KR20200089717A - 전자 에어로졸 제공 시스템 - Google Patents
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Abstract
디바이스 부분(400) 및 제거 가능한 카트리지 부분(500)을 포함하는 에어로졸 제공 시스템이 설명되어 있으며, 카트리지 부분은 사용을 위해 디바이스 부분에 결합되고; 디바이스 부분은 히터(450)를 포함하고; 카트리지 부분은 소스 액체를 위한 저장소(520) 및 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며, 카트리지 부분이 사용을 위해 디바이스 부분에 결합될 때 증발 표면은 히터와 열 연통하게 되고, 그에 따라 히터가 활성화될 때 증발 표면이 가열되어 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발한다. 카트리지 부분, 디바이스 부분 및 흡입을 위한 증기를 생성하는 방법이 또한 설명되어 있다.
Description
본 개시는 전자 시가렛들(electronic cigarettes) 등과 같은 전자 에어로졸 제공 시스템들(electronic aerosol provision systems)에 관한 것이다.
전자 시가렛들(e-시가렛들)과 같은 전자 에어로졸 제공 시스템들은 일반적으로, 전형적으로 니코틴(nicotine)을 포함하는 제제(formulation)를 보유하는 소스 액체(source liquid)의 저장소(reservoir)를 보유하며, 이 소스 액체로부터, 예를 들어 열 증발을 통해, 증기가 발생된다. 따라서, 에어로졸 제공 시스템을 위한 증기 소스(vapour source)는, 예를 들어 위킹/모세관 작용(wicking/capillary action)을 통해, 저장소로부터 소스 액체를 수용하도록 배열된 가열 요소를 갖는 히터(heater)를 포함할 수 있다. 사용자가 시스템 상을 흡입하는 동안, 가열 요소에 전력이 공급되어 가열 요소 부근의 소스 액체를 증발시켜서 사용자에 의한 흡입을 위한 증기를 발생시킨다. 그러한 시스템들에는 통상적으로 시스템의 마우스피스(mouthpiece) 단부로부터 멀리 위치된 하나 이상의 공기 입구 홀들(air inlet holes)이 제공된다. 사용자가 시스템의 마우스피스 단부에 연결된 마우스피스 상을 흡입할 때, 공기는 입구 홀들을 통해, 그리고 증기 소스를 지나서 흡인된다. 증기 소스와 마우스피스의 개구 사이를 연결하는 유동 경로가 존재하며, 그에 따라 증기 소스를 지나서 흡인된 공기는 유동 경로를 따라 마우스피스 개구로 계속되어서, 그와 함께 증기 소스로부터의 증기의 일부를 에어로졸의 형태로 운반한다. 에어로졸은 사용자에 의한 흡입을 위해 마우스피스 개구를 통해 에어로졸 제공 시스템을 빠져나간다.
그러한 시스템들에서, 증기 소스 및 가열 요소는 소스 액체를 수용하기 위한 저장소 및 가열 요소 둘 모두를 포함하는 구성요소인 일회용 "카토마이저(cartomiser)"로 제공될 수 있다. 카토마이저는 제어 회로 및 배터리(battery)와 같은 에어로졸 제공 시스템을 작동시키는데 사용될 수 있는 다양한 전자 구성요소들을 포함하는 재사용 가능한 부분(때때로, "디바이스" 섹션으로 지칭됨)에 사용 시에 결합된다. 가열 요소에는 카토마이저와 재사용 가능한 디바이스 부분 사이의 전기적 연결을 통해 배터리로부터 전력이 공급된다. 카토마이저 내의 소스 액체가 소모되면(즉, 실질적으로 모든 소스 액체가 증발 및 흡입됨), 사용자는 카토마이저를 교체하고 새로운 카토마이저를 설치하여, 증발된 액체를 계속 발생시키고 흡입한다.
카토마이저 자체는 복잡한 디자인을 가질 수 있으며, 많은 상이한 구성요소들이 카토마이저의 본체에 설치될 필요가 있을 수 있다. 이들 카토마이저들을 제조 및 조립하는데 요구되는 제조 비용 및 복잡성은 비교적 높을 수 있다.
이들 쟁점들 중 일부를 해결하는 것을 돕고자 하는 다양한 접근법들이 설명되어 있다.
특정 실시예들의 제1 양태에 따르면, 디바이스 부분(device part) 및 제거 가능한 카트리지 부분(removable cartridge part)을 포함하는 에어로졸 제공 시스템이 제공되며, 카트리지 부분은 사용을 위해 디바이스 부분에 결합되고; 디바이스 부분은 히터를 포함하고; 카트리지 부분은 소스 액체를 위한 저장소 및 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며, 카트리지 부분이 사용을 위해 디바이스 부분에 결합될 때 증발 표면은 히터와 열 연통하게 되고, 그에 따라 히터가 활성화될 때 증발 표면이 가열되어 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발한다.
특정 실시예들의 제2 양태에 따르면, 히터를 포함하는 재사용 가능한 디바이스 부분과 함께 사용하기 위한 카트리지 부분이 제공되며, 카트리지 부분은 사용을 위해 디바이스 부분에 결합되어 에어로졸 제공 시스템을 형성할 수 있으며, 카트리지 부분은 소스 액체를 위한 저장소 및 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며, 카트리지 부분이 사용을 위해 재사용 가능한 디바이스 부분에 결합될 때 증발 표면은 히터와 열 연통하게 되고, 그에 따라 히터가 활성화될 때 증발 표면이 가열되어 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발한다.
특정 실시예들의 제3 양태에 따르면, 카트리지 부분과 함께 사용하기 위한 디바이스 부분이 제공되며, 카트리지 부분은 사용을 위해 디바이스 부분에 결합되어 에어로졸 제공 시스템을 형성할 수 있고, 카트리지 부분은 소스 액체를 위한 저장소 및 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며, 디바이스 부분은 히터를 포함하며, 히터는 카트리지 부분이 사용을 위해 디바이스 부분에 결합될 때 증발 표면이 히터와 열 연통하게 되도록 배열되고, 그에 따라 히터가 활성화될 때 증발 표면이 가열되어 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발한다.
특정 실시예들의 제4 양태에 따르면, 사용을 위해 에어로졸 제공 디바이스를 구성하는 방법이 제공되며, 디바이스는 디바이스 부분 및 제거 가능한 카트리지 부분을 포함하며, 상기 방법은 디바이스 부분을 카트리지 부분에 결합시키는 단계를 포함하며, 디바이스 부분은 히터를 포함하고, 카트리지 부분은 소스 액체를 위한 저장소 및 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며, 카트리지 부분이 사용을 위해 디바이스 부분에 결합될 때 증발 표면은 히터와 열적으로 근접하게 되고, 그에 따라 히터가 활성화될 때 증발 표면이 가열되어 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발한다.
특정 실시예들의 제5 양태에 따르면, 재사용 가능한 디바이스 부분 및 제거 가능한 카트리지 부분을 포함하는 증기 제공 수단(vapour provision means)이 제공되며, 카트리지 부분은 사용을 위해 재사용 가능한 디바이스 부분에 결합되고; 재사용 가능한 디바이스 부분은 가열 수단을 포함하고; 카트리지 부분은 소스 액체를 저장하기 위한 저장소 수단 및 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며, 카트리지 부분이 사용을 위해 재사용 가능한 디바이스 부분에 결합될 때 증발 표면은 가열 수단과 열 연통하게 되고, 그에 따라 가열 수단이 활성화될 때 증발 표면이 가열되어 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발한다.
본 발명의 제1 및 다른 양태들과 관련하여 전술한 본 발명의 특징들 및 양태들은, 전술한 특정 조합들로만이 아니라, 적절하게 본 발명의 다른 양태들에 따른 본 발명의 실시예들에 동일하게 적용 가능하고 이들 실시예들과 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이제, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다:
도 1은 일체형 가열 요소를 갖는 카트리지 부분 및 재사용 가능한 디바이스 부분을 포함하는 예시적인 e-시가렛을 분리된 상태로 개략적으로 나타내고;
도 2는 도 1의 예시적인 e-시가렛의 재사용 가능한 디바이스 부분을 보다 상세하게 개략적으로 나타내며;
도 3은 도 1의 예시적인 e-시가렛의 카트리지 부분을 보다 상세하게 개략적으로 나타내고;
도 4는 본 개시의 일 양태에 따른, 돌출된 히터를 갖는 재사용 가능한 디바이스 부분 및 흡입될 에어로졸을 발생시키기 위해 집어넣어진 열-전달 요소(retracted heat-transfer element)를 갖는 카트리지 부분을 포함하는 전자 에어로졸 제공 시스템을 결합된 상태로 개략적으로 나타내며;
도 5는 도 4의 전자 에어로졸 제공 시스템의 재사용 가능한 디바이스 부분을 보다 상세하게 개략적으로 나타내고;
도 6은 도 4의 전자 에어로졸 제공 시스템의 카트리지 부분을 보다 상세하게 개략적으로 나타내며;
도 7a는 도 6의, 열-전달 요소를 지지하기 위한 카트리지 부분의 지지 부재를 단면도로 개략적으로 나타내고;
도 7b는 위에서 본 도 6 및 도 7a의 지지 부재를 개략적으로 나타내며;
도 8은 도 4의 전자 에어로졸 제공 시스템과 같은 전자 에어로졸 제공 시스템을 사용하기 위한 예시적인 방법을 개략적으로 나타내고;
도 9는 본 개시의 추가의 양태에 따른, 흡입될 에어로졸을 발생시키기 위해 집어넣어진 열-전달 요소를 갖는 카트리지 부분을 개략적으로 나타낸다.
도 1은 일체형 가열 요소를 갖는 카트리지 부분 및 재사용 가능한 디바이스 부분을 포함하는 예시적인 e-시가렛을 분리된 상태로 개략적으로 나타내고;
도 2는 도 1의 예시적인 e-시가렛의 재사용 가능한 디바이스 부분을 보다 상세하게 개략적으로 나타내며;
도 3은 도 1의 예시적인 e-시가렛의 카트리지 부분을 보다 상세하게 개략적으로 나타내고;
도 4는 본 개시의 일 양태에 따른, 돌출된 히터를 갖는 재사용 가능한 디바이스 부분 및 흡입될 에어로졸을 발생시키기 위해 집어넣어진 열-전달 요소(retracted heat-transfer element)를 갖는 카트리지 부분을 포함하는 전자 에어로졸 제공 시스템을 결합된 상태로 개략적으로 나타내며;
도 5는 도 4의 전자 에어로졸 제공 시스템의 재사용 가능한 디바이스 부분을 보다 상세하게 개략적으로 나타내고;
도 6은 도 4의 전자 에어로졸 제공 시스템의 카트리지 부분을 보다 상세하게 개략적으로 나타내며;
도 7a는 도 6의, 열-전달 요소를 지지하기 위한 카트리지 부분의 지지 부재를 단면도로 개략적으로 나타내고;
도 7b는 위에서 본 도 6 및 도 7a의 지지 부재를 개략적으로 나타내며;
도 8은 도 4의 전자 에어로졸 제공 시스템과 같은 전자 에어로졸 제공 시스템을 사용하기 위한 예시적인 방법을 개략적으로 나타내고;
도 9는 본 개시의 추가의 양태에 따른, 흡입될 에어로졸을 발생시키기 위해 집어넣어진 열-전달 요소를 갖는 카트리지 부분을 개략적으로 나타낸다.
특정 예들 및 실시예들의 양태들 및 특징들이 본원에서 논의/설명된다. 특정 예들 및 실시예들의 일부 양태들 및 특징들은 통상적으로 구현될 수 있으며, 이들은 간결화를 위해 상세하게 논의/설명되지 않는다. 따라서, 상세하게 설명되지 않는, 본원에서 논의된 장치 및 방법들의 양태들 및 특징들은 그러한 양태들 및 특징들을 구현하기 위한 임의의 통상적인 기술들에 따라 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전술한 바와 같이, 본 개시는 전자 시가렛들(e-시가렛들)과 같은 증기 전달 디바이스들에 관한 것이다(그러나, 이에 제한되지는 않음). 하기의 설명 전체에 걸쳐서, 용어 "전자 시가렛"이 때때로 사용될 수 있지만; 이러한 용어는 증기(에어로졸) 전달 시스템과 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 추가적으로, 용어들 "증기" 및 "에어로졸"은 증발된 소스 액체, 또는 증발된 소스 액체를 보유하는 공기를 지칭하는데 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 예시적인 e-시가렛(10)의 양태들을 예시하는 개략도들이다. e-시가렛(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 파선(LA)으로 표시된 종축을 따라 연장되는 대체로 원통형 형상을 가지며, 2 개의 주요 구성요소들, 즉 재사용 가능한 디바이스 부분(20) 및 탈착 가능한/교체 가능한 카트리지 부분(30)을 포함한다. 도 2 및 도 3은 도 1의 e-시가렛의 재사용 가능한 부분(20) 및 카트리지 부분(30)의 개략도들을 각각 제공한다. 다양한 구성요소들 및 세부사항들, 예를 들어 배선 및 보다 복잡한 셰이핑(shaping) 등이 도 2 및 도 3에서는 명확화를 위해 생략되었다는 것에 주목한다.
카트리지 부분(30)은 증발 및 흡입될, 니코틴을 포함할 수 있는 소스 액체를 보유하는 내부 액체 저장소(160), 증발기(예컨대, 가열 요소(155)) 및 마우스피스(35)를 포함한다. 가열 요소(155)는 본 예에서 저항 와이어(예컨대, 니크롬 와이어(Nichrome wire))로서, 저장소(160)로부터 저항 와이어로 액체를 이송하기 위한 위킹 재료(wicking material) 또는 유사한 설비 주위에 래핑된다(wrapped).
재사용 가능한 디바이스 부분(20)은 일반적으로 교체 가능한 카트리지 부분(30)의 예상 수명보다 긴 작동 수명을 갖는 구성요소들을 포함한다. 재사용 가능한 디바이스 부분(20)은 e-시가렛(10)에 전력을 제공하기 위한 배터리(210) 또는 전지와 같은 전원 및 e-시가렛(10)의 다양한 기능들을 일반적으로 제어하기 위한 제어 회로(하기에서 보다 상세하게 논의됨)를 포함한다. 가열 요소(155)가 제어 회로에 의해 제어되는 배터리(도 1에는 도시되지 않음)로부터 전력을 수용할 때, 가열 요소(155)는 소스 액체를 증발시키고, 다음에 이러한 증기(에어로졸)는 마우스피스(35)를 통해 사용자에 의해 흡입된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 재사용 가능한 디바이스 부분(20) 및 카트리지 부분(30)은 종축(LA)에 평행한 방향으로 분리함으로써 서로 분리 가능하지만, e-시가렛(10)이 사용중일 때 연결부((카트리지 부분(30) 상에) 25A 및 (재사용 가능한 디바이스 부분(20) 상에) 25B로서 개략적으로 표시됨)에 의해 서로 결합되어, 재사용 가능한 디바이스 부분(20)과 카트리지 부분(30) 사이의 기계적 및 전기적 연결을 제공한다. 본 예에서, 커넥터들(25A 및 25B)은 카트리지 부분(30)을 재사용 가능한 디바이스 부분(20)에 연결하기 위한 베이어닛 끼워맞춤부(bayonet fitting)를 제공하는데 사용되지만, 다른 결합 메커니즘들(예를 들어, 나사산(screw thread))이 이용될 수 있다.
많은 디바이스들에서, 카트리지 부분(30)은 소스 액체의 공급이 소진될 때, 또는 사용자가 소스 액체의 유형/향미를 변경하고자 하는 경우, 카트리지 부분(30)의 교체를 위해 재사용 가능한 디바이스 부분(20)으로부터 분리되고, 원하는 경우에 추가의 카트리지 부분(30)으로 교체된다. 대조적으로, 재사용 가능한 디바이스 부분(20)은 통상적으로 일련의 카트리지 부분들(30)과 함께 재사용 가능하다.
이제 도 2를 참조하면, 재사용 가능한 디바이스 부분(20)은 배터리(210) 및 제어 회로를 포함하며, 제어 회로는, 예를 들어 (마이크로)제어기, 프로세서(processor), ASIC 또는 유사한 형태의 제어 칩(control chip)을 제공함으로써, e-시가렛에 대한 제어 기능을 제공하기 위한 회로 기판(215)을 포함한다. 제어 칩은 인쇄 회로 기판(PCB)에 장착될 수 있다. 배터리(210)는 전형적으로 형상이 원통형이며, e-시가렛의 종축(LA)을 따라 또는 적어도 그에 근접하게 (그리고 대체로 그와 평행하게) 놓이는 중심축을 갖는다. 도시된 예에서, 회로 기판(215)은 또한 센서 유닛(sensor unit)을 포함한다. 사용자가 마우스피스(35) 상을 흡입하면, 공기는 하나 이상의 공기 입구 홀들(도 1 및 도 2에는 도시되지 않음)을 통해 e-시가렛(10) 내로 흡인된다. 압력 센서 및/또는 마이크로폰(microphone)을 포함할 수 있는 센서 유닛은 이러한 공기 유동을 검출하고, 그리고 그러한 검출에 응답하여, 회로 기판(215)은 배터리(210)로부터 카트리지 부분(30) 내의 가열 요소(155)로 전력을 제공한다(이것은 일반적으로 퍼프 구동(puff actuation)으로 지칭됨). 다른 예들에서, e-시가렛(10)에는 배터리로부터 가열 요소(155)로 전력을 제공하도록 사용자가 작동할 수 있는 버튼(button) 또는 스위치(switch)가 제공될 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 카트리지 부분(30)은 카트리지 부분(30)(및 e-시가렛(10))의 중심축(종축)을 따라 마우스피스(35)로부터 커넥터(25A)로 연장되는 공기 통로(161)를 포함하며, 커넥터(25A)는 카트리지 부분(30)을 재사용 가능한 부분(20)에 결합시킨다. 소스 액체의 저장소(160)는 공기 통로(161) 주위에 제공된다. 이러한 저장소(160)는, 예를 들어 소스 액체에 침지된 면(cotton) 또는 발포체(foam)를 제공함으로써 구현될 수 있거나, 소스 액체는 적합한 용기 내에 자유롭게 유지될 수 있다. 가열 요소(155)에는 라인들(166 및 167)을 통해 전력이 공급되고, 이들 라인들(166 및 167)은 차례로 커넥터(25A)를 통해 배터리(210)의 반대 극들(양극 및 음극, 또는 그 반대)에 연결된다.
도 3에는 도시되어 있지 않지만, 카트리지 부분(30)은 가열 요소(155)의 온도를 감지하도록 구성된 가열 요소 온도 센서를 포함할 수 있다. 히터 온도 센서는 카트리지 부분(30) 내에 배치되지만, 예를 들어 커넥터들(25A 및 25B)을 통해 회로 기판(215)에 결합된다. 따라서, 회로 기판(215)은 가열 요소(155)의 유도된 온도에 기초하여 가열 요소(155)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
상기에 언급된 바와 같이, 커넥터들(25A 및 25B)은 재사용 가능한 디바이스 부분(20)과 카트리지 부분(30) 사이의 기계적 및 전기적 연결을 제공한다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 커넥터(25B)는 절연체(260)에 의해 분리된 2 개의 전기 단자들, 외부 접점(240) 및 내부 접점(250)을 포함한다. 커넥터(25A)는 마찬가지로 절연체(172)에 의해 분리된 내부 전극(175) 및 외부 전극(171)을 포함한다(도 3에서 알 수 있음). 카트리지 부분(30)이 재사용 가능한 부분(20)에 연결될 때, 카트리지 부분(30)의 내부 전극(175) 및 외부 전극(171)은 각각 재사용 가능한 디바이스 부분(20)의 내부 접점(250) 및 외부 접점(240)과 기계적으로(따라서 전기적으로) 맞물림된다. 내부 접점(250)은 정합(연결) 프로세스 동안에 내부 전극(175)이 내부 접점(250)에 대해 가압되어 코일 스프링(coil spring)(255)을 압축하도록 코일 스프링(255) 상에 장착되고, 이에 의해 카트리지 부분(30)이 재사용 가능한 부분(20)에 연결될 때 양호한 기계적 및 전기적 접촉을 보장하는 것을 돕는다.
도 3의 커넥터(25A)에는 또한 e-시가렛의 종축으로부터 멀리 반대 방향들로 연장되는 2 개의 러그들(lugs) 또는 탭들(taps)(180A, 180B)이 제공된다. 이들 탭들은 카트리지 부분(30)을 재사용 가능한 디바이스 부분(20)에 연결하기 위한 베이어닛 끼워맞춤부를 제공하는데 사용된다.
당업자에 의해 이해되어야 하는 바와 같이, 도 3에 도시된 카트리지 부분(30)은 많은 구성요소들, 특히 가열 요소(155), 전기 접점들(166, 167) 등을 보유하고, 또한 (도시되지 않은) 온도 센서를 포함할 수 있다. 일반적으로, 카트리지 부분에 포함된 구성요소들이 많을수록, 사용된 구성요소들의 순수한 개수를 통해, 또는 카트리지 부분(30) 내에 다수의 구성요소들을 조립하는 것과 연관된 제조 비용들을 통해, 카트리지 부분(30)의 비용이 높아진다. 이것은 카트리지 부분(30) 당 비용이 상대적으로 높다는 것을 의미한다. 전술한 바와 같이, 카트리지 부분(30)은 교체 가능하며, 통상적으로 소스 액체가 소비되면 폐기된다.
본 발명자들은 카트리지 부분들에 대한 제품 비용을 감소시키고 제조의 복잡성을 감소시키는 방식들을 실현하였다. 본 개시는 카트리지 부분으로부터 가열 요소를 제거하고 대신에 재사용 가능한 디바이스 부분 내에 가열 요소를 배치하는 e-시가렛의 예를 든다. 결과적으로, 카트리지 부분에 대한 제품 비용이 감소된다(최소한 적어도, 가열 요소/전기 접점들에 사용되는 금속 구성요소들과 같은 보다 복잡하고/고가인 구성요소들이 일상적으로 폐기되지 않기 때문임). 더욱이, 가열 요소를 재사용 가능한 디바이스 부분(이는 일상적으로 폐기되지 않음)으로 이동시키는 것은 보다 고가이고/복잡한 가열 요소들(잠재적으로 보다 긴 수명 및 보다 큰 가열 효율을 가짐)이 재사용 가능한 디바이스 부분에 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
도 4는 본 개시의 양태들에 따른 e-시가렛(300)을 예시하는 개략도이다. e-시가렛(300)은 파선(LA)으로 표시된 종축을 따라 연장되는 대체로 원통형 형상을 가지며, 3 개의 주요 구성요소들, 즉 재사용 가능한 부분(400), (선택적인) 커버(600) 및 카트리지 부분(500)(도 4에는 도시되지 않음)을 포함한다. 원통체를 통한 단면, 즉 선(LA)에 수직인 평면에서의 단면은 본 예시적인 구현예에서 대체로 원형이지만; 다른 구현예들은 원하는 바와 따라 타원형, 정사각형, 직사각형, 육각형 또는 일부 다른 규칙적 또는 불규칙적인 형상과 같은 단면 형상들을 가질 수 있다. 또한, e-시가렛들(300)의 다른 실시예들은 대체로 원통형 이외의 형상들, 예를 들어 대체로 타원체 형상을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 4에 도시된 실시예에서, 재사용 가능한 디바이스 부분(400), 커버(600) 및 카트리지 부분(500)은 종축(LA)에 평행한 방향으로 분리함으로써 서로 분리 가능하지만, 디바이스(300)가 사용중일 때 3 개의 주요 구성요소들 사이의 기계적 연결을 제공하는 연결부에 의해 서로 결합된다. e-시가렛(300)이 조립된 경우, 카트리지 부분(500)은 커버(600)에 의해 보이지 않게 덮이거나 가려진다. 커버(600)는 마우스피스 단부(605)에서 좁아지는 대체로 직원형 절두원추 형상(generally truncated right circular cone shape)을 갖는다. 마우스피스 단부(605)는 사용자가 마우스피스 단부(605) 상을 흡입함에 따라 카트리지(500) 내에 유지된 소스 액체로부터 발생된 증기가 사용자에게 전달될 수 있게 하는 개구를 보유한다. 커버(600)는 대체로 중공형이고, 카트리지(500)를 내부에 수용한다.
도시된 구현예에서, 사용자는 먼저 재사용 가능한 디바이스 부분(400)에 대해 종축(LA)에 평행한 방향으로 커버(600)를 잡아당김으로써 커버(600)를 제거하여 카트리지(500)를 노출시켜야 한다. 커버(600)와 재사용 가능한 부분(400) 사이의 연결은 임의의 적합한 연결, 예를 들어 프레스-끼워맞춤(press-fit) 또는 억지-끼워맞춤(interference-fit) 연결일 수 있다. 다른 실시예들은 스냅-끼워맞춤(snap fit) 또는 나사 연결과 같은 상이한 형태의 연결을 사용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 유사한 방식으로, 카트리지 부분(500)이 노출되면, 사용자는 종축(LA)에 평행한 방향으로 분리함으로써 재사용 가능한 디바이스 부분(400)과 카트리지 부분(500)을 분리할 수 있다. 카트리지 부분(500)은, 소스 액체의 공급이 소진될 때 그리고/또는 사용자가 소스 액체의 유형/향미를 변경하기를 원할 때, 카트리지 부분(500)의 교체를 위해 재사용 가능한 디바이스 부분(400)으로부터 분리된다.
도 5는 도 4의 재사용 가능한 디바이스 부분(400)을 보다 상세하게 개략적으로 도시하고 있다. 재사용 가능한 디바이스 부분(400)은 하우징(410), 배터리(420)와 같은 전력 공급장치, 회로 기판(430), 히터 지지체(440) 및 히터(450)를 포함한다. 하우징(410)은 종축(LA)을 따라 연장되는 대체로 원통형 형상을 갖는다. 하우징(410)은 배터리(420) 및 회로 기판(430)이 위치되는 내부 공간을 포함한다. 배터리(420)는 대체로 원통형이고, 일부 구현예들에서, 하우징(410)의 중공 내부 내에 꼭 맞게 끼워맞춰지도록(fit snuggly) 하우징(410)과 대체로 유사한 프로파일(profile)을 갖는다.
배터리(420)는 전기 접점들(422)을 통해 회로 기판(430)에 연결된다. 도 5에서, 전기 접점들은 와이어들로서 개략적으로 도시되어 있지만, 배터리(420)와 회로 기판(430) 사이의 임의의 형태의 전기 접점, 예를 들어 접촉 패드들(contact pads)이 적절할 것이며, 당면한 특정 응용에 의해 결정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 회로 기판(430)은 e-시가렛(300)의 다양한 기능들을 제어하도록 구성되며, 본원에서 제어 회로로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로는 히터(450)로의 전력 공급, (예를 들어, 하우징(410) 내에 위치된 USB/마이크로USB 포트와 외부 전력 공급장치의 연결을 통해) 외부 소스로부터의 배터리(420)의 충전, 또는 호스트 컴퓨터(host computer)(예를 들어, 개인용 PC, 스마트폰 등)와의 데이터 통신과 같은 임의의 다른 기능을 제어할 수 있다. 회로 기판(430)은 이러한 제어 기능을 실현하기 위해 (마이크로)제어기, 프로세서, ASIC 또는 유사한 형태의 제어 칩을 포함할 수 있다. 더욱이, 제어 칩은 인쇄 회로 기판(PCB)에 장착될 수 있다. 또한, 회로 기판(430)에 의해 제공되는 기능은 다수의 회로 기판들 및/또는 PCB에 장착되지 않은 구성요소들에 걸쳐 분할될 수 있으며, 이들 추가 구성요소들 및/또는 PCB들은 e-시가렛 내에 적절하게 위치될 수 있다는 것에 주목한다. 예를 들어, 배터리(420)의 (재)충전 기능을 제어하기 위한 회로 기판(430)의 기능은 방전을 제어하기 위한 기능(즉, 히터에 전력을 제공하기 위한 기능)과 별도로 (예를 들어, 상이한 PCB 상에) 제공될 수 있다.
언급된 바와 같이, 재사용 가능한 디바이스 부분(400)은 히터(450)를 더 포함한다. 히터(450)는 히터 지지체(440)에 장착되며, 히터 지지체(440)는 차례로 그 일 단부(즉, 카트리지 부분(500) 및/또는 커버(600)와 결합하도록 구성된 하우징(410)의 단부)에서 하우징(410)에 부착된다. 히터 지지체(440)는 대체로 원통형 형상을 갖지만, 히터 지지체(440)에 대한 다른 형상들이 다른 구현예들에서 가능하다는 것이 이해되어야 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(410)은 원통형 히터 지지체(440)가 끼워맞춰지는 대체로 원형/원통형 리세스 부분(recessed portion)(412)을 포함한다. 히터 지지체(440)는 임의의 적합한 수단을 사용하여, 예를 들어 접착제를 통해 또는 리세스 부분(412)과의 프레스-끼워맞춤/억지 끼워맞춤 맞물림을 통해 하우징(410)에 부착된다. 본 예에서, 히터 지지체(440)는 전체적으로 비교적 낮은 열 전도성을 갖는 재료, 예를 들어 실리콘으로 제조된다. 히터 지지체(440)는 또한 약간의 가요성/탄력성을 갖는 재료, 예를 들어 실리콘으로 형성될 수 있다. 즉, 히터 지지체(440)는 히터(450)를 지지하고 또한 히터(450)로부터 재사용 가능한 디바이스 부분(400)의 다른 영역들로의 열 소산을 방지하거나 감소시키기 위한 단열재로서 작용하도록 구성된다. 대안적인 구현예들에서, 히터 지지체(440)는 단열재로서 작용하도록 구성된, 히터(450)에 가장 근접한 층/층들을 갖는 다층/다중-부분 구조물일 수 있다.
히터(450)는 도 5에서 히터 지지체(440)의 최상부 상에 위치결정된 것으로 도시되어 있다. 히터(450)는 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 적합한 내열성 접착제를 통해 또는 히터 지지체(440)와의 억지 끼워맞춤을 통해 히터 지지체(440)에 부착된다. 일부 구현예들에서, 히터 지지체(440)는 히터(450)의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 히터 지지체(440)는 히터(450)의 외부 에지들을 수용하기 위해 반경방향 내측으로 향하는 립 부분(lipped portion)을 가질 수 있다.
도 5에 도시된 예에서, 히터(450)는 그 중심축을 따라 원형 단면을 갖는 평면형 부재(예를 들어, 디스크형 부재)이고, 저항 히터로서 작용하도록 구성된 전기 전도성 재료(예를 들어, 니크롬)로 형성된다.. 히터(450)는 와이어들(432)을 통해 회로 기판(430)에 전기적으로 연결되고, 와이어들(432)은 히터 지지체(440)(이는 와이어들이 관통되기에 적합한 채널이 내부에 형성됨)를 통과한다. 재사용 가능한 부분(400)의 형성 동안에, 와이어들(432)은 하우징(410) 상의 리세스 부분으로부터 외부로 돌출될 수 있고, 히터 지지체(440)가 리세스 부분 내로 슬라이딩될 수 있는 한편, 와이어들(432)은 히터 지지체(440)의 채널들을 통과한다. 다음에, 와이어들(432)은 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 납땜(soldering)을 통해 또는 히터(450)와의 접촉에 의해, 히터(450)에 전기적으로 결합된다. 후자의 경우에, 와이어들(432)의 단부들은 와이어들(432)이 히터 지지체(440)의 종축에 수직으로 연장될 수 있게 하도록 구부러져서, 와이어들(432)이 접촉하는 히터(450)의 표면적을 증가시켜 양호한 전기적 연결을 보장할 수 있다.
회로 기판(430)은 히터(450)에 전력을 공급하도록 구성된다. 회로 기판(430)은 접점들(422)을 통해 배터리(420)로부터 전력을 수용하고, 검출된 입력에 응답하여 와이어들(432)을 통해 히터(450)에 전력을 공급한다. 일부 구현예들에서, 검출된 입력은 사용자가 하우징(410)의 표면 상의 버튼(도시되지 않음)을 누르는 것에 응답하여 회로 기판(430)에 의해 수용된 버튼 누름(button press)을 나타내는 신호이다. 다른 구현예들에서, 재사용 가능한 디바이스 부분(400)에는, 사용자가 e-시가렛을 통해 공기를 흡입하는 것에 응답하여(즉, 재사용 가능한 디바이스 부분(400)과 카트리지 부분(500)이 사용을 위해 결합될 때) 재사용 가능한 디바이스 부분(400)을 통한 공기의 유동을 검출하도록 구성된 퍼프 센서(puff sensor)(도시되지 않음)가 제공된다. 공기 경로는 도 5에 도시되어 있지 않지만, 일부 구현예들에서, 하우징(410)에는 카트리지 부분(500)(나중에 논의됨)에 제공된 공기 입구 홀들에 유체적으로 연결된 공기 입구 홀들이 제공된다. 따라서, 재사용 가능한 디바이스 부분(400), 카트리지 부분(500) 및 커버(600)가 사용을 위해 결합될 때 사용자가 커버(600)의 마우스피스 단부(605)에서 흡입함에 따라, 회로 기판(430)은 퍼프 센서로부터 신호를 수신하고, 히터(450)에 전력을 공급하기 시작한다.
회로 기판(430)에 의해 히터(450)에 전력이 공급됨에 따라, 히터(450)의 온도는 상승한다. 히터(450)의 온도는 일부 구현예들에서, 재사용 가능한 디바이스 부분(400)에 위치된 온도 센서(460)를 통해 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 온도 센서(460)는 재사용 가능한 디바이스 부분(400)의 하우징(410)에 위치되고, 와이어들(462)을 통해 회로 기판(430) 및 히터(450)에 전기적으로 연결된다. 온도 센서(460)는 열전쌍(thermocouple), 저항 온도 검출기(RTD), 또는 다른 적합한 온도 센서일 수 있고, 히터(450)의 온도를 나타내는 신호를 회로 기판(430)에 출력하도록 구성된다. 회로 기판(430)은 수신된 온도 신호에 응답하여 배터리(420)로부터 히터(450)에 출력/공급되는 전력을 조정하도록 구성된다. 예를 들어, 회로 기판(430)은 펄스 폭 변조(pulse width modulation; PWM) 기술을 사용하여 히터(450)에 전력을 공급하도록 구성될 수 있고, 히터(450)의 온도에 기초하여 히터에 공급되는 전력을 증가 또는 감소시키도록 듀티 사이클(duty cycle)을 조정할 수 있다. 히터(450)의 온도 제어/모니터링은 선택적인 특징이며, 일부 구현예들에서는 존재하지 않을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 마찬가지로, 다른 구현예들에서, 제어 회로는 히터(450)의 전기 저항을 측정하고 히터(450)의 온도의 표시로서 전기 저항의 변화를 사용할 수 있다.
하우징(410)을 다시 참조하면, 도 5에 도시된 하우징(410)은 하우징(410)의 본체로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 종축(LA)을 따라 볼 때 환형체(annulus)를 형성하는 돌출부들로서 도 5에 개략적으로 도시된 제1 맞물림 메커니즘(engagement mechanism)(414) 및 제2 맞물림 메커니즘(416)을 포함한다. 제1 맞물림 메커니즘(414)은 커버(600)(이는 제1 맞물림 메커니즘(414)과 협동적으로 맞물림하도록 구성된 대응하는 맞물림 메커니즘을 가짐)와 결합하도록 구성된다. 커버(600)와 하우징(410) 사이의 맞물림 메커니즘은 임의의 적합한 형태, 예를 들어 나사-끼워맞춤(screw-fit), 베이어닛-끼워맞춤(bayonet fit), 프레스-끼워맞춤(press-fit), 스냅-끼워맞춤(snap-fit) 등을 취할 수 있다. 예를 들어, 커버(600)는 환형 돌출부(414)의 외부면 주위에서 연장되는 리세스(recess) 내에 수용되는 립(lip)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 유사한 방식으로, 제2 맞물림 메커니즘(416)은 카트리지 부분(500)의 대응하는 맞물림 메커니즘(515)과 협동적으로 맞물림하도록 구성된다. 본 예에서, 제1 맞물림 메커니즘(416)의 환형 돌출부는 히터 지지체(440)의 외부면을 둘러싸고 있다(또는 다시 말해서, 환형 돌출부는 히터 지지체(440)를 수용하는 내경을 가짐). 본 예에서, 제1 맞물림 메커니즘(416)의 환형 돌출부는 그것의 반경방향 외부면 상에 카트리지 부분(500)의 나사 부분과 결합하는 나사 부분을 갖는다(하기에서 보다 상세하게 설명됨).
도 6은 도 4의 재사용 가능한 디바이스 부분(400)과 함께 사용하기에 적합한 카트리지 부분(500)을 개략적으로 도시하고 있다. 도 6에 도시된 카트리지 부분(500)은 하우징(510), 소스 액체 저장소(520), 심지(530), 지지 부재(540) 및 열-전달 요소(550)를 포함한다.
카트리지 부분(500)의 하우징(510)은 일반적으로 직원형 절두원추의 형상을 취하고, 본 구현예에서, 커버(600)의 중공 용적부 내에 수용되도록 크기설정된다. 즉, 하우징(510)의 직경 및 테이퍼각(taper angle)은 커버(600)가 카트리지 부분(500)의 외부면들의 대부분을 둘러싸도록 커버(600)가 카트리지(500) 위에 배치될 수 있게 하도록 제공된다. 그러나, 하우징(510)의 형상 및 커버(600)의 존재 둘 모두가 필수 요건은 아니라는 것에 주목해야 한다. 따라서, 하우징(510)은 상이한 형상을 취할 수 있고, 커버(600)는 존재하지 않을 수 있다.
하우징(510)은 대체로 디바이스(300)의 종축(LA) 방향으로 연장되는 벽들을 갖도록 배열된다. 보다 구체적으로, 카트리지 부분(500)은 종축(LA) 방향으로 연장되는 관형 내벽(512), 실질적으로 종축(LA) 방향으로 연장되지만, 그 직경이 재사용 가능한 디바이스 부분(400)과 결합하도록 구성된 카트리지 부분(500)의 단부(도 6의 최하단부)를 향해 증가하도록 테이퍼각이 제공된 관형 외벽(514), 및 관형 내벽(512) 및 외벽(514)의 단부들을 서로 연결하도록 구성된 환형 상부벽(516)을 갖도록 배열된다.
관형 외벽(514)은 관형 내벽(512)보다 긴 종축(LA) 방향으로의 특성 길이를 갖는다. 대체로 원통형 형상 및 관형 외벽(514)의 내경과 대략 동일한 외경을 갖는 지지 부재(540)는 지지 부재(540)의 외부면이 관형 외벽(514)의 내부면과 접촉하도록 관형 외벽(514) 내부에 배치된다. 지지 부재(540)는 도 6에 도시된 바와 같이 관형 내벽(512)의 단부에 맞닿게 배열되도록 하우징(510) 내로 가압된다. 이러한 구성에서, 지지 부재(540)는 관형 내벽(512)의 단부와 관형 외벽(514)의 내부면 사이에서 연장되는 환형면을 제공한다. 다시 말해서, 지지 부재(540), 관형 내벽(512) 및 관형 외벽(514), 및 환형 상부벽(516)은 밀폐된 용적부를 형성한다. 이러한 용적부는 증발을 위한 임의의 적합한 액체가 배치될 수 있는 소스 액체 저장소(520)이다. 지지 부재(540)는 관형 벽들의 개방 단부들을 밀봉하는 것으로 간주될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 지지 부재를 보다 상세하게 개략적으로 도시하고 있다. 도 7a는 종축(LA)에 평행한 평면을 통한 단면에서 지지 부재(540)를 개략적으로 도시하는 반면, 도 7b는 종축(LA)을 따른 방향으로 위에서 볼 때 지지 부재(540)를 개략적으로 도시하고 있다.
지지 부재(540)는 몇 개의 기능들을 제공하도록 구성된다. 특히, 지지 부재(540)는 액체 저장소(520)의 일부를 규정하지만(그래서 밀봉 기능을 수행함), 또한 액체 저장소(520)에 대한 접근을 제공하고(심지(530)가 유체를 열-전달 요소(550)로 이송할 수 있게 함), 열-전달 요소(550)에 대한 지지를 제공하도록 구성된다.
이러한 특정 구현예에서, 지지 부재(540)는 실리콘과 같은 내열성 재료의 단일 구성요소로서 형성된다. 열-전달 요소(550)로부터 카트리지 부분(500)의 다른 부분들로의 열의 소산을 감소시키기 위해 내열성 재료가 선택된다. 지지 부재(540)는 또한, 어느 정도의 가요성을 허용하고 액체 저장소(520)를 밀봉하는 것을 돕는 또 다시 실리콘과 같은 탄력적인 탄성 재료로 형성될 수 있다. 다른 구현예들에서, 지지 부재(540)는 상기 기능들 중 하나 이상을 수행하도록 각각 구성된 몇 개의 상이한 재료들/구성요소들로 형성될 수 있다.
도 7a에서 알 수 있는 바와 같이, 지지 부재(540)는 링(ring)에 근사하는 주 본체 부분(main body part)(541), 주 본체 부분(541)에 제공되고 주 본체 부분(541)의 제1(최상부) 측부로부터 제1 측부와 반대측인 제2(저부) 측부로 연장되는 홀들(542)을 통과하는 제1 방향으로 주 본체 부분(541)의 외주부로부터 연장되는 레그 부분(leg part)(543), 주 본체 부분(541)의 내주부로부터 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 연장되는 환형 밀봉 립(annular sealing lip)(544), 및 레그 부분(543)으로부터 반경방향 내측으로 연장되는 지지 아암들(supporting arms)(546a, 546b)을 포함한다.
상기 설명으로부터 이해되어야 하는 바와 같이, 지지 부재(540)의 주 본체 부분(541)은 관형 내벽(512)의 단부와 관형 외벽(514)의 내부면 사이에서 연장되어 액체 저장소(520)의 밀폐된 용적부를 규정하는 구성요소이다.
지지 부재(540)와 하우징(510) 사이의 액체 유동을 방지하거나 감소시키기 위해, 지지 부재(540)는 탄성 재료로 형성된다. 지지 부재(540)가 카트리지 부분(500) 내로(즉, 관형 외벽(514)의 내부면 사이로) 더 가압됨에 따라, 지지 부재(540)는 테이퍼진 관형 외벽(514)에 의해 점진적으로 압축된다. 지지 부재(540)는 관형 외벽(514)의 내경보다 약간 큰 외경/치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 차이는 수 ㎜ 정도일 수 있다. 지지 부재(540)가 더 이상 관형 외벽(514) 내로 추가로 삽입될 수 없을 때(예를 들어, 지지 부재(540)가 관형 내벽(512)의 단부들에 접하기 때문임), 지지 부재(540)는 액체가 지지 부재(540)와 관형 외벽(514) 사이에서 용이하게 유동할 수 없을 정도로 압축된다. 일부 다른 구현예들에서, 관형 외벽(514)은 (예를 들어, 외벽(514)이 비교적 얇고 두꺼운 두께들을 갖는 단차형(stepped) 구성을 제공함으로써) 지지 부재(540)와의 결합면을 제공하도록 형상화될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 지지 부재(540)는 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 접착제, 나사들 등을 통해 제자리에 유지될 수 있다.
지지 부재(540)와 관형 내벽(512) 사이의 누출을 감소시키거나 방지하기 위해, 환형 밀봉 립(544)은 관형 내벽(512)과 접촉하고, 그리고/또는 관형 내벽(512)에 대해 가압되도록 배열된다. 예를 들어, 환형 밀봉 립(544)은, 지지 부재(540)가 하우징(510) 내로 삽입될 때 환형 밀봉 립(544)이 (예를 들어, 관형 내벽(512)에 의해 반경방향 내측으로 밀림으로써) 반경방향 내측으로 밀리도록, 관형 내벽(512)의 내경보다 약간 큰 외경을 가질 수 있다.
언급된 바와 같이, 지지 부재(540)에는 유체가 액체 저장소(520)로부터 유출될 수 있게 하는 2 개의 관통 홀들(542)이 제공된다. 이들 관통 홀들(542)은 심지(530)의 각각의 단부들을 수용하도록 구성된다. 관통 홀들(542)은 원하는 임의의 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 도 6, 도 7a 및 도 7b에 도시된 예에서, 관통 홀들은 만곡된 슬롯들(curved slots)이다. 이들 슬롯들(542)의 길이는 수 ㎜ 정도인 한편, 슬롯들(542)의 곡률 반경은 원통형 지지 부재(540)의 곡률 반경과 대체로 동일하다(도 7b 참조). 다른 구현예들에서, 관통 홀들(542)은 원형 또는 직선형(즉, 만곡되지 않음) 슬롯들일 수 있다. 본 구현예에서 대체로 직사각형 형상을 취하는 섬유질 위킹 재료의 평면형 시트인 심지(530)의 각 단부는 위킹 재료가 관통 홀들(542)을 충전하도록 관통 홀들(542)을 통과한다. 즉, 대체로 직사각형 심지(530)의 폭방향으로의 특성 범위는 슬롯들(542)의 길이의 특성 범위보다 크다. 이것은 관통 홀들(542)을 통한(예를 들어, 심지(530)와 관통 홀들(542) 사이의 갭들(gaps)에 의한) 액체 누출 가능성을 감소시키는 것을 돕는다. 따라서, 소스 액체 저장소(520) 내의 소스 액체는 모세관 작용을 통해 심지(530)의 길이를 따라 소스 액체 저장소(520)로부터 위킹될 수 있다. 심지(530)는 이러한 기능을 수행하기 위한 임의의 적합한 재료, 예를 들어 면, 세라믹, 유리 섬유들 등으로 형성될 수 있다. 여기에서, 심지(530)는 또한 액체 이송 요소로 지칭될 수 있다.
본 구현예에서, 심지(530)는 지지 부재(540)의 슬롯들(542) 사이의 거리보다 큰 길이방향으로의 특성 범위를 갖는다. 심지(530)의 단부들이 슬롯들(542) 내로 삽입될 때, 심지(530)는 재사용 가능한 부분(400)과 결합하는 카트리지 부분(500)의 단부를 향한 방향으로 연장되고, 도 6에 도시된 바와 같이 대체로 U-자형상을 형성한다. U-자형 심지(530)는 열-전달 요소(550)와 접촉하도록 구성되고, 액체 저장소와 열-전달 요소(550) 사이의 인터페이스(interface)를 제공한다.
지지 부재(540)는 열-전달 요소(550)를 수용하도록 추가로 구성된다. 본 구현예에서, 열-전달 요소(550)는 e-시가렛(300)이 조립될 때 종축(LA)을 따른 방향에서 볼 때 원형 단면을 갖는 평면형 부재이고, 종축(LA)에 평행한 방향으로 특정 두께를 갖는다. 열-전달 요소(550)는 2 개의 주요면들, 즉 접촉면(이는 도 6에서 열-전달 요소(550)의 최하부 원형면임) 및 접촉면과 반대측인 증발 표면(도 6에서 심지(530)에 접하는 열-전달 요소(550)의 최상부면 원형면임)을 갖는다.
지지 부재(540)에는 상부 지지 아암(546a) 및 하부 지지 아암(546b)이 제공되며, 이들 모두는 레그 부분(543)으로부터 반경방향 내측으로 돌출되지만, 종축(LA) 방향으로 서로 분리된다. 분리 거리가 열-전달 요소(550)의 두께에 대해 설정된다. 본질적으로, 열-전달 요소(550)는 상부 아암(546a)이 열-전달 요소(550)의 증발 표면에 접하는 한편, 하부 아암이 열-전달 요소(550)의 접촉면에 접하도록 지지 부재(540) 내로 삽입된다. 사실상, 지지 아암(546)은 열-전달 요소(550)를 지지 부재(540)에 대해 대체로 고정된 포지션에 유지시킨다.
지지 부재(540)를 조립하기 위해, 심지(530)는 전술한 바와 같이 슬롯들(542)을 통해 관통된다. 다음으로, 열-전달 요소(550)는, 예를 들어 환형 아암들(546)에 의해 규정된 홀들을 통해 디스크형 열-전달 요소(550)를 작용함으로써, 아암들(546) 사이에 삽입된다. 이것은 지지 부재(540)를 가요성 재료(예를 들어, 실리콘)로 형성함으로써 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 아암들(546)은 레그(543)로부터 연장되는 환형 돌출부들을 규정한다. 도시된 예에서, 상부 지지 아암(546a)은 하부 지지 아암(546b)의 내경보다 작은 내경을 갖는다. 상부 지지 아암(546a)은 열-전달 요소(550)가 상부 아암(546a)을 넘어서 지지 부재(540) 내로 밀리는 것을 방지하는 스토퍼(stopper)로서 작용한다. 하부 아암(546b)은 열-전달 요소(550)를 제 포지션에 유지하도록 제공되지만, 열-전달 요소(550)가 아암들(546) 사이의 포지션으로 가압될 수 있게 하도록 보다 작은 내경을 갖는다. 제 포지션에 있을 때, 열-전달 요소(550)는 U-자형 심지(530)를 약간 압축하여 본질적으로 U-자형상의 만곡부를 평탄화시킨다. 이것은 열-전달 요소(550)의 증발 표면과 접촉하는 심지(530)의 표면적을 증가시키고, 열-전달 요소(550)의 증발 표면과 심지(530) 사이의 일정한 접촉을 추가로 보장한다. 보다 일반적으로, 심지(530)는 심지(530)와 유체 연통하여 있다고 한다(그리고, 궁극적으로 또한 액체 저장소(520)에 저장되고 심지에 의해 이송되는 소스 액체와 유체 연통함). 심지(530)는 저장소로부터의 액체의 이송을 최대화하고, 또한 증발 표면과의 접촉을 최대화하는 다른 형태들을 취할 수 있다.
도 6을 다시 참조하면, 언급된 바와 같이, 카트리지 부분(500)은 재사용 가능한 부분(400)의 제2 맞물림 메커니즘(416)과 협동적으로 맞물림하도록 구성된 맞물림 메커니즘(515)을 포함한다. 본 예에서, 맞물림 메커니즘(515)은 관형 외벽(514)의 내면 상에 형성되고, 나사 섹션(515)을 포함한다. 나사 섹션(515)은 제2 맞물림 메커니즘(416)의 외부 나사면과 나사식으로 맞물림하도록 배열된다. 다시 말해서, 재사용 가능한 디바이스 부분으로부터 카트리지 부분(500)을 설치하거나 제거하기 위해, 사용자는 카트리지 부분(500)(및/또는 재사용 가능한 디바이스 부분(400))을 종축을 중심으로 비틀어서 나사 부분들을 맞물림/맞물림해제한다. 언급된 바와 같이, 다른 맞물림 메커니즘들이 가능하고, 사용된 정확한 맞물림 메커니즘, 예를 들어 베이어닛 끼워맞춤, 프레스-끼워맞춤 등은 본 개시의 원리들에 중요하지 않다.
카트리지 부분(500)이 재사용 가능한 디바이스 부분(400)에 결합될 때, 히터(450)는 열-전달 요소(550)와 맞물림/접촉하도록 배열된다. 사용 동안에, 히터(450)에는 전력이 공급되고, 히터(450)는 이어서 가열된다. 히터(450)는, 예컨대 전도를 통해, 열-전달 요소(550)와 열을 교환한다.
설명된 구현예에서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 히터(450)는 재사용 가능한 디바이스 부분(400)으로부터 특정 거리만큼 돌출되는 한편, 열-전달 요소(550)는 카트리지 부분(500)의 본체 내로 오목하게 놓이거나 함몰 배치되어 제공된다. 설명된 구현예에서, 카트리지 부분(500)의 단부(재사용 가능한 부분에 결합되는 단부)와 열-전달 요소(550) 사이의 거리는 히터(450)가 재사용 가능한 부분(400)의 표면으로부터 돌출되는 거리보다 약간 작다(예를 들어, 2 내지 5 ㎜ 더 작음). 이러한 방식으로, 카트리지 부분(500)이 재사용 가능한 부분(400)에 결합될 때, 히터(450)는 종축(LA)을 따른 방향으로 지지 부재(540)/카트리지 부분(500) 내로 열-전달 요소(550)와 접촉하여 이를 밀어낸다. 탄성 지지 부재(540)는 축방향으로(예를 들어, 종축(LA)을 따라) 열-전달 요소(550)의 일부 이동을 허용하지만, 또한 그러한 이동에 저항하도록 바이어싱된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 탄성 히터 지지체(440)는 축방향으로(예를 들어, 종축(LA)을 따라) 히터(450)의 일부 이동을 허용하지만, 또한 그러한 이동에 저항하도록 바이어싱되어 있다. 따라서, 상대 거리들에 있어서의 이러한 차이를 제공함으로써, 히터(450)는 열-전달 요소(550)와 직접 접촉하도록 강제될 수 있으며, 열-전달 요소(550)는 이후에 히터(450)의 표면 상으로 바이어싱된다. 이것은 히터(450)와 열-전달 요소(550) 사이의 신뢰성있고 일정한 접촉을 보장할 수 있다. 일부 경우들에서, 카트리지 부분(500)의 본체 내로의 열-전달 요소(550)의 이러한 추가 가압은 또한 지지 부재(540)를 카트리지 부분(500)의 본체 내로 추가로 강제하여, 지지 부재(540)가 관형 외벽(514)의 내부면과 관형 내벽(512)에 대해 추가로 가압되게 하며, 이는 지지 부재(540)와 하우징(510) 사이의 밀봉을 개선하는 것을 도울 수 있다. 또한, 카트리지 부분(500)과 재사용 가능한 디바이스 부분(400)을 결합할 때 발생된 가압력은, 특히 히터(450)가 열-전달 요소(550)의 일부에만 접촉하는 경우, 열-전달 요소(550)가 약간 변형/굴곡되게 할 수 있다.
열-전달 요소(550)는 열 전도성 재료, 예를 들어 금속으로 형성된다. 사용 시에, 사용자 입력(이는 버튼 누름 또는 사용자의 퍼프의 검출일 수 있음)에 응답하여 배터리(420)로부터 히터(450)에 전력이 공급된다. 이것은 히터(450)가, 예를 들어 약 200 ℃의 증발 온도까지 또는 보다 높은 온도(이는 시스템 내에서의 열 전달 비효율에 의해 좌우될 수 있음)로, 온도를 상승시키게 한다. 히터(450)에 의해 발생된 열은, 예를 들어 열 전도를 통해, 열-전달 요소(550)로 전달된다. 이것은 열-전달 요소(550)가 소스 액체의 증기를 발생시키기 위해 심지(530) 내에 보유된 소스 액체를 증발하기에 충분한 온도, 예를 들어 약 200 ℃의 온도(여기서는, 증발 온도로 지칭됨)까지 온도를 상승시키게 한다. 상이한 소스 액체들은 상이한 증발 온도들을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
따라서, 디바이스 부분(400)과 카트리지 부분(500)이 사용을 위해 서로 결합될 때, 히터(450)와 열-전달 요소(550)는 열 연통하여 있다고 한다. 즉, 열은 디바이스 부분(400) 내의 히터(450)로부터 카트리지 부분(500) 내의 열-전달 요소(550)로 전달/이송되어, 열-전달 요소(550)가 가열되게 한다. 본 개시의 일 양태는 열원(즉, 열을 발생시키는 요소/구성요소)이 카트리지 부분이 아니라 디바이스 부분에 위치된다는 것이다.
열-전달 요소(550)는 임의의 원하는 형상을 취하고, 임의의 두께를 가지며, 임의의 열 전도성 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 효율적인 가열(및 효율적인 전력 사용)을 보장하기 위해, 열-전달 요소(550)의 파라미터들의 신중한 선택이 당면한 특정 응용에 요구된다. 열-전달 요소(550)의 전체 두께 또는 표면적을 감소시키는 것은 열-전달 요소(550)를 증발 온도까지 올리는데 비교적 적은 에너지가 요구된다는 것(또는 오히려, 열-전달 요소의 접촉면으로부터 증발 표면으로의 열-전달이 향상됨)을 의미한다. 대안적으로(또는 추가적으로), 열-전달 요소(550)가 제조되는 재료의 유형 또는 밀도는 또한 가열 효율에 영향을 미칠 수 있으며, 예를 들어 특히 양호한 열 전도성을 갖는 재료로 형성되는 것이 전체 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 일 예로서, 알루미늄 박편으로 제조된 열-전달 요소(550)는 유사한 두께의 강철(7.8g/㎤)로 제조된 열-전달 요소와 비교하여 비교적 높은 열전도율 및 낮은 밀도(2.7 g/㎤)를 갖는다. 그러나, 보다 얇은 알루미늄이 강철보다 작은 구조적 강성을 제공하고, 그래서 강인성이 더 중요한 응용들에는 적합하지 않을 수 있으므로, 트레이드오프(trade off)가 존재한다. 일반적으로, 열-전달 요소(550)를 형성하는 재료들은 당면한 응용을 위한 특정 밀도, 비열용량, 열 전도성 및 강인성을 갖도록 선택될 수 있다. 열-전달 요소(550)가 증발 온도까지 가열되면, 심지(530) 내에 저장되고 열-전달 요소(550)의 증발 표면과 접촉하거나 그에 아주 근접한 소스 액체가 증발된다. 도 6을 참조하면, 증기는 열-전달 요소(550)의 증발 표면 위의 영역에서 주로 발생된다. 카트리지 부분(500)에는, 공기가 카트리지 부분(500) 외부(즉, 하우징(510) 외부)로부터 카트리지 부분(500) 내로 유동하게 하는 공기 입구(519)가 제공된다. 본 구현예에서, 관형 외벽(514)에는 제1 구멍이 제공되고, 지지 부재(540)에는 제2 구멍이 제공되며, 이에 의해 이들 2 개의 구멍들은 서로 정렬될 때 공기 입구(519)를 규정한다. 관형 외벽(514)의 구멍은 조립 프로세스에서 정렬 불일치들을 고려하기 위해 지지 부재(540)의 구멍보다 더 클 수 있다. 디바이스(300) 외부의 공기가 공기 입구(519)로 통과할 수 있게 하기 위해, 재사용 가능한 디바이스 부분(400)의 하우징(410) 또는 커버(600)에는 제2 공기 입구가 제공된다. 사용자가 커버(600)의 마우스피스 단부(605)를 통해 흡입함에 따라, 공기는 커버(600) 또는 하우징(410) 외부로부터 흡인되고, 카트리지 부분(500)의 공기 입구(519)를 통과하고, 여기서 공기는 발생된 증기와 혼합되고/증기를 수집하여 에어로졸을 형성한다. 에어로졸은 관형 내벽(512)의 내부면에 의해 규정된 공기 통로(518)를 따라 이동한다. 다음에, 에어로졸은 공기 통로(518)를 따라 카트리지 부분(500)의 상단부 밖으로, 그리고 커버(600)의 마우스피스 단부(605)를 통해 사용자의 입/폐로 통과된다.
일부 구현예들에서, O-링(도시되지 않음)과 같은 밀봉 부재는 공기 통로(518)의 개방 단부를 둘러싸도록 카트리지 부분(500)의 환형 상부벽(516) 상에 제공되고, 에어로졸이 카트리지 부분(500)의 하우징(510)과 커버(600)의 내부 사이를 통과하는 것을 방지하거나 감소시키기 위해 커버(600)와 맞물림하도록 배열될 수 있다(즉, 커버(600)의 내부 중공 부분을 규정하는 표면에 의해 압축될 수 있음).
도 8은 에어로졸 제공 시스템(300)을 사용하는 예시적인 방법을 흐름도 형태로 도시하고 있다. 상기 방법은 에어로졸 제공 시스템(300)이 분리된 상태, 즉 재사용 가능한 디바이스 부분(400)이 카트리지 부분(500) 및 커버(600)로부터 분리된 상태에서 시작된다.
단계(700)에서, 사용자는, 예를 들어 맞물림 메커니즘(416)이 맞물림 메커니즘(515)과 결합하도록 카트리지 부분(500)을 재사용 가능한 디바이스 부분(400) 상에 나사결합함으로써 재사용 가능한 디바이스 부분(400)을 카트리지 부분(500)에 결합시킨다. 예를 들어 커버(600)의 립(도시되지 않음)을 맞물림 메커니즘(414)에 제공된 리세스 내로 클리핑(clipping)함으로써, 카트리지 부분(500)이 재사용 가능한 부분(400)에 결합되면, 사용자는 또한 커버(600)를 재사용 가능한 디바이스 부분(400)에 결합시킬 수 있다.
단계(702)에서, 에어로졸 제공 시스템(300)은 에어로졸이 제공될 사용자의 요구를 나타내는 사용자의 입력을 검출한다. 언급된 바와 같이, 이것은 재사용 가능한 디바이스 부분(400)의 표면 상에 제공된 버튼 또는 유사한 메커니즘과의 사용자의 상호작용을 검출하는 것을 통해 이루어질 수 있거나, 대안적으로 사용자가 시스템(300) 상을 흡입함에 따라 (공기 유동 또는 압력 센서를 사용하여) 압력 또는 공기 유동의 변화를 검출하는 것을 통해 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 제어 회로(430)는 (어떤 형태로든) 사용자의 입력을 검출한다.
단계(704)에서, 전력이 히터(450)에 공급된다. 보다 구체적으로, 제어 회로(430)는, 사용자의 입력이 검출되면, (예를 들어, 와이어들(432)을 통한 전류 흐름을 허용함으로써) 배터리(420)로부터 히터(450)로의 전력의 전달을 제어하도록 구성된다. 전력은 임의의 적절한 방식으로 공급될 수 있으며, 예를 들어 전력은 펄스 폭 변조 기술에 따라 변조될 수 있다. 또한, 제어 회로(430)는 히터(450)의 온도를 나타내는 온도 센서(480)로부터 판독치를 수신할 수 있다. 제어 회로(430)는 온도 판독치에 기초하여 전력 공급을 조절하도록 구성된다.
단계(706)에서, 열이 열-전달 요소(550)로 전달된다. 단계(706)는 단계(704)와 병행하여 일어난다. 열-전달 요소(550)는 증발 온도까지 상승되고, 언급된 바와 같이, 심지(530) 내에 유지된 소스 액체가 증발하게 한다. 단계(708)에서, 사용자가 흡입함에 따라, 공기는 카트리지 부분(500) 내로 흡인되고, 카트리지 부분(500)을 통해 커버(600)의 마우스피스 단부(605)의 개구 밖으로 통과하기 전에 발생된 증기와 혼합된다. 상기 방법은 발생된 에어로졸이 사용자에게 제공되는 것으로 종료된다. 물론, 상기 방법은 반복될 수 있으며, 이러한 경우에, 상기 방법은 다른 양의 흡입 가능한 에어로졸을 사용자에게 제공하기 위해 단계(708)로부터 단계(702)로 다시 진행할 수 있다.
본 개시의 에어로졸 제공 시스템(300)은, 예를 들어 도 1의 카트리지 부분(30)과 비교하여, 카트리지 부분(500)에 포함된 상이한 구성요소들의 수가 더 적은 에어로졸 제공 시스템(300)을 제공한다. 또한, 카트리지 부분(500)을 조립하는 복잡성은 예를 들어 도 1의 카트리지 부분(30)과 비교하여 감소된다. 이들 인자들 모두는 카트리지 부분(500)을 제조하기 위한 전체 비용 감소 및 제조 공정의 단순화에 기여할 수 있다.
게다가, 에어로졸 제공 시스템(300)은 재사용 가능한 디바이스 부분(400) 내에 히터(450)를 포함하며, 이는 히터(450)가 다수의 카트리지 부분들(500)과 함께 재사용될 수 있고 폐기되지 않는다는 것을 의미한다. 이것은 히터(155)가 일회용 카트리지 부분(30)의 일체형 구성요소인 예시적인 e-시가렛(10)과 비교하여 에어로졸 제공 시스템(300)에 보다 저렴하고 그리고/또는 보다 에너지 효율적인 히터를 제공하는 것이 보다 경제적으로 가능하다는 것을 의미한다. 또한, 본 구현예에서, 히터(450)는 소스 액체와 전혀 접촉하지 않으며, 이는 상이한 카트리지 부분들(500) 사이에서의 오염 가능성이 전혀 없거나 거의 없다는 것을 의미한다. 이것은 히터(450)로부터 유체적으로 격리된 공기 경로(즉, 경로(518))를 따라 유동하게 되는 발생된 에어로졸에도 마찬가지이며, 이에 의해 발생된 에어로졸에 대한 히터(450)의 노출을 감소시키거나 심지어 방지한다. 이것은 디바이스가 일반적으로 더 위생적이라는 것을 의미한다.
따라서, 디바이스 부분 및 제거 가능한 카트리지 부분을 포함하는 에어로졸 제공 시스템이 설명되어 있으며, 카트리지 부분은 사용을 위해 디바이스 부분에 결합되고; 디바이스 부분은 히터를 포함하고; 카트리지 부분은 소스 액체를 위한 저장소, 및 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며, 카트리지 부분이 사용을 위해 디바이스 부분에 결합될 때 증발 표면은 히터와 열 연통하게 되고, 그에 따라 히터가 활성화될 때 증발 표면이 가열되어 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발한다. 카트리지 부분, 디바이스 부분 및 흡입을 위한 증기를 생성하는 방법이 또한 설명되어 있다.
상기에서는, 열-전달 요소(550)가 금속 재료로 형성되는 것으로 설명되었다. 그러나, 일부 구현예들에서, 열-전달 요소(550)는 세라믹 또는 다른 다공성 재료로 부분적으로 또는 전체적으로 형성될 수 있다. 도 9는 세라믹 재료로 형성된 열-전달 요소(550')를 포함하는 예시적인 카트리지 부분(500')의 개략도이다. 카트리지 부분(500')은 도 5의 재사용 가능한 부분(400)과 함께 사용되고, 카트리지 부분(500)과 실질적으로 동일하도록 구성된다. 간결화를 위해, 카트리지 부분(500)과 상이한 구성요소만이 상세하게 설명된다―동일한 임의의 구성요소들은 유사한 참조 번호들로 지시되고, 본원에서 더 상세하게 설명되지 않는다.
열-전달 요소(550')는 지지 부재(540')에 설치된 것으로 도시되어 있다. 지지 부재(540')는 지지 부재(540)와 실질적으로 동일하지만, 지지 부재(540')는 액체 저장소(520)에 저장된 소스 액체와 직접 접촉하도록 열-전달 요소(550')를 제공한다. 즉, 열-전달 요소(550')의 최상부면의 적어도 일부들이 소스 액체와 접촉한다. 카트리지 부분(500')에서, 열-전달 요소(550')는 액체 저장소(520)로부터 액체를 위킹하도록 작용한다―즉, 열-전달 요소(550')는 액체 저장소(520)로부터 증발 표면으로 소스 액체를 위킹하도록 작용한다. 따라서, 소스 액체는 열-전달 요소(550')에 저장되며, 이어서 열-전달 요소(550')는 재사용 가능한 부분(400)의 히터(450)에 의해 가열되어 열-전달 요소(550')에 저장된 소스 액체로부터 증발 표면에서 증기를 발생시킨다. 본 구현예는 카트리지 부분(500')을 형성하는데 필요한 구성요소들의 수를 더욱 감소시킨다. 또한, 공기 입구(519')는 관형 외벽(514)에만 제공된다는 점에 주목해야 한다. 일부 구현예들에서, (조합된 열-전달 요소와 심지 요소(550')에 저장된 소스 액체와 달리) 액체 저장소(520)에 저장된 소스 액체의 본체 내로의 열-전달을 방지하거나 감소시키기 위해, 히터(450)는 열-전달 요소(550')의 전체 접촉면이 아니라, 접촉면의 일부와만 접촉할 수 있다.
사용 전에(즉, 카트리지 부분(500')을 재사용 가능한 부분(400)에 결합하기 전에) 세라믹 열-전달 요소(550')를 통해 침투하는 소스 액체를 방지하거나 감소시키기 위해, 카트리지 부분(500')에는 제거 가능한 밀봉 부재(580')가 제공될 수 있다. 제거 가능한 밀봉 부재(580')는 열-전달 요소(550')의 접촉면을 덮고, (예를 들어, 접착제 층을 통해) 접촉면에 제거 가능하게 부착되도록 구성된다. 카트리지 부분(500')을 재사용 가능한 부분에 결합하기 전에, 사용자는 제거 가능한 밀봉 부재(580')(사용자에 의해 잡힐 수 있는 탭(tab)을 포함할 수 있음) 상을 잡아당겨서 제거 가능한 밀봉 부재(580')를 열-전달 요소(550')의 접촉면으로부터 분리시킨다. 이러한 배열에서, 일부 소스 액체는, 예를 들어 열-전달 요소(550')를 통해 떨어짐에 따라, 히터(450)와 접촉할 수 있다. 히터(450)는, 교차 오염을 감소시키기 위해, 히터(450)의 표면이 예를 들어 천 또는 유사한 세정 기구로 청정하게 닦여질 수 있도록 하는 방식으로 형상화될 수 있다.
또한, 조합된 세라믹 열-전달 및 심지 요소(550')에는 소스 액체를 열-전달 요소(550')로 위킹하기 위한 심지 요소(530)가 제공될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
대안으로서, 열-전달 요소(550')는 다수의 층들로 형성될 수 있으며, 여기서 최하부 층(열-전달 요소(550')의 접촉면을 형성하는 층)은 금속 재료(예를 들어, 열-전달 요소(550)에 대해 전술한 바와 같은 재료들 중 임의의 것)로 형성될 수 있는 한편, 최상부 층(증발 표면을 형성하는 층)은 세라믹 또는 다공성 재료로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 금속 층은 배리어(barrier)로서 작용함으로써 열-전달 요소(550')를 통한 액체 누출을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 대안으로서, 금속 층은 열-전달 요소(550')를 통한 액체 누출을 감소시키기 위해 다공성 세라믹 또는 보다 낮은 다공도의 다른 다공성 재료로 대체될 수 있다. 즉, 열-전달 요소(550')는 접촉면으로부터 증발 표면을 향해 증가하는 다공도 구배를 가질 수 있다.
또한, 세라믹 또는 다공성 재료로 전체적으로 형성된 세라믹 층 또는 열-전달 요소(550')에 대해, 증발 표면은 다공성 재료 내의 임의의 곳에 형성된 표면일 수 있다는 것―즉, 기공들의 내부면들이 증발 표면을 형성할 수 있고, 그래서 증발 표면은 반드시 열-전달 요소(550')의 최상부면일 필요는 없다는 것이 이해되어야 한다.
상기에서, 열-전달 요소(550)는 가요성 및 탄성 재료로 형성된 지지 부재(540)에 장착되고, 히터(450)(이는 재사용 가능한 부분(400)으로부터 돌출됨)가 열-전달 요소(550)와 접촉함에 따라, 지지 부재(540)의 가요성 및 탄성 재료는, 첫째로 열-전달 요소(550)가 카트리지 부분(500) 내로 더욱 안착될 수 있게 하고, 둘째로 열-전달 요소(550)를 히터(450)를 향해 바이어싱시키는 것으로 설명되어 있다. 그러나, 다른 구현예들에서, 열-전달 요소(550)는 카트리지 부분(500)의 하우징(510)에 대해 이동 가능하게 제공되는 강성이지만 이동 가능한 구성요소에 장착된다. 유사한 방식으로, 카트리지 부분(500)이 재사용 가능한 부분(400)에 결합될 때 돌출된 히터(450)가 열-전달 요소(550)와 접촉함에 따라, 이동 가능한 구성요소는 카트리지 부분(500)의 하우징(510) 내로 강제된다. 가요성 및 탄성 지지 부재(540)와 관련하여 언급된 바이어싱력은 예를 들어 스프링과 같은 바이어싱 부재를 통해 인가될 수 있다.
열-전달 요소(550, 550')는 일반적으로 원형 단면을 갖는 평면형 부재로서 설명되어 있지만, 다른 구현예들에서는, 열-전달 요소(550, 550')가 평면형 부재가 아닐 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 열-전달 요소(550)는 포물선 형상의 증발 표면(상부면)을 가질 수 있다. 즉, 열-전달 요소(550)는 균일한 두께를 갖지 않을 수 있다. 이것은 열-전달 요소의 표면을 가로질러 온도를 변경함으로써 발생되는 증기의 특성들을 변경하고, 그리고/또는 열-전달 요소(550)를 증발 온도까지 올리는데 필요한 에너지를 변경할 수 있다.
히터(450)는 원형 단면을 갖는 평면형 부재로서 설명되어 있지만, 히터는 임의의 원하는 형상을 취할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 히터(450)는 e-시가렛(300)의 중심축(LA)을 따라 볼 때 직사각형 단면을 가질 수 있다. 상이한 목적들을 위해 상이한 단면들이 이용될 수 있다. 일부 경우들에서, 히터(450)를 작동 온도로까지 올릴 때 전력 소비를 감소시키기 위해, 히터(450)의 질량을 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 히터(450)의 단면 형상 또는 두께를 변경함으로써 달성될 수 있다. 또한, 일부 구현예들에서, 열-전달 요소(550)의 접촉면은 히터(450)의 단면 형상과 일치하도록 배열된다―즉, 열-전달 요소(550)와 접촉하는 히터(450)의 표면 및 히터(450)와 접촉하는 열-전달 요소(550)의 표면은 유사한 면적 및 유사한 형상을 갖도록 배열된다.
히터(450)는 저항 히터로서 설명되어 있지만, 히터(450)는 임의의 적합한 가열 수단, 예를 들어 유도, 복사 등에 의해 가열될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 전기 저항성 플레이트에 직접 전력을 공급하기보다는, 대신에 히터는 작동 코일 및 서셉터 플레이트(susceptor plate)로 형성될 수 있으며, 서셉터 플레이트는 작동 코일을 통해 전류를 통과시킴으로써 발생된 자기장들을 침투시킴으로써 가열된다. 유사한 방식으로, 가열된 서셉터 플레이트는 물리적으로 열-전달 요소(550)와 접촉하여 열을 열-전달 플레이트로 전달하고, 이어서 심지(530) 내의 액체를 증발시킨다. 보다 일반적으로, 히터(450)는 열원인 것으로 고려될 수 있으며, 즉 에어로졸 소스 재료를 증발시키기 위한 열을 초기에 발생시키는 구성요소이다.
일부 구현예들에서, 히터(450) 및/또는 열-전달 요소(550)에는 전기 절연 층이 제공된다. 이것은 히터(450)가 저항 히터, 또는 전류가 히터(450)를 통과하는 다른 유형의 히터인 경우에 특히 그러하다. 예를 들어, 일부 구현예들에서, 열-전달 요소(550)의 접촉면과 접촉하는 히터(450)의 표면에는 세라믹, 예를 들어 산화알루미늄 등의 얇은 층이 제공된다. 열-전달 요소(550)가 전기 전도성 재료로 형성되는 경우들에서, 히터(450) 상에 전기 절연 재료를 제공하는 것은 전류가 열-전달 요소(550) 내로/열-전달 요소(550)를 통해 통과하는 것을 방지한다. 절연 층은 또한 비교적 높은 열 전도도를 가질 수 있으며, 그에 따라 열-전달 효율은 층의 존재에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는다. 다른 구현예들에서, 열-전달 요소(550)에는 히터(450) 대신에(또는 그에 부가하여) 전기 절연 층이 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
상기에서는, 에어로졸 제공 디바이스(300)가 커버(600)를 포함하는 것으로 설명되어 있지만, 커버(600)는 선택적이며, 일부 구현예들에서는 특징으로 하지 않을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 카트리지 부분(500)이 사용자의 입술들이 접촉하는 구성요소라는 점에서, 카트리지 부분(500)의 외부 하우징은 커버(600)로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 공기 통로(518)에 대한 개구 주위에 자신의 입술들을 배치하고, (마우스피스 단부(605)를 통하는 것과는 달리) 공기 통로(518)를 통해 직접 흡입할 수 있다. 카트리지 부분(500)은 사용자의 입술들을 수용하기 위해 인체 공학적으로 형상화되거나 적합한 재료들로 제조될 수 있다.
상기에서는, 공기 입구(519)가 카트리지 부분(500)의 벽에 제공되는 것으로 설명되어 있지만, 공기 입구가 다른 구성들에 제공되는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 열-전달 요소는 하나 이상의 관통 홀들로 천공될 수 있다. 이것은 공기가 위킹 요소를 지나서 유동할 수 있게 한다. 이러한 구현예에서, 카트리지 부분 내로의 공기 유입은 카트리지 부분과 재사용 가능한 디바이스 부분 사이의 비교적 공기 투과성 연결을 통해 달성될 수 있다.
전술한 실시예들은 일부 측면들에서 일부의 특정 예시적인 에어로졸 제공 시스템에 초점을 맞추고 있지만, 동일한 원리들이 다른 기술들을 사용하는 에어로졸 제공 시스템들에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다시 말해서, 에어로졸 제공 시스템의 다양한 양태들이 기능하는 특정 방식은 본원에 설명된 예들의 기본적인 원리들과 직접적으로 관련되지 않는다.
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 있으며, 그에 따라 종속 청구항들의 특징들이 독립 청구항들의 특징들과 청구항들에 명시적으로 기재된 것들 이외의 조합들로 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 개시는 현재 청구되지 않지만 추후에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.
Claims (27)
- 디바이스 부분(device part) 및 제거 가능한 카트리지 부분(removable cartridge part)을 포함하는 에어로졸 제공 시스템(aerosol provision system)으로서,
상기 카트리지 부분은 사용을 위해 상기 디바이스 부분에 결합되고;
상기 디바이스 부분은 히터(heater)를 포함하고;
상기 카트리지 부분은 소스 액체(source liquid)를 위한 저장소(reservoir) 및 상기 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며,
상기 카트리지 부분이 사용을 위해 상기 디바이스 부분에 결합될 때 상기 증발 표면은 상기 히터와 열 연통하게 되고, 그에 따라 상기 히터가 활성화될 때 상기 증발 표면이 가열되어 상기 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발하는,
에어로졸 제공 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 카트리지 부분이 사용을 위해 상기 디바이스 부분에 결합될 때, 그리고 상기 히터가 활성화될 때, 상기 증발 표면은 상기 히터로부터 열의 전도를 통해 가열되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 디바이스 부분과 상기 카트리지 부분이 사용을 위해 결합될 때, 상기 카트리지 부분은 상기 소스 액체가 상기 히터와 접촉하는 것을 방지하도록 구성되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제3 항에 있어서,
상기 증발 표면은 비다공성(non-porous)인,
에어로졸 제공 시스템. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어로졸 제공 디바이스는 발생된 에어로졸이 이동하도록 허용되는 공기 경로를 포함하고,
상기 히터는 상기 공기 경로로부터 유체적으로 격리되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증발 표면은 상기 카트리지 부분의 종축을 따른 방향으로 상기 카트리지 부분의 본체에 대해 이동 가능한,
에어로졸 제공 시스템. - 제6 항에 있어서,
상기 히터는 상기 디바이스 부분과 상기 카트리지 부분이 사용을 위해 결합될 때, 상기 히터가 상기 증발 표면이 상기 카트리지 부분의 본체 내로 이동하게 하도록 배열되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제7 항에 있어서,
상기 디바이스 부분과 상기 카트리지 부분이 사용을 위해 결합될 때, 상기 증발 표면은 변형되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히터는 상기 디바이스 부분의 종축을 따른 방향으로 상기 디바이스 부분에 대해 이동 가능한,
에어로졸 제공 시스템. - 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증발 표면은 금속 또는 세라믹 중 적어도 하나로 형성되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소스 액체를 위한 저장소 및 상기 증발 표면과 유체 연통하는 액체 이송 요소(liquid transport element)를 더 포함하며,
상기 액체 이송 요소는 소스 액체를 상기 저장소로부터 상기 증발 표면으로 이송하도록 구성되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제11 항에 있어서,
상기 액체 이송 요소는 상기 증발 표면을 포함하는,
에어로졸 제공 시스템. - 제12 항에 있어서,
상기 액체 이송 요소는 상이한 다공도들의 영역들을 포함하며,
상기 재사용 가능한 부분과 상기 카트리지 부분이 사용을 위해 결합될 때, 비교적 낮은 다공도의 영역은 상기 히터와 대면하도록 배열되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카트리지 부분은 제1 표면 및 상기 제1 표면과 반대측의 제2 표면을 갖는 열-전달 요소(heat-transfer element)를 포함하며,
상기 제1 표면의 적어도 일부는 상기 증발 표면인,
에어로졸 제공 시스템. - 제14 항에 있어서,
상기 재사용 가능한 디바이스 부분 및 상기 카트리지 부분이 사용을 위해 결합될 때, 상기 히터는 상기 열-전달 요소의 제2 표면과 직접 접촉하도록 배열되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제15 항에 있어서,
상기 재사용 가능한 디바이스 부분과 상기 카트리지 부분이 사용을 위해 결합될 때, 상기 히터는 상기 제2 표면에 대해 가압되도록 배열되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
상기 열-전달 요소는 상기 카트리지 부분의 본체 내로의 방향으로 상기 카트리지 부분의 본체에 대해 이동하도록 구성되고,
상기 열-전달 요소는 상기 카트리지 부분의 본체로부터 멀어지는 방향으로 바이어싱되는(biased),
에어로졸 제공 시스템. - 제17 항에 있어서,
상기 열-전달 요소는 탄성 부재를 통해 상기 카트리지 부분의 본체에 부착되고, 상기 탄성 부재는 상기 열-전달 요소의 이동을 허용하는,
에어로졸 제공 시스템. - 제14 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
제11 항의 종속항일 때,
상기 열-전달 요소는 상기 액체 이송 요소를 포함하는,
에어로졸 제공 시스템. - 제1 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카트리지 부분은 상기 증발 표면으로부터 액체가 떨어지는 것을 방지하기 위해 상기 증발 표면을 덮도록 구성된 제거 가능한 커버(removable cover)를 포함하며,
상기 카트리지 부분과 상기 재사용 가능한 디바이스 부분을 결합하기 전에, 상기 제거 가능한 커버가 제거되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제1 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재사용 가능한 디바이스 부분은 상기 히터의 온도를 결정하도록 구성되는,
에어로졸 제공 시스템. - 제21 항에 있어서,
상기 재사용 가능한 디바이스 부분은 상기 온도 센서에 의해 출력된 온도 신호를 분석하도록 구성된 분석 회로, 및 상기 온도 신호에 기초하여 상기 재사용 가능한 부분의 작동 파라미터(operational parameter)를 조정하도록 구성된 제어 회로를 포함하는,
에어로졸 제공 시스템. - 히터를 포함하는 재사용 가능한 디바이스 부분과 함께 사용하기 위한 카트리지 부분으로서,
상기 카트리지 부분은 사용을 위해 상기 디바이스 부분에 결합되어 에어로졸 제공 시스템을 형성할 수 있으며,
상기 카트리지 부분은 소스 액체를 위한 저장소 및 상기 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며,
상기 카트리지 부분이 사용을 위해 상기 재사용 가능한 디바이스 부분에 결합될 때 상기 증발 표면은 상기 히터와 열 연통하게 되고, 그에 따라 상기 히터가 활성화될 때 상기 증발 표면이 가열되어 상기 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발하는,
카트리지 부분. - 제23 항에 있어서,
상기 카트리지 부분은 히터를 포함하지 않는,
카트리지 부분. - 카트리지 부분과 함께 사용하기 위한 디바이스 부분으로서,
상기 카트리지 부분은 사용을 위해 상기 디바이스 부분에 결합되어 에어로졸 제공 시스템을 형성할 수 있고, 상기 카트리지 부분은 소스 액체를 위한 저장소 및 상기 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며,
상기 디바이스 부분은 히터를 포함하며,
상기 히터는 상기 카트리지 부분이 사용을 위해 상기 디바이스 부분에 결합될 때 상기 증발 표면이 상기 히터와 열 연통하게 되도록 배열되고, 그에 따라 상기 히터가 활성화될 때 상기 증발 표면이 가열되어 상기 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발하는,
카트리지 부분과 함께 사용하기 위한 디바이스 부분. - 사용을 위해 에어로졸 제공 디바이스를 구성하는 방법으로서,
상기 디바이스는 디바이스 부분 및 제거 가능한 카트리지 부분을 포함하며,
상기 방법은 상기 디바이스 부분을 상기 카트리지 부분에 결합시키는 단계를 포함하며, 상기 디바이스 부분은 히터를 포함하고, 상기 카트리지 부분은 소스 액체를 위한 저장소 및 상기 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며,
상기 카트리지 부분이 사용을 위해 상기 디바이스 부분에 결합될 때 상기 증발 표면은 상기 히터와 열적으로 근접하게 되고, 그에 따라 상기 히터가 활성화될 때 상기 증발 표면이 가열되어 상기 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발하는,
사용을 위해 에어로졸 제공 디바이스를 구성하는 방법. - 재사용 가능한 디바이스 부분 및 제거 가능한 카트리지 부분을 포함하는 증기 제공 수단(vapour provision means)으로서,
상기 카트리지 부분은 사용을 위해 상기 재사용 가능한 디바이스 부분에 결합되고;
상기 재사용 가능한 디바이스 부분은 가열 수단을 포함하고;
상기 카트리지 부분은 소스 액체를 저장하기 위한 저장소 수단 및 상기 소스 액체를 위한 저장소와 유체 연통하도록 배열된 증발 표면을 포함하며,
상기 카트리지 부분이 사용을 위해 상기 재사용 가능한 디바이스 부분에 결합될 때 상기 증발 표면은 상기 가열 수단과 열 연통하게 되고, 그에 따라 상기 가열 수단이 활성화될 때 상기 증발 표면이 가열되어 상기 증발 표면과 유체 연통하는 소스 액체의 적어도 일부의 증발을 유발하는,
재사용 가능한 디바이스 부분 및 제거 가능한 카트리지 부분을 포함하는 증기 제공 수단.
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