KR20230017613A - 윅-히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

윅-히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액상의 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 다공성 윅; 및 상기 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터;를 포함하는 윅-히터 조립체에 있어서, 상기 다공성 윅은 복수개의 다공성 비드(bead)를 포함하고, 상기 히터는 다공성 윅의 일면 또는 다공성 윅에 내장되어 위치하며, 가로 패턴과 세로 패턴이 교대로 반복되면서 연결된 평평한 형태의 가열 패턴을 포함하며, 상기 가열 패턴 내 세로 패턴 간의 간격(A)이 상기 다공성 비드의 직경(B)보다 큰, 윅-히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.

Description

윅-히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치{WICK-HEATER ASSEMBLY AND AEROSOL GENERATING DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 윅-히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.
근래 일반적인 궐련의 단점을 극복하는 대체 흡연 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들면, 기존의 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성하는 방법이 아닌 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열시켜 에어로졸을 생성하는 장치에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상기 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열시키는 방법의 에어로졸 발생 장치는, 액상의 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 윅(wick)과 액상을 가열시키는 히터(heater)가 결합된 윅-히터 조립체를 포함한다. 상기 윅-히터 조립체를 제조하기 위하여 윅 상에 히터를 결합하는 방식에 있어서, 히터를 윅의 내부에 내장시키는 인몰드(In-mold) 방식과 히터를 윅의 표면 상에서 내부 방향으로 히터 두께만큼만 함몰시키는 방식이 사용될 수 있다.
상기와 같이 히터를 윅 표면 상에서 그 두께만큼 함몰시키는 경우에는 윅-히터 조립체의 생산 비용이 상대적으로 절감된다는 장점이 있으며 인몰드 방식에 비하여 에어로졸의 발생량이 증가한다는 장점이 있으나, 패턴화된 히터의 일면이 함몰되지 않고 외부로 노출되어 공기와 직접 접촉함에 따라 해당 히터 면까지 액상의 에어로졸 발생 기재가 원활하게 이동하지 못한 경우에는 히터에서 부분적으로 이상 과열 현상이 발생하게 되어 탄맛이 발현되는 문제점이 있었다.
구체적으로, 윅으로 다공성 비드를 사용하는 경우에는 히터의 가열패턴 사이의 공간에 다공성 비드가 삽입되어 공극을 형성하게 되고, 이를 경로로 하여 다공성 윅으로부터 공기와 접촉하는 히터의 일면까지 액상의 에어로졸 발생 기재가 이동할 수 있다. 이때, 가열 이후 다공성 윅으로부터 히터의 공기 접촉면까지 다시 액상의 에어로졸 발생 기재가 이동하기 위해서는 일정 시간이 소요되는데, 액상의 에어로졸 발생 기재가 도달하기 이전에 공기와 접촉하고 있는 상태에서 가열이 시작된다면 기화열에 의한 냉각효과를 기대할 수 없어, 히터의 일부분에서 300도 이상의 이상과열로 액상 탄화 현상 및 탄맛이 발현되는 문제점이 지적되어 왔다.
따라서, 가열 패턴을 갖는 히터를 포함하는 윅-히터 조립체에 있어서, 외부 공기와 접촉하는 히터 면까지 원활하게 액상의 에어로졸 발생 기재가 이동하지 못하는 문제점을 해결하기 위한 연구가 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1690389호 “액체 저장 부분을 갖는 전기적으로 가열되는 흡연 시스템”
본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위하여, 다공성 윅에 포함된 다공성 비드의 크기와 히터의 가열 패턴 간의 간격 사이의 관계를 고려한 윅-히터 조립체의 설계를 통하여, 원활한 액상 에어로졸 발생 기재의 이동으로 이상과열 현상 및 탄맛 발현을 방지할 수 있는 윅-히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면,
액상의 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 다공성 윅; 및 상기 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터;를 포함하는 윅-히터 조립체에 있어서, 상기 다공성 윅은 복수개의 다공성 비드(bead)를 포함하고, 상기 히터는 다공성 윅의 일면 또는 다공성 윅에 내장되어 위치하며, 가로 패턴과 세로 패턴이 교대로 반복되면서 연결된 평평한 형태의 가열 패턴을 포함하며, 상기 가열 패턴 내 세로 패턴 간의 간격(A)이 상기 다공성 비드의 직경(B)보다 큰, 윅-히터 조립체를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 세로 패턴 사이의 공간에 다공성 비드가 삽입된 구조일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 액상의 에어로졸 발생 기재의 이동을 위하여, 복수개의 다공성 비드 사이;와 상기 세로 패턴과 삽입된 다공성 비드 사이;에 공극을 갖는 구조일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 가열 패턴은 가로 패턴을 연결부로 하여 세로 패턴 간에 평행을 유지하면서 연결된 구조이고, 상기 세로 패턴 간의 간격은 일정할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 다공성 비드의 직경(B)에 대한 상기 세로 패턴 간의 간격(A)의 비(A/B)가 1.1 초과 20 이하일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 다공성 비드의 직경(B)에 대한 상기 세로 패턴 간의 간격(A)의 비(A/B)가 1.5 초과 10 이하일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 히터는 다공성 윅의 일면으로부터 내부 방향으로 400μm 이하의 깊이에 내장되어 위치하는 가열 패턴일 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면,
액상의 에어로졸 발생 기재를 저장하는 액상 저장부; 에어로졸 발생 기재를 가열하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생부; 및 사용자의 흡입에 따라 생성된 에어로졸을 배출하는 마우스피스;를 포함하고, 상기 에어로졸 발생부는 상기 윅-히터 조립체를 포함하는, 에어로졸 발생 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 윅-히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치는, 가열 패턴 간격과 다공성 비드의 크기 간의 관계를 고려한 윅-히터 조립체의 설계로, 히터의 가열로 액상의 에어로졸 발생 기재가 기화된 이후에도 윅의 모세관 현상을 통해 공기와 접촉하는 가열 패턴 면까지 액상의 에어로졸 발생 기재가 원활하게 이동하여, 히터의 일 부분이 순간 과도하게 가열되는 이상 과열 현상 및 이로 인한 탄맛 발현 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 윅-히터 조립체의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 윅-히터 조립체에 포함된 히터의 모식도를 나타낸 것이다.
도 3은 종래의 윅-히터 조립체 내 (a) 히터 가열 전 초기 상태 및 (b) 히터 가열 후 상태에서의, 액상 에어로졸 발생 기재의 이동을 모식도로 나타낸 것이다.
도 4는 종래의 윅-히터 조립체를 사용하여 에어로졸을 생성한 이후 발생한 액상 탄화 현상을 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명의 윅-히터 조립체 내 (a) 히터 가열 전 초기 상태 및 (b) 히터 가열 후 상태에서의, 액상 에어로졸 발생 기재의 이동을 모식도로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 윅-히터 조립체를 사용하여 에어로졸을 생성한 이후 윅-히터 조립체를 촬영한 사진이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 구체예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 구체예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
윅-히터 조립체에 있어서 히터를 가열하여 에어로졸을 발생시킨 후 다공성 윅의 모세관 현상을 통해 액상의 에어로졸 발생 기재가 다시 공기와 접촉하는 히터의 패턴 형태 면까지 이송되는데 일정 소요시간이 필요하다. 다만, 액상의 에어로졸 발생 기재가 상기 패턴 형태의 면까지 도달하지 못한 상태에서 다시 가열이 시작되는 경우에, 기화열에 의한 냉각 효과 없이 히터가 국부적으로 이상 과열을 일으키며, 이로 인하여 액상이 타는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 윅-히터 조립체 설계 시에 다공성 윅의 모세관 현상을 통해 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재가 공기와 접촉하는 패턴 형태의 면까지 원활하게 이송되어 이상 과열이나 탄화 현상이 발생하지 않는, 히터 세로 패턴 간격과 다공성 비드의 크기 간의 관계에 대하여 연구하여 본 발명의 윅-히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 기재를 제공하기에 이르렀다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서 상에서 “에어로졸 발생 기재”는 에어로졸(aerosol)을 발생시킬 수 있는 물질로 정의된다. 상기 에어로졸 발생 기재는 액상의 조성물일 수 있고, 구체적으로 니코틴, 담배 추출물 및/또는 다양한 향미제를 기초로 하는 액상 조성물을 포함할 수 있으나, 이에 특별히 제한되지는 않는다. 구체 예로 상기 에어로졸 발생 기재는 프로필렌글리콜 및 글리세린 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 에어로졸 발생 기재는 계피, 캡사이신 등의 다양한 첨가 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 에어로졸 발생 기재는 유동성이 큰 액체 물질뿐만 아니라 젤 또는 고형분 형태의 물질을 포함할 수 있으며, 기재에 포함된 조성 성분은 실시예에 따라 달라질 수 있는 것으로 특정 비율로 제한되지 않는다.
본 명세서 상에서 “에어로졸 발생 장치”는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입이 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치로 정의된다. 예를 들어 상기 에어로졸 발생 장치는 액상형 에어로졸 발생 장치, 증기화기와 궐련을 함께 사용하는 하이브리드형 에어로졸 발생장치를 포함할 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않으며 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 흡수하는 다공성 윅(10); 및 상기 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터(20);를 포함하는 윅-히터 조립체에 있어서, 상기 다공성 윅(10)은 복수개의 다공성 비드(bead)(11)를 포함하고, 상기 히터(20)는 다공성 윅의 일면 또는 다공성 윅에 내장되어 위치하며, 가로 패턴(21)과 세로 패턴(22)이 교대로 반복되면서 연결된 평평한 형태의 가열 패턴을 포함하며, 상기 가열 패턴 내 세로 패턴(22) 간의 간격(A)이 상기 다공성 비드(11)의 직경(B)보다 큰, 윅-히터 조립체를 제공한다.
상기 윅-히터 조립체는 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 흡수하는 다공성 윅(porous wick)(10)을 포함한다. 상기 다공성 윅(10)은 액상 저장부로부터 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 흡수하여 이를 가열시켜 에어로졸을 발생시키는 히터(20)까지 이송하는 역할을 하는 구성일 수 있다.
상기 다공성 윅(10)은 복수개의 비드(bead)를 포함하는 구조체로, 예를 들어 체심입방구조(Body-centered Cubic; BCC) 또는 면심입방구조(Face-centered Cubic;FCC)로 스피어 패킹(sphere packing)된 구조체일 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않고 다양한 패킹 구조를 가질 수 있다. 상기 다공성 윅(10)의 형상은 액상 저장부로부터 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 용이하게 흡수할 수 있는 형상이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 H 유사 형상, ∩ 유사 형상, ∪ 유사 형상 등으로 다양한 형상으로 설계되고 구현될 수 있다.
상기 다공성 윅(10)은 복수개의 다공성 비드(11)를 포함한다. 상기 다공성 비드(11)의 소재는 다양할 수 있고, 예를 들어 글라스 비드(glass bead), 세라믹 비드(ceramic bead) 또는 알루미나 비드(alumina bead)를 포함할 수 있으나, 다공성 소재로 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 원활하게 이송할 수 있는 소재의 비드이면 이에 특별히 제한되지 않는다.
상기 윅-히터 조립체는 상기 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터(20)를 포함한다. 상기 히터(20)는 다공성 윅(10)으로부터 이송된 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 가열로 기화시켜 에어로졸을 생성하는 역할을 하는 구성일 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 히터(20)는 다공성 윅(10)의 일면 또는 다공성 윅(10)에 내장되어 위치하며, 가로 패턴(21)과 세로 패턴(22)이 교대로 반복되면서 연결된 평평한 형태의 가열 패턴을 포함한다.
본 명세서 상에서 다공성 윅의 “일면”은, 다공성 윅에 있어서 외부로 노출되어 최외곽에 위치한 다공성 비드가 연속적으로 연결되어 형성된 영역으로 정의될 수 있으며, 평평한 면 또는 절곡된 면 모두가 포함될 수 있다.
본 명세서 상에서 “가로 패턴”은, 히터가 위치하는 다공성 윅의 일면 또는 히터가 내장되어 위치하는 다공성 윅의 일면에서 길이가 긴 모서리의 방향으로 배치된 패턴으로 정의되며, “세로 패턴”은 반대로 다공성 윅의 일면 또는 히터가 내장되어 위치하는 다공성 윅의 일면에서 길이가 짧은 모서리의 방향으로 배치된 패턴으로 정의된다.
상기 가열 패턴은 가로 패턴(21)을 연결부로 하여 세로 패턴(22) 간에 평행을 유지하면서 연결된 구조 일 수 있다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 히터의 양 끝에는 단자가 위치하며, 양 단자의 사이에는 세로 패턴(22) - 가로 패턴(21) - 세로 패턴(22) - 가로 패턴(21) 순으로 반복 연결된 가열 패턴이 위치할 수 있고, 각 세로 패턴(22)이 끝나는 지점에서 가로 패턴(21)이 연결되며, 각 가로 패턴(21)이 끝나는 지점에서 세로 패턴(22)이 연결되어 반복되는 구조일 수 있다. 상기 가로 패턴(21) 및 세로 패턴(22)이 반복되는 히터(20) 구조를 통해서, 세로 패턴(22) 사이에 간격이 형성될 수 있고, 상기 다공성 윅(10)을 통해 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재(30)가 상기 간격을 통해 공기와 접촉하는 히터 면이나 외부방향을 향하는 히터 면까지 이송되어 가열 시 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
상기 가열 패턴 내 세로 패턴(22) 간의 간격(A)이 상기 다공성 비드(11)의 직경(B)보다 크다. 도 5에 도시된 바와 같이 상기 가열 패턴 내 세로 패턴(22) 간의 간격(A)이 상기 다공성 비드(11)의 직경(B)보다 큰 경우에는, 상기 세로 패턴(22) 사이의 공간에 다공성 비드(11)가 삽입된 구조일 수 있다. 상기 다공성 비드(11)의 삽입으로 인하여, 세로 패턴(22) 사이의 공간에는 액상의 에어로졸 발생 기재(30)가 이동할 수 있는 공극이 형성될 수 있다.
상기 액상의 에어로졸 발생 기재(30)의 이동을 위하여, 상기 윅-히터 조립체는 복수개의 다공성 비드(11) 사이;와 상기 세로 패턴(22)과 삽입된 다공성 비드(11) 사이;에 공극을 갖는 구조일 수 있다. 삽입된 다공성 비드(11) 사이; 또는 세로 패턴(22)과 삽입된 다공성 비드(11) 사이;에 공극이 형성되고, 이를 통하여 액상의 에어로졸 발생 기재(30)가 모세관 현상을 통해 이동하여 공기와 접촉하는 히터 면이나 외부방향을 향하는 히터 면까지 이송될 수 있다,
구체적으로 상기 가열 패턴 내 세로 패턴(22) 간의 간격(A)이 상기 다공성 비드(11)의 직경(B)보다 큰 경우에는, 도 5 (a)에 도시된 바와 같이 히터(20)의 가열 이전 초기 상태는 물론 도 5 (b)에 도시된 바와 같이 세로 패턴(22) 사이에 형성된 공간에 다공성 비드(11)가 용이하게 삽입되어 공극을 형성하고 이를 통하여 빈 공간 없이 액상이 원활하게 이송될 수 있고, 세로 패턴(22) 사이의 경로를 통해서도 액상이 특별한 방해 요소 없이 이송되어, 히터(20) 가열 시 패턴 형태의 히터 면이 외부 공기와 접촉하지 않도록 액상의 에어로졸 발생 기재(30)로 모두 감싸여진 상태에서 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 액상인 에어로졸 발생 기재(30)의 기화로 인한 냉각 효과로 이상 과열 현상이나 액상의 탄화 현상에 따른 탄맛의 발현 등의 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
반면, 상기 가열 패턴 내 세로 패턴(22) 간의 간격(A)이 상기 다공성 비드(11)의 직경(B)과 같거나 작은 경우에는, 세로 패턴(22) 사이에 형성된 공간에 다공성 비드(11)가 삽입되기 어려우며 세로 패턴(22) 사이의 경로를 통한 이송을 다공성 비드(11)의 큰 직경이 방해할 수 있고, 액상의 원활한 이송을 위한 공극의 형성 또한 어려울 수 있다,
구체적으로, 도 3 (a)에 도시된 바와 같이 히터(20)의 가열 전에는 패턴 형태의 히터 면이 외부 공기와 접촉하지 않도록 액상의 에어로졸 발생 기재(30)가 히터를 모두 감싸는 초기 상태이더라도, 도 3 (b)에 도시된 바와 같이 일단 히터(30)를 가열하여 에어로졸을 발생시킨 후에는 히터의 세로 패턴(22) 사이 경로를 통해서는 패턴 간격보다 큰 직경을 갖는 다공성 비드(11)의 방해로 인해 액상의 원활한 이송이 어려울 수 있고, 이로 인해 패턴 형태의 히터 면이 공기와 접촉한 상태에서 히터가 가열되어 이상 과열 및 액상의 탄화 현상이 발생할 수 있다.
상기 윅-히터 조립체의 상기 세로 패턴(22) 간의 간격은 일정할 수 있다. 상기 윅-히터 조립체 제조 시에 다공성 비드(11)의 직경 크기를 고려하여, 세로 패턴(22) 간의 간격을 액상의 에어로졸 발생 기재(30)가 원활하게 이송되어 히터(20)의 국부적 이상 과열이나 탄화 현상을 방지할 수 있을 정도의 일정한 간격으로 설계할 수 있다.
상기 다공성 비드(11)의 직경(B)에 대한 상기 세로 패턴(22) 간의 간격(A)의 비(A/B)가 1.1을 초과, 1.2를 초과, 1.3을 초과, 1.4를 초과, 1.5를 초과, 1.6을 초과, 1.7을 초과, 1.8을 초과, 1.9를 초과, 2를 초과, 3을 초과, 4를 초과, 5를 초과, 6을 초과, 7을 초과, 8을 초과 또는 9를 초과할 수 있고, 상기 다공성 비드(11)의 직경(B)에 대한 상기 세로 패턴(22) 간의 간격(A)의 비(A/B)가 20 이하, 19 이하, 18 이하, 17 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하, 12 이하, 11 이하, 10 이하, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하, 5 이하, 4 이하, 3 이하 또는 2 이하일 수 있다. 상기 다공성 비드(11)의 직경(B)에 대한 상기 세로 패턴(22) 간의 간격(A)의 비(A/B)가 1.1 이하인 경우에는, 다공성 비드(11)가 세로 패턴(22) 사이의 공간에 균일하게 삽입되기 용이하지 않으며, 다공성 비드(11)가 삽입되더라도 세로 패턴(22) 사이에 형성될 수 있는 공극의 부피가 상대적으로 작아 액상의 에어로졸 발생 기재(30)가 패턴 사이를 통과하여 공기와 접촉하는 패턴 면까지 도달하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 비(A/B)가 1.1 이하인 경우, 삽입된 다공성 비드(11) 상부 측에 복수의 다공성 비드(11)가 다량으로 쌓이는 경우에는 액상의 에어로졸 발생 기재(30)가 이동할 수 있는 경로를 더욱 방해하는 요소로 작용하여 히터(20)의 패턴 면까지 액상이 도달하기 어려워, 국부적 과열로 인해 액상이 타는 현상이 발생할 수 있다. 상기 다공성 비드(11)의 직경(B)에 대한 상기 세로 패턴(22) 간의 간격(A)의 비(A/B)가 20을 초과하는 경우에는, 비드 사이즈 대비 히터의 패턴 간 간격이 지나치게 멀어지고 히터 자체의 경로가 짧아짐에 따라 전력밀도가 높아져 발열량의 증가하게 되는데, 이때 액상의 원활한 공급이 요구됨에도 상대적으로 다공성 비드의 직경이 작다보니 윅을 통한 액상 공급이 원활하지 않아 액상이 타는 현상이 발생할 수 있다.
상기 히터(20)는 다공성 윅(10)의 일면으로부터 내부 방향으로 400μm 이하, 350μm 이하, 300μm 이하, 250μm 이하, 200μm 이하, 150μm 이하, 100μm 이하 또는 50μm 이하의 깊이에 내장되어 위치하는 가열 패턴일 수 있다. 상기 가열 패턴이 다공성 윅(10)의 일면으로부터 내부 방향으로 400μm를 초과하는 깊이에 내장된 경우에는, 다공성 윅(10)의 주변부를 가열하는데 필요한 열량의 증가로 일정 온도까지 다공성 윅 전체의 온도를 상승시키는 것이 용이하지 않아 에어로졸 발생량이 감소할 수 있다.
상기 에어로졸 발생 장치는, 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 저장하는 액상 저장부; 에어로졸 발생 기재(30)를 가열하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생부; 및 사용자의 흡입에 따라 생성된 에어로졸을 배출하는 마우스피스;를 포함하고, 상기 에어로졸 발생부는 상기 윅-히터 조립체를 포함한다.
상기 에어로졸 발생 장치는, 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 저장하는 액상 저장부를 포함한다. 상기 액상 저장부는 내부에 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 저장할 수 있는 소정의 공간을 구비하며, 해당 공간에 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 저장할 수 있다. 상기 액상 저장부는 저장된 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 다공성 윅(10)을 통하여 히터(20)로 공급할 수 있으며, 액상의 에어로졸 발생 기재(30)를 내부에 저장하고 다공성 윅(10)에 이를 용이하게 공급할 수 있는 것이면 크기 및 형상은 특별히 제한되지 않는다.
상기 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 기재(30)를 가열하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생부를 포함한다. 상기 에어로졸 발생부는 상기 윅-히터 조립체를 포함한다. 상기 윅-히터 조립체에 대한 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.
상기 에어로졸 발생 장치는, 사용자의 흡입에 따라 생성된 에어로졸을 배출하는 마우스피스를 포함한다. 상기 마우스피스는 에어로졸 발생부로부터 발생된 에어로졸을 흡입하기 위하여 사용자의 구부와 직접 접촉되는 부분일 수 있다. 상기 마우스피스는 구부와의 접촉으로 인한 미생물 발생 억제를 위하여 향균소재를 포함할 수 있고, 향미를 부가하기 위하여 가향 요소를 포함할 수 있다. 상기 마우스피스는 에어로졸 생성부를 통해 생성된 에어로졸이 사용자에게 용이하게 전달될 수 있는 것이면 크기 및 형상은 특별히 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 및 2: 에어로졸 발생 장치의 제조
[실시예 1]
글라스 비드(직경: 145μm)를 바인더와 혼합하고 소성시켜, 다공성 윅을 제조하였다. 상기 다공성 윅의 하부면 상에 가로 패턴 및 세로 패턴이 반복하여 연결된 가열 패턴을 포함하는 히터를 결합하여, 윅-히터 조립체를 제조하였다. 이때, 상기 히터는 세로 패턴 간의 간격이 180μm로 일정하였다.
상기 윅-히터 조립체를 액상의 에어로졸 발생 기재를 포함하는 카트리지와 결합시킨 후 이를 지지하는 본체에 결합하여, 에어로졸 발생 장치를 제조하였다.
[실시예 2]
윅-히터 조립체 제조시에 직경이 115μm인 글라스 비드 및 세로 패턴 간의 간격이 210μm인 히터를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 에어로졸 발생 장치를 제조하였다.
실험예 1 : 포름 알데하이드(Formaldehyde) 배출량 측정
상기 실시예 1 및 2을 통해 제조된 에어로졸 발생 장치를 사용하여 에어로졸을 발생시킨 후, 포름알데하이드 측정 장비(Waters社, LC/UV)를 사용하여 에어로졸 내 포함된 포름알데하이드의 배출량(μg/100cm3)을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
A(가열 패턴 내 세로 패턴 간의 간격)(μm) B(다공성 비드의 직경)(μm) A/B 포름알데하이드 배출량(μg/100cm3)
실시예 1 180 145 1.24 4.84
실시예 2 210 115 1.83 0.24
상기 표 1의 결과를 통하여, 포름알데하이드에 대한 최대 노출이 용인되는 한계점인 MEL(Maximum Exposure Limit) 5.5 μg/100cm3 기준, 실시예 1 및 2를 통해 배출되는 에어로졸은 포름알데하이드 배출량이 용인될 수 있는 범위 내 인 것을 확인하였다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 다공성 윅
11: 다공성 비드
20: 히터
21: 가로 패턴
22: 세로 패턴
30: 액상의 에어로졸 발생 기재
A: 세로 패턴 간의 간격
B: 다공성 비드의 직경

Claims (8)

  1. 액상의 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 다공성 윅; 및 상기 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터;를 포함하는 윅-히터 조립체에 있어서,
    상기 다공성 윅은 복수개의 다공성 비드(bead)를 포함하고,
    상기 히터는 다공성 윅의 일면 또는 다공성 윅에 내장되어 위치하며, 가로 패턴과 세로 패턴이 교대로 반복되면서 연결된 평평한 형태의 가열 패턴을 포함하며,
    상기 가열 패턴 내 세로 패턴 간의 간격(A)이 상기 다공성 비드의 직경(B)보다 큰, 윅-히터 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세로 패턴 사이의 공간에 다공성 비드가 삽입된 구조인, 윅-히터 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 액상의 에어로졸 발생 기재의 이동을 위하여, 복수개의 다공성 비드 사이;와 상기 세로 패턴과 삽입된 다공성 비드 사이;에 공극을 갖는 구조인, 윅-히터 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 패턴은 가로 패턴을 연결부로 하여 세로 패턴 간에 평행을 유지하면서 연결된 구조이고,
    상기 세로 패턴 간의 간격은 일정한, 윅-히터 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 비드의 직경(B)에 대한 상기 세로 패턴 간의 간격(A)의 비(A/B)가 1.1 초과 20 이하인, 윅-히터 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 비드의 직경(B)에 대한 상기 세로 패턴 간의 간격(A)의 비(A/B)가 1.5 초과 10 이하인, 윅-히터 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는 다공성 윅의 일면으로부터 내부 방향으로 400μm 이하의 깊이에 내장되어 위치하는 가열 패턴인, 윅-히터 조립체.
  8. 액상의 에어로졸 발생 기재를 저장하는 액상 저장부;
    에어로졸 발생 기재를 가열하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생부; 및
    사용자의 흡입에 따라 생성된 에어로졸을 배출하는 마우스피스;를 포함하고,
    상기 에어로졸 발생부는 제 1 항의 윅-히터 조립체를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
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