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KR102526442B1 - 에어로졸 발생 시스템용 증발기 조립체 - Google Patents

에어로졸 발생 시스템용 증발기 조립체 Download PDF

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KR102526442B1
KR102526442B1 KR1020187033035A KR20187033035A KR102526442B1 KR 102526442 B1 KR102526442 B1 KR 102526442B1 KR 1020187033035 A KR1020187033035 A KR 1020187033035A KR 20187033035 A KR20187033035 A KR 20187033035A KR 102526442 B1 KR102526442 B1 KR 102526442B1
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aerosol
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파비앙 뒥
파비앙 ??
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Publication date
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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생 시스템용 증발기 조립체에 관한 것이다. 증발기 조립체는 다공성 유리로 만든, 모세관 요소(2)를 포함하고 있다. 모세관 요소는 제1 말단(4)과 제2 말단(6)을 가지고 있다. 증발기 조립체는 히터 요소(8)를 더 포함하고 있다. 모세관 요소의 제1 말단은 액체 저장부(10)에 유체 연결되도록 구성되어 있다. 히터 요소는 모세관 요소의 제2 말단에서 제공되어 있다. 모세관 요소의 기공 크기는 액체 저장부로부터의 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 작용에 의해 모세관 요소의 제1 말단으로부터 모세관 요소의 제2 말단까지 전달되는 것을 허용하도록 구성되어 있다. 모세관 요소의 평균 기공 크기는 모세관 요소의 제1 말단에서의 큰 기공들로부터 모세관 요소의 제2 말단에서의 작은 기공들까지 다양해서 모세관 요소의 제1 말단으로부터 모세관 요소의 제2 말단까지의 기공 크기 구배가 제공된다.

Description

에어로졸 발생 시스템용 증발기 조립체
본 발명은 에어로졸 발생 시스템용 증발기 조립체 및 증발기 조립체를 갖는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
배터리와 제어 전자 요소를 포함하는 장치부 및 액체 저장부 내에 유지된 액체 에어로졸 형성 기재의 공급부와 전기적으로 작동되는 기화기 또는 히터 요소를 포함하는 개별 카트리지로 구성된 휴대용 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템이 공지되어 있다. 액체 저장부는 액체 에어로졸 형성 기재가 흡수되어 있는 모세관 물질을 포함할 수 있다. 모세관 요소는 히터 요소와 접촉하며 액체가 히터 요소로 전달되는 것을 보장하여 증기의 생성을 허용한다. 이어서 증기는 냉각되어 에어로졸을 형성한다. 예를 들어, WO2015/117702 A1호로부터 모세관 물질이 섬유 또는 스폰지 구조를 가질 수 있다는 점이 공지되어 있다. 모세관 물질은 액체 저장부로부터 히터 요소로 액체를 전달하는 다공성 물질일 수 있다. 모세관 물질과 히터 요소는 액체 저장부와 함께 카트리지 내에 제공되어 있다. 카트리지는 액체 저장부 내에 유지된 액체 에어로졸 형성 기재가 소진되면 처리되는 일회용 카트리지로서 제공되어 있다. 따라서 모세관 물질과 히터 요소는 카트리지와 함께 처리되며 새로운 모세관 물질과 새로운 히터 요소가 새로운 각 카트리지를 위하여 요구된다. 또한, 사용 중에 모세관 물질의 표면 상에 원하지 않는 연소 잔류물이 성장할 수 있다.
깨끗하고 재사용 가능한 증발기 조립체를 제공하여 소모품의 비용을 감소시키는 것이 바람직하다. 또한, 증가된 내열성을 가지며 상승된 온도에서 작동될 때 바람직하지 않은 생성물을 방출하는 위험을 피하거나 적어도 감소시키는 증발기 조립체를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 다공성 유리를 포함하고 있는 모세관 요소를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템용 증발기 조립체가 제공되어 있다. 모세관 요소는 제1 말단 및 제2 말단을 가지고 있다. 증발기 조립체는 히터 요소를 더 포함하고 있다. 모세관 요소의 제1 말단은 액체 저장부에 유체 연결되도록 구성되어 있으며 히터 요소는 모세관 요소의 제2 말단에 제공되어 있다. 모세관 요소의 기공 크기는 액체 저장부로부터의 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 작용에 의해 모세관 요소의 제1 말단으로부터 모세관 요소의 제2 말단까지 전달되는 것을 허용하도록 구성되어 있다. 모세관 요소의 평균 기공 크기는 모세관 요소의 제1 말단에서의 큰 기공들로부터 모세관 요소의 제2 말단에서의 작은 기공들까지 다양해서 모세관 요소의 제1 말단으로부터 모세관 요소의 제2 말단까지의 기공 크기 구배가 제공된다.
모세관 요소가 유리로 제조된다는 점으로 인하여, 히터 요소는 모세관 요소 상에 직접 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 모세관 요소의 다공성 유리의 장점은 유리가 증가된 내열성을 갖는다는 것이다. 히터 요소가 모세관 요소 상에 직접적으로 또는 모세관 요소의 근방에 제공되더라도, 모세관 요소는 결과적으로 가열 동안 히터 요소의 증가된 온도에 의해 손상되거나 피해를 입지 않는다.
모세관 요소의 증가된 내열성은 또한 히터 요소에 의한 액체 에어로졸 형성 기재의 가열 중에 바람직하지 않은 생성물을 방출할 위험이 감소되는 효과로 이어진다.
또한, 모세관 요소가 다공성 유리로 만들어지기 때문에 모세관 요소는 쉽게 세척될 수 있다. 사용자가 교체 가능한 액체 저장부를 바꿀 때 모세관 요소는 사용자에 의하여 수동으로 세척될 수 있다. 또한 또는 부가적으로, 새로운 액체 저장부 내로의 모세관 요소의 삽입 동안에 모세관 요소는 세척될 수 있다.
모세관 요소 내에 다공성 유리를 제공하여, 향상된 세척 및 내열성은 증발기 조립체의 재사용성을 상승적으로 향상시킨다. 개선된 내열성으로 인하여, 가열 동안에 모세관 요소 상의 원하지 않는 잔류물 그리고 따라서 바람직하지 않은 생성물이 방지되거나 감소된다. 히터 요소는 또한 모세관 요소 상에 또는 모세관 요소 근처에 직접 제공될 수 있다. 동시에, 모세관 요소 상의 불필요한 잔류물이 쉽게 세척될 수 있다.
또한 유리는 온도에 따라 감성되지 않는 매우 안정적인 물질이다. 따라서, 다수의 교체 가능한 액체 저장부는 모세관 요소가 교체되어야 하기 전에 사용될 수 있다.
액체 저장부는 액체 저장부가 교체될 때마다 새로운 모세관 요소 및 새로운 히터 요소를 제공할 필요없이 사용될 수 있다. 히터 요소뿐만 아니라 모세관 요소는 다수의 교체 가능한 액체 저장부와 함께 사용 가능하다. 따라서, 교체 가능한 액체 저장부의 비용이 감소된다.
모세관 요소는 교체 가능한 액체 저장부에 삽입되기에 적절한 원통 형태 또는 다른 형태를 가질 수 있다. 모세관 요소는 제1 말단에서 제1 표면 및 제2 말단에서 제2 표면을 가지고 있다. 히터 요소는 모세관 요소의 제2 말단 표면 상에 제공되어 있다. 제1 표면과 제2 표면은 둥근 또는 타원형 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 표면은 직사각형 형상 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1 표면 및 제2 표면은 실질적으로 편평하거나 만곡질 수 있다. 측면 표면은 제1 말단과 제2 말단 사이의 모세관 요소의 원주에 제공되어 있다. 제1 및 제2 표면은 1mm 내지 15mm, 바람직하게는 2mm 내지 10mm, 보다 바람직하게는 3mm 내지 7mm, 보다 바람직하게는 4mm 내지 6mm, 가장 바람직하게는 약 5mm의 직경을 가질 수 있다. 제1 및 제2 표면의 표면적은 60mm2 미만, 바람직하게는 50mm2 미만, 바람직하게는 40mm2 미만, 가장 바람직하게는 약 30mm2일 수 있다. 모세관 요소의 길이는 1mm 내지 7.5cm, 바람직하게는 5mm 내지 3cm, 보다 바람직하게는 약 1cm일 수 있다. 모세관 요소의 액체 용량은 30 내지 40 퍼프 이상, 바람직하게는 약 32 퍼프를 위해 충분한 액체 에어로졸 형성 기재를 보유할 수 있는 정도이다. 3초 퍼프는 1mg 내지 4mg의 액체, 바람직하게는 3mg내지 4mg의 액체를 포함할 수 있다. 모세관 요소의 용량은 30mg 내지 160mg, 바람직하게는 60mg 내지 150mg, 보다 바람직하게는 90mg 내지 140mg, 가장 바람직하게는 약 130mg일 수 있다.
모세관 요소는 다공성 유리로 만든 것이다. 유리는 액체가 모세관 요소의 제1 말단으로부터 모세관 요소의 제2 말단까지 전달되도록 하는 내부 구조를 가지고 있다. 보다 상세하게는, 다공성 유리는 액체가 모세관 요소를 통해 이동하는 것을 가능하게 하는 기공을 포함하고 있다.
이와 관련하여, 모세관 요소에 제공된 기공은 액체 에어로졸 형성 기재와 모세관 요소의 주변 유리 물질 간의 분자간 힘의 효과를 가능하게 한다. 기공의 크기 및 바람직하게는 직경은 액체 에어로졸 형성 기재와 모세관 요소의 주변 유리 물질 사이의 표면 장력 및 접착력의 조합이 모세관 요소를 통한 액체의 운반으로 이어지도록 구성되어 있다.
용어 "다공성"은 넓은 의미로 이해되어야 한다. 모세관 요소의 기공들은 상호 연결되어 있으며 섬유 구조를 가질 수 있다. 모세관 요소는 바람직하게는 모세관 다발을 포함하고 있다. 예를 들어, 모세관 요소는 세라믹 제조와 유사하게 유리 입자를 조립하고 압축하여 제조된다. 이 과정 동안에 발생하는 기공의 크기는 압축 중에 가해지는 힘에 좌우된다. 기공 크기는 실린더에 따라 다를 수 있다. 기공은 대체로 액체 에어로졸 형성 기재를 히터 요소에 전달하도록 정렬될 수 있다. 모세관 요소의 구조는 복수의 작은 기공들을 형성하며, 액체는 모세관 작용에 의하여 이 기공들을 통해 운반될 수 있다. 모세관 요소는 상이한 액체 물리적 특성과 함께 사용되도록 임의의 적절한 모세관 현상(capillarity) 및 기공도를 가질 수 있다. 액체는 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도성, 비등점 및 증기압을 포함하는 그러나 이에 제한되지 않는 물리적 특성을 가지고 있으며, 이 물리적 특성은 액체가 모세관 작용에 의해 모세관 요소를 통해 운반되는 것을 허용한다.
모세관 요소는 다수의 물질을 포함할 수 있으며, 이 물질들 중 하나는 다공성 유리다. 모세관 요소는 전체적으로 다공성 유리로 만든 것일 수 있다. 또한, 다수의 모세관 요소가 서로 옆에 제공될 수 있으며, 모세관 요소들 중 하나 이상은 조합될 수 있다.
모세관 요소는 모세관 요소가 액체 저장부 내에 삽입될 때 액체 저장부 내에 존재하는 액체가 모세관 요소의 외측 원주를 지나갈 수 없는 형태를 가질 수 있다. 결과적으로, 액체는 모세관 요소를 통해 액체 저장부 밖으로 전달될 수만 있다. 액체 저장부가 모세관 요소가 연결될 때 모세관 요소와 액체 저장부 사이에 프레스 끼워맞춤이 제공되어 액체 저장부로부터의 액체가 모세관 요소를 통하여 액체 저장부 밖으로 유출만 될 수 있다. 액체가 모세관 요소의 측면 표면을 통해 유동하는 것이 액체 저장부에 의하여 방지된다. 보다 상세하게는, 모세관 요소와 액체 저장부 간의 프레스 끼워 맞춤은 액체가 모세관 요소의 측면 표면을 통하여 흐르는 것을 방지한다.
대안적으로, 액체가 모세관 요소의 제1 말단으로부터 모세관 요소의 제2 말단까지 모세관 요소를 통하여 흐를 수만 있도록 모세관 요소에 제공되는 기공은 모세관 요소의 제1 말단과 제2 말단 사이에 길이 방향으로 제공되어 있다. 모세관 요소는 유체 불투과성 코팅층과 같은 유체 불투과성 외측 표면을 포함할 수 있다. 유체 불투과성 코팅층은 모세관 요소의 외측 표면에 적용되어 누설을 방지할 수 있다. 대안적으로, 모세관 요소는 유리 관과 같은 유체 불투과성 관관 내로 삽입될 수 있다. 모세관 요소의 측면 표면에 기공이 제공되어 있지 않기 때문에, 액체는 모세관 요소의 측면 표면에서 모세관 요소를 통해 흐를 수 없다.
다른 대안으로서, 모세관 요소의 기공은 -모세관 요소의 측면 표면에서- 액체가 모세관 요소의 측면 표면에서 누출되는 것을 방지하는 크기를 가지고 제공되어 있다. 즉, 모세관 요소의 측면 표면에 제공된 기공의 직경 또는 크기는 액체가 모세관 요소의 측면 표면에서 이 기공을 통해 흐를 수 없도록 작다.
각 경우에, 액체는 모세관 요소의 제1 말단에서 모세관 요소로 들어갈 수 있으며 모세관 요소를 통해 모세관 요소의 제2 말단의 방향으로 전달된다.
다공성 유리에 제공된 기공들의 평균 기공 크기는 모세관 요소의 제1 말단에서의 큰 기공들에서 모세관 요소의 제2 말단에서의 작은 기공들까지 다양하다. 이러한 방식으로, 모세관 요소의 제1 말단에서 모세관 요소의 제2 말단까지의 기공 크기 구배가 제공되어 있다.
기공이 작을수록 모세관 힘이나 작용이 커진다. 결과적으로, 모세관 요소의 제2 말단에 보다 작은 기공들을 제공하는 것은 액체 저장부로부터의 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 요소의 제1 말단으로부터 제2 말단을 향하여 흡인되는 것을 보장한다. 기공 크기는 유속을 최적화하도록 구성되어 있다. 더 작은 기공들은 또한 액체가 모세관 요소에서 누출되는 것을 방지한다. 증기만이 작은 기공들을 통해 흐를 수 있어 에어로졸의 이후 형성을 가능하게 한다. 작은 기공들의 기공 크기는 0.3 내지 250μm 또는 0.5 내지 100μm 또는 1 내지 20μm 또는 2 내지 8μm 또는 약 4μm일 수 있다.
모세관 요소의 제1 말단에서의 기공들의 평균 기공 크기는 모세관 요소의 제2 말단에서의 기공들의 평균 기공 크기보다 크다. 평균 기공 크기는 모세관 요소의 영역에 대한 평균 기공 크기이다. 이렇게 하여, 액체 에어로졸 형성 기재가 더욱 효율적으로 히터 요소로 전달되는 것을 알 수 있다. 큰 기공들의 기공 크기는 5 내지 500μm, 또는 10 내지 250μm, 또는 15 내지 100μm, 또는 20 내지 50μm일 수 있다.
모세관 요소에서 기공 크기 구배, 바람직하게는 선형 구배를 제공하여, 액체 형태의 에어로졸 형성 기재가 모세관 요소의 제1 말단에서의 액체 저장부로부터 히터 요소에 인접한 모세관 요소의 제2 말단으로 효율적으로 그리고 비교적 많은 양으로 전달될 수 있는 효과가 이루어진다. 이후 액체는 모세관 요소의 제2 말단 옆의 히터 요소에 의하여 기화될 수 있다.
모세관 요소를 통하여 제1 말단으로부터 제2 말단까지 전달된 액체가 히터 요소에 의해 기화될 수 있도록 히터 요소가 모세관 요소의 제2 말단에 제공되어 있다. 히터 요소가 모세관 요소의 제2 말단과 직접적으로 접촉하도록 히터 요소는 모세관 요소의 제2 말단 상에 직접적으로 제공될 수 있다. 대안적으로, 히터 요소는 모세관 요소의 제2 말단에 매우 가까이에 제공될 수 있다. 후자의 경우, 히터 요소는 모세관 요소의 제2 말단을 가열하기 위해 제공되어 있다. 히터 요소는 모세관 요소의 제2 말단에 인접한 모세관 요소의 원주에 제공될 수 있다.
모세관 요소의 제2 말단에 인접한 모세관 요소의 원주에 히터 요소를 제공하여, 모세관 요소 및 히터 요소를 포함하는 콤팩트한 증발기 조립체가 제공될 수 있다. 또한, 모세관 요소의 제1 말단으로부터 모세관 요소의 제2 말단까지 전달된 액체의 효율적인 기화가 제공될 수 있다. 모세관 요소의 제2 말단에 인접한 모세관 요소의 원주에 히터 요소를 제공하여, 모세관 요소의 제2 말단 표면이 히터 요소에 의해 차단되지 않음으로 인하여 모세관 요소가 쉽게 세척될 수 있다.
일부 구현예에서, 히터 요소는 전기 저항 히터이다. 히터 요소는 전기 전도성 물질을 포함할 수 있다. 전기 전도성 물질은 전기 전도성 물질을 통하여 흐르는 전류에 의하여 가열될 수 있다. 전기 전도성 물질은 히터 요소의 전기 절연성 기재 상에 제공될 수 있다.
모세관 요소와 히터 요소가 각각 유리 물질을 포함하도록 히터 요소 또한 유리 물질을 포함할 수 있다. 히터 요소의 전기 전도성 물질은 히터 요소 내에 또는 히터 요소 상에 제공될 수 있다.
모세관 요소의 제2 말단 표면에서의 에어로졸 형성 기재의 충분한 가열이 제공되도록 히터 요소의 전기 저항이 제공되어야 한다. 이와 관련하여, 히터 요소의 전기 전도성 물질의 전기 저항은 2 내지 5 옴(ohm), 바람직하게는 3 내지 4 옴, 가장 바람직하게는 약 3.5 옴일 수 있다.
일부 구현예에서, 히터 요소는 금속성 코팅층 또는 얇은 필름 또는 메시 히터 또는 코일로서 제공될 수 있다. 히터 요소가 금속성 코팅층으로서 제공될 때, 히터 요소는 모세관 요소의 제2 말단 표면 상에 직접 제공될 수 있다. 보다 상세하게는, 모세관 요소의 제2 말단 표면은 전기 전도성 코팅층을 구비할 수 있으며, 이 코팅층은 모세관 요소의 제2 말단 표면 상의 액체를 기화시키기 위해 가열될 수 있다.
히터 요소는 또한 다수의 전도성 필라멘트를 포함하는 메시 히터로서 제공될 수 있다. 이는 히터 요소의 보다 큰 면적이 기화되는 액체와 접촉하게 한다. 전기 전도성 필라멘트는 실질적으로 편평할 수 있다.
히터 요소는 전기 전도성 와이어로 제조된 히터 코일로서 제공될 수 있다. 코일은 모세관 요소에 권취될 수 있으며 히터 요소가 모세관 요소의 제2 말단에 인접한 모세관 요소의 원주에 제공되는 경우에 유리하다.
다공성 유리를 포함하고 있는 모세관 요소를 포함하는 에어로졸 발생 시스템용 증발기 조립체가 또한 제공되어 있다. 모세관 요소는 제1 말단 및 제2 말단을 가지고 있다. 증발기 조립체는 히터 요소를 더 포함하고 있다. 모세관 요소의 제1 말단은 액체 저장부에 유체 연결되도록 구성되어 있으며 히터 요소는 모세관 요소의 제2 말단에 제공되어 있다. 모세관 요소의 기공 크기는 액체 저장부로부터의 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 작용에 의해 모세관 요소의 제1 말단으로부터 모세관 요소의 제2 말단까지 전달되는 것을 허용하도록 구성되어 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 본체를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 본체는 하우징, 전력 공급부, 전기 회로 및 위에서 상세히 설명한 바와 같은 증발기 조립체를 포함하고 있다.
에어로졸 발생 시스템은 교체 가능한 또는 재충전 가능한 액체 저장부를 더 포함할 수 있다. 액체 저장부는 본체에 분리 가능하게 연결될 수 있다. 액체 저장부를 본체에 부착할 때, 증발기 조립체의 모세관 요소의 제1 말단은 액체 저장부 내로 삽입되며, 따라서 모세관 요소는 액체 저장부 내에 저장된 액체 에어로졸 형성 기재와 유체 연통하게 된다.
액체 저장부는 다른 모세관 요소를 포함할 수 있다. 다른 모세관 요소가 액체 저장부 내에 제공될 수 있다. 이 경우, 증발기의 유리 모세관 요소는 히터 요소가 액체 저장부에 제공된 다른 모세관 요소를 연소시키는 것을 방지하기 위해 얇을 수 있다. 유리 모세관 요소는 적어도 1mm, 바람직하게는 적어도 2mm, 더욱 바람직하게는 적어도 3mm의 두께를 가질 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 요소를 통해 누설되지 않지만 증기는 에어로졸 형성을 위하여 모세관 요소를 통하여 흐를 수 있도록 증발기 조립체의 유리 모세관 요소는 작은 기공들을 더 포함할 수 있다. 다른 모세관 요소가 스펀지 또는 섬유질 구조를 갖는 일반적인 다공성 물질로부터 제공될 수 있다. 증발기 조립체의 유리 모세관 요소는 재사용 가능한 반면에, 다른 모세관 요소는 액체 저장부와 함께 처리될 수 있다. 따라서, 유리의 유리한 특성이 이용될 수 있는 반면에, 얇은 유리 모세관 요소만이 증발기에 필요하다.
전력 공급부는 증발기 조립체의 히터 요소에 전기적으로 연결될 수 있어 히터 요소의 가열을 가능하게 한다. 전기 회로는 전력 공급부로부터 히터 요소로의 전류의 흐름을 제어한다. 에어로졸 생성 장치가 사용자에 의해 작동될 때, 전기 회로는 전류가 전력 공급부로부터 증발기 조립체의 히터 요소로 흐를 수 있게 하며, 그에 의하여 액체 저장부로부터 에어로졸 형성 기재를 기화시키고 에어로졸을 생성한다. 유량 센서와 같은 센서가 제공되어 사용자가 시스템을 흡인하는 것을 검출할 수 있다.
일부 구현예에서, 밀봉 포일이 액체 저장부의 개구 상에 제공될 수 있다. 액체 저장부 내로의 모세관 요소의 삽입 동안 또는 삽입 전에, 밀봉 포일은 바람직하게는 제거된다. 에어로졸 발생 시스템은 바람직하게는 밀봉 멤브레인을 더 포함하고 있으며, 밀봉 멤브레인은 밀봉 포일 아래에 배치되어 있다. 밀봉 포일이 제거되고 모세관 요소가 액체 저장부 내로 삽입될 때, 밀봉 멤브레인은 파열되고 모세관 요소의 원주와 교체 가능한 액체 저장부 사이에서 가압될 수 있다. 밀봉 멤브레인은 액체 저장부로부터 액체 에어로졸 형성 기재가 바람직하지 않게 누출되는 것을 방지하기 위해 제공되어 있다. 즉, 모세관 요소가 액체 저장부 내로 삽입될 때 액체 에어로졸 형성 기재는 모세관 요소를 통해 흐를 수 있지만, 모세관 요소의 외측 원주를 지날 수 없다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 에어로졸 발생 시스템용 증발기 조립체 제조 방법이 제공되어 있다. 본 방법은 다공성 유리로 이루어지고 제1 말단과 제2 말단을 갖는 모세관 요소를 제공하는 단계 및 히터 요소를 제공하는 단계를 포함하고 있다. 모세관 요소의 제1 말단은 액체 저장부에 유체적으로 연결되도록 구성되어 있으며, 여기서 히터 요소는 모세관 요소의 제2 말단에 제공되어 있다. 모세관 요소의 기공 크기는 액체 저장부로부터의 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 작용에 의해 모세관 요소의 제1 말단으로부터 모세관 요소의 제2 말단까지 전달될 수 있도록 제공되어 있다. 모세관 요소의 평균 기공 크기는 모세관 요소의 제1 말단에서의 큰 기공들로부터 모세관 요소의 제2 말단에서의 작은 기공들까지 다양해서 모세관 요소의 제1 말단으로부터 모세관 요소의 제2 말단까지의 기공 크기 구배가 제공된다.
일부 구현예에서, 모세관 요소는 상 분리 공정, 소결 공정 또는 졸-겔 공정에 의해 제조된다. 이 공정은 모세관 요소가 기공을 구비하는 것을 가능하게 하며, 이는 결과적으로 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 요소를 통해 전달되는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 이 공정은 모세관 요소가 다른 크기의 기공들 및 모세관 요소의 제1 말단으로부터 모세관 요소의 제2 말단까지 기공 크기 구배를 가지고 제조되는 것을 가능하게 한다.
일 측면과 관련하여 설명된 특징은 본 발명의 다른 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
이제 본 발명의 구현예는 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 증발기 조립체의 구현예의 단면도이며; 그리고
도 2는 에어로졸 발생 시스템의 구현예의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 구현예에 따른 증발기 조립체를 보여주고 있다.
증발기 조립체는 도 1의 좌측 부분에 도시된 바와 같이 다공성 유리로 만든 모세관 요소(2)를 포함하고 있다. 모세관 요소(2)는 바람직하게는 다양한 크기의 기공을 포함하고 있다. 모세관 요소(2)는 제1 말단(4) 및 제2 말단(6)을 가지고 있다.
증발기 조립체의 다공성 유리는 히터 요소(8)에 인접하게 제공되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 히터 요소(8)는 다공성 유리의 제2 말단(6)에 인접한 원주에서 배치되어 있다 모세관 요소(2)의 제1 말단(4)은 액체 저장부(10)를 대면하고 있다.
모세관 요소(2)의 제1 말단(4)에서, 약 25μm의 평균 기공 크기를 갖는 큰 기공들(12)이 도 1에 도시된 바와 같이 제공되어 있다. 큰 기공들(12)은 액체 에어로졸 형성 기재(14)가 액체 저장부(10)로부터 모세관 요소(2)를 통해 모세관 요소(2)의 제2 말단(6)의 방향으로 전달될 수 있게 한다. 모세관 요소(2)의 제2 말단(6)에서, 약 4μm의 평균 기공 크기를 갖는 작은 기공들(16)이 제공되어 액체가 제2 말단(6)에서 누출되는 것을 방지하면서 제2 말단(6)을 통한 증기의 흐름을 가능하게 한다.
도 2는 본 발명의 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템을 보여주고 있다. 도 2에는 증발기 조립체의 모세관 요소(2), 히터 요소(8)뿐만 아니라 전기 회로와 전력 공급부(도 2에 도시되지 않음)를 포함하는 본체(18)가 도시되어 있다. 본체는 공기 유입부(20) 및 공기 유출부(22)를 더 포함하고 있다. 사용자가 마우스피스(24)를 빨아 들일 때, 주변 공기는 공기 유입부(20)를 통하여 증발기 조립체를 지나 공기 유출부(22)를 향해 흡인된다. 전기 회로는 히터 요소(8)를 가열하기 위한 전력 공급부로부터 히터 요소(8)로의 전류의 흐름을 제어한다. 유량 센서는 사용자가 마우스피스(24)를 빨아 들일 때 -공기 흐름 내의 부압으로 인하여- 이를 검출할 수 있다. 그 다음, 전기 회로는 히터 요소를 통한 전력 공급부로부터의 전류의 흐름을 제어한다. 결과적으로, 액체 에어로졸 형성 기재(14)는 히터 요소(8)에 의해 기화되며, 그에 의하여 에어로졸을 생성하며, 에어로졸은 그후 사용자에 의해 흡입된다.
액체 저장부(10)는 액체 저장부(10) 상에 제공된 밀봉 포일(26)을 구비하고 있다. 밀봉 포일(26)은 에어로졸 형성 기재(14)가 액체 저장부(10)에서 누출되는 것을 방지한다. 액체 저장부(10)가 본체(18)에 부착되기 전에 밀봉 포일(26)이 제거된다. 밀봉 포일(26) 아래에는 액체 저장부(10)를 덮는 밀봉 멤브레인(28)이 제공되어 있다. 밀봉 멤브레인(28)은 하기에 설명된 바와 같이 모세관 요소(2)가 액체 저장부(10) 내에 삽입될 때 모세관 요소(2)의 외주를 밀봉하기 위해 제공되어 있다.
액체 저장부(10)가 본체(18)에 부착될 때, 증발기 조립체의 모세관 요소(2)가 액체 저장부(10) 내로 삽입된다. 모세관 요소(2)의 제1 말단(4)이 액체 저장부(10) 내로 먼저 삽입되도록 모세관 요소(2)는 액체 저장부(10) 내에 삽입된다. 액체 저장부(10) 내로의 모세관 요소(2)의 삽입 동안에, 밀봉 멤브레인(28)은 파열되고 액체 저장부(10)의 내측 벽면에 대해 가압된다. 밀봉 멤브레인(28)은 소정의 파단 영역 또는 소정의 파단점 또는 손상이 적은 영역을 구비하여 파열을 국한시키고 용이하게 할 수 있다. 따라서, 액체 에어로졸 형성 기재(14)는 모세관 요소(2)를 통해서만 흐를 수 있는 반면에, 모세관 요소(2)의 외측 원주는 밀봉 멤브레인(28)에 의하여 밀봉된다.
액체 에어로졸 형성 기재(14)는 이후 모세관 작용에 의하여 액체 저장부(10)의 내부로부터 증발기 조립체의 모세관 요소(2)의 제1 말단(4)을 통하여 제2 말단(6)을 향하여 방향(30)으로 증발기 조립체의 히터 요소(8)로 전달된다.
전술한 예시적인 구현예는 예시적이며, 제한적인 것은 아니다. 위에서 논의된 예시적인 구현예를 고려하여 상기 예시적인 구현예와 일치하는 다른 구현예가 이제 당업자에게 명백해질 것이다.
2 모세관 요소
4 모세관 요소의 제1 말단, 모세관 요소의 제1 말단 표면
6 모세관 요소의 제2 말단, 모세관 요소의 제2 말단 표면
8 히터 요소
10 액체 저장부
12 큰 기공들
14 액체 에어로졸 형성 기재
16 작은 기공들
18 본체
20 공기 유입부
22 공기 유출부
24 마우스피스
26 밀봉 포일
28 밀봉 멤브레인
30 액체 에어로졸 형성 기재가 전달되는 방향

Claims (14)

  1. 에어로졸 발생 시스템용 증발기 조립체로,
    다공성 유리로 이루어지고 제1 말단과 제2 말단을 갖는 모세관 요소; 및
    히터 요소를 포함하고,
    상기 모세관 요소의 제1 말단은 액체 저장부에 유체 연결되도록 구성되어 있고,
    상기 히터 요소는 상기 모세관 요소의 제2 말단에서 제공되어 있고, 그리고
    상기 모세관 요소의 다공성 유리의 기공 크기는 상기 액체 저장부로부터의 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 작용에 의해 상기 모세관 요소의 제1 말단으로부터 상기 모세관 요소의 제2 말단까지 전달되는 것을 허용하도록 구성되어 있고
    상기 모세관 요소의 평균 기공 크기는 상기 모세관 요소의 제1 말단에서의 큰 기공들로부터 상기 모세관 요소의 제2 말단에서의 작은 기공들까지 다양해서 상기 모세관 요소의 제1 말단으로부터 상기 모세관 요소의 제2 말단까지의 기공 크기 구배가 제공되고,
    상기 작은 기공들의 평균 기공 크기는 2 내지 8μm이고, 그리고
    상기 큰 기공들의 평균 기공 크기는 5 내지 500μm인 것인, 증발기 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모세관 요소는 상기 제1 말단에서 제1 표면 및 상기 제2 말단에서 제2 표면을 갖는 원통 형태를 가지고 있고, 상기 히터 요소는 상기 모세관 요소의 제2 말단 표면 상에 제공되어 있는 것인, 증발기 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터 요소는 상기 모세관 요소의 제2 말단에 인접하는 상기 모세관 요소의 원주에서 제공되어 있는 것인, 증발기 조립체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터 요소는 전기 저항 히터인 것인, 증발기 조립체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터 요소는 금속성 코팅층, 메시 히터 또는 코일로서 제공되어 있는 것인, 증발기 조립체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모세관 요소의 기공 크기 구배는 선형 기공 크기 구배인 것인, 증발기 조립체.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작은 기공들의 기공 크기는 4μm인 것인, 증발기 조립체.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 큰 기공들의 기공 크기는 10 내지 250μm인 것인, 증발기 조립체.
  9. 하우징, 전력 공급부, 전기 회로 및 제1항에 따른 증발기 조립체를 포함하는 본체를 포함하는 에어로졸 발생 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 본체에 분리 가능하게 연결가능한, 교체 가능한 액체 저장부를 더 포함하고, 상기 액체 저장부를 상기 본체에 부착할 때, 상기 증발기 조립체의 모세관 요소의 제1 말단은 상기 액체 저장부 내로 삽입되어서, 상기 모세관 요소가 상기 액체 저장부 내에 저장된 액체 에어로졸 형성 기재와 유체 연통하게 되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 액체 저장부로부터 상기 액체 에어로졸 형성 기재가 바람직하지 않게 누출되는 것을 방지하기 위해, 상기 모세관 요소의 원주와 상기 교체 가능한 액체 저장부 사이에 배치될 밀봉 요소를 더 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  12. 에어로졸 발생 시스템용 증발기 조립체를 제조하는 방법으로,
    다공성 유리로 이루어지고 제1 말단과 제2 말단을 갖는 모세관 요소를 제공하는 단계; 및
    히터 요소를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 모세관 요소의 제1 말단은 액체 저장부에 유체 연결되도록 구성되어 있고, 상기 히터 요소는 상기 모세관 요소의 제2 말단에서 제공되어 있고, 그리고
    상기 모세관 요소의 기공 크기는 상기 액체 저장부로부터의 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 작용에 의해 상기 모세관 요소의 제1 말단으로부터 상기 모세관 요소의 제2 말단까지 전달되는 것을 허용하도록 제공되어 있고,
    상기 모세관 요소의 평균 기공 크기는 상기 모세관 요소의 제1 말단에서의 큰 기공들로부터 상기 모세관 요소의 제2 말단에서의 작은 기공들까지 다양해서 상기 모세관 요소의 제1 말단으로부터 상기 모세관 요소의 제2 말단까지의 기공 크기 구배가 제공되고,
    상기 작은 기공들의 평균 기공 크기는 2 내지 8μm이고, 그리고
    상기 큰 기공들의 평균 기공 크기는 5 내지 500μm인 것인, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 모세관 요소는 상 분리 공정, 소결 공정 또는 졸-겔 공정에 의해 제조된 것인, 방법.
  14. 삭제
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