KR20230092955A - 니들 형상 발열체 및 에어로졸 발생장치 - Google Patents

니들 형상 발열체 및 에어로졸 발생장치 Download PDF

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Abstract

니들 형상 발열체(1) 및 에어로졸 발생장치에 관한 것으로, 발열체(1)는 전기 전도가 가능한 외측 튜브(11) 및 외측 튜브(11)에 설치된 발열 회로(15)와 온도 측정 회로를 포함하고, 발열 회로(15)와 온도 측정 회로의 일극은 모두 외측 튜브(11)와 전기가 전도되도록 연결된다. 발열 회로(15)와 온도 측정 회로는 일극을 공용하여 발열체(1)에 필요한 전극 리드 와이어의 수량을 줄일 수 있다.

Description

니들 형상 발열체 및 에어로졸 발생장치
본 발명은 무화분야에 관한 것으로, 더 상세하게는, 니들 형상 발열체 및 에어로졸 발생장치에 관한 것이다.
가열 불연소형 전자담배는 저온 베이킹 흡연 도구라고도 불리우며, 저온 가열 불연소의 방식을 통해 연초(煙草) 등 에어로졸 발생 기질을 가열하여 흡입할 수 있는 연무를 형성하는 에어로졸 발생장치로서, 이는 주로 발열체에 전기가 통한 후 온도를 정확하게 제어해 연초를 가열함으로써, 저온 조건하에서 연초에서 연초 추출물을 신속하게 방출한다.
종래기술에 따른 니들 형상 발열체는 통상적으로 전기가 통해 발열한 후 에어로졸 발생 기질을 가열하는 데 사용되는 발열 회로와 온도를 검측하는 데 사용되는 온도 측정 회로를 포함하고, 발열체의 전극 리드 와이어는 통상적으로 다수 개이고, 전극 리드 와이어가 비교적 많거나 전극 리드 와이어 간의 거리가 비교적 짧다.
본 발명은 종래기술의 상기 결함을 해소하기 위하여 창출된 것으로, 그 목적은, 필요한 전극 리드 와이어의 수량이 비교적 적은 니들 형상 발열체 및 상기 니들 형상 발열체를 구비한 에어로졸 발생장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 기술문제를 해결하기 위하여 이용하는 기술방안은 아래와 같다. 즉, 니들 형상 발열체를 구성하며, 전기 전도가 가능한 외측 튜브 및 상기 외측 튜브에 설치된 발열 회로와 온도 측정 회로를 포함하고, 상기 발열 회로와 온도 측정 회로의 일극은 모두 상기 외측 튜브와 전기가 전도되도록 연결된다.
일부 실시예에서, 상기 발열 회로는 금속 PTC 소재를 이용해 제조된다.
일부 실시예에서, 상기 발열 회로의 전기저항 온도 계수는 1500 내지 3500ppm 사이이다.
일부 실시예에서, 상기 온도 측정 회로는 금속 PTC 소재를 이용해 제조되고, 또는, 상기 온도 측정 회로는 서모커플(thermocouple)구조를 이용한다.
일부 실시예에서, 상기 발열체는 상기 외측 튜브와 전기가 전도되도록 연결되는 제1 전극 리드 와이어를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 전극 리드 와이어는 상기 외측 튜브의 바닥부 외측에 용접된다.
일부 실시예에서, 상기 발열체는 상기 외측 튜브의 꼭대기부에 삽입 설치하는 니들을 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 발열 회로와 상기 온도 측정 회로의 일극은 모두 상기 니들과 상기 외측 튜브 사이에 프레스되어 상기 외측 튜브와 도통한다.
일부 실시예에서, 상기 니들은 상기 외측 튜브에 삽입 설치된 기둥 형상의 삽입부 및 상기 삽입부의 상방에 연결된 콘형상(cone type)의 도입부를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 발열체는 상기 외측 튜브에 설치된 절연봉을 더 포함하고, 상기 발열 회로와 상기 온도 측정 회로는 상기 절연봉의 외부를 에워싸며 설치된다.
일부 실시예에서, 상기 발열 회로는 상기 온도 측정 회로의 외층에 설치된다.
일부 실시예에서, 상기 발열 회로와 상기 온도 측정 회로 사이는 침지 또는 스프레이 코팅을 통해 절연층이 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 발열체는 상기 발열 회로의 다른 일극과 전기가 전도되도록 연결된 제2 전극 리드 와이어 및 상기 온도 측정 회로의 다른 일극과 전기가 전도되도록 연결된 제3 전극 리드 와이어를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 외측 튜브의 재질은 내고온 합금 또는 금속 소재이다.
일부 실시예에서, 상기 외측 튜브의 내부는 내고온 절연 매개체가 충진되고 외부는 세라믹 코팅층이 코팅된다.
일부 실시예에서, 상기 발열체는 베이스를 더 포함하고, 상기 외측 튜브의 하단은 상기 베이스에 삽입 설치된다.
일부 실시예에서, 상기 베이스는 세라믹 재질이다.
일부 실시예에서, 상기 외측 튜브의 하단은 세라믹 페인트를 통해 상기 베이스에 용접된다.
본 발명은 상기 어느 한 항에 따른 발열체를 포함한 에어로졸 발생장치를 더 제공한다.
본 발명을 실시할 경우, 적어도 아래의 유익한 효과를 이룬다.
발열 회로와 온도 측정 회로의 일극이 모두 외측 튜브와 도통하고, 발열 회로와 온도 측정 회로가 일극을 공용하여 발열체에 필요한 전극 리드 와이어의 수량을 감소할 수 있다.
이하, 도면 및 실시예를 결합해 본 발명을 더 설명하며, 도면에서,
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 발열체의 입체 구조 설명도이고;
도 2는 도 1에 도시된 발열체의 단면 구조 설명도이고;
도 3은 도 1에 도시된 발열체의 분해 구조 설명도이고;
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 입체 구조 설명도이다.
본 발명의 기술특징, 목적과 효과를 더 명료하게 이해하기 위하여, 도면과 대조해 본 발명의 구체적인 실시방식을 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예에 따른 니들 형상 발열체(1)는 전기 전도가 가능한 외측 튜브(11), 외측 튜브(11)의 꼭대기부에 삽입 설치된 니들(12), 종방향으로 외측 튜브(11)에 설치된 절연봉(14), 외측 튜브(11)에 설치되고 일극이 외측 튜브(11)와 전기가 전도되도록 연결된 발열 회로(15) 및 온도 측정 회로, 외측 튜브(11)와 전기가 전도되도록 연결된 제1 전극 리드 와이어(17), 발열 회로(15)의 다른 일극과 전기가 전도되도록 연결된 제2 전극 리드 와이어(18), 온도 측정 회로의 다른 일극과 전기가 전도되도록 연결된 제3 전극 리드 와이어(19) 및 외측 튜브(11)의 바닥부에 설치된 베이스(13)를 포함할 수 있다. 발열 회로(15)와 온도 측정 회로의 일극이 외측 튜브(11)와 도통하고, 더 나아가, 제1 전극 리드 와이어(17)와 도통하고, 발열 회로(15)와 온도 측정 회로는 일극을 공용하여 발열체 중 전극 리드 와이어의 수량을 줄인다. 이외에도, 제1 전극 리드 와이어(17)가 외측 튜브(11)에 의해 인출되어 각각의 전극 리드 와이어 사이의 거리를 늘릴 수 있다.
절연봉(14)은 내고온 절연 소재를 이용해 제조될 수 있고, 예를 들어, 내고온 절연 세라믹 소재로 제조되고, 이는 대체적으로 긴 원기둥 형상을 이루고 위에서부터 아래로 차례대로 연결한 제1 단(141), 제2 단(142), 제3 단(143)을 포함할 수 있다. 제2 단(142)의 직경은 제1 단(141)과 제3 단(143)의 직경보다 크고 외측 튜브(11)의 내경보다 작다. 제1 단(141)은 니들(12)에 밀접하게 삽입 설치하여 고정할 수 있고, 제1 단(141)과 제2 단(142) 사이에 형성된 단차면은 니들(12)의 바닥면에 밀착할 수 있고, 제3 단(143)은 베이스(13)에 밀접하게 삽입 설치하여 고정할 수 있다.
발열 회로(15)와 온도 측정 회로는 축방향을 따라 나선형으로 제2 단(142)의 외부를 감싼다. 발열 회로(15)는 전기가 통해 발열한 후에 에어로졸 발생 기질을 가열하는 역할을 하고, 이는 금속 PTC(Positive Temperature Coefficient, 양의 온도계수) 소재를 이용해 제조될 수 있고, 상기 소재는 온도가 높아짐에 따라 전기 저항도 상승 추세를 보인다. 사용자의 수요에 근거해, 발열 회로(15)의 전기저항 온도 계수는 1500 내지 3500ppm 사이에서 선택할 수 있다. 온도 측정 회로는 금속 PTC 소재를 이용해 제조할 수 있고, 또는, 서모커플(thermocouple)구조를 이용할 수도 있다.
발열 회로(15)와 온도 측정 회로는 층간 구조를 이용할 수 있고, 상세하게, 온도 측정 회로는 내층에 위치하고, 발열 회로(15)는 외층에 위치한다. 제조할 때 먼저, 온도 측정 회로를 에워싸도록 제조하여 절연봉(14)에 고정하고, 침지 또는 스프레이 코팅을 통해 절연층을 형성하며; 소결해 경화한 후, 다시, 발열 회로(15)를 에워싸도록 제조하며; 마지막에 꼭대기부 니들(12)과 바닥부 베이스(13)를 통해 고정한다. 발열 회로(15)의 하단과 용접해 도통한 제2 전극 리드 와이어(18) 및 온도 측정 회로의 하단과 용접해 도통하는 제3 전극 리드 와이어(19)는 절연봉(14)을 따라 인출된다.
니들(12)은 내고온 합금 또는 금속 소재, 예를 들어, 스테인리스강 등을 이용해 제조할 수 있다. 니들(12)은 일부 실시예에서 상부에 위치한 도입부(121) 및 하부에 위치한 삽입부(122)를 포함할 수 있다. 도입부(121)는 원뿔 형상을 이루어 에어로졸 발생 기질에 삽입하는 데 유리하다. 도입부(121)의 큰 단의 직경은 외측 튜브(11)의 외경과 일치하고 삽입부(122)의 외경보다 크다. 삽입부(122)는 원기둥 형상을 이루고 외측 튜브(11)에 밀접하게 삽입 설치되며, 도입부(121)와 삽입부(122) 사이에 형성된 단차면은 외측 튜브(11)의 상단면에 밀착한다. 발열 회로(15)와 온도 측정 회로의 상단은 니들(12)의 도입부(121)를 통해 외측 튜브(11)와 프레스되어 외측 튜브(11)와 도통하고, 더 나아가, 제1 전극 리드 와이어(17)와 도통한다. 제1 전극 리드 와이어(17)는 외측 튜브(11)의 바닥부 외측면에 용접되어 외측 튜브(11)와 도통한다.
외측 튜브(11)는 원형 튜브 형상을 이루고, 이는 내고온 합금 또는 금속 소재, 예를 들어, 스테인리스강 등을 이용해 제조할 수 있다. 외측 튜브(11)의 내부는 내고온 절연 매개체가 충진되고, 외부는 세라믹 코팅층이 코팅된다. 베이스(13)는 세라믹 구조재일 수 있고, 이는 세라믹 페인트을 통해 외측 튜브(11)에 용접될 수 있다. 베이스(13)의 꼭대기면은 하측으로 함몰해 장착홈(130)이 형성되고, 외측 튜브(11)는 장착홈(130)에 삽입 설치되고, 외측 튜브(11)의 바닥면은 장착홈(130)의 홈 바닥면에 밀착할 수 있다. 베이스(13)의 바닥면은 상측으로 함몰해 장착홈(130)과 상호 연통한 전극 홀(131)이 형성되고, 전극 홀(131)은 적어도 3개이고, 각각 제1 전극 리드 와이어(17), 제2 전극 리드 와이어(18), 제3 전극 리드 와이어(19)가 관통해 지나가도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예에서, 에어로졸 발생장치는 대체적으로 네모 기둥 형상을 이룰 수 있고, 하우징(2), 하우징(2)의 내부에 설치된 발열체(1), 하우징(2)의 내부에 설치되어 발열체(1)와 전기적으로 연결되는 배터리를 포함하며, 에어로졸 발생 기질(3)은 하우징(2)의 꼭대기부에서부터 하우징(2)에 삽입할 수 있다. 발열체(1)의 상단은 에어로졸 발생 기질(3)에 삽입되고, 전기가 통해 승온된 후에 에어로졸 발생 기질(3)에 대한 베이킹 가열을 진행하여 사용자가 흡입할 수 있는 연무를 형성한다. 상기 에어로졸 발생장치가 네모 기둥 형상을 이루는 데 한정되지 않고, 원기둥 형상 등과 같이 다른 형상을 이룰 수 있는 것은 이해할 수 있을 것이다.
발열체(1)의 제1 전극 리드 와이어(17)는 배터리의 양극과 전기적으로 연결할 수 있고, 발열체(1)의 제2 전극 리드 와이어(18) 및 제3 전극 리드 와이어(19)는 배터리의 음극과 전기적으로 연결하며; 또는, 발열체(1)의 제1 전극 리드 와이어(17) 역시 배터리의 음극과 전기적으로 연결할 수 있고, 발열체(1)의 제2 전극 리드 와이어(18) 및 제3 전극 리드 와이어(19)는 배터리의 양극과 전기적으로 연결한다.
상술한 각각의 기술특징이 한정받지 않고 임의로 조합해 사용할 수 있는 것은 이해할 수 있을 것이다.
상기 실시예는 본 발명의 바람직한 실시방식을 기재하였을 뿐이고, 그의 기재가 비교적 구체적이고 상세하지만, 이로써 본 발명의 특허범위에 대한 한정으로 이해할 수는 없으며; 무엇보다도, 본 기술분야의 통상적인 기술자들은 본 발명의 사상을 이탈하지 않는 전제하에 상기 기술특징에 대해 자유로운 조합을 진행할 수 있고, 다양한 변형과 개선을 진행할 수도 있고, 이런 것들은 모두 본 발명의 보호 범위에 속하며; 따라서, 본 발명의 특허청구범위에서 진행한 등가적 변환과 수식은 모두 본 발명에 따른 청구항에 포괄되는 범위에 속해야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 니들 형상 발열체에 있어서,
    전기 전도가 가능한 외측 튜브(11) 및 상기 외측 튜브(11)에 설치된 발열 회로(15)와 온도 측정 회로를 포함하고, 상기 발열 회로(15)와 온도 측정 회로의 일극은 모두 상기 외측 튜브(11)와 전기가 전도되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열 회로(15)는 금속 PTC 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발열 회로(15)의 전기저항 온도 계수는 1500 내지 3500ppm 사이인 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온도 측정 회로는 금속 PTC 소재를 포함하고, 또는, 상기 온도 측정 회로는 서모커플(thermocouple)구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발열체는 상기 외측 튜브(11)와 전기가 전도되도록 연결된 제1 전극 리드 와이어(17)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전극 리드 와이어(17)는 상기 외측 튜브(11)의 바닥부 외측에 용접되는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발열체는 상기 외측 튜브(11)의 꼭대기부에 삽입 설치하는 니들(12)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발열 회로(15)와 상기 온도 측정 회로의 일극은 모두 상기 니들(12)과 상기 외측 튜브(11) 사이에 프레스되어 상기 외측 튜브(11)와 도통하는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 니들(12)은 상기 외측 튜브(11)에 삽입 설치된 기둥 형상의 삽입부(122) 및 상기 삽입부(122)의 상방에 연결된 콘형상(cone type)의 도입부(121)를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발열체는 상기 외측 튜브(11)에 설치된 절연봉(14)을 더 포함하고, 상기 발열 회로(15)와 상기 온도 측정 회로는 상기 절연봉(14)의 외부를 에워싸며 설치되는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 발열 회로(15)는 상기 온도 측정 회로의 외층에 설치되는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발열 회로(15)와 상기 온도 측정 회로 사이는 침지 또는 스프레이 코팅을 통해 절연층이 형성되는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발열체는 상기 발열 회로(15)의 다른 일극과 전기가 전도되도록 연결된 제2 전극 리드 와이어(18) 및 상기 온도 측정 회로의 다른 일극과 전기가 전도되도록 연결된 제3 전극 리드 와이어(19)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측 튜브(11)의 재질은 내고온 합금 또는 금속 소재인 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측 튜브(11)의 내부는 내고온 절연 매개체가 충진되고 외부는 세라믹 코팅층이 코팅되는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  16. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열체는 베이스(13)를 더 포함하고, 상기 외측 튜브(11)의 하단은 상기 베이스(13)에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 베이스(13)는 세라믹 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 외측 튜브(11)의 하단은 세라믹 페인트를 통해 상기 베이스(13)에 용접되는 것을 특징으로 하는 니들 형상 발열체.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 발열체를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치.
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