KR20230156240A - 세라믹 열선을 포함하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기 - Google Patents

세라믹 열선을 포함하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기 Download PDF

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Abstract

실시예들은 세라믹 열선을 포함하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 세라믹 재질의 흡습체와 세라믹 재질의 열선을 일체형으로 제조하여, 구조와 공정이 단순해질 수 있는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기에 관한 것이다.
본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는, 세라믹 재질로 형성되는 세라믹 흡습체 및 세라믹 흡습체의 일측에 형성되는 열선을 포함하고, 열선은 전도성 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

세라믹 열선을 포함하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기{CERAMIC ATOMIZER FOR AEROSOL-GENERATING DEVICE WITH CERAMIC HEATING WIRE}
실시예들은 세라믹 열선을 포함하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 세라믹 재질의 흡습체와 세라믹 재질의 열선을 일체형으로 제조하여, 구조와 공정이 단순해질 수 있는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기에 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 발생 장치가 있는데, 예를 들어 액상 전자담배, 네블라이져가 있다.
일반적으로 에어로졸 발생 장치는, 배터리 및 제어 전자기기를 포함하고, 에어로졸을 형성하기 위한 액상을 저장하는 액상 카트리지를 구비한다. 또한 액상 카트리지 내의 액상을 흡수하는 심지부와 심지부를 가열하기 위한 액상 히터를 포함할 수 있다.
심지부와 액상 히터는 실질적으로 에어로졸을 발생시키는 요소라는 점에서 무화기라 불린다. 무화기는 에어로졸 발생 장치에 있어서 사용자 경험과 직결되는 핵심 요소로서, 특히 무화량, 에너지 효율, 예열 시간, 맛의 균일함 등의 에어로졸 발생 장치의 주요 품질을 좌우한다. 또한 구조 단순화나 소형화 등의 설계 요구사항을 충족시킬 필요가 있어 특히 그 개선이 요구되는 요소이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2021-0052200호는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 설치 구조에 대하여 개시하고 있다. 세라믹 무화기는 다공성 세라믹의 미세 기공을 에어로졸 발생 장치에서 유리하게 활용할 수 있다는 점에서 착안하여 연구되었다. 그러나 아직은 신규한 기술로서, 세라믹 무화기의 에너지 효율을 높이면서도 양산성을 확보할 무화기 구조의 연구개발이 필요하다.
실시예들은 더욱 개선된 구조와 성능의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 실시예들은 세라믹 재질의 무화기에 있어서 열선의 제조가 용이한 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 실시예들은 세라믹 재질을 채택하여 흡습성과 열전달력, 내열성이 개선된 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는, 세라믹 재질로 형성되는 세라믹 흡습체 및 세라믹 흡습체의 일측에 형성되는 열선을 포함하고, 열선은 전도성 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는, 열선과 전기적으로 연결되는 접속 패드를 더 포함하고, 접속 패드는 전도성 세라믹 재질로서 열선과 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는, 세라믹 흡습체와 열선은 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는, 세라믹 흡습체는 다공성 실리케이트로 형성되어 모세관 현상으로 액상을 흡수하여 담지하는 미세기공을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는, 세라믹 흡습체의 재질은 마그네슘 실리케이트, 알루미늄 실리케이트, 규산 실리케이트, 제올라이트, 산화 티탄, 탄화 티탄, 지르코니아, 실리카, 탄화규소, 질화규소, 뮬라이트, 코디어라이트, 탄화 텅스텐, 탄화 지르코늄, 질화 알루미늄 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는, 세라믹 흡습체는 직경이 10 ㎛ 내지 300 ㎛인 세라믹 비드를 소결하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는, 열선은 전도성 세라믹을 소결하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는, 열선은 평평하거나 또는 오목하거나 또는 볼록하게 형성된 세라믹 흡습체 표면 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는, 열선은 다공성의 또는 비다공성의 전도성 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는, 세라믹 흡습체의 재질은 친수성의 실리케이트인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치는, 어느 실시예의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예들에 따르면, 세라믹 흡습체에 세라믹 열선을 별도로 또는 일체로 형성하여, 제조 공정을 단순화시킬 수 있으며, 전체적인 체적 및 크기를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기(100)의 사시도(a)와 분해조립도(b),
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기(100)의 사시도(a)와 분해조립도(b),
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기(100)의 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기(100)를 포함하는 에어로졸 발생 장치(1)를 개념적으로 도시한 내부 구성도이다.
이하 도면을 참조하여 실시예들에 대해 설명한다.
실시예들의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 실시예들에서의 에어로졸 형성 기재는 예를 들면, 각초, 향료, 니코틴, VG(식물성 글리세린), PG(플로필렌 글리콜) 등 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 혼합 물질이며, 에어로졸 형성 물품 또는 흡연 물품은 일련의 적층 구조인 필터부와, 냉각부 및 에어로졸 형성 기재층(예를 들면, 각초, 향료, 니코틴, VG(식물성 글리세린), PG(플로필렌 글리콜) 등 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 혼합 물질임)을 포함하여 구성된다. 또는 에어로졸 형성 기재는 액상이나 겔(gel)의 형태로 액상 탱크 내에 저장될 수 있다.
실시예들의 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기는 에어로졸 발생 장치 내에 배터리와 제어부와 함께 포함되어 사용자 또는 자동적인 제어에 의해 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시켜 사용자가 이를 흡입할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기(100)의 사시도(a)와 분해조립도(b)를 도시한 것이다. 본 실시예에서 세라믹 무화기(100)는 세라믹 재질로 형성되는 세라믹 흡습체(110)와, 전도성 세라믹 재질로 세라믹 흡습체(110)의 일측에 형성되는 열선(120)과, 역시 바람직하게는 전도성 세라믹 재질로서 세라믹 흡습체(110)의 일면에 형성되며 열선(120)과 전기적으로 연결되는 접속 패드(130)를 포함한다.
실시예에서 세라믹 흡습체(110)는 다공성 실리케이트 재질로 형성되며, 비드(bead)또는 파우더(powder) 형태로 구성된 실리케이트 재질일 수 있다. 세라믹 흡습체(110)는 모세관 현상으로 액상을 흡수하여 담지하는(상온에서 공기 중에 노출시켰을 때 액상이 흘러나오지 않는 정도로 액상을 보유하는) 미세기공을 포함하여, 소정의 기공률을 형성한다.
파우더형 또는 비드형의 다공성 세라믹을 적층하고 소결하여 세라믹 흡습체(110)를 제조할 수 있다. 다공성 세라믹 흡습체는 흡습되는 액상의 점도에 고려한 기공 직경, 기공율, 비드 크기 등을 지닌다. 예를 들어 세라믹 흡습체(110)는 직경이 10 ㎛ 내지 300 ㎛인 세라믹 비드를 소결하여 형성할 수 있다.
세라믹 흡습체(110)는 바람직하게는 친수성 실리케이트 재질이다. 세라믹 흡습체(110)가 친수성 재질인 경우, 표면장력이 작아져 액상의 흡수력이 증가할 수 있다. 세라믹 흡습체(110)의 재질을 예로 들면, 마그네슘 실리케이트, 알루미늄 실리케이트, 규산 실리케이트, 제올라이트, 산화 티탄, 탄화 티탄, 지르코니아, 실리카, 탄화규소, 질화규소, 뮬라이트, 코디어라이트, 탄화 텅스텐, 탄화 지르코늄, 질화 알루미늄 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.
상술된 비드의 제조 공정으로, 실리케이트 파우더와 바인더 및 기공재를 혼합하여, 스프레이 드라이어(spray drier)나, 질소 drip 이후에 냉동 건조되어 비드로 제조된다. 다음으로, 비드와 바인더 및 기공재를 혼합하여 프레스 금형이나 사출 금형을 통하여 원하는 형태에서 자연 건조 또는 열풍 건조하여 소결시킨다.
파우더 형의 제조 공정으로, 분말과 조공제(기공형성제)을 혼합하여 프레스 금형이나 사출 금형을 통하여 원하는 형태에서 자연 건조 또는 열풍 건조하여 소결시킨다.
혼합형의 제조 공정으로, 실리케이트 비드와 파우더와 바인더 및 조공제를 혼합하여 프레스 금형이나 사출 금형을 통하여 원하는 형태에서 자연 건조 또는 열풍 건조하여 소결시킨다.
세라믹 흡습체(110)가 보유하는 미세기공의 직경은 1 ㎛ 내지 100 ㎛인 것이 액상 형태의 에어로졸 형성 기재를 잘 흡수할 수 있어 바람직하다. 또한 세라믹 흡습체(110)의 기공률은 30 % 내지 70 %인 것이 바람직하다.
실시예에서 열선(120)과 접속 패드(130)는 세라믹 흡습체(110)의 표면 또는 표면 인근에 전도성 세라믹을 소결하여 형성되며, 특히 바람직하게는 일체(one body)로서 형성될 수 있다. 또한 세라믹 흡습체(110)와 열선(120)도 일체(one body)로 형성되는 것이 바람직하다. 즉 세라믹 흡습체(110)와 열선(120), 접속 패드(130)를 각각 구성하기 위한 소재(세라믹 비드나 파우드)를 설계 요구사항에 맞게 적층하고, 단 한 번의 세라믹 소결 공정을 통하여 일체로 형성할 수 있어 제조가 용이해지고 세라믹 무화기(100)의 구조가 단순해질 수 있다. 물론 필요에 따라, 세라믹 흡습체(110)와 열선(120), 접속 패드(130)를 각각의 서로 다른 소결 공정으로 형성할 수도 있다.
열선(120)은 전도성 세라믹으로 형성되어, 전기가 흐르며 발열하여, 액상 형태로 세라믹 흡습체(110)에 흡수된 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 접속 패드(130)는 열선(120)과 전기적으로 연결되도록 형성되어 배터리(미도시)로부터 전력을 열선(120)에 공급한다. 실시예에 따라 접속 패드(130)는 전도성 세라믹 재질로 형성되지 않고, 세라믹 흡습체(110)의 소결 전 또는 소결 중, 금속 재질의 패드를 인서트하여 형성될 수 있다. 접속 패드(130)는 열선(120)보다 작고 단순한 형상으로 충분하므로, 인서트 소결로 형성할 수 있다.
열선(120)은 발열을 목적으로 한다는 점에서, 세라믹 흡습체(110)와는 달리, 기공을 필수로 포함할 필요가 없으며, 따라서 다공성의 전도성 세라믹 또는 비다공성의 전도성 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기(100)의 사시도(a)와 분해조립도(b)를 도시한 것이다. 도 1의 실시예에서 평평한 세라믹 흡습체(110)의 표면 상에 열선(120)과 접속 패드(130)가 형성되어 그 둘은 양각의 형상이다. 도 2의 실시예에서 세라믹 흡습체(110)의 표면이 오목부(D)를 포함하도록 일부가 오목하게 형성되고 열선(120)과 접속 패드(130)는 상기 오목부(D) 상에 형성되어 그 둘은 세라믹 흡습체(110)의 표면과 평평하도록 형성될 수 있다. 이와 같이 세라믹 흡습체(110)의 평평한 표면, 또는 오목한 표면 또는 볼록한 표면에 열선(120)과 접속 패드(130)가 형성될 수 있으며, 각 실시예에 따라 세라믹 무화기(100)의 무화 특성이 바뀔 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기(100)의 사시도이다. 도 3의 (a)에서 세라믹 흡습체(110)의 전체적인 외곽(단면 형상)은 원형이다. 또한 열선(120)의 형상 역시 세라믹 흡습체(110)를 전체적으로 가열할 수 있도록 세라믹 흡습체(110)의 외곽 형상에 대응하도록 바뀌었다. 도 3의 (b)에서는 세라믹 흡습체(110)의 중앙에 관통구(P)를 형성하여, 열선(120)에 의해 발생한 에어로졸이 상기 관통구(P)를 지나 이동할 수 있도록 하였다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기(100)를 포함하는 에어로졸 발생 장치(1)의 내부 구성도를 개념적으로 도시한 것이다. 본 실시예에서 에어로졸 발생 장치(1)는 다른 구성요소들을 수용하고 보고하는 케이스(10)와 본 발명의 어느 실시예의 세라믹 무화기(100)와 에어로졸로 변환되기 위한 액상(에어로졸 형성 기재)을 저장하는 액상 탱크(200)와, 에어로졸이 사용자에게 흡입되기 위한 흡입 유동을 제공하는 기류패스(300)와, 적어도 세라믹 무화기(100)의 발열을 제어하기 위한 제어부(400)와 전원 공급을 위한 배터리(500)를 포함할 수 있다. 액상 탱크(200)의 액상을 세라믹 무화기(100)의 세라믹 흡습체(110)가 흡수하며 심지 역할을 한다. 제어부(400)는 세라믹 무화기(100)의 접속 패드(130)와 전기적으로 연결되어 최종적으로 열선(120)이 발열할 수 있도록 전기를 공급하고, 이에 따라 세라믹 흡습체(110)에 흡수된 액상이 가열될 수 있다. 액상이 가열되며, 무화부(S)에서 에어로졸이 발생하고, 사용자는 필터 또는 드립팁(1000)을 통하여 에어로졸을 흡입할 수 있고, 이 때의 흡입 유동은 기류패스(300)에 의해 공급될 수 있다.
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.
100: 세라믹 무화기 110: 세라믹 흡습체
120: 열선 130: 접속 패드
200: 액상 탱크 300: 기류패스
400: 제어부 500: 배터리

Claims (11)

  1. 세라믹 재질로 형성되는 세라믹 흡습체; 및
    세라믹 흡습체의 일측에 형성되는 열선;을 포함하고,
    열선은 전도성 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기.
  2. 제1항에 있어서,
    열선과 전기적으로 연결되는 접속 패드;를 더 포함하고,
    접속 패드는 전도성 세라믹 재질로서 열선과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기.
  3. 제1항에 있어서,
    세라믹 흡습체와 열선은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기.
  4. 제1항에 있어서,
    세라믹 흡습체는 다공성 실리케이트로 형성되어 모세관 현상으로 액상을 흡수하여 담지하는 미세기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기.
  5. 제1항에 있어서,
    세라믹 흡습체의 재질은 마그네슘 실리케이트, 알루미늄 실리케이트, 규산 실리케이트, 제올라이트, 산화 티탄, 탄화 티탄, 지르코니아, 실리카, 탄화규소, 질화규소, 뮬라이트, 코디어라이트, 탄화 텅스텐, 탄화 지르코늄, 질화 알루미늄 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기.
  6. 제1항에 있어서,
    세라믹 흡습체는 직경이 10 ㎛ 내지 300 ㎛인 세라믹 비드를 소결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기.
  7. 제1항에 있어서,
    열선은 전도성 세라믹을 소결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기.
  8. 제1항에 있어서,
    열선은 평평하거나 또는 오목하거나 또는 볼록하게 형성된 세라믹 흡습체 표면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기.
  9. 제1항에 있어서,
    열선은 다공성의 또는 비다공성의 전도성 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기.
  10. 제1항에 있어서,
    세라믹 흡습체의 재질은 친수성의 실리케이트인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치.
KR1020220081466A 2022-05-04 2022-07-01 세라믹 열선을 포함하는 에어로졸 발생 장치용 세라믹 무화기 KR20230156240A (ko)

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