KR102668543B1 - 플라즈마 이온 필터를 포함하는 부류연 제거 장치 - Google Patents

플라즈마 이온 필터를 포함하는 부류연 제거 장치 Download PDF

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Abstract

내부에 흡연 공간이 형성되어 있는 하우징, 상기 하우징의 일단에 위치하여 상기 흡연 공간으로 흡연 물품이 삽입되기 위한 개구를 형성하고 있는 물품 삽입부, 및 상기 흡연 공간 내에 삽입된 흡연 물품의 상류 말단과 이격된 상태로 위치하여 흡연 물품에서 발생하는 부류연을 처리하는 부류연 처리부를 포함하는 부류연 제거 장치가 제공된다. 상기 부류연 처리부는 고전압 전극에 의해 플라즈마 이온을 발생시키는 플라즈마 이온 필터, 및 부류연이 플라즈마 이온 필터를 통과하여 배기되도록 하는 배기팬을 포함한다. 본 발명의 일 구체예에 따른 부류연 제거 장치는 필터 적용 후 유량은 크게 저하되지 않으면서도 부류연 제거율 및 냄새 제거 효과 측면에서 현저하게 우수한 효과를 얻을 수 있다.

Description

플라즈마 이온 필터를 포함하는 부류연 제거 장치{SIDESTREAM SMOKE REMOVAL DEVICE INCLUDING PLASMA ION FILTER}
본 발명은 플라즈마 이온 필터를 포함하는 부류연 제거 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 고전압 전극에 의해 플라즈마 이온을 발생시키는 플라즈마 이온 필터를 포함하는 부류연 제거 장치에 관한 것이다.
흡연을 통해 발생되는 담배연기는 담배 필터를 통과하여 입으로 전달되는 주류연(主流煙, main stream smoke)과 필터를 통과하지 않고 대기 중으로 발생되는 부류연(副流煙, side stream smoke)으로 구분할 수 있다.
부류연 제거 장치는 손냄새 저감, 부류연(sidestream smoke) 제거(정화) 등을 목적으로 고안된 일종의 흡연 보조 기구이다. 상기 부류연 제거 장치는 통상적으로 내부에 밀폐된 흡연 공간과 부류연 제거 수단을 구비하고 있고, 사용자는 부류연 제거 장치 내부의 흡연 공간에 궐련을 삽입하여 흡연을 할 수 있다.
상기 부류연 제거 장치의 기능성을 향상시키기 위해서는 흡연 시 발생하는 다량의 부류연을 효과적으로 제거할 수 있는 필터가 요구된다. 특히, 부류연 제거 장치의 경우, 필터의 크기가 크지 않으면서도 다량의 부류연에 대해서도 뛰어난 소취력을 갖는 필터가 요구되고, 본 발명자는 이에 대한 지속적인 연구 끝에 본 발명을 완성하였다.
미국 특허출원공개 US 2019/0307165호
부류연을 효과적으로 제거할 수 있는 필터를 포함하는 부류연 제거 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면,
내부에 흡연 공간이 형성되어 있는 하우징, 상기 하우징의 일단에 위치하여 상기 흡연 공간으로 흡연 물품이 삽입되기 위한 개구를 형성하고 있는 물품 삽입부, 및 상기 흡연 공간 내에 삽입된 흡연 물품의 상류 말단과 이격된 상태로 위치하여 흡연 물품에서 발생하는 부류연을 처리하는 부류연 처리부를 포함하는 부류연 제거 장치가 제공된다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 부류연 처리부는 고전압 전극에 의해 플라즈마 이온을 발생시키는 플라즈마 이온 필터, 및 부류연이 플라즈마 이온 필터를 통과하여 배기되도록 하는 배기팬을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전극은 플라즈마 이온 필터의 상면 기준으로 1mm 내지 10mm 돌출되어 위치한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 플라즈마 이온 필터는 2개의 전극을 포함하며, 상기 전극은 25mm 이상 이격되어 위치한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전극은 부류연 제거 장치의 하류측 단부를 기준으로 50mm 이상 이격되어 위치한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전극은 돌출된 전극의 단부가 뾰족한 형태이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전극은 돌출된 전극이 하나의 기둥을 중심으로 하나 이상의 단부를 갖는다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전극은 돌출된 부분이 침 형태 또는 브러쉬 형태이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 플라즈마 이온 필터는 전극에 전압을 인가하기 위한 회로, 및 상기 회로 상면에 회로를 보호하기 위한 플레이트를 포함하며, 회로와 연결된 전극은 플레이트의 홀을 통과하여 돌출된다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 플레이트 상부에 부류연이 통과하는 유로가 형성된다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 회로는 전극에 3V 내지 5V를 인가한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전극은 돌출된 전극의 단부에서 5,000V 내지 7,000V까지 승압된다.
본 발명의 일 구체예에 따른 부류연 제거 장치는 필터로서 플라즈마 이온 필터를 사용함으로써, 필터 적용 후 유량은 크게 저하되지 않으면서도 부류연 제거율 및 냄새 제거 효과 측면에서 현저하게 우수한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 흡연 물품이 적용된 부류연 제거 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 플라즈마 이온 필터의 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 플라즈마 이온 필터의 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른 플라즈마 이온 필터의 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 침 형태의 전극을 개략적으로 나타낸 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 구체예에 따른 브러쉬 형태의 전극을 개략적으로 나타낸 이미지이다.
이하, 구체예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 구체예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 구체예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 구체예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 구체예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 구체예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 구체예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에서, 용어 "흡연 물품(smoking article)"이란, 담배, 담배 파생물, 팽화처리 담배(expanded tobacco), 재생 담배(reconstituted tobacco) 또는 담배 대용물에 기반하느냐에 상관없이 흡연 가능한 임의의 제품 또는 흡연 체험을 제공할 수 있는 임의의 제품을 의미한다. 예를 들어, 상기 흡연 물품은 궐련, 엽궐련(cigar) 및 작은 엽궐련(cigarillo) 등 같은 흡연 가능 제품을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 용어 "흡연 물질(smoking material)"이란, 연기(smoke) 및/또는 에어로졸(aerosol)을 발생시키거나 흡연에 이용되는 물질을 의미한다. 예를 들어, 상기 흡연 물질은 담배물질을 포함할 수 있다. 상기 담배물질은 예를 들어 담배 잎 조각, 담배 줄기 또는 이들로부터 가공된 물질 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 담배물질은 분쇄된 담배의 잎, 분쇄된 재생 담배, 팽화각초, 팽화주맥 및 판상엽 등을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서, 용어 "상류(upstream)" 또는 "상류 방향"은 사용자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, 용어 "하류(downstream)" 또는 "하류 방향"은 사용자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미한다. 상기 용어는 흡연 물품을 구성하는 요소의 상대적 위치를 설명하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 따른 흡연 물품(2)에서, 필터부는 흡연 물질부의 하류 또는 하류 방향에 위치하고, 흡연 물질부는 필터부의 상류 또는 상류 방향에 위치한다.
본 명세서에서, 용어 "길이 방향(longitudinal direction)"은 흡연 물품 또는 부류연 제거 장치의 길이 방향축에 상응하는 방향을 의미하고, 용어 "수직 방향(perpendicular direction)"은 흡연 물품 또는 부류연 제거 장치의 길이 방향축에 수직하는 방향을 의미한다.
본 명세서에서, 용어 "퍼프(puff)"는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어당기는 상황을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 구체예에 대하여 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다.
본 발명은 부류연 제거 장치에 관한 것으로, 흡연 시 발생하는 부류연을 효과적으로 포집할 수 있는 필터를 포함하는 부류연 제거 장치를 제공하고자 한다. 본 명세서에서는 부류연 제거 장치에 대한 이해를 돕기 위해, 예시적인 부류연 제거 장치를 개략적으로 나타낸 도 1을 제공한다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 부류연 제거 장치(1)는 하우징(11), 물품 삽입부(12) 및 부류연 처리부(16)를 포함한다. 상기 부류연 제거 장치(1)는 백커버(13), 단열부(14), 점화부(15), 메쉬망(17), 제어부(18), 디스플레이부(19) 및 온도 센서(20)를 더 포함할 수 있으며, 상기 구성 외에도 해당 기술분야의 통상의 기술자 입장에서 범용적인 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 부류연 제거 장치(1)는 전기적 구성요소(예를 들면, 제어부(18), 디스플레이부(19) 등)에 전력을 공급하기 위한 배터리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 구성요소 중 일부는 부류연 제거 장치(1)의 필수적인 구성요소가 아닐 수도 있다. 즉, 부류연 제거 장치(1)는 도시된 구성요소 중 일부가 생략된 형태로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 부류연 제거 장치(1)는 온도 센서(20), 디스플레이(19) 등의 구성요소가 생략된 형태로 구현될 수도 있다. 이하에서는, 부류연 제거 장치(1)의 각 구성요소에 대하여 설명하도록 한다.
상기 하우징(11)은 부류연 제거 장치(1)의 내부에 흡연 공간을 형성할 수 있고, 부류연 제거 장치(1)의 외관의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 도 1은 하우징(11)이 부류연 제거 장치(1)의 측벽을 지칭하는 것처럼 도시하고 있으나, 하우징(11)은 물품 삽입부(12), 백커버(13) 및 단열부(14)를 포함하는 외관 형성 구조물 전부를 지칭하는 것일 수도 있다. 상기 부류연 제거 장치(1)의 내구성을 보장하고 파손 위험성을 최소화하기 위해, 하우징(11)은 견고한 소재로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 흡연 공간 내로 외기가 원활하게 유입될 수 있도록 하우징(11)에 벤트 홀(A)이 형성되어 있을 수 있다. 상기 벤트 홀(A)은 흡연 중에 외기가 유입되도록 함으로써 흡연 물품(2)의 연소를 촉진할 수 있는데, 이에 따라 부류연 제거 장치(1)의 흡연 기능이 크게 향상될 수 있다. 도 1은 하우징(11)에 1개의 벤트 홀(A)이 형성되어 있는 것을 예로써 도시하고 있으나, 벤트 홀(A)의 개수는 복수개일 수도 있다. 또한, 상기 벤트 홀(A)의 형성 위치, 크기, 간격 등도 다양하게 설계될 수 있다. 상기 벤트 홀(A)의 개폐 여부 및/또는 개폐 정도는 제어부(18)에 의해 제어될 수도 있다.
상기 물품 삽입부(12)는 하우징(11)의 일단(예를 들어, 하류측)에 위치하며, 흡연 물품(2)이 삽입되기 위한 개구를 형성할 수 있다. 사용자는 물품 삽입부(12)를 통해 부류연 제거 장치(1) 내의 흡연 공간으로 흡연 물품(2)을 삽입할 수 있다. 흡연 공간 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 차단하기 위해, 물품 삽입부(12)는 단열성 소재로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 삽입된 흡연 물품(2)이 흔들리는 것을 방지하기 위해, 물품 삽입부(12)는 흡연 물품(2)을 잡아줄 수 있는 홀더 구조로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 물품 삽입부(12)가 개구의 크기를 조절할 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 물품 삽입부(12)는 수동 조작을 통해 개구를 조이거나 느슨하게 확장할 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 다른 예로서, 상기 물품 삽입부(12)는 흡연 물품(2)에 맞게 자동으로 개구를 조이도록 구성될 수도 있다. 보다 구체적인 예로서, 상기 물품 삽입부(12)가 제어부(18)에 의해 제어되고, 제어부(18)가 센서를 통해 흡연 물품(2)이 삽입되는 것을 감지하거나 사용자 입력(예를 들어, 버튼 푸시)이 수신될 때 물품 삽입부(12)의 개구를 조이도록 제어할 수도 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 개구의 크기가 흡연 물품(2)에 맞게 조절됨으로써 흡연 물품(2)의 흔들림 현상이 방지되고 지지 안정성이 향상될 수 있다. 나아가, 다양한 크기의 흡연 물품(2)이 삽입될 수 있게 되어, 부류연 제거 장치(1)의 활용성도 향상될 수 있다.
상기 흡연 물품(2)은 하류에 위치한 필터부와 필터부의 상류 말단과 접경하는 흡연 물질부로 구성될 수 있다. 다만, 흡연 물품(2)의 세부 구조는 얼마든지 달라질 수 있다. 상기 필터부는 연기를 여과할 수 있는 필터 물질을 포함할 수 있으며, 상기 흡연 물질부는 흡연 물질을 포함할 수 있다. 상기 흡연 물품(2)의 예로는 연소형 궐련을 들 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 흡연 물품(2)은 흡연 시에 부류연이 발생되는 임의의 물품을 포함할 수 있다.
상기 부류연 처리부(16)는 흡연 공간 내에 삽입된 흡연 물품(2)의 상류 말단과 이격된 상태로 위치하여 흡연 물품에서 발생하는 부류연에 대한 각종 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 부류연 처리부(16)는 삽입된 흡연 물품(2)과 백커버(13) 사이에 위치하여 부류연에 대한 정화 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 부류연 처리부(16)는 정화된 부류연이 외부로 잘 배출되도록 하는 배기 기능을 더 수행할 수도 있다. 다만, 상기 부류연 처리부(16)의 세부 구조 및 동작 방식은 다양하게 설계될 수 있으며, 이는 구체예에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 부류연 처리부(16)가 필터(16A)와 배기팬(16B)을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 필터(16A)는 부류연을 여과하여 부류연에 대한 정화 기능을 수행하고, 상기 배기팬(16B)은 부류연에 대한 배기 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 배기팬(16B)은 회전을 통해 부류연을 필터(16A) 쪽으로 빨아당기고, 상기 필터(16A)를 통과한 부류연이 외부로 원활하게 배출되도록 할 수 있다. 상기 배기팬(16B)의 동작은 제어부(18)에 의해 제어될 수 있다.
상기 필터(16A)는 플라즈마 이온 필터를 포함할 수 있다. 여기서, 용어 “플라즈마 이온 필터”는 플라즈마 이온을 발생시켜 플라즈마 이온을 통해 예를 들어, 흡연 시 발생할 수 있는 부류연 등을 제거하는 기능을 가진 필터를 의미한다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 플라즈마 이온 필터는 전극에 인가되는 전압이 고전압으로 승압되어 발생하는 전기 에너지를 통해 주변 수분(H20) 등의 기체 성분을 파괴시켜, 자유 라디칼(free radical)을 갖는 플라즈마 이온을 발생시킨다. 이러한 플라즈마 이온은 흡연 시 발생할 수 있는 부류연 등을 제거하는 기능을 가진다. 본 발명에서 플라즈마 이온 필터는 플라즈마 이온을 통해 목적하는 기능성을 달성할 수 있는 필터라면, 특별히 한정되지 않는다.
상기 플라즈마 이온을 발생시킬 수 있는 다량의 전기 에너지를 제공하는 플라즈마 이온 필터의 상면을 기준으로 돌출되어 위치할 수 있다. 이러한 구조는 돌출된 전극의 끝단에서 인가되는 전압이 승압되기에 유리한 구조이다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 플라즈마 이온 필터의 상면 기준으로 1mm 내지 10mm, 구체적으로 2mm 내지 9mm, 보다 구체적으로 3mm 내지 8mm 돌출되어 위치한다. 상기 범위에 따른 전극의 돌출 정도는 전압의 승압에 유리할 뿐만 아니라, 부류연 등을 포함하는 기체의 유로 전체를 커버할 수 있을 정도로 플라즈마 이온을 발생시킬 수 있다.
상기 플라즈마 이온 필터의 전극(E)은 하나 이상을 포함할 수 있으며, 둘 이상의 전극(E)을 포함하는 경우, 전극 간의 간섭 현상에 의해 플라즈마 이온 발생에 있어서의 기능성이 저하될 수 있기 때문에, 각각의 전극(E)은 서로 이격하여 배치할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 플라즈마 이온 필터는 2개의 전극(E)을 포함하며, 25mm 이상, 26mm 이상, 27mm 이상, 28mm 이상, 29mm 이상, 30mm 이상 이격하여 위치할 수 있다. 여기서, 전극(E) 사이의 간격(W)은 전극의 중심부를 기준으로 측정되며, 도 2 내지 도 4에서는 W로 표시된다. 상기 범위 미만인 경우, 전극이 고전압으로 승압되기 어려워 플라즈마 이온 발생이 용이하지 않을 수 있다.
고전압 전극에 의해 발생하는 플라즈마 이온은 반응성이 매우 큰 자유 라디칼을 포함한다는 점에서, 전극은 사용자의 입과는 어느 정도 거리를 두고 위치하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 전극은 부류연 제거 장치의 하류측 단부를 기준으로 50mm 이상, 52mm 이상, 54mm 이상, 56mm 이상, 58mm 이상, 60mm 이상 이격되어 위치할 수 있다. 여기서, 거리를 부류연 제거 장치의 하류측 단부를 기준으로 하는 것은 흡연 물품이 부류연 제거 장치에 삽입이 되더라도 사용자는 흡연 물품 상에 입을 위치시키고 흡연을 하기 때문에, 사용자의 입은 부류연 제거 장치의 하류측 단부와 동일하거나 그보다 하류측에 위치하여, 사용자의 입과 전극 사이의 충분한 거리를 확보할 수 있다. 상기 플라즈마 이온은 반응성이 매우 크기 때문에, 고전압 전극 근처에서 대부분이 빠르게 반응을 하고, 생성된 물질 또한 점착성이 높다는 점에서 상기 거리만으로도 충분할 수 있다.
상기 플라즈마 이온 필터는 전극에 전압을 인가하기 위한 회로, 및 상기 회로 상면에 회로를 보호하기 위한 플레이트를 포함한다. 전극은 회로와 연결되며, 플레이트의 홀을 통과하여 돌출된다. 도 2 내지 도 4에서는 전극(E)를 감싸는 원이 이러한 홀을 나타낸 것이다. 상기 플레이트 상부에 부류연이 통과하는 유로가 형성될 수 있다. 다른 필터의 경우, 필터의 기능성을 확보하기 위해서는 필터 부분을 통과할 때 유로가 좁아져서 유량이 현저하게 줄어들 수 있는데, 이와 달리 상기 플라즈마 이온 필터는 유로가 거의 그대로 오픈된 상태에서도 반응성이 큰 플라즈마 이온을 통해 필터로서의 높은 기능성을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 플라즈마 이온 필터는 다양한 형태로 제조될 수 있다. 상기 플라즈마 이온 필터는 기본적으로 전극을 필터의 상류 측에 위치시키고, 상기 전극의 배치에 따라 구조를 변경할 수 있다. 필터의 기능성을 고려한다면, 상류측 두 모서리에 전극을 배치하는 것이 바람직할 수 있으며, 이 때 두 전극은 상술한 바와 같이 일정한 간격을 유지해야 한다는 점에서 이를 고려하여 구조를 변경할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 플라즈마 이온 필터는 도 2 내지 도 4와 같은 형태를 가질 수 있다. 도 2와 같이 필터의 상류측 폭과 동일하게 하류측 폭을 유지할 수도 있고, 도 3 및 4와 같이 필터의 하류측 폭은 흡연 물품의 두께를 고려하여 좁게 유지할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 전극은 돌출된 전극의 단부가 뾰족한 형태이다. 전극의 단부가 뾰족한 형태를 가짐으로써, 전극의 단부에 고전압이 모이게 된다. 상기 전극은 돌출된 전극이 하나의 기둥을 중심으로 하나 이상의 단부를 가질 수 있다. 하나 이상의 단부를 가지는 경우, 전극이 유로에 노출되는 비표면적이 커질 수 있으며, 이에 따라 플라즈마 이온 발생에 보다 유리한 구조일 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 전극은 돌출된 부분이 침 형태 또는 브러쉬 형태이다. 상기 침 형태는 예시적으로 도 5와 같은 형태일 수 있고, 상기 브러쉬 형태는 예시적으로 도 6과 같은 형태일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 회로는 전극에 3V 내지 5V, 구체적으로 3.5V 내지 5V, 보다 구체적으로 4V 내지 5V를 인가한다. 이렇게 인가된 전극은 돌출부 전극의 단부에서 5,000V 내지 7,000V까지 승압될 수 있다. 승압되어 고전압을 갖는 전극은 기체 유로에 흐르는 기체와 만나 반응성이 매우 큰 자유 라디칼을 포함하는 플라즈마 이온을 발생시킬 수 있다.
상기 백커버(13)는 하우징(11)의 타단(예를 들어, 상류측)에 위치하여 부류연 제거 장치(1)의 커버로 기능할 수 있다. 상기 부류연 처리부(16)를 통해 처리된 (정화된) 부류연이 외부로 배출될 수 있도록 백커버(13)에는 기체 배출 통로가 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 백커버(13)에는 미세홀 등과 같은 기체 배출 통로가 형성되어 있을 수 있다.
상기 단열부(14)는 열전도율이 낮은 소재로 이루어져 흡연 공간 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 차단할 수 있다. 상기 단열부(14)는 하우징(11)의 외면에 배치됨으로써, 사용자의 신체가 부류연 제거 장치(1)와 닿을 때(예를 들어, 흡연을 위해 장치(1)을 파지하는 경우) 내부 열에 의한 화상 위험을 미연에 방지하는 역 할을 할 수 있다.
상기 온도 센서(20)는 흡연 공간 내에 배치되어 흡연 공간 내에 삽입된 흡연 물품(30)의 온도를 측정할 수 있다. 상기 온도 센서(20)의 개수, 형상, 배치 위치, 배치 간격 등은 다양하게 설계될 수 있으며, 이는 구체예에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 온도 센서(20)가 흡연 물질부의 하류 말단 부근의 온도를 측정하도록 배치될 수 있다. 이러한 경우, 추가적인 모니터링 모듈 없이 온도 센서(20)만을 이용하여 흡연의 종료 여부가 정확하게 판단될 수 있는데, 이는 통상적으로 흡연 물질부가 완전히 연소된 경우에 흡연이 종료되는 점을 이용한 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(18)는 온도 센서(20)의 측정 온도가 기준치 이상이거나(예를 들어, 현재 흡연 위치가 흡연 물질부 하류 말단에 도달한 경우), 온도 센서(20)의 측정 온도가 증가하다가 기준치 이하로 감소하는 경우(예를 들어, 흡연 물질부의 하류 말단에서 연소력이 약해지는 경우)에 흡연이 종료된 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 복수개의 온도 센서(20)가 흡연 공간 내에 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 상기 복수개의 온도 센서(20)가 흡연 물품(30)의 길이 방향으로 배치될 수 있다. 또는, 상기 복수개의 온도 센서(20)가 서로 대향하는 위치에 배치될 수도 있다. 이때, 온도 센서(20)의 배치 간격은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 복수개의 온도 센서(20)가 이용되면, 흡연 진행 상황(예를 들어, 흡연 진행 정도)이 보다 정확하게 모니터링될 수 있으며, 아래와 같이 다양한 모니터링 정보가 획득될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 흡연 물질부의 상류 말단 부근에 배치된 온도 센서를 통해 흡연의 시작이 감지(판단)될 수 있다. 예를 들어, 제어부(18)는 상기 온도 센서의 측정 온도가 기준치 이상인 경우 흡연이 시작된 것으로 판단할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 길이 방향으로 배치된 복수개의 온도 센서의 측정 온도를 비교하여 흡연 물품(2)의 흡연 진행 정도(예를 들어, 현재 흡연 (연소) 위치)가 판단될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 복수개의 온도 센서(20)가 삽입된 흡연 물품(2)의 기준으로 서로 대향하는 위치에 배치되거나, 흡연 공간 내에서 흡연 물품(2)의 원주 방향으로 배치(예를 들어, 90도 간격으로 4개의 온도 센서 20 배치)될 수 있다. 이러한 경우, 복수개의 온도 센서(20)의 측정 온도를 비교하여 흡연 물품(2)의 기울어짐(흔들림) 정도가 판단될 수 있다. 예를 들어, 특정 온도 센서의 측정 온도가 다른 온도 센서보다 높은 경우, 제어부(18)는 상기 특정 온도 센서 방향으로 삽입된 흡연 물품(2)이 기울어져 있다고 판단할 수 있다. 또는, 복수의 온도 센서(20)의 측정 온도가 기준치 이상으로 변동되는 경우, 제어부(18)는 삽입된 흡연 물품(2)이 흔들리고 있다고 판단할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 세장형의 바디를 갖는 온도 센서(20)가 흡연 공간 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 세장형의 온도 센서(20)가 흡연 물품(2)의 길이 방향으로 배치될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따른 온도 센서(20)는 세장형 바디의 제1 부분이 흡연 물품(2)을 구성하는 흡연 물질부의 제1 대응 부위의 온도를 측정할 수 있고, 제2 부분이 흡연 물질부의 제2 대응 부위의 온도를 측정할 수 있도록 구현된 것일 수 있다. 구체적인 구현 방식은 어떠한 방식이 되더라도 무방하다. 이러한 경우, 상기 세장형 바디의 특정 부분의 측정 온도에 기초하여 흡연 진행 상황이 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 제어부(18)는 상기 세장형 바디의 각 부분의 측정 온도를 비교하여 흡연 물품(2)의 흡연 진행 정도를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 전술한 구체예의 조합에 기초하여 온도 센서(20)가 배치될 수도 있다.
상기 점화부(15)는 흡연 공간 내에 배치되어 흡연 공간 내로 삽입된 흡연 물품(2)을 점화할 수 있다. 상기 점화부(15)는 제어부(18)에 의해 제어될 수 있고, 사용자의 수동 조작에 의해 점화 기능을 수행할 수도 있다. 상기 점화부(15)의 개수, 형상, 배치 형태 등은 다양하게 설계될 수 있으며, 이는 실시예에 따라 달라 질 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 점화부(15)는 고정된 위치에 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 1 등에 도시된 바와 같이, 상기 점화부(15)는 삽입된 흡연 물품(2)의 상류 말단 부근을 점화할 수 있도록 배치될 수 있다. 이러한 경우, 부류연 제거 장치(1)의 구조가 간소화되어, 제조 시의 불량률이 최소화될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 점화부(15)는 이동 가능하도록 설계 및 구현될 수 있다. 구체적인 구현 방식은 어떻게 되더라도 무방하다. 예를 들어, 상기 점화부(15)는 사용자의 수동 조작 또는 제어부(18)의 제어에 의해 길이 방향으로 이동되도록 구현될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서는, 제어부(18)가 흡연 물품(2)의 삽입을 감지함에 응답하여 점화부(15)를 흡연 물품(2)의 상류 말단으로 이동시킬 수도 있다. 이 경우, 상기 부류연 제거 장치(1)가 다양한 길이의 흡연 물품(2)에 보편적으로 적용될 수 있게 되어, 부류연 제거 장치(1)의 활용성이 크게 향상될 수 있다.
상기 메쉬망(17)은 부류연 처리부(16)와 백커버(13)의 사이에 배치되어 안전망의 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 메쉬망(17)은 흡연 공간 내부의 특정 물체(예를 들어, 필터(16A)의 일부 조각 등)가 백커버(13) 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
상기 디스플레이부(19)는 하우징(11)의 외면에 위치하여 제어부(18)의 제어에 따라 각종 정보를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이부(19)는 흡연 진행 상황에 관한 정보, 장치 정보, 흡연 이력 정보, 사용자 정보 등을 디스플레이할 수 있다. 여기서, 상기 흡연 진행 상황에 관한 정보는 예를 들어, 흡연 진행 정보(예를 들어, 흡연 진행 정도, 현재 흡연 위치, 잔여 퍼프 횟수, 흡연 시간, 잔여 흡연 시간 등과 같이 흡연 진행과 관련된 모든 정보), 퍼프 정보(예를 들어, 퍼프 횟수, 퍼프 길이, 퍼프 간격, 퍼프 강도, 퍼프 중인지 여부 등과 같이 퍼프 이벤트와 관련된 모든 정보) 등을 포함할 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 장치 정보는 예를 들어 전원 상태, 고장 여부, 배터리 상태(예를 들어, 배터리 잔량, 충전 필요 여부 등) 등과 같은 정보를 포함할 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 흡연 이력 정보는 누적 흡연 횟수 등을 포함할 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 디스플레이부(19)는 LED 디스플레이와 같이 시각적인 디스플레이 수단을 구비함으로써, 상기 각종 정보를 시각적으로 디스플레이할 수 있다. 다만, 그 구체적인 디스플레이 수단은 얼마든지 달라질 수 있다.
상기 제어부(18)는 부류연 제거 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(18)는 배기팬(16B)의 동작을 제어할 수 있고, 디스플레이부(19)의 동작을 제어할 수도 있으며, 부류연 제거 장치(1)에 포함된 다 른 구성요소들의 동작도 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(18)는 흡연 물품(2)에 대한 흡연 진행 상황을 판단할 수 있고, 부류연 제거 장치(1)의 구성 각각의 상태를 확인하여 부류연 제거 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
상기 제어부(18)는 적어도 하나의 프로세서(processor)에 의해 구현될 수 있다. 상기 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용 적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 해당 기술분야에서 통상의 기술자라면, 상기 제어부(18)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 자명하게 이해할 수 있다.
도 1은 제어부(18)가 부류연 제거 장치(1)의 하우징(11) 외부에 위치한 것처럼 도시하고 있으나 이는 이해의 편의를 위한 것일 뿐이며, 제어부(18)의 배치 위치는 얼마든지 달라질 수 있다. 예를 들어, 외부 충격에 의한 고장을 방지하기 위해, 상기 제어부(18)는 하우징(11) 내의 특정 위치에 배치될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 구체예에서는, 상기 부류연 제거 장치(1)가 청각적 및/또는 촉각적인 출력을 제공하는 모듈을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 부류연 제거 장치(1)가 스피커, 진동 모듈 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 제어부(18)는 상기 예시된 모듈을 더 이용하여 각종 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구체예에서는, 흡연 공간 내에 절단부가 더 배치될 수 있다. 상기 절단부는 연소 중인 흡연 물품(2)을 절단하여 추가적인 연소를 방지함으로써, 사용자의 희망 시점에 안전한 소화 기능을 제공할 수 있으며, 사용자의 부주의로 인해 발생될 수 있는 화상 위험성(예를 들어, 직접 소화 시 부주의로 인한 화상 위험성)과 화재 위험성을 최소화할 수 있다. 다만, 절단부의 구현 방식은 다양하게 설계될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 절단부는 고정된 위치에 배치되어 삽입된 흡연 물품(2)의 특정 부위를 절단하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절단부는 필터(16A)와 흡연 물질부의 사이를 절단할 수 있는 위치에 고정적으로 배치될 수 있다. 이러한 경우, 상기 흡연 물품(2)의 현재 흡연(연소) 위치에 관계없이 안전한 소화 기능을 보장할 수 있으며, 부류연 제거 장치(1)의 구조가 간소화될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 절단부는 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절단부는 사용자의 외력(수동 조작)에 의해 이동되도록 구성될 수 있고, 제어부(18)의 제어에 의해 이동되도록 구성될 수도 있다. 보다 구체적인 예로서, 상기 절단부는 제어부(18)에 의해 흡연 물품(2)의 현재 흡연(연소) 위치 부근으로 자동으로 이동될 수도 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 절단부는 사용자가 하우징(11) 외면에 구비된 푸시형 버튼을 누르는 동작, 하우징(11)을 비트는 동작, 하우징(11)을 길이 방향으로 신장 또는 수축시키는 동작 등에 의해 작동될 수 있다. 상기 절단부는 상기 예시된 동작들에 의해 작동되도록 하우징(11)과 기계적으로 연동되는 구조로 이루어질 수 있고, 상기 예시된 동작들에 의해 제어부(18)가 절단부를 작동시키도록 구현될 수도 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 부류연 제거 장치(1)은 부류연 제거 장치(1)에 도입된 흡연 물품(2)이 안정적으로 지지될 수 있도록 삽입된 흡연 물품(2)의 측면을 지지할 수 있는 하나 이상의 지지부를 포함할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
도 1과 같은 형태의 부류연 제거 장치(내부 단면: 30mm×20mm 정사각형)를 제조하여, 내부에 흡연 물품(KT&G 제품)을 배치하였다. 흡연 물품보다 상류에 위치한 필터로 부류연 제거 장치 내부 단면의 가로 길이에 맞춘 30mm의 폭을 갖는 플라즈마 이온 필터(길이: 31mm, 두께: 8.5mm, ㈜ 지웰코리아의 플라즈마 이온 발생 장치)를 사용하여, 상기 플라즈마 이온 필터의 3면이 부류연 제거 장치 내부면에 닿도록 배치하였다. 상기 흡연 물품에서 길이 방향으로 가장 먼 곳에 위치한 플라즈마 이온 필터 상면 2개의 모서리에 폭 방향 및 길이 방향으로 각각 2mm씩 이격하여 2개의 전극을 도입하였다. 상기 전극은 플라즈마 이온 필터 상면으로부터 수직 방향으로 5mm 돌출되도록 위치하며, 침 형태의 전극을 사용하였다. 상기 침 형태의 전극의 수직 단면에서 가장 두께가 두꺼운 부분의 직경은 1mm였다. 또한, 상기 필터보다 상류에 위치한 배기팬으로 필터 없이 개방된 공간에서 2.0L/min의 유량을 구현할 수 있는 팬을 사용하였다.
실시예 2
플라즈마 이온 필터에서 전극으로 침 형태가 아닌 브러쉬 형태의 전극을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 부류연 제거 장치를 제조하였다. 내부에는 실시예 1과 동일한 흡연 물품을 배치하였다.
비교예 1
플라즈마 이온 필터를 적용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 부류연 제거 장치를 제조하였다. 내부에는 실시예 1과 동일한 흡연 물품을 배치하였다.
실험예
실시예 1 및 2와 비교예 1에 따른 부류연 제거 장치 각각에 삽입된 흡연 물품에 불을 붙여 배기팬을 구동하여 10분 동안 연소시키면서 배기되는 기체를 기초로, 유량, 부류연 제거율 및 냄새 제거 효과를 평가하여 하기 표 1에 나타내었다. 상기 플라즈마 이온 필터는 4.5V의 입력 전원과 20mA의 소모 전류로 구동되었다. 상기 부류연 제거율 및 냄새 제거 효과는 각각의 부류연 제거 장치에서 필터가 제거된 장치(비교예 1)를 기초로 한 대비 평가 결과이다. 상기 유량은 TSI 사의 Mass Flow Meter 4043H 장치로 측정하였고, 상기 부류연 제거율은 cerulean 사의 SM(Smoking Machine) 405 SV 장치로 측정하였다. 상기 냄새 제거 효과는 20명의 전문 평가 패널원에게 2m2 크기의 방에서 부류연 제거 장치가 적용되지 않은 흡연 물품에 불을 붙여 연소시켜 흡연 물품 자체의 부류연 냄새를 인지하게 한 후, 코를 환기하고, 동일한 크기의 다른 방에서 상술한 각각의 부류연 제거 장치가 적용된 흡연 물품에 불을 붙여 연소시켜 부류연 냄새를 인지하게 하여 비교 평가하였다. 평가는 총 7점 만점을 기준으로 하였으며, 냄새 제거 효과에 대해 평가 점수가 1점 내지 3점인 경우, '미흡', 3점 초과 5점 이하인 경우, '양호', 5점 초과 6점 이하인 경우, '우수', 6점 초과 7점 이하인 경우, '매우 우수'로 평가하였다.
구분 유량(L/min) 부류연 제거율(%) 냄새 제거 효과
비교예 1 2.0 - -
실시예 1 2.0 87 매우 우수
실시예 2 2.0 93 매우 우수
상기 표 1에 따르면, 필터로서 플라즈마 이온 필터를 사용 시, 유량은 그대로 유지하면서도 부류연 제거율 및 냄새 제거 효과 측면에서 현저하게 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 특히, 브러쉬 타입의 전극을 적용하는 경우, 부류연과 접할 수 있는 표면적이 증가되어 부류연 제거율 및 냄새 제거 효과를 더욱더 증가시킬 수 있었다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
1: 부류연 제거 장치
2: 흡연 물품
11: 하우징
12: 물품 삽입부
13: 백커버
14: 단열부
15: 점화부
16: 부류연 처리부
16A: 필터
16B: 배기팬
17: 메쉬망
18: 제어부
19: 디스플레이부
20: 온도 센서
A: 벤트 홀
E: 플라즈마 이온 필터의 전극
W: 전극 사이의 간격

Claims (11)

  1. 부류연 제거 장치로서,
    상기 부류연 제거 장치는,
    내부에 흡연 공간이 형성되어 있는 하우징;
    상기 하우징의 일단에 위치하여 상기 흡연 공간으로 흡연 물품이 삽입되기 위한 개구를 형성하고 있는 물품 삽입부; 및
    상기 흡연 공간 내에 삽입된 흡연 물품의 상류 말단과 이격된 상태로 위치하여 흡연 물품에서 발생하는 부류연을 처리하는 부류연 처리부를 포함하고,
    상기 부류연 처리부는,
    고전압 전극에 의해 플라즈마 이온을 발생시키는 플라즈마 이온 필터; 및
    부류연이 플라즈마 이온 필터를 통과하여 배기되도록 하는 배기팬을 포함하고,
    상기 플라즈마 이온 필터는 2개의 전극을 포함하며,
    상기 2개의 전극은 25mm 이상 이격되어 위치하고,
    상기 2개의 전극은 부류연 제거 장치의 하류측 단부를 기준으로 50mm 이상 이격되어 위치하고,
    상기 2개의 전극은 플라즈마 이온 필터의 상면을 기준으로 돌출되어 위치하고, 2개의 전극 각각은 하나의 기둥을 중심으로 둘 이상의 단부를 갖는 부류연 제거 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 플라즈마 이온 필터의 상면 기준으로 1mm 내지 10mm 돌출되어 위치하는 것을 특징으로 하는 부류연 제거 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 돌출된 전극의 단부가 뾰족한 형태인 것을 특징으로 하는 부류연 제거 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 돌출된 부분이 브러쉬 형태인 것을 특징으로 하는 부류연 제거 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 이온 필터는,
    전극에 전압을 인가하기 위한 회로; 및
    상기 회로 상면에 회로를 보호하기 위한 플레이트를 포함하며,
    회로와 연결된 전극은 플레이트의 홀을 통과하여 돌출되는 것을 특징으로 하는 부류연 제거 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 플레이트 상부에 부류연이 통과하는 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 부류연 제거 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 회로는 전극에 3V 내지 5V를 인가하는 것을 특징으로 하는 부류연 제거 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 전극은 돌출된 전극의 단부에서 5,000V 내지 7,000V까지 승압되는 것을 특징으로 하는 부류연 제거 장치.
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