KR20190120310A - 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스 - Google Patents

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알렉스 심슨
테리 리 앤젤
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니코벤처스 홀딩스 리미티드
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Abstract

전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스는 가열 요소(450); 분무화 챔버(465); 자유 유동 소스 액체를 유지하기 위한 저장조(270); 및 분무화 챔버로부터 저장조까지 연장되고, 분무화 챔버 내의 가열 요소와 협동하는 히터 부분 및 저장조 내의 적어도 하나의 액체 수집 부분을 포함하는 다공성 심지(500)를 포함하며, 액체 수집 부분은 히터 부분의 등가 단면 파라미터보다 큰 최대 단면 파라미터를 갖는다.

Description

증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스
본 개시는 e-시가렛(e-cigarette)과 같은 전자 증기 제공 시스템(electronic vapour provision system)을 위한 에어로졸 소스(aerosol source)에 관한 것이다.
e-시가렛들 및 다른 전자 니코틴 전달 시스템들(electronic nicotine delivery systems)과 같은 많은 전자 증기 제공 시스템들은 2 개의 주요 구성요소들 또는 섹션들(sections), 즉 카토마이저(cartomiser) 및 제어 유닛(control unit)(배터리 섹션(battery section))으로 형성된다. 카토마이저는 일반적으로 액체의 저장조(reservoir) 및 액체를 증발시키기 위한 분무화기(atomiser)를 포함한다. 이들 부분들은 총괄하여 에어로졸 소스로 지칭될 수 있다. 분무화기는 코일(coil) 또는 다른 형상으로 형성된 와이어(wire)와 같은 전기 (저항) 히터(heater), 및 히터에 근접하여 있고 액체를 저장조로부터 히터로 이송하는 위킹 요소(wicking element)로서 구현될 수 있다. 제어 유닛은 일반적으로 분무화기에 전력을 공급하기 위한 배터리를 포함한다. 작동 시에, 제어 유닛은, 예를 들어 사용자가 장치 상을 흡입할 때 및/또는 사용자가 버튼을 누를 때를 검출하여 배터리로부터 히터로 전력을 제공함으로써 활성화될 수 있다. 이러한 활성화는 히터가 저장조로부터 위킹 요소에 의해 전달된 소량의 액체를 증발시켜서, 이어서 사용자에 의해 흡입되게 한다.
증기의 일관적이고 효율적인 발생은 위킹 요소에 의한 저장조로부터의 액체의 효과적인 위킹을 필요로 한다. 따라서, 위킹 요소의 구성에 관심이 있다.
본원에 설명된 일부 실시예들의 제1 양태에 따르면, 전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스가 제공되며, 이 에어로졸 소스는, 가열 요소(heating element); 분무화 챔버(atomising chamber); 자유 유동 소스 액체(free-flowing source liquid)를 유지하기 위한 저장조; 및 다공성 심지(porous wick)를 포함하며, 다공성 심지는 분무화 챔버로부터 저장조까지 연장되고, 분무화 챔버 내의 가열 요소와 협동하는 히터 부분(heater portion) 및 저장조 내의 적어도 하나의 액체 수집 부분(liquid collecting portion)을 포함하고, 액체 수집 부분은 히터 부분의 등가 단면 파라미터(equivalent cross-sectional parameter)보다 큰 최대 단면 파라미터를 갖는다.
본원에 설명된 일부 실시예들의 제2 양태에 따르면, 전자 증기 제공 시스템을 위한 분무화기가 제공되며, 이 분무화기는, 가열 요소; 및 다공성 심지를 포함하고, 다공성 심지는 가열 요소와 협동하는 히터 부분 및 히터 부분과 인접하고 소스 액체의 저장조 내에 배치되는 적어도 하나의 액체 수집 부분을 포함하며, 액체 수집 부분은 히터 부분의 등가 단면 파라미터보다 큰 최대 단면 파라미터를 갖는다.
본원에 설명된 일부 실시예들의 제3 양태에 따르면, 다공성 재료로 제조된, 전자 증기 제공 시스템의 분무화기를 위한 심지가 제공되며, 이 심지는, 가열 요소와 협동하기 위한 히터 부분; 및 히터 부분과 인접하고 소스 액체의 저장조 내에 배치되는 적어도 하나의 액체 수집 부분을 포함하며, 액체 수집 부분은 히터 부분의 등가 단면 파라미터보다 큰 최대 단면 파라미터를 갖는다.
본원에 설명된 일부 실시예들의 제4 양태에 따르면, 전자 증기 제공 시스템을 위한 카토마이저가 제공되며, 이 카토마이저는, 제1 양태에 따른 에어로졸 소스, 또는 제2 양태에 따른 분무화기, 또는 제3 양태에 따른 심지를 포함한다.
특정 실시예들의 이들 및 다른 양태들이 첨부된 독립 청구항들 및 종속 청구항들에 기재되어 있다. 종속 청구항들의 특징들은 청구항들에 명시적으로 기재된 것 이외의 조합들로 서로 그리고 독립 청구항들의 특징들과 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본원에 설명된 접근법은 하기에 기재된 것과 같은 특정 실시예들에 제한되지 않고, 본원에 제시된 특징들의 임의의 적절한 조합들을 포함하고 고려한다. 예를 들어, 에어로졸 소스 또는 에어로졸 소스를 포함하는 증기 제공 시스템은 후술하는 다양한 특징들 중 어느 하나 이상을 적절하게 포함하는 본원에 설명된 접근법들에 따라 제공될 수 있다.
이제, 본 발명의 다양한 실시예들이 하기의 도면들을 참조하여 단지 예로서 상세하게 설명될 것이다:
도 1은 실시예들이 구현될 수 있는, 카토마이저 및 제어 유닛을 포함하는 예시적인 e-시가렛을 통한 단면을 도시하고:
도 2는 도 1의 카토마이저의 외부 사시도를 도시하며;
도 3은 도 2의 예시적인 카토마이저의 구성요소들의 분해도를 도시하고;
도 4a 및 도 4b는 도 2의 카토마이저에 포함된 카토마이저 플러그 내에 끼워맞춰진 예시적인 심지 및 히터 조립체의 사시도들을 도시하며;
도 5a 및 도 5b는 도 4a 및 도 4b의 카토마이저 플러그에 끼워맞춰진 내측 프레임 및 통기 시일의 사시도들을 도시하고;
도 6a는 저장조를 형성하기 위해 도 2의 카토마이저의 쉘 내에 끼워맞춰진 도 4a 내지 도 5b의 구성요소들의 사시도를 도시하며;
도 6b는 소스 액체로 충전되는, 도 6a에 형성된 저장조의 사시도를 도시하고;
도 7은 실시예들이 구현될 수 있는 다른 예시적인 카토마이저의 구성요소들의 분해도를 도시하며;
도 8은 카토마이저를 위한 예시적인 에어로졸 소스의 부분적인 단면 측면도를 도시하고;
도 8a는 예시적인 심지의 개략적인 측면도를 도시하며;
도 9, 도 10 및 도 11은 다른 예시적인 심지들의 개략적인 측면도들을 도시하고;
도 12는 다른 예시적인 에어로졸 소스의 부분적인 단면 측면도를 도시하며;
도 13은 또 다른 예시적인 에어로졸 소스의 부분적인 횡단면도를 도시하고;
도 14는 예시적인 심지 및 히터 조립체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 e-시가렛(100)을 통한 단면도를 도시하고 있다. e-시가렛은 2 개의 주요 구성요소들 또는 섹션들, 즉 카토마이저(200) 및 제어 유닛(300)을 포함한다. 하기에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 카토마이저(200)는 소스 액체의 저장조를 한정하는 챔버(270), 소스 액체로부터 증기를 발생시키기 위한 히터(도 1에 도시되지 않음), 및 마우스피스(mouthpiece)를 포함한다. 저장조(270) 내의 액체(때때로 소스 액체 또는 e-액체로 지칭됨)는 전형적으로 적절한 용매에 니코틴을 포함하고, 예를 들어 에어로졸 형성을 돕기 위해, 그리고/또는 추가적인 가향(flavouring)을 위해 다른 성분들을 포함할 수 있다. 카토마이저(200)는 소량의 액체를 저장조(270)로부터 히터 상에 있거나 히터에 인접한 가열 위치로 이송하기 위해 위킹(wicking), 모세관(capillary) 또는 유사한 설비를 제공하는 위킹 요소(심지)(500)를 더 포함한다. 히터 및 심지(500)는 총괄하여 분무화기 또는 증발기로 지칭될 수 있다. 분무화기 또는 증발기 및 저장조(270)는 총괄하여 에어로졸 소스로 지칭될 수 있다. 따라서, 카토마이저(200)는, 본 예에서 분무화기 및 에어로졸 소스를 수납하는 e-시가렛(100)의 섹션이다.
제어 유닛(300)은 e-시가렛(100)에 전력을 제공하기 위한 재충전식 전지 또는 배터리(350), 일반적으로 e-시가렛을 제어하기 위한 인쇄 회로 기판(PCB)(도 1에 도시되지 않음), 및 (압력 강하를 통해) 사용자 흡입을 검출하기 위한 압력 센서 또는 공기 유동 센서(345)를 포함한다. 센서(345)가 e-시가렛(100) 상의 사용자 퍼프(user puff)를 검출하는 것에 응답하여 PCB에 의해 제어되는 배터리(350)로부터 히터가 전력을 수신할 때, 히터는 심지(500)로부터 액체를 증발시키고, 다음에 이러한 증기는 마우스피스를 통해 사용자에 의해 흡입된다.
용이한 참조를 위해, x 축 및 y 축이 도 1에 표시되어 있다. x 축은 본원에서 (좌우로의) 장치의 폭으로 지칭될 것이며, y 축은 본원에서 높이 축으로 지칭될 것이며, 여기서 카토마이저(200)는 e-시가렛(100)의 상부 부분을 나타내고, 제어 유닛(300)은 e-시가렛(100)의 하부 부분을 나타낸다. 이러한 배향은, 심지(500)가 카토마이저(200) 내의 저장조(270)의 하부 부분에 위치된다고 고려하면, 사용자가 장치의 정상 작동 동안에 e-시가렛(100)을 어떻게 유지하는지를 반영한다는 것에 주목하자. 따라서, e-시가렛(100)을 이러한 배향으로 유지하면, 심지(500)가 저장조(270)의 하단에서 액체와 접촉하게 된다. 다른 장치들은 상이하게 배향되거나 위치결정된 심지를 가질 수 있다.
도 1에 도시된 x 축 및 y 축에 수직인 z 축(도 1에 도시되지 않음)도 취해진다. z 축은 본원에서 깊이 축으로 지칭될 것이다. 본 예에서, e-시가렛(100)의 깊이는 e-시가렛(100)의 폭보다 상당히 작으며, 이에 의해 (x-y 평면에서) 대체로 편평하거나 평면형인 구성이 된다. 따라서, z 축은 e-시가렛(100)의 면으로부터 면까지 연장되는 것으로 간주될 수 있으며, 여기서 하나의 면은 (임의로) e-시가렛의 전방면으로 간주될 수 있고, 대향하는 면은 e-시가렛(100)의 후방면으로 간주될 수 있다.
카토마이저(200)와 제어 유닛(300)은, y 축에 평행한 방향으로 분리함으로써 서로 탈착 가능하지만, 카토마이저(200)와 제어 유닛(300) 사이의 기계적 및 전기적 연결을 제공하기 위해 장치(100)가 사용중일 때에는 서로 결합된다. 저장조(270) 내의 e-액체가 고갈되었을 경우, 카토마이저(200)가 제거될 수 있고, 새로운 카토마이저가 제어 유닛(300)에 부착될 수 있다. 따라서, 카토마이저(200)는 때때로 e-시가렛(100)의 일회용 부분으로 지칭되는 한편, 제어 유닛(300)은 재사용 가능한 부분을 나타낸다. 다른 예들에서, 카토마이저(200)는 저장조(270)가 비었을 때 액체로 리필될 수 있도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 카토마이저도 재사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 1의 e-시가렛의 카토마이저(200)의 외부 사시도이다. 이러한 외부 사시도는, z 축에 평행하게 측정된 카토마이저(200)(및 전체적으로 e-시가렛(100))의 깊이가 x 축에 평행하게 측정된 카토마이저(200)(및 전체적으로 e-시가렛(100))의 폭보다 상당히 작다는 것을 보여준다.
카토마이저(200)는 (적어도 외부 관점에서) 2 개의 주요 부분들을 포함한다. 특히, 하부 또는 베이스 부분(210) 및 상부 부분(220)이 존재한다. 상부 부분(220)은 e-시가렛을 위한 마우스피스(250)를 제공한다. 카토마이저(200)가 제어 유닛(300)과 조립되는 경우, 카토마이저의 베이스 부분(210)은 제어 유닛(300) 내에 안착되고, 따라서 외부에서 보이지 않는 반면, 카토마이저의 상부 부분(220)은 제어 유닛(300) 위로 돌출하고, 따라서 외부에서 볼 수 있다. 따라서, 베이스 부분(210)의 깊이 및 폭은 상부 부분(220)의 깊이 및 폭보다 작아서, 베이스 부분(210)이 제어 유닛(300) 내에 끼워맞춰질 수 있게 한다. 베이스 부분(210)과 비교하여 상부 부분(220)의 깊이 및 폭의 증가가 립(lip) 또는 림(rim)(240)에 의해 제공된다. 카토마이저(200)가 제어 유닛(300) 내로 삽입될 때, 이러한 립 또는 림(240)은 제어 유닛(300)의 상단에 대해 접한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 부분(210)의 측벽은 제어 유닛(300)으로부터 대응하는 래치 결합 부재(latching member)를 수용하기 위한 노치(notch) 또는 만입부(indentation)(260)를 포함한다. 베이스 부분(210)의 대향 측벽에는, 마찬가지로 제어 유닛(300)으로부터 대응하는 래치 결합 부재를 수용하기 위한 유사한 노치 또는 만입부가 제공된다. 베이스 부분(200) 상의 이러한 쌍의 노치들(260)(및 제어 유닛의 대응하는 래치 결합 부재들)은 장치의 작동 동안에 제어 유닛(300) 내에 카토마이저(200)를 안전하게 유지하기 위한 래치(latch) 또는 스냅 끼워맞춤(snap fit) 연결을 제공한다는 것이 이해될 것이다.
또한 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 부분(210)의 하단 벽(211)은 사용자 흡입 동안에 카토마이저 내로의 공기 유입을 위한 보다 작은 홀(214)의 양 측부에 2 개의 보다 큰 홀들(212A, 212B)을 포함한다. 보다 큰 홀들(212A 및 212B)은 제어 유닛(300)으로부터 카토마이저(200), 특히 히터 및 PCB로의 양극 및 음극의 전기적 연결을 제공하는데 사용된다. 사용자가 마우스피스(250)를 통해 흡입하고 장치(100)가 활성화되는 경우, 공기는 공기 유입 홀(214)을 통해 카토마이저(200) 내로 유입된다. 이러한 유입 공기는 제어 유닛(300) 내의 배터리로부터 전력을 수용하는 히터(도 2에서는 보이지 않음)를 지나서 유동하여, 심지에 의해 저장조로부터 히터로 전달된 액체를 증발시킨다. 다음에, 이러한 증발된 액체는 카토마이저를 통해 공기 유동 내로 혼입 또는 비말 동반되고, 따라서 사용자에 의한 흡입을 위해 마우스피스(250)를 통해 카토마이저(200) 밖으로 흡인된다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 도 1의 e-시가렛의 카토마이저(200)의 분해도이다. 카토마이저는 쉘(shell)(410), 통기 시일(vent seal)(420), 내측 프레임(inner frame)(430), 심지(500) 상에 위치된 가열 코일(heating coil)(450), 주요 시일(primary seal)(460)(카토마이저 플러그(cartomiser plug)로도 지칭됨), 인쇄 회로 기판(PCB)(470) 및 단부 캡(end cap)(480)을 포함한다. 도 3의 도면은 카토마이저(200)의 종축(높이 축 또는 y 축)을 따라 분해된 상기 구성요소들을 도시하고 있다.
캡(480)은 폴리프로필렌과 같은 실질적으로 강성인 플라스틱으로 형성되고, 카토마이저의 베이스 부분(210)을 제공한다. 캡(480)에는, 각각의 측면 상에 2 개의 홀들(260, 261)이 제공된다. 하부 홀(260)은 카토마이저(200)를 제어 유닛(300)에 래치 결합하기 위한 것이다. 상부 홀(261)은, 카토마이저(410)의 조립을 완료하고 도 3에 도시된 다양한 구성요소들을 조립된 카토마이저(410) 내의 정확한 포지션에 유지하도록 단부 캡(480)을 쉘(410)에 래치 결합하기 위한 것이다.
단부 캡 위에는 PCB(470)가 위치되고, 이 PCB는 공기가 PCB를 관통하여 분무화기 내로 유입될 수 있게 하는 중앙 공기 홀(471)을 포함한다(단부 캡(480)은 마찬가지로 도 2에 특징부(214)로서 도시된 중앙 공기 홀이 제공됨). 일부 실시예들에 따르면, PCB는 임의의 능동 전기 구성요소들을 포함하지 않고, 오히려 제어 유닛(300)과 히터(450) 사이의 회로 또는 전도성 경로를 제공한다.
PCB(470) 위에는 주요 시일(460)이 위치되고, 이 주요 시일(460)은 2 개의 주요 부분들, 즉 분무화기 챔버(atomizer chamber)(465)를 (부분적으로) 한정하는 상부 부분 및 저장조(270)를 위한 단부 시일(end seal)로서 작용하는 하부 부분(462)을 갖는다. 조립된 카토마이저(200)에서, e-액체의 저장조는 분무화기 챔버의 외부 주위에 위치되고, e-액체는 카토마이저 플러그(460)의 하부 부분(462)에 의해 (적어도 부분적으로) 카토마이저를 빠져나가는 것이 방지된다는 것에 주목하자. 카토마이저 플러그(460)는 약간 변형 가능한 재료로 제조되어, 하부 부분(462)이 쉘(410) 내로 삽입될 때 약간 압축될 수 있게 하고, 따라서 저장조(270) 내에 e-액체를 유지하기 위한 양호한 시일을 제공한다.
분무화기 챔버(465)의 2 개의 대향 측벽들에는, 심지(500)가 삽입되는 각각의 슬롯들(slots)(569)이 제공된다. 이러한 구성은 심지(500) 상에 위치결정된 히터(450)를 분무화기 챔버의 하단 근처에 위치시켜서 심지(500)에 의해 분무화기 챔버(465) 내로 도입된 액체를 증발시키게 한다. 일부 실시예들에서, 심지(500)는 유리 섬유 로프(glass fibre rope)(즉, 서로 꼬인 유리 섬유의 필라멘트들(filaments) 또는 스트랜드들(strands))로 제조되고, 히터 코일(450)은 니크롬(nichrome)(니켈 및 크롬의 합금)으로 제조된다. 그러나, 심지 및 히터의 다양한 다른 포맷들(formats)이 알려져 있고, 카토마이저(200)에서 사용될 수 있으며; 이들은 하기에서 추가로 논의된다. 히터 코일(450)은 각각의 단부에서 심지로부터 하강하는 와이어 리드(wire lead)를 가지며, 이 와이어 리드에 의해, 히터(450)는 배터리에 전기적으로 연결될 수 있다. 심지(500)는, 저장조(270) 내로 도달하는 단부 부분들이 히터 코일(450)이 감겨진 중앙 부분과 비교하여 확대된 단면을 갖는다는 점에서, 플레어형 형상(flared shape)을 갖는다. 심지(500)의 형상은 하기에서 추가로 논의된다.
카토마이저 플러그(460) 및 심지/히터 조립체 위에는, 3 개의 주요 섹션들을 갖는 내측 프레임(430)이 장착된다. 내측 프레임(430)은 실질적으로 강성이며, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate)와 같은 재료로 제조될 수 있다. 내측 프레임(430)의 최하부 섹션(436)은 카토마이저 플러그(460)의 하부 부분(462)과 맞물림하는 한편, 중간 섹션(434)은 카토마이저 플러그(460)의 분무화기 챔버(465)를 완성한다. 특히, 내측 프레임(430)은 분무화기 챔버의 상단 벽과, 또한 카토마이저 플러그(460)에 의해 제공된 분무화 챔버(465)의 2 개의 측벽들과 중첩하는 2 개의 측벽들을 제공한다. 내측 프레임(430)의 최종 섹션은 분무화 챔버(중간 섹션(434)의 일부)의 상단 벽으로부터 상향으로 연장되어 마우스피스(250)의 배출 홀과 연결되는 공기 유동 튜브(432)이다. 이 튜브(432)는 분무화 챔버(465)에서 생성된 증기가 마우스피스(250)를 통한 흡입에 의해 e-시가렛(100) 밖으로 흡인되도록 하는 통로를 제공한다.
통기 시일(420)은 공기 유동 튜브(432)의 상부 주위로 삽입되어 마우스피스(250)의 배출 홀과 내측 프레임 사이에 시일을 제공한다. 통기 시일(420)은 실리콘과 같은 적절하게 변형 가능하고 탄성인 재료로 제조된다. 마지막으로, 쉘(410)은 마우스피스(250)를 포함하는 카토마이저(200)의 상부 부분(220)의 외부면과, 또한 립 또는 플랜지(flange)(240)와, 또한 분무화기 챔버(465)를 둘러싸는 저장조(270)를 위한 외벽을 제공한다. 쉘(410)은 폴리프로필렌과 같은 실질적으로 강성인 재료로 형성된다. 립(240) 아래의 쉘(410)의 하부 섹션(412)은 카토마이저(200)가 조립되었을 때 단부 캡(480) 내부에 안착된다. 쉘(410)에는, 단부 캡(480)의 각 측면 상의 홀(261)과 맞물림하여 카토마이저(200)를 조립된 상태로 유지하기 위해 각각의 측면 상에 래치 탭(latch tab)(413)이 제공된다.
조립된 카토마이저를 통한 공기 유동 통로는 캡(480)의 중앙 홀(도 3에서는 보이지 않음)로 진입한 후에, PCB의 홀(471)을 통과한다. 다음에, 공기 유동은 카토마이저 플러그(460)의 일부로서 형성된 분무화기 챔버(465) 내로 위로 흐르고, 심지(500) 및 히터(450)의 조립체 주위로, 그 위로 그리고 그것을 지나서 유동하고, 내측 프레임(430)의 튜브(432)를 통해(그리고 통기 시일(420)을 통해) 유동하며, 최종적으로 마우스피스(250)의 홀(도시되지 않음)을 통해 빠져나간다.
이러한 공기 유동 통로와 카토마이저(200)의 외부면 사이의 공간에는 e-액체의 저장조(270)가 보유된다. 따라서, 쉘(410)은 저장조(270)의 외벽들(및 상단)을 제공하는 한편, 내측 프레임의 하부 섹션(436)은, 주요 시일(460)의 베이스 부분(462) 및 단부 캡(480)과 함께, 저장조(270)의 하단 또는 바닥을 제공한다. 저장조의 내벽들은 내측 프레임의 중간 섹션(434)과, 또한 내측 프레임(430)의 공기 유동 튜브(432) 및 통기 시일(420)과 협동하여, 주요 시일(460)의 분무화 챔버(465)에 의해 제공된다. 다시 말해서, e-액체는 외벽들과 내벽들 사이의 저장조 공간에 저장된다. 심지(500)는 저장조(270)로부터의 액체가 심지(500) 내에서 히터(450)로의 흡수 및 위킹에 의해 내벽들 내부로 침투할 수 있도록 내벽들의 구멍들(apertures)을 통과한다. 공기 유동 통로 내로의 다른 액체 침투는 액체가 마우스피스(250)의 홀로부터 누출되는 것을 저지하도록 최소화되어야 한다.
저장조(270)를 형성하는 공간의 용량은 일부 실시예들에 따라 전형적으로 2 ㎖ 정도이지만, 이러한 용량은 임의의 주어진 디자인의 특정 특징들에 따라 변한다는 것이 이해될 것이다. 일부의 e-시가렛들과 달리, e-액체 저장조(270)에는, e-액체를 유지하기 위한 어떠한 흡수성 재료(예컨대, 면, 스펀지(sponge), 발포체(foam) 등)도 제공되지 않는다는 것에 주목하자. 오히려, 저장조 챔버는 액체가 저장조(270) 내에서 자유롭게 이동할 수 있도록 액체만을 보유한다. 그러한 구성은 "자유 액체" 저장조로 지칭될 수 있으며, 일반적으로 보다 큰 용량을 지원하고 또한 충전 절차를 덜 복잡하게 하는 것을 포함하는 장점들을 갖는다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 카토마이저 플러그에 끼워맞춰진 심지/히터 조립체를 도시하고 있다. 심지/히터 조립체는 히터 와이어(450) 및 심지(500)로 형성된다. 본 예에서, 심지(500)는 대체로 세장형 형상으로 형성된 유리 섬유들을 포함한다. 히터(450)는 심지(500)의 중앙 부분 주위에 감겨진 와이어의 코일(551)을 포함한다. 코일(551)의 각 단부에는, 코일(551)이 전력을 수용할 수 있게 하는 양극 및 음극 단자들로서 함께 작용하는 접촉 와이어(552A, 552B)가 있다.
도 4a에서 보이는 바와 같이, 주요 시일(460)은 베이스 부분(462) 및 분무화 챔버(465)를 포함한다. 분무화 챔버(465)는 직사각형 배열의 4 개의 벽들, 즉 한 쌍의 대향 측벽들(568)과, 한 쌍의 대향하는 전방 및 후방 벽들(567)을 포함한다. 대향 측벽들(568) 각각은 측벽의 상단(및 중앙)에 있는 개방 단부 및 상대적으로 분무화 챔버(465)의 하단 근처에 있는 폐쇄 단부(564)를 갖는 슬롯(569)을 포함한다. 2 개의 슬롯들(569)은 각각의 측벽들(568)의 절반보다 아래로 연장되어 있다.
이제 도 4b를 참조하면, 이것은 카토마이저 플러그의 분무화 챔버(465) 내에 끼워맞춰진 심지/히터 조립체를 도시하고 있다. 특히, 심지/히터 조립체는 심지(500)가 2 개의 대향 슬롯들(569A, 569B) 사이에서 연장되고 이들 밖으로 돌출하도록 위치결정되고, 히터 코일(도 4b에는 도시되지 않음)은 분무화기 챔버(465) 내부에 있도록 슬롯들(569A, 569B) 사이에 위치된다. 심지(500)는 각 슬롯의 폐쇄 단부(564)에 도달할 때까지 하강된다. 그러면, 이러한 포지션에서, 코일(551)은 전체적으로 분무화 챔버(465) 내에 위치되고, 슬롯들 밖으로 연장되는 심지(500)만이 저장조 영역(270) 내에 도달한다. 이러한 배열은 심지(500)가 와이어 히터 코일(551)에 의한 증발을 위해 저장조(270)로부터 분무화 챔버(465) 내로 액체를 흡인할 수 있게 한다는 것이 이해될 것이다. 분무화 챔버(465)의 하단 근처에, 그리고 보다 특별하게는 또한 저장조(270)의 하단 근처에 심지(500)를 위치시키는 것은 액체가 소비됨에 따라 액체의 레벨이 하강될 때에도 심지가 저장조 내의 액체에 대한 접근을 유지하도록 보장하는 것을 돕는다. 도 4b는 또한 히터 접촉 와이어들(552A, 552B)이 어떻게 주요 시일(460) 아래로 연장되는지를 도시하고 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 카토마이저 플러그 내에 끼워맞춰진 내측 프레임 및 통기 시일을 도시하고 있다. 따라서, 이전에 설명된 바와 같이, 내측 프레임(430)은 베이스 섹션(436), 중간 섹션(434) 및 내측 프레임의 상단에 위치된 공기 튜브(432)를 포함한다. 베이스 섹션은 수평 측방향으로(x 축과 평행하게) 연장되는 2 개의 슬롯들(671A, 671B)을 보유한다. 내측 프레임의 베이스 섹션(436)이 분무화 챔버(465)를 지나서 아래로 하강됨에 따라, 분무화 챔버(465)의 각 측면으로부터 밖으로 연장되는 심지(500)의 부분들은 이들 슬롯들(671A, 671B)을 통과하고, 이에 의해 내측 프레임의 베이스 섹션이 카토마이저 플러그의 하부 부분(462) 내에 수용될 때까지 더 하강될 수 있게 한다.
상기에 언급된 바와 같이, 내측 프레임의 중간 섹션(434)은 카토마이저 플러그(460)의 분무화 챔버(465)를 보완하고 완성한다. 특히, 중간 섹션은 2 개의 대향 측벽들(668) 및 상단 벽 또는 루프(roof)(660)를 제공한다. 상단 벽 또는 루프(660)는 분무화 챔버(465)로부터 마우스피스(250)의 배출 홀까지 위로 연장되는 공기 튜브(432)에 관한 것을 제외하고는, 분무화 챔버(465)의 상단을 폐쇄한다.
대향 측벽들(668) 각각은 측벽의 하단으로부터 각각의 슬롯의 폐쇄 단부까지 상향으로(y 축에 평행하게) 연장되는 슬롯(669A, 669B)을 포함한다. 따라서, 내측 프레임의 베이스 섹션(436)이 분무화 챔버(465)를 지나서 아래로 하강됨에 따라, 분무화 챔버(465)의 각 측면으로부터 밖으로 연장되는 심지(500)의 부분들은 (슬롯들(671A, 671B)에 부가하여) 이들 슬롯들(669A, 669B)을 통과한다. 따라서, 이것은 내측 프레임(430)의 측벽들(668)이 카토마이저 플러그의 측벽들(568)과 중첩할 수 있게 한다. 슬롯들(669A, 669B)의 폐쇄 단부가 심지(500)에 접촉하면 내측 프레임(430)의 추가 하향 이동이 방지되며, 이는 내측 프레임의 베이스 섹션(436)이 카토마이저 플러그의 하부 부분(462) 내에 수용되는 것과 일치한다. 이러한 단계에서는, 카토마이저 플러그(460), 히터/심지 조립체 및 내측 프레임(430)의 조합이 도 5b에 도시된 바와 같이 형성되었고, 이제 통기 시일(420)은 내측 프레임(430)의 공기 튜브(파이프)(432) 상에 끼워맞춰질 수 있다.
도 6a는 쉘(410) 내에 끼워맞춰진 내측 프레임(430), 심지/히터 조립체 및 주요 시일(460)의 조합을 도시하고 있다. 이에 의해, 저장조(270)를 한정하는 다양한 벽들이 저장조를 생성하도록 함께 결합되고, 그래서 카토마이저(200)는 이제 소스 액체로 충전될 준비가 된다.
도 6b는 이러한 시점까지 조립된 카토마이저(200)를 도시하고 있다. 액체로 충전하는 것은 화살표(701A, 701B)로 표시된 바와 같이, 주요 시일(460)의 홀들(582A 및 582B)을 통해 그리고 내측 프레임(430)의 슬롯들(671A, 671B)을 통해 수행된다. 도 2에 도시된 바와 같이 카토마이저(200)를 완성하기 위해, PCB(470)는 주요 시일(460)의 하부측의 직사각형 만입부(584)에 설치되고, 단부 캡(480)은 카토마이저 플러그(460)의 단부 및 쉘(410)의 하부 섹션(412) 위로 끼워맞춰진다. 이렇게 완전히 조립된 상태(도 2 참조)에서, 단부 캡(480)은 액체 저장조(270)를 충전하는데 사용된 카토마이저 플러그의 홀들(582A, 582B)을 덮고, 따라서 폐쇄한다. 따라서, 저장조(270)는 이제, 심지(500)가 분무화 챔버(465) 내로 통과하는 분무화 챔버(465)의 각 측면의 개구 외에는 완전히 밀봉된다.
전자 시가렛은 플레어형 심지를 포함하면서, 지금까지 설명된 예와는 다르게 구성될 수 있다. 도 7은 다른 예에 따른 카토마이저의 구성요소들의 분해도를 도시하고 있다. 많은 구성요소들이 도 1 내지 도 6의 예의 구성요소들과 유사하지만, 카토마이저가 더 기다랗고 덜 편평한 형상을 갖도록 상이하게 형상화된다. 카토마이저는 카토마이저의 하부면을 형성하는 베이스 부분(1)으로 구성된다. 하단 플러그(2)는 저장조의 하단부를 폐쇄하고, 그 외에는 저장조는 플러그(2) 내에 결합하는 환형 외벽 형태의 벽 부분(3)과, 벽 부분(3)의 상단부 내에 결합하는 상단 플러그 또는 시일(4)에 의해 구성된다. 플레어형 심지(500)는 그 주위를 감는 히터 코일(450)을 가지며, 벽 부분(3)에 의해 한정된 용적부 내에 위치된다. 관형 공기 채널(5)은 심지(500) 및 히터(450)를 둘러싸도록 벽 부분(3) 내부에 안착되어, 이들 부분들을 저장조로부터 구획하고(partitioning) 분무화 챔버를 형성한다. 관형 채널(5)은 하부 에지로부터 상향으로 연장되는 대향 배치된 한 쌍의 슬롯들(5A)을 포함하고, 심지(500)의 단부 부분들은 저장조로부터 액체를 수집할 목적으로 저장조 내에 도달하도록 이들 슬롯들 내에 수용된다. 통기 시일(6)이 상단 플러그(4)의 개구(4A) 내로 밀어 넣어지며; 이것은 관형 채널(5A)과 정렬된다. 중공 쉘(7)은 카토마이저(200)의 외부를 형성하고, 관형 채널(5) 및 통기 시일(6)에 의해 형성된 공기 채널을 쉘(7)의 마우스피스(7B)의 공기 출구(7A)와 정렬시키도록 그 자체 내에 다른 구성요소들을 수용한다. 베이스 부분은 쉘(7)의 하단부를 폐쇄한다. 쉘(7)의 하부 부분(7C)은 마우스피스(7B)와 비교하여 오목하게 되어, 도 1 내지 도 6의 예의 연결 배열과 유사하게, 제어 유닛의 상부 부분 내부에 수용된다.
본 개시의 실시예들은 이들 예시적인 장치들에 제한되지 않으며, 다른 방식들로 구성된 증기 제공 시스템들에서 구현될 수 있다.
이들 예들로부터, 전자 시가렛의 저장조는 근접하게 이격된 벽들에 의해 형성된 비교적 작은 용적부를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 심지는 저장조에 보유된 액체를 흡수할 수 있도록 반드시 이러한 용적부 내로 돌출하지만, 심지를 수용하는데 이용 가능한 공간이 거의 없을 수 있다. 따라서, 저장조가 충전될 때, 기포들이 심지 주위에, 예컨대 심지의 단부들과 저장조의 외벽 사이에 갇힐 수 있다. 액체의 표면 장력은 또한 충전 동안 및 후속 사용 동안 둘 모두에서 심지 주위의 액체 유동을 저지할 수 있다. 따라서, 저장조의 적절한 충전이 방지되어, 효과적인 저장조 용량이 감소될 수 있다. 또한, 기포들 및 표면 장력 효과들로 인해 액체가 심지 단부들을 완전히 둘러싸지 않으면 심지에 의한 액체 흡수가 저지될 수 있다.
이것을 해결하기 위해, 저장조 내로 연장되는 부분 또는 부분들에서 플레어링되는 형상화된 심지를 제공하는 것이 제안된다. 이러한 증가된 폭 또는 단면은 심지에 의한 액체의 흡수를 향상시켜, 저장조로부터 히터로의 액체 전달이 증대되고, 일관된 증기 생성이 유지될 수 있다.
심지 또는 위킹 요소는 모세관 작용에 의해 재료의 하나의 부분(액체의 저장조 내부의 부분)에 의해 흡수된 액체를 다른 부분(가열 요소에 인접한 부분)으로 이송하는 위킹 능력을 제공하는 기공 구조를 갖는 임의의 적합한 다공성 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 재료들은 면, 울(wool), 유리 또는 인공 섬유들의 직조되거나, 부직포이거나, 방적되거나(spun), 엮이거나(plaited), 또는 꼬인(twisted) 섬유들로 형성된 다발들(bundles), 스트랜드들, 스레드들(threads), 리본들(ribbons) 또는 로프들과 같은 섬유-기반 구조물들, 또는 다공성 세라믹과 같은, 일체형 틈새 기공들(integral interstitial pores)을 갖는 중실/강성(solid/rigid)의 비-섬유-기반 재료들을 포함한다. 플레어형 형상이 제공되는 방식은 심지에 사용되는 재료에 적절하게 될 것이다.
다공성 세라믹 또는 다른 중실 재료는 예를 들어 성형 또는 기계가공에 의해 필요한 플레어형 형상으로 직접 제작될 수 있다. 심지 재료의 밀도는 플레어형 단부 부분들에서 가열 요소에 인접한 부분과 실질적으로 동일할 수 있다. 대안적으로, 기공들의 크기 및/또는 분포는 가열 부분과 비교하여 단부 부분에서 상이할 수 있으며, 예를 들어 단부 부분 또는 부분들에서 기공 크기가 더 크고, 그리고/또는 기공들의 밀도가 더 높으며, 가열 요소에 인접한 부분에서 기공 크기가 더 작고, 그리고/또는 기공들의 밀도가 더 낮다. 다시 말해서, 다공도(porosity)는 심지를 가로질러 변하며, 저장조 내에 침지되도록 의도된 플레어형 부분 또는 부분들에서 다공도가 더 높고, 가열 요소 근방에서 다공도가 더 낮다. 플레어형 부분(들)의 보다 큰 체적의 다공성 재료, 및 선택적으로 보다 큰 기공 크기/보다 많은 기공량/보다 높은 다공도는 모두 심지 재료가 저장조로부터 액체를 흡수하는 능력을 향상시키는 것을 도울 것이다.
섬유상 심지의 경우, 함께 직조되고, 방적되고, 꼬이고, 그리고/또는 묶여진 섬유들을 비비거나(fraying) 풀고(unravelling), 그 결과 분리된 섬유들 또는 섬유들의 스트랜드들을 서로 멀리 펼치거나(spreading) 벌림(splaying)으로써, 저장조 단부들에서의 단면이 가열 부분에 비해 확대될 수 있다. 섬유들의 구성에 따라, 개별 섬유들이 서로 분리될 수 있거나, 2 개 이상의 섬유들을 포함하는 개별 플라이들(plies)이 서로 분리될 수 있거나, 2 개의 조합일 수 있다. 심지의 확대 부분에서 인접한 섬유들 중 적어도 일부의 섬유간 간격을 증가시키는 임의의 그러한 배열이 이용될 수 있다. 이것은 플레어형 섹션들에서 심지 재료의 밀도를 감소시키는 효과를 가지며, 이는 섬유들이 히터 부분에 비해 보다 큰 간격을 갖고, 서로 덜 밀착 충진되기 때문이다. 비교적 느슨하게 방적되거나, 직조되거나 또는 꼬인 소정 길이의 섬유들, 또는 느슨하게 충진된 다발의 섬유들을 사용하고, 하나의 부분을 압축하거나 압좌(squashing)하여 히터 섹션을 형성함으로써 유사한 효과가 달성될 수 있다. 압축되지 않은 나머지 부분 또는 부분들은 압축된 부분에 비해 벌려지고, 따라서 보다 큰 단면을 가질 것이다. 심지의 히터 부분의 압축 또는 구속(confinement)은 심지 섬유 또는 섬유 다발 주위에 다른 섬유들을 묶거나 감쌈으로써 유지될 수 있으며; 이들 고정 섬유들은 심지 재료와 동일하거나 상이할 수 있다. 대안적으로, 가열 요소는 와이어 코일의 형태를 갖는 경우 섬유들을 압축하는데 사용될 수 있으며; 와이어는 섬유 또는 섬유 다발 주위에 단단히 감겨져서 코일을 형성하는 것과 동시에 섬유들을 함께 압착할 수 있다.
도 8은 카토마이저의 일 섹션의 부분 단면도로 내부가 도시된, 일반적으로 본 발명의 실시예들에 따른 간단한 예시적인 플레어형 심지의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. 심지(500)는 분무화 챔버(465) 내부에 배치되고 챔버를 통한 공기 유동 방향(화살표(A)로 표시됨)에 수직으로 챔버를 가로질러 연장되는 중앙 부분(H)을 갖는다. 와이어 코일 형태의 히터(450)는 중앙 부분(H) 주위에 감겨진다. 따라서, 심지(500)의 이러한 부분은 히터 부분, 가열 부분 또는 가열 요소 부분, 또는 대안적으로 무화 부분으로 간주될 수 있다. 분무화 챔버(465)는 환형 벽(270b)(단면으로 도시됨)에 의해 경계지어지고, 이 환형 부분의 먼쪽(외측)에는 소스 액체의 저장조(270)가 놓여 있다. 환형 외벽(270a)은 저장조(270)의 외부, 및 가능하게는 또한, 카토마이저의 외벽을 형성한다. 따라서, 저장조는 또한 환형이며, 분무화 챔버(465)를 둘러싼다. 저장조(270)는 액체가 저장조 내에서 자유-유동하도록 소스 액체만을 보유한다.
환형 내벽(270b)은 공기 유동(A)에 수직으로 정렬된, 2 개의 대향 배열된 구멍들(270c)을 갖고, 심지(250)는 히터 부분(H)과 연속하지만 구멍들(270c)을 통해 연장되어 저장조(270) 내에 유지된 액체를 흡수할 목적으로 저장조(270)의 내부에 도달하는 단부 부분들(E1, E2)을 갖는다. 따라서, 단부 부분들(E1, E2)은 액체 수집 부분들, 액체 흡수 부분들 또는 저장조 부분들로 간주될 수 있다. 심지는 종축으로 지칭되는, 점선으로 표시되는 축(L)을 갖지만, 이것은 축(L)의 방향을 따른 심지의 범위가 반드시 최대 치수라는 것을 시사하지는 않는다. 본 예에서, 종축은 공기 유동(A)의 방향에 직교하여 배열된다. 또한, 종축은 직선이고, 히터 부분(H) 및 단부 부분들(E1, E2)은 심지가 전체적인 직선형 구성을 갖고 세장형으로 간주될 수 있도록 축(L)을 따라 연속적으로 배열된다. 그러나, 종축은 다른 구성에서 만곡되거나 구부러질 수 있다.
단부 부분들(E1, E2) 각각은 종축(L)에 수직인 평면에서 심지를 통한 단면이 히터 부분(H)보다 단부 부분(E1, E2)에서 적어도 하나의 치수를 따라 더 크다는 점에서 플레어형(또는 역으로 테이퍼형) 형상을 갖는다. 이것은 심지가 (L 방향을 따른) 길이, 및 히터 부분에서의 폭보다 큰 단부 부분들에서의 폭을 갖는 것으로 고려될 수 있으며, 여기서 폭은 길이에 직교한다. 유사하게 또는 대안적으로, 단부 부분들의 둘레(심지가 대체로 원형 단면 또는 로드형 포맷을 갖는 경우 원주일 수 있음)는 히터 부분의 둘레보다 크다. 저장조로부터 분무화 챔버를 분리하는 벽의 제1 측에 있는, 분무화 챔버 내부의 부분인 히터 부분은 길이에 걸쳐 일정하거나 평균적인 폭, 직경, 둘레, 원주 또는 단면적을 가질 수 있고, 분리 벽의 제2 측에 있는, 저장조 내의 부분인 각각의 단부 부분은 히터 부분에 대한 대응하는 일정하거나 평균적인 파라미터보다 큰 최대 폭, 직경, 둘레, 원주 또는 단면적을 가질 수 있다. 플레어형 형상은, 심지가, 심지의 히터 부분에서, 또는 심지가 분리 벽의 개구와 정렬되는 포지션에서의 제1 값으로부터, 심지의 액체 수집 단부 부분에서의, 제1 값보다 큰 제2 값까지 증가하는 폭, 둘레 또는 단면적을 갖는 것으로 또한 설명될 수 있다. 증가는 축(L)에 직교하는 단일 치수만(예를 들어, 두께만 또는 높이만)에서 있을 수 있거나, 축(L)과 직교하고 서로 직교하는 2 개의 치수들(두께 및 높이)에서 있을 수 있다. 두께 및 높이 둘 모두는 편의상, 심지의 관련 부분의 종축, 즉 국부적인 종축에 직교하는(횡방향인) 치수인 폭으로 지칭될 수 있다. 원형 단면의 심지들에서, 폭은 직경이다. 2 개의 치수들에 걸친 증가는 히터 부분에서 단부 부분들까지 동일한 단면 형상(그러나, 크기는 아님)을 유지하도록 할 수 있거나, 아닐 수도 있다. 심지의 단부 부분(들)의 가장 큰(가장 넓은) 부분은 단부 부분에 채용된 외부 형상에 따라, 그 물리적 말단부에 있을 수 있거나, 아닐 수도 있다는 것에 주목하자.
폭, 직경, 두께, 높이, 둘레, 원주 및 단면적의 다양한 양들(measures)이 모두 관심 대상이며, 심지 단부 부분의 종방향 범위의 적어도 일부에 걸친 임의의 이들 양들의 일정한(선형) 또는 가변적인(비선형) 증가가 플레어형 형상을 제공하도록 구현될 수 있다. 이 양들은 관심있는 위치에서의 심지의 단면의 모든 특징들이며, 그래서 총괄하여 단면 파라미터들, 단면 양들, 단면 값들 또는 단면 수치 값들로 지칭될 수 있다. 이러한 파라미터들 세트 내에서, 폭 양들(두께, 높이, 직경)은 선형 양들이고, 그래서 단면 치수들로 간주될 수 있으며, 이는 "치수"가 전형적으로 선형 범위를 나타내기 때문이다.
도 8a는 플레어형 구성을 나타내기 위한 예시적인 심지의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. 중앙 히터 부분(H)은 축(L)을 따른 종방향 길이(L1), 축(L)에 수직인 폭(W1), 및 축(L)에 수직인 평면에서의 둘레(P1)를 갖는다. 중앙 부분의 각 측부에서, 폭(및 또한 그에 따른 둘레)은 W1보다 큰 최대 폭(W2) 및 P2보다 큰 최대 둘레(P1)로 종단되는 단부 부분들(E1 및 E2)을 형성하도록 증가한다. 제1 단부 부분(E1)은 축(L)을 따른 길이(L2)를 가지며, 제2 단부 부분(E2)은 축(L)을 따른 길이(L2)를 갖는다. 중앙 부분(H)과 각 단부 부분(E1, E2) 사이의 경계부 또는 접합부(junction)가 "a"로 표시되고, 심지가 저장조의 벽(대응적으로, 히터를 수납하는 분무화 챔버의 벽)의 구멍을 통과하도록 의도된 지점을 표시한다. 이러한 접합부 또는 경계부는 거기를 지나서 심지가 외측으로 플레어링되는 단부 부분의 "넥부(neck)"로 간주될 수 있다. 접합부(a)는 저장조 벽과 정렬되고, 심지의 히터 부분이 단부 부분으로 전이되는 위치를 나타낸다. 2 개의 폭들(W1 및 W2)은 대체로 세장형 심지의 길이를 따른 종방향 치수(L)에서 분리되며, 여기서 L은 폭 치수에 직교한다. 플레어부를 형성하기 위한 치수의 증가는 선형일 수 있고, 그에 따라 도 8의 예에서와 같이, 단부 부분들에서 심지의 측면들이 직선형이고 중앙 부분에 대해 외측으로 경사진다. 도 8a의 예에서, 증가하는 폭은 비선형이고, 그에 따라 폭은 심지의 단부들을 향해 보다 급격하게 증가하여, 각 단부가 "트럼펫(trumpet)" 형상을 갖도록 심지(500)에 곡선형 측면들을 제공한다. 선형 및 비선형 증가들의 조합이 심지(500)에 원하는 프로파일을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 중앙 부분에 비해 단부 부분의 폭/둘레/단면적의 증가는 경계부(a)의 위치에서 시작될 수 있거나, 또는 심지의 물리적 단부를 향하고 히터 부분으로부터 떨어져 있으며 단부 부분 내에 있는 지점(a) 이후의 임의의 위치, 또는 심지의 물리적 단부로부터 떨어져 있고 히터 부분 내에 있는 지점(a) 이전의 임의의 위치에서 시작될 수 있다.
도 8 및 도 8a의 예들에서, 단부 부분들에 대한 최대 폭/둘레(W2 또는 P2)는 그 말단부에 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다는 것에 주목한다.
다공성 세라믹과 같은 중실 심지 재료에 대해 도 8 및 도 8a에서와 같은 규칙적인 형상들이 얻어질 수 있다. 섬유들 또는 섬유 다발들로 형성된 심지들은 플레어형 윤곽 내에서 덜 규칙적이고 더 울퉁불퉁한 형상을 가질 수 있지만, 히터 부분에 비해 단부 부분들에 대한 폭 및 둘레가 명확하게 증가하는 전체적인 느낌은 동일할 것이다.
단부 부분들에서의 보다 큰 치수는 필요에 따라 중앙 부분에 비해 더 크거나 작을 수 있다. 단부 섹션들의 임의의 플레어링(flaring)은 위킹에 대한 긍정적인 효과를 가질 수 있으며, 플레어링이 클수록 보다 현저한 효과를 낳는다. 그래서, 폭(또는 깊이 또는 두께)(W2)은 W1보다 커서, W2/W1은 1보다 큰 임의의 값을 갖는다. 예를 들어, W2/W1은 적어도 1.25, 또는 적어도 1.5, 또는 적어도 2, 또는 적어도 3, 또는 적어도 4, 또는 적어도 5일 수 있다. 원주 또는 둘레(다시 말해서, 관심있는 폭의 위치에서 심지 주위의 측정치)의 면에서, P2는 P1보다 커서, P2/P1은 1보다 큰 임의의 값을 갖는다. 예를 들어, P2/P1은 적어도 1.25, 또는 적어도 1.5, 또는 적어도 2, 또는 적어도 3, 또는 적어도 4, 또는 적어도 5일 수 있다. 종축에 직교하는 단면적의 면에서, 단부 부분의 최대 면적(A2)은 히터 부분의 면적(A1)보다 커서, A2/A1은 1보다 큰 임의의 값을 갖는다. 예를 들어, A2/A1은 적어도 1.25, 또는 적어도 1.5, 또는 적어도 2, 또는 적어도 3, 또는 적어도 4, 또는 적어도 5일 수 있다.
많은 예들에서, 히터 부분은 대체로 일정한 두께 또는 폭을 가질 것이며, 그에 따라 폭(W1), 둘레(P1) 및 단면적(A1)은 심지의 중간(및 다른 중간 위치들)에서 단부 부분이 시작되는 넥부 위치에서와 동일하다. 그러나, 반드시 그럴 필요는 없으며, 히터 부분은 가변 단면을 가질 수 있다. 이러한 경우에, 단부 부분에 대한 등가의 파라미터 W2 또는 P2 또는 A2와 비교하기 위한 W1 또는 P1 또는 A1의 값은 넥부에서의 폭 또는 둘레 또는 단면적으로부터 취해질 수 있다.
도 9는 대체로 원형 단면을 갖는 예시적인 심지의 사시도를 도시하며, 플레어형 단부들(E1, E2)을 형성하기 위해 증가된 파라미터 또는 파라미터들은 2 개의 치수들에 있고, 그에 따라 원형 단면이 중앙 부분(H)으로부터 단부 부분들(E1, E2)까지 유지된다. 증가는 비선형이고, 그에 따라 심지가 곡선형 프로파일을 갖는다. 심지의 전체적인 형상은 "아령(dumb-bell)" 형상으로 간주될 수 있다.
도 10은 플레어형 형상을 형성하기 위한 증가가 하나의 치수에서만 있는 예시적인 심지의 사시도를 도시하고 있다. 중앙 부분(H)은 정사각형 단면을 갖는다. 단부 부분들(E1, E2)에서, 두께 방향의 폭(도시된 바와 같이, 페이지의 평면 내로의 폭)은 중앙 부분(H)과 동일하게 유지되지만, 높이 방향의 폭(도시된 바와 같이, 페이지의 평면에서 상하로의 폭)은 단부 부분들의 종방향 범위에 걸쳐 선형으로 증가한다. 심지의 전체적인 형상은 "나비 넥타이(bow-tie)" 형상으로 간주될 수 있다.
다른 예로서, 도 10에서와 같은 중앙 정사각형 부분을 갖는 심지는 단부 부분들 내에서 정사각형 단면을 유지하도록 도 9에서와 같이 이차원으로 증가된 폭을 가질 수 있다. 또한, 편평면의 히터 부분은 만곡되거나 둥근 단부 부분들로 확장될 수 있거나, 만곡되거나 둥근 히터 부분이 편평한 단부 부분들로 확장될 수 있다. 히터 부분으로부터 단부 부분들까지 임의의 형상 또는 기하학적 특징부들을 유지할 필요는 없으며, 플레어 형상을 달성하기 위해 적어도 하나의 횡방향 치수 증가만이 단지 필요하다.
도 11은 섬유들의 다발로 형성된 예시적인 심지의 사시도를 도시하고 있다. 중앙 부분(H)에서, 섬유들은 함께 방적되거나 꼬여진다. 단부 부분들(E1, E2)에서, 섬유들은 서로 분리되고 이격되어 있다. 따라서, 단부 부분들의 폭은 중앙 부분의 폭보다 크다. 그러한 구성은 사전에 함께 꼬이거나, 방적되거나, 얽히거나, 직조되거나, 엮인 다발 섬유들의 소정 길이를 취하고 이 길이의 각 단부에서 섬유들을 풀어서 플레어형 형상으로 벌림으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 개별 섬유들이 취해지고, 중앙 영역에서 함께 꼬이거나, 방적되거나, 얽히거나, 직조되거나 엮여서, 심지의 히터 부분을 위한 보다 좁은 다발을 형성할 수 있다. 대안적으로, 상기에서 언급된 바와 같이, 중앙의 보다 좁은 다발은, 동일하거나 상이한 유형의 추가 섬유들을 사용하거나, 가열 요소의 코일들을 사용하여, 다발의 중앙 영역을 바인딩하거나, 묶거나, 감아서 해당 영역의 섬유들을 압축 및 구속함으로써 형성될 수 있다.
지금까지의 예들은 단부 부분들 사이의 중앙에서 히터 부분과 선형 정렬로 중앙 히터 부분 및 2 개의 단부 부분들을 갖는 심지들을 포함하고 있다. 그러한 배열은 분무화 챔버를 둘러싸는 환형 저장조에 편리하며, 여기서 심지가 챔버를 가로질러 2 개의 대향 측면들에서 저장조 내에 도달하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 실시예들은 이와 관련하여 제한되지 않으며, 심지는 저장조에 침지되도록 의도되고 분무화 챔버 내에 위치하도록 의도된 히터 부분과 인접한 임의의 수의 플레어형 단부 부분들을 포함할 수 있다.
도 12는 하나의 플레어형 단부를 갖는 예시적인 심지의 단순화된 부분 단면도를 도시하고 있다. 심지는 단일의 단부 부분(E1)과 연속적으로 선형으로 배열된 히터 부분(H)을 포함한다. 히터 부분(H)에는 심지 주위에 감겨진 와이어 코일 형태의 가열 요소(450)가 제공되고; 이들 부분들은 분무화 챔버(465) 내에 배치된다. 벽(270b)은 분무화 챔버(465)를 저장조(270)로부터 분할하고, 심지는 플레어형 단부 부분(E1)이 저장조 내부에 위치되도록 벽의 구멍(270c)을 통해 연장되도록 배열된다.
도 13은 에어로졸 소스를 통한 횡단면(즉, 페이지의 평면 내로 인 공기 유동 방향에 수직임)으로 도시된 4 개의 플레어형 단부들을 갖는 예시적인 심지의 단순화된 도면을 도시하고 있다. 가열 요소를 각각 갖는 한 쌍의 심지들을 포함하고, 환형 저장조에 의해 둘러싸인 분무화 챔버를 통한 공기 유동에 대해 심지들을 십자형으로 배열하여 각 심지의 양 단부들이 저장조에 도달하게 하도록 분무화기를 구성하는 것이 알려져 있다. 본 발명은 2 개의 분리된 양단 심지들의 단부들을 플레어링하거나, 4 개의 아암들 각각이 플레어형 단부 부분에서 종단되는 단일의 십자형 심지를 제공함으로써, 그러한 배열에 적용될 수 있다. 도 13은 이러한 구성의 일 예를 도시하고 있다. 심지(500)는 십자 형태의 중앙 부분(H)을 가지며, 중앙 부분(H)은 예를 들어 1 개, 2 개 또는 그 초과의 와이어 코일들을 포함할 수 있는 가열 요소(450)에 의해 둘러싸인다. 이러한 부분은 환형 내벽(270b)에 의해 환형 저장조(270)로부터 분할된 분무화 챔버 내에 위치된다. 환형 외벽(270a)은 저장조(270)의 외부를 형성한다. 내벽(270b)은 심지(500)의 4 개의 아암들과 정렬된 4 개의 구멍들(270c)을 가져서, 아암들이 구멍들(270c)을 통해 저장조 내로 연장되며, 아암들의 하나 이상의 횡방향 치수들은 액체 흡수를 위한 플레어형 단부 부분들(E1 내지 E4)을 형성하도록 증가된다. 심지는 "몰타 십자가(Maltese cross)" 형상으로 간주될 수 있다.
하나 초과의 플레어 단부 부분을 갖는 심지 구성들의 경우, 각각의 단부 부분은 동일한 크기 및 형상일 수 있거나, 아닐 수도 있다. 동일한 크기 및 형상의 단부 부분들은 대칭적인 심지를 제공하는 반면, (크기 및/또는 형상 및/또는 플레어 양에 의해) 상이한 단부 부분들은 분무화 챔버 및 저장조의 구성 및 배열에 따라, 일부 경우들에서 바람직할 수 있는 비대칭적인 심지를 제공한다. 상이한 플레어 양들을 갖는 단부 부분들 또는 아암들의 경우, 각각의 아암은 히터 부분보다 큰 폭 또는 둘레 또는 단면적을 갖지만, 다른 아암 또는 아암들과는 상이할 수 있다.
이미 제시된 예들은 각각, 가열 요소가 심지 외부에 제공되고, 예를 들어 히터가 심지의 (중앙) 히터 부분 주위에 감겨진 코일인 분무화기 구성(심지와 히터의 조합)을 취하고 있다. 그러나, 본 개시는 이와 관련하여 제한되지 않는다. 대안으로서, 가열 요소는 분무화 챔버 내에 배열되도록 의도된 히터 부분의 위치에서 심지의 다공성 물질 내에 매설될 수 있다.
도 14는 매설된 히터를 갖는 예시적인 심지의 단순화된 측면도를 도시하고 있다. 심지(500)는 중앙 히터 부분(H) 및 2 개의 플레어형 단부들(E1, E2)을 갖는다. 단부들은 둥근 형상으로 종단되고, 따라서 플레어형 단부들의 최대 폭/면적/둘레가 심지의 물리적 말단부로부터 내측에 위치되는 예이라는 것에 주목한다. 와이어 형태의 히터(450)는 히터 부분(H)의 심지 재료 내에 배치되고, 이러한 영역에서 사행 경로(serpentine path)를 따르며, 2 개의 외부 리드들(552A 및 552B)이 히터(450)의 전기적 연결을 위해 사행 섹션으로부터 심지(500)의 외부로 연장되어 있다. 히터는 심지 재료 내에서 임의의 형상을 가질 수 있고, 예를 들어 와이어로 형성되거나 전도성 층으로 형성될 수 있다. 유사하게, 외부 가열 요소들은 임의의 형상을 취할 수 있으며, 코일들에 제한되지 않는다.
도면들은 다공성 세라믹과 같은 중실 심지 재료를 제안할 수 있는 플레어형 심지들의 다양한 예들을 간단한 윤곽으로 도시하고 있지만, 당업자에게 명백한 본 개시의 범위 내에서 임의의 다양한 형상들 및 구성들뿐만 아니라, 기타 다른 것들이 섬유 기반 포맷 또는 중실 재료 포맷으로 구성될 수 있다는 것에 주목하자.
또한, 심지의 단부 부분(들) 및 히터 부분들은 서로 인접하여 있지만, 직선을 따라 배열될 필요는 없다. 다시 말해서, 종축(도 8 및 도 8a에서 L)은 직선일 필요는 없다. 종축에 하나 이상의 굴곡부가 있을 수 있으며, 예를 들어 양단 심지는 U자 형상을 가질 수 있으며, 여기서 단부 부분들은 히터 부분에 대해 약 90 도의 각도를 형성한다. 그럼에도 불구하고, 단부 부분들은 전체적으로 종축에서의 임의의 굴곡부들, 턴부들(turns) 또는 모퉁이들(angles)에 관계없이 국부적인 종축에 대해 수직으로 측정된 히터 부분의 폭보다 큰 폭을 여전히 가질 것이다. 또한, 분무화 챔버의 벽의 구멍을 통과하여 저장조 내에 도달하도록 의도된 지점(단부 부분의 넥부)에서의 심지의 폭, 둘레 또는 단면적보다 큰 최대 폭, 둘레 또는 단면적을 갖는 단부 부분으로서 플레어형의 증가된 폭의 심지의 단부 부분 또는 부분들이 한정될 수 있다.
결론적으로, 다양한 쟁점들을 해결하고 당해 기술을 진전시키기 위하여, 본 개시는, 청구된 발명(들)이 실시될 수 있는 다양한 실시예들을 예시로서 보여준다. 본 개시의 장점들 및 특징들은 실시예들의 대표적인 샘플에 불과하고, 여기에만 국한되고 그리고/또는 배타적인 것은 아니다. 이러한 장점들 및 특징들은 청구된 발명(들)을 이해하는 것을 돕기 위해 그리고 교시하기 위해 단지 제시된다. 본 개시의 장점들, 실시예들, 예들, 기능들, 특징들, 구조들, 및/또는 다른 양태들은 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 개시에 대한 제한들로서, 또는 청구항들의 균등물들에 대한 제한들로서 고려되지 않아야 하고, 청구항들의 범위로부터 이탈하지 않으면서 다른 실시예들이 활용될 수 있고, 변형들이 행해질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 실시예들은 본원에 구체적으로 설명된 것들 이외의, 개시된 요소들, 구성요소들, 특징들, 부분들, 단계들, 수단들 등의 다양한 조합들을 적절하게 포함할 수 있거나, 이들로 구성될 수 있거나, 이들을 필수 구성으로 포함(consist essentially of)할 수 있다. 본 개시는 현재 청구되지 않지만 추후에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.

Claims (16)

  1. 전자 증기 제공 시스템(electronic vapour provision system)을 위한 에어로졸 소스(aerosol source)로서,
    가열 요소(heating element);
    분무화 챔버(atomising chamber);
    자유 유동 소스 액체(free-flowing source liquid)를 유지하기 위한 저장조(reservoir); 및
    다공성 심지(porous wick)를 포함하며, 상기 다공성 심지는 상기 분무화 챔버로부터 상기 저장조까지 연장되고, 상기 분무화 챔버 내의 가열 요소와 협동하는 히터 부분(heater portion) 및 상기 저장조 내의 적어도 하나의 액체 수집 부분(liquid collecting portion)을 포함하고, 상기 액체 수집 부분은 상기 히터 부분의 등가 단면 파라미터(equivalent cross-sectional parameter)보다 큰 최대 단면 파라미터를 가지는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액체 수집 부분은 상기 액체 수집 부분의 적어도 일부에 걸쳐 상기 히터 부분으로부터의 거리에 따라 상기 최대 단면 파라미터까지 증가하는 적어도 하나의 단면 치수를 갖는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 액체 수집 부분은 상기 액체 수집 부분의 적어도 일부에 걸쳐 상기 히터 부분으로부터의 거리에 따라 상기 최대 단면 파라미터까지 증가하는 2 개의 단면 치수들을 갖는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 부분의 단면 파라미터는 상기 히터 부분의 길이에 걸친 평균 단면 파라미터인,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 부분의 단면 파라미터는 상기 심지가 상기 분무화 챔버로부터 상기 저장조로 넘어가는 곳의 단면 파라미터인,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 섹션 및 상기 액체 수집 부분의 단면 파라미터는 폭, 둘레 또는 단면적인,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 수집 부분의 최대 단면 파라미터 대 상기 히터 부분의 단면 파라미터의 비가 1보다 큰 값을 갖는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 비는 적어도 1.25, 또는 적어도 1.5, 적어도 또는 2, 또는 적어도 3, 또는 적어도 4, 또는 적어도 5인,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 부분 및 상기 적어도 하나의 액체 수집 부분은 상기 단면 파라미터들에 직교하는 상기 심지의 직선형 종축을 따라 선형으로 배치되는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심지는 섬유들로 형성되고, 상기 액체 수집 부분의 최대 단면 파라미터는 상기 히터 부분에서의 인접한 섬유들의 평균 간격에 비해 적어도 일부의 인접한 섬유들의 더 큰 간격에 의해 상기 히터 부분의 단면 파라미터보다 커지는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  11. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심지는 다공성 세라믹 재료(porous ceramic material)로 형성되는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장조는 상기 분무화 챔버 주위에 환형으로 배열되고, 상기 심지는 상기 분무화 챔버의 대향 측면들에서 상기 저장조 내로 연장되는 2 개의 액체 수집 부분들을 포함하는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
  13. 전자 증기 제공 시스템을 위한 분무화기(atomiser)로서,
    가열 요소; 및
    다공성 심지를 포함하며, 상기 다공성 심지는 상기 가열 요소와 협동하는 히터 부분 및 상기 히터 부분과 인접하고 소스 액체의 저장조 내에 배치되는 적어도 하나의 액체 수집 부분을 포함하고, 상기 액체 수집 부분은 상기 히터 부분의 등가 단면 파라미터보다 큰 최대 단면 파라미터를 가지는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 분무화기.
  14. 다공성 재료로 제조된, 전자 증기 제공 시스템의 분무화기를 위한 심지로서,
    가열 요소와 협동하기 위한 히터 부분; 및
    상기 히터 부분과 인접하고 소스 액체의 저장조 내에 배치되는 적어도 하나의 액체 수집 부분을 포함하고, 상기 액체 수집 부분은 상기 히터 부분의 등가 단면 파라미터보다 큰 최대 단면 파라미터를 가지는,
    다공성 재료로 제조된, 전자 증기 제공 시스템의 분무화기를 위한 심지.
  15. 전자 증기 제공 시스템을 위한 카토마이저(cartomiser)로서,
    제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 소스, 또는 제13 항에 따른 분무화기, 또는 제14 항에 따른 심지를 포함하는,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 카토마이저.
  16. 전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스로서,
    분무화 챔버;
    소스 액체를 유지하기 위한 저장조;
    상기 분무화 챔버와 상기 저장조를 분리하고, 내부에 적어도 하나의 구멍을 갖는 벽; 및
    상기 저장조로부터의 소스 액체를 증발시키기 위한 분무화기를 포함하며; 상기 분무화기는,
    가열 요소; 및
    상기 저장조로부터 상기 가열 요소로 소스 액체를 운반하기 위한 다공성 심지 요소를 포함하며; 상기 심지 요소는,
    상기 가열 요소에 인접한 히터 부분 및 넥부(neck)에 의해 상기 히터 부분에 결합된 적어도 하나의 액체 수집 부분을 포함하며, 상기 히터 부분은 상기 분무화 챔버 내에 배치되고, 상기 액체 수집 부분은 상기 저장조 내에 배치되고, 상기 넥부는 상기 벽의 구멍과 정렬되며; 적어도 하나의 치수에서의 상기 넥부의 단면은 적어도 하나의 치수에서의 상기 액체 수집 부분의 단면보다 작은,
    전자 증기 제공 시스템을 위한 에어로졸 소스.
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