KR20200133650A - 카트리지 및 이를 구비한 전자담배 - Google Patents

카트리지 및 이를 구비한 전자담배 Download PDF

Info

Publication number
KR20200133650A
KR20200133650A KR1020190135699A KR20190135699A KR20200133650A KR 20200133650 A KR20200133650 A KR 20200133650A KR 1020190135699 A KR1020190135699 A KR 1020190135699A KR 20190135699 A KR20190135699 A KR 20190135699A KR 20200133650 A KR20200133650 A KR 20200133650A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cartridge
liquid
tobacco material
storage tank
housing
Prior art date
Application number
KR1020190135699A
Other languages
English (en)
Inventor
토마스 한
Original Assignee
(주)야쓰
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)야쓰 filed Critical (주)야쓰
Priority to KR1020190135699A priority Critical patent/KR20200133650A/ko
Publication of KR20200133650A publication Critical patent/KR20200133650A/ko

Links

Images

Classifications

    • A24F47/008—
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/40—Constructional details, e.g. connection of cartridges and battery parts
    • A24F40/42—Cartridges or containers for inhalable precursors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/40—Constructional details, e.g. connection of cartridges and battery parts
    • A24F40/46—Shape or structure of electric heating means

Landscapes

  • Catching Or Destruction (AREA)

Abstract

본 발명은 카트리지에 관한 것으로, 본 발명은 공기의 유입경로와 상기 유입경로를 통해 유입된 공기의 배출경로가 각각 형성된 하우징; 사용자의 흡입력이 제공되는 흡입구를 구비하며, 상기 하우징에 결합되어 상기 흡입구가 상기 배출경로에 연결되는 마우스피스; 상기 하우징 내 배치되며, 액체상 담배용 물질을 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크를 관통하도록 배치되고, 상기 유입경로와 상기 배출경로를 연결하며, 상기 배출경로로 공기가 배출됨에 따라 상기 저장탱크 내의 상기 액체상 담배용 물질을 유인하는 하나 또는 복수 개의 액상 유인홀과, 상기 액상 유인홀로부터 유인되는 상기 액체상 담배용 물질을 흡착하는 심지가 상기 액상 유인홀을 커버하도록 배치된 혼합챔버; 및 상기 액체상 담배용 물질이 기체상 담배용 물질로 기화되어 상기 유입경로를 통해 유입된 공기와 혼합되어 상기 배출경로를 통하여 배출되도록, 상기 혼합챔버 내 유인된 상기 액체상 담배용 물질을 가열하는 히터를 포함하며, 상기 히터는, 인가되는 전기를 통해 상기 액체상 담배용 물질이 상기 기체상 담배용 물질로 기화되도록 열을 제공하는 가열체; 및 상기 가열체의 일부 또는 전체가 내부에 삽입되어 상기 심지로 상기 가열체의 열을 전달하며, 상기 액상 유입홀에 대응되는 상기 심지 부분을 가압하여 상기 액상 유입홀을 통하여 설정량 이상의 상기 액체상 담배용 물질이 상기 액상 유입홀을 통하여 누설되는 것을 방지하는 열 전달체를 포함하는 카트리지를 제공한다.
본 발명에 의하면, 액체상 담배용 물질이 공급되는 부분인 혼합챔버 내에서 액체상 담배용 물질의 누설을 1차적으로 경감할 수 있어 누설에 따른 전자담배의 청결, 잔고장 등의 제반 문제를 해결할 수 있고, 열 전달체가 세라믹 재질로 마련하면, 심지 또는 심지에 흡수된 액체상 담배용 물질을 쉽게 연소시키지 않아 인체에 해롭지 않으며 맛이 풍부한 기체상 담배용 물질을 사용자에게 제공할 수 있다.

Description

카트리지 및 이를 구비한 전자담배{Cartridge and electronic cigarette having the same}
본 발명은 카트리지 및 이를 구비한 전자담배에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저장탱크 내 액체상 담배용 물질이 외부로 누설되지 않게 하는 카트리지 및 이를 구비한 전자담배에 관한 것이다.
흡연은 여러 질병의 위험 인자일 뿐만 아니라, 간접 흡연으로 인한 피해를 주게 되므로, 사회적으로 규제가 강화되고 있다. 국내에서도 금연을 권장하는 다양한 정책들이 시행되고 있으며, 금연 보조를 위한 약물이나 대체제가 개발되고 있다. 담배 연기에는 니코틴 뿐만 아니라 타르, 일산화탄소 등 4,700여 가지의 유해성분이 포함되어 있다고 한다. 이러한 유해물질의 흡수를 줄이고 순수하게 니코틴만을 흡수할 수 있도록 개발된 것이 전자담배(Electronic cigarettes)이다.
전자담배는 일반적으로 니코틴, 향료(Flavors), 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 글리세롤(Glycerol) 등의 다양한 화학물질을 포함한 액체(e-liquid)를 배터리 구동을 통해 기화시켜 흡입할 수 있도록 하는 장치이다.
일반적인 액상형 전자담배는 크게 액체상 담배용 물질을 저장하는 카트리지와 카트리지로부터 제공되는 액체상 담배용 물질을 가열하여 기화시키는 기화장치 및 기화장치에 전원을 공급하는 배터리 등으로 구성된다. 그러나, 종래에 제안된 전자담배의 기화장치는 심지(Wick)에 액체상 담배용 물질을 스며들게 한 후, 금속 코일 형태의 가열체를 이용하여 액체상 담배용 물질을 가열함으로써, 액체상 담배용 물질의 공급 경로가 진행방향으로 개방된 형태에 의해 액체상 담배용 물질이 자중에 의해 누수되는 문제와 함께, 금속 재질의 가열체가 순간적으로 온도를 올려 심지에 흡수되어 있는 액체상 담배용 물질을 가열함으로써, 심지와 심지에 흡수되어 있는 액체상 담배용 물질을 연소시켜 사용자에게 연소로 인한 유해한 물질을 흡입하게 하거나 탄 맛을 느끼게 하여 불쾌감을 주는 문제가 있었다.
특허문헌 (0001) 『대한민국공개특허공보 제10-2019-0019864호』
본 발명은 저장탱크 내 액체상 담배용 물질이 외부로 누설되지 않게 하는 카트리지 및 이를 구비한 전자담배를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 공기의 유입경로와 상기 유입경로를 통해 유입된 공기의 배출경로가 각각 형성된 하우징; 사용자의 흡입력이 제공되는 흡입구를 구비하며, 상기 하우징에 결합되어 상기 흡입구가 상기 배출경로에 연결되는 마우스피스; 상기 하우징 내 배치되며, 액체상 담배용 물질을 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크를 관통하도록 배치되고, 상기 유입경로와 상기 배출경로를 연결하며, 상기 배출경로로 공기가 배출됨에 따라 상기 저장탱크 내의 상기 액체상 담배용 물질을 유인하는 하나 또는 복수 개의 액상 유인홀과, 상기 액상 유인홀로부터 유인되는 상기 액체상 담배용 물질을 흡착하는 심지가 상기 액상 유인홀을 커버하도록 배치된 혼합챔버; 및 상기 액체상 담배용 물질이 기체상 담배용 물질로 기화되어 상기 유입경로를 통해 유입된 공기와 혼합되어 상기 배출경로를 통하여 배출되도록, 상기 혼합챔버 내 유인된 상기 액체상 담배용 물질을 가열하는 히터를 포함하며, 상기 히터는, 인가되는 전기를 통해 상기 액체상 담배용 물질이 상기 기체상 담배용 물질로 기화되도록 열을 제공하는 가열체; 및 상기 가열체의 일부 또는 전체가 내부에 삽입되어 상기 심지로 상기 가열체의 열을 전달하며, 상기 액상 유입홀에 대응되는 상기 심지 부분을 가압하여 상기 액상 유입홀을 통하여 설정량 이상의 상기 액체상 담배용 물질이 상기 액상 유입홀을 통하여 누설되는 것을 방지하는 열 전달체를 포함하는 카트리지를 제공한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 카트리지는 전자담배에 사용될 수 있다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 액체상 담배용 물질이 공급되는 부분인 혼합챔버 내에서 액체상 담배용 물질의 누설을 1차적으로 경감할 수 있어, 카트리지의 수명을 연장할 수 있음은 물론, 누설에 따른 전자담배의 청결, 잔고장 등의 제반 문제를 해결할 수 있다.
둘째, 열 전달체가 세라믹 재질로 마련되는 경우, 심지 또는 심지에 흡수된 액체상 담배용 물질을 연소되지 않게 서서히 기화시킴으로써, 인체에 해롭지 않으며 맛이 풍부한 기체상 담배용 물질을 사용자에게 제공할 수 있다.
셋째, 저장탱크의 수용압을 상승시키는 경우, 상기 1차적인 누설 경감에 따라 요구되는 사용자의 더 큰 흡입력을 보충할 수 있다.
넷째, 유입경로를 굴절 및 연장시키는 경우, 상기 1차적인 누설과 더불어 혼합챔버에 연결된 유입경로에서 2차적인 누설을 경감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자담배의 전체적인 외형 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 전자담배의 개략적인 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 카트리의 내부 단면이 나타나는 A-A` 방향의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 카트리지의 세부 구성을 설명하기 위한 분해도이다.
도 5는 도 3에 도시된 히터의 형상 및 구조를 나타내는 부분 확대도이다.
도 6은 도 3에 도시된 카트리지의 1차적인 누설 억제 과정을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 7은 도 4에 도시된 걸림홈과 걸림돌기의 형상을 나타내는 요부 확대도이다.
도 8은 도 3에 도시된 카트리지의 2차적인 누설 억제 과정을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자담배(EC)가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 전자담배(EC)는 크게 카트리지(100) 및 배터리 수용체(200)를 포함한다.
카트리지(100)는 액체상 담배용 물질을 저장하여 내장된 히터(150)를 통해 기화시켜 기체상 담배용 물질을 제공함으로써, 사용자에게 종래의 담배 연기를 대신하게 한다.
배터리 수용체(200)는 배터리(220)를 내장하여 카트리지(100)와 탈착됨으로써, 히터(150)에 전원을 공급함은 물론 사용자가 전자담배(EC)를 파지하는 손잡이로서의 역할을 한다.
여기서, 히터(150)의 전극은 카트리지(100)의 하부를 통해 노출되어 결합커버(210) 내 노출된 배터리(220)의 전극과 전기적으로 연결되며, 카트리지(100)와 배터리 수용체(200)는 카트리지(100)의 외주면에 형성된 걸림홈(101)과 결합커버(210)의 내주면에 형성된 걸림돌기(211)가 상호 끼움결합됨으로써 기계적으로 결합된다. 다만, 상술한 기술 내용은 하나의 실시예에 해당하며 본원발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아님을 명확히 한다.
카트리지(100)는 배터리 수용체(200)에 끼움결합되어 동작하며, 아래와 같은 과정을 통해 액체상 담배용 물질을 기화시켜 사용자에게 담배 연기로 제공한다.
카트리지(100)가 배터리 수용체(200)에 안착되어 결합되면, 진공 감지센서(230)가 슬리핑 모드로 전환되어 대기하며, 사용자가 마우스피스(120)를 통해 흡입력을 전달하면 카트리지(100)와 배터리 수용체(200) 사이에 형성된 공간의 공기가 카트리지(100) 내부로 유입됨으로써, 카트리지(100)와 배터리 수용체(200)가 대면하는 공간은 압력이 저하(진공)된다. 이때, 진공 감지센서(230)는 압력저하 상태를 감지하여 앞서 슬리핑 모드였던 전자담배(EC)를 동작 모드로 전환하고, 히터(150)에 전원을 공급하여 발열시킴으로써 액체상 담배용 물질을 기화시킨다. 여기서, 진공 감지센서(230)는 압력 저하에 따라 사용자의 흡입 동작과 흡입력의 크기를 산출하여 히터(150)의 발열 동작과 흡입력의 크기에 비례한 발열량을 조절한다. 한편, 압력이 저하된 카트리지(100)와 배터리 수용체(200) 사이의 공간에는 카트리지(100)와 결합커버(210) 또는 배터리 수용체(200) 사이의 틈새를 통해 새로운 공기가 유입되어 채워진다.
아울러, 이러한 본 발명의 전자담배(EC)의 작동 과정은 배터리 수용체(200)의 외주면에 노출되게 설치된 동작램프(240)를 통해 사용자가 용이하게 인지할 수 있고, 도면에는 도시되지 않았으나 배터리 수용체(200)의 하부에 USB용 충전단자가 설치되어 배터리(220)를 충전할 수 있음은 물론이다.
아래에서는 도 3 내지 5를 참조하여 카트리지(100)의 세부 구성에 대해 상세히 설명한다.
도 3 및 4를 참조하면, 카트리지(100)는 카트리지(100)의 전체 외형을 형성하는 하우징(110), 사용자의 흡입력을 제공받는 마우스 피스, 액체상 담배용 물질을 제공받는 저장탱크(130), 및 액체상 담배용 물질과 공기의 혼합 경로 또는 공간을 형성하는 혼합챔버(140)와 가열을 위한 히터(150)를 포함한다.
하우징(110)은 카트리지(100)의 본체를 구성하는 것으로, 카트리지(100)의 전체 외형을 형성함은 물론, 내부에 공기의 유입경로(IR)와 배출경로(OR)를 포함한다. 본 발명의 카트리지(100)는 내부에 액체상 담배용 물질을 저장하고, 외부로부터 공기를 유입 받는 등의 유체의 수용과 유동을 고려하여야만 하는 구성으로, 외부 공기를 유입받는 부분인 하부와 기화된 기체상 담배용 물질을 배출하는 부분인 상부를 제외한 나머지 부분은 폐쇄를 위해 일체화된 상태로 마련되는 것이 바람직하다. 이러한 하우징(110)은 베이스 파트(111), 커버 파트(112), 유입실링(113), 액상 혼합관(114) 및 내부 덮개(115)를 포함한다.
베이스 파트(111)는 커버 파트(112)와 적층되는 구조로 결합되어 하우징(110)의 하부를 형성함은 물론 유입경로(IR)의 일부를 형성하는 것으로, 유입관(111a), 마감캡(111b), 유입구(111c), 및 베이스 수평면(111d)을 포함한다. 유입관(111a)은 베이스 파트(111)의 저면으로부터 상부로 연장형성되는 내부가 관통된 형상의 원통형 튜브로, 공기의 유입경로(IR) 중 굴절됨 없는 직선화된 제1 유입로(1IR)를 형성한다. 이때, 유입관(111a)은 다량의 공기가 유입될 수 있도록 소정 폭으로 형성되며, 이물질의 유입을 방지함은 물론, 열 또는 물리력에 의한 변형 등을 방지하기 위해 일정 강도를 갖는 마감캡(111b)이 설치되어 개구부를 마감한다. 다만, 공기의 유입을 위해 마감캡(111b)과 유입관(111a)의 대면 부분에는 굴절된 경로를 갖는 유입구(111c)가 형성되어 소량의 공기가 지속적으로 유입관(111a)에 공급되도록 한다. 베이스 수평면(111d)은 후술될 제3 유입로(3IR)를 형성하는 일면을 제공하는 것으로 유입관(111a)과 혼합챔버(140) 사이에 수평한 방향으로 형성된다.
커버 파트(112)는 상술한 바와 같이, 베이스 파트(111) 상부에 적층되어 결합됨으로써 유입경로(IR)의 일부를 형성하기 위한 것으로, 혼합관 결속공(112a), 커버 수직면(112b) 및 커버 수평면(112c)을 포함한다. 혼합관 결속공(112a)은 후술될 액상 혼합관(114)의 수용을 위해 중심부에 형성된 관통공이며, 커버 수직면(112b)은 상술한 유입관(111a)의 외주면과 함께 제2 유입로(2IR)를 형성하기 위해 유입관(111a)의 외주면과 대면하는 위치에 수직하게 형성되고, 커버 수평면(112c)은 역시 상술한 베이스 수평면(111d)과 함께 제3 유입로(3IR)를 형성하기 위해, 베이스 수평면(111d)과 대면하는 위치에 수평하게 형성된다.
이러한 굴절 및 연장되는 구조를 이용하여 유입경로(IR)에서 발생하는 액체상 담배용 물질의 누설을 2차적으로 방지하는 기술은 후술될 도 6에서 다시 상세히 설명하기로 한다.
유입실링(113)은 베이스 파트(111)와 커버 파트(112)의 결합되는 부분에 끼워진 실링부재로 유입경로(IR)를 형성하기 위해 결합된 틈새를 마감한다.
액상 혼합관(114)은 상술한 혼합관 결속공(112a)에 결합되어 유입경로(IR)와 연결됨으로써, 유입경로(IR)를 통해 유입된 공기의 배출경로(OR)를 제공한다.
내부 덮개(115)는 마우스피스(120)와 하우징(110) 사이에 게재되며, 저장탱크(130)의 상부와 액상 혼합관(114)의 상부를 커버하여 하우징(110)과 결합됨으로써 하우징(110)의 상면을 형성한다. 저장탱크(130)의 상부에는 관통된 형상의 주입공(115a)이 형성되어 저장탱크(130)에 액체상 담배용 물질을 주입 및 저장시킬 수 있고, 액상 혼합관(114)의 상부에는 액상 혼합관(114)의 단면적보다 좁은 단면적의 배출공(115b)이 형성되어 배출경로(OR)를 통해 배출되는 기체상 담배용 물질의 관성충돌과 그에 따른 미세 액적(droplet)의 중력 침강을 유도한다.
고정돌기(116)는 하우징(110)의 외주면에 돌출되어 마우스피스(120)가 하우징(110)에 결합될 때, 고정지지점을 형성하며 마우스피스(120)가 끼워지는 방향으로 갈수록 돌출높이가 커지도록 형성된다.
한편, 마우스피스(120)는 상기 하우징(110)의 상부에 결합되어 배출경로(OR)에서 연장된 흡입경로(BR)를 형성하는 것으로, 가압돌기(121), 고정홈(122), 흡입구(123), 굴절공간(124) 및 흡입실링(125)을 포함한다. 가압돌기(121)는 상술한 내부 덮개(115)의 주입공(115a)에 삽입되어 주입공(115a)을 마감함은 물론 저장탱크(130) 내부의 설정 깊이까지 삽입되어, 저장탱크(130)의 상부 공간을 채움으로써, 저장탱크(130)의 상부 공간의 압력을 증가시킨다. 즉, 저장탱크(130)의 액체상 담배용 물질의 수용압을 증가시킨다. 그리고, 고정홈(122)은 상술한 고정돌기(116)를 수용하여 고정시키기 위해 마우스피스(120)의 내주면에 인입된 형상 또는 관통된 형상으로 형성된다. 또한, 흡입구(123)는 마우스피스(120)의 상부에 형성된 관통공으로 사용자의 흡입력을 제공받을 수 있게 하며, 배출경로(OR)와 다른 가상의 축상에 형성되어 배출되는 기체상 담배용 물질을 관성충돌에 따른 중력침강되게 하여 액체상 담배용 물질로 환원되게 한다. 그리고, 굴절공간(124)은 배출경로(OR)와 흡입구(123)의 위치가 다른 축을 기준으로 형성되어 굴절되는 흡입경로(BR) 상에 마련되어 기체상 담배용 물질의 대류에 의한 와류 유동이 형성되게 함으로써, 액적 간 접촉 확률을 증가시켜 액적의 외부 유출을 크게 경감할 수 있다. 이러한 흡입경로(BR)의 굴절은 액적의 제거 기능과 함께 경로 내 이물질의 인입을 경감할 수 있음은 물론이다. 여기서 액적들의 설명을 약술하면, 기화된 기체상 담배용 물질은 응축된 미스트(mist)/에어로졸(aerosol) 상태로 공기의 흐름에 편입되어 사용자에게 제공된다. 그러나, 일부의 기화된 기체상 물질은 상기 미스트/에어로졸 상태의 기체상 담배용 물질의 입자들이 상호 응집되어, 그 크기가 커진 액적 상태로 사용자에게 제공됨으로써 사용자가 심한 불쾌감을 느끼게 한다. 아울러, 흡입실링(125)은 내부 덮개(115)와 흡입구(123) 사이에 마련되어 내부 덮개(115)의 주입공(115a)으로부터 새어나오는 액체상 담배용 물질을 실링한다.
저장탱크(130)는 상기 액체상 담배용 물질을 저장하는 공간으로, 본 실시예에서는 액상 혼합관(114)을 감싸듯이 또는 액상 혼합관(114)이 저장탱크(130)를 관통하는 구조로 투명하게 형성되어 저장탱크(130)에 저장된 액체상 담배용 물질의 양이 외부로 노출되는 구조로 마련된다. 이를 통해, 사용자가 액체상 담배용 물질의 남은 잔량을 직관적으로 확인할 수 있게 하고, 후술될 액상 유인홀(141)을 통해 혼합챔버(140)로 공급되는 액체상 담배용 물질이 전후좌우의 수평면상에서 대칭된 구조로 유인되게 함으로써, 균등한 하중에 따른 공기와 액체상 담배용 물질의 혼합비율을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 저장탱크(130)가 하우징(110)의 측부를 형성하는 챔버 형태로 도시하고 설명하였으나, 하우징(110) 내 수용되는 별도의 챔버 형태일 수 있음은 물론이다.
혼합챔버(140)는 튜브 형상으로 마련되어 액상 혼합관(114)의 하부에 형성된 혼합을 위한 공간으로 유입경로(IR)와 배출경로(OR)를 연결하며, 액상 유인홀(141) 및 심지(142)를 포함한다. 액상 유인홀(141)은 혼합챔버(140)의 가상의 축을 기준으로 혼합챔버(140)의 외주면을 따라 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성되어 혼합챔버(140)와 저장탱크(130)를 연결함으로써, 유입경로(IR)를 통해 유입되어 배출경로(OR)로 향하는 공기의 흐름에 의해 저장탱크(130) 내 액체상 담배용 물질이 혼합챔버(140)로 유인될 수 있는 경로를 제공한다. 또한, 심지(142)는 액상 유인홀(141)로부터 유인되는 액체상 담배용 물질을 흡수하여 근접한 히터(150)에 제공하는 것으로, 섬유 구조로 형성되어 혼합챔버(140)의 내주면을 따라 액상 유인홀(141)을 커버하게 설치된다. 여기서, 심지(142)의 높이 또는 면적은 필요에 따라 액상 혼합관(114)의 내주면을 따라 달리 설정될 수 있음은 물론이다.
도 5를 참조하면, 히터(150)는 혼합챔버(140) 내에 마련되어 액상 유인홀(141)을 통해 심지(142)에 흡수된 액체상 담배용 물질을 가열 및 기화시키는 것으로, 가열체(151) 및 열 전달체(152)를 포함한다. 가열체(151)는 인서트 사출을 통해 열 전달체(152) 내 길이 방향을 따라 나선형의 감겨진 구조를 가지는 히팅 코일로, 배터리(220)와 전기적으로 연결되어 공급되는 전원으로 발열한다. 열 전달체(152)는 상술한 가열체(151)를 내부에 수용하며, 유입경로(IR)와 배출경로(OR)를 연결시키는 연통공(153)을 포함한 튜브 형상으로 마련되어 가열체(151)의 열을 심지(142)에 흡수된 액체상 담배용 물질에 전달하는 것으로 강성부재인 세라믹 재질로 형성된다. 이러한 가열체(151)와 열 전달체(152)를 포함하는 히터(150)는 액상 유인홀(141)로 유인되는 액체상 담배용 물질의 설정량 이상의 누설을 세라믹의 강성을 통해 방지할 수 있다. 더불어, 세라믹의 특성을 이용하여 심지(142)의 연소를 방지함으로써 유해물질의 생성을 억제할 수 있다.
표 1에는 가열체(151)와 열 전달체(152)로 구성되는 히터(150)의 구성비가 나타나 있다.
구성 비중(%) 화학명 중량비(%)

열 전달체(Ceramic)
50 ~ 70 %		 SiO2 ≥91%
Fe2O3 ≤2.5%
Al2O3 ≤6.5%

가열체(Wire)
30 ~ 50 %		 Fe ≥68%
Cr ≤25%
Al ≥7%
가열체(151)는 히터(150) 전체 중량의 30 ~ 50%를 차지하며 Fe, Cr, Al으로 구성된다. Fe와 Al는 각각 68%와 7% 이상의 중량비를 가지도록 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 열 전달체(152)(Ceramic body)는 히터(150) 전체 중량의 50 ~ 70%를 차지하며, SiO2, Fe2O3, Al2O3로 구성된다. Fe2O3, Al2O3 가 각각 2.5%, 6.5% 이하의 중량비를 가지도록 설정되는 것이 바람직하다.
아래에서는 도 6을 참조하여, 저장탱크(130)와 혼합챔버(140)의 구성을 이용한 액체상 담배물질의 1차적인 누수를 억제하는 기술에 대해 상세히 설명한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 카트리지(100)는 기존 혼합챔버(140) 내 설치되어 액체상 담배용 물질을 기화시키던 히터(150)를 원통형 또는 튜브형으로 마련하여 혼합챔버(140) 내 배치 및 고정키며, 액상 유인홀(141)을 커버하는 심지(142)를 열 전달체(152)로 가압하여 저장탱크(130)로부터 유인되는 액체상 담배용 물질의 설정량 이상의 누설을 방지한다. 이를 통해, 유인되는 액체상 담배용 물질이 자중에 의해 누설되지 않고 사용자의 흡입력에 의해서만 유동되게 할 수 있다.
이때, 튜브 형상의 열 전달체(152)는 세라믹 재질로 마련되어 일정 강성을 제공할 수 있는 강성부재로 마련됨으로써, 가열체(151)의 발열 또는 저장탱크(130)로부터 유인되는 액체상 담배용 물질의 압력에 의해 변형 또는 이동되지 않고 상술한 심지(142)를 가압할 수 있다.
또한, 세라믹 재질의 열 전달체(152)는 금속 재질의 가열체(151)로부터 열을 전달받아 가열됨으로써, 온도가 순간적으로 변화되는 것이 아니라 서서히 변화되는 것은 물론 그 온도를 금속 재질의 열 전달체(152) 또는 가열체(151)에 비해 오래 유지할 수 있다. 따라서, 이러한 세라믹 재질의 열 전달체(152)로부터 전달되는 열은 심지(142)에 흡수된 액체상 담배용 물질만을 가열하여 기화시킬 뿐 심지(142) 또는 액체상 담배용 물질을 연소시키지 않을 수 있어, 심지(142)의 연소에 따른 카트리지(100)의 기화기능의 손실을 경감함은 물론, 심지(142)와 액체상 담배용 물질의 연소에 따른 기체상 담배용 물질에 포함된 유해물질과 그로 인한 탄 맛을 크게 억제할 수 있다.
한편, 상술한 세라믹 재질의 열 전달체(152)의 구성을 통해 1차적인 누설을 억제하는 것은 결국 액체상 담배용 물질을 저장탱크(130)로부터 유인시키기 위해 사용자의 더 큰 흡입력을 요구하게 되는 문제를 안고 있다. 따라서, 저장탱크(130)에 수용된 액체상 담배용 물질의 수용압을 높여 유인력을 높일 필요가 있다.
구체적으로, 액상 유인홀(141)로 혼합챔버(140)와 연통된 저장탱크(130)는 작은 직경의 액상 유인홀(141)로 인해 주사기의 원리와 같이 액체상 담배용 물질이 외부로 유출되지 않으며, 사용자의 흡입력에 유인되어 혼합챔버(140) 내주면의 심지(142)에 흡수됨으로써 외부로 유출된다. 이후, 심지(142)의 액체상 담배용 물질이 히터(150)에 의해 가열되어 기화되면 다시 저장탱크(130)의 액체상 담배용 물질이 심지(142)에 재흡수되어 유출된다. 그러나, 세라믹 재질의 열 전달체(152)가 심지(142)를 사이에 두고 액상 유인홀(141)에 인접하여 그 경로를 밀착시킴으로써, 동일한 사용자의 흡입력에 의한 외부로 유출되는 액체상 담배용 물질의 유출량은 감소할 수밖에 없다. 따라서, 전자담배(EC) 기화장치의 기능적인 손실을 막기 위해 저장탱크(130)의 수용압을 높여 사용자의 흡입력을 보충함으로써, 액체상 담배용 물질의 외부 유출량이 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 이때, 액상 유인홀(141)은 튜브 형상의 혼합챔버(140)의 가상의 중심축을 기준으로 대칭된 위치에 복수개로 형성되며, 열 전달체(152)가 상기 액상 유인홀(141)들을 대칭되게 가압하여 전후좌우 면의 힘의 균형을 유지할 수 있다.
도 7을 참조하면, 이를 위해 마우스피스(120)의 가압돌기(121)는 내부 덮개(115)의 주입공(115a)을 통해 저장탱크(130) 내의 설정 깊이까지 삽입되어 저장탱크(130) 내 수용압을 상승시킴으로써, 상술한 액체상 담배용 물질의 유인력이 유지되도록 할 수 있다. 아울러, 높아진 수용압에 의한 가압돌기(121)를 포함한 마우스피스(120)가 하우징(110)에서 이탈하는 것을 방지하기 위해, 고정돌기(116)와 고정홈(122)이 하우징(110)과 마우스피스(120)의 결합을 위해 구비되며, 이때, 고정돌기(116)가 마우스피스(120)가 끼워지는 방향으로 갈수록 돌출 높이가 커지도록 형성되게 하여 하우징(110)에 마우스피스(120)가 용이하게 결합되되 이탈은 쉬이 되지 않도록 한다.
아래에서는 도 8을 참조하여, 하우징(110)의 베이스 파트(111)와 커버 파트(112)의 적층된 조립구조에 의해 형성되는 굴절된 유입경로(IR)를 통해 액체상 담배물질의 2차적인 누설을 억제하는 기술에 대해 상세히 설명한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 카트리지(100) 유입경로(IR)는 상술한 바와 같이, 베이스 파트(111)와 커버 파트(112)의 적층에 의한 결합구조를 통해 형성된다.
베이스 파트(111)에는 제1 유입로(1IR)가 혼합챔버(140) 내 공기의 진행방향을 따라 굴절됨 없이 직선형으로 형성되어, 혼합챔버(140)의 공기의 유입단과 일정한 단차를 형성한다. 이대, 제2 및 제3 유입로(3IR)는 제1 유입로(1IR)와 다르게 유로가 굴절되는 구조로 형성되어 제1 유입로(1IR)와 혼합챔버(140)를 연결한다. 따라서, 제2 및 제3 유입로(3IR)는 베이스 파트(111)와 커버 파트(112)의 조립에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 제2 유입로(2IR)는 혼합챔버(140) 내 공기의 진행 방향을 역행하는 방향으로 형성되게 함으로써, 공기의 유동에 비해 액체상 담배용 물질의 유동은 크게 제약되어 역류를 방지할 수 있다.
또한, 제3 유입로(3IR)는 제2 유입로(2IR)가 상기 역행하는 방향으로 형성될 때, 혼합챔버(140)의 공기의 유입단을 향해 형성되며, 제2 유입로(2IR)의 끝단으로부터 단계적/연속적인 경사를 갖는 구조로 형성된다. 이는, 혼합챔버(140)에서 누설되어 공기의 유입경로(IR) 내에 고여 있는 액체상 담배용 물질이 사용자의 흡입력에 의해 혼합챔버(140) 내로 손쉽게 재진입되게 할 수 있다.
나아가, 도면에는 도시하지 않았으나, 제3 유입로(3IR)는 혼합챔버(140) 내 공기의 유입단 방향을 향하게 형성되되, 혼합챔버(140)를 따라 만곡된 고리 구조, 링 구조 또는 나선형 구조로 형성되어 혼합챔버(140)와 연결될 수 있다. 본 발명의 카트리지(100)는 사용자의 흡입 동작에서는 기립된 상태이나 휴대 시에는 눕혀진 상태 또는 뒤집힌 상태일 수 있다. 따라서, 제3 유입로(3IR)는 기립된 상태 또는 눕혀진 상태를 모두 감안하여, 혼합챔버(140)의 둘레를 따라 만곡되는 180° 범위 이내의 대칭된 고리, 360° 범위의 링 또는 하부로 갈수록 반경이 좁아지는 나선형 구조로 형성될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지(100)는 세라믹 재질의 열 전달체(152)를 포함하는 히터(150) 및 마우스피스(120)의 가압돌기(121)의 구성을 통해 액체상 담배용 물질의 누설을 1차적으로 경감할 수 있으며, 베이스 파트(111)와 커버 파트(112)의 조립에 의해 형성되는 굴절된 유입경로(IR)를 통해 액체상 담배용 물질의 누설을 2차적으로 경감할 수 있다. 아울러, 세라믹 재질의 열 전달체(152)를 통해 액체상 담배용 물질을 기화시킴으로써, 순간적인 가열로 인한 심지(142) 또는 액체상 담배용 물질의 연소를 방지하여 사용자에게 인체에 무해하며 맛이 풍부한 기체상 담배용 물질을 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
EC : 전자담배
100 : 카트리지
101 : 걸림홈 110 : 하우징
111 : 베이스 파트 111a : 유입관
111b : 마감캡 111c : 유입구
111d : 베이스 수평면 112 : 커버 파트
112a : 혼합관 결속공 112b : 커버 수직면
112c : 커버 수평면
IR : 유입경로 ( 1IR, 2IR, 3IR : 제1, 제2, 제3 유입로 )
113 : 유입실링 114 : 액상 혼합관
115 : 내부 덮개 115a : 주입공
115b : 배출공 116 : 고정돌기
OR : 배출경로
120 : 마우스피스 121 : 가압돌기
122 : 고정홈 123 : 흡입구
124 : 굴절공간 125 : 흡입실링
BR : 흡입경로
130 : 저장탱크 140 : 혼합챔버
141 : 액상 유인홀 142 : 심지
150 : 히터 151 : 가열체
152 : 열 전달체 153 : 연통공
200 : 배터리 수용체
210 : 결합커버 211 : 걸림돌기
220 : 배터리 230 : 진공 감지센서
240：동작램프

Claims (13)

  1. 공기의 유입경로와 상기 유입경로를 통해 유입된 공기의 배출경로가 각각 형성된 하우징;
    사용자의 흡입력이 제공되는 흡입구를 구비하며, 상기 하우징에 결합되어 상기 흡입구가 상기 배출경로에 연결되는 마우스피스;
    상기 하우징 내 배치되며, 액체상 담배용 물질을 저장하는 저장탱크;
    상기 저장탱크를 관통하도록 배치되고, 상기 유입경로와 상기 배출경로를 연결하며, 상기 배출경로로 공기가 배출됨에 따라 상기 저장탱크 내의 상기 액체상 담배용 물질을 유인하는 하나 또는 복수 개의 액상 유인홀과, 상기 액상 유인홀로부터 유인되는 상기 액체상 담배용 물질을 흡착하는 심지가 상기 액상 유인홀을 커버하도록 배치된 혼합챔버; 및
    상기 액체상 담배용 물질이 기체상 담배용 물질로 기화되어 상기 유입경로를 통해 유입된 공기와 혼합되어 상기 배출경로를 통하여 배출되도록, 상기 혼합챔버 내 유인된 상기 액체상 담배용 물질을 가열하는 히터를 포함하며,
    상기 히터는,
    인가되는 전기를 통해 상기 액체상 담배용 물질이 상기 기체상 담배용 물질로 기화되도록 열을 제공하는 가열체; 및
    상기 가열체의 일부 또는 전체가 내부에 삽입되어 상기 심지로 상기 가열체의 열을 전달하며, 상기 액상 유입홀에 대응되는 상기 심지 부분을 가압하여 상기 액상 유입홀을 통하여 설정량 이상의 상기 액체상 담배용 물질이 상기 액상 유입홀을 통하여 누설되는 것을 방지하는 열 전달체를 포함하는 카트리지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열 전달체는, 강성부재인 카트리지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 열 전달체는 세라믹 재질인 카트리지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼합챔버는 튜브 형상을 가져서, 상기 복수 개의 액상 유인홀들이 상기 혼합챔버의 가상의 중심축을 기준으로 원주 방향을 따라 대칭된 위치에 배열되고,
    상기 열 전달체는 상기 혼합챔버의 내부 구조에 대응되는 튜브 형상을 가지는 카트리지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 열 전달체는 튜브 형상을 가지며,
    상기 가열체는,
    상기 열 전달체의 길이 방향을 따라 나선형으로 감겨진 형태의 코일 구조인 카트리지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가열체는,
    인서트 사출 성형으로 상기 열 전달체 내부에 수용되는 카트리지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 마우스피스와 상기 하우징 사이에 게재되어 상기 하우징의 상부면을 덮도록 배치되며, 상기 저장탱크 내 액체상 담배용 물질을 주입하는 주입공과, 상기 배출경로의 단면적을 좁히기 위해 상기 배출경로의 단면적보다 작은 단면적의 배출공이 형성된 내부 덮개를 더 포함하는 카트리지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 마우스피스는,
    상기 주입공을 통하여 상기 저장탱크 내부의 설정 깊이까지 삽입됨으로써, 상기 저장탱크의 내부 압력을 상승시키는 가압돌기를 포함하는 카트리지.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 내부 압력이 상승된 상기 저장탱크로 인해 상기 마우스피스가 상기 하우징으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 상기 마우스피스 내주면에는 고정홈이 형성되고, 상기 하우징의 외주면에는 고정돌기가 형성되어 상기 고정돌기가 상기 고정홈에 끼움결합되어 상기 마우스피스를 상기 하우징에 고정시키는 카트리지.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 고정돌기는,
    상기 마우스피스가 끼워지는 방향으로 갈수록 돌출 높이가 커지도록 형성되는 카트리지.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 카트리지를 포함하는 전자담배.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 카트리지는,
    상기 히터에 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 배터리가 수용된 배터리 수용체에 탈착됨으로써 교체되어 사용되는 전자담배.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 카트리지와 상기 배터리 수용체 사이의 압력 변화를 측정하여 사용자의 흡입 동작과 상기 흡입력의 크기를 산출하는 진공 감지센서를 더 포함하며,
    상기 히터는,
    상기 진공 감지센서에 의해 감지된 사용자의 흡입 동작에 따라 작동되고, 흡입력의 크기에 비례하여 발열량이 조절되는 전자담배.
KR1020190135699A 2019-10-29 2019-10-29 카트리지 및 이를 구비한 전자담배 KR20200133650A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190135699A KR20200133650A (ko) 2019-10-29 2019-10-29 카트리지 및 이를 구비한 전자담배

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190135699A KR20200133650A (ko) 2019-10-29 2019-10-29 카트리지 및 이를 구비한 전자담배

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190058931A Division KR102040824B1 (ko) 2019-05-20 2019-05-20 카트리지 및 이를 구비한 전자담배

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200133650A true KR20200133650A (ko) 2020-11-30

Family

ID=73641999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190135699A KR20200133650A (ko) 2019-10-29 2019-10-29 카트리지 및 이를 구비한 전자담배

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200133650A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022231326A1 (en) * 2021-04-28 2022-11-03 Kt&G Corporation Aerosol-generating device
WO2024119383A1 (zh) * 2022-12-06 2024-06-13 深圳市高斯博电子科技有限公司 一种加热装置、雾化装置和电子烟

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190019864A (ko) 2017-08-18 2019-02-27 판, 푸강 전자담배용 발열체, 기화유닛

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190019864A (ko) 2017-08-18 2019-02-27 판, 푸강 전자담배용 발열체, 기화유닛

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022231326A1 (en) * 2021-04-28 2022-11-03 Kt&G Corporation Aerosol-generating device
KR20220147846A (ko) * 2021-04-28 2022-11-04 주식회사 케이티앤지 에어로졸 생성장치
WO2024119383A1 (zh) * 2022-12-06 2024-06-13 深圳市高斯博电子科技有限公司 一种加热装置、雾化装置和电子烟

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102040824B1 (ko) 카트리지 및 이를 구비한 전자담배
US11357257B2 (en) Electronic cigarette vaporizer
US11707091B2 (en) Atomizing nozzle and electronic atomizing inhaler
US20180235277A1 (en) Electronic cigarette vaporizer
US11937637B2 (en) Aerosol source for a vapor provision system
CN108567166A (zh) 电子烟液分离机构以及带有电子烟液分离机构的电子烟
WO2016169119A1 (en) Top refillable electronic cigarettes
US11918045B2 (en) Electronic cigarette with optimised vaporisation
KR20130027909A (ko) 흡입감이 향상된 전자담배를 위한 카트리지
KR20200133650A (ko) 카트리지 및 이를 구비한 전자담배
US20210120873A1 (en) Electronic Cigarette With Optimised Vaporisation
US11980223B2 (en) Electronic cigarette with optimised vaporisation with reduced droplet formation
KR102038666B1 (ko) 카트리지 및 이를 구비한 전자담배
US20200367574A1 (en) Disposable cartomizer and electronic cigarette apparatus including the same
WO2019157875A1 (zh) 抛弃式气溶胶生成制品及气溶胶生成***
CN113490429A (zh) 汽化器及包括其的气溶胶生成装置
KR20170124305A (ko) 전자담배 무화기
US20220248753A1 (en) Disposable vaporizer
US20200397059A1 (en) Lava2 Vaporizer Device and Cartridge System
WO2021171534A1 (ja) カートリッジおよび非燃焼式吸引器
KR20200105376A (ko) 카트리지 및 이를 구비한 전자담배
WO2020165950A1 (ja) 吸引器用カートリッジ
US20230157368A1 (en) Vaporizer and electronic vaporization device
US20230399134A1 (en) A Method of Filling a Cartridge for a Vapour Generating System
CN210869868U (zh) 雾化装置及电子烟