KR102278589B1 - 유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치 및 유도가열방식을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 방법 - Google Patents

유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치 및 유도가열방식을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 교류 전류가 인가되면 교류 자기장을 발생시키는, 서로 다른 권선 수를 갖는 복수의 코일; 상기 코일들로부터 발생된 교류 자기장 내에서 열을 발생시키는 방식으로, 인접한 에어로졸 생성기질을 가열하여 에어로졸을 생성시키는 서셉터; 및 상기 코일들에 기설정된 교류 전류가 각각 공급되도록 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 서셉터를 구성하는 제1부분 및 제2부분이 상기 복수의 코일에 공급되는 교류 전류에 의해 차등적으로 가열되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치를 개시한다.

Description

유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치 및 유도가열방식을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 방법 {Apparatus for generating aerosol using induction heating and method thereof}
본 발명은 유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치 및 유도가열방식을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 방법에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로는, 인덕터와 같은 코일(coil)에 교류 전류를 흘려서 발생되는 교류 자기장에 의해서 서셉터을 구성하는 물질이 가열되는 현상을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 에어로졸 생성장치 및 그 방법에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
대한민국 등록공개공보 제10-1667177호 (2015.11.26)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 유도가열방식을 통해서 에어로졸 생성기질을 포함하고 있는 궐련을 균일하게 가열할 수 있는 에어로졸 생성장치 및 그 에어로졸 생성장치가 구동되는 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 교류 전류가 인가되면 교류 자기장을 발생시키는, 서로 다른 권선 수를 갖는 복수의 코일; 상기 코일들로부터 발생된 교류 자기장 내에서 열을 발생시키는 방식으로, 인접한 에어로졸 생성기질을 가열하여 에어로졸을 생성시키는 서셉터; 및 상기 코일들에 기설정된 교류 전류가 각각 공급되도록 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 서셉터를 구성하는 제1부분 및 제2부분이 상기 복수의 코일에 공급되는 교류 전류에 의해 차등적으로 가열되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 방법은, 제어부가 서로 다른 권선 수를 갖는 복수의 코일에 교류 전류를 공급하여, 교류 자기장을 발생시키는 자기장 발생단계; 및 서셉터가 상기 교류 자기장에 의해 유도 가열되어, 인접한 에어로졸 생성기질을 가열시키는 기질가열단계를 포함하고,상기 기질가열단계는, 상기 서셉터를 구성하는 제1부분 및 제2부분이 상기 복수의 코일에 공급되는 교류 전류에 의해 차등적으로 가열되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이외에도, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성장치가 사용자에게 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 사용자가 유도가열방식에 따라서 동작하는 에어로졸 생성장치를 이용하여 흡연을 하는 경우, 사용자에게 일관된 흡연감을 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 4 및 도 5는 궐련의 예들을 도시한 도면들이다.
도 6은 본 발명에 따른 에어로졸 생성장치의 일 예의 블록도를 도식적으로 타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 따른 에어로졸 생성장치의 다른 일 예의 블록도를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에서 설명한 유도 가열식 에어로졸 생성장치에 포함되는 복수의 코일과 서셉터의 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 8에서 설명한 유도 가열식 에어로졸 생성장치에 포함되는 복수의 코일과 서셉터의 다른 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 도 8에서 설명한 유도 가열식 에어로졸 생성장치에 포함되는 복수의 코일과 서셉터의 또 다른 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 유도가열방식을 이용하여 에어로졸 생성시키는 방법의 일 예의 흐름도를 도시한 도면이다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12) 및 히터(13)를 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 증기화기(18)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 공간에는 궐련(2)이 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 생성 장치(1)에는 본 실시 예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(1)에 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 에어로졸 생성 장치(1)에 히터(13)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(13)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(11), 제어부(12) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(11), 제어부(12), 증기화기(18) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(18) 및 히터(13)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(1)의 설계에 따라, 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 증기화기(18)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13) 및/또는 증기화기(18)를 작동시켜, 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13) 및/또는 증기화기(18)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(2)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13)를 가열할 수 있다.
배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11)는 히터(13) 또는 증기화기(18)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12)는 배터리(11), 히터(13) 및 증기화기(18)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 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, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(13)는 배터리(11)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 히터(13)는 궐련의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(13)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(13)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(13)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(13)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(13)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(1)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(13)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(13)에는 궐련을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 궐련은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 히터(13)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 궐련(2)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1)에는 히터(13)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(13)들은 궐련(2)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(2)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(13)들 중 일부는 궐련(2)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(2)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(18)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(2)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(18)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(1)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(18)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(18)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 생성 장치(1)에 포함될 수도 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 액체 저장부는 증기화기(18)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(18)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 비타민 혼합물은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C 및 비타민 E 중 적어도 하나가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(18)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 증기화기(18) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 궐련(2)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(1)의 배터리(11)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(1)가 결합된 상태에서 히터(13)가 가열될 수도 있다.
궐련(2)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(2)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(2)의 제 2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 제 2 부분에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(1)의 내부에는 제 1 부분의 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부에 제 1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분의 전체 및 제 2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제 2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제 1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제 2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(1)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 궐련(2)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(2)의 내부로 유입될 수도 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 궐련(2)의 예들을 설명한다.
도 4 및 도 5는 궐련의 예들을 도시한 도면들이다.
도 4를 참조하면, 궐련(2)은 담배 로드(21) 및 필터 로드(22)를 포함한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술한 제 1 부분(21)은 담배 로드(21)를 포함하고, 제 2 부분(22)은 필터 로드(22)를 포함한다.
도 4에는 필터 로드(22)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(22)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(22)는 에어로졸을 냉각하는 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(22)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(2)은 적어도 하나의 래퍼(24)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(24)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(2)은 하나의 래퍼(24)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(2)은 2 이상의 래퍼(24)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(241)에 의하여 담배 로드(21)가 포장되고, 래퍼들(242, 243, 244)에 의하여 필터 로드(22)가 포장될 수 있다. 그리고, 단일 래퍼(245)에 의하여 궐련(2) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 필터 로드(22)가 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 래퍼들(242, 243, 244)에 의하여 포장될 수 있다.
담배 로드(21)는 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 담배 로드(21)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(21)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(21)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(21)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(21)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(21)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(21)는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 담배 로드(21)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(21)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 담배 로드(21)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(21)는 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(22)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(22)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(22)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(22)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(22)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
또한, 필터 로드(22)에는 적어도 하나의 캡슐(23)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(23)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(23)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(23)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 5를 참조하면, 궐련(3)은 전단 플러그(33)를 더 포함할 수 있다. 전단 플러그(33)는 담배 로드(31)에 있어서, 필터 로드(32)에 대향하는 일 측에 위치할 수 있다. 전단 플러그(33)는 담배 로드(31)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(31)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(도 1 내지 도 3의 1)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
필터로드(32)은 제1 세그먼트(321) 및 제2 세그먼트(322)를 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 세그먼트(321)은 도 4의 필터 로드(22)의 제1 세그먼트에 대응될 수 있고, 제2 세그먼트(322)는 도 4의 필터 로드(22)의 제3 세그먼트에 대응될 수 있다.
궐련(3)의 직경 및 전체 길이는 도 4의 궐련(2)의 직경 및 전체 길이에 대응될 수 있다.
궐련(3)은 적어도 하나의 래퍼(35)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(35)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(351)에 의하여 전단 플러그(33)이 포장되고, 제2 래퍼(352)에 의하여 담배 로드(31)가 포장되고, 제3 래퍼(353)에 의하여 제1 세그먼트(321)이 포장되고, 제4 래퍼(354)에 의하여 제2 세그먼트(322)가 포장될 수 있다. 그리고, 제5 래퍼(355)에 의하여 궐련(3) 전체가 재포장될 수 있다.
또한, 제5 래퍼(355)에는 적어도 하나의 천공(36)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 천공(36)은 담배 로드(31)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 천공(36)은 도 2 및 도 3에 도시된 히터(13)에 의하여 형성된 열을 담배 로드(31)의 내부로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 제2 세그먼트(322)에는 적어도 하나의 캡슐(34)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(34)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(34)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(34)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 6은 본 발명에 따른 에어로졸 생성장치의 일 예의 블록도를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 에어로졸 생성장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 제1코일(13a), 제2코일(13b), 펄스폭변조처리부(14a), AMP(14b), 디스플레이부(15), 모터(16), 저장장치(17) 및 증기화기(18)를 포함하는 것을 알 수 있다. 이하에서, 설명의 편의를 위해서, 에어로졸 생성장치(1)에 포함되어 있는 각 구성의 일반적인 기능을 1차적으로 설명하고, 2차적으로 실시 예에 따른 제어부(12)의 동작을 상세하게 설명하기로 한다.
배터리(11)는 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 전력을 공급하며, 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 공급되는 전력의 크기는 제어부(12)가 생성한 제어신호에 의해 조절될 수 있다. 실시 예에 따라서, 배터리(11)와 제어부(12)의 사이에는 배터리의 전압을 일정하게 유지시키는 레귤레이터(regulator)가 포함될 수도 있다.
제어부(12)는 제어신호를 생성하여 송신하는 방법을 통해, 에어로졸 생성장치(1)에 포함되어 있는 배터리(11), 제1코일(13a), 제2코일(13b), 펄스폭변조처리부(14a), 디스플레이부(15), 모터(16), 저장장치(17) 및 증기화기(18)들을 총괄적으로 제어한다. 도 6에 도시되어 있지는 않지만, 실시 예에 따라서, 제어부(12)는 사용자의 버튼입력이나 터치입력을 수신하는 입력수신부(미도시) 및 사용자단말과 같은 외부통신장치와 통신을 수행할 수 있는 통신부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 또한, 도 6에 도시되어 있지 않으나, 제어부(12)는 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 대해 비례적분미분제어(PID)를 수행하기 위한 모듈을 추가로 더 포함할 수도 있다.
제1코일(13a) 및 제2코일(13b)은 교류 전류가 공급되면, 교류 자기장을 발생시킨다. 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 의해 발생되는 교류 자기장의 방향 및 세기는 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 공급되는 교류 전류의 방향 및 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)의 고유한 권선의 수 등에 따라 달라질 수 있다. 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 교류 전류가 공급되어 교류 자기장이 발생되면, 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)의 주변에 위치하고 있는 서셉터(susceptor)물질에 영향을 주어서, 서셉터가 가열된다. 이러한 유도 가열 현상은 패러데이의 유도 법칙(Faraday's Law of induction) 및 옴의 법칙(Ohm's Law)으로 설명되는 공지된 현상으로서, 전도체 내의 자기 유도가 변화하는 경우, 변화되는 전기장이 전도체 내에 생성되는 현상을 의미한다.
위와 같이, 본 발명에서는, 전기장이 전도체 내에 생성됨으로써, 와전류(eddy current)가 옴의 법칙에 따라 전도체 내에 흐르게 되고, 와전류는 전류 밀도 및 전도체 저항에 비례하는 열을 발생시키게 된다. 교류 자기장에 의해 열을 발생시키는 서셉터는 에어로졸 생성기질을 포함하는 궐련이 서셉터에 접촉하였을 때, 에어로졸 생성기질을 가열시켜서 에어로졸이 생성되도록 할 수 있다.
펄스폭변조처리부(14a)는 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 PWM(Pulse Width Modulation)신호를 전달하는 방식을 통해서, 제어부(12)가 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 공급되는 전력을 제어할 수 있도록 한다. 실시 예에 따라서, 펄스폭변조처리부(14a)는 제어부(12)에 포함되는 방식으로 구현될 수도 있으며, 펄스폭변조처리부(14a)에서 출력되는 PWM신호는 디지털 펄스폭변조신호(Digital PWM Signal)일 수 있다. 또한, 펄스폭변조처리부(14a)로부터 송신되는 PWM제어신호는 AMP(14b)에 의해 미리 설정된 증폭률에 따라 증폭될 수도 있다.
디스플레이부(15)는 에어로졸 생성장치(1)에서 발생되는 각종 알람메시지(alarm message)를 시각적으로 출력하여 에어로졸 생성장치(1)를 사용하는 사용자가 확인할 수 있게 한다. 사용자는 디스플레이부(15)에 출력되는 배터리 전력부족 메시지나 서셉터의 과열경고메시지 등을 확인하고 에어로졸 생성장치(1)의 동작을 멈추거나 에어로졸 생성장치(1)가 파손되기 전에 적절한 조치를 취할 수 있게 된다.
모터(16)는 제어부(12)에 의해 구동되어 에어로졸 생성장치(1)가 사용할 준비가 되었다는 사실을 사용자가 촉각을 통해 인지할 수 있도록 한다.
저장장치(17)는 제어부(12)가 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 공급되는 전력을 적절하게 제어하여, 에어로졸 생성장치(1)를 사용하는 사용자에게 일관된 풍미를 제공하도록 하기 위한 각종 정보를 저장하고 있다. 저장장치(17)는 플래시 메모리(flash memory)처럼 비휘발성 메모리로 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 더 빠른 데이터 입출력(I/O)속도를 확보하기 위해서 통전시에만 한시적으로 데이터를 저장하는 휘발성 메모리로 구성될 수도 있다.
증기화기(18)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(200)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 도 2 및 도 3에서 설명한 것처럼, 증기화기(18)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있다. 특히, 증기화기(18)는, 액체 저장부에 저장되어 있는 액체 조성물을 가열하기 위한 가열 요소를 포함하고, 액체 저장부는 증기화기(18)로부터 탈착 또는 부착될 수 있도록 제작될 수 있으며, 증기화기(18)와 일체로서 제작될 수도 있다.
스위치(19)는 AMP(14b)로부터 출력되는 증폭제어신호를 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 순차적으로 전달하는 기능을 수행한다. 제어부(12)는 제1코일(13a) 및 제2코일(13b) 중 어느 하나에 택일적으로 PWM신호를 전달할 수 있고, 실시 예에 따라서, 특정 기간동안 제1코일(13a) 및 제2코일(13b) 모두에 PWM신호가 전달될 수 있도록 개폐된다. 스위치(19)는 PWM신호에 따라 개폐되거나, 타이머(Timer)를 내장하여 주기적으로 개폐될 수 있다. 스위치(19)는 실시 예에 따라서, 전계효과트랜지스터(FET)로 대체될 수도 있다.
도 7은 본 발명에 따른 에어로졸 생성장치의 다른 일 예의 블록도를 도시한 도면이다.
도 7에서 도 6과 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
펄스폭변조처리부(14a)에서 출력된 PWM제어신호는 AMP(14b)를 거쳐서 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 전달된다. 도 7에서는 도 6과 달리 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)에 PWM신호를 택일적으로 전달하기 위한 스위치(19)가 별도로 구비되지 않으며, 제어부(12)는 제1코일(13a) 또는 제2코일(13b)에 전달되어야 하는 제어신호를 각각 생성하여, 펄스폭변조처리부(14a)를 거쳐서 제1코일(13a) 또는 제2코일(13b)에 PWM신호가 전달될 수 있도록 한다. 도 6 및 도 7에 모두 미도시되어 있으나, 제1코일(13a) 및 제2코일(13b)의 수신단에는 전력 공급을 최대화하기 위해서 임피던스 매칭(Impedance matching)을 수행하기 위한 구성이 부가된다.
도 6 및 도 7에서의 제어부(12), 펄스폭변조처리부(14a), 디스플레이부(15), 저장장치(17) 및 증기화기(18)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)에 해당하거나, 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제어부(12), 펄스폭변조처리부(14a), 디스플레이부(15), 저장장치(17) 및 증기화기(18)는 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7에 도시된 제1코일(13a) 또는 제2코일(13b)은 복수의 코일을 가장 간결하게 표현한 것이며, 실시 예에 따라서, 에어로졸 생성장치(1)에 포함되는 코일의 개수는 2개보다 더 많을 수 있고, 복수의 코일들은 서로 다른 인덕턴스 또는 단일길이당 권선의 수를 갖게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 서셉터(810), 제1코일(830), 제2코일(850) 및 보빈(870)을 포함한다는 것을 알 수 있다. 전술한 구성들 외의 구성들은 설명의 편의를 위해서 생략되었다고 가정하고, 배터리(11) 및 제어부(12)는 도 1 내지 도 7에서 설명한 기능과 동일한 기능을 수행한다.
서셉터(810)는 교류 전류가 인가된 제1코일(830) 및 제2코일(850)이 교류 자기장을 발생시키면, 그 교류 자기장의 영향을 받아 가열되는 물질로 구성되어 있다. 서셉터(810)는 전자기 에너지를 열로 변환할 수 있는 물질을 지칭하며, 교류 자기장에 의해 서셉터(810)에 유도된 와전류(eddy current)가 서셉터(810)를 가열시킨다. 이때, 서셉터(810) 내부의 자기 이력 손실은 서셉터(810)를 추가적으로 가열시키며, 서셉터(810)에 에어로졸 생성기질을 포함하는 궐련이 꽂혀있는 경우, 궐련의 에어로졸 생성기질이 가열된 서셉터(810)에 직접적 또는 간접적으로 접촉하게 됨에 따라서, 에어로졸 생성기질이 가열되면서 에어로졸이 생성될 수 있다.
도 8의 서셉터(810)는 서셉터가열부(810a)와 서셉터가열부(810a)를 제외한 부분으로 구성될 수 있다. 서셉터가열부(810a)는 제1코일(830) 및 제2코일(850)의 자기장에 영향을 받아서 가열되는 부분을 의미하고, 철이나 알루미늄과 같은 서셉터물질을 포함하는 부분이다. 서셉터(810)에서 서셉터가열부(810a)를 제외한 부분은, 서셉터(810)에 삽입되는 궐련의 필터나 에어로졸 생성기질을 포함하고 있지 않은 부분이 접촉되는 부분으로서, 서셉터가열부(810a)를 제외한 부분이 가열되는 경우, 서셉터(810)에 삽입되는 궐련의 필터가 녹거나 뜨거운 에어로졸이 생성됨으로 인해 유발되는 불쾌한 흡연감을, 사용자에게 제공할 우려가 있어서 서셉터물질을 포함하고 있지 않다.
제1코일(830) 및 제2코일(850)은 제어부(12)로부터 교류 전류를 공급받아 교류 자기장을 발생시키며, 제1코일(830) 및 제2코일(850) 주변에 발생된 자기장은 서셉터(810)의 서셉터가열부(810a)가 가열되도록 한다. 서셉터가열부(810a)가 가열되는 원리에 대해서는 전술한 바 있으므로 생략한다. 제1코일(830) 및 제2코일(850)의 물성이 다를 뿐만 아니라, 제어부(12)로부터 제1코일(830) 및 제2코일(850)에 서로 다른 크기의 교류 전류가 공급됨으로써, 본 발명에 따르면, 서셉터가열부(810a)의 가열 상태를 효과적으로 제어할 수 있게 되어, 사용자에게 제공되는 궐련의 맛이 최적화될 수 있다. 본 발명에 따르면, 실험적 또는 경험적으로 누적된 데이터에 의해 결정된 시변 교류 전류(time-varying alternative current)를 제1코일(830) 및 제2코일(850)에 공급하여 유도가열방식으로 서셉터에 의한 에어로졸을 생성할 수 있다.
보빈(870)은 제1코일(830) 및 제2코일(850)의 권선을 원활하게 감기 위한 실패(bobbin)로서 기능한다.
종래기술에 따르면, 큐리온도(Qurie temperature)가 각각 다른 물질로 구성된 복수의 서셉터를 이용하거나, 단일서셉터를 이용하더라도 단일코일로 인해 에어로졸 생성기질에 대한 균일가열이 어려워서, 에어로졸 생성기질이 타거나 서셉터의 온도제어가 용이하지 않은 문제점이 있었으나, 도 8에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따르면, 단일 물질로 구성된 서셉터를 기초로 복수의 코일이 유도가열방식을 통해 서셉터를 가열시킴으로써, 에어로졸 생성기질을 균일하게 가열하는 것이 가능하게 되어, 사용자에게 높은 수준의 흡연감을 제공할 수 있게 된다.
도 9는 도 8에서 설명한 유도 가열식 에어로졸 생성장치에 포함되는 복수의 코일과 서셉터의 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
설명의 편의를 위해서, 도 9는 도 8에서 교류 자기장을 발생시키는 복수의 코일과, 그 복수의 코일에 의해서 가열되는 서셉터가열부(810a)만을 한정적으로 도시하였으며, 그 외에 생략된 구성들은 도 8에 도시된 구성과 동일하다고 가정한다. 또한, 이하에서는 도 8을 참조하여 설명하기로 하며, 제1코일(950) 및 제2코일(970)은 제어부(12)로부터 교류 전류를 받아서 교류 자기장을 형성한다.
먼저, 서셉터가열부(810a)는 제1코일(950)에 의해 가열되는 제1가열부(910) 및 제2코일(970)에 의해 가열되는 제2가열부(930)를 포함한다. 제1가열부(910)는 제1코일(950)에 교류 전류가 공급되어 교류 자기장이 형성되면, 그 교류 자기장의 영향을 받아서 가열된다. 제1가열부(910)는 주로 제1코일(950)에 의해 형성된 교류 자기장의 영향을 받아 가열되지만, 제2코일(970)에 의해 형성된 교류 자기장의 확장에 의해서도 일부 영향을 받아 가열될 수 있다.
제2가열부(930)는 제2코일(970)에 교류 전류가 공급되어 교류 자기장이 형성되면, 그 교류 자기장의 영향을 받아서 가열된다. 제2가열부(930)는 주로 제2코일(970)에 의해 형성된 교류 자기장의 영향을 받아 가열되지만, 제1코일(950)에 의해 형성된 교류 자기장의 확장에 의해서도 일부 영향을 받아 가열될 수 있다. 제2가열부(930)는 제1가열부(910)를 기준으로 양 옆 또는 위와 아래 방향으로 배치되며, 서셉터가열부(810a)는 제2가열부(930), 제1가열부(910), 제2가열부(930)가 연속적으로 연결됨으로써 성립된다. 여기서, 제1가열부(910)를 기준으로 양 옆이나 위와 아래를 결정하는 방향은 서셉터(810)를 포함하는 에어로졸 생성장치(1)가 어떠한 방향으로 놓여있느냐에 따라 달라질 수 있다.
제1가열부(910) 및 제2가열부(930)가 각각 제1코일(950) 및 제2코일(970)에 의해 형성되는 교류 자기장에 의해서 영향을 받아 온도가 상승함에 따라, 제1가열부(910) 및 제2가열부(930)는 차등적으로 가열된다. 본 발명에 따르면, 제1코일(950) 및 제2코일(970)의 물성이나 제1코일(950) 및 제2코일(970)에 흐르는 교류 전류량 등을 조절함으로써, 제1가열부(910) 및 제2가열부(930)를 차등적으로 가열시킬 수 있고, 위와 같은 특성을 이용하여 에어로졸 생성기질을 가열함에 따라, 제1가열부(910) 및 제2가열부(930)에 접촉되는 에어로졸 생성기질을 균일하게 가열하여, 일관된 성질의 에어로졸을 생성시킬 수 있다.
제1코일(950) 및 제2코일(970)은 제어부(12)로부터 교류 전류를 공급받아서 교류 자기장을 형성한다. 전술한 것과 같이 제1코일(950)은 제1가열부(910), 제2코일(970)은 제2가열부(930)의 온도를 각각 상승시키는 데에 주효한 영향을 미친다.
제2코일(970)은 특정한 권선 수를 갖는 코일로서, 코일의 전체길이에 걸쳐서 동일한 권선 수를 갖는 것이 아니라, 권선 수가 0인 기설정된 간격(길이)을 갖는 특징이 있다. 보다 구체적으로, 제2코일(970)에서 권선 수가 0인 기설정된 간격은 제1가열부(910)의 폭 또는 두께를 기초로 하여 결정될 수 있다. 여기서, 코일의 권선 수는 코일의 단위길이당 감은 수로 정의된다.
또한, 제1코일(950)은 제2코일(970)의 권선 수가 0인 기설정된 간격에 배치된다. 서셉터(810)를 가열시키는 예열단계에서 제어부(12)는, 제1코일(950) 및 제2코일(970) 모두에 교류 전류를 공급하여, 서셉터가열부(810a)를 구성하는 제1가열부(910) 및 제2가열부(930)가 모두 예열온도까지 가열되도록 제어하다가, 제1가열부(910) 및 제2가열부(930)가 예열온도에 도달한 후, 기설정된 시간이 경과하면, 서셉터(810)가 온도유지구간에 돌입한 것으로 파악하고, 제2코일(970)에 대한 교류 전류 공급을 중지시킨다.
본 발명에서, 제어부(12)가 온도유지구간에서 제1코일(950)에 대한 교류 전류만을 공급함에 따라서, 서셉터의 제2가열부(930)의 온도가 지나치게 높아지면 발생될 수 있는, 궐련의 필터가 용융되는 현상 또는 과열된 에어로졸이 생성되는 경우를 방지할 수 있다. 또한, 설명의 편의를 위해서, 도 9에서 코일의 수를 2개로 한정하였으나, 본 발명에서는 코일의 수를 특정한 수로 한정하지 않으므로, 실시 예에 따라서, 코일의 수는 2개보다 더 많을 수도 있다.
도 10은 도 8에서 설명한 유도 가열식 에어로졸 생성장치에 포함되는 복수의 코일과 서셉터의 다른 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
설명의 편의를 위해서, 도 10은 도 8에서 교류 자기장을 발생시키는 복수의 코일과, 그 복수의 코일에 의해서 가열되는 서셉터가열부(810a)만을 한정적으로 도시하였으며, 그 외에 생략된 구성들은 도 8에 도시된 구성과 동일하다고 가정한다. 또한, 이하에서는 도 8을 참조하여 설명하기로 하며, 제1코일(1050) 및 제2코일(1070)은 교류 전류가 인가되면, 교류 자기장을 형성할 수 있다.
먼저, 서셉터가열부(810a)는 제1코일(1050)에 의해 가열되는 제1가열부(1010) 및 제2코일(1070)에 의해 가열되는 제2가열부(1030)를 포함한다. 제1코일(1050)에 교류 전류가 공급되어 교류 자기장이 형성되면, 제1가열부(1010)는 그 교류 자기장의 영향을 받아서 가열된다. 제1가열부(1010)는 제1코일(1050)에 의해 형성된 교류 자기장의 영향을 받아 가열되지만, 제2코일(1070)에 의해 형성된 교류 자기장의 확장에 의해서도 영향을 받아 가열될 수 있다.
또한, 제2코일(1070)에 교류 전류가 공급되어 교류 자기장이 형성되면, 제1가열부(1010) 및 제2가열부(1030)를 모두 포함하는 서셉터가열부(810a)는 그 교류 자기장의 영향을 받아서 가열된다. 제어부(12)는 제1코일(1050) 및 제2코일(1070)에 동시에 교류 전류가 흐르도록 하여, 서셉터가열부(810a)가 빠르게 예열온도에 도달하도록 한 후, 제2코일(1070)에 공급되는 교류 전류만을 차단함으로써, 제1가열부(1010)만 지속적으로 가열되도록 유도할 수 있다. 이 과정에서, 제1가열부(1010)는 제1코일(1050) 및 제2코일(1070)에 의해 형성되는 교류 자기장 모두에 영향을 받게 된다. 본 선택적 실시 예에서, 제1가열부(1010)를 가열시키는 코일은 제1코일(1050)과 제2코일(1070)의 권선 수가 중첩 또는 합산된 등가코일(equivalent coil)로 이해될 수 있다. 또한, 도 10은 복수의 코일의 수를 2개로 한정하였으나, 실시 예에 따라서, 코일의 수는 2개보다 더 많을 수 있다.
도 11은 도 8에서 설명한 유도 가열식 에어로졸 생성장치에 포함되는 복수의 코일과 서셉터의 또 다른 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
설명의 편의를 위해서, 도 11은 도 8에서 교류 자기장을 발생시키는 복수의 코일과, 그 복수의 코일에 의해서 가열되는 서셉터가열부(810a)만을 한정적으로 도시하였으며, 그 외에 생략된 구성들은 도 8에 도시된 구성과 동일하다고 가정한다. 또한, 이하에서는 도 8을 참조하여 설명하기로 하며, 제1코일(1150) 및 제2코일(1170)은 교류 전류가 인가되면, 교류 자기장을 형성할 수 있다.
먼저, 서셉터가열부(810a)는 제1코일(1150)에 의해 가열되는 제1가열부(1110) 및 제2코일(1170)에 의해 가열되는 제2가열부(1130)를 포함한다. 제1코일(1150)에 교류 전류가 공급되어 교류 자기장이 형성되면, 제1가열부(1110)는 그 교류 자기장의 영향을 받아서 가열된다. 제1가열부(1110)는 제1코일(1150)에 의해 형성된 교류 자기장의 영향을 받아 가열되지만, 제2코일(1170)에 의해 형성된 교류 자기장의 확장에 의해서도 영향을 받아 가열될 수 있다.
또한, 제2코일(1170)에 교류 전류가 공급되어 교류 자기장이 형성되면, 제2가열부(1130)는 그 교류 자기장의 영향을 받아서 가열된다. 제1코일(1150) 및 제2코일(1170)의 길이비율은 n:1로서, 여기서 n은 수학적 또는 실험적으로 결정된 임의의 실수가 될 수 있다. 여기서, 코일의 길이는 감긴 상태의 코일 자체의 길이를 의미하고, 감긴 상태를 해제하여 더 이상 코일이라고 호칭할 수 없는 금속 선 상태에서의 길이를 의미하는 것은 아니다.
솔레노이드 코일(solenoid coil)의 자기장의 세기를 산출하는 공지된 수식에 따라서, 단위길이당 권선 수가 달라지면 각 코일에 교류 전류가 흐를 때에 발생되는 자기장의 세기도 달라지며, n을 적절하게 변경함으로써 달라지는 제1코일(1150) 및 제2코일(1170)의 고유한 물성에 따라 제1가열부(1110) 및 제2가열부(1130)가 가열되는 속도도 달라지게 된다. 제어부(12)는 도 9 및 도 10에서 설명한 바와 같이, 제1가열부(1110) 및 제2가열부(1130)를 동시에 가열시키다가, 제2코일(1170)에 대한 교류 전류의 공급을 중지시킬 수도 있다. 제2코일(1170)에 대한 교류 전류의 공급이 중지되면, 제2가열부(1130)는 제1코일(1150)에 의해 형성되는 교류 자기장의 확장에 의해 가열되거나, 제1가열부(1110)의 전도열에 의해서 제1가열부(1110)가 가열되는 속도에 비해 훨씬 더 느린 속도로 가열될 수 있다.
본 선택적 일 실시 예에 따르면, n값을 조정하여 제1가열부(1110) 및 제2가열부(1130)가 가열되는 속도를 각각 다르게 조정함으로써, 서셉터가열부(810a)에 접촉되는 에어로졸 생성기질을 원하는 특성에 맞춰서 가열할 수 있게 된다. 본 선택적 일 실시 예에서, 제1코일(1150)의 길이에 대한 제2코일(1170)의 길이의 비율은 미리 설정된 값 이하일 수 있고, 여기서 제1코일(1150)의 길이에 대한 제2코일(1170)의 길이의 비율을 도 11을 참조하여 나타내면 1/n이다.
도 12는 본 발명에 따른 유도가열방식을 이용하여 에어로졸 생성시키는 방법의 일 예의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 12는 도 1, 도 2, 도 3, 도 6 및 도 7에 따른 에어로졸 생성장치에 의해 구현될 수 있으므로, 이하에서는, 도 1, 도 2, 도 3, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 하고, 전술한 설명과 중복된 설명은 생략하기로 한다.
제어부(12)는 적어도 두 개 이상의 코일에 전달되는 PWM신호가 생성되도록 제어한다(S1210). 제어부(12)는 제어신호를 생성 후에 내장 또는 제어부(12)의 외부에 위치하고 있는 펄스폭변조처리부(14)에 제어신호를 전달하여 PWM제어신호를 생성할 수 있다.
단계 S1210에서 생성된 PWM신호가 복수의 코일에 각각 전달된다(S1230).
PWM신호를 수신한 복수의 코일들이 동시 또는 순차적으로 교류 자기장을 형성한다(S1250).
에어로졸 생성장치(1)에 구비된 서셉터(810)가 복수의 코일의 배치방향 또는 코일들의 길이비율에 따라 다르게 형성되는 자기장에 의해 차등적으로 가열된다(S1270). 에어로졸 생성기질을 포함하는 궐련이 단계 S1270에서 차등적으로 가열된 서셉터에 접촉되면, 에어로졸 생성기질이 차등적으로 가열됨으로써, 생성되는 에어로졸의 특성이 다양하게 조절될 수 있다. 본 발명에 따르면, 사용자는 최적화된 흡연감을 제공하는 에어로졸을 흡입할 수 있게 된다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 에어로졸 생성장치
11: 배터리
12: 제어부
13a: 제1코일
13b: 제2코일
810: 서셉터

Claims (14)

  1. 교류 전류가 인가되면 교류 자기장을 발생시키는, 서로 다른 권선 수를 갖는 복수의 코일;
    상기 코일들로부터 발생된 교류 자기장 내에서 열을 발생시키는 방식으로, 인접한 에어로졸 생성기질을 가열하여 에어로졸을 생성시키는 서셉터; 및
    상기 코일들에 기설정된 교류 전류가 각각 공급되도록 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 서셉터는,
    상기 서셉터의 길이방향으로 상기 코일들과 평행하게 배치된 제1부분 및 제2부분을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1부분, 제2부분 및 상기 제1부분과 제2부분을 제외한 나머지 부분이 상기 복수의 코일에 공급되는 교류 전류에 의해 차등적으로 가열되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터는,
    상기 제1부분, 상기 제2부분 외에 제3부분을 추가로 포함하고,
    상기 제1부분, 상기 제2부분 및 상기 제3부분이 연속적으로 연결되고,
    상기 복수의 코일은,
    상기 제1부분 및 상기 제3부분이 상기 제2부분과 차등적으로 가열되도록 배치된 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1부분과 상기 제3부분은,
    기설정된 간격을 두고 양 단에 배치된 제1코일로부터 발생되는 교류 자기장에 의해 가열되고,
    상기 제2부분은,
    상기 기설정된 간격내에 배치된 제2코일로부터 발생되는 교류 자기장에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1코일 및 상기 제2코일에 교류 전류가 공급되도록 제어하고 나서 기설정된 시간이 경과하면, 상기 제1코일에 대한 교류 전류의 공급을 중지시키는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코일들 중 적어도 두 개의 코일은,
    상기 제1부분이 상기 두 개의 코일에 의해 발생되는 교류 자기장에 따라 가열되도록 상기 제1부분으로부터 특정 방향으로 중첩되어 배치된 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 제1코일 및 제2코일을 포함하고,
    상기 제1코일의 길이에 대한 상기 제2코일의 길이의 비율이 미리 설정된 값 이하인 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    전계효과트랜지스터(FET)를 통해서 상기 복수의 코일에 서로 다른 시점에 교류 전류가 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하는 에어로졸 생성장치.
  8. 제어부가 서로 다른 권선 수를 갖는 복수의 코일에 교류 전류를 공급하여, 교류 자기장을 발생시키는 자기장 발생단계; 및
    서셉터가 상기 교류 자기장에 의해 유도 가열되어, 인접한 에어로졸 생성기질을 가열시키는 기질가열단계를 포함하고,
    상기 서셉터는,
    상기 서셉터의 길이방향으로 상기 코일들과 평행하게 배치된 제1부분 및 제2부분을 포함하고,
    상기 기질가열단계는,
    상기 제1부분, 제2부분 및 상기 제1부분과 제2부분을 제외한 나머지 부분이 상기 복수의 코일에 공급되는 교류 전류에 의해 차등적으로 가열되는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 서셉터는,
    상기 제1부분, 상기 제2부분 외에 제3부분을 추가로 포함하고,
    상기 제1부분, 상기 제2부분 및 상기 제3부분이 연속적으로 연결되고,
    상기 기질가열단계는,
    상기 복수의 코일에 의해 상기 제1부분 및 상기 제3부분이 상기 제2부분과 차등적으로 가열되는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기질가열단계는,
    기설정된 간격을 두고 양 단에 배치된 제1코일에 의해 공급되는 교류 전류에 의해 상기 제1부분과 상기 제3부분이 가열되는 제1코일가열단계; 및
    상기 기설정된 간격내에 배치된 제2코일에 공급되는 교류 전류에 의해 상기 제2부분이 가열되는 제2코일가열단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 방법.
  11. 제10항에 있어서
    상기 방법은,
    상기 제1코일 및 상기 제2코일에 교류 전류가 공급되고 나서 기설정된 시간이 경과하면, 상기 제1코일에 대한 교류 전류의 공급을 중지시키는 전류공급중지단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 기질가열단계는,
    상기 제1부분으로부터 특정 방향으로 중첩되어 배치된 복수의 코일에 의해 발생되는 교류 자기장에 따라 상기 제1부분이 가열되는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 코일은 제1코일 및 제2코일을 포함하고,
    상기 제1코일의 길이에 대한 상기 제2코일의 길이의 비율이 미리 설정된 값 이하인 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 자기장 발생단계는,
    전계효과트랜지스터(FET)를 통해서 상기 복수의 코일에 서로 다른 시점에 교류 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 유도가열방식을 이용하여 에어로졸을 생성시키는 방법.
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