KR20210142645A - 윅을 갖는 전자 담배 - Google Patents

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KR20210142645A
KR20210142645A KR1020217030949A KR20217030949A KR20210142645A KR 20210142645 A KR20210142645 A KR 20210142645A KR 1020217030949 A KR1020217030949 A KR 1020217030949A KR 20217030949 A KR20217030949 A KR 20217030949A KR 20210142645 A KR20210142645 A KR 20210142645A
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liquid reservoir
wick
wicking
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KR1020217030949A
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폴 뵈르만
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제이티 인터내셔널 소시에떼 아노님
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Abstract

전자 담배(1)는, 전원 공급기 부분(3) 및 교체 가능 카트리지(5)를 구비한다. 교체 가능 카트리지는, 카트리지(5)의 액체 저장소(9) 내로 연장되도록 구성된 제1 위킹 부분(21), 및 액체 저장소(9)로부터 이격되는 방향으로 외향하게 연장되도록 구성된 제2 위킹 부분(19)을 갖는 유체 전달 요소(9, 21)를 갖는다. 유체 전달 요소(19, 21)는, 액체 저장소(9)를 전원 공급기 부분(3)의 히터(25)에 유동 가능하게 연결하도록 구성된다. 교체 가능 카트리지(5)는 전원 공급기 부분(3)에 착탈식으로 연결됨으로써, 제2 위킹 부분(19)이 히터(25)와 맞물릴 수 있고 맞물림 해제될 수 있으며, 맞물림 해제된 경우, 유체 전달 요소(9, 21)는 카트리지(3)의 일부이다.

Description

윅을 갖는 전자 담배
본 개시물은 전자 담배에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 일회용 액체 카트리지(cartridge)를 수용하도록 적응된 시스템으로 구성된 전자 담배에 관한 것이다.
전자 담배 및 다른 에어로졸 흡입기 또는 기화 장치는 점점 더 대중적인 소비자 제품이 되고 있다.
전자 담배 제품에서, 에어로졸 형성 또는 기화 가능 물질은 액체 형태로 저장소에 저장된다. 전형적으로, 저장소는, 액체 에어로졸 또는 증기 형성 물질을 기화시키는 히터에 에어로졸 또는 증기 형성 물질을 공급하는 위킹(wicking) 또는 유체 전달 요소에 연결된 배출구를 갖는다.
전자 담배는 배터리에 국부적으로 저장된 전력에 의존하며, 이러한 장치를 위해 증대된 배터리 수명을 제공할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 그러한 문제를 해결하는 것이다.
본 발명의 전술한 목적 뿐만 아니라 다른 문제는 청구범위에 의해 해결된다.
본 개시물의 일 양태에 따라, 전자 담배가 제공되고, 전자 담배는, 히터를 포함하는 전원 공급기 부분; 및 액체 저장소를 포함하는 교체 가능 카트리지를 포함하며, 교체 가능 카트리지는, 액체 저장소 내로 연장되도록 구성된 제1 위킹 부분, 및 액체 저장소로부터 이격되는 방향으로 외향하게 연장되고 액체 저장소를 히터에 유동 가능하게 연결하도록 구성되는 제2 위킹 부분을 포함하는 유체 전달 요소를 더 포함하고, 유체 전달 요소는, 카트리지가 전원 공급기 부분에 연결되는 경우, 액체 저장소와 히터 사이로 연장되도록 구성되며, 교체 가능 카트리지는 전원 공급기 부분에 착탈식으로 연결 가능함으로써, 제2 위킹 부분이 히터와 맞물릴 수 있고 맞물림 해제될 수 있으며, 맞물림 해제된 경우, 유체 전달 요소는 카트리지의 일부이다.
이러한 방식으로, 제2 위킹 부분의 액체의 일부만이 가열된다. 이는 열이 불필요하게 액체 저장소로 확산되는 것을 방지함으로써, 전자 담배의 에너지 효율을 개선한다. 바람직하게는, 유체 전달 요소는 윅이며, 제1 및 제2 위킹 부분은 윅의 대향 원위 단부를 향한다. 바람직하게는, 윅은, 대향 원위 단부를 향하는 제1 및 제2 위킹 부분을 갖는 단일의 연속적 윅이다.
바람직하게는, 제2 위킹 부분은, 액체 저장소를 히터에 유동 가능하게 연결하기 위해, 히터에 수용되도록 구성된다.
바람직하게는, 카트리지는 하우징을 가지며, 카트리지 하우징의 제1 단부는 제1 연결 부분으로서 구성되고, 전원 공급기 부분은 하우징을 가지며, 전원 공급기 부분 하우징의 제1 단부는 제2 연결 부분으로서 구성되고, 카트리지 하우징의 제1 연결 부분은, 전원 공급기 부분의 제2 연결 부분에 연결되도록 구성된다.
이러한 방식으로, 만료된 카트리지가 새로운 카트리지로 용이하게 교체될 수 있으며, 전원 공급기 부분이 재사용될 수 있다.
바람직하게는, 제1 연결 부분은 자유 단부로서 구성되며, 자유 단부는 카트리지 하우징으로부터 돌출되고, 전원 공급기 부분의 제2 연결 부분이 수용되는 공동(cavity)을 한정한다.
이러한 방식으로, 예를 들어, 사용자가 만료된 카트리지를 교체하길 원하는 경우, 전원 공급기 부분은 카트리지와 연결되도록 용이하게 안내될 수 있다.
바람직하게는, 제1 연결 부분은 관형이며, 적어도 부분적으로 제2 위킹 부분에 걸쳐서 연장된다.
이러한 방식으로, 전원 공급기 부분과 카트리지 간의 꼭끼워 맞춤이 제공되며, 제2 위킹 부분은, 카트리지 및 전원 공급기 부분을 유동 가능하게 연결시키기 위한 정확한 위치로 용이하게 안내된다. 또한, 카트리지가 전원 공급기 부분에 연결되지 않는 경우, 예를 들어, 새로운 카트리지를 전원 공급기 부분에 연결하기 전에, 관형 연장부에 의해 제공된 차폐에 의해, 제2 위킹 부분의 연장된 길이가 손상되는 것이 방지된다.
바람직하게는, 전원 공급기 부분의 제2 연결 부분은 자유 단부로서 구성되며, 자유 단부는, 카트리지의 제1 연결 부분이 수용되는 전원 공급기 부분 하우징으로부터 돌출된다.
이러한 방식으로, 예를 들어, 사용자가 만료된 카트리지를 교체하길 원하는 경우, 카트리지가 전원 공급기 부분과 연결되도록 용이하게 안내될 수 있다. 바람직하게는, 전원 공급기 부분으로부터 돌출되는 자유 단부는 관형이다.
바람직하게는, 카트리지의 하우징은, 제1 단부에 대향하는 제2 단부를 포함하며, 제2 단부는 마우스피스(mouthpiece) 부분으로서 구성된다.
이러한 방식으로, 카트리지가 교체되는 경우, 마우스피스도 교체된다; 이에 따라, 사용자는 카트리지들 사이에 마우스피스를 세척할 필요가 없다.
바람직하게는, 카트리지는, 제1 개구부 및 제2 개구부를 갖는 유동관(flow tube)을 포함하며, 제1 개구부는 제2 위킹 부분에 인접하고, 제2 개구부는 마우스피스 부분에 있으므로, 제2 위킹 부분으로부터 마우스피스 부분으로 증기가 통과할 수 있다.
이러한 방식으로, 발생된 증기가 카트리지를 횡단함으로써 마우스피스에 도달할 수 있다. 이에 따라, 흡입기 장치를 통과하기 위한 응축체 및 증기의 양을 감소시키고, 임의의 잠재적인 응축체가 카트리지에 남겨질 것이다.
바람직하게는, 전원 공급기 부분은, 제2 위킹 부분을 수용하도록 구성된 수용 공동을 포함하며, 수용 공동은 관형이고, 히터는 수용 공동의 내측 표면 상에 배치된다.
이러한 방식으로, 히터가 관형 공동에 의해 둘러싸인 제2 위킹 부분의 길이를 가열할 수 있기 때문에, 제2 위킹 부분에 유지된 액체를 기화시키기 위해, 제2 위킹 부분이 히터에 의해 효율적으로 가열된다.
바람직하게는, 수용 공동은, 증기가 통과할 수 있도록 하기 위해 배치된 개구부를 갖는다.
이러한 방식으로, 기화된 액체가 히터로부터 이격되게 이동할 수 있으므로, 제2 위킹 부분 내에 저장된 추가적인 액체가 윅의 표면 영역으로 이동함으로써, 가열되어 제2 위킹 부분으로부터 증기로서 방출될 수 있다.
바람직하게는, 개구부는 슬릿의 형태이다.
이러한 방식으로, 기화된 액체는, 제2 위킹 부분을 가열하기 위한 관형 공동의 각각의 넓은 면적을 유지하면서 히터로부터 이격되게 이동할 수 있다.
바람직하게는, 히터는, 수용 공동의 내측 표면에 부착된 나선형 코일 히터이다.
이러한 방식으로, 히터는, 제2 위킹 부분의 효율적인 가열을 제공하도록 제2 위킹 부분을 둘러쌀 수 있다. 추가적으로, 이러한 배치는 제조하기에 간단하다.
바람직하게는, 히터는 수용 공동의 적어도 일부를 형성한다.
이러한 방식으로, 히터는, 제2 위킹 부분의 효율적인 가열을 제공하도록 제2 위킹 부분을 둘러쌀 수 있다. 추가적으로, 이러한 배치는 히터 요소가 노출되지 않기 때문에 견고하다.
바람직하게는, 수용 공동은, 일체형 저항성 가열 와이어를 갖는 세라믹 본체를 포함한다.
이러한 방식으로, 제2 위킹 부분과 직접 접촉되는 노출된 발열체 없이, 열이 제2 위킹 부분에 제공된다.
바람직하게는, 제2 위킹 부분이 히터 내부에 위치된 경우, 히터와 제2 위킹 부분 사이에 갭이 있다.
이러한 방식으로, 히터와 위킹 부분 사이에 기화 공간이 있으며, 이는 증기가 형성되어 배출되게 한다.
바람직하게는, 액체 저장소는 다공성 요소를 포함하며, 다공성 요소는, 유체 전달 요소에 액체를 전달하도록 배치된다.
이러한 방식으로, 액체는 카트리지의 내부로부터 유체 전달 요소로 효율적으로 전달된다. 바람직하게는, 다공성 재료는, 폴리에스테르 섬유와 같은 섬유질 재료이다.
본 개시물의 다른 양태에 따라, 전자 담배를 위한 카트리지가 제공되고, 카트리지는 액체 저장소를 포함하며, 카트리지는, 액체 저장소 내로 연장되는 제1 위킹 부분, 및 액체 저장소로부터 이격되는 방향으로 외향하게 연장되어 전자 담배의 히터에 액체 저장소를 유동 가능하게 연결하도록 구성되는 제2 위킹 부분을 포함하는 유체 전달 요소를 더 포함하고, 유체 전달 요소는, 카트리지가 전자 담배에 연결되는 경우, 액체 저장소와 히터 사이로 연장되도록 구성되며, 카트리지는 전자 담배에 착탈식으로 연결 가능함으로써, 제2 위킹 부분이 히터와 맞물림 가능하고 맞물림 해제 가능하다.
이러한 방식으로, 제2 위킹 부분의 액체의 일부만이 가열되는 카트리지가 제공된다. 이는 열이 불필요하게 액체 저장소로 확산되는 것을 방지함으로써, 카트리지를 사용하는 전자 담배의 에너지 효율을 개선한다. 바람직하게는, 유체 전달 요소는 윅이며, 제1 및 제2 위킹 부분은 윅의 대향 원위 단부를 향한다. 바람직하게는, 윅은, 대향 원위 단부를 향하는 제1 및 제2 위킹 부분을 갖는 단일의 연속적 윅이다.
바람직하게는, 제2 위킹 부분은, 액체 저장소를 히터에 유동 가능하게 연결하기 위해, 전자 담배의 히터에 수용되도록 구성된다.
바람직하게는, 카트리지는, 적절한 경우, 전술한 양태의 특징을 포함한다.
본 개시물의 다른 양태에 따라, 전자 담배가 제공되고, 전자 담배는, 전기 회로 및 히터를 포함하는 전원 공급기 부분; 및 액체 저장소를 포함하는 교체 가능 카트리지를 포함하며, 전원 공급기 부분은, 신장형 형상을 갖는 유체 전달 요소를 더 포함하고, 유체 전달 요소는, 자유 단부로서 전원 공급기 부분으로부터 외향하게 연장되는 제1 위킹 부분, 및 기화를 위해 히터에 액체를 전달하도록 구성된 제2 위킹 부분을 포함하며, 전원 공급기 부분은, 유체 전달 요소의 제2 위킹 부분에 고정식으로 부착되도록 구성된 좌대를 포함하고, 제1 위킹 부분은, 전원 공급기 부분이 카트리지에 연결된 경우, 액체 저장소 내로 연장되도록 구성되며, 교체 가능 카트리지는 전원 공급기 부분에 착탈식으로 연결 가능함으로써, 제1 위킹 부분이 액체 저장소와 맞물릴 수 있고 맞물림 해제될 수 있으며, 맞물림 해제된 경우, 유체 전달 요소는 전원 공급기 부분의 일부이다.
이러한 방식으로, 제2 위킹 부분의 액체의 일부만이 가열된다. 이는 열이 불필요하게 액체 저장소로 확산되는 것을 방지함으로써, 전자 담배의 에너지 효율을 개선한다.
바람직하게는, 유체 전달 요소는 신장형 윅이며, 제1 위킹 부분 및 제2 위킹 부분은, 신장형 윅의 2개의 대향 원위 단부에 각각 위치된다.
이러한 방식으로, 액체 저장소로부터의 액체가 히터에 효율적으로 전달된다.
바람직하게는, 히터는, 유체 전달 요소의 제2 위킹 부분을 적어도 부분적으로 둘러싼다.
이러한 방식으로, 제2 위킹 부분에 유지된 액체가 효과적으로 기화된다.
바람직하게는, 카트리지는 하우징을 가지며, 카트리지 하우징의 제1 단부는 제1 연결 부분으로서 구성되고, 전원 공급기 부분은 하우징을 가지며, 전원 공급기 부분 하우징의 제1 단부는 제2 연결 부분으로서 구성되고, 카트리지 하우징의 제1 연결 부분은, 전원 공급기 부분의 제2 연결 부분에 연결되도록 구성된다.
이러한 방식으로, 만료된 카트리지가 새로운 카트리지로 용이하게 교체될 수 있으며, 전원 공급기 부분이 재사용될 수 있다.
바람직하게는, 제2 연결 부분은 자유 단부로서 구성되며, 자유 단부는, 카트리지의 제1 연결 부분이 수용되는 전원 공급기 부분으로부터 돌출된다.
이러한 방식으로, 예를 들어, 사용자가 만료된 카트리지를 교체하길 원하는 경우, 카트리지가 전원 공급기 부분과 연결되도록 용이하게 안내될 수 있다.
바람직하게는, 제2 연결 부분은 관형이며, 적어도 부분적으로 제1 위킹 부분에 걸쳐서 연장된다.
이러한 방식으로, 전원 공급기 부분과 카트리지 간의 꼭끼워 맞춤이 제공되며, 제1 위킹 부분은, 카트리지 및 전원 공급기 부분을 유동 가능하게 연결시키기 위한 정확한 위치로 용이하게 안내된다. 또한, 전원 공급기 부분이 카트리지에 연결되지 않는 경우, 예를 들어, 새로운 카트리지를 전원 공급기 부분에 연결하기 전에, 관형 연장부에 의해 제공된 차폐에 의해, 제1 위킹 부분의 연장된 길이가 손상되는 것이 방지된다.
바람직하게는, 제1 연결 부분은 자유 단부로서 구성되며, 자유 단부는, 전원 공급기 부분의 제2 연결 부분이 수용되는 카트리지 하우징으로부터 돌출된다.
이러한 방식으로, 예를 들어, 사용자가 만료된 카트리지를 교체하길 원하는 경우, 카트리지가 전원 공급기 부분과 연결되도록 용이하게 안내될 수 있다. 바람직하게는, 카트리지로부터 돌출되는 자유 단부는 관형이다.
바람직하게는, 제2 위킹 부분과 히터 사이에 갭이 있다.
이러한 방식으로, 증기가 형성되어 히터로부터 이격되게 이송될 수 있게 하는 기화 공간이 생성된다. 또한, 이는 윅과 직접 접촉되지 않기 때문에, 히터 상의 잔류물 축적을 감소시킨다.
바람직하게는, 전원 공급기 부분은 기화 챔버를 더 포함하며, 카트리지는, 증기가 기화 챔버로부터 마우스피스로 통과할 수 있도록, 액체 저장소를 통하여 마우스피스로 연장되는 유동관을 더 포함한다.
이러한 방식으로, 발생된 증기는 간단한 기구에 의해 마우스피스에 도달할 수 있다. 소모품에서 임의의 응축체를 포획하기 위해, 소모품을 통하여 액체를 이송하는 것이 보다 적절하다. 또한, 이는 증기가 재사용 가능한 주요 장치가 아닌 일회용 부분을 통과하기 때문에, 보다 청결하다.
바람직하게는, 카트리지는, 유체 전달 요소의 제1 위킹 부분과 맞물릴 때 개방되도록 구성된 폐쇄 가능 개구부를 포함하며, 카트리지가 전원 공급기 부분으로부터 연결 해제되는 경우, 카트리지의 폐쇄 가능 개구부가 폐쇄된다.
이러한 방식으로, 전원 공급기 부분이 연결되지 않는 경우, 액체가 카트리지에서 누출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 누출 가능성을 감소시킨다. 바람직하게는, 폐쇄 가능 개구부는 밸브이다. 대안적으로, 폐쇄 가능 개구부는, 격막 또는 막을 포함한다.
바람직하게는, 폐쇄 가능 개구부는 밸브를 포함하며, 밸브는 폐쇄된 위치로 편향된다.
이러한 방식으로, 카트리지로부터의 누출이 방지된다.
바람직하게는, 밸브는, 폐쇄 가능 개구부로부터 액체 저장소 내로 연장되는 채널로서, 채널의 하우징의 적어도 하나의 개구가 채널과 액체 저장소 사이의 유체 연결을 제공하도록 배치되는, 채널; 폐쇄 부재; 및 폐쇄 가능 개구부를 폐쇄시키기 위해 폐쇄 부재를 편향시키도록 배치된 편향 부재를 포함하며, 채널은 제1 위킹 부분을 수용하도록 배치됨으로써, 제1 위킹 부분을 수용함에 따라, 액체 저장소로 내향하게 폐쇄 부재를 푸시하여 편향 부재를 압축시키고, 이에 따라, 적어도 하나의 개구에 의해, 액체 저장소로부터 채널에 수용된 제1 위킹 부분으로 액체가 유동할 수 있다.
바람직하게는, 액체 저장소는 다공성 요소를 포함하며, 다공성 요소는, 유체 전달 요소에 액체를 전달하도록 배치된다.
이러한 방식으로, 액체는 카트리지의 내부로부터 유체 전달 요소로 효율적으로 전달된다. 바람직하게는, 다공성 재료는, 폴리에스테르 섬유와 같은 섬유질 재료이다.
바람직하게는, 유체 전달 요소가 교체될 수 있도록, 유체 전달 요소는, 전원 공급기 부분의 좌대로부터 착탈 가능하다.
이러한 방식으로, 만료된 유체 전달 요소 또는 윅이 교체될 수 있다.
바람직하게는, 유체 전달 요소 및 히터가 교체될 수 있도록, 히터 및 유체 전달 요소는, 전원 공급기 부분의 좌대로부터 착탈 가능한 지지체 상에 장착된다.
이러한 방식으로, 만료된 유체 전달 요소 또는 윅은, 규칙적인 간격으로 히터와 함께 교체될 수 있다.
이제 본 발명의 실시형태가 도면을 참조하여 실시예로서 설명되며, 도면으로서:
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 전자 담배의 사시도를 도시한다;
도 2a 및 도 2b는 위킹 부분이 카트리지로부터 연장되는 전자 담배의 개략적인 사시도 및 단면도를 도시한다;
도 2c는 위킹 부분이 카트리지로부터 연장되는 전자 담배의 단면도를 도시한다;
도 3a 및 도 3b는 도 2a 및 도 2b에 대한 대안적인 배치에 따른 전자 담배의 개략적인 사시도 및 단면도를 도시한다;
도 3c 및 도 3d는 도 2a, 도 2b 및 도 2c, 및 도 3a 및 도 3b에 대한 대안적인 배치에 따른 전자 담배의 개략적인 사시도 및 단면도를 도시한다;
도 4a 내지 도 4c는 액체 저장소의 개략적인 단면도를 도시한다;
도 5a 및 도 5b는 위킹 재료가 전자 담배의 본체로부터 연장되는 전자 담배의 개략적인 사시도 및 단면도를 도시한다;
도 6a 및 도 6b는 액체 저장소에 수용되는 위킹 재료의 도면을 도시한다;
도 7a 및 도 7b는 카트리지에 적용하기 위한 밸브 배치의 개략적인 단면도를 도시한다;
도 8a 및 도 8b는 카트리지에 적용하기 위한 다른 밸브 배치의 개략적인 단면도를 도시한다;
도 9a 내지 도 9d는 카트리지에 적용하기 위한 다른 밸브 배치의 개략적인 단면도를 도시한다;
도 10은 전자 담배와 함께 사용하기 위한 카트리지(5)의 개략적인 단면도를 도시한다;
도 11a 및 도 11b는 착탈식 윅의 개략적인 단면도를 도시한다;
도 12a 및 도 12b는 착탈식 히터 및 윅의 개략적인 단면도를 도시한다;
도 13은 지지체에 내장된 코일 와이어 유형 히터의 사시도를 도시한다;
도 14는 도 13의 히터와 맞물린 윅 및 액체 저장소의 단면도를 도시한다;
도 15a 및 도 15b는 히터의 도면을 도시한다;
도 16a 내지 도 16c는 링 유형 히터의 도면을 도시한다;
도 17a 및 도 17b는 도 16a 내지 도 16c의 링 유형 히터와 함께 사용될 수 있는 대안적인 윅 배치를 도시한다; 그리고
도 18a 내지 도 18c는 본체, 카트리지, 및 증기 유동관을 갖는 전자 담배의 대안적인 장치 구조물의 단면도를 도시한다.
도 1은 본체(3) 및 카트리지(5)를 갖는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자 담배(1)를 도시한다.
본체(3)는, 히터(25), 및 전원 공급기 또는 배터리를 갖는 전원 공급기 부분으로 간주될 수 있다. 히터(25)는, 카트리지(5)로부터의 액체(11)를 기화시키도록 배치된다.
카트리지(5)는, 기화 가능 액체(11)를 수용하는 액체 저장소(9)를 갖는다. 마우스피스 부분(7)은, 액체 저장소(9)의 제1 원위 단부에 배치된다. 제1 원위 단부에 대향하는 액체 저장소(9)의 제2 원위 단부는, 본체(3)와 맞물리도록 배치된다. 마우스피스 부분(7)은 오리피스(orifice)(15)를 가지며, 이를 통하여 증기가 사용자에 의해 흡입될 수 있다. 발생된 증기는, 증기 유동관(13)에 의해, 히터(25)로부터 오리피스(15)로 전달된다. 증기 유동관(13)은 히터(25)에 인접한 제1 단부를 가지며, 액체 저장소(9)를 통하여 연장되고, 제2 단부가 오리피스(15)에 연결된다.
본체(3)는 재사용 가능할 수 있는 반면에, 카트리지(5)는 일회용/교체 가능 소모품일 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 본체(3) 및 카트리지(5)는 서로 연결 가능하다. 카트리지(5)는, 본체(3)의 하우징이 수용되는 리세스(recess)를 형성하는 자유 단부(23a)를 갖는다. 카트리지(5)의 자유 단부(23a)는, 카트리지(5)의 액체 저장소(9)와 동일한 단면 형상으로 형성되며, 액체 저장소(9)로부터 연장된다. 카트리지(5)의 자유 단부(23a)의 내경은 본체(3)의 외경과 거의 동일하므로, 본체(3)가 카트리지(5)의 자유 단부(23a) 내로 안내되는 경우, 꼭끼워 맞춤이 달성된다. 이 경우, 카트리지(5)의 자유 단부(23a)는, 카트리지(5)와 연결되는 본체(3)를 고정시키는 본체(3) 위의 중첩 영역(17)을 형성한다.
대안적으로, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본체(3)는, 카트리지(5)의 일부가 수용되는 리세스를 형성하는 자유 단부(23b)를 가질 수 있다. 본체(3)의 자유 단부(23b)는 본체(3)와 동일한 단면 형상으로 형성되며, 본체(3)로부터 연장된다. 이러한 실시예에서, 본체(3)의 자유 단부(23b)의 내경은, 카트리지(5)의 외경과 거의 동일하므로, 카트리지(5)가 본체(3)의 자유 단부(23b) 내로 안내되는 경우, 꼭끼워 맞춤이 달성된다. 이 경우, 본체(3)의 자유 단부(23b)는, 본체(3)와 연결되는 카트리지(5)를 고정시키는 카트리지(5) 위의 중첩 영역(17)을 형성한다.
도시된 실시예에서, 카트리지(5) 및 본체(3)는 원형 단면을 갖는다. 다른 실시예에서, 단면은, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 또는 임의의 다른 적절한 형상일 수 있다.
액체 저장소(9)의 측벽은, 사용자가 액체 저장소(9)의 액체(11)의 양을 모니터링할 수 있도록, 투명 또는 반투명일 수 있다. 대안적으로, 액체 저장소(9)의 측벽은 불투명일 수 있다.
카트리지(5) 및 본체(3)는, 플라스틱 또는 금속과 같은 임의의 견고한 재료로 제조될 수 있는 하우징을 갖는다. 카트리지(5)가 일회용 소모품일 경우, 이는 저비용의 재활용 가능한 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하다.
일부 실시형태에서, 예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하여 후속적으로 설명되는 바와 같이, 유체 전달 요소 또는 위킹 재료는, 카트리지(5)의 액체 저장소(9) 내에서부터 외향하게 연장되어, 본체(3)의 히터(25)에 맞물리기 위한 자유 단부를 형성한다. 따라서, 신장형 위킹 요소는, 카트리지(5)에 고정식으로 부착된다. 또한, 다른 실시형태에서, 예를 들어, 도 5를 참조하여 후속적으로 설명되는 바와 같이, 유체 전달 요소 또는 위킹 재료는, 본체(3)의 히터(25) 내에서부터 외향하게 연장되어, 카트리지(5)의 액체 저장소(9)에 맞물리기 위한 자유 단부를 형성한다.
바람직하게는, 유체 전달 요소 또는 윅은, 강성 구조 및 빠른 액체 이송 특성을 갖는 내열성 재료이다. 바람직하게는, 재료는, 코튼, 천연 섬유, 실리카 섬유, 또는 세라믹과 같은 섬유질 또는 다공성 재료이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1을 참조하여 설명된 바와 같은 특징을 갖는 전자 담배를 도시하며, 윅은 카트리지(5)로부터 외향하게 연장되는 돌출 단부를 갖는다.
도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 도 2a 및 도 2b의 카트리지(5)는, 본체(3)가 수용되는 리세스를 형성하는 자유 단부(23a)를 갖는다. 카트리지(5)의 자유 단부(23a)는, 카트리지(5)의 액체 저장소(9)와 동일한 단면 형상으로 형성되며, 액체 저장소(9)로부터 연장된다. 카트리지(5)의 자유 단부(23a)의 내경은 본체(3)의 외경과 거의 동일하므로, 본체(3)가 카트리지(5)의 자유 단부(23a) 내로 안내되는 경우, 꼭끼워 맞춤이 달성된다. 이 경우, 카트리지(5)의 자유 단부(23a)는, 카트리지(5)와 연결되는 본체(3)를 고정시키는 본체(3) 위의 중첩 영역을 형성한다. 이에 따라, 카트리지와 본체 사이의 연결 접합부에서 비틀림 및 만곡을 견디기 위한 안정성을 유발한다.
위킹 재료(19, 21)는 일체 성형품으로 형성될 수 있다; 위킹 재료(21)의 제1 단부 부분(즉, 제1 윅 부분 또는 일부(21))은, 카트리지(5)의 액체 저장소(9)로 내향하게 연장된다. 제1 윅 부분(21)은, 액체 저장소(9) 내부의 좌대에 배치될 수 있다. 위킹 재료(19)의 제2 단부 부분(즉, 제2 윅 부분 또는 일부(19))은, 카트리지(5)의 액체 저장소(9)로부터 외향하게 연장되어, 자유 단부를 형성한다. 따라서, 제1 윅 부분(21)은 액체 흡수 부분으로서 구성되며, 제2 윅 부분(19)은 액체 전달 부분으로서 구성된다. 이러한 방식으로, 위킹 재료에 의해 제공되는 위킹 작용에 의해 그리고 히터에서의 기화의 영향에 따라, 액체 저장소(9)의 액체(11)가 흡출되어 위킹 재료에 유지된다. 따라서, 위킹 재료는, 액체 저장소(9)와 히터(25) 사이의 유체 연결을 제공한다.
카트리지(5) 및 본체(3)가 서로 연결되는 경우, 히터(25)가 제2 윅 부분(19)을 둘러싸는 가열 공동을 형성하도록, 제2 윅 부분(19)이 히터(25)에 수용된다. 일 실시예에서, 히터는, 위킹 재료의 외경과 일치하는 내경을 갖는 코일 와이어이다. 히터의 다른 실시예는 도 13 내지 도 17을 참조하여 설명된다. 위킹 재료는, 히터(25)의 내부와 일치하는 단면 형상을 갖는다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 히터(25)는, 위킹 재료(19)의 제1 단부가 수용되는 원통형 공동을 한정한다.
히터(25)는, 제2 윅 부분(19)에 열 에너지를 가하도록 배치된다. 이에 따라, 제2 윅 부분(19)에 유지된 액체를 기화시킴으로써, 증기를 발생시킨다. 제2 윅 부분(19)은, 히터(25)의 공동보다 더 작은 직경을 가지므로, 그 둘 사이에 갭이 형성된다. 이러한 갭에 따라, 제2 윅 부분(19)의 액체를 가열하는 히터(25)에 의해 발생된 증기를 배출할 수 있다.
자유 단부(23a)(또는 자유 단부가 본체(3)로부터 연장되는 경우, 23b)에 의해, 본체(3)와 카트리지(5) 사이에 제공되는 전술한 꼭끼워 맞춤 연결에 따라, 제2 윅 부분(19)이 히터(25)에서 중앙에 유지되도록, 제2 윅 부분(19)을 히터(25)에 정렬시킬 수 있다.
추가적으로, 카트리지와 본체 사이의 연결부에 회전식 잠금 장치(rotating lock)가 제공될 수도 있다. 회전식 잠금 장치는, 나사산 연결부 또는 베이어닛 연결 장치(bayonet coupling)로서 제공될 수 있다.
가열 공동으로부터의 증기가 증기 유동관(13)에 도달할 수 있도록, 가열 공동을 갖는 본체(3) 및 카트리지(5)가 분리된다.
예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 카트리지(5)와 본체(3) 사이의 동일 평면 연결이 방지되도록, 스토퍼(stopper)(53)가 제공될 수 있다. 따라서, 스토퍼는, 카트리지(5)와 본체(3) 사이에 증기 수용 공동(33a)이 한정되도록, 카트리지(5)를 본체와 분리시킨다. 증기 수용 공동(33a)은, 카트리지(5) 및 본체(3)가 맞물리는 경우, 본체(3)에 대향하는 카트리지(5)의 표면에서 환형 홈의 형태를 취한다. 환형 홈의 에지는, 본체(3) 및 카트리지(5)가 맞물리는 경우, 카트리지(5)에 대향하는 본체(3)의 표면에 인접함으로써, 스토퍼(53)를 형성한다.
선택적으로, 증기는 히터(25)로부터 본체(3) 내의 증기 공동 내로 유동할 수 있다. 또한, 가열 공동이 연장되는 본체(3)의 표면(즉, 카트리지(5)에 대향하는 본체(3)의 표면)은, 증기가 증기 공동(33b)에서 배출될 수 있도록, 증기 공동(33b)의 증기의 배출을 가능하게 하는 개구(55)를 포함할 수 있다. 그 다음, 증기는, 개구(55)를 통하여, 본체의 증기 공동(33b)으로부터 본체(3)의 표면과 카트리지(5) 사이의 증기 공동(33a) 내로 통과할 수 있으므로, 사용자가 마우스피스를 통해 흡입하는 경우, 개구를 통하여 그리고 증기 유동관(13) 내로 증기가 흡입될 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 실시예에서, 히터(25)는 코일 와이어 유형 히터(25)이다. 후속적으로 설명되는 바와 같이, 다른 히터 유형이 사용될 수도 있다; 본원에 설명된 임의의 히터 배치는, 적절한 경우, 도 2a 및 도 2b의 실시형태에 사용될 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 배치에서, 카트리지(5)의 리세스형 자유 단부(23a)는, 제2 윅 부분(19)의 길이와 동일하게(또는 보다 더 크게) 치수가 정해질 수 있다. 즉, 자유 단부(23a)는, 카트리지(5)로부터 제2 윅 부분(19)으로 적어도 동일한 축방향 길이로 외향하게 연장된다. 이러한 방식으로, 자유 단부(23a)는, 제2 윅 부분(19)을 위한 차폐를 제공할 수 있으므로, 윅의 손상 가능성을 감소시킬 수 있다. 그 대신에, 대안적인 실시형태에서, 자유 단부는, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명된 바와 같이, 카트리지(5)가 아닌 본체(3)로부터 연장될 수 있다.
대안적인 실시형태에서, 도 2c는 도 2a 및 도 2b의 특징과 일치하는 특징을 갖는 전자 담배를 도시하며, 유일한 차이점은, 카트리지의 리세스형 자유 단부(23a)에 수용되도록 배치된 본체(3)의 단부가 본체(3)의 나머지 부분보다 더 좁은 외경이라는 점이다; 본체(3)의 나머지 부분은, 카트리지(5)의 외경과 거의 동일한 외경을 갖는다. 즉, 카트리지(5)와 맞물리도록 배치된 본체(3)의 단부는, 카트리지(5)의 리세스형 자유 단부(23a)의 내경과 거의 동일한 외경을 가지며, 본체(3)의 나머지 부분은, 카트리지(5)의 외경과 거의 동일한 외경을 갖는다. 결과적으로, 본체(3) 및 카트리지(5)가 맞물리는 경우, 전자 담배의 외경은 이의 전체 길이에 걸쳐서 일관적이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2a 내지 도 2c의 실시예에 대한 대안적인 배치의 도면을 도시한다. 또 다시, 제2 윅 부분(19)은 카트리지(5)로부터 외향하게 연장되며, 제1 윅 부분(21)은 카트리지(5)의 액체 저장소(9)로 내향하게 연장된다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 실시형태에서, 리세스를 형성하는 자유 단부(23b)는 본체(3)로부터 연장된다. 본체(3)의 자유 단부(23b)는 본체(3)와 동일한 단면 형상으로 형성된다. 이러한 실시예에서, 본체(3)의 자유 단부(23b)의 내경은, 카트리지(5)의 외경과 거의 동일하므로, 카트리지(5)가 본체(3)의 자유 단부(23b) 내로 안내되는 경우, 꼭끼워 맞춤이 달성된다. 이 경우, 본체(3)의 자유 단부(23b)는, 본체(3)와 연결되는 카트리지(5)를 고정시키는 카트리지(5) 위의 중첩 영역을 형성한다.
도 3a 및 도 3b의 히터(25)는, 카트리지(5)에 대향하도록 배치된 본체(3)의 표면으로부터 외향하게 연장되는 자유 단부로서 배치된다. 히터(25)는 축 종방향으로 원통형 형상이며, 원통의 내부는 가열 공동을 형성한다. 원통형 히터(25)는, 제2 윅 부분(19)을 수용하기 위해 적합한 내경을 갖는다. 즉, 히터(25)의 내경은, 제2 윅 분(19)의 외경보다 더 크거나 동일하다. 본체(3) 및 카트리지(5)가 서로 연결되는 경우, 제2 윅 부분(19)이 히터(25)에 수용된다.
액체 저장소(9) 내로 연장되는 제1 윅 부분(21)은, 액체 저장소(9)로부터 제2 윅 부분(19)으로 액체(11)를 위킹한다. 제2 윅 부분(19)은 액체를 히터(25)로 위킹한다. 즉, 제1 윅 부분(21) 및 제2 윅 부분(19)을 포함하는 윅(19, 21)은, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명된 바와 같은 그것과 일치하는 방식으로, 액체 저장소(9)로부터 히터(25)로 액체(11)를 위킹한다.
도 3a 및 도 3b의 히터(25)는, 히터(25)의 길이를 따라 연장되는 일련의 홈(31)을 갖는다. 이러한 홈(31)은, 히터(25)가 제2 윅 부분(19)에 유지된 증기를 가열하는 경우 발생되는 증기의 배출을 가능하게 한다.
카트리지(5) 및 본체(3)가 맞물리는 경우, 히터(25)가 이로부터 연장되는 본체(3)의 표면과 윅이 이로부터 연장되는 카트리지(5)의 표면 간의 분리에 의해, 증기 공동(33a)이 한정된다. 이러한 분리는, 가열 공동의 바닥부와 인접하는 제2 윅 부분(19)의 원위 단부로 인해 야기된다.
히터(25)가 제2 윅 부분(19)에 유지된 액체를 기화시키는 경우, 증기가 홈(31)을 통하여 증기 공동(33a) 내로 유동한다. 그 다음, 사용자가 마우스피스(7)를 통해 흡입하는 경우, 증기 공동(33a)으로부터 마우스피스 오리피스(15)로의 증기 유동관(13) 내로 증기가 흡입될 수 있다(도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명된 바와 같음).
본체(3)로부터 연장되는 자유 단부(23b)는, 히터(25)보다 길이가 더 크거나 동일하도록 치수가 정해진다. 이러한 방식으로, 자유 단부가 히터(25)에 대한 차폐를 제공함으로써, 히터(25)의 손상 가능성을 감소시킨다.
제2 윅 부분(19)을 카트리지(5)에 고정시키기 위한 칼라(collar)(29)가 제공된다. 칼라(29)는, 그것이 카트리지(5)로부터 연장되는 경우, 제2 윅 부분(19)의 베이스 단부를 둘러싼다. 이는 윅의 손상을 유발할 수 있는 제2 윅 부분(19)의 만곡을 방지하기 때문에 유리하다.
대안적인 배치에서, 도 2a 내지 도 2c의 히터(25)가 도 3a 및 도 3b의 실시형태에 사용될 수 있다. 다른 대안적인 배치에서, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명된 바와 같이, 대신에, 카트리지(5)로부터 연장되는 자유 단부가 도 3a 및 도 3b의 실시형태에 사용될 수 있다. 또한, 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 3a, 도 3b(또는 후속적으로 설명되는 바와 같은 도 3c 및 도 3d)의 히터 배치는, 본체(3)와 카트리지(5) 사이의 연결을 위한 자유 단부 배치와 같이, 교환 가능하게 사용될 수 있으며, 즉, 히터 배치 중 어느 하나 및 자유 단부 배치 중 어느 하나가 어느 하나의 실시형태에 사용될 수 있음을 유의한다. 적절한 경우, 본원에 설명된 임의의 히터 배치가 도 3a 및 도 3b의 실시형태에 사용될 수 있다.
도 3c 및 도 3d는 도 3a 및 도 3b의 배치에 대한 대안적인 배치를 갖는 전자 담배를 도시한다. 도 3c 및 도 3d의 전자 담배는 도 3a 및 도 3b의 특징과 일치하는 특징을 가지며, 유일한 차이점은, 본체(3)의 리세스형 자유 단부(23b)에 수용되도록 배치된 카트리지(5)의 단부가 카트리지(5)의 나머지 부분보다 더 좁은 외경이라는 점이다; 메인 카트리지(5)의 나머지 부분은, 본체(3)의 외경과 거의 동일한 외경을 갖는다. 즉, 마우스피스를 향하는 카트리지의 단부는, 본체(3)와 맞물리도록 배치된 연결 부분보다 더 큰 외경을 갖는다. 본체와 맞물리도록 배치된 카트리지(5)의 연결 부분은, 본체(3)의 리세스형 자유 단부(23b)의 내경과 거의 동일한 외경을 갖는 반면에, 카트리지(5)의 나머지 부분은, 본체(3)의 외경과 거의 동일한 외경을 갖는다. 결과적으로, 본체(3) 및 카트리지(5)가 맞물리는 경우, 전자 담배의 외경은 이의 전체 길이에 걸쳐서 일관적이다.
도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d의 전자 담배 배치는, 제2 윅 부분(19)에 유지된 액체의 최대량이 히터(25)가 주어진 시간에 가열해야 하는 최대량을 한정하기 때문에 유리하다. 또한, 제2 윅 부분(19)의 크기는, 증기의 한 번의 흡입(puff)을 위해 충분한 액체만을 유지하도록 치수가 정해질 수 있다. 이러한 부분 제어에 따라, 가열되는 액체의 양을 제한할 수 있으며, 결과적으로, 증기를 발생시키기 위해 더 큰 액체 저장소를 가열하는 경우에서와 같이, 과잉 액체가 불필요하게 가열되지 않는다는 점에서 절전을 제공한다. 더 적은 양의 액체(즉, 한 번의 흡입에 해당하는 양)가 가열됨에 따라, 액체의 온도를 이의 기화점으로 상승시키기 위해, 더 적은 에너지 입력이 필요하다. 또한, 위킹 재료의 사용에 따라, 액체 저장소(9)의 액체(11)로의 열 전달을 방지함으로써, 낭비되는 열 에너지를 감소시키고, 전자 담배의 효율을 개선한다. 이러한 개선된 효율은 증가된 배터리 수명을 야기할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 카트리지(5)에서 액체 저장소(9), 제2 윅 부분(19), 및 제1 윅 부분(21)의 다양한 배치의 단면도를 도시한다.
도 4a는 액체(11)가 자유 액체로서 수용되는 액체 저장소(9)의 단면도를 도시한다. 제2 윅 부분(19)은 액체 저장소(9)로부터 외향하게 연장되며, 제1 윅 부분(21)은 액체 저장소(9)로 내향하게 연장된다. 제2 윅 부분(19) 및 제1 윅 부분(21)은 단일 윅(19, 21)을 형성한다. 제1 윅 부분(21)은 액체 저장소(9)의 자유롭게 수용된 액체(11)와 유체 연결됨으로써, 액체(11)를 흡수할 수 있고, 이를 제2 윅 부분(19)으로 위킹할 수 있다.
도 4b는 액체(11)가 포화 섬유질 또는 다공성 재료에 유지됨으로써 수용되는 액체 저장소(9)의 단면도를 도시한다. 포화 재료는, 예를 들어, 폴리에스테르 및/또는 폴리프로필렌 섬유일 수 있으며, 사실상 다공성일 수 있다. 포화 섬유 재료는 제2 윅 부분(19)과 유체 연결된다; 포화 섬유 재료는 제1 윅 부분(21)으로 작용할 수 있고, 액체 저장소(9)로부터 외향하게 연장하는 제2 윅 부분(19)으로 액체를 위킹할 수 있다.
도 4c는 액체(11)가 부분적으로 자유 액체로서 수용되고 부분적으로 포화 섬유 재료에 수용되는 액체 저장소(9)의 단면도를 도시한다. 포화 섬유 재료는, 제2 윅 부분(19)이 이로부터 연장되는 액체 저장소(9)의 단부에서 액체 저장소(9)의 내부에 배치된다. 액체(11)는 액체 저장소(9)의 나머지 체적에 자유롭게 수용된다. 이 경우, 포화 섬유 재료는 제1 윅 부분(21)으로 작용할 수 있으며, 자유롭게 수용된 액체(11)를 액체 저장소(9)의 나머지 체적으로부터 흡수한다. 포화 섬유 재료가 제2 윅 부분(19)으로 액체를 위킹하도록, 제2 윅 부분(19)이 포화 섬유 재료와 유체 연결된다.
도 5a 및 도 5b는 도 1을 참조하여 설명된 바와 같은 특징을 갖는 전자 담배의 도면을 도시하며, 신장형 윅은 본체(3)로부터 외향하게 연장된다.
도 5a 및 도 5b에서, 본체(3)는, 본체(3)로부터 연장되는 리세스형 자유 단부(23b)를 갖는다. 본체(3)의 자유 단부(23b)는 본체(3)와 동일한 단면 형상으로 형성된다. 이러한 실시예에서, 본체(3)의 자유 단부(23b)의 내경은, 카트리지(5)의 외경과 거의 동일하므로, 카트리지(5)가 본체(3)의 자유 단부(23b) 내로 안내되는 경우, 꼭끼워 맞춤이 달성된다. 이 경우, 본체(3)의 자유 단부(23b)는, 본체와 연결되는 카트리지(5)를 고정시키는 카트리지(5) 위의 중첩 영역을 형성한다.
선택적으로, 카트리지 하우징은 연결 부분에서 더 작은 직경을 가지며, 마우스피스 배출구를 향하는 방향으로 더 큰 직경을 가질 수 있다. 즉, 본체(3)에 연결하기 위한 카트리지(5)의 단부는, 본체(3)의 리세스형 자유 단부(23b)의 내경과 거의 동일한 외경을 가지며, 카트리지(5)의 나머지 부분은, 본체(3)의 외경과 거의 동일한 외경을 갖는다. 이러한 방식으로, 전자 담배의 외경은 이의 길이에 걸쳐서 일관적일 수 있다.
대안적인 배치에서, 본체(3)가 수용되는 (도 1, 도 2a 및 도 2b의 그것과 유사한) 카트리지(5)로부터 자유 단부가 연장될 수 있다. 카트리지(5)의 자유 단부는, 카트리지(5)의 액체 저장소(9)와 동일한 단면 형상으로 형성되며, 액체 저장소(9)로부터 연장된다. 카트리지(5)의 자유 단부의 내경은, 본체(3)의 외경과 거의 동일하므로, 본체(3)가 카트리지(5)의 자유 단부 내로 안내되는 경우, 꼭끼워 맞춤이 달성된다. 이 경우, 카트리지(5)의 자유 단부는, 카트리지(5)와 연결되는 본체(3)를 고정시키는 본체(3) 위의 중첩 영역(17)을 형성한다.
다른 대안적인 배치에서, 본체(3)가 수용되는 (도 2c의 그것과 유사한) 카트리지(5)로부터 자유 단부가 연장될 수 있다. 이러한 배치에서, 카트리지의 리세스형 자유 단부에 수용되도록 배치된 본체(3)의 단부는, 본체(3)의 나머지 부분보다 더 좁은 외경이다; 본체(3)의 나머지 부분은, 카트리지(5)의 외경과 거의 동일한 외경을 갖는다. 즉, 카트리지(5)와 맞물리도록 배치된 본체(3)의 단부는, 카트리지(5)의 리세스형 자유 단부(23a)의 내경과 거의 동일한 외경을 가지며, 본체(3)의 나머지 부분은, 카트리지(5)의 외경과 거의 동일한 외경을 갖는다. 결과적으로, 본체(3) 및 카트리지(5)가 맞물리는 경우, 전자 담배의 외경은 이의 전체 길이에 걸쳐서 일관적이다.
위킹 재료는 일체 성형품(19, 21)으로 형성될 수 있다. 위킹 재료(21)의 제1 단부 부분(즉, 제1 윅 부분(21))은 본체(3)로부터 외향하게 연장되어, 자유 단부를 형성한다. 위킹 재료(19)의 제2 단부 부분(즉, 제2 윅 부분(19))은 본체(3)로 내향하게 연장되고, 본체(3)의 좌대(41)에 고정되며, 히터(25)와 연결되게 배치된다.
카트리지(5) 및 본체(3)가 서로 연결되는 경우, 제1 윅 부분(21)이 카트리지(5)의 개구부(30)를 통하여 수용됨으로써, 제1 윅 부분(21)이 액체 저장소(9)에 진입한다. 액체 저장소(9)는, 제1 윅 부분(21)을 수용하기 위한 좌대를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 액체 저장소(9)의 액체(11)는 제1 윅 부분(21)에 의해 제공되는 위킹 작용에 의해 흡출된다; 위킹 작용은, 히터(25)와 접촉되는 제2 윅 부분(19)으로 윅을 통하여 액체를 전달한다. 따라서, 위킹 재료는, 액체 저장소(9)와 히터(25) 사이의 유체 연결을 제공한다.
선택적인 칼라(29)는 액체 저장소(9)의 개구부(30)를 둘러싼다. 칼라(29)는 제1 윅 부분(21)을 지지한다(그것이 개구부(30)를 통하여 수용되는 경우).
도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 카트리지(5)는 기화 가능 액체(11)를 수용하는 액체 저장소(9)를 갖는다. 마우스피스 부분(7)은, 액체 저장소(9)의 제1 원위 단부에 배치된다. 제1 원위 단부에 대향하는 액체 저장소(9)의 제2 원위 단부는, 본체(3)와 맞물리도록 배치된다. 마우스피스 부분(7)은 오리피스(15)를 가지며, 이를 통하여 증기가 사용자에 의해 흡입될 수 있다. 발생된 증기는, 증기 유동관(13)에 의해, 히터(25)로부터 오리피스(15)로 전달된다. 증기 유동관(13)은, 카트리지(5)의 개구부(30)에 인접한 제1 단부를 갖는다; 결과적으로, 본체(3) 및 카트리지(5)가 서로 연결되는 경우, 증기 유동관(13)의 제1 단부는 히터(25)에 인접한다. 증기 유동관(13)은 액체 저장소(9)를 통하여 연장되며, 제2 단부는 오리피스(15)에 연결된다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명된 액체 저장소(9)의 배치는 도 5a 및 도 5b의 전자 담배에 적절하게 사용될 수 있다.
도 5b는 제2 윅 부분(19)을 둘러싸는 코일 와이어 히터(25)를 도시한다. 히터(25)는 본체(3) 내의 증기 공동(33b)에 배치되며, 증기 공동(33b)은 히터(25)에 의해 발생된 증기를 수용하도록 배치된다. 히터(25)는, 제2 윅 부분(19) 및 제1 윅 부분(21)의 조합에 의해 액체 저장소(9)로부터 전달되는, 제2 윅 부분(19)에 유지된 액체를 기화시킴으로써, 증기를 발생시킨다. 증기는 히터(25)로부터 유동하여 공동(33b) 내로 위킹된다. 개구(55)는, 증기가 증기 공동(33b)에서 배출될 수 있도록, 카트리지(5)에 대향하는 본체(3)의 표면에 배치된다. 사용자가 마우스피스(7)를 통해 흡입하는 경우, 증기가 개구를 통하여 증기 유동관(13) 내로 흡입될 수 있도록, 개구가 증기 유동관(13)과 정렬될 수 있다.
선택적으로, 카트리지(5)와 본체(3) 사이의 연결부에 챔버(33a)가 배치될 수 있다. 챔버(33a)는, 히터(25)로부터의 증기를 포집하여 증기 유동관(13)을 통하여 이를 위킹 및 이송하도록 구성된다. 바람직하게는, 챔버(33a)는, 카트리지(5) 및 본체(3)가 서로 맞물리는 경우, 본체(3)를 향하여 대향하는 카트리지(5)의 표면에서 환형 홈으로서 카트리지(5)에 위치되며, 증기 유동관 흡입구가 홈에 제공된다. 환형 홈의 에지는, 본체(3) 및 카트리지(5)가 맞물리는 경우, 카트리지(5)에 대향하는 본체(3)의 표면에 인접함으로써 스토퍼(53)를 형성한다. 스토퍼(53)는, 카트리지(5) 및 본체(3)가 서로 맞물리는 경우, 서로 대향하는 본체(3) 및 카트리지(5)의 표면들이 동일 평면 연결부를 형성하도록 함께 완전히 푸시되는 것을 방지함으로써, 2개의 표면 사이에 증기 수용 공동 또는 챔버(33a)를 한정한다.
칼라(39) 형태의 밀봉부(39)가 제1 윅 부분(21)의 베이스를 둘러싸며, 이는 본체(3)로부터 연장된다. 이는 윅과 본체(3) 사이의 연결부를 제공하며, 윅을 지지한다.
선택적으로, 액체 저장소(9)의 개구부(30)에 밸브(35)가 배치될 수 있다. 밸브(35)는, 제1 윅 부분(21)이 개구부(30)를 통과함으로써 액체 저장소(9)에 진입할 수 있게 하며, 제1 윅 부분(21)이 액체 저장소(9)에 배치되는 경우, 그것이 위킹 재료를 통하여 위킹됨에 따라, 액체 저장소(9)로부터 액체(11)를 배출할 수 있게 한다. 밸브(35)는, 제1 윅 부분(21)이 액체 저장소(9) 내로 삽입되지 않는 경우, 액체 저장소(9)로부터의 액체(11)의 배출을 방지한다. 밸브(35)는 도 6 내지 도 9를 참조하여 후속적으로 보다 상세히 설명된다.
도 6a는 액체 저장소(9)의 개구부(30)에 접근하는 윅(19, 21)의 도면을 도시한다. 도 6b는 밸브(35)가 개방 위치에 있고, 제1 윅 부분(21)이 액체 저장소(9)의 액체(11)와 연결되도록, 개구부(30)를 통하여 삽입된 제1 윅 부분(21)의 도면을 도시한다.
코일 가열 와이어 유형 히터(25)는 제2 윅 부분(19)을 둘러싸며, 선택적인 지지체(37)에 배치된다. 이 경우, 가열 와이어는 지지체(37)에 내장된다. 밀봉부(39)는 윅을 지지체(37)에 고정시킨다. 액체 저장소(9)의 개구부(30)는 밸브(35)에 의해 폐쇄된다. 명확성을 위해, 본체(3) 및 카트리지(5)의 나머지 부분은 도 6a 및 도 6b에 도시되지 않는다.
제1 윅 부분(21)이 밸브(35)와 접촉되게 가압되는 경우, 밸브(35)가 개방되고, 제1 윅 부분(21)은 액체 저장소(9) 내로 이동한다. 제1 윅 부분(21)은 액체 저장소(9) 내의 액체(11)와 접촉되며, 윅을 통하여 제2 윅 부분(19)으로 이를 위킹하여, 히터(25)에 의해 가열됨으로써, 액체가 기화된다. 이러한 방식으로, 히터(25)는, 증기를 발생시키기 위해 액체 저장소(9)의 더 많은 양의 액체(11)를 가열하는 대신에, 기화를 위해 제2 윅 부분(19)의 상대적으로 적은 양의 액체를 가열하기에 충분한 전력을 제공하기만 하면 된다.
도 7a 및 도 7b는 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b에 도시된 카트리지(5)에 적용하기 위한 밸브(35) 배치의 단면도를 도시한다. 밸브(35)는, 편향 부재(54)(예를 들어, 스프링)에 의해 (도 7a에 도시된 바와 같은) 폐쇄 위치를 향하여 편향되는 폐쇄 부재(56)(예를 들어, 볼)를 갖는다. 폐쇄 위치에서, 카트리지(5)의 개구부(30)는 폐쇄 부재(56)에 의해 폐쇄된다.
(카트리지(5)의 개구부(30)에 대응하는) 개방된 제1 단부, 및 편향 부재(54)가 지지되는, 제1 단부(30)에 대한 채널(51)의 대향 단부에서, 폐쇄된 제2 단부(52)를 갖는 채널(51)에 폐쇄 부재(56)가 배치된다. 채널은 관형 형상일 수 있다.
채널(51)은, 개구부(30)에 인접하여 좁아지는 채널을 제공하기 위해, 채널(51)로 내향하게 부분적으로 돌출되는 돌출부(60)를 개구부(30)에 인접한 제1 단부에서 갖는다. 폐쇄 부재(56)가 폐쇄 위치에 있는 경우 돌출부(60)에 인접하도록, 폐쇄 부재(56)가 편향 부재(54)에 의해 돌출부(60)와 접촉되게 푸시된다. 돌출부(60)는, 카트리지(5)의 개구부(30)에서 좁은 통로(62)를 한정하는 플랜지와 같은 채널(51)의 내측 표면 둘레의 하나의 연속적인 돌출부일 수 있다. 폐쇄 부재(56)의 직경은 좁은 통로(62)의 폭보다 더 크므로, 폐쇄 부재(56)가 돌출부(60)에 인접하는 경우, 액체가 채널(51)에서 배출될 수 없을 뿐만 아니라, 폐쇄 부재(56)가 편향 부재(54)에 의해 채널(51)의 밖으로 푸시되지 않는다.
채널(51)은, 측벽(50)에 적어도 하나의 개구(58)를 더 구비한다; 측벽(50)은, 채널의 제1 및 제2 단부(30, 52)에 수직인 채널(51)의 벽이다. 적어도 하나의 개구(58)는, 액체 저장소(9)의 액체(11)가 채널(51) 내로 유동할 수 있게 한다. 폐쇄 부재(56)가 폐쇄 위치에 있는 경우, 돌출부(60)에 인접하는 폐쇄 부재(56)는, 개구부(30)에 의해 액체(11)가 카트리지(5)에서 배출되는 것을 방지한다. 즉, 폐쇄 부재(56)는, 적어도 하나의 개구(58)와 개구부(30) 사이에 배치될 때, 카트리지(5)의 밖으로의 액체(11)의 유동을 차단한다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 카트리지(5) 및 본체(3)가 연결되는 경우, 제1 윅 부분(21)은 돌출부(60)에 의해 한정된 좁은 통로(62)를 통하여 삽입되어, 폐쇄 부재(56)와 맞물린다. 제1 윅 부분(21)은, 편향 부재(54)에 의해 제공된 편향을 극복함으로써, 개구부(30)로부터 이격되는 방향으로 채널(51)을 따라 폐쇄 부재(56)를 푸시한다. 폐쇄 부재(56)가 채널(51)의 제2 단부(52)를 향해 푸시됨에 따라 적어도 하나의 개구(58)를 통과하는 경우, 액체 저장소(9)의 액체(11)가 채널(51) 내로 유동할 수 있고, 개구부(30)에서 배출될 수 있다; 따라서, 밸브(35)의 개방 위치를 한정한다. 즉, 폐쇄 부재(56)는, 적어도 하나의 개구(58)와 개구부(30) 사이에 더 이상 배치되지 않는다; 오히려, 적어도 하나의 개구(58)는 개구부(30)와 폐쇄 부재(56) 사이에 배치된다. 채널(51)에 제1 윅 부분(21)이 있다는 것은, 액체(11)가 개구부(30)로부터 자유롭게 유동하는 대신에, 제1 윅 부분(21)에 의해 흡수된다는 것을 의미한다. 제1 윅 부분(21)은, 카트리지(5)로부터의 액체(11)를 히터(25)에 의해 맞물린 제2 윅 부분(19)으로 위킹한다. 이러한 방식으로, 윅은 밸브(35)를 개방시키고, 카트리지(5)로부터 히터(25)로 액체(11)를 이송한다.
카트리지(5) 및 본체(3)가 맞물림 해제되는 경우, 제1 윅 부분(21)은 채널 밖으로 이동하고, 편향 부재(54)는 돌출부(60)에 인접하는 폐쇄 위치로 폐쇄 부재(56)를 다시 푸시함으로써, 액체(11)가 액체 저장소(9)에서 배출되는 것을 방지한다.
대안적인 배치에서, 개구(58)는 채널(51)의 제2 단부(52)에 있을 수 있다; 이 경우, 플랜지 유형 접합부는, 편향 부재(54)가 지지되는 채널(51)의 제2 단부(52)에 인접하여 채널(51)로 내향하게 연장될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b에 도시된 카트리지(5)에 적용하기 위해 적합한 다른 밸브(35) 배치를 도시한다. 밸브(35)는, 탄성 엘라스토머 재료의 2개의 시트(64a, 64b)를 갖는다. 시트(64a, 64b)는, "덕빌(duck bill)" 유형의 배치로 서로를 향해 편향된 자유 단부인, 개구부(30)의 대향측에 고정된 제1 단부 부분, 및 (제1 단부 부분에 대향하는) 제2 단부 부분을 갖는다. 시트(64a, 64b)의 자유 단부의 동시 편향은 밸브(35)를 폐쇄시키며, 밸브(35)의 폐쇄 위치를 도시하는 도 8a에 도시된 바와 같이, 개구부(30)에 의해 액체(11)가 액체 저장소(9)에서 배출되는 것을 방지한다.
카트리지(5) 및 본체(3)가 서로 연결되는 경우, 제1 윅 부분(21)은 시트(64a, 64b)의 자유 단부를 향해 시트(64a, 64b) 사이로 통과하며, 자유 단부에서 시트(64a, 64b)의 동시 편향을 극복함으로써, 시트(64a, 64b)를 변형시킨다. 그 다음, 밸브(35)의 개방 위치를 도시하는 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 윅 부분(21)은 밸브(35)를 통과할 수 있으며, 액체 저장소(9)에 진입할 수 있다. 시트(64a, 64b)의 변형이 명확하게 보일 수 있도록, 제1 윅 부분(21)은 도시되지 않음을 유의한다.
제1 윅 부분(21)은 액체 저장소(9)의 액체(11)를 흡수하고, 카트리지(5)로부터의 액체(11)를 히터(25)에 의해 맞물린 제2 윅 부분(19)으로 위킹한다. 이러한 방식으로, 윅은 밸브(35)를 개방시키고, 카트리지(5)로부터 히터(25)로 액체(11)를 이송한다.
시트(64a, 64b)의 동시 편향에 의해, 제1 윅 부분(21)이 개방 위치에서 시트(64a, 64b) 사이에 배치되는 경우, 시트(64a, 64b)가 제1 윅 부분(21)과 접촉되어 편향됨으로써, 카트리지(5)의 제위치에 윅을 고정시킨다.
카트리지(5) 및 본체(3)가 서로 맞물림 해제되는 경우, 제1 윅 부분(21)은 밸브(35)로부터 탈거되고, 시트(64a, 64b)의 자유 단부의 동시 편향은, 도 8a에 도시된 바와 같은 폐쇄 위치로 밸브(35)를 복귀시킨다. 이에 따라, 액체 저장소(9)로부터의 액체(11)의 배출을 방지한다.
도 9a 내지 도 9d는 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b에 도시된 카트리지(5)에 적용하기 위해 적합한 다른 밸브(35) 배치를 도시한다. 밸브(35)는, 서로를 향해 함께 편향되는 자유 단부인, 개구부(30)의 대향측에 고정된 제1 단부 부분, 및 (제1 단부 부분에 대향하는) 제2 단부 부분을 갖는, 탄성 엘라스토머의 2개의 시트(66a, 66b)를 갖는 "X-fragm" 유형 밸브이다. 이러한 방식으로, 시트(66a, 66b)는, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같은 폐쇄 위치에 있는 경우, 개구부(30)를 통하는 액체 저장소(9)로부터의 액체(11)의 배출을 방지하는 실질적으로 평탄한 표면(66c)을 형성한다.
카트리지(5) 및 본체(3)가 서로 연결되는 경우, 제1 윅 부분(21)은 실질적으로 평탄한 표면(66c)과 접촉되게 가압되어 시트(66a, 66b)를 변형시킨다. 따라서, 시트(66a, 66b)는, 시트(66a, 66b)의 동시 편향을 극복하는 제1 윅 부분(21)에 의해 가해진 작용력에 의해 분리된다. 그 다음, 제1 윅 부분(21)은, 시트(66a, 66b) 사이로 그리고 이에 따라 밸브(35)를 통하여 액체 저장소(9) 내로 통과할 수 있다. 이는 도 9c 및 도 9d에 도시된 바와 같은 개방 위치에 있는 밸브(35)를 야기한다. 시트의 변형을 보다 명확하게 도시하기 위해, 제1 윅 부분(21)은 도 9c에 도시되지 않음을 유의한다.
제1 윅 부분(21)은, 밸브(35)를 통과하여 액체 저장소(9)에 위치됨으로써, 액체 저장소(9)에 수용된 액체(11)를 흡수할 수 있다. 제1 윅 부분(21)은, 카트리지(5)로부터의 액체(11)를 히터(25)에 의해 맞물린 제2 윅 부분(19)으로 위킹한다. 이러한 방식으로, 윅은 밸브(35)를 개방시키고, 카트리지(5)로부터 히터(25)로 액체(11)를 이송한다.
도 9a 및 도 9b의 배치의 밸브(35)와 마찬가지로, 시트(66a, 66b)의 동시 편향에 의해, 제1 윅 부분(21)이 시트(66a, 66b) 사이에 배치되는 경우, 시트(66a, 66b)는 제1 윅 부분(21)과 접촉되게 편향됨으로써, 카트리지(5)의 제위치에 윅을 고정시킨다.
카트리지(5) 및 본체(3)가 서로 맞물림 해제되는 경우, 제1 윅 부분(21)이 밸브(35)로부터 탈거된다. 따라서, 시트(66a, 66b)의 자유 단부의 동시 편향은, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같은 실질적으로 평탄한 표면(66c)을 변성(reforming)시킴으로써, 밸브(35)를 폐쇄 위치로 복귀시킨다. 이에 따라, 액체 저장소(9)로부터의 액체(11)의 배출을 방지한다.
카트리지(5)는 일회용/교체 가능 소모품일 수 있다. 도 10은 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b의 전자 담배와 함께 사용하기 위한 카트리지(5)의 단면도를 도시한다. 카트리지(5)는 밸브(35)를 가지며, 밸브(35)는, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b 및 도 9a 내지 도 9d에 설명된 것들을 포함하는 임의의 적합한 유형의 밸브(35)일 수 있다. 카트리지(5)는, 개봉 흔적 탐지(tamper evident) 밀봉부(43)(예를 들어, 열 유도 밀봉부)를 더 포함한다. 밀봉부(43)는 카트리지(5)를 처음 사용하기 전에 제거되어야 한다. 밀봉부(43)를 제공함으로써, 사용자는 카트리지(5)가 새로운 것이고 변조되지 않았음을 인지할 수 있다.
카트리지(5)는 일회용 또는 교체 가능 소모품으로서 설명되었지만, 일부 실시형태에서, 카트리지(5)는 리필 가능 및 재사용 가능 카트리지(5)일 수 있다. 이러한 방식으로, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b 및 도 9a 내지 도 9d의 밸브(35) 배치는, 제1 윅 부분(21)과 대체로 동일한 방식으로 액체 저장소에 부착된 리필 장치와 함께 사용될 수 있지만, 예를 들어 피펫(pipette) 유형 배치로, 외부가 아닌 액체 저장소(9) 내로 액체를 전달하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 윅(19, 21), 또는 히터(25) 및 윅(19, 21)은, 도 11a 및 도 11b 및 도 12a 및 도 12b에 각각 도시된 바와 같이, 본체(3)로부터 착탈 가능하다.
도 11a는 본체(3) 및 히터(25)로부터 분리된 착탈식 윅(19, 21)의 도면을 도시하며, 도 11b는 본체(3)의 히터(25)에 수용된 윅을 도시한다. 이러한 실시예에서, 히터(25)는, 전자 담배의 본체(3)에 고정된 지지체(37)에 내장된 와이어 유형 히터이지만, 적절한 경우, 본원에 설명된 다른 히터 배치가 동일하게 사용될 수 있다. 제2 윅 부분(19)이 히터(25)에 의해 둘러싸이고, 제1 윅 부분(21)이 히터(25)로부터 외향하게 연장되도록, 윅이 수용되는 좌대(37)가 제공된다. 밀봉부(39)는, 히터(25)에 윅을 고정시키기 위해 히터(25)로부터 연장되는 제1 윅 부분(21)의 베이스를 둘러싼다. 도 11a 및 도 11b의 배치는, 만료된 윅이 교체될 수 있기 때문에 유리하다.
도 12a 및 도 12b는 윅(19, 21) 및 히터(25) 둘 모두가 전자 담배의 본체(3)로부터 착탈 가능한 지지체(37) 상에 장착되는 일 실시예를 도시한다. 도 12a는 전자 담배의 본체(3)로부터 분리된 착탈식 히터(25) 및 윅을 도시한다. 이러한 실시예에서, 히터(25)는, 지지체(37)에 내장되거나 지지체(37) 상에 장착된 와이어 유형 히터(25)이다. 본원에 설명된 다른 히터 배치가 적절한 경우 동일하게 사용될 수 있다. 히터(25)는 제2 윅 부분(19)을 둘러싸며, 제1 윅 부분(21)은 히터(25)로부터 외향하게 연장된다. 밀봉부(39)는, 히터(25)에 윅을 고정시키기 위해 히터(25)로부터 연장되는 제1 윅 부분(21)의 베이스를 둘러싼다. 지지체(37)는 전자 담배의 본체(3)의 좌대(41)에 수용된다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 좌대(41)에 장착된 경우, 본체(3)의 전원 공급기와 히터(25) 사이에 전기 연결이 이루어진다. 도 12a 및 도 12b의 배치는, 만료된 윅(19, 21) 및 히터(25) 모두가 교체될 수 있기 때문에 유리하다.
이하는 전술한 전자 담배 및 윅에 적용하기 위해 적합한 다양한 히터 배치를 설명한다.
도 13은 지지체(37)에 내장된 코일 와이어 유형 히터(25)의 도면을 도시한다. 바람직하게는, 지지체(37)는 세라믹 케이싱(45)이지만, 임의의 다른 적합한 유형의 전기 절연 재료가 사용될 수 있다. 히터(25)는 윅의 일부를 수용하도록 배치된 개방 단부를 갖는 원통형 형상이다. 히터(25)는 유선 연결부(47)를 통해 전자 담배의 본체(3)의 전원 공급기에 연결 가능하다.
도 14는 도 13의 히터(25)와 맞물린 윅(19, 21) 및 액체 저장소(9)의 단면도를 도시한다. 이러한 실시예에서, 제1 윅 부분(21)은 액체 저장소(9) 내로 연장되며, 이는 그 안에 저장된 액체(11)를 흡수하고, 원통형 히터(25)에 의해 둘러싸인 실질적으로 원통형 제2 윅 부분(19)으로 이를 위킹한다. 가열 와이어(49)는 제2 윅 부분(19)에 열을 인가하여, 제2 윅 부분(19)에 유지된 액체를 기화시킨다. 제2 윅 부분(19)의 외경은, 원통형 히터(25)의 내경보다 더 작다. 이러한 방식으로, 히터(25)와 제2 윅 부분(19)의 면 사이에 갭이 제공됨으로써, 발생된 증기가 배출될 수 있다. 히터(25) 및 제2 윅 부분(19)은 원통형일 필요는 없지만, 제2 윅 부분(19)이 히터(25) 내에 배치될 수 있게 하는 임의의 형상일 수 있다.
다른 실시예에서, 윅이 전자 담배의 본체(3)로부터 연장되는 일 실시형태에서, 윅은 도 13의 히터(25)로부터 연장되도록 고정될 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명된 히터(25)의 보다 상세한 도면을 도시한다. 도 15a는 분리된 히터(25) 및 윅(19, 21)을 도시하며, 도 15b는 히터(25)에 수용된 윅을 도시한다.
히터(25)는 전자 담배의 본체(3)로부터 자유 단부로서 연장되며, 원통형 형상이다. 원통형 히터(25)는, 실질적으로 원통형 형상인 제2 윅 부분(19)을 수용하도록 치수가 정해진 개방 단부를 갖는다. 제2 윅 부분(19)의 외경은 히터(25)의 내경과 거의 동일하므로, 제2 윅 부분(19)이 히터(25)에 수용되는 경우, 제2 윅 부분(19)과 히터(25) 사이의 꼭끼워 맞춤이 달성된다.
(개방 단부에 수직인) 원통형 히터(25)의 측벽(들)은, 이들의 길이를 따라 일련의 증기 방출 홈(31)을 갖는다. 홈(31)은, 히터(25)가 제2 윅 부분(19)에 유지된 액체를 기화시키는 경우 증기가 발생된 후에 배출될 수 있는 개구부를 형성한다.
도 15a 및 도 15b에 도시되지 않지만, (제2 윅 부분(19)에 대향하는 윅의 단부에서) 제1 윅 부분(21)은, 액체 저장소(9)로부터의 액체를 제2 윅 부분(19) 및 이에 따라 히터(25)로 위킹하기 위해, 카트리지(5)의 액체 저장소(9) 내로 연장된다. 카트리지(5)(및 그 안에 저장된 액체(11))는, 히터(25)가 보다 명확하게 보일 수 있도록 도시되지 않는다. (도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명된 바와 같이) 본체(3)를 카트리지(5)에 연결하는 자유 단부(23b)는, 히터(25)가 보다 명확하게 보일 수 있도록 도시되지 않는다.
히터(25)는 원통형일 필요는 없지만, 제2 윅 부분(19)이 히터(25) 내에 수용될 수 있게 하는 임의의 형상일 수 있음을 유의한다.
도 16a 내지 도 16c는 링 형상의 히터(25)가 제2 윅 부분(19)을 둘러싸는 대안적인 히터 배치를 도시한다.
도 16a는 제2 윅 부분(19)을 둘러싸는 히터 링(25)의 도면을 도시한다. 히터 링(25)은 유선 연결부(47)에 의해 전자 담배의 본체(3)의 전원 공급기에 연결된다. 링의 개구(70)는 실질적으로 원통형 제2 윅 부분(19)의 단면적보다 더 큰 직경을 가짐으로써, 제2 윅 부분(19)이 링 내로 삽입될 수 있다.
도 16b는 도 16a의 히터(25)의 배치의 단면도를 도시한다. 화살표는, 윅(19, 21)에 유지된 액체가 그것이 기화되는 제2 윅 부분(19)의 가열된 영역을 향해 액체 저장소(도시되지 않음)에 위치된 제1 윅 부분(21)으로부터 확산되는 것을 나타낸다. 제1 윅 부분(21) 및 제2 윅 부분(19)은 단일 윅(19, 21)을 형성한다.
도 16c는 윅(19, 21) 및 액체 저장소(9)와 조합되는 히터 링(25)의 배치의 단면도를 도시한다. 제1 윅 부분(21)은 액체 저장소(9) 내로 연장되어, 그 안에 수용된 액체(11)를 흡수하고, 제2 윅 부분(19)으로 액체를 위킹한다. 히터 링(25)은, 히터 링(25)에 인접한 제2 윅 부분(19)의 영역에 유지된 액체를 가열 및 기화시킨다.
히터 링(25)은, 발생된 증기가 히터(25)로부터 이격되게 확산되는 것을 차단하지 않는 개방 구조를 제공하기 때문에 유리하다. 히터 링(25)은 세라믹 또는 금속 히터일 수 있다. 히터 링(25)은 완전한 링일 필요는 없으며, 오히려 "C" 형상의 불완전한 링일 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 도 16a, 도 16b 및 도 16c를 참조하여 설명된 히터 링(25)과 함께 사용될 수 있는 대안적인 윅 배치를 도시한다. 이러한 실시예에서, 제1 윅 부분(21) 및 제2 윅 부분(19)은, 윅의 축방향으로 "버섯형" 또는 "T"형 단면 형상을 갖는 단일 윅(19, 21)을 형성한다. 제2 윅 부분(19)은 제1 윅 부분(21)보다 더 넓다. 윅의 더 넓은 단부의 직경은 히터 링(25)의 폭과 실질적으로 일치함으로써, 윅의 더 넓은 단부가 히터(25)와 정렬된다. 즉, 제2 윅 부분(19)은, 히터 링(25)의 개구(70) 및 제1 윅 부분(21)보다 더 넓은 직경을 갖는다. 제2 윅 부분(19)은, 히터 링(25)의 외경과 일치하도록 치수가 정해지고 디스크 형상이다. 제1 윅 부분(21)은 히터 링(25)의 개구(70)보다 직경이 더 작으므로, 개구를 통과할 수 있고 액체 저장소(9) 내로 연장될 수 있다.
도 17b에 화살표로 도시된 바와 같이, 액체 저장소(9)의 액체(11)는, 제1 윅 부분(21)을 통하여 디스크 형상의 제2 윅 부분(19)으로 위킹되어, 히터(25)에 의해 가열 및 기화된다.
이러한 배치는 히터(25)와 윅 사이의 상호 작용 영역을 증가시키기 때문에 유리하다. 이러한 히터 배치는, 윅의 디스크 형상의 부분이 전자 담배의 본체(3) 내에 배치되는, 도 5를 참조하여 설명된 전자 담배에 적합할 것이다.
도 18a는 도 1 내지 도 5의 그것에 해당하는 카트리지(5) 및 전자 담배의 본체(3)의 배치의 개념적 단면도를 도시한다. 카트리지(5)는 본체(3)와 맞물림으로써, 제2 윅 부분(19)이 히터(25)에 연결되고, 제1 윅 부분(21)이 카트리지(5)의 액체 저장소(9) 내로 연장된다. 카트리지(5)의 액체(11)는 제1 윅 부분(21)에 의해 흡수되고 제2 윅 부분(19)으로 위킹되어, 히터(25)에 의해 기화된다. 발생된 증기는 히터(25)로부터 확산되어 증기 공동(33a) 내로 위킹된다. 히터와 맞물린 단부에 대향하는 카트리지의 단부에서, 사용자가 카트리지(5)의 마우스피스(도시되지 않음)를 통해 흡입하는 경우, 카트리지(5) 내로 통합되어 카트리지(5)의 길이를 따라 연장되는 증기 관(13)을 통하여 증기가 흡입된다.
도 18b는 카트리지(5) 및 전자 담배의 본체(3)의 대안적인 배치의 개념적 단면도를 도시한다. 이러한 실시예에서, 전자 담배는 도 18a의 전자 담배와 실질적으로 동일한 방식으로 기능한다. 주요한 차이점은, 카트리지(5)가 본체(3)의 단부에 연결되는 대신에 전자 담배의 본체(3) 내에 수용 및 유지되고, 카트리지(5)의 외측 측벽과 본체(3)의 내측 측벽 사이에 증기 관(13)이 한정된다는 점이다. 이러한 배치를 수용하기 위해, 마우스피스(도시되지 않음)는, 카트리지(5)의 일부로서가 아닌, 전자 담배의 본체(3)의 일부로서 형성된다.
도 18c는 카트리지(5) 및 전자 담배의 본체(3)의 추가적인 대안적인 배치의 개념적 단면도를 도시한다. 이러한 실시예에서, 전자 담배는 실질적으로 도 18b와 동일한 방식으로 배치되며, 차이점은, 증기 관(13)이 이와 나란히 연장되는 것이 아니라 카트리지(5)로부터 이격되어 전자 담배의 본체(3)를 통하여 연장된다는 점이다. 이 경우, 마우스피스(도시되지 않음)는 전자 담배의 본체(3)의 일부로서 형성되지만, 카트리지(5)가 유지되는 단부 부분에 대향하는 단부에 형성된다.
도 18a, 도 18b 및 도 18c를 참조하여 설명된 배치는, 앞서 설명된 전자 담배 배치 중 어느 하나와 호환 가능하다. 일부 실시예에서, 윅은 카트리지(5)에 부착되어 히터(25)에 수용된다; 다른 실시예에서, 윅(19, 21)은 히터(25)에 부착되어 카트리지(5)에 수용된다. 도 18a, 도 18b 및 도 18c의 배치는 이러한 배치 중 어느 하나와 호환 가능하다.
또한, 설명 전반에 걸친 다양한 실시예의 전술한 특징 중 어느 하나는, 적절한 경우, 다른 실시예 중 어느 하나에 통합될 수 있다.

Claims (16)

  1. 전자 담배로서,
    히터를 포함하는 전원 공급기 부분;
    액체 저장소를 포함하는 교체 가능 카트리지를 포함하며,
    상기 교체 가능 카트리지는, 상기 액체 저장소 내로 연장되도록 구성된 제1 위킹 부분, 및 상기 액체 저장소로부터 이격되는 방향으로 외향하게 연장되고, 상기 액체 저장소를 상기 히터에 유동 가능하게 연결하기 위해, 상기 히터에 수용되도록 구성되는 제2 위킹 부분을 포함하는 유체 전달 요소를 더 포함하고,
    상기 유체 전달 요소는, 상기 카트리지가 상기 전원 공급기 부분에 연결되는 경우, 상기 액체 저장소와 상기 히터 사이로 연장되도록 구성되며,
    상기 교체 가능 카트리지는 상기 전원 공급기 부분에 착탈식으로 연결 가능함으로써, 상기 제2 위킹 부분이 상기 히터와 맞물릴 수 있고 맞물림 해제될 수 있으며, 맞물림 해제된 경우, 상기 유체 전달 요소는 상기 카트리지의 일부인,
    전자 담배.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지는 하우징을 가지며, 상기 카트리지 하우징의 제1 단부는 제1 연결 부분으로서 구성되고;
    상기 전원 공급기 부분은 하우징을 가지며, 상기 전원 공급기 부분 하우징의 제1 단부는 제2 연결 부분으로서 구성되고;
    상기 카트리지 하우징의 상기 제1 연결 부분은, 상기 전원 공급기 부분의 상기 제2 연결 부분에 연결되도록 구성되는, 전자 담배.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 연결 부분은 자유 단부로서 구성되며,
    상기 자유 단부는 상기 카트리지 하우징으로부터 돌출되고, 상기 전원 공급기 부분의 상기 제2 연결 부분이 수용되는 공동을 한정하는, 전자 담배.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 연결 부분은 관형이며, 적어도 부분적으로 상기 제2 위킹 부분에 걸쳐서 연장되는, 전자 담배.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 전원 공급기 부분의 상기 제2 연결 부분은 자유 단부로서 구성되며,
    상기 자유 단부는, 상기 카트리지의 상기 제1 연결 부분이 수용되는 상기 전원 공급기 부분 하우징으로부터 돌출되는, 전자 담배.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카트리지의 상기 하우징은, 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부를 포함하며,
    상기 제2 단부는 마우스피스 부분으로서 구성되는, 전자 담배.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 카트리지는, 제1 개구부 및 제2 개구부를 갖는 유동관을 포함하며,
    상기 제1 개구부는 상기 제2 위킹 부분에 인접하고, 상기 제2 개구부는 상기 마우스피스 부분에 있음으로써, 증기가 상기 제2 위킹 부분으로부터 상기 마우스피스 부분으로 통과할 수 있는, 전자 담배.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원 공급기 부분은, 상기 제2 위킹 부분을 수용하도록 구성된 수용 공동을 포함하며,
    상기 수용 공동은 관형이고, 상기 히터는 상기 수용 공동의 내측 표면 상에 배치되는, 전자 담배.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수용 공동은, 증기가 이를 통과할 수 있도록 하기 위해 배치된 개구부를 갖는, 전자 담배.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 개구부는 슬릿의 형태인, 전자 담배.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터는, 상기 수용 공동의 내측 표면에 부착된 나선형 코일 히터인, 전자 담배.
  12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터는, 상기 수용 공동의 적어도 일부를 형성하는, 전자 담배.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 수용 공동은, 일체형 저항성 가열 와이어를 갖는 세라믹 본체를 포함하는, 전자 담배.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 위킹 부분이 상기 히터의 내부에 위치되는 경우, 상기 히터와 상기 제2 위킹 부분 사이에 갭이 있는, 전자 담배.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 저장소는 다공성 요소를 포함하며,
    상기 다공성 요소는, 상기 유체 전달 요소에 액체를 전달하도록 배치되는, 전자 담배.
  16. 전자 담배를 위한 카트리지로서,
    상기 카트리지는 액체 저장소를 포함하며,
    상기 카트리지는, 상기 액체 저장소 내로 연장되는 제1 위킹 부분, 및 상기 액체 저장소로부터 이격되는 방향으로 외향하게 연장되고, 상기 액체 저장소를 상기 히터에 유동 가능하게 연결하기 위해, 전자 담배의 히터에 수용되도록 구성되는 제2 위킹 부분을 포함하는 유체 전달 요소를 더 포함하고,
    상기 유체 전달 요소는, 상기 카트리지가 상기 전자 담배에 연결되는 경우, 상기 액체 저장소와 상기 히터 사이로 연장되도록 구성되며,
    상기 카트리지는 상기 전자 담배에 착탈식으로 연결 가능함으로써, 상기 제2 위킹 부분이 상기 히터와 맞물림 가능하고 맞물림 해제 가능한,
    전자 담배를 위한 카트리지.
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