WO2020153830A1 - 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

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WO2020153830A1
WO2020153830A1 PCT/KR2020/001280 KR2020001280W WO2020153830A1 WO 2020153830 A1 WO2020153830 A1 WO 2020153830A1 KR 2020001280 W KR2020001280 W KR 2020001280W WO 2020153830 A1 WO2020153830 A1 WO 2020153830A1
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aerosol
gel
liquid
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cartridge
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PCT/KR2020/001280
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정승규
원혁
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주식회사 이엠텍
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    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
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    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
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Definitions

  • the present invention relates to an aerosol-generating system comprising an aerosol-generating device and an electrically heated smoking article inserted into the aerosol-generating device to generate an aerosol.
  • An object of the present invention is to provide a liquid cartridge that can be inserted into an electrically heated smoking article that can solve the problems of the prior art, and an electrically heated smoking article comprising the same.
  • the present invention is an aerosol-generating system, a filter, a cartridge and a filter comprising a hygroscopic body containing a liquid and/or gel-like aerosol-generating substrate (hereinafter also referred to as a liquid hygroscopic body, a gel hygroscopic body, an aerosol-generating substrate hygroscopic body) And an electrically heated smoking article comprising a wrapping paper wrapping the cartridge; And an aerosol-generating device for heating the electrically heated smoking article.
  • a liquid hygroscopic body a gel hygroscopic body, an aerosol-generating substrate hygroscopic body
  • an electrically heated smoking article comprising a wrapping paper wrapping the cartridge
  • an aerosol-generating device for heating the electrically heated smoking article.
  • the user prior art in inhaling the aerosol derived from the liquid and the aerosol derived from the tobacco substrate together Will solve the problem.
  • FIG. 1 conceptually shows a partially exploded perspective view and a cross-sectional view of an electrically heated smoking article according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 conceptually shows the components of the smoking article according to FIG. 1 and the configuration of the wrapping paper surrounding it.
  • FIG. 3 is a conceptual view showing a process in which a hygroscopic rod is manufactured to obtain the hygroscopic body shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 conceptually shows a cutting process of cutting an aerosol-generating substrate cartridge to produce an aerosol-generating substrate cartridge according to the present invention from the absorbent rod shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 schematically shows a cross-section of an electrically heated smoking article applied to an aerosol-generating device having a pipe-shaped resistive heating heater according to the first embodiment.
  • FIG. 6 schematically shows a cross-sectional view of an electrically heated smoking article applied to an aerosol-generating device having a heat pipe of susceptor material that generates heat by induction heating according to the second embodiment.
  • the present invention is an aerosol-generating system, a filter, a cartridge and a filter comprising a hygroscopic body containing a liquid and/or gel-like aerosol-generating substrate (hereinafter also referred to as a liquid hygroscopic body, a gel hygroscopic body, an aerosol-generating substrate hygroscopic body) and An electrically heated smoking article having a wrapping paper wrapping the cartridge; And an aerosol-generating device for heating the electrically heated smoking article.
  • a liquid and/or gel-like aerosol-generating substrate hereinafter also referred to as a liquid hygroscopic body, a gel hygroscopic body, an aerosol-generating substrate hygroscopic body
  • An electrically heated smoking article having a wrapping paper wrapping the cartridge
  • an aerosol-generating device for heating the electrically heated smoking article.
  • the hygroscopic body preferably has a moisture absorption rate sufficient to absorb and maintain the liquid aerosol-generating substrate of 70 to 120 mg in the cartridge.
  • the liquid aerosol-generating substrate includes glycerin VG, and optionally includes glycerin PG, water, and a flavoring agent, but the liquid composition is, by weight, 70 to 100% of glycerin VG, 0 to 20% of glycerin PG , 0 to 10% of water, and may further include a flavoring agent added to 10% or less based on the total weight of the liquid composition thus obtained.
  • the gel-like aerosol-generating substrate exists as a gel, semi-solid, or solid phase in a first temperature range that includes room temperature and changes to a liquid phase in a second temperature range that includes 70°C, and a temperature range of 150 to 400°C. It can include glycerin and gelatin, which vaporize with aerosol.
  • the gel-like aerosol-generating substrate may additionally include one or more of water, agar, thickener, starch powder, celluloses, carboxymethyl ethers, natural food flavorings, or fruit extracts.
  • the content of glycerin in the gel-like aerosol-generating substrate is preferably 50% by weight or more.
  • the gel aerosol-generating substrate by weight, comprises a liquid composition consisting of 80 to 100% glycerin VG, 0 to 20% glycerin PG, but 60 to 80% liquid composition and 20 to 40% water
  • the mixture in a volume ratio contains 1 to 6 g of gelatin, compared to 100 ml of the mixture, and may optionally include a flavoring agent added to 10% or less based on the total weight of the liquid composition.
  • liquid composition may be included in the gel absorbent in an amount of 70 to 120 mg.
  • the gel-like aerosol-generating substrate is introduced into the gel hygroscopic body in a liquid state in the second temperature range, and may exist as a gel, semi-solid, or solid phase in the first temperature range.
  • the hygroscopic body is made of a cylinder shape by rolling or rolling a band of 2 to 3 mm thick made of a melamine-based foamed resin, or made by processing a melamine-based foamed resin in a cylinder shape, and optionally has a weight per unit volume of 0.01 to It is good to be 0.013 mg/mm 3 .
  • the hygroscopic body is made by pulping or folding or rolling a pulp or a fabric containing the pulp to form a cylinder or a cylinder shape, and optionally, the weight per unit volume is 0.25 to 0.4 mg/mm 3 .
  • the absorbent body is made of a woven or non-woven fabric of cotton by rolling or rolling to form a cylinder or processed into a cylinder shape, and optionally has a weight per unit volume of 0.2 to 0.35 mg/mm 3 .
  • the hygroscopic material is made by bending or rolling a woven or non-woven fabric of bamboo fiber into a cylinder shape or processing in a cylinder shape, and optionally, the weight per unit volume is 0.15 to 0.25 mg/mm 3 .
  • the aerosol-generating substrate is preferably absorbed by the liquid absorbent in an amount of 0.13 to 0.32 mg/mm 3 per unit volume of the absorbent.
  • the wrapping paper is formed by attaching the aluminum foil to the paper, and the aluminum foil can be wrapped in a cylinder shape to contact the absorbent body.
  • a tube body may be provided directly upstream of the filter.
  • the aerosol-generating device is capable of heating the inside or the outside of the liquid cartridge and the cigarette body of the smoking article provided in the device, and the cavity into which the smoking article provided in the device is inserted, in a gripable and portable size. It includes at least one of a resistive heating type heater and an induction heating type heater, a rechargeable battery provided in the device and functioning as DC power, and a control unit provided in the device and receiving DC power from the battery to control the heater. Can.
  • the heater of the resistance heating method is a pipe heater that heats the outside of the smoking article, and the pipe heater further includes a temperature sensor that heats the aerosol-generating substrate cartridge and is provided in the device to sense the temperature of the heater, and a control unit Can control the heater of the resistance heating method according to the sensing value from the temperature sensor.
  • the heater of the induction heating method is a heat pipe made of a susceptor material that heats the outside of the smoking article, which is heated by an excitation coil provided separately in the device, and the heat pipe heats the aerosol-generating substrate cartridge and is provided in the device It further comprises a temperature acquisition unit to obtain the temperature of the induction heating heater, the control unit may control the current applied to the excitation coil according to the input of the temperature acquisition unit.
  • the terms'upstream' and'downstream' are terms used to indicate the relative positions of the segments constituting the smoking article, based on the direction in which the user draws air using the smoking article.
  • the smoking article includes an upstream end (i.e., the portion where air enters) and a downstream end (i.e., the portion where air exits) opposite it.
  • the user is able to bite the downstream end of the smoking article and inhale through the upstream end of the smoking article to pass through the interior of the smoking article and inhale air exiting the downstream end.
  • the downstream end is located downstream of the upstream end, while the term'end' can also be described as'end'.
  • a cartridge comprising a liquid or gel-like aerosol-generating substrate capable of generating an aerosol by heating, an electrically heated smoking article comprising such a liquid cartridge, and heating a smoking article
  • the aerosol-generating device will be described with reference to the accompanying drawings.
  • the components of the electrically heated smoking article will be described while describing the liquid or gel-like aerosol-generating cartridge included therein.
  • the electric heating type smoking article refers to a form in which an aerosol is generated from a smoking article and the user inhales and uses the aerosol by heating the smoking article by an electric resistance method or an induction heating method, without burning.
  • These smoking articles contain a suitable amount of aerosol-generating substrate inside the smoking article to perform a similar number of inhalation acts as a conventional cigarette cigarette, and after a predetermined amount of aerosol is generated, the aerosol is no longer generated. It will be discarded by the user after being used once.
  • the electrically heated smoking article according to the present invention is an aerosol-generating substrate and includes a gelling or solidifying gel-like aerosol-generating substrate comprising a liquid aerosol-generating substrate comprising a liquid composition such as glycerin or a liquid composition such as glycerin as described below.
  • the electrically heated smoking article according to the first preferred embodiment of the present invention includes a liquid composition and/or a gel composition as an aerosol-generating substrate at an upstream end, a tube providing an aerosol movement passage immediately downstream thereof, and a filter functioning as a mouthpiece Has a laminated structure.
  • the aerosol-generating system includes a filter; A cartridge positioned upstream of the filter and comprising a liquid or gel aerosol-generating substrate and a hygroscopic body containing a liquid and/or gel-like aerosol-generating substrate; Lapping paper for wrapping filters and cartridges; And an aerosol-generating device for heating the cartridge.
  • liquid aerosol-generating substrate cartridge liquid cartridge
  • gel-like aerosol-generating substrate cartridge the aerosol-generating substrate that can be applied to the cartridge is not divided into a liquid phase or a gel phase, and as described later, a liquid phase and a gel phase may exist together.
  • the drawings referenced in the following description are the same.
  • Liquid aerosol-generating substrate cartridge liquid cartridge
  • the liquid cartridge 56 includes a liquid composition; A hygroscopic body 56a in which the liquid composition is wet; It comprises a wrapping paper 61, which wraps the absorbent body in a cylinder shape having a length of 7 to 20 mm and a diameter of 5 to 8 mm, and the absorbent body 56a is 70 to 70 in the absorbent body in the liquid cartridge. It has a moisture absorption rate sufficient to absorb 120 mg of the liquid composition and keep it in the liquid cartridge 56.
  • the cylinder shape having a length of 7 to 20 mm and a diameter of 5 to 8 mm is a size that conforms to the standard of a conventional cigarette or electric heated smoking article currently in use, and the liquid cartridge 56 having this specification has an electric heated smoking article. When inserted into the 50 and wrapped with a separate wrapping paper 60, from the user's point of view, there is no difference from a conventional cigarette or an electrically heated smoking article.
  • the present invention is characterized by absorbing a liquid composition of 70 to 120 mg in the absorbent body of the liquid cartridge 56 having such a standard, the numerical range of which is caused by tobacco cuts provided in one electrically heated smoking article.
  • a liquid composition of 70 to 120 mg in the absorbent body of the liquid cartridge 56 having such a standard, the numerical range of which is caused by tobacco cuts provided in one electrically heated smoking article.
  • the user inhales the aerosol from the tobacco body 58, it refers to the amount of the liquid composition capable of providing the aerosol derived from the liquid composition.
  • the liquid composition below the lower limit value (70 mg) is absorbed by the hygroscopic body 56a, the user is liquid in the process of inhaling the aerosol originating from the tobacco body 58 by the tobacco sheath provided to the electrically heated smoking article.
  • the liquid composition absorbed by the liquid cartridge 56 should be at least the lower limit value (70 mg).
  • the liquid composition exceeding the upper limit (120 mg) is absorbed by the hygroscopic body 56a, the liquid composition is difficult to maintain the liquid composition in the liquid cartridge having the above specification, so that the liquid composition is a liquid cartridge ( 56). Therefore, the liquid composition absorbed by the liquid cartridge should be below the upper limit (120 mg).
  • the preferred range is 80 to 110 mg, and the more preferred range is 90 to 105 mg.
  • the hygroscopic body in the liquid cartridge 56 having the above specifications has a sufficient moisture absorption rate to maintain the liquid composition having the above range in the liquid cartridge. That is, the liquid composition remains absorbed by the hygroscopic body in the liquid cartridge, and does not flow out of the liquid cartridge.
  • the moisture absorption indicates that the absorbent body is wet by the liquid composition, but this does not flow out.
  • the filter 52-paper tube 54-liquid cartridge 56 is wrapped with wrapping paper 60 to form an electrically heated smoking article 50, the liquid cartridge 56 being upstream or downstream Directly in contact with the paper tube 54 or the filter 52 without a separate member toward the side, the liquid composition absorbed by the hygroscopic body 56a in the liquid cartridge 56 is absorbed and stored in the hygroscopic body 56a. It does not flow toward the tube 54 or the filter 52.
  • the liquid composition is desirably absorbed by the absorbent in an amount of 0.13 to 0.32 mg/mm 3 per unit volume of the absorbent body 56a.
  • the reason for the numerical limitation is similar to the reason for the numerical limitation for the amount of the liquid composition absorbed by the absorbent body of the present invention.
  • the liquid composition absorbed by the liquid cartridge should be at least the lower value (0.13 mg/mm 3 ).
  • the liquid composition exceeding the upper limit (0.32 mg/mm 3 ) is absorbed by the hygroscopic body, the liquid composition may have difficulty absorbing the liquid composition in the liquid cartridge having the above specification, and thus it is difficult to maintain the liquid composition in a moistened state. It can flow out of the cartridge.
  • the liquid composition includes glycerin VG, and optionally includes glycerin PG, water, and a flavoring agent, wherein the liquid composition is, by weight, 70 to 100% glycerin VG, 0 to 20% glycerin PG, 0 to 10% It contains water, and further includes a flavoring agent added to 10% or less of the total weight of the liquid composition thus obtained.
  • the present invention uses a liquid composition consisting of 100% glycerin VG by weight.
  • the present invention uses a liquid composition consisting of 80% glycerin VG and 20% glycerin PG by weight.
  • the present invention uses a liquid composition consisting of 75% glycerin VG, 20% glycerin PG and 5% water by weight.
  • the present invention further comprises a flavoring agent added to 10% or less based on the total weight of the liquid composition thus obtained.
  • flavoring agents are licorice, sucrose, fructose syrup, isosweetener, cocoa, lavender, cinnamon, cardamom, celery, fenugreek, cascarilla, sandalwood, bergamot, geranium, honey essence, rose oil, vanilla, lemon Oil, orange oil, mint oil, cinnamon, caraway, cognac, jasmine, chamomile, menthol, cinnamon, ylang-ylang, sage, spearmint, ginger, coriander or coffee.
  • the liquid composition may or may not contain nicotine.
  • a hygroscopic body 56a of various materials can be applied.
  • the absorbent body 56a is shown to be made by being rolled, but this is expressed for convenience of the book, and is not limited to the configuration of the absorbent body 56a.
  • Various types of hygroscopic bodies 56a as below can be considered, and basically, the hygroscopic bodies 56a are bent or rolled into one side of the pipe structure 40 shown in FIG. 3, and the cross section is somewhat narrowed from the other side. While extruding, it is possible to obtain a hygroscopic rod 57 by wrapping with wrapping paper 61.
  • the liquid composition Before being introduced into the pipe structure 40, the liquid composition is provided into the hygroscopic body 56a through a liquid composition injecting portion such as a needle, and the hygroscopic body 56a passes through the pipe structure 40, thereby encapsulating the liquid composition and pipes. While being wrapped by the wrapping paper 61 directly from the other side of the structure 40, it is cut to an appropriate length, for example, about 80 mm or 140 mm to form the absorbent rod 57. Accordingly, the absorbent body rod 57 is provided in a state in which the liquid composition is wrapped with the absorbent body 56a wrapped with the wrapping paper 61. The absorbent rod 57 is cut to a size that can fit into individual smoking articles 50 as described below.
  • This configuration is a generalized process in the existing cigarette manufacturing line, and has the advantage of using the existing cigarette manufacturing process and equipment as it is.
  • the above process is applied as it is in the manufacture of conventional filters, paper tubes, and tobacco kerosene, and the cartridge 56 can be obtained using such current equipment and processes.
  • the hygroscopic body 56a according to the present invention is made into a cylinder shape by introducing or introducing a pipe having a thickness of 2 to 3 mm made of melamine-based foamed resin or rolling it into the aforementioned pipe structure 40.
  • the absorbent body according to the present invention is made by processing a melamine-based foamed resin into a cylinder shape and introducing and extruding it into the above-described pipe structure 40, wherein the hygroscopic body made of melamine-based foamed resin is , More preferably 0.01 to 0.013 mg/mm 3 per unit volume.
  • the hygroscopic body according to the present invention is introduced into the above-described pipe structure 40 by folds, folds, or rolls of a pulp or a fabric containing pulp to form a cylinder or process into a cylinder shape, and It is made by introducing and extruding into the pipe structure 40, and a hygroscopic body made of pulp or a fabric containing pulp, more preferably has a weight per unit volume of 0.25 to 0.4 mg/mm 3 .
  • the hygroscopic body according to the present invention is made into a cylinder shape or processed into a cylinder shape by bending or rolling a woven or non-woven fabric of cotton into the above-described pipe structure 40, and processing it into a cylinder shape and the above-described pipe structure. It is made by introducing and extruding as (40), and the absorbent body made of woven or nonwoven fabric of cotton, more preferably has a weight per unit volume of 0.2 to 0.35 mg/mm 3 .
  • the hygroscopic body according to the present invention is rolled or rolled into a woven fabric or a non-woven fabric of bamboo fiber and introduced into the above-described pipe structure 40 to make a cylinder shape or to process it into a cylinder shape and to process the aforementioned pipe. It is made by introducing and extruding into the structure 40, and the absorbent body made of woven or nonwoven fabric of bamboo fiber, more preferably, has a weight per unit volume of 0.15 to 0.25 mg/mm 3 .
  • the wrapping paper 61 forming the liquid cartridge 56 may be provided with a paper formed by attaching aluminum foil to paper, and the cylinder shape such that the aluminum foil contacts the hygroscopic body 56a. Wrapped with. Accordingly, it is possible to eliminate or minimize the possibility that the liquid composition in which the aluminum foil is contained in the hygroscopic body 56a flows out through the side surface of the liquid cartridge 56. That is, as can be seen from the configuration of the liquid cartridge shown in FIGS. 1 and 2, the hygroscopic body 56a is wrapped with a separate wrapping paper 61 before being wrapped by the wrapping paper 60 for forming a smoking article.
  • the wrapping paper 61 may be provided in the form of aluminum foil attached to the paper, it is preferable that the aluminum foil is wrapped in a cylinder shape so as to contact the hygroscopic body 56a.
  • the composition of the liquid aerosol-generating substrate contains nicotine, and a tube and a filter may be sequentially stacked in a liquid aerosol-generating cartridge and wrapped with wrapping paper to produce an electrically heated smoking article.
  • the electrically heated smoking article 50 may include a paper tube 54 that provides an aerosol moving passage, as shown in FIGS. 1 and 2, in which a PLA is inserted into the tube to control the temperature of the aerosol. It can also be lowered to prevent the user from being burned when inhaling the aerosol.
  • the paper tube 54 can also be wrapped by a separate wrapping paper (not shown). In this case, the wrapping paper for the paper tube 54 is sufficient with paper, that is, paper.
  • the filter 52 serving as a mouthpiece serves to prevent the aerosol passing and the liquid inflow as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the liquid composition wetted or dipped in the absorbent body 56a is maintained in the liquid cartridge 56 in a normal and normal use environment, but in an abnormal environment such as when excessive external force acts only on the liquid cartridge 56.
  • Some liquid compositions may flow out, in which case the filter serves to prevent liquid ingress (paper tubes may function similarly).
  • the filter can be made of pulp, and can be made in the form of a cylinder or tube. On the other hand, the filter can improve the user's satisfaction by including a flavor component.
  • Flavoring ingredients include, for example, licorice, sucrose, fructose syrup, isosweetener, cocoa, lavender, cinnamon, cardamom, celery, fenugreek, cascarilla, sandalwood, bergamot, geranium, honey essence, rose oil, vanilla, lemon Oil, orange oil, mint oil, cinnamon, caraway, cognac, jasmine, chamomile, menthol, cinnamon, ylang-ylang, sage, spearmint, ginger, coriander or coffee.
  • the above-described liquid cartridge 56 may be made using the same process and equipment for incorporating a flavoring component in the filter 52 as above. In this case, existing processes and equipment are used as they are, so there is no great difficulty in meeting mass production and quality control.
  • the electrically heated smoking article 50 is usually wrapped with a plurality of layers of lapping papers 60 and 61, the first lapping paper 61 surrounding the portion where the liquid cartridge is located, and the second lapping paper wrapping the tubes together thereon ( (Not shown), it can be wrapped with multiple layers of wrapping paper, such as a third wrapping paper 60 that wraps all parts of the electrically heated smoking article thereon.
  • the electric heating type smoking article may be obtained through various steps of lapping, and in some cases, a process of forming a liquid cartridge may be performed separately or may be performed through a continuous line.
  • wrap at once with padding of different materials or thicknesses inside the outermost wrapping paper wrapping all parts of the electrically heated smoking article it is also possible to do.
  • the liquid cartridge 56 wraps the absorbent body 56a in which the liquid composition is absorbed by the wrapping paper 61 serving as a housing.
  • a paper tube 54 and a filter 52 are sequentially stacked. The filter and paper tube are wrapped by a wrapping paper 60 together with a liquid cartridge.
  • the liquid composition in the liquid cartridge 56 is retained in the liquid cartridge 56 while being absorbed by the hygroscopic body, does not flow out of the liquid cartridge, is vaporized by heating and generates an aerosol.
  • the wrapping papers 60 and 61 are preferably made of a material that is not deformed by high heat and contact with a liquid or does not generate harmful components to the human body.
  • the wrapping paper may be made of a metal thin film or a metal foil, or may be in the form of a metal thin film or a thin metal sheet overlaid or laminated to a paper-like wrapping paper as described above.
  • the wrapping paper 61 serving as the housing of the liquid cartridge 56 is composed of a combination of paper and aluminum foil, and the aluminum foil is in contact with the hygroscopic body 56a, so that the liquid composition is It is prevented from flowing out to the side of the liquid cartridge 56 while being absorbed by the absorbent body.
  • the filter 52 on the downstream side of the liquid cartridge may have a hollow portion for air flow formation, but a filter having a hollow portion may be used.
  • the filter may be composed of at least one segment, and may include, for example, at least one of a tube filter, a cooling structure, and a recess filter.
  • the tube filter has a shape including a hollow inside.
  • the tube filter and recess filter can be made of cellulose acetate, and the tube serving as a cooling structure can be made of pure polylactic acid (PLA) or a combination of other degradable polymers and polylactic acid.
  • the filter 52 may be made of a material such as acetate, paper, or PP, and the filter wrapper (wrapping paper) surrounding the filter is made of plain paper, perforated paper, perforated paper, NWA (Non Wrapped Acetate), etc. Can be classified.
  • the shape of the filter can be classified into a mono filter consisting of one segment and a composite (double, triple, etc.) filter consisting of several segments.
  • the filter may be made of acetate tow, plasticizer, activated carbon, X-DNA, paper.
  • Acetate tow refers to an aggregate of continuous filaments of cellulose acetate, and plays a decisive role in determining suction resistance, the most important characteristic of a filter. The properties of acetate tow are determined by Denia.
  • the plasticizer softens and softens the cellulose acetate fibers to form bonds at the contact points between the fibers, making the fiber bundles more rigid.
  • Triacetin is used as a plasticizer for cigarette filters.
  • Activated carbon which is one of the adsorbents, is a substance mainly composed of carbon, and can be classified according to particle size and properties.
  • Raw materials used for activated carbon are vegetable raw materials, such as wood, sawdust, and fruit flakes (palm shell, bamboo, peach seeds).
  • X-DNA refers to functional particles processed after being extracted from seaweeds and concentrated. Compared to activated carbon, which is mainly used for cigarette filters, it does not affect the taste of cigarettes, and it has excellent removal function of various carcinogens.
  • wrapping paper maintains the shape of the filter floc when the filter is manufactured.
  • properties such as porosity, tensile strength, elongation, thickness, and pasteability must be satisfied.
  • the length of the liquid cartridge 56 is 14.0 mm
  • the length of the filter 52 or the tube 54 may be 2.5 mm, respectively
  • the length of the cigarette body 58 including tobacco cuts may be 9.0 mm.
  • the filter 52 may be 10 mm
  • the paper tube 54 may be 16 mm
  • the liquid cartridge 56 may be 10 mm
  • the cigarette body 58 may be 12 mm.
  • the relative lengths of the filter 52, the paper tube 54, and the liquid cartridge 56 are the temperature of the aerosol in the process of the user inhaling the aerosol generated in the electrically heated smoking article by the aerosol-generating device 100 described later. Can be related. Since the temperature of the aerosol generated from the liquid cartridge 56 can further cool the high temperature aerosol as the length of the paper tube 54 increases, the temperature of the aerosol generated from the liquid cartridge 56 is considered, and the liquid The relative lengths of these may vary depending on the amount of the liquid composition depending on the volume of the cartridge 56 and the heating method of the aerosol-generating device described later. It will not be difficult for a person having ordinary skill in the art to meet the above various conditions while manufacturing an electrically heated smoking article in the same size as the size of a commercially available electrically heated smoking article.
  • the spray equipment is formed before the hygroscopic body formed in the shape of a cylinder by the pipe structure 40 is introduced into the pipe structure 40.
  • the liquid composition injection portion such as a needle, the liquid composition is sufficiently sprayed or injected to provide the liquid composition into the hygroscopic body 56a, and the hygroscopic body 56a passes through the pipe structure 40 to retain the liquid composition or the liquid composition It becomes wet.
  • the hygroscopic body in which the liquid composition is absorbed is wrapped by a wrapping paper made of, for example, paper (or aluminum foil-laminated paper), and cut into required lengths (eg 140 mm, 100 mm or 80 mm).
  • the absorbent body rod 57 is formed.
  • the hygroscopic rod 57 is cut into liquid cartridges 56 of desired length (e.g. 14 mm, 10 mm, 8 mm) as described below, followed by segments of other electrically heated smoking articles (tubes, filters, tobacco bodies) ) Can be made into an electrically heated smoking article 50 for aerosol generation by packing (wrapping) together.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a cutting process of cutting the absorbent rod 57 obtained as above to produce a liquid cartridge 56 according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the absorbent rod 57 having a length of 140 mm, 100 mm, or 80 mm flows into the groove of the index table 70 and moves to the conveyor belt 90 according to the rotation of the index table.
  • the rotary blade 80 is disposed on a path that moves along the index table 70, and the absorbent body rod 57 is 10 by a desired length, for example, 14 mm, 10 mm, 80 mm by the rotating blade. It is cut into two liquid cartridges 56.
  • 10 rotating blades 80 are arranged at equal intervals, cutting the 140 mm absorbent rod 57 into 10 14 mm liquid cartridges 56, or cutting 100 mm absorbent rod 57 into 10 10 mm
  • the liquid cartridge 56 may be cut, or the 80 mm absorbent rod 57 may be cut into ten 8 mm liquid cartridges 56.
  • the above process and equipment are used as they are in the case of incorporating a flavoring component or the like in a filter in conventional cigarette manufacturing, so there is no great difficulty in satisfying mass production and quality control.
  • a filter 52 functioning as a mouthpiece is located at the downstream end of the liquid cartridge 56.
  • a tube 54 that provides a movement path of the aerosol and cools the aerosol may be positioned as needed.
  • Each of these segments, filter 52, tube 54, and liquid cartridge 56 are arranged side by side and packed together to obtain an electrically heated smoking article 50 for aerosol generation. In an actual manufacturing line, these can be arranged in a set of 10 or more in parallel and then cut into several electrically heated smoking articles after lapping is performed.
  • the liquid composition of the liquid cartridge 56 remains absorbed by the hygroscopic body 56a in the liquid cartridge, and does not flow out of the liquid cartridge 61, but the liquid composition generates an aerosol at about 120° C. or higher. Since it is started, it is possible to prevent the loss of the liquid composition during the manufacturing process by setting the process control to 100° C. or less during the wrapping or manufacturing process of the liquid cartridge 56. Inevitably, if a high temperature above the starting temperature of vaporization of the liquid composition is required in the manufacturing process, the amount of the liquid composition lost during the process is estimated, and the amount expected to be lost is added to the required amount, and the liquid composition can be additionally absorbed and managed. have.
  • the gel-like aerosol-generating substrate cartridge according to the present invention exists as a gel, semi-solid or solid phase (hereinafter, also simply referred to as'gel phase') in a first temperature range (eg, a temperature range of 50° C.) including room temperature. And a liquid aerosol in a second temperature range including 70° C. (for example, a temperature range of 50-100° C.) and vaporizing with an aerosol in a temperature range of 150 to 400° C., a gel aerosol containing glycerin and gelatin.
  • a first temperature range eg, a temperature range of 50° C.
  • a liquid aerosol in a second temperature range including 70° C. (for example, a temperature range of 50-100° C.) and vaporizing with an aerosol in a temperature range of 150 to 400° C., a gel aerosol containing glycerin and gelatin.
  • the cylinder shape having a length of 7 to 20 mm and a diameter of 5 to 8 mm is a size that conforms to the standard of a conventional tobacco or electric heated smoking article currently in use, and a gel aerosol-generating cartridge having such a specification is an electric heated smoking article.
  • the gel-like aerosol-generating substrate is a mixture of glycerin and gelatin.
  • glycerin PG Proplylene Glycol
  • VG Veetable Glycerine
  • PG and VG mixture is heated for 30 minutes and stirred for 30 minutes to lower the viscosity.
  • 10-50% by weight of a possible additive, gelatin and/or water the mixture is stirred until the additive is dissolved in glycerin, and a mixture of glycerin and gelatin and/or water can be obtained.
  • the mixture maintains a gel, semi-solid, or solid phase in a first temperature range including room temperature (a temperature range of less than about 50° C.) and is heated to a second temperature range including 70° C. (temperature range of 50 to 100° C. In ), it changes to a liquid phase and exists as a liquid phase, and when heated further, generates an aerosol at about 150°C or higher.
  • room temperature a temperature range of less than about 50° C.
  • 70° C. temperature range of 50 to 100° C. In
  • the gel-like aerosol-generating substrate may additionally include one or more of water, agar, thickener, starch powder, celluloses, carboxymethyl ethers, natural food flavors, or fruit extracts.
  • the content of glycerin in the gel-like aerosol-generating substrate is preferably 50% by weight or more.
  • the mixture may additionally contain an agar, and in this case also advantageously forms a gel-like aerosol-generating substrate mixture.
  • the gel aerosol-generating substrate mixture may include a thickener, starch powder, celluloses, and carboxymethyl ethers as additives.
  • the gel-like aerosol-generating substrate mixture may further include natural food flavorings or fruit extracts. In this case, it is possible to add various flavors to the user through the generated aerosol.
  • the content of glycerin in the gel-like aerosol-generating substrate mixture is preferably 50% by weight or more, thereby minimizing the burnt taste in the aerosol generated.
  • the gel-like aerosol-generating mixture may or may not contain nicotine.
  • the gel aerosol generating substrate by weight, comprises a liquid composition consisting of 80 to 100% glycerin VG, 0 to 20% glycerin PG, 60 to 80% liquid composition and 20 to 40% water volume It contains gelatin in a weight of 1 to 6 g compared to 100 ml of the mixture mixed in proportion, and optionally includes a flavoring agent added to 10% or less based on the total weight of the liquid composition.
  • the liquid composition is contained in the gel absorbent in an amount of 70 to 120 mg.
  • This numerical range refers to the amount of a liquid composition that can provide aerosols derived from the liquid composition together when a user inhales the aerosol from the tobacco body 58 by tobacco sheath provided in a single ratio of electrically heated smoking articles.
  • a liquid composition having a lower value (70 mg) or less is included as a gel aerosol-generating substrate in the gel absorbent body 56a, an aerosol derived from the cigarette body 58 caused by tobacco cuts provided to the user by using an electric heated smoking article Since the aerosol derived from the liquid composition in the process of inhaling may be insufficient, the liquid composition included in the gel aerosol-generating substrate cartridge 56 should be at least the lower value (70 mg).
  • the liquid composition included in the gel-like aerosol-generating cartridge should be less than or equal to the upper limit (120 mg).
  • the preferred range is 80 to 110 mg, and the more preferred range is 90 to 105 mg.
  • the gel aerosol-generating substrate may exist or may exist in a liquid state in the manufacturing process as described below. Even if it is liquefied, the gel hygroscopic body 56a in the gel-like aerosol-generating substrate cartridge having the above specification is described above.
  • the liquid composition having the same composition range has a sufficient moisture absorption rate to be maintained in the gel-like aerosol-generating cartridge. That is, the liquid composition remains absorbed by the gel hygroscopic body 56a in the gel-like aerosol-generating cartridge, and does not flow out of the gel-like aerosol-generating substrate.
  • the moisture absorption indicates that the gel absorbent body is wet by the liquid composition, but this does not flow out.
  • the filter 52-the paper tube 54-the gel-like aerosol-generating cartridge 56-the cigarette body 58 is wrapped with a wrapping paper 60 to form an electrically heated smoking article 50
  • the gel-like aerosol-generating substrate 56 is in direct contact with the cigarette body 58, the paper tube 54, or the filter 52 without a separate member toward the upstream or downstream side.
  • the liquid composition absorbed by the sieve 56a is only absorbed and stored in the gel absorbent and does not flow toward the tobacco body 58 or the paper tube 54 or the filter 52.
  • the liquid composition is desirably absorbed by the gel absorbent in an amount of 0.13 to 0.32 mg/mm 3 per unit volume of the gel absorbent.
  • the reason for the numerical limitation is similar to the reason for numerical limitation for the amount of the liquid composition absorbed by the gel hygroscopic body 56a of the present invention. That is, when the lower limit value (0.13 mg / mm 3 ) is less, the amount of the liquid composition absorbed by the gel hygroscopic body 56a is insufficient, so that the user inhales the aerosol derived from tobacco cuts provided to the electrically heated smoking article. Since the aerosol derived from the gel-like aerosol-generating substrate may be insufficient in the process, the liquid composition absorbed by the gel-like aerosol-generating cartridge should be at least the lower value (0.13 mg/mm 3 ).
  • the gel absorbent in the gel aerosol-generating substrate having the above specification may have difficulty maintaining the liquid composition in a moistened state.
  • the liquid composition may flow out of the gel-like aerosol-generating cartridge 56.
  • The'gel-like aerosol-generating substrate cartridge' used in the present invention exists as a gel at room temperature and is liquefied in a temperature range of 50 to 100°C, including 70°C, for example, and then, for example, a temperature of about 150 to 350°C through additional heating It refers to a cartridge 56 containing a gel-like aerosol-generating substrate that vaporizes with an aerosol in the range.
  • the gel-like aerosol-generating substrate is present in the form of a gel in a first temperature range including room temperature, and a liquid phase such as glycerin VG (optionally containing glycerin PG) that changes to a liquid state in a second temperature range including 70°C.
  • the liquid composition is weight %, 100% glycerin VG, and according to another preferred embodiment, the liquid composition is weight %, 80% glycerin VG, 20% glycerin PG.
  • heat is given to the liquid composition as described above and stirred for 30 minutes to lower the viscosity, and an additive that can be gelled is added to gelatin and/or water, stirred until the additive dissolves in glycerin, and glycerin and It is possible to obtain a gel-like mixture of gelatin and/or water.
  • an additive that can be gelled is added to gelatin and/or water, stirred until the additive dissolves in glycerin, and glycerin and It is possible to obtain a gel-like mixture of gelatin and/or water.
  • 60 to 80% of the liquid composition and 20 to 40% of the volume ratio of water were mixed to contain 1 to 6 g of gelatin compared to 100 ml of the mixture.
  • 1 g, 1.5 g, and 2 g of gelatin are respectively added to 10 ml of cold water to call gelatin, and 50 ml of a liquid composition in which 80% of glycerin VG and 20% of glycerin PG are mixed by weight% is obtained. After mixing and dissolving, it was left at room temperature for 6 hours or more. The gelation proceeded well even when left at room temperature, and the gelation progressed better as the amount of gelatin increased. At 1 g or more and 1.5 g or less of gelatin, the viscosity increased and the gelation was weak.
  • 5 g of gelatin is poured into 50 ml of cold water for 30 minutes, and 100 ml of a liquid composition in which 80% of glycerin VG and 20% of glycerin PG are mixed in weight% is added thereto for 90 minutes at 75°C. It was possible to obtain a gel-like aerosol-generating substrate by stirring and heating.
  • the gel-like aerosol-generating substrate maintains a gel phase in the first temperature range (below about 50°C) including room temperature, and is heated to change into a liquid phase in the second temperature range (70°C to 100°C) including 70°C. Therefore, when it is present in the liquid phase and is further heated, aerosol is generated at about 120°C or higher.
  • the gel aerosol-generating substrate is heated to a second temperature range to liquefy, and the liquid is sprayed onto the gel absorbent body 56a or needle The liquid is absorbed into the gel hygroscopic body 56a by injecting with the like.
  • the liquid is maintained at a low temperature, for example, at about 4° C. for 5 to 10 minutes, or at room temperature for 1 hour or more, so that the liquid absorbed by the gel hygroscopic body 56a is changed into a gel, and the surface in the gel hygroscopic body 56a , Pores, networks, etc., and fine grains are dispersed.
  • the gel hygroscopic body has sufficient hygroscopicity to the liquid composition of the liquefied aerosol-generating substrate, so that the liquid composition does not flow out from the gel hygroscopic body.
  • the gel-like aerosol-generating substrate is mainly composed of glycerin and gelatin, but it is preferable to further include water. When water is included, it is possible to reduce the time to form the gel-like aerosol-generating substrate by softening the gelatin.
  • the gel-like aerosol-generating substrate may additionally include an agar, and in this case also advantageously forms a gel phase.
  • the gel-like aerosol-generating substrate may include a thickener, starch powder, celluloses, and carboxymethyl ethers as additives.
  • the gel-like aerosol-generating substrate may further include natural food flavorings or fruit extracts. In this case, it is possible to add various flavors to the user through the generated aerosol. In either case, the content of glycerin in the gel-like aerosol-generating substrate is preferably 50% by weight or more, thereby minimizing the burnt taste in the aerosol generated.
  • the liquid composition comprises 80% to 100% of glycerin VG, and 0 to 20% of glycerin PG in weight%, and further includes a flavoring agent added to 10% or less based on the total weight of the liquid composition thus obtained.
  • the present invention uses a liquid composition consisting of 100% glycerin VG by weight.
  • the present invention uses a liquid composition consisting of 80% glycerin VG and 20% glycerin PG by weight.
  • the present invention further comprises a flavoring agent added to 10% or less based on the total weight of the liquid composition thus obtained.
  • flavoring agents are licorice, sucrose, fructose syrup, isosweetener, cocoa, lavender, cinnamon, cardamom, celery, fenugreek, cascarilla, sandalwood, bergamot, geranium, honey essence, rose oil, vanilla, lemon Oil, orange oil, mint oil, cinnamon, caraway, cognac, jasmine, chamomile, menthol, cinnamon, ylang-ylang, sage, spearmint, ginger, coriander or coffee.
  • the liquid composition may or may not contain nicotine.
  • a gel hygroscopic body 56a of various materials can be applied.
  • the gel absorbent body 56a is illustrated as being rolled up, but it is expressed as such for convenience of illustration, and is not limited to the configuration of the gel absorbent body 56a.
  • Several types of gel hygroscopic bodies 56a may be considered as follows, and basically, the gel hygroscopic bodies 56a are bent or rolled into one side of the pipe structure 40 shown in FIG. 3, and the cross section is somewhat narrowed from the other side. It is possible to obtain a gel absorbent rod 57 by wrapping with wrapping paper 61 while extruding into a shape.
  • the liquefied gel aerosol generating substrate is absorbed into the gel absorbent body 56a through a liquid injection part such as a needle, and the gel absorbent body 56a passes through the pipe structure 40 to liquefy the gel.
  • the aerosol-generating substrate becomes wet or dipped, it is wrapped by a wrapping paper 61 directly from the other side of the pipe structure 40, and is cut to a suitable length, for example, about 80 mm or 140 mm to open the gel absorbent rod 57.
  • the gel-like aerosol-generating substrate mixture is heated to a second temperature range including 70° C.
  • the gel-like aerosol-generating substrate in the liquid state introduced into the gel absorbent body 56 is gelated and subsequently worked (cutting with a cartridge or smoking articles (Wrapping operation) may be prevented or minimized from flowing out of the liquid composition from the gel absorbent body 56a. That is, the gel absorbent rod 57 may be provided in a state in which the gel aerosol-generating substrate in which the gel-like aerosol-generating substrate is in a liquid state is wrapped with a wrapping paper 61, and by providing an appropriate cooling structure to the pipe structure The gel absorbent rod 57 may be wrapped with the wrapping paper 61 while the gel-like aerosol-generating substrate is present in the gel absorbent body 56a in a gel form.
  • the gel absorbent rod 57 can be held by gelling the mixture containing the aerosol-generating substrate introduced into the gel absorbent by simply maintaining it in the first temperature range including the normal temperature for a predetermined time as described above, It is cut to a size that can fit into individual smoking articles 50 as described below.
  • This configuration is a generalized process in the existing cigarette manufacturing line, and has the advantage of using the existing cigarette manufacturing process and equipment as it is.
  • the above process is applied as it is in the manufacture of conventional filters, paper tubes, and tobacco kerosene, and the cartridge 56 can be obtained using such current equipment and processes.
  • the gel-like aerosol-generating substrate is introduced into the gel absorbent in a liquid state in a second temperature range of 50 to 100°C, for example, including 70°C, and thus can be easily absorbed into the gel absorbent, which will be described later, and includes room temperature.
  • a second temperature range of 50 to 100°C for example, including 70°C
  • the gel absorbent is present in the gel absorbent in the space between the surface, pores, and the network. Therefore, when the gel-like aerosol-generating cartridge is maintained in the first temperature range including room temperature, the possibility that the liquid composition contained in the gel-like aerosol-generating substrate flows out or leaks from the gel-like aerosol cartridge is minimized.
  • the gel hygroscopic material according to the present invention is made into a cylinder shape by introducing or introducing a pipe having a thickness of 2 to 3 mm made of melamine-based foamed resin into a pipe structure 40 described above.
  • the gel absorbent according to the present invention is made by extruding a melamine-based foamed resin in a cylinder shape and introducing it into the above-described pipe structure 40, and the gel absorbent made of melamine-based foamed resin is , More preferably 0.01 to 0.013 mg/mm 3 per unit volume.
  • the gel hygroscopic material according to the present invention is introduced into the above-described pipe structure 40 by folds, folds, or rolls of pulp or a fabric containing pulp to form a cylinder or process into a cylinder shape, and It is made by introducing and extruding into one pipe structure 40, and a gel absorbent made of pulp or a fabric containing pulp, more preferably has a weight per unit volume of 0.25 to 0.4 mg/mm 3 .
  • the gel hygroscopic material according to the present invention is made into a cylinder shape or processed into a cylinder shape, and is introduced into the above-described pipe structure 40 by rolling or rolling a woven or non-woven fabric of cotton, and processing the above-described pipe It is made by introducing and extruding into the structure 40, and the gel absorbent made of cotton woven fabric or non-woven fabric, more preferably has a weight per unit volume of 0.2 to 0.35 mg/mm 3 .
  • the gel absorbent body according to the present invention is made into a cylinder shape or processed into a cylinder shape by introducing or into a pipe structure 40 described above by rolling or rolling a woven or non-woven fabric of bamboo fiber. It is made by introducing and extruding into the pipe structure 40, and the gel absorbent made of woven or nonwoven fabric of bamboo fiber, more preferably has a weight per unit volume of 0.15 to 0.25 mg/mm 3 .
  • the wrapping paper 61 forming the gel-like aerosol-generating cartridge 56 may be provided with a lamination formed by attaching aluminum foil to paper, and the aluminum foil is attached to the gel hygroscopic body 56a. It is wrapped in a cylinder shape to make contact. Accordingly, the aluminum foil can eliminate or minimize the possibility that the gel-like aerosol-generating substrate in the liquid state contained in the gel hygroscopic body 56a flows through the side of the gel-like aerosol-generating cartridge 56. That is, as can be seen from the configuration of the gel-like aerosol-generating substrate shown in FIGS. 1 and 2, the gel absorbent body 56a is a separate wrapping paper 61 before being wrapped by the wrapping paper 60 for forming a smoking article. ), in which case the wrapping paper 61 may be provided in the form of aluminum foil attached to the paper, and the aluminum foil is preferably wrapped in a cylinder shape to contact the gel absorbent body 56a.
  • the composition of the gel-like aerosol-generating substrate contains nicotine, and a tube and a filter may be sequentially stacked in a gel-like aerosol-generating cartridge and wrapped with wrapping paper to produce an electrically heated smoking article.
  • the electrically heated smoking article 50 may include a paper tube 54 that provides an aerosol moving passage, as shown in FIGS. 1 and 2, in which a PLA is inserted into the tube to control the temperature of the aerosol. It can also be lowered to prevent the user from being burned when inhaling the aerosol.
  • the paper tube 54 can also be wrapped by a separate wrapping paper (not shown). In this case, the wrapping paper for the paper tube 54 is sufficient with paper, that is, paper.
  • the filter 52 serving as a mouthpiece serves to prevent the aerosol passing and the liquid inflow as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the gel-like aerosol-generating substrate retained in the gel absorbent body 56a is maintained in the gel absorbent body 56a in the form of a gel or the like in a first temperature range including room temperature, but the surrounding environment in which smoking articles are stored is controlled. 2
  • Some liquid compositions may flow out in an abnormal environment, such as when a temperature range or excessive external force acts only on the gel-like aerosol-generating cartridge 56 in this situation, in which case the filter prevents the liquid from entering. It plays a role (paper tubes can function similarly).
  • the filter can be made of pulp, and can be made in the form of a cylinder or tube.
  • the filter can improve the user's satisfaction by including a flavor component.
  • Flavoring ingredients include, for example, licorice, sucrose, fructose syrup, isosweetener, cocoa, lavender, cinnamon, cardamom, celery, fenugreek, cascarilla, sandalwood, bergamot, geranium, honey essence, rose oil, vanilla, lemon Oil, orange oil, mint oil, cinnamon, caraway, cognac, jasmine, chamomile, menthol, cinnamon, ylang-ylang, sage, spearmint, ginger, coriander or coffee.
  • the above-described gel-like aerosol-generating cartridge 56 may be made using the same process and equipment for incorporating flavor components in the filter 52 as above. In this case, existing processes and equipment are used as they are, so there is no great difficulty in meeting mass production and quality control.
  • the electrically heated smoking article 50 is usually wrapped with a plurality of layers of lapping papers 60 and 61, the first lapping paper 61 surrounding the portion where the gel-like aerosol-generating cartridge is located, and the second lapping tube together thereon. It can be wrapped with multiple layers of wrapping paper, such as a wrapping paper (not shown), a third wrapping paper 60 that wraps all parts of the electrically heated smoking article thereon.
  • the electric heating type smoking article may be obtained through various steps of lapping, and in some cases, a process of forming a gel-like aerosol-generating cartridge may be performed separately or may be performed through a continuous line.
  • wrap the padding of different materials or different thicknesses on the inside of the outermost wrapping paper wrapping all parts of the electrically heated smoking article it is also possible to do.
  • the gel aerosol-generating substrate cartridge 56 serves as a housing for a gel hygroscopic body 56a containing a gel-like aerosol-generating substrate containing a liquid composition.
  • the lapping paper 61 is wrapping.
  • a paper tube 54 and a filter 52 are sequentially stacked at the downstream end of the gel-like aerosol-generating cartridge 56.
  • the filter and tube are wrapped by a wrapping paper 60 with a gel-like aerosol-generating cartridge.
  • the gel aerosol-generating substrate in the gel-like aerosol-generating cartridge 56 is maintained in the gel-like aerosol-generating substrate cartridge 56 in a gel form or the like in a gel absorbent at a first temperature range, and a liquid composition contained in the gel-like aerosol-generating substrate generates a gel-like aerosol It does not flow out of the substrate cartridge 56 and is vaporized by heating to generate an aerosol.
  • the wrapping papers 60 and 61 are preferably made of a material that is not deformed by high heat and contact with a liquid or does not generate harmful components to the human body.
  • the wrapping paper may be made of a metal thin film or a metal foil, or may be in the form of a metal thin film or a thin metal sheet overlaid or laminated to a paper-like wrapping paper as described above.
  • the wrapping paper 61 serving as a housing for the gel-like aerosol-generating cartridge 56 is composed of a lamination of paper and aluminum foil, and the aluminum foil comes into contact with the gel hygroscopic body 56a.
  • the gel aerosol-generating substrate is changed to a liquid state, thereby preventing the gel aerosol-generating substrate 56 from flowing out to the side.
  • the filter 52 on the downstream side of the gel-like aerosol-generating substrate cartridge may have a hollow portion for airflow formation, but a filter having no hollow portion may be used.
  • the filter may be composed of at least one segment, and may include, for example, at least one of a tube filter, a cooling structure, and a recess filter.
  • the tube filter has a shape including a hollow inside.
  • the tube filter and recess filter can be made of cellulose acetate, and the tube serving as a cooling structure can be made of pure polylactic acid or a combination of other degradable polymers and polylactic acid.
  • the filter 52 may be made of a material such as acetate, paper, or PP, and the filter wrapper (wrapping paper) surrounding the filter is made of plain paper, perforated paper, perforated paper, NWA (Non Wrapped Acetate), etc. Can be classified.
  • the shape of the filter can be classified into a mono filter consisting of one segment and a composite (double, triple, etc.) filter consisting of several segments.
  • the filter may be made of acetate tow, plasticizer, activated carbon, X-DNA, paper.
  • Acetate tow refers to an aggregate of continuous filaments of cellulose acetate, and plays a decisive role in determining suction resistance, the most important characteristic of a filter. The properties of acetate tow are determined by Denia.
  • the plasticizer softens and softens the cellulose acetate fibers to form bonds at the contact points between the fibers, making the fiber bundles more rigid.
  • Triacetin is used as a plasticizer for cigarette filters.
  • Activated carbon which is one of the adsorbents, is a substance mainly composed of carbon, and can be classified according to particle size and properties.
  • Raw materials used for activated carbon are vegetable raw materials, such as wood, sawdust, and fruit flakes (palm shell, bamboo, peach seeds).
  • X-DNA refers to functional particles processed after being extracted from seaweeds and concentrated. Compared to activated carbon, which is mainly used for cigarette filters, it does not affect the taste of cigarettes, and it has excellent removal function of various carcinogens.
  • wrapping paper maintains the shape of the filter floc when the filter is manufactured.
  • properties such as porosity, tensile strength, elongation, thickness, and pasteability must be satisfied.
  • the length of the gel-like aerosol-generating cartridge 56 is 14.0 mm
  • the length of the filter 52 or the tube 54 is 2.5 mm each
  • the length of the cigarette body 58 including tobacco cuts is 9.0 mm.
  • the filter 52 may be 10 mm
  • the paper tube 54 may be 16 mm
  • the gel aerosol-generating cartridge 56 may be 10 mm
  • the cigarette body 58 may be 12 mm.
  • the relative length of the filter 52, the paper tube 54, and the gel-like aerosol-generating substrate cartridge 56 is an aerosol in the process of a user inhaling an aerosol generated in an electrically heated smoking article by the aerosol-generating device 100 described later. It can be related to the temperature. Since the temperature of the aerosol generated from the gel-like aerosol-generating cartridge 56 can further cool the high temperature aerosol as the length of the paper tube 54 increases, the aerosol generated from the gel-like aerosol-generating substrate cartridge 56 Considering the temperature, and considering the amount of the liquid composition depending on the volume of the gel-like aerosol-generating cartridge 56 and the heating method of the aerosol-generating device described later, their relative lengths and arrangements may vary. It will not be difficult for a person having ordinary skill in the art to meet the above various conditions while manufacturing an electrically heated smoking article in the same size as the size of a commercially available electrically heated smoking article.
  • the gel-like aerosol-generating substrate 56 shown in FIG. 3 first, the gel-like aerosol-generating substrate is heated to a second temperature range to make a liquid, and then the pipe structure 40 ) Before the gel hygroscopic body 56a formed in a cylindrical shape is introduced into the pipe structure 40, it passes through a liquid injection part such as a spray equipment or a needle, and the liquid is sufficiently sprayed or injected so that the liquid is a gel hygroscopic body 56a. Provided therein and the gel absorbent body 56a passes through the pipe structure 40, so as to retain the liquid or become wet by the liquid.
  • a liquid injection part such as a spray equipment or a needle
  • the gel hygroscopic body with the liquid absorbed therein is wrapped with a wrapping paper made of, for example, paper (or aluminum foil laminated paper), and cut to a required length (eg 140 mm, 100 mm or 80 mm).
  • the gel absorbent rod 57 is formed.
  • the gel absorbent rod 57 is then cut into a gel aerosol-generating substrate cartridge 56 (e.g., 14 mm, 10 mm, 8 mm) of a desired length, as described below, followed by segments of other electrically heated smoking articles (tubes, It can be made into an electrically heated smoking article 50 for aerosol generation by packing (wrapping) together with a filter and a tobacco body).
  • the liquid introduced into the gel absorbent body 56a is cut through the gel aerosol-generating substrate cartridge 56 while passing through the pipe structure 40 or being cut after being cut by the gel absorbent rod 57.
  • it while being stored behind, it is gelled while being maintained in the first temperature range, and is dispersed in the form of fine particles on the surfaces, pores, and networks inside the gel absorbent body 56a.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a cutting process of cutting the gel absorbent rod 57 to produce a gel-like aerosol-generating substrate 56 according to another preferred embodiment of the present invention.
  • the gel absorbent rod 57 having a length of 140 mm, 100 mm, or 80 mm flows into the groove of the index table 70 and moves to the conveyor belt 90 according to the rotation of the index table.
  • the rotary blade 80 is disposed on a path that moves along the index table 70, and the gel absorbent rod 57 has a desired length, for example, 14 mm, 10 mm, 80 mm, by the rotating blade. It is cut into ten gel-like aerosol-generating cartridges 56.
  • Ten rotating blades 80 are disposed at equal intervals, cutting the 140 mm gel absorbent rod 57 into 10 14 mm gel-like aerosol-generating cartridges 56, or 100 mm gel absorbent rod 57 Can be cut into 10 10 mm gel-like aerosol-generating cartridges 56, or 80 mm gel absorbent rod 57 can be cut into 10 8 mm gel-like aerosol-generating cartridges 56.
  • the above process and equipment are used as they are in the case of incorporating a flavoring component or the like in a filter in conventional cigarette manufacturing, so there is no great difficulty in satisfying mass production and quality control.
  • a filter 52 functioning as a mouthpiece is located at the downstream end of the gel aerosol-generating substrate 56, and the tobacco agar is included in the upstream end of the gel-like aerosol-generating cartridge 56.
  • the cigarette body 58 is located.
  • Each of these segments (filter, gel-like aerosol-generating cartridge, tobacco body) can be packed together to produce an electrically heated smoking article for generating aerosols.
  • a tube 54 providing a moving passage of the aerosol may be positioned, if necessary.
  • Each of these segments, filters, tubes, liquid cartridges, and tobacco bodies are arranged side by side and packed together to obtain an electrically heated smoking article 50 for aerosol generation. In an actual manufacturing line, these can be arranged in a set of 10 or more in parallel and then cut into several electrically heated smoking articles after lapping is performed.
  • the liquid composition that is the aerosol-generating substrate contained in the gel-like aerosol-generating substrate 56 is gelled to be dispersed in fine grains on the surface, pores, networks, etc. of the gel absorbent in the gel-like aerosol-generating substrate, and is even liquefied. Even if it is absorbed by the gel hygroscopic body 56a, it does not flow out of the gel-like aerosol-generating cartridge, and high temperature or physical pressure applied to the gel-like aerosol-generating cartridge during the process of manufacturing the electrically heated smoking article or after completing the electrically heated smoking article. Therefore, it is possible to consider a case in which the liquid composition flows out or vaporizes with aerosol and then comes out.
  • the filter since the filter is located downstream of the gel-like aerosol-generating cartridge, even if high temperature is applied to the gel-like aerosol-generating cartridge or physical pressure is applied from the outside, the liquid composition passes through the filter to the outside. It is unlikely to flow out.
  • the gel-like aerosol-generating substrate is liquefied in a second temperature range including 70°C, and the liquid composition starts to generate aerosol at about 120°C or higher, so the process control in lapping or manufacturing process of the gel-like aerosol-generating cartridge is 100°C or lower, The loss of the liquid composition during the manufacturing process can be prevented by setting it to the first temperature range of preferably less than 50°C.
  • the amount of the liquid composition lost during the process is estimated, and the amount expected to be lost is added to the required amount, and the liquid composition can be additionally absorbed and managed. have.
  • the aerosol-generating device 100 described below includes an aerosol-generating substrate such as a liquid composition inside the electric-heated smoking article 50 described in the present invention, and is an electrically heated smoking article wrapped with wrapping paper in the form of a conventional cigarette ( 50) is a gripping and portable sized aerosol-generating device having a cavity into which an aerosol-forming substrate of a smoking article inserted into the cavity is heated by a heater provided in the aerosol-generating device to form an aerosol.
  • the heater may be provided by a resistance heating method or an induction heating method, as described below.
  • the heater is heated to a temperature of 100 to 400° C., and is provided inside the electrically heated smoking article 50 inserted into the cavity of the aerosol-generating device.
  • the aerosol-generating substrate is heated to generate an aerosol.
  • the target temperature may be in the range of 200 to 350 °C, and according to a more preferred example, the target temperature may be in the range of 250 to 320 °C (eg, 280 °C as the target). May be). In some cases, the target temperature may be in the range of 150 to 250°C (for example, 180°C may be set as the target temperature).
  • the target temperature of the heating element should be determined in advance in consideration of this point because it may cause discomfort to the user or burns, and excessive aerosol may occur, which may cause multiple puffs.
  • the upper limit of the target temperature of the heating element is limited as described above.
  • the temperature at which the generated aerosol passes through the tube 54 and the filter 52 may be measured as the mouth end temperature.
  • the temperature of the aerosol is 50°C. It should be less than, preferably, at a temperature of 45° C. or less.
  • the preferred aerosol mouth end temperature has a temperature range of 25 to 45 °C, and the more preferred aerosol mouth end temperature has a temperature range of 30 to 40 °C.
  • the aerosol-generating device 100 includes a rechargeable battery 110 that is provided in the device and functions as a DC power source, and a control unit 120 that controls the output from the battery 110.
  • the conceptual diagram of the aerosol-generating device 100 is shown in FIG. 5 together with the electrically heated smoking article 50, and is schematically illustrated in cross-section for the purpose of explaining the heating method for each embodiment.
  • the electrically heated smoking article 50 which is a smoking article, is basically arranged in the order of a filter 52-a tube 54-an aerosol-generating substrate cartridge 56, and is wrapped and wrapped with a wrapping paper 60. It will be described based on that.
  • FIG. 5 is a view schematically showing a cross-section of an aerosol-generating device 100 according to a first embodiment of the present invention, with a conceptual diagram of an example aerosol-generating system to which the present invention can be applied, as described above.
  • the aerosol-generating system includes an aerosol-generating device 100 and an electrically heated smoking article 50.
  • the electrically heated smoking article 50 which is a smoking article, is configured by wrapping the filter 52, the paper tube 54, and the aerosol-generating substrate cartridge 56 by the wrapping paper 60, as described above. It is inserted into the hollow provided in (100).
  • the aerosol-generating device 100 has one resistance heating type pipe heater 130b corresponding to the aerosol-generating substrate cartridge 56.
  • the pipe heater 130b is a pipe in which a heater wire or a planar heating element pattern is printed or provided on the outside, and a temperature sensor pattern is provided to the pipe to sense the temperature and to control power supply to the pipe heater 130b according to the sensed value.
  • the pipe heater 130b heats the aerosol-generating substrate cartridge 56 from the side of the aerosol-generating substrate cartridge 56 of the electrically heated smoking article 50 to generate an aerosol present in the form of a gel or liquid in the aerosol-generating substrate cartridge 56 Aerosol is generated from the substrate.
  • the pipe heater 130b heats the aerosol-generating substrate cartridge 56 to essentially the same temperature.
  • the target temperature may be in a temperature range of 150-350 °C, and the temperature may be adjusted according to the temperature sensing value. Even if heated to the above temperature range, the wrapping paper is not burned and a part of the wrapping paper may be leaked.
  • the heater pattern of the pipe heater 130b, the sensing unit and the control unit 110 are each electrically connected, the battery 110 and the control unit 120 are also electrically connected, and the pipe heater 130b is an aerosol-generating substrate cartridge ( 56), it is preferable to wrap only, it is preferable not to wrap the paper tube 54 or the filter 52.
  • the electrical components used for induction heating are parts for induction heating, a susceptor in which induction heating is caused by eddy current loss in response to an excitation coil 134e wound in a cylindrical shape multiple times and an excitation coil 134e: Magnetized heating element).
  • the susceptor has a hollow cylindrical shape defining a cavity into which an electrically heated smoking article 50, which is a smoking article, can be inserted, provided inside the exciting coil 134e so that the exciting coil 134e is enclosed within the device.
  • the temperature of the susceptor may be heated to a temperature of 1000° C. or higher, but the present invention allows the susceptor functioning as a heating element to a temperature of 400° C. or lower, as described above. To heat.
  • the temperature of the heat pipe 132e may be sensed by a temperature sensor that physically contacts the surface of the heat pipe 132e, or an inductance that changes according to the temperature change of the susceptor functioning as the heat pipe 132e or It is also possible to calculate the temperature of the susceptor according to the change in current and voltage from the current sensor and the voltage sensor that measures the change in current and voltage to heat the susceptor according to the reactance value.
  • the controller receives DC power from the battery 110 and supplies an AC current of a resonance frequency or an AC current of a frequency different from the resonance frequency to an excitation coil.
  • the susceptor can be heated, maintained, and changed to a desired temperature.
  • the configuration of the electrically heated smoking article 50 is the same as in the case of the above-described embodiment.
  • the aerosol-generating device 100 shows a method of heating the aerosol-generating substrate cartridge 56 with an induction heating type heat pipe 132e.
  • the aerosol may be generated from the aerosol-generating substrate present in the form of a gel or liquid in the hygroscopic body of the aerosol-generating substrate cartridge 56 by the heat generation of the heat pipe 132e.
  • the heat pipe 132e of the second embodiment heats the gel-like aerosol-generating substrate cartridge 56 to essentially the same temperature.
  • the target temperature may be in a temperature range of 150-350 °C, and the temperature may be adjusted according to the temperature sensing value. Even if heated to the above temperature range, the wrapping paper is not burned and a part of the wrapping paper may be leaked.
  • the excitation coil 134e, the sensing unit and the control unit 110 are each electrically connected, the battery 110 and the control unit 120 are also electrically connected, and the heat pipe 132e is a gel-like aerosol-generating cartridge 56 It is better to wrap the bay, and it is preferable not to wrap the paper tube 54 or the filter 52.
  • the heater used in the aerosol-generating device is preferably a resistance-heating type pipe heater or an induction heating type heat pipe that heats the cartridge from the outside of the aerosol-generating substrate.
  • An aerosol-generating substrate inserted into the cartridge may also be considered a resistive heating type intrusion heater or an induction heating type heat blade, but the aerosol-generating substrate cartridges 56 of the present invention physically connect to each other as described above, or Since it is formed by rolling, this type of heater or heating element is not properly inserted, or even if it is inserted, it is preferable that the hygroscopic material is not separated properly when removed again, and therefore is avoided.
  • the material of the absorbent material is considered to be a material such as tobacco, it is possible to use a resistive heating type intrusion heater or an induction heating type heat blade in combination with the above-described pipe heater or heat pipe, or to use alone.
  • the user can use it to inhale aerosols derived from liquids and aerosols derived from tobacco substrates together. do.

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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생 장치와 에어로졸 발생 장치 내에 삽입되어 에어로졸을 발생시키는 전기 가열식 흡연 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 에어로졸 발생 시스템으로, 필터, 액상 또는 겔상 에어로졸 발생기질을 수용하는 흡습체를 포함하는 카트리지 및 필터와 카트리지를 랩핑하는 랩핑 페이퍼를 구비하는 전기 가열식 흡연 물품; 및 전기 가열식 흡연 물품을 가열하는 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 제공한다.

Description

에어로졸 발생 시스템
본 발명은 에어로졸 발생 장치와 에어로졸 발생 장치 내에 삽입되어 에어로졸을 발생시키는 전기 가열식 흡연 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 발생 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성되는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다.
일반적으로 담배 매질의 주원료인 슬러리 판상엽 시트의 경우 인장력이 약하여 제조적성이 어려우며, 담배 매질에 보습제도 다량 함유되어 있어 물리성이 취약하다. 또한, 글리세린 등과 같은 액상을 함유한 담배 매질은 친수성으로 인하여 주위 환경의 습도에도 민감하여 제조 공정 환경을 제어하는데 어려움이 있다. 담배 매질 내 함유시킬 수 있는 액상의 양도 한계가 있다.
담배 매질을 포함하는 궐련 이외에 별도의 카토마이저에 액상을 보관하여 에어로졸을 추가로 발생시켜서 사용자가 궐련을 흡입할 때 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 궐련을 통해 흡입하는 경우도 제안되고 있으나, 카토마이저에 함유된 액상을 관리하는데 어려움(유통기한, 변질 등)이 있으며, 카토마이저에서 생성된 에어로졸이 이동하는 기류 패스에 응축물이 발생하여 오염이 발생할 수 있다.
이에 따라, 한 번 사용하고 버리게 되는 전기 가열식 흡연 물품 내에 액상을 제공하고 이로부터 에어로졸을 얻기 위한 니즈가 존재한다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지와, 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이에 본 발명은 에어로졸 발생 시스템으로, 필터, 액상 및/또는 겔상 에어로졸 발생기질을 수용하는 흡습체(이하에서 액상 흡습체, 겔 흡습체, 에어로졸 발생기질 흡습체로도 기재됨)를 포함하는 카트리지 및 필터와 카트리지를 랩핑하는 랩핑 페이퍼를 구비하는 전기 가열식 흡연 물품; 및 전기 가열식 흡연 물품을 가열하는 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지와, 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품을 제공함으로써, 사용자가 액상으로부터 유래하는 에어로졸과 담배 기질로부터 유래하는 에어로졸을 함께 흡입하는데 있어서 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품의 일부 분해 사시도와 그 단면도를 개념적으로 보여준다.
도 2는 도 1에 따른 흡연 물품의 구성요소와 이를 감싸는 랩핑 페이퍼의 구성을 개념적으로 보여준다.
도 3은 도 2에 보인 흡습체를 얻기 위해 흡습체 로드가 제조되는 과정을 보여주는 개념도이다.
도 4는 도 3에 보인 흡습체 로드로부터 본 발명에 따른 에어로졸 발생기질 카트리지를 제조하기 위해 에어로졸 발생기질 카트리지를 컷팅하는 컷팅 공정을 개념적으로 보여준다.
도 5는 제1 실시예에 따라 파이프 형상 저항 가열 히터를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 6은 제2 실시예에 따라 유도 가열에 의해 발열하는 서셉터 재질의 히트 파이프를 갖는 에어로졸 발생 장치에 전기 가열식 흡연 물품이 적용된 단면도를 개략적으로 보여준다.
본 발명은 에어로졸 발생 시스템으로, 필터, 액상 및/또는 겔상 에어로졸 발생기질을 수용하는 흡습체(이하에서 액상 흡습체, 겔 흡습체, 에어로졸 발생기질 흡습체로도 기재됨)를 포함하는 카트리지 및 필터와 카트리지를 랩핑하는 랩핑 페이퍼를 구비하는 전기 가열식 흡연 물품; 및 전기 가열식 흡연 물품을 가열하는 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템을 제공한다.
여기서, 흡습체는, 70 내지 120 mg의 액상 에어로졸 발생기질을 흡습하여 카트리지 내에 유지하기에 충분한 흡습율을 갖는 것이 좋다.
아울러, 액상 에어로졸 발생기질은, 글리세린 VG을 포함하고, 선택적으로 글리세린 PG, 물, 풍미제를 포함하되, 액상 조성물은, 중량%로, 70 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG, 0 내지 10%의 물을 포함하며, 이렇게 얻어진 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함할 수 있다.
다르게는, 겔상 에어로졸 발생기질은, 상온을 포함하는 제1 온도 범위에서 겔상, 반고상 혹은 고형화상으로 존재하고 70 ℃를 포함하는 제2 온도 범위에서 액상으로 변화하며, 150 내지 400 ℃의 온도범위에서 에어로졸로 기화하는, 글리세린 및 젤라틴을 포함할 수 있다.
여기서, 겔상 에어로졸 발생기질은, 물, 한천(agar), 증점제, 전분 분말, 셀룰로오스류, 카르복시메틸에테르류, 천연 식품 향료 또는 과일 추출물 중 하나 이상을 추가적으로 포함할 수 있다.
이 경우, 겔상 에어로졸 발생기질에서 글리세린의 함량은 50 중량% 이상인 것이 좋다.
다르게는, 겔상 에어로졸 발생기질은, 중량%로, 80 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG로 이루어지는 액상 조성물을 포함하되, 60 내지 80%의 액상 조성물과 20 내지 40%의 물의 부피 비율로 혼합된 혼합물 100 ml 대비 1 내지 6 g의 중량의 젤라틴을 포함하며, 선택적으로 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 포함할 수 있다.
여기서, 액상 조성물은, 겔 흡습체 내에 70 내지 120 mg의 양으로 포함될 수 있다.
겔상 에어로졸 발생기질은, 제2 온도 범위에서 액체 상태로, 겔 흡습체 내에 도입되어, 제1 온도 범위에서 겔상, 반고상 혹은 고형화상으로 존재할 수 있다.
일 예로 흡습체는, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 두께 2 내지 3 mm의 띠를 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만든 것이거나 멜라민 기지 발포수지를 실린더 형상으로 가공하여 만들어진 것이고, 선택적으로 단위 부피당 중량이 0.01 내지 0.013 mg/mm3인 것이 좋다.
다른 일 예로 흡습체는, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단을 구기거나 접거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 선택적으로 단위 부피당 중량이 0.25 내지 0.4 mg/mm3인 것이 좋다.
또 다른 일 예로 흡습체는, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 선택적으로 단위 부피당 중량이 0.2 내지 0.35 mg/mm3인 것이 좋다.
또 다른 일 예로 흡습체는, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 선택적으로 단위 부피당 중량이 0.15 내지 0.25 mg/mm3인 것이 좋다.
에어로졸 발생기질은, 흡습체의 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm3의 양으로 액상 흡습체에 흡습되어 있는 것이 좋다.
아울러, 랩핑 페이퍼는, 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성되며, 알루미늄 포일이 흡습체에 접촉하도록 실린더 형상으로 랩핑될 수 있다.
아울러, 필터의 직상류에는 튜브체가 제공될 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 장치는, 파지 가능하고 휴대 가능한 크기로, 장치 내에 제공되는 흡연 물품이 삽입될 수 있는 공동과, 장치 내에 제공되는, 흡연 물품의 액상 카트리지 및 담배체의 내부 혹은 외부를 가열할 수 있는 저항 가열 방식의 히터 및 유도 가열 방식의 히터 중 적어도 하나와, 장치 내에 제공되어 직류 전원으로 기능하는 재충전 가능한 배터리와, 장치 내에 제공되어 배터리로부터 직류 전원을 공급받아 히터를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 저항 가열 방식의 히터는, 흡연 물품의 외부를 가열하는 파이프 히터이고, 파이프 히터는 에어로졸 발생기질 카트리지를 가열하고, 장치 내에 제공되어 히터의 온도를 센싱하는 온도 센서를 추가로 포함하고, 제어부는 온도 센서로부터의 센싱값에 따라 저항 가열 방식의 히터를 제어할 수 있다.
또한, 유도 가열 방식의 히터는, 장치 내에 별도로 제공되는 여자 코일에 의해 발열하는, 흡연 물품의 외부를 가열하는 서셉터 재질의 히트 파이프이고, 히트 파이프는 에어로졸 발생기질 카트리지를 가열하고, 장치 내에 제공되어 유도 가열 히터의 온도를 얻는 온도 획득부를 추가로 포함하고, 제어부는 온도 획득부의 입력에 따라 여자 코일로 인가되는 전류를 제어할 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는데, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함한다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 용어 '상류' 및 '하류'는 사용자가 흡연 물품을 사용하여 공기를 흡인하는 방향을 기준으로 하여, 흡연 물품을 구성하는 세그먼트들의 상대적인 위치를 나타내기 위해 사용된 용어이다. 흡연 물품은 상류 단부(즉, 공기가 들어오는 부분) 및 이에 대향하는 하류 단부(즉, 공기가 나가는 부분)를 포함한다. 흡연 물품 사용시 사용자는 흡연 물품의 하류 단부를 물고 흡연 물품의 상류 단부를 통해 흡입되어 흡연 물품 내부를 통과하여 하류 단부로 나오는 공기를 흡입할 수 있게 된다. 하류 단부는 상류 단부의 하류에 위치하며, 한편 용어 '단부'는 또한 '말단'으로 기술될 수 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 가열에 의해 에어로졸을 발생시킬 수 있는 액상 또는 겔상 에어로졸 발생기질을 포함하는 카트리지와, 이러한 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품과, 흡연 물품을 가열하는 에어로졸 발생 장치를 첨부한 도면에 참조하여 설명하는데, 설명의 편의상 전기 가열식 흡연 물품의 구성요소를 각각 설명하면서 그에 포함되는 액상 또는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 설명하도록 한다. 여기서 전기 가열식 흡연 물품이라 함은, 연소에 의하지 않고 전기저항 방식 혹은 유도가열 방식 등으로 흡연 물품을 가열함으로써 흡연 물품으로부터 에어로졸을 생성시키고 사용자가 이러한 에어로졸을 흡입하여 사용하는 형태이다. 이러한 흡연 물품은 종래의 궐련 담배 1개비와 비슷한 횟수의 흡입 행위를 하기에 적당한 양의 에어로졸 발생기질을 흡연 물품 내부에 포함하며, 미리 정해진 양만큼 에어로졸이 발생된 후에는 더 이상 에어로졸을 발생시키지 않으며 1회 사용된 후에 사용자에 의해 버려질 것이다.
본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품은 에어로졸 발생기질로, 후술하는 바와 같이 글리세린 등과 같은 액상 조성물을 포함하는 액상 에어로졸 발생기질 또는 글리세린 등과 같은 액상 조성물을 포함하는 겔화 또는 고체화한 겔상 에어로졸 발생기질을 포함한다. 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전기 가열식 흡연 물품은, 상류 단부에 에어로졸 발생기질로서 액상 조성물 및/또는 겔상 조성물, 그 직하류에 에어로졸 이동 통로를 제공하는 튜브, 그리고 마우스피스로 기능하는 필터가 적층된 구조를 갖는다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템은, 필터; 필터에 대해 상류에 위치하며, 액상 또는 겔상의 에어로졸 발생기질과, 액상 및/또는 겔상 에어로졸 발생기질을 수용하는 흡습체를 포함하는 카트리지; 필터 및 카트리지를 랩핑하는 랩핑 페이퍼; 및 카트리지를 가열하는 에어로졸 발생 장치를 포함한다.
이하에서 본 발명의 카트리지에 액상 에어로졸 발생기질 카트리지(액상 카트리지)가 적용되는 경우와, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지가 적용되는 경우를 설명의 편의를 위해 구분하여 설명한다. 그러나 카트리지에 적용될 수 있는 에어로졸 발생기질은 액상 혹은 겔상으로 구분되는 것이 아니라 후술하는 바와 같이, 액상 및 겔상이 함께 존재할 수도 있다. 아래의 설명에서 참조되는 도면은 같다.
액상 에어로졸 발생기질 카트리지 (액상 카트리지)
본 발명에 따른 액상 카트리지(56)는, 액상 조성물과; 액상 조성물이 젖어진 흡습체(56a)와; 흡습체를 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상으로 측면을 랩핑하는, 랩핑 페이퍼(61)를 포함하며, 흡습체(56a)는, 액상 카트리지 내의 흡습체에 70 내지 120 mg의 액상 조성물을 흡습하여 액상 카트리지(56) 내에 유지하기에 충분한 흡습율을 갖는다. 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상은 현재 사용되고 있는 통상의 담배 혹은 전기 가열식 흡연 물품의 규격에 부합하는 크기로 이러한 규격을 갖는 액상 카트리지(56)는 전기 가열식 흡연 물품(50)에 삽입되어 별도의 랩핑 페이퍼(60)로 랩핑되면 사용자 입장에서 볼 때는 통상의 담배 혹은 전기 가열식 흡연 물품과 차이가 없게 된다.
본 발명은, 이러한 규격을 갖는 액상 카트리지(56)의 흡습체에 70 내지 120 mg의 액상 조성물을 흡습시키는 것을 특징으로 하는데, 이러한 수치 범위는 1개비의 전기 가열식 흡연 물품에 제공되는 담배 각초에 의한 담배체(58)로부터 에어로졸을 사용자가 흡입할 때 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 함께 제공할 수 있는 액상 조성물의 양을 가리킨다. 위 하한 값(70 mg) 미만의 액상 조성물이 흡습체(56a)에 흡습되는 경우에는 사용자가 전기 가열식 흡연 물품에 제공되는 담배 각초에 의한 담배체(58)로부터 유래하는 에어로졸을 흡입하는 과정에서 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸이 부족할 수 있으므로 액상 카트리지(56)에 흡습되는 액상 조성물은 위 하한 값(70 mg) 이상이어야 한다. 위 상한값(120 mg)을 초과하는 액상 조성물이 흡습체(56a)에 흡습되는 경우에는 액상 조성물이 이상의 규격을 갖는 액상 카트리지 내의 흡습체가 액상 조성물을 흡습한 채로 유지하기 힘들어서, 액상 조성물이 액상 카트리지(56)로부터 흘러나올 수 있다. 따라서 액상 카트리지에 흡습되는 액상 조성물은 위 상한값(120 mg) 이하이어야 한다. 바람직한 범위는 80 내지 110 mg이고, 더욱 바람직한 범위는 90 내지 105 mg이다.
본 발명의 또 다른 특징은 이상과 같은 규격을 갖는 액상 카트리지(56) 내의 흡습체가 위와 같은 범위를 갖는 액상 조성물을 액상 카트리지 내에 유지하기에 충분한 흡습율을 갖는 것에 있다. 즉 액상 조성물은 액상 카트리지 내의 흡습체에 흡습된 채로 유지되며, 액상 카트리지 외부로 흘러나오지 않는다. 여기서 흡습은 흡습체가 액상 조성물에 의해 젖어 있되, 이것이 밖으로 흘러나오지 않는 것을 가리킨다. 후술하는 바와 같이 필터(52) - 페이퍼 튜브(54) - 액상 카트리지(56)는 랩핑 페이퍼(60)로 싸여져서 전기 가열식 흡연 물품(50)을 형성하게 되는데, 액상 카트리지(56)는 상류 혹은 하류 쪽으로 별개의 부재 없이 페이퍼 튜브(54) 혹은 필터(52)와 직접 접촉하게 되는데, 액상 카트리지(56) 내의 흡습체(56a)에 흡습된 액상 조성물은 흡습체(56a)에 흡습되어 저장될 뿐이고 페이퍼 튜브(54) 혹은 필터(52) 쪽으로 흘러나오지 않는다. 이를 위해 액상 조성물은, 흡습체(56a)의 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm3의 양으로 흡습체에 흡습되어 있는 것이 바람직하다. 이 수치한정의 이유는 본 발명의 흡습체에 흡습되는 액상 조성물의 양에 대한 수치한정의 이유와 비슷하다. 즉, 위 하한 값(0.13 mg/mm3) 미만인 경우에는 흡습체에 흡습된 액상 조성물의 양이 충분하지 않아서 사용자가 전기 가열식 흡연 물품(50)에 제공되는 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 흡입하는 과정에서 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸이 부족할 수 있으므로 액상 카트리지에 흡습되는 액상 조성물은 위 하한 값(0.13 mg/mm3) 이상이어야 한다. 위 상한값(0.32 mg/mm3)을 초과하는 액상 조성물이 흡습체에 흡습되는 경우에는 액상 조성물이 이상의 규격을 갖는 액상 카트리지 내의 흡습체가 액상 조성물을 흡습한 채로 유지하기 힘들 수 있어서, 액상 조성물이 액상 카트리지로부터 흘러나올 수 있다.
액상 조성물은 글리세린 VG을 포함하고, 선택적으로 글리세린 PG, 물, 풍미제를 포함하되, 액상 조성물은, 중량%로, 70 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG, 0 내지 10%의 물을 포함하며, 이렇게 얻어진 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함한다. 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 100% 글리세린 VG로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 80% 글리세린 VG 및 20% 글리세린 PG로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 75% 글리세린 VG, 20% 글리세린 PG 및 5% 물로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 이렇게 얻어진 액상 조성물 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함한다. 예를 들어, 풍미제는 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제, 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 캐러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다. 더불어 액상 조성물은 니코틴을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다.
본 발명에 따르면, 여러가지 재질의 흡습체(56a)가 적용될 수 있다. 도 1 및 도 2에 따르면 흡습체(56a)가 말아져서 만들어지는 것으로 도시되었으나, 이는 도서의 편의상 그렇게 표현한 것이며, 흡습체(56a)의 구성에 그에 한정되는 것은 아니다. 아래와 같은 여러 종류의 흡습체(56a)가 고려될 수 있으며, 기본적으로는 도 3에 보인 파이프 구조물(40)의 일측으로 흡습체(56a)를 구기거나 말아서 밀어넣고 타측에서 다소 단면이 좁아진 형상으로 압출해내면서 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑하여 흡습체 로드(57)를 얻을 수 있게 된다. 파이프 구조물(40)로 도입되기 전에 니들과 같은 액상 조성물 주입부를 통해 액상 조성물이 흡습체(56a) 내로 제공되며 흡습체(56a)는 파이프 구조물(40)을 통과하면서 액상 조성물을 머금은 상태로 되고 파이프 구조물(40)의 타측에서 곧바로 랩핑 페이퍼(61)에 의해 랩핑되면서 적당한 길이, 일 예로, 80 mm 혹은 140 mm 정도로 컷팅되어 흡습체 로드(57)을 형성한다. 이에 따라 흡습체 로드(57)는 액상 조성물이 머금어진 흡습체(56a)를 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑한 상태로 제공된다. 흡습체 로드(57)는 후술하는 바와 같이 개별 흡연 물품(50)으로 들어갈 수 있는 크기로 컷팅된다.
이러한 구성은 기존의 궐련 제조 라인에서 일반화된 프로세스이며, 기존의 궐련 제조 프로세스와 장비를 그대로 이용할 수 있는 장점이 있다. 즉 기존의 필터, 페이퍼 튜브, 담배 각초의 제조에서 위와 같은 프로세스가 그대로 적용되고 있으며, 그러한 현재의 장비와 공정을 그대로 이용하여 카트리지(56)을 얻을 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체(56a)는, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 두께 2 내지 3 mm의 띠를 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만든 것이고, 바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 멜라민 기지 발포수지를 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만들어진 것인데, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.013 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단을 구기거나 접거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단으로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.25 내지 0.4 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단으로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.35 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 흡습체는, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)에 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단으로 만들어진 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.25 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물이 젖어진 흡습체를 갖는 액상 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 액상 카트리지(56)을 형성하는 랩핑 페이퍼(61)는, 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성된 합지로 제공될 수 있으며, 알루미늄 포일이 흡습체(56a)에 접촉하도록 실린더 형상으로 랩핑된다. 이에 따라 알루미늄 포일이 흡습체(56a)에 머금어진 액상 조성물이 액상 카트리지(56) 측면을 통해 흘러나올 가능성을 없애거나 최소화할 수 있다. 즉, 도 1 및 도 2에 보인 액상 카트리지의 구성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 흡습체(56a)는 흡연 물품 형성을 위한 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑되기 전에 별개의 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑되는데, 이 경우 랩핑 페이퍼(61)는 알루미늄 포일이 종이에 부착된 형태로 제공될 수 있고, 알루미늄 포일이 흡습체(56a)에 접촉하도록 실린더 형상으로 랩핑되는 것이 좋다.
경우에 따라서는 액상 에어로졸 발생기질의 조성물이 니코틴을 포함하고, 액상 에어로졸 발생기질 카트리지에 튜브와 필터를 차례로 적층하고 랩핑 페이퍼로 랩핑하여 전기 가열식 흡연 물품을 제조할 수도 있다.
본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품(50)은 도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 에어로졸의 이동 통로를 제공하는 페이퍼 튜브(54)를 포함할 수 있는데, 튜브에는 PLA가 삽입되어 에어로졸의 온도를 낮추어 사용자가 에어로졸 흡입 시에 화상을 입는 것을 방지할 수도 있다. 페이퍼 튜브(54) 역시도 별개의 랩핑 페이퍼(도시되지 않음)에 의해 랩핑될 수 있다. 이 경우 페이퍼 튜브(54)를 위한 랩핑 페이퍼는 페이퍼, 즉 종이도 충분하다.
마우스피스 역할을 하는 필터(52)는 도 1 및 도 2에 보인 바와 같이 에어로졸은 지나가고 액 유입은 막아주는 역할을 한다. 전술한 바와 같이 흡습체(56a)에 젖어진 혹은 머금어진 액상 조성물은 정상적이고 일반적인 사용 환경에서는 액상 카트리지(56) 내에 유지되지만 과도한 외력이 액상 카트리지(56)에만 작용하는 경우와 같이 비 정상적인 환경에서 일부의 액상 조성물이 외부로 흘러나갈 수 있는데, 이 경우 필터가 액 유입을 막는 역할을 수행한다(페이퍼 튜브도 비슷하게 기능할 수 있음). 필터는 펄프로 제작될 수 있으며, 원통형 또는 튜브 형태로 제작될 수 있다. 한편, 필터는 가향 성분을 포함하여 사용자의 만족감을 향상시킬 수 있다. 가향 성분은 예를 들어, 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제, 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다.
본질적으로 전술한 액상 카트리지(56)는, 위와 같이 필터(52)에 가향 성분을 포함시키는 프로세스와 장비를 그대로 이용하여 만들어질 수도 있다. 이 경우 기존의 프로세스와 장비를 그대로 이용하므로 양산성과 품질관리의 충족시키는데 큰 어려움이 없게 된다.
전기 가열식 흡연 물품(50)은 보통 복수 층의 랩핑 페이퍼(60, 61)로 랩핑되는데, 액상 카트리지가 위치한 부분을 감싸는 제1 랩핑 페이퍼(61), 그 위에 튜브를 함께 랩핑하는 제2 랩핑 페이퍼(도시되지 않음), 그 위에 전기 가열식 흡연 물품의 모든 부분을 감싸는 제3 랩핑 페이퍼(60)와 같이 여러 겹의 랩핑 페이퍼로 랩핑할 수 있다. 이렇게 여러 단계의 랩핑을 거치면서 전기 가열식 흡연 물품이 얻어질 수 있는데, 경우에 따라서는 액상 카트리지를 형성하는 공정이 별개로 행해질 수도 있고, 연속 라인을 통해 행해질 수도 있다.
다르게는 제조 시간을 단축시키고, 제조 원가를 절감하기 위해, 전기 가열식 흡연 물품의 모든 부분을 랩핑하는 최외곽에 위치한 랩핑 페이퍼 내측에, 서로 다른 재질 또는 서로 다른 두께의 포장재를 덧대고 한 번에 랩핑하는 것도 가능하다.
도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 카트리지(56)는, 액상 조성물이 흡습된 흡습체(56a)를 하우징 역할을 하는 랩핑 페이퍼(61)가 랩핑하고 있다. 또한, 액상 카트리지(56)의 하류 단부에는 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)가 차례로 적층되도록 설치된다. 필터 및 페이퍼 튜브는 액상 카트리지와 함께 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑된다.
액상 카트리지(56) 내의 액상 조성물은 흡습체에 흡습된 채로 액상 카트리지 (56)내에 유지되며 액상 카트리지로부터 흘러나오지는 않으며, 가열에 의해 기화되며 에어로졸을 발생한다.
랩핑 페이퍼(60, 61)는 고열 및 액상과의 접촉에 의해서 변형되거나 인체에 유해한 성분을 발생시키진 않는 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 또는 랩핑 페이퍼는 금속 박막이나 금속 포일(foil)로 제조하는 것도 가능하며, 전술한 바와 같이 종이 재질의 랩핑 페이퍼에 금속 박막이나 금속 박판이 덧대어진 형태 혹은 합지된 형태일 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 액상 카트리지(56)의 하우징 역할을 하는 랩핑 페이퍼(61)는 페이퍼와 알루미늄 포일의 합지로 구성되며, 알루미늄 포일이 흡습체(56a)와 맞닿아서 액상 조성물이 흡습체에 흡습된 채로 액상 카트리지(56)의 측면으로 흘러나오는 것을 막게 된다.
액상 카트리지의 하류 측에 필터(52)는 기류 형성을 위해 중공부를 가질 수 있으나, 중공부를 가지지 않는 형태의 필터를 사용하여도 무방하다. 필터는 적어도 하나의 세그먼트로 구성될 수 있으며, 예를 들어 튜브 필터, 냉각 구조물 및 리세스 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 튜브 필터는 내부에 중공을 포함하는 형태를 갖는다. 튜브 필터 및 리세스 필터는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있으며, 냉각 구조물로 기능하는 튜브는 순수한 폴리락트산(PLA)으로 제작되거나, 다른 분해성 폴리머와 폴리락트산을 조합하여 제작될 수 있다.
보다 구체적으로 필터(52)는 아세테이트, 종이, PP 등의 재질로 제조될 수 있으며, 필터를 감싸는 필터 권지(랩핑 페이퍼)는, 일반지, 다공지, 천공지, NWA(Non Wrapped Acetate) 등으로 분류될 수 있다. 또한 필터의 형태는 하나의 세그먼트로 이루어지는 모노 필터, 여러 개의 세그먼트로 이루어지는 복합(이중, 삼중 등) 필터로 분류할 수 있다. 필터는 아세테이트 토우, 가소제, 활성탄, X-DNA, 권지로 제조될 수도 있다. 아세테이트 토우는, 셀룰로오스 아세테이트의 연속필라멘트의 집합체를 말하며, 필터의 가장 중요한 특성인 흡인저항을 결정하는데 결정적인 역할을 한다. 아세테이트 토우의 성질은 데니아에 의해서 결정된다.
가소제는 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 부드럽고 유연하게 함으로써 섬유 사이의 접촉점에서 결합을 형성하고, 섬유 묶음을 더욱 딱딱하게 해준다. 담배필터용 가소제는 트리아세틴을 사용한다.
흡착제의 하나인 활성탄은 탄소를 주성분으로 하는 물질이며, 입자의 크기와 성상에 따라서 구분될 수 있다. 활성탄에 사용되는 원료로는 식물성 원료로서 목재, 톱밥, 과실각(야자껍질, 대나무, 복숭아 씨) 등이 있다.
X-DNA는 해조류에서 추출한 후 농축하여 가공된 기능성 입자를 말한다. 담배 필터에 주로 사용되는 활성탄에 비해 담배맛에 영향을 미치지 않고, 각종 발암 물질의 제거 기능이 탁월하다.
권지(랩핑 페이퍼)의 기능은 필터 제조 시, 필터 플럭의 형상을 유지해준다. 권지 제조 시에는, 기공도, 인장 강도, 신장율, 두께, 풀 붙임성 등의 물성을 만족해야 한다.
예를 들어 액상 카트리지(56)의 길이는 14.0mm이며, 필터(52) 또는 튜브(54)의 길이는 각각 2.5mm, 담배 각초를 포함하는 담배체(58)의 길이는 9.0mm일 수 있다. 다르게는, 일 예로, 필터(52)는 10 mm, 페이퍼 튜브(54)는 16 mm, 액상 카트리지(56)는 10 mm, 담배체(58)는 12 mm가 될 수 있다.
필터(52), 페이퍼 튜브(54), 액상 카트리지(56)의 상대적인 길이는, 후술하는 에어로졸 발생 장치(100)에 의해 전기 가열식 흡연 물품에서 발생하는 에어로졸을 사용자가 흡입하는 과정에서 에어로졸의 온도와 관계될 수 있다. 액상 카트리지(56)로부터 발생하는 에어로졸의 온도는 페이퍼 튜브(54)의 길이가 길어짐에 따라 고온의 에어로졸을 더 냉각시킬 수 있기 때문에, 액상 카트리지(56)로부터 발생하는 에어로졸의 온도를 고려하고, 액상 카트리지(56)의 부피에 의존하는 액상 조성물의 양과, 후술하는 에어로졸 발생 장치의 가열 방식 등을 고려하여 이들의 상대적인 길이가 달라질 수 있다. 현재 시판 중인 전기 가열식 흡연 물품의 크기와 같은 크기로 전기 가열식 흡연 물품을 제조하면서 이상의 여러 조건을 충족시키는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 어렵지는 않을 것이다.
전술한 바와 같이, 도 3에 보인 액상 카트리지(56)를 제조하기 위한 바람직한 일 실시예에 따르면, 파이프 구조물(40)에 의해 실린더 형상으로 형성되는 흡습체가 파이프 구조물(40)로 도입되기 전에 스프레이 장비 혹은 니들과 같은 액상 조성물 주입부를 지나며, 액상 조성물이 충분히 스프레이되거나 주입되어 액상 조성물이 흡습체(56a) 내로 제공되며 흡습체(56a)는 파이프 구조물(40)을 통과하면서 액상 조성물을 머금거나 액상 조성물에 의해 젖어진 상태로 된다. 그 후, 액상 조성물이 흡습된 흡습체는 예를 들어 종이(혹은 알루미늄 포일이 합지된 페이퍼)로 된 랩핑 페이퍼에 의해 랩핑되며, 필요한 길이(일례로 140 mm, 100 mm 혹은 80 mm)로 절단되어 흡습체 로드(57)를 형성한다. 흡습체 로드(57)는 후술하는 바와 같이 원하는 길이의 액상 카트리지(56)(일례로 14 mm, 10 mm, 8 mm)로 절단된 이후, 다른 전기 가열식 흡연 물품의 세그먼트(튜브, 필터, 담배체)와 함께 팩킹(랩핑)하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품(50)으로 제조될 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 액상 카트리지(56)를 제조하기 위해 위와 같이 얻어진 흡습체 로드(57)를 컷팅하는 컷팅 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 전술한 바와 같이 일례로 140 mm, 100 mm 혹은 80 mm의 길이를 갖는 흡습체 로드(57)는 인덱스 테이블(70)의 홈 내로 유입되어 인덱스 테이블의 회전에 따라 컨베이어 벨트(90)로 이동된다. 이때, 인덱스 테이블(70)을 따라 이동하는 경로 상에 회전 칼날(80)이 배치되며, 회전 칼날에 의해 흡습체 로드(57)는 원하는 길이, 일례로 14 mm, 10 mm, 80 mm 길이로 10개의 액상 카트리지(56)로 절단된다. 회전 칼날(80)은 10개가 등간격으로 배치되어, 140mm의 흡습체 로드(57)를 10개의 14 mm 액상 카트리지(56)로 절단하거나, 100 mm의 흡습체 로드(57)를 10개의 10 mm 액상 카트리지(56)으로 절단하거나, 80 mm의 흡습체 로드(57)를 10개의 8 mm 액상 카트리지(56)으로 절단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이상의 프로세스 및 장비는 기존의 궐련 제조에서 필터에 가향 성분 등을 포함시키는 경우에 적용되던 것을 그대로 이용하는 것이므로 양산성과 품질관리를 그대로 충족시키는데 큰 어려움이 없게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 액상 카트리지(56)의 하류 단에 마우스피스로 기능하는 필터(52)가 위치한다. 이들 각 세그먼트(필터, 액상 카트리지)를 함께 팩킹하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품(50)을 제조할 수 있게 된다. 전술한 바와 같이 필터(52)와 액상 카트리지(56) 사이에는 필요에 따라 에어로졸의 이동 통로를 제공하며 에어로졸을 냉각시키는 튜브(54)가 위치될 수 있다. 이들 각 세그먼트인, 필터(52), 튜브(54), 액상 카트르지(56)가 나란히 배열되고 이들을 함께 팩킹하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품(50)을 얻을 수 있다. 실제 제조라인에서는 이들이 나란히 10개 세트 이상으로 나열되어 랩핑이 진행된 후에 여러 개의 전기 가열식 흡연 물품으로 절단될 수 있다.
어느 경우든 액상 카트리지(56)의 액상 조성물은 액상 카트리지 내의 흡습체(56a)에 흡습된 채로 유지되며, 액상 카트리지(61) 외부로 흘러나오지 않는데, 액상 조성물은 약 120 ℃ 이상에서 에어로졸을 발생하기 시작하므로 액상 카트리지(56)의 랩핑이나 제조 공정에서 공정 관리를 100 ℃ 이하로 함으로써 제조 과정 중의 액상 조성물의 손실을 막을 수 있다. 불가피하게 제조공정 중에서 액상 조성물의 기화시작 온도 이상의 고온이 필요한 경우에는, 공정 중에 손실되는 액상 조성물의 양을 추산하여 요구되는 양에 손실이 예상되는 양을 더하여 추가로 액상 조성물을 흡습시켜 관리할 수 있다.
겔상 에어로졸 발생기질 카트리지
본 발명에 따른 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지는, 상온을 포함하는 제1 온도 범위(일예로 50 ℃의 온도 범위)에서 겔상, 반고상 혹은 고형화상(이하, 간략히 '겔상'으로 표현하기도 함)으로 존재하고 70 ℃를 포함하는 제2 온도 범위(일예로 50 - 100 ℃의 온도 범위)에서 액상 혹은 액체로 변화하며, 150 내지 400 ℃의 온도범위에서 에어로졸로 기화하는, 글리세린 및 젤라틴을 포함하는 겔상 에어로졸 발생기질과; 겔상 에어로졸 발생기질이 수용되는 겔 흡습체(56a)와; 겔 흡습체(56a)를 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상으로 측면을 랩핑하는, 랩핑 페이퍼(61)를 포함한다. 7 내지 20 mm의 길이와 5 내지 8 mm의 직경을 갖는 실린더 형상은 현재 사용되고 있는 통상의 담배 혹은 전기 가열식 흡연 물품의 규격에 부합하는 크기로 이러한 규격을 갖는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지는 전기 가열식 흡연 물품(50)에 삽입되어 별도의 랩핑 페이퍼(60)로 랩핑되면 사용자 입장에서 볼 때는 통상의 담배 혹은 전기 가열식 흡연 물품과 차이가 없게 된다.
구체적으로 겔상 에어로졸 발생기질은 글리세린과 젤라틴의 혼합물인데, 일례로 글리세린 PG (Proplylene Glycol) 혹은 VG (Vegetable Glycerine), 혹은 PG 및 VG 혼합물을 열을 주며 30분간 교반하여 점도를 낮추고, 여기에 겔화할 수 있는 첨가물인 젤라틴 및/또는 물을 10 ~ 50 중량%를 첨가하여 첨가물이 글리세린에 녹을 때까지 교반하고 글리세린과 젤라틴 및/또는 물이 섞인 혼합물을 얻을 수 있게 된다. 혼합물은 상온을 포함하는 제1 온도 범위(약 50 ℃ 미만의 온도 범위)에서는 겔상, 반고상 혹은 고형화상을 유지하며, 가열되어 70 ℃를 포함하는 제2 온도 범위(50 - 100 ℃의 온도 범위)에서는 액상으로 변화하여 액상으로 존재하고 추가로 가열되는 경우 약 150 ℃ 이상에서 에어로졸을 발생한다.
이상과 같이, 겔상 에어로졸 발생기질은, 물, 한천(agar), 증점제, 전분 분말, 셀룰로오스류, 카르복시메틸에테르류, 천연 식품 향료 또는 과일 추출물 중 하나 이상을 추가적으로 포함할 수 있다. 아울러, 겔상 에어로졸 발생기질에서 글리세린의 함량은 50 중량% 이상인 것이 바람직하다. 물을 포함하는 경우 젤라틴을 연화시켜서 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물을 형성하는 시간을 줄일 수 있다. 또한, 혼합물은 추가로 한천(agar)를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물을 형성하는데 유리하게 작용한다. 이에 부가하여, 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물은 첨가물로 증점제, 전분 분말, 셀룰로오스류, 카르복시메틸에테르류를 포함할 수 있다. 또한 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물에는 추가로 천연 식품 향료 또는 과일 추출물을 포함할 수 있다. 이 경우 발생한 에어로졸을 통해 사용자에게 다양한 맛을 가미하는 것이 가능해진다. 어느 경우든 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물에서 글리세린의 함량은 50중량% 이상인 것이 바람직한데, 이렇게 함으로써 발생한 에어로졸에서 탄맛을 최소화할 수 있게 된다. 추가적으로 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물은 니코틴을 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다.
여기서, 겔상 에어로졸 발생기질은, 중량%로, 80 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG로 이루어지는 액상 조성물을 포함하되, 60 내지 80%의 액상 조성물과 20 내지 40%의 물의 부피 비율로 혼합된 혼합물 100 ml 대비 1 내지 6 g의 중량의 젤라틴을 포함하며, 선택적으로 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 포함한다. 여기서 바람직하게는 액상 조성물은, 겔 흡습체 내에 70 내지 120 mg의 양으로 포함된다. 이러한 수치 범위는 1개비의 전기 가열식 흡연 물품에 제공되는 담배 각초에 의한 담배체(58)로부터 에어로졸을 사용자가 흡입할 때 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸을 함께 제공할 수 있는 액상 조성물의 양을 가리킨다. 위 하한 값(70 mg) 미만의 액상 조성물이 겔 흡습체(56a)에 겔상 에어로졸 발생기질로 포함되는 경우에는 사용자가 전기 가열식 흡연 물품에 제공되는 담배 각초에 의한 담배체(58)로부터 유래하는 에어로졸을 흡입하는 과정에서 액상 조성물로부터 유래하는 에어로졸이 부족할 수 있으므로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)에 포함되는 액상 조성물은 위 하한 값(70 mg) 이상이어야 한다. 위 상한값(120 mg)을 초과하는 액상 조성물이 겔 흡습체(56a)에 포함되려면 혼합물인 겔상 에어로졸 발생기질의 부피가 너무 커질 수 있어서 이상의 규격을 갖는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 내의 겔 흡습체가 액상 조성물을 보유하기 힘들 수 있다. 따라서 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 포함되는 액상 조성물은 위 상한값(120 mg) 이하이어야 한다. 바람직한 범위는 80 내지 110 mg이고, 더욱 바람직한 범위는 90 내지 105 mg이다.
본 발명의 또 다른 특징은 겔상 에어로졸 발생기질이 후술하는 바와 같이 제조 프로세스 상에서는 액체 상태로 존재하거나 존재할 수 있는데, 액상화하더라도 이상과 같은 규격을 갖는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내의 겔 흡습체(56a)가 위와 같은 조성 범위를 갖는 액상 조성물을 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내에 유지하기에 충분한 흡습율을 갖는 것에 있다. 즉 액상 조성물은 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내의 겔 흡습체(56a)에 흡습된 채로 유지되며, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 외부로 흘러나오지 않는다. 여기서 흡습은 겔 흡습체가 액상 조성물에 의해 젖어 있되, 이것이 밖으로 흘러나오지 않는 것을 가리킨다. 후술하는 바와 같이 필터(52) - 페이퍼 튜브(54) - 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) - 담배체(58)는 랩핑 페이퍼(60)로 싸여져서 전기 가열식 흡연 물품(50)을 형성하게 되는데, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)는 상류 혹은 하류 쪽으로 별개의 부재 없이 담배체(58)나 페이퍼 튜브(54) 혹은 필터(52)와 직접 접촉하게 되는데, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 내의 겔 흡습체(56a)에 흡습된 액상 조성물은 겔 흡습체에 흡습되어 저장될 뿐이고 담배체(58) 혹은 페이퍼 튜브(54) 혹은 필터(52) 쪽으로 흘러나오지 않는다. 이를 위해 액상 조성물은, 겔 흡습체의 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm3의 양으로 겔 흡습체에 흡습되어 있는 것이 바람직하다. 이 수치한정의 이유는 본 발명의 겔 흡습체(56a)에 흡습되는 액상 조성물의 양에 대한 수치한정의 이유와 비슷하다. 즉, 위 하한 값(0.13 mg/mm3) 미만인 경우에는 겔 흡습체(56a)에 흡습된 액상 조성물의 양이 충분하지 않아서 사용자가 전기 가열식 흡연 물품에 제공되는 담배 각초로부터 유래하는 에어로졸을 흡입하는 과정에서 겔상 에어로졸 발생기질로부터 유래하는 에어로졸이 부족할 수 있으므로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 흡습되는 액상 조성물은 위 하한 값(0.13 mg/mm3) 이상이어야 한다. 위 상한값(0.32 mg/mm3)을 초과하는 액상 조성물이 겔 흡습체에 흡습되는 경우에는 액상 조성물이 이상의 규격을 갖는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내의 겔 흡습체가 액상 조성물을 흡습한 채로 유지하기 힘들 수 있어서, 액상 조성물이 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)로부터 흘러나올 수 있다.
본 발명에서 사용된 '겔상 에어로졸 발생기질 카트리지'는 상온에서는 겔상으로 존재하다가 일례로 70 ℃를 포함하는 50 ~ 100 ℃의 온도범위에서 액상화하였다가 추가적인 가열을 통해 일예로 약 150 내지 350 ℃의 온도범위에서 에어로졸로 기화하는 겔상 에어로졸 발생기질이 담긴 카트리지(56)를 가리킨다. 일례로, 겔상 에어로졸 발생기질은, 상온을 포함하는 제1온도범위에서 겔상으로 존재하며 70℃를 포함하는 제2온도범위에서 액상으로 변화하는 글리세린 VG (선택적으로 글리세린 PG를 포함함)과 같은 액상 조성물과 젤라틴 및 물의 겔상 혼합물인데, 별도의 에어로졸 발생 장치에 의해 전기 유도 혹은 저항 가열식으로 가열됨으로써 겔상 에어로졸 발생기질이 액상으로 변화하고 추가적인 가열을 통해 액상 조성물이 에어로졸을 생성한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 액상 조성물은 중량%로, 100% 글리세린 VG이고, 바람직한 다른 실시예에 따르면 액상 조성물은 중량%로, 80% 글리세린 VG, 20% 글리세린 PG이다.
바람직한 다른 실시예에 따르면 이상과 같은 액상 조성물에 열을 주며 30분간 교반하여 점도를 낮추고, 여기에 겔화할 수 있는 첨가물인 젤라틴 및/또는 물을 첨가하여 첨가물이 글리세린에 녹을 때까지 교반하고 글리세린과 젤라틴 및/또는 물이 섞인 겔상 혼합물을 얻을 수 있게 된다. 이 경우 60 내지 80%의 액상 조성물과 20 내지 40%의 물의 부피 비율로 혼합된 혼합물 100 ml 대비 1 내지 6 g의 중량의 젤라틴을 포함하게 하였다.
바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 젤라틴 1 g, 1.5 g, 2 g을 각각 냉수 10 ml에 넣어서 젤라틴을 불리고, 중량%로 80%의 글리세린 VG와 20%의 글리세린 PG가 혼합된 액상 조성물 50 ml을 혼합하여 용해한 후에 상온에서 6시간 이상 방치하였다. 상온에서 방치하여도 겔화가 잘 진행되었으며, 젤라틴의 양이 늘어날수록 겔화가 더 잘 진행되었다. 젤라틴 1 g 이상 1.5 g 이하에서 점도 상승과 약한 수준의 겔화가 진행되었다.
바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 젤라틴 5 g을 냉수 50 ml에 넣어서 30분간 불리고, 중량%로 80%의 글리세린 VG와 20%의 글리세린 PG가 혼합된 액상 조성물 100 ml를 투입하여 75 ℃에서 90분간 교반 및 가열하여 겔상 에어로졸 발생기질을 얻을 수 있었다.
겔상 에어로졸 발생기질은 상온을 포함하는 제1온도범위(약 50 ℃ 미만)에서는 겔상을 유지하며, 가열되어 70 ℃를 포함하는 제2온도범위 (50 ℃ 내지 100 ℃의 온도범위)에서는 액상으로 변화하여 액상으로 존재하고 추가로 가열되는 경우 약 120 ℃ 이상에서 에어로졸을 발생한다. 후술하는 바와 같이 겔상 에어로졸 발생기질을 겔 흡습체(56a)에 주입하기 위하여 제조 프로세스 중에, 겔상 에어로졸 발생기질을 제2 온도 범위로 가열하여 액체화하고, 액체를 겔 흡습체(56a)에 스프레이하거나 니들 등으로 주입하여 액체를 겔 흡습체(56a)에 흡습시킨다. 그 뒤에 액체는 저온, 일예로 약 4 ℃에서 5분 - 10분 유지시키거나, 상온에서 1시간 이상 유지시킴으로써 겔 흡습체(56a)에 흡습된 액체가 겔상으로 바뀌어 겔 흡습체(56a) 내의 표면, 기공, 네트워크 등에 미세한 알갱이가 분산된 모양으로 된다.
한편 겔 흡습체는 액상화한 에어로졸 발생기질의 액상 조성물에 대해 충분한 흡습성을 갖기에 액상 조성물이 겔 흡습체로부터 흘러나오지는 않는다. 겔상 에어로졸 발생기질은 전술한 바와 같이, 글리세린과 젤라틴을 주된 구성요소로 하지만, 추가로 물을 포함하는 것이 바람직하다. 물을 포함하는 경우 젤라틴을 연화시켜서 겔상 에어로졸 발생기질을 형성하는 시간을 줄일 수 있게 된다. 또한, 겔상 에어로졸 발생기질은 추가로 한천(agar)를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 겔상을 형성하는데 유리하게 작용한다. 이에 부가하여, 겔상 에어로졸 발생기질은 첨가물로 증점제, 전분 분말, 셀룰로오스류, 카르복시메틸에테르류를 포함할 수 있다. 또한 겔상 에어로졸 발생기질에는 추가로 천연 식품 향료 또는 과일 추출물을 포함할 수 있다. 이 경우 발생한 에어로졸을 통해 사용자에게 다양한 맛을 가미하는 것이 가능해진다. 어느 경우든 겔상 에어로졸 발생기질에서 글리세린의 함량은 50중량% 이상인 것이 바람직한데, 이렇게 함으로써 발생한 에어로졸에서 탄맛을 최소화할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 액상 조성물은 중량%로, 80 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG을 포함하며, 이렇게 얻어진 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함한다. 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 100% 글리세린 VG로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 중량%로, 80% 글리세린 VG 및 20% 글리세린 PG로 이루어진 액상 조성물을 사용한다. 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 이렇게 얻어진 액상 조성물 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함한다. 예를 들어, 풍미제는 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제, 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 캐러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다. 더불어 액상 조성물은 니코틴을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다.
본 발명에 따르면, 여러가지 재질의 겔 흡습체(56a)가 적용될 수 있다. 도 1 및 도 2에 따르면 겔 흡습체(56a)가 말아져서 만들어지는 것으로 도시되었으나, 이는 도시의 편의상 그렇게 표현한 것이며, 겔 흡습체(56a)의 구성에 그에 한정되는 것은 아니다. 아래와 같은 여러 종류의 겔 흡습체(56a)가 고려될 수 있으며, 기본적으로는 도 3에 보인 파이프 구조물(40)의 일측으로 겔 흡습체(56a)를 구기거나 말아서 밀어넣고 타측에서 다소 단면이 좁아진 형상으로 압출해내면서 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑하여 겔 흡습체 로드(57)를 얻을 수 있게 된다. 파이프 구조물(40)로 도입되기 전에 니들과 같은 액체 주입부를 통해 액체화된 겔상 에어로졸 발생기질을 겔 흡습체(56a) 내로 흡습시키며 겔 흡습체(56a)는 파이프 구조물(40)을 통과하면서 액체화된 겔상 에어로졸 발생기질로 젖어지거나 머금은 상태로 되고 파이프 구조물(40)의 타측에서 곧바로 랩핑 페이퍼(61)에 의해 랩핑되면서 적당한 길이, 일 예로, 80 mm 혹은 140 mm 정도로 컷팅되어 겔 흡습체 로드(57)을 형성한다. 즉 겔상 에어로졸 발생기질 혼합물은 70 ℃를 포함하는 제2 온도 범위로 가열하여 액체 상태로 만들어서 니들과 같은 주입부를 통해 겔 흡습체(56a) 내로 주입되어 겔 흡습체(56a)에 흡습된다. 겔 흡습체 로드(57)로 절단하기 전에 적절한 냉각 과정을 거칠 수도 있고, 겔 흡습체(56a)가 액체 상태의 겔상 에어로졸 발생기질에 대해 충분한 흡습력을 가지므로 절단한 뒤에 상온에서 적절한 시간, 일예로 1시간 유지하거나 저온, 일예로 4 ℃에서 5분 - 10분을 유지하는 것으로 겔 흡습체(56a) 내로 도입된 액체 상태의 겔상 에어로졸 발생기질이 겔화되어 후속 작업(카트리지로 절단하는 작업이나 흡연 물품으로 랩핑하는 작업) 중에 액상 조성물이 겔 흡습체(56a)로부터 흘러나오는 것이 막아지거나 최소화될 수 있다. 즉 겔 흡습체 로드(57)는 겔상 에어로졸 발생기질이 액체 상태로 머금어진 겔 흡습체(56a)를 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑한 상태로 제공될 수도 있고, 파이프 구조물에 적절한 냉각 구조를 제공함으로써 겔 흡습체 로드(57)가 겔상 에어로졸 발생기질이 겔상으로 겔 흡습체(56a) 내에 존재한 채로 랩핑 페이퍼(61)로 랩핑하게 될 수도 있다. 다르게는 겔 흡습체 로드(57)는 전술한 바와 같이 소정 시간 상온을 포함하는 제1 온도 범위에서 유지하는 것만으로 겔 흡습체 내에 도입된 에어로졸 발생기질을 포함하는 혼합물을 겔화시켜서 보유할 수 있고, 후술하는 바와 같이 개별 흡연 물품(50)으로 들어갈 수 있는 크기로 컷팅된다.
이러한 구성은 기존의 궐련 제조 라인에서 일반화된 프로세스이며, 기존의 궐련 제조 프로세스와 장비를 그대로 이용할 수 있는 장점이 있다. 즉 기존의 필터, 페이퍼 튜브, 담배 각초의 제조에서 위와 같은 프로세스가 그대로 적용되고 있으며, 그러한 현재의 장비와 공정을 그대로 이용하여 카트리지(56)을 얻을 수 있다.
겔상 에어로졸 발생기질은, 70 ℃를 포함하는 일예로 50 - 100℃의 제2 온도 범위에서 액체 상태로, 겔 흡습체 내에 도입되기에, 후술하는 겔 흡습체 내로 쉽게 흡습될 수 있으며, 상온을 포함하는 일예로 50 ℃ 미만의 제1 온도 범위에서 겔 흡습체 내에서 겔 흡습체에 존재하는 표면, 기공, 네트워크 사이의 공간에 겔상으로 존재하게 된다. 따라서 상온을 포함하는 제1 온도 범위에서 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지가 유지되는 경우에, 겔상 에어로졸 발생기질에 포함된 액상 조성물이 겔상 에어로졸 카트리지로부터 흘러나오거나 누출될 가능성은 없거나 최소화된다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 겔 흡습체는, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 두께 2 내지 3 mm의 띠를 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만든 것이고, 바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 겔 흡습체는, 멜라민 기지 발포수지를 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만들어진 것인데, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 겔 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.013 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물에 대응하는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 겔 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입이나 액상 조성물을 흡습한 경우 보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 겔 흡습체는, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단을 구기거나 접거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단으로 만들어진 겔 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.25 내지 0.4 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물에 대응하는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 겔 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입이나 액상 조성물을 흡습한 경우 보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 겔 흡습체는, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단으로 만들어진 겔 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.35 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물에 대응하는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 겔 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입이나 액상 조성물을 흡습한 경우 보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 겔 흡습체는, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 전술한 파이프 구조물(40)에 도입하여 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하고 전술한 파이프 구조물(40)로 도입하여 압출시켜서 만든 것인데, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단으로 만들어진 겔 흡습체는, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.25 mg/mm3인 단위 부피당 중량을 갖는다. 100 mg의 액상 조성물에 대응하는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품에 대해 행한 실험결과에 따르면, 실험 중에 액상 조성물이 외부로 흘러 나오는 문제 없이 겔 흡습체에 흡습된 채로 유지되었으며, 기존의 가열식 궐련보다 월등히 풍부한 에어로졸이 확인되었으며, 기존의 하이브리드 타입이나 액상 조성물을 흡습한 경우 보다도 많은 액상 조성물로부터 유래하는 충분한 에어로졸이 확인되었다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)을 형성하는 랩핑 페이퍼(61)는, 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성된 합지로 제공될 수 있으며, 알루미늄 포일이 겔 흡습체(56a)에 접촉하도록 실린더 형상으로 랩핑된다. 이에 따라 알루미늄 포일은 겔 흡습체(56a)에 머금어진 액체 상태의 겔상 에어로졸 발생기질이 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 측면을 통해 흘러나올 가능성을 없애거나 최소화할 수 있다. 즉 도 1 및 도 2에 보인 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지의 구성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 겔 흡습체(56a)는 흡연 물품 형성을 위한 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑되기 전에 별개의 랩핑 페이퍼(61)에 의해 랩핑되는데, 이 경우 랩핑 페이퍼(61)는 알루미늄 포일이 종이에 부착된 형태로 제공될 수 있고, 알루미늄 포일이 겔 흡습체(56a)에 접촉하도록 실린더 형상으로 랩핑되는 것이 좋다.
경우에 따라서는 겔상 에어로졸 발생기질의 조성물이 니코틴을 포함하고, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 튜브와 필터를 차례로 적층하고 랩핑 페이퍼로 랩핑하여 전기 가열식 흡연 물품을 제조할 수도 있다.
본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품(50)은 도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 에어로졸의 이동 통로를 제공하는 페이퍼 튜브(54)를 포함할 수 있는데, 튜브에는 PLA가 삽입되어 에어로졸의 온도를 낮추어 사용자가 에어로졸 흡입 시에 화상을 입는 것을 방지할 수도 있다. 페이퍼 튜브(54) 역시도 별개의 랩핑 페이퍼(도시되지 않음)에 의해 랩핑될 수 있다. 이 경우 페이퍼 튜브(54)를 위한 랩핑 페이퍼는 페이퍼, 즉 종이도 충분하다.
마우스피스 역할을 하는 필터(52)는 도 1 및 도 2에 보인 바와 같이 에어로졸은 지나가고 액 유입은 막아주는 역할을 한다. 전술한 바와 같이 겔 흡습체(56a)에 유지되는 겔상 에어로졸 발생기질은, 상온을 포함하는 제1 온도 범위에서 겔상 등으로 겔 흡습체(56a)내에 유지되지만, 흡연 물품이 보관되는 주변 환경이 제2 온도 범위에 이른다거나 그 상황에서 과도한 외력이 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)에만 작용하는 경우와 같이 비 정상적인 환경에서 일부의 액상 조성물이 외부로 흘러나갈 수 있는데, 이 경우 필터가 액 유입을 막는 역할을 수행한다(페이퍼 튜브도 비슷하게 기능할 수 있음). 필터는 펄프로 제작될 수 있으며, 원통형 또는 튜브 형태로 제작될 수 있다. 한편, 필터는 가향 성분을 포함하여 사용자의 만족감을 향상시킬 수 있다. 가향 성분은 예를 들어, 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제, 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다.
본질적으로 전술한 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)는, 위와 같이 필터(52)에 가향 성분을 포함시키는 프로세스와 장비를 그대로 이용하여 만들어질 수도 있다. 이 경우 기존의 프로세스와 장비를 그대로 이용하므로 양산성과 품질관리의 충족시키는데 큰 어려움이 없게 된다.
전기 가열식 흡연 물품(50)은 보통 복수 층의 랩핑 페이퍼(60, 61)로 랩핑되는데, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지가 위치한 부분을 감싸는 제1 랩핑 페이퍼(61), 그 위에 튜브를 함께 랩핑하는 제2 랩핑 페이퍼(도시되지 않음), 그 위에 전기 가열식 흡연 물품의 모든 부분을 감싸는 제3 랩핑 페이퍼(60)와 같이 여러 겹의 랩핑 페이퍼로 랩핑할 수 있다. 이렇게 여러 단계의 랩핑을 거치면서 전기 가열식 흡연 물품이 얻어질 수 있는데, 경우에 따라서는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지를 형성하는 공정이 별개로 행해질 수도 있고, 연속 라인을 통해 행해질 수도 있다.
다르게는 제조 시간을 단축시키고, 제조 원가를 절감하기 위해, 전기 가열식 흡연 물품의 모든 부분을 랩핑하는 최 외곽에 위치한 랩핑 페이퍼 내측에, 서로 다른 재질 또는 서로 다른 두께의 포장재를 덧대고 한 번에 랩핑하는 것도 가능하다.
도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)는, 액상 조성물을 포함하는 겔상 에어로졸 발생기질이 수용된 겔 흡습체(56a)를 하우징 역할을 하는 랩핑 페이퍼(61)가 랩핑하고 있다. 또한, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 하류 단부에는 페이퍼 튜브(54) 및 필터(52)가 차례로 적층되도록 설치된다. 필터 및 튜브는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지와 함께 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑된다.
겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 내의 겔상 에어로졸 발생기질은 제1 온도범위에서 겔 흡습체에 겔상 등으로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 내에 유지되며 겔상 에어로졸 발생기질에 포함된 액상 조성물이 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)로부터 흘러나오지는 않으며, 가열에 의해 기화되며 에어로졸을 발생한다.
랩핑 페이퍼(60, 61)는 고열 및 액상과의 접촉에 의해서 변형되거나 인체에 유해한 성분을 발생시키진 않는 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 또는 랩핑 페이퍼는 금속 박막이나 금속 포일(foil)로 제조하는 것도 가능하며, 전술한 바와 같이 종이 재질의 랩핑 페이퍼에 금속 박막이나 금속 박판이 덧대어진 형태 혹은 합지된 형태일 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 하우징 역할을 하는 랩핑 페이퍼(61)는 페이퍼와 알루미늄 포일의 합지로 구성되며, 알루미늄 포일이 겔 흡습체(56a)와 맞닿아서 제조 공정 중이나 보관 중에 제2 온도범위에서 겔 흡습체(56a)가 놓여짐으로써 겔상 에어로졸 발생기질이 액체 상태로 바뀌어서 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 측면으로 흘러나오는 것을 막게 된다.
겔상 에어로졸 발생기질 카트리지의 하류 측에 필터(52)는 기류 형성을 위해 중공부를 가질 수 있으나, 중공부를 가지지 않는 형태의 필터를 사용하여도 무방하다. 필터는 적어도 하나의 세그먼트로 구성될 수 있으며, 예를 들어 튜브 필터, 냉각 구조물 및 리세스 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 튜브 필터는 내부에 중공을 포함하는 형태를 갖는다. 튜브 필터 및 리세스 필터는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있으며, 냉각 구조물로 기능하는 튜브는 순수한 폴리락트산으로 제작되거나, 다른 분해성 폴리머와 폴리락트산을 조합하여 제작될 수 있다.
보다 구체적으로 필터(52)는 아세테이트, 종이, PP 등의 재질로 제조될 수 있으며, 필터를 감싸는 필터 권지(랩핑 페이퍼)는, 일반지, 다공지, 천공지, NWA(Non Wrapped Acetate) 등으로 분류될 수 있다. 또한 필터의 형태는 하나의 세그먼트로 이루어지는 모노 필터, 여러 개의 세그먼트로 이루어지는 복합(이중, 삼중 등) 필터로 분류할 수 있다. 필터는 아세테이트 토우, 가소제, 활성탄, X-DNA, 권지로 제조될 수도 있다. 아세테이트 토우는, 셀룰로오스 아세테이트의 연속필라멘트의 집합체를 말하며, 필터의 가장 중요한 특성인 흡인저항을 결정하는데 결정적인 역할을 한다. 아세테이트 토우의 성질은 데니아에 의해서 결정된다.
가소제는 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 부드럽고 유연하게 함으로써 섬유 사이의 접촉점에서 결합을 형성하고, 섬유 묶음을 더욱 딱딱하게 해준다. 담배필터용 가소제는 트리아세틴을 사용한다.
흡착제의 하나인 활성탄은 탄소를 주성분으로 하는 물질이며, 입자의 크기와 성상에 따라서 구분될 수 있다. 활성탄에 사용되는 원료로는 식물성 원료로서 목재, 톱밥, 과실각(야자껍질, 대나무, 복숭아 씨) 등이 있다.
X-DNA는 해조류에서 추출한 후 농축하여 가공된 기능성 입자를 말한다. 담배 필터에 주로 사용되는 활성탄에 비해 담배맛에 영향을 미치지 않고, 각종 발암 물질의 제거 기능이 탁월하다.
권지(랩핑 페이퍼)의 기능은 필터 제조 시, 필터 플럭의 형상을 유지해준다. 권지 제조 시에는, 기공도, 인장 강도, 신장율, 두께, 풀 붙임성 등의 물성을 만족해야 한다.
예를 들어 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 길이는 14.0mm이며, 필터(52) 또는 튜브(54)의 길이는 각각 2.5mm, 담배 각초를 포함하는 담배체(58)의 길이는 9.0mm일 수 있다. 다르게는, 일 예로, 필터(52)는 10 mm, 페이퍼 튜브(54)는 16 mm, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)는 10 mm, 담배체(58)는 12 mm가 될 수 있다.
필터(52), 페이퍼 튜브(54), 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 상대적인 길이는, 후술하는 에어로졸 발생 장치(100)에 의해 전기 가열식 흡연 물품에서 발생하는 에어로졸을 사용자가 흡입하는 과정에서 에어로졸의 온도와 관계될 수 있다. 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)로부터 발생하는 에어로졸의 온도는 페이퍼 튜브(54)의 길이가 길어짐에 따라 고온의 에어로졸을 더 냉각시킬 수 있기 때문에, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)로부터 발생하는 에어로졸의 온도를 고려하고, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 부피에 의존하는 액상 조성물의 양과, 후술하는 에어로졸 발생 장치의 가열 방식 등을 고려하여 이들의 상대적인 길이와 배치가 달라질 수 있다. 현재 시판 중인 전기 가열식 흡연 물품의 크기와 같은 크기로 전기 가열식 흡연 물품을 제조하면서 이상의 여러 조건을 충족시키는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 어렵지는 않을 것이다.
전술한 바와 같이, 도 3에 보인 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 제조하기 위한 바람직한 일 실시예에 따르면, 먼저 겔상 에어로졸 발생기질을 제2 온도 범위로 가열하여 액체로 만든 후, 파이프 구조물(40)에 의해 실린더 형상으로 형성되는 겔 흡습체(56a)가 파이프 구조물(40)로 도입되기 전에 스프레이 장비 혹은 니들과 같은 액체 주입부를 지나며, 액체가 충분히 스프레이되거나 주입되어 액체가 겔 흡습체(56a) 내로 제공되며 겔 흡습체(56a)는 파이프 구조물(40)을 통과하면서 액체를 머금거나 액체에 의해 젖어진 상태로 된다. 그 후, 액체가 흡습된 겔 흡습체는 예를 들어 종이(혹은 알루미늄 포일이 합지된 페이퍼)로 된 랩핑 페이퍼에 의해 랩핑되며, 필요한 길이(일례로 140 mm, 100 mm 혹은 80 mm)로 절단되어 겔 흡습체 로드(57)를 형성한다. 겔 흡습체 로드(57)는 후술하는 바와 같이 원하는 길이의 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)(일례로 14 mm, 10 mm, 8 mm)로 절단된 이후, 다른 전기 가열식 흡연 물품의 세그먼트(튜브, 필터, 담배체)와 함께 팩킹(랩핑)하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품(50)으로 제조될 수 있다. 전술한 바와 같이 겔 흡습체(56a) 내로 도입된 액체는, 파이프 구조물(40)을 지나면서나, 겔 흡습체 로드(57)로 절단된 뒤에 보관되면서나, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)으로 절단단 뒤에 보관되면서, 제1 온도 범위에서 유지되면서 겔화되어 겔 흡습체(56a) 내부의 표면, 기공, 네트워크 상에 미세한 알갱이 모양으로 분산되어 존재하게 된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 제조하기 위해 겔 흡습체 로드(57)를 컷팅하는 컷팅 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 전술한 바와 같이 일례로 140 mm, 100 mm 혹은 80 mm의 길이를 갖는 겔 흡습체 로드(57)는 인덱스 테이블(70)의 홈 내로 유입되어 인덱스 테이블의 회전에 따라 컨베이어 벨트(90)로 이동된다. 이때, 인덱스 테이블(70)을 따라 이동하는 경로 상에 회전 칼날(80)이 배치되며, 회전 칼날에 의해 겔 흡습체 로드(57)는 원하는 길이, 일례로 14 mm, 10 mm, 80 mm 길이로 10개의 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)로 절단된다. 회전 칼날(80)은 10개가 등간격으로 배치되어, 140mm의 겔 흡습체 로드(57)를 10개의 14 mm 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)로 절단하거나, 100 mm의 겔 흡습체 로드(57)를 10개의 10 mm 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)으로 절단하거나, 80 mm의 겔 흡습체 로드(57)를 10개의 8 mm 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)으로 절단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이상의 프로세스 및 장비는 기존의 궐련 제조에서 필터에 가향 성분 등을 포함시키는 경우에 적용되던 것을 그대로 이용하는 것이므로 양산성과 품질관리를 그대로 충족시키는데 큰 어려움이 없게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 하류 단에 마우스피스로 기능하는 필터(52)가 위치하고 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 상류 단에 담배 각초를 포함하는 담배체(58)가 위치한다. 이들 각 세그먼트(필터, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지, 담배체)를 함께 팩킹하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품을 제조할 수 있게 된다. 전술한 바와 같이 필터(52)와 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 사이에는 필요에 따라 에어로졸의 이동 통로를 제공하는 튜브(54)가 위치될 수 있다. 이들 각 세그먼트인, 필터, 튜브, 액상 카트르지, 담배체가 나란히 배열되고 이들을 함께 팩킹하여 에어로졸 발생용 전기 가열식 흡연 물품(50)을 얻을 수 있다. 실제 제조라인에서는 이들이 나란히 10개 세트 이상으로 나열되어 랩핑이 진행된 후에 여러 개의 전기 가열식 흡연 물품으로 절단될 수 있다.
어느 경우든 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)에 포함되는 에어로졸 발생기질인 액상 조성물은 겔화되어 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 내의 겔 흡습체의 표면, 기공, 네트워크 등에 미세한 알갱이로 분산되어 존재하며, 설사 액상화된다 하더라도 겔 흡습체(56a)에 흡습되므로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지 외부로 흘러나오지 않는데, 전기 가열식 흡연 물품을 제조하는 과정에서 혹은 전기 가열식 흡연 물품을 완성한 후에 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 가해지는 고온이나 물리적 압력 때문에 액상 조성물이 외부로 흘러나오거나 에어로졸로 기화하여 밖으로 나오는 경우를 고려할 수 있다. 먼저 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지의 하류에 필터가 위치하므로, 설사 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지에 고온이 가해지거나 외부로부터 물리적 압력이 가해진다 하더라도 액상 조성물이 필터를 거쳐서 외부로 흘러나올 가능성은 낮다. 겔상 에어로졸 발생기질은 70 ℃를 포함하는 제2 온도 범위에서 액체화되고, 액상 조성물은 약 120 ℃ 이상에서 에어로졸을 발생하기 시작하므로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지의 랩핑이나 제조 공정에서 공정 관리를 100 ℃ 이하, 바람직하게는 50 ℃ 미만의 제1 온도 범위로 함으로써 제조 과정 중의 액상 조성물의 손실을 막을 수 있다. 불가피하게 제조공정 중에서 액상 조성물의 기화시작 온도 이상의 고온이 필요한 경우에는, 공정 중에 손실되는 액상 조성물의 양을 추산하여 요구되는 양에 손실이 예상되는 양을 더하여 추가로 액상 조성물을 흡습시켜 관리할 수 있다.
에어로졸 발생 장치
이하에서 본 발명에 따른 전기 가열식 흡연 물품(50)을 가열시켜 에어로졸을 발생시킬 수 있는 에어로졸 발생 장치(100)의 실시예들을 설명한다. 이하에서 설명하는 에어로졸 발생 장치(100)는, 본 발명에서 설명한 전기 가열식 흡연 물품(50) 내부에 액상 조성물과 같은 에어로졸 발생기질을 포함하며 기존의 궐련 형태로 랩핑 페이퍼로 랩핑된 전기 가열식 흡연 물품(50)이 삽입될 수 있는 공동을 갖고, 공동에 삽입된 흡연 물품의 에어로졸 형성기질을 에어로졸 발생 장치 내에 제공되는 히터에 의해 가열하여 에어로졸을 형성시키는, 파지 가능하고 휴대 가능한 크기의 에어로졸 발생 장치이다. 히터는 후술하는 바와 같이 저항 가열 방식 혹은 유도 가열 방식으로 제공될 수 있는데, 일 예로 100 - 400 ℃의 온도까지 가열되어, 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 삽입되는 전기 가열식 흡연 물품(50) 내부에 제공되는 에어로졸 발생기질을 가열시켜 에어로졸을 발생시킨다. 바람직한 일 예에 따르면, 그 타켓 온도는 200 내지 350 ℃의 범위가 될 수 있으며, 더욱 바람직한 일 예에 따르면 그 타겟 온도는 250 내지 320 ℃의 범위가 될 수 있다 (일 예로 280 ℃를 타겟으로 정할 수도 있음). 경우에 따라서는 그 타겟 온도가 150 내지 250 ℃의 범위일 수 있는데(일 예로 180 ℃를 타겟 온도로 정할 수도 있음), 이것은 에어로졸을 발생시키고자 하는 대상이 액상 조성물(글리세린 등)의 조성이나 첨가물에 따라 달라질 수 있다. 어느 경우든 전기 가열식 흡연 물품(50) 내에서 발생된 에어로졸은 튜브(54) 및 필터(52)를 통해 사용자의 입안으로 흡입되므로, 흡입 과정에서 냉각되는 것을 고려하더라도 발생된 에어로졸의 온도가 과도하게 높으면 사용자에게 불쾌감을 주거나 화상의 위험이 있고 너무 과도하게 에어로졸이 발생할 수 있어서 여러 번의 퍼프가 힘들 수 있기에 이러한 점을 감안하여 발열체의 타겟 온도가 미리 정해져야 한다. 또한 이상의 이유 때문에 발열체의 타겟 온도의 상한이 위와 같이 제한된다.
바람직한 실시예에 따르면 발생된 에어로졸이 튜브(54) 및 필터(52)를 거쳐 나오는 온도가 마우스 엔드 온도(mouth end temperature)로 측정될 수 있는데, 사용자에게 불쾌감을 주지 않기 위해서 에어로졸의 온도는 50 ℃ 미만, 바람직하게는 45 ℃ 이하의 온도로 되어야 한다. 바람직한 에어로졸의 마우스 엔드 온도는 25 내지 45 ℃의 온도 범위를 갖고, 더욱 바람직한 에어로졸의 마우스 엔드 온도는 30 내지 40 ℃의 온도 범위를 갖는다.
에어로졸 발생 장치(100)는 장치 내에 제공되어 직류 전원으로 기능하는 재충전 가능한 배터리(110)와, 배터리(110)로부터의 출력을 제어하는 제어부(120)를 공히 포함한다. 도 5에 이러한 에어로졸 발생 장치(100)의 개념도를 전기 가열식 흡연 물품(50)과 함께 나타냈었으며, 각각의 실시예에 대해 가열 방식을 설명하기 위한 용도로 단면도로 개략적으로 나타내었다. 설명의 편의를 위하여, 흡연 물품인 전기 가열식 흡연 물품(50)은 기본적으로 필터(52) - 튜브(54) - 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 순서로 배열되어 랩핑 페이퍼(60)으로 랩핑되어 구성된 것을 기준으로 설명한다.
또한 아래의 설명들은 단지 예시의 목적으로서 제공되는 것이며 본 발명의 범위에 이에 한정되지는 않을 것이다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 아래에 예시한 에어로졸 발생 장치의 구성으로부터 일부 삭제하거나 일부를 추가하거나 다른 장치와 조합하여 본 발명의 범위에 속하는 에어로졸 발생 시스템을 구성할 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 5는 전술한 바와 같이 본 발명이 적용될 수 있는 일례의 에어로졸 발생 시스템의 개념도와 함께, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 장치(100)와 전기 가열식 흡연 물품(50)을 포함한다. 여기서 흡연 물품인 전기 가열식 흡연 물품(50)은 전술한 바와 같이 필터(52), 페이퍼 튜브(54), 에어로졸 발생기질 카트리지(56)가 랩핑 페이퍼(60)에 의해 랩핑되어 구성되며, 에어로졸 발생 장치(100)에 제공되는 중공에 삽입된다.
에어로졸 발생 장치(100)는 에어로졸 발생기질 카트리지(56)에 대응하는 하나의 저항 가열 방식의 파이프 히터(130b)를 갖는다. 파이프 히터(130b)는 히터선 혹은 면상 발열체 패턴이 외부에 인쇄되거나 제공된 파이프이고, 파이프에는 온도 센서 패턴이 제공되어 온도가 센싱되고 그 센싱값에 따라 파이프 히터(130b)로 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다. 파이프 히터(130b)는 전기 가열식 흡연 물품(50)의 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 측면으로부터 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 가열하여 에어로졸 발생기질 카트리지(56) 내에 겔상 혹은 액상으로 존재하는 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸을 발생시킨다. 파이프 히터(130b)는 본질적으로 같은 온도로 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 가열하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.
물론 파이프 히터(130b)의 히터 패턴, 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리(110)와 제어부(120)도 전기적으로 연결되고, 파이프 히터(130b)는 에어로졸 발생기질 카트리지(56)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유도 가열 방식의 히터를 적용한 에어로졸 발생 시스템의 예시이다. 유도 가열을 위해 사용되는 전장품들은 유도 가열을 위한 부품들로, 원통형으로 다수 회 권선된 여자 코일(134e)과, 여자 코일(134e)과 반응하여 와전류 손실에 의해 유도 가열이 일어난 서셉터(susceptor: 자화 발열체)가 구비된다. 여기서 서셉터는, 장치 내에서 여자 코일(134e)이 에워싸도록 여자 코일(134e) 내측에 제공되는, 흡연 물품인 전기 가열식 흡연 물품(50)이 삽입될 수 있는 공동을 정의하는 중공 원통 형상의 박판으로 이루어지고 여자 코일(134e)과 반응하여 와전류 손실에 의한 유도 가열에 의해 400 ℃ 이하의 온도까지 가열되는 금속 재질의 히트 파이프(132e)이다. 여자 코일(134e)에 인가되는 교류 전류의 크기에 따라 서셉터의 온도는 1000 ℃ 이상의 온도까지도 가열될 수 있겠으나, 본 발명은 전술한 바와 같이 발열체로 기능하는 서셉터를 400 ℃ 이하의 온도까지 가열한다. 히트 파이프(132e)의 온도는, 히트 파이프(132e)의 표면에 물리적으로 접촉하는 온도 센서에 의해 센싱될 수 있거나, 히트 파이프(132e)로 기능하는 서셉터의 온도 변화에 따라 변화하는 인덕턱스 또는 리액턴스 값에 따라 서셉터를 가열하는 전류와 전압이 변화하는 것을 측정하는 전류 센서 및 전압 센서로부터의 전류와 전압의 변화에 따라 서셉터의 온도를 계산하는 것도 가능하다.
유도 가열을 이루려는 경우에는 제어부가 배터리(110)으로부터 직류 전원을 공급받아 공진 주파수의 교류 전류 혹은 공진 주파수와 차이가 있는 주파수의 교류 전류를 여자 코일로 공급하게 되는데, 서셉터의 온도 변화에 따라 여자 코일로 인가되는 교류 전류를 제어하여 서셉터를 원하는 온도로 발열시키고 유지시키고 변화시킬 수 있게 된다.
전기 가열식 흡연 물품(50)의 구성은 전술한 실시예의 경우와 마찬가지이다.
제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 유도 가열 방식의 히트 파이프(132e)로 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 가열시키는 방식을 보여준다. 히트 파이프(132e)의 발열에 의해 에어로졸 발생기질 카트리지(56)의 흡습체 내에 겔상 혹은 액상으로 존재하는 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸이 발생될 수 있다. 제2 실시예의 히트 파이프(132e)는 본질적으로 같은 온도로 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)를 가열하게 된다. 그 목표 온도는 150 - 350 ℃의 온도 범위에 있을 수 있으며, 온도 센싱값에 따라 그 온도가 조절될 수 있다. 이상의 온도 범위로 가열시키더라도 랩핑 페이퍼가 연소되지는 않으며 랩핑 페이퍼의 일부분이 누져질 수는 있다.
물론 여자 코일(134e), 센싱부와 제어부(110)는 각각 전기적으로 연결되고, 배터리(110)와 제어부(120)도 전기적으로 연결되고, 히트 파이프(132e)는 겔상 에어로졸 발생기질 카트리지(56)만을 감싸는게 좋으며, 페이퍼 튜브(54)나 필터(52)를 감싸지 않는 것이 바람직하다.
이상과 같이 에어로졸 발생 장치에 사용되는 히터는 에어로졸 발생기질 카트리지의 외부에서 카트리지를 가열하는 저항 가열 방식의 파이프 히터나 유도 가열 방식의 히트 파이프가 바람직하다. 에어로졸 발생기질 카트리지 내부로 삽입되는 저항 가열 방식의 침입식 히터나 유도 가열 방식의 히트 블레이드도 고려할 수 있으나, 본 발명의 에어로졸 발생기질 카트리지(56)는 전술한 바와 같이 서로 물리적으로 연결된 재질을 구기거나 말아서 형성한 것이기에 이러한 타입의 히터 내지 발열체는 제대로 삽입되지 않거나 삽입되었더라도 다시 제거할 때 흡습체가 제대로 분리되지 않을 우려가 있으므로, 지양되는 것이 바람직하다. 다만 흡습체의 재질이 담배 각초와 같은 재질로 고려된다면 저항 가열 방식의 침입식 히터나 유도 가열 방식의 히트 블레이드를 전술한 파이프 히터 혹은 히트 파이프와 조합하거나 단독으로 사용하는 것도 가능하다.
본 실시예에 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 전기 가열식 흡연 물품에 삽입될 수 있는 액상 카트리지와, 이를 포함하는 전기 가열식 흡연 물품을 제공함으로써, 사용자가 액상으로부터 유래하는 에어로졸과 담배 기질로부터 유래하는 에어로졸을 함께 흡입하는데 이용할 수 있게 된다.

Claims (19)

  1. 에어로졸 발생 시스템으로,
    필터, 액상 및/또는 겔상 에어로졸 발생기질을 수용하는 흡습체를 포함하는 카트리지 및 필터와 카트리지를 랩핑하는 랩핑 페이퍼를 구비하는 전기 가열식 흡연 물품; 및
    전기 가열식 흡연 물품을 가열하는 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    흡습체는, 70 내지 120 mg의 액상 에어로졸 발생기질을 흡습하여 카트리지 내에 유지하기에 충분한 흡습율을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 에어로졸 발생 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    액상 에어로졸 발생기질은, 글리세린 VG을 포함하고, 선택적으로 글리세린 PG, 물, 풍미제를 포함하되, 액상 조성물은, 중량%로, 70 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG, 0 내지 10%의 물을 포함하며, 이렇게 얻어진 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 에어로졸 발생 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    겔상 에어로졸 발생기질은, 상온을 포함하는 제1 온도 범위에서 겔상, 반고상 혹은 고형화상으로 존재하고 70 ℃를 포함하는 제2 온도 범위에서 액상으로 변화하며, 150 내지 400 ℃의 온도범위에서 에어로졸로 기화하는, 글리세린 및 젤라틴을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    겔상 에어로졸 발생기질은,
    물, 한천(agar), 증점제, 전분 분말, 셀룰로오스류, 카르복시메틸에테르류, 천연 식품 향료 또는 과일 추출물 중 하나 이상을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    겔상 에어로졸 발생기질에서 글리세린의 함량은 50 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    겔상 에어로졸 발생기질은,
    중량%로, 80 내지 100%의 글리세린 VG, 0 내지 20%의 글리세린 PG로 이루어지는 액상 조성물을 포함하되,
    60 내지 80%의 액상 조성물과 20 내지 40%의 물의 부피 비율로 혼합된 혼합물 100 ml 대비 1 내지 6 g의 중량의 젤라틴을 포함하며,
    선택적으로 액상 조성물의 전체 중량 대비 10% 이하로 가미되는 풍미제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 에어로졸 발생 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    액상 조성물은, 겔 흡습체 내에 70 내지 120 mg의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 에어로졸 발생 시스템.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    겔상 에어로졸 발생기질은, 제2 온도 범위에서 액체 상태로, 겔 흡습체 내에 도입되어, 제1 온도 범위에서 겔상, 반고상 혹은 고형화상으로 존재하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 에어로졸 발생 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡습체는, 멜라민 기지 발포수지로 만들어진 두께 2 내지 3 mm의 띠를 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만든 것이거나 멜라민 기지 발포수지를 실린더 형상으로 가공하여 만들어진 것이고, 선택적으로 단위 부피당 중량이 0.01 내지 0.013 mg/mm3인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 에어로졸 발생 시스템.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡습체는, 펄프 또는 펄프를 포함하는 원단을 구기거나 접거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 선택적으로 단위 부피당 중량이 0.25 내지 0.4 mg/mm3인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 에어로졸 발생 시스템.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡습체는, 면의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 선택적으로 단위 부피당 중량이 0.2 내지 0.35 mg/mm3인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡습체는, 대나무 섬유의 직조 원단 혹은 부직포 원단을 구기거나 말아서 실린더 모양으로 만들거나 실린더 형상으로 가공하여 만든 것이고, 선택적으로 단위 부피당 중량이 0.15 내지 0.25 mg/mm3인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연 물품 내에 삽입될 수 있는 액상 카트리지.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    에어로졸 발생기질은, 흡습체의 단위 부피당 0.13 내지 0.32 mg/mm3의 양으로 액상 흡습체에 흡습되어 있는 액상인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    랩핑 페이퍼는, 알루미늄 포일이 종이에 부착되어 형성되며, 알루미늄 포일이 흡습체에 접촉하도록 실린더 형상으로 랩핑된 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    필터의 직상류에는 튜브체가 제공되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    에어로졸 발생 장치는, 파지 가능하고 휴대 가능한 크기로,
    장치 내에 제공되는 흡연 물품이 삽입될 수 있는 공동과,
    장치 내에 제공되는, 흡연 물품의 액상 카트리지 및 담배체의 내부 혹은 외부를 가열할 수 있는 저항 가열 방식의 히터 및 유도 가열 방식의 히터 중 적어도 하나와,
    장치 내에 제공되어 직류 전원으로 기능하는 재충전 가능한 배터리와,
    장치 내에 제공되어 배터리로부터 직류 전원을 공급받아 히터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    저항 가열 방식의 히터는, 흡연 물품의 외부를 가열하는 파이프 히터이고, 파이프 히터는 에어로졸 발생기질 카트리지를 가열하고, 장치 내에 제공되어 히터의 온도를 센싱하는 온도 센서를 추가로 포함하고, 제어부는 온도 센서로부터의 센싱값에 따라 저항 가열 방식의 히터를 제어하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    유도 가열 방식의 히터는, 장치 내에 별도로 제공되는 여자 코일에 의해 발열하는, 흡연 물품의 외부를 가열하는 서셉터 재질의 히트 파이프이고, 히트 파이프는 에어로졸 발생기질 카트리지를 가열하고, 장치 내에 제공되어 유도 가열 히터의 온도를 얻는 온도 획득부를 추가로 포함하고, 제어부는 온도 획득부의 입력에 따라 여자 코일로 인가되는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
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