KR20050099979A - 전기가열식 흡연장치의 흐름분배부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 담배를 가열시키는 전기에너지원을 갖춘 전기가열식 흡연장치에 사용되는 히터장치에 관한 것으로, 이는 외주면에서 그 내부면으로 뻗어 벽을 관통하는 적어도 하나의 개구부를 갖춘 내통과, 상기 적어도 하나의 개구부 내에 위치되고서 내부면에서부터 안쪽으로 뻗어 있는 적어도 하나의 흐름분배부재를 구비하되, 이 흐름분배부재는 히터장치의 내부와 유체가 연통하는 다수의 구멍을 구비하고 있다.

Description

전기가열식 흡연장치의 흐름분배부재{FLOW DISTRIBUTOR OF AN ELECTRICALLY HEATED CIGARETTE SMOKING SYSTEM}

본 발명은 전기가열식 흡연장치에 사용되는 히터장치에 관련된 것이다.

이전에 널리 알려진 종래의 불을 붙이는 담배는 담배의 연소에 의해 흡연자에게 향미와 향기를 전달한다. 주로 담배로 된 연소가능한 재료들은 가해진 열로 산화되는데, 종래 담배에서의 전형적인 연소온도는 흡입하는 동안 800℃ 이상으로 된다.

끝에 불을 붙이는 담배는 이와 관련하여 알려진 몇 가지 단점을 갖고 있다. 그 중에서도 특히 빨아들이지 않고 연기를 내는 동안 부류연(side stream smoke)을 생성하는데, 이는 비흡연자들을 불쾌하게 만든다. 또한, 일단 불이 붙여지면 끝에 불을 붙이는 담배는 완전히 태우거나 그냥 버려져야 한다. 끝에 불을 붙이는 담배는 다시 불을 붙일 수도 있으나, 이는 통상 향미와 맛 그리고 냄새와 관련된 주관적인 이유로 인해 바람직하지 못하다.

통상적으로 양도되고서 여기에 참조로 인용된 미국 특허 제5,591,368호와, 동 제5,878,752호, 동 제5,093,894호, 동 제5,225,498호, 동 제5,060,671호, 동 제5,095,921호, 동 제5,388,594호 및, 동 제5,499,636호에는, 전기로 작동되는 라이터 및 이 라이터와 상호작용하도록 특별히 형성된 담배를 포함하는 전기흡연장치가 기재되어 있다.

상기 미국 특허 제5,878,752호의 라이터에 대한 실시예에서, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 전기흡연장치(21)는 원통형 담배(23)와, 재사용가능하고 손으로 쥘 수 있는 라이터(25)를 구비한다. 이 담배(23)는 라이터(25)의 앞끝(29)에 있는 오리피스(27)에 삽입되고 이로부터 제거되도록 되어 있다. 담배(23)는 한 번 이상의 흡입사이클 후에 소모되고, 바람직하기로 라이터(25)는 담배(23)보다 훨씬 많은 수의 흡입사이클 후에 소모된다. 상기 라이터(25)는 하우징(31)을 구비하고, 앞부분(33)과 뒷부분(35)을 갖추고 있다. 담배(23)를 가열시키기 위한 히터부재(120)에 에너지를 공급하는 전원(37)은 바람직하기로 라이터(25)의 뒷부분(35)에 위치된다. 이 뒷부분(35)은 바람직하기로 나사 또는 스냅고정수단에 의해 쉽게 개폐될 수 있게 되어 있어 전원(37)을 용이하게 교체할 수 있다. 상기 앞부분(33)은 바람직하기로 히터부재와, 뒷부분(35)에 있는 전원(37)과 전기적으로 연통하는 회로를 수용하고 있다. 상기 하우징(31)은 바람직하기로 흡연자의 손에 편안히 놓일 수 있도록 되어 있으며, 바람직한 실시예에서는 대략 10.7cm×3.8cm×1.5cm의 전체 크기를 갖는다. 전원(37)은 담배(23)를 가열하는 히터부재에 충분한 전력을 제공하는 크기로 된다. 바람직하기로 전원(37)은 교체가능하고 재충전가능하며, 축전기 또는 더욱 바람직하게는 건전지와 같은 장치를 구비할 수 있다. 담배(23)를 가열시키고 바람직하기로 라이터(25)에 대해 적소에 담배를 보유지지하는 대체로 원통형인 히터장치(39)와, 전원(37)으로부터 히터장치(39)의 히터부재(120)에 소정량의 에너지를 전달하는 전기제어회로(41)는 바람직하게 라이터의 앞부분(33)에 위치된다.

다수의 금속 히터부재(120)는 담배의 담배로드부를 미끄러지듯이 수용하는 형태로 배치되어 있다. 이러한 전기흡연장치의 많은 장점 중 하나는 많은 담배에 대한 라이터의 재사용가능성이다. 상기 미국 특허 제5,878,752호에 기재되고 도 1과 도 2에 도시된 히터장치에서, 담배는 도 2의 오른편에 있는 경사진 개구부를 통해, 담배를 수용하는 개방된 끝을 갖춘 링형상의 캡(83)과, 원통형 공기채널 슬리이브(87), 외부 슬리이브(84), 히터부재(120)를 포함하는 히터조립체 및, 전도성 핀 또는 도선(104A,104B)으로 형성된 히터장치의 대체로 원통형인 공간으로 삽입되어진다. 스페이서(49)는 히터장치의 적당한 위치에 담배를 정지시켜서 히터부재(120)가 담배의 외주 주위로 맞춰지게 배치된다. 상기 미국 특허 제5,878,752호에 기재된 히터장치는, 히터부재(120)가 담배와 접촉하는 지점에 공기가 도달하도록 공기가 축방향으로 흐를 수 있는 공기채널 슬리이브(87)를 나타내고 있다. 틈새들(125,126,130)은 공기가 삽입된 담배와 접촉하게 빨아 들여지는 통로를 제공할 수 있다.

도 1은 전기라이터의 사시도이다.

도 2는 내통 또는 슬리이브에 의해 둘러싸인 히터장치와 이와 관련된 히터부재의 측단면도이다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 흐름분배부재를 도시한 측단면도이다.

도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 흐름분배부재를 도시한 도 3a의 A-A선 단면도이다.

도 4는 공기흐름을 히터장치로 제공하는 2개의 측면 개구부를 갖춘, 전기가열식 흡연장치의 히터장치용 내통을 도시한 도면이다.

도 5는 상기 측면 개구부에 놓인 본 발명의 실시예에 따른 2개의 흐름분배부재를 구비하는, 도 2에 도시된 내통의 변형예를 도시한 도면이고, 도 5a는 그 일부 확대도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 흐름분배부재를 갖춘 히터장치용 내통과, 흐름분배부재로부터 방사상 바깥쪽으로 위치된 개구부를 갖춘 외통의 측단면도이다.

본 발명에 따른 실시예는 전기흡연장치의 히터부재에 향상된 공기흐름분배를 제공하여서, 전기흡연장치에서 전체 연무질의 전달을 증대시키게 된다.

미국 특허 제5,878,752호에 기재된 히터장치의 변형예에서는, 공기채널 슬리이브(87)가 생략되어, 공기가 내통(200)에 있는 방사상 개구부들을 통해 히터부재로 나아갈 수 있게 된다. 라이터(25)의 하우징(31)에 있는 개구부를 관통한 후 공기는 내통(200)의 외부에 도달할 수 있다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 이러한 개구부는 전형적으로 라이터(25)의 앞부분(33)에서 하우징(31)을 관통하여 구비된다. 히터부재를 둘러싸는 내통을 관통하는 측면의 개구부들은 히터장치의 한정된 영역에 걸쳐 공기흐름의 경로를 생성할 수 있다. 히터부재와 담배쪽으로의 제한된 공기흐름에 의해, 담배의 열분해도 제한되고 발생된 연무질에서 생성된 전체 입자물질이 제한된다. 따라서, 히터부재로의 공기흐름을 제한함으로써, 히터장치에서는 원하는 향미와 향기를 흡연자에게 전달하도록 충분한 연무질을 생성하는 것이 실패할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른, 담배를 가열하기 위해 전기에너지원을 갖춘 전기흡연장치에 사용되는 히터장치는, 벽을 통해 벽의 외주면에서 내부면으로 뻗어 있는 적어도 하나의 개구부를 갖춘 내통과, 상기 적어도 하나의 개구부 내에 위치되고서 내부면에서 안쪽으로 뻗어 있는 적어도 하나의 흐름분배부재를 구비한다. 이 적어도 하나의 흐름분배부재는 히터장치의 내부와 유체가 연통하게 되어 있는 다수의 구멍을 구비한다. 다수의 히터부재가 내통 내의 히터장치의 내부에 배치되어, 히터장치에 삽입되는 담배의 외주 주위에 맞춰지게 된다. 흐름분배부재에서 히터장치 내부까지의 구멍들은 각 흐름분배부재의 중심축으로부터 방사상 바깥쪽으로 뻗어 있어, 공기가 흐름분배부재로부터 상기 구멍들을 통해 다른 방향으로 나아갈 때 공기흐름이 히터장치 내에서 혼합되게 한다.

공기흐름이 향상된 전기흡연장치의 히터장치가 아래에 설명되는바, 전기가열식 흡연장치는 여기서 그 전체가 참조로 인용되는 미국 특허 제5,388,594호와 동 제5,878,752호에 아주 상세히 기술되어 있다. 이들 특허에 기술된 전기가열식 흡연장치에 사용되는 히터장치가 이 출원서의 도 1과 도 2에 도시되어 있다. 특별하게 형성된 담배가 히터장치(39)의 앞끝에 있는 오리피스(27)에 삽입되고 이로부터 제거되게 되어 있다. 히터장치(39)는 바람직하기로 대체로 원통형이며, 이 히터장치가 지지되고 있는 전기가열식 흡연장치에 대해 적소에 담배를 보유지지하게 된다. 전기제어회로도 전기가열식 흡연장치내에 구비되어, 전원으로부터 도 2에 도시된 히터부재(120)로 소정량의 에너지를 전달할 수 있다. 전체적으로 원형인 단자끝 허브(110)가 도 2에 도시된 바와 같이 히터장치(39)의 내부에 위치되게, 예컨대 용접되어 스페이서(49)에 고정된다.

상기 히터장치(39)는 도 2에 도시된 바와 같이 방사상으로 이격되고서 허브(110)로부터 뻗도록 지지된 다수의 히터부재(120)를 구비한다. 이 히터부재(120)는 전기회로(도시되지 않음)의 제어하에 개별적으로 전원에 의해 전압이 가해진다.

상기 히터부재(120)는 담배가 향미를 방출하도록 담배를 가열시키는 적당한 히터부재로 이루어질 수 있는바, 예컨대 히터시스템은 전술된 인용특허들에 기술된 저항 및 유도가열시스템으로 될 수 있다.

도 1에 도시된 축방향 공기통로가 본 발명에 따른 실시예에 더 이상 구비되지 않는 것만 제외하고 도 1에 도시된 바와 같이, 담배는 히터장치(39)의 오리피스(27)와, 이 담배를 수용하는 개방된 끝을 가진 링형상의 캡(83)과 원통형 슬리이브(87)로 형성된 히터장치(39)의 대체로 원통형인 공간으로 삽입된다. 또한, 히터장치(39)는 바람직하기로 라이터(25)의 외부 하우징(31)을 형성하는 외부면 또는 외통과, 히터부재(120)를 포함하는 히터조립체, 이 히터조립체의 히터부재용 공통 도선으로 작용하는 전도성 핀 또는 공통 도선(104A,104B) 및 단자끝 허브(110)가 고정되는 스페이서(49)를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 히터장치(39)는 도 5에 도시된 바와 같이 히터부재(120)를 동심적으로 둘러싸는 원통형 내통(200)을 구비하는데, 이 내통은 도 5a에 더욱 명확히 도시된 바와 같이 흐름분배부재(20)가 삽입되는 개구부를 구비하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 내통(200)은 바람직하기로 이 내통(200)에 있는 개구부로부터 대략 방사상 바깥쪽으로 놓인 개구부(302,304)를 구비한 외통(300)에 의해 동심적으로 둘러싸여 있다. 이 외통(300)은 바람직하기로 라이터(25)의 외부면 또는 도 1에 도시된 하우징(31)을 형성한다.

삽입된 담배에 대한 주요 횡단하는 또는 방사상의 공기흐름은 히터부재로부터 방사상 안쪽으로 흐르는 더욱 바람직한 연무질흐름을 생성한다. 도 5와 도 5a 및 도 6에서 내통(200)에 있는 측면 개구부들을 통해 삽입된 것으로 도시되고서 도 3a와 도 3b에 상세히 도시된 흐름분배부재(20)는, 내통(200)으로 들어가는 공기흐름이 내통(200) 내의 히터부재들 사이에서 동일하게 분배되도록 하는 데에 도움이 된다.

도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 흐름분배부재(20)는 실린더의 폐쇄된 끝 근처에 그 벽(20c)을 통해 뚫려 있는 4개의 구멍을 갖추고 대체로 중공이면서 폐쇄된 끝을 가진 실린더이다. 구멍들(30a,30b,30c,30d)은 흐름분배부재(20)의 폐쇄된 끝(20a) 근처에서 흐름분배부재의 벽(20c)을 관통하여 위치되고, 흐름분배부재의 외주 주위로 동일하게 떨어져 배치되어 있을 수 있다. 도 3b에 도시된 실시예에서, 구멍들은 본 발명의 범주 내에서 다른 형태들이 있을 수 있을 것으로 예상되지만, 90도로 떨어져 위치되어 있다. 도 5와 도 5a에 도시된 바와 같이, 2개의 흐름분배부재는 서로 180도로 떨어져 있는 내통(200)의 측벽을 통해 돌출하고서, 히터장치의 내부를 향해 방사상 안쪽으로 뻗어 있다. 구멍들(30a,30b,30c,30d)은 내통(200)의 내부에 위치되어서, 흐름분배부재(20)를 통해 흐르는 공기가 히터장치(39)의 내부에서 더욱 균일하게 분배된다. 도 3b에 도시된 구멍들은 공기가 흐름분배부재(20)로부터 내통(200)의 내부로 들어갈 때 상이한 4방향으로 나아가게 한다.

바람직하기로 외통(300)은 내통(200)을 동심적으로 둘러싸는 라이터의 외부 하우징을 형성하고, 내통(200)을 통해 흐름분배부재(20)의 위치에서부터 방사상 바깥쪽으로 위치되어 있는 개구부(302,304)를 구비하고 있다. 외통(300)의 외부에 있는 대기는 개구부(302,304)를 통해 들어가고, 흡연자가 히터장치(39) 내에 삽입된 담배를 빨아들일 때 흐름분배부재(20) 내로 유도된다. 상기 외통(300)은 바람직하기로 히터장치(39)를 수용하는 라이터의 외부 하우징을 형성하여서, 개구부(302,304)가 외부의 대기를 향해 개방되게 되어 있다.

공기가 흐름분배부재(20)를 관통함으로써 분배되어진 후 히터부재(120) 주위의 공간으로 들어가서 생성되는 향상된 공기흐름은 히터부재(120) 내에 삽입된 담배의 가열로 일어나는 연무질의 전달을 증대시키게 된다. 히터부재(120)에 인접한 담배의 가열로 일어나는 전체 입자물질의 향상된 전달은, 히터부재(120)로 또는 그 주위로 보다 우수한 공기흐름전달을 위한 흐름분배부재(20)의 장점을 갖고 있지 않은 히터장치(39)로 전달되는 전체 입자물질보다 대략 10% 이상 향상되는 것으로 측정되었다.

여기에 설명되고 다음 청구범위로 한정된 바와 같은 본 발명의 정신과 범주로부터 벗어나지 않는 많은 변형과 대체 및 개선이 당해분야의 숙련자들에게는 명백하게 될 것이다. 특히, 흐름분배부재를 관통하고 있는 구멍의 개수는 4개에 한정되지 않고, 구멍들은 90도와 다르게 흐름분배부재 주위로 그 외주에 배치될 수 있다. 덧붙여, 2개의 흐름분배부재(20)가 내통(200)의 벽을 통해 서로 대략 180도로 떨어져 있는 것으로 도시되었지만, 흐름분배부재의 수는 물론 내통(200)의 벽을 통한 그들의 위치도 변경될 수 있다.

본 발명이 전술된 실시예를 참조로 하여 설명되었지만 많은 변형과 응용이 당해분야의 숙련자들에게는 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 발명의 정신과 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (18)

1. 외주면에서 그 내부면으로 뻗어 벽을 관통하는 적어도 하나의 개구부를 갖춘 내통과,

   상기 적어도 하나의 개구부 내에 위치되고서 내부면으로부터 안쪽으로 뻗어 있으며, 히터장치의 내부와 유체가 연통하는 다수의 구멍을 갖춘 적어도 하나의 흐름분배부재 및,

   상기 내통 안에서 히터장치의 내부에 배치된 다수의 히터부재를 구비하는, 전기가열식 흡연장치의 히터장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 내통은 원통형이고, 2개의 흐름분배부재가 서로 180도로 떨어져 내통을 통해 뻗어 있는 히터장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 각 흐름분배부재는 히터장치의 중심축에 직각인 축을 따라 히터장치의 내부로 뻗어 있으며, 상기 흐름분배부재의 구멍은 각 흐름분배부재의 축에서부터 방사상 바깥쪽으로 뻗어 있는 히터장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 각 흐름분배부재는 이 흐름분배부재의 축에서부터 방사상 바깥쪽으로 뻗어 있는 4개의 구멍을 갖추는 히터장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 각 흐름분배부재에 있는 2개의 구멍은 히터장치의 중심축에 평행한 방향으로 뻗어 있으며, 상기 각 흐름분배부재에 있는 2개의 구멍은 히터장치의 중심축에 직각인 방향으로 뻗어 있는 히터장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 내통 주위로 외통을 추가로 구비하는 히터장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 외통은 적어도 하나의 개구부를 구비하는 히터장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 외통은 내통 주위로 있는 원통형상의 벽이고, 상기 적어도 하나의 개구부 중 하나는 적어도 하나의 흐름분배부재로부터 방사상 바깥쪽으로 구비되어 있는 히터장치.
9. 제8항에 있어서, 공기흐름은 상기 외통의 각 개구부를 관통하고, 상기 각 흐름분배부재로 들어가서 상기 흐름분배부재의 구멍을 통해 히터부재에 분배되는 히터장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 내통은 원통형이고, 상기 2개의 흐름분배부재는 서로 180도로 떨어져 내통을 통하여 뻗어 있는 히터장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 각 흐름분배부재는 히터장치의 중심축에 직각인 축을 따라 히터장치의 내부로 뻗어 있고, 상기 각 흐름분배부재의 구멍은 이 흐름분배부재의 축에서부터 방사상 바깥쪽으로 뻗어 있는 히터장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 각 흐름분배부재는 이 흐름분배부재의 축에서부터 방사상 바깥쪽으로 뻗어 있는 4개의 구멍을 갖추는 히터장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 각 흐름분배부재의 2개의 구멍은 히터장치의 중심축에 평행한 방향으로 뻗어 있고, 상기 각 흐름분배부재의 2개의 구멍은 히터장치의 중심축에 직각인 방향으로 뻗어 있는 히터장치.
14. 히터부재와 담배를 작동가능하게 접촉시키는 단계와,

    공기가 담배를 통해 흡입되기 전에 삽입된 담배에 대해 공기흐름이 상이한 방향으로 흐르게 함으로써 히터부재에 인접하게 공기흐름을 유도하는 단계,

    전기가열식 흡연장치 내에서 히터부재와 담배를 작동가능하게 접촉시키는 단계 및,

    작동가능하게 접촉된 담배에 인접한 위치에서 다수의 방향으로 공기흐름을 유도하는 단계를 포함하는 전기가열식 흡연장치의 작동방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 공기흐름은 히터장치내에 있는 히터부재 주위의 공간과 유체가 연통되는 구멍을 갖춘 적어도 하나의 흐름분배부재를 관통하는 전기가열식 흡연장치의 작동방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 흐름분배부재의 구멍은 적어도 반대방향으로 공기흐름을 유도하는 전기가열식 흡연장치의 작동방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 구멍은 4개의 상이한 방향으로 공기흐름을 유도하는 전기가열식 흡연장치의 작동방법.
18. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 히터장치를 구비한 라이터와 담배를 구비하는 흡연장치.