KR102904792B1 - 에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

에어로졸 발생물품 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 시스템

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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 {Aerosol Generating Article and Aerosol Generating System including the same}
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.
110: 에어로졸 발생물품
111: 상류 필터 세그먼트
112: 매질 세그먼트
113: 냉각 세그먼트
114: 하류 필터 세그먼트
1161: 상류 천공
1162: 하류 천공

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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