KR20070108215A

KR20070108215A - 증발성 물질의 증발기

Info

Publication number: KR20070108215A
Application number: KR1020077020066A
Authority: KR
Inventors: 알프레드 피터 오글레스비; 존 폴 오글레스비
Original assignee: 오글레스비 앤 버틀러 리서치 앤 디벨롭먼트 리미티드
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2007-11-08
Also published as: EP1848483A1; EA200701646A1; JP2008535530A; WO2006082571A1; EP1848483B1; DK1848483T3; CA2595831C; AU2006211093B2; EP2719415A1; US8851083B2; BRPI0606744A2; EA201000473A1; CN101912654A; AU2006211093A1; US20080149118A1; EA013849B1; MX2007009065A; CA2595831A1

Abstract

담배의 증발성 성분을 연기로 만드는 증발기(1)의 증발실에 담배를 넣는다. 증발실 일부분을 이루는 메인하우징(9)은 연소실(18)을 이루기도 하는데, 기체촉매 연소요소(19)를 연소실 안에 두어 연료기체를 촉매작용으로 열로 변환한다. 온도반응 제어밸브(61)는 연소실로의 연료기체 공급을 조절하여 증발실 내부온도를 유지한다. 기체촉매 연소요소의 탭(95)에 축열체(96)를 고정해 제어밸브에 의해 연료기체 공급이 중단된 동안 탭의 온도를 연소요소의 점화온도 이상으로 유지한다. 담배의 증발성분을 증발실에서 연기튜브(37)를 통해 마우스피스(38)로 흡인한다. 연기를 흡입하는 동안 연기를 냉각해 타르를 응축시키는 히트싱크(40)를 연기튜브 안에 설치한다.

Description

증발성 물질의 증발기{A device for vaporising vaporisable matter}

본 발명은 연기를 마시기 위해 증발성물질을 증발시키는 증발기에 관한 것이다. 예를 들어, 담배, 멀레인(mullein; 허브의 일종), 시계꽃(passion flower), 정향나무, 요함비(yohimbe; 최음제로 쓰이는 풀), 민트, 차, 유칼립투스, 카밀레(camomile), 기타 허브와 식물처럼 향기성분, 약제성분, 정신활성 성분 등을 함유한 증발성 물질을 증발시키는 것이다. 증발기는 또한 혈액에 신속히 흡수되도록 흡입이 가능한 연기 형태로 약제성분을 증발시키는데 사용되기도 한다.

담배와 같은 허브를 태우면 연기중에 정신활성 성분이 포함되고, 이 성분을 흡입하게 된다. 정신활성 성분은 연기중에 포함되어 흡입된다. 그러나, 이처럼 허브를 태워서 정신활성 성분을 방출하면 독소도 같이 배출되는데, 이는 연소과정에서 생기는 것이다. 이런 독소는 발암성 물질이거나 폐질환과 심장질환을 유발하기도 한다. 따라서, 허브나 식물의 흡연은 유해하고 바람직하지 못한 것으로, 예를 들어 궐련과 같은 담배를 흡연하 면 폐질환과 심장질환을 유발한다는 것은 널리 알려진 사실이다.

이런 허브나 식물류에서 흡연에 의해 향기성분, 약제성분, 정신활성 성분을 방출하는 다른 방법은 허브나 식물류의 증발성 성분을 증발시켜 연기를 낼 정도로 허브의 온도를 높여 이 연기를 흡입하는 것이다. 그러나, 이런 성분이 증발되어 연기를 내는 온도범위는 대략 125℃ 내지 400℃이다. 125℃ 이하에서는 연기가 생기지 않고, 400℃를 넘으면 연소가 일어나 나쁜 성분과 독소가 증발된다. 또, 담배중의 원하는 성분은 대개 125℃ 내지 400℃, 특히 130℃ 내지 250℃ 범위에서 증발되지만, 나쁜 성분은 250℃를 넘는 온도에서 증발하기 시작한다. 일반적으로, 나쁜 성분은 어떤 것은 250℃ 이상에서 증발하여 연기를 내고 어떤 것은 400℃ 이상에서 증발된다. 따라서, 원하는 성분의 연기를 내고 나쁜 성분의 연기는 내지 않기 위해서는 담배의 온도를 130℃ 내지 250℃로 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 허브나 식물중의 향기, 약제 및 정신활성 성분의 연기를 내려면, 연기를 내도록 유지되는 온도를 합당한 허용오차 범위내로 조절해야만 한다.

담배의 성분을 증발시켜 연기를 내는 장치는 이미 알려져 있다. 이런 장치는 전기식이거나 개스동력식이다. 전기식 장치는 대개 담배나 허브를 증발실에서 원하는 온도로 가열하여 연기를 내는 전기 가열요소를 갖추고 있다. 증발실에서 이어진 튜브가 연기를 마우스피스까지 안내하여 증발 된 성분의 흡입을 돕는다. 담배의 성분을 증발시키는 이런 전기식 장치는 필립 모리스사의 미국특허 5,144,962에 소개되었다.

이런 장치를 배터리로 작동시킬 경우, 담배나 허브를 적당한 온도로 유지하면서 연기를 내기에 충분한 열을 내는데 많은 동력이 필요하므로, 배터리 수명이 비교적 짧다. 이런 문제를 해결하기 위해 전기를 동력원으로 하기도 하지만, 전기 동력원 때문에 휴대가 불편하다는 큰 문제가 있다.

개스동력장치는 전기식의 휴대문제를 극복하는데, 이는 연료기체를 액체 형태로 저압 용기에 보관할 수 있기 때문이고, 액화된 기체를 소형 용기에 담기 때문에 원하는 수명을 얻을 수 있다. 이런 개스동력장치는 불꽃 연소나 연료기체에서 열로의 촉매변환에 의해 담배나 허브를 가열한다. 그러나, 불꽃연소나 촉매변환으로 연료기체를 열로 변환시키는 온도가 비교적 높고, 촉매변환의 경우 촉매 연소요소가 600℃ 내지 900℃ 범위에서, 더 구체적으로는 800℃ 내지 900℃ 범위에서 작동한다. 즉, 담배를 가열하기에 적당한 온도범위인 130℃ 내지 250℃ 범위를 훨씬 넘는 온도, 심지어는 400℃도 넘는 온도에서 담배를 가열하게 된다. 이렇게 높은 온도로 담배를 가열하면 담배가 연소하게 되어 독소가 증발되어 연기에 포함되게 된다. 개스동력 증발기의 예가 Brown & Williamson Tobacco Company사의 미국특허 5,944,025, Japan Tobacco Inc.의 미국특허 6,089,857에 소개되었 다. 미국특허 5,944,025에 소개된 것은 기다란 관형 부재로서, 증발시켜 연기를 낼 성분을 갖는 담배를 증발실 안에 넣는다. 액체연료를 함유한 흡수체가 들어있는 용기에 공기를 넣어 액체연료와 혼합시킨다. 연료/공기 혼합물을 촉매로 코팅된 세라믹튜브에 통과시키면서 촉매반응으로 열로 바꾼다. 촉매반응에서 생긴 뜨거운 배가스가 증발실 안으로 들어가 담배의 온도를 높여 연기를 만들고, 이 연기를 흡입한다. 그러나, 배가스가 연기와 섞여 사용자가 흡입하는 것이 문제이다. 연료기체/공기 혼합물의 촉매변환에서 생긴 연소생성물에 사용자가 노출되는 것은 분명히 문제이다.

미국특허 6,089,857에 소개된 증발기는 담배를 가열해 생긴 연기를 흡입하여 연소생성물과 연기가 섞이는 문제를 극복한다. 이 증발기는 연료기체를 담는 용기를 갖추고 있으며, 연료기체를 노즐에서 뿜어내면서 불꽃연소로 태운다. 담배나 허브의 증발실을 배기덕트 안에 두고 기체의 불꽃연소로 생긴 배가스를 증발실에 통과시키면서 가열하여 연기를 낸다. 증발실에서 돌출한 마우스피스로 흡입하면서 공기가 증발실 안으로 들어가고 증발실에서 나온 연기를 흡입한다. 이 발명에서는 배가스가 연기에 섞이는 것은 피하지만, 담배의 온도를 조절하기가 어렵거나 불가능하다는 단점이 있다. 미국특허 5,944,025의 장치도 비슷한 단점을 갖는데, 담배의 온도를 고온으로 높이는 것을 방지하기가 불가능하다.

담배의 증발성 성분을 증발시켜 연기를 내는 다른 증발기로는 파이 프 모양의 구조가 있는데, 담배를 파이프의 대통에 넣는다. 이런 증발기가 Steinberg의 미국특허출원 2004/0031495에 소개되었다. 이 증발기는 파이프로서 담배를 대통에 넣는 흡연파이프와 아주 비슷하다. 열저항 다공성 불꽃 필터를 담배 위에 놓고, 성냥이나 라이터의 불꽃을 사용해 필터를 가열하면서 공기를 흡입한다. 따라서, 공기와 연소생성물의 혼합물이 필터에서 섞인채 담배를 통과하면서 담배를 가열해 연기를 낸다. 공기와 연소생성물의 혼합물과 연기가 파이프의 마우스피스를 통해 흡입된다. 불꽃이 열저항 다공성 불꽃필터 위에서 작용하기 때문에, 불꽃이 필터를 통과하여 담배를 태울 위험이 있다. 설사 담배를 태우지 않는다 해도 연소생성물이 연기와 함께 흡입되는데, 이는 좋지 않다.

따라서, 담배나 허브에서 증발성 물질을 증발시켜 흡입 연기를 내면서도, 증발 물질의 온도를 좀더 정밀하게 조절할 수 있고, 연소생성물을 연기와 격리시켜 연기만을 흡입할 수 있는 휴대형 증발기가 필요하다.

본 발명은 이런 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 연소실을 이루는 연소실 하우징; 연소실 하우징을 가열하기 위해 연료기체를 열로 변환하도록 연소실 내에 설치되는 기체촉매 연소요소; 및 연소실 하우징에서 열을 전달하기 위해 연소실 하우징과 열전도 관계를 맺어 내부의 증발성 물질을 증발시키기 위한 증발실을 이루는 증발실 하우징을 포함하는 증발기에 있어서: 증발실의 온도에 반응하는 온도반응 제어밸브를 설치하여 증발성 물질중의 증발성분의 증발온도로 증발실 내부온도를 유지하여 연기를 내도록 연소실에 대한 연료기체의 공급을 조절하는 증발기가 제공된다.

이런 증발기에 있어서, 온도반응 제어밸브에 의해 연소실에 연료기체 공급이 중단되는 동안 상기 기체촉매 연소요소가 그 일부분의 온도를 자체 점화온도 이상으로 유지하기 위한 축열체를 구비한다. 온도반응 제어밸브에 의해 연소실에 연료기체 공급이 중단된 동안 이런 축열체는 제어밸브와 협동하여 기체촉매 연소요소의 일부분을 자체 점화온도 이상으로 유지하도록 작용하는 것이 바람직하다. 또, 온도반응 제어밸브에 의해 연소실에 연료기체 공급이 중단된 동안 축열체가 기체촉매 연소요소의 일부분과 열전도 결합을 하여 기체촉매 연소요소를 점화온도 이상으로 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 축열체는 연소실 하우징으로의 열전달을 최소화하도록 연소실에서 분리되어 있다. 이 축열체는 기체촉매 연소요소 내부에서 격리된 것이 바람직하다. 기체촉매 연소요소의 탭이 기체촉매 연소요소로 이루어진 연료기체 통로 안으로 들어가고, 이 탭에 축열체가 열전도 결합하는 것이 좋다. 또, 기체촉매 연소요소가 원통형으로서 내부 공동이 연료기체의 통로를 형성하고, 기체촉매 연소요소의 탭이 내부공동으로 돌출한다.

또, 기체촉매 연소요소가 연료기체를 열로 변환하기 위해 600℃ 내지 900℃ 정도의 작동온도에서 동작하고, 상기 축열체와 온도반응 제어밸브는 서로 협력하여 증발실 내부온도를 100℃ 내지 500℃ 정도로 유지한다. 이 축열체와 온도반응 제어밸브가 협력하여 증발실 내부온도를 125℃ 내지 400℃ 정도, 바람직하게는 130℃ 내지 300℃ 정도, 더 바람직하게는 130℃ 내지 250℃ 정도로 유지하는 것이 좋다.

한편, 증발실과 연결된 마우스피스로 증발실의 연기를 흡입하고, 증발실과 마우스피스 사이에 히트싱크를 배치한다.

본 발명의 다른 예에 따르면, 히트싱크가 증발실에서 흡입된 증발성 물질중의 바람직하지 못한 증발성분을 응축하는 응축수단 기능을 한다. 이 히트싱크는 증발실과 마우스피스 사이를 연결하는 연기튜브내의 열전도체로 된 히트싱크부재를 포함하는 것이 바람직하다. 또, 히트싱크부재가 기다란 열전도체 코어부재이고, 이 코어부재에서 다수의 열교환 휜이 간격을 두고 돌출한 것이 좋다. 이 경우, 열교환 휜이 코어부재를 횡으로 뻗으며, 열교환 휜이 코어부재 둘레에 돌출하고 연기튜브와 밀봉결합하며, 인접 열교환 휜 쌍이 코어부재 및 연기튜브와 함께 홈을 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 한쪽 홈에서 옆의 홈으로 연기를 안내하기 위한 구멍이 각각의 열교환 휜에 형성된는데, 인접 열교환 휜의 구멍과 홈들이 히트싱크 일단부에서 타단부까지 연기튜브를 통해 흡입되는 연기의 구불구불한 통로를 형성하도록 상기 인접 구멍들을 서로 지그재그로 벌려놓게 휜들을 배치하거나, 열교환 휜의 구멍이 가장자리 부근에 위치하도록 한다.

바람직하게, 코어부재는 속이 찬 부재로 하고, 열교환 휜은 열전도체로 한다.

열교환 휜은 응축기 역할을 하기도 하고, 연기튜브를 플라스틱으로 하기도 한다.

본 발명의 다른 예에서는, 열전도체로 된 열전달 부재가 증발실로 열을 전달하기 위해 증발실 안으로 돌출한다. 바람직하게, 열전달부재가 말단부쪽으로 가면서 가늘어 지되, 열전달부재의 말단부가 뾰족하여 증발물질 봉지에 구멍을 뚫는 것이 좋다.

한편, 서로 떨어진 다수의 기다란 열전달부재가 증발실 안으로 돌출한다. 이 경우, 열전달부재가 서로 평행하면서 증발실 안으로 돌출한 것이 바람직하다.

또, 증발실과 연소실 사이에 배기실이 위치하고, 이 배기실은 연소실에 연결되어 연소실에서 배가스를 받으며, 열교환 수단으로 배기실을 증발실에서 격리하여 배기실에서 증발실로 배가스는 들어가지 못하게 하되 배가스의 열은 증발실로 전달한다. 이 경우, 배기실내 배가스의 열을 열교환 수단에 쉽게 전달하기 위해 배기실 안에 거즈형 열전도 물질을 배치하고, 거즈형 열전도 물질이 임의로 접혀 배기실을 채우는 철수세미인 것이 좋다.

증발실과 배기실 사이의 열전도체 1차 격벽으로 상기 열교환 수단을 형성하고, 각각의 열전달 부재는 1차격벽에서부터 증발실 안으로 돌출하는 것이 바람직하다. 이 경우, 각각의 열전달부재는 배가스와 열전달부재 사이의 열교환 촉진을 위해 1차격벽에서 배기실 안으로 돌출하는 것이 좋다.

본 발명에서는 또한 증발실 내부를 가로질러 1차격벽에 평행한 다공물질의 2차격벽이 증발실 하우징의 일부 및 1차격벽과 더불어 공기흡입실을 형성하고, 연기를 흡입할 때 공기를 증발실 안으로 들여보내기 위해 증발실이 2차격벽을 통해 공기흡입실과 연결되도록 하기도 한다.

또, 공기흡입실에 공기를 들여보내기 위해 공기흡입실에 1차 공기입구를 배치하기도 한다.

한편, 1차 공기입구를 여닫기 위한 밸브수단을 설치하기도 한다. 이 경우, 밸브수단이 체크밸브로서 1차 공기입구를 통해 공기흡입실로 공기는 통과시키지만 공기흡입실에서 1차 공기입구를 통해 공기가 역류하는 것은 방지하도록 한다.

또, 증발실로 공기를 보내기 위한 2차 공기입구를 1차 공기입구 하류에 배치하기도 한다. 이 경우, 2차 공기입구가 오리피스이고, 2차 공기입구를 통해 흡입되는 공기량을 조절하기 위해 오리피스의 면적을 조절하는 조절수단을 설치하는 것이 바람직하다.

또, 배기실에서 배가스를 내보내기 위한 배기구를 형성하기도 한다.

증발실 하우징의 일부분과 연소실이 열전도체 메인하우징으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 증발실 하우징이 소켓과 속빈 플러그를 포함하고, 플러그는 소켓과 맞물려 증발실을 형성하도록 한다. 또, 소켓이 1차격벽과 1차측벽으로 이루어지는데, 1차측벽은 1차격벽 둘레를 뻗으면서 1차격벽과 함께 1차 내부공동을 형성하며, 플러그는 엔드캡과 2차측벽을 갖는데, 2차측벽은 엔드캡 둘레를 뻗으면서 엔드캡과 함께 2차 내부공동을 형성하고, 각각의 1, 2차 측벽들은 1, 2차 내부공동에 대한 개방된 입구를 형성하도록 한다.

본 발명에 의하면, 플러그의 2차측벽이 소켓의 1차측벽 내부에 착탈결합되기도 한다. 이 경우, 증발실의 소켓이 메인하우징으로 형성되면 좋다.

본 발명의 다른 예에 의하면, 메인하우징이 길이방향의 중심축을 형성하고, 연소실과 증발실이 축방향으로 일치하도록 한다. 이 경우, 연소실과 증발실이 중심축을 형성하고, 이 중심축이 메인하우징의 중심축과 일치하도록 한다. 또, 배기실의 중심축이 메인하우징의 중심축과 일치하도록 한다. 또, 증발실에 연기배출구를 형성하되, 연기배출구의 중심축을 메인하우징의 중심축과 일치시킨다. 또, 촉매 연소요소의 중심축이 메인하우징의 중심축과 일치하도록 한다.

본 발명에 있어서, 온도반응 제어밸브의 중심축이 메인하우징의 중심축과 일치한다. 이 경우, 연소실 하우징의 온도가 최대 허용온도를 넘으면 연소실과 연료기체를 차단하는 온도반응 안전밸브를 배치하는 것이 바람직하다. 또, 온도반응 안전밸브를 온도반응 제어밸브의 상류에 배치하고, 그 중심축은 메인하우징의 중심축과 일치시키는 것이 좋다.

한편, 온도반응 제어밸브에서 나온 연료기체를 공기와 섞어 연료기체/공기 혼합물을 연소실에 공급하기 위한 혼합수단을 온도반응 제어밸브와 연소실 사이에 설치하기도 한다. 이 경우 혼합수단의 중심축을 메인하우징의 중심축과 일치시키는 것이 좋다.

또, 온도반응 제어밸브가 밸브실을 이루는 열전도 밸브하우징을 포함하고, 열전도 밸브하우징은 증발실 하우징과 열전도 관계에 있으며, 증발실 안에 위치하는 바이메탈 밸브부재는 밸브실의 입구나 출구와 작용하여 증발실 하우징의 온도에 맞게 밸브하우징을 통과하는 연료기체의 양을 조절하도록 한다. 이 경우, 바이메탈 밸브부재가 일정 천이온도를 경계로 대칭관계인 2가지 상태로 변화하는 형태로서 2가지 변화된 상태가 모두 밸브실 안에 제한됨으로써, 온도반응 제어밸브에 의한 연료기체 공급량을 아날로그 방식으로 조절하도록 한다.

또, 연료기체를 액체 형태로 보관하는 연료기체 용기를 구비하기도 한다.

또, 본 발명의 증발기는 담배중의 증발성 성분을 증발시킨다.

한편, 증발실의 온도를 담배의 필요한 증발성분에서 연기를 만들기 위한 최저온도로 유지함으로써 담배중의 타르와 기타 불필요한 성분의 증발은 최소화한다.

또, 기체촉매 연소요소를 연소실 안에 배치하되 연소실과 함께 불꽃공간을 형성하고, 이 불꽃공간에서 불꽃으로 연료기체를 점화시켜 기체촉매 연소요소의 온도를 점화온도로 높인다. 이 경우, 불꽃공간에서 연료기체를 불꽃으로 점화시키는 점화수단을 불꽃공간에 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 증발실을 형성하는 증발실 하우징과, 가열수단을 구비하고 증발성 물질을 증발시키는 증발기에 있어서: 가열수단의 열을 증발실로 전달하되, 증발실 내부온도를 증발성 물질중의 증발성분의 증발온도로 유지하여 연기를 내기 위해 열전달 수단을 증발실 안으로 돌출시키는 증발기를 제공하기도 한다.

이 경우, 열전달 수단이 기다란 열전달 부재이거나, 열전달 부재가 말단부로 갈수록 점점 가늘어지거나 또는 열전달 수단이 말단부 부근의 봉지에 구멍을 낼 정도로 점점 가늘어지거나, 열전달부재 여러개가 서로 간격을 두고 증발실 안으로 돌출하거나, 열전달부재들이 서로 평행하거나, 가열수단이 개스식 가열수단인 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 증발물질의 증발실을 이루는 증발실 하우징; 및 증발물질을 가열해 연기를 내도록 증발실 하우징을 가열하기 위한 가열수단을 포함하는 증발기에 있어서: 연기의 흡입을 촉진하는 마우스피스를 증발실에 연결하고, 연기를 냉각하기 위한 히트싱크를 증발실과 마우스피스 사이에 배치하는 증발기를 제공하기도 한다.

이 증발기에서 히트싱크는 증발실에서 흡입되는 증발성 물질중의 불필요한 증발된 성분을 응축하는 응축수단을 형성한다. 이 경우, 히트싱크가 증발실과 마우스피스 사이의 연기튜브 안에 위치한 열전도체 히트싱크부재를 포함하는 것이 좋다. 또, 히트싱크부재가 열전도체의 기다란 코어부재를 포함하고, 이 코어부재에서 다수의 열교환 휜이 서로 이격되어 돌출하되, 가급적 코어부재의 횡방향으로 돌출하면서 코어부재 둘레에 돌출하여 연기튜브와 밀착결합하며, 인접한 열교환 휜 쌍들이 코어부재 및 연기튜브와 함께 홈을 형성하는 것이 바람직하다.

또, 홈에서 인접 다른 홈으로 연기를 유도하기 위한 구멍이 열교환 휜마다 형성된다. 이 경우, 인접 열교환 휜의 구멍들이 서로 어긋나게 떨어져 이들 홈과 구멍이 히트싱크를 관통해 연기를 안내하는 구불구불한 통로를 형성하도록 열교환 휜들이 배치되는 것이 좋다. 또, 각각의 열교환 휜의 구멍이 가장자리 가까이 위치하는 것이 바람직하다. 또, 코어부재는 속이 찬 부재인 것이 좋으며, 열교환 휜은 열전도체이면서 응축수단 기능을 하는 것이 바람직하다. 또, 연기튜브는 플라스틱인 것이 좋다.

본 발명의 장점은 많다. 특히, 증발성 물질을 가열하는 온도를 130℃ 내지 250℃의 범위에서 ±5℃ 범위내에서 비교적 정밀 조절할 수 있다. 이는 증발실 내부온도에 반응하는 온도반응 제어밸브를 통해 연료기체를 증발실에 공급하는데서 가능하다.

본 발명의 특히 중요한 장점은 기체촉매 연소요소의 일부분과 열전도 결합하게 축열체를 설치하는데서 이루어진다. 축열체로 인해 증발실 내부온도를 기체촉매 연소요소의 정상 작동온도보다 상당히 낮게 유지할 수 있다. 기체촉매 연소요소의 작동온도가 800℃ 내지 900℃인데, 연소요소 일부분에 축열체를 열전도 연결하면 증발실 내부온도를 130℃ 내지 250℃로 유지할 수 있다. 이 온도범위로 증발기를 작동시키기 위해, 온도반응 제어밸브를 이용해 연소요소를 연료기체 공급원에서 비교적 장기간 주기적으로 격리시켜야만 한다. 축열체가 없으면, 기체촉매 연소요소가 점화온도 밑으로 떨어지고, 온도반응 제어밸브에 의한 연료기체의 재공급시 연소요소의 자동 재점화가 일어나지 않을 것이다. 그러나, 축열체가 있으면, 기체촉매 연소요소가 축열체와 열전도 연결되어 연소요소가 연료공급이 중단된 동안에도 연소요소의 점화온도 이상으로 유지되어, 나중에 연료기체가 재공급되면 바로 연료기체의 열변환이 일어나고, 점진적이고 신속하게 연소요소가 점화온도로 상승되고 이에 따라 연소요소에 의해 연료기체가 열로 완전히 변환되게 된다. 이런 장점은 온도반응 제어밸브와 협력할 정도의 크기로 축열체를 마련하되, 축열체 인근의 기체촉매 연소요소 부분의 온도를 온도반응 제어밸브에 의해 연료기체가 공급되는 동안에도 점화온도 이상으로 유지하도록 한다.

본 발명의 다른 장점은 증발성 물질의 가열이 비교적 효율적으로 이루어진다는데 있다. 연소실 하우징에서 증발실 하우징으로 전도로 열을 전달하고, 연소실 하우징과 증발실 하우징 일부분이 열전도체인 본체로 이루어지며, 전도에 의한 열전달 효율이 연소실 하우징에서 증발실 하우징으로 비교적 효율적이다. 또, 증발실 안으로 돌출하는 열전달 부재를 하나 이상 마련하여 연소실 하우징에서 증발실로의 열전달 효과를 개선하고 있다. 연소실과 증발실 사이에 배기실을 배치해 열전달 효율을 더 증가시키는데, 이는 배기실에서 열교환 수단을 통해 증발실로 열이 전달되기 때문이다. 또, 각각의 열전달부재가 배기실 안으로 뻗어있어 열전달 효율이 더 증가하는데, 이는 배가스의 열을 증발실로 전달하는 것을 보조하기 때문이다.

본 발명의 다른 장점은 배기실 안에 열전도 거즈형 물질을 넣었을 때, 특히 이 물질을 배기실에 완전히 채웠을 때 이루어진다. 열전도 거즈형 물질은 배기실내 배가스를 확산시키고 배기실을 통과하는 배가스의 속도를 낮춘다. 거즈형 물질은 열전도체로서 배가스에서 열을 추출해 열교환 수단 안으로 열을 전달하며, 이 열이 증발실로 전달된다. 열전도 거즈형 물질을 철수세미 형태로 설치하면 배기실내 배가스로부터의 열전달 효율이 더 향상된다.

연소실, 배기실 및 증발실을 본체내에 형성하면, 연소실에서 증발실로의 열전달 효율이 향상되는데, 연소실 하우징에서 증발실 하우징을 거쳐 증발실 안으로 열전도에 의한 직접 열전달이 이루어지기 때문이다.

본 발명의 또다른 장점은 히트싱크에 의해 이루어진다. 히트싱크는 2가지 장점을 갖는데, 첫째 증발실에서 흡입되는 연기를 냉각하므로, 입을 델 염려가 없고, 특히 증발실에서 증발성 물질을 가열한 뒤 흡입되는 증기를 냉각한다. 일반적으로, 증발성 물질은 건조된 상태에서도 수분을 함유하고 있다. 처음에는 수분이 수증기나 스팀으로 나온다. 스팀은 상당히 높은 온도이므로 바로 입으로 빨아들이면 사용자의 입과 혀를 델 위험이 있다. 히트싱크는 스팀을 냉각시켜 응축하므로 위험을 줄인다.

히트싱크의 다른 장점은 연기가 열교환 수단을 통과할 때 연기속의 덜 바람직한 증발성분을 응축하는 역할을 하는데 있다. 담배중의 바람직한 증발성 성분의 연기를 만들정도로 충분히 낮은 온도로 작동하면서 타르와 다른 독소의 연기는 최소화하지만, 일반적으로 타르와 독소 성분이 증발되어 연기에 포함되는 것을 피하기가 불가능하다. 그러나, 응축수단 역할을 하는 히트싱크때문에 타르와 독소 성분이 히트싱크에서 응축된다. 히트싱크를 정기적으로 청소하기만 하면 응축된 성분을 쉽게 히트싱크에서 제거할 수 있다.

본 발명의 또다른 장점은 기체촉매 연소요소를 연소실 안에 두어 불꽃공간을 만들고, 이곳에서 처음에는 연료기체를 불꽃으로 태워 연소요소의 온도를 점화온도까지 높이는데 있다. 불꽃공간내 불꽃으로 연료기체를 태우는 점화수단을 두어, 연소실에 연료기체를 공급하고 점화수단으로 연료기체를 점화시키기만 해도 쉽게 증발기를 작동시킬 수 있다. 일단 불꽃에 의해 연소요소의 일부분이 점화온도까지 상승하면, 이렇게 온도가 상승된 부분이 연료기체를 촉매작용으로 열로 변환시키기 시작하고, 연소요소의 나머지 부분도 점차로 신속히 점화온도까지 상승하여 연료기체를 열로 바꾼다. 연료기체 불꽃은 줄어들면서 금방 꺼지므로, 연료기체의 촉매에 의한 열변환만으로만 증발기를 가열할 수 있다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.

도 1은 증발성 물질을 증발시켜 연기를 내는 본 발명에 따른 증발기의 사시도;

도 2는 도 1의 증발기의 정단면도;

도 3은 도 1의 증발기 일부분의 확대단면도;

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도;

도 5는 도 1의 증발기의 세부의 사시도;

도 6은 도 1의 증발기의 다른 세부의 사시도;

도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도;

도 8은 도 1의 또다른 세부의 사시도;

도 9는 도 8의 정면도;

도 10은 도 1의 증발기의 다른 세부의 단면도;

도 11은 도 10의 정면도;

도 12는 도 1의 증발기의 다른 세부의 정면도;

도 13은 도 1의 증발기의 일부분의 사시도;

도 14는 도 13의 일부분의 단면도;

도 15는 도 14의 XV-XV선 단면도;

도 16은 도 1의 다른 부분의 사시도;

도 17은 도 16의 정면도;

도 18은 도 17의 XⅧ-XⅧ선 단면도;

도 19는 도 1의 증발기가 한 상태에서 동작할 때의 측정온도를 나타내는 그래프;

도 20은 도 1의 증발기가 도 19와는 다른 상태에서 동작할 때의 측정온도를 나타내는 그래프;

도 21은 본 발명에 따른 다른 증발기의 일부분의 정면도;

도 22는 도 21의 XXⅡ-XXⅡ선 단면도;

도 23은 도 21의 증발기의 분리사시도;

도 24는 본 발명에 따른 다른 증발기의 일부분의 단면도;

도 25는 본 발명에 따른 또다른 증발기의 일부분의 사시도.

도 1~20의 본 발명에 따른 증발기(1)의 재료는 여기서는 담배로서, 담배의 증발성 성분을 흡입 연기로 만든다. 이 증발기(1)의 케이싱(3)은 플라스틱을 사출성형한 2개의 틀(4,5)을 나사(도시 안됨)로 조인 것이다. 케이싱(3) 내부에는 단면이 원형인 기다란 메인 하우징(9)이 있는데, 이 하우징이 길이방향의 메인 중심축(10)을 이룬다. 메인 하우징(9)은 알루미늄 등의 열전도체로 이루어지고, 외측부(11)와 내측부(12)의 2 부분으로 구성된다. 메인하우징의 외측부(11)는 원통형의 외부벽(14)을 이루고 내측부(12)는 원통형 내부벽(15)을 이룬다. 메인하우징(9)의 내외벽(15,14)이 연소실 하우징(17)을 형성하고, 그 안에 연소실(18)이 형성된다. 연소수단, 본 발명의 경우 뒤에 자세히 설명할 기체촉매 연소요소(19)를 연소실(18) 안에 두어 연료기체를 열로 바꾸면서 연소실 하우징(17)과 이어서 메인하우징(9)을 가열토록 한다.

메인하우징(9)의 외측부(11)는 또한 증발실 하우징(21)의 플러그(22)와 결합하는 증발실 하우징(21)의 원통형 소켓(20)을 형성하기도 하 는데, 이 경우 담배의 증발성 성분을 연기로 만들기 위한 증발실(24)을 형성한다. 플러그(22)도 알루미늄과 같은 열전도체이다. 메인하우징(9) 외측부(11)의 외부벽(14)은 소켓(20)의 1차 측벽(25)을 이루기도 하는데, 외부벽(14)에 횡방향으로 뻗는 1차격벽(28)과 함께 1차 측벽(25)은 소켓(20)의 1차 내부공동(29)을 형성하고, 하우징(21)의 플러그(22)를 내부공동(29)에 끼울 수 있다. 플러그(22)는 원통형의 2차측벽(30)을 갖고, 이곳에서 횡방향으로 엔드캡(31)이 뻗어있는데, 엔드캡과 2차측벽이 2차 내부공동(32)을 형성하고 그 안에 담배를 채운다. 2차 측벽(30)은 2차 내부공동(32)의 입구(33)를 형성하고, 소켓(20)의 1차측벽(25)은 1차 내부공동(29)의 입구(34)를 형성하며, 이곳으로 플러그(22)를 끼우게 되므로, 플러그(22)를 1차 내부공동(29)에 끼우면 2차 내부공동(32)이 입구(33)를 통해 1차 내부공동(29)과 통하면서 증발실(24)을 형성한다. O링(39)을 포함한 실링수단을 환형 턱(41) 부근에서 2차측벽(30)에 감고, 턱(41)이 1차 내부공동(29)의 입구(34) 부근에서 1차측벽(25)에 맞닿으면서 증발실(24)을 밀폐하는데, 이 때 플러그(22)는 소켓(20)에 완전히 맞물린 상태이다.

증발실(24)의 연기는 엔드캡(31)의 출구(35)로 들어간다. 이 출구(35) 부근의 플러그(22)의 2차 내부공동(32)내의 금속망 디스크(36)에 증발실(24)의 담배가 걸린다. 출구(35)에서 이어진 플라스틱제 튜브(37) 끝부분인 마우스피스(38)는 증발실(24)에서 연기를 흡입하기 위한 것이다.

알루미늄과 같은 열전도체로 된 히트싱크(40)를 튜브(37) 안에 설치하여 연기가 튜브를 지날 때 연기를 냉각하고 연기가 튜브를 통과하는 동안 함유된 타르와 기타 유독성 성분을 응축시키는데, 이에 대해서는 뒤에 자세히 설명한다.

메인하우징(9)의 외측부(11)의 외측벽(14)에 의해 연소실(18)과 증발실(24) 사이에 배기실(42)이 형성된다. 배기실(42)은 금속망(44)을 통해 연소실(18)과 통하고, 금속망은 연소실(18)의 하류끝에서 외측벽(14)을 가로지른다. 배기실(42)을 이루는 외측벽(14)을 관통한 여러개의 배기구(45)로 배기실(42)의 기체가 배출된다. 1차격벽(28)은 배기실(42)내 배기가스에서 증발실(24)로의 열전달을 촉진하는 열교환 수단으로서, 배기실(42)에서 증발실(24)로 배기가스가 들어가는 것을 막기도 한다.

1차격벽(28)을 관통한 구멍(47)을 막는 기다란 열전달 부재(46)가 증발실(24) 안으로 돌출하여 증발실내 담배로 열을 전달한다. 열전달 부재(46)는 알루미늄 등의 열전도체로서 48 위치에서 배기실(42) 안으로 돌출하여, 배기실(42)내 배가스에서 증발실로 효과적으로 열을 전달한다. 열전달부재(46)는 말단부가 테이퍼 형태이고, 플러그(22)의 2차 내부공동(32)에 담배봉지가 있으면 플러그(22)가 소켓(20)에 끼워지면서 열전달부재의 첨단부(49)가 담배봉지에 구멍을 뚫는다.

1차격벽(28)에서 떨어져 평행하게 1차 내부공동(29)을 가로질러 2차 격벽(50)을 배치하면, 1차격벽(28) 및 1차 측벽(25)과 함께 공기흡입실(51)을 형성한다. 2차격벽(50)은 다공식 알루미늄으로 이루어져 다수의 공기구멍(52)이 형성되어 있어, 증발실(24)에서 연기가 나올 때 공기흡입실(51)에서 증발실(24)로 공기가 들어간다. 1차 공기입구(53)를 통해 공기흡입실(51) 안으로 들어간 공기는 증발실(24)로 들어간다.

케이싱(3) 안에 있는 충전형 연료기체 용기(55)에 액체 형태로 연료기체를 저장하는데, 본 발명에서는 부탄계 기체를 사용한다. 연료기체는 용기(55) 출구의 압력조절기(56)를 통해 압력이 조절된채 용기(55)를 나간다. 용기(55)의 출구(57) 부근에 있는 버튼작동식 온/오프 밸브(62)는 용기(55)의 연료기체 공급을 조절한다. 연료기체관(59)을 통해 온/오프 밸브(62)에 온도반응 안전밸브(60)를 연결하는데, 메인하우징(9)의 온도가 최대허용온도를 넘을 경우 연료기체용기(55)에서 연소실(18)로의 연료공급을 차단하기 위한 것이다. 온도반응 안전밸브(60)에 대해서는 뒤에 자세히 설명한다.

뒤에 설명하는 온도반응 제어밸브(61)를 안전밸브(60) 하류에 배치해 연소실(18)로의 연료공급을 조절함으로써 증발실(24) 내부온도를 일정하게 유지하는데, 본 발명에서는 담배중의 원하는 증발성분은 연기로 증발시키되 원치않는 성분의 증발은 최소화하는데 필요한 온도범위가 130℃ 내지 250℃이다. 온도반응 제어밸브(61)의 출구노즐(63)을 통해 제어밸 브(61)에서 벤추리 믹서(64)로 연료기체가 공급되는데, 이곳에서 연료기체가 공기와 섞인다. 벤추리 믹서(64)는 메인하우징(9)의 내측부(12)에 형성되고 내측부에 형성된 공기구멍(68)을 통해 믹서(64) 안으로 공기가 들어간다. 벤추리 믹서(64)와 연소실(18) 중간에 위치하고 많은 구멍(66)이 뚫린 확산판(65)을 포함한 확산기는 벤추리 믹서(64)에서 연소실(18)로 연료기체/공기 혼합물을 배포하고 이 혼합물은 기체촉매 연소요소(19)로 보내진다(도 12 참조).

기체촉매 연소요소(19)를 연소실(18) 안에 배치해 연소실(18)과 함께 불꽃공간(67)을 형성하고, 불꽃공간에서 연료기체/공기 혼합물이 먼저 불꽃에 타기 시작하면서 연소요소(19)의 온도를 점화점까지 상승시킨다. 연소요소가 점화점에 도달하면 연료기체가 열로 바뀌기 시작하므로, 결국 연료기체/공기 혼합물의 불꽃은 점점 작아지면서 꺼지게 된다.

전극(69)이 절연대(70)를 통해 불꽃공간(67)으로 들어가 메인하우징(9) 내측부(12)의 내측벽(15)과 작용하면서 전극(69)과 내측벽(15) 사이에 스파크가 일어나 연료기체를 태우기 시작한다. 절연대(70)는 메인하우징(9)의 내측부(12)를 관통한 구멍(58)에 위치하고, 메인하우징 외측부(11)의 슬롯(43)을 관통한다. 케이싱(3) 내부의 압전 점화기구(71)가 전극(69)에 연결되어, 메인하우징(9)의 내측벽(15)과 전극(69) 사이에 스파크를 일으키는 전압을 생산한다. 압전점화기구(71)의 플런저(72)는 케이 싱(3)을 관통해 압전점화기구의 활성화를 촉진시킴으로써, 메인하우징의 내측벽(15)과 전극(69) 사이에 스파크를 일으킨다. 메인하우징(9)은 접지된다.

도 7의 온도반응 제어밸브(61)는 본 출원인에 의한 국제특허출원 WO 02/48591에 소개된 밸브와 비슷하다. 이 밸브(61)의 하우징(73)은 외측부(74)와 내측부(75)의 2 부분으로 이루어지고, 이들은 서로 밀봉결합되어 밸브실(76)을 이룬다. 밸브하우징(73)의 내외측부(75,74)는 알루미늄과 같은 열전도체로서 메인하우징(9)의 내측부(12)와 열전도 결합된다. 밸브하우징(73) 외측부(74)의 밸브입구(77)를 통해 안전밸브(60)에서 밸브실(76)로 연료기체가 들어가고, 이런 밸브입구는 또한 밸브시트(78)를 형성한다. 밸브실(76) 안에 있는 바이메탈 밸브디스크(79)가 지지하는 밸브요소(80)는 밸브시트(78)를 막으면서 밸브실(76)로 들어가는 연료의 양을 조절한다. 내측부(75)에 있는 출구노즐(81)을 통해 밸브실(76)에서 벤추리 믹서(64)로 연료가 공급된다. 바이메탈 밸브디스크(79)는 온도반응 바이메칼 디스크로서, 온도가 상승하면서 일정 온도에 도달하면 첫번째 접시모양에서 대칭형인 두번째 접시모양으로 변하고, 온도가 하강하면서 그보다 약간 낮은 소정 온도에 이르면 다시 첫번째 접시모양으로 변한다. 그러나, 비슷한 기능으로 밸브실(76)로 들어가는 연료량을 조절하기 위해, 바이메탈 밸브디스크(79)의 움직임을 밸브실(76) 내부의 밸브하우징(73) 내측부(75)의 턱(107)으로 제한하여 밸브디스크가 첫번째 모양과 두번째 모양 사이에서 변하는 것을 방지한다. 이런 종류의 온도반응 제어밸브의 동작에 대해서는 WO 02/48591에서 설명한 바 있다. 밸브실(76)의 출구(103)와 출구노즐(81) 사이의 위치에서 밸브하우징(73) 내측부(75)에 있는 필터(82)는 출구노즐(81)로 가는 연료기체를 여과한다.

전술한 바와 같이, 밸브하우징(73)의 내측부(75)와 외측부(74)는 메인하우징(9)의 내측부(12)와 열전도 결합하므로, 밸브하우징(73)과 밸브실(76) 및 바이메탈 밸브디스크(79) 모두 메인하우징(9)의 온도로 유지되고, 증발실 하우징(21)이 메인하우징(9)의 일부분으로 이루어지므로, 밸브하우징(73)과 바이메탈 밸브디스크(79)의 온도는 하우징(21)의 온도, 결국은 증발실(24) 내부온도로 유지된다. 따라서, 바이메탈 밸브디스크(79)는 증발실(24)의 내부온도에 반응한다. 메인하우징(9), 증발실 하우징(21)의 플러그(22)는 물론 밸브하우징(73)과 온도반응 안전밸브(60)의 몸체(83)가 열평형 상태에 있으므로, 온도반응 제어밸브(61)가 연소실(18)로 공급되는 연료기체를 조절하여 증발실(24) 내부온도를 130℃ 내지 250℃로 유지한다. 온도반응 제어밸브(61)에 의해 메인하우징(9)이 유지하는 온도에 대해서는 도 19, 20을 참조하여 설명한다.

온도반응 안전밸브(60)는 WO 02/48591에 소개된 것과 거의 비슷하다. 안전밸브(60)의 몸체(83)는 알루미늄과 같은 열전도체로서, 온도반응 제어밸브(61)의 밸브하우징(73) 외측부(74)와 열전도 결합한다. 몸체(83)에 뚫린 보어(84)는 온도반응 제어밸브(61)의 밸브입구(77)와 통한다. 연료기체관(59)에 연결된 입구(85)를 통해 연료기체용기(55)에서 보어(84)에 연료기체가 공급된다. 유리섬유로 보강된 플라스틱제 슬러그(86)가 보어(84)에 헐겁게 끼워맞춤되어 슬러그(86)와 보어(84) 틈새를 통해 입구(85)에서부터 제어밸브(61)의 밸브입구(77)로 연려기체가 흘러간다. 슬러그(86) 하류쪽 보어(84) 내부에는 연료기체를 여과하기 위한 다공식 소결 청동필터(87)를 설치한다. 입구(85)와 다공디스크(89) 사이의 압축스프링(88)이 슬러그(86)를 필터(87)쪽으로 밀어준다. 디스크(89)에는 연료가 통과하는 구멍이 뚫려있다. 슬러그(86)에 형성된 종방향 채널(90)과 방사형 채널(91)을 통해 연료기체가 필터(87)로 들어가고, 이어서 제어밸브(61)의 밸브입구(77)로 들어간다. 메인하우징(9)의 온도가 소정의 불안정한 작동온도에 이를 때 슬러그(86)가 녹도록 슬러그의 융점을 정하고, 압축스프링(88)이 디스크(89)에 작용하여 용융중인 플라스틱 물질을 소결필터(87)쪽으로 밀어서 필터를 막아 결국 연료기체가 흐르지 못하게 하고, 이렇게 되면 제어밸브(61)와 연소실(18)을 연료기체 용기(55)에서 고립시키게 된다.

도 8, 9의 기체촉매 연소요소(19)의 다공식 금속판(92)을 촉매 귀금속 물질로 코팅한다. 촉매로 코팅된 금속판(92)을 원통(93)으로 구부려 연 료기체가 지나가는 보어(94)를 만든다. 금속판(92) 일부분을 보어(94) 안쪽으로 접어 탭(95)을 만든다. 나사(97)와 너트(98)를 포함한 축열체(96)를 탭(95)에 붙여, 연소실(18)로 공급되는 연료기체를 제어밸브(61)로 조절하여 기체촉매 연소요소(19)에 대한 연료공급이 중단된 동안에는 탭(95)의 온도를 연소요소(19)의 점화온도 이상으로 유지한다. 이렇게 하면, 제어밸브(61)에 의해 연료공급이 재개되었을 때, 점화온도 이상으로 유지되었던 탭(95)이 촉매반응으로 연료기체를 다시 열로 변환하기 시작하게 되어, 연소요소(19)의 나머지의 온도를 점진적이면서도 신속하게 점화온도까지 높인다.

축열체(96)의 나사(97)는 헤드(99)와 나사부(100)로 구성되고, 나사부는 탭(95)을 관통한다. 나사(97)의 헤드(99)와 너트(98) 사이에 탭(95)을 단단히 조이면, 축열체(96)와 탭(95) 사이의 열전달 결합이 좋아진다. 축열체(96)에서 메인하우징(9)으로의 열손실을 최소화하기 위해 원통형 금속판(92)의 보어(94) 안에 축열체(96)가 위치한다. 축열체(96)의 질량은 기체촉매 연소요소(19)가 연료기체를 열로 바꾸는 동안 충분한 열을 저장하되, 온도반응 제어밸브(61)에 의해 연소실(18)로 연료공급이 중단된 동안 축열체(96)의 온도가 연소요소의 점화온도 이상으로 유지되도록 한다. 따라서, 축열체(96)가 온도반응 제어밸브(61)와 협력하여 연소요소의 탭(95)이 점화온도 밑으로 떨어지는 것을 방지하고, 한편으로 증발기(1)는 증발실(24)내 담배에서 연기를 내도록 동작한다. 따라서, 일단 기체촉매 연소요소(19)가 불꽃연소로 점화온도까지 상승되었으면, 온도반응 제어밸브(61)의 동작으로 연소실에 연료공급이 중단된 뒤 연소요소(19)를 불꽃연소로 재점화하지 않고도 연소요소가 계속해서 연료기체를 열로 바꾸는데, 이는 축열체(96)에 의해 연소요소의 탭(95)이 연소실(18)로 연료공급이 중단된 동안에도 점화온도 이상으로 유지되기 때문이다. 축열체(96)가 이런식으로 유지온도반응 제어밸브(61)와 협력하고 제어밸브(61)는 메인하우징(9)의 온도를 130℃ 내지 250℃로 유지시키는 한편 증발실(24)의 온도도 130℃ 내지 250℃로 유지시키는 반면 기체촉매 연소요소(19)는 800℃ 내지 900℃의 온도에서 연료를 열로 변환시키는 것이 사실인데, 이는 연소요소(19)가 비교적 장기간 동안 비변환 상태에서 동작할 수 있기 때문이다.

메인하우징(9)의 외측벽과 내측벽(14,15)을 관통한 보어(114,115)로 이루어진 제1 감시창(101)을 통해 연소실(18)내 연료기체/공기 혼합물이 처음 불꽃연소하는 동안 불꽃공간(67)의 불꽃을 감시할 수 있다. 메인하우징(9)의 외측벽(14)과 내측벽(15)을 통해 연소요소(19) 부근의 연소실(18)까지 이어진 제2 감시창(102)을 통해서는 연소요소(19)를 감시할 수 있다.

도 10, 11의 히트싱크(40)는 알루미늄 한 조각을 가공한 열전도체로서 기다란 코어부재(104)를 포함한다. 코어부재(104) 전체 둘레를 따라 간격을 두고 배치된 다수의 열교환 휜(105; fin)은 튜브(37)의 내측면(106) 에 연결된다(도 4 참조). 코어부재(104) 및 튜브(37) 내측면(106)과 함께 열교환 휜(105)이 다수의 홈(108)을 형성한다. 열교환 휜(105)의 주변에 배치된 길이방향의 슬롯(109)은 인접 홈(108)과 연결되어, 히트싱크(40) 너머 튜브(37)에 연기를 통과시킨다. 연기과 히트싱크(40)를 최대로 접촉시키기 위해, 슬롯(109)이 열교환 휜(105) 둘레에 이격 배치되지만, 각각의 열교환 휜(105)의 슬롯(109)은 180도 떨어지고 인접 2개의 휜(105)의 슬롯(109)과는 90도 떨어져 있다. 따라서, 히트싱크(40)의 슬롯(109)과 홈(108)이 이루는 구불구불한 경로를 연기가 지나가면서 냉각되고 타르와 다른 증발된 유해성분이 응축된다.

증발실 하우징(21)의 양 측벽(25,30)을 방사상으로 관통하는 한쌍의 보어(112,113)를 갖춘 조정식 2차 공기입구(110)는 증발실(24)로 공기를 더 넣기 위해 1차 공기입구(53)의 하류에 위치한다. 플러그(22)를 소켓(20)에 완전히 끼운 상태에서 플러그를 돌리면 보어(112,113)를 일치시킬 수 있다. 또, 보어(112,113)가 일치되면, 이들 보어로 이루어진 오리피스 면적을 소켓(20)에 대해 플러그(22)를 회전시키 조절할 수 있는데, 이렇게 되면 2차 공기입구(110)로 들어오는 공기량을 조절하는 수단으로 기능한다. 소켓(20)에 대해 플러그(22)를 돌려 보어(112,113)를 양 측벽(25,30)와 겹치게 하면 2차 공기입구(110)가 막힌다.

메인하우징(9), 플러그(22), 공기튜브(37) 및 마우스피스(38)는 물 론 온도반응 제어밸브(61)와 안전밸브(60) 모두 중심축상에 일렬로 정렬되어, 메인하우징(9)으로 이루어진 중심축(10)과 일치한다. 안전밸브(60)의 몸체(83)와 제어밸브(61)의 밸브하우징(73)은 원통형이고 기체튜브(37)는 단면이 원형이다.

플러그(22)를 증발실 하우징(21)의 소켓(20)에서 분리하면, 증발시킬 담배가 플러그(22)의 2차 내부공동(32) 안에 위치한다. 다음 플러그(22)를 소켓에 다시 끼우면 1차 내부공동(29)과 함게 증발실(24)을 형성한다. 담배는 플러그(22)의 2차 내부공동(32) 안에 봉지상태나 원료상태로 넣을 수 있다. 담배 봉지를 2차 내부공동(32)에 넣은 상태에서, 플러그(22)를 소켓(20)에 끼우고 2차 내부공동(29) 안으로 밀어넣으면 열전달 부재(46)가 담배봉지를 뚫기 때문에, 증발실(24)에서 담배가 가열되었을 때 담배의 증발성분의 연기가 생기게 된다.

담배가 증발실(24) 안에 있으면, 증발기(1)를 사용할 준비가 된 것이다. 온/오프 밸브(62)를 작동시켜 연료기체 용기(55)의 연료를 안전밸브(60)와 제어밸브(61)를 통해 벤추리 믹서(64)로 보내면, 이곳에서 연료기체가 공기와 섞인채 확산판(65)을 통해 연소실(18)로 들어간다. 압전 점화기구(71)의 플런저(72)가 작동되어 전극(69)과 하우징(9) 측벽(15) 사이에 스파크가 일어난다. 연소실(18)내 연료기체/공기 혼합물이 불꽃공간(67)내 불꽃에 타기 시작하면, 기체촉매 연소요소(19)의 하류부가 점화 온도까지 상승하기 시작한다. 연소요소(19)가 점화온도에 이르면 촉매반응으로 연료기체가 열로 바뀌기 시작하여, 연소요소(19)의 나머지 부분의 온도도 점화온도까지 점진적이면서 신속히 상승하여 마침내 연소요소 전체가 연료기체를 열로 변환한다. 이 단계에서, 연료기체의 부족으로 불꽃은 꺼진다.

기체촉매 연소요소(19)에 의해 연료기체는 800℃ 내지 900℃ 정도의 작동온도에서 열로 변한다. 메인하우징(9)의 온도는 연소요소(19)에서 복사된 열에 의해 130℃ 내지 250℃ 정도의 작도온도로 급격히 상승한다. 메인하우징(9)과 열전달부재(46)를 통해 전달된 열로 인해 증발실(24) 내부온도가 상승하고, 이에 따라 담배가 130℃ 내지 250℃까지 온도 상승하면서 연기를 낸다. 그와 동시에, 메인하우징(9)을 통해 제어밸브(61)의 하우징(73)과 안전밸브(60)의 몸체(83)로 열이 전달된다. 이 열은 밸브하우징(73)을 통해 제어밸브(61)의 바이메탈 밸브디스크(79)로 전달되고, 밸브디스크는 연소실(18)로 공급되는 연료기체를 조절하여 메인하우징(9)의 온도를 유지함으로써 결국 증발실(24)의 온도를 130℃ 내지 250℃로 유지한다.

증발실(24)의 온도가 130℃ 내지 250℃에 도달하면, 원하는 증발성분, 예컨대 니코틴이 담배에서 증발되면서 연기로 바뀐다. 타르나 기타 원치않는 성분도 증발되기는 하지만 증발실(24) 온도가 130℃ 내지 250℃로 유지되므로 증발량은 최소화된다.

마우스피스(38)를 입에 물고 빨아들이면 1차 공기입구(53)를 통해 공기가 증발실(24)로 빨려들어온다. 증발실(24)의 연기는 공기에 섞여서 히트싱크(40)를 통과한다. 증발된 성분이 히트싱크(40)를 통과하면서 냉각되고, 열교환 휜(105)에서 타르와 기타 원치않는 증발된 성분들이 응축된다. 사용자는 공기와 연기의 혼합물을 흡입한다. 증발실(24)로 들어가는 공기량의 증감을 원하면, 소켓(20)에 대고 플러그(22)를 돌리면서 2차 공기입구(110)의 보어(112,113)를 일치시키거나 어긋나게 하거나 또는 2차 공기입구(110)를 완전히 막는다.

본 발명의 증발기는 연소실(18)로의 연료공급을 차단하기 위해 온/오프 밸브(62)가 닫힐 때까지 계속 작동한다.

작동중에, 아날로그 타입 동작으로 연소실(18)로 가는 연료기체 공급량을 변화시키고 또한 필요할 때 그 공급을 주기적으로 중단시키면서 제어밸브(61)는 증발실(24) 내부온도를 130℃ 내지 250℃로 유지한다. 제어밸브(61)의 온도조절로 연소실(18)에 대한 연료공급이 중단된 동안, 축열체(96) 인근의 연소요소(19)의 탭(95)의 온도가 축열체에 의해 연소요소(19)의 점화온도 이상으로 유지되므로, 연료공급이 재개되면 연소요소(19)에 의해 연료기체/공기 혼합물이 바로 열로 바뀌기 시작한다.

도 19, 20은 도 1~18의 증발기(1)가 2가지 상태에서 동작할 때 작동 온도의 파형도이다. 증발기(1)를 130℃ 내지 250℃의 원하는 온도로 작동시키려면, 온도반응 제어밸브(61)가 증발기를 이 온도범위에서 작동시키도록 조정해야만 한다. 도 19의 온도를 내기 위해, 증발실(24) 내부온도가 164℃ 정도 유지되도록 제어밸브(61)를 조정했다. 도 20의 온도를 내기 위해서는, 증발실(24) 내부온도가 220℃ 정도 유지되도록 제어밸브(61)를 조정했다.

도 19, 20에서 Y축은 온도(℃)이고 X축은 시간(초)이다. 여기서의 파형(A)은 연소실(18) 인근의 증발기(1)의 메인하우징(9)이 온도를 나타낸다. 파형(B)은 증발실(24) 내부의 열전달부재(46)의 온도로서 증발실 내부온도를 비교적 정확하게 나타낸다. 파형(C)은 증발기(1)의 배기실(42)의 배기구(45)에서 나오는 배가스의 온도이다.

도 19도에서 보면, 증발실의 온도가 164℃가 되도록 제어밸브(61)가 증발기(1)를 작동시켰을 때, 열전달부재(46)의 온도가 시동 후 190℃까지 상승했다가 160℃에서 168℃ 사이로 안정상태로 유지됨을 알 수 있다. 따라서, 안정상태에 있는 동안, 증발실(24) 내부온도는 164℃±4℃로 유지된다. 시동 후 열전달부재(46)의 온도는 190℃까지 상승했다가 164℃±4℃의 안정상태를 유지한다. 메인하우징(9)의 온도는 175℃까지 상승했다가 166℃±4℃의 안정상태를 유지한다. 증발기(1)가 시동 후 가열되었다가 안정상태의 작동온도로 도달하는데 120초 정도, 즉 2분 정도 걸린다. 시동 후 첫 주기 동안 배기구(45)를 나가는 배가스의 온도는 155℃까지 올랐다가 125℃±15℃ 정도의 안정상태로 들어간다.

도 20을 보면, 제어밸브(61)를 조정하여 증발실(24)의 온도를 220℃로 했을 때, 증발기(1)는 시동 이후 120초 걸려 안정 작동상태에 도달했다. 메인하우징(9)의 온도가 처음 230℃에 이르렀다가 225℃±3℃의 안정상태로 되었다. 열전달부재(46)의 온도는 처음 240℃에 이르렀다가 220℃±3℃의 안정상태로 되었다. 따라서, 증발실(24) 내부온도는 220℃±3℃의 안정상태로 유지된다. 배기구(45)에서 나가는 배가스의 온도는 처음 215℃에 이르렀다가 120℃로 떨어지고, 이어서 175℃±10℃의 안정상태로 유지된다.

따라서, 제어밸브(61)를 적절히 조절하면, 원하는 온도로 증발기(1)를 작동시킬 수 있다. 일반적으로 제어밸브는 증발실(24)의 안정상태 작동온도가 130℃ 내지 250℃ 범위에 있도록 조절되지만, 경우에 따라서는 이보다 높은 온도나 낮은 온도도 가능하며, 증발실에서 연기로 증발될 물질에 따라 온도범위를 조절한다. 제어밸브(61)를 조절하여 증발실(24)의 안정상태 작동온도를 250℃보다 상당히 높은 온도, 예컨대 400℃ 정도나 그 이상으로도 할 수 있는데, 요는 연기로 증발될 물질이 무엇이냐에 달려있다.

제어밸브(61)로 증발기의 온도를 조절하여 연료공급 중단기간에 연 소요소(19)의 탭(95)의 온도를 연소요소의 점화온도 이상으로 유지하도록 축열체(96)를 선택한다. 따라서, 축열체는 온도반응 제어밸브와 어울리면서 협동한다. 도 19, 20을 보면, 제어밸브(61)를 조절하여 증발실(24) 내부온도를 164℃로 유지할 때 연소실(18)로의 연료공급이 중단되는 기간이 220℃로 유지할 때의 연료공급 중단기간보다 더 길다는 것을 알 수 있다. 연소실(18)에 연료공급이 중단되는 기간은 파형(A,B,C)의 온도가 최고점에서 최소값으로 하강했다가 다시 상승하는 시간에서 결정된다. 도 19에서는 증발실(24)의 안정상태 작동온도가 164℃ 정도일 때 연소요소(19)에 연료기체 공급이 중단되는 평균 기간이 약 12초이지만, 도 20에서는 증발실(24) 온도가 220℃ 정도일 때 연료공급 평균 중단기간이 대략 8초임을 알 수 있다.

따라서, 증발기(1)가 작동중인 상태에서 증발실(24)의 안정상태 작동온도가 높을수록 제어밸브(61)에 의한 연소요소(19)로의 연료공급 중단기간이 짧아진다.

도 21~23에는 본 발명에 따라 담배를 증발시켜 흡입 연기를 만드는 다른 증발기(120)의 일부분이 도시되었다. 이 증발기(120)는 일부는 증발기(1)와 비슷하고 동일한 요소에는 같은 번호를 붙인다. 양 증발기(120,1)의 가장 큰 차이는 증발기(120)가 배터리(121)로 작동된다는 것이다. 증발기(120)의 메인하우징(122)은 케이싱(3)과 거의 비슷한 케이싱(도시 안됨) 안에 위치한다. 배터리(121)는 증발기(1)의 케이싱(3) 안에 용기(55)가 있던 곳과 비슷한 격실에 위치한다. 메인하우징(122)은 알루미늄과 같은 열전도체로서 즈알실 하우징(21)의 소켓(20)을 이룬다.

증발실(24)내 담배를 가열하여 연기를 내는 가열수단으로서의 전동식 온도조절 저항 가열요소(125)는 증발실(24) 안으로 이어진 열전달부재(46) 안에 배치된다. 열전달부재(46)는 알루미늄 틀(126)을 구비하고 있으며, 가열요소(125)가 이 틀(126)과 열전도 결합하여 담배에 열을 전달한다. 열은 가열요소(125)에서 열전달부재(46)를 통해 증발실 하우징(21)의 소켓(20)에도 전달되어 담배를 가열한다. 배터리(121)로 가열요소(125)를 작동시키는데 케이싱(도시 안됨) 내부의 온/오프 스위치(128)를 이용한다. 1차 측벽(25)에 설치된 온도반응 스위치(129)는 1차 측벽(25)의 오도에 반응하고, 1차측벽은 배터리(121)에서 가열요소(125)로의 동력전달 조절로 증발실(24) 내부온도를 130℃ 내지 250℃로 유지하기 위해 증발실(24) 내부온도를 나타낸다.

한편, 증발기(120)는 사용법에 있어서도 증발기(1)와 비슷하다. 증발실(24)을 만들기 위해 증발실 하우징(21)의 소켓(20)에 결합하는 플러그(22)의 2차 내부공동(32) 안에 담배를 넣는다. 온/오프 스위치(128)로 배터리(121)를 작동시켜 온도반응 스위치(129)를 통해 가열요소(125)에 동력을 공급하면, 담배가 130℃ 내지 250℃의 온도로 가열된다. 온도는 온도 반응 스위치(129)에 의해 130℃ 내지 250℃로 유지된다. 증발기(120)를 정지시키려면 온/오프 스위치(128)를 다시 작동시킨다.

도 24에 도시된 본 발명에 따른 또다른 증발기(130)는 흡입 연기를 이루는 증발성 물질을 증발시키기 위한 것이다. 이 증발기(130)도 도 1~20에서 설명한 증발기(1)와 비슷하므로, 동일한 요소에는 같은 부호를 붙인다. 증발기(130,1)의 큰 차이점은 배기실(42)을 거즈형 열전도 물질로 채우는 것인데, 이 물질이 여기서는 식기를 설겆이하는데 사용되는 종류의 철수세미(131)이다. 이런 철수세미 재료는 당업자에게 잘 알려진 것으로, 철수세미(131)를 아무렇게나 접어 배기실(42) 안에 넣는다. 배기실(42) 안으로 돌출한 열전달부재(46)의 일부분(48)은 철수세미(131)를 파고들어 열전도 결합한다. 철수세미(131)는 연소실(18)의 배가스를 배기실(42) 전체에 분산시키므로, 배가스의 흐름을 늦추어 결국 열을 빼앗는다. 철수세미(131)가 배가스에서 빼앗은 열은 열전달부재(46)를 통해 증발실(24)로 전달된다. 배기실(42)내의 철수세미(131)가 배기구(45)를 나가는 배가스의 온도를 낮추ㄱ기 때문에 증발기(1)에 비해 증발기(130)의 작동효율이 상당히 개선되었음이 밝혀졌고, 또 증발실(24)과 메인하우징(9)의 온도차도 줄어듬이 밝혀졌다.

또, 증발기(130)는 밸브수단, 즉 마우스피스(38)를 통해 증발실에서 연기를 흡입할 때는 1차입구(53)를 통해 증발실(24)로 공기를 들어가게 하 고, 마우스피스를 통해 증발실의 연기를 흡입하지 않을 때는 증발실(24)로부터 1차 공기입구(53)를 통해 공기가 역류하지 않도록 1차 공기입구(53)에 있는 체크밸브(132)를 구비한다. 경우에 따라서는, 비교적 고온에서는 증발실(24)에서 형성된 연기가 마우스피스(38)를 통해 흡입되지 않는 동안 1차 공기입구(53)를 통해 밖으로 흐르기도 한다는 것이 밝혀졌다. 1차 공기입구(53)에 체크밸브(132)를 설치하면 공기입구를 통해 증발실(24)의 연기가 손실되는 것을 방지할 수 있다.

도 25에 도시된 증발실 하우징의 소켓(140)은 모든 증발기(1,120,130)에 맞는 것이다. 여기서의 증발실 하우징은 증발기(1)에서 설명한 것과 비슷하고, 비슷한 요소에는 동일한 부호를 붙였다. 증발실 하우징(21)과의 큰 차이점은, 4개의 열전달부재(46)가 1차격벽(28)에서 소켓(20)의 1차 내부공동(29) 안으로 평행하게 서로 떨어져 돌출하여 증발실(24)내 담배에 열을 전달한다는 것이다. 이 열전달부재(46)는 증발기(1)의 증발실(24) 안으로 돌출한 열전달부재(46)와 비슷하다. 한편, 증발실 하우징의 소켓(140)도 증발실 하우징(21)의 소켓(20)과 비슷하며, 플러그(22)와 협력하여 증발실(24)을 이루는 것도 비슷하다. 이 소켓(140)이 증발기(120)에 사용되면, 증발기(120)에 사용된 것과 비슷한 가열요소(125)가 적어도 열전달부재(46)중의 하나에 배치되는데, 바람직한 것은 열전달부재(46) 각각에 배치되는 것이다.

도 21~23에서 설명한 증발기(120)의 가열수단은 온도조절 저항성 가열요소인 것으로 설명했지만, 기존의 저항형 가열요소, 유도가열요소 등의 다른 수단도 사용할 수 있다. 증발실 하우징(21)의 축선을 따라 뒷쪽으로 뻗는 메인하우징(122) 일부분에 가열요소를 배치할 수도 있다.

도 1~20에서 설명한 증발기(1)는 메인하우징을 통한 열전도와 배가스로부터의 열전달을 통해 열전달을 하는 것으로 설명했지만, 경우에 따라서는 배가스로부터의 열전달은 생략하기도 한다.

도 24에서 설명한 증발기(130)는 체크밸브 형태로 1차 공기입구(53)로 흐르는 공기량을 조절하는 밸브수단을 설명했지만, 다른 밸브수단을 사용하는 것도 가능하다. 밸브수단은 사용자가 작동시키는 수동식으로 할 수도 있고, 보통은 닫힌 상태로 1차 공기입구(53)를 막지만, 사용자가 증발실(24)의 연기를 흡입하고자 할 때는 수동으로 밸브를 열어 1차 공기입구(53)를 통해 증발실(24)로 공기가 들어가도록 한다. 또, 도 1~20에서 설명한 증발기(1)의 밸브수단도 도 21~23에서 설명한 증발기와 마찬가지로 1차 공기입구(53)의 공기흐름을 조절하는 밸브수단일 수 있다. 또, 도 1~20에서 설명한 증발기(1)의 배기실 안에도 열전도체로 철수세미를 넣을 수 있다. 도 24에서 설명한 증발기(130)의 배기실내 열전도 철망물질로 철수세미를 설명했지만, 다른 열전도 물질을 사용할 수도 있다. 경우에 따라, 열교환 휜이 메인하우징에서 배기실 안으로 돌출하여 배가스의 열을 차례 로 본체와 증발실로 전달하도록 구성할 수도 있다. 이런 열교환 휜은 배가스가 배기실을 천천히 통과하도록 구불구불한 통로를 이루도록 배열된다.

너트와 나사로 된 축열체에 대해 설명했지만, 리벳으로 된 다른 축열체를 사용할 수도 있고, 연료공급 중단중에도 기체촉매 연소요소의 일부분이 그 온도를 점화온도 이상으로 유지하기에 충분한 축열체 역할을 하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 기체촉매 연소요소가 세라믹이면, 그 일부분을 축열체로 기능하도록 해도 된다.

도 1~20에서 설명한 증발기(1)의 2차 공기입구를 생략할 수도 있다. 경우에 따라서는, 증발실(24)과 공기흡입실(51) 안에 있는 열전달부재 부분에 공기관을 만들어, 공기흡입실에서 열전달부재를 통해 증발실로 공기를 흐르게 함으로써 공기흡입실에서 증발실로 공기를 흡입할 때 열전달부재에서 공기를 가열하도록 고안할 수도 있다.

기체촉매 연소요소에 대해 귀금속 촉매로 코팅된 다공식 금속판으로 이루어진 것으로 설명했지만, 다른 연소요소를 사용할 수도있고, 금속판이 반드시 다공형이 아니어도 괜찮다. 촉매물질로 코팅된 망이나 철망도 괜찮다. 당연하겠지만, 경우에 따라, 기체촉매 연소요소를 세라믹으로 만들 수도 있다.

또, 증발기(1)의 연소실 하우징(17)을 이루는 메인하우징(9)의 일부분이 증발실 하우징(21)도 구성하는 것으로 설명했지만, 증발실 하우징과 연소실 하우징을 별도로 형성하되 직접적으로나 열전도부재를 통해 이들을 서로 열전도 결합하도록 구성할 수도 있다.

연소실에 대한 연료공급 조절을 온도조절밸브로 하는 것으로 설명했지만, 다른 온도조절밸브를 사용할 수도 있다. 예를 들어, WO 95/09712에서 소개한 셀프-래칭 릴레이를 갖춘 온도조절밸브를 사용할 수 있다.

연기를 여과하기 위해 히트싱크 상류나 하류의 연기튜브에 필터를 설치할 수도 있다. 이런 필터는 필터담배에 공통으로 사용되는 종류이거나, 기타 증발실의 연기를 여과하는 다른 필터일 수 있다. 경우에 따라 이런 필터를 히트싱크 대신 사용할 수도 있다.

지금까지 담배에서 연기를 만드는 것에 대해 설명했지만, 담배 이외에 다른 증발성 허브나 식물이나 증발성 약품 등에서 연기를 내는데 본 발명의 증발기를 사용할 수도 있으며, 증발시킬 물질에 맞는 온도로 증발실의 온도를 안정하게 유지시킬 수 있다.

또, 메인하우징이나 밸브의 재료로 알루미늄을 예로 들어 설명했지만, 청동, 스테인리스, 구리 등의 다른 열전도체를 사용할 수도 있다.

증발실과 마우스피스 사이의 연기튜브에 설치하는 히트싱크에 대해 설명했지만, 다른 히트싱크를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 다공성 소결필터, 거즈 필터, 기타 입에서 느끼는 온도로 연기를 냉각하고 수증기 등을 응축하기에 적당한 물질을 사용할 수 있다.

열전달부재가 증발실 안으로 돌출하는 것으로 설명했지만, 다른 구조의 열전달부재를 사용할 수도 있다. 또, 가열수단을 열전달부재 안에 배치하는 것이 필수적인 것은 아니다.

또, 증발실 안에 넣는 담배가 알갱이 형태, 입자 형태, 덩어리 형태, 미립자 형태일 수도 있다.

또, 증발기의 작동온도 범위가 130℃ 미만이거나 250℃ 이상일 수도 있고, 경우에 따라서는 400℃ 이하나 그 이상, 또는 500℃ 이하나 그 이상의 고온일 수도 있다. 작동온도는 증발시킬 물질에 크게 좌우된다.

Claims

연소실을 이루는 연소실 하우징; 연소실 하우징을 가열하기 위해 연료기체를 열로 변환하도록 연소실 내에 설치되는 기체촉매 연소요소; 및 연소실 하우징에서 열을 전달하기 위해 연소실 하우징과 열전도 관계를 맺어 내부의 증발성 물질을 증발시키기 위한 증발실을 이루는 증발실 하우징을 포함하는 증발기에 있어서:

증발실의 온도에 반응하는 온도반응 제어밸브를 설치하여 증발성 물질중의 증발성분의 증발온도로 증발실 내부온도를 유지하여 연기를 내도록 연소실에 대한 연료기체의 공급을 조절하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제1항에 있어서, 온도반응 제어밸브에 의해 연소실에 연료기체 공급이 중단되는 동안 상기 기체촉매 연소요소가 그 일부분의 온도를 자체 점화온도 이상으로 유지하기 위한 축열체를 구비하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제2항에 있어서, 온도반응 제어밸브에 의해 연소실에 연료기체 공급이 중단된 동안 상기 축열체가 이 제어밸브와 협동하여 기체촉매 연소요소의 일부분을 자체 점화온도 이상으로 유지하도록 작용하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제2항 또는 제3항에 있어서, 온도반응 제어밸브에 의해 연소실에 연료기체 공급이 중단된 동안 상기 축열체가 기체촉매 연소요소의 일부분과 열전도 결합을 하여 기체촉매 연소요소를 점화온도 이상으로 유지하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제2항에 있어서, 상기 축열체가 연소실 하우징으로의 열전달을 최소화하도록 연소실에서 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 증발기.
제2항 내지 제5항의 어느 하나에 있어서, 상기 축열체가 기체촉매 연소요소 내부에서 격리된 것을 특징으로 하는 증발기.
제2항 내지 제6항의 어느 하나에 있어서, 기체촉매 연소요소의 탭이 기체촉매 연소요소로 이루어진 연료기체 통로 안으로 들어가고, 이 탭에 상기 축열체가 열전도 결합하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제7항에 있어서, 상기 기체촉매 연소요소가 원통형으로서 내부 공동이 연료기체의 통로를 형성하고, 기체촉매 연소요소의 탭이 내부공동으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제2항 내지 제8항의 어느 하나에 있어서, 기체촉매 연소요소가 연료기체를 열로 변환하기 위해 600℃ 내지 900℃ 정도의 작동온도에서 동작하고, 상기 축열체와 온도반응 제어밸브는 서로 협력하여 증발실 내부온도를 100℃ 내지 500℃ 정도로 유지하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제9항에 있어서, 상기 축열체와 온도반응 제어밸브가 협력하여 증발실 내부온도를 125℃ 내지 400℃ 정도로 유지하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제10항에 있어서, 상기 축열체와 온도반응 제어밸브가 협력하여 증발실 내부온도를 130℃ 내지 300℃ 정도로 유지하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제11항에 있어서, 상기 축열체와 온도반응 제어밸브가 협력하여 증발실 내부온도를 130℃ 내지 250℃ 정도로 유지하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제1항 내지 제12항의 어느 하나에 있어서, 증발실과 연결된 마우스피스로 증발실의 연기를 흡입하고, 증발실과 마우스피스 사이에 히트싱크를 배치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제13항에 있어서, 상기 히트싱크가 증발실에서 흡입된 증발성 물질중의 바람직하지 못한 증발성분을 응축하는 응축수단 기능을 하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 히트싱크가 증발실과 마우스피스 사이를 연결하는 연기튜브내의 열전도체로 된 히트싱크부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제15항에 있어서, 상기 히트싱크부재가 기다란 열전도체 코어부재이고, 이 코어부재에서 다수의 열교환 휜이 간격을 두고 돌출한 것을 특징으로 하는 증발기.
제16항에 있어서, 상기 열교환 휜이 코어부재를 횡으로 뻗는 것을 특징으로 하는 증발기.
제16항 또는 제17항에 있어서, 열교환 휜이 코어부재 둘레에 돌출하고 연기튜브와 밀봉결합하며, 인접 열교환 휜 쌍이 코어부재 및 연기튜브와 함께 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제18항에 있어서, 한쪽 홈에서 옆의 홈으로 연기를 안내하기 위한 구멍이 각각의 열교환 휜에 형성된 것을 특징으로 하는 증발기.
제19항에 있어서, 인접 열교환 휜의 구멍과 홈들이 히트싱크 일단부에서 타단부까지 연기튜브를 통해 흡입되는 연기의 구불구불한 통로를 형성하도록 상기 인접 구멍들을 서로 지그재그로 벌려놓게 휜들을 배치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 열교환 휜의 구멍이 가장자리 부근에 위치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제16항 내지 제21항의 어느 하나에 있어서, 상기 코어부재가 속이 찬 부재인 것을 특징으로 하는 증발기.
제16항 내지 제22항의 어느 하나에 있어서, 상기 열교환 휜이 열전 도체인 것을 특징으로 하는 증발기.
제16항 내지 제23항의 어느 하나에 있어서, 상기 열교환 휜이 응축기 역할을 하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제16항 내지 제24항의 어느 하나에 있어서, 상기 연기튜브가 플라스틱으로 된 것을 특징으로 하는 증발기.
제1항 내지 제25항의 어느 하나에 있어서, 열전도체로 된 열전달 부재가 증발실로 열을 전달하기 위해 증발실 안으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제26항에 있어서, 상기 열전달부재가 말단부쪽으로 가면서 가늘어 지는 것을 특징으로 하는 증발기.
제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 열전달부재의 말단부가 뾰족하여 증발물질 봉지에 구멍을 뚫는 것을 특징으로 하는 증발기.
제26항 내지 제28항의 어느 하나에 있어서, 서로 떨어진 다수의 기 다란 열전달부재가 증발실 안으로 돌출한 것을 특징으로 하는 증발기.
제29항에 있어서, 상기 열전달부재가 서로 평행하면서 증발실 안으로 돌출한 것을 특징으로 하는 증발기.
제26항 내지 제30항의 어느 하나에 있어서, 증발실과 연소실 사이에 배기실이 위치하고, 이 배기실은 연소실에 연결되어 연소실에서 배가스를 받으며, 열교환 수단으로 배기실을 증발실에서 격리하여 배기실에서 증발실로 배가스는 들어가지 못하게 하되 배가스의 열은 증발실로 전달하는 특징으로 하는 증발기.
제31항에 있어서, 배기실내 배가스의 열을 열교환 수단에 쉽게 전달하기 위해 배기실 안에 거즈형 열전도 물질을 배치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제32항에 있어서, 상기 거즈형 열전도 물질이 임의로 접혀 배기실을 채우는 철수세미인 것을 특징으로 하는 증발기.
제31 내지 제33항의 어느 하나에 있어서, 증발실과 배기실 사이의 열전도체 1차 격벽으로 상기 열교환 수단을 형성하고, 각각의 열전달 부재는 1차격벽에서부터 증발실 안으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제34항에 있어서, 각각의 열전달부재가 배가스와 열전달부재 사이의 열교환 촉진을 위해 1차격벽에서 배기실 안으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제34항 또는 제35항에 있어서, 증발실 내부를 가로질러 1차격벽에 평행한 다공물질의 2차격벽이 증발실 하우징의 일부 및 1차격벽과 더불어 공기흡입실을 형성하고, 연기를 흡입할 때 공기를 증발실 안으로 들여보내기 위해 증발실이 2차격벽을 통해 공기흡입실과 연결되는 것을 특징으로 하는 증발기.
제36항에 있어서, 공기흡입실에 공기를 들여보내기 위해 공기흡입실에 1차 공기입구를 배치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제37항에 있어서, 1차 공기입구를 여닫기 위한 밸브수단을 설치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제38항에 있어서, 상기 밸브수단이 체크밸브로서 1차 공기입구를 통해 공기흡입실로 공기는 통과시키지만 공기흡입실에서 1차 공기입구를 통해 공기가 역류하는 것은 방지하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제36항 또는 제39항에 있어서, 증발실로 공기를 보내기 위한 2차 공기입구를 1차 공기입구 하류에 배치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제40항에 있어서, 상기 2차 공기입구가 오리피스이고, 2차 공기입구를 통해 흡입되는 공기량을 조절하기 위해 오리피스의 면적을 조절하는 조절수단을 설치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제31항 내지 제41항의 어느 하나에 있어서, 배기실에서 배가스를 내보내기 위한 배기구를 형성하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제31항 내지 제42항의 어느 하나에 있어서, 상기 증발실 하우징의 일부분과 연소실이 열전도체 메인하우징으로 이루어진 것을 특징으로 하는 증발기.
제43항에 있어서, 상기 증발실 하우징이 소켓과 속빈 플러그를 포함 하고, 플러그는 소켓과 맞물려 증발실을 형성하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제44항에 있어서, 상기 소켓이 1차격벽과 1차측벽으로 이루어지는데, 1차측벽은 1차격벽 둘레를 뻗으면서 1차격벽과 함께 1차 내부공동을 형성하며, 상기 플러그는 엔드캡과 2차측벽을 갖는데, 2차측벽은 엔드캡 둘레를 뻗으면서 엔드캡과 함께 2차 내부공동을 형성하고, 각각의 1, 2차 측벽들은 1, 2차 내부공동에 대한 개방된 입구를 형성하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제45항에 있어서, 플러그의 2차측벽이 소켓의 1차측벽 내부에 착탈결합되는 것을 특징으로 하는 증발기.
제44항 내지 제46항의 어느 하나에 있어서, 증발실의 소켓이 메인하우징으로 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
제43항 내지 제47항의 어느 하나에 있어서, 메인하우징이 길이방향의 중심축을 형성하고, 연소실과 증발실이 축방향으로 일치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제48항에 있어서, 연소실과 증발실이 중심축을 형성하고, 이 중심축이 메인하우징의 중심축과 일치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제48항 또는 제49항에 있어서, 배기실의 중심축이 메인하우징의 중심축과 일치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제48항 내지 제50항의 어느 하나에 있어서, 증발실에 연기배출구를 형성하되, 연기배출구의 중심축을 메인하우징의 중심축과 일치시키는 것을 특징으로 하는 증발기.
제48항 내지 제51항의 어느 하나에 있어서, 상기 촉매 연소요소의 중심축이 메인하우징의 중심축과 일치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제48항 내지 제52항의 어느 하나에 있어서, 상기 온도반응 제어밸브의 중심축이 메인하우징의 중심축과 일치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제48항 내지 제53항의 어느 하나에 있어서, 연소실 하우징의 온도가 최대 허용온도를 넘으면 연소실과 연료기체를 차단하는 온도반응 안전밸브 를 배치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제54항에 있어서, 상기 온도반응 안전밸브를 온도반응 제어밸브의 상류에 배치하고, 그 중심축은 메인하우징의 중심축과 일치시키는 것을 특징으로 하는 증발기.
제48항 내지 제55항의 어느 하나에 있어서, 상기 온도반응 제어밸브에서 나온 연료기체를 공기와 섞어 연료기체/공기 혼합물을 연소실에 공급하기 위한 혼합수단을 온도반응 제어밸브와 연소실 사이에 설치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제56항에 있어서, 상기 혼합수단의 중심축을 메인하우징의 중심축과 일치시키는 것을 특징으로 하는 증발기.
제1항 내지 제57항의 어느 하나에 있어서, 상기 온도반응 제어밸브가 밸브실을 이루는 열전도 밸브하우징을 포함하고, 열전도 밸브하우징은 증발실 하우징과 열전도 관계에 있으며, 증발실 안에 위치하는 바이메탈 밸브부재는 밸브실의 입구나 출구와 작용하여 증발실 하우징의 온도에 맞게 밸브하우징을 통과하는 연료기체의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제58항에 있어서, 상기 바이메탈 밸브부재가 일정 천이온도를 경계로 대칭관계인 2가지 상태로 변화하는 형태로서 2가지 변화된 상태가 모두 밸브실 안에 제한됨으로써, 온도반응 제어밸브에 의한 연료기체 공급량을 아날로그 방식으로 조절하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제1항 내지 제59항의 어느 하나에 있어서, 연료기체를 액체 형태로 보관하는 연료기체 용기를 구비한 것을 특징으로 하는 증발기.
제1항 내지 제60항의 어느 하나에 있어서, 담배중의 증발성 성분을 증발시키는 것을 특징으로 하는 증발기.
제1항 내지 제61항의 어느 하나에 있어서, 증발실의 온도를 담배의 필요한 증발성분에서 연기를 만들기 위한 최저온도로 유지함으로써 담배중의 타르와 기타 불필요한 성분의 증발은 최소화하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제1항 내지 제62항의 어느 하나에 있어서, 기체촉매 연소요소를 연 소실 안에 배치하되 연소실과 함께 불꽃공간을 형성하고, 이 불꽃공간에서 불꽃으로 연료기체를 점화시켜 기체촉매 연소요소의 온도를 점화온도로 높이는 것을 특징으로 하는 증발기.
제63항에 있어서, 불꽃공간에서 연료기체를 불꽃으로 점화시키는 점화수단을 불꽃공간에 배치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
증발실을 형성하는 증발실 하우징과, 가열수단을 구비하고 증발성 물질을 증발시키는 증발기에 있어서:

가열수단의 열을 증발실로 전달하되, 증발실 내부온도를 증발성 물질중의 증발성분의 증발온도로 유지하여 연기를 내기 위해 열전달 수단을 증발실 안으로 돌출시키는 것을 특징으로 하는 증발기.
제65항에 있어서, 상기 열전달 수단이 기다란 열전달 부재인 것을 특징으로 하는 증발기.
제66항에 있어서, 상기 열전달 부재가 말단부로 갈수록 점점 가늘어지는 것을 특징으로 하는 증발기.
제66항 또는 제67항에 있어서, 상기 열전달 수단이 말단부 부근의 봉지에 구멍을 낼 정도로 점점 가늘어지는 것을 특징으로 하는 증발기.
제66항 내지 제68항의 어느 하나에 있어서, 열전달부재 여러개가 서로 간격을 두고 증발실 안으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제69항에 있어서, 상기 열전달부재가 서로 평행한 것을 특징으로 하는 증발기.
제65항 내지 제70항의 어느 하나에 있어서, 상기 가열수단이 개스식 가열수단인 것을 특징으로 하는 증발기.
증발물질의 증발실을 이루는 증발실 하우징; 및 증발물질을 가열해 연기를 내도록 증발실 하우징을 가열하기 위한 가열수단을 포함하는 증발기에 있어서:

연기의 흡입을 촉진하는 마우스피스를 증발실에 연결하고, 연기를 냉각하기 위한 히트싱크를 증발실과 마우스피스 사이에 배치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제72항에 있어서, 상기 히트싱크가 증발실에서 흡입되는 증발성 물질중의 불필요한 증발된 성분을 응축하는 응축수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제72항 또는 제73항에 있어서, 상기 히트싱크가 증발실과 마우스피스 사이의 연기튜브 안에 위치한 열전도체 히트싱크부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제74항에 있어서, 상기 히트싱크부재가 열전도체의 기다란 코어부재를 포함하고, 이 코어부재에서 다수의 열교환 휜이 서로 이격되어 돌출한 것을 특징으로 하는 증발기.
제75항에 있어서, 상기 열교환 휜이 코어부재의 횡방향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제75항 또는 제76항에 있어서, 상기 열교환 휜이 코어부재 둘레에 돌출하여 연기튜브와 밀착결합하며, 인접한 열교환 휜 쌍들이 코어부재 및 연기튜브와 함께 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제77항에 있어서, 상기 홈에서 인접 다른 홈으로 연기를 유도하기 위한 구멍이 열교환 휜마다 형성된 것을 특징으로 하는 증발기.
제78항에 있어서, 인접 열교환 휜의 구멍들이 서로 어긋나게 떨어져 이들 홈과 구멍이 히트싱크를 관통해 연기를 안내하는 구불구불한 통로를 형성하도록 열교환 휜들이 배치되는 것을 특징으로 하는 증발기.
제78항 또는 제79항에 있어서, 각각의 열교환 휜의 구멍이 가장자리 가까이 위치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제75항 내지 제80항의 어느 하나에 있어서, 상기 코어부재가 속이 찬 부재인 것을 특징으로 하는 증발기.
제75항 내지 제81항의 어느 하나에 있어서, 상기 열교환 휜이 열전도체로 된 것을 특징으로 하는 증발기.
제75항 내지 제82항의 어느 하나에 있어서, 상기 열교환 휜이 응축수단 기능을 하는 것을 특징으로 하는 증발기.
제74항 내지 제83항의 어느 하나에 있어서, 상기 연기튜브가 플라스틱으로 된 것을 특징으로 하는 증발기.