KR20220044159A - 접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신규한 궐련 흡연 도구 분야에 관련된 것으로, 특히 접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치에 관한 것이다. 상기 발연 장치는 궐련 도입관(1), 유도 코일(3), 가열컵(5), 발열 소자(6), 자기전도 밀봉부재(7)를 포함하고, 여기에서 상기 궐련 도입관(1)이 상기 발연 장치의 상단에 설치되고, 이는 중공관 구조이고, 내부 캐비티가 공기혼합 챔버(1D)이고, 상기 공기혼합 챔버(1D)의 직경이 상기 가열컵(5)의 내부 캐비티의 직경보다 크고, 상기 궐련 도입관(1)의 내벽과 상기 가열컵(5)의 상단 사이에 공기 유입 통로(1A)로서 공극이 설치된다. 본 발명은 기존의 '가열체+궐련'이 공간의 축 방향 길이를 축소시킨 공간을 접어 흡연 도구의 가열 부분의 축 방향 길이를 줄였다. 본 발명의 발열 소자(6)가 공기 통로 내에 설치되고, 공기 통로는 왕복으로 접히는 형식으로, 기류 채널의 길이를 증가시킬 뿐만 아니라 발연 장치의 축 방향의 길이를 줄일 수 있다.

Description

접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치

본 발명은 신규한 궐련 흡연 도구 분야에 관련된 것으로, 특히 접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치에 관한 것이다.

사람들의 건강에 대한 인식이 제고되면서 연소가 아닌 가열식 궐련은 기존의 연소 흡입식 궐련보다 위험성이 비교적 적기 때문에 흡연자들 사이에서 점점 더 많은 인기를 얻고 있다. 현재 비연소 가열식 궐련의 가열 방식은 접촉식 전기 가열, 비접촉식 전기 가열, 탄소 가열 등을 포함한다.

접촉식 전기 가열은 궐련에 직접 접촉하여 연기를 획득하는 방식을 의미하며, 전기가 통하여 가열되는 관, 침 또는 판 등 각종 형식의 가열 기구를 사용하여 궐련 또는 각연초와 직접 접촉되고, 궐련의 발화점보다 낮은 온도에서 궐련 또는 연초에 직접 접촉되어 로스팅되면, 연초에서 향을 내는 성분과 발연 성분이 휘발되어 흡연자가 연초를 흡입할 때 만족감을 충족시킬 수 있다.

상기에서 언급한 궐련 또는 각연초를 가열하는 방법은 다음과 같은 문제점을 초래한다.

첫째, 궐련 또는 각연초와 직접 접촉되는 각연초가 충분히 로스팅되면, 발열체와 거리가 먼 각연초는 충분히 로스팅되지 않아, 궐련 둘레의 횡단면에 로스팅 효과가 불균일하게 생성된다.

둘째, 가열 기구 자체의 부피가 작아 열용량이 높지 않다. 흡연자는 흡연하기 전에 가열 대기 시간을 기다려야 한다. 이는 발열 소자와 각연초가 직접 접촉되기 때문에 발열체에서 멀리 떨어진 연초 부분의 가열 효과를 보장하기 위해 일반적으로 발열 소자 표면의 온도를 최적 가열 온도보다 10 내지 20℃ 높게 설정하여 가열이 충분히 이루어지도록 한다. 하지만 이 때문에 발열 소자와 접촉되는 연초가 여러번 가열된 후 로스팅된 연초 물질이 발열 소자에 달라붙어, 이후에 궐련을 흡입할 때 냄새가 나거나 가열이 어렵다는 문제점이 발생한다.

종래 탄소로 가열되는 궐련은 연초 전단에 부착된 탄소봉을 이용하여 점화된 후, 탄소봉에 흐르는 공기를 신속하게 가열한다. 이러한 열기는 흡연자의 흡입 감압 작용 하에서, 궐련단의 각연초 부분을 지속적으로 통과하여 각연초를 로스팅 가열함으로써, 각연초 부분을 연소하지 않고 가열할 수 있다. 따라서 이러한 가열 방식을 통해 연초 향기를 얻을 수 있음은 물론, 점화로 인해 타르와 니코틴 등 유해 물질이 대량으로 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 탄소 가열식 궐련은 종래의 일반적인 궐련보다 유해성이 낮은 특징을 지니지만, 이 궐련의 전단에는 탄소봉이 부착되므로, 궐련 제조에 있어 난이도가 증가되어 생산 효율성에 영향을 줄 수 있고, 또한, 소비자가 탄소봉을 점화하는 데 비교적 긴 시간이 필요하여 점화가 용이하지 않고, 탄소봉이 연소될 때 냄새 또는 흡연 시 통풍이 좋지 않아 일산화탄소가 발생되거나, 심각하게는 매우 불안한 위험 등의 문제점이 초래될 수 있다. 또한 마찬가지로 탄소봉을 점화한 후 제어하기가 어렵고, 흡입하지 않을 경우에도 각연초 부분이 로스팅된다. 탄소봉의 말단 또한 각연초와 직접 접촉되거나 상대적으로 가깝기 때문에 탄소봉을 연소시키는 말단에서도 소량의 잔여 각연초가 직접 로스팅거나, 심지어 임계 연소지점까지 도달하는 문제점이 발생한다.

종래 비접촉식 전기 가열 방식은 공기를 담아 전기 가열된 흡연 도구를 이용한 것으로, 링 형의 금속 발열체, 평층 금속 발열체 또는 결합식 평층 금속 발열체를 통해 직접 전기를 통해 가열하는 방식이고, 표면에 흐르는 공기를 가열한 후 궐련에 로스팅 기법으로 전체 방향을 입체적으로 가열시킨다.

하지만 상기 비접촉식 전기 가열 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 발열체에 인접한 표면은 전기가 통하기 때문에 상호 절연될 때 충분한 공간을 확보하여 단락을 방지해야 한다. 따라서, 발열체의 표면층에 흐르는 공기만 충분히 가열될 수 있는 문제점이 있다.

둘째, 발열체의 온도를 관측하고 제어하기가 불편한 문제점이 있다. 즉, 온도 센서 장치를 간격이 필요한 발열체에 직접 설치할 수 없으므로, 기류 채널에서는 설치 및 리드선이 불편하고, 흡입할 때와 흡입하지 않을 때 기류가 움직이거나 정체되는 사이의 상대적인 온도차가 매우 크므로, 문제를 제어하기가 어렵다.

종래의 가열식 궐련은 연초 부분과 필터봉으로 이루어지고, 필터봉의 대부분은 연초 부분에서 근접한 지지 부분, 중간부의 온도 감소 부분, 소비자의 입술이 접촉되는 말단의 립단(lip end) 부분으로 조성된다. 가열식 궐련이 종래의 궐련을 가열하는 흡연 도구에 삽입될 경우, 궐련의 연초 부분이 대게 10 내지 15mm 정도로 비교적 짧아 20mm이 넘지 않는 경우가 대부분이다. 대다수의 흡연 도구는 연초 부분 및(또는) 필터봉의 지지 부분을 흡연 도구가 가열된 챔버에 삽입한다. 또한 소비자가 하나의 품종(또는 브랜드)에 맞춰 생산되지 않은 일반형 흡연 도구를 사용할 경우, 발열 소자의 말단이 궐련 필터스틱의 지지 부분까지의 거리가 2mm 미만이고, 심지어는 필터봉의 지지 부분의 헤드 부분에 깊숙히 침입하는 현상이 발생될 수 있다. 위와 같은 상황에서, 궐련을 정상적으로 가열하여 흡입할 때, 지지 부분의 재료가 가열체의 고온을 감당하지 못해 열수축 또는 열이 꺼지는 현상이 발생될 가능성이 크다. 따라서 이는 궐련이 마지막에 반 정도 남았을 때 흡입감(지지 부분에서 열 수축 또는 열이 꺼지는 현상이 발생될 때 궐련은 모양이 변형되거나 흐물어진다)에 영향을 줄 뿐만 아니라 궐련을 흡입할 때 맛에도 영향을 초래한다.

따라서 상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제공한다.

종래의 기술문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치를 제공한다.

본 발명에서 제공하는 접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치에 있어서, 상기 발연 장치는 궐련 도입관(1), 유도 코일(3), 가열컵(5), 발열 소자(6), 자기전도 밀봉부재(7)를 포함하고;

여기에서, 상기 궐련 도입관(1)이 상기 발연 장치의 상단에 설치되고, 이는 중공관 구조이고, 내부 캐비티가 공기혼합 챔버(1D)이고, 상기 궐련 도입관(1)의 상단부 중심은 제1 도입홀(1B)이고, 하단부 중심은 제2 도입홀(1E)이고, 상기 제1 도입홀(1B)의 외부 링에는 복수개의 공기유도 홈(1C)이 설치되고, 상기 공기혼합 챔버(1D)의 직경이 상기 제1 도입홀(1B)의 직경보다 크고, 상기 제2 도입홀(1E)과 상기 제1 도입홀(1B)의 직경이 동일하면서 동일축에 있고, 상기 궐련 도입관(1)의 하단에는 적어도 하나의 공기 유입 통로(1A)가 구비된다.

상기 제1 도입홀(1B)과 상기 제2 도입홀(1E)이 동일축에 있으며, 직경은 서로 동일하고, 궐련의 공칭 직경보다 작아 삽입된 궐련을 조이고 궐련이 흡입될 때 입술에 의해 갑작스럽게 밖으로 나오지 않도록 방지할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 도입홀(1B)과 상기 제2 도입홀(1E)이 궐련이 삽입된 방향에서 궐련을 삽입하기에 편리한 모따기를 설치한다.

상기 제2 도입홀(1E)은 궐련의 필터 부분을 가이드하고 고정시키는 데 도움을 주는 하나의 궐련 가이드 홀이다.

상기 가열컵(5)이 상기 궐련 도입관(1)의 하방에 설치되고, 전체가 중공컵 형상의 구조이고, 내부는 궐련 수용 챔버(8)이고, 컵의 바닥 부분에는 적어도 하나의 공기진입홀(9)이 구비된다.

상기 자기전도 밀봉부재(7)가 상기 가열컵(5)의 외부 둘레에 둘려싸여지고, 전체가 중공컵 형상의 구조이고, 컵의 바닥 부분이 상대적으로 밀봉되고(온도측정 소자(12)의 두개의 접선 핀만이 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 하단에서 통과된다), 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 내벽과 상기 가열컵(5)의 외벽 사이에는 기류 채널이 구비된다.

상기 발열 소자(6)가 상기 기류 채널에 설치되고, 상기 발열 소자(6)가 강자성 금속이고, 이는 공기가 관통되는 구조가 구비된다.

예를 들어, 상기 발열 소자(6)가 클러스터형의 강자성 금속선, 클러스터형의 강자성 금속망, 또는 강자성 다공성 금속이고, 이의 내부 및/또는 표면은 많은 수가 밀집된 기류 통로를 구비/형성한다.

상기 유도 코일(3)이 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 외부 둘레에 설치되고, 전원과 연결되고;

상기 공기유도 홈(1C), 상기 공기혼합 챔버(1D), 상기 공기 유입 통로(1A), 상기 기류 채널, 상기 공기진입홀(9), 상기 궐련 수용 챔버(8) 사이의 기류가 연통된다.

상기 발열 소자(6)의 내부 및/또는 표면은 많은 수가 밀집된 기류 통로를 구비/형성하고, 상기 기류 채널 사이의 기류와 연통된다.

상기 자기전도 밀봉부재(7)는 미정질 유리 또는 세라믹 등 같은 자기장이 관통되고 내열성이 강한 재료로 조성된다.

상기 공기혼합 챔버(1D)의 작동 원리는 다음과 같다. 흡입될 궐련이 삽입될 경우, 궐련의 연초 부분이 상기 궐련 수용 챔버(8)에 삽입되고, 궐련 필터스틱이 상기 궐련 도입관(1)에 삽입된다. 외부 공기가 상기 공기유도 홈(1C)에서 상기 공기혼합 챔버(1D)로 진입하고, 이 캐비티 내에서, 상기 궐련 필터스틱에 감긴 상온 공기가 전도 및 복사되어 가열된 후, 상대적으로 고온인 상기 궐련 도입관(1)과 상기 궐련 필터스틱이 분리되므로, 종래 큰 면적이 상기 궐련 필터스틱과 직접 접촉되는 상기 궐련 도입관(1)이 상기 제1 도입홀(1B)의 국부 홀 벽 및 상기 제2 도입홀(1E)의 짧은 원통 내의 홀 벽과 접촉된다. 두 홀 벽의 축 방향의 길이가 비교적 짧기 때문에 두 홀과 상기 궐련 필터스틱의 접촉면이 비교적 작다.

바람직하게는, 상기 제2 도입홀(1E)의 상단부에는 홀 개구의 모따기가 더 구비되고, 이는 궐련의 도입에 용이하고, 상기 궐련 필터스틱과의 접촉면을 더욱 줄일 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2 도입홀(1E)의 홀 벽과 상기 궐련 필터스틱이 접촉되는 부분의 축 방향의 길이가 0.3 내지 0.8mm이고, 기본적으로 선이 접촉되는 상태를 나타낸다. 이러한 방법은 발열 부분의 영향을 받아 상기 궐련 도입관(1)의 온도가 매우 높더라도, 상기 궐련 필터스틱에서 지지 부분 재료의 열 수축 또는 냄새가 쉽게 발생하지 않는다. 또한, 상기 궐련 도입관(1)인 공기혼합 챔버(1D) 주변의 내벽과 중앙 내에 삽입된 궐련 팁에서 온도 감소 부분이 상대적으로 고온이라 흡입된 상온 공기를 예열하기에 적합하므로, 흡연 도구의 전력 소모를 줄이고 열 효율을 향상시키는 목적을 달성할 수 있다.

상기 유도 코일(3)은 흡연 도구가 작동될 때 비교적 큰 고출력의 중·고주파의 전류를 가해, 강자성 재료인 발열 소자(6)를 전자기 유도 가열시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 유도 코일(3)이 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 외부 둘레에 설치된다.

바람직하게는, 상기 발열 소자(6)는 강자성 금속 섬유 필라멘트, 강자성 금속 섬유 복합망, 또는 강자성의 다공성 발포 금속 블록을 포함한다.

바람직하게는, 상기 발연 장치는 전자기 격리 링(2)을 더 포함하고, 이는 중공 관형 구조이고, 상기 유도 코일(3)의 외부 둘레에 설치된다. 상기 유도 코일(3)은 고온 절연층을 구비한다.

바람직하게는, 상기 발연 장치는,

상기 자기전도 밀봉부재(7)의 외부 둘레에 에워싸여진 절연 격리층(7A);

상기 유도 코일(3)의 외부 둘레에 에워싸여지고, 상기 전자기 격리 링(2)의 내벽 사이에 공극이 구비되는 절연 및 내열성을 지닌 랩층(7B)을 더 포함한다.

본 발명에서 상기 내열성은 해당 재료가 300℃에서 크게 변형되지 않는 것을 의미한다.

상기 절연 격리층(7A)은 내열성 재료이며, 그 위에 감아진 유도 코일(3) 표면의 절연층이 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 고온으로 인해 부식되지 않도록 보호하는 것이 목적이다. 따라서 상기 유도 코일(3)이 중·고주파의 전류에 통과될 경우, 상기 발열 소자(6)의 내부에 작용되는 고주파가 변화된 자기장이 강자성 재료로 이루어진 상기 발열 소자(6) 내부에서 수많은 소범위의 유도 와전류를 생성시켜 상기 발열 소자(6)의 온도는 빠르게 상승된다.

상기 절연 및 내열성을 지닌 랩층(7B)은 상기 유도 코일(3)의 외층에 내열성이 보호되고 상기 유도 코일(3)이 고정되도록 도와주는 일층의 내열성 및 절연 보호막 랩층을 추가하여, 상기 유도 코일(3)을 보호하고, 이를 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 외측에 고정시키는 데 사용된다.

상기 전자기 격리 링(2)은 구리 또는 알루미늄 등 금속의 비강자성 재료이고, 상기 전자기 격리 링(2)의 내벽과 상기 유도 코일(3)이 외부로 둘러싼 상기 절연 및 내열성을 지닌 랩층(7B)은 0.1 내지 1mm 또는 더 큰 거리 차이를 갖는다. 이는 한편으로 열량이 전체 상기 발연 장치의 반경 방향에서 외부로 전달되는 것을 감소할 수 있고, 다른 한편으로는, 전자기 신호가 상기 발연 장치의 반경 방향으로 외부 복사되는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 발연 장치 주변에는 상대적으로 양호한 외부 전자기 환경이 조성되고, 전자기 출력이 필요없는 방향에서 전파되는 것을 감소시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 발연 장치는 제1 온도측정 소자(4), 제2 온도측정 소자(12)를 더 포함하고, 여기에서, 상기 제1 온도측정 소자(4)가 상기 발열 소자(6)의 내부에 설치되고, 상기 제2 온도측정 소자(12)가 상기 가열컵(5)의 저부와 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 저부 사이에 형성된 균열 챔버(soaking chamber)(11) 내에 설치되고, 상기 공기진입홀(9)을 마주한다.

상기 제1 온도측정 소자(4), 상기 제2 온도측정 소자(12)의 작동 과정은 다음과 같다. 상기 발연 장치에 종속된 제어 회로에서, 상기 발열 소자(6)의 온도는 상기 제1 온도측정 소자(4)에 의해 측정되고, 상기 발열 소자(6)의 온도가 상기 제어 회로에 전달되므로 상기 유도 코일(3)에 로딩되는 전기 매개변수를 적절히 제어시킬 수 있다.

상기 공기혼합 챔버(1D)에서 흡입되는 기체가 상기 발열 소자(6)의 공극에서 관통될 때, 상기 발열 소자(6)는 이의 열량과 들어온 기체를 열교환하고, 이는 상기 균열 챔버(11) 내에 흡수되어 균일하게 혼합되고, 중앙 및 상기 제2 온도측정 소자(12)가 있는 상기 가열컵(5)의 저부의 상기 공기진입홀(9) 지점에서 상기 궐련 내부로 흡입되고, 상기 궐련의 연초 부분이 가열되어 로스팅된다. 이 경우, 상기 제2 온도측정 소자(12)는 상기 균열 챔버(11) 내의 공기 온도를 다시 측정하고, 정보를 제어 회로에 전달되어 상기 발열 소자(6)의 가열 출력, 속도 등 매개 변수에 대한 피드백 제어를 실현할 수 있다.

바람직하게는, 상기 발연 장치는 단열관(10), 단열 베이스(13), 베이스(14)를 더 포함하고, 여기에서, 상기 단열관(10)이 상기 전자기 격리 링(2)의 외부 둘레에 설치되고, 상기 궐련 도입관(1)과 상기 베이스(14) 사이에 끼움 연결된다.

전자기 격리 링(2)이 상기 궐련 도입관(1)과 상기 단열 베이스(13) 사이에 끼움 연결된다.

상기 단열 베이스(13)가 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 하방에 설치되고, 상기 베이스(14)가 상기 단열 베이스(13)의 하방에 설치된다.

상기 단열관(10)은 진공의 이층식 보온관이다. 상기 단열 베이스(13)의 재료는 내열성을 지닌 실리카겔이다. 상기 베이스(14)의 재질은 내열성 재료인 PEEK 플라스틱 등이다.

상기 유도 코일(3)은 연결 도선(15)을 통해 전원에 연결되고, 상기 연결 도선(15)은 상기 단열 베이스(13) 및 상기 베이스(14)에서 관통된다.

바람직하게는, 상기 발연 장치 내부에는 전자기 격리층이 설치되고, 전자기 격리층은 상기 공기혼합 챔버(1D)의 내부에 부착되는 전자기 격리층, 상기 단열 베이스(13)의 상부 또는 하부에 부착되는 전자기 격리층을 포함한다.

더 구체적으로는, 전자기 격리가 상기 발연 장치의 축 방향의 양단에서 최대한 밀봉되어야 할 경우, 축 방향의 상부는 상기 공기혼합 챔버(1D) 주변의 내벽 및 상하 내벽에는 약 0.01 내지 0.1mm 두께의 일층의 알루미늄박이 부착되고, 상기 궐련 도입관(1)의 하단에는 반경 방향이 안으로 뻗어 나가는 내부 보스(내부 보스의 내부에는 상기 제2 도입홀(1E)이 형성된다)가 구비되고, 상기 내부 보스의 하단면에는 0.01 내지 0.1mm 두께의 알루미늄박이 부착되어야 한다. 마찬가지로, 상기 발연 장치의 축 방향의 하부도 상기 단열 베이스(13)의 상부 또는 하부에서 0.01 내지 0.1mm 두께의 하나의 알루미늄 와셔가 부착될 수 있고, 축 방향의 하부에서 전자파 간섭이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 물론, 상기 알루미늄 와셔와 상기 단열 베이스(13), 두개의 연결 도선(15)이 핀을 인출하는 지점에서 크기가 적절한 홀을 남겨 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 바람직하게는, 상기 알루미늄 와셔가 상기 궐련 수용 챔버(8) 방향인 표면이 은도금층 또는 고광택이고, 이는 상기 균열 챔버(11)에서 복사된 열량이 되반사되는 데 유리할 뿐만 아니라 상기 발연 장치 내부를 보온하는 데에도 유용하다.

바람직하게는, 상기 공기진입홀(9)은 상기 가열컵(5)의 저부에 링 형으로 분포된다.

바람직하게는, 상기 제1 도입홀(1B)과 상기 제2 도입홀(1E)의 직경이 궐련의 공칭 직경보다 작고, 상기 궐련 수용 챔버(8)의 직경보다 작거나 같다.

바람직하게는, 상기 궐련 도입관(1)의 하단에는 반경 방향이 안으로 뻗어 나가는 내부 보스가 구비되고, 하단에는 축 방향이 아래를 향해 뻗어 나가는 하부 보스가 구비되고, 상기 적어도 하나의 공기 유입 통로(1A)가 하부 보스에 링 형상으로 분포되고, 상기 하부 보스에 관통된다.

상기 가열컵(5)의 상단부가 상기 내부 보스의 하부 표면에 밀착되고, 상기 하부 보스의 내측에 위치하고, 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 상단부가 상기 하부 보스의 외측에 위치된다.

위의 기술 방안이 모순되지 않는다는 전제 하에 자유롭게 결합될 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 유익한 효과를 갖는다.

1. 본 발명은 접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치를 처음으로 설계하였다. 가열은 유도 가열 원리를 사용하였고, 발열체의 내부 및/또는 표면에는 복수개의 기류 채널이 구비/형성되고, 이의 표면과 내부에 흐르는 공기를 신속하게 충분히 가열하고, 이렇게 가열된 공기 가열 궐련을 다시 이용함으로써, 이전에 궐련을 전기로 가열할 때 가열이 불균일한 점 및 탄소로 가열되는 궐련의 쉽게 연소되고 제어하기 쉽지 않으며, 향기 성분이 부족하고, 흡입감이 좋지 않은 문제점을 효과적으로 해결할 수 있다. 본 발명의 발연 장치는 종래의 접촉식 전기 가열, 비접촉식 전기 가열, 탄소 가열 방법과 달리, 연초를균일하고 완전하게 로스팅하고, 접촉식 전기 가열로 인해 생성되는 로스팅 후의 연초 물질의 유착, 연초 부분에 흡연 도구가 체류하는 등의 문제점이 발생되지 않는다.

2. 과거의 간단한 직렬식인 '가열체+궐련' 방식은 궐련 가열 부분의 축 방향의 길이가 길어지고, 발연 장치의 길이 또한 길어질 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해 유도 가열의 장점을 발휘하여 본 발명은 기존의 '가열체+궐련'이 공간의 축 방향 길이를 축소시킨 공간을 접어 흡연 도구의 가열 부분의 축 방향 길이를 줄였다. 본 발명의 발열 소자(6)가 공기 통로 내에 설치되고, 공기 통로는 왕복으로 접히는 형식으로, 기류 채널의 길이를 증가시킬 뿐만 아니라 발연 장치의 축 방향의 길이를 줄일 수 있다.

3. 가장 중요한 것은 본 발명이 상기 궐련 도입관(1) 내부의 공기혼합 챔버(1D)와 이의 공기유도 홈(1C) 등의 설계가 궐련 필터스틱과 접촉되는 면적을 줄여 궐련 필터스틱의 지지 부분에서 재료의 열 수축을 방지할 수 있고, 흡입된 공기가 예열되는 작용을 할 수 있다는 점이다.

4. 본 발연 장치의 상기 가열컵(5)의 저부와 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 저부 사이에는 균열 챔버(soaking chamber)(11)가 형성된다. 균열 챔버(11)는 다음과 같이 작용된다. 사용자가 흡입할 경우 상기 균열 챔버(11) 내에는 압력 차이가 발생된다. 압력 차이의 작용 하에서 균열 챔버(11)의 내부는 복수개의 구역에 미세하게 유동시키고, 열량과 압력 차이를 균질화하고, 공기진입홀(9)에서 흡입으로 인해 생성된 감압을 받은 후에야 상대적으로 균질화되어 일정한 온도가 내려간 기체를 궐련 수용 챔버(8)내에 삽입된 궐련에 흡입되도록 하고, 이러한 균질화된 고온 기체를 사용하여 궐련 내의 연초 부분을 로스팅 가열할 수 있다.

5. 바람직한 기술 방안에서, 상기 공기진입홀(9)은 상기 가열컵(5)의 저부에 링 형으로 분포되고, 균열 챔버(11) 내의 공기가 상기 궐련 수용 챔버(8)에 진입될 때, 분산 정도가 더 높아지므로 궐련의 가열 효과가 더욱 균일해진다.

도 1은 실시예 1에 따른 접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치의 종방향 단면의 개략도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 발연 장치가 궐련에 삽입된 후의 종방향 단면의 개략도이다.
도 3은 실시예 2에 따른 접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치의 종방향 단면의 개략도이다.

아래는 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 내용을 진일보 설명한다.

실시예 1

도 1과 같이, 접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치는 궐련 도입관(1), 전자기 격리 링(2), 유도 코일(3), 제1 온도측정 소자(4), 가열컵(5), 발열 소자(6), 자기전도 밀봉부재(7), 절연 격리층(7A), 절연 및 내열성을 지닌 랩층(7B), 궐련 수용 챔버(8), 공기진입홀(9), 단열 챔버(10), 균열 챔버(soaking chamber)(11), 제2 온도측정 소자(12), 단열 베이스(13), 베이스(14), 연결 도선(15)을 포함한다.

여기에서, 상기 궐련 도입관(1)이 상기 발연 장치의 상단에 설치되고, 이는 중공관 구조이고, 내부 캐비티가 공기혼합 챔버(1D)이고, 상기 궐련 도입관(1)의 상단부 중심은 제1 도입홀(1B)이고, 하단부 중심은 제2 도입홀(1E)이고, 상기 제1 도입홀(1B)의 외부 링에는 복수개의 공기유도 홈(1C)이 설치되고, 상기 공기혼합 챔버(1D)의 직경이 상기 제1 도입홀(1B)의 직경보다 크고, 상기 제2 도입홀(1E)과 상기 제1 도입홀(1B)의 직경이 동일하면서 동일축에 있고, 상기 궐련 도입관(1)의 하단에는 적어도 하나의 공기 유입 통로(1A)가 구비된다.

상기 제1 도입홀(1B)의 직경이 상기 제2 도입홀(1E)의 직경과 같으며, 이들은 궐련 수용 챔버(8)의 직경보다 작고, 궐련에 삽입된 외경보다 작거나 같다.

여기에서, 상기 궐련 도입관(1)의 외부는 복수개의 단차형 구조로 설계되므로, 끼워 맞추어 하방의 전자기 격리 링(2), 가열컵(5), 자기전도 밀봉부재(7), 단열 챔버(10)를 고정시킬 수 있다. 구체적인 설계는 다음과 같다.

상기 궐련 도입관(1)의 제1 도입홀(1B)의 하방 부분은 제1 도입홀(1B)의 축선 방향을 따라 아래로 연장되고, 반경 방향으로 수축되는 제3단 사다리 형상의 원뿔대가 구비되고, 제1단 원뿔대의 외경이 가장 크고, 내부는 공기혼합 챔버(1D)가 포함되고, 외부와 단열 챔버(10)가 내접된다. 제2단 원뿔대는 내부를 향해 수축되고, 전자기 격리 링(2)에 외접될 수 있고, 단열 챔버(10) 내벽이 0.3mm보다 크거나 같은 공간이 보장되고, 하단면과 유도 코일(3)의 상부 둘레가 밀착되거나 평행이다. 제3단 원뿔대의 직경이 더욱 수축되고, 이의 외부 둘레는 직접적으로 자기전도 밀봉부재(7)의 내벽과 내접되고, 하단면에는 복수개의 공기혼합 챔버(1D)와 연통된 공기 유입 통로(1A)의 홀 개구가 분포되고, 발열 소자(6)의 상부 둘레와 밀착되고, 이의 내부 둘레와 가열컵(5)의 외벽이 내접된다.

상기 가열컵(5)이 상기 궐련 도입관(1)의 하방에 설치되고, 전체가 중공컵 형상의 구조이고, 내부는 궐련 수용 챔버(8)이고, 상기 궐련 수용 챔버(8)의 직경이 상기 제1 도입홀(1B)의 직경보다 크거나 같고, 궐련에 삽입된 외경보다 크거나 같고, 상기 컵 바닥 부분의 중심에는 하나 또는 복수개의 공기진입홀(9)이 구비된다.

상기 자기전도 밀봉부재(7)가 상기 가열컵(5)의 외부 둘레에 둘려싸여지고, 전체가 중공컵 형상의 구조이고, 컵의 바닥 부분이 밀봉되고, 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 내벽과 상기 가열컵(5)의 외벽 사이에는 기류 채널이 구비된다.

상기 발열 소자(6)가 상기 자기전도 밀봉부재(7) 및 상기 가열컵(5) 사이의 기류 채널에 설치된다. 상기 발열 소자(6)는 중심선의 반경 방향을 따라 분포된 링 형 배열의 강자성 금속 섬유 필라멘트이고, 이의 내부에는 복수개의 기류 채널이 형성되어 있다.

상기 유도 코일(3)이 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 외부 둘레에 설치되고, 전원과 연결되고, 상기 유도 코일(3)이 강자성 재료인 발열 소자(6)를 전자기 유도 가열시킬 수 있다.

순서에 따라 흘러 들어가 흡입된 기류는 차례대로 상기 공기유도 홈(1C), 상기 공기혼합 챔버(1D), 상기 공기 유입 통로(1A), 상기 기류 채널, 상기 공기진입홀(9), 상기 궐련 수용 챔버(8)를 통과한다.

상기 궐련 도입관(1)의 재질로 열전도에 비교적으로 취약한 내열성 PEEK 합성 재료가 선택된다. 상기 가열컵(5)의 재질은 미정질 유리 또는 세라믹에서 선택된다. 상기 자기전도 밀봉부재(7)는 미정질 유리이다.

상기 전자기 격리 링(2)이 중공 관형 구조이고, 상기 유도 코일(3)의 외부 둘레에 설치된다. 상기 전자기 격리 링(2)은 구리 또는 알루미늄 등 금속의 비강자성 재료이다.

상기 절연 및 내열성을 지닌 랩층(7B)은 유도 코일(3)의 외층에 내열성이 보호되고 상기 유도 코일(3)이 고정되도록 도와주는 일층의 내열성 및 절연 보호막 랩층을 추가하여, 상기 유도 코일(3)을 보호하고, 이를 상기 가열컵(5)의 외측에 고정시키는 데 사용된다. 전자기 격리 링(2)의 내벽과 상기 유도 코일(3)이 외부로 둘러싼 상기 절연 및 내열성을 지닌 랩층(7B)은 0.1 내지 1mm 또는 더 큰 거리 차이를 갖는다. 이는 한편으로 열량이 전체 상기 발연 장치의 반경 방향에서 외부로 전달되는 것을 감소할 수 있고, 다른 한편으로는, 전자기가 상기 발연 장치의 반경 방향으로 외부 전달되는 것을 방지할 수 있으므로, 흡연 도구 주변에는 상대적으로 양호한 외부 전자기 환경이 조성되고, 전자기 출력이 필요없는 방향에서 전파되는 것을 감소시킬 수 있다.

상기 절연 격리층(7A)이 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 외부 둘레에 에워싸여지고, 내열성 재료이고, 이 위에 감아진 유도 코일(3) 표면의 절연층이 자기전도 밀봉부재(7)의 고온으로 인해 부식되지 않도록 보호하는 것이 목적이다. 따라서 상기 유도 코일(3)이 중·고주파의 전류에 통과될 경우, 발열 소자(6)의 내부에 작용되는 고주파가 변화된 자기장이 강자성 재료로 이루어진 발열 소자(6) 내부에서 수많은 소범위의 유도 와전류를 생성시켜 발열 소자(6)의 온도는 빠르게 상승된다.

상기 제1 온도측정 소자(4)가 상기 발열 소자(6)의 내부에 설치되고, 상기 제2 온도측정 소자(12)가 상기 가열컵(5)의 저부와 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 저부 사이에 형성된 균열 챔버(11) 내에 설치되고, 중심에 있는 상기 공기진입홀(9)을 마주한다. 상기 발연 장치에는 제어 회로(미도시)가 종속되어 설치되어 있다.

제어 회로의 작동 과정은 다음과 같다.

상기 발열 소자(6)의 온도는 상기 제1 온도측정 소자(4)에 의해 측정되고, 상기 발열 소자(6)의 온도가 상기 제어 회로에 전달되므로 상기 유도 코일(3)에 로딩되는 전기 매개변수를 적절히 제어시킬 수 있다. 상기 공기혼합 챔버(1D)에서 흡입되는 기체가 상기 발열 소자(6)의 공극에서 관통될 때, 상기 발열 소자(6)는 이의 열량과 들어온 기체를 열교환하고, 기체가 상기 가열컵(5)의 저부와 자기전도 밀봉부재(7) 저부의 하부면에서 형성된 균열 챔버(11) 내에 흡수되어 균일하게 혼합되고, 온도는 더욱 일치하게 되고, 중앙 및 상기 제2 온도측정 소자(12)의 가열컵(5)의 저부의 공기진입홀(9) 지점에서 궐련 내부로 흡입되고, 궐련의 연초 부분이 가열되어 로스팅된다. 이 경우, 상기 제2 온도측정 소자(12)는 균열 챔버(11) 내의 공기 온도를 다시 측정하고, 정보를 상기 제어 회로에 전달되어 상기 발열 소자(6)의 가열 출력, 속도 등 매개 변수에 대한 피드백 제어를 실현할 수 있다.

상기 단열관(10)이 상기 전자기 격리 링(2)의 외부 둘레에 설치되고, 상기 궐련 도입관(1)과 상기 베이스(14) 사이에 끼움 연결되고, 전자기 격리 링(2)이 상기 궐련 도입관(1)과 상기 단열 베이스(13) 사이에 끼움 연결되고; 내열성을 지닌 실리카겔로 제조된 상기 단열 베이스(13)가 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 하방에 설치되고, 내열성 재료인 PEEK 플라스틱으로 제조된 상기 베이스(14)가 상기 단열 베이스(13)의 하방에 설치된다.

상기 단열관(10)은 진공의 이층식 단열관이다. 상기 단열 베이스(13), 베이스(14)가 상술된 부품에 조합되어 전체 발연 장치의 축 방향이 위치 고정되도록 한다. 상기 유도 코일(3)의 연결 도선(15) 또한 단열 베이스(13) 및 베이스(14)에서 관통된다.

전자기 격리가 발연 장치의 축 방향의 양단에서 최대한 밀봉되어야 할 경우, 축 방향의 상부는 공기혼합 챔버(1D) 주변의 내벽 및 상하 내벽에는 약 0.01 내지 0.1mm 두께의 일층의 알루미늄박(도1에서 미도시)이 부착된다. 마찬가지로, 상기 발연 장치의 축 방향의 하부도 단열 베이스(13)의 상부 또는 하부에서 약 0.01 내지 0.1mm 두께의 하나의 알루미늄 와셔(도1에서 미도시)가 부착될 수 있고, 축 방향의 하부에 전자파 간섭이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 물론, 알루미늄 와셔와 단열 베이스(13), 두개의 연결 도선(15)이 핀(pin)을 인출하는 지점에서는 매우 큰 홀을 남겨 단락이 발생되는 것을 방지한다.

도 2는 실시예 1에 따른 상기 발연 장치가 궐련에 삽입된 후의 종방향 단면의 개략도이다. 도 2는 궐련의 각 부분의 위치, 흡입 기류, 기류의 흐름을 나타낸다.

여기에서, I는 궐련의 연초 부분이고, 이 길이는 가열컵(5)이 삽입될 수 있는 높이보다 크다. II는 궐련의 필터봉 부분이고, 이는 상기 공기혼합 챔버(1D)에 삽입된 필터봉 지지 부분 III, 공기 중에 보이는 연기 온도 감소 부분인 IV 및 립단(lip end) 필터 부분 V으로 이루어져 있다.

외부 공기가 공기유도 홈(1C)에서 공기혼합 챔버(1D)로 진입하고, 이 캐비티 내에서, 궐련 필터스틱에 감긴 상온 공기가 고온인 궐련 도입관(1)을 분리시키고, 상기 궐련 필터스틱 II이 제1 도입홀(1B)의 국부 홀 벽 및 상기 제2 도입홀(1E)의 국부 홀 벽에 접촉된다. 이는 간접적으로 가열된 제2 도입홀(1E)의 홀 벽이 궐련 연초 부분의 선에만 접촉되어, 직접적으로 궐련 필터스틱에 접촉되는 것이 아니기 때문에 궐련 필터스틱이 열 수축되어 모양이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 발열 부분의 영향으로 궐련 도입관(1)이 흡입된 후에 온도가 높아져도 궐련 필터스틱의 지지대 부분 III의 재료에서 열 수축이 쉽게 발생되지 않는다. 또한, 궐련 도입관(1)의 공기혼합 챔버(1D) 내벽의 고온이 공기를 흡입시키는 온도를 적절하게 증가시켜 열효율을 높이는 목적을 달성할 수 있다.

상기 발연 장치 내 공기의 유동 경로는 다음과 같다. 외부 공기가 상기 제1 도입홀(1B) 및 상기 공기유도 홈(1C)로부터 상기 공기혼합 챔버(1D) 내에 진입하여 혼합되고, 공기혼합 챔버(1D)의 내벽이 이 내부 공기를 예열시킨 후, 상기 공기 유입 통로(1A)를 통해 상기 기류 채널에 들어가, 이 내부에서 상기 가열 소자(6)에 의해 가열되고, 균열 챔버(11) 내부로 들어가 열량 및 압력을 균질화시킨 후, 상기 공기진입홀(9)을 통해 상기 궐련 수용 챔버(8) 내에 있는 궐련에 진입하여 궐련의 연초 부분을 가열하여 에어러졸이 생성되고, 상기 에어러졸과 혼합되어 형성된 연무는 사용자가 궐련을 흡입할 때 배출된다.

실시예 2

본 실시예와 실시예 1은 상기 가열컵(5)의 컵 바닥에 링 형으로 분포된 복수개의 공기진입홀(9)이 구비되고, 도 3이 발연 장치의 종방향 단면의 개략도라는 점에서 차이가 있다. 상기 제2 온도측정 소자(12)가 상기 가열컵(5)의 저부와 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 저부 사이에 형성된 균열 챔버(11) 내에 설치되고, 임의로 하나의 공기진입홀(9)(도에서 가장 오른쪽에 있는 하나의 공기진입홀(9)에 도시된다)에 마주하거나 편향되어 있다. 이 경우, 공기 통로 내에서, 가열된 공기가 링 형으로 분포된 복수개의 공기진입홀(9)을 통해 상기 균열 챔버(11)에서 상기 궐련 수용 챔버(8) 내로 진입되어 공기의 분산 정도가 더욱 높아지므로, 궐련의 가열 효과가 더욱 균일해진다.

위에서 상술한 내용은 본 발명의 구체적인 실시예일 뿐이지만, 본 발명의 보호 범위는 이에 한정되지 않는다. 본 분야의 통상의 기술자는 본 발명에서 기재된 기술 범위 내에서 용이하게 변경 및 대체할 수 있으며, 이는 본 발명의 보호 범위 내에 속한다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 청구항의 보호 범위를 기준으로 한다.

1: 궐련 도입관
1A: 공기 유입 통로
1B: 제1 도입홀
1C: 공기유도 홈
1D: 공기혼합 챔버
1E: 제2 도입홀
2: 전자기 격리 링
3: 유도 코일
4: 제1 온도측정 소자
5: 가열컵
6: 발열 소자
7: 자기전도 밀봉부재
7A: 절연 격리층
7B: 절연 및 내열성을 지닌 랩층
8: 궐련 수용 챔버
9: 공기진입홀
10: 단열 챔버
11: 균열 챔버(soaking chamber)
12: 제2 온도측정 소자
13: 단열 베이스
14: 베이스
15: 연결 도선

Claims (10)

1. 접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치에 있어서,
   상기 발연 장치는 궐련 도입관(1), 유도 코일(3), 가열컵(5), 발열 소자(6), 자기전도 밀봉부재(7)를 포함하고;
   여기에서, 상기 궐련 도입관(1)이 상기 발연 장치의 상단에 설치되고, 이는 중공관 구조이고, 내부 캐비티가 공기혼합 챔버(1D)이고, 상기 궐련 도입관(1)의 상단부 중심은 제1 도입홀(1B)이고, 하단부 중심은 제2 도입홀(1E)이고, 상기 제1 도입홀(1B)의 외부 링에는 복수개의 공기유도 홈(1C)이 설치되고, 상기 공기혼합 챔버(1D)의 직경이 상기 제1 도입홀(1B)의 직경보다 크고, 상기 제2 도입홀(1E)과 상기 제1 도입홀(1B)의 직경이 동일하면서 동일축에 있고, 상기 궐련 도입관(1)의 하단에는 적어도 하나의 공기 유입 통로(1A)가 구비되고;
   상기 가열컵(5)이 상기 궐련 도입관(1)의 하방에 설치되고, 전체가 중공컵 형상의 구조이고, 내부는 궐련 수용 챔버(8)이고, 컵의 바닥 부분에는 적어도 하나의 공기진입홀(9)이 구비되고;
   상기 자기전도 밀봉부재(7)가 상기 가열컵(5)의 외부 둘레에 둘려싸여지고, 전체가 중공컵 형상의 구조이고, 컵의 바닥 부분이 상대적으로 밀봉되고, 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 내벽과 상기 가열컵(5)의 외벽 사이에는 기류 채널이 구비되고;
   상기 발열 소자(6)가 상기 기류 채널에 설치되고, 상기 발열 소자(6)가 강자성 금속이고, 이는 공기가 관통되는 구조를 구비하고;
   상기 유도 코일(3)이 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 외부 둘레에 설치되고, 전원과 연결되고;
   상기 공기유도 홈(1C), 상기 공기혼합 챔버(1D), 상기 공기 유입 통로(1A), 상기 기류 채널, 상기 공기진입홀(9), 상기 궐련 수용 챔버(8) 사이의 기류가 연통되는 것을 특징으로 하는 접힌 공기 통로에서 유도 가열되는 발연 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발열 소자(6)는 강자성 금속 섬유 필라멘트, 강자성 금속 섬유 복합망, 또는 강자성의 다공성 발포 금속 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 발연 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 발연 장치는 전자기 격리 링(2)을 더 포함하고, 이는 중공 관형 구조이고, 상기 유도 코일(3)의 외부 둘레에 설치되는 것을 특징으로 하는 발연 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 발연 장치는 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 외부 둘레에 에워싸여진 절연 격리층(7A);
   상기 유도 코일(3)의 외부 둘레에 에워싸여지고, 상기 전자기 격리 링(2)의 내벽 사이에 공극이 구비되는 절연 및 내열성을 지닌 랩층(7B)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발연 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 발연 장치는 제1 온도측정 소자(4), 제2 온도측정 소자(12)를 더 포함하고, 여기에서, 상기 제1 온도측정 소자(4)가 상기 발열 소자(6)의 내부에 설치되고, 상기 제2 온도측정 소자(12)가 상기 가열컵(5)의 저부와 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 저부 사이에 형성된 균열 챔버(soaking chamber)(11) 내에 설치되고, 상기 공기진입홀(9)을 마주하는 것을 특징으로 하는 발연 장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 발연 장치는 단열관(10), 단열 베이스(13), 베이스(14)를 더 포함하고, 여기에서, 상기 단열관(10)이 상기 전자기 격리 링(2)의 외부 둘레에 설치되고, 상기 궐련 도입관(1)과 상기 베이스(14) 사이에 끼움 연결되고;
   상기 전자기 격리 링(2)이 상기 궐련 도입관(1)과 상기 단열 베이스(13) 사이에 끼움 연결되고;
   상기 단열 베이스(13)가 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 하방에 설치되고, 상기 베이스(14)가 상기 단열 베이스(13)의 하방에 설치되는 것을 특징으로 하는 발연 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 공기진입홀(9)은 상기 가열컵(5)의 저부에서 링 형으로 분포되는 것을 특징으로 하는 발연 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 도입홀(1B)과 상기 제2 도입홀(1E)의 직경이 궐련의 공칭 직경보다 작고, 상기 궐련 수용 챔버(8)의 직경보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 발연 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 궐련 도입관(1)의 하단에는 반경 방향이 안으로 뻗어 나가는 내부 보스가 구비되고, 상기 하단에는 축 방향이 아래를 향해 뻗어 나가는 하부 보스가 구비되고, 상기 적어도 하나의 공기 유입 통로(1A)가 하부 보스에 링 형상으로 분포되고, 상기 하부 보스에 관통되고;
   상기 가열컵(5)의 상단부가 상기 내부 보스의 하부 표면에 밀착되고, 상기 하부 보스의 내측에 위치하고; 상기 자기전도 밀봉부재(7)의 상단부가 상기 하부 보스의 외측에 위치되는 것을 특징으로 하는 발연 장치.
10. 제6항에 있어서,
    이의 내부에 전자기 격리층이 설치되고, 상기 전자기 격리층은 상기 공기혼합 챔버(1D)의 내부에 부착되는 상기 전자기 격리층, 상기 단열 베이스(13)의 상부 또는 하부에 부착되는 상기 전자기 격리층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발연 장치.

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