KR20230048981A - Induction heating apparatus using flexible printed circuit board - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an induction heating device. In particular, the present invention relates to an induction heating device using a heating FPCB, wherein by using an FPCB that occupies a smaller volume outside a heater pipe that accommodates an aerosol-forming article in a heating space, the aerosol-forming article is heated by induction heating in a susceptor formed on the central axis of a heating space and resistance heating of the FPCB. The induction heating device using an FPCB of the present invention comprises: a heater pipe having a heating space and receiving an aerosol-forming article in the heating space; a susceptor made of a ferromagnetic material formed in the heating space of the heater pipe; a first insulating layer that surrounds the heater pipe or is wrapped around the heater pipe and mounted or disposed on the outside of the heater pipe; an induction heating element including at least one FPCB, provided with a first conductive pattern extending spirally around a certain point on the front surface of the first insulating layer, or a plurality of parallel conductive patterns extend in a spiral shape around the central axis of the heater pipe on the front surface of the first insulating layer and are parallel to each other; and an inverter element that applies AC power to the induction heating element.

Description

FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치{INDUCTION HEATING APPARATUS USING FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD}Induction heating device using FPCB {INDUCTION HEATING APPARATUS USING FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 인덕션 히팅 장치에 관한 것으로서, 특히 에어로졸 형성 물품을 가열 공간에 수용하는 히터 파이프의 외측에 보다 적은 체적을 차지하는 FPCB를 이용하여, 가열 공간의 중심축에 형성된 서셉터에서의 유도 가열과, FPCB의 저항 가열에 의해 에어로졸 형성 물품을 가열하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an induction heating device, in particular, induction heating in a susceptor formed on the central axis of a heating space using an FPCB occupying a smaller volume on the outside of a heater pipe accommodating an aerosol-forming article in a heating space, It relates to an induction heating device using an FPCB that heats an aerosol-forming article by resistance heating of the FPCB.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 형성 물품을 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 article 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 물품(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 물품(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.Tobacco-containing solid aerosol-forming article 20 comprising susceptor 21 is received within cavity 14 at the proximal end of device housing 10 and, during operation, inductor L2 (helically wound cylindrical inductor coil) is inductively coupled to the susceptor 21 of the tobacco-containing solid aerosol-forming article 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 물품에 열적으로 인접하여 배열되어 있는 인덕터(inductor)를 포함하고, 에어로졸 형성 물품은 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 물품을 가열하게 한다.The induction heating device includes an inductor arranged thermally adjacent to an aerosol-forming article, and the aerosol-forming article 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 article to a temperature capable of releasing volatile components capable of forming the aerosol. do.

종래의 유도 가열 기능을 위한 원통형 인덕터 코일(인덕터(L2))은 제조 공정에서 권취 작업 중에 상당한 불량이 발생되며, 권취에 의한 적층 두께로 인한 체적이 크기 때문에 소형 전자 기기에 적용함에 있어서 어려움이 있다. In the conventional cylindrical inductor coil (inductor L2) for induction heating function, significant defects occur during winding in the manufacturing process, and it is difficult to apply to small electronic devices because of the large volume due to the thickness of the laminate due to winding. .

본 발명은 에어로졸 형성 물품을 가열 공간에 수용하는 히터 파이프의 외측에 보다 적은 체적을 차지하는 FPCB를 이용하여, 가열 공간의 중심축에 형성된 서셉터에서의 유도 가열과, FPCB의 저항 가열에 의해 에어로졸 형성 물품을 가열하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention uses an FPCB that occupies a smaller volume on the outside of a heater pipe accommodating an aerosol-forming article in a heating space, and forms an aerosol by induction heating at a susceptor formed on the central axis of the heating space and resistance heating of the FPCB. An object of the present invention is to provide an induction heating device using an FPCB for heating an article.

본 발명인 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치는 가열 공간을 지니며 에어로졸 형성 물품을 가열 공간에 수용하는 히터 파이프와, 히터 파이프의 가열 공간에 형성된 강자성체 재질의 서셉터와, 히터 파이프의 외측에 히터 파이프를 둘러 감싸거나 히터 파이프에 감겨져서 장착되거나 배치되는 제 1 절연층과, 제 1 절연층 전면의 일정 지점을 중심으로 나선형으로 연장되는 제 1 도전성 패턴이나, 제 1 절연층의 전면에 히터 파이프의 중심축을 중심으로 나선형으로 감싸면서 연장되며 서로 평행한 복수의 평행 도전성 패턴들을 구비하는 적어도 하나 이상의 FPCB를 포함하는 인덕션 히팅 소자와, 인덕션 히팅 소자에 교류 전원을 인가하는 인버터 소자를 포함한다.The induction heating device using the FPCB of the present invention includes a heater pipe having a heating space and accommodating an aerosol-forming article in the heating space, a susceptor made of ferromagnetic material formed in the heating space of the heater pipe, and a heater pipe outside the heater pipe. A first insulating layer wrapped around or wound around a heater pipe and mounted or disposed, a first conductive pattern spirally extending around a certain point on the front surface of the first insulating layer, or a central axis of the heater pipe on the front surface of the first insulating layer It includes an induction heating element including at least one FPCB extending while spirally wrapping around the center and having a plurality of parallel conductive patterns parallel to each other, and an inverter element for applying AC power to the induction heating element.

또한, 히터 파이프는 열전도성 재질이며, 인덕션 히팅 소자는 교류 전원의 인가 시에 교번 자기장을 생성하여 서셉터에서 인덕션 히팅이 되도록 하며, 인덕션 히팅 소자의 저항 가열에 의해 생성된 열이 히터 파이프를 통하여 히터 파이프의 가열 공간에 공급되는 것이 바람직하다.In addition, the heater pipe is a thermally conductive material, and the induction heating element generates an alternating magnetic field when AC power is applied so that the susceptor becomes induction heating, and the heat generated by resistance heating of the induction heating element passes through the heater pipe. It is preferably supplied to the heating space of the heater pipe.

또한, 히터 파이프는 강자성체 재질인 것이 바람직하다.Also, the heater pipe is preferably made of a ferromagnetic material.

또한, 적어도 하나 이상의 FPCB는 제 1 절연층 전면에 나선형으로 형성된 제 1 도전성 패턴과, 제 1 도전성 패턴의 일단에 형성되며 인버터 소자의 제 1 단자와 전기적으로 연결되는 제 1 전기 접점과, 제 1 도전성 패턴의 타단에 형성된 제 2 전기 접점과, 제 1 절연층 배면에 인버터 소자의 제 2 단자와 전기적으로 연결되는 제 3 전기 접점과, 제 2 전기 접점에 전기적으로 연결되는 제 4 전기 접점과, 제 3 전기 접점과 제 4 전기 접점을 전기적으로 연결하는 제 2 도전성 패턴을 구비하는 제 1 FPCB를 포함하는 것을 것이 바람직하다. In addition, at least one or more FPCBs include a first conductive pattern formed in a spiral shape on the entire surface of the first insulating layer, a first electrical contact formed on one end of the first conductive pattern and electrically connected to the first terminal of the inverter element, and a first A second electrical contact formed on the other end of the conductive pattern, a third electrical contact electrically connected to the second terminal of the inverter element on the back surface of the first insulating layer, and a fourth electrical contact electrically connected to the second electrical contact, It is preferable to include a first FPCB having a second conductive pattern electrically connecting the third electrical contact and the fourth electrical contact.

또한, 적어도 하나 이상의 FPCB는 제 1 절연층 전면에 나선형으로 형성된 제 1 도전성 패턴과, 제 1 도전성 패턴의 일단에 형성되며 제 1 인버터 소자의 제 1 단자와 전기적으로 연결되는 제 1 전기 접점과, 제 1 도전성 패턴의 타단에 형성된 제 2 전기 접점을 구비하는 제 1 FPCB와, 제 2 절연층 전면에 제 1 인버터 소자의 제 2 단자와 전기적으로 연결되는 제 5 전기 접점과, 제 2 전기 접점에 전기적으로 연결되는 제 6 전기 접점과, 제 5 전기 접점과 제 6 전기 접점을 전기적으로 연결하는 제 3 도전성 패턴을 구비하는 제 2 FPCB를 포함하고, 제 1 FPCB와 제 2 FPCB는 적층되는 것이 바람직하다.In addition, at least one or more FPCBs include a first conductive pattern formed in a spiral shape on the entire surface of the first insulating layer, a first electrical contact formed on one end of the first conductive pattern and electrically connected to the first terminal of the first inverter element, A first FPCB having a second electrical contact formed at the other end of the first conductive pattern, a fifth electrical contact electrically connected to the second terminal of the first inverter element on the entire surface of the second insulating layer, and a second electrical contact A second FPCB including a sixth electrical contact electrically connected to each other and a third conductive pattern electrically connecting the fifth electrical contact and the sixth electrical contact, wherein the first FPCB and the second FPCB are preferably laminated. do.

또한, 적어도 하나 이상의 FPCB는 복수의 제 1 FPCB들이 적층된 구조를 포함하는 것이 바람직하다.Also, the at least one FPCB preferably includes a structure in which a plurality of first FPCBs are stacked.

또한, 인덕션 히팅 소자는 히터 파이프의 중심축을 중심으로 나선형으로 감싸되, 히터 파이프의 외측면 하단부터 나선형으로 감겨져서 히터 파이프의 외측면 상단까지 감겨져서 히터 파이프에 장착되는 것이 바람직하다. In addition, the induction heating element is spirally wrapped around the central axis of the heater pipe, spirally wound from the bottom of the outer surface of the heater pipe to the top of the outer surface of the heater pipe, and is preferably mounted on the heater pipe.

또한, 인덕션 히팅 소자는 복수의 도전성 패턴들 각각의 일단을 전기적으로 연결시키는 제 1 전기 접점과, 복수의 도전성 패턴들 각각의 타단을 전기적으로 연결하는 제 2 전기 접점을 포함하여 구성되며, 제 1 전기 접점은 인버터 소자의 제 1 단자에 전기적으로 연결되며, 제 2 전기 접점은 인버터 소자의 제 2 단자에 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.In addition, the induction heating element is configured to include a first electrical contact electrically connecting one end of each of the plurality of conductive patterns and a second electrical contact electrically connecting the other end of each of the plurality of conductive patterns, the first Preferably, the electrical contact is electrically connected to the first terminal of the inverter element and the second electrical contact is electrically connected to the second terminal of the inverter element.

또한, 인덕션 히팅 소자는 적층된 복수의 FPCB를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the induction heating element preferably includes a plurality of stacked FPCBs.

또한, 제 1 도전성 패턴과 평행 도전성 패턴은 구리나 콘스탄탄으로 이루어진 것이 바람직하다.Also, the first conductive pattern and the parallel conductive pattern are preferably made of copper or constantan.

본 발명은 종래의 권선 코일체를 사용하지 않고, 에어로졸 형성 물품을 가열 공간에 수용하는 수용체의 외측에 보다 적은 체적을 차지하는 FPCB가 장착되어, FPCB에 의한 서셉터에서의 유도 가열과, FPCB의 저항 가열에 의해 에어로졸 형성 물품을 가열하여, 에너지 효율을 증대시켜 에어로졸 형성 물품에 대한 보다 신속한 가열이 가능하다.The present invention does not use a conventional winding coil body, and an FPCB occupying a smaller volume is mounted on the outside of a container for accommodating an aerosol-forming article in a heating space, and induction heating in the susceptor by the FPCB and resistance of the FPCB By heating the aerosol-forming article, the energy efficiency is increased to allow more rapid heating of the aerosol-forming article.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 형성 물품을 가열하기 위한 유도 가열 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 FPCB를 포함하는 인덕션 히팅 소자의 제 1 실시예의 평면도들이다.
도 3은 도 2의 인덕션 히팅 소자가 장착된 히팅 유닛의 개념 사시도이다.
도 4는 도 2의 히팅 유닛이 장착된 인덕션 히팅 장치의 위치별 온도 그래프들이다.
도 5는 본 발명에 따른 FPCB를 포함하는 인덕션 히팅 소자의 제 2 실시예의 평면도들이다.
도 6은 도 5의 인덕션 히팅 소자가 장착된 히팅 유닛의 개념 사시도이다.
1 is a cross-sectional view of an induction heating apparatus for heating an aerosol-forming article according to the prior art.
2 is plan views of a first embodiment of an induction heating element including an FPCB according to the present invention.
FIG. 3 is a conceptual perspective view of a heating unit equipped with the induction heating element of FIG. 2 .
FIG. 4 is temperature graphs for each position of the induction heating device to which the heating unit of FIG. 2 is mounted.
5 is plan views of a second embodiment of an induction heating element including an FPCB according to the present invention.
FIG. 6 is a conceptual perspective view of a heating unit equipped with the induction heating element of FIG. 5 .

이하에서, 본 발명은 실시예와 도면을 통하여 상세하게 설명된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples and drawings. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to the specific embodiments, and includes various modifications, equivalents, and/or alternatives of the embodiments of the present invention. In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like elements.

본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this document, expressions such as "has", "may have", "includes", or "may include" refer to the presence of a corresponding feature (eg, numerical value, function, operation, or component such as a part). , which does not preclude the existence of additional features.

본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.In this document, expressions such as "A or B", "at least one of A and/and B", or "one or more of A or/and B" may include all possible combinations of the items listed together. . For example, "A or B", "at least one of A and B", or "at least one of A or B" includes (1) at least one A, (2) at least one B, Or (3) may refer to all cases including at least one A and at least one B.

본 문서에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.Expressions such as "first", "second", "first", or "second" as used herein may modify various elements, in any order and/or importance, and may refer to one element as another. It is used to distinguish from components, but does not limit the components. For example, a first user device and a second user device may represent different user devices regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of rights described in this document, a first element may be called a second element, and similarly, the second element may also be renamed to the first element.

어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.A component (e.g., a first component) is "(operatively or communicatively) coupled with/to" another component (e.g., a second component); When referred to as "connected to", it should be understood that the certain component may be directly connected to the other component or connected through another component (eg, a third component). On the other hand, when an element (eg, a first element) is referred to as being “directly connected” or “directly connected” to another element (eg, a second element), the element and the above It may be understood that other components (eg, a third component) do not exist between the other components.

본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)"것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성(또는 설정)된 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.As used in this document, the expression "configured to" means "suitable for", "having the capacity to", depending on the situation. ", "designed to", "adapted to", "made to", or "capable of" can be used interchangeably. The term "configured (or set) to" may not necessarily mean only "specifically designed to" hardware. Instead, in some contexts, the phrase "device configured to" may mean that the device is "capable of" in conjunction with other devices or components. For example, the phrase "a processor configured (or set) to perform A, B, and C" may include a dedicated processor (eg, an embedded processor) to perform those operations, or one or more software programs stored in a memory device that executes By doing so, it may mean a general-purpose processor (eg, CPU or application processor) capable of performing corresponding operations.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Terms used in this document are only used to describe a specific embodiment, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field described in this document. Among the terms used in this document, the terms defined in general dictionaries may be interpreted as having the same or similar meaning to the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this document, in an ideal or excessively formal meaning. not interpreted In some cases, even terms defined in this document cannot be interpreted to exclude the embodiments of this document.

본 발명에 따른 인덕션 히팅 소자가 장착되는 인덕션 히팅 장치(에어로졸 발생 장치)는 배터리와, 적어도 열전도성이 우수하며 내부에 중공으로 가열 공간을 형성하는 히터 파이프와, 히터 파이프의 외측에 배치되거나 히터 파이프를 둘러 감싸거나 감겨져 장착되는 인덕션 히팅 소자와, 히터 파이프 내의 가열 공간의 중심축에 형성된 강자성체인 서셉터와, 배터리의 직류 전원을 공급 받아 교류 전원으로 변환하여 인덕션 히팅 소자에 교류 전원을 인가하는 인버터 소자와, 인버터 소자를 제어하여 교류 전원의 인가 및 차단을 수행하거나 배터리 전원의 인버터 소자로의 공급 및 차단을 수행하여 히터 파이프 내에 삽입되는 에어로졸 형성 물품(예를 들면, 궐련, 필터 등)을 가열하여 에어로졸 발생 기능을 수행하는 데이터 프로세서 등을 포함하여 구성된다. An induction heating device (aerosol generating device) equipped with an induction heating element according to the present invention includes a battery, a heater pipe having excellent thermal conductivity and forming a hollow heating space therein, and a heater pipe disposed outside the heater pipe or the heater pipe. An induction heating element wrapped around or wrapped around, a ferromagnetic susceptor formed on the central axis of the heating space in the heater pipe, and an inverter receiving DC power from the battery and converting it into AC power to apply AC power to the induction heating element. Heating an aerosol-forming article (e.g., cigarette, filter, etc.) It is configured to include a data processor and the like to perform the aerosol generating function.

인덕션 히팅 소자는 인버터 소자로부터의 교류 전원의 인가에 의해 교번 자기장을 생성하여 서셉터 또는 히터 파이프에서 유도 가열에 의한 발열이 이루어지도록 한다. 본 실시예에서, 히터 파이프와 인덕션 히팅 소자 및 서셉터는 히팅 유닛으로 지칭된다. 인덕션 히팅 장치는 히팅 유닛의 히터 파이프(즉, 가열 공간)를 통하는 기류 패스를 구비한다.The induction heating element generates an alternating magnetic field by application of AC power from an inverter element so that heat is generated by induction heating in a susceptor or heater pipe. In this embodiment, the heater pipe, induction heating element and susceptor are referred to as a heating unit. An induction heating device has an airflow path through a heater pipe (ie, a heating space) of a heating unit.

에어로졸 형성 물품이 히터 파이프 내에 삽입 안착될 때, 에어로졸 형성 물품의 하단부가 수직 방향인 상단 방향으로 서셉터의 상단부에 의해 뚫어져서, 에어로졸 형성 물품 내부의 적어도 일부분에 서셉터가 진입된다.When the aerosol-forming article is inserted and seated in the heater pipe, the lower end of the aerosol-forming article is pierced by the upper end of the susceptor in the vertical top direction, so that the susceptor enters at least a portion of the inside of the aerosol-forming article.

도 2는 본 발명에 따른 FPCB를 포함하는 인덕션 히팅 소자의 제 1 실시예의 평면도들이다.2 is plan views of a first embodiment of an induction heating element including an FPCB according to the present invention.

도 2의 (a) 및 (b)는 인덕션 히팅 소자에 포함되는 제 1 FPCB(F1)를 도시한다. 제 1 FPCB(F1)는 연성 재질이면서 평판 형상의 절연층(30)(예를 들면, 폴리이미드 필름 등)을 포함한다. 2 (a) and (b) show the first FPCB (F1) included in the induction heating element. The first FPCB (F1) is made of a flexible material and includes a flat insulating layer 30 (eg, polyimide film).

도 2의 (a)에서와 같이, 제 1 FPCB(F1)는 절연층(30) 전면(30a)에 2차원 나선형(예를 들면, 직각 나선형)으로 형성된 제 1 도전성 패턴(32a)과, 제 1 도전성 패턴(32a)의 일단에 형성되며 인버터 소자(미도시)의 제 1 단자와 전기적으로 연결되는 제 1 전기 접점(34a)과, 제 1 도전성 패턴(32a)의 타단에 형성된 제 2 전기 접점(34b)을 구비한다. As shown in (a) of FIG. 2, the first FPCB (F1) includes a first conductive pattern 32a formed in a two-dimensional spiral (eg, a right angle spiral) on the front surface 30a of the insulating layer 30, and 1 a first electrical contact 34a formed on one end of the conductive pattern 32a and electrically connected to a first terminal of an inverter element (not shown), and a second electrical contact formed on the other end of the first conductive pattern 32a (34b) is provided.

제 1 도전성 패턴(32a)은 절연층(30)의 전면(30a)에 2차원 나선형(예를 들면, 직각 나선형)으로 연장되되, 절연층(30)의 전면(30a)의 특정 지점이나 특정 영역(일정 지점)을 중심으로 하여 나선형으로 연장되어 형성된다. 제 1 전기 접점(34a)은 인버터 소자의 제 1 단자와의 전기적 연결을 위한 것이기에, 절연층(30) 전면(30a)의 가장자리에 인접하여 형성된다. 또한, 제 1 도전성 패턴(32a)의 타단과 절연층(30)의 가장 자리 간의 간격보다 이 제 1 도전성 패턴(32a)의 일단과 절연층(30)의 가장 자리 간의 간격보다 더 크도록 형성된다. The first conductive pattern 32a extends in a two-dimensional spiral (for example, a right angle spiral) on the front surface 30a of the insulating layer 30, and is formed at a specific point or a specific area on the front surface 30a of the insulating layer 30. It is formed by extending spirally with (a certain point) as the center. Since the first electrical contact 34a is for electrical connection with the first terminal of the inverter element, it is formed adjacent to the edge of the front surface 30a of the insulating layer 30 . In addition, the distance between one end of the first conductive pattern 32a and the edge of the insulating layer 30 is greater than the distance between the other end of the first conductive pattern 32a and the edge of the insulating layer 30. .

또한, 도 2의 (b)에서와 같이, 제 1 FPCB(F1)의 절연층(30) 배면(30b)에, 인버터 소자(미도시)의 제 2 단자와 전기적으로 연결되는 제 3 전기 접점(36a)과, 제 2 전기 접점(34b)에 전기적으로 연결되는 제 4 전기 접점(36b)과, 제 3 전기 접점(36a)과 제 4 전기 접점(36b)을 전기적으로 연결하는 제 2 도전성 패턴(32b)이 구비된다. In addition, as shown in (b) of FIG. 2, a third electrical contact electrically connected to the second terminal of the inverter element (not shown) on the back surface 30b of the insulating layer 30 of the first FPCB (F1) ( 36a), a fourth electrical contact 36b electrically connected to the second electrical contact 34b, and a second conductive pattern electrically connecting the third electrical contact 36a and the fourth electrical contact 36b ( 32b) is provided.

제 2 전기 접점(34b)과 제 3 전기 접점(36b) 각각은 절연층(30)의 스루홀(through hole)을 통한 서로 전기적으로 연결된다.Each of the second electrical contact 34b and the third electrical contact 36b is electrically connected to each other through a through hole of the insulating layer 30 .

제 1 도전성 패턴(32a)과 제 2 도전성 패턴(32b)은 절연층(30)에 의해 전기적으로 절연된다.The first conductive pattern 32a and the second conductive pattern 32b are electrically insulated by the insulating layer 30 .

제 2 도전성 패턴(32b)은 도 2의 (b)와 같이, 'L'자형으로 연장된다. The second conductive pattern 32b extends in an 'L' shape as shown in (b) of FIG. 2 .

또 다른 실시예로, 도 2의 (b)에서의 절연층(30)의 배면(30b)에 제 2 도전성 패턴(32b) 대신에, 제 1 전기 접점(34a)과 제 2 전기 접점(34b) 각각이 전기적 도선을 통하여 인버터 소자의 제 1 및 제 2 단자에 전기적으로 연결될 수 있다. 전기적 도선은 외부가 절연층으로 피복된 구리선으로 이루어질 수 있다. In another embodiment, instead of the second conductive pattern 32b on the back surface 30b of the insulating layer 30 in FIG. 2 (b), the first electrical contact 34a and the second electrical contact 34b are provided. Each may be electrically connected to the first and second terminals of the inverter element through electrical leads. The electrical wire may be made of a copper wire coated with an insulating layer on the outside.

또 다른 실시예로, 제 2 도전성 패턴(32b) 대신에, 절연층(30)의 배면(30b)에 제 1 도전성 패턴(32b)과 동일한 형상이면서 절연층(30)에 대하여 서로 대칭적인 2차원 나선형(또는 직각 나선형)인 도전성 패턴이 형성될 수도 있다. In another embodiment, instead of the second conductive pattern 32b, the back surface 30b of the insulating layer 30 has the same shape as the first conductive pattern 32b and is symmetrical to each other with respect to the insulating layer 30. A conductive pattern that is a spiral (or right-angled spiral) may be formed.

도 2의 (c)는 도 2의 (b) 대신에 제 1 FPCB(F1)의 배면이나 전면에 적층되는 제 2 FPCB(F2)를 도시하며, 인덕션 히팅 소자는 적층된 제 1 FPCB(F1)과 제 2 FPCB(F2)를 포함한다.(c) of FIG. 2 shows a second FPCB (F2) stacked on the back or front of the first FPCB (F1) instead of (b) of FIG. 2, and the induction heating element is stacked on the first FPCB (F1) and a second FPCB (F2).

제 2 FPCB(F2)는 연성 재질이면서 평판 형상의 절연층(40)(예를 들면, 폴리이미드 필름 등)을 포함한다. 제 2 FPCB(F2)의 절연층(40) 전면(40a)에, 인버터 소자(미도시)의 제 2 단자와 전기적으로 연결되는 제 5 전기 접점(44a)과, 제 2 전기 접점(34b)에 전기적으로 연결되는 제 6 전기 접점(44b)과, 제 5 전기 접점(44a)과 제 6 전기 접점(44b)을 전기적으로 연결하는 제 3 도전성 패턴(42)이 구비된다. The second FPCB (F2) is made of a flexible material and includes a flat insulating layer 40 (eg, polyimide film). On the front surface 40a of the insulating layer 40 of the second FPCB (F2), the fifth electrical contact 44a electrically connected to the second terminal of the inverter element (not shown), and the second electrical contact 34b A sixth electrical contact 44b electrically connected, and a third conductive pattern 42 electrically connecting the fifth electrical contact 44a and the sixth electrical contact 44b are provided.

제 2 전기 접점(34b)과 제 6 전기 접점(44b) 각각은 절연층(40)의 스루홀(through hole)을 통한 서로 전기적으로 연결된다.Each of the second electrical contact 34b and the sixth electrical contact 44b is electrically connected to each other through a through hole of the insulating layer 40 .

제 1 도전성 패턴(32a)과 제 3 도전성 패턴(42)은 절연층(30) 또는 (40)에 의해 전기적으로 절연된다.The first conductive pattern 32a and the third conductive pattern 42 are electrically insulated by the insulating layer 30 or 40 .

본 발명에 따른 인덕션 히팅 소자(H)는 제 1 FPCB(F1)만을 포함하거나 적층 구조인 제 1 및 제 2 FPCB(F1), (F2)를 포함하여 구성된다. The induction heating element (H) according to the present invention includes only the first FPCB (F1) or includes first and second FPCBs (F1) and (F2) having a laminated structure.

다른 실시예로, 인덕션 히팅 소자(H)는 상술된 도 2의 (a)와 (c)에서의 적층된 제 1 FPCB(F1)와 제 2 FPCB(F2)에 추가하여, 제 1 FPCB(F1) 상에 적어도 하나 이상의 제 1 FPCB가 추가적으로 적층되며, 스루홀을 통하여 제 2 전기 접점들이 제 6 전기 접점(44b)에 전기적으로 연결되며, 제 1 전기 접점들도 전기적으로 인버터 소자의 제 1 단자에 연결될 수도 있다. In another embodiment, the induction heating element (H) is in addition to the stacked first FPCB (F1) and second FPCB (F2) in (a) and (c) of FIG. 2 described above, the first FPCB (F1 ), at least one first FPCB is additionally stacked on the top, the second electrical contacts are electrically connected to the sixth electrical contact 44b through the through hole, and the first electrical contacts are also electrically connected to the first terminal of the inverter element. may be connected to

본 발명에서, 도전성 패턴 및 전기적 도선은 구리나 콘스탄탄의 재질로 이루어지며, 도전성 패턴에 의해 감싸지는 전기 접점은 히터 패드(heater pad)로 형성될 수 있다.In the present invention, the conductive pattern and the electrical wire are made of copper or constantan, and the electrical contact surrounded by the conductive pattern may be formed as a heater pad.

도 3은 도 2의 인덕션 히팅 소자가 장착된 히팅 유닛의 개념 사시도이다. 도 3에서, 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2) 각각은 도 2의 인덕션 히팅 소자(H)와 동일한 구조이다. 도 3에서는, 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2)가 사용되나, 1개의 인덕션 히팅 소자(H)만이 장착될 수도 있다.FIG. 3 is a conceptual perspective view of a heating unit equipped with the induction heating element of FIG. 2 . In FIG. 3 , each of the first and second induction heating elements H1 and H2 has the same structure as the induction heating element H of FIG. 2 . In FIG. 3, the first and second induction heating elements H1 and H2 are used, but only one induction heating element H may be mounted.

히팅 유닛(HU1)은 히터 파이프(HP)와, 히터 파이프(HP)를 둘러 감싸는 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2)와, 히터 파이프(HP) 내의 가열 공간(HS) 내에 위치되는 서셉터(IS-1)를 포함하여 구성된다.The heating unit HU1 includes a heater pipe HP, first and second induction heating elements H1 and H2 surrounding the heater pipe HP, and a heating space HS within the heater pipe HP. It is configured to include a susceptor (IS-1) to be positioned.

히터 파이프(HP)는 내부의 중공으로 가열 공간(HS)을 구비하며 단면이 원형이거나 다각형을 지닌 기둥 형태로 이루어진다. 가열 공간(HS)으로 에어로졸 형성 물품(예를 들면, 궐련 등)이 삽입 및 분리될 수 있다. 히터 파이프(HP)는 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2)를 고정하기 위한 보빈 기능도 수행한다. 히터 파이프(HP)는 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1, H2) 각각의 발열 시에 열전도에 의해 가열 공간(HS)을 가열하기 위해서, 열전도성이 우수한 재질로 구성된다. 또한, 히터 파이프(HP)는 인덕션 발열을 위해, 강자성체 재질을 포함할 수 있다.The heater pipe HP is hollow inside and has a heating space HS, and has a circular cross section or a polygonal column shape. An aerosol-forming article (eg, cigarette, etc.) may be inserted into and separated from the heating space HS. The heater pipe HP also performs a bobbin function for fixing the first and second induction heating elements H1 and H2. The heater pipe HP is made of a material having excellent thermal conductivity in order to heat the heating space HS by heat conduction when each of the first and second induction heating elements H1 and H2 generates heat. In addition, the heater pipe HP may include a ferromagnetic material for induction heating.

제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2)가 히터 파이프(HP)의 외측면에 장착되거나 일정 간격 이격되어 장착된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2) 각각은 히터 파이프(HP)의 중심축에 대하여 대칭적으로 배치된다. The first and second induction heating elements H1 and H2 are mounted on the outer surface of the heater pipe HP or are spaced apart from each other at regular intervals. As shown in FIG. 3 , each of the first and second induction heating elements H1 and H2 is symmetrically disposed with respect to the central axis of the heater pipe HP.

서셉터(IS-1)는 가열 공간(HS)에 삽입되되, 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2) 각각과 동일한 거리만큼 이격되도록 장착된다. 서셉터(IS-1)의 형태는 봉침형이나, 원통형 등의 형태를 지닐 수 있다. 서셉터(IS-1)는 인덕션 가열이 가능한 SPCE, SUS, 알루미늄 등의 재질로 구성된다.The susceptor IS-1 is inserted into the heating space HS and mounted to be spaced apart from each other by the same distance as the first and second induction heating elements H1 and H2. The shape of the susceptor (IS-1) may have a bee needle shape or a cylindrical shape. The susceptor (IS-1) is made of materials such as SPCE, SUS, and aluminum that can be heated by induction.

인덕션 히팅 장치는 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2) 각각에 연결되는 제 1 및 제 2 인버터 소자를 구비할 수도 있으며, 이 경우에 데이터 프로세서는 제 1 및 제 2 인버터 소자들 각각을 제어할 수 있어, 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2) 각각의 유도 가열 기능을 독립적으로 제어할 수 있다. 또는, 인덕션 히팅 장치에서 하나의 인버터 소자가 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2) 각각에 전기적으로 연결되어 교류 전원을 인가하도록 할 수도 있다.The induction heating device may include first and second inverter elements connected to the first and second induction heating elements H1 and H2, respectively. In this case, the data processor is configured to use the first and second inverter elements Since each can be controlled, the induction heating function of each of the first and second induction heating elements H1 and H2 can be independently controlled. Alternatively, in the induction heating device, one inverter element may be electrically connected to each of the first and second induction heating elements H1 and H2 to apply AC power.

본 발명에서, 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2) 각각은 교류 전원(전류)가 인가될 때, 교번 자기장을 생성하여 서셉터(IS-1) 또는 히터 파이프(HP)(강자성체 재질을 포함할 경우)에서 인덕션 가열(또는 발열)이 이루어지도록 하는 기능을 수행한다. 또한, 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2) 각각에서 교류 전원의 인가 시에 자체 저항에 의해 저항 가열이 이루어져서, 저항 가열에 의해 생성된 열(열 에너지)이 히터 파이프를 통하여 가열 공간(HS)에 공급되거나 전달된다.In the present invention, each of the first and second induction heating elements H1 and H2 generates an alternating magnetic field when AC power (current) is applied to the susceptor IS-1 or the heater pipe HP ( It performs the function of induction heating (or heat generation) in case of including ferromagnetic material). In addition, when AC power is applied to each of the first and second induction heating elements H1 and H2, resistance heating is performed by their own resistance, so that heat (thermal energy) generated by the resistance heating passes through the heater pipe. It is supplied or delivered to the heating space HS.

도 4는 도 2의 히팅 유닛이 장착된 인덕션 히팅 장치의 위치별 온도 그래프들이다.FIG. 4 is temperature graphs for each position of the induction heating device to which the heating unit of FIG. 2 is mounted.

인덕션 히팅 장치가 히팅 유닛에 전원을 인가한 경우의 서셉터(IS-1)의 온도, 히터 파이프(HP)의 온도 및 제 1 도전성 패턴(32a)(즉, 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2))의 온도가 도 4에 도시된다. The temperature of the susceptor IS-1 when the induction heating device applies power to the heating unit, the temperature of the heater pipe HP, and the first conductive pattern 32a (ie, the first and second induction heating elements ( The temperatures of H1) and (H2)) are shown in FIG. 4 .

인덕션 가열 및 저항 가열에 의해서, 서셉터(IS-1)의 온도가 가장 높으며, 히터 파이프(HP)의 온도가 제 1 및 제 2 인덕션 히팅 소자(H1), (H2)의 온도보다 근소하게 높은 것이 확인된다. 이러한 온도 분포에 의해서, 서셉터(IS-1)의 발열에 의한 에어로졸 형성 물품의 내부에 대한 가열과, 히터 파이프(HP)의 열전도에 의한 에어로졸 형성 물품의 외부에 대한 가열이 동시에 또는 함께 이뤄질 수 있다.By induction heating and resistance heating, the temperature of the susceptor (IS-1) is the highest, and the temperature of the heater pipe (HP) is slightly higher than that of the first and second induction heating elements (H1) and (H2). that is confirmed Due to this temperature distribution, the heating of the inside of the aerosol-forming article by the heat of the susceptor IS-1 and the heating of the outside of the aerosol-forming article by the heat conduction of the heater pipe HP can be performed simultaneously or together. there is.

도 5는 본 발명에 따른 FPCB를 포함하는 인덕션 히팅 소자의 제 2 실시예의 평면도들이다.5 is plan views of a second embodiment of an induction heating element including an FPCB according to the present invention.

도 5에는, 제 3 인덕션 히팅 소자(H3)에 포함되는 제 3 FPCB(F3)를 도시한다. 5 shows a third FPCB (F3) included in the third induction heating element (H3).

제 3 FPCB(F3)는 연성 재질이면서 평판 형상의 절연층(50)(예를 들면, 폴리이미드 필름 등)과, 절연층(50) 전면에 평행하게 직선으로 연장되는 복수의 도전성 패턴들(52)을 포함하여 구성된다.The third FPCB (F3) is a flexible material and has a flat insulating layer 50 (eg, polyimide film, etc.) and a plurality of conductive patterns 52 extending in a straight line parallel to the entire surface of the insulating layer 50 ).

제 3 인덕션 히팅 소자(H3)(또는 제 3 FPCB(F3))은 절연층(50)의 일단(51a)에 근접하여 복수의 도전성 패턴들(52) 각각의 일단을 전기적으로 연결시키는 제 1 전기 접점(54a)과, 절연층(50)의 타단(51b)에 근접하여 복수의 도전성 패턴들(52) 각각의 타단을 전기적으로 연결하는 제 2 전기 접점(54b)을 포함하여 구성된다. 제 1 및 제 2 전기 접점(54a), (54b)와 도전성 패턴들(52)의 전기적 연결에 의해, 복수의 도전성 패턴들(52)은 서로 병렬로 전기적으로 연결된다. 제 1 전기 접점(54a)은 인버터 소자의 제 1 단자에 전기적 도선(미도시)에 의해 전기적으로 연결되며, 제 2 전기 접점(54b)은 인버터 소자의 제 2 단자에 전기적 도선에 의해 전기적으로 연결된다. 제 1 및 제 2 전기 접점(54a), (54b) 각각의 중심 영역에는 개방구(55a), (55b)가 형성되어, 제 1 및 제 2 전기 접점(54a, 54b) 각각에 연결되는 전기적 도선들이 개방구(55a), (55b)를 관통하여 연장되어 인버터 소자의 제 1 및 제 2 단자 각각에 연결된다.The third induction heating element H3 (or the third FPCB (F3)) is close to the one end 51a of the insulating layer 50 and electrically connects one end of each of the plurality of conductive patterns 52 to the first electric The second electrical contact 54b electrically connects the contact 54a and the other end 51b of the insulating layer 50 to the other end of each of the plurality of conductive patterns 52 in proximity to the second electrical contact 54b. By electrically connecting the first and second electrical contacts 54a and 54b and the conductive patterns 52, the plurality of conductive patterns 52 are electrically connected in parallel with each other. The first electrical contact 54a is electrically connected to the first terminal of the inverter element by an electrical wire (not shown), and the second electrical contact 54b is electrically connected to the second terminal of the inverter element by an electrical wire. do. Openings 55a and 55b are formed in the central regions of the first and second electrical contacts 54a and 54b, respectively, and electrical wires connected to the first and second electrical contacts 54a and 54b, respectively. They extend through the openings 55a and 55b and are connected to the first and second terminals of the inverter element, respectively.

또한, 제 3 인덕션 히팅 소자(H3)는 1개의 제 3 FPCB(F3)를 포함할 수도 있으나, 수직으로 적층되며 서로 절연된 복수의 제 3 FPCB(F3)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 복수의 제 3 FPCB(F3) 각각에 형성된 복수의 도전성 패턴들(52) 간의 전기적 연결 또는 복수의 제 1 전기 접점(54a) 간의 전기적 연결 및 복수의 제 2 전기 접점(54b) 간의 전기적 연결을 위해 복수의 절연층(50)을 관통하여 복수의 스루홀(56, 57)이 구비되며, 복수의 스루홀(56, 57) 간의 전기적 연결이 이루어진다. 이러한 전기적 연결에 의해, 복수의 제 3 FPCB(F3)에서의 복수의 도전성 패턴들(52)은 서로 병렬로 전기적으로 연결된다. Also, the third induction heating element H3 may include one third FPCB (F3), but may include a plurality of third FPCBs (F3) vertically stacked and insulated from each other. The electrical connection between the plurality of conductive patterns 52 formed on each of the plurality of third FPCBs (F3) or the electrical connection between the plurality of first electrical contacts 54a and the electrical connection between the plurality of second electrical contacts 54b To this end, a plurality of through holes 56 and 57 are provided through the plurality of insulating layers 50, and electrical connections between the plurality of through holes 56 and 57 are made. By this electrical connection, the plurality of conductive patterns 52 in the plurality of third FPCBs F3 are electrically connected to each other in parallel.

도 6는 도 5의 인덕션 히팅 소자가 장착된 히팅 유닛의 개념 사시도이다.FIG. 6 is a conceptual perspective view of a heating unit equipped with the induction heating element of FIG. 5 .

히팅 유닛(HU2)은 히터 파이프(HP)와, 히터 파이프(HP)를 나선형으로 둘러 감싸거나 히터 파이프(HP)에 감져지는 제 3 인덕션 히팅 소자(H3)와, 히터 파이프(HP) 내의 가열 공간(HS) 내에 위치되는 서셉터(IS-2)를 포함하여 구성된다.The heating unit HU2 includes a heater pipe HP, a third induction heating element H3 wrapped around the heater pipe HP in a spiral shape or wound around the heater pipe HP, and heating within the heater pipe HP. It is configured to include a susceptor (IS-2) located in the space (HS).

히터 파이프(HP)는 내부에 가열 공간(HS)이 형성되며 단면이 원형이거나 다각형을 지닌 기둥 형태로 이루어진다. 가열 공간(HS)으로 에어로졸 형성 물품(예를 들면, 궐련 등)이 삽입 및 분리될 수 있다. 히터 파이프(HP)는 제 3 인덕션 히팅 소자(H3)를 고정하기 위한 보빈 기능도 수행한다. 히터 파이프(HP)는 제 3 인덕션 히팅 소자(H3) 각각의 발열 시에 열전도에 의해 가열 공간(HS)을 가열하기 위해서, 열전도성이 우수한 재질로 구성된다. 또한, 히터 파이프(HP)는 인덕션 발열을 위해, 강자성체 재질을 포함할 수 있다.The heater pipe HP has a heating space HS formed therein and has a circular cross section or a polygonal column shape. An aerosol-forming article (eg, cigarette, etc.) may be inserted into and separated from the heating space HS. The heater pipe HP also performs a bobbin function for fixing the third induction heating element H3. The heater pipe HP is made of a material with excellent thermal conductivity in order to heat the heating space HS by heat conduction when each of the third induction heating elements H3 generates heat. In addition, the heater pipe HP may include a ferromagnetic material for induction heating.

제 3 인덕션 히팅 소자(H3)가 히터 파이프(HP)의 중심축을 중심으로 나선형으로 감싸되, 히터 파이프(HP)의 외측면 하단부터 나선형으로 감겨져서 히터 파이프(HP)의 외측면 상단까지 감겨져서 히터 파이프(HP)에 장착된다. 제 3 인덕션 히팅 소자(H3)의 제 3 FPCB(F3)은 히터 파이프(HP)에 적어도 1회 이상 감겨진다. 도시된 바와 같이, 제 3 인덕션 히팅 소자(H3)는 서로 중첩되지 않게 히터 파이프(HP)에 감길 수도 있고, 일부분이 중첩되어 감길 수도 있다. 이러한 히터 파이프(HP)에 감겨진 제 3 인덕션 히팅 소자(H3)는 솔레노이드 구조에 해당된다.The third induction heating element (H3) is spirally wrapped around the central axis of the heater pipe (HP), spirally wound from the bottom of the outer surface of the heater pipe (HP) to the top of the outer surface of the heater pipe (HP), It is mounted on the heater pipe (HP). The third FPCB (F3) of the third induction heating element (H3) is wound around the heater pipe (HP) at least once. As shown, the third induction heating element H3 may be wound around the heater pipe HP so as not to overlap each other, or may be partially overlapped and wound. The third induction heating element H3 wound around the heater pipe HP corresponds to a solenoid structure.

서셉터(IS-2)는 가열 공간(HS)에 삽입되되, 제 3 인덕션 히팅 소자(H3)과 일정 간격 이격되도록 장착된다. 서셉터(IS-2)의 형태는 봉침형이나, 원통형 등의 형태를 지닐 수 있다. 서셉터(IS-2)는 인덕션 가열이 가능한 SPCE, SUS, 알루미늄 등의 재질로 구성된다.The susceptor IS-2 is inserted into the heating space HS and mounted to be spaced apart from the third induction heating element H3 by a predetermined distance. The shape of the susceptor (IS-2) may have a bee needle shape or a cylindrical shape. The susceptor (IS-2) is made of materials such as SPCE, SUS, and aluminum that can be heated by induction.

인덕션 히팅 장치는 제 3 인덕션 히팅 소자(H3)에 연결되는 인버터 소자를 구비하며, 제 3 인덕션 히팅 소자(H3)에 전기적으로 연결되어 교류 전원을 인가하도록 할 수도 있다.The induction heating device includes an inverter element connected to the third induction heating element H3, and may be electrically connected to the third induction heating element H3 to apply AC power.

본 발명에서, 제 3 인덕션 히팅 소자(H3)은 교류 전원(전류)가 인가될 때, 교번 자기장을 생성하여 서셉터(IS-2) 또는 히터 파이프(HP)(강자성체 재질을 포함할 경우)에서 인덕션 가열이 이루어지도록 하는 기능뿐만 아니라, 자체 저항에 의해 저항 가열을 수행하여, 히터 파이프를 통하여 가열 공간(HS)에 열을 공급하는 기능을 수행한다.In the present invention, the third induction heating element (H3) generates an alternating magnetic field when AC power (current) is applied to the susceptor (IS-2) or the heater pipe (HP) (if it includes a ferromagnetic material) In addition to the function of induction heating, resistance heating is performed by its own resistance to supply heat to the heating space HS through the heater pipe.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and anyone having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can do various things without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, variations are possible, and such variations are within the scope of the claims.

30, 40, 50: 절연층30, 40, 50: insulating layer

Claims (10)

가열 공간을 지니며 에어로졸 형성 물품을 가열 공간에 수용하는 히터 파이프와;
히터 파이프의 가열 공간에 형성된 강자성체 재질의 서셉터와;
히터 파이프의 외측에 히터 파이프를 둘러 감싸거나 히터 파이프에 감겨져서 장착되거나 배치되는 제 1 절연층과, 제 1 절연층 전면의 일정 지점을 중심으로 나선형으로 연장되는 제 1 도전성 패턴이나, 제 1 절연층의 전면에 히터 파이프의 중심축을 중심으로 나선형으로 감싸면서 연장되며 서로 평행한 복수의 평행 도전성 패턴들을 구비하는 적어도 하나 이상의 FPCB를 포함하는 인덕션 히팅 소자와;
인덕션 히팅 소자에 교류 전원을 인가하는 인버터 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치.
a heater pipe having a heating space and accommodating an aerosol-forming article in the heating space;
a susceptor made of a ferromagnetic material formed in the heating space of the heater pipe;
A first insulating layer wrapped around the heater pipe or wound around the heater pipe and mounted or disposed on the outside of the heater pipe, and a first conductive pattern spirally extending around a certain point on the front surface of the first insulating layer, or the first insulating layer. an induction heating element including at least one FPCB having a plurality of parallel conductive patterns parallel to each other and spirally extending around the central axis of the heater pipe on the front surface of the layer;
An induction heating device using an FPCB, characterized in that it comprises an inverter element for applying AC power to the induction heating element.
제 1 항에 있어서,
히터 파이프는 열전도성 재질이며,
인덕션 히팅 소자는 교류 전원의 인가 시에 교번 자기장을 생성하여 서셉터에서 인덕션 히팅이 되도록 하며, 인덕션 히팅 소자의 저항 가열에 의해 생성된 열이 히터 파이프를 통하여 히터 파이프의 가열 공간에 공급되는 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치.
According to claim 1,
The heater pipe is a thermally conductive material,
The induction heating element generates an alternating magnetic field when AC power is applied to enable induction heating in the susceptor, and the heat generated by the resistance heating of the induction heating element is supplied to the heating space of the heater pipe through the heater pipe. Induction heating device using FPCB to be.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
히터 파이프는 강자성체 재질인 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치.
According to claim 1 or 2,
Induction heating device using FPCB, characterized in that the heater pipe is a ferromagnetic material.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나 이상의 FPCB는 제 1 절연층 전면에 나선형으로 형성된 제 1 도전성 패턴과, 제 1 도전성 패턴의 일단에 형성되며 인버터 소자의 제 1 단자와 전기적으로 연결되는 제 1 전기 접점과, 제 1 도전성 패턴의 타단에 형성된 제 2 전기 접점과, 제 1 절연층 배면에 인버터 소자의 제 2 단자와 전기적으로 연결되는 제 3 전기 접점과, 제 2 전기 접점에 전기적으로 연결되는 제 4 전기 접점과, 제 3 전기 접점과 제 4 전기 접점을 전기적으로 연결하는 제 2 도전성 패턴을 구비하는 제 1 FPCB를 포함하는 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치.
According to claim 1,
At least one FPCB includes a first conductive pattern formed in a spiral shape on the entire surface of the first insulating layer, a first electrical contact formed on one end of the first conductive pattern and electrically connected to the first terminal of the inverter element, and the first conductive pattern. A second electrical contact formed on the other end of the first insulating layer, a third electrical contact electrically connected to the second terminal of the inverter element on the rear surface of the first insulating layer, a fourth electrical contact electrically connected to the second electrical contact, and a third electrical contact electrically connected to the second electrical contact. An induction heating device using an FPCB, characterized in that it comprises a first FPCB having a second conductive pattern electrically connecting the electrical contact and the fourth electrical contact.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나 이상의 FPCB는 제 1 절연층 전면에 나선형으로 형성된 제 1 도전성 패턴과, 제 1 도전성 패턴의 일단에 형성되며 제 1 인버터 소자의 제 1 단자와 전기적으로 연결되는 제 1 전기 접점과, 제 1 도전성 패턴의 타단에 형성된 제 2 전기 접점을 구비하는 제 1 FPCB와,
제 2 절연층 전면에 제 1 인버터 소자의 제 2 단자와 전기적으로 연결되는 제 5 전기 접점과, 제 2 전기 접점에 전기적으로 연결되는 제 6 전기 접점과, 제 5 전기 접점과 제 6 전기 접점을 전기적으로 연결하는 제 3 도전성 패턴을 구비하는 제 2 FPCB를 포함하고,
제 1 FPCB와 제 2 FPCB는 적층되는 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치.
According to claim 1,
At least one FPCB includes a first conductive pattern formed in a spiral shape on the entire surface of the first insulating layer, a first electrical contact formed on one end of the first conductive pattern and electrically connected to the first terminal of the first inverter element, and a first A first FPCB having a second electrical contact formed on the other end of the conductive pattern;
A fifth electrical contact electrically connected to the second terminal of the first inverter element on the entire surface of the second insulating layer, a sixth electrical contact electrically connected to the second electrical contact, the fifth electrical contact and the sixth electrical contact A second FPCB having a third conductive pattern electrically connected thereto;
The induction heating device using the FPCB, characterized in that the first FPCB and the second FPCB are laminated.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
적어도 하나 이상의 FPCB는 복수의 제 1 FPCB들이 적층된 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치.
According to claim 4 or 5,
At least one FPCB is an induction heating device using an FPCB, characterized in that it comprises a structure in which a plurality of first FPCBs are stacked.
제 1 항에 있어서,
인덕션 히팅 소자는 히터 파이프의 중심축을 중심으로 나선형으로 감싸되, 히터 파이프의 외측면 하단부터 나선형으로 감겨져서 히터 파이프의 외측면 상단까지 감겨져서 히터 파이프에 장착되는 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치.
According to claim 1,
The induction heating element is spirally wrapped around the central axis of the heater pipe, spirally wound from the bottom of the outer surface of the heater pipe to the top of the outer surface of the heater pipe, and is mounted on the heater pipe Induction heating using FPCB, characterized in that Device.
제 7 항에 있어서,
인덕션 히팅 소자는 복수의 도전성 패턴들 각각의 일단을 전기적으로 연결시키는 제 1 전기 접점과, 복수의 도전성 패턴들 각각의 타단을 전기적으로 연결하는 제 2 전기 접점을 포함하여 구성되며,
제 1 전기 접점은 인버터 소자의 제 1 단자에 전기적으로 연결되며, 제 2 전기 접점은 인버터 소자의 제 2 단자에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치.
According to claim 7,
The induction heating element includes a first electrical contact electrically connecting one end of each of the plurality of conductive patterns and a second electrical contact electrically connecting the other end of each of the plurality of conductive patterns,
The first electrical contact is electrically connected to the first terminal of the inverter element, and the second electrical contact is induction heating device using an FPCB, characterized in that electrically connected to the second terminal of the inverter element.
제 8 항에 있어서,
인덕션 히팅 소자는 적층된 복수의 FPCB를 구비하는 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치.
According to claim 8,
An induction heating device using an FPCB, characterized in that the induction heating element includes a plurality of stacked FPCBs.
제 1 항에 있어서,
제 1 도전성 패턴과 평행 도전성 패턴은 구리나 콘스탄탄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 인덕션 히팅 장치.
According to claim 1,
Induction heating device using an FPCB, characterized in that the first conductive pattern and the parallel conductive pattern are made of copper or constantan.
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