KR20090033311A - 비가연성 연기 전자담배 - Google Patents

비가연성 연기 전자담배

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Abstract

본 발명은 비가연성 연기 전자담배에 관한 것으로, 신호 지시등 뚜껑, 신호 지시등, 전지, 회로기판, 미세형 기체 작동 스위치 및 제1 연결도체를 포함하는 컨트롤러와, 제2 연결도체, 기압보압실, 습기 억제부, 2차 액체 저장실, 가열기, 액체 유도기, 액체 저장실 및 노즐을 포함하는 연기 발생기를 포함하여, 상기 제2 연결도체의 측면에는 공기 진입 구멍이 설치되고, 상기 제1 연결도체 및 상기 제2 연결도체를 통해 상기 컨트롤러와 접촉되는 상기 연기 발생기의 접촉면에 홈이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 본 발명의 비가연성 연기 전자담배는 흡연 시 불꽃이 보이고 연기를 뿜어내어 실제 흡연과 동일한 효과를 주면서도 타르나 일산화탄소 등과 같은 유해물질을 발생시키지 않으며 불을 붙일 필요가 없어서 화재의 위험이 없다.

Description

비가연성 연기 전자담배{NONFLAMMABLE ELECTRONIC CIGARETTE}
본 발명은 비가연성 연기 전자담배에 관한 것이다.
“흡연은 건강에 해롭다”는 말은 오늘날 공공연한 상식이 되었지만, 전 세계에는 아직도 10억 이상의 흡연자가 존재한다. 미국 환경보호국은 현재 공기 중의 담배연기가 A급의 발암물질이라고 선포하였다. 세계보건기구가 공표한 자료에 의하면 전세계적으로 매년 490만 명이 흡연과 관련된 질병으로 죽는다고 한다. 하지만 이런저런 이유로 흡연자가 완전히 금연하는 것은 극히 어려운 일에 해당한다.
담배연기의 성분 중 하나인 니코틴은 알칼리성으로 중독성이 있지만, 소량의 니코틴은 인체에 기본적으로 무해하고 혈액 내에서 짧은 시간 안에 사라진다. 그러나 담배의 유해물질인 타르, 일산화탄소, 탄화수소, 니트로아민, 아조염료 등은 모두 암을 유발하는 성분으로 인류의 생존과 건강에 극도의 위험을 초래하며, 이러한 성분을 간접흡연을 통해 흡입하는 주변인에게는 더욱 위험하다. 담배의 환경오염 또한 무시할 수 없으며, 이탈리아 과학자의 최근 연구발표에 의하면 흡연이 내뿜는 연기가 일으키는 오염이 자동차 매연이 조성하는 오염보다 더 클 수 있다고 하였다.
흡연자의 흡연 중독에 의한 흡연욕구를 만족시키면서 담배의 유해성을 낮게 하기 위한 많은 발명이 있는데, 이러한 발명은 모두 극소량의 니코틴을 사용한 금연 파스, 니코틴 음료, 니코틴 껌 등이다. 이러한 제품은 약간의 효과가 있고 타르 등 유해물질의 위험은 없지만, 흡연을 하면서 다녀간 길들여져 왔던 흡입 습관과는 맞지 않아 흡연자들로부터 환영을 받기 어렵다.
본 발명의 목적은 담배 대용품으로서 환경 보호형 비가연성 연기 전자 담배를 만들어 상술한 문제점을 해결하는 것이다. 본 발명의 목적은 다음의 몇 가지 기술 방안을 통해 실현될 수 있다.
본 발명에 의한 비가연성 연기 전자담배는 컨트롤러와 연기 발생기를 포함한다. 컨트롤러에는 차례로 신호 지시등 뚜껑, 전지, 회로기판, 미세형 기체 작동 스위치 및 연결도체가 있으며, 연기 발생기에는 차례로 연결도체, 기압보압실, 습기 억제부, 2차 액체 저장실, 가열기, 액체 유도기, 액체 저장실 및 노즐이 있다. 연기 발생기의 연결도체의 측면에는 공기 진입구멍이 있으며, 컨트롤러와 결합시 접촉되는 연기 발생기의 접촉면에는 상기 공기 진입구멍에 대응하는 홈이 설치되어 있다.
신호 지시등 뚜껑의 측면에는 공기 통로구멍이 있으며, 신호 지시등 뚜껑의 아래 부분에는 신호 지시등으로서 LED(발광 다이오드)가 설치되어 있다.
컨트롤러의 외측면은 스테인리스강 케이스로 되어 있고, 연기 발생기의 외측면은 열기 격리층과 스테인리스강으로 되어 있다.
미세형 기체 작동 스위치의 내부에는 원형 스프링이 있으며, 그 내부가 두 개의 독립적인 공간으로 분리된다.
미세형 기체 작동 스위치는 고정 접촉부, 플라스틱 받침대, 이동 접촉부 등을 포함하며, 이동 접촉부는 플라스틱 막대를 통해 스프링과 연결된다. 스프링은 플라스틱 받침대 내부에 고정되며, 고정 접촉부는 플라스틱 받침대의 외부에 고정된다.
연결도체의 내부 오른쪽 측면에 스위치 밸브가 설치되어 기압보압실이 형성되고, 연결도체의 측면에는 공기진입구멍이 있다.
연결도체는 두 개의 중앙 막대형 도체, 암나사선 및 수나사선을 포함하며, 두 개의 중앙 막대형 도체는 가열기에 연결된 도선의 양극과 연결되고, 암나사선 및 수나사선은 가열기에 연결된 도선의 음극과 연결된다.
가열기는 가열선과 열기 격리 받침대를 포함하고, 열기 격리 받침대의 아랫부분과 측면에는 각각 분사구와 역류구멍이 있다.
노즐 외측면은 습기 억제부의 아랫부분까지 연장되며 노즐 내 측면에는 습기 억제통이 있다.
본 발명은 IC를 이용하여 전자담배의 기능을 통제함으로써 전자담배의 기능에 신뢰성을 주고 흡연 방식을 실제와 더욱 비슷하게 할 수 있다. 본 발명의 전자담배에서 발생하는 연기는 용액이 기체화된 수증기로서 타르, 일산화탄소, 벤젠, 탄화수소, 니트로아민, 아조염료 등의 발암물질을 포함하지 않는다. 가열기는 저전압 저전류 하에 순간적으로 가열되는 것이므로 불이 붙는 것이 아니라서 화재의 위험도 없다. 외부 케이스는 특수한 스테인리스로 제작되어 전자파를 막아주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전자담배를 분해한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전자담배의 전체 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전자담배의 미세형 기체 작동 스위치의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 전자담배의 연결도체의 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 전자담배의 가열기의 구조를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 전자담배의 노즐의 구조를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 전자담배의 전자회로를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1과 같이, 본 발명의 실시예에 의한 비가연성 연기 전자담배는 컨트롤러(100)와 연기 발생기(200)를 포함한다.
컨트롤러(100)의 한쪽 끝에는 신호 지시등 뚜껑(14)이 있으며, 신호 지시등 뚜껑(14)의 측면에는 한 쌍의 공기 통로 구멍이 설치되어 있다. 컨트롤러(100)의 다른 한쪽 끝에는 연결도체(6)가 설치되어 컨트롤러(100)와 연기 발생기(200)가 전기적으로 연결되도록 한다. 컨트롤러(100)의 내부에는 차례로 신호 지시등(1), 충전 전지(2), 회로기판(3), 미세형 기체 작동 스위치(4), 부압강실(負壓腔室)(5)이 있다. 컨트롤러(100)의 외부는 스테인리스강으로 구성되어 있다. 컨트롤러(100)의 연결도체(6)가 충전기와 연결되면 충전 전지(2)에 충전이 실행되고, 연기 발생기(200)와 연결되면 비가연성 연기 전자담배로서 동작한다.
연기 발생기(200)의 한쪽 끝에는 또 다른 연결도체(6)가 있고, 다른 쪽에는 노즐(13)이 부착되어 있다. 연기 발생기(200)는 액체저장실(12), 액체유도기(11), 가열기(9), 2차 액체 저장실(10), 습기 억제부(8), 기압보압실(氣壓保壓室)(7)을 포함한다. 연기 발생기(200)의 외부는 열기 격리층과 스테인리스강으로 구성되어 있다. 연기 발생기(200)의 연결도체(6)의 측면에는 공기 진입구멍이 구비되어 있고, 노즐(13)과 액체저장실(12) 사이에 기류통로가 있다. 노즐(13)의 아랫부분에는 습기 억제통이 부착된다. 컨트롤러(100)와 연기 발생기(200)는 연결도체(6)를 통해 서로 연결되며, 중간에 공기통로 구멍이 있어서 부압강실(5)과 기압보압실(7)이 연결된다. 컨트롤러(100)와 연기 발생기(200)가 연결되어 접촉되는 연기 발생기(200)의 접촉 부분에는 연결도체(6)의 공기 진입 구멍에 대응하는 홈이 구비되어 있다. 습기 억제부(8)는 액체가 거꾸로 흐르는 것을 방지하고, 2차 액체저장실(10)은 액체를 일시적으로 보관하고, 액체유도기(11)는 액체저장실(12)의 액체와 접촉한다. 액체유도기(11)의 내부에는 연기제조실이 있다. 액체저장실(12)의 외부에는 연기 통로가 있고, 내부에 액체를 저장한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 미세형 기체 작동 스위치(4)의 내부에 스프링(401)이 있는데, 스프링(401)의 단면은 W형이다. 미세형 기체 작동 스위치(4)의 내부는 두 개의 독립공간으로 분리된다. 스프링(401)에는 고무 부재가 연결되어 있고, 고무 부재 내에는 플라스틱 막대(402)가 들어 있어서 스프링(401)과 이동 접촉부(406)를 연결한다. 스프링(401)은 플라스틱 받침대(405) 안에 고정되어 있다. 회로기판(3) 위에는 스프링(401) 쪽으로 연장된 두 개의 고정 접촉부(403, 404)가 있고, 고정 접촉부(403, 404)는 플라스틱 받침대(405)의 외부에 고정되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 연기 발생기(200)의 연결도체(6)의 내부 오른쪽 측면에는 스위치 밸브(701)가 있고, 측면에는 공기 진입 구멍(702)이 있다. 사용자가 흡입을 할 때, 기류가 공기 진입 구멍(702)을 통해 들어가서 스위치 밸브(701)가 개방되고, 기류의 작용에 의해 스프링(401)의 오른쪽 측면과 연결도체(6) 사이에 부압강실(5)을 형성하게 된다. 부압의 작용에 의해 스프링(401)은 오른쪽으로 움직이게 되고 동시에 플라스틱 막대(402)에 연결되어 있는 이동 접촉부(406)도 오른쪽으로 움직이게 된다. 이에 따라 이동 접촉부(406)가 회로기판(3)에 연결되어 있는 고정 접촉부(403, 404)와 전기적으로 접촉된다. 사용자의 흡입력이 감소하게 되면, 스위치 밸브(701)가 닫히면서 공기 진입 구멍(702)으로부터의 기류가 차단된다. 부압강실(5)이 일정한 시간 동안 유지되다가, 사용자가 흡입을 멈추게 되면 기류가 연결도체(6)의 중간 통로(606)를 통해 부압강실(5)로 신속히 진입한다. 이에 따라 부압이 즉시 사라지고 스프링(401)은 탄력작용에 의해 원래 위치로 돌아가게 된다. 스프링(401)이 원래 위치로 움직이면 플라스틱 막대(402)가 왼쪽으로 움직여 이동 접촉부(406)와 고정 접촉부(403, 404)가 떨어진다. 이와 같이 작은 기류의 작용에 의해 스위치를 연결하고 차단할 수 있도록 함으로써, 가열기(9)의 실시간 가열을 제어할 수 있다. 스프링(401)은 고무나 실리카겔 등의 재료로 제작할 수 있다.
컨트롤러(100)와 연기 발생기(200)를 연결하는 연결도체(6)에는 암나사선(602)과 수나사선(604)이 구비되어 상호 연결이 가능하며, 연결도체(6)는 가열기(9)에 연결된 도선의 음극과 접속하고, 두 개의 중앙 막대형 도체(601, 603)는 가열기(9)에 연결된 도선의 양극과 접속된다. 연결도체(6)와 중앙 막대형 도체(601)는 그 사이에 절연재(605)가 위치하여 전기적으로 분리된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 가열기(9)는 가열선(901) 및 열기 격리 받침대(902)를 포함하며, 열기 격리 받침대(902)의 아랫부분과 측면에 각각 분사구(904) 및 역류구멍(903)이 있다. 가열기(9)의 오른쪽 측면에는 액체유도기(11)가 있고, 액체유도기(11)는 지지대(1101)에 의해 유지되는 액체유도체(1102)로 구성된다. 지지대(1101)는 액체유도체(1102)를 고정하고 액체유도체(1102)는 다층의 거품 니켈망, 스테인리스 섬유펠트, 고분자 폴리 발포체, 거품 세라믹 기타 금속 다공체로 만들어진다. 가열기(9)의 왼쪽 측면에는 2차 액체저장실(10) 및 습기 억제부(8)가 있다. 가열선(901)은 니켈합금 또는 희토류 원소 등의 합성체로 만들어질 수 있다. 열기 격리 받침대(902)는 세라믹 등으로 제작할 수 있다. 2차 액체저장실(10)은 다층 거품 니켈망으로 열기 격리 받침대(902)의 아랫부분에 채워져 형성된다. 액체유도기(11)는 액체유도체(1102)를 통하여 한쪽 끝 부분은 2차 액체 저장실(10)과 연결되고, 다른 쪽 끝 부분은 액체저장실(12)과 접촉한다. 액체저장실(12)은 끝 부분이 개방된 원통형이며, 중간에는 액체용 무명실이 들어 있고 무명실 내에 액체가 함유되어 있다. 액체유도기(11)의 모세관 작용에 의해 액체저장실(12)의 액체가 2차 액체저장실(10)로 흘러간다. 기류의 작용에 의해 작은 액체방울은 열기 격리 받침대(902)의 분사구(904)를 통해 분사된다. 가열선(901)의 작용에 의해 액체는 순간적으로 연기화되어 액체저장실(12)의 외측면에 존재하는 공기 통로를 통해 노즐(13)을 거쳐 유출된다. 습기 억제부(8)는 2차 액체저장실(12) 내의 액체가 갑자기 역류하는 것을 방지한다.
도 6을 참조하면, 노즐(13)의 외측면을 구성하는 노즐케이스(1301)는 습기 억제부(8)의 아랫부분까지 연장된다. 노즐케이스(1301)는 폴리프로필렌 PP 등 환경보호 재료로 만들어지며, 내부 열량의 방출을 막을 수 있다. 노즐(13)의 내측면에는 공기통로구(1302)가 구비되고, 노즐구(1304)의 내측면에는 습기억제통(1303)이 위치하여 액체가 입으로 흘러들어가는 것을 방지한다.
도 7에서, 회로기판(3)은 IC를 사용하여 전자담배를 제어하며, 3.7V의 리튬이온전지(2)가 회로기판(3)에 전력을 공급한다. VCC는 전지(2)의 양극에 연결되고 GND는 전지(2)의 음극에 연결된다. S1은 미세형 기체 작동 스위치(4)이다. IC1은 마이크로프로세서로서 신호를 입력받아 처리하고 신호 지시등(LED)(1) 및 가열기(heater)(9)를 제어한다. IC1은 전지(2)의 전압이 3.3V보다 높은지를 판단한다. 전지(2)의 전압이 3.3V보다 높은 경우, S1이 닫히면 IC1은 Q1에 신호를 보내어 가열기(9)에 전력이 공급되도록 하고 동시에 LED(1)에도 신호를 보내어 LED(1)가 빛을 내도록 한다. 만약, 전지(2)의 전압이 3.3V보다 낮은 경우, S1이 닫히면 IC1은 Q1에 신호를 보내지 않으며 이때 가열기(9)는 어떠한 동작도 하지 않는다. 동시에 LED(1)에는 명멸 신호를 보내어 LED(1)가 1Hz의 깜빡거림을 20초간 지속하여 전지(2)에 충전이 필요하다는 것을 알린다.
전자담배에 흡입 동작이 없는 경우, IC1은 휴면 상태로 들어가게 되며, 이때 전체 소비전류는 5uA보다 적다. 이에 따라 전자담배의 대기시간은 이론상으로 6년 반 정도이다. 사용자가 1분 안에 전자담배를 연속 15회 사용하면 IC1은 Q1에 신호를 보내어 가열기(9)를 차단한다. 동시에 LED(1)에 신호를 보내어 10초간 깜빡이도록 한다. S1이 6초 이상 연결되면 자동으로 가열기(9)를 차단하고 동시에 LED(1)에 신호를 보낸다. 전자담배의 소프트웨어적인 기능은 변형 및 추가되어 다양하게 적용될 수 있으며, 또한 전자담배에 LCD 창을 설치하여 전자담배의 상태 정보 등 다양한 정보를 표시할 수 있다.
상기 비가연성 연기 전자담배의 동작과정은 다음과 같다. 우선 컨트롤러(100)와 연기 발생기(200)가 연결도체(6)에 의해 상호 연결되어 비가연성 연기 전자담배를 구성한다. 사용자가 흡입을 하면, 기류는 연기 발생기(200)에 형성된 홈을 통해 연결도체(6)의 측면에 있는 공기 진입구멍을 거쳐 연기 발생기(200) 내부로 들어가고, 기압보압실(7), 습기 억제부(8), 가열기(9)를 지나 최종적으로 노즐(13)을 통해 유출된다. 사용자의 흡입에 의해 컨트롤러(100) 내부의 기류가 연기 발생기(200) 쪽으로 흘러가게 되면, 스프링(401)의 우측면에 독립적으로 형성되는 공간의 기압이 정상기압보다 낮아진다. 컨트롤러(100)의 다른 측면 즉, 신호 지시등 뚜껑(14)의 측면에 공기통로구멍이 있어 전지(2) 부분이 대기압과 통하게 된다. 이렇게 되면 스위치(401)는 부압의 작용에 의해 오른쪽으로 당겨지고, 이로 인해 이동 접촉부(406)가 이동하여 고정 접촉부(404)와 접촉되어 전류가 흐르게 된다. 이때 IC1의 통제 하에 신호 지시등(1)에 불이 들어오고, 동시에 연결도체(6)를 통하여 전류가 흘러 가열기(9)를 작동시킨다. 기류의 작용에 의해 가열기(9)에서는 액체를 미세방울 형태로 연기 제조실로 분사하며, 액체는 가열기(9)의 작용에 의해 순간적으로 연기가 된다. 큰 직경의 미세액체는 소용돌이의 작용으로 역류구멍(903)의 벽에 붙어 액체 유도기(11)로 흡수되고, 작은 직경의 미세액체는 기류 중에 떠다니며 수증기가 되어 연기 통로를 통해 밖으로 나간다.
이상에서의 설명은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이고, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것이 아니다. 본 발명의 기술분야에 익숙한 기술자가 본 발명의 기술범위 내에서 어떤 변화를 생각했다면, 그것은 본 발명의 보호범위에 포함되어야 한다.

Claims (12)

  1. 비가연성 연기 전자담배로서,
    신호 지시등 뚜껑, 신호 지시등, 전지, 회로기판, 미세형 기체 작동 스위치 및 제1 연결도체를 포함하는 컨트롤러와,
    제2 연결도체, 기압보압실, 습기 억제부, 2차 액체 저장실, 가열기, 액체 유도기, 액체 저장실 및 노즐을 포함하는 연기 발생기를 포함하여,
    상기 제2 연결도체의 측면에는 공기 진입 구멍이 설치되고,
    상기 제1 연결도체 및 상기 제2 연결도체를 통해 상기 컨트롤러와 접촉되는 상기 연기 발생기의 접촉면에 홈이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 지시등 뚜껑의 측면에 공기 통로 구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러의 외측면은 스테인리스강으로 구성되고, 상기 연기 발생기의 외측면은 열기 격리층 및 스테인리스강으로 구성된 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미세형 기체 작동 스위치의 내부는 스프링을 포함하고, 상기 스프링에 의해 두 개의 독립적인 공간으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 미세형 기체 작동 스위치는 고정 접촉부, 받침대, 이동 접촉부를 포함하여, 상기 이동 접촉부는 막대 부재에 의해 상기 스프링과 연결되고, 상기 스프링은 상기 받침대의 내부에 고정되며, 상기 고정 접촉부는 상기 받침대의 외부에 고정되는 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 연결도체의 내부 측면에 스위치 밸브가 설치되어 기압보압실을 형성하는 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결도체는 제1 나사선 및 제1 중앙 막대형 도체를 포함하고 상기 제2 연결도체는 제2 나사선 및 제2 중앙 막대형 도체를 포함하여,
    상기 제1 연결도체 및 제2 연결도체의 결합에 의해, 상기 제1 나사선 및 제2 나사선은 상기 가열기에 연결된 도체의 음극과 연결되고, 상기 제1 중앙 막대형 도체 및 제2 중앙 막대형 도체는 상기 가열기에 연결된 도체의 양극에 연결되는 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가열기는 가열선 및 열기 격리 받침대를 포함하고, 열기 격리 받침대에는 분사구 및 역류 구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 노즐의 외측면은 상기 습기 억제부의 아랫부분까지 연장되고, 상기 노즐의 내부에 습기 억제통이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판은 마이크로프로세서를 장착하고,
    상기 마이크로프로세서는 상기 미세형 기체 작동 스위치가 소정의 횟수 이상 작동한 것으로 판단하면, 상기 가열기로 공급되는 전력을 차단하는 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서는 상기 신호 지시등에 명멸 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판은 마이크로프로세서를 장착하고,
    상기 마이크로프로세서는 상기 미세형 기체 작동 스위치가 소정의 시간 동안 계속적으로 온 되어 있는 것으로 판단하면, 상기 가열기로 공급되는 전력을 차단하는 것을 특징으로 하는 비가연성 연기 전자담배.
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