KR20220154465A - 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세입자 발생장치에 구비되는 히터로, 궐련의 내측 및 외측에서 동시에 가열하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터에 관한 것이다.
본 발명은, 분할된 외부 히터 및 봉침 히터를 모두 구비하는 유도 가열 히터로 이중으로 가열함으로써 궐련을 가열하는 가열량을 증가시킬 수 있는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터를 제공한다.

Description

이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터{INDUCTION HEATING HEATER HAVING DOUBLE HEATERS}
본 발명은 미세입자 발생장치에 구비되는 히터로, 궐련의 내측 및 외측에서 동시에 가열하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 유도 가열 장치를 도시한 도면이다. 유도 가열 장치(1)는, 플라스틱으로 형성될 수 있는 장치 하우징(10), 및 충전식 배터리(11a)를 포함하는 DC 전원(11)(도 2 참조)을 포함하고 있다.
유도 가열 장치(1)는, 충전식 배터리(11a)를 충전하기 위한 충전 스테이션(charging station) 또는 충전 장치에 유도 가열 장치를 도킹하기 위한 핀(12a)을 포함하는 도킹 포트(docking port; 12)를 더 포함하고 있다. 또한, 유도 가열 장치(1)는 원하는 주파수, 예를 들어 상기에서 언급한 바와 같이 5MHz의 주파수에서 작동하도록 구성된 전력 공급 전자기기(13)를 포함하고 있다. 전력 공급 전자기기(13)는, 적절한 전기 연결부(13a)를 통해 충전식 배터리(110)에 전기적으로 연결되어 있다.
서셉터(21)를 포함하는 담배-함유 고체 에어로졸 형성 기재(20)는 장치 하우징(10)의 근위 말단에서 공동(14) 내에 수용되어서, 작동하는 동안, 인덕터(L2)(나선형으로 권선된 원통형 인덕터 코일)가 흡연 물품(2)의 담배-함유 고체 에어로졸 형성 기재(20)의 서셉터(21)에 유도 결합된다. 흡연 물품(2)의 필터부(22)는 유도 가열 장치(1)의 공동(14) 외부에 배열되어서, 작동 동안, 소비자가 필터부(22)를 통해 에어로졸을 흡인할 수도 있다.
유도 가열 장치는 에어로졸 형성 기재에 열적으로 인접하여 배열되어 있는 인덕터(inductor)를 포함하고, 에어로졸 형성 기재는 서셉터(susceptor)를 포함하고 있다. 인덕터의 교번 자기장은 서셉터에 히스테리시스 손실(hysteresis loss)과 와류(eddy current)를 발생시켜, 서셉터로 하여금, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 성분을 방출할 수 있는 온도까지 에어로졸 형성 기재를 가열하게 한다.
대한민국등록특허공보 10-0385395 대한민국등록특허공보 10-1678335 대한민국 공개특허 10-2017-0007235
본 발명은 궐련의 내측 및 외측에서 동시에 가열하는 이중 가열 히터를 구비하며, 와류전손 또는 히스테리시스손을 증가시킬 수 있도록 복수 개로 분할된 외부 히터 또는 중공을 가지는 봉침 히터를 구비하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 분할된 외부 히터 및 봉침 히터를 모두 구비하는 유도 가열 히터로 이중으로 가열함으로써 궐련을 가열하는 가열량을 증가시킬 수 있는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터를 제공한다.
본 발명에 제공하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터는, 개구 및 공극을 가지고 있어 유도기전력에 의한 와류전손 또는 히스테리시스손을 증가시킬 수 있고, 그에 따라 발열량을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 유도 가열 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 종단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 횡단면도,
도 4는 서로 다른 분할 갯수를 가지는 외부 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 예들을 도시한 도면,
도 5는 도 4는 서로 다른 외경을 가지는 봉침 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 예들을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 외부 히터가 텐션을 가지도록 설치된 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터를 도시한 도면,
도 7은 도 6의 히터에 궐련이 삽입된 모습을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터가 구비하는 중공의 봉침 히터를 도시한 도면,
도 9은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중공의 봉침 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 단면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터는, 유도가열코일(100)과 유도가열코일(100)에 의해 자화발열하는 서셉터인 외부 히터(200)와 봉침 히터(300)를 구비한다. 또한 유도가열코일(100), 외부 히터(200), 봉침 히터(300)를 고정하며, 궐련을 수용하는 공간을 형성하는 히터 프레임(400)과 히터 프레임(400)을 지지하는 지지부(500)를 구비한다.
궐련이 히터 프레임(400) 내로 삽입되면, 외부 히터(200)는 궐련을 외부에서 가열하고, 봉침 히터(300)는 궐련 내로 삽입되어 궐련의 내부에서 가열한다. 따라서 이중 히터를 구비하기 때문에 가열량이나, 열 전도도를 높일 수 있고, 전류 효율을 개선할 수 있다. 또한 단시간에 궐련을 가열할 수 있으며, 궐련에서 발생하는 풍미를 향상시킬 수 있다.
이때, 봉침 히터(300)의 열전도율은 72.1W/m*K 이상인 것이 바람직하며, 궐련 내로 열을 효과적으로 전달할 수 있다.
도 4는 서로 다른 분할 갯수를 가지는 외부 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 예들을 도시한 도면이다.
외부 히터(200)는 궐련에 밀착될 수 있도록 곡률을 가진 판재 형태이며, 필요에 따라 외부 히터(200)의 갯수와 총 면적, 즉 외부 히터(200) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
유도가열 코일에 특정 공진주파수를 가지는 교류 전류를 흘리면, 유도기전력에 의한 와류전손 또는 히스테리시스손이 발생하며, 개구율에 따라 발열량이 달라진다. 실험에 따르면 외부 히터(200) 사이의 간격이 커질수록 외부 히터(200)의 온도뿐만 아니라 봉침 히터의 온도도 함께 증가한다.
그러나 외부 히터(200)의 면적이 줄어들면 전체 발열면적이 줄어들기 때문에, 전체 발열 면적과 발열 온도를 필요에 따라 최적화하여 설계할 수 있다.
도 5은 서로 다른 외경을 가지는 봉침 히터들을 도시한 도면이다. 설계 과정에서 필요에 따라, 봉침 히터의 외경을 변경할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 외부 히터가 텐션을 가지도록 설치된 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터를 도시한 도면, 도 7은 도 6의 히터에 궐련이 삽입된 모습을 도시한 도면이다. 외부 히터(200a)를 적절한 텐션을 가지도록 설치 부재(210a)에 양단을 고정하여 중앙이 돌출되어 구부러지도록 설치할 수 있다. 이 경우, 텐션을 가지고 돌출된 외부 히터(200a)는 궐련(A)이 삽입되면, 궐련을 고정하는 역할을 겸할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터가 구비하는 중공의 봉침 히터를 도시한 도면, 도 9은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중공의 봉침 히터를 구비하는 유도 가열 히터의 단면도이다.
중공의 봉침 히터(300a)는, 뾰족한 첨단(310a)을 구비하여 궐련 내로 쉽게 삽입될 수 있도록 형성하면서, 내부에 중공(320a)을 형성한다. 내부에 중공을 형성할 경우 특정 공진주파수를 가지는 교류 전류를 흘리면, 중공을 가지는 봉침 히터(300a)는 유도기전력에 의한 와류전손 또는 히스테리시스손에 의해 가열되며, 중공이 없는 봉침 히터에 비해 발열 온도 높아진다.
한편, 외부 히터나 봉침 히터와 같은 발열체는, SUS, 냉간압연강, 열간압연강 등의 강자성체나, 연자성체 재질로 제조될 수 있다.

Claims (5)

  1. 유도기전력에 의한 와류전손을 이용하여 서셉터를 발열시키는 유도 가열 히터에 있어서,
    유도기전력을 제공하는 유도가열코일;
    유도가열코일에 의해 자화발열하는 서셉터인 봉침형 히터; 및
    유도가열코일에 의해 자화발열하는 서셉터이며, 궐련의 외부에서 궐련을 가열하는 복수 개의 외부 히터;를 포함하며,
    궐련의 내측 및 외측에서 동시에 가열하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    외부 히터는 궐련에 밀착될 수 있도록 곡률을 가진 판재 형태인 것을 특징으로 하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    외부 히터를 고정하는 설치 부재;를 더 포함하며,
    외부 히터는 상단과 하단이 설치 부재에 고정되며 중앙이 내측으로 돌출되어 텐션을 갖도록 구부러진 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터.
  4. 제1항에 있어서,
    봉침형 히터의 지름은 2.0mm 내지 4.0mm인 것을 특징으로 하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터.
  5. 제1항에 있어서,
    봉침형 히터는 내부에 중공이 형성된 것을 특징으로 하는 이중 히터를 구비하는 유도 가열 히터.
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