WO2018194291A2 - 궐련형 전자담배장치용 발열히터 - Google Patents

궐련형 전자담배장치용 발열히터 Download PDF

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WO2018194291A2
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cigarette
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electronic cigarette
heat
heater
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오창우
안영준
이길선
신정균
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주식회사 아모센스
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    • A24F40/50—Control or monitoring
    • A24F40/51—Arrangement of sensors

Definitions

  • the present invention relates to a heating heater for an electronic cigarette device, and more particularly to a heating heater for a cigarette type electronic cigarette device.
  • Electronic cigarette devices include storage, heating or vaporization devices, and batteries.
  • the reservoir contains processed material or extract of nicotine-containing leaf tobacco, nicotine-free liquid material, and the like.
  • Such an electronic cigarette device generates an aerosol by heating or vaporizing a leaf tobacco processed product, leaf tobacco extract, a nicotine liquid substance, and the like stored therein. Accordingly, when the user inhales the aerosol generated inside the electronic cigarette device through the intake of the electronic cigarette device while holding the electronic cigarette device in the hand, the aerosol may be discharged to the user's mouth through the suction port. have. As a result, the user may feel similar to smoking a real cigarette by inhaling an aerosol.
  • the conventional electronic cigarette device is a liquid type of mixing and mixing the nicotine stock solution and the liquid separately. Accordingly, in the conventional electronic cigarette device, there is a risk that the user purchases the nicotine stock solution and uses it for other wrong uses such as a blasting accident instead of smoking.
  • a fumigated cigarette type electronic cigarette device which inserts and heats a cigarette made of tobacco leaves has been proposed.
  • Such a cigarette type electronic cigarette is a method of generating a smoking steam by heating a cigarette through a heating heater, there is an advantage that can solve the problem of misuse and feel similar to the existing cigarette.
  • the conventional cigarette type electronic cigarette device has a problem that it is not possible to uniformly heat the cigarette as a whole or the temperature rise time of the heater is slow.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a heating heater for a cigarette type electronic cigarette device which can heat the cigarette evenly while increasing the heating area of the cigarette.
  • Another object of the present invention is to provide a heating heater for a cigarette type electronic cigarette device which can shorten the initial temperature raising time of the heating heater.
  • the present invention is made of a ceramic material, the support is formed in a hollow to wrap the circumference of the cigarette; An electrode pattern formed on one surface of the support to heat the cigarette inserted into the support when power is applied; And a cover layer having insulation and covering the electrode pattern.
  • the heat-generating heater for the cigarette type electronic cigarette device may be implemented in a hollow form by rolling and sintering a plate-shaped ceramic green sheet.
  • the heating heater for the cigarette type electronic cigarette device may include a sensor unit disposed on one surface of the support to measure the heating temperature.
  • the heating heater for the cigarette type electronic cigarette device may further include a hollow body made of a ceramic material and having a predetermined length.
  • the support may be arranged to surround the outer surface with respect to a part of the entire length of the main body.
  • the present invention is made of a ceramic material, the main body is pointed at one end to be penetrated into the cigarette; It provides a heat-generating heater for a cigarette type electronic cigarette comprising a; heat generating portion disposed to surround the circumferential surface with respect to a part of the entire length of the main body to generate heat to heat the cigarette.
  • the heat generating portion the support made of a ceramic material; An electrode pattern formed on one surface of the support to generate heat to heat the cigarette inserted into the support; And a cover layer having insulation and covering the electrode pattern.
  • the heat generating unit may be sintered after rolling the circumferential surface of the main body while the support is a ceramic green sheet.
  • the body may be formed in a hollow shape or at least a part of the entire length.
  • the heat-generating heater for the cigarette type electronic cigarette device may include a heat-resistant heat-resistant coating layer is applied to the exposed surface to a predetermined thickness.
  • the cigarette heater may further include a sensor unit disposed between the main body and the heating unit to measure the heating temperature of the heating unit.
  • the above-described heating heater for a cigarette type electronic cigarette device may be implemented as a cigarette type electronic cigarette device.
  • the present invention it is possible to increase the heating area of the cigarette and to increase the smoking satisfaction of the user because the cigarette can be heated evenly to generate abundant amount of steam.
  • the present invention can shorten the initial temperature rise time to increase the heating temperature to a high temperature in a short time it is possible to reduce the standby time for smoking.
  • FIG. 1 is a view showing a heating heater for a cigarette type electronic cigarette device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view conceptually illustrating a process of changing a heating heater for a cigarette type electronic cigarette device according to an embodiment of the present invention from a plate to a cylinder;
  • FIG. 3 is a view showing a detailed configuration of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along the A-A direction of FIG.
  • FIG. 6 is a view showing another form in which a sensor unit is added in FIG.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the configuration of FIG. 6 is expanded
  • FIG. 8 is a view showing a modification of FIG.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which the main configuration is separated from FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG. 8;
  • FIG. 11 is a view showing a heating heater for a cigarette type electronic cigarette according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the C-C direction of FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of FIG. 11 as viewed from the direction D-D of FIG. 12;
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration in which a sensor unit is added in FIG.
  • FIG. 15 is a view showing a heating heater for a cigarette type electronic cigarette device according to another embodiment of the present invention.
  • 16 is a cross-sectional view taken along the line E-E of FIG. 15;
  • FIG. 17 is a cross sectional view of FIG. 15 as viewed from the direction F-F of FIG. 16;
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a configuration in which a sensor unit is added to FIG. 15;
  • FIG. 19 is a view showing a modification of FIG.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line G-G in FIG. 12;
  • FIG. 21 is a view showing a detailed configuration of the heating unit that can be applied to Figures 11 to 20,
  • FIG. 22 is a view illustrating a configuration in which a sensor unit is added in FIG. 21;
  • FIG. 23 is a view showing various forms of an electrode pattern and a heater pattern that can be applied to a heating heater for a cigarette type electronic cigarette device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 24 is a state diagram used in the heating heater for the cigarette type electronic cigarette device of FIG.
  • 25 is a state diagram used in the heating heater for the cigarette type electronic cigarette of FIG.
  • the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device may be installed on the insertion hole 20 side in which the cigarette 10 is inserted in the cigarette type electronic cigarette device as shown in FIG. 24. Power may be supplied from the cigarette type electronic cigarette device.
  • the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device when power is applied in a state in which the cigarette 10 is inserted into the insertion hole 20, the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device according to an embodiment of the present invention generates heat and generates heat.
  • the cigarette 10 By heating the cigarette 10 through it can generate steam for smoking from the cigarette (10). For this reason, the user can smoke by inhaling the steam generated from the cigarette (10).
  • the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device is hollow so as to surround the length of a part inserted into the insertion hole 20 of the entire length of the cigarette 10. Can be formed.
  • the heat generation heater 100 for the cigarette type electronic cigarette device may have a cylindrical shape having a hollow portion 101 having at least one side open as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the cigarette 10 may be inserted into the hollow portion 101 of a part of the entire length, and a portion of the cigarette 10 inserted into the hollow portion 101 has a circumferential surface of the heating heater. It may face each other with the inner surface of (100).
  • the circumferential surface facing the inner surface of the heating heater 100 may be heated through the heat provided from the heating heater 100 when the heating heater 100 generates heat.
  • a part of the cigarette 10 inserted in the hollow portion 101 may be heated as a whole in the circumferential direction, thereby increasing the heating area.
  • a part of the cigarette 10 inserted into the hollow portion 101 may be heated evenly by the entire circumference of the entire circumference facing the inner surface of the heating heater 100.
  • the heating heater 100 for a cigarette-type electronic cigarette increases reliability and increases the life cycle of the product even under operating conditions in which temperature and cooling are repeated repeatedly, and rapidly moves heat generated from a heat source. It may include a ceramic material to be made.
  • the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device may include a support 110, an electrode pattern 120 and a cover layer 130, and the support 110. It may be made of a ceramic material.
  • the support 110 may be made of a ceramic material having heat resistance to withstand high temperatures of 100 ° C. or more when the electrode pattern 120 is heated.
  • the support 110 is alumina, ZrO 2 , MgO, Si 3 N 4 , SiC, AlN. It may be a ceramic material such as ZTA, but is not limited thereto, and all known ceramic materials may be applied.
  • the support 110 may have a cylindrical shape having at least one hollow portion 101 having an open side, and the electrode pattern 120 and the cover layer 130 may be disposed on one surface of the support 110. have.
  • the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device according to an embodiment of the present invention, the electrode pattern 120 on one surface of the support 110 having a predetermined area as shown in Figs. And the cover layer 130 may be sequentially formed.
  • the support 110 may be a sintered ceramic green sheet, and the electrode pattern 120 and the cover layer 130 may be formed on one surface of the ceramic green sheet in a state in which the support 110 is a ceramic green sheet. It can be formed sequentially.
  • the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device is connected to one end of the ceramic green sheet by rolling in one direction and partially overlapping with the other end as shown in FIGS. 2 and 5.
  • the ceramic green sheet may be changed into a cylindrical shape having a hollow portion 101.
  • the ceramic green sheet may be rolled such that one surface on which the electrode pattern 120 and the cover layer 130 are formed is located inside.
  • an adhesive layer may be interposed between one end of the ceramic green sheet and the other end of the ceramic green sheet overlapped with each other so that the curled state may be prevented from being released during the sintering process.
  • the ceramic green sheet may be sintered. Accordingly, since the support 110 made of a ceramic material is implemented in a hollow cylindrical shape, the heating heater 100 may have a cylindrical shape having at least one open hollow portion 101, and the heating heater ( The operation for implementing 100) in a cylindrical shape can be very easy.
  • the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device moves after the heat generated from the electrode pattern 120 to the support 110 made of a ceramic material when the power is applied to the support. It can be quickly delivered to the entire area of 110.
  • the heating heater 100 may be heated at the same time as the heating area is widened.
  • the support heater 110 is made of a ceramic material, the heating heater 100 can increase the reliability and increase the life cycle of the product even under operating conditions in which temperature and cooling are repeatedly performed.
  • the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette is disposed on one surface of the support 110 as shown in Figure 6 sensor unit 150 for measuring the heating temperature It may include.
  • the sensor unit 150 may be a thin film type temperature sensor patterned on one surface of the support 110.
  • the sensor unit 150 may be a sensor pattern in which a conductive member is formed in a predetermined pattern on one surface of the substrate 152, and the substrate 152 may be a sintered ceramic green sheet. That is, the sensor unit 150 is formed on one surface of the substrate 152 in a state where the substrate 152 is a ceramic green sheet, as shown in FIG. 7, and then one surface of the support 110 in a ceramic green sheet state. Can be stacked on.
  • the substrate 152 may be made of the same material as the support 110, but is not limited thereto and may be used without limitation as long as it is a ceramic material.
  • the sensor pattern may be formed in various shapes like the electrode pattern 120 to be described later.
  • the sensor unit 150 is the substrate 152 and the ceramic green sheet in the process of rolling one end of the ceramic green sheet in one direction to implement the support 110 in a cylindrical shape as described above It can be rolled together and the shape can be maintained through sintering.
  • the sensor unit 150 may be disposed along the circumferential surface of the support 110 formed in a cylindrical shape, and the temperature may be measured as a whole with respect to the circumferential surface of the support 110.
  • the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device may have a total thickness t of 0.15 to 0.8 mm.
  • the total thickness t may be a thickness including the sensor unit 150.
  • the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device may shorten the initial temperature rise time even if the support 110 and the substrate 152 are made of a ceramic material.
  • the heating heater 100 may realize a heating temperature of 200 ° C. or higher at a time point when 10 seconds have elapsed after power is applied to the electrode pattern 120.
  • Table 1 below shows time-dependent heat generation temperature according to the total thickness t of the heat generating heater 100 when the support 110 and the substrate 152 are used as alumina.
  • the exothermic heater 100 may be heated to a heating temperature of 200 °C or more. Through this, the exothermic heater 100 according to an embodiment of the present invention by shortening the initial temperature rise time to increase the temperature of high temperature in a short time to smoke However, it is possible to reduce the standby time.
  • the total thickness of the heating heater 100 is not limited thereto, and may be appropriately changed according to the thermal conductivity of the ceramic material constituting the support 110 and the substrate 152.
  • the electrode pattern 120 may serve as a heating element that generates heat when power is applied. As described above, the electrode pattern 120 may be patterned on one surface of the support 110.
  • the electrode pattern 120 may be a printed pattern formed through a conductive paste, or may be formed by etching or etching while the conductive member is attached to one surface of the support 110.
  • the electrode pattern 120 may have a shape in which a conductive member formed in a predetermined pattern through shape processing such as punching is attached to one surface of the support 110.
  • the conductive paste and / or conductive member may be any one selected from Au, Pt, Ag, tungsten, molybdenum, and manganese, or a component in which one or more of them are combined with each other.
  • the material of the conductive paste is not limited thereto, and it is understood that all of the known electrode materials appropriately selected to implement the heating temperature required when the power is applied may be used.
  • the electrode pattern 120 may be formed on one surface of the support 110, and may be formed in a ceramic green sheet state in which the support 110 is not sintered.
  • the electrode pattern 120 may have two terminal terminals 121 and 122 formed at both ends thereof for electrical connection with other components, respectively, and have a pattern portion having a predetermined length ( 123 may connect the two terminal terminals 121 and 122.
  • the pattern portion 123 may be bent in a zigzag manner to be evenly disposed with respect to the entire area of the ceramic green sheet. Accordingly, the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device according to an embodiment of the present invention may be generated as a surface heater by being able to generate heat for the entire area of the support 110 through the pattern part 123. Can be.
  • the shape of the electrode pattern 120 is not limited thereto, and the shape of the pattern part 123 may be appropriately changed according to design conditions.
  • the electrode pattern 120 may be formed in various shapes as shown in FIG. 23.
  • the electrode pattern 120 may be formed in a series or parallel manner, or may be formed in a form of a mixture of serial and parallel.
  • the sensor pattern constituting the above-described sensor unit 150 may be formed in various forms, as shown in Figure 23, the pattern portion 123 of the electrode pattern 120 and the pattern portion of the sensor pattern It may be formed in the same pattern or may be formed in a different pattern.
  • the cover layer 130 may be formed on one surface of the support 110 to cover the pattern portion 123 of the electrode pattern 120. Through this, the cover layer 130 may prevent the pattern portion 123 from being exposed to the outside.
  • the cover layer 130 may be made of a material having an insulating property to prevent the electrode pattern 120 from being shorted with other components.
  • the cover layer 130 may be formed of a material having heat resistance and thermosetting so as to be prevented from being destroyed by the heat generated from the electrode pattern 120.
  • the cover layer 130 may be formed of a resin having insulation, thermosetting, and heat resistance, and may be a coating layer applied to a surface of the support 110 at a predetermined thickness.
  • the cover layer 130 may be a coating layer made of liquid polyimide or polyamideimide, but is not limited thereto, and any known material may be used as long as the material has insulation, thermosetting, and heat resistance.
  • the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device may include a separate protective layer 140. That is, the protective layer 140 may be formed on the outer surface of the support 110 exposed to the outside as shown in FIG. Here, the outer surface of the support 110 may be opposite to the surface on which the electrode pattern 120 is formed among both surfaces of the support 110.
  • the protective layer 140 may be a coating layer applied to a predetermined thickness or may be a form attached to a separate member. Accordingly, the heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device according to an embodiment of the present invention has an exposed surface of the support 110 exposed to the outside even when the support 110 is made of a strong brittle ceramic material. By protecting the protective layer 140, damage to the support 110 due to external force may be prevented. In addition, the protection layer 140 may block heat generated through the electrode pattern 120 from being discharged to the outside when power is applied.
  • two terminal terminals 121 and 122 of the electrode pattern 120 may be exposed to the outside without being covered by the protective layer 140 so as to be electrically connected to other components.
  • the protective layer 140 so that the two connection terminals 151a and 151b formed in the sensor unit 150 may also be electrically connected to other components. It can be exposed to the outside without being covered by.
  • the protective layer 140 may be made of a material having at least one of heat resistance and heat insulating properties.
  • the protective layer 140 may be made of a material such as epoxy resin, urethane resin, ABS, etc., but is not limited thereto. If the material has at least one of heat resistance and heat insulating property, all known materials are used. Note that it can be used.
  • the heating heater 100 ′ for the cigarette type electronic cigarette device according to the embodiment of the present invention may further include a hollow body 160 having a predetermined length as shown in FIGS. 8 to 10. have.
  • the hollow part formed in the main body 160 may be the hollow part 101 described above.
  • the main body 160 may have a hollow cylindrical shape having a predetermined inner diameter, and the above-described heating heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device surrounds an outer surface along a longitudinal direction of the main body 160. It may be arranged to.
  • one surface of the support 110 or one surface of the cover layer 130 may be disposed to face the circumferential surface of the main body 160, and one surface or the cover layer 130 of the support 110 facing each other.
  • a separate adhesive layer 180 may be interposed between one surface of the parenthesis and the main body 160.
  • the heating heater 100 ′ when the heating heater 100 ′ is disposed to surround the circumferential surface of the main body 160 including the sensor unit 150 described above, the terminal terminals 121 and 122 and the sensor of the electrode pattern 120.
  • the connection terminals 151a and 151b of the pattern may be formed to be exposed to the outside on one surface of the protective layer 140.
  • the body 160 is alumina, ZrO 2 , MgO, Si 3 N 4 , SiC, AlN. It may be made of a ceramic material such as ZTA.
  • the main body 160 may quickly move the heat transferred from the support 110 or the substrate 152 when the power is applied, and may evenly heat the cigarette 10 inserted therein.
  • the main body 160 may increase the reliability and increase the life cycle of the product even under operating conditions in which the temperature and cooling are repeatedly performed, and may rapidly move the heat generated from the electrode pattern 120.
  • a portion of the cigarette 10 inserted into the body 160 may be heated as a whole in the circumferential direction, thereby increasing the heating area.
  • the entire circumferential surface of the cigarette 10 inserted into the main body 160 may be heated evenly as the entire circumference faces the inner surface of the main body 160.
  • the main body 160 may be the same ceramic material as the support 110 or may be a different ceramic material.
  • the main body 160 may be a ceramic body in which the sintering is completed, and the heating heater 100 for the cigarette type electronic cigarette device described above may be formed in the state in which the support 110 and the substrate 152 are ceramic green sheets. The outer surface of the body 160 may be wrapped and then sintered.
  • the above-described heating type heater 100 for a cigarette type electronic cigarette device may be integrated with the main body 160 after sintering and sintering even when the support 110 and the substrate 152 are wound in a ceramic green sheet state. Since the electrode body 120 and the sensor pattern may be supported by the completed main body 160, an operation for arranging the electrode pattern 120 and the sensor pattern to surround the circumferential surface of the main body 160 may be facilitated.
  • the above-described heating device for a cigarette type electronic cigarette may include a stopper 170 protruding outward in the circumferential direction on one end side.
  • the stopper 170 serves as a coupler or a fixture for coupling with the cigarette type electronic cigarette device in the process of mounting the above-described heating type for the electronic cigarette device 100, 100 'for the cigarette type electronic cigarette device. Can be done.
  • the stopper 170 may have a ring shape having a through hole formed at a central portion thereof, and one end of the heating heater 100 may be inserted into the through hole and then fixed through the adhesive layer.
  • the stopper 170 may be disposed to surround the circumferential surface of the heating heater 100 at a position except for a portion where the two terminal terminals 121 and 122 and the connection terminals 151a and 151b are formed.
  • the pattern portion 123 and the pattern portion of the sensor pattern based on the stopper 170 may be disposed on the left side of the stopper 170, and the two terminal terminals 121 and 122 and the connection terminal ( 151a and 151b may be disposed on the right side of the stopper 170.
  • the heating heater 100 ′ has a length of a part of the entire length of the main body 160 disposed on the left side of the stopper 170 in FIG. 8 to heat the cigarette 10. You can configure the area.
  • the stopper 170 is a ceramic material such as alumina, ZrO 2 , MgO, Si 3 N 4 , SiC, AlN, ZTA, etc. to increase the reliability and increase the life cycle of the product even in the operating conditions that repeatedly increase the temperature and cooling It may be made of.
  • the heating heater (200,300) for a cigarette type electronic cigarette is a needle shape having a predetermined length so that a part of the length can be lodged inside the cigarette 10 as shown in FIG. It may be implemented as.
  • the heating heater 200 and 300 for the cigarette type electronic cigarette device may include the main body 210 and 310 and the heating unit 220 as shown in FIGS. 11 to 20.
  • the main body (210,310) may be formed pointed so that one end can be easily dug into the inside of the cigarette 10, the heating portion 220 is to be arranged to surround the circumferential surface of the main body (210,310) Can be.
  • the heating heater 200,300 for the cigarette-type electronic cigarette device provides heat through a portion embedded into the cigarette 10 to heat the inside of the cigarette 10 to smoke steam for smoking from the cigarette 10. Can be generated.
  • the main body 210 or 310 may have rod parts 211 and 311 having a predetermined length to support the heat generating part 220, and the rod part so as to easily penetrate into the cigarette 10. It may include a tip portion 212 formed sharply on the end side of the 211,311.
  • the main body 210 and 310 may be made of a ceramic material.
  • the main bodies 210 and 310 may be ceramic materials such as alumina, ZrO 2 , MgO, Si 3 N 4 , SiC, AlN, ZTA, and the like, but are not limited thereto.
  • the main body 210 and 310 can quickly spread the heat generated from the heat generating unit 220, and can increase the reliability and life cycle of the product even in the operating conditions in which the temperature and cooling are repeatedly performed.
  • the heating heater for the cigarette type electronic cigarette device 200,300 according to an embodiment of the present invention, even if the main body (210,310) made of a ceramic material to quickly transfer the heat generated from the heating unit 220, the initial temperature rise It can save time.
  • the heat generation heater (200,300) for the cigarette-type electronic cigarette device may be heated up to a temperature of 200 °C or more within 5 to 15 seconds when the power is applied, or to a heat generation temperature of 200 °C or more when the power is applied 10 seconds. have.
  • the body 210 may be formed in a hollow shape at least a part of the entire length.
  • the body 210 may be formed in the rod portion 211 hollow.
  • the body 210 may be reduced in area or volume to be heated by the heat transferred from the heat generator 220. Therefore, the heating heater 200 for a cigarette type electronic cigarette according to the present embodiment may be heated to a temperature of 200 ° C. or more in a short time within 5 to 15 seconds when power is applied.
  • the main body 210 has the rod portion 211 formed in a hollow shape, and thus, the initial temperature raising time can be shortened, such as alumina, MgO, Si 3 N 4 , SiC, AlN, zirconia, and ZTA. All ceramic materials can be used without limitation.
  • both the rod part 311 and the tip part 212 may be formed in a solid shape.
  • the main bodies 210 and 310 may be made of a material having a thermal conductivity of 30 W / m ⁇ K or more.
  • the main body 310 may be MgO, Si 3 N 4 , SiC, AlN and the like having a thermal conductivity of 30 W / m ⁇ K or more.
  • the main body 310 may be rapidly heated by heat transmitted from the heat generating part 220 by being made of a material having excellent thermal conductivity among ceramic materials.
  • the heating heater 300 for a cigarette type electronic cigarette according to the present embodiment is heated to a temperature of 200 ° C. or more in a short time within 5 to 15 seconds when the power is applied, or at the time when 10 seconds have elapsed after the power is applied. It may be elevated to an exothermic temperature of 200 °C or more.
  • the heating heaters 200 and 300 for the cigarette type electronic cigarette device form a part of the body 210 described above in a hollow form or have a thermal conductivity of 30 W / m ⁇ K for the material of the body 310.
  • initial temperature rising time can be shortened.
  • the heating type heater 200, 300 for the cigarette type electronic cigarette can shorten the time for generating the steam for smoking from the cigarette 10, thereby reducing the standby time and user convenience It can increase.
  • the heating unit 220 may serve as a heating source for generating heat when power is applied.
  • the heat generating unit 220 may be disposed to surround the outer surface of the body (210,310).
  • the heating part 220 may be disposed to surround the rod parts 211 and 311 of the main body 210 and 310.
  • a separate adhesive layer 180 may be disposed between the heat generating part 220 and the rod parts 211 and 311 of the main body 210 and 310.
  • the heat generating unit 220 may include a support 221, an electrode pattern 222 and a cover layer 223, as shown in Figures 11 to 18, the support 221, the electrode pattern The same contents as those of the support 110, the electrode pattern 120, and the cover layer 130 may be applied to the 222 and the cover layer 223.
  • the support 221 may be made of a ceramic material having heat resistance to withstand high temperatures of 100 ° C. or more when the electrode pattern 222 generates heat.
  • the support 221 may be a ceramic material such as alumina, ZrO 2 , MgO, Si 3 N 4 , SiC, AlN, ZTA, and the like, but is not limited thereto. have.
  • the electrode pattern 222 and the cover layer 223 may be disposed on one surface of the support 221.
  • the heating heater (200,300) for the cigarette type electronic cigarette device according to an embodiment of the present invention, the electrode pattern 222 on one surface of the support 221 having a predetermined area as shown in Figs. And the cover layer 223 may be sequentially formed.
  • the support 221 may be a sintered ceramic green sheet, and the electrode pattern 222 and the cover layer 223 may be formed on one surface of the ceramic green sheet while the support 221 is a ceramic green sheet. It can be formed sequentially.
  • the heating heater (200,300) for the cigarette type electronic cigarette device is the circumference of the rod (211,311) of the main body (210,310) in the state that the support 221 is a ceramic green sheet before sintering
  • the heating part 220 may be disposed to surround the rod parts 211 and 311 of the main body 210 and 310 by rolling along a direction.
  • the heating heater (200,300) for the cigarette type electronic cigarette device can be very easily disposed so that the heating unit 220 surrounds the rod (211,311).
  • the heat generator 220 may be integrated with the main bodies 210 and 310 after sintering.
  • the heating heater (200,300) for the cigarette type electronic cigarette device can be moved to the main body (210,310) side through the support 221 heat generated from the electrode pattern 222 when the power is applied. have.
  • the heating heaters 200 and 300 may be heated at the same time as the heating area is widened and the heating may be uniform.
  • the support heater 221 and the main body 210 and 310 are made of a ceramic material, the heating heaters 200 and 300 may increase reliability and increase a product life cycle even under operating conditions in which temperature and cooling are repeatedly performed.
  • the heating heater (200, 300) for the cigarette type electronic cigarette is disposed on one surface of the support 221 as shown in Figure 14 and 18 sensor unit for measuring the heating temperature 240 may further include.
  • the sensor unit 240 may be a thin film type temperature sensor patterned on one surface of the support 221.
  • the sensor unit 240 may be a sensor pattern in which a conductive member is formed in a predetermined pattern on one surface of the substrate 242, and the substrate 242 may be a ceramic green sheet. That is, the sensor unit 240 may be stacked on one surface of the support 221 in a ceramic green sheet state in a patterned state on one surface of the substrate 242 which is a ceramic green sheet as shown in FIG. 22.
  • the substrate 242 may be made of the same material as the support 221, but is not limited thereto, and may be used without limitation as long as it is a ceramic material.
  • the sensor pattern may be formed in various shapes like the electrode pattern 222.
  • the sensor unit 240 supports the substrate 242 in the ceramic green sheet state in the process of rolling the support 221 in the ceramic green sheet state to surround the rods 211 and 311 as described above. It may be rolled together with 221, and the shape may be maintained through sintering.
  • the sensor unit 240 may be disposed between the support 221 and the rods 211 and 311 of the main body 210 and 310.
  • the sensor unit 240 may be disposed along the inner surface of the support 221 surrounding the rods 211 and 311, and may measure the temperature of the support 221 and the main body 210 and 310 as a whole. .
  • the electrode pattern 222 may serve as a heating element that generates heat when power is applied. As described above, the electrode pattern 222 may be patterned on one surface of the support 221.
  • the electrode pattern 222 may be a printed pattern formed through a conductive paste, or may be formed through etching or etching while the conductive member is attached to one surface of the support 221.
  • the electrode pattern 222 may have a shape in which a conductive member formed in a predetermined pattern through shape processing such as punching is attached to one surface of the support 221.
  • the conductive paste and / or conductive member may be any one selected from Au, Pt, Ag, tungsten, molybdenum, and manganese, or a component in which one or more of them are combined with each other.
  • the material of the conductive paste is not limited thereto, and it is understood that all of the known electrode materials appropriately selected to implement the heating temperature required when the power is applied may be used.
  • the electrode pattern 222 may be formed on one surface of the support 221, and the support 221 may be formed in a ceramic green sheet that is not sintered.
  • the electrode pattern 222 may have two terminal terminals 222a and 222b formed at both ends for electrical connection with other components, respectively, and have a predetermined length.
  • the unit 222c may connect the two terminal terminals 222a and 222b.
  • the pattern portion 222c may be bent in a zigzag manner to be evenly disposed with respect to the entire area of the ceramic green sheet. Accordingly, the heating type heater 200 and 300 for the cigarette type electronic cigarette device according to an embodiment of the present invention may be heated to the entire area of the support 221 through the pattern portion 222c, thereby implementing a planar heater. Can be.
  • the shape of the electrode pattern 222 is not limited thereto, and the shape of the pattern portion 222c may be appropriately changed according to design conditions.
  • the electrode pattern 222 may be formed in various shapes as shown in FIG. 23.
  • the electrode patterns 222 may be formed in a series or parallel manner, or may be formed in a mixture of serial and parallel.
  • the sensor pattern constituting the above-described sensor unit 240 may be formed in various forms as shown in Figure 23, the pattern portion 222c and the pattern portion of the sensor pattern of the electrode pattern 222 It may be formed in the same pattern or may be formed in a different pattern.
  • the cover layer 223 may be formed on one surface of the support 221 to cover the pattern portion 222c of the electrode pattern 222. Through this, the cover layer 223 may prevent the pattern portion 222c from being exposed to the outside.
  • the cover layer 223 may be made of a material having insulation to prevent the electrode pattern 222 from being shorted with other components.
  • the cover layer 223 may be made of a material having heat resistance and thermosetting so as to be prevented from being destroyed by heat generated from the electrode pattern 222.
  • the cover layer 223 may be formed of a resin having insulation, thermosetting, and heat resistance, and may be a coating layer applied to a surface of the support 221 to a predetermined thickness.
  • the cover layer 223 may be a coating layer made of liquid polyimide or polyamideimide, but is not limited thereto, and any known material may be used as long as the material has insulation, thermosetting, and heat resistance.
  • the heat-generating heater (200,300) for the cigarette type electronic cigarette device is a heat-dissipating coating layer (so as to increase the heat radiation rate during the heat generation of the heat generating unit 220 as shown in Figure 12 and 16 ( 230 may be formed.
  • the heat dissipation coating layer 230 may be formed on one surface of the heat generating part 220 which is exposed to the outside, and the heat dissipation coating layer 230 together with the heat generating part 220 is exposed surface of the tip part 212. It may be provided to cover all.
  • the heat generated from the heat generating part 220 may be smoothly transferred to the tip part 212 through the heat dissipation coating layer 230, so that the tip part 212 may also heat the cigarette 10.
  • the heat generation heater (200,300) for the cigarette type electronic cigarette device according to the present embodiment can maximize the heat generating area by the heat generated in the heat generating unit 220 can be transferred to the tip portion (212).
  • the heat dissipation coating layer 230 may be a coating layer including a heat dissipation filler, and the heat dissipation coating layer 230 may be a ceramic nano coating layer.
  • the heat dissipating filler may be a filler having thermal conductivity as well as thermal radiation.
  • the heat dissipation coating layer 230 may be a mixture of a carbon-based filler such as graphite or CNT, a ceramic filler such as AlN, BN, MgO, alumina, and the like.
  • the heat dissipation coating layer 230 may improve the temperature deviation between the upper region and the remaining area of the electrode pattern 222 through the heat dissipation filler, and may improve the heat radiation through the heat dissipation coating layer 230. .
  • the heating heater (200,300) for the cigarette type electronic cigarette device according to the present embodiment can be heated or evenly heated in the entire area, it can be raised to a higher temperature in a short time. That is, the heat-generating heater (200,300) for the cigarette type electronic cigarette device to which the heat dissipation coating layer 230 is applied is heated to a temperature of 300 ° C. or more within 5 to 15 seconds when power is applied, or 300 ° C. when 10 seconds have elapsed after power is applied. It can be raised to an exothermic temperature.
  • Table 2 is a time-specific heat generation temperature when the heat dissipation coating layer 230 on the outer surface and the heat dissipation coating layer 230 is formed on the outer surface in the heat-generating heater (200,300) for the cigarette type electronic cigarette according to the present embodiment.
  • Heat dissipation coating layer X ⁇ 0 sec 29 °C 28 °C After 10 sec 230 ⁇ 270 °C 304 ⁇ 318 °C After 15 sec 317 ⁇ 346 °C 376 ⁇ 389 °C After 20 sec 377 ⁇ 409 °C 439 ⁇ 477 °C
  • the heat generation heaters 200 and 300 for the cigarette type electronic cigarette according to the present embodiment have a higher heat generation temperature than the case where the heat dissipation coating layer 230 is formed on the outer surface. Can be implemented. Through this, the exothermic heater 100 according to an embodiment of the present invention can be heated to a high temperature in a short time it is possible to reduce the standby time for smoking.
  • the cigarette type cigarette according to the present embodiment The heating heaters 200 and 300 for the device may improve the surface roughness of the heating unit 220 in direct contact with the cigarette 10 through the heat dissipation coating layer 230. Through this, the residue of the cigarette 10 can be prevented or minimized to be adsorbed on the heat generating unit 220 side, thereby minimizing or reusing the cleaning operation for removing the residue deposited on the heat generating unit 220. This may be possible.
  • the above-described heating device for a cigarette type electronic cigarette device 200 may include a stopper 170 protruding outward in the circumferential direction on one end side as shown in FIG.
  • the stopper 170 performs the role of a coupler or a fixture for coupling with the cigarette type electronic cigarette device in the process of mounting the above-described heating device for a cigarette type electronic cigarette device 200,300 on the cigarette type electronic cigarette device. can do.
  • the stopper 170 may have a ring shape having a through hole formed at a central portion thereof, and one end of the heating heater 200 may be inserted into the through hole and then fixed through the adhesive layer.
  • the stopper 170 may be disposed to surround the circumferential surface of the heating heater 200 at a position except for a portion where the two terminal terminals 222a and 222b and the connection terminals 241a and 241b are formed. have.
  • the pattern portion 222c and the pattern portion of the sensor pattern based on the stopper 170 may be disposed on the left side of the stopper 170, and the two terminal terminals 222a and 222b are connected to each other.
  • the terminals 241a and 241b may be disposed on the right side of the stopper 170.
  • the heating heater according to the present exemplary embodiment forms a heating region for heating the cigarette 10 having a part of the length of the rods 211 and 311 disposed on the left side of the stopper 170 in FIG. 19. can do.
  • the stopper 170 is a ceramic material such as alumina, ZrO 2 , MgO, Si 3 N 4 , SiC, AlN, ZTA, etc. to increase the reliability and increase the life cycle of the product even in the operating conditions that repeatedly increase the temperature and cooling It may be made of.
  • the stopper 170 is provided in the heating type heater 200 for the cigarette type electronic cigarette device of the type shown in Figures 11 to 14, but is not limited thereto. Note that the stopper 170 may also be applied to the heating heater 300 for the cigarette type electronic cigarette device.

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Abstract

궐련형 전자담배장치용 발열히터가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터는 세라믹 재질로 이루어지고, 궐련의 둘레를 감쌀 수 있도록 중공형으로 형성되는 지지체; 전원인가시 상기 지지체로 삽입된 궐련을 가열할 수 있도록 상기 지지체의 일면에 패턴 형성되는 전극패턴; 및 절연성을 갖추고 상기 전극패턴을 덮는 커버층;을 포함한다.

Description

궐련형 전자담배장치용 발열히터
본 발명은 전자담배장치용 발열히터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 궐련형 전자담배장치용 발열히터에 관한 것이다.
전자담배장치는 저장소(storage), 가열 또는 기화 장치 및 배터리(battery)를 포함한다. 이때, 상기 저장소는 니코틴이 함유된 잎담배(leaf tobacco)의 가공물(processed material)이나 추출물(extract), 무니코틴 액체물질(nicotine-free liquid material) 등을 함유한다.
이와 같은 전자담배장치는 내부에 저장된 잎담배 가공물, 잎담배 추출물, 무니코틴 액체물질 등을 가열 또는 기화시킴으로써 에어로졸(aerosol)을 생성한다. 이에 따라, 사용자가 전자담배장치를 손에 쥔 상태에서 전자담배장치의 흡입구(intake)를 통해 전자담배장치의 내부에서 생성된 에어로졸을 흡입하는 경우, 에어로졸은 흡입구를 통해 사용자의 입으로 배출될 수 있다. 이로 인해, 사용자는 에어로졸을 흡입함으로써 실제 담배를 흡연하는 것과 같은 유사한 느낌을 받을 수 있다.
그러나 종래의 전자담배장치는 니코틴 원액과 액상을 별도로 구매해 섞는 액상형 방식이다. 이에 따라, 종래의 전자담배장치는 사용자가 니코틴 원액을 구입하여 흡연이 아닌 폭파사고 등과 같은 다른 잘못된 용도로 사용할 위험이 존재하므로 적극적인 관리가 절실한 상황이다.
이를 해결하기 위하여, 담뱃잎으로 만들어진 궐련을 삽입해 가열하는 훈증 방식의 궐련형 전자담배장치가 제안되었다. 이러한 궐련형 전자담배장치는 발열히터를 통해 궐련을 가열함으로써 흡연용 증기를 발생시키는 방식으로, 오사용의 문제를 해결하면서도 기존 담배와 비슷한 맛을 느낄 수 있는 장점이 있다.
그러나 종래의 궐련형 전자담배장치는 궐련을 전체적으로 균일하게 가열하지 못하거나 히터의 승온시간이 느린 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 궐련의 가열면적을 넓히면서도 궐련을 균등하게 가열할 수 있는 궐련형 전자담배장치용 발열히터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 발열히터의 초기 승온시간을 단축시킬 수 있는 궐련형 전자담배장치용 발열히터를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 세라믹 재질로 이루어지고, 궐련의 둘레를 감쌀 수 있도록 중공형으로 형성되는 지지체; 전원인가시 상기 지지체로 삽입된 궐련을 가열할 수 있도록 상기 지지체의 일면에 패턴 형성되는 전극패턴; 및 절연성을 갖추고 상기 전극패턴을 덮는 커버층;을 포함하는 궐련형 전자담배장치용 발열히터를 제공한다.
또한, 상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는 판상의 세라믹 그린시트를 말은 후 소결함으로써 중공형으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는, 상기 지지체의 일면에 배치되어 발열온도를 측정하는 센서부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는, 세라믹 재질로 이루어지고 소정의 길이를 갖는 중공형의 본체를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 지지체는 상기 본체의 전체길이 중 일부 길이에 대하여 외면을 감싸도록 배치될 수 있다.
한편, 본 발명은 세라믹 재질로 이루어지고, 궐련의 내부로 파고들 수 있도록 일단부가 뾰족하게 형성되는 본체; 열을 발생시켜 상기 궐련을 가열할 수 있도록 상기 본체의 전체길이 중 일부 길이에 대하여 둘레면을 감싸도록 배치되는 발열부;를 포함하는 궐련형 전자담배장치용 발열히터를 제공한다.
이때, 상기 발열부는, 세라믹 재질로 이루어진 지지체; 열을 발생시켜 상기 지지체에 삽입된 궐련을 가열할 수 있도록 상기 지지체의 일면에 패턴 형성되는 전극패턴; 및 절연성을 갖추고 상기 전극패턴을 덮는 커버층;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발열부는 상기 지지체가 세라믹 그린시트인 상태에서 상기 본체의 둘레면을 감싸도록 말아준 후 소결될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 본체는 전체길이 중 적어도 일부의 길이가 중공형으로 형성될 수도 있고, 중실형으로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는, 노출면에 소정의 두께로 도포되는 고내열성의 방열코팅층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는, 상기 본체와 발열부 사이에 배치되어 상기 발열부의 발열온도를 측정하는 센서부를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 궐련형 전자담배장치용 발열히터는 궐련형 전자담배장치로 구현될 수 있다.
본 발명에 의하면, 궐련의 가열면적을 넓혀줄 수 있으며 궐련이 균등하게 가열됨으로써 풍부한 양의 증기를 발생시킬 수 있으므로 사용자의 흡연 만족도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 초기 승온시간을 단축시켜 발열히터가 단시간에 고온의 온도로 승온됨으로써 흡연을 위한 사용대기시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터가 판상에서 원통형으로 변경되는 과정을 개념적으로 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 세부구성을 나타낸 도면,
도 4는 도 3에서 커버층의 일부가 절개된 상태를 나타낸 도면,
도 5는 도 1의 A-A 방향 단면도,
도 6은 도 5에서 센서부가 부가된 다른 형태를 나타낸 도면,
도 7은 도 6의 구성이 펼쳐진 상태를 나타낸 도면,
도 8은 도 1의 변형예를 나타낸 도면,
도 9는 도 8에서 주요구성이 분리된 상태를 나타낸 도면,
도 10은 도 8의 B-B 방향 단면도,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터를 나타낸 도면,
도 12는 도 11의 C-C 방향 단면도,
도 13은 도 12의 D-D 방향에서 바라본 도 11의 횡단면도,
도 14는 도 12에서 센서부가 추가된 구성을 나타낸 단면도,
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터를 나타낸 도면,
도 16은 도 15의 E-E 방향 단면도,
도 17은 도 16의 F-F 방향에서 바라본 도 15의 횡단면도,
도 18은 도 15에서 센서부가 추가된 구성을 나타낸 단면도,
도 19는 도 11의 변형예를 나타낸 도면,
도 20은 도 12의 G-G 방향 단면도,
도 21은 도 11 내지 도 20에 적용될 수 있는 발열부의 세부구성을 나타낸 도면,
도 22는 도 21에서 센서부가 추가된 구성을 나타낸 도면,
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터에 적용될 수 있는 전극패턴 및 히터패턴의 다양한 형태를 나타낸 도면,
도 24는 도 1의 궐련형 전자담배장치용 발열히터의 사용상태도, 그리고,
도 25는 도 11의 궐련형 전자담배장치용 발열히터의 사용상태도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 도 24에 도시된 바와 같이 궐련형 전자담배장치에서 궐련(10)이 삽입되는 삽입구(20) 측에 설치될 수 있으며, 상기 궐련형 전자담배장치로부터 전원이 공급될 수 있다.
이에 따라, 상기 삽입구(20)에 궐련(10)이 삽입된 상태에서 전원이 인가되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 열을 발생시키고 발생된 열을 통해 상기 궐련(10)을 가열함으로써 상기 궐련(10)으로부터 흡연을 위한 증기를 생성할 수 있다. 이로 인해, 사용자는 상기 궐련(10)으로부터 생성된 증기를 흡입함으로써 흡연을 할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 상기 궐련(10)의 전체길이 중 상기 삽입구(20)로 삽입된 일부의 길이를 둘러쌀 수 있도록 중공형으로 형성될 수 있다.
일례로, 상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 적어도 일측이 개방된 중공부(101)를 갖는 원기둥 형상일 수 있다.
이에 따라, 상기 궐련(10)은 전체길이 중 일부의 길이가 상기 중공부(101)로 삽입될 수 있으며, 상기 중공부(101)로 삽입된 궐련(10)의 일부는 둘레면이 상기 발열히터(100)의 내부면과 서로 대면할 수 있다.
또한, 상기 발열히터(100)의 내부면과 대면하는 둘레면은 상기 발열히터(100)의 발열시 상기 발열히터(100)로부터 제공되는 열을 통해 가열될 수 있다.
이로 인해, 상기 중공부(101) 내에 삽입된 궐련(10)의 일부는 둘레방향에 대하여 전체적으로 가열될 수 있음으로써 가열면적이 넓어질 수 있다. 더불어, 상기 중공부(101) 내에 삽입된 궐련(10)의 일부는 전체둘레가 모두 발열히터(100)의 내부면과 대면함으로써 전체 둘레면이 균등하게 가열될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 승온과 냉각이 반복적으로 이루어지는 운전 조건에서도 신뢰성을 높이고 제품의 수명주기를 늘리며, 발열원으로부터 발생된 열을 빠르게 이동시킬 수 있도록 세라믹재질을 포함할 수 있다.
일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 지지체(110), 전극패턴(120) 및 커버층(130)을 포함할 수 있으며, 상기 지지체(110)가 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 지지체(110)는 상기 전극패턴(120)의 발열시 100℃ 이상의 고온에서 견딜 수 있도록 내열성을 갖는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 비제한적인 일례로써, 상기 지지체(110)는 알루미나, ZrO2, MgO, Si3N4, SiC, AlN. ZTA 등과 같은 세라믹 재질일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 공지의 세라믹 재질이 모두 적용될 수 있다.
또한, 상기 지지체(110)는 적어도 일측이 개방된 중공부(101)를 갖는 원기둥 형상일 수 있으며, 상기 전극패턴(120) 및 커버층(130)이 상기 지지체(110)의 일면에 배치될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 소정의 면적을 갖는 지지체(110)의 일면에 전극패턴(120)과 커버층(130)을 순차적으로 형성할 수 있다.
이때, 상기 지지체(110)는 세라믹 그린시트가 소결된 것일 수 있으며, 상기 전극패턴(120) 및 커버층(130)은 상기 지지체(110)가 세라믹 그린시트인 상태에서 상기 세라믹 그린시트의 일면에 순차적으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 세라믹 그린시트의 일단부를 일방향으로 말아 타단부와 일부 중첩되도록 연결함으로써 상기 세라믹 그린시트가 중공부(101)를 갖는 원기둥 형상으로 변경될 수 있다.
여기서, 상기 세라믹 그린시트는 상기 전극패턴(120) 및 커버층(130)이 형성된 일면이 내측에 위치하도록 말릴 수 있다. 또한, 서로 중첩되는 세라믹 그린시트의 일단부 및 타단부 사이에는 소결과정에서 말려진 상태가 풀리는 것이 방지될 수 있도록 접착층이 개재될 수 있다.
그런 다음, 상기 세라믹 그린시트는 소결공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 세라믹재질로 이루어진 지지체(110)가 중공형의 원기둥 형태로 구현됨으로써 상기 발열히터(100)는 적어도 일측이 개방된 중공부(101)를 갖는 원기둥 형상을 가질 수 있으며, 상기 발열히터(100)를 원기둥 형상으로 구현하기 위한 작업이 매우 용이할 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 전원인가시 상기 전극패턴(120)에서 발생된 열이 세라믹 재질로 이루어진 지지체(110) 측으로 이동한 후 지지체(110)의 전체면적으로 빠르게 전달될 수 있다.
이를 통해, 상기 발열히터(100)는 발열면적이 넓어짐과 동시에 전체적으로 균등한 가열이 이루어질 수 있다. 더불어, 상기 발열히터(100)는 상기 지지체(110)가 세라믹 재질로 이루어짐으로써 승온과 냉각이 반복적으로 이루어지는 운전 조건에서도 신뢰성을 높이고 제품의 수명주기를 늘릴 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 지지체(110)의 일면에 배치되어 발열온도를 측정하기 위한 센서부(150)를 포함할 수 있다.
이와 같은 센서부(150)는 상기 지지체(110)의 일면에 패턴형성된 박막형 온도센서일 수 있다.
일례로, 상기 센서부(150)는 기판(152)의 일면에 도전성부재가 소정의 패턴으로 형성된 센서패턴일 수 있으며, 상기 기판(152)은 세라믹 그린시트가 소결된 것일 수 있다. 즉, 상기 센서부(150)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 기판(152)이 세라믹 그린시트인 상태에서 상기 기판(152)의 일면에 패턴형성된 후 세라믹 그린시트 상태인 지지체(110)의 일면에 적층될 수 있다.
여기서, 상기 기판(152)은 상기 지지체(110)와 동일한 재질일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 세라믹재질이라면 제한없이 사용될 수 있다. 더불어, 상기 센서패턴은 후술하는 전극패턴(120)과 마찬가지로 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 센서부(150)는 상술한 바와 같이 상기 지지체(110)를 원기둥 형상으로 구현하기 위하여 상기 세라믹 그린시트의 일단부를 일방향으로 말아주는 과정에서 상기 기판(152)이 상기 세라믹 그린시트와 함께 말아질 수 있으며, 소결을 통해 형상이 유지될 수 있다.
이로 인해, 상기 센서부(150)는 원기둥 형상으로 형성된 지지체(110)의 둘레면을 따라 배치될 수 있으며, 상기 지지체(110)의 둘레면에 대하여 전체적으로 온도를 측정할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 전체두께(t)가 0.15 내지 0.8mm의 두께를 가질 수 있다. 여기서, 상기 발열히터(100)가 상술한 센서부(150)를 포함하는 경우 상기 전체두께(t)는 상기 센서부(150)를 포함하는 두께일 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 상기 지지체(110) 및 기판(152)이 세라믹 재질로 이루어진다 하더라도 초기 승온시간을 단축시킬 수 있다.
일례로, 상기 발열히터(100)는 상기 전극패턴(120)에 전원이 인가되고 10초가 경과된 시점에서 200℃ 이상의 발열온도를 구현할 수 있다.
이는, 하기 표 1에서 확인할 수 있다.
하기 표 1은 상기 지지체(110) 및 기판(152)을 알루미나로 사용하는 경우 상기 발열히터(100)의 전체두께(t)에 따른 시간별 발열온도이다.
발열히터의 전체두께(t) 200㎛ 300㎛ 400㎛
0 sec 25.8℃ 27.1℃ 30.9℃
10sec 경과 후 322.0℃ 257.2℃ 211.7℃
15sec 경과 후 368.6℃ 276.2℃ 251.7℃
위의 표 1에서 확인할 수 있듯이 상기 발열히터(100)의 전체두께가 0.2mm ~ 0.4mm인 경우 상기 지지체(110) 및 기판(152)이 알루미나로 이루어지더라도 전원인가 후 10초가 경과된 시점에서 상기 발열히터(100)는 200℃ 이상의 발열온도로 승온될 수 있다.이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열히터(100)는 초기 승온시간을 단축시켜 단시간에 고온의 온도로 승온됨으로써 흡연을 위한 사용대기시간을 줄일 수 있다.그러나 상기 발열히터(100)의 전체두께를 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 지지체(110) 및 기판(152)을 구성하는 세라믹재질의 열전도율에 따라 적절하게 변경될 수 있음을 밝혀둔다.상기 전극패턴(120)은 전원인가시 열을 발생시키는 발열체의 역할을 수행할 수 있다. 이와 같은 전극패턴(120)은 상술한 바와 같이 상기 지지체(110)의 일면에 패턴형성될 수 있다.
이때, 상기 전극패턴(120)은 도전성 페이스트를 통해 형성된 인쇄패턴일 수 있고, 도전성부재가 상기 지지체(110)의 일면에 부착된 상태에서 에칭이나 식각을 통해 형성된 형태일 수도 있다. 더불어, 상기 전극패턴(120)은 타발과 같은 형상가공을 통해 소정의 패턴으로 형성된 도전성부재가 상기 지지체(110)의 일면에 부착된 형태일 수도 있다.
비제한적인 예로써, 상기 도전성 페이스트 및/또는 도전성부재는 Au, Pt, Ag, 텅스텐, 몰리브덴, 망간 중 선택된 어느 하나이거나 이들이 1종 이상 상호 조합된 성분일 수 있다. 그러나 상기 도전성 페이스트의 재료를 이에 한정하는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 전극재료 중 전원인가시 요구되는 발열온도를 구현하기 위하여 적절하게 선택된 공지의 전극재료가 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
이와 같은 전극패턴(120)은 상술한 바와 같이 상기 지지체(110)의 일면에 형성될 수 있으며, 상기 지지체(110)가 소결되지 않은 세라믹 그린시트 상태에서 형성될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 전극패턴(120)은 양단부 측에 다른 부품과의 전기적인 연결을 위한 두 개의 터미널단자(121,122)가 각각 형성될 수 있으며, 소정의 길이를 갖는 패턴부(123)가 상기 두 개의 터미널단자(121,122)를 연결할 수 있다.
이때, 상기 패턴부(123)는 상기 세라믹 그린시트의 전체면적에 대하여 골고루 배치되도록 지그재그 방식으로 절곡된 형태일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 상기 패턴부(123)를 통해 상기 지지체(110)의 전체면적에 대해서 발열될 수 있음으로써 면상 히터로 구현될 수 있다.
그러나 상기 전극패턴(120)의 형상을 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 패턴부(123)의 형상은 설계 조건에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 일례로, 상기 전극패턴(120)은 도 23에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다.
더불어, 상기 전극패턴(120)은 직렬 또는 병렬 방식으로 형성될 수도 있고 직,병렬이 혼합된 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 상술한 센서부(150)를 구성하는 센서패턴은 도 23에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 상기 전극패턴(120)의 패턴부(123)와 상기 센서패턴의 패턴부는 서로 동일한 패턴으로 형성될 수도 있고 서로 다른 패턴으로 형성될 수도 있다.
상기 커버층(130)은 상기 전극패턴(120)의 패턴부(123)를 덮도록 상기 지지체(110)의 일면에 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 커버층(130)은 상기 패턴부(123)가 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 커버층(130)은 상기 전극패턴(120)이 다른 부품과 쇼트되는 것을 방지할 수 있도록 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 커버층(130)은 상기 전극패턴(120)에서 발생된 열에 의하여 파괴되는 것이 방지될 수 있도록 내열성 및 열경화성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 커버층(130)은 절연성, 열경화성 및 내열성을 갖는 수지로 이루어질 수 있으며, 상기 지지체(110)의 일면에 소정의 두께로 도포되는 코팅층일 수 있다.
구체적인 일례로서, 상기 커버층(130)은 액상의 폴리이미드 또는 폴리아미드이미드로 이루어진 코팅층일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 절연성, 열경화성 및 내열성을 갖는 재질이라면 공지의 모든 재질이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 별도의 보호층(140)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 보호층(140)은 도 5에 도시된 바와 같이 외부로 노출되는 지지체(110)의 외부면에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 지지체(110)의 외부면은 상기 지지체(110)의 양면 중 상기 전극패턴(120)이 형성되는 면과 반대면일 수 있다.
이와 같은 보호층(140)은 소정의 두께로 도포되는 코팅층일 수도 있고 별도의 부재가 부착된 형태일 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 상기 지지체(110)가 취성이 강한 세라믹 재질로 이루어진다 하더라도 외부로 노출되는 지지체(110)의 노출면이 상기 보호층(140)을 통해 보호됨으로써 외력에 의한 지지체(110)의 손상을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 상기 보호층(140)은 전원인가시 상기 전극패턴(120)을 통해 발생된 열이 외부로 방출되는 것을 차단할 수도 있다.
여기서, 상기 전극패턴(120) 중 두 개의 터미널단자(121,122)는 다른 부품과 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 보호층(140)에 의해 덮히지 않고 외부로 노출될 수 있다. 더불어, 상기 발열히터(100)가 센서부(150)를 포함하는 경우 상기 센서부(150)에 형성된 두 개의 연결단자(151a,151b) 역시 다른 부품과 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 보호층(140)에 의해 덮히지 않고 외부로 노출될 수 있다.
이를 위해, 상기 보호층(140)은 내열성 및 단열성 중 적어도 어느 하나의 특성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 비제한적인 예로써, 상기 보호층(140)은 에폭시수지, 우레탄 수지, ABS 등의 재질일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 내열성 및 단열성 중 적어도 어느 하나의 특성을 갖는 재질이라면 공지의 재료가 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100')는 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 소정의 길이를 갖는 중공형의 본체(160)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 본체(160)에 형성된 중공부는 상술한 중공부(101)일 수 있다.
일례로, 상기 본체(160)는 소정의 내경을 갖는 중공형의 원기둥 형상일 수 있으며, 상술한 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 상기 본체(160)의 길이방향을 따라 외면을 감싸도록 배치될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 지지체(110)의 일면 또는 커버층(130)의 일면은 상기 본체(160)의 둘레면과 대면하도록 배치될 수 있으며, 서로 대면하는 지지체(110)의 일면 또는 커버층(130)의 일면과 본체(160) 사이에는 별도의 접착층(180)이 개재될 수도 있다.
또한, 상기 발열히터(100')가 상술한 센서부(150)를 포함하여 상기 본체(160)의 둘레면을 둘러싸도록 배치되는 경우, 상기 전극패턴(120)의 터미널단자(121,122)와 상기 센서패턴의 연결단자(151a,151b)는 상기 보호층(140)의 일면에 외부로 노출되도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 본체(160)는 상기 지지체(110)와 마찬가지로 알루미나, ZrO2, MgO, Si3N4, SiC, AlN. ZTA 등과 같은 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
이를 통해, 상기 본체(160)는 전원인가시 상기 지지체(110) 또는 기판(152)으로부터 전달된 열을 빠르게 이동시킬 수 있으며, 내부로 삽입된 궐련(10)을 균등하게 가열할 수 있다. 더불어, 상기 본체(160)는 승온과 냉각이 반복적으로 이루어지는 운전 조건에서도 신뢰성을 높이고 제품의 수명주기를 늘릴 수 있으며, 상기 전극패턴(120)에서 발생된 열을 빠르게 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 본체(160)의 내부로 삽입된 궐련(10)의 일부는 둘레방향에 대하여 전체적으로 가열될 수 있음으로써 가열면적이 넓어질 수 있다. 더하여, 상기 본체(160)의 내부로 삽입된 궐련(10)의 일부는 전체둘레가 모두 본체(160)의 내부면과 대면함으로써 전체 둘레면이 균등하게 가열될 수 있다.
여기서, 상기 본체(160)는 상기 지지체(110)와 동일한 세라믹 재질일 수도 있고 다른 세라믹 재질일 수도 있다.
이와 같은 경우, 상기 본체(160)는 소결이 완료된 세라믹 소체일 수 있으며, 상술한 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 상기 지지체(110) 및 기판(152)이 세라믹 그린시트인 상태에서 상기 본체(160)의 외면을 감싼 후 소결될 수 있다.
이를 통해, 상술한 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100)는 소결 후 상기 본체(160)와 일체화될 수 있으며, 상기 지지체(110) 및 기판(152)이 세라믹 그린시트인 상태에서 감기더라도 소결이 완료된 본체(160)를 통해 지지될 수 있음으로써 상기 전극패턴(120) 및 센서패턴이 상기 본체(160)의 둘레면을 감싸도록 배치하기 위한 작업이 용이할 수 있다.
한편, 상술한 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100,100')는 일단부측에 둘레방향을 따라 외측으로 돌출되는 스토퍼(170)를 포함할 수 있다. 이와 같은 스토퍼(170)는 상술한 궐련형 전자담배장치용 발열히터(100,100')를 궐련형 전자담배장치에 장착하는 과정에서 상기 궐련형 전자담배장치와의 결합을 위한 결합구 또는 고정구의 역할을 수행할 수 있다.
일례로, 상기 스토퍼(170)는 중앙부에 관통구가 형성된 링 형상일 수 있으며, 상기 발열히터(100)의 일단부 측이 상기 관통구에 삽입된 후 접착층을 매개로 고정될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 스토퍼(170)는 상기 두 개의 터미널단자(121,122) 및 연결단자(151a,151b)가 형성된 부분을 제외한 위치에서 상기 발열히터(100)의 둘레면을 감싸도록 배치될 수 있다.
즉, 도 8에서 상기 스토퍼(170)를 기준으로 상기 패턴부(123) 및 센서패턴의 패턴부는 상기 스토퍼(170)의 좌측에 배치될 수 있고, 상기 두 개의 터미널단자(121,122) 및 연결단자(151a,151b)는 상기 스토퍼(170)의 우측에 배치될 수 있다.
이를 통해, 본 실시예에 따른 발열히터(100')는 도 8에서 상기 본체(160)의 전체길이 중 상기 스토퍼(170)의 좌측에 배치되는 일부의 길이가 궐련(10)을 가열하기 위한 발열영역을 구성할 수 있다.
여기서, 상기 스토퍼(170)는 승온과 냉각이 반복적으로 이루어지는 운전 조건에서도 신뢰성을 높이고 제품의 수명주기를 늘릴 수 있도록 알루미나, ZrO2, MgO, Si3N4, SiC, AlN, ZTA 등과 같은 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 도 25에 도시된 바와 같이 일부의 길이가 궐련(10)의 내측에 박힐 수 있도록 소정의 길이를 갖는 니들 형태로 구현될 수도 있다.
일례로, 상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 도 11 내지 도 20에 도시된 바와 같이 본체(210,310) 및 발열부(220)를 포함할 수 있다.
이때, 본체(210,310)는 일단부가 상기 궐련(10)의 내부로 용이하게 파고들 수 있도록 뾰족하게 형성될 수 있으며, 상기 발열부(220)는 상기 본체(210,310)의 둘레면을 감싸도록 배치될 수 있다.
이를 통해, 상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 궐련(10)의 내부로 박힌 부분을 통해 열을 제공하여 궐련(10)의 내부를 가열함으로써 상기 궐련(10)으로부터 흡연을 위한 증기를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 본체(210,310)는 상기 발열부(220)를 지지할 수 있도록 소정의 길이를 갖는 로드부(211,311)와, 상기 궐련(10)의 내부로 용이하게 파고들 수 있도록 상기 로드부(211,311)의 단부측에 뾰족하게 형성된 팁부(212)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 본체(210,310)는 세라믹재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 본체(210,310)는 알루미나, ZrO2, MgO, Si3N4, SiC, AlN, ZTA 등과 같은 세라믹 재질일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 공지의 세라믹 재질이 모두 적용될 수 있다.
이를 통해, 상기 본체(210,310)는 상기 발열부(220)에서 발생된 열을 빠르게 확산시킬 수 있으며, 승온과 냉각이 반복적으로 이루어지는 운전 조건에서도 신뢰성과 제품의 수명주기를 늘릴 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 상기 본체(210,310)가 세라믹 재질로 이루어지더라도 상기 발열부(220)에서 발생된 열을 빠르게 전달시킴으로써 초기 승온 시간을 단축시킬 수 있다.
즉, 상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 전원인가시 5~15초 이내에 200℃ 이상의 온도로 승온되거나, 전원이 인가되고 10초가 경과된 시점에서 200℃ 이상의 발열온도로 승온될 수 있다.
일례로, 상기 본체(210)는 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이 전체길이 중 적어도 일부의 길이가 중공형으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 본체(210)는 상기 로드부(211)가 중공형으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 본체(210)는 상기 발열부(220)에서 전달된 열에 의해 가열되어야 하는 면적 또는 부피가 줄어들 수 있다. 이로 인해, 본 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200)는 전원인가시 5~15초 이내의 짧은 시간에 200℃ 이상의 온도로 승온될 수 있다.
이와 같은 경우 상기 본체(210)는 상기 로드부(211)가 중공형으로 형성되어 초기 승온시간을 단축할 수 있음으로써 알루미나, MgO, Si3N4, SiC, AlN, 지르코니아, ZTA 등과 같이 상술한 세라믹재질이 제한없이 모두 사용될 수 있다.
다른 예로써, 상기 본체(310)는 도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이 상기 로드부(311) 및 팁부(212)가 모두 중실형으로 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 본체(210,310)는 상술한 세라믹 재질 중 열전도율이 30W/m·K 이상인 재질로 이루어질 수 있다. 구체적인 일례로써, 상기 본체(310)는 열전도율이 30W/m·K 이상인 MgO, Si3N4, SiC, AlN 등일 수 있다.
즉, 상기 본체(310)는 세라믹 재질 중 상대적으로 열전도율이 우수한 재질로 이루어짐으로써 상기 발열부(220)에서 전달된 열에 의해 빠르게 승온될 수 있다. 이로 인해, 본 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(300)는 전원인가시 5~15초 이내의 짧은 시간에 200℃ 이상의 온도로 승온되거나, 전원이 인가되고 10초가 경과된 시점에서 200℃ 이상의 발열온도로 승온될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 상술한 본체(210)의 일부를 중공형으로 형성하거나 본체(310)의 재료를 열전도율이 30W/m·K 이상인 세라믹 재질을 사용함으로써 초기 승온 시간을 단축시킬 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 궐련(10)으로부터 흡연용 증기를 생성시키는 시간을 단축시킬 수 있음으로써 대기 사용시간을 줄여 사용자의 편의성을 높일 수 있다.
상기 발열부(220)는 전원인가시 열을 발생시키는 발열원의 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 발열부(220)는 상기 본체(210,310)의 외부면을 감싸도록 배치될 수 있다. 일례로, 상기 발열부(220)는 상기 본체(210,310)의 로드부(211,311)를 감싸도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 전원인가시 상기 발열부(220)를 통해 발생된 열은 상기 본체(210,310) 측으로 이동될 수 있다. 여기서, 상기 발열부(220) 및 본체(210,310)의 로드부(211,311) 사이에는 별도의 접착층(180)이 배치될 수도 있다.
이를 위해, 상기 발열부(220)는 도 11 내지 도 18에 도시된 바와 같이 지지체(221), 전극패턴(222) 및 커버층(223)을 포함할 수 있으며, 상기 지지체(221), 전극패턴(222) 및 커버층(223)은 전술한 실시예의 지지체(110), 전극패턴(120) 및 커버층(130)과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
구체적으로, 상기 지지체(221)는 상기 전극패턴(222)의 발열시 100℃ 이상의 고온에서 견딜 수 있도록 내열성을 갖는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 비제한적인 일례로써, 상기 지지체(221)는 알루미나, ZrO2, MgO, Si3N4, SiC, AlN, ZTA 등과 같은 세라믹 재질일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 공지의 세라믹 재질이 모두 적용될 수 있다.
또한, 상기 전극패턴(222) 및 커버층(223)은 상기 지지체(221)의 일면에 배치될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이 소정의 면적을 갖는 지지체(221)의 일면에 전극패턴(222)과 커버층(223)을 순차적으로 형성할 수 있다.
이때, 상기 지지체(221)는 세라믹 그린시트가 소결된 것일 수 있으며, 상기 전극패턴(222) 및 커버층(223)은 상기 지지체(221)가 세라믹 그린시트인 상태에서 상기 세라믹 그린시트의 일면에 순차적으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 상기 지지체(221)가 소결 전 세라믹 그린시트인 상태에서 상기 본체(210,310)의 로드부(211,311)의 둘레방향을 따라 말아줌으로써 상기 발열부(220)가 상기 본체(210,310)의 로드부(211,311)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 상기 발열부(220)가 상기 로드부(211,311)를 둘러싸도록 배치하는 작업이 매우 용이하게 수행될 수 있으며, 상기 발열부(220)는 소결이 후 상기 본체(210,310)와 일체화될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 전원인가시 상기 전극패턴(222)에서 발생된 열이 지지체(221)를 거쳐 본체(210,310) 측으로 이동할 수 있다.
이로 인해, 상기 발열히터(200,300)는 발열면적이 넓어짐과 동시에 전체적으로 균등한 가열이 이루어질 수 있다. 더불어, 상기 발열히터(200,300)는 상기 지지체(221) 및 본체(210,310)가 세라믹 재질로 이루어짐으로써 승온과 냉각이 반복적으로 이루어지는 운전 조건에서도 신뢰성을 높이고 제품의 수명주기를 늘릴 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 도 14 및 도 18에 도시된 바와 같이 상기 지지체(221)의 일면에 배치되어 발열온도를 측정하기 위한 센서부(240)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 센서부(240)는 상기 지지체(221)의 일면에 패턴형성된 박막형 온도센서일 수 있다.
일례로, 상기 센서부(240)는 기판(242)의 일면에 도전성부재가 소정의 패턴으로 형성된 센서패턴일 수 있으며, 상기 기판(242)은 세라믹 그린시트일 수 있다. 즉, 상기 센서부(240)는 도 22에 도시된 바와 같이 세라믹 그린시트인 기판(242)의 일면에 패턴형성된 상태에서, 세라믹 그린시트 상태인 지지체(221)의 일면에 적층될 수 있다.
여기서, 상기 기판(242)은 상기 지지체(221)와 동일한 재질일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 세라믹재질이라면 제한없이 사용될 수 있다. 더불어, 상기 센서패턴은 상기 전극패턴(222)과 마찬가지로 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 센서부(240)는 상술한 바와 같이 세라믹 그린시트 상태인 지지체(221)가 상기 로드부(211,311)를 둘러싸도록 말아주는 과정에서 상기 기판(242)이 상기 세라믹 그린시트 상태인 지지체(221)와 함께 말아질 수 있으며, 소결을 통해 형상이 유지될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 센서부(240)는 상기 지지체(221) 및 본체(210,310)의 로드부(211,311) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.
이로 인해, 상기 센서부(240)는 상기 로드부(211,311)를 둘러싸는 지지체(221)의 내면을 따라 배치될 수 있으며, 상기 지지체(221) 및 본체(210,310)의 온도를 전체적으로 측정할 수 있다.
상기 전극패턴(222)은 전원인가시 열을 발생시키는 발열체의 역할을 수행할 수 있다. 이와 같은 전극패턴(222)은 상술한 바와 같이 상기 지지체(221)의 일면에 패턴형성될 수 있다.
이때, 상기 전극패턴(222)은 도전성 페이스트를 통해 형성된 인쇄패턴일 수 있고, 도전성부재가 상기 지지체(221)의 일면에 부착된 상태에서 에칭이나 식각을 통해 형성된 형태일 수도 있다. 더불어, 상기 전극패턴(222)은 타발과 같은 형상가공을 통해 소정의 패턴으로 형성된 도전성부재가 상기 지지체(221)의 일면에 부착된 형태일 수도 있다.
비제한적인 예로써, 상기 도전성 페이스트 및/또는 도전성부재는 Au, Pt, Ag, 텅스텐, 몰리브덴, 망간 중 선택된 어느 하나이거나 이들이 1종 이상 상호 조합된 성분일 수 있다. 그러나 상기 도전성 페이스트의 재료를 이에 한정하는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 전극재료 중 전원인가시 요구되는 발열온도를 구현하기 위하여 적절하게 선택된 공지의 전극재료가 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
이와 같은 전극패턴(222)은 상술한 바와 같이 상기 지지체(221)의 일면에 형성될 수 있으며, 상기 지지체(221)가 소결되지 않은 세라믹 그린시트 상태에서 형성될 수 있다.
또한, 도 21에 도시된 바와 같이 상기 전극패턴(222)은 양단부 측에 다른 부품과의 전기적인 연결을 위한 두 개의 터미널단자(222a,222b)가 각각 형성될 수 있으며, 소정의 길이를 갖는 패턴부(222c)가 상기 두 개의 터미널단자(222a,222b)를 연결할 수 있다.
이때, 상기 패턴부(222c)는 상기 세라믹 그린시트의 전체면적에 대하여 골고루 배치되도록 지그재그 방식으로 절곡된 형태일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 상기 패턴부(222c)를 통해 상기 지지체(221)의 전체면적에 대해서 발열될 수 있음으로써 면상 히터로 구현될 수 있다.
그러나 상기 전극패턴(222)의 형상을 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 패턴부(222c)의 형상은 설계 조건에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 일례로, 상기 전극패턴(222)은 도 23에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다.
더불어, 상기 전극패턴(222)은 직렬 또는 병렬 방식으로 형성될 수도 있고 직,병렬이 혼합된 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 상술한 센서부(240)를 구성하는 센서패턴은 도 23에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 상기 전극패턴(222)의 패턴부(222c)와 상기 센서패턴의 패턴부는 서로 동일한 패턴으로 형성될 수도 있고 서로 다른 패턴으로 형성될 수도 있다.
상기 커버층(223)은 상기 전극패턴(222)의 패턴부(222c)를 덮도록 상기 지지체(221)의 일면에 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 커버층(223)은 상기 패턴부(222c)가 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 커버층(223)은 상기 전극패턴(222)이 다른 부품과 쇼트되는 것을 방지할 수 있도록 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 커버층(223)은 상기 전극패턴(222)에서 발생된 열에 의하여 파괴되는 것이 방지될 수 있도록 내열성 및 열경화성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 커버층(223)은 절연성, 열경화성 및 내열성을 갖는 수지로 이루어질 수 있으며, 상기 지지체(221)의 일면에 소정의 두께로 도포되는 코팅층일 수 있다.
구체적인 일례로서, 상기 커버층(223)은 액상의 폴리이미드 또는 폴리아미드이미드로 이루어진 코팅층일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 절연성, 열경화성 및 내열성을 갖는 재질이라면 공지의 모든 재질이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 도 12 및 도 16에 도시된 바와 같이 상기 발열부(220)의 발열시 열방사율을 높일 수 있도록 방열코팅층(230)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 방열코팅층(230)은 외부로 노출되는 상기 발열부(220)의 일면에 형성될 수 있으며, 상기 방열코팅층(230)은 상기 발열부(220)와 더불어 상기 팁부(212)의 노출면을 모두 덮도록 구비될 수 있다.
이에 따라, 전원인가시 상기 발열부(220)에서 발생된 열은 상기 방열코팅층(230)을 통해 상기 팁부(212)까지 원활하게 전달됨으로써 상기 팁부(212) 역시 궐련(10)을 가열할 수 있다. 이를 통해, 본 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 상기 발열부(220)에서 발생된 열이 상기 팁부(212)까지 전달될 수 있음으로써 발열 면적을 최대화할 수 있다.
일례로, 상기 방열코팅층(230)은 방열성 필러가 포함된 코팅층일 수 있으며, 상기 방열코팅층(230)은 세라믹 나노 코팅층일 수 있다.
여기서, 상기 방열성 필러는 열방사성과 더불어 열전도성을 갖는 필러일 수 있다. 비제한적인 예로써, 상기 방열코팅층(230)은 그라파이트나 CNT 등과 같은 카본계 필러, AlN, BN, MgO, 알루미나 등과 같은 세라믹 필러가 혼합된 형태일 수 있다.
이와 같은 방열코팅층(230)은 상기 방열성 필러를 통해 전극패턴(222)의 직상부 영역과 나머지 영역과의 온도편차를 개선시킬 수 있으며, 상기 방열코팅층(230)을 통해 열방사성을 개선시킬 수 있다. 이를 통해, 본 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 전체면적에서 균등한 가열 또는 승온이 이루어질 수 있으며, 빠른시간 내에 보다 높은 온도로 승온될 수 있다. 즉, 상기 방열코팅층(230)이 적용된 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 전원인가시 5~15초 이내에 300℃ 이상의 온도로 승온되거나, 전원이 인가되고 10초가 경과된 시점에서 300℃ 이상의 발열온도로 승온될 수 있다.
이는, 하기 표 2를 통해 확인할 수 있다.
하기 표 2는 본 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)에서 외부면에 방열코팅층(230)이 없는 경우와 외부면에 방열코팅층(230)이 형성된 경우의 시간별 발열온도이다.
방열코팅층 유무 X ○
0 sec 29℃ 28℃
10 sec 경과 후 230~270℃ 304~318℃
15 sec 경과 후 317~346℃ 376~389℃
20 sec 경과 후 377~409℃ 439~477℃
위의 표 2에서 확인할 수 있듯이 본 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 외부면에 방열코팅층(230)이 형성된 경우 방열코팅층(230)이 없는 경우에 비하여 높은 발열온도를 구현할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열히터(100)는 단시간에 고온의 온도로 승온될 수 있음으로써 흡연을 위한 사용대기시간을 줄일 수 있다.더불어, 본 실시예에 따른 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)는 상기 방열코팅층(230)을 통해 궐련(10)과 직접 접촉하는 발열부(220)의 표면조도를 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 궐련(10)의 찌꺼기가 상기 발열부(220) 측에 흡착되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있음으로써 상기 발열부(220)에 묻은 찌꺼기를 제거하기 위한 청소작업을 최소화하거나 청소할 필요없이 재사용이 가능할 수 있다.
한편, 상술한 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200)는 도 19에 도시된 바와 같이 일단부측에 둘레방향을 따라 외측으로 돌출되는 스토퍼(170)를 포함할 수 있다. 이와 같은 스토퍼(170)는 상술한 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200,300)를 궐련형 전자담배장치에 장착하는 과정에서 상기 궐련형 전자담배장치와의 결합을 위한 결합구 또는 고정구의 역할을 수행할 수 있다.
일례로, 상기 스토퍼(170)는 중앙부에 관통구가 형성된 링 형상일 수 있으며, 상기 발열히터(200)의 일단부 측이 상기 관통구에 삽입된 후 접착층을 매개로 고정될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 스토퍼(170)는 상기 두 개의 터미널단자(222a,222b) 및 연결단자(241a,241b)가 형성된 부분을 제외한 위치에서 상기 발열히터(200)의 둘레면을 감싸도록 배치될 수 있다.
즉, 도 19에서 상기 스토퍼(170)를 기준으로 상기 패턴부(222c) 및 센서패턴의 패턴부는 상기 스토퍼(170)의 좌측에 배치될 수 있고, 상기 두 개의 터미널단자(222a,222b) 및 연결단자(241a,241b)는 상기 스토퍼(170)의 우측에 배치될 수 있다. 이를 통해, 본 실시예에 따른 발열히터는 도 19에서 상기 로드부(211,311)의 전체길이 중 상기 스토퍼(170)의 좌측에 배치되는 일부의 길이가 궐련(10)을 가열하기 위한 발열영역을 구성할 수 있다.
여기서, 상기 스토퍼(170)는 승온과 냉각이 반복적으로 이루어지는 운전 조건에서도 신뢰성을 높이고 제품의 수명주기를 늘릴 수 있도록 알루미나, ZrO2, MgO, Si3N4, SiC, AlN, ZTA 등과 같은 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
도면에는 도 11 내지 도 14에 도시된 형태의 궐련형 전자담배장치용 발열히터(200)에 스토퍼(170)가 구비되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며 도 15 내지 도 18에 도시된 형태의 궐련형 전자담배장치용 발열히터(300)에도 스토퍼(170)가 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (20)

  1. 세라믹 재질로 이루어지고, 궐련의 둘레를 감쌀 수 있도록 중공형으로 형성되는 지지체;
    전원인가시 상기 지지체로 삽입된 궐련을 가열할 수 있도록 상기 지지체의 일면에 패턴 형성되는 전극패턴; 및
    절연성을 갖추고 상기 전극패턴을 덮는 커버층;을 포함하는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는 전체두께가 0.15 내지 0.8mm인 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 지지체는 판상의 세라믹 그린시트의 일단부를 일방향으로 말아 타단부와 일부 중첩되도록 한 후 소결을 통해 중공형으로 형성되는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 지지체는 일면에 소정의 두께를 갖는 보호층을 포함하는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는, 상기 지지체의 일면에 배치되어 발열온도를 측정하는 센서부를 포함하는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 지지체의 일면에 패턴 형성된 박막형 온도센서인 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는, 세라믹 재질로 이루어지고 소정의 길이를 갖는 중공형의 본체를 더 포함하고,
    상기 지지체는 상기 본체의 둘레방향을 감싸도록 배치되는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는, 일단부측에 둘레방향을 따라 외측으로 돌출되는 스토퍼가 구비되는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  9. 세라믹 재질로 이루어지고, 궐련의 내부로 파고들 수 있도록 일단부가 뾰족하게 형성되는 본체;
    열을 발생시켜 상기 궐련을 가열할 수 있도록 상기 본체의 전체길이 중 일부 길이에 대하여 둘레면을 감싸도록 배치되는 발열부;를 포함하는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 발열부는,
    세라믹 재질로 이루어진 중공형의 지지체;
    열을 발생시켜 상기 지지체에 삽입된 궐련을 가열할 수 있도록 상기 지지체의 일면에 패턴 형성되는 전극패턴; 및
    절연성을 갖추고 상기 전극패턴을 덮는 커버층;을 포함하는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 발열부는 상기 지지체가 세라믹 그린시트인 상태에서 상기 본체의 둘레면을 감싸도록 말아준 후 소결되는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 본체는 전체길이 중 적어도 일부의 길이가 중공형으로 형성되는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 본체는 알루미나, ZrO2, MgO, Si3N4, SiC 및 AlN 중 어느 하나인 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 본체는 중실형으로 형성되는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 본체는 열전도율이 30W/m·K 이상인 세라믹재질인 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 본체는 전원인가시 10초가 경과된 시점에서 200℃ 이상의 온도로 승온되는 세라믹재질인 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  17. 제 9항에 있어서,
    상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는, 노출면에 소정의 두께로 도포되는 고내열성의 방열코팅층을 포함하는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  18. 제 9항에 있어서,
    상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는, 상기 본체와 발열부 사이에 배치되어 상기 발열부의 발열온도를 측정하는 센서부를 포함하는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 발열부를 구성하는 지지체의 일면에 패턴 형성된 박막형 온도센서인 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
  20. 제 9항에 있어서,
    상기 궐련형 전자담배장치용 발열히터는, 일단부측에 둘레방향을 따라 외측으로 돌출되는 스토퍼가 구비되는 궐련형 전자담배장치용 발열히터.
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