KR20220137308A

KR20220137308A - 미세입자 발생장치용 히터 및 그 설치구조

Info

Publication number: KR20220137308A
Application number: KR1020210043184A
Authority: KR
Inventors: 이승안
Original assignee: 주식회사 이엠텍
Priority date: 2021-04-02
Filing date: 2021-04-02
Publication date: 2022-10-12

Abstract

본 발명은 미세입자 발생장치용 히터 및 그 설치구조에 관한 것이다.
본 발명은 원통 형상의 금속 구조물; 및 금속 구조물 외면에 설치되며, 절연 필름과 절연 필름 상에 부착된 발열 패턴을 구비하는 발열체; 및 발열체의 외주에 설치되며, 조임 구조를 가지는 금속 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터를 제공한다.

Description

미세입자 발생장치용 히터 및 그 설치구조{HEATER FOR MICROPARTICLE GENERATOR AND INSTALLATION STRUCTURE OF THE SAME}

본 발명은 미세입자 발생장치용 히터 및 그 설치구조에 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 히터의 일 예를 도시한 도면이다. 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 히터는 블레이드 타입으로, 미세입자 형성 기재(A) 내로 블레이드 타입의 히터가 삽입된다. 블레이드 타입 히터는 전기적으로 절연되며 단단한 기판(11) 상에 복수의 전기 전도성 트랙(13)이 형성되며, 전도성 트랙(13)으로 전원을 인가하는 결선(15)이 기판(11) 외부로 인출되어 있는 형태이다.

도 2는 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다. 미세입자 발생장치의 히터는 전기적으로 절연인 기판(21) 상에 전도성 트랙(23)이 형성되며, 전도성 트랙(23)으로 전원을 인가하는 결선(25)을 포함하는 제1 파트(29)와, 전기적으로 절연인 기판(21) 상에 단열 반사 허니콤 구조(27)가 형성된 제2 파트(31)를 포함한다. 제1 파트(29)가 내측에 위치하고, 제2 파트(31)가 외측에 위치하도록 튜브 형상으로 감아 히터를 형성한다.

그러나 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 히터는 히터의 온도를 측정하기 위한 센서의 설치가 복잡하며, 전도성 트랙(23)에서 발생한 열을 미세입자 발생용 기재로 고르게 전달하기 어렵다는 단점이 있었다.

이러한 점을 개선하기 위해, 출원인은 도 3에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 금속 구조물(10)의 외면에 절연 필름 상에 부착된 발열 패턴을 구비하는 발열ㅊ체(20)를 설치하는 구조를 제안한 바 있다. 발열체(30)의 외면에 온도 센서(30)를 설치한 다음, 수축 튜브(40)를 가열하여 수축시킴으로써, 금속 구조물(10)에 발열층(20)을 고정하였다. 그런데 이때 사용되는 수축 튜브(40)는, PTFE 계열로 불소가 포함된 소재이기 때문에 200℃ 이상 가열되면 독성을 가지는 화학 물질이 배출된다는 문제가 있었다.

유럽 등록특허 2493342호 유럽 등록특허 2850956호 유럽 등록특허 3248483호 유럽 등록특허 3248484호 유럽 등록특허 3248486호

본 발명은 금속 구조물에 설치되는 필름 형태의 발열체의 설치 구조가 개선된 미세입자 발생장치용 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 원통 형상의 금속 구조물; 및 금속 구조물 외면에 설치되며, 절연 필름과 절연 필름 상에 부착된 발열 패턴을 구비하는 발열체; 및 발열체의 외주에 설치되며, 조임 구조를 가지는 금속 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 금속 브라켓의 조임 구조는 벤딩 가능한 걸쇠 및 걸쇠가 관통하는 관통홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 금속 브라켓은 필름 히터로부터 열전달량을 최소화하기 위해 복수 개의 타공을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 발열체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서;를 더 포함하며, 금속 브라켓은 온도 센서를 수용하는 수용부를 구비하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 절연 필름은 폴리이미드(PI) 및 LCP 중 어느 하나로 제조되며, 발열 패턴은 콘스탄탄 또는 구리로 제조되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 발열체는 일부가 금속 구조물 외측으로 연장된 연장부를 구비하며, 발열체의 연장부에는 발열 패턴과 외부 전원을 연결하기 위한 터미널부를 구비되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터를 제공한다.

또한 본 발명은 상기에 기재된 미세입자 발생장치용 히터 중 어느 하나; 히터를 지지하며, 히터의 외주면과 간격을 두고 히터를 감싸도록 설치되는 히터 홀더; 및 히터의 외주면과 히터 홀더의 내주면 사이에 형성되는 단열 공기층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터 설치구조를 .

본 발명이 제공하는 미세입자 발생장치용 히터는, 발열 패턴이 직접 미세입자 발생 기재를 가열하는 것이 아니라, 열 전달율이 높은 폴리이미드 필름 상에 부착된 발열 패턴이 가열되고, 발열 패턴의 열이 폴리이미드 필름을 거쳐 금속 구조물로 전달된 다음 금속 구조물에 의해 미세입자 발생 기재가 가열됨에 따라 기재를 고르게 가열할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명은 발열체를 수축 튜브가 아닌 금속 재질의 브라켓을 사용해 금속 구조물 상에 고정함으로써, 고온에서 유독 물질의 방출되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 또 다른 일 예를 도시한 도면,
도 3은 또 다른 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 발열체 설치 구조를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 분해도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터가 구비하는 브라켓의 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 브라켓과 센서의 결합모습을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 사시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 단면도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터를 미세입자 발생 장치 내에 설치한 모습을 도시한 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 분해도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 히터는, 원통 형상의 금속 구조물(100)과, 금속 구조물(100)의 외주면에 부착되는 필름형 발열체(200)를 포함한다. 발열체(200)는 절연 필름 상에 도전성 패턴이 형성된 필름을 합지하여 제조된다.

발열체(200)는 금속 구조물(100)을 감싸며 발열 패턴이 형성된 발열부(210)와, 발열부(210)로부터 전력을 전달하기 위한 신호패턴이 인출되는 연장부(220)를 구비하며, 연장부(220)에는 발열 패턴과 외부 전원을 연결하기 위한 터미널부(230)가 구비된다.

절연 필름으로는 폴리이미드 필름 또는 LCP 필름이 적당하며, 폴리이미드 필름은 비교적 열 전도도가 높아, 금속 구조물(100)로 열을 전달하는 역할을 하기에 적합하다.

발열체의 절연 필름은, 대략 10~60㎛ 내외의 두께로 폴리이미드 재질로 형성된다. 발열 패턴은, 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 패턴은 절연 필름 상에 그라비아 코팅, 스크린 인쇄, 에칭, 스프레이 코팅 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 또한 발열 패턴 소재의 TCR 범위는 100~4000ppm/deg C인 것이 바람직하다.

특히, 본 발명의 일 실시예로, 발열체는 절연 필름 상에 20㎛ 내외의 두께로 형성되는 콘스탄탄 또는 구리로 이루어지는 발열 패턴이 부착되는 것이 바람직하다. 이때, 발열 패턴의 저항은 0.7±0.035Ω의 값을 가지는 것이 바람직하다.

발열체(200)의 온도를 측정하는 온도 센서(310)가 발열체(200)의 외면에 설치된다. 온도 센서(310)로부터 온도 센서(310)의 신호를 전달하는 신호선(320)이 하방으로 인출된다. 또한, 발열체(200)와 온도 센서(310)를 금속 구조물(100)에 고정하기 위해 금속 재질의 브라켓(400)이 발열체(200)의 외주에 설치된다.

본 발명의 일 실시예에서는 온도 센서(310)가 별도로 제조되어 발열체(200) 상에 설치되는 형태이나, 절연 필름 상에 센서 패턴이 형성되어 발열체(200)에 일체로 형성될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터가 구비하는 브라켓의 사시도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 브라켓과 센서의 결합모습을 도시한 도면, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 사시도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터의 단면도이다.

금속 브라켓(400)은 SUS 또는 티타늄 계열의 금속 재질로, 0.05~0.15mm 두께를 가지는 것이 바람직하다. 따라서 금속 브라켓(400)은 금속으로 제조되나 두께가 얇기 때문에 약간의 탄성을 가진다. 금속 브라켓(400)은 발열체(200)로부터 열전달량이 적도록 발열체(200)와의 접촉면(410)을 줄일 수 있게 복수 개의 타공홀(420)을 구비한다. 한편, 센서(310)를 내부에 고정할 수 있도록 센서 수용부(430)가 형성된다. 금속 브라켓(400)에 센서(310)가 고정된 상태에서, 금속 구조물(100)을 감싸는 발열체(200)의 외면에 설치된다. 금속 브라켓(400)은 발열체(200)의 외부에서 조여서 고정하는 구조로, 금속 브라켓(400)의 원주방향 일단부에 복수 개의 벤딩 가능한 걸쇠(440)가 형성된다. 금속 브라케(400)은 걸쇠(440)의 타측 일단에 걸쇠(440)가 관통하는 관통홀(422)을 구비한다. 걸쇠(440)를 관통홀(422)에 관통시켜 삽입한 다음, 걸쇠(400)를 잡아당겨 벤딩시킴으로써, 발열체(200)가 금속 구조물(100)에 밀착하도록 금속 브라켓(400)의 접촉면(410)이 조여지면서 발열체(200)를 고정할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 히터를 미세입자 발생 장치 내에 설치한 모습을 도시한 단면도.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 히터의 설치 구조는 상기한 바와 같이 원통 형상의 금속 구조물(100) 외주면에 필름형 발열체(200)가 금속 브라켓(400)에 의해 고정된 히터를 구비한다. 또한 금속 구조물(100)을 지지하며, 발열체(200)의 외주면과는 접촉하지 않고 간격을 두고 히터를 감싸는 히터 홀더(500)를 더 포함한다.

즉, 히터 홀더(500)와 히터의 외주면 사이에 형성되는 공기층(520)이 단열재 역할을 해주어, 미세입자 발생장치의 외부 케이스(1000)까지 열이 전달되는 것을 차단해준다. 공기층(520)으로 단열 부재를 대신함으로써 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 무게를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

Claims

원통 형상의 금속 구조물; 및
금속 구조물 외면에 설치되며, 절연 필름과 절연 필름 상에 부착된 발열 패턴을 구비하는 발열체; 및
발열체의 외주에 설치되며, 조임 구조를 가지는 금속 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터.
제1항에 있어서,
금속 브라켓의 조임 구조는 벤딩 가능한 걸쇠 및 걸쇠가 관통하는 관통홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터.
제1항에 있어서,
금속 브라켓은 필름 히터로부터 열전달량을 최소화하기 위해 복수 개의 타공을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터.
제1항에 있어서,
발열체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서;를 더 포함하며,
금속 브라켓은 온도 센서를 수용하는 수용부를 구비하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터.
제1항에 있어서,
절연 필름은 폴리이미드(PI) 및 LCP 중 어느 하나로 제조되며, 발열 패턴은 콘스탄탄 또는 구리로 제조되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터.
제1항에 있어서,
발열체는 일부가 금속 구조물 외측으로 연장된 연장부를 구비하며,
발열체의 연장부에는 발열 패턴과 외부 전원을 연결하기 위한 터미널부를 구비되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 미세입자 발생장치용 히터;
히터를 지지하며, 히터의 외주면과 간격을 두고 히터를 감싸도록 설치되는 히터 홀더; 및
히터의 외주면과 히터 홀더의 내주면 사이에 형성되는 단열 공기층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 히터 설치구조.