KR20100015406A - 금연 대용 담배 제품 - Google Patents

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KR20100015406A
KR20100015406A KR1020097020888A KR20097020888A KR20100015406A KR 20100015406 A KR20100015406 A KR 20100015406A KR 1020097020888 A KR1020097020888 A KR 1020097020888A KR 20097020888 A KR20097020888 A KR 20097020888A KR 20100015406 A KR20100015406 A KR 20100015406A
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아르노 링커
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위디그리 게엠베하
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Abstract

흡입성 에어로졸 방출의 목적을 위한 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하기 위한 방법은, 공기의 초과로 연소되는 가연성 가스의 연소 가스는 활성 및/또는 아로마 물질 저장소를 통해 대기와 선택적으로 혼합되어 부분적 또는 전체적으로 통과되며, 요구되는 온도는 상기 연소 가스의 크기 및 선택적으로 상기 대기에 포함된 상기 연소 가스의 혼합 비율에 의해 선택되며, 흡입성 에어로졸 방출을 위한 담배 또는 시가의 형상 및 크기로 상기 방법을 실행하기 위한 장치는 활성 및/또는 아로마 물질 저장소(32)를 포함하는 마우스피스(3), 상기 마우스피스 끝에서 하나 이상의 공기 유입부와 하나 이상의 열기 배출부를 갖는 하우징 슬리브(20), 가연성 가스, 가급적이면 프로판 또는 부탄 가스로 가스 탱크(22)를 충진하는 충진 밸브(21), 상기 가스 탱크(22)에서 버너(25)로 상기 가스의 제어된 방출을 위한 조절 밸브(24) 및 상기 버너(25)에 의해 생성된 열에 의해 상기 공기를 가열하는 물질 전달 교환기(26)를 포함하는 히팅 부재(2)를 포함하는 히팅 부재(2)를 포함하며, 상기 마우스피스(3)는 흡입성 에어로졸의 방출을 위한 담배 또는 엽궐련의 형상 및 크기로 상기 히팅 부재(2)에 분리 가능하게 연결되며, 상기 조절 밸브(24)의 제어는 상기 마우스피스(3) 상의 흡입에 의해 발생되는 감소된 압력 수단 및/또는 공기 흐름에 의해 이루어진다.
담배, 연료 공급 스테이션, 히팅 부재, 마우스피스

Description

금연 대용 담배 제품 {SMOKE-FREE SUBSTITUTE CIGARETTE PRODUCT}
본 발명은 니코틴 및 첨가물의 금연 흡입을 위한 일반적인 방법 및 장치에 관한 것이다.
기존의 담배가 흡연되는 경우, 타바코(tobbaco)가 연소되며 연소되는 동안 발생하는 연기는 흡입되거나(주류 연기), 또는 주변 환경으로 배출된다(생담배 연기).
주류 연기는 소비자의 건강을 해치는 결정적인 요인이나, 그/그녀들이 바라는 유희를 주는 것이다. 생담배 연기는 간접 흡연자의 건강을 해치는 결정적인 요인이며 생담배 연기는 간접 흡연자도, 소비자도 바라지 않는 것이다.
4800개가 넘는 서로 다른 물질들이 담배 연기에서 발견되었으며, 그 중 약 70개가 명백한 발암성 물질이다.
하지만, 담배에 대응하는 대체 상품이 지금까지 개발되지 않았다. 대부분 알려진 제품들은 사실상 니코틴 대용이며, 유희를 제공하는 제품이 아니라 금연 습관을 버리는 제품으로 개발된 것이다.
다른 한편으로, 부정적인 측면 없이 담배에 대한 대안을 제공하는 것을 목적으로 만들어진 제품들은 종종 흡연자들에 의해 담배의 수용도를 심각하게 제한하는 단점이 있다.
사실 이러한 제품은 (흡연) 에어로졸을 방출하기 위하여 타바코의 연소 열을 사용하는 것이 아니라, 다른 에너지원을 이용하는 것이 일반적이며, 결국 생담배 연기의 주요 성분을 없앤다.
장치들은 히팅 저항 장치, 유도 히터 또는 초음파 원자화의 형태로 된 전기적 에너지 수단에 의해 휘발되는 기질로 알려져 있으나, 장치들은 손에 잡혀지기 위한 크기 및 무게로 인한 단점을 가지며, 그것들은 제조하는 것이 매우 비싸며, 그것들의 (중금속) 성분들로 인해 환경 친화적인 형태로 처리하는 것이 어렵다.
또한, 제품들은 셀룰로오스, 숯 등과 같은 연소 가능한 탄소함유 고체들로부터 얻어지는 에너지를 갖는다. 여기서 단점은 비록 적은 양으로, 기존의 담배 또는 (작은) 시가들보다 낮은 유해 물질을 적재하고 있으나, 일반적으로 생담배 연기가 발생한다는 것이다.
본 발명의 목적은 사용자가 일반적인 담배를 흡연하는 활동을 가능한 완벽하게 모방할 수 있도록 하기 위한 것이다. 방법 및 이 방법을 기반으로 하는 장치는 이 같은 목적을 위해 개발된 것이다. 크기 및 무게와 관련하여, 손뿐만 아니라 입에서의 장치에 대한 촉각 인식은 담배 또는 (작은) 시가와 매우 유사해야 한다. 장치의 취급 및 비용은 기존의 담배 또는 (작은) 시가를 소비하는 것으로부터 많이 달라지지 않는 것이 당연하다.
상기 목적은 흡입성 에어로졸 방출을 위한 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 방법을 제공하는 본 발명에 따라 이루어지며, 바람직하게는 과잉 공기로 연소되는 가연성 가스의 연소 가스는 활성 및/또는 아로마 물질 저장소를 통해 대기와 선택적으로 혼합되어 부분적 또는 전체적으로 통과되며, 요구되는 온도는 상기 연소 가스의 크기 및 상기 대기와 상기 연소 가스의 혼합 비율에 의해 선택될 수 있다.
니코틴-아로마 혼합물을 흡입하기 위한 방법은 공기-가스 혼합물인 질소, 이산화탄소로 이루어진 배기 가스의 청정 연소에 의해 가능해지며, 공기-가스 혼합물은 건강, 물 및 선택적인 잔여 산소에 유해하지 않고, 따라서 위험없이 흡입될 수 있다. 열 교환기 수단에 의해 열이 공기로 옮겨지는 방법과는 달리, 상기 발명의 장점은 이 방법을 실시하기 위한 장치가 보다 높은 효율 및 보다 낮은 제조 비용과 더불어 매우 작은 크기로 구체화될 수 있다는 것이다.
더해지는 구성에서, 상기 연소 가스의 크기 또는 대기와 상기 연소 가스의 상기 혼합 비율의 설정은 가연성 가스의 상기 질량 유량을 조절하는 것에 의해 이루어지며, 상기 가연성 가스의 상기 질량 유량의 조절은 흡입에 의해 생성된 공기의 흐름 및/또는 감소 압력에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.
상술한 방법은 가능한 완전하게 담배를 흡연하는 행위를 모방하는 것을 목표로 하는 본 발명에 따른 장치로 실시되며, 장치는
- 담배 또는 작은 시가 영역을 포함하는 필터에 대한 형상 및 크기와 유사하며 활성 및/또는 아로마 물질 저장소(32)를 포함하는 마우스피스(3)를 포함하며,
- 뜨거운 배기 가스를 제공하고 담배 또는 (작은) 시가의 타바코(tobacco) 성분에 대한 형상 및 크기와 유사한 히팅 부재(2)를 포함하며, 상기 히팅 부재(2)는 상기 마우스피스 끝단에서 하나 이상의 공기 유입부 및 하나 이상의 열기 배출구를 갖는 하우징 슬리브(20), 가연성 가스, 바람직하게는 프로판 가스 또는 부탄 가스를 갖는 소형 가스 탱크(22)를 충진하기 위한 충진 밸브(21), 상기 소형 가스 탱크(22)에서 버너(예를 들어 충분한 공기로 상기 가연성 가스를 연소하기 위한 예비 혼합 버너(25))까지 가스의 제어된 방출을 위한 조절 밸브(24) 및 상기 예비 버너(25) 수단에 의해 생성된 열로 상기 공기를 가열하는 물질 전달 교환기(26)를 포함하며,
- 상기 마우스피스(3)는 담배 또는 시가에 대한 형상 및 크기와 유사하며, 흡입 에어로졸 방출을 위한 상기 히팅 부재(2)에 분리 가능하게 연결되며, 상기 버너(25)의 제어는 마우스피스(3) 상에서의 사용자 흡입에 의해 생성되는 공기의 흐름 및/또는 감소 압력을 통한 상기 조절 밸브(24)로 이루어진다
대기와 부분적 또는 전체적으로 혼합된 상기 버너(25)로부터 나오는 배기 가스는 상기 활성 및/또는 아로마 물질 저장소(32)에 위치하는 물질을 기화시키기 위해, 예를 들어 에어로졸로써 흡입될 수 있도록 하기 위해 이러한 방식으로 생성된 열기에 따라 상기 마우스피스(3)를 통해 통과된다.
그러한 것에 기반한 방법과 장치의 장점은 많고 다양하다. 첫째로, 담배와 같은 복합 물질을 연소시킴으로써 발생되는 흡연 피해가 발생하지 않으며, 둘째로, 매우 깨끗한 가연성 가스로 연소되기 때문에 생담배 연기가 발생되지 않으며, 세 번째 부분은 그것에 의해 간접 흡연이 해롭지 않다. 셋째로, 기존의 담배와 달리 목적에 따라 활성 및/또는 아로마 물질과, 그것들의 수를 선택할 수 있기 때문에, 목적에 따라 선택할 수 없는 일반적인 담배와 발암 문제의 경우에서 건강에 훨씬 덜 해로울 수 있다. 다시 말해서, 기존의 방식으로 연소되지 않기 때문에, 세 번째 부분에서 흡연 피해를 발생하는 것 없이 제어된 에어로졸 성분을 얻을 수 있다.
사용자 수용도에 중요한 이 장점은 가열과 연소없이 직접 접촉되는 지점인 물질 전달 교환기로부터 가열된 공기에 의해 상기 활성 및/또는 아로마 물질(흡입 에어로졸의 형성)의 휘발에 의해 이루어진다. 본 발명의 목적을 위하여, 여기서 흡입 에어로졸은 대체로 고체 혼합물 및/또는 액체 현탁 입자 및 공기의 혼합물이 될 수 있다. 바람직하게, 흡입 에어로졸은 미세 먼지의 자유도를 보다 좋게 하게 위하여 액체 현탁 입자와 공기로 이루어진 혼합물인 미스트로 주로 구성된다.
에어로졸 형성을 위한 전기적 에너지원을 이용하는 종래의 방법과는 달리, 본 발명에 따른 방법과 방법에 기반한 장치는 고 전원 저장 배터리를 필요로 하지 않으므로 생산비용을 절감할 수 있고, 폐기 문제를 상당히 줄일 수 있다.
또한, 가연성 가스, 예를 들어, "발화기 가스", 바람직하게는 프로판 및/또는 부탄 가스는 에너지원으로, 좋은 칼로리양과 우수한 환경 양립성을 겸비하기 때문에 본 발명에서 다른 장점을 제공한다. 더불어, 이러한 에너지원을 선택함으로써, 현재의 경제 기반과 경험을 활용할 수 있으므로, 제조 원가가 상당히 절감될 수 있다.
또한, 본 장치에서 결합되는 부분인 히팅 부재(2) 및 마우스피스(3)의 형상과 크기는 기존의 담배와 매우 유사하도록 사용될 수 있다. 이 문맥에서 "담배 또는 시가의 형상과 크기"의 어구는 본 장치에서 결합되는 부분인 히팅 부재(2)와 마우스피스(3)가 본질적으로 실린더 형상이고, 약 6 내지 14㎜, 바람직하게는 8 내지 11㎜의 직경을 가지며, 약 50 내지 150㎜, 바람직하게는, 약 75 내지 105㎜의 길이를 가지는 것을 의미한다. 게다가, 본 장치는 기존의 장치와 비교하여 무게가 매우 가벼우므로 사용자에 의한 취급이 용이하며, 이에 따라, 손에 영구적으로 잡힐 필요없이 입으로 수월하게 지탱될 수 있다.
기존의 담배 또는 (작은) 시가들을 흡연하는 활동을 모방하기 위한 필수적인 히팅 부재(2)의 작은 크기는, 히팅 부재 내의 소형 가스 탱크(22)가 하나의 소비 유닛으로 그것의 부피가 제한되며 예비 혼합 버너(25)를 위한 어떠한 점화 기능도 히팅 부재에서 제공되지 않기 때문에 가능하게 된다. 본 발명의 목적을 위해 요구되는 히팅 부재(2)의 재사용은 히팅 부재에 액화 가스를 재충진하고, 본 장치를 완성시키는 히팅 부재(2)를 점화시키는 기능을 갖는 연료 공급 스테이션(1)의 제공에 의해 보장된다.
담배를 취급하는 것과의 유사점은 본 발명에 따른 장치를 발화하는 것(즉, 연소를 시작하거나, 흡연 활동을 시작하는 것)이 사용자가 본 장치를 흡입함과 동시에 상기 마우스피스에서 상기 연료 공급 스테이션에 의해 일반적으로 제공되는 불꽃(하지만, 다른 방식으로는 기존의 발화기 또는 성냥까지도 이용될 수 있다)까지 그 끝단을 잡는 것에 의해 영향을 받는다는 점이다.
알려진 제품과는 달리, 에너지원으로, 그것의 상승된 발열값으로 에너지원을 공급하고 가연성 가스의 선택을 요구하기 위한 수동 스위치가 필요하지 않으며, 가스 탱크 한 대분은 기존의 담배를 소비하는 기간을 위해 충분하다. 한편, 탱크 한 대분이 소모되는 동안, 버너는 그 자신 스스로 자동적으로 불을 끔으로써, 장치를 끄는 것을 잊는 사용자를 보호하여 안전성을 향상시킨다. 추가적인 소비가 있기 전에, 히팅 부재는 연료 공급 스테이션에 다시 재충진되어야 한다.
담배를 발화하는 것과 매우 유사한 이 과정(절차)은 사용자가 상기 장치의 마우스피스(3)를 피우면 점화를 위한 상기 예비 혼합 버너(25)에 충분한 가스를 방출하는 조절 밸브(24)에 의해 이루어질 수 있다.
상기 조절 밸브(24)는 사용자의 흡입에 의해 생성되는 공기의 흐름 및 감소 압력에 의해 제어될 수 있다. 여기서 상기 밸브는 조절 부재 및 복원력을 생성하는 수단(241)을 포함하며, 상기 조절 부재는 제1 최소 오픈 상태 및 제2 오픈 상태를 포함하며, 상기 조절 부재는 복원력에 대항하여 생성된 공기의 흐름 및 감소 압력에 의해 상기 제1 최소 오픈 상태에서 상기 제2 오픈 상태로 변경되며, 상기 복원력을 생성하는 수단은 상기 제1 최소 오픈 상태로 상기 조절 부재를 복귀할 수 있도록 선택될 수 있다.
이러한 밸브의 장점은 예를 들어, 가연성 가스를 조절하는 경우에 적어도 두 개의 기초 모드(동작 불꽃(오픈) 및 보조 불꽃(최소 오픈))를 제공하는 것이 가능하다는 것이다.
더욱이, 사용자가 장치 내에 충분한 공기의 흐름 및 감소 압력을 생성하자마자, 조절 부재는 오픈 상태로 지속적으로 움직이게 되며 가스가 새나갈 수 있다. 만약, 가스가 사용자에 의해 동시에 점화되면, 버너에서 연소한다.
공기 흐름에 의한 조절은 대체로 조절 부재에 흐르는 방해물을 배열함으로써 이루어지며, 방해물은 공기 채널에 위치되며 그 결과 흡입에 의해 생성된 공기 흐름 수단에 의해 동작된다. 감소 압력에 의한 조절은 흡입으로 인해 일어나는 밸브 몸체의 상류 부분과 하류 부분 압력 차이가 하류 압력으로 변경하는데 사용되는 경우 이루어진다. 두 개의 조절 선택들이 결합될 수 있음은 물론이다. 공기의 충분한 흐름은, 예를 들어, 15와 20㎖/s 사이의 부피 흐름 비율로 간주될 수 있으며, 대표적으로, 약 17.5㎖/s가 될 수 있다. 대응하는 감소 압력은 예를 들어, 50과 500mbar 사이로 간주될 수 있으며, 바람직하게는 100과 200mbar 사이가 될 수 있다.
유량이 조절될 수 있도록, 흡입에 의해 밸브가 개방되자 마자, 복원력 발생 수단(241), 예를 들어 스프링이 팽팽하게 된다.
사용자가 마우스피스를 빨아당기는 것을 멈추면, 조절 부재는 이러한 복원력에 의해서 뒤로 밀리게 된다.
따라서, 이 문맥에서, "최소 오픈" 또는 대응하는 어구인 "최소 흐름 비율" 또는 "최소 흐름 부분"은 하류 버너에 있는 불꽃이 밖으로 나가지 않도록 하기 위한 작은 양의 가스가 흐르는 상태를 의미한다. 보조 불꽃으로 알려진 결과 동작 상태는 가장 적은 양의 가스가 연소하는 동안 사용자가 버너를 매번 재발화하는 것 없이 많은 흡입을 할 수 있으며, 그것은 본 발명에 따른 장치와 마찬가지로 보다 소형화된 구조에 이익이 있다.
상기 제2 오픈 상태에서 상기 조절 부재는 공기의 흐름 및/또는 감소 압력에 따라 최소 오픈 상태 및 완전 오픈 상태 사이를 가변 제어할 수 있는 흐름 부분을 오픈함으로써, 사용자의 흡입 강도 또는 그/그녀의 흡연 습관에 따라 미묘한 조절을 할 수 있다.
이 장치의 더해지는 구성에서, 상기 히팅 부재는 상기 소형 가스 탱크(22)와 조절 부재(24) 사이에 위치하며, 상기 마우스피스(3)를 히팅 부재(2)에 연결하는 것에 의해 열리고 마우스피스(3)를 분리하는 것에 의해 다시 닫히는 메인 밸브(23)를 더 포함한다. 이것은 장치가 동작을 위한 준비, 즉, 상기 마우스피스가 상기 히팅부재에 끼워지지 않았을 때 가스가 샐 수 없도록 한다.
더해지는 구성에서, 상기 조절 밸브(24)는 상기 히팅 부재(2)와 상기 마우스피스(3)의 분리 후에 제3 닫힘 상태를 더 포함하되, 이러한 상태는 조절 부재가 공기의 흐름 및/또는 감소 압력에 노출되도록 마우스피스가 다시 끼워지는 동안 유지되며, 최소값을 초과하자 마자 상기 조절 부재를 상기 최소 오픈 상태, 상기 오픈 상태 또는 상기 최소 오픈과 상기 오픈 사이의 상태로 재배치한다.
이러한 제3 닫힘 상태는 새로운 마우스피스(3)가 제공되어 연료가 공급되거나, 예를 들어, 그것을 손으로 잡는 히팅 부재(2)를 저장하는 것이 가능하다. 이러한 제3 닫힘 상태 때문에, 새로운 마우스피스(3)가 제공되고 연료가 공급되어 히팅 부재를 저장할 수 있거나, 예를 들어, 흡연을 시작할 때까지, 즉, 가스 누출 없이 상기 히팅 부재의 점화 시간까지 그것을 홀딩할 수 있다.
히팅 부재(2)의 예비 혼합 버너(25)는 액화 가스 예비 혼합 버너이며, 즉, 가연성 혼합물이 노즐로부터 빠져나오기 전에 형성되며, 액화 가스의 완전한 연소를 보장한다. 이러한 버너 유형은 예를 들어, Nainen, Ikari, 매트릭스 또는 촉매 버너들을 포함하며, 일부는 폭발(storm) 발화기 및 작은 수동 가스-공급 납땜용 인두로 알려져 있다.
또한, 사용하는 동안 기존의 담배와 유사점은 사용자가 마우스피스를 피우자마자 마우스피스로부터 멀리 떨어진 끝단에서 발생하는 불꽃없이 타는 빛에 의해 완성된다. 이것은 예를 들어, 불꽃 또는 불꽃면에 배열되는 금속 메쉬(mesh)에 의해 이루어진다. 이 장치를 피울 때마다, 보다 크고 보다 뜨거운 불꽃은 빛을 내기 위해 메쉬를 발생시킨다. 여기서 메쉬는 불꽃에 도달되는 온도에서 연소되지 않도록 열 저항이 높아야 하는 것으로, 텅스텐 또는 텅스텐 합금으로 구성될 수 있다.
촉매 버너와 같은 버너(25)의 바람직한 형태에서, 불꽃없이 타는 빛의 메쉬는 선택적으로 동시에 촉매인 플래티넘 또는 팔라듐을 위한 지지물로 동작한다.
때때로 매우 높은 온도로 동작되기 때문에 과열 안전 장치, 예를 들어, 두 가지 금속으로 된 자동 온도 조절 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 이는 과열되는 경우 연장되어 조절 밸브를 닫고 버너에 가스의 공급을 중단하도록 구성될 수 있다. 이는 예를 들어, 그것의 조절 부재가 닫혀지는 추가적인 (제4) 상태로 진입하는 것을 허용하는 연장에 의해 진행되거나, 조절 부재가 눌러져 제3 상태로 되돌아가는 것에 의해 진행될 수 있다. 양 쪽에는 복원력을 생성하는 수단(241)인 스프링이 위치되어, 스프링 왕복 운동의 변위에 의해 동작하는 것으로, 상기 수단은 제4 닫힘 위치, 또는 그것의 제3 닫힘 위치에 밸브를 위치시킨다.
상기 저장소에 존재하는 물질들을 휘발하기 위해 요구되는 공기는 본 발명에 따른 "물질 전달 교환기"(26)에 의해 가열된다. 저장소에서 배출될 때 흡입 공기가 100℃의 온도를 여전히 갖는다면, 흡입 공기를 적어도 180℃로 온도 상승하는 것이 필요하기 때문에, 히팅 부재(2)는 가연성 가스의 연소로부터 나오는 배기 가스를 적어도 일부분 뜨거운 공기로 만드는데 사용되는 물질 전달 교환기(26)를 포함하며, 신선한 야외의 공기는 요구되는 온도를 만들기 위해 뜨거운 공기와 혼합될 수 있다. 예를 들어, 3 내지 100%, 바람직하게는 배기 가스의 5 내지 50%가 열기 흐름으로 주입된다.
본 발명에 따른 장치의 소형 크기로 인해, 상기 장치는 열기 배출부로 이어지는 하나 이상의 열기 채널(27)이 히팅 부재(2)의 상기 가스 탱크(21) 주변에 동축으로 배열되도록 구성된다. 이 열기 채널(27)은 상기 물질 전달 교환기(25)에서 열기 배출부의 사이에서 가열된 공기를 안내하며, 마우스피스가 끼워졌을 때 가열된 공기는 챔버 또는 상기 활성 및 아로마 물질을 휘발하기 위한 목적을 갖는 저장소(32)의 챔버를 통해 사용자의 입으로 안내된다.
소비는 미뢰 및 니코틴 수용체의 자극으로 나타난다. 다른 실시예에서, 장치는 상기 활성 및/또는 아로마 물질 저장소(32)에 상기 활성 물질 및 선택적인 아로마 물질로 니코틴을 포함하며, 자극제, 안정제, 휘발성 촉진제 등과 같은 다른 첨가제 및 보조제, 예를 들어, 캡사이신, 안정제, 프로필렌 글리콘, 휘발 촉진제, 에탄올 등을 선택적으로 포함한다.
복수의 성분을 포함하는 저장소(32)에서, 예를 들어, 요구되는 다른 에너지들의 변화로 인해 복수의 챔버들에 개별 및/또는 혼합되어 존재하기 위한 상기 활성물질, 선택적인 아로마 물질 및 추가로 선택적인 첨가제 및 보조제들이 유리하거나 필요할 수 있다. 여기서 챔버들은 개별적인 성분들의 요구되는 적정량을 도달하기 위해, 예를 들어, 필수적인 첨가인 흐름 부분 및/또는 저장 물질 등을 변화시키는 것에 의해 크기 및 형상과 관련하여 서로 상이한 특징을 가질 수 있게 된다.
화학량론적(즉, 1보다 작거나 같은 λair 값(공기 비율))으로 연소될 때, 부탄 및/또는 프로판과 같은 상기 상태의 가스들은 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)을 생성하기 위해 완전히 반응하기 때문에, 연소 배기 가스는 건강의 관점에서 볼 때 깨끗하다.
그럼에도 불구하고, 실질적으로 과잉 공기로 연소 동작하는 경우, 특히, 하중 변화 응답의 경우에도 λair 값이 일시적으로 1보다 낮아지며, 즉, 연소가 부분적으로 불완전해질 수 있으며, 대체로 물질 전달 교환기의 경우, 예를 들어, 배기 가스의 비율이 공기와 혼합하여 가열하는데 직접적으로 사용되는 경우, 배기가스는 흡입된 공기에서 작은 양의 일산화탄소로 나타날 수 있다. 장치의 다른 실시예는 탄소 일산화물 산화 촉매제인 홉칼라이트(hopcalite) 촉매제가 대량 이동 변환부(26)의 하부에 배열되며, 그것에 의해 탄소 일산화물의 작은 양이 무해한 이산화탄소(CO2)로 변환된다.
본 발명의 다른 목적은, 본 발명에 따른 장치의 히팅 부재(2)의 충진과 분리 가능한 연결을 위한 연료 공급 스테이션(1)의 제공으로, 연료 공급 스테이션(1)은 히팅 부재(2)의 소형 가스 탱크(22) 부피의 다수 배의 부피, 예를 들어, 적어도 100배, 바람직하게는 200배의 부피를 갖는 가스 저장 탱크(11)를 포함하며, 상기 히팅 부재(2)의 상기 충진 밸브(21)에 가스 밀폐 방식으로, 형태 끼움 및/또는 압력 끼움에 의해 연결되는 배출 밸브(17)를 포함한다.
사용자는 마우스피스(3)의 제거 후에(또는 끼움 전에) 가연성 가스로 재사용할 수 있는 히팅 부재(2)를 충진할 수 있다. 연료 공급 스테이션(1) 없이, 특히, 기존의 담배 또는 (작은) 시가의 소비와 비교하여 본 발명에 따른 장치의 비용 및 취급에 있어서 두드러진 차이가 없도록 요구하는 것은 본 발명의 목적을 달성하는데 있어서 완전히 불가능하다.
연료 공급 스테이션(1)은 히팅 부재(2)를 충진하는 목적을 제공하는 것뿐만 아니라, 사용되지 않을 때 히팅 부재(2)의 저장을 위한 목적을 제공한다. 그러므로, 다른 실시 예에서, 상기 연료 공급 스테이션(1)은 히팅 부재(2)를 저장하기 위한 수단으로, 상기 히팅 부재(2)의 대향되는 끝단을 덮는 닫힘 위치에서 이동 가능한 뚜껑(19)과 함께, 상기 히팅 부재(2)의 마우스피스 끝단 부분을 수용하는 충진 밸브(17)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 저장 캐비티(18)를 포함한다.이 뚜껑(19)은 히팅 부재(2)의 여전히 뜨거운 끝단을 선택적으로 덮기 때문에, 바람직하게는 열 보호, 예를 들어, 열-저항 물질 및 바람직하게는 단열 물질로 구성되어 사용자가 위험 없이 히팅 부재(2)가 주입된 연료 공급 스테이션(1)을 그의/그녀의 포켓에 넣을 수 있게 된다.
더해지는 구성에서, 연료 공급 스테이션(1)은 추가적으로 점화 장치(163), 예를 들어, 피에조 점화기를 포함하며, 히팅 부재(2) 및 마우스피스(3)를 포함하는 장치는 점화 장치로 점화될 수 있다.
더해지는 구성에서, 연료 공급 스테이션(1)은 점화 장치(163) 이외에, 버너 밸브(162) 및 버너(16), 예를 들어, 확산 버너, 부분적인 예비 혼합 버너 또는 예비 혼합 버너 등을 더 포함하며, 버너 밸브(162), 점화 장치(163) 및 버너(16)의 경우는 장치(히팅 부재)를 점화하기 위해 우선적으로 제공되고, 두 번째로, 독립적으로 히팅 부재(2)가 기존의 발화기로 사용될 수 있도록 하기 위해 완전한 발화기를 구성한다.
부족한 구조적인 공간을 이용하는 것으로 인해, 히팅 부재)의 소형 가스 탱크(22)는 액화 가스로 각각 소비되기 전에 필요한 소비 기간 동안 버너(25)를 동작할 수 있도록 하기 위하여 적어도 90% 정도, 바람직하게는 100%로 완전하게 충진되어 액체 상태로 유지되어야 한다. 바람직하게는 요구되는 간단한 취급을 이유로, 연료 공급 스테이션(1)은 사용자 지시 없이 저장 캐비티(18)로 삽입한 후에 액화 가스로 히팅 부재(2)를 충진한다.
이를 달성하기 위하여, 연료 공급 스테이션(1)과 히팅 부재(2)의 충진 밸브(17, 21)가 연결되어 오픈되며, 연료 공급 스테이션(1)의 가스 저장 탱크(11)가 액화 가스의 액화를 위해 필요한 기화 압력보다 높아져 실질적으로 완전하게 비어질 때까지 압력은 항상 연료 공급 스테이션 측에 우세해야한다. 이는 액화 가스를 갖는 히팅 부재(2)가 채워지는 연료 공급 스테이션(1)의 공간적 위치에 관계없이 보장된다.
이것은 연료 공급 스테이션(1)에 의해 이루어지는 것으로, 조정로에 따라서 축 이동하는 피스톤에 의해 불활성 가스, 바람직하게는 질소로 충진된 제1 챔버 및 가연성 가스, 바람직하게는 프로판 가스 또는 부탄 가스로 충진된 제2 챔버로 분할되는 가스 저장 탱크(11)를 포함하며, 불활성 가스로 충진된 상기 제1 챔버의 압력은 가연성 가스로 충진된 상기 제2 챔버의 가스를 액체 상태로 유지하기 위하여 상기 피스톤의 전체 조정로에 걸쳐 충분한다.
액화 가스 챔버(14)가 비어있는 경우, 가압 가스 챔버(13)가 상기 가스 저장 탱크(11) 내의 전체 공간을 차지하는 것을 의미하며, 예를 들어 부탄이 액화 가스 챔버(14)에 공급되면 가압 가스의 압력이 3bar로 측정된다. 만약 액상 가스 챔버(14)가 부탄으로 충진되면, 부탄은 항상 액체 상태이며, 가압 가스 챔버(13) 내의 가스는 피스톤(12)에 의해 압축된다. 예를 들어, 충진 후에 액화 가스 챔버(14)가 가스 저장 탱크 부피의 85%를 차지하면, 상기 시스템의 전체 압력은 약 20 bar에 달한다.
예를 들어, 전달 수단에 빛이 직접적으로 노출하여 발생하는 수용할 수 없는 압력으로부터 가스 저장 탱크(11)를 보호하기 위하여, 비활성 가스로 충진된 챔버(13)는 압력 제거 가스(131)를 거쳐 주변 환경에 연결된다. 그 결과로써 가연성이 없는 액화 가스는 과도한 압력의 경우에 배출되어 위험에 노출되지 않는다.
액화 가스 챔버(14)는 압력 감소기(15)를 거쳐 배출 밸브(17)에 연결되며, 삽입된 조절판(161)과 함께 필수적인 점화기(16)를 포함하는 연료 공급 스테이션(1)의 다른 형태에서는 버너 밸브(162)에 연결된다.
압력 감소기(15)는 상류 시스템에서 액화 가스를 액체 상태로 유지하는데 충분한 배압으로 구성된다. 따라서, 히팅 부재(2)가 충진될 때마다, 한편으로, 히팅 부재(2)는 항상 액화 가스로 완전하게 충진되며, 다른 한편으로, 액화 가스 챔버(14)가 완전하게 비어있지 않으면 가스 저장 탱크(11)에서 발생되는 것과 마찬가지로, 히팅 부재(2)도 버너 밸브(162)도 과도하게 상승된 압력에 도출되지 않도록 한다.
연료 공급 스테이션(1)이 1회용 상품으로 설계될 수 있으나, 가스 저장 탱크(11)를 충진하기 위한 충진 밸브(141)를 더 포함하여 재충진이 가능하도록 만들어지며, 가스 저장 탱크가 비어지면 연료 공급 스테이션(1)을 더 사용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 개별적인 구성인 재사용 가능한 히팅 부재(2), 1회용 마우스피스(3) 및 관련된 연료 공급 스테이션(1)과 분명히 관련된다. 또한, 바람직하게는 본 발명은 선택적으로 복수의 마우스피스를 갖는 상술한 바와 같은 연료 공급 스테이션 및 히팅 부재를 포함하는 한 세트에 관한 것이다.
세 가지 구성을 모두 이용하는 것에 의해, 흡연 활동을 되도록 완벽하게 모방하기 위한 발명의 목적을 이루는 장치를 제공하는 것이 가능하다.
다음의 유익한 특징은 제안된 장치에 의해 이루어질 수 있다.
- 담배와 같은 형상(마우스피스를 갖는 히팅 부재)
- 담배와 같이 주류 연기로 방출되는 니코틴
- 담배를 피울 때와 같은 맛을 경험
- 담배를 피울 때와 같이 입과 목구멍을 약하게 긁는 것 또는 태우는 것
- 담배와 유사한 취급
- 낮은 제조 비용, 동시에 연료 공급 스테이션 및 히팅 부재에 대한 저렴한 판매가격, 즉, 바람직하게는 10 유로보다 낮은 가격
- 기존의 담배(배기 가스 : 단지 공기+물 및 이산화탄소(CO2))와 관련된 생담배 연기에서 유해한 물질이 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 95% 감소
- 기존의 담배(배기 가스(+공기) + 예를 들어, 니코틴 및 아로마)와 관련된 주류 연기에서 유해한 물질이 성분 선택에 따라 적어도 20%, 바람직하게는 적어도 50%, 적어도 90%까지 감소
- 예를 들어, 발암성 물질 등과 같이 건강에 해로운 가능성이 있는 물질의 의도적 제외, 및 성분의 목적성 첨가의 가능성 및 허용 한계값 이하의 방출
본 발명의 확실한 구성들은 첨부된 도면들과 관련하여 아래에서 설명될 것이다.
도 1은 흐름도 형태로 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 평행사변형들은 발명에 포함된 내용을 나타내는 반면, 직사각형들은 방법의 보조 처리를 나타낸다. 얇은 화살표들은 액화 가스의 동역학에 의해 발생되는 흐름을 나타내는 반면, 두꺼운 화살표들은 흡입에 의해 발생되는 공기의 흐름을 나타낸다. 파선은 액화 가스의 주요 유량에 대하여 감소된 압력의 영향 및/또는 공기의 흐름을 나타낸다.
도 2는 장치 구성들, 연료 공급 스테이션(1), 히팅 부재(2) 및 마우스피스(3)의 개략적인 표현을 포함한다.
a) 연료 공급 스테이션(1)에 삽입된 히팅 부재(2)를 나타낸다. 충진 밸브(17, 21)가 열리고, 그것에 의해 히팅 부재(2)가 채워진다.
b) 베이오넷 폐쇄부(27, 31)를 연결하는 것에 의해 히팅 부재(2) 상에 마우스피스(3)가 나사 고정된 방식을 나타내는 것으로, 그것에 의해 히팅 부재(2)의 주요 밸브(23)가 열린다.
도 3은 장치의 구성을 개략적으로 나타내며, 나사 조합 구성들인 히팅 부재(2) 및 마우스피스(3)가 연료 공급 스테이션(1)의 보조로 점화되는 방식을 나타낸다.
도 4는 장치에 속하는 세 개의 구성들인 연료 공급 스테이션(1), 히팅 부재(2) 및 마우스피스(3) 및 마우스피스들(3)이 포함된 사시도를 나타낸다.
도 5는 나사 고정된 마우스피스(3)와 히팅 부재(2)의 사시도의 단면을 나타낸다.
도 6은 a) 연료 공급 스테이션(1)으로부터 제거되는 열린 뚜껑(19) 및 히팅 부재(2)를 갖는 연료 공급 스테이션(1), b) 히팅 부재(2) 상에 나사 고정되기 전의 마우스피스(3), c) 연료 공급 스테이션(1)에 의해 점화되는 동안 그 위에 위치되는 마우스피스(3)와 히팅 부재(2)의 구체적인 사시도이다.
도 7은 a) 열기 유입공(30), 단일 챔버 저장소(32) 및 에어로졸 배출공(33)을 포함하는 마우스피스(3), b) 다중 챔버 저장소(32)를 포함하는 마우스피스(3)를 나타낸다.
본 발명의 보다 구체적이고 이로운 점들은 첨부된 도면으로 만들어진 본 발명의 가능한 실시 예들에 대한 아래의 구체적인 설명들로부터 추측될 수 있다.
1. 연료 공급 스테이션(1)의 구성 (도 1 및 2 참조)
연료 공급 스테이션(1)은 대체로 연료 보급을 제공하며, 또한 선택적으로 히팅 부재(2)의 저장 및 점화를 제공한다. (삽입된) 히팅 부재와 관련하여, 그것은 제품의 이동이 가능한 하드웨어의 형태를 갖는다. 바람직한 구성에서, 본 발명에 따르면 향상된 발화기는 히팅 부재(2)를 수용하여 연료를 공급할 수 있다.
1.1 연료 공급 스테이션의 구성(T1)
제1 구성에서, 연료 공급 스테이션(1)은 단지 히팅 부재(2)에 연료를 보급하 기 위해 제공되며, 연료 공급 스테이션(1)에 연료를 재충진하기 위한 충진 밸브(141)를 갖는 가스 저장 탱크(11) 및 히팅 부재(2)에 연료를 재충진하기 위한 배출 밸브(17)로 이루어져 있다. 바람직하게, 히팅 부재(2)는 이용되지 않을 때는 저장 목적을 위한 연료 공급 스테이션(1)에 남아있을 수 있다. 히팅 부재(2)를 점화시키기 위하여, 히팅 부재(2)에 수용되는 점화(히팅 부재에서 요구되는 공간의 증가된 크기) 또는 추가적으로 사용되는 발화기 중 어느 것이 필요하다.
1.2 점화기를 포함하는 연료 공급 스테이션의 구성(T2)
구성(T1)과 같으나, 히팅 부재(2)를 점화시키기 위한 필수적인 점화 메카니즘(163)을 추가적으로 포함하나, 추가적인 발화기는 필요하지 않다(히팅 부재에서 또는 소비자의 포켓에서 증가되는 공간이 필요하지 않음).
1.3 발화기를 포함하는 연료 공급 스테이션의 구성(T3)
구성(T1)과 같으나, 히팅 부재(2)를 점화시키기 위해 필수적인 발화기(16)를 추가적으로 포함한다. 예를 들어, 연료 공급 스테이션(1)은 금연 담배 외에, 기존의 담배 또는 작은 담배를 소비하고자 하는 소비자들에게 특히 이익이 되는 기존의 발화기(lighter)로 이용될 수 있다.
1.3.1 구체적인 연료 공급 스테이션(T3) (도 1 및 2를 참조)
1.3.1.1 가스 저장 탱크
구조적 공간의 관점에서 가스 저장 탱크(11)는 연료 공급 스테이션(1) 중 가장 큰 구성이며, 전체 금연 담배 시스템의 에너지원이다. 기존의 발화기 가스로 재충전할 수 있는 액화 가스 탱크(11)는,
- 연료 공급 스테이션(1)으로 편입된 발화기(16)
- 그 내부에 히팅 부재(2)가 주입된 상태에서 다기능 뚜껑(19)이 눌러지거나 닫히게 되면, 히팅 부재 용기(18) 내에 있는 히팅 부재(2)로 공급한다.
가스 저장 탱크(11)는 가스 밀폐 피스톤(12)이 축 이동하는 것에 의해 질소 챔버(13) 및 부탄 챔버(14)로 나누어진다. 부탄 챔버(14)가 비어있으면, 질소 챔버(13) 및 피스톤(12)은 가스 저장 탱크(11) 내에서 전체 구조적 공간을 차지한다. 이 경우, 질소 챔버(13) 내의 압력은 부탄의 진공 압력, 즉, 실(室) 온도에서 부탄을 액화하기 위해 필요되는 압력을 겨우 넘는다. 부탄 챔버(14)가 가득 차있으면, 부탄은 액체 상태이며 질소 챔버(13)에서 우세한 압력으로 인해 압축할 수 없어 피스톤(12)을 이동시키는 것에 의해, 부탄 챔버(14)가 커지게 되며, 질소 챔버(13)는 보다 작아진다. 두 챔버 내에서 압력은 질소의 압축으로 인해 상승하게 되며, 그것에 의해 부탄 챔버(14)의 충진 레벨인 부탄의 증기 압력보다 높아져 부탄 챔버(14)는 액상 부탄으로 항상 100% 충진된다.
탱크의 파괴를 초래할 수 있는 압력에 대비하여 가스 저장 탱크(11)를 보호하기 위해, 질소 챔버(13)는 압력 제거 밸브(131)을 거쳐 주변 환경에 연결된다. 가스 저장 탱크(11) 내의 압력이 허용 가능한 값보다 상승되면, 액화 가스 탱크(11) 내의 압력이 허용 가능한 최대값 이하로 다시 낮아질 때까지 밸브가 열려져 주변 환경으로 질소를 배출한다. 한편으로, 이러한 배치는 폭발 및 사람들에게 상처를 입힐 가능성으로부터 탱크를 방지하고, 다른 한편으로는 부탄이 불필요하게 방출되는 것을 방지한다.
부탄 챔버(14)는 압력 감소기(15)를 거쳐 필수적인 발화기(16)와 히팅 부재 충진 밸브(17)에 연결된다. 압력 감소기(15)는 히팅 부재(2)가 액체 상태로 부탄을 유지할 수 있는 압력으로 항상 충진되도록 설계되는 것으로, 히팅 부재(2)에서 소형의 가스 탱크(22)의 최대 충진을 보장한다. 압력 감소기(15)의 배압은 부탄의 증기 압력보다 높으며, 이러한 구성을 위한 매우 높은 압력으로부터 필수적인 발화기(16) 및 배출 밸브(17)를 보호하며, 압력은 연료 공급 스테이션(1)의 전체 라이프 싸이클을 거의 초과하는 가스 저장 탱크(11) 내에 나타난다.
1.3.1.2 필수적인 발화기
필수적인 발화기(16)는 예를 들어, 피에조 점화기를 갖는 예비 혼합 버너로, 기존의 상업적인 스톰(storm) 발화기로 알려져있다. 발화기(16)는 히팅 부재(2)를 점화하는 것을 제공한다. 추가로, 그것은 기존의 발화기로 이용될 수 있다.
1.3.1.3 다기능 뚜껑
연료 공급 스테이션(1)의 뚜껑(19)은 그것의 형상 및 동작으로 인해 서로 다른 4 가지 기능을 수행한다: 히팅 부재에 연료를 공급하고, 지정된 위치에서 히팅 부재를 고정하고, 히팅 부재 버너를 위한 열 보호를 제공하며, 발화기를 켠다. 대체로, 다기능 뚜껑의 모든 기능들은 변형의 가장 넓은 범위에서 복수 개의 구성에 의해 수행될 수 있다. 하지만, "다기능 뚜껑" 접근은 고레벨의 집적 기능으로 인해 최대한 고급스러우며 가장 비용 효율적일 수 있다.
그러므로, 모든 기능들의 이러한 특징들은 뚜껑에 의해 나타날 수 있다.
기능 1 : 히팅 부재(2)에 연료 공급 : 닫혀진 경우 뚜껑(19)은 히팅 부재(2)의 끝을 동봉하고, 그것에 의하여 히팅 부재(2)는 그것의 용기(18)로 밀어넣어져, 용기 하부에서 연료 공급 스테이션(1)의 밸브(17)는 히팅 부재의 유입 밸브(21) 상에 가스 밀폐 방식으로 눌러지도록 한다. 이 접촉 압력의 결과로, 두 개의 밸브가 열리며, 히팅 부재(2)는 연료 공급 스테이션(1)과 히팅 부재(2) 사이의 압력이 동등해지거나 뚜껑(19)이 열릴 때까지 연료 공급 스테이션(1)에 의해 가스가 충진된다. 압력의 균등화는 히싱 소음을 적절히 수반할 수 있다. 소음이 중단되면, 히팅 부재는 가득 충진된 것이다.
기능 2 : 지정된 위치에 히팅 부재(2) 고정 : 뚜껑(19)의 래칭 메카니즘은 연료 공급 위치에서 눌러지는 것에 의해 주입되는 히팅 부재(2)에 관계없이 그것의 이전 상태에 따라 안쪽 또는 바깥쪽으로 잠겨지도록 설계된다. 히팅 부재(2)가 주입된 상태에서, 뚜껑(19) 상에 압력을 가하는 것에 의해 히팅 부재(2)는 연료를 공급받는다.
기능 3: 버너의 열 보호 : 뚜껑(19)은 사용 후에 뜨거워진 히팅 부재 끝단(버너 끝)을 누르거나 포갠다. 뚜껑(19)이 닫혀지면 히팅 부재(2)의 버너 끝과 접촉되는 것을 방지하여 열 보호를 형성한다. 또한, 뚜껑은 그것의 열전도 특성과 관련하여 설계되어 한편으로는 버너 끝이 가능한 빨리 차가워질 수 있으며, 다른 한편으로는 사람들에게 불쾌감을 주는 온도가 뚜껑의 외부에서 발생하지 않도록 할 수 있다.
기능 4 : 발화기를 켜는 것 : 완전히 열린 상태에서 연료 공급 스테이션(1)으로 편입된 발화기는 다기능 뚜껑(19)를 누르는 것에 의해 작동되는 것으로, 즉, 가스 공급이 개방되어 발화기(16)의 점화기(163)가 하나의 동작으로 작동된다.
1.3.1.4 히팅 부재 용기
히팅 부재(2)를 위한 용기(18)는 바람직하게 히팅 부재(2)가 그것의 마우스피스 끝단이 그 위에 위치된 마우스피스(3)를 가지지 않는 경우에만 주입될 수 있 도록 한다.
1.3.1.5 배출 밸브
용기(18)의 하부에는 예를 들어, 다기능 뚜껑(19)을 누르거나 닫는 것에 의해 히팅 부재(2)가 주입되는 경우 히팅 부재(2)와 가스 밀폐 방식으로 연결되는 연료 공급 스테이션(1)의 배출 밸브(17)가 위치된다. 배출 밸브(17)는 적절히 눌러지는 경우, 자신과 히팅 부재(2)의 유입 밸브(21)가 열려져 가스가 연료 공급 스테이션(1)에서 히팅 부재(2)로 흐를 수 있게 된다.
2. 히팅 부재(도 1, 2 및 3 참조)
액화 가스를 연소하는 것에 의해 니코틴 및 아로마로 풍성해진 에어로졸을 형성하기 위하여 공기를 가열하는 것은 후속되는 히팅 부재 형태에서 흔한 것이다. 히팅 부재의 크기는 (필터가 없는) 기존의 담배의 크기를 두드러지게 초과하면 안된다.
물질 전달 교환기(26)는 버너(25)의 하류에 연결되어 대기는 뜨거운 배기 가스와 혼합된다. 물질 전달 교환기의 혼합 비율 및 흡입 공기 온도는 물질 전달 교환기(26)의 설계에 따라 출력된다. (유입 부분의 비율: 물질 전달 교환기 배기 가스 유입부(262) 대 물질 전달 교환기 공기 유입부(261))
2.1 바람직한 히팅 부재의 구체적인 개념
2.1.1 슬리브
히팅 부재(2)의 슬리브(20)는 하나 이상의 원통부로 이루어질 수 있다. 슬리브(20)의 외측에는 담배와 같은 형상의 히팅 부재(2)를 제공하며, 소비자를 위한 홀딩면(holding surface)을 형성한다. 그것은 히팅 부재(2)의 주요 성분 운반기이다. 소형 가스 탱크(22)의 높이에서, 슬리브(20)는 한편으로 슬리브(20)와 소형 가스 탱크(22) 사이에 형성된 열기 채널(27)과, 다른 한편으로 거기에 동축으로 전치 가능한 소형 가스 탱크(22) 등과 같은 수단이 내측으로 형성된다. 마우스피스의 끝에서, 소형 가스 탱크(22)는 슬리브(20)를 통해 그것의 축 이동을 위한 제한 정지를 갖는다. 소형 가스 탱크(22)의 필링 포트(220)에서, 구멍(221)은 한편으로 히팅 부재(2)의 히팅 부재 충진 밸브까지 연료 공급 스테이션의 히팅 부재 충진 밸브(17)의 삽입을 허용하고, 다른 한편으로 유동 채널을 형성하도록 제공된다. 충진 포트(220)에서 구멍(221)을 갖는 소형 가스 탱크(22) 주위에 배치되는 열기 채널(27)을 연결하는 작은 공기 유동공(222)은 구멍(221)의 주위에 방사적인 링으로 제공된다. 실(201)은 마우스피스 끝에서 슬리브(20)의 외부면에 적용되며, 실은 마우스피스(3)가 소형 가스 탱크(28)의 베이오넷 커플링 상에 마우스피스를 나사로 조이거나, 밀어넣어 들어가는 것과 같이 나사 고정되는 동안에 외부 공기가 흐르는 것을 방지하며, 공기는 히팅 부재(2)를 통해 안내되어야 한다.
슬리브(20)는 구성 캐리어이며, 아래의 조립 및 구성을 위한 바람직한 기능 적 파트너이다:
a. 조절 밸브(24)
b. 버너(25)
2.1.2 소형 가스 탱크
소형 가스 탱크(22)는 히팅 부재(2)에서 버너(25)를 위한 에너지원이며, 그 내부에 저장된 액화 가스는 마우스피스(3)의 연소에 충분한 크기로 만들어진다. 마우스피스 연소의 지속 기간은 담배의 연소, 즉 사용에 따라 3-5분 등과 같이 되도록 가깝도록 설계된다. 그것의 마우스피스 끝에, 연료 공급 스테이션(1)에 의해 히팅 부재(2)에 연료를 공급하기 위한 히팅 부재 충진 밸브가 위치된다. 이 끝단은 예를 들어, 충진 포트(220)이며, 마우스피스(3)와 베이오넷을 형성한다. 소형 가스 탱크(22)는 축 이동 방식으로 히팅 부재(2)에 수용되며, 마우스피스(3) 상에 나사고정/밀어넣음이 되는 경우, 탱크(22)는 마우스피스(3)를 향하여 이동된다. 메인 밸브(23)는 소형 가스 탱크(22)의 버너 끝에, 선택적으로 삽입된 압력 감소기와 함께 수용된다. 메인 밸브(23)는 대체로 기존의 발화기의 배출 밸브에 대응한다. 하지만, 기존의 발화기와 달리, 상기 밸브는 탱크에 고정되고 밸브 노즐 상에 끼워지는 것에 의해 동작되는 것이 아니라, 오히려 밸브 노즐을 잡고 탱크(22) 상에 끼워지는 것에 의해 동작된다. 그러므로, 마우스피스(3)가 히팅 부재(2) 상에 나사 고정되면, 메인 밸브(23)는 탱크(22)에서 조절 밸브(24)까지 공급되는 가스를 방출한다. 탱크(22)와 슬리브(20)의 마우스피스 끝 사이에는 메인 벨브(23)가 탱 크(22)를 원상 복구시키기 위한 충분한 힘을 가지지 않으면 마우스피스가 제거될 때 닫힘을 위한 작은 스프링 요소(223)가 추가적으로 끼워질 수 있게 된다.
2.1.3 조절 밸브(도 2, 3 및 5 참조)
제어 밸브(24)는 슬리브(20) 내에 흡입 공기의 유동 기능으로 버너(25)를 위해 가스와 공기 공급을 제어한다. 소형 가스 탱크(22)의 메인 밸브(23)와 버너(25) 사이에 노즐의 중심부가 축 이동할 수 있도록 배열된다. 외부적으로 조절 밸브(24)는 슬리브(20)와 폭이 좁은 갭을 형성한다. 방사 방향에서 조절 밸브(24)는 가스 흐름을 조절하기 위하여 예를 들어, 내측 상에 작은 V자형 자국이 제공된다.
슬리브(20)와 조절 밸브(24) 사이의 갭은 조절 밸브(24)가 공기 흐름에서 예를 들어 조절판으로써 동작하도록 한다. 밸브(24)의 상류와 하류 압력이 상이한 것에 의해, 마우스피스(3)를 향해 당겨지거나 그것으로부터 밀어내어질 수 있다. 조절 밸브(24)는 다음의 특성으로 두 개의 적절한 위치에 적용될 수 있다:
- 보조 불꽃 : 조절 밸브(24)의 조절 부재는 대기 위치에 위치되며, 그것에 의해 충분한 가스는 밖으로 나가지 않고 버너(25) 내의 불꽂을 위한 밸브를 통해 통과한다.
- 동작 불꽃 : 조절 밸브(24)의 조절 부재는 흡입되는 것에 의해 마우스피스(3)를 향해 대기 위치의 밖으로 이동되어 지며, 흡입 공기를 가열하기 위하여 충 분한 연료 가스를 배출하도록 버너(25)를 위해 충분한 가스를 방출한다. 조절 부재가 마우스피스(3)를 향해 대기 위치 밖으로 이동되면, 스프링(241)을 누른다. 스프링(241)은 마우스피스 상에서 흡입이 없는 경우 대기 위치로 밸브(24)의 조절 부재를 밀어넣도록 배치된다.
버너를 위한 상이한 실행 방식은 밸브(24) 상의 구멍들의 상이한 형상들로부터 나타날 수 있다.
2.1.4 버너
버너(25)는 액화 가스 예비 혼합 버너이며, 즉, 공기 유입구(252)를 통해 흐르는 가스와 공기의 가연성 혼합물은 노즐로부터 빠져나오기 전에 혼합 챔버(251)에 형성되어 액화 가스의 완전한 연소를 보장한다. 이러한 버너 타입은 예를 들어, Nainen, Ikari, 메트릭스 버너 또는 촉매 버너 등을 포함하며, 일부는 폭발 발화기 및 수동 가스-공급 납땜용 인두로 알려져 있다.
전형적인 Nainen 버너는 점화 불꽃에 의해 가열되는 "반응 메쉬"로 노즐 배출 상에 약 0.5cm의 고리 모양을 가지며, 그것을 통해 가스 흐름의 일정한 재점화를 발생시킨다. 반응 메쉬 Nainen 버너는 원뿔형으로 짧은 빛을 내며, 파란색 불 등의 반응 메쉬를 형성하며, 그것의 베이스에서 고리 모양 구멍과 동일한 직경을 갖는다.
보조 불꽃과 동작 불꽃 사이에서의 하중 변화를 향상시키기 위하여, 또한, 3차원 반응 메쉬의 사용이 제공될 수도 있다.
또한, 버너(25)는 예를 들어, 온도가 증가함에 따라 과열 상태에서 조절 부재를 제한 정지로 조절하거나, 조절 밸브(24)를 닫는 두 가지 금속으로 된 자동 온도 조절 장치 형태의 과열 안전 장치를 선택적으로 갖춘다.
2.1.5 물질 전달 교환기
물질 전달 교환기(26)는 물질 전달 교환기 배기 가스 유입부(262)를 거쳐 흡입 공기를 버너(25)로부터 배출되는 배기 가스로 교환한다.
물질 전달 교환기(26)는 마우스피스(3)가 흡입되는 상태에서 배기 가스는 공기와 혼합하며, 마우스피스(3)로부터 혼합물을 분리시키기 위해 결과 혼합물은 적절한 온도를 갖는다. 또한, 히팅 부재(2)의 통류(throughflow)로 손실되는 온도는 감안되어야 한다.
3. 소비재
소비재는 1회 사용 후에 교체되는 모든 구성 및 물질을 포함한다. 소비재는 저장소(32)에서 그 내부에 적용되는 마우스피스(3) 및 혼합물로 이루어져 있다.
3.1 마우스피스 (도 2, 3, 4, 5, 6 및 7)
마우스피스(3)는 담배 필터의 대략적인 크기에 대응하나, 담배 필터는 다른 필터 기능을 가지지 않는다. 필터와 달리, 마우스피스는 흡입 공기로부터 어떠한 물질을 추출하기 위한 것이 아니라, 오히려 흡입 공기에 물질을 추가하는 것이다. 마우스피스(3)의 모든 부분은 생물 분해성이 있는 물질들로 100% 이루어지는 것이 바람직하다.
3.1.1 슬리브
마우스피스(3)의 하나 또는 다수의 슬리브는 소비자를 위한 홀딩면이며, 소비자 입과의 접촉면이다. 바람직하게는, 이것은 양 끝단에서 구멍을 갖는 원통의 가스 밀폐 공동 및 액체 밀폐 공동인 구멍이다. 히팅 부재 끝단은 흡입 연기가 열기 유입구(30)를 통해 마우스피스(3)로 흘러 히팅 부재(2)의 열기 배출구(221)의 밖으로 방해없이 흐를 수 있으며, 가스 밀폐 연결은 히팅 부재(2) 상에 마우스피스(3)를 나사 고정에 의해 발생할 수 있다.
3.1.2 저장소
저장소(32)는 대체로 동축의 슬리브 내에 배열되어 있으며, 혼합물이라 불려지는 활성 및/또는 아로마 물질 혼합물을 저장한다. 혼합물과 저장소 물질의 친화력은 높아진 온도 저장 조건 하에서도 어떠한 혼합물도 저장소에 의해 방출되지 않 을 만큼 충분히 높아야 한다. 동작 온도가 마우스피스를 통해 흐르는 흡입 공기(열기)에 도달하는 경우, 하지만, 저장소(32)는 에어로졸 배출공(33)을 거쳐 에어로졸로 사용자에게 도달할 수 있도록 하기 위해 요구되는 크기로 혼합물을 방출해야한다.
마우스피스(32)에서 저장소(32)는 복수의 챔버들(도 7 참조)의 구성이 요구될 수 있다.
예를 들어, 아로마 및 니코틴의 기화 온도에서 서로 다른 양을 배출하기 위하여, 저장소 물질(열용량, 적용된 혼합물의 친화력 등)의 서로 다른 유동 부분 및/또는 서로 다른 특성으로 분리된 저장소(32)에 이를 수용하는 것이 필요하다.
마우스피스(3)와 히팅 부재(2) 사이에 베이오넷 커플링(28/31)의 내부 위치에 체결됨으로써, 마우스(3)의 통류공(throughflow opennings) 및 히팅 부재(2)의 열기 배출구(221)는 정확한 위치로 받아들일 수 있다.
3.1.3 마우스피스 실링
위생 및 내구성 및 저장성의 이유로, 마우스피스(3)는 밀폐될 수 있다. 마우스피스 실은 예를 들어, 마우스피스의 끝면에 끈끈하게 접합되어 사용 전에 제거되는 두 개의 작은 가스 밀폐 필름 및 액체 밀폐 필름으로 이루어질 수 있다. 간 편한 제거를 위해, 액화 밀폐 필름은 작은 탭을 추가적으로 제공될 수 있다.
3.2 활성 및/또는 아로마 물질 혼합물
혼합물은 흡연 시뮬레이션의 주요 구성으로, 모든 요구되는 자극제를 포함하기 때문에 충분한 온도에 도달되는 경우 방출된다. 가능한 성분은 아래의 그룹으로 구분될 수 있다.
3.2.1 활성 물질
활성 물질은 우선 니코틴 및 그것에 의한 유도체로 이루어져 있으며, 비록 다른 자극물들, 예를 들어, 카페인 및/또는 타우린 등이 동일한 기능을 하거나, 대신하여 이용될 수 있다. 혼합물에서 활성 물질의 양은 제조하는 동안 매우 간단하게 측정될 수 있으며, 예를 들어, 종래 담배 또는 작은 담배보다 적은 니코틴을 포함할 수 있으나, 동작 온도에 도달하는 경우 담배와 동일한 양으로 방출된다. 비타민 및 미네랄이 추가적으로 첨가될 수 있다.
3.2.2 아로마 물질 또는 향미료
향미료는 아로마(Aromas)와 관련된 독일 법령에 따라 허용된 대부분의 아로마이다. 또한, 예를 들어 설탕은 향미료로써 첨가될 수 있다.
3.2.3 자극제
자극제는 흡연하는 동안 발생하는 목구멍의 "따끔따끔함"을 비슷하게 하여 제공한다. 예를 들어, (식료품에서 매운 맛을 생산하는) 캡사이신 및/또는 다른 자극제들은 안전한 양으로 사용될 수 있다.
휘발성 촉진제
에탄올, 물, 폴리올 또는 그와 같은 휘발성 촉진제는 혼합물이 잘 기화되도록 첨가될 수 있다.
안정제
혼합물의 조성물들 간의 저장 수명 및/또는 현재 요구되지 않은 반응들을 증가시키기 위해 또한 다양한 안정제들이 이용될 수 있다.
다른 첨가제
다른 첨가제의 이용은 그것들이 소비자 건강에 무해한 양으로 이용되도록 제공되는 것이 가능하다.
참조 리스트
No. 일반 명칭 특정 명칭
1 연료 공급 스테이션 연료 공급 스테이션
10 하우징 슬리브
11 가스 저장 탱크
12 피스톤
13 제1 챔버 질소 챔버, 가압 가스 챔버
131 압력 제거 밸브
14 제2 챔버 부탄 챔버, 액화 가스 챔버
141 충진 밸브 부탄 챔버 충진 밸브
15 압력 감소기
16 버너 발화기
161 조절판 발화기 조절판
162 버너 밸브 발화기 버너 밸브
163 점화 장치 점화기
17 배출 밸브 히팅 부재 충진 밸브(T)
18 저장 캐비티 용기
19 뚜껑
2 히팅 부재 히팅 부재
20 슬리브 하우징 슬리브
201 실
21 충진 밸브 히팅 부재 충진 밸브(H)
22 가스 탱크 소형 가스 탱크
220 충진 포트
221 구멍 열기 배출부
222 공기 흐름 구멍
223 소형 탱크 복원 스프링
23 메인 밸브
24 조절 밸브 조절 부재
241 복원력 생성 수단 복원 스프링 조절기
25 버너 예비 혼합 버너
251 혼합 챔버
252 혼합 챔버 공기 유입부
26 물질 전달 교환기
261 물질 전달 교환기 공기 유입부
262 물질 전달 교환기 배기 가스 유입부
27 열기 채널
28 커플링 베이오넷 커플링(H)
3 마우스피스 마우스피스
30 열기 유입 구멍
31 커플링 베이오넷 커플링(M)
32 활성 및/또는 아로마 물질 저장소
33 에어로졸 배출 구멍
본 발명에서 제공하는 장치 및 방법은 깨끗한 가연성 가스로 연소되어 생담배 연기가 발생하지 않아 간접 흡연이 해롭지 않으며, 활성 및/또는 아로마 물질 과, 그 물질의 수를 선택하여 흡연 피해를 발생하는 것 없이 제어된 에어로졸 성분을 얻을 수 있는 것으로, 일반적인 담배를 흡연하는 활동을 가능한 완벽하게 모방할 수 있는 금연 대용 제품(담배) 분야에 효과적으로 이용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 흡입성 에어로졸 방출을 위한 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 방법에 있어서,
    바람직하게는, 과잉 공기로 연소되는 가연성 가스의 연소 가스는 활성 및/또는 아로마 물질 저장소를 통해 대기와 선택적으로 혼합되어 부분적 또는 전체적으로 통과되며,
    요구되는 온도는 상기 연소 가스의 크기 및 상기 대기와 상기 연소 가스의 혼합 비율에 의해 선택하는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연소 가스의 크기 또는 대기와 상기 연소 가스의 상기 혼합 비율의 설정은 가연성 가스의 질량 유량을 조절하는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가연성 가스의 질량 유량의 조절은 흡입에 의해 생성되는 공기의 흐름 및/또는 감소 압력에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하는 장치에 있어서,
    활성 및/또는 아로마 물질 저장소(32)를 포함하는 마우스피스(3);
    상기 마우스피스 끝에서 하나 이상의 공기 유입부와 하나 이상의 열기 배출부를 갖는 하우징 슬리브(20), 가연성 가스, 바람직하게는 프로판 또는 부탄 가스로 가스 탱크(22)를 충진하는 충진 밸브(21), 상기 가스 탱크(22)에서 버너(25)로 상기 가스의 제어된 방출을 위한 조절 밸브(24) 및 상기 버너(25)에 의해 생성된 열로 상기 공기를 가열하는 물질 전달 교환기(26)를 포함하는 히팅 부재(2)를 포함하며,
    상기 마우스피스(3)는 흡입성 에어로졸의 방출을 위해 담배 또는 시가의 형상 및 크기로 상기 히팅 부재(2)에 분리 가능하게 연결되며, 상기 조절 밸브(24)의 제어는 상기 마우스피스(3)에서의 흡입에 의해 생성되는 공기의 흐름 및/또는 감소 압력에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조절 밸브(24)는 조절 부재 및 복원력을 생성하는 수단(241)을 포함하며,
    상기 조절 부재(24)는 제1 최소 오픈 상태 및 제2 오픈 상태를 포함하며,
    상기 조절 부재는 복원력에 대항하여 생성된 공기의 흐름 및 감소 압력에 의 해 상기 제1 최소 오픈 상태에서 상기 제2 오픈 상태로 변경되며, 상기 복원력을 생성하는 수단은 상기 제1 최소 오픈 상태로 상기 조절 부재를 복귀할 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 오픈 상태에서 상기 조절 부재(24)는 상기 공기의 흐름 및/또는 감소 압력에 따라 흐름 부분을 오픈하며, 최소 오픈 상태와 완전 오픈 상태 사이를 가변적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 탱크(22)와 상기 조절 밸브(24) 사이에 위치하며, 상기 히팅 부재(2)에 상기 마우스피스(3)를 연결하는 것에 의해 열리거나 상기 마우스피스(3)를 분리하는 것에 의해 다시 닫히는 메인 벨브(23)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열기 배출부로 이어지는 하나 이상의 열기 채널(27)은 상기 가스 탱크(22) 주변에 동축으로 배열되는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성 및/또는 아로마 물질 저장소(32)는 상기 활성 물질 및 선택적인 아로마 물질로 니코틴을 포함하며, 자극제, 안정제, 휘발성 촉진제 등과 같은 다른 첨가제 및 보조제를 선택적으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 활성 물질, 상기 선택적인 아로마 물질 및 추가로 상기 선택적인 첨가제 및 상기 보조제는 복수의 챔버들에 개별 및/또는 혼합되어 존재하는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    물질 전달 교환기(26)가 사용되며, 탄소 일산화물 산화 촉매제인 홉칼라이트(hopcalite) 촉매제는 상기 물질 전달 교환기(26)의 하류에 배열되는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  12. 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히팅 부재(2)의 충진과 분리 가능한 연결을 위한 연료 공급 스테이션(1)을 더 포함하며,
    상기 연료 공급 스테이션(1)은
    상기 히팅 부재(2)의 상기 가스 탱크(22) 부피에 대하여 다수 배의 부피를 갖는 가스 저장 탱크(11)와, 형태 끼움 및/또는 압력 끼움에 의해 상기 히팅 부재(2)의 상기 충진 밸브(21)에 연결되는 배출 밸브(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연료 공급 스테이션(1)은,
    상기 히팅 부재(2)를 저장하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 히팅 부재(2)의 대향되는 끝단을 닫힘 위치에서 덮는 이동 가능한 뚜껑(19)과 함께, 상기 히팅 부재(2)의 마우스피스 끝단 부분을 수용하는 상기 배출 밸브(17)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 저장 캐비티(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 연료 공급 스테이션(1)은 점화 장치(163)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 공급 스테이션(1)은 버너 밸브(162) 및 버너(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 공급 스테이션(1)은 상기 가스 저장 탱크(11)를 충진하기 위한 충진 밸브(141)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 공급 스테이션(1)은
    조정로에 따라서 축 이동하는 피스톤에 의해 불활성 가스, 바람직하게는 질소로 충진된 제1 챔버 및 가연성 가스, 바람직하게는 프로판 가스 또는 부탄 가스로 충진된 제2 챔버로 분할되는 가스 저장 탱크(11)를 포함하며,
    불활성 가스로 충진된 상기 제1 챔버의 압력은 가연성 가스로 충진된 상기 제2 챔버의 가스를 액체 상태로 유지하기 위하여 상기 피스톤의 전체 조정로에 걸쳐 충분한 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 불활성 가스로 충진된 챔버(13)는 압력 제거 밸브(131)를 거쳐 주변 환경에 연결되는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    가연성 액화 가스로 충진된 챔버(14)는 압력 감소기(15)를 거쳐 버너 밸브(162) 및 상기 배출 밸브(17)에 연결되는 것을 특징으로 하는 활성 및/또는 아로마 물질을 휘발하는 장치.
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