KR20240047034A - 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조에 관한 것으로 특히 유도 가열 방식에 적용할 수 있는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조는 궐련이 삽입되며, 일측 끝단과 타측 끝단이 소정 간격 이격되어 마주보게 형성되는 히팅 파이프와; 히팅 파이프에 형성된 일측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판과; 일측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판의 외측면에 소정 간격 이격되어 설치되는 적어도 하나의 유도 가열 코일과; 히팅 파이프에 형성된 타측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판과; 타측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판의 외측면에 소정 간격 이격되어 설치되는 적어도 하나의 유도 가열 코일과; 각각의 유도 가열판과 각각의 유도 가열 코일의 외곽을 둘러싸게 설치되는 백 요크;를 포함한다.

Description

에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조{HEATING DEVICE STRUCTURE OF AEROSOL GENERATOR}
본 발명은 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조에 관한 것으로 특히 유도 가열 방식에 적용할 수 있는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조에 관한 것이다.
에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 특히 여러 종류의 궐련으로부터 유래하는 에어로졸을 다양한 목적으로 사람이 흡입하는 경우가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 유도 가열 장치를 도시한 도면이다. 유도 가열 장치(1)는, 플라스틱으로 형성될 수 있는 장치 하우징(10), 및 충전식 배터리(11a)를 포함하는 DC 전원을 포함하고 있다.
유도 가열 장치(1)는, 충전식 배터리(11a)를 충전하기 위한 충전 스테이션(charging station) 또는 충전 장치에 유도 가열 장치를 도킹하기 위한 핀(12a)을 포함하는 도킹 포트(docking port; 12)를 더 포함하고 있다. 또한, 유도 가열 장치(1)는 원하는 주파수, 예를 들어 상기에서 언급한 바와 같이 5MHz의 주파수에서 작동하도록 구성된 전력 공급 전자기기(13)를 포함하고 있다. 전력 공급 전자기기(13)는, 적절한 전기 연결부(13a)를 통해 충전식 배터리(11a)에 전기적으로 연결되어 있다.
서셉터(21)를 포함하는 담배-함유 고체 에어로졸 형성 기재(20)는 장치 하우징(10)의 근위 말단에서 공동(14) 내에 수용되어서, 작동하는 동안, 인덕터(L2)(나선형으로 권선된 원통형 인덕터 코일)가 흡연 물품(2)의 담배-함유 고체 에어로졸 형성 기재(20)의 서셉터(21)에 유도 결합된다. 흡연 물품(2)의 필터부(22)는 유도 가열 장치(1)의 공동(14) 외부에 배열되어서, 작동 동안, 소비자가 필터부(22)를 통해 에어로졸을 흡입할 수도 있다.
상술한 종래 기술에서는 인덕터(L2)(나선형으로 권선된 원통형 인덕터 코일)가 공동(14)을 감싸는 구조로 설치되어 공동(14)에서 자기장에 영향을 받는 단면적이 좁아 자기효율이 떨어질 수 있는 문제점이 있다. 또한, 자기장이 형성되는 인덕터(L2)(나선형으로 권선된 원통형 인덕터 코일)에 와류(eddy current)가 수평으로 적용되기 때문에 자기장의 누설을 막는 백 요크(Back Yoke)를 사용하여 효율 높은 자기 폐회로 구조를 설계하기 용이하지 않은 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 10-2017-0007235
본 발명은 유도 가열 방식에 적용 가능하며, 자기 누설을 감소시키고 열전달 효율을 높혀줄 수 있는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조는 궐련이 삽입되며, 일측 끝단과 타측 끝단이 소정 간격 이격되어 마주보게 형성되는 히팅 파이프와; 히팅 파이프에 형성된 일측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판과; 일측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판의 외측면에 소정 간격 이격되어 설치되는 적어도 하나의 유도 가열 코일과; 히팅 파이프에 형성된 타측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판과; 타측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판의 외측면에 소정 간격 이격되어 설치되는 적어도 하나의 유도 가열 코일과; 각각의 유도 가열판과 각각의 유도 가열 코일의 외곽을 둘러싸게 설치되는 백 요크;를 포함한다.
또한, 실시예에 따라 히팅 파이프에 형성된 일측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판은 분리된 복수의 유도 가열판으로 제공되고, 히팅 파이프에 형성된 타측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판은 분리된 복수의 유도 가열판으로 제공되며, 각각의 유도 가열 코일은 각각의 유도 가열판의 외측면에 소정 간격 이격되어 설치된다.
또한, 실시예에 따라 유도 가열판에서 백 요크와 마주보는 부분에 부착된 적어도 하나의 온도 센서를 포함한다.
또한, 실시예에 따라 유도 가열 코일은 단층 코일 또는 다층 코일로 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면 백 요크를 포함하여 자기 누설을 감소시킬 수 있고, 자기 효율이 높은 자기 폐회로 구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 히팅 파이프가 C링 형태로 구성되어 궐련과 히팅 파이프의 간격을 좁힐 수 있어서, 열전달 효율을 높힐 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 다층 형태의 코일을 사용하기 용이하여 자기장 생성을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 유도 가열판에 의해 자기장의 영향을 받는 단면적이 넓어 자기 효율이 증가할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 히팅 파이프와 유도 가열판의 재료를 다르게 함으로써 자기장이 원활히 흐르는 유도 가열판과 열 전달 효율이 증가된 히팅 파이프를 적용 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 유도 가열판을 분리된 복수의 유도 가열판으로 제공하여, 다중 히터를 구성해서 각각 독립적인 열 전달 효율 제어가 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 단층 또는 다층 형태, 다양한 모양의 코일을 사용하기 용이하여 열 효율 제어가 가능하다.
도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 유도 가열 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조를 설명하기 위한 사시도로서 도 2의 (가)는 백 요크를 적용하기 전 상태의 사시도이고, 도 2의 (나)는 백 요크를 적용한 상태의 사시도,
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조를 설명하기 위한 사시도로서 도 3의 (가)는 백 요크를 적용하기 전 상태의 사시도이고, 도 3의 (나)는 백 요크를 적용한 상태의 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조에서 온도 센서가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조에 적용가능한 코일의 실시예들을 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 발생장치의 히팅 디바이스 구조를 설명하기 위한 사시도로서 도 2의 (가)는 백 요크를 적용하기 전 상태의 사시도이고, 도 2의 (나)는 백 요크를 적용한 상태의 사시도이다.
도 2의 (가)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조는 궐련이 삽입되며, 일측 끝단과 타측 끝단이 소정 간격 이격되어 마주보게 형성되는 히팅 파이프(101)와, 히팅 파이프(101)에 형성된 일측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판(102)과, 일측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판(102))의 외측면에 소정 간격 이격되어 설치되는 유도 가열 코일(102a)과, 히팅 파이프(101)에 형성된 타측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판(103)과, 타측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판(103)의 외측면에 소정 간격 이격되어 설치되는 적어도 하나의 유도 가열 코일(103a)을 포함한다. 실시예에 따라 히팅 파이프(101)에 형성된 일측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판(102)의 외측면에 소정 간격 이격되어 추가로 유도 가열 코일(102b)이 설치될 수도 있고, 히팅 파이프(101)에 형성된 타측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판(103)의 외측면에 소정 간격 이격되어 추가로 유도 가열 코일(103b)이 설치될 수도 있다. 각각의 유도 가열판(102, 103)은 자기장에 의해 와류(eddy current)를 발생시켜 열에너지를 방출하는 물질로 이루어지며, 유도 가열 코일(102a, 102b)에 교류 전류가 흐르면 교번 자기장에 의해 유도 가열판(102)이 유도 가열되고, 유도 가열 코일(103a, 103b)에 교류 전류가 흐르면 교번 자기장에 의해 유도 가열판(103)이 유도 가열된다. 유도 가열판(102, 103)이 유도 가열되면, 유도 가열판(102, 103)을 통해 열이 히팅 파이프(101)로 전달되어, 히팅 파이프(101)에 삽입된 궐련을 가열하게 된다. 유도 가열판(102, 103)은 투자율이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 예를 들어 구리나 알루미늄을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 히팅 파이프(101)는 상대적으로 투자율이 낮고 열전달 효율이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 2의 (나)를 참조하면, 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조는 상술한 각각의 유도 가열판(102, 103)과 상술한 각각의 유도 가열 코일(102a, 102b, 102c, 102d)의 외곽을 둘러싸게 설치되는 백 요크(104)를 포함한다. 백 요크(104)는 누설되는 자기장을 막아주는 역할을 하며, 유도 가열 코일(102a, 102b, 103c, 103d)에서 나온 자기장이 백 요크(104)로 인해 점선 같이 흐르게 되어 자기 폐회로 구조를 가지게 되어 자기 효율을 높힐 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 히팅 디바이스 구조를 에어로졸 발생장치에 적용해서 각각의 유도 가열 코일(102a, 102b, 103a, 103b)을 각각 제어하면 각각 독립적인 자기 폐회로가 생성되어 독립적인 열 전달 효율 제어가 가능하다. 또한, 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조에서 히팅 파이프(101)가 C링 형태로 구성되어, 궐련이 히팅 파이프(101)에 삽입될 경우 궐련과 히팅 파이프(101)의 간격을 좁힐 수 있어서, 궐련을 히팅 파이프(101)에 밀착시켜 열전달 효율을 높힐 수 있고, 누설되는 열을 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조를 설명하기 위한 사시도로서 도 3의 (가)는 백 요크를 적용하기 전 상태의 사시도이고, 도 3의 (나)는 백 요크를 적용한 상태의 사시도이다.
도 3의 (가)를 참조하면, 실시예에 따라 히팅 파이프(101)에 형성된 일측 끝단에 일체로 형성되는 상술한 유도 가열판(102)은 분리된 복수의 유도 가열판(102-1, 102-2)으로 제공되고, 히팅 파이프(101)에 형성된 타측 끝단에 일체로 형성되는 상술한 유도 가열판(103)은 분리된 복수의 유도 가열판(103-1, 103-2)으로 제공되며, 도 2의 (가)에 도시된 각각의 유도 가열 코일(102a, 102b, 103a, 103b)은 각각의 유도 가열판(102-1, 102-2, 103-1, 103-2)의 외측면에 소정 간격 이격되어 설치된다. 또한, 도 3의 (나)를 참조하면, 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조는 상술한 각각의 유도 가열판(102-1, 102-2, 103-1, 103-2)과 상술한 각각의 유도 가열 코일(102a, 102b, 103c, 103d)의 외곽을 둘러싸게 설치되는 백 요크(104)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 히팅 디바이스 구조를 에어로졸 발생장치에 적용해서 각각의 유도 가열 코일(102a, 102b, 103a, 103b)을 각각 제어하면 각각 독립적인 자기 폐회로가 생성되어 독립적인 열 전달 효율 제어가 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조에서 온도 센서가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따라 상술한 유도 가열판(103)에서 백 요크(104)와 마주보는 부분에 부착된 적어도 하나의 온도 센서(105a, 105b)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 히팅 디바이스 구조를 에어로졸 발생장치에 적용해서 온도 센서(105a, 105b)에서 온도를 감지하여 유도 가열 온도를 각각 제어하면 에어로졸 발생장치가 과열되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조에 적용가능한 유도 가열 코일의 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 (가)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조에서 유도 가열 코일은 다층 코일로 제공된다. 종래 기술에서는 파이프를 감는 형태의 단층 코일만을 사용할 수 있었으나, 본 발명의 실시예에서는 단층 코일뿐만 아니라 다층 코일을 사용할 수 있다. 다층 코일은 코일이 다층으로 쌓이며 감긴 형태를 통해 더 많은 자기장 생성이 가능하여 열 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 도 5의 (나)에는 여러 형태의 코일의 실시예들을 보여주며, 본 발명의 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조에서 선택적으로 적용 가능하다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
히팅 파이프(101)
유도 가열판(102, 103, 102-1, 102-2, 103-1, 103-2)
유도 가열 코일(102a, 102b, 103a, 103b)
백 요크(104)
온도 센서(105a, 105b)

Claims (4)

  1. 궐련이 삽입되며, 일측 끝단과 타측 끝단이 소정 간격 이격되어 마주보게 형성되는 히팅 파이프와;
    히팅 파이프에 형성된 일측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판과;
    일측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판의 외측면에 소정 간격 이격되어 설치되는 적어도 하나의 유도 가열 코일과;
    히팅 파이프에 형성된 타측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판과;
    타측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판의 외측면에 소정 간격 이격되어 설치되는 적어도 하나의 유도 가열 코일과;
    각각의 유도 가열판과 각각의 유도 가열 코일의 외곽을 둘러싸게 설치되는 백 요크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    히팅 파이프에 형성된 일측 끝단에 일체로 형성되는 유도 가열판은 분리된 복수의 유도 가열판으로 제공되고, 히팅 파이프에 형성된 타측 끝단에 일체로 형성되든 유도 가열판은 분리된 복수의 유도 가열판으로 제공되며, 각각의 유도 가열 코일은 각각의 유도 가열판의 외측면에 소정 간격 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    유도 가열판에서 백 요크와 마주보는 부분에 부착된 적어도 하나의 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    유도 가열 코일은 단층 코일 또는 다층 코일로 제공되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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