KR101281269B1

KR101281269B1 - 차등 발열부 및 도가니를 포함한 전자 담배 무화기 구조체

Info

Publication number: KR101281269B1
Application number: KR1020120020040A
Authority: KR
Inventors: 박선순
Original assignee: 박선순
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-07-03

Abstract

본 발명은 전자 담배의 무화기 구조체에 관한 것으로서, 구체적으로는 가요성 불연 금속망(flexible non-flammable metal net) 또는 불연망을 이용한 전자 담배 무화기 구조체에 관한 것이며, 특히 전극의 길이를 상이하게 함으로써 완전 무화를 가능하게 하는 무화기 구조체에 관한 것이다.

Description

차등 발열부 및 도가니를 포함한 전자 담배 무화기 구조체 {ELECTRONIC CIGARETTE ATOMIZER STRUCTURE INCLUDING DIFFERENTIAL HEATING PART AND CRUCIBLE}

전자 담배는 니코틴을 액상을 전열로 가열하여 무화시켜 무화된 증기를 흡입하는 전자 기기이다.

이러한 전자 담배는 일반적으로, 도 1에서와 같이 전자 담배 본체; 배터리; 무화기 및 카트리지로 이루어지며, 여기서 카트리지는 전자 담배 액상을 저장하고 있는 부분이고, 무화기는 카트리지와 연결되어 카트리지의 액상을 무화시키도록 가열시키는 부분이다.

일반적으로 무화기의 발열부는 열을 잘 발생시키도록 전열 코일인 니크롬선을 이용하고, 이러한 발열부에 액상을 직접 공급하는 공급체로서 유리 섬유로 이루어진 실과 같은 유리 섬유를 이용하고 있다.

한편, 카트리지는 액상을 저장하고 있고, 액상의 저장 방식은 탱크 방식으로 저장하거나 또는 솜과 같은 부재에 저장하거나 또는 펜에서 잉크를 저장하는 저장 용기 방식으로 저장하고 있기도 하다.

기존의 전자 담배들은 거의 중력을 이용한 액상 공급 장치를 이용하고 있고, 따라서 구조상 액상 공급부가 발열부 위에 위치한다. 따라서, 전자 담배를 이용시에 이용 자세가 액상 공급부가 발열부 위에 위치하는 상태로 전자 담배를 이용해야 액상이 공급이 원활히 이루어지게 되므로, 이는 매우 불편하였다.

한편, 기존의 전자 담배의 경우, 액상 공급 매체로서 유리 섬유를 쓰고 있는데, 이러한 유리 섬유는 쉽게 부스러져 그 내구성이 매우 약하다는 문제점이 있고, 또한 부스러진 부스러기가 인체 내부로 흡수될 수도 있다는 문제점이 있으며, 이러한 유리 섬유가 전열선에 직접 접촉되어 액상을 기화시킬 경우에는 과열된 전열선에 액상이 접촉되는 순간 연소가 발생하고 이때 탄 맛이 발생하여 전자 담배의 맛이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 유독 물질이 발생할 수도 있다.

또한, 기존의 전자 담배의 경우, 발열부가 차등 발열을 이루지 못하고, 따라서 전극에 갑작스러운 고온이 발생하고, 이에 의해 액상이 튀는 튀김 현상이 발생되어 균질적인 무화(완전 무화)가 일어나지 아니하고, 이에 의해 전자 담배의 맛이 떨어질 뿐더러 무화량도 감소한다는 문제가 있다.

또한, 종래의 전자 담배의 무화기의 경우 유리 섬유 실에서 공급된 액상이 발열된 전열선에 직접 닿는 순간, 순간적으로 가열에 의해 액상을 무화시키는 방식으로 순간 가열로 불완전 무화된 액체는 무화기 자체와 파이프를 거쳐 입에 흡입되는 동안 쉽게 기기의 벽에 결로(結露)를 형성하게 되고, 이러한 결로는 전열선에 환원되지 않음으로써 누수와 같은 문제를 야기시킨다는 문제점을 갖는다.

또한, 유리 섬유의 경우 최근 WHO의 국제암연구소(IARC)에서 인체 발암 가능성 물질 '2B 등급'으로 분류되어 유해성 논란이 되고 있다는 큰 문제점을 안고 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 전자 담배에서 이용하고 있는 무화기의 액상 공급 매체로서 유리 섬유를 이용하는 문제점을 해결하고, 중력에 의존하지 아니하여도 원활한 액상 공급이 이루어지며, 또한 완전한 무화를 가능하게 하도록 차등 발열부 구성을 포함한 전자 담배 무화기 구조체를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가요성 불연 금속망; 액상 저장부; 및 중공형 도가니를 포함하고, 상기 가요성 불연 금속망은 두루마리 형상으로 말린 채로 상기 두루마리 형상의 길이 방향과 평행한 축 방향으로 일부분이 상기 액상 저장부 내에 삽입되어 있고, 상기 가요성 불연 금속망은 액상 저장부 내의 액상을 망을 통해 보유하고 있어 연속적으로 액상을 공급하며, 상기 가요성 불연 금속망의 삽입된 부분의 반대편에는 상기 가요성 불연 금속망을 펼쳤을 때 상기 두루마리 형상의 원주 방향으로 폭이 넓어지며 뻗어 있는 연장부가 있고, 상기 불연 금속망의 상기 연장부의 말단 근처에는 상기 두루마리 형상의 길이 방향과 평행한 축 방향과 평행한 방향으로 제 1 전극이 있고, 상기 제 1 전극으로부터 상기 두루마리 형상의 길이 방향과 평행한 축 방향에 수직한 방향으로 반대편에 제 2 전극이 있으며, 상기 제 1 전극의 상기 두루마리 형상의 길이 방향과 평행한 축 방향과 평행한 방향의 길이는 상기 제 2 전극의 상기 두루마리 형상의 길이 방향과 평행한 축 방향과 평행한 방향의 길이보다 길고, 상기 제 1 및 제 2 전극에는 전원을 공급하기 위한 전원 공급선이 연결되어 상기 불연 금속망에서 발열을 통해 액상을 무화시키며, 상기 도가니는 발열부를 포함한 금속망 주위를 감싸도록 배치되는, 전자 담배 무화기 구조체가 개시된다.

이 경우 상기 액상 저장부는 상기 가요성 불연 금속망으로의 액상 공급을 촉진시키기 위해 상기 액상 저장부로 삽입된 상기 가요성 불연 금속망의 주위로 설치된 액상 충전망을 추가로 포함할 수 있다.

도 1은 일반적인 전자 담배의 모습을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 담배의 구조의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무화기 구조체의 불연망의 일 실시예를 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니의 측단면도를 도시한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니의 수직 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 충전망의 예시적인 모습을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.

하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.

도 1은 일반적인 전자 담배의 모습을 나타내는 도면이다. 일반적으로 전자 담배의 통상적인 구조는 무화기(atomiser), 액상을 저장하고 있는 카트리지(cartridge), 필터(filter) 및 배터리(battery)를 기본적으로 포함한 구조를 갖고 있다. 무화기는 카트리지와 연결되어 카트리지의 액상을 무화시키도록 가열시키는 부분이고, 일반적으로 무화기의 발열부는 열을 잘 발생시키도록 전열 코일인 니크롬선을 이용하고, 이러한 발열부에 액상을 직접 공급하는 공급체로서 유리 섬유로 이루어진 실과 같은 유리 섬유를 이용하고 있다.

본 발명은 일반적인 전자 담배와 달리, 유리 섬유가 아닌 불연 금속망(경우에 따라서는 불연망)을 이용한 전자 담배 구조체를 개시하고 있다.

불연 금속망을 이용하는 경우는 이러한 망 자체가 발열부로서의 역할을 함께하는 경우이며, 불연망을 이용하는 경우는 망 자체가 발열부로서의 역할을 하지 아니하고 별도의 발열부가 존재하는 경우이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 담배 구조의 단면도이다. 도 2에서 보는 것처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 담배의 구조는 불연망(100)과 액상 저장부(200)를 포함한 무화기 구조체; 무화된 증기를 흡입하는 흡입부(400); 스위치를 포함한 본체(600); 배터리(500); 및 중탕 도가니(700)를 포함한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 담배의 액상 저장부에는 액상 충전망(300)을 추가로 포함하고 있다.

액상 충전망(300)은 도 5에서 보듯이 망 구조를 이루고 있으며 가요성(flexible) 물질로 이루어진 것이다. 이러한 가요성 액상 충전망(300)은 두루마리 형상으로 말릴 수 있으며, 이렇게 말린 채로 전자 담배의 액상 저장부에 설치된다. 이 경우 두루마리 형상의 불연망(100)의 주위를 감싸도록 액상 충전망(300)이 설치되고, 이에 의해 액상 충전망이 액상 저장부의 액상을 보유하고 있다가 불연망으로 더욱 원활하게 액상을 공급하게 된다. 이는 특히, 전자 담배가 도 2에서 도시된 것처럼 된 채로 이용할 때, 즉 액상이 중력에 역행하는 방향으로 위치한 채로 전자 담배를 이용할 때에도 원활하게 액상을 불연망에 공급하는 것을 도와준다. 따라서 전자 담배를 이용할 때 어떠한 자세에서도(누워서도) 이용 가능하므로 자유로운 자세에서 전자 담배의 이용이 가능하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무화기 구조체의 불연망의 일 실시예를 도시한다.

도 3의 불연 금속망은 액상을 보유하여 연속적으로 공급하는 역할과 동시에 전원을 공급받아 액상을 무화시키는 발열부로서의 역할을 동시에 한다. 따라서, 불연 금속망의 재질은 전도성이 있는 금속 소재로 만들어진다. 또한, 가요성(flexible)을 가짐으로써, 두루마리 형상으로 말린 채로 전자 담배에 삽입되어 이용된다. 이러한 불연 금속망의 예로는, 스테인리스 망, 니크롬선 망, 알루미늄 망, 텅스텐 망이 있다.

불연 금속망(100)은 도 3의 펼쳐진(두루마리 형상으로 말리기 이전) 모습에서 보듯이, 두 개의 전극(10, 11), 공기 통로(20), 증기 발산구(30) 및 액상 충전 공급 날개(50)를 포함한다.

불연 금속망은 망 구조로 이루어져 있고, 불연 금속망은 두루마리 형상으로 말린 채로 두루마리 형상의 길이 방향과 평행한 축 방향(도 3에서 Y 방향)으로 불연 금속망의 일부가 액상 저장부 내에 삽입되어 있다. 이에 의해 망 구조를 이룬 불연 금속망의 망을 통해 액상 저장부 내의 액상을 불연 금속망이 보유하게 되고, 이를 통해 연속적으로 액상을 발열부로 공급하게 된다.

불연 금속망은 발열부로서의 역할도 하게 되는데, 발열부로서의 역할을 하기 위해 불연 금속망에는 도 3에서 도시된 것처럼 두 개의 전원 공급선이 연결되는 전원 공급선 연결부(전극)(10, 11)를 갖는다. 이러한 전극(10, 11)에 전원 공급선이 연결되고, 이에 의해 불연 금속망의 두 전극(10, 11) 사이에 액상이 공급될 때 전원을 공급받아 X 방향을 따라서 발열되어 액상을 무화시키게 된다. 이렇게 무화된 증기를 전자 담배 사용자는 흡입부(400)를 통해 흡입하게 된다.

전극(10, 11)은 크기의 차이가 있는데, 도 3에서 보는 것처럼, 제 1 전극(10)의 Y축 방향의 길이는 제 2 전극(11)의 Y축 방향의 길이보다 작다. 이에 의해 발열이 일어날 때 발열 부위는 제 1 전극(10) 근처로부터 제 2 전극(11) 근처로 발열 부위가 점점 넓어지게 된다.

이와 같이 발열 부위가 넓어짐으로써 불연 금속망(100)이 두루마리 형상으로 말려 있을 때 내부에 위치한 제 1 전극(10)으로부터 제 1 전극보다 외부에 위치한 제 2 전극(11) 쪽으로 발열 범위가 넓어지고 이에 의해 차등 발열이 가능하게 된다. 종래와 같이 발열 범위가 넓어지는 구성이 없는 경우에는, 전극에 갑작스러운 고온이 발생하고, 이에 의해 액상이 튀는 튀김 현상이 발생되어 균질적인 무화(완전 무화)가 일어나지 아니하고, 이에 의해 전자 담배의 맛이 떨어질 뿐더러 무화량도 감소한다는 문제가 있다. 그러나, 본 발명과 같이 차등 발열이 가능하도록 전극을 구성한 경우 제 1 전극(10)으로부터 제 2 전극(20)을 향해 발열이 일어날 때 온도차가 발생되고(온도가 감소됨), 이에 의해 액상의 튀김 현상이 방지되며, 후술하는 바와 같이 도가니 구성을 부가함으로써, 균질 무화(완전 무화)를 이루어 맛이 좋아지고, 무화량이 증가하게 된다.

이러한 차등 발열부는 발열이 제 1 전극(고온)으로부터 제 2 전극(저온)에 이르게 되어 망을 두루마리 형상으로 말았을 때 고온부를 보온하면서 고온부에서 비산되는 증기를 다시 중탕하여 주는 기능을 하게 되는 것이다.

한편, 불연 금속망이 발열부의 역할을 동시에 할 수도 있지만, 두 전극을 니크롬선과 같은 전열선으로 연결하여 이용할 수도 있고, 이 경우에는 불연 금속망이 아닌 불연망이 사용될 수도 있다. 왜냐하면 전극과 전극을 연결하는 별도의 추가적인 전열선이 있기 때문이다. 전열선은 두 전극을 연결하도록 형성되어 있고, 전원 공급선으로부터 전원을 받아서 발열하게 된다. 전열선은 통상적으로 니크롬선을 이용하는 것이 바람직하나, 그 재질에 특별한 제한이 있는 것은 아니고, 가요적인 전도성 물질이면 어느 것이나 가능하다.

공기 통로(20)는 망에 의한 원활한 액상 공급을 가능하게 하기 위한 통로로서, 공기 통로(20)에 의해 더욱 신속하고 원활하게 액상이 공급되게 된다. 공기 통로(20)는 한 개 이상이 설치될 수 있으며, 그 개수에는 특별한 제한이 없다.

증기 발산구(30)는 발열 부위 주변에 위치하며 도 3a에서 보는 것처럼 망에 구멍과 같이 형성되어 있고, 이러한 증기 발산구(30)는 발열부에서 발열로 무화된 증기가 쉽게 밖으로 배출될 수 있도록 도와준다. 또한, 불연 금속망 자체가 발열부로서의 역할을 할 경우에 발열부 두 지점(10, 11)을 통해서 발열이 일어나게 하는 기능을 한다.

액상 충전 공급 날개(50)는 발열로 비산하는 액상을 잡아 다시 저장하고 있다가 이를 다시 발열부로 보내는 액상 공급 기능을 하고, 이에 의해 무화시 과열로 액상이 타는 현상을 방지하고 잔여 액상 저장 기능을 하게 된다. 도 3a에서 액상 충전 공급 날개(50)는 예시적으로 Y 방향으로 d의 길이만큼 형성되어 있으며 그 크기는 특별한 제한이 없다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 불연 금속망(불연망)을 감싸는 도가니(중탕 도가니)를 추가로 포함한다.

이러한 도가니(700)는 도 3a 및 3b에서 도시되어 있다. 도 2에서는 도가니(700)가 전자 담배 무화기 구조체에 설치되어 있는 모습을 볼 수 있다.

도가니는 세라믹 재질로 이루어져 있으며, 저밀도의 흡수성 세라믹이 바람직하다. 이러한 도가니는 전열부를 포함한 금속망 주위를 감싸도록 설치되고(도 2 참고), 이에 의해 발열이 일어날 경우 도가니는 발열부의 내부 온도를 일정하게 유지 보온하여 액상의 불포화 비등을 막아 중탕 기능을 하게 된다.

세라믹 도가니는 고온을 신속히 흡수하여 보온하면서 그 방열 또한 균일한 성질을 갖고 있고, 이러한 성질에 의해 순간적으로 발열하는 고온의 전열선의 열을 신속하게 흡수하여 낮추어 줌으로써 액상의 연소를 방지하고 역으로 과도하게 공급되는 액상에 대해서는 함유하고 있던 열을 균일하게 방출하여 액상을 균질 중탕시키는 것이다. 또한, 세라믹의 경화 정도에 따라, 저경화 세라믹은 액상을 흡수하여 세라믹 내에서 액상을 무화시킬 수 있어 중탕 효과는 최고에 달할 수 있다.

이러한 도가니 구성은 상술한 차등 발열을 가능하게 하는 구성과 함게 중탕 기능을 수행함으로써 액상의 완전 무화를 촉진시키고, 이에 의해 맛을 좋게 하며 무화량을 증가시키게 된다.

한편, 도가니에는 공기가 들어오고 나갈 수 있는 공기 구멍(710)이 형성되어 있을 수 있다.

한편 본체는 전자 담배의 스위치를 포함하고 있다. 이 경우 스위치와 함께 전자 회로인 인쇄회로기판(PCB)이 장착된다. 지금까지의 모든 배터리의 PCB는 배터리 자체와 한 몸체로 제작되어 있었다. 이 경우 배터리 불량의 문제점이 있을 때 대부분 PCB 불량이었고, 따라서 이러한 PCB의 불량 때문에 문제가 없는 배터리도 함게 교환해 주어야 했었다. 그러나, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 배터리 체결구에 스위치를 포함한 PCB를 별도 분리하여 설계하였고, 이에 의해 배터리 불량시 이 배터리 체결구만 교체해주면 된다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims

가요성 불연 금속망; 액상 저장부; 및 중공형 도가니를 포함하고,
상기 가요성 불연 금속망은 두루마리 형상으로 말린 채로 상기 두루마리 형상의 길이 방향과 평행한 축 방향으로 일부분이 상기 액상 저장부 내에 삽입되어 있고,
상기 가요성 불연 금속망은 액상 저장부 내의 액상을 망을 통해 보유하고 있어 연속적으로 액상을 공급하며,
상기 가요성 불연 금속망의 삽입된 부분의 반대편에는 상기 가요성 불연 금속망을 펼쳤을 때 상기 두루마리 형상의 원주 방향으로 폭이 넓어지며 뻗어 있는 연장부가 있고,
상기 불연 금속망의 상기 연장부의 말단 근처에는 상기 두루마리 형상의 길이 방향과 평행한 축 방향과 평행한 방향으로 제 1 전극이 있고, 상기 제 1 전극으로부터 상기 두루마리 형상의 길이 방향과 평행한 축 방향에 수직한 방향으로 반대편에 제 2 전극이 있으며,
상기 제 1 전극의 상기 두루마리 형상의 길이 방향과 평행한 축 방향과 평행한 방향의 길이는 상기 제 2 전극의 상기 두루마리 형상의 길이 방향과 평행한 축 방향과 평행한 방향의 길이보다 길고,
상기 제 1 및 제 2 전극에는 전원을 공급하기 위한 전원 공급선이 연결되어 상기 불연 금속망에서 발열을 통해 액상을 무화시키며,
상기 도가니는 발열부를 포함한 금속망 주위를 감싸도록 배치되는,
전자 담배 무화기 구조체.
제 1 항에 있어서,
상기 액상 저장부에는 상기 가요성 불연 금속망으로의 액상 공급을 촉진시키기 위해 상기 액상 저장부로 삽입된 상기 가요성 불연 금속망의 주위로 설치된 액상 충전망을 추가로 포함하는,
전자 담배 무화기 구조체.