KR20220066423A

KR20220066423A - 에어로졸 발생 시스템용 카트리지

Info

Publication number: KR20220066423A
Application number: KR1020227015861A
Authority: KR
Inventors: 알렉산드레 말갯; 노리 모야드 브리프카니; 루이 바티스타; 올레그 미로노프
Original assignee: 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2022-05-24
Also published as: CN105916399B; CN111904032B; US20200163379A1; CA2936273C; PH12016501236A1; RU2688868C2; EP3104723B1; EP3104723A2; UA119761C2; US12147252B2; AU2014381789A1; KR20160122713A; JP6711752B2; US20160353802A1; JP2017507647A; US20200281269A1; RU2018130815A; CN111904032A; BR112016016645A2; PH12016501200A1

Abstract

에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지가 설명되어 있다. 카트리지는 액체 에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 하우징(24)을 포함하는 액체 저장부를 포함하고, 여기서 액체 저장부는 서로 유체 연통하고 있는 적어도 2개의 부분을 포함하고 있다. 액체 저장부의 제1 부분(32)은 히터 조립체(46), 히터 조립체와 접촉하여 제공되고 있는 제1 모세관 물질(36), 및 이 제1 모세관 물질과 접촉하며 제1 모세관 물질에 의해 히터 조립체로부터 이격되어 있는 제2 모세관 물질(38)을 포함하고 있다. 액체 저장부의 제2 부분(34)은 에어로졸 형성 기재를 액체 형태로 보유하고 액체를 제2 모세관 물질에 공급하기 위한 용기, 예를 들면 탱크를 포함하고 있다.

Description

에어로졸 발생 시스템용 카트리지{CARTRIDGE FOR AN AEROSOL-GENERATING SYSTEM}

본 발명은 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 휴대형 에어로졸 발생 시스템, 예를 들어 전기 작동식 흡연 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 측면들은 에어로졸 발생 시스템, 특히 전기 작동식 흡연 시스템용 카트리지에 관한 것이다.

에어로졸 발생 시스템의 하나의 유형은 전기 작동식 흡연 시스템이다. 배터리 및 제어 전자장치를 포함하는 장치부, 및 에어로졸 형성 기재의 공급부 및 전기 작동식 증발기를 포함하는 카트리지부로 이루어지는 휴대형 전기 작동식 흡연 시스템이 공지되어 있다. 에어로졸 형성 기재의 공급부와 증발기 모두를 포함하는 카트리지는 때로는 “카토마이저(cartomizer)”라고 지칭된다. 증발기는 통상적으로 액체 에어로졸 형성 기재 내에 적셔진 세장형의 심지(elongate wick) 주위에 감겨진 히터 와이어의 코일을 포함하고 있다. 에어로졸 형성 기재 내에 적셔진 모세관 물질이 액체를 심지에 공급한다. 카트리지부는 통상적으로 에어로졸 형성 기재의 공급부 및 전기 작동식 증발기뿐만 아니라, 마우스피스를 포함하고 있으며, 사용자가 사용시 마우스피스를 흡인해서 에어로졸을 입 안으로 흡인한다.

일부 유형의 전기 작동식 에어로졸 발생 장치에서는, 에어로졸 형성 액체의 저장조(reservoir)가 탱크 내에 제공되어 있다. 에어로졸 발생 시스템에서 사용 시, 액체가 모세관 작용에 의해 탱크로부터, 액체가 증발되는 코일 심지 히터 조립체의 심지로 전달된다. 사용자가 마우스피스로 흡인할 때에 기류가 히터 조립체 위를 흐르고, 발생된 에어로졸이 사용자에 의해 흡입된다.

이러한 탱크 장치의 문제점은, 탱크 내의 액체 에어로졸 발생 기재가 모세관 시스템과 접촉하지 않는 그러한 각도로 상기 장치가 유지되는 경우에 시스템이 에어로졸을 발생시키는 것을 정지한다는 것이다. 또한, 이러한 시스템들은 예를 들면 탱크로부터의 액체가 코어를 범람하거나 기류 경로를 통해 누출하는 경우에 누출을 범하기 쉬울 수 있다.

다른 시스템들에서, 카트리지의 액체 저장부(storage portion)는 모세관 매질로 채워져 있다. 액체 에어로졸 발생 기재는 모세관 물질 내에 보유되고 심지에 전달된다. 이러한 시스템에 의하면, 보유 각도의 상기한 문제점들 및 누설 위험이 감소될 수 있다. 그러나, 일부의 잔여 액체가 사용 후에 모세관 물질 내에 남게 되어, 낭비로 이어지게 될 것이다. 또한, 사용 동안 모세관 매질의 감소하는 포화로 인해 이러한 시스템 내의 퍼프 전달의 비일관성이 있을 수 있어, 일정한 고품질의 흡연 경험을 할 수 없게 한다.

상기한 또는 다른 불이점들의 하나 이상을 회피하면서, 예를 들면 에어로졸 발생 기재 액체의 낭비를 회피하면서, 바람직하게는 카트리지가 사용되는 에어로졸 발생 시스템의 에어로졸 발생 성능을 유지하거나 개선하는 카트리지를 가지는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 액체 에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 액체 저장부를 포함하는 에어로졸 발생 시스템, 예를 들면 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지가 제공되어 있다. 액체 저장부는 서로 유체 연통하고 있는 적어도 2개의 부분을 포함하고 있다. 액체 저장부의 제1 부분은 히터 조립체, 이 히터 조립체와 접촉하여 제공되고 있는 제1 모세관 물질, 및 이 제1 모세관 물질과 접촉하며 제1 모세관 물질에 의해 히터 조립체로부터 이격되어 있는 제2 모세관 물질을 포함하고 있다. 액체 저장부의 제2 부분은 에어로졸 형성 기재를 액체 형태로 보유하기 위해서 그리고 바람직하게는 액체를 제2 모세관 물질에 공급하기 위해 배열되어 있는 용기를 포함하고 있다. 액체 저장부의 제2 부분은 실질적으로 비어 있고 액체 형태로 에어로졸 형성 기재를 보유하기에 적절한 탱크를 포함하고 있을 수도 있다.

모세관 물질은 바람직하게는 수회의 퍼프를 위해 충분한 액체 기재를 보유할 수 있도록 설계되어 있다. 모세관 물질이 히터와 접촉하여 배치됨에 따라, 히터에는 에어로졸 발생 액체의 보유 각도에 관계 없이 충분한 에어로졸 발생 액체가 제공되어 있다. 액체 저장부의 나머지 내부 부피는 모세관 물질을 포함하고 있지 않지만, 에어로졸 발생 액체를 저장하기 위한 빈 탱크를 나타내고 있다. 정상적인 취급 조건 하에서, 에어로졸 발생 매질, 특히 에어로졸 발생 흡연 장치는 퍼프들 사이에 운반되고, 모세관 물질이 규칙적으로 접촉하여 새로운 에어로졸 발생 액체를 재흡수할 것이다.

사용된 모세관 물질의 감소된 양 때문에, 카트리지의 사용 후에 모세관 물질 내에 남아있는 잔여 액체의 양은 액체 저장부 전체가 모세관 물질로 채워져 있는 종래의 카트리지에서보다 적다. 또한, 성능 시험에서, 본 발명의 카트리지가 구비되어 있는 에어로졸 발생 흡연 장치의 TPM(total paticulate matter) 산출량은 많은 예에서 현재 입수 가능한 카트리지가 구비된 에어로졸 발생 흡연 장치의 성능에 적어도 필적하는 것으로 나타났다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 한 구현예에 따른 카트리지를 포함하는 시스템의 개략도이고;
도 2는 본 발명의 제1 측면에 따른 기공도 매질을 가지는 카트리지를 보여주고 있으며;
도 3은 도 2에 도시된 것과 유사한 카트리지의 분해도를 보여주고 있으며;
도 4는 하우징 내로의 삽입 즉시 기공도 물질의 형상에 의해 압축되는 단일의 기공도 매질을 가지는 카트리지를 보여주고 있으며;
도 5는 하우징 내로의 삽입 즉시 하우징의 내부 표면의 형상에 의해 압축되는 단일의 기공도 매질을 가지는 카트리지를 보여주고 있으며;
도 6은 원통 형상으로 감겨지고 중앙에 관 형상의 히터가 구비된 모세관 물질을 보여주고 있다.

바람직하게는, 모세관 물질의 액체 용량은 30 내지 40 퍼프 이상을 위해 충분한 액체를 보유할 수 있도록 한다. 3초 퍼프는 약 1mg 내지 4mg의 액체, 예를 들면 3mg 내지 4mg의 액체를 포함하고 있을 수도 있다. 바람직하게는, 모세관 물질의 용량은 약 30mg 내지 약 160mg 사이, 바람직하게는 90mg 내지 약 160mg 이상, 바람직하게는 100mg 내지 150mg, 130mg이다. 모세관 물질을 구성하는 2개의 층이 있는 경우, 제1 및 제2 층의 용량은 액체 용량의 약 10 내지 20중량%가 제1 층에 있도록 될 수 있다. 예를 들면, 모세관 물질의 용량이 30 퍼프인 경우, 제1 층의 용량은 약 5 퍼프일 수 있고, 제2 층의 용량은 약 25 퍼프일 수 있다.

임의의 특정 이론에 구애됨이 없이, 수회의 퍼프, 예를 들면 30 이상의 퍼프를 위한 용량을 가지는 모세관 물질에 의해, 장치로부터의 누출 위험이 감소된다고 생각된다. 모세관 물질이 너무 작은 경우이면, 퍼핑 시, 액체가 증발되지 않으면서 모세관 물질 및 히터를 통해 곧바로 저장조로부터 흡인될 수 있어, 누출로 이어진다. 또한, 90mg 이상의 용량을 가져서, 저장조 내의 액체가 모세관 물질과 직접 접촉하고 있지 않을 때에도 다수의 퍼프가 장치로부터 취해질 수 있다.

히터 조립체는, 모세관 심지 주위의 히터 와이어의 어떠한 권선도 필요 없이, 실질적으로 평평할 수 있고, 전기 전도성 필라멘트들을 포함하고 있을 수도 있다

전기 전도성 필라멘트들은 단일 평면 내에 놓여 있을 수도 있다. 평면형 히터 조립체는 제조 동안에 용이하게 취급될 수 있고, 강고한 구성을 제공할 수 있다.

전기 전도성 필라멘트들은 이 필라멘트들 사이의 간극들을 정의할 수도 있고, 간극들은 10㎛와 100㎛ 사이의 폭을 가지고 있을 수도 있다. 필라멘트들은 간극들 내에서 모세관 작용을 일어나게 해서, 사용시 증발될 액체가 간극들 내로 흡인되어, 서셉터 요소와 액체 간의 접촉 면적을 증가시킨다.

전기 전도성 필라멘트들은 160 내지 600 Mesh US (+/- 10%) 사이의 크기(즉, 160 내지 600 필라멘트/인치(+/- 10%))의 메쉬를 형성할 수도 있다. 간극들의 폭은 바람직하게는 75㎛와 25㎛ 사이이다. 메쉬의 총 면적에 대한 간극들의 면적의 비인 메쉬의 개방 면적의 백분율은 바람직하게는 25와 56% 사이이다. 메쉬는 다양한 유형의 직조(weave) 또는 격자(lattice) 구조체들을 사용하여 형성될 수도 있다. 대안적으로, 전기 전도성 필라멘트들은 서로 평행하게 배열된 필라멘트들의 어레이로 이루어져 있다.

전기 전도성 필라멘트들은 10㎛와 100㎛ 사이, 바람직하게는 8㎛와 50㎛ 사이, 보다 바람직하게는 8㎛와 39㎛ 사이의 직경을 가지고 있을 수도 있다. 필라멘트들은 원형 단면을 가질 수 있거나 편평한 단면을 가지고 있을 수도 있다. 히터 필라멘트들은 시트 물질, 예를 들어 호일을 에칭하여 형성될 수도 있다. 이는 히터 조립체가 평행한 필라멘트들의 어레이를 포함하고 있을 때에 특히 유리할 수도 있다. 히터 조립체가 필라멘트들의 메쉬 또는 직물을 포함하고 있는 경우, 필라멘트들은 개별적으로 형성되고 함께 편직되어 있을 수도 있다.

제1 측면에 관하여 설명된 바와 같이, 히터 조립체는 제1 물질로 이루어진 적어도 하나의 필라멘트 및 제1 물질과는 다른 제2 물질로 이루어진 적어도 하나의 필라멘트를 포함하고 있을 수도 있다.

히터 조립체는 필라멘트들이 지지되는 전기 절연 기재를 포함할 수 있고, 필라멘트들은 기재 내에 형성된 천공을 가로질러서 연장되어 있다. 전기 절연 기재는 임의의 적절한 물질을 포함할 수 있고, 바람직하게는 높은 온도(300℃ 초과) 및 급속 온도 변화를 견딜 수 있는 물질이다. 적절한 물질의 일례는 폴리이미드 필름, 예를 들어 Kapton®이다.

히터 조립체는 복수의 필라멘트와 접촉하고 있는 전기 전도성 접촉부를 포함하고 있을 수도 있다. 전기 전도성 접촉부는 액체 저장부의 하우징과 전기 절연 기재 사이에 제공될 수 있다. 전기 전도성 접촉부는 필라멘트들과 전기 절연 기재 사이에 제공될 수 있다. 천공이 전기 절연층 내에 형성되어 있을 수도 있고, 카트리지는 서로 천공 상의 대향 측면들 상에 위치하는 2개의 전기 전도성 접촉부를 포함하고 있을 수도 있다.

모세관 물질은 바람직하게는 물질의 일 말단으로부터 타 말단으로 액체를 능동적으로 전달하는 물질이다. 모세관 물질은 유리하게는 액체를 히터 조립체에 전달하도록 하우징 내에 배향되어 있다.

제2 모세관 물질은, 섬유들이 일반적으로 히터에 대하여 액체의 이동 방향으로 배향되어 있는 섬유상 구조체를 포함하고 있을 수도 있다. 제1 모세관 물질은 덜 배향된 섬유들을 가지고 있을 수도 있다. 예를 들면, 제1 모세관 물질은 펠트(felt)의 구조체를 가지고 있을 수도 있다.

모세관 물질은 섬유상 또는 스폰지 구조체를 가지고 있을 수도 있다. 모세관 물질은 바람직하게는 모세관들의 다발을 포함하고 있다. 예를 들면, 모세관 물질은 복수의 섬유 또는 실 또는 기타 미세 구멍 관들을 포함할 수도 있다. 섬유들 또는 실들은 일반적으로 액체를 히터에 전달하도록 정렬되어 있을 수도 있다. 대안적으로, 모세관 물질은 스폰지류 또는 발포체류 물질을 포함할 수도 있다. 모세관 물질의 구조는 액체가 모세관 작용에 의해 운반될 수 있는 복수의 작은 구멍 또는 관을 형성한다. 모세관 물질은 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수도 있다. 적절한 물질의 예로는 스폰지 또는 발포체 물질, 섬유 또는 소성된 분말 형태의 세라믹계 또는 그라파이트계 물질, 발포된 금속 또는 플라스틱 물질, 예를 들면 초산 셀룰로오스, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은 방사 또는 압출된 섬유로 이루어진 섬유상 물질이다. 모세관 물질은 상이한 액체 물성과 함께 사용되도록 임의의 적절한 모세관 현상 및 기공도를 가지고 있을 수도 있다. 액체는 이에 한정되지는 않지만 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도성, 비등점 및 증기압을 포함하는 물성을 가지고 있으며, 모세관 작용에 의해 액체가 모세관 장치를 통해 운반될 수 있게 한다.

모세관 물질은 히터, 예를 들면 전기 전도성 필라멘트들과 접촉하고 있을 수도 있다. 모세관 물질은 상기 필라멘트들 사이의 간극들 내로 연장되어 있을 수도 있다. 히터 조립체는 액체 에어로졸 형성 기재를 모세관 작용에 의해서 상기 간극들 내로 흡인할 수도 있다. 모세관 물질은 천공의 사실상 전 범위에 걸쳐서 전기 전도성 필라멘트들과 접촉하고 있을 수도 있다.

하우징은 2개 이상의 상이한 모세관 물질을 함유하고 있을 수도 있으며, 여기서 히터 요소와 접촉하고 있는 제1 모세관 물질은 더 높은 열 분해 온도를 가지며, 제1 모세관 물질과 접촉하고 있지만 히터 요소와 접촉하고 있지 않은 제2 모세관 물질은 더 낮은 열 분해 온도를 가진다. 제1 모세관 물질은 히터 요소를 제2 모세관 물질로부터 분리하는 스페이서로서 효과적으로 작용해서, 제2 모세관 물질이 그의 열 분해 온도 위의 온도에 노출되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, “열 분해 온도”는 물질이 분해하기 시작하여 제품들에 의한 가스 발생에 의해 질량을 소실하는 온도를 의미한다. 제2 모세관 물질은 유리하게는 제1 모세관 물질보다 큰 부피를 점유할 수 있고, 제1 모세관 물질보다 더 많은 에어로졸 형성 기재를 보유할 수도 있다. 제2 모세관 물질은 제1 모세관 물질 보다 우수한 심지 성능을 가지고 있을 수도 있다. 제2 모세관 물질은 제1 모세관 물질보다 저가일 수도 있다. 제2 모세관 물질은 폴리프로필렌일 수도 있다.

제1 모세관 물질은 케블라 펠트(kevlar felt), 세라믹 종이, 세라믹 펠트, 탄소 펠트, 초산 셀룰로오스, 헴프 펠트(hemp felt), PET/PBT 시트, 면 패드, 기공도 세라믹 디스크 또는 기공도 금속 디스크의 그룹으로부터 선택될 수 있다.

바람직한 물질은 케블라 펠트, 세라믹 종이, 세라믹 펠트, 기공도 세라믹 디스크 또는 기공도 금속 디스크를 포함한다. 제1 모세관 물질은 유리 섬유 종이 또는 펠트를 포함하고 있을 수도 있다. 바람직하게는, 제1 모세관 물질은 실질적으로 아무런 유기 물질도 포함하고 있지 않다.

바람직하게는, 제1 모세관 물질의 기공도는 제2 모세관 물질보다 적다. 바람직하게는, 제1 모세관 물질의 기공 크기는 제2 모세관 물질보다 작다. 기공 크기는 예를 들면 모세관 물질의 영역에 대한 평균 기공 크기인 것으로 측정될 수도 있다. 이런 식으로 에어로졸 발생 기재는 더욱 효율적으로 히터로 이동하는 것을 알 수 있다. 본 발명의 광범위한 측면에서는, 카트리지가 제공되어 있으며, 상기 카트리지는, 히터 및 이 히터에 에어로졸 발생 기재를 공급하기 위해 히터와 접촉하고 있는 모세관 물질을 포함하며, 여기서 히터에 인접하는 모세관 물질의 영역의 기공도 또는 기공 크기는 히터로부터 멀리 떨어진 모세관 물질의 영역의 기공도 또는 기공 크기보다 작다. 따라서, 단일 물질이 사용될 수도 있고, 예를 들면 그의 치수들 중 하나 이상에서 기공 크기의 구배를 가진다.

제1 모세관 물질은 0.1 내지 50㎛ 사이, 바람직하게는 0.5 내지 10㎛ 사이, 가장 바람직하게는 약 4㎛의 섬유 크기/기공 크기를 가지고 있을 수도 있다. 제1 모세관 물질은 2g/ml 아래, 바람직하게는 약 0.5g/ml의 밀도를 가진다.

제2 모세관 물질은 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 롤형 부직포 물질 또는 롤형 펠트의 그룹으로부터 선택된, 소위 고 보유 물질(high retention material: HRM)일 수 있다. 바람직하게는, 제2 모세관 물질은 고분자 물질을 포함하고 있다. 상기 물질은, 예를 들면 소수성을 감소시키는 코팅층을 포함하고 있을 수도 있다.

제2 모세관 물질은 1 내지 100㎛ 사이, 바람직하게는 15 내지 40㎛ 사이, 가장 바람직하게는 약 25㎛의 섬유 크기/기공 크기를 가지고 있을 수도 있다. 제2 모세관 물질은 1g/ml 아래, 바람직하게는 0.1과 0.3g/ml 사이의 밀도를 가지고 있을 수도 있다.

제1 모세관 물질은 적어도 0.8mm, 예를 들면 적어도 1.5mm, 바람직하게는 0.8mm와 2mm 사이의 거리만큼 제2 모세관 물질로부터 히터 조립체를 분리시켜서 제1 모세관 물질을 가로질러서 충분한 온도 강하를 제공할 수도 있다.

제1 및 제2 모세관 물질은 또한 동일한 물질로 이루어질 수 있고, 이들이 상이한 기공도 또는 상이한 모세관 현상을 나타낸다는 점에서만 서로 구별될 수 있다. 예를 들면, 제1 모세관 물질은, 미압축 상태이거나 적어도 덜 압축된 상태로 사용될 수도 있는 제2 모세관 물질에 비해서 그의 기공 크기 또는 기공도가 감소되고 그의 모세관 현상이 증가되도록 압축될 수 있다.

바람직한 구현예에서, 제1 및 제2 물질은 동일한 기본 물질의 단일의 연속 요소로 이루어져 있다. 보다 바람직하게는, 상기 물질은 기공 크기 또는 기공도의 구배가 히터 요소 또는 개구부를 향하는 방향으로 얻어지도록 처리되어, 히터 요소를 향하는 모세관 물질 내부에서, 기공 크기 또는 기공도가 감소, 예를 들면 연속적으로 감소하게 된다.

바람직하게는, 적어도 제1 모세관 물질은 액체 저장부의 하우징의 제1 부분 내에 삽입 즉시 압축되어 그의 유효 기공 크기 또는 기공도가 감소된다. 예를 들면, 단일의 연속 요소는 끝이 짤린(truncated) 원뿔체의 형상을 가질 수도 있고, 여기서 끝이 짤린 원뿔체의 원형 베이스의 직경은 액체 저장부의 원통형 하우징의 내부 직경보다 큰 반면에, 상기 원뿔체의 끝이 짤린 정점의 직경은 액체 저장부의 원통형 하우징의 내부 직경에 실질적으로 대응한다. 삽입 시, 모세관 물질의 원뿔체의 베이스에서의 모세관 물질은 끝이 짤린 정점의 면적보다 더 압축된다. 더 압축된 물질은 제1 모세관 물질을 나타내고, 덜 압축된 물질은 제2 모세관 물질을 나타낸다. 숙련자라면 압축의 결과적인 구배가 모세관 요소 및 액체 저장부의 하우징을 위해 선택된 상대적인 형상에 따라 달라지는 것을 쉽게 인정할 것이다.

특히 바람직한 구현예에서, 모세관 요소는 원형 단면 및 미리 정해진 직경을 가지는 보통의 원통 형상을 가진다. 하우징의 내부 표면은 개방 말단에서 테이퍼부(tapered portion)를 포함해서, 모세관 물질의 하우징 내로의 삽입 즉시 모세관 물질이 이러한 테이퍼부에 의해 압축된다. 바람직하게는, 하우징의 내부 표면은 내부 직경이 개방 말단으로부터 카트리지의 밀폐 말단을 향해서 연속적으로 증가하도록 원뿔 형상을 가진다.

제1 모세관 물질 및 제2 모세관 물질은 동일한 모세관 물질 요소의 상이한 영역들을 포함하고 있을 수도 있다. 하우징 내에 놓일 때 모세관 물질의 압축은 모세관 물질의 기공 크기 또는 기공도가 히터 조립체를 향해서 감소되거나 연속적으로 감소하도록 할 수 있다.

또 다른 구현예에서, 제1 및 제2 모세관 물질은 재차 동일한 물질의 단일의 연속 조각으로 이루어져 있다. 모세관 물질은 카트리지의 원통형 하우징의 내부 직경의 50% 아래, 바람직하게는 약 25%에 이르는 두께를 가지는 모세관 물질의 직사각형 웹일 수도 있다. 모세관 물질의 웹의 폭은 하우징의 주위 둘레에 대응한다. 모세관 물질의 웹은 임의의 원하는 길이를 가질 수 있고, 바람직하게는 카트리지의 하우징의 길이의 대략 절반이다. 모세관 물질의 웹은 감겨서 원통 형상을 형성한다. 감음으로써, 웹의 중앙부는 웹의 외부보다 높은 정도로 압축되어 기공 크기 또는 기공도의 구배가 모세관 물질의 감겨진 웹의 반경 방향으로 얻어진다. 감겨진 모세관 물질의 중간에는, 공기 채널이 형성된다. 관 형상의 유체 투과성 히터 요소가 공기 채널에 제공되어 히터가 감겨진 모세관 물질의 내부 표면과 직접 접촉하게 된다. 모세관 물질을 감을 때, 실린더의 중심축에 더 가까운 물질 부분이 모세관 물질의 방사상 바깥쪽에 위치한 부분 내의 물질보다 더 압축된다. 따라서, 재차 기공 크기의 구배가 얻어지며, 여기서 모세관 물질의 기공 크기는 모세관 물질 내부에서 히터 요소로의 방향으로 연속적으로 감소된다. 모세관 물질은 액체 저장조와 유체 연결하고 있고, 여기서 액체 저장조는 모세관 물질에 의해 점유되지 않은 하우징의 부분에 제공되어 있다. 칸막이가 하우징 내부에 제공되어 액체 기재가 기류 채널과 직접 연통하지 않는 것을 보장한다.

모세관 물질의 웹은 모세관 물질의 복수의 층을 또한 포함해서, 모세관 물질의 액체 보유 특성이 주어진 에어로졸 발생 시스템에 가장 적합한 임의의 원하는 방식으로 디자인될 수 있도록 할 수도 있다.

특히 바람직한 구현예에서, 히터 요소는 모세관 물질과 함께 감겨져서, 단 하나의 제조 단계만으로 방사상 구배를 가지고 가열 요소를 포함하는 조합된 모세관 물질이 얻어진다.

액체 저장부가 전기 전도성 필라멘트들의 제1 면 상에 위치할 수 있고, 기류 채널이 액체 저장부에 대하여 전기 전도성 필라멘트들의 대향면 상에 위치해서, 전기 전도성 필라멘트들을 통과하는 기류가 증발된 액체 에어로졸 형성 기재를 연행한다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 하우징을 포함하고 있다. 바람직하게는, 하우징은 세장형이다. 상기 하우징은 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함하고 있을 수도 있다. 적절한 물질의 예로는, 금속, 합금, 플라스틱 또는 그러한 물질들 중 하나 이상을 포함하는 복합 물질, 또는 음식이나 제약에 적용하는 데 적절한 열가소성 물질, 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌이 있다. 바람직하게, 상기 물질은 경량이며 비-취성(non-brittle)이다. 상기 물질은 PET, PBT 또는 PPS을 포함하고 있을 수도 있다.

바람직하게, 상기 에어로졸 발생 시스템은 휴대용이다. 에어로졸 발생 시스템은 통상의 엽궐련 또는 궐련에 필적한 크기를 가지고 있을 수도 있다. 흡연 시스템은 대략 30mm와 대략 150mm 사이의 총 길이를 가지고 있을 수도 있다. 흡연 시스템은 대략 5mm와 대략 30mm 사이의 외부 직경을 가지고 있을 수도 있다.

에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물들을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물들은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수도 있다.

에어로졸 형성 기재는 식물계 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물들을 함유하는 담배 함유 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는, 대안으로, 비-담배 함유 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 물질을 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 다른 첨가제 및 향미제와 같은 재료를 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 액체 저장부는 개구부를 포함하고, 히터 조립체는 하우징의 개구부를 가로질러서 연장되어 있다. 히터 조립체는 히터 요소가 지지되는 전기 절연 기재를 포함하고 있을 수도 있다. 전기 절연 기재는 임의의 적절한 물질을 포함할 수 있고, 바람직하게는 높은 온도(300℃ 초과) 및 급속 온도 변화를 견딜 수 있는 물질이다. 적절한 물질의 일례는 폴리이미드 필름, 예를 들어 Kapton®이다. 전기 절연 기재는 그 안에 형성된 천공을 가지며, 히터 요소가 천공을 가로질러서 연장되어 있다. 히터 조립체는 전기 전도성 필라멘트들에 연결된 전기 접촉부들을 포함하고 있을 수도 있다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 액체 에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 하우징을 포함하는 액체 저장부를 가지는 에어로졸 발생 시스템, 예를 들면 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지가 제공되며, 여기서 액체 저장부는 서로 유체 연통하는 적어도 2개의 부분을 포함하고 있다. 액체 저장부의 제1 부분은 하우징의 개구부 부근에 제공되는 제1 모세관 물질, 및 이 제1 모세관 물질과 접촉하고 있으며 제1 모세관 물질에 의해 개구부로부터 이격되어 있는 제2 모세관 물질을 포함하고 있다. 액체 저장부의 제2 부분은 실질적으로 비어있을 수도 있고, 에어로졸 형성 기재를 액체 형태로 보유하기에 적합하다.

상기 카트리지는 바람직하게는 하우징의 개구부를 가로질러서 연장되어 있는 유체 투과성 히터 조립체를 더 포함하고 있다.

본 발명의 구현예들에서, 액체 저장부의 제1 부분은 액체 저장부의 부피의 50% 아래, 바람직하게는 10%와 30% 사이, 보다 바람직하게는 15%와 25% 사이, 가장 바람직하게는 약 20% 점유한다.

모세관 물질이 액체 저장부의 제1 부분의 전체 단면을 가로질러서 연장되어 있어서, 액체 에어로졸 발생 기재가 히터 조립체 또는 카트리지의 개구부로 직접 흐르지 않게 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다.

상기 시스템은 히터 조립체 및 전기 전원에 연결되는 전기 회로를 더 포함할 수 있고, 상기 전기 회로는 히터 조립체 또는 이 히터 조립체의 하나 이상의 필라멘트의 전기 저항을 모니터링하고, 히터 조립체 또는 하나 이상의 필라멘트의 전기 저항에 따라 히터 조립체로의 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있다.

전기 회로는 프로그래밍 가능 마이크로프로세서일 수도 있는 마이크로프로세서를 포함할 수도 있다. 전기 회로는 전자 구성요소들을 더 포함할 수도 있다. 전기 회로는 히터 조립체에 대한 전력 공급부를 조절하도록 구성되어 있을 수도 있다. 전력은 히터 조립체에 공급되어서 시스템의 활성화를 연속적으로 수반할 수도 있거나, 또는 예를 들면 퍼프마다를 기준으로 간헐적으로 공급될 수도 있다. 전력은 전류 펄스 형태로 히터 조립체에 공급될 수도 있다.

상기 시스템은 유리하게는 하우징의 본체 내부에 전력 공급부, 통상적으로 배터리를 포함하고 있다. 대안으로서, 전력 공급부는 콘덴서와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수도 있다. 전력 공급부는 재충전이 필요할 수도 있으며 하나 이상의 흡연 경험하기에 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수도 있다; 예를 들면, 전력 공급부는 통상의 궐련을 흡연하는 데에 걸리는 통상적인 시간에 대응하여, 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 2배인 기간 동안 에어로졸의 연속적인 발생을 허용하기에 충분한 용량을 가지고 있을 수도 있다. 다른 실시예에서, 전력 공급부는 미리 정해진 수의 퍼프 또는 히터 조립체의 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가지고 있을 수도 있다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 하우징을 포함하고 있다. 바람직하게는, 하우징은 세장형이다. 상기 하우징은 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함하고 있을 수도 있다. 적절한 물질의 예로는, 금속, 합금, 플라스틱 또는 그러한 물질들 중 하나 이상을 포함하는 복합 물질, 또는 음식이나 제약에 적용하는 데 적절한 열가소성 물질, 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌이 있다. 바람직하게, 상기 물질은 경량이며 비-취성(non-brittle)이다.

바람직하게 상기 시스템은 마우스피스를 포함하고 있으며, 여기서 카트리지의 개구부가 마우스피스에서 멀리 위치하는 배향으로 카트리지가 시스템 내에 삽입된다.

다른 바람직한 구현예에서, 카트리지는, 이 카트리지의 개구부가 마우스피스를 향해서 위치하는 배향으로 시스템 내에 삽입된다. 사용 환경에 따라, 카트리지의 이러한 배향들 중 하나가 다른 것에 비해서 우수한 성능을 제공할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지가 제공되며, 상기 카트리지는, 액체 에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 하우징을 포함하는 액체 저장부를 포함하되, 상기 액체 저장부는 히터 조립체, 및 이 히터 조립체와 접촉하여 제공되는 모세관 물질을 포함하며, 여기서 히터 조립체에 인접하는 모세관 물질의 영역의 평균 기공도 또는 기공 크기는 히터 조립체로부터 멀리 떨어진 모세관 물질의 영역의 평균 기공도 또는 기공 크기보다 작다. 상기 영역 내의 모세관 물질의 일부분은 압축되어 그의 기공도 및 기공 크기를 감소시킬 수도 있다. 액체 저장부는 서로 유체 연통하는 적어도 2개의 부분을 포함할 수도 있고, 액체 저장부의 제1 부분은 모세관 물질을 포함하고 있으며, 액체 저장부의 제2 부분은 에어로졸 형성 기재를 액체 형태로 보유하고 액체를 모세관 물질의 더 높은 기공도 또는 기공 크기 영역에 공급하기 위한 용기를 포함하고 있다.

본 발명은 또한 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은, 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 하우징을 포함하는 액체 저장부를 제공하는 단계, 히터 조립체를 제공하는 단계, 제1 모세관 물질을 액체 저장부의 하우징의 제1 부분 내에 배치해서 제1 모세관 물질이 히터 조립체와 직접 접촉하여 제공되는 단계, 및 제2 모세관 물질을 액체 저장부의 하우징의 제1 부분 내에 배치해서 제2 모세관 물질이 제1 모세관 물질과 접촉하고 제1 모세관 물질에 의해 히터 조립체로부터 이격되는 단계를 포함하고 있다. 액체 저장부의 제2 부분은 실질적으로 비어 있고 에어로졸 형성 기재를 액체 형태로 보유하기에 적합하다.

바람직하게는, 제1 모세관 물질은 하우징 내에 삽입 동안 또는 그 전에 압축되어 그의 기공 크기 또는 기공도가 이완된 상태에서의 기공 크기 또는 기공도에 비해서 감소하게 된다.

본 발명의 일 측면은 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지의 제조 방법을 더 제공하며, 상기 방법은, 하우징을 포함하는 액체 저장부를 제공하는 단계, 히터 조립체를 제공하는 단계, 액체 저장부의 하우징 내에 모세관 물질을 배치해서 모세관 물질이 히터 조립체와 직접 접촉하여 제공되는 단계를 포함하고, 여기서 상기 방법은 하우징 내에 배치하는 동안 또는 그 전에 모세관 물질의 일부분을 압축해서 모세관 물질의 일부분의 기공도 또는 기공 크기가 감소되는 단계를 포함하고 있다.

본 발명은 또한 전기 작동식 흡연 시스템인 본 명세서에서 설명된 바와 같이 에어로졸 발생 시스템을 제공하고 있다.

용어 “실질적으로 평평한”필라멘트 배열은 바람직하게는 실질적으로 2차원 표면형태 매니폴드(substantially two dimensional topological manifold) 형태인 필라멘트 배열을 지칭한다. 따라서, 실질적으로 평평한 필라멘트 배열은 실질적으로 제3 차원보다는 표면을 따라 2차원으로 연장되어 있다. 특히, 표면 내부에 2차원으로 있는 실질적으로 평평한 필라멘트 배열의 치수는 표면에 법선인 제3 치수보다 적어도 5배 더 크다. 실질적으로 평평한 필라멘트 배열의 일례는 2개의 실질적으로 평행한 표면 사이의 구조체이고, 여기서 이들 2개의 표면 사이의 거리는 표면들 내부의 연장부보다 실질적으로 짧다. 일부 구현예에서, 실질적으로 평평한 필라멘트 배열은 평면형이다. 다른 구현예들에서, 실질적으로 평평한 필라멘트 배열은 하나 이상의 치수를 따라 만곡되어 있고, 예를 들면 돔 형상 또는 브릿지 형상을 형성하고 있다.

용어 “필라멘트”는 바람직하게는 2개의 전기 접촉부 사이에 배열되어 있는 전기 경로를 지칭한다. 필라멘트는 수개의 경로 또는 필라멘트로 각각 임의로 분기되거나 갈라져 있을 수도 있고, 또는 수개의 전기 경로로부터 하나의 경로로 수렴되어 있을 수도 있다. 필라멘트는 원형, 정사각형, 평면 또는 임의의 다른 단면 형상을 가지고 있을 수도 있다. 필라멘트는 직선 또는 만곡 방식으로 배열되어 있을 수도 있다.

용어”필라멘트 배열”은 바람직하게는 하나 또는 바람직하게는 복수의 필라멘트의 배열을 지칭한다. 필라멘트 배열은, 예를 들면 서로 평행하게 배열되어 있는 필라멘트들의 어레이일 수 있다. 바람직하게는, 필라멘트는 메쉬를 형성할 수도 있다. 메쉬는 직물 또는 부직포일 수도 있다.

적절한 경우, 본 발명의 일 측면의 특징들이 임의의 적절한 조합으로 본 발명의 다른 측면과 관련하여 제공될 수 있음이 이해될 것이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 더욱 설명될 것이다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 한 구현예에 따른 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다. 도 1a는 에어로졸 발생 장치(10) 및 분리형 카트리지(20)의 개략도로, 이들은 에어로졸 발생 시스템을 함께 형성한다. 이 예에서, 에어로졸 발생 시스템은 전기 작동식 흡연 시스템이다.

카트리지(20)는 에어로졸 형성 기재를 함유하고, 장치 내부의 공동(18) 내에 수용되도록 구성되어 있다. 카트리지(20)는 이 카트리지 내에 제공된 에어로졸 형성 기재가 고갈된 때에 사용자에 의해 교체 가능해야 한다. 도 1a은 장치 내로 삽입 직전의 카트리지(20)를 나타내고, 도 1a에서의 화살표 1은 카트리지의 삽입 방향을 보여주고 있다.

에어로졸 발생 장치(10)는 휴대용이고, 종래의 엽궐련 또는 궐련에 필적할 만한 크기를 가진다. 상기 장치(10)는 본체(11) 및 마우스피스부(12)를 포함하고 있다. 본체(11)는 배터리(14), 예를 들어 리튬 철 인산염 배터리, 제어 전자장치(16) 및 공동(18)을 포함하고 있다. 마우스피스부(12)는 경첩식 접속부(21)에 의해 본체(11)에 연결되어 있으며, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같은 개방 위치와 도 1d에 나타낸 바와 같은 밀폐 위치 사이로 움직일 수 있다. 마우스피스부(12)는 개방 위치에 배치되어 카트리지(20)의 삽입 및 제거를 허용하고, 후술하는 바와 같이, 시스템이 에어로졸을 발생시키는 데에 사용될 경우에는 밀폐 위치에 배치된다. 마우스피스부는 복수의 공기 유입부(13) 및 유출부(15)를 포함하고 있다. 사용 시, 사용자는 유출부 위를 빨거나 퍼프하여, 공기를 공기 유입부(13)로부터 마우스피스부를 통해 유출부(15)로 흡인하고, 그 후에 사용자의 입 또는 폐 안으로 흡인한다. 내부 배플들(17)이, 후술하는 바와 같이, 카트리지를 지나서 마우스피스부(12)를 통해 흐르는 공기를 강제하도록 제공되어 있다.

공동(18)은 원형 단면을 가지고, 카트리지(20)의 하우징(24)을 수용하도록 하는 크기로 되어 있다. 전기 접속부들(19)이 공동(18)의 측면들에 제공되어 제어 전자장치(16)와 배터리(14) 및 카트리지(20) 상의 대응하는 전기 접촉부들 사이에 전기 접속을 제공한다.

도 1b는 카트리지가 공동(118) 내에 삽입되어 있고 커버(26)는 제거되어 있는 도 1a의 시스템을 보여주고 있다. 이 위치에서, 전기 접속부들은, 후술하는 바와 같이, 카트리지 상의 전기 접촉부들에 대하여 유지되어 있다.

도 1c는 커버(26)가 완전히 제거되어 있고 마우스피스부(12)가 밀폐 위치로 옮겨져 있는 도 1b의 시스템을 보여주고 있다.

도 1d는 마우스피스부(12)가 밀폐 위치에 있는 도 1c의 시스템을 보여주고 있다. 마우스피스부(12)는 걸쇠 기구(clasp mechanism)에 의해 밀폐 위치에 보유된다. 밀폐 위치에 있는 마우스피스부(12)가 전기 접속부들(19)과 전기 접촉하여 카트리지를 보유해서, 시스템의 배향이 어떠하든지 간에, 사용 시에 양호한 전기 접속이 유지된다. 마우스피스부(12)는, 카트리지의 표면과 체결되고 마우스피스부(12)가 밀폐 위치에 있을 때에 강성의 마우스피스 하우징 요소와 카트리지 사이에서 압축되는 환형의 탄성중합체 요소를 포함하고 있을 수도 있다. 이는 제조 허용오차에도 불구하고 양호한 전기 접속이 유지되는 것을 보장한다.

물론, 카트리지와 장치 사이에 양호한 전기 접속을 유지하기 위한 다른 기구들이 대안적으로 또는 추가적으로 사용될 수도 있다. 예를 들면, 카트리지(20)의 하우징(24)은 공동(18)의 벽면에 형성된 대응하는 홈 또는 나사산(미도시함)과 체결되는 나사산 또는 홈(미도시함)을 구비할 수도 있다. 카트리지와 장치 간의 나사식 체결은 정확한 회전 정렬을 보장할 뿐만 아니라 공동 내에 공동을 보유하며 양호한 전기 접속을 보장하는 데에 사용될 수 있다. 나사식 연결은 단지 카트리지의 절반 이하의 회전 동안만 연장될 수 있거나, 또는 수회의 회전 동안 연장될 수도 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 전기 접속부들(19)은 카트리지 상의 접촉부들과 접촉하여 편향되어 있을 수도 있다.

본 발명에 따른 모세관 물질 배열을 포함하고 있는 다른 카트리지 디자인들이 이제 당업자에 의해 고안될 수 있다. 예를 들면, 카트리지는 마우스피스부를 포함하고 있을 수도 있고, 하나 이상의 히터 조립체를 포함하고 있을 수도 있고, 임의의 원하는 형상을 가지고 있을 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 히터 조립체는 이미 설명된 것과 다른 유형의 시스템, 예를 들면 가습기, 공기 청정기, 및 다른 에어로졸 발생 시스템에서 사용될 수도 있다.

전술한 예시적인 구현예들은 예시일 뿐이며 한정적인 것이 아니다. 상기한 예시적인 구현예들의 관점에서, 이제 상기 예시적인 구현예와 일치하는 다른 구현예들이 당업자에게 명백할 것이다.

도 2에 도시된 카트리지는, 2개 부분의 액체 저장부를 가지는, 폴리프로필렌으로 이루어진 하우징(24)을 포함하고 있다. 액체 저장부의 제1 부분(32)은 제1 모세관 물질(36) 및 제2 모세관 물질(38)을 포함하고 있다. 액체 저장부의 제2 부분(34)은 액체 에어로졸 발생 기재로 채워지거나 부분적으로 채워질 수 있는 빈 탱크이다.

카트리지의 상부 말단에는 세라믹 기재(42)가 제공되어 있다. 기재(24)는 개구부(44)를 정의하고, 그의 대향면들에서 전기 접촉부들(미도시함)을 가지고 있다. 히터 요소(46)가 기재(32)의 전기 접촉부들에 연결되어 있고, 기재에 의해 정의된 개구부(44) 위로 연장되어 있다.

제1 모세관 물질(36) 및 제2 모세관 물질(38) 모두는 액체 에어로졸 형성 기재를 보유하고 있다. 히터 요소(46)와 직접 접촉하고 있는 제1 모세관 물질(16)은 제2 모세관 물질(38)보다 높은 열 분해 온도(적어도 160℃ 이상, 예컨대 대략 250℃)를 가지고 있다. 제1 모세관 물질(36)은 히터 요소(46)를 제2 모세관 물질(38)로부터 분리하는 스페이서로서 효과적으로 작용해서, 제2 모세관 물질(38)이 그의 열 분해 온도 위의 온도에 노출되지 않는다. 제1 모세관 물질(36)에 걸친 열 구배(thermal gradient)는 제2 모세관 물질(38)이 그의 열 분해 온도 아래의 온도에 노출되도록 하는 것이다. 제2 모세관 물질(38)은 제1 모세관 물질(36) 보다 우수한 심지(wicking) 성능을 갖도록 선택될 수도 있고, 제1 모세관 물질(36)보다 단위 부피 당 더 많은 액체를 보유할 수도 있으며, 제1 모세관 물질(36)보다 덜 고가일 수도 있다. 이 실시예에서, 제1 모세관 물질(36)은 내열 요소, 예를 들면 섬유유리 또는 섬유유리 함유 요소이고, 제2 모세관 물질(38)은 고분자, 예를 들면 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)이다.

도 3은 도 2의 카트리지에 유사한 카트리지의 분해도이다. 카트리지는 제1 부분(32) 및 제2 부분(34)을 포함하는 대략 원형인 원통형 하우징(24)을 포함하고 있다. 하우징(24)의 제1 부분은 액체 에어로졸 발생 기재에 적셔진 제1 및 제2 모세관 물질(36, 38)을 포함하고 있다. 이 예에서 에어로졸 형성 기재는 39중량% 글리세린, 39중량% 프로필렌 글리콜, 20중량% 물 및 향료, 및 2중량% 니코틴을 포함하고 있다. 여기서 모세관 물질은 일 말단으로부터 타 말단으로 액체를 능동적으로 전달하는 물질이며, 임의의 적절한 물질로 만든 것일 수도 있다. 이 예에서 폴리에스테르로 형성된 것이다.

하우징(24)은 히터 조립체가 고정되는 개방 말단을 가지고 있다. 히터 조립체는 안에 형성된 천공(44)을 가지는 기재(42), 기재(42)에 고정되어 있고 간극(40)에 의해 서로 이격되어 있는 한 쌍의 전기 접촉부(48), 천공(44) 위로 연장되어 있고 천공(44)의 대향 측면들 상의 전기 접촉부(48)에 고정되어 있는 저항성 히터 요소(46)를 포함하고 있다.

히터 조립체는 제거가능한 커버(26)에 의해 덮여 있다. 커버(26)는 히터 조립체에 접착되어 있지만 쉽게 벗겨낼 수 있는 액체 불투과성 플라스틱 시트를 포함하고 있다. 탭이 상기 커버의 측면 상에 구비되어 있어서 커버를 벗겨낼 때 사용자가 그것을 잡을 수 있게 한다. 접착은 불투과성 플라스틱 시트를 히터 조립체에 고정하기 위한 방법으로 설명되고 있지만, 커버가 쉽게 소비자에 의해 제거될 수 있는한, 열 밀봉 또는 초음파 용접을 포함하여 당 기술분야의 숙련자들에게 친숙한 다른 방법 또한 사용될 수도 있다는 것이 당 기술분야의 숙련자에게 이제 명백할 것이다.

도 4는 하우징(24)이 원형 단면을 가지는 보통의 원통형을 가지는 구현예를 보여주고 있다. 제 1 및 제 2 모세관 물질은 동일한 물질로 만들어진 것이며 끝이 짤린 원뿔체의 형상을 가지는 모세관 물질(60)의 단일한 연속 조각으로 일체형으로 형성된 것이다. 원뿔체의 끝이 짤린 정점의 직경은 상기 원통형 하우징의 내부 직경에 대응한다. 원뿔체의 베이스의 직경은 상기 원통형 하우징의 내부 직경의 2배이다. 모세관 물질(60)은 원뿔체의 베이스의 표면이 상기 원통형 하우징의 전면과 수평으로 놓이게 될 때까지 원통형 하우징(24) 내에 정점에 우선 삽입된다. 삽입 시, 모세관 물질(40)은 압축되며, 이에 따라 모세관 물질과 원통형 하우징의 상대적인 형상으로 인해, 모세관 물질(60)의 압축이 실린더 하우징의 말단면을 향해 증대된다 동시에 모세관 물질의 기공 크기 또는 기공도는 하우징의 말단면 부근의 모세관 물질의 기공 크기 또는 기공도가 원통형 하우징의 중심에 위치한 모세관 물질의 기공 크기 또는 기공도보다 작도록 감소된다. 도 4의 오른손 쪽에 있는 원통형 하우징의 개방 말단에는 원통형 하우징의 내부가 액체 에어로졸 발생 기재를 보유하기 위한 탱크 저장조를 형성하도록 하는 밀폐부가 제공되어 있다. 다른 말단에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 히터 조립체가 제공될 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 구현예와 유사한 효과를 가지는 대안적인 구현예를 보여주고 있다. 이 경우에 하우징의 내부 표면에는 원뿔체 형상이 제공되어서, 상기 내부가 하우징(24)의 한 말단을 향해서 점점 가늘어지고 있다. 여기서 도 5의 왼손 쪽에 있는 하우징(24)의 내부 직경은 오른손 쪽에 있는 하우징(24)의 내부 직경의 절반이다. 재차 제 1 및 제 2 모세관 물질은 동일한 물질로 만들어진 것이며 모세관 물질(60)의 단일한 연속 조각으로 일체형으로 형성된 것이다. 모세관 물질(60)의 조각은 원형 단면을 가지는 보통의 원통 형태를 가진다. 모세관 물질(60)의 원통형 조각 직경은 도 5의 오른손 쪽에 있는 하우징(24)의 내부 직경에 대응한다. 모세관 물질(60)은 모세관 물질(60)의 말단면 상기 원통형 하우징의 더 작은 직경의 전면, 즉 하우징(24)의 왼손 쪽에 있는 말단면과 수평으로 놓이게 될 때까지 하우징(24) 내에 삽입된다. 삽입 시, 재차 모세관 물질(60)은 압축되며, 이에 따라 모세관 물질과 원통형 하우징의 상대적인 형상으로 인해, 모세관 물질(60)의 압축이 실린더 하우징(24)의 왼손 쪽 말단면을 향해 증대된다. 동시에 모세관의 기공 크기 또는 기공도는 하우징의 말단면 부근의 모세관 물질(60)의 기공 크기 또는 기공도가 원통형 하우징의 중심에 위치한 모세관 물질(60)의 기공 크기 또는 기공도보다 작도록 감소된다. 재차, 도 5의 오른손 쪽에 있는 원통형 하우징의 개방 말단에는 원통형 하우징의 내부가 액체 에어로졸 발생 기재를 보유하기 위한 탱크 저장조를 형성하도록 하는 밀폐부가 제공되어 있다. 하우징의 다른 말단면에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 히터 조립체가 제공될 수 있다.

도 6에는 단지 원통형의 하우징에 사용될 모세관 물질(50) 만 도시되어 있는 또 다른 구현예가 도시되어 있다. 제1 및 제2 모세관 물질은 재차 동일한 물질의 단일의 연속 조각(50)으로 형성된 것이다. 모세관 물질은 카트리지의 원통형 하우징의 내부 직경의 약 25%에 이르는 두께를 가지는 모세관 물질의 직사각형 조각 웹이다. 모세관 물질의 웹의 폭은 하우징의 주위 둘레에 대응한다. 모세관 물질의 웹의 길이는 카트리지의 하우징의 길이의 대략 절반이다. 모세관 물질의 웹은 감겨서 원통 형상을 형성한다. 감겨진 모세관 물질의 중간에는, 공기 채널(52)이 형성된다. 관 형상의 유체 투과성 히터 요소(54)가 공기 채널(52)에 제공되어 히터(54)가 감겨진 모세관 물질(50)의 내부 표면(56)과 직접 접촉하게 된다. 모세관 물질을 감을 때, 실린더의 중심축에 더 가까운 물질 부분(50a)이 모세관 물질의 방사상 바깥쪽에 위치한 부분 내의 물질(50b)보다 더 압축된다. 따라서, 재차 기공 크기 또는 기공도의 구배가 얻어지며, 여기서 모세관 물질(50)의 기공 크기 또는 기공도는 모세관 물질 내부에서 히터 요소(54)로의 방향으로 연속적으로 감소된다. 모세관 물질은 액체 저장조(미도시함)와 유체 연결하고 있고, 여기서 액체 저장조는 모세관 물질에 의해 점유되지 않은 하우징의 부분에 제공되어 있다. 칸막이가 하우징 내부에 제공되어 액체 기재가 기류 채널(52)과 직접 연통하지 않는 것을 보장한다.

다른 방법 및 구성이 상이한 영역들에서 상이한 기공 크기 또는 기공도를 가지는 모세관 물질을 얻는 것이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 각각의 실시예에서, 더 작은 기공 크기나 기공도를 가진 영역은 모세관 물질의 한 말단에 위치하고 있다. 이어서, 작은 기공 크기 및 기공도의 영역은 상기 히터에 위치된다. 이어서 기공 크기나 기공도의 구배는 상기 물질 내의 모세관 작용을 향상시켜서, 에어로졸 발생 기재 액체를 히터로 흡인시킨다.

10: 에어로졸 발생 장치
11: 본체
12: 마우스피스부
13: 공기 유입부
14: 배터리
15: 유출부
16: 전자장치
17: 내부 배플
18,118: 공동
19: 접속부
20: 카트리지
21: 접속부
24: 하우징
26: 커버
32: 제 1 부분
34: 제 2 부분
16, 36: 제 1 모세관 물질
38: 제 2 모세관 물질
32, 42: 기재
40: 간극
40,50,60: 모세관 물질
44: 개구부, 천공
46: 히터 요소
48: 전기 접촉부
50: 연속 조각
50a: 물질 부분
50b: 부분 내의 물질
52: 채널
54: 히터 요소
56: 내부 표면

Claims

에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지로,
액체 에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 하우징을 포함하는 액체 저장부를 포함하고, 여기서 상기 액체 저장부는 서로 유체 연통하고 있는 적어도 2개의 부분을 포함하되, 상기 액체 저장부의 제1 부분은
- 히터 조립체,
- 상기 히터 조립체와 접촉하여 제공되어 있는 제1 모세관 물질,
- 상기 제1 모세관 물질과 접촉하며 상기 제1 모세관 물질에 의해 상기 히터 조립체로부터 이격되어 있는 제2 모세관 물질을 포함하고,
상기 액체 저장부의 제2 부분은 에어로졸 형성 기재를 액체 형태로 보유하고 상기 액체를 상기 제2 모세관 물질에 공급하기 위한 용기를 포함하는, 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 액체 저장부는 개구부를 포함하고, 상기 히터 조립체는 상기 하우징의 개구부를 가로질러서 연장되어 있는, 카트리지.
에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지로,
액체 에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 하우징을 포함하는 액체 저장부를 포함하되, 상기 하우징은 개구부를 포함하고,
여기서 상기 액체 저장부는 서로 유체 연통하고 있는 적어도 2개의 부분을 포함하되, 상기 액체 저장부의 제1 부분은
- 상기 하우징의 개구부 부근에 제공되어 있는 제1 모세관 물질,
- 상기 제1 모세관 물질과 유체 접촉하며 상기 제1 모세관 물질에 의해 상기 개구부로부터 이격되어 있는 제2 모세관 물질을 포함하고,
상기 액체 저장부의 제2 부분은 에어로졸 형성 기재를 액체 형태로 보유하고 상기 액체를 상기 제2 모세관 물질에 공급하기 위한 용기를 포함하는, 카트리지.
제3항에 있어서, 상기 하우징의 개구부를 가로질러서 연장되어 있는 유체 투과성 히터 조립체를 더 포함하는, 카트리지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 모세관 물질의 평균 기공 크기 또는 기공도는 상기 제2 모세관 물질의 평균 기공 크기 또는 기공도보다 적은, 카트리지.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 모세관 물질은 0.1 내지 50㎛ 사이, 바람직하게는 0.5 내지 10㎛ 사이, 가장 바람직하게는 약 4㎛의 섬유 크기 또는 기공 크기를 가지는, 카트리지.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 모세관 물질은 2g/ml 아래, 바람직하게는 약 0.5g/ml의 밀도를 가지는, 카트리지.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 모세관 물질은 1 내지 100㎛ 사이, 바람직하게는 15 내지 40㎛ 사이, 가장 바람직하게는 약 25㎛의 섬유 크기 또는 기공 크기를 가지는, 카트리지.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제2 모세관 물질은 1g/ml 아래, 바람직하게는 0.1과 0.3g/ml 사이의 밀도를 가지는, 카트리지.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 모세관 물질 또는 상기 제2 모세관 물질은 상기 하우징에서 압축되어 그의 유효 기공 크기가 감소되는, 카트리지.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 모세관 물질 및 상기 제2 모세관 물질은 동일한 모세관 물질 요소의 상이한 영역들을 포함하는, 카트리지.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징 내에 놓일 때 상기 모세관 물질의 압축은 상기 모세관 물질의 기공 크기 또는 기공도가 상기 히터 조립체를 향해서 연속적으로 감소하도록 하는 것인, 카트리지.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 모세관 물질은 연속적인 물질 조각으로부터 일체형으로 형성된 것이어서, 상기 요소의 일 말단에서의 단면이 증가되는, 카트리지.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징의 내부 표면은 원형 단면을 가지는 보통의 원통 형태로 형상화되어 있고 상기 모세관 물질의 조각은 원뿔체의 형상을 가지는, 카트리지.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관 물질은 원형 단면을 가지는 보통의 원통 형상을 가지고, 여기서 상기 하우징의 내부 표면은 상기 개구부 말단에서 테이퍼부를 포함해서, 상기 모세관 물질의 상기 하우징 내로의 삽입 즉시 상기 모세관 물질이 이러한 테이퍼부에 의해 압축되는, 카트리지.
에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지로,
액체 에어로졸 형성 기재를 보유하기 위한 하우징을 포함하는 액체 저장부를 포함하되, 상기 액체 저장부는
- 히터 조립체,
- 상기 히터 조립체와 접촉하여 제공되어 있는 모세관 물질을 포함하고, 여기서 상기 히터 조립체에 인접하는 상기 모세관 물질의 영역의 평균 기공도 또는 기공 크기는 상기 히터 조립체로부터 멀리 떨어진 상기 모세관 물질의 영역의 평균 기공도 또는 기공 크기보다 작은, 카트리지.
제16항에 있어서, 상기 영역 내의 모세관 물질의 일부분은 압축되어 그의 기공도 및 기공 크기를 감소시키는, 카트리지.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 액체 저장부는 서로 유체 연통하는 적어도 2개의 부분을 포함하되,
상기 액체 저장부의 제1 부분은 상기 모세관 물질을 포함하고, 상기 액체 저장부의 제2 부분은 에어로졸 형성 기재를 액체 형태로 보유하고 상기 액체를 상기 모세관 물질의 더 높은 기공도 또는 기공 크기 영역에 공급하기 위한 용기를 포함하는, 카트리지.
에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지의 제조 방법으로,
- 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 하우징을 포함하는 액체 저장부를 제공하는 단계,
- 히터 조립체를 제공하는 단계,
- 제1 모세관 물질을 상기 액체 저장부의 상기 하우징의 제1 부분 내에 배치해서 제1 모세관 물질이 상기 히터 조립체와 직접 접촉하여 제공되는 단계,
- 제2 모세관 물질을 상기 액체 저장부의 상기 하우징의 제1 부분 내에 배치해서 상기 제2 모세관 물질이 상기 제1 모세관 물질과 접촉하고 상기 제1 모세관 물질에 의해 상기 히터 조립체로부터 이격되는 단계를 포함하고,
여기서 상기 액체 저장부의 제2 부분은 실질적으로 비어 있고 에어로졸 형성 기재를 액체 형태로 보유하기에 적합한, 방법.
제19항에 있어서, 상기 모세관 물질의 일부분은 하우징 내에 삽입 동안 또는 그 전에 압축되어 상기 모세관 물질의 일부분의 기공도 또는 기공 크기가 감소하게 되는, 방법.
에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 카트리지의 제조 방법으로,
- 하우징을 포함하는 액체 저장부를 제공하는 단계,
- 히터 조립체를 제공하는 단계,
- 모세관 물질을 상기 액체 저장부의 상기 하우징 내에 배치해서 상기 모세관 물질이 상기 히터 조립체와 직접 접촉하여 제공되는 단계를 포함하고,
여기서 상기 방법은 상기 하우징 내에 배치하는 동안 또는 그 전에 상기 모세관 물질의 일부분을 압축해서 상기 모세관 물질의 일부분의 기공도 또는 기공 크기가 감소되는 단계를 포함하는, 방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 카트리지를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
제22항에 있어서, 마우스피스를 더 포함하고, 여기서 상기 카트리지는 상기 카트리지의 개구부가 상기 마우스피스에서 멀리 또는 상기 마우스피스를 향해서 위치하는 배향으로 상기 시스템 내에 삽입되는, 에어로졸 발생 시스템.
제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 시스템은 전기 작동식 흡연 시스템인, 에어로졸 발생 시스템.