KR20220143150A - 전자 끽연 장치와 그 구성요소 - Google Patents

Abstract

전자 끽연 장치의 액체 저장 부재는 종방향으로 연장되는 외부 케이싱과, 공기 유입구와, 그리고 증기 유출구를 포함한다. 중앙 공기 통로를 형성하는 외부 케이싱 내의 내관이 유입구 및 유출구와 연통된다. 액체 저장부가 외부 케이싱과 내관 사이의 고리형 공간 내에 위치한다. 유도발열체가 중앙 공기 통로에 인접하고, 심지가 액체 저장부와 연통되며 유도발열체와 열적 연통되어, 유도발열체가 액체 물질을 액체 물질이 기화될 온도까지 가열하여 중앙 공기 통로에 증기를 형성하도록 작동될 수 있다. 액체 저장 부재가 전력 공급 부재와 연결되어 전원에 의해 전력이 공급되었을 때 유도원이 유도 발열체를 가열할 유도장을 생성하도록 작동될 수 있다.

Description

전자 끽연 장치와 그 구성요소{ELECTRONIC VAPING DEVICE AND COMPONENTS THEREOF}

본원은 본원에 전체적으로 참고로 채택된, 2014년 2월 28일자 미국 가출원 번호 제61/946,376호에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 전자 끽연 장치에 관련된다.

전자 끽연 장치(electronic vaping(e-vaping) device, 전자 담배)는 액체 물질을 증기로 기화(vaporize)시켜 성인 끽연자(adult vapor)가 증기를 흡입(inhale)하는 데 사용된다. 이 전자 끽연 장치(e-vaping device)는 전자 담배로 지칭된다. 전자 끽연 장치는 액체 물질을 기화시켜 증기를 생성하는 히터를 포함한다. 전자 끽연 장치는 몇 가지 전원, 히터와 함께 액체 물질을 보유할 수 있는 저장부(reservoir)를 가지는 카트리지(cartridge) 또는 전자 끽연 탱크를 포함하는 전자 끽연 부재들을 구비한다. 이 장치의 사용 동안, 카트리지가 비게 되면 성인 끽연자는 이를 신선한 액체가 포함된 새 카트리지로 교체하여 장치의 사용을 계속할 수 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

미국 특허출원공개공보 US2012/0234315호(2012.09.20. 공개)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 성능이 개선된 전자 끽연 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 적어도 하나의 특징은 전자 끽연 장치의 액체 저장부를 개시하고 있는데, 이 액체 저장 부재(liquid reservoir component)는 종방향으로 연장되는 외부 케이싱과, 공기 유입구와, 증기 유출구와, 공기 유입구 및 증기 유출구와 연통(communicating with)되는 중앙 공기 통로를 형성하는 외부 케이싱 내의 내관(inner tibe)과, 외부 케이싱과 내관 사이의 고리형 공간(annular space)에 위치하여 액체 물질을 보유하도록 구성된 액체 저장부와, 중앙 공기 통로에 인접하여 위치하는 유도발열체(susceptor)와, 그리고 액체 저장부와 연통되며 중앙 공기 통로를 가로질러 연장되고 유도발열체가 액체 물질을 액체 물질이 기화될 온도까지 가열하여 중앙 공기 통로에 증기를 형성하게 작동할 수 있도록 유도발열체와 열적 연통되는 심지(wick)를 포함한다. 이 액체 저장 부재는 전력 공급 부재와 연결되도록 구성되고, 전력 공급 부재는 유도원(induction source)과 전기적으로 연통되는 전원을 포함하며, 유도원은 액체 저장 부재가 전력 공급 부재에 부착되었을 때 유도원이 전원에 의해 전력을 공급 받으면 유도발열체를 가열할 유도장(induction field)을 생성하도록 작동할 수 있는 거리만큼 유도발열체와 축방향으로 이격되어 있다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지 둘레에 권선되고(wound), 유도발열체는 코일 히터(coil heater)이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지 둘레에 권선되고, 유도발열체는 망 재질(mesh material)의 리본(ribbon)이며, 망 재질은 전기 저항성과 전기 도전성 중의 적어도 하나이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고(integrated with), 유도발열체는 적어도 하나의 도전성 필라멘트(filament)이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고, 유도발열체는 심지의 필라멘트들 내로 연장되는 도전성 막대(rod)이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고, 유도발열체는 도전성 금속편(conductive flake)이며, 이 도전성 금속편은 심지 내에 위치한다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고, 유도발열체는 유도장 내의 도전성 망(mesh)의 일부이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고, 유도발열체는 심지의 일부와 접촉되는 도전성 판(conductive plate)이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고, 유도발열체는 심지의 일부와 접촉되는 도전성 망(conductive mash)이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 스테인리스강, 구리, 구리 합금, 저항성 재질의 필름으로 피복된 세라믹 재질, 니켈 크롬 합금, 그리고 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 재질로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 자성 재질(magnetic material)로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 복수의 필라멘트로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 다공성 폼(porous foam)으로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 유리, 유리섬유, 세라믹, 금속, 흑연, 또는 폴리머 재질로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 액체 저장부는 상류측 단부와 하류측 단부에서 시일(seal)과 함께 밀봉하는 거즈(gauze)를 구비한다.

한 예시적 실시예에서, 전자 끽연 장치는 10mm 미만의 균일한 직경을 가진다.

본 발명의 적어도 하나의 특징은 전력 공급 부재에 연결될 수 있는 액체 저장 부재를 포함하는 전자 끽연 장치를 개시한다. 이 액체 저장 부재는 종방향으로 연장되는 외부 케이싱과, 공기 유입구와, 증기 유출구와, 공기 유입구 및 증기 유출구와 연통되는 중앙 공기 통로를 형성하는 외부 케이싱 내의 내관과, 외부 케이싱과 내관 사이의 고리형 공간에 위치하여 액체 물질을 보유하도록 구성된 액체 저장부와, 중앙 공기 통로에 인접하여 위치하는 유도발열체와, 그리고 액체 저장부와 연통되며 유도발열체가 액체 물질을 액체 물질이 기화될 온도까지 가열하게 작동할 수 있도록 유도발열체와 열적 연통되는 심지를 포함한다. 전력 공급 부재는 종방향으로 연장되는 외부 케이싱과, 유도원과 전기적으로 연통되는 전원을 포함하며, 유도원은 전력 공급 부재가 액체 저장 부재에 부착되었을 때 유도원이 전원에 의해 전력을 공급 받으면 유도발열체가 액체 물질을 액체물질이 기화될 온도까지 가열하도록 유도발열체를 가열할 유도장을 생성하게 작동할 수 있는 거리만큼 유도발열체와 축방향으로 이격되어 있다.

한 예시적 실시예에서, 유도원은 액체 저장 부재의 유도발열체에 근접한 단부에 유도 코일(inductive coil)을 포함하고, 유도 코일은 유도발열체를 가열할 유도장(inductive field)을 생성하도록 구성되어 있다.

한 예시적 실시예에서, 유도 코일은 외부 케이싱의 종방향으로 연장되는 나선(helix)을 구비한다.

한 예시적 실시예에서, 유도 코일은 평면 코일(planar coil)을 구비한다.

한 예시적 실시예에서, 유도 코일은 외부 케이싱의 종방향에 대해 횡방향으로 연장되는 나선을 구비한다.

한 예시적 실시예에서, 유도원은 페라이트(ferrite) 재질로 구성된 원통형 코어와, 이 코어 둘레에 감긴 유도 코일을 더 포함하고, 코어는 외부 케이싱의 종방향과 외부 케이싱의 종방향에 대한 횡방향 중의 어느 한 방향으로 연장된다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체가 심지 둘레에 감기고, 유도발열체는 코일 히터이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체가 심지 둘레에 감기고, 유도발열체는 망 재질의 리본이며, 망상 재료는 전기적 저항성과 전기적 도전성 중의 적어도 하나이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고, 유도발열체는 적어도 하나의 도전성 필라멘트이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고, 유도발열체는 심지의 필라멘트들 내로 연장되는 도전성 막대이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고, 유도발열체는 도전성 금속편이며, 이 도전성 금속편은 심지 내에 위치한다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고, 유도발열체는 유도장 내의 도전성 망의 일부이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고, 유도발열체는 심지의 일부와 접촉되는 도전성 판이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되고, 유도발열체는 심지의 일부와 접촉되는 도전성 망이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 스테인리스강, 구리, 구리 합금, 저항성 재질의 필름으로 피복된 세라믹 재질, 니켈 크롬 합금, 그리고 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 재질로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 액체 저장 부재는 구강단 삽입부(mouth end insert)를 더 포함하고, 구강단 삽입부는 공기 유입구와 연통된다.

한 예시적 실시예에서, 액체 저장 부재가 전력 공급 부재에 연결되었을 때 유도발열체는 유도원의 근접단(proximate end)으로부터 축방향으로 0.01 내지 2mm 이격된다.

한 예시적 실시예에서, 전력 공급 부재와 액체 저장 부재가 연결되고 유도발열체가 유도원의 근접단에 축방향으로 이격되었을 때 전력 공급 부재의 일부가 액체 저장 부재 내에 위치하거나, 또는 전력 공급 부재와 액체 저장 부재가 연결되고 유도발열체가 유도원의 근접단에 축방향으로 이격되었을 때 액체 저장 부재의 일부가 전력 공급 부재 내에 위치한다.

한 예시적 실시예에서, 전력 공급 부재는 흡연 센서(puff sensor)를 포함하는 제어회로를 더 구비하는데, 흡연 센서는 공기 흐름을 감지하여 전원과 전기적 연통하는 유도원으로부터 유도장의 생성을 개시(initiate)시키도록 구성되어 있다.

한 예시적 실시예에서, 흡연 센서는 전자 끽연 장치에 대한 흡입(puff or draw)의 강도에 반응하는 하나 이상의 신호를 생성하여, 제어회로가 신호들을 구별(discriminate)하여 흡연 센서로부터 수신한 신호에 대응하는 전력 사이클(power cycle)의 주파수, 강도 및/또는 시간의 길이를 조절하도록 한다.

한 예시적 실시예에서, 제어회로는 전원으로부터 유도원으로의 가변 전력 사이클을 흡연 센서의 출력 신호에 대한 함수로 제어하도록 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 적어도 하나의 액체 저장 부재가 전력 공급 부재에 기계적 또는 자기적 연결로 연결되고, 액체 저장 부재는 1회용(disposable) 하류부(downstream section)이고 전력 공급 부재는 재사용 가능한(reusable) 상류부(upstream section)이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 자성 재질로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 복수의 필라멘트로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 다공성 폼으로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 유리, 유리섬유, 세라믹, 금속, 흑연, 또는 폴리머 재질로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 전자 끽연(장치)을 가지는 전자 기구(electronic article)는 약 10mm 이하의 직경을 가지며, 전력 공급 부재가 공기 흐름을 감지하여 전원과 전기적 연통되는 유도원으로부터 유도장의 생성을 개시시키도록 구성된 흡연 센서와, 그리고 전력 공급 부재의 자유단에 위치하여 유도장이 생성되었을 때 불이 켜지도록 구성된 발광 다이오드(light-emitting diode; LED)를 더 포함한다.

본 발명의 적어도 하나의 특징은 전자 끽연 장치의 액체 저장 부재를 개시하는데, 이는 종방향으로 연장되는 외부 케이싱과, 공기 유입구와, 증기 유출구와, 액체 물질을 보유하도록 구성된 외부 케이싱 내의 액체 저장부와, 공기 유입구 및 증기 유출구가 적어도 부분적으로 형성하며 액체 저장 부재의 외주(outer periphery)를 따라 연장되는 적어도 두 공기 통로와, 각 공기 통로에 인접하여 위치하는 유도발열체와, 액체 저장부에 연통되어 각 유도발열체에 열적 연통되는 심지로 각 심지가 역체 물질을 각 유도발열체로 전달하고 각 유도발열체가 액체 물질의 액체 물질이 기화될 온도까지 가열하도록 구성되는 심지를 포함한다. 이 액체 저장 부재는 전력 공급 부재에 연결되도록 구성되는데, 전력 공급 부재는 유도원과 전기적으로 연통되는 전원을 포함하며, 유도원은 액체 저장 부재가 전력 공급 부재에 부착되었을 때 유도원이 전원에 의해 전력을 공급 받으면 유도발열체가 액체 물질을 액체물질이 기화될 온도까지 가열하도록 각 유도발열체를 가열할 유도장을 생성할 수 있는 거리만큼 각 유도발열체와 축방향으로 이격되어 있다.

한 예시적 실시예에서, 전자 끽연 장치는 액체 저장 부재를 포함하며 약 10mm 미만의 균일한 직경을 가진다.

본 발명의 적어도 하나의 특징은 액체 저장 부재를 포함하는 전자 끽연 장치를 개시하는데, 이 액체 저장 부재는 종방향으로 연장되는 외부 케이싱과, 공기 유입구와, 증기 배출구와, 공기 유입구 및 증기 유출구와 연통되는 중앙 공기 통로를 형성하는 외부 케이싱 내의 내관과, 외부 케이싱과 내관 사이의 고리형 공간 내에 위치하여 액체 물질을 보유하는 액체 저장부와, 중앙 공기 통로에 인접하여 위치하는 유도발열체와, 이송관(delivery tube)을 가지는 압전소자(piezoelectric element)를 포함하는 전력 공급 부재를 구비하며, 전력 공급 부재가 액체 저장 부재에 부착되었을 때 이송관이 액체 저장부에 진입하여 이송관이 액체를 압전소자에 이송하도록 구성되고, 압전소자는 액체 방울(droplet)을 유도발열체에 이송시켜 유도발열체가 액체 방울을 액체 방울이 기화될 온도로 가열하도록 구성되며, 그리고 종방향으로 연장되는 외부 케이싱은 유도원과 전기적 연통되는 전원(power source)을 포함하고, 유도원은 전력 공급 부재가 액체 저장 부재에 부착되었을 때 유도발열체가 액체 방울을 액체 방울이 기화될 온도로 가열시키도록 유도원이 유도발열체를 가열할 유도장을 생성할 수 있도록 유도발열체와 축방향으로 이격된다.

한 예시적 실시예에서, 압전소자는 액체 방울을 유도발열체의 작동면(operative surface)의 횡방향으로 유도발열체에 이송하도록 구성되고, 유도발열체의 작동면은 전자 끽연 장치의 종방향에 대해 경사를 가진다.

한 예시적 실시예에서, 압전소자와 유도발열체의 작동면은 전자 끽연 장치의 종방향에 대해 경사를 가지며, 압전소자는 유도발열체의 작동면에 횡방향으로 작동면에 액체 방울을 이송한다.

한 예시적 실시예에서, 전자 끽연 장치는 약 10mm 미만의 균일한 직경을 가진다.

본 발명의 적어도 하나의 특징은 액체 저장 부재를 구비하는 전자 끽연 장치를 개시하는데, 이 액체 저장 부재는 종방향으로 연장되는 외부 케이싱과, 공기 유입구와, 증기 유출구와, 공기 유입구 및 증기 유출구와 연통되는 중앙 공기 통로를 형성하는 외부 케이싱 내의 내관과, 외부 케이싱과 내관 사이의 고리형 공간에 위치하여 액체 물질을 보유하도록 구성된 액체 저장부와, 그리고 중앙 공기 통로 부근에 위치하여 액체 공급 매체(liquid supply medium)와 접촉하는 유도발열체를 구비하고, 액체 공급 매체는 액체 저장부로부터 액체 물질을 유도발열체에 이송하여 유도발열체가 액체물질을 액체물질이 기화될 온도까지 가열할 수 있도록 구성되고, 액체 저장 매체(liquid storage medium)(= 액체 공급 매체)의 일부가 유도발열체와 액체 저장 부재에 연결될 수 있는 전력 공급 부재를 둘러싸며, 전력 공급 부재가 종방향으로 연장되며 유도원과 전기적 연통되는 전원을 가지는 외부 케이싱을 포함하며, 유도원이 액체 저장 부재 내로 연장되어 전력 공급 부재가 액체 저장 부재에 부착되었을 때 전원에서 전력이 공급되면 유도발열체가 액체 물질을 액체 물질을 기화시키는 온도까지 가열할 수 있도록 유도발열체에 둘러싸인다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 액체 공급 매체의 일부로부터 중앙 공기 통로를 향해 액체를 빨아들이도록(wick) 구성된 심지 재질(wicking material)로 형성된다.

한 예시적 실시예에서, 유도원은 원통형 코어에 권선된 유도 코일을 포함하고, 원통형 코어는 페라이트 재질로 구성되며, 유도 코일과 원통형 코어가 외부 케이싱의 종방향으로 연장된다.

한 예시적 실시예에서, 전자 끽연 장치는 10mm 미만의 균일한 직경을 가진다.

본 발명의 적어도 하나의 특징은 전자 끽연 장치로부터 증기를 산출하는 방법을 개시한다. 이 방법은 액체 물질의 일부를 액체 저장부로부터 유도원에 인접한 유도발열체가 인접한 공기 통로의 유입부 부근의 위치로 흡수(wicking)하는 단계와, 전자 끽연 장치에 대한 흡입(draw)을 흡연 센서에 연통시켜 흡연(puff)을 나타내는 신호를 생성하는 단계와, 생성된 신호에 따라 진동하는 전력 사이클(oscillating power cycle)을 유도원에 인가함으로써 유도발열체가 액체 물질의 흡수한 부분(wicked portion)의 적어도 일부를 휘발되도록 가열하여 액체 물질의 흡수한 부분의 적어도 일부를 기화시키는 단계와, 그리고 휘발된 물질을 공기 통로와 전자 끽연 장치를 통해 인출(draw)하는 단계를 포함한다.

한 예시적 실시예에 있어서, 인출 단계는 휘발된 물질을 직선의(straight) 공기 통로를 따라 인출한다.

한 예시적 실시예에 있어서, 전자 끽연 장치는 액체 저장부와 연통되는 심지를 구비하는데, 이 심지는 심지 상류의 유도원에 인접하여 위치하는 유도발열체 상류의 공기 통로의 유입부 부근에 위치하여, 전자 끽연 장치가 방법을 수행할 수 있다.

한 예시적 실시예에서, 액체 저장부와 연통되는 심지가 심지 상류의 유도원에 인접하여 위치하는 유도발열체 상류의 공기 통로의 유입부 부근에 위치하여, 전자 끽연 장치가 방법을 수행할 수 있다.

본 발명의 적어도 하나의 특징은 전자 끽연 장치의 액체 저장 부재를 개시하는데, 이는 공기 유입구와, 공기 유입구의 하류에 위치하는 배출구와, 유입 단부를 가지며 유입 단부를 통해 공기 유입구 및 공기 유출구와 연통되는 직선 내부 통로(straight internal passageway)와, 액체 저장부와, 가열 가능한(heatable) 제1 심지부(wick portion)와 제2 심지부를 가지며 가열 가능한 심지부가 직선 내부 통로의 유입 단부의 적어도 일부 부근에서 이를 교차하고 제2 심지부가 액체 저장부로부터 가열 가능한 심지부로 액체를 인출하도록 배치되는 심지와, 그리고 가열 가능한 심지부에 인접하며 활성화(activating)시키며 진동하는 전자기장(electromagnetic field)의 존재 하에서 열을 산출하여 가열 가능한 심지부로부터 액체를 휘발시키며 가열된 심지부 부근으로부터 직선 내부 통로의 유입 단부로 휘발된 액체가 직선 내부 통로의 유입 단부로 직접 인출시키도록 하는 유도발열체를 구비한다.

한 예시적 실시예에서, 액체 저장 부재는 유출 단부와 대향 단부를 가지는 외부 케이싱과, 대향 단부에 위치하며 폐쇄시 액체 저장 부재를 별도의 전자기 에너지원(electromagnetic energy source)에 해제 가능하게 결합하는 커넥터(connector)와, 그리고 유도발열체가 외부 케이싱의 대향 단부에 고정 상태로 유지되어 커넥터의 폐쇄시 유도발열체가 별도의 전자기 에너지원과 어떤 거리로 축방향으로 이격되도록 배치된 지지부(support)를 더 포함한다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 필라멘트형 심지(filamentary wick)이고, 유도발열체는 가열 가능한 심지부 둘레에 권선되며, 유도발열체는 코일 히터(coil heater)이다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 필라멘트형 심지이고, 유도발열체는 가열 가능한 심지부 둘레에 권선되며, 유도발열체는 전기적 저항성/도전성 망 재질의 리본이다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 필라멘트형 심지이고, 유도발열체는 심지와 통합되고(integrated with), 유도발열체는 필라멘트형 심지의 필라멘트들과 교직된(interwoven) 적어도 하나의 필라멘트이다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 필라멘트형 심지이고, 유도발열체는 심지와 통합되며, 유도발열체는 심지의 필라멘트 내로 연장되는 도전성 막대이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지와 통합되며, 유도발열체는 도전성 금속편이며 이 도전성 금속편은 심지 내에 위치한다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체와 심지는 단일한 심지/유도발열체 부재로 통합(integrated into)된다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체와 심지는 원판형(disk-like shape)을 가지며, 유도발열체가 심지와 직선 내부 통로의 유입 단부에 대해 중첩(superpose) 관계를 가진다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 심지의 일부와 접촉하는 도전성 망이다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 복수의 필라멘트들로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 다공성 폼으로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 심지는 유리, 유리섬유, 세라믹, 금속 또는 폴리머 재질로 구성된다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체는 원판형으로 구성된다.

도 1은 본원에 개시된 한 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 단면도.
도 2는 본원에 개시된 한 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 단면도.
도 3은 본원에 개시된 한 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 단면도.
도 4는 본원에 개시된 한 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 단면도.
도 5는 본원에 개시된 한 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 부분들이 연결되지 않은 상태의 단면도.
도 6은 도 5의 전자 끽연 장치의 부분들이 연결된 상태의 단면도.
도 7a는 본원에 개시된 한 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 액체 저장 부재의 부분 단면도.
도 7b는 도 7a의 액체 저장 부재의 단부 측면도.
도 8a는 본원에 개시된 다른 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 액체 저장 부재의 부분 단면도.
도 8b는 도 8a의 액체 저장 부재의 단부 측면도.
도 9a는 본원에 개시된 또 다른 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 액체 저장 부재의 부분 단면도.
도 9b는 도 9a의 액체 저장 부재의 단부 측면도.
도 10a는 본원에 개시된 또 다른 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 액체 저장 부재의 부분 단면도.
도 10b는 도 10a의 액체 저장 부재의 단부 측면도.
도 11a는 통합된 유도발열체와 심지 부재를 가지는, 본원에 개시된 또 다른 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 액체 저장 부재의 부분 단면도.
도 11b는 도 11a의 액체 저장 부재의 단부 측면도.
도 11c는 도 11a 및 도 11b에 도시된 예시적 실시예의 통합된 유도발열체와 심지 부재를 보이는 상세 사시도.
도 12는 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같은 액체 저장 부재 내에서 작동될 수 있는, 통합된 유도발열체 및 심지 부재의 다른 예시적 실시예를 보이는 상세 사시도.
도 13은 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같은 액체 저장 부재 내에서 작동될 수 있는, 통합된 유도발열체 및 심지 부재의 또 다른 예시적 실시예를 보이는 상세 사시도.
도 14는 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같은 액체 저장 부재 내에서 작동될 수 있는, 통합된 유도발열체 및 심지 부재의 또 다른 예시적 실시예를 보이는 상세 사시도.
도 15는 본원에 개시된 전자 끽연 장치의 다른 예시적 실시예를 보이는 단면도.
도 16은 본원에 개시된 전자 끽연 장치의 또 다른 예시적 실시예를 보이는 단면도.
도 17은 본원에 개시된 한 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 단면도.
도 18a는 본원에 개시된 한 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 단면도.
도 18b는 액체 저장부로부터 액체 물질을 흡수(wick)할 수 있는 흡수력을 가지는 전기적 저항성/도전성 부재로 구성된 유도발열체의 사시도.
도 18c는 흡수층(wicking layer)과 결합되어 통합된 심지/유도발열체를 형성하는 유도발열체의 사시도.
도 19는 본원에 개시된 한 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 단면도.
도 20은 본원에 개시된 한 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 액체 저장 부재의 사시도.
도 21은 본원에 개시된 한 예시적 실시예에 의한 전자 끽연 장치의 액체 저장 부재의 사시도.

일부 상세한 예시적 실시예들이 본원에 개시된다. 그러나 본원에 개시된 특정한 구조 및 기능적 상세들은 본 발명을 설명할 목적의 단순한 대표일 뿐이다. 예시적 실시예들은 많은 대체적인 형태들로 구현될 수 있으므로 본원에 기재된 실시예들만으로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

이에 따라, 본 발명은 다양한 변경과 대체적 형태가 될 수 있지만, 도면에 예시적으로 도시된 예를 통해 그 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명을 개시된 특정한 형태로 한정할 의도는 없으며, 본 발명은 모든 변경, 등가물, 그리고 대체물들을 본 발명의 범위 내에 포괄할 것이다. 도면의 전체 표현에 있어서 유사한 참조번호는 유사한 부재를 지칭한다.

부재 또는 층이 다른 부재 또는 층의“위(on)", "연결된다(connected to)", "결합된다(coupled to)" 또는 ”덮는다(covering)"라고 언급될 때는 직접 위, 연결, 결합 또는 다른 부재나 층을 덮거나 중간(intervening) 부재나 층이 존재할 수 있다. 이와 대조적으로, 부재가 다른 부재나 층의“직접 위”, “직접 연결”, “직접 결합”된다고 언급될 때는 중간 부재나 층이 존재하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조번호는 유사한 부재를 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, “및/또는”이라는 용어는 하나 이상의 열거된 대상들의 하나 및 모든 조합을 포함한다.

본원에서 다양한 부재, 요소, 영역, 층 및/또는 부분들을 설명하기 위해 첫째, 둘째, 셋째 등의 용어를 사용할 수 있지만, 이들 부재, 요소, 영역, 층 및/또는 부분들이 이 용어에 제한되는 것은 아니라는 것을 이해해야 할 것이다. 이들 용어들은 단지 한 부재, 요소, 영역, 층 및/또는 부분을 다른 부재, 요소, 영역, 층 및/또는 부분들과 구분하기 위해 사용된 것이다. 이에 따라 이하에 설명되는 제1 부재, 요소, 영역, 층 또는 부분은 본 발명이 교시하는 범위를 벗어나지 않으면서 제2 부재, 요소, 영역, 층 또는 부분으로 지칭될 수 있을 것이다.

(예를 들어 "밑(beneath)," "아래(below)," "하부(lower)," "위(above)," "상부(upper)," 등의) 공간에 관련된 용어들은 도면에 도시된 한 부재나 특징의 다른 부재(들)이나 특징(들)의 관계에 대한 설명의 편의상 본원에서 사용될 수 있다. 공간에 관련된 용어들은 도면에 묘사된 방향에 부가하여 사용 또는 작동에 있어서 장치의 다른 방향들도 포괄하도록 의도된 것임을 이해해야 한다. 예를 들어, 도면 내의 장치가 뒤집히면 다른 부재나 특징의 "아래(below)" 또는 "밑(beneath)"으로 설명된 부재들은 다른 부재나 특징들의 “위(above)"를 향하게 될 것이다. 이에 따라, ”아래{below)"라는 용어는 위와 아래 방향 양자를 포괄할 것이다. (90도 또는 다른 방향으로 회전하는 등) 장치가 다른 방향을 향할 수 있는데, 본원에서 사용되는 공간 관련 설명은 이에 따라 해석될 것이다.

본원에 사용된 용어들은 다양한 실시예들을 설명하기 위한 의도만을 위한 것이며 본 발명의 제한을 의도한 것이 아니다. 본원에 사용된 바와 같이, 단수형 "a," "an," 및 "the"는 문맥이 명확히 달리 표시하지 않는 한 복수형 역시 포함하도록 의도된 것이다. 또한 "포함하다(includes)," "포함하는(including)," "구비하다(comprises)," 및/또는 "구비하는(comprising)이라는 용어들은 이 명세서에 사용될 때, 기술된 특징들, 수치들, 단계들, 작동들, 부재들 및/또는 요소들의 존재를 규정하지만 하나 이상의 다른 특징들, 수치들, 단계들, 작동들, 부재들, 요소들 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않음을 이해해야 할 것이다.

본원에서 본 발명은 본 발명의 이상적인 실시예들(또는 중간 구조들)을 개략적으로 도시한 단면도들을 참조하여 설명된다. 예를 들어 제조 기술 및/또는 공차(tolerance) 등의 결과로 도면의 형상과 달라지는 그러한 변경은 나타날 수 있을 것이다. 이에 따라, 본 발명은 본원에 도시된 영역들의 형상에 제한되지 않고 예를 들어 제작 등의 결과로 인한 형상의 변화(deviation)을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 이에 따라 도면에 도시된 영역들은 자연히(in nature) 개략적이며 그 형상은 장치의 영역의 실제 형상을 도시하고자 한 것이 아니며 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.

달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 (기술적 및 과학적 용어들을 포함한) 모든 용어들은 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전들에 정의된 것들을 포함하여 용어들은 관련 기술의 문맥에서 일관된 의미를 가지며, 본원에서 명시적으로 정의되지 않는 한 이상적이거나 과도히 형식적인 감각으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 할 것이다.

본원에는 전자 끽연 장치(electronic vaping (e-vaping) device; 60)의 신규한 예시적 실시예들이 개시된다. 도 1에서, 전자 끽연 장치(60)는 액체 저장 부재(liquid reservoir component; 70)(제1 또는 카트리지 부)와 재사용 가능한 전력 공급 부재(power supply component; 72)(배터리 부)를 구비하는데, 이 전력 공급 부재에서 유도원(induction sorce; 35)과 유도발열체(susceptor; 14)가 협동하여 액체 저장 부재(70)의 액체 저장부(liquid reservoir; 22)로부터 액체를 인출하는 심지(wick; 28)로부터의 액체가 기화(휘발)되도록 가열한다. 액체 저장 부재(70)는 나사 연결이나 끼워 맞춤(snug-fit), 걸쇠(detent), 클램프(clamp), 고리(clasp) 및/또는 자성 연결 등의 다른 기구로 된 커넥터(connector; 205)에서 전력 공급 부재(72)에 연결될 수 있다. 이 커넥터(205)는 액체 저장 부재(70) 및 전력 공급 부재(72)의 정확한 연결(precise placement)을 달성하도록 단일 성형물(single molded piece)로 구성될 수 있다. 커넥터(205)를 폐쇄하면, 유도원(35)은 축방향으로 유도 발열체(14)와 소정 및/또는 바람직한 거리로 이격됨으로써 유도원(35)이 유도발열체(14)에 중첩되는 진동하는 유도 전자기장을 생성하여 유도발열체(14)의 발열을 야기하게 된다. 유도원(35)은 유도발열체(14)와 축방향으로 2mm 미만, 더 바람직하기로 1mm 미만으로 이격될 수 있다.

카트리지 부(Cartridge Section)

다시 도 1에서, 액체 저장 부재(70), 즉 카트리지 부는 종방향으로 연장되고 공기 유입구(air inlet; 44)를 가지는 (원통형 관 등의) 외부 케이싱(outer casing; 6)을 포함할 수 있다. 내관(inner tube; 62)는 외부 케이싱(6) 내에 위치하며 공기 유입구(44)와 증기 배출구(vapor outlet; 24)(구강단 삽입부 유출구; mouth end insert outlet)와 연통되는 직선의(straight) 중앙 공기 통로(central air passage; 20)를 형성한다. 중앙 공기 통로(20)와 연통되는 두 공기 유입구(44)가 구비될 수 있다. 이와는 달리, 둘, 셋, 넷, 다섯 또는 그 이상의 공기 유입구(44)가 구비될 수도 있다. 공기 유입구가 둘보다 많다면 공기 유입구(44)들은 전자 끽연 장치(60)의 길이 및/또는 외주 둘레를 따라 다른 위치(location)들에 배치(locate)될 수 있다. 공기 유입구(44)의 크기와 수를 변경시키면 또한 전자 끽연 장치(60)의 흡입(draw)에 원하는 저항을 설정하고, 전자 끽연 장치(60)의 흡입 중의 휘파람 잡음(whistling noise)의 생성을 감소시키며, 중앙 공기 통로(20)의 헬름홀츠 공명(Helmholtz resonance)을 감소시키는데 도움이 될 수 있다.

액체 저장부(22)는 외부 케이싱(6)과 내관(62) 사이의 고리형 공간(annular space)에 형성될 수 있는데, 이 고리형 공간은 상류측 단부에서 상류 시일(upstream seal; 15)로, 하류측 단부에서 하류 시일(10)(또는 스토퍼)로 밀봉된다. 액체 저장부(22)는 액체 물질을 보유(contain)하고, 선택적으로 액체 물질을 액체 저장부(22) 내에 분산시키도록 작동할 수 있는 액체 저장 매체(liquid storage medium; 21)(즉 섬유질 매체(fibrous medium))를 보유한다. 예를 들어, 액체 저장 매체(21)는 내관(62) 둘레의 거즈(gauze)의 래핑(wrapping)이 될 수 있다. 액체 저장 매체(21)는 내부 래핑을 둘러싸는 같거나 다른 재질의 거즈의 외부 래핑을 포함할 수 있다. 한 예시적 실시예에서, 액체 저장부(22)의 액체 저장 매체(21)는 느슨한 입자(loose particle), 느슨한 섬유(loose fiber), 또는 직조(woven) 또는 비직조 섬유 형태의 알루미나 세라믹(alumina ceramic)으로 구성되거나, 이와는 달리, 액체 저장 매체(21)가 솜(cotton) 또는 거즈 재질 등의 셀룰로스 재질(cellulosic material) 또는 직조 섬유 형태의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 등의 폴리머 재질로 구성될 수 있고, 또는 이와는 달리 폴리머 재질이 느슨한 섬유의 다발(bundle) 형태로 구성될 수도 있다.

액체 저장 매체(21)는 솜, 폴리에틸렌, 폴리에스터, 레이온과 이들의 조합의 섬유 재질로 구성될 수도 있다. 이 섬유는 (예를 들어 약 8미크론 내지 약 12미크론 또는 약 9미크론 내지 11미크론 등) 6미크론 내지 15미크론 크기 범위의 직경을 가질 수 있다. 액체 저장 매체(21)는 소결(sintered), 다공성(porous), 또는 발포(foamed) 재질이 될 수 있다. 섬유는 비호흡성(irrespirable)이 될 크기를 가지며 y-형, 십자(cross)형, 클로버(clover)형 또는 다른 어떤 적절한 형상의 단면을 가질 수 있다. 다른 대체적인 액체 저장부(22)는 액체 저장 매체(21)이 없이 액체가 충전된 탱크를 구비할 수 있다.

다시 도 1에서, 액체 저장 부재(70)는 중앙 공기 통로(20)의 상류부에 인접하여 위치하는 유도발열체(susceptor; 14)와, 액체 저장부(22)의 액체 물질과 액체 연통(liquid communication)되며 유도발열체(14)와 열적 연통(thermal communication)되는 심지(wick; 28)를 구비한다. 심지(28)는 액체 저장부(22)로부터 유도발열체(14)에 근접한 곳으로 액체 물질을 빨아들여(draw), 유도발열체(14)가 유도원(35)에 의해 활성화(activation)되었을 때 심지(28)에 근접한 부분의 액체 물질을 기화에 충분한 온도로 가열함으로써 증기를 산출하게 된다. 유도발열체(14)는 액체 저장 부재(70) 내에서 중앙 공기 통로(20)의 유입부(inlet portion; 230)에 근접하여 적어도 부분적으로 중첩되도록 위치할 수 있다.

다시 도 1에서, 유도발열체(14)는 전기적 도전성 및 전기적 저항성 재질의 얇은 원판(disc) 또는 포일(foil)의 형태가 될 수 있다. 이 재질은 금속이며 선택적으로 자성(magnetic)일 수 있다. 적절한 전기적 저항성/도전성 재질의 예는 금속, 합금, 그리고 초합금(superalloy)의 형태로 사용될 수 있다. 예를 들어 니켈, 코발트, 크롬, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 니오븀, 몰리브덴, 탄탈륨, 중석(tungsten), 주석(tin), 갈륨, 망간, 철, 백금(platinum), 오스뮴, 이리듐, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 구리, 그리고 이들의 합금 등의 금속이 유도발열체(14)의 형성에 사용될 수 있지만 이들에 제한되는 것은 아니다. 유도발열체(14)는 스테인리스강, 구리 합금, 니켈-크롬 합금, 코발트 합금, 초합금, 그리고 이들의 조합으로 구성되는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 재질로 구성될 수 있다. 대체적인 예시적 실시에에서는, 유도발열체(14)가 니켈 알루미나이드(nickel aluminide), 표면에 알루미나 층을 가지는 재질, 철 알루미나이드(iron aluminide)와 다른 복합재질로 구성될 수 있다. 전기적 저항성/도전성 재질이 절연 재질에 선택적으로 매립(embedded in) 또는 포착(encapsulated) 또는 피복(coated)되거나, 에너지 전달의 동역학(kinetics)과 외부 물리화학적(physicochemical) 특성의 요구에 따라 그 역으로 구성될 수도 있다.

한 예시적 실시예에서, 유도발열체(14)는 니켈-크롬 합금 또는 철-크롬 합금으로 구성된다. 다른 예시적 실시예에서는, 유도발열체(14)가 그 외측 표면에 전기 저항/도전 층을 가지는 세라믹 복합 유도발열체가 될 수 있다. 또 다른 예시적 실시예에서는, 전기 저항/도전 층이 세라믹 유도발열체 내에 매립될 수 있다.

또 다른 예시적 실시예에서, 유도발열체(14)는 시카(Sikka) 등에 대한 미국특허 제5,595,706호에 기재된 바와 같은 (예를 들어 FeAl 또는 Fe₃Al 등의) 철-알루미나이드 또는 (예를 들어 Ni₃Al 등의) 니켈 알루미나이드로 구성될 수 있다.

금속 원판이나 포일의 형태로 구성될 때, 유도발열체(14)는 대략 3 내지 8밀리미터(mm) 폭과 대략 가정용 알루미늄 포일의 두께가 될 수 있다.

다시 도 1에서, 심지(28)는 유연한(flexible) 필라멘트형 재질로 구성될 수 있다. 심지(28)는 필라멘트들 간의 간극 공간(interstitial space)을 통해 액체 저장부(22)로부터 액체 물질을 인출하기에 충분한 모세관력(capillarity)을 가지는 복수의 필라멘트를 포함할 수 있다; 또한 심지(28)는 이러한 유리, 세라믹 또는 금속 필라멘트의 다발과 별도의 다발 또는 가닥(strand)에 함께 감긴 필라멘트의 권선을 구비할 수도 있는데, 여기서 심지(28)는 권선된 유리섬유 필라멘트의 셋 이상의 다발 또는 가닥 등 복수의 이러한 다발을 구비한다.

심지(28)는 대략 십자형, 클로버형, Y-형 또는 다른 어떤 적절한 형상의 단면을 가지는 필라멘트로 구성될 수 있다.

심지(28)는 어떤 적절한 재질 또는 재질의 조합으로 구성될 수 있다. 적절한 재질의 예는 유리 필라멘트, 유리섬유 필라멘트, 그리고 세라믹, 금속 또는 흑연 기반 재질들이다. 뿐만 아니라, 심지(28)는 밀도, 점도, 표면장력, 증기압 등 다른 액상 물리적 특성을 가지는 증기 생성 액체를 수용하도록 적절한 모세관력을 가질 수 있다. 심지(28)의 모세관 특성과 액체의 특성들은, 유도발열체(14) 및/또는 심지(28)의 과열을 방지하도록 유도발열체(14)에 인접한 영역에서 심지(28)가 언제나 젖어있도록 선택된다.

도 1 및 도 5에서, 지지부(207)는 유도발열체(14)를 액체 저장 부재(70) 내에 심지(28) 및/또는 커넥터(205)에 대해 고정된 위치에 지지할 수 있다. 한 예시적 실시예에서, 심지(28)는 중앙 공기 통로(20)의 상류 시일(upstream seal; 15)과 상류(유입)부에 교차하여 연장되며(인접하며), 상류 시일(15)을 통해 액체 저장부(15)의 한정 공간(confine) 내로 종방향으로 연장되어 액체 저장부(22) 내의 액체와 접촉하는 제1 단부(end portions)(29)와 제2 단부(31)를 가지는 가열 가능한 심지부(228)(횡방향 중간부)를 포함한다. 심지(28)의 단부(29, 31)를 수용하도록 상류 시일의 둘레(perimeter)를 따른 위치들에 홈(notch)들이 제공될 수 있다. 액체 저장부(22)로부터 액체가, 어디에 있건 유도발열체(14)에 근접한 위치로 인출되는 한, 심지가 저장부와 연통되는 한 단부(29)만을 가지며 심지(28)의 단부의 위치와 배치(routing)도 특정하게 설명한 바와 달리 하는 것도 고려할 수 있을 것이다.

유도발열체(14)는 심지(28)와 열적 연통되어 열전도에 의해 심지(28) 내의 액체를 가열할 수 있다. 이와는 달리, 유도발열체(14)로부터의 열이 사용중 전자 끽연 장치(60)을 통해 흡입되는 유입 주변 공기의 흐름에 전달된 다음, 대류(convection)에 의해 액체 물질을 가열할 수도 있다.

액체 저장 부재(70)(카트리지)는 둘 이상의 축외(off-axis), 확산 유출구(diverging oulet; 24), 예를 들어 네 개의 이런 유출구(24)를 가지는 구강단 삽입부(mouth end insert; 8)를 더 포함한다. 이와는 달리, 구강단 삽입부(8)가 단일한 유출구(24)를 가질 수도 있다. 구강단 삽입부(8)는 내관(62)의 내부공간에 의해 형성되는 중앙 공기 통로와 유체 연통된다.

다시 도 1 및 도 5에서, 유도발열체(14)를 중앙 채널(central channel; 20)의 유입부(230)에 인접하여 위치시키면 (증기가 처음 형성되는) 유도발열체(14)의 위치로부터 구강단 삽입부(8)의 내부공간까지 대략 직선의 흐름 경로가 형성되므로 더 완전한 증기 형성이 촉진된다. 이러한 구조는 흐름 방향의 급격한 변경(abrupt change)을 방지하여 그렇지 않은 경우 증기 형성(development and production)을 방해할 수 있는 충격(impact) 및 다른 효과들에 기인하여 관련되는 손실들을 방지한다. 또한 중앙 공기 통로(20)도 증기와 액체 저장부(22) 간의 접촉과 열전달도 최소화한다.

액체 저장부(22) 내의 액체 물질은 전자 끽연 장치(60)에서 사용되기에 적합한 비등점을 가질 수 있다. 비등점이 너무 높으면 유도발열체(14)가 심지(14)로부터 액체를 기화시킬 수 없다. 그러나 비등점이 너무 낮으면 유도발열체(14)가 활성화되지 않아도 액체가 너무 일찍(prematurely) 기화될 수 있다.

액체 물질은, 가열 중에 액체로부터 방출되는 휘발성 담배 향료 화합물(tobacco flavor compound)을 가지는 담배 함유 물질(tobacco-containing material)을 포함할 수 있다. 액체는 또한 담배 향료 함유 물질 또는 니코틴 함유 물질이 될 수 있다. 이와는 달리, 또는 추가적으로 액체는 비 니코틴 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체는 물, 용제, 에타놀, 식물 추출물, 산, 카페인, 그리고 천연 또는 인공 향료들을 포함할 수 있다. 액체는 무화제(vapor former)를 더 포함할 수 있다. 적절한 무화제의 예는 글리세린과 프로필렌 글리콜이다.

심지 구조의 한 이점은 (일반적으로 산소는 심지를 통해 액체 저장부에 진입할 수 없으므로) 액체 저장부(22)의 액체 물질이 산소로부터 보호됨으로써 액체 물질의 변질(degradation)의 위험이 현저히 감소된다는 점이다. 뿐만 아니라, 불투명한 외부 케이싱(6)을 사용하여 액체 저장부(22)가 빛으로부터 보호됨으로써 액체 물질의 변질의 위험이 현저히 감소된다. 이에 따라 높은 수준의 저장 수명(shelf-life)과 청정도(cleanliness)가 유지될 수 있다.

도 5의 예시적 실시예에서, 유도발열체(14)는 심지(28)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 와이어 코일(wire coil)을 구비한다. 이 와이어 코일은 코일의 턴(turn) 사이에 간격을 갖거나 가지지 않고 심지(28)의 둘레에 완전히 또는 부분적으로 연장된다. 다른 예시적 실시예에서는, 유도발열체 코일이 인접하기는 하지만 심지(28) 둘레에 감기지는 않는다. 또한, 내관(62)의 하류측 단부에 하류 가스켓(downstream gasket; 10)이 끼워 맞춤(fit into)된다.

배터리 부(Battery Section)

도 1(및 도5)에서, 전력 공급 부재(또는 배터리 부)(72)는 종방향으로 연장되며 제어 회로(16)를 통해 유도원(induction source; 35)과 전기적 연통되는 전원 또는 배터리(1)를 포함하는 외부 케이싱(outer casing; 6)을 구비한다.

배터리 또는 전원(1)은 리튬-이온 배터리나 예를 들어 리튬-이온 폴리머 배터리 등 그 변종이 될 수 있다. 이와는 달리, 전지는 니켈-수소합금 전지(Nickel-metal hydride battery), 니켈-카드뮴 전지, 니켈-망간 전지, 니켈-코발트 전지 또는 연료전지(fuel cell)가 될 수도 있다. 이 경우, 전자 끽연 장치(60)는 전원 내의 에너지가 고갈될 때까지 성인 흡연자에 의해 사용될 수 있다. 이와는 달리, 전원(1)이 재충전 가능하고 외부 충전 장치에 의해 배터리를 충전시키는 회로를 포함할 수 있다. 이 경우, 충전되면 회로는 소정 회수의 흡연(puff)을 위한 전력을 제공할 수 있고, 그 이후에는 회로가 외부 충전 장치에 재연결되어야 한다.

제어 회로(16)는 유도원(35)이 원하는 방향과 기간 동안 진동하는 유도장(inductive field)을 생성하도록 유도원(35)에 공급되는 전력을 진동시켜 유도원(35)이 유도발열체(14)를 소정 및/또는 원하는 기간 동안 소정 및/또는 원하는 온도로 가열시키도록 작동할 수 있는 발진기(oscillator; 18)을 포함할 수 있다. 제어 회로(16)는 유도원(35)에 인가되는 전압을 제어하는 전압 조정기(voltage regulator; 19)를 포함할 수 있다. 유도원(35)은 전원(1)으로부터 발진기(18)를 통해 약 100kHz 내지 1MHz의 주파수로 전력을 공급받을 수 있는데, 이 주파수는 유도발열체(14)의 표피 깊이(skin depth), 유도발열체(14)와 유도원(35) 사이의 축방향 간격, 그리고 유도원(35)의 매개변수(parameter)들에 기초하여 선택된다. 도 2에 도시된 1차 유도 코일(36)의 경우, 이 매개변수들은 턴(turn) 간의 간격과 턴의 수효를 포함한다. 주파수 역시 유도 코일(36)이 권선되는 페라이트 코어(ferrite core; 37)의 특성들에 좌우된다. 유도원과 유도발열체의 상세는 미국특허 제5,613,505호를 참조할 수 있는데, 이는 본원에 전체적으로 참고되었다.

예를 들어 도 2에 도시된 예 등의 한 예시적 실시예에서는 1차 유도 코일(36)과 페라이트 코어(37)는 외부 케이싱(6)의 종방향으로 연장되고, 예를 들어 도 4에 도시된 예 등 대체적인 예시적 실시예에서는 유도 코일(36)과 페라이트 코어의 대칭축은 횡방향을 향한다.

도 1 및 도 5에서, 제어 회로(16)는 전력 공급 부재(72)의 원격 단부(distal end portion)에 위치할 수 있는 흡연 센서(puff sensor)(압력 센서)(17)에 반응하도록 연통될 수 있다. 흡연 센서(17)는 구강단 삽입부(8)을 통해 전자 끽연 장치(60)로부터 인출되는 공기에 반응하여 신호를 생성하도록 작동될 수 있다. 흡연 센서(17)로부터의 신호에 따라, 제어 회로(16)는 진동하는 전력 사이클을 유도원(35)에 전달한다. 액체 저장 부재(70)의 구강단 삽입부(8)에서의 흡입(draw)(또는 흡연)에 의한 압력 강하(pressure drop)는 각각 커넥터(205)에 인접한 부재(70 및 72)의 개구부(opening; 44b 및 44c)(도 5 및 도 6)와 배터리(0와 케이싱(6)의 인접부 사이에 구비된 공간을 통해 흡연 센서(17)에 연통된다. 흡연 센서(17)는 전자 끽연 장치(60) 상의 흡연 또는 흡입의 강도에 따른 신호들의 범위와 같이 하나보다 많은 신호를 생성하여 제어 회로(16)가 신호들 간을 구별(discriminate)하여 흡연 센서로부터 수신한 신호에 따른 당면한(immediate) 전력 사이클의 주파수, 강도 및/또는 시간의 길이를 조정하도록 작동될 수 있다.

격벽(partition; 61)이 흡연 센서(17) 또는 그 상류에 구비되어 배터리 부(7)의 원격단(distal end)에 위치한 압력 방출 유입구(pressure relief inlet; 44a)를 격리하도록 할 수 있다. 압력 방출 유입구(44a)는, 흡연 센서(17)의 원활한 작동을 방해할 수 있는 흡연 센서(17) 측의 압력을 방출하는 역할을 한다. 한 예시적 실시예에서, 흡연 센서(17)와 제어 회로(17)는 칩텍(ChipTech)사의 MP909 칩과 같은 단일한 칩이 될 수 있다. 이 MP909 칩은 저항과, 타이밍(timing) 회로, 스위칭(즉 흡연 센서 신호에 기초하여 전원으로부터 유도원에 전력을 공급하고 전력이 낮을 때 LED가 깜빡이거나 다른 기능을 야기하는)을 일으키는 입력 및 출력들을 가지는 집적 회로이다.

도 3, 5, 그리고 6에서, 전원(1)은 전자 끽연 장치(60)내에 배치된 배터리를 포함할 수 있는데, 배터리 양극 커넥터가 배터리의 양극을 유도원(35)의 한 극(pole)에 연결하고 배터리 음극 커넥터가 배터리의 음극을 유도원(35)의 다른 극에 연결하여 유도장이 생성될 수 있다. 유도원(35)이 유도장을 생성하고 유도발열체(14)가 이 유도장 내에 위치하면 유도발열체(14)가 가열된다.

제어 회로(16)는 그 요소들이 유도발열체(14)의 온도의 최적 상승과 소정 및/또는 원하는 기간 동안 작동 온도의 유지를 달성하는 전력 사이클을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전력 사이클은 각각 T1 및 T2의 기간(time period)을 가지는 두(또는 그 이상의) 국면(phase)들로 구분될 수 있다. 제1 국면(T1)에서는, 더 높은 주파수 및/또는 진폭(v)이 채택되어 유도발열체(14)에 신속한 가열을 유도한다. 제2 국면(T2)에서, 제어 회로(16)는 더 적당한(moderate) 주파수 및/또는 더 적당한 진폭을 제공하여 제2 국면(T2) 동안 지속적인 가열 효과를 달성할 수 있다. 분석법 및/또는 모델링, 바람직한 전력 사이클은 시험을 통해 설정될 수 있을 것이다. 파원 사이클은 진폭만 또는 주파수만 변화되는 복수의 국면들을 포함할 수 있고, 전력 및/또는 진동이 유도원(35)에 도입되지 않는 국면을 포함할 수 있다.

제어 회로(16)는 유도원(35)을 제어하여 교번하는(alternating) 유도장을 생성할 수 있고, 또는 대체적인 예시적 실시예에서는 제어 회로(16)가 유도원(35)에 온과 오프 상태 사이로 펄스(pulse)를 공급하여 생성된 유도장으로 유도발열체(14)를 가열할 수 있다. 이 펄스 공급은 유도발열체(14)의 온도와 증기 산출을 제어할 수 있다.

제어 회로(16)는 또한 배터리 전압의 판독(reading)에 따라 주파수, 진폭 및/또는 기간을 조정하여 배터리(1)의 전압 수준이 사용에 따라 저하되어도 일관된 성능이 유지되도록 구성될 수 있다.

흡연 센서(17)는 구강단 삽입부(8) 상의 흡연 또는 흡입의 강도에 따른 신호들의 범위와 같이 하나보다 많은 신호를 생성하여 제어 회로(16)가 신호들 간을 구별하여 흡연 센서로부터 수신한 신호에 따른 당면한 전력 사이클의 주파수, 강도 및/또는 시간의 길이를 조정하도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 강한 흡입은 흡연 센서(17)에 제1 신호를 형성하고, 이는 이어서 제어 회로가 이에 따라 당면한 전력 사이클을 연장하거나 전력 사이클에 다른 조정을 제공하여 증기를 더 많이 산출하도록 한다.

활성화 시, 유도발열체(14)는 유도발열체로 둘러싸인 심지(28)의 부분을 10초 미만에, 더 바람직하기로는 7초 미만에 가열할 수 있다. 이에 따라 전력 사이클(또는 최대 흡연 길이)은 약 2초 내지 약 10초(예를 들어 약 3초 내지 약 9초, 약 4초 내지 약 8초 또는 약 5초 내지 약 7초)의 기간 범위를 가질 수 있다.

이와는 달리, 제어 회로(16)는 성인 끽연자가 흡연을 개시(initiate)시킬 수 있는 수동으로 작동 가능한 스위치를 포함할 수 있다. 유도원(35)에 대한 전류 공급의 시간 기간과 특성은 기화를 원하는 액체의 양에 따라 사전 설정될 수 있다. 제어 회로(16)는 이 목적으로 사전 프로그램되거나 프로그램될 수 있다. 이와는 달리, 제어 회로(16)는 흡연 센서(17)가 압력 강하를 감지하는 동안 유도원(35)에 전력을 공급할 수도 있다.

제어 회로(16)는 또한 유도발열체(14)가 활성화되었을 때 발광하도록 작동할 수 있는 LED(48)를 포함할 수 있다. LED(48)는 전자 끽연 장치(60)의 상류 단부(원격단)에 위치하여 LED(48)가 흡연 동안 연소하는 담배(burning coal)의 외관을 흉내 내도록 할 수 있다. LED(48)는 성인 끽연자에게 보이도록 배치될 수 있다. 또한 LED(48)는 전자 끽연 시스템의 진단(diagnostics)에도 활용될 수 있다. LED(48)는 또한 성인 흡연자가 프라이버시를 위해 LED(48)를 작동 및/또는 비작동시킬 수 있도록 구성되어, 원한다면 전자 끽연 동안 LED(48) 동안 LED(48)가 작동되지 않을 수 있다.

도 6에 있어서, 커넥터(205)의 폐쇄시 유도원(35)은 유도발열체(14)로부터 소정의 및/또는 원하는 축방향 거리에 위치한다. 이 거리는 2mm 미만이고, 더 바람직하기로 1mm 미만이다.

재사용 가능한 전력 공급 부재와 교차 가능한 액체 저장 부재

도 3 및 13에 있어서, 다른 예시적 실시예는 도 1 및 도 5에 도시되고 설명된 예시적 실시예들과 유사한 구성요소들과 기능을 가지지만, 예외적으로 유도발열체(14)가 심지(28)의 필라멘트들 둘레에 위치한 도전성/저항성 재질의 와이어 코일(또는 와이어 케이지(wire cage))의 형태로 구성되어 통합된 심지/유도발열체 부재(28/14)를 구성하는 차이가 있다. 선택적으로, 와이어 재질이 자성이 될 수 있다.

통합된 심지/유도발열체 부재(28/14)를 포함하는 다른 예시적 실시예들도 있다. 일반적으로 도 11a 및 도 11b, 특히 도 11c에서, 유도발열체(14)는 하나 이상의 유도 가열 가능한(inductively heatable) 와이어 필라멘트를 구비하는데, 이들은 전기 저항성/도전성 재질로 구성되고 심지(28)의 필라멘트들과 얽혀(intertwine)(통합되어) 통합된 심지/유도발열체 부재(28/14)를 형성한다. 도 12에 있어서도, 이에 대체하거나 부가하여 유도발열체(14)가 심지(28) 둘레에 감겨 있는데, 여기서 유도발열체(14)는 유도 가열 가능한, 전기 저항성/도전성 망(mesh) 재질의 리본(ribbon)이다. 망 재질이 심지/유도발열체(28/14)의 필라멘트들 사이에 얽히는 구성도 가능할 것이다. 도 14에 있어서, 다른 예시적 실시예는 얇은 포일 또는 금속 재질의 유도 가열 가능한 전기 저항성/도전성 금속편(flake)(14)을 포함할 수 있으며, 이는 심지(28)의 가열 가능한 부분을 따라 배치되어 통합된 심지/유도발열체(28/14)의 다른 형태를 형성한다. 이 금속편(14)은 정사각형. 삼각형, 장란형(oblong) 또는 이들의 조합 등의 임의의 형상을 가질 수 있는데, (폭 1mm 미만, 더 바람직하기로 폭 0.5mm 미만으로) 크기가 작으므로 유도 가열에 더 신속히 반응하여 가열된 금속편(14)에 인접한 액체에 더 효율적인 열전달을 나타낼 것이다.

특히 도 8a 및 도 8b의 대체적인 예시적 실시예에서, 통합된 심지/유도발열체 부재(28/14)는 액체 저장부(22)로부터 액체 물질을 빨아들일(wick) 수 있는 도전성 망(conductive mash)으로 구성되는데, 도전성 망의 가열 가능한 부분(801)은 중앙 공기 통로(20)의 유입부(230)에 인접하여 배치될 수 있다. 망으로 된 심지/유도발열체 부재(28/14)는 직조된(woven) 스테인리스강 가닥(thread) 또는 망의 둘 이상의 층을 포함할 수 있는데, 망 재질의 특성들이나 층의 수는 통합된 심지/유도발열체 부재(28/14)의 가열 가능한 부분(801)로 액체를 인출하기에 충분한 모세관력(capillarity)을 달성하도록 선택될 수 있다. 통합된 심지/유도발열체 부재(28/14)는 가열 가능한 (중앙) 부분(801)에서 심지 작용(wicking)을 하는 단부(들)과 밀도, 섬유 길이, 화학적 성질(chemistry), 층의 수, 폭과 다른 방식들을 달리 함으로써, 중앙부는 유도 가열 및/또는 열전달에 최적화되고 부재(28/14)의 단부(들)은 심지 작용에 최적화되도록 하는 구성도 가능할 것이다.

또 다른 예시적 실시예들

도 5 및 6에 도시된 전자 끽연 장치(60)의 또 다른 예시적 실시예들에서, 그 액체 저장 부재(70)는 공기 유입구(44)와, 공기 유입구 하류에 위치한 유출구(24)와, 그리고 유입 단부(inlet end portion; 230)를 가지는 직선 내부 통로(straight internal passageway; 20)를 포함하는데, 직선 내부 통로(20)는 이 유입 단부(230)를 통해 공기 유입구(44) 및 공기 유출구(24)와 연통된다. 액체 저장 부재(70)는 액체 저장부(22)와, 그리고 심지(28)를 포함하는데, 심지(28)는 가열 가능한 심지부(228), 제1 단부(29), 그리고 제2 단부(31)을 가진다. 가열 가능한 심지부(228)는 직선 내부 통로(20)의 유입 단부(230) 부근에 적어도 그 일부를 거로질러 배치된다. 제1 및 제2 단부(29, 31)는 액체 저장부(22)로부터 가열 가능한 심지부(228)로 액체를 인출하도록 구성될 수 있다. 유도발열체(14)는 가열 가능한 심지부(228)에 근접 관계에 있어서, 활성화시키며 진동하는 전자기장의 존재 하에서 가열 가능한 심지부(228)로부터 액체를 휘발시키기에 충분하도록 가열하게 되는데, 활성화시키며 진동하는 전자기장은 액체 저장 부재(70)과 별도의 (예를 들어 전력 공급 부재 등의) 전력 공급 부재(또는 전자기장 원(source))(72)에 의해 산출된다. 직선 내부 통로(20)의 유입 단부(230)로의 가열된 심지부 부근은 휘발화된 액체가 직접, 최소한의 변질(degradation)로 증기가 형성되는 직선 내부 통로(20)의 유입 단부(230)로 인출되기에 충분할 것이다.

액체 저장 부재(70)는 유출 단부와 대향 단부를 가지는 외부 케이싱(60)을 포함할 수 있는데, 커넥터(205)는 대향 단부에 위치할 것이다. 커넥터(205)는 폐쇄시 액체 저장 부재(70)를 별도의 전력 공급 부재(또는 전자기 에너지 원)(72)과 해제 가능하게 결합하도록 되어 있다. 지지부(207)가 유도발열체(14)를 외부 케이싱(60)의 대향 단부에 대해 고정 상태로 유지하도록 배치되어 커넥터(205)의 폐쇄시 유도발열체(14)가 별도의 전력 공급 부재(72)과 소정 및/또는 원하는 거리로 축방향 이격되도록 한다.

특히 도 5에서, 전력 공급 부재(72)는 커넥터(coupling)(205)에 인접하는 시일(seal; 233)을 포함하여 전력 공급 부재(72)의 전자 부품들을 외부 부재들로부터 보호한다.

도 15에 도시된 전자 끽연 장치(60)의 또 다른 예시적 실시예에서, 제어 회로(16)는 전력 공급 부재(72) 내의 흡연 센서(17)와 분리되고, 제어 회로(16)는 전원(1)의 하류에 위치한다. 흡연 센서(17)는 전력 공급 부재(72)의 원격단에 위치할 수 있는데, 여기서 격벽(61)이 흡연 센서(17)의 하류 측을 전력 공급 부재(72)의 나머지로부터 분리(isolate)시킬 수 있다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 예시적 실시예에서, 액체 저장 부재(70)는 중앙 공기 통로(20)의 유입부(230)에 중첩(superimpose)되는 필라멘트형 심지(filamentary wick; 28)를 포함할 수 있고, 유도발열체(14)는 전기 도전성/저항성 재질이며 선택적으로 통기성(air permeable)인 평면 스크린(planar screen)을 구비한다. 이 예시적 실시예와 다른 실시예들에서, 유도발열체(14)는 액체 저장 부재(70)의 내부 고리형 플랜지(internal annular flange; 41) 상에 지지된다. 유도발열체(14)는 끼워 맞춤이나 내열성 접착제 등의 적절한 수단에 의해 플랜지(41)에 부착될 수 있다. 이 예시적 실시예와 다른 실시예들에서, 공기 유입구(744a, 744b)는 둘 이상의 수렴되는 방향의(전자 끽연 장치(60)의 구강단 삽입부를 향해 수렴되는) 채널들을 구비하고, 각각 케이싱(6)의 외면에 사면의 림(beveled rim)을 포함하여 전자 끽연 장치(60)가 흡입되는 동안의 휘파람 잡음(whistling noise)의 생성을 최소화하게 된다. 공기 유입구(744a, 744b)는 액체 저장 부재(70)의 플랜지(41) 상류 위치에 공기를 방출시킬 수 있다. 이 예시적 실시예에서, 유도발열체(14)는 포일 원판(foil disc) 또는 다공 포일(perforated foil)을 구비할 수 있다. 공기 유입구(744a, 744b)가 플랜지(41) 상류 이외에(instead) 공기를 방출하는 구성도 고려할 수 있다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 예시적 실시예에 있어서, 중앙 공기 통로(20)를 가로지르며 필라멘트형 심지(28)에 인접한 하류에 위치하는 공기 투과성 유도발열체(14)는 스크린 원판 또는 다공성 포일 원판을 구비한다. 선택적으로, 유도발열체(14)는, 시일(15)과 유도발열체(14) 사이에 삽입되어 시일(25)을 열열화(thermal degradation)로부터 보호하는 단열성(thermally insulatory) 가스켓(38)에 의해 시일(15)로 지지(또는 이에 부착)될 수 있다.

도 10a 및 도 10b에 도시된 예시적 실시예에 있어서, 중앙 채널(20)의 유입부(230)에 위치한 상류 시일(15)은, 액체 저장부(22)의 상류 유입(단)부(230)을 덮어 중앙 공기 통로(20)를 둘러싸지만 폐색(occlude)시키지 않는 제1의, 액체 투과성(liquid transmissive), 다공성 환상 층(porous toroidal layer; 28a)과, 제1층(28a)을 덮으며 중앙 공기 통로(20)를 가로질러 연장되는 원판 형태의 단열성 제2층(28b)을 포함하는 심지 구조를 구비한다. 제1층(28a)은 잉크 제조업체가 심지로 채택하는 바와 같은 소결된(sintered) 폴리머 또는 소결된 다공성 금속으로 구성될 수 있다. 상류의 제2층(28b)은 제1층(28a)보다 더 큰 크기의 모세관력과 공기 투과성을 가지는 유리섬유의 느슨한 직물(weave)이나 매트(mat)로 구성될 수 있다. 심지 층(28a, 28b)들은 전술한 바와 같이 부근에 위치한 유도발열체(14)와 협조한다. 제1층(28a)은 액체 저장부(22)로부터 액체를 빨아들일(draw) 수 있고, 여기서 액체는 제1층(28a)로부터 제2층(28b)로 이송될 수 있다. 제2층(28b)은 제1층(28a)에 밀착하여 유지되는 유리섬유 커버가 될 수 있는데, 여기서 유리섬유는 느슨한 직물이므로 공기 투과성이다. 이와는 달리, 제2층(28b)은 액체를 빨아들일(wick) 수 있는 공기 투과성 재질이 되어 유도발열체(14)와 열적 연통되도록 위치한 액체가 기화(휘발)될 수 있다. 제2층(28b)을 형성하는 공기 투과성 재질은 400°C까지의 온도를 견뎌낼 것이다. 이 예시적 실시예에서, 유도발열체(14)는 제2 심지층(28b)에 근접 관계로 유지되는 스크린 원판 또는 포일 원판을 구비할 수 있다.

도 16에 도시된 예시적 실시예에서, 유도발열체(14)와 심지(28)는 서로 통합되어 심지/유도발열체(28/14)를 형성한다. 이 심지/유도발열체(28/14)는 액체 저장부(22)로부터 그 중앙 영역으로 액체를 빨아들일(wick) 수 있는 전기 저항성/도전성 망 스크린(mesh screen)이 될 수 있다. 액체 저장 부재(70)가 커넥터(205)를 통해 전력 공급 부재(72)에 결합되었을 때, 심지/유도발열체(28/14)는 유도원(35)로부터 소전 및/또는 원하는 거리만큼 축방향으로 이격된다. 전원(1)에서 전력이 공급되면, 전원(1) 및 제어 회로(16)에 연통되는 유도원(35)은 전체적으로 전력 공급 부재(72) 내에 포함되는 공진 회로(resonance circuit)를 형성한다. 이와 같은 방식으로, 유도원(35)은 심지/유도발열체(28/14)를 가열할 유도장을 생성하도록 작동되어 심지/유도발열체(28/14)의 중앙 영역에서 액체를 휘발시킨다. 이에 따라, 액체 저장 부재(70)와 전력 공급 부재(72) 사이에 전기적 연결이 필요 없다.

도 17에 도시된 예시적 실시예에서, 원판형 심지(28)가 중앙 공기 통로(20)을 가로질러 연장되고 열전달 부재(thermally transmissive element; 73)가 히터(27)로부터 심지(28)로 열을 연통시킨다. 세라믹 저항 히터 또는 유도 가열 유도발열체 등의 히터(17)는 열전달 부재(73)와 접촉하여 히터(27)가 제어 회로(16)를 통해 전원(1)으로부터 전력을 공급받았을 때 열전달 부재(73)을 통해 열을 전달하여 심지(28)가 빨아들인 액체를 가열함으로써 액체를 휘발시켜 증기를 형성하도록 작동될 수 있다. 열전달 부재(73)은 막대(rod0 등의 형태로 구성(이에 따라 공기가 그 주위로 인출될 수 있다)되고 액체 저장 부재(70)의 일부가 됨으로써 공기가 공기 유입구(44)를 통해 흡입되어 열전달 부재(73)를 지나 중앙 공기 채널(20)로 진입된다. 열전달 부재(73) 역시 히터(27)와 심지(28) 간의 간격을 유지하는 역할을 하여 히터(27)의 청정도를 연장시킨다.

도 18a에 도시된 또 다른 실시예에 있어서, 전력 공급 부재(72)의 유도원(35)은 액체 저장 부재(70)의 영역(한정부) 내로 연장되도록 구성되어, 전력 공급 부재(72)가 액체 저장 부재(70)에 연결되었을 때 유도원(35)이 적어도 부분적으로 유도 발열체(14)에 둘러싸이게 된다. 도 18a에 특징부 A로 표시된 유도발열체는 액체 저장부(22)로부터 액체를 빨아들일(wick) 수 있는 전기 도전성/저항성 부재(14‘)(도 18b) 상에 형성되거나, 유도발열체가 심지작용 층(wicking layer; 28)에 결합되어 중앙 공기 통로(200의 유입부(2300 부근의 공기 저장부(22)의 영역에서 액체 저장부(22) 내의 액체 저장 매체(21)의 일부와 연통될 수 있는 통합된 심지/유도발열체(28/14)(도 18c)를 형성한다. 이러한 구성에 의해, 심지/유도발열체(28/14)는 액체 저장 매체(21)로부터 액체 물질을 빨아들이게(wick)된다. 액체 저장 매체(21)의 일부는 유도발열체(14) 또는 이에 대체적으로 심지/유도발열체(28/14)를 둘러쌀 수 있다

다시 도 18a에 도시된 대체적인 예시적 실시예에서, 유체 저장 매체(21)는 특징부 A로 표시된 유도발열체와 접촉하도록 구성되는데, 유도발열체는 전기 저항성/도전성 원통으로 유도발열체가 가열되었을 때 액체 저장 매체(21) 내의 액체 물질을 직접 가열하여 액체가 휘발될 수 있다. 휘발된 액체는 유도발열체에 구비된 갭(gap) 또는 구멍(319)들(도 18c 참조)을 통해 중앙 공기 통로(20) 내로 인출될 수 있다. 유도원(35)은 페라이트 재질로 구성된 원통형 코어(37) 둘레에 감긴 유도 코일(36)을 포함할 수 있다. 유토 코일(36)과 원통형 코어(37)는 외부 케이싱(6)의 종방향으로 연장될 수 있다. 유도 코일(36)은 원통형 코어(37) 둘레에 감긴 나선(helix)이 될 수 있지만, 대체적인 예시적 실시예에서 유도 코일(36)은 평면 코일(planar coil)로 평면 코일이 원통형 코어를 둘러쌀 수 있다.

도 16 - 도 18a에서, 전력 공급 부재(72)는 나사 연결일 수 있는 커넥터(205)에서 액체 저장 부재(70)에 연결될 수 있다. 공기 유입구(44)가 액체 저장 부재(70)에 포함될 수 있는데, 공기 유입구(44)는 나사 연결에 인접한다. 각 공기 유입구(44)는 사면 입구(beveled entrance)와 경사진 통로를 가질 수 있다. 예시적 실시예에서, 전자 끽연 장치(60)는 한 쌍의 공기 유입구(44)를 포함한다. 각 공기 유입구(44)는 전자 끽연 장치(60)의 구강단 삽입부(8)를 향해, 장치(60)의 종축에 대해 35° 내지 55°의 범위, 바람직하기로 약 40°내지 50°의 범위, 더 바람직하기로 약 45°각도로 경사진다. 이러한 구조는 전자 끽연 장치(60)의 흡입 동안의 “휘파람(whistling)" 잡음을 최소화(약화)시킨다.

도 19에 도시된 추가적인 예시적 실시예에서, 배터리 부(76)는 카트리지 부재(70)와 전력 공급 부재(72) 사이의 커넥터(205)가 폐쇄되면 액체 저장 부재(70)의 액체 저장부(22) 내로 연장되는 모세관 부재(capillary element; 78)(또는 바늘)를 가지는 압전소자(piezoelectric element; 76)를 포함한다. 이 압전소자(76)는 (전술한) 흡연 센서(17)에 따라 작동될 수 있다. 압전소자(76)는 성인 흡연자가 전자 끽연 장치(60)를 빨았을(draw) 때 액체 방울을 배출 포트(discharge port; 77)로부터 인접한 유도발열체(14)로 이송한다. 유도원(35) 역시 (전술한) 흡연 센서(17)에 따라 활성화된다. 이에 따라, 유도발열체(14)가 액체 방울을 기화시켜 증기를 형성하고 이는 중앙 공기 통로(20)을 통해 인출된다. 압전 센서(76)의 출력(액체 방울)은 유도발열체(14) 상에 횡으로 지향되는데, 유도발열체의 작동면은 전자 끽연 장치(60)의 종축에 대해 어떤 각도로 설정되어 있으므로 그 자체가 압전소자(76)에 의해 산출된 액체 방울의 흐름에 존재한다. 이 각도 관계는 역이 되거나 또는 양 구성 요소들 모두 어떤 각도로 설정될 수 있을 것이다. 심지(28)는 유도발열체에 인접 위치하여, 심지(28)가 유도발열체(28) 대신 압전소자(76)의 출력을 수납하는 구성도 고려할 수 있다. 이러한 심지(28)는 카트리지 부(70)의 일부를 구성하여 카트리지 부(70)의 변경시마다 교체될 수 있을 것이다.

도 20 및 21에 도시된 예시적 실시예들에서, 액체 저장부(22)는 자립식 부재(self-supporting element)로 액체 저장부(22)의 벽을 따라 종방향 인입부(recess)를 포함하는 형상을 가져 공기 채널(26) 또는 복수의 공기 채널들(26)이 저장부 벽과 케이싱(6)의 인접부 사이에 형성된다. 심지(28)와 유도발열부(14)의 배치는 가로질러 연장되고 전술한 바와 같이 각 채널(26)의 유입(단)부(230)에 인접한다. 액체 저장부(22)가 내부 격벽(237)(도 21에 점선으로 표시)에 의해 제1 액체 저장부(22a)와 제2 액체 저장부(22b)로 분리되는 것도 고려할 수 있는데, 각 액체 저장부(22a, 22b)는 각각의 채널(26a, 26b)과 각각의 심지(28a, 28b)를 가열하도록 작동될 수 있는 각각의 유도발열체(14a, 14b)를 포함한다(도 21 참조). 이 예시적 실시예에서, 각 액체 저장부(22a, 22b)는 다른 액체 물질을 포함하여 액체 물질로부터 형성되는 증기들이 전자 끽연 장치(60)에서 혼합되거나, 이와는 달리 다른 액체 물질들로부터 형성된 증기들이 성인 끽연자의 구강 내에서 혼합될 수 있다.

일부 예시적 실시예들에서, 전자 끽연 장치(60)는 약 80mm 내지 약 110mm, 바람직하기로 약 80mm 내지 100mm 길이에 10mm 이하의 직경을 가진다. 예를 들어 한 예시적 실시예에서, 전자 끽연 장치는 약 84mm 길이에 약 7.8mm의 직경을 가진다. 다른 대체적인 예시적 실시예에서, 전자 끽연 장치(60)는 더 클 수 있다. 또한 정사각형 단면 또는 삼각형이나 직사각형 단면 등 원통형 이외의 형태가 될 수도 있다.

외부 케이싱(6) 및/또는 내관(62)은 어떤 적절한 재질 또는 재질들의 조합으로 구성될 수 있다. 적절한 재질의 예는 금속, 합금, 플라스틱이나 이들 재질들의 하나 이상을 포함하는 복합 재질 또는 폴리프로필렌, 폴리에테르에테로케톤(PEEK), 세라믹 그리고 폴리에틸렌 등 식품이나 제약 분야에 적합한 열가소성 수지(thermoplastic)를 포함한다. 이 재질들은 가볍고 깨지지 않는다(non-brittle).

액체 저장 부재(70)와 전력 공급 부재(72)를 별도로 구성하면, 액체 저장 부재(70)를 다 썼을(depleted) 때 액체 물질과 접촉하는 유도발열체(14), 심지(28), 그리고 액체 저장부(22)를 폐기하고, 전력 공급 부재(72)는 재사용할 수 있게 된다. 이에 따라, 예를 들어 다른 액체 물질을 사용할 때 다른 구강단 삽입부(8)들 사이에 교차 오염(cross-contamination)이 발생되지 않는다. 또한 적절한 주기로 액체 저장 부재(70)가 교체되면 유도발열체(14)나 심지(28)가 액체 물질에 의해 막힐(clogged) 염려가 거의 없다. 뿐만 아니라, 모든 전자 연결들을 전력 공급 부재(72) 내에 위치시켜 전력 공급 부재(72)와 액체 저장 부재(70) 사이에 배선 연결이 없게 되므로 전자 끽연 장치(600의 조립을 단순화하여 제조 원가를 저감시킬 수 있다.

전자 끽연 장치(60)의 예시적 실시예들을 설명하는 본원의 교시 내용은 액체 저장 부재(70)와 전력 공급 부재(72)를 구비하지만, 전자 끽연 장치(60)를 커넥터(205)가 없이 단일 몸체의 장치(single-piece article) (60)로 구성하는 것도 고려할 수 있다.

예시적 실시예들은 원통형인 것으로 기재되었지만, 다른 적절한 형상들은 직각(사각형), 삼각형, 타원형(oval), 장란형(oblong) 또는 다른 단면 등을 포함한다.

이 명세서에서 수치 값과 관련하여 "약(about)"이 사용되었을 때는 관련 값이 설명된 수치 값 주변에 ± 10%의 공차(tolerance)를 포함하는 것으로 의도된 것이다. 또한 이 명세서에서 비율이 언급되었을 때, 이들 비율은 중량에 기초한 비율들, 즉 중량%를 의도한 것이다.

뿐만 아니라, 기하학적 형상에 관련하여 "대략(generally)" 및"거의(substantially)"가 사용되었을 때는 기하학적 형상의 정확성은 필요 없고 그 형상의 범위(latitude)가 개시 내용의 범위(scope) 내에 있을 것을 의도한 것이다.

이상에서 신규하고 개선되었으며 비자명한(nonobvious) 전자 끽연 장치가 당 업계에 통상의 지식을 가진 자가 이해할 만큼 충분히 구체적으로(with sufficient particularity) 이 명세서에 설명되었음이 명백할 것이다. 뿐만 아니라, 당업계에 통상의 지식을 가진 자에게는, 본원에 개시된 본 발명의 전신과 범위에서 실질적으로(materially) 이탈하지 않는 전자 끽연 장치의 특징들에 대한 변경, 변형, 대체, 등가물이 명백할 것이다. 이에 따라 첨부된 청구범위들에 의해 정의되는 정신과 범위 내에 들어오는 이러한 모든 변경, 변형, 대체, 등가물들은 첨부된 청구범위에 의해 포괄되는 것은 명시적으로 의도된 것이다.

Claims (12)

1. 전자 끽연 장치에 있어서,
   액체 물질을 보유하도록 구성된 액체 저장부;
   유도발열체; 및
   액체 저장부와 연통되는 심지로서, 상기 심지는 상기 유도발열체와 접촉하며 유도발열체와 열적 연통되어 유도발열체가 액체 물질을 액체 물질이 기화될 온도까지 가열하게 작동될 수 있도록 하는 심지를 포함하며,
   상기 심지와 상기 유도발열체는 얽혀(intertwined) 있는 것을 특징으로 하는 전자 끽연장치.
2. 제1항에 있어서,
   유도원을 더 포함하고,
   상기 유도원이 유도발열체에 근접한 단부에 유도 코일을 포함하여, 상기 유도 코일이 유도발열체를 가열할 유도장을 생성하는 것을
   특징으로 하는 전자 끽연장치.
3. 제2항에 있어서,
   유도 코일이 나선을 구비하는 것을
   특징으로 하는 전자 끽연장치.
4. 제2항에 있어서,
   유도 코일이 평면 코일을 구비하는 것을
   특징으로 하는 전자 끽연장치.
5. 제2항에 있어서,
   유도원이 페라이트 재질로 구성된 원통형 코어를 더 포함하고, 유도 코일이 상기 원통형 코어 둘레에 감기는 것을
   특징으로 하는 전자 끽연장치.
6. 제1항에 있어서,
   유도발열체가 적어도 하나의 도전성 필라멘트인 것을
   특징으로 하는 전자 끽연장치.
7. 제1항에 있어서,
   유도발열체가 심지의 필라멘트들을 통해 연장되는 도전성 막대인 것을
   특징으로 하는 전자 끽연장치.
8. 제1항에 있어서,
   유도발열체가 도전성 금속편이며, 이 도전성 금속편이 심지 내에 위치하는 것을
   특징으로 하는 전자 끽연장치.
9. 제1항에 있어서,
   유도발열체는 적어도 도전성 망의 일부인 것을
   특징으로 하는 전자 끽연장치.
10. 제1항에 있어서,
    유도발열체가 스테인리스강, 구리, 구리 합금, 저항성 재질의 필름으로 피복된 세라믹 재질, 니켈 크롬 합금, 이들의 하위조합(sub-combination) 또는 이들의 조합 중의 적어도 어느 하나로 구성되는 것을
    특징으로 하는 전자 끽연장치.
11. 제1항에 있어서,
    유도발열체가 자성 재질로 구성되는 것을
    특징으로 하는 전자 끽연장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 유도발열체는 망 재질의 망 재질의 유도 가열 가능한 리본인 것을
    특징으로 하는 전자 끽연장치.
    

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