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KR20180034344A - 오목한 쉘 층을 갖는 히터 구조체를 포함하는 전자-증기 장치 - Google Patents

오목한 쉘 층을 갖는 히터 구조체를 포함하는 전자-증기 장치 Download PDF

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KR20180034344A
KR20180034344A KR1020177037917A KR20177037917A KR20180034344A KR 20180034344 A KR20180034344 A KR 20180034344A KR 1020177037917 A KR1020177037917 A KR 1020177037917A KR 20177037917 A KR20177037917 A KR 20177037917A KR 20180034344 A KR20180034344 A KR 20180034344A
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피터 리포위츠
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

전자-증기 장치(60)는 사전-증기 구역 및 사전-증기 구역과 열적 접촉 상태로 배열되어 있는 히터 구조체(114)를 포함하고 있다. 사전-증기 구역은 사전-증기 제제를 보유하고 분배하도록 구성되어 있다. 히터 구조체(114)는 베이스 와이어(123) 및 베이스 와이어(123)를 코팅하는 쉘 층(119)을 포함하고 있다. 베이스 와이어(123)는 쉘 층(119)과 절연되어 있다. 쉘 층(119)은 제1 비오목부(120a)와 제2 비오목부(120b) 사이에 적어도 하나의 오목부(122)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 오목부(122)는 사전-증기 제제를 기화시켜서 증기를 발생시키도록 구성되어 있는 쉘 층(119)의 더 얇은 부분이다.

Description

오목한 쉘 층을 갖는 히터 구조체를 포함하는 전자-증기 장치
본 발명은 전자-증기 장치 및 이러한 장치를 위한 히터 구조체에 관한 것이다.
전자 증기 장치는 예를 들어, 전자 담배 흡연(vaping) 중에 사용자가 장치를 흡인하거나 퍼프(puff)할 때, 부압이 가해질 때 장치의 배출구를 통하여 흡인되는 증기를 생성할 목적으로 사전-증기 제제를 기화시키도록 구성되어 있는 전동식 물품이다. 전자 증기 장치는 또한 e-증기 장치 또는 e-담배 장치로 지칭될 수 있다. 전자-증기 장치는 사전-증기 제제를 보유하도록 구성되어 있는 저장조, 사전-증기 제제와 연통된 상태로 배열되어 있는 심지(wick), 심지에 열적으로 근접하게 배열되어 있는 가열 요소, 및 가열 요소에 전기를 공급하도록 구성되어 있는 전력 공급부를 포함하고 있다. 가열 요소는 심지에 복수 회 감겨진 비교적 얇은 와이어 형태일 수 있다.
따라서, 전자-증기 장치의 작동 동안에 전류가 가열 요소에 공급되는 경우, 와이어는 저항 가열되어 심지 내에서 사전-증기 제제를 기화시켜, 부압이 가해질 때 장치의 배출구를 통해 흡인되는 증기를 생성한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 사전-증기 구역 및 사전-증기 구역과 열적 접촉 상태로 배열되어 있는 히터 구조체를 포함하고 있는 전자-증기 장치가 제공된다. 사전-증기 구역은 사전-증기 제제를 보유하고 분배하도록 구성되어 있다. 히터 구조체는 베이스 와이어 및 베이스 와이어를 코팅하는 쉘 층을 포함하고 있다. 베이스 와이어는 쉘 층과 절연되어 있다. 쉘 층은 제1 비오목부와 제2 비오목부 사이에 적어도 하나의 오목부를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 오목부는 사전-증기 제제를 기화시켜서 증기를 발생시키도록 구성되어 있는 쉘 층의 더 얇은 부분이다.
도 1a는 예시적인 구현예에 따른, 오목부를 구비한 쉘 층을 갖고 있는 히터 구조체의 부분 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 히터 구조체의 횡단면도이다.
도 2a는 예시적인 구현예에 따른, 제1 오목부와 제2 오목부를 구비한 쉘 층을 갖는 히터 구조체의 부분 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 히터 구조체의 측면도이다.
도 2c는 도 2a의 히터 구조체의 횡단면도이다.
도 3은 예시적인 구현예에 따른, 히터 구조체를 포함하는 전자-증기 장치의 횡단면도이다.
도 4는 도 3의 히터 구조체를 포함하는 전자-증기 장치의 일부분의 확대도이다.
도 5는 예시적인 구현예에 따른, 루프 형상 및 반대 방향으로 연장되어 있는 비오목부들을 갖는 히터 구조체의 사시도이다.
도 6은 예시적인 구현예에 따른, 루프 형상 그리고 동일한 방향으로 연장되어 있는 비오목부들을 갖는 히터 구조체의 사시도이다.
도 7은 예시적인 구현예에 따른, 다각형 형상과 유사한 권선 형태를 갖는 히터 구조체의 사시도이다.
도 8은 예시적인 구현예에 따른, 원형 형상과 유사한 권선 형태를 갖는 히터 구조체의 사시도이다.
사전-증기 구역은 저장조 및 분배 경계면을 포함할 수 있다.
쉘 층의 적어도 하나의 오목부는 사전-증기 구역의 분배 경계면에 대해 가압되도록 배치될 수 있다. 히터 구조체는 약 50 내지 약 600MPa 범위의 항복 강도를 가질 수 있다.
히터 구조체의 베이스 와이어는 양극 처리된 와이어일 수 있다. 양극 처리된 와이어는 양극 층으로 코팅된 대상 와이어일 수 있다. 대상 와이어는 알루미늄 와이어, 티타늄 와이어, 아연 와이어, 마그네슘 와이어, 니오븀 와이어, 지르코늄 와이어, 하프늄 와이어 또는 탄탈늄 와이어일 수 있다. 양극 층은 적어도 150V의 절연 내력(dielectric strength)을 가질 수 있다. 양극 층은 약 500 내지 약 10,000㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다.
대안적으로, 베이스 와이어는 유리질 에나멜로 코팅된 전이 금속계 와이어일 수 있다. 전이 금속계 와이어는 니켈 와이어, 니켈-크롬 와이어 또는 스테인레스 스틸 와이어일 수 있다.
제1 비오목부는 쉘 층의 적어도 하나의 오목부에 의하여 제2 비오목부에서 분리될 수 있다. 적어도 하나의 오목부는 전류가 쉘 층을 통해 흐를 때 제1 및 제2 비오목부의 온도의 적어도 2배인 온도에 도달하도록 구성될 수 있다. 쉘 층의 적어도 하나의 오목부의 두께는 약 0.01 내지 약 1㎛ 범위일 수 있다. 쉘 층의 제1 및 제2 비오목부의 두께는 약 10 내지 약 100㎛ 범위일 수 있다. 쉘 층의 제1 및 제2 비오목부는 전력 공급부의 대향 단자들에 연결될 수 있다. 쉘 층의 적어도 하나의 오목부는 약 0.02 내지 약 0.2 마이크로-옴·미터(micro-ohm·metre) 범위의 저항률을 가질 수 있다. 쉘 층은 백금 또는 금으로 형성될 수 있다.
적어도 하나의 오목부는 제1 오목부와 제2 오목부의 형태일 수 있다. 제1 및 제2 오목부는 제1 및 제2 비오목부의 대향 측부들 사이에 있을 수 있다. 제1 및 제2 오목부는 베이스 와이어에 감겨질 수 있다.
적어도 하나의 오목부의 적어도 부분은 실질적으로 평면 내에서 곡선 경로를 따라 연장될 수 있다. 곡선 경로는 원형, 타원형, 계란형 그리고 구불구불한 경로 중 적어도 하나를 한정할 수 있다. 적어도 하나의 오목부는 단일 오목부일 수 있다. 제1 및 제2 비오목부 각각의 적어도 부분은 평면에 대해 소정의 각도로 연장될 수 있다. 제1 및 제2 비오목부 각각의 적어도 부분은 평면에 대해 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다. 제1 비오목부는 적어도 하나의 오목부의 제1 말단으로부터 연장될 수 있고 제2 비오목부는 적어도 하나의 오목부의 제2 말단으로부터 연장될 수 있다. 사전-증기 구역은 분배 경계면을 포함할 수 있다. 분배 경계면은 실질적으로 평면일 수 있으며, 여기서 평면 내의 곡선 경로를 따라 연장되어 있는 적어도 하나의 오목부의 부분은 분배 경계면에 대해 편향되어 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 전자-증기 장치 내의 사전-증기 구역을 히터 구조체와 열적으로 접촉시키는 것을 포함하는, 전자-증기 장치를 위한 증기 발생 방법이 제공된다. 히터 구조체는 베이스 와이어 및 베이스 와이어를 코팅하는 쉘 층을 포함할 수 있다. 베이스 와이어는 쉘 층과 절연되어 있다. 쉘 층은 제1 비오목부와 제2 비오목부 사이에 적어도 하나의 오목부를 포함할 수 있다.
상기 열적으로 접촉시키는 단계는 쉘 층의 적어도 하나의 오목부로 사전-증기 구역의 사전-증기 제제를 가열해서 증기를 발생시키는 것을 포함할 수 있다.
전자-증기 장치는 본 명세서에서 설명된 어느 하나의 구현예에 따른 본 발명의 제1 측면에 따른 전자-증기 장치일 수 있다.
본 명세서 내의 비제한적인 구현예의 다양한 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 상세한 설명을 검토하면 더욱 명백해질 수 있다. 첨부된 도면은 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 청구범위의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 명시적으로 언급되지 않는 한, 도면은 축척된 것으로 간주되지 않는다. 명료함을 위하여 도면의 다양한 치수가 과장되었을 수 있다.
요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "위에 있고", "연결되어 있고", "결합되어 있고", 또는 "덮고 있는" 것으로 언급될 때, 이 요소 또는 층은 직접적으로 다른 요소 또는 층 위에 있고, 연결되어 있고, 결합되어 있고, 또는 덮고 있을 수 있거나 또는 개재 요소 또는 층이 존재할 수도 있다는 점이 이해되어야 한다. 반대로, 일 요소가 다른 요소 또는 층 "바로 위에", "직접적으로 연결되어", 또는 "직접적으로 결합되어" 있는 것으로 언급될 때, 개재 요소 또는 층은 존재하지 않는다. 명세서 전반에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
비록 용어 제1, 제2, 제3 등은 본 명세서에서 다양한 요소, 구성 요소, 영역, 층 또는 부분 및 이들의 조합을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이 요소, 구성 요소, 영역, 층 및 부분은 이 용어에 의하여 제한되어서는 안된다는 점이 이해되어야 한다. 이 용어는 하나의 요소, 구성 요소, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 계층 또는 부분과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 논의되는 제1 요소, 구성 요소, 영역, 층 또는 부분은 예시적인 구현예의 교시를 벗어남이 없이 제2 요소, 구성 요소, 영역, 층 또는 부분으로 지칭될 수 있다.
공간적으로 상대적인 용어 (예를 들어, "밑에", "아래에", "하부에", "위에", "상부에" 등)는 설명의 편의를 위해 본 명세서에서 이용되어 도면에 도시된 바와 같은 다른 요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 한 요소 또는 특징부의 관계를 설명할 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향에 더하여 사용 또는 작동시 장치의 다른 방향을 포함하도록 의도된 것이라는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집힌다면, 다른 요소 또는 특징부의 "아래에" 또는 "밑에" 있는 것으로 설명된 요소는 다른 요소 또는 특징부의 "위에" 배향될 것이다. 따라서, 용어 "아래"는 위와 아래의 방향 모두를 포함할 수 있다. 장치는 다른 방식으로 배향될 수 있고(90도 또는 다른 배향으로 회전될 수 있음), 본 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술어는 그에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 다양한 구현예를 설명하기 위한 목적을 위한 것이며 예시적인 구현예의 제한을 의도한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수형 "a," "an" 및 "the"는 문맥이 명확히 달리 표시하지 않는 한 복수형 역시 포함하도록 의도된다. 용어 "구비하다(includes)," "구비하는(including)," "포함하다(comprises)" 및 "포함하는(comprising)”는 본 명세서에서 사용될 때, 기술된 특징, 수치(integer), 단계, 작동, 요소, 또는 구성 요소 및/또는 그의 조합의 존재를 규정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 수치, 단계, 작동, 요소, 구성 요소 또는 이의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 더 이해될 것이다.
예시적인 구현예의 이상적인 구현예(및 중간 구조)를 개략적으로 도시하는 횡단면도를 참조하여 예시적인 구현예가 본 명세서에서 설명된다. 이와 같이, 제조 기술 또는 공차(tolerance)의 결과로서 도면의 형상으로부터 변경이 예상된다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 용어(기술적인 용어 및 과학적인 용어를 포함하는) 모든 용어는 예시적인 구현예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 공통적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 것을 포함하는 용어는 관련 기술 분야의 맥락에서 그의 의미와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며 본 명세서에서 명시적으로 정의되지 않는 한 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 이해되지 않을 것이라는 점이 더 이해될 것이다.
도 1a는 예시적인 구현예에 따른, 오목부를 구비한 쉘 층을 갖는 히터 구조체의 부분 사시도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 히터 구조체(114)는 히터 구조체(114)가 적어도 2개의 상이한 구성 부분으로 이루어진 복합 장치이다. 히터 설계의 결과로서, 히터 구조체(114)는 당 업계의 다른 관련된 히터보다 더 강하고 더 견고하며, 따라서 이를 구현하는 더 많은 옵션을 가능하게 한다. 부가적으로, 도 1a는 히터 구조체(114)의 단지 부분 도면이기 때문에, 의도된 목적을 위해 구현될 때 히터 구조체(114)는 다양한 길이 및 형태를 가질 수도 있다는 점이 이해되어야 한다.
히터 구조체(114)는 전자-증기 장치에 이용될 수 있다. 특히, 히터 구조체(114)는 전자-증기 장치의 사전-증기 구역과 열 접촉하도록 배열되어 있을 수 있으며, 여기서 사전-증기 구역은 사전-증기 제제를 보유 및 분배하도록 구성되어 있다. 사전-증기 제제(pre-vapor formulation)는 증기로 변환될 수 있는 물질 또는 물질들의 조합이다. 예를 들어, 사전-증기 제제는 액체, 고체 또는 겔 중 적어도 하나를 포함하는 제제일 수 있으며, 제제는, 제한되지는 않지만, 물, 비드, 용매, 활성 성분, 에탄올, 식물 추출물, 천연 또는 인공 향미제, 글리세린과 프로필렌 글리콜과 같은 증기 형성제, 및 이들의 조합을 포함하고 있다. 예시적인 구현예에서, 사전-증기 제제는 액체 구역에 의하여 보유되고 분배되는 전자-액체(e-liquid)일 수도 있다. 전자-증기 장치의 작동 중에, 히터 구조체(114)는(예를 들어, 부압의 인가에 응답하여) 사전-증기 제제를 기화시켜서, 장치의 배출구를 통하여 흡인되는 증기를 발생시키도록 구성되어 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 히터 구조체(114)는 베이스 와이어(123) 및 베이스 와이어(123)를 코팅하고 있는 쉘 층(119)을 포함하고 있다. 쉘 층(119)은 비교적 비반응성이고 사전-증기 제제를 기화시키기 위해 저항 가열될 수 있는 물질로 형성된 것이다. 예를 들어, 쉘 층(119)은 백금(Pt) 또는 금(Au)으로 형성될 수 있으나, 예시적인 구현예는 이에 한정되지 않는다. 베이스 와이어(123)는 쉘 층(119)과 절연되어 있다. 쉘 층(119)은 제1 비오목부(120a)와 제2 비오목부(120b) 사이에 오목부(122)를 포함하고 있다. 예시적인 구현예에서, 제1 비오목부(120a)는 쉘 층(119)의 오목부(122)에 의해 제2 비오목부(120b)와 분리되어 있다. 오목부(122)는 사전-증기 제제를 기화시켜서 증기를 발생시키도록 구성되어 있는 쉘 층(119)의 더 얇은 부분이다. 쉘 층(119)의 오목부(122)의 두께는 약 0.01 내지 약 1 ㎛의 범위일 수 있는 반면에, 쉘 층(119)의 제1 비오목부(120a)와 제2 비오목부(120b)의 두께는 약 10 내지 약 100㎛ 범위일 수 있다. 쉘 층(119)은 스퍼터링을 통해 증착될 수 있으며, 오목부(122)는 마스크 패턴으로 형성될 수 있지만, 예시적인 구현예는 이에 한정되지 않는다.
히터 구조체(114)를 작동시키기 위해, 쉘 층(119)의 제1 비오목부(120a)와 제2 비오목부(120b)는 전력 공급부(예를 들어, 배터리)의 대향 단자들에 연결되어 있다. 예를 들어, 쉘 층(119)의 제1 비오목부(120a)는 전력 공급부의 양극 단자에 연결될 수 있는 반면에, 쉘 층(119)의 제2 비오목부(120b)는 전력 공급부의 음극 단자에 연결될 수 있다. 반대로 쉘 층(119)의 제1 비오목부(120a)는 전력 공급부의 음극 단자에 연결될 수 있는 반면에, 쉘 층(119)의 제2 비오목부(120b)는 전력 공급부의 양극 단자에 연결될 수 있다.
전류가 쉘 층(119)에 공급될 때, (이를 통한 전류의 통과의 결과로서) 주울(Joule) 가열에 의해 열이 발생되며, 이는 본 기술 분야에서 옴 가열 또는 저항성 가열이라고 지칭된다. 특히, 쉘 층(119)을 통과하는 전류는 저항을 겪게 되고, 이 저항은 쉘 층을 통한 전류의 통과와 반대이며, 따라서 특히 오목부(122)에서의 쉘 층(119)의 가열을 야기한다. 예를 들어, 오목부(122)는 전류가 쉘 층(119)을 통하여 흐를 때 제1 비오목부(120a) 및 제2 비오목부(120b)의 온도의 적어도 2배의 온도에 도달하도록 구성될 수 있지만, 예시적인 구현예들이 이에 제한되지는 않는다.
주어진 대상물의 저항은 주로 대상물의 물질과 형상에 좌우된다. 주어진 물질의 경우 저항은 단면적에 반비례한다. 예를 들어, 특정 금속의 두꺼운 와이어는 동일한 금속의 얇은 와이어보다 낮은 저항을 갖는다. 부가적으로, 주어진 물질의 경우 저항은 길이에 비례한다. 결과적으로, 특정 금속의 짧은 와이어는 동일한 금속의 긴 와이어보다 낮은 저항을 갖는다.
균일한 횡단면의 전도체의 저항(R)은 다음과 같이 표현될 수 있으며,
Figure pct00001
여기서 ρ는 저항률(옴(ohm)·미터), L은 전도체의 길이(미터), 그리고 A는 전도체의 횡단면적(평방 미터)이다. 위의 식은 또한 저항률(ρ)에 관하여 재배열되고 표현 될 수 있으며,
Figure pct00002
여기서, 저항률(ρ)는 전류의 흐름에 반대하는 주어진 물질의 능력의 척도이며 온도에 따라 변한다. 저항률( ρ)은 저항(R)과 달리 고유의 특성이다. 특히, 주어진 물질의 와이어들(형상과 크기에 관계없이)은 거의 동일한 저항률을 갖지만, 주어진 물질의 길고 얇은 와이어는 동일한 물질의 두껍고 짧은 와이어보다 훨씬 큰 저항을 가질 것이다. 모든 물질은 자신의 특유의 저항률을 갖고 있다. 따라서, 주어진 온도에서의 와이어의 저항률은 와이어를 형성하는데 사용된 물질에만 좌우되며, 와이어의 기하학적 구조에는 의존하지 않는다.
도 1a 및 도 1b의 쉘 층(119)의 오목부(122)는 약 0.02 내지 약 0.2마이크로-옴·미터(예를 들어, 약 0.08 내지 약 0.14마이크로-옴·미터 또는 약 0.1마이크로-옴·미터)의 저항률을 가질 수 있다. 부가적으로, 쉘 층(119)의 오목부(122)는 약 1 내지 약 10옴(예를 들어, 약 3 내지 약 8옴)의 저항을 가질 수 있다. 그 결과, 전류가 쉘 층(119)을 통하여 제1 비오목부(120a)로부터 제2 비오목부(120b)로 (또는 그 반대로) 흐를 때, 쉘 층(119)의 더 두꺼운 제1 비오목부(120a)와 제2 비오목부(120b)에 관하여 더 얇은 오목부(122)에서의 더 큰 저항으로 인하여 오목부(122)에서 열이 발생할 것이다. 따라서, 사전-증기 제제는 쉘 층(119)의 (제1 및 제2 비오목부(120a 및 120b)보다는) 오목부(122)에 의하여 기화될 것이다.
베이스 와이어(123)는 쉘 층(119)과 절연되어 있다. 그 결과, 쉘 층(119)으로부터의 공급 전류의 손실 및 그의 오목부(122)로부터 베이스 와이어(123)로의 발생된 열의 소실이 감소 또는 방지될 수 있다. 쉘 층(119)과의 적절한 절연을 달성하기 위하여 베이스 와이어(123)는 양극 처리된 와이어일 수 있다. 예시적인 구현예에서, 양극 처리된 와이어는 양극 층(126)(예를 들어, 산화물 층)으로 코팅된 대상 와이어(124)이다. 대상 와이어(124)는 약 400㎛까지의(예를 들어, 약 100 내지 400㎛의) 직경을 가질 수 있다. 또한, 대상 와이어(124)는 알루미늄 와이어, 티타늄 와이어, 아연 와이어, 마그네슘 와이어, 니오븀 와이어, 지르코늄 와이어, 하프늄 와이어 또는 탄탈늄 와이어일 수 있다. 그러나, 양극 층(126)을 대상 와이어 상에 성장시키기 위해 대상 와이어(124)가 양극 처리될 수 있는 다른 적절한 금속으로 형성될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 양극 층(126)은 적어도 약 500㎚ (예를 들어, 적어도 약 1000㎚)의 두께를 갖고 있다. 부가적으로, 양극 층(126)은 약 10,000㎚까지의 두께를 가질 수도 있다. 쉘 층(119)으로부터의 공급 전류의 위에서 언급된 손실 및 쉘 층의 오목부(122)로부터 베이스 와이어(123)로의 발생된 열의 소실의 감소 또는 방지를 촉진하기 위하여, 양극 층(126)은 적어도 약 150 볼트의 절연 내력을 갖도록 성장될 수 있다.
대안적으로, 쉘 층(119)과의 적절한 절연을 달성하기 위하여, 베이스 와이어(123)는 유리질 에나멜(126)로 코팅된 전이 금속계 와이어(124)일 수도 있다. 전이 금속계 와이어는 니켈 와이어, 니켈-크롬 와이어 또는 스테인리스 스틸 와이어일 수 있으나, 예시적인 구현예는 이에 한정되지 않는다.
히터 구조체(114)는 다양한 형상, 크기 및 형태로 구현될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 전자-증기 장치에서, 히터 구조체(114)는 루프 형상, 링 형상 또는 C 형상일 수 있어 세장 형태의 심지(wick; 예를 들어, 코드)의 사용을 가능하게 한다. 이러한 예에서, 심지는 루프형, 링형 또는 C형 히터 구조체를 통해 연장되어 있는 동안에, 또한 저장조와 유체 연통 상태로 배치될 것이다. 부가적으로, 심지는 관련된 기술에서의 심지보다 두꺼울 수 있으며, 그에 의하여 막힘의 가능성을 감소시키거나 방지한다. 더욱이, 히터 구조체(114)의 더욱 강하고 보다 견고한 특성은 이 구조체가 본 기술의 다른 관련된 히터로 가능한 것보다 더 큰 정도까지 심지를 짜낼 수 있게 한다.
대안적으로, 사전-증기 구역의 분배 경계면에 대해 스프링 력을 가하기 위하여 히터 구조체(114)가 배열될 수 있다. 분배 경계면은 평면 형태(예를 들어, 패드)이고 저장조와 유체 연통하는 심지를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 히터 구조체(114)(예를 들어, 쉘 층(119)의 오목부(122))는 사전-증기 구역의 분배 경계면을 가압할 것이다. 예를 들어, 히터 구조체(114)는 약 50 내지 약 600MPa의 항복 강도를 가져 소정 량의 압력이 분배 경계면에 가해지게 할 수 있다. 히터 구조체(114)의 항복 강도는 일차적으로 베이스 와이어(123)에 달려있다. 또한, 분배 경계면과의 접촉 면적을 증가시키기 위해, 히터 구조체(114)는 권선 패턴을 구비할 수 있다.
전자-증기 장치용 증기를 생성하는 방법은 전자-증기 장치 내의 사전-증기 구역을 히터 구조체와 열적으로 접촉시키는 것을 포함할 수 있다. 사전-증기 구역은 저장조 및 분배 경계면을 포함하고 있다. 분배 경계면은 저장조 및 히터 구조체와 유체 연통 상태로 배열되어 있는 흡수성 물질의 형태일 수 있다. 특히, 사전-증기 구역 내의 사전-증기 제제는 히터 구조체와 직접적으로 접촉할 수도 있다. 히터 구조체는 베이스 와이어 및 베이스 와이어를 덮는 쉘 층을 포함하고 있다. 베이스 와이어는 쉘 층과 절연되어 있다. 예시적인 구현예에서, 베이스 와이어는 쉘 층과 전기적으로 절연되어 있다(그러나, 열적으로는 절연되지 않는다). 쉘 층은 제1 비오목부와 제2 비오목부 사이에 오목부를 포함하고 있다. 열적 접촉 단계는 증기를 발생시키기 위해 쉘 층의 오목부로 사전-증기 구역의 사전-증기 제제를 가열하는 것을 포함할 수 있다.
도 1b는 도 1a의 히터 구조체의 횡단면도이다. 도 1b를 참고하면, 대상 와이어(124)는 양극 층(126)에 의하여 쉘 층(119)과 전기적으로 격리된다. 결과적으로, 대상 와이어(124)와 쉘 층(119)이 전도체인 경우에도, 쉘 층(119)으로부터 대상 와이어(124)로의 전류의 손실은 양극 층(126)에 의하여 경감되거나 배제될 수 있다. 부가적으로, 도 1a 및 도 1b의 히터 구조체(114)가 (그의 부분적인 도면 때문에) 강건한 원통형 구조체로 도시되어 있지만, 히터 구조체(114)는 비교적 길고 아래에 있는 베이스 와이어(123)가 변형되어 코팅할 쉘 층(119)을 위한 다양한 기본적인 형상 및 형태를 제공할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예시적인 구현예에서, 오목부(122)의 길이(예를 들어, 20㎜)는 제1 및 제2 비오목부(120a 및 120b)의 결합된 길이(예를 들어, 각각 2㎜)보다 약 5배 이상 길 수 있다. 또한, 쉘 층(119)의 질량의 대부분(예를 들어, 90% 이상)이 제1 및 제2 비오목부(120a, 120b) 내에 있을 수 있다.
도 2a는 예시적인 구현예에 따른, 제1 오목부와 제2 오목부를 구비한 쉘 층을 갖는 히터 구조체의 부분 사시도이다. 도 2a를 참고하면, 히터 구조체(214)는 베이스 와이어(223) 및 베이스 와이어(223)를 덮는 쉘 층(219)을 포함하고 있다. 베이스 와이어(223)는 양극 처리된 와이어일 수 있다. 예시적인 구현예에서, 양극 처리된 와이어는 양극 층(226)으로 코팅된 대상 와이어(224)이다. 대상 와이어(224)는 양극 층(226)에 의해 쉘 층(219)과 절연될 수 있다. 베이스 와이어(223)는 도 1a 및 도 1b의 베이스 와이어(123)에 대응한다. 또한, 도 1a 및 도 1b의 쉘 층(119)과 관련하여 위에서 논의된 측면 및 고려 사항이 쉘 층(219)에도 적용될 수도 있다.
쉘 층(219)은 제1 오목부(222a) 및 제2 오목부(222b)를 포함하고 있다. 교대로 배열되어 있는 나선형 홈(예를 들어, 이중 나선 배열)을 형성하기 위하여 제1 및 제2 오목부(222a 및 222b)는 쉘 층(219)의 대향 표면들에서 시작할 수 있으며 베이스 와이어(223)를 감을 수 있다. 그 결과, 제1 비오목부(220a)와 제2 비오목부(220b)는 제1 오목부(222a)와 제2 오목부(222b)에 의하여 서로 분리된다. 특히, 제1 및 제2 오목부(222a 및 222b)는 제1 및 제2 비오목부(220a 및 220b)의 대향 측부들 사이에 있다. 도 2a는 히터 구조체(214)를 위한 비교적 근접한 감김 배치를 나타내고 있지만, 오목부의 감김 횟수를 줄이기 위하여 오목부의 치수가 증가되도록 배치가 더 개방될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
히터 구조체(214)를 작동시키기 위해, 쉘 층(219)의 제1 비오목부(220a)와 제2 비오목부(220b)는 전력 공급부(예를 들어, 배터리)의 대향 단자들에 연결되어 있다. 전류가 제1 비오목부(220a)로부터 제2 비오목부(220b)로 (또는 그 반대로) 흐를 때, 비오목부들 사이에 있는 제1 및 제2 오목부(222a 및 222b)는 저항 가열되어 증기의 발생을 가능하게 한다. 예시적인 구현예에서, 하나 이상의 심지(wick)는 사전-증기 구역과 유체 연통 상태로 배치될 수 있으며, 또한 제1 오목부(222a), 제2 오목부(222b) 또는 제1 오목부(222a)와 제2 오목부(222b) 모두 내에 안착하기 위하여 히터 구조체(214)를 둘러쌀 수 있다. 이러한 구현예에서, 제1 오목부(222a) 및 제2 오목부(222b)의 크기는 하나 이상의 심지를 수용하기 위하여 필요에 따라 변경될 수 있다(또는 그 반대). 심지는 또한 제1 오목부(222a), 제2 오목부(222b), 또는 제1 오목부(222a)와 제2 오목부(222b) 모두 내에서의 위치 결정을 용이하게 하도록 흡수성 물질의 스트립의 형태일 수 있다. 또한, 사전-증기 제제의 용기(예를 들어, 캡슐)를 관통하도록 설계된 천자(puncture) 장치를 형성하기 위하여 히터 구조체(214)의 말단 중 하나는 각이질 수 있으며, 따라서 하나 이상의 심지를 사전-증기 제제와 유체 연통 상태로 위치시킨다.
도 2b는 도 2a의 히터 구조체의 측면도이다. 도 2c는 도 2a의 히터 구조체의 횡단면도이다. 도 2b 및 도 2c를 참고하면, 비오목부는 히터 구조체(214)의 길이를 따라 제1 및 제2 비오목부(220a 및 220b) 사이에서 번갈아 나타난다. 유사하게, 오목부는 히터 구조체(214)의 길이를 따라 제1 및 제2 오목부(222a 및 222b) 사이에서 번갈아 나타난다.
도 3은 예시적인 구현예에 따른 히터 구조체를 포함하는 전자-증기 장치의 횡단면도이다. 도 3을 참고하면, 전자-증기 장치(60)는 나사 연결부(205)를 통하여 제2 부분(72)에 결합된 제1 부분(70)을 포함하고 있다. 제1 부분(70)은 교체 가능한 카트리지일 수 있으며, 제2 부분(72)은 재사용 가능한 고정체일 수 있지만, 예시적인 구현예는 이에 한정되지 않는다. 나사 연결부(205)는 제1 부분(70) 상의 수나사형 부재와 제2 부분(72)상의 암나사형 수용 부재(또는 그 반대)의 조합일 수 있다. 대안적으로, 나사 연결부(205)는 꼭끼워 맞춤, 디텐트(detent), 클램프(clamp), 클래스프(clasp) 장치 및 이들의 조합과 같은 다른 적절한 구조체의 형태일 수 있다. 제1 부분(70)은 길이 방향으로 연장된 외부 튜브(6)(또는 하우징) 및 외부 튜브(6) 내의 내부 튜브(62)를 포함하고 있다. 내부 튜브(62)는 외부 튜브(6) 내에 동축적으로 위치될 수 있다. 제2 부분(72)은 또한 길이 방향으로 연장되어 있는 외부 튜브(6)(또는 하우징)를 포함할 수 있다. 대안적인 구현예에서, 외부 튜브(6)는 제1 부분(70)과 제2 부분(72) 모두를 수용하는 단일 튜브일 수 있으며, 전체 전자-증기 장치(60)는 일회용일 수 있다.
전자-증기 장치(60)는 내부 튜브(62)와 상류 밀봉부(15)에 의하여 부분적으로 한정된 중앙 공기 통로(20)를 포함하고 있다. 부가적으로, 전자-증기 장치(60)는 저장조(22)를 포함하고 있다. 저장조(22)는 사전-증기 제제 그리고 선택적으로는 내부에 사전-증기 제제를 보관하기 위하여 작동 가능한 저장 매체를 보유하도록 구성되어 있다. 예시적인 구현예에서, 저장조(22)는 외부 튜브(6)와 내부 튜브(62) 사이의 외부 환형부 내에 포함된다. 저장조(22)로부터의 사전-증기 제제의 누출을 방지하기 위하여 외부 환형부는 상류 말단에서 밀봉부(15)에 의하여 그리고 하류 말단에서는 스토퍼(10)에 의하여 밀봉된다.
히터 구조체(14)는 밀봉부(15)에 의하여 한정된 중앙 공기 통로(20)의 부분의 하류에 그리고 이 부분과 이격된 관계로 내부 튜브(62) 내에 포함된다. 히터 구조체(14)는 도 1a 및 도 1b의 히터 구조체(114)와 관련하여 설명된 것일 수 있으며, 루프 형태일 수 있으나, 예시적인 구현예는 이에 제한되지 않는다. 심지(28)가 히터 구조체(14)와 인접한 관계로 사전-증기 제제를 분배하도록 심지(28)는 저장조(22) 내의 사전-증기 제제와 연통 상태에 있고 히터 구조체(14)와 연통 상태에 있다. 따라서, 심지(28)는 사전-증기 제제를 위한 분배 경계면으로 간주될 수 있다. 적어도 저장소(22)와 분배 경계면(예를 들어, 위크(28))의 조합은 사전-증기 구역으로 간주될 수 있다.
심지(28)는 섬유성 그리고 가요성 물질로 구성될 수도 있다. 특히, 심지(28)는 심지(28) 내로 사전-증기 제제를 끌어들일 수 있는 능력을 갖는 적어도 하나의 필라멘트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 심지(28)는 글라스(또는 세라믹) 필라멘트와 같은, 한 다발의 필라멘트를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 심지(28)는 글라스 필라멘트의 권선 그룹(예를 들어, 3개의 이러한 권선)을 포함하는 다발을 포함할 수 있으며, 이 배치 모두는 필라멘트 사이의 간극 공간의 결과로서의 모세관 작용을 통하여 사전-증기 제제를 심지(28) 내로 흡인할 수 있다. 제2 부분(72) 내의 전력 공급부(1)는 히터 구조체(14)에 작동 가능하게 연결되어 히터 구조체(14)에 걸쳐 전압을 인가한다. 전자-증기 장치(60)는 또한 공기를 중앙 공기 통로(20), 내부 튜브(62)의 다른 부분 또는 둘 모두에 전달하도록 작동 가능한 적어도 하나의 공기 유입구(44)를 포함하고 있다.
전자-증기 장치(60)는 적어도 2개의 비축(off-axis) 분기 배출구(24)를 갖는 마우스-말단 인서트(8)를 더 포함하고 있다. 마우스-말단 인서트(8)는 스토퍼(10)를 관통하여 연장되어 있는 중앙 통로(63)와 내부 튜브(62)의 내부를 통하여 중앙 공기 통로(20)와 유체 연통되어 있다. 히터 구조체(14)는 사전-증기 제제를 기화시키고 증기를 형성하기에 충분한 온도로 사전-증기 제제를 가열하도록 구성되어 있다. (도면에 도시된 것이 아닌) 히터 구조체(14)의 다른 방향이 고려될 수도 있다. 예를 들어, 히터 구조체(14)가 내부 튜브(62) 내에 중심적으로 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 히터 구조체(14)는 내부 튜브(62)의 내부 표면에 인접하게 배치될 수도 있다는 점이 이해되어야 한다.
심지(28), 저장조(22) 및 마우스-말단 인서트(8)는 제1 부분(70) 내에 포함되며, 전력 공급부(1)는 제2 부분(72) 내에 포함되어 있다. 예시적인 구현예에서, 제1 부분(예를 들어, 카트리지)(70)은 일회용이며, 제2 부분(예를 들어, 고정체)(72)은 재사용 가능하다. 제1 부분(70)과 제2 부분(72)은 나사 연결부(205)에 의해 부착될 수 있으며, 그에 따라 저장조(22) 내의 사전-증기 제제가 고갈될 때 제1 부분(70)은 교체될 수 있다. 분리된 제1 부분(70)과 제2 부분(72)을 갖는 것은 다수의 이점을 제공한다. 먼저, 제1 부분(70)이 히터 구조체(14), 저장조(22) 및 심지(28)를 포함하고 있다면, 제1 부분(70)이 교체될 때 사전-증기 제제와 잠재적으로 접촉하는 모든 요소는 폐기된다. 따라서, (예를 들어, 다른 사전-증기 제제를 사용할 때) 다른 마우스-말단 인서트(8)들 사이의 교차 오염은 없을 것이다. 또한, 제1 부분(70)이 적절한 시간적 간격을 두고 교체되면, 히터 구조체(14)가 사전-증기 제제로 막힐 가능성이 적다. 선택적으로, 제1 부분(70)과 제2 부분(72)은 결합될 때 해제 가능하게 서로 록킹되도록 배치될 수 있다.
도시되어 있지 않지만, 사용자가 저장조(22) 내에 남아있는 사전-증기 제제의 양을 볼 수 있도록 하기 위하여 외부 튜브(6)는 투명한 물질로 형성된 투명한(투명) 윈도우를 포함하고 있다. 투명한 윈도우는 제1 부분(70)의 길이의 적어도 일부분까지 연장될 수 있으며 제1 부분(70)의 원주 주위에 완전히 또는 부분적으로 연장될 수 있다. 다른 구현예에서, 사용자가 저장조(22) 내에 잔류하는 사전-증기 제제의 양을 볼 수 있도록 하기 위하여 외부 튜브(6)는 적어도 부분적으로 투명 물질로 형성될 수 있다.
적어도 하나의 공기 유입구(44)는 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 공기 유입구를 포함할 수 있다. 하나 이상의 공기 유입구가 있는 경우, 공기 유입구는 전자-증기 장치(60)를 따라 상이한 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 사용자에 의하여 인가된 부압을 감지할 때 퍼프 센서(16)가 히터 구조체(14)로의 전력의 공급을 가능하게 하도록 공기 유입구(44a)는 퍼프 센서(16)에 인접한 전자-증기 장치(60)의 상류 말단에 위치될 수 있다. 공기 유입구(44a)는 마우스-말단 인서트(8)와 연통 상태에 있어 마우스-말단 인서트(8)에 의한 흡인은 퍼프 센서(16)를 작동시킬 것이다. 사용자에 의한 흡인 동안, 공기 유입구(44a)로부터의 공기는 전력 공급부(1)(예를 들어, 배터리)을 따라서 밀봉부(15) 내의 중앙 공기 통로(20), 내부 튜브(62)의 다른 부분 그리고 외부 튜브(6) 중 적어도 하나로 흐를 것이다. 적어도 하나의 공기 유입구는 밀봉부(15)의 상류에 인접하게 그리고 밀봉부의 상류에 또는 임의의 다른 바람직한 위치에 위치될 수 있다. 공기 유입구의 크기 및 개수를 변경하는 것은 또한 전자-증기 장치(60)의 바람직한 흡인 저항(RTD)을 설정하는데 도움을 줄 수 있다.
히터 구조체(14)는 심지(28)과 연통하도록 그리고 사전-증기 제제를 기화시키고 증기를 형성하기에 충분한 온도로 심지(28)에 포함된 사전-증기 제제를 가열하도록 배치되어 있다. 히터 구조체(14)는 심지(28)를 둘러싸는 루프형 배열일 수 있다. 히터 구조체(14)를 위한 적절한 전기적 저항성 물질의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금 군으로부터의 금속을 포함하고 있다. 적절한 금속 합금들의 예는 스테인리스 스틸, 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브데넘-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸에 기초한 초합금을 포함하고 있다. 예를 들어, 히터 구조체(14)는 니켈 알루미나이드, 표면 상의 알루미나 층을 갖는 물질, 철 알루미나이드 및 다른 복합 물질을 포함할 수 있다. 에너지 전달의 동역학 및 요구되는 외부 물리 화학적 특성에 따라 전기 저항성 물질은 선택적으로 절연 물질 내에 매립, 절연 물질로 캡슐화 또는 코팅될 수 있거나, 그 반대일 수 있다. 비제한적인 구현예에서, 히터 구조체(14)는 스테인레스 스틸, 구리, 구리 합금, 니켈-크롬 합금, 초합금 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하고 있다. 다른 비제한적인 구현예에서, 히터 구조체(14)는 니켈-크롬 합금 또는 철-크롬 합금을 포함하고 있다. 또한, 히터 구조체(14)는 그의 외부 표면 상에 전기 저항층을 갖는 세라믹 부분을 포함할 수 있다. 히터 구조체(14)에 대한 더 높은 저항률은 전력 공급부(배터리)(1) 상의 전류 인출 또는 부하를 낮춘다.
히터 구조체(14)는 열 전도에 의해 심지(28) 내의 사전-증기 제제를 가열할 수 있다. 대안적으로, 히터 구조체(14)로부터의 열은 열 전도 요소에 의하여 사전-증기 제제로 전도될 수 있거나, 히터 구조체(14)는 사용 중에 전자-증기 장치(60)를 통하여 흡입된, 들어오는 주변 공기로 열을 전달할 수 있으며, 이는 결국 대류에 의해 사전-증기 제제를 가열한다.
심지(28)의 말단부(31)가 저장조(22) 내의 사전-증기 제제와 접촉하도록 심지(28)는 내부 튜브(62)의 대향하는 개구를 통해 연장되어 있다. 심지(28)의 필라멘트는 일반적으로 전자-증기 장치(60)의 길이 방향을 가로지르는 방향으로 정렬될 수 있으나, 예시적인 실시예는 이에 제한되지 않는다. 전자-증기 장치(60)의 작동 중에, 심지(28)는 심지(28)의 필라멘트 사이의 간극 간격의 결과로서의 모세관 작용을 통해 저장조(22)로부터 히터 구조체(14)로 사전-증기 제제를 흡인한다. 심지(28)는 일반적으로 십자형, 클로버 형, Y형 또는 임의의 다른 적절한 형상의 횡단면을 갖는 필라멘트를 포함할 수 있다. 사전-증기 제제의 특성과 조합된 심지(28)의 모세관 특성은 심지(28)가 과열을 방지하기 위해 히터 구조체(14)의 영역 내에서 젖는 것을 보장하도록 조정될 수 있다. 심지(28) 및 (저장조(22)의) 선택적인 섬유성 저장 매체는 알루미나 세라믹으로 구성될 수 있다. 대안적으로, 심지(28)는 유리 섬유를 포함할 수 있으며, 선택적인 섬유성 저장 매체는 셀룰로오스 물질 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함할 수 있다.
양극이 음극으로부터 하류에 있도록 전력 공급부(1)는 전자-증기 장치(60) 내에 배열되어 있는 배터리를 포함할 수 있다. 배터리 양극 커넥터(4)는 배터리의 하류 말단에 접촉한다. 히터 구조체(14)는 2개의 이격된 전기 리드에 의해 배터리에 연결된다. 히터 구조체(14)의 말단부(27 및 27 ') 사이의 연결부와 전기적 리드는 높은 전도성과 내온도성을 갖는 반면에, 히터 구조체(14)는 높은 저항성을 갖고 있으며 따라서 열 발생은 히터 구조체(14)를 따라 주로 일어나며 접촉부에서는 일어나지 않는다.
배터리는 리튬-이온 배터리 또는 그것의 변형체 중 하나(예를 들어, 리튬-이온 폴리머 배터리)일 수도 있다. 배터리는 또한 니켈-금속 수소화물 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 리튬-망간 배터리, 리튬-코발트 배터리 또는 연료 전지일 수도 있다. 전자-증기 장치(60)는 전력 공급부(1) 내의 에너지가 고갈될 때까지 사용 가능하며, 그 후 전력 공급부(1)는 교체될 필요가 있다. 대안적으로, 전력 공급부(1)는 재충전 가능할 수 있으며, 배터리가 외부 충전 장치에 의해 충전되는 것을 가능하게 하는 회로를 포함할 수 있다. 이러한 재충전 가능한 구현예에서, 충전될 때 회로는 원하는 또는 설정된 회수의 부압의 인가를 위한 동력을 제공하며, 이후 회로는 외부 충전 장치에 다시 연결되어야 한다.
전자-증기 장치(60)는 또한 퍼프 센서(16)를 포함하는 제어 회로를 포함하고 있다. 퍼프 센서(16)는 공기 압력 강하를 감지하고 전력 공급부(1)로부터 히터 구조체(14)로의 전압의 인가를 개시하도록 작동 가능하다. 제어 회로는 히터 구조체(14)가 작동될 때 빛나도록 작동할 수 있는 히터 작동 라이트(48)를 포함하고 있다. 히터 작동 라이트(48)는 LED를 포함할 수 있으며, 전자-증기 장치(60)의 상류 말단에 배치될 수 있어 부압의 인가 동안에 히터 작동 라이트(48)는 연소탄(burning coal)의 외관을 갖는다. 대안적으로, 히터 작동 라이트(48)는 사용자에게 더 잘 보이도록 전자-증기 장치(60)의 측부 상에 배치될 수 있다. 히터 작동 라이트(48)는 다양한 형상, 크기, 양 및 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 히터 작동 라이트(48)는 원형, 타원형 또는 (하나 이상의 이러한 라이트를 위하여) 다각형 형상을 가질 수 있다. 다른 예에서, 히터 작동 라이트(48)는 연속적이거나 분할된 선형 또는 환형 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 히터 작동 라이트는 전자-증기 장치(60)의 몸체를 따라 연장되어 있는 세장형 스트립으로서 제공될 수 있다. 다른 예에서, 히터 작동 라이트(48)은 전자-증기 장치(60)의 몸체 둘레로 연장되어 있는 링으로서 제공될 수 있다. 링은 제1 부분(70) 또는(예를 들어, 상류 말단에 인접한) 제2 부분(72) 내에 있을 수 있다. 히터 작동 라이트(48)는 전자-증기 장치(60)의 말단(들) 그리고 측면들 중 적어도 하나 상에 배치될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 히터 작동 라이트(48)는 전자-증기 시스템 진단을 위해 이용될 수 있다. 사용자가 사생활 보호를 위하여 히터 작동 라이트(48)를 작동시키고, 정지시키고 또는 작동 그리고 정지시킬 수 있도록 히터 작동 라이트(48)는 또한 구성될 수 있어 필요하다면 전자 담배 흡연 중에 히터 작동 라이트(48)는 작동하지 않을 것이다.
퍼프 센서(16)와 일체화된 제어 회로는 퍼프 센서(16)에 응답하여 최대 시간-주기 리미터로 히터 구조체(14)에 전력을 자동적으로 공급할 수 있다. 대안적으로, 제어 회로는 사용자가 전자 담배를 흡연하기 시작하기 위해 수동적으로 작동 가능한 스위치를 포함할 수도 있다. 히터 구조체(14)로의 전류 공급의 시간 주기는 기화되기를 원하는 사전-증기 제제의 양에 따라 미리 설정될 수 있다. 제어 회로는 이러한 목적을 위해 프로그램 가능할 수 있다. 퍼프 센서(16)가 압력 강하를 검출하는 한 제어 회로는 히터 구조체(14)에 전력을 공급할 수 있다.
작동될 때, 히터 구조체(14)는 히터 구조체(14)로 둘러싸인 심지(28)의 일부분을 약 10초 미만(예를 들어, 약 7초 미만) 동안 가열한다. 따라서, 전력 사이클(또는 부압의 연속 적용에 대한 최대 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) 범위일 수 있다.
저장조(22)는 중앙 공기 통로(20)를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있으며, 히터 구조체(14)와 심지(28)는 저장조(22)의 부분들 사이에서 연장될 수 있다. 저장조(22) 내의 선택적 저장 매체는 면, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 레이온 및 이들의 조합을 포함하는 섬유성 물질일 수 있다. 섬유는 약 6㎛ 내지 약 15㎛ (예를 들어, 약 8㎛ 내지 약 12㎛ 또는 약 9㎛ 내지 약 11㎛의 치수 범위의 직경을 가질 수 있다. 또한, 섬유는 비호흡성이 될 치수일 수 있으며, Y자형, 십자형, 클로버형 또는 임의의 다른 적절한 형상을 갖는 횡단면을 가질 수 있다. 섬유 대신에, 선택적인 저장 매체는 소결된, 다공성 또는 발포 물질일 수 있다. 더욱이, 저장소(22)는 단지 섬유성 저장 매체가 없는 충전된 탱크일 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
사전-증기 제제는 전자-증기 장치(60)에서의 사용에 적합한 비등점을 갖고 있다. 비등점이 너무 높은 경우, 히터 구조체(14)는 심지(28) 내의 사전-증기 제제를 충분히 기화시키지 못할 수도 있다. 반대로, 비등점이 너무 낮다면, 사전-증기 제제는 히터 구조체(14)가 작동되지 않더라도 너무 이르게 기화될 수 있다.
사전-증기 제제는 가열시 사전-증기 제제로부터 방출되는 휘발성 담배 향미제 화합물을 포함하는 담배 함유 물질일 수 있다. 사전-증기 제제는 또한 담배 향미제 함유 물질 또는 니코틴 함유 물질일 수 있다. 대안적으로, 또는 이에 추가하여, 사전-증기 제제는 비 담배 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사전-증기 제제는 물, 용매, 활성 성분, 에탄올, 식물 추출물 및 천연 또는 인공 향미제를 포함할 수도 있다. 사전-증기 제제는 증기 형성제를 더 포함할 수 있다. 적절한 증기 형성제의 예는 글리세린, 프로필렌 글리콜 등이다.
전자 담배를 흡연(vaping)하는 동안, 사전-증기 제제는 심지(28)를 통한 모세관 작용에 의하여 저장소(22)로부터 히터 구조체(14)의 근처로 전달된다. 심지(28)는 제1 말단부 및 반대의 제2 말단부(31)를 갖고 있다. 제1 말단부와 제2 말단부(31)는 저장조(22)의 대향 측부 내로 연장되어 그 내부에 포함된 사전-증기 제제에 접촉한다. 히터 구조체(14)가 작동될 때 심지(28)의 그 부분(예를 들어, 중앙부) 내의 사전-증기 제제가 히터 구조체(14)에 의하여 기화되어 증기를 형성하도록 히터 구조체(14)는 심지(28)의 적어도 일부분을 둘러싸고 있다.
저장조(22)는 그 내부의 사전-증기 제제를 산소로부터 보호하도록 구성될 수 있으며 따라서 사전-증기 제제의 열화의 위험성이 현저하게 감소된다. 부가적으로, 외부 튜브(6)는 사전-증기 제제를 광으로부터 보호하도록 구성될 수 있으며 따라서 사전-증기 제제의 열화의 위험성이 현저하게 감소된다.
마우스-말단 인서트(8)는 적어도 2개의 분기 배출구(24)(예를 들어, 3, 4, 5개 또는 그 이상)를 포함하고 있다. 마우스-말단 인서트(8)의 배출구(24)는 비축 통로의 말단에 위치되고 전자-증기 장치(60)의 길이 방향에 대해 외측으로 경사진다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "비축(off-axis)"은 전자-증기 장치의 길이 방향과 비스듬하게 있는 것을 나타낸다. 또한, 전자 담배 흡연 동안에 사용자의 입 안에서 증기를 실질적으로 균일하게 분배하기 위하여 마우스-말단 인서트(또는 흐름 가이드)(8)는 마우스-말단 인서트(8) 주위에 균일하게 분포된 배출구들을 포함할 수 있다. 따라서, 증기가 사용자의 입으로 들어감에 따라, 증기를 사용자의 입 내의 단일 위치로 향하게 하는 축상(on-axis)의 단일 오리피스를 갖는 전자-증기 장치와 비교하여 입안이 가득찬 느낌(mouth feel)을 제공하도록 증기는 다른 방향으로 이동한다.
(마우스-말단 인서트(8)에서의 증기 충돌 내부 표면(81)과 비축 통로의 내부 표면 중 적어도 하나의 표면 내에서 운반된) 기화되지 않은 사전-증기 제제의 방울이 제거되거나 분리되도록 배출구(24)와 비축 통로가 배치되어 있다. 전자 담배의 흡연 중에 기화되지 않은 사전-증기 제제의 방울을 제거하고 사용자의 입 전체에 걸쳐 증기를 더욱 완전하게 분산시키기 위하여 마우스-말단 인서트(8)의 배출구(24)는 비축 통로의 말단에 위치되고 외부 튜브(6)의 중심 축에 대해 약 5 내지 약 60도 각도로 경사질 수 있다. 각 배출구(24)는 약 0.015 인치 내지 약 0.090 인치(예를 들어, 약 0.020 인치 내지 약 0.040 인치 또는 약 0.028 인치 내지 약 0.038 인치)의 직경을 가질 수 있다. 배출구(24)의 개수와 함께 배출구(24)와 비축 통로의 치수가 선택되어 원하는 경우 전자-증기 장치(60)의 흡인 저항(RTD)을 조정할 수 있다.
마우스-말단 인서트 인서트(8)의 내부 표면(81)은 대체로 돔형 표면일 수 있다. 대안적으로, 마우스-말단 인서트(8)의 내부 표면(81)은 일반적으로 원통형 또는 평평한 말단 표면을 갖는 절두 원뿔형일 수 있다. 내부 표면(81)은 그 표면에 걸쳐 실질적으로 균일하거나 마우스-말단 인서트(8)의 길이 방향 축을 중심으로 대칭일 수 있다. 그러나, 내부 표면(81)은 대안적으로 불규칙할 수 있거나 다른 형상을 가질 수 있다.
마우스-말단 인서트(8)는 제1 부분(70)의 외부 튜브(6) 내에 일체로 부착될 수 있다. 마우스-말단 인서트(8)는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 그리고 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 폴리머로 형성될 수 있다. 원한다면, 마우스-말단 인서트(8)는 또한 채색될 수 있다.
전자-증기 장치(60)는 또한 공기 흐름 전환기를 포함할 수 있다. 흡인된 공기가 히터 구조체(14)를 냉각시키는 경향을 약화시키기 위하여 공기 흐름 전환기는 히터 구조체(14)에서 또는 그 주위에서의 공기 흐름을 관리하도록 작동할 수 있으며, 이는 그렇지 않으면 감소된 증기 출력으로 이어질 수 있다. 예시적인 구현예에서, 공기 흐름 전환기는 밀봉부(15) 내의 중앙 공기 통로(20)의 하류 말단에 불투수성 플러그를 포함할 수 있다. 중앙 공기 통로(20)는 밀봉부(15) 및 내부 튜브(62) 내에서 축방향적으로 연장된 중앙 통로이다. 밀봉부(15)는 외부 튜브(6)와 내부 튜브(62) 사이의 환형부의 상류 말단을 밀봉한다. 공기 흐름 전환기는 적어도 하나의 반경 방향 공기 채널을 포함하여 공기를 중앙 공기 통로(20)로부터 내부 튜브(62)를 향하여 외측으로 그리고 밀봉부(15)의 하류 말단 부분의 외부 주변과 내부 튜브(62)의 내부 벽면 사이에서 한정된 외부 공기 통로(9) 내로 향하게 할 수 있다.
중앙 공기 통로(20)의 보어의 직경은 적어도 하나의 반경 방향 공기 채널의 직경과 실질적으로 동일할 수 있다. 중앙 공기 통로(20)의 보어 및 적어도 하나의 반경 방향 공기 채널의 직경은 약 1.5㎜ 내지 약 3.5㎜ (예를 들어, 약 2.0㎜ 내지 약 3.0㎜의 범위일 수 있다.) 선택적으로, 중앙 공기 통로(20)의 보어 그리고 적어도 하나의 반경 방향 공기 채널의 직경은 조정되어 전자-증기 장치(60)의 흡인 저항(RTD)을 제어할 수 있다. 전자 담배 흡연 중에, 가열 사이클 동안 히터 구조체(14) 상에서의 공기 흐름의 냉각 효과를 감소시키거나 최소화하기 위하여 공기 흐름의 더 적은 부분이 히터 구조체(14)의 중앙부를 향하도록 공기는 적어도 하나의 반경 방향 공기 채널을 통하여 중앙 공기 통로(20)의 보어 내로 그리고 외부 공기 통로(9) 내로 흐른다. 따라서, 들어오는 공기는 히터 구조체(14)의 중심으로부터 멀어지며, 공기가 히터 구조체(14)의 중간부와 바로 직선으로 배향된 밀봉부(15)의 중앙 개구를 통하여 흐를 때와 비교하여 히터 구조체(14)를 지나는 공기 속도는 감소된다.
도 4는 도 3의 히터 구조체를 포함하는 전자-증기 장치의 일부분의 확대도이다. 도 3 및 도 4를 참고하면, 히터 구조체(14)는 히터 구조체를 통하여 연장되어 있는 심지(28)를 갖는 루프형 장치이다. 도 3 및 도 4 내의 히터 구조체(14)의 원리는 도 1a 및 도 1b 내의 히터 구조체(114)와 관련하여 설명된 것일 수 있다. 특히, 도 3 및 도 4의 히터 구조체(14)의 베이스 와이어 및 쉘 층은 도 1a 및 도 1b의 히터 구조체(114)의 베이스 와이어(123) 및 쉘 층(119)과 각각 대응한다. 특히, 도 1a 및 도 1b의 베이스 와이어(123)는 도 3 및 도 4에서 루프(loop)로서 구성되어 있다. 부가적으로, 도 1a 및 도 1b의 쉘 층(119)이 도 3 및 도 4의 루프 주위에 코팅되어 있다. 또한, 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 비오목부는 위로 연장되어 전기 리드를 통하여 전력 공급부(1)의 양극(또는 음극) 단자에 연결되어 있는 반면에, 대향하는 비오목부는 아래로 연장되어 다른 전기 리드를 통하여 전력 공급부(1)의 음극(또는 양극) 단자에 연결되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 심지(28)는 히터 구조체(14)의 루프형 배치의 개구를 통해 연장되어 있다. 저장조(22) 내의 사전-증기 제제와 유체 연통하도록 심지(28)의 말단부(31)는 또한 내부 튜브(62)를 통하여 연장되어 있다. 결과적으로, 전류가 전력 공급부(1)로부터 히터 구조체(14)로 공급될 때, 쉘 층의 오목부는 저항 가열되어 심지(28) 내에서 사전-증기 제제를 기화시켜 부압이 가해질 때 장치의 배출구를 통하여 흡인되는 증기를 생성할 것이다. 대안적으로, 도 2a 및 도 2b의 히터 구조체(214)는 또한 전자-증기 장치(60) 내에서 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 5는 예시적인 구현예에 따른, 루프 형상 및 반대 방향으로 연장되어 있는 비오목부들을 갖는 히터 구조체의 사시도이다. 도 5를 참고하면, 히터 구조체(1114)는 도 3 및 도 4의 히터 구조체(14)에 대응할 수 있다. 부가적으로, 도 5의 제1 비오목부(1120a), 오목부(1122) 및 제2 비오목부(1120b)는 도 1a 및 도 1b의 제1 비오목부(120a), 오목부(122) 및 제2 비오목부(120b)에 대응할 수 있다. 오목부(1122)에 의해 한정된 개구는 세장 형태를 갖는 심지를 수용하기 위한 것이다. 도 5에는 도시되어 있지 않지만, 제1 비오목부(1120a) 및 제2 비오목부(1120b)는 (예를 들어, 전기 리드를 통하여) 전력 공급부에 연결될 것이다. 부가적으로, 제1 비오목부(1120a)와 제2 비오목부(1120b)는 전기 리드의 위치에 기초하여 다양한 방향으로 배향될 수 있다(예를 들어, 모두 위로, 모두 아래로)는 점이 이해되어야 한다. 또한, 오목부(1122)는 평면도 또는 저면도를 기준으로 링형 또는 타원형일 수 있다. 오목부(1122)가 링형일 때, 내부 직경은 이를 통하여 연장되도록 의도된 심지의 직경과 같거나 작을 수 있다. 대안적으로, 도 2a 및 도 2b의 히터 구조체(214)는 또한 도 5의 비제한적인 구현예에 적용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 6은 예시적인 구현예에 따른, 루프 형상 그리고 동일한 방향으로 연장되어 있는 비오목부들을 갖는 히터 구조체의 사시도이다. 도 6을 참고하면, 히터 구조체(314)는 전자-증기 장치의 사전-증기 구역의 분배 경계면(330)에 대해 가압되도록 구성되어 있다. 도 6의 제1 비오목부(320a), 오목부(322) 및 제2 비오목부(320b)는 도 1a 및 도 1b의 제1 비오목부(120a), 오목부(122) 및 제2 비오목부(120b)에 대응할 수 있다. 오목부(322)가 루프 형상으로 형성된 것으로 도시되어 있지만, 오목부(322)는 자체 내에서 계속해서 돌도록 조작되어 나선 형상을 형성할 수 있으며 이는 분배 경계면(330)과의 더 큰 접촉 면적을 제공할 것이라는 점이 인식될 것이다.
분배 경계면(330)는 평면 형태를 갖는 심지(wick)일 수 있다. 전자-증기 장치에서, 분배 경계면(330)은 저장조로 이어지는 개구(예를 들어, 내부 튜브(62)) 내에 또는 그 주위에 배치될 수 있다. 분배 경계면(330)과 이와 접촉하는 히터 구조체(314)의 형상은 저장조로 이어지는 개구(예를 들어, 내부 튜브(62))의 형상에 대응할 수 있다. 따라서, 개구가 원형 형상을 갖는다면, 분배 경계면(330) 및 히터 구조체(314) 또한 원형 형상을 가질 수 있다. 또한, 히터 구조체(314)가 (예를 들어, 제1 및 제2 비오목부(320a 및 320b)를 통하여) 분배 경계면(330)에 접촉하지 않는 오목부(322)의 양을 최소화하도록 구성될 수 있기 때문에 낭비된 열의 양이 감소될 수 있다.
제1 비오목부(320a)와 제2 비오목부(320b)는 분배 경계면(330)에 대해 스프링 력을 가하기 위한 핸들과 메커니즘 중 적어도 하나의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 분배 경계면(330)에 대해 스프링 력을 가하기 위하여, 제1 비오목부(320a)와 제2 비오목부(320b)는 만곡지거나 절곡되어 밑에 있는 베이스 와이어의 탄성이 오목부(322)를 분배 경계면(330)으로 누르는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 도 6에는 도시되어 있지 않지만, 제1 비오목부(320a)와 제2 비오목부(320b)는 (예를 들어, 전기 리드를 통하여) 전력 공급부에 연결될 것이다. 전자 담배 흡연 중에, 히터 구조체(314)는 분배 경계면(330)에서 사전-증기 제제를 기화시켜 부압이 인가될 때 장치의 배출구를 통해 흡인되는 증기를 형성할 것이다. 대안적으로, 도 2a 및 도 2b의 히터 구조체(214)는 또한 도 6의 비제한적인 구현예에 적용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 7은 예시적인 구현예에 따른, 다각형 형상과 유사한 권선 형태를 갖는 히터 구조체의 사시도이다. 도 7을 참고하면, 히터 구조체(414)는 전자-증기 장치의 사전-증기 구역의 분배 경계면(430)에 대해 가압되도록 구성되어 있다. 도 7의 제1 비오목부(420a), 오목부(422) 및 제2 비오목부(420b)는 도 1a 및 도 1b의 제1 비오목부(120a), 오목부(122) 및 제2 비오목부(120b)에 대응할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 히터 구조체(414)는 다각형 형상(예를 들어, 정사각형 또는 직사각형)과 유사한 권선 형태를 갖고 있다. 분배 경계면(430)은 평면 형태를 갖는 심지일 수 있다. 전자-증기 장치에서, 분배 경계면(430)은 저장조로 이어지는 개구(예를 들어, 내부 튜브(62)) 내에 또는 그 주위에 배치될 수 있다. 제1 비오목부(420a)와 제2 비오목부(420b)는 분배 경계면(430)에 대해 스프링 력을 가하기 위한 핸들과 메커니즘 중 적어도 하나의 역할을 할 수 있다. 또한, 도 7에는 도시되어 있지 않지만, 제1 비오목부(420a)와 제2 비오목부(420b)는 (예를 들어, 전기 리드를 통해) 전력 공급부에 연결될 것이다. 전자 담배 흡연 중에, 히터 구조체(414)는 분배 경계면(430)에서 사전-증기 제제를 기화시켜 부압이 인가될 때 장치의 배출구를 통해 흡인되는 증기를 형성할 것이다. 대안적으로, 도 2a 및 도 2b의 히터 구조체(214)는 또한 도 7의 비제한적인 구현예에 적용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 8은 예시적인 구현예에 따른, 원형 형상과 유사한 권선 형태를 갖는 히터 구조체의 사시도이다. 도 8을 참고하면, 히터 구조체(514)는 전자-증기 장치의 사전-증기 구역의 분배 경계면(530)에 대해 가압되도록 구성되어 있다. 도 8의 제1 비오목부(520a), 오목부(522) 및 제2 비오목부(520b)는 도 1a 및 도 1b의 제1 비오목부(120a), 오목부(122) 및 제2 비오목부(120b)에 대응할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 히터 구조체(514)는 원형 형상과 유사한 권선 형태를 갖는다. 분배 경계면(530)은 평면 형태를 갖는 심지(wick)일 수 있다. 전자-증기 장치에서, 분배 경계면(530)은 저장조로 이어지는 개구(예를 들어, 내부 튜브(62)) 내에 또는 그 주위에 배치될 수 있다. 제1 비오목부(520a)와 제2 비오목부(520b)는 분배 경계면(530)에 대해 스프링 력을 가하기 위한 핸들과 메커니즘 중 적어도 하나의 역할을 할 수 있다. 또한, 도 8에는 도시되어 있지 않지만, 제1 비오목부(520a)와 제2 비오목부(520b)는 (예를 들어, 전기 리드를 통해) 전력 공급부에 연결될 것이다. 전자 담배 흡연 중에, 히터 구조체(514)는 분배 경계면(530)에서 사전-증기 제제를 기화시켜 부압이 인가될 때 장치의 배출구를 통해 흡인되는 증기를 형성할 것이다. 대안적으로, 도 2a 및 도 2b의 히터 구조체(214)는 또한 도 8의 비제한적인 구현예에 적용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
본 명세서에서 논의된 예에 더하여, 히터 구조체는 원통형 형상(또는 심지어 원뿔 형상)과 유사한 나선형 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스 와이어는 히터 구조체를 위한 골격 역할을 하며 베이스 와이어를 코팅하는 쉘 층을 갖는 원통형 나선일 수 있다. 나선형 형태의 자유 길이가 내부 튜브의 일부분 또는 전체를 따라 내부 튜브와 동축적으로 연장되도록 히터 구조체는 전자-증기 장치의 내부 튜브(예를 들어, 내부 튜브(62)) 내에 배치될 수 있다. 부가적으로, 분배 경계면(예를 들어, 흡수층)이 히터 구조체와 내부 튜브 사이에 배치될 수 있다. 분배 경계면의 역할을 하는 하나 이상의 흡수층(예를 들어, 거즈)은 히터 구조체를 둘러쌀 수 있다. 이 비제한적인 구현예에서, 분배 경계면의 역할을 하는 흡수층은 히터 구조체의 탄력성을 통해 내부 튜브의 내부 표면에 대해 가압될 수 있다. 이와 관련하여, 분배 경계면의 역할을 하는 흡수층을 내부 튜브의 내부 표면에 대해 가압되게 하는 스프링 력을 가하기 위하여 히터 구조체의 나선형 형태의 외부 직경은 내부 튜브의 내부 직경에 대략적으로 대응할 수 있다 (또는 그렇지 않으면 분배 경계면의 두께를 고려하여 적절한 치수로 이루어질 수 있다). 더욱이, 내부 튜브는 또한 저장조(예를 들어, 저장조(22))로부터의 사전-증기 제제가 모세관 작용을 통해 분배 경계면으로 흡인되는 것을 가능하게 하는 하나 이상의 구멍을 가질 수 있다. 결과적으로, 전자-증기 장치가 작동될 때, 히터 구조체는 분배 경계면에서 사전-증기 제제를 기화시켜, 부압이 가해질 때 장치의 배출구를 통해 흡인되는 증기를 형성할 것이다. 이 구성에서, 저장조는 선택적으로는 섬유성 물질과 같은 저장 매체를 포함하지 않는 충전된 탱크의 형태일 수 있다.
다수의 예시적인 구현예가 본 명세서에 개시되었지만, 다른 변형이 가능할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 변형은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 간주되어서는 안되며, 본 명세서의 교시에 기초하여 당업자에 의해 인식될 수 있는 이러한 모든 변형은 다음의 청구범위의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
1: 전력 공급부
6: 외부 튜브
8: 마우스-말단 인서트
10: 스토퍼
14: 히터 구조체
15: 밀봉부
20: 중앙 공기 통로
22: 저장조
24: 배출구
28: 심지
31: 제1 말단부 및 제2 말단부
44: 공기 유입구
48: 히터 작동 라이트
60: 전자-증기 장치
62: 내부 튜브
63: 중앙 통로
70: 제1 부분
72: 제2 부분
81: 내부 표면
114: 히터 구조체
119: 쉘 층
120a: 제1 비오목부
120b: 제2 비오목부
122: 오목부
123: 베이스 와이어
124: 대상 와이어
126: 양극 층
205: 나사 연결부
214: 히터 구조체
219: 쉘 층
220a: 제1 비오목부
220b: 제2 비오목부
222a: 제1 오목부
222b: 제2 오목부
223: 베이스 와이어
224: 대상 와이어
226: 양극 층
314: 히터 구조체
322: 오목부
330: 분배 경계면
414: 히터 구조체
420a: 제1 비오목부
420b: 제2 비오목부
422: 오목부
430: 분배 경계면
514: 히터 구조체
520a: 제1 비오목부
520b: 제2 비오목부
522: 오목부
530: 분배 경계면
1114: 오목부
1120a: 제1 비오목부
1120b: 제2 비오목부
1122: 오목부

Claims (15)

  1. 전자-증기 장치로,
    사전-증기 제제를 보유하고 분배하도록 구성되어 있는 사전-증기 구역; 및
    상기 사전-증기 구역과 열적 접촉 상태로 배열되어 있는 히터 구조체를 포함하되, 상기 히터 구조체는 베이스 와이어 및 상기 베이스 와이어를 코팅하는 쉘 층을 포함하고, 상기 베이스 와이어는 상기 쉘 층과 절연되어 있고, 상기 쉘 층은 제1 비오목부와 제2 비오목부 사이에 적어도 하나의 오목부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 오목부는 상기 사전-증기 제제를 기화시켜서 증기를 발생시키도록 구성되어 있는 상기 쉘 층의 더 얇은 부분인, 전자-증기 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사전-증기 구역은 저장조 및 분배 경계면을 포함하는, 전자-증기 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 쉘 층의 적어도 하나의 오목부는 상기 사전-증기 구역의 분배 경계면에 대해 가압되도록 배치되어 있는, 전자-증기 장치.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 베이스 와이어는 양극 처리된 와이어인, 전자-증기 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 와이어는 유리질 에나멜로 코팅된 전이 금속계 와이어인, 전자-증기 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 비오목부는 상기 쉘 층의 적어도 하나의 오목부에 의하여 상기 제2 비오목부에서 분리되어 있고, 상기 적어도 하나의 오목부는 전류가 상기 쉘 층을 통해 흐를 때 상기 제1 및 제2 비오목부의 온도의 적어도 2배인 온도에 도달하도록 구성되어 있는, 전자-증기 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉘 층의 적어도 하나의 오목부의 두께는 0.01㎛ 내지 1㎛ 범위인, 전자-증기 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉘 층의 제1 및 제2 비오목부의 두께는 10㎛ 내지 100㎛ 범위인, 전자-증기 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉘 층의 제1 및 제2 비오목부는 전력 공급부의 대향 단자들에 연결되어 있는, 전자-증기 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉘 층의 적어도 하나의 오목부는 0.02 마이크로-옴·미터 내지 0.2 마이크로-옴·미터 범위의 저항률을 갖는, 전자-증기 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부는 제1 오목부와 제2 오목부의 형태이되, 상기 제1 및 제2 오목부는 상기 제1 및 제2 비오목부의 대향 측부들 사이에 있고, 상기 제1 및 제2 오목부는 상기 베이스 와이어에 감겨져 있는, 전자-증기 장치.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오목부의 적어도 부분은 평면 내에서 곡선 경로를 따라 연장되어 있는, 전자-증기 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 비오목부 각각의 적어도 부분은 상기 평면에 대해 소정의 각도로 연장되어 있는, 전자-증기 장치.
  14. 전자-증기 장치를 위한 증기 발생 방법으로, 상기 방법은
    상기 전자-증기 장치 내의 사전-증기 구역을 히터 구조체와 열적으로 접촉시키는 단계를 포함하되, 상기 히터 구조체는 베이스 와이어 및 상기 베이스 와이어를 코팅하는 쉘 층을 포함하고, 상기 베이스 와이어는 상기 쉘 층과 절연되어 있고, 상기 쉘 층은 제1 비오목부와 제2 비오목부 사이에 적어도 하나의 오목부를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 열적으로 접촉시키는 단계는 상기 쉘 층의 적어도 하나의 오목부로 상기 사전-증기 구역의 사전-증기 제제를 가열해서 증기를 발생시키는 것을 포함하는, 방법.
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