KR102576632B1 - 히터 부재, 히터 부재 형성 방법 및 흡연용 디바이스 - Google Patents

히터 부재, 히터 부재 형성 방법 및 흡연용 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 피가열재를 가열하도록 열방사 방향으로 열을 방출하도록 형성된 베이스 및 상기 베이스로부터 상기 열방사 방향으로 배치되도록 형성되고, 0.94 이상의 열방사율을 갖는 열방사층을 포함하는 히터 부재를 개시한다.

Description

히터 부재, 히터 부재 형성 방법 및 흡연용 디바이스{Heating member, method of manufacturing a heating member and device for smoking}
본 발명의 실시예들은 히터 부재, 히터 부재 형성 방법 및 흡연용 디바이스 에 관한 것이다.
가열을 위한 히터 부재는 다양한 분야에 사용되고 있고, 히터의 형태와 크기를 다양하게 설계하여 원하는 분야에 넓게 사용되고 있다. 예를들면 흡연을 위한 흡연 물질에 사용되기도 한다.
오래전부터 사람들은 흡연을 위한 흡연 부재를 다양하게 사용하였다. 예를들면 로드 형상 궐련(cigarette)을 형성하여 필터 부재와 함께 가공하여 담배를 형성하여 사용하였다.
한편, 이러한 흡연을 위한 흡연 부재는 다양한 형태로 개발되고 있고, 흡연 부재의 일부 또는 전부를 다른 장치에 삽입하여 사용자의 흡연 환경을 다양하게 하고 있다.
이러한 흡연 부재는 통상 흡연 물질과 함께 사용자의 편의를 위한 다양한 구성을 결합하여 사용하고 있다. 예를들면 담뱃잎으로 만들어진 궐련과 같은 흡연 물질을 삽입해 가열하는 가열형 흡연 부재가 제안되고 있고, 구체적 예로서 전자 담배와 같은 형태로 연구 및 사용되고 있다.
이러한 가열형 흡연 부재는 히터를 통한 흡연 물질에 대한 가열함으로써 흡연용 증기를 발생시키는 방식을 이용한다.
한편, 이러한 흡연 물질에 대한 가열 시 높은 열이 빠르게 발생하고 흡연 횟수가 많기 때문에 히터의 내구성, 효율 및 안전성을 향상하는데 한계가 있다.
본 발명의 실시예들은 열효율, 내구성 및 안전성을 향상하는 히터 부재, 히터 부재 형성 방법 및 흡연용 디바이스를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 피가열재를 가열하도록 열방사 방향으로 열을 방출하도록 형성된 베이스 및 상기 베이스로부터 상기 열방사 방향으로 배치되도록 형성되고, 0.94 이상의 열방사율을 갖는 열방사층을 포함하는 히터 부재를 개시한다.
본 실시예에 있어서 적어도 열방사층은 2.0 um 내지 5.0 um의 값을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 피가열재를 가열하도록 열방사 방향으로 열을 방출하도록 형성된 베이스를 준비하는 단계 및 상기 베이스로부터 상기 열방사 방향으로 배치되도록 형성되고, 0.94 이상의 열 방사율을 갖도록 증착 공정을 이용하여 열방사층을 형성하는 단계를 포함하는 히터 부재 형성 방법을 개시한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 본체부, 상기 본체 부재의 일 영역에 연결되고 흡연용 물질의 적어도 일 영역을 수용하도록 형성된 수용부 및 상기 수용부에 배치되고 상기 흡연용 물질을 가열하도록 열방사 방향으로 열을 방출하도록 형성된 베이스, 상기 베이스로부터 상기 열방사 방향으로 배치되도록 형성되고, 0.94 이상의 열 방사율을 갖는 열방사층을 구비하는 히터 부재를 포함하는 흡연용 디바이스를 개시한다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 관한 히터 부재, 히터 부재 형성 방법 및 흡연용 디바이스는 열효율, 내구성 및 안전성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 히터 부재의 일부의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 관한 히터 부재의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 확대도이다.
도 5 및 도 6은 도 3의 히터 부재의 열방사층의 다양한 형태를 예시적으로 설명한 도면들이다.
도 7은 도 3의 일 영역을 설명하기 위한 광학적 조사 사진이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 히터 부재의 일 영역을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 8의 변형예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 히터 부재의 일 영역을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 히터 부재의 일 영역을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 관한 흡연용 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 관한 흡연용 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
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.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 히터 부재의 일부의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면 히터 부재(100)는 베이스(101) 및 열방사층(110)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 것과 같이 히터 부재(100)는 적어도 피가열재(미도시)를 가열하도록 열방사 방향(HD)으로 열을 방출할 수 있고, 피가열재는 열방사 방향(HD)으로 히터 부재(100)와 인접할 수 있고 선택적 실시예로서 피가열재는 열방사 방향(HD)으로 히터 부재(100)와 접할 수도 있다.
구체적 예로서 열방사 방향(HD)으로 피가열재인 궐련의 일 영역이 히터 부재(100)와 인접할 수 있다.
베이스(101)는 열방사 방향(HD)으로 열을 제공할 수 있고, 예를들면 열 전도성 물질을 포함하고, 구체적 예로서 금속, 세라믹 또는 유기물을 포함할 수 있다.
선택적 실시예로서 베이스(101)는 텅스텐, 금, 백금, 은 구리, 니켈 팔라듐, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다른 일 예로서 베이스(101)는 세라믹 재료인 알루미나(Alumina) 또는 지르코니아(zirconia)을 함유할 수 있다.
열방사층(110)은 베이스(101)의 일면에 형성되고 열방사 방향(HD)을 향하도록 형성될 수 있다.
이를 통하여 베이스(101)의 일 면에서 열방사층(110)으로 열 에너지가 전달되고, 전달된 열 에너지는 열방사 방향(HD)으로 피가열재에 전달된다.
열방사층(110)은 베이스(101)의 적어도 일 면에 형성되어 베이스(101)를 통한 반복된 가열의 개시 동작, 가열 유지 시 베이스(101)의 손상이나 변형을 감소하거나 방지할 수 있다.
열방사층(110)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 붕소(B) 및 질소(N)을 함유할 수 있다.
일 예로서 열방사층(110)은 AlaTibBcN을 갖는다고 정의할 때에, a는 0.4 이상0.7 이하의 값을 가질 수 있고, b는 0.1 이상 0.4 이하의 값을 가질 수 있고, c는 0.01 이상 0.25 이하의 값을 가질 수 있다.
편의를 위하여 a, b 및 c 는 Al, Ti, B 의 원소 구성비인 것을 나타낼 수 있다.
선택적 실시예로서 Al/(Al+Ti)의 원자비는 0.6 이상이고 0.7 이하일 수 있다.
선택적 실시예로서 열방사층(110)은 티타늄(Ti)은 10 내지 35 at%, 알루미늄(Al)은 50 내지 65at%, 붕소(B)는 1 내지 25 at%를 포함할 수 있다.
열방사층(110)은 열 방사율을 가질 수 있고, 예를들면 적어도 0.94 이상의 열 방사율을 가질 수 있다.
선택적 실시예로서 0.95 이상의 열 방사율을 가질 수 있고, 바람직한 실시예로서 0.96 내지 0.98의 열 방사율을 가질 수 있다.
열 방사율은 물체 표면에서 에너지를 발산하거나 흡수하는 효율의 측정치일 수 있고, 예를들면 설정 온도에서 물체 표면에서 방사된 열 에너지와, 같은 설정 온도에서 완벽한 방사체에 의해 방출된 표면 열 에너지와의 비 이다. 구체적으로 흑체의 열 방사율은 1의 값을 가질 수 있다.
본 실시예의 열방사층(110)은 적어도 0.94 이상, 바람직하게는 0.96 내지 0.98의 높은 열방사율을 갖게 되어 히터 부재(100)의 열효율을 향상하고, 히터 부재(100)를 통한 가열 과정에서 열 안정성이 향상될 수 있다.
구체적 예로서 히터 부재(100)가 전자담배에 배치될 경우 히터 부재(100)의 표면으로부터 발생한 열에너지의 방사 효율이 향상되고, 아울러 이러한 열에너지 및 전자담배 내의 기재를 둘러싸는 벽 등 기타 구성요소의 표면으로부터의 열 에너지의 반사 특성을 제어할 수 있어 전자담배의 온도 제어를 향상할 수 있다.
또한, 열방사층(110)은 조도값을 가질 수 있고, Ra 0.5 um내지 Ra 1.2 um 범위의 표면 조도(surface roughness)를 가질 수 있다.
이를 통하여 열방사층(110)의 열방사율을 상기와 같은 값을 갖도록 제어하는데 용이한 과정을 갖게 할 수 있고, 히터 부재(100)의 주변에 배치될 수 있는 부재, 예를들면 상기의 전자담배 내의 벽 등과 같은 곳으로부터의 열 에너지의 반사 특성을 정밀하게 제어할 수 있다.
열방사층(110)은 두께(t1)을 가질 수 있고, 이러한 두께(t1)는 2.0 um 내지 5.0 um의 값을 가질 수 있다. 열방사층(110)의 두께(t1)가 2.0 um 이상이되도록 하여 열방사층(110)의 침식, 부식 등에 대한 내구성을 향상하고 열방사층(110)을 통하여 베이스(101)의 내구성을 향상할 수 있다. 한편, 열방사층(110)의 두께(t1)가 5.0 um 이하가되도록 하여 베이스(101)를 통한 열방사층(110)에서 열방사 방향(HD)으로의 열전달 특성이 감소되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 열방사층(110)은 내열성을 가질 수 있고, 예를들면 섭씨 250도 이상, 더 구체적 예로서 300도 이상의 내열 특성을 가질 수 있다.
상술한 재료적 특성을 통하여 열방사층(110)은 상기 구체적 내열성을 확보할 수 있다.
열방사층(110)은 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있는데, 일 예로서 기상증착 공정을 통하여 진행할 수 있다. 구체적 예로서 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 진행할 수 있다. 또한 다른 예로서 다양한 조건을 이용하여 CVD, ALD 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 진행할 수도 있다.
선택적 실시예로서 열방사층(110)을 형성하기 전에 베이스(101)에 대한 표면 처리 진행을 진행할 수 있고, 이러한 표면 처리를 통하여 베이스(101)의 면 중 열방사층(110)을 향하는 면에 표면 조도를 형성하고, 열방사층(110)이 베이스(101)에 용이한 안착하도록 할 수 있다. 또한 추가적으로 베이스(101)에 대한 표면 처리 진행 후에 초음파 세정 진행 후에 열방사층(110)을 형성할 수 있다.
열방사층(110)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 붕소(B) 및 질소(N)을 함유할 수 있고, 이 때 열방사층(110)을 형성 시 사용되는 소스의 조성은, 티타늄(Ti)은 10 내지 35 at%, 알루미늄(Al)은 50 내지 65at%, 붕소(B)는 1 내지 25 at% 일 수 있다.
열방사층(110)을 형성하기 위한 증착 공정은 챔버에서 진행될 수 있고, 챔버내의 초기 압력(base pressure)을 대략 10 -6 Torr 에서 대략 10 -5 Torr 부근에서 진행하고, 코팅 진행 압력(working pressure)은 대략 10 -3 Torr 에서 10 -2 Torr 에서 진행하며, 챔버 내부가 450℃ 이상으로 가열될 수 있다.
한편, 선택적 실시예로서 에칭 또는 크리닝 프로세스를 진행하고, 예를들면 반응가스인 아르곤(Ar) 가스(예를들면 대략 200 ccm)가 주입되고, 코팅 프로세스에서는 질소(N2) 가스가 주입될 수 있고, 예를들면 150 내지 250 ccm주입될 수 있다.
열방사층(110)을 형성하는 공정에서의 베이스(101)의 표면에서 코팅물질 원자의 이동 활성화와 코팅층의 치밀화를 위해 일반적으로 챔버 내부가 450℃ 이상으로 가열될 수 있다.
또한 선택적 실시예로서 베이스(101)의 이물질제거 및 면조도 개선을 위해 크리닝과 에칭 프로세스를 진행하고 이 때 바이어스 볼트(negative bias) 700 내지 900볼트 범위에서 제어될 수 있다.
한편 열방사층(110)의 치밀화 및 결정구조 조절 등의 목적으로 공정에 따라 베이스(101)에 DC 전원, DC 전원을 이용한 펄스(pulse) 형태 혹은 RF(Radio Frequency) 전원이 일정량 80 - 100 바이어스볼트로 인가되도록 제어할 수도 있다.
한편, 열방사층(110)의 균일한 증착을 위해 진공 챔버 내부에서 자전과 공전이 병행하여 실행될 수 있다.
열방사층(110)의 붕소(B)의 함유로 인하여 결정립 미세화가 진행되고, 히터 부재(100)의 전체적인 방사율을 향상하면서 견고한 구조 특성이 향상될 수 있다.
일 예로서 열방사층(110)은 기계적 특성의 잔류압축응력이 대략 2.0 내지 3.5 GPa, 구체적 예로서 대략 2.7 GPa일 수 있고, 탄성계수는 250 GPa 내지 350 GPa, 구체적 예로서 291 GPa일 수 있다. 또한 열방사층(110)의 경도는 1500Hv 내지 3000Hv의 경도를 가질 수 있고, 예를들면 2650Hv의 최대 경도를 가질 수도 있다.
본 실시예의 히터 부재는 열을 방출하는 베이스의 적어도 일 면에 열방사층이 형성될 수 있고, 열방사층을 통하여 베이스를 효과적으로 보호하고 열방사층의 높은 열방사율 특성을 통하여 히터 부재의 열효율 특성을 향상할 수 있다.
또한, 열방사층의 표면 특성의 제어를 통하여 히터 부재와 인접한 다른 부재, 예를들면 전자담배의 내벽의 표면으로부터의 열 반사 특성을 정밀하게 제어할 수 있다.
이를 통하여 본 실시예의 히터 부재는 열특성을 향상하면서 정밀 제어를 용이하게 진행할 수 있다. 구체적 예로서 히터 부재가 전자 담배등과 같은 흡연용 디바이스에 사용 시에 반복된 흡연 동작 시에도 히터 부재의 변형, 변성 또는 파손을 용이하게 감소할 수 있다. 또한, 히터 부재의 온도 감지 시 왜곡된 온도 감지를 감소하거나 방지하여 히터 부재에 대한 정밀한 제어를 진행하고 흡연용 디바이스의 안전성과 제어 편의성을 향상할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 관한 히터 부재의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면 히터 부재(200)는 베이스(201), 열방사층(210) 및 인접 제어층(220)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시한 것과 같이 히터 부재(300)는 적어도 피가열재(미도시)를 가열하도록 열방사 방향(HD)으로 열을 방출할 수 있고, 피가열재는 열방사 방향(HD)으로 히터 부재(200)와 인접할 수 있고 선택적 실시예로서 피가열재는 열방사 방향(HD)으로 히터 부재(200)와 접할 수도 있다.
구체적 예로서 열방사 방향(HD)으로 피가열재인 궐련의 일 영역이 히터 부재(200)와 인접할 수 있다.
선택적 실시예로서 히터 부재(200)는 피가열재인 궐련의 일 영역에 삽입되는 형태를 가질 수 있고, 예를들면 기저부(BN) 및 삽입부(PN)를 가질 수 있다. 삽입부(PN)은 단부로 갈수록 폭이 줄어드는 형태로서, 구체적 예로서는 날카로운 침형태를 포함할 수 있다. 삽입부(PN)를 통하여 히터 부재(200)는 궐련의 일 영역에 용이하게 삽입될 수 있다.
베이스(201)는 열방사 방향(HD)으로 열을 제공할 수 있고, 구체적인 형성 재료는 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일하거나 필요에 따라 유사한 범위 내에서 변경하여 적용 가능하므로 구체적 내용의 설명은 생략한다.
열방사층(210)은 베이스(201)의 일면에 형성되고 열방사 방향(HD)을 향하도록 형성될 수 있다.
이를 통하여 베이스(201)의 일 면에서 열방사층(210)으로 열 에너지가 전달되고, 전달된 열 에너지는 열방사 방향(HD)으로 피가열재에 전달된다.
열방사층(210)은 베이스(201)의 적어도 일 면에 형성되어 베이스(201)를 통한 반복된 가열의 개시 동작, 가열 유지 시 베이스(201)의 손상이나 변형을 감소하거나 방지할 수 있다.
열방사층(210)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 붕소(B) 및 질소(N)을 함유할 수 있다. 열방사층(210)의 재료의 성분에 대한 내용은 전술한 실시예에서 설명한 바와 같으므로 구체적 설명은 생략한다.
열방사층(210)은 열 방사율을 가질 수 있고, 예를들면 적어도 0.94 이상의 열 방사율을 가질 수 있다.
선택적 실시예로서 0.95 이상의 열 방사율을 가질 수 있고, 바람직한 실시예로서 0.96 내지 0.98의 열 방사율을 가질 수 있다.
또한, 열방사층(210)은 조도값을 가질 수 있고, Ra 0.5 um내지 Ra 1.2 um 범위의 표면 조도(surface roughness)를 가질 수 있다.
열방사층(210)은 두께(t1)을 가질 수 있고, 이러한 두께(t1)는 2.0 um 내지 5.0 um의 값을 가질 수 있다.
한편, 열방사층(210)은 내열성을 가질 수 있고, 예를들면 섭씨 250도 이상, 더 구체적 예로서 300도 이상의 내열 특성을 가질 수 있다.
상술한 재료적 특성을 통하여 열방사층(210)은 상기 구체적 내열성을 확보할 수 있다.
인접 제어층(220)은 베이스(201)의 일면에 형성되고 열방사 방향(HD)을 향하도록 형성될 수 있다. 구체적으로 인접 제어층(220)은 베이스(201)와 열방사층(210)의 사이에 형성될 수 있다.
인접 제어층(220)은 베이스(201) 및 열방사층(210)의 사이에 배치되어 베이스(201) 및 열방사층(210) 간의 밀착력을 향상할 수 있다.
인접 제어층(220)은 다양한 재료를 포함할 수 있고, 예를들면 질화물을 함유할 수 있다.
일 예로서 인접 제어층(220)은 질화 티타늄(TixNy) 또는 질화 크롬(CrxNy)을 포함할 수 있다.
인접 제어층(220)은 두께(t2)를 가질 수 있고, 적어도 인접 제어층(220)의 두께는 열방사층(210)의 두께(t1)보다 작은 값을 가질 수 있다.
선택적 실시예로서 인접 제어층(220)의 두께(t2)는 1um 이하의 값을 가질 수 있고, 예를들면 0.01 um 내지 0.05 um의 값을 가질 수 있다. 구체적 예로서 0.03 um의 값을 가질 수 있다.
인접 제어층(220)의 두께(t2)를 열방사층(210)의 두께(t1)보다 작도록 하여 열방사층(210)의 열방사 특성에 영향을 주는 것을 감소하면서 열방사층(210)이 베이스(201)에 용이하게 결합되도록 할 수 있다.
베이스(201)상에 인접 제어층(220) 및 열방사층(210)은 다양한 방법을 통하여 형성할 수 있다.
구체적 예로서 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 진행할 수 있다. 또한 다른 예로서 다양한 조건을 이용하여 CVD, ALD 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 진행할 수도 있다.
선택적 실시예로서 인접 제어층(220)을 베이스(201)상에 형성하기 전에 베이스(201)에 대한 표면 처리 진행을 진행할 수 있고, 이에 대한 내용은 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일하거나 유사한 범위 내에서 변형 가능한 바 구체적 설명은 생략한다.
인접 제어층(220)은 티타늄 또는 크롬을 소스로 하여 증착을 진행할 수 있다.
열방사층(210)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 붕소(B) 및 질소(N)을 함유할 수 있고, 구체적인 제조 방법은 다양할 수 있고, 예를들면 전술한 실시예에서 설명한 방법을 이용할 수 있는 바 구체적 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6은 도 3의 히터 부재의 열방사층의 다양한 형태를 예시적으로 설명한 도면들이다.
도 5를 참조하면 히터 부재(200')의 열방사층(210')은 적어도 베이스(201')의 일면을 덮도록 형성되고, 예를들면 베이스(201')의 날카로운 삽입부를 포함하는 단부에 대응한 영역을 덮을 수 있고, 이로부터 연장되어 베이스(201')의 측면을 덮을 수 있다.
또한, 다른 예로서 도 6을 참조하면 히터 부재(200")의 열방사층(210")은 베이스(201")의 측면 및 하면을 덮도록 형성되고, 예를들면 베이스(201")의 외면을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
도 7은 도 3의 일 영역을 설명하기 위한 광학적 조사 사진이다.
도 7을 참조하면 도 3의 히터 부재(200)의 일 영역의 단면을 나타낸 것으로서, 예를들면 광학 현미경 사진(RHM)일 수 있다.
광학 현미경 사진(RHM)에는 베이스(201)를 나타내는 베이스 사진(201H), 인접 제어층(220)을 나타내는 인접 제어층 사진(220H) 및 열방사층(210)을 나타내는 열방사층 사진(210H)이 도시되어 있다.
인접 제어층(220)을 통한 열방사층(210) 및 베이스(201)간의 결합이 안정적으로 형성되었음을 알 수 있다.
샘플 시간(분) 바이어스(V) 질소(ccm) Al/(Al+Ti) 코팅두께(um)
TiAlN 120 80-100 200 0.5 2.7
AlTiN 120 80-100 250 0.67 3.0
AlTiSiN 130 80 250 0.68 2.8
AlTiBN 140 80 250 0.7 2.7
상기 표 1은 본 실시예의 열방사층(210)의 특성을 예시적으로 파악하기 위한 것으로서 다양한 샘플의 준비 과정을 나타낸다. 여기서 열방사층(210)은 표 1의 AlTiBN에 대응될 수 있다.
상기 표 1의 샘플에 대한 방사율을 측정하기 위해 파이로메타 광학용을 이용하여 방사율을 파장 1.5 내지 1.8 um 영역, 50ms의 프로세스 응답 시간, 290mm에서 1.5mm의 측정필드 직경, 4 내지 20 mA 온도 출력 신호를 통해서 측정 하였다.
TiAlN AlTiN AlTiSiN AlTiBN
표면 조도Ra(um) 0.038 0.025 0.038 0.092
방사율 0.68 0.75 0.50 0.87
상기 표 2는 표 1의 각 샘플에 대하여 표면 조도 별 섭씨 400도에서의 방사율 값을 나타낸다.
상기 표 2를 참고하면 열방사층(210)에 대응된 AlTiBN의 열방사율이 가장 높은 값을 갖는다.
AlTiN AlTiN AlTiBN AlTiBN
표면 조도Ra(um) 0.57 0.61 0.53 0.91
방사율 0.87 0.93 0.96 0.98
상기 표 3은 표 1의 각 샘플에 대하여 표면 조도 별 섭씨 400도에서의 방사율 값을 나타낸다. 구체적으로 상기 표 3은 표 2보다 높은 표면 조도를 나타낸다.
상기 표 3을 참고하면 열방사층(210)에 대응된 AlTiBN의 열방사율이 가장 높은 값을 갖고, 예를들면 표면 조도가 0.91인 경우에 0.98의 열방사율 값을 가지는 것을 나타낸다.
본 실시예의 히터 부재는 열을 방출하는 베이스의 적어도 일 면에 열방사층이 형성될 수 있고, 열방사층을 통하여 베이스를 효과적으로 보호하고 열방사층의 높은 열방사율 특성을 통하여 히터 부재의 열효율 특성을 향상할 수 있다.
또한, 열방사층의 표면 특성의 제어를 통하여 히터 부재와 인접한 다른 부재, 예를들면 전자담배의 내벽의 표면으로부터의 열 반사 특성을 정밀하게 제어할 수 있다.
이를 통하여 본 실시예의 히터 부재는 열특성을 향상하면서 정밀 제어를 용이하게 진행할 수 있다. 구체적 예로서 히터 부재가 전자 담배등과 같은 흡연용 디바이스에 사용 시에 반복된 흡연 동작 시에도 히터 부재의 변형, 변성 또는 파손을 용이하게 감소할 수 있다. 또한, 히터 부재의 온도 감지 시 왜곡된 온도 감지를 감소하거나 방지하여 히터 부재에 대한 정밀한 제어를 진행하고 흡연용 디바이스의 안전성과 제어 편의성을 향상할 수 있다.
또한 열방사층과 베이스의 사이에 인접 제어층을 형성하여 베이스와 열방사층간의 결합력 특성을 향상하여 히터 부재에서 열방사층이 박리 되거나 파손되는 것을 용이하게 감소하여 히터 부재의 내구성을 향상할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 히터 부재의 일 영역을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 8을 참조하면 히터 부재(300)는 베이스(301), 열방사층(310) 및 조성 구배층(330)을 포함할 수 있다.
베이스(301)는 열방사 방향으로 열을 제공할 수 있고, 구체적인 형성 재료는 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일하거나 필요에 따라 유사한 범위 내에서 변경하여 적용 가능하므로 구체적 내용의 설명은 생략한다.
열방사층(310)은 베이스(301)의 일면에 형성되고 열방사 방향을 향하도록 형성될 수 있다.
이를 통하여 베이스(301)의 일 면에서 열방사층(310)으로 열 에너지가 전달되고, 전달된 열 에너지는 열방사 방향으로 피가열재에 전달된다.
열방사층(310)은 베이스(301)의 적어도 일 면에 형성되어 베이스(301)를 통한 반복된 가열의 개시 동작, 가열 유지 시 베이스(301)의 손상이나 변형을 감소하거나 방지할 수 있다.
열방사층(310)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 붕소(B) 및 질소(N)을 함유할 수 있다. 열방사층(310)의 재료의 성분에 대한 내용은 전술한 실시예에서 설명한 바와 같으므로 구체적 설명은 생략한다.
열방사층(310)은 열 방사율을 가질 수 있고, 예를들면 적어도 0.94 이상의 열 방사율을 가질 수 있다.
선택적 실시예로서 0.95 이상의 열 방사율을 가질 수 있고, 바람직한 실시예로서 0.96 내지 0.98의 열 방사율을 가질 수 있다.
또한, 열방사층(310)은 조도값을 가질 수 있고, Ra 0.5 um내지 Ra 1.2 um 범위의 표면 조도(surface roughness)를 가질 수 있다.
열방사층(310)은 두께(t1)을 가질 수 있고, 이러한 두께(t1)는 2.0 um 내지 5.0 um의 값을 가질 수 있다.
한편, 열방사층(310)은 내열성을 가질 수 있고, 예를들면 섭씨 250도 이상, 더 구체적 예로서 300도 이상의 내열 특성을 가질 수 있다.
상술한 재료적 특성을 통하여 열방사층(310)은 상기 구체적 내열성을 확보할 수 있다.
조성 구배층(330)은 베이스(301)의 일면에 형성되고 구체적으로 베이스(301)와 열방사층(310)의 사이에 형성될 수 있다.
조성 구배층(330)은 열방사층(310)과 동일 또는 유사한 원소를 가질 수 있다. 예를들면 조성 구배층(330)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 붕소(B) 및 질소(N)을 함유할 수 있다.
일 예로서 조성 구배층(330)은 AlaTibBcN을 갖는다고 정의할 때에, a는 0.4 이상0.7 이하의 값을 가질 수 있고, b는 0.1 이상 0.4 이하의 값을 가질 수 있고, c는 0.01 이상 0.25 이하의 값을 가질 수 있다.
편의를 위하여 a, b 및 c 는 Al, Ti, B 의 원소 구성비인 것을 나타낼 수 있다.
선택적 실시예로서 Al/(Al+Ti)의 원자비는 0.6 이상이고 0.7 이하일 수 있다.
조성 구배층(330)은 조성 구배층(330)의 두께 방향, 예를들면 베이스(301)로부터 열방사층(310)을 향하는 방향을 기준으로 각 원소의 조성의 값이 점진적으로 변할 수 있다.
선택적 실시예로서 베이스(301)로부터 열방사층(310)으로 가까워질수록 조성 구배층(330)은 각 원소, 구체적 예로서 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 붕소(B) 및 질소(N)의 조성의 값이 열방사층(310)과 유사한 값을 갖도록 점진적으로 변할 수 있다.
조성 구배층(330)을 통하여 베이스(301)와 인접한 영역에는 베이스(301)와 밀착력을 향상하도록 조성을 제어하고, 열방사층(310)과 인접한 영역에는 열방사층(310)과 유사 또는 동일한 조성을 갖도록 제어하여 열방사층(310)의 두께를 원하는 두께로 유지하면서 특성을 향상하고 베이스(301)과의 결합력을 향상할 수 있다.
조성 구배층(330)은 두께를 가질 수 있고, 적어도 조성 구배층(330)의 두께는 열방사층(310)의 두께보다 큰 값을 가질 수 있다.
조성 구배층(330)이 조성이 점진적으로 변하는 조성 구배를 갖고, 또한 구체적 예로서 열방사층(310)과 동일한 원소에 대하여 두께에 따라 각 원소의 조성의 비가 변하여 베이스(301)상에 형성되는 층의 두께를 확보하면서 열방사 특성의 감소를 억제하면서 내구성을 향상할 수 있다.
도 9는 도 8의 변형예를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면 히터 부재(300')는 베이스(301'), 열방사층(310') 및 인접 제어층(320) 및 조성 구배층(330')을 포함할 수 있다.
베이스(301')는 열방사 방향으로 열을 제공할 수 있고, 구체적인 형성 재료는 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일하거나 필요에 따라 유사한 범위 내에서 변경하여 적용 가능하므로 구체적 내용의 설명은 생략한다.
열방사층(310')은 베이스(301')의 일면에 형성되고 열방사 방향을 향하도록 형성될 수 있다.
인접 제어층(320')은 베이스(301')의 일면에 형성되고 열방사 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 구체적으로 인접 제어층(320')은 베이스(301')와 조성 구배층(330')의 사이에 형성될 수 있고, 구체적인 내용은 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일하거나 필요에 따라 유사한 범위 내에서 변경하여 적용 가능하므로 더 이상의 설명은 생략한다.
조성 구배층(330')은 베이스(301')의 일면에 형성되고 구체적으로 인접 제어층(320')과 열방사층(310')의 사이에 형성될 수 있다.
조성 구배층(330')의 구체적인 내용은 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일하거나 필요에 따라 유사한 범위 내에서 변경하여 적용 가능하므로 더 이상의 설명은 생략한다.
본 실시예의 히터 부재는 열을 방출하는 베이스의 적어도 일 면에 열방사층이 형성될 수 있고, 열방사층을 통하여 베이스를 효과적으로 보호하고 열방사층의 높은 열방사율 특성을 통하여 히터 부재의 열효율 특성을 향상할 수 있다.
또한, 열방사층의 표면 특성의 제어를 통하여 히터 부재와 인접한 다른 부재, 예를들면 전자담배의 내벽의 표면으로부터의 열 반사 특성을 정밀하게 제어할 수 있다.
이를 통하여 본 실시예의 히터 부재는 열특성을 향상하면서 정밀 제어를 용이하게 진행할 수 있다. 구체적 예로서 히터 부재가 전자 담배등과 같은 흡연용 디바이스에 사용 시에 반복된 흡연 동작 시에도 히터 부재의 변형, 변성 또는 파손을 용이하게 감소할 수 있다. 또한, 히터 부재의 온도 감지 시 왜곡된 온도 감지를 감소하거나 방지하여 히터 부재에 대한 정밀한 제어를 진행하고 흡연용 디바이스의 안전성과 제어 편의성을 향상할 수 있다.
또한 열방사층과 베이스의 사이에 열방사층과 동일 또는 유사한 원소를 갖고 두께에 따라 조성비가 점진적으로 변하는 조성 구배층을 형성할 수 있다. 이를 통하여 베이스 상에 열방사층 및 이와 유사한 특성을 갖는 조성 구배층의 전체적인 두께의 적정한 값을 확보하기 용이하여 베이스 상부의 박리를 감소하거나 방지하여 히터 부재의 내구성을 향상할 수 있다. 또한, 두께에 따른 조성비를 제어하여 베이스와 인접한 영역에서 베이스와의 결합력을 향상하고 열방사층과 인접한 영역에서 열방사층과 유사한 조성비를 갖도록 제어하여 열방사층과의 안정적인 계면 결합 특성을 확보할 수 있다.
또한 조성 구배층과 베이스의 사이에 인접 제어층을 형성하여 베이스와 조성 구배층간의 결합력 특성을 향상하여 히터 부재에서 조성 구배층 및 열방사층이 박리 되거나 파손되는 것을 용이하게 감소하여 히터 부재의 내구성을 향상할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 히터 부재의 일 영역을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 10을 참조하면 히터 부재(400)는 베이스(401), 열방사층(410) 및 중간층(450)을 포함할 수 있다.
베이스(401)는 열방사 방향으로 열을 제공할 수 있고, 구체적인 형성 재료는 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일하거나 필요에 따라 유사한 범위 내에서 변경하여 적용 가능하므로 구체적 내용의 설명은 생략한다.
열방사층(410)은 베이스(401)의 일면에 형성되고 열방사 방향을 향하도록 형성될 수 있다.
이를 통하여 베이스(401)의 일 면에서 열방사층(410)으로 열 에너지가 전달되고, 전달된 열 에너지는 열방사 방향으로 피가열재에 전달된다.
열방사층(410)은 베이스(401)의 적어도 일 면에 형성되어 베이스(401)를 통한 반복된 가열의 개시 동작, 가열 유지 시 베이스(401)의 손상이나 변형을 감소하거나 방지할 수 있다.
열방사층(410)은 서로 이격된 복수 개의 방사층(411, 412)을 포함할 수 있다.
구체적으로 열방사층(410)은 제1 방사층(411) 및 제2 방사층(412)을 포함할 수 있고, 각각은 베이스(401)로부터 멀어지는 방향을 기준으로 서로 이격된 형태를 가질 수 있다.
열방사층(410)의 제1 방사층(411) 및 제2 방사층(412)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 붕소(B) 및 질소(N)을 함유할 수 있고, 각각의 재료의 성분에 대한 내용은 전술한 실시예에서 설명한 바와 같으므로 구체적 설명은 생략한다.
중간층(450)은 제1 방사층(411)과 제2 방사층(412)의 사이에 배치될 수 있다.
중간층(450)은 제1 방사층(411) 및 제2 방사층(412)과 다른 재료일 수 있고, 예를들면 중간층(450)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 질소(N)를 함유할 수 있다.
중간층(450)은 예를들면 조성을 나타내는 식으로서 AlaTibN이라고 정의할 수 있고, 여기서 a + b = 1이고, Al/(Al+Ti)의 원자비는 0.6 내지 0.7이고, a는 0.4 이상 0.7 이하의 값을 갖고, b는 0.1 이상 0.4이하의 값을 가질 수 있다.
중간층(450)은 두께를 가질 수 있고 중간층(450)의 두께는 열방사층(410)의 제1 방사층(411)의 두께 또는 제2 방사층(412)의 두께보다 작은 값을 가질 수 있다. 중간층(450)은 제1 방사층(411) 및 제2 방사층(412)의 사이에 형성되어 제1 방사층(411) 및 제2 방사층(412)의 형성 시 발생하는 잔류 응력을 감소할 수 있고, 히터 부재(400)의 전체적 내구성을 향상할 수 있다.
중간층(450)의 두께는 예를들면 열방사층(410)의 제1 방사층(411)의 두께의 0.4 내지 0.6에 대응되거나 제2 방사층(412)의 두께의 0.4 내지 0.6에 대응될 수 있고, 구체적 예로서 0.5에 대응되는 값을 가질 수 있다.
본 실시예의 히터 부재는 열을 방출하는 베이스의 적어도 일 면에 열방사층이 형성될 수 있고, 열방사층을 통하여 베이스를 효과적으로 보호하고 열방사층의 높은 열방사율 특성을 통하여 히터 부재의 열효율 특성을 향상할 수 있다.
또한, 열방사층의 표면 특성의 제어를 통하여 히터 부재와 인접한 다른 부재, 예를들면 전자담배의 내벽의 표면으로부터의 열 반사 특성을 정밀하게 제어할 수 있다.
이를 통하여 본 실시예의 히터 부재는 열특성을 향상하면서 정밀 제어를 용이하게 진행할 수 있다. 구체적 예로서 히터 부재가 전자 담배등과 같은 흡연용 디바이스에 사용 시에 반복된 흡연 동작 시에도 히터 부재의 변형, 변성 또는 파손을 용이하게 감소할 수 있다. 또한, 히터 부재의 온도 감지 시 왜곡된 온도 감지를 감소하거나 방지하여 히터 부재에 대한 정밀한 제어를 진행하고 흡연용 디바이스의 안전성과 제어 편의성을 향상할 수 있다.
또한 열방사층을 형성 시 서로 이격된 제1 방사층 및 제2 방사층을 형성하고, 그 사이에 중간층을 형성할 수 있다. 이를 통하여 열방사층의 전체적인 두께를 확보할 때 잔류할 수 있는 응력을 감소하여 히터 부재의 전체적인 내구성을 향상할 수 있다.
또한 도시하지 않았으나 제1 방사층과 베이스의 사이에 인접 제어층을 형성하여 베이스와 제1 방사층간의 결합력 특성을 향상할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 히터 부재의 일 영역을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 11을 참조하면 히터 부재(500)는 베이스(501), 열방사층(510) 및 중간층(550)을 포함할 수 있다.
베이스(501)는 열방사 방향으로 열을 제공할 수 있고, 구체적인 형성 재료는 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일하거나 필요에 따라 유사한 범위 내에서 변경하여 적용 가능하므로 구체적 내용의 설명은 생략한다.
열방사층(510)은 베이스(501)의 일면에 형성되고 열방사 방향을 향하도록 형성될 수 있다.
이를 통하여 베이스(501)의 일 면에서 열방사층(510)으로 열 에너지가 전달되고, 전달된 열 에너지는 열방사 방향으로 피가열재에 전달된다.
열방사층(510)은 베이스(501)의 적어도 일 면에 형성되어 베이스(501)를 통한 반복된 가열의 개시 동작, 가열 유지 시 베이스(501)의 손상이나 변형을 감소하거나 방지할 수 있다.
열방사층(510)은 서로 이격된 복수 개의 방사층을 포함할 수 있다.
구체적 예로서 열방사층(510)은 제1 방사층(511), 제2 방사층(512), 제3 방사층(513), 제4 방사층(514)을 포함할 수 있고, 각각은 베이스(501)로부터 멀어지는 방향을 기준으로 서로 이격된 형태를 가질 수 있다.
도 11에는 열방사층(510)이 4개의 층을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 실시예은 이에 한정되지 않고 필요 특성 또는 설계 조건에 따라 다양한 개수의 층을 선택적으로 포함할 수 있다.
열방사층(510)의 제1 방사층(511), 제2 방사층(512), 제3 방사층(513) 및 제4 방사층(514)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 붕소(B) 및 질소(N)을 함유할 수 있고, 각각의 재료의 성분에 대한 내용은 전술한 실시예에서 설명한 바와 같으므로 구체적 설명은 생략한다.
인접 제어층(520)은 베이스(501)의 일면에 형성되고 열방사 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 구체적으로 인접 제어층(520)은 베이스(501)와 열방사층(510)의 사이에 형성될 수 있고, 더 구체적으로 인접 제어층(520)은 베이스(501)와 제1 방사층(511)의 사이에 형성될 수 있다.
또한 인접 제어층(520)의 재료 등의 더 구체적인 내용은 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일하거나 필요에 따라 유사한 범위 내에서 변경하여 적용 가능하므로 더 이상의 설명은 생략한다.
중간층(550)은 열방사층(510)의 복수의 방사층들 사이에 배치될 수 있도록 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 구체적 예로서 중간층(550)은 제1 중간층(551), 제2 중간층(552) 및 제3 중간층(553)을 포함할 수 있고, 선택적 실시예로서 두께 방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
제1 중간층(551)은 제1 방사층(511)과 제2 방사층(512)의 사이에 배치될 수 있고, 제2 중간층(552)은 제2 방사층(512)과 제3 방사층(513)의 사이에 배치될 수 있고, 제3 중간층(553)은 제3 방사층(513)과 제4 방사층(514)의 사이에 배치될 수 있다.
중간층(550)은 열방사층(510)의 제1 방사층(511), 제2 방사층(512), 제3 방사층(513) 및 제4 방사층(514)과 다른 재료일 수 있고, 예를들면 중간층(550)의 제1 중간층(551), 제2 중간층(552) 및 제3 중간층(553)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 질소(N)를 함유할 수 있다.
중간층(550)의 제1 중간층(551), 제2 중간층(552) 및 제3 중간층(553)은 예를들면 조성을 나타내는 식으로서 AlaTibN이라고 정의할 수 있고, 여기서 a + b = 1이고, Al/(Al+Ti)의 원자비는 0.6 내지 0.7이고, a는 0.4 이상 0.7 이하의 값을 갖고, b는 0.1 이상 0.4이하의 값을 가질 수 있다.
중간층(550)의 제1 중간층(551), 제2 중간층(552) 및 제3 중간층(553) 각각은 두께를 가질 수 있고 각각의 두께는 열방사층(510)의 제1 방사층(511), 제2 방사층(512), 제3 방사층(513) 및 제4 방사층(514)의 두께보다 작은 값을 가질 수 있다. 중간층(550)의 제1 중간층(551), 제2 중간층(552) 및 제3 중간층(553)의 각각은 제1 방사층(511), 제2 방사층(512), 제3 방사층(513) 및 제4 방사층(514)의 각각의 사이에 형성되어 제1 방사층(511), 제2 방사층(512), 제3 방사층(513) 및 제4 방사층(514)의 형성 시 발생하는 잔류 응력을 감소하여 방사층(510)의 전체적인 두께를 증가하면서 히터 부재(500)의 내구성을 유지 또는 증가할 수 있다.
중간층(550)의 제1 중간층(551), 제2 중간층(552) 및 제3 중간층(553)의 각각의 두께는 열방사층(510)의 제1 방사층(511), 제2 방사층(512), 제3 방사층(513) 및 제4 방사층(514)의 각각의 두께의 0.4 내지 0.6에 대응될 수 있고, 구체적 예로서 0.5에 대응되는 값을 가질 수 있다.
본 실시예의 히터 부재는 열을 방출하는 베이스의 적어도 일 면에 열방사층이 형성될 수 있고, 열방사층을 통하여 베이스를 효과적으로 보호하고 열방사층의 높은 열방사율 특성을 통하여 히터 부재의 열효율 특성을 향상할 수 있다.
또한, 열방사층의 표면 특성의 제어를 통하여 히터 부재와 인접한 다른 부재, 예를들면 전자담배의 내벽의 표면으로부터의 열 반사 특성을 정밀하게 제어할 수 있다.
이를 통하여 본 실시예의 히터 부재는 열특성을 향상하면서 정밀 제어를 용이하게 진행할 수 있다. 구체적 예로서 히터 부재가 전자 담배등과 같은 흡연용 디바이스에 사용 시에 반복된 흡연 동작 시에도 히터 부재의 변형, 변성 또는 파손을 용이하게 감소할 수 있다. 또한, 히터 부재의 온도 감지 시 왜곡된 온도 감지를 감소하거나 방지하여 히터 부재에 대한 정밀한 제어를 진행하고 흡연용 디바이스의 안전성과 제어 편의성을 향상할 수 있다.
또한 열방사층을 형성 시 서로 이격된 제1 방사층 및 제2 방사층을 형성하고, 그 사이에 중간층을 형성할 수 있다. 이를 통하여 열방사층의 전체적인 두께를 확보할 때 잔류할 수 있는 응력을 감소하여 히터 부재의 전체적인 내구성을 향상할 수 있다.
또한 제1 방사층과 베이스의 사이에 인접 제어층을 형성하여 베이스와 제1 방사층간의 결합력 특성을 향상할 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 관한 흡연용 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면 흡연용 디바이스(1000)는 본체(1001) 및 수용부(1200)를 포함하고, 수용부(1200)의 내측 공간에 히터 부재(1100)가 배치될 수 있다.
궐련등과 같은 흡연 물질(20)이 수용부(1200)에 수용되어 히터 부재(1100)가 흡연 물질(20)의 단부에 삽입될 수 있다. 구체적 예로서 흡연 물질(20)의 에어로졸 생성 물질(21)의 일단에 히터 부재(1100)가 삽입되어 열을 가할 수 있고, 에어로졸 생성 물질(21)에서 생성된 에어로졸은 필터(22)를 통하여 사용자에게 전달될 수 있다.
이 때, 히터 부재(1100)는 전술한 실시예들에서 설명한 히터 부재 중 하나일 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 관한 흡연용 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면 흡연용 디바이스(2000)는 본체(2001) 및 수용부(2200)를 포함하고, 수용부(2200)의 내측 공간에 히터 부재(2100)가 배치될 수 있다.
궐련등과 같은 흡연 물질(20)이 수용부(2200)에 수용 시 히터 부재(2100)와 인접하도록 수용될 수 있고, 구체적 예로서 히터 부재(2100)가 흡연 물질(20)을 감싸도록 흡연 물질(20)이 히터 부재(2100)의 내측 공간에 삽입될 수 있다.
이 때, 히터 부재(2100)는 전술한 실시예들에서 설명한 히터 부재 중 하나일 수 있다.
본 실시예들의 흡연용 디바이스는 전술한 실시예들의 히터 부재를 포함할 수 있고, 이에 따라 사용자의 흡연을 위한 히터 부재의 동작 시 열방사율 특성을 향상하여 열효율을 향상하고 히터 부재의 정밀한 제어를 하여 흡연용 디바이스의 안전성 및 정밀한 흡연 제어 특성을 향상할 수 있다.
또한, 히터 부재의 안정적 형성을 통하여 히터 부재 및 이를 포함하는 흡연용 디바이스의 내구성을 향상할 수 있다.
또한, 이러한 정밀한 히터 부재의 제어에 따라 사용자의 흡연 편의성을 향상될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
실시예에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
실시예의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 실시 예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시 예들이 한정되는 것은 아니다. 실시 예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시 예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시 예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
100, 200, 300, 400, 500: 히터 부재
110, 210, 310, 410, 510: 열방사층
101, 201, 301, 401, 501: 베이스

Claims (6)

  1. 피가열재를 가열하도록 열방사 방향으로 열을 방출하도록 형성된 베이스; 및
    상기 베이스로부터 상기 열방사 방향으로 배치되도록 형성되고, 0.94 이상의 열방사율을 갖는 열방사층을 포함하고,
    상기 열방사층은 적어도 알루미늄, 티타늄, 붕소 및 질소를 함유하도록 형성되고,
    상기 열방사층은 AlaTibBcN을 함유하고,
    상기 a, b 및 c는 Al, Ti, B 의 원소 구성비이고,
    상기 a는 0.4 이상0.7 이하의 값, 상기 b는 0.1 이상 0.4 이하의 값, 상기 c는 0.01 이상 0.25 이하의 값을 갖는 것을 포함하고,
    상기 열방사층은 Ra 0.5 um내지 Ra 1.2 um 범위의 표면 조도(surface roughness)를 갖는 것을 포함하는,
    히터 부재.
  2. 제1 항에 있어서,
    적어도 열방사층의 두께는 2.0 um 내지 5.0 um의 값을 갖는, 히터 부재.
  3. 피가열재를 가열하도록 열방사 방향으로 열을 방출하도록 형성된 베이스를 준비하는 단계; 및
    상기 베이스로부터 상기 열방사 방향으로 배치되도록 형성되고, 0.94 이상의 열 방사율을 갖도록 증착 공정을 이용하여 열방사층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 열방사층은 적어도 알루미늄, 티타늄, 붕소 및 질소를 함유하도록 형성하는 것을 포함하고,
    상기 열방사층은 AlaTibBcN을 함유하고,
    상기 a, b 및 c는 Al, Ti, B의 원소 구성비이고,
    상기 a는 0.4 이상0.7 이하의 값, 상기 b는 0.1 이상 0.4 이하의 값, 상기 c는 0.01 이상 0.25 이하의 값을 갖는 것을 포함하고,
    상기 열방사층은 Ra 0.5 um내지 Ra 1.2 um 범위의 표면 조도(surface roughness)를 갖는 것을 포함하는,
    히터 부재 형성 방법.
  4. 본체부;
    상기 본체부의 일 영역에 연결되고 흡연용 물질의 적어도 일 영역을 수용하도록 형성된 수용부; 및
    상기 수용부에 배치되고 상기 흡연용 물질을 가열하도록 열방사 방향으로 열을 방출하도록 형성된 베이스, 상기 베이스로부터 상기 열방사 방향으로 배치되도록 형성되고, 0.94 이상의 열 방사율을 갖는 열방사층을 구비하는 히터 부재를 포함하고,
    상기 열방사층은 적어도 알루미늄, 티타늄, 붕소 및 질소를 함유하도록 형성되고,
    상기 열방사층은 AlaTibBcN을 함유하고,
    상기 a, b 및 c는 Al, Ti, B의 원소 구성비이고,
    상기 a는 0.4 이상0.7 이하의 값, 상기 b는 0.1 이상 0.4 이하의 값, 상기 c는 0.01 이상 0.25 이하의 값을 갖는 것을 포함하고,
    상기 열방사층은 Ra 0.5 um내지 Ra 1.2 um 범위의 표면 조도(surface roughness)를 갖는 것을 포함하는,
    흡연용 디바이스.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스와 상기 열방사층의 사이에 배치되고 질화물을 함유하는 인접 제어층을 포함하는, 히터 부재.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 열방사층은 서로 이격되도록 배치된 적어도 두 개 이상의 층을 포함하고,
    상기 열방사층의 서로 이격되도록 배치된 두 개의 층 사이에 배치되는 중간층을 더 포함하는, 히터 부재.
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