KR20210098115A - 에어로졸 발생 장치용 단열재 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

에어로졸 발생 장치용 단열재 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치 Download PDF

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Abstract

에어로졸 발생 장치용 단열재 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치는, 외관을 형성하는 외부 하우징, 상기 외부 하우징 내부에 배치되고, 에어로졸 발생 기재를 가열하는 히터 및 상기 외부 하우징과 상기 히터 사이에 배치되고, 적어도 일부의 외면에 방수막이 형성된 단열부를 포함할 수 있다. 단열부의 방수막은 액적화된 부류연이 흡수되는 것을 차단함으로써, 단열재의 성능이 떨어지는 문제를 방지할 수 있다.

Description

에어로졸 발생 장치용 단열재 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치{INSULATION FOR AEROSOL-GENERATING APPARATUS AND AEROSOL-GENERATING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 개시는 에어로졸 발생 장치용 단열재 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 액적화된 부류연을 흡수함에 따라 단열 성능이 저하되는 문제를 방지하기 위해 고안된 에어로졸 발생 장치용 단열재 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
근래에 전통 궐련의 단점을 극복하는 대체 흡연 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 전기적으로 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생 장치(e.g. 궐련형 전자 담배)에 관한 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 전기 가열식 에어로졸 발생 장치에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
에너지 효율을 높이기 위한 방편으로, 일부 전기 가열식 에어로졸 발생 장치에는 세라크울(cerakwool), 에어로겔(aerogel) 소재의 단열재가 적용된다. 그런데, 이러한 소재의 단열재들은 장치 내부에서 액적화된 부류연을 흡수함에 따라 열전도율이 점차적으로 높아지며, 결국에는 단열재로서의 기능을 상실하게 된다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 액적화된 부류연을 흡수함에 따라 단열 성능이 저하되는 문제를 방지하기 위해 고안된 에어로졸 발생 장치용 단열재 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치는, 외관을 형성하는 외부 하우징, 상기 외부 하우징 내부에 배치되고, 에어로졸 발생 기재를 가열하는 히터 및 상기 외부 하우징과 상기 히터 사이에 배치되고, 적어도 일부의 외면에 방수막이 형성된 단열부를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 단열부와 상기 외부 하우징 사이에 배치된 내부 하우징을 더 포함하되, 상기 내부 하우징의 적어도 일부는 단열 소재로 구현될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 단열부의 적어도 일부는 복수의 중공형 비드(bead)에 의해 형성된 다공성 구조체로 구현되고, 상기 다공성 구조체의 외면에 상기 방수막이 형성될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방수막은 유리막일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방수막은 폴리이미드 코팅막일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방수막은 발수 코팅막일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 에어로졸 발생 기재는 고체이고, 상기 외부 하우징 내부에 상기 에어로졸 발생 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 수용하는 수용 공간이 형성되며, 상기 히터는 상기 수용 공간의 적어도 일부를 감싸도록 배치될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치용 단열재는, 복수의 중공형 비드(bead)를 포함하는 다공성 구조체 및 상기 다공성 구조체의 외면에 형성된 방수막을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방수막은 유리막이고, 상기 단열재는, 상기 복수의 중공형 비드를 패킹하여 소성하는 1차 소성 과정 및 유리 프릿(frit)을 상기 다공성 구조체의 외면에 도포하고 소성하는 2차 소성 과정을 통해 제조될 수 있다.
상술한 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 단열재 외면에 방수막이 형성된 단열부가 에어로졸 발생 장치 내부에 배치된다. 이에 따라, 액적화된 부류연이 단열재에 흡수되는 문제가 미연에 방지될 수 있고, 단열재의 성능이 지속적으로 유지될 수 있다.
또한, 복수의 세라믹 중공형 비드에 의해 형성된 다공성 구조체가 단열재로 이용된다. 이러한 다공성 구조체는 열전도성이 낮고 단열 성능이 우수하여 열 에너지 손실을 최소화할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타내는 예시적인 구성도이다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 단열부의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치용 단열재의 제조 방법을 나타내는 예시적인 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치용 단열재의 제조 방법을 부연 설명하기 위한 예시도이다.
도 6 내지 도 8은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 단열재가 적용될 수 있는 에어로졸 발생 장치를 나타내는 예시적인 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 개시의 다양한 실시예들에 대한 설명에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 몇몇 용어들에 대하여 명확하게 하기로 한다.
본 명세서에서, "에어로졸 발생 기재"는 에어로졸(aerosol)을 발생시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 기재는 고체 또는 액상일 수 있다.
예를 들면, 고체의 에어로졸 발생 기재는 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있으며, 액상의 에어로졸 발생 기재는 니코틴, 담배 추출물 및/또는 다양한 향미제를 기초로 하는 액상 조성물을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니다.
보다 구체적인 예로서, 액상의 에어로졸 발생 기재는 프로필렌글리콜(PG) 및 글리세린(GLY) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 에어로졸 발생 기재는 니코틴, 수분 및 가향 물질 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 에어로졸 발생 기재는 계피, 캡사이신 등의 다양한 첨가 물질을 더 포함할 수도 있다. 에어로졸 발생 기재는 유동성이 큰 액체 물질뿐만 아니라 젤 또는 고형분 형태의 물질을 포함할 수도 있다. 이와 같이, 에어로졸 발생 기재의 조성 성분은 실시예에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 그 조성 비율 또한 실시예에 따라 달라질 수 있다.
본 명세서에서, "에어로졸 발생 장치"는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 발생 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 예를 들어 액상 증기화기를 이용하는 액상형 에어로졸 발생 장치, 액상 증기화기와 궐련을 함께 이용하는 하이브리드형 에어로졸 발생 장치를 포함할 수 있다. 단, 이외에도 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치가 더 포함될 수 있어서, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니다. 에어로졸 발생 장치의 몇몇 예시에 대해서는 도 6 내지 도 8을 참조하도록 한다.
본 명세서에서, "퍼프(puff)"는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어 당기는 상황을 의미할 수 있다.
본 명세서에서, "상류"(upstream) 또는 "상류 방향"은 흡연자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, "하류"(downstream) 또는 "하류 방향"은 흡연자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미할 수 있다.
이하, 본 개시의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치(100)를 나타내는 예시적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(100)는 외부 하우징(11), 내부 하우징(12), 히터(14) 및 단열부(13)를 포함할 수 있다. 다만, 도 1에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 도시되어 있지는 않으나, 에어로졸 발생 장치(100)는 히터(14)에 전력을 공급하는 배터리(미도시), 에어로졸 발생 장치(100)의 구성요소(e.g. 히터 14, 배터리 등)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(100)의 각 구성요소에 대하여 설명하도록 한다.
외부 하우징(11)은 에어로졸 발생 장치(100)의 외관을 형성할 수 있다. 또한, 외부 하우징(11)은 에어로졸 발생 물품(2)을 수용하기 위한 수용 공간을 형성할 수 있다. 에어로졸 발생 물품(2)은 수용 공간에 삽입된 상태로 전기적으로 가열되어 에어로졸을 발생시킬 수 있으며, 발생된 에어로졸은 구부를 통해 사용자에게 흡입될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(2)은 예를 들어 궐련이 될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 상기 예시에 한정되는 것은 아니다.
에어로졸 발생 물품(2)의 일부분(21)에는 고체 에어로졸 발생 기재가 포함될 수 있다. 고체 에어로졸 발생 기재는 히터(14)에 의해 가열되어 에어로졸을 형성할 수 있다.
다음으로, 내부 하우징(12)은 에어로졸 발생 장치(100)의 내부 구조를 정의할 수 있다. 내부 하우징(12)의 소재, 배치 형태 등은 에어로졸 발생 장치(100)의 내부 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 내부 하우징(12)의 적어도 일부는 단열 소재로 구현될 수 있다. 이와 같은 경우, 에어로졸 발생 장치(100) 외부로의 열(에너지) 손실이 더욱 효과적으로 차단될 수 있다.
다음으로, 히터(14)는 수용 공간에 수용된 에어로졸 발생 물품(2)을 가열할 수 있다. 예를 들어, 히터(14)는 수용 공간의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어 에어로졸 발생 물품(2)을 가열할 수 있다. 히터(14)는 예를 들어 전기 저항성 히터일 수 있으나, 본 개시의 범위가 상기 예시에 한정되는 것은 아니며, 다양한 종류의 히터가 에어로졸 발생 장치(100)의 구성요소로 채용될 수 있다.
다음으로, 단열부(13)는 내부 하우징(12)과 히터(14) 사이에 배치되어 에어로졸 발생 장치(100)의 열 손실을 방지할 수 있다. 단열부(13)는 히터(14)에 의해 발생된 열이 에어로졸 발생 물품(2)에 집중되도록 함으로써, 히터(14)의 가열 효율을 향상시킬 수 있고 에어로졸 발생 물품(2)의 끽미감도 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 단열부(13)는 에어로졸 발생 장치(100)의 예열 시간을 단축시키고, 소비 전력 또한 감소시킬 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 단열부(13)는 단열재와 단열재의 외면에 형성된 방수막을 포함할 수 있다. 방수막이 형성됨으로써, 액적화된 부류연(또는 기타 수분)이 단열재에 흡수되어 단열 성능이 저하되는 문제가 미연에 방지될 수 있다. 뿐만 아니라, 방수막이 외부 기류를 차단함으로써, 단열부(13)의 성능이 더욱 향상될 수 있다. 보다 이해의 편의를 제공하기 위해, 도 2를 참조하여 단열부(13)의 효과에 대하여 부연 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 흡연 과정에서 사용자의 구부를 통해 흡입되는 주류연 외에 궐련(23)의 상류 단부에서 부류연이 발생된다. 발생된 부류연은 에어로졸 발생 장치(100) 내부에서 액적화될 수 있는데, 이러한 경우에도 단열재 외면에 형성된 방수막이 액적화된 부류연이 흡수되는 것을 방지하기 때문에, 단열부(13)의 성능이 지속적으로 유지될 수 있다.
한편, 방수막의 종류는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 방수막은 유리막, 폴리이미드(polyimide) 코팅막, 발수 코팅막 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니며, 방수(또는 방습) 기능이 구비된 다른 종류의 코팅막이 이용될 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 방수막 내부의 단열재는 복수의 중공형 비드(bead)에 의해 형성되는 다공성 구조체로 구현될 수 있다. 이때, 비드의 소재는 예를 들어 열전도성이 낮은 세라믹 비드인 것이 바람직할 수 있다. 또한, 세라믹 비드는 세라믹 실리카 비드, 세라믹 알루미나 비드를 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니며, 열전도성이 낮은 다른 소재의 중공형 비드가 이용될 수도 있다.
지금까지 도 1을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 단열재 외면에 방수막이 형성된 단열부(13)가 에어로졸 발생 장치(100) 내부에 배치된다. 이에 따라, 액적화된 부류연이 단열재에 흡수되는 문제가 미연에 방지될 수 있고, 단열부(13)의 성능이 지속적으로 유지될 수 있다. 나아가, 단열부(13)를 통해 히터(14)의 열이 에어로졸 발생 물품(2)에 효과적으로 집중됨으로써, 에어로졸 발생 물품(2)의 끽미감이 향상되고, 에어로졸 발생 장치(100)의 예열 시간과 소비 전력이 감소될 수 있다.
이하에서는, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치용 단열재와 그의 제조 방법에 관하여 설명하도록 한다. 상기 에어로졸 발생 장치용 단열재는 전술한 단열부(13)에 대응될 수 있다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 단열재의 제조 방법을 나타내는 예시적인 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제조 방법은 다공성 구조체를 형성하는 단계 S10과 다공성 구조체 표면에 방수막을 형성하는 단계 S20을 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대하여 설명하도록 한다.
단계 S10에서, 복수의 중공형 비드를 패킹(packing)하여 다공성 구조체가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 중공형 비드(20)를 스피어 패킹(sphere packing)함으로써 다공성 구조체(131)가 형성될 수 있다. 스피어 패킹의 방식은 예를 들어 체심입방구조(Body-Centered Cubic; BCC), 면심입방구조(Face-Centered Cubic) 등이 될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 상기 예시에 한정되는 것은 아니다.
몇몇 실시예들에서, 중공형 비드는 세라믹 비드일 수 있다. 본 실시예에서, 복수의 중공형 세라믹 비드를 패킹하고 소성함으로써 다공성 구조체가 형성될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 중공형 비드의 직경은 75㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 바람직하게는, 중공형 비드의 직경은 100㎛ 내지 450㎛, 150㎛ 내지 450㎛, 또는 150㎛ 내지 400㎛일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서 우수한 단열 성능과 제조의 용이성이 확보될 수 있다. 가령, 중공형 비드의 직경은 75㎛ 이상이 되는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 중공형 비드의 사이즈가 커질수록 다공성 구조체의 단열 성능이 향상되기 때문이다. 또한, 중공형 비드의 직경은 500㎛ 이하가 되는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 중공형 비드의 사이즈가 커질수록 표면의 굴곡이 커져 방수막 형성에 소요되는 비용과 난이도가 증가하기 때문이다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 복수의 중공형 비드의 직경 분포는 평균 직경 대비 30% 이내의 오차 범위를 가질 수 있다. 바람직하게는, 복수의 비드의 직경 분포는 25%, 23% 또는 21% 이내의 오차 범위를 가질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 복수의 비드의 직경 분포는 20%, 18%, 16%, 14%, 12% 또는 10% 이내의 오차 범위를 갖을 수 있다. 더욱 더 바람직하게는, 복수의 비드의 직경 분포는 8%, 6% 또는 5% 이내의 오차 범위를 가질 수 있다. 동일한 직경을 갖는 비드를 연속적으로 제조하는 것은 쉽지 않기 때문에, 이러한 오차 범위 내에서 다공성 구조체 제조에 소요되는 비용과 난이도가 크게 경감될 수 있다.
한편, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 제1 사이즈의 중공형 비드를 패킹하여 초기 다공성 구조체를 형성하고, 초기 다공성 구조체의 외면에 제2 사이즈의 중공형 비드를 패킹하여 최종 다공성 구조체를 형성할 수도 있다. 이때, 제2 사이즈는 제1 사이즈보다 작은 값을 가질 수 있다. 이와 같은 경우, 다공성 구조체 외면의 공극 크기가 작아지기 때문에, 방수막 형성 공정이 용이하게 수행될 수 있다. 뿐만 아니라, 충분히 큰 사이즈의 중공형 비드로 초기 다공성 구조체를 형성함으로써, 단열재의 성능은 향상될 수 있다.
단계 S20에서, 다공성 구조체의 외면에 방수막이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 다공성 구조체(131)의 외면에 방수막(133)이 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 다공성 구조체(131) 표면의 공극(pore)을 통해 수분이 침투되는 것이 방지될 수 있으며, 외부의 기류도 차단될 수 있다.
방수막의 종류는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 방수막은 유리막일 수 있다. 본 실시예에서, 단열재는 다공성 구조체(e.g. 세라믹 중공형 비드 기반의 다공성 구조체)를 소성하는 1차 소성 과정과 유리 프릿(frit)을 다공성 구조체의 외면에 도포하고 소성하는 2차 소성 과정을 통해 제조될 수 있다. 이때, 다공성 구조체의 소성 온도보다 낮은 융점을 갖는 유리 프릿을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 유리 프릿의 융점이 다공성 구조체의 소성 온도보다 높은 경우, 2차 소성 과정에서 다공성 구조체의 외면이 용융되는 현상이 발생될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 다공성 구조체의 소성 온도는 800도를 상회하는 것이 바람직할 수 있고, 유리 프릿의 융점은 600도 내지 800도인 것이 바람직할 수 있다.
다른 몇몇 실시예들에서, 방수막은 폴리이미드 코팅막일 수 있다.
또 다른 몇몇 실시예들에서, 방수막은 발수 코팅막일 수 있다.
또 다른 몇몇 실시예들에서, 방수막은 앞선 실시예들의 조합에 기초한 것일 수도 있다. 예를 들어, 방수막은 유리막과 발수 코팅막을 포함하는 이중막의 형태로 구현될 수도 있는데, 이러한 경우 방수막의 성능이 더욱 향상될 수 있다.
지금까지 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치용 단열재와 그의 제조 방법에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 6 내지 도 8을 참조하여 실시예에 따른 단열재(단열부)가 적용될 수 있는 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)에 대하여 소개하도록 한다.
도 6 내지 도 8은 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)를 나타내는 예시적인 블록도이다. 도면들에 자세히 도시되어 있지는 않으나, 실시예에 따른 단열재는 히터(140)의 주변에 배치될 수 있다. 또한, 히터(140)는 도 1에 예시된 히터(14)에 대응될 수 있다.
도 6은 궐련형 에어로졸 발생 장치(100-1)를 예시하고 있고, 도 7 및 도 8은 액상과 궐련을 함께 이용하는 하이브리드형 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)를 예시하고 있다. 이하, 각 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)에 대하여 설명하도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(100-1)는 히터(140), 배터리(130) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다. 단, 이는 본 개시의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예일뿐이며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 추가되거나 생략될 수 있음은 물론이다. 또한, 도 6에 도시된 에어로졸 발생 장치(100-1)의 각각의 구성 요소들은 기능적으로 구분되는 기능 요소들을 나타낸 것으로서, 복수의 구성 요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 통합되는 형태로 구현되거나, 단일 구성 요소가 복수의 세부 기능 요소로 분리되는 형태로 구현될 수도 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(100-1)의 각 구성 요소에 대하여 설명하도록 한다.
히터(140)는 궐련(150) 주변에 배치되어 궐련(150)을 가열할 수 있다. 궐련(150)은 고체 에어로졸 발생 기재가 포함하고, 가열됨에 따라 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 발생된 에어로졸은 사용자의 구부를 통해 흡입될 수 있다. 히터(140)는 예를 들어 전기 저항성 히터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 히터(140) 또는 히터(140)의 가열 온도는 제어부(120)에 의해 제어될 수 있다.
실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 단열재(도 1의 13)가 히터(140) 주변에 배치될 수 있는데, 그렇게 함으로써, 외부로의 열 에너지 손실이 감소되고 히터(140)의 가열 효율은 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 궐련(150)의 끽미감이 향상되고 에어로졸 발생 장치(100-1)의 예열 시간과 소비 전력은 감소될 수 있다.
다음으로, 배터리(130)는 에어로졸 발생 장치(100-1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(130)는 히터(140)가 궐련(150)에 포함된 에어로졸 발생 기재를 가열할 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(120)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
또한, 배터리(130)는 에어로졸 발생 장치(100-1)에 설치된 디스플레이(미도시), 센서(미도시), 모터(미도시) 등의 전기적 구성요소가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
다음으로, 제어부(120)는 에어로졸 발생 장치(100-1)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 히터(140) 및 배터리(130)의 동작을 제어할 수 있고, 에어로졸 발생 장치(100-1)에 포함된 다른 구성요소들의 동작도 제어할 수 있다. 제어부(120)는 배터리(130)가 공급하는 전력, 히터(140)의 가열 온도 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 에어로졸 발생 장치(100-1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(100-1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(120)는 적어도 하나의 프로세서(processor)에 의해 구현될 수 있다. 상기 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, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 제어부(120)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 자명하게 이해할 수 있다.
이하에서는, 도 7 및 도 8을 참조하여 하이브리드형 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)에 대하여 간략하게 설명하도록 한다.
도 7은 증기화기(1)와 궐련(150)이 병렬로 배치된 에어로졸 발생 장치(100-2)를 예시하고 있고, 도 8은 증기화기(1)와 궐련(150)이 직렬로 배치된 에어로졸 발생 장치(100-3)를 예시하고 있다. 그러나, 에어로졸 발생 장치의 내부 구조는 도 7 및 도 8에 예시된 것에 한정되는 것은 아니며, 설계 방식에 따라 구성요소의 배치는 변경될 수 있다.
도 7 및 도 8에서, 증기화기(1)는 액상의 에어로졸 발생 기재를 저장하는 액상 저장조, 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 윅(wick) 및 흡수된 에어로졸 발생 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시키는 가열 요소를 포함할 수 있다. 증기화기(1)에서 발생된 에어로졸은 궐련(150)을 통과하여 사용자의 구부를 통해 흡입될 수 있다. 증기화기(1)의 가열 요소 또한 제어부(120)에 의해 제어될 수 있다.
지금까지 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 단열재가 적용될 수 있는 예시적인 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)에 대하여 설명하였다.
이상에서, 본 개시의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 개시의 기술적 사상이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 개시가 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 증기화기 2: 에어로졸 발생 물품
11: 외부 하우징 12: 내부 하우징
13: 단열부 14: 히터
100, 100-1, 100-2, 100-3: 에어로졸 발생 장치
120: 제어부 130: 배터리
140: 히터 150: 궐련

Claims (14)

  1. 외관을 형성하는 외부 하우징;
    상기 외부 하우징 내부에 배치되고, 에어로졸 발생 기재를 가열하는 히터; 및
    상기 외부 하우징과 상기 히터 사이에 배치되고, 적어도 일부의 외면에 방수막이 형성된 단열부를 포함하는,
    에어로졸 발생 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 단열부와 상기 외부 하우징 사이에 배치된 내부 하우징을 더 포함하되,
    상기 내부 하우징의 적어도 일부는 단열 소재로 구현되는,
    에어로졸 발생 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 단열부의 적어도 일부는 복수의 중공형 비드(bead)에 의해 형성된 다공성 구조체로 구현되고,
    상기 다공성 구조체의 외면에 상기 방수막이 형성되는,
    에어로졸 발생 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 중공형 비드는 중공형 세라믹 비드인,
    에어로졸 발생 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 중공형 세라믹 비드는 중공형 세라믹 알루미나 비드 또는 중공형 세라믹 실리카 비드를 포함하는,
    에어로졸 발생 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 중공형 비드의 직경은 75㎛ 내지 500㎛인,
    에어로졸 발생 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 방수막은 유리막인,
    에어로졸 발생 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 단열부는 다공성 구조체를 더 포함하고,
    상기 다공성 구조체를 소성하는 1차 소성 과정 및 유리 프릿(frit)을 상기 다공성 구조체의 외면에 도포하고 소성하는 2차 소성 과정을 통해 제조되는,
    에어로졸 발생 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 유리 프릿의 융점은 상기 다공성 구조체의 소성 온도보다 낮은,
    에어로졸 발생 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 방수막은 폴리이미드 코팅막인,
    에어로졸 발생 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 방수막은 발수 코팅막인,
    에어로졸 발생 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 기재는 고체이고,
    상기 외부 하우징 내부에 상기 에어로졸 발생 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 수용하는 수용 공간이 형성되며,
    상기 히터는 상기 수용 공간의 적어도 일부를 감싸도록 배치되는,
    에어로졸 발생 장치.
  13. 복수의 중공형 비드(bead)를 포함하는 다공성 구조체; 및
    상기 다공성 구조체의 외면에 형성된 방수막을 포함하는,
    에어로졸 발생 장치용 단열재.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 방수막은 유리막이고,
    상기 단열재는,
    상기 복수의 중공형 비드를 패킹 및 소성하여 상기 다공성 구조체를 형성하는 1차 소성 과정 및 유리 프릿(frit)을 상기 다공성 구조체의 외면에 도포하고 소성하는 2차 소성 과정을 통해 제조되는,
    에어로졸 발생 장치용 단열재.
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