KR20240009037A - 액상 카트리지 - Google Patents

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Abstract

실시예는 기류 패스를 구비하는 액상 카트리지에 관한 것이다.
실시예는, 액상을 저장하며 기류 패스의 일부를 구성하는 흡입 유로가 형성된 케이스; 케이스 하부에 결합되며, 액상을 공급받아 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터; 및 케이스의 하부에 결합되며 히터를 고정하고, 공기가 유입되는 외기 유입홀이 형성되며, 외기 유입홀로 유입된 외기를 히터에서 발생한 에어로졸을 케이스의 흡입 유로로 이송하는 이송로를 구비하는 하부 케이스;를 포함하고, 외기 유입홀와 케이스의 흡입 유로 사이에 히터와 유입된 외기의 접촉 면적을 넓힐 수 있는 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 액상 카트리지를 제공한다.

Description

액상 카트리지{LIQUID CARTRIDGE FOR AEROSOL GENERATOR}
실시예는 기류 패스를 구비하는 액상 카트리지에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지의 분해도, 도 2는 종래 기술에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지의 단면도이다.
종래 기술에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지는 액상을 저장하며, 액상이 기화되어 발생하는 미세 입자를 흡입할 수 있는 유로(11b)가 형성된 케이스(11, 12, 13)를 구비한다.
케이스(11, 12, 13)는, 액상 저장공간(11a)과 유로(11b)를 구비하는 메인 케이스(11)와, 메인 케이스(11) 내측 하부에 결합되는 하부 케이스(12)와, 메인 케이스(11)의 외측 상부에 결합되는 상부 케이스(13)를 포함한다.
메인 케이스(11)는 액상 저장공간(11a)과 유로(11b)가 나란히 배치되고, 그 하부에 하부 케이스(12)가 결합되는 벽체(11c)가 구비된다. 벽체(11c) 내에 하부 케이스(12)가 삽입되어 결합된다. 하부 케이스(12)는 상부에 후술할 세라믹 히터가 수용되는 공간을 형성하는 벽체(12a)를 구비하며, 벽체(12a) 내에서 세라믹 히터에 의해 미세입자가 발생한다. 벽체(12a)는 관통홀(12c)이 형성되며, 관통홀(12c)은 메인 케이스(11)의 유로(11b)와 벽체(12a) 내부의 공간을 연통시켜준다.
이때, 하부 케이스(12)의 외주에는 액상의 누출을 방지하기 위해, 하부케이스(12)의 외주에 탄성 재질의 O-ring(50)이 설치될 수 있다. O-ring(50)은 하부 케이스(12)와 메인 케이스(11) 사이의 기밀성을 유지시켜준다.
한편 하부 케이스(12)의 하부에는 자석(60)이 설치될 수 있다. 자석(60)은 액상 카트리지가 결합되는 상대물인 미세입자 발생장치(미도시) 설치된 자석 또는 철판과 사이에 인력이 작용하여 액상 카트리지의 결합을 유지해주는데 도움이 된다.
세라믹 히터는, 메인 케이스(11)와 하부 케이스(12)에 고정되는 다공성 세라믹(20)과 다공성 세라믹(20)에 결합된 열선(31)과 패드(32)로 이루어진다. 다공성 세라믹(20)은 메인 케이스(11)의 액상 저장공간(11a) 하측에 결합되며, 상부는 액상을 저장할 수 있는 오목부(20a)가 형성되어 있다. 이때, 다공성 세라믹(20)과 메인 케이스(11), 하부 케이스(12)의 결합부에서 누액이 발생하는 것을 방지하기 위해, 다공성 세라믹(20)의 외주를 감싸는 내열성 러버 커버(21)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상부 케이스(13)는 메인 케이스(11)의 상부에 결합되며, 메인 케이스(11)의 유로(11b)를 통해 전달된 미세입자를 흡입할 수 있는 흡입홀(13a)을 구비한다. 이때, 유로(11b)를 거치며 액상이 냉각되어 발생할 수 있는 액적을 흡입하는 것을 방지할 수 있도록, 상부 케이스(13)와 메인 케이스(11) 사이에는 흡습재(13b)나, 실링막(13c)이 제공될 수 있다.
이때, 하부 케이스(12)에는 사용자의 원활한 흡입을 위해 외기를 도입할 수 있는 외기 유입로(12b)가 형성된다. 외기 유입로(124)는 다공성 세라믹(20)의 외면 중 가장 높은 온도를가지는 면과 수직하게 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서는 앞서 설명한 바와 같이, 다공성 세라믹(20)의 하면이 열선(31)과 가장 가까운 면이며, 그에 따라 다공성 세라믹(20)의 하면이 외면 중 가장 높은 온도를 가진다. 따라서 하부 케이스(12)에 형성되는 외기 유입로(12b)는 다공성 세라믹(20)의 하면에 수직하게 배치된다.
따라서 종래 기술에 따른 카트리지는 하부 케이스(12)에 형성된 외기 유입로(12b)를 통해 유입된 외기와 함께 다공성 세라믹(20)에서 발생한 에어로졸과 메인 케이스(11)의 유로(11b)를 거쳐 흡입홀(13a)을 통해 흡입가능하게 제공된다. 그런데 종래 기술의 경우, 다공성 세라믹(20)의 하부 면적 중 외기 유입로(12b)와 벽체(12a)는 관통홀(12c) 사이의 영역에서 발생한 에어로졸은 외기 유입로(12b)를 통해 유입된 외기에 의해 형성되는 기류에 의해 원활히 흡입될 수 있으나, 그 바깥 영역에서 발생한 에어로졸은 기류가 정체되는 경향이 있다. 따라서 히터의 전 영역에서 발생한 에어로졸을 원활히 흡입할 수 있는 기류 패스 구조를 구비하는 액상 카트리지의 개발이 요구된다.
대한민국 특허출원 제10-2019-0136689호 대한민국 공개특허공보 제10-2022-0014466호
실시예는 히터의 전 영역에서 발생한 에어로졸을 원활히 흡입할 수 있는 기류 패스 구조를 구비하는 액상 카트리지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예는, 액상을 저장하며 기류 패스의 일부를 구성하는 흡입 유로가 형성된 케이스; 케이스 하부에 결합되며, 액상을 공급받아 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터; 및 케이스의 하부에 결합되며 히터를 고정하고, 공기가 유입되는 외기 유입홀이 형성되며, 외기 유입홀로 유입된 외기를 히터에서 발생한 에어로졸을 케이스의 흡입 유로로 이송하는 이송로를 구비하는 하부 케이스;를 포함하고, 외기 유입홀와 케이스의 흡입 유로 사이에 히터와 유입된 외기의 접촉 면적을 넓힐 수 있는 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 액상 카트리지를 제공한다.
실시예의 다른 일 예로, 케이스의 흡입 유로는 케이스의 일 측면을 따라 연장 형성되고, 외기 유입홀과 케이스의 흡입 유로는 히터를 사이에 두고 서로 반대편에 배치된 것을 특징으로 하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 예로, 외기 유입홀은 히터의 하부에 형성되며, 케이스의 흡입 유로는 케이스의 양 측면을 따라 연장 형성되는 2개의 흡입 유로인 것을 특징으로 하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 예로, 외기 유입홀은 상측으로 갈수록 넓어지는 형태인 것을 특징으로 하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 예로, 하부 케이스는, 액적이 하부로 누액되는 것을 방지하기 위해 액적을 저장할 수 있는 오목한 형태의 액적 저장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액상 카트리지를 제공한다.
실시예가 제공하는 액상 카트리지는, 외기 유입홀로 유입된 외기가 에어로졸이 발생하는 히터의 하면 전체를 훑고 지나감으로써 에어로졸이 정체되는 구역 없이 발생되는 에어로졸을 전체적으로 흡입 유로로 제공할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지의 분해도,
도 2는 종래 기술에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지의 단면도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액상 카트리지의 분해도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액상 카트리지의 단면도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액상 카트리지의 단면도,
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액상 카트리지의 분해도,
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액상 카트리지의 단면도.
이하, 도면을 참조하여 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액상 카트리지의 분해도, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액상 카트리지의 단면도이다.
제1 실시예에 따른 액상 카트리지는 크게 케이스(100), 히터(200) 및 하부 케이스(300)를 포함한다.
케이스(100)는 액상을 저장하는 액상 저장 공간(110)을 구비하며, 액상 저장 공간(110)의 일측에 후술할 히터(200)에 의해 발생한 에어로졸을 흡입하기 위한 흡입 유로(620)가 형성된다. 흡입 유로(620)는 액상 저장 공간(110)의 측면과 상부를 둘러싸는 형태로 형성된다. 케이스(100)의 상부에는 사용자가 에어로졸을 흡입할 수 있도록 에어로졸을 배출하기 위한 흡입홀(130)이 형성되며, 흡입 유로(620)의 단부는 흡입홀(130)과 이어진다.
필요에 따라 케이스(100)의 상측에는 마우스 피스(400)가 탈부착 가능하게 결합될 수 있다. 이때, 마우스 피스(400) 역시 케이스(100)의 흡입홀(130)에 대응하는 위치에 홀(410)을 구비한다. 마우스 피스(400)는 케이스(100)로부터 분리하여 세척 등을 할 수 있어 에어로졸을 위생적으로 흡입하는데 유리하다. 이때, 마우스 피스(400)와 케이스(100) 사이의 틈새로 에어로졸이 누출되는 것을 방지하기 위해 탄성 재질의 가스켓(500)이 개재될 수 있다.
케이스(100)의 하측에는 히터(200)가 결합되며, 액상 저장 공간(110)에 저장되어 있던 액상을 공급받아 가열하여 에어로졸을 발생시킨다. 이때 히터(200)는 세라믹 히터나 심지 등에 코일이 권선된 코일 히터, 유도 가열 방식을 이용한 히터 등, 종래의 에어로졸 발생장치에서 채용되던 히터라면 어떠한 형태라도 무방하다.
본 발명의 제1 실시예에서 히터(200)는 세라믹 히터로, 얇고 긴 블록 형태이다. 블록 형태의 세라믹 히터는 액상이 닿는 면적은 넓고 두께가 얇기 때문에 액상 이송에 유리하다. 또한, 열선과 닿는 면적을 키울 수 있어 에어로졸 발생량을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
이때, 세라믹 히터는 케이스(100)에 직접 설치할 경우 누액이 발생하기 쉽고, 히터(200)의 열이 케이스(100)로 직접 전달되기 때문에 케이스(100)가 고온이 되기 쉽다. 따라서 히터(200)의 설치를 위해 내열성 고무나 내열 실리콘과 같이 탄성을 가지는 단열재로 제조되는 실링재(210)에 의해 외주가 감싸여진 상태에서 케이스(100)에 설치된다.
히터(200)의 하부에는 하부 케이스(300)가 배치되며, 하부 케이스(300)는 켕스(100)와 결합되어 액상 카트리지의 전체적인 외관을 형성한다. 하부 케이스(300)의 하측에는 외기를 유입하기 위한 외기 유입홀(310)이 형성된다. 하부 케이스(300)는 히터(200)의 하면에서 발생한 에어로졸이 일시적으로 머무르는 무화 공간이 형성된다. 무화 공간의 일 측은 케이스(100)의 흡입 유로(620)와 연통하며, 외기 유입홀(310)로부터 흡입 유로(620)까지를 이어주는 이송로(610)가 형성된다.
즉, 액상 카트리지 내의 기류 패스는 외기 유입홀(310), 이송로(610), 흡입 유로(620) 및 흡입홀(130)로 이루어진다고 볼 수 있다.
이때, 외기 유입홀(310)은 도면 상에서 히터(200)의 좌측 단부보다 더 좌측에 위치하고, 케이스(100)의 흡입 유로(620)는 히터(200)의 우측 단부보다 더 우측에 위치한다.
즉, 외기 유입홀(310)과 흡입 유로(620)는 히터(200)를 사이에 두고 서로 반대 방향에 배치됨으로써, 외기 유입홀(310)을 통해 유입된 외기가 히터(200)의 하면 전체를 훑고 지나간다. 따라서 히터(200)의 하면에서 발생한 에어로졸을 모두 흡입 유로(620)로 이송할 수 있다.
즉, 기류 패스가 전체적으로 ㄷ자 형태로 형성되고, 기류 패스 중 특히 흡입 유로(620)가 외측에 배치됨으로써, 사용자가 에어로졸을 흡입할 때 뜨거움을 느끼지 않도록 에어로졸을 충분히 냉각시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, 하부 케이스(300)는, 에어로졸이 응결하여 발생하는 액적이 하부로 누액되는 것을 방지하기 위해 액적을 저장할 수 있는 오목한 형태의 액적 저장부(320, 330)를 구비하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액상 카트리지의 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액상 카트리지는 제1 실시예와 외기 유입홀(310a)의 위치 및 흡입 유로(620a)의 개수와 위치를 제외하고는 제1 실시예와 동일하다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액상 카트리지는 하부 케이스(300a)에 형성되는 외기 유입홀(310a)은 중앙 측에 형성되며, 흡입 유로(620a)는 케이스(100a)의 양 측에 형성된다. 그에 따라, 중앙의 외기 유입홀(310a)을 통해 유입된 외기는 양 측으로 나누어져 히터(200a)의 하면에서 발생한 에어로졸을 각각 양측에 형성된 흡입 유로(620a)로 이송한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액상 카트리지의 분해도, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액상 카트리지의 단면도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 액상 카트리지는 케이스(100b) 내에 액상 저장 공간(110b)을 구비하며, 액상 저장 공간(110b)의 중앙을 가로지르는 파이프(120b)를 구비한다. 흡입 유로(620b)는 파이프(120b) 내에 형성된다. 파이프(120b)의 하단과 히터(200b)는 서로 간격을 두고 형성되며, 파이프(120b)의 하단과 히터(120b) 사이에는 액상의 누액을 방지하는 실링 부재(210b)가 설치된다.
또한, 히터(120b)의 하부에는 하부 케이스(220b)가 배치되며, 하부 케이스(220b)는 케이스(100b)의 내측 하부에 결합되어 히터(200b)를 지지한다. 하부 케이스(220b)는 액상 저장 공간(110b)으로부터 액상을 공급받아 히터(200b)에서 가열되어 에어로졸이 발생하는 무화 공간(320b)을 구비하며, 외기가 공급되는 외기 유입홀(310b)이 구비된다.
외기 유입홀(310b)은 히터(200b)와의 접촉 면적을 최대화하기 위해, 상부로 갈수록 단면이 넓어지는 형태로 형성된다.
한편 하부 케이스(300b)의 하측에는 하부 커버(350b)가 더 구비될 수 있는데, 하부 커버(350b)는 외기 유입홀(310b)로 외기를 유입하기 위한 유로(352b, 354b)를 구비할 수 있다.
이때, 외기 유입홀(310b)은 하부 케이스(300b)의 유로(352b, 354b)를 통해 유입된 외기를 더 잘 도입하기 위해, 하면의 지름은 넓고 상측으로 갈수록 지름이 좁아지는 깔대기 형상의 하부 외기 유입홀(310b)과 히터(200b)와의 접촉 면적을 최대화하기 위해 외기를 넓게 퍼뜨릴 수 있도록 확산기(diffuser) 형태, 즉 출구로 갈수록 지름이 넓어지는 형태의 상부 외기 유입홀(320b)이 붙어 있는 형태이다.
상부 외기 유입홀(313b)을 통해 무화 공간(320b)으로 도입된 외기는 확산하면서 히터(200b)를 훑으면서 상측으로 이동하며, 실링 부재(210b)와 흡입 유로(620b)를 거쳐, 흡입홀(130b)을 통해 흡입된다.
한편 하부 케이스(300b)에는 외기 유입홀(310b)의 주위에 액적 저장부(330b)가 형성된다.

Claims (5)

  1. 액상을 저장하며 기류 패스의 일부를 구성하는 흡입 유로가 형성된 케이스;
    케이스 하부에 결합되며, 액상을 공급받아 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터; 및
    케이스의 하부에 결합되며 히터를 고정하고, 공기가 유입되는 외기 유입홀이 형성되며, 외기 유입홀로 유입된 외기를 히터에서 발생한 에어로졸을 케이스의 흡입 유로로 이송하는 이송로를 구비하는 하부 케이스;를 포함하고,
    외기 유입홀와 케이스의 흡입 유로 사이에 히터와 유입된 외기의 접촉 면적을 넓힐 수 있는 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 액상 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    케이스의 흡입 유로는 케이스의 일 측면을 따라 연장 형성되고,
    외기 유입홀과 케이스의 흡입 유로는 히터를 사이에 두고 서로 반대편에 배치된 것을 특징으로 하는 액상 카트리지.
  3. 제1항에 있어서,
    외기 유입홀은 히터의 하부에 형성되며, 케이스의 흡입 유로는 케이스의 양 측면을 따라 연장 형성되는 2개의 흡입 유로인 것을 특징으로 하는 액상 카트리지.
  4. 제1항에 있어서,
    외기 유입홀은 상측으로 갈수록 넓어지는 형태인 것을 특징으로 하는 액상 카트리지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    하부 케이스는, 액적이 하부로 누액되는 것을 방지하기 위해 액적을 저장할 수 있는 오목한 형태의 액적 저장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액상 카트리지.

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