KR102509092B1 - 히터 조립체 및 그의 제조 방법 - Google Patents

히터 조립체 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102509092B1
KR102509092B1 KR1020200060529A KR20200060529A KR102509092B1 KR 102509092 B1 KR102509092 B1 KR 102509092B1 KR 1020200060529 A KR1020200060529 A KR 1020200060529A KR 20200060529 A KR20200060529 A KR 20200060529A KR 102509092 B1 KR102509092 B1 KR 102509092B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
susceptor
induction coil
support element
accommodating
cap
Prior art date
Application number
KR1020200060529A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210143576A (ko
Inventor
이승원
김용환
윤성욱
한대남
Original Assignee
주식회사 케이티앤지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이티앤지 filed Critical 주식회사 케이티앤지
Priority to KR1020200060529A priority Critical patent/KR102509092B1/ko
Priority to PCT/KR2021/004958 priority patent/WO2021235711A1/en
Priority to CN202180014576.1A priority patent/CN115103610A/zh
Priority to EP21809099.1A priority patent/EP4096456A4/en
Priority to CA3168762A priority patent/CA3168762A1/en
Priority to JP2022549354A priority patent/JP7422240B2/ja
Priority to US17/908,326 priority patent/US20230137819A1/en
Publication of KR20210143576A publication Critical patent/KR20210143576A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102509092B1 publication Critical patent/KR102509092B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/40—Constructional details, e.g. connection of cartridges and battery parts
    • A24F40/46—Shape or structure of electric heating means
    • A24F40/465—Shape or structure of electric heating means specially adapted for induction heating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/20—Devices using solid inhalable precursors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/70—Manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체로서, 에어로졸 생성 물질을 수용하기 위한 수용부; 수용부의 외측면에 결합되는 유도 코일; 수용부 내부에 위치하고, 유도 코일에 전류가 흐름으로써 발생하는 교류 자기장에 의해 가열되는 서셉터; 및 서셉터의 위치를 고정시키고, 서셉터를 수용부의 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격시키기 위한 지지 요소; 유도 코일은 전도체, 절연체 및 본딩체로 구성된 전선으로 구성되고, 절연체는 상기 전도체의 외측에서 상기 전도체와 동축으로 형성되고, 본딩체는 상기 절연체의 외측에서 상기 절연체와 동축으로 형성되는 것인, 히터 조립체가 개시된다.

Description

히터 조립체 및 그의 제조 방법 {HEATER ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 개시는 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성하는 방법이 아닌 상대적으로 저온에서 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성되는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다.
이와 함께, 가열식 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체는 대표적으로 저항 가열식 히터 조립체와 유도 가열식 히터 조립체가 있는데, 그 중에서도 상대적으로 저온 가열이 가능한 유도 가열식 히터 조립체에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이에 따라, 전기 효율, 조립성 및 생산성이 우수한 히터 조립체가 요구된다.
히터 조립체 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다. 구체적으로, 서셉터를 궐련 또는 에어로졸 생성 물질을 수용하는 수용부 내부에 고정시키고, 유도 코일이 궐련 또는 에어로졸 생성 물질 수용부의 외측면에 결합되는 히터 조립체를 제공하는 데 있다.
실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제 1 측면은, 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체로서, 상기 에어로졸 생성 물질을 수용하기 위한 수용부; 상기 수용부의 외측면에 결합되는 유도 코일; 상기 수용부 내부에 위치하고, 상기 유도 코일에 전류가 흐름으로써 발생하는 교류 자기장에 의해 가열되는 서셉터; 및 상기 서셉터의 위치를 고정시키고, 상기 서셉터를 상기 수용부의 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격시키기 위한 지지 요소; 상기 유도 코일은 전도체, 절연체 및 본딩체로 구성된 전선으로 구성되고, 상기 절연체는 상기 전도체의 외측에서 상기 전도체와 동축으로 형성되고, 상기 본딩체는 상기 절연체의 외측에서 상기 절연체와 동축으로 형성되는 것인, 히터 조립체일 수 있다.
본 개시의 제 2 측면은, 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체로서, 상기 에어로졸 생성 물질을 수용하기 위한 수용부; 상기 수용부의 외측면에 결합되는 유도 코일; 상기 수용부 내부에 위치하고, 상기 유도 코일에 전류가 흐름으로써 발생하는 교류 자기장에 의해 가열되는 서셉터; 상기 서셉터의 위치를 고정시키고, 상기 서셉터를 상기 수용부의 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격시키기 위한 지지 요소; 및 상기 유도 코일은 전도체 및 절연체로 구성된 전선으로 구성되고, 상기 절연체는 상기 전도체의 외측에서 상기 전도체와 동축으로 형성되고, 상기 유도 코일은 본딩 요소에 의해 감싸진 것인, 히터 조립체일 수 있다.
본 개시의 제 3 측면은, 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체의 제조 방법에 있어서, 서셉터와 상기 서셉터를 고정시키기 위한 지지 요소를 결합하여 서셉터 결합체를 형성하는 단계; 상기 서셉터가 에어로졸 생성 물질을 수용하기 위한 수용부의 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격되도록 상기 서셉터 결합체를 상기 수용부 내부에 위치하여 결합하는 단계; 전도체, 절연체 및 본딩체로 구성된 전선을 권취하여 상기 수용부의 외측면에 결합할 수 있는 형상으로 유도 코일을 형성하는 단계; 상기 유도 코일을 소정의 온도로 가열한 뒤 냉각하여 상기 유도 코일의 형상을 고정시키는 단계; 및 상기 유도 코일을 상기 수용부의 외측면에 결합하는 단계를 포함하는, 방법일 수 있다.
본 개시의 제 4 측면은, 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체의 제조 방법에 있어서, 서셉터와 상기 서셉터를 고정시키기 위한 지지 요소를 결합하여 서셉터 결합체를 형성하는 단계; 상기 서셉터가 에어로졸 생성 물질을 수용하기 위한 수용부의 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격되도록 상기 서셉터 결합체를 상기 수용부 내부에 위치하여 결합하는 단계; 전도체 및 절연체로 구성된 전선을 권취하여 상기 수용부의 외측면에 결합할 수 있는 형상으로 유도 코일을 형성하는 단계; 본딩 요소로 상기 유도 코일을 감싸서 상기 유도 코일의 형상을 고정시키는 단계; 및 상기 유도 코일을 상기 수용부의 외측면에 결합하는 단계를 포함하는, 방법일 수 있다.
전술한 본 개시의 과제 해결 수단에 의하면, 유도 코일의 인덕턴스를 향상시킴으로써 히터 조립체의 전기 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 히터 조립체의 구성을 간단하게 하여 조립성 및 생산성을 향상시키고 제조 단가를 낮출 수 있다.
실시예들에 의한 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면이다.
도 2는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 히터 조립체의 단면도이다.
도 3b는 다른 실시예에 따른 히터 조립체의 단면도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 서셉터 결합체의 분해도이다.
도 4b는 다른 실시예에 따른 서셉터 결합체의 분해도이다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 본딩체에 의해 형상이 고정된 유도 코일의 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 본딩 요소에 의해 형상이 고정된 유도 코일의 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 히터 조립체 제조 방법의 흐름도이다.
도 8는 다른 실시예에 따른 히터 조립체 제조 방법의 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 도면 상의 일부 구성 요소는 그 크기나 비율 등이 다소　과장되어　도시되었을 수 있다. 또한, 어떤 도면 상에 도시된 구성 요소가 다른 도면 상에는 도시되지 않을 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(100)는 히터 조립체(104), 프로세서(105) 및 배터리(106)를 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)의 히터 조립체(104)에는 에어로졸 생성 물질 또는 궐련(200)의 적어도 일부가 수용될 수 있다.
도 1에 도시된 에어로졸 생성 장치(100)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(100)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 1에는 배터리(106), 프로세서(105) 및 히터 조립체(104)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부 구조는 도 1에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(100)의 설계에 따라, 배터리(106), 프로세서(105) 및 히터 조립체(104)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(200)이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(100)는 히터 조립체(104)를 작동시켜, 궐련(200)으로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 서셉터(102)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(200)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(200)이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(100)는 히터 조립체(104)를 작동시킬 수 있다.
배터리(106)는 에어로졸 생성 장치(100)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(106)는 히터 조립체(104)가 작동할 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 구체적으로, 배터리(106)는 유도 코일(103)이 교류 자기장을 발생시킬 수 있도록 전력을 공급할 수 있다.
또한, 프로세서(105)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(106)는 에어로졸 생성 장치(100)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
프로세서(105)는 에어로졸 생성 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 프로세서(105)는 배터리(106) 및 유도 코일(103)뿐만 아니라 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 프로세서(105)는 에어로졸 생성 장치(100)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(100)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
프로세서(105)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터 조립체(104)는 배터리(106)로부터 공급된 전력에 의하여 작동할 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되면, 히터 조립체(104)의 수용부(101)에 수용되어 내부에 위치할 수 있다. 따라서, 히터 조립체(104)의 가열 요소는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터 조립체(104)의 가열 요소는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터 조립체(104)는 궐련을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 유도 코일(103)을 포함할 수 있으며, 히터 조립체(104) 또는 궐련(200)은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터(102)를 포함할 수 있다.
그러나, 가열 요소는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(100)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
예를 들어, 히터 조립체(104)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 궐련(200)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(100)에는 가열 요소가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터 조립체(104)들에 포함된 가열 요소는 궐련(200)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(200)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터 조립체(104)들에 포함된 가열 요소 중 일부는 궐련(200)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(200)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터 조립체(104)의 형상은 도 1에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
한편, 유도 코일(103)은 수용부(101) 주변에 위치할 수 있다. 도 1에는 유도 코일(103)이 수용부(101)를 둘러싸도록 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.
궐련(200)이 에어로졸 생성 장치(100)의 수용부(101)에 수용되면, 에어로졸 생성 장치(100)는 유도 코일(103)이 교류 자기장(Alternating Magnetic Field)을 발생시키도록 유도 코일(103)에 전력을 공급할 수 있다. 유도 코일(103)에 의해 발생된 교류 자기장이 서셉터(102)를 관통함에 따라 서셉터(102)가 가열될 수 있다. 궐련(200) 내의 에어로졸 생성 물질은 가열된 서셉터(102)에 의하여 가열됨에 따라 에어로졸이 생성될 수 있다. 생성된 에어로졸은 궐련(200)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
유도 코일(103)은 배터리(106)로부터 공급된 전력에 의해 교류 자기장을 발생시키는 전기 전도성 코일일 수 있다. 유도 코일(103)은 수용부(101)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 유도 코일(103)에 의해 발생된 교류 자기장은 수용부(101)의 내측 단부에 배치되는 서셉터(102)에 인가될 수 있다.
서셉터(102)는 유도 코일(103)로부터 발생되는 교류 자기장이 관통됨에 따라 가열되며, 금속 또는 탄소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서셉터(102)는 페라이트(Ferrite), 강자성 합금(Ferromagnetic alloy), 스테인리스강(Stainless Steel) 및 알루미늄(Aluminum) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 서셉터(102)는 흑연(Graphite), 몰리브덴(Molybdenum), 실리콘 카바이드(Silicon Carbide), 니오븀(Niobium), 니켈 합금(Nickel Alloy), 금속 필름(Metal Film), 지르코니아(Zirconia) 등과 같은 세라믹, 니켈(Ni)이나 코발트(Co) 등과 같은 전이 금속 및 붕소(B)나 인(P)과 같은 준금속 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 그러나, 서셉터(102)는 전술한 예에 한정되지 않으며, 교류 자기장이 인가됨에 따라 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(100)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
궐련(200)이 에어로졸 생성 장치(100)의 수용부(101)에 수용되면, 서셉터(102)는 궐련(200)의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 서셉터(102)는 궐련(200) 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
도 1에는 궐련(200)이 서셉터(102)의 내부에 삽입되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 서셉터(102)는 관 형, 판 형, 침 형 또는 봉 형의 모양으로 제작될 수 있으며, 서셉터(102)의 모양에 따라 궐련(200)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(100)에는 서셉터(102)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 서셉터(102)들은 궐련(200)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(200)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 서셉터(102)들 중 일부는 궐련(200)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(200)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 서셉터(102)의 형상은 도 1에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
한편, 에어로졸 생성 장치(100)는 히터 조립체(104), 프로세서(105) 및 배터리(106)외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(100)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)는 궐련(200)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(100)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(100)의 배터리(106)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(100)가 결합된 상태에서 히터 조립체(104)가 가열될 수도 있다.
궐련(200)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(200)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(200)의 제 2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 제 2 부분에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(100)의 내부에는 제 1 부분의 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부에 제 1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분의 전체 및 제 2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제 2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제 1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제 2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(100)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(100)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 궐련(200)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(200)의 내부로 유입될 수도 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 궐련(200)의 일 예에 대하여 설명한다.
도 2는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 궐련(200)은 담배 로드(210) 및 필터 로드(220)를 포함한다. 도 1을 참조하여 상술한 제 1 부분(210)은 담배 로드(210)를 포함하고, 제 2 부분(220)은 필터 로드(220)를 포함한다.
도 2에는 필터 로드(220)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(220)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(220)는 에어로졸을 냉각하는 제 1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제 2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(220)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(200)은 적어도 하나의 래퍼(240)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(240)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(200)은 하나의 래퍼(240)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(200)은 2 이상의 래퍼(240)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼에 의하여 담배 로드(210)가 포장되고, 제 2 래퍼에 의하여 필터 로드(220)가 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 담배 로드(210) 및 필터 로드(220)가 결합되고, 제 3 래퍼에 의하여 궐련(200) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 담배 로드(210) 또는 필터 로드(220) 각각이 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 개별 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 세그먼트들이 결합된 궐련(200) 전체가 다른 래퍼에 의하여 재포장될 수 있다.
담배 로드(210)는 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 담배 로드(210)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(210)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(210)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(210)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(210)는 시트(Sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(Strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(210)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(210)는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다.
예를 들어, 열 전도 물질은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 담배 로드(210)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(210)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 담배 로드(210)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(210)는 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(220)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(220)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(220)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(Type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(220)는 리세스 형(Type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(220)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터 로드(220)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(220)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(220)의 내부에 삽입될 수도 있다.
또한, 필터 로드(220)에는 적어도 하나의 캡슐(230)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(230)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(230)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(230)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
만약, 필터 로드(220)에 에어로졸을 냉각하는 세그먼트가 포함될 경우, 냉각 세그먼트는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트는 순수한 폴리락트산 만으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 냉각 세그먼트는 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 그러나, 냉각 세그먼트는 상술한 예에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행할 수 있다면, 제한 없이 해당될 수 있다.
한편, 도 2에는 도시되지 않았으나, 일 실시예에 따른 궐련(200)은 전단 필터를 더 포함할 수 있다. 전단 필터는 담배 로드(210)에 있어서, 필터 로드(220)에 대향하는 일측에 위치한다. 전단 필터는 담배 로드(210)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(210)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 생성 장치(도 1의 100)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 3a 및 3b를 참조하여, 히터 조립체에 대하여 설명한다.
도 3a는 일 실시예에 따른 히터 조립체의 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체(300)의 구성요소들이 개시되어 있다. 히터 조립체(300)는 에어로졸 생성 물질을 수용하기 위한 수용부(310), 수용부(310)의 외측면에 결합되는 유도 코일(340), 수용부(310) 내부에 위치하고, 유도 코일(340)에 전류가 흐름으로써 발생한 교류 자기장이 관통됨에 따라 가열되는 서셉터를 포함할 수 있다.
또한, 서셉터의 위치를 고정시키고, 서셉터를 수용부(310) 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격시키기 위한 지지 요소, 지지 요소와 수용부(310) 사이의 간극(gap)에 삽입됨으로써, 지지 요소를 수용부(310)에 고정시키기 위한 고정 요소(350)를 포함할 수 있다.
그러나, 도 3a에 도시된 히터 조립체(300)의 구성 요소 중 일부가 생략되거나 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.
일 실시예에 따른 수용부(310)는 원통형 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 수용부(310)는 일면에 원형의 구멍이 있고, 내부에 부품 등을 수용할 수 있는 공간을 가진 원통형 형상일 수 있다.
수용부(310)의 내부에는 서셉터, 지지 요소 및 고정 요소(350) 등의 부품이 위치할 수 있으며, 수용부(310)의 외부에는 전선을 권취하여 형성된 유도 코일(340)이 결합될 수 있다. 또한, 수용부(310)에는 에어로졸 생성 물질 또는 궐련이 수용될 수 있다.
또한, 수용부(310)는 사각 기둥 또는 삼각 기둥 형상을 가질 수 있다. 전선이 수용부(310)의 외측면에 권취됨에 따라 형성된 유도 코일(340)의 형상은 수용부(310)의 형상에 대응될 수 있다. 이에 따라, 유도 코일(340) 또한 사각 기둥 또는 삼각 기둥 형상일 수 있다.
서셉터는 수용부(310) 내부에 위치할 수 있다. 수용부(310)의 길이 방향과 직교하는 서셉터의 단면은 원형일 수 있다. 수용부(310)의 단면 형상에 따라, 서셉터와 수용부(310) 사이의 공간이 달라질 수 있다.
예를 들어, 수용부(310)가 사각 기둥 형상이면, 단면 형상이 사각형일 것이므로 서셉터가 수용부(310) 내부에 위치했을 때, 수용부(310)의 꼭지점 부분에 빈 공간이 형성될 수 있다. 이에 따라, 수용부(310) 내측면으로부터 서셉터 사이에 이격된 거리가 멀어질 수 있고, 이격된 거리가 멀어짐에 따라 서셉터에서 발생한 열이 히터 조립체(300)의 외부로 더 쉽게 발산될 수 있다.
한편, 수용부(310)는 플라스틱인 PEEK(polyetherether ketone) 소재로 생산될 수 있다. PEEK은 성형 가공성이 우수하여 원하는 형태의 수용부(310)를 만들 수 있다. 또한, 고내열성, 우수한 내마모성, 내충격성, 및 내가수분해성을 가지므로, 히터 조립체(300)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
서셉터는 수용부(310)의 내부에 위치하되, 에어로졸 생성 물질 또는 궐련을 가열하기 위해 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 3a를 참조하면, 일 예시에 따른 히터 조립체(300)가 개시되어 있다. 일 실시예에 따른 서셉터는 원통 상하부에 구멍이 뚫린 중공 튜브 형상 (이하, '중공 튜브형 서셉터(320)'라 한다.)일 수 있다.
수용부(310)에 수용된 에어로졸 생성 물질 또는 궐련의 외측면과 중공 튜브형 서셉터(320)의 내측면(322)이 맞닿거나 또는 열적으로 근접하도록, 중공 튜브형 서셉터(320)의 내경이 설계될 수 있다.
또한, 중공 튜브형 서셉터(320)의 길이(튜브의 높이)는 궐련에서 가열될 필요가 있는 부분, 예를 들어 궐련에서 에어로졸 생성 물질을 포함하는 부분까지 가열할 수 있도록 설계될 수 있다. 중공 튜브형 서셉터(320)가 에어로졸 생성 물질 또는 궐련을 가열하기에 적합한 치수로 설계됨으로써, 본 발명의 히터 조립체(300)가 적용된 에어로졸 생성 장치가 에어로졸을 효율적으로 생성할 수 있다.
또한, 중공 튜브형 서셉터(320)는 지지 요소에 의해 수용부(310)의 내측면과 직접적으로 접촉하지 않도록 소정의 거리만큼 이격될 수 있다. 또한, 중공 튜브형 서셉터(320)는 지지 요소와 결합하여 서셉터 결합체를 형성하고, 수용부(310)에 고정될 수 있다. 구체적인 내용은 지지 요소와 함께 후술한다.
또한, 중공 튜브형 서셉터(320)는 수용부(310) 내부에 위치하되 수용부(310)의 중심과 중공 튜브형 서셉터(320)의 중심이 일치하도록 배치될 수 있다. 수용부(310)의 중심과 중공 튜브형 서셉터(320)의 중심이 일치하게 배치됨으로써, 에어로졸 생성 물질 또는 궐련이 중공 튜브형 서셉터(320)의 내부로 안전하게 삽입될 수 있다.
한편, 서셉터는 교류 전류를 인가 받은 유도 코일(340)에 의해 발생된 교류 자기장의 변화로 인해 발생한 유도 전류 또는 역기전력에 의해 가열될 수 있다. 구체적으로, 서셉터는 서셉터를 구성하는 재료의 전자기적 특성에 따라 서셉터 영역에 유도된 전류에 의한 와류손(eddy current loss) 또는 히스테리시스 손(hysteresis loss)에 의해 가열될 수 있다.
지지 요소는 서셉터의 위치를 고정시키고, 서셉터에서 발생하는 열이 수용부(310)에 직접적으로 전도(conduction)되지 않도록 하기 위하여 서셉터를 수용부(310)의 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격시키기 위한 구성일 수 있다. 지지 요소는 적어도 하나 이상의 부재로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 지지 요소는 캡 형상(이하, '캡형 지지 요소(330)'라 한다.)을 가질 수 있다. 또한, 캡형 지지 요소(330)의 단면 형상은 원형일 수 있다. 캡형 지지 요소(330)는 상부(332)와, 상부(332)의 외측 모서리에서부터 상부와 수직인 방향으로 연장되는 측부(333)를 가질 수 있다.
또한, 캡형 지지 요소(330)의 상부(332)에는 지지 요소 개구(331)가 형성될 수 있다. 지지 요소 개구(331)의 직경은, 서셉터 개구(321)의 직경보다 클 수 있다. 서셉터 개구(321)를 통해 중공 튜브형 서셉터(320)의 중공에 에어로졸 생성 물질 또는 궐련이 수용될 수 있다.
이에 따라, 캡형 지지 요소(330)는 지지 요소 개구(331)의 중심이 서셉터 개구(321)의 중심과 일치하도록 중공 튜브형 서셉터(320)와 결합할 수 있고, 중공 튜브형 서셉터(320)에 캡형 지지 요소(330)가 결합된 서셉터 결합체가 형성될 수 있다.
지지 요소 개구(331)의 직경이 서셉터 개구(321)의 직경보다 크기 때문에, 중공 튜브형 서셉터(320)와 캡형 지지 요소(330)가 결합한 상태에서 캡형 지지 요소(330)는 중공 튜브형 서셉터(320)의 서셉터 개구(321)를 가리지 않을 수 있다. 이에 따라, 궐련은 캡형 지지 요소(330)의 방해를 받지 않고, 중공 튜브형 서셉터(320) 내부로 삽입될 수 있다.
또한, 캡형 지지 요소는 제 1 캡 및 제 2 캡으로 구성될 수 있다. 제 1 캡은 중공 튜브형 서셉터(320)의 상부면과 외측면 적어도 일부를 감싸고, 제 2 캡은 중공 튜브형 서셉터(320)의 하부면과 외측면 적어도 일부를 감싸는 것 일 수 있다. 이에 따라, 중공 튜브형 서셉터(320)는 수용부(310)와 직접적으로 맞닿지 않을 수 있다.
캡형 지지 요소는 상부(332)의 외측 모서리에서 연장된 측부(333)가 있으므로, 중공 튜브형 서셉터(320)의 외측면(323) 일부를 감쌀 수 있다. 이에 따라, 중공 튜브형 서셉터(320)의 상부면, 하부면 및 외측면 모두 캡형 지지 요소(330)와 접촉할 수 있어, 중공 튜브형 서셉터(320)와 캡형 지지 요소(330)가 더욱 견고하게 결합할 수 있다.
도 3b는 다른 실시예에 따른 히터 조립체의 단면도이다.
도 3b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 히터 조립체(300)가 개시되어 있다. 다른 실시예에 따른 서셉터는 하부에 지지부(361)가 있고, 지지부(361)의 중심에서 돌출된 돌출부(236)가 있는 형상의 서셉터(이하, '봉침형 서셉터'라 한다.)일 수 있다. 돌출부(236)는 일 말단이 예각으로 마감된, 하나의 봉침 형태일 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 돌출부는 관형, 복수 개의 봉침형 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
또한, 봉침형 서셉터(360)의 일 말단은 뾰족한 형태 대신에 완곡한 다른 형태 등으로도 구현될 수 있다. 즉, 봉침형 서셉터(360)는, 에어로졸 생성 물질 또는 궐련을 가열하는 기능을 수행할 수 있는 경우라면, 형태 제한 없이 채용될 수 있다.
봉침 형태의 돌출부(362)는 수용부(310)에 수용된 에어로졸 생성 물질 또는 궐련의 내측면과 열적으로 맞닿도록 설계될 수 있다. 또한, 봉침형 서셉터(360)의 길이는 에어로졸 생성 물질 또는 궐련에서 가열될 필요가 있는 부분에 맞도록 설계될 수 있다.
다른 실시예에 따른 지지 요소는, 봉침형 서셉터(360)를 지지하기 위한 봉침형 서셉터의 지지부(361) 하단을 받침으로써 결합될 수 있는 형상(이하, '받침형 지지 요소'라 한다.)일 수 있다. 지지부(361)의 하단은 지지부상에서 봉침형 서셉터(360)의 돌출부(362)가 있는 면의 반대편 면을 의미할 수 있다.
구체적으로, 받침형 지지 요소(370)는 봉침형 서셉터의 지지부(361) 하단에서 결합하여 서셉터 결합체를 형성할 수 있다. 구체적으로, 받침형 지지 요소(370)는 지지부의 하부면과 외측부를 감싸서 봉침형 서셉터(360)를 받칠 수 있는 형상일 수 있다.
봉침형 서셉터(360)가 적용된 히터 조립체(300)는, 에어로졸 생성 물질 또는 궐련 내부를 직접 가열할 수 있으므로 에어로졸 생성 장치의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
서셉터와 지지 요소를 포함하는 서셉터 결합체는 수용부(310) 내부에 억지 끼워맞춤(interference fit) 방식으로 삽입되어 수용부(310) 내부에 고정될 수 있다. 또한, 서셉터와 수용부(310)는 지지 요소에 의해 물리적으로 분리되어, 상호간의 접촉면이 없으므로 서셉터에서 발생한 열이 직접적으로 수용부(310)로 전달되지 않도록 할 수 있다.
유도 코일(340)은 수용부(310) 외측면에 결합될 수 있도록 전선이 원통형으로 감겨진 형상일 수 있다. 즉, 수용부(310)의 형상에 대응하여 유도 코일(340)의 형상이 결정될 수 있다.
예를 들어, 수용부(310)가 원통형인 경우, 유도 코일(340) 또한 전선이 원통형으로 감긴 형태일 수 있다. 또한, 유도 코일(340)의 길이는 서셉터의 길이와 같도록 전선이 감겨진 것일 수 있다.
도 5에서 후술하는 바와 같이, 유도 코일(340)의 길이와 단면적에 따라 유도 코일(340)의 인덕턴스 값이 변화하므로, 유도 코일(340)의 형상 및 치수에 따라 가열 효율을 변화시킬 수 있다.
한편, 전선을 권취하여 수용부의 외측면에 결합할 수 있는 형상의 유도 코일(340)을 형성하기 위한 틀로서, 보빈(bobbin)을 이용할 수 있다. 도 7에서 후술하는 바와 같이, 유도 코일(340)의 형상이 정해지면 그에 맞는 보빈을 만들어 보빈에 전선을 권취하여 유도 코일(340)을 만들고, 보빈과 유도 코일(340)을 분리하는 방식으로 원하는 형상의 유도 코일(340)을 대량 생산할 수 있다.
일 예시에 따르면, 고정 요소(350)가 히터 조립체(300)에 더 포함될 수 있다. 히터 조립체(300)에 지지 요소가 있음에도 불구하고, 각 구성 요소의 공차에 의해 서셉터 결합체는 수용부(310) 내부에 단단히 고정되지 않을 수 있다.
서셉터와 지지 요소가 결합된 서셉터 결합체가 수용부(310)와 결합될 수 있도록 고정 요소(350)는 지지 요소와 수용부(310) 사이의 간극에 삽입되어 지지 요소가 수용부(310)에 고정될 수 있고, 이에 따라 서셉터 결합체 전체가 수용부(310) 내부에 단단히 고정되도록 할 수 있다.
구체적으로, 고정 요소(350)는 수용부(310) 내측으로 삽입되는 일단과 반대편 단부에 타단을 포함할 수 있다. 일단에는 수용부(310)와 결합할 수 있는 돌출부(351)가 형성될 수 있고, 수용부(310)의 내측면에는 돌출부(351)와 결합할 수 있는 홈이 형성될 수 있다. 돌출부(351)가 수용부(310)의 홈에 결합됨에 따라 서셉터 결합체가 수용부(310) 내부에 보다 단단히 고정될 수 있다.
도 4a는 일 실시예에 따른 서셉터 결합체의 분해도이다.
도 4a를 참조하면, 중공 튜브형 서셉터(410)와 두 개의 캡형 지지 요소가 개시되어 있다. 중공 튜브형 서셉터(410)의 좌측 캡형 지지 요소를 제 1 캡(420)이라고 하면, 우측 캡형 지지 요소를 제 2 캡(430)이라고 할 수 있다.
중공 튜브형 서셉터(410)의 상부 및 하부 중 상부를 일단이라 하면, 일단의 반대편 단부인 하부를 타단이라고 할 수 있다. 중공 튜브형 서셉터(410)는 일단에서 제 1 캡(420)과 결합하고, 타단에서 제 2 캡(430)과 결합할 수 있다.
도시된 바와 같이, 중공 튜브형 서셉터(410)는 상하부에 개구(이하, '서셉터 개구(411)'라 한다.)를 가지며 구멍이 뚫린 형상일 수 있다. 또한, 지지 요소는 개구(이하 '지지 요소 개구'라 한다.)를 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 캡(420)과 제 2 캡(430) 각각의 상부에 지지 요소 개구가 형성될 수 있다.
예를 들어, 제 1 캡(420)의 상부에 형성된 제 1 개구(421)의 직경은, 서셉터 개구(411)의 직경보다 클 수 있다. 또한, 제 2 캡(430)의 상부에 형성된 제 2 개구(431)의 직경도 서셉터 개구(411)의 직경보다 클 수 있다.
도 4a를 참조하면, 제 1 캡(420)은 제 1 상부(422) 및 제 1 측부(423)로 구분될 수 있다. 제 1 상부(422)는 중공 튜브형 서셉터(410)의 상부면(412) 적어도 일부를 감쌀 수 있고, 제 1 측부(423)는 중공 튜브형 서셉터(410)의 외측면(413) 적어도 일부를 감쌀 수 있다.
또한, 제 2 캡(430)은 제 2 상부(432) 및 제 2 측부(433)로 구분될 수 있고, 제 2 상부(432)는 중공 튜브형 서셉터(410)의 하부면(414) 적어도 일부를 감쌀 수 있고, 제 2 측부(433)는 중공 튜브형 서셉터(410)의 외측면(413) 적어도 일부를 감쌀 수 있다.
이에 따라, 중공 튜브형 서셉터(410)와 제 1 캡(420) 및 제 2 캡(430)이 결합하여 서셉터 결합체(400)를 형성할 수 있다.
또한, 제 1 캡(420) 및 제 2 캡(430)은 제 1 측부(423)의 내측면 및 제 2 측부(433)의 내측면을 기준으로 한 직경(424, 434)이 중공 튜브형 서셉터(410)의 외측면(413)을 기준으로 한 직경보다 작도록 설정된 억지 끼워맞춤 공차로 설계될 수 있다.
이에 따라, 별도의 체결 요소 또는 접착 물질 없이 제 1 캡(420)과 제 2 캡(430)이 중공 튜브형 서셉터(410)에 결합할 수 있게 되어, 생산 과정이 간소화되고 생산 단가를 감소시킬 수 있다.
도 4b는 다른 실시예에 따른 서셉터 결합체의 분해도이다.
도 4b를 참조하면, 봉침형 서셉터(440)와 하나의 받침형 지지 요소(450)가 개시되어 있다. 도시된 바와 같이, 봉침형 서셉터(440)는 돌출부(441)와 지지부(442)로 구성되어 있다. 또한, 받침형 지지 요소(450)는 하부(452)와 측부(453)으로 구성될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 하부(452)에 개구가 있을 수 있다.
하부(452)는 지지부(442)의 하부면 적어도 일부를 감쌀수 있고, 측부(453)는 지지부(442)의 외측면 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 이에 따라, 봉침형 서셉터(440)와 받침형 지지 요소(450)가 결합하여 서셉터 결합체(400)를 형성할 수 있다.
또한, 받침형 지지 요소(450)는 측부(453)의 내측면을 기준으로 한 직경(454)이 봉침형 서셉터(440)의 지지부(442)의 외측면을 기준으로 한 직경보다 작도록 설계된 억지 끼워맞춤 공차로 설계될 수 있다. 이에 따라, 봉침형 서셉터(440)와 받침형 지지 요소(450)는 별도의 체결 요소 또는 접착 물질 없이 결합할 수 있다.
한편, 서셉터에서 에어로졸 생성 물질 또는 궐련을 가열하기 위한 고온의 열이 발생할 수 있다. 고온의 열은 약 섭씨 300도 이상의 온도에 해당할 수 있다. 지지 요소는 서셉터에서 발생한 열이 수용부로 전달되는 것을 저감하는 역할을 할 수 있다.
지지 요소는 서셉터에서 발생한 고온의 열이 수용부로 전달되는 것을 최소화 할 수 있도록 열전도율(thermal conductivity)가 낮은 소재로 생산될 수 있다. 또한, 고온의 열에 의해 용융되지 않도록 고내열(high heat-resisting) 소재로 생산될 수 있다.
또한, 열에 의한 형상의 변화가 크지 않도록 우수한 기계적 특성을 갖는 소재로 생산될 수 있다. 또한, 수용부 및 유도 코일과 전기적으로 절연될 수 있도록 우수한 전기적 특성을 갖는 소재로 생산될 수 있다. 예를 들어, 지지 요소는 플라비스(PLAVIS) 소재로 생산될 수 있다.
플라비스는 플라스틱 소재로서, 우수한 내열성, 내마모성 및 저마찰성을 포함하는 기계적 특징을 가지며, 우수한 전기절연성을 포함하는 전기적 특성을 가지므로, 지지 요소의 소재로 적합할 수 있다.
구체적으로, 약 300도의 고온에서 안정적으로 사용할 수 있고, 광범위한 온도 범위에서 높은 PV치(PV value)를 갖고 낮은 마찰계수를 가지며, 온도에 대한 인장강도가 우수하고 고온에서 크리프(creep) 특성이 우수하므로 변형의 가능성을 줄일 수 있다. 또한, 광범위한 온도 범위에서 전기적 절연성을 가지므로, 유도 코일과 서셉터간의 단락(short) 발생 가능성을 줄일 수 있다.
도 5는 다양한 예시에 따른 본딩체에 의해 형상이 고정된 유도 코일의 단면도이다.
일 예시에 따르면, 전선의 단면은 원형(a) 단면 형상일 수 있다. 또한, 사각형(b) 단면 형상 또는 삼각형(c) 단면 형상일 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 상기 예시한 단면 형상 외에 다른 형상들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
한편, 전선은 전도체(511), 절연체(512) 및 본딩체(513)로 형성될 수 있다. 구체적으로, 절연체(512)는 전도체(511)의 외측에서 전도체(511)와 동축으로 형성되고, 본딩체(513)는 절연체(512)의 외측에서 절연체(512)와 동축으로 형성될 수 있다. 도 5에는 본딩체(513)가 포함되어 도시되었으나, 본딩체(513)는 포함되지 않을 수 있다.
한편, 유도 코일의 인덕턴스 값은 아래 수학식 1과 같이 단위길이당 전선의 감은 수에 비례한다.
Figure 112020050997657-pat00001
여기서,
Figure 112020050997657-pat00002
는 진공에서의 투자율(Permeability), n은 단위 길이당 감긴 전선의 수, l 은 유도 코일의 길이, 그리고 A는 유도 코일의 단면적이다.
교류 전류를 인가 받은 유도 코일에서는 역전기력을 발생시킬 수 있고, 아래 수학식 2와 같이 인덕턴스 값에 비례한다.
Figure 112020050997657-pat00003
여기서, V는 역전기력, L은 유도 코일의 인덕턴스, 그리고
Figure 112020050997657-pat00004
는 교류 전류의 시간변화율이다. 따라서 단위 길이당 감긴 전선의 수(n), 유도 코일의 길이(l)와 유도 코일의 단면적(A, 구체적으로 유도 코일의 길이 방향에 수직인 단면적)이 클수록 인덕턴스 값이 높아지므로, 유도 코일의 전기 효율이 향상될 수 있다.
전선의 단면 형상에 따라 유도 코일의 단위 길이당 감은 수가 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 단면 형상이 원형(a)인 전선에 의해 형성된 코일보다, 단면 형상이 삼각형(c)인 전선에 의해 형성된 코일이 일정한 면적에 더 많은 양의 권수를 확보할 수 있다.
이와 같이 생산 단가 및 전기 효율을 고려하여 유도 코일은 다양한 단면 형상을 갖는 전선으로 구성될 수 있다. 또한, 전선을 권취하는 보빈의 형상에 따라 유도 코일의 형상이 바뀌므로, 유도 코일의 단면적을 변화시켜 인덕턴스 값을 조절할 수 있다.
일 예시에 따른 유도 코일은 단면 형상이 원형인 전선(510)로 구성될 수 있다. 전선은 보빈에 감겨질 수 있으며, 전선은 유도 코일이 수용부의 외측면에 끼워져 결합될 수 있는 형상으로 권취될 수 있다.
또한, 전선이 감겨진 상태에서 본딩체(513)에 열처리를 하면 전선간 융착(bonding)이 발생하여 유도 코일의 형상이 고정될 수 있다.
예를 들어, 열처리 온도는 전선을 구성하는 전도체(511) 및 절연체(512)의 내열온도 이하이고, 본딩체(513)의 내열온도 이상인 온도일 수 있다. 열처리에 의해 본딩체(513)가 용융되어 인접한 전선간 간격이 좁혀짐에 따라, 단위 길이당 전선의 감은 수가 증가할 수 있다.
열처리 이후, 본딩체(513)가 냉각될 수 있다. 냉각으로 인하여 본딩체(513)가 응고되고, 인접한 전선간 융착이 발생할 수 있다. 이에 따라, 유도 코일의 형상이 고정될 수 있다.
구체적으로, 전선간 융착이 발생하는 과정에서 본딩체(513)가 용융되기 때문에 유도 코일의 인접한 전선 사이의 간격이 최소화 될 수 있다. 부호 515를 참조하면 전선의 융착이 일어나기 전에는 인접한 전선 사이의 공간이 넓을 수 있으나, 부호 516를 참조하면 융착이 일어난 뒤에는 인접한 전선 사이의 공간이 좁아진 상태로 고정되므로, 인접한 전선 사이의 간격이 최소화 될 수 있다.
이에 따라, 유도 코일의 단위 길이당 권수가 증가하여 인덕턴스 값이 높아질 수 있다. 또한, 히터 조립체의 가열 효율이 향상될 수 있고, 히터 조립체를 사용하는 에어로졸 생성 장치의 소비 전력이 향상될 수 있다.
도 5에 예시된 바와 같이, 전선의 단면 형상에 따라 전선간의 융착이 다른 형태로 발생할 수 있다. 또한, 본딩체(513)의 열처리 방식, 열처리 조건(열처리 온도 또는 열처리 시간 등) 및 전선을 보빈에 권취하는 방식에 따라 전선간의 융착이 다르게 발생할 수 있다. 이에 따라, 다양한 값의 인덕턴스를 갖는 유도 코일이 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유도 코일은 전선들의 단면이 원형 형상(514)이 되도록 융착이 발생할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 유도 코일은 전선들의 단면이 사각형 형상(525)이 되도록 융착이 발생할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 유도 코일은 전선들의 단면이 삼각형 형상(535)이 되도록 융착이 발생할 수 있다.
또한, 본딩체(513)가 더 포함되는 전선으로 형성된 유도 코일은 전선을 감은 뒤 유도 코일을 가열하거나, 유도 코일에 전류가 흐르게 하여 발생하는 주울 열(joule's heat)로 전선들을 융착시킬 수 있다. 이에 따라, 추가적인 고정 작업 없이 유도 코일의 형상을 고정할 수 있어 유도 코일의 생산 과정이 보다 간편할 수 있다.
한편, 본딩체(513)를 이용한 유도 코일의 고정 방식에 따르면, 전선과 전선 사이 틈에서도 용융된 본딩체(513)에 의해 전선들이 융착될 수 있어, 유도 코일의 형상이 보다 견고하게 고정될 수 있다.
이에 따라, 유도 코일의 양산성과 유도 코일과 수용부의 조립성이 향상될 수 있다. 또한, 이러한 방식으로 조립된 히터 조립체를 적용한 에어로졸 생성 장치는 조립이 간소화 되므로 품질 상승 및 비용 절감 효과를 기대할 수 있다.
한편, 본딩체(513)를 구성하는 물질은 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리비닐부티랄(PVB, polyvinyl butyral)일 수 있다. 폴리아미드는 접착성이 우수하고, 수소결합(hydrogen bond)에 의해 녹는점이 우수하다는 것이 알려져 있다.
또한, 폴리비닐부티랄은 접착성이 우수하고 열경화성으로 생산할 수 있어, 전선들을 융착시켜 유도 코일의 형상을 고정하기에 적합한 물질일 수 있다.
한편, 유도 코일을 형성하는 전선은 내측부터 전도체(511), 절연체(512) 및 본딩체(513)로 구성되는 얇은 선 가닥을 꼬아서 만든 리츠 선(litz wire)으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 리츠 선은 지름 0.1mm 정도의 가는 도체 선 10 내지 100 가닥을 엮어서 만든 선으로서, 물리적으로는 표면적을 크게 할 수 있고, 전기적으로는 주파수 특성을 우수하게 할 수 있다. 이에 따라, 표피 효과(skin effect)가 저감되어 실효 저항(effective resistance)를 감소시키고, 고주파 교류 전류에 따른 유도 코일의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 본딩 요소에 의해 형상이 고정된 유도 코일의 단면도이다.
일 실시예에 따르면, 유도 코일을 구성하는 전선은 전도체(611) 및 절연체(612)로 형성될 수 있다. 구체적으로, 절연체(612)는 전도체(611)의 외측에서 전도체(611)와 동축으로 형성될 수 있다. 전도체(611) 및 절연체(612)로 구성된 전선은 본딩체를 포함하지 않으므로 생산 단가가 더 낮을 수 있다.
또한, 본딩 요소(613)로 고정시키지 않으면 외력 등에 의해 일부 전선들이 위치를 이탈하여 유도 코일의 형상이 변형될 수 있으므로, 유도 코일이 전선에 의해 수용부의 외측면(621)에 결합될 수 있는 형상으로 감겨진 뒤에 본딩 요소(613)로 유도 코일의 외부를 감싸 유도 코일의 형상을 고정시킬 수 있다.
한편, 본딩 요소를 구성하는 물질은 폴리이미드(polyimide)일 수 있다. 폴리이미드는 내열성이 뛰어나 서셉터의 발열에 의해 본딩 요소(613)가 녹는 것을 방지할 수 있다. 또한, 넓은 온도 범위에서 특성의 변화가 적고, 전기적 특성이 우수할 수 있다.
예를 들어, 본딩 요소(613)에 의해 감싸진 유도 코일에 전류가 흐를 때 주울 열에 의해 본딩 요소가 가열될 수 있으나, 내열성이 뛰어나므로 본딩 요소의 상변화 발생 가능성을 낮출 수 있다.
본딩 요소는 폴리이미드로 만들어진 필름 형태의 접착 물질일 수 있다. 이에 따라, 필름에 의해 유도 코일의 외측부, 상부, 내측부 및 하부가 빈 틈 없이 감겨짐으로써 유도 코일의 형상이 고정될 수 있다.
또한, 폴리이미드는 기화했을 때 무취임이 알려져 있으므로, 본딩 요소(613)로 고정된 유도 코일이 적용된 에어로졸 생성 장치의 끽미가 개선될 수 있다.
또한, 유도 코일을 형성하는 전선은 내측부터 전도체(611) 및 절연체(612)로 구성되는 얇은 선 가닥을 꼬아서 만든 리츠 선(litz wire)으로 구성될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 히터 조립체 제조 방법의 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체의 제조 방법의 흐름도가 개시되어 있다.
단계 701을 참조하면, 서셉터와 지지요소는 서로 결합하여 서셉터 결합체를 형성할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 서셉터는 중공 튜브형 서셉터 또는 봉침형 서셉터 일 수 있다. 또한, 지지 요소는 캡형 지지 요소 또는 받침형 지지 요소일 수 있다.
중공 튜브형 서셉터로 형성되는 서셉터 결합체는, 제 1 캡과 중공 튜브형 서셉터의 일단이 결합하고, 제 2 캡과 중공 튜브형 서셉터의 타단이 결합하여 형성될 수 있다.
봉침형 서셉터로 형성되는 서셉터 결합체는, 받침형 지지 요소가 봉침형 서셉터의 지지부와 결합하여 형성될 수 있다.
단계 702를 참조하면, 서셉터가 수용부의 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격되도록 서셉터 결합체를 수용부 내부에 위치하여 결합할 수 있다. 즉, 수용 요소로 인해 서셉터는 수용부 내부에 위치하되, 수용부의 내측면에 직접적으로 맞닿지 않을 수 있다.
도 3a에서 언급한 바와 같이, 서셉터 결합체의 중심이 수용부의 중심과 일치되도록 결합할 수 있다. 또한, 고정 요소가 서셉터 결합체의 지지 요소와 수용부 사이의 간극에 삽입됨으로써 서셉터 결합체와 수용부가 더욱 단단하게 결합될 수 있다.
단계 703을 참조하면, 전도체, 절연체 및 본딩체로 구성된 전선을 권취하여 수용부의 외측면에 결합할 수 있는 형상으로 유도 코일을 형성할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 유도 코일은 전선이 수용부에 직접 권취됨으로써 형성될 수 있으나, 조립성 및 생산성을 향상시키기 위해 보빈에 전선이 권취됨으로써 형성될 수 있다.
보빈은 미리 설계된 치수에 알맞는 유도 코일을 형성할 수 있도록 전선을 감기 위한 다각형 기둥을 의미할 수 있다. 유도 코일의 형상이 결정되면, 그 형상에 따라 전선을 감을 수 있는 보빈을 생산하고, 보빈에 전선을 감은 뒤 유도 코일을 분리시킴으로써 유도 코일을 대량으로 생산할 수 있다.
대량 생산된 유도 코일은 추후에 수용부에 끼워서 결합하기만 하면 되므로, 히터 조립체의 조립성 및 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 보빈에 전선을 감아 코일을 만드는 방식에 따르면, 서셉터 결합체가 포함된 수용부에 직접 코일을 감을 필요가 없으므로 히터 조립체의 생산 과정에서 서셉터 결합체의 움직임을 최소화 할 수 있게 되어 수용부 내부 구성들 각각의 위치 이탈 가능성을 감소시킬 수 있다.
즉, 전선을 보빈에 권취하는 방식을 따르면, 전선을 수용부에 직접 권취하는 방식에 비해 히터 조립체에 결함이 발생할 가능성이 감소할 수 있다.
단계 704를 참조하면, 유도 코일을 소정의 온도로 가열한 뒤 냉각하여 유도 코일의 형상을 고정할 수 있다. 소정의 온도는 전도체 및 절연체의 내열온도 이하이고, 본딩체의 내열온도 이상인 온도에 해당할 수 있다.
구체적으로, 전도체 및 절연체는 손상시키지 않으면서 본딩체만 용융되도록 하여 유도 코일을 구성하는 인접한 전선 사이의 간격을 최소화 할 수 있다. 즉, 용융된 유도 코일을 냉각시키면 본딩체가 다시 응고하면서 인접한 전선끼리 융착될 수 있어 유도 코일의 형상을 고정시킬 수 있다.
단계 705를 참조하면, 형상이 고정된 유도 코일을 수용부의 외측면에 결합할 수 있다. 유도 코일은 수용부에 결합할 수 있는 형상으로 감겨있고, 유도 코일의 가열 및 냉각에 의해 형상이 고정되어 있으므로 수용부에 끼워서 결합할 수 있다. 이에 따라 히터 조립체가 제조될 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 히터 조립체 제조 방법의 흐름도이다.
단계 801 내지 803은 도 7에 따른 히터 조립체 제조 방법의 단계 701 내지 703과 동일할 수 있다.
단계 804을 참조하면, 전도체 및 절연체로 구성된 전선을 권취하여 수용부의 외측면에 결합할 수 있는 형상으로 유도 코일을 형성할 수 있다. 전선이 전도체 및 절연체로만 구성되므로, 전선의 제조 단가가 보다 저렴할 수 있다.
단계 805를 참조하면, 본딩 요소로 유도 코일의 외부를 감싸서 유도 코일의 형상을 고정할 수 있다. 본딩 요소는 테이프와 같이 접착력이 있는 물질에 해당 할 수 있다. 본딩 요소로 유도 코일의 표면을 감싸서 전선들이 각자의 위치에서 이탈되지 않도록 고정할 수 있다. 또한, 본딩 요소를 구성하는 물질은 폴리이미드일 수 있다.
단계 806을 참조하면, 고정된 유도 코일은 수용부의 외측면에 결합될 수 있다. 전선들의 위치가 고정된 유도 코일이 수용부의 외측면에 위치할 수 있도록 끼울 수 있고, 이에 따라 히터 조립체가 제조될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다.
도 9를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(900)는 프로세서(910), 히터 조립체(920), 배터리(930), 메모리(940), 센서(950) 및 인터페이스(960)를 포함할 수 있다.
히터 조립체(920)는 프로세서(910)의 제어에 따라 배터리(930)로부터 공급된 전력에 의하여 전기적으로 가열된다. 히터 조립체(920)는 궐련을 수용하는 에어로졸 생성 장치(900)의 수용통로 내부에 위치할 수 있다.
궐련이 외부에서 에어로졸 생성 장치(900)의 삽입 구멍을 통해 삽입된 후, 수용통로를 따라 이동함으로써 궐련의 일측 단부가 히터 조립체(920) 내부로 삽입될 수 있다. 따라서, 가열된 히터 조립체(920)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다. 히터 조립체(920)는 궐련을 수용할 수 있는 형태라면 제한 없이 해당될 수 있다.
에어로졸 생성 장치(900)의 안정적인 사용을 위하여, 히터 조립체(920)에는 3.2 V, 2.4 A, 8 W의 규격에 따른 전력이 공급될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 히터 조립체(920)에 전력이 공급되는 경우, 서셉터의 표면 온도는 400℃ 이상으로 상승할 수 있다. 히터 조립체(920)에 전력이 공급되기 시작한 때부터 15초가 초과되기 이전에 서셉터의 표면 온도는 약 350℃까지 상승할 수 있다.
에어로졸 생성 장치(900)에는 별도의 온도 감지 센서가 구비될 수 있다. 또는, 별도의 온도 감지 센서가 구비되는 대신, 히터 조립체(920)가 온도 감지 센서의 역할을 수행할 수도 있다. 또는, 히터 조립체(920)가 온도 감지 센서의 역할을 수행함과 동시에 에어로졸 생성 장치(900)에는 별도의 온도 감지 센서가 더 구비될 수도 있다.
프로세서(910)는 에어로졸 생성 장치(900)의 전반적인 동작을 제어하는 하드웨어이다. 프로세서(910)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 등과 같은 프로세싱 유닛으로 구현된 집적 회로이다.
프로세서(910)는 센서(950)에 의해 센싱된 결과를 분석하고 뒤이어 수행될 처리들을 제어한다. 프로세서(910)는 센싱 결과에 따라 배터리(930)로부터 히터 조립체(920)로의 전력 공급을 개시 또는 중단시킬 수 있다.
또한, 프로세서(910)는 히터 조립체(920)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터 조립체(920)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다. 나아가서, 프로세서(910)는 인터페이스(960)의 다양한 입력 정보 및 출력 정보를 처리할 수 있다.
프로세서(910)는 에어로졸 생성 장치(900) 이용한 사용자의 흡연 횟수를 카운팅하고, 카운팅 결과에 따라 사용자의 흡연을 제한하도록 에어로졸 생성 장치(900)의 관련 기능들을 제어할 수 있다.
메모리(940)는 에어로졸 생성 장치(900) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 메모리(940)는 프로세서(910)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(940)는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory) 등의 다양한 종류들로 구현될 수 있다.
메모리(940)는 흡연 시각, 흡연 횟수 등과 같은 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(940)에는 궐련이 수용통로에 수용된 경우의 기준 온도 변화 값 관련 데이터가 저장될 수 있다.
배터리(930)는 에어로졸 생성 장치(900)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리(930)는 서셉터가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(930)는 에어로졸 생성 장치(900) 내에 구비된 다른 하드웨어들, 프로세서(910), 센서(950) 및 인터페이스(960)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다.
배터리(930)는 리튬인산철(LiFePO4) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 산화 리튬 코발트(LiCoO2) 배터리, 리튬 티탄산염 배터리 등으로 제작될 수 있다. 배터리(930)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다.
센서(950)는 퍼프 감지(puff detect) 센서(온도 감지 센서, 유량(flow) 감지 센서, 위치 감지 센서 등), 궐련 삽입 감지 센서, 서셉터의 온도 감지센서 등의 다양한 종류의 센서들을 포함할 수 있다. 센서(950)에 의해 센싱된 결과는 프로세서(910)로 전달되고, 프로세서(910)는 센싱 결과에 따라 히터 조립체(920) 온도의 제어, 흡연의 제한, 궐련 삽입 유/무 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(900)를 제어할 수 있다.
인터페이스(960)는 시각 정보를 출력하는 디스플레이 또는 램프, 촉각 정보를 출력하는 모터, 소리 정보를 출력하는 스피커, 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나 사용자에게 정보를 출력하는 입/출력(I/O) 인터페이싱 수단들(예를 들어, 버튼 또는 터치스크린)과 데이터 통신을 하거나 충전 전력을 공급받기 위한 단자들, 외부 디바이스와 무선 통신(예를 들어, WI-FI, WI-FI Direct, Bluetooth, NFC(Near-Field Communication) 등)을 수행하기 위한 통신 인터페이싱 모듈 등의 다양한 인터페이싱 수단들을 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(900)는 위의 예시된 다양한 인터페이싱 수단들 중 일부만을 취사 선택하여 구현될 수도 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 900: 에어로졸 생성 장치 101, 310: 수용부
102: 서셉터 103, 340: 유도 코일
104, 920: 히터 조립체 105, 910: 프로세서
106, 930: 배터리 200: 궐련
320, 410: 중공 튜브형 서셉터 330: 캡형 지지 요소
350: 고정 요소 360, 440: 봉침형 서셉터
370, 450: 받침형 지지 요소 400: 서셉터 결합체
420: 제 1 캡 430: 제 2 캡
510: 전선 511, 611: 전도체
512, 612: 절연체 513: 본딩체
613: 본딩 요소

Claims (18)

  1. 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체로서,
    상기 에어로졸 생성 물질을 수용하기 위한 수용부;
    상기 수용부의 외측면에 결합되는 유도 코일;
    상기 수용부의 내부에 위치하고, 상기 유도 코일에 전류가 흐름으로써 발생하는 교류 자기장에 의해 가열되는 서셉터; 및
    상기 서셉터의 위치를 고정시키고, 상기 서셉터를 상기 수용부의 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격시키기 위한 지지 요소;
    상기 유도 코일은 전도체, 절연체 및 본딩체를 포함하는 전선이고, 상기 절연체는 상기 전도체의 외측에서 상기 전도체와 동축으로 형성되고, 상기 본딩체는 상기 절연체의 외측에서 상기 절연체와 동축으로 형성되고,
    상기 전선이 상기 수용부의 상기 외측면에 결합될 수 있는 형상으로 권취되고, 인접하는 상기 전선의 사이가 상기 본딩체에 의해 융착되어 상기 유도 코일이 권취된 형상으로 고정되고,
    상기 서셉터는 서셉터 개구를 갖고 상기 에어로졸 생성 물질을 수용할 수 있는 중공 튜브 형상이고,
    상기 지지 요소는 지지 요소 개구를 갖는 캡 형상이고, 상기 지지 요소 개구의 직경은 상기 서셉터 개구의 직경보다 크고, 상기 지지 요소 개구의 중심과 상기 서셉터 개구의 중심이 일치되도록 상기 서셉터와 결합하고,
    상기 지지 요소는 제 1 캡 및 제 2 캡을 포함하고,
    상기 제 1 캡은 상기 서셉터의 상부면의 적어도 일부와 외측면의 적어도 일부를 감싸고, 상기 제 2 캡은 상기 서셉터의 하부면의 적어도 일부와 외측면 적어도 일부를 감싸는, 히터 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도 코일은 소정의 온도로 가열된 뒤 냉각되어 권취된 형상이 고정되되,
    상기 소정의 온도는 상기 전도체 및 상기 절연체의 내열온도 이하이고, 상기 본딩체의 내열온도 이상인, 히터 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 조립체는,
    상기 지지 요소와 상기 수용부 사이의 간극(gap)에 삽입됨으로써, 상기 지지 요소를 상기 수용부에 고정시키기 위한 고정 요소를 더 포함하는, 히터 조립체.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩체는 폴리아미드(Polyamide) 또는 폴리비닐부티랄(Poly vinyl butyral)인, 히터 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 요소는, 서셉터에서 수용부로의 열전달을 차단하기 위한 고내열(high heat-resisting) 소재를 포함하는, 히터 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도 코일은 상기 전선의 가닥을 꼬아서 만든 리츠 선(litz wire)을 포함하는, 히터 조립체.
  9. 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체로서,
    상기 에어로졸 생성 물질을 수용하기 위한 수용부;
    상기 수용부의 외측면에 결합되는 유도 코일;
    상기 수용부의 내부에 위치하고, 상기 유도 코일에 전류가 흐름으로써 발생하는 교류 자기장에 의해 가열되는 서셉터;
    상기 서셉터의 위치를 고정시키고, 상기 서셉터를 상기 수용부의 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격시키기 위한 지지 요소; 및
    상기 유도 코일은 전도체 및 절연체를 포함한 전선이고, 상기 절연체는 상기 전도체의 외측에서 상기 전도체와 동축으로 형성되고, 상기 유도 코일은 본딩 요소에 의해 감싸지고,
    상기 전선이 상기 수용부의 상기 외측면에 결합될 수 있는 형상으로 권취되고, 인접하는 상기 전선의 사이가 상기 본딩 요소에 의해 융착되어 상기 유도 코일이 권취된 형상으로 고정되고,
    상기 서셉터는 서셉터 개구를 갖고 상기 에어로졸 생성 물질을 수용할 수 있는 중공 튜브 형상이고,
    상기 지지 요소는 지지 요소 개구를 갖는 캡 형상이고, 상기 지지 요소 개구의 직경은 상기 서셉터 개구의 직경보다 크고, 상기 지지 요소 개구의 중심이 상기 서셉터 개구의 중심과 일치되도록 상기 서셉터와 결합하고,
    상기 지지 요소는 제 1 캡 및 제 2 캡을 포함하고,
    상기 제 1 캡은 상기 서셉터의 상부면의 적어도 일부와 외측면의 적어도 일부를 감싸고, 상기 제 2 캡은 상기 서셉터의 하부면의 적어도 일부와 외측면 적어도 일부를 감싸는, 히터 조립체.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 히터 조립체는,
    상기 지지 요소와 상기 수용부 사이의 간극에 삽입됨으로써, 상기 지지 요소를 상기 수용부에 고정시키기 위한 고정 요소를 더 포함하는, 히터 조립체.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 본딩 요소는 폴리이미드(Polyimide)를 포함하는, 히터 조립체.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지 요소는, 서셉터에서 수용부로의 열전달을 차단하기 위한 고내열 소재를 포함하는, 히터 조립체.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 유도 코일은 상기 전선의 가닥을 꼬아서 만든 리츠 선을 포함하는, 히터 조립체.
  17. 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체의 제조 방법에 있어서,
    서셉터 개구를 갖고 상기 에어로졸 생성 물질을 수용할 수 있는 중공 튜브 형상의 서셉터와, 상기 서셉터를 고정시키기 위한 지지 요소를 결합하여 서셉터 결합체를 형성하는 단계;
    상기 서셉터가 에어로졸 생성 물질을 수용하기 위한 수용부의 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격되도록 상기 서셉터 결합체를 상기 수용부의 내부에 위치하여 결합하는 단계;
    전도체, 절연체 및 본딩체를 포함하고, 상기 절연체가 상기 전도체의 외측에서 상기 전도체와 동축으로 형성되고, 상기 본딩체가 상기 절연체의 외측에서 상기 절연체와 동축으로 형성된 전선을 권취하여, 상기 수용부의 외측면에 결합할 수 있는 형상으로 유도 코일을 형성하는 단계;
    상기 유도 코일을 소정의 온도로 가열한 뒤 냉각하여 인접하는 상기 전선의 사이를 상기 본딩체에 의해 융착되게 하여 상기 유도 코일의 형상을 권취된 형상으로 고정시키는 단계; 및
    상기 유도 코일을 상기 수용부의 외측면에 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 서셉터 결합체를 형성하는 단계에서, 상기 지지 요소는 지지 요소 개구를 갖는 캡 형상이고, 상기 지지 요소 개구의 직경은 상기 서셉터 개구의 직경보다 크고, 상기 지지 요소 개구의 중심과 상기 서셉터 개구의 중심이 일치되도록 상기 서셉터와 결합하고,
    상기 지지 요소는 제 1 캡 및 제 2 캡을 포함하고,
    상기 제 1 캡은 상기 서셉터의 상부면의 적어도 일부와 외측면의 적어도 일부를 감싸고, 상기 제 2 캡은 상기 서셉터의 하부면의 적어도 일부와 외측면 적어도 일부를 감싸는, 히터 조립체의 제조 방법.
  18. 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터 조립체의 제조 방법에 있어서,
    서셉터 개구를 갖고 상기 에어로졸 생성 물질을 수용할 수 있는 중공 튜브 형상의 서셉터와, 상기 서셉터를 고정시키기 위한 지지 요소를 결합하여 서셉터 결합체를 형성하는 단계;
    상기 서셉터가 에어로졸 생성 물질을 수용하기 위한 수용부의 내측면으로부터 소정의 거리만큼 이격되도록 상기 서셉터 결합체를 상기 수용부의 내부에 위치하여 결합하는 단계;
    전도체 및 절연체를 포함하고 상기 절연체가 상기 전도체의 외측에서 상기 전도체와 동축으로 형성된 전선을 권취하여, 상기 수용부의 외측면에 결합할 수 있는 형상으로 유도 코일을 형성하는 단계;
    본딩 요소로 상기 유도 코일을 감싸서 상기 본딩 요소에 의해 인접하는 상기 전선의 사이가 융착되어 상기 유도 코일의 형상을 권취된 형상으로 고정시키는 단계; 및
    상기 유도 코일을 상기 수용부의 외측면에 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 서셉터 결합체를 형성하는 단계에서, 상기 지지 요소는 지지 요소 개구를 갖는 캡 형상이고, 상기 지지 요소 개구의 직경은 상기 서셉터 개구의 직경보다 크고, 상기 지지 요소 개구의 중심과 상기 서셉터 개구의 중심이 일치되도록 상기 서셉터와 결합하고,
    상기 지지 요소는 제 1 캡 및 제 2 캡을 포함하고,
    상기 제 1 캡은 상기 서셉터의 상부면의 적어도 일부와 외측면의 적어도 일부를 감싸고, 상기 제 2 캡은 상기 서셉터의 하부면의 적어도 일부와 외측면 적어도 일부를 감싸는, 히터 조립체의 제조 방법.
KR1020200060529A 2020-05-20 2020-05-20 히터 조립체 및 그의 제조 방법 KR102509092B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200060529A KR102509092B1 (ko) 2020-05-20 2020-05-20 히터 조립체 및 그의 제조 방법
PCT/KR2021/004958 WO2021235711A1 (en) 2020-05-20 2021-04-20 Heater assembly and method of manufacturing the same
CN202180014576.1A CN115103610A (zh) 2020-05-20 2021-04-20 加热器组件及制造加热器组件的方法
EP21809099.1A EP4096456A4 (en) 2020-05-20 2021-04-20 HEATING ARRANGEMENT AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF
CA3168762A CA3168762A1 (en) 2020-05-20 2021-04-20 Heater assembly and method of manufacturing the same
JP2022549354A JP7422240B2 (ja) 2020-05-20 2021-04-20 ヒータ組立体及びその製造方法
US17/908,326 US20230137819A1 (en) 2020-05-20 2021-04-20 Heater assembly and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200060529A KR102509092B1 (ko) 2020-05-20 2020-05-20 히터 조립체 및 그의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210143576A KR20210143576A (ko) 2021-11-29
KR102509092B1 true KR102509092B1 (ko) 2023-03-10

Family

ID=78698072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200060529A KR102509092B1 (ko) 2020-05-20 2020-05-20 히터 조립체 및 그의 제조 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230137819A1 (ko)
EP (1) EP4096456A4 (ko)
JP (1) JP7422240B2 (ko)
KR (1) KR102509092B1 (ko)
CN (1) CN115103610A (ko)
CA (1) CA3168762A1 (ko)
WO (1) WO2021235711A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11856678B2 (en) * 2019-10-29 2023-12-26 Senic Inc. Method of measuring a graphite article, apparatus for a measurement, and ingot growing system
CN117981907A (zh) * 2022-10-31 2024-05-07 深圳市合元科技有限公司 电子雾化装置、感应线圈及其方法
WO2024004137A1 (ja) * 2022-06-30 2024-01-04 日本たばこ産業株式会社 香味吸引システム
GB202216115D0 (en) * 2022-10-31 2022-12-14 Nicoventures Trading Ltd Heater for an aerosol provision device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012123910A (ja) * 2010-12-06 2012-06-28 Panasonic Corp 誘導加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器
JP2016115400A (ja) * 2014-12-10 2016-06-23 住友電工ウインテック株式会社 絶縁電線及び誘導加熱用コイル

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002287540A (ja) * 2001-03-26 2002-10-03 Ricoh Co Ltd 定着装置
PL2797445T3 (pl) * 2011-12-30 2016-11-30 Urządzenie do tworzenia aerozolu z ulepszonym rozkładem temperatury
TWI666993B (zh) * 2014-05-21 2019-08-01 Philip Morris Products S. A. 用於霧劑產生之感應加熱裝置及系統
MY182297A (en) * 2014-05-21 2021-01-18 Philip Morris Products Sa Aerosol-generating article with internal susceptor
US20170055583A1 (en) * 2015-08-31 2017-03-02 British American Tobacco (Investments) Limited Apparatus for heating smokable material
KR101989855B1 (ko) * 2017-04-18 2019-06-17 주식회사 아모센스 궐련형 전자담배장치용 발열히터
CN111031819B (zh) * 2017-08-09 2023-07-18 菲利普莫里斯生产公司 具有可移除的感受器的气溶胶生成装置
JP6766128B2 (ja) * 2017-12-22 2020-10-07 深▲せん▼市合元科技有限公司Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｆｉｒｓｔ Ｕｎｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ 加熱装置及び喫煙具
CN207766584U (zh) * 2018-01-31 2018-08-24 深圳市合元科技有限公司 一种加热装置及电子烟

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012123910A (ja) * 2010-12-06 2012-06-28 Panasonic Corp 誘導加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器
JP2016115400A (ja) * 2014-12-10 2016-06-23 住友電工ウインテック株式会社 絶縁電線及び誘導加熱用コイル

Also Published As

Publication number Publication date
CN115103610A (zh) 2022-09-23
EP4096456A1 (en) 2022-12-07
CA3168762A1 (en) 2021-11-25
US20230137819A1 (en) 2023-05-04
KR20210143576A (ko) 2021-11-29
WO2021235711A1 (en) 2021-11-25
JP2023516908A (ja) 2023-04-21
EP4096456A4 (en) 2023-07-12
JP7422240B2 (ja) 2024-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102509092B1 (ko) 히터 조립체 및 그의 제조 방법
JP7125201B2 (ja) エアロゾル生成装置、エアロゾル生成システム及びエアロゾル生成装置の製造方法
JP6927648B2 (ja) シガレット挿入感知機能を有するエアロゾル生成装置及びその方法
KR102402649B1 (ko) 에어로졸 생성 장치 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 시스템
US20220295892A1 (en) Aerosol generating article, aerosol generating device, and aerosol generating system
KR102074932B1 (ko) 히터 조립체 및 히터 조립체를 포함하는 에어로졸 생성 장치
KR102433808B1 (ko) 에어로졸 생성 시스템
KR102269573B1 (ko) 히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치
RU2798977C1 (ru) Узел нагревателя и способ его изготовления
KR102487083B1 (ko) 서셉터 조립체를 포함하는 에어로졸 생성 장치
KR20230083976A (ko) 가열체 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치 및 시스템
KR102317840B1 (ko) 에어로졸 생성 물품, 에어로졸 생성 장치 및 에어로졸 생성 시스템
KR20230051272A (ko) 에어로졸 제공 디바이스
KR102554954B1 (ko) 에어로졸 생성 장치
KR20240076348A (ko) 증기화기 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치
KR102574394B1 (ko) 에어로졸 생성 장치
US20240118802A1 (en) Method and apparatus for unlocking based on user input
US20240148075A1 (en) Method and device for processing user input during battery charging
CN117597043A (zh) 气溶胶生成装置和包括该气溶胶生成装置的系统
CN118102917A (zh) 加热组件和包括该加热组件的气溶胶生成装置
KR20220148992A (ko) 에어로졸 생성 물품 및 에어로졸 생성 장치
CN118102914A (zh) 气溶胶生成装置
CA3213183A1 (en) Method and apparatus for generating aerosol based on cigarette type
CA3207609A1 (en) Heating structure and aerosol generating device including the same
CA3217323A1 (en) Heating structure and aerosol generating device including the same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant