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KR102502783B1 - 일체형 히터 조립체를 갖는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

일체형 히터 조립체를 갖는 에어로졸 발생 장치 Download PDF

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Publication number
KR102502783B1
KR102502783B1 KR1020187032438A KR20187032438A KR102502783B1 KR 102502783 B1 KR102502783 B1 KR 102502783B1 KR 1020187032438 A KR1020187032438 A KR 1020187032438A KR 20187032438 A KR20187032438 A KR 20187032438A KR 102502783 B1 KR102502783 B1 KR 102502783B1
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KR
South Korea
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aerosol
hollow shaft
cartridge
shaft portion
forming substrate
Prior art date
Application number
KR1020187032438A
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English (en)
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KR20190012155A (ko
Inventor
루이 누노 바티스타
로랑 만카
Original Assignee
필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. filed Critical 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Publication of KR20190012155A publication Critical patent/KR20190012155A/ko
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Abstract

에어로졸 형성 기재를 함유하는 저장 부분을 포함하는 소모성 카트리지와 함께 사용하기 위한 전기 가열식 에어로졸 발생 장치로서, 상기 저장 부분은 카트리지를 통해 연장되는 개방 단부 통로를 둘러싸는 유체 투과성 내부 표면을 가지는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 당해 장치는 카트리지의 적어도 일부를 수용하기 위한 공동을 갖는 하우징 및 공동 내에 위치된 히터 조립체를 포함한다. 히터 조립체는 하우징에 연결된 전기 전도성 중공형 샤프트 부분 및 중공형 샤프트 부분을 따라 위치되고 공동 내에 수용된 카트리지의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 갖는 전기 히터를 포함한다. 중공형 샤프트 부분은 장치를 관통하는 기류 경로의 일부를 형성하는 기류 통로를 한정하고 공동 내에 수용된 카트리지의 개방 단부 통로 내로 연장되도록 배치된다. 중공형 샤프트 부분은 복수의 개구를 포함하고 전기 히터의 적어도 하나의 가열 요소는 인접한 개구 사이의 중공형 샤프트 부분의 하나 이상의 협소한 영역에 의해 형성된다.

Description

일체형 히터 조립체를 갖는 에어로졸 발생 장치
본 발명은 소모성 카트리지와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 내부 통로를 갖고 에어로졸 형성 기재를 함유하는 소모성 카트리지와 함께 사용하기 위한 전기 가열식 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 소모성 카트리지, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치 및 소모성 카트리지를 포함하는 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템, 및 전기 가열식 에어로졸 발생 장치 및 복수의 소모성 카트리지를 포함하는 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템을 위한 키트에 관한 것이다.
핸드헬드형이며 에어로졸 발생 물품 내의 에어로졸 형성 기재, 또는 카트리지를 가열하여 작동하는 전기 가열식 흡연 시스템이 당해 기술분야에 공지되어 있다. 예를 들면, WO2009/132793은 쉘(shell) 및 교체 가능한 마우스피스를 포함하는 전기 가열식 흡연 시스템을 설명하고 있다. 쉘은 전기 전력 공급부 및 전기 회로를 포함하고 있다. 마우스피스는 액체 저장 부분, 및 제1 단부와 제2 단부를 갖는 모세관 심지를 포함하고 있다. 심지의 제1 단부는 액체와 접촉하기 위해 액체 저장 부분 내로 연장되어 있다. 마우스피스는 모세관 심지의 제2 단부를 가열하기 위한 가열 요소, 공기 유출구, 및 모세관 심지의 제2 단부와 공기 유출구 사이의 에어로졸 형성 챔버를 또한 포함하고 있다. 심지 및 가열 요소는 에어로졸 형성 기재가 가열되는 히터 조립체를 형성한다. 가열 요소는 일반적으로 심지 주위에 감겨 있는 와이어 코일이다. 쉘과 마우스피스가 체결되면, 가열 요소는 회로를 통해 전력 공급부와 전기 연결되고, 공기의 흐름 경로가 에어로졸 형성 챔버를 경유해서 적어도 하나의 공기 유입구로부터 공기 유출구까지 정의된다. 사용 시, 액체는 심지에서의 모세관 작용에 의해 액체 저장 부분으로부터 가열 요소를 향해 전달된다. 모세관 심지의 제2 단부에서 액체는 가열 요소에 의해 기화된다. 생성된 과포화 증기는, 혼합되고 적어도 하나의 공기 유입구로부터 에어로졸 형성 챔버로의 기류에서 반송된다. 에어로졸 형성 챔버에서, 증기가 응축되어 에어로졸을 형성하며, 에어로졸은 공기 유출구를 향해 사용자의 입 안으로 반송된다.
히터 조립체의 특정한 특징은 요구되는 기능적 성능을 달성하는 데 중요하다. 따라서, 히터 조립체를 정확하고 일관되게 생산할 수 있는 능력은 동일한 유형의 서로 다른 에어로졸 발생 시스템 간에 일관된 성능을 유지하는 데 중요하다. 예를 들면, 히터 코일을 갖는 히터 조립체에서, 히터 코일은 동일한 치수로 생산되어 제품 대 제품의 가변성을 감소시켜야 한다. 공지된 시스템에서, 히터 조립체의 제조에는 숙련된 작업자에 의해 수동으로 수행될 필요가 있을 수 있는 많은 수의 제조 단계를 필요로 할 수 있는데, 예를 들면 히터 코일이 용접에 의해 전기 접촉부에 연결될 필요가 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 에어로졸 형성 기재를 함유하는 저장 부분을 포함하는 소모성 카트리지와 함께 사용하기 위한 전기 가열식 에어로졸 발생 장치가 제공되며, 상기 저장 부분은 카트리지를 통해 연장되는 개방 단부 통로를 둘러싸는 유체 투과성 내부 표면을 가지며, 카트리지의 적어도 일부를 수용하기 위한 공동을 갖는 하우징; 및 공동 내에 위치된 히터 조립체로서, 상기 히터 조립체는: 하우징에 연결되고 상기 장치를 관통하는 기류 경로의 일부를 형성하는 기류 통로를 한정하는 전기 전도성 중공형 샤프트 부분으로서, 상기 중공 샤프트는 공동 내에 수용된 카트리지의 개방 단부 통로 내로 연장되도록 배치되는, 상기 전기 전도성 중공형 샤프트 부분, 및 중공형 샤프트 부분을 따라 위치되고 공동 내에 수용된 카트리지의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 적어도 하나의 전기 히터를 포함하고, 상기 중공형 샤프트 부분은 복수의 개구(aperture)를 포함하고, 적어도 하나의 가열 요소는 인접한 개구 사이의 중공형 샤프트 부분의 하나 이상의 협소한 영역(narrow region)에 의해 형성된다.
유리하게는, 하나 이상의 일체형 전기 히터를 포함한 히터 조립체를 갖는 것은 보다 적은 제조 단계를 요구할 수 있고 히터 조립체가 자동화된 조립 라인 상에서 제조되도록 할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치가 보다 빠르고, 간단하며, 높은 재현성 및 일관성으로 제조되게 할 수 있다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치는 히터 조립체가 복잡하고 잠재적으로 취성 연결부를 포함하는 장치보다 단순화되고, 저렴하며, 견고할 수 있다. 또한, 장치의 일부로서 전기 히터를 제공함으로써, 장치와 함께 사용하기 위한 카트리지는 전기 히터를 포함하는 카트리지보다 단순화되고, 저렴하며, 견고할 수 있다. 따라서, 카트리지들의 비용을 감축하면, 더 고가의 장치가 필요한 경우이더라도 제조사 및 소비자 모두에게 상당한 비용 절감으로 이어질 수 있다.
중공형 샤프트 부분은 장치를 통과하는 기류 경로의 일부를 형성하는 내부 기류 통로를 갖는다. 이러한 배열로, 중공형 샤프트 부분은 적어도 하나의 전기 히터에 대한 지지체를 제공할뿐만 아니라 기류 채널을 제공할 수 있다. 이는 콤팩트한 장치를 허용하며 비용 효율적인 대량 제조를 용이하게 한다. 중공형 샤프트 부분 내에 기류 통로를 갖는 것은 장치로부터의 열 손실을 최소화하고 장치의 하우징이 휴대하기 편리한 온도로 용이하게 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 중공형 샤프트 부분을 통과하는 기류 내의 기화된 에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성하기 위해 기류 통로 내에서 냉각되기 시작할 수 있으며, 장치의 총 길이를 감소시킬 수 있다.
개구는, 중공형 샤프트 부분이 형성된 후에, 예를 들면 펀칭, 드릴링, 밀링, 이로전, 전기 이로전, 절단 또는 레이저 절단에 의해 중공형 샤프트 부분에 형성될 수 있다. 개구는 중공형 샤프트 부분을 형성할 때, 예를 들면 중공형 샤프트 부분을 개구와 함께 주조 또는 성형함으로써 또는 중공형 샤프트 부분을 개구와 함께 전기증착과 같은 증착 공정에서 형성함으로써 중공형 샤프트 부분과 일체로 형성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "전기 전도성"이라는 것은, 1x10-4Ωm 이하의 비저항을 갖는 재료로부터 형성되는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "전기 절연성"이라는 것은, 1x104 Ωm 이상의 비저항을 갖는 물질로부터 형성되는 것을 의미한다.
적어도 하나의 전기 히터는 임의의 적절한 방식으로 중공형 샤프트 부분 상에 배치될 수 있다. 적어도 하나의 전기 히터는 중공형 샤프트 부분을 감쌀 수 있다. 이는 적어도 하나의 전기 히터가 중공형 샤프트 부분을 감싸지 않는 장치에 비해 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재의 보다 균일한 가열을 허용할 수 있다. 적어도 하나의 전기 히터는 중공형 샤프트 부분을 연속적으로 감쌀 수 있다. 적어도 하나의 전기 히터는 중공형 샤프트 부분의 원주 방향으로 이격된 복수의 전기 히터의 형태로 중공형 샤프트 부분을 불연속적으로 감쌀 수 있다. 다른 구현예에서, 적어도 하나의 전기 히터는 중공형 샤프트 부분의 원주의 일부 주위로만 연장될 수 있다.
적어도 하나의 전기 히터는 중공형 샤프트 부분의 길이의 일부분만을 따라 연장될 수 있다. 이러한 방식으로, 중공형 샤프트 부분의 길이의 일부분만이 적어도 하나의 전기 히터에 의해 점유된다. 적어도 하나의 전기 히터는 실질적으로 중공형 샤프트 부분의 총 길이를 따라 연장될 수 있다. 이러한 배열은 적어도 하나의 전기 히터가 중공형 샤프트 부분의 길이의 일부만을 따라 연장되는 장치에 비해 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재의 보다 균일한 가열을 허용할 수 있다. 이는 또한 적어도 하나의 전기 히터가 중공형 샤프트 부분의 길이의 일부만을 따라 연장되는 장치에 의해 가열되지 않을 카트리지의 부분을 가열할 수 있도록 하여, 각 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재를 보다 많이 기화시켜 낭비를 감소시킬 수 있다. 적어도 하나의 전기 히터는 실질적으로 중공형 샤프트 부분의 총 길이를 따라 연속적으로 연장될 수 있다. 적어도 하나의 전기 히터는 중공형 샤프트 부분의 길이방향으로 이격된 복수의 전기 히터의 형태로 불연속적으로 중공형 샤프트 부분의 실질적으로 총 길이를 따라 연장될 수 있다.
적어도 하나의 전기 히터는 중공형 샤프트 부분을 둘러싸고 중공형 샤프트 부분의 실질적으로 총 길이를 따라 연장될 수 있다.
히터 조립체는 공동 내에 수용된 카트리지의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 단일 전기 히터를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 히터 조립체는 공동 내에 수용된 카트리지의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 중공형 샤프트 부분의 길이를 따라 이격된 복수의 전기 히터를 포함한다.
유리하게는, 이러한 배열은 단지 하나의 전기 히터가 제공되거나 복수의 전기 히터가 제공되지만 중공형 샤프트 부분의 길이를 따라 이격되지 않는 장치에 비해 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재의 보다 균일한 가열을 허용할 수 있다. 또한, 장치가 단일 히터만을 갖는 장치에 의해 가열되지 않는 카트리지의 부분을 가열할 수 있도록 하여, 각 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재를 보다 많이 기화시켜 낭비를 감소시킬 수 있다. 또한, 별도로 저장된 복수의 상이한 에어로졸 형성 기재를 갖는 카트리지와 함께 사용될 때, 복수의 길이방향으로 이격된 전기 히터는 상이한 에어로졸 형성 기재를 별도로 가열하여 특히 바람직한 특성을 갖는 에어로졸을 생성할 수 있다.
히터 조립체가 중공형 샤프트 부분의 길이를 따라 이격되어 배치된 복수의 전기 히터를 포함하는 경우, 하나 이상의 전기 히터가 중공형 샤프트 부분의 길이방향으로 정렬될 수 있다. 예를 들면, 복수의 전기 히터는 중공형 샤프트 부분의 길이방향으로 정렬된 제1 열의 전기 히터와, 중공형 샤프트 부분의 길이방향으로 정렬되고 중공형 샤프트 부분의 원주 둘레의 제1 열 제2로부터 이격된 하나 이상의 추가 열의 전기 히터를 포함할 수 있다.
히터 조립체가 중공형 샤프트 부분의 길이를 따라 이격된 복수의 전기 히터를 포함하는 경우, 전기 히터는 중공형 샤프트 부분의 원주 둘레에서 서로 오프셋될 수 있다.
바람직하게는, 복수의 전기 히터는 서로 전기적으로 절연되어 각각이 독립적으로 가열될 수 있다. 이러한 배열로, 히터 조립체는, 예를 들면 전기 히터 중 어느 것이 가장 효과적인 방식으로 에어로졸을 발생시키는 최상의 조건에 있는지에 따라, 전기 히터 각각으로의 전력 공급이 가변되도록 허용할 수 있다. 이는 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재의 분포에서의 변화에 의해 야기되는 에어로졸 특성의 변화를 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 전기 히터의 에너지 드로우를 가장 효과적으로 선택함으로써 장치의 총 에너지 소비를 줄일 수 있다. 복수의 전기 히터 각각을 전기적으로 분리하여 각 히터를 별도로 가열할 수 있으므로, 과열로 인한 하나 이상의 전기 히터에 대한 손상의 위험은 하나 이상의 전기 히터로의 전력 공급을 선택적으로 줄임으로써 감소될 수 있다.
적어도 하나의 전기 히터는 임의의 적절한 방식으로 전기 전력 공급부에 연결될 수 있다. 예를 들면, 히터 조립체는 적어도 전기 히터를 전기 전력 공급부에 연결하기 위해 중공형 샤프트 부분의 길이를 따라 연장되는 복수의 전기 전도체를 포함할 수 있다. 복수의 전기 전도체는 중공형 샤프트 부분에 예를 들면 증착, 인쇄에 의해, 또는 적층 포일로서 중공형 샤프트 부분과의 적층에 의해 부착된 복수의 와이어, 또는 복수의 전기 전도성 물질 스트립을 포함할 수 있다. 그 다음, 적층 포일은 중공형 샤프트 부분을 형성하도록 형상화되거나 폴딩될 수 있다.
바람직하게는, 중공형 샤프트 부분은 적어도 하나의 전기 히터를 전기 전력 공급부에 연결하기 위해 복수의 전기적으로 절연된 섹션으로 적어도 부분적으로 분할되고, 전기적으로 절연된 섹션은 중공형 샤프트 부분에 형성된 하나 이상의 절연 갭에 의해 서로 전기적으로 절연된다. 히터 조립체가 복수의 전기 히터를 포함하는 경우, 바람직하게는 중공형 샤프트 부분은 복수의 전기 히터를 전기 전력 공급부에 연결하기 위해 적어도 하나의 전기적으로 절연된 섹션으로 적어도 부분적으로 분할되고, 전기적으로 절연된 섹션은 중공형 샤프트 부분에 형성된 하나 이상의 절연 갭에 의해 서로 전기적으로 절연된다. 따라서, 적어도 하나의 전기 히터, 또는 복수의 전기 히터, 및 적어도 전기 히터를 전기 전력 공급부에 결합하기 위한 수단은 중공형 샤프트 부분에 일체형이다. 이러한 배열로, 중공형 샤프트 부분은 추가적인 전도성 구성 요소를 히터 조립체에 부착하기 위한 추가적인 제조 단계를 필요로 하지 않고 적어도 하나의 전기 히터를 전기 전력 공급부에 결합시키는 추가 기능을 수행할 수 있다.
절연 갭은 에어 갭일 수 있다. 즉, 절연 갭은 인접한 전기적으로 절연된 섹션들 사이의 단순한 간격일 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 절연 갭은 전기 절연 물질로 충전되거나 부분적으로 충전될 수 있다.
절연 갭은, 중공형 샤프트 부분이 형성된 후에, 예를 들면 펀칭, 드릴링, 밀링, 이로전, 전기 이로전, 절단, 또는 레이저 절단에 의해 중공형 샤프트 부분을 복수의 전기적으로 절연된 섹션으로 적어도 부분적으로 분할하기 위해 중공형 샤프트 부분에 형성될 수 있다. 절연 갭은, 중공형 샤프트 부분을 형성할 때, 예를 들면 중공형 샤프트 부분을 절연 갭과 함께 주조 또는 성형함으로써 또는 중공형 샤프트 부분을 전기증착과 같은 증착 공정을 사용하여 형성함으로써 중공형 샤프트 부분과 일체로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 중공형 샤프트 부분은 원위 단부에 천공 표면을 갖는다. 이는 중공형 샤프트 부분이, 예를 들면 카트리지의 삽입 중에 카트리지의 단부에서 취성 시일을 천공함으로써, 공동 내로 삽입된 카트리지의 단부를 편리하고 쉽게 천공할 수 있게 한다. 따라서, 중공형 샤프트 부분은 세장형 천공 부재로서 기능할 수 있다. 카트리지, 또는 취성 시일과 같은 카트리지의 일부의 천공을 용이하게 하기 위해, 천공 표면이 위치하는 중공형 샤프트 부분의 원위 단부는 바람직하게는 천공 표면의 바로 근방에 있는 중공형 샤프트 부분의 영역의 단면적보다 작은 단면적을 갖는다. 바람직하게는, 중공형 샤프트 부분의 단면적은 중공형 샤프트 부분의 원위 단부에서 테이퍼진 팁을 향하여 좁아진다. 중공형 샤프트 부분의 단면적은 중공형 샤프트 부분의 원위 단부에서 한 지점을 향하여 좁아질 수 있다.
히터 조립체는 함께 조립되어 히터 조립체를 형성하는 복수의 개별 구성요소로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 히터 조립체는 단일의 유니터리(unitary) 구성요소이다. 유리하게는, 이는 히터 조립체가 복수의 개별적인 구성요소로 형성되는 기존 시스템보다 적은 제조 단계를 요구할 수 있다. 또한 자동화 조립체 라인에서 히터 조립체를 제조할 수 있으므로, 이러한 장치는 높은 재현성으로 더 신속하게 제조될 수 있다.
장치는 바람직하게는 히터 조립체에 연결된 전기 전력 공급부를 포함한다. 예를 들면, 전력 공급부는 리튬 철 인산염 배터리와 같은 배터리 또는 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 전력 공급부는 바람직하게는 하우징 내에 위치한다. 전력 공급부는 재충전을 필요로 할 수 있고 한 번 이상의 흡연 체험을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다. 예를 들면, 전력 공급부는 통상의 궐련을 흡연하는 데 걸리는 통상적인 시간에 상응하는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 여러 배의 기간 동안 연속적으로 에어로졸을 발생시키기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 결정된 수의 퍼프 또는 개별적인 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 히터 조립체 및 전력원에 연결된 전기 회로를 포함할 수 있다. 제어 회로는 마이크로프로세서 또는 제어를 제공할 수 있는 다른 전기 회로를 포함할 수 있으며, 마이크로프로세서는 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 주문형 반도체(ASIC)일 수 있다. 전기 회로는 추가적인 전자 부품을 포함할 수 있다. 전기 회로는 히터 조립체로의 전류 공급을 조절하도록 구성될 수 있다. 전류는 장치가 활성화된 후 연속적으로 공급되거나 간헐적으로, 예컨대 퍼핑할 때마다(puff-by-puff basis) 히터 조립체에 공급될 수 있다. 전기 회로는 유리하게는 클래스-D 또는 클래스-E 전력 증폭기를 포함하고 있는 DC/AC 인버터를 포함할 수 있다.
장치는 히터 조립체에 연결된 전기 전력 공급부, 및 상기 전력 공급부 및 히터 조립체에 연결된 전기 회로를 포함할 수 있다.
히터 조립체가 중공형 샤프트 부분의 길이에 따라 이격된 복수의 전기 히터로 구성된 경우, 전기 회로는 바람직하게는 복수의 전기 히터의 하나 이상의 전기적인 파라미터를 측정하고, 상기 측정된 전기적인 파라미터에 기초하여, 공동에 수용된 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재의 추정된 잔류량 또는 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재의 추정된 분포를 계산하도록 구성된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "전기적인 파라미터"는 저항률, 전도율, 임피던스, 커패시턴스, 전류, 전압, 및 저항과 같은 측정에 의해 정량화될 수 있는 전기적 특성, 값 또는 속성을 설명하는 데 사용된다.
바람직하게는, 이러한 장치로, 전기 히터는 가열 및 감지라는 두 가지 기능을 가질 수 있다. 이는 장치가 카트리지 내에 잔류하는 에어로졸 형성 기재의 상태 추정을 언제든지 결정할 수 있게 한다. 이로부터, 장치는 바람직한 에어로졸 특성을 유지하기 위해 전기 회로에 의해 다르게 동작될 수 있거나, 에어로졸 형성 기재의 현재 상태를 사용자에게 통지할 수 있어, 사용자가 카트리지 교환 또는 장치의 배향 변경과 같은 적절한 조치를 취하도록 하여, 에어로졸 특성에 악영향을 미치지 않도록 한다.
이러한 구현예에서, 전기 회로는 복수의 전기 히터 각각의 하나 이상의 전기적인 파라미터를 별도로 측정하고, 복수의 전기 히터 중 2개 이상의 측정된 전기적인 파라미터의 차이에 기초하여, 추정된 잔류량, 또는 추정된 분포, 또는 추정된 잔류량 및 추정된 분포를 계산하도록 구성될 수 있다.
장치가 히터 조립체에 연결된 전력 공급부, 및 상기 전력 공급부 및 히터 조립체에 연결된 전기 회로를 포함하는 경우, 장치는 바람직하게는 전원에 연결된 사용자 표시기를 더 포함한다. 전기 회로는 추정된 잔류량 또는 추정된 분포에 대응하여 사용자 표시기를 작동시키도록 구성될 수 있다. 사용자 표시기는 임의의 적합한 구성을 가질 수 있는데, 예를 들면 사용자 표시기는 예컨대 디스플레이, 오디오 출력, 햅틱 출력, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 이는 카트리지가 액체 에어로졸 형성 기재의 추정된 잔류량 또는 추정된 분포, 또는 둘 모두에 관한 정보를 사용자에게 전달할 수 있게 한다.
전기 회로는 추정된 잔류량이 임계값 이하로 떨어질 때 사용자 표시기를 작동시켜 사용자에게 경고하고 사용자에게 카트리지 교체를 촉구하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 또한 추정된 분포가 장치가 너무 오랫동안 특정 각도로 유지되었다고 시사하면 사용자 표시기를 동작시켜 사용자에게 장치의 배향을 적어도 일시적으로 변경하도록 촉구할 수 있도록 구성될 수 있어, 에어로졸 형성 기재는 저장 부분에서 재분포될 수 있다.
제어 회로는 스마트 폰, 스와트 워치, 태블릿, 데스크톱 컴퓨터 또는 유사한 장치와 같은 개별 장치와의 통신 링크를 통해 사용자에게 추정된 잔류량 또는 추정된 분포를 통지하도록 구성될 수 있다.
장치가 전력원에 연결되고 복수의 전기 히터의 하나 이상의 전기적인 파라미터를 측정하고 추정된 잔류량 또는 추정된 분포를 계산하도록 구성된 전기 회로를 포함하는 경우, 전기 회로는 추정된 잔류량 또는 추정된 분포에 대응하여 별도로 복수의 전기 히터 중 하나 이상으로의 전력 공급을 제어하도록 추가로 구성될 수 있다.
유리하게는, 이는 장치가 전기 히터 중 어느 것이 가장 효과적인 방법으로 에어로졸을 발생시키고, 그에 따라 전력 공급을 변화시키는 최상의 조건에 있는지를 결정하게 할 수 있다. 이는 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재의 분포에서의 변화에 의해 야기되는 에어로졸 특성의 변화를 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 전기 히터의 에너지 드로우를 가장 효과적으로 선택함으로써 장치의 총 에너지 소비를 줄일 수 있다. 전기 회로는 추정된 잔류량 또는 추정된 분포에 대응하여 복수의 전기 히터 중 하나 이상에 대한 전력 공급을 증가시키도록 구성될 수 있다.
전기 회로는 추정된 잔류량 또는 추정된 분포에 대응하여 복수의 전기 히터 중 하나 이상에 대한 전력 공급을 감소시키도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 이는 예를 들면 추정된 잔류량 또는 추정된 분포가 특정 전기 히터가 에어로졸을 생성하기에 적절하지 않은 것을 나타내는 경우, 하나 이상의 전기 히터의 에너지 소비를 선택적으로 감소시키도록 할 수 있다. 또한 이는 예를 들면 액체 에어로졸 형성 기재가 사용되고 전기적인 파라미터가 하나 이상의 전기 히터가 건조하거나 부분적으로 건조하다는 것을 나타내는 경우 과열로 인해 전기 히터가 손상될 위험을 줄일 수 있다.
전기 회로는 추정된 잔류량 또는 추정된 분포에 대응하여 복수의 전기 히터 중 하나 이상에 대한 전력 공급을 감소시키거나 증가시키도록 구성될 수 있다. 전기 회로는 복수의 전기 히터 중 하나 이상에 대한 전력 공급을 감소시키면서, 동시에 추정된 잔류량 또는 추정된 분포에 대응하여 복수의 전기 히터 중 상이한 하나 이상에 대한 전력 공급을 증가시키도록 구성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 장치"는 소모성 카트리지와 같은 에어로졸 발생 물품과 상호 작용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 지칭한다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 휴대용이다. 에어로졸 발생 장치는 통상의 엽궐련 또는 궐련과 비슷한 크기를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 약 30 mm 내지 약 150 mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 약 5 mm 내지 약 30 mm의 외경을 가질 수 있다.
히터 조립체는 장치의 하우징에 고정되거나 또는 하우징과 일체형일 수 있다. 다른 구현예에서, 히터 조립체는 하우징에 제거 가능하게 고정될 수 있다. 이는 예를 들면 유지보수 또는 세정을 위해 또는 히터 조립체의 교체를 가능하게 하기 위해 히터 조립체가 장치로부터 적어도 부분적으로 제거되게 할 수 있다. 히터 조립체는 하나 이상의 전기적 및 기계적 연결 수단에 의해 하우징에 제거 가능하게 결합될 수 있다.
히터 조립체는 하나 이상의 전기 히터를 포함한다. 예를 들면, 히터 조립체는 중공형 샤프트 부분에 배열된 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 또는 그 이상의 전기 히터를 포함할 수 있다. 히터 조립체가 복수의 전기 히터를 포함하는 경우, 전기 히터는 중공형 샤프트 부분의 길이를 따라 이격될 수 있다. 각각의 전기 히터는 적어도 하나의 가열 요소를 포함할 수 있다. 각각의 전기 히터는 2개 또는 3개, 또는 4개, 또는 5개, 또는 6개 또는 그 이상의 가열 요소와 같은 하나 이상의 가열 요소를 포함할 수 있다. 가열 요소 또는 가열 요소들은 주 하우징의 공동 내로 삽입된 카트리지의 에어로졸 형성 기재를 가장 효과적으로 가열하도록 적절히 배치될 수 있다.
가열 요소는 바람직하게는 0.10 내지 0.15 mm, 바람직하게는 약 0.125 mm의 직경을 갖는다. 중공형 샤프트 부분은 바람직하게는 904 또는 301 스테인리스 강과 같은 전기 저항성 금속으로 형성된다. 적절한 금속의 예로는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨, 및 백금족으로부터의 금속이 있다. 적절한 금속 합금의 예로는 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-티타늄-지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간- 및 철-함유 합금들, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 강에 기초한 초합금, Timetal® 철-알루미늄계 합금, 및 철-망간-알루미늄계 합금을 포함한다. Timetal®은, 콜로라도주 덴버, 1999 브로드웨이 스위트 4300 소재의 Titanium Metals Corporation의 등록 상표이다.
적어도 하나의 가열 요소는 저항 가열에 의해 작동할 수 있다. 다시 말해, 특정 전류가 가열 요소를 통과할 때 가열 요소의 온도가 원하는 온도로 승온되도록 가열 요소의 물질 및 치수가 선택될 수 있다. 가열 요소를 통해 전류가 배터리로부터 전도에 의해 적용될 수 있거나, 가열 요소 주위에 가변적인 자기장의 적용에 의해 가열 요소에 유도될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에서, 각각의 전기 히터의 적어도 하나의 가열 요소는 중공형 샤프트 부분의 인접한 개구 사이의 중공형 샤프트 부분의 하나 이상의 협소한 영역에 의해 형성된다. 개구는 바람직하게는 약 10 μm 내지 약 100 μm, 바람직하게는 약 10 μm 내지 약 60 μm의 폭을 가질 수 있다. 바람직하게는 개구는 모세관 작용을 일어나게 해서, 사용시 물질, 예를 들면 증발될 액체가 장치 내로 흡인되어, 전기 히터와 액체 간의 접촉 면적을 증가시킨다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "개구의 길이"는 그 길이방향에 따른 개구의 치수를 나타낸다. 즉, 최대 치수의 방향이다. 용어 "개구의 폭"은 그 길이가 가로방향인 개구의 치수를 지칭한다.
중공형 샤프트 부분은 단일의 관형 몸체로 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 중공형 샤프트 부분은 하우징에 고정되고 동일한 길이방향 축을 따라 연장되어 접합부에서 만나는 제1 및 제2 중공형 샤프트 부분으로 형성될 수 있다. 이러한 구현예에서, 하우징은 공동이 형성된 주 하우징 및 공동을 폐쇄하기 위해 주 하우징과 결합하도록 배열된 폐쇄 몸체를 포함할 수 있으며, 제1 중공형 샤프트 부분은 주 하우징에 연결되고 제2 중공형 샤프트 부분은 폐쇄 몸체에 연결된다. 폐쇄 몸체는 단순히 공동을 폐쇄하기 위한 뚜껑으로서 기능할 수 있다. 바람직하게는, 폐쇄 몸체는 공기가 에어로졸 발생 장치의 기류 경로를 통해 흡인될 수 있는 마우스피스 부분을 형성한다.
제1 및 제2 중공형 샤프트 부분은 각각의 원위 단부에 제1 및 제2 천공 표면을 가질 수 있다. 이는 제1 및 제2 중공형 샤프트 부분이, 예를 들면 카트리지의 삽입 중에 카트리지의 양 단부에서 취성 시일을 관통함으로써 공동 내로 삽입된 카트리지의 단부를 편리하고 용이하게 천공하도록 할 수 있다. 따라서, 중공형 샤프트 부분은 세장형 천공 부재로서 기능할 수 있다. 카트리지, 또는 취성 시일과 같은 카트리지의 일부의 천공을 용이하게 하기 위해, 천공 표면이 위치하는 제1 및 제2 중공형 샤프트 부분의 원위 단부는 바람직하게는 천공 표면의 바로 근방에 있는 각각의 중공형 샤프트 부분의 영역의 단면적보다 작은 단면적을 갖는다. 특히 바람직한 구현예에서, 각각의 중공형 샤프트 부분의 단면적은 원위 단부에서 테이퍼진 팁을 향하여 좁아진다. 각각의 중공형 샤프트 부분의 단면적은 원위 단부에서 한 지점을 향하여 좁아질 수 있다.
유리하게는, 천공 표면을 갖는 두 개 부분으로 된 중공형 샤프트 부분을 갖는 것은 카트리지의 양 단부의 시일이 사용자에 의해 보다 쉽게 파손되게 할 수 있다. 이론에 구속되기를 원하지 않고, 카트리지의 중심을 향해 시일을 파손시킴으로써, 시일이 중공형 샤프트 부분으로부터 멀리 이동하는 것이 방지되고, 제1 및 제2 천공 표면에 의해 가해지는 응력이 더 높아져서, 시일이 더 쉽게 파손되도록 한다.
제1 및 제2 중공형 샤프트 부분이 접합부에서 만나도록 크기가 정해지는 경우, 제1 및 제2 중공형 샤프트 부분의 원위 단부는 접합부 둘레에 시일이 형성되도록 협력 적으로 형상화되는 것이 바람직하다. 이러한 배열로, 기류는 카트리지의 저장 부분으로 통과하기보다는 세장형 천공 조립체를 통한 내부 기류 통로에 실질적으로 한정될 수 있으며, 이에 따라 일정한 에어로졸의 전달을 용이하게 한다. 제1 및 제2 중공형 샤프트 부분의 원위 단부는 임의의 적절한 협력적 천공 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 제1 및 제2 중공형 샤프트 부분 중 하나의 원위 단부는 내측으로 테이퍼진 외부 표면을 갖고, 제1 및 제2 중공형 샤프트 부분 중 다른 하나의 원위 단부는 외측으로 테이퍼진 내부 표면을 가지며, 내부 및 외부 표면은 내측으로 테이퍼진 외부 표면이 외측으로 테이퍼진 내부 표면 내에 끼워져서 폐쇄 몸체가 주 하우징과 맞물릴 때 시일을 형성하도록 형상화된다. 이는 제1 및 제2 중공형 샤프트 부분이 쉽게 짝을 이루도록 할 수 있다. 예를 들면, 제1 중공형 샤프트 부분의 원위 단부는 내측으로 테이퍼진 외부 표면을 가질 수 있고, 제2 중공형 샤프트 부분의 원위 단부 단부는 외측으로 테이퍼진 내부 표면을 가질 수 있으며, 내부 및 외부 표면은 내측으로 테이퍼진 외부 표면이 외측으로 테이퍼진 내부 표면 내에 끼워져 폐쇄 몸체가 주 하우징과 맞물릴 때 시일을 형성하도록 형상화된다.
하우징은 세장형일 수 있다. 하우징은 임의의 적절한 물질 또는 물질의 조합을 포함할 수 있다. 적절한 물질의 예는 금속, 합금, 플라스틱 또는 이들 물질 중 하나 이상을 포함하는 복합 물질, 또는 식품이나 약제학적 적용에 적합한 열가소성 수지, 예를 들면 폴리프로필렌, 폴리에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌을 포함한다. 물질은 가볍고 비-취성(non-brittle)인 것이 바람직하다.
하우징은 마우스피스를 포함할 수 있다. 마우스피스는 적어도 하나의 공기 유입구 및 적어도 하나의 공기 유출구를 포함할 수 있다. 마우스피스는 둘 이상의 공기 유입구를 포함할 수 있다. 공기 유입구 중 하나 이상은 에어로졸이 사용자에게 전달되기 전에 에어로졸의 온도를 감소시킬 수 있고, 에어로졸이 사용자에게 전달되기 전에 에어로졸의 농도를 감소시킬 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "마우스피스(mouthpiece)"는 에어로졸 발생 자치의 일부로서, 하우징의 공동에 수용된 에어로졸 발생 물품으로부터 에어로졸 발생 장치에 의해 생성된 에어로졸이 직접 흡입되도록 사용자의 입 안에 놓이는 부분을 지칭한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 상술한 구현예들 중 어느 하나에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 기재를 함유하는 저장 부분을 포함하는 소모성 카트리지를 포함하는 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템이 제공되며, 상기 저장 부분은 카트리지를 통해 연장되는 개방 단부 통로를 둘러싸는 유체 투과성 내부 표면을 갖는다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "유체 투과성 표면"은 액체 또는 가스가 유체 투과성 표면을 통과하도록 하는 표면을 지칭한다. 유체 투과성 내부 표면은 유체가 이를 통해 투과할 수 있도록 그 안에 형성된 복수의 개구부를 가질 수 있다.
시스템은 소모성 카트리지를 포함한다. 소모성 카트리지는 에어로졸 발생 장치에 제거 가능하게 결합될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '제거 가능하게 결합된'은 카트리지와 장치가 상기 장치나 카트리지를 상당히 손상시키지 않고 서로 결합되고 결합 해제될 수 있는 것을 의미하도록 사용된다. 카트리지는 에어로졸 형성 기재가 소모되었을 때 에어로졸 발생 장치로부터 제거될 수 있다. 카트리지는 일회용일 수 있다. 카트리지는 재사용 가능할 수 있다. 카트리지는 에어로졸 형성 기재로 재충전 가능할 수 있다. 카트리지는 에어로졸 발생 장치에서 교체 가능할 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 과포화 증기로부터 에어로졸이 형성되고, 이어서 에어로졸이 사용자의 입 속으로 반송되는 에어로졸 형성 챔버를 포함할 수 있다. 공기 유입구, 공기 유출구 및 챔버는, 에어로졸을 공기 유출구에 및 사용자의 입 속으로 전달하도록, 공기 유입구로부터 공기 유출구까지 에어로졸 형성 챔버를 경유하는 기류 루트를 형성하도록 바람직하게 배치된다. 에어로졸 형성 챔버는 카트리지 및 에어로졸 발생 장치 중 하나 또는 둘 모두에 의해 형성될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '에어로졸 형성 기재'는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물들을 방출할 수 있는 기재에 관한 것이다. 이러한 휘발성 화합물들은 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 편의상 카트리지와 같은 에어로졸 발생 물품 또는 흡연 물품의 부분일 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 에어로졸 형성 액체일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 액체" 및 "액체 에어로졸 형성 기재"는 상호 교환 가능하다. 저장 부분은 액체 에어로졸 형성 기재를 저장 부분에서 히터 조립체로 이송하기 위한 내부 표면의 일부 또는 전부를 형성하는 모세관 심지를 포함하는 것이 바람직하다.
저장 부분은 단일 에어로졸 형성 기재를 함유할 수 있다. 저장 부분은 별도로 저장된 2개 이상의 에어로졸 형성 기재를 함유할 수 있다. 예를 들면, 저장 부분은 별도로 저장된 3개의 에어로졸 형성 기재, 별도로 저장된 4개의 에어로졸 형성 기재, 별도로 저장된 5개의 에어로졸 형성 기재, 또는 별도로 저장된 6개 이상의 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 저장 부분이 별개로 저장된 2개 이상의 에어로졸 형성 기재를 포함하는 경우, 히터 조립체는 바람직하게는 세장형 천공 조립체의 길이를 따라 이격된 복수의 전기 히터를 포함하고, 복수의 전기 히터는 각각의 에어로졸 형성 기재를 위한 적어도 하나의 전기 히터를 포함하고, 각각의 전기 히터는 대응하는 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성되어 있다. 이는 에어로졸 형성 기재가 독립적으로 가열될 수 있게 한다.
소모성 카트리지의 저장 부분은 별도로 저장되는 제1 및 제2 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있고, 히터 조립체는 세장형 천공 조립체의 길이를 따라 이격된 복수의 전기 히터를 포함하고, 복수의 전기 히터는 제1 에어로졸 형성 기재를 가열하여 제1 에어로졸을 형성하기 위한 제1 전기 히터 및 제2 에어로졸 형성 기재를 가열하여 제2 에어로졸을 형성하는 제2 전기 히터를 포함한다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템에서, 저장 부분은 바람직하게는 압축 가능하고, 카트리지를 통해 연장되는 개방 단부 통로의 직경은 중공형 샤프트 부분의 외경보다 작다. 이러한 배열로, 저장 부분은 카트리지와 중공형 샤프트 부분 사이의 억지 끼워맞춤을 보장하기 위해 히터 조립체에 의해 방사상으로 압축될 수 있다. 이는 일관된 에어로졸 특성을 허용하도록 저장 부분 내의 에어로졸 형성 기재와 전기 히터 사이의 접촉을 용이하게 할 수 있다. 이는 또한, 카트리지와 중공형 샤프트 부분의 외부 사이의 기류를 제한하거나 제거함으로써, 일정한 에어로졸의 전달을 용이하게 할 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 액체이다.
에어로졸 형성 기재가 에어로졸 형성 액체인 경우, 저장 부분은 바람직하게는 에어로졸 형성 액체를 히터 조립체로 이송하기 위한 모세관 심지를 포함하고, 모세관 심지는 내부 표면의 전부 또는 일부를 형성한다.
카트리지의 상류 및 하류 단부는 취성 시일로 캡핑될 수 있다. 카트리지는 개방 단부 통로의 상류 및 하류 단부 중 하나 또는 둘 모두에 밀봉 링을 추가로 포함할 수 있다.
카트리지는 제1 에어로졸 형성 기재를 포함하는 제1 밀봉된 구획부 및 제2 에어로졸 형성 기재를 포함하는 제2 밀봉된 구획부를 포함할 수 있다. 제1 구획부 및 제2 구획부는 바람직하게는 카트리지의 상류 단부로부터 하류 단부까지 직렬로 배열된다. 즉, 제2 구획부는 제1 구획부의 하류에 위치하고 있다. 바람직하게는, 각각의 제1 구획부 및 제2 구획부는 각 단부에서 취성 배리어를 포함하고 있다. 바람직하게, 각각의 취성 배리어는 금속 필름, 보다 바람직하게는 알루미늄 필름으로 형성된 것이다. 카트리지의 제1 구획부 및 제2 구획부는 서로 접경할 수 있다. 제1 구획부 및 제2 구획부는 서로 이격되어 있을 수 있다. 제1 구획부 및 제2 구획부의 부피는 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 구획부의 부피는 상기 제1 구획부의 부피보다 크다.
저장 부분은 내부 개방 단부 통로를 둘러싸는 환형 공간을 형성할 수 있다. 카트리지는 전반적으로 원통형 형상을 가질 수 있으며, 원형, 육각형, 팔각형 또는 십각형 같은 임의의 원하는 단면을 가질 수 있다. 저장 부분은 액체 에어로졸 형성 기재가 흡수되는 관형 다공성 요소를 포함할 수 있다. 저장 부분은 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하는 모세관 심지 및 모세관 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 모세관 심지는 개방 단부 통로를 둘러싸는 내부 표면을 형성할 수 있다. 모세관 물질은 액체를 일 단부에서 다른 단부로 능동적으로 전달하는 물질이다. 모세관 물질은 액체 에어로졸 형성 기재를 개방 단부 통로에 전달하도록 저장 부분 내에 유리하게 배향될 수 있다. 모세관 재료는 섬유상 구조를 가질 수 있다. 모세관 물질은 스폰지 구조를 가질 수 있다. 모세관 물질은 모세관 번들을 포함할 수 있다. 모세관 물질은 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 모세관 물질은 복수의 스레드(thread)를 포함할 수 있다. 모세관 물질은 미세 보어(bore) 튜브를 포함할 수 있다. 모세관 물질은 섬유, 스레드 및 미세 보어 튜브의 조합을 포함할 수 있다. 섬유, 스레드 및 미세 보어 튜브는 일반적으로 액체를 전기 히터에 전달하도록 정렬될 수 있다. 모세관 물질은 스폰지형의 물질을 포함할 수 있다. 모세관 물질은 발포체형의 물질을 포함할 수 있다. 모세관 물질의 구조는 액체가 모세관 작용에 의해 전달될 수 있는 복수의 작은 보어 또는 튜브를 형성할 수 있다.
모세관 물질은 임의의 적절한 물질 또는 물질의 조합을 포함할 수 있다. 적절한 물질의 예는 스폰지 또는 발포체 물질, 섬유 또는 소성된 분말 형태의 세라믹- 또는 흑연계 물질, 발포된 금속 또는 플라스틱 물질, 예를 들면 스펀되거나 압출된 섬유로 이루어진 섬유상 물질, 예컨대 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹이다. 모세관 물질은 ALTUGLAS® 의료용 수지 폴리메트리메타크릴레이트(PMMA), Chevron Phillips K-Resin® 스티렌-부타디엔 공중합체(SBC), Arkema 특수 성능 중합체 Pebax®, Rilsan® 및 Rilsan® Clear, DOW(Health+??) 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), DOW ?? LDPE 91003, DOW ?? LDPE 91020(MFI 2.0; 밀도 923), ExxonMobil ?? 폴리프로필렌(PP) PP1013H1, PP1014H1 및 PP9074MED, Trinseo CALIBRE ?? 폴리카보네이트(PC) 2060-SERIES와 같은 의료용 중합체를 포함하는 고분자 화합물로 제조될 수 있다. 모세관 물질은 금속 합금, 예를 들면 알루미늄 또는 스테인레스 강 의료용 합금으로 제조될 수 있다. 모세관 물질은 상이한 액체 물성과 함께 사용되기 위해 임의의 적절한 모세관 현상 및 다공도를 가질 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도성, 비등점 및 원자 압력을 포함하되, 이에 한정되지 않는 물성을 가지며, 이는 모세관 작용에 의해 액체가 모세관 물질을 통해 이송될 수 있게 한다. 모세관 물질은 에어로졸 형성 기재를 분무기에 운반하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템에서, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 액체일 수 있다. 이러한 구현예에서, 바람직하게는 저장 부분이 에어로졸 형성 액체를 저장하기 위한 액체 저장 부분이다.
액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴 함유 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴 염 매트릭스일 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 식물계 물질을 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 가열시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 물질을 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 균질화 담배 물질을 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 비담배 함유 물질을 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 균질화 식물계 물질을 포함할 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 사용 시, 조밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 시스템의 작동 온도에서 열적 열화에 대하여 실질적으로 저항하는 임의의 적절한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물이다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 잘 공지되어 있으며, 이에 한정되지 않지만, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함한다. 에어로졸 형성제는 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올 또는 그의 혼합물일 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는 글리세린일 수 있다. 에어로졸 형성제는 프로필렌 글리콜일 수 있다. 에어로졸 형성제는 글리세린 및 프로필렌 글리콜 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 약 2% 내지 약 10%의 니코틴 농도를 가질 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재에 대하여 참조가 이루어졌지만, 에어로졸 형성 기재의 다른 형태가 다른 구현예와 함께 사용될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들면, 에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 성분 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 비담배 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다. 적절한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
에어로졸 형성 기재가 고체 에어로졸 형성 기재인 경우, 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들면, 허브 잎, 담배 잎, 담배 리브 조각, 재구성 담배, 균질화 담배, 압출 담배, 캐스트 잎 담배 및 팽화 담배 중 하나 이상을 함유하는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 말아피는 담배 형태일 수 있거나, 적절한 용기 또는 카트리지에 제공될 수 있다. 선택적으로, 고체 에어로졸 형성 기재는 상기 기재의 가열 시에 방출될, 추가적인 담배 또는 비담배 휘발성 향미 화합물을 함유할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들면 추가적인 담배 또는 비담배 휘발성 향미 화합물을 포함하는 캡슐을 또한 함유할 수 있고, 이러한 캡슐은 고체 에어로졸 형성 기재의 가열 동안에 용융될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 균질화 담배는 미립자 담배를 응집시켜서 형성된 물질을 지칭한다. 균질화 담배는 시트의 형태일 수 있다. 균질화 담배 물질은 건중량 기준으로 5% 초과의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 균질화 담배 물질은 대안적으로 건중량 기준으로 5 내지 30 중량%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 균질화 담배 재료의 시트는 담배 잎몸(leaf lamina) 및 담배 잎자루(leaf stem) 중 하나 또는 둘 모두를 분쇄하거나 달리 세분하여 얻어진 미립자 담배를 응집시켜서 형성될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 균질화 담배 물질의 시트는, 예를 들면 담배의 처리, 취급 및 배송 동안 형성된 담배 가루, 담배 미분 및 기타 미립자 담배 부산물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 균질화 담배 물질의 시트는 미립자 담배 응집을 돕는 담배 내인성 결합제인 하나 이상의 내재성 결합제, 담배 외인성 결합제인 하나 이상의 외재성 결합제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고; 대안적으로 또는 추가적으로, 균질화 담배 물질의 시트는 담배 및 비-담배 섬유, 에어로졸 형성제, 습윤제, 가소제, 향미제, 충전제, 수성 및 비수성 용매 및 이들의 조합을 포함하되 이에 한정되지 않는 기타 첨가제를 포함할 수 있다.
선택적으로, 고체 에어로졸 형성 기재는 열적으로 안정된 담체에 제공되거나 담체에 매립될 수 있다. 담체는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 담체는 그 내부 표면에, 또는 그 외부 표면에, 또는 그 내부 표면 및 외부 표면 모두에 증착된 고체 기재의 박층을 갖는 관형 담체일 수 있다. 이러한 관형 담체는, 예를 들면, 종이, 종이류 물질, 부직 탄소 섬유 매트, 저질량 오픈 메쉬 금속 스크린, 또는 천공된 금속 호일 또는 임의의 다른 열적으로 안정한 중합체 매트릭스로 형성될 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들면, 시트, 발포체, 겔 또는 슬러리 형태로 담체의 표면에 증착될 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 담체의 전체 표면에 증착되거나, 대안적으로 사용 동안 불균일한 향미를 전달하기 위해 패턴으로 증착될 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템용 키트가 제공되는데, 상기 키트는 전술된 구현예 중 어느 하나에 따른 에어로졸 발생 장치 및 상기 에어로졸 발생 장치에 사용하기 위한 복수의 소모성 카트리지를 포함하고, 각각의 카트리지는 에어로졸 형성 기재를 함유하는 저장 부분을 포함하고, 카트리지를 통해 연장되는 개방 단부 통로를 둘러싸는 유체 투과성 내부 표면을 갖는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 '상류', '하류'는 본 발명에 따른 카트리지, 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템의 구성요소 또는 구성요소의 부분의 상대 위치를, 이들의 사용 동안 카트리지, 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템을 통해 흡인된 공기의 방향과 관련하여 설명하는 데에 사용된다. 용어 '원위(distal)'및 '근위(proximal)'는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템의 구성요소의 상대 위치를, 장치에 대한 이들의 연결과 관련하여 설명하는 데 사용되어, 구성요소의 근위 단부는 장치에 연결된 '고정된' 단부에 있고, 원위 단부는 근위 단부 반대편의 '자유' 단부에 있다. 구성요소가 구성요소의 하류 단부에서 장치에 연결된 경우, 하류 단부는 '근위' 단부로 간주될 수 있으며 그 반대도 마찬가지이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "길이방향" 및 "길이"는 카트리지, 장치 또는 장치의 구성요소의 대향 단부들 사이, 이를테면 하류 또는 근위 단부와 대향 상류 또는 원위 단부 사이의 방향을 지칭한다. 용어 "가로방향"은 길이방향에 수직인 방향을 설명하는 데 사용된다.
카트리지 및 에어로졸 발생 장치의 상류 및 하류 단부는 사용자가 에어로졸 발생 장치의 마우스 단부를 흡인할 때에 기류에 대하여 정의된다. 공기는 카트리지 또는 장치의 상류 단부에서 흡인되고, 카트리지 또는 장치를 통해 하류로 통과하여 하류 단부에서 카트리지 또는 장치를 빠져나간다.
본 명세서에서 사용하는 바와 같이, 용어 "공기 유입구(air inlet)"는 공기가 에어로졸 발생 시스템 내로 흡인될 수 있는 하나 이상의 개구(aperture)을 설명하는 데에 사용된다.
본 명세서에서 사용하는 바와 같이, "공기 유출구(air outlet)"는 공기가 에어로졸 발생 시스템 밖으로 흡인될 수 있는 하나 이상의 개구를 설명하는 데에 사용된다.
하나 이상의 양태와 관련하여 기술된 특징들은 본 발명의 다른 양태에 동일하게 적용될 수 있다. 특히, 제1 양태의 에어로졸 발생 장치와 관련하여 설명된 특징들은 제2 양태의 에어로졸 발생 시스템, 및 제4 양태의 키트에 동일하게 적용될 수 있고, 그 반대로 될 수 있다.
본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 더 설명될 것이다:
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 길이방향 단면을 도시하고;
도 2는 도 1의 에어로졸 발생 시스템과 함께 사용하기 위한 소모성 카트리지의 길이방향 단면을 도시하고;
도 3a는 도 1의 에어로졸 발생 시스템용 히터 조립체의 제1 구현예의 사시도를 도시하고;
도 3b는 도 3a의 히터 조립체의 확대 부분 측면도를 도시하고;
도 4는 도 1의 에어로졸 발생 시스템용 히터 조립체의 제2 구현예의 확대 부분 사시도를 도시하고;
도 5a 및 도 5b는 도 1의 에어로졸 발생 시스템의 에어로졸 발생 장치내로 소모성 카트리지를 삽입하는 방법을 도시하며; 그리고
도 5c는 시스템이 틸팅된 위치에 유지되는 도 5a 및 도 5b의 시스템의 카트리지 및 히터 조립체의 길이방향 단면을 도시한다.
도 1은 에어로졸 발생 장치(100) 및 소모성 카트리지(200)의 형태의 에어로졸 발생 물품을 포함하고 있는 본 발명의 제1 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템(10)의 개략도이다.
장치(100)는 배터리(104) 및 제어 전자기기(106)를 함유하는 주 하우징(102)을 포함하고 있다. 하우징(102)은 또한 카트리지(200)가 내부에 수용되는 공동(108)을 한정한다. 또한 장치(100)는 유출구(112)를 포함하고 있는 마우스피스 부분(110)을 포함한다. 마우스피스 부분(110)은 나사 피팅에 의해 주 하우징(102)에 연결되지만, 임의의 종류의 연결, 예를 들면 힌지식 연결 또는 스냅 피팅이 사용될 수 있다. 장치(100)는 하우징(102)에 연결된 중공형 샤프트 부분(304) 및 중공형 샤프트 부분(304)의 길이를 따라 이격된 복수의 전기 히터(350)의 형태인 세장형 천공 부재(302)를 포함하는 히터 조립체(300)를 더 포함한다. 히터 조립체(300)는, 장치(100)의 공동(108) 내에 위치되고 공동(108)의 길이방향 축을 따라 연장된다. 중공형 샤프트 부분(304)은 기류 통로(306)를 한정한다. 공기 유입구(114)는 히터 조립체(300)의 상류 측 주 하우징(102)에 제공되고 기류 통로(306)를 통해 유출구(112)와 유체 연통한다.
도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 카트리지(200)는 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하는 관형 모세관 재료(206)에 의해 둘러싸인 관형 모세관 심지(204)를 포함한 저장 부분(202)을 포함한다. 카트리지(200)는 내부 통로(208)를 관통하여 연장하는 중공형 원통형 형상을 가진다. 모세관 심지(204)는 내부 통로(208)가 모세관 심지(204)의 내부 표면에 의해 적어도 부분적으로 한정되도록 내부 통로(208)를 둘러싼다. 카트리지(200)의 상류 및 하류 단부는 취성 시일(210, 212)에 의해 캡핑된다. 카트리지(200)는 내부 통로(208)의 각각의 상류 및 하류 단부에 밀봉 링(214, 216)을 더 포함한다.
도 3a 및 도 3b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 히터 조립체(300)의 중공형 샤프트 부분(304)은 원위 단부 또는 하류 단부에 천공 표면(308)을 갖는다. 이러한 예에서, 천공 표면(308)은 중공형 샤프트 부분(304)의 원위 단부에서 선단부에 의해 형성된다. 중공형 샤프트 부분(304)은 복수의 개구(310)를 포함하고 절연 갭(320)에 의해 서로 분리된 복수의 전기적으로 절연된 섹션(318)으로 부분적으로 분할된다. 복수의 개구는 중공형 샤프트 부분의 길이를 따라 이격된 복수의 개구 그룹으로 배열된다. 이러한 예에서, 개구는 중공형 샤프트 부분(304)의 근위 단부를 향한 제1 그룹(312) 및 중공형 샤프트 부분(304)의 원위 단부를 향한 제2 그룹(314)으로 배열된다. 각 그룹의 개구는 전기 히터(350)를 한정한다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 각각의 전기 히터(350)는 인접한 개구(310) 사이의 중공형 샤프트 부분의 협소한 영역에 의해 한정된 복수의 가열 요소(352)를 포함한다. 가열 요소(352)는 폭(354)을 가지고, 개구는 폭(356)을 가진다. 개구의 폭 치수(356)는 바람직하게는 사용시 액체 에어로졸 형성 기재가 개구(310)를 통한 모세관 작용에 의해 전기 히터(350)로 흡인되도록 선택된다. 도 3a에 도시된 예에서, 제1 및 제2 그룹의 개구(310)는 중공형 샤프트 부분(304)의 원주 둘레에서 오프셋된다. 다른 예에서, 개구(310)의 그룹 중 둘 이상은 중공형 샤프트 부분(304)의 원주 둘레에 정렬될 수 있다.
중공형 샤프트 부분(304)은 적어도 부분적으로 디바이스 내의 배터리에 전기적으로 연결된 복수의 전기적으로 절연된 섹션(318)으로 분할된다. 가열 요소(352)는 일단이 전기적으로 절연된 섹션(318) 중 하나에 연결되고 타단이 전기적으로 절연된 섹션 중 다른 하나에 연결된다. 이러한 방식으로, 전기 히터(350)는 장치에 전기적으로 연결된다. 전기적으로 절연된 섹션(318)은 절연 갭(320)에 의해 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 따라서, 전기 히터(350)는 각 히터에 대한 별도의 전기 배선을 필요로 하지 않고, 개별적인 동작, 제어 또는 모니터링을 허용하도록 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 이러한 예에서, 갭(320)은 공기 갭이다. 즉, 갭(320)은 절연 재료를 함유하지 않는다. 다른 예에서, 하나 이상의 갭(320)은 전기적 절연 물질로 충전되거나 부분적으로 충전될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 구현예에 따른 히터 조립체(400)의 부분도를 도시한다. 히터 조립체(300)에서와 같이, 히터 조립체(400)는 기류 통로(406)를 한정하고 그 길이를 따라 복수의 개구(410)를 갖는 중공형 샤프트 부분(404)의 형태로 세장형 천공 부재를 포함한다. 그러나, 히터 조립체(300)와는 달리, 히터 조립체(400)는 중공형 샤프트 부분(404)의 실질적으로 총 길이를 따라 연장되고 중공형 샤프트 부분(404)을 둘러싸는 단일 전기 히터(450)를 포함한다. 또한, 전기 히터(450)는 인접한 개구(410) 사이의 중공형 샤프트 부분(404)의 협소한 영역에 의해 한정된 복수의 가열 요소(452)를 포함한다. 그러나, 히터 조립체(400)의 경우에, 가열 요소(452)는 메쉬 패턴이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하여, 시스템(10)의 장치(100) 내로의 카트리지(200)의 삽입이 설명될 것이다.
카트리지(200)를 장치(100)에 삽입하여 시스템(10)을 조립하기 위해서, 제1 단계는 도 5a에 도시된 바와 같이, 장치(100)의 주 하우징(102)으로부터 마우스피스 부분(110)을 제거하고 장치(100)의 공동(108) 내에 물품(200)을 삽입하는 것이다. 공동(108) 내로 카트리지(200)를 삽입하는 동안, 천공 부재(302)의 원위 단부에 있는 천공 표면(308)은 카트리지(200)의 상류 단부에서 취성 시일을 파손시킨다. 카트리지(200)가 공동(108) 내로 더 삽입되고 천공 부재(302)가 카트리지의 내부 통로(208) 내로 더 연장됨에 따라서, 천공 표면(308)은 카트리지(200)의 하류 단부에서 취성 시일과 맞물려 파손되어 취성 시일에 구멍을 형성한다.
카트리지(200)는 그 후 공동(108) 내로 완전히 삽입되고 마우스피스 부분(110)은 주 하우징(102)에서 교체되고 그에 결합되어 도 5b에 도시된 바와 같이 공동(108) 내부에서 카트리지(200)를 둘러싼다. 카트리지(200)가 공동(108) 내로 완전히 삽입될 때, 카트리지(200)의 상류 단부 및 하류 단부에 있는 취성 시일의 구멍 각각은 중공형 샤프트 부분(304)의 외경과 대략 동일한 직경을 가진다. 카트리지(200)의 상류 및 하류 단부에 있는 밀봉 링은 중공형 샤프트 부분(304) 주위에 시일을 형성한다. 취성 시일과 함께, 이는 액체 에어로졸 형성 기재가 카트리지(200)로부터 시스템(10) 외부로 누출되는 것을 감소시키거나 방지한다. 카트리지(200)는 마우스피스 부분(110)이 주 하우징(102)에서 교체되기 전에 사용자에 의해 공동(108) 내로 완전히 가압될 수 있다. 대안으로, 카트리지(200)는 공동(108) 내로 부분적으로 삽입될 수 있으며 마우스피스 부분(110)은 카트리지가 완전히 삽입될 때까지 공동(108) 내로 카트리지(200)를 떠미는데 사용될 수 있다. 이는 사용자에게 더 편리할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 카트리지(200)가 에어로졸 발생 장치(100)의 공동(108) 내로 완전히 삽입될 때, 도 5b의 화살표로 표시된 기류 경로가 에어로졸 발생 시스템(10)을 통해 형성된다. 기류 경로는 카트리지(200)의 내부 통로(208) 및 히터 조립체(300)의 기류 통로(306)를 통해 공기 유입구(114)에서 유출구(112)로 연장한다. 도 5b에 또한 도시된 바와 같이, 카트리지(200)가 완전히 삽입되면, 전기 히터(350)는 내부 통로(208)의 내부 표면에서 카트리지(200)의 저장 부분(202)과 유체 연통한다.
사용 중에, 액체 에어로졸 형성 기재는 저장 부분(202)으로부터 전기 히터(350)로 이동되고 모세관 작용에 의해 각 전기 히터(350)의 개구 내에 유지될 수 있다. 이러한 예에서, 중공형 샤프트 부분(304)의 외경은 카트리지(200)의 내부 통로(208)의 내경보다 크므로 카트리지(200)의 저장 부분(202)이 중공형 샤프트 부분(304)에 의해 압축된다. 이는 전기 히터(350)와 저장 부분(202) 사이의 직접적인 접촉을 보장하여 액체 에어로졸 형성 기재의 전기 히터(350)로의 이동을 돕는다. 배터리는 각 전기 히터(350)의 가열 요소에 전기 에너지를 공급한다. 가열 요소는 모세관 심지(204) 내의 액체 기재를 기화시키기 위해 가열되어 과포화 증기를 생성한다. 동시에, 기화되는 액체는 모세관 작용에 의해 액체 저장 부분(202)의 모세관 심지(204)를 따라 움직이는 추가 액체에 의해 교체된다. 사용자가 마우스피스 부분(110)을 흡인할 때, 공기는 공기 유입구(114)를 통해, 중공형 샤프트 부분(304)의 기류 통로를 통해, 전기 히터(350)를 지나 마우스피스 부분(110) 내로 유출구(112) 밖으로 배출된다(이는 때때로 "펌핑 동작"으로서 지칭된다). 기화된 에어로졸 형성 기재는 중공형 샤프트 부분(304)의 기류 통로를 통해 유동하는 공기 중에 비말동반되어 유출구(112) 및 사용자의 입으로 반송되는 흡입 가능한 에어로졸을 형성하도록 마우스피스 부분(110) 내에서 응축된다.
장치는 장치(100) 상의 사용자 조작 스위치(도시하지 않음)에 의해 조작될 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 장치는 사용자 퍼프를 검출하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 퍼프가 센서에 의해 검출될 때, 제어 전자기기는 배터리로부터 전기 히터(350) 로의 전기 에너지의 공급을 제어한다. 센서는 하나 이상의 개별 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 퍼프 감지 기능은 히터 및 심지 조립체의 가열 요소에 의해 수행된다. 예를 들면, 제어 전자기기로 가열 요소의 하나 이상의 전기적인 파라미터를 측정하고 퍼프를 나타내는 측정된 전기 파라미터의 특정 변화를 검출한다.
시스템을 사용하는 동안, 카트리지 내의 액체 에어로졸 형성 기재의 분포가 변경될 수 있다. 예를 들면, 저장 부분 내의 액체 에어로졸 형성 기재가 사용 중에 고갈되거나 또는 시스템이 충분한 시간 동안 일정 각도로 유지되는 경우. 액체 에어로졸 형성 기재의 분포에서의 이러한 변화는 각각의 전기 히터의 모세관 몸체 내의 액체의 양 및 결과적으로 각각의 전기 히터의 가열 요소의 온도의 차이를 초래할 수 있다. 이는 도 5c와 관련하여 하기에서 논의된다.
도 5c는 시스템이 틸팅된 위치에 유지된 기간 이후의 에어로졸 발생 시스템의 카트리지(200) 및 히터 조립체(300)의 길이방향 단면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 카트리지(200) 내의 잔류 액체(203)는 히터 조립체(300)에 대하여 일정 각도로 저장 부분(202)에 침전되어 있다. 전기 히터가 카트리지(200)의 길이를 따라 이격되어 있기 때문에, 전기 히터에 인접한 저장 부분(202)의 영역에서 액체 에어로졸 형성 기재의 양은 균일하지 않다. 특히, 전기 히터(360)의 제1 쌍에 인접한 카트리지의 상류 단부에서 저장 부분(202)의 영역은 액체 에어로졸 형성 기재로 포화되는 반면, 히터 조립체(300)의 길이에 따른 중간의 전기 히터(370)의 제2 쌍에 인접한 저장 부분(202)의 영역은 액체 에어로졸 형성 기재로 부분적으로만 젖어 있고, 히터 조립체(300)의 하류 단부에서 전기 히터(380)의 제3 쌍에 인접한 저장 부분(202)의 영역은 건조하다. 결과적으로, 전기 히터(360, 370, 380)가 상이한 온도에서 작동하게 할 수 있다. 가열 요소의 전기 비저항과 같은 각각의 전기 히터의 전기적인 파라미터는 온도의 함수로서 변할 수 있으므로, 액체 에어로졸 형성 기재의 분포 또는 액체 에어로졸 형성 기재의 잔류량이 제어 회로에 의해 각각의 전기 히터의 전기적인 파라미터를 측정함으로써 추정될 수 있다. 제어 전자기기는 사용 중에 각각의 전기 히터의 하나 이상의 전기적인 파라미터를 별도로 측정하고, 전기 히터로부터 측정된 전기 파라미터의 차이에 기초하여 카트리지 내의 액체 에어로졸 형성 기재의 추정된 잔류량 또는 추정된 분포를 계산하도록 구성된다. 따라서, 전기 히터는 히터 및 센서 모두로서의 기능을 한다.
장치는 제어 회로에 연결된 디스플레이 또는 오디오 또는 햅틱 출력과 같은 사용자 표시기(미도시)를 포함하며, 이는 카트리지(200) 내의 액체 에어로졸 형성 기재의 추정된 잔류량에 관한 정보를 사용자에게 전달하는데 사용될 수 있다. 추정된 잔류량이 임계 레벨 이하로 떨어지면, 전기 회로는 또한 사용자 표시기를 작동시켜 사용자에게 경고하고 사용자가 변경을 필요로 하는 카트리지를 교체할 것을 촉구하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 또한 전기 히터로부터의 측정된 전기 파라미터의 차이에 기초하여 카트리지 내의 액체 에어로졸 형성 기재의 분포를 추정하고, 추정된 분포가 시스템이 너무 오랫동안 특정 각도로 유지되었다고 시사하면 사용자 표시기를 작동시켜 사용자에게 장치(100)의 배향을 적어도 일시적으로 변경해야 한다고 경고하여, 액체 에어로졸 형성 기재가 저장 부분에서 재분포되도록 한다. 이러한 예 또는 다른 예에서, 제어 회로는 스마트 폰, 스와트 워치, 태블릿, 데스크톱 컴퓨터, 또는 이와 유사한 장치와 같은 개별 장치와의 통신 링크를 통해 추정된 잔류량 또는 추정된 분배에 관해 사용자에게 경고하도록 구성될 수 있다.
전기 히터에서 전기 파라미터의 차이를 검출하고 카트리지(200) 내의 액체 에어로졸 형성 기재의 추정된 잔류량, 또는 추정된 분포를 계산하는 것 이외에, 제어 회로(106)는 또한 추정된 잔류량 또는 추정된 분포에 따라 각각의 전기 히터로의 전력 공급을 제어하도록 구성된다. 특히, 측정된 전기 파라미터가 하나 이상의 전기 히터가 부분적으로 건조하다는 것을 나타내는 경우, 제어 전자기기(106)는 전기 히터로의 전기 에너지 공급을 감소시키도록 구성된다. 이는 시스템(10)이 전기 히터 중 어느 것이 가장 효과적인 방식으로 에어로졸을 발생시키는 최상의 조건에 있는지를 결정하게 한다. 이는 전기 히터의 습도 및 온도의 변화에 의해 야기 된, 시스템(10)에 의해 발생된 에어로졸의 특성에 대한 불리한 변화가 최소화 되도록 한다. 또한, 시스템(10)의 에너지 소비를 감소시키고, 과열로 인한 전기 히터의 손상 위험을 감소시킬 수 있다. 전기 파라미터가 하나 이상의 전기 히터가 건조하다는 것을 나타내는 경우, 제어 전자기기(106)는 전기 히터로의 전기 에너지 공급을 0으로 감소시키도록 구성된다.
상술한 특정 구현예들 및 실시예들은 본 발명을 예시하되 한정하지 않는다. 본 발명의 다른 구현예들이 이루어질 수 있고, 본 명세서에서 설명된 특정 구현예들 및 실시예들이 전부가 아님을 이해해야 한다.

Claims (14)

  1. 에어로졸 형성 기재를 함유하는 저장 부분을 포함하는 소모성 카트리지와 함께 사용하기 위한 전기 가열식 에어로졸 발생 장치로서, 상기 저장 부분은 카트리지를 통해 연장되는 개방 단부 통로를 둘러싸는 유체 투과성 내부 표면을 가지며, 상기 장치는:
    카트리지의 적어도 일부를 수용하기 위한 공동을 갖는 하우징; 및
    공동 내에 위치된 히터 조립체를 포함하고, 상기 히터 조립체는:
    상기 하우징에 연결되고 상기 장치를 관통하는 기류 경로의 일부를 형성하는 기류 통로를 한정하는 전기 전도성 중공형 샤프트 부분으로서, 상기 중공형 샤프트 부분은 공동 내에 수용된 카트리지의 개방 단부 통로 내로 연장되도록 배치되는, 상기 전기 전도성 중공형 샤프트 부분, 및
    상기 중공형 샤프트 부분의 길이를 따라 이격된 복수의 전기 히터로서, 각 전기 히터는 공동 내에 수용된 카트리지의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는, 복수의 전기 히터를 포함하고,
    상기 중공형 샤프트 부분은 복수의 개구를 포함하고, 각 가열 요소는 상기 복수의 개구의 인접한 개구들 사이에 위치한 중공형 샤프트 부분의 하나 이상의 협소한 영역을 포함하며,
    상기 복수의 전기 히터는 서로 전기적으로 절연되어 각각이 독립적으로 가열될 수 있고,
    상기 중공형 샤프트 부분은 적어도 부분적으로 복수의 전기 히터를 전기 전력 공급부에 연결하기 위한 복수의 전기적으로 절연된 섹션으로 분할되고, 그리고 전기적으로 절연된 섹션은 중공형 샤프트 부분에 형성된 하나 이상의 절연 갭에 의해 서로 전기적으로 절연되어 있는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 전기 히터는 중공형 샤프트 부분을 둘러싸는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 전기 히터는 중공형 샤프트 부분의 총 길이를 따라 연장되는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중공형 샤프트 부분은 공동 내로의 카트리지의 삽입 중에 중공형 샤프트 부분이 세장형 천공 부재로서 기능하는 원위 단부에 천공 표면을 가지는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 히터 조립체는 통합된(unitary) 구성요소인, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 히터 조립체에 연결된 전기 전력 공급부를 더 포함하는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 따른 에어로졸 발생 장치, 및 에어로졸 형성 기재를 함유하는 저장 부분을 포함하는 소모성 카트리지를 포함하는 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템으로서, 상기 저장 부분은 카트리지를 통해 연장되는 개방 단부 통로를 둘러싸는 유체 투과성 내부 표면을 가지는, 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 저장 부분은 압축가능하고, 상기 카트리지를 통해 연장되는 개방 단부 통로의 직경은 상기 중공형 샤프트 부분의 외경보다 작은, 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 액체인, 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 저장 부분은 에어로졸 형성 액체를 히터 조립체로 이송하기 위한 모세관 심지를 포함하며, 상기 모세관 심지는 유체 투과성 내부 표면의 전부 또는 일부를 형성하는, 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템.
  11. 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템용 키트로서, 상기 키트는 제1항 또는 제2항에 따른 에어로졸 발생 장치, 및 상기 에어로졸 발생 장치에 사용하기 위한 복수의 소모성 카트리지를 포함하고, 각각의 카트리지는 에어로졸 형성 기재를 함유하는 저장 부분을 포함하고, 카트리지를 통해 연장되는 개방 단부 통로를 둘러싸는 유체 투과성 내부 표면을 가지는, 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템용 키트.
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