KR20230153214A - 세라믹 무화기 - Google Patents
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Abstract
실시예는 세라믹 무화기에 관한 것으로서, 특히 다공성 세라믹 흡습체의 일면에 형성된 열선부가 세라믹 시트부에 의해 덮혀지도록 하는 세라믹 무화기에 관한 것이다.
실시예인 세라믹 무화기는 입체 형상의 다공성 재질로 이루어진 다공성 흡습체와, 다공성 흡습체의 제 1 면에 장착되거나 인접하는 열선부를 구비하는 히터부와, 다공성 특성을 지니며, 열선부의 상측면과 열선부에 인접한 제 1 면의 적어도 일부분을 덮으면서 다공성 흡습체에 장착되는 제 1 세라믹 시트층을 포함하는 세라믹 시트부를 구비한다.
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Description
실시예는 세라믹 무화기에 관한 것으로서, 특히 다공성 흡습체의 일면에 형성된 열선부가 세라믹 시트부에 의해 덮혀지도록 하는 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.
종래 기술로 대한민국 공개특허 제10-2019-7016523호의 발열 구성 요소(130)는 액상 가이드부(131) 및 발열부(132)을 기재하였다. 액상 가이드부(131)는 개방 단부(121)에 설치되고, 액상 저장 캐비티(122)에 향하는 액상 흡수면(131a) 및 액상 저장 캐비티(122) 외부에 위치한 무화면(131b)을 구비하고, 액상 가이드부(131)는 상기 액상 저장 캐비티(122) 내의 무화 액상을 무화면(131b)으로 전달시킬 수 있다. 발열부(132)는 무화면(131b) 상에 형성되고, 발열부(132)는 무화면(131b)으로 전달되는 무화 액상을 무화시켜 흡입할 수 있도록 무화된 기체를 획득한다. 액상 흡수면(131a) 상에 그루브(131c)가 형성되고, 그루브(131c)의 바닥 벽에서 무화면(131b)까지의 무화 액상이 전달된 최단 거리는 액상 흡수면(131a)에서 무화면(131b)까지의 무화 액상이 전달된 최단 거리보다 작도록 형성된다.
이러한 종래 기술은 그루브(131c)로부터 무화면(131b) 간의 간격(제 1 간격)과, 그루브(131c)가 형성되지 않은 액상 흡수면(131a)으로부터 무화면(131b) 간의 간격(제2간격)이 상이하여, 액상의 이송이 균일하지 않을 뿐만 아니라, 제2간격이 제1간격보다 크게 되어 그루브(131c)가 형성되지 않은 액상 흡수면(131a)으로부터 무화면(131b)까지의 액상의 이송 시간이 상대적으로 더 길게 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 발열부(132)가 무화면(131b) 상에 형성되어, 즉 발열부(132)가 액상 가이드부(131)의 외부에 장착됨으로써, 무화면(131b)로 이송되는 액상의 유량보다 무화면(131b)에서의 무화량(기화량)이 더 많을 경우에 발열부(132)는 탄화되기 시작하며, 이러한 탄화에 의한 탄 맛이 무화 가스와 함께 배출될 수 있는 문제점도 있었다.
실시예는 다공성 흡습체의 일면에 형성된 열선부가 세라믹 시트부에 의해 덮혀짐으로써, 무화량을 증가시키면서 에어로졸 형성 기재의 누액을 방지하는 세라믹 무화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예인 세라믹 무화기는 입체 형상의 다공성 재질로 이루어진 다공성 흡습체와, 다공성 흡습체의 제 1 면에 장착되거나 인접하는 열선부를 구비하는 히터부와, 다공성 특성을 지니며, 열선부의 상측면과 열선부에 인접한 제 1 면의 적어도 일부분을 덮으면서 다공성 흡습체에 장착되는 제 1 세라믹 시트층을 포함하는 세라믹 시트부를 구비한다.
또한, 세라믹 시트부는 다공성 특성을 지니며, 열선부의 하측면과 다공성 흡습체 사이에 장착되는 제 2 세라믹 시트층을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 또는 제 2 세라믹 시트층은 친수성 재질이거나 소수성 재질인 것이 바람직하다.
또한, 제 1 및 제 2 세라믹 시트층 내의 기공은 0~150㎛ 범위에 속하며, 제 1 및 제 2 세라믹 시트층 각각의 두께는 1~100㎛ 범위에 속하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 및 제 2 세라믹 시트층 중의 어느 하나의 세라믹 시트층은 열 전도성 금속 재질을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 열전도성 금속 재질을 포함하는 세라믹 시트층은 온도 감지를 위해 제어 장치에 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 다공성 흡습체는 구형의 비드들로 이루어지며, 비드들의 직경이나 크기는 10~300㎛의 범위에 속하거나, 다공성 흡습체의 기공 크기는 10~150㎛의 범위에 속하는 것이 바람직하다.
실시예는 다공성 흡습체의 일면에 형성된 열선부가 세라믹 시트부에 의해 덮혀짐으로써, 액상의 이송량의 증가에 따라서 무화량을 증가시킬 수 있으며, 세라믹 시트부를 이용한 온도 감지 및 누액 방지 기능을 제공할 수 있으며, 액상의 탄화 과정에서의 탄 맛이 외부로 배출되지 않도록 하는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 세라믹 무화기의 저면도 사진이다.
도 2는 도 1의 세라믹 무화기의 부분 수직 단면도이다.
도 3은 도 1의 세라믹 무화기의 다른 실시예의 부분 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 세라믹 무화기의 부분 수직 단면도이다.
도 3은 도 1의 세라믹 무화기의 다른 실시예의 부분 수직 단면도이다.
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.
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.
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.
액상 카트리지는 에어로졸 형성 기재에 접하여 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 흡입면에 이웃하지 않는 측면에 형성된 무화면 또는 무화된 에어로졸이 배출되는 배출면으로 구성된 다공성 흡습체를 포함하여 구성된다. 실시예에서, 무화면이나 배출면에 인접하여 열선부가 장착된다.
실시예에 따른 에어로졸 발생 장치는 액상 카트리지가 장착되는 케이스와, 액상 카트리지에 전원을 공급하는 전원부(제어 장치)와, 외부 공간과 무화면이나 배출면을 연통시키는 기류 패스를 포함하여 구성된다. 또는 실시예에 따른른 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 형성 기재를 수용하는 수용 공간과, 수용 공간에 액상 흡입면이 접촉하는 세라믹 무화기와, 외부 공간과 연통되며 세라믹 무화기의 무화면 또는 배출면이 접하는 기류 패스를 포함하여 구성될 수도 있다.
도 1은 실시예에 따른 세라믹 무화기의 저면도 사진이고. 도 2는 도 1의 세라믹 무화기의 부분 수직 단면도이다. 도 2는 도 1의 영역(B)의 개략적인 수직 단면도이다.
세라믹 무화기(1)는 입체 형상이면서 다공성 재질 또는 다공성 세라믹 재질로 이루어진 다공성 흡습체(10)와, 다공성 흡습체(10)의 일측면인 무화면(10a)에 장착되거나 인접하는 열선부(22)를 구비하는 히터부와, 열선부(22)의 상측면 또는 외측면과 열선부(22)에 인접한 무화면의 일부분을 포함하는 영역(A)을 덮으면서 다공성 흡습체(10)에 장착되는 세라믹 시트층(30)을 포함하는 세라믹 시트부를 구비한다.
다공성 흡습체(10)는 서로 반대 방향을 향하거나 인접하지 않는 무화면(10a)과, 흡습면(10b)을 구비한다. 세라믹 무화기(1)가 액상 카트리지나 에어로졸 발생 장치에 장착될 경우, 흡습면(10b)은 액상 흡습면으로 액상에 접촉하거나 액상을 공급받는 부분이며, 무화면(10a)은 무화면 또는 배출면에 해당된다. 무화면(10a)은 기류 패스 내부에 삽입되거나 접한다.
무화면(10a)과, 흡습면(10b)는 서로 동일한 형상이나 모양이거나 평행한 것이 바람직하며, 실시예에서는 평판 형상이다.
또한, 다공성 흡습체(10)는 모세관 현상에 의해 액상을 이송시키는 것으로, 흡습면(10b)으로부터 무화면(10b)으로 액상이 이송된다. 이러한 액상의 이송을 위해, 다공성 흡습체(10)의 기공 직경이나 길이는 10~150㎛의 범위에 속한다.
또한, 다공성 흡습체(10)는 마그네슘 실리케이트, 알루미늄 실리케이트, 규산 실리케이트, 제올라이트, 산화 티탄, 탄화 티탄, 지르코니아, 실리카, 탄화규소, 질화규소, 뮬라이트, 코디어라이트, 탄화 텅스텐, 탄화 지르코늄, 질화 알루미늄을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질(원재료)로 구성된 다공성 세라믹 흡습체이다.
또한, 다공성 흡습체(10)의 원재료는 분말 형태에서 입체 형상을 지니도록 금형에서 소결 가공될 수도 있다. 다른 실시예로, 다공성 흡습체(10)는 구 형상의 비드들로 구성될 수도 있다. 이러한 다공성 흡습체(10)의 비드들의 직경이나 크기는 10~300㎛ 범위에 속하는 것이 바람직하다.
히터부는 열선부(22)의 양 단부에 각각 연결되어 제어 장치(미도시)에 연결되어 전원을 공급 받아 인가하는 전기 단자들(24a, 24b)를 구비하여, 열 에너지를 생성하여 다공성 흡습체(10)의 무화면에 전달하거나 확산시키거나 인가시킨다.
히터부의 열선부(22)는 사인파 형태나 메쉬 형태 등을 지니며, 금속 재질의 고체 상태나 금속 재질의 페이스트(paste)로 무화면(10a)에 장착되거나 부착된다. 열선부(22)의 금속 재질은 니켈-크롬, SUS, 칸탈 중의 어느 하나로 이루어진다. 금속 재질의 페이스트는 니켈-크롬, 칸탈, 은, 은-백금, 은-팔라듐을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질로 구성되는 전도성 금속 페이스트이다. 히터부의 열선부(22)의 두께는 3~100㎛ 범위에 속한다.
세라믹 시트층(30)은 친수성 특성이나 소수성 특성을 지니면서 열선부(22) 및 그 주변의 무화면의 일부분을 덮도록 형성된다. 친수성 특성을 지니는 세라믹 시트층(30)은 마그네슘 실리케이트, 알루미늄 실리케이트, 규산 실리케이트, 제올라이트, 산화 티탄, 탄화 티탄, 지르코니아, 실리카, 탄화규소, 질화규소, 뮬라이트, 코디어라이트, 탄화 텅스텐, 탄화 지르코늄, 질화 알루미늄을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질(원재료)로 구성된다. 또는, 소수성 특성을 지니는 세라믹 시트층(30)은 SiO2 로 구성되거나, 마그네슘 실리케이트, 알루미늄 실리케이트, 규산 실리케이트, 제올라이트, 산화 티탄, 탄화 티탄, 지르코니아, 실리카, 탄화규소, 질화규소, 뮬라이트, 코디어라이트, 탄화 텅스텐, 탄화 지르코늄, 질화 알루미늄을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질(원재료)과 유리(glass) 분말의 혼합물로 구성되며, 소결 가공되어 제조될 수 있다.
세라믹 시트층(30)은 다공성 특성을 지니며, 세라믹 시트층(30) 내의 기공의 직경이나 크기는 0~150㎛ 범위에 속하며, 세라믹 시트층(30)의 두께는 1~100㎛ 범위에 속한다.
상술된 세라믹 시트부는 단일층인 세라믹 시트층(30)을 포함하여 구성된 경우이다. 세라믹 시트부가 열선부(22)를 덮으면서 무화면(10a)에 장착되거나 부착됨으로써, 열선부(22)가 다공성 흡습체(10)와 밀착되면서 기류 패스와 직접적으로 접촉되는 것을 방지하여, 액상이 열선부(22)에서 탄화되더라도 탄 맛이 기류 패스를 통하여 배출되는 에어로졸과 함께 배출되지 않도록 한다. 또한, 세라믹 시트층(30)은 다공성 흡습체(10)의 무화면(10a)을 통하여 에어로졸 형성 기재가 누액되는 것을 방지한다.
도 3은 도 1의 세라믹 무화기의 다른 실시예의 부분 수직 단면도이다.
세라믹 무화기(1a)는 도 2에서와 동일한 다공성 흡습체(10)와, 도 2에서와 동일한 영역(A)에서 열선부(22)의 상측면에 형성되는 제 1 세라믹 시트층(31)와 열선부(22)의 하측면과 다공성 흡습체(10)의 무화면(10a) 사이에 형성되는 제 2 세라믹 시트층(32)을 포함하는 세라믹 시트부와, 도 2의 열선부(22)와 동일한 재질 및 형태를 지니며 제 1 및 제 2 세라믹 시트층(31), (32) 사이에 위치되는 열선부(22)를 포함하는 히터부를 포함하여 구성된다.
도 3의 세라믹 시트부는 복수층인 제 1 및 제 2 세라믹 시트층(31), (32)으로 구성된다. 제 1 세라믹 시트층(31)과 제 2 세라믹 시트층(32)는 동일한 재질이면서 그 두께는 1~100㎛ 범위에 속할 수도 있고, 서로 다른 특성(소수성 특성, 친수성 특성)을 지닐 수도 있다.
다른 실시예로서, 제 1 및 제 2 세라믹 시트층(31), (32) 중의 어느 하나의 세라믹 시트층은 도 2의 세라믹 시트층(30)과 동일한 재질과 특성을 지니며, 다른 세라믹 시트층은 금속 재질을 포함하여 구성될 수도 있다. 여기서, 다른 세라믹 시트층에 포함되는 금속 재질은 질화붕소(BN), 알루미나, 지르코니아, 뮬라이트, 마그네시아, 질화알루미늄(AlN), 이트리아, 티타산알루미늄, 질화규소, BN-AlN, 그래핀(Graphine)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 구성된다.
위의 같이, 금속 재질을 포함하는 세라믹 시트층은 필요한 열전도도와 저항을 지니도록 세라믹 분말 등에 의해 소결 가공될 수 있다. 이러한 필요한 열전도도와 저항을 지니도록 된 세라믹 시트층에 전기 단자들이 형성되어, 제어 장치는 전기 단자들에 전기적으로 연결되어, 온도 감지를 위한 전기적 특성의 감지 등이 가능하다. 즉, 에어로졸 발생 장치는 세라믹 무화기(1a)를 구비하며, 세라믹 무화기(1a)의 제 2 세라믹 시트층(32)과 전기적으로 연결되어 온도 감지를 수행하는 제어 장치를 구비한다.
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.
10: 다공성 흡습체
22: 열선부
30; 세라믹 시트층
30; 세라믹 시트층
Claims (7)
- 입체 형상의 다공성 재질로 이루어진 다공성 흡습체와;
다공성 흡습체의 제 1 면에 장착되거나 인접하는 열선부를 구비하는 히터부와;
다공성 특성을 지니며, 열선부의 상측면과 열선부에 인접한 제 1 면의 적어도 일부분을 덮으면서 다공성 흡습체에 장착되는 제 1 세라믹 시트층을 포함하는 세라믹 시트부를 구비하는 것을 특징으로 하는 세라믹 무화기. - 제 1 항에 있어서,
세라믹 시트부는 다공성 특성을 지니며, 열선부의 하측면과 다공성 흡습체 사이에 장착되는 제 2 세라믹 시트층을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 무화기. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 또는 제 2 세라믹 시트층은 친수성 재질이거나 소수성 재질인 것을 특징으로 하는 세라믹 무화기. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 및 제 2 세라믹 시트층 내의 기공은 0~150㎛ 범위에 속하며, 제 1 및 제 2 세라믹 시트층 각각의 두께는 1~100㎛ 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 세라믹 무화기. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 및 제 2 세라믹 시트층 중의 어느 하나의 세라믹 시트층은 열 전도성 금속 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 무화기. - 제 5 항에 있어서,
열전도성 금속 재질을 포함하는 세라믹 시트층은 온도 감지를 위해 제어 장치에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 세라믹 무화기. - 제 4 항에 있어서,
다공성 흡습체는 구형의 비드들로 이루어지며, 비드들의 직경이나 크기는 10~300㎛의 범위에 속하거나,
다공성 흡습체의 기공 크기는 10~150㎛의 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 세라믹 무화기.
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