KR20150018515A - 전자 담배 - Google Patents

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Abstract

전자 담배로서, 메쉬 요소(32)가 액상 스토리지(34)와 접촉한다. 히터(40)는 메쉬 요소(32)와 이격되며 메쉬 요소(34)를 통해 흐르는 공기를 가열하도록 위치된다. 가열된 공기는 메쉬 요소(34) 내부 또는 상의 액상을 기화한다. 증기는 사용자에 의해 흡입된다. 전자 담배에서 액상을 기화하는 방법은 액상 스토리지(34)로부터 메쉬 요소(34)로 액상을 전도하는 것을 포함하다. 전류는 전자 담배의 출구 또는 마우스피스 상에서의 흡임 감지에 응답하여 선택적으로, 히터(40)로 공급된다. 히터(40)는 공기를 가열하고, 가열된 공기는 메쉬 요소(32)를 통해 전도되고, 가열된 공기는 메쉬 요소(32) 상의 또는 내부의 액상을 기화한다. 기화된 액상은 가열된 공기와 함께 견인되고, 그리고는 액상 스토리지를 통해 또는 그 주변으로 마우스피스로 흐를 수 있다.

Description

전자 담배{ELECTRONIC CIGARETTE}
전자 담배들은 흡연자들에게 실제 담배들의 대체품으로 점점 더 많이 사용되고 있다. 통상적으로, 전자 담배는 와이어 코일 히터(wire coil heater)를 사용하여 액상 니코틴 또는 다른 액상 물질을 기화한다. 마우스피스(mouthpiece)에서의 사용자 흡입은 센서에 의해 탐지될 수 있으며, 이에 따라 전자 회로는 배터리에서 히터로 전류를 공급하게 된다. 액상(liquid)은 와이어 코일 히터와 접촉하여 증기(vapor) 또는 운무(mist)를 생성한다. 또한 일반적으로, 사용자 흡입 시 주변 공기가 전자 담배 하우징(housing) 내의 하나 이상의 입구로 흡입된다. 증기는 하우징을 통해 이동하는 기류 내에서 견인되어 사용자에게 흡입된다.
전자 담배들은 실제 담배들에 비해 많은 장점들을 갖는다. 첫째로, 폐암과 관련된 담배의 타르 및 기타 화학 물질 등이 전자 담배에는 그야말로 존재하지 않으므로 실제 담배들과 관련이 있는 폐암의 위험성이 크게 방지된다. 전자 담배들은 연기(smoke)가 아닌 증기 또는 운무를 생성한다. 결론적으로, 전자 담배들의 사용시 비교할만한 간접 흡연의 문제점이 없다. 게다가, 전자 담배들 내에는 가연성 물질(burning material)이 없으므로, 화재 위험도 없다.
많은 전자 담배 디자인들이 제안되고 사용되어 왔으며, 그에 따른 성공의 정도 또한 다양하다. 기존 기술들은 그렇지만 짧은 수명, 낮은 미립화(atomization), 각기 다른 사이즈의 액적들(liquid drop)로 인한 불균일한 증기, 및 과열된 증기를 포함하는, 다양한 단점들이 있다. 따라서, 개선된 전자 담배의 필요성이 있다.
새로운 전자 담배는 기존 디자인들에 비해 커다란 개선들을 제공하도록 발명되었다. 이러한 새로운 전자 담배에서, 메쉬(mesh) 요소는 액상 스토리지와 접촉한다. 히터는 메쉬 요소와 이격되며 메쉬 요소를 통해 흐르는 공기를 가열하도록 위치된다. 가열된 공기는 메쉬 내부 또는 상의 액상을 기화한다. 증기는 사용자에 의해 흡입된다.
다른 양태에서, 히터는 액상 스토리지를 통해 연장되는 중앙 개구부와 나란하게 배열된 공기 통로를 갖는 히터 하우징 안에 위치할 수 있다. 그 대신에, 액상 스토리지 외부를 둘러싼 환형 유로가 사용될 수도 있다.
본 전자 담배는 하우징 내부에 유동 센서, 회로 기판, 및 히터와 전기적으로 연결된 배터리를 포함할 수 있다. 하우징을 통과하는 유로는 하우징 내의 하나 이상의 입구, 히터를 내장한 통로, 및 액상 스토리지를 통해 출구로 연장되는 중앙 개구부를 거쳐 형성될 수 있다.
다른 양태에서, 전자 담배에서 액상을 기화하는 방법은, 액상을 액상 스토리지에서 메쉬 요소로 전도하는 것을 포함한다. 전류가 전자 담배의 출구 또는 마우스피스 상의 흡입 감지에 응답하여 선택적으로, 히터로 공급된다. 히터는 공기를 가열하고, 가열된 공기는 메쉬 요소를 통해 전도되며, 메쉬 요소 상의 또는 내부의 액상을 기화한다. 기화된 액상은 가열된 공기와 함께 견인되고, 액상 스토리지를 통해 또는 그 주변으로 마우스피스로 흐를 수 있다.
다른 그리고 추가적인 목적들 및 장점들이 예로서 제공되는 후술하는 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이나, 이는 본 발명의 제한들에 대한 설명으로 의도되는 것은 아니다. 또한, 기재된 요소들 및 단계들의 부분-결합들 또한 본 발명 내에 포함된다.
도면들에서, 동일한 참조 번호는 도면들 각각의 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 전자 담배의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전자 담배 요소들의 확대 상세도이다.
도 3은 대체 실시예에서의 개략 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 디자인 요소의 사시도이다.
이제 상세하게 도면들로 향하면, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 전자 담배는 나사산(screw thread) 또는 다른 부착물(attachment)을 통해 후면부(14)에 부착되는 전면부(12)가 선택적으로 제공될 수 있는 하우징(10)을 갖는다. 배터리(16) 및 회로 기판(24)은 전면부에 내장될 수 있으며, 회로 기판은 유동 센서(20) 및 히터 코일(40)과 전기적으로 연결되고, 이는 본 발명에서 참조로서 통합된 미국 특허 출원 제 13/208,257호에 더욱 상세히 기재되어 있다. 액상 스토리지(34)는 하우징(10)의 후면부(14)에 내장된다. 액상 스토리지(34)는 섬유 재료일 수 있으며, 느슨한 벌크 형태로(in bulk) 하우징의 후면부(14)로 직접 제공되거나, 또는 개별 요소나 카트리지의 부분으로서 또는 그 안에 제공될 수 있다. 액상 스토리지는 액상 니코틴, 또는 기화 및 흡입을 위한 다른 액상을 내장할 수 있다. 발포성(foam) 또는 다공질(porous) 금속들, 또는 세라믹과 같은 다른 재료들이 액상 스토리지(34)로서 선택적으로 사용될 수 있다.
히터 코일(40)은 히터 서포트(28)를 통해 연장되는 통로(38) 내에 위치할 수 있다. 히터 하우징은, 예를 들어 세라믹 재료는, 하우징 내부의 제자리에 고정된다. 선택적 콜렉터(30)는 히터 서포트(28)의 후단부에 부착될 수 있으며, 통로는 또한 콜렉터(30)를 통해 중앙으로 연장된다. 콜렉터(30)는, 사용 시, Silastic®실리콘 탄성중합체들, 다른 고온 불활성 실리콘 탄성중합체들, 또는 플라스틱 재료들로 만들어질 수 있다.
액상 스토리지(34) 전단부 상의 메쉬 요소 또는 스크린(32)은 콜렉터(30)의 후단부로부터 약 0.5 내지 2 mm 또는 4 mm 범위, 그리고 통상적으로는 약 1 mm 크기(BB)만큼 경미하게 떨어진 간격을 두고 있다. 메쉬(32)는 섬유 유리 또는 다른 다공성 재료로서, 액상 니코틴 같은 액상 스토리지 안의 액상을 이것 위로 또는 이를 통과하여 빼낼 수 있다(wick). 메쉬(32)는 약 0.1 내지 2 mm, 0.2 내지 1 mm, 또는 0.3 내지 0.6 mm 사이의 두께 또는 크기(AA)를 가질 수 있으며, 통상적으로는 4mm 두께일 수 있다.
개구부(36)는 메쉬(32)로부터 액상 스토리지(34)의 중앙을 통해 하우징(10) 후단면의 출구(42)까지 연장된다. 유로는 하우징(10)을 통해 하나 이상의 입구(18), 센서(20) 내의 관통 개구부, 유동 튜브(22), 통로(38), 및 출구(42)로 향하는 개구부(36)를 거쳐 형성될 수 있다. 자세하게 개시된 경우를 제외하고는, 도면들에 기재된 요소들의 위치들은 중요하지 않으며, 희망 또는 필요에 따라 재배치될 수 있다.
사용 예로서 계속하여 도 1 및 2를 참조하면, 사용자는 출구(42)에서 흡입한다. 센서(20)는 흡입을 감지하고, 히터 코일(40)에 전류를 공급한다. 공기는 입구들(18)을 통해 하우징 내의 유로로 견인된다. 유동중인 공기는 통로(38)를 통과하고, 히터 코일(40)에 의해 가열된다. 가열량은 실시예에 따라 변할 수 있다. 일 예로, 통로의 출구에서의 200 내지 300 ℃의 공기 온도는 히터의 전력 및 히터를 통과하거나 또는 지나가는 공기 흐름 성질들을 조정함으로써 사용될 수 있다, 콜렉터(30)는 사용 시 가열된 공기를 수집하고 메쉬(32)로 향할 수 있도록 도움을 줄 수 있다. 또한, 콜렉터(30)는 히터 코일(40) 및 히터 서포트(28)로 하여금 메쉬(32)와 이격하는데 사용될 수 있다. 콜렉터는 선택적으로 히터 서포트(28)의 부분으로서 제작될 수 있다.
메쉬(32)는 얇은 시트(sheet) 또는 층으로 제공되며, 충분한 개방형 구조를 가짐으로써 가열된 공기가 과도한 유동 저항 없이 통과할 수 있다. 메쉬(32)는 느슨한 섬유유리, 섬유유리 직물, 또는 유사한 재료의 시트 또는 층일 수 있으며, 이는 섬유의 표면 및/또는 섬유 사이의 틈들에서 액상을 빼내거나(wick) 수용할 수 있으며, 또한 공기가 통해 흐르도록 할 수 있다. 열 저항 발포 재료가 대안적으로 메쉬 대신에 사용될 수 있다.
가열된 공기는 메쉬(32)를 통해 흐른다. 이는 메쉬의 내부 또는 표면의 액상을 가열하여 액상을 미립화하거나 기화시킨다. 증기는 가열된 공기 안에 견인되며, 메쉬(32)로부터 개구부(36) 및 출구(42)를 통해 계속 흐르고, 공기와 증기의 혼합물은 사용자에 의해 흡입된다. 가열된 공기는 메쉬(32) 및 개구부(36)를 통과할 때 상당 수준 냉각될 수 있으며, 이로써 사용자는 출구로부터 예를 들어 25 내지 50℃의 쾌적 온도에서 공기를 흡입한다.
도 3 및 도 4는 유사한 동작을 하나 도 1 및 도 2에서와 같이 액상 스토리지를 통하지 않고 액상 스토리지 요소(54)의 외부 주위로 뻗은 기류 통로를 갖는 대체 디자인을 도시한다. 도 3 및 도 4에 도시된 대체 디자인에서, 액상 스토리지는 직조(woven) 또는 메쉬 튜브(52)로부터 출구(42)에 이르는 환형 통로(56)에 둘러싸여 있다. 또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 메쉬 튜브(52)는 액상 스토리지와 접촉해 있는 플레이트 섹션(62)을 갖는다. 메쉬 튜브(52)의 넥(neck) 섹션(64)은 플레이트 섹션(62)로부터 히터(28)까지 뻗어 있다. 액상 스토리지(54) 내의 액상은 플레이트 섹션을 통해 넥 섹션(64)으로 빼내진다. 넥 섹션을 통해 외부 방향으로 방사상으로 확산되는 가열된 공기는 액상을 기화하여 운무 또는 증기를 생성하고, 이는 유로(56)를 통해 견인되어 사용자에게 흡입된다. 직조된 튜브(62)는 능직(twill weave)으로 제조될 수 있으며, 그리고는 절삭면의 풀어짐을 방지하기 위해 핫 블레이드(hot blade)로 절삭될 수 있다. 당연하게, 도 2에 도시된 얇고 평평한 메쉬 요소(32)는 도 3에 도시된 환형 통로(56)를 갖는 실시예에서도 또한 사용될 수 있다.
상기 서술된 실시예들에서, 액상은 히터 코일과 직접적으로 접촉 하지 않는다. 이는 히터 코일(40) 상에 쌓이는 침적물 및 액상 잔여물으로부터 야기되는 가열 효율의 손실을 방지한다. 이는 또한, 히터 코일의 열 충격 및 부식을 감소시켜 히터 코일의 수명을 연장할 수 있다. 액상이 낮은 온도들에서 기화하기 때문에 기화 또한 개선된다. 히터 코일 그 자체는 500℃ 범위 내의 온도들에서 작동할 수 있다. 이것은 기화될 때에 액상의 화학적인 변화들을 야기할 수 있다. 히터 코일 및 액상 사이에 접촉을 피하고 가열된 공기를 이용하여 액상을 기화함으로써, 기화 도중에 발생할 수 있는 화학적인 변화는 감소될 수 있다.
게다가, 히터 코일(40)이 액상과 접촉하지 않기 때문에, 히터 코일은 은이나 니켈-크롬 같은 부식 방지 재료들로 도금될 수 있다. 만일 액상에 의한 접촉시 저하될(degraded) 이러한 유형들의 재료들의 사용은 히터 코일의 수명을 연장시킨다. 히터 코일의 수명이 훨씬 더 길어질 수 있으므로, 히터 코일은 기존의 디자인들에서 통상적인 1회용 제품이 아닌 재사용 가능한 요소로 제작될 수 있다. 이것은 원가 절감을 가능하게 한다.
기존에 알려진 전자 담배들, 가열 장치 또는 코일은 니코틴 액상이 기화될 수 있기 전에 먼저 액상을 가열해야 한다. 본 발명에 따른 전자 담배들은 히터 코일(40)이 액상이 아닌 공기를 가열하기 때문에 이러한 초기 단계를 생략한다. 결론적으로, 여기에 기재된 신규한 디자인들은 또한 종래 디자인들과 비교하여 더 빠른 기화를 얻을 수 있다.
그러므로, 신규한 디자인들이 도시되고 설명되었다. 다양한 변화들 및 치환들 또한 물론 본 발명의 목적 및 범위를 벗어남이 없이 행해질 수 있다. 따라서 본 발명은 후술되는 청구 범위들과 그 등가물들을 제외하고는 제한되어서는 안된다.

Claims (17)

  1. 하우징(housing);
    상기 하우징 내부의 액상 스토리지;
    상기 액상 스토리지와 접촉하는 메쉬(mesh) 요소; 및
    상기 메쉬 요소와 이격되고 상기 메쉬 요소를 통해 흐르는 공기를 가열하도록 위치된 히터를 포함하는, 전자 담배.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터는 히터 서포트 안에 위치하며, 상기 히터 서포트는 상기 액상 스토리지를 통해 연장되는 중앙 개구부와 나란하게 배열된(aligned) 공기 통로(air passageway)를 갖는, 전자 담배.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 히터 서포트 상에 콜렉터를 더 포함하고, 상기 콜렉터는 상기 메쉬 요소로부터 4 mm 미만 간격만큼 이격된, 전자 담배.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 히터 서포트는 상기 메쉬 요소와 접촉하는 관 모양의(tubular) 전단부를 포함하는, 전자 담배.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 액상 스토리지의 외부를 둘러싼 환형 유로를 더 포함하는, 전자 담배.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 메쉬 요소는 2 mm 미만의 두께를 갖는 섬유 재료를 포함하는, 전자 담배.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징 내부의 배터리를 더 포함하되, 상기 배터리는 유동 센서, 회로 기판, 및 상기 히터 코일과 전기적으로 연결된, 전자 담배.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징 내의 하나 이상의 입구를 포함하는 상기 하우징을 통과하는 유로, 상기 히터를 내장한 통로, 및 상기 액상 스토리지를 통해 출구로 연장되는 중앙 개구부를 더 포함하는, 전자 담배.
  9. 하우징(housing);
    상기 하우징 내부의 유동 센서 및 전자 회로와 전기적으로 연결된 배터리;
    상기 하우징 내부의 액상 스토리지 섹션;
    상기 액상 스토리지 섹션의 전단부와 접촉하는 메쉬(mesh) 스크린;
    상기 메쉬 스크린과 이격된 히터 서포트 상에 있고, 상기 전자 회로와 전기적으로 연결된 히터 코일; 및
    상기 하우징 내부에 상기 히터 서포트 안의 통로와, 상기 액상 스토리지 섹션을 통해 출구까지 연장된 중앙 개구부를 포함하는 공기 흐름 통로(air flow path)를 포함하는, 전자 담배.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 공기 흐름 통로는 상기 하우징의 하나 이상의 입구 및 상기 유동 센서 안의 개구부를 더 포함하는, 전자 담배.
  11. 액상을 액상 스토리지로부터 메쉬 요소로 전도(conduct)하고;
    흡입을 감지하고;
    흡입 감지에 응답하여 히터에 전류를 공급하고;
    상기 히터를 통해 공기를 가열하고; 및
    상기 가열된 공기를 상기 메쉬 요소를 통해 전도하는 것을 포함하고, 상기 가열된 공기는 상기 메쉬 요소 상에서 또는 내부에서 액상을 기화하는, 전자 담배에서 액상을 기화하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 기화된 액상을 상기 가열된 공기로 견인하여 기화된 액상 및 가열된 공기의 혼합물을 형성하고, 그리고 상기 혼합물을 상기 액상 스토리지 안의 중앙 개구부를 통해 출구로 유동시키는 것을 더 포함하는, 전자 담배에서 액상을 기화하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 히터를 히터 하우징 내의 통로 내부에 위치시키고, 그리고 주변 공기를 상기 하우징의 입구를 통해 상기 하우징으로 견인하는 것을 더 포함하고, 상기 공기는 상기 통로를 통해 지나가는, 전자 담배에서 액상을 기화하는 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 히터 서포트 안에 통로를 더 포함하고, 상기 액상 스토리지 안의 상기 중앙 개구부의 길이는 상기 히터 서포트 안의 상기 통로 길이보다 적어도 5배 더 큰, 전자 담배에서 액상을 기화하는 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 공기가 상기 메쉬 요소를 통해 전도될 때 200 내지 300℃ 로 가열되는, 전자 담배에서 액상을 기화하는 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 가열된 공기가 상기 메쉬 요소를 통해 지나간 후, 상기 액상 스토리지를 둘러싼 환형 통로를 통해 상기 가열한 공기를 전도하는 것을 더 포함하는, 전자 담배에서 액상을 기화하는 방법.
  17. 청구항 9에 있어서,
    상기 액상 스토리지 섹션은 액상이 내장된 개별 요소 또는 카트리지를 포함하는, 전자 담배.
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