WO2021086112A1 - 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a liquid cartridge having a ceramic heater.
- Figure 1 is a view as viewed from the top of the vaporization unit of the fine particle generating device according to the prior art
- Figure 2 is a view as viewed from the bottom of the vaporization unit of the fine particle generating device according to the prior art.
- the vaporization part of the microparticle generator includes a porous ceramic 12 that absorbs and supports a liquid phase, and a heating element 12a attached to a lower surface of the porous ceramic 12 to heat and vaporize the liquid phase.
- a power line 12b for applying a current to the heating element 12a may be connected to the heating element 12a attached to the surface of the porous ceramic 12a.
- the porous ceramic 12 includes a groove 12c 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 12 by providing a water storage tank in which the liquid phase can be contained.
- the conventional porous ceramic heater has a power line 12b for contacting the terminal of the device.
- Nickel which is a metal mainly used for the power line 12b, also generates harmful substances, and an additional process was required to bring the power line 12b into contact with the terminal.
- the power line 12b since the power line 12b had to be electrically and physically connected to the terminal by soldering or the like, it was difficult to provide a porous ceramic heater as a component of the replaceable cartridge.
- the present invention forms a contact pad in the ceramic heater instead of a lead wire, so that the pad and the terminal immediately come into contact with each other during assembly, thereby eliminating unnecessary processes and preventing the generation of harmful substances. It is an object to provide a cartridge.
- the present invention stores a liquid phase, a case formed with a flow path capable of inhaling the fine particles generated by the liquid phase vaporized; A porous ceramic that is bonded to the case and absorbs and supports a liquid phase; A heating wire that is bonded to the porous ceramic and generates heat when an electric current is applied; A pair of pads positioned on the outer surface of the porous ceramic and connected to both ends of the heating wire; And a terminal installed in the case and having one end in contact with the pad and the other end in contact with an external power source; and a liquid cartridge having a ceramic heater, characterized in that the liquid phase supported by the porous ceramic is vaporized by heat generation of the heating wire.
- At least one surface of the porous ceramic is in contact with the liquid phase, and the surface located closest to the heating wire coupled to the porous ceramic is connected to an airflow path. to provide.
- the heating wire provides a liquid cartridge including a ceramic heater, wherein a portion positioned between a pair of pads is bent at least two times or more.
- a liquid cartridge having a ceramic heater characterized in that adjacent bent portions of the heating wire are disposed at a distance of 0.2 to 1.0 mm from each other.
- a liquid cartridge including a ceramic heater, wherein the area of the heating wire and the pad is 30% or more of the area of the surface closest to the heating wire of the porous ceramic.
- a liquid cartridge including a ceramic heater, wherein the heating wire is made of a material having a higher thermal conductivity than the pad.
- a liquid cartridge including a ceramic heater, wherein the width of the heating wire is 50% or less of the width of the pad.
- the porous ceramic is made of any one or more materials selected from WC, ZrC, AlN, ZrO 2 , Al 2 O, TiO 2 , SiC, SiO 2 , Si 3 N 4, Cordierite, Mullite, and Spodumene. It provides a liquid cartridge comprising a ceramic heater, characterized in that.
- a liquid cartridge having a ceramic heater characterized in that the width of the heating wire is greater than 0.05mm.
- the present invention provides a liquid cartridge having a ceramic heater, characterized in that the resistance of the heating wire is within the range of 0.5 ⁇ 2.0 ⁇ .
- the present invention provides a liquid cartridge having a ceramic heater, characterized in that the porosity of the porous ceramic is 40 to 70%.
- a liquid cartridge having a ceramic heater characterized in that the size of the beads constituting the porous ceramic is 5 to 100 ⁇ m.
- the porous ceramic provides a liquid cartridge including a ceramic heater, wherein the thickness of the portion having the minimum thickness is 0.5 mm or more.
- the porous ceramic provides a liquid cartridge having a ceramic heater of a fine particle generating device, characterized in that it has a breaking strength of 2 kgf or more.
- the terminal is made of at least one material selected from metals having low electrical resistance such as SUS, lead-free brass, gold, silver, copper, alloy, tungsten, nickel, Al, chromium, and iron. It provides a liquid cartridge having a ceramic heater.
- the terminal provides a liquid cartridge including a ceramic heater, characterized in that the terminal is plated with one or more materials selected from gold, nickel, tin, silver, platinum, palladium, and zinc.
- the case includes a main case forming a liquid storage space and an airflow path, and a lower case coupled to an inner lower portion of the main case, and the terminal is inserted during injection molding of the lower case. It provides a liquid cartridge having a ceramic heater.
- the lower case provides a liquid cartridge including a ceramic heater, characterized in that it has an outside air inlet path for introducing outside air to the porous ceramic side.
- a liquid cartridge including a ceramic heater, characterized in that the heating wire is disposed such that a surface closest to the outside air inflow path among the outer surfaces of the porous ceramic is the surface having the highest temperature.
- the case provides a liquid cartridge, characterized in that it is perpendicular to the surface having the highest temperature among the outer surfaces of the porous ceramic, and includes an external air inlet passage for introducing the external air.
- liquid cartridge having a ceramic heater further comprising a heat-resistant rubber cover for preventing liquid leakage by wrapping the outer periphery of the porous ceramic.
- the liquid cartridge provided with a ceramic heater provided by the present invention unlike a liquid cartridge employing a conventional ceramic heater, has a pad and a terminal in contact with the pad instead of a lead wire, thereby eliminating the soldering process.
- nickel which is a metal mainly used for lead wires, generates harmful substances, but in the present invention, generation of harmful substances can be prevented by removing the lead wire.
- FIG. 1 is a view as viewed from above of a vaporization unit of a device for generating fine particles according to the prior art
- FIG. 3 is an exploded view of a liquid cartridge having a ceramic heater according to an embodiment of the present invention
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a liquid cartridge having a ceramic heater according to an embodiment of the present invention
- FIG. 5 is a view showing a ceramic heater provided in the liquid cartridge according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a view showing the operation of the liquid cartridge including the ceramic heater and the flow of air flow according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is an exploded view of a liquid cartridge having a ceramic heater according to an embodiment of the present invention
- Figure 4 is a cross-sectional view of a liquid cartridge having a ceramic heater according to an embodiment of the present invention
- Figure 5 is an embodiment of the present invention A view showing a ceramic heater included in a liquid cartridge according to an example
- FIG. 5 is a view showing a ceramic heater included in the liquid cartridge according to an embodiment of the present invention.
- a liquid cartridge having a ceramic heater according to an embodiment of the present invention has a case (110, 120, 130) formed with a flow path 114 capable of storing a liquid phase and inhaling fine particles generated by the vaporization of the liquid phase. do.
- the cases 110, 120, and 130 include a main case 110 having a liquid storage space 112 and a flow path 114, a lower case 120 coupled to an inner lower portion of the main case 110, and a main case It includes an upper case 130 coupled to the outer upper portion of (110).
- the liquid storage space 112 and the flow path 114 are arranged side by side, and a wall 116 to which the lower case 120 is coupled is provided under the liquid storage space 112.
- the lower case 120 is inserted into the wall 116 to be coupled.
- the lower case 120 includes a wall 122 forming a space in which a ceramic heater to be described later is accommodated, and fine particles are generated in the wall 122 by the ceramic heater.
- the wall 122 has a through hole 126 formed therein, and the through hole 126 communicates the flow path 114 of the main case 110 and the space inside the wall 122.
- an O-ring 500 made of an elastic material may be installed on the outer periphery of the lower case 120 to prevent leakage of liquid on the outer periphery of the lower case 120.
- the O-ring 500 maintains airtightness between the lower case 120 and the main case 110.
- a magnet 600 may be installed under the lower case 120.
- the magnet 600 helps to maintain the coupling of the liquid cartridge by an attraction between the magnet or iron plate installed with a fine particle generator (not shown), which is a counterpart to which the liquid cartridge is coupled.
- the ceramic heater includes a porous ceramic 200 fixed to the main case 110 and the lower case 120, and a heating wire 310 and a pad 320 coupled to the porous ceramic 200.
- the porous ceramic 200 is coupled to the lower side of the liquid storage space 112 of the main case 110, and the upper portion has a concave portion 202 capable of storing the liquid.
- a heat-resistant rubber cover 210 surrounding the outer circumference of the porous ceramic 200 is further provided. It is desirable to do it.
- the upper case 130 is coupled to the upper portion of the main case 110 and includes a suction hole 132 through which fine particles transmitted through the flow path 114 of the main case 110 can be sucked. At this time, a moisture absorbing material 135 or a sealing film 137 between the upper case 130 and the main case 110 to prevent suction of liquid droplets that may occur due to cooling of the liquid through the flow path 114. Can be provided.
- the porous ceramic 200 may be manufactured by sintering any one or more materials selected from WC, ZrC, AlN, ZrO2, Al2O3, TiO2, SiC, SiO2, Si3N4, Cordierite, Mullite, and Spodumene.
- the porosity of the porous ceramic 200 is preferably 40 to 70%.
- WC, ZrC, AlN, ZrO2, Al2O3, TiO2, SiC, SiO2, Si3N4, Cordierite, Mullite, Spodumene bead size is preferably 5 ⁇ 100 ⁇ m.
- the manufactured porous ceramic 200 may have a thick portion and a thin portion such as the outer peripheral portion of the concave portion 202. In order to prevent damage, it is preferable that the thickness of the portion of the porous ceramic 200 having the minimum thickness is 0.5 mm or more. In addition, it is preferable that the porous ceramic 200 has a breaking strength of 2 kgf or more.
- a heating wire 310 which is buried or positioned near the surface of the porous ceramic 200 to expose at least a portion thereof is coupled.
- a pair of pads 320 for contacting a terminal to be described later are formed at both ends of the heating wire 310.
- the heating wire 310 and the pad 320 may be integrally combined when the porous ceramic 200 is formed, or may be combined through a separate process after the porous ceramic 200 is manufactured.
- the heating wire 310 may be formed to be bent at least two times or more in order to increase the amount of heat generated by increasing the length of the combined length with the porous ceramic 200 as much as possible.
- the distance (a) between adjacent curved portions of the heating wire 310 is preferably 0.2 to 1.0 mm.
- the shape of the pad 320 there is no particular restriction on the shape of the pad 320, and it can be implemented in various shapes such as a circle, a square, or a polygon.
- the area of the heating wire 310 and the pad 320 is preferably 30% or more of the area of the surface closest to the heating wire 310 among the outer surfaces of the porous ceramic 200.
- the heating wire 310 and the pad 320 are disposed on the lower surface of the porous ceramic 200. Accordingly, in the liquid cartridge according to an embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 to 5, the sum of the areas of the heating wire 310 and the pad 320 must be 30% or more of the area of the lower surface of the porous ceramic 200.
- the porous ceramic 200 may have a cylindrical shape, a hexahedral shape without a concave portion, or a shape having an irregular outer surface as needed, but the outer surface closest to the heating wire 310 among the outer surfaces of the porous ceramic 200 can be determined.
- the area of the heating wire 310 and the pad 320 should be 30% or more of the area of the outer surface closest to the heating wire 310.
- the pad 320 does not generate heat, and only the heating wire 310 generates heat. Therefore, it is preferable that the heating wire 310 is made of a material having a higher thermal conductivity than the pad.
- the width of the heating wire 310 is preferably 50% or less of the width of the pad 320. However, in order to secure a sufficient amount of heat, the width of the heating wire 310 is preferably greater than 0.05mm. At this time, the resistance of the heating wire 310 is preferably within the range of 0.5 ⁇ 2.0 ⁇ .
- a terminal 400 in contact with the pad 320 is included so that external power can be transmitted to the heating wire 310 through the pad 320.
- the terminal 400 may be integrally manufactured by being inserted during injection formation of the lower case 120 made of an injection product.
- the shape of the terminal 400 is a dumbbell shape in which a portion coupled within the lower case 120 is formed with a flange portion extending from the cylinder to the outer circumference so as not to be easily separated from the lower case 120.
- a pillar protruding upward from the flange portion located at the upper portion is further provided, and the pillar protruding upward contacts the pad 320.
- the flange portion located at the bottom comes into contact with an external power source, that is, the terminal of the microparticle generator to which the liquid cartridge is coupled.
- the terminal 400 may be a bent plate material, and at least a portion may be insert-injected into the lower case 120.
- the terminal 400 may be made of one or more materials selected from metals having low electrical resistance such as SUS, lead-free brass, gold, silver, copper, alloy, tungsten, nickel, Al, chromium, and iron. At this time, the terminal 400 may be plated with one or more materials selected from gold, nickel, tin, silver, platinum, palladium, and zinc.
- metals having low electrical resistance such as SUS, lead-free brass, gold, silver, copper, alloy, tungsten, nickel, Al, chromium, and iron.
- the terminal 400 may be plated with one or more materials selected from gold, nickel, tin, silver, platinum, palladium, and zinc.
- the lower case 120 is formed with an outside air inflow path 124 through which outside air can be introduced for smooth suction of the user.
- the outdoor air inflow path 124 is formed perpendicular to the surface having the highest temperature among the outer surfaces of the porous ceramic 200.
- the lower surface of the porous ceramic 200 is the surface closest to the heating wire 310, and accordingly, the lower surface of the porous ceramic 200 has the highest temperature among the outer surfaces. Accordingly, the outside air inflow path 124 formed in the lower case 120 is disposed perpendicular to the lower surface of the porous ceramic 200.
- FIG. 6 is a view showing an operation of a liquid cartridge including a ceramic heater and movement of an airflow according to an embodiment of the present invention.
- the rubber cover 210 is covered on the porous ceramic 200 on which the heating wire 310 and the pad 320 are formed, and is installed on the main case 110 and the lower case 120.
- An empty space is formed under the lower surface of the porous ceramic 200 in the lower case 120.
- the heating wire 310 When power is applied to the pad 320 formed on the porous ceramic 200 through the terminal 400 installed on the lower side of the lower case 120, the heating wire 310 generates heat and removes the liquid phase supported by the porous ceramic 200. After vaporization, the vaporized microparticles stay in an empty space under the lower surface of the ceramic 200. Thereafter, when the user creates a negative pressure through the suction hole 132 of the upper case 130 (see FIG.
- the outside air is introduced through the external air inflow path 124 of the lower case 120 and the lower part together with the vaporized fine particles. It moves to the flow path 114 of the main case 110 through the through hole 126 of the wall 122 of the case 120, and the user can inhale through the suction hole 132.
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Abstract
본 발명은 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지에 관한 것이다. 본 발명은 액상을 저장하며, 액상이 기화되어 발생하는 미세 입자를 흡입할 수 있는 유로가 형성된 케이스; 케이스 내에 결합되며, 액상을 흡수하여 담지하는 다공성 세라믹; 다공성 세라믹에 결합되며, 전류가 인가되면 발열하는 열선; 다공성 세라믹의 외표면에 위치하며, 열선의 양 단부와 연결되는 한 쌍의 패드; 및 케이스에 설치되며 일단은 패드와 접촉하며 타단은 외부 전원과 접촉하는 단자;를 포함하며, 열선의 발열에 의해 다공성 세라믹이 담지하고 있는 액상이 기화되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
Description
본 발명은 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지에 관한 것이다.
도 1는 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 기화부를 상부에서 바라본 도면, 도 2는 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 기화부를 하부에서 바라본 도면이다.
미세입자 발생장치의 기화부는, 액상을 흡수하여 담지하는 다공성 세라믹(12)과 다공성 세라믹(12)의 하면에 부착되어 액상을 가열하여 기화시키는 발열체(12a)을 포함한다. 다공성 세라믹(12a)의 표면에 부착된 발열체(12a)에는 발열체(12a)로 전류를 인가하는 전원선(12b)이 연결될 수 있다.
다공성 세라믹(12)은 중앙에 액상이 담길 수 있는 저수조 역할을 하는 요홈(12c)을 포함하고 있다. 액상이 담길 수 있는 저수조를 구비함으로써, 다공성 세라믹(12)의 기공 내로 좀 더 안정적으로 액상을 지속적으로 공급할 수 있다는 장점이 있다.
그런데, 종래의 다공성 세라믹 히터는 장치의 단자와 접촉을 위해 전원선(12b)을 구비하고 있었다. 전원선(12b)에 주로 사용되는 금속인 니켈은 유해물질을 발생시키기도 하고, 전원선(12b)을 단자와 접촉시키기 위해서는 추가적으로 공정이 필요했다. 또한 전원선(12b)이 단자와 납땜 등에 의해 전기적, 물리적으로 연결되어야 했기 때문에 교체형 카트리지의 구성 부품으로 다공성 세라믹 히터를 구비하는 것이 어렵다는 단점이 있었다.
본 발명은 세라믹 히터에 리드 와이어 대신 접촉 패드를 형성하여, 조립 시 패드와 단자가 바로 접촉하여 동작하게 함으로써, 불필요한 공정을 없애고 유해물질 발생을 방지하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터 및 이를 구비하는 액상 카트리지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 액상을 저장하며, 액상이 기화되어 발생하는 미세 입자를 흡입할 수 있는 유로가 형성된 케이스; 케이스 내에 결합되며, 액상을 흡수하여 담지하는 다공성 세라믹; 다공성 세라믹에 결합되며, 전류가 인가되면 발열하는 열선; 다공성 세라믹의 외표면에 위치하며, 열선의 양 단부와 연결되는 한 쌍의 패드; 및 케이스에 설치되며 일단은 패드와 접촉하며 타단은 외부 전원과 접촉하는 단자;를 포함하며, 열선의 발열에 의해 다공성 세라믹이 담지하고 있는 액상이 기화되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
본 발명의 다른 일 예로, 다공성 세라믹의 적어도 한 면은 액상과 접촉하며, 다공성 세라믹에 결합된 열선과 가장 가까운 위치에 위치한 면은 기류 패스와 연결되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 열선은 한 쌍의 패드 사이에 위치한 부분이 적어도 2회 이상 굴곡된 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 열선의 이웃하는 굴곡된 부분은 서로 0.2∼1.0mm 거리를 두고 배치되는 것을특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 열선과 패드의 면적은, 다공성 세라믹의 열선과 가장 가까운 면의 면적의 30% 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 열선은 패드보다 열전도율이 높은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 열선의 폭은 패드의 폭의 50%이하인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 다공성 세라믹은 WC, ZrC ,AlN, ZrO2, Al2O, TiO2, SiC, SiO2, Si3N4, Cordierite, Mullite, Spodumene 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 열선의 폭은 0.05mm를 넘는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 열선의 저항은 0.5~2.0Ω 범위 내인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 다공성 세라믹의 기공률은 40~70%인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 다공성 세라믹을 구성하는 비드의 사이즈는 5 ~ 100μm인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 다공성 세라믹은 최소 두께를 가지는 부분의 두께가 0.5mm이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 다공성 세라믹은 2kgf 이상의 파괴 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 단자는 SUS, 무연황동, 금, 은, 구리, 합금, 텅스텐, 니켈, Al, 크롬, 철과 같은 전기적 저항이 작은 금속 중에서 선택된 하나 이상의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 단자는 금, 니켈, 주석, 은, 백금, 팔라듐, 아연 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 도금되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 케이스는, 액상 저장공간과 기류 패스를 형성하는 메인 케이스, 메인 케이스 내측 하부에 결합되는 하부 케이스를 포함하며, 단자는 하부 케이스의 사출 성형시 인서트 되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 하부 케이스는, 다공성 세라믹 측으로 외기를 도입하는 외기 유입로을 구비하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 열선은 다공성 세라믹의 외면 중 외기 유입로에서 가장 가까운 면이 가장 높은 온도를 가지는 면이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 케이스는 다공성 세라믹의 외면 중 가장 높은 온도를 가지는 면과 수직하며, 외기를 유입하는 외기 유입로를 구비하는 것을 특징으로 하는 액상 카트리지를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 다공성 세라믹의 외주를 감싸 액상의 누액을 방지하는 내열성 러버 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지를 제공한다.
본 발명이 제공하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지는, 기존 세라믹 히터를 채용한 액상 카트리지와 달리 리드 와이어 대신 패드와 패드에 접촉하는 단자를 구비함으로써 납땜 공정을 삭제할 수 있다. 또한 리드 와이어에 주로 이용되는 금속인 니켈은 유해 물질을 발생시키나 본 발명은 리드 와이어를 제거함으로써 유해 물질의 발생도 방지할 수 있다.
도 1는 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 기화부를 상부에서 바라본 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 미세입자 발생장치의 기화부를 하부에서 바라본 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지의 분해도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지의 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 카트리지가 구비하는 세라믹 히터를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지의 작동과 기류의 흐름을 보여주는 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지의 분해도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지의 단면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 카트리지가 구비하는 세라믹 히터를 도시한 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 카트리지가 구비하는 세라믹 히터를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지는 액상을 저장하며, 액상이 기화되어 발생하는 미세 입자를 흡입할 수 있는 유로(114)가 형성된 케이스(110, 120, 130)를 구비한다.
케이스(110, 120, 130)는, 액상 저장공간(112)과 유로(114)를 구비하는 메인 케이스(110)와, 메인 케이스(110) 내측 하부에 결합되는 하부 케이스(120)와, 메인 케이스(110)의 외측 상부에 결합되는 상부 케이스(130)를 포함한다.
메인 케이스(110)는 액상 저장공간(112)과 유로(114)가 나란히 배치되고, 그 하부에 하부 케이스(120)가 결합되는 벽체(116)가 구비된다. 벽체(116) 내에 하부 케이스(120)가 삽입되어 결합된다. 하부 케이스(120)는 상부에 후술할 세라믹 히터가 수용되는 공간을 형성하는 벽체(122)를 구비하며, 벽체(122) 내에서 세라믹 히터에 의해 미세입자가 발생한다. 벽체(122)는 관통홀(126)이 형성되며, 관통홀(126)은 메인 케이스(110)의 유로(114)와 벽체(122) 내부의 공간을 연통시켜준다.
이때, 하부 케이스(120)의 외주에는 액상의 누출을 방지하기 위해, 하부케이스(120)의 외주에 탄성 재질의 O-ring(500)이 설치될 수 있다. O-ring(500)은 하부 케이스(120)와 메인 케이스(110) 사이의 기밀성을 유지시켜준다.
한편 하부 케이스(120)의 하부에는 자석(600)이 설치될 수 있다. 자석(600)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(110)와 하부 케이스(120)에 고정되는 다공성 세라믹(200)과 다공성 세라믹(200)에 결합된 열선(310)과 패드(320)로 이루어진다. 다공성 세라믹(200)은 메인 케이스(110)의 액상 저장공간(112) 하측에 결합되며, 상부는 액상을 저장할 수 있는 오목부(202)가 형성되어 있다. 이때, 다공성 세라믹(200)과 메인 케이스(110), 하부 케이스(120)의 결합부에서 누액이 발생하는 것을 방지하기 위해, 다공성 세라믹(200)의 외주를 감싸는 내열성 러버 커버(210)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상부 케이스(130)는 메인 케이스(110)의 상부에 결합되며, 메인 케이스(110)의 유로(114)를 통해 전달된 미세입자를 흡입할 수 있는 흡입홀(132)을 구비한다. 이때, 유로(114)를 거치며 액상이 냉각되어 발생할 수 있는 액적을 흡입하는 것을 방지할 수 있도록, 상부 케이스(130)와 메인 케이스(110) 사이에는 흡습재(135)나, 실링막(137)이 제공될 수 있다.
다공성 세라믹(200)은 WC, ZrC ,AlN, ZrO₂, Al₂O₃, TiO₂, SiC, SiO₂, Si₃N₄, Cordierite, Mullite, Spodumene 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 소결하여 제조할 수 있다. 이때, 액상의 원활한 공급을 위해 다공성 세라믹(200)의 기공률은 40~70%인 것이 바람직하다. 다공성 세라믹(200)의 제조 시, WC, ZrC ,AlN, ZrO₂, Al₂O₃, TiO₂, SiC, SiO₂, Si₃N₄, Cordierite, Mullite, Spodumene 비드 사이즈는 5 ~ 100μm인 것이 바람직하다. 제조된 다공성 세라믹(200)은 두께가 두꺼운 부분도 있고, 오목부(202)의 외주부처럼 두께가 얇은 부분도 있다. 파손을 방지하기 위해 다공성 세라믹(200)의 최소 두께를 가지는 부분의 두께는 0.5mm이상인 것이 바람직하다. 또한, 다공성 세라믹(200)은 2kgf 이상의 파괴 강도를 가지는 것이 바람직하다.
다공성 세라믹(200)에는 매립되거나, 다공성 세라믹(200)의 표면 부근에 위치하여 적어도 일부가 노출되는 열선(310)이 결합된다. 열선(310)의 양 단에는 후술할 단자와 접촉하기 위한 한 쌍의 패드(320)가 형성된다. 열선(310)과 패드(320)는 다공성 세라믹(200)의 형성 시에 일체로 결합될 수도 있고, 다공성 세라믹(200)의 제조 후에 별도의 공정을 거쳐 결합될 수도 있다.
이때, 열선(310)은 다공성 세라믹(200)과 결합된 길이를 최대한 길게 하여 발열량을 늘리기 위해, 적어도 2회 이상 굴곡되게 형성할 수 있다. 이때, 열선(310)의 이웃하는 굴곡된 부분 간의 간격(a)은 0.2∼1.0mm 인 것이 바람직하다. 반면 패드(320)의 형상에는 별다른 제약이 없으며, 원형, 사각형 또는 다각형으로 다양한 형상으로 실시 가능하다. 이때, 열선(310)과 패드(320)의 면적은, 다공성 세라믹(200)의 외면 중 열선(310)과 가장 가까운 면의 면적의 30% 이상인 것이 바람직하다. 도 3 내지 5에 도시된 다공성 세라믹(200)은 대략 육면체에 가까우며, 상면에 오목부(202)가 형성된 바스형이다. 그리고 열선(310)과 패드(320)는 다공성 세라믹(200)의 하면에 배치되어 있다. 따라서 도 3 내지 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 카트리지는, 열선(310)과 패드(320)의 면적 합이 다공성 세라믹(200)의 하면의 면적의 30% 이상이어야 한다.
이때, 다공성 세라믹(200)은 원기둥 형태이거나, 오목부가 없는 육면체 형태, 필요에 따라 불규칙한 외면을 가지는 형태일 수 있으나, 다공성 세라믹(200)의 외면 중 열선(310)과 가장 가까운 외면은 결정할 수 있으며, 이때, 열선(310)과 패드(320)의 면적은 열선(310)과 가장 가까운 외면의 면적의 30%이상이어야 한다.
이때, 패드(320)는 발열하지 않고, 열선(310)에서만 발열이 일어나는 것이 바람직하다. 따라서 열선(310)은 패드보다 열전도율이 높은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 열선(310)의 폭은 패드(320)의 폭의 50%이하인 것이 바람직하다. 그러나 충분한 발열량을 확보하기 위해 열선(310)의 폭은 0.05mm를 넘는 것이 바람직하다. 이때, 열선(310)의 저항은 0.5~2.0Ω 범위 내인 것이 바람직하다.
한편, 외부 전원을 패드(320)를 통해 열선(310)으로 전달할 수 있도록, 패드(320)에 접촉하는 단자(400)를 포함한다. 단자(400)는, 사출물로 제조되는 하부 케이스(120)의 사출 형성 시에 인서트 되어 일체로 제조될 수 있다. 단자(400)의 형상은, 하부 케이스(120)로부터 쉽게 이탈하지 않도록 하부 케이스(120) 내에 결합된 부분이 원기둥에서 외주로 연장된 플랜지부가 형성된 아령형태이다. 상부에 위치한 플랜지부에서 상부로 돌출한 기둥을 더 구비하며, 상부로 돌출한 기둥은 패드(320)에 접촉한다. 또한 하부에 위치한 플랜지부가 외부 전원, 즉 액상 카트리지가 결합되는 미세입자 발생장치의 터미널과 접촉하게 된다.
그러나, 단자(400)의 형상에는 별다른 제약이 없으며, 하부 케이스(120)와의 결합상태를 유지하면서, 패드(320)와 미세입자 발생장치의 터미널 사이를 전기적으로 연결해줄 수 있는 형상이라면 어떠한 형상으로도 실시 가능하다. 예를 들어, 단자(400)는 벤댕된 판재이며, 적어도 일부가 하부 케이스(120)에 인서트 사출된 형태일 수 있다.
단자(400)는 SUS, 무연황동, 금, 은, 구리, 합금, 텅스텐, 니켈, Al, 크롬, 철과 같은 전기적 저항이 작은 금속 중에서 선택된 하나 이상의 소재로 이루어질 수 있다. 이때, 단자(400)에는 금, 니켈, 주석, 은, 백금, 팔라듐, 아연 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 도금이 행해질 수 있다.
단자(400)를 통해 전기가 공급되어 열선(310)이 발열하면, 다공성 세라믹(200)에 담지되어 있던 액상이 기화하면서 미세입자가 발생하게 된다.
이때, 하부 케이스(120)에는 사용자의 원활한 흡입을 위해 외기를 도입할 수 있는 외기 유입로(124)가 형성된다. 외기 유입로(124)는 다공성 세라믹(200)의 외면 중 가장 높은 온도를 가지는 면과 수직하게 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서는 앞서 설명한 바와 같이, 다공성 세라믹(200)의 하면이 열선(310)과 가장 가까운 면이며, 그에 따라 다공성 세라믹(200)의 하면이 외면 중 가장 높은 온도를 가진다. 따라서 하부 케이스(120)에 형성되는 외기 유입로(124)는 다공성 세라믹(200)의 하면에 수직하게 배치된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지의 작동과 기류의 이동을 보여주는 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이 열선(310)과 패드(320)가 형성된 다공성 세라믹(200)에 러버 커버(210)가 씌워져 메인 케이스(110)와 하부 케이스(120)에 설치된다. 하부 케이스(120) 내에서 다공성 세라믹(200)의 하면의 아래로 빈 공간이 형성된다. 하부 케이스(120)의 하측에 설치된 단자(400)를 통해 다공성 세라믹(200)에 형성된 패드(320)로 전원이 인가되면, 열선(310)이 발열하며 다공성 세라믹(200)에 담지되어 있던 액상을 기화시키며, 세라믹(200)의 하면의 아래로 빈 공간에 기화된 미세입자가 머무르게 된다. 이후, 사용자가 상부 케이스(130; 도 4 참조)의 흡입홀(132)을 통해 음압을 형성하면 하부 케이스(120)의 외기 유입로(124)를 통해 외기가 유입되어 기화된 미세입자와 함께 하부 케이스(120)의 벽체(122)의 관통홀(126)을 통해 메인 케이스(110)의 유로(114)로 이동하고, 흡입홀(132)을 통해 사용자가 흡입할 수 있게 된다.
Claims (21)
- 액상을 저장하며, 액상이 기화되어 발생하는 미세 입자를 흡입할 수 있는 유로가 형성된 케이스;케이스 내에 결합되며, 액상을 흡수하여 담지하는 다공성 세라믹;다공성 세라믹에 결합되며, 전류가 인가되면 발열하는 열선;다공성 세라믹의 외표면에 위치하며, 열선의 양 단부와 연결되는 한 쌍의 패드; 및케이스에 설치되며 일단은 패드와 접촉하며 타단은 외부 전원과 접촉하는 단자;를 포함하며,열선의 발열에 의해 다공성 세라믹이 담지하고 있는 액상이 기화되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,다공성 세라믹의 적어도 한 면은 액상과 접촉하며, 다공성 세라믹에 결합된 열선과 가장 가까운 위치에 위치한 면은 기류 패스와 연결되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,열선은 한 쌍의 패드 사이에 위치한 부분이 적어도 2회 이상 굴곡된 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제2항에 있어서,열선의 이웃하는 굴곡된 부분은 서로 0.2∼1.0mm 거리를 두고 배치되는 것을특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,열선과 패드의 면적은, 다공성 세라믹의 열선과 가장 가까운 면의 면적의 30% 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,열선은 패드보다 열전도율이 높은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,열선의 폭은 패드의 폭의 50%이하인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,다공성 세라믹은 WC, ZrC ,AlN, ZrO₂, Al₂O₃, TiO₂, SiC, SiO₂, Si₃N₄, Cordierite, Mullite, Spodumene 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,열선의 폭은 0.05mm를 넘는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,열선의 저항은 0.5~2.0Ω 범위 내인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,다공성 세라믹의 기공률은 40~70%인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,다공성 세라믹을 구성하는 비드의 사이즈는 5 ~ 100μm인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,다공성 세라믹은 최소 두께를 가지는 부분의 두께가 0.5mm이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,다공성 세라믹은 2kgf 이상의 파괴 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 미세입자 발생장치의 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,단자는 SUS, 무연황동, 금, 은, 구리, 합금, 텅스텐, 니켈, Al, 크롬, 철과 같은 전기적 저항이 작은 금속 중에서 선택된 하나 이상의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,단자는 금, 니켈, 주석, 은, 백금, 팔라듐, 아연 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 도금되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,케이스는, 액상 저장공간과 유로를 구비하는 메인 케이스, 메인 케이스 내측 하부에 결합되는 하부 케이스를 포함하며,단자는 하부 케이스의 사출 성형시 인서트 되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제17항에 있어서,하부 케이스는, 다공성 세라믹 측으로 외기를 도입하는 외기 유입로를 구비하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제18항에 있어서,열선은 다공성 세라믹의 외면 중 외기 유입로에서 가장 가까운 면이 가장 높은 온도를 가지는 면이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,케이스는, 다공성 세라믹의 외면 중 가장 높은 온도를 가지는 면과 수직하며, 외기를 유입하는 외기 유입로를 구비하는 것을 특징으로 하는 액상 카트리지.
- 제1항에 있어서,다공성 세라믹의 외주를 감싸 액상의 누액을 방지하는 내열성 러버 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 구비하는 액상 카트리지.
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- 2020-10-30 WO PCT/KR2020/015036 patent/WO2021086112A1/ko active Application Filing
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