전자담배를 위한 교환용 카트리지{Exchangeable Type of Cartridge for Electric Cigarette}

본 발명은 전자담배를 위한 교환용 카트리지에 관한 것이고, 구체적으로 공급 매개체가 형성되어 일정량의 액상이 공급이 될 수 있으면서 누설이 방지될 수 있도록 하는 전자담배를 위한 교환용 카트리지에 관한 것이다.

니코틴 용액과 같은 액상을 전력 공급에 따른 발열에 의하여 기화시켜 흡입이 가능하도록 하는 전자담배는 이 분야에서 공지되어 있다. 일반적으로 전자담배는 전력 공급을 위한 배터리 모듈, 액상의 저장 및 공급을 위한 저장 용기, 저장 용기로부터 공급된 액상의 기화를 위한 기화 모듈 및 기화 모듈에서 발생된 기체 성분을 외부로 배출시키기 위한 흡입 모듈로 이루어질 수 있다. 전력 공급을 위한 배터리 모듈은 충전 가능한 이차 전지가 될 수 있고 저장 용기는 필요에 따라 내부에 액체를 흡수한 상태로 유지할 수 있는 예를 들어 섬유 또는 솜과 같은 흡수성 소재를 포함할 수 있다. 그리고 기화 모듈은 저장 용기에 저장된 니코틴 용액의 정량 공급을 위한 다수 개의 섬유 가닥과 같은 용액 흡수 수단과 일정량의 니코틴 용액을 전력 공급에 의한 발열을 이용하여 기화시키는 니크롬선과 같은 저항 발열체로 이루어질 수 있다. 그리고 흡입 모듈은 기화 모듈에서 발생된 기체를 외부로 유도하는 유도로 및 유도로에 의하여 유도된 기체를 외부로 배출시켜 흡입이 가능하도록 하는 마우스피스로 이루어질 수 있다.

전자담배와 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2012-0012961호 '개선된 분무화 전자담배'가 있다. 상기 선행기술은 전원장치, 센서, 분무화 코어 및 액체 보관부로 구성되며, 상기 부품들을 가지는 하우징, 하우징에 형성되는 보조 공기 입구를 더욱 포함하고, 하우징 일단에는 공기 빨대 입구가 제공되는 분무화 전자담배에 있어서, 분화무 코어부는 전기 가열체를 포함하고, 전기 가열체는 액체 보관부에 있는 액체를 분무화시키고, 액체 보관부는 내부에 분무화 기체가 유동 관통되는 채널을 가지고, 보조 공기 입구, 센서 및 빨대 노즐은 공기 유동 루프를 형성하는 개선된 분무화 전자담배에 대하여 개시한다.

전자담배와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2009-0018039호 '이물레이션 에어로졸 흡입기'가 있다. 상기 선행기술은 배터리 어셈블리, 분무기 어셈블리 및 궐련병 어셈블리를 포함하되, 상기 배터리 어셈블리는 MOSFET 회로 보드 및 MCU를 포함하고, 상기 궐련병 어셈블리는 니코틴 액병을 포함하고, 상기 분무기 어셈블리는 상기 분무기 어셈블리의 일측에 삽입되어 궐련형 또는 시가형을 형성하는 전자담배에 대하여 개시한다.

개시된 선행기술은 기화 모듈이 카트리지의 아래쪽에 위치하는 한편 기화 모듈에 대한 용액의 공급이 일정하지 않을 수 있다는 단점을 가진다. 기화 모듈이 아래쪽에 위치하면 기화된 성분이 외부로 배출이 되면서 일부가 다시 액체가 될 수 있다는 문제점을 가진다. 또한 일정량의 액체가 공급이 되지 않는다면 매번 흡입의 양이 서로 달라질 수 있고 액체 성분이 혼합될 수 있다는 문제점을 가진다.

본 발명은 선행기술이 가진 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 기화 유닛이 위쪽에 위치하면서 액체의 정량 공급이 가능하도록 하는 전자담배를 위한 교환용 카트리지를 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 전자담배를 위한 교환용 카트리지는 저장 용기; 저장 용기의 내부에 배치되고 아래쪽에 유입 홀이 형성된 기화 모듈; 기화 모듈의 내부에 배치되고 유입 홀을 통하여 유입된 용액을 히터로 전달하는 용액 공급 매체; 및 상기 히터에서 기화된 성분을 유도하는 유도 유닛을 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 용액 공급 매체는 외부 튜브 및 내부 튜브의 사이에 배치된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 유도 유닛은 상기 기화 모듈의 위쪽에 결합되는 밀폐 유닛 및 밀폐 유닛의 내부에 삽입되는 조절 유닛으로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 내부 튜브는 서로 다른 용액 전달 수준을 가지는 상기 용액 공급 매체가 배치되는 적어도 2개의 영역으로 나누어진다.

본 발명에 따른 전자담배는 기화 모듈의 위쪽에 위치하는 것에 의하여 기화 성분의 온도가 높은 상태로 유지될 수 있고 이로 인하여 온도 차로 인하여 액화 현상이 방지될 수 있도록 한다는 장점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 전자담배는 용액의 정량 공급이 가능하도록 하는 것에 의하여 흡입감이 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 카트리지의 분해도 및 결합도를 각각 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 카트리지에 적용되는 용액 공급 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 카트리지에 적용되는 용액의 공급 구조의 다양한 구조를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 카트리지의 분해도 및 결합도를 각각 도시한 것이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 카트리지(10)는 저장 용기(11); 저장 용기(11)의 내부에 배치되고 아래쪽에 유입 홀(121a)이 형성된 기화 모듈(12); 기화 모듈(12)의 내부에 배치되고 유입 홀(121a)을 통하여 유입된 용액을 히터(H)로 전달하는 용액 공급 매체(22); 및 상기 히터(H)에서 기화된 성분을 유도하는 유도 유닛(14)을 포함한다.

본 발명에 따른 카트리지(10)는 예를 들어 배터리가 수용된 배터리 모듈에 연결되어 작동이 될 수 있다. 카트리지(10)는 용액을 저장하는 한편 기화 모듈(12)로 공급된 용액을 기화시켜 예를 들어 마우스피스(13)와 같은 흡입 유닛으로 유도하는 기능을 가질 수 있다. 기본적으로 카트리지(10)는 용액의 저장 기능, 저장된 용액의 기화 기능 및 기화된 용액의 유도 기능을 가질 수 있다. 카트리지(10)는 적절한 배터리 모듈 또는 마우스피스(13)와 결합이 될 수 있고 필요에 따라 카트리지(10)는 교환이 될 수 있다. 다른 한편으로 기화 모듈(12)은 저장 용기(11)로부터 분리되어 교환이 될 수 있다. 본 명세서에서 교환이란 배터리 모듈, 기화 모듈(12) 또는 마우스피스(13)의 교환을 의미한다.

용액은 니코틴 용액이 되거나 니코틴이 포함되지 않는 용액이 될 수 있다. 기화 가능한 다양한 형태의 용액이 본 발명에 따른 카트리지에 적용이 될 수 있다. 다른 한편으로 용액은 충전이 가능하다. 예를 들어 마우스피스(13)를 저장 용기로부터 분리하고 그리고 용액을 적절한 충전 수단을 이용하여 저장 용기(11)에 충전시킬 수 있다.

저장 용기(11)는 용액이 수용되고 실린더 형상이 되는 몸체(111)와 몸체(111)의 위쪽에 형성되어 마우스피스(13)가 분리 가능하도록 결합되는 구조를 가지는 체결 부분(112)으로 이루어질 수 있다. 몸체(111)는 다양한 형상을 가질 수 있고 그리고 체결 부분(112)는 나사 결합 구조 또는 끼움 구조로 만들어질 수 있다. 몸체(111) 또는 체결 부분(112)는 다양한 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

몸체(111)의 내부에 기화 모듈(12)이 결합될 수 있다. 기화 모듈(12)는 몸체(111)의 아래쪽으로부터 분리 가능하도록 결합이 될 수 있다. 기화 모듈(12)는 외부 튜브(121), 외부 튜브(121)의 아래쪽에 배치되면서 몸체(111)의 아래쪽 부분을 밀폐시키는 고정 마개(122), 고정 마개(122)의 위쪽에 형성되는 받침 부분(123) 및 받침 부분(123)과 외부 튜브(121)의 사이에 배치되는 차단 플레이트(125)로 이루어질 수 있다.

외부 튜브(121)는 속이 빈 실린더 구조가 될 수 있고 예를 들어 금속 소재로 만들어질 수 있다. 외부 튜브(121)의 위쪽 끝에 니크롬선과 같은 히터(H) 및 예를 들어 다수 개의 섬유로 이루어진 섬유 집합체(F)가 배치될 수 있다. 히터(H)는 코일 구조가 될 수 있고 섬유 집합체(F)는 코일 구조의 내부를 관통하도록 배치될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

외부 튜브(121)의 아래쪽에 적어도 하나의 유입 홀(121a)이 배치될 수 있다. 유입 홀(121a)은 예를 들어 차단 플레이트(125)의 바로 위쪽에 외부 튜브(121)의 둘레 면을 따라 외부 튜브(121)를 관통하는 형태로 만들어질 수 있다. 유입 홀(121a)은 용액이 외부 튜브(121)의 내부로 유입되도록 하기 위한 것으로 다양한 직경 또는 구조를 가질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

차단 플레이트(125)는 몸체(111) 내부에 저장된 용액이 아래쪽으로 누설이 되는 것을 방지하는 기능을 가질 수 있다. 이를 위하여 차단 플레이트(125)와 받침 부분(123)의 연결되는 부분에 밀폐 링(124)이 배치될 수 있다. 받침 몸체(123)와 고정 마개(122) 사이에 조임 밴드가 형성될 수 있다. 조임 밴드는 탄성 소재로 만들어질 수 있고 받침 부분(123)이 몸체(111)의 아래쪽으로 작은 압력으로 인하여 분리되는 것을 방지하는 기능을 가질 수 있다. 고정 마개(122)는 결합된 상태에서 몸체(111)의 외부에 위치하게 되고 아래쪽 끝 부분의 둘레 면을 따라 공기 유입 홀(122a)이 형성될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 것처럼, 공기 유입 홀(122a)은 둘레 면의 안쪽으로 사각형상으로 파인 형상이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 공기 유입 홀(122a)은 카트리지(10)가 배터리 모듈과 결합이 되는 경우 외부 공기가 외부로 유입되도록 하는 통로의 기능을 가질 수 있다.

외부 튜브(121)의 위쪽에 밀폐 유닛(141)이 결합될 수 있고 그리고 밀폐 유닛(141)의 내부 위쪽에 조절 유닛(143)이 결합될 수 있다. 밀폐 유닛(141)은 전체적으로 속이 빈 실린더 형상으로 아래쪽 부분이 개방된 구조를 가질 수 있다. 밀폐 유닛(141)의 내부로 외부 튜브(121)의 위쪽 부분이 삽입될 수 있다. 밀폐 유닛(141)의 위쪽에 유도 튜브(142)가 형성되고 그리고 유도 튜브(142)는 연결 홀(142a)을 가질 수 있다. 유도 튜브(142)는 조절 유닛(143)이 내부에 삽입될 수 있는 구조로 만들어질 수 있다. 조절 유닛(143)은 예를 들어 위쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 원뿔 형상을 가질 수 있고 높이 방향을 따라 기화 성분이 유도될 수 있는 유도 통로가 형성될 수 있다. 조절 유닛(143)의 아래쪽에 차단 판(143a)이 형성될 수 있고 그리고 차단 판(143a)의 아래쪽으로 유입 튜브(143b)가 형성될 수 있다.

차단 판(143a)은 밀폐 유닛(141)의 내부 직경과 유사한 지경을 가질 수 있고 용액이 조절 유닛(143)의 내부로 유입이 되는 것을 방지하는 기능을 가질 수 있다.

밀폐 유닛(141)은 신축성을 가진 고무 또는 실리콘 소재로 만들어질 수 있고 조절 유닛(143)은 금속 소재 또는 견고한 합성수지 소재로 만들어질 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

몸체(111)의 위쪽에 마우스피스(13)가 결합될 수 있다. 마우스피스(13)는 흡입 튜브(131) 및 흡입 튜브(131)의 아래쪽에 형성되는 연결 튜브(132)로 이루어질 수 있다. 그리고 흡입 튜브(131)와 연결 튜브(132)가 연결되는 부분에 밀폐 링(133)이 배치될 수 있다. 마우스피스(13)가 몸체(111)의 위쪽에 결합이 되는 경우 연결 튜브(132)의 아래쪽은 유도 튜브(142)에 연결이 될 수 있다. 구체적으로 연결 튜브(132)의 아래쪽 부분이 밀폐 유닛(141)의 위쪽 부분에 접촉하게 되고 이로 인하여 유도 튜브(142)가 연결 튜브(132)의 내부에 위치하게 된다.

다양한 구조를 가지는 마우스피스(13)가 본 발명에 따른 카트리지(10)에 결합이 될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 카트리지(10)에서 몸체(111)의 내부에 저장된 용액은 유입 홀(121a)을 통하여 외부 튜브(121)를 통하여 히터(H)로 전달이 될 수 있다.

아래에서 이와 같은 용액의 공급 구조에 대하여 설명이 된다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 카트리지에 적용되는 용액 공급 구조의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 외부 튜브(121)의 안쪽에 내부 튜브(21)가 배치될 수 있고 그리고 외부 튜브(121)와 내부 튜브(21) 사이에 용액 공급 매체(22)가 배치될 수 있다. 내부 튜브(21)는 외부 튜브(121)에 비하여 작은 직경을 가질 수 있고 외부 튜브(121)에 삽입이 될 수 있다. 도 2에 도시된 실시 예에서 내부 튜브(21)는 속이 빈 원통 형상으로 도시되어 있지만 원통 형상 또는 단면이 다각형이 되는 형상과 같이 다양한 구조를 가질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 내부 튜브(21)의 위쪽에 섬유 집합체(F)의 양쪽 부분이 고정이 되는 고정 홈(211)이 형성될 수 있다. 섬유 집합체(F)는 양쪽 부분이 고정 홈(211)이 고정되고 그리고 끝 부분은 고정 홈(211)의 아래쪽으로 연장될 수 있다. 양쪽 부분은 히터(H)의 양쪽 끝 부분을 의미한다.

다른 한편으로 내부 튜브(21)의 둘레 면을 따라 용액 공급 매체(22)가 배치될 수 있다. 용액 공급 매체(22)는 예를 들어 부직포, 섬유, 솜 또는 종이와 같이 모세관 현상에 의하여 용액을 전달할 수 있는 임의의 소재로 만들어질 수 있고 예를 들어 내부 튜브(21)의 둘레 면을 감쌀 수 있는 판 형상을 가질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 용액 공급 매체(22)의 아래쪽 부분은 유입 홀(121a)과 연결이 될 수 있고 그리고 위쪽 부분은 섬유 집합체(F)의 양쪽 끝 부분과 연결될 수 있다. 이로 인하여 유입 홀(121a)을 통하여 유입된 용액은 용액 공급 매체(22)를 통하여 섬유 집합체(F)의 양쪽 끝으로 전달이 되고 그리고 다시 히터(H)로 전달이 될 수 있다.

용액 공급 매체(22)는 다양한 구조를 가질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 카트리지에 적용되는 용액의 공급 구조의 다양한 구조를 도시한 것이다.

도 3의 (가), (나) 및 (다)는 내부 튜브(21)의 정면도를 도시한 것으로 각각 용액 공급 매체가 배치되는 구조를 도시한 것이다.

도 3의 (가), (나) 및 (다)를 참조하면, 내부 튜브(21)는 적어도 서로 다른 2개의 영역으로 구분이 될 수 있고 각각의 영역에 서로 다른 성질을 가진 용액 공급 매체가 배치될 수 있다. 서로 다른 성질은 함수율, 저장 용량 또는 모세관의 크기와 같은 것을 의미한다.

도 3의 (가)를 참조하면, 내부 튜브(21)의 외부 면은 제1 가로 영역(311a), 제2 가로 영역(311b) 및 제3 가로 영역(311c)로 구분될 수 있다. 제1 가로 영역(311a)은 제2 가로 영역(311b)에 비하여 작은 함수율을 가지고 그리고 제2 가로 영역(311b)는 제3 가로 영역(311c)에 비하여 작은 함수율을 가질 수 있다. 또한 모세관 현상의 크기에 대하여 함수율과 동일할 수 있다. 모세관 현상의 크기란 예를 들어 모세관 현상을 유도하는 모세관의 직경을 의미한다. 도 3의 (나)를 참조하면, 내부 튜브(21)의 외부 면은 제1 세로 영역(312a)와 제2 세로 영역(312b)로 나누어질 수 있다. 그리고 제1 세로 영역(312a)는 제2 세로 영역(312b)에 비하여 작은 함수율 또는 모세관 현상의 크기를 가질 수 있다. 다른 한편으로 도 3의 (다)를 참조하면, 내부 튜브(21)의 외부 면은 섬유 집합체(F)와 접촉이 되는 접촉 영역(313a), 유입 홀(121a)과 연결되는 공급 영역(313c) 및 접촉 영역(313a)을 연결하는 전달 영역(313b)로 나누어질 수 있다. 접촉 영역(313a), 공급 영역(313c) 및 전달 영역(313b)는 서로 다른 함수율 또는 모세관 현상의 크기를 가질 수 있고 특히 전달 영역(313b)는 작은 값을 가질 수 있다.

이와 같이 서로 다른 영역에 서로 다른 성질을 가진 용액 공급 매체를 배치하는 것은 과도한 양의 액상이 히터(H)로 전달되는 것을 방지하면서 기화 후 용액의 잔량이 섬유 집합체에 과도하게 존재하는 것을 방지하는 기능을 가질 수 있다.

다양한 구조를 가지는 용액 공급 매체가 내부 튜브(21)의 둘레 면에 배치될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 전자담배는 기화 모듈의 위쪽에 위치하는 것에 의하여 기화 성분의 온도가 높은 상태로 유지될 수 있고 이로 인하여 온도 차로 인하여 액화 현상이 방지될 수 있도록 한다는 장점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 전자담배는 용액의 정량 공급이 가능하도록 하는 것에 의하여 흡입감이 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 카트리지 11: 저장 용기
12: 기화 모듈 13: 마우스피스
14: 유도 유닛 21: 내부 튜브
22: 용액 공급 매체
111: 몸체 112: 체결 부분
121a: 유입 홀 121: 외부 튜브
122: 고정 마개 122a: 공기 유입 홀
123: 받침 부분 125: 차단 플레이트
131: 흡입 튜브 132: 연결 튜브
141: 밀폐 유닛 143: 조절 유닛
143a: 차단 판