WO2020105942A1 - 궐련 및 궐련용 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

궐련 및 궐련용 에어로졸 생성 장치

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WO2020105942A1
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porosity
aerosol
segment
rod
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황중섭
고동균
노재성
정봉수
최상원
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KT&G Corp
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Definitions

  • One or more embodiments relate to cigarettes and aerosol generating devices for cigarettes.
  • a cigarette having a filter having a porosity greater than the porosity of the filter positioned in the front may be provided at the rear.
  • the cigarette is adjacent to the tobacco rod, the first end of the tobacco rod, the first air flow transmission element having the first porosity, and the second end of the tobacco rod, greater than or equal to the first porosity It includes a second air flow transmission element having a second porosity, the second porosity may be 30% or more.
  • the first porosity may be 10% or more and 30% or less.
  • the ratio of the second porosity to the first porosity may be 1 or more and less than 3.
  • the second airflow transmission element may be in the form of a tube having an inner diameter formed by hollows.
  • the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the second airflow transmission element may be 55% or more.
  • the inner diameter may be 3.0 mm or more and 4.5 mm or less.
  • the first airflow transfer element and the second airflow transfer element can include cellulose acetate.
  • the aerosol-generating device comprises a cigarette rod, a shear plug adjacent to the front end of the cigarette rod and having a first porosity, and a filter having a second porosity greater than or equal to the first porosity, adjacent to the rear end of the cigarette rod A rod, the second porosity of the heating unit for heating a cigarette of 30% or more, vaporizing the liquid composition to generate an aerosol, and the operation of the vaporizer and the heating unit and the vaporizer to deliver the aerosol into the cigarette through a shear plug It may include a control unit for controlling the.
  • the cigarette has a porosity greater than the porosity of the filter positioned in the front, and is disposed at the rear, so that the surface temperature of the mainstream smoke and the cigarette can be cooled to a safe temperature.
  • FIG. 1 is a perspective view of a drawing according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of a cigarette according to another embodiment.
  • 3 to 4 are views showing examples in which a cigarette is inserted into the aerosol-generating device.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A 'showing the flow of air through the cigarette of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'and the line C-C' of the cigarette of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a view showing a point where the temperature of the mainstream smoke and the surface temperature of the cigarette are measured in a cigarette according to an embodiment.
  • the cigarette is adjacent to the tobacco rod, the first end of the tobacco rod, the first air flow transmission element having the first porosity, and the second end of the tobacco rod, greater than or equal to the first porosity It includes a second air flow transmission element having a second porosity, the second porosity may be 30% or more.
  • the aerosol-generating device comprises a cigarette rod, a shear plug adjacent to the front end of the cigarette rod and having a first porosity, and a filter having a second porosity greater than or equal to the first porosity, adjacent to the rear end of the cigarette rod A rod, the second porosity of the heating unit for heating a cigarette of 30% or more, vaporizing the liquid composition to produce an aerosol, and the operation of the vaporizer and the heating unit and the vaporizer to deliver the aerosol into the cigarette through a shear plug It may include a control unit for controlling the.
  • aerosol-generating article may mean a substance capable of generating an aerosol, such as a cigarette (cigarette) or cigar.
  • the aerosol-generating article can include an aerosol-generating material or an aerosol-forming substrate.
  • the aerosol-generating article may include a solid material based on tobacco raw materials such as platy leaf tobacco, cut filler, and reconstituted tobacco. Aerosols can include volatile compounds.
  • upstream or “front” means the direction away from the user's bend smoking the aerosol-generating article
  • downstream or “rear” means the direction closer to the user's bend smoking the aerosol-generating article. it means.
  • FIG. 1 is a perspective view of a drawing according to an embodiment.
  • the cigarette 3 includes a cigarette rod 31, a filter rod 32, and a shear plug 33.
  • the tobacco rod 31 includes tobacco material and aerosol-generating material.
  • the tobacco material may be tobacco.
  • the filter rod 32 may be adjacent to the end of the cigarette rod 31.
  • the filter rod 32 may be adjacent to the rear end of the cigarette rod 31.
  • the filter rod 32 may be composed of a single segment or a plurality of segments.
  • the filter rod 32 may include a first segment 321 that cools the aerosol and a second segment 322 that filters certain components contained in the aerosol.
  • the front end plug 33 may be adjacent to the end of the tobacco rod 31.
  • the front end plug 33 may be located on one side of the tobacco rod 31 opposite the filter rod 32.
  • the front end plug 33 may be adjacent to the front end of the tobacco rod 31.
  • the front end plug 33 can prevent the cigarette rod 31 from escaping to the outside, and the aerosol liquefied from the cigarette rod 31 flows into the aerosol-generating device (1 in FIGS. 1 to 3) during smoking. Can be prevented.
  • the cigarette 3 can be packaged by at least one wrapper 35.
  • the wrapper 35 may surround the cigarette 3.
  • the diameter of the cigarette 3 is within the range of 5 mm to 9 mm, and the length may be about 48 mm, but is not limited thereto.
  • the cigarette rod 31 is, for example, glycerin, propylene glycol, ethylene glycol, ethylene glycol, di It may include at least one of propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol and oleyl alcohol, but is not limited thereto.
  • the tobacco rod 31 may contain other additives, such as flavoring agents, wetting agents and / or organic acids.
  • a flavoring solution such as menthol or moisturizer may be added to the tobacco rod 31 by spraying it onto the tobacco rod 31.
  • the cigarette rod 31 may be manufactured in various ways.
  • the tobacco rod 31 may be made of a sheet or may be made of strands.
  • the tobacco rod 31 may be made of cut tobacco cut into cut grass.
  • the tobacco rod 31 may be surrounded by a heat-conducting material.
  • the heat conducting material can be a cellulose acetate filter.
  • the shape of the filter rod 32 is not limited.
  • the filter rod 32 may be a cylindrical type rod or a tube type rod including a hollow inside.
  • the filter rod 32 may be a recessed type rod. If the filter rod 32 is composed of a plurality of segments, at least one of the segments may be manufactured in a different shape.
  • the first segment 321 of the filter rod 32 may cool the aerosol generated by the heating unit 13 heating the cigarette rod 31. Therefore, the user can inhale the aerosol cooled to a suitable temperature.
  • the first segment 321 may be a filter that blocks certain components, such as foreign matter, in the process of passing gas from the tobacco rod through the second segment 322.
  • first segment 321 may be an airflow transmission element that delivers the gas from its front end to the rear end by providing a path through which the gas discharged from the tobacco rod moves.
  • the first segment 321 may include an empty space through which the gas can move.
  • the empty space may be hollow or have a polygonal cross section, and may be a passage extending in the longitudinal direction.
  • the empty space may be a plurality of small holes formed as the first segment 321 is made of a porous material.
  • the porosity of the first segment 321 may be variously determined by the empty space.
  • the porosity may be a ratio of an area occupied by the empty space among the entire cross-sectional areas of the first segment 321. It can be designed considering the cooling effect of airflow and the amount of nicotine transfer.
  • the empty space and porosity may be designed in various shapes and numbers, and the embodiments will be described in more detail through FIG. 6.
  • the length or diameter of the first segment 321 may be variously determined according to the shape of the cigarette 3.
  • the length of the first segment 321 may be suitably employed within a range of 7 mm to 20 mm.
  • the length of the first segment 321 may be about 14 mm, but is not limited thereto.
  • the first segment 321 of the filter rod 32 may be a cellulose acetate filter.
  • the first segment 321 may be manufactured by inserting a structure such as a film or tube of the same or different material inside (eg, hollow).
  • the first segment 321 may be a tube-shaped structure including a hollow inside.
  • the heating unit 13 When the heating unit 13 is inserted by the first segment 321, the phenomenon in which the internal material of the cigarette rod 210 is pushed back may be prevented, and a cooling effect of the aerosol may also be generated.
  • the diameter of the hollow included in the first segment 321 may be an appropriate diameter within the range of 2mm to 4.5mm, but is not limited thereto.
  • the first segment 321 may be manufactured by weaving a polymer fiber.
  • a flavoring liquid may be applied to fibers made of a polymer.
  • the first segment 321 may be manufactured by weaving together fibers made of a polymer and separate fibers coated with a flavoring solution.
  • the first segment 321 may be formed by a crimped polymer sheet. Thereby, the surface area in contact with the aerosol can be increased. Therefore, the aerosol cooling effect of the cooling structure 830 can be further improved.
  • the polymer is a group consisting of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polylactic acid (PLA), cellulose acetate (CA) and aluminum foil. It can be made of a material selected from.
  • the first segment 321 may include singular or plural channels extending in the longitudinal direction.
  • a channel means a passage through which a gas (eg, air or aerosol) passes.
  • a thread containing a volatile flavor component may be included in the first segment 321.
  • the volatile flavor component may be menthol, but is not limited thereto.
  • the second segment 322 of the filter rod 32 may be a cellulose acetate filter.
  • the length of the second segment 322 can be suitably employed within a range of 4 mm to 20 mm.
  • the length of the second segment 322 may be about 14 mm or about 12 mm, but is not limited thereto.
  • the flavor may be produced by spraying a fragrance liquid to the second segment 322.
  • a separate fiber coated with a fragrance liquid may be inserted into the second segment 322.
  • the aerosol generated in the tobacco rod 31 is cooled as it passes through the first segment 321, and the cooled aerosol is delivered to the user through the second segment 322. Accordingly, when a flavoring element is added to the second segment 322, an effect of enhancing the persistence of flavor delivered to the user may be generated.
  • the front end plug 33 may be an airflow delivery element that delivers the gas from its front end to the rear end by providing a path through which the gas discharged from the tobacco rod moves.
  • the front end plug 33 may include an empty space through which the gas can move.
  • the empty space may be hollow or have a polygonal cross section, and may be a passage extending in the longitudinal direction.
  • the empty space may be a plurality of small holes formed as the shear plug 33 is made of a porous material.
  • Porosity of the shear plug 33 may be variously determined by the empty space.
  • the porosity may be a ratio of the area occupied by the empty space among the entire cross-sectional areas of the front end plug 33. It can be designed considering the cooling effect of airflow and the amount of nicotine transfer.
  • the empty space and porosity may be designed in various shapes and numbers, and the embodiments will be described in more detail through FIG. 6.
  • the porosity of the shear plug 33 may be designed to be smaller than the porosity of the first segment 321. As a result, the airflow that has passed through the front end plug 33 can expand while passing through the first segment 321, thereby obtaining an effect of cooling the airflow and increasing the amount of nicotine migration. This will be described later in more detail with reference to FIG. 5.
  • the shear plug 33 may be made of cellulose acetate. Also, if necessary, the shear plug 33 may include at least one channel, and the cross-sectional shape of the channel may be variously manufactured.
  • FIG. 2 is a perspective view of a cigarette according to another embodiment.
  • the wrapper 35 may include a plurality of wrappers surrounding each segment.
  • the front end plug 33 is packaged by the first wrapper 351
  • the cigarette rod 31 is packaged by the second wrapper 352
  • the first segment (by the third wrapper 353) 321) is packaged
  • the second segment 322 may be packaged by the fourth wrapper 354.
  • the entire cigarette 3 may be repackaged by the fifth wrapper 355.
  • the first wrapper 351 may be a metal foil such as aluminum foil combined with a general filter wrapper.
  • the second wrapper 352 and the third wrapper 353 may be made of a general filter wrapper.
  • the second wrapper 352 and the third wrapper 353 may be porous wrapper or non-porous wrapper.
  • At least one perforation 36 may be formed in the wrapper 35. Air outside the cigarette 3 may be introduced into the cigarette 3 through the perforations 36 formed in the wrapper 35.
  • the location where the perforation 36 is formed can vary.
  • the perforations 36 may be formed in the fifth wrapper 355.
  • the air introduced through the fifth wrapper 355 may pass through the inner wrapper wrapped by the fifth wrapper 355 and flow into the cigarette 3.
  • the perforation 36 may be formed in an area surrounding the filter rod 32.
  • the perforation 36 may be formed in an area surrounding the first segment 321.
  • the air introduced through the perforation 36 serves to cool the heated air and cool the surface of the filter rod 32 before the heated air passing through the cigarette rod 31 reaches the user's bend. You can do
  • the number of perforations 36 may vary. For example, three perforations 36 may be formed, or nine perforations 36 may be formed. At this time, the separation distance between each of the perforations 36 may be constant, or may be formed according to different separation distances having a constant pattern.
  • 3 to 4 are views showing examples in which a cigarette is inserted into the aerosol-generating device.
  • the aerosol-generating device 1 includes a battery 11, a control unit 12, and a heating unit 13.
  • the aerosol-generating device 1 further includes a vaporizer 14.
  • the cigarette 3 may be inserted into the inner space of the aerosol-generating device 1.
  • the aerosol-generating device 1 shown in FIGS. 3 to 4 shows components related to the present embodiment. Therefore, those of ordinary skill in the art related to this embodiment may understand that other general-purpose components other than those shown in FIGS. 3 to 4 may be further included in the aerosol-generating device 1. .
  • FIG. 4 is shown as including the heating unit 13 in the aerosol-generating device 1, the heating unit 13 may be omitted if necessary.
  • the battery 11, the control unit 12 and the heating unit 13 are shown as being arranged in a line.
  • the battery 11, the control unit 12, the vaporizer 14 and the heating unit 13 are shown arranged in a line.
  • the internal structure of the aerosol-generating device 1 is not limited to that shown in FIGS. 3 to 4. In other words, depending on the design of the aerosol-generating device 1, the arrangement of the battery 11, the control unit 12, the heating unit 13 and the vaporizer 14 can be arranged in parallel or changed to other arrangement types. have.
  • the aerosol-generating device 1 may generate an aerosol by operating the heating unit 13 and / or the vaporizer 14.
  • the aerosol generated by the heating unit 13 and / or the vaporizer 14 passes through the cigarette 3 and is delivered to the user.
  • the aerosol-generating device 1 can heat the heating unit 13.
  • the battery 11 supplies power used to operate the aerosol-generating device 1.
  • the battery 11 may supply power so that the heating unit 13 or the vaporizer 14 can be heated, and may supply power necessary for the control unit 12 to operate.
  • the battery 11 may supply power required for the display, sensor, motor, and the like installed in the aerosol generating device 1 to operate.
  • the control unit 12 overall controls the operation of the aerosol-generating device 1. Specifically, the control unit 12 controls the operation of the battery 11, the heating unit 13 and the vaporizer 14, as well as other components included in the aerosol-generating device 1. In addition, the control unit 12 may determine the state of each of the components of the aerosol-generating device 1 to determine whether the aerosol-generating device 1 is in an operable state.
  • the control unit 12 includes at least one processor.
  • the processor may be implemented as an array of multiple logic gates, or a combination of a general-purpose microprocessor and a memory in which programs executable on the microprocessor are stored.
  • programs executable on the microprocessor are stored.
  • those skilled in the art to which this embodiment belongs may understand that it may be implemented with other types of hardware.
  • the heating unit 13 may be heated by electric power supplied from the battery 11. For example, when the cigarette 3 is inserted into the aerosol-generating device 1, the heating unit 13 may be located outside the cigarette 3. Therefore, the heated heating unit 13 may increase the temperature of the aerosol-generating material in the cigarette 3.
  • the heating unit 13 may be an electric resistive heater.
  • the heating unit 13 includes an electrically conductive track, and as the current flows through the electrically conductive track, the heating unit 13 may be heated.
  • the heating unit 13 is not limited to the above-described example, and may be applicable without limitation as long as it can be heated to a desired temperature.
  • the desired temperature may be preset in the aerosol-generating device 1, or may be set to a desired temperature by the user.
  • the heating unit 13 may be an induction heating heater.
  • the heating unit 13 may include an electrically conductive coil for heating the cigarette 3 in an induction heating method, and the cigarette 3 may include a susceptor that can be heated by an induction heating heater. have.
  • the heating unit 13 may include a tubular heating element, a plate-shaped heating element, a needle-shaped heating element, or a rod-shaped heating element, depending on the shape of the heating element, inside or outside the cigarette 3 Can be heated.
  • a plurality of heating units 13 may be disposed in the aerosol-generating device 1. At this time, the plurality of heating units 13 may be disposed to be inserted into the cigarette 3 or may be disposed outside the cigarette 3. In addition, some of the plurality of heating parts 13 may be disposed to be inserted into the cigarette 3, and the rest may be disposed outside the cigarette 3. In addition, the shape of the heating unit 13 is not limited to the shapes shown in FIGS. 3 to 4, and may be manufactured in various shapes.
  • the aerosol-generating device may further include a vaporizer 14.
  • the vaporizer 14 may generate an aerosol by heating the liquid composition, and the generated aerosol may be delivered to the user through the cigarette 3.
  • the aerosol generated by the vaporizer 14 can move along the airflow passage of the aerosol-generating device 1, and the aerosol generated by the vaporizer 14 passes through the cigarette 3 It can be configured to be delivered to the user.
  • vaporizer 14 may include, but is not limited to, a liquid reservoir, a liquid delivery means, and a heating element.
  • the liquid reservoir, liquid delivery means and heating elements may be included in the aerosol-generating device 1 as independent modules.
  • the liquid storage unit may store a liquid composition.
  • the liquid composition may be a liquid containing a tobacco-containing substance containing a volatile tobacco flavor component, or may be a liquid containing a non-tobacco substance.
  • the liquid storage unit may be manufactured to be detachable from the vaporizer 14, or may be manufactured integrally with the vaporizer 14.
  • the liquid composition may include water, solvent, ethanol, plant extracts, flavoring agents, flavoring agents, or vitamin mixtures.
  • the fragrance may include menthol, peppermint, spearmint oil, various fruit flavor ingredients, and the like, but is not limited thereto.
  • Flavoring agents may 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.
  • 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 reservoir to the heating element.
  • the liquid delivery means may be a wick such as cotton fiber, ceramic fiber, glass fiber, or porous ceramic, but is not limited thereto.
  • 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, or a ceramic heater, 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 can be heated by a current supply and can transfer heat to the liquid composition in contact with the heating element, thereby heating the liquid composition. As a result, aerosols can be produced.
  • the vaporizer 14 may be referred to as a cartomizer or atomizer, but is not limited thereto.
  • the aerosol-generating device 1 may further include general-purpose components in addition to the battery 11, the control unit 12, the heating unit 13, and the vaporizer 14.
  • the aerosol-generating device 1 may include a display capable of outputting visual information and / or a motor for outputting tactile information.
  • the aerosol-generating device 1 may include at least one sensor.
  • the aerosol-generating device 1 may be manufactured in a structure in which external air may be introduced or internal gas may be discharged even when the cigarette 3 is inserted.
  • the aerosol-generating device 1 can also be configured with a separate cradle.
  • the cradle can be used to charge the battery 11 of the aerosol-generating device 1.
  • the heating unit 13 may be heated in a state where the cradle and the aerosol-generating device 1 are combined.
  • the cigarette 3 may be similar to a general combustion type cigarette.
  • the cigarette 3 may be divided into a cigarette rod 31 including a cigarette material and an aerosol-generating substance, and a filter rod 32 including a filter.
  • an aerosol-generating material may also be included in the cigarette rod 32 of the cigarette 3.
  • an aerosol-generating material made in the form of granules or capsules may be inserted into the filter rod 32.
  • the entire tobacco rod 31 is inserted into the aerosol-generating device 1, and the filter rod 32 may be exposed to the outside. Alternatively, only a part of the tobacco rod 31 may be inserted into the aerosol-generating device 1, or the entirety of the tobacco rod 31 and a part of the filter rod 32 may be inserted.
  • the user can inhale the aerosol while the filter rod 32 is in the mouth. At this time, the aerosol is generated by the external air passing through the tobacco rod 31, and the generated aerosol passes through the filter rod 32 and is delivered to the user's mouth.
  • external air may be introduced through at least one air passage formed in the aerosol-generating device 1.
  • the opening and closing of the air passage and / or the size of the air passage formed in the aerosol-generating device 1 may be adjusted by the user. Accordingly, the amount of atomization, smoking sensation, and the like can be adjusted by the user.
  • the outside air may be introduced into the cigarette 3 through at least one hole formed on the surface of the cigarette 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A 'showing the flow of air through the cigarette of FIG. 1.
  • the porosity of the first segment 321 is designed to be larger than the porosity of the shear plug 33.
  • the gas including the air and the mainstream smoke enters the first segment 321 after passing through the shear plug 33, so that the gas can instantly expand in volume.
  • the gas can be cooled while expanding.
  • the gas may diffuse in the radial direction of the cigarette (3). At this time, as the deflection of the airflow directed toward the rear is reduced, the time for the gas to stay in the first segment 321 may be increased, and the cooling effect may be improved.
  • the porosity increases as the inner diameter increases, so that the cooling effect of the gas can be improved.
  • the shear plug 33 is tubular, the larger the inner diameter of the first segment 321 compared to the inner diameter of the shear plug 33, the better the cooling effect of the gas can be.
  • the porosity of the shear plug 33 and the first segment 321 may affect the suction resistance of the airflow and the amount of nicotine carried by the airflow.
  • porosity and inner diameter values of the shear plug 33 and the first segment 321 may be determined in consideration of suction resistance, aerosol transport amount, and cooling effect of the gas.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'and the line C-C' of the cigarette of FIG. 1.
  • the cross section of FIG. 6 is only an example of a cross section of the cigarette 3 and is not limited thereto.
  • Fig. 6 (a) is a cross-sectional view taken along the B-B 'direction of the cigarette 3.
  • the cross section of the cigarette 3 may include an empty space in which a plurality of slit-shaped or bar-shaped empty spaces are combined.
  • the cross section of FIG. 6 (a) may be a cross section of the front end plug 33.
  • the empty space may be a Y-shape in which three slit-shaped or bar-shaped empty spaces having different extension directions are combined.
  • the porosity of the cross section of the cigarette 3 may be different depending on the number, thickness and length of the slit-shaped or rod-shaped empty space.
  • the cigarette (3) and the cross-sectional area of the total is 38.5 mm 2
  • the cross-sectional area of the empty space may be 10.89mm 2.
  • the porosity of the cigarette 3 may be 28.3%.
  • cigarette 3 is a cross-sectional area of the total is 38.5 mm 2, the cross-sectional area of the empty space may be 8.21mm 2. At this time, the porosity of the cross section of the cigarette 3 may be 21.3%. In yet another example one cigarette (3) and the cross-sectional area of the total is 38.5 mm 2, the cross-sectional area of the empty space may be 5.75mm 2. At this time, the porosity of the cross section of the cigarette 3 may be 14.9%. That is, according to Figure 6 (a), the porosity of the cross section of the cigarette 3 may be less than 10% to 30%.
  • the cross section of FIG. 6 (a) is only an example of the cross section of the cigarette 3, but is not limited thereto.
  • the cross section of the cigarette 3 may be provided with one, two or four or more slit-shaped or bar-shaped empty spaces. At this time, the porosity may increase as the number of slit or bar-shaped empty spaces increases.
  • FIG. 6 (b) is a cross-sectional view taken along the line C-C 'of the cigarette 3.
  • the cross section of the cigarette (3) may be a hollow tube shape.
  • 6B may be, for example, a cross-section of the first segment 321.
  • the inner diameter of the hollow can be designed with a numerical value to provide a predetermined porosity.
  • the porosity may increase as the inner diameter of the hollow increases, and the porosity may decrease as the inner diameter of the hollow decreases.
  • the diameter of the entire cigarette 3 may be within a range of 5 mm to 9 mm, and specifically, the diameter of the cigarette 3 may be 7 mm to 7.4 mm.
  • the inner diameter of the hollow may be 3.0 mm or more and 4.5 mm or less.
  • the inner diameter of the hollow may be 3.8 mm or more. More preferably, the inner diameter of the hollow may be 4.0 mm or more.
  • the inner diameter of the hollow compared to the overall diameter of the cigarette 3 may be 50% or more. Specifically, the inner diameter of the hollow compared to the overall diameter of the cigarette 3 may be 55% or more.
  • the cigarette (3) and the cross-sectional area of the total is 38.5 mm 2, the cross-sectional area of the empty space due to the hollow fiber may be 13.85mm 2.
  • the porosity of the cross section of the cigarette 3 may be 30% or more. Specifically, the porosity of the cross section of the cigarette 3 may be 36.0%.
  • the porosity of the cross section of the cigarette 3 may be designed differently according to the cross-sectional shape of the cigarette 3.
  • the first segment 321 may have a hollow cross section having a porosity of 30% or more as shown in FIG. 6 (b), and the shear plug 33 may be 10% or more and 30% as shown in FIG. 6 (a). It may have a cross section including a Y-shaped empty space having a porosity of less than.
  • the ratio of porosity of the first segment 321 to porosity of the shear plug 33 may be 1 or more and less than 3.
  • FIG. 7 is a view showing a point where the temperature of the mainstream smoke and the surface temperature of the cigarette are measured in a cigarette according to an embodiment.
  • Figure 7 (a) is a longitudinal sectional view of the cigarette (3)
  • Figure 7 (b) is a perspective view of the cigarette (3).
  • the perforations 36 may be located in one region of the wrapper surrounding the first segment 321.
  • Table 1 shows the data obtained by measuring the porosity of the first segment 321 to the porosity of the shear plug 33 and measuring the mainstream smoke temperature of the cigarette 3, the surface temperature of the cigarette 3, and the amount of nicotine migration.
  • the temperature of the mainstream smoke was measured in the region A1 where the first segment 321 and the second segment 322 are adjacent and the mainstream smoke passes.
  • Mainstream smoke temperature can be measured via a temperature sensor.
  • the surface temperature was measured in a region A2 in the center of the surface of the second segment 322. Surface temperature can be measured through thermal imaging analysis.
  • the shear plug 33 has an empty space cross-sectional area of 10.89 and a porosity of 28.3%.
  • the shear plug 33 has an empty space cross-sectional area of 10.89 mm2, which results in a porosity of the shear plug 33 cross-section of 28.3. %.
  • the first segment 321 is in the form of a tube including a hollow, and the outer diameter of the first segment 321 may be 7 mm to 7.4 mm.
  • the inner diameter of the first segment 321 is 2.5 mm.
  • the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the first segment 321 is 34%.
  • the void area of the first segment 321 is 4.91 mm2, and the porosity of the first segment 321 cross-section is 12.8%.
  • the inner diameter of the first segment 321 is 3.4 mm.
  • the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the first segment 321 is 46%.
  • the sectional area of the empty space of the first segment 321 is 9.07 mm2, and thus the porosity of the cross section of the first segment 321 is 23.6%.
  • the inner diameter of the first segment 321 is 4.2 mm.
  • the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the first segment 321 is 56%.
  • the void area of the first segment 321 is 13.85 mm2, and the porosity of the cross section of the first segment 321 is 36.0%.
  • the mainstream smoke temperature is low at 56.2 degrees, and the nicotine transition amount can be secured as high as 0.71 mg / cigarette.

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Abstract

일 실시예에 따르면, 궐련은, 담배 로드 상기 담배 로드의 제1 말단에 인접하고, 제1 기공률을 갖는 제1 기류 전달 요소 및 상기 담배 로드의 제2 말단에 인접하고, 상기 제1 기공률보다 크거나 같은 제2 기공률을 갖는 제2 기류 전달 요소를 포함하고, 상기 제2 기공률은 30% 이상일 수 있다.

Description

궐련 및 궐련용 에어로졸 생성 장치
하나 이상의 실시예들은 궐련 및 궐련용 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
일 실시예에 따르면, 전방에 위치하는 필터의 기공률보다 큰 기공률을 갖는 필터를 후방에 구비하는 궐련이 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 궐련은, 담배 로드, 담배 로드의 제1 말단에 인접하고, 제1 기공률을 갖는 제1 기류 전달 요소 및 담배 로드의 제2 말단에 인접하고, 제1 기공률보다 크거나 같은 제2 기공률을 갖는 제2 기류 전달 요소를 포함하고, 제2 기공률은 30% 이상일 수 있다.
제1 기공률은 10% 이상 30% 이하일 수 있다.
제1 기공률 대비 제2 기공률의 비는 1 이상 3 미만일 수 있다.
제2 기류 전달 요소는, 중공에 의해 형성되는 내경을 갖는 튜브 형태일 수 있다.
제2 기류 전달 요소의 외경 대비 내경의 비율은 55% 이상일 수 있다.
내경은 3.0mm 이상이고 4.5mm 이하일 수 있다.
제1 기류 전달 요소 및 제2 기류 전달 요소는 셀룰로오스 아세테이트를 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치는 담배 로드, 담배 로드의 전단에 인접하고 제1 기공률을 갖는 전단 플러그 및 담배 로드의 후단에 인접하고, 제1 기공률보다 크거나 같은 제2 기공률을 갖는 필터 로드를 포함하고, 제2 기공률은 30% 이상인 궐련을 가열하는 가열부, 액상 조성물을 기화시켜 에어로졸을 생성하고, 에어로졸을 전단 플러그를 통해 궐련 내부로 전달하는 증기화기 및 가열부 및 증기화기의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 궐련은 전방에 위치하는 필터의 기공률보다 큰 기공률을 갖는 필터가 후방에 배치됨으로써, 주류연 및 궐련의 표면 온도를 안전한 온도로 냉각시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 도면의 사시도이다.
도 2는 다른 일 실시예에 따른 궐련의 사시도이다.
도 3 내지 도 4는 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 5는 도 1의 궐련을 통과하는 공기의 흐름을 도시한 A-A' 방향 단면도이다.
도 6은 도 1의 궐련의 B-B'방향 단면도 및 C-C'방향 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 궐련에서 주류연의 온도 및 궐련 표면 온도가 측정된 지점을 표시하는 도면이다.
일 실시예에 따르면, 궐련은, 담배 로드, 담배 로드의 제1 말단에 인접하고, 제1 기공률을 갖는 제1 기류 전달 요소 및 담배 로드의 제2 말단에 인접하고, 제1 기공률보다 크거나 같은 제2 기공률을 갖는 제2 기류 전달 요소를 포함하고, 제2 기공률은 30% 이상일 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치는 담배 로드, 담배 로드의 전단에 인접하고 제1 기공률을 갖는 전단 플러그 및 담배 로드의 후단에 인접하고, 제1 기공률보다 크거나 같은 제2 기공률을 갖는 필터 로드를 포함하고, 제2 기공률은 30% 이상인 궐련을 가열하는 가열부, 액상 조성물을 기화시켜 에어로졸을 생성하고, 에어로졸을 전단 플러그를 통해 궐련 내부로 전달하는 증기화기 및 가열부 및 증기화기의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 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.
명세서 전체에서 "에어로졸 발생 물품"은 담배(궐련), 시가 등과 같이, 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 발생 물질 또는 에어로졸 형성 기질을 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 물품은 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 명세서 전체에서 "상류" 또는 "전방"은 에어로졸 발생 물품을 흡연하는 사용자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고 "하류" 또는 "후방"은 에어로졸 발생 물품을 흡연하는 사용자의 구부에게 가까워지는 방향을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 도면의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 궐련(3)은 담배 로드(31), 필터 로드(32) 및 전단 플러그(33)를 포함한다. 담배 로드(31)는 담배 물질 및 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 담배 물질은 토바코(tobacco)일 수 있다.
필터 로드(32)는 담배 로드(31) 말단에 인접할 수 있다. 예를 들어, 필터 로드(32)는 담배 로드(31) 후단에 인접할 수 있다. 필터 로드(32)는 단일 세그먼트 또는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(32)는 에어로졸을 냉각하는 제1 세그먼트(321) 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제2 세그먼트(322)를 포함할 수 있다.
전단 플러그(33)는 담배 로드(31) 말단에 인접할 수 있다. 예를 들어, 전단 플러그(33)는 담배 로드(31)에 있어서, 필터 로드(32)에 대향하는 일 측에 위치할 수 있다. 전단 플러그(33)는 담배 로드(31)의 전단에 인접할 수 있다. 전단 플러그(33)는 담배 로드(31)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(31)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(도 1 내지 도 3의 1)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
궐련(3)은 적어도 하나의 래퍼(35)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(35)는 궐련(3)을 둘러쌀 수 있다.
궐련(3)의 직경은 5mm 내지 9mm의 범위 이내이고, 길이는 약 48mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다담배 로드(31)는 예를 들어, 에어로졸 생성 물질인 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 담배 로드(31)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(31)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(31)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(31)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(31)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(31)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(31)는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(32)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(32)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(32)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(32)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
이하에서는 필터 로드(32)의 각 세그먼트를 자세히 설명한다.
필터 로드(32)의 제1 세그먼트(321)는 가열부(13)가 담배 로드(31)를 가열함으로써 생성된 에어로졸을 냉각시킬 수 있다. 따라서, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있다.
제1 세그먼트(321)는 담배 로드로부터 나오는 기체를 제2 세그먼트(322)로 통과시키는 과정에서 이물질과 같은 소정의 성분들은 차단하는 필터일 수 있다.
또한, 제1 세그먼트(321)는 담배 로드에서 배출된 기체가 이동하는 경로를 제공함으로써, 기체를 그 전단에서 후단으로 전달시키는 기류 전달 요소일 수 있다.
제1 세그먼트(321)는 기체가 이동할 수 있는 빈 공간을 포함할 수 있다.
빈 공간은 중공이거나 그 단면이 다각형이고, 길이 방향으로 연장된 통로일 수 있다. 또는, 빈 공간은 제1 세그먼트(321)가 다공성 재질로 이루어짐에 따라 형성된 다수의 작은 구멍일 수 있다.
빈 공간에 의해 제1 세그먼트(321)의 기공률이 다양하게 결정될 수 있다. 기공률은, 제1 세그먼트(321)의 전체 단면적 중에서 빈 공간이 차지하는 면적의 비율일 수 있다. 기류의 냉각 효과 및 니코틴 이행량 등을 고려하여 설계될 수 있다.
빈 공간 및 기공률은 다양한 형태 및 수치로 설계될 수 있는데, 그 실시예들에 대해서 도 6을 통해 더 자세히 후술한다.
제1 세그먼트(321)의 길이 또는 직경은 궐련(3)의 형태에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 세그먼트(321)의 길이는 7mm 내지 20mm의 범위 내에서 적절하게 채용될 수 있다. 바람직하게는, 제1 세그먼트(321)의 길이는 약 14mm가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 필터 로드(32)의 제1 세그먼트(321)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 또한, 제1 세그먼트(321)는 내부(예를 들어, 중공)에 동일 혹은 이형의 재질의 필름, 튜브 등의 구조물을 삽입하여 제조될 수 있다.
예를 들어, 제1 세그먼트(321)는 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조물일 수 있다. 제1 세그먼트(321)에 의하여 가열부(13)가 삽입되는 경우에 담배 로드(210)의 내부 물질이 뒤로 밀리는 현상을 방지할 수도 있고, 에어로졸의 냉각 효과도 발생될 수 있다. 제1 세그먼트(321)에 포함된 중공의 직경은 2mm 내지 4.5mm의 범위 내에서 적절한 직경이 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다른 일 실시예에 따르면, 제1 세그먼트(321)는 폴리머 섬유를 직조하여 제작될 수 있다. 이 경우, 폴리머로 제조된 섬유에 가향액을 도포할 수도 있다. 또는, 가향액이 도포된 별도의 섬유와 폴리머로 제조된 섬유를 함께 직조하여 제1 세그먼트(321)를 제작할 수도 있다. 또는, 제1 세그먼트(321)는 권축된 폴리머 시트에 의하여 형성될 수 있다. 이로써, 에어로졸과 접촉하는 표면적이 증대될 수 있다. 따라서, 냉각 구조물(830)의 에어로졸 냉각 효과는 더욱 향상될 수 있다.
예를 들어, 폴리머는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리젖산(PLA, polylactide), 셀룰로오스 아세테이트(CA) 및 알루미늄 호일으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 제작될 수 있다.
제1 세그먼트(321)가 직조된 폴리머 섬유 또는 권축된 폴리머 시트에 의하여 형성됨에 따라, 제1 세그먼트(321)는 종 방향으로 연장되는 단수 또는 복수의 채널들을 포함할 수 있다. 여기에서, 채널은 기체(예를 들어, 공기 또는 에어로졸)가 통과하는 통로를 의미한다.
한편, 제1 세그먼트(321)에는 휘발성 향미 성분을 함유하는 스레드(thread)가 포함될 수 있다. 여기에서, 휘발성 향미 성분은 멘톨일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 필터 로드(32)의 제2 세그먼트(322)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 제2 세그먼트(322)의 길이는 4mm 내지 20mm의 범위 내에서 적절하게 채용될 수 있다. 예를 들어, 제2 세그먼트(322)의 길이는 약 14mm 또는 약 12mm가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 세그먼트(322)를 제작하는 과정에서, 제2 세그먼트(322)에 가향액을 분사함으로써 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 또는, 가향액이 도포된 별도의 섬유를 제2 세그먼트(322)의 내부에 삽입할 수도 있다. 담배 로드(31)에서 생성된 에어로졸은 제1 세그먼트(321)를 통과함에 따라 냉각되고, 냉각된 에어로졸이 제2 세그먼트(322)를 통하여 사용자에게 전달된다. 따라서, 제2 세그먼트(322)에 가향 요소가 첨가되는 경우, 사용자에게 전달되는 향미의 지속성이 증진되는 효과가 발생될 수 있다.
전단 플러그(33)는, 담배 로드에서 배출된 기체가 이동하는 경로를 제공함으로써, 기체를 그 전단에서 후단으로 전달시키는 기류 전달 요소일 수 있다.
전단 플러그(33)는, 기체가 이동할 수 있는 빈 공간을 포함할 수 있다.
빈 공간은 중공이거나 그 단면이 다각형이고, 길이 방향으로 연장된 통로일 수 있다. 또는, 빈 공간은 전단 플러그(33)가 다공성 재질로 이루어짐에 따라 형성된 다수의 작은 구멍일 수 있다.
빈 공간에 의해 전단 플러그(33)의 기공률이 다양하게 결정될 수 있다. 기공률은, 전단 플러그(33)의 전체 단면적 중에서 빈 공간이 차지하는 면적의 비율일 수 있다. 기류의 냉각 효과 및 니코틴 이행량 등을 고려하여 설계될 수 있다.
빈 공간 및 기공률은 다양한 형태 및 수치로 설계될 수 있는데, 그 실시예들에 대해서 도 6을 통해 더 자세히 후술한다.
전단 플러그(33)의 기공률은 제1 세그먼트(321)의 기공률보다 작은 값으로 설계될 수 있다. 이로써, 전단 플러그(33)를 통과한 기류가 제1 세그먼트(321)를 지나면서 팽창할 수 있고, 이에 따른 기류의 냉각 효과 및 니코틴 이행량의 증가 효과를 얻을 수 있다. 이에 대해서는 도 5를 통해 더 자세히 후술하기로 한다.
전단 플러그(33)는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있다또한, 필요에 따라, 전단 플러그(33)는 적어도 하나의 채널을 포함할 수 있고, 채널의 단면 형상은 다양하게 제작될 수 있다.
도 2는 다른 일 실시예에 따른 궐련의 사시도이다.
도 2에서 설명하는 궐련(3)에는 도 1을 통해 상술한 사항들이 적용될 수 있으며, 도 2에서는 도 1에서 상술한 궐련(3)이 추가적으로 더 포함할 수 있는 사항들에 관해 기술한다.
래퍼(35)는 각 세그먼트를 감싸는 다수의 래퍼들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 래퍼(351)에 의하여 전단 플러그(33)가 포장되고, 제2 래퍼(352)에 의하여 담배 로드(31)가 포장되고, 제3 래퍼(353)에 의하여 제1 세그먼트(321)가 포장되고, 제4 래퍼(354)에 의하여 제2 세그먼트(322)가 포장될 수 있다. 그리고, 제5 래퍼(355)에 의하여 궐련(3) 전체가 재포장될 수 있다.
제1 래퍼(351)는 일반적인 필터 권지에 알루미늄 호일과 같은 금속 호일이 결합된 것일 수 있다. 제2 래퍼(352) 및 제3 래퍼(353)는 일반적인 필터 권지로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제2 래퍼(352) 및 제3 래퍼(353)는 다공질 권지 또는 무다공질 권지일 수 있다.
래퍼(35)에는 적어도 하나의 천공(36)이 형성될 수 있다. 래퍼(35)에 형성된 천공(36)을 통해 궐련(3) 외부의 공기가 궐련(3) 내부로 유입될 수 있다.
천공(36)이 형성되는 위치는 다양할 수 있다. 예를 들면, 천공(36)은 제5 래퍼(355)에 형성될 수 있다. 제5 래퍼(355)를 통해 유입된 공기는 제5 래퍼(355)가 감싸고 있는 내부의 래퍼를 통과하여 궐련(3) 내부로 유입될 수 있다.
다른 일 예를 들어, 천공(36)은 필터 로드(32)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있다. 구체적으로, 천공(36)은 제1 세그먼트(321)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있다. 이 때 천공(36)을 통해 유입된 공기는, 담배 로드(31)를 통과하는 가열된 공기가 사용자 구부에 도달하기 이전에, 가열된 공기를 냉각시키고, 필터 로드(32) 표면을 냉각시키는 역할을 수행할 수 있다.
천공(36)의 개수는 다양할 수 있다. 예를 들어, 3개의 천공(36)이 형성될 수 있고, 또는 9개의 천공(36)이 형성될 수 있다. 이 때 각 천공(36) 간 이격 거리는 일정할 수 있으며, 또는 일정한 패턴을 가지고 상이한 이격 거리에 따라 형성될 수도 있다.
도 3 내지 도 4는 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12) 및 가열부(13)를 포함한다. 도 4를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 증기화기(14)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 공간에는 궐련(3)이 삽입될 수 있다.
도 3 내지 도 4에 도시된 에어로졸 생성 장치(1)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 3 내지 도 4에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(1)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 4에는 에어로졸 생성 장치(1)에 가열부(13)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 가열부(13)는 생략될 수도 있다.
도 3에는 배터리(11), 제어부(12) 및 가열부(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 4에는 배터리(11), 제어부(12), 증기화기(14) 및 가열부(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 구조는 도 3 내지 도 4에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(1)의 설계에 따라, 배터리(11), 제어부(12), 가열부(13) 및 증기화기(14)의 배치는 병렬로 배치되거나 또는 다른 배치 형태로 변경될 수 있다.
궐련(3)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(1)는 가열부(13) 및/또는 증기화기(14)를 작동시켜, 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 가열부(13) 및/또는 증기화기(14)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(3)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(3)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(1)는 가열부(13)를 가열할 수 있다.
배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11)는 가열부(13) 또는 증기화기(14)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12)는 배터리(11), 가열부(13) 및 증기화기(14)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
가열부(13)는 배터리(11)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련(3)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 가열부(13)는 궐련(3)의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 가열부(13)는 궐련(3) 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
가열부(13)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 가열부(13)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 가열부(13)가 가열될 수 있다. 그러나, 가열부(13)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(1)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 가열부(13)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 가열부(13)에는 궐련(3)을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 궐련(3)은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 가열부(13)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 궐련(3)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1)에는 가열부(13)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 가열부(13)들은 궐련(3)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(3)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 가열부(13)들 중 일부는 궐련(3)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(3)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 가열부(13)의 형상은 도 3 내지 도 4에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
도 4를 참조하면, 에어로졸 생성 장치는 증기화기(14)를 더 포함할 수 있다.
증기화기(14)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(3)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(1)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련(3)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 생성 장치(1)에 포함될 수도 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 액체 저장부는 증기화기(14)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 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, 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가열 요소는 액체 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, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 가열부(13) 및 증기화기(14) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 궐련(3)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 3 내지 도 4에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(1)의 배터리(11)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(1)가 결합된 상태에서 가열부(13)가 가열될 수도 있다.
궐련(3)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(3)은 담배 물질 및 에어로졸 생성 물질을 포함하는 담배 로드(31)와 필터 등을 포함하는 필터 로드(32)로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(3)의 담배 로드(32)에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 필터 로드(32)에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(1)의 내부에는 담배 로드(31)의 전체가 삽입되고, 필터 로드(32)은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부에 담배 로드(31)의 일부만 삽입될 수도 있고, 담배 로드(31)의 전체 및 필터 로드(32)의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 필터 로드(32)를 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 담배 로드(31)를 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 필터 로드(32)를 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(1)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 궐련(3)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(3)의 내부로 유입될 수도 있다.
도 5는 도 1의 궐련을 통과하는 공기의 흐름을 도시한 A-A' 방향 단면도이다.
도 5를 참조하면, 사용자가 궐련(3)을 이용하여 흡연 시, 공기는 전단 플러그(33)를 통하여 궐련(3) 내부로 유입되고, 이후 담배 로드(31)를 거치면서 생성된 에어로졸을 운반하여, 필터 로드(32)의 제1 세그먼트(321) 및 제2 세그먼트(322)를 지나 사용자 구부에 도달할 수 있다.
제1 세그먼트(321)의 기공률은 전단 플러그(33)의 기공률보다 더 큰 값으로 설계된다. 이로써 공기 및 주류연을 포함하는 기체가 전단 플러그(33)를 지난 후 제1 세그먼트(321)에 진입하면서 기체는 순간적으로 부피가 팽창할 수 있다. 이로써, 기체는 팽창하면서 냉각될 수 있다. 또한, 제1 세그먼트(321)에 진입하면서 기체는 궐련(3)의 직경 방향으로 확산할 수 있다. 이 때 후방으로 향하던 기류의 편향성이 감소됨에 따라 기체가 제1 세그먼트(321)에 머무르는 시간이 길어질 수 있고, 냉각 효과가 향상될 수 있다.
전단 플러그(33) 및 제1 세그먼트(321) 간 기공률의 차이가 클수록 상술한 기체의 냉각 효과는 향상될 수 있다. 다시 말하면, 제1 세그먼트(321)의 기공률이 클수록 상술한 기체의 냉각 효과는 향상될 수 있다.
예를 들어, 제1 세그먼트(321)가 중공을 포함하는 튜브형일 때, 내경이 증가할수록 기공률이 증가하여, 기체의 냉각 효과가 향상될 수 있다. 전단 플러그(33)가 튜브형일 때, 전단 플러그(33)의 내경 대비 제1 세그먼트(321)의 내경이 클수록 기체의 냉각 효과가 향상될 수 있다.
또한, 전단 플러그(33) 및 제1 세그먼트(321)의 기공률은 기류의 흡인 저항 및 기류가 운반하는 니코틴 이행량에 영향을 줄 수 있다. 제1 세그먼트(321)의 기공률이 클수록 유입되는 공기량이 커지고, 흡인 저항은 감소할 수 있다. 이에 따라 담배 로드에서 생성된 니코틴을 포함하는 에어로졸의 이행량이 증가할 수 있다.
따라서, 전단 플러그(33) 및 제1 세그먼트(321)의 기공률 및 내경 수치 등은 흡인 저항, 에어로졸 운반량 및 기체의 냉각 효과 등을 고려하여 결정될 수 있다.
도 6은 도 1의 궐련의 B-B'방향 단면도 및 C-C'방향 단면도이다. 도 6의 단면은 궐련(3)의 단면의 일 예일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6(a)는 궐련(3)의 B-B'방향 단면도이다. 도 6(a)를 참조하면, 궐련(3)의 단면은 다수의 슬릿형 또는 막대형 빈 공간이 결합된 형태의 빈 공간을 포함할 수 있다. 도 6(a)의 단면은 전단 플러그(33)의 단면일 수 있다.
예를 들면, 빈 공간은 그 연장 방향이 상이한 세 개의 슬릿형 또는 막대형 빈 공간이 결합된 Y형일 수 있다.
슬릿형 또는 막대형 빈 공간의 개수, 두께 및 길이 등에 따라 궐련(3)의 단면의 기공률은 상이할 수 있다. 일 예로, 궐련(3) 전체의 단면적은 38.5 mm2이고, 빈 공간의 단면적은 10.89mm2 일 수 있다. 이 때 궐련(3)의 기공률은 28.3%일 수 있다.
다른 일 예로, 궐련(3) 전체의 단면적은 38.5 mm2이고, 빈 공간의 단면적은 8.21mm2 일 수 있다. 이 때 궐련(3) 단면의 기공률은 21.3%일 수 있다. 또 다른 일 예로, 궐련(3) 전체의 단면적은 38.5 mm2이고, 빈 공간의 단면적은 5.75mm2 일 수 있다. 이 때 궐련(3) 단면의 기공률은 14.9%일 수 있다. 즉, 도 6(a)에 따를 때, 궐련(3) 단면의 기공률은 10% 내지 30% 미만일 수 있다.
도 6(a)의 단면은 궐련(3) 단면의 일 예일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 궐련(3)의 단면은, 슬릿형 또는 막대형 빈 공간이 한 개, 두 개 또는 네 개 이상으로 구비될 수 있다. 이 때 슬릿형 또는 막대형 빈 공간의 개수가 증가함에 따라 기공률이 증가할 수 있다.
도 6(b)는 궐련(3)의 C-C'방향 단면도이다. 도 6(b)를 참조하면, 궐련(3)의 단면은 중공이 형성된 튜브형일 수 있다. 도 6(b)는 예를 들어, 제1 세그먼트(321)의 단면일 수 있다.
중공의 내경은 소정의 기공률을 제공하기 위한 수치로 설계될 수 있다. 중공의 내경이 증가할수록 기공률이 증가할 수 있고, 중공의 내경이 감소할수록 기공률은 감소할 수 있다.
예를 들면, 궐련(3) 전체의 직경은 5mm 내지 9mm의 범위 이내일 수 있고, 구체적으로 궐련(3)의 직경은 7mm 내지 7.4mm일 수 있다.
이 때, 중공의 내경은 3.0mm 이상이고 4.5mm 이하일 수 있다. 바람직하게는, 중공의 내경은 3.8mm이상일 수 있다. 더 바람직하게는, 중공의 내경은 4.0mm이상일 수 있다.
이로써, 궐련(3) 전체 직경 대비 중공의 내경은 50% 이상일 수 있다. 구체적으로, 궐련(3) 전체 직경 대비 중공의 내경은 55% 이상일 수 있다.
한편, 궐련(3) 전체의 단면적은 38.5 mm2이고, 중공으로 인한 빈 공간의 단면적은 13.85mm2 일 수 있다. 이 때 궐련(3) 단면의 기공률은 30%이상일 수 있다. 구체적으로 궐련(3) 단면의 기공률은 36.0%일 수 있다.
도 6(a) 및 도 6(b)를 통해 상술한 바와 같이, 궐련(3)의 단면 형태에 따라 궐련(3) 단면의 기공률은 상이하게 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 세그먼트(321)는 도 6(b)와 같이 30% 이상의 기공률을 갖는 중공형 단면을 가질 수 있고, 전단 플러그(33)는 도 6(a)와 같이 10% 이상 30% 미만의 기공률을 갖는 Y형 빈 공간을 포함하는 단면을 가질 수 있다. 다시 말하면, 전단 플러그(33)의 기공률 대비 제1 세그먼트(321)의 기공률의 비는 1 이상 3 미만일 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 궐련에서 주류연의 온도 및 궐련 표면 온도가 측정된 지점을 표시하는 도면이다. 도 7(a)는 궐련(3)의 길이 방향 단면도이고, 도 7(b)는 궐련(3)의 사시도이다. 천공(36)은 제1 세그먼트(321)를 둘러싸는 래퍼의 일 영역에 위치할 수 있다.
표 1은 전단 플러그(33)의 기공률 대비 제1 세그먼트(321) 기공률의 비율을 달리하며, 궐련(3)의 주류연 온도, 궐련(3) 표면 온도 및 니코틴 이행량을 측정한 데이터이다. 도 7(a)와 같이, 제1 세그먼트(321)와 제2 세그먼트(322)가 인접하고, 주류연이 통과하는 영역(A1)에서 주류연 온도가 측정되었다. 주류연 온도는 온도 센서를 통해 측정될 수 있다. 도 7(b)와 같이, 제2 세그먼트(322)의 표면의 중앙의 일 영역(A2)에서 표면 온도가 측정되었다. 표면 온도는 열 화상 분석을 통해 측정될 수 있다.
구분 실험예 #1 실험예 #2 실험예 #3
제1 세그먼트 기공률(%) 12.8 23.6 36.0
전단 플러그 기공률(%) 28.3
궐련 표면 온도(°C) 50.0 53.0 53.0
주류연 온도(°C) 62.0 58.6 56.2
니코틴 이행량 (mg/궐련) 0.60 0.66 0.71
전단 플러그(33)의 빈 공간 단면적은 10.89이고, 기공률은 28.3%이다.각 실험예에서, 전단 플러그(33)의 빈 공간 단면적은 10.89mm2이고, 이로 인한 전단 플러그(33) 단면의 기공률은 28.3%으로 유지된다.제1 실험예에서 제1 세그먼트(321)는 중공을 포함하는 튜브 형태이고, 제1 세그먼트(321)의 외경은 7mm 내지 7.4mm일 수 있다. 제1 세그먼트(321)의 내경은 2.5mm이다. 제1 세그먼트(321)의 외경 대비 내경의 비는 34%이다. 제1 세그먼트(321)의 빈 공간 단면적은 4.91mm2이고, 이로 인한 제1 세그먼트(321) 단면의 기공률은 12.8%이다.
제2 실험예에서 제1 세그먼트(321)의 내경은 3.4mm이다. 제1 세그먼트(321)의 외경 대비 내경의 비는 46%이다. 제1 세그먼트(321)의 빈 공간 단면적은 9.07mm2이고, 이로 인한 제1 세그먼트(321) 단면의 기공률은 23.6%이다.
제3 실험예에서 제1 세그먼트(321)의 내경은 4.2mm이다. 제1 세그먼트(321)의 외경 대비 내경의 비는 56%이다. 제1 세그먼트(321)의 빈 공간 단면적은 13.85mm2이고, 이로 인한 제1 세그먼트(321) 단면의 기공률은 36.0%이다.
표 1을 참조하면, 도 5를 통해 상술한 바와 같이, 제1 세그먼트(321)의 기공률이 높을수록 궐련(3) 표면 온도 및 주류연 온도는 감소하고, 니코틴 이행량은 증가함을 알 수 있다.
특히, 전단 플러그(33)의 기공률이 30% 미만이고, 제1 세그먼트(321)의 기공률이 30%이상일 때, 주류연 온도가 56.2도로 낮고, 니코틴 이행량이 0.71mg/궐련으로 높게 확보될 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 담배 로드;
    상기 담배 로드의 제1 말단에 인접하고, 제1 기공률을 갖는 제1 기류 전달 요소; 및
    상기 담배 로드의 제2 말단에 인접하고, 상기 제1 기공률보다 크거나 같은 제2 기공률을 갖는 제2 기류 전달 요소를 포함하고,
    상기 제2 기공률은 30% 이상인,
    궐련.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기공률은 10% 이상 30% 이하인,
    궐련.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기공률 대비 상기 제2 기공률의 비는 1 이상 3 미만인,
    궐련.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 기류 전달 요소는, 중공에 의해 형성되는 내경을 갖는 튜브 형태인
    궐련.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 기류 전달 요소의 외경 대비 상기 내경의 비율은 55% 이상인,
    궐련.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 내경은 3.0mm 이상이고 4.5mm 이하인,
    궐련.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기류 전달 요소 및 상기 제2 기류 전달 요소는 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는
    궐련.
  8. 케이스;
    담배 로드, 상기 담배 로드의 전단에 인접하고 제1 기공률을 갖는 전단 플러그 및 상기 담배 로드의 후단에 인접하고, 상기 제1 기공률보다 크거나 같은 제2 기공률을 갖는 필터 로드를 포함하고, 상기 제2 기공률은 30% 이상인 궐련을 가열하는 가열부;
    액상 조성물을 기화시켜 에어로졸을 생성하고, 상기 에어로졸을 상기 전단 플러그를 통해 상기 궐련 내부로 전달하는 증기화기; 및
    상기 가열부 및 상기 증기화기의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는,
    에어로졸 생성 장치.
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