KR102178423B1

KR102178423B1 - 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치

Info

Publication number: KR102178423B1
Application number: KR1020180137156A
Authority: KR
Inventors: 홍승일
Original assignee: 주식회사 이엠텍
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-11-16
Also published as: KR20200053812A

Abstract

본 발명은 흡입 물질을 기화시켜 에어로졸을 발생시키는 미세 입자 발생 장치에 관한 것으로 특히 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치로서 무선 RF의 출력 파워 제어가 가능한 미세 입자 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치는 전력을 공급하는 배터리;와 배터리에서 전력을 공급받아 마이크로웨이브로 발진시키는 무선 RF 발진기;와 무선 RF 발진기와 연결되어 마이크로웨이브를 증폭하는 무선 RF 파워 앰프;와 무선 RF 파워 앰프와 연결되어 무선 RF 파워 앰프에서 출력하는 무선 RF 출력을 제어하는 무선 RF 제어장치;와 무선 RF 파워 앰프로부터 송출되는 마이크로웨이브를 방사하는 안테나;와 안테나로부터 방사된 마이크로웨이브가 내부에서 방사 및 반사되는 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box);와 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box) 내부에 형성한 EMI 쉴드(Shield) 벽;과 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)와 EMI 쉴드(Shield) 벽에 형성되어 궐련이 삽입되는 개구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치{MICROWAVE HEATING TYPE FINE PARTICLE GENERATOR}

본 발명은 흡입 물질을 기화시켜 에어로졸을 발생시키는 미세 입자 발생 장치에 관한 것으로 특히 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치로서 무선 RF(Radio Frequency) 출력 파워 제어가 가능한 미세 입자 발생 장치에 관한 것이다.

에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 이러한 공기 중의 미세 입자, 즉 에어로졸을 흡입하는 것으로 흔히 말하는 흡연과 같은 기호 물질 흡입이 달성될 수 있다. 도 1은 종래의 가열 방식 미세 입자 발생 장치의 일 실시예를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 미세 입자 발생 장치(10)는 전류를 인가하면 저항에 의해 발열을 하는 히터(14)와 상기 히터(14)에 순간적으로 높은 전력을 공급할 수 있는 배터리(16)와 상기 히터(14)를 제어하기 위한 제어장치(15)를 포함한다. 상기 히터(14)는, 카트리지(13)에 수용된 일정 온도 이상 가열시 기화하는 물질(기화 물질)이 포함된 기화재를 가열하여 미세 입자를 발생시킨다. 예를 들어, 흡입 물질이 함침되거나 표면에 묻혀진 종이로 채워진 궐련(11)을 카트리지 개구(12)를 통해 상기 카트리지(13)에 삽입하면 상기 히터(14)가 가열되어 궐련(11) 내부의 흡입 물질을 기화시키면 사용자가 필터부를 통해 기화되는 흡입 물질을 흡입할 수 있게 된다.

상기와 같은 미세 입자 발생 장치(10)에서 히터(14)를 가열시키는 구조는 배선에 의해 연결되어 유선으로 전력을 공급하는 구조인데, 히터(14)와 메인 보드(Main Board)사이의 접촉불량이나 단선 등 배선에 이상이 발생한 경우에 히터(14)가 원활하게 동작하지 못하고, 고장의 원인이 될 수 있는 문제점이 있으며, 히터(14)를 가열하는 구조이기 때문에 히터(14)가 과열될 가능성이 있으며, 히터(14)의 온도제어가 쉽지 않아 기화되는 흡입물질의 양이 불규칙하게 변할 수 있는 가능성이 있어서, 사용자에게 만족스러운 흡입감을 제공하기 어렵다는 문제점이 있으며, 종래기술로서 흡입 물질이 액상 형태로 담긴 카토마이저를 구비하고 카토마이저에 설치된 히터를 가열하여 액상을 기화시켜 사용자가 기화되는 흡입물질을 흡입할 수 있게 한 미세 입자 발생 장치가 있으나 히터를 전기적으로 가열하는 구조이기 때문에 상술한 일 실시예와 같은 문제점이 있다. 또한 상술한 미세 입자 발생 장치(10)에서는 궐련(11) 내로 히터(14)가 삽입됨으로써 궐련 찌꺼기들이 미세 입자 발생 장치(10) 내에 잔류한다는 문제점이 있으며, 원통형인 궐련(11)을 고르게 가열해 주기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 전기적으로 가열하는 히터를 사용하지 않는 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치로서 무선 RF 출력 파워 제어가 가능한 미세 입자 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치는 전력을 공급하는 배터리;와 배터리에서 전력을 공급받아 마이크로웨이브로 발진시키는 무선 RF 발진기;와 무선 RF 발진기와 연결되어 마이크로웨이브를 증폭하는 무선 RF 파워 앰프;와 무선 RF 파워 앰프와 연결되어 무선 RF 파워 앰프에서 출력하는 무선 RF 출력을 제어하는 무선 RF 제어장치;와 무선 RF 파워 앰프로부터 송출되는 마이크로웨이브를 방사하는 안테나;와 안테나로부터 방사된 마이크로웨이브가 내부에서 방사 및 반사되는 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box);와 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box) 내부에 형성한 EMI 쉴드(Shield) 벽;과 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)와 EMI 쉴드(Shield) 벽에 형성되어 궐련이 삽입되는 개구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 일 실시예에 따라서, 무선 RF 제어장치는 네거티브(Negative) 파워 블럭과 네거티브(Negative) 파워 블럭에 입력 전압을 공급하는 LDO와 네거티브(Negative) 파워 블럭에 포지티브(Positive) 전압을 공급하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 히터를 사용하지 않고 무선 RF 제어장치에 의해 무선 RF 출력 파워를 제어하여 미세 입자 발생 장치의 발열 온도 조절이 용이하다.

본 발명에 따르면 무선 RF 제어장치에 의해 무선 RF 출력 파워를 고출력으로 제어하여 미세 입자 발생 장치를 작게 설계하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면 히터를 사용하지 않는 무선 RF를 이용한 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치를 제공하여 접촉불량이나 단선 등 배선이상 때문에 원활한 히팅이 이루어지지 않거나 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 마이크로웨이브에 의해 궐련이 골고루 가열되어 발열 효율이 높아질 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 마이크로웨이브에 의해 발열이 이루어져 예열시간을 단축할 수 있다.

도 1은 종래 가열 방식 미세 입자 발생 장치의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치에 대한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 RF 제어장치에 대한 블럭도이다.

이하에서, 본 발명은 실시예들과 도면을 통하여 상세하게 설명된다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치에 대한 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치(100)는 전력을 공급하는 배터리(30)와 배터리(30)에서 전력을 공급받아 마이크로웨이브로 발진시키는 무선 RF 발진기(41)와 무선 RF 발진기(41)와 연결되어 마이크로웨이브를 증폭하는 무선 RF 파워 앰프(43)와 무선 RF 파워 앰프(43)와 연결되어 무선 RF 파워 앰프(43)에서 출력하는 무선 RF 출력을 제어하는 무선 RF 제어장치(70)와 무선 RF 파워 앰프(43)로부터 송출되는 마이크로웨이브를 방사하는 안테나(50)와 안테나(50)로부터 방사된 마이크로웨이브가 내부에서 방사 및 반사되는 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)(60)와 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)(60) 내부에 형성한 EMI 쉴드(Shield) 벽(61)과 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)(60)와 EMI 쉴드(Shield) 벽(61)에 형성되어 궐련(20)이 삽입되는 개구(62,63)를 포함한다.

배터리(30)에서는 무선 RF 발진기(40)가 마이크로웨이브를 발진하기 위한 전력을 공급하며, 무선 RF 발진기(40)는 배터리(30)로부터 전력을 공급받아 마이크로웨이브를 발진하며 무선 RF 발진기(40)에서 발진시킨 마이크로웨이브는 무선 RF 파워 앰프(41)에서 증폭되어 RF 케이블을 통해 안테나(50)에서 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)(60)로 방사된다. 본 발명에 따르면 무선 RF 제어장치(44)에 의해 무선 RF 파워 앰프(43)의 VG 단자에 네거티브 전압을 가변적으로 공급하여 무선 RF 파워 앰프로(43)부터 송출되는 마이크로웨이브 무선 RF 출력 파워를 제어하는데. 무선 RF 제어장치(70)의 일 실시예에 따른 구체적인 구성과 동작은 도 2를 참조하여 후술한다. 실시예에 따라서, 무선 RF 발진기(41)와 무선 RF 파워 앰프(43) 사이에 더블러(Doubler)(42)가 연결되며, 더블러(Doubler)(42)는 무선 RF 발진기(41)에서 발진한 마이크로웨이브의 RF를 2배로 변환시켜서 무선 RF 파워 앰프(43)로 전송한다. 실시예에 따라, 무선 RF 발진기(41)에서 발진하는 마이크로웨이브의 RF는5GHz ~ 20GHz 범위이며, 더블러(Doubler)(42)에서 RF는 10GHz ~ 40GHz 범위로 변환된다.

실시예에 따라서, 무선 RF 파워 앰프(43)와 안테나(50) 사이에는 임피던스 매칭기(44)가 연결되며, 임피던스 메칭기(44)는 무선 RF 파워 앰프(43)에서 증폭되어 송출되는 무선 RF 파워 효율을 높혀주기 위해 임피던스를 매칭시킨다.

EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)(60)는 내부에서 안테나(50)로부터 방사된 마이크로웨이브가 반사되도록 공간을 형성하고 있으며, 마이크로웨이브가 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)(60) 외부로 누설되지 않도록 내부에 EMI 쉴드(Shield) 벽(61)이 형성되어 있다. EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)(60)와 EMI 쉴드(Shield) 벽(61)에는 궐련(20)이 삽입될 수 있는 개구(62, 63)를 포함하며, 궐련(20)이 개구(62, 63)을 통해 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)(60)에 삽입된 상태에서 무선 RF 발진기(41)에서 마이크로웨이브가 발진되어 무선 RF 파워 앰프(43)에서 마이크로웨이브가 증폭되고 안테나(50)를 통해 방사되어 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)(60)에서 방사 및 반사된 마이크로웨이브에 의해 궐련(20)이 가열되어 흡입물질을 기화시켜 에어로졸이 발생되게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 RF 제어장치에 대한 블럭도이다. 도 3을 참조하면 무선 RF 제어장치(70)는 네거티브(Negative) 파워 블럭(71)과 네거티브(Negative) 파워 블럭(71)에 입력 전압을 공급하는 LDO(72)와 네거티브(Negative) 파워 블럭(71)에 포지티브(Positive) 전압을 공급하는 제어기(73)를 구비한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 무선 RF 파워 앰프(43)는 P채널 공핍형 MOSFET를 이용하기 때문에 무선 RF 파워 앰프(43)에서 출력하는 무선 RF 출력 파워를 제어하기 위해서 무선 RF 제어장치(70)에서 네거티브(Negative) 전압을 무선 RF 파워 앰프(43)로 입력시킨다. 무선 RF 제어장치(70)의 구성 및 동작에 대해 본 발명의 일 실시예에 따라서 설명하면, 배터리(30)와 연결된 LDO(72)에서 네거티브 파워 블럭(71)을 동작시키기 위한 입력전압(DC3.3V)을 네거티브 파워 블럭(71)의 Vin 포트를 통해 공급하면 네거티브 파워 블럭(71)의 Vout1 포트로 -3.3Vdc 전압이 출력되며 Vout1 포트에서 출력한 -3.3Vdc는 회로적으로 연결되어 동시에 네거티브 파워 블럭(71)의 컨트롤(CTL) 포트에 -3.3Vdc 전압을 공급한다. Vout1 포트에서 출력한 전압은 컨트롤(CTL) 포트를 통해 Vout2 포트로 출력되는 전압을 제어하는 역할을 한다. 또한 마이콤과 같은 제어기(73)에서는 포지티브(Positive) 전압으로 0.0Vdc ~ +3.3Vdc 전압을 네거티브 파워 블럭(71)의 컨트롤(CTL) 포트에 공급하며, 네거티브 파워 블럭(71)의 Vout2 포트로 네거티브(Negative) 전압으로 0.0Vdc ~ -3.3Vdc 가 출력된다. 네거티브 파워 블럭(71)의 Vout2 포트는 RF 파워 앰프(43)의 VG 단자에 연결되며 따라서 Vout2 포트에서 출력전압이 RF 파워 앰프(43)의 VG 단자에 입력되어, 무선 RF 출력 파워를 제어한다. 결론적으로 네거티브 파워 블럭(71)의 컨트롤(CTL) 포트에 포지티브(Positive) 전압을 0.0Vdc ~ +3.3Vdc을 공급하고 네거티브 파워 블럭(71)의 Vout2 포트에서 출력되는 네거티브(Negative) 전압(0.0Vdc ~ -3.3Vdc)을 RF 파워 앰프(43)의 VG 단자에 입력하여 RF 파워 앰프(43)의 온오프(on/off) 및 RF 파워 앰프(43)의 출력 파워를 제어한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10: 미세 입자 발생 장치 11 : 궐련
12 : 카트리지 개구 13 : 카트리지
14 : 히터 15 : 제어장치
16 : 배터리 100 : 미세 입자 발생 장치
20 : 궐련 30 : 배터리
41 : 무선 RF 발진기 42 : 더블러(Doubler)
43 : 무선 RF 파워 앰프 44 : 임피던스 매칭기
50 : 안테나
60 : EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)
61 : EMI 쉴드(Shield) 벽 62, 63 : 개구
70 : 무선 RF 제어장치
71 : 네거티브(Negative) 파워 블럭
72 : LDO 73 : 제어기

Claims

전력을 공급하는 배터리;와 배터리에서 전력을 공급받아 마이크로웨이브로 발진시키는 무선 RF 발진기;와 무선 RF 발진기와 연결되어 마이크로웨이브를 증폭하는 무선 RF 파워 앰프;와 무선 RF 파워 앰프와 연결되어 무선 RF 파워 앰프에서 출력하는 무선 RF 출력을 제어하는 무선 RF 제어장치;와 무선 RF 파워 앰프로부터 송출되는 마이크로웨이브를 방사하는 안테나;와 안테나로부터 방사된 마이크로웨이브가 내부에서 방사 및 반사되는 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box);와 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box) 내부에 형성한 EMI 쉴드(Shield) 벽;과 EMI 쉴딩(Shielding) 박스(Box)와 EMI 쉴드(Shield) 벽에 형성되어 궐련이 삽입되는 개구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치.
제1항에 있어서,
무선 RF 제어장치는 네거티브(Negative) 파워 블럭과 네거티브(Negative) 파워 블럭에 입력 전압을 공급하는 LDO와 네거티브(Negative) 파워 블럭에 포지티브(Positive) 전압을 공급하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
무선 RF 발진기와 무선 RF 파워 앰프 사이에 더블러(Doubler)가 연결된 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
무선 RF 파워 앰프와 안테나 사이에는 임피던스 매칭기가 연결된 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치.