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KR102060696B1 - 소모품을 사용 불가능하게 하기 위한 수단을 갖는 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

소모품을 사용 불가능하게 하기 위한 수단을 갖는 에어로졸 발생 시스템 Download PDF

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KR102060696B1
KR102060696B1 KR1020137016627A KR20137016627A KR102060696B1 KR 102060696 B1 KR102060696 B1 KR 102060696B1 KR 1020137016627 A KR1020137016627 A KR 1020137016627A KR 20137016627 A KR20137016627 A KR 20137016627A KR 102060696 B1 KR102060696 B1 KR 102060696B1
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South Korea
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aerosol
reservoir
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generating
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진-마크 플릭
Original Assignee
필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장부와, 에어로졸-형성 기질로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 엘리먼트, 저장부와 통신하는 제어 회로, 및 제어 회로로부터 사용 불가능 신호에 응답하여 에어로졸 발생 시스템의 저장부를 비작동으로 만들기 위한 저장부 내의 사용 불가능 수단;을 구비하여 구성되는 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장부와, 에어로졸-형성 기질로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 엘리먼트, 저장부와 통신하는 제어 회로, 및 제어 회로로부터 사용 불가능 신호에 응답하여 에어로졸 발생 시스템의 저장부를 비작동으로 만들도록 구성된 저장부 내의 사용 불가능 수단을 구비하여 구성되는 에어로졸 발생 시스템에서의 방법을 제공하고, 방법이: 저장부의 에어로졸-기질의 양이 임계 레벨 이하라는 결정에 따라 또는 시스템의 고장의 결정에 따라 제어 회로로부터 사용 불가능 수단으로 사용 불가능 신호를 송신하는 것을 갖추어 이루어진다.

Description

소모품을 사용 불가능하게 하기 위한 수단을 갖는 에어로졸 발생 시스템{AEROSOL GENERATING SYSTEM WITH MEANS FOR DISABLING CONSUMABLE}
본 발명은 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에어로졸-형성 기질(aerosol-forming substrate)이 액체이고 액체 저장부에 포함되는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
WO 2007/078273은 전기 흡연 기구(electric smoking utensil)를 개시한다. 액체가, 일련의 작은 개구(small apertures)를 매개로, 배터리에 의해 전력이 공급되는, 히터 기화기(heater vaporiser)와 연통하는 콘테이너에 저장된다. 히터는 전기적으로 절연 지지체 상에 탑재된 나선형으로 감겨진 전기 히터의 형태이다. 사용에 있어서, 히터는 배터리 전원 공급기를 스위치 온(switch on)하는 사용자의 입에 의해 활성화된다. 사용자에 의한 마우스피스(mouthpiece)에 대한 빨아들임(suction)은, 공기가, 마우스피스 그리고 계속해서 사용자의 입으로, 히터 기화기를 거쳐, 콘테이너의 홀을 통해 끌어당겨지도록 한다.
위에서 언급된 흡연 시스템을 포함하는, 종래 기술의 에어로졸 발생 시스템은 많은 이점을 갖을 수 있지만, 특히 액체 저장부의 처리와 관련하여, 여전히 설계에서 개선을 위한 기회가 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 소모품을 사용 불가능하게 하기 위한 수단을 갖는 에어로졸 발생 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르면,
에어로졸-형성 기질을 함유하는 저장부와;
에어로졸-형성 기질로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 엘리먼트;
저장부 또는 에어로졸 발생 엘리먼트와 통신하는 제어 회로; 및
제어 회로로부터 사용 불가능 신호에 응답하여 에어로졸 발생 시스템의 저장부를 비작동으로 만들기 위한 사용 불가능 수단;을 구비하여 구성되는 에어로졸 발생 시스템이 제공된다.
바람직하기는, 사용 불가능 수단은 저장부의 부분이다. 바람직하기는, 에어로졸 발생 시스템은 전기적으로 동작되는 시스템이다. 에어로졸 발생 시스템은 바람직하기는 전기적으로 동작된다. 바람직하기는, 저장부는 에어로졸 발생 시스템의 메인 바디로부터 분리되고, 제어 회로는 에어로졸 발생 시스템의 메인 바디에 배열된다.
여러 이유에 대해 저장부를 자동적으로 사용 불가능하도록 할 수 있는 것이 유리하다. 저장부가 비워지거나 거의 비워지면, 또는 시스템 고장이 있으면, 시스템은 원하는 특성, 예컨대 에어로졸 입자 크기 또는 화학적 화합물을 갖는 에어로졸을 생산할 수 없다. 더욱이, 액체 저장부가 비워지거나 거의 비워지면, 저장부를 사용 불가능하게 하는 것은 에어로졸-형성 기질이 교체되어질 필요가 있음을 사용자에게 알리는 것을 의미한다. 또한, 저장부를 자동적으로 사용 불가능하게 하는 것은 저급의, 부적절한 또는 유해한 기질 재료로 보충된 저장부의 재사용을 방지, 또는 적어도 더욱 어렵게 만드는데 이용될 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 바람직하기는 메인 바디와 메인 바디에 결합되도록 구성된 소모품 카트리지를 형성하거나 소모품 카트리지의 부분인 저장부를 더 구비하여 구성된다. 소모품 카트리지를 사용 불가능하게 하지만 재사용가능 부분으로서 메인 바디를 유지하도록 할 수 있는 것이 유리하다. 메인 바디는 제어 회로 및 사용자 인터페이스와 같은 더 고가의 구성요소를 포함할 수 있다.
바람직하기는, 사용 불가능 수단은 사용 불가능 신호(disable signal)에 의해 스위칭되거나 대미지를 받도록 구성된 전기적 구성요소이다. 바람직하기는, 구성요소는 충분히 높은 전류 신호에 의해 끊어질 수 있는 전기 퓨즈이다. 바람직하기는, 사용 불가능 신호는 퓨즈를 끊기에 충분한 전류이다. 그러나, 스위치 또는 트랜지스터와 같은 다른 전기적 구성요소가 이용될 수 있다. 그러나, 저장부를 사용 불가능하게 하기 위한 다른 수단이 이용될 수 있다. 예컨대, 제어 회로는 에어로졸 발생 시스템이 활성화될 수 있기 전에 저장부를 광학적으로 점검하도록 구성될 수 있고, 사용 불가능 수단은 전기변색 재료(electrochromic material) 또는 사용 불가능 신호에 응답하여 히터에 의해 가열되는 저장부 상의 열반응 잉크(thermochromic ink)일 수 있다.
대안적으로, (예컨대, 전기, 전자기 또는 광학) 논리 회로를 이용해서 저장부가 고유 식별자(unique identifier)에 의하여 인식 또는 식별되는 경우, 동일한 회로를 이용해서 저장부가 "사용불가능(disabled)"으로 되는 해당 회로의 메모리에 "무효 비트(invalidate bit)"(flag bit)를 기록할 수 있고, 따라서 그 아래에 있는 에어로졸 발생 시스템과 함께 이용될 수 없다. 그러나, 저장부가 이러한 논리 회로를 구비하여 구성되는 경우, 무효 비트는 저장부 자체 상에도 저장될 수 있고, 따라서 다른 에어로졸 발생 시스템과 함께 더 이상의 사용을 방지한다.
바람직하기는 제어 회로는 저장부의 에어로졸-형성 기질의 양이 임계 양 이하일 때를 결정 또는 추정하고, 저장부의 에어로졸-형성 기질의 양이 임계 양 이하로 되도록 결정 또는 추정될 때 사용 불가능 신호를 유출하도록 구성된다. 제어 회로는, 직접 측정, 간접 측정에 의해 또는 계산에 의해 저장부의 기질의 양을 결정할 수 있다. 예컨대, 시스템은, 저울(balance)과 같은, 저장부의 질량(mass)을 직접 측정하는 수단을 포함할 수 있다. 제어 회로는 시스템의 사용을 모니터링하는 것에 의해 소비된 기질의 질량을 계산하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제어 회로는 에어로졸 발생 엘리먼트가 활성화되는 다수의 횟수를 기초로 기질 소비를 계산할 수 있다. 대안적으로, 제어 회로는 저장부에 남아있는 기질의 양을 추정하기 위해 저장부가 비워지는 것을 나타내는 시스템의 행위에서의 변화를 이용할 수 있다.
액체 저장부의 액체 에어로졸-형성 기질의 임계 양은 절대 양(absolute amount) 또는, 예컨대 퍼센트 양인, 비례 양(relative amount)일 수 있다.
액체 에어로졸-형성 기질의 양이 감소되면, 예컨대 액체 저장부가 비워지거나 거의 비워지면, 불충분한 액체 에어로졸-형성 기질이 에어로졸 발생 시스템에 공급될 수 있다. 히터가 에어로졸 발생 엘리먼트로서 이용되는 경우, 이는 히터의 온도를 증가시키는 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 온도 센서에 의해 감지됨에 따라, 히터의 온도는 전기 회로가 액체 저장부의 액체 에어로졸-형성 기질의 양이 소정 임계까지 감소됨을 결정하도록 할 수 있다.
바람직하기는, 제어 회로는 제어 회로가 시스템의 고장을 검출할 때 사용 불가능 신호를 유출하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 히터가 에어로졸을 발생시키는데 이용되면, 온도 센서가 히터 또는 기질의 소정의 과열을 검출하는데 이용될 수 있다. 온도 센서가 제어 회로에 결합되고 온도 센서에 의해 감지된 온도가 제1 온도 임계를 넘으면 제어 회로는 사용 불가능 신호를 유발한다. 이는 시스템이 원하지 않거나 유해한 에어로졸 성분의 발생을 방지할 수 있도록 함에 따라 유리하다.
에어로졸-형성 기질은 바람직하기는 에어로졸 발생 시스템에서 이용하기 위해 적절한, 물리적 특성, 예컨대 비등점(boiling point)을 갖는다. 에어로졸-형성 기질은 바람직하기는 액체이다. 바람직하기는, 액체는 가열에 따라 액체로부터 방출되는 휘발성 담배 풍미제 화합물(volatile tobacco flavour compounds)을 포함하는 담배-함유 재료(tobacco-containing material)를 구비하여 구성된다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 액체는 비-담배 재료(non-tobacco material)를 구비하여 구성될 수 있다. 액체는 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 및 자연 또는 인공 풍미제를 포함할 수 있다. 바람직하기는, 액체는 에어로졸 형성기(aerosol former)를 더 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 에어로졸 형성기의 예는 글리세린(glycerine) 및 프로필렌 글리콜(propylene glycol)이다.
바람직하기는, 저장부가 구성되어 저장부의 기질이 주변 공기, 그리고 몇몇 실시예에 있어서는 빛으로부터 보호되고, 따라서 기질의 저하의 위험성이 상당하게 감소된다. 더욱이, 높은 수준의 위생 상태가 유지될 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 바람직하기는 기질을 가열하도록 구성된 히터이다. 그러나, 진공 트랜스듀서(vibrating transducer)와 같은 다른 에어로졸 발생 시스템이 이용될 수 있다.
히터는 바람직하기는 전기 히터이다. 전기 히터는 단일의 전기 가열 엘리먼트를 구비하여 구성될 수 있다. 대안적으로, 전기 히터는 하나 이상의 가열 엘리먼트, 예컨대 2개, 또는 3개, 또는 4개, 또는 5개, 또는 6개 이상의 가열 엘리먼트를 구비하여 구성될 수 있다. 가열 엘리먼트 또는 가열 엘리먼트들은 가장 효과적으로 액체 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위해 적절하게 배열될 수 있다.
바람직하기는, 제어 회로는 온도 또는 저항값 측정에 응답하여 사용 불가능 신호(disable signal)를 유발하도록 구성된다. 더욱 바람직하기는, 제어 회로는 가열 엘리먼트의 온도 또는 저항값이 소정 임계를 초과한다는 결정에 응답하여 사용 불가능 신호를 유발하도록 구성된다.
전기 가열 엘리먼트(또는 엘리먼트들)는 바람직하기는 전기적으로 저항성 재료를 구비하여 구성된다. 적절한 전기적으로 저항성 재료는, 이에 한정되는 것은 아니지만: 도우프된 세라믹과 같은 반도체, (예컨대, 몰리브덴 디실리사이드와 같은) 전기적으로 "도전성" 세라믹, 카본, 흑연, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 재료 및 금속성 재료로 이루어진 복합 재료를 포함한다. 이러한 복합 재료는 도우프된 또는 비도우프된 세라믹을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 도우프된 세라믹의 예는 도우프된 실리콘 카바이드(doped silicon carbides)를 포함한다. 적절한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨, 및 백금족(platinum group)으로부터의 금속을 포함한다. 적절한 금속 합금의 예는 스테인레스 스틸, 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-티타늄-지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간- 및 철-함유 합금과, 니켈, 철, 코발트, 스테인레스 스틸, Timetal®, 철-알루미늄 기반 합금 및 철-망간-알루미늄 기반 합금을 기반으로 하는 초-합금(super-alloys)을 포함한다. Timetal®은 Titanium Metals Corporation의 등록 상표이다. 복합 재료(composite materials)에 있어서, 전기적으로 저항성 재료는, 요구된 외부 물리화학적 특성 및 에너지 전달의 동역학에 따라, 선택적으로 절연 재료(insulating material)에 매립되고, 절연 재료로 캡슐화 또는 코딩될 수 있으며, 또는 그 반대로 될 수 있다. 가열 엘리먼트는 불활성 재료(inert material)의 2개의 층 사이에서 절연된 금속 에칭된 호일(metallic etched foil)을 구비하여 구성될 수 있다. 해당 경우에 있어서, 불활성 재료는, 전체-폴리이미드 또는 운모 호일(all-polyimide or mica foil)인, Kapton®을 구비하여 구성될 수 있다. Kapton®은 E.I. du Pont de Nemours and Company의 등록 상표이다.
전기 가열 엘리먼트는 소정의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 전기 가열 엘리먼트는 가열 블레이드(heating blade)의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 전기 가열 엘리먼트는 여러 전기-도전성 부분을 갖춘 기판 또는 케이싱, 또는 전기적으로 저항성 금속 튜브의 형태를 취할 수 있다. 액체 저장부는 일회용 가열 엘리먼트를 통합할 수 있다. 대안적으로, 에어로졸-형성 기질을 통해 뻗어가는 하나 이상의 가열 바늘(needles) 또는 막대(rods)가 또한 적절할 수 있다. 대안적으로, 전기 가열 엘리먼트는 재료의 플렉시블 시트(flexible sheet)를 구비하여 구성될 수 있다. 다른 대안은 가열 와이어(heating wire) 또는 필라멘트(filament), 예컨대 Ni-Cr(Nickel-Chromium), 백금, 텅스텐 또는 합금 와이어(alloy wire), 또는 가열 플레이트(heating plate)를 포함한다. 선택적으로, 가열 엘리먼트는 단단한 캐리어 재료(rigid carrier material) 내 또는 위에 쌓일 수 있다.
가열 엘리먼트는 열을 흡수 및 저장하고 이어서 에어로졸-형성 기질을 가열하도록 시간 경과에 따라 열을 방출할 수 있는 재료를 구비하여 구성되는 히트 싱크(heat sink), 또는 열 저장소(heat reservoir)를 구비하여 구성될 수 있다. 히트 싱크는, 적절한 금속 또는 세라믹 재료와 같은, 소정의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 바람직하기는, 재료는 높은 열 용량(high heat capacity)(현열 저장 재료(sensible heat storage material))을 갖는 재료이거나, 또는 고온 상변화(high temperature phase change)와 같은, 가역 프로세스(reversible process)를 매개로 열을 흡수하고 이어서 방출할 수 있는 재료이다. 적절한 현열 저장 재료는 실리카 겔, 알루미나, 탄소, 유리 매트, 유리 섬유, 미네랄, 알루미늄과 은 또는 납과 같은 금속 또는 합금, 및 종이와 같은 셀룰로오스 재료를 포함할 수 있다. 가역 상 변화를 매개로 열을 방출하는 다른 적절한 재료는 파라핀, 나트륨 아세테이트, 나프탈렌, 왁스, 폴리에틸렌 옥사이드, 금속, 금속 염, 공융 염(eutectic salts) 또는 합금의 혼합물을 포함한다.
히트 싱크 또는 열 저장소가 배열될 수 있어, 에어로졸-형성 기질과 직접적으로 접촉하고 저장된 열을 직접적으로 기질로 전달할 수 있다. 대안적으로, 히트 싱크 또는 열 저장소에 저장된 열은, 금속 튜브(metallic tube)와 같은, 열 전도체에 의해 에어로졸-형성 기질로 전달될 수 있다.
히터는 전도(conduction)에 의해 액체 에어로졸-형성 기질을 가열할 수 있다. 히터는 적어도 부분적으로 기질과 접촉될 수 있다. 대안적으로, 히터로부터의 열은 열 전도성 엘리먼트에 의해 기질로 전도될 수 있다.
대안적으로, 히터는, 결국 대류(convection)에 의해 에어로졸-형성 기질을 가열하는, 사용 동안 전기적으로 동작되는 에어로졸 발생 시스템을 통해 끌어 당겨진 도입되는 주변 공기로 열을 전달할 수 있다. 주변 공기(ambient air)는 에어로졸-형성 기질을 통해 지나가기 전에 가열될 수 있다. 대안적으로, 주변 공기는 기질을 통해 먼저 끌어 당겨지고 이어 가열될 수 있다.
바람직하기는, 에어로졸 형성 기질은 상온에서의 액체이고 에어로졸 발생 시스템은 저장부로부터 에어로졸 발생 시스템으로 액체 에어로졸-형성 기질을 운반하기 위한 모세관 심지를 더 구비하여 구성된다.
바람직하기는, 모세관 심지는 저장부의 액체와 접촉되도록 배열된다. 바람직하기는, 모세관 심지는 저장부로 연장된다. 해당 경우에 있어서, 사용 중에, 액체는 모세관 심지의 모세관 현상에 의해 저장부로부터 전기 히터(또는 다른 에어로졸 발생 엘리먼트)로 전달된다. 1실시예에 있어서, 모세관 심지는 제1 단 및 제2 단을 갖추고, 제1 단은 그 내에서 액체와의 접촉을 위해 저장부로 연장되고 전기 히터는 제2 단에서 액체를 가열하도록 배열된다. 히터가 활성화될 때, 모세관 심지의 제2 단에서의 액체는 과포화 증기(supersaturated vapour)를 형성하기 위해 히터의 적어도 하나의 가열 엘리먼트에 의해 기화된다. 과포화 증기는 기류(air flow)와 혼합되어 운반된다. 흐름 동안, 증기는 에어로졸을 형성하도록 응축되고 에어로졸이 사용자의 입을 향해 운반된다. 액체 에어로졸-형성 기질은, 액체가 모세관 현상에 의해 모세관 심지를 통해 운송되도록 하는, 점도를 포함하는, 물리적 특성을 갖는다.
모세관 심지는 섬유질(fibrous) 또는 스폰지(spongy) 구조를 갖을 수 있다. 모세관 심지는 바람직하기는 모세관 다발(bundle of capillaries)을 구비하여 구성될 수 있다. 예컨대, 모세관 심지는 다수의 섬유(fibres) 또는 실(threads) 또는 다른 미세 구멍 튜브(fine bore tubes)를 구비하여 구성될 수 있다. 섬유 또는 실은 일반적으로 에어로졸 발생 시스템의 길이 방향(longitudinal direction)으로 정렬될 수 있다. 대안적으로, 모세관 심지는 막대 형상(rod shape)으로 형성된 스폰지와 같은 또는 발포와 같은 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 막대 형상은 에어로졸 발생 시스템의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다. 심지의 구조는, 액체가 모세관 현상에 의해 전달될 수 있는, 다수의 작은 구멍 또는 튜브를 형성한다. 모세관 심지는 소정의 적절한 재료 또는 재료들의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는 모세관 재료, 예컨대 스폰지 또는 발포 재료, 섬유 또는 소결 분말 형태의 세라믹 또는 흑연 기반 재료, 발포 금속 또는 플라스틱 재료, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은, 예컨대 방사 또는 압출 섬유로 만들어진, 섬유 재료이다. 모세관 심지는 여러 액체 물리적 특성들과 함께 이용되어지도록 하기 위해 소정의 적절한 모세관성(capillarity) 및 다공성(porosity)을 갖을 수 있다. 액체는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 액체가 모세관 현상에 의해 모세관 장치를 통해 전달되도록 하는, 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도성, 비등점, 및 증기압을 포함하는 물리적 특성을 갖는다.
바람직하기는, 에어로졸 발생 엘리먼트는 가열 와이어(heating wire) 또는 필라멘트 둘러쌈(filament encircling)의 형태이고, 선택적으로 모세관 심지를 지지한다. 액체의 특성과 결합된, 심지의 모세관 특성은, 정상적인 사용 동안, 다량의 에어로졸-형성 기질이 있을 때, 심지가 가열 영역에서 항상 젖는 것을 보증한다.
에어로졸 발생 시스템은 사용자 디스플레이를 구비하여 구성될 수 있다. 해당 경우에 있어서, 표시(indication)가 사용자 디스플레이 상의 표시를 구비하여 구성될 수 있다. 대안적으로, 표시는 청취가능 표시(audible indication), 또는 사용자를 위한 소정의 다른 적절한 형태를 구비하여 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 전원 공급기를 더 구비하여 구성될 수 있다. 바람직하기는, 에어로졸 발생 시스템은 하우징을 구비하여 구성된다. 바람직하기는, 하우징은 길다. 에어로졸 발생 시스템이 모세관 심지를 포함하면, 사용에 있어서 모세관 심지의 길이 축(longitudinal axis)과 하우징의 길이 축은 실질적으로 평행하게 될 수 있다. 하우징은 덮개(shell) 및 마우스피스(mouthpiece)를 구비하여 구성될 수 있다. 해당 경우에 있어서, 모든 구성요소는 덮개 또는 마우스피스의 어느 한 쪽에 포함될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 하우징은 액체 저장부, 모세관 심지 및 히터를 구비하여 구성되는 제거가능한 소모품 카트리지(removable consumable cartridge)를 포함한다. 해당 실시예에 있어서, 에어로졸 발생 시스템의 그러한 부품들은 단일 구성요소로서 하우징으로부터 제거가능할 수 있다.
하우징은 소정의 적절한 재료 또는 재료들의 조합을 구비하여 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는, 금속, 합금, 플라스틱 또는 하나 이상의 해당 재료를 함유하는 복합 재료, 또는 음식 또는 제약 적용에 대해 적절할 수 있는, 예컨대 폴리프로필렌, PEEK(polyetheretherketone), 및 폴리에틸렌인, 열가소성 물질(thermoplastics)을 포함한다. 바람직하기는, 재료는 가볍고 부서지기 어렵다.
바람직하기는, 에어로졸 발생 시스템은 휴대용이다. 에어로졸 발생 시스템은 흡연 시스템일 수 있고, 종래의 궐련(cigar) 또는 담배(cigarette)와 비교될 수 있는 크기를 갖을 수 있다. 흡연 시스템은 약 30㎜와 약 100㎜ 사이의 전체 길이를 갖을 수 있다. 흡연 시스템은 약 5㎜와 약 13㎜ 사이의 외부 직경을 갖을 수 있다.
바람직하기는, 전기적으로 동작되는 에어로졸 발생 시스템은 전기적으로 가열되는 흡연 시스템이다.
제2 측면에 있어서, 본 발명은 에어로졸 발생 시스템에 이용하기 위한 카트리지를 제공하고, 카트리지가,
에어로졸 형성 기질과;
에어로졸 발생 시스템의 카트리지를 비작동으로 만들기 위한, 에어로졸 발생 시스템으로부터의 신호에 의해 활성화되도록 구성된, 사용 불가능 수단;을 구비하여 구성된다.
에어로졸 형성 기질 및 사용 불가능 수단은 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 소정의 형태를 취할 수 있다. 카트리지는 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장부를 포함할 수 있고, 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 바와 같이 모세관 심지를 포함할 수 있다. 카트리지는 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 바와 같이 에어로졸 발생 엘리먼트를 더 포함할 수 있다. 카트리지는 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 바와 같이 하나 이상의 제어 회로, 전원 공급기 및 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
제3 측면에 있어서, 본 발명은 사용 불가능 신호에 응답하여 에어로졸 발생 장치의 카트리지를 비작동으로 만들도록 구성된 사용 불가능 수단 및 에어로졸-형성 기질을 포함하는 소모품 카트리지와 함께 이용하기 위한 에어로졸 발생 장치를 제공하고, 에어로졸 발생 장치는:
저장부의 에어로졸-형성 기질의 양이 임계 양 이하로 되도록 결정되거나 추정될 때 또는 고장이 검출될 때 사용 불가능 수단에 대해 사용 불가능 신호를 유출하도록 구성된 제어 회로를 구비하여 구성된다.
제어 회로는 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 바와 같이 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 바와 같이 에어로졸 발생 엘리먼트를 더 포함할 수 있다. 카트리지는 본 발명의 제1 측면과 관련하여 설명된 바와 같이 하나 이상의 전원 공급기 및 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 측면에 따르면, 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장부와, 에어로졸-형성 기질로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 엘리먼트, 저장부와 통신하는 제어 회로, 및 제어 회로로부터 사용 불가능 신호에 응답하여 에어로졸 발생 시스템의 저장부를 비작동으로 만들기 위해 저장부와 관련된 사용 불가능 수단을 구비하여 구성되는 에어로졸 발생 시스템에서의 방법이 제공되고, 방법이:
저장부의 에어로졸-기질의 양이 임계 레벨 이하라는 결정에 따라 또는 시스템의 고장의 결정에 따라 제어 회로로부터 사용 불가능 수단으로 사용 불가능 신호를 송신하는 것을 갖추어 이루어진다.
본 발명의 제5 측면에 따르면, 에어로졸 발생 시스템을 위한 전기 회로가 제공되고, 전기 회로는 본 발명의 제2 측면의 방법을 수행하도록 배열된다.
본 발명의 제6 측면에 따르면, 에어로졸 발생 시스템을 위한 프로그램가능 전기 회로 상에서 실행될 때, 프로그램가능 전기 회로가 본 발명의 제2 측면의 방법을 수행할 수 있도록 하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 에어로졸 발생 시스템과 관련하여 설명된 특징은 또한 본 발명의 방법에 적용가능할 수 있다. 그리고, 본 발명의 방법과 관련하여 설명된 특징은 또한 본 발명의 에어로졸 발생 시스템에 적용가능할 수 있다.
도 1은 액체 저장부를 갖춘 전기적으로 동작되는 에어로졸 발생 시스템의 하나의 예를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 바와 같은 시스템에 이용하기 위해 적절한 사용 불가능 메카니즘의 개요도이다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 액체 저장부를 갖춘 전기적으로 동작되는 에어로졸 발생 시스템의 하나의 예를 나타낸다. 도 1에 있어서, 시스템은 흡연 시스템이다. 도 1의 흡연 시스템(100)은 마우스피스 종단(103)과 바디 종단(105)을 갖춘 하우징(101)을 구비하여 구성된다. 바디 종단에 있어서, 배터리(107) 형태의 전원 공급기와 전기 제어 회로(109)가 제공된다. 퍼프 검출 시스템(111)이 또한 전기 제어 회로(109)와 협력하여 제공된다. 마우스피스 종단에 있어서, 액체(115)를 함유하는 카트리지(113) 형태의 액체 저장부와, 모세관 심지(117), 및 히터(119)가 제공된다. 히터는 단지 도 1에서 도식적으로만 도시됨을 주지해야 한다. 도 1에 도시된 예시적 실시예에 있어서, 모세관 심지(117)의 일단이 카트리지(113)로 연장되고 모세관 심지(117)의 타단이 히터(119)에 의해 에워싸인다. 히터는, 카트리지(113)의 외부를 따라 지나갈 수 있는(도 1에는 도시되지 않았음), 연결부(121)를 매개로 전기 회로에 연결된다. 하우징(101)은 또한 공기 입구(123), 마우스피스 종단에서의 공기 출구(125), 및 에어로졸-형성 챔버(127)를 포함한다.
사용에 있어서, 동작은 다음과 같다. 액체(115)는 카트리지(113)로부터 모세관 현상에 의해 카트리지로 연장되는 심지(117)의 종단에서 히터(119)에 의해 에워싸이는 심지의 타단으로 운반된다. 사용자가 공기 출구(125)에서 에어로졸 발생 시스템에 대해 흡입할 때, 주변 공기가 공기 입구(123)를 통해 끌어 당겨진다. 도 1에 도시된 구성에 있어서, 퍼프 검출 시스템(111)은 퍼프(puff)를 감지해서 히터(119)를 활성화시킨다. 배터리(107)는 히터에 의해 에워싸인 심지(117)의 종단을 가열하기 위해 히터(119)에 전기적 에너지를 공급한다. 심지(117)의 해당 종단의 액체는 과포화 증기를 생성하도록 히터(119)에 의해 기화된다. 동시에, 기화된 액체는 모세관 현상에 의해 심지(117)를 따라 이동하는 다른 액체에 의해 교체된다. (이는 때때로 "펌핑 작용(pumping action)"으로 언급된다.) 생성된 과포화 증기는 공기 입구(123)로부터의 기류와 혼합되어 운송된다. 에어로졸-형성 챔버(127)에 있어서, 증기는, 출구(125)를 향하면서 사용자의 입으로 운송되는, 빨아드림가능 에어로졸을 형성하도록 응축된다.
도 1에 도시된 실시예에 있어서, 전기 제어 회로(109) 및 퍼프 검출 시스템(111)은 바람직하기는 프로그램가능하다. 전기 제어 회로(109) 및 퍼프 검출 시스템(111)은 에어로졸 발생 시스템의 동작을 관리하는데 이용될 수 있다. 이는 에어로졸의 입자 크기를 제어하는데 도움을 준다.
도 1은 본 발명에 따른 전기적으로 동작되는 에어로졸 발생 시스템의 일례를 나타낸다. 그러나, 많은 다른 예가 가능하다. 더욱이, 도 1은 전적으로 개요임을 주지해야 한다. 특히, 도시된 구성요소는 개별적이거나 서로에 대해 관련되는 축적이 아니다. 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸-형성 기질을 포함 또는 수용하는 것이 필요하다. 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸-형성 기질로부터 에어로졸을 발생시키기 위한, 히터 또는 진동 트랜스듀서와 같은, 몇몇 종류의 에어로졸 발생 엘리먼트를 요구한다. 마지막으로, 에어로졸 발생 시스템은 시스템을 사용 불가능하게 하기 위한 제어 회로를 요구한다. 이는 도 2를 참조하여 이하 설명되게 된다. 예컨대, 시스템이 흡연 시스템일 필요는 없다. 퍼프 검출 시스템이 제공될 필요가 없다. 대신, 시스템은, 예컨대 퍼프가 취해질 때 사용자가 스위치를 동작시키는, 수동 활성화에 의해 동작될 수 있다. 예컨대, 하우징의 전체 형상 및 크기는 변경될 수 있다. 더욱이, 시스템은 모세관 심지를 포함하지 않을 수도 있다.
그러나, 바람직한 실시예에 있어서, 시스템은 저장부로부터 적어도 하나의 가열 엘리먼트로 액체 기질을 운반하기 위한 모세관 심지를 포함한다. 모세관 심지는 다양한 다공성 또는 모세관 재료로부터 만들어질 수 있고 바람직하기는 알려진 미리 정해진 모세관성(capillarity)을 갖는다. 예는 섬유 또는 소결 분말(fibres or sintered powders) 형태의 세라믹 또는 흑연 기반 재료(ceramic- or graphite-based materials)를 포함한다. 여러 다공성의 심지는 밀도, 점도, 표면 장력 및 증기압과 같은 여러 액체 물리적 특성을 수용하는데 이용될 수 있다. 심지는 액체의 요구된 양이 히터로 전달될 수 있도록 하기 위해 적절해야만 한다. 바람직하기는, 히터는 적어도 하나의 가열 와이어 또는 모세관 심지 주위로 연장되는 필라멘트를 구비하여 구성된다.
본 발명의 에어로졸 발생 시스템은 카트리지(113)를 사용 불가능으로 동작할 수 있도록 하는 제어 회로를 포함한다. 이는 다양한 이유에 대해 수행될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 제어 회로는 저장부의 에어로졸-형성 기질의 양을 결정하기 위해 구성된다. 액체 저장부가 비워지거나 거의 비워지도록 결정될 때, 제어 회로(109)는 카트리지(113)를 사용 불가능하게 한다. 저장부가 거의 비워지면, 불충분한 액체 에어로졸-형성 기질이 히터에 공급될 수 있기 때문에, 이는 우선적이다. 이는 생성되어 사용자에 의해 빨아들여진 에어로졸이 원하는 특성, 예컨대 에어로졸 입자 크기를 갖고 있지 않음을 의미할 수 있다. 이는 사용자에 대해 열악한 경험을 초래할 수 있다. 더욱이, 메카니즘을 제공하는 것이 유리하고 그에 의해 사용자는 액체 저장부가 비워지거나 거의 비워짐을 통보받을 수 있다. 이어, 사용자는 저장부를 교체하도록 준비할 수 있다. 빈 카트리지를 사용 불가능하게 하는 것은 또한 사용자 안전을 위해 제공된다. 카트리지가 저급임과 더불어 가능하게는 위험한 기질로 보충됨은 위험하다. 그러나, 영구적인 방법으로 카트리지를 사용 불가능하게 하는 것에 의해 보충 및 재사용이 불가능하게 된다.
도 2는 도 1을 참조하여 설명된 바와 같은 시스템에서 채택될 수 있는 사용 불가능 시스템의 1실시예를 나타낸다. 도 2의 사용 불가능 시스템은 2 부분을 갖는다. 하나의 부분은 소모품 카트리지(113)에 유지되고, 다른 부분은 제어 회로(109)에 유지된다. 전기 퓨즈(201)는 소모품에 위치한다. 3개의 콘택트의 연결부(221)는 소모품 저장부(113)와 장치(101)의 메인 바디를 인터페이싱하기 위해 이용된다. 소모품 부분은 히터 엘리먼트(119)를 포함한다. 변조된 신호의 형태인, 히터 엘리먼트(119)에 공급된 전력은 마이크로콘트롤러(203) 상의 디지털 출력(205)에 의해 그리고 트랜지스터(T1)를 매개로 제어된다. 포지티브 배터리 전극(207)이 가열 엘리먼트(119) 및 전기 퓨즈(201)의 다른 다리(leg)에 연결된다.
도 2에 도시된 실시예에 있어서, 카트리지(113)가 거의 비워진다는 결정은 가열 엘리먼트(119)의 온도를 모니터링하는 것에 의해 이루어진다. 카트리지가 거의 비워지면, 불충분한 액체 에어로졸-형성 기질이 심지를 통해 히터로 공급된다. 이는 더 적은 에너지가 기질을 기화시키는 기화에 이용됨에 따라, 히터의 온도가 증가함을 초래한다. 따라서, 히터의 온도는 액체 저장부의 액체 에어로졸-형성 기질의 양이 소정 임계까지 감소되었음을 제어 회로가 결정할 수 있도록 한다. 임계 온도에 도달하면, 소모품은 카트리지의 보충 같은 소비자에 의한 소모품 위반을 회피하도록 사용 불가능하게 된다. 사용 불가능하게 하는 것은 소모품이 교체될 필요가 있다는 표시를 소비자에게 제공한다. 소모품을 사용 불가능하게 하는 것은 열의 초과에 의해 형성된 위해한 성분의 발생을 방지한다.
가열 엘리먼트의 온도의 측정은 저항(209)을 통해 지나가는 전류의 계산을 기초로 한다. 이는 입력(213)에 대한 신호로부터, 그리고 마이크로콘트롤러 상의 2개의 아날로그 입력을 매개로 디지털 값으로 변환된 배터리의 전압에 대해 결정된다. 가열 엘리먼트의 온도가 증가함에 따라, 그 저항값도 증가한다. 저항값과 가열 엘리먼트에 대한 온도 간의 관계는 마이크로콘트롤러에 프로그램되거나 저장될 수 있다. 임계 온도에 도달하였음을 마이크로콘트롤러가 결정할 때, 마이크로콘트롤러는 트랜지스터(T2)에 연결된 디지털 출력(211)을 활성화하여, 전기 퓨즈(201)를 나가게 한다. 매번 이러한 동작 후, 사용자는 장치에 대해 흡입하고, 마이크로콘트롤러(203)는 소모품 사용가능 라인(215)을 매개로 퓨즈(201)의 유효성을 점검하고, 연결이 손실되면 이어 장치는 동작하지 않게 된다. 소모품이, 온전한 퓨즈를 갖는, 새로운 것으로 교체될 때, 시스템은 정상 동작 모드로 복귀된다.
카트리지를 사용 불가능하게 하는 다른 수단이 가능하고 퓨즈 또는 다른 스위치가능 또는 차단가능 전자 구성요소를 이용할 때 다른 회로 구성이 가능함은 명백하다. 예컨대, 전용의 온도 센서가 히터 엘리먼트의 온도를 검출하도록 위치된 마이크로콘트롤러에 연결될 수 있다.
제어 회로는 액체 저장부의 액체의 양이 제1 임계까지 감소되었음을 제어 회로가 결정할 때, 사용자를 권고하도록 구성될 수 있고, 그리고 액체 저장부의 액체의 양이 제2 임계까지 감소되었음을 제어 회로가 결정할 때 카트리지는 사용 불가능으로 된다. 예컨대, 에어로졸 발생 시스템이 사용자 디스플레이를 포함하면, 액체 저장부가 비워지거나 거의 비워짐이 사용자 디스플레이 상에 표시될 수 있고 사용 불가능이 야기되기 전에 남아있는 퍼프의 수의 추정이 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 청취가능 사운드(audible sound)가 액체 저장부가 비워지거나 거의 비워짐을 사용자에게 표시할 수 있다. 액체 저장부가 비워지거나 거의 비워짐을 사용자에게 표시하는 대안적인 방법이 물론 가능하다. 사용자를 권고하는 이점은 이때 사용자가 액체 저장부를 교체하도록 준비하는 것이 가능하다는 것이다.
본 발명은 에어로졸 발생 시스템에서 소모품 카트리지를 비동작으로 만들기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 이는 안전성 이점을 갖을 뿐만 아니라 사용자 경험 및 편리의 관점에서 이점을 제공한다. 하나의 특정 실시예가 설명되었음에도 불구하고, 소모품 카트리지를 사용 불가능하게 하는 다수의 방법과 본 발명의 범위 내에 속하는 사용 불가능 수단이 활성화될 수 있는 다수의 조건이 있다.

Claims (14)

  1. 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장부와;
    에어로졸-형성 기질로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 엘리먼트;
    가열 엘리먼트;
    저장부 또는 에어로졸 발생 엘리먼트와 통신하는 제어 회로; 및
    제어 회로로부터 사용 불가능 신호에 응답하여 에어로졸 발생 시스템의 저장부를 비작동으로 만들기 위한 사용 불가능 수단;을 구비하여 구성되고,
    제어 회로는 저장부의 에어로졸-형성 기질의 양이 상기 가열 엘리먼트의 온도 또는 저항값이 기설정된 임계값을 초과한다는 결정을 기초로 한 임계 양 이하일 때를 결정 또는 추정하고,
    상기 가열 엘리먼트의 상기 온도 또는 저항값이 기설정된 임계값을 초과할 때 사용 불가능 신호를 유출하도록 구성되며,
    에어로졸 발생 시스템이 전기적으로 동작되는 흡연 시스템이고,
    사용 불가능 수단은, 영구적인 방법으로 상기 저장부를 비작동으로 만들기 위한 사용 불가능 신호에 의해 스위칭되거나 대미지를 받도록 구성된 구성요소인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    메인 바디를 더 구비하여 구성되고, 저장부가 메인 바디에 결합되도록 구성된 소모품 카트리지인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    제어 회로가 에어로졸 발생 시스템의 메인 바디에 배열된 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    구성요소가 전기 퓨즈인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    구성요소가 제어 회로와 상호작용하고 저장부를 위한 사용 가능/사용 불가능 상태를 나타내는 디지털 정보 또는 전기 스위치인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 회로가 에어로졸 발생 시스템의 고장을 검출했을 때 제어 회로가 사용 불가능 신호를 유출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    에어로졸-형성 기질로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 엘리먼트가 기질을 가열하도록 구성된 히터인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서의 상기 에어로졸 발생 시스템에 의해 이용되도록 구성된 카트리지로서, 카트리지가,
    에어로졸 형성 기질과;
    에어로졸 발생 시스템의 카트리지를 비작동으로 만들기 위한 사용 불가능 수단으로, 에어로졸 발생 시스템으로부터의 신호에 의해 활성화되도록 구성된, 사용 불가능 수단;을 구비하여 구성되고, 사용 불가능 수단은, 영구적인 방법으로 상기 카트리지를 비작동으로 만들기 위한 사용 불가능 신호에 의해 스위칭되거나 대미지받도록 구성된 구성요소인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 시스템에 이용하기 위한 카트리지.
  10. 삭제
  11. 사용 불가능 신호에 응답하여 에어로졸 발생 장치의 카트리지를 비작동으로 만들도록 구성된 사용 불가능 수단 및 에어로졸-형성 기질을 포함하는 소모품 카트리지와 함께 이용하기 위한 에어로졸 발생 장치로서, 에어로졸 발생 장치가:
    가열 엘리먼트;
    저장부의 에어로졸-형성 기질의 양이 상기 가열 엘리먼트의 온도 또는 저항값이 기설정된 임계값을 초과한다는 결정을 기초로 한 임계 양 이하로 결정되거나 추정될 때 또는 고장이 검출될 때 사용 불가능 수단에 대해 사용 불가능 신호를 유출하도록 구성되고, 상기 가열 엘리먼트의 상기 온도 또는 저항값이 기설정된 임계값을 초과할 때 사용 불가능 신호를 유출하도록 구성된 제어 회로를 구비하여 구성되되, 에어로졸 발생 장치가 전기적으로 동작되는 흡연 장치이고, 사용 불가능 수단은, 영구적인 방법으로 상기 카트리지를 비작동으로 만들기 위한 사용 불가능 신호에 의해 스위칭되거나 대미지를 받도록 구성된 구성요소인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    제어 회로는 저장부의 에어로졸-형성 기질의 양이 임계 양 이하일 때를 결정 또는 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
  13. 에어로졸-형성 기질을 저장하기 위한 저장부와, 에어로졸-형성 기질로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 엘리먼트, 저장부와 통신하는 제어 회로, 가열 엘리먼트, 및 제어 회로로부터 사용 불가능 신호에 응답하여 에어로졸 발생 시스템의 저장부를 비작동으로 만들도록 구성된 저장부와 관련된 사용 불가능 수단을 구비하여 구성되는 전기적으로 동작되는 흡연 시스템에서의 방법으로, 방법이:
    저장부의 에어로졸-기질의 양이 상기 가열 엘리먼트의 온도 또는 저항값이 기설정된 임계값을 초과한다는 결정을 기초로 한 임계 레벨 이하라는 결정에 따라 제어 회로로부터 사용 불가능 수단으로 사용 불가능 신호를 송신하는 것을 갖추어 이루어지고,
    제어 회로는 상기 가열 엘리먼트의 상기 온도 또는 저항값이 기설정된 임계값을 초과할 때 사용 불가능 신호를 유출하도록 구성되고, 사용 불가능 수단은, 영구적인 방법으로 상기 저장부를 비작동으로 만들기 위한 사용 불가능 신호에 의해 스위칭되거나 대미지를 받도록 구성된 구성요소인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 삭제
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