KR102409035B1 - 밸브를 구비한 흡연 물품 - Google Patents

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Abstract

흡연 물품(1, 101, 201, 301)은 대향하는 전방면(12) 및 후방면(14)을 갖는 가연성 열원(10); 가연성 열원(10)의 전방면(12)에서 후방면(14)으로 연장되어 있는 하나 이상의 기류 채널(16); 가연성 열원(10)의 후방면(14)의 하류에 있는 에어로졸 형성 기재(30); 및 가연성 열원(10)의 후방면(14)과 에어로졸 형성 기재(30) 사이에 위치한 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20, 120, 220, 320)를 포함하고 있다. 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20, 120, 220, 320)는, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20, 120, 220, 320)가 임계 온도 위로 가열될 때, 밸브(20, 120, 220, 320)가 하나 이상의 기류 채널(16)과 에어로졸 형성 기재(30) 사이의 유체 연통을 실질적으로 방지하거나 억제하는 제1 위치로부터, 하나 이상의 기류 채널(16) 및 에어로졸 형성 기재(30)가 유체 연통하는 제2 위치로 변형되도록 배열되어 있다.

Description

밸브를 구비한 흡연 물품{SMOKING ARTICLE WITH A VALVE}
본 발명은 대향하는 전방면 및 후방면을 갖는 가연성 열원, 상기 가연성 열원의 전방면에서 후방면으로 연장되어 있는 하나 이상의 기류 채널, 상기 후방면의 하류에 있는 에어로졸 형성 기재, 및 상기 가연성 열원의 후방면과 상기 에어로졸 형성 기재 사이에 위치한 자동 온도조절 바이메탈 밸브를 포함하는 흡연 물품에 관한 것이다.
담배가 연소되기보다는 가열되는 다수의 흡연 물품이 당 기술분야에 제안되어 있다. 이러한 '가열식' 흡연 물품의 하나의 목표는 종래의 궐련에서 담배의 연소와 열분해 감성(degradation)으로 인해 생성된 유형의 공지의 유해한 연기 성분을 감소시키는 것이다. 가열식 흡연 물품의 하나의 공지된 유형에서, 가연성 열원으로부터 물리적으로 분리된 에어로졸 형성 기재로의 열 전달에 의해서 에어로졸이 발생된다. 에어로졸 형성 기재는 가연성 열원의 내부, 주위 또는 하류에 위치하고 있을 수도 있다. 흡연 동안에, 휘발성 화합물이 가연성 열원으로부터의 열 전달에 의해서 에어로졸 형성 기재로부터 방출되고 흡연 물품을 통해서 흡인된 공기에 연행된다. 상기 방출된 화합물이 냉각되고, 응축되어 사용자가 흡입하게 되는 에어로졸이 형성된다. 통상적으로, 가연성 열원을 통해서 제공된 하나 이상의 기류 채널을 통해서 이러한 공지의 가열식 흡연 물품 내로 공기가 흡인되고, 가연성 열원에서 에어로졸 형성 기재로의 열 전달은 강제 대류와 전도에 의해 일어난다.
예를 들면, WO-A2-2009/022232는 가연성 열원, 이 가연성 열원의 하류에 있는 에어로졸 형성 기재, 및 가연성 열원의 후방 부분 및 인접하는 에어로졸 형성 기재의 전방 부분 주위에 있으며 이들과 직접 접촉하는 열 전도 요소를 포함하는 흡연 물품을 개시하고 있다. 에어로졸 형성 기재에서의 강제 대류 가열 양을 제어하기 위해서, 하나 이상의 길이방향 기류 채널을 가연성 열원을 통해서 제공하고 있다.
가연성 열원을 통한 하나 이상의 기류 채널을 포함하는 공지된 가열식 흡연 물품에서, 가연성 열원에 불을 붙이는 동안 사용자가 퍼핑하는 것으로 인해 바람직하지 않은 열분해 및 연소 부산물, 또는 예를 들어, 에어로졸 형성 기재의 연소로 인한 분해 및 반응 산물, 가연성 열원을 발화하는데 사용된 불꽃으로부터의 그을음, 또는 가연성 열원으로부터의 배출물 에 사용자가 노출되는 결과를 초래할 수도 있다.
대향하는 전방면 및 후방면을 갖는 가연성 열원, 상기 가연성 열원의 전방면에서 후방면으로 연장되어 있는 하나 이상의 기류 채널, 및 상기 가연성 열원의 후방면의 하류에 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하며, 상기 열원의 발화 동안 바람직하지 않은 화합물에 대한 사용자의 노출이 감소되는, 가열식 흡연 물품에 대한 필요성이 남아 있다. 특히, 대향하는 전방면 및 후방면을 갖는 가연성 열원, 상기 가연성 열원의 전방면에서 후방면으로 연장되어 있는 하나 이상의 기류 채널, 및 상기 가연성 열원의 후방면의 하류에 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하며, 상기 가연성 열원이 완전히 발화될 때까지 하나 이상의 기류 채널을 통해 공기가 흡인되는 것이 실질적으로 방지되는, 가열식 흡연 물품에 대한 필요성이 남아 있다.
본 발명에 따르면, 대향하는 전방면 및 후방면을 갖는 가연성 열원, 상기 가연성 열원의 전방면에서 후방면으로 연장되어 있는 하나 이상의 기류 채널, 상기 가연성 열원의 후방면의 하류에 있는 에어로졸 형성 기재, 및 상기 가연성 열원의 후방면과 상기 에어로졸 형성 기재 사이에 위치한 자동 온도조절 바이메탈 밸브를 포함하고, 여기서 상기 자동 온도조절 바이메탈 밸브는, 이 자동 온도조절 바이메탈 밸브가 임계 온도 위로 가열될 때, 상기 밸브가 하나 이상의 기류 채널과 에어로졸 형성 기재 사이의 유체 연통을 실질적으로 방지하거나 억제하는 제1 위치로부터, 하나 이상의 기류 채널 및 에어로졸 형성 기재가 유체 연통하는 제2 위치로 변형되도록 배열되어 있는, 흡연 물품이 제공되어 있다. 즉, 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 임계 온도에 도달하기에 충분한 에너지로 가열된다.
소정의 구현예들에서, 상기 밸브는 제1 위치에 있을 때에 하나 이상의 기류 채널과 에어로졸 형성 기재 사이의 유체 연통을 실질적으로 방지한다.
도 1a는 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품의 개략적인 길이방향 단면도를 보여주고 있으며, 자동 온도조절 밸브가 제1 위치에서 보여지고 있다;
도 1b는 도 1a의 흡연 물품의 자동 온도조절 밸브의 전면도이다;
도 1c는 도 1b의 선 1C을 통해 취한 도 1b의 자동 온도조절 밸브의 단면도이다;
도 1d는 도 1a의 흡연 물품의 개략적인 길이방향 단면도를 보여주고 있으며, 자동 온도조절 밸브가 제2 위치에서 보여지고 있다;
도 2a는 본 발명의 제2 구현예에 따른 흡연 물품의 개략적인 길이방향 단면도를 보여주고 있으며, 자동 온도조절 밸브가 제1 위치에서 보여지고 있다;
도 2b는 도 2a의 흡연 물품의 자동 온도조절 밸브의 전면도이다;
도 2c는 도 2b의 선 2C을 통해 취한 도 2b의 자동 온도조절 밸브의 단면도이다;
도 3a는 본 발명의 제3 구현예에 따른 흡연 물품의 개략적인 길이방향 단면도를 보여주고 있으며, 자동 온도조절 밸브가 제1 위치에서 보여지고 있다;
도 3b는 도 3a의 흡연 물품의 자동 온도조절 밸브의 전면도이다;
도 4a는 본 발명의 제4 구현예에 따른 흡연 물품의 개략적인 길이방향 단면도를 보여주고 있으며, 자동 온도조절 밸브가 제1 위치에서 보여지고 있다;
도 4b는 도 4a의 흡연 물품의 자동 온도조절 밸브의 전면도이다;
도 4c는 도 4b의 선 4C을 통해 취한 도 4b의 자동 온도조절 밸브의 단면도이다; 그리고
도 4d는 도 4a의 흡연 물품의 개략적인 길이방향 단면도를 보여주고 있으며, 자동 온도조절 밸브가 제2 위치에서 보여지고 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘원위’, '상류', 및 ‘전방’, 및 ‘근위’, '하류' 및 '후방'은 사용자가 흡연 물품의 사용 동안에 흡연 물품을 흡인하는 방향에 관하여 흡연 물품의 구성요소들 또는 구성요소들의 부분들의 상대적인 위치를 설명하는 데에 사용된다. 본 발명에 따른 흡연 물품은 사용시, 사용자에게 전달하기 위해 에어로졸이 흡연 물품을 빠져나가는 근위 말단을 포함하고 있다. 흡연 물품의 근위 말단은 또한 마우스 말단이라고도 지칭될 수도 있다. 사용 시, 사용자는 흡연 물품에 의해 생성되는 에어로졸을 흡입하기 위해서 흡연 물품의 근위 말단에서 흡인한다.
가연성 열원은 원위 말단에 또는 그에 근접하게 위치하고 있다. 상기 마우스 말단은 상기 원위 말단의 하류에 있다. 상기 근위 말단은 상기 흡연 물품의 하류 말단이라고 부를 수도 있고, 상기 원위 말단은 상기 흡연 물품의 상류 말단이라고 부를 수도 있다. 본 발명에 따른 흡연 물품의 구성요소들, 또는 구성요소들의 부분들은 흡연 물품의 근위 말단과 원위 말단 사이에서의 그들의 상대적인 위치에 기초하여 서로의 상류 또는 하류에 있는 것으로 설명될 수도 있다.
가연성 열원의 전방면은 가연성 열원의 상류 말단에 있다. 가연성 열원의 상류 말단은 흡연 물품의 근위 말단으로부터 가장 먼 가연성 열원의 말단이다. 가연성 열원의 후방면은 가연성 열원의 하류 말단에 있다. 가연성 열원의 하류 말단은 흡연 물품의 근위 말단으로부터 가장 가까운 가연성 열원의 말단이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘길이’는 흡연 물품의 길이방향으로의 최대 치수를 설명하는 데에 사용된다. 즉, 흡연 물품의 근위 말단 및 대향하는 원위 말단 사이의 길이방향으로의 최대 치수이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘기류 채널’은 사용자가 흡입하기 위해 공기가 하류로 흡인될 수도 있는 가연성 열원의 길이를 따라 연장되어 있는 채널을 설명하는 데에 사용된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, ‘에어로졸 형성 기재’는 에어로졸을 형성할 수 있는, 가열 시에 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 설명하는 데에 사용된다. 본 발명에 따른 흡연 물품의 에어로졸 형성 기재에서 발생된 에어로졸은 가시적 또는 비가시적일 수 있고, 증기(예를 들면, 실온에서는 보통 액체 또는 고체인, 기체 상태에 있는 물질의 미립자)뿐만 아니라, 기체 및 응집된 증기의 액적을 포함하고 있을 수도 있다.
상기 에어로졸 형성 기재는 래퍼(wrapper)에 의해 둘러싸여 있는, 에어로졸을 형성할 수 있는, 가열시 휘발성 성분을 방출할 수 있는 물질을 포함하는 플러그(plug) 또는 부위(segment) 형태일 수도 있다. 에어로졸 형성 기재가 플러그 또는 부위 형태인 경우에, 임의의 래퍼를 비롯한 전체 플러그 또는 부위가 에어로졸 형성 기재인 것으로 간주된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '자동 온도조절'은 온도 변화에 자동으로 대응하는 물체를 설명하는 데 사용된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '바이메탈'은 열팽창 계수가 상이한 금속 및/또는 합금의 2 층을 함께 접합해서 형성되는 물체를 설명하는 데 사용된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '밸브'는 물품을 통한 기류를 제어하는 장치를 설명하는 데 사용된다. 여기에는 한 방향 밸브에 한정되지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '변형하다'는 탄성적으로 또는 소성적으로, 물체의 형상 및/또는 치수의 변화를 설명하는 데 사용된다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 하나 이상의 기류 채널을 포함하는 가연성 열원을 포함하고 있다.
하나 이상의 기류 채널은 하나 이상의 에워싸여 있는 기류 채널을 포함하고 있을 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘에워싸여 있는’은 가연성 열원의 내부를 통해 연장되어 있으며 가연성 열원에 의해 둘러싸여 있는 기류 채널을 설명하는 데에 사용된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 기류 채널은 하나 이상의 에워싸여 있지 않은 기류 채널을 포함하고 있을 수도 있다. 예를 들면, 하나 이상의 기류 경로는 가연성 열원의 외부를 따라 연장되어 있는 하나 이상의 홈 또는 기타 에워싸여 있지 않은 기류 채널을 포함하고 있을 수도 있다.
하나 이상의 기류 채널은 하나 이상의 에워싸여 있는 기류 채널 또는 하나 이상의 에워싸여 있지 않은 기류 채널 또는 이들의 조합을 포함하고 있을 수도 있다.
소정의 구현예들에서, 본 발명에 따른 흡연 물품은 가연성 열원의 전방면으로부터 후방면으로 연장되어 있는 1개, 2개 또는 3개의 기류 채널을 포함하고 있다.
바람직한 구현예들에서, 본 발명에 따른 흡연 물품은 가연성 열원의 전방면으로부터 후방면으로 연장되어 있는 단일의 기류 채널을 포함하고 있다.
특히 바람직한 구현예들에서, 본 발명에 따른 흡연 물품은 가연성 열원의 전방면으로부터 후방면으로 연장되어 있는 1개의 실질적으로 중심방향 또는 축방향 기류 채널을 포함하고 있다.
이러한 구현예들에서, 단일 기류 채널의 직경은 바람직하게는 약 1.5mm와 약 3mm 사이이다.
사용자가 흡입하는 동안에 공기가 흡인될 수 있는 하나 이상의 기류 채널에 더하여, 본 발명에 따른 흡연 물품의 가연성 열원은 사용자가 흡입하는 동안에 공기가 흡인될 수 없는 하나 이상의 폐쇄 또는 차단된 통로를 포함하고 있을 수도 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
예를 들면, 본 발명에 따른 흡연 물품은 가연성 열원의 전방면으로부터 후방면으로 연장되어 있는 하나 이상의 기류 채널 및 가연성 열원의 길이를 따라 일부만 가연성 열원의 전방면으로부터 연장되어 있는 하나 이상의 폐쇄된 통로를 포함하는 가연성 열원을 포함하고 있을 수도 있다.
하나 이상의 폐쇄된 공기 통로를 포함하면 가연성 열원이 공기로부터 산소에 노출되는 표면적을 증가시키고 유리하게는 가연성 열원의 발화 및 지속적인 연소를 용이하게 할 수도 있다.
사용 시, 흡연 물품의 에어로졸 형성 기재를 통해 흡인된 공기는 하나 이상의 기류 채널을 통해 흡연 물품 내로 들어간다. 흡인된 공기는 흡연 물품을 통해 하류로 통과하고 그 근위 말단을 통해 흡연 물품을 빠져나간다.
하나 이상의 기류 채널을 통해 흡연 물품으로 들어가는 흡연 물품의 에어로졸 형성 기재를 통해 흡인된 공기는 하나 이상의 기류 채널을 통과하면서 가연성 열원의 가연성 부분과 직접 접촉하게 될 수도 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 기류 채널을 통해 흡연 물품으로 들어가는 흡연 물품의 에어로졸 형성 기재를 통해 흡인된 공기는 가연성 열원의 후방면과 직접 접촉하게 될 수도 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 가연성 열원의 후방면과 에어로졸 형성 기재 사이에 불연성의 실질적 공기 불투과성 제1 배리어(non-combustible, substantially air impermeable barrier)를 더 포함하고 있을 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘불연성’은 연소 및 발화 동안에 가연성 열원에 의해 도달된 온도에서 실질적으로 불연성인 배리어를 설명하는 데에 사용된다.
제1 배리어는 가연성 열원의 후방면과 접경(abut)할 수도 있다. 대안적으로, 제1 배리어는 가연성 열원의 후방면으로부터 이격될 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '접경하다'는 인접하는 구성요소들 사이의 직접 접촉을 나타내기 위해 사용된다.
제1 배리어는 가연성 열원에 부착되거나 그렇지 않으면 첨부될 수도 있다.
소정의 바람직한 구현예들에서, 제1 배리어는 가연성 열원의 후방면에 제공된 불연성의 실질적 공기 불투과성 제1 배리어 코팅층을 포함하고 있다. 이러한 구현예들에서, 바람직하게는 제1 배리어는 가연성 열원의 적어도 실질적으로 전체 후방면에 제공된 제1 배리어 코팅층을 포함하고 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘코팅층’은 가연성 열원을 덮고 그에 부착되는 물질의 층을 설명하는 데에 사용된다.
제1 배리어는 유리하게는 에어로졸 형성 기재가 가연성 열원의 발화 또는 연소 동안에 노출되는 온도를 제한할 수도 있고, 그에 따라 흡연 물품의 사용 동안에 에어로졸 형성 기재의 열적 감성 또는 연소를 회피하거나 감소시키는 것을 도울 수도 있다. 이는 가연성 열원이 이 가연성 열원의 발화에 도움을 주는 하나 이상의 첨가제를 포함하는 경우에 특히 유리하다.
가연성 열원의 후방면과 에어로졸 형성 기재 사이의 불연성의 실질적 공기 불투과성 제1 배리어를 포함하면 또한 흡연 물품의 보관 동안에 본 발명에 따른 흡연 물품의 에어로졸 형성 기재의 구성성분이 가연성 열원으로 이동하는 것을 실질적으로 유리하게 방지하거나 억제할 수도 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 가연성 열원의 후방면과 에어로졸 형성 기재 사이의 불연성의 실질적 공기 불투과성 제1 배리어를 포함하면 흡연 물품의 사용 동안에 본 발명에 따른 흡연 물품의 에어로졸 형성 기재의 구성성분이 가연성 열원으로 이동하는 것을 실질적으로 유리하게는 방지하거나 억제할 수도 있다.
가연성 열원의 후방면과 에어로졸 형성 기재 사이의 불연성의 실질적 공기 불투과성 제1 배리어를 포함하면 에어로졸 형성 기재가 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함하는 경우에 특히 유리할 수도 있다.
이러한 구현예들에서, 가연성 열원의 후방면과 에어로졸 형성 기재 사이의 불연성의 실질적 공기 불투과성 제1 배리어를 포함하면 흡연 물품의 보관 및 사용 동안에 에어로졸 형성 기재로부터 가연성 열원으로의 적어도 하나의 에어로졸 형성제의 이동을 유리하게 방지하거나 억제할 수도 있다. 따라서, 흡연 물품의 사용 동안에 적어도 하나의 에어로졸 형성제의 분해가 유리하게는 실질적으로 회피되거나 감소될 수도 있다.
흡연 물품의 원하는 특징 및 성능에 따라서, 제1 배리어는 낮은 열 전도성을 갖거나 높은 열 전도성을 가질 수도 있다. 소정의 구현예들에서, 제1 배리어는 MTPS(modified transient plane source)법을 사용하여 측정했을 때에 23℃에서 약 0.1 W/(mㆍK)와 약 200W/(mㆍK) 사이의 벌크 열 전도성 및 50%의 상대 습도를 가지는 물질로 형성될 수도 있다.
제1 배리어의 두께는 양호한 흡연 성능을 달성하도록 적절하게 조정될 수도 있다. 소정의 구현예들에서, 제1 배리어는 약 10㎛과 약 500㎛ 사이의 두께를 가질 수도 있다.
제1 배리어는 발화 및 연소 동안에 가연성 열원에 의해 달성된 온도에서 실질적으로 열적으로 안정적이고 불연성인 하나 이상의 적합한 물질로 형성될 수도 있다. 적합한 물질은 이에 한정되지 않지만, 당 기술분야에서 공지되어 있고, 점토(예를 들면, 벤토나이트 및 카올리나이트 등), 유리, 미네랄, 세라믹 물질, 수지, 금속 및 그들의 조합을 포함하고 있다.
제1 배리어가 형성될 수 있는 바람직한 물질은 점토 및 유리를 포함하고 있다. 제1 배리어가 형성될 수도 있는 보다 바람직한 재료는 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 합금, 알루미나(Al2O3), 수지, 및 미네랄 접착제를 포함하고 있다.
소정의 바람직한 구현예들에서, 제1 배리어는 가연성 열원의 후방면에 제공된 벤토나이트와 카올리나이트의 50/50 혼합물을 포함하는 점토 코팅층을 포함하고 있다. 다른 바람직한 구현예들에서, 제1 배리어는 가연성 열원의 후방면에 제공된 유리 코팅층, 보다 바람직하게는 소성된 유리 코팅층을 포함하고 있다.
소정의 특히 바람직한 구현예들에서, 제1 배리어는 가연성 열원의 후방면에 제공된 알루미늄 코팅층을 포함하고 있다.
바람직하게는, 제1 배리어는 적어도 약 10㎛의 두께를 갖는다.
점토의 공기에 대한 약간의 투과성 때문에, 제1 배리어가 가연성 열원의 후방면에 제공된 점토 코팅층을 포함하는 구현예들에서, 점토 코팅층은 보다 바람직하게는 적어도 약 50㎛, 가장 바람직하게는 약 50㎛과 약 350㎛ 사이의 두께를 갖는다.
제1 배리어가 알루미늄과 같은 공기에 대하여 보다 불투과성인 하나 이상의 물질로 형성되는 구현예들에서, 제1 배리어는 보다 얇을 수도 있으며, 바람직하게는 약 100㎛ 미만, 보다 바람직하게는 약 20㎛ 미만의 두께를 가질 것이다.
제1 배리어가 가연성 열원의 후방면에 제공된 유리 코팅층을 포함하는 구현예들에서, 유리 코팅층은 바람직하게는 약 200㎛ 미만의 두께를 갖는다.
제1 배리어의 두께는 현미경, 주사 전자 현미경(scanning electron microscope(SEM)) 또는 당 기술분야에 공지된 임의의 다른 적합한 측정 방법들을 사용하여 측정될 수도 있다.
제1 배리어가 가연성 열원의 후방면에 제공된 제1 배리어 코팅층을 포함하는 경우, 제1 배리어 코팅층은 분사-코팅, 증착, 침지(dipping), 물질 전사(material transfer)(예를 들면, 솔질 또는 풀칠), 정전 증착(electrostatic deposition) 또는 그들의 임의의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않으며, 당 기술분야에 공지된 임의의 적합한 방법들에 의해 가연성 열원의 후방면을 덮고 그에 부착하도록 적용될 수도 있다.
예를 들면, 제1 배리어 코팅층은 가연성 열원의 후방면의 근사 크기 및 형상으로 배리어를 사전에 형성하고, 이를 가연성 열원의 후방면에 적용하여 가연성 열원의 적어도 실질적으로 전체 후방면을 덮고 그에 부착하여 이루어질 수도 있다. 대안적으로, 제1 배리어 코팅층이 가연성 열원의 후방면에 적용된 후에 절단되거나 그렇지 않으면 기계 가공될 수도 있다. 하나의 바람직한 구현예에서, 알루미늄 호일을 가연성 열원에 풀칠하거나 가압하여 이를 가연성 열원의 후방면에 적용하고, 절단하거나 달리 기계 가공해서, 알루미늄 호일이 가연성 열원의 적어도 실질적으로 전체 후방면을 덮고 그에 접착된다.
다른 바람직한 구현예에서, 제1 배리어 코팅층은 가연성 열원의 후방면에 하나 이상의 적합한 코팅 물질의 용액 또는 현탁액을 적용하여 형성된다. 예를 들면, 제1 배리어 코팅층은 하나 이상의 적합한 코팅 물질의 용액 또는 현탁액으로 가연성 열원의 후방면을 침지시키거나, 용액 또는 현탁액을 솔질 또는 분사-코팅하거나, 또는 가연성 열원의 후방면에 하나 이상의 적합한 코팅 물질의 분말 또는 분말 혼합물을 정전 증착하여 가연성 열원의 후방면에 적용될 수도 있다. 제1 배리어 코팅층이 가연성 열원의 후방면에 하나 이상의 적합한 코팅 물질의 분말 또는 분말 혼합물을 정전 증착하여 가연성 열원의 후방면에 적용되는 경우, 가연성 열원의 후방면이 정전 증착되기 전에 물로 전처리하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 제1 배리어 코팅층은 분사 코팅에 의해 적용된다.
제1 배리어 코팅층은 가연성 열원의 후방면에 하나 이상의 적합한 코팅 물질의 용액 또는 현탁액을 한 번 적용하여 형성될 수도 있다. 대안적으로, 제1 배리어 코팅층은 가연성 열원의 후방면에 하나 이상의 적합한 코팅 물질의 용액 또는 현탁액을 여러 번 적용하여 형성될 수도 있다. 예를 들면, 제1 배리어 코팅층은 가연성 열원의 후방면에 하나 이상의 적합한 코팅 물질의 용액 또는 현탁액을 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8회로 연속 적용하여 형성될 수도 있다.
바람직하게는, 제1 배리어 코팅층은 가연성 열원의 후방면에 하나 이상의 적합한 코팅 물질의 용액 또는 현탁액을 1 내지 10회 사이로 적용하여 형성된다.
가연성 열원의 후방면에 하나 이상의 코팅 물질의 용액 또는 현탁액을 적용한 후, 가연성 열원을 건조시켜 제1 배리어 코팅층을 형성할 수도 있다.
제1 배리어 코팅층이 가연성 열원의 후방면에 하나 이상의 적합한 코팅 물질의 용액 또는 현탁액을 여러 번 적용하여 형성되는 경우, 가연성 열원은 용액 또는 현탁액을 연속 적용하는 사이에 건조될 필요가 있을 수도 있다.
건조에 대한 대안적으로 또는 추가적으로, 가연성 열원의 후방면에 하나 이상의 코팅 물질의 용액 또는 현탁액을 적용한 후, 가연성 열원 상의 코팅 물질을 소성시켜 제1 배리어 코팅층을 형성할 수도 있다. 제1 배리어 코팅층의 소성은 제1 배리어 코팅층이 유리(glass) 또는 세라믹 코팅층인 경우에 특히 바람직하다. 바람직하게는, 제1 배리어 코팅층은 약 500℃와 약 900℃ 사이의 온도, 및 보다 바람직하게는 약 700℃에서 소성된다.
가연성 열원의 후방면과 에어로졸 형성 기재 사이에 있는 실질적 공기 불투과성 제1 배리어에 대해 대안적으로 또는 추가적으로, 가연성 열원을 포함하고 있는 본 발명에 따른 흡연 물품은 가연성 열원 및 하나 이상의 기류 채널 사이에 불연성의 실질적 공기 불투과성 제2 배리어를 포함하고 있을 수도 있다.
제2 배리어는 유리하게는 흡인된 공기가 하나 이상의 기류 채널을 지나갈 때, 가연성 열원의 발화 및 연소 동안에 형성된 연소 및 분해 산물이 하나 이상의 기류 채널을 통해 본 발명에 따른 흡연 물품 내에 흡인된 공기로 들어가는 것을 실질적으로 방지하거나 억제시킬 수도 있다. 이는 가연성 열원이 이 가연성 열원의 발화나 연소에 도움을 주는 하나 이상의 첨가제를 포함하는 경우에 특히 유리하다.
가연성 열원과 하나 이상의 기류 채널 사이의 불연성의 실질적 공기 불투과성 제2 배리어를 포함하면 또한 사용자가 퍼핑하는 동안에 가연성 열원의 연소의 활성화를 실질적으로 유리하게 방지하거나 억제할 수도 있다. 이는 사용자가 퍼핑하는 동안에 에어로졸 형성 기재의 온도 급등을 실질적으로 방지하거나 억제할 수도 있다.
가연성 열원의 연소 활성화를 방지하거나 억제시키고, 그래서 에어로졸 형성 기재의 과도한 온도 증가를 방지하거나 억제시켜서, 강렬한 퍼핑 체제 하에서 에어로졸 형성 기재의 연소 또는 열분해가 유리하게 회피될 수도 있다. 또한, 주류 에어로졸의 조성에 대해 사용자의 퍼핑 체제가 미치는 영향이 유리하게 최소화되거나 감소될 수도 있다.
제2 배리어는 가연성 열원에 부착되거나 그렇지 않으면 첨부될 수도 있다.
소정의 바람직한 구현예들에서, 제2 배리어는 하나 이상의 기류 채널의 내부 표면에 제공된 불연성의 실질적 공기 불투과성 제2 배리어 코팅층을 포함하고 있다. 이러한 구현예들에서, 바람직하게는 제2 배리어는 하나 이상의 기류 채널의 적어도 실질적으로 내부 표면 전체에 제공된 제2 배리어 코팅층을 포함하고 있다. 보다 바람직하게는, 제2 배리어는 하나 이상의 기류 채널의 적어도 실질적으로 내부 표면 전체에 제공된 제2 배리어 코팅층을 포함하고 있다.
대안적으로, 제2 배리어 코팅층은 라이너(liner)를 하나 이상의 기류 채널로 삽입하여 제공될 수도 있다. 예를 들면, 가연성 열원의 내부를 통해 연장되어 있는 하나 이상의 에워싸여 있는 기류 채널을 포함하는 경우에, 불연성의 실질적 공기 불투과성 중공관이 하나 이상의 기류 채널 각각에 삽입되어 있을 수도 있다.
흡연 물품의 원하는 특징 및 성능에 따라서, 제2 배리어는 낮은 열 전도성을 갖거나 높은 열 전도성을 가질 수도 있다. 바람직하게는, 제2 배리어는 낮은 열 전도성을 갖는다.
제2 배리어의 두께는 양호한 흡연 성능을 달성하도록 적절하게 조정될 수도 있다. 소정의 구현예들에서, 제2 배리어는 약 30㎛과 약 200㎛ 사이의 두께를 가질 수도 있다. 바람직한 구현예에서, 제2 배리어는 약 30㎛과 약 100㎛ 사이의 두께를 갖는다.
제2 배리어는 발화 및 연소 동안에 가연성 열원에 의해 달성된 온도에서 실질적으로 열적으로 안정적이고 불연성인 하나 이상의 적합한 물질로 형성될 수도 있다. 적합한 물질은 당 기술분야에서 공지되어 있으며, 이에 한정되지는 않지만, 예를 들면 점토; 산화철, 알루미나, 티타니아, 실리카, 실리카-알루미나, 지르코니아 및 세리아와 같은 금속 산화물; 제올라이트; 인산 지르코늄; 및 다른 세라믹 물질 또는 그들의 조합을 포함하고 있다.
제2 배리어가 형성될 수 있는 바람직한 물질은 점토, 유리, 알루미늄, 산화철 및 그들의 조합을 포함하고 있다. 원하는 경우, 일산화탄소의 이산화탄소로의 산화를 촉진하는 성분과 같은 촉매 성분이 제2 배리어에 혼입될 수도 있다. 적합한 촉매 성분은 이에 한정되지는 않지만, 예를 들면 플래티늄, 팔라듐, 전이금속 및 그들의 산화물을 포함하고 있다.
제2 배리어가 하나 이상의 기류 채널의 내부 표면에 제공된 제2 배리어 코팅층을 포함하고 있는 경우, 제2 배리어 코팅층은 US-A-5,040,551에 설명된 방법들과 같은, 임의의 적합한 방법에 의해 하나 이상의 기류 채널의 내부 표면에 적용될 수도 있다. 예를 들면, 하나 이상의 기류 채널의 내부 표면이 제2 배리어 코팅층의 용액 또는 현탁액으로 분사되거나, 습윤되거나 또는 페인트칠될 수도 있다. 바람직한 구현예에서, 제2 배리어 코팅층은 가연성 열원이 압출될 때에 WO-A2-2009/074870에 설명된 공정에 의해 하나 이상의 기류 채널의 내부 표면에 적용된다.
바람직하게는, 가연성 열원은 탄소질 열원이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘탄소질’은 탄소를 포함하는 가연성 열원을 설명하는 데에 사용된다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성의 탄소질 열원은 가연성 열원의 적어도 약 35 건조 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 약 40 건조 중량%, 가장 바람직하게는 약 45 건조 중량%의 탄소 함량을 갖는다.
일부 구현예들에서, 본 발명에 따른 가연성 열원은 가연성의 탄소계 열원이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘탄소계 열원’은 주로 탄소로 이루어진 열원을 설명하는 데에 사용된다.
본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성의 탄소계 열원은 적어도 약 50%의 탄소 함량을 갖는다. 예를 들면, 본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성의 탄소계 열원은 가연성의 탄소계 열원의 적어도 약 60 건조 중량%, 또는 적어도 약 70 건조 중량%, 또는 적어도 약 80 건조 중량%의 탄소 함량을 가질 수도 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 하나 이상의 적합한 탄소 함유 물질로 형성된 가연성의 탄소질 열원을 포함하고 있을 수도 있다.
원하는 경우, 하나 이상의 바인더가 하나 이상의 탄소 함유 물질과 조합될 수도 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 바인더는 유기 바인더이다. 적합한 공지의 유기 바인더는 이에 한정되지는 않지만, 검(예를 들면, 구아 검), 개질된 셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체(예를 들면, 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스 및 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스) 가루(flour), 전분, 설탕, 식물성 오일 및 그들의 조합을 포함하고 있다.
하나의 바람직한 구현예에서, 가연성 열원은 탄소 분말, 개질된 셀룰로오스, 가루 및 설탕으로 형성되어 있다.
하나 이상의 바인더 대신에, 또는 그에 추가적으로, 본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성 열원은 이 가연성 열원의 특성을 향상시키기 위해서 하나 이상의 첨가제를 포함하고 있을 수도 있다. 적합한 첨가제는 가연성 열원의 고화(consolidation)를 촉진하는 첨가제(예를 들면, 소결보조제), 가연성 열원의 발화를 촉진하는 첨가제(예를 들면, 과염소산염, 염소산염, 질산염, 과산화물, 과망간산염, 지르코늄 및 그들의 조합과 같은 산화제), 가연성 열원의 연소를 촉진하는 첨가제(예를 들면, 구연산 칼륨과 같은, 칼륨 및 칼륨염), 및 가연성 열원의 연소에 의해 생성된 하나 이상의 가스의 분해를 촉진하는 첨가제(예를 들면, CuO, Fe2O3 및 Al2O3과 같은 촉매)을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 따른 흡연 물품이 상기 가연성 열원의 후방면에 제공된 제1 배리어 코팅층을 포함하는 경우에, 그러한 첨가제들은 상기 가연성 열원의 후방면에 제1 배리어 코팅층을 적용하기 전 또는 후에 상기 가연성 열원에 혼입될 수도 있다.
소정의 바람직한 구현예들에서, 상기 가연성 열원은 탄소 및 적어도 하나의 발화 보조제를 포함하는 가연성 탄소질 열원이다. 하나의 바람직한 구현예에서, 상기 가연성 열원은 WO-A1-2012/164077에 기재된 바와 같이 탄소 및 적어도 하나의 발화 보조제를 포함하는 가연성 탄소질 열원이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘발화 보조제(ignition aid)’는 가연성 열원의 발화 동안에 에너지와 산소 중 하나 또는 양쪽 모두를 방출하는 물질을 나타내는 데에 사용되고,여기서 물질에 의한 에너지와 산소 중 하나 또는 양쪽 모두의 방출 속도는 주위 산소 확산에 제한받지 않는다. 즉, 가연성 열원의 발화 동안에 물질에 의한 에너지와 산소 중 하나 또는 양쪽 모두의 방출 속도는 주위 산소가 물질에 도달할 수 있는 속도에 거의 독립적이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘발화 보조제’는 가연성 탄소질 열원의 발화 동안에 에너지를 방출하는 원소 금속(elemental metal)을 나타내는 데에 또한 사용되고, 여기서 원소 금속의 발화 온도는 약 500℃ 보다 낮고, 원소 금속의 연소 열은 적어도 약 5kJ/g이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘발화 보조제’는, 탄소 연소를 개질시킨다고 여겨지는, 카르복실산의 알칼리 금속염(알칼리 금속 구연산염(alkali metal citrate salt), 알칼리 금속 초산염(alkali metal acetate salt) 및 알칼리 금속 호박산염(alkali metal succinate salt) 등), 알칼리 금속 할라이드염(alkali metal halide salt)(알칼리 금속 염화염(alkali metal chloride salt) 등), 알칼리 금속 탄산염(alkali metal carbonate salt) 또는 알칼리 금속 인산염(alkali metal phosphate salt)을 포함하지 않는다. 심지어 가연성 열원의 총량에 대해 상대적으로 다량 존재할 때에도, 이러한 알칼리 금속 화상 염은 초기 퍼프 동안에 허용 가능한 에어로졸을 생산할 만큼 충분한 에너지를 가연성 열원의 발화 동안에 방출하지 않는다.
적합한 산화제의 예로는, 이에 한정되지는 않지만, 예를 들어 질산칼륨, 질산칼슘, 질산스트론튬, 질산나트륨, 질산바륨, 질산리듐, 질산알루미늄 및 질산철과 같은 질산염; 아질산염; 다른 유기 및 무기 니트로 화합물; 예를 들어 염소산나트륨 및 염소산칼륨과 같은 염소산염; 예를 들어 과염소산나트륨과 같은 과염소산염; 아염소산염; 예를 들어 브롬산나트륨 및 브롬산칼륨과 같은 브롬산염; 과브롬산염; 아브롬산염; 예를 들어 붕산나트륨 및 붕산칼륨과 같은 붕산염; 예를 들어 철산바륨과 같은 철산염; 아철산염; 예를 들어 망간산칼륨과 같은 망간산염; 예를 들어 과망간산칼륨과 같은 과망간산염; 예를 들어 과산화벤졸 및 과산화아세톤과 같은 유기 과산화물; 예를 들어 과산화수소, 과산화스트론튬, 과산화마그네슘, 과산화칼슘, 과산화바륨, 과산화아연 및 과산화리튬과 같은 무기 과산화물; 예를 들어 초산화칼륨 및 초산화나트륨과 같은 초산화물; 요오드산염; 과옥소산염; 아요오드산염(iodite); 황산염; 아황산염(sulfite); 기타 설폭사이드(sulfoxide); 인산염; 과인산염(phospinate); 아인산염(phosphite); 및 포스파니트(phosphanite)를 포함하고 있다.
유리하게는 가연성 열원의 발화 및 연소 성능을 개선하지만, 발화 및 연소 첨가제를 포함하면 흡연 물품 사용 동안에 원치 않는 분해 및 반응 산물을 생성할 수 있다. 예를 들면, 발화를 보조하기 위해 가연성 열원에 포함된 질산염이 분해되는 결과 질소 산화물이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품의 하나 이상의 기류 채널과 가연성 열원 사이에 불연성의 실질적 공기 불투과성 제2 배리어를 포함하면 유리하게는 흡인된 공기가 하나 이상의 기류 채널을 통과하면서 그러한 분해 및 반응 산물이 하나 이상의 기류 채널을 통해 본 발명에 따른 흡연 물품 내로 흡인된 공기로 들어가는 것을 실질적으로 방지하거나 억제할 수도 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성의 탄소질 열원은 본 기술분야의 숙련자에게 공지된 선행 기술에 기재된 것과 같이 제조될 수도 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성의 탄소질 열원은, 바람직하게는 하나 이상의 탄소 함유 물질을 하나 이상의 바인더 및 다른 첨가제(포함되는 경우)와 혼합하고, 이 혼합물을 원하는 형상으로 사전에 형성함으로써 형성된다. 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 바인더 및 선택적인 다른 첨가제의 혼합물은, 예를 들면 슬립 주조(slip casting), 압출, 사출 성형 및 금형 압축 또는 가압과 같은 임의의 적합한 공지의 세라믹 형성 방법들을 사용하여 원하는 형상으로 사전에 형성될 수도 있다. 소정의 바람직한 구현예들에서, 상기 혼합물은 가압 또는 압출 또는 이들의 조합에 의해 원하는 형상으로 사전에 형성된다.
바람직하게는, 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 바인더 및 다른 첨가제의 혼합물이 세장형 로드(elongate rod)로 사전에 형성된다. 그러나, 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 바인더 및 다른 첨가제의 혼합물이 다른 원하는 형상으로 사전에 형성될 수도 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
형성 후, 특히 압출 후, 바람직하게는 세장형 로드 또는 다른 원하는 형상이 건조되어 그의 수분 함량을 감소시키고, 그런 다음 존재하는 하나 이상의 바인더를 탄화시키고 세장형 로드 또는 다른 형상에서 휘발성 물질을 실질적으로 제거하기에 충분한 온도로 비-산화 분위기에서 열분해된다. 세장형 로드 또는 다른 원하는 형상은 바람직하게는 약 700℃와 약 900℃ 사이의 온도로 질소 분위기에서 열분해된다.
소정의 구현예들에서, 하나 이상의 탄소 함유 물질, 하나 이상의 바인더 및 다른 첨가제의 혼합물에 적어도 하나의 질산금속 전구체를 포함시켜서 적어도 하나의 질산금속염이 가연성 열원에 혼입된다. 그런 다음, 열분해된 사전 형성된 원통형 로드 또는 다른 형상을 질산의 수용액으로 처리해서 적어도 하나의 질산금속 전구체가 차후에 원위치에서(in-situ) 적어도 하나의 질산금속염으로 변환된다. 한 구현예에서, 가연성 열원은 약 600℃ 미만, 보다 바람직하게는 400℃ 미만의 열 분해 온도를 갖는 적어도 하나의 질산금속염을 포함하고 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 질산금속염은 약 150℃와 약 600℃ 사이, 보다 바람직하게는 약 200℃와 약 400℃ 사이의 분해 온도를 갖는다.
바람직한 구현예들에서, 가연성 열원이 통상적인 황색 불꽃 라이터 또는 다른 발화 수단에 노출되면, 적어도 하나의 질산금속염이 산소 및 에너지를 분해하고 방출시키게 해야 한다. 이러한 분해는 가연성 열원의 온도의 초기 상승을 초래하고 또한 가연성 열원의 발화에 도움을 준다. 적어도 하나의 질산금속염의 분해 후에, 가연성 열원은 바람직하게는 보다 낮은 온도에서 계속해서 연소한다.
적어도 하나의 질산금속염을 포함하면 유리하게는 가연성 열원의 발화가 내부적으로, 또한 그의 표면 상의 한 지점에서도 시작되게 한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 질산금속염은 가연성 열원의 약 20 건조 중량%와 약 50 건조 중량% 사이의 양으로 가연성 열원에 존재한다.
다른 구현예들에서, 가연성 열원은 약 600℃ 미만의 온도에서, 보다 바람직하게는 약 400℃ 미만의 온도에서 산소를 활발하게 발생(evolve)시키는 적어도 하나의 과산화물 또는 초산화물을 포함하고 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 과산화물 또는 초산화물은 약 150℃와 약 600℃ 사이의 온도, 보다 바람직하게는 약 200℃와 약 400℃ 사이의 온도, 가장 바람직하게는 약 350℃의 온도에서 산소를 활발하게 발생시킨다.
사용시, 가연성 열원이 통상적인 황색 불꽃 라이터 또는 다른 발화 수단에 노출되면 적어도 하나의 과산화물 또는 초산화물이 산소를 분해하고 방출시키게 하여야 한다. 이는 가연성 열원의 온도의 초기 상승을 초래하고 또한 가연성 열원의 발화에 도움을 준다. 적어도 하나의 과산화물 또는 초산화물의 분해에 이어서, 가연성 열원은 바람직하게는 보다 낮은 온도에서 계속해서 연소한다.
적어도 하나의 과산화물 또는 초산화물을 포함하면 가연성 열원의 발화가 내부적으로, 또한 그의 표면 상의 한 지점에서도 시작되게 한다.
가연성 열원은 바람직하게는 약 20%와 약 80% 사이, 보다 바람직하게는 약 20%와 60% 사이의 다공성을 갖는다. 가연성 열원이 적어도 하나의 질산금속염을 포함하는 경우, 이는 적어도 하나의 질산금속염이 분해되고 연소가 진행될 때에 연소를 지속시키기에 충분한 속도로 산소가 대다수의 가연성 열원으로 확산될 수 있게 한다. 보다 더 바람직하게는, 가연성 열원은 예를 들면, 수은 다공성 측정법(mercury porosimetry) 또는 헬륨 비중 측정법(helium pycnometry)에 의해 측정했을 때 약 50%와 약 70% 사이, 보다 바람직하게는 약 50%와 약 60% 사이의 다공성을 갖는다. 요구되는 다공성은 통상적인 방법들 및 기술을 사용하여 가연성 열원의 생산 동안에 용이하게 달성될 수도 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 가연성 열원은 약 0.6g/cm3과 약 1g/cm3 사이의 겉보기 밀도(apparent density)를 갖는다.
바람직하게는, 가연성 열원은 약 300mg과 약 500mg 사이, 보다 바람직하게는 약 400mg과 약 450mg 사이의 질량을 갖는다.
바람직하게는 가연성 열원은 약 7mm와 약 17mm 사이, 보다 바람직하게는 약 7mm와 약 15mm 사이, 가장 바람직하게는 약 7mm와 약 13mm 사이의 길이를 갖는다.
바람직하게는, 가연성 열원은 약 5mm와 약 9mm 사이, 보다 바람직하게는 약 7mm와 약 8mm 사이의 직경을 갖는다.
바람직하게는, 가연성 열원은 실질적으로 균일한 직경을 갖는다. 그러나, 가연성 열원은 대안적으로 테이퍼되어서 가연성 열원의 후방 부분의 직경이 그의 전방 부분의 직경 보다 크게 된다. 가연성 열원은 실질적으로 원통형인 것이 특히 바람직하다. 가연성 열원은, 예를 들면 실질적으로 원형 단면의 원통형 또는 테이퍼된 원통형 또는 실질적으로 타원형 단면의 원통형 또는 테이퍼된 원통형일 수도 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 가연성 열원의 후방면과 에어로졸 형성 기재 사이에 위치한 자동 온도조절 바이메탈 밸브를 포함하고 있다. 자동 온도조절 바이메탈 밸브는, 이 자동 온도조절 바이메탈 밸브가 임계 온도 위로 가열될 때, 상기 밸브가 하나 이상의 기류 채널과 에어로졸 형성 기재 사이의 유체 연통을 실질적으로 방지하거나 억제하는 제1 위치로부터, 하나 이상의 기류 채널 및 에어로졸 형성 기재가 유체 연통하는 제2 위치로 변형되도록 배열되어 있다.
제1 위치에 있을 때에 에어로졸 형성 기재와 하나 이상의 기류 채널 사이의 유체 연통을 실질적으로 방지하거나 억제하여, 자동 온도조절 다중 금속 밸브는 유리하게는 열원에 불이 붙고 있는 동안에 기체 및/또는 원하지 않는 물질이 에어로졸 형성 기재 및 사용자에게 흐르는 것을 실질적으로 방지하거나 억제한다. 이는 열원의 발화 동안에 사용자가 퍼핑과 연관된 잠재적인 불이익에 노출되는 것을 방지한다.
밸브의 온도가 임계 온도에 도달하면, 밸브는 자동적으로 에어로졸 형성 기재와 하나 이상의 기류 채널 사이의 유체 연통을 허용하는 제2 위치로 변형된다. 임계 온도는 열원의 온도 프로파일에 기초하여 사전 선택된다. 바람직하게는, 임계 온도는 열원이 완전히 발화되기 전에 밸브가 개방되지 않도록 선택된다. 보다 바람직하게는, 밸브는 에어로졸 형성 기재가 감각적으로 수용 가능한 에어로졸을 발생시키기에 충분한 온도로 열원에 의해 가열될 때까지 개방되지 않는다. 바람직하게는, 밸브는 사용자에 의한 열원의 발화 시작점으로부터 2초와 30초 사이 동안에 폐쇄된 상태로 남아 있다. 바람직하게는, 밸브는 사용자에 의한 열원의 발화 시작점으로부터 20초 이내, 보다 바람직하게는 10초 이내, 가장 바람직하게는 3초 이내에 개방된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘완전히 발화된(fully ignited)’은 열원이 자립 연소를 유지할 수 있는 것을 의미하는 데에 사용된다.
또한 밸브는 흡연 물품이 냉각할 때에 제1 위치로 복귀할 수도 있다. 하나의 바람직한 구현예에서, 밸브는 열원의 하류 말단에서의 온도가 300℃ 아래로 감소할 때에 폐쇄된다. 대안적인 바람직한 구현예에서, 밸브는 열원의 하류 말단에서의 온도가 250℃ 아래로 감소할 때에 폐쇄된다. 또 다른 대안적인 바람직한 구현예에서, 밸브는 열원의 하류 말단에서의 온도가 200℃ 아래로 감소할 때에 폐쇄된다.
자동 온도조절 바이메탈 밸브는 스냅 동작으로 제1 위치로부터 제2 위치로 변형되도록 사전 응력을 받을 수도 있다(pre-stressed). 이러한 구현예들에서는, 밸브가 순간적으로 개방되어, 사용자로 하여금 밸브가 점진적으로 개방되었을 경우에 일어날 수도 있는 임의의 기간의 증가된 흡인 저항을 경험하지 않으면서 흡연 물품을 통해 공기를 흡인할 수 있게 한다. 대안적으로, 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 사전 응력을 받지 않는다. 이러한 구현예들에서, 밸브는 이 밸브의 온도가 증가함에 따라 제1 위치로부터 실질적으로 선형 방식으로 점진적으로 변형된다.
소정의 구현예들에서, 자동 온도조절 바이메탈 밸브는, 100 내지 500㎛의 만곡부(curvature)를 갖도록 사전 형성(pre-forming)에 의해, 예를 들면 스탬핑(stamping)에 의해 사전 응력을 받는다. 바람직하게는, 만곡부는 약 300㎛이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘만곡부’는 밸브의 중심으로부터 밸브의 외부 에지의 평면까지의 축방향 거리로서 정의된다. 즉, 상기 용어는 밸브의 중심이 축방향으로 편향되는 양을 설명하고 있다.
이러한 구현예들에서, 바람직하게는 가연성 열원의 후방면은 대응하는 만곡부와 함께 형성되며, 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 열원의 후방면과 접경하고 있다. 유리하게는, 이는 하나 이상의 기류 채널로부터 자동 온도조절 바이메탈 밸브를 지나는 공기 누출 위험을 감소시킨다.
소정의 구현예들에서, 자동 온도조절 바이메탈 밸브의 직경은 흡연 물품의 내부 직경과 거의 동일하다. 바람직하게는, 자동 온도조절 바이메탈 밸브의 직경은 열원 및 에어로졸 형성 기재의 직경과 거의 동일하다.
소정의 바람직한 구현예들에서, 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 에어로졸 형성 기재와 하나 이상의 기류 채널 중 적어도 하나 사이의 유체 연통을 허용하기 위한 하나 이상의 개구부 및 하나 이상의 고형부를 갖는 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트를 포함하고 있을 수도 있다.
이러한 구현예들에서, 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트의 하나 이상의 고형부는, 자동 온도조절 바이메탈 밸브가 제1 위치에 있을 때에 하나 이상의 기류 채널 모두를 차단하고, 자동 온도조절 밸브가 제2 위치에 있을 때에 하나 이상의 기류 채널 중 적어도 하나를 차단 해제하도록 배열되어 있을 수도 있다.
가연성 열원이 단일의 중앙 기류 채널을 갖는 경우, 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트는 중심에서 벗어나 있는 하나 이상의 개구부 및 고체 중앙부를 갖는다. 예를 들면, 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트는 하나 이상의 주변 개구부 및 고체 중앙부를 가질 수도 있다. 바람직하게는, 고체 중앙부는 기류 채널의 직경보다도 적어도 25% 크다. 바람직하게는, 하나 이상의 주변 개구부는 0.4 내지 0.8mm 직경의 4개 내지 6개의 구멍을 포함하고 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트는, 자동 온도조절 바이메탈 밸브가 제1 위치에 있을 때에 폐쇄되고 자동 온도조절 바이메탈 밸브가 제2 위치에 있을 때에 개방되는 하나 이상의 절개부 및/또는 하나 이상의 슬릿을 가질 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “중심에서 벗어나 있는”이란 개구부가 고체 중앙부의 외측에 위치하는 것을 의미하는 데에 사용된다.
소정의 바람직한 구현예들에서, 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트는 약 5mm와 약 15mm 사이, 바람직하게는 약 7mm와 약 9mm 사이, 가장 바람직하게는 약 7.8mm의 직경을 갖는 실질적으로 원형인 자동 온도조절 바이메탈 디스크이다.
바람직하게는, 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트는 약 100㎛와 500㎛ 사이, 보다 바람직하게는 약 300㎛의 두께를 갖는다.
자동 온도조절 바이메탈 밸브는 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트에 인접하는 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트를 포함할 수도 있고, 상기 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트는 에어로졸 형성 기재와 하나 이상의 기류 채널 중 적어도 하나 사이의 유체 연통을 허용하기 위한 하나 이상의 개구부 및 하나 이상의 고형부를 갖는다.
이러한 구현예들에서, 제1 및 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트 중 하나의 하나 이상의 고형부는, 밸브가 제1 위치에 있을 때에 제1 및 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트 중 다른 하나의 하나 이상의 개구부를 차단하고, 밸브가 제2 위치에 있을 때에 제1 및 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트 중 다른 하나의 하나 이상의 개구부 중 적어도 하나를 차단 해제하도록 배열되어 있다. 유리하게는, 이러한 배열은 흡연 물품을 통과하는 기류의 개선된 제어를 제공할 수 있다. 또한, 밸브는 이 밸브가 가연성 열원을 통해 기류 채널의 하류 말단과 접촉하고 있지 않는 경우이더라도 흡연 물품을 통과하는 공기 통로를 차단할 수도 있다.
소정의 바람직한 구현예들에서, 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트는 약 5mm와 약 15mm 사이, 보다 바람직하게는 약 7mm와 약 9mm 사이, 가장 바람직하게는 약 7.8mm의 직경을 갖는 실질적으로 원형인 자동 온도조절 바이메탈 디스크이다.
바람직하게는, 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트는 약 100㎛와 500㎛ 사이, 보다 바람직하게는 약 300㎛의 두께를 갖는다.
제1 자동 온도조절 바이메탈 시트 및 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트는, 예를 들면 스팟 용접 또는 초음파 용접을 이용하여 그들의 주변부의 적어도 일부분을 따라 함께 부착될 수도 있다.
자동 온도조절 바이메탈 밸브가 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트에 인접하는 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트를 포함하고 있는 경우, 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트는 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트의 상류 또는 하류에 있을 수도 있다. 바람직하게는, 상류 바이메탈 시트는 열원의 중앙 기류 채널과 정렬된 중앙 구멍을 갖고, 하류 자동 온도조절 바이메탈 시트는 적어도 4개의 중심에서 벗어나 있는 개구부를 갖는다. 예를 들면, 하류 자동 온도조절 바이메탈 시트는 적어도 4개의 주변 개구부를 갖는다. 유리하게는, 이는 열기(hot air)가 흡인 저항의 최소한의 증가로 상류 자동 온도조절 바이메탈 시트의 중앙 구멍을 통해 흡인될 수 있게 하고, 하류 자동 온도조절 바이메탈 시트의 중심에서 벗어나 있는 개구부에 의해 에어로졸 형성 기재 주위에 분포될 수 있게 해서, 이에 따라 에어로졸 형성 기재의 더 큰 영역을 통과 중인 열기에 노출시킨다.
대안적으로, 제1 및 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트 중 하나 또는 모두는 밸브가 제1 위치에 있을 때에 폐쇄되고 밸브가 제2 위치에 있을 때에 개방되는 그들의 중심을 통과하거나, 그들의 중심에 근접하는 하나 이상의 슬릿을 가질 수도 있다.
소정의 바람직한 구현예들에서, 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 가연성 열원의 후방면 또는, 제공되는 경우, 불연성 제1 배리어와 접경할 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 에어로졸 형성 기재와 접경할 수도 있다.
자동 온도조절 바이메탈 밸브가 가연성 열원의 후방면 또는 이 가연성 열원의 후방면 상에 제공된 불연성 제1 배리어와 접경하고 있는 구현예들에서, 자동 온도조절 바이메탈 밸브는, 예를 들면 카르복시메틸 셀룰로오스를 사용하여, 가연성 열원의 후방면에 또는 이 가연성 열원의 후방면 상에 제공된 불연성이고 실질적으로 공기 불투과성인 제1 배리어 코팅층에 접착될 수도 있다. 유리하게는, 이는 흡연 물품을 더욱 쉽게 조립하게 한다. 에어로졸 형성 기재가 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함하고 있는 경우, 에어로졸 형성 기재로부터의 글리세린의 이동도 감소시킬 수도 있다.
제1 자동 온도조절 바이메탈 시트 및 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트는 상이한 열 팽창 계수를 갖는 금속 또는 금속 합금의 2 층으로부터 형성된다. 상기 2 층은 임의의 적합한 종래 공정, 예를 들면 피복(cladding)에 의해 결합된 것일 수도 있다. 피복에 의해 함께 결합될 수 있는 금속을 표 1에 보여주고 있고, 여기서 ‘o’는 금속이 함께 피복될 수 있는 것을 나타낸다.
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바람직하게는, 본 발명에 따른 흡연 물품은 적어도 하나의 에어로졸 형성제 및 가열에 반응해서 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물질을 포함하는 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있다. 에어로졸 형성 기재는 이에 한정되지 않지만, 습윤제, 향미제(flavourant), 바인더 및 그들의 혼합물을 포함하는 기타 첨가제와 성분들을 포함하고 있을 수도 있다.
바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함하고 있다. 보다 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함하고 있다.
적어도 하나의 에어로졸 형성제는, 사용 시, 치밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 에어로졸 형성제가 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재로의 열 전달에 의해 에어로졸을 발생시키는 온도에서 열적 감성에 실질적으로 저항하는 임의의 적합한 공지의 화합물 또는 화합물의 혼합물일 수도 있다. 적합한 에어로졸 형성제는 본 기술분야에서 널리 공지되어 있으며, 예를 들면 다가 알코올, 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르, 및 디메틸 도데칸디오에이트(dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(tetradecanedioate)와 같은 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하고 있다. 본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 바람직한 에어로졸 형성제는 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올과 같은 다가 알코올 또는 그들의 혼합물이며, 가장 바람직하게는 글리세린이다.
가열에 반응해서 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물질은 식물계 물질의 충전물일 수도 있다. 가열에 반응해서 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물질은 균질화된 식물계 물질의 충전물일 수도 있다. 예를 들면, 에어로졸 형성 기재는 이에 한정되지 않지만, 담배; 차, 예를 들면 녹차; 페퍼민트; 라우렐(laurel); 유칼립투스(eucalyptus); 바실(basil); 세이지(sage); 버베나(verbena); 및 타라곤(tarragon)을 포함하는 식물로부터 유도된 하나 이상의 물질을 포함하고 있을 수도 있다.
바람직하게는, 가열에 반응해서 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물질은 담배 기반 물질의 충전물, 가장 바람직하게는 균질화된 담배 기반 물질의 충전물이다.
상기 에어로졸 형성 기재는 종이 또는 기타 래퍼에 의해 둘러싸여 있는, 가열에 반응해서 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물질을 포함하는 플러그 또는 부위 형태일 수도 있다. 상기에서 언급한 바와 같이, 에어로졸 형성 기재가 플러그 또는 부위 형태인 경우에, 임의의 래퍼를 비롯한 전체 플러그 또는 부위가 에어로졸 형성 기재인 것으로 간주된다.
바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 약 5mm와 약 20mm 사이, 보다 바람직하게는 약 8mm와 약 12mm 사이의 길이를 갖는다.
바람직한 구현예들에서, 에어로졸 형성 기재는 플러그 랩에 포장되어 있는 담배 기반 물질의 플러그를 포함하고 있다. 특히 바람직한 구현예들에서, 에어로졸 형성 기재는 플러그 랩에 포장되어 있는 균질화된 담배 기반 물질의 플러그를 포함하고 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 흡연 물품은 가연성 열원의 후방 부분 및 에어로졸 형성 기재의 적어도 전방 부분 주위에 하나 이상의 열 전도 요소를 더 포함하고 있다. 열 전도 요소는 바람직하게는 내연성이다. 소정의 구현예들에서, 열 전도 요소는 산소 제한성이다. 환언하면, 열 전도 요소는 열 전도 요소를 통해 가연성 열원으로의 산소의 통과를 억제하거나 저항한다.
소정의 구현예들에서, 열 전도 요소는 가연성 열원의 후방 부분 및 에어로졸 형성 기재 양쪽 모두와 직접 접촉하고 있을 수도 있다. 그러한 구현예들에서, 상기 열 전도 요소는 본 발명에 따른 흡연 물품의 가연성 열원과 에어로졸 형성 기재 사이에 열적 연결을 제공한다.
다른 구현예들에서, 상기 열 전도 요소는 가연성 열원의 후방 부분 및 에어로졸 형성 기재 중 하나 또는 양쪽 모두로부터 이격되어 있어서, 상기 열 전도 요소와 가연성 열원의 후방 부분 및 에어로졸 형성 기재 중 하나 또는 양쪽 모두 사이에 직접 접촉이 없을 수도 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품에서 사용하기 위한 적합한 열 전도 요소는, 이에 한정되지는 않지만, 예를 들면 알루미늄 호일 래퍼, 스틸래퍼, 철 호일 래퍼 및 구리 호일 래퍼와 같은 금속 호일 래퍼; 및 금속 합금 호일 래퍼를 포함하고 있다.
상기 열 전도 요소에 의해 둘러싸인 가연성 열원의 후방 부분은 바람직하게는 길이가 약 2mm와 약 8mm 사이, 보다 바람직하게는 길이가 약 3mm와 약 5mm 사이이다.
바람직하게는, 열 전도 요소에 의해 둘러싸이지 않은 가연성 열원의 전방 부분은 약 4mm와 약 15mm 사이의 길이, 보다 바람직하게는 약 5mm와 약 8mm 사이의 길이이다.
소정의 구현예들에서, 에어로졸 형성 기재의 전체 길이가 열 전도 요소에 의해 둘러싸일 수도 있다.
다른 구현예들에서, 열 전도 요소는 에어로졸 형성 기재의 단지 전방 부분만 둘러싸고 있을 수도 있다. 그러한 구현예들에서, 에어로졸 형성 기재는 열 전도 요소를 넘어서 하류로 연장되어 있다.
열 전도 요소가 에어로졸 형성 기재의 단지 전방 부분만 둘러싸고 있는 구현예들에서, 에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 열 전도 요소를 넘어서 하류로 적어도 약 3mm 연장되어 있다. 즉, 에어로졸 형성 기재는 열 전도 요소를 넘어서 하류로 약 3mm와 약 10mm 사이로 연장되어 있다. 다른 구현예들에서, 에어로졸 형성 기재는 열 전도 요소를 넘어서 하류로 3mm 미만 연장되어 있다.
바람직하게는, 열 전도 요소에 의해 둘러싸인 에어로졸 형성 기재의 전방 부분은 약 1mm와 약 10mm 사이의 길이, 보다 바람직하게는 약 2mm와 약 8mm 사이의 길이, 가장 바람직하게는 약 2mm와 약 6mm 사이의 길이이다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 에어로졸 형성 기재의 하류에 마우스피스를 포함하고 있는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 마우스피스는 여과 효율이 낮고, 보다 바람직하게는 여과 효율이 매우 낮다. 마우스피스는 단일 부위 또는 구성요소 마우스피스일 수도 있다. 대안적으로, 마우스피스는 다수 부위 또는 다수 구성요소 마우스피스일 수도 있다.
마우스피스는, 적절한 공지된 여과 물질들을 포함하는 하나 이상의 부위를 포함하는 필터를 포함하고 있을 수도 있다. 적합한 여과 물질이 당 기술분야에 공지되어 있고, 이에 한정되지는 않지만, 초산 셀룰로오스 및 종이를 포함하고 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 마우스피스는 흡수제, 흡착제, 향미제, 및 다른 에어로졸 개질제 및 첨가제 또는 그들의 조합을 포함하는 하나 이상의 부위를 포함하고 있을 수도 있다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 에어로졸 형성 기재 및 마우스피스 사이에 이송 요소 또는 스페이서 요소를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.
이송 요소는 에어로졸 형성 기재 및 마우스피스 중 하나 또는 양쪽 모두와 접경하고 있을 수도 있다. 대안적으로, 이송 요소는 에어로졸 형성 기재 및 마우스피스 중 하나 또는 양쪽 모두로부터 이격되어 있을 수도 있다.
이송 요소를 포함하면 유리하게는 가연성 열원에서 에어로졸 형성 기재로의 열 전달에 의해 발생된 에어로졸의 냉각을 가능하게 한다. 이송 요소를 포함하면 또한 유리하게는 본 발명에 따른 흡연 물품의 전체 길이가 이송 요소의 길이의 적절한 선택을 통해, 원하는 값으로, 예를 들면 통상적인 궐련들의 것과 유사한 길이로 조정될 수 있게 한다.
이송 요소는 약 7mm 내지 약 50mm 사이의 길이, 예를 들면 약 10mm 내지 약 45mm 사이의 길이 또는 약 15mm 내지 약 30mm 사이의 길이를 가질 수도 있다. 이송 요소는 원하는 흡연 물품의 전체 길이, 및 흡연 물품 내부의 다른 구성성분들의 존재 및 길이에 따라 다른 길이를 가질 수도 있다.
바람직하게는, 이송 요소는 적어도 하나의 말단이 개방된 관형 중공체를 포함하고 있다. 그러한 구현예들에서, 사용시, 하나 이상의 공기 유입부를 통해 흡연 물품 내로 흡인된 공기는 에어로졸 형성 기재로부터 마우스피스로 하류로 흡연 물품을 통과하면서 적어도 하나의 말단이 개방된 관형 중공체를 통과하게 된다.
이송 요소는 가연성 열원으로부터 에어로졸 형성 기재로의 열 전달에 의해 발생된 에어로졸의 온도에서 실질적으로 열적으로 안정적인 하나 이상의 적합한 물질로 형성된 적어도 하나의 말단이 개방된 관형 중공체를 포함하고 있을 수도 있다. 적합한 물질은 당 기술분야에 공지되어 있고, 이에 한정되지는 않지만, 종이, 판지, 플라스틱, 예컨대 초산 셀룰로오스, 세라믹 및 그들의 조합을 포함하고 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 흡연 물품은 에어로졸 형성 기재 및 가연성 열원의 적어도 후방 부분을 둘러싸고 있는 외부 래퍼를 포함하고 있다. 외부 래퍼는 흡연 물품을 조립할 때에 흡연 물품의 가연성 열원 및 에어로졸 형성 기재를 잡아주어야 한다.
더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 흡연 물품은 에어로졸 형성 기재, 에어로졸 형성 기재의 하류에 있는 흡연 물품의 임의의 다른 구성요소들, 및 가연성 열원의 적어도 후방 부분을 둘러싸고 있는 외부 래퍼를 포함하고 있다.
바람직하게는, 외부 래퍼는 실질적으로 공기 불투과성이다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 임의의 적합한 물질 또는 물질들의 조합으로 형성된 외부 래퍼를 포함하고 있을 수도 있다. 적합한 물질이 당 기술분야에 공지되어 있고, 궐련 종이를 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 공지된 방법들 및 기계를 사용하여 조립될 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 더욱 설명될 것이다.
도 1a 내지 도 1d에서 도시된 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(1)은 전방면(12) 및 대향하는 후방면(14)을 갖는 가연성 열원(10), 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20), 에어로졸 형성 기재(30), 이송 요소(40) 및 마우스피스(50)를 동축 정렬로 접경하면서 포함하고 있다. 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20), 에어로졸 형성 기재(30), 이송 요소(40) 및 마우스피스(50) 및 가연성 열원(10)의 후방 부분은 예를 들면 낮은 공기 투과성을 가진, 궐련 종이와 같은 시트 물질의 외부 래퍼(70)로 포장되어 있다.
가연성 열원(10)은 원통형이며, 이 가연성 열원(10)의 전방면(12)으로부터 후방면(14)으로 연장되어 있는 중앙 기류 채널(16)을 포함하고 있다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 가연성 열원(10)의 후방면(14)은 오목형이며, 알루미늄 호일 디스크 형태의 불연성의 실질적 공기 불투과성인 제1 배리어(18)가 가연성 열원(10)의 후방면(14) 상에 제공되어 있다. 제1 배리어(18)는 가연성 열원(10)의 후방면(14) 상에 알루미늄 호일의 디스크를 가압하여 적용되고, 가연성 열원(10)의 후방면(14)과 접경하고 있다. 중공관(19) 형태의 불연성의 실질적 공기 불투과성인 제2 배리어가 기류 채널(16) 내로 삽입된다.
자동 온도조절 바이메탈 밸브(20)는 가연성 열원(10)의 바로 하류에 위치하고 있으며 그것의 반경방향으로 최외측 에지를 향해서 제1 배리어(18)에 접착되어 있다. 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20)는 강철 같은 낮은 열 팽창 계수를 갖는 물질로부터 형성된 상류층(22), 및 구리 같은 높은 열 팽창 계수를 갖는 물질로부터 형성된 하류층(24)을 갖는 2 층의 자동 온도조절 바이메탈 디스크(21)를 포함하고 있다. 상기 2 층은 함께 피복되어 있으며, 가연성 열원(10)의 후방면(14)의 그것에 대응하는, 만곡부가 스탬핑에 의해 사전 형성되어 있다. 자동 온도조절 바이메탈 디스크는 대략 0.6mm 직경의 원형 구멍 형태인, 4개의 주변 개구부(26), 및 가연성 열원(10)의 중앙 기류 채널(16)의 하류 말단의 직경보다 큰 중앙 고형부(28)를 갖는다.
에어로졸 형성 기재(30)는 가연성 열원(10)의 후방면(14)의 하류에 위치하고 그로부터 이격되어 있다. 에어로졸 형성 기재(30)는 필터 플러그 랩(34)에 포장되어 있는, 예를 들면 글리세린과 같은 에어로졸 형성제를 포함하는 균질화된 담배 기반 물질(32)의 원통형 플러그를 포함하고 있다.
이송 요소(40)는 에어로졸 형성 기재(30)의 바로 하류에 위치하고 있으며, 예를 들면 종이, 판지 또는 초산 셀룰로오스 토우와 같은 적절한 물질의 말단이 개방된 원통형 중공관(42)을 포함하고 있다.
마우스피스(50)는 흡연 물품(1)의 근위 말단에 있는 이송 요소(40)의 바로 하류에 위치하고 있다. 마우스피스(50)는 필터 플러그 랩(54)으로 포장되어 있는, 매우 낮은 여과 효율을 가진, 예를 들면 초산 셀룰로오스 토우와 같은 적절한 여과 물질(52)의 원통형 플러그를 포함하고 있다.
흡연 물품은 외부 래퍼(70)의 하류 말단부를 둘러싸고 있는 티핑 페이퍼의 밴드(미도시함)를 더 포함하고 있을 수도 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 흡연 물품(1)은 가연성 탄소질 열원(10)의 후방 부분(62) 및 에어로졸 형성 기재(30)의 전방 부분(64) 주변에 있고 그들과 접촉하는, 예를 들면 알루미늄 호일과 같은 적절한 물질의 열 전도 요소(60)를 더 포함하고 있다. 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(1)에서, 에어로졸 형성 기재(30)는 열 전도 요소(60)를 넘어서 하류로 연장되어 있다. 즉, 열 전도 요소(60)는 에어로졸 형성 기재(30)의 후방 부분 주변에 없고 그와 접촉하고 있지 않다. 그러나, 다른 구현예들(미도시함)에서, 열 전도 요소(60)는 에어로졸 형성 기재(30)의 전체 길이 주변에 있고 그와 접촉할 수도 있으며, 하나 이상의 추가 열 전도층이 제공되어 있을 수도 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
사용시, 사용자는 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(1)의 가연성 열원(10)을 발화한다. 가연성 열원(10)의 발화 동안에, 도 1a에 도시된 바와 같이, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20)가 제1 위치에 있다. 제1 위치에서, 디스크(21)의 중앙 고형부(28)는, 중앙 기류 채널(16)의 하류 말단을 차단해서, 공기가 기류 채널(16)을 통해 흡인되는 것을 실질적으로 방지한다. 따라서, 사용자가 가연성 열원(10)의 발화 동안에 마우스피스(50)를 흡인하는 경우이더라도, 공기가 에어로졸 형성 기재(30) 내로 흡인되고 마우스피스(50)를 통해 사용자에게 전달되는 것이 실질적으로 방지된다.
가연성 열원(10)이 가열되면, 접경하는 가연성 열원(10)의 후방면(14)을 통해서와 열 전도 요소(60)를 경유해서 전도에 의해 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20)로 열이 전달된다. 에어로졸 형성 기재(30)의 전방 부분(64) 또한 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20)와 열 전도 요소(60)를 경유해서 가연성 열원(10)에 의해서 가열된다. 열이 밸브(20)로 전달되면, 밸브(20)의 온도가 임계 온도에 도달할 때까지 상승하며, 이 지점에서 밸브(20)는 제1 위치에서 도 1d에 도시된 제2 위치로 스냅된다.
제2 위치에서, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20)의 바이메탈 디스크(21)는 볼록형이고 디스크(21)의 중앙 고형부(28)가 가연성 열원(10)의 기류 채널(16)의 하류 말단으로부터 이격되어 있다. 이 위치에서, 에어로졸 형성 기재(30)는 밸브(20)의 자동 온도조절 바이메탈 디스크(21)의 개구부(26)를 경유해서 가연성 열원(10)과 유체 연동하고 있다.
사용자가 마우스피스(50)를 흡인하는 경우, 공기가 가연성 열원(10)의 중앙 기류 채널(16) 및 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20)의 개구부(26)를 통해 흡연 물품(1)의 에어로졸 형성 기재(30) 내로 흡인된다. 공기가 가연성 열원(10)의 중앙 기류 채널(16)을 통과하면서 공기가 가열되고 흡연 물품(1)의 마우스피스(50)를 향해서 에어로졸 형성 기재(30)를 통해 하류로 통과하면서 대류에 의해 에어로졸 형성 기재(30)를 가열한다.
전도 및 대류에 의한 에어로졸 형성 기재(30)의 가열은 균질화된 담배 기반 물질(32)의 플러그로부터 글리세린 및 그 외의 휘발성 및 반-휘발성 화합물을 방출한다. 에어로졸 형성 기재(30)로부터 방출된 화합물은, 에어로졸 형성 기재(30)를 통해 흐르면서 가연성 열원(10)의 중앙 기류 채널(16)을 통해 흡인된 공기에 연행되는 에어로졸을 형성한다. 흡인된 공기 및 연행된 에어로졸은 이송 요소(40)를 통해 하류로 통과하고, 여기서 그들이 냉각되고 응축된다. 냉각된 흡인된 공기 및 연행된 에어로졸은 마우스피스(50)를 통해 하류로 통과하고, 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(1)의 근위 말단을 통해 사용자에게 전달된다.
가연성 열원(10)의 연소율이 감소되어 그의 온도가 떨어질 때, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20)로 전달되는 열도 떨어진다. 자동 온도조절 바이메탈 밸브(20)의 온도가 임계 온도 아래로 떨어짐에 따라, 자동 온도조절 바이메탈 디스크(21)가 도 1에 도시된 오목형의 제1 위치로 복귀해서, 공기가 사용자에 의해 흡연 물품(1)을 통해 흡인되는 것을 실질적으로 방지한다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 본 발명의 제2 구현예에 따른 흡연 물품(101)은 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(1)과 대부분 일치하는 구성을 갖는다. 하지만, 흡연 물품(101)에서, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(120)의, 중심에서 벗어나 있는 개구부들이 4개의 절개부(126)로 형성되어서, 십자 형상의 고형부(128)를 남겨 두게 된다.
사용시, 사용자에 의한 흡연 물품(101)의 가연성 열원(10)의 발화 동안, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(120)는 도 2a에 도시된 바와 같이 제1 위치에 있다. 제1 위치에서, 자동 온도조절 바이메탈 디스크(121)의 십자 형상의 고형부(128)의 중심은 가연성 열원(10)의 중앙 기류 채널(16)의 하류 말단을 덮어서 공기가 기류 채널(16)을 통해 흡인되는 것을 실질적으로 방지한다. 따라서, 사용자가 가연성 열원(10)의 발화 동안에 마우스피스(50)를 흡인하는 경우이더라도, 공기가 에어로졸 형성 기재(30) 내로 흡인되고 마우스피스(50)를 통해 사용자에게 전달되는 것이 실질적으로 방지된다.
밸브(120)의 온도가 임계 온도에 도달할 때, 밸브(120)는 제1 위치로부터, 디스크(121)가 볼록형이고 그의 중앙 고형부(128)가 가연성 열원(10)의 기류 채널(16)의 하류 말단으로부터 이격되어 있는 제2 위치(미도시함)로 스냅된다. 이 위치에서, 에어로졸 형성 기재(30)는 자동 온도조절 바이메탈 밸브(120)의 절개부(126)를 통해 가연성 열원(10)과 유체 연동하고 있다. 사용자가 마우스피스(50)를 흡인하는 경우, 공기가 가연성 열원(10)의 중앙 기류 채널(16) 및 밸브(120)의 자동 온도조절 바이메탈 디스크(121)의 절개부(126)를 통해 흡연 물품(101)의 에어로졸 형성 기재(30) 내로 흡인된다.
가연성 열원(10)의 연소율이 감소되어 그의 온도가 떨어질 때, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(120)로 전달되는 열도 떨어진다. 자동 온도조절 바이메탈 밸브(120)의 온도가 임계 온도 아래로 떨어짐에 따라, 자동 온도조절 바이메탈 디스크(121)가 도 2a에 도시된 오목형의 제1 위치로 복귀해서, 공기가 사용자에 의해 흡연 물품(101)을 통해 흡인되는 것을 실질적으로 방지한다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 본 발명의 제3 구현예에 따른 흡연 물품(201)은 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(1)과 대부분 일치하는 구성을 갖는다. 하지만, 흡연 물품(201)에서, 밸브(220)의 자동 온도조절 바이메탈 디스크(221)가 4개의 반경방향 슬릿(226)을 가져서, 중심에서 벗어나 있는 개구부들보다는, 그것의 중심부를 양분하게 된다.
사용시, 사용자에 의한 흡연 물품(201)의 가연성 열원(210)의 발화 동안, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(220)는 도 3a에 도시된 바와 같이 제1 위치에 있다. 제1 위치에서, 슬릿(226)은 공기가 기류 채널(16)을 통해 흡인되는 것을 실질적으로 방지하도록 실질적으로 폐쇄되어 있다. 따라서, 사용자가 가연성 열원(10)의 발화 동안에 마우스피스(50)를 흡인하는 경우이더라도, 공기가 에어로졸 형성 기재(30) 내로 흡인되고 마우스피스(50)를 통해 사용자에게 전달되는 것이 실질적으로 방지된다.
밸브(220)의 온도가 임계 온도에 도달할 때, 밸브(220)는 제1 위치로부터, 디스크(221)가 볼록형이고 슬릿(226)이 제2 위치에서 디스크(221)의 변형으로 인해 개방되는 제2 위치(미도시함)로 스냅된다. 이 위치에서, 에어로졸 형성 기재(30)는 자동 온도조절 바이메탈 디스크(221)의 개방된 슬릿(226)을 통해 가연성 열원(10)과 유체 연동하고 있다. 사용자가 마우스피스(50)를 흡인하는 경우, 공기가 가연성 열원(10)의 중앙 기류 채널(16) 및 밸브(220)의 자동 온도조절 바이메탈 디스크(221)의 개방된 슬릿(226)을 통해 흡연 물품(201)의 에어로졸 형성 기재(30) 내로 흡인된다.
가연성 열원(10)의 연소율이 감소되어 그의 온도가 떨어질 때, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(220)로 전달되는 열도 떨어진다. 자동 온도조절 바이메탈 밸브(220)의 온도가 임계 온도 아래로 떨어짐에 따라, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(220)가 도 3a에 도시된 제1 위치로 복귀해서, 공기가 사용자에 의해 흡연 물품(201)을 통해 흡인되는 것을 실질적으로 방지한다.
도 4a 내지 도 4d에 도시된 본 발명의 제4 구현예에 따른 흡연 물품(301)은 본 발명의 제1 구현예에 따른 흡연 물품(1)과 대부분 일치하는 구성을 갖는다. 하지만, 흡연 물품(301)에서, 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 제1 바이메탈 디스크(321)의 상류에 있는 제2 바이메탈 디스크(323)를 더 포함하고 있다. 제1 바이메탈 디스크(321)는 구리 같은 높은 열 팽창 계수를 갖는 물질로부터 형성된 상류층(322), 및 강철 같은 낮은 열 팽창 계수를 갖는 물질로부터 형성된 하류층(324)을 갖는다. 제1 바이메탈 디스크(321)는 대략 0.6mm 직경의 원형 구멍 형태인, 4개의 주변 개구부(326), 및 중앙 고형부(328)를 갖는다. 제2 바이메탈 디스크(323) 및 제1 바이메탈 디스크(321)는 실질적으로 평면형이며 그들의 주변부에 함께 용접되어 있다. 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 제2 바이메탈 디스크(323)는 제1 바이메탈 디스크(321)의, 중심에서 벗어나 있는 개구부(326)로부터 오프셋되는 중앙 개구부(325)를 갖는다. 제2 바이메탈 디스크(323)의 나머지 부분은 고체이다. 제1 바이메탈 디스크(321)와 같이, 제2 바이메탈 디스크(323)는 2 층으로 형성되어 있다. 제1 바이메탈 디스크(321)와 달리, 제2 바이메탈 디스크(323)의 상류층(327)은 구리 같은 높은 열 팽창 계수를 갖는 물질로부터 형성된 것이고, 제2 바이메탈 디스크(323)의 하류층(329)은 강철 같은 낮은 열 팽창 계수를 갖는 물질로부터 형성된 것이다. 따라서, 낮은 열 팽창 계수를 갖는 디스크들(321, 323)의 층들(322, 329)은 높은 열 팽창 계수를 갖는 층들(324, 327) 사이에 협지되어 있다.
사용시, 사용자에 의한 흡연 물품(301)의 가연성 열원(10)의 발화 동안, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(320)는 도 4a에 도시된 바와 같이 제1 위치에 있다. 제1 위치에서, 제2 바이메탈 디스크(323)의 중앙 개구부(325)는 제1 바이메탈 디스크(321)의 중앙 고형부(328)에 의해 실질적으로 차단되어 있으며 제1 바이메탈 디스크(321)의, 중심에서 벗어나 있는 개구부(326)는 제2 바이메탈 디스크(323)의 나머지 부분에 의해 실질적으로 차단되어 있다. 자동 온도조절 바이메탈 밸브(320)가 흡연 물품(301)의 내부 직경을 가로질러 연장되어 있으면, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(320)는 흡연 물품(301)의 내부 직경을 실질적으로 차단하고, 공기가 기류 채널(16)을 통해 흡인되는 것을 실질적으로 방지한다. 따라서, 사용자가 가연성 열원(10)의 발화 동안에 마우스피스(50)를 흡인하는 경우이더라도, 공기가 에어로졸 형성 기재(30) 내로 흡인되고 마우스피스(50)를 통해 사용자에게 전달되는 것이 실질적으로 방지된다.
밸브(320)의 온도가 임계 온도에 도달할 때, 밸브(320)는 제1 위치로부터 도 4d에 도시된 제2 위치로 변형된다. 제2 위치에서, 제1 바이메탈 디스크(321)는 볼록형이고 제2 바이메탈 디스크(323)는 오목형이다. 따라서, 제1 및 제2 바이메탈 디스크(321 및 323)의 중앙부는 이격되어 있다. 이 위치에서, 에어로졸 형성 기재(30)는 제2 바이메탈 디스크(323)의 중앙 개구부(325) 및 제1 바이메탈 디스크(321)의, 중심에서 벗어나 있는 개구부(326)를 통해 가연성 열원(10)과 유체 연동하고 있다. 사용자가 마우스피스(50)를 흡인하는 경우, 공기가 가연성 열원(10)의 중앙 기류 채널(16), 제2 바이메탈 디스크(323)의 중앙 개구부(325) 및 제1 바이메탈 디스크(321)의, 중심에서 벗어나 있는 개구부(326)를 통해 흡연 물품(301)의 에어로졸 형성 기재(30) 내로 흡인된다.
가연성 열원(10)의 연소율이 감소되어 그의 온도가 떨어질 때, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(320)로 전달되는 열도 떨어진다. 자동 온도조절 바이메탈 밸브(320)의 온도가 임계 온도 아래로 떨어짐에 따라, 자동 온도조절 바이메탈 밸브(320)가 도 4a에 도시된 제1 위치로 복귀해서, 공기가 사용자에 의해 흡연 물품(301)을 통해 흡인되는 것을 실질적으로 방지한다.
상술한 특정 구현예들은 본 발명을 예시하고자 하는 것이다. 그러나, 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주를 이탈하지 않고 다른 구현예들이 이루어질 수도 있고, 상술한 특정 구현예들이 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아님을 이해해야 한다.
1,101,201,301: 흡연 물품
10,210: 가연성 열원
12: 전방면
14: 후방면
16: 중앙 기류 채널
18: 제1 배리어
19: 중공관
20,120,320: 바이메탈 밸브
21,121,221: 바이메탈 디스크
22,322,327: 상류층
24,324,329: 하류층
26,326: 개구부
28,128,328: 고형부
30: 에어로졸 형성 기재
32: 담배 기반 물질
34,54: 플로그 랩
40: 이송 요소
42: 중공관
50: 마우스피스
52: 여과 물질
60: 열 전도 요소
62: 후방 부분
64: 전방 부분
70: 외부 래퍼
126: 절개부
220: 밸브
226: 슬릿
321: 제1 바이메탈 디스크
323: 제2 바이메탈 디스크
325: 중앙 개구부

Claims (15)

  1. 흡연 물품으로,
    대향하는 전방면 및 후방면을 갖는 가연성 열원;
    상기 가연성 열원의 전방면에서 후방면으로 연장되어 있는 하나 이상의 기류 채널;
    상기 가연성 열원의 후방면의 하류에 있는 에어로졸 형성 기재; 및
    상기 가연성 열원의 후방면과 상기 에어로졸 형성 기재 사이에 위치한 자동 온도조절 바이메탈 밸브를 포함하고,
    여기서 상기 자동 온도조절 바이메탈 밸브는, 상기 자동 온도조절 바이메탈 밸브가 임계 온도 위로 가열될 때, 상기 밸브가 상기 하나 이상의 기류 채널과 상기 에어로졸 형성 기재 사이의 유체 연통을 실질적으로 방지하거나 억제하는 제1 위치로부터, 상기 하나 이상의 기류 채널 및 상기 에어로졸 형성 기재가 유체 연통하는 제2 위치로 변형되도록 배열되어 있는, 흡연 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 스냅 동작으로 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 변형되도록 사전 응력을 받는, 흡연 물품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 자동 온도조절 바이메탈 밸브는, 100 내지 500㎛의 만곡부를 갖도록 사전 형성함으로써 사전 응력을 받는, 흡연 물품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가연성 열원의 후방면은 오목형이고, 상기 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 상기 제1 위치에서 오목형이고 상기 제2 위치에서 볼록형인, 흡연 물품.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 상기 가연성 열원의 후방면과 접경하고 있는, 흡연 물품.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 상기 에어로졸 형성 기재와 상기 하나 이상의 기류 채널 중 적어도 하나 사이의 유체 연통을 허용하기 위한 하나 이상의 개구부 및 하나 이상의 고형부를 갖는 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트를 포함하는, 흡연 물품.
  7. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 고형부는, 상기 자동 온도조절 바이메탈 밸브가 상기 제1 위치에 있을 때에 상기 하나 이상의 기류 채널 모두를 차단하고, 상기 자동 온도조절 밸브가 상기 제2 위치에 있을 때에 상기 하나 이상의 기류 채널 중 적어도 하나를 차단 해제하도록 배열되어 있는, 흡연 물품.
  8. 제6항에 있어서, 상기 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 상기 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트에 인접하는 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트를 포함하되, 상기 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트는 상기 에어로졸 형성 기재와 상기 하나 이상의 기류 채널 중 적어도 하나 사이의 유체 연통을 허용하기 위한 하나 이상의 개구부 및 하나 이상의 고형부를 갖는, 흡연 물품.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트 중 하나 또는 전부의 하나 이상의 고형부는, 상기 밸브가 상기 제1 위치에 있을 때에 다른 시트의 하나 이상의 개구부를 차단하고, 상기 밸브가 상기 제2 위치에 있을 때에 상기 다른 시트의 하나 이상의 개구부 중 적어도 하나를 차단 해제하도록 배열되어 있는, 흡연 물품.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트 및 상기 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트는, 그들의 주변부의 적어도 일부분을 따라 함께 부착되어 있는, 흡연 물품.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트는 상기 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트의 상류에 위치하고 있는, 흡연 물품.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 자동 온도조절 바이메탈 시트는 적어도 4개의 주변 개구부를 가지고, 상기 제2 자동 온도조절 바이메탈 시트는 상기 열원의 중앙 기류 채널과 정렬된 중앙 구멍을 포함하는, 흡연 물품.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동 온도조절 바이메탈 밸브는 실질적으로 원형 단면을 갖는, 흡연 물품.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 형성 기재는 담배 기반 물질 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함하는, 흡연 물품.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가연성 열원은 가연성 탄소질 열원인, 흡연 물품.
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