WO2022270723A1 - 에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치 Download PDF

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WO2022270723A1
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WO
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aerosol
tobacco
segment
granules
filter
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권찬민
박인수
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주식회사 케이티앤지
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    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor

Definitions

  • the present disclosure relates to aerosol-generating articles and aerosol-generating devices used therewith. More particularly, it relates to aerosol-generating articles based on tobacco granules and aerosol-generating devices used with such articles.
  • the tobacco material of the above-mentioned cigarette stick plate leaf is mainly used, and leaf tobacco cut filler is also sometimes used.
  • a method using tobacco material in the form of granules has been proposed. For example, a method of smoking by mounting a cartridge containing tobacco granules in an aerosol generating device has been proposed.
  • the product in the form of a cartridge has disadvantages in that it is less familiar to consumers than a cigarette stick, cannot provide a smoking feeling like a cigarette stick, and increases manufacturing cost.
  • a technical problem to be solved through some embodiments of the present disclosure is to provide an aerosol-generating article capable of providing a smoking function based on tobacco granules.
  • Another technical problem to be addressed by some embodiments of the present disclosure is to provide an aerosol-generating article designed to allow a plurality of tobacco granules to be uniformly heated.
  • Another technical problem to be addressed by some embodiments of the present disclosure is to provide an aerosol-generating device that can be used with a tobacco granule-based aerosol-generating article.
  • Another technical problem to be solved through some embodiments of the present disclosure is to provide an aerosol-generating device capable of effectively heating a tobacco granule-based aerosol-generating article.
  • Another technical problem to be solved through some embodiments of the present disclosure is to provide an aerosol generating device capable of operating in a set mode of a smokeless mode and a flexible mode and an aerosol generating article that can be used together therewith.
  • an aerosol-generating article used together with an aerosol-generating device, comprising a tobacco rod and a filter rod including a cavity segment filled with tobacco granules. Including, the filling rate of the tobacco granules for the cavity segment may be 80% by volume or less.
  • the density of the tobacco granules may be between 0.5 g/cm 3 and 1.2 g/cm 3 .
  • the diameter of the tobacco granules may be between 0.3 mm and 1.2 mm.
  • the filling factor of the tobacco granules may be 35% to 70% by volume.
  • the tobacco rod may further include a first filter segment and a second filter segment, and the cavity segment may be formed by the first filter segment and the second filter segment.
  • the first filter segment is located downstream of the cavity segment, and the suction resistance of the first filter segment may be 50 mmH 2 0/60 mm to 150 mmH 2 0/60 mm.
  • an aerosol-generating article comprising a tobacco rod filled with tobacco granules and an aerosol-generating device used therewith may be provided.
  • Provided aerosol-generating articles may utilize tobacco granules to provide a smoking sensation similar to other heated cigarettes.
  • a cavity segment may be formed by filter segments located upstream and downstream of the tobacco rod, and tobacco granules may be filled in the cavity segment. Accordingly, a tobacco rod capable of minimizing the drop-off of tobacco granules can be easily manufactured.
  • the tobacco rod may be designed such that a swirling airflow is generated inside the cavity segment during puffing.
  • a swirling airflow is generated inside the cavity segment during puffing.
  • the heater unit of the aerosol generating device may heat only the cavity segment or may have an internal and external heating structure. Accordingly, the tobacco granules filled in the cavity segment can be effectively heated.
  • the filter segment forming the cavity segment of the tobacco rod may be made of a paper filter. In this case, a problem in which physical properties of the filter segment are changed due to heating of the heater unit can be prevented.
  • FIG. 1 is an exemplary diagram schematically illustrating an aerosol-generating device according to some embodiments of the present disclosure.
  • FIGS. 2 and 3 are exemplary views schematically showing an aerosol generating device according to some other embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 illustrates an aerosol-generating device operating in a smokeless mode according to some other embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 5 illustrates an aerosol-generating device operating in a flexible mode according to some other embodiments of the present disclosure.
  • FIGS. 6 and 7 are exemplary diagrams schematically illustrating an aerosol-generating article according to some embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 8 is an exemplary diagram for explaining principles and conditions for generating turbulent air currents in an aerosol-generating article according to some embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 9 is an exemplary diagram for explaining a heating structure of a heater unit according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is an exemplary diagram for explaining a heating structure of a heater unit according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is an exemplary diagram for explaining a heating structure of a heater unit according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is an exemplary diagram for explaining a heating structure of a heater unit according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 and 14 are views showing the experimental results on the effect of the size of tobacco granules on the generation of vortices.
  • 15 to 17 are diagrams showing the experimental results of the effect of the filling rate of tobacco granules on the generation of vortices.
  • 18 to 20 are views showing experimental results on the effect of the thickness and shape of the internal heating element on the degree of damage to the filter segment.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the components of the present disclosure. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term.
  • an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element is directly connected or connectable to the other element, but there is another element between the elements. It will be understood that elements may be “connected”, “coupled” or “connected”.
  • aerosol former may refer to a substance capable of facilitating the formation of visible smoke and/or aerosol.
  • aerosol formers include, but are not limited to, glycerin (GLY), propylene glycol (PG), ethylene glycol, dipropylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol and oleyl alcohol.
  • GLY glycerin
  • PG propylene glycol
  • ethylene glycol dipropylene glycol
  • diethylene glycol diethylene glycol
  • triethylene glycol tetraethylene glycol and oleyl alcohol.
  • moisturizers and humectants may be used interchangeably with terms such as moisturizers and humectants.
  • aerosol-forming substrate may mean a material capable of forming an aerosol. Aerosols may contain volatile compounds. Aerosol-forming substrates may be solid or liquid.
  • the solid aerosol-forming substrate may include a solid material based on tobacco raw materials such as leaf tobacco, cut filler, and reconstituted tobacco, and the liquid aerosol-forming substrate may contain nicotine, tobacco extract, and/or various flavoring agents. It may contain a liquid composition based on it.
  • the aerosol-forming substrate may further comprise an aerosol former to stably form visible smoke and/or an aerosol.
  • an “aerosol generating device” may refer to an aerosol generating device using an aerosol forming substrate to generate an aerosol that can be directly inhaled into the user's lungs through the user's mouth. See FIGS. 1-3 for some examples of aerosol-generating devices.
  • aerosol-generating article may mean an article capable of generating an aerosol.
  • An aerosol-generating article may include an aerosol-forming substrate.
  • a representative example of an aerosol-generating article would be a cigarette, but the scope of the present disclosure is not limited thereto.
  • upstream or upstream direction means a direction away from the user's (smoker's) mouth
  • downstream or downstream means a direction closer to the user's mouth. can mean direction.
  • upstream and downstream may be used to describe the relative positioning of elements that make up an aerosol-generating article.
  • the tobacco rod 21 is positioned upstream or upstream of the filter rod 22, and the filter rod 22 is downstream or upstream of the tobacco rod 21. located in the downstream direction.
  • puff means user's inhalation, and inhalation may mean a situation in which the user's mouth or nose is pulled into the user's oral cavity, nasal cavity, or lungs. .
  • longitudinal direction may mean a direction corresponding to the longitudinal axis of the aerosol-generating article.
  • FIG. 1 is an exemplary diagram for explaining an aerosol generating device 1 according to some embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 1 and subsequent figures show the state in which the aerosol-generating article 2 is inserted (received) as an example.
  • the aerosol generating device 1 may include a housing, a heater unit 13, a battery 11 and a control unit 12.
  • the aerosol generating device 1 includes an input module (e.g. a button, a touchable display, etc.) for receiving commands from a user and an output module (e.g. LED, etc.) for outputting information such as device status and smoking information. display, vibration motor, etc.) may be further included.
  • an input module e.g. a button, a touchable display, etc.
  • an output module e.g. LED, etc.
  • the housing may form the exterior of the aerosol-generating device 1 .
  • the housing may form an accommodation space for accommodating the aerosol-generating article 2 .
  • the housing may be preferably implemented with a material capable of protecting internal components.
  • the heater unit 13 may heat the aerosol-generating article 2 accommodated in the accommodation space. Specifically, when the aerosol-generating article 2 is accommodated in the accommodation space of the aerosol-generating device 1, the heater unit 13 may heat the aerosol-generating article 2 with power supplied from the battery 11. .
  • the heater unit 13 may be configured in various forms and/or methods.
  • the heater unit 13 may be configured to include an electrical resistive heating element.
  • the heater unit 13 includes an electrically insulating substrate (for example, a substrate made of polyimide) and an electrically conductive track, and a heating element that generates heat as current flows through the electrically conductive track.
  • the heating element may be applicable without limitation as long as it can be heated to a desired temperature.
  • the desired temperature may be previously set in the aerosol generating device 1 (e.g. when a temperature profile is previously stored) or may be set to a desired temperature by the user.
  • the heater unit 13 may include a heating element operating in an induction heating method.
  • the heater unit 13 may include an inductor (e.g. an induction coil) for heating the aerosol-generating article 2 by an induction heating method and a susceptor for induction heating by the inductor.
  • the susceptor may be located inside or outside the aerosol-generating article 2 .
  • the heater unit 13 is a heating element for heating the aerosol-generating article 2 from the inside (hereinafter, abbreviated as “internal heating element”), and a heating element for heating from the outside (hereinafter, “external heating element”). element”) or a combination thereof.
  • the internal heating element may be arranged to pass through at least a portion of the aerosol-generating article 2, for example, in the form of a tube, needle, or rod, and the external heating element may be in the form of a plate or cylinder, such as an aerosol-generating article ( At least a part of 2) may be arranged in an enclosing form.
  • the scope of the present disclosure is not limited thereto, and the shape, number, and arrangement of heating elements may be designed in various ways. In order to exclude redundant descriptions, a more detailed description of the heating structure of the heater unit 13 will be described later with reference to FIGS. 9 to 12 .
  • the battery 11 may supply power used for the operation of the aerosol generating device 1 .
  • the battery 11 may supply power so that the heater unit 13 can heat the aerosol-generating article 2 and supply power necessary for the controller 12 to operate.
  • the battery 11 may supply power necessary for operating electrical components such as a display (not shown), a sensor (not shown), and a motor (not shown) installed in the aerosol generating device 1.
  • the controller 12 may control the overall operation of the aerosol generating device 1 .
  • the controller 12 may control the operation of the heater unit 13 and the battery 11, and may also control the operation of other components included in the aerosol generating device 1.
  • the control unit 12 may control the power supplied by the battery 11 and the heating temperature of the heater unit 13 .
  • the controller 12 may determine whether or not the aerosol generating device 1 is in an operable state by checking the state of each component of the aerosol generating device 1 .
  • the controller 12 may be implemented by at least one processor.
  • the controller may be implemented as an array of a plurality of logic gates, or may be implemented as a combination of a general-purpose microcontroller and a memory storing programs that may be executed by the microcontroller.
  • the control unit 12 may be implemented with other types of hardware.
  • the aerosol-generating article 2 may have a structure similar to that of a conventional combusted cigarette.
  • the aerosol-generating article 2 may be divided into a first part comprising tobacco material (or aerosol-forming substrate) (e.g. tobacco rod) and a second part comprising a filter or the like (e.g. filter rod).
  • the entirety of the first part may be inserted into the aerosol generating device 1, and the second part may be exposed to the outside.
  • only a part of the first part may be inserted into the aerosol-generating device 1, or the whole of the first part and a part of the second part may be inserted. The user can smoke while holding the second part with his or her mouth.
  • the aerosol-generating article 2 may be an article filled with tobacco granules, and this embodiment will be described in detail with reference to the drawings below in FIG. 6 .
  • the aerosol-generating device 1 may have a smoke-free function (ie, a function in which no visible smoke is generated or a function in which generation of visible smoke is minimized).
  • the aerosol-generating article 2 may be designed to achieve a smoke-free function.
  • the aerosol-generating article 2 is an article filled with tobacco granules, and the aerosol-generating device 1 is operable to heat the aerosol-generating article 2 to a heating temperature of about 270 degrees or less.
  • no visible smoke may be generated or generation of visible smoke may be minimized during smoking, which is because the tobacco granules are more moisture and/or aerosol than tobacco substances such as cut filler (e.g.
  • leaf tobacco cut filler plate leaf cut filler
  • leaf leaf cut filler etc.
  • tobacco granules can exhibit sufficient taste (i.e., nicotine can be sufficiently transferred) even at a lower heating temperature than tobacco materials such as cut filler and leaf blade (e.g., the heating temperature of cut filler is usually 270 degrees or higher).
  • Heater This is because the heating temperature of the unit 13 can be lowered, and generation of visible smoke can be further reduced as the heating temperature is lowered.
  • the smoke-free function is provided, the user can use the aerosol generating device without being restricted by location or environment, and thus user convenience can be greatly improved. This embodiment will be described in more detail together with the structure of the aerosol-generating article 2 with reference to the drawings below in FIG. 6 .
  • FIGS. 2 and 3 are views for explaining an aerosol generating device 1 according to some other embodiments of the present disclosure.
  • the aerosol generating device 1 may further include a cartridge 15 and a cartridge heater unit 14 .
  • FIG. 2 illustrates that the heater unit 13 (or aerosol-generating article 2) and the cartridge heater unit 14 are arranged in a line
  • FIG. 3 illustrates the heater unit 13 (or aerosol-generating article 2) and the cartridge heater. It is exemplified that the parts 14 are arranged in parallel.
  • the internal structure of the aerosol generating device 1 is not limited to the examples of FIGS. 2 and 3, and the arrangement of components can be changed as desired.
  • Cartridge 15 may include a liquid reservoir and liquid delivery means. However, it is not limited thereto, and the cartridge 15 may further include other components. In addition, the cartridge 15 may be manufactured to be detachable from/attached to/from the cartridge heater unit 14, or may be manufactured integrally with the cartridge heater unit 14.
  • the liquid reservoir may store a liquid composition.
  • the liquid composition may be a liquid containing a tobacco-containing substance (or a nicotine-containing substance) and may be a liquid containing a non-tobacco substance.
  • the liquid composition may include water, solvent, ethanol, plant extract (e.g. tobacco extract), nicotine, flavoring agent, aerosol former, flavoring agent or vitamin mixture.
  • Fragrance may include menthol, peppermint, spearmint oil, various fruit flavoring ingredients, etc., but is not limited thereto.
  • Flavoring agents can include ingredients that can provide a variety of flavors or flavors to the user.
  • the vitamin mixture may be a mixture of at least one of vitamin A, vitamin B, vitamin C, and vitamin E, but is not limited thereto.
  • examples of aerosol formers may include, but are not limited to, glycerin or propylene glycol.
  • the liquid delivery unit may deliver the liquid composition stored in the liquid reservoir to the cartridge heater unit 14 .
  • the liquid delivery means may be a wick element such as cotton fiber, ceramic fiber, glass fiber, or porous ceramic, but is not limited thereto.
  • the cartridge heater unit 14 may form an aerosol by heating the liquid aerosol-forming substrate (eg, liquid composition) stored in the cartridge 15 .
  • the cartridge heater unit 14 may form an aerosol by heating the liquid composition delivered by the liquid delivery means.
  • the formed aerosol can pass through the aerosol-generating article 2 and be delivered to the user.
  • the aerosol formed by the heating of the cartridge heater unit 14 can move along the air flow path of the aerosol generating device 1, and the air flow path allows the formed aerosol to pass through the aerosol generating article 2 and be delivered to the user. It can be configured so that Operation, heating temperature, etc. of the cartridge heater unit 14 may be controlled by the control unit 12 .
  • the cartridge heater unit 14 may be, for example, a metal hot wire, a metal hot plate, or a ceramic heater unit, but is not limited thereto.
  • the cartridge heater unit 14 may be formed of a conductive filament such as nichrome wire, and may be disposed in a structure wound around a liquid delivery means. However, it is not limited thereto.
  • the cartridge heater unit 14 and the cartridge 15 may be referred to by terms such as a cartomizer, an atomizer, and a vaporizer.
  • the aerosol generating device 1 illustrated in FIG. 2 or 3 may operate in a smokeless mode or flexible mode. Specifically, the aerosol generating device 1 may operate in a set mode among smokeless mode and flexible mode, and the operation mode may be set by a user.
  • the operation mode may be set by a user.
  • the smokeless mode may refer to a mode in which aerosol is generated by the aerosol generating device 1 but no visible smoke is generated (or a mode in which visible smoke is minimized).
  • the control unit 12 may operate only the heater unit 13 among the cartridge heater unit 14 and the heater unit 13 .
  • the control unit 12 may operate only the heater unit 13.
  • the cartridge 15 is not heated and only the aerosol-generating article 2 is heated, so that visible smoke can be prevented from being generated.
  • the liquid phase stored in the cartridge 15 generates an aerosol containing visible smoke as it is heated, and since the heating of the liquid phase is prevented, generation of visible smoke can also be prevented.
  • the flexible mode may mean a mode in which aerosol is generated by the aerosol generating device 1, but visible smoke is also generated.
  • the flexible mode may be various ways to implement the flexible mode, and specific implementation methods may vary depending on embodiments.
  • the control unit 12 may operate both the cartridge heater unit 14 and the heater unit 13 .
  • the heating temperature of the heater unit 13 may be set lower than that of the smokeless mode. This is because in the soft mode, since the high-temperature aerosol formed in the cartridge 15 passes through the aerosol-generating article 2, sufficient taste can be guaranteed even when the aerosol-generating article 2 is heated to a relatively low temperature.
  • the heating temperature of the heater unit 13 may be about 230 degrees or more (e.g. about 230 to 270 degrees) in the lead-free mode, and about 230 degrees or less (eg about 220 degrees) in the flexible mode.
  • control unit 12 may operate only the cartridge heater unit 14. This is because even if only the cartridge 15 is heated, an aerosol containing visible smoke is formed. In order to form a higher temperature aerosol, the heating temperature of the cartridge heater unit 14 according to this embodiment may be higher than that of the previous embodiment.
  • FIGS. 1 to 5 the aerosol generating device 1 according to some embodiments of the present disclosure has been described with reference to FIGS. 1 to 5 .
  • an aerosol-generating article 2 according to some embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings below in FIG. 6 .
  • FIG. 6 is an exemplary diagram schematically illustrating an aerosol-generating article 2 according to some embodiments of the present disclosure.
  • the aerosol-generating article 2 may include a filter rod 22 and a tobacco rod 21 with a cavity formed therein.
  • a filter rod 22 may include a filter rod 22 and a tobacco rod 21 with a cavity formed therein.
  • FIG. 6 only components related to the embodiment of the present disclosure are shown in FIG. 6 . Accordingly, those skilled in the art to which the present disclosure belongs may know that other general-purpose components may be further included in addition to the components shown in FIG. 6 .
  • each constituent element of the aerosol-generating article 2 will be described.
  • the filter rod 22 may be positioned downstream of the tobacco rod 21 to perform a filtering function for aerosol.
  • the filter rod 22 may include a filter material such as paper, cellulose acetate fibers, or the like.
  • the filter rod 22 may further include a wrapper wrapping the filter material.
  • the filter rod 22 may be manufactured in various shapes.
  • the filter rod 22 may be a cylindrical rod or a tubular rod having a hollow inside.
  • the filter rod 22 may be a recessed rod. If the filter rod 22 is composed of a plurality of segments, at least one of the plurality of segments may be manufactured in a different shape.
  • the filter rod 22 may be manufactured to generate flavor.
  • flavoring liquid may be sprayed onto the filter rod 22 , or a separate fiber coated with flavoring liquid may be inserted into the filter rod 22 .
  • the filter rod 22 may include at least one capsule (not shown) containing hyangaek.
  • the filter rod 22 is composed of a single segment as an example, the scope of the present disclosure is not limited thereto, and the filter rod 22 may be composed of a plurality of segments.
  • the filter rod 22 may be composed of a cooling segment 222 for cooling the aerosol and a mouthpiece segment 221 for filtering the aerosol. there is.
  • the filter rod 22 may further include at least one segment performing other functions.
  • the cooling segment 222 may be manufactured in various shapes.
  • the cooling segment 222 may be manufactured in the form of a branch pipe, a hollow cellulose acetate filter, a cellulose acetate filter having a plurality of holes, a filter filled with a polymer material or a biodegradable polymer material, and the like.
  • the cooling segment 222 may be manufactured in any shape as long as it can perform a function of cooling the aerosol.
  • the polymer material or biodegradable polymer material may be a woven material of polylactic acid (PLA), but is not limited thereto.
  • the mouthpiece segment 221 may be, for example, a cellulose acetate filter (ie, a filter made of cellulose acetate fibers), but is not limited thereto.
  • a cellulose acetate filter ie, a filter made of cellulose acetate fibers
  • the above description of the filter rod 22 can also be applied to the mouthpiece segment 221 .
  • Tobacco rod 21 is a tobacco rod that includes a cavity or cavity segment 212 and is capable of dispensing tobacco components (or tobacco components) such as nicotine as it is heated.
  • the tobacco rod 21 comprises a first filter segment 211, a second filter segment 213 and a cavity segment 212 formed by the first filter segment 211 and the second filter segment 213.
  • the cavity segment 212 may be filled with tobacco granules 214 (that is, tobacco material in the form of granules).
  • the tobacco rod 21 may further include a wrapper wrapping the rod.
  • the first filter segment 211 is a filter segment forming the cavity segment 212 and may be located downstream of the cavity segment 212 . In addition to the cavity forming function, the first filter segment 211 may further perform filtering and cooling functions for aerosol.
  • the first filter segment 211 may include a paper material.
  • the first filter segment 211 may be made of a paper filter. It may be preferable that the paper material is arranged in the longitudinal direction to secure a smooth air flow path.
  • a tobacco rod 21 suitable for the heated aerosol generating device 1 can be manufactured. Specifically, since the cellulose acetate fibers melt or shrink when heated above a certain temperature, it is difficult to apply them to the portion of the tobacco rod heated by the heater unit 13. On the other hand, since the paper material is hardly denatured by heat, it can be easily applied to the tobacco rod portion, and through this, the tobacco rod 21 suitable for the heated aerosol generating device 1 can be manufactured.
  • the first filter segment 211 may be made of a cellulose acetate filter. In this case, the effect of improving the removal performance of the first filter segment 211 can be achieved.
  • the first filter segment 211 may include a water or oil resistant paper material.
  • smoke components e.g. moisture, aerosol former components
  • the problem of reducing the amount of visible atomization can be greatly reduced.
  • the first filter segment 211 includes a general paper material
  • the above-described smoke component may be absorbed due to the hygroscopicity of the paper material, thereby reducing the amount of visible atomization.
  • a water- or oil-resistant paper material is applied, absorption of the above-described smoke component hardly occurs, and thus the problem of reducing the amount of atomization can be solved.
  • the suction resistance of the first filter segment 211 or the second filter segment 213 may be about 50 mmH 2 0/60 mm to 150 mmH 2 0/60 mm, preferably about 50 mmH 2 0 /60 mm to 130 mmH 2 0/60 mm, about 50 mmH 2 0/60 mm to 120 mmH 2 0/60 mm, about 50 mmH 2 0/60 mm to 110 mmH 2 0/60 mm, about 50 mmH 2 0/60 mm to 100 mmH 2 0/60 mm, about 50 mmH 2 0/60 mm to 90 mmH 2 0/60 mm, about 50 mmH 2 0/60 mm to 100 mmH 2 0/80 mm or about 50 mmH 2 0/60 mm to 70 mmH 2 0/60 mm.
  • the second filter segment 213 is a filter segment forming the cavity segment 212 and may be located upstream of the cavity segment 212 .
  • the second filter segment 213 may further perform a function of preventing the tobacco granules 214 from falling off.
  • the second filter segment 213 can ensure that the cavity segment 212 is positioned at an appropriate location within the aerosol-generating device 1 when the aerosol-generating article 2 is inserted into the aerosol-generating device 1.
  • the second filter segment 213 can prevent the tobacco rod 21 from escaping to the outside, and prevent the aerosol liquefied from the tobacco rod 21 from flowing into the aerosol generating device 1 during smoking. may be
  • the second filter segment 213 may include a paper material.
  • the second filter segment 213 may be made of a paper filter. It may be preferable that the paper material is arranged in the longitudinal direction to secure a smooth air flow path.
  • a tobacco rod 21 suitable for the heated aerosol generating device 1 can be manufactured. Specifically, the cellulose acetate fibers may be melted or contracted when in contact with the internal heating element, accelerating the removal of the tobacco granules 214.
  • paper materials that are resistant to heat can greatly mitigate this phenomenon.
  • the second filter segment 213 may include a water or oil resistant paper material. In this case, as mentioned above, the problem of reducing the amount of visible atomization can be greatly reduced.
  • the oil resistance of the paper material can be about 4 or greater (ie, about 4 or greater on a scale of 1 to 12) as measured by the 3M Kit Test, and is preferably about 5, 6, 7 or may be 8 or more.
  • the problem of reducing the amount of visible atomization ie, the amount of visible smoke generated
  • moisture absorption of the paper material e.g. the decrease in the amount of visible atomization in the softening mode
  • the thickness of the paper material may be between about 30 ⁇ m and 50 ⁇ m, preferably between about 33 ⁇ m and 47 ⁇ m, between about 35 ⁇ m and 45 ⁇ m, or between about 37 ⁇ m and 42 ⁇ m.
  • the basis weight of the paper material may be between about 20 g/m 2 and 40 g/m 2 , preferably between about 23 g/m 2 and 37 g/m 2 , and between about 25 g/m 2 and 35 g/m 2 . 2 , about 27 g/m 2 to 33 g/m 2 .
  • the tensile strength of the paper material may be greater than or equal to about 2.5 kgf/15 mm, preferably greater than or equal to about 2.8 kgf/15 mm, 3.2 kgf/15 mm, or 3.5 kgf/15 mm.
  • the elongation of the paper material may be greater than about 0.8%, preferably greater than about 1.0%, 1.2%, or about 1.5%.
  • the paper material may have a stiffness of about 100 cm 3 or more, preferably about 120 cm 3 , 150 cm 3 or 180 cm 3 or more.
  • the ash content of the paper material may be less than about 1.5%, preferably less than about 1.2%, 1.0% or 0.8%.
  • the paper material may have a paper width of about 80 mm to 250 mm, preferably about 90 mm to 230 mm, about 100 mm to 200 mm, about 120 mm to 180 mm, or about 120 mm to 150 mm. Within this numerical range, it was confirmed that the filter segments 211 and 213 had an appropriate suction resistance and an appropriate amount of atomization was ensured.
  • the cavity segment 212 is a segment having a cavity and may be positioned between the first filter segment 211 and the second filter segment 213 . That is, the cavity segment 212 may be formed by the filter segment 211 and the second filter segment 213 .
  • Cavity segment 212 can be manufactured in a variety of ways.
  • the cavity segment 212 may be manufactured in a form including a tubular structure such as a branch pipe.
  • the cavity segment 212 may be fabricated by wrapping the cavity formed by the two filter segments 211 and 213 with a wrapper of a suitable material.
  • the scope of the present disclosure is not limited thereto, and if the tobacco granules 214 can be filled, the cavity segment 212 may be manufactured in any way.
  • the length of the cavity segment 212 may be freely selected within about 8 mm to 12 mm, but the scope of the present disclosure is not limited to this numerical range.
  • the cavity segment 212 may be filled with tobacco granules 214.
  • tobacco granules 214 can reduce the power consumption of the heater unit 13 because a sufficient taste can be expressed even at a lower heating temperature than other types of tobacco materials (eg, leaf tobacco cut filler, plate leaf, etc.).
  • the tobacco granules 214 are easier to reduce the content of moisture and / or aerosol formers than other types of tobacco material (e.g. tobacco cut filler, leaf leaf, etc.) (i.e., less water content or aerosol former content) It is easy to produce small tobacco granules), and may be a tobacco material suitable for realizing the smokeless function of the aerosol generating device 1.
  • the diameter, density, filling rate, composition ratio of constituent materials, heating temperature, etc. of the tobacco granules 214 may vary, which may vary depending on the embodiment.
  • the tobacco granules 214 may have a diameter between about 0.3 mm and 1.2 mm. Within this numerical range, proper hardness and ease of manufacture of the tobacco granules 214 are ensured, and the probability of airflow in the cavity segment 212 can be increased. Regarding the occurrence of the turbulence flow, a further description will be made later with reference to FIG. 8 .
  • the size of the tobacco granules 214 may be between about 15 mesh and 50 mesh, preferably between about 15 mesh and 45 mesh, between about 20 mesh and 45 mesh, and between about 25 mesh and 45 mesh. 45 mesh or about 25 to 40 mesh. Within this numerical range, the proper hardness and ease of manufacture of the tobacco granules 214 are ensured, the drop-off phenomenon is minimized, and the probability of airflow in the cavity segment 212 can be increased.
  • the density of the tobacco granules 214 can be between 0.5 g/cm 3 and 1.2 g/cm 3 , preferably between about 0.6 g/cm 3 and 1.0 g/cm 3 , 0.7 g/cm 3 , cm 3 to 0.9 g/cm 3 or 0.6 g/cm 3 to 0.8 g/cm 3 .
  • the proper hardness of the tobacco granules 214 is ensured, and the probability of airflow in the cavity segment 212 can be increased.
  • the occurrence of the turbulence flow a further description will be made later with reference to FIG. 8 .
  • the tobacco granules 214 may have a hardness of greater than about 80%, preferably greater than 85% or 90%, more preferably greater than 91%, 93%, 95% or 97%. there is. Within this numerical range, the ease of manufacture of the tobacco granules 214 is improved, and the crumb phenomenon is minimized, so that the ease of manufacture of the aerosol-generating article 2 can also be improved.
  • the hardness of the tobacco granules 214 may be a value measured in accordance with the national standard test method KSM-1802 (“Activated Carbon Test Method”). Refer to the national standard KSM-1802 for the details of the hardness measurement method and the meaning of the measured values.
  • the filling ratio of tobacco granules 214 to cavity segment 212 may be less than or equal to about 80% by volume, preferably less than or equal to about 70%, 60% or 50% by volume. Within this numerical range, the probability of occurrence of vortex flow in the cavity segment 212 may be increased. Regarding the occurrence of the turbulence flow, a further description will be made later with reference to FIG. 8 .
  • the filling rate of the tobacco granules 214 may be preferably about 20% by volume, 30% by volume, or about 40% by volume or more to ensure an appropriate taste.
  • the tobacco granules 214 may comprise less than about 20% moisture by weight, preferably about 15%, 12%, 10%, 7% or 5% moisture. It may contain the following moisture. Within this numerical range, generation of visible smoke can be greatly reduced, and the smoke-free function of the aerosol-generating device 1 can be easily implemented. However, in some other embodiments, the tobacco granules 214 may contain more than about 20% moisture by weight.
  • the tobacco granules 214 may include up to about 10% aerosol former by weight, preferably about 7%, 5%, 3% or 1% aerosol by weight. Formers may be included. Alternatively, the tobacco granules 214 may not include an aerosol former. Within this numerical range, generation of visible smoke can be greatly reduced, and the smoke-free function of the aerosol-generating device 1 can be easily implemented. However, in some other embodiments, the tobacco granules 214 may contain greater than about 10% aerosol former by weight.
  • the heating temperature of the tobacco granules 214 may be less than or equal to about 270 degrees, 260 degrees, 250 degrees, 240 degrees, or 230 degrees.
  • the heater unit 13 may heat the tobacco rod 21 to a heating temperature in the illustrated range.
  • the problem that the tobacco granules 214 are overheated and the burnt taste is expressed can be solved.
  • the smoke-free function of the aerosol-generating device 1 can be easily implemented by guaranteeing an appropriate taste and minimizing the generation of visible smoke.
  • tobacco materials such as cut fillers and sheet leafs must be heated to about 270 degrees or more to develop sufficient taste, whereas the tobacco granules 214 can develop sufficient taste even at a lower temperature, so that the heater unit 13
  • the power consumption of can be reduced and generation of visible smoke can also be easily suppressed.
  • these properties may make the tobacco granules 214 more suitable than other types of tobacco materials to implement the smoke-free function of the aerosol-generating device 1 .
  • the nicotine content of the tobacco granules 214 is between about 1.0% and 4.0%, preferably between about 1.5% and 3.5%, 1.8% and 3.0%, or 2.0% and 2.0% on a wet basis. It may be 2.5%. Within this numerical range, an appropriate level of taste can be guaranteed.
  • the tobacco granules 214 have a nicotine content on a dry basis of about 1.2% to 4.2%, preferably about 1.7% to 3.7%, 2.0% to 3.2% or 2.2% to 2.2%. It may be 2.7%. Within this numerical range, an appropriate level of taste can be guaranteed.
  • the aerosol-generating article 2 may be wrapped by at least one wrapper.
  • the aerosol-generating article 2 may be wrapped by a wrapper.
  • the aerosol-generating article 2 may be overlappingly wrapped by two or more wrappers.
  • the tobacco rod 21 may be wrapped by a first wrapper and the filter rod 22 may be wrapped by a second wrapper. Then, the tobacco rod 21 and the filter rod 22 wrapped by individual wrappers are combined, and the entire aerosol-generating article 2 can be re-wrapped by the third wrapper. If each of the tobacco rod 21 or filter rod 22 is composed of a plurality of segments, each segment may be wrapped by an individual wrapper. Then, the entire aerosol-generating article 2 in which the segments wrapped by individual wrappers are combined can be re-wrapped by another wrapper. At least one hole through which external air is introduced or internal gas is discharged may be formed in the wrapper.
  • an aerosol-generating article 2 according to some embodiments of the present disclosure has been described so far with reference to FIGS. 6 and 7 .
  • an aerosol-generating article 2 filled with tobacco granules 214 may be provided.
  • Such an aerosol-generating article 2 can give a user a better feeling of smoking and familiarity than a cartridge-type product (ie, a cartridge product filled with tobacco granules), and can also reduce manufacturing costs.
  • the aerosol-generating article 2 suitable for realizing the smoke-free function of the aerosol-generating device 1 may be provided.
  • the aerosol-generating article 2 comprises a tobacco rod 21 filled with tobacco granules 214, which tobacco granules 214 are tobacco such as cut filler (e.g. leaf tobacco cut filler, leaf cut leaf), leaf leaf cut filler, and the like. Due to the significantly lower content of moisture and/or aerosol formers compared to the material, the generation of visible smoke can be greatly reduced.
  • the tobacco granules 214 exhibit sufficient taste even at a relatively low temperature compared to other types of tobacco materials, the heating temperature of the aerosol generating device 1 can be set relatively low, and the heating temperature is lowered. Accordingly, generation of visible smoke can be further reduced.
  • the cavity segment 212 may be formed by the filter segments 211 and 213 located upstream and downstream of the tobacco rod 21, and the tobacco granules 214 may be filled in the cavity segment 212. Accordingly, the tobacco rod 21 that can minimize the drop-off phenomenon of the tobacco granules 214 can be easily manufactured.
  • the filter segments 211 and 213 may be made of paper filters. In this case, a problem in which physical properties of the filter segments 211 and 213 are changed by heating of the heater unit 13 can be prevented.
  • FIG. 8 is an exemplary diagram for explaining the principle and condition of generating vortices in the aerosol-generating article 2 according to some embodiments of the present disclosure.
  • the following drawings of FIG. 8 show only the tobacco rod 21 excluding the filter rod 22.
  • a phenomenon in which the airflow introduced through the second filter segment 213 by the puff (see the dotted line arrow) vortexes in the cavity segment 214 may occur.
  • an irregular air flow may be formed while the air flow introduced by the puff meets a plurality of tobacco granules 214 moving in a downstream direction by the puff, and turbulent air flow may be generated during this process.
  • the plurality of tobacco granules 214 can be heated uniformly while being well mixed by the generated airflow.
  • the effect of uniformly heating a plurality of tobacco granules 214 can be achieved there is. Accordingly, burnt taste during smoking can be reduced and smoking taste can be improved.
  • the present inventors confirmed that the above vortex generation phenomenon appeared during the continuous research process, and confirmed that the probability of vortex generation greatly increased under the following conditions through experiments. Hereinafter, the conditions for generating vortices will be described.
  • the first condition relates to the filling factor of the cavity segment 212 . This is because a plurality of tobacco granules 214 can be easily moved and mixed when sufficient empty space is present in the cavity segment 212. According to the experimental results, it was confirmed that when the filling rate of the tobacco granules 214 for the cavity segment 212 was about 80% by volume or less, the vortex flow occurred well, and when it was about 70% by volume or less, the probability of generating the vortex flow was more confirmed to increase.
  • the second condition relates to the density of the tobacco granules 214. This is because if the weight of the tobacco granules 214 is too heavy, it is difficult to move by the puff or air flow, and may act as a strong resistance to the incoming air flow. According to the experimental results, when the density of the tobacco granules 214 is about 1.2 g / cm 3 or less, it was confirmed that vortices occur well, and when it is about 1.0 g / cm 3 or less, the probability of generating vortices is further increased. Confirmed.
  • the third condition relates to the diameter of the tobacco granules 214. This is because even if the diameter of the tobacco granules 214 is too large, it can act as a strong resistance to the incoming air flow. According to the experimental results, it was confirmed that when the diameter of the tobacco granules 214 was about 1.2 mm or less, the vortex flow was generated well, and when the diameter was about 1.0 mm or less, the probability of vortex flow was further increased.
  • the fourth condition relates to the suction resistance of the first filter segment 211 . This is because if the suction resistance is too low, sucking may occur and the suction force by the puff may not be transmitted to the cavity segment 212 .
  • the suction resistance of the first filter segment 211 is about 50 mmH 2 0/60 mm or more, it was confirmed that the vortex flow is generated well, and when it is about 70 mmH 2 0/60 mm or more, the probability of generating the vortex flow is more confirmed to increase.
  • FIG. 8 conditions related to the generation principle of vortices have been described.
  • a heating structure of the heater unit 13 according to some embodiments of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 9 to 12 .
  • the heater unit 13 may be configured to include an external heating element 131, and the external heating element 131 may be arranged to heat only the cavity segment 131.
  • the external heating element 131 may be disposed in a form surrounding at least a portion of the cavity segment 131 .
  • the amount of visible atomization ie, the amount of visible smoke generated
  • the filter segments 211 and 213 are cellulose acetate filters
  • heat from the heater unit 13 may cause melting or contraction of cellulose acetate fibers.
  • the filter segments 211 and 213 are paper filters, as the hygroscopicity of the paper material increases due to the heat of the heater unit 13, a problem in which the amount of atomization is reduced in the soft mode may occur. This problem is also solved. It can be.
  • the heater unit 13 may be configured to include an external heating element 131 .
  • the external heating element 131 is arranged to heat only the cavity segment 212 , and may be arranged such that an unheated portion 215 is formed near a downstream end of the cavity segment 212 .
  • the external heating element 131 may be disposed in a form surrounding the remaining portion of the cavity segment 212 except for the unheated portion 215 .
  • the heating efficiency of the heater unit 13 can be improved, and the probability of generating vortices can be further improved.
  • power consumption is reduced by reducing the heating area of the external heating element 131, heating performance for the tobacco granules 214 is maintained as it is, so heating efficiency can be improved.
  • the external heating element 131 heats the upstream portion where most of the tobacco granules 214 are located. Even if the bar heating area is reduced, the amount of heat substantially transferred to the tobacco granules 214 may not decrease.
  • a temperature difference may occur within the cavity segment 212, so that the probability of generating vortices may be improved. For example, due to a temperature difference (e.g., an upstream portion is heated to a relatively high temperature) within the cavity segment 212, an air current flow in a downstream direction is promoted, and thus the probability of occurrence of turbulent air flow may further increase.
  • a temperature difference e.g., an upstream portion is heated to a relatively high temperature
  • the heater unit 13 may be configured to include a first external heating element for heating the upstream of the cavity segment 212 and a second external heating element for heating the downstream, the control unit 12 ) may control the heating temperature of the first external heating element to be higher than that of the second external heating element. Even in this case, effects similar to those described above can be achieved.
  • the heater unit 13 may be configured to include a plurality of external heating elements that heat various parts of the cavity segment 212 to different temperatures.
  • the heater unit 13 includes a first external heating element for heating a first portion of the cavity segment 212, a second external heating element for heating a second portion, and a third external heating element for heating a third portion of the cavity segment 212. It may be configured to include, and the control unit 12 may operate each external heating element at different temperatures. In this case, as each part of the cavity segment 212 is heated to a different temperature, an internal airflow flow may become complicated, and as a result, the probability of occurrence of turbulent airflow may further increase.
  • the heater unit 13 may include an internal heating element 132 and an external heating element 131 .
  • the heater unit 13 can uniformly heat a plurality of tobacco granules 214 by simultaneously heating the cavity segment 212 from the inside and outside through the two heating elements 131 and 132.
  • a specific implementation method of the heater unit 13 may be different.
  • the internal heating element 132 and the external heating element 131 may be implemented in a form controlled by the controller 12 at the same time.
  • the two heating elements 131 and 132 may be physically manufactured integrally as shown, or may be manufactured separately from each other. In any case, the complexity of the circuit configuration between the control unit 12 and the heater unit 13 can be reduced.
  • the internal heating element 132 and the external heating element 131 may be independently controlled by the control unit 12 .
  • the two heating elements 131 and 132 may be manufactured in separate forms and controlled to different temperatures by the control unit 12 .
  • the controller 12 may operate the internal heating element 132 at a lower heating temperature than the external heating element 131 or operate the internal heating element 132 only under certain conditions (e.g. every puff). operation, operation only during warm-up time, etc.).
  • the problem that the tobacco granules 214 are overheated due to the internal heating element 132 to develop a burnt taste can be greatly reduced.
  • the problem of developing a burnt taste can be greatly reduced.
  • the internal heating element 132 may have a thickness of about 4.0 mm or less, preferably about 3.0 mm, 2.5 mm, or 2.0 mm or less.
  • the problem of the cigarette rod 21 being pushed during insertion or the filter segment (e.g. 213) being damaged by the internal heating element 132 can be easily solved, and the filter segment (e.g. 213) The dropping phenomenon of the tobacco granules 214 through the damaged area can also be minimized.
  • the second filter segment 213 is a paper filter and the thickness of the internal heating element 132 is thick, the internal heating element 132 is blocked by the paper material and the tobacco rod 21 is pushed when inserted. there is.
  • the second filter segment 213 may be greatly damaged by the penetration of the internal heating element 132, and the tobacco granules 214 may fall out through the damaged portion.
  • the illustrated problem can be solved.
  • the internal heating element 132 may have a pointed shape, such as a semi-conical shape. In this case, damage to the second filter segment 213 by the internal heating element 132 and dropping of the tobacco granules 214 may be minimized.
  • the heater unit 13 may be configured to include an external heating element 131 and a heat conduction element 133 for heating the inside of the tobacco rod 21.
  • the heat conducting element 133 is made of a thermally conductive material and is disposed to be in thermal contact with the external heating element 131, and serves to transfer heat generated from the external heating element 131 to the inside of the tobacco rod 21. can be performed.
  • the tobacco granules 214 are heated by conduction heat inside the cavity segment 212, the problem of overheating of the tobacco granules 214 can be greatly reduced.
  • the controller 12 and the external heating element 131 are circuit-connected, the complexity of the circuit configuration can be reduced.
  • the heater unit 13 may heat the cavity segment 212 using an induction heating method through a particle-type susceptor material (hereinafter referred to as “susceptor particle”).
  • the heater unit 13 may be configured to include an inductor (eg, an induction coil) for inductively heating the susceptor material, and a plurality of susceptor particles may be disposed inside the cavity segment 212 .
  • an inductor eg, an induction coil
  • a plurality of susceptor particles may be disposed inside the cavity segment 212 .
  • the plurality of susceptor particles are mixed with the tobacco granules 214 inside the cavity segment 212, the tobacco granules 214 are heated, and the tobacco granules 214 can be uniformly heated.
  • a method of arranging the susceptor particles may vary.
  • the susceptor particles may be filled inside the cavity segment 212 with tobacco granules 214.
  • the susceptor particles may constitute part of tobacco granules 214 .
  • the tobacco granules 214 including the susceptor particles may be produced by introducing the susceptor particles during the manufacture of the tobacco granules 214.
  • the heating structure of the heater unit 13 according to the first to fifth embodiments of the present disclosure has been described with reference to FIGS. 9 to 12 .
  • the embodiments have been separately described, but the above-described first to fifth embodiments may be combined in various forms.
  • the heater unit 13 according to some embodiments may include an internal heating element and an external heating element for heating only the cavity segment 212 .
  • Tobacco granules having a size of about 30 mesh to 45 mesh were prepared, and a cigarette having the same structure as the article (2) illustrated in FIG. 7 was prepared by introducing the prepared tobacco granules to have a filling rate of about 75% by volume.
  • filters made of paper materials having oil resistance (oil resistance measured according to 3M Kit Test) of about 2 were used as the two filter segments (e.g. 211, 213) constituting the tobacco rod (e.g. 21).
  • Example 2 The same cigarette as in Example 1 was prepared, except that a filter made of a paper material having an oil resistance of about 6 was used.
  • Example 2 A cigarette identical to Example 1 was prepared, except that the size of the tobacco granules was about 20 mesh to 30 mesh.
  • Example 2 The same cigarette as in Example 1 was prepared, except that tobacco granules were added so that the filling rate was about 50% by volume.
  • Example 2 The same cigarette as in Example 1 was manufactured, except that tobacco granules were added so that the filling rate was about 100% by volume.
  • Example 2 that is, the cigarette into which the paper material having high oil resistance was added
  • TPM content of the cigarette according to Example 2 was significantly higher than that of Example 1. This is considered to be the result of the fact that the amount of aerosol-forming agent and moisture is increased because the paper material with high oil resistance reduces moisture absorption in the aerosol passing through the filter segment.
  • FIGS. 13 and 14 are photographs of the degree of aggregation of tobacco granules after smoking, Example 1 (about 30 to 45 mesh) and Example 3 (about 20 mesh to 30 mesh) shows the experimental results.
  • Example 3 the degree of aggregation of the tobacco granules (ie, large-sized tobacco granules) according to Example 3 was found to be more severe than Example 1. That is, while the tobacco granules according to Example 1 were relatively evenly spread, it was confirmed that strongly clumped portions appeared in the tobacco granules according to Example 3. It is believed that this is because larger tobacco granules act as a greater resistance to airflow (e.g. can better block airflow due to increased weight, size, etc.), reducing the probability of airflow.
  • FIGS. 15 to 17 are photographs of the degree of coalescence of tobacco granules after smoking, respectively Example 4 (filling rate of about 50% by volume), Example 1 (filling rate of about 75% by volume) and Example 5 (filling rate About 100% by volume) shows the experimental results.
  • the degree of aggregation of the tobacco granules is severe as the filling rate of the tobacco granules increases.
  • the degree of aggregation of the tobacco granules according to Example 4 having a filling rate of about 50% by volume was significantly lower than that of Example 5 having a filling rate of about 100% by volume. This is considered to be because the empty space of the cavity segment (e.g. 212) increases as the filling factor is lowered, thereby promoting air flow, and as the air flow is promoted, the probability of occurrence of turbulent air flow increases.
  • the filling rate of the tobacco granules is preferably about 75% by volume or about 80% by volume or less.
  • FIGS. 18 to 20 are cross-sections of a filter segment (e.g. 213) penetrated by an internal heating element, a half-conical heating element about 2 mm thick, a cylindrical (rod) heating element about 2 mm thick, and about 3 mm thick, respectively. The experimental results for the thick cylindrical heating element are shown.
  • the degree of damage to the filter segment increases as the thickness of the heating element increases.
  • the thickness of the heating element be about 3 mm or less.
  • a pointed heating element such as a semi-conical shape rather than a cylindrical shape.
  • the thickness of the heating element is greater than about 4 mm, the filter segment is pushed during insertion, making the insertion difficult and further increasing the degree of damage to the filter segment.

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Abstract

에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품은, 담배 과립이 충진된 캐비티 세그먼트를 포함하는 담배 로드 및 필터 로드를 포함할 수 있다. 이때, 캐비티 세그먼트에 대한 담배 과립의 충진율은 80부피% 이하일 수 있는데, 이러한 경우 퍼프 시에 캐비티 세그먼트 내부에서 와기류가 발생함으로써 다수의 담배 과립이 균일하게 가열될 수 있다.

Description

에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치
본 개시는 에어로졸 발생 물품 및 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 담배 과립 기반의 에어로졸 발생 물품과 이러한 물품과 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
근래에 전통 궐련의 단점을 극복하는 대체 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련 스틱을 전기적으로 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 장치(e.g. 궐련형 전자 담배)에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치와 그에 적용되는 궐련 스틱(또는 에어로졸 발생 물품)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
한편, 상술한 궐련 스틱의 담배 물질로는 판상엽이 주로 이용되고 있고, 잎담배 각초도 가끔 이용되고 있다. 최근에는, 과립 형태의 담배 물질을 이용하는 방식이 제안된 바 있다. 예를 들어, 담배 과립이 담긴 카트리지를 에어로졸 발생 장치에 장착하여 흡연하는 방식이 제안된 바 있다.
그러나, 카트리지 형태의 제품은 궐련 스틱보다 소비자의 친숙도가 떨어지며, 궐련 스틱과 같은 흡연감을 제공할 수도 없을뿐더러, 제조 비용도 상승한다는 단점이 있다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 담배 과립에 기반하여 흡연 기능을 제공할 수 있는 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 다수의 담배 과립이 균일하게 가열될 수 있도록 설계된 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 담배 과립 기반의 에어로졸 발생 물품과 함께 사용될 수 있는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 담배 과립 기반의 에어로졸 발생 물품을 효과적으로 가열할 수 있는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 무연 모드와 유연 모드 중 설정된 모드로 동작할 수 있는 에어로졸 발생 장치 및 이와 함께 사용될 수 있는 에어로졸 발생 물품을 제공하는 것이다.
본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품은, 에어로졸 발생 장치와 함께 사용되는 에어로졸 발생 물품으로서, 담배 과립이 충진된 캐비티 세그먼트를 포함하는 담배 로드 및 필터 로드를 포함하고, 상기 캐비티 세그먼트에 대한 상기 담배 과립의 충진율은 80부피% 이하일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 담배 과립의 밀도는 0.5g/cm3 내지 1.2g/cm3일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 담배 과립의 직경은 0.3mm 내지 1.2mm일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 담배 과립의 충진율은 35부피% 내지 70부피%일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 담배 로드는 제1 필터 세그먼트와 제2 필터 세그먼트를 더 포함하고, 상기 캐비티 세그먼트는 상기 제1 필터 세그먼트와 상기 제2 필터 세그먼트에 의해 형성될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제1 필터 세그먼트는 상기 캐비티 세그먼트의 하류에 위치하고, 상기 제1 필터 세그먼트의 흡인저항은 50mmH20/60mm 내지 150mmH20/60mm일 수 있다.
상술한 본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 담배 과립이 충진된 담배 로드를 포함하는 에어로졸 발생 물품과 이와 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치가 제공될 수 있다. 제공된 에어로졸 발생 물품은 담배 과립을 이용하여 다른 가열식 궐련과 유사한 흡연감을 제공할 수 있다.
또한, 담배 로드의 상류와 하류에 위치한 필터 세그먼트에 의해 캐비티 세그먼트가 형성될 수 있고, 캐비티 세그먼트 내에 담배 과립이 충진될 수 있다. 이에 따라, 담배 과립의 탈락 현상이 최소화될 수 있는 담배 로드가 용이하게 제조될 수 있다.
또한, 퍼프 시에 캐비티 세그먼트 내부에서 와기류가 발생되도록 담배 로드가 설계될 수 있다. 이러한 경우, 발생된 와기류에 의해 담배 과립이 잘 혼합되면서 가열되기 때문에, 다수의 담배 과립이 균일하게 가열될 수 있으며, 그 결과 탄맛이 감소하고 끽미는 향상될 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 장치의 히터부가 캐비티 세그먼트만을 가열하거나 내외부 동시 가열 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 캐비티 세그먼트에 충진된 담배 과립이 효과적으로 가열될 수 있다.
또한, 담배 로드의 캐비티 세그먼트를 형성하는 필터 세그먼트가 종이 필터로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 히터부의 가열에 의해 필터 세그먼트의 물성이 변화되는 문제가 방지될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타내는 예시적인 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타내는 예시적인 도면이다.
도 4는 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치가 무연 모드로 동작하는 것을 예시한다.
도 5는 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치가 유연 모드로 동작하는 것을 예시한다.
도 6 및 도 7은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품을 개략적으로 나타내는 예시적인 도면이다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품에서 와기류가 발생되는 원리와 조건을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 9는 본 개시의 제1 실시예에 따른 히터부의 가열 구조를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 10은 본 개시의 제2 실시예에 따른 히터부의 가열 구조를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 11은 본 개시의 제3 실시예에 따른 히터부의 가열 구조를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 12는 본 개시의 제4 실시예에 따른 히터부의 가열 구조를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 13 및 도 14는 담배 과립의 크기가 와기류 발생에 미치는 영향에 대한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 15 내지 도 17은 담배 과립의 충진율이 와기류 발생에 미치는 영향에 대한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 18 내지 도 20은 내부 가열요소의 두께 및 형상이 필터 세그먼트의 손상도에 미치는 영향에 대한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 개시의 다양한 실시예들에 대한 설명에 앞서, 이하의 실시예들에서 사용되는 몇몇 용어들에 대하여 명확하게 하기로 한다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 형성제"는 가시적인 연기(smoke) 및/또는 에어로졸(aerosol)의 형성을 용이하게 할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 에어로졸 형성제의 예로는 글리세린(GLY), 프로필렌 글리콜(PG), 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 당해 기술 분야에서, 에어로졸 형성제는 보습제, 습윤제 등과 같은 용어와 혼용되어 사용될 수 있다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸(aerosol)을 형성할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는 액상일 수 있다.
예를 들면, 고체의 에어로졸 형성 기재는 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있으며, 액상의 에어로졸 형성 기재는 니코틴, 담배 추출물 및/또는 다양한 향미제를 기초로 하는 액상 조성물을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다. 에어로졸 형성 기재는 가시적인 연기 및/또는 에어로졸을 안정적으로 형성하기 위해 에어로졸 형성제를 더 포함할 수도 있다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 발생 장치"는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 형성 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 장치의 몇몇 예시들에 대해서는 도 1 내지 도 3을 참조하도록 한다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 발생 물품"은 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물품을 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품의 대표적인 예로는 궐련을 들 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시예들에서, "상류"(upstream) 또는 "상류 방향"은 사용자(흡연자)의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, "하류"(downstream) 또는 "하류 방향"은 사용자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미할 수 있다. 상류 및 하류라는 용어는 에어로졸 발생 물품을 구성하는 요소들의 상대적 위치를 설명하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 예시된 에어로졸 발생 물품(2)에서, 담배 로드(21)는 필터 로드(22)의 상류 또는 상류 방향에 위치하고, 필터 로드(22)는 담배 로드(21)의 하류 또는 하류 방향에 위치한다.
이하의 실시예들에서, "퍼프"(puff)는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어 당기는 상황을 의미할 수 있다.
이하의 실시예들에서, "길이 방향"(longitudinal direction)은 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 축에 상응하는 방향을 의미할 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면에 따라 본 개시의 다양한 실시예들에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치(1)를 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 특히, 도 1 이하의 도면은 에어로졸 발생 물품(2)이 삽입된(수용된) 상태를 예로서 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(1)는 하우징, 히터부(13), 배터리(11) 및 제어부(12)를 포함할 수 있다. 다만, 도 1에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(1)는 사용자로부터 명령 등을 입력받기 위한 입력 모듈(e.g. 버튼, 터치 가능한 디스플레이 등)과 장치의 상태, 흡연 정보 등과 같은 정보를 출력하기 위한 출력 모듈(e.g. LED, 디스플레이, 진동 모터 등)을 더 포함할 수도 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(1)의 각 구성 요소에 대하여 설명하도록 한다.
하우징은 에어로졸 발생 장치(1)의 외관을 형성할 수 있다. 또한, 하우징은 에어로졸 발생 물품(2)을 수용하기 위한 수용공간을 형성할 수 있다. 하우징은 내부의 구성요소들을 보호할 수 있는 소재로 구현되는 것이 바람직할 수 있다.
다음으로, 히터부(13)는 수용공간에 수용된 에어로졸 발생 물품(2)을 가열할 수 있다. 구체적으로, 에어로졸 발생 물품(2)이 에어로졸 발생 장치(1)의 수용공간 내에 수용되면, 히터부(13)는 배터리(11)로부터 공급된 전력에 의하여 에어로졸 발생 물품(2)을 가열할 수 있다.
히터부(13)는 다양한 형태 및/또는 방식으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 히터부(13)는 전기 저항성 가열요소를 포함하도록 구성될 수 있다. 가령, 히터부(13)는 전기 절연성 기질(예를 들어, 폴리이미드(polyimide)로 형성된 기질) 및 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 발열하는 가열요소를 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 상술한 예시에 한정되는 것은 아니며, 가열요소는 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 발생 장치(1)에 기 설정(e.g. 온도 프로파일이 미리 저장되어 있는 경우)되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
다른 예로서, 히터부(13)는 유도 가열 방식으로 동작하는 가열요소를 포함하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 히터부(13)는 에어로졸 발생 물품(2)을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 인덕터(inductor; e.g. 유도 코일)와 인덕터에 의해 유도 가열되는 서셉터(susceptor)를 포함할 수 있다. 서셉터는 에어로졸 발생 물품(2)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.
또한, 예를 들어, 히터부(13)는 에어로졸 발생 물품(2)을 내부에서 가열하는 가열요소(이하, "내부 가열요소"로 약칭함), 외부에서 가열하는 가열요소(이하, "외부 가열요소"로 약칭함) 또는 이들의 조합을 포함하도록 구성될 수 있다. 내부 가열요소는 예를 들어 관형, 침형 또는 봉형 등의 형태로 이루어져 에어로졸 발생 물품(2)의 적어도 일부를 관통하도록 배치될 수 있고, 외부 가열요소는 판형, 원통형 등의 형태로 이루어져 에어로졸 발생 물품(2)의 적어도 일부는 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 다만, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니고, 가열요소의 형상, 개수, 배치 형태 등은 다양하게 설계될 수 있다. 중복된 설명을 배제하기 위해, 히터부(13)의 가열 구조에 관한 보다 자세한 설명은 추후 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명하도록 한다.
다음으로, 배터리(11)는 에어로졸 발생 장치(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(11)는 히터부(13)가 에어로졸 발생 물품(2)을 가열할 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
또한, 배터리(11)는 에어로졸 발생 장치(1)에 설치된 디스플레이(미도시), 센서(미도시), 모터(미도시) 등의 전기적 구성요소가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
다음으로, 제어부(12)는 에어로졸 발생 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는 히터부(13) 및 배터리(11)의 동작을 제어할 수 있고, 에어로졸 발생 장치(1)에 포함된 다른 구성요소들의 동작도 제어할 수 있다. 제어부(12)는 배터리(11)가 공급하는 전력, 히터부(13)의 가열 온도 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(12)는 에어로졸 발생 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12)는 적어도 하나의 제어부(processor)에 의해 구현될 수 있다. 상기 제어부는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 제어부와 이 마이크로 제어부에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 제어부(12)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 자명하게 이해할 수 있다.
에어로졸 발생 물품(2)은 일반적인 연소형 궐련과 유사한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품(2)은 담배 물질(또는 에어로졸 형성 기재)을 포함하는 제1 부분(e.g. 담배 로드)과 필터 등을 포함하는 제2 부분(e.g. 필터 로드)으로 구분될 수 있다. 에어로졸 발생 장치(1)의 내부에는 제1 부분의 전체가 삽입되고, 제2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 발생 장치(1)의 내부에 제1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제1 부분의 전체 및 제2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제2 부분을 입으로 문 상태에서 흡연을 행할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 에어로졸 발생 물품(2)은 담배 과립이 충진된 물품일 수 있는데, 본 실시예에 관하여서는 추후 도 6 이하의 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
한편, 몇몇 실시예들에서, 에어로졸 발생 장치(1)는 무연 기능(즉, 사용 중에 가시적인 연기가 발생되지 않는 기능 또는 가시적인 연기의 발생이 최소화되는 기능)을 구비한 것일 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 물품(2)은 무연 기능을 구현하기 위해 고안된 것일 수 있다. 구체적으로, 에어로졸 발생 물품(2)은 담배 과립이 충진되어 있는 물품이고, 에어로졸 발생 장치(1)는 약 270도 이하의 가열 온도로 에어로졸 발생 물품(2)을 가열하도록 동작할 수 있다. 이러한 경우, 흡연 중에 가시적인 연기가 발생되지 않거나 가시적인 연기의 발생이 최소화될 수 있는데, 이는 담배 과립이 각초(e.g. 잎담배 각초, 판상엽 각초), 판상엽 등의 담배 물질보다 수분 및/또는 에어로졸 형성제의 함량이 현저하게 적어 가시적인 연기의 발생을 감소시킬 수 있기 때문이다. 또한, 담배 과립은 각초, 판상엽 등의 담배 물질보다 낮은 가열 온도(e.g. 각초의 가열 온도는 통상적으로 270도 이상임)에서도 충분한 끽미가 발현될 수 있어(즉, 니코틴이 충분히 이행될 수 있어) 히터부(13)의 가열 온도를 낮출 수 있고, 가열 온도가 낮아짐에 따라 가시적인 연기의 발생이 더욱 감소될 수 있기 때문이다. 본 실시예에 따르면, 무연 기능이 제공됨에 따라 사용자가 장소나 환경에 제약받지 않고 에어로졸 발생 장치를 사용할 수 있게 되는 바, 사용자의 편의성이 크게 향상될 수 있다. 본 실시예에 관하여서는 추후 도 6 이하의 도면을 참조하여 에어로졸 발생 물품(2)의 구조와 함께 보다 상세하게 설명하도록 한다.
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여 다른 유형의 에어로졸 발생 장치(1)에 대하여 설명하도록 한다. 다만, 본 개시의 명료함을 위해, 앞선 실시예에 중복되는 내용에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 2 및 도 3은 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치(1)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(1)는 카트리지(15)와 카트리지 히터부(14)를 더 포함할 수 있다. 도 2는 히터부(13)(또는 에어로졸 발생 물품 2)와 카트리지 히터부(14)가 일렬로 배치된 것을 예시하고 있고, 도 3은 히터부(13)(또는 에어로졸 발생 물품 2)와 카트리지 히터부(14)가 병렬로 배치된 것을 예시하고 있다. 그러나, 에어로졸 발생 장치(1)의 내부 구조가 도 2 및 도 3의 예시에 한정되는 것은 아니며, 구성요소들의 배치는 얼마든지 변경될 수 있다.
카트리지(15)는 액상 저장조 및 액상 전달 수단을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 카트리지(15)는 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다. 또한, 카트리지(15)는 카트리지 히터부(14)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 카트리지 히터부(14)와 일체로서 제작될 수도 있다.
액상 저장조는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 담배 함유 물질(또는 니코틴 함유 물질)을 포함하는 액체일 수 있고, 비담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물(e.g. 담배 추출물), 니코틴, 향료, 에어로졸 형성제, 향미제 또는 비타민 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 비타민 혼합물은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C 및 비타민 E 중 적어도 하나가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 에어로졸 형성제의 예로는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜을 들 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 액상 전달 수단은 액상 저장조에 저장된 액상 조성물을 카트리지 히터부(14)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액상 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 윅(wick) 요소가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 카트리지 히터부(14)는 카트리지(15)에 저장된 액상의 에어로졸 형성 기재(e.g. 액상 조성물)를 가열하여 에어로졸을 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 카트리지 히터부(14)는 액상 전달 수단에 의해 전달된 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 형성시킬 수 있다. 형성된 에어로졸은 에어로졸 발생 물품(2)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 카트리지 히터부(14)의 가열에 의해 형성된 에어로졸은 에어로졸 발생 장치(1)의 기류 패스를 따라 이동할 수 있고, 기류 패스는 형성된 에어로졸이 에어로졸 발생 물품(2)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다. 카트리지 히터부(14)의 동작, 가열 온도 등은 제어부(12)에 의해 제어될 수 있다.
카트리지 히터부(14)는 예를 들어 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터부 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 카트리지 히터부(14)는 예를 들어 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액상 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수도 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
참고로, 당해 기술 분야에서 카트리지 히터부(14)와 카트리지(15)는 카토마이저(cartomizer), 아토마이저(atomizer), 증기화기(vaporizer) 등과 같은 용어로 지칭될 수도 있다.
한편, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 도 2 또는 도 3에 예시된 에어로졸 발생 장치(1)는 무연 모드 또는 유연 모드로 동작할 수 있다. 구체적으로, 에어로졸 발생 장치(1)는 무연 모드 및 유연 모드 중에서 설정된 모드로 동작할 수 있으며, 동작 모드는 사용자에 의해 설정될 수 있다. 이하, 각 동작 모드와 에어로졸 발생 장치(1)의 동작에 대하여 도 4 및 도 5를 다시 참조하여 부연 설명하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 무연 모드는 에어로졸 발생 장치(1)에 의해 에어로졸이 발생되되, 가시적인 연기는 발생되지 않는 모드(또는 가시적인 연기의 발생이 최소화되는 모드)를 의미할 수 있다. 무연 모드를 구현하기 위해, 제어부(12)는 카트리지 히터부(14)와 히터부(13) 중에서 히터부(13)만을 동작시킬 수 있다. 다시 말해, 설정된 모드가 무연 모드라는 판단에 응답하여, 제어부(12)는 히터부(13)만을 동작시킬 수 있다. 이러한 경우, 카트리지(15)는 가열되지 않고, 에어로졸 발생 물품(2)만이 가열됨으로써, 가시적인 연기가 발생되는 것이 방지될 수 있다. 구체적으로, 카트리지(15)에 저장된 액상은 가열됨에 따라 가시적인 연기를 포함하는 에어로졸을 발생시키는데, 액상의 가열이 방지되므로 가시적인 연기의 발생도 방지될 수 있다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 유연 모드는 에어로졸 발생 장치(1)에 의해 에어로졸이 발생되되, 가시적인 연기도 발생되는 모드를 의미할 수 있다. 유연 모드를 구현하는 방식은 다양할 수 있으며, 구체적인 구현 방식은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 제어부(12)는 카트리지 히터부(14)와 히터부(13)를 모두 동작시킬 수 있다. 이러한 경우, 카트리지(15)에 저장된 액상이 가열됨에 따라 가시적인 연기를 포함하는 에어로졸이 형성되고, 형성된 에어로졸이 에어로졸 발생 물품(2)을 통해 방출됨으로써 유연 모드가 구현될 수 있다. 이때, 히터부(13)의 가열 온도는 무연 모드의 가열 온도보다 낮게 설정될 수도 있다. 유연 모드에서는 카트리지(15)에서 형성된 고온의 에어로졸이 에어로졸 발생 물품(2)을 통과하므로, 에어로졸 발생 물품(2)이 상대적으로 낮은 온도로 가열되더라도 충분한 끽미가 보장될 수 있기 때문이다. 가령, 히터부(13)의 가열 온도는 무연 모드에서는 약 230도 이상(e.g. 약 230도 내지 270도)일 수 있고, 유연 모드에서는 약 230도 이하(e.g. 약 220도)일 수 있다.
다른 몇몇 실시예들에서, 제어부(12)는 카트리지 히터부(14)만을 동작시킬 수도 있다. 카트리지(15)만 가열되더라도 가시적인 연기를 포함하는 에어로졸이 형성되기 때문이다. 보다 고온의 에어로졸을 형성하기 위해, 본 실시예에 따른 카트리지 히터부(14)의 가열 온도는 앞선 실시예의 가열 온도보다 높을 수도 있다.
지금까지 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치(1)에 대하여 설명하였다. 이하에서는 도 6 이하의 도면을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품(2)에 대하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품(2)을 개략적으로 나타내는 예시적인 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(2)은 필터 로드(22) 및 캐비티(cavity)가 형성된 담배 로드(21)를 포함할 수 있다. 다만, 도 6에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 6에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 이하, 에어로졸 발생 물품(2)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
필터 로드(22)는 담배 로드(21)의 하류에 위치하여 에어로졸에 대한 여과 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해, 필터 로드(22)는 종이, 셀룰로오스 아세테이트 섬유 등과 같은 필터 물질을 포함할 수 있다. 필터 로드(22)는 필터 물질을 래핑(wrapping)하고 있는 래퍼를 더 포함하는 것일 수도 있다.
필터 로드(22)는 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 필터 로드(22)는 원기둥형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브형 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(22)는 리세스형 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(22)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터 로드(22)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(22)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(22)의 내부에 삽입될 수도 있다. 다른 예로서, 필터 로드(22)에는 향액을 함유하고 있는 적어도 하나의 캡슐(미도시)이 포함될 수도 있다.
도 6은 필터 로드(22)가 단일 세그먼트로 구성된 것을 예로써 도시하고 있으나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 필터 로드(22)는 복수의 세그먼트로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 필터 로드(22)는 에어로졸에 대한 냉각 기능을 수행하는 냉각 세그먼트(222)와 에어로졸에 대한 여과 기능을 수행하는 마우스피스 세그먼트(221)로 구성될 수 있다. 또는, 경우에 따라, 필터 로드(22)는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수도 있다.
참고로, 냉각 세그먼트(222)는 다양한 형태로 제조될 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트(222)는 지관, 중공이 형성된 셀룰로오스 아세테이트 필터, 복수의 구멍이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터, 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질이 충진된 필터 등의 형태로 제조될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행할 수 있다면, 냉각 세그먼트(222)는 어떠한 형태로 제조되더라도 무방하다. 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질은 폴리락트산(PLA) 소재의 직조물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 마우스피스 세그먼트(221)는 예를 들어 셀룰로오스 아세테이트 필터(즉, 셀룰로오스 아세테이트 섬유로 이루어진 필터)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 필터 로드(22)에 대한 설명은 마우스피스 세그먼트(221)에도 적용될 수 있다.
다시 도 6을 참조하여 설명한다.
담배 로드(21)는 캐비티 또는 캐비티 세그먼트(212)를 포함하는 담배 로드로서 가열됨에 따라 니코틴과 같은 담배 성분(또는 끽미 성분)을 공급할 수 있다. 도시된 바와 같이, 담배 로드(21)는 제1 필터 세그먼트(211), 제2 필터 세그먼트(213) 및 제1 필터 세그먼트(211)와 제2 필터 세그먼트(213)에 의해 형성된 캐비티 세그먼트(212)를 포함할 수 있다. 그리고, 캐비티 세그먼트(212)에는 담배 과립(214; 즉 과립 형태의 담배 물질)이 충진될 수 있다. 담배 로드(21)는 로드를 래핑하고 있는 래퍼를 더 포함하는 것일 수도 있다.
제1 필터 세그먼트(211)는 캐비티 세그먼트(212)을 형성하는 필터 세그먼트로서 캐비티 세그먼트(212)의 하류에 위치할 수 있다. 제1 필터 세그먼트(211)는 캐비티 형성 기능 외에도 에어로졸에 대한 여과, 냉각 기능 등을 더 수행할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 제1 필터 세그먼트(211)는 종이 물질을 포함할 수 있다. 다시 말해, 제1 필터 세그먼트(211)는 종이 필터로 이루어질 수 있다. 원활한 기류 패스 확보를 위해 종이 물질은 길이 방향으로 배열되는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에 따르면, 가열식 에어로졸 발생 장치(1)에 적합한 담배 로드(21)가 제조될 수 있다. 구체적으로, 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 일정 온도 이상으로 가열되면 녹거나 수축되는 현상이 일어나기 때문에, 히터부(13)에 의해 가열되는 담배 로드 부위에 적용되기 어렵다. 반면에, 종이 물질은 열에 의해 변성이 거의 일어나지 않기 때문에, 담배 로드 부위에 용이하게 적용될 수 있으며, 이를 통해 가열식 에어로졸 발생 장치(1)에 적합한 담배 로드(21)가 제조될 수 있다. 다만, 다른 몇몇 실시예들에서는, 제1 필터 세그먼트(211)가 셀룰로오스 아세테이트 필터로 이루어질 수도 있다. 이러한 경우에는, 제1 필터 세그먼트(211)의 제거능이 향상되는 효과가 달성될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 제1 필터 세그먼트(211)는 내수성 또는 내유성의 종이 물질을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 에어로졸 내에 함유된 연기 성분(e.g. 수분, 에어로졸 형성제 성분)이 제1 필터 세그먼트(211)를 통과하는 동안 흡수되어 가시적인 무화량이 감소되는 문제가 크게 경감될 수 있다. 가령, 제1 필터 세그먼트(211)가 일반적인 종이 물질을 포함하는 경우, 종이 물질의 흡습성으로 인해 상술한 연기 성분이 흡수되어 가시적인 무화량이 감소될 수 있다. 그러나, 내수성 또는 내유성의 종이 물질이 적용되면, 상술한 연기 성분의 흡수가 거의 일어나지 않아 이러한 무화량 감소 문제가 해결될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 제1 필터 세그먼트(211) 또는 제2 필터 세그먼트(213)의 흡인저항은 약 50mmH20/60mm 내지 150mmH20/60mm일 수 있고, 바람직하게는 약 50mmH20/60mm 내지 130mmH20/60mm, 약 50mmH20/60mm 내지 120mmH20/60mm, 약 50mmH20/60mm 내지 110mmH20/60mm, 약 50mmH20/60mm 내지 100mmH20/60mm, 약 50mmH20/60mm 내지 90mmH20/60mm, 약 50mmH20/60mm 내지 100mmH20/80mm 또는 약 50mmH20/60mm 내지 70mmH20/60mm일 수 있다. 이러한 수치범위내에서, 적절한 빨림성이 보장될 수 있다. 또한, 적절한 빨림성에 의해 캐비티 세그먼트(212) 내에서의 와기류 발생 확률이 증가되고, 이로 인해 다수의 담배 과립(214)이 균일하게 가열되는 효과가 달성될 수 있는데, 이에 관하여서는 도 8을 참조하여 추후에 부연 설명하도록 한다. 또한, 필터 세그먼트(211, 213)가 종이 필터인 경우, 예시된 수치범위 내에서 적절한 무화량이 보장되는 것으로 확인되었다.
다음으로, 제2 필터 세그먼트(213)는 캐비티 세그먼트(212)을 형성하는 필터 세그먼트로서 캐비티 세그먼트(212)의 상류에 위치할 수 있다. 제2 필터 세그먼트(213)는 담배 과립(214)에 대한 탈락 방지 기능을 더 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 필터 세그먼트(213)는 에어로졸 발생 물품(2)이 에어로졸 발생 장치(1)에 삽입되는 경우, 캐비티 세그먼트(212)가 에어로졸 발생 장치(1) 내의 적절한 위치에 배치되도록 할 수 있다. 또한, 제2 필터 세그먼트(213)는 담배 로드(21)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있고, 흡연 중에 담배 로드(21)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(1)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 제2 필터 세그먼트(213)는 종이 물질을 포함할 수 있다. 다시 말해, 제2 필터 세그먼트(213)는 종이 필터로 이루어질 수 있다. 원활한 기류 패스 확보를 위해 종이 물질은 길이 방향으로 배열되는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에 따르면, 가열식 에어로졸 발생 장치(1)에 적합한 담배 로드(21)가 제조될 수 있다. 구체적으로, 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 내부 가열요소와 접촉 시에 녹거나 수축되는 현상이 일어나 담배 과립(214)의 탈락 현상을 가속화할 수 있다. 그러나, 열에 강인한 종이 물질은 이러한 현상을 크게 완화시킬 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 제2 필터 세그먼트(213)는 내수성 또는 내유성의 종이 물질을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 앞서 언급한 바와 같이, 가시적인 무화량이 감소되는 문제가 크게 경감될 수 있다.
한편, 필터 세그먼트(211, 213)에 포함되는 종이 물질의 물성은 다양할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 종이 물질의 내유도는 3M Kit Test에 의해 측정 시 약 4 이상(즉, 1부터 12까지의 범위에서 약 4 이상)일 수 있고, 바람직하게는 약 5, 6, 7 또는 8 이상일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 종이 물질의 흡습으로 인해 가시적인 무화량(즉, 가시적인 연기의 발생량)이 감소하는 문제(e.g. 유연 모드에서 가시적인 무화량의 감소)가 해결될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 종이 물질의 두께는 약 30μm 내지 50μm일 수 있고, 바람직하게는 약 33μm 내지 47μm, 약 35μm 내지 45μm 또는 약 37μm 내지 42μm일 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 종이 물질의 평량은 약 20g/m2 내지 40g/m2일 수 있고, 바람직하게는 약 23g/m2 내지 37g/m2, 약 25g/m2 내지 35g/m2, 약 27g/m2 내지 33g/m2일 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 종이 물질의 인장강도는 약 2.5kgf/15mm 이상일 수 있고, 바람직하게는 약 2.8kgf/15mm, 3.2kgf/15mm 또는 3.5kgf/15mm 이상일 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 종이 물질의 신장율은 약 0.8% 이상일 수 있고, 바람직하게는 약 1.0%, 1.2% 또는 약 1.5% 이상일 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 종이 물질의 휨강성(stiffness)은 약 100cm3 이상일 수 있고, 바람직하게는 약 120cm3, 150cm3 또는 180cm3 이상일 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 종이 물질의 회분 함량은 약 1.5% 이하일 수 있고, 바람직하게는 약 1.2%, 1.0% 또는 0.8% 이하일 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 종이 물질의 지폭은 약 80mm 내지 250mm일 수 있고, 바람직하게는 약 90mm 내지 230mm, 약 100mm 내지 200mm, 약 120mm 내지 180mm 또는 약 120mm 내지 150mm일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서 필터 세그먼트(211, 213)가 적절한 흡인저항을 가지며, 적절한 무화량이 보장되는 것으로 확인되었다.
다음으로, 캐비티 세그먼트(212)는 캐비티를 구비한 세그먼트로서 제1 필터 세그먼트(211)와 제2 필터 세그먼트(213) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 캐비티 세그먼트(212)는 필터 세그먼트(211)와 제2 필터 세그먼트(213)에 의해 형성될 수 있다.
캐비티 세그먼트(212)는 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 일 예로서, 캐비티 세그먼트(212)는 지관 등과 같은 튜브형 구조물을 포함하는 형태로 제조될 수 있다. 다른 예로서, 캐비티 세그먼트(212)는 두 필터 세그먼트(211, 213)에 의해 형성된 캐비티를 적절한 소재의 래퍼로 래핑함으로써 제조될 수도 있다. 다만, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 담배 과립(214)이 충진될 수 있다면 캐비티 세그먼트(212)는 어떠한 방식으로 제조되더라도 무방하다.
캐비티 세그먼트(212)의 길이는 약 8mm 내지 12mm 내에서 자유롭게 선택될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이러한 수치범위에 한정되는 것은 아니다.
도시된 바와 같이, 캐비티 세그먼트(212)에는 담배 과립(214)이 충진될 수 있다. 담배 과립(214)은 다른 유형의 담배 물질(e.g. 잎담배 각초, 판상엽 등)에 비해 낮은 가열 온도에서도 충분한 끽미가 발현될 수 있기 때문에, 히터부(13)의 소비 전력을 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 담배 과립(214)은 다른 유형의 담배 물질(e.g. 잎담배 각초, 판상엽 등)보다 수분 및/또는 에어로졸 형성제의 함유량을 줄이는 것이 용이하여(즉, 수분 함량이 적거나 에어로졸 형성제 함량이 적은 담배 과립을 제조하는 것이 용이함), 에어로졸 발생 장치(1)의 무연 기능 구현에 적합한 담배 물질일 수 있다.
담배 과립(214)의 직경, 밀도, 충진율, 구성 물질의 조성비, 가열 온도 등은 다양할 수 있으며, 이는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 담배 과립(214)의 직경은 약 0.3mm 내지 1.2mm일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 담배 과립(214)의 적절한 경도와 제조 용이성이 보장되고, 캐비티 세그먼트(212) 내에서의 와기류 발생 확률이 증가될 수 있다. 와기류 발생과 관련하여서는 도 8을 참조하여 추후에 부연 설명하도록 한다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 담배 과립(214)의 크기는 약 15메시(mesh) 내지 50메시일 수 있고, 바람직하게는 약 15메시 내지 45메시, 약 20메시 내지 45메시, 약 25메시 내지 45메시 또는 약 25메시 내지 40메시일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 담배 과립(214)의 적절한 경도와 제조 용이성이 보장되고, 탈락 현상이 최소화되며, 캐비티 세그먼트(212) 내에서의 와기류 발생 확률이 증가될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 담배 과립(214)의 밀도는 0.5g/cm3 내지 1.2g/cm3일 수 있고, 바람직하게는 약 0.6g/cm3 내지 1.0g/cm3, 0.7g/cm3 내지 0.9g/cm3또는 0.6g/cm3 내지 0.8g/cm3일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 담배 과립(214)의 적절한 경도가 보장되고, 캐비티 세그먼트(212) 내에서의 와기류 발생 확률이 증가될 수 있다. 와기류 발생과 관련하여서는 도 8을 참조하여 추후에 부연 설명하도록 한다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 담배 과립(214)의 경도는 약 80% 이상일 수 있고, 바람직하게는 85% 또는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 91%, 93%, 95% 또는 97% 이상일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 담배 과립(214)의 제조 용이성이 향상되고, 부스러짐 현상이 최소화되어 에어로졸 발생 물품(2)의 제조 용이성도 향상될 수 있다. 본 실시예에서, 담배 과립(214)의 경도는 국가 표준 시험 방법인 KSM-1802("활성탄 시험 방법")에 의거하여 측정된 수치일 수 있다. 경도 측정 방법의 세부 내용과 측정치의 의미에 대해서는 국가 표준 KSM-1802를 참조하도록 한다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 캐비티 세그먼트(212)에 대한 담배 과립(214)의 충진율은 약 80부피% 이하일 수 있고, 바람직하게는 약 70부피%, 60부피% 또는 50부피% 이하일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 캐비티 세그먼트(212) 내에서의 와기류 발생 확률이 증가될 수 있다. 와기류 발생과 관련하여서는 도 8을 참조하여 추후에 부연 설명하도록 한다. 또한, 담배 과립(214)의 충진율은 적절한 끽미를 담보하기 위해 약 20부피%, 30부피% 또는 약 40부피% 이상인 것이 바람직할 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 담배 과립(214)은 약 20중량% 이하의 수분을 포함할 수 있고, 바람직하게는 약 15중량%, 12중량%, 10중량%, 7중량% 또는 5중량% 이하의 수분을 포함할 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 가시적인 연기의 발생이 크게 감소될 수 있으며, 에어로졸 발생 장치(1)의 무연 기능이 용이하게 구현될 수 있다. 다만, 다른 몇몇 실시예들에서, 담배 과립(214)은 약 20중량% 이상의 수분을 포함할 수도 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 담배 과립(214)은 약 10중량% 이하의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있고, 바람직하게는 약 7중량%, 5중량%, 3중량% 또는 1중량%의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 또는, 담배 과립(214)은 에어로졸 형성제를 포함하지 않을 수도 있다. 이러한 수치범위 내에서, 가시적인 연기의 발생이 크게 감소될 수 있으며, 에어로졸 발생 장치(1)의 무연 기능이 용이하게 구현될 수 있다. 다만, 다른 몇몇 실시예들에서, 담배 과립(214)은 약 10중량% 이상의 에어로졸 형성제를 포함할 수도 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 담배 과립(214)의 가열 온도는 약 270도, 260도, 250도, 240도 또는 230도 이하일 수 있다. 다시 말해, 히터부(13)가 예시된 범위의 가열 온도로 담배 로드(21)를 가열할 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 담배 과립(214)이 과가열되어 탄맛이 발현되는 문제가 해결될 수 있다. 뿐만 아니라, 적절한 끽미가 보장됨과 동시에 가시적인 연기의 발생이 최소화되어 에어로졸 발생 장치(1)의 무연 기능이 용이하게 구현될 수 있다. 부연 설명하면, 각초, 판상엽 등과 같은 담배 물질은 약 270도 이상으로 가열되어야 충분한 끽미가 발현되는 데 반해, 담배 과립(214)은 그보다 낮은 온도에서도 충분한 끽미가 발현될 수 있어 히터부(13)의 소비 전력이 감소될 수 있고 가시적인 연기의 발생도 용이하게 억제될 수 있다. 또한, 이러한 특성으로 인해, 담배 과립(214)이 다른 유형의 담배 물질에 비해 에어로졸 발생 장치(1)의 무연 기능을 구현하기에 적합할 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 담배 과립(214)의 습량 기준(wet basis) 니코틴 함량은 약 1.0% 내지 4.0%이고, 바람직하게는 약 1.5% 내지 3.5%, 1.8% 내지 3.0% 또는 2.0% 내지 2.5%일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 적절한 수준의 끽미감이 보장될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 담배 과립(214)의 건량 기준(dry basis) 니코틴 함량은 약 1.2% 내지 4.2%이고, 바람직하게는 약 1.7% 내지 3.7%, 2.0% 내지 3.2% 또는 2.2% 내지 2.7%일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 적절한 수준의 끽미감이 보장될 수 있다.
한편, 명확하게 도시되어 있지는 않으나, 에어로졸 발생 물품(2)은 적어도 하나의 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 일 예로서, 에어로졸 발생 물품(2)은 하나의 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 에어로졸 발생 물품(2)은 2 이상의 래퍼들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제1 래퍼에 의하여 담배 로드(21)가 포장되고, 제2 래퍼에 의하여 필터 로드(22)가 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 담배 로드(21) 및 필터 로드(22)가 결합되고, 제3 래퍼에 의하여 에어로졸 발생 물품(2) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 담배 로드(21) 또는 필터 로드(22) 각각이 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 개별 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 세그먼트들이 결합된 에어로졸 발생 물품(2) 전체가 다른 래퍼에 의하여 재포장될 수 있다. 래퍼에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수도 있다.
지금까지 도 6 및 도 7을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품(2)에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 담배 과립(214)이 충진된 에어로졸 발생 물품(2)이 제공될 수 있다. 이러한 에어로졸 발생 물품(2)은 카트리지 형태의 제품(즉, 담배 과립이 충진된 카트리지 제품)보다 우수한 흡연감과 친숙감을 사용자에게 줄 수 있으며, 제조 비용 또한 감소시킬 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 장치(1)의 무연 기능을 구현하기에 적합한 에어로졸 발생 물품(2)이 제공될 수 있다. 구체적으로, 에어로졸 발생 물품(2)은 담배 과립(214)이 충진되어 있는 담배 로드(21)를 포함하는데, 담배 과립(214)은 각초(e.g. 잎담배 각초, 판상엽 각초), 판상엽 등과 같은 담배 물질에 비해 수분 및/또는 에어로졸 형성제의 함량이 현저하게 적기 때문에, 가시적인 연기의 발생을 크게 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 담배 과립(214)은 다른 유형의 담배 물질에 비해 상대적으로 낮은 온도에서도 충분한 끽미가 발현되기 때문에, 에어로졸 발생 장치(1)의 가열 온도를 상대적으로 낮게 설정할 수 있고, 가열 온도가 낮아짐에 따라 가시적인 연기의 발생이 더욱 감소될 수 있다.
또한, 담배 로드(21)의 상류와 하류에 위치한 필터 세그먼트(211, 213)에 의해 캐비티 세그먼트(212)가 형성될 수 있고, 캐비티 세그먼트(212) 내에 담배 과립(214)이 충진될 수 있다. 이에 따라, 담배 과립(214)의 탈락 현상이 최소화될 수 있는 담배 로드(21)가 용이하게 제조될 수 있다.
또한, 필터 세그먼트(211, 213)가 종이 필터로 이루어질 수도 있다. 이러한 경우, 히터부(13)의 가열에 의해 필터 세그먼트(211, 213)의 물성이 변화되는 문제가 방지될 수 있다.
한편, 본 개시의 발명자들은 특정한 조건이 만족되는 경우 퍼프 시에 캐비티 세그먼트(212) 내에서 와기류가 발생되고, 발생된 와기류로 인해 다수의 담배 과립(214)이 혼합되면서 균일하게 가열되는 현상이 나타나는 것을 확인하였다. 이하에서는, 이러한 와기류 발생 원리와 조건에 대하여 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품(2)에서 와기류가 발생되는 원리와 조건을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 이해의 편의를 제공하기 위해, 도 8 이하의 도면은 필터 로드(22)를 제외하고 담배 로드(21)만을 도시하고 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 특정한 조건이 만족되는 경우, 퍼프에 의해 제2 필터 세그먼트(213)를 통해 유입된 기류(점선 화살표 참조)가 캐비티 세그먼트(214) 내에서 와류하는 현상이 발생될 수 있다. 가령, 퍼프에 의해 유입된 기류가 퍼프에 의해 하류 방향으로 이동되는 다수의 담배 과립(214)과 만나면서 불규칙한 기류 흐름이 형성될 수 있고, 이러한 과정 중에 와기류가 발생될 수 있다. 또한, 발생된 와기류에 의해 다수의 담배 과립(214)이 잘 혼합되면서 균일하게 가열될 수 있다. 가령, 더 가열된 담배 과립(214)과 덜 가열된 담배 과립(214)이 혼합되고 담배 과립(214)의 위치가 변경됨에 따라 다수의 담배 과립(214)이 균일하게 가열되는 효과가 달성될 수 있다. 이에 따라, 흡연 시에 탄맛은 감소되고 끽미는 향상될 수 있다.
본 발명자들은 지속적인 연구 과정 중에 위와 같은 와기류 발생 현상이 나타나는 것을 확인하였고, 실험을 통해 다음과 같은 조건 하에서 와기류 발생 확률이 크게 증가하는 것을 확인하였다. 이하, 와기류 발생 조건에 대하여 설명하도록 한다.
먼저, 제1 조건은 캐비티 세그먼트(212)의 충진율에 관한 것이다. 캐비티 세그먼트(212) 내에 빈 공간이 충분하게 존재하여야 다수의 담배 과립(214)이 용이하게 이동 및 혼합될 수 있기 때문이다. 실험 결과에 따르면, 캐비티 세그먼트(212)에 대한 담배 과립(214)의 충진율이 약 80부피% 이하인 경우에 와기류가 잘 발생되는 것으로 확인되었고, 약 70부피% 이하인 경우에 와기류 발생 확률이 더욱 증가하는 것으로 확인되었다.
다음으로, 제2 조건은 담배 과립(214)의 밀도에 관한 것이다. 담배 과립(214)의 무게가 너무 무거우면 퍼프 또는 기류에 의해 이동되기 힘들고, 유입되는 기류에 대해 강한 저항으로 작용할 수 있기 때문이다. 실험 결과에 따르면, 담배 과립(214)의 밀도가 약 1.2g/cm3 이하인 경우에 와기류가 잘 발생되는 것으로 확인되었고, 약 1.0g/cm3 이하인 경우에 와기류 발생 확률이 더욱 증가하는 것으로 확인되었다.
다음으로, 제3 조건은 담배 과립(214)의 직경에 관한 것이다. 담배 과립(214)의 직경이 너무 커도 유입되는 기류에 대해 강한 저항으로 작용할 수 있기 때문이다. 실험 결과에 따르면, 담배 과립(214)의 직경이 약 1.2mm 이하인 경우에 와기류가 잘 발생되는 것으로 확인되었고, 약 1.0mm 이하인 경우에 와기류 발생 확률이 더욱 증가하는 것으로 확인되었다.
다음으로, 제4 조건은 제1 필터 세그먼트(211)의 흡인저항에 관한 것이다. 흡인저항이 너무 낮으면 헛빨림이 발생하여 퍼프에 의한 흡입력이 캐비티 세그먼트(212)까지 전달되지 않을 수 있기 때문이다. 실험 결과에 따르면, 제1 필터 세그먼트(211)의 흡인저항이 약 50mmH20/60mm 이상인 경우에 와기류가 잘 발생되는 것으로 확인되었고, 약 70mmH20/60mm 이상인 경우에 와기류 발생 확률이 더욱 증가하는 것으로 확인되었다.
지금까지 도 8을 참조하여 와기류 발생 원리와 관련된 조건에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 히터부(13)의 가열 구조에 대하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 9를 참조하여 본 개시의 제1 실시예에 따른 히터부(13)의 가열 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 히터부(13)는 외부 가열요소(131)를 포함하도록 구성될 수 있고, 외부 가열요소(131)는 캐비티 세그먼트(131)만을 가열하도록 배치될 수 있다. 가령, 외부 가열요소(131)는 캐비티 세그먼트(131)의 적어도 일부를 감싸는 형태로 배치될 수 있다.
이와 같은 경우, 히터부(13)의 열에 의해 필터 세그먼트(211, 213)의 물성이 변화되는 문제와 필터 세그먼트(211, 213)의 흡습으로 인해 가시적인 무화량(즉, 가시적인 연기의 발생량)이 감소하는 문제가 해결될 수 있다. 예를 들어, 필터 세그먼트(211, 213)가 셀룰로오스 아세테이트 필터인 경우 히터부(13)의 열에 의해 셀룰로오스 아세테이트 섬유가 녹거나 수축되는 문제가 발생될 수 있는데, 이러한 문제가 해결될 수 있다. 다른 예로서, 필터 세그먼트(211, 213)가 종이 필터인 경우 히터부(13)의 열에 의해 종이 물질의 흡습성이 증가함에 따라 유연 모드에서 무화량이 감소되는 문제가 발생될 수 있는데, 이러한 문제도 해결될 수 있다.
이하에서는, 도 10을 참조하여 본 개시의 제2 실시예에 따른 히터부(13)의 가열 구조에 대하여 설명하도록 한다. 본 개시의 명료함을 위해, 앞선 실시들과 중복되는 내용에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 히터부(13)는 외부 가열요소(131)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 외부 가열요소(131)는 캐비티 세그먼트(212)만을 가열하도록 배치되되, 캐비티 세그먼트(212)의 하류 말단 부근에 미가열 부위(215)가 형성되도록 배치될 수 있다. 가령, 외부 가열요소(131)는 캐비티 세그먼트(212)의 미가열 부위(215)를 제외한 나머지 부위를 감싸는 형태로 배치될 수 있다.
이와 같은 경우, 히터부(13)의 가열 효율이 향상될 수 있고, 와기류 발생 확률 또한 더욱 향상될 수 있다. 구체적으로, 외부 가열요소(131)의 가열 면적 감소에 의해 소비 전력이 감소하는 반면 담배 과립(214)에 대한 가열 성능은 그대로 유지되어 가열 효율이 향상될 수 있다. 다시 말해, 흡연 시에는 중력에 의해 대부분의 담배 과립(214)이 캐비티 세그먼트(212)의 상류에 위치하게 되는데, 외부 가열요소(131)가 대부분의 담배 과립(214)이 위치한 상류 부분을 가열하게 되는 바 가열 면적이 감소하더라도 실질적으로 담배 과립(214)에 전달되는 열량은 거의 떨어지지 않을 수 있다. 뿐만 아니라, 캐비티 세그먼트(212) 내에 온도차가 발생하여 와기류 발생 확률이 향상될 수 있다. 가령, 캐비티 세그먼트(212) 내의 온도차(e.g. 상류가 상대적으로 고온으로 가열됨)로 인해 하류 방향으로의 기류 흐름이 촉진되어 와기류 발생 확률이 더욱 증가할 수 있다.
한편, 몇몇 실시예들에서는, 히터부(13)가 캐비티 세그먼트(212)의 상류를 가열하는 제1 외부 가열요소와 하류를 가열하는 제2 외부 가열요소를 포함하도록 구성될 수 있고, 제어부(12)는 제1 외부 가열요소의 가열 온도가 제2 외부 가열요소보다 높도록 제어할 수 있다. 이와 같은 경우에도, 상술한 바와 유사한 효과가 달성될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서는, 히터부(13)가 캐비티 세그먼트(212)의 다양한 부위를 서로 다른 온도로 가열하는 복수의 외부 가열요소를 포함하도록 구성될 수도 있다. 가령, 히터부(13)는 캐비티 세그먼트(212)의 제1 부위를 가열하는 제1 외부 가열요소, 제2 부위를 가열하는 제2 외부 가열요소 및 제3 부위를 가열하는 제3 외부 가열요소를 포함하도록 구성될 수 있고, 제어부(12)는 각 외부 가열요소를 서로 다른 온도로 동작시킬 수 있다. 이러한 경우, 캐비티 세그먼트(212)의 각 부위가 다른 온도로 가열됨에 따라 내부의 기류 흐름이 복잡해질 수 있고, 이로 인해 와기류의 발생 확률이 더욱 증가될 수 있다.
이하에서는, 도 11을 참조하여 본 개시의 제3 실시예에 따른 히터부(13)의 가열 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 히터부(13)는 내부 가열요소(132)와 외부 가열요소(131)를 포함하도록 구성될 수 있다. 히터부(13)는 두 가열요소(131, 132)를 통해 내외부에서 캐비티 세그먼트(212)를 동시에 가열함으로써 다수의 담배 과립(214)을 균일하게 가열할 수 있다. 다만, 히터부(13)의 구체적인 구현 방식은 달라질 수 있다.
일 예로서, 내부 가열요소(132)와 외부 가열요소(131)는 제어부(12)에 의해 동시에 제어되는 형태로 구현될 수 있다. 이때, 두 가열요소(131, 132)는 도시된 바와 같이 물리적으로 일체형으로 제조될 수도 있고, 서로 분리된 형태로 제조될 수도 있다. 어떠한 경우이든, 제어부(12)와 히터부(13) 간의 회로 구성의 복잡도는 감소될 수 있다.
다른 예로서, 내부 가열요소(132)와 외부 가열요소(131)는 제어부(12)에 의해 독립적으로 제어되도록 구현될 수 있다. 가령, 두 가열요소(131, 132)는 서로 분리된 형태로 제조되어, 제어부(12)에 의해 서로 다른 온도로 제어될 수 있다. 본 예시에서, 제어부(12)는 내부 가열요소(132)를 외부 가열요소(131)보다 낮은 가열 온도로 동작시키거나, 내부 가열요소(132)를 일정 조건 하에서만 동작시킬 수도 있다(e.g. 퍼프 시마다 동작, 예열 시간 동안에만 동작 등). 이러한 경우, 내부 가열요소(132)로 인해 담배 과립(214)이 과가열되어 탄맛이 발현되는 문제가 크게 경감될 수 있다. 가령, 일부 담배 과립(214)이 내부 가열요소(132)와 지속적으로 접촉되면서 가열됨에 따라 탄맛이 발현되는 문제가 크게 경감될 수 있다.
한편, 몇몇 실시예들에서, 내부 가열요소(132)의 두께는 약 4.0mm 이하이고, 바람직하게는 약 3.0mm, 2.5mm 또는 2.0mm 이하일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 삽입 시에 담배 로드(21)가 밀리거나 내부 가열요소(132)에 의해 필터 세그먼트(e.g. 213)가 손상되는 문제가 용이하게 해결될 수 있으며, 필터 세그먼트(e.g. 213)의 손상 부위를 통한 담배 과립(214)의 탈락 현상도 최소화될 수 있다. 가령, 제2 필터 세그먼트(213)가 종이 필터이고 내부 가열요소(132)의 두께가 두꺼운 경우, 삽입 시에 내부 가열요소(132)가 종이 물질에 막혀 담배 로드(21)가 밀리는 문제가 발생할 수 있다. 또는, 내부 가열요소(132)의 관통에 의해 제2 필터 세그먼트(213)가 크게 손상되고, 손상 부위를 통해 담배 과립(214)이 외부로 탈락되는 문제가 발생할 수도 있다. 그러나, 내부 가열요소(132)의 두께가 예시된 수치범위를 갖는 경우, 예시된 문제가 해결될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 내부 가열요소(132)는 반원뿔형 등과 같은 뾰족한 형상을 가질 수 있다. 이러한 경우, 내부 가열요소(132)에 의한 제2 필터 세그먼트(213)의 손상과 담배 과립(214)의 탈락 현상이 최소화될 수 있다.
이하에서는, 도 12를 참조하여 본 개시의 제4 실시예에 따른 히터부(13)의 가열 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 히터부(13)는 외부 가열요소(131)와 담배 로드(21)의 내부를 가열하는 열전도요소(133)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 열전도요소(133)는 열전도성 물질로 구성되고 외부 가열요소(131)와 열적으로 접촉되도록 배치되어, 외부 가열요소(131)에서 발생된 열을 담배 로드(21)의 내부로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 경우, 캐비티 세그먼트(212) 내부에서 담배 과립(214)이 전도열에 의해 가열되는 바, 담배 과립(214)이 과가열되는 문제가 크게 경감될 수 있다. 뿐만 아니라, 제어부(12)와 외부 가열요소(131)만이 회로적으로 연결되는 바, 회로 구성의 복잡도가 감소될 수 있다.
이하에서는, 본 개시의 제5 실시예에 따른 히터부(13)의 가열 구조에 대하여 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 히터부(13)는 입자 형태의 서셉터 물질(이하, "서셉터 입자"로 칭함)을 통해 유도 가열 방식으로 캐비티 세그먼트(212)를 가열할 수 있다. 구체적으로, 히터부(13)는 서셉터 물질을 유도 가열하기 위한 인덕터(e.g. 유도 코일)를 포함하도록 구성될 수 있고, 캐비티 세그먼트(212) 내부에 다수의 서셉터 입자가 배치될 수 있다. 이러한 경우, 캐비티 세그먼트(212) 내부에서 다수의 서셉터 입자가 담배 과립(214)과 혼합되면서 담배 과립(214)을 가열하게 되는 바, 담배 과립(214)이 균일하게 가열될 수 있다.
서셉터 입자를 배치하는 방식은 다양할 수 있다. 예를 들어, 서셉터 입자는 담배 과립(214)과 함께 캐비티 세그먼트(212) 내부에 충진될 수 있다. 다른 예로서, 서셉터 입자는 담배 과립(214)의 일부를 구성할 수도 있다. 이를테면, 담배 과립(214) 제조 시에 서셉터 입자를 투입함으로써, 서셉터 입자를 포함하는 담배 과립(214)이 제조될 수 있다.
지금까지 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 개시의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 히터부(13)의 가열 구조에 대하여 설명하였다. 이해의 편의를 제공하기 위해, 실시예들을 구분하여 설명하였으나, 상술한 제1 실시예 내지 제5 실시예는 다양한 형태로 조합될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에 따른 히터부(13)는 내부 가열요소와 캐비티 세그먼트(212)만을 가열하는 외부 가열요소를 포함하도록 구성될 수도 있다.
이하에서는, 실시예 및 비교예를 통해 담배 과립(214) 및/또는 에어로졸 발생 물품(2)의 구성 및 효과에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 개시의 일부 예시에 불과하므로, 본 개시의 범위가 이하의 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
크기가 약 30메시 내지 45메시인 담배 과립을 제조하고, 충진율이 약 75부피%가 되도록 제조된 담배 과립을 투입하여 도 7에 예시된 물품(2)과 동일한 구조를 갖는 궐련을 제조하였다. 담배 로드(e.g. 21)를 구성하는 두 필터 세그먼트(e.g. 211, 213)로는 내유도(3M Kit Test에 따라 측정된 내유도)가 약 2인 종이 물질로 제조된 필터가 이용되었다.
실시예 2
내유도가 약 6인 종이 물질로 제조된 필터가 이용된 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 궐련을 제조하였다.
실시예 3
담배 과립의 크기가 약 20메시 내지 30메시인 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 궐련을 제조하였다.
실시예 4
충진율이 약 50부피%가 되도록 담배 과립을 투입한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 궐련을 제조하였다.
실시예 5
충진율이 약 100부피%가 되도록 담배 과립을 투입한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 궐련을 제조하였다.
실험예 1: 종이 물질의 내유도가 무화량에 미치는 영향 평가
필터 세그먼트(e.g. 211, 213)에 투입된 종이 물질의 내유도가 무화량에 미치는 영향을 평가하기 위해, 유연 모드에서 실시예 1 및 2에 따른 궐련들의 연기 성분을 분석하여 TPM(Total Particulate Matter) 함량을 측정하는 실험을 진행하였다. 구체적으로, 온도가 대략 20℃이고 습도가 대략 62.5%인 흡연실에서 도 2 등에 예시된 바와 같은 하이브리드형 에어로졸 발생 장치를 이용하여 흡연 실험을 진행하였고, 성분 분석을 위한 연기 포집은 시료별 3회씩, 회별 8 퍼프를 기준으로 반복 실시되었으며, 3회씩의 포집 결과에 대한 평균값으로 TPM 함량을 측정하였다. 실험 결과는 하기의 표 1에 기재되어 있다.
구분 TPM(mg/cigar)
실시예 1 37.23
실시예 2 44.40
표 1을 참조하면, 실시예 2에 따른 궐련(즉, 내유도가 높은 종이 물질이 투입된 궐련)의 TPM 함량이 실시예 1보다 월등하게 많은 것으로 나타났다. 이는 내유도가 높은 종이 물질이 필터 세그먼트를 통과하는 에어로졸에서 흡습을 적게 함으로써 에어로졸 형성제와 수분의 이행량이 증가되었기 때문에 나타난 결과로 판단된다. 이러한 실험 결과를 통해 내유도가 높은 종이 물질을 투입하는 경우 무화량을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
실험예 2: 담배 과립의 크기가 와기류 발생에 미치는 영향 평가
담배 과립의 크기가 캐비티 세그먼트(e.g. 212) 내부의 와기류 발생에 미치는 영향을 평가하기 위해, 실시예 1 및 3에 따른 궐련들에 대한 흡연 실험을 진행하고 흡연 후에 담배 과립이 뭉쳐있는 정도를 확인하는 실험을 진행하였다. 캐비티 세그먼트(e.g. 212) 내부에서 와기류가 잘 발생될수록 담배 과립이 고르게 섞여 뭉침 현상이 줄어들기 때문에, 흡연 후 담배 과립의 뭉침 정도가 와기류 발생 정도를 나타내는 척도가 될 수 있기 때문이다. 실험 결과는 도 13 및 도 14에 도시되어 있고, 도 13 및 도 14는 흡연 후에 담배 과립이 뭉쳐있는 정도를 촬영한 것으로, 각각 실시예 1(약 30메시 내지 45메시)과 실시예 3(약 20메시 내지 30메시)에 대한 실험 결과를 나타낸다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 실시예 3에 따른 담배 과립(즉, 크기가 큰 담배 과립)의 뭉침 정도가 실시예 1보다 심한 것으로 나타났다. 즉, 실시예 1에 따른 담배 과립은 상대적으로 고르게 펼쳐져 있는 반면, 실시예 3에 따른 담배 과립에서는 강하게 뭉쳐져 있는 부분이 나타나는 것으로 확인되었다. 이는 크기가 큰 담배 과립이 기류에 더 큰 저항으로 작용(e.g. 무게, 크기 증가 등으로 인해 기류를 더 잘 막을 수 있음)하여 와기류 발생 확률을 감소시키기 때문인 것으로 판단된다.
실험예 3: 담배 과립의 충진율이 와기류 발생에 미치는 영향 평가
담배 과립의 충진율이 캐비티 세그먼트(e.g. 212) 내부의 와기류 발생에 미치는 영향을 평가하기 위해, 실시예 1, 4 및 5에 따른 궐련들에 대한 흡연 실험을 진행하고 흡연 후에 담배 과립이 뭉쳐있는 정도를 확인하는 실험을 진행하였다. 실험 결과는 도 15 내지 도 17에 도시되어 있다. 도 15, 도 16 및 도 17은 흡연 후에 담배 과립이 뭉쳐있는 정도는 촬영한 것으로, 각각 실시예 4(충진율 약 50부피%), 실시예 1(충진율 약 75부피%) 및 실시예 5(충진율 약 100부피%)에 대한 실험 결과를 나타낸다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 담배 과립의 충진율이 증가할수록 담배 과립의 뭉침 정도가 심하게 나타나는 것으로 확인되었다. 가령, 충진율이 약 50부피%인 실시예 4에 따른 담배 과립의 뭉침 정도는 충진율이 약 100부피%인 실시예 5에 비해 현저하게 낮은 것으로 확인되었다. 이는 충진율이 낮을수록 캐비티 세그먼트(e.g. 212)의 빈 공간이 증가하여 기류 흐름이 촉진될 수 있고, 기류 흐름이 촉진됨에 따라 와기류 발생 확률이 증가하기 때문인 것으로 판단된다. 이러한 실험 결과를 통해, 담배 과립의 충진율은 약 75부피% 또는 약 80부피% 이하가 되는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
실험예 4: 가열요소의 두께 및 형상이 필터 세그먼트의 손상도에 미치는 영향 평가
필터 세그먼트의 손상도가 클수록 담배 과립의 탈락 현상이 가속화될 수 있기 때문에, 내부 가열요소(e.g. 132)의 두께 및 형상이 필터 세그먼트(e.g. 213)의 손상도에 미치는 영향을 평가하는 실험을 진행하였다. 구체적으로는, 내부 가열요소의 두께 및 형상을 변경해가며 실시예 1에 따른 궐련의 필터 세그먼트 손상도를 확인하는 실험을 진행하였다. 실험 결과는 도 18 내지 도 20에 도시되어 있다. 도 18 내지 도 20은 내부 가열요소에 의해 관통된 필터 세그먼트(e.g. 213)의 단면을 촬영한 것으로, 각각 약 2mm 두께의 반원뿔형 가열요소, 약 2mm 두께의 원기둥형(봉형) 가열요소 및 약 3mm 두께의 원기둥형 가열요소에 대한 실험 결과를 나타낸다.
도 18 내지 도 20을 참조하면, 가열요소의 두께가 두꺼울수록 필터 세그먼트의 손상도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 필터 세그먼트의 손상과 담배 과립의 탈락 현상을 최소화하려면, 가열요소의 두께가 약 3mm 이하가 되는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
또한, 필터 세그먼트의 손상을 최소화하려면 원기둥형보다는 반원뿔형과 같이 뾰족한 형태의 가열요소를 사용하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
참고로, 가열요소의 두께가 약 4mm 이상인 경우에는, 삽입 시에 필터 세그먼트가 밀려 삽입이 원활하지 않고 필터 세그먼트의 손상도가 더욱 증가하는 것으로 확인되었다.
지금까지 실시예 및 비교예를 통해 담배 과립(214) 및/또는 에어로졸 발생 물품(2)의 구성 및 효과에 대해 보다 상세하게 설명하였다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 개시가 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 에어로졸 발생 장치와 함께 사용되는 에어로졸 발생 물품으로서,
    담배 과립이 충진된 캐비티 세그먼트를 포함하는 담배 로드; 및
    필터 로드를 포함하고,
    상기 캐비티 세그먼트에 대한 상기 담배 과립의 충진율은 80부피% 이하인, 에어로졸 발생 물품.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 담배 과립의 밀도는 0.5g/cm3 내지 1.2g/cm3인, 에어로졸 발생 물품.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 담배 과립의 직경은 0.3mm 내지 1.2mm인, 에어로졸 발생 물품.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 담배 과립의 충진율은 35부피% 내지 70부피%인, 에어로졸 발생 물품.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 담배 로드는 제1 필터 세그먼트와 제2 필터 세그먼트를 더 포함하고,
    상기 캐비티 세그먼트는 상기 제1 필터 세그먼트와 상기 제2 필터 세그먼트에 의해 형성되는, 에어로졸 발생 물품.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 필터 세그먼트는 상기 캐비티 세그먼트의 하류에 위치하고,
    상기 제1 필터 세그먼트의 흡인저항은 50mmH20/60mm 내지 150mmH20/60mm인, 에어로졸 발생 물품.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 필터 로드는 냉각 세그먼트 및 마우스피스 세그먼트를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 장치는 상기 담배 로드를 가열하기 위한 히터부를 포함하고,
    상기 히터부는 상기 담배 로드를 외부에서 가열하는 제1 가열요소와 내부에 가열하는 제2 가열요소를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 장치는 상기 담배 로드를 가열하기 위한 히터부를 포함하고,
    상기 히터부는 상기 담배 로드를 외부에서 가열하는 가열요소와 상기 가열요소에서 발생된 열을 상기 담배 로드의 내부로 전달하는 열전도요소를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 장치는 상기 담배 로드를 가열하기 위한 히터부를 포함하고,
    상기 담배 과립 또는 상기 담배 로드는 입자 형태의 서셉터 물질을 포함하며,
    상기 히터부는 상기 서셉터 물질을 유도 가열하기 위한 인덕터를 포함하는, 에어로졸 발생 물품.
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