KR20220154465A - Induction heating heater having double heaters - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an induction heating heater provided in a fine particle generator and having dual heaters for simultaneously heating the inside and outside of a cigarette. Provided is an induction heating heater having double heaters that can increase the heating amount for heating the cigarette by double heating with an induction heating heater having both a divided external heater and a bee needle heater.

Description

이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터{INDUCTION HEATING HEATER HAVING DOUBLE HEATERS} Induction heating heater having a double heater {INDUCTION HEATING HEATER HAVING DOUBLE HEATERS}

본 발명은 미세입자 발생장치에 구비되는 히터로, 궐련의 내측 및 외측에서 동시에 가열하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터에 관한 것이다. The present invention relates to an induction heating heater provided in a fine particle generator and having a dual heater for simultaneously heating the inside and outside of a cigarette.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 유도 가열 장치를 도시한 도면이다. 유도 가열 장치(1)는, 플라스틱으로 형성될 수 있는 장치 하우징(10), 및 충전식 배터리(11a)를 포함하는 DC 전원(11)(도 2 참조)을 포함하고 있다. 1 shows an induction heating device for heating an aerosol-forming substrate according to the prior art. The induction heating device 1 comprises a device housing 10, which may be formed of plastic, and a DC power source 11 (see FIG. 2) comprising a rechargeable battery 11a.

유도 가열 장치(1)는, 충전식 배터리(11a)를 충전하기 위한 충전 스테이션(charging station) 또는 충전 장치에 유도 가열 장치를 도킹하기 위한 핀(12a)을 포함하는 도킹 포트(docking port; 12)를 더 포함하고 있다. 또한, 유도 가열 장치(1)는 원하는 주파수, 예를 들어 상기에서 언급한 바와 같이 5MHz의 주파수에서 작동하도록 구성된 전력 공급 전자기기(13)를 포함하고 있다. 전력 공급 전자기기(13)는, 적절한 전기 연결부(13a)를 통해 충전식 배터리(110)에 전기적으로 연결되어 있다.The induction heating device 1 includes a charging station for charging a rechargeable battery 11a or a docking port 12 including a pin 12a for docking the induction heating device to the charging device. contains more In addition, the induction heating device 1 comprises power supply electronics 13 configured to operate at a desired frequency, for example a frequency of 5 MHz as mentioned above. The power supply electronics 13 are electrically connected to the rechargeable battery 110 via suitable electrical connections 13a.

서셉터(21)를 포함하는 담배-함유 고체 에어로졸 형성 기재(20)는 장치 하우징(10)의 근위 말단에서 공동(14) 내에 수용되어서, 작동하는 동안, 인덕터(L2)(나선형으로 권선된 원통형 인덕터 코일)가 흡연 물품(2)의 담배-함유 고체 에어로졸 형성 기재(20)의 서셉터(21)에 유도 결합된다. 흡연 물품(2)의 필터부(22)는 유도 가열 장치(1)의 공동(14) 외부에 배열되어서, 작동 동안, 소비자가 필터부(22)를 통해 에어로졸을 흡인할 수도 있다.A tobacco-containing solid aerosol-forming substrate 20 comprising a susceptor 21 is received within a cavity 14 at the proximal end of the device housing 10 so that, during operation, an inductor L2 (helically wound cylindrical inductor coil) is inductively coupled to the susceptor 21 of the tobacco-containing solid aerosol-forming substrate 20 of the smoking article 2 . The filter portion 22 of the smoking article 2 is arranged outside the cavity 14 of the induction heating device 1 so that during operation the consumer may draw an aerosol through the filter portion 22 .

유도 가열 장치는 에어로졸 형성 기재에 열적으로 인접하여 배열되어 있는 인덕터(inductor)를 포함하고, 에어로졸 형성 기재는 서셉터(susceptor)를 포함하고 있다. 인덕터의 교번 자기장은 서셉터에 히스테리시스 손실(hysteresis loss)과 와류(eddy current)를 발생시켜, 서셉터로 하여금, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 성분을 방출할 수 있는 온도까지 에어로졸 형성 기재를 가열하게 한다. The induction heating device includes an inductor arranged thermally adjacent to an aerosol-forming substrate, and the aerosol-forming substrate includes a susceptor. The alternating magnetic field of the inductor causes hysteresis loss and eddy current in the susceptor, causing the susceptor to heat the aerosol-forming substrate to a temperature capable of releasing volatile components capable of forming the aerosol. do.

대한민국등록특허공보 10-0385395Korean Registered Patent Publication 10-0385395 대한민국등록특허공보 10-1678335Korean Registered Patent Publication 10-1678335 대한민국 공개특허 10-2017-0007235Republic of Korea Patent Publication 10-2017-0007235

본 발명은 궐련의 내측 및 외측에서 동시에 가열하는 이중 가열 히터를 구비하며, 와류전손 또는 히스테리시스손을 증가시킬 수 있도록 복수 개로 분할된 외부 히터 또는 중공을 가지는 봉침 히터를 구비하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is provided with a dual heating heater that simultaneously heats the inside and outside of the cigarette, and an external heater divided into a plurality of pieces to increase eddy current loss or hysteresis loss, or an induction with a double heater equipped with a bee needle heater having a hollow It aims at providing a heating heater.

본 발명은, 분할된 외부 히터 및 봉침 히터를 모두 구비하는 유도 가열 히터로 이중으로 가열함으로써 궐련을 가열하는 가열량을 증가시킬 수 있는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터를 제공한다. The present invention provides an induction heating heater provided with a dual heater capable of increasing the heating amount for heating a cigarette by double heating with an induction heating heater having both a divided external heater and a beongchim heater.

본 발명에 제공하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터는, 개구 및 공극을 가지고 있어 유도기전력에 의한 와류전손 또는 히스테리시스손을 증가시킬 수 있고, 그에 따라 발열량을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다. The induction heating heater provided with the double heater provided in the present invention has openings and air gaps, and thus has the advantage of increasing eddy current loss or hysteresis loss due to induced electromotive force and, accordingly, increasing the amount of heat generated.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 유도 가열 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 종단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 횡단면도,
도 4는 서로 다른 분할 갯수를 가지는 외부 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 예들을 도시한 도면,
도 5는 도 4는 서로 다른 외경을 가지는 봉침 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 예들을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 외부 히터가 텐션을 가지도록 설치된 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터를 도시한 도면,
도 7은 도 6의 히터에 궐련이 삽입된 모습을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터가 구비하는 중공의 봉침 히터를 도시한 도면,
도 9은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중공의 봉침 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 단면도. 1 shows an induction heating device for heating an aerosol-forming substrate according to the prior art;
2 is a longitudinal cross-sectional view of an induction heating heater having dual heaters according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view of an induction heating heater having dual heaters according to an embodiment of the present invention;
4 shows examples of induction heating heaters having external heaters having different numbers of divisions;
5 is a view showing examples of induction heating heaters having bee needle heaters having different outer diameters in FIG. 4
6 is a view showing an induction heating heater having dual heaters installed so that the external heater has a tension according to another embodiment of the present invention;
7 is a view showing a state in which a cigarette is inserted into the heater of FIG. 6;
8 is a view showing a hollow needle heater provided with an induction heating heater having a double heater according to another embodiment of the present invention;
Figure 9 is a cross-sectional view of an induction heating heater having a hollow beongchim heater according to another embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 단면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 사시도이다. 2 is a cross-sectional view of an induction heating heater having dual heaters according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of an induction heating heater having dual heaters according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터는, 유도가열코일(100)과 유도가열코일(100)에 의해 자화발열하는 서셉터인 외부 히터(200)와 봉침 히터(300)를 구비한다. 또한 유도가열코일(100), 외부 히터(200), 봉침 히터(300)를 고정하며, 궐련을 수용하는 공간을 형성하는 히터 프레임(400)과 히터 프레임(400)을 지지하는 지지부(500)를 구비한다. The induction heating heater having a double heater according to an embodiment of the present invention includes an induction heating coil 100 and an external heater 200 that is a susceptor that generates self-heating by the induction heating coil 100 and a bee-chim heater 300 to provide In addition, the heater frame 400 for fixing the induction heating coil 100, the external heater 200, and the bee needle heater 300 and forming a space for accommodating cigarettes and the support part 500 for supporting the heater frame 400 provide

궐련이 히터 프레임(400) 내로 삽입되면, 외부 히터(200)는 궐련을 외부에서 가열하고, 봉침 히터(300)는 궐련 내로 삽입되어 궐련의 내부에서 가열한다. 따라서 이중 히터를 구비하기 때문에 가열량이나, 열 전도도를 높일 수 있고, 전류 효율을 개선할 수 있다. 또한 단시간에 궐련을 가열할 수 있으며, 궐련에서 발생하는 풍미를 향상시킬 수 있다. When the cigarette is inserted into the heater frame 400, the external heater 200 heats the cigarette from the outside, and the bee-chim heater 300 is inserted into the cigarette and heats it from the inside of the cigarette. Therefore, since the dual heaters are provided, the heating amount or thermal conductivity can be increased, and the current efficiency can be improved. In addition, the cigarette can be heated in a short time, and the flavor generated from the cigarette can be improved.

이때, 봉침 히터(300)의 열전도율은 72.1W/m*K 이상인 것이 바람직하며, 궐련 내로 열을 효과적으로 전달할 수 있다. At this time, the thermal conductivity of the bee needle heater 300 is preferably 72.1 W / m * K or more, and heat can be effectively transferred into the cigarette.

도 4는 서로 다른 분할 갯수를 가지는 외부 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 예들을 도시한 도면이다. 4 is a diagram showing examples of induction heating heaters having external heaters having different numbers of divisions.

외부 히터(200)는 궐련에 밀착될 수 있도록 곡률을 가진 판재 형태이며, 필요에 따라 외부 히터(200)의 갯수와 총 면적, 즉 외부 히터(200) 사이의 간격을 조절할 수 있다. The external heater 200 is in the form of a plate having a curvature so as to be closely attached to the cigarette, and the number and total area of the external heater 200, that is, the distance between the external heaters 200, can be adjusted as needed.

유도가열 코일에 특정 공진주파수를 가지는 교류 전류를 흘리면, 유도기전력에 의한 와류전손 또는 히스테리시스손이 발생하며, 개구율에 따라 발열량이 달라진다. 실험에 따르면 외부 히터(200) 사이의 간격이 커질수록 외부 히터(200)의 온도뿐만 아니라 봉침 히터의 온도도 함께 증가한다.When an alternating current having a specific resonant frequency is passed through the induction heating coil, eddy current loss or hysteresis loss due to induced electromotive force occurs, and the amount of heat generated varies depending on the aperture ratio. According to experiments, as the distance between the external heaters 200 increases, the temperature of the bee-chim heater as well as the temperature of the external heater 200 increases.

그러나 외부 히터(200)의 면적이 줄어들면 전체 발열면적이 줄어들기 때문에, 전체 발열 면적과 발열 온도를 필요에 따라 최적화하여 설계할 수 있다. However, since the total heating area is reduced when the area of the external heater 200 is reduced, the total heating area and heating temperature can be optimized and designed as needed.

도 5은 서로 다른 외경을 가지는 봉침 히터들을 도시한 도면이다. 설계 과정에서 필요에 따라, 봉침 히터의 외경을 변경할 수 있다. 5 is a view showing beongchim heaters having different outer diameters. If necessary in the design process, the outer diameter of the needle heater can be changed.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 외부 히터가 텐션을 가지도록 설치된 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터를 도시한 도면, 도 7은 도 6의 히터에 궐련이 삽입된 모습을 도시한 도면이다. 외부 히터(200a)를 적절한 텐션을 가지도록 설치 부재(210a)에 양단을 고정하여 중앙이 돌출되어 구부러지도록 설치할 수 있다. 이 경우, 텐션을 가지고 돌출된 외부 히터(200a)는 궐련(A)이 삽입되면, 궐련을 고정하는 역할을 겸할 수 있다. 6 is a view showing an induction heating heater having dual heaters installed so that the external heater has tension according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view showing a cigarette inserted into the heater of FIG. 6 to be. Both ends of the external heater 200a may be fixed to the installation member 210a so as to have an appropriate tension, and the center may protrude and be bent. In this case, when the cigarette A is inserted, the external heater 200a protruding with tension may also serve to fix the cigarette.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터가 구비하는 중공의 봉침 히터를 도시한 도면, 도 9은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중공의 봉침 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 단면도이다. Figure 8 is a view showing a hollow beongchim heater provided by an induction heating heater having a double heater according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a view showing a hollow beongchim heater according to another embodiment of the present invention A cross-sectional view of an induction heating heater.

중공의 봉침 히터(300a)는, 뾰족한 첨단(310a)을 구비하여 궐련 내로 쉽게 삽입될 수 있도록 형성하면서, 내부에 중공(320a)을 형성한다. 내부에 중공을 형성할 경우 특정 공진주파수를 가지는 교류 전류를 흘리면, 중공을 가지는 봉침 히터(300a)는 유도기전력에 의한 와류전손 또는 히스테리시스손에 의해 가열되며, 중공이 없는 봉침 히터에 비해 발열 온도 높아진다. The hollow bongchim heater (300a) has a pointed tip (310a) and forms a hollow (320a) therein while being formed so as to be easily inserted into the cigarette. When forming a hollow inside, when an AC current having a specific resonance frequency flows, the bee needle heater (300a) having a hollow is heated by eddy current loss or hysteresis loss due to induced electromotive force, and the heating temperature is higher than that of a bee needle heater without a hollow. .

한편, 외부 히터나 봉침 히터와 같은 발열체는, SUS, 냉간압연강, 열간압연강 등의 강자성체나, 연자성체 재질로 제조될 수 있다.On the other hand, the heating element, such as an external heater or bee needle heater, can be made of a ferromagnetic material such as SUS, cold rolled steel, hot rolled steel, or soft magnetic material.

Claims (5)

유도기전력에 의한 와류전손을 이용하여 서셉터를 발열시키는 유도 가열 히터에 있어서,
유도기전력을 제공하는 유도가열코일;
유도가열코일에 의해 자화발열하는 서셉터인 봉침형 히터; 및
유도가열코일에 의해 자화발열하는 서셉터이며, 궐련의 외부에서 궐련을 가열하는 복수 개의 외부 히터;를 포함하며,
궐련의 내측 및 외측에서 동시에 가열하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터.In the induction heating heater for heating the susceptor using eddy current loss due to induced electromotive force,
an induction heating coil providing an induced electromotive force;
A bee-type heater that is a susceptor that self-heats by an induction heating coil; and
It is a susceptor that generates self-heating by an induction heating coil, and includes a plurality of external heaters that heat the cigarette from the outside of the cigarette,
An induction heating heater having a dual heater for simultaneously heating the inside and outside of a cigarette. 제1항에 있어서,
외부 히터는 궐련에 밀착될 수 있도록 곡률을 가진 판재 형태인 것을 특징으로 하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터.According to claim 1,
An induction heating heater having a dual heater, characterized in that the external heater is in the form of a plate material having a curvature so as to be in close contact with the cigarette. 제1항에 있어서,
외부 히터를 고정하는 설치 부재;를 더 포함하며,
외부 히터는 상단과 하단이 설치 부재에 고정되며 중앙이 내측으로 돌출되어 텐션을 갖도록 구부러진 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터.According to claim 1,
It further includes; an installation member for fixing the external heater,
The external heater is an induction heating heater having a dual heater, characterized in that the upper and lower ends are fixed to the installation member and installed in a bent state so that the center protrudes inward to have tension. 제1항에 있어서,
봉침형 히터의 지름은 2.0mm 내지 4.0mm인 것을 특징으로 하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터. According to claim 1,
The induction heating heater having a double heater, characterized in that the diameter of the needle-type heater is 2.0mm to 4.0mm. 제1항에 있어서,
봉침형 히터는 내부에 중공이 형성된 것을 특징으로 하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터.According to claim 1,
The needle-type heater is an induction heating heater having a double heater, characterized in that a hollow is formed therein.
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