KR20200074018A - 가열식 담배용 히터 및 이것을 구비한 가열식 담배 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 가열식 담배용 히터(10)의 내구성을 높인다.
[해결수단] 본 개시의 가열식 담배용 히터(10)는 절연성을 갖는 봉 형상 또는 통 형상의 심재(1)와, 상기 심재(1)의 표면에 위치하는 제 1 절연층(2)과, 상기 제 1 절연층(2)의 표면에 위치하는 제 2 절연층(3)과, 상기 심재(1)와 상기 제 1 절연층(2) 사이에 위치하는 제 1 도체(4)와, 상기 제 1 절연층(2)과 상기 제 2 절연층(3) 사이에 위치하는 제 2 도체(5)를 구비하고 있고, 상기 제 2 도체(5)는 상기 제 1 도체(4)에 포개져 있는 것을 특징으로 한다.

Description

가열식 담배용 히터 및 이것을 구비한 가열식 담배 장치{HEATING TYPE HEATER FOR CIGARETTE AND HEATING TYPE CIGARETTE DEVICE PROVIDED WITH THE SAME}

본 개시는, 예를 들면 가열식 담배용 히터 및 이것을 구비한 가열식 담배 장치에 관한 것이다.

종래, 알려져 있는 가열식 담배용 히터는 길이 방향을 갖는 절연성의 심재와, 발열 저항체와, 센서 패턴을 갖고 있다. 심재의 표면에는 제 1 절연층이, 제 1 절연층의 표면에는 제 2 절연층이 형성되어 있다.

일본 실용신안 등록 제3217131호

종래의 가열식 담배용 히터에 있어서는 발열 저항체 및 센서 패턴은 각각 다른 층에 설치되어 있었다. 그러나, 이러한 가열식 담배용 히터에 있어서는 발열 저항체 및 센서 패턴이 떨어져 위치하고 있기 때문에, 센서 패턴에 온도 변화가 전해지기까지 시간차가 발생되고 있었다. 그 때문에, 온도 제어의 정밀도를 높이는 것이 곤란했다.

본 개시의 가열식 담배용 히터는 절연성을 갖는 봉 형상 또는 통 형상의 심재와, 상기 심재의 표면에 위치하는 제 1 절연층과, 상기 제 1 절연층의 표면에 위치하는 제 2 절연층과, 상기 심재와 상기 제 1 절연층 사이에 위치하는 제 1 도체와, 상기 제 1 절연층과 상기 제 2 절연층 사이에 위치하는 제 2 도체를 구비하고 있고, 상기 제 2 도체는 상기 제 1 도체에 포개져 있는 것을 특징으로 한다.

본 개시의 가열식 담배용 히터에 의하면, 온도 제어의 정밀도를 높일 수 있다.

도 1은 본 개시의 가열식 담배용 히터의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 가열식 담배용 히터의 다른 예를 나타내는 분해 평면도이다.
도 3은 가열식 담배용 히터의 다른 예를 나타내는 분해 평면도이다.
도 4는 가열식 담배용 히터의 다른 예의 제 1 도체 및 제 2 도체를 나타내는 투과도이다.
도 5는 가열식 담배용 히터의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 가열식 담배용 히터의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 가열식 담배용 히터의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 8은 가열식 담배용 히터의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 8에 나타내는 가열식 담배용 히터의 IX-IX 선으로 절단한 단면도이다.
도 10은 가열식 담배 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 11은 가열식 담배 장치의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

이하, 가열식 담배용 히터(10) 및 이것을 구비한 가열식 담배 장치(100)의 일례에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 가열식 담배용 히터(10)는 심재(1)와, 심재(1)의 표면에 위치하는 제 1 절연층(2)과, 제 1 절연층(2) 중 심재(1)와는 반대측의 표면에 위치하는 제 2 절연층(3)과, 제 1 도체(4)와, 제 2 도체(5)를 구비하고 있다.

심재(1)는 길이 방향을 갖는 절연성의 부재이다. 심재(1)는, 예를 들면 봉 형상 또는 통 형상의 부재이다. 심재(1)는 담배잎에 찌르기 쉽도록 원봉 형상으로 할 수 있다. 또한, 담배잎에 찌르기 쉽도록 심재(1)의 선단은 원추 형상으로 되어 있어도 좋다. 심재(1)는, 예를 들면 산화알루미늄 또는 산화지르코늄 등의 세라믹 재료로 이루어진다. 심재(1)의 치수는, 예를 들면 심재(1)가 봉 형상인 경우에는 길이를 10~50㎜로, 직경을 1.5~15㎜로 할 수 있다. 또한, 심재(1)가 통 형상인 경우에는 내경을 0.5~10㎜로 할 수 있다.

제 1 절연층(2)은 심재(1)의 표면에 위치하고 있다. 여기서, 심재(1)의 표면이란 심재(1)가 통 형상인 경우에는 외표면을 의미하고 있다. 제 1 절연층(2)은 층 형상 또는 막 형상의 부재이다. 제 1 절연층(2)은 단부끼리가 접합됨으로써, 심재(1)의 표면 전체를 덮고 있어도 좋다. 또한, 제 1 절연층(2)이 부분적으로 심재(1)를 덮음으로써, 심재(1)는 길이 방향을 갖는 노출부(11)를 갖고 있어도 좋다.

제 2 절연층(3)은 제 1 절연층(2)의 표면에 위치하고 있다. 여기서, 제 1 절연층(2)의 표면이란 제 1 절연층(2) 중 심재(1)에 접하는 면과는 반대의 면이다. 제 2 절연층(3)은 층 형상 또는 막 형상의 부재이다. 제 2 절연층(3)은 제 1 절연층(2)의 표면 전체를 덮고 있어도 좋고, 부분적으로 제 1 절연층(2)이 노출하도록 위치하고 있어도 좋다. 제 2 절연층(3)은 제 1 절연층(2)마다 심재(1)를 덮고 있어도 좋다.

제 1 절연층(2) 및 제 2 절연층(3)은, 예를 들면 산화알루미늄 또는 산화지르코늄 등의 세라믹 재료로 이루어진다. 제 1 절연층(2) 및 제 2 절연층(3)은 심재(1)와 같은 재료를 갖고 있어도 좋고, 다른 재료로 형성되어 있어도 좋다. 제 1 절연층(2) 및 제 2 절연층(3)이 심재(1)와 같은 재료로 이루어지는 경우에는 제 1 절연층(2) 및 제 2 절연층(3)과 심재(1) 사이의 열팽창률의 차에 의한 열응력을 저감할 수 있다. 그 결과, 가열식 담배용 히터(10)의 내구성을 높일 수 있다.

심재(1)와 제 1 절연층(2) 사이에는 제 1 도체(4)가 위치하고 있고, 제 1 절연층(2)과 제 2 절연층(3) 사이에는 제 2 도체(5)가 위치하고 있다. 제 1 도체(4) 및 제 2 도체(5)는 발열 패턴 또는 센서 패턴이다. 제 1 도체(4)가 발열 패턴인 경우에는 제 2 도체(5)는 센서 패턴으로 할 수 있다. 또한, 제 2 도체(5)가 발열 패턴인 경우에는 제 1 도체(4)는 센서 패턴으로 할 수 있다. 이것에 의해, 발열 패턴에서 발생된 열을 센서 패턴에서 검지할 수 있다.

제 1 도체(4) 또는 제 2 도체(5)는, 예를 들면 심재(1)의 일단측 또는 타단측에 있어서, 리드 단자(6)와 접속되어 있어도 좋다. 그리고, 리드 단자(6)가 외부 전원에 접속됨으로써, 제 1 도체(4) 또는 제 2 도체(5)에 전력이 공급되어 있어도 좋다. 리드 단자(6)는 니켈 또는 구리 등의 재료를 사용할 수 있다.

발열 패턴은 복수의 리턴부 및 복수의 직선부를 각각 갖는 미앤더 형상의 부분(이하, 미앤더부라고도 함)을 갖고 있어도 좋다. 이 때에, 복수의 직선부가 심재(1)의 길이 방향을 따라 설치되어 있어도 좋다. 또한, 발열 패턴은 심재(1)의 일단측에서 리턴 형상을 가짐과 아울러, 타단측에서 리드 단자(6)에 접속되어 있어도 좋다. 발열 패턴은 금속 재료로 이루어진다. 금속 재료로서는, 예를 들면 W, Mo 또는 Re 등이 예시된다. 발열 패턴의 치수는 폭을 0.03㎜ 이상으로, 두께를 1㎛ 이상으로 할 수 있다.

센서 패턴은 기체의 온도를 검지하기 위한 부재이다. 구체적으로는, 발열 패턴에 의해 발생한 열에 의해 센서 패턴의 온도가 변화하면 센서 패턴의 저항값이 변화한다. 이 센서 패턴의 저항값의 변화를 외부의 장치에서 검지함으로써 기체의 온도를 검지할 수 있다.

센서 패턴은 발열 패턴과 마찬가지의 저항체 패턴이다. 센서 패턴의 형상은, 예를 들면 선 형상 또는 미앤더 형상이다. 또한, 센서 패턴은 심재(1)의 일단측에서 리턴 형상을 가짐과 아울러, 타단측에서 전극에 접속되어 있어도 좋다. 센서 패턴은 발열 패턴과 같은 형상을 갖고 있어도 좋다. 센서 패턴의 치수는 폭을 0.03㎜ 이상으로, 두께를 1㎛ 이상으로 할 수 있다.

또한, 센서 패턴은 발열 패턴보다 저항 온도 계수가 큰 재료로 이루어지면 좋다. 이것에 의해, 센서 패턴에 의한 온도 변화의 검지의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 센서 패턴의 폭이 발열 패턴의 폭보다 커도 좋다. 이것에 의해, 발열 패턴으로부터 발생된 열을 보다 확실하게 센서 패턴에 전달할 수 있다. 그 때문에, 발열 패턴과 센서 패턴의 온도 변화의 시간차를 더 저감할 수 있다.

본 개시의 가열식 담배용 히터(10)에 있어서는 도 3에 나타내는 바와 같이, 제 1 도체(4)가 제 2 도체(5)에 포개져 있다. 환언하면, 발열 패턴과 센서 패턴이 포개져 있다. 이것에 의해, 센서 패턴에 온도 변화가 전해지까지의 시간차를 줄일 수 있다. 그 결과, 온도 제어의 정밀도를 높일 수 있다. 여기서 말하는 「포개져 있다」란 전체가 포개져 있다고 하는 의미가 아니라 일부분이 포개져 있으면 좋은 것으로 한다. 또한, 여기서 말하는 「포개져 있다」란 적층 방향(심재(1)를 길이 방향에 수직인 단면에서 봤을 때 형상이 원형인 경우에 있어서는 심재(1)의 지름 방향)으로 포개져 있는 것을 의미하고 있다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 도체(4)는 심재(1)의 길이 방향으로 연장되는 복수의 제 1 직선부(41)를 갖고, 제 2 도체(5)는 길이 방향으로 연장되는 복수의 제 2 직선부(51)를 갖고, 제 2 직선부(51)는 제 1 직선부(41)에 포개져 있어도 좋다. 환언하면, 발열 패턴과 센서 패턴이 각각 직선부를 갖고, 직선부끼리가 포개져 있어도 좋다. 이것에 의해, 발열 패턴과 센서 패턴이 포개지는 부분을 늘릴 수 있다. 그 때문에, 센서 패턴에 온도 변화가 전해지까지의 시간차를 보다 저감할 수 있다. 그 결과, 온도 제어의 정밀도를 보다 높일 수 있다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 직선부(41)와 제 2 직선부(51)는 포개지는 부분과 포개지지 않는 부분을 갖고 있어도 좋다. 제 1 직선부(41)와 제 2 직선부(51)가 포개지지 않는 부분을 가짐으로써, 온도 제어의 정밀도를 높이면서 적층 방향으로 가열식 담배용 히터(10)의 지름이 부분적으로 커져버릴 우려를 저감할 수 있다. 이것에 의해, 가열식 담배용 히터(10)의 지름을 일정에 가깝게 할 수 있기 때문에 가열식 담배용 히터(10)를 담배잎에 찌르기 쉽게 할 수 있다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 심재(1)는 길이 방향을 따라 연장되는 노출부(11)를 갖고, 제 1 도체(4)는 복수의 제 1 직선부(41)를 연결하는 제 1 리턴부(42)를 갖고, 제 2 도체(5)는 복수의 제 2 직선부(51)를 연결하는 제 2 리턴부(52)를 갖고, 제 1 리턴부(42) 및 제 2 리턴부(52)는 노출부(11)의 반대측에 위치하고 있어도 좋다. 구체적으로는, 심재(1)의 길이 방향에 수직인 단면을 봤을 때에, 심재(1)의 외주 중 제 1 리턴부(42) 및 제 2 리턴부(52)가 포개지는 부위(이하, 포개짐부라고도 함)와, 노출부(11)가 심재(1)의 중심을 사이에 두고 각각 반대측에 위치하고 있어도 좋다. 여기서 말하는 노출부(11)란 심재(1)의 표면 중 제 1 절연층(2)에 의해 덮여 있지 않은 부위이다. 또한, 여기서 말하는 「반대측에 위치하고」란 엄밀한 의미에서 정반대의 위치에 위치하고 있을 필요는 없다. 예를 들면, 심재(1)의 길이 방향에 수직인 단면을 봤을 때에, 포개짐부와 심재(1)의 중심을 연결한 직선과, 심재(1)의 중심과 노출부(11)를 연결한 직선 사이에 있는 각이 160~200°가 되도록 위치하고 있으면 좋은 것으로 한다.

노출부(11)는 발열 패턴이 설치되어 있지 않은 영역이기 때문에 발열 패턴이 설치되어 있는 영역과 비교하여 저온이 되기 쉬운 경향이 있다. 한편, 제 1 리턴부(42) 및 제 2 리턴부가 위치하는 영역은 제 1 직선부(41) 및 제 2 직선부(51)가 설치되어 있지 않은 영역이기 때문에 저온이 되기 쉬운 경향이 있다. 그 때문에, 제 1 리턴부(42) 및 제 2 리턴부(52)는 노출부(11)의 반대측에 위치하고 있음으로써 저온이 되기 쉬운 영역을 대칭의 위치로 할 수 있다. 그 결과, 둘레 방향의 균열성을 높일 수 있다.

또한, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 심재(1)의 길이 방향에 수직인 단면을 봤을 때에, 제 1 절연층(2)의 외표면의 단부와, 제 2 절연층(3)의 내표면의 단부가 포개져 있어도 좋다. 예를 들면, 제 1 절연층(2)의 외표면의 전체와 제 2 절연층(3)의 내표면의 전체가 포개져 있음으로써, 제 1 절연층(2)의 외표면의 단부와, 제 2 절연층(3)의 내표면의 단부가 포개져 있어도 좋다. 이 경우에는, 제 1 절연층(2)의 외표면이 노출하지 않게 되기 때문에, 제 1 절연층(2)의 외표면과 제 2 절연층(3)의 측면에 의해 형성되는 패임이 없게 할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면 담배잎을 찌르는 경우에 패임에 그을음 등의 오염이 부착될 우려를 저감할 수 있다.

또한, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 심재(1)의 길이 방향에 수직인 단면을 봤을 때에 제 1 절연층(2)의 측면과 제 2 절연층(3)의 측면이 직선 상에 위치하고 있어도 좋다. 이 경우에도, 제 1 절연층(2)의 표면과 제 2 절연층(3)의 측면에 의해 형성되는 패임이 없게 된다. 그 때문에, 예를 들면 담배잎을 찌르는 경우에 패임에 매연 등의 오염이 부착될 우려를 저감할 수 있다.

또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 심재(1)의 길이 방향에 수직인 단면을 봤을 때에, 노출부(11)와 제 1 절연층(2)의 측면이 이루는 각이 둔각이어도 좋다. 이 경우에는, 노출부(11)와 제 1 절연층(2)의 측면이 이루는 각도가 예각인 경우와 비교하여 노출부(11)와 제 1 절연층(2)의 측면에 의해 형성되는 패임에 부착된 매연 등의 오염을, 예를 들면 면봉 등의 부재에 의해 청소하기 쉽게 할 수 있다. 그 결과, 제품의 편리성을 높일 수 있다.

또한, 제 1 도체(4)는 발열 패턴이고, 제 2 도체(5)는 센서 패턴이어도 좋다. 이 경우에는 발열 패턴과 담배잎에 닿는 제 2 절연층(3) 사이에 센서 패턴이 위치하게 되기 때문에 담배잎에 전해지는 열을 보다 고정밀도로 검지할 수 있다.

또한, 제 1 도체(4)는 센서 패턴이고, 제 2 도체(5)는 발열 패턴이어도 좋다. 이 경우에는, 담배잎에 닿는 제 2 절연층(3)과 발열 패턴의 거리를 가깝게 할 수 있다. 그 때문에, 담배잎에 열을 전달하는 속도를 높일 수 있다. 그 결과, 가열하고 나서 담배를 피우기까지의 대기 시간을 줄일 수 있다.

또한, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 1 도전층의 외표면에 위치하고 있고, 제 1 절연층(2)에 설치된 제 1 구멍부(21)를 통해 제 1 도체(4)에 전기적으로 접속하는 리드 단자(6)를 더 구비하고 있고, 제 2 절연층(3)은 제 1 구멍부(21)가 노출되도록 형성된 노치부(31)를 갖고 있어도 좋다. 이것에 의해, 제 1 절연층(2)의 외표면으로부터 제 1 도체(4)를 인출할 수 있다. 그 때문에, 제 2 절연층(3)에 구멍부를 설치하지 않고, 제 1 도체(4)를 인출할 수 있다. 이것에 의해, 제 2 절연층(3)의 구멍부를 통해 제 1 전극과 리드 단자(6)를 전기적으로 접속하는 경우와 비교하여 제 2 절연층(3)과 제 1 도체(4)의 열팽창차에 의해 제 1 도체(4)가 파손될 우려를 저감할 수 있다. 그 결과, 가열식 담배용 히터(10)의 내구성을 높일 수 있다.

제 1 도체(4)와 리드 단자(6)는, 예를 들면 제 1 구멍(21)을 세라믹층의 적층 방향으로 연장하는 비아 홀 또는 스루 홀로 함으로써 전기적으로 접속할 수 있다. 또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 2 절연층(3)은 제 2 도체(5)를 전기적으로 접속하기 위한 제 2 구멍부를 갖고 있어도 좋다.

또한, 도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 본 개시의 가열식 담배 장치(100)는 가열식 담배용 히터(10)와, 가열식 담배용 히터(10)를 내부에 구비하는 케이스(7)와, 케이스(7)와 가열식 담배용 히터(10)를 고정하는 고정 부재(8)를 구비하고 있다. 이것에 의해, 온도 제어가 용이해지고, 환경면과 안전면이 우수한 가열식 담배 장치(100)를 실현할 수 있다.

또한, 도 10과 같이, 가열식 담배용 히터(10)는 선단이 뾰족한 형상을 하고 있어도 좋다. 이것에 의해, 히터에 비가열물을 찌르기 쉽게 할 수 있다.

또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 가열식 담배용 히터(10)는 통 형상의 심재(1)를 갖고 있어도 좋다. 이것에 의해, 히터의 내부에 비가열물을 삽입함으로써 비가열물을 가열할 수 있다.

1 : 심재 11 : 노출부
2 : 제 1 절연층 21 : 제 1 구멍부
3 : 제 2 절연층 31 : 노치부
4 : 제 1 도체 41 : 제 1 직선부
42 : 제 1 리턴부 5 : 제 2 도체
51 : 제 2 직선부 52 : 제 2 리턴부
6 : 리드 단자 7 : 케이스
8 : 고정 부재 10 : 가열식 담배용 히터
100 : 가열식 담배 장치

Claims (9)

1. 절연성을 갖는 봉 형상 또는 통 형상의 심재와,
   상기 심재의 표면에 위치하는 제 1 절연층과,
   상기 제 1 절연층의 표면에 위치하는 제 2 절연층과,
   상기 심재와 상기 제 1 절연층 사이에 위치하는 제 1 도체와,
   상기 제 1 절연층과 상기 제 2 절연층 사이에 위치하는 제 2 도체를 구비하고 있고,
   상기 제 2 도체는 상기 제 1 도체에 포개져 있는 것을 특징으로 하는 가열식 담배용 히터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 도체는 상기 심재의 길이 방향으로 연장되는 복수의 제 1 직선부를 갖고,
   상기 제 2 도체는 상기 길이 방향으로 연장되는 복수의 제 2 직선부를 갖고,
   상기 제 2 직선부는 상기 제 1 직선부에 포개져 있는 것을 특징으로 하는 가열식 담배용 히터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 심재는 길이 방향을 따라 연장되는 노출부를 갖고,
   상기 제 1 도체는 복수의 상기 제 1 직선부를 연결하는 제 1 리턴부를 갖고,
   상기 제 2 도체는 복수의 상기 제 2 직선부를 연결하는 제 2 리턴부를 갖고,
   상기 제 1 리턴부 및 상기 제 2 리턴부는 상기 노출부의 반대측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 가열식 담배용 히터.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 도체는 발열 패턴이고,
   상기 제 2 도체는 센서 패턴인 것을 특징으로 하는 가열식 담배용 히터.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 도체는 센서 패턴이고,
   상기 제 2 도체는 발열 패턴인 것을 특징으로 하는 가열식 담배용 히터.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 도전층의 외표면에 위치하고 있고, 상기 제 1 절연층에 형성된 제 1 구멍부를 통해 상기 제 1 도체에 전기적으로 접속하는 리드 단자를 더 구비하고 있고,
   상기 제 2 절연층은 상기 제 1 구멍부가 노출하도록 형성된 노치부를 갖는 것을 특징으로 하는 가열식 담배용 히터.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 심재의 길이 방향에 수직인 단면을 봤을 때에,
   상기 제 1 절연층의 외표면의 단부와 상기 제 2 절연층의 내표면의 단부가 포개져 있는 것을 특징으로 하는 가열식 담배용 히터.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 노출부와 상기 제 1 절연층의 측면이 이루는 각이 둔각인 것을 특징으로 하는 가열식 담배용 히터.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 가열식 담배용 히터와,
   상기 가열식 담배용 히터를 내부에 구비하는 케이스와,
   상기 케이스와 상기 가열식 담배용 히터를 고정하는 고정 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 가열식 담배 장치.

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