KR102631194B1 - 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스에 관한 것으로 특히 궐련형 에어로졸 발생물품의 측면과 하부를 가열할 수 있는 구조를 갖는 히팅 디바이스에 관한 것이다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스는 에어로졸 발생장치에 있어서, 히터 하우징과; 히터 하우징 내에 제공되며 실린더 형태로 상부에 개구가 형성되어 궐련형 에어로졸 발생물품이 삽입되는 서셉터와; 히터 하우징 내에 제공되며 서셉터를 둘러싸도록 설치되는 제1 히터와; 히터 하우징 내에 제공되며 서셉터의 하부면에 대향되게 설치되는 제2 히터를 를 포함한다.

Description

에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스{HEATING DEVICE OF AEROSOL GENERATOR}
본 발명은 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스에 관한 것으로 특히 궐련형 에어로졸 발생물품의 측면과 하부를 가열할 수 있는 구조를 갖는 히팅 디바이스에 관한 것이다.
에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 특히 여러 종류의 궐련형 에어로졸 발생물품으로부터 유래하는 에어로졸을 사람이 흡입하는 경우가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 에어로졸 발생장치(10)에는 궐련형 에어로졸 발생물품(11)이 삽입되는 공간이 구비되며, 에어로졸 발생장치(10)에 삽입된 궐련형 에어로졸 발생물품(11)을 둘러싸게 설치한 서셉터(12)와, 서셉터(12)를 둘러싸게 설치되는 히터(13)와, 전원 공급원으로 기능하는 재충전 가능한 배터리(14)와, 배터리(14)로부터 전원을 공급받아 히터(13)를 제어하는 제어부(15)를 포함한다. 히터(13)는 유도 가열 코일로 제공되고, 제어부(15)의 제어에 의해 유도 가열 코일에서 발생한 교번 자기장은 서셉터(12)에 히스테리시스 손실(hysteresis loss)과 와류(eddy current)를 발생시켜 서셉터(12)를 유도 가열하여 서셉터(12)에 의해 궐련형 에어로졸 발생물품(11)이 가열되어 궐련형 에어로졸 발생물품(11) 내의 에어로졸 발생기질로부터 에어로졸이 발생한다.
상술한 종래 기술에서는 히터(13)가 서셉터(12)의 측면만을 유도 가열하도록 설치되어 있어서, 궐련형 에어로졸 발생물품(11)의 가열에 시간이 많이 소요되고, 가열 효율이 높지 않을 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 궐련형 에어로졸 발생물품의 측면 및 하부를 가열할 수 있는 구조를 포함하여 가열 효율을 높힐 수 있는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스는 에어로졸 발생장치에 있어서, 히터 하우징과; 히터 하우징 내에 제공되며 실린더 형태로 상부에 개구가 형성되어 궐련형 에어로졸 발생물품이 삽입되는 서셉터(susceptor)와; 히터 하우징 내에 제공되며 서셉터를 둘러싸도록 설치되는 제1 히터와; 히터 하우징 내에 제공되며 서셉터의 하부면에 대향되게 설치되는 제2 히터를 를 포함한다.
또한, 실시예에 따라 제1 히터와 제2 히터는 유도 가열 코일이고, 제1 히터와 제2 히터가 서로 연결되어 일체로 이루어진다.
또한, 실시예에 따라 제1 히터와 제2 히터는 각각 별개로 설치되는 유도 가열 코일이다.
또한, 실시예에 따라 히터 하우징 내에는 공동을 형성하고, 서셉터는 공동 내부에 설치되며, 제1 히터와 제2 히터는 공동 외부에 설치된다.
또한, 실시예에 따라 서셉터는 메탈 파이프의 외주에 강자성체의 메탈이 코팅 또는 부착되어 이루어진다.
또한, 실시예에 따라 서셉터는 강자성체의 내측에 열전도율이 상대적으로 높은 소재를 증착하여 이루어진다.
또한, 실시예에 따라 서셉터와 제1 히터 사이에는 복사차폐제를 구비한다.
또한, 실시예에 따라 서셉터의 하부면은 열전달계수가 상대적으로 낮은 비자성체 구조물에 열전달계수가 상대적으로 높은 강자성체 메탈을 증착 또는 부착한 구조로 이루어진다.
또한, 실시예에 따라 강자성체 메탈은 일부분이 상부로 돌출되어 형성된다.
또한, 실시예에 따라 강자성체 메탈은 상부면에 방오코팅을 추가로 구비한다.
또한, 실시예에 따라 제1 히터는 박형 히터이고, 제2 히터는 유도 가열 코일이다.
또한, 실시예에 따라 제1 히터는 박형 히터이고, 제2 히터는 박형 히터이다.
또한, 실시예에 따라 서셉터의 표면에는 상대적으로 열전달율이 높은 소재로 증착하여 제1 히터와 접촉하도록 설치된다.
또한, 실시예에 따라 제1 히터는 유도 가열 코일이고, 제2 히터는 박형 히터이다.
또한, 실시예에 따라 서셉터의 하부면에는 적어도 하나의 기류홀을 구비하고, 서셉터의 하부면의 중심 부분에 상부로 돌출되어 형성되는 돌출부를 구비한다.
또한, 실시예에 따라 서셉터는 강자성체에 전기전도도가 상대적으로 높은 물질로 코팅하여 이루어진다.
또한, 실시예에 따라 서셉터는 강자성체에 상대적으로 열전도도가 높은 물질을 접합하여 이루어진다.
본 발명에 따르면 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스가 서셉터를 둘러싸도록 설치되는 제1 히터와, 서셉터의 하부면에 대향되게 설치되는 제2 히터를 포함하여 궐련형 에어로졸 발생물품의 측면과 하부를 동시에 가열할 수 있어서, 가열 효율을 높혀줄 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예 따르면 복사차폐제를 구비하여 서셉터에서 발생한 열이 궐련형 에어로졸 발생물품과 반대 방향으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 방오코팅을 구비하여 궐련형 에어로졸 발생물품과 맞닿은 면에 의해 서셉터가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예들을 개념적으로 보여주는 도면으로 도 3의 (가)는 제1 실시예, 도 3의 (나)는 제2 실시예, 도 3의 (다)는 제3 실시예, 도 3의 (라)는 제4 실시예를 개념적으로 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 변형예를 개념적으로 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예를 개념적으로 보여주는 도면,
도 6과 도 7은 본 발명의 제1 실시예의 또 다른 변형예들을 개념적으로 보여주는 도면,
도 8은 본 발명의 제2 실시예 또는 제4 실시예의 변형예를 개념적으로 보여주는 도면,
도 9는 본 발명에 따른 서셉터의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 서셉터의 다른 예 및 또 다른 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예들을 개념적으로 보여주는 도면으로 도 3의 (가)는 제1 실시예, 도 3의 (나)는 제2 실시예, 도 3의 (다)는 제3 실시예, 도 3의 (라)는 제4 실시예를 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스(100)는 에어로졸 발생장치에 있어서, 히터 하우징(110)과, 히터 하우징(110) 내에 제공되며 실린더 형태로 상부에 개구가 형성되어 궐련형 에어로졸 발생물품(300)이 삽입되는 서셉터(120)와, 히터 하우징(110) 내에 제공되며 서셉터(120)를 둘러싸도록 설치되는 제1 히터(130)와, 히터 하우징(110) 내에 제공되며 서셉터(120)의 하부면에 대향되게 설치되는 제2 히터(140)를 를 포함한다.
도 2 또는 도 3의 (가)를 참조하면 실시예에 따라 제1 히터(130)와 제2 히터(140)는 유도 가열 코일이고, 제1 히터(130)와 제2 히터(140)가 서로 연결되어 일체로 이루어진다. 또한, 실시예에 따라 제1 히터(130)와 제2 히터(140)는 각각 별개로 설치되는 유도 가열 코일이다. 실시예에 따라 궐련형 에어로졸 발생물품(300)이 삽입되는 서셉터(120)는 자기장에 의해 와류(eddy current)를 발생시켜 열에너지를 방출할 수 있는 물질로 이루어지고, 에어로졸 발생장치에 구비될 수 있는 제어부의 제어에 의해 제1 히터(130)와 제2 히터(140)에서 발생한 교번 자기장은 서셉터(120)에 히스테리시스 손실(hysteresis loss)과 와류(eddy current)를 발생시켜 서셉터(120)를 유도 가열하여 서셉터(120)에 의해 궐련형 에어로졸 발생물품(300)의 측면 및 하부가 가열된다. 실시예에 따라 서셉터(120) 상부에는 중공이 형성된 커버(160)가 구비되어 궐련형 에어로졸 발생물품(300)을 커버(160)에 형성된 중공을 통해 서셉터(120)에 삽입할 수 있다. 또한, 히터 하우징(110) 내에는 공동(150)을 형성하고, 서셉터(120)는 공동(150) 내부에 설치되며, 제1 히터(130)와 제2 히터(140)는 공동(160) 외부에 설치될 수도 있다.
도 3의 (나)를 참조하면 실시예에 따라 제1 히터(130)는 박형 히터이고, 제2 히터(140)는 유도 가열 코일이다. 제1 히터(130)에서 발생한 열이 서셉터(120)에 전달되어 서셉터(120)에 의해 에어로졸 발생물품(300)의 측면이 가열되며, 제2 히터(140)에서 발생한 교번 자기장이 서셉터(120)에 히스테리시스 손실(hysteresis loss)과 와류(eddy current)를 발생시켜 서셉터(120)를 유도 가열하여 서셉터(120)에 의해 궐련형 에어로졸 발생물품(300)의 하부가 가열된다.
도 3의 (다)를 참조하면 또한, 실시예에 따라 제1 히터(130)는 유도 가열 코일이고, 제2 히터(140)는 박형 히터이다. 제1 히터(130)에서 발생한 교번 자기장이 서셉터(120)에 히스테리시스 손실(hysteresis loss)과 와류(eddy current)를 발생시켜 서셉터(120)를 유도 가열하여 서셉터(120)에 의해 궐련형 에어로졸 발생물품(300)의 측면이 가열되고, 제2 히터(140)에서 발생한 열이 서셉터(120)에 전달되어 서셉터(120)에 의해 에어로졸 발생물품(300)의 하부가 가열된다.
도 3의 (라)를 참조하면 실시예에 따라 제1 히터(130)는 박형 히터이고, 제2 히터(140)는 박형 히터이다. 제1 히터(130)에서 발생한 열이 서셉터(120)에 전달되어 서셉터(120)에 의해 에어로졸 발생물품(300)의 측면이 가열되고, 제2 히터(140)에서 발생한 열이 서셉터(120)에 전달되어 서셉터(120)에 의해 에어로졸 발생물품(300)의 하부가 가열된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 변형예를 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면 서셉터(120)는 메탈 파이프(121)의 외주에 강자성체의 메탈(122)이 코팅되어 이루어진다. 또한, 서셉터(120)는 메탈 파이프(121)의 외주에 강자성체의 메탈(122)이 부착되어 이루어질 수도 있다. 메탈 파이프(121)는 열전달율이 높은 소재로 이루지며, 예를 들어 그라파이트나 CNT로 이루어질 수 있다. 메탈 파이프(121)의 외주에 코팅 또는 부착되는 강자성체의 메탈(122)은 예를 들어 철로 이루지며 박막 형태로 코팅 또는 부착된다. 강자성체의 메탈(122)은 유도 가열을 위해 제1 히터(130)를 향한 방향에서 메탈 파이프(121)의 외주에 코팅 또는 부착된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예를 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면 서셉터(120)는 강자성체(123)의 내측에 열전도율이 상대적으로 높은 소재(124)를 증착하여 이루어진다. 강자성체(123)는 제1 히터(130)에서 발생한 교번 자기장에 의해 유도 가열되며, 강자성체(123)에서 발생한 열이 상대적으로 열전도율이 높은 소재(124)에 의해 효과적으로 열전달되어 궐련형 에어로졸 발생물품(300)을 가열할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 서셉터(120)와 제1 히터(130) 사이에는 복사차폐제(170)를 구비하여, 유도 가열에 의해 서셉터(120)에서 발생한 열이 궐련형 에어로졸 발생물품(300)과 반대 방향으로 누설되는 것을 방지한다.
도 6과 도 7은 본 발명의 제1 실시예의 또 다른 변형예들을 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면 실시예에 따라 서셉터(120)의 하부면은 열전달계수가 상대적으로 낮은 비자성체 구조물(125)에 열전달계수가 상대적으로 높은 강자성체 메탈(126)을 증착 또는 부착한 구조로 이루어진다. 열전달계수가 상대적으로 낮은 비자성체 구조물(125)은 유도 가열에 의해 강자성체 메탈(126)에서 발생한 열이 궐련형 에어로졸 발생물품(300)과 반대방향으로 전달되는 것을 방지한다. 도 7의 (가)를 참조하면, 실시예에 따라 강자성체 메탈(126)은 일부분이 상부로 돌출되어 형성된다. 예를 들어 궐련형 에어로졸 발생물품(300) 내부로 강자성체 메탈(126)의 상부로 돌출된 부분이 침투되어, 유도 가열에 의해 강자성체 메탈(126)에서 발생한 열을 궐련형 에어로졸 발생물품(300) 내부에 효과적으로 전달할 수 있다. 열전달계수가 상대적으로 낮은 비자성체 구조물(125)은 유도 가열에 의해 강자성체 메탈(126)에서 발생한 열이 궐련형 에어로졸 발생물품(300)과 반대방향으로 전달되는 것을 방지한다. 또한, 도 7의 (나)를 참조하면 실시예에 따라 강자성체 메탈(126)은 상부면에 방오코팅(127)을 추가로 구비하여 궐련형 에어로졸 발생물품(300)과 맞닿은 면에 의해 서셉터(120)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예 또는 제4 실시예의 변형예를 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면 서셉터(120)의 표면에는 열전달율이 상대적으로 높은 소재(128)로 증착하여 제1 히터(130)와 접촉하도록 설치되어, 예를 들어 박막 히터로 이루어지는 제1 히터(130)에서 발생한 열이 효과적으로 서셉터(120)에 전달될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 서셉터의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면 실시예에 따라 서셉터(120)의 하부면에는 적어도 하나의 기류홀(120-1)을 구비하고, 서셉터(120)의 하부면의 중심 부분에 상부로 돌출되어 형성되는 돌출부(120-3)를 구비한다. 기류홀(120-1)에 의해 기류가 형성되며 예를 들어 박막 히터 또는 필름 히터로 이루어진 제2 히터(140)에서 발생한 열이 서셉터(120) 내부로 효과적으로 전달될 수 있다. 또한, 상술한 궐련형 에어로졸 발생물품(300)이 서셉터(120)에 삽입될 때 돌출부(120-3)에 의해 궐련형 에어로졸 발생물품(300)의 하단부가 접촉하도록 하여 가열 효과를 높힐 수 있다. 돌출부(120-3)는 면적을 적절히 설계하여 궐련형 에어로졸 발생물품(300)과 접촉 면적을 높힐 수 있다. 실시예에 따라 서셉터(120)는 이중 사출물(120-3)을 포함할 수도 있다. 예를 들어 서셉터(120)의 상부에는 열전도도가 상대적으로 낮은 사출물을 포함한 이중 사출물(120-3)을 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 서셉터 구조의 다른 예 및 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 10의 (가)를 참조하면 실시예에 따라 서셉터(120)는 강자성체(129)에 전기전도도가 상대적으로 높은 물질(129-1)로 코팅하여 이루어질 수 있다. 예를 들어 상술한 유도 가열 코일을 마주보는 강자성체(129)의 외측면에 전기전도도가 상대적으로 높은 물질(129-1)을 코팅하여 가열 효과를 높힐 수 있다. 도 10의 (나)를 참조하면 실시예에 따라 서셉터(120)는 강자성체(129)에 열전도도가 상대적으로 높은 물질(129-2)을 접합하여 이루어질 수 있다. 예를 들어 상술한 궐련형 에어로졸 발생물품(300)과 접하는 강자성체(129)의 내측면에 열전도도가 상대적으로 높은 물질(129-2)를 접합하여 강자성체(129)에서 발생한 열이 궐련형 에어로졸 발생물품(300)에 더욱 잘 전달될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (17)

  1. 히터 하우징과;
    히터 하우징 내에 제공되며 실린더 형태로 상부에 개구가 형성되어 궐련형 에어로졸 발생물품이 삽입되는 서셉터와;
    히터 하우징 내에 제공되며 서셉터를 둘러싸도록 설치되는 제1 히터와;
    히터 하우징 내에 제공되며 서셉터의 하부면에 대향되게 설치되는 제2 히터를 포함하고,
    서셉터는 강자성체층과, 강자성체층의 내측에 위치되며 열전도율이 상대적으로 높은 열전도층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스.
  2. 제1항에 있어서
    제1 히터와 제2 히터는 유도 가열 코일이고, 제1 히터와 제2 히터가 서로 연결되어 일체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 히터와 제2 히터는 각각 별개로 설치되는 유도 가열 코일인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    히터 하우징 내에는 공동을 형성하고, 서셉터는 공동 내부에 설치되며, 제1 히터와 제2 히터는 공동 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    열전도층의 외주에 강자성체층이 코팅 또는 부착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    강자성체의 내측에 열전도층이 증착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    서셉터와 제1 히터 사이에는 복사차폐제를 구비하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    서셉터의 하부면은 열전달계수가 상대적으로 낮은 비자성체 구조물에 열전달계수가 상대적으로 높은 강자성체층을 증착 또는 부착한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    강자성체층은 일부분이 상부로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    강자성체층은 상부면에 방오코팅을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 히팅 디바이스.
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