전기흡연시스템(ELECTRICAL SMOKING SYSTEM)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2013년10월04일
(11) 등록번호 10-1314934
(24) 등록일자 2013년09월27일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
A24F 47/00 (2006.01) A24F 3/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2008-7009240
(22) 출원일자(국제) 2006년10월02일
심사청구일자 2011년09월30일
(85) 번역문제출일자 2008년04월17일
(65) 공개번호 10-2008-0059227
(43) 공개일자 2008년06월26일
(86) 국제출원번호 PCT/IB2006/003842
(87) 국제공개번호 WO 2007/042941
국제공개일자 2007년04월19일
(30) 우선권주장
60/722,035 2005년09월30일 미국(US)
60/722,036 2005년09월30일 미국(US)
(56) 선행기술조사문헌
JP03232481 A*
EP0430559 A2
EP0503767 A1
US6095153 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
스위스, 씨에이취-2000, 네우차텔, 쿠아이 얀레나
우드 3
(72) 발명자
아담스, 존, 앰.
미국, 버지니아 23116, 메카닉스빌, 9398 하트포
드 오크 드라이브
크로웨, 윌리엄, 제이.
미국, 버지니아 23831, 체스터, 11120 쵸클리 로
드
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
김윤배
전체 청구항 수 : 총 11 항 심사관 : 장낙용
(54) 발명의 명칭 전기흡연시스템
(57) 요 약
전기 흡연 시스템(20)은 향미 있는 담배 휘발성 물질을 방출하기 위해 약 150℃ 내지 약 220℃의 온도까지 가열
된 담배 덩어리(24)를 포함하고, 상기 담배 휘발성 물질은 상기 담배 덩어리를 통해 지나가는 공기(26)에 비말
동반되고, 흡입 가능한 에어로졸(32)을 형성하기 위해 응축된다. 상기 담배 덩어리는 히터(22)와 열 전달 관계인
그것의 표면의 적어도 일부를 갖는, 회전 대칭 형태를 가질 수 있다. 상기 히터는 외부 쉘, 내부 봉 또는 판일
수 있다. 필터를 갖거나 갖지 않는 마우스피스(60)는 상기 시스템으로부터 상기 에어로졸을 인도하기 위해 상기
담배 덩어리와 유체 소통하도록 배치될 수 있다.
대 표 도 - 도6
등록특허 10-1314934
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(72) 발명자
헌, 존, 알.
미국, 버지니아 23112, 미들로티안, 14024 플래그
테일 웨이
리, 로버트, 이.
미국, 버지니아 23238, 리치몬드, 11802 프린스 레
전트 플레이스
스티븐슨, 브레트, 더블유.
미국, 버지니아 23234, 리치몬드, 3938 레이크 힐
로드
양, 주인
미국, 버지니아 23114, 미들로티안, 1413 고스윅
릿지 로드
배겟, 제임스, 디., 주니어.
미국, 버지니아 23225-7419, 리치몬드, 1825 파크
웨이 레인
헤어필드, 존, 알., 주니어.
미국, 버지니아 23836, 체스터, 13800 로크하벤 드
라이브
라르손, 스티븐, 제이.
미국, 버지니아 23535, 리치몬드, 8619 덴 아크 드
라이브
리플리, 로버트, 엘.
미국, 버지니아 23113, 미들로티안, 2427 마나킨타
운 페리 로드
렌, 수잔, 이.
미국, 버지니아 23832, 체스터필드, 12130 아이비
밀 로드
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특허청구의 범위
청구항 1
담배 덩어리; 및
상기 담배 덩어리를 둘러싸고, 전기적으로 작동되고, 약 150℃ 내지 약 220℃ 범위 온도까지 상기 담배 덩어리
를 가열시키며, 공기가 인도되는 열 전달 채널을 정의하는 가열 장치를 포함하고,
상기 가열 장치는 히터 봉(heater rod)을 포함하고, 상기 히터 봉은 상기 담배 덩어리로부터 확장하는 말단을
가지며, 히터 디스크가 상기 히터 봉에 부착된 것을 특징으로 하는 무연소 담배 흡연 시스템.
청구항 2
제1 항에 있어서,
상기 담배 덩어리는 회전 대칭 형태를 갖고;
상기 담배 덩어리는 캐리어에 둘러싸이고;
상기 담배 덩어리 표면의 적어도 일부는 상기 가열 장치에 합치하는 것을 특징으로 하는 무연소 담배 흡연 시스
템.
청구항 3
제2 항에 있어서,
상기 담배 덩어리는 원통형인 형태를 갖거나;
상기 담배 덩어리는 디스크 형태를 갖거나;
상기 담배 덩어리는 도넛형인 것을 특징으로 하는 무연소 담배 흡연 시스템.
청구항 4
제3 항에 있어서,
상기 원통형인 형태는 고체이거나;
상기 원통형인 형태는 속이 비어있는 것임을 특징으로 하는 무연소 담배 흡연 시스템.
청구항 5
제2 항에 있어서,
상기 캐리어는 종이이거나;
상기 캐리어는 메쉬 재료인 것을 특징으로 무연소 담배 흡연 시스템.
청구항 6
제1 항에 있어서,
원통형인 가열 성분을 더 포함하고, 상기 원통형인 가열 성분을 수취하는 덮개(shroud)를 더 포함하는 것을 특
징으로 하는 무연소 담배 흡연 시스템.
청구항 7
제6 항에 있어서,
상기 원통형인 가열 성분 및 상기 덮개는 공기를 위한 예열 챔버를 정의하는 것을 특징으로 하는 무연소 담배
흡연 시스템.
청구항 8
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제1 항에 있어서,
상기 담배 덩어리와 유체 소통하는 말단(end)을 갖는 마우스피스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무연소 담
배 흡연 시스템.
청구항 9
제8 항에 있어서,
상기 마우스피스는 필터를 갖는 두 번째 말단을 포함하고;
상기 마우스피스는 상기 담배 덩어리 및 상기 히터 사이에 부착된 것을 특징으로 하는 무연소 담배 흡연
시스템.
청구항 10
제1 항에 있어서,
상기 히터 디스크는 공기 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 무연소 담배 흡연 시스템.
청구항 11
제1 항에 있어서,
상기 담배 덩어리를 둘러싸고, 상기 담배 덩어리 내로 공기 흐름을 인도하는 배플(baffle)을 더 포함하는 것을
특징으로 하는 무연소 담배 흡연 시스템.
청구항 12
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청구항 13
삭제
청구항 14
삭제
청구항 15
삭제
청구항 16
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청구항 17
삭제
청구항 18
삭제
청구항 19
삭제
청구항 20
삭제
명 세 서
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기 술 분 야
본 발명은 일반적으로 연소(combustion) 대신 전기 에너지를 이용한 담배 흡연 시스템에 관한 것이다. 보다 구[0001]
체적으로, 본 명세서에 공개된 상기 흡연 시스템은 전기 가열원(heating source)에 의해 담배의 전도성 및/또는
전달성 무연소 가열을 통해 에어로졸(aerosol)을 발생시킨다.
발명의 상세한 설명
많은 담배는 가열 시스템과 관련되어 있다. 공기가 상기 가열 시스템 및 상기 담배를 통해 이동하는 통로[0002]
(passageway)들이 제공된다. 상기 가열 시스템은 담배와의 직접 접촉, 상기 담배에의 전달성 열 전달에 의해,
및/또는 이번에는 상기 담배를 가열시키는 상기 공기를 가열시킴으로써, 약 150℃ 내지 약 220℃ 범위까지 상기
담배의 온도를 상승시킨다. 상기 가열된 담배는 휘발성 물질을 방출하고, 이어서 휘발성 물질은 상기 가열 시스
템으로부터 전달을 위한 에어로졸을 형성하기 위해 냉각된다.
상기 담배는 제한없이, 베개(pillow) 형태, 통상적으로 회전 대칭 형태. 통상적으로 원통형인 플러그(plug), 통[0003]
상적으로 원통형인 쉘(shell), 통상적으로 원형인 디스크, 플러그 형태, 펠렛(pellet) 형태, 궐련(cigarette)
형태 등을 포함하는 다양한 형태를 가질 수 있다.
상기 가열 시스템은 또한 다양한 구성들을 가질 수 있다. 예로써, 제한 없이, 상기 가열 시스템은 양 말단 입구[0004]
를 갖는 통상적으로 원통형인 가열된 쉘, 하나의 닫힌 말단을 갖는 통상적으로 원통형인 가열된 쉘, 삽입가능한
가열 성분, 가열된 디스크, 한 쌍의 가열된 디스크 등과 같은 가열 성분을 포함할 수 있다. 그러한 가열 성분들
은 이를 통해 전류가 흐를 경우 가열되는, 전기적 저항성 재료로 만들어질 수 있다. 그러한 가열 성분들은 또한
내적 또는 전선과 같은 외적 가열 장치들을 포함할 수 있다. 공기는 상기 담배 및 상기 가열 시스템을 통해 축
방향으로(axially) 이동할 수 있다. 다르게는, 공기는 방사형(radially)으로 담배에 들어가고, 실질적으로 축
방향으로 나올 수 있다. 게다가, 상기 가열 시스템은 공기가 상기 담배 내에 보내지기 전에 예비적으로 가열되
도록 배치될 수 있다.
원한다면, 필터를 갖거나 갖지 않는 마우스피스(mouthpiece)가 상기 담배 휘발성 물질을 위한 냉각부를 정의하[0005]
고, 최종 생성물인 에어로졸을 소비자에게 전달하도록 상기 가열 시스템에 이용될 수 있다.
실 시 예
도 1에 있어서, 본 명세서에 따른 전기적으로 작동되는 담배 흡연 시스템(20)이 도시된다. 상기 흡연 시스템[0023]
(20)은 적어도 커트 필러 담배(cut filler tobacco)의 플러그(24)를 포함할 수 있는 담배 덩어리(tobacco
mass) 및 가열 시스템(22)을 포함한다. 상기 가열 시스템은 유도성으로 가열된 장치, 저항성으로 가열된 장치,
방사성으로(radiantly) 가열된 장치 또는 전달성으로 가열된 장치일 수 있다. 여기서, 저항성으로 가열된 장치
들이 현재 바람직한 실시예들로서 설명될 것이다. 상기 담배 플러그(24)는 바람직하게 5mg 내지 500mg 범위의
무게이다. 단일 또는 복수의 퍼프(puff) 애플리케이션에 있어서, 더 바람직하게 5mg 내지 150mg 범위의 무게이
다. 담배가 다양한 경우에 이용되는 경우에는 더 바람직하게 300mg 내지 500mg 범위의 무게이다. 상기 담배 덩
어리는 담배의 어느 종류로부터 만들어질 수 있거나, 제한 없이, 시트 산물(sheet product), 꽃가루(dust), 잎,
줄기 및 이들의 조합을 포함한 담배 식물의 어느 부분으로부터 만들어질 수 있다. 최종 형태로, 상기 담배 덩어
리는, 제한 없이, 혼합(blending), 조미(flavoring) 등을 포함하는 소정의 종류의 보통의 담배 처리 단계를 수
반할 수 있다.
원한다면, 상기 담배 플러그(24)는 다루기 쉽게 하기 위해 종이 또는 메쉬 커버(mesh cover) 또는 캐리어[0024]
(carrier)를 포함할 수 있다. 종이가 담배 플러그 주위에 이용되는 경우, 상기 종이 서브스트레이트(paper
substrate)는 상기 가열 챔버의 특별한 형태에 따라 선택된 무게 및 공극(porosity)을 가질 수 있고, 상기 담배
플러그(24)에 상기 방법이 이용된다. 예컨대, 상기 담배 플러그(24)가 교체가능한 경우, 상기 종이는 취급
(handling), 제거 및 삽입 동안 상기 담배 플러그의 완전한 상태를 유지하도록 충분한 강도를 가질 필요가
있다. 더욱이, 상기 종이가 상기 흡연 시스템을 통한 공기의 주요한 이동을 책임지는 경우, 상기 종이는 그것을
통한 공기 이동이 가능하도록 충분한 공극을 가질 필요가 있다. 메쉬 재료가 선택되는 경우, 메쉬구(mesh
opening)는, 전부는 아니라도, 상기 커트 필러 담배 입자들의 상당한 대부분을 포함하기에 충분하도록 작게 제
작되어야 한다.
또한 상기 담배 덩어리는 담배 입자들로부터 형성될 수 있다. 입자들 또는 다른 담배 커트가 이용되던 간에, 상[0025]
등록특허 10-1314934
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기 담배 자체는 바람직한 형태로 담배 조각을 지탱하는 바인더(binder)로서의 기능을 할 수 있다. 원한다면, 상
기 시스템에 이용된 담배는 향미(flavor) 발생을 강화하기 위해 전처리될 수 있다. 유사하게, 원한다면, 향미제
(flavorant)가 이용될 수 있다. 상기 담배 덩어리는 형태 또는 구성에 있어 회전 대칭일 수 있다. 더욱이, 상기
담배 덩어리는 통상적으로 원통형, 유사 디스크, 또는 통상적으로 도넛형일 수 있다. 원통형의 구성이 채택되는
경우, 그것은 개방된 중심을 갖는 고체 또는 유사 쉘(shell-like)일 수 있다. 상기 담배 덩어리의 특별한 형태
는 바람직하게 상기 가열 장치의 형태에 맞춰질 수 있다.
상기 담배 덩어리의 적어도 일부 표면이 상기 가열 장치에 합치될 수 있도록, 상기 가열 시스템(22)은 상기 담[0026]
배 덩어리의 상당한 부분을 실질적으로 덮거나 둘러싼다. 상기 가열 시스템(22)에 연결된 작동 시스템
(actuation system)은 상기 가열 시스템(22)에 전기적으로 전원을 공급한다. 상기 작동 시스템은 하나 이상의
배터리(37)들과 같은 전기 에너지원을 포함할 수 있다. 배터리 수명을 보존 및 상기 가열 시스템(22)의 작동을
제어하기 위해, 적당한 스위치(38)가 상기 배터리(37)와 직렬로 연결될 수 있다. 응용에 따라, 상기 스위치(3
8)는 누르기 버튼(push-button) 스위치, 흐름 감지 장치(flow sensing device) 또는 퍼프 감지 장치(puff
sensing device)일 수 있다. 적당한 컨덕터(36)가 상기 배터리(37), 상기 스위치(38) 및 상기 가열 시스템(2
2)을 직렬로 연결한다.
상기 가열 시스템(22)은, 담배 점화 온도에 도달하지 않고, 연기 및/또는 재를 발생시키지 않으며, 향미가 있는[0027]
휘발성 물질을 방출하도록 약 150℃ 내지 약 220℃ 범위 온도까지 상기 담배 덩어리를 가열시킨다. 더욱이, 상
기 가열 시스템은 공기가 인도되는 열 전달 채널 또는 통로를 정의한다.
도시된 바와 같이, 상기 가열 시스템(22)은 양쪽 말단 입구(end open)를 갖는 통상적으로 원통형인 쉘을 포함할[0028]
수 있다. 도 2에 가장 잘 나타난 것처럼, 상기 통상적으로 원통형인 쉘은 상기 담배 플러그(24)의 측면을 둘러
싸고 있다. 상기 가열 시스템(22)은 열을 발생시키도록 전기적으로 전원이 공급된다. 이를 위해, 상기 가열 시
스템(22)은 예컨대, 가정의 전력망(power grid), 자동 궐련 라이터와 같은 이동 가능한 전력 발생 장치, 배터리
및 소정의 다른 적당한 통상적인 소스(source)와 같은 전기 에너지의 적당한 소스에 연결될 수 있다. 상기 에너
지의 소스는, 상기 플러그 내의 상기 담배가 약 150℃ 내지 약 220℃ 범위의 온도까지 상승될 수 있도록, 상기
가열 시스템(22)으로부터 상기 담배 플러그(24)에 열을 전달할 수 있어야만 한다. 이 온도 범위 내에서, 상기
담배는 거의 눈에 보이지 않는 연기를 발생시킴과 동시에 만족스러운 경험을 주는 풍미 있는 휘발성 물질을 방
출한다.
상기 가열 시스템(22)은 궐련을 끽연하는데 보통 이용되는 시간의 길이에 상응하는 한 주기의 시간 동안 계속하[0029]
여 작동할 수 있다. 통상적으로, 이 시간의 길이는 대체로 약 5 내지 10분으로 잡는다. 다르게는, 상기 가열 시
스템(22)은 요청시, 예컨대 시스템 사용자에 의한 퍼프에 응하여, 간헐적으로 작동할 수 있다.
사용시에, 상기 가열 시스템(22)은 예컨대 퍼프 센서 또는 적당한 "온-오프" 장치에 의해 작동된다. 주위 공기[0030]
(26)가 상기 가열 시스템(20)의 개방 단부(28)를 통해 상기 담배 플러그(24) 내에 유입된다. 상기 가열 시스템
(22)은 상기 담배 플러그(24)의 표면에 딱 맞고, 상기 담배로부터 풍미 있는 휘발성 물질을 방출하도록, 전도성
및/또는 전달성 열 전달에 의해 원하는 온도 범위(약 150℃ 내지 약 220℃)까지 상기 담배 플러그(24)를 가열한
다. 상기 담배 플러그(24)를 통해 주위 공기(26)가 이동함으로써, 상기 공기(26)는 상기 방출된 담배 휘발성 물
질들을 비말 동반(entrain)하고, 그것들을 냉각함으로써 이들 휘발성 물질을 증류시킨다. 비말 동반된 휘발성
물질을 갖는 상기 공기가 상기 가열 시스템(22)의 두 번째 단부를 벗어날 때, 화살표 30을 참조하면, 주위 공기
에의 노출은 상기 가열 시스템(22)으로부터 전달된 상기 비말 동반된 휘발성 물질을, 에어로졸(32)을 형성하기
위해 더 냉각시킨다.
원한다면, 에어로졸 형성자(former)가 상기 담배 플러그(24)에 부가될 수 있다. 적당한 에어로졸 형성자는 예컨[0031]
대, 글리세롤(glycerol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 트리아세틴(triacetin) 등 및 이들의 혼합물을
포함한다. 중량 약 0 내지 약 25% 범위로 에어로졸 형성자의 농도가 이용될 수 있다. 또한 상기 에어로졸 형성
자는 에어로졸 형성에 있어 담배 연관성을 강화시킨다.
상기 담배 플러그(24)가 이용된 후에, 이는 상기 가열 시스템(22)로부터 제거되고, 새로운 플러그 또는 카트리[0032]
지로 교체될 수 있다. 사용된 담배 플러그(24)는 폐기될 수 있다.
본 명세서에 설명된 상기 전기 담배 흡연 시스템이 수많은 이점을 제공한다는 것은 이 분야에서 통상의 지식을[0033]
가진 자에게 인정될 것이다. 예컨대, 담배 공급이 늘어날수록 더 적은 양의 담배가 이용된다. 적은 담배를 이용
함으로써, 또한 흡연 경험으로부터 사용 후 버릴 수 있는 쓰레기가 줄어든다. 게다가, 상기 가열 시스템이 상기
등록특허 10-1314934
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담배로부터 일반적으로 풍미 있는 휘발성 물질을 방출하기 때문에, 궐련 연소로부터 발생하는 주된
(sidestream) 향기보다 더 즐거운 것으로 인지될 수 있다.
상기 담배 플러그(24)는 단부가 불이 붙여진(lit-end) 흡연 품목에서 발생하는 것과 같이 실제 산화에 종속적이[0034]
지 않다. 본 명세서에 설명된 상기 전기 담배 흡연 시스템은 연기를 피우는(smoldering) 코올(coal)을 가지지
않기 때문에, 이는 통상적인 단부가 불이 붙여진 궐련보다 부주의하게 다루어지는 경우, 화재가 발생할 위험이
적게 나타난다. 같은 이유에서, 본 명세서에 설명된 상기 흡연 시스템은 다룰 재가 본질적으로 없기 때문에 적
은 청소를 필요로 한다. 더욱이, 존재하는 사용 후 버릴 수 있는 쓰레기가 연소의 부족으로 인한 잔류 향기를
덜 갖는다. 게다가, 연기의 부재는 간접 흡연으로 인한 비흡연자 혐오를 미연에 방지하게 한다.
물론, 상기 전기 담배 흡연 시스템의 수많은 다른 실시예들이 가능할 뿐만 아니라 본 명세서의 범위 내에 있다.[0035]
예컨대 (도 3 참조), 상기 담배 플러그(24)는 상기 가열 시스템(22)에 의해 실질적으로 둘러싸여 있다. 이 실시
예에서, 상기 가열 시스템은 통상적으로 원통형의 덮개(shroud, 42) 내에 수취된 히터(40)를 포함할 수 있다.
도 3의 작동 시스템은 도 1의 것과 같고, 컨덕터(36), 배터리(37) 및 스위치(38)를 포함한다.
상기 히터(40) 주위의 공기 흐름을 위한 하나 이상의 채널들을 제공하기 위해, 상기 히터(40) 및/또는 상기 덮[0036]
개(42)는 두 개 이상의 방사형으로 외부로 뻗어나가는 립(rib, 44, 46)을 포함할 수 있고 (도 4 참조), 이는 상
기 덮개(42)로부터 상기 히터(40)를 일정 거리에 두게 한다. 상기 립들(44, 46)은 상기 히터(40)의 외부 표면을
따라 세로로 확장될 수 있다. 상기 립들(44, 46)은 도 3에서 화살표에 의해 표시된 것처럼, 공기가 상기 흡연
시스템에 들어올 수 있는 한 쌍의 예열(preheating) 챔버들 또는 채널들(48, 50)을 정의하기 위해, 상기 덮개
(42) 및 상기 히터(40)와 협력한다. 또한 상기 립들(44, 46) 중 적어도 하나는 상기 히터(40)를 넘어 축 방향으
로 확장되고 상기 덮개(42)의 단부벽(52)으로부터 상기 히터(40)를 떨어뜨려 지지하기 위한 공간자(spacer)로서
의 기능을 한다.
상기 채널들(48, 50)의 횡단면적은 원하는 대로 선택될 수 있다. 예컨대, 상기 히터(40) 주위에 흐름 영역(flow[0037]
area)을 제공하는 것이 바람직할 수 있고, 이는 상기 히터(40)의 내부를 통한 흐름 영역과 맞먹는다. 또는, 상
기 담배 플러그(24)를 통한 흐름 영역과 맞먹는 흐름 영역을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 선택된 흐름 영
역과 무관하게, 상기 히터(40)는 바람직하게는 상기 단부벽(52)으로부터 충분한 거리만큼 떨어져 자리하고, 상
기 히터(40)의 내부 단부에서의 흐름 영역은 적어도 상기 채널들(48, 50)을 통한 상기 흐름 영역만큼 크다. 이
런 방법으로, 퍼프 저항(유도 저항)이, 상기 히터(40) 및 상기 덮개(42)의 조립보다는 상기 담배 플러그에 의해
정의된다.
도 3 및 4의 배치로, 화살표 54를 보면, 상기 전기 담배 흡연 시스템에 들어온 공기는 상기 히터(40) 및 상기[0038]
덮개(42) 사이의 상기 예열 챔버들 또는 채널들(48, 50)을 통해 축 방향으로 흐른다. 그 시간 동안, 상기 공기
는 열 에너지에 의해 가열되고, 만약 그렇지 않다면, 이는 상기 히터(40)의 외부 표면으로부터 새나갈지도 모른
다. 이어, 상기 공기는 상기 히터의 단부 주위를 지나고, 상기 담배 플러그(24)를 통해 흐르며, 공기는 상기 히
터(40)에 의해 가열된 상기 담배로부터 풍미 있는 휘발성 물질을 잡는다. 상기 공기(54)가 상기 히터(40)를 벗
어날 때, 상기 휘발성 물질이 응축되고 상기 가열 시스템(22)으로부터 전달을 위한 상기 에어로졸(56)을 형성하
도록, 상기 공기는 냉각된다.
원한다면, 상기 히터(40)와 상기 덮개(42) 사이의 공간은 상기 설명된 세로의 립들이 아닌 구조들로 완성할 수[0039]
있다. 예컨대, 연속적이지 않은 립, 방사형으로 확장하는 핀 및 배플(baffle)이 원한다면 이용될 수 있다. 배플
은 일정한 환경하에서 공기에의 열 전달을 향상하는데 이용해도 좋다.
따라서, 도 3 및 4의 상기 실시예들은 공기에의 열 전달을 향상시키고, 상기 덮개(42)가 없는 실시예들보다 더[0040]
효과적이다.
본 명세서의 상기 전기 담배 흡연 시스템은 상기 담배 덩어리와 유체 소통의 목적을 갖는 마우스피스[0041]
(mouthpiece, 60)를 또한 포함할 수 있다 (도 5 및 6 참조). 상기 마우스피스(60)는 상기 가열 시스템(22)의 횡
단면에 상응하는 횡단면 형상을 갖도록 조립되고 배치될 수 있다. 게다가, 상기 마우스피스(60)는 통상적으로
원통형인 쉘(62) 및 부착 덮개(attachment sheath, 64)를 포함할 수 있다. 상기 쉘(62)은 바람직하게는 상기 담
배 플러그(24)로부터 외부로 확장되고, 개방된 내부를 가지며, 상기 에어로졸(32)을 전달하기 위한 채널 또는
통로를 제공한다. 또한 상기 쉘(62)은 상기 히터(22) 및 담배 플러그(24)를 위한 구조적 지지를 제공하는 기능
을 한다. 상기 덮개(64)는 바람직하게는 상기 쉘(62)을 둘러싸고, 종이 또는 소정의 다른 적당한 통상적인 재료
로부터 제작될 수 있다.
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상기 덮개(64)는 상기 쉘(62)의 단부를 지나 상기 가열 시스템(22) 내의 개구(opening) 내로 확장되며, 이 개구[0042]
는 상기 가열 시스템(22) 및 상기 담배 덩어리 사이에 있을 수 있다. 상기 덮개(64)를 상기 전기 담배 흡연 시
스템(20)에 부착함으로써, 상기 흡연 시스템(20) 및 상기 마우스피스(60)의 조합은 표면적으로 통상적인 궐련과
유사하다.
하나 이상의 마우스피스(60)가 상기 흡연 시스템(20)에 이용될 경우, 또는 하나의 마우스피스(60)가 하나 이상[0043]
의 흡연 시스템(20)에 이용될 경우, 상기 덮개는, 상기 가열 시스템(22)과 상기 담배 플러그(24) 사이에 상기
덮개(64)의 확장된 부분을 삽입함으로써, 상기 마우스피스가 상기 흡연 시스템(20)에 제거할 수 있게 부착될 수
있는 충분히 딱딱한 재료로 제작될 수 있다. 일부 응용에 있어서, 상기 마우스피스(60)의 배출 단부(discharge
end)에 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate)의 플러그와 같은 (도시되지 않은) 적당한 필터를 설치하는
것도 바람직할 수 있다. 대체로, 그러한 필터는 마우스피스의 단부에 위치될 것이다. 도 5의 작동 시스템은 도
1의 것과 같고, 컨덕터(36), 배터리(37) 및 스위치(38)를 포함하지만, 도 5에서, 상기 스위치(38)는 퍼프 감지
장치 또는 공기 흐름 감지 장치일 수 있다.
상기 가열 시스템에 있어서의 또 다른 배치가 도 7 및 8에 도시된다. 이 실시예에서, 상기 가열 시스템은 단부[0044]
조각(end piece, 70) 및 돌출부(projection, 72)를 포함한다. 상기 돌출부(72)는 예컨대, 그것이 상기 담배 플
러그(24) 내에 삽입되고 상기 담배 플러그(24)에 의해 수취될 수 있도록 제작되고 배치된 봉(rod)일 수 있다.
상기 돌출부(72)의 축 길이는 상기 담배 플러그를 통해 모든 쪽으로 확장되지 않도록 선택된다. 상기 단부 조각
또는 히터 디스크(70)는 공기가 상기 담배 플러그(24) 내에 유입될 수 있는 공기 통로 또는 개구(74, 76)를 포
함한다. 상기 단부 조각(70) 및 상기 돌출부(72) 중 적어도 하나는 예컨대, 저항 가열 또는 유도 가열에 의해
열을 발생시키도록 전원이 공급될 수 있다. 현재 상기 단부 조각(70) 및 상기 돌출부(72) 모두는 열을 발생시킬
수 있다고 생각된다. 그러나, 만약 상기 담배 플러그(24)가 상기 돌출부(72)의 횡 치수와 비교하여 작은 직경을
갖는다면, 충분한 열이 상기 돌출부(72)에 의해 발생될 수 있어, 상기 단부 조각(70)으로부터의 추가적인 열은
필요 없다. 도 7의 작동 시스템은 도 1의 것과 같고, 컨덕터(36), 배터리(37) 및 스위치(38)를 포함한다.
상기 단부 조각(70)이 두 개의 개구를 구비한 것으로 도시되나, 상기 개구의 숫자, 배치 및 형태는 바뀔 수 있[0045]
다. 예컨대, 원한다면, 원형 구멍의 패턴이 이용될 수 있다. 상기 단부 조각(70)이 가열되는 경우, 상기 개구를
통해 지나가는 공기에의 열 전달은 더 작은 개구를 이용함으로써 증가될 수 있다.
원한다면, 상기 가열 시스템(70, 72) 및 상기 관련된 담배 플러그(24)는 다른 구조들에 포함될 수 있다.[0046]
예컨대, 원통형인 쉘은 상기 담배 플러그 또는 상기 단부 조각(70)과 함께 상기 담배 플러그를 둘러쌀 수 있다.
그러한 원통형인 쉘은 마우스피스 부분을 또한 포함할 수 있다.
상기 설명된 실시예들은 담배의 통상적으로 원통형인 플러그를 포함할 수 있으나, 상기 담배에 있어 그 형태는[0047]
중요하지 않다. 도시된 것처럼 횡단면이 원형일 수 있다. 다르게는, 상기 횡단면은 일정하거나 일정하지 않을
수 있고, 다각형(polgonal), 타원형(elliptical), 달걀형(oval), 도넛형(toroidal) 등과 같은 소정의 원하는
형태를 가질 수 있다. 더욱이, 상기 담배는 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것 같은 다른 적당
한 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 담배는 베개 즉, 횡 치수와 비교하여 작은 깊이를 갖는 유닛(unit)과 같
은 형태일 수 있다. 상기 베개는 원형, 직사각형, 다각형, 둥근 코너를 갖는 다각형, 도넛형 등일 수 있다.
상기 베개 배치의 통상적인 원형의 실시예가 도 9 및 10에 도시된다. 여기서, 상기 베개(80)는 커트 필러 담배[0048]
(cut filler tobacco)로부터 만들어진다. 원한다면, 상기 베개(80)는 그것의 형태를 유지하고 취급을 용이하게
하기 위해 그것을 둘러싸고 있는 투과성 막을 포함할 수 있다. 상기 베개(80)의 두께는 상기 베개(80)의 명목상
횡 치수의 10-80%의 범위일 수 있다. 도 9의 전후관계(context)에 있어서, 상기 명목상의 횡 치수는 수직 방향
으로 측정되고, 상기 베개(80)의 직경에 상응할 것이다. 상기 베개 두께는 수평선 방향, 공기 흐름 방향에 축
방향으로 측정될 것이다.
이 실시예에 있어 상기 가열 시스템(82)은 상기 담배 베개(80)와 열 전달 관계에 있는 가열판(heating plate)을[0049]
포함한다. 도 9의 작동 시스템은 도 1의 것과 같고, 컨덕터(36), 배터리(37) 및 스위치(38)를 포함한다. 상기
판(82)은 통상적으로 원형인 디스크일 수 있고, 공기가 상기 베개(80) 내에 흐르도록 하는 복수의 개구(84)를
포함할 수 있다. 이들 개구(84)는 소정의 원하는 형태를 가질 수 있다. 어떤 응용에서는, 상기 공기가 상기 담
배 베개(80)에 들어가기 전에, 상기 가열판(82)으로부터 공기에(화살표 86 참조) 열 전달을 제공하기 위한 크기
로 상기 개구(84)가 만들어질 것이다.
상기 베개의 온도가 풍미 있는 휘발성 물질을 방출할 때까지 상승되도록, 상기 판(82)으로부터의 열 에너지는,[0050]
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전도 및 전달에 의해 상기 담배 베개(80)에 인가된다. 다른 실시예들에서와 같이, 이 온도는 약 150℃ 내지 약
220℃ 범위에 놓인다. 공기가 비말 동반된 풍미 있는 휘발성 물질과 상기 담배 베개를 벗어날 때(화살표 88 참
조), 상기 풍미 있는 휘발성 물질은 에어로졸을 형성하기 위해 냉각된다 (화살표 90 참조).
방사형의 공기 유입과 축 방향의 유출을 갖는 베개(80)가 도 11 및 12에 도시된다. 이 실시예에서, 상기 가열[0051]
장치는 디스크 형태의 히터(92) 및 고리 모양의 히터(94)를 포함할 수 있다. 상기 디스크 히터(92) 및 상기 고
리 모양의 히터(94)는 상기 베개(80) 및 상기 베개들에 끼인 것의 두께에 상응하는 거리에 의해 서로서로 떨어
져 위치한다. 상기 디스크 히터(92) 및 상기 고리 모양의 히터(94) 모두는, 상기 히터들(92, 94)이 향미 있는
휘발성 물질을 방출하기에 충분한 온도까지 (즉, 약 150℃ 내지 약 220℃), 상기 베개(80) 내의 담배의 온도를
상승시킬 수 있도록, 상기 베개(80)와 열 전달 관계를 갖는다. 도 11의 작동 시스템은 도 1의 것과 같고, 컨덕
터(36), 배터리(37) 및 스위치(38)를 포함한다.
이 장치에서, 예컨대, 흡입(inhalation)에 응하여, 주위 공기가 통상적으로 방사형 방향으로 상기 베개(80)에[0052]
들어간다. 상기 주위 공기가 상기 베개(80)를 통해 지나갈 때, 공기의 온도는 상기 히터들(92, 94)중 하나 또는
모두로부터의 열 전달에 의해 상승하고, 공기는 상기 담배로부터 방출된 휘발성 물질을 비말 동반한다. 풍미 있
는 담배 휘발성 물질을 갖는 공기는 축 방향으로 방향을 바꾸고, 상기 고리 모양의 히터(94)의 중심에 있는 통
상적으로 원형인 구멍(orifice) 또는 개구(96)를 통해 상기 장치를 벗어난다. 비말 동반된 담배 휘발성 물질을
갖는 상기 공기는, 그것이 상기 히터를 벗어남으로써 냉각되고 에어로졸을 형성하기 위해 응축된다 (화살표
98).
도 11 및 12의 상기 실시예들의 가열 효율을 향상시키기 위해, 담배 베개(80), 상기 디스크 히터(92) 및 상기[0053]
고리 모양의 히터(94)의 장치는 피복물(housing, 100)에 둘러싸여질 수 있다 (도 13 및 14 참조). 상기 피복물
(100)은 상기 디스크 히터(92)로부터 열 손실을 줄이기 위해 절연 재료로 제작된 벽(102)을 포함할 수 있다. 바
람직하게 상기 절연벽(102)은 상기 디스크 히터(92)와 실질적으로 동일한 공간에 걸쳐진다. 상기 피복물(100)은
상기 절연벽(102)에 부착된 배플 부분(103)을 또한 포함할 수 있고, 상기 담배 덩어리 내에의 공기 흐름을 인도
한다. 상기 배플(103)은 상기 디스크 히터(102) 및 상기 고리 모양의 히터(94) 모두로부터 방사형으로
위치된다. 더욱이, 상기 배플(103)은 상기 고리 모양의 히터(94) 앞에 방사형으로 위치된다. 상기 작동 시스템
이 도 13에 도식적으로 도시되지 않았더라도, 도 13에 있어서의 상기 작동 시스템은 도 1의 것과 같고 컨덕터,
배터리 및 스위치를 포함한다.
상기 장치로써, 상기 배플(103)은 내부 채널(104)을 형성하고, 이는 고리 모양의 개구(106)를 통해 주위 공기를[0054]
수취하고, 상기 베개(80)의 주변 모서리를 실질적으로 둘러싼 컬렉터(collector)까지, 상기 고리 모양의 히터
(94) 및 상기 배플 사이에 정의된 예열 통로를 통해 방사형으로 외부로 주위 공기를 인도한다. 상기 공기가 상
기 채널(104) 내의 상기 고리 모양의 히터(94)를 통과할 때, 상기 공기는 가열되고 그로 인해 상기 고리 모양의
히터(94)로부터 열 손실 또는 낭비를 줄인다. 이어 상기 가열된 공기는 상기 디스크 히터(92) 및 상기 고리 모
양의 히터(94) 사이의 상기 베개(80)를 통해 방사형으로 내부로 지나가고, 상기 통상적으로 원형인 개구(96)를
통해 벗어난다.
통상적으로 원형인 횡단면을 갖는 상기 통상적으로 원통형인 커넥터 튜브(collector tube, 108)는 상기 개구[0055]
(96)에 딱맞고, 상기 개구(96)를 통해 상기 베개(80)를 벗어난 비말 동반된 담배 휘발성 물질을 갖는 가열된 공
기를 위한 통로를 제공한다. 게다가, 상기 튜브(108)는 고리 모양의 입구 개구(106)를 정의하기 위해 상기 배플
(103)의 중심 개구(110)와 협력한다. 공기가 상기 튜브(108)를 벗어날 때, 그것은 냉각되고, 상기 비말 동반된
담배 휘발성 물질은 에어로졸을 형성한다.
통상적으로 도넛형인 담배 덩어리의 이용이 도 15 및 16에 도시된다. 여기서, 상기 전기 담배 히터의 구조적 특[0056]
성이 도 13 및 14과 관련하여 상기 설명된 히터의 그것과 본질적으로 동일하다. 상기 작동 시스템이 도 15에 도
식적으로 도시되지 않더라도, 도 15에 있어서의 작동 시스템은 도 1의 것과 같고, 컨덕터, 배터리 및 스위치를
포함한다. 상기 담배 덩어리가 갖는 주된 차이가 이용된다. 여기서 상기 담배 덩어리(120)는 통상적으로 도넛형
의 형태, 즉 도넛처럼 형태가 갖춰진다. 상기 담배 도넛(120)은, 상기 담배 도넛이 디스크 히터(92) 및 고리 모
양의 히터(94)와 접촉할 수 있도록, 양 히터들 사이에 끼어진다. 이 방법으로, 공기는 상기 담배 도넛(120)을
통해 강제로 이동한다. 바람직하게는, 상기 담배 도넛은, 공기를 위한 상기 통로가 막히지 않도록, 상기 쉘
(103)과 접촉하기 위해 외부로 확장되지 않는다.
상기 전기 담배 히터(도 15)가 상기 튜브(108)의 하나의 단부에 부착된 마우스피스(120)와 함께 도시된다. 다른[0057]
단부에서, 상기 마우스피스(122)는 적당한 필터(124)를 포함할 수 있다.
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상기 담배 덩어리의 연속적인 부분이 상기 가열 시스템에 나아갈 수 있도록, 상기 담배 덩어리가 배치될 수 있[0058]
다는 것이 또한 예상된다. 개별 담배 덩어리 부분들은 통상적으로 한 번의 퍼프, 복수의 퍼프에 상응하는 시간
동안, 또는 통상적인 궐련의 끽연에 필적하는 시간에 상응하는 시간 동안 이용될 수 있다. 도 9-12의 상기 실시
예들은 특별히 그러한 응용들에 있어 잘 맞는다. 예컨대, 연속하는 담배 덩어리 부분들은 테이프에 전해지고 적
당한 인덱싱 장치에 의해 상기 가열 시스템에 관련된 위치 내에 나아갈 수 있다. 다르게는, 상기 담배 덩어리
부분들은 카셋트에 의해 운반될 수 있거나 개별 포장을 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 및 구(phase)들은 수학적 또는 기하학적인 정확도로 설명되지 않고, 오히려 기하학적[0059]
용법이 의미 근사(meaning approximating)로서 설명되거나 기하학적 용어들 및 개념들과 유사하다. "약(abou
t)"이라는 용어는 숫자와 관련하여 사용되고, 그러한 수는 플러스( ) 또는 마이너스(-) 5%의 오차를 갖는 것으
로 생각된다. 마찬가지로, "통상적으로(generally)" 및 "실질적으로(substantially)"와 같은 용어들은 형태, 기
능 및/또는 의미와 일관된 적당한 범위를 제공할 뿐만 아니라, 관계된 용어들 및 개념들의 정확한 의미를 포함
하는 것으로 의도된다.
본 명세서가 새롭고, 유용하고, 자명하지 않은 무연 전기 담배 흡연 시스템을 설명한다는 것은 이제 이 분야에[0060]
서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 상기 상세한 설명에 설명된 본 발명의 수많은 태양들에 있어 수
많은 변형, 변화, 대체물 및 동등물이 존재한다는 것도 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
따라서, 첨부된 청구항들에 의해 정의된 것과 같이, 본 발명의 의도 및 범위 내에 있는 모든 그러한 변형,
변화, 대체물 및 동등물이 그것에 의해 포함된다는 것은 확실히 의도된다.
도면의 간단한 설명
첨부한 도면들은 본 명세서의 상기 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 몇 가지 실시예들을 도시한다. 첨부[0006]
된 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일한 성분에 적용된다.
도 1은 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 횡단면도,[0007]
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 얻은 상기 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 횡단면도,[0008]
도 3은 상기 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 또 다른 실시예의 횡단면도,[0009]
도 4는 도 3의 선 4-4를 따라 얻은 횡단면도,[0010]
도 5는 마우스피스를 포함한 도 1의 상기 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 횡단면도,[0011]
도 6은 도 5의 상기 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 단면도,[0012]
도 7은 상기 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 제3 실시예의 횡단면도,[0013]
도 8은 도 7의 상기 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 단면도[0014]
도 9는 담배 재료의 베개를 이용한 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 횡단면도,[0015]
도 10은 도 9의 상기 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 단면도,[0016]
도 11은 공기의 방사형의 유입을 갖는 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 횡단면도,[0017]
도 12는 도 11의 상기 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 단면도,[0018]
도 13은 대향류(counter-current) 열 교환을 갖는 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 횡단면도,[0019]
도 14는 도 13의 상기 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 단면도,[0020]
도 15는 도넛형인 담배 덩어리를 갖는 전기적으로 가열된 담배 흡연 시스템의 횡단면도[0021]
도 16은 도 15의 선 16-16을 따라 얻은 횡단면도이다.[0022]
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