KR20220079959A - 증발기 장치 미세 유체 시스템 및 기기 - Google Patents
증발기 장치 미세 유체 시스템 및 기기 Download PDFInfo
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Abstract
미세 유체 특징부(microfluidic feature)는 증발기 장치를 위한 카트리지에서 유체의 흐름을 조절한다. 미세 유체 특징부는 증발 가능한 액체 재료의 누출을 방지하고, 증발 가능한 액체 재료를 수용하는 저장 챔버와 카트리지 외부의 주변 상태 사이에 차압이 있을 때 카트리지의 기능을 향상시킨다. 관련 시스템, 기기 및 프로세스가 또한 설명된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 10월 17일에 출원되고 발명의 명칭이 "증발기 장치를 위한 카트리지"인 PCT 특허 출원 번호 PCT/US2019/056788에 대한 우선권 및 이익을 주장하고, 2019년 10월 14일에 출원되고 발명의 명칭이 "증발기 장치를 위한 카트리지"인 미국 가 출원 번호 62/915,005에 대한 우선권 및 이익을 주장하며, 이들 각각의 전체 내용은 허용되는 범위 내에서 본 명세서에 참조로 포함된다.
발명의 분야
개시된 주제는 일반적으로 증발기를 위한 카트리지의 특징에 관한 것으로서, 일부 예에서는, 증발 가능한 액체 재료의 누출을 방지하기 위한 관리에 관한 것이다.
본 명세서에서 일반적으로 증발기로 지칭되는 증발기 장치는 증발 가능한 재료(예를 들어, 액체, 식물 재료, 일부 다른 고체, 왁스 등)를, 증발 가능한 재료로부터의 하나 이상의 화합물을 증발기 사용자에 의해 흡입될 수 있는 형태(예를 들어, 가스, 에어로졸 등)로 방출하기에 충분한 온도로 가열하는 장치를 포함한다. 일부 증발기, 예를 들어, 증발 가능한 재료로부터 방출된 화합물 중 적어도 하나가 니코틴인 증발기들은 가연성 담배의 흡연에 대한 대안으로 유용할 수 있다.
요약을 위한 목적으로, 특정 양태, 이점 및 신규한 특징이 본 명세서에 설명된다. 이러한 모든 이점이 임의의 하나의 특정 실시예에 따라 달성될 수 있는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 따라서, 개시된 주제는 본 명세서에서 교시되거나 또는 제안될 수 있는 모든 이점을 달성하지는 않고 하나의 이점 또는 이점의 그룹을 달성하거나 또는 최적화하는 방식으로 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 본 명세서에 설명된 다양한 특징 및 항목은, 본 개시 내용 및 숙련된 기술자가 이로부터 이해하는 것에 기초하여 실행 가능하지 않은 것을 제외하고는, 함께 통합되거나 또는 분리될 수 있다.
일 양태에서, 증발기는 증발 가능한 액체 재료를 수용하도록 구성된 저장소를 포함한다. 저장소는 적어도 하나의 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정되고, 저장소는 저장 챔버 및 오버플로우 체적(overflow volume)을 포함한다. 증발기는 오버플로우 체적에 배치된 수집기를 추가로 포함한다. 수집기는 저장 챔버와 유체 연통하는 증발 가능한 액체 재료의 체적을 유지하도록 구성된 모세관 구조를 포함한다. 모세관 구조는 수집기를 채우고 비우는 동안 공기 및 액체가 서로 우회하는 것을 방지하도록 구성된 미세 유체 특징부를 포함한다.
선행하는 양태의 증발기에 포함될 수 있는 상호 관련된 양태에서, 저장 챔버와 증발기의 인접한 오버플로우 체적 사이의 증발 가능한 액체 재료의 흐름을 제어하기 위한 미세 유체 게이트는 저장 챔버와 수집기를 연결하는 복수의 개구 및 복수의 개구 사이의 핀치 오프 지점(pinch-off point)을 포함한다. 미세 유체 게이트는 단일 모세관 구동 채널(capillary drive channel)을 갖는다. 다른 실시예에서, 미세 유체 게이트는 복수의 모세관 구동 채널을 포함한다. 선택적으로, 미세 유체 게이트는 수집기를 향하는 제 2의 더 둥근 면보다 저장 챔버를 향하는 제 1 면에서 더 평평한 저장 챔버와 수집기 사이의 애퍼처(aperture)의 림(rim)을 포함할 수 있다.
미세 유체 게이트는 저장 챔버와 주변 조건 사이의 압력 균등화를 제공할 수 있다. 미세 유체 게이트는 벤트에 유체적으로 결합된 제 1 모세관 채널, 저장 챔버에 유체적으로 결합된 제 2 모세관 채널, 및 상부 벽과 하부 벽을 포함하는 고-구동 채널(high-drive channel)을 포함한다. 모세관 구동 채널은 제 3 수축 지점에서 시작하여, 상부 벽과 하부 벽 사이에서 제 1 모세관 채널 및 제 2 모세관 채널을 향해 외향으로 분기된다.
일 구현에서, 미세 유체 압력 균등화를 위한 장치를 포함하는 증발기를 위한 카트리지가 제공된다. 카트리지는 증발 가능한 액체를 유지하도록 구성된 저장 챔버를 포함하는 카트리지 하우징, 벤트에 유체적으로 결합된 제 1 모세관 채널, 저장 챔버에 유체적으로 결합된 제 2 모세관 채널을 포함한다. 제 3 수축 지점은 고-구동 채널로 저장 챔버에 유체적으로 결합된다. 고-구동 채널은 제 3 수축 지점에서 시작하여, 제 1 모세관 채널과 제 2 모세관 채널을 향해 외향으로 연장된다. 고-구동 채널은 압력 균등화 이벤트가 기포를 저장 챔버 내로 방출한 후 제 1 모세관 채널과 제 2 모세관 채널을 유체적으로 밀봉하도록 구성된다.
다른 양태들과 통합될 수 있는 다른 상호 관련된 양태에서, 증발기 카트리지에 삽입되도록 구성된 수집기는 증발기 카트리지의 저장 챔버와 유체 연통하는 증발 가능한 액체 재료의 체적을 유지하도록 구성된 모세관 구조를 포함한다. 모세관 구조는 수집기를 채우고 비우는 동안 공기 및 액체가 서로 우회하는 것을 방지하도록 구성된 미세 유체 기능을 포함한다.
선택적 변형예에서, 다음 특징 중 하나 이상이 또한 임의의 가능한 조합으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 증발 가능한 액체 재료를 기상 상태로 전환하도록 구성된 분무기와 저장 챔버 사이에 유체 연결을 제공하기 위해 일차 통로가 포함될 수 있다. 일차 통로는 수집기의 구조를 통해 형성될 수 있다.
일차 통로는 증발 가능한 액체 재료가 저장 챔버로부터 분무기의 위킹 요소(wicking element)를 향해 흐를 수 있도록 구성된 제 1 채널을 포함할 수 있다. 제 1 채널은 제 1 채널의 액체가 제 1 채널의 나머지를 막는 기포를 우회할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 불규칙성을 갖는 단면 형상을 가질 수 있다. 단면 형상은 십자형과 유사할 수 있다. 모세관 구조는 미세 유체 특징부를 포함하는 이차 통로를 포함할 수 있고, 미세 유체 특징부는 증발 가능한 액체 재료가 이차 통로의 단면적을 완전히 덮는 메니스커스(meniscus)로만 이차 통로의 길이를 따라 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 단면적은 이차 통로의 벽을 형성하는 재료 및 증발 가능한 액체 재료의 조성에 대해, 증발 가능한 액체 재료가 우선적으로 이차 통로의 전체 둘레 주위로 이차 통로를 습윤시키도록 충분히 작을 수 있다.
저장 챔버 및 수집기는 저장 챔버의 증발 가능한 액체 재료와 접촉하여 수집기 내의 증발 가능한 액체 재료의 연속 칼럼을 유지하도록 구성될 수 있으므로, 주변 압력에 대한 저장 챔버의 압력의 감소는 수집기 내의 증발 가능한 액체 재료의 연속 칼럼이 저장 챔버로 적어도 부분적으로 다시 끌어 당겨지게 한다. 이차 통로는 수축 지점 사이의 이차 통로 부분보다 작은 단면적을 갖는 복수의 이격된 수축 지점을 포함할 수 있다. 수축 지점은 이차 통로를 따라 저장 구획을 향해 지향된 더 평평한 표면 및 이차 통로를 따라 저장 구획으로부터 멀리 지향된 더 둥근 표면을 가질 수 있다.
미세 유체 게이트는 수집기와 증발기 카트리지의 저장 챔버 사이에 위치될 수 있다. 미세 유체 게이트는 수집기를 향하는 제 2의 더 둥근 면보다 저장 챔버를 향하는 제 1 면에서 더 평평한 저장 챔버와 수집기 사이의 애퍼처의 림을 포함할 수 있다. 미세 유체 게이트는 저장 챔버와 수집기를 연결하는 복수의 개구 및 복수의 개구 사이의 핀치 오프 지점을 포함할 수 있다. 복수의 개구는 단일 고 모세관 구동 채널을 포함할 수 있다. 핀치 오프 지점에 도달하는 공기-증발 가능한 액체 재료의 메니스커스는 제 1 채널의 더 높은 모세관 구동으로 인해 제 2 채널로 라우팅될 수 있으므로, 기포가 저장 챔버에서 증발 가능한 액체 재료로 빠져 나가도록 형성된다.
증발 가능한 액체 재료는 프로필렌 글리콜 및 식물성 글리세린 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 증발 가능한 액체 재료는 또한 니코틴 또는 그 염을 포함할 수 있다.
수집기는 증발 가능한 액체 재료를 기상 상태로 전환하도록 구성된 분무기와 저장소 사이에 유체 연결을 제공하는 일차 통로를 포함할 수 있고, 여기서 일차 통로는 수집기의 구조를 통해 형성된다. 선택적 변형예에서, 모세관 구조는 미세 유체 특징부를 포함하는 이차 통로를 포함할 수 있으며, 미세 유체 특징부는 증발 가능한 액체 재료가 이차 통로의 단면적을 완전히 덮는 메니스커스로만 이차 통로의 길이를 따라 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 단면적은 이차 통로의 벽을 형성하는 재료 및 증발 가능한 액체 재료의 조성에 대해, 증발 가능한 액체 재료가 우선적으로 이차 통로의 전체 둘레 주위로 이차 통로를 습윤시키도록 충분히 작을 수 있다. 저장 챔버 및 수집기는 저장 챔버의 증발 가능한 액체 재료와 접촉하는 수집기 내의 증발 가능한 액체 재료의 연속 칼럼을 유지하도록 구성될 수 있으므로, 주변 압력에 대한 저장 챔버의 압력의 감소는 수집기 내의 증발 가능한 액체 재료의 연속 칼럼이 저장 챔버로 적어도 부분적으로 다시 끌어 당겨지게 한다. 이차 통로는 수축 지점 사이의 이차 통로의 부분보다 작은 단면적을 갖는 복수의 이격된 수축 지점을 포함할 수 있다. 수축 지점은 이차 통로를 따라 저장 챔버를 향해 지향된 더 평평한 표면 및 이차 통로를 따라 저장 챔버로부터 멀리 지향된 더 둥근 표면을 가질 수 있다.
또 다른 상호 관련된 양태에서, 증발기 카트리지는 카트리지 하우징, 카트리지 하우징 내에 배치되고 증발 가능한 액체 재료를 수용하도록 구성된 저장 챔버, 공기가 카트리지 하우징 내의 내부 공기 흐름 경로로 들어갈 수 있도록 구성된 입구, 증발 가능한 액체 재료의 적어도 일부를 흡입 가능한 상태로 전환시키도록 구성된 분무기, 전술한 양태에서 설명된 수집기를 포함한다.
선택적 변형예에서, 이러한 증발기 카트리지는 예를 들어 내부 공기 흐름 경로 내에 위치되고 저장소와 유체 연통하는 위킹 요소와 같은 여기에 설명된 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 위킹 요소는 모세관 작용 하에 저장 챔버로부터 증발 가능한 액체 재료를 끌어 당기도록 구성될 수 있다. 가열 요소는 위킹 요소의 가열을 유발하여 저장 챔버로부터 끌어 당겨진 증발 가능한 액체 재료의 적어도 일부를 기체 상태로 전환시키도록 위치될 수 있다. 흡입 가능한 상태는 기체 상태로부터 증발 가능한 액체 재료의 적어도 일부의 응축에 의해 형성된 에어로졸을 포함할 수 있다. 카트리지 하우징은 제 1, 개방 단부 및 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부를 갖는 모놀리식 중공 구조를 포함할 수 있다. 수집기는 모놀리식 중공 구조의 제 1 단부 내에 삽입 가능하게 수용될 수 있다.
또 다른 상호 관련된 양태에서, 증발기 장치와 함께 사용될 수 있는 카트리지를 위한 저장소가 제공된다. 일 실시예에서, 저장소는 증발 가능한 재료를 저장하기 위한 저장 챔버(예를 들어, 저장소), 뿐만 아니라 저장 챔버로부터 분리될 수 있고 오버플로우 체적의 통로로 이어지는 벤트(vent)를 통해 저장 챔버와 연통하는 오버플로우 체적을 포함한다.
오버플로우 체적의 통로는 주변 공기에 연결된 포트로 이어질 수 있다. 저장 챔버 또는 저장소는 또한 카트리지 내부에 배치된 수집기를 통과하는 제 1 공동 및 제 2 공동의 형태로 각각 구현되는 제 1 위크 피드(wick feed) 및 선택적으로 제 2 위크 피드를 포함할 수 있다. 수집기는 오버플로우 체적에서 통로를 형성하는 하나 이상의 지지 구조를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 공동은 위킹 요소를 수용하도록 구성된 위크 하우징을 향한 증발 가능한 재료의 흐름을 제어할 수 있다.
위크 하우징 또는 위킹 요소 하우징에 위치된 위킹 요소는 제 1 및 제 2 위크 피드를 통해 이동하는 증발 가능한 재료를 흡수하도록 구성될 수 있으므로, 분무기와의 열 상호 작용에서, 위킹 요소에 흡수된 증발 가능한 재료는 증기 또는 에어로졸 중 적어도 하나로 전환되고 수집기 및 저장 챔버를 통해 형성된 출구 터널 구조를 통해 흘러 마우스피스의 개구에 도달한다. 마우스피스는 저장 챔버에 근접하게 형성될 수 있다.
수집기는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가질 수 있다. 제 1 단부는 마우스피스의 개구에 결합될 수 있고, 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부는 위크 또는 위킹 요소를 수용하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에 따른 위크 하우징은 위킹 요소를 적어도 부분적으로 수용하기 위해 제 2 단부로부터 외향으로 돌출하는 프롱 세트, 및 위킹 요소를 압축하기 위해 제 1 또는 제 2 위크 피드 근처에 위치되고 수집기의 제 2 단부로부터 연장되는 하나 이상의 압축 리브를 포함할 수 있다.
또 다른 상호 관련된 양태에서, 카트리지의 저장 챔버에서 평형 압력 상태를 유지하고 증발 가능한 재료가 위크 하우징을 범람하게 하는 지점까지 저장 챔버의 압력이 증가하는 것을 방지하기 위해 벤트가 제공될 수 있다. 평형 압력 상태는 저장 챔버가 카트리지의 오버플로우 체적에서 통로와 연통하는 지점에 위치된 벤트의 개구에서 액체 시일을 확립함으로써 유지될 수 있다. 액체 시일은 증발 가능한 재료의 메니스커스가 오버플로우 체적의 통로로 이어지는 벤트의 일부에 형성되도록 충분한 모세관 압력을 유지함으로써 벤트에서 확립되고 유지된다.
복수의 모세관 구동 채널을 갖는 실시예에서, 증발 가능한 재료의 메니스커스를 위한 모세관 압력은 예를 들어, 일차 채널 또는 이차 채널 중 하나에서 적어도 핀치 오프 지점을 제어하기 위해 유체 밸브를 효과적으로 구성하는 일차 채널 및 이차 채널을 형성하는 벤팅 구조에 의해 제어될 수 있다. 구현에 따라, 일차 채널 및 이차 채널은, 메니스커스가 계속해서 후퇴함에 따라, 일차 채널의 모세관 구동이 이차 채널의 모세관 구동보다 더 빠른 속도로 감소하도록 테이퍼진 기하학적 구조를 가질 수 있다. 일차 채널 및 이차 채널의 모세관 구동이 점진적으로 감소하면 저장 챔버에서 유지되는 부분적인 헤드 스페이스 진공이 감소된다.
단일 모세관 구동 채널을 갖는 실시예에서, 증발 가능한 재료의 메니스커스의 모세관 압력은 예를 들어 단일 채널의 일 단부에서 적어도 핀치 오프 지점을 제어하기 위해 미세 유체 게이트를 효과적으로 구성하는 단일 채널과 유체 연통하는 벤팅 오리피스에 의해 제어될 수 있다. 구현에 따라, 단일 채널은, 메니스커스가 계속해서 후퇴함에 따라, 일차 채널의 모세관 구동이 이차 채널의 모세관 구동보다 더 큰 속도로 감소하도록 테이퍼진 기하학적 구조를 가질 수 있다. 일차 채널 및 이차 채널의 모세관 구동이 점진적으로 감소하면, 저장 챔버에서 유지되는 부분적인 헤드 스페이스 진공이 감소한다.
또 다른 상호 관련된 양태에서, 일차 채널의 드레인 압력(drain pressure)은 서로에 대해 일차 채널과 이차 채널의 모세관 구동의 점진적인 감소의 결과로서 이차 채널의 드레인 압력 아래로 떨어진다. 일차 채널의 메니스커스는 일차 채널의 드레인 압력이 변경될 때 계속 드레인되고, 이차 채널의 메니스커스는 정적으로 유지된다. 일차 채널의 후퇴 접촉각과 관련되는 드레인 압력은 이차 채널의 전진 접촉각과 관련되는 범람 압력 아래로 떨어질 수 있으며, 이는 일차 및 이차 채널이 증발 가능한 재료로 채워지게 한다.
따라서, 저장 챔버 내부의 증가된 압력 상태에 반응하여, 증발 가능한 재료는 벤트를 통해 수집기의 통로(즉, 오버플로우 체적)로 유입되고, 여기서 벤트는 바람직하게는 항상 핀치 오프 지점에서 액체 시일을 유지하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 벤트는 증발 가능한 재료가 오버플로우 체적에서 저장소의 저장 챔버와 수집기의 통로 사이에서 흐르는 개구에서 액체 시일을 촉진하도록 구성된다.
또 다른 상호 관련된 양태에서, 하나 이상의 위크 피드 채널이 구현되어, 위크를 향한 증발 가능한 재료의 직접적인 흐름을 제어할 수 있다. 제 1 위크 피드 채널은 오버플로우 체적에 위치된 수집기를 통해 그리고 위에서 언급한 제어 밸브의 일차 및 이차 채널과 독립적으로 형성될 수 있다. 수집기는 제 1 채널 또는 추가 위크 피드 채널을 형성하는 지지 구조를 포함할 수 있다. 위크는 위크가 제 1 채널을 통해 이동하는 증발 가능한 재료를 흡수하도록 구성되도록 위크 하우징에 위치될 수 있다. 구현에 따라, 제 1 채널은 십자형 단면을 갖거나 또는 부분적인 분할 벽을 가질 수 있다. 제 1 채널의 형상은 하나 이상의 비-일차 서브-채널 및 이러한 비-일차 서브-채널에 비해 직경이 더 큰 하나 이상의 일차 서브-채널을 제공할 수 있다.
구현에 따라, 일차 서브 채널 또는 비-일차 서브 채널이 (예를 들어, 기포 형성으로 인해) 제한되거나 또는 막힐 때, 증발 가능한 재료는 대안적인 서브 채널 또는 일차 채널을 통해 이동할 수 있다. 십자형 위크 피드에서, 일차 서브 채널은 십자형 위크 피드의 중심을 통해 연장될 수 있다. 일차 서브 채널의 일부에서 기포의 형성으로 인해 일차 서브 채널이 제한될 때, 증발 가능한 재료는 비-일차 서브 채널 중 적어도 하나를 통해 흐른다.
일부 실시예에서, 수집기는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가질 수 있으며, 제 1 단부는 저장 챔버를 향하고, 제 2 단부는 저장 챔버로부터 멀리 향하고 위크 하우징을 포함하도록 구성된다. 제 2 위크 피드는 제 2 채널의 형태로 구현되어, 증발 가능한 재료가 제 1 위크 피드를 통해 흐를 때 저장 챔버에 저장된 증발 가능한 재료가 동시에 위크를 향해 흐를 수 있게 할 수 있다. 제 2 위크 피드는 십자형 단면을 가질 수 있다.
하나 이상의 양태에 따르면, 증발기 장치와 함께 사용 가능한 카트리지를 위한 저장소는 증발 가능한 재료를 수용하도록 구성된 저장 챔버를 포함할 수 있다. 저장소는 증발기 장치의 사용자에 의한 흡입을 위해 증발 가능한 재료를 액체 상태로부터 증기 또는 에어로졸 상으로 전환하도록 구성된 분무기와 작동 관계에 있을 수 있다. 카트리지는 또한, 예를 들어, 하나 이상의 요인이 저장소 챔버 내의 증발 가능한 재료가 카트리지의 오버플로우 체적으로 이동하게 할 때 증발 가능한 재료의 적어도 일부를 유지하기 위한 오버플로우 체적을 포함할 수 있다.
하나 이상의 요인은 (예를 들어, 제 1 압력 상태로부터 제 2 압력 상태로 이동함으로써) 초기 주변 압력 상태와 다른 압력 상태에 노출되는 카트리지를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 오버플로우 체적은 카트리지의 외부(즉, 주변 공기)로 이어지는 개구 또는 공기 제어 포트에 연결되는 통로를 포함할 수 있다. 오버플로우 체적의 통로는 또한 저장소 챔버와 연통되어, 통로가 저장소 챔버에서 압력의 균등화를 허용하는 공기 벤트의 역할을 할 수 있다. 카트리지의 주변 환경의 음압 이벤트에 응답하여, 증발 가능한 재료는 저장소 챔버로부터 분무기로 끌어 당겨지고 증기 또는 에어로졸 상으로 전환되어, 저장소의 저장 챔버에 남아있는 증발 가능한 재료의 체적을 감소시킬 수 있다.
저장 챔버는 예를 들어, 하나 이상의 개구가 오버플로우 체적을 통해 하나 이상의 통로로 이어지도록 저장 챔버와 오버플로우 체적 사이의 하나 이상의 개구를 통해 오버플로우 체적에 결합될 수 있다. 개구를 통한 통로로의 증발 가능한 재료의 흐름은 하나 이상의 통로로 이어지는 유체 벤트의 모세관 특성 또는 통로 자체의 모세관 특성에 의해 제어될 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 통로로의 증발 가능한 재료의 흐름은 가역적일 수 있어, 증발 가능한 재료가 오버플로우 체적으로부터 저장소 챔버로 다시 변위되도록 허용한다.
적어도 하나의 실시예에서, (예를 들어, 카트리지의 제 2 압력 상태가 제 1 압력 상태로 되돌아갈 때) 압력 상태의 변화에 반응하여, 증발 가능한 재료의 흐름이 반전될 수 있다. 제 2 압력 상태는 음압 이벤트와 관련될 수 있다. 음압 이벤트는 저장소 챔버 또는 카트리지의 다른 부분 내에 보유된 하나 이상의 공기 체적에 비해 주변 압력이 저하된 결과일 수 있다. 대안적으로, 음압 이벤트는 카트리지의 하나 이상의 외부 표면에 대한 기계적 압력으로 인해 카트리지의 내부 체적의 압축으로 인해 발생할 수 있다.
가열 요소는 가열 부분을 포함할 수 있다. 가열 부분은 가열 부분이 가열 요소에 위킹 요소의 적어도 일부를 고정하도록 위킹 요소를 수용하도록 구성된 내부 체적을 한정하도록 미리 형성될 수 있다. 가열 부분은 위킹 요소의 적어도 2 개의 개별 표면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 전력은 전원으로부터 가열 부분에 공급되어 열을 발생시켜, 이에 따라 위킹 요소 내에 저장된 증발 가능한 재료를 증발시키도록 구성된다.
일부 구현에서, 증발기 장치는 가열 요소의 적어도 일부를 둘러싸고 위킹 요소 및 가열 요소의 적어도 일부를 둘러싸도록 구성된 위크 하우징의 본체로부터 가열 부분을 절연하도록 구성된 열 차폐부를 추가로 포함한다. 일부 구현에서, 가열 차폐부는 가열 부분과 적어도 2 개의 레그 사이에서 접혀서, 가열 부분을 적어도 2 개의 레그로부터 격리시킨다.
일부 구현에서, 증발기 장치는 증발 가능한 재료를 수용하는 저장소, 저장소와 유체 연통하는 위킹 요소, 및 가열 요소를 포함한다. 가열 요소는 가열 부분을 포함한다. 가열 부분은 가열 부분이 가열 요소에 위킹 요소의 적어도 일부를 고정하도록 위킹 요소를 수용하도록 구성된 내부 체적을 형성하도록 미리 형성될 수 있다. 가열 부분은 위킹 요소의 적어도 2 개의 개별 표면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 전력은 전원으로부터 가열 부분에 공급되어 열을 발생시켜, 위킹 요소 내에 저장된 증발 가능한 재료를 증발시키도록 구성된다.
일부 변형예에서, 다음 특징 중 하나 이상이 임의의 실행 가능한 조합에 선택적으로 포함될 수 있다.
본 주제의 양태는 증발기 장치를 위한 카트리지에 관한 것이다. 카트리지는 저장소 배리어에 의해 한정된 저장소 챔버를 포함하는 저장소를 포함할 수 있다. 저장소는 저장소 챔버에 증발 가능한 재료를 수용하도록 구성될 수 있다. 카트리지는 저장소와 연통하는 증발 챔버를 포함할 수 있고, 가열 요소에 의해 증발되도록 저장소 챔버로부터 증발 챔버로 증발 가능한 재료를 끌어 당기도록 구성된 위킹 요소를 포함할 수 있다. 카트리지는 증발 챔버를 통해 연장되는 공기 흐름 통로를 포함할 수 있다. 카트리지는 공기 흐름 통로에 인접한 적어도 하나의 모세관 채널을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 모세관 채널의 각 모세관 채널은 유체를 수용하고 모세관 작용을 통해 유체를 제 1 위치로부터 제 2 위치를 향해 보내도록 구성될 수 있다.
본 개시 내용과 일치하는 일 양태에서, 적어도 하나의 모세관 채널의 각 모세관 채널은 크기가 테이퍼질 수 있다. 크기가 테이퍼지면 적어도 하나의 모세관 채널의 각 모세관 채널을 통한 모세관 구동의 증가를 발생시킬 수 있다. 적어도 하나의 모세관 채널 각각은 상부 벽 및 하부 벽에 의해 한정될 수 있다. 적어도 하나의 모세관 채널은 위크와 유체 연통할 수 있다. 제 1 위치는 공기 흐름 통로의 단부 및 마우스피스에 인접할 수 있다. 적어도 하나의 모세관 채널은 유체 응축물을 수집할 수 있다.
상호 관련된 양태에서, 증발기 장치는 증발 가능한 재료를 가열하도록 구성된 가열 요소를 포함하는 증발기 본체를 포함할 수 있다. 증발기 장치는 증발기 본체에 해제 가능하게 결합되도록 구성된 카트리지를 포함할 수 있다. 카트리지는 저장소 배리어에 의해 한정된 저장소 챔버를 포함하는 저장소를 포함할 수 있다. 저장소는 저장소 챔버에 증발 가능한 재료를 수용하도록 구성될 수 있다. 카트리지는 저장소와 연통하는 증발 챔버를 포함할 수 있고, 가열 요소에 의해 증발되도록 저장소 챔버로부터 증발 챔버로 증발 가능한 재료를 끌어 당기도록 구성된 위킹 요소를 포함할 수 있다. 카트리지는 증발 챔버를 통해 연장되는 공기 흐름 통로를 포함할 수 있다. 카트리지는 공기 흐름 통로에 인접한 적어도 하나의 모세관 채널을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 모세관 채널의 각 모세관 채널은 유체를 수용하고 모세관 작용을 통해 유체를 제 1 위치로부터 제 2 위치를 향해 보내도록 구성될 수 있다.
적어도 하나의 모세관 채널의 각 모세관 채널은 크기가 테이퍼질 수 있다. 크기가 테이퍼지면 적어도 하나의 모세관 채널의 각 모세관 채널을 통한 모세관 구동의 증가를 발생시킬 수 있다. 적어도 하나의 모세관 채널 각각은 상부 벽 및 하부 벽에 의해 한정될 수 있다. 적어도 하나의 모세관 채널은 위크와 유체 연통할 수 있다. 제 1 위치는 공기 흐름 통로의 단부 및 마우스피스에 인접할 수 있다. 적어도 하나의 모세관 채널은 유체 응축물을 수집할 수 있다.
본 명세서에 설명된 주제의 하나 이상의 변형에 대한 세부 사항은 첨부된 도면 및 아래의 설명에서 설명된다. 본 명세서에 설명된 주제의 다른 특징 및 이점은 상세한 설명 및 도면, 그리고 청구 범위로부터 명백해질 것이다. 그러나, 개시된 주제는 개시된 임의의 특정 실시예로 제한되지 않는다.
본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 명세서에 개시된 주제의 특정 양태를 나타내고, 상세한 설명과 함께, 아래에 제공된 바와 같이 개시된 구현과 관련된 원리 중 일부를 설명하는 데 도움이 된다.
도 1은 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 증발기 장치의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2a는 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 증발기 본체 및 삽입 가능한 증발기 카트리지의 평면도를 도시한다.
도 2b는 하나 이상의 구현에 따른 도 2a의 증발기 장치의 사시도를 도시한다.
도 2c는 하나 이상의 구현에 따른 도 2a의 카트리지의 사시도를 도시한다.
도 2d는 하나 이상의 구현에 따른 도 2c의 카트리지의 다른 사시도를 도시한다.
도 2e는 하나 이상의 구현에 따라 증발기 장치에서 공기 흐름을 개선하기 위한 증발기 카트리지 및/또는 증발기 장치를 위해 구성된 저장소 시스템의 다이어그램을 도시한다.
도 2f는 하나 이상의 구현에 따라 증발기 장치에서 공기 흐름을 개선하기 위해 증발기 카트리지 또는 증발기 장치를 위해 구성된 저장소 시스템의 다이어그램을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 하나 이상의 구현에 따른 저장 챔버 및 오버플로우 체적을 갖는 카트리지의 예시적인 평면 단면도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 하나 이상의 구현에 따라 하나 이상의 흐름 채널을 갖는 흐름 관리 수집기를 갖는 예시적인 카트리지의 구조적 구성 요소의 사시 정면도 및 측면도를 도시한다.
도 5a는 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 단일 벤트 단일 채널 수집기 구조의 측면 평면도를 도시한다.
도 5b는 하나 이상의 구현에 따라 도 5a에 도시된 것과 같은 예시적인 수집기를 수용하는 반투명 하우징 구조를 갖는 예시적인 카트리지의 측면 평면도이다.
도 5c 내지 도 5e는 하나 이상의 구현에 따라 흐름 채널에 내장된 흐름 관리 수축기를 갖는 예시적인 수집기 구조의 사시도 및 평면 측면도를 도시한다.
도 5f 및 도 5g는 하나 이상의 구현에 따라 수집기의 흐름 채널에 내장된 흐름 관리 수축기를 갖는 예시적인 수집기 구조의 정면도 및 측면도를 도시한다.
도 5h는 하나 이상의 구현에 따라, 카트리지의 저장 챔버와 오버플로우 체적 사이의 액체 흐름을 제어할 수 있는 하나 이상의 벤트를 갖는 예시적인 수집기 구조의 확대 사시도를 도시한다.
도 5i 내지 도 5k는 하나 이상의 구현에 따라 흐름 관리 제어를 행하는 예시적인 수집기 구조의 사시도를 도시한다.
도 5l 내지 도 5n은 하나 이상의 구현에 따라 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 정면 평면도 및 확대도를 도시한다.
도 5o 내지 도 5x는 하나 이상의 구현에 따라, 오버플로우 체적에 저장된 증발 가능한 재료의 메니스커스가 계속해서 후퇴함에 따라 도 5l 내지 도 5n의 예시적인 수집기에서 수집된 증발 가능한 재료의 흐름이 적절한 벤팅을 수용하도록 관리될 때 시간에 따른 스냅 샷을 도시한다.
도 6은 하나 이상의 구현에 따른, 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 정면 평면도 및 확대도를 도시한다.
도 7은 하나 이상의 구현에 따른, 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 각진 확대도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 하나 이상의 구현에 따른, 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 특정 양태를 강조하는 정면 평면도 및 확대도를 도시한다.
도 9는 하나 이상의 구현에 따른, 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 특정 다른 양태를 강조하는 정면 평면 확대도를 도시한다.
도 10은 하나 이상의 구현에 따른, 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구를 강조하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11h는 하나 이상의 구현에 따라, 오버플로우 체적에 저장된 증발 가능한 재료의 메니스커스가 계속해서 후퇴함에 따라 도 7 내지 도 10의 예시적인 수집기에서 수집된 증발 가능한 재료의 흐름이 적절한 벤팅을 수용하도록 관리될 때 시간에 따른 스냅 샷을 도시한다.
도 12a 및 도 12b는 하나 이상의 구현에 따른 단일 벤트 다중 채널 수집기 구조의 예를 도시한다.
도 13은 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 이중 벤트 다중 채널 수집기 구조를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 하나 이상의 구현에 따라 수집기를 카트리지의 저장 챔버에 고정하기 위한 특정 제조 기술을 지원하는 하나 이상의 리브 또는 밀봉 비드 프로파일을 포함하는 예시적인 수집기 구조의 측면도를 도시한다.
도 15는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 예시적인 실시예의 사시도, 정면도, 측면도 및 분해도를 도시한다.
도 16a는 하나 이상의 구현에 따른 V 자형 벤트를 갖는 수집기의 예시적인 실시예의 사시도, 정면도, 측면도, 저면도 및 평면도를 도시한다.
도 16b 및 도 16c는 하나 이상의 구현에 따라, 카트리지의 일 단부를 향해 분무기에 대한 위킹 요소 및 위크 하우징의 배치를 고정하기 위한 구조적 세부 사항에 초점을 둔, 상이한 시야각으로부터의 예시적인 수집기 구조의 사시도 및 단면도를 도시한다.
도 16d 내지 도 16f는 하나 이상의 구현에 따라 수집기를 통해 형성되거나 또는 구조화된 예시적인 위크 피드 기구의 평면도를 도시한다.
도 17a 및 도 17b는 하나 이상의 구현에 따른 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 정면도를 도시한다.
도 18은 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 수집기 구조를 수용하는 예시적인 카트리지의 정면도를 예시한다.
도 19a 내지 도 19c는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 예시적인 실시예의 사시도, 정면도 및 측면도를 각각 도시한다.
도 20a 내지 도 20f는 하나 이상의 구현에 따른 상이한 충전 레벨에서의 예시적인 카트리지의 사시도를 도시한다.
도 21a 내지 도 21c는 하나 이상의 구현에 따른 충전되고 조립된 예시적인 카트리지의 정면도를 도시한다.
도 22a 내지 도 22c는 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 카트리지 공기 경로의 정면도, 평면도 및 저면도를 도시한다.
도 23a 및 도 23b는 하나 이상의 구현에 따른 공기 흐름 경로, 액체 피드 채널 및 응축 수집 시스템을 갖는 예시적인 카트리지의 정면도 및 평면도를 도시한다.
도 24a 및 도 24b는 하나 이상의 구현에 따른 외부 공기 흐름 경로를 갖는 예시적인 카트리지 본체의 정면도 및 측면도를 도시한다.
도 25 및 도 26은 하나 이상의 구현에 따른 수집기 구조의 바닥 리브에 에어 갭을 갖는 수집기 구조를 갖는 예시적인 카트리지의 일부의 사시도를 도시한다.
도 27은 하나 이상의 구현에 따른 위크에 근접하게 위치되고 위크를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 위크 피드의 단부의 확대도를 예시한다.
도 28은 하나 이상의 구현에 따른 오버플로우 통로의 일 단부에서 에어 갭과 조합된 정사각형 설계 위크 피드를 갖는 예시적인 수집기 구조의 사시도를 도시한다.
도 29a는 하나 이상의 구현에 따른 예를 들어 4 개의 별개의 배출 부위를 갖는 수집기 구조의 후면도를 도시한다.
도 29b는 하나 이상의 구현에 따른 예를 들어 위크 피드의 경로에서 위크를 견고하게 유지할 수 있는 위크 피드의 클램프 형상 단부 부분을 특히 보여주는 수집기 구조의 측면도를 도시한다.
도 29c는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 저장 챔버로부터 증발 가능한 재료를 수용하고 위크 피드 채널의 돌출 단부에 의해 위크 피드 채널의 단부에서 제 위치에 유지되는 위크를 향해 증발 가능한 재료를 유도하기 위한 위크 피드 채널을 갖는 수집기 구조의 평면도를 도시한다.
도 29d는 하나 이상의 구현에 따른 수집기 구조의 정면 평면도를 예시한다.
도 29e는 하나 이상의 구현에 따른 위크를 각 단부의 제 위치에 유지하도록 구성된 클램프 형상의 돌출부에서 끝나는 위크 피드 채널을 갖는 수집기 구조의 저면도를 예시한다.
도 30a 및 도 30b는 하나 이상의 구현에 따른 2 개의 대응하는 위크 피드의 2 개의 클램프 형상의 단부 부분을 갖는 수집기 구조의 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 31a 및 도 31b는 하나 이상의 구현에 따른 상이한 구조적 구현을 갖는 예시적인 수집기의 다양한 사시도, 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 32a는 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 위크 하우징의 다양한 사시도, 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 32b는 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 카트리지의 수집기 및 위크 하우징 구성 요소를 도시하며, 여기서 돌출 탭이 수집기의 대응하는 바닥 부분의 수용 노치 또는 공동 내로 삽입 가능하게 수용되도록 위크 하우징의 구조에 구성된다.
도 33a는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 실시예의 분해 사시도를 도시한다.
도 33b는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 실시예의 상부 사시도를 도시한다.
도 33c는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 실시예의 저면 사시도를 도시한다.
도 34는 하나 이상의 구현에 따른 분무기 조립체의 상부 사시도를 도시한다.
실용적인 경우, 동일하거나 또는 유사한 참조 번호는 하나 이상의 구현에 따라 동일하거나, 유사하거나, 또는 동등한 구조, 특징, 양태 또는 요소를 나타낸다.
도 1은 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 증발기 장치의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2a는 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 증발기 본체 및 삽입 가능한 증발기 카트리지의 평면도를 도시한다.
도 2b는 하나 이상의 구현에 따른 도 2a의 증발기 장치의 사시도를 도시한다.
도 2c는 하나 이상의 구현에 따른 도 2a의 카트리지의 사시도를 도시한다.
도 2d는 하나 이상의 구현에 따른 도 2c의 카트리지의 다른 사시도를 도시한다.
도 2e는 하나 이상의 구현에 따라 증발기 장치에서 공기 흐름을 개선하기 위한 증발기 카트리지 및/또는 증발기 장치를 위해 구성된 저장소 시스템의 다이어그램을 도시한다.
도 2f는 하나 이상의 구현에 따라 증발기 장치에서 공기 흐름을 개선하기 위해 증발기 카트리지 또는 증발기 장치를 위해 구성된 저장소 시스템의 다이어그램을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 하나 이상의 구현에 따른 저장 챔버 및 오버플로우 체적을 갖는 카트리지의 예시적인 평면 단면도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 하나 이상의 구현에 따라 하나 이상의 흐름 채널을 갖는 흐름 관리 수집기를 갖는 예시적인 카트리지의 구조적 구성 요소의 사시 정면도 및 측면도를 도시한다.
도 5a는 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 단일 벤트 단일 채널 수집기 구조의 측면 평면도를 도시한다.
도 5b는 하나 이상의 구현에 따라 도 5a에 도시된 것과 같은 예시적인 수집기를 수용하는 반투명 하우징 구조를 갖는 예시적인 카트리지의 측면 평면도이다.
도 5c 내지 도 5e는 하나 이상의 구현에 따라 흐름 채널에 내장된 흐름 관리 수축기를 갖는 예시적인 수집기 구조의 사시도 및 평면 측면도를 도시한다.
도 5f 및 도 5g는 하나 이상의 구현에 따라 수집기의 흐름 채널에 내장된 흐름 관리 수축기를 갖는 예시적인 수집기 구조의 정면도 및 측면도를 도시한다.
도 5h는 하나 이상의 구현에 따라, 카트리지의 저장 챔버와 오버플로우 체적 사이의 액체 흐름을 제어할 수 있는 하나 이상의 벤트를 갖는 예시적인 수집기 구조의 확대 사시도를 도시한다.
도 5i 내지 도 5k는 하나 이상의 구현에 따라 흐름 관리 제어를 행하는 예시적인 수집기 구조의 사시도를 도시한다.
도 5l 내지 도 5n은 하나 이상의 구현에 따라 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 정면 평면도 및 확대도를 도시한다.
도 5o 내지 도 5x는 하나 이상의 구현에 따라, 오버플로우 체적에 저장된 증발 가능한 재료의 메니스커스가 계속해서 후퇴함에 따라 도 5l 내지 도 5n의 예시적인 수집기에서 수집된 증발 가능한 재료의 흐름이 적절한 벤팅을 수용하도록 관리될 때 시간에 따른 스냅 샷을 도시한다.
도 6은 하나 이상의 구현에 따른, 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 정면 평면도 및 확대도를 도시한다.
도 7은 하나 이상의 구현에 따른, 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 각진 확대도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 하나 이상의 구현에 따른, 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 특정 양태를 강조하는 정면 평면도 및 확대도를 도시한다.
도 9는 하나 이상의 구현에 따른, 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 특정 다른 양태를 강조하는 정면 평면 확대도를 도시한다.
도 10은 하나 이상의 구현에 따른, 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구를 강조하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11h는 하나 이상의 구현에 따라, 오버플로우 체적에 저장된 증발 가능한 재료의 메니스커스가 계속해서 후퇴함에 따라 도 7 내지 도 10의 예시적인 수집기에서 수집된 증발 가능한 재료의 흐름이 적절한 벤팅을 수용하도록 관리될 때 시간에 따른 스냅 샷을 도시한다.
도 12a 및 도 12b는 하나 이상의 구현에 따른 단일 벤트 다중 채널 수집기 구조의 예를 도시한다.
도 13은 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 이중 벤트 다중 채널 수집기 구조를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 하나 이상의 구현에 따라 수집기를 카트리지의 저장 챔버에 고정하기 위한 특정 제조 기술을 지원하는 하나 이상의 리브 또는 밀봉 비드 프로파일을 포함하는 예시적인 수집기 구조의 측면도를 도시한다.
도 15는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 예시적인 실시예의 사시도, 정면도, 측면도 및 분해도를 도시한다.
도 16a는 하나 이상의 구현에 따른 V 자형 벤트를 갖는 수집기의 예시적인 실시예의 사시도, 정면도, 측면도, 저면도 및 평면도를 도시한다.
도 16b 및 도 16c는 하나 이상의 구현에 따라, 카트리지의 일 단부를 향해 분무기에 대한 위킹 요소 및 위크 하우징의 배치를 고정하기 위한 구조적 세부 사항에 초점을 둔, 상이한 시야각으로부터의 예시적인 수집기 구조의 사시도 및 단면도를 도시한다.
도 16d 내지 도 16f는 하나 이상의 구현에 따라 수집기를 통해 형성되거나 또는 구조화된 예시적인 위크 피드 기구의 평면도를 도시한다.
도 17a 및 도 17b는 하나 이상의 구현에 따른 수집기 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 정면도를 도시한다.
도 18은 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 수집기 구조를 수용하는 예시적인 카트리지의 정면도를 예시한다.
도 19a 내지 도 19c는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 예시적인 실시예의 사시도, 정면도 및 측면도를 각각 도시한다.
도 20a 내지 도 20f는 하나 이상의 구현에 따른 상이한 충전 레벨에서의 예시적인 카트리지의 사시도를 도시한다.
도 21a 내지 도 21c는 하나 이상의 구현에 따른 충전되고 조립된 예시적인 카트리지의 정면도를 도시한다.
도 22a 내지 도 22c는 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 카트리지 공기 경로의 정면도, 평면도 및 저면도를 도시한다.
도 23a 및 도 23b는 하나 이상의 구현에 따른 공기 흐름 경로, 액체 피드 채널 및 응축 수집 시스템을 갖는 예시적인 카트리지의 정면도 및 평면도를 도시한다.
도 24a 및 도 24b는 하나 이상의 구현에 따른 외부 공기 흐름 경로를 갖는 예시적인 카트리지 본체의 정면도 및 측면도를 도시한다.
도 25 및 도 26은 하나 이상의 구현에 따른 수집기 구조의 바닥 리브에 에어 갭을 갖는 수집기 구조를 갖는 예시적인 카트리지의 일부의 사시도를 도시한다.
도 27은 하나 이상의 구현에 따른 위크에 근접하게 위치되고 위크를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 위크 피드의 단부의 확대도를 예시한다.
도 28은 하나 이상의 구현에 따른 오버플로우 통로의 일 단부에서 에어 갭과 조합된 정사각형 설계 위크 피드를 갖는 예시적인 수집기 구조의 사시도를 도시한다.
도 29a는 하나 이상의 구현에 따른 예를 들어 4 개의 별개의 배출 부위를 갖는 수집기 구조의 후면도를 도시한다.
도 29b는 하나 이상의 구현에 따른 예를 들어 위크 피드의 경로에서 위크를 견고하게 유지할 수 있는 위크 피드의 클램프 형상 단부 부분을 특히 보여주는 수집기 구조의 측면도를 도시한다.
도 29c는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 저장 챔버로부터 증발 가능한 재료를 수용하고 위크 피드 채널의 돌출 단부에 의해 위크 피드 채널의 단부에서 제 위치에 유지되는 위크를 향해 증발 가능한 재료를 유도하기 위한 위크 피드 채널을 갖는 수집기 구조의 평면도를 도시한다.
도 29d는 하나 이상의 구현에 따른 수집기 구조의 정면 평면도를 예시한다.
도 29e는 하나 이상의 구현에 따른 위크를 각 단부의 제 위치에 유지하도록 구성된 클램프 형상의 돌출부에서 끝나는 위크 피드 채널을 갖는 수집기 구조의 저면도를 예시한다.
도 30a 및 도 30b는 하나 이상의 구현에 따른 2 개의 대응하는 위크 피드의 2 개의 클램프 형상의 단부 부분을 갖는 수집기 구조의 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 31a 및 도 31b는 하나 이상의 구현에 따른 상이한 구조적 구현을 갖는 예시적인 수집기의 다양한 사시도, 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 32a는 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 위크 하우징의 다양한 사시도, 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 32b는 하나 이상의 구현에 따른 예시적인 카트리지의 수집기 및 위크 하우징 구성 요소를 도시하며, 여기서 돌출 탭이 수집기의 대응하는 바닥 부분의 수용 노치 또는 공동 내로 삽입 가능하게 수용되도록 위크 하우징의 구조에 구성된다.
도 33a는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 실시예의 분해 사시도를 도시한다.
도 33b는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 실시예의 상부 사시도를 도시한다.
도 33c는 하나 이상의 구현에 따른 카트리지의 실시예의 저면 사시도를 도시한다.
도 34는 하나 이상의 구현에 따른 분무기 조립체의 상부 사시도를 도시한다.
실용적인 경우, 동일하거나 또는 유사한 참조 번호는 하나 이상의 구현에 따라 동일하거나, 유사하거나, 또는 동등한 구조, 특징, 양태 또는 요소를 나타낸다.
증발 가능한 액체 재료를 기상 및/또는 에어로졸상(예를 들어, 상들 사이의 상대적인 국부적 평형에 있는 공기 중의 기상 물질 및 입자상 물질의 현탁액)으로 전환하도록 구성된 증발기는 일반적으로 증발 가능한 액체 재료의 체적을 수용하는 저장소 또는 저장 용기(본 명세서에서 저장소, 저장 구획, 저장 챔버, 또는 저장 공간이라고도 함), 분무기(분무기 조립체라고도 함), 증발 가능한 액체 재료를 가열하여 증발 가능한 액체 재료의 적어도 일부를 기상으로 전환시키는 히터 요소(예를 들어, 전류가 통과하여 전류를 열 에너지로 전환시키는 전기 저항성 요소), 및 위킹 요소(간단히 위크라고도할 수 있지만, 일반적으로 증발 가능한 액체 재료를 저장소로부터 가열 요소의 작용에 의해 가열되는 곳으로 끌어 당기도록 모세관 힘을 가하는 요소 또는 요소들의 조합을 의미함)를 포함할 수 있다. 생성된 기상 증발 가능한 액체 재료는 일부 경우(다양한 요인에 따라) 이후에(선택적으로 거의 즉시) 적어도 부분적으로 응축되기 시작하여 분무기를 통해, 그 위로, 그 근처로, 그 주위로 통과하는 공기에 에어로졸을 형성할 수 있다.
위킹 요소의 증발 가능한 액체 재료가 가열되고 기상으로 (그리고 선택적으로 에어로졸로) 전환됨에 따라, 저장소 내의 증발 가능한 액체 재료의 체적이 감소된다. 내부의 증발 가능한 액체 재료의 체적이 가스/에어로졸 상으로의 전환에 의해 감소되는 경우 저장소 내부에서 생성된 공극 공간(예를 들어, 증발 가능한 액체 재료가 차지하지 않는 저장소 체적의 일부)으로 공기 또는 일부 다른 물질을 허용하기 위한 기구가 부재하면, 감압 상태(예를 들어, 적어도 부분적인 진공)가 저장소 내에서 발생한다. 이러한 감압 상태는 부분 진공 압력이 위킹 요소 내에서 생성된 모세관 압력과 반대로 작용함에 따라 기상으로 증발되도록 저장 챔버 또는 저장소로부터 가열 요소 근처로 증발 가능한 재료를 끌어 당기는 위킹 요소의 효능에 악영향을 미칠 수 있다.
보다 구체적으로, 저장소 내의 감압 상태는 위크의 불충분한 포화를 초래할 수 있고, 궁극적으로 증발기의 신뢰할 수 있는 작동을 위해 분무기로 전달되는 충분한 증발 가능한 재료의 부족을 초래할 수 있다. 감압 상태에 대응하기 위해, 주변 공기가 저장소로 들어가 저장소의 내부와 주변 압력 사이의 압력을 균등화하게 할 수 있다. 증발된 증발 가능한 액체 재료에 의해 생성된 저장소의 공극 공간을 공기가 다시 채울 수 있도록 하는 것은 일부 증발기에서 공기가 위킹 요소를 통해 저장소로 통과함으로써 이루어질 수 있다. 그러나, 이러한 공정은 일반적으로 위킹 요소가 적어도 부분적으로 건조해야 하는 것을 요구할 수 있다. 건식 위킹 요소가 쉽게 달성되지 않을 수 있고 및/또는 증발기의 신뢰할 수 있는 작동에 바람직하지 않을 수 있으므로, 또 다른 전형적인 접근 방식은 주변 조건과 저장소 내부 사이의 압력을 균등화할 수 있도록 벤트를 제공하는 것이다.
위크를 통하든 또는 일부 다른 벤트 또는 벤팅 구조를 통하든, 저장소의 공극 공간에 공기가 존재하면 하나 이상의 다른 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 저장소의 공극 공간 내의 공기 압력이 주변 압력과 균등화되면(또는 적어도 균등화에 가깝게 되면), 특히 공기로 채워진 공극 공간이 총 저장소 체적에 비해 체적이 증가되면, 공극 공간의 공기와 주변 조건 사이의 압력 차이의 생성(예를 들어, 공극 공간의 공기가 대기보다 높은 압력에 있음)에 의해 예를 들어 위크, 제공된 임의의 벤트 등을 통해 저장소에서 증발 가능한 액체 재료가 누출될 수 있다. 저장소 내의 공기와 현재 주변 압력 사이의 압력 차이는 여러 요인 중 하나 이상에 의해 생성될 수 있는데, 예를 들어, (예를 들어, 저장소를 손에 유지하거나, 증발기를 차가운 곳에서 따뜻한 곳으로 가져가는 등에 의해) 공극 공간 내의 공기의 가열, 저장소의 형상을 왜곡하여 이에 따라 저장소의 내부 체적을 감소시킬 수 있는 기계적 힘(예를 들어, 저장소 체적의 왜곡을 유발하는 증발기의 일부를 압착하는 등), 주변 압력의 급격한 강하(예를 들어, 항공 여행 중 비행기 기내에서 발생할 수 있는 것과 같은 경우, 자동차 또는 기차가 터널에 들어가거나 또는 나올 때, 차량이 높은 속도로 이동하는 동안 창문이 열리거나 또는 닫힐 때) 등) 등에 의해 생성될 수 있다.
위에서 설명된 것과 같은 증발기의 저장소로부터 증발 가능한 액체 재료의 누출은 일반적으로 바람직하지 않은데, 왜냐하면 누출된 증발 가능한 액체 재료가 원치 않는 엉망을 만들 수 있고(예를 들어, 증발기 근처에 있는 옷 또는 다른 물품을 더럽힐 수 있음), 증발기의 흡입 경로로 들어가 에어로졸 형태가 아닌 액상으로 직접 사용자가 삼킬 수 있으며, (예를 들어, 압력 센서를 오염시키거나, 전기 회로 및/또는 스위치의 작동성에 영향을 미치거나, 충전 포트 및/또는 카트리지와 증발기 본체 사이의 연결을 오염시키는 등에 의해) 증발기의 기능을 방해할 수 있는 등 때문이다. 따라서 증발 가능한 액체 재료 누출은 증발기의 기능 및 청결을 방해할 수 있다.
증발기의 예는 제한 없이 전자 증발기, 전자 니코틴 전달 시스템(ENDS), 또는 동일하거나 유사하거나 동등한 구조적 또는 기능적 특징 또는 능력을 가진 장치 및 시스템을 포함한다. 도 1은 예시적인 증발기(100)의 예시적인 블록 다이어그램을 도시한다. 증발기(100)는 증발기 본체(110) 및 증발기 카트리지(120)(간단히 증발기 카트리지(120)라고도 함)를 포함할 수 있다. 증발기 본체(110)는 전원(112)(예를 들어, 재충전 가능할 수 있는 배터리)을 포함할 수 있으며, 증발 가능한 재료(도시되지 않음)가 응축된 형태(예를 들어, 고체, 액체, 용액, 현탁액, 적어도 부분적으로 처리되지 않은 식물 재료 등)로부터 기상으로 전환되도록 하거나, 또는 보다 일반적으로, 증발 가능한 재료가 흡입 가능한 형태 또는 흡입 가능한 형태의 전구체로 전환되도록 하기 위해 분무기(141)로의 열의 전달을 제어하기 위한 제어기(104)(예를 들어, 소프트웨어 또는 펌웨어와 같은 논리 코드를 실행하고 및/또는 논리 게이트 등과 같은 하드웨어 특징부를 통해 논리를 구현할 수 있는 프로그래밍 가능 논리 장치, 프로세서, 또는 회로)를 포함할 수 있다. 이러한 맥락에서, 흡입 가능한 형태는 가스 또는 에어로졸, 또는 일부 다른 공기로 운반되는 형태일 수 있다. 흡입 가능한 형태의 전구체는 기상 상태의 형성 후 특정 시간에(선택적으로 즉시 또는 거의 즉시 또는 대안적으로 약간 지연되어 또는 일정량의 냉각 후) 에어로졸을 형성하기 위해 적어도 부분적으로 응축되는 증발 가능한 재료의 기상 상태를 포함할 수 있다. 제어기(104)는 특정 구현과 일치하는 하나 이상의 인쇄 회로 기판(PCB)의 일부일 수 있고, 하나 이상의 센서(113)와 관련하여 증발기 본체(110)의 특정 특징을 제어하기 위해 이용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 증발기 본체(110)는, 본 주제의 일부 구현에서, 하나 이상의 센서(113), 증발기 본체 접촉부(125), 시일(115), 및, 선택적으로, 다양한 부착 구조 중 하나 이상을 통해 증발기 본체(110)와 결합하기 위해 증발기 카트리지(120)의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 카트리지 리셉터클(118)을 포함할 수 있다. 증발기 카트리지(120)를 증발기 본체(110)와 결합하기 위해 수형 또는 암형 리셉터클 구조 또는 이들의 일부 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 주제의 일부 구현에서, 카트리지의 제 1 단부의 내부 부분은 증발기 본체(110)의 카트리지 리셉터클(118)에 수용될 수 있고, 카트리지의 제 1 단부의 외부 부분은 카트리지 리셉터클(118)을 형성하는 증발기 본체(110) 상의 구조의 외부 표면의 일부를 적어도 부분적으로 덮는다. 증발기 카트리지(120)를 증발기 본체(110)에 결합하기 위한 이러한 배열은 증발기 카트리지(120)와 증발기 본체(110)의 원치 않는 분리를 피하기 위해 충분한 기계적 결합 강도를 제공하는 편리하고 사용하기 쉬운 결합 방법의 사용을 허용할 수 있다. 이러한 구성은 또한 증발기 카트리지(120)를 증발기 본체(110)에 결합함으로써 형성된 증발기의 굴곡에 대한 바람직한 저항을 제공할 수 있다.
증발기 본체 접촉부(125)와 관련하여, 이들은 특히 대응하는 카트리지 접촉부(124)(아래에서 논의됨)가 증발기 본체(110)의 리셉터클 또는 리셉터클 형상의 구조에 삽입되는 증발기 카트리지(120)의 일부 상에 있는 구현에서 "리셉터클 접촉부(125)"라고도 불릴 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러나, "증발기 본체 접촉부(125)" 및/또는 "리셉터클 접촉부(125)"라는 용어는 본 주제의 양태가 증발기 카트리지(120)와 증발기 본체(110) 사이의 전기적 결합이 증발기 본체(110) 상의 그리고 카트리지 리셉터클(118)에 삽입되는 증발기 카트리지(120)의 부분 상의 카트리지 리셉터클(118) 내의 접촉부 사이에서 이루어지는 것들에 제한되지 않기 때문에(이러한 것들과 다른 시스템에서 다양한 이점을 제공하기 위해 사용될 수 있음) 여기에서도 사용된다.
일부 예에서, 증발기 카트리지(120)는 증발 가능한 액체 재료를 수용하기 위한 저장소(140) 및 흡입 가능한 형태의 증발 가능한 재료의 용량을 전달하기 위한 마우스피스(130)를 포함할 수 있다. 마우스피스는 선택적으로 저장소(140)를 형성하는 구조와 별개의 구성 요소일 수 있거나, 또는 대안적으로 저장소(140)의 하나 이상의 벽의 적어도 일부를 형성하는 동일한 부분 또는 구성 요소로부터 형성될 수 있다. 저장소(140) 내의 증발 가능한 액체 재료는 활성 또는 불활성 성분이 용액 또는 증발 가능한 재료 자체의 순수한 액체 형태에 현탁되거나, 용해되거나 또는 유지될 수 있는 캐리어 용액일 수 있다.
일 구현에 따르면, 증발기 카트리지(120)는 히터(예를 들어, 가열 요소)뿐만 아니라 위크 또는 위킹 요소도 포함할 수 있는 분무기(141)를 포함할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 위킹 요소는 가열 요소를 포함하는 분무기(141)의 일부로 증발 가능한 액체 재료의 양을 이송하기 위해 위크를 통한 모세관 압력에 의해 유체 흡수를 유발할 수 있는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 위크 및 가열 요소는 도 1에 도시되어 있지 않지만, 그러나 적어도 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 명세서에서 더 상세히 개시되고 논의된다. 간단히 말해서, 위킹 요소는 증발 가능한 액체 재료를 수용하도록 구성된 저장소(140)로부터 증발 가능한 액체 재료를 끌어 당기도록 구성될 수 있으므로, 증발 가능한 액체 재료는 가열 요소로부터 위킹 요소 및 상기 위킹 요소로 끌어 당겨진 증발 가능한 액체 재료로 전달되는 열에 의해 증발(즉, 기상 상태로 전환)될 수 있다. 일부 구현에서, 공기는 증기 및/또는 에어로졸 형성 동안 저장소(140)로부터 제거되는 증발 가능한 액체 재료에 응답하여 저장소(140) 내의 압력을 적어도 부분적으로 균등화하기 위해 위킹 요소 또는 다른 개구를 통해 저장소(140)로 들어갈 수 있다.
증발기 카트리지(110)의 적어도 일부가 증발기 본체(120)의 카트리지 리셉터클(118) 내로 삽입되는 실시예에서, 증발기 카트리지(120)와 증발기 본체(110)가 연결될 때 분무기(141)의 적어도 일부가 카트리지 리셉터클(118) 내에 위치되도록, 분무기(141)가 증발기 카트리지(120) 내에 배치되는 것이 유리할 수 있다. 이러한 배열의 다른 잠재적인 이점 중에서, 이러한 구성은 증발기 카트리지(120) 내의 다른 부품으로부터 전기적 절연을 필요로 할 수 있는 긴 전기 리드를 필요로 하지 않고 분무기(141)의 전기 저항 히터 특징부를 증발기 본체의 전원(112)에 연결할 수 있는 능력뿐만 아니라, 분무기(141)의 추가 열 차폐가 (예를 들어, 이러한 차폐가 증발기 카트리지(120)와 같은 일회용 부품에 제공되도록 요구하는 대신에) 분무기 본체(110)의 내구성 있는/재사용 가능한 부분에 의해 제공되는 것도 허용할 수 있다. 추가적으로, 적어도 부분적으로 카트리지 리셉터클(118) 내에서 증발기 본체(110) 상에 전기 접촉부를 위치시키는 것은 증발기 카트리지(120)가 증발기 본체(110)에 연결되지 않을 때 이들에 대한 접근을 감소시킴으로써 잠재적인 기계적 또는 다른 환경적 손상으로부터 접촉부의 보호를 제공할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 압력 센서(및 임의의 다른 센서)(113)는 제어기(104)에 위치되거나 또는 (예를 들어, 전기적으로, 전자적으로, 물리적으로 또는 무선 연결을 통해) 이에 결합될 수 있다. 제어기(104)는 인쇄 회로 기판 조립체 또는 다른 유형의 회로 기판일 수 있다. 측정을 정확하게 수행하고 증발기(100)의 내구성을 유지하기 위해, 증발기(100)의 다른 부분으로부터 공기 흐름 경로를 분리하기 위해 탄성 시일(115)을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 개스킷일 수 있는 시일(115)은, 증발기의 내부 회로에 대한 압력 센서(113)의 연결이 공기 흐름 경로에 노출된 압력 센서의 부분으로부터 분리될 수 있도록 압력 센서(113)를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다.
증발기(100)와 함께 사용되는 증발 가능한 액체 재료는 동일하거나 또는 상이한 유형의 추가 증발 가능한 재료를 수용하는 새로운 카트리지를 선호하여 일회용이거나 또는 비어 있을 때 재충전될 수 있는 증발기 카트리지(120) 내에 제공될 수 있다. 증발기는 카트리지와 함께 또는 카트리지 없이 사용할 수 있는 카트리지 사용 증발기 또는 다중 사용 증발기일 수 있다. 예를 들어, 다중 사용 증발기는 가열 챔버에서 직접 증발 가능한 재료를 수용하도록 그리고 또한 사용 가능한 양의 증발 가능한 재료를 적어도 부분적으로 수용하기 위한 저장소, 체적 또는 다른 기능적 또는 구조적 등가물을 갖는 카트리지 또는 다른 교체 가능한 장치를 수용하도록 구성된 가열 챔버(예를 들어, 오븐)를 포함할 수 있다.
카트리지 사용 증발기의 예에서, 시일(115)은 증발기 본체(110)와 증발기 카트리지(120) 사이의 하나 이상의 전기 연결부의 부분을 분리할 수도 있다. 증발기(100)에서 시일(115)의 이러한 배열은 증발기 등에 설계된 공기 흐름 경로에서 공기가 빠져 나가는 것을 줄이기 위해, 응축된 물, 저장소로부터 누출되고 및/또는 증발 후 응축되는 증발 가능한 재료와 같은 하나 이상의 환경 요인과의 상호 작용으로 인한 증발기 구성 요소에 대한 잠재적인 파괴적 영향을 완화하는 데 도움이 될 수 있다.
증발기(100)의 회로를 통과하거나 또는 접촉하는 원하지 않는 공기, 액체 또는 다른 유체는 변경된 압력 판독 값과 같은 다양한 원하지 않는 효과를 유발할 수 있거나, 또는 원치 않는 물질이 압력 신호 불량, 압력 센서 또는 다른 전기 또는 전자 구성 요소의 성능 저하 및/또는 증발기의 수명 단축을 유발할 수 있는, 증발기(100)의 부분에 원하지 않는 재료(예를 들어, 수분, 증발 가능한 재료 등)의 축적을 야기시킬 수 있다. 시일(115)의 누출은 또한 사용자가 흡입에 적합하지 않은 재료를 포함하거나 또는 이러한 재료로 구성된 증발기(100)의 부분을 통과한 공기를 흡입하게 할 수도 있다.
비-증발 가능한 액체 재료의 가열을 통해 비-증발 가능한 액체 재료의 흡입 가능한 용량의 적어도 일부를 생성하도록 구성된 증발기는 또한 개시된 주제의 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 증발 가능한 액체 재료 대신에 또는 추가적으로, 증발기 카트리지(120)는 증발기 카트리지(120) 또는 증발기 본체(110)의 일부에 선택적으로 포함될 수 있는 하나 이상의 저항성 가열 요소의 적어도 일부와 직접 접촉하도록 (또는 가열 요소에 의해 복사 및/또는 대류로 가열되도록) 처리되고 형성되는 대량의 식물 재료 또는 다른 비-액체 재료(예를 들어, "왁스"와 같은 증발 가능한 재료 자체의 고체 형태)를 포함할 수 있다. 증발 가능한 고체 재료(예를 들어, 식물 재료를 포함하는 재료)는 (예를 들어, 증발 가능한 재료가 흡입을 위해 방출된 후 식물 재료의 일부가 폐기물로 남아 있도록) 증발 가능한 재료로서 식물 재료의 일부만을 방출할 수 있거나 또는 결국 모든 고체 재료가 흡입을 위해 증발되도록 할 수 있다. 증발 가능한 액체 재료는 마찬가지로 완전히 증발될 수 있거나 또는 흡입에 적합한 모든 재료가 소비된 후에 남아있는 액체 재료의 일부를 포함할 수 있다.
증발기 카트리지(120)에서 증발 가능한 재료 및 가열 요소로 구성될 때, 증발기 카트리지(120)는 증발기 본체(110)에 기계적으로 그리고 전기적으로 결합될 수 있으며, 이러한 증발기 본체는 프로세서, 전원(112), 및 증발기 카트리지(120)에 포함된 저항성 가열 요소로 회로를 완성하기 위해 대응하는 카트리지 접촉부(124)에 연결되기 위한 하나 이상의 증발기 본체 접촉부(125)를 포함할 수 있다. 다양한 증발기 구성이 여기에 설명된 하나 이상의 특징으로 구현될 수 있다.
일부 구현에서, 증발기(100)는 증발기 본체(110)의 일부로서 전원(112)을 포함할 수 있고, 가열 요소는 증발기 본체(110)와 결합하도록 구성된 증발기 카트리지(120)에 배치될 수 있다. 이와 같이 구성되면, 증발기(100)는 제어기(104), 전원(112) 및 증발기 카트리지(120)에 포함된 가열 요소를 포함하는 회로를 완성하기 위한 전기 연결 특징부를 포함할 수 있다.
적어도 2 개의 카트리지 접촉부(124) 및 적어도 2 개의 증발기 본체 접촉부(125)는 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 두 개의 세트의 접촉부는 전도성 핀, 탭, 포스트, 핀 또는 포스트를 위한 수용 구멍 등을 포함할 수 있다. 일부 유형의 접촉부에는 증발기 카트리지의 접촉부와 증발기 본체 사이에 더 나은 물리적 및 전기적 접촉을 유발하는 스프링 또는 다른 압박 특징부가 포함될 수 있다. 전기 접촉부는 금으로 도금될 수 있고 및/또는 다른 재료를 포함할 수 있다.
본 주제의 일부 구현에서, 연결 특징부는 증발기 카트리지(120)의 바닥 표면에 있는 적어도 2 개의 카트리지 접촉부(124) 및 증발기(100)의 카트리지 리셉터클의 베이스 근처에 배치된 적어도 2 개의 증발기 본체 접촉부(125)를 포함할 수 있으므로, 카트리지 접촉부(124) 및 증발기 본체 접촉부(125)는 증발기 카트리지(120)가 카트리지 리셉터클(118)에 삽입되어 이와 결합될 때 전기적 연결을 형성한다. 본 주제의 일부 구현에서, 증발기 본체 접촉부(125)는 증발기 카트리지가 카트리지 리셉터클(118)에 삽입되어 고정될 때 대응하는 카트리지 접촉부(124)의 압력 하에서 후퇴되는 압축 가능한 핀(예를 들어, 포고 핀)일 수 있다. 다른 구성도 또한 고려된다. 예를 들어, 증발기 카트리지(120)의 정합 부분에 있는 해당 접촉부와 전기적으로 연결되는 브러시 접촉부가 사용될 수 있다. 베이스 단부 표면이 아닌 카트리지 리셉터클(118)의 내부 표면 상에 위치될 수 있는 이러한 증발기 본체 접촉부(125)는 증발기 카트리지(120)의 바닥 단부에 있는 카트리지 접촉부(124)와 전기적으로 연결될 필요가 없고, 그 대신에 증발기 카트리지(120)가 카트리지 리셉터클(118) 내부로 적절하게 삽입될 때 리셉터클 내에 있는 증발기 카트리지(120)의 측면의 일부 상의 카트리지 접촉부(124)에 대해 카트리지 리셉터클(118)의 하나 이상의 측벽으로부터 외측으로 가압됨으로써 결합될 수 있다. 대안적으로, 증발기 카트리지(120)의 삽입 가능한 부분의 하나 이상의 측면 상에 위치된 카트리지 접촉부(124)는 카트리지 리셉터클(118)의 하나 이상의 내부 표면 상에 위치된 증발기 본체 접촉부(125)에 대해 삽입 가능한 부분으로부터 이들이 외측으로 가압되게 하는 하나 이상의 특징부를 가질 수 있다. 증발기 본체 접촉부(125) 및 카트리지 접촉부(124)의 다른 배열은 여기에 설명된 주제의 범위 내에 있는 것으로 쉽게 이해될 것이다.
전기적 연결에 의해 완성된 회로는 저항성 가열 요소에 전류의 전달을 허용하고, 또한 저항성 가열 요소의 열 저항 계수에 기초하여 저항성 가열 요소의 온도를 결정하거나 또는 제어하는 데 사용하기 위해 저항성 가열 요소의 저항을 측정하는 것과 같은 추가 기능을 위해 추가로 사용될 수 있어, 저항성 가열 요소 또는 증발기 카트리지(120)의 다른 회로의 하나 이상의 전기적 특성에 기초하여 증발기 카트리지(120)를 식별할 수 있다.
일부 예에서, 적어도 2 개의 카트리지 접촉부(124) 및 적어도 2 개의 증발기 본체 접촉부(125)(예를 들어, 증발기 카트리지(120)의 일부가 카트리지 리셉터클(118)에 삽입되는 구현을 위한 리셉터클 접촉부)는 증발기 카트리지(120)와 증발기 본체(110)의 결합이 적어도 2 개의 배향 중 하나로 물리적으로 연결될 때 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 다른 말로 하면, 증발기(100)의 작동을 위해 구성된 하나 이상의 회로는 증발기 본체(110)에 증발기 카트리지(120)의 적어도 일부를 삽입(또는 다른 결합)함으로써, 예를 들어 (예를 들어, 증발기 카트리지(120)의 삽입 가능한 부분이 증발기 본체(110)의 카트리지 리셉터클(118)에 삽입되는 축 주위의) 제 1 회전 배향으로 증발기 본체(110) 카트리지 리셉터클(118)에 증발기 카트리지(110)의 적어도 일부를 삽입함으로써 완성될 수 있으므로, 적어도 2 개의 카트리지 접촉부(124)의 제 1 카트리지 접촉부가 적어도 2 개의 증발기 본체 접촉부(125)의 제 1 증발기 본체 접촉부에 전기적으로 연결되고 적어도 2 개의 카트리지 접촉부(124)의 제 2 카트리지 접촉부는 적어도 2 개의 증발기 본체 접촉부(125)의 제 2 증발기 본체 접촉부에 전기적으로 연결된다.
또한, 증발기(100)의 작동을 위해 구성된 하나 이상의 회로는 제 2 회전 배향으로 카트리지 리셉터클(118)에 증발기 카트리지(120)를 삽입(또는 다른 결합)함으로써 완성될 수 있으므로, 적어도 2 개의 카트리지 접촉부(124)의 제 1 카트리지 접촉부가 적어도 2 개의 증발기 본체 접촉부(125)의 제 2 증발기 본체 접촉부에 전기적으로 연결되고, 적어도 2 개의 카트리지 접촉부(124)의 제 2 카트리지 접촉부는 적어도 2 개의 증발기 본체 접촉부(125)의 제 1 증발기 본체 접촉부에 전기적으로 연결된다. 증발기 카트리지(120)는 본 명세서에서 더 상세히 제공되는 바와 같이 증발기 본체(110)의 카트리지 리셉터클(118)에 가역적으로 삽입될 수 있다.
증발기 카트리지(120)를 증발기 본체(110)에 결합하기 위한 부착 구조의 일 예에서, 증발기 본체(110)는 카트리지 리셉터클(118)의 내부 표면으로부터 내측으로 돌출된 디텐트(예를 들어, 딤플, 돌출부 등)를 포함할 수 있다. 증발기 카트리지(120)의 하나 이상의 외부 표면은 대응하는 리세스(도 1에 도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 이 리세스는 증발기 카트리지(120)의 단부가 증발기 본체(110) 상의 카트리지 리셉터클(118)에 삽입될 때 이러한 디텐트에 끼워지거나 또는 그렇지 않으면 스냅될 수 있다.
증발기 카트리지(120) 및 증발기 본체(110)는 예를 들어 증발기 카트리지(120)의 단부를 증발기 본체(110)의 카트리지 리셉터클(118)에 삽입함으로써 결합될 수 있다. 증발기 본체(110)의 디텐트는 조립될 때 증발기 카트리지(120)를 제 위치에 유지하기 위해 증발기 카트리지(120)의 리세스 내에 끼워질 수 있고 및/또는 그렇지 않으면 유지될 수 있다. 이러한 디텐트 리세스 조립체는 적어도 2 개의 카트리지 접촉부(124)와 적어도 2 개의 증발기 본체 접촉부(125) 사이의 충분한 접촉을 보장하기 위해 증발기 카트리지(120)를 제 위치에 유지하기에 충분한 지지를 제공할 수 있으며, 사용자가 증발기 카트리지(120)를 합리적인 힘으로 당겨 카트리지 리셉터클(118)로부터 증발기 카트리지(120)를 분리할 때 증발기 본체(110)로부터 증발기 카트리지(120)의 해제를 허용할 수 있다.
증발기 카트리지(120)와 증발기 본체(110)의 결합이 적어도 2 개의 허용 가능한 상대적 회전 배향에서 발생하도록 가역적인 증발기 카트리지(120)와 증발기 본체(110) 사이의 전기적 연결에 대한 위의 논의에 더하여, 증발기(100)의 일부 구현에서 증발기 카트리지(120)의 형상, 또는 카트리지 리셉터클(118)에 삽입되도록 구성된 증발기 카트리지(120)의 적어도 단부의 형상은 적어도 2차의 회전 대칭을 가질 수 있다. 다른 말로 하면, 증발기 카트리지(120) 또는 적어도 기계적 정합 특징부 및 증발기 카트리지(120)의 삽입 가능한 단부 상의 전기 접촉부는 증발기 카트리지(120)가 카트리지 리셉터클(118) 내로 삽입되는 축을 중심으로 180° 회전할 때 대칭일 수 있다. 이러한 구성에서, 증발기(100)의 회로는 증발기 카트리지(120)의 어떠한 대칭적 배향이 이루어지는지에 관계 없이 동일한 작동을 지원할 수 있다. 카트리지의 삽입 가능한 단부 전체가 본 주제의 모든 구현에서 대칭일 필요는 없다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 증발기 본체(110)의 카트리지 리셉터클(118) 내에 끼워지도록 형상 및 크기를 갖는 카트리지 리셉터클(118) 내부 또는 외부 상의 대응하는 특징부와 협력적으로 결합하기 위한 회전 대칭 기계적 특징을 가지며 마찬가지로 회전 대칭을 갖는 카트리지 전기 접촉부(124) 및 전기 접촉부의 반전과 양립되는 내부 회로(선택적으로 증발기 카트리지(120) 및 증발기 본체(110) 중 하나 또는 둘 모두에 있을 수 있음)를 갖는 증발기 카트리지(120)는, 증발기 카트리지(120)의 삽입 가능한 단부의 전체적인 형상 및 외관이 회전 대칭적이지 않더라도 본 개시와 일치한다.
위에서 언급한 바와 같이, 일부 예시적인 실시예에서, 증발기 카트리지(120) 또는 증발기 카트리지(120)의 단부의 적어도 일부는 카트리지 리셉터클(118)에 삽입되도록 구성되고, 증발기 카트리지(120)가 카트리지 리셉터클(118) 내로 삽입되는 축을 가로지르는 비-원형 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 비-원형 단면은 대략 직사각형, 대략 타원형(예를 들어, 대략 타원형 형상을 가짐), 비-직사각형이지만 2 개의 세트의 평행하거나 또는 대략 평행한 대향하는 면(예를 들어, 평행 사변형 형상을 가짐)이 있을 수 있거나, 또는 적어도 2 차의 회전 대칭을 갖는 다른 형상일 수도 있다. 이러한 맥락에서, 대략적인 형상을 갖는다는 것은 설명된 형상에 대한 기본적인 유사성이 분명하지만, 해당 형상의 면이 완전히 선형일 필요는 없고 꼭지점이 완전히 날카로울 필요는 없다는 것을 나타낸다. 단면 형상의 에지 또는 꼭지점의 둘 모두 또는 어느 하나의 일부 라운딩 양은 본 명세서에서 언급되는 임의의 비-원형 단면의 설명에서 고려된다.
개시된 주제의 구현과 일치하는 증발기(100)는 증발기(100)와 통신하는 하나 이상의 컴퓨팅 장치에 (예를 들어, 무선 또는 유선 연결을 통해) 연결되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 제어기(104)는 통신 하드웨어(105)를 포함할 수 있다. 제어기(104)는 또한 메모리(108)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 또한 증발기(100)를 포함하는 증발기 시스템의 구성 요소일 수 있고, 증발기(100)의 통신 하드웨어(105)와 무선 통신 채널을 확립할 수 있는 독립적인 통신 하드웨어를 포함할 수 있다.
증발기 시스템의 일부로 사용되는 컴퓨팅 장치는 범용 컴퓨팅 장치(예를 들어, 스마트 폰, 태블릿, 개인용 컴퓨터, 스마트 워치 등과 같은 다른 휴대용 장치)를 포함할 수 있고, 이러한 장치는 장치의 사용자가 증발기(100)와 상호 작용할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스를 생성하기 위해 소프트웨어를 실행한다. 다른 구현에서는, 증발기 시스템의 일부로 사용되는 장치는 하나 이상의 물리적 또는 소프트 인터페이스 컨트롤이 있는 원격 제어 또는 다른 무선 또는 유선 장치와 같은 전용 하드웨어 피스일 수 있다(예를 들어, 화면 또는 다른 디스플레이 장치에서 구성될 수 있고, 터치 감지 화면 또는 마우스, 포인터, 트랙볼, 커서 버튼 등과 같은 일부 다른 입력 장치와의 사용자 상호 작용을 통해 선택될 수 있음). 증발기(100)는 또한 사용자에게 정보를 제공하기 위한 하나 이상의 출력(117) 또는 장치를 포함할 수 있다.
위에 정의된 증발기 시스템의 일부인 컴퓨팅 장치는 도우징 제어(예를 들어, 용량 모니터링, 용량 설정, 용량 제한, 사용자 추적 등), 세션잉 제어(예를 들어, 세션 모니터링, 세션 설정, 세션 제한, 사용자 추적 등), 니코틴 전달 제어(예를 들어, 증발 가능한 니코틴 재료와 증발 가능한 비-니코틴 재료 간의 전환, 전달되는 니코틴의 양을 조정 등), 위치 정보 획득(예를 들어, 다른 사용자의 위치, 소매 업체/상업 장소 위치, 베이핑(vaping) 위치, 증발기 자체의 상대적 또는 절대적 위치 등), 증발기 개인화(예를 들어, 증발기 이름 지정, 증발기를 보호하는 잠금/암호, 하나 이상의 자녀 보호 기능 조정, 증발기를 사용자 그룹과 연결, 증발기를 제조업체 또는 보증 유지 관리 기관에 등록하는 등), 다른 사용자와의 소셜 활동에 참여(예를 들어, 소셜 미디어 통신, 하나 이상의 그룹과의 상호 작용 등) 등과 같은 하나 이상의 기능 중 임의의 것에 사용될 수 있다. 용어 "세션잉", "세션", "증발기 세션" 또는 "증기 세션"은 증발기의 사용에 할당된 기간을 지칭하기 위해 사용될 수 있다. 이 기간은 시간 기간, 투여 횟수, 증발 가능한 재료의 양 등을 포함할 수 있다.
컴퓨팅 장치가 저항성 가열 요소의 활성화와 관련된 신호를 제공하는 예에서, 또는 다양한 제어 또는 다른 기능의 구현을 위해 컴퓨팅 장치와 증발기(100)의 결합의 다른 예에서, 컴퓨팅 장치는 하나 이상의 컴퓨터 명령어 세트를 실행하여 사용자 인터페이스 및 기본 데이터 처리를 제공한다. 일 예에서, 하나 이상의 사용자 인터페이스 요소와의 사용자 상호 작용의 컴퓨팅 장치에 의한 검출은 컴퓨팅 장치가 증기/에어로졸의 흡입 가능한 용량을 생성하기 위한 전체 작동 온도로 가열 요소를 활성화하도록 증발기(100)에 신호를 보내게 할 수 있다. 증발기(100)의 다른 기능은 증발기(100)와 통신하는 컴퓨팅 장치 상의 사용자 인터페이스와 사용자의 상호 작용에 의해 제어될 수 있다.
일부 실시예에서, 증발기 본체(110)와 함께 사용 가능한 증발기 카트리지(120)는 위킹 요소 및 가열 요소를 갖는 분무기(141)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 위킹 요소 및 가열 요소 중 하나 또는 둘 모두는 증발기 본체(110)의 일부일 수 있다. 분무기(141)의 임의의 부분(예를 들어, 가열 요소 또는 위킹 요소)이 증발기 본체(110)의 일부인 구현에서, 증발기(100)는 증발기 카트리지의 저장소(140)로부터 증발 가능한 액체 재료를 위크 및 예를 들어 위킹 요소, 가열 요소 등과 같은 다른 분무기 부품으로 공급하도록 구성될 수 있다. 위킹 요소를 포함하는 모세관 구조는 당업자에 의해 본 명세서에 설명된 다른 특징과 함께 사용 가능한 하나의 잠재적인 실시예에 불과하다는 것이 이해될 것이다.
가열 요소의 활성화는 예를 들어 압력 센서 또는 주변 압력에 대한 공기 흐름 경로를 따라 압력을 검출하도록 배치된 센서(또는 절대 압력의 변화를 측정할 수 있음), 증발기(100)의 하나 이상의 모션 센서, 증발기(100)의 하나 이상의 흐름 센서, 증발기(100)의 용량형 립 센서와 같은 하나 이상의 센서(113)에 의해 생성된 하나 이상의 신호에 기초한 퍼프의 자동 검출에 의해; 사용자와 하나 이상의 입력 장치(116)(예를 들어, 증발기(100)의 버튼 또는 다른 촉각 제어 장치)와의 상호 작용의 검출에 응답하여, 증발기(100)와 통신하는 컴퓨팅 장치로부터의 신호 수신, 또는 퍼프가 발생하는지 또는 임박한지를 결정하기 위한 다른 접근 방식을 통해 유발될 수 있다.
가열 요소는 전도성 히터, 복사 히터, 및 대류 히터 중 하나 이상이거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 한 유형의 가열 요소는 저항성 가열 요소일 수 있으며, 이러한 저항성 가열 요소는 전류가 가열 요소의 하나 이상의 저항 세그먼트를 통과할 때 열의 형태로 전력을 소산하도록 구성되는 재료(예를 들어, 금속 또는 합금, 예를 들어 니켈-크롬 합금 또는 비-금속 저항기)로 구성되거나 또는 적어도 이러한 재료를 포함할 수 있다.
일부 구현에서, 분무기(141)는 위킹 요소 주위를 감싸고, 그 내부에 위치되고, 그 벌크 형상에 통합되고, 이와 열 접촉하도록 압축되고, 그 근처에 위치되고, 공기를 가열하여 그 대류 가열을 유발하도록 구성되거나, 또는 다른 방식으로 저장소(140)로부터 위킹 요소에 의해 끌어 당겨진 증발 가능한 액체 재료가 가스 및/또는 응축된(예를 들어, 에어로졸 입자 또는 액적) 상으로 사용자에 의한 후속 흡입을 위해 증발되게 하도록 위킹 요소에 열을 전달하도록 배열되는 저항 코일을 포함하는 가열 요소 또는 다른 가열 요소를 포함할 수 있다. 아래에서 더 논의되는 바와 같이, 다른 위킹 요소, 가열 요소 또는 분무기 조립체 구성도 가능할 수 있다.
증발 가능한 재료를 기상으로 전환한 후, 증발기의 유형, 증발 가능한 재료의 물리적 및 화학적 특성, 또는 다른 요인에 따라, 증발 가능한 기상 재료의 적어도 일부는 응축되어, 주어진 퍼프를 위해 증발기(100)에 의해 제공되는 흡입 가능한 용량의 일부 또는 전부를 형성하거나 또는 증발기에서 흡인할 수 있는 에어로졸의 일부로서 기상과 적어도 부분적인 국부적 평형 상태에서 입자상 물질을 형성할 수 있다.
주변 온도, 상대 습도, 화학(예를 들어, 산-염기 상호 작용, 양성자 첨가 또는 가열에 의해 증발 가능한 재료에서 방출되는 화합물의 부족 등), (증발기 내부 및 인간 또는 다른 동물의 기도 내의) 공기 흐름 경로의 흐름 조건, 증발 가능한 기상 재료 또는 에어로졸상 재료와 다른 공기 흐름의 혼합 등과 같은 요인이 에어로졸의 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 파라미터에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 증발기에 의해 생성된 에어로졸에서 기체와 응축된 상 간의 상호 작용은 복잡하고 역동적일 수 있다는 점이 이해될 것이다. 일부 증발기, 특히 더 휘발성 있는 증발 가능한 재료의 전달을 위한 증발기에서, 흡입 가능한 용량은 주로 기상으로 존재할 수 있다(즉, 응축된 상 입자의 형성은 매우 제한될 수 있음).
본원의 다른 곳에서 언급되는 바와 같이, 특정 증발기는 또한(또는 대안적으로) 예를 들어, 증발 가능한 고상 재료(예를 들어, 왁스 등) 또는 증발 가능한 재료를 함유하는 식물 재료(예를 들어, 담배 잎 또는 담배 잎의 일부)와 같은 비-증발 가능한 액체 재료의 가열을 통해 적어도 부분적으로 기상 및/또는 에어로졸상인 증발 가능한 재료의 흡입 가능한 용량을 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 증발기에서, 저항성 가열 요소는 비-증발 가능한 액체 재료가 배치되는 오븐 또는 다른 가열 챔버의 벽의 일부이거나 또는 그렇지 않으면 그 벽에 통합되거나 또는 열 접촉할 수 있다.
대안적으로, 저항성 가열 요소 또는 요소들은 비-증발 가능한 액체 재료를 통과하거나 또는 지나가는 공기를 가열하여 비-증발 가능한 액체 재료의 대류 가열을 유발하는 데 사용될 수 있다. 또 다른 예에서, 저항성 가열 요소 또는 요소들은 식물 재료의 덩어리 내부로부터 식물 재료의 직접적인 전도성 가열이 발생하도록 식물 재료와 밀접하게 접촉하여 배치될 수 있다(예를 들어, 오븐의 벽으로부터 내부로 전도하는 것과 반대임).
가열 요소는 증발기 본체(110)의 일부일 수 있는 제어기(104)에 의해 활성화될 수 있다. 제어기(104)는 증발기 카트리지(120)의 일부일 수 있는 저항성 가열 요소를 포함하는 회로를 통해 전원(112)으로부터 전류가 통과하게 할 수 있다. 제어기(104)는 분무기(141)를 통과하는 공기 흐름 경로를 따라, 공기 입구로부터 공기가 흐르게 할 수 있는 증발기(100)의 마우스피스(130)에 대한 사용자 퍼핑(예를 들어, 흡인, 흡입 등)과 관련하여 활성화될 수 있다. 분무기(141)는 예를 들어 가열 요소와 조합된 위크를 포함할 수 있다.
사용자 퍼핑에 의해 유발된 공기 흐름은 분무기(141)의 내부 및/또는 하류에서 하나 이상의 응축 영역 또는 챔버를 통과한 다음, 마우스피스의 공기 출구를 향해 통과한다. 따라서 공기 흐름 경로를 따라 지나가는 유입 공기는 분무기(141)를 거쳐, 이를 통해, 그 근처에서, 그 주변 등을 통과하므로, 증발 가능한 기상 재료(또는 증발 가능한 재료의 일부 다른 흡입 가능한 형태)는 일부 양의 증발 가능한 재료를 기상으로 전환시키는 분무기(141)로 인해 공기 중에 혼입된다. 위에서 언급한 바와 같이, 혼입된 증발 가능한 기상 재료는 공기 흐름 경로의 나머지 부분을 통과할 때 응축될 수 있으므로, 에어로졸 형태의 증발 가능한 재료의 흡입 가능한 용량이 (예를 들어, 사용자에 의한 흡입을 위한 마우스피스(130)를 통해) 공기 출구로부터 전달된다.
증발기(100)의 저항성 가열 요소의 온도는 저항성 가열 요소에 전달된 전력량 또는 전력이 전달되는 듀티 사이클, 증발기(100)의 다른 부분 또는 환경으로의 전도성 및/또는 복사 열 전달, (예를 들어, 증발 가능한 재료의 온도를 그 증발 점까지 높이거나 또는 공기 및/또는 증발된 증발 가능한 재료와 혼합된 공기와 같은 기체의 온도를 상승시키는) 공기 및/또는 증발 가능한 액상 재료 또는 기상 재료로의 비열 전달, 위크 및/또는 분무기(141) 전체로부터 증발 가능한 재료의 증발로 인한 잠열 손실, 공기 흐름으로 인한 대류 열 손실(예를 들어, 사용자가 증발기(100) 상을 흡입할 때 전체적으로 가열 요소 또는 분무기(141)를 가로질러 이동하는 공기) 등을 포함하는 하나 이상의 많은 요인에 따라 달라질 수 있다.
전술한 바와 같이, 가열 요소를 안정적으로 활성화하거나 또는 가열 요소를 원하는 온도로 가열하기 위해, 증발기(100)는 일부 구현에서 압력 센서로부터의 신호를 사용하여 사용자가 흡입하는 시기를 결정할 수 있다. 압력 센서는 공기 흐름 경로에 위치될 수 있거나 또는 장치에 공기가 들어가는 입구 및 사용자가 생성된 증기 및/또는 에어로졸을 흡입하는 출구를 연결하는 공기 흐름 경로에 (예를 들어, 통로 또는 다른 경로에 의해) 연결될 수 있으므로, 압력 센서는 증발기(100)를 통과하는 공기가 공기 입구로부터 공기 출구로 통과하는 동시에 압력 변화를 겪는다. 일부 구현에서, 가열 요소는 예를 들어 공기 흐름 경로에서 압력 변화를 검출하는 압력 센서에 의해, 예를 들어 자동 퍼프의 검출에 의해 사용자의 퍼프와 관련하여 활성화될 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 증발기 카트리지(120)의 적어도 일부는 카트리지 리셉터클(118)을 통해 증발기 본체(110)에 분리 가능하게 삽입될 수 있다. 증발기 카트리지(120) 옆에 있는 증발기 본체(110)의 평면도를 도시하는 도 2a에 도시된 바와 같이, 증발기 카트리지(120)의 저장소(140)는 증발기 카트리지(120) 내의 증발 가능한 액체 재료(102)의 레벨이 보일 수 있도록 전체적으로 또는 부분적으로 반투명 재료로 형성될 수 있다. 증발기 카트리지(120)는 증발기 카트리지(120)가 카트리지 리셉터클(118)에 수용될 때 증발기 카트리지(120)의 저장소(140) 내의 증발 가능한 재료(102)의 레벨이 증발기 본체(110)의 창을 통해 계속 보이도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 저장소(140) 내의 증발 가능한 액체 재료(102)의 레벨은 증발기 카트리지(120)의 외벽에 형성된 투명한 또는 반투명한 외벽 또는 창을 통해 볼 수 있다.
공기 흐름 경로 실시예
도 2c 및 도 2d를 참조하면, 증발기(100) 상의 사용자에 의해 퍼프가 이루어지는 동안 공기 흐름 경로(134)가 생성되는 예시적인 증발기 카트리지(120)가 도시되어 있다. 공기 흐름 경로(134)는 또한 증발기 카트리지(120)의 일부일 수도 있는 마우스피스(130)를 통해 사용자에게 전달하기 위해 공기가 흡입 가능한 에어로졸과 결합되는 위크 하우징에 포함된 증발 챔버(150)(예를 들어, 도 2d 참조)로 공기를 보낸다. 증발 챔버(150)는 본 개시의 나머지 부분과 일치하는 분무기(141)를 포함할 수 있고 및/또는 이를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 사용자가 증발기(100)를 퍼핑할 때, 공기 흐름 경로(134)는 증발기 카트리지(120)의 외부 표면(예를 들어, 창(132))과 증발기 본체(110) 상의 카트리지 리셉터클(118)의 내부 표면 사이를 통과할 수 있다. 그 후, 공기는 카트리지의 삽입 가능한 단부(122)로 끌어 당겨지고, 가열 요소 및 위킹 요소를 포함하거나 또는 수용하는 증발 챔버(150)를 통해, 그리고 흡입 가능한 에어로졸을 사용자에게 전달하기 위한 마우스피스(130)의 출구(136)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 이하에서 더 상세히 논의되는 것들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 공기 흐름 경로 구성도 본 개시의 범위 내에 있다.
도 2d는 본 주제와 일치하는 증발기 카트리지(120)에 포함될 수 있는 추가 특징을 도시한다. 예를 들어, 증발기 카트리지(120)는 증발기 본체(110)의 카트리지 리셉터클(118)에 삽입되도록 구성되는 삽입 가능한 단부(122) 상에 배치된 (카트리지 접촉부(124)와 같은) 복수의 카트리지 접촉부를 포함할 수 있다. 카트리지 접촉부(124)는 선택적으로 각각 저항성 가열 요소의 2 개의 단부 중 하나에 연결된 전도성 구조(예를 들어, 전도성 구조(126))를 형성하는 단일 금속 피스의 일부일 수 있다. 전도성 구조는 선택적으로 가열 챔버의 대향 측면을 형성할 수 있고, 선택적으로 열 차폐부 및/또는 열 싱크로서 작용하여 증발기 카트리지(120)의 외벽으로의 열의 전달을 감소시킬 수 있다. 이러한 양태의 추가 세부 사항은 아래에서 설명된다.
도 2d는 또한 전도성 구조(126)에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있는 (여기서는 분무기 챔버, 증발 챔버 등으로도 지칭되는) 가열 챔버와 마우스피스(130) 사이를 통과하는 공기 흐름 경로(134)의 일부를 한정하는 증발기 카트리지(120) 내의 캐뉼라(128)(여기서는 공기 흐름 통로라고도 하는 보다 일반적인 개념의 예임)를 보여준다. 이러한 구성은 공기가 증발기 카트리지(120)의 삽입 가능한 단부(122) 주위에서 카트리지 리셉터클(118) 내로 흘러 내리고 그 후 증발 챔버(150)를 향해 카트리지 본체로 들어갈 때 증발기 카트리지(120)의 삽입 가능한 단부(122)(예를 들어, 마우스피스(130)를 포함하는 단부의 반대쪽 단부)를 통과한 후 반대 방향으로 다시 흐르게 한다. 공기 흐름 경로(134)는 그 후 증발기 카트리지(120)의 내부를 통해, 예를 들어 하나 이상의 튜브 또는 내부 채널(예를 들어, 캐뉼라(128))을 통해 그리고 마우스피스(130)에 형성된 하나 이상의 출구(예를 들어, 출구(136))를 통해 이동한다.
압력 균등화 벤트
위에서 언급한 바와 같이, (예를 들어, 위킹 요소에 의한 모세관 끌어 당김을 통해) 저장소(140)로부터 증발 가능한 재료(102)의 제거는 저장소(140)의 주변 공기 압력에 대해 적어도 부분적인 진공(예를 들어, 증발 가능한 액체 재료의 소비에 의해 비워진 저장소의 일부에서 생성된 감소된 압력)을 생성할 수 있고, 이러한 진공은 위킹 요소에 의해 제공되는 모세관 작용을 방해할 수 있다. 이러한 감소된 압력은 일부 예에서 증발 가능한 액체 재료(102)를 증발 챔버(150)로 끌어 당기기 위한 위킹 요소의 효과를 감소시키기에 크기가 충분히 클 수 있고, 이에 의해 예를 들어 사용자가 증발기(100) 상에서 퍼프를 취할 때, 증발기(100)의 효과를 감소시켜 원하는 양의 증발 가능한 재료(102)를 증발시킨다. 극단적인 경우에, 저장소(140)에서 생성된 진공은 모든 증발 가능한 재료(102)를 증발 챔버(150)로 끌어 당기지 못하게 하여, 이에 따라 증발 가능한 재료(102)의 불완전한 사용을 초래할 수 있다. (증발기 카트리지(120) 내에 또는 증발기 내의 다른 곳에 저장소(140)를 위치시키는 것에 관계 없이) 증발기 저장소(140)와 관련하여 하나 이상의 벤트 특징이 포함될 수 있어, 이러한 문제를 완화하기 위해 주변 압력(예를 들어, 저장소(140) 외부의 주변 공기의 압력)에 의해 저장소(140) 내의 압력을 적어도 부분적으로 균등화(선택적으로 완전히 균등화)할 수 있게 한다.
일부 경우에, 저장소(140) 내에서 압력 균등화를 허용하면 증발 가능한 액체 재료를 분무기(141)로 전달하는 효율이 향상되지만, 이는 저장소(140) 내의 다른 빈 공극 체적(예를 들어, 증발 가능한 액체 재료의 사용에 의해 비워진 공간)이 공기로 채워지도록 함으로써 수행된다. 아래에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 이러한 공기로 채워진 공극 체적은 이후에 주변 공기에 대한 압력 변화를 겪을 수 있고, 이는, 특정 조건 하에서, 증발 가능한 액체 재료가 저장소(140) 외부로 그리고 궁극적으로 증발기 카트리지(120) 및/또는 저장소(140)를 수용하는 증발기의 다른 부분 외부로 누출될 수 있게 하다. 본 주제의 구현은 또한 이러한 문제와 관련하여 이점 및 이익을 제공할 수 있다.
이러한 문제를 개선하거나 또는 극복하는 다양한 특징 및 장치가 아래에 설명된다. 예를 들어, 증발 가능한 재료의 흐름뿐만 아니라 공기 흐름도 제어하기 위한 다양한 특징이 여기에 설명되어 있으며, 이는 기존 접근법에 비해 이점 및 개선을 제공하는 동시에, 또한 여기에 설명된 추가 이익을 도입할 수도 있다. 본 명세서에 기술된 증발기 장치 및/또는 카트리지는 증발 장치 및/또는 카트리지의 공기 흐름을 제어하고 개선하는 하나 이상의 특징을 포함하여, 이에 따라 증발 가능한 액체 재료의 누출로 이어질 수 있는 추가 특징을 도입하지 않고 증발기 장치에 의해 증발 가능한 액체 재료를 증발시키는 효율 및 효과를 개선할 수 있다.
도 2e 및 도 2f는 각각 증발기의 압력 균등화 및 공기 흐름을 개선하기 위해 증발기 카트리지(예를 들어 증발기 카트리지(120)) 및/또는 증발기 장치(예를 들어 증발기(100))를 위해 구성된 저장소 시스템(200A, 200B)의 제 1 및 제 2 실시예의 다이어그램을 도시한다. 보다 구체적으로, 도 2e 및 도 2f에 도시된 저장 시스템(200A, 200B)은 저장소(240) 내의 압력의 조절을 개선하여, 사용자가 증발기를 퍼핑한 후 저장소(240)에 생성된 진공이 완화되게 하는 동시에, 벤팅 구조를 통한 증발 가능한 액체 재료의 누출의 발생을 줄이거나 또는 심지어 제거할 수도 있다. 이것은 저장소(240) 및 증발 챔버(242)와 관련된 다공성 재료(예를 들어, 위킹 요소)의 모세관 작용이 각각의 퍼프 후에 저장소(240)로부터 증발 챔버(242)로 증발 가능한 재료(202)를 계속해서 효과적으로 끌어 당길 수 있게 한다.
도 2e 및 도 2f에 도시된 바와 같이, 저장소 시스템(200A, 200B)은 증발 가능한 액체 재료(202)를 수용하도록 구성된 저장소(240)를 포함한다. 저장소(240)는 저장소(240)와 증발 챔버(242) 사이에 연장되는 위크 하우징 영역을 통한 것을 제외하고 저장소 벽(232)에 의해 모든 측면에서 밀봉된다. 가열 요소 또는 히터가 증발 챔버(242) 내에 수용되고 위킹 요소에 결합될 수 있다. 위킹 요소는 히터에 의해 에어로졸로 증발되도록 저장소(240)로부터 증발 가능한 재료(202)를 증발 챔버(242)로 끌어 당기는 모세관 작용을 제공하도록 구성된다. 에어로졸은 그 후 사용자에 의한 흡입을 위해 증발기의 공기 흐름 통로(238)를 따라 이동하는 공기 흐름(234)와 결합된다.
저장소 시스템(200A, 200B)은 또한 예를 들어 사용자가 증발기를 퍼핑할 때 증발기의 공기 흐름 통로(238)를 따라 공기 흐름(234)의 통과를 제한하는 공기 흐름 제한기(244)를 포함한다. 공기 흐름 제한기(244)에 의해 유발된 공기 흐름(234)의 제한은 공기 흐름 제한기(244)로부터 하류의 공기 흐름 통로(238)의 일부를 따라 진공이 형성되게 할 수 있다. 공기 흐름 통로(238)를 따라 생성된 진공은 사용자에 의한 흡입을 위해 공기 흐름 통로(238)를 따라 증발 챔버(242)(예를 들어, 분무기(141)의 적어도 일부를 수용하는 챔버)에 형성된 에어로졸을 끌어 당기는 것을 도울 수 있다. 적어도 하나의 공기 흐름 제한기(244)는 저장소 시스템(200A, 200B) 각각에 포함될 수 있고, 공기 흐름 제한기(244)는 공기 흐름 통로(238)를 따라 공기 흐름(234)을 제한하기 위한 임의의 개수의 특징부를 포함할 수 있다.
도 2e 및 도 2f에 도시된 바와 같이, 각각의 저장소 시스템(200A, 200B)은 또한 저장소(240) 내의 압력을 증가시키기 위해 저장소(240)로의 공기의 통과를 선택적으로 허용하도록 구성된 벤트(246)를 포함할 수 있어, 예를 들어, 상기 논의된 바와 같이, 증발 가능한 재료(202)가 저장소(240)로부터 끌어 당겨져 발생하는 주변 압력에 대한 음압(진공)으로부터 저장소(240)를 완화시킬 수 있다. 적어도 하나의 벤트(246)가 저장소(240)와 연결될 수 있다. 벤트(246)는 능동 또는 수동 밸브일 수 있고, 벤트(246)는 공기가 저장소(240)로 통과하여 저장소(240)에서 생성된 음압을 완화시키기 위한 임의의 개수의 특징부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 벤트(246)의 일 실시예는 저장소(240)와 공기 흐름 통로(238) 사이에서 연장되는 벤트 통로를 포함할 수 있고, 압력이 벤트(246)를 가로질러 균등화될 때(예를 들어, 저장소(240) 내의 압력이 공기 흐름 통로(238)의 압력과 거의 동일함) 증발 가능한 재료(202)의 유체 장력(표면 장력이라고도 함)이 증발 가능한 재료(202)가 통로를 통과하는 것을 방지하도록 크기가 설정된 직경(또는 보다 일반적으로, 단면적)을 포함한다. 그러나, 벤트(246) 및/또는 벤트 통로의 직경(또는 더 일반적으로 단면적)은 저장소(240)에서 생성된 진공 압력이 벤트(246) 또는 벤트 통로 내의 증발 가능한 재료(202)의 표면 장력을 극복할 수 있도록 크기가 설정되어, 주변 압력에 비해 저장소(240) 내의 충분히 낮은 압력에 응답하여 기포가 벤트를 통해 저장소(240) 내로 방출되게 한다.
따라서, 공기의 체적은 공기 흐름 통로(238)로부터 저장소(240)로 통과하여 진공 압력을 완화시킬 수 있다. 일단 공기의 양이 저장소(240)에 추가되면, 압력은 다시 벤트(246)를 가로질러 더욱 밀접하게 균등화되어, 이에 따라 증발 가능한 재료(202)의 표면 장력이 공기가 저장소(240)로 들어가는 것을 방지할 뿐만 아니라, 증발 가능한 재료가 벤트 통로를 통해 저장소(240)로부터 누출되는 것을 방지할 수 있게 한다.
예시적인 일 실시예에서, 벤트(246) 또는 벤트 통로의 직경은 약 0.3 mm 내지 0.6 mm 범위일 수 있고, 또한 대략 0.1 mm 내지 2 mm 범위의 직경을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 벤트(246) 및/또는 벤트 통로는 비-원형일 수 있어서, 벤트 통로 내의 유체 흐름 방향을 따른 비-원형 단면을 특징으로 할 수 있다. 이러한 예에서, 단면은 직경이 아니라, 단면적에 의해 한정된다. 일반적으로 말하면, 벤트(246) 및/또는 벤트 통로의 단면 형상이 원형이든 또는 비-원형이든 간에, 본 주제의 특정 구현에서, 벤트(246)의 단면적이 주변 공기압에 대한 노출부와 저장소(240)의 내부 사이의 경로를 따라 달라지는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 외부 주변 압력에 더 가까운 벤트(246)의 부분이 유리하게는 저장소(240)의 내부에 더 가까운 벤트(246)의 부분에 비해 더 작은 단면적(예를 들어, 벤트(246)가 원형 단면을 갖는 예에서 더 작은 직경)을 가질 수 있다. 시스템의 외부에 더 가까운 더 작은 단면적은 증발 가능한 액체 재료의 유출에 대한 더 큰 저항을 제공할 수 있고, 저장소(240)의 내부에 더 가까운 더 큰 단면적은 벤트(246)로부터 저장소(240)로의 기포의 유출에 대한 상대적으로 감소된 저항을 제공할 수 있다. 본 주제의 일부 구현에서, 더 작은 단면적과 더 큰 단면적 사이의 전이는 유리하게는 연속적이지 않을 수 있고, 그 대신에 벤트(246) 및/또는 벤트 통로의 길이를 따라 불연속성을 포함한다. 이러한 구조는 벤트(246)로부터 기포를 방출함으로써 저장소 압력의 평형화보다는 액체 재료의 유출에 대한 더 큰 전체 저항을 제공하는 데 유용할 수 있는데, 왜냐하면 저장소 근처의 더 큰 단면적은 주변 공기에 노출된 더 작은 단면적에 비해 더 낮은 모세관 구동을 가질 수 있기 때문이다.
벤트(246) 및/또는 벤트 통로의 재료는 또한 예를 들어 벤트(246) 및/또는 벤트 통로의 벽과 증발 가능한 재료(202) 사이의 접촉각에 영향을 줌으로써 벤트(246) 및/또는 벤트 통로를 제어하는 데 도움을 줄 수 있다. 접촉각은 증발 가능한 재료(202)에 의해 생성된 표면 장력에 영향을 미칠 수 있으며, 따라서, 위에서 설명한 바와 같이, 유체의 체적이 벤트(246)를 통과하도록 허용되기 전에 벤트(246) 및/또는 벤트 통로를 가로질러 생성될 수 있는 임계 압력 차이에 영향을 미칠 수 있다. 벤트(246)는 본 개시의 범위 내에 있는 다양한 형상/크기 및 구성을 포함할 수 있다. 추가적으로, 다양한 벤트 특징 중 하나 이상을 포함하는 카트리지 및 카트리지 부품의 다양한 실시예가 아래에서 더 상세히 설명된다.
증발 챔버(242)에 대해 벤트(246)(예를 들어, 수동 벤트) 및 공기 흐름 제한기(244)를 위치시키는 것은 저장 시스템(200A, 200B)의 효과적인 기능을 돕는다. 예를 들어, 벤트(246) 또는 공기 흐름 제한기(244)를 부적절하게 위치시키는 것은 저장소(240)로부터 증발 가능한 재료(202)의 원치 않는 누출을 초래할 수 있다. 본 개시는 증발 챔버(242)(위크를 포함함)에 대한 벤트(246) 및 공기 흐름 제한기(244)의 효과적인 위치 결정을 다룬다. 예를 들어, 수동 벤트와 위크 사이의 압력 차이가 작거나 또는 아예 없는 경우 저장소의 진공 압력을 완화하고 누출을 방지하면서 위크의 효과적인 모세관 작용을 일으키는 효과적인 저장소 시스템을 형성할 수 있다. 증발 챔버(242)에 대한 벤트(246) 및 공기 흐름 제한기(244)의 효과적인 위치 결정을 갖는 저장소 시스템의 구성은 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 공기 흐름 제한기(244)는 공기 흐름 통로(238)를 따라 증발 챔버(242)의 상류에 위치될 수 있고, 벤트(246)는 저장소(240)를 따라 위치되어, 증발 챔버(242)의 하류에 있는 공기 흐름 통로(238)의 일부와 저장소(240) 사이에 유체 연통을 제공한다. 이와 같이, 사용자가 증발기를 퍼핑할 때, 공기 흐름 제한기(244)로부터 하류에 음압이 생성되어, 증발 챔버(242)가 음압을 겪게 된다. 유사하게, 공기 흐름 통로(238)와 연통하는 벤트(246)의 측면도 또한 음압을 겪는다.
이와 같이, 퍼프 동안(예를 들어, 사용자가 증발 장치로부터 공기를 끌어 당기거나 또는 흡입할 때) 벤트(246)와 증발 챔버(242) 사이에 작은 또는 존재하지 않는 양의 압력 차이가 생성된다. 그러나, 퍼프 후에 위크의 모세관 작용은 증발 가능한 재료(202)를 저장소(240)로부터 증발 챔버(242)로 끌어 당겨, 이전 퍼프의 결과로 증발되어 흡입된 증발 가능한 재료(202)를 보충할 것이다. 그 결과, 저장소(240)에서 진공 또는 음압이 생성될 것이다. 그 후 저장소(240)와 공기 흐름 통로(238) 사이에 압력 차이가 발생할 것이다. 위에서 논의된 바와 같이, 벤트(246)는 저장소(240)와 공기 흐름 통로(238) 사이의 압력 차이(예를 들어, 임계 압력 차이)가 공기의 체적이 공기 흐름 통로(238)로부터 저장소(240)로 통과할 수 있도록 구성될 수 있으므로, 이에 의해 저장소(240) 내의 진공을 완화하고 벤트(246) 및 안정된 저장소 시스템(200A)을 가로질러 균등화된 압력으로 복귀된다.
다른 실시예에서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 공기 흐름 제한기(244)는 공기 흐름 통로(238)를 따라 증발 챔버(242)의 하류에 위치될 수 있고, 벤트(246)는 증발 챔버(242)로부터 상류에 있는 공기 흐름 통로(238)의 일부와 저장소(240) 사이에 유체 연통을 제공하도록 저장소(240)를 따라 위치될 수 있다. 이와 같이, 사용자가 증발기를 퍼핑할 때, 증발 챔버(242) 및 벤트(246)는 퍼프의 결과로 흡입 또는 음압을 거의 또는 전혀 겪지 않으며, 이에 따라 증발 챔버(242)와 벤트(246) 사이에 압력 차이가 거의 또는 전혀 발생하지 않는다. 도 2e의 경우와 유사하게, 벤트(246)를 가로질러 생성된 압력 차이는 퍼프 후에 증발 가능한 재료(202)를 증발 챔버(242)로 끌어 당기는 위크의 모세관 작용의 결과일 것이다. 그 결과, 저장소(240)에서 진공 또는 음압이 생성될 것이다. 그러면 벤트(246)를 가로질러 압력 차이가 발생한다.
위에서 논의한 바와 같이, 벤트(246)는 저장소(240)와 공기 흐름 통로(238) 또는 대기 사이의 압력 차이(예를 들어, 임계 압력 차이)가 공기의 체적이 저장소(240)로 통과되어 이에 따라 저장소(240) 내의 진공을 완화시키도록 구성될 수 있다. 이것은 벤트(246) 및 저장 시스템(200B)을 가로질러 압력이 균등화되어 안정화되도록 허용한다. 벤트(246)는 다양한 구성 및 특징을 포함할 수 있고, 예를 들어 다양한 결과를 달성하기 위해 증발기 카트리지(120)를 따라 다양한 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 벤트(246)가 증발 챔버(242) 또는 위크 하우징에 인접하게 위치되거나 또는 이들의 일부를 형성할 수 있다. 이러한 구성에서, 하나 이상의 벤트(246)는 저장소(240)와 증발 챔버(242) 사이에 유체(예를 들어, 공기) 연통을 제공할 수 있다(사용자가 증발기를 퍼핑할 때 공기 흐름이 통과하여 이에 따라 공기 흐름 경로의 일부가 됨).
유사하게, 전술한 바와 같이, 증발 챔버(242) 또는 위크 하우징에 인접하게 배치되거나 또는 그 일부를 형성하는 벤트(246)는 증발 챔버(242) 내부의 공기가 벤트(246)를 통해 저장소(240)로 이동하여 저장소(240) 내부의 압력을 증가시킬 수 있게 하여, 이에 의해 증발 가능한 재료(202)가 증발 챔버(242)로 끌어 당겨진 결과로 생성된 진공 압력을 효과적으로 완화시킨다. 이와 같이, 진공 압력의 완화는 사용자에 의한 증발기의 후속 퍼프 동안 흡입 가능한 증기를 생성하기 위해 위크를 통해 증발 챔버(242)로 증발 가능한 재료(202)의 지속적이고 효율적인 그리고 효과적인 모세관 작용을 허용한다. 아래는 벤팅 증발 챔버 요소(예를 들어, 분무기 조립체)의 다양한 예시적인 실시예를 제공하고, 이는 (증발 챔버를 수용하는) 위크 하우징(1315, 178) 및 저장소(140)의 상기 효과적인 벤팅을 달성하기 위해 위크 하우징(1315, 178)의 일부에 결합되거나 또는 그 일부를 형성하는 적어도 하나의 벤트(596)를 포함한다.
개방형 카트리지 조립체 실시예
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 카트리지(1320)가 마우스피스 또는 마우스피스 영역(1330), 저장소(1340) 및 분무기(개별적으로 도시되지 않음)를 포함하는 대안적인 카트리지 실시예(1320)의 예시적인 평면 단면도가 도시된다. 분무기는 구현에 따라 함께 또는 개별적으로 가열 요소(1350) 및 위킹 요소(1362)를 포함할 수 있으므로, 위킹 요소(1362)는 위킹 요소(1362)로부터 끌어 당겨지거나 또는 여기에 저장되는 증발 가능한 재료(1302)를 증발시키기 위해 가열 요소(1350)에 열적으로 또는 열역학적으로 결합된다.
플레이트(1326)는 일 실시예에서 가열 요소(1350)와 전원(112) 사이의 전기적 연결을 제공하기 위해 포함될 수 있다(도 1 참조). 저장소(1340)를 통해 또는 그 측면 상에 한정된 공기 흐름 통로(1338)는 위킹 요소(1362)(예를 들어, 위크 하우징은 별도로 도시되지 않음)를 수용하는 카트리지(1320) 내의 영역을 마우스피스 또는 마우스피스 영역(1330)으로 이어지는 개구에 연결할 수 있어, 가열 요소(1350) 영역으로부터 마우스피스 영역(1330)으로 이동하는 증발된 증발 가능한 재료(1302)의 경로를 제공할 수 있다.
위에서 제공된 바와 같이, 위킹 요소(1362)는 하나 이상의 전기 접촉부(예를 들어, 플레이트(1326))에 연결된 분무기 또는 가열 요소(1350)(예를 들어, 저항성 가열 요소 또는 코일)에 결합될 수 있다. 가열 요소(1350)(및 하나 이상의 구현에 따라 본 명세서에 설명된 다른 가열 요소)는 다양한 형상 및/또는 구성을 가질 수 있고, 하나 이상의 가열 요소(1350, 500 또는 그 특징)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 예시적인 구현에 따르면, 카트리지(1320)의 가열 요소(1350)는 재료 시트로 제조되고(예를 들어, 스탬핑되고), 위킹 요소(1362)의 적어도 일부 주위에 크림핑되거나 또는 구부러져 위킹 요소(1362)를 수용하도록 구성된 미리 형성된 요소를 제공할 수 있다(예를 들어, 위킹 요소(1362)는 가열 요소(1350) 내로 밀려지고 및/또는 가열 요소(1350)는 장력 상태로 유지되어 위킹 요소(1362) 위로 당겨짐).
가열 요소(1350)는 가열 요소(1350)가 가열 요소(1350)의 적어도 2 개 또는 3 개의 부분 사이에 위킹 요소(1362)를 고정하도록 구부러질 수 있다. 가열 요소(1350)는 위킹 요소(1362)의 적어도 일부의 형상에 일치하도록 구부러질 수 있다. 가열 요소(1350)의 구성은 가열 요소(1350)의 보다 일관되고 향상된 품질 제조를 가능하게 한다. 가열 요소(1350)의 제조 품질의 일관성은 스케일링된 및/또는 자동화된 제조 공정 동안 특히 중요할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 구현에 따른 가열 요소(1350)는 다중 구성 요소를 갖는 가열 요소(1350)를 조립할 때 제조 공정 동안 발생할 수 있는 공차 문제를 감소시키는 데 도움이 된다.
가열 요소(1350)는 또한 적어도 부분적으로 공차 문제가 감소된 가열 요소(1350)의 제조 가능성의 개선된 일관성으로 인해, 가열 요소(1350)로부터 취해진 측정의 정확도(예를 들어, 저항, 전류, 온도 등)를 개선할 수 있다. 재료 시트로 제조되어(예를 들어, 스탬핑되고) 위킹 요소(1362)의 적어도 일부 주위에 크림핑되거나 또는 구부러져 미리 형성된 요소를 제공하는 가열 요소(1350)는 바람직하게는 열 손실을 최소화하는 것을 돕고, 가열 요소(1350)가 적절한 온도로 가열되도록 예측 가능하게 거동하는 것을 보장하는 것을 돕는다.
추가적으로, 크림핑된 금속으로 형성된 가열 요소에 관한 포함된 실시예와 관련하여 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 가열 요소(1350)는 가열 요소(1350)의 가열 성능을 향상시키기 위해 하나 이상의 재료로 전체적으로 및/또는 선택적으로 도금될 수 있다. 가열 요소(1350)의 전부 또는 일부를 도금하는 것은 열 손실을 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 도금은 또한 가열 요소(1350)의 일부에 열을 집중시키는 데 도움이 될 수 있으며, 이에 의해 보다 효율적으로 가열되는 가열 요소(1350)를 제공하고 또한 열 손실을 더욱 감소시킬 수 있다. 선택적 도금은 가열 요소(1350)에 제공된 전류를 적절한 위치로 유도하는 데 도움이 될 수 있다. 선택적 도금은 또한 가열 요소(1350)의 제조와 관련된 도금 재료의 양 및/또는 비용을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
아래에 설명되고 및/또는 논의되는 예시적인 가열 요소에 추가하여 또는 조합하여, 가열 요소는 2 개의 공기 흐름 통로를 포함하는 증발기 카트리지 내에 위치된 평평한 가열 요소, 2 개의 공기 흐름 통로를 포함하는 증발기 카트리지 내에 위치된 접힌 가열 요소, 및 단일 공기 흐름 통로를 포함하는 증발기 카트리지(2000) 내에 위치된 접힌 가열 요소를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에서 가열 요소(1350)는 위킹 요소(1362)를 수용할 수 있다. 예를 들어, 위킹 요소(1362)는 플레이트(1326) 근처 또는 그 옆에서 그리고 플레이트(1326)와 접촉하는 저항성 가열 요소를 통해 연장될 수 있다. 위크 하우징은 가열 요소(1350)의 적어도 일부를 둘러싸고, 가열 요소(1350)를 공기 흐름 통로(1338)에 직접 또는 간접적으로 연결할 수 있다. 증발 가능한 재료(1302)는 저장소(1340)에 연결된 하나 이상의 통로를 통해 위킹 요소(1362)에 의해 끌어 당겨질 수 있다. 일 실시예에서, 일차 통로(1382) 또는 이차 통로(1384) 중 하나 또는 둘 모두는 증발 가능한 재료(1302)를 위킹 요소(1362)의 한쪽 또는 양쪽 단부로 또는 위킹 요소(1362)의 길이를 따라 반경 방향으로 라우팅하거나 또는 전달하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다.
오버플로우 수집기 실시예
특히 도 3a 및 도 3b를 참조하여 아래에 더 상세히 제공되는 바와 같이, 카트리지 저장소(1340) 내외로의 공기 및 증발 가능한 액체 재료의 교환은 유리하게는 제어될 수 있으며, 증발기 카트리지의 체적 효율(카트리지 자체의 총 체적에 대해 흡입 가능한 에어로졸로 최종적으로 전환되는 증발 가능한 액체 재료 체적으로 정의됨)은 또한 수집기(1313)라고 하는 구조의 통합을 통해 선택적으로 개선될 수 있다.
일부 구현에 따르면, 카트리지(1320)는 증발 가능한 액체 재료(1302)를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 벽(선택적으로 카트리지의 외부 쉘과 공유되는 벽일 수 있음)에 의해 적어도 부분적으로 한정된 저장소(1340)를 포함할 수 있다. 저장소(1340)는 수집기(1313)를 포함하거나 또는 달리 수용할 수 있는 오버플로우 체적(1344) 및 저장 챔버(1342)를 포함할 수 있다. 저장 챔버(1342)는 증발 가능한 재료(1302)를 수용할 수 있고, 오버플로우 체적(1344)은, 하나 이상의 요인으로 인해 저장소 저장 챔버(1342) 내의 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 체적(1344)으로 이동하게 될 때, 증발 가능한 재료(1302)의 적어도 일부를 수집하거나 또는 보유하도록 구성될 수 있다. 본 주제의 일부 구현에서, 카트리지는 초기에 증발 가능한 액체 재료로 채워져, 수집기 내부의 공극 공간이 증발 가능한 액체 재료로 미리 채워질 수 있다.
예시적인 실시예에서, 오버플로우 체적(1344)의 체적 크기는, 저장 챔버(1342) 내의 내용물의 체적이 주변 압력에 비해 저장소가 겪을 수 있는 최대 예상 압력 변화로 인해 팽창할 때, 저장 챔버(1342)에 수용된 내용물(예를 들어, 증발 가능한 재료(1302) 및 공기)의 체적의 증가량과 동일하거나, 대략 동일하거나, 또는 이보다 더 크게 구성될 수 있다.
주변 압력 또는 온도 또는 다른 요인의 변화에 따라, 카트리지(1320)는 제 1 압력 상태로부터 제 2 압력 상태로의 변화를 겪을 수 있다(예를 들어, 저장소의 내부와 주변 압력 사이의 제 1 상대 압력 차이 및 저장소의 내부와 주변 압력 사이의 제 2 상대 압력 차이). 일부 양태에서, 오버플로우 체적(1344)은 카트리지(1320)의 외부로의 개구를 가질 수 있고, 저장소 저장 챔버(1342)와 연통할 수 있으므로, 오버플로우 체적(1344)은 카트리지(1320)에서 압력의 균등화를 제공하고 및/또는 저장 챔버와 주변 공기 사이의 압력 차이의 변화에 응답하여 저장 챔버 밖으로 이동할 수 있는 증발 가능한 액체 재료를 수집하여 적어도 일시적으로 보유하고 선택적으로 가역적으로 복귀시키는 벤팅 채널의 역할을 할 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 압력 차이는 저장소의 내부 부분과 카트리지 외부의 주변 공기 사이의 상대 압력의 차이를 의미한다. 증발 가능한 재료(1302)는 저장 챔버(1342)로부터 분무기로 끌어 당겨져 증기 또는 에어로졸 상으로 전환될 수 있으며, 저장 챔버(1342)에 남아있는 증발 가능한 재료의 체적을 감소시키고, 주변 압력과 내부 압력을 균등화하기 위해 공기를 저장 챔버로 복귀시키는 일부 기구가 없으면 여기에서 이전에 논의된 적어도 부분적인 진공 상태로 이어질 수 있다.
계속해서 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 저장소(1340)는 저장소(1340)의 체적이 저장소 저장 챔버(1342) 및 저장소 오버플로우 체적(1344)으로 분할되도록 제 1 및 제 2 분리 가능한 영역을 포함하도록 구현될 수 있다. 저장 챔버(1342)는 증발 가능한 재료(1302)를 저장하도록 구성될 수 있고, 하나 이상의 일차 통로(1382)를 통해 위킹 요소(1362)에 추가로 결합될 수 있다. 일부 예에서, 일차 통로(1362)는 길이가 매우 짧을 수 있다(예를 들어, 위킹 요소 또는 분무기의 다른 부분을 수용하는 공간으로부터의 관통 구멍). 다른 예에서, 일차 통로는 저장 챔버와 위킹 요소 사이의 더 긴 수용 유체 경로의 일부일 수 있다. 오버플로우 체적(1344)은, 아래에 더 상세히 제공되는 바와 같이, 저장 챔버(1342) 내의 압력이 주변 압력보다 더 큰 제 2 압력 상태에서 저장 챔버(1342)로부터 오버플로우될 수 있는 증발 가능한 재료(1302)의 일부를 저장하고 수용하도록 구성될 수 있다.
제 1 압력 상태에서, 증발 가능한 재료(1302)는 저장소(1340)의 저장 챔버(1342)에 저장될 수 있다. 제 1 압력 상태는 예를 들어 주변 압력이 카트리지(1320) 내부의 압력과 거의 동일하거나 또는 그 초과일 때 존재할 수 있다. 이러한 제 1 압력 상태에서, 일차 통로(1382) 및 이차 통로(1384)의 구조적 및 기능적 특성은 증발 가능한 액체 재료를 기상으로 전환하는 역할을 하는 가열 요소와 근접하게 액체를 끌어 당기도록, 증발 가능한 재료(1302)가 저장 챔버(1342)로부터 일차 통로(1382)를 통해 위킹 요소(1362)를 향해, 예를 들어 위킹 요소의 모세관 작용 하에 흐를 수 있도록 이루어진다. 일 실시예에서, 제 1 압력 상태에서, 이차 통로(1384)로 흐르는 증발 가능한 재료(1302)의 양은 없거나 또는 제한된다.
제 2 압력 상태는 예를 들어 주변 압력이 카트리지(1320) 내부의 압력보다 낮을 때 존재할 수 있다. 제 2 압력 상태에서, 증발 가능한 재료(1302)는 저장 챔버(1342)로부터, 예를 들어 저장소로부터 증발 가능한 재료(1302)의 바람직하지 않은(예를 들어, 과도한) 흐름을 방지하거나 또는 제한하기 위해 수집기(1313)를 포함하는 저장소(1340)의 오버플로우 체적(1344)으로 흐를 수 있다. 제 2 압력 상태는 예를 들어 (예를 들어, 주변 압력이 카트리지(1320) 내부의 압력보다 더 낮아짐으로 인해) 저장 챔버(1342)에서 공기의 체적이 팽창할 때 존재하거나 또는 유발될 수 있다.
유리하게는, 증발 가능한 재료(1302)의 흐름은 오버플로우 체적(1344)으로의 압력차 증가에 의해 저장 챔버(1342)로부터 구동되는 증발 가능한 재료(1302)를 라우팅함으로써 제어될 수 있다. 오버플로우 체적 내의 수집기(1313)는 증발 가능한 액체 재료가 수집기(1313)의 출구에 도달하는 것을 허용하지 않고 저장 챔버(1342) 밖으로 밀려난 과잉의 증발 가능한 액체 재료의 적어도 일부(및 유리하게는 모두)를 수용하는 하나 이상의 모세관 구조를 포함할 수 있다. 수집기(1313)는 또한 유리하게는 압력이 주변 압력에 비해 저장 챔버(1342)에서 균등화화거나 또는 그렇지 않으면 감소될 때 주변 압력에 대한 저장 챔버(1342) 내의 양압에 의해 수집기(1313)로 밀려난 증발 가능한 액체 재료가 저장 챔버(1342) 내로 가역적으로 다시 끌어 당겨질 수 있게 하는 모세관 구조를 포함한다. 즉, 수집기(1313)의 이차 통로(1384)는 수집기(1313) 내의 증발 가능한 액체 재료의 모세관 구동을 제공하여 증발 가능한 재료를 저장 챔버(1342) 내로 다시 복귀시키는 미세 유체 특징부 또는 특성부를 가질 수 있다. 이차 통로(1384)는 또한 수집기(1313)를 채우고 비우는 동안 공기 및 액체가 서로 우회하는 것을 방지하는 미세 유체 특징부 또는 특성부를 가질 수 있다. 즉, 미세 유체 특징부는 수집기(1313) 내외로 증발 가능한 재료(1302)의 흐름을 관리하는 데 사용될 수 있어(즉, 흐름 반전 특징을 제공함), 증발 가능한 재료(1302)의 누출 또는 저장 챔버(1342) 또는 오버플로우 체적(1344)으로의 기포의 포획을 방지하거나 또는 감소시킨다.
구현에 따라, 위에서 언급된 미세 유체 특징부 또는 특성부는 위킹 요소(1362), 일차 통로(1382) 및 이차 통로(1384)의 크기, 형상, 표면 코팅, 표면 거칠기, 구조적 특징, 및 모세관 특성과 관련될 수 있다. 예를 들어, 수집기(1313) 내의 이차 통로(1384)는 선택적으로 제 2 압력 상태 동안 특정 체적의 증발 가능한 재료(1302)가 저장 챔버(1342)로부터 오버플로우 체적(1344)으로 통과될 수 있게 하도록 위킹 요소(1362)로 이어지는 일차 통로(1382)와 다른 모세관 특성을 가질 수 있다.
하나의 예시적인 구현에서, 액체의 유출을 허용하는 수집기(1313)의 전체 저항은 예를 들어 증발 가능한 재료(1302)가 제 1 압력 상태 동안 일차 통로(1382)를 통해 위킹 요소(1362)를 향해 주로 흐르도록 허용하기 위해 전체 위크 저항보다 더 크다.
위킹 요소(1362)는 저장소(1340)에 저장된 증발 가능한 재료(1302)를 위해 위킹 요소(1362)를 통해 또는 그 내로 모세관 경로를 제공할 수 있다. 모세관 경로(예를 들어, 일차 통로(1382))는 위킹 요소(1362)에서 증발된 증발 가능한 재료(1302)를 대체하기 위한 위킹 작용 또는 모세관 작용을 허용하기에 충분히 클 수 있으며, 음압 이벤트 동안 카트리지(1320)로부터 증발 가능한 재료(1302)의 누출을 방지하기에 충분히 작을 수 있다. 위크 하우징 또는 위킹 요소(1362)는 누출을 방지하도록 처리될 수 있다. 예를 들어, 카트리지(1320)는 위킹 요소(1362)를 통한 누출 또는 증발을 방지하기 위해 충전 후에 코팅될 수 있다. 예를 들어, 열 증발 가능한 코팅(예를 들어, 왁스 또는 다른 재료)을 포함하는 임의의 적절한 코팅이 사용될 수 있다.
예를 들어, 사용자가 마우스피스 영역(1330)으로부터 흡입할 때, 공기는 위킹 요소(1362)와의 작동 관계에서 입구 또는 개구를 통해 카트리지(1320)로 흐른다. 가열 요소(1350)는 하나 이상의 센서(113)(도 1 참조)에 의해 생성된 신호에 응답하여 활성화될 수 있다. 하나 이상의 센서(113)는 압력 센서, 모션 센서, 흐름 센서, 또는 공기 흐름 통로(1338)의 변화를 검출할 수 있는 다른 기구 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 가열 요소(1350)가 활성화되면, 가열 요소(1350)는 플레이트(1326)를 통해 흐르는 전류의 결과로 온도 상승을 가질 수 있다. 또는 전기 에너지를 열 에너지로 전환하는 역할을 하는 가열 요소의 일부 다른 전기 저항 부분을 통해 이루어질 수도 있다.
일 실시예에서, 생성된 열은 전도성, 대류 또는 복사 열 전달을 통해 위킹 요소(1362)의 증발 가능한 재료(1302)의 적어도 일부로 전달되어, 위킹 요소(1362) 내로 끌어 당겨진 증발 가능한 재료(1302)의 적어도 일부가 증발된다. 구현에 따라, 카트리지(1320)에 들어가는 공기는 위킹 요소(1362) 및 가열 요소(1350)의 가열된 요소 위로(또는 그 주위로, 근처로, 등) 흐르고, 증발된 증발 가능한 재료(1302)를 공기 흐름 통로(1338) 내로 이동시켜, 여기서 증기는 예를 들어 마우스피스 영역(1330)의 개구를 통해 에어로졸 형태로 선택적으로 응축되고 전달될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 저장 챔버(1342)는 주변에 비해 저장 챔버(1342) 내의 압력 증가에 의해 저장 챔버(1342)로부터 구동되는 증발 가능한 액체 재료가 증발기 카트리지로부터 빠져 나오지 않고 보유되도록 허용하기 위해 (즉, 오버플로우 체적(1344)의 이차 통로(1384)를 통해) 공기 흐름 통로(1338)에 연결될 수 있다. 본 명세서에 설명된 구현은 저장소(1340)를 수용하는 증발기 카트리지에 관련한 것이지만, 설명된 접근법은 분리 가능한 카트리지를 갖지 않는 증발기에서 사용하기 위해 또한 호환되고 고려된다는 것을 이해할 것이다.
상기 예로 돌아가면, 저장 챔버(1342)로 유입되는 공기는 주변 공기에 대한 압력 차이로 인해 팽창할 수 있다. 저장 챔버(1342)의 공극 공간에서 이러한 공기의 팽창은 증발 가능한 액체 재료가 수집기(1313) 내의 이차 통로(1384)의 적어도 일부를 통해 이동하게 할 수 있다. 이차 통로(1384)의 미세 유체 특징부는 증발 가능한 액체 재료가 길이를 따른 흐름의 방향을 가로지르는 이차 통로(1384)의 단면적을 완전히 덮는 메니스커스로만 수집기(1313)에서 이차 통로(1384)의 길이만큼 길게 이동하게 할 수 있다.
본 주제의 일부 구현에서, 미세 유체 특징부는 이차 통로의 벽을 형성하는 재료 및 증발 가능한 액체 재료의 조성에 대해, 증발 가능한 액체 재료가 우선적으로 이차 통로(1384)의 전체 둘레 주위로 이차 통로(1384)를 습윤시키기에 충분히 작은 단면적을 포함할 수 있다. 증발 가능한 액체 재료가 하나 이상의 프로필렌 글리콜 및 식물성 글리세린을 포함하는 예에 대해, 이러한 액체의 습윤 특성은 유리하게는 이차 통로(1384)의 기하학적 구조 및 이차 통로의 벽을 형성하는 재료 형태와 결합하여 고려된다. 이러한 방식으로, 저장 챔버(1342)와 주변 압력 사이의 압력 차이의 부호(예를 들어, 양, 음 또는 동일) 및 크기가 변함에 따라, 메니스커스는 이차 통로의 액체와 대기에서 유입되는 공기 사이에 유지되며, 액체 및 공기는 서로를 지나 이동할 수 없다. 저장 챔버(1342)의 압력이 주변 압력에 비해 충분히 떨어짐에 따라, 저장 챔버(1342)에 이를 허용하기에 충분한 공극 체적이 있으면, 수집기(1313)의 이차 통로(1384)에 있는 액체는 선행 액체-공기 메니스커스가 수집기(1313)의 이차 통로(1384)와 저장 챔버(1342) 사이의 게이트 또는 포트에 도달하게 하기에 충분히 저장 챔버(1342)로 회수될 수 있다. 그러한 시간에, 주변 압력에 대한 저장 챔버(1342)의 압력 차이가 게이트 또는 포트에서 메니스커스를 유지하는 표면 장력을 극복하기에 충분히 음인 경우, 메니스커스는 게이트 또는 포트 벽으로부터 자유로워지며, 주변에 대한 저장 챔버 압력을 균등화하기에 충분한 체적으로 저장 챔버(1342) 내로 방출되는 하나 이상의 기포를 형성한다.
(예를 들어, 비행기 기내 또는 다른 높은 고도 위치에서, 움직이는 차량의 창문이 개방될 때, 기차 또는 차량이 터널을 떠날 때 등에서 발생할 수 있는 주변 압력 강하, 또는 국부적 가열, 형상을 왜곡하여 저장 챔버(1342)의 체적을 감소시키는 기계적 압력 등으로 인해 발생할 수 있는 것과 같은 저장 챔버(1342) 내의 내부 압력의 상승으로 인해) 상기 논의된 바와 같이 저장 챔버(1342)로 유입된(또는 달리 그 안에 존재하게 되는) 공기가 주변에 비해 상승된 압력 상태를 겪을 때, 상술한 과정은 역으로 진행될 수 있다. 액체는 게이트 또는 포트를 통해 수집기(1313)의 이차 통로(1384)로 통과하고, 메니스커스는 이차 통로(1384)로 통과하는 액체 칼럼의 선단에 형성되어 공기가 액체의 진행에 반대하여 우회하여 흐르는 것을 방지한다. 전술한 미세 유체 특성의 존재로 인해 이러한 메니스커스를 유지함으로써, 저장 챔버(1342)의 상승된 압력이 나중에 감소될 때, 선택적으로 메니스커스가 게이트 또는 포트에 도달할 때까지 액체 칼럼이 저장 챔버로 다시 회수된다. 압력 차이가 저장 챔버의 압력에 비해 주변 압력을 충분히 선호하는 경우, 압력이 균등화될 때까지 위에서 설명한 기포 형성 과정이 발생한다. 이런 방식으로, 수집기는 주변에 비해 더 큰 저장 챔버 압력의 일시적인 조건 하에서 저장 챔버 밖으로 밀려난 증발 가능한 액체 재료를 수용하는 가역적 오버플로우 체적의 역할을 하고, 흡입 가능한 형태로의 전환을 위해 나중에 분무기로 전달하기 위해 이러한 오버플로우 체적의 적어도 일부(바람직하게는 전부 또는 대부분)가 저장 챔버로 복귀되도록 허용한다.
구현에 따라, 저장 챔버(1342)는 이차 통로(1384)를 통해 위킹 요소(1362)에 연결되거나 또는 연결되지 않을 수 있다. 이차 통로(1384)의 제 2 단부가 위킹 요소(1362)로 이어지는 실시예에서, (저장 챔버(1342)에 대한 연결 지점을 한정하는 제 1 단부의 반대쪽의) 제 2 단부에서 이차 통로(1384)를 빠져 나갈 수 있는 임의의 증발 가능한 재료(1302)는 위킹 요소(1362)를 추가로 포화시킬 수 있다.
저장 챔버(1342)는 마우스피스 영역(1330) 근처에 있는 저장소(1340)의 단부에 더 가깝게 선택적으로 위치될 수 있다. 오버플로우 체적(1344)은 예를 들어 저장 챔버(1342)와 가열 요소(1350) 사이에서 가열 요소(1350)에 더 가까운 저장소(1340)의 단부 근처에 위치될 수 있다. 도면에 도시된 예시적인 실시예는 여기에 개시된 다양한 구성 요소의 위치에 대해 청구된 주제의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 예를 들어, 오버플로우 체적(1344)은 카트리지(1320)의 상단, 중간 또는 바닥 부분에 위치될 수 있다. 저장 챔버(1342)의 위치 및 위치 결정은 오버플로우 체적(1344)의 위치에 대해 조정될 수 있어서, 저장 챔버(1342)는 하나 이상의 변형에 따라 카트리지(1320)의 상부, 중간 또는 바닥에 위치될 수 있다.
일 구현에서, 증발기 카트리지(1320)가 용량까지 채워질 때, 증발 가능한 액체 재료의 체적은 저장 챔버(1342)의 내부 체적에 오버플로우 체적(1344)을 더한 것과 같을 수 있다(일부 예에서는 이차 통로(1384)를 저장 챔버(1342)에 연결하는 게이트 또는 포트와 이차 통로(1384)의 출구 사이의 이차 통로(1384)의 체적일 수 있음). 다른 말로 하면, 본 주제의 구현과 일치하는 증발기 카트리지는 원래 증발 가능한 액체 재료로 채워져, 수집기의 내부 체적의 전부 또는 적어도 일부가 증발 가능한 액체 재료로 채워질 수 있다. 이러한 예에서, 증발 가능한 액체 재료는 사용자에게 전달하기 위해 필요에 따라 분무기로 전달된다. 전달된 증발 가능한 액체 재료는 저장 챔버(1342)로부터 끌어 당겨질 수 있으며, 이에 따라 공기가 이차 통로(1384)에서 증발 가능한 액체 재료를 지나 흐르는 것을 방지하는 이차 통로(1384)의 미세 유체 특성에 의해 유지되는 메니스커스로 인해 공기가 이차 통로(1384)를 통해 들어갈 수 없기 때문에 수집기(1313)의 이차 통로(1384)에 있는 액체가 저장 챔버(1342)로 다시 끌어 당겨지게 한다. 수집기(1313)의 원래 체적이 저장 챔버(1342)로 끌어 당겨지게 하도록 충분한 증발 가능한 액체 재료가 (예를 들어, 증발 및 사용자 흡입을 위해) 저장 챔버(1342)로부터 분무기로 전달된 후, 상기 논의된 동작이 발생한다 - 더 많은 증발 가능한 액체 재료가 사용됨에 따라 저장 챔버(1342)의 압력을 균등화하기 위해 이차 통로(1384)와 저장 챔버(1342) 사이의 게이트 또는 포트로부터 기포가 방출될 수 있다. 이와 같이 저장 챔버에 유입된 공기가 주변에 비해 상승된 압력을 겪으면, 증발 가능한 액체 재료는 저장 챔버의 상승된 압력 조건이 더 이상 존재하지 않을 때까지 - 이 지점에서 이차 통로(1384)의 증발 가능한 액체 재료는 저장 챔버(1342)로 다시 끌어 당겨질 수 있음 - 저장 챔버(1342)로부터 게이트 또는 포트를 지나 이차 통로로 이동한다.
특정 실시예에서, 오버플로우 체적(1344)은 선택적으로 최대 약 100 %까지 저장 챔버(1342)에 저장된 증발 가능한 재료(1302)의 백분율을 수용하기에 충분히 크다. 일 실시예에서, 수집기(1313)는 저장 챔버(1342)에 저장될 수 있는 증발 가능한 재료(1302) 체적의 적어도 6 % 내지 25 %를 수용하도록 구성된다. 다른 범위도 가능하다.
수집기(1313)의 구조는 오버플로우 체적(1344)에서 상이한 형상 및 상이한 특성을 갖도록 구성되고, 구조되고, 성형되고, 제작되거나 또는 위치될 수 있어, 증발 가능한 재료(1302)의 오버플로우 부분이 (예를 들어, 모세관 압력에 의해) 제어된 방식으로 오버플로우 체적(1314)에 적어도 일시적으로 수용되고, 포함되거나 또는 저장되도록 허용하여, 이에 의해 증발 가능한 재료(1302)가 카트리지(1320)로부터 누출되는 것을 방지하거나 또는 위킹 요소(1362)를 과도하게 포화시키는 것을 방지한다. 이차 통로를 언급하는 상기 설명은 그러한 단일 이차 통로(1384)로 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해할 것이다. 하나 또는 선택적으로 하나 초과의 이차 통로가 하나 또는 하나 초과의 게이트 또는 포트를 통해 저장 챔버(1342)에 연결될 수 있다. 본 주제의 일부 구현에서, 단일 게이트 또는 포트는 하나 초과의 이차 통로에 연결되거나, 또는 단일 이차 통로가 하나 초과의 이차 통로로 분할되어 추가 오버플로우 체적 또는 다른 이점을 제공할 수 있다.
본 주제의 일부 구현에서, 공기 벤트(1318)는 오버플로우 체적(1344)을 궁극적으로 카트리지(1320) 외부의 주변 공기 환경으로 이어지는 공기 흐름 통로(1338)에 연결할 수 있다. 이러한 공기 벤트(1318)는 예를 들어, 이차 통로(1384)가 증발 가능한 재료(1302)의 오버플로잉으로 채워짐에 따라 이차 압력 상태 동안 수집기(1313)에 형성되거나 갇혀 있을 수 있는 공기 또는 기포가 공기 벤트(1318)를 통해 빠져 나가도록 경로를 허용할 수 있다.
일부 양태에 따르면, 공기 벤트(1318)는 역 벤트(reverse vent)로서 작용할 수 있고, 증발 가능한 재료(1302)의 오버플로우가 오버플로우 체적(1344)으로부터 저장 챔버(1342)로 다시 복귀될 때, 제 2 압력 상태로부터 제 1 압력 상태로 다시 복귀하는 동안 카트리지(1320) 내의 압력의 균등화를 제공할 수 있다. 이러한 구현에서, 주변 압력이 카트리지(1320)의 내부 압력보다 커짐에 따라, 주변 공기는 공기 벤트(1318)를 통해 이차 통로(1384)로 흐를 수 있고, 오버플로우 체적(1344)에 일시적으로 저장된 증발 가능한 재료(1302)를 역방향으로 저장 챔버(1342)로 다시 밀어 넣는 것을 효과적으로 도울 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 제 1 압력 상태의 이차 통로(1384)는 공기를 포함할 수 있다. 제 2 압력 상태에서, 증발 가능한 재료(1302)는 예를 들어 저장 챔버(1342)와 오버플로우 체적(1344) 사이의 인터페이스 지점에서 개구(즉, 벤트)를 통해 이차 통로(1384)로 들어갈 수 있다. 그 결과, 이차 통로(1384)의 공기가 변위되어 공기 벤트(1318)를 통해 빠져 나갈 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 벤트(1318)는 제어 밸브(예를 들어, 선택적 막, 삼투막, 미세 유체 게이트 등)로 작동하거나 또는 이를 포함할 수 있고, 이는 공기가 오버플로우 체적(1344)을 빠져 나가는 것을 허용하지만, 증발 가능한 재료(1302)가 이차 통로(1384)로부터 공기 흐름 통로(1338)로 빠져 나가는 것을 막는다. 앞서 언급한 바와 같이, 공기 벤트(1318)는 예를 들어, 수집기(1313)가 음압 이벤트 동안 채워지고 음압 이벤트 후에 비워짐에 따라(즉, 앞에서 설명한 바와 같이 제 1 압력 상태와 제 2 압력 상태 사이의 전이 동안) 공기가 수집기(1313)로 들어가고 빠져 나갈 수 있도록 공기 교환 포트로서 작용할 수 있다.
따라서, 증발 가능한 재료(1302)는 카트리지(1320) 내부의 압력이 안정화될 때까지(예를 들어, 압력이 대기로 복귀되거나 또는 지정된 평형을 충족할 때) 또는 증발 가능한 재료(1302)가 (예를 들어, 분무기에서 증발을 통해) 오버플로우 체적(1344)으로부터 제거될 때까지 수집기(1313)에 저장될 수 있다. 따라서, 오버플로우 체적(1344)에서 증발 가능한 재료(1302)의 레벨은 주변 압력이 변화함에 따라 수집기(1313) 내외로 증발 가능한 재료(1302)의 흐름을 관리함으로써 제어될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 저장 챔버(1342)로부터 오버플로우 체적(1344)으로의 증발 가능한 재료(1302)의 오버플로우는 반전될 수 있거나 또는 검출된 환경 변화에 따라 가역적으로 될 수 있다(예를 들어, 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로잉되도록 유발한 압력 이벤트가 진정되거나 또는 종결될 때).
전술한 바와 같이, 본 주제의 일부 구현에서, 카트리지(1320) 내부의 압력이 주변 압력보다 상대적으로 낮아지는 상태에서(예를 들어, 앞서 언급한 제 2 압력 상태로부터 다시 제 1 압력 상태로 이동할 때), 증발 가능한 재료(1302)의 흐름은 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 체적(1344)으로부터 저장소(1340)의 저장 챔버(1342)로 역류하게 하는 방향으로 역전될 수 있다. 따라서, 구현에 따라, 오버플로우 체적(1344)은 제 2 압력 상태 동안 증발 가능한 재료(1302)의 오버플로우 부분을 일시적으로 수용하도록 구성될 수 있다. 구현에 따라, 제 1 압력 상태로 역전하는 동안 또는 그 후에, 수집기(1313)에 보유된 증발 가능한 재료(1302)의 오버플로우의 적어도 일부는 저장 챔버(1342)로 다시 복귀된다.
본 주제의 다른 구현에서, 카트리지(1320)에서 증발 가능한 재료(1302) 흐름을 제어하기 위해, 수집기(1313)는 이차 통로(1384)를 통해 이동하는 증발 가능한 재료(1302)의 오버플로우를 영구적으로 또는 반영구적으로 수집하거나 또는 수용하기 위한 흡수성 또는 반-흡수성 재료(예를 들어, 스펀지와 유사한 특성을 갖는 재료)를 선택적으로 포함할 수 있다. 흡수성 재료가 수집기(1313)에 포함된 예시적인 실시예에서, 오버플로우 체적(1344)으로부터 저장 챔버(1342)로의 증발 가능한 재료(1302)의 역류는 수집기(1313) 내의 흡수성 재료 없이(또는 그만큼 많이는 없이) 구현되는 실시예들에 비해 타당하거나 또는 가능하지 않을 수 있다. 따라서, 저장 챔버(1342)로의 증발 가능한 재료(1302)의 가역성 또는 가역성 비율은 수집기(1313)에 흡수성 재료의 더 많은 또는 더 적은 밀도 또는 체적을 포함하거나 또는 흡수성 재료의 질감을 제어함으로써 제어될 수 있고, 여기서 이러한 특성은 즉시 또는 장기간에 걸쳐 더 높은 또는 더 낮은 흡수율을 초래한다.
카트리지(1320)의 본체는 예를 들어 탑-다운 아키텍처 구현 모델 또는 조립 공정에 따라 함께 끼워질 수 있는 제 1 부분(예를 들어, 상부 하우징) 및 제 2 부분(예를 들어, 하부 하우징)과 같은 2 개의 연결 가능한(또는 분리 가능한) 피스로 제조될 수 있다. 이러한 분리 가능한 아키텍처는 조립 및 제조 공정을 단순화하며, 더 큰 피스를 구성하기 위해 여러 개의 작은 피스를 조립하거나 또는 구성하는 것을 포함하지 않을 수 있다. 그 대신에, 더 큰 피스들(예를 들어, 제 1 부분 및 제 2 부분)은 예를 들어 외부 카트리지 특징(예를 들어, 사이딩) 및 작은 더 내부 카트리지 구성 요소(예를 들어, 수집기(1313), 저장소(1340), 저장 챔버(1342), 오버플로우 체적(1344) 등 중 하나 이상을 형성하는 대향하는 리브 형상의 요소)를 형성하도록 연결될 수 있다.
가열 요소(1450)는 카트리지(1320) 본체의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 구현된 공동 또는 하우징에 위치될 수 있다. 일 예에서, 스펀지 또는 다른 흡수성 재료는 마우스피스 영역(1330)에서 공기 흐름 통로를 통해 이동하는 (예를 들어, 증발된 재료 및/또는 수증기의 응축에 의해 형성되어 흡입 중에 삼켜질 때 불쾌한 감각을 생성할 수 있는 더 큰 액적을 형성할 수 있는 것과 같은) 과도한 증발 가능한 액체 재료를 수집할 목적으로 마우스피스 영역에 위치될 수도 있다. 따라서, 추가 구성 요소(예를 들어, 가열 요소(1350) 또는 스펀지)의 조립 또는 분해는 간단하고 효율적인 방식으로 수행될 수 있고, 여기서 본 명세서에 개시되는 예시적인 구현에서 작은 세트의 구성 요소로부터 단일화된 분리 가능한 2-피스 하우징으로 카트리지(1320)를 구성하기 위해 많은 개수의 기계 또는 조립 자동화 부품이 필요하지 않을 수 있다.
본 명세서에 설명된 분리 가능한 2-피스 구성은 대안적인 구현에 비해 다음의 예시적인 이점 또는 개선 사항 중 하나 이상을 제공할 수 있다: 부품 개수 감소, 조립 또는 제조 비용 감소, 툴링 요구 사항이 없거나 또는 감소됨, 깊고 깨지기 쉬운 낮은 드래프트 툴링 코어가 없거나 또는 제한됨, 비교적 얕은 리브 구조. 구현에 따라, 초음파 또는 레이저 용접 기술이 카트리지(1320)의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 고체 상태 용접을 생성하기 위해 이용될 수 있다.
카트리지(1320) 하우징과 완전히 또는 부분적으로 독립적으로 구성, 설계, 제조, 제작 또는 구성되는 수집기(1313)를 이용할 수 있는 다양한 구현이 여기에 개시되어 있다. 개시된 구현은 예로서 제공된다는 것은 주목할 만하다. 대안적인 구현 또는 실시예에서, 수집기(1313)는 적어도 구조적으로 카트리지(1320)의 다른 구성 요소의 구성과 반-독립적이거나 또는 완전히 독립적인 구성을 갖는 것으로 형성될 수 있다.
특정 상호 교환 가능한 구현에서, 다양한 실시예 또는 유형의 수집기(1313)는 예를 들어 표준화된 카트리지(1320) 하우징에 삽입되거나 또는 캡슐화될 수 있다. 여기에 더 자세히 제공되는 바와 같이, 카트리지(1320)에서 증발 가능한 재료(1302)의 흐름을 제어하기 위한 주요 기능 중 일부는 수집기(1313) 구조 또는 그 재료 특성을 조작함으로써 달성될 수 있기 때문에, 예를 들어 다른 카트리지 하우징에 끼워질 수 있는 교환 가능한 수집기(1313) 모델을 허용하는 구조를 갖는 것으로부터 비용 절감 및 다른 효율성 및 이점이 유도될 수 있다.
예를 들어, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 일부 구현에서, 도 10a 및 도 10b에 도시된 분리 가능한 2-피스 구조 대신에, 카트리지(1320)는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 모놀리식 중공 구조로 형성된 카트리지 하우징을 가질 수 있다. 제 1 단부(즉, 카트리지 하우징의 수용 단부라고도 지칭되는 제 1 단부)는 적어도 수집기(1313)를 삽입 가능하게 수용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 카트리지 하우징의 제 2 단부는 오리피스 또는 개구를 갖는 마우스피스로 작용할 수 있다. 오리피스 또는 개구는 수집기(1313)가 삽입 가능하게 수용될 수 있는 카트리지 하우징의 수용 단부의 반대편에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 개구는 예를 들어 카트리지(1320) 및 수집기(1313)의 본체를 통해 연장될 수 있는 공기 흐름 통로(1338)를 통해 수용 단부에 연결될 수 있다. 본 개시 내용과 일치하는 다른 카트리지 실시예에서와 같이, 분무기, 예를 들어 본 명세서의 다른 곳에서 논의되는 바와 같은 위킹 요소 및 가열 요소를 포함하는 것이 공기 흐름 통로(1338)에 인접하게 또는 적어도 부분적으로 공기 흐름 통로 내에 위치될 수 있어, 증발 가능한 액체 재료의 흡입 가능한 형태 또는 선택적으로 흡입 가능한 형태의 전구체가 분무기로부터 공기 흐름 통로(1338)를 통해 오리피스 또는 개구를 향해 통과하는 공기로 방출될 수 있다.
공기 교환 포트 실시예
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 단일 게이트, 단일 채널 수집기(1313)의 예시적인 평면 측면도가 도시된다. 이러한 예시적인 실시예에서, 게이트(1102)가 수집기(1313)의 제 1 부분(예를 들어, 상부 부분)을 향하는 개구에 제공될 수 있으며, 여기서 수집기(1313)는 저장소의 저장 챔버(1342)와 접촉하거나 또는 연통한다(앞에서 논의된 도 3a 및 도 3b 참조). 게이트(1102)는 저장 챔버(1342)를 수집기(1313)의 제 2 부분(예를 들어, 중간 부분)에 의해 형성된 오버플로우 체적(1344)에 동적으로 연결할 수 있다.
일 실시예에서, 수집기(1313)의 제 2 부분은 도 5a에 도시된 바와 같이 게이트(1102)로부터 멀어지는 방향으로 그리고 공기 교환 포트(1106)를 향하는 방향으로 나선형이 되거나, 테이퍼지거나 또는 경사지는 오버플로우 채널(1104)을 형성하는 리브형 또는 다중 핀 형상의 구조를 가질 수 있어, 증발 가능한 재료(1302)가 게이트(1102)를 통해 오버플로우 체적(1344)에 들어간 후에 증발 가능한 재료(1302)가 공기 교환 포트(1106)를 향해 이동하도록 유도하거나 또는 유발할 수 있다. 공기 교환 포트(1106)는 마우스피스에 연결된 공기 경로 또는 공기 흐름 통로를 통해 주변 공기에 연결될 수 있다. 이러한 공기 경로 또는 공기 흐름 통로는 도 5a에 명시적으로 도시되지는 않는다.
일부 구현에서, 수집기(1313)는 중앙 개구 또는 터널을 갖도록 구성되며, 이를 통해 마우스피스로 이어지는 공기 흐름 채널이 구현되고, 이는 아래에서 더 자세히 제공된다(예를 들어, 도 5d에서 숫자 1100으로 참조되는 개구를 참조함). 공기 흐름 채널은 공기 교환 포트(1106)에 연결될 수 있으므로, 수집기(1313)의 오버플로우 통로 내부의 체적은 공기 교환 포트(1106)를 통해 주변 공기에 연결되고 또한 게이트(1102)를 통해 저장 챔버(1342)의 체적에 연결된다. 이와 같이, 하나 이상의 실시예에 따르면, 게이트(1102)는 오버플로우 체적(1344)과 저장 챔버(1342) 사이의 액체 및 공기 흐름을 주로 제어하기 위한 유체 제어 특징부로서 이용될 수 있다. 공기 교환 포트(1106)는 예를 들어, 오버플로우 체적(1344)과 마우스피스로 이어지는 공기 경로 사이의 공기 흐름(및 때때로 액체 흐름)을 주로 제어하는 데 사용될 수 있다. 오버플로우 채널(1104)은 카트리지(1320)의 세장형 본체에 대해 대각선, 수직 또는 수평일 수 있다.
증발 가능한 재료(1302)는, 카트리지(1320)가 채워질 때, 게이트(1102)를 통해 수집기(1313)와 적어도 초기 인터페이스를 가질 수 있다. 이는 증발 가능한 재료(1302)와 게이트(1102) 사이의 초기 인터페이스가 예를 들어 오버플로우 채널(1104)에 갇힌 공기가 증발 가능한 재료(1302)가 저장되어 있는 카트리지 영역(예를 들어, 저장 챔버(1342))으로 들어갈 가능성을 방지할 수 있기 때문이다. 또한, 이러한 인터페이스는 평형 상태에서 증발 가능한 재료(1302)와 오버플로우 채널(1104)의 벽 사이의 제 1 모세관 상호 작용을 개시할 수 있어, 평형 상태를 달성하거나 또는 유지하기 위해 제한된 양의 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 채널(1104)로 흐르도록 허용한다.
평형 상태는 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 체적(1344)으로 유입되거나 또는 이로부터 유출되지 않는 상태 또는 이러한 정흐름 또는 역흐름이 무시될 수 있는 상태를 의미한다. 적어도 일부 실시예에서, 오버플로우 채널(1104)의 벽과 증발 가능한 재료(1302) 사이의 모세관 작용(또는 상호 작용)은 저장 챔버(1342) 내부의 압력이 주변 압력과 거의 동일한 경우, 카트리지(1320)가 제 1 압력 상태에 있을 때 평형 상태가 유지될 수 있도록 이루어진다.
평형 상태의 확립 및 증발 가능한 재료(1302)와 오버플로우 채널(1104)의 벽 사이의 추가 모세관 상호 작용은 채널의 길이를 따라 오버플로우 채널(1104)의 체적 크기를 적응시키거나 또는 조정함으로써 확립되거나 또는 구성될 수 있다. 여기에 더 자세히 제공되는 바와 같이, 오버플로우 채널(1104)의 직경(여기에서 일반적으로 오버플로우 채널이 원형 단면을 갖지 않는 본 주제의 구현을 포함하여, 오버플로우 채널(1104)의 단면적의 크기의 측정을 지칭하기 위해 사용됨)은 압력의 변화에 따라 증발 가능한 재료(1302)가 수집기(1313) 내외로 직접 및 역 흐름을 제공하는 충분히 강한 모세관 상호 작용을 허용하기 위해 그리고 또한 오버플로우 채널(1104)에서 공기가 액체를 지나 흐르는 것을 방지하기 위해 메니스커스 형성을 위한 게이트 포인트를 여전히 유지하면서 오버플로우 채널의 전체 체적을 크게 허용하기 위해 미리 결정된 간격 또는 지점에서 또는 전체 채널의 길이에 걸쳐 수축될 수 있다.
본 명세서에서 더 상세히 제공되는 바와 같이, 오버플로우 채널(1104)의 직경은 증발 가능한 재료(1302) 내의 응집에 의해 유발되는 표면 장력과 증발 가능한 재료(1302)와 오버플로우 채널(1104)의 벽 사이의 습윤력의 조합이 오버플로우 채널(1104)의 흐름 축을 가로지르는 치수로 공기로부터 액체를 분리하는 메니스커스의 형성을 유발하도록 작용하여 공기 및 액체가 서로 통과할 수 없도록 충분히 작거나 또는 좁을 수 있다. 메니스커스는 고유한 곡률을 가지고 있으므로, 흐름 방향을 가로지르는 치수에 대한 언급은 공기-액체 계면이 이러한 치수 또는 다른 치수에서 평면이라는 것을 의미하도록 의도되지 않는 것을 이해해야 한다.
위킹 요소(1362)는 가열 요소(1350)(예를 들어, 도 3b 및 도 5b 참조)와 열적 또는 열역학적 연결에 있을 수 있어 도 3a 및 도 3b를 참조하여 앞서 상세히 논의된 바와 같이, 증발 가능한 재료(1302)를 가열하는 것으로부터 증기 발생을 유도할 수 있다. 대안적으로, 공기 교환 포트(1106)는 가스 배출 경로를 제공하지만 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 채널(1104) 밖으로 흐르는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 모두 참조하면, 수집기(1313)에서 증발 가능한 재료(1302)의 직접 또는 역 흐름은 증발 가능한 재료(1302)와 오버플로우 채널(1104)의 보유 벽 사이에 존재할 수 있는 모세관 특성을 도입하거나 또는 이용하도록 적절한 구조(예를 들어, 마이크로 채널 구성)를 구현하여 제어(예를 들어, 강화 또는 감소)될 수 있다. 예를 들면, 길이, 직경, 내부 표면 질감(예를 들어, 거친 것 대 매끄러운 것), 돌출부, 채널 구조의 방향성 테이퍼링, 게이트(1102), 오버플로우 채널(1104) 또는 공기 교환 포트(1106)의 표면을 구성하거나 또는 코팅하는 데 사용되는 재료 또는 수축과 관련된 요인은 액체가 모세관 작용 또는 카트리지(1320)에 작용하는 다른 영향력 있는 힘에 의해 오버플로우 채널(1104)로 끌어 당겨지거나 또는 이를 통해 이동하는 속도에 긍정적으로 또는 부정적으로 영향을 미칠 수 있다.
구현에 따라, 위에서 언급된 하나 이상의 요인은 증발 가능한 재료(1302)가 수집기(1313)의 채널 구조에 수집되기 때문에, 바람직한 정도의 가역성을 도입하기 위해 오버플로우 채널(1104)에서 증발 가능한 재료(1302)의 변위를 제어하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 증발 가능한 재료(1302)의 수집기(1313)로의 흐름은 위에서 언급한 다양한 요인을 선택적으로 제어함으로써 그리고 카트리지(1320) 내부 또는 외부의 압력 상태의 변화에 따라 완전히 가역적이거나 또는 반-가역적일 수 있다.
도 3a, 도 3b, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 실시예에서, 수집기(1313)는 단일 채널 단일 벤트 구조를 갖도록 형성되거나, 구조되거나 또는 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 오버플로우 채널(1104)은 게이트(1102)를 공기 교환 포트(1106)에 연결하기 위한 연속 통로, 튜브, 채널 또는 다른 구조일 수 있으며, 선택적으로 위킹 요소(1362) 근처에 위치될 수 있다(예를 들어, 오버플로우 체적(1344)에서 단일의 세장형 오버플로우 채널(1104)을 보여주는 도 3a 및 도 3b 참조). 따라서, 이러한 실시예에서, 증발 가능한 재료(1302)는 게이트(1102)로부터 단일 구성 채널을 통해 수집기(1313)로 들어가거나 이로부터 빠져 나올 수 있으며, 여기서 증발 가능한 재료(1302)는 수집기(1313)가 채워질 때 제 1 방향으로 흐르고, 수집기(1313)가 드레인될 때 제 2 방향으로 흐른다.
평형 상태를 유지하는 것을 돕거나, 또는, 구현에 따라, 오버플로우 채널(1104)에서 증발 가능한 재료(1302)의 흐름을 제어하기 위해, 오버플로우 채널(1104), 게이트(1102) 또는 공기 교환 포트(1106)의 형상 및 구조적 구성은 상이한 압력 상태에서 오버플로우 채널(1104)에서 증발 가능한 재료(1302)의 흐름 속도를 균형을 이루도록 적응되거나 또는 수정될 수 있다. 일 예에서, 오버플로우 채널(1104)은 테이퍼형 단부(즉, 더 작은 개구 또는 직경을 갖는 단부)가 게이트(1102)로 이어지도록 테이퍼질 수 있다.
일 구현에서, 테이퍼지지 않은 단부(즉, 더 큰 개구 또는 직경을 갖는 오버플로우 채널(1104)의 단부)는 카트리지(1320) 외부의 주변 환경 또는 증발된 증발 가능한 재료(1302)가 마우스피스로 전달되는 공기 흐름 경로에 연결될 수 있는(예를 들어, 도 3a, 공기 흐름 통로(1338)에 연결된 공기 벤트(1318) 참조) 공기 교환 포트(1106)로 이어질 수 있다. 일 실시예에서, 테이퍼지지 않은 단부는 또한 위크 하우징 근처의 영역으로 이어질 수 있어서, 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 채널(1104)을 빠져 나가면, 증발 가능한 재료(1302)가 위킹 요소(1362)를 포화시키는 데 사용될 수 있다.
테이퍼진 채널 구조는, 구현에 따라, 수집기(1313)로의 흐름에 대한 제한을 줄이거나 또는 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 오버플로우 채널(1104)이 게이트(1102)쪽으로 테이퍼지는 실시예에서, 역류에 대한 유리한 모세관 압력이 오버플로우 채널(1104)에서 유도되어, 증발 가능한 재료(1302) 흐름의 방향은 압력 상태가 변경될 때(예를 들어, 음압 이벤트가 제거되거나 또는 진정될때) 수집기(1313)로부터 저장 챔버(1342)로 향하게 된다. 특히, 더 작은 개구를 갖는 오버플로우 채널(1104)을 구현하면 증발 가능한 재료(1302)가 수집기(1313)로 자유롭게 흐르는 것을 방지할 수 있다. 공기 교환 포트(1106)를 향하는 방향의 오버플로우 채널(1104)에 대한 테이퍼지지 않은 구성은 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 채널(1104)의 더 좁은 섹션으로부터 오버플로우 채널(1104)의 더 큰 체적 섹션으로 수집기(1313)로 흐를 때 제 2 압력 상태(예를 들어, 음압 상태) 동안 수집기(1313)에서 증발 가능한 재료(1302)의 효율적인 저장을 제공한다.
이와 같이, 수집기 구조(1313)의 직경 및 형상은 증발 가능한 재료(1302)가 수집기(1313)로 너무 자유롭게(예를 들어, 특정 유속 또는 임계값을 초과하여) 흐르는 것을 방지하고, 또한 제 1 압력 상태에서(예를 들어, 음압 이벤트가 완화될 때) 저장 챔버(1342)로 역류하는 것을 선호하는 방식으로 게이트(1102)를 통해 오버플로우 채널(1104)로의 증발 가능한 재료(1302)의 흐름이 제 2 압력 상태(예를 들어, 음압 이벤트) 동안 바람직한 속도로 제어되도록 구현될 수 있다. 주목할 만한 것은, 벤트(1002), 오버플로우 체적(1344)을 구성하는 수집기(1313)의 오버플로우 채널(1104) 및 공기 교환 포트(1106) 사이의 상호 작용의 조합은, 일 실시예에서, 오버플로우 채널(1104) 내외로의 증발 가능한 재료(1302)의 제어된 흐름뿐만 아니라 다양한 환경 요인으로 인해 카트리지 내로 도입될 수 있는 기포의 적절한 벤팅을 제공한다.
마우스피스 실시예
도 5b(또한 도 4a, 도 4b 참조)를 참조하면, 일부 실시예에서, 저장 챔버(1342)를 포함하는 카트리지(1320)의 일부는 또한 증발된 증발 가능한 재료(1302)를 흡입하기 위해 사용자에 의해 사용될 수 있는 마우스피스를 포함하도록 구성될 수 있다. 공기 흐름 통로(1338)는 저장 챔버(1342)를 통해 연장되어, 증발 챔버를 연결할 수 있다. 구현에 따라, 공기 흐름 통로(1338)는 예를 들어, 증발된 증발 가능한 재료(1302)의 통과를 허용하기 위해 저장 챔버(1342) 내부에 채널을 형성하는 짚 형상의 구조 또는 중공 실린더일 수 있다. 공기 흐름 통로가 원형 또는 적어도 대략 원형의 단면 형상을 가질 수 있지만, 공기 흐름 통로에 대한 다른 단면 형상도 본 개시의 범위 내에 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다.
공기 흐름 통로(1338)의 제 1 단부는 사용자가 증발된 증발 가능한 재료(1302)를 흡입할 수 있는 저장 챔버(1342)의 제 1 "마우스피스" 단부에 있는 개구에 연결될 수 있다. 공기 흐름 통로(1338)의 제 2 단부(제 1 단부의 반대쪽)는 본 명세서에서 더 상세히 제공되는 바와 같이 수집기(1313)의 제 1 단부의 개구에 수용될 수 있다. 구현에 따라, 공기 흐름 통로(1338)의 제 2 단부는, 수집기(1313)를 통과하고 위킹 요소(1362)가 수용될 수 있는 위크 하우징에 연결되는 수용 공동을 통해 완전히 또는 부분적으로 연장될 수 있다.
일부 구성에서, 공기 흐름 통로(1338)는 공기 흐름 통로(1338)가 저장 챔버(1342)를 통해 연장되는 저장 챔버(1342)를 포함하는 모놀리식 성형 마우스피스의 일체형 부분일 수 있다. 다른 구성에서, 공기 흐름 통로(1338)는 저장 챔버(1342)에 개별적으로 삽입될 수 있는 독립적인 구조일 수 있다. 일부 구성에서, 공기 흐름 통로(1338)는 예를 들어 마우스피스 부분의 개구로부터 내부로 연장되는 바와 같이 수집기(1313) 또는 카트리지(1320)의 본체의 구조적 연장부일 수 있다.
제한 없이, 마우스피스(및 마우스피스 내부의 공기 흐름 통로(1338))를 수집기(1313)의 공기 교환 포트(1106)에 연결하기 위해 다양한 상이한 구조적 구성이 가능할 수 있다. 본 명세서에 제공된 바와 같이, 수집기(1313)는 저장 챔버(1342)로서도 작용할 수 있는 카트리지(1320)의 본체에 삽입될 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 흐름 통로(1338)는 모놀리식 카트리지 본체의 통합 부분인 내부 슬리브로 구성될 수 있으므로, 수집기(1313)의 제 1 단부의 개구가 공기 흐름 통로(1338)를 형성하는 슬리브 구조의 제 1 단부를 수용할 수 있다.
특정 실시예는 2 개의 공기 흐름 통로와 연결된 이중 배럴 마우스피스를 포함하는 증발기 카트리지를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 단일 배럴 마우스피스에 비해 더 많은 양의 증발된 증발 가능한 재료가 전달될 수 있다. 구현에 따라, 이중 배럴 마우스피스는 또한 유리하게는 더 매끄럽고 더 만족스러운 베이핑 경험(vaping experience)을 제공할 수 있다.
유체 게이트 실시예
도 4a 내지 도 5h를 참조하면, 구현에 따라, 수집기(1313) 내외로의 증발 가능한 재료(1302)의 순방향 및 역방향 흐름을 모니터링하고 제어하는 데 도움이 되는 다양한 요인이 고려될 수 있다. 이들 요인 중 일부는 본 명세서에서 게이트(1102)로 지칭되는 유체 벤트의 모세관 구동을 구성하는 것을 포함할 수 있다. 게이트(1102)의 모세관 구동은 예를 들어 위킹 요소(1362)의 것보다 작을 수 있다. 또한, 수집기(1313) 흐름 저항은 위킹 요소(1362)의 흐름 저항보다 클 수 있다. 오버플로우 채널(1104)은 수집기(1313)를 통한 증발 가능한 재료(1302)의 유속을 제어하기 위해 매끄럽거나 또는 물결 형상의 내부 표면을 가질 수 있다. 오버플로우 채널(1104)은 제 1 압력 상태 동안 게이트(1102)를 통과하여 오버플로우 체적(1344) 내로의 흐름 속도를 제한하는 적절한 모세관 상호 작용 및 힘을 제공하기 위해 테이퍼링 곡선으로 형성될 수 있어, 제 2 압력 상태 동안 게이트(1102)를 통해 오버플로우 체적(1344) 외부로의 역류 속도를 촉진한다.
수집기(1313) 구성 요소의 형상 및 구조에 대한 추가 수정은 수집기(1313) 내외로의 증발 가능한 재료(1302)의 흐름을 추가로 조절하거나 또는 미세 조정하는 것을 돕도록 가능할 수 있다. 예를 들면, 도 5a 내지 도 5h에 도시된 바와 같은 (즉, 예리한 턴 또는 에지를 갖는 채널과는 대조적으로) 매끄럽게 만곡된 나선형 채널 구성은 오버플로우 채널(1104)을 따라 미리 결정된 간격으로 수집기(1313)에 포함되는 하나 이상의 벤트, 채널, 애퍼처 또는 수축 구조와 같은 추가 특징을 허용할 수 있다. 본 명세서에서 더 상세히 제공되는 바와 같이, 이러한 추가 특징, 구조 또는 구성은 예를 들어 오버플로우 채널(1104)을 따라 또는 게이트(1102)를 통해 증발 가능한 재료(1302)에 대한 더 높은 수준의 흐름 제어를 제공하는 데 도움이 될 수 있다.
주목할 만한 것은, 본 개시 전반에 걸쳐 논의된 다양한 구조적 요소 및 구현에 관계 없이, 특정 특징 및 기능(예를 들어, 다양한 구성 요소 간의 모세관 상호 작용)이 수집기(1313) 구조에서 구현될 수 있어, 예를 들어 (1) 단일 벤트, 단일 채널 구조, (2) 단일 벤트, 다중 채널 구조 또는 (3) 다중 벤트, 다중 채널 구조를 통해 증발 가능한 재료(1302)의 흐름을 제어하는 데 도움이 될 수 있다는 것이다.
도 4c, 도 5a, 도 5c, 도 5d 및 도 5e를 참조하면, 수집기(1313)에 대한 예시적인 구조적 구성이 특정 변형예에 따라 제시된다. 도시된 바와 같이, 완전히 또는 부분적으로 경사진 나선형 표면은 수집기(1313)의 오버플로우 채널(1104)의 내부 체적의 하나 이상의 측면을 한정하도록 구현될 수 있어, 증발 가능한 재료(1302)는 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 채널(1104)로 들어갈 때 오버플로우 채널(1104)을 통해 모세관 압력(또는 중력)으로 인해 자유롭게 흐를 수 있다. 중앙 터널(1100)과 같은 하나 이상의, 선택적으로 중앙의, 채널 또는 터널이 2 개의 대향 단부를 갖는 수집기(1313)의 종 방향 높이를 통해 구성될 수 있다.
제 1 단부에서, 수집기 구조(1313)를 통과하는 중앙 샤프트 또는 중앙 터널(1100)이, 위킹 요소(1362) 또는 분무기가 위치될 수 있는 하우징 영역과 상호 작용하거나 또는 이에 연결될 수 있다. 제 2 단부에서, 중앙 터널(1100)은 카트리지(1320)의 마우스피스 부분에서 공기 흐름 통로(1338)를 형성하는 덕트 또는 튜브의 일 단부와 상호 작용하거나, 이에 연결되거나, 또는 이를 수용할 수 있다. 공기 흐름 통로(1338)의 제 1 단부는 (예를 들어, 삽입에 의해) 중앙 터널(1100)의 제 2 단부에 연결될 수 있다. 공기 흐름 통로(1338)의 제 2 단부는 마우스피스 영역에 형성된 개구 또는 오리피스를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따르면, 분무기에 의해 생성된 증발된 증발 가능한 재료(1302)는 수집기(1313)에서 중앙 터널(1100)의 제 1 단부를 통해 들어갈 수 있고, 중앙 터널(1100)을 통과하고, 그리고 중앙 터널(1100)의 제 2 단부로부터 더 나아가 공기 흐름 통로(1338)의 제 1 단부 내로 통과한다. 증발된 증발 가능한 재료(1302)는 그 후 공기 흐름 통로(1338)를 통해 이동하고, 공기 흐름 통로(1338)의 제 2 단부에 형성된 마우스피스 개구를 통해 빠져 나갈 수 있다.
수집기(1313)는 카트리지(1320)의 본체에 삽입될 수 있는 구성 또는 구조를 갖는 독립적인 피스로서 구성될 수 있다(예를 들어, 도 4a, 도 5b, 도 5c 내지 도 5e 참조). 삽입 시, 카트리지(1320)의 쉘 본체의 내벽과, 나선형 경사진 표면을 형성하는 수집기(1313)의 리브 형상의 구조의 외부 림 사이에 기밀 시일이 형성될 수 있다. 즉, 카트리지(1320)의 쉘 본체의 내벽의 표면에 의해 둘러싸인 오버플로우 채널(1104)의 3 개의 벽은 수집기(1313)가 카트리지(1320)의 본체에 삽입될 때 오버플로우 채널(1104)을 형성한다.
따라서, 오버플로우 채널(1104)은 리브 형상의 구조의 내벽을 둘러싸는 카트리지(1320)의 본체의 내벽을 통해 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 게이트(1102)는 수집기(1313)의 오버플로우 채널(1104)에서 증발 가능한 재료(1302)의 유입 및 유출을 제어하고 제공하기 위해, 저장 챔버(1342)가 위치되는 곳을 향해 오버플로우 채널(1104)의 일 단부에 위치될 수 있다. 공기 교환 포트(1106)는 오버플로우 채널(1104)의 다른 단부를 향해, 바람직하게 게이트(1102)가 위치되는 단부의 반대쪽에 위치될 수 있다.
게이트(1102)는 수집기(1313)에서 오버플로우 채널(1104)로 들어가고 나가는 증발 가능한 재료(1302)의 흐름을 제어할 수 있다. 공기 교환 포트(1106)는 주변 공기에 대한 연결 경로를 통해 오버플로우 채널(1104)로 들어가고 나가는 공기의 흐름을 제어하여, 본 명세서에서 더 자세히 제공되는 바와 같이 수집기(1313) 내의 그리고 차례로 카트리지(1320)의 저장 챔버(1342) 내의 공기 압력을 조절할 수 있다. 특정 실시예에서, 공기 교환 포트(1106)는 (예를 들어, 음압 이벤트의 결과로) 수집기(1313) 오버플로우 채널(1104)을 채울 수 있는 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 채널(1104)을 빠져 나가는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
특정 구현에서, 공기 교환 포트(1106)는 증발 가능한 재료(1302)가 위킹 요소(1362)가 수용되는 영역으로 이어지는 경로를 향해 빠져 나가도록 구성될 수 있다. 이러한 구현은 예를 들어 음압 이벤트 동안 마우스피스로 이어지는 공기 흐름 통로(예를 들어, 중앙 터널(1100))로의 증발 가능한 재료(1302)의 누출을 방지하는 데 도움이 될 수 있다. 일부 구현에서, 공기 교환 포트(1106)는 기체 물질(예를 들어, 기포)의 유입 및 유출을 허용하지만 증발 가능한 재료(1302)가 공기 교환 포트(1106)를 통해 수집기(1313)로 들어가거나 나가는 것을 방지하는 막을 가질 수 있다.
도 5c 내지 도 5h를 참조하면, 게이트(1102)를 통해 수집기(1313)로 들어가거나 나가는 증발 가능한 재료(1302)의 흐름 속도는 오버플로우 채널(1104) 내부의 체적 압력과 직접 관련될 수 있다. 따라서, 게이트(1102)를 통한 수집기(1313)의 유입 및 유출 속도는 오버플로우 채널(1104)의 유압 직경을 조작함으로써 제어될 수 있으므로, (예를 들어, 균일하게 또는 다수의 수축 지점을 도입함으로써) 오버플로우 채널(1104)의 전체 체적을 감소시키면 오버플로우 채널(1104)에서 압력을 증가시키고 수집기(1313)로의 흐름 속도를 조정할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 구현에서, 오버플로우 채널(1104)의 유압 직경은 오버플로우 채널(1104)의 나선형 경로의 길이를 따라 균일하게 또는 하나 이상의 수축 지점(1111a)을 도입함으로써 감소될 수 있다(예를 들어, 좁아지거나, 핀칭되거나(pinched), 수축되거나 또는 제한될 수 있음).
도 5c 내지 도 5e는 예를 들어 3 개의 수축 지점(1111a)을 갖는, 도면에 도시된 측면에서, 각각의 전체 길이 레벨을 갖는 수집기(1313)의 하나 이상의 측면에 구성된 2 개의 부분 길이 및 3 개의 전체 길이 레벨을 예로서 도시하고 있다. 상이한 구현에서, 더 많은 또는 더 적은 레벨 또는 수축 지점(1111a)이 구현되거나, 정의되거나, 구성되거나 또는 도입되어 수집기(1313)의 체적 압력을 조정할 수 있다는 것은 주목할 만하다. 설명을 위해 수축 지점(1111a)은 수집기(1313)의 중간 레벨에 원으로 눈에 띄게 표시된다.
수축 지점(1111a)은 다양한 방식 및 형상으로 오버플로우 채널(1104)의 길이를 따라 형성되거나 또는 도입될 수 있다. 다음에서, 특정 특징을 더 잘 설명하기 위해 상이한 수축 지점 또는 형상을 갖는 예시적인 실시예가 개시된다. 그러나, 이러한 예시적인 실시예는 청구된 주제의 범위를 임의의 특정 구성 또는 형상으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 점에 유의한다.
도 5c를 참조하면, 일 실시예에서, 수축 지점(1111a)은 범프, 융기된 에지, 돌기 또는 돌출부(이하 "돌출부"라고 함)에 의해 오버플로우 채널(1104)의 천장 또는 바닥 또는 측벽 (또는 이러한 임의의 또는 모든 ) 표면으로부터 연장되어 형성될 수 있다(즉, 수집기(1313)의 블레이드). 돌출부의 형상은 범프, 핑거, 프롱, 핀, 에지 또는 오버플로우 채널에서 흐름 방향을 가로지르는 단면적을 수축시키는 임의의 다른 형상으로 한정될 수 있다. 도 5c의 도시에서, 돌출부의 측단면도는 예를 들어 돌출부의 원위 단부가 에지로 테이퍼지는 상어 지느러미의 형상과 유사한 것으로 도시된다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 상어 지느러미 형상의 뾰족하거나 또는 외팔보 형상의 에지는 둥글 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 외팔보 형상의 에지는 날카로운 단부로 테이퍼질 수 있다. 오버플로우 채널(1104)에서 돌출부의 날카로움, 크기, 상대적 위치, 및 배치 빈도는 오버플로우 채널(1104) 내에서 형성되는 액체와 공기를 분리하는 메니스커스의 경향을 추가로 미세 조정하도록 조작될 수 있다.
예를 들어, 도 5c에 도시된 바와 같이, 돌출부는 일 측면에서 둥근 면을 갖고, 반대 측면에서 평평한 면을 가질 수 있다. 돌출부의 둥근 면은 증발 가능한 재료(1302)의 외향 흐름(즉, 수집기(1313)로부터 저장 챔버(1342)로의 흐름)을 향할 수 있고(즉, 이를 향해 지향됨), 반면 돌출부의 평평한 면은 게이트(1102)를 통해 증발 가능한 재료(1302)의 내향 흐름(즉, 수집기(1313)로 그리고 저장 챔버(1342)로부터의 흐름)을 향할 수 있다.
언급한 바와 같이, 다른 구현에서, 오버플로우 채널(1104)을 따른 돌출부의 형성은 수집기(1313) 내외로의 증발 가능한 재료(1302)의 유압 흐름 속도를 미세 조정하기 위해 개수, 크기, 형상, 위치 및 빈도에서 조작될 수 있다. 예를 들어, 그 대신에 오버플로우 채널(1104)에서의 유입 흐름을 유출 흐름보다 더 높은 속도로 유지하는 것이 바람직하다면, 이 경우 돌출부는 유출 흐름을 향하는 평평한 표면 및 유입 흐름을 향하는 둥근 표면을 갖도록 성형되어 (예를 들어, 저장 챔버(1342)로부터 멀리) 액체의 외향 흐름에 저항하는 메니스커스의 형성 및 유지를 용이하게 하고, 메니스커스가 저장 챔버(1342)을 향하는 돌출부의 측면에서 쉽게 분리되도록 한다. 이러한 방식으로, 일련의 이러한 돌출부는 일종의 "유압 래칫" 시스템으로 기능할 수 있으며, 여기서 저장 챔버로의 액체의 복귀 흐름은 저장 챔버로부터의 외향 흐름에 비해 미세 유체적으로 유발된다. 이러한 효과는 적어도 부분적으로 메니스커스가 반대 측에서보다 돌출부의 저장 챔버 측에서 파열되는 상대적인 경향에 의해 달성될 수 있다.
다시 도 5c를 참조하면, 일 예시적인 구현에서, 오버플로우 채널(1104)의 바닥 또는 천장으로부터 연장되는 돌출부에 추가하여(또는 그 대신에), 일부 돌출부는 오버플로우 채널(1104)의 내벽으로부터 연장될 수 있다. 도 5f에 더 명확하게 도시된 바와 같이, 돌출부는 동일한 수축 지점(1111a)에서 오버플로우 채널(1104)의 내벽으로부터 연장될 수 있으며, 여기서 2 개의 추가 돌출부는 오버플로우 채널(1104)의 바닥 및 천장으로부터 연장되어 C 자형 수축 지점(1111a)을 형성한다. 도 5d 및 도 5f에 예시된 예시적인 구현은 액체 흐름이 도 5c의 구현에 비해 저장 챔버(1342)를 향해 후퇴하도록 유발하기 위해 오버플로우 채널(1104)의 미세 유체 특성을 보다 효과적으로 조정할 수 있는데, 왜냐하면 오버플로우 채널(1104)의 유압 직경은 도 5d 및 도 5f에 도시된 수축 지점(1111a)에서 더 수축되기(즉, 좁아지기) 때문이다.
오버플로우 채널(1104)을 따라 형성된 돌출부는 형상, 크기, 빈도 또는 대칭 면에서 균일할 필요는 없다. 즉, 구현에 따라, 서로 다른 수축 지점(1111a 또는 1111b)이 오버플로우 채널(1104)을 따라 서로 다른 크기, 설계, 형상, 위치 또는 빈도로 구현될 수 있다. 일 예에서, 수축 지점(1111a 또는 1111b)의 형상은 둥근 내경을 갖는 문자 C의 형상과 유사할 수 있다. 일부 실시예에서, 둥근 C 자 형상으로 내경을 형성하는 대신에, 수축 지점의 내부 벽은 도 5f 및 도 5g에 도시된 것들과 같은 에지(예를 들어, 날카로운 에지)를 가질 수 있다.
일부 예에서, 제 1 레벨에서 오버플로우 채널(1104)은 오버플로우 채널(1104)의 천장으로부터 연장되는 돌출부를 가질 수 있는 반면, 제 2 레벨에서 돌출부는 오버플로우 채널(1104)의 바닥으로부터 연장될 수 있다. 제 3 레벨에서, 돌출부는 예를 들어 내벽으로부터 연장될 수 있다. 상기 구현의 대안은 돌출부의 개수 및 돌출부의 형상을 조정 또는 변경하거나, 다른 순서 또는 레벨로 돌출부의 위치 결정을 조정 또는 변경함으로써 오버플로우 채널(1104) 내의 2 개의 방향으로의 흐름에 대한 미세 유체 효과를 제어하는 데 도움이 될 수 있다. 일 예에서, 수축 지점(1111a)은 예를 들어 수집기(1313)의 하나 이상의(또는 모든) 레벨, 측면 또는 폭에 구현될 수 있다.
도 5e 및 도 5g를 참조하면, 오버플로우 채널(1104)의 더 긴 길이 또는 수집기(1313)의 더 넓은 측면을 따라 수축 지점(1111a)을 한정하는 것에 추가하여, 하나 이상의 추가 수축 지점(1111b)이 수집기(1313)의 더 좁은 측면을 따라 한정될 수 있다. 따라서, 도 5e 및 도 5g에 예시된 예시적인 구현은 도 5d의 구현에 비해 오버플로우 채널(1104)에서 원하는 방향으로 메니스커스 분리에 대한 저항의 조정 또는 유발을 개선할 수 있는데, 왜냐하면 오버플로우 채널(1104)의 전체 유압 직경(또는 유량)이 추가 수축 지점(1111b)의 추가로 인해 더 수축되기 때문이다.
도 5f 및 도 5g를 참조하면, 더 명확하게 하기 위해, 예시된 예의 각각의 전체 레벨은 예를 들어 2 개의 더 많은 수축 지점(1111b)에 추가하여, 각 측면에 3 개의 수축 지점(1111a)을 포함할 수 있다. 따라서, 도 5d의 수집기(1313)는 총 18 개의 수축 지점을 포함할 수 있으며, 반면 도 5e의 수집기(1313)는 총 26 개의 수축 지점을 포함할 수 있다. 이 예에서, 도 5e에 예시된 실시예는 모세관 압력이 다수의 수축 지점(1111a 및 1111b)에서 강화되기 때문에 (예를 들어, 외향 방향으로의) 개선된 미세 유체 흐름 제어를 제공한다.
도 5h를 참조하면, 일부 실시예에서, 게이트(1102)는 수축 지점(1111a 또는 1111b)과 유사하게, 한 방향으로 더 평평한 테이퍼진 에지, 림 또는 플랜지를 갖는 애퍼처 또는 개구 구성을 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 게이트(1102) 애퍼처의 림은 일 측면(예를 들어, 저장 챔버(1342)를 향하는 측면)에서 평평하고 다른 측면(예를 들어, 저장 챔버(1342)로부터 멀어지는 쪽으로 향하는 측면)에서 둥글게 형성될 수 있다. 이러한 구성에서, 저장 챔버(1342)로부터 멀어지는 흐름에 걸쳐 저장 챔버(1342)를 향한 역류를 유발하는 미세 유체 힘은 보다 둥근 면에 비해 덜 둥근 면에서 더 쉬운 메니스커스 분리로 인해 향상될 수 있다.
따라서, 수축 지점 및 게이트(1102)의 구조 또는 구성의 구현 및 변형에 따라, 수집기(1313)로부터의 증발 가능한 재료(1302)의 흐름에 대한 저항은 수집기(1313)로 그리고 저장 챔버(1342)를 향한 증발 가능한 재료(1302)의 흐름에 대한 저항보다 높을 수 있다. 특정 구현에서, 게이트(1102)는 저장 챔버(1342)가 오버플로우 체적(1344)에서 오버플로우 채널(1104)과 연통하는 매체에 증발 가능한 재료(1302)의 층이 존재하도록 액체 시일을 유지하도록 구성된다. 액체 시일의 존재는 저장 챔버(1342)와 오버플로우 체적(1344) 사이의 압력 평형을 유지하여 저장 챔버(1342)에서 충분한 수준의 진공(예를 들어, 부분 진공)을 촉진하는 데 도움이 될 수 있으므로 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 체적(1344)으로 완전히 드레인되는 것을 방지할 뿐만 아니라 위킹 요소(1362)에서 적절한 포화가 박탈되는 것을 방지한다.
하나 이상의 예시적인 구현에서, 수집기(1313) 내의 단일 통로 또는 채널은 2 개의 벤트를 통해 저장 챔버(1342)에 연결될 수 있어서, 2 개의 벤트는 카트리지(1320)의 위치 결정에 관계 없이 액체 시일을 유지한다. 게이트(1102)에서 액체 시일을 형성하면 카트리지(1320)가 수평선에 대해 대각선으로 유지되는 경우에도 또는 카트리지(1320)가 마우스피스가 아래를 향하도록 위치될 때에도 수집기(1313)의 공기가 저장 챔버(1342)로 들어가는 것을 방지하도록 도움을 줄 수 있다. 이는 수집기(1313)로부터의 기포가 저장소로 들어가면, 저장 챔버(1342) 내부의 압력이 주변 압력의 압력과 균등화되기 때문이다. 즉, 저장 챔버(1342) 내부의 부분 진공(예를 들어, 증발 가능한 재료(1302)가 위크 피드(1368)를 통해 드레인되는 결과로 생성됨)은 주변 공기가 저장 챔버(1342)로 흐를 경우 상쇄될 것이다.
도 5i 내지 도 5k를 참조하면, 수집기(1313) 구조를 위한 대안적인 게이트(1102) 구성의 사시도가 제공된다. 이러한 대안적인 구성은 공기 및/또는 증발 가능한 액체 재료(1302) 흐름 관리 및 제어와 관련된 이점을 제공할 수 있다. 일부 시나리오에서, 저장 챔버(1342)의 빈 공간(즉, 증발 가능한 재료(1302) 위의 헤드 스페이스)이 게이트(1102)와 접촉할 때 헤드 스페이스 진공이 유지되지 않을 수 있다. 그 결과, 앞서 언급한 바와 같이, 게이트(1102)에 확립된 액체 시일이 파손될 수 있다. 이러한 효과는 수집기(1313)가 드레인되고 헤드 스페이스가 게이트(1102)와 접촉하게 되어 부분적인 헤드 스페이스 진공의 손실을 초래할 때 게이트(1102)가 유체 막을 유지할 수 없기 때문일 수 있다.
특정 실시예에서, 저장 챔버(1342)의 헤드 스페이스는 주변 압력을 가질 수 있고, 카트리지(1320) 내의 게이트(1102)와 분무기 사이에 정수압 오프셋이 존재하는 경우, 저장 챔버(1342)의 내용물이 분무기로 드레인되어 위크 상자 범람 및 누출이 발생하게 된다. 누출을 방지하기 위해, 하나 이상의 실시예가 게이트(1102)와 분무기 사이의 정수압 오프셋을 제거하고 저장 챔버(1342)가 거의 드레인될 때 게이트(1102) 기능을 유지하도록 구현된다.
도 5i 및 도 5j의 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 소형화된 분할기 벽 또는 미로 형상의 구조(1190)는 게이트(1102) 주위에 구성되어, 게이트(1102)에서 액체 시일을 유지하기 위해 수집기(1313)에서 게이트(1102)와 오버플로우 채널(1104) 사이의 고-구동 연결을 확립할 수 있다. 도 11j의 예에서, 해자 형상의 구조(1190)는 하나 이상의 구현에 따라 게이트(1102)에서 액체 시일의 유지를 추가로 개선하기 위한 수단으로서 도시된다.
제어된 유체 게이트 실시예
도 5l 내지 도 5n은 하나 이상의 구현에 따른 수집기(1313) 구조의 제어된 유체 게이트(1103)의 평면 및 확대도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 수집기(1313)의 통로 또는 오버플로우 채널(1104)은 예를 들어 다중-채널, V 자형 또는 혼 형상의(horn-shaped) 제어된 유체 게이트(1103)를 통해 저장 챔버(1342)에 연결될 수 있으므로, V 자형 제어된 유체 게이트(1103)는 저장 챔버(1342)에 연결되는 적어도 2 개(바람직하게는 3 개)의 개구를 포함한다. 본 명세서에서 더 상세히 제공되는 바와 같이, 액체 시일은 카트리지(1320)의 수직 또는 수평 배향에 관계 없이 제어된 유체 게이트(1103)에서 유지될 수 있다.
도 5l에 도시된 바와 같이, 제어된 유체 게이트(1103)의 제 1 측면에서, 기포가 수집기의 오버플로우 채널(1104)로부터 저장소의 저장 챔버로 통과할 수 있게 하는 벤트 경로(AA)가 형성될 수 있다. 제 2 측면에서, 저장 챔버에 연결된 하나 이상의 고-구동 채널은, 기포가 오버플로우 채널(1104) 외부로 그리고 저장 챔버 내로 조기에 벤팅되는 것뿐만 아니라 저장 챔버로부터 오버플로우 채널(1104) 내로 다시 공기가 바람직하지 않게 유입되는 것도 방지하는 액체 시일을 유지하기 위해, 핀치 오프 지점(1122)으로 식별되는 일반적인 위치에서 핀치 오프를 유발하도록 구현될 수 있다.
구현에 따라, 도 5n의 우측에 예로서 도시된 고-구동 채널(1109a, 1109b)은 저장 챔버로부터 증발 가능한 액체 재료(1302)에 의해 가해지는 모세관 압력으로 인해 밀봉된 상태로 유지되는 것이 바람직하다. 제 1 모세관 채널(1105) 및 제 2 모세관 채널(1107)은 반대 측에 형성되어(즉, 도 5l에서 좌측에 도시됨) 고-구동 채널(1109a 및 1109b)에 비해 상대적으로 낮은 모세관 구동(즉, 저-구동 채널)을 갖도록 구성되지만, 그러나 제 1 압력 상태에서 고-구동 채널과 저-구동 채널 모두에서 액체 시일이 유지되도록 여전히 충분한 모세관 구동을 갖는다.
따라서, 제 2 압력 상태에서(예를 들어, 저장소 내부의 압력이 주변 기압과 대략 동일하거나 또는 이보다 높은 경우), 저-구동 채널 및 고-구동 채널 모두에 액체 시일이 유지되어, 임의의 기포가 저장소로 흘러 들어가는 것을 방지한다. 반대로, 제 1 압력 상태에서(예를 들어, 저장소 내부의 압력이 주변 기압보다 낮은 경우), (예를 들어, 공기 교환 포트(1106)를 통한 유입에 의해) 오버플로우 채널(1104)에 형성된 기포, 또는 보다 일반적으로 증발 가능한 액체 재료-공기 계면의 선단 메니스커스 에지는 제어된 유체 게이트(1102)를 향해 위로 이동할 수 있다. 메니스커스가 오버플로우 채널(1104)의 저-구동 채널(즉, 제 1 모세관 채널(1105) 및 제 2 모세관 채널(1107))과 고-구동 채널(1109a, 1109b) 사이에 위치된 핀치 오프 지점(1122)에 도달하면, 고-구동 채널((1109a 및 1109b)에 더 높은 모세관 저항이 존재하기 때문에, 공기는 우선적으로 제 2 모세관 채널(1107)을 통해 라우팅된다.
기포가 제어된 유체 게이트(1103)의 제 1 모세관 채널(1105)로부터 제 2 모세관 채널(1107)을 통해 통과하면, 기포는 저장 챔버로 들어가서 저장 챔버 내부의 압력을 카트리지 외부의 주변 공기와 균등화시킨다. 이와 같이, 제어된 유체 게이트(1103)와 결합된 공기 교환 포트(1106)는 저장 챔버와 주변 공기 사이에 평형 압력 상태가 확립될 때까지 오버플로우 채널(1104)을 통해 유입되는 주변 공기가 저장 챔버를 통과하도록 허용한다. 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 과정은 저장소 벤팅으로 이어지는 압력 균등화 이벤트라고 할 수 있다. 평형 압력 상태가 확립되면(예를 들어, 제 2 압력 상태로부터 다시 제 1 압력 상태로 전이), 이 경우 저장 챔버에 저장된 증발 가능한 액체 재료(1302)에 의해 공급되는 고-구동 채널(1109a, 1109b) 및 저-구동 채널(즉, 제 1 모세관 채널(1105) 및 제 2 모세관 채널(1107)) 모두에 증발 가능한 재료가 존재하기 때문에, 액체 시일이 핀치 오프 지점(1122)에서 다시 확립된다.
도 5o 내지 도 5x는 도 5l 내지 도 5n의 예시적인 수집기(1313)에서 수집된 공기(1303)의 흐름이 증발 가능한 재료(1302)의 메니스커스(1304)가 후퇴함에 따라 적절한 벤팅을 수용하도록 관리될 때 시간에 따른 스냅 샷을 도시한다.
도 5o는 증발 가능한 재료(1302)가 저장 챔버로부터 위크로 제거됨에 따라, 부분적인 헤드 스페이스 진공의 강도가 증가하는 후퇴하는 메니스커스(1304)를 예시한다. 공기(1303)가 제어된 유체 게이트(1103) 이전의 수축 지점(1111a)의 마지막에서 오버플로우 채널(1104)의 가장 작은 기하학적 구조에 도달했을 때 헤드 스페이스 부분 진공이 최대화되었다. 이것은 메니스커스(1304)의 모세관 구동을 극복하기에 충분했고, 메니스커스(1304)가 기하학적 구조에 의해 지시된 대로 가장 높은 압력차를 가로질러 본 수축 지점(1111a)의 마지막을 지나 수집기의 오버플로우 채널(1104)을 통해 메니스커스(1304)를 다시 이동시켰다.
도 5p는 메니스커스(1304)가 어떻게 제 1 모세관 구동 채널(1105)을 빠져나와 이제 제어된 유체 게이트(1103)의 핀치 오프 지점(1122)을 지나는지를 예시한다. 기포(1303)는 제어된 유체 게이트(1103) 내에서 계속해서 성장한다.
도 5q는 메니스커스(1304)가 제 2 모세관 채널(1107) 및 고-구동 채널(1109a, 1109b)로 후퇴하는 복수의 메니스커스를 형성하는 방법을 예시한다. 메니스커스는 주 평면을 가로질러 가장 타이트한 곡률에 있으며, 이 위치에서 3 개의 채널의 드레인 압력은 동일하며, 3 개의 메니스커스는 하나의 채널에서만이 아니라 동시에 후퇴한다. 이러한 메니스커스의 곡률이 후퇴함에 따라 이제 증가하므로, 이들을 가로질러 유지되는 압력 차이가 감소하고, 헤드 스페이스 부분 진공이 계속해서 감소한다.
도 5r은 기포(1303)가 어떻게 모세관 채널을 계속해서 채우는지를 예시한다. 이러한 채널 기하학적 구조의 테이퍼는, 메니스커스가 계속 후퇴함에 따라, 제 2 모세관 채널(1107)의 모세관 구동이 고-구동 채널(1109a 및 1109b)의 모세관 구동보다 더 큰 속도로 감소하도록 이루어진다. 제 2 모세관 채널(1107) 및 고-구동 채널(1109a, 1109b)을 채우는 증발 가능한 재료(1302)의 이러한 점진적인 감소는 유지되는 부분적인 헤드 스페이스 진공을 계속해서 감소시킨다. 제 2 모세관 채널(1107) 메니스커스의 드레인 압력이 고-구동 채널(1109a 및 1109b)의 드레인 압력 아래로 떨어질 때, 이 메니스커스는 계속 후퇴하여 증발 가능한 재료를 저장 챔버로 다시 드레인하고 다른 메니스커스는 고정 상태로 유지된다. 제 2 모세관 채널(1107)의 후퇴 접촉각과 관련되는 드레인 압력은 고-구동 채널(1109a 및 1109b)의 전진 접촉각과 관련되는 범람 압력 아래로 떨어질 수 있어, 도면에 도시된 바와 같이 다시 채워지게 한다.
도 5s는 각각의 고-구동 채널(1109a, 1109b)에 있는 2 개의 메니스커스로부터의 이차 메니스커스가 어떻게 2 개의 메니스커스가 합쳐져 (고-구동 채널(1109a와 1109b) 사이의 채널 분할기(1112)의 왼쪽 팁에서) 하나의 메니스커스가 되는 접선 지점에 도달하는지를 보여준다. 이러한 결합된 메니스커스는 곡률이 감소하여 모세관 구동이 낮아진다. 제 2 모세관 채널(1107)의 메니스커스의 더 높은 구동은 제 2 모세관 채널(1107)의 메니스커스를 전진 메니스커스로 만들어 시스템이 순간적으로 반응하도록 할 수 있다. 제 2 모세관 채널(1107)의 메니스커스의 후속하는 후퇴는 고-구동 채널(1109a 및 1109b)의 결합된 메니스커스가 이 위치에 유지되는 상태로 발생할 가능성이 높을 것이다.
도 5t는 고-구동 채널(1109a, 1109b)의 결합된 메니스커스가 핀치 오프 지점(1122)을 향해 이동하는 방법을 예시한다. 저장 챔버가 증발 가능한 재료로 가득 찬 시나리오에서, 제 2 모세관 채널(1107)의 메니스커스는 계속 후퇴하여, 곡률이 감소함에 따라 헤드 스페이스 부분 진공을 더욱 감소시킨다. 부분 진공이 고-구동 채널(1109a 및 1109b)의 결합된 메니스커스의 전진하는 모세관 압력 아래로 떨어지면, 결합된 메니스커스가 다시 한 번 진행되기 시작하여, 제어된 유체 게이트(1103)를 폐쇄하도록 구동한다. 저장 챔버가 비어 있거나 또는 거의 비어 있는 시나리오에서, 핀치 오프 지점(1122)의 액체 시일은 파열될 때까지 안정되어, 헤드 스페이스 저장 구획을 오버플로우 채널(1104)을 통해 주변 공기에 연결한다.
도 5u는 고-구동 채널(1109a, 1109b)의 결합된 메니스커스가 핀치 오프 지점(1122)에서 제어된 유체 게이트(1103)를 폐쇄하는 방법을 예시한다. 결합된 메니스커스가 제 1 모세관 채널(1105)과 제 2 모세관 채널(1107)의 코너의 정점을 만날 때까지 전진한다. 기하학적 구조는 결합된 메니스커스가 분할되어 제 1 모세관 채널(1105)과 제 2 모세관 채널(1107) 모두를 증발 가능한 재료로 채우도록 유발하도록 설계된다. 제 1 모세관 채널(1105)의 새로 형성된 메니스커스는 오버플로우 채널(1104)에서 주변 공기를 격리하는 역할을 할 수 있으므로, 헤드 스페이스 부분 진공이 재확립될 수 있어, 액체 공급 채널을 통한 누출이 완화되도록 보장할 수 있다.
도 5v 내지 도 5x는 저장 챔버(1342) 내로 방출된 기포(1303)를 도시한다. 이 지점에서 카트리지(1320) 내의 압력은 제 2 모세관 채널(1107)에 갇힌 기포(1303)가 전진 및 후퇴하는 메니스커스에 의해 생성된 불균형에 의해 방출됨에 따라 안정성에 도달한다. 증발 가능한 재료(1302)는 그 후 고-구동 채널(1109a, 1109b)로부터 제 2 모세관 채널(1107)을 범람한다. 따라서, 고-구동 채널(1109a, 1109b)의 길이는 조정될 수 있는데, 예를 들어 길이는 기포가 갇히게 될 위험을 감소시키기 위해 단축될 수 있다.
일부 구현에서, 고-구동 채널의 테이퍼는 핀치 오프 지점(1122)을 향한 구동을 증가시키도록 설계될 수 있다. 결합된 메니스커스를 형성하는 2 개의 전진 메니스커스의 핀치 오프 지점(1122)을 고려하면, 저장소의 벽(즉, 카트리지 본체) 및 수집기의 채널 바닥은 계속해서 구동을 제공하도록 구성될 수 있으며, 수집기의 측벽은 메니스커스에 대한 핀치 오프 위치를 제공한다. 일 구성에서, 전진하는 메니스커스의 순 구동은 후퇴하는 메니스커스의 순 구동을 초과하지 않으므로, 시스템을 정적으로 안정적으로 유지한다.
도 6은 하나 이상의 구현에 따른 제어된 유체 게이트(6103)를 예시한다. 제어된 유체 게이트(6103)는 특정 조건 하에서 다른 증발 가능한 재료, 특히 수집기 표면의 더 낮은 습윤 거동을 나타내는 제형으로 성능을 향상시킬 수 있는 제어된 유체 게이트(1103)와 비교하여 몇 가지 차이점을 포함한다. 제어된 유체 게이트(1103)와 유사하게, 제어된 유체 게이트(6103)는 제 1 모세관 채널(6105), 제 2 모세관 채널(6107), 및 2 개의 고-구동 채널(6109a 및 6109b)을 포함한다. 채널 분할기(6112)는 고-구동 채널(6109a 및 6109b)을 분리하지만, 채널 분할기(1112)에 비해 왼쪽에 더 날카로운 팁을 포함한다. 채널 분할기(6112)의 더 날카로운 팁은 메니스커스가 채널 분할기(6112) 팁에 고정되는(즉, 달라붙는) 경향을 감소시킴으로써 2 개의 메니스커스가 합쳐져 결합된 메니스커스를 형성할 때 향상된 성능을 제공할 수 있다. 메니스커스가 팁에 고정되면, 제어된 유체 게이트(6103)가 폐쇄되지 않아, 부분적인 헤드 스페이스 진공이 저장 챔버(6342)에서 더 이상 유지되지 않는 결함 상태로 이어진다. 또 다른 차이점은, 제 2 모세관 채널(6107)의 상부 벽(6116)의 일부가 고-구동 채널(6109a)을 향해 연장되도록 길어졌고 상부 벽(6116)의 각도는 카트리지가 수직으로 유지될 때 거의 수평으로 감소되었다는 것이다. 제 2 모세관 채널(6107)의 설계는 또한 위쪽으로 급강하하여 기포를 저장 챔버(6342)로 보내는 만곡된 하부 벽(6117)을 포함한다. 이러한 설계 특징은 기포가 고-구동 채널(6109a)을 벤팅 아웃하도록 시도할 가능성을 감소시킴으로써 압력 균등화 이벤트 동안 결합된 메니스커스가 제어된 유체 게이트(6103)를 폐쇄하는 증가된 속도를 제공할 수 있다.
도 7 내지 도 11h는 하나 이상의 구현에 따른 제어된 유체 게이트(7103)를 예시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제어된 유체 게이트(7103)는 수집기(7313)의 일부로 형성되고, 저장 챔버(7342)와 오버플로우 채널(7104) 사이에 선택적 유체 연통을 제공한다. 제어된 유체 게이트(7103)는 오버플로우 채널(7104)의 단부에 있는 마지막 수축 지점(7111), 핀치 오프 지점(7112), 및 제 3 수축 지점(7113)을 포함한다. 오버플로우 채널(7104)의 마지막 수축 지점(7111)은 제 1 오리피스의 일부를 한정하고, 핀치 오프 지점(7112)은 메니스커스가 제 1 모세관 채널(7105)과 제 2 모세관 채널(7107)을 밀봉하는 지점을 한정하고, 제 3 수축 지점(7113)은 제 3 오리피스의 일부를 한정한다. 각 오리피스는 수집기(7313)가 카트리지 하우징(도시되지 않음)에 삽입될 때 완전히 형성된다. 즉, 제 1 오리피스의 일부가 제 1 오리피스를 형성하고, 제 2 오리피스의 일부가 제 2 오리피스를 형성하고, 제 3 오리피스의 일부가 제 3 오리피스를 형성하고, 고-구동 채널(7110)은 제어된 유체 게이트(7103)를 카트리지 하우징에 삽입한 후 모세관 구동 통로를 형성한다. "지점"은 일반적으로 장치의 위치를 나타내고, 오리피스는 단면적을 갖는 한 체적과 다른 체적 사이의 개구를 나타낸다는 점에 유의해야 한다.
제어된 유체 게이트(7103)는 또한 고-구동 채널(7110)을 포함한다. 도 8a는 점선으로 표시된 고-구동 채널(7110)을 한정하는 일반적인 영역을 예시한다. 고-구동 채널(7110)은 제 3 수축 지점(7113)에서 시작하여, 핀치 오프 지점(7112)을 향해 상부 벽(7116)과 하부 벽(7117) 사이에서 외향으로 분기한다. 상부 벽(7116)은 도 8b에 도시된 바와 같이 제 3 수축 지점(7113)으로부터 제 2 모세관 채널(7107)까지 연장되며, 이는 점선으로 표시되어 있고, 하부 벽(7117)은 도 8b에 도시된 바와 같이 제 3 수축 지점(7113)으로부터 제 1 모세관 채널(7105)까지 연장되며, 이는 또한 점선으로 표시되어 있다. 고-구동 채널(7110)은 제어된 유체 게이트(7103)의 재밀봉에 영향을 줄 수 있는 장애물이 없는 단일 채널이다. 고-구동 채널(7110)의 장애물은, 메니스커스의 모세관 구동이 중단되어 제어된 유체 게이트(7103)를 폐쇄할 수 없는, 특히 낮은 습윤 증발 가능한 재료의 경우, 결함 상태를 발생시킬 수 있다. 장애물은 고-구동 채널(7110)의 벽으로부터 돌출하는 임의의 특징일 수 있다. 장애물에 대한 메니스커스의 친화도는 모세관 구동보다 높을 수 있으므로, 증발 가능한 재료가 효과적으로 전진을 정지하고 장애물에 고정된다. 채널 분할기를 갖는 다중-채널 제어된 유체 게이트에서, 채널 분할기 자체는 단일 채널의 장애물로 간주될 수 있다. 각 채널에 형성된 메니스커스는 채널 분할기의 팁에 고정되어, 메니스커스가 단일 메니스커스로 합쳐지는 것을 방지할 수 있다. 채널 분할기를 제거하면, 특히 채널의 표면을 쉽게 습윤시키지 않는 (즉, 채널의 표면과 높은 접촉각을 나타내는) 증발 가능한 재료 제형의 경우, 제어된 유체 게이트의 작동에 대해 더 큰 신뢰성을 제공할 수 있다.
각 수축 지점의 정확한 위치는 액체(예를 들어, 증발 가능한 재료)의 특성 및 게이트(7103)와의 상호 작용(예를 들어, 접촉각, 점도, 표면 에너지, 표면 거칠기, 차압 등)으로 인해 약간 다를 수 있다. 제어된 유체 게이트(7103)는 다양한 증발 가능한 재료를 사용하여 다양한 작동 조건에서 기능하도록 설계된다. 일부 구현에서, 액체는 상부 벽(7116)의 표면 또는 하부 벽(7117)의 표면 상에서 90 도 미만의 접촉각을 형성한다. 예를 들어, 액체는 상부 벽(7116)의 표면 또는 하부 벽(7117)의 표면 상에서, 그 사이의 모든 하위 범위를 포함하여 70 도 내지 90 도의 접촉각을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 액체는 상부 벽(7116)의 표면 또는 하부 벽(7117)의 표면 상에서, 그 사이의 모든 부분 범위를 포함하여 75 도 내지 85 도의 접촉각을 형성할 수 있다.
도 8b는 제 1 모세관 채널(7105) 및 제 2 모세관 채널(7107)을 한정하는 일반적인 영역을 예시한다. 제 1 모세관 채널(7105)은 마지막 수축 지점(7111)에서 시작하여, 핀치 오프 지점(7112)에서 끝난다. 제 2 모세관 채널(7107)은 핀치 오프 지점(7112)에서 시작하여, 저장 챔버(7342)에서 끝난다. 오버플로우 채널(7104)로부터의 공기는 마지막 수축 지점(7111)을 통해 제 1 모세관 채널(7105)로 들어가고, 압력 균등화 이벤트 동안 고-구동 채널(7110)을 채운다. 제 3 수축 지점(7113)은 마지막 수축 지점(7111)과 유사한 단면적을 갖도록 설계되어, 고-구동 채널(7110)의 공기가 통과하는 것을 방지할 수 있다. 구현들에서, 마지막 수축 지점(7111) 및 제 3 수축 지점(7113)은 실질적으로 동일한 단면적을 갖는다. 저장 챔버(7342)로 개방되는 제 2 모세관 채널(7107)의 오리피스는 마지막 수축 지점(7111) 및 제 3 수축 지점(7113) 각각보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 오리피스 단면적은 메니스커스가 기포를 우선적으로 제 2 모세관 채널(7107)을 통해 저장 챔버(7342)로 라우팅하도록 설계된다.
고-구동 채널(7110)의 상부 벽(7116)과 하부 벽(7117)은 도 9에 도시된 바와 같이 제 3 수축 지점(7113) 부근의 정점을 갖는 테이퍼 각도(α)를 형성한다. 테이퍼 각도(α)는 0 도(즉, 상부 벽(7116)이 하부 벽(7117)과 평행함) 내지 25 도 범위일 수 있고, 그 사이의 모든 하위 범위를 포함한다. 구현들에서, 테이퍼 각도는 약 20 도이다. 테이퍼 각도는 모든 제형에 대해 0 미만의 모세관 구동이 유지되는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 저장 챔버 내로 성장하는 기포의 곡률이 내부 게이지 압력이 0 보다 작다는 것을 의미하기 때문에 모세관 구동은 제어된 유체 게이트(7103)의 폐쇄가 발생하기 위해 0 보다 작아야 하는 것으로 믿어진다. 고-구동 채널(7110)에 의해 형성된 모세관 구동 통로는 절두체의 일반적인 형상일 수 있다. 다중-채널 제어된 유체 게이트(1103)는 각각 핀치 오프 지점(1122)을 향한 방향으로 좁아지는 테이퍼를 갖는 2 개의 고-구동 채널(1109a 및 1109b)을 포함하지만, 제어된 유체 게이트(7103)는 핀치 오프 지점(7112)을 향해 분기하는 고-구동 채널(7110)을 포함한다. 채널 분할기(7118)는 제 1 모세관 채널(7105)을 제 2 모세관 채널(7107)로부터 분리한다. 압력 균등화 이벤트 동안, 기체(예를 들어, 공기)를 저장 챔버(7342)로 도입하여 위크를 통해 증발 가능한 재료를 제거함으로써 생성된 부분 진공을 감소시킬 수 있다. 기체는 기체 기포를 형성하며 일반적으로 경로(AA)를 따라 이동한다. 액체(즉, 증발 가능한 재료)의 모세관 구동은 일반적으로 경로(BB)를 따라 이동한다. 기포가 고-구동 채널(7110)에서 빠져나간 후 제 1 모세관 채널(7105)과 제 2 모세관 채널(7107)을 밀봉한다.
도 10은 제어된 유체 게이트(7103)를 포함하는 수집기(7313)를 예시한다. 게이트(7103)가 수집기(7313)로 몰딩되는 것으로 도시되어 있지만, 게이트(7103)는 수집기의 부분이 아닌 상태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어된 유체 게이트(7103)는 수집기와 맞닿는 별도의 부품으로 통합될 수 있다. 다른 구현에서, 제어된 유체 게이트(7103)는 수집기 없이 사용된다. 다른 구현에서, 제어된 유체 게이트(7103)는 카트리지 하우징으로 몰딩된다. 수집기 없이 사용될 때, 제어된 유체 게이트(7103)는 공기가 선택적으로 통과할 수 있게 함으로써 저장 챔버 내의 진공을 감소시키는 주요 기능을 제공한다.
도 11a 내지 도 11h는 기체의 기포(7200)(예를 들어, 기포)가 저장 챔버(7342) 내로 도입되는 압력 균등화 이벤트의 시퀀스를 예시한다. 도 11a에서, 공기는 오버플로우 채널(7104)의 마지막 수축 지점(7111)을 통과하고, 고-구동 채널(7110)에서 기체의 기포(7200)를 형성한다. 기체의 기포(7200)가 마지막 수축 지점(7111)을 통과하면, 이것은 더 큰 체적의 고-구동 채널(7110)로 들어가서 빠르게 성장할 수 있다. 기체의 기포(7200)는 고-구동 채널(7110)의 상부 벽(7116)과 접촉할 때까지 상승한다. 도 11b에서, 기체의 기포(7200)는 고-구동 채널(7110)을 채우도록 성장하고, 상부 벽(7116) 및 하부 벽(7117)에 의해 제한된다. 도 11c에서, 기체의 기포(7200)는 제 3 수축 지점(7113) 및 제 2 채널(7107)을 통해 이전에 그 안에 포함된 액체(예를 들어, 증발 가능한 재료)를 변위시킴으로써 고-구동 채널(7110)을 거의 채웠다. 도 11d에서, 기체의 기포(7200)는 고-구동 채널(7110)을 완전히 채우고, 제 3 수축 지점(7113)에 의해 정지된다. 기체의 기포(7200)는 이제 저장 챔버(7342)를 향해 제 2 모세관 채널을 통해 흐르기 시작한다. 도 11e에서, 기체의 기포(7200)가 저장 챔버(7342)로 들어가기 시작한다. 도 11f에서, 기체의 기포(7200)는 액체가 제 3 수축 지점(7113)을 통해 고-구동 채널(7110)에 들어가고 제어된 유체 게이트(7103)를 재밀봉하기 시작함에 따라 저장 챔버(7342) 내에서 더 커진다. 도 11g에서, 기체의 기포(7200)는 제 2 모세관 채널(7107)을 통해 고-구동 채널(7110)을 빠져나간다. 도 11h에서, 고-구동 채널(7110)은 오버플로우 채널(7104)의 마지막 수축 지점(7111)에서 제 1 모세관 채널(7105)을 액체로 밀봉하고, 압력 균등화 이벤트가 제 1 모세관 채널(7105)로부터 제 2 모세관 채널(7107)을 통해 기체의 기포(7200)를 방출한 후 액체로 제 2 채널(7107)을 범람시킨다. 도 11h에서, 제어된 유체 게이트(7103)는 재밀봉(즉, 폐쇄)되었다.
구현들에서, 제어된 유체 게이트(7103)는 미세 유체 압력 균등화를 제공하는 것을 포함하는 증발기를 위한 카트리지에 통합된다. 카트리지는 증발 가능한 액체를 유지하도록 구성된 저장 챔버(7342)를 갖는 카트리지 하우징을 포함한다. 제어된 유체 게이트(7103)는 주변 조건에서 벤트에 유체적으로 결합된 마지막 수축 지점(7111)을 포함한다. 제 2 모세관 구동 채널(7107)과 제 3 수축 지점(7113)은 모두 저장 챔버(7342)에 유체적으로 결합된다. 제어된 유체 게이트(7103)는 또한 제 3 수축 지점(7113)에서 시작하여 핀치 오프 지점(7112)을 향해 외향으로 연장되는 고-구동 채널(7110)을 포함한다. 고-구동 채널(7110)은 압력 균등화 이벤트가 저장 챔버(7342) 내로 기체의 기포(7200)를 방출한 후 제 1 모세관 채널(7105)을 유체적으로 밀봉하도록 구성된다. 증발 가능한 액체는 니코틴 제형을 포함할 수 있다.
다중 게이트 다중 채널 수집기 실시예
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 단일 벤트, 다중 채널 수집기(1200) 구조의 실시예의 예시적인 측면 사시도 및 예시적인 평면 측면도가 도시되어 있다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 수집기(1200)는 단일 게이트(1202) 및 다중 채널(1204(a) 내지 1204(j))을 갖도록 형성된다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 구현에 따라, 게이트(1202)는 예를 들어 수집기(1313)의 종 방향 폭의 중앙 또는 중간 점에 위치될 수 있어, 증발 가능한 재료(1302)가 수집기(1313)의 적어도 제 1 채널(1204(a))에 들어가서 추가 채널(1204(b)-1204(j)) 내로 그리고 이를 통해 점진적으로 확산될 수 있게 한다.
게이트(1202)의 위치는 수집기(1313)의 길이 또는 폭을 따라 중간, 측면 또는 코너 또는 임의의 다른 위치에 있도록 구현에 따라 수정될 수 있다. 단일 벤트, 다중 채널 수집기(1200) 구조는 증발 가능한 재료(1302)가 단일 게이트(1202)를 통해 제 1 유속으로 들어가고 제 2 유속(예를 들어, 제 1 유속보다 더 빠른 유속)으로 수집기(1200)의 다중 채널(1204(a)-1204(j))을 통해 확산하는 것을 허용하는 추가 이점을 가질 수 있다.
유리하게는, 단일 게이트, 다중 채널 수집기(1200) 구조는 저장 챔버(1342)로부터 오버플로우 체적(1344)으로의 증발 가능한 재료(1302)의 제어된 흐름(예를 들어, 제한된 흐름)을 허용하고(도 3a 참조), 또한 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 체적(1344)에 있으면 덜 제어된(예를 들어, 덜 제한된) 흐름을 허용한다. 특정 실시예에서, 다중 계층 다중 채널 구조가 구현될 수 있으므로, 도 12b에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 제 1 채널 세트(1204(a)-1204(f))에서 증발 가능한 재료(1302)의 흐름은 제 2 속도에 있고, 제 2 채널 세트(1204(g)-1204(k))에서 증발 가능한 재료(1302)의 흐름은 제 3 속도에 있게 된다. 제 3 속도는 제 2 속도보다 더 빠르거나 또는 더 느릴 수 있다.
따라서, 도 12b에 도시된 예시적인 실시예에서, 증발 가능한 재료(1302)는 제 1 속도로 게이트(1202)를 통해, 제 2 속도로 채널(1204(a)-1204(f))을 통해, 그리고 제 3 속도로 채널(1204(g)-1204(k))을 통해 흐를 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 제 2 속도는 제 1 속도 및 제 3 속도 모두보다 더 빠를 수 있으므로, 예를 들어 증발 가능한 재료(1302)는 게이트(1202)를 통한 제한된 흐름, 제 1 채널 세트(예를 들어, 계층 1)를 통한 덜 제한된 흐름 및 제 2 채널 세트(예를 들어, 계층 2)에서의 상대적으로 더 제한된 흐름을 가질 수 있다. 이러한 다중 계층 구성은 수집기(1200)를 통한 유속을 개선하는 데 도움이 될 수 있지만, 일단 증발 가능한 재료(1302)가 수집기(1200)에 들어가면, 위킹 요소(1362)를 향한 증발 가능한 재료(1302)의 급속한 흐름에 대해 제어 가능한 제한을 유지할 수 있다.
도 12b에 도시된 이중 계층 실시예에서, 제 1 채널 세트(1204(a)-1204(f))(예를 들어, 계층 1)는 제 1 채널 세트에 수집된 증발 가능한 재료(1302)가 저장소(1340)로 다시 흐를 수 있도록 가역적인 구성을 가질 수 있다. 반대로, 제 2 채널 세트(1204(g)-1204(k))(예를 들어, 계층 2)는 가역적인 구성을 갖지 않을 수 있다. 이러한 실시예에서, 위킹 요소(1362)에 대한 제 2 채널 세트의 근접성 때문에, 증발 가능한 재료(1302)는 주로 제 2 채널 세트로부터 그리고 그 후 제 1 채널 세트(예를 들어, 예비 구획의 역할을 하는 계층 1)로부터 끌어 당겨진다. 위에서 논의된 바와 같이, 가역적 및 비가역적 구조를 갖는 것은 본 명세서에서 논의된 다른 실시예에 비해 추가적인 개선을 제공하는 데 도움이 될 수 있다.
일부 다중 계층 실시예에서, 제 2 채널 세트(1204(g)-1204(k))를 비가역적으로 구성함으로써, 증발 가능한 재료(1302)가 오버플로우 이벤트 동안 제 2 채널 세트(1204(g)-1204(k))에 저장될 때 위킹 요소(1362)에 매우 근접하여 이용 가능할 수 있기 때문에 위킹 요소(1362)가 비어있지 않을 것이라는 추가 보장이 존재할 수 있다. 또한, 음압 이벤트 동안에 증발 가능한 재료(1302)가 위크 하우징으로 강하게 흐를 가능성이 다중 계층 구현에서 방지될 수 있는데, 왜냐하면 이전에 제공된 바와 같이 제 2 채널 세트(1204(g)-1204(k))는 제 1 채널 세트(1204(a)-1204(f))에 비해 더 제한적인 흐름을 갖도록 구성될 수 있기 때문이다. 또한, 가역성으로 인해, 제 1 채널 세트(1204(a)-1204(f))는 상대적으로 큰 체적의 증발 가능한 재료(1302)를 수용하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 채널 세트(1204(a)-1204(f)) 또는 제 2 채널 세트(1204(g)-1204(k))에서 증발 가능한 재료(1302)의 가역성 또는 흐름을 증가 또는 제한하기 위해, 흡수성 재료(예를 들어, 스펀지)가 하나 또는 양쪽 채널 영역에 도입될 수 있다.
도 13을 참조하면, 하나 이상의 구현에 따른 다중 벤트, 다중 채널 수집기(1300) 구조의 예시적인 측면 사시도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 수집기(1300)는 수집기(1300)가 이중 벤트(1301)를 갖도록 카트리지 내부에 위치될 수 있다. 이러한 구현은 특히 도 14a 및 도 12b에 도시된 단일 벤트 수집기(1200)에 비해 상대적으로 더 빠른 속도로 증발 가능한 재료(1302)가 채널(1204) 내로 흐르는 것을 허용할 수 있다.
위크 피드 실시예
다시 도 4a, 도 4b, 도 5b를 참조하면, 특정 변형예에서, 수집기(1313)는 저장 챔버(1342)의 수용 단부에 의해 삽입 가능하게 수용되도록 구성될 수 있다. 저장 챔버(1342)에 의해 수용되는 단부의 반대편에 있는 수집기(1313)의 단부는 위킹 요소(1362)를 수용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 위킹 요소(1362)를 안전하게 수용하도록 포크 형상의 돌출부가 형성될 수 있다. 위크 하우징(1315)은 돌출부들 사이의 고정된 위치에 위킹 요소(1362)를 추가로 고정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 구성은 또한 위킹 요소(1362)가 과포화로 인해 실질적으로 팽창되어 약해지는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
도 5c, 도 5d 및 도 5e를 참조하면, 구현에 따라, 수집기(1313)를 통해 이동하는 하나 이상의 추가 덕트, 채널, 튜브 또는 공동은 위킹 요소(1362)에 저장 챔버(1342)에 저장된 증발 가능한 재료(1302)를 공급하는 경로로서 구조되거나 또는 구성될 수 있다. 본 명세서에서 더 상세히 논의되는 것과 같은 특정 구성에서, 위크 피딩 덕트, 튜브 또는 공동(즉, 위크 피드(1368))은 중앙 터널(1100)에 대략 평행하게 이어질 수 있다. 적어도 하나의 구성에서, 예를 들어 독립적으로 또는 하나 이상의 다른 위크 피드를 포함하는 위크 교환과 관련되어, 수집기(1313)의 길이를 따라 대각선으로 이어지는 다중 위크 피드가 존재할 수 있다.
특정 실시예에서, 복수의 위크 피드는 가능하게는 서로 교차하는 피딩 경로의 교환이 위크 하우징 영역으로 이어질 수 있도록 다중 연결 구성으로 상호 작용 가능하게 연결될 수 있다. 이러한 구성은, 예를 들어, 위크 피드 인터체인지 내의 하나 이상의 피딩 경로가 기포의 형성 또는 다른 유형의 차단에 의해 막히는 경우, 위크 피딩 기구의 완전한 막힘을 방지하는 데 도움이 될 수 있다. 유리하게는, 위크 피드 인터체인지의 일부 경로 또는 특정 경로가 완전히 또는 부분적으로 막히거나 또는 차단된 경우에도, 다중 피딩 경로의 계측은 증발 가능한 재료(1302)가 하나 이상의 경로(또는 다르지만 개방된 경로로 교차)를 통해 위크 하우징 영역을 향해 안전하게 이동하게 할 수 있다.
구현에 따라, 위크 피드 경로는 예를 들어 원형 또는 다면 단면 형상을 갖는 관형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 위크 피드의 중공 단면은 삼각형, 직사각형, 오각형 또는 임의의 다른 적절한 기하학적 형상일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 위크 피드의 단면 둘레는 예를 들어 중공 십자 형상일 수 있으므로, 십자형의 아암은 아암이 연장되는 십자형의 중앙 크로스오버 부분의 직경에 대해 더 좁은 폭을 갖는다. 보다 일반적으로, 위크 피드 채널(본 명세서에서 제 1 채널이라고도 함)은 기포가 위크 피드의 나머지 단면적을 막더라도 증발 가능한 액체 재료가 통과할 수 있는 대안적인 경로를 제공하는 적어도 하나의 불규칙성을 갖는 단면 형상(예를 들어, 돌출부, 측면 채널 등)을 가질 수 있다. 본 예의 십자형 단면은 이러한 구조의 예이지만, 당업자는 본 개시 내용에 따라 다른 형상도 또한 고려되고 실행 가능하다는 것을 이해할 것이다.
위크 피드 경로를 통해 형성되는 십자형 덕트 또는 튜브 구현은 십자형 튜브가 본질적으로 5 개의 개별 경로(예를 들어, 십자형의 중공 중앙에 형성된 중앙 경로 및 십자형의 중공 아암에 형성된 4 개의 추가 경로)를 포함하는 것으로 간주될 수 있기 때문에 막힘 문제를 극복할 수 있다. 이러한 구현에서, 예를 들어 가스 버블에 의한 피딩 튜브의 막힘은 십자형 튜브의 중앙 부분에 형성될 가능성이 높을 것이므로, 하위 경로(즉, 십자형 튜브의 아암을 통과하는 경로)가 흐르도록 개방시켜 둔다.
하나 이상의 양태에 따르면, 위크 피딩 경로는 증발 가능한 재료(1302)가 피딩 경로를 통해 위크를 향해 자유롭게 이동할 수 있도록 충분히 넓을 수 있다. 일부 실시예에서, 위크 피드를 통한 흐름은 위크 피드 경로를 통해 이동하는 증발 가능한 재료(1302)에 모세관 견인 또는 압력을 강제하기 위해 위크 피드의 특정 부분의 상대적인 직경을 고안함으로써 향상되거나 또는 수용될 수 있다. 다른 말로 하면, 형상 및 다른 구조적 또는 재료 요인에 따라, 일부 위크 피드 경로는 중력 또는 모세관 힘에 의존하여 위크 하우징 부분을 향한 증발 가능한 재료(1302)의 이동을 유도할 수 있다.
예를 들어, 십자형 튜브 구현에서, 십자형 튜브의 아암을 통과하는 피딩 경로는 중력에 의존하는 대신에 모세관 압력에 의해 위크를 피딩하도록 구성될 수 있다. 그러한 구현에서, 십자형 튜브의 중앙 부분은 예를 들어 중력으로 인해 위크를 피딩할 수 있는 반면, 십자형 튜브의 아암에서 증발 가능한 재료(1302)의 흐름은 모세관 압력에 의해 지지될 수 있다. 본 명세서에 개시된 십자형 튜브는 예시적인 실시예를 제공하기 위한 것이라는 것을 주목하도록 한다. 이러한 예시적인 실시예에서 구현된 개념 및 기능은 다른 단면 형상을 갖는 위크 피드 경로로 연장될 수 있다(예를 들어, 위크 피드 경로를 따라 이어지는 중앙 터널로부터 연장되는 2 개 이상의 아암을 갖는 중공 별 형상의 단면을 갖는 튜브).
도 5c를 참조하면, 수집기(1313) 구성의 예가 도시되어 있고, 여기서 2 개의 위크 피드(1368)는 증발 가능한 재료(1302)가 피드에 들어가서 위크를 위한 하우징이 형성되어 있는 수집기(1313)의 다른 단부에서 공동 영역을 향해 직접 흐를 수 있도록 중앙 터널(1100)의 2 개의 대향하는 측면에 위치된다.
수집기(1313) 내의 적어도 하나의 위크 피드 경로가 다면 단면의 중공 튜브로서 형성될 수 있도록 위크 피드 기구가 수집기(1313)를 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 위크 피드의 중공 단면은 더하기 기호(예를 들어, 상단 단면에서 볼 때 중공 십자형 위크 피드)의 형상일 수 있으므로, 십자형의 아암은 아암이 연장되는 십자형의 중앙 교차 부분의 직경에 비해 더 좁은 폭을 갖는다.
위크 피드 경로를 통해 형성된 십자형 직경을 갖는 덕트 또는 튜브는 십자형 직경을 갖는 튜브가 5 개의 개별 경로(예를 들어, 십자형의 중공 중앙에 형성된 중앙 경로 및 십자형의 중공 아암에 형성된 4 개의 추가 경로)를 포함하는 것으로 간주될 수 있기 때문에 막힘 문제를 극복할 수 있다. 이러한 구현에서, 가스 버블(예를 들어, 기포)에 의한 피딩 튜브의 막힘이 십자형 튜브의 중앙 부분에 형성될 가능성이 있다.
가스 버블이 이와 같이 중앙에 위치되면, 중앙 경로가 가스 버블에 의해 막히는 경우에도, 궁극적으로 증발 가능한 재료(1302)의 흐름에 개방된 상태로 남아있는 하위 경로(즉, 십자형 튜브의 아암을 통과하는 경로)를 남길 것이다. 가스 버블을 포획하거나 또는 포획된 가스 버블이 위크 피드 통로를 완전히 막는 것을 방지하는 것과 관련하여 전술한 것과 동일한 또는 유사한 목적을 달성할 수 있는 위크 피드 통로 구조에 대한 다른 구현이 가능하다.
수집기(1300)의 구조에 더 많은 벤트를 추가하면, 구현에 따라, 더 빠른 유속을 허용할 수 있는데, 이는 추가 벤트가 이용 가능할 때 상대적으로 더 큰 증발 가능한 재료(1302)의 집합 체적이 변위될 수 있기 때문이다. 이와 같이, 명시적으로 도시되지는 않았지만, 2 개 초과의 벤트(예를 들어, 3중 벤트 구현, 4중 벤트 구현 등)를 갖는 실시예도 또한 개시된 주제의 범위 내에 있다.
도 16a는 V 자형 게이트(1102)를 갖는 수집기(1313)의 예시적인 실시예의 사시도, 정면도, 측면도, 저면도 및 평면도를 도시한다. 도 15 및 도 26에 도시된 바와 같이, 수집기(1313)는 추가 구성 요소(예를 들어, 위킹 요소(1362), 가열 요소(1350) 및 위크 하우징(1315))와 함께 카트리지(1320)의 중공 공동 내부에 끼워질 수 있다. 위킹 요소(1362)는 가열 요소(1350)가 위킹 요소(1362) 주위를 감싼 상태로 수집기(1313)의 제 2 단부 사이에 위치될 수 있다. 조립하는 동안, 수집기(1313), 위킹 요소(1362) 및 가열 요소(1350)는 카트리지(1320) 내부의 공동에 삽입되기 전에 함께 끼워지고 위크 하우징(1315)에 의해 덮일 수 있다.
위크 하우징(1315)은 다른 언급된 구성 요소와 함께 마우스피스의 반대편에 있는 카트리지(1320)의 단부에 삽입되어, 구성 요소를 압력 밀봉 또는 압입 방식으로 내부에 유지할 수 있다. 카트리지(1320)의 수용 슬리브의 내벽 내부의 위크 하우징(1315) 및 수집기(1313)의 밀봉 또는 맞춤은 바람직하게는 카트리지(1320)의 저장소에 유지된 증발 가능한 재료(1302)의 누출을 방지하기에 충분히 타이트하다. 일부 실시예에서, 위크 하우징(1315)과 수집기(1313) 및 카트리지(1320)의 수용 슬리브의 내벽 사이의 압력 밀봉은 또한 사용자의 맨손에 의한 구성 요소의 수동 분해를 방지하기에 충분히 타이트하다.
도 4a, 도 4b, 도 5b, 도 16b 및 도 16c를 참조하면, 특정 변형예에서, 수집기(1313)는 저장 챔버(1342)의 수용 단부에 의해 삽입 가능하게 수용되도록 구성될 수 있다. 도 16b 및 도 16c에 도시낸 바와 같이, 저장 챔버(1342)에 의해 수용되는 단부와 반대인 수집기(1313)의 단부는 위킹 요소(1362)를 수용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 포크 형상의 돌출부(1108)는 위킹 요소(1362)를 안전하게 수용하도록 형성될 수 있다. 도 16b 및 도 16c의 바닥을 향한 단면도에 도시된 바와 같이, 위크 하우징(1315)은 포크 형상의 돌출부(1108) 사이의 고정된 위치에 위킹 요소(1362)를 추가로 고정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 구성은 또한 과포화로 인해 위킹 요소(1362)가 실질적으로 팽창되어 약해지는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
도 16b를 참조하면, 일 실시예에서, 위킹 요소(1362)는 압축 리브(1110)를 통해 그 길이를 따라(예를 들어, 위크 피드(1368) 바로 아래에 위치된 위킹 요소(1362)의 종 방향 원위 단부를 향해) 특정 위치에서 수축되거나 또는 압축될 수 있어, 예를 들어 증발 가능한 재료(1302)의 더 큰 포화 영역을 위킹 요소(1362)의 단부를 향해 유지함으로써 누출을 방지하는 데 도움을 줄 수 있으므로, 위킹 요소(1362)의 중앙 부분이 더 건조하게 유지되고 누출 가능성이 적게 한다. 또한, 압축 리브(1110)의 사용은 분무기로의 누출을 방지하기 위해 위킹 요소(1362)를 분무기 하우징으로 추가로 가압할 수 있다.
도 16d 내지 도 16f를 참조하면, 하나 이상의 구현에 따라, 수집기(1313)에 의해 형성되거나 또는 수집기를 통해 구조화된 예시적인 위크 피드 기구의 평면도가 도시되어 있다. 도 16d에 도시된 바와 같이, 수집기(1313) 내의 적어도 하나의 위크 피드(1368) 경로는 다면 단면의 중공 튜브로 형상화될 수 있다. 예를 들어, 위크 피드(1368) 경로의 중공 단면은 더하기 기호(예를 들어, 상부 단면도에서 볼 때 중공 십자형 위크 피드)의 형태일 수 있으므로, 십자형의 아암은 아암이 연장되는 십자형의 중앙 교차 부분의 직경에 비해 더 좁은 폭을 갖는다.
도 16e를 참조하면, 위크 피드(1368) 경로를 통해 형성된 십자형 직경을 갖는 덕트 또는 튜브는 십자형 직경을 갖는 튜브가 5 개의 개별 경로(예를 들어, 십자형의 중공 중앙에 형성된 중앙 경로 및 십자형의 중공 아암에 형성된 4 개의 추가 경로)를 포함하는 것으로 간주될 수 있기 때문에 차단 문제를 극복할 수 있다. 이러한 구현에서, 가스 버블(예를 들어, 기포)에 의한 피딩 튜브의 막힘은 도 16e에 도시된 바와 같이 십자형 튜브의 중앙 부분에 형성될 가능성이 있다. 가스 버블이 이와 같이 중앙에 위치되면, 중앙 경로가 가스 버블에 의해 막히는 경우에도, 궁극적으로 증발 가능한 재료(1302)의 흐름에 개방된 상태로 남아있는 하위 경로(즉, 십자형 튜브의 아암을 통과하는 경로)를 남겨두게 된다.
도 16f를 참조하면, 가스 버블을 포획하는 것 또는 포획된 가스 버블이 위크 피드(1368) 경로를 완전히 차단하는 것을 방지하는 것과 관련하여 전술한 것과 동일한 또는 유사한 목적을 달성할 수 있는 위크 피드(1368) 경로 구조에 대한 다른 구현이 가능하다. 도 16f의 예시적인 예시에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 액적 형상의 돌출부(1368a/1368b)(예를 들어, 그 사이에 위크 피드(1368) 경로를 갖는 하나 이상의 분리된 젖꼭지와 형상이 유사함)가, 증발 가능한 재료(1302)가 저장 챔버(1342)로부터 수집기(1313)로 흐르는 위크 피드(1368) 경로의 단부에 형성될 수 있어, 가스 버블이 위크 피드(1368) 경로의 중앙 영역에 갇혀 있는 경우, 증발 가능한 재료(1302)가 위크 피드(1368) 경로를 통과하도록 돕는다. 이러한 방식으로, 증발 가능한 재료(1302)의 합리적으로 제어 가능한 일관된 흐름이 위크를 향해 흐르게 되어, 위크가 증발 가능한 재료(1302)로 부적절하게 포화되는 시나리오를 방지할 수 있다.
도 15는 압입 끼워진 구성 요소를 갖는 카트리지(1320)의 예시적인 실시예의 사시도, 정면도, 측면도 및 분해도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 카트리지(1320)는 슬리브를 통해 한정된 공기 흐름 통로(1338)를 갖는 슬리브 형태로 형성된 마우스피스-저장소 조합을 포함할 수 있다. 카트리지(1320)의 영역은 수집기(1313), 위킹 요소(1362), 가열 요소(1350) 및 위크 하우징(1315)을 수용한다. 수집기(1313)의 제 1 단부에 있는 개구는 마우스피스의 공기 흐름 통로(1338)로 이어지고, 증발된 증발 가능한 재료(1302)가 가열 요소(1350) 영역으로부터, 사용자가 흡입하는 마우스피스로 이동하는 경로를 제공한다.
추가적인 및/또는 대안적인 유체 벤트 실시예
도 17a 내지 도 17b를 참조하면, 수집기(1313) 구조의 예시적인 흐름 관리 기구의 정면 평면 확대도가 도시되어 있다. 도 5m 및 도 5n을 참조하여 논의된 흐름 관리 기구와 유사하게, 흐름 관리 벤트 기구(2701 또는 2702)는 상이한 실시예에서 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 도 17a의 예에서, 수집기(1313)의 통로 또는 오버플로우 채널(1104)은 유체 벤트(2701)에 의해 저장 챔버에 연결될 수 있으므로, 예를 들어 벤트(2701)는 카트리지의 저장 챔버에 연결된 적어도 2 개의 개구를 포함한다.
앞서 제공된 바와 같이, 액체 시일은 카트리지의 위치 결정에 관계 없이 벤트(2701)에서 유지될 수 있다. 일 측면에서, 벤트 경로는 오버플로우 채널과 벤트(2701) 사이에 유지될 수 있다. 다른 측면에서, 액체 시일을 유지하기 위해 핀치 오프를 유발하도록 고-구동 채널이 구현될 수 있다.
도 17b는 벤트(2701)와 저장 챔버 사이의 액체 시일이 파손되는 것을 방지하는 핀치 오프 경로에 의해 카트리지의 저장 챔버에 연결된 3 개의 개구를 갖는 대안적인 벤트(2702) 구조를 도시한다.
도 18은 도 17a 또는 도 17b의 예시적인 수집기에 수집된 증발 가능한 재료의 흐름이 일 구현에 따라, 카트리지 저장 챔버에서 적절한 벤팅을 수용하도록 관리될 때 시간에 따른 스냅 샷을 도시한다. 도시된 바와 같이, 도 17a의 벤트(2701) 구조는, 벤트(2702) 구조가 도 17a에 도시된 벽 구조 대신에 일 측면에 개방 영역을 제공한다는 점에서, 도 17b의 벤트(2702) 구조와 구별될 수 있다. 이러한 보다 개방된 구현은 증발 가능한 재료(1302)와 벤트(2702)의 개방 측면 사이에 향상된 미세 유체 상호 작용을 제공한다.
도 19a 내지 도 19c를 참조하면, 카트리지의 예시적인 실시예의 사시도, 정면도 및 측면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같은 카트리지는 수집기, 가열 요소, 및 구성 요소가 카트리지 본체에 삽입될 때 카트리지 구성 요소를 제 위치에 유지하기 위한 위크 하우징을 포함하는 복수의 구성 요소로 조립될 수 있다. 일 실시예에서, 레이저 용접이 수집기 구조의 일 단부가 위크 하우징과 만나는 지점에 대략적으로 위치된 원주 접합부에서 구현될 수 있다. 레이저 용접은 증발 가능한 액체 재료(1302)가 수집기로부터 분무기가 배치되어 있는 가열 챔버로의 흐름을 방지한다.
도 20a 내지 도 20f를 참조하면, 상이한 충전 용량에서의 예시적인 카트리지의 사시도가 도시되어 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 오버플로우 체적의 체적 크기는 저장 챔버에 수용된 내용물의 체적의 증가량과 같거나, 대략 같거나 또는 이보다 크도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 환경적 요인으로 인해 저장 챔버의 내용물의 체적이 확장될 때, 저장 챔버에 수용된 내용물의 체적이 X이면, 저장 챔버 내부의 압력이 Y로 증가될 때, Z 량의 증발 가능한 재료(1302)이 저장 챔버로부터 오버플로우 체적으로 변위될 수 있다. 이와 같이, 하나 이상의 실시예에서, 오버플로우 체적은 적어도 Z 량의 증발 가능한 재료(1302)를 수용하기에 충분히 크도록 구성된다.
도 20a는 충전될 때, 예를 들어 약 1.20 mL의 증발 가능한 재료(1302)의 체적의 저장을 수용하는 저장소를 갖는 예시적인 카트리지 본체의 사시도를 도시한다. 도 20b는 전체 조립체의 예시적인 카트리지의 사시도를 도시하며, 여기서 저장 챔버 및 수집기 오버플로우 통로는 예를 들어 둘 모두가 채워질 때 약 1.20 mL의 증발 가능한 재료(1302)의 결합된 체적을 수용한다. 도 20c는 예를 들어 수집기 오버플로우 통로가 대략 0.173 mL의 체적으로 채워질 때 전체 조립체의 예시적인 카트리지의 사시도를 도시한다. 도 20d는 예를 들어 저장 챔버가 대략 0.934 mL의 체적으로 채워질 때 전체 조립체의 예시적인 카트리지의 사시도를 도시한다. 도 20e는 단면도로 도시된 마우스피스에 위크 피드 채널 및 공기 흐름 통로를 갖는 전체 조립체의 예시적인 카트리지의 사시도를 도시하고, 위크 피드 채널은 예를 들어 약 0.094 mL의 체적을 갖는다. 도 20f는 바닥 리브를 향해 수집기의 일부에 통합된 오버플로우 공기 채널을 갖는 전체 조립체의 예시적인 카트리지의 사시도를 도시하고, 공기 흐름 공기 채널은 예를 들어 0.043 mL의 대략적인 체적을 갖는다.
도 21a 내지 도 21c는 일 실시예에 따른 예시적인 카트리지의 정면도를 도시하고, 여기서 수집기 및 둘러싸는 플러그가 카트리지 본체에 삽입되어(도 21b) 완전히 조립된 카트리지(도 21c)를 형성하기 전에 카트리지의 저장소(도 21a)를 충전하기 위해 이중 니들 충전 적용이 구현된다.
도 24a 및 도 24b는 외부 공기 흐름 경로를 갖는 예시적인 카트리지 본체의 정면도 및 측면도를 도시한다. 일부 실시예에서, 증발기 본체(110) 상에 공기 입구 구멍으로도 지칭되는 하나 이상의 게이트가 제공될 수 있다. 입구 구멍은 사용자가 증발기(100)를 잡고 있을 때, 사용자가 의도하지 않게 개별 공기 입구 구멍을 막는 것을 방지할 수 있도록 크기가 설정된 폭, 높이 및 깊이로 공기 입구 채널 내부에 위치될 수 있다. 일 양태에서, 공기 입구 채널 구성은 예를 들어 사용자의 손가락이 공기 입구 채널의 영역을 막을 때, 공기 입구 채널을 통한 공기 흐름을 상당히 막거나 또는 제한하지 않도록 충분히 길 수 있다.
일부 구성에서, 공기 입구 채널의 기하학적 구조는 예를 들어 최소 길이, 최소 깊이 또는 최대 폭 중 적어도 하나를 제공할 수 있으므로, 사용자가 손 또는 다른 신체 부위로 공기 입구 채널의 공기 입구 구멍을 완전히 덮거나 또는 막을 수는 없도록 보장한다. 예를 들어, 공기 입구 채널의 길이는 평균적인 사람의 손가락의 폭보다 길 수 있고, 공기 입구 채널의 폭 및 깊이는 사용자의 손가락이 채널의 상단을 눌렀을 때, 생성된 피부 주름이 공기 입구 채널 내부의 공기 입구 구멍과 접하지 않도록 이루어질 수 있다.
공기 입구 채널은 둥근 에지를 갖도록 구성되거나 또는 형성될 수 있거나, 또는 증발기 본체(110)의 하나 이상의 코너 또는 영역을 감싸도록 형상화될 수 있으므로, 공기 입구 채널은 사용자의 손가락 또는 신체 부위에 의해 쉽게 덮일 수 없다. 특정 실시예에서, 사용자의 손가락이 공기 입구 채널로의 공기 흐름을 막거나 또는 완전히 제한할 수는 없도록 공기 입구 채널을 보호하기 위해 선택적 커버가 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 증발기 카트리지(120)와 증발기 본체(110) 사이의 계면에(예를 들어, 리셉터클 영역에 - 도 1 참조) 공기 입구 채널이 형성될 수 있다. 이러한 구현에서, 공기 입구 채널은 리셉터클 영역 내부에 형성되는 공기 입구 채널로 인해 막힘으로부터 보호될 수 있다. 이러한 구현은 공기 입구 채널이 보이지 않는 구성을 허용할 수도 있다.
도 22a 내지 도 22c는 각각 공기 통로 내부에 통합된 응축물 수집기(3201)를 갖는 예시적인 카트리지 본체의 정면도, 평면도 및 저면도를 도시한다.
도 23a를 참조하면, 공기 또는 증기는 카트리지의 공기 흐름 경로로 흐를 수 있다. 공기 흐름 경로는 마우스피스를 통해 흡입된 증발 가능한 재료(1302)가 응축물 수집기(3201)를 통과하도록 카트리지의 본체를 따라 내부적으로 마우스피스의 애퍼처 또는 개구로부터 종 방향으로 연장될 수 있다. 도 23b에 도시된 바와 같이, 응축물 수집기(3201)에 더하여, 응축물 재순환기 채널(3204)(예를 들어, 미세 유체 채널)이 예를 들어 마우스피스의 개구로부터 위크로 이동하도록 형성될 수 있다.
응축물 수집기(3201)는 냉각되어 마우스피스에서 액적으로 변하는 증발된 증발 가능한 재료(1302)에 작용하여, 응축된 액적을 수집하여 응축물 재순환기 채널(3204)로 라우팅한다. 응축물 재순환기 채널(3204)은 응축물 및 큰 증기 액적을 수집하여 위크로 복귀시키고, 사용자가 마우스피스로부터 퍼핑하거나 또는 흡입하는 동안, 마우스피스에 형성된 증발 가능한 액체 재료가 사용자의 입에 침착되는 것을 방지한다. 응축물 재순환기 채널(3204)은 임의의 액체 액적 응축물을 포획하여 액체 형태의 증발 가능한 재료의 직접적인 흡입을 제거하고 사용자의 입에서 바람직하지 않은 감각 또는 맛을 회피하기 위해 미세 유체 채널로서 구현될 수 있다.
도 25 및 도 26을 참조하면, 수집기 구조(1313)가 수집기 구조의 바닥 리브에 에어 갭(3501)을 포함하는 예시적인 카트리지의 일부의 사시도가 도시되어 있다. 에어 갭(3501)의 위치 결정은 공기 교환 포트가 수집기 구조(1313)에 위치되는 위치와 일치할 수 있다. 앞서 제공된 바와 같이, 수집기 구조(1313)는 마우스피스로 이어지는 공기 흐름 채널이 구현되는 중앙 개구를 갖도록 구성될 수 있다. 공기 흐름 채널은 공기 교환 포트에 연결되어, 수집기(1313)의 오버플로우 통로 내부의 체적이 공기 교환 포트를 통해 주변 공기에 연결되고, 또한 벤트를 통해 저장 챔버의 체적에 연결된다.
하나 이상의 실시예에 따르면, 벤트는 오버플로우 통로와 저장 챔버 사이의 액체 흐름을 주로 제어하기 위한 제어 밸브로서 이용될 수 있다. 공기 교환 포트는 예를 들어 오버플로우 통로와, 마우스피스로 이어지는 공기 통로 사이의 공기 흐름을 주로 제어하는 데 사용될 수 있다. 벤트, 오버플로우 통로의 수집기 채널 및 공기 교환 포트 사이의 상호 작용의 조합은 다양한 환경 요인뿐만 아니라 수집기 채널 내외로의 증발 가능한 재료(1302)의 제어된 흐름으로 인해 카트리지로 유입될 수 있는 기포의 적절한 벤팅 및 적절한 위크 포화를 제공한다. 공기 교환 포트에서 에어 갭(3501)의 존재는 수집기에 저장된 증발 가능한 액체 재료(1302)가 위크 하우징 영역으로 스며드는 것을 방지하기 때문에 보다 강력한 벤팅 공정을 허용한다.
하나 이상의 양태에 따르면, 위크 피딩 경로는 증발 가능한 재료(1302)가 피딩 경로를 통해 위크를 향해 자유롭게 이동할 수 있도록 충분히 넓을 수 있다. 일부 실시예에서, 위크 피드를 통한 흐름은 위크 피드 경로를 통해 이동하는 증발 가능한 재료(1302)에 모세관 견인 또는 압력을 강제하기 위해 위크 피드의 특정 부분의 상대적인 직경을 고안함으로써 향상되거나 또는 수용될 수 있다. 다른 말로 하면, 형상 및 다른 구조적 또는 재료 요인에 따라, 일부 위크 피딩 경로는 중력 또는 모세관 힘에 의존하여, 위크 하우징 부분을 향한 증발 가능한 재료(1302)의 이동을 유도할 수 있다.
특정 구현에서, 단일 위크 피드의 부분 벽은 기본적으로 단일 위크 피드에서 2 개의 심실을 형성한다. 위크 피드의 심실은 부분 벽을 통해 분리될 수 있고, 증발 가능한 재료(1302)가 위크 하우징을 향해 흐르도록 개별적으로 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 가스 버블이 위크 피드의 심실 중 하나에서 제거되면, 다른 심실은 개방된 상태로 유지될 수 있다. 심실은 적절한 포화를 위해 위크를 향한 증발 가능한 재료(1302)의 충분한 흐름을 제공하기 위해 체적이 클 수 있다.
따라서, 2 개의 위크 피드(3701)가 사용되는 실시예에서, 효과적으로 4 개의 심실이 위크를 향한 증발 가능한 재료(1302) 흐름을 운반하기 위해 이용 가능할 수 있다. 이에 의해, 1 개, 2 개 또는 심지어 3 개의 심실에서 가스 버블이 형성되는 경우, 증발 가능한 재료(1302) 흐름을 위크를 향해 지향되게 하여, 위크 탈수의 기회를 감소시키기 위해 적어도 제 4 심실이 사용될 수 있다.
도 27을 참조하면, 위크에 근접하게 위치된 위크 피드의 단부(예를 들어, 위크를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 단부에서)의 확대도가 도시되고, 여기서 선택적으로 위크의 적어도 일부는 위크 피드의 단부로부터 연장되는 2 개 이상의 프롱 사이에 끼워진다.
도 28은 오버플로우 통로의 일 단부에서 에어 갭과 조합된 정사각형 설계 위크 피드를 갖는 예시적인 수집기 구조의 사시도를 도시한다.
도 29a 내지 도 29e를 참조하면, 예시적인 수집기 구조의 후면도, 측면도, 평면도, 정면도 및 저면도가 각각 도시되어 있다. 예를 들어, 도 29a는 4 개의 별개의 배출 부위를 갖는 수집기 구조의 후면도를 도시한다. 도 29b는 예를 들어, 위크 피드의 경로에서 위크를 견고하게 유지할 수 있는 위크 피드의 클램프 형상의 단부 부분(4002)을 특히 보여주는 수집기 구조의 측면도를 도시한다. 도 29c에 도시된 바와 같이, 마우스피스로부터 카트리지 본체로 내부로 연장되는 카트리지 본체의 부분은 증발된 증발 가능한 재료(1302)가 분무기로부터 마우스피스를 향해 빠져 나가도록 기도 통로를 형성하는 수집기 구조의 중앙 채널(3700)을 통해 수용될 수 있다.
도 29c는 카트리지의 저장 챔버로부터 증발 가능한 재료를 수용하고 클램프 형상의 단부 부분(4002)을 형성하는 위크 피드 채널(4001)의 돌출 단부에 의해 위크 공급 채널(4001)의 단부에서 제 위치에 유지되는 위크를 향해 증발 가능한 재료를 유도하기 위한 위크 피드 채널(4001)을 갖는 수집기 구조의 평면도를 도시하고 있다.
도 29d는 수집기 구조의 정면 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 수집기의 오버플로우 통로가 주변 공기와 연통하는 공기 제어 벤트(3902)로 이어지는 수집기 구조의 하부 리브의 단부에서 수집기 구조의 하부 부분에 에어 갭 공동이 형성될 수 있다. 마우스피스로부터 연장되는 카트리지 본체의 부분은 증발된 증발 가능한 재료(1302)가 분무기에서 마우스피스를 향해 빠져 나가도록 기도 통로를 형성하는 수집기 구조의 중앙 채널(3700)을 통해 수용될 수 있다.
도 29e는 2 개의 위크 피드 채널이 수집기(1313)의 바닥 단부에서 제 위치에 위크를 유지하도록 구성된 2 개의 클램프 형상의 단부 부분(4002)에서 끝나는 수집기(1313) 구조의 저면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 선택적으로, 분할된 릿지, 플랜지 또는 립(4003)이 수집기(1313)의 바닥 단부의 표면에 형성될 수 있으며, 여기서 수집기(1313)는 조립 시에 플러그(760)의 상부 부분에 연결된다. 립(4003)은 플러그(760)의 상부 부분과 수집기(1313)의 하부 부분 사이에 압력 밀폐형 결합을 제공하고, 가요성 O-링과 유사한 방식으로 기능하여, 조립 중에 적절한 밀봉이 확립될 수 있다. 일 실시예에서, 수집기(1313)의 바닥 단부는 플러그(760)의 상부 부분에 레이저 용접될 수 있다.
도 30a 및 도 30b는 클램프 형상의 단부 부분(4002) 중 2 개 및 대응하는 2 개의 위크 피드를 갖는 수집기 구조의 대안적인 실시예의 평면도 및 측면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 이러한 대안적인 실시예는 도 29a에 도시된 실시예에 비해 높이가 더 짧다. 이러한 감소된 높이는 수집기(1313)의 형상 및 증발 가능한 재료(1302)가 흐르는 수집기(1313)의 통로의 길이를 구조적으로 변경함으로써 개선된 기능을 제공한다. 이와 같이, 구현에 따라, 수집기(1313)를 통과하는 증발 가능한 재료(1302) 통로의 길이는 더 효과적인 모세관 압력을 제공하고 수집기(1313) 통로로의 증발 가능한 재료(1302)의 흐름을 더 잘 관리하기 위해 더 짧을 수 있다.
도 31a 및 도 31b는 상이한 구조적 구현을 갖는 예시적인 수집기(1313)의 다양한 사시도, 평면도, 저면도 및 측면도를 도시한다. 예를 들어, 도 31a에 도시된 실시예는 수직으로 위치된 C 자형 벽을 포함하는 수축 지점을 포함한다. 대조적으로, 도 31b에 도시된 실시예에서, C 자형 벽은 수집기(1313) 통로를 따라 증발 가능한 재료(1302)의 보다 제어된 흐름을 촉진하기 위해 대각선으로 위치된다. 도 31b의 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, C 자형 벽은 수집기의 바닥 블레이드에 대해 대각선으로 위치되고, 하향으로 기울어진 수집기의 블레이드 부분에 대해 수직으로 위치된다.
앞서 언급한 바와 같이, 수집기(1313)의 유입 및 유출 속도는 오버플로우 채널(1104)의 전체 체적을 효과적으로 감소시키는 하나 이상의 수축 지점을 도입함으로써 수집기(1313) 내의 오버플로우 채널(1104)의 유압 직경을 조작함으로써 제어된다. 도시된 바와 같이, 오버플로우 채널(1104)에 다수의 수축 지점을 도입하면 오버플로우 채널을 다수의 세그먼트로 분할하며, 여기서 증발 가능한 재료(1302)는 제 1 또는 제 2 방향으로 흐를 수 있는데, 예를 들어 각각 공기 제어 벤트(3902)를 향해 또는 이로부터 멀리 흐를 수 있다.
수축 지점의 도입은 오버플로우 채널(1104)에서 모세관 압력 상태를 확립하거나 또는 제어하는 데 도움이 되므로, 공기 제어 벤트(3902)를 향한 증발 가능한 재료(1302)의 유압 흐름은 카트리지 저장소의 압력이 주변 공기와 같거나 낮을 때 압력 상태가 최소화된다. 저장소의 압력이 주변 압력보다 낮은(예를 들어, 제 1 임계값을 초과하는) 압력 상태에서, 수축 지점은 오버플로우 채널(1104)에서 증발 가능한 재료(1302)의 모세관 압력 또는 유압 흐름을 제어하도록 구성되어, 주변 공기는 공기 제어 벤트(3902)를 통해 오버플로우 채널(1104)로 들어가고 제어된 유체 게이트(1102)를 향해 저장소로 이동하여 카트리지를 벤팅할 수 있다(즉, 카트리지 내의 평형 압력 상태를 확립함).
특정 실시예 또는 시나리오에서, 상기 언급된 벤팅 프로세스는 공기 제어 벤트(3902)를 통한 주변 공기의 유입을 포함하거나 또는 요구하지 않을 수 있다. 일부 예시적인 시나리오에서, 공기 제어 벤트(3902)를 통해 유입되는 공기 대신에 또는 이에 추가적으로, 오버플로우 채널(1104) 내부에 갇힌 임의의 기포 또는 가스는 제어된 유체 게이트(1102)를 향해 위로 이동할 수 있어, 예를 들어 도 5m 및 도 11h를 참조하여 본 명세서에서 더 상세히 제공되는 바와 같이, 기포가 제어된 유체 게이트를 통해 오버플로우 채널(1104)로부터 저장소로 도입될 때 저장소를 벤팅함으로써 카트리지에서 평형 압력 상태를 확립하는 것을 돕는다. 도 31a 및 도 31b에 도시된 바와 같이 오버플로우 채널(1104)의 경로에 형성된 수축 지점 및 C 자형 벽의 설계는 오버플로우 제어 채널(1104)의 경로를 통해 모세관 압력을 더 잘 관리함으로써 오버플로우 채널(1104)을 통한 증발 가능한 재료(1302)의 보다 제어된 흐름을 촉진한다.
도 32a는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 위크 하우징(1315)의 다양한 사시도, 평면도, 저면도 및 측면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 위크 하우징(1315)의 위크 하우징(760)에 위치된 위크를 통한 공기 흐름을 수용하기 위해 위크 하우징(1315)의 하부 부분에 하나 이상의 천공 또는 구멍이 형성될 수 있다. 충분한 개수의 구멍이 위크 하우징(760)을 통한 적절한 공기 흐름을 촉진하고, 위크 근처에 또는 주위에 위치된 가열 요소에 의해 생성된 열에 반응하여 위크 내로 흡수된 증발 가능한 재료(1302)의 적절하고 시기 적절한 증발을 제공할 것이다.
도 32b는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 카트리지(1320)의 수집기(1313) 및 위크 하우징(760) 구성 요소를 도시한다. 도시된 바와 같이, 위크 하우징(1315)(카트리지의 위크 하우징 부분을 포함함)은 돌출 부재 또는 탭(4390)을 포함하도록 구현될 수 있다. 탭(4390)은 조립 중에 수집기(1313)의 수용 단부와 정합하는 위크 하우징(1315)의 상부 단부로부터 연장되도록 구성될 수 있다. 탭(4390)은 예를 들어 수집기(1313)의 바닥 부분에 있는 수용 노치 또는 수용 공동(1390)에서 하나 이상의 면에 대응하거나 또는 일치하는 하나 이상의 면을 포함할 수 있다. 수용 공동(1390)은 예를 들어 스냅-핏 결합을 위해 탭(4390)을 제거 가능하게 수용하도록 구성될 수 있다. 스냅-핏 배열은 조립 동안 또는 조립 후에 수집기(1313) 및 위크 하우징(1315)을 함께 유지하는 것을 도울 수 있다.
특정 실시예에서, 탭(4390)은 조립 동안 위크 하우징(1315)의 배향을 지향시키기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 하나 이상의 진동 기구(예를 들어, 진동 보울)이 카트리지(1320)의 다양한 구성 요소를 일시적으로 저장하거나 또는 스테이징하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현에 따르면, 탭(4390)은 용이한 결합 및 정확한 자동 조립을 목적으로 기계적 그리퍼를 위해 위크 하우징(1315)의 상부 부분을 배향시키는 데 도움이 될 수 있다.
추가적인 및/또는 대안적인 가열 요소 실시예
전술한 바와 같이, 본 주제의 구현과 일치하는 증발기 카트리지는 하나 이상의 가열 요소를 포함할 수 있다. 도 33a 내지 도 34는 본 주제의 구현과 일치하는 가열 요소의 실시예를 도시한다. 도 33a 내지 도 34와 관련하여 설명되고 도시된 특징들은 위에서 설명된 증발기 카트리지의 다양한 실시예에 포함될 수 있고 및/또는 위에서 설명된 증발기 카트리지의 다양한 실시예의 하나 이상의 특징을 포함할 수 있지만, 도 33a 내지 도 34와 관련하여 설명되고 도시된 가열 요소의 특징은 추가적으로 및/또는 대안적으로 아래에 설명된 것들과 같은 증발기 카트리지의 하나 이상의 다른 예시적인 실시예에 포함될 수 있다.
본 주제의 구현과 일치하는 가열 요소는 바람직하게는 위킹 요소를 수용하도록 성형될 수 있고 및/또는 위킹 요소 주위에서 적어도 부분적으로 크림핑되거나 또는 압착될 수 있다. 가열 요소는 구부러져서, 가열 요소가 가열 요소의 적어도 2 개 또는 3 개의 부분 사이에 위킹 요소를 고정하도록 구성될 수 있다. 가열 요소는 위킹 요소의 적어도 일부의 형상에 일치하도록 구부러질 수 있다. 가열 요소는 일반적인 가열 요소보다 더 쉽게 제조될 수 있다. 본 주제의 구현과 일치하는 가열 요소는 또한 저항 가열에 적합한 전기 전도성 금속으로 제조될 수 있으며, 일부 구현에서, 가열 요소는 가열 요소(및 따라서 증발 가능한 재료)가 보다 효율적으로 가열될 수 있도록 다른 재료의 선택적 도금을 포함할 수 있다.
도 33a는 증발기 카트리지(120)의 일 실시예의 분해도를 도시하고, 도 33b는 증발기 카트리지(120)의 일 실시예의 사시도를 도시하고, 도 33c는 증발기 카트리지(120)의 일 실시예의 하부 사시도를 도시한다. 도 33a 내지 도 33c에 도시된 바와 같이, 증발기 카트리지(120)는 하우징(160) 및 분무기 조립체(또는 분무기)(141)를 포함한다.
일부 구현에서, 위크 하우징(178)은 또한 증발기 상에 위치된 대응하는 칩 판독기와 통신하도록 구성될 수 있는 식별 칩(174)을 포함한다. 식별 칩(174)은 예를 들어 위크 하우징(178)의 짧은 측면 상에서 위크 하우징(178)에 접착 및/또는 그렇지 않으면 부착될 수 있다. 위크 하우징(178)은 식별 칩(174)을 수용하도록 구성된 칩 리세스(164)(도 34 참조)를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 칩 리세스(164)는 2 개, 4 개 또는 그 이상의 벽으로 둘러싸일 수 있다. 칩 리세스(164)는 식별 칩(174)을 위크 하우징(178)에 고정하도록 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 증발기 카트리지(120)는 일반적으로 저장소, 공기 경로 및 분무기 조립체(141)를 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 본 주제의 구현에 따라 설명된 가열 요소 및/또는 분무기는 증발기 본체에 직접 구현될 수 있고 및/또는 증발기 본체로부터 제거되지 않을 수 있다. 일부 구현에서, 증발기 본체는 제거 가능한 카트리지를 포함하지 않을 수 있다.
가열 요소가 아래에서 논의되는 하나 이상의 공정을 통해 적절한 형상으로 형성되면, 가열 요소는 위킹 요소 주위에 크림핑되고 및/또는 위킹 요소를 수용하기 위한 적절한 위치로 구부러질 수 있다. 일부 구현에서, 위킹 요소는 적어도 대략 평평한 패드로서 또는 원, 타원형 등과 같은 다른 단면 형상으로 형성된 섬유성 위크일 수 있다. 평평한 패드는 증발 가능한 재료가 위킹 요소로 끌어 당겨지는 속도가 더 정밀하게 및/또는 정확하게 제어될 수 있게 한다. 예를 들어, 최적의 성능을 위해 길이, 폭 및/또는 두께를 조정할 수 있다. 평평한 패드를 형성하는 위킹 요소는 또한 더 큰 전달 표면적을 제공할 수 있고, 이는 가열 요소에 의한 증발을 위해 저장소로부터 위킹 요소로 그리고 위킹 요소로부터 이를 지나가는 공기로 증발 가능한 재료의 증가된 흐름(즉, 증발 가능한 재료의 더 큰 물질 전달)을 허용할 수 있다. 이러한 구성에서, 가열 요소는 (예를 들어, 위킹 요소의 적어도 2 개의 측면에서) 여러 방향으로 위킹 요소와 접촉하여, 증발 가능한 재료를 위킹 요소로 끌어 당기고 증발 가능한 재료를 증발시키는 프로세스의 효율성을 증가시킬 수 있다. 평평한 패드는 또한 더 쉽게 성형 및/또는 절단될 수 있고, 따라서 가열 요소와 더 쉽게 조립될 수 있다. 일부 구현에서, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 가열 요소는 위킹 요소의 한 측면에서만 위킹 요소와 접촉하도록 구성될 수 있다.
위킹 요소는 면, 실리카, 세라믹 등과 같은 하나 이상의 강성 또는 압축성 재료를 포함할 수 있다. 일부 다른 재료에 비해, 면 위킹 요소는 증발기 카트리지의 저장소로부터 위킹 요소로의 증발 가능한 재료의 증가된 및/또는 더 제어 가능한 유량이 증발되도록 할 수 있다. 일부 구현에서, 위킹 요소는 가열 요소와 접촉하고 및/또는 가열 요소의 적어도 2 개의 부분 사이에 고정되도록 구성된 적어도 대략 평평한 패드를 형성한다. 예를 들어, 적어도 대략 평평한 패드는 서로 대략 평행한 적어도 제 1 대향 측면 쌍을 가질 수 있다. 일부 구현에서, 적어도 대략 평평한 패드는 또한 서로에 대해 대략 평행하고 제 1 대향 측면 쌍에 대략 수직인 적어도 제 2 대향 측면 쌍을 가질 수도 있다.
기판 재료는 저항 가열에 적합한 전기 전도성 금속으로 제조될 수 있다. 일부 구현에서, 가열 요소(500)는 니켈-크롬 합금, 니켈 합금, 스테인리스 강 등을 포함한다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 가열 요소(500)는 (가열 요소(500)의 전부 또는 일부일 수 있는) 기판 재료의 하나 이상의 위치에서 가열 요소의 저항을 향상시키거나, 제한하거나, 또는 달리 변경하기 위해 기판 재료의 표면 상의 하나 이상의 위치에서 코팅으로 도금될 수 있다.
카트리지 접촉부(124)는 전도성 핀, 탭, 포스트, 수용 구멍, 또는 핀 또는 포스트를 위한 표면, 또는 다른 접촉 구성을 형성할 수 있다. 일부 유형의 카트리지 접촉부(124)는 증발기 카트리지 상의 카트리지 접촉부(124)와 증발기 본체(110) 상의 리셉터클 접촉부(125) 사이에 더 나은 물리적 및 전기적 접촉을 유발하기 위해 스프링 또는 다른 가압 특징부를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 카트리지 접촉부(124)는 카트리지 접촉부(124)와 다른 접촉부 또는 전원 사이의 연결을 청소하도록 구성된 와이핑 접촉부를 포함한다. 예를 들어, 와이핑 접촉부는 삽입 방향에 평행하거나 또는 수직인 방향으로 마찰적으로 결합되고 서로에 대해 슬라이딩되는 2 개의 평행하지만 오프셋된 보스를 포함한다.
카트리지 접촉부(124)는 증발기(100)의 카트리지 리셉터클의 베이스 근처에 배치된 리셉터클 접촉부(125)과 인터페이싱하도록 구성되어, 카트리지 접촉부(124) 및 리셉터클 접촉부(125)는 증발기 카트리지(120)가 카트리지 리셉터클(118)에 삽입되어 이와 결합될 때 전기적 연결을 형성한다. 카트리지 접촉부(124)는 (예를 들어, 리셉터클 접촉부(125) 등을 통해) 증발기 장치의 전원(112)과 전기적으로 연통할 수 있다. 이러한 전기적 연결에 의해 완성된 회로는 가열 요소(500)의 적어도 일부를 가열하기 위해 저항성 가열 요소에 전류를 전달할 수 있고, 또한 추가 기능을 위해 사용될 수 있는데, 예를 들어 저항성 가열 요소의 열 저항 계수에 기초하여 저항성 가열 요소의 온도를 결정 및/또는 제어하는 데 사용하기 위한 저항성 가열 요소의 저항을 측정하기 위해, 저항성 가열 요소 또는 증발기 카트리지의 다른 회로의 하나 이상의 전기적 특성 등에 기초하여 카트리지를 식별하기 위해 사용될 수 있다. 카트리지 접촉부(124)는 예를 들어 전도성 도금, 표면 처리 및/또는 적층된 재료를 사용하여 개선된 전기적 특성(예를 들어, 접촉 저항)을 제공하기 위해 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 처리될 수 있다.
사용 시, 가열 요소(500)가 증발기 카트리지(120)에 조립될 때 사용자가 증발기 카트리지(120)의 마우스피스(130)를 퍼핑할 때, 공기는 증발기 카트리지 내로 그리고 공기 경로를 따라 흐른다. 사용자 퍼프와 관련하여, 가열 요소(500)는 예를 들어 압력 센서를 통한 퍼프의 자동 검출에 의해, 사용자에 의한 버튼의 누름 검출에 의해, 모션 센서, 흐름 센서, 용량형 립 센서로부터 생성된 신호에 의해, 및/또는 공기를 증발기(100)로 유입시키고 적어도 공기 경로를 따라 이동하게 하기 위해 사용자가 퍼핑하고 있거나 또는 막 퍼핑하고 있거나 또는 다른 방식으로 흡입하고 있다는 것을 검출할 수 있는 또 다른 접근법에 의해 활성화될 수 있다. 열 요소(500)가 활성화될 때, 전력이 증발기 장치로부터 카트리지 접촉부(124)의 가열 요소(500)로 공급될 수 있다.
가열 요소(500)가 활성화되면, 가열 요소(500)를 통해 흐르는 전류로 인해 온도가 상승하여 열을 발생시킨다. 열은 전도성, 대류 및/또는 복사 열 전달을 통해 증발 가능한 재료의 일정량으로 전달되어, 증발 가능한 재료의 적어도 일부가 증발된다. 열 전달은 저장소 내의 증발 가능한 재료 및/또는 가열 요소(500)에 의해 보유된 위킹 요소(162)로 끌어 당겨진 증발 가능한 재료로 수행될 수 있다. 일부 구현에서, 증발 가능한 재료는 전술한 바와 같이 타인(502)의 하나 이상의 에지를 따라 증발될 수 있다. 증발기 장치로 통과하는 공기는 가열 요소(500)를 가로지르는 공기 경로를 따라 흐르고, 가열 요소(500)로부터 증발된 증발 가능한 재료를 이동시킨다. 증발된 증발 가능한 재료는 냉각, 압력 변화 등으로 인해 응축될 수 있으므로, 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸로서 마우스피스(130)를 빠져 나간다.
전술한 바와 같이, 가열 요소(500)는 니크롬, 스테인리스 강 또는 다른 저항성 히터 재료와 같은 다양한 재료로 제조될 수 있다. 2 개 이상의 재료의 조합이 가열 요소(500)에 포함될 수 있고, 이러한 조합은 가열 요소 전체에 걸쳐 2 개 이상의 재료의 균일한 분포 또는 2 개 이상의 재료의 상대적인 양이 공간적으로 이질적인 다른 구성을 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 타인(502)은 저항성이 더 큰 부분을 가질 수 있고, 이에 따라 타인 또는 가열 요소(500)의 다른 섹션보다 더 뜨거워지도록 설계될 수 있다. 일부 구현에서, (예를 들어, 가열 부분(504) 내부의) 적어도 타인(502)은 높은 전도도 및 열 저항성을 갖는 재료를 포함할 수 있다.
증발기 장치가 증발 가능한 재료로부터 흡입 가능한 에어로졸을 생성하는 일반적인 접근법은 증발 가능한 재료가 기체(또는 증기) 상으로 전환되도록 하기 위해 증발 챔버(또는 히터 챔버)에서 증발 가능한 재료를 가열하는 것을 포함한다. 증발 챔버는 일반적으로 열원(예를 들어, 전도성, 대류 및/또는 복사)이 증발 가능한 재료를 가열하여 증발 장치의 사용자가 흡입하기 위한 증기를 형성하도록 증발된 증발 가능한 재료 및 공기의 혼합물을 생성하는 증발기 장치의 영역 또는 체적을 나타낸다.
증발기 장치가 시장에 출시된 이후, 자유 액체(즉, 저장소에 유지되고 다공성 재료에 의해 보유되지 않는 액체)를 수용하는 증발기 카트리지가 인기를 얻었다. 시중에 나와 있는 제품에는 면 패드가 있을 수 있고 또는 증발기 장치에서 증기의 발생에 의해 생성된 응축물을 수집하는 특징이 전혀 없을 수 있다.
응결로 인한 액체는 기도의 벽에 막을 형성하고, 사용자의 입으로 누출될 가능성이 있는 마우스피스까지 이동할 수 있으며, 이는 불쾌한 경험을 유발할 수 있다. 벽면 막이 마우스피스에서 누출되지 않더라도, 이는 공기 흐름에 의해 동반되어, 사용자의 입 및 목으로 끌어 당겨져 불쾌한 사용자 경험을 초래할 수 있는 큰 액적을 생성할 수 있다. 이러한 응축물을 흡수하기 위해 면 패드를 사용하는 것에 대한 문제에는 면 패드를 증발기 장치의 일부에 통합하는 추가 제조 및 조립 비용뿐만 아니라 비효율성이 포함된다. 더욱이, 응축물 및/또는 증발되지 않은 증발 가능한 재료의 축적 및 손실은 궁극적으로 모든 증발 가능한 재료를 증발 챔버로 끌어 당기지 못하게 하여, 증발 가능한 재료를 낭비하게 할 수 있다. 따라서, 개선된 증발 장치 및/또는 증발 카트리지가 요구된다.
증발 가능한 재료를 에어로졸로 증발시킴으로써, 아래에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 일부 증발기의 하나 이상의 내부 채널 및 출구(예를 들어, 마우스피스를 따라)를 따라 응축물이 수집되게 할 수 있다. 예를 들어, 이러한 응축물은 저장소로부터 끌어 당겨져 에어로졸로 형성되고 증발기를 빠져 나가기 전에 응축물로 응축된 증발 가능한 재료를 포함할 수 있다. 추가로, 증발 과정을 피한 증발 가능한 재료는 또한 하나 이상의 내부 채널 및/또는 공기 출구를 따라 축적될 수 있다. 이는 응축물 및/또는 증발되지 않은 증발 가능한 재료가 마우스피스 출구를 빠져 나와 사용자의 입으로 침착되도록 하여 불쾌한 사용자 경험을 생성할 뿐만 아니라 다른 방법으로 이용 가능한 흡입 가능한 에어로졸의 양을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 응축물의 축적 및 손실은 궁극적으로 모든 증발 가능한 재료를 저장소로부터 증발 챔버로 끌어 당기지 못하게 하여, 증발 가능한 재료를 낭비하게 할 수 있다. 예를 들어, 증발 가능한 재료 미립자가 증발 챔버 하류의 공기 튜브의 내부 채널에 축적됨에 따라, 공기 흐름 통로의 유효 단면적이 좁아지므로, 따라서 공기의 유속이 증가하여 축적된 유체에 항력을 적용하여 결과적으로 내부 채널과 마우스피스 출구로부터 유체를 동반할 수 있는 잠재력을 증폭시킨다. 이러한 문제를 개선하거나 또는 극복하는 다양한 특징 및 장치가 아래에 설명되어 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 저장소로부터 증발 가능한 재료를 끌어 당기고 증발 가능한 재료를 에어로졸로 증발시키면, 증발 가능한 재료 응축물이 마우스피스에 형성된 하나 이상의 출구에 인접하게 및/또는 그 내부에 수집되게 할 수 있다. 이로 인해 응축물이 출구를 빠져 나와 사용자의 입에 침착되어, 이에 따라 불쾌한 사용자 경험을 생성할 뿐만 아니라 다른 방법으로 사용할 수 있는 소모 가능한 증기의 양이 감소할 수 있다. 이러한 문제를 개선하거나 또는 극복하는 다양한 증발기 장치 특징이 아래에 설명되어 있다. 예를 들어, 증발기 장치에서 응축물을 제어하기 위한 다양한 특징이 여기에 설명되어 있으며, 이는 기존 접근 방식에 비해 이점 및 개선을 제공하는 동시에, 여기에 설명된 추가 이점을 도입할 수 있다. 예를 들어, 마우스피스의 출구에 인접하여 형성되거나 또는 수집되는 응축물을 수집하고 수용하여 이에 따라 응축물이 출구를 빠져 나가는 것을 방지하도록 구성된 증발기 장치 특징이 설명된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 저장소(140)로부터 증발 가능한 재료(102)를 끌어 당기고 증발 가능한 재료를 에어로졸로 증발시키면, 응축물이 증발기 장치의 하나 이상의 튜브 또는 내부 채널(예를 들어, 공기 튜브) 내부에 수집되게 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 응축물을 포획하고 증발 가능한 재료 미립자가 증발기 카트리지의 공기 출구를 빠져 나가는 것을 방지하도록 구성된 증발기 장치 특징이 설명된다.
용어
본 명세서에서 특징 또는 요소가 다른 특징 또는 요소 "상에 있는" 것으로 언급될 때, 이것은 다른 특징 또는 요소 상에 직접 존재할 수 있거나 또는 중간 특징 및/또는 요소가 또한 존재할 수 있다. 대조적으로, 특징 또는 요소가 다른 특징 또는 요소 "바로 위에" 있는 것으로 언급될 때, 개재된 특징 또는 요소가 존재하지 않을 수 있다. 또한, 특징 또는 요소가 다른 특징 또는 요소에 "연결된", "부착된" 또는 "결합된" 것으로 언급될 때, 이것은 다른 특징 또는 요소에 직접 연결, 부착 또는 결합될 수 있거나 또는 개재된 특징 또는 요소가 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대조적으로, 특징 또는 요소가 다른 특징 또는 요소에 "직접 연결된", "직접 부착된" 또는 "직접 결합된" 것으로 언급되는 경우, 개재된 특징 또는 요소가 존재하지 않을 수 있다.
일 실시예와 관련하여 설명되거나 또는 도시되었지만, 이렇게 설명되거나 또는 도시된 특징 및 요소는 다른 실시예에 적용될 수 있다. 또한, 다른 특징에 "인접하게" 배치된 구조 또는 특징에 대한 언급은 인접한 특징과 겹치거나 또는 밑에 놓이는 부분을 가질 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예 및 구현을 설명하기 위한 목적으로만 사용되며, 제한하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 및 "상기"는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 형태도 포함하도록 의도될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때 "포함하다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는 언급된 특징, 단계, 작동, 요소 및/또는 구성 요소의 존재를 지정하지만, 그러나 하나 이상의 다른 특징, 단계, 작업, 요소, 구성 요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 관련된 열거된 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 및 모든 조합을 포함하고, "/"로 축약될 수 있다.
상기 설명 및 청구 범위에서, "적어도 하나의" 또는 "하나 이상의"와 같은 문구는 그 뒤에 요소 또는 특징의 결합 목록이 올 수 있다. 용어 "및/또는"은 또한 2 개 이상의 요소 또는 특징의 목록에 나타날 수 있다. 사용된 문맥에 의해 달리 암시적으로 또는 명시적으로 모순되지 않는 한, 이러한 문구는 열거된 요소 또는 특징 중 임의의 것을 개별적으로 또는 다른 인용된 요소 또는 특징 중 임의의 것과 조합하여 인용된 임의의 요소 또는 특징 중 임의의 것을 의미하도록 의도된다. 예를 들어, "A와 B 중 적어도 하나"; "A와 B 중 하나 이상" 및 "A 및/또는 B"라는 문구는 각각 "A 단독, B 단독, 또는 A와 B 함께"를 의미하도록 의도된다. 3 개 이상의 항목을 포함하는 목록에도 유사한 해석이 의도된다. 예를 들어 "A, B 및 C 중 적어도 하나"; "A, B 및 C 중 하나 이상" 및 "A, B 및/또는 C"라는 문구는 각각 "A 단독, B 단독, C 단독, A와 B 함께, A와 C 함께, B와 C 함께, 또는 A와 B와 C 함께"를 의미하는 것으로 의도된다. 상기 및 특허 청구 범위에서 "기초로 하는"이라는 용어의 사용은 인용되지 않은 특징 또는 요소도 또한 허용되도록 "적어도 부분적으로 기초로 하는"을 의미하는 것으로 의도된다.
"전방으로", "후방으로", "아래에", "밑에", "하부", "위에", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는, 도면에 도시된 바와 같이 하나의 요소 또는 특징과 다른 요소(들) 또는 특징(들)의 관계를 설명하기 위해 설명의 편의를 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 묘사된 배향에 추가하여 사용 또는 작동 중인 장치의 다른 배향을 포함하도록 의도된 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 반전된 경우, 다른 요소 또는 특징의 "아래" 또는 "하위"로 설명된 요소는 이 경우 다른 요소 또는 특징의 "위"로 배향되게 된다. 따라서, 예시적인 용어 "아래"는 위 및 아래의 배향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 달리 배향(90 도 또는 다른 배향으로 회전)될 수 있으며, 여기에 사용된 공간적으로 상대적인 설명자는 그에 따라 해석된다. 유사하게, "상향", "하향", "수직", "수평" 등의 용어는 특별히 달리 명시되지 않는 한 설명의 목적으로 본 명세서에서 사용될 수 있다.
용어 "제 1" 및 "제 2"가 본 명세서에서 다양한 특징/요소(단계를 포함함)를 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 문맥이 달리 지시하지 않는 한, 이러한 특징/요소는 이러한 용어에 의해 제한되어서는 안 된다. 이러한 용어는 하나의 특징/요소를 다른 특징/요소와 구별하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 아래에서 논의되는 제 1 특징/요소는 제 2 특징/요소로 지칭될 수 있고, 유사하게, 아래에서 논의되는 제 2 특징/요소는 본 명세서에 제공된 교시에서 벗어나지 않고 제 1 특징/요소로 지칭될 수 있다.
예들에서 사용된 바와 같이, 그리고 여기서 명세서 및 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 달리 명시적으로 명시되지 않는 한, 모든 숫자는, 용어가 명시적으로 나타나지 않더라도, "약" 또는 "대략"이라는 단어가 앞에 있는 것과 같이 읽혀질 수 있다. "약" 또는 "대략"이라는 문구는 설명된 값 및/또는 위치가 값 및/또는 위치의 합리적인 예상 범위 내에 있다는 것을 나타내기 위해 크기 및/또는 위치를 설명할 때 사용될 수 있다. 예를 들면, 수치 값은 명시된 값(또는 값 범위)의 +/- 0.1 % 값, 명시된 값(또는 값 범위)의 +/- 1 %, 명시된 값(또는 값 범위)의 +/- 2 %, 명시된 값(또는 값 범위)의 +/- 5 %, 명시된 값(또는 값 범위)의 +/- 10 % 등의 값을 가질 수 있다. 본원에 제공된 임의의 수치 값은 문맥이 달리 지시하지 않는 한 약 또는 대략 해당 값을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 값 "10"이 개시되어 있다면, "약 10"도 또한 개시되어 있다. 본 명세서에 언급된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된다. 또한, 값이 개시되어 있다면, 그 값보다 "작거나 같은" 값, "그 값보다 크거나 같은" 값 및 값들 사이의 가능한 범위가 또한 당업자에 의해 적절하게 이해되는 바와 같이 개시된다는 것이 이해된다. 예를 들어, 값 "X"가 개시되어 있다면, "X보다 작거나 같은" 값뿐만 아니라 "X보다 크거나 같은" 값(예를 들어, X는 수치 값임)도 또한 개시된다. 또한, 본 출원 전체에 걸쳐, 데이터는 다양한 다른 형식으로 제공되며, 이 데이터는 데이터 포인트의 임의의 조합에 대한 끝점 및 시작점 및 범위를 나타낸다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 특정 데이터 포인트 "10" 및 특정 데이터 포인트 "15"가 개시될 수 있는 경우, 10 및 15보다 크거나, 이보다 크거나 같거나, 이보다 작거나, 이보다 작거나 같거나, 이것과 동일한 값뿐만 아니라 10과 15 사이의 값도 개시된 것으로 간주될 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 2 개의 특정 유닛 사이의 각 유닛이 또한 개시될 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 10과 15가 개시될 수 있다면, 11, 12, 13 및 14도 또한 개시될 수 있다.
다양한 예시적인 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 명세서의 교시에서 벗어나지 않고 다양한 실시예에 대해 다수의 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 다양한 설명된 방법 단계가 수행되는 순서는 종종 대안적인 실시예에서 변경될 수 있고, 다른 대안적인 실시예에서는, 하나 이상의 방법 단계가 모두 생략될 수 있다. 다양한 장치 및 시스템 실시예의 선택적 특징은 일부 실시예에 포함될 수 있고 다른 실시예에는 포함되지 않을 수 있다. 따라서, 전술한 설명은 주로 예시적인 목적으로 제공되며, 청구항의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
여기에 설명된 본 주제의 하나 이상의 양태 또는 특징은 디지털 전자 회로, 집적 회로, 특수 설계된 ASICs(application specific integrated circuits), FPGAs(field programmable gate arrays) 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 이러한 다양한 양태들 또는 특징들은 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 장치 및 적어도 하나의 출력 장치로부터 데이터 및 명령어를 수신하고 이들로 데이터 및 명령어를 전송하도록 결합된 특수 또는 범용일 수 있는 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행 가능할 수 있는 및/또는 해석될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에서의 구현을 포함할 수 있다. 프로그래밍 가능한 시스템 또는 컴퓨팅 시스템은 클라이언트 및 서버를 포함할 수 있다. 클라이언트 및 서버는 서로 떨어져 있을 수 있으며, 통신 네트워크를 통해 상호 작용할 수 있다. 클라이언트 및 서버의 관계는 각 컴퓨터에서 실행되고 서로 클라이언트-서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램으로 인해 발생한다.
프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 애플리케이션, 구성 요소 또는 코드라고도 할 수 있는 이러한 컴퓨터 프로그램은, 프로그래밍 가능한 프로세서에 대한 기계 명령어를 포함하고, 고급 절차 언어, 객체 지향 프로그래밍 언어, 기능적 프로그래밍 언어, 논리적 프로그래밍 언어, 및/또는 조립/기계 언어로 구현될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "머신 판독 가능 매체"는 기계 판독 가능 신호로서 기계 명령어를 수신하는 기계 판독 가능 매체를 포함하여, 예를 들어 프로그래밍 가능 프로세서에 기계 명령어 및/또는 데이터를 제공하는 데 사용되는 자기 디스크, 광 디스크, 메모리, 및 PLC(Programmable Logic Devices)와 같은 임의의 컴퓨터 프로그램 제품, 장치, 및/또는 디바이스를 의미한다.
용어 "기계 판독 가능 신호"는 기계 명령어 및/또는 데이터를 프로그래밍 가능 프로세서에 제공하는 데 사용되는 임의의 신호를 지칭한다. 기계 판독 가능 매체는 예를 들어 비-일시적 고체 상태 메모리 또는 자기 하드 드라이브 또는 임의의 동등한 저장 매체와 같이 이러한 기계 명령어를 비-일시적으로 저장할 수 있다. 기계 판독 가능 매체는 대안적으로 또는 추가적으로 이러한 기계 명령어를 예를 들어 하나 이상의 물리적 프로세서 코어와 관련된 프로세서 캐시 또는 다른 랜덤 액세스 메모리와 같은 일시적인 방식으로 저장할 수 있다.
본 명세서에 포함된 예들 및 예시들은 본 개시된 주제가 실시될 수 있는 특정 실시예를 제한이 아닌 예시로서 도시한다. 언급된 바와 같이, 다른 실시예가 이용될 수 있고 이로부터 유도될 수 있으므로, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 구조적 및 논리적 대체 및 변경이 이루어질 수 있다. 개시된 주제의 이러한 실시예는 단지 편의를 위해 그리고, 하나 초과의 발명이 사실상 개시되어 있는 경우, 본 출원의 범위를 임의의 단일 발명 또는 발명적 개념으로 자발적으로 제한하려는 의도 없이 개별적으로 또는 집합적으로 용어 "발명"에 의해 언급될 수 있다.
따라서, 특정 실시예가 여기에 예시되고 설명되었지만, 동일한 목적을 달성하기 위해 계산된 임의의 배열이 도시된 특정 실시예를 대체할 수 있다. 본 개시는 다양한 실시예의 임의의 그리고 모든 적응 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 상기 실시예의 조합 및 본 명세서에서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예는 상기 설명을 검토할 때 당업자에게 명백할 것이다.
본 개시된 주제는 하나 이상의 특징 또는 실시예를 참조하여 여기에 제공되었다. 당업자는, 여기에 제공된 예시적인 실시예의 상세한 특성에도 불구하고, 일반적으로 의도된 범위를 제한하거나 또는 벗어나지 않고 변경 및 수정이 상기 실시예에 적용될 수 있다는 것을 인식하고 이해할 것이다. 여기에 제공된 실시예의 이들 및 다양한 다른 적응 및 조합은 개시된 요소 및 특징 및 이들의 전체 균등물 세트에 의해 정의된 개시된 주제의 범위 내에 있다.
본 특허 문헌의 개시의 일부에는 저작권 보호의 대상인 자료가 포함될 수 있다. 소유자는 특허 및 상표청 특허 파일 또는 기록에 나와 있는 바와 같이, 특허 문헌 또는 특허 개시 중 임의의 하나에 의한 팩스 복제에 대해 이의를 제기하지 않지만, 모든 저작권을 보유한다. 여기에 언급된 특정 상표는 출원인, 양수인 또는 출원인 또는 양수인과 관련되거나 또는 관계가 없는 제 3 자의 관습법 또는 등록 상표일 수 있다. 이러한 상표의 사용은 예로서 개시를 가능하게 하기 위한 것이며, 개시된 주제의 범위를 그러한 상표와 관련된 자료로만 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
Claims (89)
- 증발기에서 저장 챔버와 인접한 오버플로우 체적(overflow volume) 사이의 증발 가능한 액체 재료의 흐름을 제어하기 위한 미세 유체 게이트(microfluidic gate)로서,
상기 저장 챔버와 수집기의 상기 오버플로우 체적을 연결하는 복수의 개구로서, 상기 복수의 개구는 제 1 채널 및 제 2 채널에 연결되고, 상기 제 1 채널은 상기 제 2 채널보다 더 높은 모세관 구동(capillary drive)을 갖는 것인 복수의 개구;
상기 복수의 개구들 사이의 핀치 오프 지점(pinch-off point)
을 포함하는, 미세 유체 게이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세 유체 게이트는, 상기 수집기를 향하는 제 2의 더 둥근 면보다 상기 저장 챔버를 향하는 제 1 면에서 더 평평한, 상기 저장 챔버와 상기 수집기 사이의 애퍼처(aperture)의 림(rim)을 포함하는 것인, 미세 유체 게이트. - 카트리지 하우징에 삽입되도록 구성된 수집기로서,
증발기 카트리지 하우징의 저장 챔버와 유체 접촉하는 증발 가능한 액체 재료의 체적을 보유하도록 구성된 모세관 구조로서, 상기 모세관 구조는, 상기 수집기의 상기 모세관 구조를 채우고 비우는 동안 공기와 액체가 서로 우회하는 것을 방지하도록 구성된 미세 유체 특징부(microfluidic feature)를 포함하는 것인 모세관 구조
를 포함하는, 수집기. - 제 3 항에 있어서,
제 1 항 또는 제 2 항의 미세 유체 게이트
를 추가로 포함하는, 수집기. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 증발 가능한 액체 재료를 기상 상태로 전환하도록 구성된 분무기와 상기 저장 챔버 사이에 유체 연결을 제공하는 일차 통로
를 추가로 포함하고, 상기 일차 통로는 상기 수집기의 구조를 관통하여 형성되는 것인, 수집기. - 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모세관 구조는 상기 미세 유체 특징부를 포함하는 이차 통로를 포함하고, 상기 미세 유체 특징부는, 상기 증발 가능한 액체 재료가 상기 이차 통로의 단면적을 완전히 덮는 메니스커스(meniscus)로만 상기 이차 통로의 길이를 따라 이동할 수 있게 하도록 구성되는 것인, 수집기. - 제 6 항에 있어서,
상기 단면적은, 상기 이차 통로의 벽을 형성하는 재료 및 상기 증발 가능한 액체 재료의 조성에 대해, 상기 증발 가능한 액체 재료가 우선적으로 상기 이차 통로의 전체 둘레 주위로 상기 이차 통로를 습윤시키게 하기에 충분히 작은 것인, 수집기. - 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저장 챔버 및 상기 수집기는, 상기 저장 챔버 내의 상기 증발 가능한 액체 재료와 접촉하는 상기 수집기 내의 상기 증발 가능한 액체 재료의 연속 칼럼을 유지하도록 구성되어, 주변 압력에 대한 상기 저장 챔버의 압력의 감소는, 상기 수집기 내의 상기 증발 가능한 액체 재료의 상기 연속 칼럼이 상기 저장 챔버 내로 적어도 부분적으로 다시 끌어 당겨지게 하는 것인, 수집기. - 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이차 통로는 복수의 이격된 수축 지점을 포함하며, 상기 수축 지점은 수축 지점들 사이의 상기 이차 통로의 부분보다 더 작은 단면적을 갖는 것인, 수집기. - 제 9 항에 있어서,
상기 수축 지점은 상기 이차 통로를 따라 상기 저장 챔버를 향해 지향되는 평평한 표면 및 상기 이차 통로를 따라 상기 저장 챔버로부터 멀리 지향되는 둥근 표면을 갖는 것인, 수집기. - 증발기 카트리지로서,
카트리지 하우징;
상기 카트리지 하우징 내에 배치되고, 증발 가능한 액체 재료를 수용하도록 구성된 저장 챔버;
공기가 상기 카트리지 하우징 내의 내부 공기 흐름 경로로 들어갈 수 있게 하도록 구성된 입구;
상기 증발 가능한 액체 재료의 적어도 일부를 흡입 가능한 상태로 전환시키도록 구성된 분무기;
제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 수집기
를 포함하는, 증발기 카트리지. - 제 11 항에 있어서,
상기 분무기는,
상기 내부 공기 흐름 경로 내에 위치되고, 상기 저장 챔버와 유체 연통하는 위킹 요소(wicking element)로서, 상기 위킹 요소는 모세관 작용 하에 상기 저장 챔버로부터 상기 증발 가능한 액체 재료를 끌어 당기도록 구성되는 것인 위킹 요소;
상기 위킹 요소의 가열을 유발하여, 상기 저장 챔버로부터 끌어 당겨진 상기 증발 가능한 액체 재료의 적어도 일부를 기상 상태로 전환시키도록 위치된 가열 요소
를 포함하는 것인, 증발기 카트리지. - 제 12 항에 있어서,
상기 흡입 가능한 상태는 상기 기상 상태로부터 상기 증발 가능한 액체 재료의 적어도 일부의 응축에 의해 형성된 에어로졸을 포함하는 것인, 증발기 카트리지. - 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카트리지 하우징은 제 1 개방 단부 및 이 제 1 개방 단부 반대편의 제 2 단부를 갖는 모놀리식 중공 구조를 포함하는 것인, 증발기 카트리지. - 제 14 항에 있어서,
상기 수집기는 상기 모놀리식 중공 구조의 상기 제 1 개방 단부 내에 삽입 가능하게 수용되는 것인, 증발기 카트리지. - 증발기 본체 및 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 증발기 카트리지를 포함하는 증발기로서,
상기 증발기 본체 및 상기 증발기 카트리지는 증발기를 형성하도록 분리 가능하게 부착될 수 있는 것인, 증발기. - 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증발기 장치는, 상기 가열 요소의 적어도 일부를 둘러싸도록 구성된 열 차폐부로서, 상기 위킹 요소 및 상기 가열 요소의 적어도 일부를 둘러싸도록 구성된 위크 하우징(wicking housing)의 본체로부터 상기 가열 부분을 절연하도록 구성된 열 차폐부를 추가로 포함하는 것인, 증발기 카트리지. - 증발 가능한 액체 재료와 함께 사용하기 위한 증발기의 수집기 부품(collector component)으로서,
상기 수집기 부품은,
유체 통로;
상기 유체 통로의 제 1 단부에 배치되고, 상기 증발기 외부의 주변 공기와 유체 연통하도록 구성된 외부 포트;
상기 제 1 단부에 대해 원위에 있는 상기 유체 통로의 제 2 단부에 배치되고, 상기 증발 가능한 액체 재료를 수용하도록 구성된 상기 증발기의 저장소와 상기 유체 통로 사이의 흐름을 관리하도록 구성된 제어 벤트(control vent)로서, 상기 제어 벤트는 적어도,
공기가 상기 제어 벤트에 인접한 상기 유체 통로에 있고 상기 저장소 내의 공극 체적(void volume)이 상기 증발기 외부의 주변 공기보다 낮은 압력에 있을 때, 상기 저장소 내로의 기포의 핀칭 오프(pinching off)에 대한 제 1 유체 저항;
상기 저장소 내의 상기 공극 체적이 상기 증발기 외부의 주변 공기보다 높은 압력에 있을 때, 상기 증발 가능한 액체 재료가 상기 제어 벤트를 통과하여 상기 유체 통로로 통과하게 하는 것에 대한 제 2 유체 저항
을 제공하도록 구성되는 것인 제어 벤트;
상기 저장 챔버에 저장된 상기 증발 가능한 액체 재료가 오버플로우 체적에 위치된 위크 하우징에 배치된 위크(wick)를 향해 흐르도록 허용하기 위해 제 1 채널 형태로 구현된 적어도 제 1 위크 피드(wick feed)
를 포함하고,
상기 제어 벤트는 상기 저장 챔버에서 평형 상태를 유지하여, 상기 증발 가능한 액체 재료가 상기 위크 하우징을 범람하게 하는 지점까지 상기 저장 챔버 내의 압력이 증가하는 것을 방지하는 것인, 수집기 부품. - 제 18 항에 있어서,
상기 평형 상태는, 상기 저장 챔버가 상기 오버플로우 체적의 통로와 연통하는 상기 제어 벤트의 개구에서 액체 시일(liquid seal)을 확립함으로써 유지되는 것인, 수집기 부품. - 제 19 항에 있어서,
상기 액체 시일은, 상기 오버플로우 체적의 상기 통로로 이어지는 상기 제어 벤트의 일부에 상기 증발 가능한 액체 재료의 메니스커스가 형성되기에 충분한 모세관 압력을 유지함으로써 상기 제어 벤트에서 확립되고 유지되는 것인, 수집기 부품. - 제 20 항에 있어서,
상기 증발 가능한 액체 재료의 메니스커스에 대한 상기 모세관 압력은, 일차 채널 또는 이차 채널 중 하나에서 적어도 핀치 오프 지점을 제어하도록 상기 제어 벤트를 구성하는 상기 일차 채널 및 상기 이차 채널을 형성하는 V 자형 구조에 의해 제어되는 것인, 수집기 부품. - 제 21 항에 있어서,
상기 일차 채널 및 상기 이차 채널은, 상기 메니스커스가 계속해서 후퇴함에 따라, 상기 일차 채널의 모세관 구동이 상기 이차 채널의 모세관 구동보다 더 큰 속도로 감소하도록, 테이퍼진 기하학적 구조(tapered geometries)를 갖는 것인, 수집기 부품. - 제 22 항에 있어서,
상기 일차 채널 및 상기 이차 채널의 상기 모세관 구동이 점진적으로 감소하면 상기 저장 챔버에서 유지되는 부분적인 헤드 스페이스 진공(partial headspace vacuum)이 감소되는 것인, 수집기 부품. - 제 23 항에 있어서,
상기 일차 채널의 드레인 압력(drain pressure)은, 상기 일차 채널과 상기 이차 채널의 상기 모세관 구동이 서로에 대해 점진적으로 감소한 결과로서 상기 이차 채널의 드레인 압력 아래로 떨어지는 것인, 수집기 부품. - 제 24 항에 있어서,
상기 일차 채널의 상기 메니스커스는, 상기 이차 채널의 상기 메니스커스가 고정(static) 상태로 유지되는 동안, 상기 일차 채널의 상기 드레인 압력이 변경될 때 계속해서 드레인되는 것인, 수집기 부품. - 제 25 항에 있어서,
상기 일차 채널의 후퇴 접촉각과 관련되는 상기 드레인 압력은 상기 이차 채널의 전진 접촉각과 관련되는 범람 압력 아래로 떨어질 수 있어, 상기 일차 채널 및 상기 이차 채널이 증발 가능한 액체 재료로 채워지게 하는 것인, 수집기 부품. - 제 26 항에 있어서,
상기 저장 챔버 내부의 증가된 압력에 응답하여, 증발 가능한 재료는 상기 제어 벤트를 통해 상기 수집기의 통로로 흐르고, 상기 제어 벤트는 항상 상기 액체 시일을 유지하도록 구성되는 것인, 수집기 부품. - 증발기 장치를 위한 카트리지로서,
저장소 배리어(reservior barrier)에 의해 한정되는 저장소 챔버를 포함하는 저장소로서, 상기 저장소는 상기 저장소 챔버에 증발 가능한 재료를 수용하도록 구성되는 것인 저장소;
상기 저장소와 연통하는 증발 챔버로서, 가열 요소에 의해 증발되도록 상기 증발 가능한 재료를 상기 저장소 챔버로부터 상기 증발 챔버로 끌어 당기도록 구성된 위킹 요소를 포함하는 증발 챔버;
상기 증발 챔버를 관통하여 연장되는 공기 흐름 통로;
상기 공기 흐름 통로에 인접한 적어도 하나의 모세관 채널로서, 상기 적어도 하나의 모세관 채널 각각은, 유체를 수용하고 상기 유체를 모세관 작용을 통해 제 1 위치로부터 제 2 위치를 향해 보내도록 구성되는 것인 적어도 하나의 모세관 채널
을 포함하는, 카트리지. - 제 28 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모세관 채널 각각은 크기가 테이퍼지는 것인, 카트리지. - 제 29 항에 있어서,
상기 크기가 테이퍼지는 것은, 상기 적어도 하나의 모세관 채널 각각을 통한 모세관 구동의 증가를 발생시키는 것인, 카트리지. - 제 28 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모세관 채널 각각은 상부 벽 및 하부 벽에 의해 한정되는 것인, 카트리지. - 제 28 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모세관 채널은 위크와 유체 연통하는 것인, 카트리지. - 제 28 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 위치는 상기 공기 흐름 통로의 단부 및 마우스피스에 인접하는 것인, 카트리지. - 제 28 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모세관 채널은 유체 응축물을 수집하는 것인, 카트리지. - 증발기 장치로서,
증발 가능한 재료를 가열하도록 구성된 가열 요소를 포함하는 증발기 본체;
상기 증발기 본체에 해제 가능하게 결합되도록 구성된 카트리지
를 포함하고,
상기 카트리지는,
저장소 배리어에 의해 한정되는 저장소 챔버를 포함하는 저장소로서, 상기 저장소는 상기 저장소 챔버에 상기 증발 가능한 재료를 수용하도록 구성되는 것인 저장소;
상기 저장소와 연통하는 증발 챔버로서, 상기 가열 요소에 의해 증발되도록 상기 증발 가능한 재료를 상기 저장소 챔버로부터 상기 증발 챔버로 끌어 당기도록 구성된 위킹 요소를 포함하는 증발 챔버;
상기 증발 챔버를 관통하여 연장되는 공기 흐름 통로;
상기 공기 흐름 통로에 인접한 적어도 하나의 모세관 채널로서, 상기 적어도 하나의 모세관 채널 각각은, 유체를 수용하고 상기 유체를 모세관 작용을 통해 제 1 위치로부터 제 2 위치를 향해 보내도록 구성되는 것인 적어도 하나의 모세관 채널
을 포함하는 것인, 증발기 장치. - 제 35 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모세관 채널 각각은 크기가 테이퍼지는 것인, 증발기 장치. - 제 36 항에 있어서,
상기 크기가 테이퍼지는 것은, 상기 적어도 하나의 모세관 채널 각각을 통한 모세관 구동의 증가를 발생시키는 것인, 증발기 장치. - 제 35 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모세관 채널 각각은 상부 벽 및 하부 벽에 의해 한정되는 것인, 증발기 장치. - 제 35 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모세관 채널은 위크와 유체 연통하는 것인, 증발기 장치. - 제 39 항에 있어서,
상기 제 1 위치는 상기 공기 흐름 통로의 단부 및 마우스피스에 인접하는 것인, 증발기 장치. - 제 35 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모세관 채널은 유체 응축물을 수집하는 것인, 증발기 장치. - 방법으로서,
증발 장치의 카트리지의 적어도 하나의 모세관 채널 중 제 1 모세관 채널에서 응축물을 수집하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 모세관 채널 각각은, 유체를 수용하고 상기 유체를 모세관 작용을 통해 제 1 위치로부터 제 2 위치를 향해 보내도록 구성되며, 상기 카트리지는,
저장소 배리어에 의해 한정되는 저장소 챔버를 포함하는 저장소로서, 상기 저장소는 상기 저장소 챔버에 증발 가능한 재료를 수용하도록 구성되는 것인 저장소;
상기 저장소와 연통하는 증발 챔버로서, 가열 요소에 의해 증발되도록 상기 증발 가능한 재료를 상기 저장소 챔버로부터 상기 증발 챔버로 끌어 당기도록 구성된 위킹 요소를 포함하는 증발 챔버;
상기 증발 챔버를 관통하여 연장되는 공기 흐름 통로로서, 상기 적어도 하나의 모세관 채널은 상기 공기 흐름 통로에 인접하는 것인 공기 흐름 통로
를 포함하는 것인 단계;
상기 수집된 응축물을 상기 증발 챔버를 향해 그리고 상기 제 1 모세관 채널을 따라 보내는 단계
를 포함하는, 방법. - 제 42 항에 있어서,
상기 증발 챔버에서, 상기 수집된 응축물을 증발시키는 단계
를 추가로 포함하는, 방법. - 제 42 항 또는 제 43 항에 있어서,
상기 제 1 모세관 채널은 크기가 테이퍼지는 것인, 방법. - 제 42 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모세관 채널 각각은 상부 벽 및 하부 벽에 의해 한정되는 것인, 방법. - 제 42 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모세관 채널은 위크와 유체 연통하는 것인, 방법. - 제 42 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 위치는 상기 공기 흐름 통로의 단부 및 마우스피스에 인접하는 것인, 방법. - 증발기로서,
증발 가능한 액체 재료를 수용하도록 구성된 저장소로서, 상기 저장소는 적어도 하나의 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정되고, 상기 저장소는 저장 챔버 및 오버플로우 체적을 포함하는 것인 저장소;
상기 오버플로우 체적 내에 배치되는 수집기로서, 상기 수집기는 상기 저장 챔버와 유체 접촉하는 상기 증발 가능한 액체 재료의 체적을 보유하도록 구성된 모세관 구조를 포함하고, 상기 모세관 구조는 상기 수집기를 채우고 비우는 동안 공기와 액체가 서로 우회하는 것을 방지하도록 구성된 미세 유체 특징부를 포함하는 것인 수집기
를 포함하는, 증발기. - 제 48 항에 있어서,
상기 증발 가능한 액체 재료를 기상 상태로 전환하도록 구성된 분무기와 상기 저장 챔버 사이의 유체 연결을 제공하는 일차 통로
를 추가로 포함하는, 증발기. - 제 49 항에 있어서,
상기 일차 통로는 상기 수집기의 구조를 관통하여 형성되는 것인, 증발기. - 제 49 항 또는 제 50 항에 있어서,
상기 일차 통로는, 상기 증발 가능한 액체 재료가 상기 저장 챔버로부터 상기 분무기의 위킹 요소를 향해 흐를 수 있게 하도록 구성된 제 1 채널을 포함하고, 상기 제 1 채널은, 상기 제 1 채널 내의 액체가 상기 제 1 채널의 나머지를 막는 기포를 우회하게 할 수 있도록 구성된, 적어도 하나의 불규칙성을 갖는 단면 형상을 갖는 것인, 증발기. - 제 51 항에 있어서,
상기 단면 형상은 십자형과 유사한 것인, 증발기. - 제 48 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모세관 구조는 상기 미세 유체 특징부를 포함하는 이차 통로를 포함하고, 상기 미세 유체 특징부는, 상기 증발 가능한 액체 재료가 상기 이차 통로의 단면적을 완전히 덮는 메니스커스로만 상기 이차 통로의 길이를 따라 이동할 수 있게 하도록 구성되는 것인, 증발기. - 제 53 항에 있어서,
상기 단면적은, 상기 이차 통로의 벽을 형성하는 재료 및 상기 증발 가능한 액체 재료의 조성에 대해, 상기 증발 가능한 액체 재료가 우선적으로 상기 이차 통로의 전체 둘레 주위로 상기 이차 통로를 습윤시키기에 충분히 작은 것인, 증발기. - 제 48 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저장 챔버 및 상기 수집기는, 상기 저장 챔버 내의 상기 증발 가능한 액체 재료와 접촉하는 상기 수집기 내의 상기 증발 가능한 액체 재료의 연속 칼럼을 유지하도록 구성되어, 주변 압력에 대한 상기 저장 챔버의 압력의 감소는, 상기 수집기 내의 상기 증발 가능한 액체 재료의 상기 연속 칼럼이 상기 저장 챔버 내로 적어도 부분적으로 다시 끌어 당겨지게 하는 것인, 증발기. - 제 53 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이차 통로는 복수의 이격된 수축 지점을 포함하며, 상기 수축 지점은 수축 지점들 사이의 상기 이차 통로의 부분보다 더 작은 단면적을 갖는 것인, 증발기. - 제 56 항에 있어서,
상기 수축 지점은 상기 이차 통로를 따라 상기 저장 챔버를 향해 지향되는 더 평평한 표면 및 상기 이차 통로를 따라 상기 저장 챔버로부터 멀리 지향되는 더 둥근 표면을 갖는 것인, 증발기. - 제 48 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수집기와 상기 저장 챔버 사이의 미세 유체 게이트
를 추가로 포함하고, 상기 미세 유체 게이트는, 상기 수집기를 향하는 제 2의 더 둥근 면보다 상기 저장 챔버를 향하는 제 1 면에서 더 평평한, 상기 저장 챔버와 상기 수집기 사이의 애퍼처의 림을 포함하는 것인, 증발기. - 제 58 항에 있어서,
상기 미세 유체 게이트는 상기 저장 챔버와 상기 수집기를 연결하는 복수의 개구 및 상기 복수의 개구 사이의 핀치 오프 지점을 포함하고, 상기 복수의 개구는 제 1 채널 및 제 2 채널을 포함하고, 상기 제 1 채널은 상기 제 2 채널보다 더 높은 모세관 구동을 갖는 것인, 증발기. - 제 59 항에 있어서,
상기 핀치 오프 지점에 도달하는 공기-증발 가능한 액체 재료(air-liquid vaporizable material)의 메니스커스는 상기 제 1 채널에서의 더 높은 모세관 구동으로 인해 상기 제 2 채널로 라우팅(routing)되어서, 기포가 형성되어 상기 저장 챔버 내의 상기 증발 가능한 액체 재료로 빠져 나가도록 하는 것인, 증발기. - 제 48 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증발 가능한 액체 재료는 프로필렌 글리콜 및 식물성 글리세린 중 하나 이상을 포함하는 것인, 증발기. - 미세 유체 압력 균등화를 위한 장치로서,
벤트(vent)에 유체적으로 결합된 제 1 모세관 채널;
저장 챔버에 유체적으로 결합된 제 2 모세관 채널;
상부 벽 및 하부 벽을 포함하는 고-구동 채널(high-drive channel)로서, 모세관 구동 채널은 제 3 수축 지점에서 시작하여, 상기 상부 벽과 상기 하부 벽 사이에서 상기 제 1 모세관 채널 및 상기 제 2 모세관 채널을 향해 외향으로 분기하는 것인 고-구동 채널
을 포함하는, 장치. - 제 62 항에 있어서,
상기 제 1 모세관 채널은 상기 고-구동 채널을 오버플로우 채널에 유체적으로 결합하는 것인, 장치. - 제 63 항에 있어서,
상기 오버플로우 채널은 상기 제 1 모세관 채널을 상기 벤트에 유체적으로 결합하는 것인, 장치. - 제 62 항 내지 제 64 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 수축 지점은 상기 고-구동 채널 및 상기 저장 챔버에 유체적으로 결합되는 것인, 장치. - 제 62 항 내지 제 65 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-구동 채널은 0 도 내지 21 도의, 상기 상부 벽과 상기 하부 벽 사이에 형성된 테이퍼 각도(taper angle)를 갖는 것인, 장치. - 제 66 항에 있어서,
상기 테이퍼 각도는 약 20 도인 것인, 장치. - 제 62 항 내지 제 67 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-구동 채널이 단일 채널로 형성되는 것인, 장치. - 제 62 항 내지 제 68 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-구동 채널은 내부에 장애물이 없는 것인, 장치. - 제 62 항 내지 제 69 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 벽은 상기 제 3 수축 지점으로부터 상기 제 2 모세관 채널까지 연장되는 것인, 장치. - 제 62 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 벽은 상기 제 3 수축 지점으로부터 상기 제 1 모세관 채널까지 연장되는 것인, 장치. - 제 62 항 내지 제 71 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-구동 채널은, 압력 균등화 이벤트(pressure equalization event)가 기체의 기포를 상기 저장 챔버 내로 방출한 후 액체로 상기 제 1 모세관 채널 및 상기 제 2 모세관 채널을 밀봉하도록 구성되는 것인, 장치. - 제 72 항에 있어서,
상기 액체는 상기 상부 벽의 표면 또는 상기 하부 벽의 표면과 90 도 미만의 접촉각을 형성하는 것인, 장치. - 제 73 항에 있어서,
상기 접촉각은 상기 상부 벽의 상기 표면 또는 상기 하부 벽의 상기 표면과 70 도 내지 90 도를 이루는 접촉각인 것인, 장치. - 제 74 항에 있어서,
상기 접촉각은 상기 상부 벽의 상기 표면 또는 상기 하부 벽의 상기 표면과 75 도 내지 85 도를 이루는 접촉각인 것인, 장치. - 제 22 항 내지 제 75 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체는 증발 가능한 재료이고, 상기 기체는 공기인 것인, 장치. - 제 76 항에 있어서,
상기 증발 가능한 재료는 니코틴 제형을 포함하는 것인, 장치. - 미세 유체 압력 균등화를 위한 장치를 포함하는 증발기를 위한 카트리지로서,
증발 가능한 액체를 보유하도록 구성된 저장 챔버를 포함하는 카트리지 하우징;
벤트에 유체적으로 결합된 제 1 모세관 채널;
저장 챔버에 유체적으로 결합된 제 2 모세관 채널;
상기 저장 챔버에 유체적으로 결합된 제 3 수축 지점;
고-구동 채널로서, 상기 고-구동 채널은 상기 제 3 수축 지점에서 시작하여, 상기 제 1 모세관 채널 및 상기 제 2 모세관 채널을 향해 외향으로 연장되고, 상기 고-구동 채널은, 압력 균등화 이벤트가 공기의 기포를 상기 저장 챔버 내로 방출한 후 상기 제 1 모세관 채널 및 제 2 모세관 채널을 유체적으로 밀봉하도록 구성되는 것인 고-구동 채널
을 포함하는, 카트리지. - 제 78 항에 있어서,
상기 제 1 모세관 채널은 상기 고-구동 채널을 오버플로우 채널에 유체적으로 결합하는 것인, 카트리지. - 제 79 항에 있어서,
상기 오버플로우 채널은 상기 제 1 모세관 채널을 상기 벤트에 유체적으로 결합하는 것인, 카트리지. - 제 78 항 내지 제 80 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 수축 지점은 상기 고-구동 채널 및 상기 저장 챔버에 유체적으로 결합되는 것인, 카트리지. - 제 78 항 내지 제 81 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-구동 채널은 0 도 내지 21 도의, 상부 벽과 하부 벽 사이에 형성된 테이퍼 각도를 갖는 것인, 카트리지. - 제 82 항에 있어서,
상기 테이퍼 각도는 약 20 도인 것인, 카트리지. - 제 78 항 내지 제 83 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-구동 채널은 단일 채널로 형성되는 것인, 카트리지. - 제 78 항 내지 제 84 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-구동 채널은 내부에 장애물이 없는 것인, 카트리지. - 제 78 항 내지 제 85 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 벽은 상기 제 3 수축 지점으로부터 상기 제 2 모세관 채널까지 연장되는 것인, 카트리지. - 제 78 항 내지 제 86 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 벽은 상기 제 3 수축 지점으로부터 상기 제 1 모세관 채널까지 연장되는 것인, 카트리지. - 제 78 항 내지 제 87 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-구동 채널은, 압력 균등화 이벤트가 상기 공기의 기포를 상기 저장 챔버 내로 방출한 후 상기 증발 가능한 액체로 상기 제 1 모세관 채널 및 상기 제 2 모세관 채널을 밀봉하도록 구성되는 것인, 카트리지. - 제 78 항 내지 제 88 항 중 어느 한 항에 있어서,
증발 가능한 재료는 니코틴 제형을 포함하는 것인, 카트리지.
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