KR20230138778A - 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스에 관한 것으로서, 특히 유도 가열 코일의 단위 코일들 각각에 대하여 서셉터 방향 이외에는 절연하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스에 관한 것이다.
본 발명인 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스는 중공이 형성된 권선 프레임과, 권선 프레임의 내측면과 일정 간격 이격되며 권선 프레임의 중공 내에 삽입 안착되며 가열 공간을 형성하는 자성체인 서셉터, 권선 프레임의 외측면을 나선형으로 둘러 감싸는 유도 가열 코일과, 유도 가열 코일의 이웃하는 단위 코일들 사이에 형성되는 수평 절연부를 적어도 포함하는 절연부를 구비한다.

Description

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

본 발명은 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스에 관한 것으로서, 특히 유도 가열 코일의 단위 코일들 각각에 대하여 서셉터 방향 이외에는 절연하는 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 제 1 및 제 2 실시예의 모식도들이다. 도 1의 (a) 및 (b)는 수직 단면도들이다.

도 1의 (a) 및 (b)의 제 1 및 제 2 실시예 각각의 히팅 디바이스 각각은 궐련형 에어로졸 발생 물품이 삽입되는 공동인 가열 공간을 형성하는 서셉터(10)와, 서셉터(10)와 일정 간격 이격되는 제 1 및 제 2 유도 가열 코일 유닛(20a), (20b)을 포함하여 구성된다. 제 1 및 제 2 유도 가열 코일 유닛 각각은 선재인 도전성 와이어(예를 들면, 구리선, 리츠와이어 등)를 내부에 중공이 형성된 권선 프레임(24)의 외측면을 따라서 시계 방향 또는 반 시계 방형의 나선형으로 회전하여 둘러 감싸는 제 1 및 제 2 유도 가열 코일(20a), (20b) 각각을 구비한다. 권선 프레임(24) 내의 중공에 자성체(강자성체, 연자성체 등)인 서셉터(10)가 삽입 안착된다.

제 1 유도 가열 코일(20a)과 제 2 유도 가열 코일(20b) 간의 차이는 서로 이웃하는 단위 코일들 간의 간격이 서로 상이한 것이다.

제 1 유도 가열 코일(20a)의 서로 이웃하는 단위 코일(21) 간의 간격은 예를 들면, 2mm 이상이고, 제 2 유도 가열 코일(20b)의 서로 이웃하는 단위 코일(22) 간의 간격은 예를 들면, 2mm 미만이다.

서셉터(10)에는 표시된 온도 분포는 제어 장치가 유도 가열 코일 유닛(20a), (20b) 각각에 교류 전원을 인가한 경우의 온도 분포이다. 적색 부분이 고온이며, 적색 부분에서 청색 부분으로 갈 수록 온도가 낮아지며, 청색 부분이 저온에 해당된다.

단위 코일들(21) 간의 간격에 의한 제 1 유도 가열 코일(20a)에서의 저항열은 단위 코일들(22) 간의 간격에 의한 제 2 유도 가열 코일(20b)에서의 저항열보다 작게 된다.

그러나, 제 1 유도 가열 코일(20a)의 단위 코일들(21) 간의 간격에 의한 서셉터(10)의 온도 분포에서, 고온 부분이 서셉터(10)의 중앙에만 집중되어, 서셉터(10) 전체에 대한 가열에는 불리하다. 반면에, 제 2 유도 가열 코일(20b)의 단위 코일들(22) 간의 간격에 의한 서셉터(10)의 온도 분포에서, 고온 부분이 서셉터(10)의 전체에 고르게 분포되어, 서셉터(10) 전체에 대한 가열에 유리하다.

위와 같이 종래 기술에서는 단위 코일들 간의 간격에 의한 저항열과 서셉터(10)에서의 온도 분포 특성을 모두 충족시키지 못하는 문제가 있다.

본 발명은 유도 가열 코일의 단위 코일들 각각에 대하여 서셉터 방향 이외에는 절연하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명인 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스는 중공이 형성된 권선 프레임과, 권선 프레임의 내측면과 일정 간격 이격되며 권선 프레임의 중공 내에 삽입 안착되며 가열 공간을 형성하는 자성체인 서셉터, 권선 프레임의 외측면을 나선형으로 둘러 감싸는 유도 가열 코일과, 유도 가열 코일의 이웃하는 단위 코일들 사이에 형성되는 수평 절연부를 적어도 포함하는 절연부를 구비한다.

또한, 수평 절연부의 일단은 권선 프레임의 외측면에 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 절연부는 유도 가열 코일의 외측면을 둘러 감싸거나 덮은 수직 절연부를 구비하고, 수평 절연부의 타단은 수직 절연부의 내측면에 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 수평 절연부의 일단의 두께는 권선 프레임에 근접할 수록 증가하고, 권선 프레임에서 멀어질 수록 감소하는 것이 바람직하다.

또한, 수직 절연부와, 수평 절연부가 일체로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 수평 절연부의 일단을 포함하는 일부분은 권선 프레임의 외측면에 대하여 수직 상태이고, 수평 절연부의 남은 부분은 상방향으로 기울어져서 유도 가열 코일의 단위 코일의 외측면을 덮는 것이 바람직하다.

또한, 절연부는 캡톤 테이프나 테프론 테이프로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 유도 가열 코일의 단위 코일들 각각에 대하여 서셉터 방향 이외에는 절연하여, 단위 코일들 간의 간격에 의한 저항열을 감소시키면서 서셉터로 유도 기전력이 서셉터 방향으로 집중되도록 하여 열 효율을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스의 제 1 및 제 2 실시예의 모식도들이다.
도 2는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스의 단면도이다.
도 3은 도 2의 히팅 디바이스를 제조하는 제 1 공정의 모식도이다.
도 4는 도 2의 히팅 디바이스를 제고하는 제 2 공정의 모식도이다.
도 5는 도 2의 히팅 디바이스의 부분 상세도이다.

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. 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.

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 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 교류 전원 공급 및 공급 차단을 수행하는 제어 장치를 구비한다.

본 발명에서의 히팅 디바이스는 저면에 기류 패스와 연통되며 중공이 형성된 서셉터만을 포함할 수도 있고, 이러한 서셉터와 가열 공간 내에 저면에서 상측으로 돌출 장착되는 가열봉침을 추가적으로 포함할 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스의 단면도이다.

히팅 디바이스는 궐련형 에어로졸 발생 물품이 삽입되는 공동인 가열 공간을 형성하는 서셉터(10)와, 서셉터(10)와 일정 간격 이격되는 유도 가열 코일 유닛을 포함하여 구성된다. 유도 가열 코일 유닛은 상하 방향으로 중공이 형성된 권선 프레임(24)과, 선재인 도전성 와이어(예를 들면, 구리선, 리츠와이어 등)가 내부에 중공이 형성된 권선 프레임(24)의 외측면을 따라서 시계 방향 또는 반 시계 방형의 나선형으로 회전하여 둘러 감싸는 유도 가열 코일(20c)을 구비한다. 권선 프레임(24)에 형성된 중공에 자성체(강자성체, 연자성체 등)인 서셉터(10)가 삽입 안착되며, 서셉터(10)의 외측면과 권선 프레임(24)의 내측면이 일정 간격 이격된다.

유도 가열 코일(20c)에서의 서로 이웃하는 단위 코일들(23) 간의 간격은 예를 들면, 2mm 미만이다.

또한, 유도 가열 코일 유닛은 유도 가열 코일(20c)의 이웃하는 단위 코일(23) 사이 및/또는 단위 코일(23)의 외측면을 둘러 감싸거나 덮는 절연부(30)를 구비한다.

절연부(30)는 권선 프레임(24)에 일단이 연결되며 단위 코일들(23) 사이의 공간에 배치되는 수평 절연부(32) 및/또는 서셉터(10)의 반대 방향인 유도 가열 코일(20c) 또는 단위 코일(23)의 외측면을 둘러 감싸거나 덮는 수직 절연부(34)를 구비하며, 수평 절연부(32)의 타단은 수직 절연부(34)의 내측면에 연결된다. 절연부(30)는 수평 절연부(32)만을 구비할 수도 있으며, 이 수평 절연부(32)는 단위 코일들(23) 사이의 공간에 배치되므로, 권선 프레임(24)의 외측면을 따라서 나선형으로 연장된다.

수평 절연부(32)와 수직 절연부(34)는 도 3 및 4에서와 같이, 일체로 형성될 수 있다.

절연부(30)는 제어 장치가 히팅 디바이스로 교류 전원을 인가할 때, 서셉터(10)의 최고 온도(예를 들면, 200℃)에서 그 절연성이 유지되는 내열성을 지니며, 권선 프레임(24)와 유도 가열 코일(20c)와의 접착을 위해 절연 테이프 형태가 바람직하다. 절연부(30)는 예를 들면, 캡톤(kapton) 테이프나 테프론 테이프일 수 있다.

서셉터(10)에는 표시된 온도 분포는 제어 장치가 유도 가열 코일 유닛(20c)에 교류 전원을 인가한 경우의 온도 분포이다. 적색 부분이 고온이며, 적색 부분에서 청색 부분으로 갈 수록 온도가 낮아지며, 청색 부분이 저온에 해당된다.

유도 가열 코일(20c)의 단위 코일들(23) 간의 간격에 의한 서셉터(10)의 온도 분포에서, 고온 부분이 서셉터(10)의 전체에 고르게 분포되어, 서셉터(10) 전체에 대한 가열에 유리하다.

또한, 유도 가열 코일(20c)의 외측면을 둘러 감싸거나 덮으면서, 유도 가열 코일(20c)의 단위 코일들(23) 사이를 절연시키는 절연부(30)에 의해서, 단위 코일들(23)의 인접에 의해 발생되는 저항열을 감소시킬 수 있다.

또한, 절연부(30)는 서셉터(10)를 향하는 유도 가열 코일(20c) 또는 단위 코일들(23)의 내측면을 제외한 유도 가열 코일(20c)의 부분을 절연시킴으로써, 서셉터(10)로 유도 기전력이 서셉터 방향으로 집중되도록 하여 열 효율을 향상시킨다.

도 3은 도 2의 히팅 디바이스를 제조하는 제 1 공정의 모식도이고, 도 4는 도 2의 히팅 디바이스를 제고하는 제 2 공정의 모식도이다. 도 3 및 4에서, 서셉터(10)는 설명을 위해 생략되어 도시된다.

도 3 에서, 권선 프레임(24)의 외측면에 나선형으로 감겨진 유도 가열 코일(20c)이 형성되며, 유도 가열 코일(20c)의 단위 코일들(23) 사이에 절연부(30)의 수평 절연부(32)가 권선 프레임(24)의 외측면에 나선형으로 감겨진다. 수평 절연부(32)의 두께는 단위 코일들(23) 사이의 간격 이하인 것이 바람직하다. 수평 절연부(32)은 절연부(30)의 단위 코일에 해당된다.

에어로졸 발생 장치의 케이스(40)에는 히팅 디바이스가 삽입되는 삽입 공간(42)이 중공 형태로 구비되며, 삽입 공간(42)의 직경은 유도 가열 코일(20c)의 직경과, 수평 절연부(32)의 두께의 2배의 합과 같거나 조금 큰 것이 바람직하다.

도 3에서, 히팅 디바이스는 케이스(40)의 중공(42) 내로 수직 하방으로 방향(적색 화살표 방향)으로 삽입된다.

도 4에서, 이러한 삽입에 의해서, 수평 절연부(32)는 케이스(40)의 내측면에 걸려서 상방향으로 기울어지면서 유도 가열 코일(20c)의 외측면을 덮게 된다. 즉, 도 3 및 4에서, 수평 절연부(32)의 일부(일단을 포함하는 부분)는 권선 프레임(24)의 외측면에 대하여 수직 상태를 유지하고, 수평 절연부(32)의 남은 부분은 상방향으로 기울어져서 유도 가열 코일(20c)(또는 단위 코일(23))의 외측면을 덮게 되어 수직 절연부의 기능을 수행한다. 수평 절연부(32)의 폭은 유도 가열 코일(20c)의 선경의 2배 이상이 되도록 하여, 수평 절연부(32)가 수직 형태로 기울어지면서 이웃하는 수평 절연부(32)에 접촉하여 결합하여, 단위 코일(23)의 외측면을 완전히 덮을 수 있다.

도 5는 도 2의 히팅 디바이스의 부분 상세도이다. 도 5의 히팅 디바이스는 도 3의 삽입 과정 이전의 구조이다.

절연부(30)의 수평 절연부(32)의 일단(32a)이 권선 프레임(24)의 외측면에 연결될 때, 절연부(30)가 권선 프레임(24)에 보다 신뢰도 높게 연결 상태를 유지하기 위해서, 수평 절연부(32)의 일단(32a)의 두께가 수평 절연부(32)의 다른 부분(예를 들면, 타단)의 두께보다 더 두껍게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 수평 절연부(32)의 일단(32a)이 단위 코일(23)의 측면에 근접하거나 접하는 상태가 되도록, 권선 프레임(24)에 근접할 수록 그 두께가 증가하고, 권선 프레임(24)에서 멀어질 수록 그 두께가 감소하는 것이 바람직하다. 이러한 수평 절연부(32)의 일단(32a)의 구조에 의해, 유도 가열 코일(20c)의 단위 코일들(23)의 위치가 도 3 및 4와 같은 삽입 과정에서도 유지되도록 한다.

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.

20c: 유도 가열 코일 30: 절연부

Claims (7)

1. 중공이 형성된 권선 프레임과;
   권선 프레임의 내측면과 일정 간격 이격되며 권선 프레임의 중공 내에 삽입 안착되며 가열 공간을 형성하는 자성체인 서셉터와;
   권선 프레임의 외측면을 나선형으로 둘러 감싸는 유도 가열 코일과;
   유도 가열 코일의 이웃하는 단위 코일들 사이에 형성되는 수평 절연부를 적어도 포함하는 절연부를 구비하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   수평 절연부의 일단은 권선 프레임의 외측면에 연결되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
3. 제 2 항에 있어서,
   절연부는 유도 가열 코일의 외측면을 둘러 감싸거나 덮은 수직 절연부를 구비하고, 수평 절연부의 타단은 수직 절연부의 내측면에 연결되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
4. 제 2 항에 있어서,
   수평 절연부의 일단의 두께는 권선 프레임에 근접할 수록 증가하고, 권선 프레임에서 멀어질 수록 감소하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
5. 제 3 항에 있어서,
   수직 절연부와, 수평 절연부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
6. 제 2 항에 있어서,
   수평 절연부의 일단을 포함하는 일부분은 권선 프레임의 외측면에 대하여 수직 상태이고, 수평 절연부의 남은 부분은 상방향으로 기울어져서 유도 가열 코일의 단위 코일의 외측면을 덮는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   절연부는 캡톤 테이프나 테프론 테이프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.