KR20230048976A - 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템에 관한 것으로 특히 가열된 공기를 궐련으로 침투시켜 효율적으로 궐련을 히팅하고, 사용 후 장치를 청소해야 하는 필요가 없는 기술에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템은 궐련이 삽입되어 궐련 외주를 감싸도록 형성되고 상부 개구 및 하부 통로를 구비하는 제1 파이프와; 제1 파이프를 가열하는 제1 히터와; 제1 파이프에 구비된 하부 통로와 연통하며 외부 공기를 인입하는 제2 파이프와; 제2 파이프로 인입되는 외부 공기를 가열하는 제2 히터;를 포함한다.

Description

휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템{HEATING SYSTEM OF PORTABLE AEROSOL GENERATOR}
본 발명은 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템에 관한 것으로 특히 가열된 공기를 궐련으로 침투시켜 효율적으로 궐련을 히팅하고, 사용 후 장치를 청소해야 하는 필요가 없는 기술에 관한 것이다.
에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 특히 여러 종류의 궐련으로부터 유래하는 에어로졸을 다양한 목적으로 사람이 흡입하는 경우가 있다.
도 1은 종래 기술의 휴대용 에어로졸 발생장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면 휴대용 에어로졸 발생장치(10)는 전류를 인가하면 저항에 의해 발열을 하는 히터(14)와 상기 히터(14)에 순간적으로 높은 전력을 공급할 수 있는 배터리(16)와 상기 히터(14)를 제어하기 위한 마이크로컨트롤러(15)를 포함한다. 상기 히터(14)는, 공동(13)에 수용된 일정 온도 이상 가열시 기화하는 물질(기화 물질)이 포함된 기화재를 가열하여 에어로졸을 발생시킨다. 예를 들어, 흡입 물질이 함침되거나 표면에 묻혀진 종이로 채워진 궐련(11)을 개구(12)를 통해 상기 공동(13)에 삽입하면 상기 히터(14)가 가열되어 궐련(11) 내부의 흡입 물질을 기화시키면 사용자가 궐련(11)의 필터부를 통해 기화되는 흡입 물질을 흡입할 수 있게 된다. 하지만 상기와 같이 궐련(11)의 내부를 가열하는 방식은 궐련(11)의 내부는 효과적으로 가열할 수 있으나 궐련(11)의 외부 및 외부 근처는 가열이 잘 되지 않는 부분이 있는 문제점이 있다. 또한, 사용 후 히터(14)에 붙은 흡입 물질 찌꺼기를 청소해야 하는 불편함이 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0109705호에는 에어로졸 발생 기재가 삽입될 수 있는 내열성 파이프; 파이프의 표면에 형성되는 발열 패턴; 및 발열 패턴 회로의 양 단에 형성되어, 전원선이 납땜될 수 있는 패드부;를 포함하는 에어로졸 발생장치의 히터 구조가 개시되어 있다. 하지만 상기와 같은 히터 구조에서 내열성 파이프에 삽입된 에어로졸 발생 기재의 외부를 가열하는 방식은 에어로졸 발생 기재의 외부 및 외부 근처의 부분은 효과적으로 가열할 수 있지만 에어로졸 발생 기재의 내부 중심 부분은 가열이 잘 되지 않는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0109705호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 가열된 공기를 궐련으로 침투시켜 효율적으로 궐련을 히팅하고 사용 후 장치를 청소할 필요가 없는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템은 궐련이 삽입되어 궐련 외주를 감싸도록 형성되고 상부 개구 및 하부 통로를 구비하는 제1 파이프와; 제1 파이프를 가열하는 제1 히터와; 제1 파이프에 구비된 하부 통로와 연통하며 외부 공기를 인입하는 제2 파이프와; 제2 파이프로 인입되는 외부 공기를 가열하는 제2 히터;를 포함한다.
또한, 실시예에 따라 제1 히터는 제1 파이프의 표면에 형성된다.
또한, 실시예에 따라 제1 파이프는 서셉터로 제공되고, 제1 히터는 인덕션 코일을 포함한다.
또한, 실시예에 따라 제1 파이프는 알루미늄, 그래핀, 그리파이트(griphite) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진다.
또한, 실시예에 따라 제2 히터는 제2 파이프의 내측에 설치된다.
또한, 실시예에 따라 제2 히터는 제2 파이프의 외측에 설치된다.
또한, 실시예에 따라 제2 파이프는 금속, 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진다.
또한, 실시예에 따라 제1 파이프에 구비되는 하부 통로와 제2 파이프가 연결되는 부위에 실링 링이 설치된다.
또한, 실시예에 따라 제1 파이프와 제2 파이프는 일체로 형성된다.
또한, 실시예에 따라 제1 파이프의 하부 외측에는 궐련의 하단 일부를 가열하는 제3 히터를 포함한다.
또한, 실시예에 따라 제1 히터와 제3 히터는 일체로 형성된다.
또한, 실시예에 따라 제1 파이프에 구비된 하부 통로의 내경은 제1 파이프에 구비된 상부 개구의 내경보다 작게 형성된다.
또한, 실시예에 따라 제2 파이프는 벤츄리 구조를 포함한다.
본 발명에 따르면 궐련의 외부를 가열하는 파이프 및 히터와, 궐련의 내부를 가열할 수 있도록 외부 공기를 인입하는 파이프 및 인입된 공기를 가열하는 히터를 구비하여 궐련의 내외부를 효율적으로 가열할 수 있고, 궐련의 내부 및 외부 간의 온도차가 적으면서도 궐련의 내외부를 고온으로 신속하게 가열할 수 있으며, 사용 후 흡입 물질 찌꺼기를 청소해야 하는 번거로움이 해소될 수 있다.
또한, 외부 공기를 인입하는 파이프에 벤츄리 구조를 포함하여 공기의 가열 시간을 연장시켜 높은 온도의 공기를 궐련에 침투시켜 줄 수 있어서 가열 효과를 높힐 수 있다.
도 1은 종래 기술의 휴대용 에어로졸 발생장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 휴대용 에어로졸 발생장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템에서 유도 가열 방식을 적용한 제1 히터를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템에 벤츄리 구조를 적용한 상태를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템에 적용된 벤츄리 구조에서 입구단과 출구단의 조합에 따른 효과를 설명하기 위한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 휴대용 에어로졸 발생장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템에서 유도 가열 방식을 적용한 제1 히터를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면 휴대용 에어로졸 발생장치(1000)는 궐련(110)이 삽입된 상태에서 예를 들어 가열 수단으로서 미도시된 히터에 의해 궐련(110)이 가열되어 에어로졸이 발생되는데, 전력 공급 수단으로서 배터리(200)를 포함하고, 제어 수단으로서 마이크로컨트롤러(300)를 포함하여 마이크로컨트롤러(300)의 제어에 의해 배터리(200)로부터 히터에 전력이 공급되어 궐련(110)을 가열하게 된다. 도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템(100)은 궐련(110)이 삽입되어 궐련(110) 외주를 감싸도록 형성되고 상부 개구(121) 및 하부 통로(122)를 구비하는 제1 파이프(120)와, 제1 파이프(120)를 가열하는 제1 히터(130)와, 제1 파이프(120)에 구비된 하부 통로(122)와 연통하며 외부 공기를 인입하는 제2 파이프(140)와, 제2 파이프(140)로 인입되는 외부 공기를 가열하는 제2 히터(150)를 포함한다. 궐련(110)이 제1 파이프(120)에 삽입된 상태에서 제1 히터(130)가 가열되면 제1 히터(130)에 발생한 열에 의해 제1 파이프(120)가 가열되고, 결과적으로 궐련(110)이 가열된다. 실시예에 따라 제1 히터(130)는 제1 파이프(120)의 외주를 감싸도록 설치될 수 있고, 실시예에 따라 제1 히터(130)는 제1 파이프(120)의 표면에 형성될 수도 있다. 실시예에 따라 제1 히터(130)는 저항 가열 방식의 히터로 제공되며, 마이크로컨트롤러(300)의 제어에 의해 배터리(200)로부터 전력이 공급되어 가열한다. 또한 도 4를 참조하면 실시예에 따라 제1 파이프(120)는 자기장에 의해 와류(eddy current)를 발생시켜 열에너지를 방출할 수 있는 물질로 이루어진 서셉터(suscepter)로 제공되고, 제1 히터(130)는 인덕션 코일(131)을 포함한다. 마이크로컨트롤러(300)가 제1 히터(130)를 제어하여 인덕션 코일(131)에서 교번 자기장이 발생하며, 인덕션 코일(131)에서 발생한 교번 자기장은 제1 파이프(120)에 히스테리시스 손실(hysteresis loss)과 와류(eddy current)를 발생시켜 제1 파이프(120)를 유도 가열하여 제1 파이프(120)에 의해 궐련(110)이 가열된다. 제1 파이프(120)는 열전도율이 높은 재질로 이루어지며, 예들 들어, 알루미늄, 그래핀, 그리파이트 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
휴대용 에어로졸 발생장치(1000)에는 외부 공기가 유입될 수 있는 미도시된 홀이 형성될 수 있으며, 제2 파이프(140)는 홀과 연통되어 외부 공기를 인입하고, 제2 파이프(140)로 인입되는 외부 공기는 제2 히터(150)에 의해 가열되어 제1 파이프(120)에 구비된 하부 통로(122)를 통해 궐련(110)으로 침투하여 궐련(110) 내부를 가열하여 에어로졸을 발생시키면서 상방향으로 진행하며, 이 진행 중에 상술한 제1 히터(130)에 의해 궐련(110)이 가열되어 에어로졸이 발생해서 가열 효과가 증대되며, 궐련의 내부 및 외부 간의 온도차가 적으면서도 궐련의 내외부를 고온으로 신속하게 가열할 수 있다. 실시예에 따라 제2 히터(150)는 저항 가열 방식의 히터로 제공되며, 마이크로컨트롤러(300)의 제어에 의해 배터리(200)로부터 전력이 공급되어 가열한다. 제2 파이프(140)는 가열된 공기가 효율적으로 열을 전달하기 위해 열전도율이 높은 재질로 이루어지며, 예를 들어 금속이나 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 제2 히터(150)는 제2 파이프(140)의 내측에 설치된다. 실시예에 따라 제2 히터(150)는 제2 파이프(140)의 외측에 설치된다.
제1 파이프(120)에 구비되는 하부 통로(122)와 제2 파이프(140)가 연결되는 부위에는 실링 링(sealing ring)(160)이 설치되어 공기의 누설을 방지할 수 있으며, 실시예에 따라서 제1 파이프(120)와 제2 파이프(140)는 일체로 형성될 수도 있다.
또한, 제1 파이프(120)의 하부 외측에는 궐련(110)의 하단 일부를 가열하는 제3 히터(170)를 포함하여 가열 효과를 높힐 수 있으며, 실시예에 따라 제1 히터(130)와 제3 히터(170)는 일체로 형성될 수도 있다.
또한, 실시예에 따라 제1 파이프(120)에 구비된 하부 통로(122)의 내경은 제1 파이프에 구비된 상부 개구(121)의 내경보다 작게 형성되어 궐련(110)이 제1 파이프(120)에 안착된 상태에서, 가열된 공기가 궐련(110) 내부 중심으로 유도되기 용이하게 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템에 벤츄리 구조를 적용한 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템에 적용된 벤츄리 구조에서 입구단과 출구단의 조합에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 (A)를 참조하면 실시예에 따라 제2 파이프(140)는 벤츄리 구조(141)를 포함한다. 벤츄리 구조(141)에 의해 한정된 협소한 공간에서도 상대적으로 긴 공기의 흐름을 만들 수 있다. 실시예에 따라 제2 히터(150)는 벤츄리 구조(141) 내부에 설치되어 벤츄리 구조(141)에 인입된 공기를 가열한다. 도 5의 (B)를 참조하면 길어진 공기의 흐름으로 벤츄리 구조(141)가 없는 구성에 비해 더욱 긴 시간 동안 공기를 체류시켜 가열 시간을 늘려서 공기의 온도를 더욱 높혀줄 수 있다. 또한, 도 6의 (A)와 (B) 및 (C)를 참조하면 벤츄리 구조(141)의 입구단(141-1)과 출구단(141-2)의 위치 조합에 의해 공기의 흐름을 유동적으로 조절할 수 있으며, 이에 따라 가열 온도를 조절할 수 있다. 따라서, 필요에 따라 벤츄리 구조(141)의 입구단(141-1)과 출구단(141-2)의 위치 조합을 설계하여 적용할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (13)

  1. 휴대용 에어로졸 발생장치에 있어서,
    궐련이 삽입되어 궐련 외주를 감싸도록 형성되고 상부 개구 및 하부 통로를 구비하는 제1 파이프와;
    제1 파이프를 가열하는 제1 히터와;
    제1 파이프에 구비된 하부 통로와 연통하며 외부 공기를 인입하는 제2 파이프와;
    제2 파이프로 인입되는 외부 공기를 가열하는 제2 히터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  2. 제1항에 있어서
    제1 히터는 제1 파이프의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 파이프는 서셉터로 제공되고, 제1 히터는 인덕션 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 파이프는 알루미늄, 그래핀, 그리파이트 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    제2 히터는 제2 파이프의 내측 또는 외측에 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    제2 파이프는 금속이나 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    제1 파이프에 구비되는 하부 통로와 제2 파이프가 연결되는 부위에 실링 링이 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    제1 파이프와 제2 파이프는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    제1 파이프의 하부 외측에는 궐련의 하단 일부를 가열하는 제3 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 히터와 제3 히터는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    제1 파이프에 구비된 하부 통로의 내경은 제1 파이프에 구비된 상부 개구의 내경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    제2 파이프는 벤츄리 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    제2 히터는 벤츄리 구조 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 히팅 시스템.



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