KR20220102385A - 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치 - Google Patents

악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치에 관한 것이다.
본 발명은 궐련을 수용하는 챔버; 챔버를 가열하는 발열부재; 발열부재로 전원을 제공하는 전원 공급 장치; 및 발열부재 및 전원 공급 장치와 연결되어 발열부재의 발열 여부 및 발열 온도를 제어하는 제어장치;를 제공하며, 제어장치는 궐련을 가열하여 미세입자를 발생시키도록 발열부재를 제1 온도로 가열하는 흡연 모드와, 발열부재를 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 챔버에 부착된 미세입자와 수분을 기화시키는 세정모드를 가지는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치를 제공한다.

Description

악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치{MICROPARTICLE GENERATOR WITH ODOR REMOVAL FUNCTION}
본 발명은 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치에 관한 것이다.
공기 중의 미세입자, 즉 에어로졸을 흡입하는 것으로 흔히 말하는 흡연과 같은 기호 물질 흡입이 달성될 수 있다. 종래에는 궐련 형태의 담배가 이러한 기호 물질 흡입의 거의 유일한 수단이었으나 최근에는 전자 담배라는 것도 또 하나의 수단으로 자리 잡고 있다. 전자 담배는 흡입 물질이 액체 형태로 담긴 카트리지에 열이나 초음파를 가하여 흡입 물질을 증기로 기화시켜 미세 입자를 발생시키므로 연소를 시켜 연기를 발생시키는 종래의 궐련 형태의 담배와는 방식 면에서 완전히 차별되며, 그로 인한 장점, 특히 연소로 발생할 수 있는 다양한 유해 물질의 발생을 저지할 수 있다는 장점을 보유한다.
또한, 궐련 형태의 통상의 담배를 선호하는 수요자들의 요구에 따라, 통상의 담배의 필터부와, 궐련부의 모양을 갖는 전자 담배도 제안되고 있는데, 이 전자담배는 궐련부에 포함된 흡입물질을 전자히터로 기화시키면서 통상의 담배와 동등한 구성을 갖는 필터부를 통해 사용자가 흡입하는 구성을 갖는다. 전자 담배를 홀더에 끼우고 홀더 내부의 히터가 가열되어 궐련부 내부의 흡입물질을 기화시키면 사용자가 필터부를 통해 기화되는 흡입 물질을 흡입할 수 있게 된다. 종전의 전자 담배와 마찬가지로 연소가 일어나지 않는다는 장점은 가지면서 통상의 담배를 피울 때와 똑같은 메카니즘으로 필터부를 통해 기화된 흡입 물질을 흡입할 수 있으므로 사용자 입장에서는 통상의 담배를 피우는 것과 같은 기분을 느낄 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 히터 구조를 도시한 도면이다. 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치는, 파이프 형상의 히팅 파이프(10)를 구비하며, 히팅 파이프(10)를 하부에서 지지하는 하부 프레임(30), 하부 프레임(30)과 결합되며, 히팅 파이프(100)의 상부를 눌러 고정하는 커버(20)를 포함한다.
히팅 파이프(10)는 미세입자 발생 기재를 중앙에 삽입할 수 있는 파이프 형태의 몸체(11)를 가지며, 몸체(11)의 외주에 필름 형태의 발열체(13)가 부착된다. 이때, 발열체(13)의 부착 시에 발열체(13)가 밀리는 것을 방지할 수 있도록, 상단에 플랜지(12) 구조를 구비한다. 이러한 플랜지(12) 구조는 몸체(11)와 일체로 형성될 수도 있고, 별도로 제조되어 몸체(11)와 결합될 수도 있다. 이때, 몸체(11)와 플랜지(12)는 고열에 견딜 수 있는 소재로 제조되어야 하며, 몸체(11)는 특히 열 전도성이 좋은 재질로 제조되어야 한다. 예를 들어, 몸체(11)나 플랜지(12)는 SUS 재질로 제조될 수 있으며, 플랜지(12)는 내열성 플라스틱 등으로 제조될 수도 있다.
커버(20)는, 히팅 파이프(10)의 외주를 감쌀 수 있도록 파이프 형상의 몸체(21)를 구비한다. 이때, 히팅 파이프(10)와 커버(20)의 몸체(21)는 서로 간격을 두고 설치되어 커버(20)로의 열전달을 최소화하는 것이 바람직히다. 커버(20)의 상면(22)은 히팅 파이프(10)의 플랜지(12) 상면을 덮을 수 있도록 형성된다.
종래의 히팅 파이프(10) 내에 궐련형태의 미세입자 발생용 기재나 기존의 궐련 담배를 삽입하여 사용하는 히팅 디바이스들은 가열에 의해 발생된 미세입자가 장치 내부에 응결 및 부착되어 흡연을 하지 않을 때에도 기구 내에서 냄새를 발생한다. 이는 미세입자가 공기 중의 수분과 결합하여 나타나는 현상으로, 미세입자가 수분과 결합하는 것을 방지하고, 히팅 파이프(10)에 이미 부착된 미세 입자 또는 수분을 기화시킴으로써 냄새가 발생하는 것을 저감할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2015-0097819
본 발명은, 미세입자 발생장치의 작동 후 미세입자 발생장치 내에 잔류하는 냄새 유발 물질을 제거할 수 있는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 궐련을 수용하는 챔버; 챔버를 가열하는 발열부재; 발열부재로 전원을 제공하는 전원 공급 장치; 및 발열부재 및 전원 공급 장치와 연결되어 발열부재의 발열 여부 및 발열 온도를 제어하는 제어장치;를 제공하며, 제어장치는 궐련을 가열하여 미세입자를 발생시키도록 발열부재를 제1 온도로 가열하는 흡연 모드와, 발열부재를 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 챔버에 부착된 미세입자와 수분을 기화시키는 세정모드를 가지는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치를 제공한다.
또한 본 발명의 일 예로, 챔버에 궐련이 수용되었는지를 감지하는 궐련 감지 센서;를 더 포함하며, 챔버에 궐련이 수용되지 않았을 때에만 세정모드로 작동되는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 제어장치는 궐련이 인출되면 세정모드를 자동으로 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 세정 모드를 수행하라는 명령을 입력받는 입력 장치;를 더 포함하며, 제어장치는, 입력 장치에 의해 명령을 입력 받을 경우, 궐련이 수용되었는지 여부를 먼저 판단하고, 챔버에 궐련이 수용되지 않았을 때에만 세정모드로 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 제1 온도는 80℃ 내지 120℃인 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 제2 온도는 250℃ 이상인 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 챔버는 제2 온도를 견딜 수 있는 내열성 소재로 제조되는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 발열 부재를 제어하기 위해 제어 장치와 통신하며, 챔버의 온도를 측정하는 온도 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치를 제공한다.
본 발명이 제공하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치는, 궐련을 가열할 때보다 더 고열로 챔버를 가열하여 세정 기능을 수행함으로써 챔버 내에 잔류하는 미세입자와 공기 중의 수분이 결합된 냄새 유발 물질을 기화 및 연소시킴으로써 악취를 제거할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명이 제공하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치는 별도의 세정액이나 세정 장치를 사용하지 않고 미세입자를 발생시키기 위해 챔버에 설치된 발열 부재를 흡연 모드보다 높은 온도로 가열하여 세정 기능을 수행함으로써 사용이 간편하고 장치의 소형화에 유리하다.
도 1은 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 히터 구조를 도시한 도면,
도 2는 챔버 상에서 열선 부착 위치와 악취 유발 물질의 잔류 위치를 보여주는 실험 사진,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치의 개념도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치의 챔버와 가열부재의 분해도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치의 챔버와 가열부재의 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치의 필름형 발열부재를 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 챔버 상에서 열선 부착 위치와 악취 유발 물질의 잔류 위치를 보여주는 실험 사진이다.
출원인들은 악취 유발 물질이 챔버 내에서 어떻게 발생하고 잔류하는 지를 확인하기 위해 투명한 유리관 외부에 열선을 부착하고 궐련을 삽입하여 미세입자를 발생시킨 다음 제거하였다. 그 결과 사진과 같이 열선이 부착된 부분에서는 미세한 그을음이 묻어 있었으나, 열선이 부착되어 있지 않았던 부분에서는 미세입자가 챔버 외벽에 달라붙고, 챔버가 냉각되는 과정에서 공기 중의 수분과 결합하여 악취 유발 물질이 다량 쌓이는 것을 확인하였다. 이러한 실험 결과를 확인 후 악취 유발 물질이 챔버 내에 부착된 경우, 고열로 가열하여 악취 유발 물질을 기화 또는 연소로 제거함으로써 미세입자 발생장치의 악취를 방지할 수 있다는 착안을 하게 되었다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치의 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치는, 기본적인 구조는 종래 기술과 유사하게 원통형의 챔버(100) 내에 궐련을 삽입하여 가열함으로써 미세입자를 발생시키는 구조이다. 챔버(100)에는 챔버(100)를 직접 또는 간접적으로 가열하여 챔버(100) 내에 수용된 궐련을 찜으로써 미세입자를 발생시키 위해 발열부재(200)가 설치된다. 발열부재(200)는 챔버(100)의 내측면에 설치될 수도 있고, 챔버(100)의 외측면에 설치될 수도 있다. 챔버(100)는 제어 장치(300)를 통해 전원 공급 장치(400)와 연결된다. 제어 장치(300)는 발열부재(200)의 발열 여부와 발열 온도를 제어한다.
이때, 발열부재(200)의 온도 혹은 챔버(100)가 가열된 온도를 측정할 수 있는 온도 센서(500)가 챔버(100)에 설치된다.
제어장치(300)는 챔버(100)에 설치되어 발열하는 발열 부재(200)를 제1 온도로 발열시키는 흡연 모드와, 제2 온도로 발열시키는 세정 모드로 발열 부재(200)의 작동을 제어할 수 있다.
챔버(100)에 궐련이 수용되면, 궐련을 가열하기 위해 흡연 모드로 발열부재(200)를 작동시키는데, 이때 발열 부재(200)의 작동시키는 제1 온도는 대략 80℃ 내지 120℃인 것이 바람직하다. 또한, 제어장치(300) 궐련이 챔버(100)내에 수용되지 않았을 때, 즉 궐련이 제거되었을 때 세정 모드로 발열부재(200)를 작동시킬 수 있는데, 세정 모드는 챔버(100)를 제2 온도로 가열하여 챔버(100) 내에 잔류하는 악취 유발 물질을 제거하는 것이다. 이때, 제2 온도는 250℃ 이상인 것이 바람직하다.
미세입자를 발생시키기 위한 흡연 모드의 발열 온도보다 악취 유발 물질을 제거하기 위한 세정 모드의 발열 온도가 더 높기 때문에, 챔버(100) 내에 궐련이 수용되어 있을 때에는 세정 모드가 작동하지 않는 것이 바람직하다. 세정 모드에서의 발열 온도는 미세입자를 발생시키기 위한 적정 온도보다 높아서 궐련이 탄화되거나 궐련에서 발생하는 풍미를 해치는 특이취가 발생할 수 있기 때문이다.
따라서 미세입자 발생장치는 챔버(100)에 궐련이 수용되었는 지를 감지할 수 있는 궐련 감지 센서(600)를 더 포함할 수 있다. 제어 장치(300)는 궐련 감지 센서(600)의 센싱 값을 통해 궐련이 수용되지 않았다고 판단 되었을 때에만 세정모드를 작동시키는 것이 바람직하다. 궐련 감지 센서(600)는 근접 센서나, 압력 센서 등을 이용할 수 있으며, 궐련의 수용 여부를 확인할 수 있는 센서 형태라면 어떠한 형태의 센서가 사용되어도 무방하다.
이때, 제어 장치(300)는, 흡연 모드의 수행 후 궐련이 챔버(100)로부터 인출되는 것이 감지되면 자동으로 세정 모드가 수용되도록 제어할 수도 있고, 세정 모드를 수행하라는 명령을 입력받기 위한 별도의 입력 장치(700)를 구비할 수도 있으며, 자동 세정 모드 수행과 입력 장치의 입력에 의한 세정 모드 수행을 병행할 수도 있다. 입력 장치(700)는 스위치나 버튼과 같은 관용 기술을 이용할 수 있다.
챔버(100)는 세정 모드가 수행될 때의 온도인 제2 온도에서 충분히 견딜 수 있는 내열성 소재여야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치의 챔버와 가열부재의 분해도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치의 챔버와 가열부재의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 히터는, 원통 형상의 금속재로 이루어진 챔버(100)와, 챔버(100)의 외주면에 부착되는 필름형 발열부재(200)를 포함한다. 필름형 발열부재(200)는 후술할 발열층과 센서층을 구비하며, 절연 필름 상에 도전성 패턴이 형성된 필름을 합지하여 제조된다.
절연 필름으로는 폴리이미드 필름 또는 LCP 필름이 적당하며, 폴리이미드 필름은 비교적 열 전도도가 높아, 챔버(100)로 열을 전달하는 역할을 하기에 적합하다. 필름형 발열부재(200)는 에폭시나 본드 등 비교적 열에 강하며, 열 전도도가 높은 접착제를 이용하여 챔버(100)에 부착될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치의 필름형 발열부재를 도시한 도면이다.
필름형 발열부재(200)는, 절연 필름(210)에 발열 패턴(220)이 부착된 발열층과 발열층 외면에 부착된 중간층(230), 그리고 절연 필름(240) 내면에 센서 패턴(250)이 부착된 센서층을 포함한다.
발열층의 절연 필름(210)은, 대략 10~60㎛ 내외의 두께로 폴리이미드 재질로 형성된다. 발열 패턴(220)은, 금속 소재로는, Cu, Kanthal, Inconel, SUS, Cu alloy, Ru, Pt, Ru, Ag/Pd, 비금속 소재로는 CNT, CNT/binder가 이용될 수 있다. 발열 패턴(220)의 두께는 10~60um에, 저항은 0.5~15Ω인 것이 바람직하다. 발열 패턴(220)은 절연 필름(210) 상에 그라비아 코팅, 스크린 인쇄, 에칭, 스프레이 코팅 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 또한 발열 패턴(220) 소재의 TCR 범위는 100~4000ppm/deg C인 것이 바람직하다.
특히, 본 발명의 일 실시예로, 발열층은 20㎛ 내외의 절연 필름(210) 상에 20㎛ 내외의 두께로 형성되는 콘스탄탄 발열 패턴(220)이 부착되는 것이 바람직하다. 이때, 발열 패턴(220)의 저항은 0.7±0.035Ω의 값을 가지는 것이 바람직하다.
중간층(230)은 발열 패턴(220)과 센서 패턴(250) 사이의 절연을 위한 것으로, 마찬가지로 폴리이미드 필름으로 제조되며, 20㎛ 내외의 두께로 형성된다.
센서층은, 9㎛ 내외의 두께를 가지는 절연 필름(240)에 6㎛ 내외의 두께로 Cu 재질의 센서 패턴(250)을 부착하여 제조된다. 센서 패턴(250)의 저항은 10±1.0Ω의 값을 가지는 것이 바람직하다.
센서 패턴(250)은 발열 패턴(220)을 향하도록, 즉 중간층(230)에 맞닿도록 센서층의 절연 필름(240)의 내면에 형성되는 것이 바람직하다.
센서 패턴(250)은 금속 구조물(100)의 외주면에 부착되는 필름 구조물(200)의 전면적에 걸쳐서 온도를 측정할 수 있도록 함으로써 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, 필름 구조물(200)은, 챔버(100)의 외주면에 부착되는 부분 외에 챔버(100)의 외측으로 연장되는 연장부(202)를 구비한다. 연장부(202)는 챔버(100)의 아래측으로 연장되는 것이 바람직하다. 연장부(202)는 챔버(100)에 부착되는 부분과 마찬가지로, 발열층의 연장부와 센서층의 연장부를 발열층의 연장부와 센서층의 연장부를 절연하는 중간층의 연장부로 이루어진다.
발열층의 연장부에는 발열 패턴(220)과 외부 전원을 연결하기 위한 납땜 패드(222)가 구비되는 것이 바람직하다.
센서층의 연장부(242)는 발열층의 연장부보다 조금 더 길게 연장되며, 센서 패턴(250)의 연장부(252) 단부에는 외부의 제어 장치에 접속하기 위한 터미널(254)이 구비될 수 있다. 이때, 제어 장치에 좀 더 쉽게 접속할 수 있도록 보강 부재(260)를 구비할 수 있다. 보강 부재(260)는 터미널(254)의 이면에 설치되어 터미널(254)이 제어 장치와 접촉하는 데 방해가 되지 않아야 한다. 센서층의 절연 필름(240)의 내면에 센서 패턴(250)이 형성되며, 이러한 구조가 연장부(242)까지 이어지므로, 터미널(254)은 연장부(242)의 내측면에 형성되고, 보강 부재(260)는 연장부(242)의 외측면에 설치된다. 보강 부재(260)는 필름형 발열부재(200)와의 접합이 용이하도록 동종의 폴리이미드 재질로 제조될 수 있다. 보강 부재는 대략 200㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
한편 발열층의 절연 필름(210)의 외측면에 발열 패턴(220)이 형성되므로, 납땜 패드(222) 역시 발열층의 연장부에서도 절연 필름(210)의 외측면에 위치하게 된다. 납땜을 용이하게 하기 위해, 센서층의 연장부(242)는 납땜 패드(222)가 노출되도록 홀을 가지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치는 챔버는, 내열 유리나 세라믹과 같은 비전도성 물질로 제조될 수 있다.챔버가 비전도성 물질로 제조되는 경우에도, 금속으로 제조되는 경우와 마찬가지로 필름형 발열부재가 부착될 수 있다. 또한 챔버가 비전도성 물질로 제조되는 경우, 챔버 상에 직접 발열부재를 챔버의 내측 표면 또는 외측 표면에 부착하여 사용할 수 있다. 챔버가 세라믹으로 제조될 경우, 제작 과정에서 챔버 내에 발열부재를 매립하는 것도 가능하다.
챔버가 금속으로 제조되는 경우, 챔버의 표면에 절연층을 형성하고 그 위에 발열 부재를 부착하는 것도 가능하다.

Claims (8)

  1. 궐련을 수용하는 챔버;
    챔버를 가열하는 발열부재;
    발열부재로 전원을 제공하는 전원 공급 장치; 및
    발열부재 및 전원 공급 장치와 연결되어 발열부재의 발열 여부 및 발열 온도를 제어하는 제어장치;를 제공하며,
    제어장치는 궐련을 가열하여 미세입자를 발생시키도록 발열부재를 제1 온도로 가열하는 흡연 모드와, 발열부재를 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하여 챔버에 부착된 미세입자와 수분을 기화시키는 세정모드를 가지는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    챔버에 궐련이 수용되었는지를 감지하는 궐련 감지 센서;를 더 포함하며,
    챔버에 궐련이 수용되지 않았을 때에만 세정모드로 작동되는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    제어장치는, 궐련이 인출되면 세정모드를 자동으로 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치.
  4. 제2항에 있어서,
    세정 모드를 수행하라는 명령을 입력받는 입력 장치;를 더 포함하며,
    제어장치는, 입력 장치에 의해 명령을 입력 받을 경우, 궐련이 수용되었는지 여부를 먼저 판단하고, 챔버에 궐련이 수용되지 않았을 때에만 세정모드로 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 온도는 80℃ 내지 120℃인 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치.
  6. 제1항에 있어서,
    제2 온도는 250℃ 이상인 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치.
  7. 제1항에 있어서,
    챔버는 제2 온도를 견딜 수 있는 내열성 소재로 제조되는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    발열 부재를 제어하기 위해 제어 장치와 통신하며, 챔버의 온도를 측정하는 온도 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 악취 제거 기능을 가지는 미세입자 발생장치.
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