KR20230142130A - 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기 - Google Patents
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Abstract
실시예는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기에 관한 것으로서, 특히 세라믹 흡습체의 무화면에 열전도도가 높은 발열 부재를 증착시켜 열효율을 향상시키는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기에 관한 것이다.
본 발명인 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기는 에어로졸 형성 기재를 내부에 흡습하는 세라믹 흡습체와, 세라믹 흡습체의 무화면에 증착된 발열 부재와, 발열 부재에 전기적으로 연결된 제 1 및 제 2 전극 단자들을 포함하여 구성된다.
본 발명인 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기는 에어로졸 형성 기재를 내부에 흡습하는 세라믹 흡습체와, 세라믹 흡습체의 무화면에 증착된 발열 부재와, 발열 부재에 전기적으로 연결된 제 1 및 제 2 전극 단자들을 포함하여 구성된다.
Description
실시예는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기에 관한 것으로서, 특히 세라믹 흡습체의 무화면에 열전도도가 높은 발열 부재를 증착시켜 열효율을 향상시키는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기에 관한 것이다.
일반적으로, 전자담배는 교환 가능한 카트리지에 채워진 니코틴을 포함하는 용액을 에어로졸 또는 기체 상태(무화 상태)로 만들어 흡입할 수 있도록 만든 전자기기를 말한다.
이와 같은 전자담배는 일반 담배를 대신하여 흡연 욕구를 충족시킬 수 있으면서 타르와 같은 유해 성분이 포함되지 않아 담배로부터 유발되는 인체에 유해한 영향을 감소시킬 수 있으며, 이와 동시에 흡연의 간접적 피해를 유발시키지 않는다는 장점이 있어 사용 인구가 폭발적으로 증가하고 있는 추세이다. 즉, 전자담배는 실내에서 흡연이 가능하고 각종 질병을 유발시키는 담배의 피해를 방지하면서 담배를 피우는 것과 동일한 효과가 있다.
특히 최근에는 담배의 맛에 과일 등과 같은 다른 향을 추가하여 다양한 풍미를 느낄 수 있는 전자담배의 출시도 이루어지고 있다.
이러한 전자담배는, 액상 니코틴이 수용된 무화기를 배터리부에 결합하면 무화기의 가열체가 발열하면서 액상 니코틴을 기화시키는 연무가 이루어진다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술의 전자담배는, 가열체가 액상 니코틴을 흡수하는 심지와 이 심지를 가열하는 코일로 이루어지므로, 장시간 사용하면 심지가 탄화되면서 연무의 맛과 향이 변화되고, 발열 면적이 작아 무화량 또는 연무량이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
실시예는 세라믹 흡습체의 무화면에 열전도도가 높은 발열 부재를 증착시켜 열효율을 향상시키는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명인 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기는 에어로졸 형성 기재를 내부에 흡습하는 세라믹 흡습체와, 세라믹 흡습체의 무화면에 증착된 발열 부재와, 발열 부재에 전기적으로 연결된 제 1 및 제 2 전극 단자들을 포함하여 구성된다.
또한, 발열 부재는 그래핀이나 그라파이트 재질의 복수의 층들로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 발열 부재의 두께는 0.1~5㎛ 범위에 속하는 것이 바람직하다.
또한, 세라믹 흡습체의 기공 직경은 10 ~ 100㎛ 범위에 속하고, 세라믹 흡습체의 기공률은 30% ~ 60% 범위에 속하는 것이 바람직하다.
또한, 세라믹 흡습체의 재질은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 탄화지르코늄(ZrC), 탄화텅스텐(WC), 알루미나(Al2O3), 코디어라이트(Cordierite), 뮬라이트(Mullite), 마그네슘 실리케이트(Mg2SiO4), 실리카(SiO2) 중의 어느 하나이거나 이들의 혼합물로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 발열 부재는 다공성이며, 발열 부재의 기공 직경은 2~10㎛ 범위에 속하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 및 제 2 전극 단자들 각각은 다공성 금속 재질인 것이 바람직하다.
또한, 발열 부재는 제 1 및 제 2 전극 단자 각각의 적어도 일부분과 중첩된 것이 바람직하다.
실시예는 무화면 전체나 대부분에 발열 부재가 형성되어 세라믹 흡습체를 통하여 세라믹 흡습체의 무화면으로 이송되는 에어로졸 형성 기재를 열전도도가 높은 발열 부재에 의해 가열함으로써, 무화량을 증가시키고 승온 속도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기의 정면도이다.
도 2는 도 1의 세라믹 무화기의 저면에서의 사시도이다.
도 2는 도 1의 세라믹 무화기의 저면에서의 사시도이다.
이하에서, 실시예들은 도면을 통하여 상세하게 설명된다. 그러나, 이는 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 설명되는 실시예들은 그 실시예들의 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.
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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.
실시예에서, 액상 또는 액상 에어로졸 카트리지는 내부의 수용 공간에 액상이나 겔 타입의 에어로졸 형성 기재(예를 들면, 향료, 니코틴, VG(식물성 글리세린), PG(프로필렌 글리콜), 약품 등)을 수용한다.
실시예에서, 액상 카트리지는 에어로졸 형성 기재에 접하여 흡습하며 모세관 현상에 의해 에어로졸 형성 기재가 이송될 수 있도록 다공성 세라믹 재질(또는 세라믹 흡습체)로 구성된 세라믹 무화기를 포함하여 구성된다.
실시예에서, 세라믹 무화기는 에어로졸 형성 기재에 접하는 액상 흡입면과, 액상 흡입면 이외의 측면에 형성된 무화면을 적어도 포함하여 구성된다. 실시예에서, 무화면의 적어도 일부분에는 가열 부재가 장착된다.
에어로졸 발생 장치는 액상 카트리지와, 액상 카트리지의 세라믹 무화기에 전원을 인가하거나 차단하여 에어로졸 발생 및 발생 중지를 수행하는 제어 장치를 포함한다.
도 1은 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기의 정면도이고, 도 2는 도 1의 세라믹 무화기의 저면에서의 사시도이다.
세라믹 무화기(1)는 에어로졸 형성 기재를 내부에 흡습하는 세라믹 흡습체(10)와, 세라믹 흡습체(10)의 일측면(12)에 증착 형성된 발열 부재(20)와, 세라믹 흡습체(10)의 일측면(12)에 형성되어 발열 부재(20)에 전원을 인가하는 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b)를 포함하여 구성된다.
세라믹 흡습체(10)는 일정한 공간을 차지하는 입체적 형상을 지니고 다공성이며, 액상 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재에 접촉하도록 액상 카트리지 또는 에어로졸 발생 장치의 케이스에 장착된다. 발열 부재(20)와 접촉하는 일측면(12)이 에어로졸이 발생되는 무화면에 해당되고, 그 일측면(12) 이외의 복수의 측면들 중의 적어도 하나 이상의 측면이 흡습면이다. 일측면(12)에 대한 발열 부재(20)의 가열 동작(또는 발열 동작)이 수행되면, 세라믹 흡습체(10) 내에 흡습된 에어로졸 형성 기재가 무화면에서 기화되어 무화면 외부로 배출되고, 흡습면에 접하는 에어로졸 형성 기재가 세라믹 흡습체(10) 내부로 흡습되면서 모세관 현상에 의해 무화면으로 이송된다.
세라믹 흡습체(10)의 재질은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 탄화지르코늄(ZrC), 탄화텅스텐(WC), 알루미나(Al2O3), 코디어라이트(Cordierite), 뮬라이트(Mullite), 마그네슘 실리케이트(Mg2SiO4), 실리카(SiO2) 중의 어느 하나이거나 이들의 혼합물로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 세라믹 흡습체(10)에서 배출되는 에어로졸 입자의 크기가 고려되어, 세라믹 흡습체(10)의 기공 직경은 10㎛ ~ 100㎛ 범위에 속하고, 에어로졸 형성 기재의 이송 속도 등이 고려되어, 세라믹 흡습체(10)의 기공률은 30% ~ 60% 범위에 속하는 것이 바람직하다.
발열 부재(20)는 그래핀이나 그라파이트 등의 열전도도가 높은 재질을 포함하여 구성되거나, 그래핀이나 그라파이트 등의 열전도도가 높은 재질만으로 구성될 수도 있다. 발열 부재(20)는 일측면(12)에서 증착 형성되되 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b) 각각의 가장자리에 전기적으로 연결되거나 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b) 각각과 적어도 일부분이 중첩될 수도 있다.
발열 부재(20)는 복수의 층들로 프린팅된 그래핀이나 그라파이트 재질로 구성되며, 전도성 다공성 재질일 수 있다. 발열 부재(20)의 두께는 0.1~5㎛ 범위에 속한다.
발열 부재(20)는 일측면(12)으로부터의 에어로졸 형성 기재가 외부로 누출되거나 누액되는 것을 방지하면서, 가열 동작 시에만 일측면(12)에서 생성된 에어로졸이 배출되어야 하는 것과, 배출되는 에어로졸의 직경을 고려하여 발열 부재(20)의 기공의 직경은 2~10㎛ 범위에 속하는 것이 바람직하다.
제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b) 각각은 일정 간격 이격되어 세라믹 흡습체(10)의 일측면(12)의 양 단부들 각각에 인접하여 형성된다. 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b) 사이에 발열 부재(20)가 형성된다. 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b)는 전도성 재질이며, 금이나 은 등과 같이 저항이 낮은 금속 재질인 것이 바람직하다. 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b)도 프린팅 방식으로 일측면(12)에 형성될 수도 있다. 또한, 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b) 각각도 다공성 금속 재질로 이루어짐으로써, 제 1 및 제 2전극 단자(40a, 40b)를 통하여서도 에어로졸이 배출될 수도 있다.
제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b) 각각으로 제어 장치로부터 전원을 인가 되어 발열 부재(20)에 인가한다. 발열 부재(20)는 전원을 인가 받아 발열하며 높은 열전도도에 의해 일측면(12)에 열이 균일하면서 신속하여 확산되거나 전달되도록 하며, 내부의 기공을 통하여 일측면(12)에서 생성된 에어로졸이 외부의 기류 패스로 배출된다. 이러한 빠른 열확산을 통하여 무화량을 증가시키고 승온 속도를 높일 수 있다.
또한, 발열 부재(20)는 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b) 이외의 일측면(12)에 전체에 증착되어 형성됨으로써, 일측면(12)에서의 열의 빠른 확산 및 전달이 가능하도록 한다.
세라믹 무화기(1)의 제조 공정에서, 상술된 세라믹 흡습체(10)의 재질 중의 하나나 그 혼합물의 소결 가공 시에, 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b)가 일측면(12)에 인서트 소결된다. 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b) 각각에서, 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b)에 발열 부재(20)의 원재료(그래핀 또는 그라파이트)가 증착되지 않도록, 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b)에 대한 마스크나 가림 처리를 수행한다. 일측면(12)에 대한 발열 부재(20)의 증착이 완료된 이후에, 마스크나 가림 처리에 사용된 구조체는 제 1 및 제 2 전극 단자(40a, 40b) 각각으로부터 제거된다.
이상 설명한 바와 같이, 상술한 특정의 바람직한 실시예들에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 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.
1: 세라믹 무화기
10: 세라믹 흡습체
Claims (8)
- 에어로졸 형성 기재를 내부에 흡습하는 세라믹 흡습체와;
세라믹 흡습체의 무화면에 증착된 발열 부재와;
발열 부재에 전기적으로 연결된 제 1 및 제 2 전극 단자들을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기. - 제 1 항에 있어서,
발열 부재는 그래핀이나 그라파이트 재질의 복수의 층들로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기. - 제 2 항에 있어서,
발열 부재의 두께는 0.1~5㎛ 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기. - 제 2 항에 있어서,
세라믹 흡습체의 기공 직경은 10 ~ 100㎛ 범위에 속하고, 세라믹 흡습체의 기공률은 30% ~ 60% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기. - 제 4 항에 있어서,
세라믹 흡습체의 재질은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 탄화지르코늄(ZrC), 탄화텅스텐(WC), 알루미나(Al2O3), 코디어라이트(Cordierite), 뮬라이트(Mullite), 마그네슘 실리케이트(Mg2SiO4), 실리카(SiO2) 중의 어느 하나이거나 이들의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기. - 제 1 항에 있어서,
발열 부재는 다공성이며, 발열 부재의 기공 직경은 2~10㎛ 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기. - 제 1 항에 있어서,
제 1 및 제 2 전극 단자들 각각은 다공성 금속 재질인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기. - 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
발열 부재는 제 1 및 제 2 전극 단자 각각의 적어도 일부분과 중첩된 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 세라믹 무화기.
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