KR20220148205A - 에어로졸 발생 장치, 배터리 유닛 - Google Patents

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KR20220148205A
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에른스트 후프케스
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제이티 인터내셔널 소시에떼 아노님
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Abstract

배터리 유닛은, 통기공을 포함하는 하우징; 하우징 내의 파우치 배터리로서, 배터리의 외측 표면은, 배터리의 탈기 동안 유체가 방출될 수 있는 복수의 가능한 통기 지점을 포함하는, 파우치 배터리; 하우징 내의 유체 지향 장치로서, 유체 지향 장치는, 배터리의 복수의 가능한 통기 지점 각각으로부터 하우징의 통기공으로의 유체 흐름 경로를 한정하도록 구성되는, 유체 지향 장치; 및 하우징의 통기공에 걸쳐서 위치된 파손 가능한 밀봉부를 포함하며, 밀봉부는, 배터리의 탈기 동안 통기공을 개방하기 위해 변위되거나 파손되도록 구성된다. 에어로졸 발생 장치는, 마우스 단부 및 대향 단부를 포함하는 하우징으로서, 대향 단부는 통기공을 포함하는, 하우징; 하우징 내의 파우치 배터리로서, 배터리의 외측 표면은, 배터리의 탈기 동안 유체가 방출될 수 있는 복수의 가능한 통기 지점을 포함하는, 파우치 배터리; 및 하우징 내의 유체 지향 장치를 포함하며, 유체 지향 장치는, 배터리의 복수의 가능한 통기 지점 각각으로부터 하우징의 통기공으로의 유체 흐름 경로를 한정하도록 구성된다.

Description

에어로졸 발생 장치, 배터리 유닛
본 개시물은 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 본 개시물은 특히 독립식(self-contained)이고 저온일 수 있는 휴대용 에어로졸 발생 장치에 적용 가능하다. 이러한 장치는, 흡입을 위한 에어로졸을 발생시키기 위해, 전도, 대류, 및/또는 복사에 의해, 담배 또는 다른 적합한 에어로졸 기재(substrate) 재료를 연소시키지 않고 가열할 수 있다.
또한, 본 개시물은 에어로졸 발생 장치를 위해 적합한 배터리 유닛(battery unit)에 관한 것이다.
위험 감소 또는 위험 변형 장치(기화기로도 알려짐)의 사용 및 대중성으로 인해, 담배, 시가, 소형 엽궐련(cigarillo), 및 압연 담배와 같은, 전통적인 담배 제품을 금연하길 원하는 습관성 흡연자를 보조하기 위한 보조 기구가 지난 몇 년간 급속히 성장하였다. 통상적인 담배 제품에서 담배를 연소시키는 것과 대조적으로, 에어로졸화 가능 물질을 가열하거나 데우는 다양한 장치 및 시스템이 이용 가능하다.
통상적으로 이용 가능한 위험 감소 또는 위험 변형 장치는, 가열식 기재 에어로졸 발생 장치 또는 비연소 가열식(heat-not-burn) 장치이다. 이러한 유형의 장치는, 전형적으로 습윤 잎담배 또는 다른 적합한 에어로졸화 가능 재료를 포함하는 에어로졸 기재를 전형적으로 150℃ 내지 350℃ 범위의 온도로 가열함으로써, 에어로졸 또는 증기를 발생시킨다. 에어로졸 기재를 발화 또는 연소시키지 않고 이를 가열함으로써, 사용자가 원하는 성분을 포함하지만 독성 및 발암성 발화 및 연소 부산물을 포함하지 않는 에어로졸을 방출시킨다. 또한, 담배 또는 다른 에어로졸화 가능 재료를 가열함으로써 생성되는 에어로졸은, 전형적으로 사용자에게 불쾌할 수 있는 발화 및 연소로 인한 탄 맛 또는 쓴 맛을 포함하지 않으므로, 기재는 연기 및/또는 증기를 더욱 사용자의 입맛에 맞게 하기 위해 그러한 재료에 전형적으로 첨가되는 당분 및 다른 첨가제를 필요로 하지 않는다.
배터리로부터 유체(액체 또는 가스)가 생성되는 누출 또는 탈기 이벤트(degassing event)를 겪을 수 있는 특정 유형의 배터리에 의해 전력 공급되는 특정 에어로졸 발생 장치에 안전성 문제가 있다. 예를 들어, 리튬 이온 배터리는 탈기 이벤트를 겪는 것으로 알려져 있다. 이러한 이벤트는 배터리의 정상 동작 내에 속하는 느리거나 작은 이벤트일 수 있으며, 반드시 에어로졸 발생 장치의 기능을 손상시키는 것은 아니다. 그러나, 이러한 이벤트는, 높은 압력을 유발하고 장치를 손상시키거나 심지어 장치가 폭발하도록 하는 급속한 이벤트일 수도 있다. 이는 장치가 사용자의 손에 파지되거나 사용자의 얼굴에 가까운 경우 특히 위험하다. 추가적으로, 누출된 또는 탈기된 유체는 가연성 또는 유독성 유기 용제와 같은 유해 화학 물질일 수 있다.
일부 배터리에서, 탈기 이벤트 동안 유체가 우선적으로 방출되는, 배터리의 외측 표면 상에 우선적인 특정 통기 지점(vent point)이 있다. 그러나, 이는 배터리의 내부 구조에 제약을 가한다. 그 대신에, 파우치 배터리(pouch battery)를 사용할 수 있는 것이 바람직하며, 파우치 배터리는, 이들의 표면 상에 다수의 가능한 통기 지점을 갖고, 다양한 내부 구조물을 가질 수 있다(예를 들어, US7629077에 설명됨).
전력이 파우치 배터리에 의해 공급되는, 개선된 안전성 및/또는 신뢰성을 갖는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
동일한 이유로, 배터리 유닛이 개선된 안전성 및/또는 신뢰성을 갖는 파우치 배터리를 포함하는, 에어로졸 발생 장치를 위한 배터리 유닛을 제공하는 것이 또한 바람직하다.
제1 양태에 따라, 본 개시물은 에어로졸 발생 장치를 제공하고, 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 기재를 가열하도록 작동 가능한 가열 챔버; 마우스 단부(mouth end) 및 대향 단부를 포함하는 하우징으로서, 대향 단부는 통기공(vent hole)을 포함하는, 하우징; 하우징 내의 파우치 배터리로서, 배터리의 외측 표면은, 배터리의 탈기 동안 유체가 방출될 수 있는 복수의 가능한 통기 지점을 포함하는, 파우치 배터리; 및 하우징 내의 유체 지향 장치(fluid directing arrangement)를 포함하며, 유체 지향 장치는, 배터리의 복수의 가능한 통기 지점 각각으로부터 하우징의 통기공으로의 유체 흐름 경로를 한정하도록 구성된다.
배터리의 복수의 가능한 통기 지점 각각으로부터 하우징의 통기공으로의 유체 흐름 경로를 한정하도록 구성된 유체 지향 장치를 제공함으로써, 에어로졸 발생 장치에서 개선된 안전성을 갖는 파우치 배터리가 사용될 수 있다.
선택적으로, 에어로졸 발생 장치는, 통기공에 걸쳐서 위치된 밀봉부(seal)를 더 포함하며, 밀봉부는, 배터리의 탈기 동안 통기공을 개방하기 위해 변위되거나 파손되도록 구성된다.
통기공에 걸쳐서 밀봉부를 제공함으로써, 정상 사용 동안, 예를 들어, 물의 유입에 의한 에어로졸 발생 장치의 오염 또는 손상이 방지되는 동시에, 탈기 이벤트 동안 유체가 장치로부터 여전히 배출될 수 있게 한다.
제2 양태에 따라, 본 개시물은 에어로졸 발생 장치를 위한 배터리 유닛을 제공하고, 배터리 유닛은, 통기공을 포함하는 하우징; 하우징 내의 파우치 배터리로서, 배터리의 외측 표면은, 배터리의 탈기 동안 유체가 방출될 수 있는 복수의 가능한 통기 지점을 포함하는, 파우치 배터리; 하우징 내의 유체 지향 장치로서, 유체 지향 장치는, 배터리의 복수의 가능한 통기 지점 각각으로부터 하우징의 통기공으로의 유체 흐름 경로를 한정하도록 구성되는, 유체 지향 장치; 및 하우징의 통기공에 걸쳐서 위치된 밀봉부를 포함하며, 밀봉부는, 배터리의 탈기 동안 통기공을 개방하기 위해 변위되거나 파손되도록 구성된다.
통기공 및 밀봉부를 하우징에 제공함으로써, 배터리 유닛에서 파우치 배터리가 보다 안전하게 사용될 수 있다.
제1 또는 제2 양태의 가능한 배치에서, 유체 지향 장치는, 배터리의 제1 단부에 더 가깝게 위치된 제1 열차폐 벽을 포함하며, 하우징의 통기공은, 제1 단부에 대향하는 배터리의 제2 단부에 더 가깝게 위치된다. 즉, 배터리의 제1 단부와 제1 열차폐 벽 사이의 거리는, 하우징의 통기공과 배터리의 제2 단부 사이의 거리보다 더 작다. 선택적으로, 유체 지향 장치는, 배터리의 측면에 인접하게 위치된 제2 열차폐 벽을 포함한다. 선택적으로, 유체 지향 장치는, 배터리가 노출되도록 하기 위해 배터리의 측면에 인접하게 위치된 개구부를 포함하며, 개구부는 제2 열차폐 벽을 따라 연장된다. 선택적으로, 제2 벽은, 예를 들어 그 사이에 공동(cavity)을 남기기 위해, 하우징으로부터 떨어져 있다.
제1 또는 제2 양태에서, 하우징은 제1 재료를 선택적으로 포함하며, 밀봉부는 제2 재료를 포함하는 하우징 부분이고, 제2 재료는 제1 재료보다 더 약하므로, 밀봉부는, 배터리의 탈기 동안 통기공을 개방하기 위해 변위되거나 파손된다.
특히, 제2 재료는 제1 재료보다 더 낮은 영률(Young's modulus)을 가질 수 있다.
하우징은 제1 재료를 선택적으로 포함하며, 밀봉부는 제2 재료를 포함하는 하우징 부분이고, 제2 재료는 제1 재료보다 더 낮은 용융점을 갖는다.
제1 또는 제2 양태에서, 선택적으로 제1 재료는 금속이며, 제2 재료는 플라스틱이다.
하우징보다 밀봉부를 위해 더 약한 재료를 사용함으로써, 밀봉부가 하우징보다 우선적으로 파손되어, 안전성이 개선된다.
선택적으로, 밀봉부는, 플라스틱 수지와 같은 플라스틱 재료를 포함하는 플러그(plug), 또는 PET-포일 스티커(PET-foil sticker)와 같은 플라스틱 또는 포일을 포함하는 커버의 형태를 취한다.
제1 또는 제2 양태에서, 밀봉부는 탄성 요소를 선택적으로 포함하며, 탄성 요소는, 조립 동안 밀봉부를 제자리에 잠그기(snap) 위해 하우징과 맞물리도록 구성되지만, 하우징으로부터의 밀봉부의 외부 제거를 억제하도록 구성된다. 가능한 모드에서, 탄성 요소는, 통기공의 에지 둘레의 하우징의 내부와 맞물리도록 구성된 탭 또는 돌출부이다.
밀봉부를 제자리에 잠그지만, 밀봉부의 용이한 외부 제거를 가능하게 하지 않는 탄성 요소를 제공함으로써, 전체 장치의 안전성을 감소시키지 않으면서, 유닛/장치의 조립이 간소화될 수 있다.
제1 또는 제2 양태에서, 배터리의 적어도 하나의 가능한 통기 지점에 인접한 하우징 내에 선택적으로 공동이 있으며, 공동은, 배터리의 탈기 동안 방출되는 유체를 수용하도록 구성된다.
방출된 유체가 가스를 포함하는 경우, 공동은 유체의 팽창 및 냉각을 가능하게 하여, 안전성을 개선한다.
제1 또는 제2 양태에서, 배터리의 탈기 동안 방출되는 유체를 흡수하기 위해, 흡수성 재료가 선택적으로 하우징 내에 배치된다.
흡수성 재료는, 탈기 이벤트에 의해 생성된 액체의 누출을 감소시킴으로써 안전성을 개선한다. 추가적으로, 흡수성 재료는 강한 탈기 이벤트의 작용력을 약화시킬 것이다.
제1 또는 제2 양태에서, 유체 지향 장치는, 하우징 내에 배터리를 지지하는 배터리 프레임을 선택적으로 포함한다.
유체 지향 및 배터리 지지의 기능을 조합함으로써, 구조를 단순화한다. 추가적으로, 배터리 프레임은, 장치/유닛에 미치는 영향(예를 들어, 장치/유닛의 낙하)으로 인한 탈기의 가능성을 감소시킬 수 있다.
선택적으로, 배터리는, 제1 전기 접점을 갖는 제1 단부; 제2 전기 접점을 갖는 제2 단부로서, 제2 단부는 제1 단부에 대향하는, 제2 단부; 및 제1 단부와 제2 단부 사이로 연장되는 측벽을 포함하며, 배터리 프레임은 제1 단부 및 제2 단부 중 적어도 하나를 지지하도록 구성되고, 배터리의 측벽의 적어도 일부가 하우징 내에 노출되게 하도록 구성된다.
측벽의 적어도 일부가 노출되게 하면서, 접점이 위치된 배터리의 일단부 또는 양단부를 지지함으로써, 전기 접점의 근처에서 탈기가 발생할 가능성이 감소되므로, 장치/유닛은 적은 탈기 이벤트 후에 부분적으로 작동될 가능성이 더 높다.
선택적으로, 배터리 프레임은, 배터리의 제1 단부와 하우징의 내부 체적의 일부분 사이에 차폐부를 형성하기 위해, 하우징의 내부 체적에 걸쳐서 연장되어 하우징에 연결되는 부분을 포함한다.
이러한 차폐부는 배터리가 다른 구성 요소로부터 절연될 수 있게 하며, 이는 장치가 탈기 이벤트 후에 보다 효과적으로 수리되거나 재활용될 수 있음을 의미한다.
선택적으로, 차폐부는 열차폐부이다.
열차폐부를 제공함으로써, 배터리를 다른 구성 요소로부터 추가로 절연시킨다.
선택적으로, 배터리 프레임은, 배터리의 제2 단부 또는 배터리의 측벽을 따라 연장되는 하나 이상의 개방 영역을 더 포함하며, 제2 단부는 제1 단부에 대향하고, 하나 이상의 개방 영역은 유체 지향 장치의 일부를 형성한다.
배터리를 따르는 이러한 개방 영역은, 배터리의 둘레에서 통기공과의 유체 연통을 개선하므로, 탈기 이벤트가 통기공을 통하여 안전하게 완화될 수 있는 가능성을 증가시킨다.
선택적으로, 배터리 프레임은, 배터리의 대향하는 측벽 부분을 따라 연장되도록 배치된 2개의 지지체를 더 포함한다.
측벽 지지체는, 배터리를 하우징 내에 안정적으로 유지하도록 돕는 동시에, 배터리의 넓은 잔여 표면적을 통한 탈기를 가능하게 한다.
선택적으로, 제1 양태에 따라, 차폐부는 배터리와 가열 챔버 사이에 배치된다.
이러한 구성에 따라, 탈기 이벤트로부터의 가열 챔버의 상호 보호, 및 가열 챔버에서의 열 누출로부터의 배터리의 상호 보호를 제공한다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 에어로졸 발생 장치의 개략적인 단면도이다;
도 2a 및 도 2b는 상이한 관점으로부터, 제2 실시형태에 따른 에어로졸 발생 장치의 개략적인 단면도이다;
도 2c는 제2 실시형태에 따른 에어로졸 발생 장치의 개략도이다;
도 3a는 제2 실시형태에 따른 에어로졸 발생 장치의 외면의 개략도이다;
도 3b 및 도 3c는 에어로졸 발생 장치를 위한 밀봉부의 개략도로서, 외향하는 면 및 내향하는 면을 각각 보여준다;
도 4는 일 실시형태에 따른 배터리 유닛의 개략도이다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 에어로졸 발생 장치(1)의 개략적인 단면도이다.
에어로졸 발생 장치(1)는, 가열 챔버(10), 하우징(20), 파우치형 배터리(30), 유체 지향 장치(40), 및 선택적인 밀봉부(50)를 포함한다.
가열 챔버(10)는, 에어로졸을 발생시키기 위해, 파우치 배터리(30)로부터의 전력을 사용하여, 담배와 같은 에어로졸 기재를 가열하도록 작동 가능하다. 예를 들어, 가열 챔버(10)는, 일 단부에서 개방되고 단열재에 의해 둘러싸이는, 세라믹 또는 금속 원통형 벽을 포함할 수 있다. 가열 챔버(10)의 개방 단부는, 바람직하게는 하우징의 마우스 단부(21)로 지향된다. 다른 실시형태에서, 장치(1)는, 발생된 에어로졸을 가열 챔버(10)로부터 하우징의 마우스 단부(21)로 전달하기 위한 배관을 포함할 수 있다. 가열 챔버(10)는, 히터를 구동하기 위한 전력을 수신한다. 예를 들어, 히터는, 예를 들어 박막으로서 챔버에 부착되거나, 챔버 벽의 내부 또는 둘레에 위치되는 저항성 트랙과 같은 저항성 히터일 수 있거나, 챔버 내로 돌출되어 에어로졸 기재 내로 관통하도록 작동 가능한 블레이드 히터일 수 있다.
하우징(20)은, 사용자가 흡입하기 위해 발생된 에어로졸이 제공되는 마우스 단부(21)를 포함한다. 예를 들어, 마우스 단부(21)는 개구부 및 덮개를 포함할 수 있다. 예를 들어, 덮개는, 힌지 덮개, 착탈식 덮개, 또는 슬라이딩 덮개일 수 있다. 다른 실시형태에서, 마우스 단부(21)는, 에어로졸이 장치(1)에서 배출될 수 있게 하기 위해 개방될 수 있다.
하우징(20)은, 마우스 단부(21)에 대향하는 대향 단부(22)를 더 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 측벽(23)은, 마우스 단부(21)와 대향 단부(22) 사이에서 비교적 길고 좁을 수 있다. 이러한 형상에 따라, 마우스 단부(21)를 통해 가열 챔버(10)에 에어로졸 기재를 배치하기 위해, 또는 마우스 단부(21)를 통해 가열 챔버(10)에서 발생된 에어로졸을 흡입하도록 사용자의 입에 마우스 단부(21)를 가져오기 위해, 사용자가 길고 좁은 측면(23)을 통해 장치(1)를 용이하게 파지할 수 있다.
대향 단부(22)는, 탈기 동안 방출된 유체가 에어로졸 발생 장치(1)로부터 배출될 수 있는 통기공(24)을 포함한다. 바람직하게는 통기공(24)은, 압력, 온도 또는 유체의 가능한 한 작은 축적으로 유체가 배출될 수 있게 하기 위해, 크기가 최대화된다.
바람직한 실시형태에서, 하우징(20)은, 견고성을 위해, 알루미늄과 같은 금속을 포함한다. 하우징(20)의 외부 표면은, 폴리머 그립(polymer grip)과 같은 단열재로 부분적으로 또는 완전히 커버될 수 있으므로, 가열 챔버(10)로부터의 열이 하우징(20)에 부분적으로 소산되더라도, 장치(1)가 사용자에 의해 파지될 수 있다.
파우치 배터리(30)에는, 다수의 가능한 통기 지점이 있다. 예를 들어, 배터리(30)의 내부 구조는 알려져 있지 않거나 무작위일 수 있으므로, 배터리의 표면의 상당한 부분은 가능한 통기 지점의 연속체를 구성한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 파우치 배터리(30)는, 하우징(20)의 내측 표면과 같은, 다른 구성 요소와 부분적으로 접촉되게 배치될 수 있다. 파우치 배터리(30)의 표면이 하우징(20)과 접촉되는 경우, 이에 따라, 배터리(30)를 파손시키는 데 필요한 작용력을 증가시키므로, 파우치 배터리(30)의 표면이 하우징과 접촉되는 곳에서 통기 가능성이 더 적어지는 효과가 있을 수 있다. 이 경우, 가능한 통기 지점의 수가 감소될 수 있으므로, 배터리(30)의 표면의 지지되지 않는 부분에서 통기 가능성이 더 높다. 각각의 잔여 통기 지점에서(예를 들어, 표면의 지지되지 않는 부분에서), 유체가 하우징(20) 내에 방출될 수 있다.
제1 실시형태에서, 유체 지향 장치(40)는, 하우징(20)의 내부 표면으로부터의 하우징(20) 내의 간단한 돌출부이다. 유체 지향 장치(40)는, 파우치 배터리의 어떤 가능한 통기 지점이 유체를 방출하는지와 관계없이, 대략적으로 도 1에 도시된 점선 화살표를 따라, 배터리(30)의 탈기 동안 방출된 유체가 하우징(20)의 대향 단부(22)의 통기공(24)을 향해 지향되도록 하는 장벽으로서 배치된다. 대향 단부(22)의 통기공(24)을 향해 탈기를 지향시킴으로써, 탈기와 연관된 열 및/또는 작용력은, 손이 측벽(23)의 둘레에 있을 수 있고 얼굴이 마우스 단부(21)의 근처에 있을 수 있는, 장치의 사용자에게 영향을 줄 가능성이 적다. 또한, 유체 지향 장치(40)는, 이의 내측 표면이 배터리(30)를 향하는 측벽(23)과 같은, 하우징(20)의 내부 표면의 부분을 포함할 수 있다.
유체 지향 장치(40)는, 가열 챔버(10)와 같은 다른 구성 요소로부터 배터리(30)를 절연시키기 위해, 하우징(20)의 내부 체적을 부분적으로 또는 완전히 분할할 수 있다. 이는 하우징(20)의 내부 체적의 일부분과 배터리(30) 사이에 차폐부를 형성하기 위해, 하우징(20)의 내부 체적에 걸쳐서 연장되어 하우징에 연결되도록 유체 지향 장치를 배치함으로써 달성될 수 있다. 다른 구성 요소로부터 배터리(30)를 절연시킴으로써, 다른 구성 요소가 탈기 이벤트 동안 손상될 가능성이 더 적으며, 탈기 이벤트 후에 장치(1)가 수리되거나 재활용될 수 있는 가능성이 더 높다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(30)의 가능한 통기 지점으로부터 통기공(24)으로의 유체 흐름 경로는, 하우징(20) 내의 공동을 포함할 수 있다. 공동은, 탈기 동안 방출된 유체를 수용하도록 구성된 공간을 제공한다. 적은 탈기 이벤트 시에, 공동의 내부 체적은, 탈기 이벤트의 작용력 및/또는 열을 소산시키기에 충분히 클 수 있다.
공동의 일부는, 탈기 동안 방출된 유체를 흡수하도록 배치된 흡수성 재료로 충전될 수 있다. 대안적으로, 공동은, 하우징 내에 배치된 흡수성 재료로 완전히 대체될 수 있다. 흡수성 재료는, 탈기 이벤트의 결과로서 유체 흐름 경로를 따라 흐르는 유체를 적어도 부분적으로 흡수 및/또는 감속시킬 것이므로, 통기공(24)을 통하여 밖으로 그리고 배터리(30)로부터 통기되는 유체와 연관된 작용력, 열 및/또는 화학 물질 위험을 감소시킨다. 예를 들어, 흡수성 재료는, 메시, 양모 또는 스펀지의 형태로, 금속(예를 들어, 알루미늄) 또는 플라스틱과 같은 다공성 재료를 포함할 수 있다.
제1 실시형태에서, 통기공(24)은, 통기공에 걸쳐서 위치된 밀봉부(50)에 의해 처음에 차단된다. 밀봉부(50)는, 배터리의 탈기 동안 변위(예를 들어, 통기공(24)의 밖으로 푸시)되거나 파손(예를 들어, 파열, 분쇄, 또는 용융)되도록 구성됨으로써, 탈기와 연관된 압력은, 장치(1)의 정상 작동 동안 통기공(24)이 개방되게 하지 않으면서, 탈기 이벤트 시에 완화될 수 있다. 즉, 변위되거나 파손되기 전에, 밀봉부(50)는 실질적으로 하우징(20)의 일부분이다. 밀봉부(50)는 하우징(20)의 재료보다 더 약한 재료를 포함하거나/포함하며 더 낮은 용융점을 가지므로, 하우징(20)의 임의의 손상이 발생하기 전에, 밀봉부(50)의 재료가 파손되거나 변위된다. 밀봉부(50)는, 플라스틱 수지와 같은 플라스틱 재료를 포함하는 플러그의 형태를 취할 수 있거나, PET-포일 스티커와 같은 플라스틱 또는 포일을 포함하는 커버의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 밀봉부(50)는 생략될 수 있으며, 통기공(24)이 개방된 상태로 될 수 있다.
장치(1)는, 가열 챔버로부터의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어 회로(도시되지 않음)를 추가적으로 포함할 수 있다. 제어 회로는 사용자에 의해 작동될 수 있는 수동 스위치만큼 간단할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 제어 회로는, 예를 들어 버퍼, 부스터 및/또는 증폭기를 사용하여, 가열 챔버의 필요한 가열 속도를 제공하도록 전력 공급을 조절하기에 충분히 복잡하다. 또한, 제어 회로는, 파우치 배터리(30)의 충전 상태를 감지하는 기능, 파우치 배터리(30)를 재충전하는 기능, 가열 챔버(10)의 자동 제어를 제공하여, 사용자 입력에 따라 미리 결정된 양 또는 강도의 에어로졸을 제공하는 기능, 및 장치의 상태를 표시하도록 출력 요소(예를 들어, LED)를 제어하는 기능과 같은, 다른 기능을 수행할 수 있다. 가열 챔버(10) 및 파우치 배터리(30) 각각은 제어 회로에 직접 연결될 수 있거나, 와이어 및/또는 강성 탭을 통해 연결될 수 있다. 탭 연결부는, 예를 들어, 강철, 니켈, 또는 니켈 도금 강철을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 장치(2)의 제2 실시형태는 도 2a 내지 도 2c에 도시된다. 도 2a 및 도 2b는 (데카르트 축(x, y, z)으로 표시된 바와 같은) 상이한 회전 관점으로부터, 제2 실시형태에 따른 에어로졸 발생 장치의 개략적인 단면도이다. 도 2c는 제2 실시형태의 에어로졸 발생 장치의 CAD 모델 실시예이다.
제2 실시형태는 전술한 제1 실시형태와 대체로 유사하지만, 유체 지향 장치는, 이제 하우징 내의 배터리(30)를 지지하는 배터리 프레임(140)을 포함한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 이러한 실시형태에서, 파우치 배터리(30)는, 배터리(30)로부터 전력을 공급하기 위한 전기 접점을 각각 갖는 2개의 단부(31, 32)를 포함하며, 제1 단부와 제2 단부 사이로 연장되는 측벽을 포함한다. 배터리 프레임(140)은, 측벽(33)의 적어도 일부가 하우징(20)의 내측 체적 내에서 개방되어 노출되게 하면서, 배터리(30)의 단부(31, 32) 중 적어도 하나를 지지하도록 구성된다. 노출된 상태로 되는 측벽(33)의 일부는 가능한 통기 지점의 영역을 형성함으로써, (예를 들어, 도 2b의 점선 화살표의 경로를 따라) 유체가 배터리(30)로부터 배출될 수 있게 하는 동시에, 그것이 하우징(20) 내에서 배터리 프레임(140)에 의해 제자리에 유지된다. 배터리(30)가 노출되는 배터리 프레임(140)의 해당 개방 영역은, 통기공(24)을 향하는 탈기 동안 방출되는 유체를 가이드하기 위한 유체 지향 장치의 일부를 형성한다. 배터리 프레임 재료는 하우징(20)의 재료보다 덜 강성이도록 선택될 수 있으므로, (장치를 낙하시키는 것과 같은) 외부 충격이 배터리(30)에 더 적은 에너지를 전달하며, 탈기 이벤트를 유발할 가능성이 더 적다.
배터리 프레임(140)의 차폐부(141)는, 배터리의 제1 단부(32)와 하우징(20)의 내부 체적의 일부분 사이에서, 하우징(20)의 내부 체적에 걸쳐서 연장되어 하우징에 연결되도록 제공될 수 있다. 이 경우, 차폐부(141)는, 배터리(30)가 배치된 내부 체적의 일부로부터, 가열 챔버(10)가 배치된 내부 체적의 일부를 분리시킨다. 따라서, 배터리 프레임(140)은, 탈기의 원인(예를 들어, 외부 충격)으로부터 배터리(30)를 보호하고, 탈기의 영향으로부터 다른 구성 요소를 보호하는 이중 기능을 제공한다.
예를 들어, 배터리 프레임(40)은, PEEK(폴리에테르 에테르 케톤)와 같은 내열성 재료로 제조될 수 있으며, 이 경우, 차폐부(141)는, 탈기 동안 방출되는 유체에 대한 물리적 장벽일 뿐만 아니라, 탈기 동안 방출되는 열에 대한 열차폐부이기도 하다.
배터리 프레임(140)은 다양한 형태를 취할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서, 배터리 프레임은, 배터리(30)의 대향하는 측벽 부분을 따라 연장되도록 배치된 2개의 지지체의 형태를 취하는 측면 부분(142)을 포함한다. 보다 일반적으로는, 실시형태에서, 배터리 프레임(140)은, 배터리(30)의 측벽(33)의 둘레의 복수의 지지체를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 개방 영역이 측벽(33)을 따라 연장된다. 측면 부분(142)은, 배터리 프레임(40)이 내열성 재료를 포함하는 경우, 제2 열차폐 벽으로서 작용할 수 있다.
추가적으로, 배터리 프레임은, 배터리(30)의 제2 단부(31)를 지지하기 위한 단부 부분(143)을 포함한다. 제2 실시형태에서, 단부 부분(143)은 부분적으로 개방됨으로써, 제2 단부(31)로부터 탈기가 발생할 수 있다. 대안적으로, 단부 부분(143)은 제2 단부(31)의 전체를 커버할 수 있다. 측면 부분(142)과 배터리(30) 간의 마찰이 배터리(30)를 제자리에 유지시키기에 충분한 경우, 단부 부분(143)이 제거될 수 있다.
도 2c로 돌아가면, 제2 실시형태의 구체적인 실시예는 CAD 모델의 형태로 도시된다. 구체적인 실시예의 설명된 특징은 대체로 독립적이며, 제2 실시형태에 개별적으로 추가될 수 있다.
도 2c에서, 하우징(20)은 예시적인 목적을 위해 투명하게 제공되며, 일부 실시형태에서 실제로 투명할 수 있다. 예를 들어, 하우징은, 부분적으로 금속 프레임이고 부분적으로 투명 플라스틱일 수 있다. 그러나, 바람직한 실시형태에서, 하우징(20)은 견고성을 위해 솔리드 금속(예를 들어, 알루미늄)이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 배터리 프레임(140)은, 하우징(20)의 내측 표면으로 연장되는 하나 이상의 돌출부 또는 핀(144)을 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 돌출부 또는 핀은, 배터리 프레임(140)과 하우징(20) 사이의 접촉 면적을 증가시키고, 하우징 내에서 배터리 프레임(140)의 안정성을 증가시킨다.
또한, 도 2c에 도시된 바와 같이, 하우징의 대향 단부(22)는, 일부 실시형태에서, 파우치 배터리(30)를 충전하기 위해, 통기공(24) 및 밀봉부(50)와 나란히 배치된 충전 포트(60)를 포함할 수 있다. 충전 포트(60)는 USB 소켓과 같은 범용 포트일 수 있거나, 장치가 적절한 전기 충전 소스에만 연결되도록 보장하는 전용 포트일 수 있다.
또한, 도 2c에 도시된 바와 같이, 마우스 단부(21)는 개구부를 포함할 수 있으며, 개구부는 디폴트 상태에서 슬라이더(211)에 의해 커버되고, 에어로졸을 발생시키기 위해 장치가 사용되어야 하는 경우, 가열 챔버(10)를 노출시키도록 개방될 수 있다.
도 3a는 제2 실시형태에 따른 에어로졸 발생 장치(2)의 외부의 개략도이다. 도 3b 및 도 3c는 에어로졸 발생 장치를 위한 밀봉부(50)의 개략도로서, 외향하는 면(51) 및 내향하는 면(53)을 각각 보여준다.
도 3a에 추가로 도시된 바와 같이, 하우징의 대향 단부(22)는, 나사와 같은 파스너(fastener)를 사용하여, 배터리 프레임(140)을 대향 단부(22)에 부착하기 위한 파스너 개구(221)를 포함할 수 있다. 이는 장치(2)가 분해될 수 있도록, 가역적 파스너일 수 있다.
도 3a에서, 통기공(24)은, 파스너 개구(221)의 둘레에 배치된 U자 형상을 갖는다. 보다 일반적으로는, 위에 언급된 바와 같이, 바람직하게는 통기공(24)은, 장치(2)의 사용자로부터 이격되게, 및/또는 장치 내의 일부 구성 요소로부터 이격되게, 탈기로 발생된 유체를 방출하기 위해, 이의 효과를 증가시키도록 크기가 최대화된다.
또한, 도 3a는 배터리 프레임(140)의 단부 부분(143)이 통기공(24)을 향하도록 배터리(30)를 노출시키는 상당한 갭을 가질 수 있음을 도시한다. 이러한 실시예에서, 배터리는, 좁은 핀(144)에 의해 통기공(24)으로부터 이격되게 지지된다.
도 3b 및 도 3c는 탈기 이벤트 전에 밀봉부(50)가 제자리에 유지될 수 있는 방식의 일 실시형태를 도시한다. 탭(돌출부)(52 및 54)은, 밀봉부를 제자리에 유지시키기 위해, 통기공(24)의 에지 둘레에서 하우징(20)의 내부와 맞물릴 수 있다.
적어도 하나의 탭(52)은 탄성일 수 있으므로, 장치(2)의 조립 동안 제자리에 잠길 수 있다. 탈기 이벤트 시에 손상 없이 밀봉부(50)가 변위되는 경우, 탄성 탭(52)은 밀봉부(50)가 재사용될 수 있게 한다. 대안적으로, 밀봉부(50)가 재사용될 수 없는 것이 바람직할 수 있으며, 이 경우 탭(52)은, 이들이 장치(2)에서 제자리에 있는 경우, 파손 없이 만곡되지 않도록 설계될 수 있다.
대안적으로, 밀봉부(50)는, 정상 조건 하에서 유지시키기에 충분히 강하지만, 탈기와 연관된 작용력으로 인해 방출되거나, 밀봉부(50)가 파손되는 경우 방출되는, 마찰 끼워맞춤에 의해 제자리에 유지될 수 있다.
이러한 실시형태의 밀봉부(50)는, 사용자가 밀봉부(50)를 수동으로 제거하기 위한 수단을 갖지 않으며, 평활한 외부 표면(51)을 가짐으로써, 밀봉부(50)는 탈기 이벤트가 발생할 때까지 제자리에 유지된다. 이에 따라, 통기공이 폐쇄된 상태로 유지되고, 탈기 이벤트 시에 통기공이 필요할 때까지, 장치로부터 오염물(예를 들어, 물)을 차단하도록 보장함으로써, 안전성을 개선할 수 있다.
또한, 이러한 실시형태의 밀봉부(50)는, 통기공 둘레의 하우징(20) 상의 해당 계단형 표면과 끼워 맞춰지는 계단형 표면(55)을 포함한다. 이러한 선택적인 특징에 따라, 하우징(20)과 밀봉부(50) 사이에 작은 갭만이 있을 수 있는 상당한 표면적을 제공함으로써, 오염물(예를 들어, 물)에 대비한 통기공의 밀봉을 개선한다.
도 3a 내지 도 3c의 밀봉부(50) 및 통기공(24)은, 제1 실시형태에 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 실시형태의 특징은, 도 4에 도시된 바와 같은 배터리 유닛에 대해 보다 일반적으로 적용될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서, 배터리 유닛(3)은, 제1 또는 제2 실시형태의 파우치 배터리와 유사한 파우치 배터리(30)를 포함한다. 파우치 배터리(30)는 하우징(320) 내에 밀봉된다. 하우징(320)은, 제1 또는 제2 실시형태와 유사하게, 밀봉부(50)에 의해 처음에 폐쇄된 통기공(324)을 포함한다. 통기공(324)을 제공함으로써, 다수의 가능한 통기 지점을 갖는 단독 파우치 배터리(30)와 대조적으로, 배터리 유닛(3)의 통기 방향이 명확해진다.
하우징(320)은, 이의 재료 및 목적의 측면에서, 제1 또는 제2 실시형태의 하우징(20) 및 유체 지향 장치(40, 140)와 유사하다. 탈기 시에, 하우징(320)은, 유체가 안전하게 방출되도록, 배터리(30)로부터 통기공(324)으로의 유체 흐름 경로를 한정할 것이다. 이 경우, 배터리 유닛(3)은 가열 챔버를 갖지 않지만, 예를 들어, 배터리 유닛으로부터의 전력 공급을 제어하기 위한 조절기 전자 장치를 가질 수 있다. 이러한 전자 장치는, 전술한 바와 같은 유체 지향 장치 또는 배터리 프레임에 의해 탈기 이벤트로부터 차폐될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 유닛(3)은, 단일 하우징(320)에 매입된 복수의 파우치 배터리(30)를 포함할 수 있다.
이러한 배터리 유닛(3)은, 에어로졸 발생 장치의 전기적 및 기계적 연결을 위한 전기 접점 및 맞물림 수단을 외부에 포함하는, 에어로졸 발생 장치를 위해 특별히 맞춰질 수 있다. 대안적으로, 배터리 유닛(3)은, 그 안의 하나 이상의 파우치 배터리(30)로부터 전력을 공급하기 위한 외부 전기 접점을 갖는 범용 배터리 유닛일 수 있다.

Claims (22)

  1. 에어로졸 발생 장치로서,
    에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 기재를 가열하도록 작동 가능한 가열 챔버;
    마우스 단부 및 대향 단부를 포함하는 하우징으로서, 상기 대향 단부는 통기공을 포함하는, 하우징;
    상기 하우징 내의 파우치 배터리로서, 상기 배터리의 외측 표면은, 상기 배터리의 탈기 동안 유체가 방출될 수 있는 복수의 가능한 통기 지점을 포함하는, 파우치 배터리; 및
    상기 하우징 내의 유체 지향 장치를 포함하며,
    상기 유체 지향 장치는, 상기 배터리의 상기 복수의 가능한 통기 지점 각각으로부터 상기 하우징의 상기 통기공으로의 유체 흐름 경로를 한정하도록 구성되는,
    에어로졸 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통기공에 걸쳐서 위치된 밀봉부를 더 포함하며,
    상기 밀봉부는, 상기 배터리의 탈기 동안 상기 통기공을 개방하기 위해 변위되거나 파손되도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
  3. 에어로졸 발생 장치를 위한 배터리 유닛으로서,
    통기공을 포함하는 하우징;
    상기 하우징 내의 파우치 배터리로서, 상기 배터리의 외측 표면은, 상기 배터리의 탈기 동안 유체가 방출될 수 있는 복수의 가능한 통기 지점을 포함하는, 파우치 배터리;
    상기 하우징 내의 유체 지향 장치로서, 상기 유체 지향 장치는, 상기 배터리의 상기 복수의 가능한 통기 지점 각각으로부터 상기 하우징의 상기 통기공으로의 유체 흐름 경로를 한정하도록 구성되는, 유체 지향 장치; 및
    상기 하우징의 상기 통기공에 걸쳐서 위치된 밀봉부를 포함하며,
    상기 밀봉부는, 상기 배터리의 탈기 동안 상기 통기공을 개방하기 위해 변위되거나 파손되도록 구성되는,
    에어로졸 발생 장치를 위한 배터리 유닛.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 지향 장치는, 상기 배터리의 제1 단부에 더 가깝게 위치된 제1 열차폐 벽을 포함하며,
    상기 하우징의 상기 통기공은, 상기 제1 단부에 대향하는 상기 배터리의 제2 단부에 더 가깝게 위치되는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유체 지향 장치는, 상기 배터리의 측면에 인접하게 위치된 제2 열차폐 벽을 포함하는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유체 지향 장치는, 상기 배터리가 노출되도록 하기 위해 상기 배터리의 측면에 인접하게 위치된 개구부를 포함하며,
    상기 개구부는 상기 제2 열차폐 벽을 따라 연장되는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제2 벽은, 예를 들어 그 사이에 공동을 남기기 위해, 상기 하우징으로부터 떨어져 있는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 제1 재료를 포함하며,
    상기 밀봉부는 제2 재료를 포함하는 하우징 부분이고,
    상기 제2 재료는 상기 제1 재료보다 더 약한, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 제1 재료를 포함하며,
    상기 밀봉부는 제2 재료를 포함하는 하우징 부분이고,
    상기 제2 재료는 상기 제1 재료보다 더 낮은 용융점을 갖는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 재료는 금속이며, 상기 제2 재료는 플라스틱인, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉부는, 플라스틱 수지와 같은 플라스틱 재료를 포함하는 플러그, 또는 PET-포일 스티커와 같은 플라스틱 또는 포일을 포함하는 커버의 형태를 취하는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉부는 탄성 요소를 포함하며,
    상기 탄성 요소는, 조립 동안 상기 밀봉부를 제자리에 잠그기 위해 상기 하우징과 맞물리도록 구성되지만, 상기 하우징으로부터의 상기 밀봉부의 외부 제거를 억제하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 탄성 요소는, 상기 통기공의 에지 둘레의 상기 하우징의 내부와 맞물리도록 구성된 탭 또는 돌출부인, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리의 적어도 하나의 가능한 통기 지점에 인접한 상기 하우징 내의 공동을 포함하며,
    상기 공동은, 상기 배터리의 탈기 동안 방출되는 상기 유체를 수용하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리의 탈기 동안 방출되는 상기 유체를 흡수하기 위해, 상기 하우징 내에 배치된 흡수성 재료를 포함하는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 지향 장치는, 상기 하우징 내에 상기 배터리를 지지하는 배터리 프레임을 포함하는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 배터리는, 제1 전기 접점을 갖는 제1 단부; 제2 전기 접점을 갖는 제2 단부로서, 상기 제2 단부는 상기 제1 단부에 대향하는, 제2 단부; 및 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이로 연장되는 측벽을 포함하며,
    상기 배터리 프레임은, 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 중 적어도 하나를 지지하도록 구성되고, 상기 배터리의 상기 측벽의 적어도 일부가 상기 하우징 내에 노출되게 하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 배터리 프레임은, 상기 배터리의 제1 단부와 상기 하우징의 내부 체적의 일부분 사이에 차폐부를 형성하기 위해, 상기 하우징의 상기 내부 체적에 걸쳐서 연장되어 상기 하우징에 연결되는 부분을 포함하는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 차폐부는 열차폐부인, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 배터리 프레임은, 상기 배터리의 제2 단부 또는 상기 배터리의 측벽을 따라 연장되는 하나 이상의 개방 영역을 더 포함하며,
    상기 제2 단부는 상기 제1 단부에 대향하고,
    상기 하나 이상의 개방 영역은 상기 유체 지향 장치의 일부를 형성하는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 배터리 프레임은, 상기 배터리의 대향하는 측벽 부분을 따라 연장되도록 배치된 2개의 지지체를 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치 또는 배터리 유닛.
  22. 제1항 및 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차폐부는 상기 배터리와 상기 가열 챔버 사이에 배치되는, 에어로졸 발생 장치.
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