KR20230153859A - 에어로졸 발생장치 - Google Patents

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장재원
권수일
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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생장치에 관한 것으로 특히 공기 인입 통로를 구비하고, 에어로졸 흡입구에 가까이 히터를 배치하여 가열 효율을 향상할 수 있는 에어로졸 발생장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치는 케이스와; 케이스 내에 구비되는 액상 저장부와; 액상 저장부의 상부에 형성되는 에어로졸 흡입구와; 상기 액상 저장부 내에서 상기 에어로졸 흡입구와 연통하는 기류 통로와; 기류 통로와 연통하는 공기 인입 통로와; 상기 액상 저장부에서 액상을 흡습하는 흡습체와 흡습체에 흡습된 액상을 가열하는 코일 패턴부를 구비하고 상기 공기 인입 통로에 일부가 노출되어 배치되는 히터;를 포함하는 액상 카트리지와; 상기 히터에 전력을 공급하는 배터리와; 배터리로부터 상기 히터에 전력을 공급하도록 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함한다.

Description

에어로졸 발생장치{AEROSOL GENERATOR}
본 발명은 에어로졸 발생장치에 관한 것으로 특히 공기 인입 통로를 구비하고, 에어로졸 흡입구에 가까이 히터를 배치하여 가열 효율을 향상할 수 있는 에어로졸 발생장치에 관한 것이다.
에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는데, 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 다양한 목적으로 사람이 흡입할 수 있는 에어로졸 발생장치가 있는데, 예를 들어 액상 전자담배, 네블라이져가 있다.
일반적으로 에어로졸을 전기가열식으로 발생시키는 장치는, 휴대하고 사용하기 편리하도록, 배터리 및 제어 전자기기를 포함하고, 에어로졸을 형성하기 위한 액상을 저장하고 가열하는 액상 카트리지를 구비한다. 일반적으로 액상 카트리지는 플라스틱으로 형성한 액상 수용부와, 액상 수용부에 수용된 액상을 가열하기 위해 러버와 러버에 설치되는 심지와 심지에 권취되는 히터 코일 및 에어로졸 발생장치의 본체와 전기적으로 연결하기 위한 단자를 포함한다. 예를 들어 도 1을 참조하면, 액상 카트리지(10)는 액상을 저장할 수 있는 케이스(13)를 구비하고, 케이스(13) 상부에는 상부 러버(Rubber)(12)와 상부 커버(11)가 조립된다. 케이스(13)의 하부에는 케이스(13)와 조립되는 하부 러버(Rubber)(16)가 마련되며 하부 러버(16)에는 심지(14)가 설치되며 액상을 가열하기 위해 심지(14)에 히터 코일(15)이 권취된다. 하부 러버(16)의 하단에는 하부 케이스(18)가 조립되고 하부 케이스(18)에는 미도시된 에어로졸 발생기의 배터리와 전기적으로 연결되는 터미널(17)이 설치된다.
상술한 종래 기술에서는 액상을 가열하는 히터 코일(15)이 액상 카트리지(10) 내에서 하부에 위치하여 사용자가 에어로졸을 흡입하는 흡입구와 먼 거리를 두고 액상을 가열해서 에어로졸을 발생시키기 때문에 가열 효율이 떨어질 수 있으며, 사용자가 흡입하는 에어로졸의 온도가 실제 궐련 흡입시 온도보다 낮아서, 만족스러운 흡입감을 제공하지 못할 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2020-0113329
본 발명은 에어로졸 흡입구와 히터의 거리를 단축하여 배치해서 사용자가 흡입하는 에어로졸의 온도를 상승시켜 주고, 가열 효율을 향상시킬 수 있는 에어로졸 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 에어로졸 흡입구에 가까운 히터의 코일 패턴부의 코일 구성에 의해 가열 효율을 향상시킬 수 있는 에어로졸 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치는 케이스와; 케이스 내에 구비되는 액상 저장부와; 액상 저장부의 상부에 형성되는 에어로졸 흡입구와; 상기 액상 저장부 내에서 상기 에어로졸 흡입구와 연통하는 기류 통로와; 기류 통로와 연통하는 공기 인입 통로와; 상기 액상 저장부에서 액상을 흡습하는 흡습체와 흡습체에 흡습된 액상을 가열하는 코일 패턴부를 구비하고 상기 공기 인입 통로에 일부가 노출되어 배치되는 히터;를 포함하는 액상 카트리지와; 상기 히터에 전력을 공급하는 배터리와; 배터리로부터 상기 히터에 전력을 공급하도록 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함한다.
또한, 실시예에 따라 히터는 평면형 히터이다.
또한, 실시예에 따라 히터에 구비되는 코일 패턴부는 에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 먼 일측으로부터 에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 더 가까운 타측에 근접할수록 코일 패턴부의 코일이 더 조밀하게 배치되어 형성된다.
또한, 실시예에 따라 히터는 중공이 형성된 원통형 히터이다.
또한, 실시예에 따라 히터에 구비되는 코일 패턴부는 에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 더 가까운 상부 코일 패턴부의 코일이 에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 더 먼 하부 코일 패턴부의 코일보다 더 조밀하게 배치되어 형성된다.
또한, 실시예에 따라 에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 더 먼 하부 코일 패턴부의 코일에는 메쉬 형태를 포함한다.
또한, 실시예에 따라 에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 더 먼 하부 코일 패턴부의 코일에는 면 형태를 포함한다.
또한, 실시예에 따라 흡습체는 다공성 세라믹으로 이루어진다.
또한, 실시예에 따라 액상 저장부의 내측면에는 실리콘 실링을 구비한다.
또한, 실시예에 따라 액상 저장부의 하부에는 PEEK(polyetherether ketone) 고정물이 설치된다.
본 발명의 실시예에 따르면 에어로졸 흡입구와 히터의 거리를 단축하여 배치하여, 가열 효율을 향상시켜 줄 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 코일 패턴부의 코일 구성에 의해 히터에서 에어로졸 흡입구에 가까운 가열 면적을 증가시켜서, 가열 효율을 향상시켜 줄 수 있다.
도 1은 종래 기술의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치에서 히터에 구비된 코일 패턴부의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치에서 히터에 구비된 코일 패턴부의 실시예에서 가열 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치에서 히터에 구비된 코일 패턴부의 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 개념적으로 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치(1000)는 케이스(1110)과, 케이스(1110) 내에 구비되는 액상 저장부(1120)와, 액상 저장부(1120)의 상부에 형성되는 에어로졸 흡입구(1121)와, 액상 저장부(1120) 내에서 에어로졸 흡입구(1121)와 연통하는 기류 통로(1122)와, 케이스(1110)에 형성되어 기류 통로(1122)와 연통하는 공기 인입 통로(1123)와, 액상 저장부(1120)에서 액상을 흡습하는 흡습체(1131)와 흡습체(1131)에 흡습된 액상을 가열하는 코일 패턴부(1132)를 구비하고 공기 인입 통로(1123)에 일부가 노출되어 배치되는 히터(1130)를 포함하는 액상 카트리지(1100)를 포함한다. 또한, 액상 카트리지(1100)에 포함된 히터(1130)에 전력을 공급하는 배터리(1210)와, 배터리(1210)로부터 히터(1130)에 전력을 공급하도록 제어하는 마이크로컨트롤러(1220)를 포함한다. 액상 저장부(1120)에는 에어로졸을 발생하기 위한 액상이 저장되며, 액상 카트리지(1100)에 포함된 히터(1130)는 에어로졸 발생장치(1000)에서 예를 들어 단자(1211)를 통해 배터리(1210)로부터 전력을 공급받는다. 액상 저장부(1120)에 저장된 액상이 히터(1130)에 구비된 흡습체(1131)에 흡습되고, 히터(1130)에 구비된 코일 패턴부(1132)에 의해 가열되면 에어로졸이 발생하는데 공기 인입 통로(1123)로부터 유입되는 공기와 함께 상기 에어로졸이 공기 인입 통로(1123)를 통해 이송된다. 이때 공기 인입 통로(1123)로 유입된 공기도 히터(1130)에 의해 가열된다. 공기 인입 통로(1123)를 통해 에어로졸과 함께 공기 인입 통로(1123)로 유입된 공기는 기류 통로(1122)로 이송되고 사용자가 에어로졸 흡입구(1121)를 통해 에어로졸을 흡입할 수 있다. 실시예에 따라 히터(1130)는 평면형 히터이다. 따라서, 액상 저장부(1120)에 저장된 액상이 넓은 면적에 흡습되기 용이하게 설계할 수 있다. 실시예에 따라 흡습체(1132)는 다공성 세라믹으로 이루어진다. 또한, 실시예에 따라 액상의 누액을 방지하기 위해 액상 저장부(1120)의 내측면에는 실리콘 실링(1124)을 구비한다. 또한, 실시예에 따라 액상 저장부(1120)의 하부에는 PEEK(polyetherether ketone) 고정물(1125)이 설치되어 실리콘 실링(1124)을 지지한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치에서 히터에 구비된 코일 패턴부의 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치에서 히터에 구비된 코일 패턴부의 실시예에서 가열 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 2와 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치(1000)에서 실시예에 따라 히터(1130)에 구비되는 코일 패턴부(1132)는 에어로졸 흡입구(1121)와 거리가 상대적으로 먼 일측(A)으로부터 에어로졸 흡입구(1121)와 거리가 상대적으로 더 가까운 타측(B)에 근접할 수록 코일 패턴부(1132)의 코일(1132-2)이 더 조밀하게 배치되어 형성된다. 코일 패턴부(1132)의 코일(1132-2)은 단자(1132-1)를 통해 전력을 공급받는데 도 5의 (가)와 (나)를 참조하면, 도 5의 (가)에 도시된 바와 같이 코일(1132-2)이 균등하게 배치된 경우는 코일 패턴부(1132)의 전체 면적에서 균등하게 열에너지가 발생하지만, 도 5의 (나)에 도시된 바와 같이 에어로졸 흡입구(1121)와 거리가 상대적으로 먼 일측(A)으로부터 에어로졸 흡입구(1121)와 거리가 상대적으로 더 가까운 타측(B)에 근접할 수록 코일 패턴부(1132)의 코일(1132-2)이 더 조밀하게 배치되어 형성된 경우는 코일(1132-2)이 더 조밀하게 배치되는 면적에서 저항값이 더 크므로 에어로졸 흡입구(1121)와 거리가 상대적으로 더 가까운 타측(B)에 근접할 수록 가열 면적을 증가시킬 수 있어서 상대적으로 더 큰 열에너지가 발생하여, 에어로졸 흡입구(1121)에 더 가까운 쪽에서 더 높은 온도로 가열해서 에어로졸을 발생시켜 공급하는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 개념적으로 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치에서 히터에 구비된 코일 패턴부의 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치(2000)는 케이스(2110)과, 케이스(2110) 내에 구비되는 액상 저장부(2120)와, 액상 저장부(2120)의 상부에 형성되는 에어로졸 흡입구(2121)와, 액상 저장부(2120) 내에서 에어로졸 흡입구(2121)와 연통하는 기류 통로(2122)와, 케이스(2110)에 형성되어 기류 통로(2122)와 연통하는 공기 인입 통로(2123)와, 액상 저장부(2120)에서 액상을 흡습하는 흡습체(2131)와 흡습체(2131)에 흡습된 액상을 가열하는 코일 패턴부(2132)를 구비하고 공기 인입 통로(2123)에 일부가 노출되어 배치되는 히터(2130)를 포함하는 액상 카트리지(2100)와, 히터(2130)에 전력을 공급하는 배터리(2210)와, 배터리(2210)로부터 히터(2130)에 전력을 공급하도록 제어하는 마이크로컨트롤러(2220)를 포함하며, 히터(2130)는 중공이 형성된 원통형 히터이다. 예를 들어 히터(2130)는 흡습체(2131)가 중공이 형성된 원통형으로 구비되고, 흡습체(2131)의 내주면에 코일 패턴부(2132)가 구비된다. 액상 저장부(2120)에는 에어로졸을 발생하기 위한 액상이 저장되며, 액상 카트리지(2100)에 포함된 히터(2130)는 에어로졸 발생장치(2000)에서 예를 들어 단자(2212)를 통해 배터리(2210)로부터 전력을 공급받는다. 액상 저장부(2120)에 저장된 액상이 히터(2130)에 구비된 흡습체(2131)에 흡습되고, 히터(2130)에 구비된 코일 패턴부(2132)에 의해 가열되면 에어로졸이 발생하는데 공기 인입 통로(2123)로부터 유입되는 공기와 함께 상기 에어로졸이 공기 인입 통로(2123)를 통해 이송된다. 이때 공기 인입 통로(2123)로 유입된 공기도 히터(2130)에 의해 가열된다. 예를 들어 에어로졸 발생장치(2000)에는 공기 인입 통로(2123)와 연통하는 공기 통로(2211)가 형성되어, 공기 통로(2211)를 통해 공기 인입 통로(2123)로 공기가 유입될 수 있다. 공기 인입 통로(2123)를 통해 에어로졸과 함께 공기 인입 통로(2123)로 유입된 공기는 기류 통로(2122)로 이송되고 사용자가 에어로졸 흡입구(2121)를 통해 에어로졸을 흡입할 수 있다. 실시예에 따라 히터(2130)는 에어로졸 흡입구(2121)에 가까운 위치에 배치되어 에어로졸이 온도가 높은 상태에서 기류 통로(2122)를 통해 에어로졸 흡입구(2121)로 이송될 수 있으므로 가열 효율을 향상할 수 있다. 도 7의 (가) 내지 (다)를 참조하면 실시예에 따라 히터(2130)에 구비되는 코일 패턴부(2132)는 에어로졸 흡입구(2121)와 거리가 상대적으로 더 가까운 상부(A) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)이 에어로졸 흡입구(2121)와 거리가 상대적으로 더 먼 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)보다 더 조밀하게 배치되어 형성된다. 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)은 단자(2132-1)를 통해 전력을 공급받는데 도 7의 (가)에 도시된 바와 같이 상부(A) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)이 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)보다 더 조밀하게 배치되어 상대적으로 상부(A) 코일 패턴부(2132)의 저항값이 더 크므로 상부 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)에 의한 발열량을 높힐 수 있으며 에어로졸 흡입구(2121)와 거리가 상대적으로 가까운 위치에 가열 면적을 증가시킬 수 있어서 열에너지가 집중되어 에어로졸이 온도가 높은 상태에서 기류 통로(2122)를 통해 에어로졸 흡입구(2121)로 이송될 수 있으므로 가열 효율을 향상할 수 있다.
또한, 도 7의 (나)를 참조하면, 실시예에 따라 히터(2130)에 구비되는 코일 패턴부(2132)는 에어로졸 흡입구(2121)와 거리가 상대적으로 더 가까운 상부(A) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)이 에어로졸 흡입구(2121)와 거리가 상대적으로 더 먼 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)보다 더 조밀하게 배치되어 형성되고, 에어로졸 흡입구(2121)와 거리가 상대적으로 더 먼 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)에는 메쉬 형태(2132-3)를 포함한다. 메쉬 형태(2132-3)에 의해 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)은 병렬 연결되는 구성을 갖게 되어 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 저항값은 상부(A) 코일 패턴부(2132)의 저항값 보다 더 낮아지게 된다. 따라서 상부(A) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)에 의한 발열량을 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)보다 높힐 수 있으며 에어로졸 흡입구(2121)와 거리가 상대적으로 가까운 위치에 가열 면적을 증가시킬 수 있어서 열에너지가 집중되어 에어로졸이 온도가 높은 상태에서 기류 통로(2122)를 통해 에어로졸 흡입구(2121)로 이송될 수 있으므로 가열 효율을 향상할 수 있다.
또한, 도 7의 (다)를 참조하면, 실시예에 따라 히터(2130)에 구비되는 코일 패턴부(2132)는 에어로졸 흡입구(2121)와 거리가 상대적으로 더 가까운 상부(A) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)이 에어로졸 흡입구(2121)와 거리가 상대적으로 더 먼 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)보다 더 조밀하게 배치되어 형성되고, 에어로졸 흡입구(2121)와 거리가 상대적으로 더 먼 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)에는 면 형태(2132-4)를 포함한다. 면 형태(2132-4)에 의해 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)의 면적이 상부(A) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)의 면적보다 더 넓은 구성을 갖게 되어 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 저항값은 상부(A) 코일 패턴부(2132)의 저항값 보다 더 낮아지게 된다. 따라서 상부(A) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)에 의한 발열량을 하부(B) 코일 패턴부(2132)의 코일(2132-2)보다 높힐 수 있으며 에어로졸 흡입구(2121)와 거리가 상대적으로 가까운 위치에 가열 면적을 증가시킬 수 있어서 열에너지가 집중되어 에어로졸이 온도가 높은 상태에서 기류 통로(2122)를 통해 에어로졸 흡입구(2121)로 이송될 수 있으므로 가열 효율을 향상할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 흡습체(2132)는 다공성 세라믹으로 이루어진다. 또한, 실시예에 따라 액상의 누액을 방지하기 위해 액상 저장부(2120)의 내측면은 실리콘 실링(2124)을 구비한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (10)

  1. 케이스와;
    케이스 내에 구비되는 액상 저장부와;
    액상 저장부의 상부에 형성되는 에어로졸 흡입구와;
    상기 액상 저장부 내에서 상기 에어로졸 흡입구와 연통하는 기류 통로와;
    기류 통로와 연통하는 공기 인입 통로와;
    상기 액상 저장부에서 액상을 흡습하는 흡습체와 흡습체에 흡습된 액상을 가열하는 코일 패턴부를 구비하고 상기 공기 인입 통로에 일부가 노출되어 배치되는 히터;를 포함하는 액상 카트리지와;
    상기 히터에 전력을 공급하는 배터리와;
    배터리로부터 상기 히터에 전력을 공급하도록 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    히터는 평면형 히터인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    히터에 구비되는 코일 패턴부는 에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 먼 일측으로부터 에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 더 가까운 타측에 근접할수록 코일 패턴부의 코일이 더 조밀하게 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치.
  4. 제1항에 있어서,
    히터는 중공이 형성된 원통형 히터인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치.
  5. 제4항에 있어서,
    히터에 구비되는 코일 패턴부는 에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 더 가까운 상부 코일 패턴부의 코일이 에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 더 먼 하부 코일 패턴부의 코일보다 더 조밀하게 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치.
  6. 제5항에 있어서,
    에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 더 먼 하부 코일 패턴부의 코일에는 메쉬 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치.
  7. 제5항에 있어서,
    에어로졸 흡입구와 거리가 상대적으로 더 먼 하부 코일 패턴부의 코일에는 면 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    흡습체는 다공성 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    액상 저장부의 내측면에는 실리콘 실링을 구비하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    액상 저장부의 하부에는 PEEK(polyetherether ketone) 고정물이 설치되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치.



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