KR0178388B1

KR0178388B1 - 향미제 전달기구 및 향미제 전달방법

Info

Publication number: KR0178388B1
Application number: KR1019900019699A
Authority: KR
Inventors: 이 카운츠 메리; 알 하잘리골 모하매드; 에이취 모건 콘스탄스; 스미스 율리시스; 엠 스프린켈 프란시스; 브이 우치 프란시스
Original assignee: 팻시 에이. 케이; 필립모리스 프로덕츠 인코오포레이티드
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1990-12-01
Publication date: 1999-02-18
Also published as: NO905150L; NO905150D0; AU646415B2; KR910011180A; DK0430559T3; US5144962A; AU6762090A; EP0430559A3; CA2031225A1; JPH03232481A; NO177174C; DE69017371T2; EP0430559B1; CA2031225C; DE69017371D1; NO177174B; ES2069027T3; EP0430559A2; ATE118992T1; JP3392138B2

Abstract

본 발명은, 전기적인 가열소자를 사용하여 향미제 발생매체로부터 향미제 성분을 방출하기 위한 방법과 방치를 제공한다. 불연소 향미제 발생기구(10)는 향미제 발생매체내의 담배 또는 다른 향미제(12)를 가열하는 가열소자(15)를 구동시키기 위해 전기에너지를 사용한다. 상기 향미제 발생매체는 포장된 베드내에 형성된다. 상기 가열소자에 전달되는 에너지는, 향미제가 비교적 일정하게 방출됨과 더불어 향미제 발생매체의 연소보다 가열에 의해 향미제의 방출이 이루어지도록 하기 위해 상기 향미제 발생매체를 비교적 일정한 동작온도로 유지하도록 조절된다.

Description

향미제 전달기구 및 향미제 전달방법

제1도는 본 발명의 원리에 따라 제조된 불연소 기구의 실시예를 나타낸 부분적이고 단편적인 사시도.

제2도는 제1도에 도시되노 불연소 기구의 변형례를 나타낸 도면.

제3도는 본 발명에 따라 구서된 불연소 기구의 다른 실시예를 나타낸 종단면도.

제4도는 본 발명의 불연소 기구에 대한 가열원으로 사용되는 전형적인 더미스터의 온도특성을 나타낸 그래프.

제5도는 제4도에 나타낸 온도를 달성하여 유지시키기 위해 더미스터에 의해 소비되는 전력을 설명하기 위한 그래프.

제6도는 본 발명에 따라 구성된 불연소 기구의 다른 실시예를 나타낸 종단면도.

제7도는 능동적인 제어회로를 갖추고서 본 발명에 따라 구성된 불연소 기구의 실시예를 나타낸 부분적이고 단편적인 종단면도.

제8도(a)는 제7도에 도시된 기구의 능동적인 제어회로의 실시예를 나타낸 도면.

제8도(b)는 능동적인 제어회로의 변형례를 개략적으로 나타낸 도면.

제9도는 전원으로서 캐패시터와 전지를 사용하는 불연소 흡연기구의 실시예를 나타낸 종단면도.

제10도는 제9도의 기구에 대한 전기적인 접속을 나타낸 도면.

제11도는 본 발명의 기구에 전기에너지를 공급하기 위한 본 발명에 따라 구서도니 장치의 부분적인 개략도.

제12도는 제11도에 도시된 장치의 변형례를 나타낸 도면.

제13도 및 제14도는 본 발명의 기구에 전기적인 에너지를 공급하기 위한 가전형 장치를 나타낸 사시도.

제15도는 본 발명의 불연소 기구의 변형례를 나타낸 종단면도.

제16도는 제15도에 도시된 기구를 가열하기 위한 장치의 부분적인 개략도.

제17도는 제16도에 도시된 장치의 변형례를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 기구 12 : 향미제 발생매체

14 : 가열소자 16 : 전원

20 : 튜브 28 : 필터

44 : 흡연기구 46 : 전자제어회로

48 : 전원스위치 60,62 : 타이밍회로

64 : 타이머 76 : 릴레이

83 : 제어회로 86 : 릴레이

108 : 충전장치 112 : 제어회로

[산업상의 이용분야]

본 발명은 전기적으로 가열되는 향미제 전달기구(flavor-delivery article)에 관한 것으로, 특히 그 전달기구로부터 향미제를 유도하기 위해 향미제원(flavor source)을 전기적으로 가열하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

[종래의 기술 및 그 문제점]

가열을 위해 전원을 사용하여 담배 및 다른 화합물로부터 향미제(香味劑)를 방출하는 흡연기구(smoking article)는, 종래의 흡연기구보다 어떤 장점을 가지고 있다. 예컨대, 전기적으로 가열되는 흡연기구는 담배를 태우지 않고도 맛과 감각을 만들어낸다. 또한, 전기적으로 가열되는 기구는 퍼프(puff: 한모금 빨기) 사이에 눈으로 보이는 연무질(aerosol)을 만들어내지 않는다. 그러나, 전기적으로 가열되는 기구는 각종의 기술적인 문제점을 가지고 있다. 퍼프 사이에 향미제를 비교적 일관되게 방출하기 위해서는, 동작중에 흡연기구를 실질적으로 일관된 온도로 유지시킬 필요가 있다. 흡연기구는 빨리 동작온도에 도달해야 하고, 과열되어서는 안되며, 디자인된 향미제, 증기 및 연무질(이하, 향미제 성분이라 칭함)을 발생/방출하기에 충분한 만큼 길게 동작온도에 머물러야 한다.

또한, 흡연기구는 그 소비전력면에서 효율적이지 않으면 안된다.

[발명의 목적]

본 발명은 상기한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 향미제 성분을 발생시키기 위한 전기적으로 가열되는 장치 및 그 가열방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

[발명의 구성 및 작용]

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 가열된 경우에 향미제 성분을 발생/방출하는 것이 가능한 향미제 발생매체와, 가열소자, 전원, 향미제 발생매체의 온도나 가열소나에 인가되는 전원의 양을 조절하기 위한 제어시스템을 갖춘 전기구동장치를 제공한다.

또, 본 발명에 따르면, 향미제 발생매체와 열적으로 접촉하는 전기적인 가열소자와, 이 가열소자가 상기 향미제 발생매체를 가열하여 향미제 성분을 방출시키도록 그 가열소자에 전기적인 에너지를 전달하는 수단, 이 에너지 전달수단에 의해 전달되는 전기적인 에너지의 양을 조절하는 조절수단을 구비하고, 상기 향미제 발생매체로부터 향미제를 유도하기 위한 장치가 제공된다.

본 발명을 구체화하는 기구는, 연소에 의한 어떤 부산물을 줄이거나 제거하는 전기적으로 가열되는 기구를 제공한다는 장점을 가지고 있다. 또한, 본 발명의 기구는 향미제 성분이 퍼프 사이에 일관되게 방출되도록 하는 장점을 가지고 있다. 본 발명을 구체화하는 기구의 또 다른 장점은 향미제 성분의 전달을 최소량의 입력에너지로 제어할 수 있다는 점에 있다. 본 발명의 일실시예는, 가열소자의 온도를 예상대로 제어하기 위한 수동적인 시스템의 장점을 지니고 있다.

본 발명의 최선 실시예에 따라 만들어진 기구는 제어된 양의 향미제 성분을 방출한다. 그리고 가열소자는 향미제 발생매체의 온도를 연소되기 시작하는 온도보다 낮은 소정의 온도로 상승시킨다. 예컨대, 불연소기구(non-burning article: 不燃燒器具)는, 정온도계수를 갖는 더미스터(thermistor)를 가열되는 향미제 발생매체로 둘러싸고, 튜브(전형적으로는 내부가 금속편으로 피복되어 있음)내에 재료와 가열소자를 집어 넣으며, 필터를 붙이고, 기구에 대해 외부 감싸개(outer wrapper)를 제공함으로써 형성된다. 향미제 발생매체는 더미스터에 전기적인 에너지를 인가함으로써 가열된다. 더미스터는 전류를 끌어들이고, 그 전류는 더미스터의 온도를 어떤 소정의 천이(transition)온도까지 상승시킨다. 여기에서, 알려진 천이온도는 장치의 온도를 안정화하는 더미스터의 구성에 따라 결정되는 주지의 값이다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 제어시스템은 가열소자에 소정의 시간조절된 전압사시클을 인가하거나 향미제 발생매체에 온도사이클을 인가하여, 향미제 성분을 생성하기 위해 매체의 온도를 제안된 온도로 펄스화(pulsing)한다. 이러한 다단계동작은, 향미제 발생기가 짧은 기간동안만 상승된 온도에 있기 때문에, 전력소비를 절감시킨다.

기호품인 향미제 성분을 제공하는 것에 부가하여, 본 발명에 따라 만들어진 기구는 그 기구에 의해 생성되는 향미제 성분의 전달을 조절하기 위한 수단을 제공한다. 향미제 발생매체로부터 방출되는 향미제의 양은 향미제 발생매체가 가열되는 온도에 따라 변화한다. 또, 적절한 동작특성을 갖는 가열소자, 전원 및 제어시스템을 선택함으로써, 다른 전달특성을 갖는 기구를 만들어낼 수 있다.

[실시예]

이하, 예시도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 전형적으로 외부 튜브나 외부 감싸개(18)에 의해 둘러싸인 향미제 발생매체(12)와 가열소자(14) 및 전원(16)을 포함하고 있는 기구(10)를 나타낸 도면이다. 여기에서, 향미제 발생매체(12)는 전형적으로 포장된 베드(bed)내에 형성되거나, 가열소자(14)의 주위에 배치된 압출성형로드(rod)로 형성되어 열적으로 절연된 튜브(20)내에 넣어진다. 이러한 향미제 발생매체(12)는 구멍이 뚫린 전방 클립(22) 및 후방 클립(24)에 의해 튜브(20)내에 포획된다.

전원(16)으로부터의 전기적인 에너지는, 향미제 성분을 생성하기 위해 향미제 발생매체(12)를 가열시키는 가열소자(14)의 단자에 인가된다. 상기 외부 감싸개(18)에는 향미제 발생매체(12)를 통하여 외부 공기를 빨아들이기 위한 공기구멍(26)이 설치되어 있다. 외부 공기는 향미제 성분과 혼합되고, 그 혼합물은 사용자가 기구를 빨 때에 전방 클립(22)과 필터(22)를 통하여 빨아들여진다. 기구(10)는 사용자가 다 써버린 향미제 발생매체와 필터재료를 교체할 수 있고 전원(16)을 교체할 수 있도록, A-A선을 따라 분리가능하게 되어 있다.

제2도는 에너지가 내부 전원(16)이라기 보다 외부 전원으로부터 가열소자(14)로 공급되는 기구(10)의 변형례를 나타낸 도면이다. 에너지는 콘넥터 핀(30)을 통하여 가열소자(14)의 접속부로 전달된다. 그리고 튜브(20)내에서 부분적으로 연장되는 히터 기체(heater base : 32)는 상기 콘넥터 핀(30)을 지지하면서 적절하게 위치한다. 에너지는 외부 전원으로 연장되는 배선을 통하여 콘넥터 핀(30)에 전달되어, 전원이 접속되어 있는 동안에 기구(10)가 동작되게 한다. 또한, 기구(10)는 외부 전원에 직접 끼워져서 가열된 다음, 사용시에만 전원으로부터 분리될 수도 있다. 이 분야에서 통상의 지실을 가진 자라면, 상술한 기구(10)의 실시예를 내부 전원이나 외부 전원을 사용하도록 용이하게 변형시킬 수 있을 것이다.

상기 향미제 발생매체(12)는 전형적으로 가열소자(14)의 주위에 배치된다. 또한, 가열소자가 향미제 발생매체를 둘러싸고 있어도 좋다. 향미제 성분은 향미제 발생매체(12)의 온도가 약 100℃~500℃로 상승할 때 향미제 발생매체(12)로부터 방출된다. 향미제 성분을 발생시키기 위한 바람직한 온도의 범위는 120℃~400℃이고, 가장 바람직한온도의 범위는 200℃~350℃이다. 기구(10)에 의해 생성된 향미제 성분의 양 및 그 결과로서 방출된 향미제의 양은 향미제 발생매체(12)의 온도, 양 및 농도에 의존한다. 상기 향미제 발생매체(12)는 여기에 레퍼런스로서 인용된 미국 특허출원 제07/222,831호(출원일 : 1988년 7월 22일)에 게재된 향미제 펠렛과 유사하다.

향미제 발생매체(12)는 담배나 담배유도재료를 포함해도 좋다. 또한, 향미제 발생매체(12)는 박하(페퍼민트), 과일 향미제, 또는 다른 향미제여도 좋다.

가열소자(14)는 각종 재료를 사용하여 형성할 수도 있다. 최선 실시예에서는, 가열소자(14)는 전형적으로 종이, 포일, 카본, 플라스틱 또는 유리로 만들어진 전연튜브내에 배치되는 텅스텐, 탄탈륨 또는 니크롬 등의 저항성 와이어 코일(resistive wire coil)이다. 또한, 히터는 흑연이나 세라믹으로 형성해도 좋고, 이들 재료의 보호성 덮개로 형성해도 좋다.

가열소자(14)는 향미제 발생매체(12)를 직접 가열하도록 설계되거나, 또는 외부 공기를 매체(12)를 통해 빨아들이기 전에 가열되도록 설계된다. 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 제3도를 참조하면, 기구(34)는 향미제 발생매체(1)와 접촉하는 제1가열소자(14)와, 튜브(20)로 빨아들여진 공기가 베드(12)에 들어가기 전에 그 공기를 미리 가열하는 제2가열소자(14´)를 포함하고 있다. 사용자가 필터(28)를 빠는 경우에, 외부 공기가 외부 감싸개(18)에 형성된 공기구멍(26)을 통하여 빨아들여지고, 그 공기는 스페이서 링(spacer ring : 38, 40)에 의해 외부 감싸개(18)와 열적으로 절연된 튜브(20) 사이에 형성된 통로(36)를 통하여 빨아들여진다. 그 후 공기는 통로(36)를 빠져 나와 공기구멍(42)을 통해 튜브(20)내로 들어간 다음, 제2가열소자(14´)를 지나 가열된 향미제 발생매체(12)를 통하여 빨아들여진다. 가열된 공기와 향미제 성분의 혼합물은 필터(28)를 통하여 사용자에게 빨아들여진다.

실질적으로 일관된 향미제 성분의 방출/발생을 보장하기 위해서는, 제어된 향미제 발생매체(12)의 온도(또는 펄스방식으로 가열되는 시스템에서의 일관된 가열온도)가 요구된다. 향미제 발생매체(12)는 전형적으로 제어시스템에 의해 제어된 온도로 유지된다. 본 발명에 사용하기 적절한 제어시스템은 수동적인 시스템이어도 좋고, 능동적인 시스템이어도 좋다. 수동적인 제어시스템은 향미제 발생매체(12)의 온도나 가열소자에 인가되는 전력량을 조절하기 위해 가열소자(14)나 전원(16) 자체를 이용하는 시스템이다. 능동적인 제어시스템은, 향미제 발생매체(12)를 일관되게 가열하기 위해, 전자제어회로와 같은 부가적인 구성요소를 사용하거나 사용자의 참여를 필요로 한다.

본 발명의 최선 실시예에 있어서, 기구는 가열공정을 제어하고 발생되는 향미제 성분의 양을 제어하도록 결합된 수동적인 시스템을 사용한다. 이 시스템에 있어서 구성요소의 특성은, 동작내내 향미제 발생매체(12)를 제어된 온도로 유지하도록 선택된다. 이러한 시스템의 불가결한 구성요소로서는, 향미제 발생매체(12)와 가열소자(14) 및 전원(16)이 포함된다. 이러한 형태의 제어시스템은 전원이 내장된 기구에 있어서 가장 효과적이다.

상기 시스템은 다음과 같이 동작한다. 즉, 전원(16)은 전기적인 에너지를 가열소자(14)로 방전한다. 가열소자(14)는 방전된 전기적인 에너지를 열로 변환한다. 가열소자(14) 및 향미제 발생매체(12)의 열적인 질량과 재료특성은, 열을 빨리 흡수하여 흡연기구(10)가 과열되는 것을 방지한다. 전원(16)이 충분히 충전된 경우에는, 동작의 개시시에 더 많은 에너지가 방출된다. 짧은 주기의 동작후에, 전원(16)으로부터 출력되는 전력은 그 전원(16)이 대부분의 전위에너지를 방전시켰고 전원(16)의 내부저항이 자기가열특성으로 인하여 상승하기 때문에 감소된다. 전원(16)의 방전특성은 가열소자(14)로의 에너지의 방전과 전원 내부의 손실에 기인하여 변화한다. 향미제 발생매체(12)와 가열소자(14)가 전원(16)의 초기의 고에너지방전중에 발생되는 열을 유지하고 있기 때문에, 향미제 발생매체(12)의 온도는 전원(16)의 전기적인 에너지 출력이 감소된다고 해도 실질적으로 일정하게 유지된다. 전원(16)의 전기적인 에너지가 고갈되면, 향미제 발생매체(12)를 제거하여 새로운 재료로 교체하고, 전원(16)은 다시 사용하기 전에 재충전해도 좋다.

상기 시스템의 어떤 한 구성요소에서의 변화는, 다른 구성요소의 성능에 영향을 끼친다. 향미제 발생매체(12), 가열소자(14) 및 전원(16)은 기구(10)의 소망하는 동작온도를 선택하기 위해 경험에 입각하여 설계되어야 한다. 예컨대, 낮은 저항치와 작은 질량을 갖는 가열소자는 더 많은 전류를 흘려서 향미제 발생매체(12)가 더 빨리 가열되도록 한다. 또, 향미제 발생매체(12)의 열적인 특성은 그 향미제 발생매체(12)를 형성하는 펠렛의 크기 및 양에 따라 변화한다. 더 작은 펠렛 크기에 기인하여 증대된 표면영역은 가열소자와 인적하는 입자에 더 많은 접촉을 제공하므로, 향미제 발생매체(12)가 더 빠른 속도로 열에너지를 흡수하게 만든다.

주어진 향미제 발생매체로부터 방출되는 TPM(total particulate matter)의 양은 매체의 시간 온도 이력에 비례한다. 예컨대, 100밀리그램의 재료 샘플을 120℃에서 가열함으로써, 전형적으로는 주어진 기간동안 2밀리그램의 TPM을 방출할 수 있다. 동일한 시간동안 280℃로 가열한 동일한 샘플은 22밀리그램의 TPM을 방출한다. 따라서, 기구의 전달특성은 소정의 온도를 얻기 위한 시스템의 구성요소를 선택함으로써 조절할 수도 있다.

상술한 실시예에 있어서, 가열소자(14)는 정온도계수를 갖는 더미스터이다. 이 더미스터는 수동적인 온도제어를 제공하는 온도에 민감한 저항체이다. 더미스터가 소정의 온도에 도달하면(즉, 더미스터의 소위 천이온도에 도달하면), 그 전기적인 저항치가 크게 증가하여 더미스터를 통해 흐르는 전류, 즉 가열량이 감소된다. 더미스터의 온도가 내려가는 경우에는, 그 전기적인 저항치도 저하하여 전류가 증대되고 가열량이 증대된다. 이러한 더미스터는 그 더미스터의 온도( 및 향미제 발생매체의 온도)에 응답하여 전류의 흐름을 연속적으로 조절함으로써 일정한 베드온도를 유지한다. 본 발명에 적합한 정온도계수를 갖는 더미스터는, 예컨대 죠지아 30080, 스미르나, 레이크 파크 드라이브 220에 소재하고 있는 무라타 에리이 노스 아메리카(Murata Erie North America)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 것이다(더미스터 부품번호 : PTH420AG100N032).

제4도는 전형적인 정온도계수를 갖는 더미스터의 온도특성을 나타낸 그래프이다. 적당한 더미스터를 선택함으로써, 기구에 대해 소망하는 향미제 강도를 얻기 위한 천이온도나 안정화온도를 선택할 수 있다. 제4도는 더미스터의 급속한 가열능력을 설명하는 도면이다. 화학적인 조성으로 인하여, 정온도계수를 갖는 더미스터는 자기-조절형 가열장치(self-regulated heating device)로서 기능한다.

종래의 저항성 히터보다 더미스터로 기구를 가열하는 경우에는 몇 가지 이점이 있다. 즉, 더미스터를 갖춘 기구는 과열을 방지하기 위한 써모스탯(thermostat)이나 제어회로를 필요로 하지 않고, 주위의 상태와 관계없이 제어된 표면온도를 제공하며, 공급전압과 관계없이 안정한 온도를 제공한다. 이러한 특징은 사용자에게 퍼프 사이의 향미제의 비교적 일관된 전달을 제공하기 때문에, 장치로 하여금 기구내의 향미제 발생매체를 가열하기 위한 우수한 선택을 하게 만든다.

제5도는 제4도에 도시된 온도를 만들어내기 위해 더미스터에 의해 소비되는 전력을 나타낸 그래프이다.

본 발명을 구체화하는 기구는, 동작을 조절하기 위해 능동적인 제어시스템을 사용할 수도 있다. 그러한 시스템의 하나로서 제6도에 나타낸 2중 히터/펄스 설계가 있다. 제1가열소자(14)는 향미제 발생매체(12)의 온도를 실질적으로 일정한 온도로 유지하는 바, 향미제 발생매체(12)가 소망하는 연무질을 발생시키기 위해 가열되어야 하는 온도 이하로 유지한다. 제2가열소자(14′)는 향미제 발생매체(12)의 온도를 소망하는 향미제 성분의 생성을 위한 기화온도 이상으로 올리기 위해 전기적인 에너지에 의해 펄스방식으로 동작한다. 향미제 발생매체(12)는 금속이나 열적으로 도전성의 용기로 된 튜브(20)내에 넣어진다. 가열소자(14)는 튜브(20)을 둘러싸서 그 튜브(20)와 열적으로 접촉함으로써 튜브(20)내의 내용물을 가열할 수 있다. 이러한 가열소자(14)는 공기가 튜브(20)내로 빨아들여지기 전에 통로(36)를 통하여 빨아들인 공기를 가열한다. 향미제 발생매체(12)의 내부에 배치되는 제2가열소자(14′)는 담배를 빨 때마다 향미제 성분을 발생/방출하기 위해 전원(16)으로부터의 전기적인 에너지에 의해 소정의 기간동안 펄스적으로 동작한다.

제6도의 2중 히터/펄스 설계는 2가지의 명백한 이점을 제공한다. 첫째로, 일정하 온도계와 동일한 향미제 발생능력을 제공하기 위해 전원(16)으로부터 적은 에너지를 필요로 한다. 향미제 발생매체는 대부분의 동작기간동안 저온으로 유지된다. 고온이 유지되지 않는 바, 향미제 발생매체(12)는 짧은 기간동안 더 높은 온도에 대해 박동되어 적은 에너지를 소비한다. 둘째로, 향미제 성분은 담배를 한 모금 빨기(puffing) 직전이라던지 한 모금 빨아들이는 중의 짧은 기간에 발생한다. 향미제 성분의 아주 적은 양이 퍼프 사이에 누산되고, 이는 개선된 향미제 성분의 전달로 이어지게 된다.

기구(10)의 다른 최선의 실시예는, 향미제 발생매체(12)에 접촉하는 단일의 가열소자만을 포함한다. 이 가열소자는 퍼프 사이의 일정한 저레벨가열과, 퍼프마다 고온펄스를 모두 제공한다.

제7도의 흡연기구(44)에 도시된 제2형대의 능동적인 제어시스템은, 단일의 가열소자(14)에 전달되는 전원을 조절하는 전자제어회로(46)이다. 이 제어회로(46)는 가열소자(14)에 전압과 전류를 인가하여 향미제 발생매체(12)의 온도를 제어하기 위한 예측가능한 방법을 제공한다. 상기 제어회고(46)는, 유효한 전원 사용을 위해 향미제 발생매체를 퍼프 사이의 소정의 저레벨온도(포화온도이하)로 유지하기 위한 저전원 모드와, 가열소자(14)를 그 제안된 더 높은 동작온도로 신속히 상승시키기 위한 고전원 모드의 2가지 동작모드를 갖추고 있다. 상기 제어회로(46)는 빈번한 고온동작에 의한 향미제 발생매체(12)의 부주의한 과열을 방지하기 위해 고온동작 사이에 고정된 로크아웃시간(lock-out time)을 제공한다.

상기 제어회로(46)는 도면[제8도(a)]에서 off 위치로 나타낸 양극(double pole), 2중 연결스위치(48)에 의해 전원(16)에 접속된다. 상기 스위치(48)가 on 위치에 위치되면, 전원(16)의 정(+)의 단자가 전압조절기(56,58)의 입력단자(핀 1)에 접속된다. 전압조절기(56)는 표준의 상업적으로 입측할 수 있는 집적회로(미합중국, 텍사스, 포트워스, Division of Tandy Corporation의 Radio Shack으로부터 입수할 수 있는 모델 7508과 LM317T 등)이다. 전원(16)의 부의 단자는 회로에 대한 접지기준을 형성한다.

흡연기구(44)를 동작시키기 위해서는, 소비자가 전원스위치(48)를 on위치로 설정한다. 흡연기구(44)는 초기에는 고전원모드로 동작한다. 향미제 발생매체(12)는 소비자가 퍼프기구(44)를 이네이블하는 그 제안된 더 높은 온도로 신속하게 가열된다. 고전원모드에 대한 기간이 경과되면, 제어회로(46)는 향미제 발생매체(12)를 저하된 온도로 유지시키기 위해 저전원모드로 들어간다. 소비자는 흡연기구의 과열을 방지하기 위해 소정의 로크아웃기간동안 고전원모드를 개시하는 것을 방지한다. 로프아웃기간이 경과되면, 소비자는 스위치(50)을 동작시킴으로써 고전원모드로 재진입하게 된다. 이 사이클은 스위치가 활성화될 때마다 반복된다. 소비자가 다 써버리게 되면, 다 써버린 향미제 발생매체는 장치의 연속사용을 위한 준비로 교체된다.

제어회로(46)는 표준(저전원) 집적회로(IC) 타이머(64, 66 : Radio Shack으로부터 상업적으로 입수할 수 있는 모델 TLC555)에 기초를 둔 2개의 타이밍회로(60, 62)를 포함한다. 이들 타이밍회로(60, 62)는 동작의 저전원 및 고전원 모드를 제어한다. 접지에 접속된 핀 3을 갖춘 전압조절기(56)는 고전원 로크아웃기간의 지속시간을 결정하는 저항-캐패시터(RC)에 대한 전압을 조절한다.

저항(68)는 출력과 전압조절기(58)의 전압조절핀(각각 핀 2, 3)을 접속하여 전압조절기(58)가 제어회로(46)의 저전원모드에서의 동작시에 전류리미터로서 기능하도록 한다. 이 전압조절기(58)의 출력은 고전원모드중에 바이패스된다.

전압조절기(56)의 조절된 출력전압(핀 2)은 타이머(64)의 정전압단자(핀8)와 RC회로망에 접속된다. 타이머(64)의 부전압단자(핀 1)는 접지된다. RC회로망은 가변저항(70), 고정저항(72) 및 캐패시터(74)를 포함한다. 타이머(64)의 출력(핀 3)은 RC회로망에 의해 제어됨과 더불어 핀 2상의 부펄스에 의해 트리거되어 스위치(50)을 매개로 핀 2를 접지한다. 충전시간은 전형적으로 약 5~30초의 범위, 바람직하게는 10~20초의 범위, 더욱 바람직하게는 15초로 되는 충전시간을 얻도록 선정되는 저항(70, 72)과 캐패시터(74)의 값에 의해 결정된다.

스위치(50)는 일단이 저항(72)과 캐패시터(74)의 RC회로망에 접속되고, 타단이 접지되어 있다. 스위치(50)는 동작시에 캐패시터(74)를 방전시켜 타이밍회로(60)의 충전시간을 0으로 리셋트하고, 타이머(64)의 핀 3에 출력을 발생시킨다. 캐패시터(74)의 전압이 공급전압의 2/3를 넘고, 고전원 로크아웃기간이 경과한 경우, 사용자는 (향미제 성분을 발생시키기 위해) 회로가 재차 고전원 모드로 들어가도록 하게 된다.

전압조절기(56)의 핀2(조절된 출력전압)은 릴레이(76)의 항시 개방접점을 매개로 타이밍회로(62)에 접속된다. 타이머(64)의 핀 3으로부터의 출력이 하이레벨인 경우, 릴레이(76)의 코일이 활성화되어 릴레이접점이 접속되고, 이에 따라 타이밍회로(62)에 전원이 공급된다. 타이밍회로(62)는 타이머(66)와, 가변저항(78)과 고정저항(80) 및 캐패시터(82)를 포함하는 제2 RC회로망으로 구성된다. 이 제2 RC회로망의 충전시간은 전형적으로 약 0.2~4.0초의 범위, 바람직하게는 약 0.5~2.0초, 더욱 바람직하게는 1.2~1.6초의 범위로 되는 충전시간을 얻도록 선정되는 저항(78, 80)과 캐패시터(82)의 값에 의해 결정된다. 이 충전시간은 고전원모드의 지속시간을 제어한다. 타이머(66)의 출력(핀 3)은 제2 RC회로망에 의해 제어되어 타이머(66)의 핀 2에서의 전압이 공급전압의 1/3이하로 저하될 때 하이레벨로 된다. 타이머(64)의 핀 7은 타이머(66)의 핀 3에서의 출력을 트리거시킴과 더불어 타이밍회로(62)를 리세트시키기 위해 캐패시터(82)에 대한 방전로를 제공한다.

가변저항(70, 78)은 각각 타이밍회로(60, 62)에 대한 충전시간의 조정을 행한다. 변형 실시에에서는, 저항(70, 72)과 저항(78, 80)을 각각 하나의 단일의 고정저항으로 대체한다. 필요한 충전시간이 알려지거나 고정된 경우에는, 각 쌍에 대해 단일의 고정저항을 사용하여 회로(46)의 크리와 복잡성을 저감시킬 수 있다.

타이머(66)의 출력(핀 3)은 릴레이(86)의 코일에 접속되어 릴레이(88)의 코일을 가로지르는 전압을 제어한다. 릴레이(88)는 출력단자(90)을 가로지르는 전압을 제어함으로써, 가열소자(14)가 저전원모드에서 가열되는지 또는 고전원모드에서 가열되는지의 여부를 제어한다. 릴레이(88)는 전압조절기(58 : 저전원모드)의 조절된 전류출력 또는 전원(16 : 고전원모드)의 정전압을 출력단자(90)로 절환한다. 릴레이(88)의 접점은 단자a로 항시 절환되어 전압조절기(58)의 조절된 전류출력(핀 2)에 접속된다. 릴레이(88)의 단자 b는 전원스위치(48)을 매개로 전원(16)의 정의 단자에 접속된다. 이 릴레이(86)가 활성화되면, 전원(16)으로부터 릴레이(86)을 매개로 전류가 흘러 릴레이(88)의 코일을 활성화시킨다. 그에 따라, 릴레이(88)의 접점을 단자b로 절환한다. LED(54)가 고전원모드시에만 발광되도록 선택된다.

제어회로(46)의 소정의 구성요소를 바꾸는 것은 전체 회로의 성능에 영향을 미치고, 다라서 기구(44)의 동작에도 영향을 미치게 된다. 특히 타이밍회로(60, 62)의 제1 및 제2 RC회로망을 구성하는 저항과 캐패시터의 값을 변경함으로써, 이들 회로의 충전시간이 변화하고, 고전원동작의 지속시간과 고전원 로프아웃주기의 지속기간이 변화하게 된다. 각 기간의 최적 지속기간은 주로 향미제 발생매체912)와 가열소자(14)의 특성에 의해 결정된다. 예컨대, 낮은 전기저항을 갖는 가변소자는 전류가 더 흐르도록 하면서 향미제 발생매체가 더 빠르게 가열되도록 한다. 이것은 더 짧은 고전원동작을 가능하게 한다.

제3형태의 능동적인 제어시스템은 향미제 발생매체(12)에 인가되는 가열 사이클을 제어하기 위해 온도감지 피드백 루프를 사용한다. 예컨대, 열전쌍(thermocouples), 더미스터 및 RTD 등의 온도감지장치가 온도를 감지하여 소정의 온도로 유지하기 위해 가열소자를 흐르는 전원을 조절하는데 사용될 수 있다. 이러한 제어시스템의 도식적인 실시예가 제8도(b)에 나타내어져 있다.

제8도(b)를 참조하여 설명하면, 가열소자(14)는 전원에 직접 접속되어 있고, 단극 2중 연결 릴레이접점(81)의 항시 접속접점을 매개로 접지되어 있다. 이 릴레이는 핀 9를 매개로 절환출력 셋트포인트(set-point) 제어회로(83 : 미합중국 매사추세츠, 노르우드의 아날로그 디바이스에 의해 제조된 모델 AD595)의 제어하에 활성화된다. 제어회로(83)는 핀 11을 매개로 전원에 접속되어 있고, 핀 1, 4, 7, 13을 매개로 접지되어 있다. K 형의 열전쌍(85)는 각각 제어회로(83)의 핀 1, 14에 접속되어 있는 철과 콘스탄탄(constantan)핀을 갖추고 있다. 또, 제어회로(83)는 전압조절기(87 : 미합중국 매사추세츠, 노르우드 아날로그 디바이스에 의해 제조된 모델 AD580)의 핀2로부터 출력되는 약 2.5V의 출력전압에 (핀 8을 배개로) 접속되어 있다. 전압조절기(87)는 핀 1을 매개로 전원에 접속되어 있고, 핀 3(도시하지 않음)을 매개로 접지되어 있다.

전원이 초기에 스위치 온되면, 전압기준(핀 8)에 의해 설정한 소정 온도에 도달하기까지 히터를 통해 전류가 흐른다. 전압기준이 2.5V이면, 셋트포인트 온도 250℃(볼트당 거의 100℃에 상당하는 셋트포인트 온도)로 된다. 일단 셋트포인트 온도에 도달하면, 제어회로(83)의 출력이 공급전압으로 되고 릴레이가 활성화된다. 이 점에서, 항시 접속 릴레이접점이 개방되어 히터를 매개로 한 전류의 흐름이 중지된다. 그에 따라, 온도가 셋트포인트 온도 이하로 떨어져 릴레이가 비활성화 상태로 되어 항시 접속접점을 접속한다. 이러한 피드백 사이클이 계속되어 히터온도를 대략 셋트포인트 온도를 유지시킨다.

제8도(b)에 도시된 회로의 셋트포인트 온도는 제어회로(83)의 핀 8의 셋트포인트 전압을 변화시킴으로써 가변시킬 수 있다. 이 회로의 구성요소는, 동일한 목적을 달성하기 위해 변경시킬 수 있다. 예컨대, 릴레이(81) 대신에 고체상태 릴레이 또는 트랜지스터를 사용할 수 있다. 이러한 형태의 회로는, 열전쌍(85) 대신에 RTD 또는 다른 온도세서 및 변환기(transducer)를 사용하도록 변형할 수 있다.

본 발명의 기구에 대해서는 여러 가지 방식으로 전원을 공급할 수 있다. 대략적으로 분류해서 전원(16)은 내부 또는 외부 전원으로 할 수 있다. 내부 전원은 기구(제1도 참조)내에 배치되어 자기 내장형 시스템(self-contained system)을 만들어낸다. 외부 전원은 기구의 외부에 배치되어 전형적으로 접속핀(30)을 매개로 기구 (제2도)에 접속된다.

내부 전원(16)으로서는 전형적으로 재충전 가능한 니켈ㆍ카드뮴(NiCd)전지를 사용할 수 있는데, 이는 NiCd전지가 방전사이클내내 비교적 일정하게 전원을 방전하기 때문이다. 그렇지만 전원(16)은 재충전 가능한 리튬망간 이산화물전지나 사용후 버릴 수 있는 알카라인전지 등과 같은 재충전 가능하거나 사용후 버릴 수 있는어떠한 전지라도 사용 할 수 있다. 전형적으로, 전원(16)은 20~500mA-hours를 공급함과 더불어 2.4V의 전압을 발생시키기에 충분한 용량을 갖는다. 최선 실시예에서는, 전원(16)은 직렬로 접속된 2개의 1.2V, 80mA전지로 구성된다. 이러한 용량의 전지는 단일의 10-퍼프기구를 구동시킬 수 있다. 이들 전지는 대략 5분 동안의 동작에 충분한 에너지를 제공한다.

제9도에 나타낸 참조부호 95로 표시된 흡연기구의 다른 실시예에서는, 전원(16)은 캐패시터(94)와 이 캐패시터(94)를 충전하기 위한 전지(96)로 구성되어 있다. 전지(96)는 퍼프 사이의 주기에서 천천히 방전되어 캐패시터(94)를 충전시킨다. 캐패시터와는 달리, 전지는 축적된 에너지를 급속히 방전시키는데 적합하지 않다. 전지(96)는 급속히 방전될 때 보다 오히려 천천히 방전될 때 충분히 큰 회수의 퍼프를 할 수 있도록 되어 있다. 전지/캐패시터없이 가능하게 되는 것보다 덜 빈번하게 전지를 충전하게 한다.

또 다른 실시예에서는 에너지가 자기 또는 전자기유도에 의해 기구에 결합되어 캐패시터를 충전시키기에 앞서 정류됨과 더불어 조절된다. 전형적으로, 외부 전원은 기구에 자기 또는 전자기에너지를 결합시키기에 적당한 발생기과 인덕터를 포함하는 특별히 설계된 재떨이이다.

캐패시터(94)는 소정량의 에너지를 가열소자(14)에 전달하여 단일 퍼프에 대해 제어된 전달특성을 제공한다. 또, 캐패시터(94)는 필요로 되는 충전저장용량을 최소화하기 위해 각 퍼프 사이에서 재충전된다. 또, 캐패시터(94)는 방전 사이클에서 초기에 최대에너지를 방전하여 향미제 발생매체(12)의 온도를 펄스온도까지 신속하게 상승시킨다. 캐패시터(94)가 방전함에 따라 캐패시터의 동작전압이 저하되어 상응하여 감소된 에너지를 방출하게 된다. 저하된 에너지방출은 가열소자의 온도와 향미제 성분의 발생을 유지시킨다.

캐패시터(94)는 단일의 퍼프동안 가열펄스를 발생시킬 만큼 충분한 에너지를 출력하기에 충분한 용량을 가져야만 한다. 가열소자(14)의 용량과 저항은 소망하는 캐패시터 방전시정수를 확릭하도록 설정되어야만 한다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 캐패시터는 다음 식에 따라 선택할 수 있다.

C = 2E/

여기서, C는 캐패시터(94)의 용량,

E는 소정 퍼프수를 발생시키는데 필요한 소정 에너지량,

V는 소정의 전지전압

가열소자(14)의 적당한 저항은 캐패시터(94)의 용량으로 소망하는 시정수(캐패시터(94)의 방전속도)를 나눔으로써 얻어진다.

제9도와 제10도를 참조하면, 전지(96)는 캐패시터(94)를 충전시킨다. 제어회로(98 : 제10도)는 전형적으로 제어스위치(100)를 통해 캐패시터(94), 전지(96) 및 가열소자(14)를 접속시킨다. 제어스위치(100)가 초기에 활성화되면, 그 스위치는 극점 b와 c를 접속시켜 캐패시터(94)를 충전시킨다. 동시에, 스위치(100)는 전류 또는 전압제한장치를 매개로 전지를 가열소자(14)에 접속하기 위해 극점 a와 b를 접속시켜 히터온도를 상승시킨다. 가열소자(14)는 향미제 발생매체(12)의 온도를 대기시에 향미제 성분 생성물에 대해 제안된 온도를 초과하지 않는 저온까지 상승시킨다.

퍼프기구(95)에 대해서는, 사용자가 제어스위치(100)를 조작하여 극점 a와 b 및 극점 b와 c를 분리시킨다. 이러한 스위칭동작은 퍼프의 개시를 감지하는 압력이나 유량센서에 의한 퍼핑(puffing)중에 자동적으로 초기화된다. 이후, 제어스위치(100)는 극점 c와 d를 접속시켜 히터(14)를 매개로 캐패시터(94)를 방전시킨다. 전형적으로 기구(95)는 캐패시터방전이 가열소자(14)의 전기적인 필요조건에 정합되고, 소망하는 가열이 부가적인 제어회로없이 이루어질 수 있도록 설계되지만, 캐패시터 방전특성을 변화시키기 위해 부가적인 전원제어 또는 정형회로를 극점 c와 d 사이에 삽입해도 좋다. 캐패시터(94)가 방전되면, 극점 c와 d는 분리되고, 극점 a와 b는 각각 극점 d와 c에 다시 접속된다.

제10도의 회로는 회로내에 전달되는 에너지를 변경 또는 제어하기 위해 저항, 퓨즈 또는 스위치 드오가 같은 부가적인 소자를 포함하고 있어도 좋다. 예컨대, 저항(102)은 전지(96)와 극점 b 사이에 직렬로 접속되고, 회로의 캐패시터 충전특성을 변화시키기 위해 도선과 병렬로 극점 a에 접속되어도 좋다. 또, 저항(102)은 충전회로의 시정수를 증가시키도록 선택되고, 그에 따라 캐패시터(94)dml 충전속도를 저감시킨다. 과도한 에너지레벨이 가열소자(14)와 스위치(100)의 극점 d 사이에 퓨즈(104)를 배치해도 좋다. 또, 전지로부터의 의도하지 않은 방전을 방지하기 위해 전지(95)에 사용자 활성화스위치(106)를 접속해도 좋다.

기구(95)의 전달특성은 (상술한 방법 외에) 몇 가지 방식으로 조절된다. 캐패시터의 재충전레벨도 조절되고, 그에 따라 가열소자(14)에 이용가능한 에너지를 제어한다. 또한, 캐패시터로부터 또는 캐패시터로 흐르는 전류나 총전원을 조절하기 위해 제어회로를 사용해도 좋다.

제11도는 전원(16 : 예컨대 제1도의 기구용의 전원)의 전지를 충전시키는데 사용되는 장치의 도식적인 실시에를 나타낸 도면이다. 참조부호 108로 표시된 충전장치는, 케이스(하우징 : 114)내에 배치된 전지(110)와 제어회로(112)를 포함하고 있다. 제어회로(112)는 전지(110)로부터 전원(16으로 전달되는 에너지의 양을 조절한다. 또, 상기 충전장치(108)는 사용자가 그 충전장치(108)의 동작을 수동으로 제어하도록 하기 위한 스위치(116)도 포함하고 있다.

상기 케이스(114)내에는 충전을 위해 기구의 일부(예컨대 전원(16))를 수용하기 위하 오목부(118)가 설치되어 있다. 이 오목부(118)에 대한 입구의 옛지는 그 경로내에서 기구의 위치결정을 용이하게 하도록 비스듬하게 되어 있다. 기구(10)는 전지(110)의 정의 단자가 전원(16)의 정의 단자에 전기적으로 접속되도록 위치해야만 된다. 상기 오목부(118)에는 기구가 충전을 위해 그 오목부내에 위치될 때 기구의 적정한 방위(方位)를 확보하기 위한 수단이 설치되어 있다. 이 도식적인 실시예는, 오목부(118)와 기구상에는 가시적인 표시가 되어 있다. 이 가시적인 표시가 적절하게 정렬되면, 전원(16)이 충전을 위해 적절하게 위치된다.

충전장치(108)의 전지(110)는 충전접점(120, 122)과 직렬로 전기적으로 접속되어 있다. 이들 충전접점(120, 122)은 전원(16)의 접점에 전기가 흐르는 경로를 제공하게 된다. 전형적으로 전지(110)는 재충전되거나 교환되기 전에 10~20개의 기구를 구동시키기에 충분한 용량을 갖추고 있다(즉, 전지(110)는 전원(16)의 전지를 10~20회 재충전시키기에 충분한 용량을 갖추고 있다). 전지(110)는 전원(16)을 신속하게 재충전하는 것을 용이하게 하기 위해 고전압을 갖는다. 또, 전지(110)는 전형적으로 재충전 가능한 리튬 또는 니켈카드뮴전지이다.

사용자가 충전장치(108)내에 흡연기구의 전원부를 적절하게 위치시켰을 때, 전원(16)이 충전되기 시작한다. 최적의 충전을 이루기 위해서는, 충전속도 및 제어회로가 충전되고 있는 특정 전원의 특성에 맞추어져야만 된다. 또, 대기기간을 단축하고 사용자에 대한 불편을 저감시키기 위해서는, 고속충전속도가 바람직하다. 본 발명의 최선 실시예에서는, 전지(110)가 대략 1/3의 용량비(즉, 250mAH 전지팩(pack)에 대해 83mA의 비)로 전원(16)을 충전시킨다. 이러한 고속 또는 적절한 제어회로에 의해 가능하게 되는) 더욱 고속으로의 충전은, 전원(16)의 과충전 및 손상을 방지하기 위해 제어회로의 사용을 필요로 하게 된다.

제어회로(112)는 전지(110)으로부터 전원(16)으로 전송되는 전기에너지를 조절한다. 또 제어회로(112)는 전원(16 : 예컨대 니켈카드뮴전지)이 고속으로 충전되도록 한다. 그리고, 이러한 제어회로(112)는 각종의 방식으로 동작할 수 있다. 일실시예에서는, 제어회로(112)는 전원(16)이 소정 레벨로 충전된 경우에 전원을 접점(120, 122)과 분리시키거나 완전충전을 유지하도록 세류충전(trikle charge)으로 절환하는 릴레이를 포함하고 있다. 전원(16)은 최대용량보다 낮은 레벨, 즉 전형적으로는 용량의 대략 90%의 레벨로 충전된다. 다른 실시예에서는, 제어회로(112)가 과잉의 전기에너지를 열에너지로 변화시킨다(즉, 제어회로(112)가 열차단기로서 가능한다). 본 발명에 사용하기 적합한 다른 제어회로는, 여기에 레퍼런스로서 인용된 「Sanyo CADNICA Technical Data Publication, No. SF6235, pp. 35~40」 에 개시되어 있다.

제12도에 나타낸 본 발명의 다른 실시예에서는, 충전장치(108)가 케이스(114)의 외부에 배치된 외부 충전접점(124, 126)을 포함하고 있다. 이들 충전접점(124, 126)은 전지가 케이스로부터 제거되는 것을 필요로 하지 않고 전지(110)의 충전을 할 수 있게 한다. 또, 상기 충전장치(108)는 케이스(114)의 외부면에 배치된 클립(128)을 포함하고 있는데, 이 클립(128)은 흡연자가 그 클립을 예컨대 포켓, 벨트나 지갑에 부착함으로써 충전장치(108)를 휴대하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 제13도 및 제14도에 나타낸 가전형 전원유니트(130)를 사용하여 기구(10)를 충전 또는 구동시킨다. 이 전원유니트(130)는 전형적으로 기구내의 전지나 캐패시터를 충전시키거나, 충격위험을 방지하기 위해 적절한 분리기법을 이용하여 기구의 가열소자에 직접 전원을 공급하게 된다. 이것은 또한 유도결합에 의해 에너지를 전달하거나, 가열소자에 의해 도달되는 온도의 퀴리점(Curie point)제어를 이용하는 기법을 포함할 수 있다. 상기 전원유니트(30)는 예컨대 회의실내나 책상위 또는 휴대성을 필요로 하지 않는 장소에서 사용될 수 있다. 또, 상기 전원유니트(130)는 전원(16) 또는 기구(제1도와 제2도)의 접속핀(30)을 수용하기 위한 1개 이상의 오목부(132)를 갖추고 있다. 또한, 상기 전원유니트(130)는 흡연기구를 (접속핀(30)을 매개로) 그 전원유니트에 전기적으로 접속하기 위한 도전성 배선(134)을 포함하고 있다. 이 도전성 배선(134)은 사용자가 기구상에 퍼프하는 동안 흡연기구에 전기를 전도한다.

전원유니트(130)의 스위치(136)는 전원을 기구와 접속시키거나 분리시킨다. 전원은 통상의 120V 전원으로부터 통상의 전원코드와 플러그(138)를 매개로 전원유니트(130)에 공급된다. 전원유니트(130)는 기구에 적절한 전압과 전원출력을 제공하기 위해 변압기와 통상의 전압조절회로를 포함하고 있다. 또한, 이 전원유니트(130)는 기구의 과충전을 방지하기 위해 제어회로(112)와 유사한 제어회로를 오목보(132)내에 포함시켜도 좋다.

필요한 경우, 본 발명의 기구는 향미제 발생매체(12)가 그 사용수명의 종료에 도달되어 교체해야 된다는 것을 표시하기 위한 수단을 포함해도 좋다. 이 표시수단은 장치가 다 소모된 것을 표시하기 위해 소정의 컬러로 변화하는 컬러표시기로 구성될 수 있다. 또한, 표시수단은 소정 기간의 동작후(바람직하게는 향미제 발생매체(12)의 사용수명에 대응)에 전원을 가열소자(14)와 분리시키도록 용융되는 가용성 링크(link)라도 좋다.

제15도는 본 발명의 기구의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 흡연기구는 금속통(143)과 필터(28)에 부착된 튜브(141)를 포함하고 있다. 대개 알루미늄으로 형성되는 금속통(143)은 향미제 발생매체(12)로 채워짐과 더불어 관통형금속클립(140)에 의해 부분적으로 닫힌다.튜브(141)와 금속통(143)은 원통형상을 하고 있다. 또 금속통은 말단(142)에서 관통되어 공기가 구멍을 통해 튜브내로 빨아들여져 필터(28)를 내보내도록 한다. 금속통의 엣지는 전형적으로 기구를 제6도의 가열장치내에 삽입할 때에 사용자를 보조하기 위해 비스듬하게 되어 있다.

흡연기구는 가열소자를 포함하지 않고, 동작시에 제16도의 가열장치에 유지되도록 설계되어 있다. 향미제 발생매체(12)는, 가열소자와 그 향미제 발생매체 사이에서 열전달을 용이하게 하기 위해 금속통(143)내에 포획되어 있다.

튜브(141)는 전형적으로 판지와 같은 열적으로 절연되는 단단한 재료로 구성된다. 또한 이 튜브(141)는 전형적으로 동작시에 향미제의 누출을 방지하기 위해 내부가 금속편으로 피복(foil-lined)되어 있다. 공간(142)은 사용자의 입에 흡입되기 전에 만족스러운 온도로 냉각시키기 위해 공기가 가열된 향미제 발생매체를 통해 빨아들여지도록 하기 위한 것이다.

제16도는 제15도의 기구를 가열하는데 사용되는 장치의 도식적인 실시예를 나타낸 것으로, 이 장치는 기구로 공기가 흐르도록 하는 통로를 형성하기 위해 관모양의 통로(146, 148)를 갖춘 케이스(144)를 포함하고 있고, 또 전형적으로 중공(中空)이면서 원통형상으로 된 가열소자(150)를 포함하고 있다. 가열소자(150)는 자기조절형의 정온도계수를 갖는 더미스터나 통상의 저항성 소자이다. 케이스(144)에 설치된 스위치(152)는 전원(154)으로부터 전기에너지를 가열소자(150)로 선택적으로 인가하기 위해 제공된다. (제17도에 나타낸) 다른 예에서는, 스위치(152)는 기구가 통로(146)내에 삽입된 경우에 가열소자(150)가 전원(154)에 의해 자동적으로 활성화되도록 통로(146)에 적절하게 위치된 경우에 가열소자(150)로의 전원에 대해 도전성 경로(coductive path)를 제공한다.

스위치(152)가 닫힌 경우에는, 전기도체(156)를 매개로 전원(154), 스위치(152) 및 가열소자(150) 사이에서 전기회로가 형성된다. 기구의 금속통(143)은 통로(146)내에 위치하여 그 통(143)이 가열소자(150)의 내부면에 접촉됨으로써 통(143)과 향미제 발생매체(12)가 소정 온도로 가열되도록 한다. 기구(139)의 전달특성은 가열소자(150)의 온도를 가변시킴으로써 조절할 수 있다. 그렇지만 기구가 가열원을 포함하지 않는 실시예에서는 향미제 발생매체의 양 또는 조성을 바꿈으로써 향미제 강도를 조절하는 것이 특히 바람직하다.

기구(139)는 통로(146)내에 수용되어 가열되고, 동작내내 통로내에 유지된다. 전형적으로 통로(146)보다 작은 직경을 갖는 통로(148)는 케이스(144)의 외부에 통로(146)를 연결한다. 이 통로(148)는 기구(139)를 통해 공기가 빨아들여지는 통로를 형성하고, 그 결과를 달성하는 어떠한 형상이나 형태를 취할 수 있다. 통로(146)와 가열소자(150)의 내부는 전형적으로 효율적인 열전달을 위해 금속통(143)의 외주에 알맞는 크기로 되어 있지만, 통로(146)는 가열소자에 대해 금속통(143)의 적절한 위치결정을 용이하게 하기 위해 통로(148)와 크기가 약간 다른 것이 바람직하다. 가열장치는 통로(148)를 통해 빨아들여지는 채로 공기를 전가열(pre-heat)하기 위해 제2가열소자(156 : 제17도)를 포함하고 있다. 이 제2가열소자(156)는 어떤 소망하는 형상이나 크기로 할 수 있으면서 통로(148)내에서 어떤 알맞은 위치에 배치될 수 있다.

제17도에는 그 각 단자에 부착된 가열소자(156)를 갖춘 전지(154)를 수용하는 케이스(하우징 : 144)의 외부가 나타내어져 있다. 하우징은 기구를 수용하여 가열하고, 동작내내 유지하는 통로(146)를 포함하고 있다. 통로(148)는 통로(146)와 연결되고, 통로(146)보다 더 작은 직경을 갖는다. 좁은 통로는 케이스의 외부에 넓은 통로를 연결하고, 기구를 통해 공기가 빨아들여지는 통로를 형성한다. 제16도와 달리, 스위치(152)는 케이스의 외부에는 설치되어 있지 않지만, 기구가 넓은 통로(146)내에 삽입된 경우에 스위치가 닫히도록 케이스의 내부에 설치되어 있다.

상기한 설명은 단지 본 발명의 도식적인 원리이고, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다. 예컨대, 기구(10 : 제2도)는 히터 기체(heater base : 32)로의 외부표면상에 배치되어 히터 기체(32) 주위로 고리형상으로 연장되는 충전접점을 매개로 하여 동력을 전달할 수 있다. 마찬가지로, 충전장치(108)의 접점(120, 122)은 기구(10)의 외부표면상에 고리모양의 충전접점으로 설계된 스프링클립으로 대체할 수도 있다.

[발명의 효과]

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전기적으로 가열되는 향미제 전달기구, 및 그로부터 향미제를 생성하기 위해 향미제원을 전기적으로 가열하는 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

Claims

향미제 발생매체(12)와 열적으로 접촉하는 전기적인 가열소자(14)와, 상기 향미제 발생매체로부터 향미제 성분을 생성하기 위해 이 향미제 발생매체(12)를 가열하는 가열소자에 전기에너지를 전달하기 위한 수단(16) 및, 이 에너지 전달수단에 의해 전달되는 전기에너지의 양을 조절하기 위한 조절수단(46)을 구비하고, 상기 향미제 발생매체(12)로부터 향미제를 전달하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제1항에 있어서, 상기 조절수단(46)은 상기 에너지 전달수단(16)이 상기 가열소자(14)로 에너지를 선택절으로 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 향미제 발생매체의 온도를 감지하기 위한 수단을 더 구비하고, 상기 에너지 전달수단은 이 감지수단에 응답하여 상기 향미제 발생매체의 가열을 제어하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제1항에 있어서, 상기 에너지 전달수단은 전기에너지를 축적함과 더불어 상기 가열소자가 비교적 저온으로 되도록 상기 가열소자에 에너지를 공급하기 위한 수단(110, 130)을 갖추고, 상기 가열소자가 비교적 고온을 갖는 경우에 상기 가열소자에 적은 에너지를 인가함으로써, 상기 향미제 발생매체를 가열함과 더불어 상기 향미제 발생매체를 비교적 일정한 온도로 유지시켜 향미제 성분이 실질적으로 일정하게 방출되도록 하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제1항에 있어서, 상기 가열소자는 정온도계수를 갖는 더미스터(14)인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제5항에 있어서, 상기 전기에너지는 상기 더미스터(14)의 온도를 그천이온도로 상승시키는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제1항에 있어서, 상기 가열소자는 상기 향미제 발생매체의 온도를 약 100℃~500℃의 온도로 상승시키는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제7항에 있어서, 상기 가열소자는 상기 향미제 발생매체의 온도를 약 120℃~400℃의 온도로 상승시키는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제8항에 있어서, 상기 가열소자는 상기 향미제 발생매체의 온도를 약 200℃~350℃의 온도로 상승시키는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제1항에 있어서, 상기 향미제 발생매체를 가열하기 위한 제2가열소자(156)를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제10에 있어서, 상기 제2가열소자는 상기 향미제 발생매체와 열적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제10항에 있어서, 상기 제2가열소자는 상기 향미제 발생매체를 통해 빨아들여지는 공기를 전가열하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제1항에 있어서, 공기와 방출된 향미제 성분을 여과하기 위한 수단(28)을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제1항에 있어서, 상기 향미제 발생매체(12)는 담배 향미제원인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제12항에 있어서, 상기 제1가열소자는 상기 향미제 발생매체의 온도를 제1소정온도로 상승시키고, 상기 제2가열소자는 상기 향미제 발생매체의 온도를 제2소정온도로 상승시키는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제15항에 있어서, 상기 제1소정온도는 주위의 온도 이상이면서 상기 향미제 발생매체가 향미제 성분을 발생시키는 온도 이하인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제15항에 있어서, 상기 제2소정온도는 상기 향미제 발생매체가 향미제 성분을 발생시키는 온도 이상이면서 상기 향미제 발생매체의 연소온도 이하인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제15항에 있어서, 상기 전기에너지는, 상기 제1가열소자에 대해서는 실질적으로 연속적으로 인가되는 반면, 상기 제2가열소자에 대해서는 선택적으로 인가되는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제1항에 있어서, 상기 가열소자에 전달되는 전기에너지를 축적하기 위한 수단을 더 구비하고 잇는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제19항에 있어서, 상기 축적수단은 전지(16)로 구성된 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제20항에 있어서, 상기 전지(16)는 약 20~500mA-hours의 에너지를 공급할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달 기구.
제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 전지(16)는 재충전 가능한 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제19항에 있어서, 상기 축적수단은 캐패시터(94)로 구성된 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제19항에 있어서, 상기 향미제 발생매체와 상기 가열소자는 중공(中空)의 튜브(20)내에 배치되어 불연소 가열기구를 형성하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제24항에 있어서, 상기 중공의 튜브(20)는 내부가 금속편으로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제19항에 있어서, 상기 축적수단은 중공의 튜브내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제26항에 있어서, 상기 기구는 그 길이를 따라 제1 및 제2부분으로 분리할 수 있고, 상기 제1 및 제2부분은 각각 상기 향미제 발생매체와 전기에너지를 축적하기 위한 상기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제27항에 있어서, 상기 기구의 제1부분은 상기 향미제 발생매체를 교환할 수 있도록 개방가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제27항에 있어서, 상기 튜브의 적어도 일부를 열적으로 절연하기 위한 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제29항에 있어서, 상기 튜브로부터 이격되어 그 사이에 공기통로를 제공하는 외부 감싸개를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제24항에 있어서, 상기 가열소자를 외부 전원에 접속시키 위한 전기접점을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제24항에 있어서, 상기 향미제 발생매체가 그 사용수명의 종료에 도달한 것을 표시하는 수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제24항에 있어서, 소정 기간의 동작후에 상기 가열소자를 전기적으로 분리시키기 위해 용융되는 가용성 링크를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제24항, 제25항, 제26항 내지 제33항중 어느 한 항에 있어서, 그 안에 유지된 상기 향미제 발생매체와 접촉되어 상기 튜브를 통해 공기가 통과하도록 상기 튜브에 형성된 구멍을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제2항에 있어서, 상기 조절수단은 상기 향미제 발생매체에 소정의 온도 사이클을 인가하기 위한 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제2항에 있어서, 상기 조절수단은 상기 가열소자에 소정의 전압 사이클을 인가하기 위한제어수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제36항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 소정의 전압 사이클을 초기화하는 스위칭수단(48)과, 제1소정기간동안 상기 가열소자에 비교적 고전압을 인가하는 수단(56) 및, 제2소정기간동안 비교적 고전압을 인가하기 위한 수단의 동작을 중지하기 위한 수단을 갖춘 전자회로(46)인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제37항에 있어서, 상기 가열소자로 비교적 고전압을 인가함으로써, 향미제 성분이 생성되는 온도와 상기 향미제 발생매체의 연소온도 사이의 범위의 온도로 상기 향미제 발생매체를 가열하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제37항 또는 제38항에 있어서, 상기 제1소정기간이 대략 0.2~0.4초인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제37항에 있어서, 상기 제2소정기간이 대략 5~30초인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제37항에 있어서, 상기 전자회로(46)는, 비교적 고전압을 인가하는 수단이 동작하지 않을 때마다 상기 가열소자에 비교적 저전압을 인가하기 위한 수단을 더 갖춘 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제41항에 있어서, 상기 비교적 저전압을 인가함으로써, 주위의 온도 이상이면서 상기 향미제 발생매체가 향미제 성분을 발생시키는 온도 이하의 온도로 상기 향미제 발생매체를 가열하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제37항에 있어서, 상기 비교적 고전압이 상기 가열소자에 인가되는 것을 표시하기 위한 수단(54)을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제37항에 있어서, 상기 비교적 저전압이 상기 가열소자에 인가되는 것을 표시하기 위한 수단(52)을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
불연소 흡연기구(139)와 가열장치(144)의 조합으로 이루어지고, 상기 불연소 흡연기구(139)는, 중공의 튜브(141)와, 소정의 온도로 가열된 경우에 향미제 성분을 발생시키는 향미제 발생매체(12) 및, 공기가 상기 향미제 발생매체를 통과할 수 있도록 형성된 열도전성 포획수단(143)을 갖추고 있으며, 상기 가열장치는 상기 포획수단을 수용하는 오목부(146)를 갖춘 하우징(144)과, 상기 포획수단이 상기 오목부(146)내에 배열된 경우에 서로 열적으로 접촉되게 배열되어 상기 향미제 발생매체를 가열하는 가열소자(150) 및, 향미제 성분을 방출하기 위해 상기 향미제 발생매체에 선택적으로 전원을 인가하는 수단(152, 154)을 갖추고서, 향미제 발생매체로부터 향미제를 전달하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제45항에 있어서, 상기 가열소자는 더미스터이면서 양단이 개방된 중공의 실린더인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제45항 또는 제46항에 있어서, 상기 선택적으로 전원을 인가하는 수단은, 상기 가열소자에 전원을 공급하는 압력활성화형 스위치(106)인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
전기에너지를 축적하기 위한 수단(110)과, 이 전기에너지를 축적하기 위한 수단을 수용하기 위한수단(114) 및, 상기 전기에너지를 축적하기 위한 수단과 상기 기구의 전기접점 사이에 전기접점 만들기 수단(120, 122)을 구비하고, 전기적으로 가열된 향미제 발생기구의 전기접점에 전기에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제48항에 있어서, 상기 기구에 전달되는 전기에너지의 양을 제어하기 위한 수단(112)을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제49항에 있어서, 상기 제어수단은, 과잉의 전기에너지를 열로 변환하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제50항에 있어서, 상기 전지가 소정 레벨로 충전된 경우, 상기 전기에너지를 축적하기 위한 수단과 상기 전지 사이에서 상기 전기회로를 개방하기 위한 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제48항 내지 제51항중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치의 동작을 제어하기 위해 전기에너지를 선택적으로 공급하는 수동으로 동작가능한 스위치를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제51항에 있어서, 상기 전기에너지를 축적하는 수단은, 변압기를 매개로 통상의 120V전원으로부터 전력을 수신하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
향미제 발생매체에 인접하여 가열소자를 위치시키는 단계와, 상기 가열소자에 전기에너지를 인가하여 그 가열소자의 온도를 상승시킴으로써 상기 향미제 발생매체를 가열하여 그 향미제 발생매체로부터 향미제 성분을 방출하는 단계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달방법.
제54항에 있어서, 상기 가열된 향미제 발생매체를 통해 공기를 통과시켜 상기 공기를 방출된 향미제 성분과 혼합함과 더불어 상기 향미제 발생매체로부터 방출된 향미제 성분을 상기 공기와 함께 전달하는 단계를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달방법.
제55항에 있어서, 상기 향미제 발생매체를 통해 통과되는 공기의 통로내에 다른 가열소자를 위치결정하는 단계와, 상기 다른 가열소자에 전기에너지는 인가함으로써 상기 향미제 발생매체를 통해 통과되는 공기를 전 가열하는 단계를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달방법.
제55항 또는 제56항에 있어서, 상기 공기와 방출된 향미제 성분의 혼합물을 여과하는 단계를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달방법.
제54항에 있어서, 상기 가열소자는 정온도계수를 갖는 더미스터이고, 상기 전류는 상기 더미스터의 온도를 그 천이온도로 상승시키는 것을 특징으로 하는 향미제 전달방법.
제58항에 있어서, 상기 더미스터의 천이온도는 약 100℃~500℃의 범위인 것을 특징으로 하는 향미제 전달방법.
제54항에 있어서, 상기 향미제 발생매체는 담배 향미제원인 것을 특징으로 하는 향미제 전달방법.
제54항에 있어서, 상기 전기에너지를 소정의 사이클에 따라 상기 가열소자에 인가함으로써, 상기 향미제 발생매체의 온도와 이 향미제 발생매체로부터 방출된 향미제 성분의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 향미제 전달방법.
제54항에 있어서, 상기 전기에너지를 인가하는 단계는, 상기 향미제 발생매체로부터 향미제 성분을 방출하는데 필요한 온도이하인 제1소정온도로 상기 가열소자의 온도를 상승시키기 위해 제1기간동안 상기 가열소자에 전기에너지를 공급하는 단게와, 향미제 성분을 방출하기 위해 제2소정기간동안 상기 가열소자의 온도를 제2소정온도로 상승시키도록 전기에너지를 공급하는 단계를 갖춘 것을 특징으로 하는 향미제 전달방법.
제62항에 있어서, 상기 제2소정온도는 상기 향미제 성분을 도출하는데 필요한 온도와 동일하거나 그 이상의 온도임녀서 상기 향미제 발생매체의 연소온도 이하의 온도인 것을 특징으로 하는 향미제 전달방법.
제45항에 있어서, 상기 선택적으로 전원을 공급하는 수단은, 상기 가열소자에 전원을 공급하는 압력활성화형 스위치(106)인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
중공의 튜브와, 소정 온도로 가열된 경우에 담배 향미제 성분을 방출하는 향미제 발생매체 및, 열적으로 도전성을 갖고, 절어도 그 일부가 노출되도록 상기 튜브에 접속되며, 공기가 당해 수단과 접촉하여 통과하는 동안 상기 향미제 발생매체를 포획하기 위한 수단을 갖춘 흡연기구와, 상기 향미제 발생매체를 포획하는 흡연기구의 상기 부분을 수용하기 위한 오목부를 갖춘 하우징과, 상기 부분이 상기 오목부내에 수용된 경우에 상기 향미제 발생매체와 열적으로 접촉하도록 상기 오목부에 인접하여 배치된 가열소자 및, 상기 가열소자에 전원을 선택적으로 인가하여 상기 가열소자의 온도를 상승시킴으로써, 상기 향미제 발생매체를 가열하여 이 향미제 발생매체가 담배 향미제 성분을 방출하도록 하는 수단을 갖추고, 상기 흡연기구의 상기 향미제 발생매체를 가열하기 위한 장치를 조합한 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제65항에 있어서, 상기 향미제 발생매체를 가열하기 위한 장치는, 상기 가열된 향미제 발생매체를 통해 공기를 통과시켜 상기 공기를 방출된 담배 향미제 성분과 혼합함과 더불어 상기 향미제 발생매체로부터 방출된 담배 향미제 성분을 상기 공기와 함께 전달하는 수단을 더 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제65항에 있어서, 상기 가열소자는 정온도계수를 갖는 더미스터인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제67항에 있어서, 상기 더미스터는 상기 오목부의 적어도 일부를 둘러싸는 양단이 개방된 중공의 실린더인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제65항에 있어서, 상기 향미제 발생매체를 가열하기 위한 장치는, 상기 가열된 향미제 발생매체를 통해 통과되는 공기를 전가열하기 위한 수단을 더 갖춘 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.
제65항에 있어서, 상기 선택적으로 전원을 인가하는 수단은, 상기 흡연기구가 상기 오목부내에 적절히 위치된 경우에 상기 가열소자로 전원을 인가하는 압력활성화형 스위치인 것을 특징으로 하는 향미제 전달기구.