KR20230076070A - 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스에 관한 것으로서, 특히 핀 타입 인덕션 구조에서 메탈 플레이트를 이용하여 핀에서의 유도 가열과 메탈 플레이트의 저항 가열이 가능하도록 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스에 관한 것이다.
본 발명인 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스는 상측이 개방된 중공인 가열 공간이 형성된 히터 본체와, 히터 본체의 가열 공간 하측에서 상방향으로 돌출 형성된 자성체인 가열핀과, 히터 본체의 내측면에 장착되는 적어도 하나 이상의 전도성 금속 재질의 가열 패턴부를 구비한다.

Description

에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스{HEATING DEVICE FOR AEROSOL GENERATING APPARATUS}

본 발명은 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스에 관한 것으로서, 특히 핀 타입 인덕션 구조에서 메탈 플레이트를 이용하여 핀에서의 유도 가열과 메탈 플레이트의 저항 가열이 가능하도록 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스에 관한 것이다.

에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 특히 여러 종류의 궐련형 에어로졸 발생 물품으로부터 유래하는 에어로졸을 사람이 흡입하는 경우가 있다. 예를 들어 궐련형 통상의 담배를 선호하는 수요자들의 요구에 따라, 통상의 담배의 필터부와, 궐련부의 모양을 갖는 전자 담배도 제안되고 있는데, 이 전자 담배는 궐련부에 포함된 흡입물질을 전자히터로 기화시키면 통상의 담배와 동등한 구성을 갖는 필터부를 통해 사용자가 흡입하는 구성을 갖는다.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 1는 부분 단면도로서, 에어로졸 발생 장치는, 궐련이 삽입되는 가열 공간이 형성된 서셉터(10)와, 서셉터(10) 내의 가열 공간에 삽입되어 상방으로 돌출 형성되는 가열핀(12)과, 서셉터(10)와 일정 간격 이격되며 서셉터(10)의 중심축을 둘러 감싸는 유도 가열 코일(20)과, 유도 가열 코일(20)을 고정하는 고정 프레임(22)을 포함하는 히팅 디바이스를 구비한다. 히팅 디바이스는 외부 케이스(30) 내에 장착되며, 외부 케이스(30)와 히팅 디바이스 사이에 에어갭이 형성되도록, 히팅 디바이스와 외부 케이스(30)는 일정 간격 이격된다.

궐련이 가열 공간에 삽입됨에 따라서 가열핀(12)의 적어도 일부분이 궐련 내부에 삽입된다. 히팅 디바이스의 유도 가열 코일(20)은 에어로졸 발생 장치의 제어 장치로부터 교류 전원을 인가 받으며, 유도 가열 코일(20)에 의해 생성되는 교번 자속에 의해, 강자성체인 가열핀(12)이 유도 가열되어, 가열핀(12)이 궐련을 가열하여 에어로졸을 발생시킨다.

이러한 유도 가열을 수행하는 히팅 디바이스의 유도 가열 코일(20)은 교류 전원을 인가 받는 동안, 저항 발열하여, 열이 외부 케이스(30) 방향으로 전달되어, 열 손실이 발생되는 문제가 있다. 특히, 외부 케이스(30)의 직경이 제한되는 경우에, 도 1의 종래 기술에서는 외부 케이스(30)의 내측면과 유도 가열 코일(20) 사이에 형성되는 에어갭의 간격이 축소되어, 외부 케이스(30)의 외부로의 열 전달이 더 발생하여 열 손실이 더욱 크게 되는 문제가 있다.

본 발명은 핀 타입 인덕션 구조에서 메탈 플레이트를 이용하여 핀에서의 유도 가열과 메탈 플레이트의 저항 가열이 가능하도록 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명인 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스는 상측이 개방된 중공인 가열 공간이 형성된 히터 본체와, 히터 본체의 가열 공간 하측에서 상방향으로 돌출 형성된 자성체인 가열핀과, 히터 본체의 내측면에 장착되는 적어도 하나 이상의 전도성 금속 재질의 가열 패턴부를 구비한다.

또한, 가열 패턴부는 일단을 중심으로 나선형으로 연장되는 패턴부를 구비하고, 패턴부는 히터 본체의 내측면에 히터 본체의 내측면의 형상을 따라서 연장하는 것이 바람직하다.

또한, 가열 공간을 향하는 패턴부의 측면의 적어도 일부분은 히터 본체의 내측면 외부인 가열 공간으로 노출되거나, 패턴부는 히터 본체의 외측면보다 히터 본체의 내측면에 보다 근접하여 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 히터 본체는 내열성 재질로 구성된 것이 바람직하다.

또한, 히터 본체의 측면에는 관통홀이 형성되며, 가열 패턴부의 일부분이나 일단의 외측면이 관통홀을 통하여 노출되는 것이 바람직하다.

또한, 히팅 디바이스는 일단이 관통홀을 통하여 가열 패턴부에 전기적으로 연결되는 제 1 전극 단자와, 일단이 패턴부에 연결되며 타단이 히터 본체의 하측면이나 하측면을 관통하여 외부에 노출되는 제 2 전극 단자를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 가열 패턴부는 히터 본체의 사출 시에 인서트된 것이 바람직하다.

본 발명은 핀 타입 인덕션 구조에서 메탈 플레이트를 이용하여 핀에서의 유도 가열과 메탈 플레이트의 저항 가열이 가능하도록 하며, 히팅 디바이스와 케이스 내측면 사이의 간격인 에어갭의 폭이 커짐에 의해 케이스의 외측면(즉, 외부)으로 확산되거나 전달되는 열을 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스의 사시도이다.
도 3은 도 2의 히팅 디바이스의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 히팅 디바이스가 장착된 에어로졸 발생 장치의 부분 단면도이다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

본 발명에서, 에어로졸 형성 물품은 일련의 적층 구조인 필터부와, 냉각부 및 에어로졸 형성 기재층(예를 들면, 각초, 향료, 니코틴, VG(식물성 글리세린), PG(프로필렌 글리콜) 등 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 혼합 물질임)을 포함하여 구성된다. 에어로졸 형성 물품은 종래의 전자담배용 궐련, 필터 등을 포함한다.

본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치는 상측이 개방되며 통형(원통형, 사각 통형)의 삽입 공간이 형성된 케이스와, 케이스의 삽입 공간 내에 장착되며 중공으로 이루어진 가열 공간에 대한 가열을 수행하는 히팅 디바이스를 포함하여 구성된다. 케이스는 삽입 공간 및 가열 공간의 저면 또는 측면과 외부 공간을 연통하도록 하는 기류 패스를 구비한다. 가열 공간 및 삽입 공간으로 에어로졸 형성 물품이 삽입되거나 분리 이탈된다. 에어로졸 발생 장치는 히팅 디바이스로의 전원 공급 및 공급 차단을 수행하는 제어 장치를 구비한다.

도 2는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스의 사시도 이고, 도 3은 도 2의 히팅 디바이스의 분해 사시도이다.

히팅 디바이스는 케이스에 형성된 삽입 공간에 장착되며 상측이 개방되는 중공인 가열 공간이 형성된 히터 본체(50)와, 히터 본체(50)의 가열 공간 내에서 하방에서 상방으로 삽입 돌출되는 가열핀(52)과, 히터 본체(50)의 내측면인 가열 공간의 외측면에 형성된 가열 패턴부(60)와, 히터 본체(50)의 외부에 형성되며 관통홀(54)을 관통하여 일단이 가열 패턴부(60)에 전기적으로 연결되는 제 1 전극 단자(62)를 포함하여 구성된다.

히터 본체(50)는 세라믹 또는 고내열성 수지(PEEK, PES, PPS, 등) 중의 어느 하나 이상의 재질을 포함하는 내열성 재질로 구성된다.

가열 핀(52)은 강자성체나 자성체 재질로 구성된다.

히터 본체(50)의 측면을 관통하는 관통홀(54)이 형성되며, 관통홀(54)은 내부의 가열 공간과 히터 본체(50)의 외부를 연통시킨다.

다음으로, 가열 패턴부(60)는 일단을 중심으로 나선형으로 또는 직각 나선형으로 연장되는 패턴부(60a)와, 패턴부(60a)의 타단에 연결되는 제 2 전극 단자(60b)를 포함하며, 메탈 플레이트 형태이다. 패턴부(60a)와 제 2 전극 단자(60b)는 일체형으로 형성될 수 있다. 가열 패턴부(60)는 구리, 칸탈, 은 등의 전도성 금속 패턴으로서, 전도성 금속 시트에 에칭이나 프레스 타발 등에 의해 가공된 후, 도 3에서와 같이, 히터 본체(50)의 내측면 형상에 대응하도록 라운드 형상으로 가공된다.

가열 패턴부(60)가 가공된 이후에, 히터 본체(50)의 사출 시에 인서트 되어, 가열 패턴부(60)가 히터 본체(50)의 내측면과 결합된다. 히터 본체(50)의 가열 공간을 향하는 가열 패턴부(60)의 외측면은 적어도 일부분이 히터 본체(50)의 내측면 외부로 노출되거나, 또는 가열 패턴부(60)는 히터 본체(50)의 외측면보다 히터 본체(60)의 내측면에 보다 근접하여 형성됨으로써, 제어 장치로부터 교류 전원을 인가 받아 저항 발열을 하는 동안, 발생된 열의 대부분이 가열 공간을 향하여, 즉 에어로졸 형성 물품의 외측면을 향하여 전달되도록 한다. 또한, 히터 본체(50)의 내열성 특성에 의해, 가열 패턴부(60)에서 발생된 열이 히터 본체(50) 외부로 확산되거나 전달되는 것이 최소화된다.

히터 본체(50)의 인서트 사출 시에, 관통홀(54)이 형성되며, 패턴부(60a) 일부분이나 일단의 외측면이 관통홀(54)을 통하여 히터 본체(50)의 외부에 노출되는 것이 바람직하다. 제 1 전극 단자(62)의 일단은 단차지게 형성되며, 관통홀(54)을 통하여 패턴부(60a)의 노출된 일부분이나 일단에 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 제 1 전극 단자(62)의 일단은 패턴부(60a)의 노출된 일부분이나 일단에 용접된다.

에어로졸 형성 물품이 가열 공간에 삽입되면서, 에어로졸 형성 물품의 하측면을 통하여 내부로 가열 핀(52)이 삽입된다. 제어 장치의 전원 공급부는 제 1 전극 단자(62)의 타단과, 제 2 전극 단자(60b)에 연결되어, 교류 전원을 공급한다. 가열 패턴부(60)는 교류 전원을 공급 받게 되며, 가열 핀(52)에서 유도 가열이 이루어지며, 가열 패턴부(60)의 저항 발열이 이루어짐에 의해서, 에어로졸 형성 물품의 내부와 외측면이 함께 가열되어, 에어로졸이 발생되며, 사용자의 퍼프에 의해서 외부로 배출된다.

본 발명에서 가열 패턴부(60)가 1개 구비되는 것이 설명되고 있으나, 복수의 가열 패턴부들이 히터 본체(50)의 내측면에 서로 일정 간격 이격되면서 배치될 수 있으며, 전원 공급부는 복수의 가열 패턴부에 병렬적으로 전기적으로 연결되어 교류 전원을 공급할 수 있다.

도 4는 도 2의 히팅 디바이스가 장착된 에어로졸 발생 장치의 부분 단면도이다.

가열 핀(52)은 히터 본체(50)의 하측면에 고정 장착되며, 가열 공간 내에서 하방에서 상방으로 돌출 형성된다.

패턴부(60a)는 히터 본체(50)의 내측면에 인접하여 장착되며, 패턴부(60a)의 상단부는 가열핀(52)보다 높게 위치되며, 패턴부(60a)의 하단부는 가열핀(52)의 중간보다 낮게 위치된다.

패턴부(60a)는 패턴부(60a)의 일단 또는 히터 본체(50)의 내측면 일 지점부터 히터 본체(50)의 내측면에 나선형으로 또는 직선 나선형으로 연장하되, 히터 본체의 내측면의 형상(예를 들면, 원통 형상이나 라운드 형상)을 따라서 연장한다. 패턴부(60a)의 타단은 히터 본체(50)의 하측면 또는 내측면을 관통하여 외부에 노출되는 제 2 전극 단자(60b)에 연결된다. 즉, 제 2 전극 단자(60b)의 일단은 패턴부(60a)에 연결되며, 제 2 전극 단자(60b)의 타단은 히터 본체(50)의 하측면 또는 내측면을 관통하여 외부에 노출된다.

관통홀(50)은 패턴부(60a)의 일단에 대응하는 위치에 형성되거나, 패턴부(60a)의 일 측면에 대응하는 위치에 형성되어, 제 1 전극 단자(62)가 관통홀(50)을 통하여 패턴부(60a)에 전기적으로 및 물리적으로 연결된다.

가열 패턴부(60)와 케이스(30) 내측면 사이의 간격인 에어갭의 폭은 도 1의 종래 기술에서의 에어갭의 폭보다 더 큼으로써, 케이스(30)의 외측면으로 확산되거나 전달되는 열이 도 1의 종래 기술에서의 열보다 더 감소되는 효과가 있다.

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.

50: 히터 본체 60: 가열 패턴부

Claims (7)

1. 상측이 개방된 중공인 가열 공간이 형성된 히터 본체와;
   히터 본체의 가열 공간 하측에서 상방향으로 돌출 형성된 자성체인 가열핀과;
   히터 본체의 내측면에 장착되는 적어도 하나 이상의 전도성 금속 재질의 가열 패턴부를 구비하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   가열 패턴부는 일단을 중심으로 나선형으로 연장되는 패턴부를 구비하고,
   패턴부는 히터 본체의 내측면에 히터 본체의 내측면의 형상을 따라서 연장하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
3. 제 2 항에 있어서,
   가열 공간을 향하는 패턴부의 측면의 적어도 일부분은 히터 본체의 내측면 외부인 가열 공간으로 노출되거나, 패턴부는 히터 본체의 외측면보다 히터 본체의 내측면에 보다 근접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   히터 본체는 내열성 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
5. 제 4 항에 있어서,
   히터 본체의 측면에는 관통홀이 형성되며,
   가열 패턴부의 일부분이나 일단의 외측면이 관통홀을 통하여 노출되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
6. 제 5 항에 있어서,
   히팅 디바이스는 일단이 관통홀을 통하여 가열 패턴부에 전기적으로 연결되는 제 1 전극 단자와, 일단이 패턴부에 연결되며 타단이 히터 본체의 하측면이나 하측면을 관통하여 외부에 노출되는 제 2 전극 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
7. 제 5 항에 있어서,
   가열 패턴부는 히터 본체의 사출 시에 인서트된 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.

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