KR102369156B1 - 전자 에어로졸 제공 시스템 및 전자 에어로졸 제공 시스템을 위한 증기화기 - Google Patents

Abstract

전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체는 증기화를 위한 액체의 소스; 및 사용자에 의한 흡입을 위한 액체의 일 부분을 증기화하기 위한 증기화기를 포함하며, 증기화기는 심지 컴포넌트; 및 심지 컴포넌트 내에 내장된 전기적 가열 엘리먼트를 포함하고, 심지 컴포넌트는 다공성 전기적-절연 재료의 시트(sheet)를 포함하고, 액체를 액체의 소스로부터 증발을 위해 내장된 전기적 가열 엘리먼트에 인접한 심지 컴포넌트의 표면으로 빨아들이도록(wicking) 배열된다.

Description

전자 에어로졸 제공 시스템 및 전자 에어로졸 제공 시스템을 위한 증기화기

본 발명은 에어로졸 제공 시스템들(aerosol provision systems) 및 에어로졸 제공 시스템들에 사용하기 위한 증기화기들(vaporizers)에 관한 것이다.

전자 담배들과 같은, 증기 또는 에어로졸 제공 시스템들 및 디바이스들은 아마도, 니코틴(nicotine)을 포함하는 소스 액체(source liquid)의 저장소(reservoir), 및 사용자에 의한 흡입을 위해 소스 액체를 증기화(vaporize)하도록 작동하는, 배터리에 의해 급전된 가열기 또는 가열 엘리먼트(heating element)를 전형적으로 포함한다. 심지(wick)는 증기화 프로세스를 위해 소스 액체를 가열 엘리먼트로 전달하기 위해 이용될 수도 있다. 예를 들어, 가열 엘리먼트는 중심 심지 둘레에 감겨진 와이어 코일(wire coil)일 수도 있다.

이 배열체들의 목적은 각각의 흡입(퍼프(puff))으로 전달된 증기화된 소스 액체의 양을 최대화하기 위한 것이다. 이것은 더 많은 소스 액체가 퍼프의 기간 동안에 증기화되도록, 가열 엘리먼트의 열 출력을 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 가열 엘리먼트를 형성하기 위해 더 낮은 저항의 와이어를 이용함으로써 가열기의 전기적 저항을 감소시키는 것은 더 많은 전류가 주어진 배터리 전압에 대하여 흐르는 것을 허용하고, 이에 의해, 가열기에 의해 소비된 전력을 증가시키고 더 많은 열을 생성한다. 그러나, 이 접근법은 특정한 도전들로 이어진다.

저항을 저하시키기 위해, 누군가는 가열 와이어의 직경을 증가시킬 수도 있다. 증가된 양의 소스 액체는, 더 높은 가열기 전력에 의해 가능하게 된 더 높은 증기화 레이트(rate)를 공급하기 위해 심지에 의해 전달되어야 하고; 이것은 더 큰 크기의 심지를 요구한다. 그러나, 이 요인들은 가열기로부터 심지 재료로의 열 전도와, 더 큰 질량의 가열기를 가열하기 위한 요건 때문에, 효율을 감소시킬 수 있다.

또한, 증기 발생의 달성가능한 레이트들은 증기가 흡입성 기류(inhalable airstream)로 이동하는 속력에 의해 제한될 수도 있다. 소스 액체의 증기화는 가열기 및 심지의 계면에서 발생한다. 가열기 코일 내부의 중심 심지에 의하여, 증기는 계면으로부터 흡입을 위해 수집될 가열기 표면을 지나 외부로 이동해야 한다. 제한된 계면 면적과 조합된, 전력을 증가시키기 위한 감소된 가열기 저항은, 증기가 충분히 신속하게 탈출할 수 없고, 그 대신에, 가열기와의 액체 접촉을 지연시키는 포켓들(pockets)을 계면에 형성할 정도로,매우 강렬하게 증기화를 생성할 수도 있다. 이것은 증기 발생의 효율을 감소시키며, 전력이 증기화를 위해 활용되고 있지 않기 때문에 가열기 온도의 상승을 유발한다. 이것은 증기의 품질을 열화시킬 수 있고, 바람직하지 않은 부산물들(by-products)로 이어질 수도 있다.

그러므로, 대안적인 심지 및 가열기 배열체들이 관심사이다.

본원에서 설명된 일부 실시형태들의 제1 양태에 따르면, 증기화를 위한 액체의 소스; 및 사용자에 의한 흡입을 위한 액체의 일 부분을 증기화하기 위한 증기화기를 포함하는, 전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체가 제공되며, 증기화기는 심지 컴포넌트; 및 심지 컴포넌트 내에 내장된 전기적 가열 엘리먼트를 포함하고, 심지 컴포넌트는 다공성 전기적-절연 재료의 시트(sheet)를 포함하고, 액체의 소스로부터 증발을 위해 내장된 전기적 가열 엘리먼트에 인접한 심지 컴포넌트의 표면으로 액체를 빨아들이도록(wicking) 배열된다.

다공성 전기적-절연 재료는 다공성 세라믹을 포함할 수도 있다. 심지 컴포넌트는 30 % 내지 85 %의 범위에서 다공성을 가질 수도 있고, 심지 컴포넌트의 가장 긴 치수보다 적어도 50 배 더 작은 두께를 가질 수도 있다.

가열 엘리먼트는 하나 또는 그 초과의 절곡부들(bend), 및 심지 컴포넌트의 가장 긴 치수의 2 내지 20 배의 심지 컴포넌트 내에 내장된 길이를 포함하는 내장된 형상을 가질 수도 있다. 하나 또는 그 초과의 절곡부들은 가열 엘리먼트의 내장된 폭의 2 배보다 더 크지 않은 중심-대-중심(centre-to-centre) 간격을 가지는 가열 엘리먼트의 인접한 부분들을 규정할 수도 있다. 심지 컴포넌트의 두께는 가열 엘리먼트의 내장된 폭의 105 % 내지 250 %의 범위에 있을 수도 있다. 가열 엘리먼트는 심지 컴포넌트의 두께에 대하여 실질적으로 중심에 내장될 수도 있다. 가열 엘리먼트는 금속성 와이어를 포함할 수도 있다.

심지 컴포넌트는 실질적으로 평면형일 수도 있다. 증기화기는 액체의 소스로 연장하기 위해 증기화 챔버의 하나 또는 그 초과의 벽들의 애퍼처들(apertures)을 통과하는 심지 컴포넌트의 하나 또는 그 초과의 부분들(parts)에 의해 증기화 챔버에서 지지될 수도 있다. 증기화 챔버의 하나 또는 그 초과의 벽들의 애퍼처들을 통과하는 심지 컴포넌트의 하나 또는 그 초과의 부분들은 심지 컴포넌트의 반대 측들에 있을 수도 있다. 증기화기는 심지 컴포넌트의 가장 얇은 프로파일(profile)이 증기화 챔버를 통해 공기흐름(air flow)의 방향으로 제시되도록, 증기화 챔버에서 지지될 수도 있다. 액체의 소스는 환형 형상을 가지고 증기화 챔버를 둘러싸는 저장소를 포함할 수도 있다. 증기화 챔버의 벽은 또한, 저장소의 내부 벽일 수도 있다.

서브-조립체는 전자 증기 제공 시스템을 위한 카토마이저(cartomiser)일 수도 있다.

본원에서 설명된 일부 실시형태들의 제2 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 서브-조립체를 포함하는 전자 증기 제공 시스템이 제공된다.

본원에서 설명된 일부 실시형태들의 제3 양태에 따르면, 전기적 전도성 가열 엘리먼트를 형성하는 단계; 심지 컴포넌트를 위해 요망되는 형상으로 가열 엘리먼트 주위에 분말화된 세라믹 재료를 배열하는 단계; 및 내부에 가열 엘리먼트가 내장되어 있는 다공성 세라믹 심지 컴포넌트를 형성하기 위해 세라믹 재료를 소결시키는(siinter) 단계를 포함하는, 전자 증기 제공 시스템을 위한 증기화기를 제조하는 방법이 제공된다.

본원에서 설명된 일부 실시형태들의 제4 양태에 따르면, 전기적 전도성 가열 엘리먼트를 형성하는 단계; 시트 다공성 전기적-절연 재료의 제1 층과 제2 층 사이에서 가열 엘리먼트를 배열하는 단계; 및 내부에 가열 엘리먼트가 내장되어 있는 다공성 심지 컴포넌트를 형성하기 위해 제1 층 및 제2 층을 함께 접합하는(bonding) 단계를 포함하는, 전자 증기 제공 시스템을 위한 증기화기를 제조하는 방법이 제공된다.

방법 양태들에서, 전도성 가열 엘리먼트를 형성하는 단계는 금속성 와이어를 성형하는 단계, 또는 전도성 잉크(conductive ink)를, 하나 또는 그 초과의 절곡부들, 및 심지 컴포넌트의 의도된 가장 긴 치수의 2 내지 30 배의 길이를 갖는 경로로 증착하는(deposit) 단계를 포함할 수도 있다. 하나 또는 그 초과의 절곡부들은 와이어의 폭의 2 배보다 더 크지 않은 중심-대-중심 간격을 가지는 와비어의 인접한 부분들을 규정할 수도 있다. 방법들은 증기화 챔버의 벽의 하나 또는 그 초과의 애퍼처들을 통해 심지 컴포넌트의 하나 또는 그 초과의 에지(edge)들을 통과시킴으로써 증기화 챔버에서 완성된 증기화기를 장착하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본원에서 설명된 일부 실시형태들의 제5 양태에 따르면, 소스 액체를 위한 저장소, 및 소스 액체가 증기화될 수 있는 저장소에 인접한 증기화 챔버를 포함하는 전자 증기 제공 디바이스가 제공되고, 증기화기를 수납하는(housing) 증기화 챔버는, 다공성 세라믹 심지 컴포넌트; 및 심지 컴포넌트 내에 내장되고 전자 증기 제공 디바이스의 배터리에 연결가능한 금속성 가열기 엘리먼트를 포함하고, 심지 컴포넌트의 2 개의 단부들은 증기화 챔버에 걸쳐 증기화기를 현수하기(suspend) 위해 증기화 챔버의 벽들의 애퍼처들을 통과하고, 2 개의 단부들은 소스 액체를 흡수하고 심지 컴포넌트의 공극들(pores)을 통한 모세관 작용(capillary action)에 의해 소스 액체를 가열 엘리먼트로 이송하기 위해 저장소로 침투한다.

소정의 실시형태들의 이러한 그리고 추가의 양태들은 첨부된 독립 및 종속 청구항들에서 기재된다. 종속 청구항들의 특징들은 청구항들에서 명시적으로 기재된 것들 이외의 것과 조합하여, 서로 그리고 독립 청구항들의 특징들과 조합될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 또한, 본원에서 설명된 접근법은, 이하에서 기재된 것과 같은 특정 실시형태들로 한정되는 것이 아니라, 본원에서 제시된 특징들의 임의의 적절한 조합들을 포함하고 고려한다. 예를 들어, 전자 담배, 서브-조립체, 또는 증기화기는 적절하게 이하에서 설명된 다양한 특징들 중 어느 하나 또는 그 초과의 특징을 포함하는 본원에서 설명된 접근법들에 따라 제공될 수도 있다.

다양한 실시형태들은, 이제, 동반된 도면들을 참조하여 오직 예로서 상세하게 설명될 것이고:
도 1은 발명의 실시형태들에 따른 증기화기가 이용될 수도 있는 전자 담배의 개략적인 도면을 도시하고;
도 2는 일 예의 증기화기의 사시도를 도시하고;
도 3은 도 2의 일 예의 증기화기를 통한 단면도를 도시하고;
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 추가의 예의 증기화기들의 개략적인 평면도들을 도시하고;
도 5a는 증기화기를 가지는 일 예의 증기화 챔버의 측면 분해 사시도를 도시하고;
도 5b는 도 5a의 증기화 챔버의 단부 도면을 도시하고;
도 6a는 도 5a의 증기화 챔버를 포함하는 증기 소스의 측면 분해 사시도를 도시하고;
도 6b는 도 6a의 증기 소스의 측면 사시도를 도시하고;
도 7은 추가의 예의 증기화 챔버의 개략적인 측면도를 도시하고; 그리고
도 8은 또 추가의 예의 증기화 챔버의 개략적인 측면도를 도시한다.

소정의 예들 및 실시형태들의 양태들 및 특징들이 본원에서 논의/설명된다. 소정의 예들 및 실시형태들의 일부 양태들 및 특징들은, 통상적으로 구현될 수도 있고, 이것들은 간결함을 위해 상세하게 논의/설명되지 않는다. 이에 따라, 상세하게 설명되지 않는 본원에서 논의된 장치 및 방법들의 양태들 및 특징들은 이러한 양태들 및 특징들을 구현하기 위한 임의의 기존의 기법들에 따라 구현될 수도 있다는 것이 인식될 것이다.

본 개시물은 e-담배들(e-cigarettes)과 같은, 증기 제공 시스템들로서 또한 지칭되는 에어로졸 제공 시스템들에 관한 것이다. 다음의 설명 전반에 걸쳐, 용어 "e-담배" 또는 "전자 담배"가 때때로 이용될 수도 있지만; 그러나, 이 용어는 에어로졸(증기) 제공 시스템 또는 디바이스와 상호 교환가능하게 이용될 수도 있다는 것이 인식될 것이다.

도 1은 실시형태들이 적용가능한 e-담배(10)와 같은 일 예의 에어로졸/증기 제공 시스템의 매우 개략적인 도면(축척에 맞지 않음)이다. e-담배는 파선에 의해 표시된 종축을 따라 연장되는 일반적으로 원통형 형상(하지만, 발명의 양태들은 다른 형상들 및 배열체들로 구성된 e-담배들에 적용가능함)을 가지고, 2 개의 주 컴포넌트들, 즉, 본체(20) 및 카트리지 조립체(30)를 포함한다.

카트리지 조립체(30)는 소스 액체를 함유하는 액체의 저장소 또는 소스(38)(예를 들어, 니코틴을 함유하는, 에어로졸이 그로부터 생성되어야 하는 액체 제형(liquid formulation)을 포함함) 및 에어로졸을 생성하기 위해 소스 액체를 가열하기 위한 가열 엘리먼트 또는 가열기(36)를 포함한다. 위킹 엘리먼트 또는 컴포넌트 또는 심지(37)는, 소스 액체를 저장소(38)로부터 가열 엘리먼트(36)로 전달하도록 제공된다. 심지(37)의 부분 또는 부분들은 저장소(38)에서의 소스 액체와 유체 연통하고, 위킹 또는 모세관 작용에 의해, 소스 액체는 심지(37)를 따라, 또는 심지(37)를 통해, 가열기(36)와 접촉하는 심지(37)의 부분 또는 부분들로 흡인된다(drawed). 소스 액체의 증기화는, 증발(evaporation)을 야기하고, 이에 따라, 에어로졸을 생성하기 위해, 소스 액체로의 열 에너지의 제공에 의해 심지(37)와 가열기(36) 사이의 계면에서 발생한다. 소스 액체, 심지(37), 및 가열기(36)는 에어로졸 또는 증기 소스로서 집합적으로 지칭될 수도 있다. 심지(37) 및 가열기(36)는 증기화기 또는 분무기(atomiser)(15)로서 집합적으로 지칭될 수도 있다. 분무기/증기화기는 챔버 또는 하우징에서 배열될 수도 있으며, 이는 챔버로의 소스 액체의 누설을 방지하거나 제한하기 위해 소스 액체의 저장소로부터 실질적으로 밀봉된다(sealed). 심지는 저장소로부터 가열기로의 액체를 위한 의도된 경로이다. 카트리지 조립체 내에서의 증기화기/분무기의 포함은, 전자 담배의 이 컴포넌트에 때때로 적용되는 용어 "카토마이저"로 이어진다.

카트리지 조립체(30)는 개구부를 가지는 마우스피스(mouthpiece)(35)를 더 포함하며, 사용자는 증기화기(15)에 의해 생성된 에어로졸을 이러한 개구를 통해 흡입할 수도 있다. 흡입을 위한 에어로졸은 에어로졸 스트림 또는 흡입성 기류로서 설명될 수도 있다. 예로서, 소스 액체는 약 1 내지 3 % 니코틴 및 50 % 글리세롤을 포함할 수도 있고, 나머지는 물 및 프로필렌 글리콜의 대략적으로 동일한 측정치들(measures)을 포함할 수도 있고, 가능하게는, 다른 컴포넌트들을 또한 포함할 수도 있다.

본체(20)는 e-담배(10)를 위한 전력을 제공하기 위해 (이후에 본원에서 배터리로서 지칭되는) 재충전가능한 셀 또는 배터리(14), 및 e-담배(10)를 일반적으로 제어하기 위한 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)(28) 및/또는 다른 전자기기를 포함한다. 그러므로, 본체는 또한, 배터리 섹션, 또는 제어 유닛 또는 섹션으로서 고려될 수 있다. 이용 시에, 가열기(36)가, 가능하게는, 공기 압력 센서(도시되지 않음)에 의해 검출된 압력 변화들에 응답하여 회로 기판(28)에 의해 제어된 바와 같이, 배터리(14)로부터 전력을 수신할 때, 가열기(36)는 에어로졸을 생성하기 위해 심지(37)에 의해 전달된 소스 액체를 증기화하고, 그 다음으로, 이 에어로졸 스트림은 마우스피스(35)의 개구부를 통해 사용자에 의해 흡입된다. 에어로졸은 사용자가 마우스피스 상에서 흡입할 때에 에어로졸 소스를 마우스피스 개구부에 연결하는 공기 채널(도 1에서 도시되지 않음)을 따라 에어로졸 소스로부터 마우스피스(35)로 반송(carry)된다. 이 목적을 위해, 증기화기(15)는, e-담배(10)를 통해 공기흐름 통로 내에 포함되거나, 또는 이와 달리 공기흐름 통로에 연결되는 증기화기 챔버(도시되지 않음)에서 수용될 수도 있다.

이 특정한 예에서, 본체(20) 및 카트리지 조립체(30)는 도 1에서 도시된 바와 같이, 종축에 평행한 방향으로의 분리에 의해 서로 탈착가능하지만, 디바이스(10)가 특히, 가열기(36)를 배터리(14)에 연결하는, 본체(20)와 카트리지 조립체(30) 사이의 기계적 및 전기적 연결성을 제공하기 위해 맞물림 엘리먼트들(21, 31)(예를 들어, 나사 또는 베이오넷(bayonet) 끼워맞춤)과 협력함으로써, 이용 중일 때에, 함께 합쳐진다. 카트리지 조립체(30)에 연결하기 위해 이용되는, 본체(20) 상의 전기적 커넥터 인터페이스는, 또한, 본체(20)가 카트리지 조립체(30)로부터 탈착될 때에 본체(20)를 충전 디바이스(도시되지 않음)에 연결하기 위한 인터페이스로서 역할을 할 수도 있다. 충전 디바이스의 다른 단부는 e-담배의 본체(20)에서의 배터리(14)를 충전시키거나 재충전시키기 위해, 외부 전력 공급부, 예를 들어, USB 소켓(socket)으로 플러그결합될(plugged) 수 있다. 다른 구현예들에서는, 예를 들어, 별도의 충전 인터페이스가 제공될 수도 있고, 따라서, 배터리(14)는 카트리지 조립체(30)에 여전히 연결될 때에 충전될 수 있다.

e-담배(10)에는 화살표들 A에 의해 표시된, 공기 흡기를 위한 하나 또는 그 초과의 구멍들(holes)(도 1에서 도시되지 않음)이 제공된다. 본체(20)의 외부 벽에 있는(그러나, 다른 예들에서는, 카트리지 조립체(30)의 외부 벽에 있을 수도 있는) 이 구멍들은 e-담배(10)를 통한 마우스피스(35)로의 공기흐름 경로에 연결된다. 공기흐름 경로는 본체(20)에서의 압력 감지 영역(도 1에서 도시되지 않음)을 포함할 수도 있고, 그 다음으로, 사용자가 마우스피스(35)를 통해 흡입할 때, 공기가 하나 또는 그 초과의 공기 유입구 구멍들을 통해 공기흐름 경로로 흡인되도록, 본체(20)로부터 카트리지 조립체(30) 내로, 가열 엘리먼트(36) 주위의 (증기화기 챔버와 같은) 영역에 연결된다. 이 공기흐름(또는 압력에 있어서의 결과적인 변화)은, 심지-가열기 계면에서 소스 액체의 일 부분을 증기화하여 에어로졸을 생성하기 위해 결과적으로 (회로 기판(28)의 동작을 통해) 가열기(36)를 활성화하는 공기흐름 경로와 연통하는 압력 센서(도 1에서 도시되지 않음)에 의해 검출된다. 공기흐름은 공기흐름 경로를 통과하고, 가열기(36) 주위의 영역에서 증기와 조합하고, 결과적인 에어로졸(공기흐름 및 응축된 증기의 조합)은 가열기(36)의 영역으로부터 사용자에 의해 흡입되어야 할 마우스피스(35)로 연결되는 공기흐름 경로를 따라 에어로졸 스트림으로서 이동한다.

일부 예들에서, 탈착가능한 카트리지 조립체(30)는 소스 액체의 공급이 고갈될 때에 폐기될 수도 있고, 그렇게 희망될 경우에, 또 다른 카트리지 조립체로 대체될 수도 있다. 다른 예들에서, 저장소는 더 많은 소스 액체로 다시 채워질 수도 있다. 본체(20)는 배터리의 재충전에 의해 재이용가능하도록, 예를 들어, 일련의 폐기가능한 탈착가능한 카트리지들 조립체들로의 연결에 의해 1 년 이상 동안의 동작을 제공하도록, 의도될 수도 있다. 다른 예들에서, 카트리지 조립체 및 본체 양자 모두는 폐기가능할 수도 있고, 서로 탈착가능하지 않을 수도 있다. 또한, 다양한 컴포넌트들은 도 1의 예와는 상이하게 위치될 수도 있고, 카트리지 조립체 및 본체는 도 1의 종방향 배열체 대신에, 나열식(side-by-side) 배열체와 같은 상이한 구성으로 연결가능할 수도 있다. 발명의 실시형태들은 이러한 그리고 다른 다양한 대안들에 적용가능하다.

발명의 실시형태들에 따르면, 다공성 심지 컴포넌트 내부에 가열 엘리먼트를 내장함으로써 증기화기(분무기)를 구성하는 것이 제안된다.

도 2는 제1 예의 실시형태에 따른 증기화기(15)의 사시도를 도시한다. 심지 또는 위킹(wicking) 엘리먼트 또는 컴포넌트(37)는 두께(t), 길이(l), 및 폭(w)을 가지는, 다공성 세라믹과 같은 전기적-절연 다공성 재료의 얇고 평탄한 평면형 기판이다. 전도성(금속성) 와이어(39)의 형태인 가열 엘리먼트(36)는 심지(37) 내에 내장된다. 이것은 심지 내부에서의 그 위치를 표시하기 위해 가상(phantom) 점선으로 도시된다. 가열 엘리먼트(36)의 각각의 단부(36a)는 연결 도선(connecting lead)(40)에서의 심지(37)의 에지에서 종결되고, 연결 도선(40)에 의하여, 가열 엘리먼트(36)는 도 1에서의 배터리(14)와 같은 e-담배 내의 전기적 전력 공급부에 (전형적으로, 접촉부들 및 다른 전기적 와이어들 및 연결부들의 배열체를 통해, 그리고 PCB 또는 다른 제어 전자기기의 제어 하에) 연결될 수도 있다. 도선들(40) 및 와이어(39)는 단일 길이의 와이어로 형성될 수 있거나, 별도로 제조될 수도 있고 그 다음으로, (이를테면, 제조의 용이함을 위해, 또는 상이한 와이어들의 특정한 속성들을 활용하기 위해) 예를 들어, 용접에 의해 연결될 수도 있다.

가열 엘리먼트 와이어(39)는 그 2 개의 단부들(36a) 사이에서 사행(serpentine) 또는 지그재그(zigzag) 형상으로 형성된다. 와이어 형성은 심지(37)의 (예시된 배향을 참조하여) 상부(37a) 및 하부(37b) 표면들(주 표면들)로부터 실질적으로 등거리가 되도록, 심지(37)의 두께(t)를 통해 실질적으로 중간에 배열되는 단일 평면을 점유한다. 이러한 방법으로, 전류에 의해 급전될 때의 가열 엘리먼트(36)로부터의 열은 대략 동일하게 각각의 주 표면(37a, 37b)으로 전달될 수 있다. 와이어(39)의 지그-재그들 또는 인접한 턴들(turns)이 심지 기판의 모든 부분들이 와이어의 부분에 상대적으로 근접하도록 근접하게 이격될 경우, 열은 심지의 모든 부분들로 급속하게 전달될 수 있다. 와이어 턴들 사이의 더 큰 간격은, 열 에너지를 차지하지만, 증기화를 위한 충분한 온도에 도달하지 않는 심지 재료의 낭비된 체적으로 이어질 수도 있다.

도 3은 선III을 따라, 도 2의 증기화기를 통한 단면도를 도시한다. 이것으로부터, 심지(37)의 체적 내부의 와이어(39)의 인접한 섹션들의 조밀한 팩킹(dense packing)이 분명하다. 와이어(39)는 증기화기의 총 체적의 상당 비율을 점유한다. 와이어의 인접한 부분들은 와이어의 폭(d1)(직경)보다 더 작은 거리(d2)만큼 분리된다. 이 때문에, 인접한 와이어 부분들 사이의 중심-대-중심 간격(d3)은 와이어 폭의 2 배(2 x d1)보다 더 작다. 또한, 주 표면들과 와이어 표면 사이의 심지 재료의 깊이 또는 두께(d4)는 와이어의 폭(d1)보다 더 작다. 이 두께는 증기화 레이트를 유념하여 선택될 수 있고; 심지 재료의 깊이가 너무 크다면, 증기화는 지연될 것이고, 불충분한 증기가 심지 표면으로부터 탈출할 것이다. 발명은 위의 부분들로 제한되지는 않지만, 그러나, 더 크거나 더 작은 크기 비율들이 이용될 수도 있다. 가열기 및 심지의 상대적인 체적들 및 치수들, 가열기 와이어의 위에 놓이는 심지 재료의 깊이, 및 심지 재료의 다공성은 소스 액체의 충분한 체적을 전달하여, 증기가 충분히 빠른 레이트에서 심지 재료로부터 탈출하는 것을 또한 허용하면서, 이용가능한 증기화 레이트를 공급하기 위해 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 내장된 가열기는 (심지 엘리먼트의 외부 치수들에 의해 규정된) 내장된 가열기 및 심지의 조합된 체적의 적어도 50 %, 또는 40 % 내지 60 %, 또는 30 % 내지 70 %인 체적을 가질 수도 있다. 대안적으로, 조합된 체적은 가열기가 그 상에서 연장되는 심지의 존(zone), 예를 들어, 중심 존 또는 단부 존으로 한정될 수도 있고, 심지의 상대적으로 큰 추가의 양은, 이를 테면, 저장소에 도달하는 상당한 심지 체적을 보장하기 위해, 또는 증기화가 벽들로부터 떨어져서 유지되는 것이 희망될 경우에 증기화 챔버의 벽들에 도달하기 위하여, 이 존을 지나서 연장된다. 가열기가 내부에 내장되는 심지의 부분(조합된 체적)은 가열 존으로서 고려될 수 있고, 여기서, 증기화의 전부 또는 대부분이 발생한다. 가열 존은 심지의 전부 또는 대부분, 또는 단지 심지의 일부만을 포함할 수도 있다.

이 예에서, 심지(37)는 강성의 다공성 세라믹 재료로 형성된다. 세라믹의 공극들은, 심지의 일부가 소스 액체 저장소와 유체 연통하도록 배치될 때, 저장소에서의 소스 액체가 공극들을 통해 와이어(39)로 흡인되도록, 위킹 작용을 허용한다. 가열기(37)가 활성화될 때, 열은 와이어(39)와 직접 접촉하여, 그리고 또한, 개재하는 심지 재료를 통해 소스 액체로 전달된다. 결과적인 증기는 공극들을 통해 심지 표면들(37a, 37b)로, 그리고 공기흐름 경로에서 흐르는 공기에 의해 수집되어야 할 주변 공기 외부로 통과한다.

와이어(39)는 심지 기판(37) 내에서 내장된다. "내장됨"은 심지의 재료가 (심지 재료에서의 공극들이 와이어에 바로 인접한 갭들에 종속하여) 심지의 체적 내의 와이어의 실질적으로 모든 외부 표면을 전체적으로 커버하고 이와 접촉한다는 것을 의미한다. 와이어를 따르는 각각의 축방향 단면 위치에서, 다공성 세라믹 재료는 그 전체 원주 주위에서 와이어와 접촉하고; 와이어는 심지 재료로 전체적으로 봉입된다(enveloped). 와이어와 심지 사이의 이 접촉부는 증기 형성의 대부분이 일어나는 계면이고, 따라서, 내장된 구성은 와이어의 주어진 길이에 대한 계면 면적을 최대화하고, 코일형 가열기 와이어가 예를 들어, 중심 심지 주위에서 감겨지는 증기화기 배열체들과 비교하여 계면 면적을 대폭 증가시킨다. (길이를 증가시키기 위해) 더 많은 턴들 또는 절곡부들을 갖는 더 얇은 와이어는 더 큰 계면 면적을 제공할 수도 있지만, 이것은 더 두꺼운 와이어의 유익한 더 낮은 저항 및 더 높은 전력 출력에 대하여 균형잡힐 필요가 있을 수도 있다.

심지 재료가 와이어를 완전히 커버하는, 전체적으로 내장된 배열체는 최대 증기화 계면을 부여하지만, 가열 엘리먼트가 심지 기판중 하나 또는 양자 모두의 주 표면들에서 적어도 부분적으로 노출되는 부분적으로 내장된 구성은 일부 상황들에서 유용한 것으로 고려될 수도 있다.

와이어(39)의 형태인 가열 엘리먼트는 2 개의 단부들(36a) 사이에서 임의의 형상으로 제조될 수 있다. 심지 체적 내에서 수용될 수 있는 와이어의 길이를 최대화하는 형상은 가장 큰 증기화 계면을 부여하고; 이것은 2 개의 단부들 사이의 임의의 나선형 경로(convoluted path)에 의해 달성될 수도 있다. 이러한 경로는 비-선형 형상을 가진다. 예를 들어, 형상은 각진(angular) 또는 만곡된(curved) 사행 형상, 각진 또는 만곡된 지그-재그, 또는 각진 또는 만곡된 나선(spiral)일 수도 있고, 그리고 이 형상은 규칙적(반복) 또는 불규칙적일 수도 있다. 형상으로의 복수의 턴들, 절곡부들, 또는 코너들의 결합은, 이용가능한 길이를 증가시킬 것이다. 일부 실시형태들에서, 그 2 개의 단부들 사이의 가열 엘리먼트의 내장된 전도성 길이는 가열 엘리먼트에서의 길이를 따라 복수의 턴들, 절곡부들, 코너들, 또는 접힘부들을 포함함으로써 달성된, 심지 엘리먼트의 가장 긴 치수의 몇 배 또는 다수 배이다. 예를 들어, 가열 엘리먼트는 심지 엘리먼트의 가장 긴 치수(에지)의 길이의 2 내지 20 배, 또는 5 내지 10 배인 길이를 가질 수도 있다. 2 개의 단부들은 심지의 에지 표면들(도 2에서와 같이, 동일한 에지, 또는 상이한 에지들)에서, 또는 (가열 엘리먼트가 심지 에지로부터 멀어지도록 종결되는 나선 또는 다른 형상에 대하여 편리할 수도 있는) 하나 또는 양자 모두의 주 표면들 상에 위치될 수도 있다. 와이어의 인접한 길이들은 이용가능한 와이어의 길이를 최대화하기 위해, 선택된 제조 프로세스 및 증기화기를 제조하기 위한 재료들로 편리하게 달성가능한 바와 같이 근접하게 이격될 수도 있다. 그러나, 전기적 단락을 회피하기 위해, 와이어의 어떤 부분들도 심지 내에서 서로 접촉하지 않도록 주의해야 한다. 복잡한 형상이 필수적인 것은 아니긴 하지만, 와이어는 이것이 충분한 가열 전력을 전달하는 것으로 간주될 경우, 또는 세장형(elongate) 심지가 선호될 경우에, 그 2 개의 단부들 사이에서 실질적으로 직선(선형)일 수도 있거나 완만하게 만곡할 수도 있다. 이것은 예를 들어, 심지의 가장 긴 측의 길이의 1 내지 2 배인 가열 엘리먼트를 제공할 수도 있다.

도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 상이하게 성형된 가열 엘리먼트 와이어들을 갖는 증기화기들의 다양한 예들의 개략적인 평면도들을 도시한다. 도 4a의 예는 정사각형 심지 엘리먼트(37), 및 양자 모두의 단부들(36a)이 심지의 동일한 에지에서 위치될 수 있도록 이중 나선으로서 배열되는 가열 와이어(39)를 가진다. 연결 도선들은 간략함을 위해 생략된다. 도 4b의 예는 직사각형 심지 엘리먼트(37), 및 자신의 후방으로 복수회 접히는 각진 코너가 형성되는 형상의 가열 와이어(39)를 가진다. 단부들(36a)은 심지(37)의 상이한 에지들 상에 있다. 도 4c의 예는 그 폭보다 다수 배 더 큰 길이를 가지는 매우 선형인 심지 엘리먼트(37), 및 심지(37)의 반대의 짧은 에지들에서의 그 2 개의 단부들(36a) 사이에서 단순한 직선으로서 구성된 가열 와이어(39)를 도시한다.

가열 엘리먼트는 (절곡에 의한 것과 같이) 전도성 와이어로부터 형성될 필요가 없다. 요망되는 길이의 전도성 경로를 제공하는 적절한 형상은 시트 금속으로부터 스탬핑(stamped), 절단(cut), 또는 프레싱(pressed)될 수도 있거나, 예를 들어, (와이어가 아니라) 금속성 리본이 적당한 형상으로 절곡될 수도 있다.

가열 엘리먼트를 위한 적당한 전도성 재료들은 임의의 저항성 금속, 예를 들어, 니크롬(nichrome), 강, 티타늄, 또는 다른 금속들 및 금속 합금들을 포함한다. 적당하게 성형된 경로를 따라 인쇄되거나, 흡인되거나, 증착된 전도성 잉크(비-금속 또는 금속 기반)와 같은 다른 재료들이 또한 이용될 수도 있다.

심지 엘리먼트는 다양한 속성들을 가질 수도 있다. 심지 엘리먼트는, 심지 엘리먼트를 통해 소스 액체를 소스 액체 저장소(여기서, 심지가 저장소 접촉 부위에서 소스 액체와 만남)로부터 증기화 계면으로 흡인하기 위해 요구되는 위킹 또는 모세관 효과를 가능하게 하기 위해 다공성 재료로 형성된다. 다공성은 전형적으로, 재료 전반에 걸쳐 복수의 상호연결된 또는 부분적으로 상호연결된 공극들(구멍들 또는 간극(interstice)들)에 의해 제공되고, 재료의 외부 표면으로 개방되어 있다. 다공성의 임의의 레벨은 재료, 공극들의 크기, 및 요구되는 위킹 레이트에 따라 채용될 수도 있다. 예를 들어, 40 % 내지 70 %, 50 % 내지 80 %, 35 % 내지 75 %, 또는 40 % 내지 75 %와 같이, 30 % 내지 85 %의 다공성이 선택될 수도 있다. 이것은 전체 심지 엘리먼트에 대한 평균 다공성 값일 수도 있는데, 왜냐하면 다공성이 심지에 걸쳐 균일할 수도 있거나 균일하지 않을 수도 있으기 때문이다. 예를 들어, 저장소 접촉 부위에서의 공극 크기는 가열기에 더 가까운 공극 크기와는 상이할 수도 있다.

심지 엘리먼트는 실질적으로 얇은 평탄한 형상을 가진다. 예를 들어, 심지 엘리먼트는 시트, 층, 막, 기판 등으로서 고려될 수도 있다. 이것은 심지의 두께(도 2에서의 치수 t)가 심지의 길이(도 2에서의 l) 및 폭(도 2에서의 w) 중의 적어도 하나보다 더 작거나 훨씬 더 작다는 것을 의미한다. 이에 따라, 심지 두께(그 가장 작은 치수)는 가장 긴 치수보다 더 작거나 훨씬 더 작다. 이것은 가열 엘리먼트가 심지의 주 표면들에 근접하는 것을 가능하게 하고, 위에 놓이는 심지 재료의 깊이는 얕다(slight). 두께는 실질적으로 균일할 수도 있거나 균일하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 위킹 레이트는 심지의 나머지와 비교하여, 저장소 접촉 부위에서의 감소되거나 증가된 두께에 의해 수정될 수도 있다. 심지는 도 2 및 도 3에서와 같이, 평면형일 수도 있지만, 그 형상은 이와 관련하여 제한되지는 않는다. "평탄한" 특성은 심지가 원통(튜브), 골(trough), 또는 구형 표면 또는 다른 디스크-유사 형태의 세그먼트와 같은 만곡된 표면을 형성할 수도 있다는 점에서, 위상적 정의(topological definition)를 가지도록 의도된다. 심지의 두께는 예를 들어, 105 % 내지 200 %, 또는 105 % 내지 150 %, 또는 110 % 내지 200 %, 또는 110 % 내지 150 %, 또는 120 % 내지 200 %, 또는 120 % 내지 150 %와 같은, 가열기 엘리먼트의 두께(예를 들어, 가열기 엘리먼트로서 이용된 와이어의 직경)의 105 % 내지 250 %의 범위에 있을 수도 있다. 심지의 두께는 예를 들어, 심지의 가장 긴 치수(전형적으로 길이)보다 50 내지 200 배 더 작은 범위에 있을 수도 있다. 예를 들어, 길이(l)는 두께(t)의 50 내지 150 배, 또는 50 내지 100 배, 또는 50 내지 150 배, 또는 100 내지 150 배, 또는 100 내지 200 배일 수도 있다. 예로서, 심지는 5 mm 내지 15 mm 범위의 길이(l), 5 mm 내지 15 mm 범위의 폭(w), 및 0.12 mm 내지 0.2 mm와 같이, 0.1 mm의 와이어 두께를 다소 초과하는 두께(t)를 갖는 직사각형일 수도 있다. 본 발명은 이와 관련하여 제한되지는 않지만, 그러나, 심지의 다른 치수들, 형상들, 및 비율들이 이용될 수도 있다.

심지가 증기 소스 내의 요구된 위치에서 자신을 지지하기 위한 충분한 가성을 가지는 것이 유용하다. 예를 들어, 심지는 1 또는 2 개의 에지들에서 또는 그 근처에 장착될 수도 있고, 휨(flexing), 절곡, 또는 늘어짐(sagging) 없이 그 위치를 실질적으로 유지하도록 요구될 수도 있다. 강성(rigidity)은 (이 특성을 제공하기 위해, 적절한 두께가 이용되도록) 선택된 심지 두께의 심지 재료로부터 기인할 수도 있고, 여기서, 심지는 심지 내에 내장된 가열기를 또한 지지할 수 있다. 다른 예들에서, 일부 구조적 강성은 가열기 자체로부터 유도될 수도 있어서, 가열기는 그 요구된 위치에서 장착된 심지를 지지하는 것을 보조한다. 심지 및 가열 엘리먼트 조합의 전체적인 강성은 심지 단독의 강성에만 의존될 수도 있다. 용어 강성은 심지 또는 증기화기가 실질적으로 비-가요적(non-flexible) 또는 비-순종적(non-pliant)이라는 것을 암시하도록 고려된다.

일 예로서, 다공성 세라믹은 심지 엘리먼트로서 이용하기 위한 유용한 재료이다. 적절한 다공성을 갖는 임의의 세라믹이 이용될 수도 있다. 그러나, 발명은 그렇게 제한되지는 않고, 동일하거나 유사한 속성들 또는 특성들을 가지는 임의의 전기적-절연 재료가 이용될 수도 있다. 일반적으로, 다공성 재료는, 당해 분야에서 심지들로서 종종 이용되고 자유롭게 흐르는 액체의 저장소 대신에 소스 액체의 저장물들을 흡수하기 위한 면 및 다른 섬유들과 같은 "연질(soft)" 패브릭 및 섬유 재료들과 대조적으로, "고체" 또는 "경질(hard)" 재료로서 고려되어야 한다. 이러한 맥락에서, 고체 심지 재료는 실질적으로 비압축성이다.

본원에서 설명된 종류의 증기화기는 간단한 방식으로 제조될 수도 있다. 다공성 세라믹이 다공성 심지 재료로서 선택될 경우, 이것은 소결(가능하게는, 적용된 압력 하에서, 유착(coalescence)을 야기시키기 위한 가열)에 의해 고체로 형성될 수 있는 분말로서 이용가능하다. 이에 따라, (예를 들어, 와이어를 적절한 형상으로 절곡시켜서) 가열 엘리먼트가 먼저 제조될 수 있고, 세라믹 분말은, 이를테면, 가열 엘리먼트가 가열 엘리먼트 내부에 걸리거나 또는 이와 달리 배열되게 하는 몰드(mould)를 채우는 것에 의해, 요망하는 형상으로 가열 엘리먼트 주위에 배열될 수 있다. 그 다음으로, 소결은, 가열 엘리먼트는 내부에 내장된 채로, 다공성 심지를 생성하기 위해 세라믹을 응고시킨다. 가열 엘리먼트 주위의 심지 재료로부터 심지 엘리먼트를 형성하고 성형함으로써, 증기화기를 이러한 방법으로 제조하는 것은 요구된 내장된 배열체를 달성하여, 증기화 계면에서 가열 엘리먼트와 심지 사이의 근접한 접촉을 부여한다.

대안적으로, 증기화기는 심지 재료의 2 개의 별도의 층들(가열 엘리먼트가 이 2 개의 층들 사이에 끼워짐)로 형성될 수도 있고, 가열 엘리먼트는 2 개의 층들 사이에 끼워질 수도 있다. 층들을 적층한 후, 심지 층들은 선택된 심지 재료에 적절한 것에 따라, 아교접착, 용접, 또는 다른 접합 방법들에 의해 가열 엘리먼트 주위에 고정될 수도 있다. 심지 층들은 동일한 두께, 또는 상이한 두께들일 수도 있다. 가열 엘리먼트는 위에서 언급된 바와 같이, 요망하는 형상으로 사전형성될 수도 있거나, 전도성 잉크의 경우, 제2 심지 층을 상단 상에 접합하기 전에 하나의 심지 층의 표면 상으로 흡인될 수 있거나 인쇄될 수 있다.

본 발명의 양태들에 따른 증기화기는 (증기화기가 소스 액체로 침지되는 면과 같은 연질의 다공성 재료로 형성되는 유형의 저장소와 조합될 수도 있지만) 자유롭게 흐르는 소스 액체의 저장소와 함께 이용될 수도 있다. 증기화기는, 전자 담배를 통해 공기흐름 채널과 연통하거나 공기흐름 채널의 일부를 형성하지만, 인접한 저장소로부터의 자유로운 소스 액체의 유입에 대하여 실질적으로 밀봉되는 증기화기 챔버 내부에서 수납될 것이라는 것이 예상된다. 증기화기의 심지는 소스 액체가 증기화기 챔버에 진입하기 위한 경로를 형성하고; 이것은 심지의 일부(예를 들어, 하나 또는 그 초과의 에지들)가 챔버의 벽을 통해 저장소로 연장되도록 배열함으로써 달성된다. 밀봉부가 챔버로의 누설을 제한하기 위해, 그것이 벽을 횡단하는 심지 주위에 배열될 수 있다. 내장된 가열 엘리먼트를 포함하는 심지의 일부는, 가열 엘리먼트가 활성화(전류가 가열 엘리먼트를 통과)될 때, 공기흐름 채널을 따라 흐르는 공기가 증기화기로부터 방출된 증기화된 소스 액체를 픽업(pick up)할 수 있도록, 챔버 내부에 놓인다.

도 5a는 일 예의 증기화 챔버(50)의 측면 사시도를 도시한다. 챔버(50)는 중공 튜브(hollow tube)(52)(이 예에서 원통형이지만, 선호될 경우, 다른 단면 형상들이 이용될 수도 있음)에 의해 규정된 벽들을 가진다. 튜브(52)는 전자 담배를 통한 공기흐름 경로의 일부이고, 증기화된 소스 액체를 반송하는 에어로졸 스트림은 전자 담배의 마우스피스(도시되지 않음)로의 이동을 위한 공기흐름 경로의 다음 부분에 진입하기 위해, 화살표 A에 의해 도시된 바와 같이 튜브의 단부를 빠져나간다. (예시된 바와 같은) 그 하부 단부에서, 튜브(52)는 (작은 화살표에 의해 표시된) 기저부 부분(54)으로 합쳐짐으로써 밀봉가능하다. 기저부 부분(54)은 배터리 섹션(도시되지 않음)으로의 기계적 및 전기적 연결을 위한 나사 스레드 커넥터(screw thread connector)(56)를 가진다. 기저부 부분(54)은 공기 유입구(58)를 가지고, 공기 유입구(58)에 의해, 사용자가 전자 담배 상에서 흡입할 때, 공기가 증기화 챔버(50)로 흡인된다. 하나 또는 그 초과의 공기 유입구들(58)은, 가능하게는, 별도의 기저부 부분(54) 위 이외의 로케이션들에서 제공될 수도 있고, 하나 또는 그 초과의 공기 유입구들에는 가변적인 통풍을 전자 담배로 전달하기 위한 조절 기구가 제공될 수도 있다. 기저부 부분(54)은 튜브(52)로부터 분리될 필요가 없고; 2 개의 컴포넌트들은 일체적으로 형성될 수도 있다.

본 발명의 양태들에 따른 증기화기(15)는 증기화 챔버(50) 내부에 배치된다. 증기화기(15)의 심지 엘리먼트는 튜브(52)의 폭(직경)보다 더 긴 세장형 형상(이 예에서는 직사각형)을 가진다. 이에 따라, 심지는 튜브의 전체 폭에 걸쳐, 그리고 이를 지나서 연장되어, 심지의 반대 단부 부분들(16)이 밀봉된 구성으로 튜브 벽들을 통과하고 증기화 챔버(50) 외부에 놓인다. 이에 따라, 증기화기는 증기화 챔버에 걸쳐 현수된다. 일 단부 부분(16)은 챔버 벽으로부터 돌출하는 것으로 도 5a에서 보여질 수 있다. 전기적 연결 도선들(40)은 챔버 내부의 심지의 부분들에서 가열 엘리먼트에 연결되어, 전기적 연결 도선들은 나사 스레드 커넥터(56)를 통해 배터리로부터 전류를 수신하기 위해 기저부 부분(54)에 적절하게 연결될 수 있다. 이렇게 하여, 공기 유입구(58)를 통해 흡인된 공기는 공기가 튜브(52)를 따라 이동할 때에 증기화기(15) 상에서 그리고 증기화기(15)를 지나서 통과하고, 이에 의해, 에어로졸 스트림을 형성하기 위해 증기를 수집한다.

도 5b는 튜브(52)를 그 길이를 따라 들여다 본, 증기화 챔버의 도면을 도시한다. 증기화기(15)는 그 중심 부분(17)이 챔버 내부에 있어서 튜브(52)에 걸쳐 완전히 연장하고 그 반대 단부들(16)이 챔버 외부에 있도록, 튜브 벽들에서의 반대 애퍼처들을 통해 장착된 것으로 보여질 수 있다. 일 예에서, 돌출하는 단부 부분들은 최대로 2 mm, 예를 들어, 1 내지 2 mm의 돌출하는 길이를 가진다.

심지의 단부들은, 심지의 단부들이 소스 액체를 가열 엘리먼트로 전달할 수 있도록, 증기화 챔버의 벽들을 통해 돌출하도록 배열된다. 이것은 소스 액체를 위한 저장소를 증기화 챔버에 외부적으로 위치시킴으로써 달성된다.

도 6a는 저장소, 및 도 5a의 증기 챔버(50) 및 증기화기(15)를 포함하는 증기 소스의 부분들의 사시도를 도시한다. 증기화 챔버 벽들을 형성하는 튜브(52)보다 더 큰 폭(직경)의 외부 튜브(60)가 제공되고, 화살표에 의해 도시된 바와 같이 튜브(52) 상에서 그리고 그 주위에서 끼워맞춤되도록 크기설정되어, 외부 튜브(60)의 내부와 내부 튜브(52)의 외부 사이에 환형 공간을 남긴다. 외부 튜브(60)는 전자 담배의 외부 표면의 부분을 형성할 수도 있거나 형성하지 않을 수도 있다. 외부 튜브(60)는 환형 공간의 제1(예시된 바와 같이, 하부) 단부를 밀봉하도록 작동하는 증기화기 기저부 부분(54)에 연결된다. 외부 튜브(60)는 최상부(top) 벽(61)에 의해 그 제2(예시된 바와 같이, 상부(upper)) 단부에서 폐쇄되고, 최상부 벽(61)은 유출구 튜브(62)를 연장시키며, 유출구 튜브는 에어로졸 스트림이 증기화 챔버를 떠나는 것을 가능하게 하기 위해 내부 튜브(52)의 내관(interior)과 공기흐름 연통한다. 유출구 튜브(62)는 전자 담배의 마우스피스를 형성할 수도 있거나, 마우스피스를 향해 이어지는 공기흐름 경로의 중간 섹션일 수도 있다.

외부 튜브(60)와 내부 튜브(52) 사이에서 규정된 환형 공간은, 이 공간을 누설-방지하기 위해 밀봉된다. 이 공간은 자유롭게 흐르는 소스 액체를 위한 저장소를 형성하고, 자유롭게 흐르는 소스 액체는 (돌발적인 또는 비의도된 누설들이 없는 것으로 가정하여) 증기화기(15)의 심지를 따라 단지 모세관 작용만을 통해 저장소를 빠져나갈 수 있다. 심지의 돌출 단부들(16)이 저장소 내부에 놓이고, 이 때문에, 저장소에서 보관되는 소스 액체를 흡수한다.

도 6b는 외부 튜브(60)가 내부 튜브(52) 상에서 배치되고 기저부(54)에 연결되고, 이에 의해, 개재하는 환형 공간에서 저장소(64)를 규정할 때, 조립된 형태로 도 6a의 증기 소스의 사시도를 도시한다. 이 예에서, 외부 튜브(60)는 전자 담배의 외부를 형성하고, 투명한 재료로 이루어지고, 내부 튜브(52) 및 증기화기(15)는 외부 튜브를 통해 가시적이다. 이 특징은 또한, 저장소에서의 소스 액체의 가시성을 허용하고, 따라서, 사용자는 얼마나 많은 소스 액체가 저장소에 있는지를 결정할 수 있다. 다른 예들에서, 외부 튜브(60)는 불투명한 재료로 이루어질 수 있고, 그리고/또는 외부 튜브 주위에 케이싱(casing)을 가질 수도 있어서, 저장소 내용물들을 볼 수 없다.

도 6a 및 도 6b 디바이스는 단지 일 예이고, 증기화기는, 증기화기의 적어도 하나의 부분이 소스 액체를 빨아들이기 위해 저장소로 도달하는 것을 허용하는 임의의 방법으로 증기화 챔버에 장착될 수도 있다. 심지는 증기화 챔버에 걸쳐 전체적으로 또는 부분적으로 연장될 수도 있다. 어느 하나의 단부들 또는 에지들(하나 또는 그 초과)은 챔버 벽(들)을 통해 연장될 수도 있다. 반대 단부들 또는 에지들 또는 인접한 단부들 또는 에지들이 이를 위해 이용될 수도 있다. 벽(들)을 통한 연장은 증기화기를 위한 지지를 편리하게 제공하고, 그의 강성 레벨은 얼마나 많은 또는 얼마나 다수의 그 에지들이 이러한 방법으로 이용되어야 하는지를 결정할 수도 있다. 또한, 소스 액체가 심지에 의해 저장소로부터 가열 엘리먼트로 전달될 필요가 있는 레이트는, 심지의 어떤 비율이 저장소로 연장되어야 하는지를 결정할 것이다. 2 개 또는 그 초과의 반대 또는 비-인접 단부들 또는 에지 부분들은 유용한 것으로 고려될 수도 있는데, 왜냐하면 이것은 저장소가 부분적으로 비어 있을 때, 예를 들어, 전자 담배가 각지게 유지될 때, 심지와 소스 액체 사이의 접촉의 가능성을 증가시키기 때문이다. 증기화기는 심지의 평면이 (도 5a, 도 5b, 및 도 6a, 도 6b에서와 같이) 증기화 챔버를 통해 주 공기흐름 방향에 직교하도록 장착될 수도 있다. 대안적으로, 증기화기는 공기흐름 방향에 평행한 그 평면으로 장착될 수도 있고(그 종축 주위로 90 도 회전된 도 5a에 대한 증기화기를 상상함), 이에 의해, 심지 엘리먼트의 가장 작은(가장 얇은 또는 가장 좁은) 프로파일을 챔버를 통한 공기흐름의 방향으로 제시할 수도 있다. 평행한 배열체는 더 큰 증기화기가 (흡입하는 사용자에 의해 지각된 바와 같은 "흡인"에 영향을 줄) 공기흐름에 대한 더 작은 장애를 갖는 증기화 챔버에서 수용되는 것을 허용한다. 실제로, 평행한 장착은 증기화 챔버 내부의 심지 면적이 챔버의 종방향 단면적의 크기에 이르는 것을 허용하여, 증기를 전달하기 위해 이용가능한 표면, 그리고 이 때문에, 퍼프 당 에어로졸 발생을 최대화한다.

도 7은 평행하게 장착된 증기화기를 갖는 증기화 챔버의 개략적인 도면을 도시하고; "에지-상(edge-on)" 배향은 공기-흐름 방향 A에서의 작은 프로파일과 함께, 챔버 내부의 큰 심지 표면적을 가능하게 한다. 공기흐름 방향에 평행한 심지의 2 개의 에지들(16)은 둘러싸는 저장소에서의 소스 액체와의 접촉을 위한 챔버 벽들을 통해 돌출한다.

또 다른 예로서, 심지는 튜브로서 성형될 수도 있고, 공기-흐름 방향으로의 단부-상(에지-상)의 증기화 챔버에 장착될 수도 있다(이에 의해, 공기가 이 챔버를 통해 흐름). 하나 또는 그 초과의 방사상 아암들은 챔버 벽들을 저장소로 통과하도록 제공될 수 있다. 소결된 다공성 세라믹으로부터의 심지의 형성은, 이 예와 같은 더 복잡한 형태들이 실현될 수 있도록, 심지 형상에 있어서의 유연성을 허용한다.

도 8은 둘러싸는 저장소로 도달할 수 있는 단부 부분들(16)에서 종결되는 다공성 방사상 아암들(18)에 의해 챔버 벽(52)에서의 애퍼처들을 통해 장착되는, 튜브형 증기화기(15)를 갖는 증기화 챔버의 개략적인 도면을 도시한다.

저장소는 증기화 챔버 주위의 환형 공간으로서 구성될 필요가 없다. 저장소는 저장소 주위가 아니라, 챔버에 인접할 수도 있어서, 저장소 및 챔버가 나열식 또는 상하 방식(above-and-below) 구성을 가진다. 이러한 경우에, 마찬가지로, 심지의 단지 하나의 단부 또는 에지만이 저장소로 도달할 것이지만, 만곡된 심지 형상이 이를 위해 하나 초과의 에지를 허용할 수 있다. 임의의 구성에서, 저장소는 증기화 챔버에 바로 인접할 수도 있다(편의상, 이들은 하나 또는 그 초과의 벽들을 공유하여, 저장소 및 챔버가 공통 벽의 반대 측들 상에 놓임). 그러나, 이것은 필수가 아니며, 심지의 부분에 의해 가교결합되기 보다는, 저장소와 증기화 챔버 사이에 개재하는 공간이 있을 수도 있다. 증기화 챔버 뿐만 아니라 저장소도 원통형 벽들에 의해 규정될 필요가 없으며; 어느 하나의 체적에 대한 임의의 형상이 이용될 수도 있다.

증기화기는 전자 담배의 카토마이저 섹션 내에 포함되는 맥락에서 설명되었다. 그러나, 본 발명은 이와 관련하여 제한되지는 않고, 증기화기는, 폐기가능하도록 의도될 수도 있거나 의도되지 않을 수도 있고, 전자 담배의 또 다른 부분 또는 부분들로부터 사용자에 의해 분리가능하도록 의도될 수도 있거나 의도되지 않을 수도 있는 부분에서, 전자 담배 내에서 이와 다르게 포함될 수도 있다. 그러므로, 일반적으로, 증기화기는 전자 담배의 서브-조립체 내에 포함되고, 여기서, 서브-조립체는 카토마이저일 수도 있거나 아닐 수도 있고, 전자 담배의 나머지로부터 분리가능할 수도 있거나 분리가능하지 않을 수도 있다.

일 실시형태에 따르면, 전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체는, 소스 액체를 유지하기 위한 저장소; 카트리지 조립체를 통해 공기흐름 경로와 공기흐름 연통하는 내관을 가지는 증기화 챔버; 및 증기화기를 포함하며, 증기화기는 심지의 가장 긴 치수보다 50 내지 200 배 더 작은 범위에서와 같이, 심지의 가장 긴 치수보다 적어도 50 배 더 작은 두께를 갖는 다공성 심지; 및 심지 엘리먼트에서 내장되고 전기적 전원에 연결가능한 가열 엘리먼트를 포함하고; 증기화기는 증기화 챔버의 벽의 애퍼처들을 통과하는 심지 엘리먼트의 하나 또는 그 초과의 부분들에 의해 증기화 챔버에서 지지되고, 하나 또는 그 초과의 부분들은 저장소에서의 소스 액체가 위킹에 의해 심지 엘리먼트를 통해 가열 엘리먼트로 이송되도록, 저장소로 연장된다.

본원에서 설명된 다양한 실시형태들은 단지 청구된 특징들을 이해하고 교시하는 것을 보조하기 위해서만 제시된다. 이 실시형태들은 단지 실시형태들의 대표적인 샘플로서만 제공되고, 총망라하고 그리고/또는 배타적인 것이 아니다. 본원에서 설명된 장점들, 실시형태들, 예들, 기능들, 특징들, 구조들, 및/또는 다른 양태들은 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 발명의 범위에 대한 제한들, 또는 청구항들과의 등가물들에 대한 제한들로 고려되지 않아야 하고, 다른 실시형태들이 활용될 수도 있고, 수정들은 청구된 발명의 범위로부터 이탈하지 않으면서 행해질 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 발명의 다양한 실시형태들은 본원에서 구체적으로 설명된 것들 이외에, 개시된 엘리먼트들, 컴포넌트들, 특징들, 부분들, 단계들, 수단들 등의 적절한 조합들을 적당하게 포함할 수도 있거나, 이 조합들로 구성될 수도 있거나, 이 조합들로 필수적으로 구성될 수도 있다. 게다가, 이 개시물은 현재 청구되지 않았지만, 미래에 청구될 수도 있는 다른 발명들을 포함할 수도 있다.

Claims (20)

1. 전자 증기 제공 시스템(electronic vapour provision system)을 위한 서브-조립체로서,
   증기화를 위한 액체의 소스; 및
   사용자에 의한 흡입(inhalation)을 위해 상기 액체의 일 부분을 증기화하기 위한 증기화기(vaporizer)를 포함하며,
   상기 증기화기는, 심지(wick) 컴포넌트; 및 금속성 와이어 형태의 전기 가열 엘리먼트를 포함하고,
   상기 전기 가열 엘리먼트는 상기 심지 컴포넌트에 내장되어, 와이어를 따르는 각각의 단면 위치에서, 상기 심지 컴포넌트의 재료는 그 전체 원주 주위에서 와이어와 접촉하고,
   상기 심지 컴포넌트는, 다공성 전기 절연 재료의 시트이고, 증기화를 위해 액체를 상기 액체의 소스로부터 내장된 상기 전기 가열 엘리먼트에 인접한 상기 심지 컴포넌트의 표면으로 빨아들이도록(wick) 배열되는,
   전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 다공성 전기 절연 재료는 다공성 세라믹인,
   전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 심지 컴포넌트는 30 % 내지 85 % 범위의 다공성을 가지는,
   전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 심지 컴포넌트는 상기 심지 컴포넌트의 가장 긴 치수보다 적어도 50 배 더 작은 두께를 가지는,
   전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 가열 엘리먼트는, 하나 또는 그 초과의 절곡부들(bends), 및 상기 심지 컴포넌트의 가장 긴 치수의 2 내지 20 배의 상기 심지 컴포넌트 내에 내장된 길이를 포함하는 내장된 형상을 가지는,
   전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 하나 또는 그 초과의 절곡부들은, 상기 가열 엘리먼트의 내장된 폭의 2 배보다 더 크지 않은 중심-대-중심(centre-to-centre) 간격을 가지는 상기 가열 엘리먼트의 인접한 부분들을 규정하는,
   전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
7. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 심지 컴포넌트의 두께는 상기 가열 엘리먼트의 내장된 폭의 105 % 내지 250 %의 범위에 있는,
   전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
8. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 가열 엘리먼트는 상기 심지 컴포넌트의 두께에 대하여 실질적으로 중심에 내장되는,
   전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
9. 삭제
10. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 심지 컴포넌트는 실질적으로 평면인,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
11. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 증기화기는, 상기 액체의 소스로 연장하기 위해 증기화 챔버의 하나 또는 그 초과의 벽들의 애퍼처들(apertures)을 통과하는 상기 심지 컴포넌트의 하나 또는 그 초과의 부분들(parts)에 의해 증기화 챔버에서 지지되는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 증기화 챔버의 하나 또는 그 초과의 벽들의 애퍼처들을 통과하는 상기 심지 컴포넌트의 상기 하나 또는 그 초과의 부분들은, 상기 심지 컴포넌트의 반대 측들에 있는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 증기화기는, 상기 심지 컴포넌트의 가장 얇은 프로파일(profile)이 상기 증기화 챔버를 통해 공기흐름의 방향으로 제시되도록, 상기 증기화 챔버에서 지지되는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
14. 제11 항에 있어서,
    상기 액체의 소스는, 환형 형상을 가지고 상기 증기화 챔버를 둘러싸는 저장소를 포함하는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 증기화 챔버의 상기 벽은 또한, 상기 저장소의 내부 벽인,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
16. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 서브-조립체는 전자 증기 제공 시스템을 위한 카토마이저(cartomiser)인,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 서브-조립체.
17. 제1 항 또는 제2 항에 따른 서브-조립체를 포함하는 전자 증기 제공 시스템.
18. 전자 증기 제공 시스템을 위한 증기화기를 제조하는 방법으로서,
    금속성 와이어로부터 전기적 전도성 가열 엘리먼트를 형성하는 단계;
    심지 컴포넌트를 위해 요망되는 형상으로 상기 가열 엘리먼트 주위에 분말화된 세라믹 재료를 배열하는 단계; 및
    상기 가열 엘리먼트가 내부에 내장되는 다공성 세라믹 심지 컴포넌트를 형성하기 위해 상기 세라믹 재료를 소결하는(sinter) 단계로서, 이로써, 와이어를 따르는 각각의 단면 위치에서, 상기 심지 컴포넌트의 재료는 그 전체 원주 주위에서 와이어와 접촉하는, 소결하는 단계를 포함하는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 증기화기를 제조하는 방법.
19. 전자 증기 제공 시스템을 위한 증기화기를 제조하는 방법으로서,
    금속성 와이어로부터 전기적 전도성 가열 엘리먼트를 형성하는 단계;
    시트 다공성 전기 절연 재료의 제1 층과 제2 층 사이에 상기 가열 엘리먼트를 배열하는 단계; 및
    상기 가열 엘리먼트가 내부에 내장되는 다공성 심지 컴포넌트를 형성하기 위해 상기 제1 층 및 상기 제2 층을 함께 접합하는(bonding) 단계로서, 이로써, 와이어를 따르는 각각의 단면 위치에서, 상기 심지 컴포넌트의 재료는 그 전체 원주 주위에서 와이어와 접촉하는, 접합하는 단계를 포함하는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 증기화기를 제조하는 방법.
20. 전자 증기 제공 디바이스로서,
    상기 전자 증기 제공 디바이스는, 소스 액체를 위한 저장소, 및 소스 액체가 증기화될 수 있는 상기 저장소에 인접한 증기화 챔버를 포함하고,
    상기 증기화 챔버는 증기화기를 수납(housing)하고, 상기 증기화기는, 다공성 세라믹 심지 컴포넌트; 및 금속성 와이어 형태의 금속성 가열기 엘리먼트를 포함하고,
    상기 금속성 가열기 엘리먼트는 상기 심지 컴포넌트에 내장되어, 와이어를 따르는 각각의 단면 위치에서, 상기 심지 컴포넌트의 재료는 그 전체 원주 주위에서 와이어와 접촉하고,
    상기 금속성 가열기 엘리먼트는 상기 전자 증기 제공 디바이스의 배터리에 연결가능하고,
    상기 심지 컴포넌트의 2 개의 단부들은, 상기 증기화 챔버에 걸쳐 상기 증기화기를 현수하기(suspend) 위해 상기 증기화 챔버의 벽들의 애퍼처들을 통과하고, 상기 2 개의 단부들은 소스 액체를 흡수하고 상기 심지 컴포넌트의 공극(pore)들을 통한 모세관 작용(capillary action)에 의해 상기 소스 액체를 상기 금속성 가열기 엘리먼트로 이송하기 위해 상기 저장소로 침투하는,
    전자 증기 제공 디바이스.

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