KR20230159735A - 비연소형 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

비연소형 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템 Download PDF

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Abstract

다양한 실시 예들에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품은, 제 1 필터 세그먼트, 상기 제 1 필터 세그먼트의 하류에 배치되는 매질 세그먼트, 상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 공기흐름제어 세그먼트 및 상기 공기흐름제어 세그먼트의 하류에 배치되는 제 2 필터 세그먼트를 포함하고, 상기 매질 세그먼트는 길이방향의 중공을 가지고, 상기 공기흐름제어 세그먼트는 상기 매질 세그먼트의 중공과 연통하는 길이방향의 중공을 가질 수 있다.

Description

비연소형 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템{Non-combustible Smoking Article and Aerosol Generating System including the same}
아래의 다양한 실시 예들은 비연소형 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
비연소 방식의 궐련에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 공개특허공보 제10-2017-0132823호는 비연소형 향미 흡인기, 향끽미원 유닛 및 무화 유닛을 개시한다.
다양한 실시 예들에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸을 균일한 성분으로 이행시킬 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은 니코틴 이행 효율을 증가시킬 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은 미각을 통한 향미를 제공할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품은, 제 1 필터 세그먼트, 상기 제 1 필터 세그먼트의 하류에 배치되는 매질 세그먼트, 상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 공기흐름제어 세그먼트 및 상기 공기흐름제어 세그먼트의 하류에 배치되는 제 2 필터 세그먼트를 포함하고, 상기 매질 세그먼트는 길이방향의 중공을 가지고, 상기 공기흐름제어 세그먼트는 상기 매질 세그먼트의 중공과 연통하는 길이방향의 중공을 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 매질 세그먼트 및 상기 공기흐름제어 세그먼트는 튜브 형태를 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 매질 세그먼트의 중공 직경보다 상기 공기흐름제어 세그먼트의 중공 직경이 작을 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 매질 세그먼트는 중공을 가지는 원통형 셀룰로오스 아세테이트 토우 및 상기 셀룰로오스 아세테이트 토우에 삽입된 담배물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 매질 세그먼트는 슬러리화 된 각초 또는 판상엽이 원통 형태로 성형된 후 고체화 되어 분할 가공될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 매질 세그먼트는 염기성 pH 처리될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제 1 필터 세그먼트 또는 상기 제 2 필터 세그먼트 중 적어도 어느 하나는 가향 성분 또는 향캡슐을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템은 상술한 비연소형 에어로졸 발생물품, 상기 비연소형 에어로졸 발생물품이 삽입되고, 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생 장치를 포함하고, 상기 에어로졸 발생 장치는, 상기 비연소형 에어로졸 발생물품이 수용되는 세장형 공동을 포함하는 하우징, 에어로졸 형성제를 저장하는 카트리지 및 상기 에어로졸 형성제를 가열하여 에어로졸을 생성하는 카트리지 히터를 포함하는 증기화기를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 에어로졸 발생 장치는, 상기 세장형 공동 내에 수용되는 비연소형 에어로졸 발생물품을 가열하는 히터부, 상기 카트리지 히터 또는 상기 히터부에 전력을 공급하는 배터리 및 상기 배터리, 상기 히터부 또는 상기 증기화기를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품은, 무화 세그먼트, 상기 무화 세그먼트의 하류에 배치되는 매질 세그먼트, 상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 공기흐름제어 세그먼트 및 상기 공기흐름제어 세그먼트의 하류에 배치되는 필터 세그먼트를 포함하고, 상기 매질 세그먼트는 길이방향의 중공을 가지고, 상기 공기흐름제어 세그먼트는 상기 매질 세그먼트의 중공과 연통하는 길이방향의 중공을 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 매질 세그먼트의 중공 직경보다 상기 공기흐름제어 세그먼트의 중공 직경이 클 수 있다.
상기 무화 세그먼트에는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜 중 적어도 어느 하나의 성분을 포함하는 보습제가 충진될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 매질 세그먼트는 중공을 가지는 원통형 셀룰로오스 아세테이트 토우 및 상기 셀룰로오스 아세테이트 토우에 삽입된 담배물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 매질 세그먼트는 슬러리화 된 각초 또는 판상엽이 원통 형태로 성형된 후 고체화 되어 분할 가공될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템은, 상술한 비연소형 에어로졸 발생물품, 상기 비연소형 에어로졸 발생물품이 삽입되고, 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생 장치를 포함하고, 상기 에어로졸 발생 장치는, 상기 비연소형 에어로졸 발생물품이 수용되는 세장형 공동을 포함하는 하우징, 상기 세장형 공동 내에 수용되는 비연소형 에어로졸 발생물품을 가열하는 히터부, 히터부에 전력을 공급하는 배터리 및 상기 배터리 또는 상기 히터부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 에어로졸을 균일한 성분으로 이행시킬 수 있고, 니코틴 이행 효율도 증가시킬 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 에어로졸을 이행하는 공기 흐름을 제어하여 이행 효율을 증대시킬 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 풍부한 가향성분을 이용하여 에어로졸이 이행되는 동안 사용자에게 균일한 향미를 느낄 수 있게 한다.
다양한 실시 예들에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품을 나타낸다.
도 2 및 도 3은 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품의 구조를 나타낸다.
도 4는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템을 나타낸다.
도 5는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 블록도이다.
도 6 및 도 7은 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품의 내용성분 이행량을 나타낸 그래프이다.
도 8 및 도 9는 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품의 기류 흐름과 유속을 나타내고, 도 10은 비교예에 따른 에어로졸 발생물품의 기류 흐름과 유속을 나타낸다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 실시 예들에서의 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.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "적어도 어느 하나의"와 같은 표현이 배열된 구성요소들 앞에 있을 때, 배열된 각각의 구성이 아닌 전체 구성 요소들을 수식한다. 예를 들면, "a, b, 및 c 중 적어도 어느 하나"라는 표현은 a, b, c, 또는 a와 b, a와 c, b와 c, 또는 a와 b와 c를 포함하는 것으로 해석하여야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)을 나타낸다. 도 2는 매질 세그먼트(112)의 중공 직경보다 공기흐름제어 세그먼트(113)의 중공 직경이 작은 비연소형 에어로졸 발생물품(110)의 단면을 나타내고, 도 3은 매질 세그먼트(112)의 중공 직경보다 공기흐름제어 세그먼트(113)의 중공 직경이 큰 비연소형 에어로졸 발생물품(110)의 단면을 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)은 제 1 필터 세그먼트(111), 상기 제 1 필터 세그먼트(111)의 하류에 배치되는 매질 세그먼트(112), 상기 매질 세그먼트(112)의 하류에 배치되는 공기흐름제어 세그먼트(113) 및 상기 공기흐름제어 세그먼트(113)의 하류에 배치되는 제 2 필터 세그먼트(114)를 포함할 수 있다. 상기 매질 세그먼트(112)는 길이방향의 중공을 가지고, 상기 공기흐름제어 세그먼트(113)는 상기 매질 세그먼트(112)의 중공과 연통하는 길이방향의 중공을 가질 수 있다. 여기서, 길이방향은 제 1 필터 세그먼트(111)로부터 매질 세그먼트(112), 공기흐름제어 세그먼트(113)를 거쳐 제 2 필터 세그먼트(114)로 이어지는 에어로졸의 흐름 방향과 평행한 방향으로 규정될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 필터 세그먼트(111)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 또한, 제 1 필터 세그먼트(111)는 종이 필터 및 다공성 성형물 등으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 필터 세그먼트(111)의 길이는 4 ~ 15mm가 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제 1 필터 세그먼트(111)는 유색 처리될 수 있거나, 가향 처리될 수 있다.
일 실시 예에서, 매질 세그먼트(112)는 중공의 튜브 형태를 가질 수 있고, 매질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 매질 세그먼트(112)의 길이는 6mm 내지 18mm의 범위 내에서 적절한 길이가 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 매질 세그먼트(112)는 중공을 가지는 원통형 셀룰로오스 아세테이트 토우 및 상기 셀룰로오스 아세테이트 토우에 삽입된 담배물질을 포함할 수 있다. 상기 담배물질은 상기 셀룰로오스 아세테이트 토우가 중공을 가지는 원통형으로 만들어질 때 과립형 담배(담배 과립) 또는 각초 등의 형태로 상기 원통형 셀룰로오스 아세테이트 토우 내에 삽입될 수 있다. 이 때, 상기 원통형 셀룰로오스 아세테이트 토우의 내측(예: 원통형 셀룰로오스 아세테이트 토우의 중공 부분을 이루는 내면)으로 상기 과립형 담배 또는 각초와 같은 담배물질이 노출될 수 있으며, 이를 통해 에어로졸이 상기 중공을 통과할 때 상기 담배물질로부터 니코틴의 이행이 용이하게 이루어질 수 있다.
다른 예에서, 매질 세그먼트(112)는 슬러리화된 각초 또는 판상엽이 원통 형태로 성형된 후 고체화되어 분할 절단되도록 가공될 수 있다.
예를 들어, 상기 담배물질은 판상엽, 과립형 담배(담배 과립), 재구성 담배, 슬러리 담배, 각초 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다. 또는, 매질 세그먼트(112)는 상기 담배물질 대신에 매질로서 기능성 물질(예를 들어, 타우린, 카페인, 홍삼성분, 약재 등)을 포함할 수 있다.
또한, 매질 세그먼트(112)는 글리세린 등과 같은 에어로졸 발생 물질을 포함할 수 있다. 또한, 매질 세그먼트(112)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 매질 세그먼트(112)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 매질 세그먼트(112)에 분사됨으로써 첨가될 수 있다.
일 실시 예에서, 매질 세그먼트(112) 내에는 pH 처리된 매질 기재가 포함될 수 있다. 예를 들어, 매질 기재는　pH　조절제에 의해 염기성을 갖도록 pH 처리될 수 있으며, pH　조절제는 염기성이며, 예를 들어, 탄산칼륨(K2CO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 산화칼슘(CaO) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다. 다만,　pH　조절제에 포함되는 물질은 상술한 예들로 제한되지 않으며, 흡연 중에 부정적인 냄새가 적게 발생하는 물질이 사용될 수 있다. 염기성　pH　조절제는 매질 세그먼트(112)에 포함된 매질 기재의 pH를 증가시킬 수 있다. 염기성　pH　조절제에 의해 처리되지 않은 매질 기재와 비교하여, 염기성　pH　처리된 매질 기재는 가열 시 니코틴의 방출량을 증가시킨다. 즉, 염기성　pH 처리된 매질 기재의 경우, 매질 세그먼트(112)가 낮은 온도에서 가열되더라도 충분한 니코틴 수율을 달성할 수 있다.
일 실시 예에서, 공기흐름제어 세그먼트(113)는 매질 세그먼트(112)를 통과한 기류의 유속을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 공기흐름제어 세그먼트(113)는 셀룰로오스 아세테이트로 제작되며, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조물일 수 있다. 예를 들어, 공기흐름제어 세그먼트(113)는 셀룰로오스 아세테이트 토우에 가소제(예를 들어, 트리아세틴)를 가하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 공기흐름제어 세그먼트(113)는 종이로 제작되며, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조물일 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 필터 세그먼트(114)는 적어도 하나의 향 캡슐을 포함하는 필터로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 필터 세그먼트(114)는 적어도 하나의 향 캡슐이 삽입된 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 또한, 제 2 필터 세그먼트(114)는 가향 물질이 혼합된 필터로 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 비가열식 에어로졸 발생물품(110)은 적어도 하나의 래퍼(115)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(115)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 래퍼(115)는 열 전도성이 높은 재질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 1 래퍼(1151)에 의하여 제1 필터 세그먼트(111)가 포장되고, 제 2 래퍼(1152)에 의하여 매질 세그먼트(112)가 포장되고, 제 3 래퍼(1153)에 의하여 공기흐름제어 세그먼트(113)가 포장되고, 제 4 래퍼(1154)에 의하여 제 2 필터 세그먼트(114)가 포장될 수 있다. 그리고, 제 5 래퍼(1155)에 의하여 비가열식 에어로졸 발생물품(110) 전체가 재포장될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 래퍼(1151)는 알루미늄 성분을 포함할 수 있다. 제 1 래퍼(1151)는 일반적인 필터 권지에 알루미늄 호일과 같은 금속 호일이 결합된 것일 수 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼(1151)의 전체 두께는 40um~80um의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제1 래퍼(1151)의 금속 호일의 두께는 6um~20um의 범위 내에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 래퍼(1152) 및 제 3 래퍼(1153)는 다공질 권지로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제 2 래퍼(1152)의 다공도는 35000CU일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제 2 래퍼(1152)의 두께는 70um~80um의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제 2 래퍼(1152)의 평량은 20g/m2~25g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다.
예를 들어, 제 2 래퍼(1152)는 알루미늄 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 래퍼(1152)는 일반적인 필터 권지에 알루미늄 호일과 같은 금속 호일이 결합된 것일 수 있다. 또한, 제 2 래퍼(1152)는 멸균지(MFW)로 제작될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 3 래퍼(1153)의 다공도는 35000CU일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제 3 래퍼(1153)의 두께는 70um~80um의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제 3 래퍼(1153)의 평량은 20g/m2~25g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 4 래퍼(1154)는 PLA 합지로 제작될 수 있다. 여기에서, PLA 합지는 종이 층, PLA 층 및 종이 층을 포함하는 3겹의 종이를 의미한다. 예를 들어, 제 4 래퍼(1154)의 두께는 100um~120um의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제 4 래퍼(1154)의 평량은 80g/m2~100g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 5 래퍼(1155)는 멸균지(MFW)로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제 5 래퍼(1155)의 평량은 57g/m2~63g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제 5 래퍼(1155)의 두께는 64um~70um의 범위 내에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치(예: 도 3의 에어로졸 발생장치(200))에 삽입된 비연소형 에어로졸 발생물품(110)으로 에어로졸이 제 1 필터 세그먼트(111)를 통해 매질 세그먼트(112)로 이행되면, 상기 에어로졸은 매질 세그먼트(112)의 중공으로 원활하게 통과할 수 있다. 이때, 에어로졸은 매질 세그먼트(112) 내의 매질로부터의 내용성분들(예: 니코틴)을 함께 이행하여 사용자에게 흡입될 수 있으며, 매질 세그먼트(112)의 중공 구조로 인해서 균일한 내용성분이 사용자에게 흡입될 수 있다.
도 2를 참고하여, 일 실시 예에서, 매질 세그먼트(112)의 중공의 직경(d1)보다 공기흐름제어 세그먼트(113)의 중공의 직경(d2)이 작을 수 있다. 에어로졸 발생 장치로(예: 도 3의 에어로졸 발생 장치(200))부터 생성된 에어로졸이 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)을 통과하므로 공기흐름제어 세그먼트(113)를 통과하는 에어로졸의 온도는 상대적으로 높지 않을 수 있다. 공기흐름제어 세그먼트(113)의 중공의 직경(d2)이 작으므로, 공기흐름제어 세그먼트(113)에서의 에어로졸의 유속은 매질 세그먼트(112)에서의 에어로졸의 유속보다 빨라질 수 있다. 매질 세그먼트(112)를 통과하는 에어로졸의 유속보다 공기흐름제어 세그먼트(113)를 통과하는 에어로졸의 유속이 더 빨라지고, 유속이 빨라진 에어로졸은 상대적으로 빠른 속도로 제 2 필터 세그먼트(114)를 통과할 수 있다. 또한, 공기흐름제어 세그먼트(113)의 작은 중공 직경(d2)으로 인해서 제 2 필터 세그먼트(114)의 상류 측에 접하는 에어로졸의 면적은 크지 않을 수 있다. 제 2 필터 세그먼트(114)를 통과하는 에어로졸이 상대적으로 좁은 면적을 빠르게 통과함으로 인해, 내용성분(예: 니코틴)은 보다 원활히 사용자에게 이행될 수 있다.
도 3을 참조하여, 다른 예에서, 매질 세그먼트(112)의 중공의 직경(d1)보다 공기흐름제어 세그먼트(113)의 중공의 직경(d2)이 클 수 있다. 이 경우, 제 1 필터 세그먼트(111)는 에어로졸 발생 물질을 포함하는 무화 세그먼트로 구성될 수 있다. 상기 무화 세그먼트에 충진된 보습제는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 무화 세그먼트는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 상기 무화 세그먼트는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액을 함유할 수 있다. 상기 무화 세그먼트로 인하여, 에어로졸 발생 장치에 별도의 증기화기가 구비되지 않고도 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 이 경우에는 에어로졸 발생 장치(예: 도 3의 에어로졸 발생 장치(200))에서 증기화기(예: 도 3의 증기화기(230))는 생략될 수 있고, 히터(예: 도 3의 히터(250))가 상기 무화 세그먼트를 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 상기 무화 세그먼트에서 생성된 에어로졸은 상대적으로 높은 온도를 가질 수 있지만, 매질 세그먼트(112)를 통과하는 에어로졸의 유속보다 공기흐름제어 세그먼트(113)를 통과하는 에어로졸의 유속이 더 느려지게 되고, 이렇게 유속이 느려진 에어로졸은 상대적으로 오랜 시간 동안 공기흐름제어 세그먼트(113)에 머물면서 냉각이 이루어질 수 있다. 따라서, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템(10)을 나타낸다.
도 4(a) 및 도 4(b)를 참고하여, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템(10)은 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110) 및 상기 비연소형 에어로졸 발생물품(110)의 적어도 일부가 삽입될 수 있고 상기 비연소형 에어로졸 발생물품(110)으로 에어로졸을 전달할 수 있는 에어로졸 발생 장치(200)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치(200)는 하우징(210), 상기 하우징(210) 내에 배치되고 전력을 공급할 수 있는 배터리(220), 상기 배터리(230)로부터 전력을 공급받고 액상 저장 카트리지 및 액상을 에어로졸화 시키는 에어로졸화 요소를 포함하는 증기화기(230), 상기 배터리(220) 또는 상기 증기화기(230)를 제어하는 제어부(240), 및 상기 증기화기(230)와 연통되고 상기 비연소형 에어로졸 발생물품(110)의 적어도 일부가 삽입될 수 있는 에어로졸 발생물품 삽입부(예: 세장형 공동)를 포함할 수 있다.
도 4(a)에는 배터리(220), 제어부(240), 증기화기(230) 및 에어로졸 발생물품 삽입부가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 도 3(b)에서는 증기화기(230)와 에어로졸 발생물품 삽입부가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다는 점에서 도 4(a)와는 차이가 있다. 그러나, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(200)의 내부 배치 구조는 도 4(a), 4(b)에 한정되는 것은 아니고, 에어로졸 발생 장치(200)의 설계에 따라, 배터리(220), 증기화기(230), 제어부(240) 및 에어로졸 발생물품 삽입부의 배치가 변경될 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(220)는 에어로졸 발생 장치(200)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(220)는 증기화기(230)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(240)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(220)는 에어로졸 발생 장치(200)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(240)는 에어로졸 발생 장치(200)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(240)는 배터리(220), 증기화기(230)뿐 만 아니라 에어로졸 발생 장치(200)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(240)는 에어로졸 발생 장치(200)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(200)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다. 제어부(200)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다.
일 실시 예에서, 증기화기(230)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(230)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 발생 장치(200)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(230)에 의하여 생성된 에어로졸이 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(230)는 액상 저장 카트리지 및 상기 액상을 에어로졸화 시키는 에어로졸화 요소(예: 액상 전달 수단 및 가열 요소, 또는 초음파 요소)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액상 저장 카트리지, 액상 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 발생 장치(200)에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 증기화기(230)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
액상 저장 카트리지는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
에어로졸화 요소가 액상 전달 수단과 가열 요소(예: 카트리지 히터)로 구성될 경우, 액상 전달 수단은 액상 저장 카트리지의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액상 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 가열 요소는 액상 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, 액상 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액상 조성물에 열을 전달하여, 액상 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
또는, 에어로졸화 요소는 가열 요소 대신 진동자(예: 초음파 소자)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 진동자에 전압(예: 교류 전압)이 인가됨에 따라, 진동자로부터 열 및/또는 초음파 진동이 발생할 수 있으며, 진동자로부터 발생된 열 및/또는 초음파 진동은 에어로졸을 생성할 수 있다. 예를 들면, 진동자로부터 발생된 열과 진동에 의해 액상 조성물의 점도가 낮아지고 미세 입자화됨으로써 에어로졸이 생성될 수 있다. 이와 같은 초음파 방식의 에어로졸화는 가열 방식에 비해서 전력 사용량을 줄일 수 있는 이점이 있으며, 이를 통해 배터리와 기기의 소형화가 달성될 수 있다.
한편, 에어로졸 발생 장치(200)는 배터리(220), 제어부(240) 및 증기화기(230) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(200)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(200)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(200)는 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
일 실시 예에서, 히터(250)는 배터리(220)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 비연소형 에어로졸 발생 물품(110)이 에어로졸 발생 장치(220)에 삽입되면, 히터(250)는 비연소형 에어로졸 발생 물품(110)의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(250)는 비연소형 에어로졸 발생 물품(110) 내의 에어로졸 발생 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(250)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(250)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(250)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(250)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 발생 장치(200)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(250)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(250)에는 비연소형 에어로졸 발생물품(110)을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 비연소형 에어로졸 발생물품(110)은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(200)에는 히터(250)가 복수 개 배치될 수도 있다.
일 실시 예에서, 히터(250)는 에어로졸 발생 물품 삽입부(예: 세장형 공동)의 외부 표면을 둘러싸고 배치됨으로써 에어로졸 발생 물품 삽입부에 수용되는 비연소형 에어로졸 발생물품(110)을 가열할 수 있다. 일 실시 예에 따른 히터(250)는 에어로졸 발생물품 삽입부의 외부 표면의 적어도 일부를 둘러싸고 배치될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(200)의 블록도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 에어로졸 발생 장치(200)는 배터리(220), 제어부(240), 히터(250), 센싱부(260), 출력부(270), 통신부(280), 사용자 입력부(291) 및 메모리(292)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 발생 장치(200)의 내부 구조는 도 5에 도시된 것에 제한되지 않는다. 즉, 에어로졸 발생 장치(200)의 설계에 따라, 도 5에 도시된 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
센싱부(260)는 에어로졸 발생 장치(200)의 상태 또는 에어로졸 발생 장치(200) 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 제어부(240)에 전달할 수 있다. 제어부(240)는 상기 감지된 정보에 기초하여, 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)의 삽입 여부 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 발생 장치(200)를 제어할 수 있다. 센싱부(260)는 온도 센서(261), 삽입 감지 센서(262) 또는 퍼프 센서(263)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
출력부(270)는 에어로졸 발생 장치(200)의 상태에 대한 정보를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(270)는 디스플레이부(271), 햅틱부(272) 및 음향 출력부(273) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
사용자 입력부(291)는 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나, 사용자에게 정보를 출력할 수 있다. 예를 들면, 사용자 입력부(291)는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 조그 휠, 조그 스위치 등이 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도 4에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 발생 장치(200)는 USB(universal serial bus) 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스(connection interface)를 더 포함하고, USB 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스를 통해 다른 외부 장치와 연결하여 정보를 송수신하거나, 배터리(220)를 충전할 수 있다.
메모리(292)는 에어로졸 발생 장치(200) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 제어부(240)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(292)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들면 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, random access memory) SRAM(static random access memory), 롬(ROM, read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 메모리(292)는 에어로졸 발생 장치(200)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로 파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등을 저장할 수 있다.
통신부(280)는 다른 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 통신부(280)는 근거리 통신부(291) 및 무선 통신부(292)를 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)의 흡연 중에 내용성분들(예: 니코틴)의 이행 결과를 나타내는 그래프이다. 여기서, 비교예는 매질 세그먼트가 캐비티(cavity)를 포함하고 상기 캐비티에 매질이 충진된 경우이고, 가로축은 퍼프 수를 나타내며 세로축은 이행된 니코틴의 양(mg)을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 비교예에 따르면 퍼프 수가 증가함에 따라 이행되는 니코틴의 양은 지속적으로 감소함을 알 수 있다. 이에 반해, 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)에 의하면, 퍼프 수가 증가하더라도 이행되는 니코틴의 양의 변화가 비교예에 비해서 상대적으로 크지 않음을 알 수 있다. 이는 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)이 흡연 시간 동안 균일한 내용성분(예: 니코틴)의 이행을 가능하게 함을 나타낸다.
도 7은 일 실시 예에 다른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)의 흡연 중 내용성분들(예: 프로필렌 글리콜(PG) 또는 글리세린(Gly))의 이행 결과를 나타내는 그래프이다. 여기서, 비교예는 매질 세그먼트가 캐비티(cavity)를 포함하고 상기 캐비티에 매질이 충진된 경우이고, 가로축은 퍼프 수를 나타내며 세로축은 이행된 프로필렌 글리콜(PG) 또는 글리세린(Gly)의 양(mg)을 나타낸다. 비교예와 비교하여 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)에서의 에어로졸 발생량(무화량)은 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 이를 통해, 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)은 충분한 무화량을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
표 1은 도 2의 실시예 1(실시예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품), 실시예 2(도 3의 실시예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품) 및 비교예(매질 세그먼트가 캐비티를 포함하고 캐비티에 매질이 충진)에서의 에어로졸의 유속과 흡인저항을 나타낸다.
구분 실시예1 (도 2) 실시예2 (도 3) 비교예
매질 세그먼트 내경 4.0 mm Cavity 충진
공기흐름제어 세그먼트 내경 3.0 mm 내경 5.0 mm 내경 5.0 mm
공기흐름제어 세그먼트 평균 유속 (m/s) 4.3 2.2 1.4
흡인저항 (mmH2O) 45.6 44.6 52.3
표 1을 참조하여, 실시예 1에서의 공기흐름제어 세그먼트에서의 평균 유속이 가장 빠른 것을 알 수 있고, 실시예 2에서는 실시예1에 비해서는 유속이 느려짐을 알 수 있다. 또한, 실시예 1, 2는 어느 경우라도 비교예에 비해서 낮은 흡인저항을 나타낸다.
도 8(a)는 실시예 1의 기류 흐름도를 나타내고, 도 8(b)는 실시예 1의 유속을 나타내는 시뮬레이션 데이터이다. 도 8(a), (b)을 참조하면, 실시예 1의 공기흐름제어 세그먼트의 중공 직경(내경 3.0mm)이 매질 세그먼트의 중공 직경(내경 4.0mm)보다 작으므로 빠른 유속(4.3m/s)이 발생함을 알 수 있다.
도 9(a)는 실시예 2의 기류 흐름도를 나타내고, 도 9(b)는 실시예 2의 유속을 나타내는 시뮬레이션 데이터이다. 도 9(a), (b)를 참조하면, 실시예 2의 공기흐름제어 세그먼트의 중공 직경(내경 5.0mm)이 매질 세그먼트의 중공 직경(내경 4,0mm)보다 크므로 실시예 1에 비해서 느린 유속(2.2m/s)이 발생함을 알 수 있다.
도 10(a)는 비교예의 기류 흐름도를 나타내고, 도 10(b)는 비교예의 유속을 나타내는 시뮬레이션 데이터이다. 도 10(a), (b)를 참조하면, 비교예에서는 실시예 1 및 실시예 2에 비해서 상대적으로 느린 유속이 발생함을 알 수 있다.
표 1 및 도 8 내지 도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)에 의하면, 사용자의 흡연이 지속되는 동안 균일한 에어로졸 또는 내용성분의 이행이 가능하다. 또한, 비교예에 비해서 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)은 낮은 흡인저항을 가지므로, 흡연 시에 내용성분의 손실량이 줄어들 수 있다.
일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)의 종류에 따라서 공기흐름제어 세그먼트를 통하는 기류의 유속 또는 통과시간을 조절하여 흡입 중 전달되는 에어로졸 또는 내용성분의 양을 균일하게 조절할 수 있다.
또한, 비연소형 에어로졸 발생물품(110)은 향미성분이 포함되는 부분을 전단부 뿐만 아니라 말단부까지 포함함으로써, 사용자는 흡입이 지속되는 동안에는 더욱 풍부한 향미성분을 균일하게 느낄 수 있다.
상술한 실시 예들에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이며, 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위에 있는 모든 차이점은 청구범위에 의해 정해지는 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 비연소형 에어로졸 발생물품에 있어서,
    제 1 필터 세그먼트;
    상기 제 1 필터 세그먼트의 하류에 배치되는 매질 세그먼트;
    상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 공기흐름제어 세그먼트; 및
    상기 공기흐름제어 세그먼트의 하류에 배치되는 제 2 필터 세그먼트;
    를 포함하고,
    상기 매질 세그먼트는 길이방향의 중공을 가지고, 상기 공기흐름제어 세그먼트는 상기 매질 세그먼트의 중공과 연통하는 길이방향의 중공을 가지는,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 매질 세그먼트 및 상기 공기흐름제어 세그먼트는 튜브 형태를 가지는,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 매질 세그먼트의 중공 직경보다 상기 공기흐름제어 세그먼트의 중공 직경이 작은,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 매질 세그먼트는 중공을 가지는 원통형 셀룰로오스 아세테이트 토우 및 상기 셀룰로오스 아세테이트 토우에 삽입된 담배물질을 포함하는,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 매질 세그먼트는 슬러리화 된 각초 또는 판상엽이 원통 형태로 성형된 후 고체화 되어 분할 가공된,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 매질 세그먼트는 염기성 pH 처리되는,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 필터 세그먼트 또는 상기 제 2 필터 세그먼트 중 적어도 어느 하나는 가향 성분 또는 향캡슐을 포함하는,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  8. 에어로졸 발생 시스템에 있어서,
    제 1 항에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품;
    상기 비연소형 에어로졸 발생물품이 삽입되고, 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생 장치;
    를 포함하고,
    상기 에어로졸 발생 장치는,
    상기 비연소형 에어로졸 발생물품이 수용되는 세장형 공동을 포함하는 하우징;
    에어로졸 형성제를 저장하는 카트리지 및 상기 에어로졸 형성제를 가열하여 에어로졸을 생성하는 카트리지 히터를 포함하는 증기화기;
    를 포함하는,
    에어로졸 발생 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 세장형 공동 내에 수용되는 비연소형 에어로졸 발생물품을 가열하는 히터부;
    상기 카트리지 히터 또는 상기 히터부에 전력을 공급하는 배터리; 및
    상기 배터리, 상기 히터부 또는 상기 증기화기를 제어하는 제어부;
    를 더 포함하는,
    에어로졸 발생 시스템.
  10. 비연소형 에어로졸 발생물품에 있어서,
    무화 세그먼트;
    상기 무화 세그먼트의 하류에 배치되는 매질 세그먼트;
    상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 공기흐름제어 세그먼트; 및
    상기 공기흐름제어 세그먼트의 하류에 배치되는 제 2 필터 세그먼트;
    를 포함하고,
    상기 매질 세그먼트는 길이방향의 중공을 가지고, 상기 공기흐름제어 세그먼트는 상기 매질 세그먼트의 중공과 연통하는 길이방향의 중공을 가지는,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 매질 세그먼트의 중공 직경보다 상기 공기흐름제어 세그먼트의 중공 직경이 큰,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 무화 세그먼트에는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜 중 적어도 어느 하나의 성분을 포함하는 보습제가 충진된,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 매질 세그먼트는 중공을 가지는 원통형 셀룰로오스 아세테이트 토우 및 상기 셀룰로오스 아세테이트 토우에 삽입된 담배물질을 포함하는,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 매질 세그먼트는 슬러리화 된 각초 또는 판상엽이 원통 형태로 성형된 후 고체화 되어 분할 가공된,
    비연소형 에어로졸 발생물품.
  15. 에어로졸 발생 시스템에 있어서,
    제 10 항에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품;
    상기 비연소형 에어로졸 발생물품이 삽입되고, 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생 장치;
    를 포함하고,
    상기 에어로졸 발생 장치는,
    상기 비연소형 에어로졸 발생물품이 수용되는 세장형 공동을 포함하는 하우징;
    상기 세장형 공동 내에 수용되는 비연소형 에어로졸 발생물품을 가열하는 히터부;
    히터부에 전력을 공급하는 배터리; 및
    상기 배터리 또는 상기 히터부를 제어하는 제어부;
    를 포함하는,
    에어로졸 발생 시스템.
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