KR20170020576A - 전자담배용 전원공급장치 및 이를 갖춘 전자담배 - Google Patents

Abstract

전자담배용 전원공급장치 및 이를 갖춘 전자담배가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 전자담배용 전원공급장치는 액상물을 수증기로 기화시키는 전자담배의 동작전원을 제공하도록 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자를 포함하도록 구성될 수 있다.
또 본 발명의 실시 예에 따른 전자담배는 전원에 의해 액상물을 수증기로 기화시키도록 마련된 기화유닛; 및 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자를 포함하여 상기 기화유닛으로 전원을 공급하도록 마련된 전원공급장치;를 포함하도록 구성될 수 있다.

Description

전자담배용 전원공급장치 및 이를 갖춘 전자담배{power supply device for electrical cigarette and electrical cigarette with the same}

본 발명은 전자담배용 전원공급장치 및 이를 갖춘 전자담배에 관한 것이다.

전자담배는 니코틴이나, 담배향 또는 이들이 결합된 성분을 함유하는 액상물를 수증기로 만드는 분무장치로써, 카트리지, 무화기, 배터리를 구비한다.

카트리지에는 액상물이 흡수제에 젖은 상태로 제공된다.

무화기는 배터리와 카트리지 사이에 배치되며, 내장된 열선의 발열작용을 통해 카트리지 내의 액상물을 수증기로 변환시킨다.

최근에는 카트리지와 무화기가 일체화된 카토마이저가 개발되어 사용되고 있다.

배터리는 무화기의 열선에 전원을 공급하기 위한 것으로, 버튼과, 버튼에 연결된 제어부를 구비한다. 버튼이 눌려짐에 따라 제어부는 배터리의 전원을 무화기에 공급하게 된다.

이와 같이 구성된 전자담배는 사용자가 버튼을 누름에 따라 배터리의 전원이 무화기로 공급되어 무화기의 열선이 가열되고, 이에 따라 액상물은 수증기를 형성하게 된다. 이때 사용자는 카트리지 일측의 흡입대에 입을 대고 수증기를 흡입하여 뱉어 냄으로써 담배를 피우는 것 같은 효과를 얻게 된다.

배터리가 방전될 경우, 사용자는 배터리를 예비 배터리로 교체하거나, 충전장치로 재충전하여 사용하게 된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0113513호

한편, 배터리에만 의존하여 전원을 획득하는 방식의 종래 전자담배는 예비 배터리를 가지고 있지 않거나, 외출 등의 이유로 충전장치를 재대로 사용하기 어려운 상황에서는 배터리가 방전된 전자담배를 사용할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

또한 통상의 전자담배는 배터리가 차지하는 중량, 길이, 부피가 전체 대비 대략 50 % 이상이기 때문에, 사용상으로나 디자인 측면에서 여러 가지 제약이 많았다.

먼저 배터리 부피가 큰 전자담배는 전체 길이나 굵기를 줄이는데 한계가 있기 때문에, 일반 담배 사이즈에 가깝도록 작게 디자인하기가 어려웠다.

또 이와 같이 부피를 축소설계하기가 힘든 전자담배는 충분한 량의 액상물을 담을 수 있는 공간을 확보하기 어렵기 때문에, 액상물의 보충 없이 보다 장시간 사용하는데 따른 한계가 많았다.

또 통상 목줄을 이용하여 목에 거는 형태로 휴대되는 전자담배는 배터리에 의한 중량증가로 인해 장시간 휴대가 어려운 단점이 있었다.

본 발명의 실시예들은 배터리를 교체하거나 충전장치를 사용하지 않고서도 지속적으로 사용이 가능한 전자담배를 제공하고자 한다.

또한 배터리가 삭제된 상태에서도 수증기 발생동작을 수행할 수 있도록 마련된 전자담배를 제공하고자 한다.

또한, 실제 담배 사이즈에 가깝도록 콤팩트한 형태로 디자인하기 용이한 전자담배를 제공하고자 한다.

또한 휴대 성능이 개선되어 장시간 휴대에 따른 불편함을 줄일 수 있도록 마련된 전자담배를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액상물을 수증기로 기화시키는 전자담배의 동작전원을 제공하도록 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자를 포함하는 전자담배용 전원공급장치가 제공될 수 있다.

상기 열전소자는 적어도 일부 외면이 상기 전자담배용 전원공급장치 외부로 노출되도록 마련될 수 있다.

상기 열전소자는 외면이 전자담배용 전원공급장치 외부로 노출되고, 내부가 중공을 이루는 통 모양으로 마련될 수 있다.

상기 열전소자 내부는 상기 액상물의 충진을 위한 액상물 충진공간을 형성할 수 있다.

상기 열전소자에는 상기 액상물 충진공간에 충진된 액상물의 량을 외부에서 확인할 수 있도록 확인창이 설치될 수 있다.

상기 전자담배용 전원공급장치는 열전소자를 통해 발생되는 기전력을 충전하도록 마련된 배터리를 더 포함할 수 있다.

상기 열전소자는 상기 전자담배용 전원공급장치의 표면을 이루도록 내부가 중공을 이루는 통 모양으로 마련되고, 상기 배터리는 상기 열전소자 내부에 내장될 수 있다.

또 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전원에 의해 액상물을 수증기로 기화시키도록 마련된 기화유닛; 및 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자를 포함하여 상기 기화유닛으로 전원을 공급하도록 마련된 전원공급장치;를 포함하는 전자담배가 제공될 수 있다.

상기 전자담배는 상기 열전소자로부터 상기 기화유닛으로 공급되는 전원의 흐름을 단속하도록 마련된 스위치를 더 포함할 수 있다.

상기 전자담배는 상기 열전소자를 통해 발생되는 기전력을 충전하도록 마련된 배터리와, 상기 배터리로부터 상기 기화유닛으로 공급되는 전원의 흐름을 단속하도록 마련된 스위치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전자담배용 전원공급장치는 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자를 이용하여 액상물을 수증기로 기화시키는 전자담배의 동작 전원을 제공하게 된다.

따라서 본 발명에 따르면, 배터리를 삭제하거나, 배터리 용량을 현저히 작게 구성하더라도 액상물을 수증기로 기화시키는 전자담배의 동작이 가능해지며, 전자담배의 사용 도중 배터리를 교체하거나 충전할 필요도 없게 된다.

또한 배터리의 삭제나 축소가 가능한 전자담배는 전반적인 디자인이나 사이즈를 자유롭게 설계할 수 있게 됨은 물론 휴대 성능이 개선되어 장시간 휴대에 따른 불편함도 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자담배의 외부 형태를 나타낸 것이다
도 2은 도 1에 도시된 전자담배의 내부구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 전자담배의 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 전자담배 회로도의 변형예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자담배의 내부구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자담배의 구조를 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자담배의 구조를 도시한 측면도이다.
도 8은 도 5 내지 도 7에 도시된 전자담배의 제어블록도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자담배(A)는 전원에 의해 액상물(1)을 수증기로 기화시키도록 마련된 기화유닛(10)과, 기화유닛(10)으로 전원을 공급하도록 마련된 전원공급장치(20)와, 기화된 수증기를 사용자가 흡입할 수 있게 흡입파이프(30)를 구비한다.

액상물(1)은 니코틴이나 담배향 등이 농축된 상태로 마련될 수 있다.

기화유닛(10)은 외부로부터 공기를 유입하여 흡입파이프(30) 쪽으로 안내하기 위한 공기유로(11)를 구비하며, 공기유로(11) 중도에는 전원공급시 발열하도록 코일 형태의 열선(12)이 설치될 수 있다. 미설명 부호 11a와 11b는 공기유로(11)의 입구와 출구를 가리킨다.

열선(12)에는 액상물을 흡수하기 위한 흡수부재(13)가 연결되며, 흡수부재(13)의 단부는 후술하게 될 액상물 충진공간(22)으로 연장된다.

따라서 전원공급시 열선(12)은 발열작용을 수행하여 흡수부재(13)에 흡수된 액상물(1)을 기화시켜 수증기를 형성하게 된다.

전원을 공급받아 액상물(1)을 수증기로 기화시킬 수 있는 범위 내에서 열선(12)은 다른 형태의 전열기구나 발열체로 대체될 수 있다.

흡입파이프(30)는 양단이 개방된 중공의 통 형태로 마련되어 일단부가 상기 공기유로(12)의 출구(11b)와 통하도록 기화유닛(10)의 일측에 마련될 수 있다.

따라서 기화유닛(10)을 통해 수증기가 형성되는 시점에서 사용자가 흡입파이프(30)의 타단에 입을 대고 수증기를 흡입하여 뱉어내게 되면, 수증기는 외부공기와 함께 공기유로(11)를 따라 이용자에게로 흡입되었다가 담배 연기 형태로 배출된다.

흡입파이프(30)는 기회유닛(10)과 일체 또는 분리 가능하도록 구성될 수 있다.

한편, 전원공급장치(20)는 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자(21)를 구비하여 기화유닛(10)의 동작전원을 제공하도록 마련된다.

이와 같이 열전소자(21)에 의해 발생하는 기전력을 이용하도록 마련된 전원공급장치(20)의 구성은 배터리가 삭제되거나, 배터리 용량이 축소된 상태에서도 제벡효과(seebeck effect)에 의해 열전소자(21) 자체적으로 기화유닛(10)의 동작전원을 제공할 수 있도록 함으로써, 배터리 채용 내지는 배터리의 용량과다에 따른 문제점을 해결하기 위한 것이다.

제백효과는 2종의 다른 금속 또는 반도체의 양 끝을 접합하여 폐회로를 구성하고, 양단에 온도차를 주었을 때, 두 접점 사이의 전위차로 인하여 열기전력을 발생시키는 열전효과로써, 제백효과에 의해 얻어지는 기전력은 액상물(1)을 기화시키는 열선(12)에 전압역할을 하게 된다.

내외부의 온도차에 의해 기전력을 일으키기 용이하도록 열전소자(21)는 적어도 일부 외면이 전원공급장치(20) 외부로 노출되어 전원공급장치의 표면을 형성하도록 마련되는 것이 바람직하다.

도면에 도시된 바와 같이, 열전소자(21)는 내외부의 온도차가 더욱 원활하게 유발될 수 있도록 외면이 전체적으로 전원공급장치(20) 외부로 노출되고, 내부가 중공을 이루는 통 모양으로 마련될 수 있다. 즉 열전소자(21)는 내부가 중공을 이루는 하우징 형태로 마련될 수 있다.

이러한 열전소자(21)는 여름철과 같이 외부 기온이 높은 환경에서는 안쪽과 바깥쪽 사이의 온도차가 자연적으로 발생하게 되면서 인위적인 조작 없이도 기전력을 형성할 수 있게 된다.

또 열전소자(21) 내외부의 온도가 비슷한 환경의 경우, 열전소자(21)는 전자담배(A) 손가락 열기와 같은 이용자의 체온에 의해 외부 온도가 내부에 비해 상대적으로 올라가도록 하는 방식으로도 기전력을 형성할 수 있다.

외면이 전체적으로 외부로 노출되는 열전소자(21)는 전자담배(A)를 쥐게 되는 사용자의 손에 용이하게 접촉될 수 있게 되어 기전력 형성에 보다 유리하게 된다.

내부가 중공을 이루는 열전소자(21)의 내부공간은 액상물(1)의 충진을 위한 액상물 충진공간(22)으로 활용될 수 있다.

이를 위해 열전소자(21)는 일단이 개방되고 타단이 폐쇄된 중공의 원통모양으로 형성되어 개방된 일단부를 통해 기화유닛(10)의 단부에 착탈 가능하게 결합되도록 마련될 수 있으며, 열전소자(21)에는 액상물 충진공간(22)에 충진된 액상물(1)의 량을 외부에서 확인할 수 있도록 확인창(23)이 설치될 수 있다.

열전소자(21)와 기화유닛(10) 사이는 나사방식으로 상호 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 미설명 부호 21a 및 15는 열전소자(21)의 일단 내주에 형성된 암나선과, 이에 대응하는 기화유닛(10)의 일단 외주에 형성된 수나선을 가리킨다. 열전소자(21)와 기화유닛(10)은 암나선(21a)과 수나선(15)에 의한 나사체결방식으로 통해 상호 분리 가능하게 결합될 수 있으며, 열전소자(21) 내부의 액상물 충진공간(22)은 열전소자(21)에 대한 기화유닛(11)의 착탈 여부에 따라 개폐될 수 있게 된다.

이외에도 열전소자(21)와 기화유닛(10)는 상호 착탈 가능하게 결합되면서 상호간의 결합유무에 따라 액상물 충진공간(22)이 개폐되도록 하는 범위 내에서 단순한 압입방식이나, 소정의 체결부재 이용한 체결방식 등 다양한 결합구조를 통해 결합될 수 있다.

열전소자(21)와 기화유닛(10)이 결합된 상태에서 기화유닛(10)의 흡수부재(13)는 액상물(1)을 흡수할 수 있도록 그 단부가 액상물 충진공간(22)으로 위치하게 된다.

이와 같은 전원공급장치(20)는 전자담배(A)의 나머지 구성들과 함께는 물론, 단독으로도 상품화 되어 소비자에게 제공될 수 있게 된다.

본 실시 예와 달리 열전소자(21)는 양단이 폐쇄되고, 흡수부재(13)에 대응하는 일단 쪽에 흡수부재(13) 단부의 유입을 위한 구멍이 마련된 형태로도 마련될 수 있다.

확인창(23)의 설치를 위해 열전소자(21) 일측에는 구멍이 형성될 수 있으며, 확인창(23)은 이러한 구멍에 체결되는 투명 또는 반투명 재질의 패널을 통해 마련될 수 있다.

확인창(23)은 액상물(1)의 소진량을 초기부터 확인하기 용이하도록 열전소자(21)의 길이방향을 따라 길게 형성될 수도 있으나, 열전소자(21)의 면적 확보를 감안하면 도면에서와 같이, 기화유닛(10)에 인접한 쪽으로 짧은 길이를 갖도록 구성되어 액상물(1)을 소진 직전 상태에서 확인하여 보충할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한 열전소자(21)를 통해 형성되는 기전력에 의해 열선(12)이 항시 발열작용을 수행하게 될 경우, 사용자의 의지에 관계없이 기화작용이 이루어질 수 있으므로, 전자담배(A)는 열전소자(21)로부터 열선(12)으로 공급되는 전원의 흐름을 단속하도록 마련된 스위치(40)를 구비한다.

스위치(40)는 기화유닛(10)의 일측 외면에 설치될 수 있으며, 터치식이나 누름식과 같은 다양한 방식으로 채용될 수 있다. 또 스위치(40)는 흡입파이프(30)에 입을 대고 공기를 흡입하는 이용자의 호흡작용을 감지하여 열선(12)으로 전원이 공급되도록 하는 센서 형태로도 마련될 수 있다.

도 3에는 스위치(40)가 열전소자(21) 및 열선(12)과 함께 폐회로를 이루는 전자담배(A)의 회로도가 도시된다. 도 3과 같이, 본 실시 예의 경우 하나의 열전소자(21)를 통해 기화유닛(10)의 동작전원을 제공하도록 마련되어 있지만, 도 4에 도시된 바와 같이 열전소자(21)는 병렬로 연결된 복수개로도 채용이 가능하다.

그리고 기화유닛(10) 내부에는 스위치(40)의 동작에 의해 열전소자(21)로부터 열선(12)으로 공급되는 전원의 흐름을 단속제어하기 위한 제어기판(50)이 마련될 수 있다.

이와 같이 구성되는 전자담배(A)는 다음과 같이 동작하게 된다.

전자담배(A)를 손에 쥔 이용자가 스위치(40)를 온 시킴에 따라 열전소자(21)를 통해 형성된 기전력은 제어기판(50)의 제어에 의해 열선(12)으로 공급되어 열선(12)을 가열시킨다. 이때 열전소자(21)에서 발생하는 기전력은 내 외부에서 자연적으로 발생하는 온도차에 의해 형성될 수도 있으며, 사용자 손이 접촉되는 순간에 사용자의 체온이 가해지는 외부의 온도가 내부의 온도보다 상대적으로 커지면서 형성될 수도 있다.

따라서 열선(12)의 발열작용을 통해 흡수부재(13)에 흡수되어 있던 액상물(1)은 기화되어 수증기를 형성하게 되며, 이에 따라 이용자가 흡입파이프(30)에 입을 대고 수증기를 흡입하여 뱉어 냄에 따라 수증기가 담배 연기 형태로 배출되면서 사용자는 담배 이용 효과를 얻게 된다. 도 2에서 공기유로(11) 상에 도시된 화살표는 수증기를 흡입파이프 쪽으로 안내하는 공기의 흐름을 나타낸다.

또 전원공급장치(20)는 열전소자(21)를 통해 발생되는 기전력을 충전하도록 마련된 배터리를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

도 5에는 열전소자(21)와 함께 배터리(60)를 구비하는 전원공급장치(200)가 채용된 전자담배(B)의 구조가 도시된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이때도 열전소자(21)는 전술한 것과 같이, 내부가 중공을 이루는 통 모양으로 마련될 수 있으며, 배터리(60)는 중공을 이루는 열전소자(21) 내부에 내장되도록 설치될 수 있다.

도 5의 경우, 배터리(21)가 열전소자(21) 내부공간을 꽉 채우는 형태로 마련되어 있고, 액상물 충진공간(71)을 형성하는 카트리지(70)가 전원공급장치(200)와 기화유닛(10) 사이에 별도로 마련되어 있다.

그러나 배터리(60)는 도 6에 도시된 전자담배(C)와 같이, 열전소자(21)의 내부공간의 일부 영역만을 차지하도록 마련될 수도 있으며, 도 7과 도시된 전자담배(D) 같이 열전소자(21)와 별도로도 설치될 수 있다.

배터리(60)가 열전소자(21) 내부공간의 일부 영역만을 차지하도록 설치되는 경우, 열전소자(21) 내부의 나머지 공간은 액상물 충진공간(22)을 형성할 수 있다.

또 배터리(60)가 열전소자(21)와 별도로 마련되는 경우, 배터리(60)는 열전소자(21)와 탈착되도록 마련된 케이스(61) 내부에 수용되도록 설치될 수 있다.

도 8에는 도 5 내지 도 7에 도시된 전자담배(B,C,D)의 제어블록도가 도시된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 전자담배(B,C,D)들은 열전소자(21)로부터 발생되는 기전력이 배터리(60)로 충진되고, 기화유닛(11)은 배터리(60)로부터 전원을 공급받은 열선(12)이 발열됨에 따라 기화작용을 수행하게 된다.

열전소자(21)의 기전력이 배터리(60)로 충전될 수 있도록 제어기판(50´)은 열전소자(21)에서 발생된 기전력을 토대로 충전 전압을 발생시키는 충전회로(51)를 구비하고, 스위치(40´)는 제어기판(50´)의 제어에 따라 배터리(60)로부터 열선(12)으로 공급되는 전원의 흐름을 단속하도록 마련될 수 있다.

이와 같이 구성되는 전자담배(B,C,D)는 다음과 같이 동작하게 된다.

전자담배(B,C,D)를 손에 쥔 이용자가 스위치(40´)를 온 시킴에 따라 배터리(60)의 전원은 제어기판(50´)의 제어에 의해 열선(12)으로 공급되어 열선(12)을 가열시킨다.

이때 열전소자(21)에서 발생하는 기전력은 열전소자(21) 내외부에서 자연적으로 발생하는 온도차에 의해 형성될 수도 있으며, 사용자 손이 접촉되는 순간에 사용자의 체온이 가해지는 외부의 온도가 내부의 온도보다 상대적으로 커지면서 형성될 수도 있다.

따라서 열전소자(21)에서 기전력을 형성하고, 이 기전력이 배터리(60)로 충전됨과 동시에 열선(12)으로 공급되는 과정은 전자담배(B,C,D) 이용자가 열전소자(21) 쪽을 손에 쥔 상태에서 같은 손으로 스위치(40´)를 조작하는 단일의 동작을 통해 거의 일시적으로 진행될 수 있게 된다.

열선(12)의 발열작용을 통해 흡수부재(13)에 흡수되어 있던 액상물(1)은 기화되어 수증기를 형성하고, 사용자는 이 수증기를 흡입하여 담배연기와 같이 뱉어내면서 담배 이용 효과를 얻을 수 있게 된다.

1: 액상물 10: 기화유닛
12: 열선 13: 흡수부재
20: 전원공급장치 21: 열전소자
22: 액상물 충진공간 23: 확인창
30: 흡입파이프

Claims (10)

1. 액상물을 수증기로 기화시키는 전자담배의 동작전원을 제공하도록 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자를 포함하는 전자담배용 전원공급장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 열전소자는 적어도 일부 외면이 상기 전자담배용 전원공급장치 외부로 노출되도록 마련된 전자담배용 전원공급장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 열전소자는 외면이 전자담배용 전원공급장치 외부로 노출되고, 내부가 중공을 이루는 통 모양으로 마련된 전자담배용 전원공급장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 열전소자 내부는 상기 액상물의 충진을 위한 액상물 충진공간을 형성하는 전자담배용 전원공급장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 열전소자에는 상기 액상물 충진공간에 충진된 액상물의 량을 외부에서 확인할 수 있도록 확인창이 설치된 전자담배용 전원공급장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 열전소자를 통해 발생되는 기전력을 충전하도록 마련된 배터리를 더 포함하는 전자담배용 전원공급장치.
7. 제 4항에 있어서,
   상기 열전소자는 상기 전자담배용 전원공급장치의 표면을 이루도록 내부가 중공을 이루는 통 모양으로 마련되고,
   상기 배터리는 상기 열전소자 내부에 내장된 전자담배용 전원공급장치.
8. 전원에 의해 액상물을 수증기로 기화시키도록 마련된 기화유닛; 및
   온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자를 포함하여 상기 기화유닛으로 전원을 공급하도록 마련된 전원공급장치;를 포함하는 전자담배.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 열전소자로부터 상기 기화유닛으로 공급되는 전원의 흐름을 단속하도록 마련된 스위치를 더 포함하는 전자담배.
10. 제 8항에 있어서,
    상기 열전소자를 통해 발생되는 기전력을 충전하도록 마련된 배터리와,
    상기 배터리로부터 상기 기화유닛으로 공급되는 전원의 흐름을 단속하도록 마련된 스위치를 더 포함하는 전자담배.
    

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