KR102565234B1 - 에어로졸 생성용 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

에어로졸 생성용 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액상의 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 다공성 윅, 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열하는 전도성 비드층 및 상기 전도성 비드층에 가열을 위한 전력을 전달하는 단자부를 포함하는, 에어로졸 생성용 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.

Description

에어로졸 생성용 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치{PLANAR HEATING ELEMENT FOR GENERATING AEROSOL, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND AEROSOL GENERATING DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 에어로졸 생성용 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것으로, 구체적으로 전도성 비드층을 통하여 면상 발열하는 에어로졸 생성용 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
근래 일반적인 궐련의 단점을 극복하는 대체 흡연 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들면, 기존의 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성하는 방법이 아닌 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열시켜 에어로졸을 생성하는 장치에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상기 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열시키는 방법의 에어로졸 발생 장치는, 액상의 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 윅(wick)과 액상을 가열시키는 히터(heater)가 결합된 윅-히터 구조체를 포함한다.
상기 윅은 일반적으로 코튼(cotton) 또는 실리카(silica) 소재의 섬유 묶음(fiber bundle)으로 제조된다. 상기 윅의 표면 또는 표면 바로 아래에 전도성 있는 금속으로 이루어진 일정 패턴 형태의 히터를 위치시켜 윅-히터 구조체를 제조하며, 히터를 전기 가열시켜 윅을 통해 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재를 기화시키는 방법의 에어로졸 발생 장치가 사용되고 있다.
다만, 상기와 같이 윅의 하부 표면 또는 표면 바로 아래 패턴 형태의 히터를 포함하는 에어로졸 발생 장치의 경우, 패턴 크기의 한계로 인하여 패턴에 대응되는 위치에서만 국부적인 가열이 일어나게 되므로 비 가열 영역이 존재한다. 이로 인해, 국부적으로 윅의 영역별 편차를 가지고 가열이 일어나다 보니 패턴 영역에서는 액상의 탄화현상으로 인한 탄맛이나 유해물질이 집중적으로 발생하며, 윅의 물성 차로 인한 열 수축 내지 열 팽창이 일어나 윅과 패턴이 분리되는 현상이 발생하였다.
상기 패턴 형태의 히터를 사용하는 것 대신에 윅에 메쉬망을 이용하여 낮은 전력밀도로 넓은 영역에서 발열을 일으켜 에어로졸 발생량을 증가시키려는 시도가 있었으나, 섬유 기반의 윅 자체가 가진 문제점인 순간 발열로 인한 액상의 탄화현상은 여전히 해결되지 않았으며 메쉬(mesh)구조로 인하여 기존 패턴 형태의 히터와 마찬가지로 영역별로 가열의 편차가 존재하였다.
또한 히터를 별도 구성으로 포함하는 대신 윅 전체를 전도성을 띠는 물질을 포함하는 비드 구조체로 사용하려는 시도가 있었으나, 윅 구조체 전체 영역에서 가열이 무작위로 일어나다 보니 에어로졸 발생 영역을 예측할 수 없으며 윅 내부가 가열 부위와 비가열 부위로 구분되어 국부적 발열을 일으키는 문제점이 있었고, 단자 구성시 일 방향으로의 전류 흐름을 구성하기 위한 설계상 어려움 또한 존재하였다.
따라서, 에어로졸 발생 장치에 있어서 윅의 특정 영역에서만 국부적으로 가열이 일어나거나 무작위로 불규칙한 영역에서 가열이 일어나 발생하는 상기 문제점들을 해결하기 위한 연구가 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0118124호 “전자 담배 카트리지 및 장치”
본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위하여, 윅의 일면에서 발열이 일어나 영역별 편차 없이 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 생성용 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면,
액상의 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 다공성 윅; 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열하는 전도성 비드층; 및 상기 전도성 비드층에 가열을 위한 전력을 전달하는 단자부;를 포함하는, 에어로졸 생성용 면상 발열체를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전도성 비드층은 다공성 윅의 일면에 복수의 전도성 비드(bead)가 적층된 층일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전도성 비드층은 단자부로부터 전달된 전력에 의해 상기 다공성 윅의 일면에 적층된 전도성 비드(bead)가 발열하는 면상 발열층일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전도성 비드는 전도성 금속 비드, 표면이 전도성 물질로 코팅된 비드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전도성 비드의 평균 직경은 50 내지 200μm일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전도성 비드층의 평균 두께는 0.1 내지 1.5mm일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 전도성 비드층(B)에 대한 상기 다공성 윅의 평균 두께(A)의 비(A/B)가 0.1 내지 5일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 다공성 윅은 다공성 비드를 포함하는 구조체이고, 상기 다공성 비드는 글라스 비드, 세라믹 비드, 알루미나 비드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 단자부는 전도성 비드층의 양측 단부에 각각 별개로 위치한 제 1 단자 및 제 2 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면,
(1) 소성된 다공성 윅의 일면 상에 전도성 비드를 적층하여, 전도성 비드층을 형성하는 단계; (2) 상기 전도성 비드층이 형성된 다공성 윅을 추가 소성하는 단계; 및 (3) 상기 전도성 비드층의 양측 단부 각각에 제 1 단자 및 제 2 단자를 접착하는 단계;를 포함하는, 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제 3 측면에 따르면,
(a) 전도성 비드 집합체를 소성시켜 전도성 비드층을 형성하는 단계; (b) 상기 전도성 비드층을 소성된 다공성 윅의 일면에 접착하고, 추가 소성하는 단계; 및 (c) 상기 전도성 비드층의 양측 단부 각각에 제 1 단자 및 제 2 단자를 접착하는 단계;를 포함하는, 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제 4 측면에 따르면,
액상의 에어로졸 발생 기재를 저장하는 액상 저장부; 에어로졸 발생 기재를 가열하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생부; 및 사용자의 흡입에 따라 생성된 에어로졸을 배출하는 마우스피스;를 포함하고, 상기 에어로졸 발생부는 상기 에어로졸 생성용 면상 발열체를 포함하는, 에어로졸 발생 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 에어로졸 생성용 면상 발열체 및 에어로졸 발생 장치는, 낮은 전력밀도로도 윅의 일면의 넓은 면적에서 면상 발열을 일으켜 액상의 에어로졸 발생 기재의 무화량을 증진하며, 영역별 편차없이 발열되어 순간 발열이나 고온의 국부 발열로 인한 액상 탄화 현상을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 따른 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법은, 다공성 윅의 다양한 형태에 맞추어 전도성 비드층 형태의 유연한 변경이 가능하여, 다양한 설계 변형이 용이한 장점이 있다.
도 1은 종래의 패턴 형태의 히터를 포함하는 윅-히터 구조체의 (A) 실제 사진 및 (B) 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 에어로졸 생성용 면상 발열체의 모식도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 에어로졸 생성용 면상 발열체의 단면도를 나타낸 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 구체예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 구체예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
액상의 에어로졸 생성 기재를 기화시켜 에어로졸을 생성하는 기존의 에어로졸 생성 장치는, 윅의 하부면에 위치하는 히터가 면 전체에 대응하는 면적에서 가열되어 발열을 일으키는 것이 아니라 패턴 형태 및 크기의 한계로 인하여 가열부위 및 비가열부위로 나뉘어져 무화를 일으키고, 이로 인한 국부적 발열현상으로 액상이 탄화하여 탄맛이나 유해물질이 발생하는 문제점이 존재하였다.
본 발명의 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 다공성 윅 일면 상에 전도성 비드층의 형성으로 패턴 형태의 히터 위치에 대응하여 특정 영역에서만 일어나는 국부적 발열 대신 전도성 비드층 전체가 발열하는 면상 발열체를 도입하고, 이를 통해 에어로졸을 생성하는 에어로졸 생성용 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치를 제공하기에 이르렀다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서 상에서 “에어로졸 발생 기재”는 에어로졸(aerosol)을 발생시킬 수 있는 물질로 정의된다. 상기 에어로졸 발생 기재는 액상의 조성물일 수 있고, 구체적으로 니코틴, 담배 추출물 및/또는 다양한 향미제를 기초로 하는 액상 조성물을 포함할 수 있으나, 이에 특별히 제한되지는 않는다. 구체 예로 상기 에어로졸 발생 기재는 프로필렌글리콜 및 글리세린 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 에어로졸 발생 기재는 계피, 캡사이신 등의 다양한 첨가 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 에어로졸 발생 기재는 유동성이 큰 액체 물질뿐만 아니라 젤 또는 고형분 형태의 물질을 포함할 수 있으며, 기재에 포함된 조성 성분은 실시예에 따라 달라질 수 있는 것으로 특정 비율로 제한되지 않는다.
본 명세서 상에서 “에어로졸 발생 장치”는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입이 가능한 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치로 정의된다. 예를 들어 상기 에어로졸 발생 장치는 액상형 에어로졸 발생 장치, 증기화기와 궐련을 함께 사용하는 하이브리드형 에어로졸 발생장치를 포함할 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않으며 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치를 더 포함할 수 있다.
본 명세서 상에서 “면상 발열층”은 일정 구조체의 일면에서 영역별 국부적 편차 없이 균일하게 발열을 일으키는 층으로 정의된다.
본 발명은 액상의 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 다공성 윅(10); 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열하는 전도성 비드층(20); 및 상기 전도성 비드층에 가열을 위한 전력을 전달하는 단자부(30);를 포함하는, 에어로졸 생성용 면상 발열체를 제공한다.
상기 에어로졸 생성용 면상 발열체는 액상의 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 다공성 윅(porous wick)(10)을 포함한다. 상기 다공성 윅(10)은 액상 저장부로부터 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 흡수하여 이를 발열이 일어나는 전도성 비드층(20)까지 이송하는 역할을 하는 구성일 수 있다.
상기 다공성 윅(10)은 복수의 비드(bead)를 포함하는 구조체로, 예를 들어 체심입방구조(Body-centered Cubic; BCC) 또는 면심입방구조(Face-centered Cubic; FCC)로 스피어 패킹(sphere packing)된 구조체 일 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않고 다양한 패킹 구조를 가질 수 있다. 상기 다공성 윅(10)은 다공성 비드(porous bead)를 포함하는 구조체일 수 있고, 상기 다공성 비드는 글라스 비드(glass bead), 세라믹 비드(ceramic bead), 알루미나 비드(alumina bead) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있고, 바람직하게는 글라스 비드일 수 있으나, 다공성 비드를 포함함으로써 구조체 내에 공극이 형성되어 액상의 에어로졸 발생 기재(40)가 이동할 수 있는 구조체이면 이에 특별히 제한되지 않는다. 상기 다공성 윅(10)은 섬유 기반의 윅과 비교할 때, 다공성 비드로 구성되어 순간적인 국부적 발열에 의한 윅의 탄화현상이 발생하지 않는 장점이 있다.
상기 다공성 윅(10)의 형상은 액상 저장부로부터 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 용이하게 흡수할 수 있는 형상이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 H 유사 형상, ∪ 유사 형상 또는 ∩ 유사 형상 등으로 다양한 형상으로 설계되고 구현될 수 있다.
상기 에어로졸 생성용 면상 발열체는 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 가열하는 전도성 비드층(20)을 포함한다. 상기 전도성 비드층(20)은 다공성 윅(10)으로부터 이송된 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 가열로 기화시켜 에어로졸을 생성하는 역할을 하는 구성일 수 있다.
상기 전도성 비드층(20)은 다공성 윅(10)의 일면에 복수의 전도성 비드(bead)가 적층된 층일 수 있다. 상기 전도성 비드층(20)은, 기존 다공성 윅의 하부 표면 또는 하부 표면 바로 아래에 위치하였던 패턴 형태의 히터 대신에, 전력 공급시 전기 가열이 가능한 전도성 비드를 다공성 윅(10)의 하부면 전체에 적층되어 형성된 층일 수 있다. 구체적으로, 상기 전도성 비드층(20)은 단자부(30)로부터 전력이 공급되어 전도성 비드 간에 흐르는 전류가 영역별 편차없이 균일하게 흐르기 위하여, 다공성 윅(10)의 일면에 적층되어 형성된 층일 수 있다.
본 명세서 상에서 다공성 윅의 “일면”은, 다공성 윅에 있어서 외부로 노출되어 최외곽에 위치한 다공성 비드가 전도성 비드와 직접 접촉하면서 일측 단자로부터 타측 단자까지 연속적으로 연결되어 형성된 영역으로 정의될 수 있으며, 평평한 면 또는 절곡된 면 모두가 포함될 수 있다.
상기 전도성 비드층(20)은 단자부(30)로부터 전달된 전력에 의해 상기 다공성 윅(10)의 일면에 적층된 전도성 비드(bead)가 발열하는 면상 발열층일 수 있다. 상기 전도성 비드층(20)은 다공성 윅(10)의 일면에서의 면상 발열을 통하여, 패턴 형태의 히터를 적용하는 경우와 대비할 때, 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 넓은 면적에서 기화시켜 무화량을 증진하면서도, 상대적으로 낮은 전력 밀도를 통한 면상 발열이 가능하여 고온에 의한 순간적인 국부 발열로 발생할 수 있는 액상 탄화 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기 전도성 비드는 전도성 금속 비드, 표면이 전도성 물질로 코팅된 비드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으나, 단자부(30)에서 공급되는 전류를 전달할 수 있는 전도성 금속 또는 전도성 물질을 포함하는 비드라면 이에 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 전도성 비드는 세라믹(ceramic) 비드, 알루미나(alumina) 비드, 스테인레스 스틸(stainless steel) 비드, 지르코니아(zirconia) 비드, 실리카(silica) 비드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고, 바람직하게는 세라믹 비드, 알루미나 비드 또는 스테인레스 스틸 비드일 수 있다.
상기 전도성 비드의 평균 직경은 30μm 이상, 35μm 이상, 40μm 이상, 45μm 이상, 50μm 이상, 55μm 이상, 60μm 이상일 수 있고, 200μm 이하, 190μm 이하, 185μm 이하, 180μm 이하, 175μm 이하, 170μm 이하, 165μm 이하, 160μm 이하일 수 있다. 전도성 비드의 평균 직경이 상기 범위를 만족하는 경우, 다공성 윅(10)의 제한된 면적을 갖는 일면 상에서 충분한 무화를 일으킬 정도로 면상 발열이 가능한 수의 전도성 비드가 적층되어 액상의 에어로졸 발생 기재를 기화 시킬 수 있는 효과가 있으며, 상기 전도성 비드는 일정 규격의 채(mesh)를 통하여 일정 직경의 범위 내로 분류된 전도성 비드를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전도성 비드가 적층되어 형성된 상기 전도성 비드층(30)의 평균 두께는 0.1mm 이상, 0.2mm 이상, 0.3mm 이상, 0.4mm 이상, 0.5mm 이상, 0.6 mm 이상, 0.7 mm 이상일 수 있고, 1.5 mm 이하, 1.4mm 이하, 1.3 mm 이하, 1.2 mm 이하일 수 있다. 전도성 비드층(30)의 평균 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 다공성 윅(10)을 통하여 흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재(40)가 충분한 무화를 일으킬 정도로 발열할 수 있는 두께의 전도성 비드층(20)이 형성될 수 있다. 상기 전도성 비드층(30)의 두께는 비드층 제조시의 성형 금형의 두께에 따라 다르게 설계될 수 있다.
상기 전도성 비드층(30)(B)에 대한 상기 다공성 윅(10)(A)의 평균 두께의 비(A/B)가 0.1 이상, 0.5 이상, 1 이상, 1.5 이상, 2 이상, 2.5 이상일 수 있고, 5 이하, 4.5 이하, 4 이하, 3.5 이하, 3 이하일 수 있다. 상기 비(A/B)가 1 미만인 경우, 발열층의 발열 시 윅 자체에 에어로졸화를 위하여 소비할 액상의 양이 적어 순간적으로 발열층에서 초과 가열이 일어나 액상이 타거나 에어로졸화가 일어나지 않는 문제가 발생할 수 있고, 비(A/B)가 5를 초과하는 경우, 다공성 윅을 가열시키는데 과도한 열량이 필요하며 일정 온도 이상으로 윅 전체 온도를 상승시키는 것이 한계가 있어 에어로졸 발생량이 제한적인 문제점이 있다.
상기 다공성 윅(10)의 두께는 상기 면상 발열층을 2회 가열하였을 때의 에어로졸 양을 발생시킬 정도의 액상 양을 수용할 수 있는 두께의 다공성 윅이 바람직하나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 에어로졸 생성용 면상 발열체는 상기 전도성 비드층(20)에 가열을 위한 전력을 전달하는 단자부(30)를 포함한다. 상기 단자부(30)는, 예를 들어 배터리로부터 전력을 공급받아 전도성 비드층(20)에 전달하여, 전도성 비드층(20)을 전기 가열시키기 위하여 전류를 공급하는 역할을 할 수 있다.
상기 단자부(30)는 전도성 비드층(20)의 양측 단부에 각각 별개로 위치한 제 1 단자 및 제 2 단자를 포함할 수 있다. 상기 제 1 단자 및 제 2 단자가 전도성 비드층(20)에서 많은 영역을 차지하지 않고, 서로 이격된 양측 단부의 일정 영역에만 배치되기 때문에 이를 제외한 전도성 비드층(20) 전체 영역에서 면상 발열할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서 상에서 전도성 비드층의 “양측 단부”는, 상기 다공성 윅의 일면 상에 형성된 전도성 비드층에서 길이가 긴 모서리 방향의 양측 끝단에 위치한 양 단부를 포함하는 것으로 정의된다.
상기 제 1 단자 및 제 2 단자는 전도성 비드층(20)의 하부 방향으로 각각 양측 단부에 밀착되도록 배치될 수 있다. 상기 단자부(30)의 제 1 단자 및 제 2 단자의 크기는 특별히 제한되지 않으나, 면상 발열을 일으키는 면적을 충분히 확보하기 위하여 단자의 크기는 전도성 비드층(20)에 전력 공급이 가능한 크기의 범위 내에서 최소화하는 것이 바람직하다.
상기 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법은, (1) 소성된 다공성 윅(10)의 일면 상에 전도성 비드를 적층하여, 전도성 비드층(20)을 형성하는 단계; (2) 상기 전도성 비드층(20)이 형성된 다공성 윅(10)을 추가 소성하는 단계; 및 (3) 상기 전도성 비드층(20)의 양측 단부 각각에 제 1 단자 및 제 2 단자를 접착하는 단계;를 포함한다.
상기 소성된 다공성 윅(10)의 형상은 전술한 바와 같이 액상 저장부로부터 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 용이하게 흡수할 수 있는 형상이면 특별히 제한되지 않는다.
상기 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법은, (1) 소성된 다공성 윅(10)의 일면 상에 전도성 비드를 적층하여, 전도성 비드층(20)을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 (1) 단계는 소성된 다공성 윅(10)의 하부면에 전도성 비드를 적층하여 전도성 비드층(20)을 형성하는 단계로, 전도성 비드층(20)의 형상 또한 다공성 윅(10)의 하부면의 형상에 대응하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 다공성 윅(10)의 하부면이 ∩ 유사 형상인 경우에는 전도성 비드층(20)의 형상 또한 ∩ 유사 형상일 수 있고, 이와 같이 이미 소성된 다공성 윅(10) 상에 전도성 비드층(20)을 형성한다는 점에서 다공성 윅(10) 및 전도성 비드층(20)의 형상에 대한 다양한 설계 변형이 가능한 장점이 있다. 구체적으로 전도성 비드층의 형상이 상기 다공성 윅의 하부면과 동일하게 형상화될 수 있거나, 전도성 비드층의 특정 영역의 두께 만을 두껍게 하는 비균등한 구조의 전도성 비드층으로 형상화될 수 있다. 상기 전도성 비드층(20)에 포함된 비드의 평균 직경 및 평균 두께는 상기 전술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법은, (2) 상기 전도성 비드층(20)이 형성된 다공성 윅(10)을 추가 소성하는 단계를 포함한다. 상기 (2) 단계는 전도성 비드를 적층하여 다공성 윅(10) 상에 전도성 비드층(20)을 형성한 후, 일정 온도의 소성노에서 추가 소성시켜 전도성 비드층(20)과 다공성 윅(10) 간의 결합을 강화하는 단계일 수 있다.
상기 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법은, (3) 상기 전도성 비드층(20)의 양측 단부 각각에 제 1 단자 및 제 2 단자를 접착하는 단계를 포함한다. 상기 (3) 단계는 상호 이격된 거리를 가지고 전도성 비드층(20)의 양측 단부에 제 1 단자 및 제 2 단자를 배치하는 단계일 수 있다. 상기 제 1 단자 및 제 2 단자는 전도성 비드층(20)의 양측 단부에 밀착하여 배치하는 단계일 수 있고, 상기 단자는 전류가 흐를 수 있는 전도성을 띠는 물질이면 특별히 제한되지 않는다. 또한 상기 (3) 단계는 스터드(Stud)를 전도성 비드층(20) 상에 심어서, 전력을 공급하기 위한 단자를 형성하는 단계일 수 있다. 상기 스터드는 면상 발열층을 통해 가열된 열이 단자를 통하여 전달되는 온도를 낮추는 효과가 있다.
또한 상기 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법은, (a) 전도성 비드 집합체를 소성시켜 전도성 비드층(20)을 형성하는 단계; (b) 상기 전도성 비드층(20)을 소성된 다공성 윅(10)의 일면에 접착하고, 추가 소성하는 단계; 및 (c) 상기 전도성 비드층(20)의 양측 단부 각각에 제 1 단자 및 제 2 단자를 접착하는 단계;를 포함한다.
상기 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법은, (a) 전도성 비드 집합체를 소성시켜 전도성 비드층(20)을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 (a) 단계는 복수의 전도성 비드를 패킹하여 형성한 전도성 비드 집합체를 소성노에서 소성시켜 전도성 비드층(20)을 형성하는 단계일 수 있다. 상기 전도성 비드층(20)에 포함된 비드의 평균 직경 및 평균 두께는 상기 전술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법은, (b) 상기 전도성 비드층(20)을 소성된 다공성 윅(10)의 일면에 접착하고, 추가 소성하는 단계를 포함한다. 상기 (b) 단계는 (a) 단계를 통해 소성되어 형성된 전도성 비드층(20)을 다공성 윅(10)의 하부면에 접착하고, 추가 소성을 통하여 다공성 비드층(20)과 다공성 윅(10)이 결합된 구조체를 형성하는 단계일 수 있다. 추가 소성을 통하여 다공성 비드층(20)이 기존 형상을 유지하면서 다공성 윅(10)과의 결합을 강화하는 효과가 있다.
상기 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법은, (c) 상기 전도성 비드층(20)의 양측 단부 각각에 제 1 단자 및 제 2 단자를 접착하는 단계;를 포함한다. 상기 (c) 단계에 대한 설명은, 상기 (3)단계에서 전술한 바와 동일하다.
상기 에어로졸 발생 장치는, 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 저장하는 액상 저장부; 에어로졸 발생 기재(40)를 가열하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생부; 및 사용자의 흡입에 따라 생성된 에어로졸을 배출하는 마우스피스;를 포함하고, 상기 에어로졸 발생부는 상기 에어로졸 생성용 면상 발열체를 포함한다.
상기 에어로졸 발생 장치는, 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 저장하는 액상 저장부를 포함한다. 상기 액상 저장부는 내부에 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 저장할 수 있는 소정의 공간을 구비하며, 해당 공간에 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 저장할 수 있다. 상기 액상 저장부는 저장된 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 다공성 윅(10)을 통하여 다공성 비드층(20)으로 공급할 수 있으며, 액상의 에어로졸 발생 기재(40)를 내부에 저장하고 다공성 윅(10)에 이를 용이하게 공급할 수 있는 것이면 크기 및 형상은 특별히 제한되지 않는다.
상기 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 기재를 가열하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생부를 포함한다. 상기 에어로졸 발생부는 상기 전도성 비드층(20)을 포함하는 상기 에어로졸 생성용 면상 발열체를 포함한다. 상기 에어로졸 면상 발열체에 대한 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.
상기 에어로졸 발생 장치는, 사용자의 흡입에 따라 생성된 에어로졸을 배출하는 마우스피스를 포함한다. 상기 마우스피스는 에어로졸 발생부로부터 발생된 에어로졸을 흡입하기 위하여 사용자의 구부와 직접 접촉되는 부분일 수 있다. 상기 마우스피스는 구부와의 접촉으로 인한 미생물 발생 억제를 위하여 향균소재를 포함할 수 있고, 향미를 부가하기 위하여 가향 요소를 포함할 수 있다. 상기 마우스피스는 에어로졸 생성부를 통해 생성된 에어로졸이 사용자에게 용이하게 전달될 수 있는 것이면 크기 및 형상은 특별히 제한되지 않는다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 다공성 윅
20: 전도성 비드층
30: 단자부
40: 액상의 에어로졸 발생 기재

Claims (12)

  1. 액상의 에어로졸 발생 기재를 흡수하는 다공성 윅;
    흡수된 액상의 에어로졸 발생 기재를 가열하는 전도성 비드층; 및
    상기 전도성 비드층에 가열을 위한 전력을 전달하는 단자부;를 포함하고,
    상기 전도성 비드층은 다공성 윅의 일면에 복수의 전도성 비드(bead)가 적층된 층이고,
    상기 전도성 비드는 세라믹 비드, 알루미나 비드, 스테인레스 비드, 지르코니아 비드, 실리카 비드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하고,
    상기 다공성 윅은 다공성 비드를 포함하는 구조체이고,
    상기 다공성 비드는 글라스 비드를 포함하는 것인, 에어로졸 생성용 면상 발열체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 비드층은 단자부로부터 전달된 전력에 의해 상기 다공성 윅의 일면에 적층된 전도성 비드(bead)가 발열하는 면상 발열층인, 에어로졸 생성용 면상 발열체.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 비드의 평균 직경은 50 내지 200μm인, 에어로졸 생성용 면상 발열체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 비드층의 평균 두께는 0.1 내지 1.5mm인, 에어로졸 생성용 면상 발열체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 비드층(B)에 대한 상기 다공성 윅(A)의 평균 두께의 비(A/B)가 0.1 내지 5인, 에어로졸 생성용 면상 발열체.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자부는 전도성 비드층의 양측 단부에 각각 별개로 위치한 제 1 단자 및 제 2 단자를 포함하는, 에어로졸 생성용 면상 발열체.
  10. (1) 소성된 다공성 윅의 일면 상에 전도성 비드를 적층하여, 전도성 비드층을 형성하는 단계;
    (2) 상기 전도성 비드층이 형성된 다공성 윅을 추가 소성하는 단계; 및
    (3) 상기 전도성 비드층의 양측 단부 각각에 제 1 단자 및 제 2 단자를 접착하는 단계;를 포함하는, 제 1 항의 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법.
  11. (a) 전도성 비드 집합체를 소성시켜 전도성 비드층을 형성하는 단계;
    (b) 상기 전도성 비드층을 소성된 다공성 윅의 일면에 접착하고, 추가 소성하는 단계; 및
    (c) 상기 전도성 비드층의 양측 단부 각각에 제 1 단자 및 제 2 단자를 접착하는 단계;를 포함하는, 제 1 항의 에어로졸 생성용 면상 발열체의 제조방법.
  12. 액상의 에어로졸 발생 기재를 저장하는 액상 저장부;
    에어로졸 발생 기재를 가열하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 발생부; 및
    사용자의 흡입에 따라 생성된 에어로졸을 배출하는 마우스피스;를 포함하고,
    상기 에어로졸 발생부는 제 1 항의 에어로졸 생성용 면상 발열체를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
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