KR20240025764A

KR20240025764A - Aerosol generating device

Info

Publication number: KR20240025764A
Application number: KR1020220103790A
Authority: KR
Inventors: 임광원; 김범준; 윤태영
Original assignee: 주식회사 이엠텍
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2024-02-27

Abstract

본 발명은 에어로졸 발생장치에 관한 것으로 특히 열전 소자를 이용하여 공기를 가열하고, 가열된 공기에 의해 궐련을 골고루 가열할 수 있는 에어로졸 발생장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치는 궐련이 삽입되는 파이프 형태의 서셉터와; 파이프 형태의 서셉터를 가열하는 히터와; 파이프 형태의 서셉터의 하부와 연통하는 인입 공기 통로와; 인입 공기 통로의 외벽을 감싸게 설치되는 열전 소자와; 파이프 형태의 서셉터 및 인입 공기 통로와 이격되어 감싸게 설치되는 메탈 플레이트(Metal Plate)와; 히터에 전력을 공급하는 배터리와; 배터리로부터 히터와 열전 소자에 각각 전력을 공급하도록 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함한다.The present invention relates to an aerosol generator, and in particular to an aerosol generator that heats air using a thermoelectric element and can evenly heat a cigarette with the heated air. An aerosol generating device according to an embodiment of the present invention includes a pipe-shaped susceptor into which a cigarette is inserted; a heater that heats a pipe-shaped susceptor; an inlet air passage communicating with the lower part of the pipe-shaped susceptor; a thermoelectric element installed to surround the outer wall of the inlet air passage; A metal plate installed to surround and be spaced apart from the pipe-shaped susceptor and the inlet air passage; a battery that supplies power to the heater; It includes a microcontroller that controls power to be supplied from the battery to the heater and thermoelectric element, respectively.

Description

Aerosol generating device {AEROSOL GENERATING DEVICE}

본 발명은 에어로졸 발생장치에 관한 것으로 특히 열전 소자를 이용하여 공기를 가열하고, 가열된 공기에 의해 궐련을 골고루 가열할 수 있는 에어로졸 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to an aerosol generator, and in particular to an aerosol generator that heats air using a thermoelectric element and can evenly heat a cigarette with the heated air.

에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 특히 여러 종류의 궐련으로부터 유래하는 에어로졸을 사람이 흡입하는 경우가 있다.Aerosols are small liquid or solid particles that exist in suspension in the atmosphere and usually have a size of 0.001 to 1.0 ㎛. In particular, there are cases where people inhale aerosols derived from various types of cigarettes.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. Figure 1 is a diagram for explaining an example of an aerosol generating device according to the prior art, and Figure 2 is a diagram for explaining another example of an aerosol generating device according to the prior art.

도 1과 도 2를 참조하면, 에어로졸 발생장치(10, 20)는 전류를 인가하면 저항에 의해 발열을 하는 히터(14, 24)와, 히터(14, 24)에 순간적으로 높은 전력을 공급할 수 있는 배터리(16, 26)와, 히터(14, 24)를 제어하기 위한 제어부(15, 25)를 포함한다. 히터(14, 24)는, 공동(13, 23)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 궐련(11, 21)을 개구(12, 22)를 통해 공동(13, 23)에 삽입하면 히터(14, 24)가 가열되어 궐련(11, 21) 내부의 흡입 물질을 기화시키면 사용자가 궐련(11, 21)의 필터부를 통해 기화되는 흡입 물질을 흡입할 수 있게 된다. 도 1에 도시된 히터(14)는 봉침형 히터로 제공되어 공동(13)에 삽입된 궐련(11)에 침투하여 궐련(11)을 가열하며, 도 2에 도시된 히터(24)는 파이프 히터로 제공되어 궐련(21)을 가열한다. 봉침형 히터로 제공되는 히터(14)는 궐련(11)의 내부는 효과적으로 가열할 수 있으나 궐련(11)의 외부 및 외부 근처는 가열이 잘 되지 않는 문제점이 있다. 또한, 궐련(11)으로부터 발생한 에어로졸 발생기질 찌꺼기가 부착되어 히터(14)의 성능을 저하시키고, 악취가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 파이프 히터로 제공되는 히터(24)의 경우 궐련(21)의 외부 및 외부 근처의 부분은 효과적으로 가열할 수 있지만 궐련(21)의 내부 중심 부분은 가열이 잘 되지 않는 문제점이 있다. 또한, 상술한 종래 기술에서는 가열시 에어로졸 발생장치(10, 20)의 발열 온도가 상승하여 사용자가 파지시 체감 온도가 높을 수 있는 문제점이 있다.Referring to Figures 1 and 2, the aerosol generator 10, 20 can instantly supply high power to the heaters 14, 24, which generate heat by resistance when current is applied, and the heaters 14, 24. It includes batteries 16 and 26 and control units 15 and 25 for controlling the heaters 14 and 24. The heaters 14 and 24 generate an aerosol by heating the vaporization material contained in the cavities 13 and 23, which contains a substance (vaporizing material) that vaporizes when heated above a certain temperature. For example, when a cigarette (11, 21) impregnated with an inhalation substance or filled with paper embedded on the surface is inserted into the cavity (13, 23) through the opening (12, 22), the heater (14, 24) is heated to heat the cigarette ( 11, 21) When the inhalation material inside is vaporized, the user can inhale the vaporized inhalation material through the filter part of the cigarette (11, 21). The heater 14 shown in FIG. 1 is provided as a needle-type heater and penetrates into the cigarette 11 inserted into the cavity 13 to heat the cigarette 11. The heater 24 shown in FIG. 2 is a pipe heater. is provided to heat the cigarette 21. The heater 14 provided as a needle-type heater can effectively heat the inside of the cigarette 11, but has a problem in that it does not heat the outside and near the outside of the cigarette 11 well. In addition, there is a problem in that aerosol-generating substrate residue generated from the cigarette 11 may adhere, deteriorate the performance of the heater 14 and generate a bad odor. In the case of the heater 24 provided as a pipe heater, the outside and near the outside of the cigarette 21 can be effectively heated, but there is a problem in that the inner center part of the cigarette 21 is not heated well. In addition, in the above-described prior art, there is a problem in that the heating temperature of the aerosol generating devices 10 and 20 increases when heated, so that the user's perceived temperature when holding the device may be high.

본 발명에 따르면 열전 소자를 이용해 인입되는 공기를 가열해서, 궐련으로 가열된 공기를 침투시켜 궐련을 골고루 가열해줄 수 있는 에어로졸 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.According to the present invention, the purpose of the present invention is to provide an aerosol generating device that can heat the incoming air using a thermoelectric element and allow the heated air to penetrate the cigarette to evenly heat the cigarette.

또한, 본 발명에 따르면 열전 소자를 이용해 에어로졸 발생장치의 파지시 체감 온도를 낮춰줄 수 있는 에어로졸 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, according to the present invention, an object of the present invention is to provide an aerosol generator that can reduce the perceived temperature when holding the aerosol generator using a thermoelectric element.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치는 궐련이 삽입되는 파이프 형태의 서셉터(susceptor)와; 파이프 형태의 서셉터를 가열하는 히터와; 파이프 형태의 서셉터의 하부와 연통하는 인입 공기 통로와; 인입 공기 통로의 외벽을 감싸게 설치되는 열전 소자와; 파이프 형태의 서셉터 및 인입 공기 통로와 이격되어 감싸게 설치되는 메탈 플레이트(Metal Plate)와; 히터에 전력을 공급하는 배터리와; 배터리로부터 히터와 열전 소자에 각각 전력을 공급하도록 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함한다.An aerosol generating device according to an embodiment of the present invention includes a pipe-shaped susceptor into which a cigarette is inserted; a heater that heats a pipe-shaped susceptor; an inlet air passage communicating with the lower part of the pipe-shaped susceptor; a thermoelectric element installed to surround the outer wall of the inlet air passage; A metal plate installed to surround and be spaced apart from the pipe-shaped susceptor and the inlet air passage; a battery that supplies power to the heater; It includes a microcontroller that controls power to be supplied from the battery to the heater and thermoelectric element, respectively.

또한, 실시예에 따라 히터는 서셉터를 유도 가열하는 유도 가열 방식 히터로 제공된다.Additionally, depending on the embodiment, the heater is provided as an induction heating type heater that inductively heats the susceptor.

또한, 실시예에 따라 히터는 저항 가열 방식 히터로 제공된다.Additionally, depending on the embodiment, the heater is provided as a resistance heating type heater.

또한, 실시예에 따라 인입 공기 통로는 내벽이 원형을 갖거나 사각 형태를 포함하는 다각 형태를 갖는다.Additionally, depending on the embodiment, the inlet air passage has a polygonal shape including a circular inner wall or a square shape.

또한, 실시예에 따라 인입 공기 통로는 알루미늄, 구리 또는 다른 금속으로 이루어진다.Additionally, depending on the embodiment, the inlet air passage is made of aluminum, copper or another metal.

본 발명의 실시예에 따르면 인입 공기를 가열하는 열전 소자를 포함하여 가열된 공기를 궐련으로 침투시켜 궐련을 골고루 가열해 줄 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a thermoelectric element that heats incoming air can be included to allow heated air to penetrate into the cigarette to evenly heat the cigarette.

본 발명의 실시예에 따르면 열전 소자를 이용하여 에어로졸 발생장치의 발열 온도를 낮춰 주어 파지시 체감 온도를 낮춰줄 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the temperature felt during gripping can be lowered by lowering the heating temperature of the aerosol generating device using a thermoelectric element.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 개념적으로 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 설명하기 위한 블럭도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치에서 인입 공기 통로와 열전 소자 및 메탈 플레이트(Metal Plate)가 설치된 부위의 단면의 일 예를 설명하기 위한 도면.1 is a diagram illustrating an example of an aerosol generating device according to the prior art;
Figure 2 is a diagram for explaining another example of an aerosol generating device according to the prior art;
3 is a diagram conceptually illustrating an aerosol generating device according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a block diagram for explaining an aerosol generating device according to an embodiment of the present invention;
Figure 5 is a view for explaining an example of a cross section of the area where the inlet air passage, thermoelectric element, and metal plate are installed in the aerosol generating device according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 개념적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 설명하기 위한 블럭도이다.Figure 3 is a diagram for conceptually explaining an aerosol generating device according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a block diagram for explaining an aerosol generating device according to an embodiment of the present invention.

도 3의 (가)와 (나) 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치(1000)는 궐련(100)이 삽입되는 파이프 형태의 서셉터(200)와, 파이프 형태의 서셉터(200)를 가열하는 히터(300)와, 파이프 형태의 서셉터(300)의 하부와 연통하는 인입 공기 통로(400)와, 인입 공기 통로(400)의 외벽을 감싸게 설치되는 열전 소자(500)와, 파이프 형태의 서셉터(200) 및 인입 공기 통로(400)와 이격되어 감싸게 설치되는 메탈 플레이트(Metal Plate)(600)와, 히터(300)에 전력을 공급하는 배터리(700)와, 배터리(700)로부터 히터(300)와 열전 소자(500)에 각각 전력을 공급하도록 제어하는 마이크로컨트롤러(800)를 포함한다. 궐련(100)이 파이프 형태의 서셉터(200)에 삽입되면, 마이크로컨트롤러(800)의 제어에 의해 배터리(700)로부터 히터(300)에 전력을 공급하여 히터(300)에 의해 서셉터(200)를 가열하여 서셉터(200)에 삽입된 궐련(100)을 가열하는데, 실시예에 따라 히터(300)는 서셉터(200)를 유도 가열하는 유도 가열 방식 히터로 제공된다. 예를 들어 서셉터는 자기장에 의해 와류(eddy current)를 발생시켜 열에너지를 방출하는 물질로 이루어지고, 히터(300)는 전원승압회로(310)와 인덕션 로직(320) 및 인덕션 코일(330)을 포함하며, 마이크로컨트롤러(800)는 전원승압회로(310)를 제어하여 배터리(700)로부터 공급된 직류 전압을 전원승압회로(310)가 유도 가열을 위해 증폭시켜서 인덕션 로직(320)으로 직류 전류를 공급한다. 전원승압회로(310)는 유도 가열을 위한 전원으로서 배터리(700)를 사용했을 때 서셉터(200)를 유도 가열하기 위해 안정적인 전원 공급을 위해 적용된다. 마이크로컨트롤러(800)는 또한 인덕션 로직(320)에 PWM 신호를 입력한다. 인덕션 로직(320)은 마이크로컨트롤러(800)에서 입력하는 PWM 신호에 따라 스위칭 동작하면서 전원승압회로(310)로부터 공급된 직류 전류를 교류 전류로 변환하고 인덕션 코일(330)에 공급해서 인덕션 코일(330)에서 교번 자기장이 발생하고, 인덕션 코일(330)에서 발생한 교번 자기장은 서셉터(200)가 유도 가열되도록 한다. 마이크로컨트롤러(800)의 제어에 의해 서셉터(200)가 유도 가열됨에 따라 서셉터(200)에 삽입된 궐련(100)이 가열될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 히터(300)는 저항 가열 방식 히터로 제공될 수도 있다. Referring to Figures 3 (a) and (b) and Figure 4, the aerosol generating device 1000 according to an embodiment of the present invention includes a pipe-shaped susceptor 200 into which a cigarette 100 is inserted, and a pipe. A heater 300 that heats the susceptor 200 in the form of a pipe, an inlet air passage 400 communicating with the lower part of the pipe-shaped susceptor 300, and a thermoelectric installed to surround the outer wall of the inlet air passage 400. A metal plate 600 installed to surround the element 500 and the pipe-shaped susceptor 200 and the inlet air passage 400, and a battery 700 that supplies power to the heater 300. ) and a microcontroller 800 that controls power to be supplied from the battery 700 to the heater 300 and the thermoelectric element 500, respectively. When the cigarette 100 is inserted into the pipe-shaped susceptor 200, power is supplied from the battery 700 to the heater 300 under the control of the microcontroller 800, and the susceptor 200 is heated by the heater 300. ) is heated to heat the cigarette 100 inserted into the susceptor 200. According to the embodiment, the heater 300 is provided as an induction heating type heater that inductively heats the susceptor 200. For example, the susceptor is made of a material that emits heat energy by generating an eddy current by a magnetic field, and the heater 300 includes a power boosting circuit 310, induction logic 320, and induction coil 330. Included, the microcontroller 800 controls the power boosting circuit 310 to amplify the direct current voltage supplied from the battery 700 for induction heating and supplies direct current to the induction logic 320. supply. The power boosting circuit 310 is applied to provide a stable power supply for inductive heating of the susceptor 200 when the battery 700 is used as a power source for induction heating. Microcontroller 800 also inputs a PWM signal to induction logic 320. The induction logic 320 performs a switching operation according to the PWM signal input from the microcontroller 800, converts the direct current supplied from the power boosting circuit 310 into alternating current, and supplies it to the induction coil 330. ), an alternating magnetic field is generated, and the alternating magnetic field generated in the induction coil 330 causes the susceptor 200 to be inductively heated. As the susceptor 200 is inductively heated under the control of the microcontroller 800, the cigarette 100 inserted into the susceptor 200 may be heated. Additionally, depending on the embodiment, the heater 300 may be provided as a resistance heating type heater.

또한 궐련(100)이 서셉터(200)에 삽입된 상태에서 외부 공기가 인입 공기 통로(400)로 인입되는데, 예를 들어 에어로졸 발생장치(1000)에서 인입 공기 통로(400)는 외부 공기를 유입하는 기류 통로(900)와 연통하여 기류 통로(900)를 통해 인입 공기 통로(400)로 공기가 인입된다. 인입 공기 통로(400)로 인입된 공기는 열전 소자(500)가 인입 공기 통로(400)를 가열함에 따라 가열되는데, 열전 소자(500)는 전류가 흐르면 한쪽 면은 온도가 상승하고, 다른 한쪽 면은 온도가 하강하는 특성이 있다. 본 발명에서는 열전 소자(500)에 전류가 흐르면 열전 소자(500)의 내측면 온도가 상승하고, 외측면은 온도가 하강하게 열전 소자(500)가 설치된다. 따라서, 열전 소자(500)의 내측면에 의해 인입 공기 통로(400)가 가열되고, 이에 따라 인입 공기 통로(400)로 인입된 공기가 가열되어 가열된 공기가 서셉터(200) 내부로 유입되어 궐련(100)으로 침투해서 궐련(100)의 내부를 가열한다. 또한, 열전 소자(500)의 외측면의 온도가 하강함에 따라 메탈 플레이트(Metal Plate)(600)에 냉각된 열이 전도되어 결과적으로 에어로졸 발생장치(1000)의 발열 온도를 낮춰줌으로써 사용자가 에어로졸 발생장치(1000)를 파지시 체감 온도를 낮춰줄 수 있다. 실시예에 따라 메탈 플레이트(Metal Plate)(600)는 구리 또는 알루미늄으로 이루어진다.In addition, with the cigarette 100 inserted into the susceptor 200, external air is introduced into the inlet air passage 400. For example, in the aerosol generator 1000, the inlet air passage 400 introduces external air. It communicates with the airflow passage 900, and air is introduced into the inlet air passage 400 through the airflow passage 900. The air drawn into the inlet air passage 400 is heated as the thermoelectric element 500 heats the inlet air passage 400. When current flows, the temperature of one side of the thermoelectric element 500 increases and the other side of the thermoelectric element 500 increases. It has the characteristic of decreasing temperature. In the present invention, the thermoelectric element 500 is installed so that when a current flows through the thermoelectric element 500, the temperature of the inner surface of the thermoelectric element 500 increases and the temperature of the outer surface decreases. Accordingly, the inlet air passage 400 is heated by the inner surface of the thermoelectric element 500, and thus the air drawn into the inlet air passage 400 is heated, and the heated air flows into the susceptor 200. It penetrates into the cigarette 100 and heats the inside of the cigarette 100. In addition, as the temperature of the outer surface of the thermoelectric element 500 decreases, the cooled heat is conducted to the metal plate 600, which ultimately lowers the heating temperature of the aerosol generating device 1000, allowing the user to generate aerosol. When holding the device 1000, the perceived temperature can be lowered. Depending on the embodiment, the metal plate 600 is made of copper or aluminum.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치에서 인입 공기 통로와 열전 소자 및 메탈 플레이트(Metal Plate)가 설치된 부위의 단면의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a cross section of the area where the inlet air passage, thermoelectric element, and metal plate are installed in the aerosol generating device according to an embodiment of the present invention.

실시예에 따라 인입 공기 통로(400)는 내벽이 원형을 갖거나 사각 형태를 포함하는 다각 형태를 갖는다. 도 5에 도시된 인입 공기 통로(400)는 내벽이 사각 형태를 갖는다. 예를 들어 인입 공기 통로(400)는 알루미늄, 구리 또는 다른 금속으로 이루어진다. 인입 공기 통로(400)는 내벽이 사각 형태를 가지기 때문에 열전 소자(500)의 내측면에 의해 가열되는 인입 공기 통로(400)의 내벽의 표면적이 넓어질 수 있어서, 인입 공기 통로(400)에 인입된 공기의 승온 속도를 빠르게 할 수 있다.Depending on the embodiment, the inlet air passage 400 has a polygonal shape including a circular inner wall or a square shape. The inlet air passage 400 shown in FIG. 5 has a square inner wall. For example, the inlet air passage 400 is made of aluminum, copper, or another metal. Since the inner wall of the inlet air passage 400 has a square shape, the surface area of the inner wall of the inlet air passage 400 heated by the inner surface of the thermoelectric element 500 can be expanded, so that the inner wall of the inlet air passage 400 is heated by the inner surface of the thermoelectric element 500. The temperature increase rate of the heated air can be accelerated.

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.As explained above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and anyone skilled in the art can use various Of course, modifications are possible, and such modifications fall within the scope of the claims.

Claims

a pipe-shaped susceptor into which a cigarette is inserted;
a heater that heats a pipe-shaped susceptor;
an inlet air passage communicating with the lower part of the pipe-shaped susceptor;
a thermoelectric element installed to surround the outer wall of the inlet air passage;
A metal plate installed to surround and be spaced apart from the pipe-shaped susceptor and the inlet air passage;
a battery that supplies power to the heater;
An aerosol generator comprising a microcontroller that controls power to be supplied from the battery to the heater and thermoelectric element, respectively.

According to paragraph 1,
The heater is an aerosol generator, characterized in that it is provided as an induction heating type heater that inductively heats the susceptor.

According to paragraph 1,
An aerosol generator, characterized in that the heater is provided as a resistance heating type heater.

According to any one of claims 1 to 3,
An aerosol generating device characterized in that the inlet air passage has a polygonal shape including a circular or square inner wall.

According to clause 5,
An aerosol generator, characterized in that the inlet air passage is made of aluminum, copper or another metal.