WO2021086110A1 - Ceramic heater installation structure for microparticle generating device - Google Patents
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Definitions
- the heating element provides a ceramic heater of a fine particle generating device, characterized in that the heating element is made of any one of Kanthal, SUS, and NICHROME.
- the ceramic heater provides a ceramic heater structure for a fine particle generating device, characterized in that the other surfaces except the upper surface are in contact with the liquid phase.
- the ceramic heater of the microparticle generator provided by the present invention absorbs the liquid phase with a porous ceramic and heats the liquid phase absorbed by the porous ceramic, thereby increasing dimensional accuracy because it is easier to process than a wick made of cotton or silica wick. I can.
- the ceramic heater installation structure for a device for generating fine particles provided by the present invention provides a concave inclination at the center of the ceramic body so that the leakage liquid can be collected at the center, thereby increasing the effect of preventing liquid from leaking into the airflow hole. .
- the porous ceramic 110 according to the first embodiment of the present invention has a concave groove 112 capable of storing a liquid phase, but as shown in FIG. 4, a through hole 112a instead of the concave groove 112 It is also possible to manufacture the porous ceramic 110a in the form of a tube having ). In addition, it is also possible to manufacture a plate shape or a predetermined shape that does not have grooves or holes.
- the porous ceramic 110 is made of a material having high thermal conductivity unlike a conventional wick, so that the temperature difference between the heating element 122 that directly generates heat and the porous ceramic 110 heated by the heating element 122 is small, and the porous ceramic 110 can be heated evenly. Accordingly, it is possible to reduce the possibility that the liquid phase or the porous ceramic 110 supported on the porous ceramic 110 is carbonized.
- the porous ceramic 110 is bonded to the porous ceramic 110 to form a sensor pattern (not shown) for measuring temperature.
- the sensor pattern may be attached near the heating element 122 to detect the heating temperature of the heating element 122.
- the porous ceramic 110 is made of a material having high thermal conductivity, it may be attached to the surface of the porous ceramic 110 rather than near the heating element 122 to measure the heating temperature of the porous ceramic 110. .
- the sensor pattern is an NTC thermistor material containing at least one of Mn, Co, Ni, and Fe, a PTC thermistor material containing at least one of BaTi 3 , Y, Ce, La, and Sn, platinum (Pt), and resistance change depending on temperature. It may be made of any one or a combination of circuit structures capable of reading.
- the ceramic heater of the apparatus for generating fine particles according to the third embodiment of the present invention includes a porous ceramic 110b and a heating element 122b for heating the porous ceramic 110b, as in the above-described embodiments.
- the heating element 122b is attached to the surface of the porous ceramic 120b, receives electric current by a power line (not shown), generates heat, and heats the porous ceramic 120b.
- the heating element 122b provided in the ceramic heater of the microparticle generating apparatus according to the third embodiment of the present invention is in the form of a plate made of metal having a predetermined width, thickness, and shape.
- the ceramic heater for a fine particle generator includes a liquid storage unit 200 in which a liquid is stored, a vaporization space 320 provided inside the liquid storage unit 200 and in which the liquid is heated and vaporized, A ceramic body 110d and a ceramic body disposed on the bottom of the gasification space 320, an introduction flow path 310 for introducing air into the vaporization space 320, an exhaust flow path 330 for discharging air from the vaporization space 320, and It includes a ceramic heater 100d provided with a heating coil 120d provided in (110d).
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Abstract
The present invention relates to a vaporization unit of a microparticle generating device. More specifically, the present invention relates to a ceramic heater of a microparticle generating device, wherein a material having a small difference in a heat transfer rate from a heating coil contains a liquid and thus can prevent carbonization. The present invention provides a ceramic heater of a microparticle generating device, comprising: a porous ceramic which absorbs and stores a liquid; and a heating element which is connected to the porous ceramic and generates heat when a current is applied thereto, wherein the liquid supported by the porous ceramic is vaporized by heat generated by the heating element. In addition, the present invention provides a ceramic heater installation structure for a microparticle generating device, comprising: a liquid storage unit in which a liquid is stored; a vaporization space which is provided inside the liquid storage unit and in which a liquid is heated and vaporized; an introduction channel through which air is introduced into the vaporization space; a discharge channel through which air is discharged from the vaporization space; and a ceramic heater which includes a ceramic body disposed on the lower surface of the vaporization space, and a heating coil installed on the ceramic body.
Description
본 발명은 미세입자 발생장치용 세라믹 히터의 설치 구조에 관한 것이다. The present invention relates to an installation structure of a ceramic heater for a device for generating fine particles.
현재 시중의 전자담배 카트리지는 액상을 코일이 직접 가열 시켜 기화되는 구조이다. Current electronic cigarette cartridges have a structure in which a liquid is heated directly by a coil to evaporate it.
이러한 구조의 단점은 코일이 직접 가열되면 열에너지를 그대로 낮은 온도의 액상이 모두 받게 된다. 따라서 갑작스런 에너지 유입으로 액상 분자 중 물 분자의 부피가 급속도로 커져 터지는 것처럼 보이게 된다. 이렇게 터지게 된 입자들은 흡연자의 입으로 들어와 뜨거움 및 불쾌감을 줄 수 있다. The disadvantage of this structure is that when the coil is directly heated, all of the low temperature liquid is received as it is. Therefore, the volume of water molecules in the liquid molecule rapidly increases due to the sudden inflow of energy, making it appear as if it bursts. These explode particles can enter the smoker's mouth and cause heat and discomfort.
도 1은 종래 기술에 따른 세라믹 히터를 도시한 도면이다. 기존 세라믹 히터(10)는 파이프 형상으로, 내주면이 가열면이 된다. 이때, 가열면과 코일(12)이 닿아있는 형상이다. 따라서 코일 가열 시 액상이 빠르게 승온되며, 히터의 표면과 액상이 맞닿아 기화 과정에서 액상이 튀거나, 액상이 마우스 피스를 통해 사용자의 입안으로 들어오게 되는 액 넘김 현상이 발생한다. 또한, 직접 액상에 열을 전달하여 기화된 입자의 크기가 크다는 문제점이 있었다. 1 is a view showing a ceramic heater according to the prior art. The existing ceramic heater 10 has a pipe shape, and its inner circumferential surface becomes a heating surface. In this case, the heating surface and the coil 12 are in contact with each other. Therefore, when the coil is heated, the liquid phase rises rapidly, and the liquid phase splashes during the vaporization process due to the contact between the surface of the heater and the liquid phase, or a liquid overflow phenomenon occurs in which the liquid phase enters the user's mouth through the mouthpiece. In addition, there is a problem in that the size of the vaporized particles by directly transferring heat to the liquid phase is large.
또한, 종래의 전자담배 카트리지는 홀 타입, 욕조 타입 등 액상 기화 구조가 액상의 기화가 이루어지는 기화 공간의 상면 또는 측면에 위치해있다. 따라서 이때 기화되지 못한 액상(A)은 그대로 히터(10)의 아래로 흐르게 되어 내부에 고이게 된다는 문제가 있었다. 그에 따라, 제품 내에 액상의 침점으로 인해 제품이 오동작할 수 있으며, 액상의 점도에 따라 액 넘침 시에 압력 센서(20)와 기류 패스(14)를 연결하는 기류 홀을 차단하여 퍼프(Puff) 인식을 하지 못한다는 문제도 발생하였다. 한편 압력 센서(20) 뿐 아니라 압력 센서(20)의 결과값을 전송받아 코일(12)의 발열량을 제어하는 제어 회로(30) 쪽으로 액상이 유입될 우려도 있었다. In addition, in the conventional electronic cigarette cartridge, a liquid vaporization structure such as a hole type or a bath type is located on the top or side of the vaporization space in which the liquid vaporization occurs. Therefore, at this time, there is a problem that the liquid phase (A), which cannot be vaporized, flows under the heater 10 as it is and is collected inside. Accordingly, the product may malfunction due to the deposition of the liquid in the product, and when the liquid overflows depending on the viscosity of the liquid, the airflow hole connecting the pressure sensor 20 and the airflow path 14 is blocked to recognize the puff. There was also a problem of not being able to do it. On the other hand, there is a concern that a liquid phase may flow into the control circuit 30 that controls the heating value of the coil 12 by receiving the result value of the pressure sensor 20 as well as the pressure sensor 20.
본 발명은 탄화를 방지할 수 있는 구조를 가지는 미세입자 발생장치의 발열부를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a heat generating unit of a fine particle generating device having a structure capable of preventing carbonization.
또한 본 발명은 액상 누액 및 압력 센서와 연결된 기류 홀의 막힘 현상을 개선할 수 있는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 설치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a ceramic heater installation structure for a fine particle generator capable of improving liquid leakage and clogging of an airflow hole connected to a pressure sensor.
본 발명은 액상을 흡수하여 저장하는 다공성 세라믹; 다공성 세라믹에 결합되며, 전류가 인가되면 발열하는 발열체; 및 발열체의 발열에 의해 다공성 세라믹이 담지하고 있는 액상이 기화되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 제공한다. The present invention is a porous ceramic that absorbs and stores a liquid phase; A heating element that is bonded to the porous ceramic and generates heat when an electric current is applied; And it provides a ceramic heater of a fine particle generating device, characterized in that the liquid phase supported by the porous ceramic is vaporized by the heat generated by the heating element.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 다공성 세라믹이 가지는 기공은 지름이 10nm ~ 10㎛인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 제공한다.In addition, as another example of the present invention, there is provided a ceramic heater of a fine particle generating device, characterized in that the pores of the porous ceramic have a diameter of 10 nm to 10 μm.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 다공성 세라믹은, 중앙이 천공된 형태, 중앙에 저수조를 구비하는 형태, 판형, 다면체 또는 구형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 제공한다.In addition, as another example of the present invention, the porous ceramic provides a ceramic heater of a fine particle generator, characterized in that it has a shape having a central hole, a shape having a storage tank in the center, a plate shape, a polyhedron, or a spherical shape.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 다공성 세라믹은 Alumina, SiC, SiN 및 SiO2 중 적어도 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 제공한다. In addition, as another example of the present invention, the porous ceramic is provided with a ceramic heater of a fine particle generator, characterized in that it is made of at least one of Alumina, SiC, SiN, and SiO 2.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 다공성 세라믹은 분말 세라믹과 바인더를 혼합하여 소결 제조되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 제공한다.In addition, as another example of the present invention, there is provided a ceramic heater of a fine particle generating device, characterized in that the porous ceramic is sintered by mixing a powder ceramic and a binder.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 분말 세라믹은 AlN, SiC, 중공형 SiO2, 제올라이트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 제공한다.In addition, as another example of the present invention, the powder ceramic is AlN, SiC, hollow SiO 2 , it provides a ceramic heater of a fine particle generator, characterized in that any one of zeolite.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 발열체는 Kanthal, SUS, NICHROME 중 어느 하나로 제조되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 제공한다. In addition, as another example of the present invention, the heating element provides a ceramic heater of a fine particle generating device, characterized in that the heating element is made of any one of Kanthal, SUS, and NICHROME.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 발열체는, 와이어 형태, 플레이트 형태, 인쇄 패턴 형태 중 어느 하나로 제조되며, 다공성 세라믹 내에 인서트되거나, 다공성 세라믹 외부에 부착되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 제공한다.In addition, as another example of the present invention, the heating element is manufactured in any one of a wire form, a plate form, and a printed pattern form, and is inserted into the porous ceramic or attached to the outside of the porous ceramic. to provide.
또한 본 발명은, 액상이 저장되는 액상 저장부; 액상 저장부 내측에 마련되며 액상이 가열되어 기화되는 기화 공간; 기화 공간으로 공기를 유입하는 도입 유로; 기화 공간으로부터 공기를 배출하는 배출 유로; 및 기화 공간의 저면에 배치되는 세라믹 바디와 세라믹 바디에 설치된 가열 코일을 구비하는 세라믹 히터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 설치 구조를 제공한다. In addition, the present invention, a liquid storage unit in which the liquid phase is stored; A vaporization space provided inside the liquid storage unit and in which the liquid is heated and vaporized; An introduction passage for introducing air into the vaporization space; A discharge passage for discharging air from the vaporization space; And a ceramic heater including a ceramic body disposed on a bottom surface of the vaporization space and a heating coil installed on the ceramic body.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 세라믹 히터는, 상면을 제외한 나머지 면이 액상과 접하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 구조를 제공한다. In addition, as another example of the present invention, the ceramic heater provides a ceramic heater structure for a fine particle generating device, characterized in that the other surfaces except the upper surface are in contact with the liquid phase.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 도입 유로는, 액상 저장부의 측면을 관통하여 기화 공간으로 연결되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 구조를 제공한다. In addition, as another example of the present invention, there is provided a ceramic heater structure for a fine particle generating device, characterized in that the introduction passage is connected to a vaporization space through a side surface of the liquid storage unit.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 세라믹 바디의 상면은 중앙이 오목하게 구배를 가지는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 구조를 제공한다. In addition, as another example of the present invention, there is provided a ceramic heater structure for a fine particle generating device, characterized in that the upper surface of the ceramic body has a concave gradient in the center.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 가열 코일은 세라믹 바디 외부로 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 구조를 제공한다.In addition, as another example of the present invention, the heating coil provides a ceramic heater structure for a device for generating fine particles, characterized in that the heating coil is not exposed to the outside of the ceramic body.
본 발명이 제공하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터는, 가열 코일과 열 전달률의 차이가 적은 재료가 액상을 머금고 발열하며 기화시킴으로써 액상 또는 액상 흡습체의 탄화를 방지할 수 있다는 장점이 있다. The ceramic heater of the microparticle generator provided by the present invention has the advantage that carbonization of the liquid or liquid absorbent can be prevented by embedding a liquid and evaporating the material having a small difference in heat transfer rate from the heating coil.
본 발명이 제공하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터는, 다공성 세라믹으로 액상을 흡수하고 다공성 세라믹에 흡수된 액상을 가열함으로써, 솜 또는 실리카윅으로 제조되는 심지에 비해 가공이 용이하기 때문에 치수 정밀도를 높일 수 있다. The ceramic heater of the microparticle generator provided by the present invention absorbs the liquid phase with a porous ceramic and heats the liquid phase absorbed by the porous ceramic, thereby increasing dimensional accuracy because it is easier to process than a wick made of cotton or silica wick. I can.
또한 본 발명이 제공하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터는, 가공 편차가 적게 발생하기 때문에 무화량의 편차나 누액을 개선할 수 있으며, 열전도율이 높아 빠르게 액상을 무화시킬 수 있다는 장점이 있다. In addition, the ceramic heater of the apparatus for generating fine particles provided by the present invention has the advantage of being able to rapidly atomize a liquid phase due to a small amount of processing variation, and thus a variation in atomization amount or leakage may be improved, and a high thermal conductivity is required.
본 발명이 제공하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 설치 구조는 히터를 기화 공간의 저면에 설치함으로써 액상 누수나 누액으로 인한 기류 홀의 막힘을 방지할 수 있다. The ceramic heater installation structure for a device for generating fine particles provided by the present invention can prevent clogging of airflow holes due to liquid leakage or leakage by installing the heater on the bottom of the vaporization space.
또한 본 발명이 제공하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 설치 구조는 세라믹 바디의 중앙부에 오목하게 경사를 주어, 누액이 중앙부에 고일 수 있도록 함으로써, 기류홀로 액상이 누액되는 것을 방지하는 효과를 높일 수 있다. In addition, the ceramic heater installation structure for a device for generating fine particles provided by the present invention provides a concave inclination at the center of the ceramic body so that the leakage liquid can be collected at the center, thereby increasing the effect of preventing liquid from leaking into the airflow hole. .
또한 본 발명이 제공하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 설치 구조는 가열 코일이 세라믹 바디의 표면과 간격을 두고 세라믹 바디의 내측에 위치함으로써 기화되는 액상 입자를 작게 하고, 급속도로 가열되어 액상이 튀는 현상을 예방할 수 있다. In addition, the ceramic heater installation structure for the microparticle generating device provided by the present invention reduces the vaporized liquid particles by placing the heating coil inside the ceramic body at a distance from the surface of the ceramic body, and rapidly heats the liquid to splash. Can be prevented.
도 1은 종래의 미세입자 발생장치용 세라믹 히터를 도시한 도면,1 is a view showing a ceramic heater for a conventional fine particle generating device,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 상부에서 바라본 도면, 2 is a view as viewed from above of the ceramic heater of the device for generating fine particles according to the first embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 하부에서 바라본 도면,3 is a view as viewed from the bottom of the ceramic heater of the device for generating fine particles according to the first embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터가 구비하는 다공성 세라믹을 도시한 도면, 4 is a view showing a porous ceramic provided in the ceramic heater of the fine particle generating device according to the second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 개략적으로 도시한 도면,5 is a view schematically showing a ceramic heater of a fine particle generating device according to a third embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 개략적으로 도시한 도면,6 is a diagram schematically showing a ceramic heater of a fine particle generator according to a fourth embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 설치 구조를 도시한 단면도, 7 is a cross-sectional view showing a ceramic heater installation structure for a fine particle generating device according to an embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 세라믹 히터가 구비하는 액상 저장부를 외측에서 바라본 도면. 8 is a view as viewed from the outside of a liquid storage unit provided in the ceramic heater for a fine particle 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 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 상부에서 바라본 도면, 도 3는 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 하부에서 바라본 도면이다. FIG. 2 is a view of the ceramic heater of the device for generating fine particles according to the first embodiment of the present invention as viewed from the top, and FIG. 3 is a view of the ceramic heater of the device for generating fine particles according to the first embodiment of the present invention as viewed from below. .
본 발명의 제1 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터는, 액상을 흡수하여 담지하는 다공성 세라믹(110)과 다공성 세라믹(110)의 하면에 부착되어 액상을 가열하여 기화시키는 발열체(122)을 포함한다. 다공성 세라믹(110)의 표면에 부착된 발열체(122)에는 발열체(122)로 전류를 인가하는 전원선(124)이 연결될 수 있다. The ceramic heater of the device for generating fine particles according to the first embodiment of the present invention includes a porous ceramic 110 that absorbs and supports a liquid phase, and a heating element 122 that is attached to the lower surface of the porous ceramic 110 to heat and vaporize the liquid phase. Includes. A power line 124 for applying a current to the heating element 122 may be connected to the heating element 122 attached to the surface of the porous ceramic 110.
다공성 세라믹(110)은 중앙에 액상이 담길 수 있는 저수조 역할을 하는 요홈(112)을 포함하고 있다. 액상이 담길 수 있는 저수조를 구비함으로써, 다공성 세라믹(110)의 기공 내로 좀 더 안정적으로 액상을 지속적으로 공급할 수 있다는 장점이 있다. The porous ceramic 110 includes a groove 112 serving as a storage tank in which the liquid phase can be contained. There is an advantage in that the liquid phase can be continuously supplied more stably into the pores of the porous ceramic 110 by providing a storage tank in which the liquid phase can be contained.
또한, 다공성 세라믹(110)은, 액상의 이동은 느리게 이루어지며, 고온에서 에어로졸의 이동은 원활한 형태로, 다공성 세라믹(110)의 각 기공들은 연결되어 에어로졸이 지나갈 수 있는 기로를 형성할 수 있다. 이때, 기공의 크기는 10nm 내지 10㎛ 사이인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1㎛ 사이인 것이 바람직하다. In addition, in the porous ceramic 110, the liquid phase moves slowly, the aerosol moves smoothly at a high temperature, and the pores of the porous ceramic 110 are connected to form a crossroad through which the aerosol can pass. At this time, the size of the pores is preferably between 10nm to 10㎛, more preferably between 0.1 to 1㎛.
다공성 세라믹(110)은 세라믹 소재 중에서도 열전도율이 높고, 고온에서 내구성이 좋은 소재를 사용하여야 한다. 열 전도율은 10(W/m·K) 이상이며, 열팽창률은 300도 이하에서 0.4%이하인 것이 바람직하다. 또한, 가공 시 열추숙이 심하지 않아 성형성을 확보할 수 있으며, 열충격 진행 시에도 높은 강도를 유지할 수 있는 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, Alumina, SiC, SiN, SiO2 중 어느 하나를 다공성 세라믹(110)의 소재로 사용할 수 있다. 또는 전술한 물질들로 이루어진 광물인 규조토로 다공성 세라믹(110)을 제조할 수도 있다. The porous ceramic 110 should be made of a material having high thermal conductivity among ceramic materials and having good durability at high temperatures. The thermal conductivity is 10 (W/m·K) or more, and the thermal expansion coefficient is preferably 0.4% or less at 300 degrees or less. In addition, it is preferable to use a material capable of maintaining high strength even when thermal shock progresses, and it is possible to secure formability because heat aging is not severe during processing. Therefore, any one of Alumina, SiC, SiN, and SiO 2 may be used as a material for the porous ceramic 110. Alternatively, the porous ceramic 110 may be manufactured from diatomaceous earth, which is a mineral made of the above-described materials.
다공성 세라믹(110)은 분말 사출 성형 방법으로 제조될 수 있다. 분말 세라믹과 유기 바인더를 믹싱한 다음, 원하는 형태로 제작하기 위핸 금형 내에 혼합물을 사출한다. 이후, 바인더를 제거하고 소결하여 원하는 형태의 다공성 세라믹(110)을 제조할 수 있다. The porous ceramic 110 may be manufactured by a powder injection molding method. After mixing the powder ceramic and the organic binder, the mixture is injected into a mold to form a desired shape. Thereafter, the binder may be removed and sintered to manufacture the porous ceramic 110 having a desired shape.
본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 세라믹(110)은 앞서 설명한 바와 같이 액상을 저장할 수 있는 요홈(112)을 구비하는 형태이나, 도 4에 도시된 바와 같이 요홈(112) 대신 관통홀(112a)을 구비하는 튜브 형태로 다공성 세라믹(110a)을 제조할 수도 있다. 뿐만 아니라, 판형이나, 요홈이나 홀을 구비하지 않는 소정의 형상을 제조할 수도 있다. As described above, the porous ceramic 110 according to the first embodiment of the present invention has a concave groove 112 capable of storing a liquid phase, but as shown in FIG. 4, a through hole 112a instead of the concave groove 112 It is also possible to manufacture the porous ceramic 110a in the form of a tube having ). In addition, it is also possible to manufacture a plate shape or a predetermined shape that does not have grooves or holes.
발열체(122)는 도면에 도시된 바와 같이 다공성 세라믹(110)의 하면에 임의의 2차원 패턴을 가지도록 형성된다. 이때 발열체(122)는, 다공성 세라믹(110)를 고르게 가열할 수 있도록 좌우 대칭형이나 상하 대칭형 등의 대칭 형상을 가지는 것이 바람직하다. 또한 발열체(122)는 한 쌍 이상의 전원선(124)을 포함하며, 전원선(124)은 2차원 패턴의 발열체(122)에 연결되어 전원을 인가한다. The heating element 122 is formed to have an arbitrary two-dimensional pattern on the lower surface of the porous ceramic 110 as shown in the drawing. At this time, it is preferable that the heating element 122 has a symmetrical shape such as a left-right symmetrical type or a vertically symmetrical type so as to evenly heat the porous ceramic 110. In addition, the heating element 122 includes one or more pairs of power lines 124, and the power line 124 is connected to the heating element 122 of a two-dimensional pattern to apply power.
이때, 발열체(122)의 소재는 금속 물질로, KANTHAL, SUS, NICHROME 등으로 제조될 수 있다. At this time, the material of the heating element 122 may be made of a metal material, such as KANTHAL, SUS, or NICHROME.
발열체(122)로 전류가 인가되면 다공성 세라믹(110)로 열이 전달된다. 이때, 다공성 세라믹(110)은 종래의 심지와 달리 열전도율이 높은 물질로 제조되어 직접 발열하는 발열체(122)와 발열체(122)에 의해 가열되는 다공성 세라믹(110) 사이의 온도차가 적으며, 다공성 세라믹(110)가 고르게 가열될 수 있다. 따라서 다공성 세라믹(110)에 담지된 액상이나 다공성 세라믹(110)가 탄화될 가능성을 줄일 수 있다. When current is applied to the heating element 122, heat is transferred to the porous ceramic 110. At this time, the porous ceramic 110 is made of a material having high thermal conductivity unlike a conventional wick, so that the temperature difference between the heating element 122 that directly generates heat and the porous ceramic 110 heated by the heating element 122 is small, and the porous ceramic 110 can be heated evenly. Accordingly, it is possible to reduce the possibility that the liquid phase or the porous ceramic 110 supported on the porous ceramic 110 is carbonized.
한편, 다공성 세라믹(110)의 기공률을 조절함으로써 액상이 담지되는 저장량을 조절할 수 있고, 그에 따라 퍼핑 시 무화량을 조절할 수 있다. 원활한 미세입자의 흡입을 위해서는 기공률이 10%이상인 것이 바람직하다. On the other hand, by adjusting the porosity of the porous ceramic 110, the amount of storage in which the liquid phase is supported may be controlled, and accordingly, the amount of atomization during puffing may be adjusted. For smooth inhalation of fine particles, it is preferable that the porosity is 10% or more.
한편, 다공성 세라믹(110)에 결합되어, 온도를 측정하는 센서 패턴(미도시)을 형성할 수 있다. 센서 패턴은 발열체(122) 부근에 부착되어 발열체(122)의 발열 온도를 감지할 수도 있다. 상기에서 설명한 바와 같이 다공성 세라믹(110)가 열전도율이 높은 소재로 제조되기 때문에, 발열체(122) 근처가 아닌 다공성 세라믹(110)의 표면에 부착되어 다공성 세라믹(110)의 가열 온도를 측정할 수도 있다. Meanwhile, it is bonded to the porous ceramic 110 to form a sensor pattern (not shown) for measuring temperature. The sensor pattern may be attached near the heating element 122 to detect the heating temperature of the heating element 122. As described above, since the porous ceramic 110 is made of a material having high thermal conductivity, it may be attached to the surface of the porous ceramic 110 rather than near the heating element 122 to measure the heating temperature of the porous ceramic 110. .
센서 패턴은 Mn, Co, Ni, Fe 중 하나 이상을 포함하는 NTC 써미스터 재료, BaTi3, Y, Ce, La, Sn 중 하나 이상을 포함하는 PTC 써미스터 재료, 백금(Pt) 및 온도에 따른 저항 변화를 읽을 수 있는 회로 구조 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. The sensor pattern is an NTC thermistor material containing at least one of Mn, Co, Ni, and Fe, a PTC thermistor material containing at least one of BaTi 3 , Y, Ce, La, and Sn, platinum (Pt), and resistance change depending on temperature. It may be made of any one or a combination of circuit structures capable of reading.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터는, 앞서 설명한 실시예들과 마찬가지로 다공성 세라믹(110b)과 다공성 세라믹(110b)을 가열하는 발열체(122b)를 구비한다. 발열체(122b)는 다공성 세라믹(120b)의 표면에 부착되며, 전원선(미도시)에 의해 전류를 인가받아 발열하며 다공성 세라믹(120b)을 가열한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터가 구비하는 발열체(122b)는 소정의 너비와 두께 및 형상을 가지는 금속으로 제작된 플레이트 형태이다. 그러나, 와이어 형태로 다공성 세라믹(120b)의 외주에 권선될 수도 있다. 또는 발열체(122b)는 필름 상에 도전성 물질로 인쇄된 인쇄 패턴으로, 다공성 세라믹(120b)의 외주에 부착될 수 있다. 5 is a diagram schematically showing a ceramic heater of a fine particle generator according to a third embodiment of the present invention. The ceramic heater of the apparatus for generating fine particles according to the third embodiment of the present invention includes a porous ceramic 110b and a heating element 122b for heating the porous ceramic 110b, as in the above-described embodiments. The heating element 122b is attached to the surface of the porous ceramic 120b, receives electric current by a power line (not shown), generates heat, and heats the porous ceramic 120b. The heating element 122b provided in the ceramic heater of the microparticle generating apparatus according to the third embodiment of the present invention is in the form of a plate made of metal having a predetermined width, thickness, and shape. However, it may be wound around the outer periphery of the porous ceramic 120b in the form of a wire. Alternatively, the heating element 122b may be attached to the outer periphery of the porous ceramic 120b in a printed pattern printed with a conductive material on a film.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터는 앞서 설명한 실시예들과 마찬가지로 다공성 세라믹(120c)과 다공성 세라믹(120c)을 가열하는 발열체(122c)를 구비한다. 발열체(122c)는 다공성 세라믹(120c)의 내부에 인서트 된 형상이다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 세라믹 히터가 구비하는 발열체(122c)는 소정의 너비와 두께 및 형상을 가지는 금속으로 제작된 플레이트 형태로 다공성 세라믹(120c) 내에 삽입되어 있다. 그러나, 와이어 형태로 다공성 세라믹(120c)의 내에 삽입될 수도 있고, 또는 발열체(122c)는 필름 상에 도전성 물질로 인쇄된 인쇄 패턴으로, 다공성 세라믹(120c) 내에 삽입될 수도 있다. 6 is a diagram schematically showing a ceramic heater of a fine particle generator according to a fourth embodiment of the present invention. The ceramic heater of the apparatus for generating fine particles according to the fourth embodiment of the present invention includes a porous ceramic 120c and a heating element 122c for heating the porous ceramic 120c, as in the above-described embodiments. The heating element 122c has a shape inserted into the porous ceramic 120c. The heating element 122c provided in the ceramic heater of the microparticle generator according to the fourth embodiment of the present invention is inserted into the porous ceramic 120c in the form of a plate made of metal having a predetermined width, thickness, and shape. However, it may be inserted into the porous ceramic 120c in the form of a wire, or the heating element 122c may be inserted into the porous ceramic 120c as a printed pattern printed with a conductive material on a film.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 설치 구조를 도시한 단면도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 세라믹 히터가 구비하는 액상 저장부를 외측에서 바라본 도면이다. 7 is a cross-sectional view showing the installation structure of a ceramic heater for a fine particle generating device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a liquid storage unit provided in the ceramic heater for a fine particle generating device according to an embodiment of the present invention. It is a view seen from.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 발생장치용 세라믹 히터는, 액상이 저장되는 액상 저장부(200), 액상 저장부(200) 내측에 마련되며 액상이 가열되어 기화되는 기화 공간(320), 기화 공간(320)으로 공기를 유입하는 도입 유로(310), 기화 공간(320)으로부터 공기를 배출하는 배출 유로(330) 및 기화 공간(320)의 저면에 배치되는 세라믹 바디(110d)와 세라믹 바디(110d)에 설치된 가열 코일(120d)을 구비하는 세라믹 히터(100d)를 포함한다. The ceramic heater for a fine particle generator according to an embodiment of the present invention includes a liquid storage unit 200 in which a liquid is stored, a vaporization space 320 provided inside the liquid storage unit 200 and in which the liquid is heated and vaporized, A ceramic body 110d and a ceramic body disposed on the bottom of the gasification space 320, an introduction flow path 310 for introducing air into the vaporization space 320, an exhaust flow path 330 for discharging air from the vaporization space 320, and It includes a ceramic heater 100d provided with a heating coil 120d provided in (110d).
이때, 세라믹 히터(100d)는 기화 공간(320)의 저면에 위치하여, 세라믹 히터(100d)에서 액상이 가열되면서 발생한 미세 입자가 도입 유로(310)를 통해 유입된 외기와 함께 배출 유로(330)로 배출된다. At this time, the ceramic heater 100d is located at the bottom of the vaporization space 320, and the fine particles generated when the liquid phase is heated in the ceramic heater 100d are discharged together with the outside air introduced through the introduction flow path 310. Is discharged as.
세라믹 히터(100d)는, 가열면이 되는 상면을 제외하고 나머지 면이 모두 액상 저장부(200)에 저장된 액상과 접촉하고 있으며, 세라믹 바디(110d)에 형성된 무수한 기공들의 모세관 효과와, 액상의 자중 의해 액상이 가열면인 상면까지 유입된다. The ceramic heater 100d is in contact with the liquid phase stored in the liquid storage unit 200 except for the upper surface which becomes the heating surface, and the capillary effect of countless pores formed in the ceramic body 110d and the self-weight of the liquid phase As a result, the liquid flows into the upper surface, which is the heating surface.
이때, 액상을 가열하는 세라믹 히터(100d)가 기화 공간(320)의 저면에 형성됨에 따라, 배출 유로(330)의 하류(사용자가 흡입하는 마우스 피스 근처)에서 액적이 발생하면, 액적(A)은 다시 세라믹 히터(100d)로 흐르게 된다. 그에 따라 액적(A)은 다시 세라믹 히터(100d)에 의해 가열되어 미세입자화 될 수 있다. At this time, as the ceramic heater 100d for heating the liquid phase is formed on the bottom of the vaporization space 320, when a droplet is generated in the downstream of the discharge flow path 330 (near the mouthpiece sucked by the user), the droplet (A) Is again flowed to the ceramic heater (100d). Accordingly, the droplet A may be heated again by the ceramic heater 100d to become fine particles.
이때, 세라믹 바디(110d)의 상면은 중앙이 오목하게 구배를 가지는 것이 바람직하다. 그에 따라 발생한 액적(A)은 세라믹 바디(110d)의 상면 중앙에 고일 수 있게 된다. In this case, it is preferable that the upper surface of the ceramic body 110d has a concave gradient in the center. The resulting droplet A may be collected in the center of the upper surface of the ceramic body 110d.
도입 유로(310)는, 액상 저장부(200)의 측면을 관통하며, 기화 공간(320)으로 연결된다. 이대, 도입 유로(310)는 적어도 세라믹 히터(100d)와 높이가 같거나 더 높은 위치에 위치해야 액상이 도입 유로(310)를 통해 유출되는 것을 방지할 수 있다. The introduction passage 310 passes through the side surface of the liquid storage unit 200 and is connected to the vaporization space 320. Ewha, the introduction flow path 310 must be positioned at least at the same height as or higher than the ceramic heater 100d to prevent the liquid phase from flowing out through the introduction flow path 310.
한편, 가열 코일(120d)은 세라믹 바디(110d) 외부로 노출되지 않는 것이 바람직하다. 가열 코일(120d)이 세라믹 바디(110d)의 상면으로부 소정 간격을 두고 내부에 매립되는 것이 특징이다. 그에 따라 가열 코일(120d)이 액상을 직접 가열하는 형태에 비해, 고르게 가열된 세라믹 바디(110d)의 표면에서 액상이 천천히 승온되므로, 액상이 갑자기 끓어서 튀거나, 마우스 피스를 통해 액이 넘어가는 액 넘김 현상을 방지할 수 있다. Meanwhile, it is preferable that the heating coil 120d is not exposed to the outside of the ceramic body 110d. It is characterized in that the heating coil 120d is embedded in the upper surface of the ceramic body 110d at a predetermined interval. Accordingly, compared to the form in which the heating coil 120d directly heats the liquid phase, the liquid phase is slowly heated on the surface of the ceramic body 110d evenly heated, so that the liquid phase suddenly boils and splashes, or the liquid passes through the mouthpiece. It can prevent the flipping phenomenon.
또한 가열 코일(120d)이 세라믹 바디(120d)를 가열하고, 세라믹 바디(120d)가 간접적으로 액상에 열을 전달하기 때문에, 기화되는 입자의 크기를 작게 할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 세라믹 바디(110d)는 단일 재료로 이루어지거나, 2중, 3중의 다른 재료로 만들 수 있다. 예를 들어 가열 코일(120d)의 내측에 위치하는 세라믹 바디(110d)는 Al2O3 소재로 이루어지고, 가열 코일(120d)의 외측에 위치하는 세라믹 바디(110d)는 SiO2로 이루어지도록 2중으로 구성할 수 있다. 이렇게 세라믹 바디(110d)의 구성을 단일, 이중, 삼중으로 변경함으로써, 액상의 점성이나 연무량에 따라 다른 가열 양상의 히터를 구비할 수 있다. In addition, since the heating coil 120d heats the ceramic body 120d and the ceramic body 120d indirectly transfers heat to the liquid phase, there is an advantage in that the size of the vaporized particles can be reduced. In addition, the ceramic body 110d may be made of a single material, or may be made of two or three different materials. For example, the ceramic body 110d positioned inside the heating coil 120d is made of Al 2 O 3 material, and the ceramic body 110d positioned outside the heating coil 120d is made of SiO 2. It can be composed of medium. By changing the configuration of the ceramic body 110d to single, double, or triple, it is possible to provide a heater having a different heating mode depending on the viscosity of the liquid or the amount of mist.
본 발명에 따른 세라믹 히터(100d)는 기화 공간(320)의 바닥면에 장치됨으로써, 액상 누수나 누액으로 인한 기류홀 막힘을 방지할 수 있다. 또한 세라믹 히터는 다공성 세라믹으로 제조되며, 바닥에서 모세관 현상으로 세라믹 바디(110d) 내로 액상 유입된다. 또한 액상이 유입되는 반대쪽, 즉 상면에 가열 코일(120d)을 위치 시켜 연무를 발생 시킨다. The ceramic heater 100d according to the present invention is installed on the bottom surface of the vaporization space 320, so that it is possible to prevent the airflow hole from being clogged due to liquid leakage or leakage. In addition, the ceramic heater is made of porous ceramic, and a liquid flows into the ceramic body 110d by a capillary phenomenon at the bottom. In addition, by placing the heating coil (120d) on the opposite side where the liquid flows, that is, on the upper surface to generate mist.
한편, 세라믹 바디(110d)는 중앙부가 오목하게 경사를 주어, 누액이 중앙부에 고일 수 있도록 함으로써, 기류홀로 액상이 누액되는 것을 방지하는 효과를 높일 수 있다. On the other hand, the ceramic body 110d has a concave inclination in the central portion so that the leakage liquid can be collected in the central portion, thereby increasing the effect of preventing the liquid from leaking into the airflow hole.
Claims (13)
- 액상을 흡수하여 저장하는 다공성 세라믹; A porous ceramic that absorbs and stores a liquid phase;다공성 세라믹에 결합되며, 전류가 인가되면 발열하는 발열체; 및A heating element that is bonded to the porous ceramic and generates heat when an electric current is applied; And발열체의 발열에 의해 다공성 세라믹이 담지하고 있는 액상이 기화되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터.Ceramic heater of a fine particle generating device, characterized in that the liquid phase supported by the porous ceramic is vaporized by the heat generated by the heating element.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,다공성 세라믹이 가지는 기공은 지름이 10nm ~ 10㎛인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터.The ceramic heater of the microparticle generator, characterized in that the pores of the porous ceramic have a diameter of 10 nm to 10 μm.
- 제1항에 있어서, The method of claim 1,다공성 세라믹은, 중앙이 천공된 형태, 중앙에 저수조를 구비하는 형태, 판형, 다면체 또는 구형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터.The porous ceramic is a ceramic heater of a fine particle generator, characterized in that it has a shape in which a center is perforated, a storage tank is provided in the center, a plate shape, a polyhedron or a spherical shape.
- 제3항에 있어서,The method of claim 3,다공성 세라믹은 Alumina, SiC, SiN 및 SiO2 중 적어도 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터.The porous ceramic is a ceramic heater of a fine particle generator, characterized in that made of at least one of Alumina, SiC, SiN, and SiO 2.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,다공성 세라믹은 분말 세라믹과 바인더를 혼합하여 소결 제조되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터.The ceramic heater of the fine particle generator, characterized in that the porous ceramic is sintered by mixing powder ceramic and a binder.
- 제5항에 있어서, The method of claim 5,분말 세라믹은 AlN, SiC, 중공형 SiO2, 제올라이트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터.The ceramic heater of the fine particle generator, characterized in that the powder ceramic is any one of AlN, SiC, hollow SiO2, and zeolite.
- 제1항에 있어서, The method of claim 1,발열체는 Kanthal, SUS, NICHROME 중 어느 하나로 제조되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터.The heating element is a ceramic heater of a fine particle generator, characterized in that manufactured by any one of Kanthal, SUS, and NICHROME.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,발열체는, 와이어 형태, 플레이트 형태, 인쇄 패턴 형태 중 어느 하나로 제조되며, 다공성 세라믹 내에 인서트되거나, 다공성 세라믹 외부에 부착되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터.The heating element is a ceramic heater of a fine particle generator, characterized in that it is manufactured in any one of a wire shape, a plate shape, and a printed pattern shape, and is inserted into the porous ceramic or attached to the outside of the porous ceramic.
- 액상이 저장되는 액상 저장부;A liquid storage unit in which a liquid is stored;액상 저장부 내측에 마련되며 액상이 가열되어 기화되는 기화 공간;A vaporization space provided inside the liquid storage unit and in which the liquid is heated and vaporized;기화 공간으로 공기를 유입하는 도입 유로;An introduction passage for introducing air into the vaporization space;기화 공간으로부터 공기를 배출하는 배출 유로; 및A discharge passage for discharging air from the vaporization space; And기화 공간의 저면에 배치되는 세라믹 바디와 세라믹 바디에 설치된 가열 코일을 구비하는 세라믹 히터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 설치 구조.Ceramic heater installation structure for a fine particle generating device comprising a; ceramic heater having a ceramic body disposed on the bottom of the vaporization space and a heating coil installed in the ceramic body.
- 제9항에 있어서, The method of claim 9,세라믹 히터는, 상면을 제외한 나머지 면이 액상과 접하는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 구조.The ceramic heater is a ceramic heater structure for a fine particle generating device, characterized in that the surface other than the upper surface is in contact with the liquid phase.
- 제9항에 있어서,The method of claim 9,도입 유로는, 액상 저장부의 측면을 관통하여 기화 공간으로 연결되는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 구조.The introduction passage is a ceramic heater structure for a fine particle generator, characterized in that connected to the vaporization space through the side of the liquid storage unit.
- 제9항에 있어서,The method of claim 9,세라믹 바디의 상면은 중앙이 오목하게 구배를 가지는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 구조.Ceramic heater structure for a fine particle generator, characterized in that the upper surface of the ceramic body has a concave gradient in the center.
- 제9항에 있어서,The method of claim 9,가열 코일은 세라믹 바디 외부로 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치용 세라믹 히터 구조.The heating coil is a ceramic heater structure for a fine particle generator, characterized in that not exposed to the outside of the ceramic body.
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