KR101690401B1 - 밀봉된 카트리지를 갖는 전자 담배 - Google Patents

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Abstract

전자 담배(20)는 개별적인 카트리지 유닛(22) 및 증발기 유닛(24)을 포함한다. 카트리지 유닛(22)은 카트리지 튜브(34) 내의 액체를 밀봉하는 밀봉부(38)를 갖는 액체를 함유하는 카트리지 튜브(34)를 가질 수 있다. 증발기 유닛(24)은 관통기(64)와 히터(66)를 가질 수 있고, 증발기 유닛(24)의 전면 측부는 카트리지 유닛(22)과 맞물리게 이동가능하여, 관통기(64)가 전자 담배(20)의 사용을 위한 준비시 밀봉부(38)를 관통하도록 한다. 배터리는 증발기 유닛(24)의 후면 측부에 연결될 수 있다. 증발기 유닛(24)은 또한 히터(66) 및 흡입 센서(78)에 전기적으로 연결된 전자 회로(62)를 가질 수 있다.

Description

밀봉된 카트리지를 갖는 전자 담배{ELECTRONIC CIGARETTE WITH SEALED CARTRIDGE}
전자 담배 또는 증기 흡입기는 일반적으로 액체 니코틴, 또는 다른 액체 요소들을 증발시키기 위해 히터를 이용한다. 사용자는 전자 담배를 흡입하여, 전자 담배 하우징을 통해 주변 공기를 유입한다. 증기 또는 미스트(mist)는, 하우징을 통해 이동하고 사용자에 의해 흡입된 공기 흐름과 혼합된다.
실제 담배에 비해, 전자 담배는 많은 장점들을 갖는다. 실제 담배와 연관된 폐암의 위험은 전자 담배를 통해 크게 회피되는데, 그 이유는 폐암에 결부된 담배에서의 타르 또는 다른 화학 물질들(chemicals)이 전자 담배에 존재하지 않기 때문이다. 전자 담배는 연기가 아니라, 증기 또는 미스트를 생성한다. 그 결과, 전자 담배의 이용을 통해 상당한 간접 흡연 문제가 존재하지 않는다. 더욱이, 전자 담배에는 타는 물질이 없기 때문에, 화재 위험이 제거된다.
전자 담배에서의 액체는 병, 또는 하우징 내의 흡수 물질에 저장된다. 저장 및 취급 동안, 액체는 진동, 온도 변동 및 다른 요인들로 인해 누출될 수 있다. 액체는 또한 주변에 대한 노출에 의해 악영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 개선된 전자 담배가 필요하다.
새로운 전자 담배에서, 개별적인 카트리지 및 증발기 유닛이 제공된다. 카트리지 유닛은 카트리지 튜브 내에서 액체를 밀봉하는 밀봉부(seal)를 갖는 액체를 함유하는 카트리지 튜브를 구비한다. 증발기 유닛은 관통기(piercer) 및 히터를 가질 수 있고, 증발기 유닛의 전면 측부는 카트리지 유닛과 맞물리게 이동가능하여, 관통기가 전자 담배의 이용에 대비하여 밀봉부를 관통하도록 한다. 배터리는 커넥터를 통해 증발기 유닛의 후면 측부에 연결될 수 있다. 증발기 유닛은 또한 히터 및 흡입 센서에 전기적으로 연결된 전자 회로, 또는 사용자에 의해 활성화된 스위치를 가질 수 있다.
도면들에서, 동일한 도면 부호는 각 도면들에서 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 새로운 전자 담배의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전자 담배의 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 전자 담배의 단면을 도시한 사시도.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 증발기 조립체를 확대한 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 증발기 플레이트를 확대한 사시도.
도 6은 도 1 및 도 3에 도시된 아암 베이스를 확대한 사시도.
도 7은 도 1 내지 도 3에 도시된 카트리지 튜브의 사시도.
도 8은 도 1 내지 도 3의 오버 튜브에 위치된 도 6의 아암 베이스를 사용할 준비가 된(ready-to-use) 위치에서 도시한 단면의 사시도.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자 담배(20)는 카트리지 유닛(22), 증발 유닛(24) 및 커넥터(26)를 갖는다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 카트리지 유닛(22)은 전면 단부에서의 출구(32)를 갖는 오버튜브(30)를 포함한다. 오버튜브(30) 내의 카트리지 튜브(34)는 차단된 전면 단부 및 개방된 후면 단부(40)를 갖는다. 액체 니코틴과 같은 액체를 함유하는 섬유 물질(36)은 카트리지 튜브(34)의 후면 단부에서 호일(foil) 또는 막 밀봉부(38)에 의해 카트리지 튜브(34) 내에서 밀봉된다. 카트리지 튜브의 차단된 전면 단부는 격리부들(46, standoffs)에 의해 오버튜브(30)의 전면 벽으로부터 이격될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 흐름 경로(44)는 카트리지 튜브(34)와 오버튜브(30) 사이에 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 카트리지 튜브는 평평한 측부들을 가질 수 있어서, 카트리지 튜브가 오버튜브에 삽입될 때 초승달 형태의 흐름 경로들이 카트리지 튜브(34)와 오버튜브(30) 사이에 형성된다. 대안적으로, 다양한 다른 카트리지 튜브 형태들은 카트리지 튜브와 오버튜브 사이에 하나 이상의 흐름 경로들을 제공하는데 사용될 수 있다. 도면들이 몇몇 설계들에서, 오버튜브(30) 내에 중심을 둔 카트리지 튜브(34)를 도시하지만, 또한 하나의 측부에 오프셋(offset)될 수 있다. 삽입부들(inserts) 또는 배플들(baffles)은 또한 다양한 다른 흐름 경로 형태들 및 구성들을 생성하기 위해 오버튜브 내부에 사용될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 증발 유닛(24)은 관통 구멍(60, through hole)을 갖는 플레이트(58)에 부착된 하나 이상의 관통 블레이드들(64)을 가질 수 있다. 히터 튜브(90)는 블레이드들(64)에서 절단부들(cutouts) 상에 지지될 수 있다. 히터 튜브는 석영 섬유, 또는 다른 고온 내열성의 심지 또는 흡수 물질로 만들어질 수 있다. 히터 튜브(90)의 중앙 섹션은 히터 코일(66) 내로 연장한다. 도 1 내지 3, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 아암들(52)은 아암 베이스(50)의 후면 측부 상의 소켓 슬롯들(54)을 통해 아암 베이스(50)의 전면 측부에 부착된다. 아암들의 팁들은 웨지들(53)로 점점 좁아진다. 도시된 설계는 4개의 아암들을 갖지만, 더 많거나 더 적은 아암들도 제공될 수 있다. 아암 베이스(50) 상에서 조립된 플레이트(58)를 통해, 아암들(52)은 플레이트(58)에서의 오목부들(59, recesses)에 놓일 수 있고, 플레이트에서의 관통 구멍(60)은 아암 베이스(50)에서의 대응하는 관통 구멍과 정렬된다. 가열 코일(66)의 와이어 리드(wire lead)는 회로 보드 또는 전자 칩에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 또한 가열 코일(66)의 단부들을 블레이드들(64)에 연결시키는 것이 가능하고, 블레이드들은 회로 보드 또는 전자 칩에 전기적으로 연결되며, 이것은 플레이트(58)에 또는 플레이트(58) 상에 포함될 수 있거나, 전자 담배(20) 내의 다른 위치에 위치될 수 있다.
도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 커넥터(26)는 아암 베이스(50)의 후면 측부 상에서 슬롯들(54)에 끼워질 수 있는 링들(28)을 가질 수 있다. 대안적으로, 커넥터(26)는 증발 유닛(24) 상에 나사 연결(screw)되거나 스냅 연결(snap)될 수 있다. 커넥터(26)의 후면 단부는 배터리(82)를 수용하거나 배터리(82)에 끼워지도록 적응된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 아암 베이스(50)는 아암 베이스의 후면 단부에서 제1 및 제2 반원형 그루브들에 스냅 연결되도록 적응된 제1 및 제2의 이격된 멈춤쇠 링들(96 및 98)을 갖는다. 제1 멈춤쇠 위치에서, 멈춤쇠 링(96)은 아암 베이스(50)의 후면 단부에 가장 가까운 외부 그루브에 있다. 이 위치에서, 블레이드들(64)은 카트리지 튜브(34) 상의 밀봉부(38)로부터 멀리 유지된다. 전자 담배(20)는 이 위치에서 공장으로부터 제공된다. 그 결과, 카트리지 튜브(34)는 선적 및 저장 동안 밀봉된 상태로 남아있다. 이것은 선적 및 저장 동안 카트리지 튜브로부터 액체, 예를 들어 니코틴 용액의 어떠한 누출이나 증발도 피하게 한다. 더욱이, 멈춤쇠 링(96)이 오버튜브(30) 상의 위치에서 아암 베이스를 단단히 유지하기 때문에, 밀봉부(38)는 일반적으로 선적 및 취급 동안 발생하는 진동 및 충격 임펄스를 가지고서도 원래 상태로 남아있다.
다시 한 번 도 1 내지 도 3 및 도 8을 참조하면, 사용할 준비가 될 때, 아암 베이스(50)는 오버튜브(30)를 향하여 순방향으로 밀어져서, 도 8에 도시된 위치로 이동하도록 한다. 이렇게 이동하는 동안, 제1 멈춤쇠 링(96)은 외부 그루브로부터 내부 그루브로 이동한다. 이전에 오버튜브(30)의 외부에서의 선택적인 제2 멈춤쇠 링(98)은 이에 대응하여 외부 그루브로 이동한다. 아암 베이스(50)의 이러한 길이 방향의 이동은 밀봉부(38)를 통해 증발 유닛(24)의 전면 단부를 구동하고, 도 8에 도시된 바와 같이, 히터 튜브(90)는 카트리지 튜브(34)로 이동한다. 외부 그루브와 내부 그루브 사이의 간격은 이에 따라 카트리지 튜브(34)의 섬유 코어(36)로의 히터 튜브(90)의 삽입 깊이를 결정한다.
아암 베이스(50)가 전술한 바와 같이, 오버튜브(30)를 향하여 순방향으로 밀어질 때, 아암들 상의 웨지 단부들(53)은 카트리지 튜브(34)와 오버튜브(30)의 내부 벽들 사이에서 이동하여, 카트리지 튜브를 적당한 개소에 단단히 유지한다. 동시에, 블레이드들(64)은 밀봉부(38)를 관통하고 절단하며, 히터 튜브(90)는 사전 설정된 거리만큼 카트리지 튜브로 이동한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 히터 튜브(90)는 카트리지 튜브(34)의 채워진 액체 또는 액체가 채워진 코어(36)와 직접 접촉한다. 코어(36)로부터의 액체는 히터 튜브(90) 안으로 또는 히터 튜브(90) 상으로 흡상하거나 또는 다른 방식으로 이동한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 아암 베이스(50)는 챔버 튜브(104) 주위에 고리형 링 챔버(102)를 포함할 수 있다. 밀봉부가 관통된 후에, 카트리지 튜브로부터 누출되는 임의의 액체는 챔버 튜브(104)를 통해 배터리로 다시 진행하기보다는 링 챔버(102)에서 수집될 수 있다. 유사하게, 도 2에 도시된 바와 같이, 고리형 액체 배리어(106)는 오버튜브(30)의 전면 단부의 내부 벽 상에서 입구(32) 주위에 제공될 수 있어서, 임의의 액체가 입구(32)로부터 이동하는 것을 방지하는데 도움을 준다.
배터리는 순방향 관통 이동 이전 또는 이후에, 커넥터(26) 상에 부착된다. 배터리는 회로 보드(62)로의 리드들을 갖는 소켓들(54)에 끼워지는 커넥터(26) 상에서 금속 링들을 통해 회로 보드(62)에 전기적으로 연결된다.
사용자는 오버튜브(30)의 전면 단부 상에서 흡입하여, 출구(32)로부터 공기를 유입한다. 공기는 커넥터(26) 및 증발 유닛(24)에서 연속적인 중앙 개구부를 통해 흐른다. 회로 보드(62) 상에 또는 회로 보드(62)에 전기적으로 연결된 도 8에 도시된 센서(78)는 증발 유닛(24)에서의 중앙 통로를 통해 공기 흐름을 검출하는데 사용될 수 있다. 공기 흐름의 검출시, 회로 보드(62)는 히터 코일(66)로의 전류를 스위칭 온(switches on)한다. 대안적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 수동 스위치(82)는 베이스 상에 제공될 수 있고, 사용자는 사용자가 흡입하는 동안 히터를 턴 온(turn on)하기 위해 스위치를 작동시킨다. 카트리지 튜브(34)로부터의 액체는 증발되고, 흐르는 공기와 혼합된다. 증기 및/또는 미스트 및 공기의 혼합물은 흐름 경로(44)를 통해, 출구(32)를 통해, 순방향으로 이동하고, 사용자에 의해 흡입된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 카트리지 튜브(34)의 전면 단부에는 개구부가 없다. 따라서, 공기는 카트리지 튜브를 통해 흐를 수 없다. 오히려, 흡입시, 도 8에 화살표로 도시된 바와 같이, 공기는 증발 유닛(24)뿐 아니라 카트리지 튜브(34)를 통해 흐른다. 이것은 전자 담배(20)를 출구 안으로 바람을 불어넣게(blowing) 되는 액체 누출에 훨씬 더 저항성 있게 한다. 많은 기존의 설계들에서, 사용자가 흡입 대신에 출구에 바람을 불어넣으면, 액체 누출은 극적으로 증가할 수 있다. 하지만, 본 발명의 설계를 통해, 출구 안으로 바람을 불어넣는 것은 누출에서의 어떠한 커다란 증가도 야기하지 않는데, 이는 카트리지 튜브로부터 액체를 밀어내도록 작용하는 어떠한 양의 압력도 생성하지 않기 때문이다.
카트리지 튜브(34)는 액체 포화된 섬유 또는 스폰지-형 또는 다공성 물질, 또는 액체를 유지할 수 있는 다른 물질로 채워질 수 있다. 아암 베이스(50) 및 아암 베이스의 후면 상의 전기 접촉부들(74)은 구리 또는 다른 전기 전도성 금속일 수 있다. 아암 베이스(50)는 또한 플라스틱 또는 세라믹으로 만들어질 수 있고, 개별적인 와이어 리드들은 전기 연결을 행하도록 제공된다. 블레이드들(64) 또는 다른 관통기는 스테인리스 스틸, 다른 금속과 같은 금속, 또는 플라스틱과 같은 비-금속 물질일 수 있다. 단일 블레이드 또는 뾰족한 관통기가 사용될 수 있다. 선택적으로, 블레이드들 또는 관통기는 사용시, 히터 튜브(90) 상에, 또는 히터(66) 상에 돌출부로 대체될 수 있다.
블레이드들(64)은 플레이트(58) 대신에, 아암들(52)에 선택적으로 부착될 수 있다. 히터 코일(66)은 와이어의 코일, 또는 비-코일 구성들에서 히터 와이어들을 포함하는 다른 형태의 전기 히터일 수 있다. 밀봉부(38)는 금속 호일 밀봉부, 또는 플라스틱과 같은 다른 물질의 밀봉부일 수 있다. 회로 보드(62)는 전자 칩 또는 구성요소 패키지로 대체될 수 있다.
카트리지 유닛(22), 증발 유닛(24) 및 커넥터(26)는 개별적인 유닛들로서, 또는 조립되지 않은 키트에서 함께 제공될 수 있다. 카트리지 유닛(22)이 증발 유닛(24)으로부터 분리되면서, 밀봉부(38)는 원래 상태에 있고, 카트리지 튜브(34) 내에서 액체를 밀봉한다. 이것은 저장 및 취급 동안 누출을 피한다. 밀봉부는 또한 환경으로부터 액체를 밀봉하고, 이것은 액체의 저장 수명을 증가시킬 수 있다. 증발 유닛(24)은 반복된 사용을 위해 설계되는 한편, 카트리지 유닛(22)은 소비가능한 단일 사용 유닛이다. 카트리지 유닛(22) 및 증발 유닛(24)을 개별적인 유닛들로서 제공함으로써, 사용자는 필요시 카트리지 유닛(22)을 대체하면서, 몇 번이고 되풀이하여 증발 유닛(24)을 재활용할 수 있다. 그러므로, 전자 담배(20)는 더 저렴한 비용으로 제공될 수 있다.
따라서, 새로운 설계들이 도시되고 설명되었다. 물론 다양한 변화들 및 대체들은 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고도 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 다음의 청구항들 및 그 등가물들을 제외하고, 한정되지 않아야 한다.

Claims (17)

  1. 전자 담배로서,
    액체를 함유하는 카트리지 튜브와, 상기 카트리지 튜브 내에서 상기 액체를 밀봉하는 상기 카트리지 튜브 상의 밀봉부(seal)를 포함하는 카트리지 유닛; 및
    관통기(piercer) 및 히터를 갖는 증발기 유닛으로서, 상기 증발기 유닛은 상기 카트리지 유닛과 맞물리게 이동가능하여, 상기 관통기가 상기 밀봉부를 관통하도록 하는, 상기 증발기 유닛을 포함하고,
    상기 히터는 히터 튜브와 와이어 코일을 포함하고, 상기 히터 튜브는 상기 관통기에 의해 지지되고 상기 와이어 코일은 상기 히터 튜브를 둘러싸는, 전자 담배.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 증발기 유닛에 연결된 배터리를 더 포함하는, 전자 담배.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 증발기 유닛은 상기 히터 및 흡입 센서에 전기적으로 연결된 전자 회로를 더 포함하는, 전자 담배.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 히터 튜브는 섬유 물질인, 전자 담배.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 증발기 유닛은 베이스에 부착된 아암들을 포함하고, 상기 아암들은 상기 카트리지 유닛과 맞물리기 위한 웨지형 팁들(wedging tips)을 갖는, 전자 담배.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 증발기 유닛은 플레이트와, 상기 플레이트의 후면 측부 상의 커넥터를 구비하고, 상기 관통기 및 상기 히터는 상기 플레이트의 전면 측부 상에 있고, 상기 커넥터는 배터리와 연결되도록 구성되는, 전자 담배.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 카트리지 튜브는 오버튜브(overtube) 내부에 있고, 흐름 경로는 상기 카트리지 튜브와 상기 오버튜브 사이에 형성되고, 상기 흐름 경로는 상기 오버튜브의 전면 단부에서의 출구로 인도되는, 전자 담배.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 증발기 유닛은 아암 베이스 및 액체를 포획하기 위해 상기 아암 베이스에서의 링 챔버로 연장하는 챔버 튜브를 더 포함하는, 전자 담배.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 와이어 코일과 흡입 센서에 전기적으로 연결된 전자 회로와, 상기 증발기 유닛에 부착된 커넥터를 포함하고,
    상기 증발기 유닛은, 상기 히터 튜브가 상기 밀봉부로부터 이격되는 제1 멈춤쇠 위치로부터, 상기 히터 튜브가 상기 밀봉부를 통해 상기 카트리지 유닛 내로 이동되는 제2 멈춤쇠 위치로 이동가능한, 전자 담배.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 전자 담배에서 사용하기 위한 증발 유닛으로서,
    아암 베이스;
    상기 아암 베이스의 전면 측부 상의 2개 이상의 아암들;
    상기 아암들 사이의 히터;
    상기 히터의 순방향으로 연장하는 상기 아암들 사이의 관통기;
    상기 관통기 상에 지지된 섬유 히터 튜브;
    상기 히터에 전기적으로 결속된 상기 아암 베이스 상의 회로 보드;
    상기 히터와 정렬된 상기 회로 보드에서의 구멍; 및
    상기 히터를 지나는 공기 흐름을 감지하도록 위치된 유량 센서를 포함하고,
    상기 히터는 상기 히터 튜브를 둘러싸는, 전자 담배에서 사용하기 위한 증발 유닛.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 청구항 12에 있어서, 배터리와 연결하도록 구성된 상기 아암 베이스의 후면 측부 상의 소켓을 더 포함하는, 증발 유닛.
  16. 삭제
  17. 청구항 12에 있어서, 액체를 포획하기 위해 상기 아암 베이스에서의 링 챔버로 연장하는 챔버 튜브를 더 포함하는, 증발 유닛
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