KR102583037B1

KR102583037B1 - 에어로졸을 발생시키는 가열소자 및 이를 이용한 흡연장치

Info

Publication number: KR102583037B1
Application number: KR1020170060712A
Authority: KR
Inventors: 이충언
Original assignee: 이충언
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2023-09-27
Also published as: KR20180125852A

Abstract

흡연물품을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 가열소자 및 이를 이용한 흡연장치가 개시된다. 가열소자는 상기 흡연물품의 길이방향으로 나란히 배치되고, 서로 분리 구동 가능한 복수의 가열영역을 포함한다. 흡연장치는 흡연물품의 길이방향을 따라 배치된 복수의 가열 영역을 가진 가열소자, 가열소자에 전원을 공급하는 배터리 및 가열소자를 제어하는 전자제어부를 포함한다. 본 발명에 의하면 흡연물품을 단계적으로 가열함으로써 흡연 전체 과정에서 항상 일정한 새롭게 가열되는 발생하는 신선한 담배맛을 느낄 수 있고, 하나의 흡연 물품에 대해 흡연자마다 다른 흡연 습관에 적절히 대응할 수 있다.

Description

에어로졸을 발생시키는 가열소자 및 이를 이용한 흡연장치{The heating element for generating the aersol and smoking device using the same}

본 발명은 흡연물품을 가열하여 에어로졸을 발생시키기 위한 가열소자 및 이를 이용한 휴대용 흡연장치에 관한 것이다.

담배를 직접 연소시키는 권련은 담배의 연소 및 열분해 열화에 의해 생성되는 해로운 연기성분이 발생한다. 이러한 해로운 연기 성분을 감소시키기 위해 가열시키는 흡연 물품이 제시되어 왔다. 가열되는 흡연물품에 있어서, 에어로졸은 에어로졸 형성 기질 또는 재료로 열을 전달하여 발생한다. 흡연 중에 열원으로부터의 열 전달에 의해 에어로졸 형성 기질로부터 방출된 휘발성 화합물은 흡연물품을 통해 흡입된 공기에 혼합되고, 냉각에 따라 응축되어 흡연자에 흡입되는 에어로졸을 형성한다.

다수의 선행 문헌들에는 이러한 흡연물품을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 흡연장치가 개시되어 있다. 이들 중 에어로졸 형성 기질을 가열하는 가열소자는 블레이트 형태의 절연판에 배치된 발열저항체 패턴이 사용되어 왔다. 블레이드 발열저항체는 흡연물품의 중앙에 삽입하여 주변의 에어로졸 형성 기질을 가열한다. 이때, 발열저항체 패턴은 절연판의 일면에만 배치되고 전체가 일시에 전압이 인가되어 동시에 발열한다. 이때, 발열저항체 패턴이 배치된 절연판의 일면 인접한 에어로졸 형성 기질은 적절하게 가열되어 에어로졸을 발생하나, 이면에 인접한 에어로졸 형성 기질은 절연판이 열을 차단하여 충분한 가열이 되지 않는 문제가 발생한다. 또한, 발열저항체 패턴 전체가 일시에 발열 됨으로써 에어로졸 형성 기질도 전체적으로 가열되기 때문에 일정 시간이 지나면 급격히 맛이 떨어지는 문제가 있다. 단일 흡연물품에 대해 담배 맛을 지속적으로 유지할 수가 없다.

본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 흡연물품의 길이방향을 따라 단계적으로 가열하여 흡연자가 흡연시간 동안에 일정한 담배 맛을 느낄 수 있도록 하는 가열소자 및 이를 이용한 흡연장치를 제공함에 있다.

본 명의 다른 목적은 가열소자를 둘러싸는 에어로졸 형성 기질을 균일하게 가열할 수 있는 가열소자 및 이를 이용한 흡연장치를 제공함에 있다.

상술한 과제를 달성하기 위한 에어로졸 발생용 가열소자가 개시된다. 가열소자는 상기 흡연물품의 길이방향으로 나란히 배치되고, 서로 분리 구동 가능한 복수의 가열영역을 형성하는 제1의 발열저항체 그룹을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면 가열소자가 에어로졸 형성 기질을 길이방향을 따라 다른 타이밍으로 가열할 수 있어 균일한 담배 맛을 내도록 할 수 있다.

상기 제1의 발열저항체 그룹은 절연기판의 일면에 배치될 수 있다.

상기 절연기판은 이면에 제2의 발열저항체 그룹을 포함함으로써 에어로졸 형성 기질을 전체적으로 균일하게 가열할 수 있다.

상기 제1의 발열저항체 그룹과 상기 제2의 발열저항체 그룹은 상기 절연기판의 쓰루우홀을 통해 상호 연결됨으로써 넓은 면적에 걸쳐 가열영역을 형설할 수 있다.

에어로졸 발생을 위한 흡연장치가 개시된다. 흡연장치는 상기 흡연물품의 길이방향으로 나란히 배치되고, 서로 분리 구동 가능한 복수의 가열영역을 형성하는 제1의 발열저항체 그룹을 포함하는 가열소자와, 상기 가열소자에 전원을 공급하기 위한 배터리와, 상기 가열소자를 제어하는 위한 전자제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전자제어부는 흡연물품의 흡입위치에서 먼 가열영역부터 단계적으로 가열할 수 있다.

흡연장치는 데이터를 기록하는 저장매체를 더 포함하며, 상기 전자제어부는 흡연자의 흡연시간 데이터를 상기 저장매체에 기록하며, 상기 기록된 흡연시간 데이터를 기초로 상기 복수의 가열영역의 가열을 제어할 수 있다다

본 발명에 의하면 흡연 개시 후에 단계적으로 흡연 물품의 길이방향을 따라 단계적으로 에어로졸 형성 기질을 가열함으로써 지속적이고 담배 맛을 느낄 수 있도록 에어로졸을 발생할 수 있다.

또한, 발열저항체를 둘러싸는 에어로졸 형성 기질을 균일하게 가열하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 흡연장치를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1의 휴대용 흡연장치의 내부를 나타내는 단면도,
도 3은 도 2의 가열소자를 나타내는 도, 및
도 4는 도 1의 흡연장치가 장착되는 흡연장치 본체의 구성을 나타내는 도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 흡연장치(100)를 상세히 설명한다.

도 1 및 2는 각각 본 발명의 실시예에 따른 흡연장치(100)를 나타내는 사시도 및 단면도이다. 흡연장치(100)는 흡연부(110), 전원부(120) 및 조작버튼부(130)를 포함한다. 흡연부(110)는 단부에 흡연물품(10)을 삽입하는 입구가 배치되어 있다. 흡연부(110)는 내부에 가열소자(140)가 길이방향으로 돌출되어 있다. 흡연부(110)는 가열소자(140)를 제어하는 전자제어부(150)를 포함한다.

흡연물품(10)은 원통 형상으로 에어로졸 형성 기질(12), 냉각부(14) 및 필터(16)를 포함하여 구성된다.

에어로졸 형성 기질(12)은 고체 또는 고체와 액체 성분의 에어로졸 형성 기질인 것이 바람직하다. 에어로졸 형성기질(12)은 종이 또는 다른 포장재에 의해 감싸진다. 고체 에어로졸 형성 기질은 예를 들면 허브 잎, 담배잎, 담배 리브, 팽화된 담배 및 균질화된 담배 중 하나 이상을 함유하는 분말, 과립, 펠릿, 조각, 스트랜드, 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

에어로졸 형성 기질(12)은 니코틴을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기질(12)은 담배 또는 에어로졸 형성 재료를 가진 비담배를 포함하는 것이 바람직하다.

냉각부(14)는 에어로졸 형성 기질(12)의 하류에 위치하여, 가열에 의해 증발된 에어로졸을 냉각한다. 냉각부(14)는 금속 포일, 중합성 재료, 및 실질적으로 비-다공성 페이퍼 또는 판지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료의 게더 시트를 포함할 수 있다. 냉각부(14)는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리락트산(PLA), 셀룰로오스 아세테이트(CA), 및 알루미늄 포일로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료의 게더 시트를 포함할 수 있다.

필터(16)는 흡연자가 흡연을 위에 입에 무는 부분이다. 필터(16)는 냉각부(14)의 하류에 인접하여 위치한다. 필터(14)는 아세테이트 토우로 형성된 필터를 포함할 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 가열소자(140)는 절연판(141) 상에 3개의 발열저항체(AX, BX, CX)로 구성된 제1의 발열저항체 그룹을 포함한다.

절연판(141)은 세라믹, 유리, 에폭시, 폴리이미드 등의 재료로 구성된다.

발열저항체(AX, BX, CX)는 예를 들면 텅스텐과 같은 전압인가에 의한 발열재료로 점착, 인쇄, 코팅 등으로 절연판(141)에 배치된다.

발열저항체(AX)는 블레이드형 절연판(141)의 최선단 측에 제1가열영역(142)을 구성한다. 리드선(A)에는 +전압이 인가되고, 리드선(X)에는 -전압이 인가된다. 결과적으로 리드선(A,X) 및 제1가열영역(142)에서 저항에 의해 열이 발생한다.

발열저항체(BX)는 제1가열영역(142)의 다음에 제2가열영역(144)을 구성한다. 선택적으로, 리드선(B)에는 +전압이 인가되고, 리드선(X)에는 -전압이 인가된다. 결과적으로 리드선(B,X) 및 제2가열영역(144)에서 저항에 의해 열이 발생한다.

발열저항체(CX)는 제2가열영역(144) 다음에 제3가열영역(146)을 구성한다. 선택적으로, 리드선(C)에는 +전압이 인가되고, 리드선(X)에는 -전압이 인가된다. 결과적으로 리드선(C,X) 및 제3가열영역(146)에서 저항에 의해 열이 발생한다.

상술한 3개의 발열저항체(AX, BX, CX)는 각 분리 구동가능하며, 동시에 구동하는 것도 가능하다.

3개의 발열저항체(AX, BX, CX)는 필터(16)에서 가장 먼 위치의 에어로졸 형성 기질을 가열하기 위해 제3가열영역(146)을 먼저 가열하고, 소정 시간 후에 제2가열영역(144)을 가열하고, 소정 시간 후에 제1 가열영역(142)을 가열함으로써 전체 흡연시간 동안에 항상 새로운 에어로졸 형성 기질을 가열하여 흡연자로 하여금 균일한 맛을 느끼게 할 수 있다. 여기서, 소정 시간의 합은 흡연자가 하나의 흡연물품을 이용하여 흡연하는 시간이 되며, 이는 흡연자가 설정할 수도 있다. 물론, 흡연자의 흡연습관 빅데이터를 통하여 상황, 시간 등에 따라 자동으로 조절되도록 할 수도 있다. 예를 들면, 흡연자가 아침에 일어난 후, 아침 식사후, 오전 근무중, 점심식사후, 오후 근무 중, 저녁 식사후, 잠자기 전 등에 흡연시간 데이터를 축적하여 가장 빈도율이 높은 흡연시간으로 자동 조절하여 발열저항체(AX, BX, CX)를 가열할 수 있다.

상술한 바와 같이 리드선(A,B,C)에는 +전압이, 리드선(X)에는 -전압이 인가되는 것으로 설명하였지만, 반대로 리드선(A,B,C)에는 -전압이, 리드선(X)에는 +전압이 인가될 수도 있다.

또한, 제1의 발열저항체 그룹은 3개의 가열영역(142,144,146)을 포함하는 것으로 설명하였지만, 필요에 따라 2개 또는 4개 이상으로도 구성할 수 있다.

절연판(141)은 이면에 제2의 발열저항체 그룹(미도시)을 포함할 수 있다. 제2의 발열저항체 그룹은 제1의 발열저항체 그룹과 동일하게 배치하여 동기적으로 작동할 수 있다. 물론, 제2의 발열저항체 그룹은 제1의 발열저항체 그룹과 다르게 배치하여 비동기적으로 작동할 수도 있다. 제2의 발열저항체 그룹의 각 발열저항체는 제1의 발열저항체 그룹의 각 발열저항체와 절연판(141)을 관통하는 도전쓰루우홀에 의해 연결될 수 있다. 이 경우, 절연판(141)의 각 판면의 면적으로 최대한으로 확보할 수 있어, 가열영역의 면적을 확장할 수 있다..

변형실시예로서, 가열소자(140)는 절연판(141)을 생략하고 복수의 발열저항체들 사이를 절연하고, 각 발열저항체가 양면에 노출되는 형태로 구성하는 것도 가능하다.

도 2에서 전자제어부(150)는 컨트롤러(152)와 저장매체(154)를 포함한다. 컨트롤러(152)는 조작버튼부(130)의 조작에 따라 가열소자(140)를 동작시킨다. 즉 사용자 설정 또는 자동 설정으로 3개의 가열영역(142,144,146)에 대한 가열 타이밍을 제어할 수 있다. 컨트롤러(152)는 제어 IC, 마이컴, CPU 등 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구현된다. 컨트롤러(152)는 흡연자의 시간대별 흡연시간을 저장매체(154)에 저장한 후 가장 빈도 수가 높은 흡연시간에 맞게 3개의 가열영역(142,144,146)을 동작시킬 수 있다.

저장매체(154)는 흡연장치(100)를 구동 제어하는 프로그램, 흡연자의 흡연데이터 등을 저장한다.

저장매체(154)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

전원부(120)는 재충전이 가능한 배터리(160)를 포함한다. 배터리(160)는 소형으로서 리튬 철 인산(LiFePO4) 배터리 화학성분이 사용될 수 있다. 배터리(160)의 전원은 전자제어부(150)를 경우하여 가열소자(140)에 공급된다. 배터리(160)는 충전단자(162)를 통하여 재충전된다. 전원부(120)는 배터리(160)를 충전하기 위한 배터리충전포트(162)를 포함한다.

조작버튼부(130)는 전자제어부(150)에 연결되어 가열소자(140)를 제어하거나 사용자 설정을 수행할 수 있다. 본 발명의 흡연장치(100)에는 표시하지 않았지만 디스플레이부(미도시)나 LED 등을 더 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흡연장치(100)를 삽입 수용하는 흡연장치 본체(200)를 나타내는 도면이다. 흡연장치 본체(200)는 흡연장치(100)를 삽입 수용하는 흡연장치 수용부(210), 본체제어부(230) 및 본체전원부(240)를 포함한다.

흡연장치 수용부(210)는 흡연장치(100)를 수용하여 배터리(160)의 전원을 충전하는 본체충전포트(212)를 포함한다.

본체제어부(230)는 수용된 흡연장치(100)를 제어 및 충전한다. 본체 제어부(230)는 실질적으로 흡연장치(100)의 전자제어부(150)와 유사한 기능을 할 수 있다. 즉, 본체제어부(230)는 흡연장치(100)를 흡연장치 본체(200)에 삽입된 상태에서 조작할 수 있게 한다. 본체제어부(230)는 제어 IC, 마이컴, CPU 등 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구현된다.

본체전원부(240)는 외부의 전원으로부터 충전할 수 있다. 본체전원부(240)는 배터리(160)보다 더 큰 용량을 가진다. 즉, 본체전원부(240)는 작은 용량의 배터리(160)를 수용 상태에서 재충전한다. 본체전원부(240)는 각(prismatic)형의 산화 리튬 코발트(LiCoO2) 배터리가 사용될 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 한정된 예시적 실시예와 도면을 통해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 예시적 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 예시적 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 흡연 물품
100: 흡연장치
110: 흡연부
120: 전원부
130: 조작버튼부
140: 가열소자
141: 절연판
142,144,146: 가열영역
150: 전자제어부
160: 배터리
200: 흡연장치 본체
210: 흡연장치 수용부
230: 본체제어부
240: 본체전원부

Claims

흡연물품을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 가열소자에 있어서,
상기 흡연물품 내에 길이방향으로 삽입되고, 서로 분리 구동 가능한 복수의 가열영역을 형성하는 제1의 발열저항체 그룹을 포함하며,
상기 제1의 발열저항체 그룹은 블레이드형 절연판과 상기 절연판 상에 배치된 복수의 발열저항체를 포함하며,
상기 복수의 발열저항체는,
상기 절연판의 길이방향을 따라 연장하고 제1극성의 전압이 인가되는 제1리드선; 및
각각 상기 제1리드선에 이격되게 상기 절연판의 길이방향을 따라 연장하고, 각각 상기 제1극성의 반대 극성인 제2극성의 전압이 인가되며, 각각 상기 제1리드선과의 사이에 상기 복수의 가열영역을 형성하도록 상기 제1리드선에 연결되는 복수의 제2리드선을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열소자.
제 1항에 있어서,
상기 제1의 발열저항체 그룹은 절연기판의 일면에 배치되는 것을 특징으로 하는 가열소자.
제 2항에 있어서,
상기 절연기판은 이면에 제2의 발열저항체 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열소자.
제3항에 있어서,
상기 제1의 발열저항체 그룹과 상기 제2의 발열저항체 그룹은 상기 절연기판의 쓰루우홀을 통해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 가열소자.
흡연장치에 있어서,
청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 가열소자와;
상기 가열소자에 전원을 공급하기 위한 배터리와;
상기 가열소자를 제어하는 위한 전자제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡연장치.
제 5항에 있어서,
상기 전자제어부는 흡연물품의 흡연자 흡입위치에서 먼 가열영역부터 단계적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 흡연장치.
제 6항에 있어서,
데이터를 기록하는 저장매체를 더 포함하며,
상기 전자제어부는 흡연자의 흡연시간 데이터를 상기 저장매체에 기록하며, 상기 기록된 흡연시간 데이터를 기초로 상기 복수의 가열영역의 가열을 제어하는 것을 특징으로 하는 흡연장치.