KR20220137637A - 증기 발생 장치를 위한 카트리지 - Google Patents

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KR20220137637A
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다케시 아키야마
피터 러브데이
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제이티 인터내셔널 소시에떼 아노님
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Abstract

증기 발생 장치(100)를 위한 카트리지(10, 72)는, 유체 투과성 히터(54) 및 다공성 액체 전달 요소(56)를 포함한다. 다공성 액체 전달 요소(56)는, 증기 발생 액체를 유체 투과성 히터(54)에 이송하도록 구성되며, 유체 투과성 히터(54)의 적어도 일부를 수용하는 하나 이상의 리세스(60)를 갖는다.

Description

증기 발생 장치를 위한 카트리지
본 개시물은 일반적으로 장치의 사용자에 의해 흡입하기 위한 에어로졸을 형성하도록 냉각 및 응축되는 증기를 발생시키기 위해, 증기 발생 액체를 가열하도록 구성된 증기 발생 장치를 위한 카트리지에 관한 것이다. 또한, 본 개시물의 실시형태는 증기 발생 장치, 및 증기 발생 장치와 함께 사용되도록 구성된 카트리지를 포함하는 증기 발생 시스템에 관한 것이다.
증기 발생 장치(또는 보다 통상적으로, 전자 담배 또는 e-담배)라는 용어는, 전통적인 담배의 담배 흡연 느낌 또는 경험을 모방하도록 의도된 휴대용 전자 장치를 지칭한다. 전자 담배는, 이후에 사용자에 의해 흡입되는 에어로졸을 형성하도록 냉각 및 응축되는 증기를 발생시키기 위해, 증기 발생 액체를 가열함으로써 작용한다. 따라서, 전자 담배를 사용하는 것은 때로는 "베이핑(vaping)"으로도 지칭된다. 증기 발생 액체는, 일반적으로 니코틴, 프로필렌 글리콜, 글리세린 및 향미제를 포함한다.
전형적인 전자 담배 기화 장치, 즉 증기 발생 액체를 기화시키기 위한 시스템 또는 서브 시스템은, 캡슐 또는 탱크에 저장된 액체로부터 증기를 생성하기 위해, 코튼 윅(cotton wick) 및 발열체를 사용한다. 사용자가 전자 담배를 작동시키는 경우, 윅으로 침지된 액체가 발열체에 의해 가열됨으로써, 이후에 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하도록 냉각 및 응축되는 증기를 생성한다. 전자 담배의 사용의 편의성을 촉진시키기 위해, 흔히 카트리지가 사용된다. 이러한 카트리지는 흔히 "카토마이저(cartomizer)"로서 구성되며, 이는 액체 저장소, 액체 전달 요소(예를 들어, 윅), 및 히터로 형성된 일체형 구성 요소를 의미한다. 또한, 전기 커넥터는, 발열체와 전원 사이의 전기 연결을 설정하기 위해 제공될 수 있다. 그러나, 이러한 카트리지의 복잡성 및 다수의 구성 요소는, 복잡하고 비용이 많이 드는 제조 공정과 같은 단점과 연관된다.
위를 고려하여, 증기 발생 액체를 효율적으로 가열하고 개선된 제조 가능성을 갖는 카트리지를 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시물의 제1 양태에 따라, 증기 발생 장치를 위한 카트리지가 제공되고, 카트리지는,
유체 투과성 히터;
증기 발생 액체를 유체 투과성 히터에 이송하도록 구성된 다공성 액체 전달 요소를 포함하며, 다공성 액체 전달 요소는, 유체 투과성 히터의 적어도 일부를 수용하는 하나 이상의 리세스(recess)를 갖는다.
카트리지는, 증기 발생 액체의 적어도 하나의 성분을 기화시킴으로써, 증기 발생 장치의 사용자가 흡입하기 위한 에어로졸을 형성하도록 냉각 및 응축되는 증기를 발생시키기 위해, 증기 발생 액체를 가열하도록 구성된 증기 발생 장치와 함께 사용하도록 의도된다.
본 개시물의 제2 양태에 따라, 증기 발생 장치, 및 증기 발생 장치와 함께 사용되도록 구성된 카트리지를 포함하는 증기 발생 시스템이 제공되고,
카트리지는,
유도 가열식 발열체를 포함하는 유체 투과성 히터;
증기 발생 액체를 유도 가열식 발열체에 이송하도록 구성된 다공성 액체 전달 요소를 포함하며, 다공성 액체 전달 요소는, 유도 가열식 발열체의 적어도 일부를 수용하는 하나 이상의 리세스를 갖고,
증기 발생 장치는, 유도 가열식 발열체를 유도성으로 가열하기 위해, 유도 가열식 발열체에 인접하게 위치된 전자기장 발생기를 포함한다.
일반적인 표현으로, 증기는 이의 임계 온도보다 더 낮은 온도에서 기상(gas phase)의 물질이며, 이는 온도를 감소시키지 않으면서 이의 압력을 증가시킴으로써 증기가 액체로 응축될 수 있는 반면에, 에어로졸은 공기 또는 다른 가스 중의 액체 액적 또는 미세 고체 입자의 부유물임을 의미한다. 그러나, "에어로졸" 및 "증기"라는 용어는 특히 사용자의 흡입을 위해 발생되는 흡입식 매체의 형태와 관련하여, 본 명세서에서 교환 가능하게 사용될 수 있음을 유의해야 한다.
다공성 액체 전달 요소는, 유체 투과성 히터로의 증기 발생 액체의 신뢰 가능하고 효율적인 전달을 제공함으로써, 증기 발생 액체가 유체 투과성 히터에 의해 효율적으로 가열되도록 보장한다. 또한, 카트리지는, 유체 투과성 히터의 적어도 일부가 다공성 액체 전달 요소의 하나 이상의 리세스에 수용되기 때문에, 개선된 제조 가능성을 갖는다.
본원에 사용된 바와 같은 "유체 투과성" 히터라는 용어는, 액체 또는 가스가 이를 통하여 투과할 수 있게 하는 히터를 의미한다. 예를 들어, 유체 투과성 히터는 복수의 개구부 또는 천공(perforation)을 포함할 수 있거나, 유체가 이를 통하여 투과할 수 있게 하는 개방-다공성(open-porous) 구조물을 가질 수 있다. 특히, 유체 투과성 히터는, 증기 발생 액체, 또는 증기 발생 액체를 가열함으로써 발생된 결과적인 증기가 이를 통하여 투과할 수 있게 한다.
증기 발생 액체는 다가 알코올 및 이의 혼합물, 예를 들어 글리세린 또는 프로필렌 글리콜을 포함할 수 있다. 증기 발생 액체는 니코틴을 포함할 수 있다.
유체 투과성 히터는 저항성 히터를 포함할 수 있다. 저항성 히터는 저항성 발열체를 포함할 수 있다. 증기 발생 장치는, 저항성 히터에 연결 가능할 수 있는 전원(예를 들어, 배터리)을 포함할 수 있다. 작동 시에, 증기 발생 장치를 활성화시키면, 전원은 저항성 히터를 전기적으로 가열하며, 그 다음, 저항성 히터가 증기 발생 액체를 가열함으로써, 증기 발생 액체의 기화를 야기한다.
유체 투과성 히터는 유도 가열식 발열체를 포함할 수 있다. 증기 발생 장치는, 유도 가열식 발열체를 유도성으로 가열하기 위한 교류 전자기장을 발생시키도록 배치된 전자기장 발생기(예를 들어, 유도 코일)를 포함할 수 있다. 이러한 배치는, 유도 가열을 사용하여 증기 발생 액체를 가열 및 기화시키기 위한 특히 간편한 방식을 제공한다.
유도 코일은 리츠선 또는 리츠 케이블을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 재료가 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
유도 가열식 발열체는, 알루미늄, 철, 니켈, 스테인리스 강, 구리, 및 이들의 합금(예를 들어, 니켈 크롬 또는 니켈 구리) 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 전자기장 발생기에 의해 발생된 전자기장을 이의 부근에 인가함으로써, 발열체는 와전류 및 자기 히스테리시스 손실로 인해 열을 발생시킬 수 있으며, 결과적으로 전자기로부터 열로 에너지를 변환시킬 수 있다.
전자기장 발생기는, 사용 시에, 약 20 mT 내지 약 2.0 T(최고 집속 지점에서)의 자속 밀도를 갖는 변동 전자기장으로 작동되도록 배치될 수 있다.
증기 발생 장치는 회로를 포함할 수 있다. 전원 및 회로는 고주파로 작동되도록 구성될 수 있다. 전원 및 회로는, 약 80 kHz 내지 500 kHz, 가능하게는 약 150 kHz 내지 250 kHz, 그리고 가능하게는 약 200 kHz의 주파수로 작동되도록 구성될 수 있다. 전원 및 회로는, 사용되는 유도 가열식 발열체의 유형에 따라, 예를 들어 MHz 범위의 더 높은 주파수로 작동되도록 구성될 수 있다.
다공성 액체 전달 요소는 모세관 재료를 포함할 수 있다. 모세관 재료는 다공성 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 다공성 액체 전달 요소는 증기 발생 액체와 접촉됨으로써, 모세관 재료에 의해, 예를 들어 모세관 작용 또는 윅킹(wicking)으로 인해, 증기 발생 액체의 흡수를 가능하게 한다.
유체 투과성 히터는 다공성 액체 전달 요소와 동축 정렬로 배치될 수 있다. 이에 따라, 간략화된 카트리지 구조가 달성될 수 있으므로, 카트리지의 개선된 제조 가능성에 기여할 수 있다.
유체 투과성 히터 및 다공성 액체 전달 요소는, 증기 발생 유닛을 형성할 수 있다. 증기 발생 유닛은 하위 조립체로서 제조될 수 있으므로, 카트리지의 개선된 제조 가능성에 기여할 수 있다.
카트리지는 증기 발생 액체를 저장하도록 구성된 액체 저장소를 포함할 수 있으며, 액체 저장소를 밀봉하기 위한 마개(closure)를 포함할 수 있다. 마개는, 증기 발생 유닛을 지지할 수 있는 리세스를 포함할 수 있다. 이에 따라, 증기 발생 유닛은, 원하는 위치에 신뢰 가능하게 지지된다.
다공성 액체 전달 요소는, 액체 저장소의 내측 공간에 노출될 수 있는 외측 표면을 포함할 수 있다. 이러한 배치에 따라, 증기 발생 액체가 액체 전달 요소의 외측 표면에 의해 용이하게 흡수되어, 액체 전달 요소에 의해 유체 투과성 히터에 이송될 수 있다.
외측 표면은 다공성 액체 전달 요소의 전체 주변부의 둘레로 연장될 수 있다. 이러한 배치에 따라, 증기 발생 장치를 통한 카트리지의 사용 동안, 액체 전달 요소의 주변부 둘레의 모든 위치에서, 충분한 양의 증기 발생 액체가 액체 전달 요소에 의해 유체 투과성 히터에 지속적으로 이송되도록 보장하는 것을 돕는다.
마개는, 공기를 증기 발생 유닛에 이송하기 위한 적어도 하나의 공기 흡입구를 포함할 수 있다. 이에 따라, 증기 발생 유닛으로의 신뢰 가능한 공기 흐름이 보장됨으로써, 결과적으로, 증기가 효율적으로 발생되도록 보장한다.
카트리지는 증기 배출구 채널을 포함할 수 있다. 마개, 증기 발생 유닛, 및 증기 배출구 채널은, 인접한 동축 정렬로 배치될 수 있다. 따라서, 마개, 증기 발생 유닛, 및 증기 배출구 채널의 조립이 원활해질 수 있으므로, 카트리지의 개선된 제조 가능성에 기여할 수 있다.
다공성 액체 전달 요소는, 실질적으로 원통형 기화 챔버를 한정할 수 있다. 실질적으로 원통형 기화 챔버는, 증기 배출구 채널에 유동 가능하게 연결될 수 있다. 이에 따라, 효율적인 증기 발생이 보장된다. 특히, 예를 들어 액체 저장소로부터의 증기 발생 액체가 다공성 액체 전달 요소에 의해 연속적으로 흡수되어 유체 투과성 히터에 이송되는 연속적인 프로세스가 달성되며, 유체 투과성 히터는 기화 챔버 내에서 증기를 발생시키도록 가열된다. 이러한 프로세스 동안 발생된 증기는, 카트리지의 증기 배출구 채널을 통해 기화 챔버로부터 이송됨으로써, 증기 발생 장치/시스템의 사용자에 의해 흡입될 수 있다.
유체 투과성 히터는, 기화 챔버의 축방향 단부에(예를 들어, 마개에 인접하게) 위치될 수 있는 히터 링(예를 들어, 발열체 링)을 포함할 수 있다. 유체 투과성 히터는, 원통형 기화 챔버의 축방향으로 서로 이격될 수 있는 히터 링(예를 들어, 발열체 링) 쌍을 포함할 수 있다. 히터 링은 다공성 액체 전달 요소의 해당 리세스에 용이하게 수용될 수 있으므로, 카트리지의 제조 가능성을 개선하는 동시에, 효율적인 증기 발생을 보장한다.
유체 투과성 히터는 실질적으로 관형 히터를 포함할 수 있으며, 실질적으로 관형 히터는 실질적으로 원통형 기화 챔버의 내부에 위치될 수 있고, 실질적으로 원통형 기화 챔버의 내측 표면을 따라 축방향으로 연장될 수 있다. 실질적으로 관형 히터는, 다공성 액체 전달 요소 내의 축방향으로 연장되는 리세스에 용이하게 수용될 수 있으므로, 카트리지의 제조 가능성을 개선하는 동시에, 기화 챔버 내에서 효율적인 증기 발생을 보장한다.
실질적으로 관형 히터는 복수의 천공을 포함할 수 있다. 천공에 따라, 증기 발생 액체 및/또는 (증기 발생 액체를 가열함으로써 발생되는) 증기가 실질적으로 관형 히터를 통하여 기화 챔버 내로 용이하게 통과할 수 있으므로, 증기가 효율적으로 발생되어 증기 배출구 채널에 이송될 수 있도록 보장한다.
실질적으로 관형 히터의 천공은 원주 방향으로 인접한 행으로 배치될 수 있으며, 각각의 행의 천공은 원주 방향으로 인접한 행의 천공으로부터 축방향으로 오프셋될 수 있다. 따라서, 실질적으로 관형 히터의 천공은 엇갈림식(staggered)이며, 이는 기화 챔버로의 증기 발생 액체 및/또는 (증기 발생 액체를 가열함으로써 발생되는) 증기의 개선된 이송을 제공할 수 있고, 이에 따라 효율적인 증기 발생을 제공할 수 있다.
도 1은 증기 발생 장치를 위한 제1 실시예의 카트리지의 개략적인 절개 사시도이다;
도 2는 도 1의 카트리지의 개략적인 절개 측면도이다;
도 3은 도 1 및 도 2의 카트리지의 분해 사시도이다;
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 카트리지의 증기 발생 유닛의 개략적인 절개 사시도이다;
도 5는 도 4에 도시된 증기 발생 유닛 및 밀봉 부재를 포함하는 하위 조립체의 개략적인 사시도이다;
도 6 및 도 7은 도 1 내지 도 3에 도시된 카트리지의 마개의 각각 개략적인 상부 및 하부 사시도이다;
도 8은 증기 발생 장치를 위한 제2 실시예의 카트리지의 개략적인 절개 사시도이다;
도 9는 도 8의 카트리지의 개략적인 절개 측면도이다;
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 카트리지의 증기 발생 유닛의 개략적인 절개 사시도이다;
도 11은 도 10에 도시된 증기 발생 유닛 및 밀봉 부재를 포함하는 하위 조립체의 개략적인 사시도이다; 그리고
도 12는 증기 발생 장치 및 카트리지를 포함하는 증기 발생 시스템의 개략도이다.
이제 본 개시물의 실시형태가 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시로서만 설명될 것이다.
처음에 도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 개시물에 따른 제1 실시예의 카트리지(10)가 도시된다. 카트리지(10)는, 도 12에 개략적으로 도시된 바와 같은 증기 발생 장치(100)와 함께 사용되도록 구성된다. 증기 발생 장치(100)는, 전원(예를 들어, 배터리)(102) 및 회로(104)를 포함하므로, 카트리지(10) 및 증기 발생 장치(100)가 증기 발생 시스템(106)을 함께 형성한다. 일 실시형태에서, 카트리지(10)는, 해제 가능 연결부(110)에 의해 증기 발생 장치(100)에 해제 가능하게 연결 가능하다. 해제 가능 연결부(110)는, 예를 들어, 스냅 끼워맞춤 연결부, 또는 대안적으로 나사형 연결부 또는 베이어닛(bayonet) 연결부일 수 있다.
카트리지(10)는, 근위 단부(14) 및 원위 단부(16)를 갖는 카트리지 하우징(12)을 포함한다. 근위 단부(14)는, 사용자의 입 안으로 직접 도입되도록 구성된 마우스피스 단부를 구성할 수 있으므로, 마우스 단부(14)로서 지정될 수도 있다. 도시된 실시예에서, 마우스피스(18)는 근위(마우스) 단부(14)에 끼워 맞춰지며, 스냅 끼워맞춤 연결부(19)에 의해 카트리지 하우징(12) 상의 제위치에 고정된다. 카트리지(10)는, 베이스 부분(20) 및 액체 저장 부분(22)을 포함하며, 액체 저장 부분(22)은, 증기 발생 액체를 그 안에 수용하도록 구성된 액체 저장소(24), 및 증기 배출구 채널(26)을 포함한다. 증기 발생 액체는, 프로필렌 글리콜 및/또는 글리세롤과 같은 에어로졸 형성 물질을 포함할 수 있으며, 니코틴 및 산과 같은 다른 물질을 포함할 수 있다. 증기 발생 액체는, 예를 들어, 담배, 멘톨 또는 과일향과 같은 향미제를 더 포함할 수 있다. 액체 저장소(24)는, 대체로 근위(마우스) 단부(14)와 원위 단부(16) 사이로 연장될 수 있다. 액체 저장소(24)는 증기 배출구 채널(26)을 둘러쌀 수 있으며, 증기 배출구 채널(26)과 함께 동일 길이로 연장될 수 있다.
도 1 및 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 카트리지(10)의 베이스 부분(20)은, 카트리지(10)의 원위 단부(16)를 밀봉되게 폐쇄시키도록 구성될 수 있다. 베이스 부분(20)은, 도 3 및 도 4에 가장 잘 도시된 증기 발생 유닛(28), 증기 발생 유닛(28)과 함께, 도 5에 도시된 바와 같은 하위 조립체(34)를 형성하는 상부 및 하부 밀봉 부재(30, 32), 및 도 6 및 도 7에 별도로 도시된 마개(36)를 포함한다. 하위 조립체(34) 및 마개(36)는 카트리지 하우징(12)의 원위 단부(16)에 위치되며, 보다 구체적으로는, 액체 저장소(24)와 원위 단부(16) 사이에 형성된 공간에 위치된다. 하위 조립체(34) 및 마개(36)는, 카트리지 하우징(12)의 원위 단부(16)를 폐쇄하도록 상호 작용하므로, 액체 저장소(24)에 증기 발생 액체를 유지시킨다.
하부 밀봉 부재(32)는 외측 밀봉 부분(38)을 구비하며, 외측 밀봉 부분(38)은, 카트리지 하우징(12)의 원위 단부(16)의 액체 저장소(24)의 내측 표면(40)과 일측에서 접촉되고, 마개(36)의 주변 스커트(44)의 외향하게 지향되는 표면(42)과 타측에서 접촉된다. 하부 밀봉 부재(32)는, 외측 밀봉 부분(38)이 액체 저장소(24)의 내측 표면(40) 및 주변 스커트(44)의 외향하게 지향되는 표면(42)과 접촉되는 경우, 밀봉 효과를 제공하는 탄성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하부 밀봉 부재(32)는 고무 또는 실리콘을 포함할 수 있다.
상부 밀봉 부재(30)는, 증기 배출구 채널(26)의 원위 단부(26a)에 밀봉되게 연결되도록 구성된 연결 부분(46)을 포함한다. 연결 부분(46)은, 원위 단부(26a)의 증기 배출구 채널(26)의 외측 원주 표면에 접촉되어 밀봉되도록 구성된 환형 플랜지(48)를 포함한다. 상부 밀봉 부재(30)는, 하부 밀봉 부재(32)와 동일한 재료로 형성될 수 있다.
상부 및 하부 밀봉 부재(30, 32)는, 증기 발생 유닛(28)이 수용되는 공동(cavity)(53)을 그 사이에 한정하는 각각 상부 및 하부 밀봉 부분(50, 52)을 포함한다. 상부 및 하부 밀봉 부분(50, 52)은, 도 1, 도 2 및 도 5에서 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 증기 발생 유닛(28)과 밀봉되게 맞물리도록 구성된다.
증기 발생 유닛(28)은, 유체 투과성 히터(54), 및 증기 발생 액체가 가열 및 기화될 수 있도록, 액체 저장소(24)로부터의 증기 발생 액체를 유체 투과성 히터(54)에 이송하도록 구성된 다공성 액체 전달 요소(56)를 포함한다.
다공성 액체 전달 요소(56)는 다공성 세라믹 재료와 같은 모세관 재료를 포함하며, 외측 표면(58)을 포함하고, 외측 표면(58)은 액체 전달 요소(56)의 전체 주변부 둘레로 연장되며, 상부 및 하부 밀봉 부분(50, 52) 사이에 형성된 영역에서 액체 저장소(24)의 내측 공간에 노출된다. 이에 따라, 증기 발생 액체는 외측 표면(58)을 통해 다공성 액체 전달 요소(56) 내로 흡수되며, 가열되어 기화될 수 있도록, 예를 들어 윅킹 작용에 의해, 유체 투과성 히터(54)에 이송된다. 다공성 액체 전달 요소(56)는 적어도 하나의 리세스(60)를 포함하며, 도시된 제1 실시예에서, 2개의 축방향으로 이격된 리세스(60)는, 유체 투과성 히터(54)를 수용하는 상부 및 하부 표면에 형성된다.
도 1, 도 2 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 유체 투과성 히터(54)는, 다공성 액체 전달 요소(56)와 동축 정렬로 배치되는 한 쌍의 축방향으로 이격된 히터 링(62)을 포함한다. 히터 링(62)은 유도 가열식 발열체 재료를 포함할 수 있으므로, 발열체 링(62)을 구성할 수 있다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 증기 발생 장치(100)(도 12 참조)의 전자기장 발생기(108)에 의해 발생된 교류 및 시변 전자기장에 발열체 링(62)이 노출되는 경우, 발열체 링(62)에서 와전류 및/또는 자기 히스테리시스 손실이 발생됨으로써, 이들을 가열시킨다. 예를 들어 전도, 복사 및 대류에 의해, 발열체 링(62)으로부터 다공성 액체 전달 요소(56)에 의해 흡수된 증기 발생 액체로 열이 전달됨으로써, 증기 발생 액체를 가열하여 기화시킨다.
다공성 액체 전달 요소(56)는, 증기 배출구 채널(26) 및 특히 원위 단부(26a)와 정렬되어 유동 가능하게 연결되는 실질적으로 원통형 기화 챔버(64)를 한정한다. 따라서, 기화 챔버(64)는, 다공성 액체 전달 요소(56)에 의해 흡수된 증기 발생 액체를 가열함으로써 발생된 증기가 증기 배출구 채널(26)로 이송될 수 있게 하는 경로를 제공하며, 이는 근위(마우스) 단부(14)의 마우스피스(18)를 통해 사용자에 의해 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하도록 냉각 및 응축된다. 도시된 제1 실시예에서, 그리고 본 명세서에서 앞서 설명된 바와 같이, 유체 투과성 히터(54)(즉, 발열체 링(62))는 개방-다공성 구조물을 가지며, 개방-다공성 구조물은, 액체 저장소(24)로부터의 증기 발생 액체 및/또는 발생된 증기가 이를 통하여 기화 챔버(64)로 투과할 수 있게 한다. 개방-다공성 구조물에 대한 대안으로서, 유체 투과성 히터(54)(즉, 발열체 링(62))는 복수의 개구부 또는 천공을 포함할 수 있다.
작동 시에, 증기 발생 액체는, 외측 표면(58)을 통해 다공성 액체 전달 요소(56)에 의해 흡수되어 유체 투과성 히터(54)에 이송된다. 위에 언급된 바와 같이, 카트리지(10)가 전자기장 발생기(108)를 포함하는 증기 발생 장치(100)와 함께 사용되는 경우, 발열체 링(62)은 전자기장 발생기(108)에 의해 유도성으로 가열된다. 발열체 링(62)으로부터의 열은, 다공성 액체 전달 요소(56)에 의해 흡수된 증기 발생 액체에 전달됨으로써, 증기의 발생을 야기한다. 증기는 다공성 액체 전달 요소(56)로부터 기화 챔버(64)로 배출된 다음, 기화 챔버(64)로부터 증기 배출구 채널(26)을 따라 유동되며, 이는 마우스피스(18)를 통하여 사용자에 의해 흡입되는 에어로졸을 형성하도록 냉각 및 응축된다. 증기 발생 액체의 기화는, 마개(36)에 형성된 공기 흡입구(66)(도 6 및 도 7에 가장 잘 도시됨)를 통하여 주변 환경으로부터의 공기의 추가에 의해 촉진된다. 카트리지(10)를 통하는(즉, 공기 흡입구(66)로부터 기화 챔버(64)를 통하여 증기 배출구 채널(26)을 따라, 그리고 마우스피스(18) 밖으로의) 공기 및/또는 증기의 유동은, 마우스피스(18)를 사용하여 근위(마우스) 단부(14)로부터 공기를 흡인하는 사용자에 의해 생성된 부압에 의해 보조된다. 도 1 및 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 마우스피스 밀봉부(68)가 마우스피스(18)와 카트리지 하우징(12) 사이에 위치되어, 이러한 2개의 구성 요소 간의 밀봉을 제공한다.
본 개시물에 따른 카트리지(10)의 이점은, 이의 간략화된 구조로 인해 비교적 용이하게 조립될 수 있으며, 조립 프로세스 중 일부 또는 전부를 자동화하는 것이 가능할 수 있다는 점이다. 도 5에 도시된 하위 조립체(34)를 형성하기 위해 함께 조립될 수 있는 개별 부분은, 증기 발생 유닛(28) 그리고 상부 및 하부 밀봉 부재(30, 32)를 포함한다. 하위 조립체(34)는, 마개(36)의 중앙으로 위치된 리세스(70)(도 6 참조)에 간편하게 수용되어 이에 의해 지지될 수 있으며, 이는 카트리지(10)의 조립을 추가로 원활하게 할 수 있고, 카트리지 하우징(12)의 원위 단부(16)에서 증기 발생 유닛(28)의 정확한 위치 설정을 보장할 수 있다.
이제 도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 개시물에 따른 제2 실시예의 카트리지(72)가 도시된다. 카트리지(72)는 도 1 내지 도 7을 참조하여 전술한 카트리지(10)와 유사하며, 상응하는 요소는 동일한 참조 번호를 사용하여 표시된다. 또한, 카트리지(72)는, 도 12를 참조하여 전술한 바와 같은 증기 발생 장치(100)와 함께 사용하도록 구성됨으로써, 카트리지(72) 및 증기 발생 장치(100)는 증기 발생 시스템(106)을 함께 형성한다.
제2 실시예에서, 그리고 도 8 내지 도 10에 가장 잘 도시된 바와 같이, 유체 투과성 히터(54)는 실질적으로 관형 히터(74)를 포함하며, 실질적으로 관형 히터(74)는 실질적으로 원통형 기화 챔버(64)의 내부에 위치되고, 다공성 액체 전달 요소(56)의 내측 표면(78)을 따라 축방향으로 연장된다. 이러한 제2 실시예에서, 내측 표면(78)은, 관형 히터(74)가 수용되어 기화 챔버(64)의 내측 표면을 또한 구성하는, 리세스(60)를 구성한다. 다공성 액체 전달 요소(56)로부터 기화 챔버(64)로의 증기 발생 액체 및/또는 증기의 유동을 가능하게 하기 위해, 관형 히터(74)는 복수의 천공(76)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 천공은 원주 방향으로 인접한 행(76a, 76b, 76c)(도 10 참조)으로 배치되며, 각각의 행(예를 들어, 행(76b))의 천공(76)은, 천공(76)의 엇갈림식 배치를 제공하기 위해, 원주 방향으로 인접한 행(예를 들어, 76a, 76c)의 천공(76)으로부터 축방향으로 오프셋된다.
관형 히터(74)는 유도 가열식 발열체 재료를 포함할 수 있으므로, 관형 발열체(74)를 구성할 수 있다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 증기 발생 장치(100)의 전자기장 발생기(108)에 의해 발생된 교류 및 시변 전자기장에 관형 발열체(74)가 노출되는 경우, 관형 발열체(74)에서 와전류 및/또는 자기 히스테리시스 손실이 발생됨으로써, 이를 가열시킨다. 예를 들어 전도, 복사 및 대류에 의해, 관형 발열체(74)로부터 다공성 액체 전달 요소(56)에 의해 흡수된 증기 발생 액체로 열이 전달됨으로써, 증기 발생 액체를 가열 및 기화시켜서 증기를 발생시킨다. 증기가 증기 배출구 채널(26)로 이송되기 전에, 증기는 관형 발열체(74)의 천공(76)을 통하여 기화 챔버(64)로 통과하며, 이는 근위(마우스) 단부(14)의 마우스피스(18)를 통해 사용자에 의해 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하도록 냉각 및 응축된다.
이전의 단락들에서 예시적인 실시형태가 설명되었지만, 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않으면서 이러한 실시형태에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 청구범위의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 실시형태로 제한되어서는 안된다.
예를 들어, 히터 링(62) 및/또는 관형 히터(74)는, 카트리지(10, 72)가 증기 발생 장치(100)와 함께 사용되는 경우, (유도성으로 가열되는 것이 아니라) 저항성으로 가열되도록 구성된 저항성 가열식 재료를 포함할 수 있다. 이 경우, 증기 발생 장치(100)는 전자기장 발생기(108)를 포함하는 것 아니라, 대신에, 전원(102)을 히터 링(62) 또는 관형 히터(74)에 연결하기 위한 적절한 전기 연결부를 포함한다는 것을 이해할 것이다.
본원에서 달리 나타내지 않는 한 또는 문맥상 달리 명백히 모순되지 않는 한, 이의 모든 가능한 변형예에서의 전술한 특징의 임의의 조합은 본 개시물에 의해 포함된다.
문맥상 달리 명확하게 요구되지 않는 한, 상세한 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서, "포함한다", "포함하는" 등의 단어는 배타적이거나 총망라한 의미가 아니라, 포괄적인 것으로 해석되어야 한다; 즉, "포함하지만 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 증기 발생 장치(100)를 위한 카트리지(10, 72)로서,
    유체 투과성 히터(54);
    증기 발생 액체를 상기 유체 투과성 히터(54)에 이송하도록 구성된 다공성 액체 전달 요소(56)를 포함하며,
    상기 다공성 액체 전달 요소(56)는, 상기 유체 투과성 히터(54)의 적어도 일부를 수용하는 하나 이상의 리세스(60)를 갖는,
    증기 발생 장치(100)를 위한 카트리지(10, 72).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체 투과성 히터(54)는 저항성 히터를 포함하는, 카트리지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유체 투과성 히터(54)는 유도 가열식 발열체를 포함하는, 카트리지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 액체 전달 요소(56)는 모세관 재료를 포함하며,
    바람직하게는 상기 모세관 재료는 다공성 세라믹 재료를 포함하는, 카트리지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 투과성 히터(54)는, 상기 다공성 액체 전달 요소(56)와 동축 정렬로 배치되는, 카트리지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    증기 발생 액체를 저장하도록 구성된 액체 저장소(24), 및 상기 액체 저장소(24)를 밀봉하기 위한 마개(36)를 더 포함하며,
    상기 마개(36)는, 상기 유체 투과성 히터(54) 및 상기 다공성 액체 전달 요소(56)로 형성된 증기 발생 유닛(28)을 지지하는 리세스(70)를 포함하는, 카트리지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다공성 액체 전달 요소(56)는, 상기 액체 저장소(24)의 내측 공간에 노출된 외측 표면(58)을 포함하는, 카트리지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외측 표면(58)은, 상기 다공성 액체 전달 요소(56)의 전체 주변부의 둘레로 연장되는, 카트리지.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마개(36)는, 공기를 상기 증기 발생 유닛(28)에 이송하기 위한 적어도 하나의 공기 흡입구(66)를 포함하는, 카트리지.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    증기 배출구 채널(26)을 더 포함하며,
    상기 마개(36), 상기 증기 발생 유닛(28), 및 상기 증기 배출구 채널(26)은 인접한 동축 정렬로 배치되는, 카트리지.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 액체 전달 요소(56)는 실질적으로 원통형 기화 챔버(64)를 한정하는, 카트리지.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 실질적으로 원통형 기화 챔버(64)는 상기 증기 배출구 채널(26)에 유동 가능하게 연결되는, 카트리지.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 유체 투과성 히터(54)는, 상기 원통형 기화 챔버(64)의 축방향으로 서로 이격된 한 쌍의 히터 링(62)을 포함하는, 카트리지.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 유체 투과성 히터(54)는 실질적으로 관형 히터(74)를 포함하며,
    상기 실질적으로 관형 히터(74)는 상기 실질적으로 원통형 기화 챔버(64)의 내부에 위치되고, 상기 실질적으로 원통형 기화 챔버(64)의 내측 표면(78)을 따라 축방향으로 연장되는, 카트리지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 실질적으로 관형 히터(74)는 복수의 천공(76)을 포함하는, 카트리지.
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