KR20220023450A - 대류형 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

Abstract

대류형 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 물품을 수용하는 수용 공간을 형성하는 하우징 및 메쉬(mesh) 요소가 기류를 통해 수용 공간에 수용된 에어로졸 발생 물품을 가열함으로써 에어로졸을 발생시키도록 구성된 히터부를 포함할 수 있다. 이때, 메쉬 요소는 3차원적으로 가공되어 볼륨 히팅(volume heating)을 수행할 수 있으며, 이로 인해 히터부의 가열 효율 및 열 전달 효율이 크게 개선될 수 있다. 나아가, 이러한 개선에 의해 기류 가열 길이가 감소될 수 있으며, 에어로졸 발생 장치가 컴팩트한 형태로 제조될 수 있다.

Description

대류형 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치{COVECTION HEATER AND AEROSOL-GENERATING APPARATUS INCLUDING THE SAME}

본 개시는 대류형 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 가열 효율과 열 전달 효율을 향상시킴으로써 열 전달 매체로 기능하는 기류 경로의 길이를 효과적으로 줄일 수 있는 대류 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.

근래에 전통 궐련의 단점을 극복하는 대체 흡연 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 전기적으로 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생 장치(e.g. 궐련형 전자 담배)에 관한 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 전기 가열식 에어로졸 발생 장치에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

최근에는, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치는 궐련에 직접적으로 열을 가하는 것이 아니라 기류 경로를 통해 궐련으로 열을 전달하는 대류형 히터 구조가 제안된 바 있다. 그런데, 이러한 히터 구조에서 궐련이 충분히 가열될 만큼 적정한 온도를 만들기 위해서는 발열체와 열 전달 매체로 기능하는 기류 경로의 길이가 충분히 길게 설계되어야 하며, 이는 컴팩트(compact)한 에어로졸 발생 장치의 제조를 어렵게 만든다.

본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 열 전달 매체로 기능하는 기류 경로의 길이를 효과적으로 줄일 수 있는 대류형 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.

본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 물품을 수용하는 수용 공간을 형성하는 하우징 및 3차원적으로 가공된 메쉬(mesh) 요소를 포함하고, 상기 메쉬 요소가 기류를 통해 상기 수용 공간에 수용된 에어로졸 발생 물품을 가열함으로써 에어로졸을 발생시키도록 구성된 히터부를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 메쉬 요소의 적어도 일부는 롤링(rolling)된 메쉬 시트로 이루어질 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 메쉬 요소의 적어도 일부는 폴딩(folding)된 메쉬 시트로 이루어질 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 메쉬 요소의 표면의 적어도 일부에는 절연 처리가 이루어질 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 절연 처리는 세라믹 코팅을 통해 이루어질 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 히터부에 전력을 공급하는 배터리를 더 포함하고, 상기 메쉬 요소는 상기 공급된 전력에 의해 직접 발열하는 저항성 가열 요소일 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 히터부는 인덕터(inductor)를 더 포함하고, 상기 메쉬 요소는 상기 인덕터에 의해 유도 가열됨에 따라 발열할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 히터부는 상기 수용 공간의 적어도 일부를 감싸도록 배치되고 상기 메쉬 요소에서 발생된 열을 전도 방식으로 상기 수용된 에어로졸 발생 물품으로 전달하는 전도부를 더 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 히터부 주변에 배치되고, 적어도 일부가 중공형 비드의 다공성 집합체로 이루어진 단열부를 더 포함할 수 있다.

상술한 본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 대류 가열을 수행하는 히터부의 메쉬(mesh) 요소가 3차원적으로 가공된 바디(body)를 가질 수 있다. 예를 들어, 메쉬 시트를 롤링(rolling)하거나 폴딩(folding)함으로써 메쉬 요소가 제조될 수 있다. 이러한 메쉬 요소는 작은 공간 내에서 복잡한 기류 경로를 형성할 수 있고 3차원적인 바디를 통해 볼륨 히팅(volume heating)을 수행할 수 있기 때문에, 히터부의 가열 효율과 열 전달 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 히터부의 가열 효율과 열 전달 효율이 향상됨에 따라, 열 전달 매체로 기능하는 기류 경로의 길이와 히터부의 크기가 혁신적으로 감소될 수 있으며, 이에 따라 사용자의 니즈(needs)에 부합하는 컴팩트(compact)한 에어로졸 발생 장치가 용이하게 설계 및 제조될 수 있다.

또한, 메쉬 요소의 표면에 절연 처리가 이루어질 수 있다. 절연 처리는 접촉에 의한 쇼트와 국부적 과열을 방지함으로써 메쉬 요소의 안전성을 향상시키고 전체적으로 균일한 발열이 일어나도록 할 수 있다.

또한, 전도 방식으로 열을 에어로졸 발생 물품으로 전달하는 전도부를 배치함으로써, 히터부의 가열 효율 및 열 전달 효율이 더욱 향상될 수 있다.

또한, 장치 내부에 중공형 비드의 집합체로 구현된 단열부를 배치함으로써, 에어로졸 발생 장치 내부의 열이 외부로 손실되는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라, 히터부의 가열 효율 및 열 전달 효율은 더욱 향상될 수 있다.

또한, 중공형 비드 집합체의 외면에 방수막을 배치함으로써, 액적화된 부류연이 단열재에 흡수되는 문제가 미연에 방지될 수 있다. 이에 따라, 단열부의 성능이 지속적으로 유지될 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타내는 예시적인 구성도이다.
도 2는 단순 기류 경로를 열 전달 매체로 이용하는 대류형 히터 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 메쉬 요소와 그의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타내는 예시적인 구성도이다.
도 7은 본 개시의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타내는 예시적인 구성도이다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 단열부를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 히터부가 적용될 수 있는 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치를 나타내는 예시적인 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 개시에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 개시의 다양한 실시예들에 대한 설명에 앞서, 설명에 사용되는 몇몇 용어들에 대하여 명확하게 하기로 한다.

이하의 실시예들에서, "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸(aerosol)을 형성할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는 액상일 수 있다.

예를 들어, 고체의 에어로졸 형성 기재는 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있으며, 액상의 에어로졸 형성 기재는 니코틴, 담배 추출물 및/또는 다양한 향미제를 기초로 하는 액상 조성물을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니다.

보다 구체적인 예로서, 액상의 에어로졸 형성 기재는 프로필렌글리콜(PG) 및 글리세린(GLY) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 에어로졸 형성 기재는 니코틴, 수분 및 가향 물질 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 에어로졸 형성 기재는 계피, 캡사이신 등의 다양한 첨가 물질을 더 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 유동성이 큰 액체 물질뿐만 아니라 젤 또는 고형분 형태의 물질을 포함할 수도 있다. 이와 같이, 에어로졸 형성 기재의 조성 성분은 실시예에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 그 조성 비율 또한 실시예에 따라 달라질 수 있다. 이하의 설명에서, 액상은 액상의 에어로졸 형성 기재를 지칭하는 것일 수 있다.

이하의 실시예들에서, "에어로졸 발생 물품"은 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물품을 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 예를 들어 궐련이 될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다.

이하의 실시예들에서, "에어로졸 발생 장치"는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 형성 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 예를 들어 액상 카트리지를 이용하는 액상형 에어로졸 발생 장치, 액상 카트리지와 에어로졸 발생 물품(e.g. 궐련)을 함께 이용하는 하이브리드형 에어로졸 발생 장치를 포함할 수 있다. 단, 이외에도 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치가 더 포함될 수 있어서, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니다. 에어로졸 발생 장치의 몇몇 예시에 대해서는 도 1, 도 9 내지 도 11을 참조하도록 한다.

이하의 실시예들에서, "퍼프(puff)"는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어 당기는 상황을 의미할 수 있다.

이하, 본 개시의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10-1)를 개략적으로 나타내는 예시적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(10-1)는 외부 하우징(11), 내부 하우징(12) 및 히터부(13)를 포함할 수 있다. 다만, 도 1에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 도시되어 있지는 않으나, 에어로졸 발생 장치(10-1)는 히터부(13)에 전력을 공급하는 배터리(미도시), 에어로졸 발생 장치(10-1)의 구성요소(e.g. 히터부 13, 배터리 등)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(10-1)의 각 구성요소에 대하여 설명하도록 한다.

외부 하우징(11)은 에어로졸 발생 장치(10-1)의 외관을 형성할 수 있다. 또한, 외부 하우징(11)은 에어로졸 발생 물품(2)을 수용하기 위한 수용 공간을 형성할 수 있다. 에어로졸 발생 물품(2)은 수용 공간에 수용된 상태로 가열되어 에어로졸을 발생시킬 수 있으며, 발생된 에어로졸은 사용자의 구부를 통해 흡입될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(2)은 예를 들어 궐련이 될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

에어로졸 발생 물품(2)의 일부분(21)에는 고체 에어로졸 형성 기재가 포함될 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 히터부(13)에 의해 가열되어 에어로졸을 형성할 수 있다.

다음으로, 내부 하우징(12)은 에어로졸 발생 장치(10-1) 내부의 구조를 정의할 수 있다. 내부 하우징(12)의 소재, 배치 형태 등은 에어로졸 발생 장치(100)의 내부 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

다음으로, 히터부(13)는 수용 공간에 수용된 에어로졸 발생 물품(2)을 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 히터부(13)는 수용 공간에 이격 배치되어 기류를 통해 열을 전달함으로써(즉, 대류 방식으로) 에어로졸 발생 물품(2)을 가열할 수 있다. 예컨대, 퍼프 시에 히터부(13)에 의해 가열된 주변 공기가 기류를 따라 에어로졸 발생 물품(2) 쪽으로 전달됨으로써, 에어로졸 발생 물품(2)이 가열될 수 있다.

상기와 같은 가열 기능을 원활하게 수행하기 위해, 히터부(13)는 3차원적으로 가공된 메쉬 요소(131)를 포함할 수 있다. 여기서, 메쉬 요소(131)는 발열체이자 열 전달 매체로 기능할 수 있는데, 메쉬 요소(131)를 3차원적으로 가공하는 이유는 작은 공간 내에서 복잡한 기류 경로가 형성됨과 동시에 볼륨 히팅(volume heating)이 일어날 수 있어 가열 효율과 열 전달 효율이 함께 향상될 수 있기 때문이다.

히터부(13)의 세부 구성요소와 가열 방식은 다양할 수 있으며, 이는 실시예에 따라 달라질 수 있다.

몇몇 실시예들에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 히터부(13)는 메쉬 요소(13)와 배터리(미도시)와 전기적으로 연결된 단자(132)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 메쉬 요소(131)는 금속 등과 같이 전기 저항성을 갖는 소재로 구현되어 단자(132)를 통해 전력이 공급됨에 따라 열을 발생시킬 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 메쉬 요소(131)는 전기 저항성 요소일 수 있다.

다른 몇몇 실시예들에서, 히터부(13)는 메쉬 요소(13)와 이를 유도 가열하기 위한 인덕터(inductor; 미도시)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 메쉬 요소(13)는 유도 가열이 가능한 소재로 구현되어, 인덕터(미도시)에 의해 유도 가열됨에 따라 열을 발생시킬 수 있다. 이러한 소재의 예로는 알루미늄, 스테인리스강(e.g. SUS304, SUS430)과 같이 철을 함유한 금속 소재, 강자성체, 유도 가열이 가능한 비철금속 소재 등을 포함할 수 있으나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

앞서 언급한 바와 같이, 상술한 실시예들에서, 메쉬 요소(131)는 볼륨 히팅을 수행하는 발열체이자 열 전달 매체로 기능할 수 있다. 구체적으로, 메쉬 요소(131)는 3차원적인 구조(바디)를 통해 열을 발생시키기 때문에(즉, 볼륨 히팅을 수행하기 때문에), 평면형 발열체보다 가열 성능이 우수할 수 있다. 또한, 메쉬 요소(131)는 내부에 형성된 복잡한 기류 경로를 통해 열을 축적하고 전달할 수 있어서(열 전달 매체로서의 기능), 차지하고 있는 공간 대비 열 전달 성능이 우수할 수 있다. 또한, 이러한 특성들로 인해, 기류 경로의 길이(L)와 히터부(13)의 크기가 혁신적으로 감소될 수 있다. 보다 이해의 편의를 제공하기 위해, 도 2에 예시된 대류형 히터 구조와 비교하여 설명하도록 한다.

도 2는 단순 기류 경로를 열 전달 매체로 이용하는 대류형 히터 구조를 예시하고 있다.

도 2에 예시된 대류형 히터(3)는 세라믹 봉에 가열선을 감은 형태를 갖고, 가열선 주변의 공기가 단순 기류 경로를 통해 전달됨으로써 에어로졸 발생 물품(2)을 가열하는 구조를 채택하고 있다. 이러한 구조에서는, 가열된 공기가 충분하게 축적되기 어렵기 때문에 대류형 히터(3)의 가열 면적이 상당히 커져야 하며, 이로 인해 대류형 히터(3)와 열 전달 매체로 작용하는 기류 경로의 길이(L)도 충분히 길게 설계되어야만 한다. 즉, 도 2에 예시된 구조에서는, 대류형 히터(3)의 크기가 커질 수 밖에 없어, 에어로졸 발생 장치가 컴팩트하게 제조되기 어렵다.

이와 달리, 도 1에 예시된 히터부(13)에서는, 메쉬 요소(131) 내부에 복잡한 기류 경로가 형성되고 볼륨 히팅이 이루어지면서, 공간 대비 가열 면적(즉, 기류와 메쉬 요소의 접촉 면적)이 상당히 증가될 수 있다. 이에 따라, 작은 공간 내에서도 공기가 충분하게 가열될 수 있고, 그 결과로 기류 경로의 길이(L)가 혁신적으로 짧아질 수 있으며, 에어로졸 발생 장치(10-1)도 컴팩트한 형태로 제조될 수 있다. 뿐만 아니라, 히터부(13)의 가열 효율이 크게 향상되기 때문에, 소비 전력 또한 크게 감소될 수 있다.

한편, 메쉬 요소(131)를 3차원적으로 가공하는 방식은 다양할 수 있으며, 이 또한 실시예에 따라 달라질 수 있다.

몇몇 실시예들에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 메쉬 시트(133)를 롤링(rolling)함으로써 3차원적인 바디(body)를 갖는 메쉬 요소(131-1)가 형성될 수 있다. 도 3은 메쉬 시트(133)가 원형을 이루며 롤링된 것을 예로써 도시하고 있으나, 이는 이해의 편의를 제공하기 위한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위가 이러한 롤링 형태에 한정되는 것은 아니다. 가령, 롤링의 형태는 타원형, 삼각형, 사각형 등이 될 수도 있다. 또한, 롤링 횟수 또한 얼마든지 달라질 수 있다.

다른 몇몇 실시예들에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 메쉬 시트(133)를 폴딩(folding)함으로써 3차원적인 바디를 갖는 메쉬 요소(131-2)가 형성될 수 있다. 다만, 본 개시의 범위가 도 4에 예시된 폴딩 형태에 한정되는 것은 아니며, 폴딩의 형태는 달라질 수도 있다. 또한, 폴딩 횟수 또한 얼마든지 달라질 수 있다.

한편, 메쉬 시트(133)를 롤링하거나 폴딩하는 경우, 표면 접촉에 의해 쇼트가 발생하거나(e.g. 가열 패턴이 포함된 메쉬 히터의 경우) 롤링 또는 폴딩이 균일하게 이루어지지 않아 발열 시에 국부적 과열이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 개시의 몇몇 실시예들에서는, 메쉬 요소(131)의 표면에 절연 처리가 수행될 수 있다. 이하, 본 실시예에 대하여 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.

도 5는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 메쉬 요소(131)의 제조 방법을 나타내는 예시적인 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 메쉬 시트를 가공하여 3차원적인 바디를 형성하고, 바디 표면에 절연 처리를 수행함으로써 메쉬 요소(131)가 제조될 수 있다(S10, S20). 상기 가공은 상술한 바와 같이 롤링 또는 폴딩 방식으로 수행될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 절연 처리는 메쉬 요소(131)의 표면의 적어도 일부에 수행될 수 있으며, 절연 처리 영역은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 단자(132)를 제외한 메쉬 요소(131)의 전체 표면에 절연 처리가 수행될 수 있다. 다른 예로서, 메쉬 요소(131)의 전체 표면 중에서 시트 간 접촉 부위에만 절연 처리가 수행될 수도 있다.

상기 절연 처리는 예를 들어 세라믹 코팅을 통해 수행될 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 방식으로 절연 처리가 수행될 수도 있다. 또한, 세라믹 코팅은 법랑 입히기, 용사법, 화학 증착법 등과 같이 다양한 코팅 기법에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 본 개시의 범위가 특정 코팅 기법에 의해 제한되는 것은 아니다.

세라믹 코팅이 수행되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 메쉬 시트(133)를 3차원적으로 가공한 다음에 세라믹을 코팅하는 것이 바람직할 수 있다. 세라믹 코팅을 먼저 수행하는 경우, 코팅 후 굳어진 상태의 세라믹이 메쉬 시트(133)가 가공됨에 따라 파손(e.g. 폴딩 부위에서 세라믹이 깨질 수 있음)될 수 있기 때문이다. 다만, 다른 방식으로 절연 처리가 수행되는 경우, 도 5에 도시된 바와는 달리, 절연 처리 후에 메쉬 시트(133)에 대한 가공이 이루어질 수도 있다.

한편, 도시되어 있지는 않으나, 에어로졸 발생 장치(10-1)는 배터리(미도시) 및 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

배터리(미도시)는 에어로졸 발생 장치(10-1)의 전기적 구성요소에게 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(미도시)는 히터부(13) 또는 제어부(미도시)에게 전력을 공급할 수 있다. 배터리(미도시)의 전력 공급은 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다.

다음으로, 제어부(미도시)는 에어로졸 발생 장치(10-1)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(미도시)는 배터리(미도시)의 동작과 히터부(13)의 가열 온도 등을 제어할 수 있다.

배터리(미도시) 및 제어부(미도시)에 대해서는 추후 도 9 내지 도 11을 참조하여 부연 설명하도록 한다.

지금까지, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 개시의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10-1)에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 대류 가열을 수행하는 히터부(13)의 메쉬 요소(131)가 3차원적으로 가공된 바디를 가질 수 있다. 이러한 메쉬 요소는 작은 공간 내에서 복잡한 기류 경로를 형성할 수 있고 3차원적인 바디를 통해 볼륨 히팅을 수행할 수 있기 때문에, 히터부(13)의 가열 효율과 열 전달 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 히터부(13)의 가열 효율과 열 전달 효율이 향상됨에 따라, 열 전달 매체로 기능하는 기류 경로의 길이와 히터부(13)의 크기가 혁신적으로 감소될 수 있으며, 이에 따라 사용자의 니즈(needs)에 부합하는 컴팩트(compact)한 에어로졸 발생 장치가 용이하게 설계 및 제조될 수 있다.

이하에서는, 본 개시의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10-2)에 대하여 설명하도록 한다. 이하의 설명에서는, 본 개시의 명료함을 위해, 중복되는 설명은 배제하고 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명을 이어가도록 한다.

도 6은 본 개시의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10-2)를 개략적으로 나타내는 예시적인 구성도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 히터부(13)는 수용 공간에 수용된 에어로졸 발생 물품(2)에 열적으로 인접하여 배치된 전도부(14)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전도부(14)는 상기 수용된 에어로졸 발생 물품(2)의 적어도 일부를 감싸는 형태로 배치될 수 있고, 에어로졸 형성 기재가 포함된 부분(21)과 열적으로 인접하도록 배치될 수 있다.

도시된 바와 같이, 전도부(14)는 열 전도성 소재로 구현되어 전도 방식으로 메쉬 요소(131)에 의해 발생된 열을 에어로졸 발생 물품(2)으로 전달할 수 있다. 이에 따라, 히터부(13)의 열 전달 효율이 더욱 향상될 수 있으며, 히터부(13)와 에어로졸 발생 장치(10-2)가 더욱 컴팩트한 형태로 제조될 수 있다.

지금까지, 도 6을 참조하여 본 개시의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10-2)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 개시의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10-3)에 대하여 설명하도록 한다.

도 7은 본 개시의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10-3)를 나타내는 예시적인 구성도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(10-3)는 내부 하우징(12)과 전도부(14) 사이에 배치된 단열부(15)를 더 포함할 수 있다. 다만, 몇몇 실시예에서는, 전도부(14)는 생략될 수도 있는데, 이와 같은 경우, 단열부(15)는 내부 하우징(12) 내측에 배치될 수 있다.

단열부(15)는 에어로졸 발생 장치(10-3) 내부의 열이 외부로 손실되는 것을 차단함으로써, 히터부(13)의 가열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 나아가, 단열부(15)는 히터부(13)에 의해 발생된 열이 에어로졸 발생 물품(2)으로 집중되도록 함으로써, 에어로졸 발생 장치(10-3)의 예열 시간을 단축시키고 소비 전력도 감소시킬 수 있다. 또한, 빠른 예열을 통해 에어로졸 발생 물품(2)의 초기 끽미감도 향상시킬 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 단열부(15)는 중공형 비드(151)의 집합체와 집합체 외면에 형성된 방수막(152)을 포함할 수 있다. 중공형 비드는 예를 들어 세라믹 소재의 중공형 비드가 될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 방수막은 예를 들어 유리막, 폴리이미드(polyimide) 코팅막, 발수 코팅막 또는 이들의 조합을 포함할 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에 따르면, 수분 흡수로 인해 단열부(15)의 성능이 저감되는 문제가 해결될 수 있다. 가령, 부류연(sidestream smoke)이 장치 내로 침투하여 액적화되는 경우, 단열재가 젖어서 단열 능력이 점차적으로 저하될 수 있다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 방수막으로 인해 액적화된 부류연의 흡수가 미연에 차단됨으로써 이와 같은 문제가 해결될 수 있다.

상술한 실시예에서, 중공형 비드(151)의 직경은 75㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 바람직하게는, 중공형 비드의 직경은 100㎛ 내지 450㎛, 150㎛ 내지 450㎛, 또는 150㎛ 내지 400㎛일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서 우수한 단열 성능과 제조의 용이성이 확보될 수 있다. 가령, 중공형 비드(151)의 직경은 75㎛ 이상이 되는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 중공형 비드(151)의 사이즈가 커질수록 단열 성능이 향상되기 때문이다. 또한, 중공형 비드(151)의 직경은 500㎛ 이하가 되는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 중공형 비드(151)의 사이즈가 커질수록 표면의 굴곡이 커져 방수막 형성에 소요되는 비용과 난이도가 증가하기 때문이다.

지금까지 도 7 및 도 8을 참조하여 본 개시의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10-3)에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 에어로졸 장치(10-3) 내부에 중공형 비드(151)의 집합체로 구현된 단열부(15)를 배치함으로써, 에어로졸 발생 장치(10-3) 내부의 열이 외부로 손실되는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라, 히터부(13)의 가열 효율 및 열 전달 효율이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 중공형 비드 집합체의 외면에 방수막(152)을 배치함으로써, 액적화된 부류연이 흡수되는 문제가 미연에 방지될 수 있다. 이에 따라, 시간이 경과하더라도 단열부(15)의 성능이 보존될 수 있다.

이하에서는, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 히터부(13)가 적용될 수 있는 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)에 대하여 설명하도록 한다.

도 9 내지 도 11은 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)를 나타내는 예시적인 블록도이다. 도면들에 자세히 도시되어 있지는 않으나, 앞서 언급한 히터부(13) 및 이와 관련된 기술적 구성(e.g. 단열부 15)은 히터부(140)를 구현하기 위해 적용될 수 있다.

도 9는 궐련형 에어로졸 발생 장치(100-1)를 예시하고 있고, 도 10 및 도 11은 액상과 궐련을 함께 이용하는 하이브리드형 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)를 예시하고 있다. 이하, 각 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)에 대하여 설명하도록 한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(100-1)는 히터부(140), 배터리(130) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다. 단, 이는 본 개시의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예일뿐이며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 추가되거나 생략될 수 있음은 물론이다. 또한, 도 9에 도시된 에어로졸 발생 장치(100-1)의 각각의 구성 요소들은 기능적으로 구분되는 기능 요소들을 나타낸 것으로서, 복수의 구성 요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 통합되는 형태로 구현되거나, 단일 구성 요소가 복수의 세부 기능 요소로 분리되는 형태로 구현될 수도 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(100-1)의 각 구성 요소에 대하여 설명하도록 한다.

히터부(140)는 대류 방식으로 궐련(150)을 가열할 수 있다. 궐련(150)은 고체 에어로졸 형성 기재를 포함하고, 가열됨에 따라 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 발생된 에어로졸은 사용자의 구부를 통해 흡입될 수 있다. 히터부(140)의 동작 및/또는 가열 온도는 제어부(120)에 의해 제어될 수 있다. 히터부(140)에 대해서는 앞서 언급한 히터부(13)에 대한 설명 내용을 더 참조하도록 한다.

다음으로, 배터리(130)는 에어로졸 발생 장치(100-1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(130)는 히터부(140)가 궐련(150)에 포함된 에어로졸 형성 기재를 가열할 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(120)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.

또한, 배터리(130)는 에어로졸 발생 장치(100-1)에 설치된 디스플레이(미도시), 센서(미도시), 모터(미도시) 등의 전기적 구성요소가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.

다음으로, 제어부(120)는 에어로졸 발생 장치(100-1)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 히터부(140) 및 배터리(130)의 동작을 제어할 수 있고, 에어로졸 발생 장치(100-1)에 포함된 다른 구성요소들의 동작도 제어할 수 있다. 제어부(120)는 배터리(130)가 공급하는 전력, 히터부(140)의 가열 온도 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 에어로졸 발생 장치(100-1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(100-1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.

제어부(120)는 적어도 하나의 프로세서(processor)에 의해 구현될 수 있다. 상기 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 제어부(120)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 자명하게 이해할 수 있다.

이하에서는, 도 10 및 도 11을 참조하여 하이브리드형 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)에 대하여 간략하게 설명하도록 한다.

도 10은 증기화기(1)와 궐련(150)이 병렬로 배치된 에어로졸 발생 장치(100-2)를 예시하고 있고, 도 11은 증기화기(1)와 궐련(150)이 직렬로 배치된 에어로졸 발생 장치(100-3)를 예시하고 있다. 그러나, 에어로졸 발생 장치의 내부 구조가 도 10 및 도 11에 예시된 것에 한정되는 것은 아니며, 설계 방식에 따라 구성요소의 배치는 변경될 수 있다.

도 10 및 도 11에서, 증기화기(1)는 액상의 에어로졸 형성 기재를 기화시켜 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 증기화기(1)에서 발생된 에어로졸은 궐련(150)을 통과하여 사용자의 구부를 통해 흡입될 수 있다.

증기화기(1)의 세부 구성 및 동작은 다양하게 설계될 수 있다. 예를 들어, 증기화기(1)는 액상의 에어로졸 형성 기재를 저장하는 액상 저장조, 에어로졸 형성 기재를 흡수하는 윅(wick) 및 가열 요소를 포함할 수 있고, 가열 요소가 윅에 흡수된 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 이때, 가열 요소의 동작 및/또는 가열 온도는 제어부(120)에 의해 제어될 수 있다. 다른 예로서, 증기화기(1)는 액상 저장조 및 초음파 발생기를 포함할 수 있고, 초음파 발생기에 의해 발생된 초음파 진동을 통해 액상을 기화시킬 수도 있다.

참고로, 증기화기라는 용어는 당해 기술 분야에서 무화기, 아토마이저(atomizer), 카토마이저(catomizer) 등의 용어와 혼용되어 사용될 수 있으나, 동일한 대상을 지칭할 수 있다.

지금까지 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 히터부(13)가 적용될 수 있는 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)에 대하여 설명하였다.

이상에서, 본 개시의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 개시의 기술적 사상이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 개시가 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10-1, 10-2, 10-3: 에어로졸 발생 장치
2: 에어로졸 발생 물품
11: 외부 하우징
12: 내부 하우징
13: 히터부
131, 131-1, 131-2: 메쉬요소
132: 단자
14: 전도부
15: 단열부
100-1, 100-2, 100-3: 에어로졸 발생 장치
1: 증기화기
120: 제어부
130: 배터리
140: 히터부
150: 궐련

Claims (10)

1. 에어로졸 발생 물품을 수용하는 수용 공간을 형성하는 하우징; 및
   3차원적으로 가공된 메쉬(mesh) 요소를 포함하고, 상기 메쉬 요소가 기류를 통해 상기 수용 공간에 수용된 에어로졸 발생 물품을 가열함으로써 에어로졸을 발생시키도록 구성된 히터부를 포함하는,
   에어로졸 발생 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 메쉬 요소의 적어도 일부는 롤링(rolling)된 메쉬 시트로 이루어지는,
   에어로졸 발생 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 메쉬 요소의 적어도 일부는 폴딩(folding)된 메쉬 시트로 이루어지는,
   에어로졸 발생 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 메쉬 요소의 표면의 적어도 일부에는 절연 처리가 이루어지는,
   에어로졸 발생 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 절연 처리는 세라믹 코팅을 통해 이루어지는,
   에어로졸 발생 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 히터부에 전력을 공급하는 배터리를 더 포함하고,
   상기 메쉬 요소는 상기 공급된 전력에 의해 직접 발열하는 저항성 가열 요소인,
   에어로졸 발생 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 히터부는 인덕터(inductor)를 더 포함하고,
   상기 메쉬 요소는 상기 인덕터에 의해 유도 가열됨에 따라 발열하는,
   에어로졸 발생 장치.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 히터부는 상기 수용 공간의 적어도 일부를 감싸도록 배치되고 상기 메쉬 요소에서 발생된 열을 전도 방식으로 상기 수용된 에어로졸 발생 물품으로 전달하는 전도부를 더 포함하는,
   에어로졸 발생 장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 히터부 주변에 배치되고, 적어도 일부가 중공형 비드의 다공성 집합체로 이루어진 단열부를 더 포함하는,
   에어로졸 발생 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 단열부는 상기 다공성 집합체의 외면에 형성된 방수막을 더 포함하는,
    에어로졸 발생 장치.

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