 있다. 반개방 유입부는, 공기가 카트리지에 유입될 수 있게 하지만 어떠한 공기나 액체도 반개방 유입부를 통해 카트리지를 벗어날 수는 없게 한다.

반개방 유입부는, 예를 들어, 공기에 대해서만 한 방향으로 투과성이 있고 반대 방향으로는 공기와 액체가 투과할 수 없는 반투과성 멤브레인일 수 있다. 반개방 유입부는, 또한, 예를 들어, 일방향 밸브일 수 있다. 바람직하게, 반개방 유입부는, 특정한 조건이 충족될 때에만, 예를 들어, 밸브 또는 멤브레인을 통과하는 공기의 부피 또는 카트리지의 최소 가압인 경우에만, 공기가 유입부를 통과할 수 있게 한다.

이러한 일방향 밸브는, 예를 들어, 의료용 장치에서 사용되는 것과 같은 시판되고 있는 밸브일 수 있는데, 예컨대, （멤브레인을 가로지르는) LMS Mediflow 일방향 밸브, LMS SureFlow 일방향 밸브, 또는 LMS 체크 밸브가 있다. 카트리지를 통과하는 기류를 갖는 카트리지에 사용되는 적절한 멤브레인은, 예를 들어, 의료용 장치에서 사용되는 바와 같은 배기형 멤브레인, 예를 들어, 아기 젖병에 사용되는 소수성 필터 또는 밸브가 달린 배기형 캡인, Qosina Ref. 11066이다.

이러한 밸브와 멤브레인은, 전기 가열식 흡연 시스템의 응용분야에 적절한 임의의 물질로 제조될 수 있다. 의료용 장치에 적절한 물질 및 FDA 승인 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 매우 높은 기계적 저항과 넓은 온도 범위 내의 열적 안정성을 갖는 그래핀이 있다. 바람직하게, 밸브는, 한 개의 또는 여러 개의 밸브를 카트리지 하우징의 벽면 내에 액체 불투과성으로 포함시키는 것을 지지하기 위한 부드러운 탄성 물질로 제조된다.

주변 공기가 기재를 통과할 수 있게 함으로써, 에어로졸 형성 기재의 에어로졸화를 지원한다. 퍼프 동안, 카트리지에 가압이 발생하며, 이는 반개방 유입부를 기동할 수 있다. 이어서, 주변 공기는, 카트리지를 지나고, 바람직하게는, 고 보유 또는 고 분리 물질(HRM) 또는 액체를 지나고, 가열 요소를 교차하고, 이에 따라 가열 요소가 액체를 충분히 가열하는 경우 액체의 에어로졸화를 생성 및 유지한다. 또한, 퍼프 동안 발생하는 가압으로 인해, 모세관 물질 등의 이송 물질의 가열 요소로의 액체 공급이 제한될 수 있다. 카트리지를 통한 주변 기류는 카트리지 내의 압력 차를 동등하게 할 수 있고 이에 따라 가열 요소를 향하는 방해 받지 않는 모세관 작용을 지원한다.

또한, 반개방 유입부는, 또한 또는 대안으로, 카트리지 하우징의 한 개의 또는 여러 개의 측벽에 제공될 수 있다. 측벽의 반개방 유입부는, 가열 요소가 배치되어 있는 카트리지 하우징의 개구부 최상단을 향하는 카트리지 내로의 측방향 기류를 제공한다. 바람직하게, 측방향 기류는 에어로졸 형성 기재를 통과한다.

제2 채널의 공기 유입부가 마우스피스에 배열되는 경우, 상기 유입부로부터 가열 요소 까지의 경로는 짧게 유지될 수도 있어, 가능한 만큼 흡인 저항을 감소시킬 수도 있다. 공기는 또한 가열 요소의 일 면으로부터 다른 면으로, 또는 예를 들어 가열 요소의 주위 면으로부터 가열 요소의 중앙으로 반경 방향으로 안내될 수도 있다.

제2 흐름 경로는, 주위 공기를 가열 요소에 공급하고 에어로졸을 가열 요소로부터 멀리 그리고 시스템의 하류 말단으로 운반하기 위한 많은 변형을 제공할 수도 있다. 예를 들면, 주위 공기의 반경방향 공급은 바람직하게는 큰 중앙 추출과 조합된다. 주위 공기의 중앙 공급은 바람직하게는 하류 말단으로의 에어로졸 함유 공기의 원주방향 전달에 의한 전체 가열 요소 표면에 걸친 반경방향 분포와 조합된다. 제2 흐름 경로는, 주위 공기를, 예를 들어 가열 요소에 수직으로 가열 요소에, 바람직하게는 가열 요소의 중앙에 충돌시키도록 유도할 수 있다.

가열 요소의 중앙부에 수직으로 또는 평행하게 유도된 기류는, 0도보다 크고 90도보다는 작은 각도에서 표면과 충돌하는 기류와 비교했을 때, 에어로졸 스트림에 존재하는 총 미립자 물질의 입자 크기가 더 작고 그 양이 더 많다는 측면에서 개선된 에어로졸화를 입증하고 있다. 이는, 히터 전체를 최대화함으로써 에어로졸 생성을 개선한, 가열 요소 및 기류 경계면에서 생성된 난류의 더 낮은 수준에 기인할 수도 있거나(예를 들어, 가열 요소의 중앙부 외부의 부분이 추가 또는 더 높은 양의 에어로졸에 기여함), 또는 가열 요소를 가로지르는 공기의 더 높은 부피에 기초한 더 높은 심지(wicking) 효과에 기인할 수도 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 에어로졸을 발생시키기 위한 전기 가열식 흡연 시스템에서 기류를 안내하기 위한 방법이 제공되어 있다. 상기 방법은, 시스템의 외부로부터의 주위 공기를 제1 흐름 경로를 따라 시스템의 하류 말단으로 유도하는 단계, 및 주위 공기를 제2 흐름 경로를 따라 시스템의 하류 말단으로 전달하기 전에, 시스템의 외부로부터의 주위 공기를 가열 요소, 바람직하게는 실질적으로 평평한 유체 투과성 가열 요소를 향하여 유도하는 단계를 포함하고 있다. 여기서, 주위 공기의 총 부피는 제1 흐름 경로를 따라 그리고 제2 흐름 경로를 따라 시스템을 통과하며, 시스템을 통한 주위 공기의 총 부피의 적어도 50%는 제1 흐름 경로를 따라 지나간다.

본 발명에 따른 방법의 일 측면에 따르면, 상기 방법은, 제1 흐름 경로 및 제2 흐름 경로의 주위 공기가 시스템의 하류 말단에 도달하기 전에 제1 흐름 경로의 주위 공기 및 제2 흐름 경로의 주위 공기를 합류시키는 단계를 더 포함하고 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 측면에 따르면, 상기 방법은 제1 흐름 경로를 제2 흐름 경로와 분리한 상태로 유지하는 단계를 더 포함하고 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 측면에 따르면, 상기 방법은 제2 흐름 경로 내의 주위 공기가 가열 요소에 실질적으로 수직으로 충돌하도록 제2 흐름 경로 내의 주위 공기를 유도하는 단계를 더 포함하고 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 측면들 및 이점들은 본 발명에 따른 분할형 기류 시스템 및 흡연 시스템에 관하여 언급되어 있으므로, 반복되지 않을 것이다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 측면에 따르면, 상기 방법은 액체 에어로졸 형성 기재를 제공하는 단계, 가열 요소를 가열하여 에어로졸 형성 기재로부터 액체를 증발시키고 에어로졸을 형성하는 단계, 및 에어로졸 함유 주위 공기를 시스템의 하류 말단으로 전달하기 전에 제2 흐름 경로에 의해 가열 요소로 유도된 주위 공기가 형성된 에어로졸을 연행하게 하는 단계를 더 포함하고 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 측면에 따르면, 상기 방법은 시스템의 마우스피스 내부에 제1 채널의 적어도 일부분 및 제2 채널의 적어도 일부분을 제공하는 단계를 더 포함하고, 여기서 시스템의 하류 말단은 마우스피스의 근위 말단이다. 상기 방법은 마우스피스의 근위 말단을 향하는 방향으로 마우스피스의 길이를 따라 제2 채널의 적어도 일부분 내로 주위 공기를 안내하는 단계, 제2 채널 내의 주위 공기의 방향 전도를 수행하는 단계, 및 가열 요소에 주위 공기를 충돌시키기 위해서 가열 요소의 방향으로 주위 공기를 안내하는 단계를 더 포함하고 있다.

본 발명에 따른 방법의 일부 구현예에 따르면, 주위 공기는 마우스피스의 중앙축을 따라 제2 채널의 적어도 일부분 내로 안내되며, 가열 요소에 실질적으로 중앙에 충돌하게 된다.

상기 방법은, 주위 공기가 바람직하게는 가열 요소에 수직으로 충돌되는 가열 요소의 중앙으로부터의 에어로졸 함유 주위 공기를, 가열 요소의 원주에 반경방향의 외측으로 그리고 유출부 개구부의 방향으로 원주방향 하류로 안내하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 에어로졸 함유 주위 공기를 원주방향 하류로 안내하는 단계는, 예를 들어 복수의 원주방향으로 배열된 채널부에서 수행될 수도 있다.

상기 방법은 전기 가열식 흡연 시스템 내에 실질적으로 평평한 유체 투과성 가열 요소를 배열하는 단계를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 가열 요소는 흡연 시스템의 마우스피스의 개방 원위 말단을 향하도록 하는 방식으로 배열되어 있다. 바람직하게는, 유체 투과성 가열 요소는 복수의 전기 전도성 필라멘트를 포함하고 있다. 복수의 필라멘트, 예를 들어 병렬로 배열된 필라멘트들의 어레이 또는 메쉬는 필라멘트들 간의 간극을 통해 액체의 양호한 증발 및 증발된 액체의 양호한 투과성을 제공한다. 이러한 필라멘트 또는 메쉬 가열 요소는 특히 코일 및 심지 히터에 비해 생산 비용이 저렴하고 견고하다. 메쉬 가열 요소는 공간이 절약되는 실질적으로 평평한 방식으로 제조될 수도 있다. 메쉬 가열 요소는, 특히 가열요소 또는 가열 요소를 포함하는 카트리지의 장착 시에도 취급이 용이하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본원에 설명된 바와 같은 분할형 기류 시스템을 포함하는 에어로졸을 발생시키기 위한 전기 가열식 흡연 시스템이 또한 제공되어 있다. 흡연 시스템은 액체 에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 하우징을 포함하는 저장부를 포함하고, 하우징은 개방 말단을 가지고 있다. 흡연 시스템은, 하우징의 개방 말단 위로 연장되어 있는 가열 요소, 바람직하게는 실질적으로 평평한 유체 투과성 가열 요소, 및 하우징에 인접하게 배열된 마우스피스를 또한 포함하고 있다. 마우스피스는 개방 원위 말단을 포함하는 세장형 본체를 포함하고, 개방 원위 말단은 하우징을 향하고 있다. 마우스피스는 마우스피스에 배열된 제1 채널을 더 포함하고, 여기서 제1 채널은 세장형 본체의 측벽면에 배열된 제1 유입부 개구부 및 주위 공기를 시스템의 외부로부터 마우스피스를 통해 유출부 개구부로 유도하는 제1 흐름 경로를 정의하기 위해 세장형 본체의 근위 말단에 배열된 상기 유출부 개구부를 포함하고 있다. 마우스피스는 세장형 본체의 개방 원위 말단과 세장형 본체의 근위 말단 사이로 연장되는 제2 채널의 말단부를 또한 포함하고 있다. 제2 채널은 흡연 시스템에 배열되고, 제2 흐름 경로를 정의한다. 제2 흐름 경로는 흡연 시스템으로 들어오는 주위 공기를 가열 요소로 유도하고, 여기서 주위 공기는, 에어로졸 함유 주위 공기를 마우스피스의 세장형 본체의 근위 말단으로 전달하기 전에, 가열 요소를 가열하는 것을 통해 액체를 증발시킴으로써 발생된 에어로졸을 연행할 수 있다. 제1 채널 및 제2 채널은 흡연 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피를 정의하고, 제1 채널은 흡연 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피의 적어도 50%를 제공한다. 시스템의 외부로부터의 주위 공기는 제1 채널 내의 제1 흐름 경로를 따라 통과하고 제2 채널 내의 제2 경로를 따라 통과하도록 분할된다.

바람직하게는, 가열 요소는 마우스피스와 에어로졸 발생 기재 사이에 배열되어 있다.

본 발명에 따른 흡연 시스템의 일 측면에 따르면, 제1 채널은 세장형 본체의 개방 원위 말단의 하류에서 제2 채널의 말단부로 수렴된다. 이에 따라, 제1 채널의 주위 공기는 가열 요소를 지나지 않는다. 제1 채널의 제1 유입부 개구부는 시스템의 하류 말단에서, 즉 마우스피스의 근위 말단에 있는 유출부 개구부에 유체적으로 연결된다.

본 발명에 따른 흡연 시스템의 다른 측면에 따르면, 제2 채널은 세장형 본체의 근위 말단에 배열된 제2 유출부 개구부를 포함하고 있다. 제2 유출부 개구부는 제1 채널의 유출부 개구부와 분리되어 있다.

본 발명에 따른 흡연 시스템의 또 다른 측면에 따르면, 제2 채널의 제2 유입부 개구부는 세장형 본체의 측벽면에 배열되어 있다.

본 발명에 따른 흡연 시스템에서, 제2 채널은 에어로졸 함유 주위 공기를 이송하는 가열 요소의 하류에 배열된 적어도 하나의 제2 채널부를 포함할 수도 있다. 적어도 하나의 제2 채널부는 하우징 또는 마우스피스의 원주를 따라 길이 방향으로 배열되어 있다.

전기 가열식 흡연 시스템의 측면들 및 이점들은 분할형 기류 시스템 및 전기 가열식 흡연 시스템에서 기류를 안내하기 위한 방법에 관하여 설명되어 있으므로, 반복되지 않을 것이다.

본 발명에 따른 흡연 시스템의 일부 구현예에 따르면, 제2 채널의 상류 부분은, 제2 채널의 중간 부분이 세장형 본체의 반경 방향으로 유도되기 전에 마우스피스 또는 하우징의 세장형 본체의 측벽면에 평행하게 배열되어 있다. 이러한 흐름 경로는, 예를 들어 주위 공기를, 이미 에어로졸을 이송하는 주위 공기의 일부분에 근본적으로 평행하게 안내되도록 유도하는데 사용될 수도 있다. 이에 따라, 주위 공기에 의한 에어로졸의 추가 냉각이 달성될 수도 있다.

본 발명에 따른 흡연 시스템의 다른 측면에 따르면, 가열 요소는 복수의 전기 전도성 필라멘트를 포함하는 유체 투과성 가열 요소이다.

본 발명에 따른 흡연 시스템의 또 다른 측면에 따르면, 제2 채널은 세장형 본체의 원주를 따라 길이 방향으로 배열된 복수의 제2 채널 말단부를 포함하고 있다. 바람직하게는, 주위 공기는 가열 요소의 중앙으로 안내된다. 주위 공기에 의한 가열 요소로부터의 에어로졸의 균질한 추출이 제공될 수도 있다: 중앙에 충돌하는 주위 공기는 가열 요소의 표면 상에 반경방향의 외측으로 흐를 수도 있다. 또한, 에어로졸 함유 주위 공기는 큰 총 표면적에 대해 냉각될 수도 있어, 작은 크기의 에어로졸 입자의 형성을 또한 지원할 수도 있다.

본 발명은 다음과 같은 도면들에 의해 도시되어 있는 구현예들과 관련하여 자세히 설명된다.

도 1에는, 에어로졸 발생 흡연 시스템용 카트리지(4) 및 마우스피스(1) 구현예가 도시되어 있다. 세장형의 메인 하우징(5)은, 에어로졸 형성 기재, 예를 들어 액체 함유 모세관 물질(41)을 수용하는 관 형상의 카트리지 하우징(4)을 가지는 카트리지를 수용하고 있다. 카트리지 하우징은 개방 근위 말단(42)을 가지고 있다. 히터(30), 바람직하게는 실질적으로 평평한 메쉬 히터가 카트리지 하우징(4)의 개방 근위 말단을 덮도록 배열되어 있다. 가열 요소는 에어로졸 형성 기재(41)와 직접 물리적으로 접촉할 수 있거나, 또는 그렇지 않을 수도 있다. 실질적으로 관 형상의 세장형 본체(15)를 가지는 마우스피스(1)는 메인 하우징, 카트리지 하우징(4) 및 가열 요소(30)와 정렬되어 있다. 세장형 본체(15)는 히터(30)를 향하는 개방 근위 말단을 가지고 있다.

도 1에 도시된 구현예는, 인입하는 제2 주위 공기(20)를 히터(30)를 통해 그리고 소비자가 퍼프하는 마우스피스(1)의 근위 말단 또는 마우스 말단에서의 공기 유출부(12)로 유도하는 마우스피스(1) 내의 제2 흐름 경로를 정의하는 제2 채널(10)을 포함하고 있다. 또한, 제1 흐름 경로를 정의하는 제1 채널(11)이 마우스피스(1)에 배열되어 있다. 제1 주위 공기(21)가 제1 유입부(110)를 통해 제1 채널(11)로 들어오고, 히터(30)를 지나지 않고 직접 유출부(12)로 유도된다. 이러한 제1 기류(21)는 히터(30)의 하류이고 유출부(12)의 상류인 위치(111)에서 제2 채널(10) 내의 제2 기류(20)와 합류한다. 제2 채널(10)의 대부분의 하류 부분은 제1 채널(11)과 동일하다. 제2 기류(20)는, 히터를 가열하고 에어로졸 형성 기재(41)로부터의 액체를 증발시킴으로써 에어로졸이 형성되는 히터(30)를 지나서, 제2 기류(20) 내의 에어로졸을 연행한다. 에어로졸 이송 제2 기류는 위치(111)에서 제1 기류(21)와 결합된다. 제1 기류(21)는 에어로졸 이송 제2 기류와 혼합되어 제2 기류를 냉각한다.

제2 유입부(100) 및 제1 유입부(110)는 모두 마우스피스(1)의 세장형 본체(15)의 원위 절반에 있는 마우스피스(1) 내의 개구부 또는 천공(bore hall)이다. 상류의 제2 채널부(101) 내의 제2 흐름 경로는 마우스피스의 근위 말단까지 세장형 본체의 원주에 평행하게 세장형 본체 내로 진행한다. 제2 채널(10)의 반경방향의 내측으로 유도되는 부분(102)에서는, 제2 기류(20)가 세장형 본체의 중앙으로 유도되고, 제2 채널의 중앙에 배열된 부분(103)에서는, 제2 기류(20)가 히터(30)로 유도되어 히터(30)의 중앙(31)에 충돌한다. 제2 기류(20)는 히터(30)를 통과하여 제2 채널(10)의 수개의 길이방향 말단부(104)까지 반경방향의 외측으로 확산된다. 길이방향 말단부(104)는 세장형 본체 내부에서 원주를 따라 규칙적으로 배열되어 있다.

이 구현예에서, 제1 흐름 경로와 제2 흐름 경로 및 제1 채널과 제2 채널은 각각 에어로졸 발생 시스템의 마우스피스(1) 내부에 전체적으로 배열되어 있다.

도 2에는, 히터(30)가 카트리지 하우징(41)의 개방 원위 말단(43)을 덮는 카트리지의 최하부에 배열되어 있는 카트리지(4)의 구현예가 도시되어 있다. 제2 유입부(100)는 메인 하우징(5)에 배열되고, 주위 공기가 메인 하우징의 중앙까지 제2 채널의 반경방향의 내측으로 유도하는 부분(102)으로 직접 유도된다. 제2 채널의 중앙에 배열된 부분(103)에서, 공기는 히터(30)에 수직으로 충돌하도록 유도된다. 그런 다음, 공기는 히터(30)를 지나고, 히터(30)를 통해 에어로졸 형성 기재(40) 내의 액체를 가열함으로써 야기된 에어로졸을 연행한다. 에어로졸 함유 공기는 카트리지 하우징(41)과 메인 하우징(5) 사이에서 이들을 따라 배열된 제2 채널(10)의 수개의 길이방향 부분(105)에서 카트리지(4)의 근위 말단으로 유도된다. 여기서, 에어로졸 함유 제2 기류는 메인 하우징(5) 내의 단일의 중앙에 배열된 개구부(52)의 안과 밖으로 유도된다. 마우스피스(미도시)는 메인 하우징에 인접하게 배열될 수도 있다. 그러면, 바람직하게는, 마우스피스는 에어로졸 함유 제2 기류를 수신하여 마우스피스(1)의 근위 말단 내의 단일의 유출부 개구부(12)로 안내하기 위한 제2 채널(10)의 중앙에 배열된 개구부 및 말단부(104)를 또한 가지고 있다. 이러한 구현예에서, 제1 채널(11)은 도 1에 도시된 구현예와 기본적으로 유사할 수도 있다. 제1 채널은 마우스피스 내의 분리된 채널일 수도 있거나, 또는 제1 기류(21)가 마우스피스 내부의 제2 기류와 합류될 수 있도록 마우스피스 내의 제2 채널로 연장되는 반경방향 구멍을 포함할 수도 있다.

도 3에 도시된 데이터는 메쉬 히터를 지나는 공기의 유량이 높을수록 더 많이 메쉬 히터를 냉각하는 효과를 입증하고 있다. 상이한 메쉬 히터를 사용하여 냉각율을 측정하였다: 레킹(Reking)(45㎛/인치당 180), 헤이버(Haver)(25㎛/인치당 200) 및 3 스트립 와링톤(3 strips Warrington)(25㎛/인치당 250). 레킹 히터에 대한 측정 데이터는 십자형으로 표시되어 있고, 헤이버 히터에 대한 측정 데이터는 원형으로 표시되어 있으며, 3 스트립 와링톤 히터에 대한 측정 데이터는 삼각형으로 표시되어 있다. 모든 히터는 3 와트로서 작동되었다. 히터에 결합된 열전쌍으로 온도를 측정하였다. 분당 리터[L/min] 단위로 x-축 상에 표시된 바와 같이 유량을 증가시키면, 메쉬 히터에 대한 측정 온도가 낮아지게 된다. 에어로졸 발생 시스템 내의 기류의 통상적인 크기는, 히터의 충분한 냉각을 유도하는 표준 흡연 제도, 예를 들어 캐나다 보건부의 흡연 제도(Health Canada smoking regime)에 의해 근사될 수 있다. 캐나다 보건부와 같은 예시적인 흡연 제도는 2초에 걸쳐서 55ml의 공기와 증기의 혼합을 흡인한다. 대안적인 제도는 3초에 걸쳐서 55ml이다. 예시적인 흡연 제도는 어느 것도 행동을 정확하게 모방하지 못하지만, 그 대신에 평균 사용자가 흡인하는 것에 대한 대용으로서 작용한다.

분할형 기류 시스템에 의한 실험은 바람직하게는 주위 공기의 총 부피의 6/7과 8/9 사이를 갖는 제1 기류로 수행되었다. 따라서, 히터로 유도된 주위 공기의 부피는 주위 공기의 총 부피의 1/7과 1/9 사이의 부피를 가졌다. 따라서, 주위 공기의 총 부피의 약 85% 내지 89%가 마우스피스의 유출부를 통해 직접 전달되는 한편, 기류의 총 부피의 약 11% 내지 약 15%만이 히터를 지난다.

예를 들어 도 1의 구현예에 도시된 바와 같은 채널에 대한 예시적인 값은 다음과 같다:

제2 채널의 공기 유입부: 0.75mm의 직경 및 0.44㎟의 총 채널 단면.

제1 채널의 공기 유입부: 1mm의 직경의 4배 및 3.14㎟의 총 채널 단면.

도 4의 그래프에는, 1회의 퍼프 동안의 시간에 대한 히터의 평균 온도가 도시되어 있다. 곡선(60)은, 총 기류가 히터로 유도되는, 히터에 대한 참조 온도 데이터를 나타내고 있다. 곡선(70)은, 총 기류의 1/7만이 히터로 유도되는, 분할형 기류 시스템 내의 히터에 대한 온도 데이터를 나타내고 있다. 참조 데이터에 대해 히터는 5와트로 가열되는 한편, 감소된 기류를 수신하는 히터는 4와트로 가열된다. 분할형 기류에 의해, 1회의 퍼프의 길이 동안 1와트의 에너지가 절약될 수 있음을 알 수 있다.

도 5는 1회의 퍼프 동안 마우스피스의 유출부에서의 에어로졸 이송 기류의 온도에 대한 분할형 기류의 효과를 도시하고 있다. 이들 데이터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 기류가 마우스피스 내부의 에어로졸 이송 제2 기류와 합류하는, 마우스피스의 구현예를 가리킨다. 온도 곡선(61)은, 총 기류가 히터에 충돌하는 5와트로 전력을 공급 받는 히터에 대한 유출부 공기 온도를 나타내고 있다. 온도 곡선(71)은, 총 기류의 1/7만이 히터로 유도되는, 4와트로 전력을 공급 받는 히터에 대한 유출부 공기 온도를 나타내고 있다. 에어로졸 스트림과 합류하는 “신선한” 공기의 6/7 부피 때문에 마우스피스의 유출부에서의 에어로졸 이송 기류의 온도는 상당히 낮다. 통상적으로 에어로졸 이송 기류에 혼합되는 “신선한” 공기는 실온이다.

1회의 퍼프 동안 마우스피스의 유출부에서의 글리세롤 용액의 포화 압력에 대한 증기압의 비율(Pvapor/Psaturation)에 있어서도 상당한 차이가 보일 수도 있다. 이 비율이 도 6에 도시되어 있다. 곡선(72)은, 총 기류의 1/7이 히터로 유도되는 분할형 기류 시스템에서, 4와트로 전력을 공급 받는 히터에 대한 유출부에서의 압력 데이터를 가리킨다. 곡선(62)은, 총 기류가 히터에 충돌하는 5와트로 전력을 공급 받는 히터에 대한 유출부에서의 압력 데이터를 가리킨다. 상기 압력 비율은 냉각 효과 때문에 분할형 기류 구현예에 대해 더 높다. 이는, 더 작은 액적에 의한 에어로졸화를 선호하는, 글리세롤 용액의 최고 포화도가 더 높다는 것을 나타내고 있다. 시뮬레이션은 비분할형 또는 총 기류 구현예의 증기에 비해서 분할형 기류 구현예의 더 차가운 증기에 대하여 더 작은 액적 크기를 명확하게 예측하고 있다. 이들 시뮬레이션 데이터(67)가 마우스피스의 유출부에서의 1회의 퍼프에 대하여 도 7에 도시되어 있다. Y-축은 총 기류 시스템에 대한 액적 직경의 비율을 나타내고 있다. 그 비율은 에어로졸 발생 시스템의 1회의 퍼프 동안의 시간(초 단위)에 대한 d_split/d_ref=T*Ln(S) ref/T*Ln(S) 분할로서 계산되고 도시되어 있으며, 여기서 T는 켈빈도(degrees Kelvin)로 표현된 온도이고, S는 Pv 및 의 함수인 포화 비율이다.

도 8a는 제1 가열 요소(30)의 도면이다. 가열 요소는 304L 스테인리스 스틸로 형성된 메쉬(36)를 포함하고 있으며, 메쉬 크기는 약 400 Mesh US(약 400필라멘트/인치)이다. 필라멘트들의 직경은 약 16㎛이다. 메쉬는 갭(33)에 의해 서로 분리되고 두께가 약 30㎛인 구리 호일로 형성된 전기 접촉부들(32)에 연결된다. 전기 접촉부들(32)은 두께가 약 120㎛인 폴리이미드 기재(34) 상에 제공되어 있다. 메쉬를 형성하는 필라멘트들은 필라멘트들 사이의 간극들을 정의한다. 이 실시예에서의 간극들의 폭은 약 37㎛이지만, 더 크거나 작은 간극을 사용할 수도 있다. 이러한 대략적 치수의 메쉬를 사용함으로써, 에어로졸 형성 기재의 메니스커스가 간극에 형성될 수 있고, 가열 요소의 메쉬가 에어로졸 형성 기재를 모세관 작용에 의해 흡인할 수 있다. 메쉬의 개방 면적, 즉, 간극들의 면적 대 메쉬의 총 면적의 비는, 유리하게, 25%와 56% 사이이다. 히터 조립체의 총 저항은 약 1 옴이다. 메쉬는, 열의 대부분이 메쉬에 의해 생성되도록 이러한 저항의 대부분을 제공하고 있다. 이 실시예에서 메쉬는 전기 접촉부들(32)보다 100배 넘게 큰 전기 저항을 가지고 있다.

기재(34)는 전기 절연성을 가지고, 이 실시예에서, 두께가 약 120㎛인 폴리이미드 시트로부터 형성된다. 기재는 원형이며 직경이 8mm이다. 메쉬는 직사각형이며 측면 길이가 5mm 및 2mm이다. 이러한 치수들은, 종래의 궐련이나 엽궐련과 유사한 크기 및 형상을 갖는 완전한 시스템을 제조할 수 있게 한다. 효과적인 것으로 알려진 치수의 다른 실시예로는, 직경이 5mm이고 직사각형 메쉬가 1mm x 4mm인 원형 기재가 있다.

도 8b 및 도 8c는 다른 대안적인 가열 요소의 도면이다. 도 8b의 가열 요소에서, 필라멘트(37)는 기재(34)에 직접 접합되고, 이어서 접촉부들(32)은 필라멘트 위로 접합된다. 접촉부들(32)은, 전술한 바와 같이 절연 갭(33)에 의해 서로 분리되어 있으며, 두께가 약 30㎛인 구리 호일로부터 형성된 것이다. 기재 필라멘트와 접촉부의 동일한 배열을 도 8a에 도시한 바와 같은 메쉬형 히터에 사용할 수 있다. 접촉부들을 최외층으로서 구비하는 것은, 전력 공급부와의 신뢰성 있는 전기 접촉을 제공하는 데 유익할 수 있다.

도 8c의 가열 요소는 전기 접촉부들(39)과 일체로 형성되어 있는 복수의 히터 필라멘트(38)를 포함하고 있다. 필라멘트들과 전기 접촉부들 모두는 필라멘트들(38)을 정의하도록 에칭되는 스테인리스 스틸 호일로부터 형성된 것이다. 접촉부들(39)은 필라멘트들(38)에 의해 결합되는 경우를 제외하고는 갭(33)에 의해 분리되어 있다. 스테인리스 스틸 호일은 폴리이미드 기재(34) 상에 제공되어 있다. 또한, 필라멘트들(38)은 열의 대부분이 필라멘트들에 의해 생성되도록 이러한 저항의 대부분을 제공하고 있다. 이 실시예에서, 필라멘트들(38)은 전기 접촉부들(39)보다 100배 보다 큰 전기 저항을 가지고 있다.

도 8d 내지 도 8e는 2개의 접촉부들(35)에 그리고 그들 사이에 고정된 메쉬(36)를 갖는 여러 가열 요소를 보여주고 있다. 메쉬는 접촉부들(35)에 양측으로 고정되어 있다. 각 접촉부는 둥근 외측 둘레와 2개의 개구(351)를 갖는다. 가열 요소(30)는 예를 들어 나사 결합에 의해 이러한 개구들(351)에 의해 카트리지의 하우징 또는 지지 기재에 부착될 수도 있다.

모세관 물질(41)은 유리하게는 하우징(4) 내에 배향되어서 액체를 가열 요소(30)에 전달하게 된다. 카트리지가 조립되는 경우, 히터 필라멘트들(36, 37, 38)은 모세관 물질(41)과 접촉할 수도 있어서, 에어로졸 형성 기재가 메쉬 히터에 직접 전달될 수 있다. 도 9a는, 히터 필라멘트들(36) 사이의 액체 에어로졸 형성 기재의 메니스커스(meniscus, 46)를 도시하는, 가열 요소의 필라멘트들(36)의 상세도이다. 에어로졸 형성 기재가 각 필라멘트의 표면의 대부분과 접촉됨으로써 가열 요소에 의해 발생하는 열의 대부분이 에어로졸 형성 기재에 직접 전달한다는 점을 알 수 있다.

도 9b는 필라멘트들(36) 사이의 간극들 내로 연장되어 있는 모세관 물질(41)의 일례를 도시하는 도 9a와 유사한 상세도이다. 모세관 물질(41)은 바람직하게는 고온 저항성을 갖는 가열 요소와 접촉하거나 가열 요소의 옆에 배치된 모세관 물질일 수도 있다. 필라멘트들(36) 사이의 간극들 내로 연장되어 있는 섬유들의 스레드를 포함하고 있는 모세관 물질을 제공하여, 필라멘트로 액체를 이송하는 것을 보장할 수 있다는 것을 알 수 있다.

사용시 가열 요소는 저항 가열에 의해 동작한다. 전류는 필라멘트들(36, 37, 38)을 통해 흘러서 제어 전자기기(미도시함)의 제어에 의해, 원하는 온도 범위 내에서 필라멘트들을 가열하게 된다. 필라멘트들의 메쉬 또는 어레이는 전기 접촉부들(32, 35) 및 전기 접속부들(미도시함)보다 상당한 큰 전기 저항을 가지고 있어서 고온이 필라멘트들에 국한되게 된다. 시스템은 사용자 퍼프에 응답하여 가열 요소에 전류를 제공하여 열을 발생시키도록 구성되어 있을 수도 있고, 또는 장치가 “켜짐(on)” 상태에 있는 동안 열을 연속적으로 발생시키도록 구성되어 있을 수도 있다.

필라멘트들을 위한 서로 다른 물질들이 서로 다른 시스템들에 대하여 적합할 수도 있다. 예를 들어, 연속 가열 시스템에서는, 흑연 필라멘트들이 비교적 낮은 비저항을 가지고 저 전류 가열과 양립할 수 있으므로, 적합하다. 고 전류 펄스를 사용하여 짧은 버스트에서 열이 발생하는 퍼프 기동 시스템에서는, 큰 비열 용량을 갖는 스테인리스 스틸 필라멘트들이 더 적합할 수도 있다.

도 10에는, 제2 흐름 경로가 카트리지를 통해 유도된 기류를 포함하는 카트리지 시스템의 단면이 도시되어 있다. 유체 투과성 히터, 예를 들어 메쉬 히터(30)가 하우징(4)의 개방 상단을 덮도록 제공되어 있다. 하우징(4)의 최상부를 밀봉하도록, 밀봉층(48), 예를 들어, 고분자층이 하우징(4)의 상측 림과 히터(30) 사이에 제공되어 있다. 또한, 밀봉 디스크(47), 예를 들어, 고분자 디스크가 히터(30)의 최상부측에 제공되어 있다. 밀봉 디스크(47)에 의해, 히터를 통한 기류를 제어할 수 있고, 특히, 기류 제약 사항들을 제공할 수 있다. 또한, 밀봉 디스크는 히터(30)의 최하부측에 배치될 수 있다.

카트리지 하우징(4)은, 액체 저장소로서 기능하며 액체를 히터에서 증발시키도록 히터(30)를 향하게 하는 고 보유 물질 또는 고 분리 물질(HRM)(41) 등의 액체 함유 모세관 물질을 포함한다. 모세관 디스크(44), 예를 들어, 섬유 디스크는 HRM(41)과 히터(30) 사이에 배치된다. 모세관 디스크(44)의 물질은, 히터(30)에 가깝게 있기 때문에, HRM(41)보다 내열성이 나을 수 있다. 모세관 디스크는, 히터가 기동되면 증발할 액체를 확실히 제공하도록 HRM의 에어로졸 형성 액체와 함께 습윤 상태로 유지된다.

하우징(4)은 공기 투과성 최하부(45)를 구비한다. 공기 투과성 최하부는 기류 유입부(450)를 구비한다. 기류 유입부(450)는, 공기가 최하부(45)를 통해 하우징 내로 이러한 한 방향으로만 흐를 수 있게 한다. 어떠한 공기나 액체도 공기 투과성 최하부(45)를 통해 하우징을 남겨두지 않을 수 있다. 공기 투과성 최하부(45)는, 예를 들어, 반투과성 멤브레인을 기류 유입부(450)로서 포함할 수 있고, 후술하는 바와 같이 한 개 이상의 일방향 밸브를 포함하는 최하부 커버일 수 있다.

퍼프 동안 그러하듯이 낮은 가압이 히터의 측면에서 지배적인 경우, 공기는 기류 유입부(450)를 통해 카트리지 내로 흐를 수 있다. 기류(20)는 HRM(41)과 히터(30)를 통해 흐른다. 이어서, 에어로졸 함유 기류(20)는, 바람직하게 마우스피스의 중심에 배치된 채널에서 에어로졸 발생 장치의 하류 말단으로 흐른다.

하우징(4)의 측벽면들은, 또한, 측방향 기류를 하우징 내에 제공하기 위한 측방향 공기 투과성 부분들(46)을 구비할 수 있다. 측방향 공기 투과성 부분들(46)은, 공기 투과성 최하부(45)의 기류 유입부(450)로서 설계될 수 있다.

도 11에서, 카트리지 시스템의 구조와 기능은 도 10에 도시한 바와 같이 기본적으로 동일하다. 그러나, HRM(41)은 중심 개구부(412)를 구비한다. 하우징의 최하부(45)에 있는 기류 유입부(450)에 유입되는 공기는 중심 개구부(412)를 통과한다. 기류는 카트리지에서 HRM 옆을 지나간다. 선택적인 측방향 공기 투과성 부분(46)이 하우징(4)의 측벽면에 제공됨으로써, 측방향 기류가 HRM(41)을 통해 제공될 수 있다.

도 12에는, 도 11과 같은 카트리지 시스템의 분해도가 도시되어 있다. 링 형상의 관형 HRM(41)이 하우징(4)에 제공되어 있다. 하우징의 최하부(45)는, 디스크의 중심에 배치되고 HRM(41)의 중심 개구부(412)와 정렬된 일방향 밸브(49)를 포함하는 디스크이다. 이러한 일방향 밸브는, 예를 들어, 시판되고 있는 밸브, 예를 들어, 의료용 장치나 젖병에서 사용되는 것일 수 있다.

도 13은 카트리지 시스템의 다른 구현예의 단면도이다. 동일한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 요소들에 대하여 사용된다. 본 구현예에서, 하우징(4)은 에어로졸 형성 액체(411)로 채워진다. 하우징은, 금속, 플라스틱 물질, 예를 들어, 고분자 물질, 또는 유리로 제조될 수 있다. 밸브(49)는 하우징의 최하부(45)에 직접 성형될 수 있다. 최하부(45)는, 또한, 밸브와의 기밀 조립을 위해 공동을 구비할 수 있다. 바람직하게는 유연성 있는 물질로 제조되는 밸브 때문에, 최하부 물질과의 단단한 조립을 달성할 수 있다.

도 10 내지 도 13에 대하여 전술한 바와 같은 카트리지 시스템에서, 카트리지 하우징(4)은, 또한, 예를 들어, 도 1에서 설명한 바와 같은 카트리지 하우징에 더하여 별도의 카트리지 용기일 수 있다. 특히, 액체(411) 함유 카트리지는, 미리 제조된 카트리지를 수용하도록 에어로졸 발생 시스템에 제공된 카트리지 하우징 내에 삽입될 수 있는 미리 제조된 제품이다.

1: 마우스피스
4: 카트리지 하우징
5: 하우징
10: 제2 채널
11: 제1 채널
12: 공기 유출부
15: 세장형 본체
20: 제2 주위 공기
21: 제1 주위 공기
30: 히터
31: 중앙
32,35: 접촉부
33: 갭
34: 폴리이미드 기재
36,37,38: 히터 필라멘트
39: 접촉부
40: 에어로졸 형성 기재
41: 모세관 물질
42: 근위 말단
43: 원위 말단
44: 모세관 디스크
45: 최하부
46: 메니스커스
47: 밀봉 디스크
48: 밀봉층
49: 일방향 밸브
60,70,62,72: 곡선
61,71: 온도 곡선
67: 데이터
100: 제2 유입부
101: 제2 채널부
102: 내측으로 유도되는 부분
103: 중앙에 배열된 부분
104: 말단부
105: 길이방향 부분
110: 제1 유입부
111: 위치
351: 개구
411: 에어로졸 형성 액체
412: 중심 개구부
450: 기류 유입부

Claims (21)

1. 에어로졸을 발생시키기 위한 전기 가열식 흡연 시스템용의 분할형 기류 시스템으로, 상기 분할형 기류 시스템은 하류 말단을 가지며, 상기 기류 시스템은
   제1 흐름 경로를 정의하는 제1 채널;
   제2 흐름 경로를 정의하는 제2 채널을 포함하고;
   여기서 상기 제1 흐름 경로는 주위 공기를 상기 시스템의 외부로부터 상기 시스템의 하류 말단으로 유도하고;
   여기서 상기 제2 흐름 경로는, 상기 주위 공기를 상기 하류 말단으로 전달하기 전에, 주위 공기를 상기 시스템의 외부로부터 실질적으로 평평한 유체 투과성 가열 요소를 향해 유도하고,
   여기서 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 상기 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피를 정의하고, 상기 제1 채널은 상기 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피의 적어도 50%를 제공하는, 분할형 기류 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 가열 요소는 메쉬 가열 요소와 같은 복수의 전기 전도성 필라멘트를 포함하는 가열 요소인, 분할형 기류 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 채널은 상기 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피의 약 65%와 약 95% 사이, 바람직하게는 약 85%와 약 89% 사이를 제공하는, 분할형 기류 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 채널은 상기 제2 채널의 말단부로 수렴해서, 상기 제2 흐름 경로가 상기 가열 요소를 지난 주위 공기를 유도한 후에 상기 제1 흐름 경로가 상기 제2 흐름 경로와 합류하게 되는, 분할형 기류 시스템.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 별개의 채널을 형성해서, 상기 제1 흐름 경로 및 상기 제2 흐름 경로가 주위 공기를 상기 시스템의 외부로부터 서로 분리된 상기 시스템의 하류 말단으로 유도하는, 분할형 기류 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 채널의 적어도 일부분 및 상기 가열 요소는 서로 수직으로 배열되어서, 상기 제2 채널의 적어도 일부분이 주위 공기를 상기 가열 요소 상에 수직으로 충돌하도록 유도하는, 분할형 기류 시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소의 하류에 배열된 상기 제2 채널의 적어도 일부분은 상기 가열 요소의 원주에 배열되어 있는, 분할형 기류 시스템.
8. 에어로졸을 발생시키기 위한 전기 가열식 흡연 시스템에서 기류를 안내하기 위한 방법으로, 상기 방법은,
   - 주위 공기를 상기 시스템의 외부로부터의 제1 흐름 경로를 따라 상기 시스템의 하류 말단으로 유도하는 단계;
   - 상기 주위 공기를 제2 흐름 경로를 따라 상기 시스템의 하류 말단으로 전달하기 전에, 주위 공기를 상기 시스템의 외부로부터 실질적으로 평평한 유체 투과성 가열 요소를 향하여 유도하는 단계를 포함하고;
   여기서, 주위 공기의 총 부피는 상기 제1 흐름 경로를 따라 그리고 상기 제2 흐름 경로를 따라 상기 시스템을 통과하며, 상기 시스템을 통한 주위 공기의 총 부피의 적어도 50%는 상기 제1 흐름 경로를 따라 지나가는, 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 흐름 경로의 주위 공기 및 및 상기 제2 흐름 경로의 주위 공기가 상기 시스템의 하류 말단에 도달하기 전에 상기 제1 흐름 경로의 주위 공기 및 상기 제2 흐름 경로의 주위 공기를 합류시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 제1 흐름 경로를 상기 제2 흐름 경로와 분리된 상태로 유지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 흐름 경로 내의 주위 공기를 유도해서, 상기 제2 흐름 경로 내의 주위 공기가 상기 가열 요소 상으로 실질적으로 수직으로 충돌하도록 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 에어로졸 형성 기재를 제공하는 단계;
    상기 가열 요소를 가열해서, 상기 에어로졸 형성 기재로부터 액체를 증발시키고 에어로졸을 형성하는 단계;
    상기 에어로졸 함유 주위 공기를 상기 시스템의 하류 말단으로 전달하기 전에 상기 제2 흐름 경로에 의해 상기 가열 요소로 유도된 주위 공기가 상기 형성된 에어로졸을 연행하게 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템의 마우스피스 내부에 상기 제1 채널의 적어도 일부분 및 상기 제2 채널의 적어도 일부분을 제공하되, 상기 시스템의 하류 말단은 상기 마우스피스의 근위 말단인, 단계;
    상기 마우스피스의 근위 말단을 향하는 방향으로 상기 마우스피스의 길이를 따라 상기 제2 채널의 적어도 일부분 내에 주위 공기를 안내하는 단계;
    상기 제2 채널 내의 주위 공기의 방향 전도를 수행하는 단계; 및
    상기 가열 요소 상으로 상기 주위 공기를 충돌시키기 위해 상기 가열 요소의 방향으로 상기 주위 공기를 안내하는 단계를 더 포함하는, 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 주위 공기를 상기 마우스피스의 중앙축을 따라 상기 제2 채널의 적어도 일부분 내에 안내하는 단계, 및 상기 주위 공기를 상기 가열 요소 상으로 실질적으로 중앙에 충돌시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 분할형 기류 시스템을 포함하는 에어로졸을 발생시키기 위한 전기 가열식 흡연 시스템으로, 상기 흡연 시스템은
    액체 에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 하우징을 포함하되, 상기 하우징은 개방 말단을 가지고 있는, 저장부,
    상기 하우징의 개방 말단 위로 연장되어 있는 실질적으로 평평한 유체 투과성 가열 요소,
    상기 하우징에 인접하게 배열되어 있고, 개방 원위 말단을 포함하는 세장형 본체를 포함하되, 상기 개방 원위 말단은 상기 하우징을 향하고 있는, 마우스피스를 포함하고, 여기서
    상기 마우스피스는
    제1 채널로, 여기서 상기 제1 채널은 상기 세장형 본체의 측벽면에 배열된 제1 유입부 개구부 및 주위 공기를 상기 시스템의 외부로부터 상기 마우스피스를 통해 유출부 개구부로 유도하는 제1 흐름 경로를 정의하기 위해 상기 세장형 본체의 근위 말단에 배열된 유출부 개구부를 포함하는, 상기 제1 채널,
    상기 세장형 본체의 개방 원위 말단과 상기 세장형 본체의 근위 말단 사이로 연장되어 있는 제2 채널의 말단부를 더 포함하고,
    여기서 상기 제2 채널은 상기 흡연 시스템에 배열되어 있고, 제2 흐름 경로를 정의하고,
    여기서 상기 제2 흐름 경로는 상기 흡연 시스템으로 들어오는 주위 공기를 상기 가열 요소로 유도하고, 여기서 상기 주위 공기는, 상기 에어로졸 함유 주위 공기를 상기 마우스피스의 세장형 본체의 근위 말단으로 전달하기 전에, 상기 가열 요소를 가열하는 것을 통해 액체를 증발시켜서 발생된 에어로졸을 연행할 수 있고,
    여기서 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 상기 흡연 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피를 정의하고, 상기 제1 채널은 상기 흡연 시스템을 통과하는 주위 공기의 총 부피의 적어도 50%를 제공하는, 흡연 시스템.
16. 제15항에 있어서, 상기 제1 채널은 상기 세장형 본체의 상기 개방 원위 말단의 하류에서 상기 제2 채널의 말단부로 수렴하는, 흡연 시스템.
17. 제15항에 있어서, 상기 제2 채널은 상기 세장형 본체의 상기 근위 말단에 배열된 제2 유출부 개구부를 포함하고, 여기서 제2 유출부 개구부는 상기 제1 채널의 유출부 개구부와 분리되어 있는, 흡연 시스템.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 채널의 제2 유입부 개구부는 상기 세장형 본체의 측벽면에 배열되어 있는, 흡연 시스템.
19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 채널은 상기 에어로졸 함유 주위 공기를 이송하는 상기 가열 요소의 하류에 배열된 적어도 하나의 제2 채널부를 포함하고, 적어도 하나의 제2 채널부는 상기 하우징 또는 상기 마우스피스의 원주를 따라 길이 방향으로 배열되어 있는, 흡연 시스템.
20. 제19항에 있어서, 상기 제2 채널은 상기 세장형 본체의 원주를 따라 길이 방향으로 배열된 복수의 제2 채널 말단부를 포함하는, 흡연 시스템.
21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실질적으로 평평한 유체 투과성 가열 요소는 복수의 전기 전도성 필라멘트를 포함하는, 흡연 시스템.