KR20170008867A - 기화기 조립체 - Google Patents

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KR20170008867A
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Abstract

기화 가능한 액체(vaporizable liquid)를 보유하기에 적합한 매트릭스 및 기화기를 포함하는 기화기 조립체로서, 상기 기화기는, 공통 에지를 형성하는 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하고; 제 1 표면은 제 2 표면보다 더 큰 표면적을 가지며; 상기 기화기는 상기 제 2 표면을 통해 상기 매트릭스와 접촉한다.

Description

기화기 조립체 {VAPORIZER ASSEMBLY}
본 발명은 기화기 조립체(vaporizer assembly) 및 기화기 조립체를 포함하는 디바이스들에 관한 것이다.
전자 담배들과 같은 디바이스들은 사용자에 의해 후속하여 흡입되는(inhaled) 에어로졸(aerosol)을 생성하는 원인이 되는 조립체를 포함할 수 있다. 에어로졸은 적절한 액체를 기화(증발(evaporating))시킴으로써 형성될 수 있다. 기화된 액체는 후속하여 사용자에 의해 다음에 흡입되는 에어로졸을 형성한다. 에어로졸은 또한, 기계식 수단을 통해, 예컨대, 압전식 분무기(piezo-electric atomizer) 또는 히터(heater)를 사용함으로써 발생될 수 있다.
기화기를 포함하는 디바이스의 일예가 WO 2010/045671에 제공된다. 이 디바이스에서, 기화기는 기화기의 상부 주 표면을 통해 액체 저장소에 접촉할 수 있다.
제 1 양태에 따르면, 기화 가능한 액체를 보유하기에 적합한 매트릭스 및 기화기를 포함하는 기화기 조립체가 개시되며, 기화기는 공통 에지를 형성하는 제 1 및 제 2 표면들을 포함하고, 제 1 표면은 제 2 표면보다 더 큰 표면적을 가지며; 기화기는 제 2 표면을 통해 매트릭스와 접촉한다.
제 2 양태에 따르면, 제 1 양태에 따른 기화기 조립체를 포함하는 전자 담배와 같은 디바이스가 개시된다.
또다른 일반적인 양태에 있어서, 기화기의 길이방향 축에 실질적으로 수직인 방향으로 기화 가능한 액체가 공급되도록 구성되는 기화기를 포함하는 기화기 조립체가 개시된다.
본 개시 내용의 이하의 설명은 상기 양태들 중 임의의 양태에 적용될 수 있으며, 임의의 개시는 상기 특정 부분 하에서 논의되는 양태 또는 실시예로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.
기화기 조립체
본원에 개시된 바와 같이, 기화기 조립체는 기화 가능한 액체를 보유하기에 적합한 매트릭스 및 기화기를 포함한다.
기화기는 매트릭스 내에 보유된 액체를 증발시킴으로써 증기를 발생시킨다. 이 증발은 가열을 통해 실행된다. 따라서, 기화기는 또한, 히터 또는 증류기(distiller)로서 상호 교환 가능하게 지칭될 수 있다. 증기의 형성에 이어, 에어로졸이 후속하여 증기 응축의 결과로서 형성되는 것이 이해될 것이다. 그 결과, 기화기는 또한 에어로졸 형성 컴포넌트로서 지칭될 수 있다.
기화기는 전형적으로 적어도 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 3 차원 구조이다. 제 1 표면 및 제 2 표면은 공통 에지를 형성한다. 환언하면, 제 1 표면 및 제 2 표면은 이들이 공통의 에지를 공유하도록 배열된다. 제 1 표면 및 제 2 표면은 서로 실질적으로 수직일 수 있지만, 2 개의 표면들 사이에 형성된 각도는 90 °보다 크거나 작을 수 있다.
본 개시에서 표면에 대한 언급은 하나 또는 그 초과의 에지들에 의해 봉입된 기화기의 영역에 관한 것이다. 예컨대, 기화기가 실질적으로 직사각형 형상인 경우, 기화기는 공통 에지를 형성하는 제 1 표면 및 제 2 표면을 가지며, 제 1 표면 및 제 2 표면은 서로 수직이다. 기화기가 실질적으로 원형(디스크 형)인 경우, 기화기는 원형 에지에 의해 봉입되는 제 1 표면을 가지며, 상기 에지는 제 1 표면으로부터 먼 각도로(예를 들어 90 °) 그리고 디스크 둘레로 연장하는 제 2 표면에 공통이다.
용어 "에지"와 관련하여, 이 용어는 둥글거나 챔퍼링된 에지들뿐만 아니라 2 개의 표면들을 변환시키는 다른 프로파일들을 포함한다는 점을 가리킨다.
제 1 표면은 제 2 표면의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는다. 그 결과, 제 1 표면은 전형적으로 기화기의 상부면 (또는 배향에 따라 하부면)을 형성하고, 이후 제 2 표면은 기화기의 측면 또는 단부 면 중 하나를 형성할 수 있음을 이해할 것이다. 그러나, 제 1 표면 및 제 2 표면이 공통 에지를 형성하고 제 1 표면의 표면적이 제 2 표면의 표면적보다 더 크다면, 기화기의 특정 형상은 특별히 제한되지 않으며 다양한 형태들이 가능하다. 일 실시예에서, 기화기는 시트형이다. 일 실시예에서, 기화기는 평면형이다. 적절한 기화기 형상들 및 구성들의 다른 예들이 후술된다.
기화기는 자체적으로 모세관 구조를 갖는 재료로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 그리고 기화 가능한 액체를 포함하는 매트릭스와 접촉하는 결과로서, 모세관 구조는 기화될 액체를 기화기 전체에 걸쳐 분배하는 역할을 한다. 이에 따라, 모세관 구조는 전체 기화기에 걸쳐 연장될 수 있다. 대안으로, 모세관 구조가 기화기의 특정 영역들로 국부화될 수 있음이 가능하다.
기화기의 모세관 구조는 기화기의 적어도 하나의 표면 상에 노출될 수 있다. 환언하면, 모세관 구조는 기화기 표면의 외부까지 연장된다. 모세관 구조가 기화기의 표면 상에 노출되고 매트릭스와 접촉하는 경우, 모세관 구조는 액체를 매트릭스로부터 기화기로 인출하는 역할을 한다. 따라서, 일 실시예에서, 기화기의 모세관 구조는 제 2 표면과 같은 기화기의 적어도 하나의 표면 상에 또는 제 1 표면과 공통 에지를 형성하는 임의의 표면 상에 노출된다. 기화기의 모세관 구조는 기화기의 모든 표면들 상에 노출될 수 있다. 일 실시예에서, 기화기의 모세관 구조는 적어도 기화기의 제 2 표면 상에 노출된다. 바람직한 실시예에서, 기화기의 모세관 구조는 적어도 기화기의 제 1 표면 및 제 2 표면 상에 노출된다. 추가의 바람직한 실시예에서, 기화기의 모세관 구조는 기화기의 모든 표면들 상에 노출된다.
모세관 구조가 제 1 표면 및 제 2 표면과 같은 기화기의 다수의 표면들 상에 노출되는 경우, 액체는 모세관 작용을 통해 매트릭스로부터 인출되고 그리고 기화기에 의해 기화된다. 이와 관련하여, 기화기에서의 모세관 기공들(capillary pores)의 치수들은 이들이 매트릭스로부터 액체를 인출할 수 있는 크기일 것이라는 것을 이해할 것이다. 기화된 액체는 노출되는 모세관 구조의 부분을 통해 기화기를 나간다. 이와 관련하여, 제 2 표면의 모세관 구조는, 비록 노출될지라도, 매트릭스와 접촉된다는 것을 이해할 것이다. 이에 따라, 기화된 액체는 모세관 구조가 노출되고 국부적 환경에 개방되는 그러한 영역들, 이를테면 기화기 조립체가 통합된 디바이스 내의 챔버를 통해 기화기를 나간다. 따라서, 본 문맥에서 "노출된"이란 언급은 노출된 모세관 구조를 포함하는 표면이 매트릭스와 같은 기화기 이외의 컴포넌트와 접촉할 수 없다는 것을 의미하지는 않는다. 오히려, "노출된"은 액체가 외부 공급원(예컨대, 매트릭스)으로부터 모세관 구조를 통해 기화기 내로 인출될 수 있도록 모세관 구조가 기화기의 둘레(perimeter)로 연장되는 것을 말한다. 모세관 구조가 기화기 표면(기화기 만을 고려)의 외부로 연장한다면, 모세관 구조가 그 표면에 노출되는 것으로 간주될 수 있다.
소정의 환경들에서, 기화기의 표면 중 적어도 하나는 노출된 모세관 구조를 갖지 않는다. 이는 당해 표면이 모세관 구조를 포함하지 않기 때문일 수 있거나 이 표면의 모세관 구조가 기화기의 다른 컴포넌트로 완전히 또는 부분적으로 덮여져 있기 때문일 수 있다. 기화기 표면들의 불연속적인 영역들에 대한 모세관 구조(또는 그의 일부)의 노출을 제한함으로써, 증발된 액체의 분포를 소정의 영역들로 집중시키는 것이 가능하여, 유리할 수 있는 증기 밀도의 증가된 영역을 초래할 수 있다.
기화기는 이하의 구조들: 직조(woven) 구조, 메쉬(mesh) 구조, 직물(fabric) 구조, 개방-기공식 섬유 구조, 개방-기공식 소결 구조, 개방-기공식 발포(foam) 또는 개방-기공식 증착(deposition) 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있다. 상기 구조들은 특히 기공도가 높은 기화기 본체를 제공하는데 적합하다. 높은 기공도는, 기화기에 의해 발생된 열이 액체를 증발시키는데 주로 사용되며 고효율이 얻어질 수 있음을 보장할 수 있다. 50 % 초과의 기공도가 상기 구조에 예상될 수 있다. 일 실시예에서, 기화기의 기공도는 50 % 이상, 60 % 이상, 70 % 이상이다. 개방-기공식 섬유 구조는 예컨대, 임의로 압축될 수 있는 부직포(non-woven fabric)로 구성될 수 있고, 추가로, 응집력(cohesion)을 개선하기 위해서 소결될 수 있다. 개방-기공식 소결 구조는, 예컨대, 필름 캐스팅(film casting) 프로세스에 의해 발생된 과립형(granular), 섬유질(fibrous) 또는 응집(flocculent) 소결 복합재로 이루어질 수 있다. 개방-기공식 증착 구조는, 예컨대, CVD 프로세스, PVD 프로세스에 의해 또는 화염 용사(flame spraying)에 의해 발생될 수 있다. 개방-기공식 발포들은, 원칙적으로, 상업적으로 이용 가능하며, 그리고 또한 얇고 미세-기공식 설계에서도 얻을 수 있다. 개방-기공식 발포의 예는 발포식 세라믹(foamed ceramic)이다.
일 실시예에서, 기화기는 적어도 2 개의 층들을 가지며, 여기서, 층들은 다음 구조들: 판, 포일, 종이, 메시, 직조 구조, 직물, 개방-기공식 섬유 구조, 개방-기공식 소결 구조, 개방-기공식 발포 또는 개방-기공식 증착 구조 중 적어도 하나의 구조를 포함한다. 예컨대, 기화기는 모세관 구조를 포함하는 구조와 조합된 금속 포일로 구성된 전기 발열 저항체(electric heating resistor)에 의해 형성될 수 있다. 이러한 구성은 기화기를 제공할 수 있으며, 여기서 기화기의 표면들 중 하나의 표면은 노출되지 않는다(금속 포일의 존재로 인함). 기화기가 단일 층으로 형성되는 것으로 고려되는 경우, 이러한 층은 금속 섬유 부직포로 형성될 수 있는데, 이 부직포는, 먼저 그의 전기 저항으로 인해, 가열에 기여하고, 두 번째로, 액체 재료에 대한 모세관 효과를 가한다. 개별 층들은 소결 또는 용접과 같은 열처리에 의해 서로 연결되는 것이 유리하지만, 반드시 그런 것은 아니다. 예컨대, 기화기는 스테인레스 강 포일 및 스테인리스 강 와이어 직물(재료, 예컨대, AISI 304 또는 AISI 316)중 하나 또는 그 초과의 층들로 구성된 소결 복합재로서 설계될 수 있다. 대안으로, 기화기는 스테인리스 강 와이어 직물의 적어도 2 개의 층들로 구성된 소결 복합재로서 설계될 수 있다. 소결 대신에, 층들은 스폿 용접 또는 저항 용접에 의해 서로 연결될 수 있다. 개별 층들은, 또한 기계적으로 서로 연결될 수 있다. 예컨대, 단일 층을 접어서 이중 층 와이어 직물을 바로 제조할 수 있다. 스테인리스 강 대신에, 예로써, 스테인리스 강보다 더 높은 전기 비저항(specific electric resistance)을 갖는 발열 도전체 합금들, 특히 NiCr 합금들 및 CrFeAl 합금들("칸탈")이 또한 사용될 수 있다. 층들 사이의 재료 연결은 열처리에 의해 얻어지며, 그 결과, 층들은 불리한 조건들 하에서조차, 예컨대, 기화기에 의한 가열 및 그에 따라 유도된 열팽창들 동안 서로 접촉을 유지한다.
기화기는, 예컨대, 백금, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐 또는 탄탈륨의 얇은 전기 도전성 층을 포함할 수 있으며, 상기 얇은 층은 PVD 또는 CVD 프로세스에 의해 기화기의 표면에 도포된다. 이 경우에, 기화기는 전기적으로 비도전성인 재료, 예컨대, 석영 유리를 포함할 수 있다. 대안으로, 기화기는 전기 저항 재료, 예컨대, 탄소, 또는 전기 도전성 또는 반 도전성 세라믹 또는 PTC 재료를 포함한다. 이는, 전기 저항 재료가 금속인 경우, 특히 바람직하다. 금속들은 이전에 언급된 재료들보다 더 큰 연성(ductility)을 갖는다. 이 특징은 기화기가 작동 중에 열 반복 하중(thermal alternating load)에 노출되어, 이에 따라 열 팽창들을 유도하는 한 유리한 것으로 입증되었다. 금속들은 그러한 열 팽창들을 보다 양호하게 보상할 수 있다. 또한, 금속들은 그에 비해 더 높은 충격 인성(impact toughness)을 갖는다. 이 특징은 흡입기 컴포넌트(inhalator component)가 충격들에 노출될 때마다 이점이 있는 것으로 입증되었다. 적절한 금속성 저항 재료들의 예들은, AISI 304 또는 AISI 316과 같은 스테인리스 강들, 및 DIN 재료 번호 2,4658, 2,4867, 2,4869, 2,4872, 1,4843, 1,4860, 1,4725, 1,4765 및 1,4767과 같은 발열 도전체 합금들, 특히, NiCr 합금들 및 CrFeAl 합금들("칸탈")을 포함한다. 적절한 기화기들은 WO 2010/045671에서 복합재들로서 지칭되어 있고, 그 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
기화기는 1.0 mm 또는 그 미만, 예컨대, 0.9 mm, 0.8 mm, 0.7 mm, 0.6 mm 또는 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 기화기는 50 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 기화기의 폭은 약 1 mm 내지 약 10 mm일 수 있다. 일 실시예에서, 기화기의 폭은 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm 또는 10 mm으로부터 선택된다. 이 치수설정은 기화기 내부에 도입되는 열이 열 전도에 의해, 즉, 저온 구배에서 액체 재료의 증발을 유발하는 노출된 기화기 표면으로 효율적으로 흐를 수 있는 결과를 갖는다. 게다가, 기화기의 내부에 이미 형성된 증기는 노출된 기화기 표면에 보다 쉽게 도달할 수 있다. 이러한 조건들은 증발 용량(evaporative capacity)의 추가 증가를 허용한다. 일부 실시예들에서, 기화기의 두께는 실질적으로 제 2 표면의 두께에 대응한다. 일 실시예에서, 기화기는 실질적으로 균일한 두께를 갖는다.
일 실시예에서, 기화기는 제 2 표면으로부터 제 1 표면으로 연장하는 하나 또는 그 초과의 슬롯 형상 리세스들을 포함할 수 있다. 슬롯(들)은 제 1 표면의 폭을 가로질러 중간에(halfway) 연장될 수 있다. 대안으로, 슬롯(들)은 더욱더 연장될 수 있다.
일 실시예에서, 기화기를 따라 배치되는 다수의 슬롯이 존재하다. 슬롯들은 기화기에서 절단부들로서 형성될 수 있거나 스탬핑/펀칭될 수 있다. 적절한 슬롯형 기화기들이 또한 WO 2011/109849에 개시되어 있으며, 그 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다. 이와 관련하여, 하나 또는 그 초과의 슬롯 형상 리세스들의 존재는 기화기를 통과하는 전류의 흐름을 제한하는 효과를 갖는다. 이러한 제한은 슬롯(들)의 내부 정점(internal apex) 주변에서 증가된 열 발생의 영역들을 초래한다. 국부화된 열 발생의 이러한 증가는 기화기를 가로질러 온도 구배들의 생성에 기여한다. 이러한 리세스들이 기화기를 통한 전류의 흐름을 제한하고 국부적인 온도 구배들의 생성을 촉진시키는 효과를 갖는다면, (반드시 슬롯 형상일 필요는 없지만) 상이한 치수들의 리세스들을 채용함으로써 유사한 효과가 또한 성취될 수 있다. 슬롯(들)/리세스(들)를 절연 재료로 대체함으로써 유사한 효과가 또한 성취될 수 있다.
기화기의 길이방향 및 횡방향 치수들은 특별히 제한되지 않는다. 특히, 기화기의 길이 방향 치수는 조립체를 포함하는 디바이스의 크기 및/또는 상기 조립체 내의 기화기의 배향에 의해 지시될 수 있다. 의심의 여지를 회피하기 위해, 기화기의 길이 방향 치수/축은 가장 긴 길이를 가지며, 디바이스 내의 기화기의 배향에 반드시 대응하는 것은 아니다. 예컨대, 기화기 조립체는 기화기의 길이 방향 치수가 디바이스의 길이 방향 치수에 수직이 되도록 디바이스 내에서 배향될 수 있다. 대안으로, 기화기의 길이 방향 치수는 디바이스의 길이 방향 치수와 실질적으로 평행할 수 있다.
매트릭스
본 발명의 매트릭스는 기화 가능한 액체를 보유하기에 적합한 것이 요구된다. 예컨대, 기화 가능한 액체는 글리세롤, 물 또는 원하는 다른 컴포넌트들과 같은 하나 또는 그 초과의 다른 컴포넌트들과 조합된 니코틴과 같은 물질들을 포함할 수 있다.
매트릭스의 구성은, 통상의 환경 상태들 하에서, 예컨대, 대기압(atmospheric pressure) 등에서 기화 가능한 액체를 보유하지만, 기화기의 제 2 표면과 접촉하는 그러한 영역들에서 기화 가능한 액체를 방출하도록 한다. 이와 관련하여, 매트릭스는 모세관 구조를 가질 수 있으며, 이 모세관 구조는 기화기의 모세관 구조가 매트릭스의 모세관 구조와 접촉할 때, 기화기의 모세관 구조에 대해, 기화 가능한 액체의 방출을 허용한다.
매트릭스에 적합한 재료들은, 부직포들(예컨대, Kuraflex®, Kuraray, Sontara®, DuPont), 열가소성 폴리 우레탄들(예컨대, Tecophilic TPU, Lubrizol), 열가소성 코 폴리에스테르들(예컨대, Arnitel®, DSM), 멜라민 발포, 개방 셀 폴리에테르 및 폴리에스테르 발포들, 폴리올레핀계 개방 셀 기공성 재료들, 인쇄 발포, 붕 규산염 마이크로 섬유 유리 필터들, 천연 면화 윅, 실리카 윅, 비스코스 펠트 윅들, 탄소 펠트, 흑연 펠트, 폴리 아크릴로니트릴 섬유들(예컨대, Pyron®, Zoltek), 세라믹 섬유(예컨대, Nextel®, 3M); 친수성 폴리에테르 블록 아미드들(예컨대, Pebax®, Arkema), 기공성 세라믹들 및 폴리 에스테르 면 윅(cotton wick) 또는 이들의 조합들을 포함한다.
매트릭스는 다양한 모세관 정도들(degrees of capilliarity)을 갖도록 구성될 수 있다. 예컨대, 매트릭스가 관형 구성인 경우, 매트릭스의 외부 부분은 매트릭스의 내부 부분과 비해 더 큰 모세관 채널들을 갖는 모세관 구조를 가질 수 있다. 이러한 구성은 모세관 채널들을 통한 액체의 내부 진행(inward progression)을 선호한다. 따라서, 일 실시예에서, 매트릭스는 관형이고 모세관 구조를 가지며, 이의 채널들은 내방 방향으로 점진적으로 더 작아진다. 예컨대, 매트릭스가 원통형인 경우, 매트릭스의 동심 부분들은 비교적 더 크고 작은 모세관 채널들을 가질 수 있고, 더 작은 모세관 채널들을 갖는 부분은 더 큰 채널들을 갖는 부분의 내방에 배치된다.
상기 설명된 바와 같이, 매트릭스는 제 2 표면을 통해 기화기와 접촉한다. 그러나, 매트릭스는 다른 부가적인 표면들에서 기화기와 접촉할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 매트릭스가 기화기의 제 2 표면과 접촉하고 하나 또는 그 초과의 다른 매트릭스들이 다른 표면과 접촉하도록 하나 초과의(more than one) 매트릭스가 존재할 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 매트릭스는 전형적으로 상기 설명된 상황들 하에서 기화 가능한 액체를 보유하는 모세관 구조를 포함할 것이다. 기화 가능한 액체가 기화기로 전달될 수 있도록, 매트릭스의 모세관 구조는 적어도 기화기의 제 2 표면과 접촉하는 그러한 영역들에 노출될 필요가 있다. 기화기와 접촉하지 않는 매트릭스 부분들은 모두 노출된 표면을 가질 필요는 없다. 그러나, 매트릭스의 제 2 표면은 기화기에 공급된 액체의 부피를 대체하는 매트릭스의 모세관 구조에 공기가 진입하는 것을 허용하도록 통기 목적들을 위해 일반적으로 노출되는 것으로 이해될 것이다. 일 실시예에서, 매트릭스는 기화기와 접촉하는 영역에서 노출된 모세관 표면을 갖는다. 상기 설명된 바와 같이, 본원 문맥에서 "노출된"은, 매트릭스의 노출된 표면들이 매트릭스의 일부를 형성하지 않는 다른 컴포넌트, 예컨대, 기화기와 접촉할 수 없다는 것을 의미하지는 않는다.
매트릭스의 특정 모양은 제한되지 않는다. 그러나, 기화기 및 매트릭스가 전자 담배와 같은 디바이스에 통합되는 경우, 매트릭스의 형상 및 치수들은 컴팩트한 디바이스를 제공하는 것과 같아야 한다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 매트릭스는 디바이스의 다른 컴포넌트들 둘레에 분포될 수 있고, 디바이스의 요구되는 외부 또는 내부 프로파일에 일치하도록 형상이 정해질 수 있으며, 단지 매트릭스의 적어도 일부에만 있는 요건은 기화기가 두 번째 표면을 통해서 접촉한다는 것이다. 또한, 물론, 적어도 상기 규정된 바와 같은 제 2 표면과 적어도 접촉한다면, 단일 매트릭스가 기화기의 다수의 표면들과 접촉할 수 있음이 이해될 것이다. 일 실시예에서, 매트릭스는 제 1 표면과 공통 에지를 형성하는 모든 표면들을 통해 기화기와 접촉한다. 일 실시예에서, 기화기는 측 표면들, 즉 제 1 표면과 공통 에지를 형성하는 그러한 표면들을 통해 단지 매트릭스와 접촉한다.
일 실시예에서, 매트릭스는 관형, 예컨대, 원통형이다. 이와 관련하여, 매트릭스가 관형인 경우, 그 길이 방향 축은 그것이 로케이팅되는 임의의 디바이스의 길이방향 축에 평행할 수 있다. 일 실시예에서, 튜브형 매트릭스의 길이방향 축 및 관련 디바이스는 실질적으로 정렬된다. 매트릭스가 관형인 경우, 기화기가 매트릭스의 대향 표면과 접촉하게 되도록 매트릭스를 가로 질러 연장될 수 있음을 알 것이다. 따라서, 기화기는 튜브형 매트릭스를 가로질러 브리지를 형성할 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 하나 초과의 매트릭스가 기화기와 접촉하거나, 단일 매트릭스가 기화기의 하나 초과의 표면과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 다수의 매트릭스들이 존재하는 경우, 각 매트릭스는 제 1 표면과 공통 에지를 형성하는 표면과 접촉할 수 있다. 예컨대, 기화기가 직사각 형상(3 차원)이고 이에 따라서 6 개의 표면들(상부, 하부, 제 1 측, 제 2 측, 제 1 단부, 제 2 단부)을 포함하는 경우, 기화기의 제 1 표면은 상부 또는 하부 표면(배향에 따름)에 대응할 수 있고, 제 2 표면은 제 1 측 또는 제 2 측 또는 제 1 단부 또는 제 2 단부 중 어느 하나일 수 있고, 하나 또는 그 초과의 매트릭스는 기화기의 제 2 표면과 접촉할 수 있고, 하나 또는 그 초과의 매트릭스는 기화기의 나머지 5 개의 표면들 중 임의의 표면과 접촉할 수 있다. 환언하면, 적어도 하나의 매트릭스가 적어도 제 2 표면과 접촉하고, 하나 또는 그 초과의 추가 매트릭스들이 나머지 표면들과 접촉할 수 있다. 그러나, 전형적으로, 적어도 일부, 바람직하게는 전체 제 1 표면, 예컨대, 상부 또는 하부 표면(직사각형 기화기 용)은 매트릭스와 접촉하지 않는 것이 예상된다. 실제로, 상기 표면들은 일단 기화된 액체의 효율적인 증발 및 분배를 허용하기 위해(전기 및 고정 접점들 이외에) 임의의 다른 컴포넌트와 실질적으로 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 제 1 표면은 매트릭스와 접촉하지 않는다. 일 실시예에서, 기화기의 제 1 표면과 매트릭스 사이의 임의의 접점은 최소(minimal)이다. 이와 관련하여, 매트릭스가 탄성 재료로 형성되는 경우, 기화기와 접촉하는 영역은 작은 정도로 압축될 수 있다. 이 작은 정도의 압축으로 표층 접촉(superficial contact)이 있는 정도로 매트릭스의 표면이 제 1 표면 위로 돌출하는 것을 유발할 수 있다. 이러한 접촉은 기화기와 매트릭스 사이에 효율적인 모세관 링크를 형성하기에는 불충분한 것으로 고려된다. 따라서, 일 실시예에서, 기화기의 제 1 표면은 매트릭스에 의한 접촉이 실질적으로 없다. 제 1 표면(예컨대, 상부 표면이 제 1 표면에 해당하는 경우, 직사각형 기화기의 하부면)과 실질적으로 등가인 대향 표면이 있는 경우, 대향 표면은 또한 매트릭스와 접촉하지 않을 수 있다(또는 상기 설명된 바와 같이 실질적으로 접촉이 없어야 함). 매트릭스가 제 1 표면과 접촉하는 경우, 제 1 표면의 일부가 매트릭스 또는 사실상 기화기 조립체의 임의의 다른 컴포넌트와 접촉하지 않는 것이 유리한 것으로 고려된다. 이러한 어레인지먼트는 기화된 액체가 모세관 구조를 통해 제 1 표면으로부터 방출되는 것을 허용한다.
이에 따라, 일 실시예에서, 기화기 조립체는 기화기의 제 2 표면과 접촉하는 제 1 매트릭스 및 기화기의 추가의 표면과 접촉하는 제 2 매트릭스를 포함하고, 상기 추가의 표면은 또한 제 1 표면과 공통 에지를 형성한다. 일 실시예에서, 기화기는 각각 제 1 표면과 공통 에지를 독립적으로 형성하는 제 2 표면 및 제 3 표면을 갖는다. 일 실시예에서, 제 3 표면은 제 2 표면의 반대 방향으로 배향된다. 일 실시예에서, 기화기는 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 표면을 포함하며, 이들 모두는 제 1 표면과 독립적인 공통 에지를 형성한다. 일 실시예에서, 기화기는 제 1 표면과 독립적인 공통 에지를 형성하는 하나 또는 그 초과의 표면들을 포함한다. 일 실시예에서, 기화기는 각각이 제 1 표면과 독립적인 공통 에지를 형성하는 하나 또는 그 초과의 표면을 포함한다. 일 실시예에서, 기화기는 각각이 제 1 표면과 독립적인 공통 에지를 형성하는 2 개의 표면들을 포함한다. 일 실시예에서, 기화기는 각각이 제 1 표면과 독립적인 공통 에지를 형성하는 3개 초과의 표면들을 포함한다. 일 실시예에서, 기화기는 각각이 제 1 표면과 독립적인 공통 에지를 형성하는 4개 초과의 표면들을 포함한다. 일 실시예에서, 기화기는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 개의 표면들을 포함하며, 이들 표면들 각각은 제 1 표면과 독립적인 공통 에지를 형성한다.
일 실시예에서, 제 1 표면과 공통 에지를 형성하는 기화기의 다수의 표면들은 실질적으로 평행한 평면들을 형성한다. 환언하면, 제 1 표면과 이 제 1 표면과 공통 에지를 형성하는 다수의 표면들 사이에 형성된 각도는 동일하거나 실질적으로 동일하다.
수많은 기화기 및 매트릭스 구성들이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 실제로, 다수의 기화기들이 동일하거나 상이한 형상/구성 중 하나로 조립체 내에 존재할 수 있다.
일 실시예에서, 기화기 조립체는 2 개, 3 개, 4 개 또는 그 초과의 기화기들을 포함한다.
조립체가 다수의 기화기들을 포함하는 경우, 이들은 적층식 구성(서로 위아래로/다른평면들로)일 수 있고, 또는 이들은 실질적으로 동일한 평면으로 배향될 수 있다. 다수의 기화기가 존재하는 경우, 각각의 기화기는 하나 또는 그 초과의 매트릭스들에 의해 분리될 수 있다(예를 들어, 수직으로 또는 수평으로 샌드위치될 수 있음).
일 실시예에서, 기화기 조립체는 하나의 기화기를 포함한다. 일 실시예에서, 기화기 조립체는 2 개의 기화기를 포함한다. 일 실시예에서, 기화기 조립체는 3 개의 기화기를 포함한다. 일 실시예에서, 기화기 조립체는 4 개의 기화기를 포함한다. 기술된 바와 같이, 각각의 기화기는 적어도 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하고, 적어도 상기 제 2 표면을 통해 적어도 하나의 매트릭스와 접촉한다.
조립체에 존재하는 기화기(들)는 조립체 내에 존재하는 하나 또는 그 초과의 매트릭스를 지지하도록 작용할 수 있다. 이는, 특히 조립체가 디바이스에 존재하는 경우이다. 예컨대, 기화기 조립체가 디바이스에 존재하는 경우, 기화기는 디바이스의 표면에 대해 매트릭스를 보유하도록 구성될 수 있다. 다수의 기화기들이 존재하는 경우, 기화기들은 이들 사이에 하나 또는 그 초과의 매트릭스들을 샌드위치할 수 있으며, 이에 따라 디바이스 내에서 매트릭스들을 지지한다. 마찬가지로, 매트릭스들은 기화기(들)를 지지하는 것으로 고려될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 하나 또는 그 초과의 기화기들은 하나 또는 그 초과의 매트릭스들에 의해 지지될 수 있다. 특히, 매트릭스가 관형인 경우, 이는 탄성 재료로 형성될 수 있고, (배향에 따라) 기화기의 길이/폭보다 약간 작은 내부 직경을 가질 수 있어, 기화기가 매트릭스의 대향 표면들을 브리지할 수 있도 그리고 또한, (매트릭스의 탄력성으로 인해) 매트릭스에 의해 지지될 수 있다. 대안으로, 매트릭스가 특히 탄력성이 없는 경우, 기화기가 다른 적절한 방법들로 매트릭스에 부착될 수 있기 때문에, 이는 브리징 기화기를 지지하도록 여전히 작용할 수 있다.
기화기는 매트릭스에 존재하는 액체를 증발시키는 역할을 한다. 이에 따라, 기화기는 전기 저항성 재료로 만들어지고/전기 저항성 재료를 포함하는데, 전기 저항성 재료는 전기 회로에 연결될 때 온도의 상승을 겪을 것이고, 따라서 임의의 기화 가능한 물질이 그 표면과 접촉하여 증발할 것이다. 이와 관련하여, 기화기의 대향 단부들은 전원(배터리)의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 부착될 수 있다. 다수의 기화기들이 존재하는 경우, 각각은 전원(배터리)에 개별적으로 연결될 수 있거나 하나 또는 그 초과의 전기 도전성 브릿지들이 각각의 기화기들에 연결될 수 있으며 이러한 브릿지들은 배터리 등의 관련 단자들과 전기 접촉할 수 있다. 전자 담배들 등과 같은 디바이스들에서 사용하기 위해 적절한 배터리들이 당업자에게 주지된다. 예컨대, 재충전 가능 배터리들이 예상된다.
본 개시의 맥락에서, 기화기와 기화기의 제 2 표면을 통한 매트릭스 사이의 "접촉"은 매트릭스와 기화기 사이에 충분한 모세관 링크가 형성되는 것을 허용하도록 충분히 접촉하는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 링크를 형성하기에 불충분한 "접촉"은 본 발명의 맥락에서 "접촉"으로 고려되지 않는다.
상기 설명된 바와 같이, 추가의 양태에 있어서, 본원에서 설명된 바와 같은 기화기 조립체를 포함하는 디바이스가 개시된다. 일 실시예에서, 디바이스는 전자 담배 일 수 있으며, 그리고 하우징, 전원(배터리), 기화기 조립체, 하나 또는 그 초과의 LED들 및 하나 또는 그 초과의 센서들을 포함하여 디바이스가 언제 사용 중인지를 검출하고 기화기 조립체의 기화기를 활성화시킨다. 하우징은, 전형적으로, 디바이스의 다른 컴포넌트들을 포함하고 이들을 제 위치에 유지한다.
하우징은, 전형적으로, 디바이스의 다른 컴포넌트들을 포함하고, 디바이스를 통해 그리고 디바이스에 존재하는 하나 또는 그 초과의 기화기들의 적어도 하나의 표면 위로 공기 채널을 제공하도록 설계될 수 있다. 대안으로, 하우징에 포함되는 다른 컴포넌트들은 디바이스를 통해 그리고 디바이스에 존재하는 하나 또는 그 초과의 기화기들의 적어도 하나의 표면 위로 공기 채널을 제공하도록 구성될 수 있다. 실제로, 매트릭스가 관형인 경우, 관형 매트릭스의 내벽들은 공기 채널을 형성하도록 역할을 할 수 있다. 전형적으로, 공기 채널은 디바이스에 존재하는 임의의 기화기의 적어도 제 1 표면 상에 배열될 것이지만, 또한, 하우징/다른 컴포넌트들의 설계는 공기 흐름이 디바이스에 존재하는 임의의 기화기들의 다수의 표면들 위로 지향되도록 될 수 있다.
하우징은 2 또는 그 초과의 부품들로 분리 가능할 수 있다. 예컨대, 하우징이 2 개의 부품들로 분리될 수 있는 경우, 기화기 조립체 및 마우스피스는 제 1 부품에 포함될 수 있으며, 전원, LED 및 센서는 제 2 부품에 포함될 수 있다. 하우징의 부품들 각각은 디바이스를 통해 그리고 마우스피스 밖으로 공기가 흐를 수 있도록 적절한 구멍을 포함할 수 있다. 대안으로, 디바이스는 하우징의 부품들의 단지 일부, 예컨대, 제 1 부품이 적절한 구멍들을 갖도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 하우징은 3 개의 부품들로 분리 가능할 수 있으며, 이 경우에, 기화기 조립체는 함께 모여 기화기 조립체를 형성할 수 있는 하우징의 2개의 상이한 부품들에 포함될 수 있다.
일 실시예에서, 기화기 조립체는 제 1 하우징의 일부이고, 상기 하우징은 마우스피스 및 추가의 하우징 부품과 기계적 및 전기적 연결을 형성하기 위한 커넥터를 포함한다. 예컨대, 이 실시예에서, 제 1 하우징은 본 개시에 따른 기화기 조립체를 포함하는 카토마이저(cartomiser)를 형성할 수 있다.
본 개시의 기화기 조립체를 포함하는 디바이스들, 및 특히 전자 담배들의 다양한 구성들이 예상될 수 있다.
이제, 본 개시의 다양한 양태들이 하기 실시예들을 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 본 개시는 각각의 특정 실시예에 한정되지 않으며, 실제로, 각 실시예의 특징들은 다른 실시예에 적절하게 적용될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 1은 본 개시에 따른 기화기의 일부(100)의 사시도를 도시한다.
도 2는 본 개시에 따른 기화기(100)의 사시도를 도시한다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 개시에 따른 기화기(100)의 평면도 및 단부도를 도시한다.
도 4는 기화기(100)와 매트릭스(150) 사이의 예시적인 접촉 영역을 도시한다.
도 5는 기화기(100)와 매트릭스(150) 사이의 예시적인 접촉 영역을 추가로 도시한다.
도 6은 본 개시에 따른 기화기(200)를 도시한다.
도 7은 기화기(100)에서 형성되는 온도 구배의 그래프 표시를 도시한다.
도 8은 슬롯들 없음(좌측), 7 개의 슬롯들(중간) 및 4 개의 슬롯들(우측)을 포함하는 본 개시에 따른 기화기들을 통해 방출되는 전력의 분포를 도시한다.
도 9는 도 8에 도시된 기화기들의 상대 온도 분포 및 구배들을 도시한다.
도 10은 본 개시에 따른 기화기 조립체를 포함하는 디바이스(7)의 평면도를 도시한다.
도 11은 도 10의 디바이스(7)의 단면도를 도시한다.
도 12는 본 개시에 따른 추가의 기화기 조립체의 길이방향 단면을 도시한다.
도 1은 본 개시에 따른 제 1 기화기(100)의 일부를 도시한다. 기화기(100)는 제 1 표면(101) 및 제 2 표면(102)을 갖는다. 제 1 표면 및 제 2 표면은 공통 에지(110)를 형성한다. 또한, 도 1은 제 1 표면(101)과 독립적인 공통 에지(111)를 형성하고 또한 제 2 표면(102)과 공통 에지(112)를 형성하는 추가의 표면(103)을 도시한다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 표면(101)의 표면적은 제 2 표면(102)의 표면적보다 더 크다.
도 2는 기화기(100)를 도시하고, 이 경우에, 기화기(100)는 직사각형 프로파일을 갖는다. 도 2에 도시된 기화기(100)는 각각이 제 1 표면(101)과 독립적인 공통 에지들을 형성하는 4 개의 표면들을 갖는 것을 알 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 제 2 표면(102) 및 제 4 및 제 5 표면들(104, 105)이 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 묘사되어 있다.
기화기(100)와 매트릭스(150) 사이의 상호 작용이 도 4에 도시된다. 특히, 매트릭스(150)는 제 2 표면(102)을 통해 기화기와 접촉한다. 보다 정확하게는, 기화기(100)의 제 2 표면(102)은 매트릭스(150)의 표면(151)과 접촉한다.
상기 설명된 바와 같이, 일부 예들에서, 매트릭스(150)는 기화기(100)의 둘 이상의 표면과 접촉할 수 있다. 이러한 어레인지먼트는 도 5에 묘사되며, 여기서, 매트릭스(150)가 제 2 표면(102)을 통해 기화기(100)와 접촉하는 표면(151) 뿐만 아니라 제 3 표면(103)을 통해 기화기(100)와 접촉하는 표면(153)을 갖는다.
도 6은 제 1 표면(201) 및 각각 제 1 표면(201)과 공통의 에지(210, 211, 213, 214, 215)를 독립적으로 형성하는 다수의 추가 표면들(202, 203, 204, 205, 206)을 갖는 추가 기화기(200)를 도시한다. 도 6에 도시된 다수의 추가의 표면들 중 어느 하나의 표면이 제 2 표면으로 간주될 수 있음이 이해될 것이다. 결과적으로, 하나 또는 그 초과의 매트릭스들이 표면들(202, 203, 204, 205, 206) 중 어느 하나의 표면을 통해 기화기와 접촉할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 단일 매트릭스는 상기 표면들 중 둘 이상의 표면과 접촉할 수 있고 그리고/또는 둘 이상의 매트릭스가 존재할 수 있고 각각은 상기 표면들 중 하나 또는 그 초과의 표면과 접촉할 수 있다. 도 6에 묘사되지는 않았지만, 표면(203)에 대향하고 평행한 표면들은 또한 매트릭스와 접촉할 수 있다.
또한, 매트릭스가 기화기 조립체의 전체 제 2 표면과 접촉할 필요는 없다는 것에 주목해야 한다. 그러나, 이는 매트릭스와 기화기 사이에서 큰 접촉(및 잠재적으로 액체의 유동)의 정도를 형성하기 위해 유리할 수 있다.
상기로부터, 하나 또는 그 초과의 매트릭스들이 "사이드” 면을 따라 기화기(들)와 접촉하는 것, 즉, 하나 또는 그 초과의 표면들이 제 1 표면과 공통 에지를 형성하는 것을 알 수 있을 것이다. 이 접촉면은 제 2 표면의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는 제 1 표면으로부터 유발되는 구성으로 인해 "사이드” 면으로서 지칭된다. 이러한 구성은 기화기가 작동할 때 매트릭스로부터 인출된 액체가 기화기의 증발 효율을 손상시키지 않으면서 실질적으로 기화기의 전체 길이를 따라 분포될 수 있음에 따라 특히 유리할 수 있다. 또한, 기화기와 매트릭스 사이의 접촉이 본원에서 언급된 바와 같이 제 2 표면을 통해 발생하는 것을 보장함으로써, 기화기에 의해 기화되는 임의의 액체가 기화기를 자유롭게 나갈 수 있도록 제 1 표면이 접촉되지 않을 수 있다. 이는 전형적으로 기화기(100, 200) 조립체가 전자 담배들과 같은 디바이스들에 통합되는 경우에 유리하며, 여기서, 디바이스를 통과하는 공기의 유동은 기화기(100, 200)의 제 1 표면(101, 201) 위를 통과할 것이며, 그리고 이에 따라 기화기(100, 200)에 의해 발생된 증기는 에어로졸을 보다 효과적으로 형성할 수 있다.
본 조립체의 기화기 및 매트릭스의 특정 배향은 또한 기화기를 가로지르는 점진적인 기화 프로파일을 제공하는 점에서 유리하다. 액체가 기화기의 "사이드" 면을 통해 기화기로 전달되기 때문에, 기화 또는 온도 구배가 기화기(100, 200)의 폭에 걸쳐 형성된다. 이론에 구속되지 않고, 이 구배는 기화기의 중심에 비해 기화기의 제 2 (사이드) 표면이 매트릭스에 더 근접하기 때문에, 적어도 부분적으로 형성된다. 따라서, 기화기의 이 부분을 통과하는 액체의 상대적인 유동은 기화기의 중심을 향하는 것보다 더 크고, 따라서 이들 영역들에서의 기화기의 온도는 더 많이 저하된다. 또한, 가열되지 않고 일반적으로 더 부피가 큰 매트릭스(voluminous matrix)가 가열된 기화기를 위한 히트 싱크를 형성한다. 이러한 기화 구배는 기화될 액체가 상이한 비등점들(boiling points)을 갖는 다수의 물질들을 포함한다면, 특히 유리하다. 기화기(100, 200)에 형성된 모세관 구조(capillary structure)의 원래의 작용은 사이드 면(본원에서 규정된 바와 같은 제 2 면)을 통해 매트릭스(150)로부터 액체를 내측방으로 흡인할 것이며, 그리고 기화 구배의 결과로서, 기화기는 상이한 비등점들을 갖는 다수의 물질들(multiple substances)을 동시에 증발시킨다. 예컨대, 기화되는 액체가 니코틴, 물 및 글리세롤(이들 각각이 상이한 비등점을 가짐)을 갖는다면, 각각의 물질은 실질적으로 동시에 기화될 수 있어 보다 균형잡힌 프로파일을 갖는 에어로졸을 유도한다. 기화기(101)를 가로질러 형성된 구배의 예가 도 7에 도시된다. 이러한 구배는 기화기가 기화기의 길이방향 축에 실질적으로 수직한 방향으로 기화 가능한 액체가 공급되도록 구성될 때 일반적으로 형성되는 것을 알 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 본 개시의 기화기는 기화기의 제 2 표면으로부터 제 1 표면으로 연장되는 하나 또는 그 초과의 슬롯들을 포함할 수 있다. 이러한 슬롯들을 갖는 기화기들은 이러한 슬롯들을 갖지 않는 기화기와 함께 도 8 및 도 9에 도시된다. 도 8 및 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 전력(electrical power)(파워(power) 분배)은 슬롯들의 존재에 의해 영향을 받는다. 슬롯들이 존재하지 않으면, 디바이스/기화기 표면(101)을 가로질러 생성된 전력 및 가로질러 방출된 에너지는 실질적으로 일정하다. 그러나, 이러한 균일한 파워의 발생/에너지 방출은 상기 설명되고 도 7에 도시된 바와 같이, 기화기 및 매트릭스들의 배향의 결과로서 기화기에 걸쳐 일정한 온도 프로파일을 유도하지 않는다. 기화기에서 유도된 온도 구배는 다시 도 9에 도시된다.
그러나, 예컨대, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 초과의 슬롯들이 기화기에 포함될 때, 전력의 발생/에너지 방출은 기화기에 걸쳐 일정하지 않으며, 대신에, 슬롯들의 팁들(tips) 둘레에서 피크에 도달한다. 전력 발생/에너지 방출의 이러한 피크들은 기화기를 통해 길이 방향으로 흐르는 전류의 단절(disruption)로 인해 발생하며, 이 피크들은 증가된 온도의 영역들에 이른다. 이는 도 9에서 볼 수 있으며, 여기서, 기화기 및 매트릭스들의 어레인지먼트에 의해 유도된 온도 구배에 추가로, 추가의 보강 온도 구배가 유도된다. 슬롯들의 제공은 제 2 표면으로부터의 에너지의 방출/전력 발생을 유지하는데 도움을 주는데, 여기서, 에너지는 그렇지 않다면(슬롯이 없으면) 히트 싱크로서 고려될 수 있는 매트릭스(상기 설명된 바와 같음)에 즉시 흡수될 수 있을 것이다. 그 결과, 슬롯들은 증발 효율(evaporation efficiency)을 증가시킨다.
상기 설명된 바와 같이, 기화기 조립체는 하나 또는 그 초과의 매트릭스를 포함할 수 있다. 특히, 도 10은 제 1 및 제 2 기화기들(2A, 2B)를 포함하는 기화기 조립체를 포함하는 전자 담배와 같은 디바이스(7)를 묘사하며, 각각의 기화기는 기화기의 다수의 표면들을 통해 각각의 매트릭스(3a, 3b, 3c)에 접촉하며, 각각의 표면은 각각의 기화기의 각각의 제 1 표면과 독립적인 에지를 형성한다. 보다 정확하게, 매트릭스(2A)는 기화기(2A)의 제 2 표면을 통해 기화기(3a)와 접촉하고, 제 2 표면은 기화기(2A)의 제 1 표면과 공통 에지를 형성한다. 또한, 매트릭스(3b)는 추가의 표면을 통해 기화기(2A)와 접촉하고, 추가의 표면은 기화기(2A)의 제 1 표면과 독립적인 공통 에지를 형성한다. 추가로, 매트릭스(3b)는 기화기(2B)의 제 2 표면을 통해 기화기(2B)와 접촉하고, 제 2 표면은 기화기(2B)의 제 1 표면과 공통 에지를 형성한다. 또한, 기화기(2B)는 추가의 표면을 통해 매트릭스(3c)와도 접촉하고, 추가의 표면은 기화기(2B)의 제 1 표면과 독립적인 공통 에지를 형성한다. 이렇게 하여, 다수의 기화기들은 기화기 조립체 내의 다수의 매트릭스들과 협력하여 상호 지원 및 기화기들로의 액체의 효율적인 공급을 제공할 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 기화기들(100, 2A, 2B, 200)은 전기 접점들을 제공하도록 적응된 말단(distal) 단부 및 선단(proximal) 단부에서 부분들을 포함할 수 있다. 기화기들의 이들 부분들은 도 10에서 U + 및 U-로서 묘사된다. 또한, 일부 실시예들에서, 필요할 수 있는 임의의 전기적 연결들을 단순화시키기 위해서 다수의 기화기들 사이에 전기 통신을 제공하는 브리지(6)가 존재한다.
도 11은 디바이스(7)의 단면 프로파일(디바이스의 길이 방향 치수를 가로지름)을 도시한다. 상기 설명된 바와 같이, 디바이스(7)는 기화기들(2A, 2B), 매트릭스들(3a, 3b, 3c) 및 기화기(2A)의 상부 및 하부에 형성된 채널(4', 4") 및 기화기(2B)의 상하에 형성된 채널들(5', 5")을 포함한다. 상기 채널들은 기화기들의 상부 주 표면 및 하부 주 표면, 매트릭스들(3a, 3b 및 3c)의 측면들뿐만 아니라 하우징(1)의 내부 벽들에 의해 형성된다.
상기 설명된 바와 같이, 이러한 어레인지먼트는 기화기들이 기화기 조립체 내의 다수의 매트릭스들과 협동하는 것을 허용하여, 기화기들에 대한 액체의 효율적인 공급 및 상호지지, 그리고 또한 각각의 기화기에 걸쳐 기화 구배들을 형성하는 능력을 제공하면서, 이와 동시에 제 1 표면들(도 11에 묘사된 바와 같이 상부 표면들)은 실질적으로 또는 완전히 자유로운 접촉을 유지하는 것을 보장한다. 이는 기화기들 상에서 형성된 임의의 공기 채널로의 증기의 효율적인 제공을 보장한다. 물론, 표면들(도 11에 묘사된 바와 같은 하부 표면들)에도 동일하게 적용된다.
디바이스(7)는 디바이스 벽(1)에 의해 기화기들 및 매트릭스들을 봉입한다. 디바이스 벽(1)(또한 하우징으로서 지칭됨)은 전형적으로 전자 담배들에서 발견되는 다른 특징들/컴포넌트들: 마우스피스; 채널들(4', 4", 5', 5")에 의해 상호 연결되는 공기 유입구 및 공기 배출구; 배터리; 디바이스의 사용(예컨대, 마우스피스를 통한 흡입(inhalation))에 응답하여 디바이스를 작동시키는데 사용되는, PCB, 다양한 센서들 및 마이크로프로세서들; 및 하나 또는 그 초과의 LED들을 포함하고/규정할 수 있다. 도 11에 묘사된 디바이스(7)는 제한하고자 하는 것이 아니며, 본원에서 설명된 바와 같은 기화기들 및 매트릭스들의 임의의 조합이 적절한 디바이스에 통합될 수 있다.
디바이스(7)는 일반적으로 다음과 같이 작동된다. 사용자는 디바이스의 마우스피스를 그/그녀의 입에 배치하여 흡입하고, 이에 의해 디바이스를 통해 공기가 유동하는 것을 유발시킨다. 상기 공기 유동(또는 감압)은 디바이스 내의 센서에 의해 검출되고, 이는 이후 디바이스가 사용중인 마이크로프로세서에 정보를 릴레이한다. 그 다음, 파워가 기화기로 전달되고, 기화기의 전기 저항으로 인해, 기화기의 온도가 증가한다. 기화기 및 매트릭스의 모세관 구조에 의해 유도되는 모세관 효과 및 기화기와 매트릭스(이는 기화될 액체를 포함) 사이의 접촉으로 인해, 액체가 모세관 힘에 의해 매트릭스로부터 기화기로 흡인된다(drawn). 따라서, 기화기의 온도가 상승함에 따라, 기화 가능한 액체 내에 포함된 다양한 물질들이 기화된다. 도 7과 관련하여 상기 설명된 바와 같이, 제 2 표면을 통한 매트릭스와 기화기의 접촉으로 인해, 온도 구배가 기화기에 걸쳐 설정된다. 특히, 기화기의 온도는 일반적으로 매트릭스와 접촉하는 표면으로부터 멀리서 증가한다. 따라서, 디바이스(7)와 관련하여, 각각의 기화기(2A 및 2B)는 각각의 매트릭스(3a, 3b 및 3c)와 접촉하는 표면에서의 온도와 비교하여 그 중심에서 더 큰 온도를 디스플레이할 것이다. 디바이스의 작동 중에, 기화기들(2A, 및 2B)로부터 증기가 채널들(4', 4", 5', 및 5") 내로 배출된다. 디바이스(7)를 통해 유동하는 공기는 또한 채널들(4', 4", 5' 및 5")을 통해 이동하고, 그리고 그 결과, 배출된 증기와 혼합된다. 증기는 냉각되고 응축되어 에어로졸을 형성하며, 이 에어로졸은 디바이스(7)를 통해 마우스피스로 이동하며 사용자가 흡입한다. 기화기들(2A, 및 2B)로부터 증기가 배출됨에 따라, 추가의 액체가 매트릭스들(3a, 3b, 3c)로부터 흡인되며, 기화기 내부에 존재하는 액체의 용적이 보충된다. 사용자들이 흡입을 중단하면, 디바이스 내의 센서가 유동(또는 압력)의 상대적인 변화를 감지하고, 이를 마이크로프로세서에 통신하고(이후에, 기화기로의 파워가 종료됨), 기화기의 온도가 떨어지며 액체가 기화되는 것을 중단한다(적어도 작동 중과 동일한 정도로). 대안으로, 기화기에 대한 파워는 일정 기간(예컨대, 흡입 시작 후 2 초)이 경과 한 후에 종료될 수 있다. 디바이스(7)가 사용중인 센서로부터의 신호에 후속하여, 마이크로프로세서는 또한 하나 또는 그 초과의 LED들 등의 작동과 같은 다른 기능들이 활성화되는 것을 유발할 수 있다.
본 발명에 따른 기화기 조립체의 추가의 실시예가 도 12에 도시된다. 도 12에 묘사된 기화기 조립체는 튜브형인 매트릭스(250) 및 도 2에 도시된 바와 같은 치수를 갖는 매트릭스(100)를 포함한다. 특히, 기화기(100)는 제 1 표면(101) 및 제 2 표면들(102 및 104)을 갖는다. 제 2 표면들(102 및 104)은 매트릭스(250)의 표면들(251 및 252)과 접촉한다. 관형 매트릭스(250) 내의 기화기(100)의 배향은 공기 채널들(300)이 기화기(100)의 위아래에 형성되도록 한다. 매트릭스(250)는 탄성 재료로 만들어질 수 있다. 또한, 매트릭스(250)의 내부 직경은 기화기(100)가 (예컨대, 마찰 끼움/매트릭스(250)의 탄성 특성을 통해) 매트릭스(250)에 의해 지지되도록 기화기(100)의 폭보다 약간 작을 수 있다.
상기 명세서에 언급된 모든 간행물들은 본원에 인용에 의해 포함된다. 설명된 기화기 조립체 및 이를 포함하는 디바이스의 다양한 수정들 및 변경들은 본 개시의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명이 특정 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 청구된 본 발명이 그러한 특정 실시예들로 과도하게 제한되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다. 실제로, 당업자에게 명백한 본 발명을 실행하기 위한 설명된 모드들의 다양한 변형들 또는 관련 분야들은 하기의 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (28)

  1. 기화 가능한 액체(vaporizable liquid)를 보유하기에 적합한 매트릭스(matrix) 및 기화기(vaporizer)를 포함하는 기화기 조립체로서, 상기 기화기는,
    공통 에지(common edge)를 형성하는 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하고;
    상기 제 1 표면은 상기 제 2 표면보다 더 큰 표면적을 가지며;
    상기 기화기는 상기 제 2 표면을 통해 상기 매트릭스와 접촉하는, 기화기 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기화기는 시트형 형상(sheet-like in shape)인,
    기화기 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기화기는 실질적으로 평면형(planar)인,
    기화기 조립체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화기는 실질적으로 균일한 두께를 갖는,
    기화기 조립체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조립체는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에서 규정된 바와 같이, 하나 초과의 기화기, 바람직하게는 2 개, 3 개 또는 4 개의 기화기를 포함하는,
    기화기 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 기화기들은 적층된 구성인,
    기화기 조립체.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 기화기는 실질적으로 동일한 평면으로 배향되는,
    기화기 조립체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 또는 각각의 기화기는 상기 제 1 표면과 독립적인 공통 에지를 형성하는 제 3 표면을 가지며, 상기 제 3 표면은 또한 상기 매트릭스와 접촉하는,
    기화기 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 표면은 상기 제 2 표면의 반대편에 위치되는,
    기화기 조립체.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 표면은 상기 제 2 표면에 대해 수직으로 위치되는,
    기화기 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 3 표면 및 상기 제 2 표면은 공통 에지를 형성하는,
    기화기 조립체.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조립체는 하나 초과의 매트릭스, 바람직하게는 2 개, 3 개, 4 개 또는 그 초과의 매트릭스들을 포함하는,
    기화기 조립체.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화기의 제 2 표면은 제 1 매트릭스와 접촉하고 상기 기화기의 제 3 표면은 제 2 매트릭스와 접촉하는,
    기화기 조립체.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화기는 하나 또는 그 초과의 매트릭스에 의해 지지되는,
    기화기 조립체.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화기는 모세관 구조(capillary structure)를 포함하는 재료로 형성되는,
    기화기 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서,
    모세관 구조는 기화기의 모든 표면들 상에 노출되는,
    기화기 조립체.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 모세관 구조는 상기 기화기의 적어도 하나의 표면 상에 노출되지 않는,
    기화기 조립체.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매트릭스는 상기 제 1 표면과 접촉하지 않는,
    기화기 조립체.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매트릭스는 탄성 재료(resilient material)로 만들어지는,
    기화기 조립체.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매트릭스는 각각이 상기 제 1 표면과 공통의 독립적인 에지를 형성하는 다수의 표면들을 통해 상기 기화기와 접촉하는,
    기화기 조립체.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매트릭스는 상기 제 1 표면과 공통의 정점(vertex)을 형성하는 모든 표면들을 통해 상기 기화기와 접촉하는,
    기화기 조립체.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매트릭스는 니코틴, 물 및/또는 글리세롤과 같은 기화 가능한 액체를 포함하는,
    기화기 조립체.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항의 기화기 조립체를 포함하는,
    디바이스.
  24. 제 23 항에 있어서,
    하우징;
    제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 기화기 조립체;
    전원;
    하나 또는 그 초과의 센서들; 및
    선택적으로, 하나 또는 그 초과의 LED들을 포함하는,
    디바이스.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 하우징은 제 1 부분과 제 2 부분으로 구성되고, 상기 기화기 조립체는 상기 제 1 부분에 포함되는,
    디바이스.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 디바이스는,
    마우스피스를 포함하는 하우징;
    제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 기화기 조립체; 및
    전원(power source)을 포함하는 하우징과 같은 추가의 컴포넌트와 기계적 및 전기적 연결을 형성하기 위한 커넥터(connector)를 포함하는,
    디바이스.
  27. 상세한 설명 및 도면들을 참조하여 본원에 설명된 바와 같은, 기화기 조립체.
  28. 상세한 설명 및 도면들을 참조하여 본원에 설명된 바와 같은, 디바이스.
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