KR20200051667A - 에어로졸 생성을 위한 전자 디바이스, 및 에어로졸 생성 방법 - Google Patents

에어로졸 생성을 위한 전자 디바이스, 및 에어로졸 생성 방법 Download PDF

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마르신 코즈로브스키
아드리안 자코브지크
파웰 지엘라제크
미할 코즈로브스키
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이스모킹 인스티튜드 에스피. 지 오.오.
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Abstract

에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스는, 인간의 호흡기에 에어로졸로서, 특히 니코틴을 투여하기 위해 사용되는데, 이 디바이스는 파워 유닛(1) 및 증발기 유닛(2)을 포함하고, 여기서 증발기 유닛은 가열 엘리먼트(11) 및 유체 이송 엘리먼트(12)를 갖는 가열 시스템을 포함하고, 가열 엘리먼트(11)는 적어도 하나의 저항성 층(11b) 영역이 상부에 도포된 유전체 기판(11a)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

에어로졸 생성을 위한 전자 디바이스, 및 에어로졸 생성 방법{AN ELECTRONIC DEVICE FOR GENERATING AEROSOL AND A METHOD OF GENERATING AEROSOL}
본 발명은, 에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스, 및 특히 가열 시스템을 갖춘 증발기 유닛 및 파워 유닛을 포함하는 전자 담배(electronic cigarette)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 에어로졸을 생성하기 위한 디바이스는, 인간의 호흡기(human respiratory tract)에 에어로졸 형태의 물질들, 특히 니코틴의 투여를 위해 사용된다.
흡연 현상은, 수백년 동안 세계적으로 알려져 왔으며, 최근에는 전기 분무화 담배(electric atomization cigarette)가 발명되었다. 이 담배는, 연소 방법을 제거함으로써, 전통적인 담배에 대한 대안이다. 더욱이, 이 담배는, 전통적인 담배에 대한 적용 방법의 유사성 및 외형의 유사성으로 인해, 흡연을 대체하는데 도움을 줄 수 있다. 고체 형태의 타바코(tobacco) 대신에, 니코틴 액체가 예컨대 글리콜 및 글리세롤에 기반한 전자 담배에 가장 일반적으로 사용된다. 니코틴 액체는 가열되고, 이에 의해 이후에 흡연자에 의해 흡입되는 에어로졸을 형성한다. 전자 담배들은 통상적으로 적어도 3개의 기본적인 엘리먼트들로 구성된다. 제 1 엘리먼트는, 임의의 형태의 에너지, 통상적으로는 전기를 저장하는 파워 소스(power source)이다. 이는, 예컨대, 장치의 충전 및 재-사용을 허용하는 원통형 배터리일 수 있다. 제 2 엘리먼트는, 디바이스의 기능을 제어하기 위한 전자 보드(electronic board)이다. 제 3 엘리먼트는 가열 시스템(그렇지 않으면, 증발기 또는 분무기(atomizer))이다. 이 시스템은, 니코틴 액체를 저장하기 위한 리저보어로 구성되며, 가열 시스템은 재료를 증발 온도까지 가열시키는 역할을 한다.
예를 들어, 문헌 US 2012/204889 [1]로부터, 증발기의 전자 담배의 형태로 에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스가 공지되어 있는데, 가열 시스템은 심지(wick)의 형태로 유체 이송 엘리먼트에 권취된 저항성 와이어 형태의 가열 엘리먼트를 포함한다.
공지된 이 전자 담배의 단점은, 저항성 와이어의 형태로의 가열 엘리먼트의 장착의 어려움으로 인해 그의 제조 시간이 증가된다는 것이다. 그 결과, 이는 이러한 유형의 담배의 생산 단가(unit cost of production)를 증가시킨다. 추가적으로, 저항성 와이어로부터의 히터는, 흡연된 니코틴 액체의 가열 엘리먼트 상에 형성된 탄소 증착물들이 히터에 의해 열을 방출시키는(giving off) 것을 방지하고, 이는 결국 증발 효율 그리고 결과적으로 번아웃(burnout)을 감소시키기 때문에 종종 고장난다. 예컨대, 흐르는 물 아래에서, 히터를 세척하는 것이 가능하지만, 이 방법은 전자 담배의 사용자의 관점에서는 매우 불편하다.
이러한 문제들은, 실용 신안 출원 번호 제CN 203633510 [2]호에서 부분적으로 해결되었다. 이 문헌은, 금속성, 바람직하게는 스테인레스 강 형태의 히터 저항기를 포함하는 가열 시스템(증발기)을 갖는 전자 담배의 형태로 에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스를 개시한다. 니코틴 액체는, 모세관 힘을 사용함으로써 저항기 엘리먼트의 표면에 공급되며, 여기서 이 저항기 엘리먼트는 저항기를 통해 연장한다. 이에 더해, 위의 금속 저항기는, 니코틴 유체 이송 엘리먼트가 통과하는 관통 홀을 갖는 중공형 세라믹 부재일 수 있다.
그러나, 이 해결책의 단점은, 금속성 저항기 형태의 가열 엘리먼트가 고가의 컴포넌트여서 담배의 제조 비용을 증가시킨다는 것이다. 또한, 이는 전기 에너지의 열로의 변환에 전용되지 않는다. 그의 특정 구조(나선형 금속 층)는 또한 그를 통해 니코틴 유체 이송 엘리먼트를 유도하는 것을 어렵게 한다.
또한, 에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스가 문헌 제CN203841119 [3]호로부터 공지되어 있으며, 이는 모세관 힘으로 인해 스테인레스 강 및 원통형 니코틴 유체 이송 엘리먼트 상에 후막(thick-film) 기술로 형성된 MMH 가열 저항기를 갖는 플레이트의 형태로 가열 엘리먼트를 포함하는 증발기 유닛을 갖는 전자 담배의 형태이다. 이러한 설계는 또한, 저항 와이어 형태로 가열 엘리먼트를 갖는 전자 담배의 단점들을 극복하지만, 가열 엘리먼트가 MMH 가열 저항기인 사실로 인해, 이러한 유형의 전자 담배는 제조하는데 비용이 많이 든다. 히터 저항기 MMH의 높은 비용은, 금속 기판의 생산에 특히 스테인레스 강이 사용된다는 사실에 기인한다. 이 재료는, 프로세싱이 매우 어려우며, 특히 플레이트와 상이한 형상을 갖는, 소형 컴포넌트들, 예컨대, 관형(tubular) 엘리먼트들의 생산에서의 이 재료의 사용은 매우 고가이거나, 또는 작은 직경들의 경우에는 불가능하다. 이에 더해, MMH 저항기의 생산은 상당히 복잡한데, 이는 기판이 저항성 층으로부터 절연되어야만 하고 이에 따라 가열 시스템의 최종 비용을 증가시키는 추가 제조 방법을 필요로 하기 때문이다. 이에 더해, 전자 담배에의 적용들을 위한 MMH 저항기의 생산 비용은 절연층의 적용의 정확성을 검사할 필요가 있기 때문에 증가하고 있다. 절연층의 적용에서의 부정확성들의 발생은 단락을 야기할 수 있으며, 결과적으로 제어 시스템의 고장 또는 전자 담배의 파워 소스의 고장을 야기할 수 있다.
따라서, 본 개시내용은 전자 담배의 형태로 에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스를 제공하는데, 이는 저항성 와이어의 사용과 연관된 단점들을 해결하도록 도울 수 있고, 이에 더해, 증발 방법의 더 높은 효율성을 보장하도록 도울 수 있으며 저항성 와이어가 없는 다른 대안들보다 생산하기에 더 쉽고 더 저렴할 수 있다.
본 개시내용의 양상은, 에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스가 파워 유닛 및 증발기 유닛을 포함하고, 증발기 유닛은 가열 엘리먼트 및 유체 이송 엘리먼트를 갖는 가열 시스템을 포함하는데, 여기서 가열 엘리먼트는 적어도 하나의 저항성 층 영역이 상부에 도포된 유전체 기판으로 구성된다는 점을 특징으로 한다는 것이다.
바람직하게, 가열 엘리먼트의 디바이스 기판은 세라믹으로 형성된다.
바람직하게, 가열 엘리먼트의 디바이스 기판은 실질적으로 원통형 형상을 갖는다.
바람직하게, 가열 엘리먼트의 디바이스 기판은 실질적으로 플레이트-형상이다.
바람직하게, 가열 엘리먼트의 디바이스 기판은 실질적으로 프리즘 형상을 갖는다.
바람직하게, 이 디바이스에서, 유체 이송 엘리먼트는 가열 엘리먼트를 통해 스레딩된다(threaded).
바람직하게, 이 디바이스에서, 유체 이송 엘리먼트는 가열 엘리먼트를 둘러싼다.
바람직하게, 이 디바이스에서, 유체 이송 엘리먼트는 단지 베이스와 접촉한다.
본 개시내용은 또한 에어로졸을 생성하기 위한 방법에 관한 것인데, 이 방법은, 에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스에서 유체 이송 엘리먼트를 통해 가열 엘리먼트에 유체를 공급하는 단계를 포함하며, 여기서 유체는 적어도 하나의 저항성 층 영역이 상부에 도포된 유전체 기판을 포함하는 가열 엘리먼트에 의해 적절한 온도로 가열되어 가열 엘리먼트에 공급된 유체가 그의 표면과 접촉하여 기상으로 통과되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자 담배의 가열 엘리먼트의 구조의 이점은 주로, 가열 엘리먼트로부터 쉽게 제거가능한 니코틴 유체 이송 엘리먼트로 인한 가열 엘리먼트의 용이한 유지관리(세척) 및 가열 엘리먼트의 대체이다. 이에 더해, 본 발명의 전자 담배는 제조하기 더 쉽고 더 저렴할 수 있는데, 이는 일부 가열 엘리먼트들에 대해서는 필수적이지만 생산하기 어려운 전기적 연결들을 제거하는 것을 돕는 세라믹 기판 상의 후막 기술로 형성된 가열 엘리먼트를 사용하기 때문이다. 이에 따라, 본 발명의 전자 담배의 비용은 더 낮아질 수 있는데, 이는 가열 엘리먼트의 기판을 형성하는 작은 세라믹 부재들이 스테인레스 강(또는 다른 금속)의 경우에서와 같이 기계가공(machining) 보다는 주조(casting) 방법들에 의해 생산될 수 있다는 사실 때문이다.
또한, 후막으로 형성된 가열 엘리먼트는 탄소 증착물들의 형성에 더 내성이 있을 수 있는데, 이는 저항성 와이어로 형성된 종래의 히터에 비해 자신의 수명을 현저하게 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 전자 담배는 첨부 도면들을 참조하여 실시예에 도시된다.
도 1은 본 발명의 전자 담배의 파워 유닛의 개략적인 도면을 도시한다.
도 2는 본 발명의 전자 담배의 증발기 유닛의 개략적인 도면을 도시한다.
도 3은 층판상(lamellar) 유전체 기판의 제 1 실시예에 따른 유체 이송 엘리먼트의 가열 엘리먼트의 평면도를 도시한다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 유체 이송 엘리먼트의 가열 엘리먼트의 사시도를 도시한다.
도 5는 다른 실시예에 따른 유체 이송 엘리먼트의 가열 엘리먼트의 사시도를 도시한다.
도 6은 층판상 가열 엘리먼트의 제 1 실시예에 따른 전자 담배의 종방향 단면도를 도시한다.
도 7은 제 2 실시예의 유체 이송 엘리먼트와 원통형 가열 엘리먼트의 제 1 실시예를 도시한다.
도 8은 제 2 실시예의 유체 이송 엘리먼트와 원통형 가열 엘리먼트의 다른 변형을 도시한다.
도 9는 원통형 가열 엘리먼트의 제 2 실시예의 확대된 형태로 전자 담배를 도시한다.
본 개시내용에 따른 하나의 전자 담배는 모듈러 구조(modular structure)를 갖는다. 전자 담배의 2개의 기본적인 유닛들은: 파워 유닛(1) 및 증발기 유닛(2)이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 파워 유닛(1)은 전기 셀(3), 전기 회로를 갖는 회로 보드(4), 전자 담배의 동작을 제어하는 제어 엘리먼트(5), 전기 셀의 충전 소켓(6) 및 정보 디스플레이(7)를 포함한다. 파워 유닛(1)은, 기계적 파워 유닛(1)을 보호하는데 목적을 둔 하우징(8)(도 6에 추가로 도시됨)에 배열되고, 적절한 시각적 그리고 심미적 특성들을 제공한다.
전자 담배를 액티베이팅하는 것은, 파워 유닛(1)의 하우징(8) 상에 배치되는 제어 엘리먼트(5)를 흡연자가 액티베이팅할 때 발생한다. 이는, 전기 회로를 가진 회로 보드(4) 상에 위치된 제어 시스템의 액티베이션을 야기한다. 제어의 목적은, 증발기 유닛(2)에 위치된 가열 엘리먼트(11)에 전압을 제공하는 것이며, 전압의 소스는 전기 셀(3)이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 증발기 유닛(2)은 마우스피스(9), 니코틴 액체 리저보어(10), 가열 엘리먼트(11), 니코틴 유체 이송 엘리먼트(12) 및 증발기의 하우징(14)의 외벽(outer wall)들에 배치된 입구들(13)을 갖고, 위에 언급된 증발기의 엘리먼트들은 공기 경로를 형성하도록 직렬로 조합된다. 증발기 유닛(2)은 하우징(14) 내에 배치되는데, 하우징(14)의 기능은 증발기 유닛(2)을 기계적으로 보호하고, 전체 시스템의 견고함을 제공하고 니코틴 액체가 환경으로 유출되는 것을 방지하는 것이다. 증발기의 하우징(14)은, 투명한 재료로 형성될 수 있거나 또는 리저보어(10) 내 니코틴의 유체 레벨을 시각화하기 위해 재료의 윈도우(15)가 제공될 수 있다. 또한, 증발기의 하우징(14)은 전체 유닛의 적절한 시각적 및 심미적 특성들을 제공한다.
증발기 유닛(2)은, 니코틴 액체가 부어지는 유닛이다. 증발기 유닛(2) 내부의 가열 엘리먼트(11)는, 열을 가하고 니코틴 액체를 에어로졸로 변환하는데, 그후 사용자는 전자 담배를 통해 이 에어로졸을 흡입한다. 니코틴 액체는, 니코틴 유체 이송 엘리먼트(12)에 의해 히터(11)에 직접 전달된다. 유체 이송 엘리먼트(12)는 일 측 상에서 유체 리저보어(10)와의 접촉을 갖는다. 니코틴 액체 리저보어(10)는, 일회용 또는 재충전가능한 리필가능용 엘리먼트로서 형성될 수 있다. 당업자는, 증발기 유닛(2) 및 파워 서플라이(1)가 또한 예시된 것들 이외의 다른 컴포넌트들을 구비할 수 있거나 또는 이러한 컴포넌트들 중 일부를 갖지 않을 수 있다는 점을 이해할 것이다.
도 3-5 및 도 7-8은 본 발명에 따른 가열 엘리먼트(11)의 실시예들을 도시한다. 일반적으로, 가열 엘리먼트(11)는, 히터로서 기능하는 도포된 저항성 층(11b)과 전기적으로 도전성이 아닌 재료의 플레이트 또는 원통형 엘리먼트의 형상을 갖는 기판(11a)을 포함한다. 당업자는, 유전체 재료의 기판이 실질적으로 플레이트-형상 또는 원통형, 예컨대, 실질적으로 프리즘 형상(prismatic)이 아닌 임의의 형상일 수 있다는 점을 이해할 것이다. 당업자는, “실질적으로(substantially)”라는 용어가 특정한 공지된 정의의 형상과 유사한 이러한 기판 형상들을 또한 포함한다는 점을 이해할 것이다. 저항성 층(11b)은 후막 기법에 의해 기판(11a) 상에 도포된다. 니코틴 액체는, 오직 표면(11a)과 유리하게 접촉할 수 있는 니코틴 유체 이송 엘리먼트(12)에 의해 가열 엘리먼트(11)의 표면에 전달된다. 히터의 목적은, 공급된 전기 에너지를 열 에너지(열)로 변환하는 것이다. 전기 에너지를 열로 변환시키는 것은, 후막 기법에 의해, 기판(11), 바람직하게는 세라믹 상에 증착된 저항성 층(11b)을 통한 전류의 흐름에 의해 가능하다. 저항성 층(11b)을 통한 전류의 흐름의 결과로서, 세라믹 기판(11)은 고온으로 가열된다. 기판의 가열된 표면(11a)과의 니코틴 액체의 접촉은, 에어로졸로의 니코틴 액체의 변환을 초래한다.
니코틴 액체의 증발의 결과로서 발생된 가스 상태의 에어로졸은, 전자 담배의 상부에 배치된 마우스피스(9)를 전자 담배의 바닥에 위치된 공기 입구(13)와 연결하는 “공기 경로” 영역 내에 있다. 일단 흡연자가 마우스피스(9)를 통해 공기를 한 모금 빨아 들이는 동작을 수행하면, 니코틴 액체의 증발로부터 발생하는 에어로졸은 폐로 들어간다.
파워 유닛(1)에 배열된 정보 디스플레이(7)는, 회로 보드(4) 상에 배치된 전자 회로에 의해 제어되고, 전기 셀(3)의 전압 레벨의 현재 상태, 주어진 날짜에 담배를 피는 횟수 등을 디스플레이할 수 있다.
파워 유닛(1)의 회로 보드(4) 상에 배치된 전자 시스템들의 추가 기능은, 전자 담배를 사용할 때 최적의 그리고 한결 같은 경험을 얻기 위해 전기 셀(3)의 전압의 레벨에 따라, 1회 사용 동안 가열 엘리먼트(11)의 동작 시간을 제한하는 것, 외부 파워 서플라이 유닛(1)의 단자들에서 단락의 검출, 외부 전기 파워 소스로부터 전기 셀(3)의 충전을 제어하는 것, 및 엘리먼트 히터(11)에 인가되는 전압의 형상 및 진폭을 형성하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 가열 엘리먼트(11)의 제 1 실시예를 도시한다. 가열 엘리먼트(11)는, 후막 기술에서 도포된 저항성 층(11b)을 갖는 유전체 기판(11)을 구성하는 플레이트의 형태를 가지며, 이 기술을 통해 니코틴 유체 이송 엘리먼트가 스레딩된다(threaded). 기판(11a)은, 유전체 재료, 예컨대, 세라믹들로 형성된다. 이러한 유형의 재료의 이점은, 이러한 작은 엘리먼트들의 생산을 위해, 예컨대, 스테인레스 강의 경우에서와 같이 기계가공 방법들이 아닌, 주물(foundry) 방법들이 사용된다.
저항성 층(11b)은, 엘리먼트를 통한 전류의 흐름 동안 전기 에너지를 열로 변환시키는, 저항성 특성들을 갖는 전기적으로 도전성 재료로 형성된다. 저항성 층은, 연속적일 수 있거나 또는 (상이한 폭들의)직선들 내지는 더욱 복잡한 조합들과 같은 다양한 패턴들을 형성할 수 있다(도 3 참조). 저항성 층의 저항값은 그의 구현에 사용된 재료에 따라 달라진다. 저항성 층은 기판의 내부 측 및 외부 측 모두에 적용될 수 있다. 또한, 하나의 기판(11) 상에 별도의 저항성 층(11b)의 여러 영역들이 존재할 수 있으며, 이 영역들은 별도의 히터들을 형성할 것이다.
위에 나타낸 바와 같이, 모세관 효과가 증발기 유닛(1)에 사용되며, 이는 니코틴 액체가 유체 이송 엘리먼트(12)를 통해 가열 엘리먼트(11)의 고온 표면 바로 위에 전달되도록 야기하여, 이에 의해 에어로졸의 생성을 야기한다. 유체 이송 엘리먼트(12)의 단부들은, 리저보어(10) 내에 있고, 니코틴 액체와 직접 접촉한다.
모세관 효과에 기인한 유체 이송 엘리먼트(12)는, 전체 길이에 걸쳐 포화되어, 이에 의해 바람직하게는 시일들(seals)에 의해 리저보어(10)로부터 분리된 가열 엘리먼트(11)의 표면으로 니코틴 액체를 이송한다. 리저보어(10) 내 유체로부터 가열 엘리먼트(11)를 분리하는 동안 니코틴 유체 이송 엘리먼트(12)의 도포는, 한 번에 적절한 양의 유체의 전달을 허용한다. 유체의 양은, 가열 엘리먼트(11)의 표면과 니코틴 유체 이송 엘리먼트(12)의 접촉 면적이 더 클수록, 더 많아질 것이다. 니코틴 액체의 증발은, 기판 표면(11a) 상에 또는 저항성 층(11b)의 표면 상에 존재할 수 있으며, 여기서 바람직한 표면은 화학적 반응들이 발생하기 때문에 유체가 기판층과 접촉하는 곳이다.
전자 담배 내의 니코틴 유체 이송 엘리먼트(12)는 스트링 세라믹, 메쉬, 코튼, 또는 다른 웰-유체 이송 엘리먼트일 수 있다. 유체 이송 엘리먼트(12)는, 가열 엘리먼트(11)(도 8 참조) 상에 권취되거나 또는 이를 통과할 수 있다(도 3, 4, 5, 및 7 참조). 도 4, 5, 7에 도시된 바와 같이, 가열 엘리먼트(11)를 통한 통과들의 횟수는 1, 2, 또는 그 이상일 수 있다. 스트링 세라믹들의 일 예는, 예컨대, http://www.hangsenshop.eu/pl/51-sznurek-na-knoty-ekowool-silica 에서 찾아진다. 도 4, 5, 7, 8에서, 저항성 층(11b)은 명료함을 위해 도시되지 않지만, 당업자는 이것이 다양한 형상들을 취할 수 있고 기판의 내부 또는 외부 층에 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 6은, 제 1 실시예에 따른 세라믹 기판(11a) 상에 적용된 저항성 층(11b)으로서 형성된 히터 엘리먼트(11)를 갖는, 즉, 플레이트 형상의 가열 엘리먼트(11)를 갖는 전자 담배의 종방향 단면도를 도시한다. 이러한 접근방식의 주요 이점들은, 가열 엘리먼트(11)를 파워 소스(3)에 연결하는데 사용되는 증발기 유닛 전기 케이블들의 구성을 제거하는 것을 포함한다. 파워 서플라이(3)에 가열 엘리먼트(11)를 연결하는 것은, 파워 서플라이가 연결된 기판(11a)에 인가된 파워 포인트들(11c) 형태의 출력들을 갖는 세라믹 기판(11) 상에 저항성 층(11b)을 도포함으로써 실현된다. 파워 포인트들(11c)은 고정되어, 출력 와이어링으로서 사용되는 해법과 비교하여, 가열 엘리먼트(11)의 어셈블리 및 디스어셈블리 동안 손상의 위험을 감소시킴으로써 최대의 내구성을 제공한다.
적절한 형상을 갖는 이렇게 구성된 가열 엘리먼트(11)는, 증발기 유닛(2)에 위치된 가열 엘리먼트(11)와 파워 소스(3) 사이에 전기적 연결을 제공하는 소켓(16)에 배치된다. 이 연결은, 전자 담배(이것은, 소위 “퀵 릴리즈 커플링(quick release coupling)” 종류로 지칭됨)에 가열 엘리먼트(11)의 쉽고 빠른 설치를 제공하여, 생산 비용의 감소에 상당한 영향을 미친다. 증발기 유닛(2) 내에서의 더 적은 수의 부품들 및 짧은 설치 시간으로 인해 생산 비용이 절감된다. 서플라이의 포인트들(11c)이 고정되어 있다는 사실로 인해, 가열 엘리먼트(11)의 플러스와 마이너스 사이에 갈바닉 절연을 보장하는, 고온 저항 와이어 쉴드들 또는 시일들 형태의 추가적인 엘리먼트들은 사용할 필요가 없다. 기판(11a)의 형상 그 자체는 이러한 파워의 분리를 제공한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 가열 엘리먼트(11)의 이점은, 전자 담배의 사용자가 유체 이송 엘리먼트인 니코틴의 세척, 유지관리 및 교체와 같은 작업들을 수행하는 것을 최대한으로 단순화하는 것이다. 액체 니코틴의 유체 이송 엘리먼트(12)는 교체가능하며, 동작은 매우 단순하고 그리고 가열 엘리먼트(11)를 당겨 빼내어 그 위에 새로운 유체 이송 엘리먼트(12)를 적용하거나 또는 홀들을 통해 가열 엘리먼트(11)의 베이스(11a) 내부로 이를 가능한 한 스레딩하기 위해 감소된다.
도 9는 제 2 실시예에 따른 전자 담배의 분해도를 도시한다. 이 실시예에서, 가열 엘리먼트는 관형 엘리먼트 형태이며, 여기서 저항성 층(11b)은 슬리브(11)의 외측 또는 내측에 증착되거나 또는 동시에 양측들에 증착된다. 제 1 실시예에서와 같이, 증발기 유닛은 모세관 효과를 사용하며, 이는 이송 엘리먼트에 의해 원통형 히터의 고온 외부 표면 바로 위에서 니코틴 액체의 전달을 야기하여 이에 의해 에어로졸을 형성한다.
유체 이송 엘리먼트(12)의 단부들은 니코틴 액체(10)에 대한 별도의 리저보어에 위치되고, 여기서 이 단부들은 니코틴 액체와 직접 접촉을 갖는다. 니코틴 유체 이송 엘리먼트(12)의 일부는, 가열 엘리먼트(11)의 외부 표면과 직접 접촉하는 리저보어(10) 밖에 있다. 모세관 효과로 인한 유체 이송 엘리먼트(12)의 단부들은, 니코틴 유체 이송 엘리먼트(12)의 메인 부분으로 니코틴 액체를 전달하고, 이에 따라 니코틴 액체는 가열 엘리먼트(11)의 표면과 접촉하게 된다. 가열 엘리먼트(11)의 가열 이후에, 에어로졸이 생성될 것이다.
원통형 가열 엘리먼트(11) 및 원형 단면을 갖는 유체 이송 엘리먼트(12)를 사용함으로써, 이러한 엘리먼트들의 접촉 표면은 현저하게 증가된다. 그 결과, 더 큰 접촉 면적은 가열 면적에 공급되는 유체의 더 많은 양으로 인해 더 많은 양의 에어로졸을 렌더링할 것이다.
또한, 제 1 실시예에서와 같이, 대응 형상을 갖는 이렇게 구성된 가열 엘리먼트(11)는, 증발기 유닛에 배치된 가열 엘리먼트(11)와 파워 서플라이(3) 사이의 전기적 연결을 제공하는 소켓(미도시)에 배치될 수 있다. 이는, 일종의 “퀵 릴리즈 커플링”이다. 이 커플링은, 전자 담배에 가열 엘리먼트(11)의 쉽고 빠른 설치를 제공하여, 생산 비용의 감소에 상당한 영향을 미친다. 증발기 유닛(2) 내에서의 더 적은 수의 엘리먼트들 및 짧은 어셈블리 시간으로 인해 생산 비용이 절감된다. 서플라이의 포인트들(11c)이 고정되어 있다는 사실로 인해, 가열 엘리먼트(11)의 플러스와 마이너스 사이에 갈바닉 절연을 제공하도록 설계된 고온 저항 케이블 커버들 또는 시일들 형태의 추가적인 엘리먼트들은 필요하지 않다. 기판(11a)의 형상 그 자체는 이러한 파워의 분리를 제공한다.
제 2 실시예의 전자 담배의 구성은 또한, 몇몇 예시에서, 가열 엘리먼트(11)의 쉬운 교체 및 유지관리를 허용한다. 유체 리저보어(10)가 제거가능할 때, 그것은 필요한 경우, 그 상부에 장착된 유체 이송 엘리먼트(12)와 함께 제거될 수 있고, 가열 엘리먼트(11)를 세척할 수 있다. 유체 이송 엘리먼트(12)를 갖는 리저보어(10)는, 모든 니코틴 액체가 흡연된 이후에 교체가능한 엘리먼트들이다.
다른 실시예에서, 본 발명은 전자 디바이스에서의 에어로졸 생성 방법에 관한 것이다. 청구된 방법에서, 유체의 증발은 특정 가열 엘리먼트로 인해 표면(가열 표면) 상에 있으며, 이는 에어로졸 생성의 효율을 증가시킨다. 이 방법은, 유체를 유체 이송 엘리먼트(12)를 통해 히터(11)로 공급하는 단계를 포함하며, 여기서 유체는 적어도 하나의 저항성 층(11b) 영역이 상부에 도포된 유전체 기판(11)으로 구성된 가열 엘리먼트(11)에 의해, 공급된 유체가 그 표면과 접촉하는 동안 기상으로 통과되기에 적절한 온도로 가열된다. 당업자는, 유체를 적절한 온도로 가열하고 이에 의해 니코틴을 함유하는 유체로부터 에어로졸을 생성하는데 필요한 가열 엘리먼트의 온도는, 가열 엘리먼트와 유체의 접촉 표면, 유체 전달의 레이트, 및 가열 엘리먼트 컴포넌트들이 형성되는 재료들을 포함하는 여러 요인들에 의존한다는 점을 이해할 것이다. 당업자는, 유체 유형에 따라, 에어로졸 형태로의 유체의 전이를 허용하기 위한 적절한 온도를 얻기 위해 가열 엘리먼트 및 그 파워 서플라이의 파라미터들을 변형시키는 방법을 알게 될 것이다.
본 발명은 오직 니코틴 함유 유체로부터 에어로졸을 생성하는 전자 디바이스에만 한정되지 않는다. 당업자는, 본 발명이 또한 유체 이송 엘리먼트(12)에 사용되는 재료들 및 특히 가열 엘리먼트(11)에 사용되는 재료들과 호환가능한 임의의 화학적 조성의 유체의 에어로졸을 생성하기 위한 다른 전자 디바이스들을 포함한다는 점을 인식할 것이다.
일부 실시예들에서, 디바이스는 물리적 또는 화학적 손상에 대한 보호를 돕기 위해 히터 위에 배열된 보호층을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 일부 구현들에서, 글래스 층은 히터를 포함하는 저항성 층(11b)의 적어도 일부 위에 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 디바이스는 히터 엘리먼트(11)와 연관된 온도를 감지하도록 배열된 온도 센서를 더 포함할 수 있으며, 예컨대, 이 온도 센서는 저항성 층(11b)의 측에 대향하는 유전체 기판의 측에 장착될 수 있다. 온도 센서로부터의 측정치들은, 예컨대, 종래의 서보 피드백 기법들을 사용하여, 히터 엘리먼트를 원하는 온도로 유지하도록 돕기 위해 히터로의 파워의 공급을 제어하는데 사용될 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 히터 엘리먼트는 다수의 상이한 형상들 중 임의의 형상을 채택할 수 있는데, 예컨대, 히터 엘리먼트는 유체 이송 엘리먼트가 스레딩하는 홀들을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다.
다양한 이슈들을 해결하고 기술을 진보시키기 위해, 본 개시내용은 청구된 발명(들)이 실행될 수 있는 다양한 실시예들을 예시에 의해 도시한다. 본 개시내용의 이점들 및 특징들은 단지 실시예들의 대표적인 샘플이며, 총망라하거나 그리고/또는 배타적인 것은 아니다. 이들은 오직 이해를 돕기 위해 그리고 청구된 발명(들)을 교시하기 위해서만 제시된다. 본 개시내용의 이점들, 실시예들, 예시들, 기능들, 특징들, 구조들, 및/또는 다른 양상들은 청구항들에 의해 정의된 것과 같은 본 개시내용에 대한 제한들 또는 청구항들에 대한 등가물들에 대한 제한들로서 고려되는 것은 아니며, 다른 실시예들이 활용될 수 있고, 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고 변형들이 행해질 수 있음이 이해되어야 한다. 다양한 실시예들은 본원에서 구체적으로 설명된 것들 이외의 개시된 엘리먼트들, 컴포넌트들, 특징들, 부품들, 단계들, 수단들 등의 다양한 조합들을 적절하게 포함하고, 이들로 구성되거나 또는 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 이에 따라 종속 청구항들의 특징들이 청구항들에 명시적으로 설명된 것들 이외의 결합들로 독립 청구항들의 특징들과 조합될 수 있다는 점이 인식될 것이다. 본 개시내용은 현재 청구되지 않지만 추후에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수도 있다.
참조문헌들
[1] US 2012/204889 A1
[2] CN 203633510 U
[3] CN 203841119 U

Claims (16)

  1. 에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스로서,
    파워 유닛 및 증발기 유닛을 포함하고,
    상기 증발기 유닛은 가열 엘리먼트 및 유체 이송 엘리먼트를 갖는 가열 시스템을 포함하고,
    상기 가열 엘리먼트는 적어도 하나의 저항성 층 영역(resistive layer area)이 그 위에 도포된 유전체 기판을 포함하는,
    에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 세라믹으로 형성되는,
    에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 실질적으로 원통형 형상을 갖는,
    에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 실질적으로 평평한,
    에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 실질적으로 프리즘-형상인,
    에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 이송 엘리먼트는 상기 가열 엘리먼트를 통해 스레딩되는(threaded),
    에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 이송 엘리먼트는 상기 가열 엘리먼트를 둘러싸는,
    에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 이송 엘리먼트는 단지 상기 기판과 접촉하는,
    에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스.
  9. 에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스용 증발기 유닛으로서,
    상기 증발기 유닛은 가열 엘리먼트 및 유체 이송 엘리먼트를 포함하고,
    상기 가열 엘리먼트는 적어도 하나의 저항성 층 영역이 그 위에 도포된 유전체 기판을 포함하는,
    증발기 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판은 세라믹으로 형성되는,
    증발기 유닛.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 기판은 실질적으로 원통형 형상을 갖는,
    증발기 유닛.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 기판은 실질적으로 평평한,
    증발기 유닛.
  13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 기판은 실질적으로 프리즘-형상인,
    증발기 유닛.
  14. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 이송 엘리먼트는 상기 가열 엘리먼트를 통해 스레딩되는,
    증발기 유닛.
  15. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 이송 엘리먼트는 상기 가열 엘리먼트를 둘러싸는,
    증발기 유닛.
  16. 에어로졸을 생성하기 위한 방법으로서,
    에어로졸을 생성하기 위한 전자 디바이스에서 유체 이송 엘리먼트를 통해 가열 엘리먼트에 유체를 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 유체는 적어도 하나의 저항성 층 영역이 그 위에 도포된 유전체 기판을 포함하는 가열 엘리먼트에 의해 적절한 온도까지 가열되어 상기 가열 엘리먼트에 공급된 유체가 그의 표면과 접촉하여 기상으로 통과되는,
    에어로졸을 생성하기 위한 방법.
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