KR20230008390A

KR20230008390A - 미세입자 발생장치용 유도가열 히터

Info

Publication number: KR20230008390A
Application number: KR1020210088974A
Authority: KR
Inventors: 김대원; 김상민; 조동길
Original assignee: 주식회사 이노아이티
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2023-01-16

Abstract

본 발명은 미세입자 발생장치에 구비되는 히터로, 발열체와 궐련의 접촉 면적을 확대할 수 있는 히터에 관한 것이다.

Description

미세입자 발생장치용 유도가열 히터{INDUCTION HEATER FOR MICROPARTICLE GENERATOR}

도 1은 종래 기술에 따른 궐련을 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 전원을 포함하고 있다.

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.

발열체(21)를 포함하는 담배-함유 고체 미세입자 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 미세입자 형성 기재(20)의 발열체(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 미세입자을 흡인할 수도 있다.

유도 가열 장치는 미세입자 형성 기재에 열적으로 인접하여 배열되어 있는 인덕터(inductor)를 포함하고, 미세입자 형성 기재는 발열체(susceptor)를 포함하고 있다. 인덕터의 교번 자기장은 발열체에 히스테리시스 손실(hysteresis loss)과 와류(eddy current)를 발생시켜, 발열체로 하여금, 미세입자을 형성할 수 있는 휘발성 성분을 방출할 수 있는 온도까지 미세입자 형성 기재를 가열하게 한다.

그러나 종래 기술에 따른 유도 가열 장치는 발열체(21)가 봉형으로 궐련과 접촉하는 표면적이 작아 열전도율이 낮고, 그에 따라 미세입자 발생량이 적어진다는 단점이 있었다.

대한민국등록특허공보 10-0385395 대한민국등록특허공보 10-1678335 대한민국 공개특허공보 10-2020-0035009

본 발명은 발열체의 접촉 면적을 확대할 수 있는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 미세입자 발생장치에 설치되어 궐련을 가열하는 유도가열 히터에 있어서, 유도가열 코일; 및 유도가열 코일 내에 설치되며, 유도가열 코일과의 와전류 손실에 의해 유도 발열하여 궐련을 가열하는 발열체;를 포함하며, 발열체는 중심에서 방사상으로 연장된 돌출부를 복수 개 구비하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 발열체는 삼각 부메랑 형태인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 발열체는 돌출부를 3개 이상 구비하며, 돌출부 사이는 오목한 형태인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 발열체는 중공체인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 발열체는 두께가 0.1mm ~ 0.3mm인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 발열체는 SUS, 냉간압연강, 열간압연강 등의 강자성체 재질 또는, 연자성체 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터를 제공한다.

본 발명이 제공하는 유도가열히터는 외부의 유도가열 코일에 의해 발열하는 발열체인 발열체와 궐련의 접촉 면적을 넓혀 열전도율을 증가시킴에 따라 전기 효율을 개선할 수 있고 미세입자 발생량을 증가시킬 수 있으며, 궐련의 풍미도 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 궐련을 가열하기 위한 유도 가열 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열 히터의 설치 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 사시도,
도 4은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 단면도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 사시도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 단면도,
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 사시도,
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 단면도,
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 사시도,
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 단면도,
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 단면도,
도 12은 본 발명의 제5 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 두께별 부분 절개도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열 히터의 설치 구조를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터는, 히터를 지지하는 프레임(300)에, 유도가열 코일(100)과 유도가열 코일(100)에 의해 자화발열하는 발열체(200)가 고정된다. 프레임(300)은 궐련을 수용하기 위한 궐련 수용 공간(310)이 형성되어 있으며, 발열체(200)는 궐련 수용 공간(310) 내로 돌출하도록 설치되고, 유도가열 코일(100)은 궐련 수용 공간(310)의 외부에 설치되어 있다.

열전도율 P는 P=Q/t=kA(Th-Tc)/L 로 표현할 수 있으며, 열을 전달하는 금속 판의 면적이 넓어지면 열전도율은 올라간다. 따라서, 발열체(200)와 궐련의 접촉 면적을 넓힐수록 열전도율을 높일 수 있으며, 미세입자 발생량을 증가시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 사시도, 도 4은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체(200)는 중심에서 방사상으로 연장된 돌출부(222)를 세 개 구비하며, 돌출부(222) 사이는 중심을 향해 후퇴한 오목면(224)으로 이루어진다. 또한 상단은 궐련으로 삽입하기 용이하도록 첨단(210) 형태를 가지며, 하단(240)은 앞서 설명한 프레임(300; 도 2 참조)에 고정되며, 플랜지(230)가 형성되어 궐련에서 발생한 재나 담뱃진이 장치 내로 유입되는 것을 방지한다.

단면이 단순한 삼각형 형태가 아니라, 돌출부(222) 사이에 오목면(224)을 구비함으로써 단면적을 더욱 넓힐 수 있는 동시에, 부피는 오히려 더 작게 만들 수 있다는 장점이 있다. 오목면(224)이 깊게 후퇴할수록 돌출부(222)는 블레이드 형상에 가까워지며, 전체적으로 제1 실시예에 따른 발열체(200)는 삼각 부메랑 형태에 가까워진다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 사시도, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 단면도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체(200a)는 돌출부(222a) 및 오목면(224a)이 각각 4개씩 형성된다는 점에서 제1 실시예와 상이하다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 사시도, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 단면도이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체는 돌출부(222b) 및 오목면(224b)이 각각 4개씩 형성된다는 점에서 제1 실시예와 상이하다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 사시도, 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 단면도이다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체는 돌출부(222c) 및 오목면(224c)이 각각 6개씩 형성된다는 점에서 제1 실시예와 상이하다.

도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 단면도, 도 12은 본 발명의 제5 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체의 두께별 부분 절개도이다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 유도가열 히터가 구비하는 발열체는 제1 실시예와 마찬가지로, 돌출부(222d) 및 오목면(224d)이 세 개씩 형성된다.

다만, 제5 실시예에서는, 발열체가 내부에 중공(250d)이 형성된 중공체라는 점에서 제1 실시예와 차이가 있다. 이때 발열체는 0.1mm~0.3mm의 두께를 가질 수 있다. 발열체는 유도가열 코일에 특정 공진주파수를 가지는 교류 전류를 흘리면, 유도기전력에 의한 와류전손 또는 히스테리시스손이 발생하며 발열하게 되는데, 중공체이거나 개구가 형성도니 경우, 발열 온도가 높아지는 경향이 있다.

한편, 상기 실시예들에 따른 발열체는, SUS, 냉간압연강, 열간압연강 등의 강자성체나, 연자성체 재질로 제조될 수 있다.

Claims

미세입자 발생장치에 설치되어 궐련을 가열하는 유도가열 히터에 있어서,
유도가열 코일; 및
유도가열 코일 내에 설치되며, 유도가열 코일과의 와전류 손실에 의해 유도 발열하여 궐련을 가열하는 발열체;를 포함하며,
발열체는 중심에서 방사상으로 연장된 돌출부를 복수 개 구비하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터.
제1항에 있어서,
발열체는 삼각 부메랑 형태인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터.
제1항에 있어서,
발열체는 돌출부를 3개 이상 구비하며, 돌출부 사이는 오목한 형태인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터.
제1항 내지 제3항에 있어서,
발열체는 중공체인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터.
제4항에 있어서,
발열체는 두께가 0.1mm ~ 0.3mm인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터.
제1항 내지 제3항에 있어서,
발열체는 SUS, 냉간압연강, 열간압연강 등의 강자성체 재질 또는, 연자성체 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 유도가열 히터.