KR20160040445A

KR20160040445A - 전자 흡연 용품

Info

Publication number: KR20160040445A
Application number: KR1020157025883A
Authority: KR
Inventors: 에릭 하웨스; 배리 스미스
Original assignee: 알트리아 클라이언트 서비시즈 엘엘씨
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2016-04-14
Also published as: CA2907763A1; WO2014150552A1; RU2015145383A; US20140283855A1; EP2975952A1; AR095733A1; RU2015145383A3; CN105142443A; MX2015013513A; UA115901C2; RU2657683C2; MA38536A1

Abstract

전자 담배와 같은 흡연 용품이 개시되며, 이는 길이 방향으로 연장되는 외부 하우징; 액체 물질을 유지하기 위한 모세관 윅; 액체 공급 저장소 내에 포함된 액체 물질을 상기 공급 저장소의 유출구를 통해 상기 모세관 윅으로 펌프하도록 구성되는 마이크로 펌프 시스템; 상기 모세관 윅 내에 유지되는 상기 액체 물질을 적어도 초기에 휘발시키기에 충분한 온도까지 상기 모세관 윅의 적어도 일부를 가열하도록 동작할 수 있는 가열 배치; 상기 액체 물질을 상기 액체 공급 저장소로부터 상기 모세관 윅 내로 펌프하도록 가스를 발생시키기 위해 마이크로 펌프 가스 셀에 전압을 인가하도록 동작할 수 있는 전원; 적어도 하나의 공기 유입구를 포함하며, 에어로졸을 형성하기 위해 공기가 상기 휘발된 물질과 혼합된다.

Description

전자 흡연 용품{ELECTRONIC SMOKING ARTICLE}

본 발명은 전자 흡연 용품에 관한 것이다.

본 출원은 미국 특허법 제119조(e)에 의거하여 2013년 3월 22일에 출원되었고, 그 개시 사항이 전체적으로 여기에 포함되는 미국 임시 특허 출원 제61/804,304호를 우선권으로 수반하는 출원이다.

여기서의 교시들은 전자 담배들/시가들과 같은 새로운 흡연 용품들 및 에어로졸 발생기들의 실시예들을 제공한다. 이들 장치들은 액체 물질을 액체 저장소로부터 히터로 번달하도록 설계되는 모세관 윅(capillary wick)을 포함할 수 있다. 상기 장치들은 사용자에게 에어로졸을 전달하도록 상기 흡연 용품의 마우스 단부를 소비자가 빨아들이도록 동작될 수 있다. 상기 교시들은 에어로졸 기반의 흡연 전달 장치 내의 유체 전달 장치로서 가스 셀계의 마이크로 펌프의 적용을 포함한다.

본 발명은 전자 흡연 용품을 제공한다.

예시적인 실시예에 따르면, 전자 흡연 용품이 개시되며, 상기 전자 흡연 용품은, 길이 방향으로 연장되는 외부 하우징; 액체 물질을 유지하기 위한 모세관 윅(capillary wick); 액체 공급 저장소 내에 포함된 액체 물질을 상기 공급 저장소의 유출구를 통해 상기 모세관 윅으로 펌프하도록 구성되는 마이크로 펌프 시스템(micro pump system); 상기 모세관 윅 내에 유지되는 상기 액체 물질을 적어도 초기에 휘발시키기에 충분한 온도까지 상기 모세관 윅의 적어도 일부를 가열하도록 동작할 수 있는 가열 배치(heating arrangement); 상기 액체 물질을 상기 액체 공급 저장소로부터 상기 모세관 윅 내로 펌프하도록 가스를 발생시키기 위해 마이크로 펌프 가스 셀(micro pump gas cell)에 전압을 인가하도록 동작할 수 있는 전원; 적어도 하나의 공기 유입구를 포함하며, 에어로졸을 형성하기 위해 공기가 상기 휘발된 물질과 혼합된다.

예시적인 실시예에 따르면, 전자 흡연 용품이 개시되며, 상기 전자 흡연 용품은, 액체 물질을 포함하는 액체 공급 저장소; 및 마이크로 펌프 시스템을 포함하며, 상기 마이크로 펌프 시스템은 팽창 가능한 가스 챔버의 이동 가능한 벽 및 상기 액체 공급 저장소의 벽을 포함하는 상기 팽창 가능한 가스 챔버를 구비하고; 가스를 발생시키고, 상기 팽창 가능한 가스 챔버를 확장시키도록 상기 가스를 상기 팽창 가능한 가스 챔버로 이동시키는 마이크로 펌프 가스 셀 및 모세관 윅을 구비하며, 상기 팽창 가능한 가스 챔버의 확장이 상기 액체 물질을 상기 액체 공급 저장소로부터 모세관 윅으로 분배되도록 상기 벽을 이동시킨다.

예시적인 실시예에 따르면, 전자 흡연 용품으로부터 에어로졸을 생성하는 방법이 개시되며, 상기 방법은, 액체 물질을 액체 공급 저장소로부터 모세관 윅으로 펌프하도록 마이크로 펌프 시스템을 이용하여 상기 액체 물질을 상기 모세관 윅에 전달하는 단계; 및 전력을 전원으로부터 상기 모세관 윅의 적어도 일부에 대해 동작하는 히터에 전달하는 단계를 포함하며, 상기 모세관 윅은 적어도 부분적으로 휘발된 상태로 상기 모세관 윅에 전달된 상기 액체를 혼합 챔버 내로 배출한다.

예시적인 실시예에 따르면, 전자 흡연 용품의 저장소로부터 액체의 인출을 증진시키는 방법이 개시되며, 상기 방법은, 섬유상의 덩어리로 상기 저장소 내에 액체를 유지시키는 단계; 및 가스 셀 마이크로 펌프의 출력을 상기 저장소의 유연한 벽에 전달하여 상기 섬유상의 덩어리를 압축시키는 단계를 포함한다.

이하에서 본 발명을 도면들에 도시된 예시적인 실시예들을 참조하여 설명한다. 첨부 도면들에 있어서,
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 전자 흡연 용품의 단면도이고,
도 2는 예시적인 실시예들에 따라 마이크로 펌프 시스템 및 모세관 윅을 가지는 전자 흡연 용품의 일부의 단면도이다.

예시적인 실시예에 따르면, 전자 담배 또는 전자 시가들과 같은 전자 흡연 용품(electronic smoking article)은 액체 물질의 칼럼을 모세관 윅(capillary wick)을 통해 밀어내는 마이크로 펌프 시스템(micro pump system)을 포함한다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 마이크로 펌프 시스템은 comprises 배터리 형태의 전원 및 플런저(plunger) 또는 이동 가능한 구조를 밀어내도록 방출되는 가스를 발생시키는 마이크로 펌프 가스 셀(micro pump gas cell)을 포함하며, 이는 상기 액체 물질을 일정한 유량으로 액체 저장소로부터 상기 모세관 윅까지 이동시킨다.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 전자 담배(100)를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 전자 담배(100)는 마우스 단부(mouth end)(112) 및 몸체 단부(114)를 가지는 하우징(110)을 포함한다. 상기 몸체 단부(114)에 있어서, 배터리(120) 형태로의 전기 전원과 회로부(122) 및 퍼프 탐지 시스템(puff detection system)(130) 형태로의 전기 회로부가 제공된다. 상기 담배(100)는 액체 물질(242)(도 2)을 액체 공급 저장소(또는 유체 저장소)(240)로부터 액체 물질을 보유하도록 구성되는 모세관 윅(210)으로 전달하는 마이크로 펌프 시스템(200)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 모세관 윅(210)의 적어도 일부는 상기 히터(144)에 인접한다(또는 둘러싸인다). 예시적인 실시예에 따르면, 상기 모세관 윅(210)의 일측 단부는 상기 마이크로 펌프 시스템(200)의 유체 저장소(240)에 연통된다. 상기 모세관 윅(210)의 타측 단부는 상기 히터(144)에 의해 가열된다. 상기 히터(144)는 연결들(도시되지 않음)을 통해 상기 전기 회로부(122)에 연결된다. 상기 하우징(110)은 또한 공기 유입구(160), 상기 마우스 단부(112)에서 공기 유출구(162), 그리고 에어로졸 형성 챔버(170)를 포함한다.

사용 시에, 상기 액체 물질(242)은 도 1에 도시한 바와 같이 상기 마이크로 펌프 시스템(200)에 의해 상기 유체 저장소(240)로부터 상기 모세관 윅(210)으로 이동된다. 사용자가 상기 공기 유출구(162)에서 상기 전자 담배(100)를 피울 때, 주위 공기가 공기 유입구(160)를 통해 들어온다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 전자 담배(100)는 퍼프를 탐지하고 상기 마이크로 펌프 시스템(200) 및 상기 히터(144)를 동작시키는 펌프 탐지 시스템(130)을 포함할 수 있다. 상기 배터리(120)는 상기 히터(144)에 인접하는 상기 모세관 윅(210)의 단부를 가열하도록 상기 히터(144)에 에너지의 펄스를 공급한다. 상기 모세관 윅(210) 내의 액체 물질(242)은 과포화된 증기를 생성하도록 상기 히터(144)에 의해 증기화된다. 동시에, 증기화되는 상기 액체 물질(242)은 상기 마이크로 펌프 시스템(200)으로부터의 펌핑 동작 하에서(반응하여) 상기 모세관 윅(210)을 따라 이동하는 추가적인 액체 물질(242)에 의해 대체된다.

예시적인 실시예에 따르면, 생성된 상기 과포화된 증기는 상기 공기 유입구(160)로부터의 공기 흐름과 혼합되고 그 속에서 운반된다. 상기 에어로졸 형성 챔버(170)에 있어서, 상기 증기는 흡입할 수 있는 에어로졸로 응결되며, 이는 퍼프 동안에 상기 용품의 유출구(162)를 통해 인출된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 회로부(122) 및 상기 퍼프 탐지 시스템(130)은 바람직하게는 프로그램 가능하다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 회로부(122) 및 퍼프 탐지 시스템(130)은 상기 전자 담배의 동작을 관리하는 데 이용될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 마이크로 펌프 시스템(200)은 상기 전자 담배(100)의 물리적인 설계와 함께 상기 에어로졸 내의 입자 크기의 조절을 보조할 수 있다.

사용 시에, 상기 모세관 윅(210)이 가열되면, 상기 모세관 윅(210)의 가열된 부분 내에 함유되거나 및/또는 보유되는 상기 액체 물질이 휘발되고, 상기 공기와 혼합되며 혼합 챔버(170) 내에서 에어로졸을 형성한다. 상기 전자 담배(100)는 또한 상기 혼합 챔버(170)로 공기를 전달하도록 동작할 수 있는 적어도 하나의 공기 유입구(160)를 포함한다. 상기 혼합 챔버(170)에 대한 상기 공기 유입구들(160)은 상기 모세관 윅을 따른 공기의 인출을 최소화하기 위해 상기 모세관 윅(210)의 다운스트림(downstream)에 배치될 수 있으며, 이에 따라 가열 사이클 동안에 상기 모세관 윅(210)의 냉각을 방지할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 공기 유입구(160)는 하나 또는 두 개의 공기 유입구들(160)을 포함한다. 선택적으로는, 상기 공기 유입구들(160)은 셋, 넷, 다섯 또는 그 이상이 될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 공기 유입구들(160)의 크기와 숫자는 또한 상기 전자 담배(100)의 흡입에 대한 저항을 구현하는 데 도움이 될 수 있다.

상기 배터리(120)는 리튬 이온 배터리 또는 이의 변형들의 하나, 예를 들면 리튬 이온 폴리머 배터리가 될 수 있다. 선택적으로는, 상기 배터리(120)는 니켈-금속 수소화물 배터리, 니켈-카드뮴 배터리, 리튬-망간 배터리, 리튬-코발트 배터리 또는 연료 전지가 될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 전자 담배(100)는 상기 전원 내의 에너지가 고갈될 때까지 흡연자에 의해 사용될 수 있다. 선택적으로는, 상기 배터리(120)는 재충전될 수 있고, 상기 배터리가 외부의 충전 장치에 의해 충전될 수 있게 하는 회로부(도시되지 않음)를 포함한다. 예를 들면, 상기 회로부는 충전될 때에 소정의 숫자의 퍼프들을 위한 전력을 제공하며, 이후에 상기 회로부는 외부의 충전 장치에 다시 연결되어야 한다.

상기 전자 담배(100)는 또한 인쇄 회로 기판 상에 존재할 수 있는 제어 회로부(122)를 포함한다. 스위치(180)가 눌려지면, 상기 전원이 동작되고, 전력을 상기 마이크로 펌프 시스템(200) 및 상기 히터(144)에 공급한다. 상기 제어 회로부(122)는 또한 상기 히터(144)가 동작될 때에 빛을 내도록 동작할 수 있는 히터 동작 라이트(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 상기 제어 회로부(122)는 또한 전력이 상기 마이크로 펌프 시스템(200) 및 상기 히터(144)에 공급되는 시간을 제한하도록 동작할 수 있는 타이머를 포함할 수 있다. 상기 마이크로 펌프 시스템(200) 및 상기 히터(144)에 공급되는 전류의 시간 간격은 증기화되는 원하는 양의 액체에 따라 미리 설정될 수 있다. 예를 들면, 상기 제어 회로부(122)는 이러한 목적을 위해 프로그램될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 동작될 때, 상기 히터(144)는 상기 모세관 윅(210)의 일부를 약 10초 이하, 보다 바람직하게는 약 7초 이하 동안 가열한다. 따라서, 전력 사이클(또는 최대 퍼프 길이)는 약 1초부터 약 10초까지의 주기의 범위가 될 수 있다.

도 2는 예시적인 실시예들에 따라 마이크로 펌프 시스템(200)을 가지는 전자 담배(100)의 일부의 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 마이크로 펌프 시스템(200)은 마이크로 펌프 가스 셀(220), 플런저(230), 액체 공급 저장소(240), 그리고 모세관 윅(210)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 마이크로 펌프 시스템(200)은 액체 물질(242)을 액체 공급 저장소(240)로부터 유출구(244)를 통해 모세관 윅(210)으로 펌프하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 상기 모세관 윅(210)은 상기 유출구(244)를 통해 상기 액체 공급 저장소(240) 내로 연장된다.

예시적인 실시예에 따르면, 배터리(120) 형태로의 전원은 상기 모세관 윅(210) 내에 포함된 액체 물질(242)을 적어도 초기에 휘발시키기에 충분한 온도까지 상기 모세관 윅(210)을 가열시키도록 동작할 수 있는 히터(144)에 걸치는 전압을 인가하도록 동작할 수 있다. 상기 전원은 또한 가스(224)를 발생시키기 위해 상기 마이크로 펌프 가스 셀(220)에 전압을 인가하도록 동작할 수 있다. 상기 발생된 가스(224)의 압력은 상기 액체 물질(242)을 상기 액체 공급 저장소(240)로부터 벗어나 상기 모세관 윅(210) 내로 이동시키거나 펌프하기 위하여 상기 마이크로 펌프 시스템(200) 내의 선형의 경로를 따라 상기 플런저(230)를 이동시킨다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 마이크로 펌프 시스템(200)은 액체 물질(242)을 액체 공급 저장소(240)로부터 유출구(244)를 통해 상기 모세관 윅(210)으로 펌프하도록 구성된다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 액체 공급 저장소(240)는 가열될 때에 휘발되고 에어로졸을 형성하는 액체 물질(242)을 포함한다.

예시적인 실시예에 따르면, 배터리(120) 형태의 전원은 상기 모세관 윅(210) 내부에 포함되는 액체 물질(242)을 적어도 초기에 휘발시키기에 충분한 온도까지 상기 모세관 윅(210)을 가열하도록 동작할 수 있는 히터(144)에 걸치는 전압을 인가하도록 동작할 수 있다. 상기 배터리(120)는 또한 가스(224)를 발생시키기 위해 상기 마이크로 펌프 가스 셀(220)에 전압을 인가하도록 동작할 수 있다. 상기 발생된 가스(224)는 상기 액체 물질(242)을 상기 액체 공급 저장소(240)를 벗어나 이동시키도록 상기 마이크로 펌프 시스템(200) 내부의 선형의 경로를 따라 전방으로 상기 플런저(230)를 이동시킨다.

상기 플런저(230) 대신에 또는 이에 추가적으로, 상기 저장소(240)는 유연한 벽이나 블라더(bladder)를 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 마이크로 펌프 가스 셀(220)의 출력은 상기 저장소로부터 유체를 펌프하도록 상기 유연한 벽이나 블라더를 압출시킬 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 마이크로 펌프 가스 셀(220)은 팽창 가능한 가스 챔버(222)의 제1 벽을 형성하고, 상기 이동 가능한 플런저(230)는 상기 팽창 가능한 가스 챔버(222)의 제2 벽을 형성한다. 상기 플런저(230)는 또한 상기 유체 저장소(240)의 이동 가능한 벽을 형성한다. 사용 시에, 상기 마이크로 펌프 가스 셀은 요구에 따라 가스(224)를 발생시키고, 상기 가스(224)는 상기 팽창 가능한 가스 챔버(222)를 확장시키도록 상기 팽창 가능한 가스 챔버(222) 내로 들어가며, 여기서, 상기 팽창 가능한 가스 챔버(222)의 확장은 상기 유체 저장소(240)의 부피를 감소시키도록 선형의 경로를 따라 전방 방향으로 상기 플런저(230)를 이동시키고, 이는 상기 유체 저장소(240)로부터 상기 액체 물질(242)을 상기 모세관 윅(210)으로 분배하거나 밀어낸다.

동시에, 액체 물질(242)을 상기 모세관 윅(210)에 전달하기 위하여, 상기 전원(120)이 동작되고, 상기 모세관 윅(210)이 가열된 부분을 형성하도록 가열되며, 여기어 상기 액체 물질(242)이 휘발된다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 모세관 윅(210)은 다양한 필라멘트형의 다공성 또는 모세관 물질들로 만들어질 수 있고, 바람직하게는 알려지고 미리 정해진 모세관 현상을 가진다. 예들은 섬유들이나 소결된 분말들의 형태로 세라믹- 또는 흑연계의 물질들을 포함한다. 다른 모세관 현상의 윅들이 밀도, 점도, 표면 장력 및 증기압과 같은 상이한 액체의 물리적인 성질들을 수용하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 윅(210)은 요구되는 양의 액체 물질(242)이 상기 히터(144)로 전달될 수 있도록 설계될 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 전자 담배(100)는 종래의 담배와 크기가 대략적으로 동일하다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 전자 담배(100)는 약 80㎜ 내지 약 88㎜ 의 길이 및 약 7㎜ 내지 약 8㎜의 직경이 될 수 있다. 예를 들면, 예시적인 실시예에서, 상기 전자 담배(100)는 약 84㎜의 길이가 되고, 약 7.8㎜의 직경을 가진다.

상기 전자 담배(100)의 외부 실린더형 하우징(110)은 임의의 적합한 물질 또는 물질들의 조합으로 형성될 수 있다. 적합한 물질들의 예들은 금속들, 합금들, 플라스틱들 또는 이들 물질들의 하나 또는 그 이상을 함유하는 복합 물질들, 또는 식품 또는 제약 응용들을 위해 적합한 열가소성 수지들, 예를 들면 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 세라믹 및 폴리우레탄(polyethylene)을 포함한다.

예시적인 실시예에 있어서, 여기에 개시되는 바와 같이 형성되는 휘발된 물질은 입자들을 포함하는 에어로졸을 형성하도록 적어도 부분적으로 응결될 수 있다. 상기 증기 및/또는 에어로졸 내에 포함된 입자들은 크기가 약 0.5미크론부터 약 4미크론까지, 예를 들면, 약 1미크론 내지 약 4미크론의 범위가 될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 상기 증기 및/또는 에어로졸은 약 3.3미크론 또는 그 이하의 입자 크기를 가진다. 또한, 상기 입자들은 상기 증기 및/또는 에어로졸 전체에 걸쳐 실질적으로 균일할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 액체 물질(242)은 상기 액체의 가열에 따라 방출되는 휘발성 담배 풍미 화합물들을 포함하는 담배를 함유하는 물질을 포함한다. 상기 액체 물질(242)은 또한 담배 풍미를 함유하는 물질 또는 니코틴을 함유하는 물질이 될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 액체 물질(242)은 담배가 아닌 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 액체 물질(242)은 물, 용제들, 에탄올, 식물 추출물들 및 천연이나 인공 풍미들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 액체 물질은 에어로졸 포머(former)를 더 포함한다. 적합한 에어로졸 포머들의 예들은 글리세린(glycerine) 및 프로필렌 글리콜(propylene glycol)이다.

상기 히터(144)는 바람직하게는 전기적 가열 요소(heating element)를 포함한다. 상기 히터(144)는 바람직하게는 전기적으로 저항성인 물질을 포함한다. 적합한 전기적으로 저항성인 물질들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 도핑된 세라믹들과 같은 반도체들, 전기적으로 "도전성"인 세라믹들(예를 들면, 몰리브데늄 디실리사이드(molybdenum disilicide)와 같은), 카본, 흑연, 금속들, 금속 합금들 그리고 세라믹 물질과 금속 물질로 구성된 복합 물질들을 포함한다. 이와 같은 복합 물질들은 도핑되거나 도핑되지 않은 세라믹들을 포함할 수 있다.

적절한 도핑된 세라믹들의 예들은 도핑된 실리콘 카바이드들(silicon carbides)을 포함한다. 적합한 금속들의 예들은 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족으로부터의 금속들을 포함한다. 적합한 합금들의 예들은 스테인리스 스틸, 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브데늄-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간- 그리고 철을 함유하는 합금들, 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸, 티메탈®(Timetal®)계 초합금들 그리고 철-망간-알루미늄 합금들을 포함한다. 티메탈®은 티타늄 메탈즈 코포레이션(Titanium Metals Corporation)(콜로라도주, 덴버시, 1999 브로드웨이 슈트 4110)의 등록 상표이다. 복합 물질들에 있어서, 상기 전기적으로 저항성인 물질은 선택적으로 에너지 전달 속도론 및 요구되는 외부 물리화학적 성질들에 따라 절연 물질 내에 매립되거나, 캡슐화되거나, 코팅되거나, 그 반대가 될 수 있다.

상기 히터(144)는 임의의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 상기 히터(144)는 가열 블레이드(heating blade)의 형태를 가질 수 있다. 선택적으로는, 상기 히터(144)는 상이한 전기 도전성 부분들을 갖는 케이싱이나 기재, 또는 전기적으로 저항성인 금속 튜브의 형태를 가질 수 있다. 선택적으로는, 상기 히터(144)는 디스크(단부) 히터 또는 가열 니들들이나 로드들과 디스크 히터의 결합이 될 수 있다. 선택적으로는, 상기 히터(144)는 비활성 물질의 두 층들 사이에서 절연된 금속성의 식각된 포일(foil)의 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 비활성 물질은 카프톤(Kapton), 전체적으로 폴리이미드(polyimide) 또는 운모 포일을 포함할 수 있다. 선택적으로는, 상기 히터(144)는 물질의 시트 형상을 가질 수 있으며, 이는 상기 모세관 윅의 적어도 일부 주위로 감길 수 있다. 선택적으로는, 상기 히터(144)는 상기 모세관 윅의 적어도 일부 주위에 접혀진 식각된 포일의 형태를 가질 수 있다. 상기 식각된 코일은 레이저에 의하거나 전기-화학적 프로세스로 절단된 금속 시트를 포함할 수 있다. 상기 시트는 임의의 적절한 물질, 예를 들면, 철-알루미늄계 합금, 철-망간-알루미늄계 합금 또는 티메탈®로 만들어질 수 있다. 상기 시트는 형상이 사각형이 될 수 있거나, 패터닝된 형상을 가질 수 있으며, 이는 상기 모세관 윅 주위에 감겨질 때에 코일과 같은 구조를 형성할 수 있다. 다른 선택적인 것들은 가열 와이어 또는 필라멘트, 예를 들면, 니켈-크롬(Ni-Cr), 백금, 텅스텐 또는 합금 와이어를 포함한다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 히터(144)는 상기 모세관 윅을 적어도 부분적으로 둘러싸는 와이어의 코일을 포함한다. 예시적인 실시예에 있어서, 상기 히터(144)는 금속 와이어 및/또는 금속 합금 와이어이다. 상기 히터(144)는 코일이 될 수 있고, 이는 상기 모세관 윅(210)의 길이를 따라 부분적으로 또는 전체적으로 연장될 수 있다. 상기 코일은 상기 모세관 윅(210)의 둘레 주위로 전체적으로 또는 부분적으로 연장될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 코일은 상기 모세관 윅(210)과 접촉되지 않으며, 이는 상기 가열 코일이 상기 모세관 윅(210)을 가열하게 하지만, 필요한 경우보다 많은 액체를 기화시키지 않음으로써 낭비를 감소시킨다. 이는 또한 벽들 내부에서 응결되는 액체의 양을 감소시키며, 이에 따라 세척 요구 사항들을 감소시킨다.

상기 전자 담배(100)는 상기 히터(144)가 동작하는 때를 표시하기 위해 퍼프 인디케이터(puff indicator)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 상기 전기 회로부가 퍼프 센서를 포함하는 실시예에 있어서, 상기 인디케이터는 상기 사용자가 퍼프하는 것을 나타내는 공기 흐름을 상기 센서가 감지할 때에 동작될 수 있다. 상기 전기 회로부가 수동으로 동작할 수 있는 스위치를 포함하는 실시예에 있어서, 상기 인디케이터는 상기 스위치에 의해 동작될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 마이크로 펌프 시스템(200)을 갖는 전자 담배(100)는 유체 물질(242)을 약 1마이크로리터/초 내지 5마이크로리터/초의 일정한 유량으로 전달하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 마이크로 펌프 시스템(200)은 사이클에서 사이클까지 일관성을 갖는 상기 시스템의 수명 동안에 전체로 약 0.5밀리리터 내지 2.0밀리리터의 액체 물질(242)을 이동시키도록 구성된다. 예를 들면, 마이크로 펌프 시스템(200)을 가지는 상기 전자 담배(100)는 약 5초까지의 사이클 지속과 약 1초 또는 그 이상의 사이클들 사이의 시간으로 약 250 사이클들의 수명을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 마이크로 펌프 시스템(200)의 외측 직경은 예시적인 실시예에 대하여 용량과, 예를 들면 8㎜ 이하의 크기에 기초하여 연관될 수 있다. 또한, 상기 마이크로 펌프 시스템(200)은 바람직하게는 상기 액체 물질(242) 및 외부 환경으로부터 격리될 수 있다.

적합한 가스-셀 마이크로 펌프들의 다른 세부 사항들은 개시 사항들이 여기에 참조로 포함되는 미국 특허 제8,113,390호 및 미국 특허 제8,353,426호에 제공되어 있다.

또한, 상기 액체 공급 저장소(240)가 상기 액체를 보유하기 위해 섬유상의 덩어리나 거즈(gauze)(들)을 포함할 수 있고, 상기 가스-셀 펌프가 상기 거즈를 압축시키기 위해 상기 저장소의 이동 가능한 벽을 이동시키도록 동작하는 점이 예상될 수 있다. 이와 같은 배치는 필요에 따라 상기 거즈로부터 상기 액체의 보다 완전하고 일정한 인출을 보장하도록 동작될 수 있다.

여기서의 교시들은 이들의 크기나 형상에 관계없이 전자 담배들, 시가들, 파이프들, 후카(hooka)들 그리고 다른 것들과 같은 모든 유형들의 전자 흡연 용품들에 적용될 수 있다.

"약(about)"이라는 단어가 수치적인 값들과 관련되어 본 명세서에서 사용될 경우, 이는 관련된 수치적인 값이 언급된 수치적인 값 주위의 ±10%의 허용 오차를 가지는 것으로 의도된다.

또한, "일반적으로(generally)" 및 "실질적으로(substantially)"라는 용어들이 기하학적 형상들과 연관되어 사용될 때, 이는 기하학적 형상의 정밀도가 요구되지는 않지만, 이러한 형상에 대한 자유 범위도 본 발명의 범주에 속하는 것으로 의도된다. 기하학적인 용어들과 사용될 때, "일반적으로" 및 "실질적으로"라는 용어들은 엄격한 정의를 만족시키는 특징들뿐만 아니라 상기 엄격한 정의들과 상당히 비슷한 특징들도 포괄하는 것으로 의도된다.

새롭고, 개선되며, 자명하지 않은 전자 흡연 용품이 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해되는 바와 같은 충분한 특정성으로 본 명세서에 기재되었던 점은 이제 분명해질 것이다. 또한, 해당 기술 분야의 숙련자에게는 많은 변경들, 변형들, 치환들 및 균등물들이 본 발명의 사상과 범주로부터 실질적으로 벗어나지 않고 상기 전자 흡연 용품의 특징들에 대해 존재하는 점이 분명해질 것이다. 이에 따라, 첨부된 특허 청구 범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 사상과 범주에 속하는 이와 같은 모든 변경들, 변형들, 치환들 및 균등물들이 첨부된 특허 청구 범위에 의해 포괄되어야 하는 것으로 분명하게 의도된다.

Claims

길이 방향으로 연장되는 외부 하우징;
액체 물질을 유지하기 위한 모세관 윅(capillary wick);
액체 공급 저장소 내에 포함된 액체 물질을 상기 공급 저장소의 유출구를 통해 상기 모세관 윅으로 펌프하도록 구성되는 마이크로 펌프 시스템(micro pump system);
상기 모세관 윅 내에 유지되는 상기 액체 물질을 적어도 초기에 휘발시키기에 충분한 온도까지 상기 모세관 윅의 적어도 일부를 가열하도록 동작할 수 있는 가열 배치(heating arrangement);
상기 액체 물질을 상기 액체 공급 저장소로부터 상기 모세관 윅 내로 펌프하도록 가스를 발생시키기 위해 마이크로 펌프 가스 셀(micro pump gas cell)에 전압을 인가하도록 동작할 수 있는 전원; 및
적어도 하나의 공기 유입구를 포함하며,
에어로졸을 형성하기 위해 공기가 상기 휘발된 물질과 혼합되는 것을 특징으로 하는 전자 흡연 용품.
제 1 항에 있어서,
상기 모세관 윅의 다운스트림(downstream)의 혼합 챔버; 및
적어도 하나의 유출구를 갖는 마우스 단부(mouth end)를 포함하며, 상기 마우스 단부는 상기 에어로졸을 흡연자에게 전달하기 위해 상기 혼합 챔버와 유체 연통되는 것을 특징으로 하는 전자 흡연 용품.
제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 펌프는,
팽창 가능한 가스 챔버의 벽을 형성하고 선형의 경로를 따라 이동 가능한 플런저(plunger)를 가지는 상기 팽창 가능한 가스 챔버를 포함하고, 상기 플런저는 상기 액체 공급 저장의 벽을 형성하며;
가스를 발생시키고, 상기 팽창 가능한 가스 챔버를 확장시키도록 상기 가스를 상기 팽창 가능한 가스 챔버로 이동시키는 마이크로 펌프 가스 셀을 포함하며, 상기 팽창 가능한 가스 챔버의 확장이 상기 액체 물질을 상기 액체 공급 저장소로부터 상기 모세관 윅 내로 분배하기 위해 상기 액체 공급 저장소의 부피를 감소시키도록 상기 플런저를 상기 선형의 경로를 따라 전방 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 전자 흡연 용품.
제 3 항에 있어서,
상기 마이크로 펌프 가스 셀에 연결되는 전원; 및
상기 전원에 연결되는 스위치를 포함하며, 상기 스위치는 상기 마이크로 펌프 가스 셀을 동작시키도록 구성되고, 상기 마이크로 펌프 가스 셀은 약 0.5마이크로리터/초 내지 2.0마이크로리터/초의 일정한 유량의 액체 물질을 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 흡연 용품.
제 1 항에 있어서, 상기 전원은 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 흡연 용품.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 배치의 히터에 대한 전원의 공급을 조절하도록 동작할 수 있는 제어 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 흡연 용품.
제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 공기 유입구는 상기 모세관 윅의 다운스트림에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 흡연 용품.
제 1 항에 있어서, 스위치를 더 포함하며, 상기 스위치에 인가되는 압력이 상기 액체 물질을 상기 액체 공급 저장소로부터 상기 모세관 윅 내로 펌프하기 위해 상기 가열 배치의 히터 및 마이크로 펌프 시스템을 동시에 동작시키는 것을 특징으로 하는 전자 흡연 용품.
액체 물질을 포함하는 액체 공급 저장소; 및
마이크로 펌프 시스템을 포함하며, 상기 마이크로 펌프 시스템은,
팽창 가능한 가스 챔버의 이동 가능한 벽 및 상기 액체 공급 저장소의 벽을 포함하는 상기 팽창 가능한 가스 챔버를 구비하고;
가스를 발생시키고, 상기 팽창 가능한 가스 챔버를 확장시키도록 상기 가스를 상기 팽창 가능한 가스 챔버로 이동시키는 마이크로 펌프 가스 셀을 구비하며, 상기 팽창 가능한 가스 챔버의 확장이 상기 액체 물질을 상기 액체 공급 저장소로부터 분배되도록 상기 벽을 이동시키고;
상기 액체 공급 저장소와 유체 연통되는 상기 액체 물질을 유지하는 모세관 윅을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 흡연 용품.
제 9 항에 있어서,
상기 마이크로 펌프 가스 셀에 연결되는 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 흡연 용품.
제 10 항에 있어서,
상기 전원에 연결되는 스위치를 포함하며, 상기 스위치는 상기 마이크로 펌프 가스 셀을 동작시키도록 구성되고, 상기 마이크로 펌프 가스 셀은 약 0.5마이크로리터/초 내지 2.0마이크로리터/초의 일정한 유량의 액체 물질을 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 흡연 용품.
전자 흡연 용품으로부터 에어로졸을 생성하는 방법에 있어서.
액체 물질을 액체 공급 저장소로부터 모세관 윅으로 펌프하도록 마이크로 펌프 시스템을 이용하여 상기 액체 물질을 상기 모세관 윅에 전달하는 단계; 및
전력을 전원으로부터 상기 모세관 윅의 적어도 일부에 대해 동작하는 히터에 전달하는 단계를 포함하며, 상기 모세관 윅은 적어도 부분적으로 휘발된 상태로 상기 모세관 윅에 전달된 상기 액체를 혼합 챔버 내로 배출하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서,
마이크로 펌프 가스 셀로 가스를 발생시키는 단계; 및
상기 액체 물질을 상기 액체 공급 저장소로부터 상기 모세관 윅으로 분배하도록 상기 발생된 기체를 상기 액체 공급 저장소로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전자 흡연 용품의 저장소로부터 액체의 인출을 증진시키는 방법에 있어서,
섬유상의 덩어리로 상기 저장소 내에 액체를 유지시키는 단계; 및
가스 셀 마이크로 펌프의 출력을 상기 저장소의 유연한 벽에 전달하여 상기 섬유상의 덩어리를 압축시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.