KR101987235B1 - 전기 가열식 흡연기의 히터 - Google Patents

전기 가열식 흡연기의 히터 Download PDF

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Abstract

전기 가열식 흡연기의 히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 끝이 뾰족한 봉형상을 가지는 전기 가열식 흡연기의 히터에 관한 것이다.
본 발명은 첨단을 구비한 세라믹 봉, 세라믹 봉을 감싸는 제1 보호층, 보호층 상에 감겨지며, 히터의 전극 패턴을 포함한 전극 패턴이 인쇄된 그린 시트 및 그린 시트를 감싸는 제2 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.

Description

전기 가열식 흡연기의 히터{HEATER OF ELECTRIC HEATING SMOKING APPARATUS}
전기 가열식 흡연기의 히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 끝이 뾰족한 봉형상을 가지는 전기 가열식 흡연기의 히터에 관한 것이다.
공기 중의 미세 입자, 즉 에어로졸을 흡입하는 것으로 흔히 말하는 흡연과 같은 기호 물질 흡입이 달성될 수 있다. 종래에는 궐련 형태의 담배가 이러한 기호 물질 흡입의 거의 유일한 수단이었으나 최근에는 전자 담배라는 것도 또 하나의 수단으로 자리 잡고 있다. 전자 담배는 흡입 물질이 액체 형태로 담긴 카트리지에 열이나 초음파를 가하여 흡입 물질을 증기로 기화시켜 미세 입자를 발생시키므로 연소를 시켜 연기를 발생시키는 종래의 궐련 형태의 담배와는 방식 면에서 완전히 차별되며, 그로 인한 장점, 특히 연소로 발생할 수 있는 다양한 유해 물질의 발생을 저지할 수 있다는 장점을 보유한다.
또한, 궐련 형태의 통상의 담배를 선호하는 수요자들의 요구에 따라, 통상의 담배의 필터부와, 궐련부의 모양을 갖는 전자 담배도 제안되고 있는데, 이 전자담배는 궐련부에 포함된 흡입물질을 전자히터로 기화시키면서 통상의 담배와 동등한 구성을 갖는 필터부를 통해 사용자가 흡입하는 구성을 갖는다. 이러한 전자 담배에서는 궐련부에 채워지는 건조 담뱃잎이 잘게 분쇄된 통상의 담배와는 다르게, 여러 겹의 담뱃잎이 길게 절단된 다음 말려있는 형태로, 글리세린과 같은 에어로졸 형성제를 포함한다. 전자 담배를 홀더에 끼우고 홀더 내부의 히터가 가열되어 궐련부 내부의 흡입물질을 기화시키면 사용자가 필터부를 통해 기화되는 흡입 물질을 흡입할 수 있게 된다. 종전의 전자 담배와 마찬가지로 연소가 일어나지 않는다는 장점은 가지면서 통상의 담배를 피울 때와 똑같은 메카니즘으로 필터부를 통해 기화된 흡입 물질을 흡입할 수 있으므로 사용자 입장에서는 통상의 담배를 피우는 것과 같은 기분을 느낄 수 있게 된다.
대한민국 공개특허공보 10-2015-0097819에는 에어로졸 발생 시스템을 위한 가열 조립체가 개시되어 있다. 그러나 종래의 가열 조립체로 사용되는 히터는 블레이드 형상을 가짐에 따라 원통형인 궐련형 전자 담배의 담뱃잎을 가열 온도 분포가 고르지 못하다는 단점이 있었다. 또한, 끽연 후에 담뱃잎 찌꺼기가 히터에 많이 끼어서 청소가 힘들고, 블레이드형 히터가 쉽게 부러질 수 있다는 단점도 있었다. 따라서 이와 같은 블레이드형 히터의 단점을 보완할 수 있는 히터를 구비하는 전기 가열식 흡연기의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2015-0097819
본 발명은 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 첨단을 구비한 세라믹 봉, 세라믹 봉을 감싸는 제1 보호층, 보호층 상에 감겨지며, 히터의 전극 패턴을 포함한 전극 패턴이 인쇄된 그린 시트 및 그린 시트를 감싸는 제2 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 그린 시트의 전극 패턴은 실크 스크린 방식 또는 잉크젯 프린팅을 이용하여 인쇄되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 그린 시트의 전극 패턴은 양면으로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 양면 중 어느 한 면의 전극 패턴은 센서 전극 패턴인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 그린 시트 및 보호층이 감싸는 세라믹 봉에 결합되는 플랜지 및 그린 시트의 인쇄 패턴과 결선되는 브릿지 와이어를 포함하며, 브짓지 와이어는 3 와이어 타입, 4 와이어 타입인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 센서 전극 패턴에 사용되는 전극 물질은, 히터 전극 패턴에 사용되는 전극 물질보다 높은 온도저항계수를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 그린 시트 및 보호층이 감싸는 세라믹 봉에 결합되는 플랜지 및 그린 시트의 인쇄 패턴과 결선되는 한 쌍의 브릿지 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 인쇄 패턴의 소재는 Ni, Pt, W, Mo, W-Mo 합금, Nichrome계 합금, Kanthal계 합금 및 스테인레스 스틸 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 브릿지 와이어의 소재는 Ni, Pt, W, Al, Ag, Au, Kanthal 계 합금, 스테인레스 스틸 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 제1 보호층, 그린 시트, 제2 보호층은 외측에 위치한 층일수록 길이가 짧아져 세라믹 봉의 첨단 측에 계단 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 계단 형태로 형성된 제1 보호층, 그린 시트, 제2 보호층의 박리를 방지하기 위해, 세라믹 봉의 첨단 및 제1 보호층, 그린 시트, 제2 보호층의 노출부를 덮는 유리막 보호 코팅층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 세라믹 히터의 최 외곽에 방오 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 방오 코팅에 사용되는 물질은 SiO2, Si3N4, BN과 같은 나노세라믹 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터를 제공한다.
본 발명이 제공하는 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터는 궐련형 전자 담배의 담뱃잎을 고르게 가열할 수 있고, 끽연 후에 담뱃잎 찌꺼기가 히터에 쉽게 끼지 않으며, 히터가 쉽게 부러지지 않는다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터의 개략적인 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터가 구비하는 저항 양면 인쇄 그린 시트의 제조 방법,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터가 구비하는 세라믹 봉 결합체를 개략적으로 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터에 2개의 브릿지 와이어가 연결된 것을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터에 3개의 브릿지 와이어가 연결된 것을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터에 4개의 브릿지 와이어가 연결된 것을 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터는, 첨단을 구비한 세라믹 봉(100), 세라믹 봉(100)을 감싸는 제1 보호층(210), 보호층(210) 상에 감겨지며, 히터의 전극 패턴을 포함한 전극 패턴(222, 224)이 인쇄된 그린 시트(220), 그린 시트(220)를 감싸는 제2 보호층(230), 제2 보호층(230)까지 씌워진 결합체 상에 형성되는 유리막 보호 코팅층(240), 유리막 보호 코팅층(240)이 형성된 결합체 상에 결합되는 플랜지(300), 최 외곽층에 형성되는 방오 코팅층(250)을 포함한다.
세라믹 봉(100)은, 적절한 길이와 직경으로 가공되어, 히터가 궐련을 뚫고 들어갈 수 있는 강성을 제공하기 위한 것이다. 세라믹 봉(100)이 가공된 후, 저항이 인쇄된 그린 시트(220)의 부착성을 극대화하고, 세라믹 봉(100)에 크랙이 생기는 것을 방지하기 위해, 세라믹 봉(100)의 외주에 제1 보호층(210)을 형성한다. 보호층(210)는 보호 필름을 부착하거나, 유리막 코팅을 행하여 형성할 수 있다. 제1 보호층(210) 상에 저항이 인쇄된 그린 시트(220)를 부착한다. 그린 시트(220)는 양면으로 전극 패턴(222, 224)이 인쇄되며, 내측면에는 히터 전극 패턴(222)이, 외측면에는 센서 전극 패턴(224)이 인쇄된다. 그린 시트(220)의 전극 패턴(222, 224)은 실크 스크린 방식 또는 잉크젯 프린팅을 이용하여 인쇄된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터가 구비하는 그린 시트의 제조 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 먼저 세라믹 그린 시티를 제조하여 절단한 다음, 일면에 히터 전극 패턴(222) 인쇄하고, 타면에 센서 전극 패턴(224)을 인쇄한다. 이렇게 양면에 전극이 인쇄된 그린 시트(220)를 세라믹 봉(100) 상에 형성된 제1 보호층(210) 바깥에 감는다. 인쇄 패턴(222, 224)의 소재는 Ni, Pt, W, Mo, W-Mo 합금, Nichrome계 합금, Kanthal계 합금 및 스테인레스 스틸 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 센서 전극 패턴(224)에 사용되는 전극 물질은, 히터 전극 패턴(222)에 사용되는 전극 물질보다 높은 온도저항계수를 가지는 것이 바람직하다. 또한 그린 시트(220)의 바깥에 그린 시트(220)에 인쇄된 전극 패턴(224)을 보호하기 위해 제2 보호층(230)이 형성된다. 제2 보호층(230) 역시 유리막 코팅이 행해지거나, 보호 필름을 감아서 형성할 수 있다.
이렇게 세라믹 봉(100) 상에 제1 보호층(210), 그린 시트(220) 및 제2 보호층(230)이 순차로 부착 또는 형성된 다음 그린 시트(220)와 전극 패턴(222, 224)의 소결이 행해진다. 그 후 1차 외관 검사 및, 전극 패턴(222, 224)의 저항 검사가 이루어진다. 세라믹 봉(100)에 제1 보호층(210), 그린 시트(220) 및 제2 보호층(230)이 순차로 부착된 다음, 그린 시트(220)와 전극 패턴(222, 224) 소결까지 이루어진 것을, 이하에서 세라믹 봉 결합체로 부르기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터가 구비하는 세라믹 봉 결합체를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 세라믹 봉 결합체(150)는 궐련 안으로 히터가 쉽게 들어갈 수 있도록, 외측에 위치한 층일수록 길이가 짧아져 세라믹 봉의 첨단 측에 계단 형태를 이루는 것이 바람직하다. 세라믹 봉 결합체(150)에는 히터의 설치를 용이하게 하기 위한 플랜지(300)가 결합된다.
도 1을 참조하면, 플랜지(300)를 결합한 후, 계단 형태를 가지는 세라믹 봉 결합체의 외관을 좀 더 완만하고 매끄럽게 해줄 수 있도록 세라믹 봉 결합체를 덮는 유리막 보호 코팅층(240)을 형성할 수 있다. 더욱 상세하게는, 유리막 보호 코팅층(240)은 노출되어 있는 세라믹 봉(100)의 첨단과, 제1 보호층(210)의 첨단 측 일부, 그린 시트(220)의 첨단 측 일부 및 제2 보호층(230) 전체를 덮는다. 유리막 보호 코팅층(240)은 히터가 궐련 내로 부드럽게 삽입되도록 하는 동시에, 여러 겹의 얇은 필름 또는 코팅층으로 형성되는 히터의 층들이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 세라믹 히터의 최 외곽, 즉 유리막 보호 코팅층(240)의 외부에 방오 코팅층(250)을 더 형성할 수 있다. 방오 코팅층(250)의 형성을 위해 사용되는 물질은 SiO2, Si3N4, BN과 같은 나노세라믹 입자들을 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 그린 시트(220)의 전극 패턴(222, 224)에는 외부 전원을 인가하기 위한 브릿지 와이어(410, 420, 430)를 연결하기 위한 납땜 패드(미도시)가 포함된다. 납땜 패드(미도시)는 브짓지 와이어(410, 420, 430)의 연결을 쉽게 할 수 있도록, 그린 시트(220)의 일 단부에 위치하는 것이 바람직하며, 이때의 일 단부는 세라믹 봉(100)의 첨단부가 아닌 첨단부의 반대측 단부, 즉 하단부(도면 상에서는 우측)이다. 플랜지(300)는 세라믹 봉 결합체와 결합 시에 그린 시트(220)의 납땜 패드가 위치한 곳보다 더 상측에 위치하기 때문에, 납땜 패드(미도시) 브릿지 와이어(410, 420, 430)는 히터가 궐련 내부로 삽입될 때 플랜지(300)에 의해 가로막혀 궐련 내로 삽입되지 않고 보호된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터에 2개의 브릿지 와이어가 연결된 것을 도시한 도면이다. 히터에 2개의 브릿지 와이어(410' 420')가 연결되는 것은, 그린 시트(220)에 형성되는 전극 패턴(222, 224)이 히터만 포함될 경우이다. 브릿지 와이어(410', 420')은 각각 전원의 (+)극과, (-)극에 연결된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터에 3개의 브릿지 와이어가 연결된 것을 도시한 도면이다. 히터에 3개의 브릿지 와이어(410, 420, 430)가 연결될 때는, 그린 시트(220; 도 1 참조)에 형성되는 전극 패턴(222, 224; 도 1 참조)이 각각 히터 전극 패턴(222; 도 1 참조)과 센서 전극 패턴(224; 도 1 참조)을 포함할 때이다. 3개의 브릿지 와이어(410, 420, 430)는 각각 히터 전극 패턴(222; 도 1 참조)과 연결되는 브릿지 와이어(410), 센서 전극 패턴(224)과 연결되는 브릿지 와이어(420) 및 그라운드에 연결되는 브릿지 와이어(430)이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 봉 형상의 전기 가열식 흡연기의 히터에 4개의 브릿지 와이어가 연결된 것을 도시한 도면이다. 히터에 4개의 브릿지 와이어(412, 414, 422, 424)가 연결될 때는, 그린 시트(220; 도 1 참조)에 형성되는 전극 패턴(222, 224; 도 1 참조)이 각각 히터 전극 패턴(222; 도 1 참조)과 센서 전극 패턴(224; 도 1 참조)을 포함할 때이다. 4개의 브릿지 와이어(412, 414, 422, 424)는 각각, 히터 전극 패턴(222; 도 1 참조)과 연결되는 (+)극, (-)극의 브릿지 와이어(412, 414), 센서 전극 패턴(224; 도 1 참조)와 연결되는 (+)극, (-)극의 브릿지 와이어(422, 424)이다.
브릿지 와이어(410, 420, 430, 410', 420', 412, 414, 422, 424)의 소재는 Ni, Pt, W, Al, Ag, Au, Kanthal 계 합금, 스테인레스 스틸 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

Claims (13)

  1. 첨단을 구비한 세라믹 봉;
    상기 세라믹 봉을 감싸는 제1 보호층;
    상기 제1 보호층 상에 감겨 지며, 히터 전극 패턴을 포함한 전극 패턴이 인쇄된 그린 시트; 및
    상기 그린 시트를 감싸는 제2 보호층;을 포함하고,
    상기 제1 보호층, 상기 그린 시트 및 상기 제2 보호층은 상기 첨단의 경사면의 기울기에 대응되도록 상기 세라믹 봉의 외곽에 순차적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그린 시트의 전극 패턴은 실크 스크린 방식 또는 잉크젯 프린팅을 이용하여 인쇄되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그린 시트의 전극 패턴은 상기 그린 시트의 양면으로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 그린 시트의 양면 중 어느 한 면의 전극 패턴은 센서 전극 패턴인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 그린 시트, 상기 제1 보호층 및 상기 제2 보호층이 감싸는 세라믹 봉에 결합되는 플랜지; 및
    상기 그린 시트의 인쇄 패턴과 결선되는 브릿지 와이어;를 포함하며,
    상기 브릿지 와이어는 3 와이어 타입, 4 와이어 타입인 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 센서 전극 패턴에 사용되는 전극 물질은, 상기 히터 전극 패턴에 사용되는 전극 물질보다 높은 온도저항계수를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 그린 시트, 상기 제1 보호층 및 상기 제2 보호층이 감싸는 세라믹 봉에 결합되는 플랜지; 및
    상기 그린 시트의 인쇄 패턴과 결선되는 한 쌍의 브릿지 와이어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄된 전극 패턴의 소재는 Ni, Pt, W, Mo, W-Mo 합금, Nichrome계 합금, Kanthal계 합금 및 스테인레스 스틸 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  9. 제5항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브릿지 와이어의 소재는 Ni, Pt, W, Al, Ag, Au, Kanthal 계 합금, 스테인레스 스틸 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 보호층, 상기 그린 시트, 상기 제2 보호층은 외측에 위치한 층일수록 길이가 짧아져 세라믹 봉의 첨단 측에 계단 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 계단 형태로 형성된 상기 제1 보호층, 상기 그린 시트, 상기 제2 보호층의 박리를 방지하기 위해, 상기 세라믹 봉의 첨단 및 상기 제1 보호층, 상기 그린 시트, 상기 제2 보호층의 노출부를 덮는 유리막 보호 코팅층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  12. 제1항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터의 최 외곽에 위치하는 방오 코팅층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 방오 코팅에 사용되는 물질은 SiO2, Si3N4, BN과 같은 나노세라믹 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열식 흡연기의 히터.
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