KR20200008875A - 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡열필터를 포함하여 구강으로 흡입되는 공기의 온도를 효과적으로 낮추는 효과가 있는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배에 관한 것으로, 각초; 중공형의 관형상으로 구비되어 기화된 각초 성분을 포함하는 공기가 통과하는 제1필터부; 구강으로 공기의 흡입을 유도하는 제2필터부; 및 상기 제1필터부 및 상기 제2필터부 사이에 배치되되, 상기 제1필터부로부터 투입된 공기를 감온시키는 흡열필터부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배에 관한 것이다.

Description

흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배{ELECTRONIC CIGARETTES COMPRISING HEAT ABSORPTION FILTER}
본 발명은 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배에 관한 것이며, 상세하게는 흡열필터를 포함하여 구강으로 흡입되는 공기의 온도를 효과적으로 낮추는 효과가 있는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배에 관한 것이다.
요즘 담배에 대한 유해성이 대두되면서, 상대적으로 덜 해롭다고 여겨지는 전자담배를 이용하려는 사람들이 늘어나고 있다. 일반적으로, 담배는 애연가들에 의해 빈번하게 사용되는 기호품으로서, 인체에 유해한 니코틴과 같은 각종 유해물질들을 다량 함유하고 있어 폐암이나 순환기 질환(후두암 및 혈관 수축에 의한 버거씨병 등) 등과 같은 각종 질병이 유발되어 일반적으로 권장되지는 않는다. 더욱이, 담배를 피지 않는 주변 사람들에게 까지 간접 흡연에 의한 피해를 주기 때문에 금연 장소 또한 크게 확대되고 있지만 애호가들이 그 중독성으로 인해 습관적으로 피워오던 담배를 끊는다는 것은 매우 어렵다.
이에 따라, 최근에는 금연 보조용으로 실제 흡연시와 유사한 효과를 얻을 수 있는 전자담배가 개발되어 시판되고 있다. 전자담배는 일반적으로 향 성분이 첨가되는 액상 에센스를 기화시켜 기존 담배연기의 대체물로서 증기(연기)를 발생시키고, 이를 통해 사용자에게 마치 실제 담배를 피우는 것과 유사한 느낌을 제공할 수 있다.
이때, 발생되는 증기는 니코틴, 타르와 같은 물질을 포함하거나 또는 전혀 포함하지 않을 수 있는데, 현재 향 성분이 첨가되는 액상 에센스를 채택하여 인체에 전혀 유해를 주지 않도록 하는 것이 많이 출시되고 있으며, 대부분이 전열선을 이용한 가열식 또는 초음파 진동식을 통해 액상 에센스를 기화시켜 증기를 발생시킨다.
일반적으로 전자담배는 궐련, 엽궐련, 파이프 담배 등의 흡연식 담배의 대안으로 교환식 카트리지에 들어있는 니코틴 용액을 수증기상태로 흡입할 수 있도록 만든 전자기기이다. 사용자가 전자담배는 흡입할 때에 무화기가 작동하여 담배 잎에서 추출한 에센스 오일을 주원료로 하는 액체상태의 카트리지를 분무하고 인체에 무해한 수증기를 흡입하게 함으로써 실제로 담배를 피우는 상황과 같은 시각적 및 미각적 효과를 동시에 주게 되어 흡연의 습관성을 서서히 해소시켜 주기 위한 담배 대용품이다.
전자담배는 크게 액상형과 궐련형의 두 유형이 있다. 액상형 전자담배는 니코틴이 들어있는 액체를 가열하여 피우는 것이고, 궐련형은 니코틴 등을 강제도포시킨 식물 줄기를 가열하여 피우는 원리이다. 이렇듯 기존의 담뱃잎을 태워 피우는 담배와 달리 유해 물질을 상대적으로 덜 흡입하게 되므로 전자담배를 찾는 흡연자들이 늘어나고 있다. 그러나, 전자담배는 흡연시 온도가 너무 높아 구강 내 화상을 입을 수 있고, 구강 내 염증이나 구토, 가슴통증 등의 부작용을 겪는 사례가 늘어나고 있다.
기존의 궐련형 전자담배의 필터는 필름형태의 감열필터를 사용하였다. 그러나, 필름형 감열필터는 고온의 기체가 이동하는 길이가 짧아 효과적으로 온도를 낮추지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 고온의 기체가 이동하는 길이를 증가시켜 같은 길이의 필름형 감열필터보다 공기가 닿는 접촉 면접이 증가하도록 하여 감열 효율을 증가시키는 필터가 요구되고 있다. 이로써 필터 길이 대비 감열 효율이 증가하여 전제 전자담배의 길이를 최적화하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 기존의 전자담배는 특유의 비린향이 나는 문제점이 있었다. 이런 비린 냄새를 없애는 전자담배에 관한 종래기술은 아직 발견되지 않았기에 전자담배 특유의 비린내가 없는 전자담배가 필요한 실정이다.
등록특허공보 10-0113128 등록특허공보 10-0402514
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어 온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 구강 내로 흡입되는 온도를 효과적으로 낮춤으로써 전자담배의 종래 문제점을 해결하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는, 각초; 중공형의 관형상으로 구비되어 기화된 각초 성분을 포함하는 공기가 통과하는 제1필터부; 구강으로 공기의 흡입을 유도하는 제2필터부; 및 상기 제1필터부 및 상기 제2필터부 사이에 배치되되, 상기 제1필터부로부터 투입된 공기를 감온시키는 흡열필터부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 흡열필터부는 구, 튜브, 필름, 필름조각 및 다각면체 중 적어도 하나 이상의 형상을 갖는 필터소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 필터소재는 천연고분자 물질로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 천연고분자 물질은 옥수수 전분, 감자 전분 및 고구마 전분 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 필터소재에 적어도 하나 이상의 홀(hole)을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 필터소재의 표면에 음각 및 양각 중 적어도 하나 이상의 패턴이 형성될 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 필터소재는 호정화 반응 및 호화 반응 중 적어도 하나 이상의 흡열 반응이 일어날 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 흡열필터부를 통과하는 공기의 이동 거리가 종래 담배 필터를 통과하는 공기의 이동 거리보다 1 내지 3배 증가할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 가열기본체를 더 포함하되, 상기 가열기본체의 일단에 기화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 기화부는 상기 각초에 결합 및 탈착이 가능할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 기화부는 블레이드 및 침 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 별다른 장치의 필요 없이, 곡류로부터 만들어지는 전분 고분자의 흡열반응을 이용하여 증기의 온도를 낮추는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 다공성 고분자를 균일한 크기의 구, 튜브형, 필름형, 필름조각 또는 다각면체형으로 제작하여 공극률 증가로 증기 흡입 시 저항이 감소하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 다공성 고분자에 적어도 하나 이상의 홀(hole)을 포함하여 공극률이 증가하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 다공성 고분자에 적어도 하나 이상의 홀(hole)을 포함하여 흡입저항을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 같은 길이의 기존의 필름형 감열 필터와 비교하여 고온의 기체가 이동하는 길이가 증가함으로써 흡열되는 표면적이 커지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 짧은 길이의 필터로도 큰 감열 효과를 줄 수 있어서 전자담배의 전체 길이를 최적화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 고온의 기체가 보다 많은 접촉 면적을 가지도록 하여 감열 효율이 증가하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 다공성 고분자의 재료로 곡류의 전분을 이용함으로써 환경 친화적인 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 다공성 고분자의 재료로 곡류의 전분을 이용함으로써 전자담배 특유의 비린내를 곡류의 다공성 물질이 잡아주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 다공성 고분자의 재료로 곡류 전분의 호화반응 및 호정화 반응을 이용함으로써 필터가 경량되는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 흡입시 증기의 온도를 낮춤으로써, 전자담배로 인한 화상 등의 부작용을 최소화하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터가 포함된 궐련형 전자담배의 흡열필터부의 필터소재의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배와 가열기의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 필름형필터 및 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터부의 필터소재에서의 공기 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배의 흡열필터부의 필터소재의 다공성 고분자를 보여주는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배의 흡열필터부의 필터소재의 다공성 고분자의 포러스 쌓임구조 및 공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배의 흡열필터부의 필터소재의 다공성 고분자의 포러스 쌓임구조 및 공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배의 흡열필터부의 필터소재의 다공성 고분자의 단위세포 및 공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배의 흡열필터부의 필터소재의 다공성 고분자의 단위세포 및 공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8a은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배의 흡열필터부의 필터소재의 다공성 고분자를 제작할 때, 빨대 모양의 고분자 막대로부터 길이와 폭이 같도록 재단한 다공성 고분자 입자를 나타내는 도면이다.
도 8b은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배의 흡열필터부의 필터소재의 다공성 고분자를 제작할 때, 다각형 빨대 모양의 고분자 막대로부터 길이와 폭이 같도록 재단한 다공성 고분자 입자를 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
궐련형 전자담배는 전자기기를 이용해 연초 고형물을 고열로 가열해 니코틴 증기를 흡입하는 방식이다. 일반 담배처럼 궐련(종이로 연초를 말아서 만든 담배)을 쓴다는 점에서 액체로 된 기존 전자담배와 다르다. 국내에선 외국계 회사인 필립모리스의 ‘아이코스’, 브리티시아메리칸타바코(BAT)의 ‘글로’등이 판매되고 있다. 궐련형 전자담배는 전자담배와 일반 담배를 절반씩 섞어놓은 특성이 있다.
기존의 전자담배는 약 300도로 가열된 각초의 성분, 즉 기화된 니코틴 및 글리세린을 구강으로 흡입하기 때문에 구강 내 염증 및 화상 등의 손상을 입히는 문제점이 있었다.
구체적으로, 이하에서는 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배를 이하 첨부된 도면을 참조로 설명한다.
먼저, 도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배의 구조가 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터가 포함된 궐련형 전자담배의 고분자 입자의 구성이 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 각초; 중공형의 관형상으로 구비되어 기화된 각초 성분을 포함하는 공기가 통과하는 제1필터부;구강으로 공기의 흡입을 유도하는 제2필터부; 및 상기 제1필터부 및 상기 제2필터부 사이에 배치되되, 상기 제1필터부로부터 투입된 공기를 감온시키는 흡열필터부를 포함할 수 있다.
궐련형 전자담배의 궐련부를 스틱(Stick)이라 한다. 스틱의 구조는 각초 및 필터로 구성되어 있는데, 본 발명에 따르면 상기 스틱은 각초 및 복수의 필터로 구성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
각초는 담뱃줄기를 말린 것으로 니코틴, 글리세린 및 향료가 도포되어 있다. 각초 부분이 블레이드 등에 의해 가열되면, 각초의 글리세린 및 니코틴 등이 기화되어 흡연자들이 흡입하게 되는 것이다.
본 발명에 따르면, 각초와 연결된 제1필터부를 포함할 수 있다. 상기 제1필터부는 각초의 기화된 성분이 포함된 기체를 유도하는 기능을 할 수 있다. 또한, 상기 제1필터부는 중공형의 관 형상인 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 각초의 성분이 기화될 때의 온도가 너무 높기 때문에 그 온도를 효과적으로 낮출 수 있는 흡열필터부를 포함할 수 있다. 즉, 상기 기체가 통과하면서 그 온도를 효과적으로 낮추는 흡열필터부가 상기 제1필터부에 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 흡열필터부와 연결되되, 구강으로 상기 기체의 흡입을 유도하는 제2필터부를 포함할 수 있다. 상기 제2필터부를 통과하는 기체의 온도는 제1필터부에서의 온도보다 낮아질 수 있다. 즉 상기 제2필터부를 통과한 후의 기체의 온도는 30 내지 65 ℃, 바람직하게는 40 내지 63 ℃, 더욱 바람직하게는 60 ℃를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 흡열필터부는 크기가 균일한 구, 튜브, 필름, 필름조각 및 다각면체 중 적어도 하나 이상의 형상을 갖는 필터소재를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 균일한 크기의 구, 튜브형, 필름형 또는 필름조각의 형상을 갖는 필터소재를 포함할 수 있다. 또한, 상기 필름 조각을 복수개를 포함하여 흡열필터부를 빽빽히 채울 수 있다.
또한, 도 5, 6a, 6b, 7a 및 7b를 참조하면, 공극률을 증가시키기 위하여 상기 필터소재는 적어도 하나 이상의 홀(hole)을 포함할 수 있다. 상기 필터소재에 적어도 하나 이상의 홀(hole)이 포함되게 만들면 흡입저항을 획기적으로 줄일 수 있고, 다공성 고분자의 고효율 감열 기능을 유지할 수 있다. 또한, 도 8a 및 8b를 참조하면, 상기 흡열필터부를 제작할 때, 빨대 모양의 고분자 막대로부터 길이와 폭이 같도록 재단한 튜브형, 다각빨대형의 고분자 입자를 포함할 수 있다.
또한, 곡류의 전분을 이용한 다공성 고분자는 그 구성입자의 크기가 균일할수록 공극률이 증가하여 공기 흡입 시 저항이 줄어든다. 공극률은 전체 매질의 부피 대비 공극이 차지하는 부피를 공극률이라 한다. 매질 중에서 공극을 지닌 매질을 다공성 매질(porous medium)이라 한다. 공극률(Φ)을 수식으로 표현하면
Figure pat00001
와 같으며, 여기서 VT는 전체 매질의 부피, VV는 공극의 부피 및 VS는 공극 외 고체의 부피를 의미한다. 공극률은 비율을 의미하기 때문에 0에서 1 사이의 값을 가진다.
또한 충진율은 단위격자의 부피 중에 원자가 차지하는 부피를 말한다. 원자는 둥근 모양을 하고 있기 때문에 원자로 일정한 공간을 채울 경우, 원자만 가지고는 공간을 완전히 메울 수 없다. 따라서 공간에는 원자와 원자 사이에 빈 틈이 생기는데, 원자충전율은 바로 이 공간에서 원자가 차지하고 있는 부분을 일컫는다. 바꾸어 말하면, 원자가 차지하고 있는 부피를 전체 부피로 나눈 값을 말한다. 공극률과 충진율의 관계는 하기 수학식과 같다.
Figure pat00002
단순한 예로, 체심입방구조를 보면, 단위격자(한 변의 길이가 a)의 대각선의 길이가 원자 반지름(r)의 4배로, r과 a의 관계식을 써보면,
Figure pat00003
이므로, 체심입방구조의 충진율을 구해보면,
Figure pat00004
즉, 체심입방구조의 충진율은 0.68임을 알 수 있고, 따라서 공극률은 0.32가 된다. 여기서 공극률을 더 높이기 위해 구성입자에 적어도 하나 이상의 홀(hole)을 포함하여 공극률을 현저히 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 필터소재는 천연고분자 물질로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 상기 천연고분자 물질은 곡류 전분, 감자 전분 및 고구마 전분 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 곡류 전분, 더욱 바람직하게는 옥수수 전분을 포함할 수 있다. 상기 곡류는 쌀, 밀, 보리, 귀리 및 옥수수 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
곡류의 전분에 수분을 가하지 않고 160 ℃ 이상으로 가열하면, 호정(dextrin)으로 변화하는 현상을 전분의 호정화라 한다. 이 때 전분의 직쇄구조는 약간 절단되어 단축되는 것이며, 물리적 변화만을 일으킨 호화반응과는 달리 화학적 변화를 일으키며 흡열반응을 한다.
호화반응은 흡열반응의 일종으로, 녹말에 수분을 가하여 가열하면 팽윤하고 점성도가 증가하여 전체가 반투명의 균일한 콜로이드 형태가 되는 반응이다. 생녹말에서는 녹말분자가 밀착되어 있고, 물분자도 들어갈 수 없는 치밀한 묶음으로 되어 있는데, 이것을 미셀(micelle)이라고 한다. 물을 가하여 가열하면 이 미셀 구조가 녹아서 사이가 넓어져 틈이 생기는데 이것을 팽윤이라고 하며, 이와 같이 미셀이 바깥쪽부터 차례로 무너져가는 현상이 호화이다.
가열 및 팽창에 의해 전분은 열분해의 일부로서 부분적인 가수분해가 일어나 가용성의 덱스트린상태로 호정화(dextrinization)되며, 이렇게 가공된 호정화곡류 즉, 덱스트린류는 자연전분보다 그 분자량이 비교적 작고, 노화반응이 잘 일어나지 않는다. 팽화 외에도 전분을 볶을 때도 전분의 호정화는 일어나지만 숯과 같은 다공질조직의 형성은 팽화방법에 의해 잘 형성될 수 있다. 팽화된 호정화곡류는 다공질 구조로서 가소성을 가지며 균일크기 이상의 힘으로 누르거나 압편롤러를 통과시키면 납작하게 압착되어 압편으로 제조할 수 있다. 또한 팽화된 호정화곡류의 다공질 구성은 활성탄의 기능과 유사하게 흡습, 흡착 기능이 우수하여 식품 등의 이취성분을 효과적으로 흡착하여 제거시켜 줄 수 있다.
본 발명에 따르면, 호정화 반응으로 1차적으로 감열된 온도가 호화 반응으로 2차적으로 감열되는 것을 포함할 수 있다. 즉, 흡열필터는 곡류의 전분을 포함할 수 있는데, 초기 약 300 ℃의 승화된 기체의 온도는 상기 전분으로 된 흡열필터를 지나면서 호정화 흡열과정으로 약 160 ℃로 낮아지고, 호화 흡열과정으로 약 60 ℃까지 낮아진다. 본 발명에 따르면, 호정화 과정과 호화 과정은 하나의 흡열필터 내에서 일어나는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 곡류 성분을 호정화 및 다공질조직으로 변화되도록 팽화시켜 첨가할 필요 없이 기화된 각초 성분을 포함하는 공기의 온도가 매우 높기 때문에 이로 인해서 자연스럽게 곡류에서 호정화반응을 포함하는 흡열반응이 일어나며, 이 흡열반응을 이용하여 구강으로 흡입되는 공기의 온도를 효과적으로 낮출 수 있다. 또한, 다공질화된 곡류의 구성은 필터를 경량시킬 수 있다. 또한, 전자담배의 문제점 중의 하나인 비린냄새는 대부분 휘발성 성분으로 이러한 다공질화된 호정화 곡류성분이 숯의 기능과 같이 이취물질을 효과적으로 흡착할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 필터소재는 호정화 반응 및 호화 반응 중 적어도 하나 이상의 흡열 반응이 일어나는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명에 따르면, 옥수수 전분의 흡열반응, 바람직하게는 호정화반응 및 호화반응 중 적어도 하나 이상의 흡열반응을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다. 옥수수는 물을 더해 가열하면 녹말이 호화하여 점성이 생기며, 안정성이 좋고 접착력이 강하다. 옥수수가 호화하는데 필요한 온도는 87℃, 이것은 쌀, 감자 전분보다 높은 온도이다. 호화된 상태에서 투명도는 칡, 감자녹말보다 낮다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 필터소재의 표면에 음각 및 양각 중 적어도 하나 이상의 패턴이 형성되는 것을 포함할 수 있다.
상기 패턴의 모양은 원, 다각형, 물결, 체크 및 줄무늬 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 천연고분자 물질이 포함된 흡열필터부는 필터의 목적에 따라 알갱이 형태, 분말 형태 및 필름 형태 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 필름은 분절된 형태 즉, 필름조각을 포함할 수 있다. 필름 조각을 포함하여 공기가 닿는 표면적이 더 커지므로 온도를 낮추는 효과가 있다. 또한, 곡류 중 옥수수 고분자를 이용한 다공성 고분자를 포함하여 제작된 필터는 호화과정을 거쳐 고체화시켜서 알갱이 형태를 만들 수 있다. 또한, 흡열필터는 목적에 따라 고체화되지 않은 굵은 분말 형태의 감열 필터도 만들 수 있으며, 이 경우에는 흡연 후 가열기의 열로 고체화된다.
본 발명에 따르면, 상기 흡열필터부를 통과하는 공기의 이동 거리가 종래 담배 필터의 공기의 이동 거리보다 1 내지 3배 증가한 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 흡열필터를 사용하여 길이의 최적화 효과를 가지는 궐련형 전자담배를 제작할 수 있다.
도 4를 참조하면, 기존의 필름형 필터의 형태를 볼 수 있는데, 하나의 통으로 되어 있지 않고 주름진 것들이 밀집해 있는 상태이다. 필름형 필터에서 길이방향으로 공기가 이동할 때 공기와 고분자와 만나는 길이를 L이라고 하면, 다공성 필터에서는 공극의 형태에 따라 공기와 고분자가 만나는 길이는 L 보다 길어진다. 다공성 물질의 특성은 공극률에도 영향을 받기 때문에, 공극률이 충분히 크면 도 4에서와 같이 다공성 고분자상의 공간을 통과하는 공기의 이동 경로는 여러 형태가 존재할 수 있다. 즉 고분자 내의 공극 사이에서 이동거리가 최소가 되도록 공간을 직선으로 이동하면 약
Figure pat00005
배 길어진다. 공기가 공극 내에 존재하는 고분자 입자의 표면을 따라 이동하면 최대의 거리를 이동하게 되는데 그 길이는 구의 표면을 따라 이동하는 것으로 간주할 수 있으며
Figure pat00006
배가 된다. 그러므로 산술적 평균을 내면 1.414와 1.57의 중간 값이므로 다공성 고분자에서의 공기의 이동 경로는 필름에서의 경로보다 약 1.5배 길어지므로 기술적으로 진보성이 있다.
또한, 본 발명에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 가열기 본체를 더 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 가열기 본체는 궐련형 전자담배의 궐련부(Stick)의 각초에 결합 및 탈착이 가능한 기화부를 포함할 수 있다. 상기 기화부는 블레이드 및 침 중 적어도 하나 이상, 바람직하게는 블레이드를 포함할 수 있다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
이상 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[실시예]
<실시예1>
옥수수를 원료로하여 관모양의 고분자를 재단하여 일정한 크기의 구(球) 모양 다공성 고분자를 제작하였다. 이 다공성 고분자를 포함하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배를 제조하였다.
<실시예2>
옥수수 대신 쌀을 원료로 하여 고분자를 제작하여 포함한 것을 제외하고, 실시예1과 동일하게 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배를 제조하였다.
<실시예3>
옥수수를 원료로하여 관모양의 고분자를 재단하여 일정한 크기의 다각면체 모양 다공성 고분자를 제작하여 포함한 것을 제외하고, 실시예1과 동일하게 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배를 제조하였다.
<실시예4>
옥수수를 원료로하여 관모양의 고분자를 재단하여 일정한 크기의 필름조각으로 다공성 고분자를 제작하여 포함한 것을 제외하고, 실시예1과 동일하게 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배를 제조하였다.
[비교예]
<비교예1>
옥수수를 원료로하되 필름 형태로 고분자를 제작한 것을 제외하고 실시예1과 동일하게 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배를 제조하였다.
[실험예] 관능검사
상기의 관능검사는 관능검사 경력의 패널 중 애연가 20명(성인 남녀 각각 10명씩 대상)을 대상으로 실시하였으며, 향, 빨림성, 열감 및 종합적 기호도의 항목을 5점 만점의 기호 척도법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 향 빨림성 열감 종합적 기호도
실시예1 4.7 4.8 4.9 4.8
실시예2 4.8 4.6 4.6 4.6
실시예3 4.6 4.2 4.1 4.2
실시예4 4.7 4.8 4.8 4.8
비교예1 3.2 3.7 2.9 3.1
1: 아주 나쁘다, 2: 나쁘다, 3: 보통이다, 4: 좋다, 5: 아주 좋다
여기서, 상기 관능검사 수치는 패널 점수의 총합을 패널수로 나눈 후 소수 둘째 자리에서 반올림한 것으로서 수치가 높을수록 관능성이 우수함을 의미한다.
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 실시예1 내지 4에 따른 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배는 향, 빨림성, 열감 및 종합적 기호도를 만족시킴을 알 수 있다. 특히, 옥수수를 원료로 하여 관 모양의 고분자를 재단하여 일정한 크기의 구 모양 다공성 고분자를 포함하는 흡열필터를 포함하는 실시예1의 경우 향, 빨림성, 열감 및 종합적 기호도에서 가장 높은 결과를 나타내었다.
또한, 옥수수를 원료로 하여 제작한 다공성 고분자를 포함하는 실시예1과 쌀을 원료로 하여 제작한 다공성 고분자를 포함하는 실시예2의 경우 향, 빨림성, 열감 및 종합적 기호도에서 실시예1이 조금 높은 결과를 나타냈지만, 전체적으로 유사한 결과를 나타내었다. 다만 쌀 특유의 구수한 향으로 향에서 실시예2의 결과가 높게 나왔지만, 빨림성과 열감에서는 다소 하락한 결과를 나타내었다.
또한, 다공성 고분자의 모양을 다각면체로 하여 제작한 실시예3의 경우, 실시예1 및 실시예2의 경우보다 향, 빨림성, 열감 및 종합적 기호도에서 다소 낮은 결과를 나타내었지만, 옥수수 원료의 필름형태의 필터를 포함하는 비교예1과 비교하여서는 현저히 높은 결과를 나타내었다.
또한, 다공성 고분자의 모양을 필름조각으로 하여 제작한 실시예4의 경우, 실시예1의 경우와 향, 빨림성, 열감 및 종합적 기호도에서 비슷한 결과를 나타내었지만, 옥수수 원료의 필름형태의 필터를 포함하는 비교예1과 비교하여서는 현저히 높은 결과를 나타내었다.
그리고, 옥수수 원료의 필름형태의 필터를 포함하는 비교예1의 경우 향, 빨림성, 열감 및 종합적 기호도에서 현저히 낮은 결과를 나타내어 필름 형태보다 일정한 크기의 구 및 다각면체 모양의 다공성 고분자를 포함하는 흡열필터를 포함하는 전자담배가 향, 빨림성, 열감 및 종합적 기호도를 모두 만족시킨다는 것을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 예시하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구 범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
상기에 제시된 실시예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가지는 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 제시된 실시예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 본 발명의 범위는 제한되지 않는다.

Claims (10)

  1. 각초;
    중공형의 관형상으로 구비되어 기화된 각초 성분을 포함하는 공기가 통과하는 제1필터부;
    구강으로 공기의 흡입을 유도하는 제2필터부; 및
    상기 제1필터부 및 상기 제2필터부 사이에 배치되고, 상기 제1필터부로부터 투입된 공기를 감온시키는 흡열필터부;를 포함하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡열필터부는 구, 튜브, 필름, 필름조각 및 다각면체 중 선택된 적어도 하나 이상의 형상을 갖는 필터소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필터소재는 천연고분자 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 천연고분자 물질은 옥수수 전분, 감자 전분 및 고구마 전분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 필터소재에 적어도 하나 이상의 홀(hole)을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배.
  6. 제2항에 있어서,
    상기필터소재의 표면에 음각 및 양각 중 적어도 하나 이상의 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 필터소재는 호정화 반응 및 호화 반응 중 적어도 하나 이상의 흡열 반응이 일어나는 것을 특징으로 하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흡열필터부를 통과하는 공기의 이동 거리가 종래 담배 필터를 통과하는 공기의 이동 거리보다 1 내지 3배 증가한 것을 특징으로 하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배.
  9. 제1항에 있어서,
    가열기본체를 더 포함하고,
    상기 가열기본체의 일단에 기화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기화부는 블레이드 및 침 중 적어도 하나 이상을 포함하고;
    상기 각초에 결합 및 탈착이 가능한 것을 특징으로 하는 흡열필터를 포함하는 궐련형 전자담배.
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