KR100877433B1 - 흡입기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 촉매버너, 버너에 연결되고 수소가 들어있는 연료탱크(6), 방향제나 활성성분과 같은 흡입첨가제용 용기(15), 산소, 특히 공기를 함유한 기체혼합물의 입구(2), 및 방향제나 활성성분을 함유한 흡입혼합물의 출구(3)를 포함하는 흡입기에 관한 것이다.

Description

흡입기{INHALER}

본 발명은 새로운 타입의 흡입기에 관한 것이다.

흡입기는 대부분 의료나 치료 목적으로 사용되고 적용분야에 따라 다르게 디자인된다.

흡입기중에서는, 금연을 위해 마우스피스와 엔드피스로 구성되는 것도 있고, 니코틴캡슐을 삽입할 수 있는 공기채널을 갖는 것도 있다. 마우스피스를 빨아서 생긴 공기류를 통해 니코틴캡슐의 니코틴이 방출된다. 궐련이나 시가 흡연과는 반대로, 이런 흡입기의 장점은 실내공기를 오염시키지 않아 타인의 건강을 해치지 않는데 있다. 따라서, 이런 흡입기는 비행기 등의 금연구역에서 사용하는데 특히 적합하다. 그러나, 이런 형태의 흡입기는 방출된 니코틴이 여전히 흡연자의 건강을 해친다는 문제가 있다. 또, 흡입기를 빨면서 느끼는 흡연감은 궐련이나 시가를 태우는 것과는 도저히 비교할 수 없는데, 이는 흡입된 공기가 일반적으로 차고 연기가 부족해 도저히 만족감을 느끼지 못하기 때문이다.

DE 198 54 009 A1에는 궐련형 흡입기가 공지되어 있는데, 이 특허출원은 종래의 궐련에 비해 타인을 해치는 모든 담배연기(이차연기)를 생성하지 않는 장점을 주장하고 있다. 이 흡입기에서는, 물질을 가열하여 에어로졸을 만든다. 이에 필요한 열은 부탄가스, 펜탄 또는 이소프로판올의 무염촉매연소에서 생긴다. 연소과정에서 생긴 기체는 분산되거나 흡입기의 유동채널로 흡입되어 흡입에어로졸과 혼합된다. 따라서, 어쩔 수 없이 가열제의 연소과정중에 흡입기 사용자나 타인에게 유해한 CO등의 물질이 방출될 수 밖에 없다.

호흡기질환이나 감기 치료를 위한 다른 흡입기에는 온수탱크가 있고, 이곳에 노스/마우스 피스가 연결된다. 온수탱크내의 물에 방향유나 약학적 활성성분들을 첨가하면, 물이 데워졌을 때 이들 성분을 수증기와 같이 흡입할 수 있다. 이런 형태의 흡입기는 열원으로서 열선을 사용하고, 이 열원은 콘센트의 교류전류나 자동차배터리의 직류전류로 구동될 수 있다. 이들 흡입기의 단점은, 부피가 크다는데 있다. 또, 전원이 필요해, 아무곳에서나 사용할 수 없다.

이런 문제점들은 약학적 활성성분들을 함유한 용액으로부터 흡입 에어로졸을 만드는 흡입기에도 마찬가지다. 특히, 에어로졸을 만드는 장치들은 2가지로서, 초음파 네뷸라이저와 가압식 네뷸라이저가 있다. 초음파 네뷸라이저는 초음파로 진동하는 막을 통해 용액을 분무화하고; 가압식 네뷸라이저에서는 용액이 가압 노즐을 통과한다.

본 발명의 목적은 전술한 경우에 적당하면서도 상기 문제점들을 갖지 않는 새로운 타입의 흡입기를 제공하는데 있다.

이 목적은 특허청구범위 1항의 특징에 의해 달성된다.

본 발명의 기본 사상은 수소 연소중에 생기는 전기에너지는 물론, 그 결과 생기는 폐가스를 이용해 방향제 및/또는 활성성분을 함유한 흡입혼합물을 생성하는 것이다. 따라서, 폐가스에 존재하는 열을 이용해 홉입첨가제가 들어있는 용기를 가열함으로써 흡입첨가제를 가열할 수 있다. 폐가스의 열은 흡입혼합물의 가열에도 이용되므로, 수증기의 흡입성능을 높여, 찬 흡입혼합물보다 높은 농도로 활성성분을 전달할 수 있다. 동시에, 수소를 연소할 때는 폐가스에 유해물질이 전혀 없으므로, 폐가스를 바로 흡입혼합물에 첨가해도 괜찮다.

이렇게 하면 여러 장점들이 생긴다. 촉매버너를 통해 에너지를 받는 흡입기는 외부에너지원이 불필요하다. 수소를 촉매연소하므로, 필요한 에너지가 청정에너지로서 방출되는데, 이는 연소생성물이 무해한 수증기 이외에는 아무것도 없기 때문이고, 또한 수증기는 방향제나 활성성분의 운반에도 이용된다. 따라서, 사용되는 연료는 에너지 공급자이면서, 방향제나 활성성분의 운반수단을 제공하기도 한다.

원칙적으로, 흡입기를 작동시킬 때 가능한한 주변공기와 혼합된 따뜻한 폐가스가 흡입제 용기를 통과하면서 흡입첨가제를 흡수하도록 본 발명의 촉매변환기를 설계할 수 있다. 흡입첨가제나 활성성분은 그 종류에 따라 액체, 고체 또는 분말 형태로 공급될 수 있다. 흡입첨가제가 액체이면, 표면에서 폐가스로 증발될 수 있다. 흡입첨가제가 고체이면, 적당한 유량과 유속의 폐가스에 흡입첨가제를 혼합해, 고체입자를 함유한 에어로졸로 할 수 있다.

반응과정을 쉽게 조정할 수 있어서, 연료전지 자체를 촉매버너로 할 수 있다. 현대의 연료전지는 효율이 좋고, 연료전지의 촉매막을 통과하는 공기량에 의해 막을 통과하는 수소이온량을 조정하도록 설계될 수 있다.

이런 연료전지를 촉매버너로 사용하는 한가지 방법은 연료전지를 코일형태로 감는 것이다. 연료전지를 코일형태로 하면 공간을 획기적으로 감축할 수 있을 뿐만 아니라, 산소나 산소함유 기체혼합물이 통과하는 공기채널이 자동으로 형성된다.

분말형 흡입첨가제에 비해, 물이나 기타 용매에 용해된 흡입첨가제는 다루기가 쉬워 바람직한데, 폐가스의 유량과 속도에 대한 조건이 없거나 적기 때문이다. 흡입기의 설계구성에 따라서는, 용해된 흡입첨가제의 농도를 적절히 할 수 있고, 흡입혼합물에 대한 첨가제의 첨가 규제도 없다는 추가 장점도 생길 수 있다.

본 발명에 따른 흡입기는 촉매버너로 작동되는 가열기구를 구비하는 것이 바람직한데, 이 경우 흡입첨가제를 함유한 용액을 증발시켜, 흡입첨가제를 흡입혼합물에 증기로 포함시킨다. 이런 가열기구는 용해된 흡입첨가제를 위해 용기내에 나선형 열선으로 있을 수 있다.

한편, 폐가스의 열을 용액에 전달하는 열교환기도 고려할 수 있다.

또, 흡입기는 촉매버너에 의해 작동되는 네뷸라이저, 구체적으로는 용액의 분무를 위한 초음파 네뷸라이저나 가압식 네뷸라이저를 더 포함할 수 있다. 두가지 네뷸라이저의 원리는 기본적으로 압력을 이용해 용액을 분무한다는 것이다. 가압분무에 필요한, 흡입첨가제를 함유한 용액이 들어있는 용기의 내부압력은 용액의 가열에 의해서나 압축기에 의해 생긴다. 그러나, 물에 비해 비등점이 상당히 낮은 용매첨가제를 사용해 약간의 열만 이용해 용기 내부에 충분한 압력을 축적하는 것도 고려할만 하다. 이렇게 하면, 열공급을 조정해 압력과 분무상태를 규제할 수 있다.

다른 한편, 흡입기는 추가 물탱크는 물론, 촉매버너에 의해 작동되어 물을 증발시키는 가열기구를 포함할 수도 있다. 이 경우, 전체 흡입혼합물이 촉매버너에서 생길 필요는 없다. 오히려, 수소연소중에 생긴 열을 이용해 물을 수증기로 가열하고, 이 수증기를 촉매버너에서 나오는 수증기에 추가한다.

또다른 경우, 흡입기는 흡입혼합물에 대한 방향제나 활성성분의 추가를 위한 조정장치를 더 포함할 수 있다.

연료탱크와 다른 모든 용기를 교체형이나 리필형으로 하면 좋다. 이렇게 하면, 흡입기를 장기간 사용할 수 있다.

또, 흡입혼합물을 주변공기와 혼합하는 혼합기구를 출구 상류에 배치하면 유리하다. 이렇게 하면, 사용자가 흡입할 흡입혼합물의 양을 필요에 맞게 조정할 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 흡입기에는 연료전지를 통과하는 산소량을 조정하는 조정시스템이 있어야 한다. 이렇게 하면, 일정량의 흡입혼합물을 생성해야 할 경우 유리한데, 이 경우 흡입기의 기능성은 치료목적의 종래의 흡입기와 동일하다.

또, 본 발명에 따른 흡입기는 마우스피스를 포함할 수 있다. 이런 마우스피스는 궐련의 마우스피스와 형태가 동일할 수 있고, 입을 통해서만 흡입혼합물을 흡입하는 흡입기에 특히 적당하다. 마우스피스 대신, 흡입기 출구에 마스크를 설치할 수도 있는데, 사용자의 입과 코를 마스크로 가릴 수 있다.

촉매연소, 특히 연료전지에서 생긴 전류도 이용할 수 있다. 전류는 한편으로는 나선형 열선을 작동시켜 첨가제나 물을 가열하는데 이용될 수 있다고, 다른 한편으로는 예컨대 흡입기가 사용중임을 표시하는 램프에 전류를 사용할 수도 있다. 또, 흡입기를 금연을 위한 궐련 대체품으로 사용하거나 새로운 형태의 자극기로서 사용할 경우, 궐련이나 시가의 작열을 개시하는데 전류를 이용할 수도 있다.

본 발명의 흡입기는 공통적으로 장소를 불문하고 사용할 수 있고, 외부 전원이 불필요하다. 본 발명의 흡입기는 사용자에게 만족감을 주는 따뜻한 흡입혼합물을 생성할 수 있으면서도, 필요하다면 흡입혼합물을 준비하는데 연소생성물과 폐열을 이용할 수 있다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 흡입기의 작동원리를 설명하기 위한 단면도이다.

도 1의 흡입기는 공기입구(2)와 흡입혼합물 출구(3)가 달린 긴 원통체(1)를 포함한다. 출구(3)에는 교환식 마우스피스(4)가 설치된다. 원통체(1) 내부에는 동심으로 배열된 벽(5)과 원통형의 수소함유 연료탱크(6)가 들어있으며, 연료탱크의 바닥은 공기입구(2)를 마주보고 있고 연료탱크의 기체출구는 출구(3)를 마주보고 있다.

연료전지를 형성하는 내부막(7)과 외부막(8)이 원통체 내벽과 벽(5) 사이에 동심으로 간격을 두고 배열되어 있다. 2개의 막(7,8) 사이의 공간(9)은 입구(2)를 마주보는 쪽에서 기밀 시일로 막혀있다. 공간(9)은 출구(3)를 마주보는 쪽에서 연료탱크(6)의 기체출구에 연결되며, 연료탱크(6)에서 공간(9)으로 흐르는 수소는 밸브(10)에 의해 통제될 수 있다.

원통체의 내벽과 외부막(8) 사이와, 내부막(7)과 벽면 사이의 채널들(12,13)은 입구(2)를 마주보는 단부에서 환형 공기필터(14)를 통해 입구(2)에 연결된다. 채널의 타단부들은 출구(3) 정면의 상류측에 배치된 혼합실(11)을 향해 트여있다. 내부막(7)과 벽(5)으로 이루어진 채널(12)과, 혼합실(11) 사이의 연결관계는 도시되지 않았다.

연료탱크(6) 내부에 동심으로 설치된 원통형 활성성분 용기(15)는 물과 같은 유체에 용해되는 흡입첨가제를 위한 것이다. 활성성분 용기(15)의 바닥은 연료탱크(6)의 바닥에 단단히 고정된다. 활성성분의 배출구로서 속이 빈 바늘(16)이 설치되는데, 이 바늘은 연료탱크(6)의 기체출구를 관통해 혼합실(11)로 연결된다. 혼합실(11)을 마주보는 바늘(16) 입구에는 감압밸브(17)가 설치된다. 활성성분 용기(15) 내부에 피스톤(18)이 설치되고, 피스톤은 활성성분 용기(15)의 바닥에 있는 스프링(19)에 의해 바늘(16)을 향해 밀린다. 이 압력에 의해 흡입첨가제가 혼합된 용액이 바늘(16)을 향해 움직인다.

흡입제를 함유한 유체를 증발시키기 위해 바늘(16) 내부에 나선형 필라멘트(20)가 배치된다. 나선형 필라멘트(20)는 연료전지의 막(7,8)을 통해 전류를 공급받을 수 있는데, 가압식 네뷸라이저의 압축기나 초음파 네뷸라이저도 마찬가지다.

또, 연료전지는 벽(5) 안에 위치하는 2개의 충전식 배터리(21)에 전류를 공급하기도 한다. 배터리(18)로 작동되거나 또는 연료전지의 전류로 직접 작동되는 조정시스템(도시 안됨)을 이용해 밸브(10)를 통한 수소공급을 조정할 수 있다. 또, 다른 소비처에도 연결해 연료전지나 배터리로부터 전류를 공급할 수 있다(연결관계 는 도시 안함).

흡입을 하려면, 마우스피스를 입에 대고 입구(2)를 통해 흡입기 안으로 공기를 빨아들인다. 이 과정중에, 흡입공기는 막(7,8)을 통과하면서 수소와 반응하여, 수증기를 생성하고 공기/물 혼합물을 생성한다.

동시에, 이런 반응으로 연료전지에서 생긴 전류가 나선형 필라멘트로 흐르기 때문에, 바늘 내부의 흡입첨가제 함유 유체가 증발된다. 이 과정중에 생긴 과잉 압력 때문에, 감압밸브(16)가 열리고 흡입첨가제를 함유한 증기가 배출될 수 있다. 이 증기는 혼합실(11)에서 공기/수증기 혼합물에 혼합되므로, 공기, 수증기, 흡입첨가제의 혼합물을 마우스피스를 통해 흡입할 수 있다.

흡입기를 장기간 사용하려면, 연료탱크(6)와 활성성분 용기(15)를 교체형이나 리필형으로 사용할 것을 권장한다. 이를 위해, 원통체에 밸브연결체를 설치하고, 연료탱크(6)와 활성성분 용기(15)를 밸브연결체에 나사결합할 수 있다.

촉매 버너로 작동되는 흡입기의 기본 개념은 여러가지 다른 디자인으로 실현될 수 있다. 예를 들면, 막, 연료탱크, 활성성분용기 및 공기채널을 반드시 동심으로 배열할 필요는 없다.

마찬가지로, 다른 조정 메커니즘을 설치할 수도 있다. 오늘날 이용되는 연료전지는 공급된 공기에 맞게 자가조정되지만, 적용분야에 따라서는 수소공급을 조정해야 할 필요가 있을 수도 있다. 예컨대, 공기/수증기/흡입제 혼합물의 온도 및/또는 상대습도에 따라, 혼합실에 공급되는 신선한 공기를 조정할 수도 있고, 혼합실 의 혼합물을 냉각할 수도 있다. 물론, 모든 필요한 냉각은 열교환기를 통해 가능할 수 있다.

도면부호 리스트

1	원통체	13	채널
2	입구	14	공기필터
3	출구	15	활성성분 용기
4	마우스피스	16	바늘
5	벽	17	감압밸브
6	연료탱크	18	피스톤
7	내부막	19	스프링
8	외부막	20	나선형 필라멘트
9	공간	21	배터리
10	밸브
11	혼합실
12	채널

Claims (13)

1. 촉매버너; 방향제나 활성성분과 같은 흡입첨가제용 용기(15); 공기를 함유한 기체혼합물의 입구(2); 및 방향제나 활성성분을 함유한 흡입혼합물의 출구(3);를 포함하는 흡입기에 있어서:

   상기 촉매버너에 연결되고 수소를 담기위한 연료탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입기.
2. 제1항에 있어서, 상기 촉매버너가 연료전지(7,8)인 것을 특징으로 하는 흡입기.
3. 제2항에 있어서, 상기 연료전지(7,8)가 코일 형태로 말려있는 것을 특징으로 하는 흡입기.
4. 제1항에 있어서, 상기 흡입첨가제가 물이나 기타 용매에 용해되는 것을 특징으로 하는 흡입기.
5. 제4항에 있어서, 흡입첨가제를 함유한 용액의 증발을 위해 상기 촉매버너에 의해 작동되는 가열수단(20)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입기.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 촉매버너에 의해 작동되어 용액을 분무하기 위한 초음파 네뷸라이저나 가압식 네뷸라이저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입기.
7. 제1항에 있어서, 물탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입기.
8. 제1항에 있어서, 흡입혼합물에 대한 흡입첨가제의 투여 조정기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입기.
9. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 연료탱크(6)와 용기(15)가 모두 교체형이거나 리필형인 것을 특징으로 하는 흡입기.
10. 제1항에 있어서, 흡입혼합물에 주변공기를 추가하기 위해 입구 정면의 상류측에 혼합수단(11)을 더 배치한 것을 특징으로 하는 흡입기.
11. 제1항에 있어서, 연료전지를 통해 들어온 산소량을 조정하기 위한 조정시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입기.
12. 제1항에 있어서, 마우스피스(4)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입기.
13. 제1항에 있어서, 촉매버너에 의해 작동되는 램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입기.

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