KR20230159028A - 에어로졸 발생장치용 히터 파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어로졸 발생장치용 히터 파이프에 관한 것으로 특히 그래핀층을 이용해 열전도성과 가열 효율을 향상한 히터 파이프에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프는 궐련형 에어로졸 발생 물품을 수용하는 중공이 형성된 제1 절연층과; 제1 절연체층의 외측면에 증착되어 형성되는 그래핀층과; 그래핀층의 외측면에 형성되는 제2 절연층과; 제2 절연층의 외측면에 형성되는 서셉터;를 포함한다.

Description

에어로졸 발생장치용 히터 파이프{HEATER PIPE FOR AEROSOL GENERATOR}

본 발명은 에어로졸 발생장치용 히터 파이프에 관한 것으로 특히 그래핀층을 이용해 열전도성과 가열 효율을 향상한 히터 파이프에 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 기술의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 에어로졸 발생장치(10)는 전류를 인가하면 저항에 의해 발열을 하는 파이프형 히터(14)와 상기 파이프형 히터(14)에 순간적으로 높은 전력을 공급할 수 있는 배터리(16)와 상기 파이프형 히터(14)를 제어하기 위한 제어부(15)를 포함한다. 상기 파이프형 히터(14)는, 공동(13)에 수용된 일정 온도 이상 가열시 기화하는 물질(기화 물질)이 포함된 기화재를 가열하여 에어로졸을 발생시킨다. 예를 들어, 흡입 물질이 함침되거나 표면에 묻혀진 종이로 채워진 궐련형 에어로졸 발생물품(11)을 개구(12)를 통해 상기 공동(13)에 삽입하면 상기 파이프형 히터(14)가 가열되어 궐련형 에어로졸 발생물품(11) 내부의 흡입 물질을 기화시키면 사용자가 궐련형 에어로졸 발생물품(11)의 필터부를 통해 기화되는 흡입 물질을 흡입할 수 있게 된다.

예를 들어 파이프형 히터(14)는 금속으로 이루어지는데, 그 내부로 삽입되는 궐련형 에어로졸 발생물품(11)을 가열하는 성능을 개선할 필요가 있다. 예를 들어 종래 기술로서 대한민국 공개특허 10-2020-0109705에는 에어로졸 발생 기재가 삽입될 수 있는 내열성 파이프; 파이프의 표면에 형성되는 발열 패턴; 및 발열 패턴 회로의 양 단에 형성되며, 전원선이 납땜될 수 있는 패드부;를 포함하는 에어로졸 발생장치의 히터 구조에 대해 개시하고 있으나, 열전도 및 가열 효율 등에서 더욱 개선된 효과가 요구된다.

대한민국 공개특허 10-2020-0109705

본 발명은 그래핀층을 이용하여 궐련형 에어로졸 발생 물품을 빠른 승온 속도로 가열하여 가열 효율을 높혀줄 수 있는 에어로졸 발생장치용 히터 파이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프는 궐련형 에어로졸 발생 물품을 수용하는 중공이 형성된 제1 절연층과; 제1 절연체층의 외측면에 증착되어 형성되는 그래핀층과; 그래핀층의 외측면에 형성되는 제2 절연층과; 제2 절연층의 외측면에 형성되는 서셉터(susceptor);를 포함한다.

또한, 실시예에 따라 서셉터는 자기장에 의해 와류(eddy current)를 발생시켜 열에너지를 방출하는 물질로 이루어진다.

또한, 실시예에 따라 그래핀층은 한 쌍의 전극이 부착되고, 그래핀층의 면적은 서셉터의 면적의 90% 내지 동일 면적으로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프는 궐련형 에어로졸 발생물품이 히터 파이프에 삽입된 상태에서 궐련형 에어로졸 발생물품에 근접해서 배치되는 그래핀층을 포함하여 궐련형 에어로졸 발생 물품을 빠른 승온 속도로 가열하여 가열 효율을 높힐 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프는 궐련형 에어로졸 발생물품이 히터 파이프에 삽입된 상태에서 궐련형 에어로졸 발생물품에 근접해서 배치되는 그래핀층과 유도 가열을 위한 서셉터를 포함하여 가열 효율을 높힐 수 있다.

도 1은 종래 기술의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프에서 전극이 설치된 구성을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프가 에어로졸 발생장치에 설치된 상태를 보여주는 부분 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프가 에어로졸 발생장치에 설치되어 적용되는 제1 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프가 에어로졸 발생장치에 설치되어 적용되는 제2 실시예를 설명하기 위한 도면.

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 발생장치용 히터 파이프의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 파이프에서 전극이 설치된 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 2의 (가)와 (나)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프(20)는 궐련형 에어로졸 발생 물품(30)을 수용하는 중공이 형성된 제1 절연층(21)과, 제1 절연체층(21)의 외측면에 증착되어 형성되는 그래핀층(22)과, 그래핀층(22)의 외측면에 형성되는 제2 절연층(23)과, 제2 절연체층(23)의 외측면에 형성되는 서셉터(24)를 포함한다. 제1 절연층(21)은 파이프 형상으로 그 내측으로 궐련형 에어로졸 발생 물품(30)을 수용하기 위한 중공이 형성되어 궐련형 에어로졸 발생 물품(30)이 삽입 가능하다. 예를 들어 제1 절연층(21)은 절연 필름으로 이루어질 수 있다. 제1 절연층(21)의 외측면에는 전력을 공급받아 열을 발생하는 수단으로서 그래핀층(22)이 형성되는데, 그래핀층(22)은 제1 절연층의 외측면에 그래핀 증착의 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 그래핀층(22)의 외측면에는 제2 절연층(23)이 형성되는데 제2 절연층(23)은 증착이나 스프레이 방사 등의 코팅 또는 절열 필름을 부착하는 방식으로 형성될 수 있다. 또한, 제2 절연층(23)의 외측면에는 서셉터(24)가 형성되는데 예를 들어 서셉터(24)는 열전도성이 높은 물질인 금속으로 형성된다. 예를 들어 서셉터(24)는 SUS 재질을 포함할 수 있다. 서셉터(24)의 높이는 예를 들어 30mm 이하로 설계될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 서셉터(24)는 자기장에 의해 와류(eddy current)를 발생시켜 열에너지를 방출하는 물질로 이루어진다.

도 3의 (가)를 참조하면, 실시예에 따라 그래핀층(22)은 한 쌍의 전극(22-1, 22-2)이 부착된다. 그래핀층(22)은 상술한 히터 파이프(20)가 에어로졸 발생장치에 적용되어 사용할 때 한 쌍의 전극(22-1, 22-2)이 후술하는 포고핀에 접촉되어 그래핀층(22)이 전력을 공급받는다. 실시예에 따라 그래핀층(22)은 넓은 발열 면적을 갖기 위해 그래핀층(22)의 면적이 서셉터(24)의 면적의 90% 내지 동일 면적으로 이루어질 수 있다. 또한, 한 쌍의 전극(22-1, 22-2)은 그래핀층(22)의 상부 또는 하부 또는 중앙 부근에 부착될 수 있다. 도 3의 (나)를 참조하면, 한 쌍의 전극(22-1, 22-2)은 그래핀층(22)에 부착된 위치에 따라 히터 파이프(20)의 하부에 위치할 수 있고, 도 3의 (다)를 참조하면 한 쌍의 전극(22-1, 22-2)은 그래핀층(22)에 부착된 위치에 따라 히터 파이프(20)의 상부에 위치할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프가 에어로졸 발생장치에 설치된 상태를 보여주는 부분 단면도이다. 도 4를 참조하면, 에어로졸 발생장치용 히터 파이프(20)가 에어로졸 발생장치(100)에 설치된 상태에서 지지 부재(40)에 의해 지지되며, 한 쌍의 전극(22-1, 22-2)은 한 쌍의 포고핀(50)과 접촉하게 되어, 후술하는 에어로졸 발생장치에 구비되는 배터리로부터 전력을 공급받을 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프가 에어로졸 발생장치에 설치되어 적용되는 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프(20)가 에어로졸 발생장치(100)에 설치된 상태에서, 궐련형 에어로졸 발생물품(30)이 히터 파이프(20)에 삽입되고, 히터 파이프(20)에 포함되는 상술한 그래핀층(22)에 부착된 한 쌍의 전극(22-1, 22-2)이 포고핀(50)과 접촉하여, 상술한 그래핀층(22)이 에어로졸 발생장치(100)에 구비되는 제어부(60)의 제어에 의해 배터리(70)로부터 포고핀(50)을 통해 전력을 공급받아 발열한다. 따라서, 궐련형 에어로졸 발생물품(30)이 그래핀층(22)의 발열에 의해 가열되어 궐련형 에어로졸 발생물품(30)에 포함된 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸이 발생되어, 사용자가 궐련형 에어로졸 발생물품(30)의 단부를 물고 에어로졸을 흡입할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프가 에어로졸 발생장치에 설치되어 적용되는 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면 에어로졸 발생장치(100)에 유도 가열 방식 히터(80)가 더 구비되며, 유도 가열 방식 히터(80)는 인덕션 코일을 포함한다. 인덕션 코일은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 히터 파이프(20)가 에어로졸 발생장치(100)에 설치된 상태에서 히터 파이프(20)에 포함되는 상술한 서셉터(24)와 이격되어 서셉터(24)의 외주를 감싸게 배치된다. 상술한 대로 서셉터(24)는 실시예에 따라 자기장에 의해 와류(eddy current)를 발생시켜 열에너지를 방출하는 물질로 이루어진다. 궐련형 에어로졸 발생물품(30)이 히터 파이프(20)에 삽입되고, 히터 파이프(20)에 포함되는 상술한 그래핀층(22)에 부착된 한 쌍의 전극(22-1, 22-2)이 포고핀(50)과 접촉하여, 상술한 그래핀층(22)이 에어로졸 발생장치(100)에 구비되는 제어부(60)의 제어에 의해 배터리(70)로부터 포고핀(50)을 통해 전력을 공급받아 발열한다. 또한, 제어부(60)의 제어에 의해 유도 가열 방식 히터(80)가 배터리(70)로부터 전력을 공급받으며, 제어부(60)가 유도 가열 방식 히터(80)를 제어하여 인덕션 코일에서 교번 자기장이 발생한다. 인덕션 코일에서 발생한 교번 자기장은 히터 파이프(20)에 포함되는 상술한 서셉터(24)에 히스테리시스 손실(hysteresis loss)과 와류(eddy current)를 발생시켜 서셉터(24)를 유도 가열한다. 따라서, 따라서, 궐련형 에어로졸 발생물품(30)이 그래핀층(22)의 발열 및 서셉터(24)의 유도 가열에 의해 가열되어 궐련형 에어로졸 발생물품(30)에 포함된 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸이 발생되어, 사용자가 궐련형 에어로졸 발생물품(30)의 단부를 물고 에어로졸을 흡입할 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.

Claims (3)

1. 궐련형 에어로졸 발생물품을 수용하는 중공이 형성된 제1 절연층과;
   제1 절연체층의 외측면에 증착되어 형성되는 그래핀층과;
   그래핀층의 외측면에 형성되는 제2 절연층과;
   제2 절연체층의 외측면에 형성되는 서셉터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 히터 파이프.
2. 제1항에 있어서,
   서셉터는 자기장에 의해 와류를 발생시켜 열에너지를 방출하는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 히터 파이프.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   그래핀층은 한 쌍의 전극이 부착되고, 그래핀층의 면적은 서셉터의 면적의 90% 내지 동일 면적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 히터 파이프.