KR101314895B1 - 무연궐련시스템 - Google Patents

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마이클 에스. 브라운쉬테인
리차드 주페
지미 라이온스-하트
가일 요스
라쿠엘 엠 올레가리오
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

무연 라이터(20)는, 궐련의 한 부분이 상기 라이터로부터 돌출되도록, 궐련(22)과 같은 흡연 가능한 물품을 수용하기 위한 크기를 갖는 히터(50)를 포함한다. 상기 히터는 담배에 있어서의 발화 온도 이하로 될 수 있도록 하기 위해, 160℃ 내지 200℃ 범위로 내부 챔버(52) 내의 온도를 유지한다. 단열 재킷(62)은 화상으로부터 흡연자를 보호하기 위해 상기 히터를 둘러싸고 있다. 회로는 수동으로 또는 상기 히터 내에 궐련의 삽입에 의해 활성화될 수 있고 바람직하게 10 내지 12분의 기간까지 상기 히터의 작동을 제한한다. 선택적으로, 라이트(40)는 상기 무연 라이터를 통해 공기가 빨아당겨지는 때를 표시하기 위해 사용될 수 있다.

Description

무연궐련시스템{SMOKELESS CIGARETTE SYSTEM}
무연 방식으로 궐련(cigarette)을 이용하기 위한 라이터(lighter)를 공개한다. 상기 라이터는 통상적인 궐련, 향미 카트리지(flavor cartridge) 또는 두 가지 모두를 수용할 수 있다.
무연 궐련 라이터는, 통상적으로 원통형인 챔버를 규정하고, 그 챔버 내의 온도를 160℃ 내지 200℃ 사이로 유지할 수 있는 통상적으로 원통형인 가열 장치를 포함할 수 있다. 또한 상기 라이터는, 상기 라이터의 외부 온도를 40℃ 또는 그 이하, 즉 흡연자의 손에 화상을 입히지 않을 표면 온도로 유지되도록 하며, 상기 가열 장치를 둘러싸고 있는 통상적으로 원통형인 재킷(jacket)을 포함할 수 있다. 상기 재킷의 한쪽 말단은 궐련 또는 엽궐련(cigar)과 같은 흡연품을 수취하기 위한 크기로 만들어진 개구를 갖는다. 상기 재킷의 다른 쪽 말단은 공기 공급 매니폴드(manifold)와 연결된다. 상기 공기 공급 매니폴드는, 상기 가열 수단에 전원을 공급하고, 관련된 전자 회로를 선택적으로 포함하고, 타고 있는 담배를 선택적으로 모의 실험할 수 있는 파워 서플라이 장치에 연결된다.
상기 라이터의 자기 소화(self-extinction) 동작을 보장할 뿐만 아니라 상기 파워 서플라이 장치의 수명을 보존하기 위해, 전형적인 흡연품의 연소와 관계된 시간과 상호 관련된 한 주기의 시간 후에 상기 가열 장치에의 에너지 공급을 끊는, 타이머 회로가 장치될 수 있다.
상기 라이터의 작동을 개시하기 위해, 흡연품에 의해 닫히게 되는 스위치가 장치될 수 있다. 대신에, 또는 추가로 수동 작동 가능한 스위치가 장치될 수 있어서, 흡연자가 라이터 작동을 개시하거나 그 전자 회로에 우선할 수 있다.
원한다면, 상기 라이터는 또한 상기 라이터를 통해 흐르는 공기 흐름을 감지하도록 동작할 수 있는 회로와 결합된 글로우 인디케이터 라이트(glow-indicator light)를 포함할 수 있으며, 상기 회로는 공기 흐름 감지시 상기 글로우 인디케이터 라이트를 조명한다.
본 발명의 일태양에 따르면, 통상적으로 원통형인 챔버, 공기 공급구(air supply opening) 및 궐련과 같은 흡연 가능한 물품의 적어도 한쪽 말단 부분을 수취하기 위한 크기를 갖는 입구(entrance)로 규정된 원통형 히터; 상기 통상적으로 원통형인 히터를 실질적으로 둘러싸고, 외부 표면을 가지며, 단열 재료로 만들어지되, 상기 외부 표면의 온도를 40℃ 이하로 유지되도록 선택된 두께를 갖는 단열 재킷; 상기 히터에 전기 에너지를 공급하도록 하는 파워 서플라이; 및 상기 파워 서플라이에 의해 상기 히터에 전달된 전기 에너지의 지속 시간을 제어하도록 하는 회로를 포함하되, 상기 히터는 상기 통상적으로 원통형인 챔버 내에 실질적으로 일정한 온도를 유지하도록 하고, 상기 온도는 담배의 점화 온도 이하이며, 약 160℃ 내지 약 200℃ 범위에 있는 라이터가 제공된다.
바람직하게는, 상기 히터의 상기 통상적으로 원통형인 챔버는 궐련 또는 엽궐련의 명목상 직경에 상응하는 횡 치수(transverse dimension)를 갖는다. 또한 바람직하게, 상기 통상적으로 원통형인 챔버는 통상적인 궐련의 담배 로드(tobacco rod)의 길이에 상응하는 길이를 갖는다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 통상적으로 원통형인 챔버, 공기 공급구 및 흡연 가능한 물품의 적어도 한쪽 말단 부분을 수용하기 위한 크기를 갖는 입구를 포함하는 히터; 상기 히터를 실질적으로 둘러싸고, 외부 표면을 가지며, 단열 재료로 만들어지되, 상기 외부 표면의 온도를 40℃ 이하로 유지되도록 선택된 두께를 갖는 재킷; 상기 히터에 전기 에너지를 공급하도록 하는 파워 서플라이; 및 약 10 내지 약 12분의 기간까지 상기 파워 서플라이에 의해 상기 히터에 전달된 전기 에너지의 지속 시간을 제어하도록 하는 회로를 포함하되, 상기 히터는 상기 통상적으로 원통형인 챔버 내의 온도를 160℃ 내지 200℃ 범위로 유지되도록 한 라이터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 궐련의 명목상 직경 및 길이에 상응하는 횡 치수를 갖는 통상적으로 원통형인 챔버를 포함하되, 공기 공급구 및 궐련을 수용하기 위한 크기를 갖는 입구를 더 포함하는 히터; 상기 히터를 실질적으로 둘러싸고, 외부 표면을 가지며, 단열 재료로 만들어지되, 상기 외부 표면의 온도를 약 40℃ 이하로 유지되도록 선택된 두께를 갖는 재킷; 상기 히터에 전기 에너지를 공급하도록 하는 파워 서플라이; 및 약 10 내지 약 12분의 기간까지 상기 파워 서플라이에 의해 상기 히터에 전달된 전기 에너지의 지속 시간을 제어하도록 하는 회로를 포함하되, 상기 히터는 상기 궐련을 수취하고, 상기 통상적으로 원통형인 챔버 내의 온도를 160℃ 내지 200℃ 범위로 유지되도록 하는 무연 궐련 라이터가 제공된다.
바람직하게, 본 발명에 따른 라이터들은 상기 히터 내로의 공기 흐름을 감지하고 증가된 공기 흐름의 시기 동안 신호를 발생하도록 하는 퍼프 인디케이터(puff-indicator)를 포함한다. 또한 바람직하게, 상기 회로는 타이밍 회로와 독립적으로, 상기 히터의 작동을 개시하는 수동 작동 가능한 스위치를 포함한다. 또한 바람직하게, 상기 회로는 상기 히터의 상기 통상적으로 원통형인 챔버 내에 흡연 가능 물품의 존재에 따라 작동되는 스위치를 포함한다. 또한 바람직하게, 상기 히터의 상기 통상적으로 원통형인 챔버는 궐련의 명목상 직경에 상응하는 횡 치수를 갖는다. 또한 바람직하게, 본 발명에 따른 라이터들은 상기 챔버 내에 향미(flavor) 카트리지를 발생시키는 에어로졸(aerosol)을 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 적어도 하나의 흡연 가능한 물품; 상기 흡연 가능한 물품의 적어도 한쪽 말단 부분을 수취하기 위한 크기의 입구를 갖고, 단열 재킷 및 상기 입구 내에 미리 선택된 온도를 유지하도록 하는 가열 장치를 포함하는 라이터; 및 상기 가열 장치에 전기 에너지를 공급하도록 하는 파워 서플라이를 포함하되, 상기 미리 선택된 온도는 약 160℃ 내지 약 200℃ 범위에 있는 흡연품의 무연 향유를 위한 시스템이 제공된다.
바람직하게, 상기 시스템의 상기 라이터는 상기 라이터를 통과하는 공기 흐름 변화를 감지하는데 효과적인 퍼프 센서(puff sensor)를 더 포함한다. 또한 바람직하게, 상기 라이터의 상기 가열 장치는 미리 정해진 시간 주기 동안 작동되고, 여기서 상기 흡연 가능한 물품은 미리 정해진 시간 주기를 개시하고, 상기 퍼프 센서는 상기 미리 정해진 시간 주기를 리셋(reset)한다.
도 1은 무연 궐련 라이터의 사시도,
도 2는 선택적인 퍼프 인디케이터 라이트를 도시한 무연 궐련 라이터의 사시도,
도 3은 도 1의 상기 무연 궐련 라이터의 횡단면도,
도 4는 도 3의 선 4-4를 따라 얻어진 횡단면도,
도 5는 무연 궐련 라이터에 있어서 적합한 전자 회로의 개략도이다.
도 1에 있어서, 라이터(20)는 통상적으로 원통형인 외부 형상을 가질 수 있고, 통상적인 궐련(22) 또는 통상적인 엽궐련 또는 통상적인 소형 엽궐련(cigarillo) 등과 같은 통상적인 흡연품에 쓰기 위해 설계된다. 상기 통상적인 궐련(22)은 대체로 권지(paper wrapper)에 싸인 담배 커트 필러(tobacco cut filler)의 로드로 구성되는 로드(rod)(24)를 포함한다. 특정한 궐련(22)에 따라서는, 필터 말단(26)은 상기 궐련의 일부분일 수도 있다. 상기 라이터(20)는 엽궐련 또는 소형 엽궐련 등과 같은 다른 흡연품에 쓰기 위해 설계될 수도 있다. 그러나 그 경우에, 라이터 크기의 범위는 상기 엽궐련들의 다양한 링 크기(ring size)를 수용하기 위해 필요할 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 라이터(20)는 한쪽 말단의 입구를 통해서 상기 흡연 품 길이의 많은 부분을 수취한다. 상기 라이터(20)의 반대쪽 말단은 통상적으로 방사형으로 확장하는 복수의 채널들(30)이 갖춰진 매니폴드(28)를 포함한다. 흡연자가 그것을 통해 공기를 빨아당김으로써 상기 궐련(22)을 피울 때, 상기 매니폴드(28)는 상기 라이터에 공기가 들어오도록 한다.
선택적으로, 상기 흡연품을 위한 입구 반대쪽인 라이터의 말단은, 흡연자가 흡연품을 통해 공기를 빨아당길 때, 빛을 발할 수 있는 인디케이터 라이트 어셈블리(indicator light assembly, 36)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 인디케이터 라이트 어셈블리(36)는 공기가 흡인된 때 통상적인 궐련 또는 엽궐련의 빨갛게 타는 부분(coal; 이하 '코올'이라 한다)과 유사하게 작동한다. 상기 인디케이터 라이트 어셈블리(36) (도 2 참조)는 LED, 전구 또는 필라멘트(40)를 보호하도록 커버(38)를 가질 수 있다. 필요에 따라, 상기 커버(38)는 투명하거나 반투명일 수 있다. 더욱이, 상기 커버(38)는 연소하는 코올의 색깔을 모의 실험하기 위해 오렌지 또는 또 다른 색과 같은 착색을 가질 수 있다. 상기 커버(38)는 예컨대, 플라스틱, 유리, 투명한 미네랄 등을 포함하는 소정의 적당한 통상적인 재료로 구성될 수 있다.
상기 라이터(20) 내에, 발열체(50)가 갖춰진다. 상기 발열체(50)는 통상 원형의 횡단면을 갖는 통상적으로 원통형인 챔버(52)로 규정된다. 상기 히터는 상기 형상에 국한되지 않고, 다각형(polygonal), 타원형(elliptical) 등과 같은 다른 횡단면 및 원뿔대(frustoconical)와 같은 다른 형상을 포함한다. 어떤 형상이든지 선택될 수 있으며, 상기 챔버(52)는 상기 라이터와 함께 이용되는 흡연품의 횡 치수를 수용하기 위해 선택된 횡 치수를 갖는다. 게다가, 상기 챔버(52)의 길이는 입이 차지할 수 있는 부분, 즉 약 0.5 내지 약 2 인치가 상기 라이터(20)로부터 확장되도록 하기 위해, 관계된 흡연품의 길이를 수용하기 위해 선택된다.
상기 챔버(52)의 한쪽 말단은 흡연품을 수용하기 위한 크기를 갖는 입구(54)를 갖는다. 예컨대, 궐련이 흡연품인 경우, 상기 입구(54)는 약 8mm 내지 약 10mm (약 0.3 내지 약 0.4 인치) 범위의 횡 치수를 가질 수 있다. 흡연품이 엽궐련인 경우, 상기 횡 치수는 약 10mm 내지 약 25mm (약 0.4 내지 약 1.0 인치) 범위일 수 있다.
상기 챔버(52)의 다른 쪽 말단도 입구(56)를 갖는다. 상기 입구(56)는 상기 매니폴드(28)로 통해 있고, 흡연 동안 상기 라이터(20)를 통해 유입된 공기를 수취한다. 상기 공기 입구(56)는 원하는 크기로 만들어질 수 있다. 적당한 환경에서, 상기 공기 입구(56)는 감소된 횡 치수의 구멍(orifice)을 정의할 수 있다. 다른 환경에서, 상기 공기 입구(56)는 충분히 커서 그 때문에 공기 흐름 제한 또는 압력 강하가 야기되지 않는다.
상기 공기 입구(56)는 상기 매니폴드(28)의 중심 내경(central bore, 58)과 유체 소통된다. 상기 중심 내경(58)은 상기 매니폴드(28)를 통해 방사형으로, 외부 방향으로 확장하는 각각의 상기 채널들(30)과 유체 소통된다 (도 4 참조). 4개의 채널들(30)이 설명되었지만, 채널들의 수는 상기 라이터 내에 적당한 공기 흐름을 주기 위해 필요에 따라 선택될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 적게는 2개의 채널 내지 많게는 16개의 채널들이 있을 수 있다. 상기 채널들(30)은 상기 매니폴드(28)의 축 주위에 등각 간격으로 위치될 수 있고, 하나의 방사면 또는 두 개 이상의 축 방향으로 간격을 둔(axially-spaced) 방사면에 배치될 수 있다.
상기 중심 내경(58)은 바람직하게 상기 라이터(20)를 통한 공기 흐름을 제한하지 않도록 선택된 횡 치수를 갖는다. 예컨대, 상기 내경(58)은 상기 발열체의 공기 입구(56)의 횡 치수만큼 큰 횡 치수 또는 직경을 가질 수 있다. 상기 라이터 내로의 공기 흐름 제한을 피하기 위해, 상기 중심 내경(58)은 바람직하게는 적어도 상기 내경(58)과 소통하는 상기 채널들(30)의 횡단면적의 합계만큼 큰 횡단면적을 갖는다.
상기 발열체(50)는 실질적으로 균일한 벽 두께 및 통상 원형의 횡단면을 갖는 통상적으로 원통형인 성분(60)을 포함할 수 있다. 상기 성분(60)은 예컨대, 세라믹 재료, 단열 재료 또는 열적 도체 재료를 포함하는 적절한 통상적인 재료로부터 제작될 수 있다. 상기 성분(60)은 필름 또는 리본 모양과 같은 하나 이상의 표면 장착된 저항 가열 요소를 가질 수 있다. 다르게는, 상기 성분(60)은 하나 이상의 내부 가열 요소들을 포함할 수 있다. 사용된 가열 요소들의 종류와 무관하게, 반지름 방향 및 축 방향들로 상기 챔버(52) 내에 실질적으로 균일한 온도가 얻어지고 유지될 수 있도록, 상기 가열 요소들은 상기 가열 성분(60) 내 및/또는 상에 배치된다.
상기 발열체(50)는, 바람직하게 짧은 시간 주기 내에, 예컨대 약 30초 미만, 바람직하게 약 20초 미만, 가장 바람직하게 10초 또는 그 미만의 범위 내에, 미리 선택된 온도 또는 범위까지, 바람직하게는 약 160℃ 내지 약 200℃의 범위로 상기 챔버(52) 내의 온도를 상승시킬 수 있다. 게다가, 상기 발열체(50)는 약 160℃ 내 지 약 200℃의 범위 내로 상기 챔버(52) 내의 온도를 유지시킬 수 있다. 이 범위의 가장 낮은 온도, 즉 약 160℃는 흡연의 경험을 제공하는 담배로부터 휘발성 물질의 방출을 위한 경계값을 구성한다. 이 범위의 가장 높은 온도, 즉, 약 200℃ 이하에서는 육안으로 볼 수 있는 연기가 상기 라이터 주위에 발생하지 않는 가열 온도를 가리킨다. 더욱이, 상기 최고 온도 및 이하에서, 상기 라이터는 담배 및/또는 한지 궐련 커버 재료(paper cigarette wrapper material)의 연소 없이 작동한다. 동시에, 그렇지 않으면 통상적인 궐련이 통상적인 방법으로 끽연될 때 발생하는 열분해 및 열합성 과정의 대부분이 회피된다.
재킷(62)은 상기 라이터(20)를 지탱할 수단을 제공하고 흡연자의 손 및 손가락을 상기 발열체(50)로부터 단절시키기 위해 상기 발열체(50)의 외부에 배치된다. 그 때문에, 상기 재킷(62)은 예컨대, 세라믹(ceramic), 페놀릭(phenolic), 목재(wood) 등과 같은 단열 재료로 제작된다. 상기 재킷(62)은 외부 표면 온도가 약 40℃를 초과하지 않도록 선택된 두께를 갖는다. 나아가 우연한 연소로부터 흡연자의 손가락을 보호하기 위해, 상기 재킷(62)은 상기 가열 성분(60)과 실질적으로 같은 축(coaxial)일 수 있고 바람직하게 유사한 횡단면 형태를 갖는다. 같은 이유로, 상기 재킷이 또한 상기 입구(54)에서 상기 가열 성분(60)의 말단을 실질적으로 덮을 수 있도록 상기 재킷(62)은 바람직하게 상기 가열 성분(60)의 길이를 초과하는 길이를 갖는다. 상기 재킷(62)이 상기 가열 성분(60)의 말단을 덮고, 상기 입구(54)를 향해 확장될 경우, 상기 재킷은 적어도 상기 입구(54)만큼 큰 흡연품을 위한 입구를 제공할 수 있도록 형성된다.
원한다면, 상기 재킷(62)은 교체 목적으로 상기 가열 성분(60)을 축 방향으로 미끄러지게 하는 공차(tolerance)를 갖도록 설계될 수 있다.
상기 매니폴드(28)는 상기 재킷(62)에 부착되고, 상기 재킷(62) 내의 위치에 상기 가열 성분(60)을 고정시키기 위한 접합부(abutment)를 제공하는 방사형으로 확장하는 표면(64)을 제공한다. 도시된 바와 같이, 상기 표면(64)은 상기 가열 성분(60)의 말단을 따라 축 방향으로 확장되나, 포지셔닝 기능을 제공하기 위해 이 표면(64)은 오직 상기 가열 성분 말단의 일부분의 겹침을 필요로 한다. 상기 매니폴드(28)는 상기 재킷 및 상기 매니폴드에 사용된 재료들에 따라 다양한 방법들 중 소정의 방법으로 상기 재킷(62)에 부착될 수 있다. 예컨대, 상기 연결은 영구 접착제, 용접(welding), 납땜(brazing), 간섭(interference) 또는 기계적 배치로 될 수 있다. 상기 가열 성분(60)이 교체가능하도록 설계되는 경우, 상기 연결은 상기 재킷 및 상기 매니폴드(28)에 나사산을 형성하는 것과 같은 기계적인 것일 수 있다.
원한다면, 상기 라이터(20)의 먼 말단은 글로우 라이트 어셈블리(glow light assembly, 36)를 포함할 수 있다. 상기 글로우 라이트 어셈블리는 흡연 가능한 대상이 피워질 때와 같이, 공기가 상기 라이터(20)를 통해 통과할 때 상기 라이트(40)가 켜질 수 있도록, 적당한 통상적인 방법으로 상기 라이터(20) 내의 공기 흐름을 감지할 수 있다. 상기 글로우 라이트 어셈블리가 상기 라이터의 일부분이 아닌 경우, 유사한 형태를 갖고 배터리(70)를 포함하도록 하는 간단한 캡(cap)으로 대체될 수 있다. 상기 글로우 라이트 어셈블리 또는 상기 캡은, 필요하다면 상기 배터리(70)가 이용되고 교체될 수 있도록, 이동 가능하게 상기 매니폴드(28)에 연 결된다.
상기 배터리(70)는 상기 라이터(20)에 전원을 공급하기 위해 제공된다. 상기 배터리(70)는 상기 매니폴드(28)와 상기 라이트 어셈블리(36) 사이에 위치된, 합치되게 모양지어진 공동(cavity)에 배치될 수 있다. 상기 배터리(70)는 상기 가열 성분(60)에 에너지를 공급할 뿐만 아니라, 글로우 라이트 어셈블리를 위한 에너지도 공급한다. 상기 배터리(70)는 소정의 원하는 디자인을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 배터리(70)는 사용 후에 버릴 수 있거나 재충전할 수 있으나, 흡연하는 복수의 주기 동안 상기 가열 성분(60)에 전기 에너지를 전달할 수 있어야만 한다.
또한 상기 라이터(20)는 상기 가열 성분(60)에의 전기 에너지의 전달을 통제하기 위한 비교적 간단한 제어 시스템을 포함한다. 상기 제어 시스템은 또한 상기 특정된 범위까지 상기 가열 챔버(52) 내의 온도를 제어하기 위해 작동한다. 상기 제어 시스템이 상기 라이터(20)의 일부분인 경우에는, 상기 글로우 라이트 어셈블리에 전원을 공급하는 기능도 한다.
제어 시스템에 있어서의 다양한 디자인들이 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하겠지만, 하나의 간단한 제어 시스템이 도 5에 도시된다. 상기 배터리(70)는 제1 엑츄에이터(80), 타이밍 회로(82) 및 상기 가열 성분(60)에 직렬로 연결될 수 있다. 상기 제1 엑츄에이터(80)는 스위치, 또는 흡연품의 존재를 감지하는 적당한 통상적인 센서, 또는 흡연자가 상기 라이터 내에 삽입되어있는 흡연품을 빨아당기는 때를 가리키는 적당한 통상적인 압력 센서와 같은, 상기 라이터의 가열 챔버 내에의 궐련의 투입에 의해 작동될 수 있다. 사용된 상기 엑츄에이터 종류와 무관하게, 상기 엑츄에이터(80)는 상기 배터리(70)를 상기 타이밍 회로(82)와 연결시킬 수 있다. 상기 회로에 전원이 공급되는 경우, 상기 타이밍 회로는 약 10 내지 약 12분 범위의 기간과 같은 미리 정해진 시간 동안, 전기 에너지가 상기 가열 성분(60)에 도달하도록 하는 것을 개시하고 계속한다. 그 시간 동안, 상기 가열 성분(60)은 빠르게 작동 조건에 도달하고, 약 160℃ 내지 약 200℃의 온도까지 상기 챔버를 가열시킨다. 온도 제어 장치(84)는 상기 가열 챔버 내의 온도를 감지하고, 그 온도를 통제하기 위해 제공된다. 이 제어 태양은 예컨대, 상기 가열 성분(60)을 통과하는 전기 에너지를 조절함으로써 달성될 수 있다.
상기 선택적 퍼프-인디케이터 어셈블리는 상기 라이트(40)와 퍼프 센서 회로(88)를 포함한다. 이들 성분들은 직렬로 연결될 수 있고, 이어서 이들 성분들은 상기 가열 성분(60)과 병렬적으로 연결될 수 있다. 상기 퍼프 센서 회로는 상기 가열 챔버를 통한 공기 흐름이 개시 및/또는 증가하는 때를 결정할 수 있다. 공기 흐름의 개시 및/또는 증가가 발생하는 경우, 상기 라이트(40)에 전원이 공급되고; 반대로, 공기 흐름이 줄거나 멈추는 경우, 상기 라이트(40)는 꺼진다. 따라서, 상기 라이트(40)는 궐련를 피우고 있을 때 타고 있는 궐련에 있어 코올의 동작을 모의 실험한다.
상기 타이머 주기의 끝에, 상기 퍼프 센서 회로(88) 및 상기 가열 성분(60)에의 에너지가 멈춘다. 결과적으로, 이어서 흡연자에 의한 끽연은 상기 라이트(40)가 켜지는 것을 동반하지 않을 것이고, 흡연자는 작동 주기가 끝났다는 것을 알 것이다. 또한, 상기 가열 성분(60)에의 에너지가 중단되기 때문에, 이어서 동시에 상 기 챔버의 가열도 끝난다.
흡연자가 흡연 가능한 대상을 끽연하는 것을 계속하기를 원하는 상황을 위해, 수동으로 작동 가능한 스위치(86)가 상기 라이터(20)에 제공된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 스위치(86)는 상기 라이터의 말단에 인접하고, 흡연 가능한 대상의 돌출된 부분 근처에 위치될 수 있다. 상기 스위치(86)가 닫히면(engaged), 상기 타이머 회로는 다시 전류가 통하고 상기 언급한 것처럼 작동한다.
상기 가열 성분(60)을 제어하기 위한 수많은 다른 장치들이 가능하고, 본 공개의 범위 내에 있다.
사용할 때, 궐련(24)과 같은 흡연품 (도 3)은 상기 라이터(20)의 입구 말단 (54) 내에 삽입된다. 대안으로, 1회용 또는 영구적인 향미 카트리지(90)가 궐련의 삽입 이전에 상기 라이터(20) 내에 삽입될 수 있다. 향미 카트리지(90)는 흡연자의 담배 향미의 맞춤화(customization)를 허용한다. 게다가 또 다른 대안은 향미 카트리지(90) 및 흡연품(24) 모두를 사용하는 것을 포함한다. 향미 카트리지, 또는 흡연품, 또는 둘 모두가 상기 가열 챔버 내에 삽입되는 경우, 상기 라이터(20)의 상기 작동 스위치(80) (도 5)는 닫힌다. 결과적으로, 상기 배터리(70)는 상기 타이머(82) 및 상기 가열 성분(60)에 전원을 공급하거나 동작시킨다.
상기 배터리(70)는 바람직하게 복수의 주기를 거쳐 상기 라이터(20)를 작동시키기에 충분한 전기 용량을 갖는 크기로 만들어진다. 상기 배터리(70)의 빈번한 교체 또는 충전이 흡연자를 성가시게 한다는 것이 인지되므로, 상기 배터리(70)는 가장 바람직하게 평균 흡연자를 위해 약 1주일 동안 상기 라이터(20)를 작동시키는 것이 가능하다. 이는 예컨대, 교체 또는 충전이 필요하게 되기 전에, 100 내지 150 주기 또는 그 이상 동안일 수 있다. 최소한으로, 상기 배터리는 적어도 하루 동안, 예컨대 교체 또는 충전이 필요하기 전에 약 20 주기 또는 그 이상 동안 내내 상기 라이터(20)를 작동시킬 수 있는 것이어야 한다.
또한 상기 타이머(82)를 동작시키는 경우, 상기 가열 챔버(52)(도 3)의 온도가 바람직하게 약 10초의 시간 주기 내에, 미리 정해진 온도 또는 온도 범위까지, 약 160℃ 내지 약 200℃의 범위로 상승할 수 있도록, 상기 배터리(70)는 선택된다. 이 때, 상기 챔버(52) 내의 열이 흡연품의 담배 상에 향미 카트리지가 존재한다면, 향미 카트리지 상에도 작용하여, 담배 또는 담배 향미 정제 카트리지로부터 휘발성 증기를 방출시키는 것을 시작한다. 약 160℃의 온도는, 그 온도 이하는 휘발성 증기가 방출될 수 없기 때문에, 바람직하다. 약 200℃의 온도 또한, 더 높은 온도는 눈으로 보이는 연기를 야기할 수 있기 때문에, 바람직하다. 이 값 이하로 챔버(52) 내의 온도를 유지함으로써, 눈으로 볼 수 있는 연기는 기본적으로 회피된다. 온도 제어의 작동, 끽연 동안 더 차가운 공기의 유입, 상온 변화에 따른 온도 제어의 민감 및 유사한 요인들로 인해, 범위 종점(range end point)을 한정하는 상기 온도들은 약간의 변화를 허용한다. 일반적으로, 이들 종점 온도들은 타이머(82)가 가열 성분(60)에 전원을 공급하는 주기의 시간에 걸친 시간 평균값으로 평가될 수 있다.
상기 타이머 회로(82) (도5)는 바람직하게 미리 정해진 시간 주기 동안, 바람직하게 10 내지 12분의 범위만큼 상기 가열 성분에 전원을 공급한다. 상기 시간의 길이는 흡연품으로 궐련을 이용하는 대부분의 사람들을 수용할 것이다. 상기 시 간 기간은, 흡연품에 불을 붙이는 통상적인 방법에 사용되고, 통상적인 방법으로 그것을 끽연한다면, 상기 라이터로 끽연되는 통상의 흡연품이 태워질 수 있는 시간의 길이보다 더 길도록 선택된다. 흡연품이 궐련인 경우, 10 내지 12분의 시간 주기는 궐련을 끽연하는 데 대체로 수반되는 3 내지 5분의 시간 프레임을 실질적으로 초과한다. 또한 10 내지 12분의 시간 주기는 불이 붙었으나 피우지 않은 담배가 타는 동안의 시간을 초과한다. 그러나, 흡연품이 엽궐련인 경우, 상기 타이머에 의해 정해진 작동 주기는 10 내지 12분 주기보다 충분하게 더 길게 되도록 조절될 수 있다. 게다가, 상기 시간 주기는 통상적인 불이 붙는 방법으로 엽궐련을 피우는 것과 보통 관계된 시간 길이보다 더 크게 되도록 선택될 수 있다. 또한 궐련보다 더 적은 수의 엽궐련이 하루 또는 주 단위로 흡연자에 의해 소비될 수 있기 때문에, 엽궐련에 대해서는, 배터리(70)에서의 기대되는 듀티 사이클(duty cycle)은 다를 수 있다.
상기 타이머 회로가 시간 주기의 끝에 도달하는 경우, 상기 배터리(70)로부터 상기 가열 성분(60)으로의 에너지 흐름은 중단되고 상기 가열 챔버(52)는 더 이상 가열되지 않는다. 그 때, 흡연품은 상기 라이터(20)로부터 빼지고 버려질 수 있다. 그러나, 만약 흡연자가 흡연품 끽연을 계속하길 원한다면, 예컨대 상기 가열 챔버(52)의 입구 말단(54) 근처 상기 재킷(62)의 바깥쪽에 위치된 수동으로 작동할 수 있는 스위치(86)가 작동될 수 있다. 상기 스위치(86)가 작동되는 경우, 에너지는 다시 타이머 회로, 가열 성분 및 온도 제어 장치를 통해 흘러 흡연자가 흡연품 끽연을 계속할 수 있게 된다.
보통 방법으로 담배를 끽연하는 경우, 흡연자가 빨아들일 때마다, 상기 궐련의 단부에 있는 코올은 타고 있는 단부를 통한 공기 흐름으로부터의 증가된 산소의 결과로서 적어도 부분적으로 빛난다. 이 빛나는 코올은 궐련에 불이 붙고 끽연되는 표시를 제공한다. 원한다면, 상기 라이터는 끽연 경험을 모의 실험하는 상기 인디케이터(40)에 증가된 파워를 제공할 수 있다.
상기 인디케이터는 상기 히터가 원하는 온도로 유지되거나 상기 인디케이터가 퍼프 사이에 꺼질 수 있는 시간 동안 남을 수 있다. 그러나, 예컨대, 퍼프 센서(88) 및 퍼프 인디케이터(40)가 사용되는 경우, 무연 라이터의 흡연자는 퍼프가 있는 경우 가시적 표시를 얻을 것이다. 예컨대, 상기 퍼프 센서(88)는 상기 가열 챔버(52)의 내부 말단(56) 내로의 공기 흐름을 감지한다 (도 3). 상기 공기 흐름 센서는 필요에 따라 상기 중심 매니폴드(58) 또는, 상기 채널들(30)의 하나 내에 위치될 수 있다. 보통은, 궐련의 말단에 담배의 연소를 지속시키기 위한 산소가 불필요하기 때문에 이들 채널들 및 매니폴드를 통한 공기 흐름은 거의 없다. 그러나, 흡연자가 상기 라이터(20)내의 흡연품을 통해 공기를 퍼핑(puffing)하거나 빨아당기는 경우, 상기 퍼프 센서(88) (도 5)는 그것이 빛나는 것을 야기하는 상기 인디케이터(40)를 전기 에너지가 밝히도록 한다. 공기 흐름이 정상값으로 돌아가는 경우, 상기 퍼프 센서(88)는 상기 인디케이터로의 전기 에너지를 중단하고 상기 인디케이터(40)는 더 이상 빛나지 않는다. 따라서, 상기 선택적인 퍼프 인디케이터는 흡연자가 상기 라이터를 통해 공기를 퍼핑하거나 빨아당기고 있는 때를 알려준다.
공기가 상기 라이터 내에 끌어당겨지는 시간 동안, 즉 퍼핑 동안, 공기는 담 배의 휘발성 및 반휘발성 증기와 상기 향미 카트리지의 향미 추출물이 이용되는 경우, 이어서 상기 라이터(20)로부터 돌출된 흡연품의 말단 외부로 끌어내는 에어로졸로 응축된다. 이 증류 에어로졸은 연기처럼 보이나 통상적인 담배 연기에서 발견된 미립자 물질, 재, 열분해 및 열합성 화합물을 포함하지 않는다.
교대로 배치함으로써, 상기 라이터의 작동을 위한 미리 정해진 시간 간격은 예컨대, 궐련을 끽연하는데 대체로 수반된 시간과 같은 더 짧은 값으로 설정될 수 있다. 상기 배치는 배터리 수명을 늘리는 방법으로 바람직할 수 있다. 그러한 상황에서, 상기 퍼프 센서(88)는 흡연자에 의한 퍼프가 감지되는 경우, 상기 미리 정해진 시간 간격을 재시작하는데 사용될 수 있다. 이런 방법으로, 상기 미리 정해진 시간 간격은 천천히 궐련을 끽연하는 흡연자를 위해 퍼프 사이의 전형적인 시간의 길이만큼 짧게 될 수 있으나, 흡연 경험에 어떤 방해도 없도록 상기 라이터는 상기 가열 성분에 지속적으로 전원을 공급할 것이다.
상기에 설명된 라이터(20)가 스탠드얼론(standalone) 아이템으로 제공될 수 있는 반면, 또한 그것은 키트(kit) 또는 흡연 시스템의 부품으로서 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 키트는 라이터 및 교체 가능한 파워 서플라이 뿐만 아니라 적어도 하나, 아마도 더 많은 흡연품을 포함할 수 있다.
상기 라이터(20)는 통상적인 궐련을 끽연할 수 있다. 특별하게 제조된 궐련 또는 담배 제품이 필요하지 않다. 따라서, 이 흡연 시스템에 대한 흡연자의 비용은 특별한 궐련이 필요한 다른 접근들과 비교하여 감소된다. 더욱이, 상기 라이터(20)의 부품들은 값싼 재료들로 제작된다. 예컨대, 상기 전자 부품들은 통상적인 성분 들이어서, 정교한 전자 부품들에 따른 비용이 회피된다. 이들 모든 요인들이 값싼 시스템 및 값싼 라이터 장치의 원인이다.
상기 설명된 시스템이 궐련의 로드의 적어도 일부를 미리 정해진 시간 간격 동안 미리 선택된 온도로 유지되도록 하거나 그 온도까지 가열되도록 할 수 있다는 점이 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하게 이해될 것이다. 상기 미리 선택된 온도는 그 시간 간격 동안 퍼프 사이 및, 퍼프가 없는 경우, 미리 정해진 시간 간격의 지속 동안 실질적인 방해없이 유지된다. 미리 정해진 시간 간격 동안 퍼프의 존재는 퍼프 센서에 의해 판단될 수 있다. 대안적 배치에 있어서, 상기 퍼프 센서는 끽연 기간을 늘리기 위해 상기 시간 간격을 작동시키거나 재시작시킬 수 있다.
끽연되고 있는 궐련은 가열 챔버(52) 내에 거의 완전히 싸여지고 상기 가열 온도가 연소 부산물을 막는다는 것은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 결과적으로, 사실상 생담배 연기(sidestream smoke)가 끽연 동안 발생하지 않는다. 따라서, 상기 라이터(20)는 무연 장치이다.
이 라이터 내에서 끽연된 담배는 연속적으로 상기 특정된 온도 범위로 유지된다. 따라서, 흡연자는 원하는 대로 많은 수만큼 또는 적은 수만큼 퍼프를 가질 수 있다. 게다가, 상기 퍼프의 빈도는 제한되지 않고 흡연자가 원하는 모든 빈도일 수 있다. 더욱이, 상기 온도 범위가 낮기 때문에, 더 높은 온도를 이용하는 시스템에서보다 적은 배터리 에너지가 요구된다.
또한 본 명세서에 따른 상기 라이터는 기껏해야 최소한의 청소가 요구된다는 것은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 그리고, 그러한 청소 가 요구될 경우, 그것은 매우 간단히 수행될 수 있다. 예컨대, 상기 공기 채널(30)은 외부에서 접근될 수 있고 쉽게 청소될 수 있다. 상기 가열 챔버(52)는 한쪽 말단이 열려있고 또한 외부에서 접근될 수 있다. 상기 공기 매니폴드의 중심 채널을 청소하는 것이 필요한 정도까지, 이 매니폴드는 내부 접근을 위해 상기 라이터로부터 제거될 수 있다.
본 명세서가 새롭고, 유용하고, 자명하지 않은 무연 궐련 라이터 및 흡연 시스템을 설명한다는 것은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이제 분명할 것이다. 또한 상기 상세한 설명 내에 설명된 본 발명의 수많은 태양에 있어 수많은 변형, 변경, 치환 및 동등물이 존재한다는 것도 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 따라서 그 때문에, 채택된 첨부된 청구항들로 한정된 것과 같이 모든 그러한 변형들, 변경들, 치환물, 동등물들도 본 발명의 의도 및 범위 내에 있다는 것은 분명하게 의도된다.

Claims (14)

  1. 통상적으로 원통형인 챔버, 공기 공급구 및 흡연 가능한 물품의 적어도 한쪽 말단을 수취하기 위한 크기를 갖는 입구를 포함하는 통상적으로 원통형인 히터;
    상기 통상적으로 원통형인 히터를 실질적으로 둘러싸고, 외부 표면을 가지며, 단열 재료로 만들어지되, 상기 외부 표면의 온도를 40℃ 이하로 유지되도록 선택된 두께를 갖는 단열 재킷;
    상기 히터에 전기 에너지를 공급하도록 하는 파워 서플라이; 및
    상기 파워 서플라이에 의해 상기 히터에 전달된 전기 에너지의 지속 시간을 제어하도록 하는 회로;를 포함하되,
    상기 히터는 상기 통상적으로 원통형인 챔버 내에 대체로 일정한 온도를 유지하도록 하고, 상기 온도는 담배의 점화 온도 이하이고, 약 160℃ 내지 약 200℃ 범위에 놓이는 것을 특징으로 하는 라이터.
  2. 제1 항에 있어서,
    회로는 약 10 내지 약 12분의 기간 후에, 상기 히터로의 전기 에너지의 전달을 중단하도록 하는 타이밍 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 히터 내로의 공기 흐름을 감지하고, 증가된 공기 흐름의 기간 동안 신 호를 발생시키도록 하는 퍼프 인디케이터(puff-indicator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이터.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 회로는, 상기 타이밍 회로와 독립적으로 상기 히터의 작동을 개시하는 수동 작동 가능한 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이터.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 회로는 상기 히터의 상기 통상적으로 원통형인 챔버 내의 대상물의 존재에 반응하여 작동되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버 내에 향미(flavor) 카트리지를 발생시키는 에어로졸을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이터.
  7. 통상적으로 원통형인 챔버, 공기 공급구 및 흡연 가능한 물품의 적어도 한쪽 말단 부분을 수용하기 위한 크기를 갖는 입구를 포함하는 히터;
    상기 히터를 실질적으로 둘러싸고, 외부 표면을 가지며, 단열 재료로 만들어지되, 상기 외부 표면의 온도를 40℃ 이하로 유지되도록 선택된 두께를 갖는 재킷;
    상기 히터에 전기 에너지를 공급하도록 하는 파워 서플라이; 및
    약 10 내지 약 12분의 기간까지 상기 파워 서플라이에 의해 상기 히터에 전달된 전기 에너지의 지속 시간을 제어하도록 하는 회로;를 포함하되,
    상기 히터는 상기 통상적으로 원통형인 챔버 내의 온도를 160℃ 내지 200℃ 범위로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 라이터.
  8. 청구항 제1 항에 따른 라이터를 이용해서 궐련의 로드(rod)의 적어도 일부를 가열하는 방법으로서,
    상기 라이터에 의해서 상기 궐련의 로드가 미리 정해진 시간 간격 동안 미리 선택된 온도에서 유지되는 것을 특징으로 하는 궐련의 로드의 적어도 일부를 가열하는 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 미리 선택된 온도는, 상기 시간 간격 동안 퍼프(puff) 사이 또는 퍼프가 없는 경우, 상기 라이터에 의해서 상기 시간 간격 동안 중단없이 유지되는 것을 특징으로 하는 궐련의 로드의 적어도 일부를 가열하는 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 미리 선택된 온도는 상기 라이터에 의해서 퍼프 사이에 중단 없이 유지되는 것을 특징으로 하는 궐련의 로드의 적어도 일부를 가열하는 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 시간 간격을 작동시키기 위해서 상기 라이터의 퍼프 센서(puff sensor)를 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 궐련의 로드의 적어도 일부를 가열하는 방법.
  12. 청구항 제1 항에 따른 라이터를 이용해서 연소 없이 궐련으로부터 주된(mainstream) 연기를 전달하는 방법으로서,
    상기 라이터를 이용해서 미리 정해진 시간 간격 동안 궐련의 로드의 적어도 일부를 미리 선택된 온도에서 유지함으로써, 연소 없이 궐련으로부터 주된 연기를 전달하는 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 라이터의 퍼프 센서(puff sensor)를 이용해서 상기 미리 정해진 시간 간격 동안의 퍼프를 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 없이 궐련으로부터 주된 연기를 전달하는 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    퍼프가 감지된 경우, 상기 라이터에 의해서 상기 미리 선택된 시간 간격이 재시작되는 것을 특징으로 하는 연소 없이 궐련으로부터 주된 연기를 전달하는 방법.
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