KR101001077B1 - 전기 흡연 장치 및 이를 사용하는 방법 - Google Patents

Abstract

궐련과 전기 라이터를 포함하는 전기 흡연 장치로, 여기서 상기 궐련은 충전된 담배로드 부분을 한정하도록 담배 재료로 부분적으로 충전된 관형 담배 매트 주변의 외부래퍼와 비충전된 담배 로드 부분을 포함한다. 외부래퍼는 궐련의 흡연 동안 생산되는 담배 연기의 기체상 성분들을 감소시키도록 그 안에 암모늄 함유 화합물 충전재를 포함한다. 상기 장치는 하나 이상의 가열 부재와 히터 블레이드의 가열을 조절하기 위한 제어회로를 갖는 라이터를 포함하고, 상기 라이터는 히터 블레이드가 궐련의 가열 영역을 가열하도록 궐련을 부분적으로 수용하도록 배열된다. 제어회로는 히터 블레이드의 가열이, 외부래퍼 충전물로서 탄산칼슘만을 갖는 궐련을 흡연하는 것과 비교하여 담배 연기에서 하나 이상의 기체상 성분등의 함량을 감소시키면서 담배 로드 부분의 가열에 의해 발생하는 담배 연기의 전달을 허용하는 예정된 온도 범위로 제한되도록 작동할 수 있다. 감소될 수 있는 기체상 성분은 일산화탄소, 1,3-부타디엔, 이소프렌, 아크롤레인, 아크릴로니트릴, 시안화수소, o-톨루이딘, 2-나프틸아민, 산화질소, 벤젠, NNN(N-Nitrosonornicotine), 페놀, 카테콜, 벤즈(아)안트라센, 및 벤조(아)피렌을 포함한다.

Description

전기 흡연 장치 및 방법{ELECTRICAL SMOKING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 전기 흡연 장치 및 흡연 중 가스 성분을 감소시키는 방법에 관한 것이다.

종래의 궐련은 말려진 담배로드의 끝에 불을 붙이고, 궐련의 흡입단에서 흡입에 의해 불이 붙은 끝을 통해 공기를 흡입함으로써 소모된다. 종래의 궐련은 담배가 퍼프(puff) 중에 종종 800℃를 초과하는 온도에서 연소되는 동안 연소의 결과로서 연기를 배출한다. 연소열은 담배로부터 다양한 가스 연소물과 추출물을 방출한다. 이러한 가스 연소물이 궐련을 통해 흡입될 때, 이들은 냉각되고 응축되어 흡연과 관련된 맛과 향을 가진 연기를 형성하게 된다. 종래의 궐련은 퍼프 사이의 연기발생 중에 유해한 연기를 발생시킨다. 일단 불이 붙으면 궐련은 완전히 소모되거나 폐기되어야 한다. 종래의 궐련에 다시 불을 붙이는 것은 가능하지만, 대개 주관적인 이유(향미, 향, 냄새)로 예민한 흡연자는 선호하지 않고 있다.

전기흡연장치에서, 연기의 배출은, 즉각적인 반응(흡입시 바로 발생하는 연기배출)과, 흡입에 바람직한 저항(RTD), 퍼프에서 퍼프 및 궐련에서 궐련의 일관성과 함께, (FTC 타르수치와 상호 관련이 있는) 원하는 배출 수준과 같은, 흡연자들이 종래의 많은 궐련에서 경험한 방법으로 이루어지는 것이 바람직하다.

미국 특허 제 5,060,671호; 제5,144,962호; 제 5,372,148호; 제5,388,594호; 제 5,498,855호; 제5,499,636호; 제5,505,214호; 제5,530,225호; 제5,591,368호; 제5,665,262호;제5,666,976호; 제5,666,978호; 제5,692,291호; 제5,692,525호; 제5,708,258호; 제5,750,964호; 제5,902,501호; 제5,915,387호; 제5,934,289호; 제5,954,979호; 제5,967,148호; 제5,988,176호; 제6,026,820호 및 제6,040,560호에는 전기 흡연 장치 및 궐련 제조방법이 기재되어 있고, 이들 특허는 참조로서 병합되된다.

본 발명은 궐련과 라이터를 포함하는 전기 흡연 장치를 제공한다. 궐련은 충전된 담배로드 부분을 한정하기 위한, 담배 재료로 부분적으로 충전된 평판형 담배 매트를 포함하며, 충전된 담배 로드 부분은 궐련의 자유 말단 주변이다. 궐련은 충전된 담배로드 부분을 둘러싸는 외부래퍼를 포함하며, 상기 외부래퍼는 셀룰로스성 웨브 재료와 그 안의 적어도 하나의 충전재(filler)를 포함하며, 상기 충전재는 담배 로드 부분의 연소/열분해 시 생성된 담배 연기 중에 기체상 성분의 함량을 감소시키기에 효과적인 양으로 암모늄 함유 화합물을 포함한다. 라이터는 적어도 하나의 가열 부재 및 히터 블레이드(heater blade)의 가열을 조절하기 위한 제어회로를 포함하며, 상기 라이터는 히터 블레이드가 궐련의 가열 영역을 가열하도록 궐련을 적어도 부분적으로 수용하도록 배열되고, 제어회로는 담배 연기중의 적어도 하나의 기체상 성분을 감소시키면서 담배 연기를 생산하도록 가열 영역의 가열을 500 ℃ 이하까지 제한하도록 작동하고, 상기 적어도 하나의 기체상 성분은 일산화탄소, 1,3-부타디엔, 이소프렌, 아크롤레인, 아크릴로니트릴, 시안화수소, o-톨루이딘, 2-나프틸아민, 산화질소, 벤젠, NNN(N-Nitrosonornicotine), 페놀, 카테콜, 벤즈(아)안트라센, 및 벤조(아)피렌을 포함한다.

본 발명의 여러가지 특성을 도면에 나타내었고, 여기서 동일한 부호는 유사 부재를 나타낸다.

도 1은 전기로 작동되는 라이터에 삽입된 장치의 궐련을 갖춘 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 흡연장치의 사시도이다.

도 2는 흡연이 끝난 후 궐련이 라이터에서 회수된, 도 1의 흡연장치의 사시도이다.

도 3a는 구불어진 U자형 히터부재와 바람직한 공기수용장치의 일부를 포함하는 도 1의 히터고정체 일부의 부분 상세 사시도이다.

도 3b는 도 3a의 구불어진 U자형 히터부재를 포함하는 바람직한 히터고정체의 측단면도이다.

도 3c는 도 6의 히터고정체를 단면으로 도시한, 상기 히터고정체에 삽입된 도 4에 도시된 궐련의 측면도이다.

도 4는 궐련의 특정 성분들이 부분적으로 절개되어 있는, 도 1에 도시된 궐련의 바람직한 구현예의 상세사시도이다.

도 5는 도 1과 도 2에 도시된 라이터에 대한 바람직한 제어회로의 개략적인 블록도이다.

도 6은 궐련의 자유말단이 라이터의 정지부와 접촉된, 도 4에 도시된 궐련의 측단면도이다.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 흡연 장치에서 발생된 담배 연기의 여러가지 기체상 성분들의 감소를 나타내는 그래프이다.

도 1과 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예는 바람직하기는 부분적으로 충전된 필터궐련(23)과 재사용가능한 라이터(25)를 포함하는 흡연장치(21)를 제공한다. 궐련(23)은 라이터(25)의 전단부(29)에 개구되어 있는 궐련수용부(27)에 삽입되고 제거되도록 적합된다. 일단 궐련(23)이 삽입되면, 흡연장치(21)는 종래의 많은 궐련과 동일한 형태로, 그러나 궐련(23)에 불을 붙이거나 연기가 발생하는 일 없이 사용된다. 궐련(23)은 1회 이상의 퍼프 싸이클 후에 폐기된다.

바람직하기는, 각 궐련(23)은 각 흡연시 총 8회 이상 퍼프(퍼프 싸이클)된다; 그러나 이것은 이용가능한 퍼프의 총 횟수 내외로 조정하기는 수단을 고안하는문제이다. 바람직한 구현예에서, 궐련(23)은 이 궐련(23)의 자유말단(15)에 인접하게 위치된 천공(12)의 적어도 하나의 주변링과, 선택적으로는 천공(14)의 제2 링(들)을, 그리고 선택적으로는 궐련(23)의 외부래퍼(71) 아래에 형성된 다수의 구멍(16)들을 포함한다.

라이터(25)는 전방 및 후방의 하우징부(33,35)를 갖춘 하우징(31)을 포함한다. 하나 이상의 배터리(35a)는 후방의 하우징부(35)내에 분리가능하게 위치되며, 전기적으로 절연되는 다수의 가열 부재(37;도 3a 내지 도 3c 참조)를 포함하는 히터고정체(39)에 에너지를 공급한다. 가열 부재(37)는 궐련수용부(27)의 중간부를 따라 궐련(23)을 미끄러지듯 수용하는 전방의 하우징부(33)내에 정렬된다. 히터고정체(39)의 기저부(300)에 위치된 정지부(183)는 궐련 수용부(27)의 말단을 한정한다.

제어회로는 전방 하우징부(33) 내에 있으며, 각 퍼프 싸이클이 실시되는 동안 배터리(35a)와 하나 이상의 가열 부재(37) 사이에 선택적으로 통전이 일어나도록 한다. 본 발명의 바람직한 구현예는, 도 3c를 참조하여 더 상세하게 설명되는 특징을 갖는, 라이터 내에 공기를 허용하고 보내는 공기관리장치에 관한 사항을 포함한다.

계속 도 1과 도 2를 참조로, 라이터하우징(31)의 후방부(35)는 배터리의 교체가 용이하도록, 바람직하기는 나사 또는 스냅-맞춤 부재 등을 이용하여 쉽게 개방되고 폐쇄되도록 적합된다. 필요에 따라, 옥내전류가 공급되는 충전기에서 배터리를 충전하기 위해 전기소켓이나 접점이 제공될 수 있다. 바람직하기는, 전방 하우징부(33)는 더브테일(dovetail) 조인트나 소켓 등에 의해 후방 하우징부(35)에 분리가능하게 결합된다.

배터리(35a)는 히터(37)에 충분한 전력을 제공하도록 크기가 형성되어 의도한 대로 작용되며, 바람직하기는 교체가능한 및 재충전가능한 형태로 이루어진다. 대체 전원으로 콘덴서 등이 적당하다. 바람직한 구현예에서, 전원은 직렬로 연결된4개의 니켈-카드뮴 배터리셀을 포함하고, 비-하전 총전압은 대략 4.8 내지 5.6볼트의 범위이다. 하지만, 전원의 특징은 흡연장치(21)의 다른 성분의 특징, 특히 가열 부재(37)의 특징을 고려하여 선택된다. 여기서 참조로 인용된 일반 양도된 미국특허 제5,144,962호는, 배터리와 이 배터리로 재충전되는 콘덴서를 포함하는 충전가능 배터리원 및 전원장치와 같은, 본 발명의 흡연장치와 관련하여 유용한 여러 형태의 전원을 기술하고 있다.

특히 도 2를 참조하여, 바람직하기는 회로부(41)는, 흡연자가 궐련(23)의 흡입을 개시할 때 발생하는 압력의 변화나 공기유량의 변화에 민감한 퍼프-자극(puff-actuated) 센서(45)에 의해 작동된다. 퍼프-자극 센서(45)는 바람직하기는 라이터(25)의 전방 하우징부(33)내에 위치되고, 히터고정체(39)의 측벽부(182)를 통해 뻗는 포트(45a)를 거쳐 궐련(23)에 인접한 히터고정체(39)내의 공간과 연통된다. 흡연장치(21)에 사용하기에 알맞은 퍼프-자극 센서(45)는 일반 양도된 미국특허 제5,060,671호와 제5,388,594호에 기술되어 있으며, 본 명세서에 참조로 병합된다. 퍼프 센서(45)는 바람직하기는 모델명 FSS-02 PG의 후지쿠라사의 제품을 포함한다. 다른 알맞는 센서는 일리노이즈주, 프리포트, 하니웰 인코포레이티드의 마이크로스위치부에 의해 제조된 모델명 163PCO1D35의 실리콘센서이다. 열선 풍력측정원리를 이용하는 흐름센서장치는, 공기 흐름의 변화를 감지한 후 가열 부재(37) 중 적당한 하나를 작동시키는 데에 유용한 것으로 증명되었다. 제어회로부(41)는 일단 센서(45)에 의해 작동되면, 전류를 가열 부재(37) 중 적당한 하나로 보낸다.

표시장치(51)는 라이터(25)의 외부에, 바람직하기는 전방 하우징부(33)에 위치하여, 궐련(23) 한대에 남아 있는 퍼프의 수를 나타낸다. 표시장치(51)는 바람직하기는 7-부분 액정표시(LCD)를 포함한다. 바람직한 구현예에서, 표시장치(51)는 궐련 탐지장치(57)가 히터고정체(39)내의 궐련의 존재를 탐지하면, 숫자 "8"과 관련된 부분적인 영상을 표시한다. 탐지장치(57)는 바람직하기는 히터고정체(39)의 궐련수용부(27)에 인접한 유도코일(1102)과, 코일(1102)을 제어회로부(41)내의 진동회로와 연통시키는 전선(1104)을 포함한다. 궐련(23)은 내부에 코일권선(1102)의 유도에 영향을 미칠 수 있는 포일 링(foil ring)이나 이와 유사한 요소를 지지하여, 수용부(27)내에 궐련(23)이 삽입될 때마다 탐지장치(57)가 궐련이 있는지의 신호를 회로부(41)에 보내게 된다. 제어회로부(41)는 표시장치(51)에 번갈아서 신호를 보낸다. 표시장치(51)에서 숫자 "8"의 표시는 각 궐련(23)에 제공된 8번의 퍼프가 이용가능함을 나타내는데, 즉 퍼프 싸이클이 시작되지 않았고 어떤 히터부재(37)도 궐련(23)을 가열시키는 데에 작용되지 않았음을 나타낸다. 궐련(23)이 완전히 연소된 후, 표시장치는 숫자 "0"을 나타낸다. 궐련(23)이 라이터(25)에서 제거될 때, 궐련탐지장치(57)는 더 이상 궐련(23)의 유무를 탐지하지 않고, 표시장치(51)는 꺼지게 된다.

유도 궐련탐지장치(57)의 작용 및 상세사항은 일반 양도된 미국특허 제 5,902,501호에 설명되어 있는 바, 이는 여기서 참조로만 인용된다. 다른 탐지장치는 텍사스주 75006, 캐롤톤, 1215 웨스트 크로스비 로드의 OPTEX Technology, Inc.에 의해 제조된 OPR5005 라이트 센서형과 같은 탐지장치(57)가 상기의 것 대신에 이용될 수 있다.

남아 있는 퍼프 회수를 표시하기 위한 다른 방법으로, 탐지장치의 표시는 장치가 활성 또는 비활성("온" 또는 "오프" 상태)인지를 나타내도록 구성될 수 있다.

상기 설명된 궐련탐지장치(57)를 이용하는 수 개의 가능한 대안 중 하나로서 궐련(23)의 존재를 탐지하기 위한 스위치(도시되지 않음)가 제공될 수 있으며, 새로운 궐련이 라이터(25)내로 삽입될 때, 예컨대 표시장치(51)가 숫자 "8" 등을 표시하도록 회로부(41)를 재설정하기 위한 리셋버튼(도시되지 않음)이 제공될 수 있다. 본 발명의 흡연장치(21)에 이용되는 전원, 회로부, 퍼프-자극센서, 표시장치는 일반 양도된 미국특허 제 5,060,671호; 제 5,388,594호 및 제 5,591,368호에 설명되어 있으며, 이들은 모두 참조로만 인용된다.

도 3a와 도 3b를 참조하여, 라이터(25)의 전방 하우징부(33)는 히터부재(37)가 궐련(23)을 미끄러지도록 수용하는 실질적으로 원통형인 히터고정체(39)를 둘러싼다. 히터고정체(39)는 히터부재(37)가 새로 삽입된 각각의 궐련(23)을 따라 대략 동일한 위치에서 궐련(23)의 옆에 위치되도록 히터부재(37)에 고정되게 삽입된 궐련(23)을 지지하도록 되어 있다. 바람직한 구현예에서, 히터고정체(39)는 궐련수용부(27)의 대칭축 둘레에 동심으로 배치되는 서로 평행한 8개의 히터부재(37)를 포함한다. 각 히터부재(37)가 완전히 삽입된 궐련(23)에 지지되는(또는 열적으로 연통되는) 위치는 본 명세서에서 히터영역 또는 탄화구역(42)으로 불리운다. 바람직한 실시예에서, 탄화구역은 궐련(23)의 자유말단(15)에서 대략 9mm 떨어진 곳에서 시작하여 대략 14mm 연장될 수 있다. 물론, 이러한 관계는 다른 라이터와 궐련에서는 변경될 수 있다. 예컨대 다른 모델에서, 탄화구역(42)은 궐련(23)의 자유말단으로부터 12mm 내지 23mm 연장된다.

또한 도 3c를 참조하여, 궐련에서 궐련으로 각 궐련(23)에 대한 가열 부재(37)의 일관된 위치를 확실하게 하기 위해, 히터고정체(39)에는 궐련(23)의 자유말단(15)이 라이터(25)의 궐련수용부(27)내로 삽입되는 동안 자유말단이 이끌려지는 컵형상의 정지부(183)를 갖춘 기저부(300)가 제공된다. 정지부(183)의 컵형상은 궐련(23)을 완전히 삽입했을 때 궐련(23)의 자유말단(15)을 막도록 되어 있어, 공기가 자유말단(15)을 통해 흡입될 수는 없지만, 단지 궐련(23)의 측벽을 따라 대신 흡입되도록 한다.

다시 도 3a와 도 3b를 참조하여, 히터부재(37)는 더 바람직하기는 구불구불한 U자형 히터부재(37)로 형성되어 있으며, 각 히터부재(37)는 단부(54:끝)에 인접한 적어도 제 1 및 제 2의 구불구불하고 길게 연장된 부재(53a,53b)를 포함하고, 단부(54)는 궐련수용부(27)의 개구(55)에 인접하게 위치된다. 각 히터부재(37)의 마주보는 단(56a,56b)은 제어장치(41)에 의해 선택적으로 설치된 전원(35a)의 마주보는 극에 전기적으로 접속된다. 더 상세하게는, 각 히터고정체(37)를 통과하는 전기 통로는 각각 터미널핀(104)을 통과하여 접속되고, 핀(104)과 구불구불한 부재(53a) 중 하나의 자유단부(56a) 사이의 접속부(121)는 적어도 단부(54)의 일부를 통과하여 다른 구불구불한 부재(53b)와 단부(56b)까지 접속된다. 바람직하기는, 일체로 형성된 공동의 접속링(110)은 길게 연장된 부재(53b)의 모든 단부(56b) 중 공동의 전기접속부를 제공한다. 바람직한 실시예에서, 링(110)은 이 링(110)과 핀(105) 사이의 접속부(123)를 통해 전원(35a)의 양극(또는 공동부)에 접속된다. 히터고정체(39)의 전기접속의 구성과 설치에 대한 다른 상세사항은 일반 양도된 미국특허 제 5,060,671호와 동 제 5,388,594호 및 동 제 5,591,368호에 도시되고 설명 되어 있으며, 이들은 참조로만 인용된다. 히터부(53a,53b,54)는 본 명세서에서 히터 블레이드(120)로 되어 있다.

히터고정체(39)의 다른 바람직한 형상은 직선의 구불구불한 히터부재(37)의 형태로 된 히터부재를 포함하며, 이것은 일반 양도된 미국특허 제 5,591,368호에 설명되어 있고 일반 양도된 미국특허 제 5,388,594호에 설명되어 있는 "단일의 구불구불한" 히터부재로, 이들 특허는 여기서는 전부 참조로만 인용된다.

라이터(25)의 일부로 작동가능한 추가의 히터고정체(37)는 일반 양도된 미국특허 제 5,665,262호와 일반 양도된 미국특허 제 5,498,855호에 설명된 것들을 포함하며, 이들 특허는 여기서는 전부 참조로만 인용된다.

바람직하기는, 히터(37)는 궐련(23)의 원주 둘레의 이격된 위치에서 바람직하기는 궐련(23)을 8회 가열하도록 회로부(41)의 제어하에 전원(35a)에 의해 개별적으로 전원이 가해진다. 가열은 궐련(23)으로부터 8회의 퍼프를 가능하게 하며, 이는 종래의 많은 궐련의 흡연에 의해 일반적으로 성취된다. 하나 이상 또는 모든 퍼프 동안 하나 이상의 히터를 동시에 작동시키는 것이 바람직할 수 있다.

도 4를 참조하면, 궐련(23)은 바람직하기는 본 명세서에서 전부 참조로 인용된 일반 양도된 미국특허 제 5,499,636호의 바람직한 구현예를 따라 구성된다.

도 3a와 도 3b 및 도 3c를 참조로, 바람직하기는 퍼프센서(45)는 포트(45a)를 통해 히터고정체(39)의 내부와 연통된다. 바람직하기는, 포트(45a)는 히터고정체(39)의 기저부(300)에 인접하여 위치한다. 이러한 위치는 히터고정체(39)의 본체를 통해 그곳에 이르는 포트(45a)와 인접한 통로가 파편에 의해 막히게 되거나 연 기가 응축되는 위험을 최소화시킨다.

히터고정체(39)는 적어도 부분적으로는 천공된 고리부(1204)와 수용부(27)의 몸체에 의해 한정되는 다기관(1202)과 연통되는 공기출입포트(1200)를 포함한다. 고리부(1204)는 바람직하기는 공기가 공기출입포트(1200)와 다기관(1202)을 통해 라이터내로 흡입될 때 최소압력강하를 가져오도록, 대략 0.029인치의 직경을 갖는 4개의 구멍(1206)을 포함한다. 구멍(1206)의 크기와 갯수는 변경될 수 있지만 삽입된 궐련(23)을 흡입할 때 공기가 라이터에 들어갈 때 유도되는 충분한 압력강하를 제공하도록 되어 있으며, 흡입센서(45)는 흡입의 초기상태를 인식하도록 작용된다. 바람직한 구현예에서, 고리부(1204)의 구멍(1206)은 대략 25mm 수주의 RTD에 5mm를 더하거나 뺀 값을 유도한다. 고리부(1204)에서 유도된 압력강하의 범위는 압력센서(45)에 의해 탐지가능한 압력강하의 범위내에 있도록 선택되어야 하지만, 바람직한 나머지 RTD(흡입저항)가 궐련(23)에 의해 영향받도록 최소화된다. 바람직한 실시예에서, 4 내지 5인치 수주의 총 RTD(100 내지 130mm의 수주)가 바람직하며 대략 25mm로 고리부(1204)에 형성된다. 이에 따라, 궐련(23)의 RTD는 바람직하기는 라이터(25)에 삽입될 때 대략 75 내지 105mm 수주의 RTD 범위내에 있으며, 유도된 라이터(25)의 압력강하는 대략 25mm의 수주를 나타낸다. 본 발명에 따른 궐련 RTD의 조정은 궐련(23)의 충전된 담배로드 부분(88)에서 천공(12 및 임의로 14)의 갯수 및 범위의 조정을 포함한다.

바람직하기는, 수용부(27)에 인접하게 위치된 고리부(1204)의 구멍(1206)은 이 구멍(1206)을 막기 쉬운 파편과 응축물로부터 떨어져 위치된다.

퍼프를 개시한 후 라이터내로 흡입되는 공기는 히터고정체(300)의 기저부(300)쪽으로 실질적인 길이방향(축)의 속도 성분으로 궐련을 따라 들어간다. 기저부(300)에 인접한 유동편향판이나 환형상의 공기강하부(1210)는 들어가는 공기흐름의 적어도 일부를 삽입된 궐련(23)을 향해 후방으로 향하게 함으로써 시스템(21)의 연기배출을 향상시킨다. 이론에 결부됨 없이, 공기강하부(1210)는 공기를 궐련(23)을 지지하는 천공(12)의 구역쪽으로 안내는 경향이 있다고 믿어진다. 바람직하기는 환형상의 공기강하부(1210)는 완전히 삽입된 궐련(23)에 비례하여 위치되어, 공기강하부(1210)가 천공(12)의 궐련(23)을 따라 일반적인 위치를 한정하도록 한다.

공기강하부(1210)의 작용은, 이 강하부가 금속으로 이루어지거나, 히터고정체(39)의 모든 몸체부가 스테인레스강과 같은 금속으로 이루어지고, 또는 히터고정체(39)의 적어도 일부가 삽입된 궐련(23)에 인접하게 배치되는 경우, 향상된다는 것이 발견되었다. 이러한 설비는 TPM(FTC)의 배출을 1mg 증가시킬 수 있다.

궐련(23)은 담배로드(60)와 필터끝단(62)을 포함하며, 이들은 끝단종이(64)로 함께 연결된다. 궐련(23)의 담배로드(60)는 바람직하기는 단부 중 하나의 자유유동필터(74)와 다른 단부의 담배 플러그(80) 둘레에 튜브형상(원통형상)으로 접혀지는 담배웨브나 "매트"(66)를 포함한다. 선택적으로, 셀룰로오스 아세테이트 플러그가 담배플러그(80) 대신 사용될 수 있다. 담배플러그(80)의 길이방향(축) 범위는 부분적으로 충전된 궐련(23)의 충전된 담배로드 부분(88)를 한정한다.

외부래퍼(overwrap:71)는 담배웨브(66) 둘레에 밀접하게 말려지고, 종래의 더욱 통상적인 궐련의 형성에 일반적인 것과 마찬가지로 길이방향의 솔기를 따라 함께 지지된다. 외부래퍼(71)는 자유유동 필터(74)와 담배플러그(80) 둘레에 감긴 상태로 담배웨브(66)를 유지한다.

담배웨브(66) 자체는 바람직하기는 기저웨브(68)와, 이 기저웨브(68)의 내면을 따라 위치된 담배재료(70)의 층을 포함한다. 담배로드(60)의 끝단에서, 외부래퍼(71)와 담배웨브(66)는 튜브형상의 자유유동 필터플러그(74) 둘레에 감긴다. 바람직하기는, 담배플러그(80)는 담배웨브(66)와 별도로 구성되며, 바람직하기는 플러그 랩(84)내에 싸이거나 이 랩(84)에 의해 보유되는 비교적 짧은 절단된 충전담배의 열을 구비한다.

일반적인 문제로서, 담배플러그(80)의 길이는 바람직하기는 담배로드(60)의 총길이에 대해 조정되어 자유유동필터(74)와 담배플러그(80) 사이의 담배로드(60)를 따라 간극(90)이 형성된다. 간극(90)은 담배로드(60)의 비충전부에 대응되며, 담배로드(60)의 자유유동필터(74)를 통해 끝단(62)과 즉시 유체연통된다.

끝단(62)은 바람직하기는 담배로드(60)에 인접하게 위치된 자유유동 필터(92)와, 담배로드(60)로부터 끝단(62)의 말단에 있는 입술쪽 필터플러그(94)를 포함한다. 바람직하기는, 자유유동필터(92)는 튜브형상이며 매우 적은 압력강하로 공기를 전달한다. 하지만 표준 형상의 다른 저효율 필터가 대신 이용될 수 있다. 자유유동필터(92)의 내경은 바람직하기는 2 내지 6mm 사이이며, 바람직하기는 담배로드(60)의 자유유동필터(74)보다 크다.

입술쪽 필터플러그(94)는 외관상의 목적을 위해, 그리고, 비록 입술쪽 필터플러그(94)가 약 15 내지 25%의 효율을 갖는 저효율필터를 포함하는 것이 바람직하지만, 필요에 따라 약간의 여과를 수행하도록 끝단(62)의 자유말단을 폐쇄시킨다.

다시 도 4를 참조하면, 바람직하기는 부분적으로 충전된 궐련(23)은 궐련(23)의 담배로드부분의 자유말단(15)에 인접한 위치에 적어도 하나의 천공(12)의 열을 구비한다. 바람직하기는, 이 천공(12)의 열들은 12개의 구멍으로 이루어지며, Hauni사의 모델명 500-1인 온라인 레이저 천공장치를 이용하여 400 마이크로초 펄스에서 슬릿(17;천공)으로 형성될 수 있다. 각 천공(12)의 열의 천공(17)들은 바람직하기는 담배매트(66)와 플러그 랩(84)을 통과하여 외부래퍼(71)를 통해 뻗는다.

도 2를 참조하면, 천공(12)의 열은 바람직하기는 탄화구역(42)의 단부(42a)에 또는 그에 인접하게 위치된다. 이러한 위치는 담배플러그(80)내로 가열된 공기의 유입을 증진시키고 퍼프 싸이클 동안 배출(TPM-FTC)이 향상되도록 열분해 시 다른 추가적인 효과를 발생시킨다고 믿어진다.

배출을 더 향상시키기 위해, 이미 설명된 것과 같은 천공(17)들을 갖춘 추가의 천공(14)의 열(들)이, 바람직하기는 히터 탄화구역(42)에 의해 또는 궐련(23)의 자유말단(15)에 인접한 겹친 위치나 적어도 부분적으로 겹친 위치에서 담배로드(60)의 충전된 담배로드 부분(88)을 따른 위치에 형성될 수 있다. 후자의 다른 실시예에서, 천공(14)의 제 2열이 궐련(23)의 자유말단(15)에서 대략 4mm 떨어져서 형성된다. 천공의 열 중 하나 또는 모두(12 또는 14)는 천공(17)들의 단일열 또는 2중열을 형성할 수 있다.

천공(17)들의 갯수와 범위는 두 개의 상반되는 점에 의해 결정된다. 상기 설명된 것과 같은 추가의 천공(12,14) 열은 궐련(23)의 배출을 향상시킨다. 하지만, 각 추가의 천공(12,14)의 열은 궐련(23)의 측벽을 따라 RTD를 감소시킨다. 바람직하기는, 전기흡연장치(21)의 총 RTD는 흡연자에게 대략 4 내지 5인치(대략 100 내지 130mm의 수주)나 80 내지 130mm 수주에서 얻은 것과 대략 동일한 흡입저항을 제공해야 한다.

히터부재(37)에 대한 23.8 Joules의 총 에너지 입력에서, 궐련의 자유말단(15)에서 12mm 떨어진 위치에서 2중의 천공(12)의 열(각각 12개의 구멍을 가진 2중의 열)을 갖는 궐련(23)은 실질적으로 3밀리그램 보다 많은 TPM(FTC)을 전달할 수 있다. 제2의 천공(14) 열(들)이 추가됨으로써 추가의 배출이 얻어질 수 있다.

하지만, 천공(17)의 각각의 추가 열들은 RTD를 낮추고, 이것은 전체 장치(21)에 대해 100mm의 수주 또는 그보다 높게 유지되는 것이 바람직하다. 주어진 궐련(23)에 대해서, RTD 수치가 그의 하한에 가까울 때까지 추가 배출이 바람직하며, 추가 배출은 매트(66) 자체에 위치된 원주방향으로 이격된 다수의 구멍(16)에 의해 얻어질 수 있다. 바람직하기는, 매트구멍(16)은 각각 직경이 대략 1mm이고 바람직하기는 갯수가 6개여서, 매트재료(66)의 필요한 인장강도가 유지되어 기계제조작업을 유지할 수 있다. 매트 구멍은 본 명세서에서 참조로 인용되는 미국특허 제 5,666,976호에 설명된 것과 같이 형성된다.

바람직하기는, 매트(66)의 구멍(16)은 외부래퍼(71)에 의해 덮인다. 바람직하기는, 어느 천공(12,14) 열은 이들이 덮이지 않도록 매트구멍(16) 열의 위치에서 떨어져 위치된다. 바람직한 구현예에서, 매트구멍(16)은 궐련(23)의 자유말단(15)으로부터 대략 7mm 지점에 위치되고, 2중의 천공(12)의 열은 궐련(23)의 단부(15)에서 대략 12mm되는 지점에 형성되며, 이렇게 배치됨으로써 궐련은 6mg 이상의 TPM(FTC) 를 성취한다. 바람직하기는, 매트구멍(16)은 각각의 추가 천공(17)의 열에 의해 얻은 것과 동일한 RTD의 감소범위 없이 궐련(23)에 대한 추가 배출을 도모할 수 있다. 이에 따라, RTD에 대한 감소된 효과로 배출을 조정하거나 증가시키는 데에 이용되는 매트구멍(16)을 갖는 궐련(23)에 있어서, 바람직한 배출에 가까워지도록 천공(12,14)의 열을 이용할 수 있다.

더욱 통상적인 궐련은 약 80mm 내지 130mm의 수주의 흡입저항(RTD)을 나타낸다. 궐련없이 테스트하였을 때 본 발명에 따른 전기흡연장치의 라이터는 대략 20 내지 30mm 수주의 RTD를 나타낸다. 여기서 설명된 레이저 천공과 매트 구멍을 구비하는 본 발명에 따른 궐련 자체(전기흡연장치의 라이터의 외부)가 흡입될 때는 대략 20 내지 30mm 수주의 RTD를 나타내지만, 삽입된 때에는, 전기흡연장치(라이터와 완전히 삽입된 궐련)는 대략 50 내지 75mm 수주의 RTD를 발생시킨다.

도 2와 도 5를 참조하여, 라이터(25)의 전기 제어 회로부(41)는 논리회로(195)를 포함하고, 이것은 바람직하기는 마이크로 제어장치나 집적회로(또는 "ASIC")를 포함한다. 또한, 제어회로는 라이터(25)의 궐련수용부(27)내의 궐련(23)의 삽입을 탐지하는 궐련센서(57)와, 삽입된 궐련(23)에 대한 흡입을 탐지하는 퍼프센서(45), 궐련에 남은 퍼프수를 표시하는 LCD 표시장치(51), 전원(35a) 및 타이밍 네트워크(197)을 포함한다.

논리회로(195)는 여기에 설명된 기능을 나타낼 수 있는 어느 종래의 회로를 포함할 수 있다. (예컨대 캘리포니아주, 서니베일, 액텔 코포레이션사의 ACTEL A1280A FPGA PQFP 160형과 같은) 필드 프로그래머블 게이트어레이 또는 마이크로 제어장치는 다른 성분들에 의해 수행된 아날로그 기능으로 디지털 논리 기능을 수행하도록 프로그램될 수 있다. ASIC 또는 마이크로 제어장치는 하나의 성분에서 아날로그와 디지털 기능 모두를 수행할 수 있다. 본 발명의 제어회로(41)와 논리회로(195)와 유사한 제어회로와 논리회로의 특성은 예컨대 일반 양도된 미국특허 제 5,388,594호와, 동 제5,505,214호, 동 제5,591,368호 및, 동 제5,499,636호에 기술되어 있으며, 이들 모두는 여기서 참조로 인용된다. 다른 상세사항은 계류중이며 공동으로 양도된 미국특허 제 6,040,560호에 기술되어 있으며, 본 명세서에서 참조로 인용된다.

바람직한 구현예에서, 8개의 개별적인 히터부재(37)들이 전원(35a)의 양극에, 그리고 대응되는 필드효과 트랜지스터(FET) 히터 스위치(201∼208)를 통해 접지되도록 연결된다. 별도의 (또는 선택된) 히터스위치(201∼208)는 논리회로(195)에 의한 동력 싸이클의 수행 동안 각각 터미널(211∼218)을 통해 논리회로(195)의 제어하에서 켜질(turn on)것이다. 논리회로(195)는 히터고정체(39)의 대응되는 히터부재(37)를 활성화 및 비활성화시키도록 히터스위치(201∼208)의 특정한 하나를 활성화 및 비활성화시키는 신호를 보낸다.

논리회로(195)는 예정된 총 싸이클 기간(T_total)에 따라 각 히터부재(37)의 활성 및 비활성을 간단히 수행하도록, 그리고 각 상이 각각의 총 싸이클 기간을 자체의 예정된 시간(t_phase)을 갖는 예정된 갯수의 상으로 정확히 나누도록 시간조절 회 로(197)와 상호작용한다. 바람직한 구현예에서, 총 싸이클 기간(T_total)은 (흡연자가 보통 궐련을 흡입하는 것과 관련된 2초에 한계치를 더한 값보다 작아지도록) 1.6초로 선택되며, 총 싸이클 기간(T_total)은 바람직하기는 2개의 상으로 분리되며, 제1 상은 1.0초의 예정된 기간(t_{phase 1})을 가지며 제2 상은 0.6초의 예정된 기간(t_{phase 1})을 갖는다. 총 싸이클 기간(T_total), 상의 총 갯수 및, 각각의 상의 기간은 제어회로(41)내에 각각의 히터부재(37)와 궐련(23)의 인접부 사이의 바람직한 열적 상호작용(열적 프로파일이나 열적분포도)을 정확히 복제하는 동력 싸이클을 수행하기 위한 용량을 형성하기 위한 매개변수이다. 또한, 일단 바람직한 열적-분포도가 형성되면, 특정 매개변수들(바람직하기는 각 상에서의 사용률)은 상기 설명된 배터리 방전 싸이클에 포함된 전압(V_in)의 범위에 걸쳐 모든 전력 싸이클과 함께, 예정된 열적-분포도를 정확히 복제하도록 제어회로(41)에 의해 동적으로 조정된다.

퍼프-자극 센서(45)는 흡연자의 활동(즉, 연속적인 압력 강하 또는 충분히 지속된 기간에 걸친 공기 유동)을 표시하는 논리회로(195)에 신호를 공급한다. 논리회로(195)는 퍼프-자극 센서(45)로부터의 잘못된 신호에 대한 반응으로 히터부재의 의외의 활성화를 막기 위해, 궐련에 대한 미세한 공기압 변화와 많은 지속적 흡입을 비교하는 디바운싱 루틴(debouncing routine)을 포함한다. 퍼프-자극 센서(45)는 압저항(piezoresistive) 압력센서나 작업 증폭장치를 구동하는데 사용되는 광학 플랩센서를 포함할 수 있으며, 증폭장치의 출력은 논리신호를 논리회로(195) 에 교대로 공급하는데 이용된다. 흡연장치와 관련되어 이용하기에 알맞는 퍼프-자극 센서는 일리노이즈주, 프리포트, 하니웰 인코포레이티드사의 마이크로스위치부에 의해 제조된 모델명 163PC01D35 실리콘센서, 또는 캘리포니아주, 프레몬트, 루카스-노바의 NPH-5-02.5G NOVA센서 또는 캘리포니아주, 서니베일, 센심 인코포레이티드사의 SLP004D형 센서를 포함한다.

궐련센서(57)는 궐련수용부(27)에 위치되고, 라이터(25)에 궐련(23)의 삽입을 나타내는 논리회로(195)에 신호를 공급한다. 임의로, 제2 센서가, 정지부(183)에 인접하게 위치하여 궐련이 수용부(27)내에 완전히 삽입되는지를 확인할 수 있다.

에너지 보존을 위해, 흡입센서(45)와 궐련센서(57)는 낮은 사용률(예컨대 약 2 내지 10%의 사용률)에서 순환이 실시되고 종료되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 퍼프-자극 센서(45)는 매 10ms 마다 1ms씩 켜 있는 것이 바람직하다. 만일, 예컨대 흡입센서(45)가 4개의 연속펄스 동안(즉 40ms 기간 이상) 궐련에 대한 퍼프 압력 강하나 공기유동을 감지한다면, 흡입센서는 터미널(221)을 통해 논리회로(195)에 신호를 보낸다. 그 다음, 논리회로(195)는 터미널(211∼218) 중 적당한 하나를 통해 신호를 보내어 FET 히터스위치(201∼208) 중 적당한 하나를 켠다.

이와 유사하게, 궐련센서(57)는 바람직하기는 매 10ms 마다 1ms씩 켜진다. 만일, 예를 들면, 궐련센서(57)가 라이터(25)내의 궐련(23)의 존재를 나타내는 4개의 연속반사된 펄스를 탐지하면, 광센서는 터미널(223)을 통해 논리회로(195)에 신호를 보낸다. 그 다음, 논리회로(195)는 퍼프-자극 센서를 켜도록 터미널(225)을 통해 퍼프-자극 센서(45)에 신호를 보낸다. 또, 논리회로(195)는 터미널(227)을 통해 표시장치(51)에 신호를 보내 그것을 켜도록 한다. 상기의 변조(modulation)기술은 퍼프-자극 센서(45)와 궐련센서(57)에 의해 요구된 시간평균전류를 감소시키며, 이에 따라 전원(37)의 수명을 연장시킨다.

논리회로(195)는 PROM(programmable read-only memory, 프로그램가능 읽기전용메모리)을 포함하고, 이것은 바람직하기는 적어도 2개의 데이터베이스나 "순람표(look-up table)"(302,304) 및 임의로 제3 데이터베이스(306;순람표)와 가능하기는 제4 순람표(307)를 포함한다. 각 순람표(302,304; 임의로 306,307)는 즉각적인 동력 싸이클의 각각의 상의 실행에 이용되도록, (제1 상에 대해 'dc₁', 그리고 제2 상에 대해 'dc₂') 배터리전압(V_in)을 나타내는 신호를 사용률을 나타내는 신호로 변환시킨다. 제 3 및 제 4 순람표(306,307)는 유사하게 작용한다.

동력 싸이클의 개시 후, 논리회로는 배터리전압(V_in)을 나타내는 신호를 받은 다음, 동력 싸이클의 제1 상의 개시에 대한 사용률(dc₁)을 형성하도록 제1 순람표(302)에 즉각적인 읽기(V_in)를 참조한다. 제1 상은 타이밍 네트워크(197)가 제1 상(t_{phase 1})의 소정의 기간이 경과함을 나타내는 신호를 보낼 때까지 연속되고, 그 결과, 논리회로(195)는 V_in과와 제2 순람표(304)을 참조하고 제2 상의 개시에 대한 사용률(dc₂)을 형성한다. 제2 상은 타이밍 네트워크(197)가 제 2상(t_{phase 2})의 예정된 기간이 경과되었음을 나타내는 신호를 보낼 때까지 연속되고, 그 결과 타이밍 네트워크(197)가 터미널(229)에서 논리회로(195)에 정지신호를 보내게 된다. 임의로, 논리회로(195)는 제3 상을 개시할 수 있고 제3의 사용률(dc₃)을 형성할 수 있으며, 정지신호는 제3 상(t_{phase 3})의 예정된 기간이 경과할 때까지 생성되지 않을 것이다. 유사한 상황이 선택적으로는 제 4상(t_{phase 4})에서 확립될 수 있다. 본 발명은 추가의 상으로도 실시될 수 있다.

비록 본 발명이 각 상의 실질적인 전체를 통해 적용되어질 동력표를 형성하기 위해 순람표에 대한 각 상의 참조를 개시부로 제한하여 실시될 수 있지만, 상세하고 바람직한 실시예는, 제어회로가 각 상을 통해 진행할 때 배터리전압의 변동에 반응하여 동력표에 맞춰진 값을 동적으로 조정하도록, 각각의 순람표(302,303,306,307)와 함께 연속적으로 V_in을 참조하도록 형성된 논리회로(195)를 갖게 된다. 이러한 장치는 정확한 열적분포도의 더 정확한 반복을 제공한다.

일반 양도된 미국특허 제 5,388,594호; 동 제 5,505,214호; 동 제 5,591,368호; 동 제 5,499,636호 및 동 제 5,372,148호에 설명된 것과 같은, 다른 시간조절회로 구성과 논리회로가 사용될 수도 있으며, 상기 특허들은 여기서 전체가 참조로인용된다.

작동 동안, 궐련(23)은 라이터(25)에 삽입되고 궐련의 존재는 궐련센서(57)에 의해 검출된다. 궐련센서(57)는 터미널(223)을 통해 논리회로(195)에 신호를 보낸다. 논리회로(195)는 전원(35a)의 장전과 즉석의 전압이 허용가능한 최소의 전압 (V_{in min}) 이하인가를 확인한다. 만일 라이터(25)내에 궐련(23)을 삽입한 후, 논리회로(195)가 전원(35a)의 전압이 최소 전압(v_{in min}) 이하로 매우 낮아진 것을 탐지하면, 표시장치(51)는 깜빡거리고 라이터의 다른 동작은 전원(35a)이 재장전되거나 회복될 때까지 중지될 것이다. 전원(35a)의 전압은 히터부재(37)의 점화 동안 감시되고, 히터부재(37)의 점화는 만일 전압이 예정값 이하로 떨어지면 차단된다.

만일 전원(35a)이 장전되고 전압이 충분하면, 논리회로(195)는 흡연자가 궐련(23)을 흡입하는 지의 여부를 결정하도록 터미널(225)을 통해 퍼프 센서(45)에 신호를 보낸다. 동시에, 논리회로(195)는 LCD가 숫자 8을 나타내어 8회의 퍼프가 이용가능함을 나타내도록 터미널(227)을 통해 표시장치(51)에 신호를 보낸다.

논리회로(195)가 지속된 압력강하나 공기유동이 검출되는 흡입센서(45)로부터 터미널(221)을 통해 신호를 받으면, 논리회로(195)는 타이밍 네트워크를 활성화시키도록 터미널(231)을 통해 타이밍 네트워크(197)에 신호를 보낸 다음, 상기 설명된 방식으로 상에서 상으로 작용을 시작한다. 또한, 논리회로(195)는 다운카운트 루틴(downcount routine)에 의해 8개의 히터부재 중 어느 것이 가열될 것인가를 결정하며, FET 히터스위치(201∼208) 중 적당한 하나를 켜도록 적당한 터미널(211∼218)을 통해 신호를 보낸다. 알맞는 히터는 타이머가 작동하는 동안 켜있다.

타이밍 네트워크(197)가 터미널(229)을 통해 타이머가 동작을 정지하였음을 나타내는 논리회로(195)에 신호를 보낼 때, 특정한 온상태의 FET 가열스위치(211∼218)가 오프상태로 되며, 이에 의해 특정한 히터부재(37)로부터 동력이 차단된다. 또한, 논리회로(195)는 다운카운트하고, 표시장치가 하나 감소된 퍼프가 남아 있는 (예컨대 첫번째 흡입 후, "7") 것을 나타내도록 터미널(227)을 통해 표시장치(51)에 신호를 보내며, 논리회로(195)는 FET 히터스위치(211∼218) 중 다른 소정의 하나를 온시켜서, 히터부재의 다른 예정된 하나에 동력을 공급하게 된다. 공정은 표시장치(51)가, 궐련(23)에 대해 남아 있는 더 이상의 퍼프가 없음을 의미하는 "0"을 나타낼 때까지 반복될 것이다. 궐련(23)이 라이터(25)에서 제거될 때, 궐련센서(57)는 궐련이 없음을 나타내게 되며 논리회로(195)는 리셋(reset)된다.

참조로 인용되는 미국특허 제 5,505,214호와 동 제 5,388,594호 및 동 제 5,372,148호에 설명된 다른 특징은 상기 설명된 특징 대신에 또는 거기에 추가하여 제어회로부(41)에 부가될 수 있다. 예를 들면, 필요에 따라, 다양한 작동불능 특징이 제공될 수 있다. 작동불능 특징의 한 형태는 전원(35a)이 회복될 수 있는 시간을 갖도록, 연속적인 퍼프가 서로 지나치게 가깝게 일어나는 것을 방지하는 타이밍 회로도(도시되지 않음)를 포함한다. 다른 작동불능 특징은 만일 인가되지 않은 제품이 히터고정체(39)에 삽입되면 히터부재(37)를 작동시키지 않는 수단을 포함한다. 예를 들면, 궐련(23)은 가열 부재(37)에 전압이 가해지기 전에 라이터(25)를 인식해야 하는 확인특성을 갖출 수 있다.

도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 구현예에 따라 구성된 궐련(23)은 담배로드(60)와 필터끝단(62)을 포함하여 이루어지고, 이들은 끝단종이(64)와 함께 접합된다. 궐련을 제조하는 동안, 천공(263)이 담배로드(60)의 외표면에서 하나 이상의 위치에 형성될 수 있다.

부분-장전된 필터 궐련(23)은, 바람직하기는 흡연장치(21)가 흡연자에게 많은 종래의 궐련과 같은 친숙한 "입에 닿는 느낌"을 제공하도록 대략 직경이 7.5mm 내지 8.5mm 사이에 있는 길이방향을 따라 필수적으로 일정한 직경을 갖는다. 바람직한 구현예에서, 상기 궐련(23)은 전체 길이가 대략 62mm이고, 그에 따라 궐련을 포장할 때, 종래의 포장기계의 사용이 용이하게 된다. 마우스피스 필터(94)와 자유유동 필터(92)의 결합된 길이는 바람직하기는 30mm이다. 끝단 종이는 바람직하기는 담배로드(60) 보다 대략 6mm 연장된다. 담배로드(60)의 총길이는 바람직하기는 32mm이다. 다른 크기와 길이 및 직경이 바람직한 구현예에서 상기 열거된 것들 대신에 선택될 수 있다.

궐련(23)의 담배로드(60)는 바람직하기는 튜브형상(원통형상)의 형태로 접히는 담배웨브나 매트(66)를 포함한다.

외부래퍼(71)는 담배웨브(66)를 친밀하게 둘러싸고, 많은 종래의 궐련의 구성에서 일반적인 것과 같이 길이방향의 솔기를 따라 함께 고정된다. 외부래퍼(71)는 자유유동 필터(74)와 담배플러그(80) 둘레에 감긴 상태로 담배웨브(66)를 보유한다.

바람직하기는, 궐련 외부래퍼(71)는 더욱 종래의 궐련의 외형과 느낌을 주도록 담배웨브(66) 둘레에 밀접하게 감긴다. 외부래퍼(71)가 궐련종이의 표준형태, 바람직하기는 (예컨대 1.0 킬로파스칼의 압력강하에서 1분에 1 cm²의 재료를 통과하는 cm³으로 측정된 공기량으로 정의되는) 약 20 내지 50 CORESTA의 아마지(flax paper), 및 더욱 바람직하기는 약 30 내지 45 CORESTA이고, 약 23 내지 35 g/m² 그리고 더 바람직하기는 약 23 내지 30 g/m²의 기본중량과, 약 23 내지 35 중량% 그리고 더 바람직하기는 28 내지 33 중량%의 충전물 하중(바람직하기는 탄산칼슘) 특성을 가질 때, 더 나은 맛의 흡연이 성취된다.

담배웨브(66) 자체는 바람직하기는 기저웨브(68)와 이 기저웨브(68)의 내표면을 따라 위치하는 담배재료(70)의 층을 포함한다. 담배로드(60)의 끝단(72)에서, 담배웨브(66)는 외부래퍼(71)와 함께 관형상의 자유유동 필터플러그(74) 둘레에 감긴다. (또한 "휘슬-쓰루(whistle through)" 플러그로도 알려진) 자유유동 필터(74)는 구조적 정의를 제공하고 담배로드(60)의 끝단(72)에서 지지하며, 담배로드(60)의 내부로부터 에어로졸이 최소 압력강하와 함께 흡입되게 한다. 또한, 자유유동 필터(74)는 담배로드(60)의 끝단(72)에서 흐름 압축부로 작용하고, 이것은 궐련(23)을 흡입하는 동안 에어로졸의 형성을 증진시키는 것을 돕는다고 알려져 있다. 자유유동 필터는 원통형상의 필터플러그를 포함하여, 저효율 필터의 다른 형상과 형태가 적당함에도 불구하고, 바람직하기는 장비의 취급을 용이하게 하기 위해 길이가 적어도 7mm이며, 바람직하기는 환형상으로 이루어진다.

담배로드(60)의 자유말단(78)에서, 담배웨브(66)는 외부래퍼(71)와 함께 원통형 담배플러그(80) 둘레에 감긴다. 바람직하기는, 담배플러그(80)는 담배웨브(66)와 별개로 구성되며, 플러그 랩(84)내에 감기거나 그 안에 보유되는 절단 충전재(cut filler) 담배의 비교적 짧은 칼럼을 포함한다.

바람직하기는, 담배플러그(80)는 종래의 궐련로드 제조기계에 형성될 수 있 으며, 여기서 (바람직하기는 혼합된) 절단 충진물은 이송벨트에서 담배의 연속적인 로드로 형성되고, 플러그 랩(84)의 연속리본으로 포집되어 그 다음 길이방향의 솔기를 따라 접착되고 열로 밀봉된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 플러그랩(84)은 충진물, 사이징 또는 연소첨가제(burn additive)가 없거나 거의 없는 (각각 0.5중량% 이하), 바람직하기는 사이징 첨가제가 없거나 거의 없는, 셀룰로오스 웨브로 구성된다. 바람직하기는, 담배 플러그 랩(84)은 15g/m², 더욱 바람직하기는 약 13g/m² 이하의 낮은 기본중량을 갖는다. 담배 플러그 랩(84)은 바람직하기는 약 20,000 내지 35,000 CORESTA의 범위, 그리고 더 바람직하기는 약 25,000 내지 35,000 CORESTA 범위에서 높은 투과율을 가지며, 바람직하기는 연질의 목재 섬유 펄프 또는 마닐라삼(abaca)형의 셀룰로오스 또는 다른 긴 섬유질의 펄프로 구성된다. 이러한 종이는 독일, 건스백, D-76584, 포스트파크 1155, 파피에르파브릭 슐러 회쉿 게엠베하의 제품으로 이용가능하며, 플러그 랩(84)으로 이용하기에 알맞은 다른 종이는 2.5중량% 수준으로 추가의 카르복실메틸 셀룰로오스를 갖는 프랑스 에임펠레의 드모딧사의 TW 2000이다.

담배로드 제조기계는 대략 0.17 내지 0.30 g/cc, 더 바람직하기는 적어도 0.20 내지 0.30 g/cc 범위이며 가장 바람직하기는 약 0.24 내지 0.28 g/cc 사이의 담배로드밀도를 제공하도록 작동된다. 상승된 밀도는 담배로드(60)의 자유말단(78)에서 단부가 늘어지는 것을 막기에 바람직하다. 하지만, 로드의 밀도가 낮을수록, 담배 칼럼(82)이 에어로졸의 비율과 연기에 대한 향을 더 많은 기여를 하게한다. 이에 따라, (담배 칼럼(82)에서 낮은 로드밀도를 선호하는) 에어로졸 배출과 (로드밀도의 상승된 범위를 선호하는) 단부-늘어짐의 회피 사이에 균형이 이뤄져야 한다.

담배 칼럼(82)은 바람직하기는 임의로 전통적인 궐련의 향을 포함하는, 재조합담배 및 다른 혼합 성분들과 함께, 밝은(bright), 버얼리(burley)담배와 오리엔트(oriental)담배로 이루어진 혼합물을 포함하는, 산업상 전형적인 담배의 절단 충전물을 포함한다. 하지만, 바람직한 구현예에서, 담배 칼럼(84)의 절단 충전물은 미국시장에 대해 재조합 담배를 포함하지 않거나 향을 없앤 후에, 대략 45:30:25 비율의 밝은 버얼리담배 및 오리엔트담배의 혼합물로 이루어진다. 임의로, 확대된 담배 성분이 로드 밀도를 조정하기 위해 상기 혼합물에 포함될 수 있으며, 향이 추가될 수 있다.

상기와 같이 형성된 연속 담배로드는 담배플러그(80)에 대해 예정된 플러그 길이에 따라 절단된다. 이 길이는 바람직하기는 기계 취급이 용이하도록 적어도 7mm이다. 그러나, 상기 길이는 약 7mm 에서 25mm까지, 또는 특히 도 7을 참조하여 아래의 설명에서 명료해지는 선호하는 궐련디자인에 따라 변경가능하다.

일반적인 문제로서, 담배플러그(80)의 길이는 바람직하기는 자유유동 필터(74)와 담배플러그(80) 사이의 담배로드(60)를 따라 간극(91)이 형성되도록 담배로드(60)의 총길이에 비례하여 조정된다. 간극(91)은 담배로드(60)의 비충전 부분에 대응되고, 담배로드(60)의 자유유동 필터(74)를 통해 끝단(62)과 즉각적으로 유체연통된다.

특히 도 6을 참조하여, 담배플러그(80)의 길이와 담배로드(60)를 따른 그의 상대적 위치다 히터부재(37)의 특징과 관련하여 선택된다. 궐련이 라이터(25)내의 정지부(182)에 대해 적당히 위치될 때, 각 히터부재(37)의 일부(93)는 담배로드(60)의 구역을 따라 담배로드(60)와 접촉할 것이다. 이 접촉구역은 히터 풋프린트(95)로 불리운다. (도 2의 2중 화살표로 도시된) 히터 풋프린트(95)는 궐련구조 자체의 일부는 아니지만, 히터부재(37)가 궐련(23)의 흡연 동안 작동가능한 가열온도에 도달할 것으로 예상되는 담배로드(60)의 구역을 나타낸다. 히터부재(37)는 히터고정체의 정지부(182)로부터 고정된 거리(96)에 있으므로, 히터 풋프린트(95)는 라이터(25)내로 완전히 삽입되는 모든 궐련(23)에 대해 담배로드(60)의 자유말단으로부터 동일한 예정된 거리(96)에 있는 담배로드(60)를 따라 위치한다.

바람직하기는, 담배플러그(80)의 길이와, 히터 풋프린트(95)의 길이 및, 히터 풋프린트(95)와 정지부(182) 사이의 거리는 히터 풋프린트(95)가 담배플러그(80)를 넘어 연장되어 간극(91)의 일부와 거리(98)만큼 겹쳐지도록 선택된다. 또한, 히터 풋프린트(95)가 간극(91;담배로드(60)의 비충전 부분)에 겹치는 거리(98)는 "히터-간극 중복부"(98)로 나타내어진다. 히터 풋프린트(95)의 나머지 부분이 담배플러그(80)와 겹치는 거리는 "히터-충전재 중복부"(99)로 나타내어진다.

끝단(62)은 바람직하기는 담배로드(60)에 인접하게 위치된 자유유동 필터(92)와, 담배로드(60)로부터 끝단(62)의 말단에 있는 흡입필터플러그(94)를 포함한다. 바람직하기는 자유유동 필터(92)는 관형상이며 매우 적은 압력강하로 공기를 전달한다. 하지만, 표준형상의 다른 저효율 필터가 대신 이용될 수 있으며, 자유유동 필터(92)에 대한 내경은 바람직하기는 2 내지 6mm 이고, 바람직하기는 담배로드 (60)의 자유유동 필터(74)의 내경보다 크다.

흡입필터플러그(94)는 흡입필터플러그(94)가 바람직하기는 약 15 내지 25%의 효율을 갖는 저효율 필터로 이루어지는 것이 바람직하지만, 형상을 위해 그리고 바람직하기는 일부 투과에 영향을 주도록 끝단(62)의 자유말단을 차단한다.

자유유동 필터(92)와 흡입필터플러그(94)는 바람직하기는 플러그 랩(101)으로 결합 플러그로서 함께 접합된다. 플러그 랩(101)은 바람직하기는 다공성의 저중량 플러그 랩이며, 이는 궐련제조 분야에서 편리하게 이용가능하다. 결합 플러그는, 궐련산업에서 표준이며 편리하게 사용되는 사양의 끝단종이(64)에 의해 담배로드(60)에 부착된다. 끝단종이(64)는 장식적인 선호사항이 제안됨에 따라 코르크나 흰색 또는 임의의 다른 색으로 될 수 있다.

바람직하기는, 바람직한 구현예에 따라 구성된 궐련(23)은 총길이가 대략 62mm이며, 그 중 30mm는 끝단(62)의 결합 플러그를 포함한다. 따라서, 담배로드(60)의 길이는 32mm이며, 바람직하기는 담배로드(60)의 자유유동 필터(74)의 길이는 적어도 7mm이며, 자유유동 필터(74)와 담배플러그(80) 사이의 간극(91)의 길이는 바람직하기는 적어도 7mm이다. 바람직한 실시예에서, 히터 풋프린트(95)의 길이는 대략 12mm이며, 3mm의 히터-간극 중복부(98)를 형성하여, 남은 히터 풋프린트(95)의 9mm는 담배플러그(80)와 겹치도록 위치된다.

간극(91)의 길이와, 담배플러그(80)의 길이 및, 천공(263)들의 분포는 제조를 용이하게 하도록 그리고 중요하게는 맛과 흡입 및 배출을 포함하는 궐련(23)의 흡연특성을 조정하도록 조정될 수 있다. 구멍(263)의 형태와, 간극(91)의 길이 및, 히터-장전물 중복부(그리고 히터-간극 중복부)의 양은 또한 즉각적인 반응을 조정하여, (궐련 사이에서 뿐만 아니라 퍼프-대-퍼프를 기준으로) 배출의 일관성을 증진시키며, 히터에 또는 그 둘레에 에어로졸의 응축을 조절할 수 있다.

바람직한 구현예에서, 간극(91;담배로드(60)의 무-충전재(free-filler) 부분)은 히터 풋프린트(95)와 자유유동 필터(74) 사이에 적당한 틈새를 확실히 하기 위해 약 7mm 연장된다. 이 방법으로, 간격이 제공되어 히터 풋프린트(95)가 흡연중 자유유동 필터(74)를 가열하지 않게 된다. 예를 들면, 제조 공차가 허용되면 다른 길이도 적당하며, 간극(91)은 담배로드(60)를 따라 연장되는 무-충전재 부분을 형성하도록, 대략 4mm 이하 또는 다른 극단에서는 7mm 미만까지 연장된 길이만큼 짧아질 수 있다. 무-충전재 부분(간극(91))의 길이의 바람직한 범위는 대략 4 내지 18mm이고 더 바람직하기는 5 내지 12mm이다.

다른 구현예에서, 궐련(23)은 총 길이가 약 68mm이고, 그중 36mm는 끝단(62)의 결합플러그를 포함한다. 따라서, 담배로드(60)의 길이는 32mm이다. 바람직하기는, 담배로드(60)의 자유-유동 필터(74)는 적어도 길이가 13mm이고 자유-유동 필터와 담배플러그(80) 사이의 간극(91)의 길이는 바람직하기는 적어도 7mm이다.

궐련의 길이와 관계없이, 궐련은 필터재료를 포함할 수 있고, 예를 들면 공극 공간은 활성탄소, 풍미탄소, 실리카겔 입자와 같은 필터재료 또는 다른 필터화 재료를 함유할 수 있다. 또한, 제어회로는 궐련이 EHCSS로 삽입된 후 궐련을 가온하기 위해 히터 고정체를 작동시키도록 프로그램화될 수 있다. 예를 들면, 제어회로는 에너지가 가열 부재로 전달되도록(약 5~6 Joules) 작동하여 궐련을 가온시켜, 습기가 외부래퍼로부터 궐련의 중심부로 이동하도록 할 수 있다.

궐련의 흡연 중, 제어회로는 바람직하기는 가열 부재 중 하나를 활성화시켜 궐련의 외표면을 따른 가열 영역에 열을 공급할 수 있다. 예를 들면, 상기 영역은 본 명세서에 참조로 병합된, 미국 특허 제 5,750,964호에 기재된 바와 같이, 3~25 mm²의 크기 범위일 수 있다. 그 안에 암모늄 함유 화합물 충전물이 충전된 외부래퍼를 갖는 궐련의 바람직한 가열 영역은 길이가 10 ~ 20 mm이고, 20 ~ 20 mm²의 면적을 덮으며, 프로그램된 동력 사이클에 따라 가열 부재에 적용되는 바람직한 열의 양은 15 ~ 40 Joules, 바람직하기는 20 ~35 Joules이다. 이와 같은 가열에 의해, 가열 영역은 최대 500 ℃의 온도까지 가열될 수 있고 담배 매트는 약 200~350℃, 바람직하기는 220 ~ 320℃의 온도로 가열될 수 있다. 가열 저항으로 인해, 부재의 온도는 그의 각 길이방향의 끝에서 약간 낮을 수 있다. 예를 들면, 부재의 온도는 부재가 최대 온도에 도달했을 때, 부재의 중심부에서 25~50℃ 더 높을 것이다.

암모늄 함유 화합물 충전재를 갖는 궐련 외부래퍼의 용도와 함께 가열 부재의 조절된 가열은 담배 연기의 각종 성분을 감소시킨다. 바람직한 암모늄 함유 화합물 충전재는 암모늄 마그네슘 포스페이트(AMP)이고 히터 블레이드는 바람직하기는 제어회로에 의해 활성되었을 때 상기 프로그램화된 전원 사이클에 따라 에너지 20 ~ 30 Joules이 공급된다. 히터 블레이드의 가열 중 가열 영역상의 담배 매트의 바람직한 온도는 200 ~ 400 ℃, 더욱 바람직하기는 220 ~ 320℃이다. 또한, 궐련은 상기와 같은 레이저 천공 및/또는 매트 홀을 포함한다. 더우기 EHCSS는 자유말단으로의 주변 공기의 흐름을 최소화하기 위해 궐련의 자유말단을 막고 주변 공기를 상기와 같은 레이저 천공 및/또는 매트 홀을 향하게 하기 위해 공기 급하강을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, EHCSS는 궐련을 흡연하는데 사용되며, 여기서 궐련 외부래퍼는 마그네슘 암모늄 포스페이트(AMP), 바람직하기는 AMP의 1수화물과 같은 암모늄 함유 화합물 충전재 궐련의 연소/열분해에 의해 생성되는 흡연중 기체상 성분들의 함량을 줄이기에 효과적인 양으로 포함한다. 칼슘 카보네이트가 단독 충전재인 궐련 종이와 비교하여, 암모늄 함유 화합물 충전재가 사용될 때, 흡연 장치의 주류연에서, 알데히드(예를 들면, 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드), 일산화탄소, 1,3-부타디엔, 이소프렌, 아크롤레인, 아크릴로니트릴, 시안화수소, o-톨루이딘, 2-나프틸아민, 산화질소, 벤젠, NNN(N-Nitrosonornicotine), 페놀, 카테콜, 벤즈(아)안트라센, 벤조(아)피렌 등과 같은 기체상 성분들의 양을 감소시킬 수 있다.

도 7~8은 CaCO₃ 충전재와 비교하여, 암모늄 함유 화합물 충전재(즉, AMP의 1 수화물 형태)를 갖는 궐련을 사용한 EHCSS에서 생산된 담배 흡연 성분들의 비교 측정 결과를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, TPM, 타르 및 물과 같은 흡연 성분들의 일반적 수준은 두 궐련에서 실제적으로 동일한 반면, 니코틴과 아크롤레인 수준은 어느정도 감소하였고, 나머지 성분들은 암모늄 함유 화합물 충전재의 경우 놀랍게 감소되었다. 시험에서 감소되지 않은 한 성분은 2-니트로프로펜이다. 또한, 도 7~8에 나타나지 않았지만, 궐련 연기에서 암모니아의 수준은 암모늄 함유 화합물 충전재의 경우 상승되었다.

종래의 라이트 스탠다드 레퍼런스(light standard reference) 궐련(1R4F)과 비교했을 때, 종이 외부래퍼로 결합된 암모늄 마그네슘 포스페이트(AMP)를 갖는 본 발명에 따른 전기적으로 가열된 궐련은 종래의 라이트 스탠다드 레퍼런스 궐련(1R4F)과 비교하여 mg TPM 기준으로 일산화탄소, 1,3-부타디엔, 아크릴로니트릴, 벤젠, 및 벤조(아)피렌의 농도를 약 90% 감소시킨다.

본 발명에 따른 외부래퍼는 종래의 제지공정에 따라 제조될 수 있고, 여기서 낮은 용해도의, 연기중 기체상 성분을 효과적으로 감소시키는 충전재가 그 자체에 또는 다른 충전재와의 혼합물로 수성 슬러리 함유 셀룰로스성 재료에 첨가된다.

AMP(MgNH₄PO₄ㆍxH₂O, 여기서 x는 1)의 1수화물 형태는 종래의 제지 공정과 양립가능하도록 수용해도가 낮으며, 예를 들면, 충전재는 실질적으로 아마 등과 같은 종이 성분을 함유하는 수성 분산물 중에서 실질적으로 불용성이다. 즉, 암모늄 함유 화합물 필터는 최종 종이 산물에서 손상되지 않은 충전재로 남기 위해 제지 공정에 충분히 안정하다. 이것은 제지 공정에서 건조 단계를 견디도록 충분히 열적으로 안정하다. 또한, 암모늄 함유 화합물 필터는 흡연과정 중 암모니아를 방출하는 반면, 연기에서 저분자량 알데히드와 같은 기체상 성분의 함량은 감소된다. AMP의 1 수화물 형태(모노-AMP)는 디트마리트(dittmarite)로도 알려져 있고 조(raw)성분으로부터 유도될 수 있거나 또는 스트루비트(struvite)로 알려진 6가 형태로부터 모노 형태로 전환될 수 있다. 모노-AMP는 다양한 표면적의 범위, 다양한 입자 크기의 범위로 제공될 수 있고, 적당한 불투명도를 갖고, 낮은 수용해도를 가지며, 궐련 종이의 충전재로서 바람직하다고 간주되는 다른 특성들을 가질 수 있다. 궐련 종이용 충전재의 목적을 위해, 모노-AMP는 5 ㎛ 미만, 더욱 바람직하기는 10 ㎛ 미만의 입자크기를 가질 수 있다.

ESCHH의 궐련용 외부래퍼의 제조에 충전재로서 사용될 때, 암모늄 함유 화합물 충전재의 바람직한 양은 최종 외부래퍼의 약 10 ~ 약 60 중량%, 더욱 바람직하기는 약 20 ~ 50 중량%이다. 이 백분률은 충전재 하중으로 불리운다.

비록 암모늄 함유 화합물 충전재가 단독 충전재로 바람직하지만, 종이에서 하나 이상의 다른 충전재와 혼합될 수 있다. 혼합물의 경우, 충전재 하중의 비율, 예를 들면 최대 60중량%는 하나 이상의 무기 탄산염, 무기 수산화물, 무기 산화물, 또는 무기 인산염을 포함할 수 있다. 이와 같은 충전재의 예로서, 종래의 다른 충전재 이외에, 예를 들면 탄산칼슘, 수산화마그네슘, 산화마그네슘 및 이산화티탄이 포함된다.

암모늄 함유 화합물 충전재를 함유하는 외부래퍼는 약 15 ~ 약 75g/m²의 기본 중량을 가질 수 있고 CORESTA법("CORESTA 단위")에 의해 측정한 바에 따르면, 약 2 ~ 약 200 cm³/분/cm²의 다공성을 갖는다. 바람직한 기본 중량은 약 20 ~ 약 50g/m²이고 가장 바람직한 다공성은 약 10 ~ 약 110 CORESTA 단위이다. 더욱 바람직한 기본 중량은 약 25 ~ 약 30g/m²이고 더욱 바람직한 다공성은 약 25 ~ 약 50 CORESTA 단위이다.

카르복실산 또는 인산의 알칼리 금속과 같은 연소첨가제는 생성된 흡연 제품의 연소 속도를 맞추거나 조절하기 위해 외부래퍼에 적용될 수 있다. 예를 들면, 연소첨가제는 외부래퍼의 약 2 ~ 약 15 중량%의 범위의 양으로 적용될 수 있다. 연소첨가제의 예로는 푸마르산 나트륨, 시트르산 나트륨, 시트르산 칼륨, 숙신산 칼륨, 인산일수소칼륨, 및 인산이수소칼륨을 포함한다.

암모늄 함유 화합물 충전재를 함유하는 외부래퍼를 제조하기 위해, 종래의 궐련 제지공정이 탄산칼슘과 같은 종래의 궐련 종이 충전재 대신에 또는 결합하여 암모늄-함유 화합물 충전재를 포함하여 사용될 수 있다.

종이 외부래퍼는 아마, 목재 펄프, 식물 섬유로부터 제조될 수 있다. 그 밖에, 종이 외부래퍼는 종래의 외부래퍼 구조물, 다층랩 구조물 또는 다층 단일랩 구조물일 수 있다.

암모늄 함유 화합물 충전재가 마그네슘 암모늄 포스페이트의 1수화물을 포함한다면, 이것은 궐련에 다음과 같이 결합될 수 있다. 예를 들면, 마그네슘 암모늄 포스페이트의 1수화물의 슬러리를 제지 기계의 공급물에 혼합시킬 수 있고 또는 슬러리는 입자 형태(예를 들면 분말)로 건조될 수 있고 이와 같은 분말이 제지 기계 공급물에 혼합될 수 있다. 1 수화물 형태의 마그네슘 암모늄 포스페이트가 6 수화물 형태로 돌아가는 것을 막기 위해, 슬러리가 제지기계의 공급물에 직접 병합될 때까지, 또는 고온 조건에서 슬러리로부터 물을 제거하는 플러쉬 건조에 의해서와 같이 슬러리를 입자 형태로 건조시킬때 까지, 슬러리를 55℃ 보다 높게(바람직하기 는 60℃ 보다 높게) 유지하는 것이 바람직하다. 일단 건조되면, 마그네슘 암모늄 포스페이트의 1수화물 형태는 안정하게 유지된다. 마그네슘 암모늄 포스페이트는 바람직하기는 약 2 ㎛~8 ㎛ 범위의 크기, 더욱 바람직하기는 2 ㎛~4㎛ 범위의 크기를 갖는다.

본 발명은 다른 특정 형태로 구현될 수 있으며 본 발명의 정신 또는 필수적인 특성에서 멀어짐 없이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러므로, 본 발명이 여러가지 구현예에 따라 설명되고 기재되는 반면, 여러가지 변화가 청구범위에서 설명된 본 발명을 벗어남 없이 이루어질 수 있다.

Claims (31)

1. 전기 흡연 장치로,

   충전된 담배로드 부분을 한정하도록 담배 재료로 부분적으로 충전된 관형 담배 매트를 포함하는 궐련으로, 상기 충전된 담배 로드 부분은 궐련의 자유말단에 인접하고, 상기 궐련은 충전된 담배 로드 부분을 둘러싸는 외부래퍼를 포함하고, 상기 외부래퍼는 셀룰로스성 웨브 재료와 그 안의 하나 이상의 충전재를 포함하고, 상기 충전재는 담배 로드 부분의 연소/열분해 시에 생성되는 담배 연기에서 기체상 성분들의 함량을 줄이기에 효과적인 양으로 암모늄 함유 화합물을 포함하는 궐련; 및

   하나 이상의 가열 부재와 전원 사이클에 따라 히터 블레이드의 가열을 조절하도록 적합된 제어회로를 포함하는 라이터로, 상기 라이터는 히터 블레이드가 궐련의 가열 영역을 가열하도록 궐련을 부분적으로 수용하도록 배열되고, 상기 제어회로는 담배 연기에서 하나 이상의 기체 성분의 함량이 감소되면서 담배 연기가 생성되도록 가열 영역의 가열이 500 ℃ 이하로 제한되도록 작동가능하고, 하나 이상의 기체상 성분은 일산화탄소, 1,3-부타디엔, 이소프렌, 아크롤레인, 아크릴로니트릴, 시안화수소, o-톨루이딘, 2-나프틸아민, 산화질소, 벤젠, NNN(N-Nitrosonornicotine), 페놀, 카테콜, 벤즈(아)안트라센, 및 벤조(아)피렌을 포함하는 라이터를 포함하는 것인 전기 흡연 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가열 영역이 10 ~ 20 mm²의 면적을 덮고 상기 제어회로는 가열 부재에 15 ~ 40 Joules의 에너지를 공급함에 의해 가열 영역에 인접한 담배 매트를 200 ~ 350 ℃ 범위의 온도로 가열하도록 히터 블레이드의 가열을 제한하는 것인 전기 흡연 장치.
3. 제 1항에 따른 전기 흡연 장치에 사용하기 위한 궐련으로, 상기 궐련은 충전된 담배로드 부분을 한정하도록 담배 재료로 부분적으로 충전된 관형 담배 매트를 포함하고, 상기 충전된 담배 로드 부분은 궐련의 자유말단에 인접하고, 상기 궐련은 충전된 담배 로드 부분을 둘러싸는 외부래퍼를 포함하고, 상기 외부래퍼는 셀룰로스성 웨브 재료와 그 안의 하나 이상의 충전재를 포함하고, 상기 충전재는 담배 로드 부분의 연소/열분해 시에 생성되는 담배 연기에서 기체상 성분들의 함량을 줄이기에 효과적인 양으로 암모늄 함유 화합물을 포함하고, 상기 궐련은 담배 로드 부분의 자유말단에서 이격된 하나 이상의 천공의 열을 포함하는 것인 궐련.
4. 제 3항에 있어서, 관형 담배 매트에 원주변으로 이격된 다수의 구멍들을 추가로 포함하며, 상기 구멍들은 외부래퍼로 덮혀 있는 것인 궐련.
5. 제 3항에 있어서, 충전재가 암모늄 마그네슘 포스페이트 충전재 만을 포함하는 것인 궐련.
6. 제 1항에 따른 전기 흡연 장치를 사용하는 방법으로, 상기 방법은

   전원 사이클에 따라 배터리에서 가열 부재로 전류를 공급하는 것을 포함하고, 상기 전원 사이클은 히터 블레이드가 궐련의 가열 영역을 담배 연기에서 하나 이상의 기체상 성분들의 함량을 감소시키면서 담배연기를 발생시키도록 가열하는 방식으로 제어회로에 의해 수행되고, 상기 하나 이상의 기체상 성분은 일산화탄소, 1,3-부타디엔, 이소프렌, 아크롤레인, 아크릴로니트릴, 시안화수소, o-톨루이딘, 2-나프틸아민, 산화질소, 벤젠, NNN(N-Nitrosonornicotine), 페놀, 카테콜, 벤즈(아)안트라센, 및 벤조(아)피렌을 포함하는 것인, 전기 흡연 장치를 사용하는 방법.
7. 제 6항에 있어서, 히터 블레이드가, 외부래퍼에 충전재로서 탄산칼슘만을 갖는 동일한 형태의 궐련을 흡연하기 위해 전기 흡연 장치를 사용하는 것에 비해, 포름알데히드의 함량을 70% 이상, 아세트알데히드의 함량을 30% 이상, 프로피온알데히드의 함량을 40% 이상 감소시키면서 담배 연기를 발생시키도록 궐련의 가열 영역을 가열하는 것인, 전기 흡연 장치를 사용하는 방법.
8. 제 6항에 있어서, 충전재는 외부래퍼의 총 중량을 기준으로 10중량% ~ 60 중량%의 범위이고, 외부래퍼는 하나 이상의 천공의 원주열을 포함하는 단일 층이고, 외부래퍼는 15 g/m² ~ 75g/m²의 기본 중량과 2 CORESTA 단위 ~ 200 CORESTA 단위의 다공도를 갖고, 및/또는 외부래퍼는 푸마르산 나트륨, 시트르산 나트륨, 시트르산 칼륨, 숙신산 칼륨, 인산일수소칼륨 및 인산이수소칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 산의 알칼리금속염 한가지 이상을 포함하는 연소첨가제의 2 중량% ~ 15 중량%를 포함하는 것인, 전기 흡연 장치를 사용하는 방법.
9. 제 6항에 있어서, 외부래퍼가 25 g/m² ~ 35g/m²의 기본 중량과 25 CORESTA 단위 ~ 45 CORESTA 단위의 다공도를 갖고, 충전재의 양은 외부래퍼 총 중량을 기준으로 20 중량% ~ 40 중량%의 범위이고, 및/또는 충전재는 5 ㎛ 미만의 평균입자크기를 갖는 것인, 전기 흡연 장치를 사용하는 방법.
10. 제 1항에 있어서, 가열 영역이 10 ~ 20 mm²의 면적을 덮고 제어회로는 가열 부재에 20 ~ 35 Joules의 에너지를 공급함에 의해 가열 영역에 인접한 담배 매트를 200 ~ 350 ℃ 범위의 온도로 가열하도록 히터 블레이드의 가열을 제한하는 것인 전기 흡연 장치.
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