KR20240001827A - 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스 - Google Patents

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Abstract

실시예는 히팅 디바이스에 관한 것으로서, 특히 그래핀 또는 그라파이트 재질의 발열층이 형성된 열전달 파이프에서의 온도를 정확하게 감지할 수 있는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스에 관한 것이다.
실시예인 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스는 상측에 에어로졸 형성 물품이 삽입되는 삽입구와, 삽입구를 통하여 삽입된 에어로졸 형성 물품의 적어도 일부분을 수용하는 수용 공간과, 수용 공간의 하측면이나 저면에 형성된 관통홀을 구비하는 열전달 파이프와, 그래핀 또는 그라파이프 재질이며 전원을 인가 받아 열 에너지를 열전달 파이프에 전달시키거나 확산시키는 발열층과, 열전달 파이프의 온도나 발열층의 온도를 감지하기 위한 센서층을 포함한다.

Description

에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스{HEATING DEVICE FOR AEROSOL GENERATING APPARATUS}
실시예는 히팅 디바이스에 관한 것으로서, 특히 그래핀 또는 그라파이트 재질의 발열층이 형성된 열전달 파이프에서의 온도를 정확하게 감지할 수 있는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스에 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.
종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치에는 궐련형 에어로졸 발생 물품이 삽입되는 공동이 구비되며, 에어로졸 발생 장치에 삽입된 궐련형 에어로졸 발생 물품을 가열하여 에어로졸을 발생시키기 위해 예를 들어 공동 외주에는 파이프 형태의 히터가 구비된다. 또한, 에어로졸 발생 장치에는 히터에 전력을 공급하기 위한 배터리와, 이 배터리로부터 히터에 공급되는 전력을 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다. 상술한 종래 기술에서는 제어부의 제어에 의해 배터리로부터 히터에 전력을 공급하여 히터에서 발생하는 열에 의해 궐련형 에어로졸 발생 물품이 가열되어 궐련형 에어로졸 발생 물품 내의 에어로졸 발생 기질로부터 에어로졸이 발생한다.
히터는 에어로졸 발생 장치에 있어서 사용자 경험과 직결되는 핵심 요소로서, 특히 그 내부로 삽입되는 에어로졸 발생 물품으로의 열 전달 능력 및 온도 감지 방법을 개선할 필요가 있다.
실시예는 그래핀 또는 그라파이트 재질의 발열층이 형성된 열전달 파이프에서의 온도를 정확하게 감지할 수 있는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예인 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스는 상측에 에어로졸 형성 물품이 삽입되는 삽입구와, 삽입구를 통하여 삽입된 에어로졸 형성 물품의 적어도 일부분을 수용하는 수용 공간과, 수용 공간의 하측면이나 저면에 형성된 관통홀을 구비하는 열전달 파이프와, 그래핀 또는 그라파이프 재질이며 전원을 인가 받아 열 에너지를 열전달 파이프에 전달시키거나 확산시키는 발열층과, 열전달 파이프의 온도나 발열층의 온도를 감지하기 위한 센서층을 포함한다.
또한, 열전달 파이프에 발열층이 센서층에 비하여 근접하는 것이 바람직하다.
또한, 히팅 디바이스는 열전달 파이프와 발열층 사이에 형성되는 제 1 절연층과, 발열층과 센서층 사이에 형성되는 제 2 절연층과, 센서층의 외측면 상에 형성되는 제 3 절연층을 구비하고, 제 1 내지 제 3 절연층 각각은 고분자 물질로 이루어지며, 두께는 10~60㎛의 범위에 속하는 것이 바람직하다.
또한, 열전달 파이프에 센서층이 발열층에 비하여 근접하는 것이 바람직하다.
또한, 히팅 디바이스는 열전달 파이프와 센서층 사이에 형성되는 제 1 절연층과, 센서층과 발열층 사이에 형성되는 제 2 절연층과, 발열층의 외측면 상에 형성되는 제 3 절연층을 구비하고, 제 1 내지 제 3 절연층 각각은 고분자 물질로 이루어지며, 두께는 10~60㎛의 범위에 속하는 것이 바람직하다.
또한, 발열층은 제어 장치로부터의 전원 인가를 위한 복수의 전원 패드를 구비하고, 센서층은 제어 장치로 감지 온도의 인가를 위한 복수의 센서 패드를 구비하는 것이 바람직하다.
실시예는 발열 성능과 열전도도가 우수한 그래핀 또는 그라파이트 재질의 발열층이 형성된 열전달 파이프에서의 온도를 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스의 단면도이다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스의 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.
실시예들에서, 에어로졸 형성 물품은 일련의 적층 구조인 필터부와, 냉각부 및 에어로졸 형성 기재층(예를 들면, 각초, 향료, 니코틴, VG(식물성 글리세린), PG(프로필렌 글리콜), 정향 등 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 혼합 물질임)을 포함하여 구성된다. 에어로졸 형성 물품은 종래의 전자담배용 궐련, 필터 등을 포함한다.
실시예에 따른 에어로졸 발생 장치는 상측이 개방되며 통형(원통형, 사각 통형)의 삽입 공간이 형성된 케이스와, 케이스의 삽입 공간 내에 장착되며 중공으로 이루어진 가열 공간에 대한 가열을 수행하는 히팅 디바이스를 포함하여 구성된다. 케이스는 삽입 공간 및 가열 공간의 저면 또는 측면과 외부 공간을 연통하도록 하는 기류 패스를 구비한다. 가열 공간 및 삽입 공간으로 에어로졸 형성 물품이 삽입되거나 분리 이탈된다. 에어로졸 발생 장치는 히팅 디바이스와 전기적으로 연결되며 히팅 디바이스로의 전원 공급 및 공급 차단을 수행하는 제어 장치를 구비한다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스의 단면도이다.
히팅 디바이스(10)는 상부가 개방된 가열 공간(S)을 형성하며 저면에 기류 패스와 연통되는 관통홀(14)이 형성된 기둥 형태의 열전달 파이프(11)와, 열전달 파이프(11)의 외측면에 형성되어 제어 장치로부터의 전원 인가 시에 가열 동작을 수행하는 발열층(20)과, 발열층(20)의 가열 동작에 의한 열전달 파이프(11)의 온도나 발열층(20)의 온도를 감지하는 센서층(30)을 포함하여 구성된다.
열전달 파이프(11)는 상측에 에어로졸 형성 물품이 삽입되는 삽입구(12)와, 삽입구(12)를 통하여 삽입된 에어로졸 형성 물품의 적어도 일부분을 수용하는 수용 공간(S)과, 수용 공간(S)의 하측면이나 저면에 수용 공간(S)과 기류 패스 간의 연통을 위한 관통홀(14)을 구비한다. 열전달 파이프(11)는 발열층(20)의 가열 동작 시의 고온을 견딜 수 있는 내열성 금속으로 이루어지며, 예를 들면, SUS 재질이나 알루미늄 재질 등의 금속체로 구성된다.
발열층(20)는 그래핀 또는 그라파이트 재질로서, 전원 인가 시에 가열 동작을 수행하여, 가열 동작에 의한 열 에너지를 열전달 파이프(11)에 전달시키거나 확산시킨다. 이러한 열 에너지의 전달이나 확산을 위해, 발열층(20)의 열전도도는 4800 ~ 5300 W/mK의 범위에 속할 수 있다. 발열층(20)의 전체 두께는 10 ㎛ 이내이며, 복수개의 층들이 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 적층되는 각 층은 1 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 발열층(20)의 전체 두께에 따라 온도의 상승 시간이 달라져 에어로졸 형성 물품의 에어로졸의 맛이 조절된다.
발열층(20)는 제어 장치로부터의 전원 인가를 위한 복수의 전원 패드(22)를 구비한다. 전원 패드(22)는 발열층(20)의 외측면에 장착된다.
센서층(30)은 열전달 파이프(11)의 온도나 발열층(20)의 온도를 감지하는 패턴으로 구성되며, 제어 장치로 감지 온도의 인가를 위한 복수의 센서 패드(미도시)를 구비한다. 센서층(30)는 FPCB층 상에 형성된 패턴과 센서 패드로 구현될 수도 있다.
히팅 디바이스(10)는 열전달 파이프(11)와 발열층(20) 사이에 형성되는 제 1 절연층(40)을 구비한다. 제 1 절연층(40)는 고분자 물질로 이루어진 절연층으로, 그 두께는 10~60㎛의 범위에 속하는 것이 바람직하다. 제 1 절연층(40)은 열전달 파이프(11)와 발열층(20)이 전기적으로 절연되도록 한다.
또한, 히팅 디바이스(10)는 발열층(20)과 센서층(30) 사이에 형성되는 제 2 절연층(42)을 구비한다. 제 2 절연층(42)는 고분자 물질로 이루어진 절연층으로, 그 두께는 10~60㎛의 범위에 속하는 것이 바람직하다. 제 2 절연층(42)는 발열층(20) 전체를 덮도록 적층되거나 형성된다.
또한, 히팅 디바이스(10)는 센서층(30)의 외측면 상에 형성되는 제 3 절연층(44)을 구비한다. 제 3 절연층(44)는 고분자 물질로 이루어진 절연층으로, 그 두께는 10~60㎛의 범위에 속하는 것이 바람직하다. 제 3 절연층(44)은 센서층(30) 전체를 덮도록 적층되거나 형성된다.
복수의 전원 패드(22)는 제 2 절연층(42)에 의해 덮여지나, 제어 장치와 전기 연결선들에 의해 연결되되, 전기 연결선들 각각의 일단은 제 2 절연층(42) 외부로 노출되어 제어 장치에 연결된다.
복수의 센서 패드는 제 3 절연층(44)에 의해 덮여지나, 제어 장치와 전기 연결선들에 의해 연결되되, 전기 연결선들 각각의 일단은 제 3 절연층(44) 외부로 노출되어 제어 장치에 연결된다.
제 1 내지 제 3 절연층(40, 42, 44) 각각은 동일한 고분자 절연 물질이거나 상이한 고분자 절연 물질로 구성될 수 있다.
도 1에서의 히팅 디바이스(10)는 열전달 파이프(11)에 발열층(20)이 센서층(30)에 비하여 근접하여 적층되는 실시예이다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스의 부분 확대 단면도이다.
도 2에서의 히팅 디바이스(10a)는 열전달 파이프(11)에 센서층(30a)이 발열층(20a)에 비하여 근접하여 적층되는 실시예이다.
히팅 디바이스(10a)는 열전달 파이프(11)와, 열전달 파이프(11)의 외측면에 적층되거나 형성되는 제 1 절연층(40a)과, 제 1 절연층(40a)의 외측면에 적층되거나 형성되는 센서층(30a)과, 센서층(30a)의 외측면에서 센서층(30a) 전체를 덮도록 적층되거나 형성되는 제 2 절연층(42a)과, 제 2 절연층(42a)의 외측면에 적층되거나 형성되는 발열층(20a)과, 발열층(20a)의 외측면에서 발열층(20a) 전체를 덮도록 적층되거나 형성되는 제 3 절연층(44a)를 포함하여 구성된다. 전원 패드(22a)는 제 2 절연층(42a)에 의해 덮혀져서 절연된다.
센서층(30a)의 구성은 센서층(30)과 동일하며, 발열층(20a)의 구성은 발열층(20)과 동일하다.
제 1 내지 제 3 절연층(40a, 42a, 44a) 각각은 고분자 물질로 이루어진 절연층으로, 그 두께는 10~60㎛의 범위에 속하는 것이 바람직하다.
제 1 내지 제 3 절연층(40a, 42a, 44a) 각각은 동일한 고분자 절연 물질이거나 상이한 고분자 절연 물질로 구성될 수 있다.
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.
11: 열전달 파이프 12: 삽입구
14: 관통홀

Claims (6)

  1. 상측에 에어로졸 형성 물품이 삽입되는 삽입구와, 삽입구를 통하여 삽입된 에어로졸 형성 물품의 적어도 일부분을 수용하는 수용 공간과, 수용 공간의 하측면이나 저면에 형성된 관통홀을 구비하는 열전달 파이프와;
    그래핀 또는 그라파이프 재질이며 전원을 인가 받아 열 에너지를 열전달 파이프에 전달시키거나 확산시키는 발열층과;
    열전달 파이프의 온도나 발열층의 온도를 감지하기 위한 센서층을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    열전달 파이프에 발열층이 센서층에 비하여 근접하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    히팅 디바이스는 열전달 파이프와 발열층 사이에 형성되는 제 1 절연층과, 발열층과 센서층 사이에 형성되는 제 2 절연층과, 센서층의 외측면 상에 형성되는 제 3 절연층을 구비하고,
    제 1 내지 제 3 절연층 각각은 고분자 물질로 이루어지며, 두께는 10~60㎛의 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    열전달 파이프에 센서층이 발열층에 비하여 근접하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    히팅 디바이스는 열전달 파이프와 센서층 사이에 형성되는 제 1 절연층과, 센서층과 발열층 사이에 형성되는 제 2 절연층과, 발열층의 외측면 상에 형성되는 제 3 절연층을 구비하고,
    제 1 내지 제 3 절연층 각각은 고분자 물질로 이루어지며, 두께는 10~60㎛의 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    발열층은 제어 장치로부터의 전원 인가를 위한 복수의 전원 패드를 구비하고,
    센서층은 제어 장치로 감지 온도의 인가를 위한 복수의 센서 패드를 구비하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치의 히팅 디바이스.
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