WO2024076107A1 - 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템 Download PDF

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WO2024076107A1
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aerosol
downstream
segment
generating
upstream
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PCT/KR2023/015085
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정용미
서만석
김문원
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주식회사 케이티앤지
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    • A24F40/50—Control or monitoring
    • A24F40/51—Arrangement of sensors

Definitions

  • Patent Publication No. 10-2017-0132823 discloses a non-combustible flavor inhaler, a flavor source unit, and an atomization unit.
  • An aerosol-generating article and an aerosol-generating system including the same according to an embodiment are intended to reduce the thermal sensation of aerosol.
  • An aerosol-generating article and an aerosol-generating system including the same according to an embodiment are intended to not change the air dilution rate of the aerosol.
  • An aerosol-generating article and an aerosol-generating system including the same according to an embodiment are intended to reduce thermal sensation without substantially increasing manufacturing costs.
  • An aerosol-generating article includes a medium segment, a cooling segment disposed downstream of the medium segment, a downstream filter segment disposed downstream of the cooling segment, an upstream perforation formed in the cooling segment, and a cooling segment formed in the downstream filter segment. May include downstream perforation.
  • the aerosol-generating article according to one embodiment may further include an upstream filter segment disposed upstream of the medium segment.
  • the location of the downstream perforation can be set to reduce the warmth of aerosols traveling to the downstream filter segment.
  • the downstream perforations may be arranged at a distance of 1 to 5 mm from the joint surface of the cooling segment and the downstream filter segment.
  • the cooling segment may have a tube-shaped structure including a longitudinal hollow.
  • the upstream perforations may be arranged 19 to 21 mm apart from the downstream end of the aerosol-generating article.
  • the medium may include at least one of leaf blades, tobacco cuttings, caffeine, taurine, pharmacological substances, flavoring substances, or sweeteners.
  • An aerosol-generating system includes an aerosol-generating article, a control unit including at least one processor, an elongated cavity in which the aerosol-generating article is accommodated, a liquid composition, or an aerosol heater including a heater for heating the aerosol-generating article.
  • an aerosol-generating article comprising an upstream filter segment, a media segment positioned downstream of the upstream filter segment, a cooling segment positioned downstream of the media segment, and a downstream filter segment positioned downstream of the cooling segment. It includes an upstream perforation arranged in the cooling segment, a downstream perforation arranged in the downstream filter segment, and the position of the downstream perforation may be set to reduce the feeling of warmth without causing a change in the air dilution rate.
  • downstream perforations may be arranged to be spaced 1 to 5 mm apart from the joint surface of the cooling segment and the downstream filter segment.
  • the upstream perforations may be arranged 19 to 21 mm apart from the downstream end of the aerosol-generating article.
  • the thermal sensation of aerosol can be reduced without substantially changing the air dilution rate.
  • a reduction in thermal sensation can be achieved without substantially increasing the manufacturing cost of the aerosol-generating article.
  • Figure 1 shows an aerosol-generating article according to one embodiment.
  • Figure 2 shows the location of a downstream perforation of an aerosol-generating article according to one embodiment.
  • Figure 3 is a graph showing the air dilution rate and the thermal sensation (temperature) at the mouth according to the location of the downstream perforation in Figure 2.
  • Figure 4 is a graph showing the amount of air inflow according to the position of the downstream perforation in Figure 2.
  • Figure 5 shows the positions of perforations in the aerosol-generating article according to Comparative Example 1.
  • Figure 6 is a graph showing the air dilution rate and the thermal sensation (temperature) at the mouth according to the position of the perforation in Figure 5.
  • Figure 7 shows the positions of perforations in the aerosol-generating article according to Comparative Example 2.
  • Figure 8 is a graph showing the air dilution rate and the thermal sensation (temperature) at the mouth according to the location of the perforation in Figure 7.
  • Figure 9 illustrates a system in which an aerosol-generating article is used according to one embodiment.
  • Figure 10 is a block diagram of an aerosol-generating device using an aerosol-generating article according to an embodiment.
  • an expression such as “at least any one” precedes arranged elements modifies all of the arranged elements rather than each arranged element.
  • the expression “at least one of a, b, and c” should be interpreted as including a, b, c, or a and b, a and c, b and c, or a and b and c. do.
  • Figure 1 shows a non-combustible aerosol-generating article 110 according to an embodiment.
  • an aerosol-generating article 110 includes an upstream filter segment 111, a medium segment 112 disposed downstream of the upstream filter segment 111, and the medium segment 112. It may include a cooling segment 113 disposed downstream and a downstream filter segment 114 disposed downstream of the cooling segment 113.
  • the upstream filter segment 111, the medium segment 112, the cooling segment 113, and the downstream filter segment 114 may be sequentially combined along the longitudinal direction, and the aerosol-generating article 110 on the side of the downstream filter segment 114 )
  • the end may be the part where the mouth contacts.
  • the longitudinal direction may be defined as a direction parallel to the flow direction of the aerosol from the upstream filter segment 111 through the medium segment 112 and cooling segment 113 to the downstream filter segment 114.
  • upstream filter segment 111 may be a cellulose acetate filter. Additionally, the upstream filter segment 111 may be composed of a paper filter or a porous molded material. For example, the length of the upstream filter segment 111 may be 4 to 15 mm, but is not limited thereto. Additionally, the upstream filter segment 111 may be colored or flavored.
  • the upstream filter segment 111 may be composed of an atomizing segment.
  • the humectant filled in the atomized segment may include, but is not limited to, at least one of glycerin, propylene glycol, ethylene glycol, dipropylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, and oleyl alcohol.
  • the atomized segments may contain other added substances such as flavoring agents, humectants and/or organic acids.
  • the atomized segment may contain a flavoring liquid such as menthol or moisturizer. Due to the atomization segment, an aerosol can be generated without a separate vaporizer being provided in the aerosol generating device.
  • the vaporizer (e.g., the vaporizer 230 of FIG. 9) may be omitted in the aerosol generating device (e.g., the aerosol generating device 200 of FIG. 9), and the heater (e.g., the aerosol generating device 200 of FIG. 9) may be omitted.
  • the heater 250 may heat the atomization segment to generate an aerosol.
  • the aerosol generated in the atomizing segment may have a relatively high temperature, but cooling may occur in the cooling segment 113 after passing through the media segment 112.
  • the medium segment 112 may include a cavity, and the cavity may be filled with a medium.
  • the medium substrate filled in the medium segment 112 may include at least one component among plate leaves, tobacco cut filler, and granular tobacco (tobacco granules).
  • the medium base material filled in the medium segment 112 may include functional substances such as caffeine, taurine, pharmacological substances, fragrance substances, or sweeteners.
  • the length of the medium segment 112 may be an appropriate length within the range of 6 mm to 18 mm, but is not limited thereto.
  • tobacco granules contain significantly less moisture and/or aerosol formers than other types of tobacco materials (e.g. cut filler, leaf tobacco, etc.), which can significantly reduce the generation of visible smoke and thus aerosol formation.
  • the lead-free function of the generator 200 can be easily implemented.
  • the diameter, density, filling rate, composition ratio of constituent materials, heating temperature, etc. of the tobacco granules may vary, and this may vary depending on the embodiment.
  • the diameter of tobacco granules can be about 0.3 mm to 1.2 mm. Within this numerical range, appropriate hardness and ease of manufacturing of tobacco granules are ensured, and the probability of swirling within the cavity can be increased.
  • media segment 112 may include an aerosol-generating material such as glycerin. Additionally, media segments 112 may contain other additives such as flavorants, humectants, and/or organic acids. Additionally, a flavoring liquid such as menthol or moisturizer may be added to the medium segment 112 by spraying it on the medium segment 112 .
  • cooling segment 113 may cool aerosol passing through media segment 112.
  • the cooling segment 113 is made of cellulose acetate and may be a tube-shaped structure with a hollow interior.
  • cooling segment 113 may be fabricated by adding a plasticizer (eg, triacetin) to cellulose acetate tow.
  • the cooling segment 113 is made of paper and may be a tube-shaped structure with a hollow interior.
  • the diameter of the hollow included in the cooling segment 113 may be an appropriate diameter within the range of 4 mm to 8 mm, but is not limited thereto.
  • the length of the cooling segment 113 may be an appropriate length within the range of 4 mm to 30 mm, but is not limited thereto.
  • the cooling segment 113 is not limited to the above-described example, and may be applicable without limitation as long as it can perform the function of cooling the aerosol.
  • downstream filter segment 114 may be a cellulose acetate filter.
  • the downstream filter segment 114 may be composed of a filter including at least one flavor capsule, and the downstream filter segment 114 may be a cellulose acetate filter into which at least one flavor capsule is inserted.
  • the downstream filter segment 114 may be composed of a filter mixed with a flavoring material.
  • aerosol-generating article 110 may be wrapped by at least one wrapper 115. At least one hole may be formed in the wrapper 115 through which external air flows in or internal gas flows out.
  • the wrapper 115 may include a material with high thermal conductivity.
  • the upstream filter segment 111 is wrapped by the first wrapper 1151
  • the medium segment 112 is wrapped by the second wrapper 1152
  • the cooling segment (112) is wrapped by the third wrapper 1153. 113) is wrapped
  • the downstream filter segment 114 can be wrapped by the fourth wrapper 1154.
  • the entire aerosol-generating article 110 can be repackaged by the fifth wrapper 1155.
  • the first wrapper 1151 may include an aluminum component.
  • the first wrapper 1151 may be a metal foil such as aluminum foil combined with a general filter wrapper.
  • the total thickness of the first wrapper 1151 may be within the range of 40um to 80um.
  • the thickness of the metal foil of the first wrapper 1151 may be within the range of 6um to 20um.
  • the second wrapper 1152 and the third wrapper 1153 may be made of porous wrapping paper.
  • the porosity of the second wrapper 1152 may be 35000CU, but is not limited thereto.
  • the thickness of the second wrapper 1152 may be within the range of 70um to 80um.
  • the basis weight of the second wrapper 1152 may be within the range of 20 g/m2 to 25 g/m2.
  • the second wrapper 1152 may include an aluminum component.
  • the second wrapper 1152 may be a metal foil such as aluminum foil combined with a general filter wrapper.
  • the second wrapper 1152 may be made of sterile paper (MFW).
  • the porosity of the third wrapper 1153 may be 35000CU, but is not limited thereto. Additionally, the thickness of the third wrapper 1153 may be within the range of 70um to 80um. Additionally, the basis weight of the third wrapper 1153 may be within the range of 20 g/m2 to 25 g/m2.
  • the fourth wrapper 1154 may be made of PLA paper.
  • PLA laminate refers to three layers of paper including a paper layer, a PLA layer, and a paper layer.
  • the thickness of the fourth wrapper 1154 may be within the range of 100um to 120um.
  • the basis weight of the fourth wrapper 1154 may be within the range of 80 g/m2 to 100 g/m2.
  • the fifth wrapper 1155 may be made of sterile paper (MFW).
  • the basis weight of the fifth wrapper 1155 may be within the range of 57 g/m2 to 63 g/m2.
  • the thickness of the fifth wrapper 1155 may be within the range of 64um to 70um.
  • an upstream perforation 1161 may be formed in the cooling segment 113 and a downstream perforation 1162 may be formed in the downstream filter segment 114.
  • the upstream perforations 1161 may be formed in an area surrounding the cooling segment 113, and a plurality of upstream perforations 116 may be formed in a row around the cooling segment 113.
  • the downstream perforations 1162 may be formed in an area surrounding the downstream filter segment 114, and a plurality of downstream perforations 1162 may be formed in a row around the downstream filter segment 114.
  • Air from outside the aerosol-generating article 110 is introduced through the upstream perforation 1161 or the downstream perforation 1162, and the air introduced from the outside contacts the aerosol passing through the cooling segment 113 or the downstream filter segment 114, thereby aerosolizing the aerosol.
  • cooling can be implemented. Additionally, the aerosol can be diluted to an appropriate level by air introduced from outside.
  • the position of the upstream perforation 1161 or the downstream perforation 1162 may be set to reduce the sense of warmth without causing a change in the air dilution rate. This will be explained in detail below.
  • Figure 2 shows the position of the downstream perforation of the aerosol-generating article according to an embodiment
  • Figure 3 is a graph showing the air dilution rate (ADR) and the thermal sensation at the mouth (ME max T) according to the position of the downstream perforation in Figure 2.
  • FIG. 4 is a graph showing the amount of air inflow according to the location of the downstream perforation in FIG. 2.
  • the upstream perforation 1161 may be arranged to be spaced a first distance d1 from the downstream end of the aerosol-generating article 110.
  • the downstream perforation 1162 may be arranged to be spaced apart from the joint surface of the cooling segment 113 and the downstream filter segment 114 by a second distance d2.
  • the perforations arranged in the downstream filter segment 114 e.g. second perforations 1162
  • the second distance d2 which is the optimal position, may be 1 to 5 mm.
  • Figure 2(a) shows a case where the second distance d2 is set to 1 mm
  • Figure 2(b) shows a case where the second distance d2 is set to 3 mm
  • Figure 2(c) shows a case where the second distance d2 is set to 3 mm. This is the case when is set to 5mm
  • Figure 3 is a graph showing the air dilution rate and the temperature (heat sensation) at the mouth in each case of Figures 2(a), Figure 2(b), and Figure 2(c), where the downstream perforation 1162 is not formed. The reference object is also shown. am.
  • the left vertical axis of FIG. 3 represents the air dilution rate (ADR)
  • the right vertical axis represents the thermal sensation at the mouth (ME (mouth end) max T).
  • the thermal sensation of the oral cavity is reduced in the case where the downstream perforation 1162 is formed compared to the case without the downstream perforation 1162 (reference). Comparing the case without the downstream perforation 1162 (reference) with the case in FIG. 2(c), it can be seen that the thermal sensation at the mouth decreased from about 65°C to 56°C.
  • the air dilution rate appears similar.
  • the fact that the air dilution rate does not change means that the amount of air transferred from the medium remains the same, so it can be seen that there is no adverse effect such as reduction of aerosol.
  • the sum of the air inflow amounts of the upstream perforation 1161 and the downstream perforation 1162 is not significantly different from the reference target.
  • the left bar graph represents the air inflow amount from the upstream perforation 1161
  • the right bar graph represents the air inflow amount from the downstream perforation 1162.
  • the aerosol-generating article 110 effectively reduced the feeling of warmth in the oral cavity without causing a significant change in the air dilution rate.
  • the change in air dilution rate is not significant even with the addition of one array of downstream perforations 1162.
  • the air dilution rate is affected by the pressure resistance distribution in the flow path up to the suction side, and since the cooling segment 113 has a tube-shaped structure including a hollow, the pressure in the airflow path of the tube can be the same. . Accordingly, the amount of air inflow in the upstream perforation 1161 may be approximately similar. However, the amount of air inflow of the downstream perforation 1162 located in the downstream filter segment 114 may vary slightly depending on its location, because the pressure resistance distribution is a function of location.
  • the second distance d2 at which the downstream perforation 1162 is separated from the joining surface may be 1 mm or more, and it is difficult to form a perforation row in an area where the second distance d2 is less than 1 mm.
  • the downstream perforation 1162 may be formed by a laser perforation method, and an area where the second distance d2 is less than 1 mm may be included in the error range of the laser perforation method.
  • the second distance d2 at which the downstream perforation 1162 is separated from the joining surface may be 5 mm or less. If the second distance d2 exceeds 5 mm, it may be difficult to introduce air into the downstream perforation 1162 due to contact with the mouth. Even if the length of the downstream filter segment 114 is increased, this may affect the suction resistance.
  • the upstream perforations 1161 may be arranged 19 to 21 mm apart from the downstream end of the aerosol-generating article 110, for example, the second distance d1 may be 20 mm.
  • Figure 5 shows Comparative Example 1 in which two rows of perforations are both formed in the cooling segment
  • Figure 5(a) shows the case where the separation distance between the two rows of perforations is 3 mm
  • Figure 5(b) shows the case where the separation distance between the two perforations is 3 mm.
  • the case is 4mm
  • Figure 5(c) shows the case where the separation distance between the two perforations is 5mm
  • Figure 6 shows the air dilution rate (ADR) and the thermal sensation at the mouth (ME max T) in Comparative Example 1 according to Figure 5.
  • ADR air dilution rate
  • ME max T thermal sensation at the mouth
  • Comparative Example 1 where both perforation arrangements were in the cooling segment, the thermal sensation (temperature) decreased from about 65°C to about 38°C compared to the reference object. However, the air dilution rate increased significantly compared to the reference target. Therefore, Comparative Example 1 was not suitable for product application because the air dilution rate was too large.
  • Figure 7 shows Comparative Example 2 in which two rows of perforations are both formed in the downstream filter segment
  • Figure 7(a) shows the case where the separation distance between the two perforation rows is 1 mm
  • Figure 7(b) shows the separation between the two perforation rows. This is the case where the distance is 2 mm
  • Figure 7(c) shows the case where the separation distance between the two rows of perforations is 4 mm.
  • Figure 8 shows the air dilution rate (ADR) and the thermal sensation at the mouth (ME max T) in Comparative Example 2 according to Figure 7.
  • ADR air dilution rate
  • ME max T thermal sensation at the mouth
  • Comparative Example 2 in which both perforation arrays are located in the downstream filter segment, the thermal sensation (temperature) increased significantly and the air dilution rate decreased too much compared to the reference object. Therefore, Comparative Example 2 was not suitable for product application.
  • Figures 9(a) and 9(b) show an aerosol generating system 10 according to one embodiment.
  • the aerosol-generating system 10 includes an aerosol-generating article 110 according to an embodiment and at least a portion of the aerosol-generating article 110. It may include an aerosol generating device 200 that can be inserted.
  • the aerosol generating device 200 includes a housing 210, a battery 220 disposed within the housing 210 and capable of supplying power, a liquid storage cartridge and a liquid storage cartridge that receives power from the battery 220.
  • At least a portion of 110 may include an aerosol-generating article insertion portion (e.g., an elongated cavity) into which the aerosol-generating article may be inserted.
  • FIG. 9(a) shows the battery 220, the control unit 240, the vaporizer 230, and the aerosol-generating article insertion unit being arranged in a row.
  • Figure 9(b) is different from Figure 9(a) in that the vaporizer 230 and the aerosol-generating article insertion portion are shown as arranged in parallel.
  • the internal arrangement structure of the aerosol generating device 200 according to one embodiment is not limited to FIGS. 9(a) and 9(b), and depending on the design of the aerosol generating device 200, the battery 220, The arrangement of the vaporizer 230, the control unit 240, and the aerosol-generating product insertion unit may be changed.
  • the heater 250 may be omitted, or the vaporizer 230 may be omitted.
  • the battery 220 may supply power used to operate the aerosol generating device 200.
  • the battery 220 may supply power so that the vaporizer 230 can be heated and may supply power necessary for the control unit 240 to operate.
  • the battery 220 can supply power necessary to operate a display, sensor, motor, etc. installed in the aerosol generating device 200.
  • control unit 240 may generally control the operation of the aerosol generating device 200. Specifically, the control unit 240 may control the operation of the battery 220 and the vaporizer 230 as well as other components included in the aerosol generating device 200. Additionally, the control unit 240 may check the status of each component of the aerosol generating device 200 and determine whether the aerosol generating device 200 is in an operable state.
  • the control unit 200 may include at least one processor.
  • the processor may be implemented as an array of multiple logic gates, or as a combination of a general-purpose microprocessor and a memory storing a program that can be executed on the microprocessor.
  • the vaporizer 230 may generate an aerosol by heating the liquid composition, and the generated aerosol may pass through the aerosol-generating article 110 according to an embodiment and be delivered to the user.
  • the aerosol generated by the vaporizer 230 can move along the airflow passage of the aerosol generating device 200, and the airflow passage is the aerosol generated by the vaporizer 230 according to one embodiment. It may be configured to pass through the article 110 and be delivered to the user.
  • the vaporizer 230 may include, but is not limited to, a liquid storage cartridge and an aerosolization element that aerosolizes the liquid (e.g., a liquid delivery means and a heating element, or an ultrasonic element).
  • the liquid storage cartridge, liquid delivery means, and heating element may be included in the aerosol-generating device 200 as independent modules.
  • the vaporizer 230 may be referred to as a cartomizer or an atomizer, but is not limited thereto.
  • a liquid storage cartridge can store a liquid composition.
  • the liquid composition may include aerosol formers such as glycerin and propylene glycol.
  • the liquid delivery means can deliver the liquid composition of the liquid storage cartridge to the heating element.
  • the liquid delivery means may be, but is not limited to, a wick such as cotton fiber, ceramic fiber, glass fiber, or porous ceramic.
  • the heating element is an element for heating the liquid composition delivered by the liquid delivery means.
  • the heating element may be a metal heating wire, a metal heating plate, a ceramic heater, etc., but is not limited thereto.
  • the heating element may be composed of a conductive filament, such as a nichrome wire, and may be arranged in a structure wound around the liquid delivery means. The heating element may be heated by supplying an electric current and may transfer heat to the liquid composition in contact with the heating element, thereby heating the liquid composition. As a result, aerosols may be generated.
  • the aerosolizing element may consist of an oscillator (eg an ultrasonic element) instead of a heating element.
  • an oscillator eg an ultrasonic element
  • heat and/or ultrasonic vibration may be generated from the vibrator, and the heat and/or ultrasonic vibration generated from the vibrator may generate an aerosol.
  • the viscosity of the liquid composition is lowered and fine particles are generated due to the heat and vibration generated from the vibrator, thereby creating an aerosol.
  • This ultrasonic method of aerosolization has the advantage of reducing power consumption compared to the heating method, and through this, miniaturization of batteries and devices can be achieved.
  • the aerosol generating device 200 may further include general-purpose components in addition to the battery 220, the control unit 240, and the vaporizer 230.
  • the aerosol generating device 200 may include a display capable of outputting visual information and/or a motor for outputting tactile information.
  • the aerosol generating device 200 may include at least one sensor (puff detection sensor, temperature detection sensor, cigarette insertion detection sensor, etc.). Additionally, the aerosol generating device 200 may be manufactured in a structure that allows external air to flow in or internal gas to flow out even when the aerosol generating product 110 according to an embodiment is inserted.
  • the heater 250 may be heated by power supplied from the battery 220.
  • the heater 250 may be located outside the aerosol-generating article 110. Accordingly, the heated heater 250 can increase the temperature of the aerosol-generating material in the aerosol-generating article 110.
  • the heater 150 may have a rod-shaped structure that is inserted into the aerosol-generating article 110.
  • Heater 250 may be an electrical resistive heater.
  • the heater 250 includes an electrically conductive track, and the heater 250 may be heated as a current flows through the electrically conductive track.
  • the heater 250 is not limited to the above-described example, and may be any heater that can be heated to a desired temperature without limitation.
  • the desired temperature may be preset in the aerosol generating device 200, or may be set to a desired temperature by the user.
  • the heater 250 may be an induction heating type heater.
  • the heater 250 may include an electrically conductive coil for heating the aerosol-generating article 110 by induction heating, and the aerosol-generating article 110 may include a susceptor that can be heated by an induction heating type heater. It can be included. Additionally, a plurality of heaters 250 may be disposed in the aerosol generating device 200.
  • the heater 250 may be disposed surrounding an exterior surface of the aerosol-generating article insert (e.g., an elongated cavity) to heat the aerosol-generating article 110 received in the aerosol-generating article insert.
  • the heater 250 may be disposed surrounding at least a portion of the outer surface of the aerosol-generating article insertion portion.
  • Figure 10 shows a block diagram of an aerosol generating device 200 according to one embodiment.
  • the aerosol generating device 200 includes a battery 220, a control unit 240, a heater 250, a sensing unit 260, an output unit 270, a communication unit 280, and a user input unit 291. and memory 292.
  • the internal structure of the aerosol generating device 200 is not limited to that shown in FIG. 10. That is, those skilled in the art can understand that, depending on the design of the aerosol generating device 200, some of the configurations shown in FIG. 5 may be omitted or new configurations may be added. there is.
  • the sensing unit 260 may detect the state of the aerosol generating device 200 or the state around the aerosol generating device 200 and transmit the sensed information to the control unit 240. Based on the sensed information, the control unit 240 may control the aerosol-generating device 200 to perform various functions, such as determining whether to insert the aerosol-generating article 110 and displaying a notification, according to an embodiment.
  • the sensing unit 260 may include, but is not limited to, a temperature sensor 261, an insertion detection sensor 262, or a puff sensor 263.
  • the output unit 270 may output information about the status of the aerosol generating device 200 and provide it to the user.
  • the output unit 270 may include at least one of a display unit 271, a haptic unit 272, and an audio output unit 273, but is not limited thereto.
  • the user input unit 291 may receive information input from the user or output information to the user.
  • the user input unit 291 includes a key pad, a dome switch, and a touch pad (contact capacitive type, pressure resistive type, infrared detection type, surface ultrasonic conduction type, and integral type). Tension measurement method, piezo effect method, etc.), jog wheel, jog switch, etc., but are not limited thereto.
  • the aerosol generating device 200 further includes a connection interface such as a USB (universal serial bus) interface, and is connected to other external devices through a connection interface such as a USB interface. In this way, information can be transmitted and received or the battery 220 can be charged.
  • a connection interface such as a USB (universal serial bus) interface
  • the memory 292 is hardware that stores various data processed within the aerosol generating device 200, and can store data processed by the control unit 240 and data to be processed.
  • the memory 292 is a flash memory type, hard disk type, multimedia card micro type, card type memory (e.g. SD or XD memory, etc.), RAM. (RAM, random access memory) SRAM (static random access memory), ROM (read-only memory), EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), PROM (programmable read-only memory), magnetic memory, magnetic disk , and may include at least one type of storage medium among optical disks.
  • the memory 292 may store the operation time of the aerosol generating device 200, the maximum number of puffs, the current number of puffs, at least one temperature profile, and data on the user's smoking pattern.
  • the communication unit 280 may include at least one component for communication with other electronic devices.
  • the communication unit 280 may include a short-range communication unit 291 and a wireless communication unit 292.
  • the aerosol-generating article 110 is heated in a non-combustible manner, which is different from a combustion-type cigarette, it is important to reduce the thermal sensation of aerosol through perforation in the aerosol-generating article 110.
  • a hot sensation occurs as the moisturizer atomizes, which can cause an unpleasant experience for the consumer.
  • the aerosol-generating article 110 according to one embodiment can effectively reduce the thermal sensation while not substantially changing the air dilution rate.
  • the aerosol-generating article 110 can effectively control the sense of warmth only by forming the upstream perforation 1161 and the downstream perforation 1162, and therefore does not cause an increase in manufacturing costs such as an increase in material costs.

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Abstract

일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품은, 매질 세그먼트, 상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 냉각 세그먼트, 상기 냉각 세그먼트의 하류에 배치되는 하류 필터 세그먼트, 상기 냉각 세그먼트에 형성된 상류 천공 및 상기 하류 필터 세그먼트에 형성된 하류 천공을 포함할 수 있다.

Description

에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템
아래의 다양한 실시 예들은 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
비연소 방식의 궐련에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 공개특허공보 제10-2017-0132823호는 비연소형 향미 흡입기, 향끽미원 유닛 및 무화 유닛을 개시한다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸의 온열감을 감소시키고자 한다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸의 공기 희석율을 변화시키지 않고자 한다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템은 제조 비용의 실질적인 상승 없이 온열감 감소를 구현하고자 한다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품은, 매질 세그먼트, 상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 냉각 세그먼트, 상기 냉각 세그먼트의 하류에 배치되는 하류 필터 세그먼트, 상기 냉각 세그먼트에 형성된 상류 천공 및 상기 하류 필터 세그먼트에 형성된 하류 천공을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품은, 상기 매질 세그먼트의 상류에 배치되는 상류 필터 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 하류 천공의 위치는 상기 하류 필터 세그먼트로 이행되는 에어로졸의 온열감을 감소시키도록 설정될 수 있다.
상기 하류 천공은 상기 냉각 세그먼트와 상기 하류 필터 세그먼트의 접합면으로부터 1 내지 5 mm 이격되게 배열될 수 있다.
상기 냉각 세그먼트는 길이방향의 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조를 가질 수 있다.
상기 상류 천공은 상기 에어로졸 발생 물품의 하류 측 단부로부터 19 내지 21mm 이격되게 배열될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 매질은 판상엽, 담배 각초, 카페인, 타우린, 약리물질, 향물질 또는 감미료 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템은, 에어로졸 발생 물품, 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부, 상기 에어로졸 발생 물품이 수용되는 세장형 공동, 액상 조성물 또는 상기 에어로졸 발생 물품을 가열하는 히터를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 포함하고, 상기 에어로졸 발생 물품은, 상류 필터 세그먼트, 상기 상류 필터 세그먼트의 하류에 배치되는 매질 세그먼트, 상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 냉각 세그먼트 및 상기 냉각 세그먼트의 하류에 배치되는 하류 필터 세그먼트를 포함하고, 상기 냉각 세그먼트에는 상류 천공이 배열되고, 상기 하류 필터 세그먼트에는 하류 천공이 배열되며, 상기 하류 천공의 위치는 공기 희석율의 변화를 유발하지 않으면서 온열감을 감소시키도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 하류 천공은 상기 냉각 세그먼트와 상기 하류 필터 세그먼트의 접합면으로부터 1 내지 5mm 이격되게 배열될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 상류 천공은 상기 에어로졸 발생 물품의 하류 측 단부로부터 19 내지 21mm 이격되게 배열될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 실질적으로 공기 희석율을 변화시키지 않으면서 에어로졸의 온열감을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 에어로졸 발생 물품의 제조 비용을 실질적으로 증가시키지 않으면서 온열감 감소를 구현할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품을 나타낸다.
도 2는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품의 하류 천공의 위치를 나타낸다.
도 3은 도 2의 하류 천공의 위치에 따른 공기 희석율과 구부에서의 온열감(온도)를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 2의 하류 천공의 위치에 따른 공기 유입량을 나타내는 그래프이다.
도 5는 비교예 1에 따른 에어로졸 발생물품의 천공의 위치를 나타낸다.
도 6은 도 5의 천공의 위치에 따른 공기 희석율과 구부에서의 온열감(온도)를 나타내는 그래프이다.
도 7은 비교예 2에 따른 에어로졸 발생물품의 천공의 위치를 나타낸다.
도 8은 도 7의 천공의 위치에 따른 공기 희석율과 구부에서의 온열감(온도)를 나타내는 그래프이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품이 이용되는 시스템을 나타낸다.
도 10은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품이 이용되는 에어로졸 발생 장치의 블록도이다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 실시 예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "-부", "-모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "적어도 어느 하나의"와 같은 표현이 배열된 구성요소들 앞에 있을 때, 배열된 각각의 구성이 아닌 전체 구성 요소들을 수식한다. 예를 들면, "a, b, 및 c 중 적어도 어느 하나"라는 표현은 a, b, c, 또는 a와 b, a와 c, b와 c, 또는 a와 b와 c를 포함하는 것으로 해석하여야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 비연소형 에어로졸 발생물품(110)을 나타낸다.
도 1을 참조하여, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품(110)은 상류 필터 세그먼트(111), 상기 상류 필터 세그먼트(111)의 하류에 배치되는 매질 세그먼트(112), 상기 매질 세그먼트(112)의 하류에 배치되는 냉각 세그먼트(113) 및 상기 냉각 세그먼트(113)의 하류에 배치되는 하류 필터 세그먼트(114)를 포함할 수 있다. 상기 상류 필터 세그먼트(111), 매질 세그먼트(112), 냉각 세그먼트(113) 및 하류 필터 세그먼트(114)는 길이방향을 따라서 차례로 결합될 수 있고, 하류 필터 세그먼트(114) 측의 에어로졸 발생물품(110)의 단부는 구부가 접촉하는 부분이 될 수 있다. 여기서, 길이방향은 상류 필터 세그먼트(111)로부터 매질 세그먼트(112), 냉각 세그먼트(113)를 거쳐 하류 필터 세그먼트(114)로 이어지는 에어로졸의 흐름 방향과 평행한 방향으로 규정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상류 필터 세그먼트(111)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 또한, 상류 필터 세그먼트(111)는 종이 필터 및 다공성 성형물 등으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상류 필터 세그먼트(111)의 길이는 4 ~ 15mm가 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상류 필터 세그먼트(111)는 유색 처리될 수 있거나, 가향 처리될 수 있다.
또는, 상류 필터 세그먼트(111)는 무화 세그먼트로 구성될 수 있다. 상기 무화 세그먼트에 충진된 보습제는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 무화 세그먼트는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 상기 무화 세그먼트는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액을 함유할 수 있다. 상기 무화 세그먼트로 인하여, 에어로졸 발생 장치에 별도의 증기화기가 구비되지 않고도 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 이 경우에는 에어로졸 발생 장치(예: 도 9의 에어로졸 발생 장치(200))에서 증기화기(예: 도 9의 증기화기(230))는 생략될 수 있고, 히터(예: 도 9의 히터(250))가 상기 무화 세그먼트를 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 상기 무화 세그먼트에서 생성된 에어로졸은 상대적으로 높은 온도를 가질 수 있지만, 매질 세그먼트(112)를 통과한 후 냉각 세그먼트(113)에서 냉각이 이루어질 수 있다.
일 실시 예에서, 매질 세그먼트(112)는 캐비티(cavity)를 포함할 수 있고, 상기 캐비티에는 매질이 충진될 수 있다. 예를 들어, 매질 세그먼트(112)에 충진된 매질 기재는, 판상엽, 담배 각초, 과립형 담배(담배 과립) 중 적어도 어느 하나의 성분을 포함할 수 있다. 또는 매질 세그먼트(112)에 충진된 매질 기재는, 카페인, 타우린, 약리물질, 향물질 또는 감미료와 같은 기능성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 매질 세그먼트(112)의 길이는 6mm 내지 18mm의 범위 내에서 적절한 길이가 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일반적으로, 담배 과립은 다른 유형의 담배 물질(e.g. 각초, 판상엽 담배 등)보다 수분 및/또는 에어로졸 형성제 함량이 현저하게 적기 때문에, 가시적인 연기의 발생을 크게 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 에어로졸 발생 장치(200)의 무연 기능이 용이하게 구현될 수 있다. 다만, 담배 과립의 직경, 밀도, 충진 율, 구성 물질의 조성비, 가열 온도 등은 다양할 수 있으며, 이는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 담배 과립의 직경은 약 0.3mm 내지 1.2mm일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서 담배 과립의 적절한 경도와 제조 용이성이 보장되고, 캐비티 내에서 와기류 발생 확률이 증가될 수 있다.
또한, 매질 세그먼트(112)는 글리세린 등과 같은 에어로졸 발생 물질을 포함할 수 있다. 또한, 매질 세그먼트(112)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 매질 세그먼트(112)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 매질 세그먼트(112)에 분사됨으로써 첨가될 수 있다.
일 실시 예에서, 냉각 세그먼트(113)는 매질 세그먼트(112)를 통과한 에어로졸을 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트(113)는 셀룰로오스 아세테이트로 제작되며, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조물일 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트(113)는 셀룰로오스 아세테이트 토우에 가소제(예를 들어, 트리아세틴)를 가하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트(113)는 종이로 제작되며, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조물일 수 있다. 냉각 세그먼트(113)에 포함된 중공의 직경은 4mm 내지 8mm의 범위 내에서 적절한 직경이 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 냉각 세그먼트(113)의 길이는 4mm 내지 30mm의 범위 내에서 적절한 길이가 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 냉각 세그먼트(113)는 상술한 예에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행할 수 있다면, 제한 없이 해당될 수 있다.
일 실시 예에서, 하류 필터 세그먼트(114)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 예를 들어, 하류 필터 세그먼트(114)는 적어도 하나의 향 캡슐을 포함하는 필터로 구성될 수 있고, 하류 필터 세그먼트(114)는 적어도 하나의 향 캡슐이 삽입된 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 또한, 하류 필터 세그먼트(114)는 가향 물질이 혼합된 필터로 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 물품(110)은 적어도 하나의 래퍼(115)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(115)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 래퍼(115)는 열 전도성이 높은 재질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 1 래퍼(1151)에 의하여 상류 필터 세그먼트(111)가 포장되고, 제 2 래퍼(1152)에 의하여 매질 세그먼트(112)가 포장되고, 제 3 래퍼(1153)에 의하여 냉각 세그먼트(113)가 포장되고, 제 4 래퍼(1154)에 의하여 하류 필터 세그먼트(114)가 포장될 수 있다. 그리고, 제 5 래퍼(1155)에 의하여 에어로졸 발생 물품(110) 전체가 재포장될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 래퍼(1151)는 알루미늄 성분을 포함할 수 있다. 제 1 래퍼(1151)는 일반적인 필터 권지에 알루미늄 호일과 같은 금속 호일이 결합된 것일 수 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼(1151)의 전체 두께는 40um~80um의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제1 래퍼(1151)의 금속 호일의 두께는 6um~20um의 범위 내에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 래퍼(1152) 및 제 3 래퍼(1153)는 다공질 권지로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제 2 래퍼(1152)의 다공도는 35000CU일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제 2 래퍼(1152)의 두께는 70um~80um의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제 2 래퍼(1152)의 평량은 20g/m2~25g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다.
예를 들어, 제 2 래퍼(1152)는 알루미늄 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 래퍼(1152)는 일반적인 필터 권지에 알루미늄 호일과 같은 금속 호일이 결합된 것일 수 있다. 또한, 제 2 래퍼(1152)는 멸균지(MFW)로 제작될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 3 래퍼(1153)의 다공도는 35000CU일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제 3 래퍼(1153)의 두께는 70um~80um의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제 3 래퍼(1153)의 평량은 20g/m2~25g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 4 래퍼(1154)는 PLA 합지로 제작될 수 있다. 여기에서, PLA 합지는 종이 층, PLA 층 및 종이 층을 포함하는 3겹의 종이를 의미한다. 예를 들어, 제 4 래퍼(1154)의 두께는 100um~120um의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제 4 래퍼(1154)의 평량은 80g/m2~100g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 5 래퍼(1155)는 멸균지(MFW)로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제 5 래퍼(1155)의 평량은 57g/m2~63g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제 5 래퍼(1155)의 두께는 64um~70um의 범위 내에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 냉각 세그먼트(113)에는 상류 천공(1161)이 형성될 수 있고, 하류 필터 세그먼트(114)에는 하류 천공(1162)이 형성될 수 있다.
상류 천공(1161)은 냉각 세그먼트(113)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있으며, 복수의 상류 천공(116)들이 열을 이루면서 냉각 세그먼트(113) 둘레에 형성될 수 있다.
하류 천공(1162)은 하류 필터 세그먼트(114)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있으며, 복수의 하류 천공(1162)들이 열을 이루면서 하류 필터 세그먼트(114) 둘레에 형성될 수 있다.
상류 천공(1161) 또는 하류 천공(1162)으로 에어로졸 발생 물품(110) 외부의 공기가 도입되고, 외부로부터 도입된 공기는 냉각 세그먼트(113) 또는 하류 필터 세그먼트(114)를 지나는 에어로졸과 접촉하여 에어로졸의 냉각을 구현할 수 있다. 또한, 외부로부터 도입된 공기에 의해서 에어로졸이 적절한 수준으로 희석될 수 있다.
한편, 상류 천공(1161) 또는 하류 천공(1162)의 위치는 공기 희석율의 변화를 유발하지 않으면서 온열감을 감소시키도록 설정될 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품의 하류 천공의 위치를 나타내고, 도 3은 도 2의 하류 천공의 위치에 따른 공기 희석율(ADR)과 구부에서의 온열감(ME max T)를 나타내는 그래프이고, 도 4는 도 2의 하류 천공의 위치에 따른 공기 유입량을 나타내는 그래프이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 일 실시 예에서, 상류 천공(1161)은 에어로졸 발생물품(110)의 하류 측 단부로부터 제 1 거리(d1)만큼 이격되게 배열될 수 있다. 하류 천공(1162)은 냉각 세그먼트(113)와 하류 필터 세그먼트(114)의 접합면으로부터 제 2 거리(d2)만큼 이격되게 배열될 수 있다.
에어로졸 발생물품(110)이 2열의 천공 배열(예: 제 1 천공(1161) 및 제 2 천공(1162))를 가질 때 하류 필터 세그먼트(114)에 배열된 천공(예: 제 2 천공(1162))의 최적 위치인 제 2 거리(d2)는 1 내지 5mm일 수 있다.
도 2(a)는 제 2 거리(d2)가 1mm로 설정된 경우이고, 도2(b)는 제 2 거리(d2)가 3mm로 설정된 경우이며, 도 2(c)는 제 2 거리(d2)가 5mm로 설정된 경우이다. 도 3은 도 2(a), 도 2(b) 및 도 2(c)의 각각의 경우에서의 공기 희석율과 구부에서의 온도(온열감)을 나타내는 그래프로서, 하류 천공(1162)이 형성되지 않은 기준 대상을 함께 나타내었다. 이다. 도 3의 좌측 세로축은 공기 희석율(ADR: Air Dilution Rate)을 나타내고, 우측의 세로축은 구부에서의 온열감(ME(mouth end) max T)을 나타낸다.
특히 도 2와 도 3을 참조하여, 하류 천공(1162)이 없는 경우(기준)와 비교해서 하류 천공(1162)이 형성된 경우에서의 구부 온열감이 감소하였음을 알 수 있다. 하류 천공(1162)이 없는 경우(기준)와 도 2(c)의 경우를 비교하면, 구부 온열감은 약 65℃에서 56℃로 감소하였음을 알 수 있다.
이 때, 공기 희석율은 유사하게 나타남을 알 수 있다. 공기 희석율이 변화하지 않는다는 것은 매질에서 이행되어 오는 공기 양은 그대로 유지됨을 의미하므로, 에어로졸의 감소와 같은 불리한 영향이 없음을 알 수 있다. 특히, 도 4를 참조하면, 상류 천공(1161)과 하류 천공(1162)의 공기 유입량의 합은 기준 대상과 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 여기서, 서로 인접한 막대 그래프들에서, 좌측 막대그래프는 상류 천공(1161)으로부터의 공기 유입량을 나타내고, 우측 막대그래프는 하류 천공(1162)으로부터의 공기 유입량을 나타낸다.
따라서, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품(110)은 공기 희석율에서는 큰 변동을 주지 않으면서 구부 온열감을 효과적으로 감소시켰다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품(110)을 상기 기준 대상과 비교하였을 때, 하류 천공(1162) 1개의 배열을 추가하였음에도 공기 희석율의 변화는 크지 않다. 공기 희석율은 흡입하는 쪽까지 유로 패스 내에서의 압력저항 분포에 따라 영향을 받는데, 냉각 세그먼트(113)가 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조를 가짐으로써 상기 튜브의 기류 패스 내 압력은 동일할 수 있다. 따라서, 상류 천공(1161)에서의 공기 유입량은 거의 유사할 수 있다. 그런데, 하류 필터 세그먼트(114)에 위치한 하류 천공(1162)은 그 위치에 따라서 약간의 공기 유입량이 달라질 수 있는데, 이는 압력저항 분포가 위치의 함수이기 때문이다. 이 때, 하류 필터 세그먼트(114)는 압력 저항이 냉각 세그먼트(113)의 중공에 비해서 크므로, 그 공기 유입량 수치 자체가 작다. 따라서, 하류 천공(1162)을 통해 변동폭이 미세하게 조절될 수 있다. 이러한 2배열의 천공(상류 천공(1161) 및 하류천공(1162)으로 온열감의 미세 조절이 가능하다.
일 실시 예에서, 하류 천공(1162)이 상기 접합면으로부터 이격되는 제 2 거리(d2)는 1mm 이상일 수 있으며, 제 2 거리(d2)가 1mm 미만의 영역에서는 천공 열의 형성이 어렵다. 예를 들어, 하류 천공(1162)은 레이저 천공 방법으로 형성될 수 있는데, 제 2 거리(d2)가 1mm 미만의 영역은 레이저 천공 방법에서의 오차 범위에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 하류 천공(1162)이 상기 접합면으로부터 이격되는 제 2 거리(d2)는 5mm 이하일 수 있다. 제 2 거리(d2)가 5mm를 초과할 경우에는 구부와의 접촉으로 인해서 하류 천공(1162)으로의 공기 유입이 어려울 수 있다. 하류 필터 세그먼트(114)의 길이를 늘리더라도, 이는 흡인저항에 영향을 미칠 수 있다.
일 실시 예에서, 상류 천공(1161)은 에어로졸 발생 물품(110)의 하류 측 단부로부터 19 내지 21mm 이격되게 배열될 수 있으며, 예를 들어, 제 2 거리(d1)는 20mm일 수 있다.
도 5는 2열의 천공이 모두 냉각 세그먼트에 형성된 비교예 1을 나타내고, 도 5(a)는 두 천공열 사이의 이격 거리가 3mm인 경우이고, 도 5(b)는 두 천공 사이의 이격 거리가 4mm인 경우이고, 도 5(c)는 두 천공 사이의 이격 거리가 5mm인 경우이다. 도 6은 도 5에 따른 비교예 1에서의 공기 희석율(ADR)과 구부에서의 온열감(ME max T)을 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 2개의 천공 배열이 모두 냉각 세그먼트에 있는 비교예 1에서는, 기준 대상에 비해서 온열감(온도)이 약 65℃에서 약 38℃로 감소하였다. 그러나, 공기 희석률은 기준 대상에 비해서 크게 증가하였다. 따라서, 비교예 1은 공기 희석율이 너무 커서 제품 적용에 적합하지 않았다.
도 7은 2열의 천공이 모두 하류 필터 세그먼트에 형성된 비교예 2를 나타내고, 도 7(a)는 두 천공열 사이의 이격 거리가 1mm인 경우이고, 도 7(b)는 두 천공열 사이의 이격 거리가 2mm인 경우이고, 도 7(c)는 두 천공열 사이의 이격 거리가 4mm인 경우이다. 도 8은 도 7에 따른 비교예 2에서의 공기 희석율(ADR)과 구부에서의 온열감(ME max T)을 나타낸다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 2개의 천공 배열이 모두 하류 필터 세그먼트에 있는 비교예 2에서는, 기준 대상에 비해서 온열감(온도)이 크게 상승하였고, 공기 희석율은 너무 감소하였다. 따라서, 비교예 2는 제품 적용에 적합하지 않았다.
도 9(a) 및 도 9(b)는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템(10)을 나타낸다.
도 9(a) 및 도 9(b)를 참고하여, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템(10)은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(110) 및 상기 에어로졸 발생 물품(110)의 적어도 일부가 삽입될 수 있는 에어로졸 발생 장치(200)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치(200)는 하우징(210), 상기 하우징(210) 내에 배치되고 전력을 공급할 수 있는 배터리(220), 상기 배터리(220)로부터 전력을 공급받고 액상 저장 카트리지 및 액상을 에어로졸화 시키는 에어로졸화 요소를 포함하는 증기화기(230), 상기 배터리(220) 또는 상기 증기화기(230)를 제어하는 제어부(240), 및 상기 증기화기(230)와 연통되고 상기 에어로졸 발생 물품(110)의 적어도 일부가 삽입될 수 있는 에어로졸 발생 물품 삽입부(예: 세장형 공동)를 포함할 수 있다.
도 9(a)에는 배터리(220), 제어부(240), 증기화기(230) 및 에어로졸 발생 물품 삽입부가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 도 9(b)에서는 증기화기(230)와 에어로졸 발생 물품 삽입부가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다는 점에서 도 9(a)와는 차이가 있다. 그러나, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(200)의 내부 배치 구조는 도 9(a), 9(b)에 한정되는 것은 아니고, 에어로졸 발생 장치(200)의 설계에 따라, 배터리(220), 증기화기(230), 제어부(240) 및 에어로졸 발생물품 삽입부의 배치가 변경될 수 있다. 예를 들어, 히터(250)가 생략될 수 있거나, 증기화기(230)가 생략될 수도 있다.
일 실시 예에서, 배터리(220)는 에어로졸 발생 장치(200)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(220)는 증기화기(230)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(240)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(220)는 에어로졸 발생 장치(200)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(240)는 에어로졸 발생 장치(200)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(240)는 배터리(220), 증기화기(230)뿐 만 아니라 에어로졸 발생 장치(200)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(240)는 에어로졸 발생 장치(200)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(200)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다. 제어부(200)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다.
일 실시 예에서, 증기화기(230)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(110)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(230)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 발생 장치(200)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(230)에 의하여 생성된 에어로졸이 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(110)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(230)는 액상 저장 카트리지 및 상기 액상을 에어로졸화 시키는 에어로졸화 요소(예: 액상 전달 수단 및 가열 요소, 또는 초음파 요소)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액상 저장 카트리지, 액상 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 발생 장치(200)에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 증기화기(230)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
액상 저장 카트리지는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
에어로졸화 요소가 액상 전달 수단과 가열 요소(예: 카트리지 히터)로 구성될 경우, 액상 전달 수단은 액상 저장 카트리지의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액상 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 가열 요소는 액상 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액상 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액상 조성물에 열을 전달하여, 액상 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
또는, 에어로졸화 요소는 가열 요소 대신 진동자(예: 초음파 소자)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 진동자에 전압(예: 교류 전압)이 인가됨에 따라, 진동자로부터 열 및/또는 초음파 진동이 발생할 수 있으며, 진동자로부터 발생된 열 및/또는 초음파 진동은 에어로졸을 생성할 수 있다. 예를 들면, 진동자로부터 발생된 열과 진동에 의해 액상 조성물의 점도가 낮아지고 미세 입자화 됨으로써 에어로졸이 생성될 수 있다. 이와 같은 초음파 방식의 에어로졸화는 가열 방식에 비해서 전력 사용량을 줄일 수 있는 이점이 있으며, 이를 통해 배터리와 기기의 소형화가 달성될 수 있다.
한편, 에어로졸 발생 장치(200)는 배터리(220), 제어부(240) 및 증기화기(230) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(200)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(200)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(200)는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품(110)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
일 실시 예에서, 히터(250)는 배터리(220)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생물품(110)이 에어로졸 발생 장치(220)에 삽입되면, 히터(250)는 에어로졸 발생물품(110)의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(250)는 에어로졸 발생물품(110) 내의 에어로졸 발생 물질의 온도를 상승시킬 수 있다. 또는, 히터(150)는 에어로졸 발생물품(110)의 내부로 삽입되는 봉형의 구조를 가질 수 있다.
히터(250)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(250)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(250)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(250)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 발생 장치(200)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(250)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(250)에는 에어로졸 발생물품(110)을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 에어로졸 발생 물품(110)은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(200)에는 히터(250)가 복수 개 배치될 수도 있다.
일 실시 예에서, 히터(250)는 에어로졸 발생 물품 삽입부(예: 세장형 공동)의 외부 표면을 둘러싸고 배치됨으로써 에어로졸 발생 물품 삽입부에 수용되는 에어로졸 발생물품(110)을 가열할 수 있다. 일 실시 예에 따른 히터(250)는 에어로졸 발생 물품 삽입부의 외부 표면의 적어도 일부를 둘러싸고 배치될 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(200)의 블록도를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 에어로졸 발생 장치(200)는 배터리(220), 제어부(240), 히터(250), 센싱부(260), 출력부(270), 통신부(280), 사용자 입력부(291) 및 메모리(292)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 발생 장치(200)의 내부 구조는 도 10에 도시된 것에 제한되지 않는다. 즉, 에어로졸 발생 장치(200)의 설계에 따라, 도 5에 도시된 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
센싱부(260)는 에어로졸 발생 장치(200)의 상태 또는 에어로졸 발생 장치(200) 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 제어부(240)에 전달할 수 있다. 제어부(240)는 상기 감지된 정보에 기초하여, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 물품(110)의 삽입 여부 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 발생 장치(200)를 제어할 수 있다. 센싱부(260)는 온도 센서(261), 삽입 감지 센서(262) 또는 퍼프 센서(263)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
출력부(270)는 에어로졸 발생 장치(200)의 상태에 대한 정보를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(270)는 디스플레이부(271), 햅틱부(272) 및 음향 출력부(273) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
사용자 입력부(291)는 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나, 사용자에게 정보를 출력할 수 있다. 예를 들면, 사용자 입력부(291)는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 조그 휠, 조그 스위치 등이 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도 10에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 발생 장치(200)는 USB(universal serial bus) 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스(connection interface)를 더 포함하고, USB 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스를 통해 다른 외부 장치와 연결하여 정보를 송수신하거나, 배터리(220)를 충전할 수 있다.
메모리(292)는 에어로졸 발생 장치(200) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 제어부(240)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(292)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들면 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, random access memory) SRAM(static random access memory), 롬(ROM, read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 메모리(292)는 에어로졸 발생 장치(200)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로 파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등을 저장할 수 있다.
통신부(280)는 다른 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 통신부(280)는 근거리 통신부(291) 및 무선 통신부(292)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품(110)는 연소식 궐련과는 다른 비연소식으로 가열되므로, 에어로졸 발생물품(110)에서는 천공을 통한 에어로졸의 온열감을 감소시키는 것이 중요하다. 예를 들어, 보습제를 사용하여 무화가 이루어지는 경우, 보습제가 무화하면서 뜨거운 온열감이 함께 발생하는데, 이는 소비자에게 불쾌한 경험을 유발할 수 있다. 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품(110)은 이러한 온열감을 효과적으로 낮추면서 공기 희석율은 실질적으로 변화시키지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생물품(110)은 상류 천공(1161)과 하류 천공(1162)의 형성만으로 효과적으로 온열감을 제어할 수 있으므로, 재료비의 상승과 같은 제조 비용의 증가를 유발하지 않는다.
상술한 실시 예들에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이며, 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위에 있는 모든 차이점은 청구범위에 의해 정해지는 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 에어로졸 발생물품에 있어서,
    매질 세그먼트;
    상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 냉각 세그먼트;
    상기 냉각 세그먼트의 하류에 배치되는 하류 필터 세그먼트;
    상기 냉각 세그먼트에 형성된 상류 천공; 및
    상기 하류 필터 세그먼트에 형성된 하류 천공;
    를 포함하는,
    에어로졸 발생물품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 매질 세그먼트의 상류에 배치되는 상류 필터 세그먼트를 더 포함하는,
    에어로졸 발생 물품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하류 천공의 위치는 상기 하류 필터 세그먼트로 이행되는 에어로졸의 온열감을 감소시키도록 설정되는,
    에어로졸 발생 물품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하류 천공은 상기 냉각 세그먼트와 상기 하류 필터 세그먼트의 접합면으로부터 1mm 이상 이격되게 배열되는,
    에어로졸 발생 물품.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하류 천공은 상기 접합면으로부터 5mm 이내로 이격되게 배열되는,
    에어로졸 발생 물품.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉각 세그먼트는 길이방향의 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조를 가지는,
    에어로졸 발생 물품.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상류 천공은 상기 에어로졸 발생 물품의 하류 측 단부로부터 19 내지 21mm 이격되게 배열되는,
    에어로졸 발생 물품.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 매질은 판상엽, 담배 각초, 카페인, 타우린, 약리물질, 향물질 또는 감미료 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
    에어로졸 발생 물품.
  9. 에어로졸 발생 시스템에 있어서,
    에어로졸 발생 물품; 및
    적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부, 상기 에어로졸 발생 물품이 수용되는 세장형 공동, 액상 조성물 또는 상기 에어로졸 발생 물품을 가열하는 히터를 포함하는 에어로졸 발생 장치;
    를 포함하고,
    상기 에어로졸 발생 물품은,
    상류 필터 세그먼트;
    상기 상류 필터 세그먼트의 하류에 배치되는 매질 세그먼트;
    상기 매질 세그먼트의 하류에 배치되는 냉각 세그먼트; 및
    상기 냉각 세그먼트의 하류에 배치되는 하류 필터 세그먼트;
    를 포함하고,
    상기 냉각 세그먼트에는 상류 천공이 배열되고,
    상기 하류 필터 세그먼트에는 하류 천공이 배열되며,
    상기 하류 천공의 위치는 공기 희석율의 변화를 유발하지 않으면서 온열감을 감소시키도록 설정되는,
    에어로졸 발생 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하류 천공은 상기 냉각 세그먼트와 상기 하류 필터 세그먼트의 접합면으로부터 1 내지 5mm 이격되게 배열되는,
    에어로졸 발생 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상류 천공은 상기 에어로졸 발생 물품의 하류 측 단부로부터 19 내지 21mm 이격되게 배열되는,
    에어로졸 발생 시스템.
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