KR102283442B1 - 증기화기 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 증기화기는, 액상의 에어로졸 생성 물질을 저장하는 저장부, 일 방향으로 연장되고, 상기 저장부에 연결된 양 단부를 통해 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지, 일 방향에 따라 변화하는 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도 프로파일에 기초하여 상이한 권선 간격으로 심지를 복수 회 둘러싸고, 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 코일을 포함할 수 있다.

Description

증기화기 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치{CARTOMIZER AND AEROSOL GENERATING APPARATUS COMPRISING THEREOF}
본 출원에 의해 개시되는 발명은 에어로졸 생성 장치 및 그 동작 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.
그러나 종래의 에어로졸 생성 장치는, 심지를 비롯한 에어로졸 생성 물질을 운반하는 수단을 과도하게 가열하여, 심지를 탄화시키는 등의 문제점을 갖고 있다.
한국 공개특허 제10-2013-0139298호
본 발명의 과제는, 심지의 각 구간에서 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 정도에 기초하여, 가열 요소의 배치를 결정함으로써, 에어로졸 생성 물질의 흡수 정도에 알맞은 가열 강도를 제공하는 것을 일 과제로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 증기화기는, 액상의 에어로졸 생성 물질을 저장하는 저장부, 일 방향으로 연장되고, 상기 저장부에 연결된 양 단부를 통해 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지, 일 방향에 따라 변화하는 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도 프로파일에 기초하여 상이한 권선 간격으로 심지를 복수 회 둘러싸고, 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 코일을 포함할 수 있다.
또, 제1 흡수 속도를 갖는 심지의 중심부에서는 가열 강도를 감소시키고, 제1 흡수 속도보다 큰 제2 흡수 속도를 갖는 심지의 양 단부에서는 가열 강도를 증가시킬 수 있도록, 심지의 중심부에서 권선 간격은, 심지의 양 단부에서 코일의 권선 간격보다 클 수 있다.
또, 심지의 중심부에서 권선 간격은, 심지의 양 단부에서 코일의 권선 간격의 1.3배 내지 1.5배일 수 있다.
또, 코일은 심지를 제1 권선 간격 및 제1 권선 간격보다 큰 제2 권선 간격으로 둘러싸고, 제2 권선 간격은 중심부에서 나타나며, 제1 권선 간격이 나타나는 횟수는, 제2 권선 간격이 나타나는 횟수의 0.6배 내지 4배일 수 있다.
또, 코일은, 심지의 양 단부에서는 심지를 둘러싸고, 심지의 중심부에서는 심지를 관통함으로써 심지의 내부를 가열할 수 있다.
또, 코일은, 심지의 양 단부에서는 심지를 둘러싸고, 심지의 중심부에서는 심지의 내부에 배치됨으로써 심지의 내부를 가열할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치는, 액상의 에어로졸 생성 물질을 저장하는 저장부, 일 방향으로 연장되고, 저장부에 연결된 양 단부를 통해 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지 및 일 방향에 따라 변화하는 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도 프로파일에 기초하여 상이한 권선 간격으로 심지를 복수 회 둘러싸고, 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 코일을 포함하는 증기화기, 증기화기에 전력을 공급하는 배터리 및 배터리로부터 증기화기에 공급되는 전력을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 심지의 각 영역에서 에어로졸 생성 물질의 흡수 정도에 기초하여 가열 요소의 배치가 결정됨으로써, 에어로졸 생성 물질의 흡수 정도에 따라 최적화된 가열 강도가 제공되고, 에어로졸의 생성량이 조절되며, 심지의 탄화가 방지될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 증기화기를 포함하는 에어로졸 생성 장치에 관한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 증기화기의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 심지의 길이 방향에 따른 에어로졸 생성 물질 흡수 프로파일에 관한 도면이다.
도 4, 도 5 및 도 6은 실시예들에 따른 심지 및 가열 요소에 관한 도면이다.
도 7, 도 8 및 도 9는 실시예들에 따른 심지 및 가열 요소에 관한 도면이다.
실시예들에서 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 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 증기화기(120)를 포함하는 에어로졸 생성 장치(100)에 관한 도면이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(100)는 증기화기(120), 배터리(160) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부 구조는 도 1에 도시된 것에 한정되지 않는다. 에어로졸 생성 장치(100)의 설계에 따라, 하드웨어 구성 중 일부가 생략되거나, 히터, 센서, 사용자 인터페이스, 메모리 등 새로운 구성들이 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
이하에서는 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 각 구성들이 위치하는 공간을 한정하지 않고, 각 구성들의 동작에 대해 설명하기로 한다.
증기화기(120)는, 에어로졸 생성 물질을 저장하고, 에어로졸 생성 물질을 가열함으로써, 기화된 에어로졸을 생성하는 구성이다. 증기화기(120)는 히터, 심지(122) 및 저장부(121)를 포함할 수 있다. 저장부(121)에 수용된 에어로졸 생성 물질은 심지(122)로 이동하고, 히터는 심지(122)에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 발생된 에어로졸은 기류 패스를 따라 이동하고, 마우스피스(180)를 통해 사용자에게 흡입될 수 있다. 증기화기(120)는 카토마이저(cartomizer)로 지칭될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 증기화기(120)는 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입 및 탈착이 가능한 카트리지이다. 증기화기(120)는 저장하는 에어로졸 생성 물질이 모두 소비되면, 에어로졸 생성 물질이 새로이 보충되거나, 에어로졸 생성 물질이 저장된 다른 증기화기(120)로 교체될 수도 있다. 증기화기(120)에 대해서는 도 2를 참조하여 더 자세히 후술한다.
배터리(160)는 에어로졸 생성 장치(100)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리(160)는 증기화기(120)가 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(160)는 에어로졸 생성 장치(100) 내에 구비된 다른 하드웨어 구성들, 즉, 센서, 사용자 인터페이스, 메모리 및 제어부(140)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(160)는 충전이 가능한 배터리(160)이거나 일회용 배터리(160)일 수 있다. 예를 들어, 배터리(160)는 리튬폴리머(LiPoly) 배터리(160)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제어부(140)는 에어로졸 생성 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 하드웨어이다. 제어부(140)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 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
제어부(140)는 적어도 하나의 센서에 의해 센싱된 결과를 분석하고 뒤이어 수행될 처리들을 제어한다. 제어부(140)는 적어도 하나의 센서에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 증기화기(120)의 동작이 개시 또는 종료되도록 증기화기(120)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 적어도 하나의 센서에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 증기화기(120)의 가열 온도를 상승시키거나, 적절한 온도를 유지할 수 있도록 증기화기(120)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.
일 실시예에서 제어부(140)는 에어로졸 생성 장치(100)에 대한 사용자 입력을 수신한 후 히터의 동작을 개시하기 위해 증기화기(120)의 모드를 예열모드로 설정할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 퍼프 감지 센서를 이용하여 사용자의 퍼프를 감지한 후 증기화기(120)의 모드를 예열모드에서 동작모드로 전환할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 퍼프 감지 센서를 이용하여 퍼프 횟수를 카운트한 후 퍼프 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면 증기화기(120)에 전력 공급을 중단할 수 있다.
제어부(140)는 적어도 하나의 센서에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 사용자 인터페이스를 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 감지 센서를 이용하여 퍼프 횟수를 카운트한 후 퍼프 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면, 제어부(140)는 램프, 모터 및 스피커 중 적어도 어느 하나를 이용하여 사용자에게 에어로졸 생성 장치(100)가 곧 종료될 것임을 예고할 수 있다.
도 1에 미도시 되었으나 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치(100)는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 센서에서 센싱된 결과는 제어부(140)로 전달되고, 센싱 결과에 따라 제어부(140)는 증기화기(120)의 동작 제어, 흡연의 제한, 증기화기(120)의 삽입 유/무 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(100)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 센서는 퍼프 감지 센서를 포함할 수 있다. 퍼프 감지 센서는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전압 변화 및 압력 변화 중 어느 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 센서는 온도 감지 센서를 포함할 수 있다. 온도 감지 센서는 에어로졸 생성 물질이 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)는 히터의 온도를 감지하는 별도의 온도 감지 센서를 포함하거나, 별도의 온도 감지 센서를 포함하는 대신 히터 자체가 온도 감지 센서의 역할을 수행할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 센서는 위치변화 감지 센서를 포함할 수 있다. 위치변화 감지 센서는 에어로졸 생성 장치(100)의 기울임 및 가속도 변화 등을 감지함으로써, 사용자가 에어로졸 생성 장치(100)를 파지하고 있는 자세 및 사용자의 흡연 의사 등에 관한 정보들을 획득할 수 있다.
도 1에 미도시 되었으나 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치(100)는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스는 사용자에게 에어로졸 생성 장치(100)의 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다. 사용자 인터페이스는 시각 정보를 출력하는 디스플레이 또는 램프, 촉각 정보를 출력하는 모터, 소리 정보를 출력하는 스피커, 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나 사용자에게 정보를 출력하는 입/출력(I/O) 인터페이싱 수단들(예를 들어, 버튼 또는 터치스크린)과 데이터 통신을 하거나 충전 전력을 공급받기 위한 단자(124)들, 외부 디바이스와 무선 통신(예를 들어, WI-FI, WI-FI Direct, Bluetooth, NFC(Near-Field Communication) 등)을 수행하기 위한 통신 인터페이싱 모듈 등의 다양한 인터페이싱 수단들을 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(100)에는 위의 예시된 다양한 사용자 인터페이스 예시들 중 일부만이 취사 선택되어 구현될 수도 있다.
도 1에 미도시 되었으나 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치(100)는 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 에어로졸 생성 장치(100) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 메모리는 제어부(140)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory) 등의 다양한 종류들로 구현될 수 있다.
메모리에는 에어로졸 생성 장치(100)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등이 저장될 수 있다.
도 1에 미도시 되었으나 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치(100)는 에어로졸 생성 장치(100)는 별도의 크래들과 함께 에어로졸 생성 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(100)의 배터리(160)를 충전하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(100)는 크래들 내부의 수용 공간에 수용된 상태에서, 크래들의 배터리(160)로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 장치(100)의 배터리(160)를 충전할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 증기화기(120)의 단면도이다. 증기화기(120)는 저장부(121), 심지(122), 가열 요소(123) 및 에어로졸 배출 통로(125) 등을 포함할 수 있다. 증기화기(120)가 상술한 구성들을 반드시 포함해야 하거나, 상술한 구성들로 한정되는 것은 아니다.
저장부(121)는 하우징 및 하우징으로 둘러싸인 빈 공간을 포함한다. 저장부(121)의 빈 공간에는 에어로졸 생성 물질이 저장될 수 있다. 저장부(121)는, 에어로졸 생성 물질이 심지(122)를 통하지 않는 다른 경로를 통해서 저장부(121) 외부로 누출되는 것이 방지되도록 밀봉될 수 있다.
저장부(121)는 다양한 형상으로 제작될 수 있으며, 일 실시예에 따르면 저장부(121)는 일 방향으로 연장되는 원통형 또는 직육면체 등의 형상을 가질 수 있다.
저장부(121) 심지(122)와 연결될 수 있고, 저장부(121)의 에어로졸 생성 물질은 심지(122)를 통해 저장부(121) 외부로 운반될 수 있다. 예를 들면, 저장부(121)는 심지(122)의 양 단부(122a, 122b)와 각각 연결되는 복수의 개구를 포함할 수 있다. 저장부(121)의 개구 및 개구와 연결되는 심지(122)는 기밀하게 접합되어 있어, 심지(122) 이외의 영역에서 에어로졸 생성 물질이 누출되는 것이 방지된다.
심지(122)는 저장부(121)와 연결되어, 저장부(121)에 저장된 에어로졸 생성 물질을 기화 챔버 및 기화 챔버 내 가열 요소(123)에게 전달할 수 있다.
심지(122)는 액체 또는 겔의 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 흡습성의 섬유일 수 있다. 심지(122)는 저장부(121)와 연결된 단부를 통해 에어로졸 생성 물질을 흡수함으로써 에어로졸 생성 물질을 운반할 수 있다. 또는 일 실시예에 따르면, 심지(122)는 가는 관 형상이고, 모세관 현상을 이용하여 관 내부를 통해 에어로졸 생성 물질을 운반할 수 있다.
심지(122)의 형태는 다양할 수 있으며, 예를 들면, 심지(122)는 일 방향으로 연장되는 세장형일 수 있다. 심지(122)의 양 단부(122a, 122b)는 저장부(121)에 연결되어 에어로졸 생성 물질을 흡수할 수 있다. 심지(122)는 양 단부(122a, 122b)를 통해 에어로졸 생성 물질을 흡수하고, 심지(122)의 중심부까지 에어로졸 생성 물질을 운반할 수 있다.
가열 요소(123)는 심지(122)의 에어로졸 생성 물질을 가열함으로써 기화된 에어로졸을 생성할 수 있다. 가열 요소(123)에 의해 가열 온도가 에어로졸 생성 물질의 기화 온도 이상이 되면 에어로졸 생성 물질이 기화되어 에어로졸이 생성될 수 있다.
가열 요소(123)는 심지(122)의 일 영역에 배치된다. 가열 요소(123)는 심지(122)를 둘러싸는 코일(123) 형태일 수 있다. 가열 요소(123)는 심지(122)가 연장되는 방향을 따라 둘러쌀 수 있다.
가열 요소(123)가 심지(122)를 둘러쌈에 따라 가열 요소(123)는 심지(122)의 둘레 방향을 따라 복수의 고리를 형성할 수 있다. 인접한 가열 요소(123)의 고리 간의 간격인 권선 간격은 심지(122)의 길이 방향에 따라 상이할 수 있다. 이에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 더 자세히 후술한다.
가열 요소(123)는 심지(122)의 표면을 둘러싸거나 또는 심지(122)의 내부를 관통하면서 심지(122)에 감길 수도 있다. 이로써, 가열 요소(123)는 심지(122) 내부에 있는 에어로졸 생성 물질을 효과적으로 가열할 수 있다. 이에 대해 도 7 내지 도 10을 통해 더 자세히 후술한다.
가열 요소(123)는 임의의 적합한 전기 저항성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 적합한 전기 저항성 물질은 타이타늄, 지르코늄, 탄탈럼, 백금, 니켈, 코발트, 크로뮴, 하프늄, 나이오븀, 몰리브데넘, 텅스텐, 주석, 갈륨, 망간, 철, 구리, 스테인리스강, 니크롬 등을 포함하는 금속 또는 금속 합금일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 가열 요소(123)는 금속 열선(wire), 전기 전도성 트랙(track)이 배치된 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
기화 챔버는 에어로졸 생성 물질이 기화되어 에어로졸이 생성되는 공간이다. 예를 들면, 기화 챔버는 심지(122)에 가열 요소(123)가 감긴 영역을 포함하는 공간이다. 저장부(121)의 에어로졸 생성 물질은 심지(122)를 통해 기화 챔버로 운반될 수 있다. 기화 챔버는 에어로졸 생성 물질 배출 통로와 연결되어 있으며, 생성된 에어로졸은 기화 챔버를 통해 이동할 수 있다.
기화 챔버는 가열 요소(123)로부터 발생된 열을 내부에 유지할 수 있도록 외벽에 의해 둘러싸인 공간일 수 있다. 기화 챔버는 에어로졸 배출 통로(125) 외에는 외부와 기밀을 유지할 수 있다. 이로써, 기화 챔버 내 가열 효율이 향상된다.
기화된 에어로졸은 에어로졸 배출 통로(125)를 통해 에어로졸 배출 통로(125)의 연장 방향을 따라 배출될 수 있다. 에어로졸 배출 통로(125)가 연장되는 일 방향에는 마우스피스(180)가 위치한다.
증기화기(120)는 단자(124)를 포함할 수 있다. 증기화기(120)는 단자(124)를 통해 배터리(160)로부터 전력을 수신하여, 가열 요소(123)에 전력을 전달할 수 있다. 증기화기(120)가 배터리(160)에 결합할 때, 단자(124)는 배터리(160)와 전기적으로 연결될 수 있다. 가열 요소(123)의 양 단부(122a, 122b)는 연장되어서 단자(124)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 심지(122)의 길이 방향에 따른 에어로졸 생성 물질 흡수 프로파일에 관한 도면이다.
도 3(a)을 참조하면, 심지(122)는 양 단부(122a, 122b)로부터 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 심지(122)의 중심부까지 에어로졸 생성 물질을 운반한다. 심지(122)의 일 단부(122a)로부터의 거리(d)가 연장되는 방향은 심지(122)의 길이 방향에 해당한다. 심지(122)의 일 단부(122a)로부터의 거리(d)에 따라 에어로졸 생성 물질이 흡수되어 이동하는 속도가 결정된다.
도 3(b)를 참조하면, 심지(122)의 양 단부(122a, 122b)에서는 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도가 빠르다. 심지(122)의 양 단부(122a, 122b)는 저장부(121)와 연결되어 에어로졸 생성 물질을 직접적으로 공급받는다. 퍼프 후에는 심지(122) 내 에어로졸 생성 물질이 기화되므로, 심지(122)는 마른 상태가 된다. 심지(122)가 마른 상태일 때 심지(122)의 양 단부(122a, 122b)는, 에어로졸 생성 물질을 빠른 속도로 흡수할 수 있다.
한편, 심지(122)의 중심부에서 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도는 심지(122)의 양 단부(122a, 122b)에서 흡수 속도보다 감소할 수 있다. 심지(122)의 중심부는 저장부(121)로부터 이격되어 있으므로 에어로졸 생성 물질이 도달하는 데 소요되는 시간이 길다.
심지(122)의 길이 방향을 따라 심지(122)를 구성하는 미소 구간들을 살펴보면, 각 미소 구간들의 양 끝에서 에어로졸 생성 물질이 흡수된 정도의 차이에 따라 에어로졸이 흡수 될 수 있다. 그런데, 심지(122)의 단부에서 중심부에 가까워질수록, 각 미소 구간들의 양 끝에서 에어로졸 생성 물질이 흡수된 정도의 차이값이 감소한다. 따라서 심지(122)의 양 단부(122a, 122b)에서 중심부에 가까워질수록 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도가 감소된다.
도 4, 도 5 및 도 6은 실시예들에 따른 심지(122) 및 가열 요소(123)에 관한 도면이다. 도 3을 통해 상술한 바와 같이, 심지(122)의 양 단부(122a, 122b) 및 심지(122)의 중앙부에서 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도가 상이하고, 이에 따라 심지(122)의 각 구간마다 에어로졸 생성 물질이 흡수된 정도가 다르다.
따라서, 심지(122)의 각 구간마다 흡수된 에어로졸 생성 물질의 양에 기초하여, 알맞은 강도로 가열함으로써, 에어로졸 생성 물질이 기화되는 정도를 균일하게 조절할 수 있고, 또한 심지(122)가 중심부에서 탄화하는 것을 방지할 수 있다.
가열 요소(123)는, 빠른 흡수 속도를 갖는 심지(122)의 중심부에서는 가열 강도를 감소시키고, 심지(122)의 중심부에서 흡수 속도보다 큰 흡수 속도를 갖는 심지(122)의 양 단부(122a, 122b)에서는 가열 강도를 증가시킬 필요가 있다.
가열 요소(123)는, 에어로졸 생성 물질 흡수 프로파일에 기초하여 심지(122)의 길이 방향에 따라 상이한 권선 간격으로 심지(122)를 둘러쌀 수 있다. 가열 요소(123)가 심지(122)를 둘러싸는 권선 간격이 작을수록 가열 강도가 증가하고, 권선 간격이 클수록 가열 강도는 감소한다. 가열 요소(123)는 심지(122)의 중심부에서는 권선 간격을 크게 하고, 심지(122)의 양 단부(122a, 122b)에서는 권선 간격을 작게 유지한 채 심지(122)를 둘러쌀 수 있다.
또한, 코일(123)이 각각 상이한 권선 간격으로 심지(122)를 둘러싸는 횟수는, 흡수 프로파일에 따라 결정된다. 즉, 코일(123)은 각 권선 간격들마다 미리 정해진 횟수에 따라 심지(122)를 둘러싼다.
이하 도 4 내지 도 6에서는, 가열 요소(123)가 코일(123)의 형태로 심지(122)를 6회, 5회 및 4회 권취하는 실시예들을 통해, 에어로졸 생성 물질 흡수 프로파일에 따른 적절한 권선 간격 및 권선 간격들이 나타나는 횟수에 대해 설명한다. 그러나, 도 4 내지 도 6에 나타난 실시예들은 코일(123)의 권선 횟수에 대한 예일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 코일(123)은 심지(122)를 3회, 7회, 8회 및 다양한 횟수로 권취할 수 있다.
각 코일(123)의 권선 간격들은 서로 상이할 수 있다. 또는 각 코일(123)의 권선 간격들은 설계에 따라 동일할 수도 있다. 예를 들면, 심지(122)의 양 단부(122a, 122b)로부터 중심부를 향해 에어로졸 생성 물질이 흡수되므로, 심지(122)의 중심부를 기준으로, 심지(122)의 양 단부(122a, 122b)까지 코일(123)의 권선 간격은 서로 대칭일 수 있다.
도 4는 코일(123)이 심지(122)를 6회 권취하는 것을 도시한다. 이에 따라 코일(123)이 심지(122)를 둘러싸는 5개의 권선 간격을 볼 수 있다.
심지(122) 중심부에서 권선 간격(a3)은, 심지(122) 중간 부분의 권선 간격(a2, a4) 보다 크거나 같을 수 있다. 심지(122) 중간 부분의 권선 간격(a2, a4)은, 심지(122) 양 단부(122a, 122b)에서 권선 간격(a1, a5) 보다 크거나 같을 수 있다.
예를 들면, 심지(122) 중심부에서 권선 간격(a3)은, 심지(122) 양 단부(122a, 122b)에서 코일(123)의 권선 간격(a1, a5)의 1.3 배 내지 1.5배일 수 있다. 이 때, 심지(122) 중간 부분의 권선 간격(a2, a4)는, 심지(122) 중심부의 권선 간격(a3)보다 크지 않은 범위에서, 심지(122) 양 단부(122a, 122b)의 권선 간격(a1, a5)의 약 1.3배 내지 1.5배일 수 있다.
이 때, 코일(123)은 상이한 권선 간격들마다 미리 정해진 횟수에 따라 심지(122)를 둘러싼다. 하기의 예들은, 심지(122) 중심부의 권선 간격(a3)보다 작은 권선 간격(a1, a2)이 나타나는 횟수 및 심지(122) 중심부의 권선 간격(a3)이 나타나는 횟수의 관계를 개시한다. 그러나, 상이한 권선 간격들이 나타나는 횟수가 하기의 예들에 한정되는 것은 아니고, 에어로졸 생성 물질의 흡수 프로파일에 따라, 각 권선 간격들은 적절한 횟수로 나타날 수 있다.
예를 들면, 코일(123)은 심지(122) 중심부의 권선 간격(a3)이 1회 나타나도록 권취되고, 중심부의 권선 간격(a3)보다 작은 권선 간격이 4회 나타나도록 심지(122) 중간 부분 및 심지(122) 양 단부(122a, 122b)에서 권취될 수 있다. 이 때, 심지(122) 중간 부분의 권선 간격(a2) 및 심지(122) 양 단부(122a, 122b)의 권선 간격(a1)은 동일하다. 즉, 심지(122) 중심부의 권선 간격(a3)보다 작은 권선 간격이 나타나는 횟수는, 심지(122) 중심부의 권선 간격(a3)이 나타나는 횟수의 4배이다.
또 다른 예를 들면, 코일(123)은 심지(122) 중심부의 권선 간격(a3)이 3회 나타나도록 권취되고, 심지(122) 중심부의 권선 간격(a3)보다 작은 권선 간격이 2회 나타나도록 심지(122) 양 단부(122a, 122b)에서 권취될 수 있다. 이 때, 심지(122) 중간 부분의 권선 간격(a2) 및 심지(122) 중심부의 권선 간격(a3)은 동일하다. 즉, 심지(122) 중심부의 권선 간격(a3)보다 작은 권선 간격이 나타나는 횟수는, 심지(122) 중심부의 권선 간격(a3)이 나타나는 횟수의 약 0.67배이다.
도 5는, 코일(123)이 심지(122)를 5회 권취하는 것을 도시한다. 이에 따라 코일(123)이 심지(122)를 둘러싸는 4개의 권선 간격을 볼 수 있다.
심지(122) 중심부에서 권선 간격(b2, b3)은, 심지(122) 양 단부(122a, 122b)에서 권선 간격(b1, b4) 보다 크거나 같을 수 있다. 예를 들면, 심지(122) 중심부에서 권선 간격(b2, b3)은, 심지(122) 양 단부(122a, 122b)에서 권선 간격(b1, b4)의 1.3 배 내지 1.5배일 수 있다. 대칭성에 따라 권선 간격(b2) 및 권선 간격(b3)는 동일할 수 있고, 권선 간격(b1) 및 권선 간격(b4)는 동일할 수 있다.
코일(123)은 상이한 권선 간격들마다 미리 정해진 횟수에 따라 심지(122)를 둘러싼다. 예를 들면, 코일(123)은 심지(122) 중심부의 권선 간격(b2, b3)이 2회 나타나도록 권취되고, 중심부의 권선 간격(b2, b3)보다 작은 권선 간격(b1, b4)이 2회 나타나도록 심지(122) 양 단부(122a, 122b)에 권취될 수 있다. 즉, 심지(122) 중심부의 권선 간격(b2, b3)보다 작은 권선 간격이 나타나는 횟수는, 심지(122) 중심부의 권선 간격(b2, b3)이 나타나는 횟수의 1배이다.
도 6은, 코일(123)이 심지(122)를 4회 권취하는 것을 도시한다. 이에 따라 코일(123)이 심지(122)를 둘러싸는 4개의 권선 간격을 볼 수 있다.
심지(122) 중심부에서 권선 간격(c2)은, 심지(122) 양 단부(122a, 122b)에서 권선 간격(c1, c3) 보다 크거나 같을 수 있다. 예를 들면, 심지(122) 중심부에서 권선 간격(c2)은, 심지(122) 양 단부(122a, 122b)에서 권선 간격(c1, c3)의 1.3 배 내지 1.5배일 수 있다. 대칭성에 따라 권선 간격 c1 및 권선 간격 c3는 동일할 수 있다.
코일(123)은 상이한 권선 간격들마다 미리 정해진 횟수에 따라 심지(122)를 둘러싼다. 예를 들면, 코일(123)은 심지(122) 중심부의 권선 간격(c2)이 1회 나타나도록 권취되고, 중심부의 권선 간격(c2)보다 작은 권선 간격(c1, c3)이 2회 나타나도록 심지(122) 양 단부(122a, 122b)에 권취될 수 있다. 즉, 심지(122) 중심부의 권선 간격(c2)보다 작은 권선 간격이 나타나는 횟수는, 심지(122) 중심부의 권선 간격(c2)이 나타나는 횟수의 2배이다.
도 7, 도 8 및 도 9는 실시예들에 따른 심지(122) 및 가열 요소(123)에 관한 도면이다. 도 7, 도 8 및 도 9는, 도 2의 a-a' 단면에 따른 심지(122) 단면의 일 예를 나타낸 것이므로, 심지(122) 단면이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 심지(122) 단면은 타원형 및 다각형 등의 형상을 가질 수 있다.
심지(122) 단면의 중심점으로부터의 거리에 따라, 심지(122)가 흡수하여 보유하는 에어로졸 생성 물질의 양은 상이할 수 있다. 심지(122)의 표면에서는, 심지(122)를 지나는 기류에 의해 에어로졸 생성 물질의 기화가 용이하다. 또, 심지(122)로 흡수된 에어로졸 생성 물질은 서로 간의 인력에 의해 심지(122) 내부의 중심점으로 모이는 경향이 있다. 따라서, 심지(122) 표면은 심지(122) 내부보다 마른 상태가 되고, 심지(122) 내부는 습한 상태가 되기 쉽다.
따라서, 가열 요소(123)는 심지(122) 단면뿐만 아니라, 심지(122) 내부를 가열함으로써, 에어로졸 생성 물질의 기화량을 증가시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 가열 요소(123)의 일부(123a)는 심지(122)의 표면을 따라 심지(122)를 권취하고, 가열 요소(123)의 다른 일부(123b)는 심지(122) 표면을 관통하여 심지(122) 내부로 진입할 수 있다. 가열 요소(123)의 다른 일부는 심지(122) 표면의 일 측을 관통하여 심지(122) 내부로 진입할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 가열 요소(123)의 다른 일부는 심지(122)의 상측 부분을 관통하여 심지(122) 내부로 진입할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
가열 요소(123)의 다른 일부는 심지(122) 내부에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 효과적으로 가열할 수 있다. 가열 요소(123)의 다른 일부는 심지(122) 내부에서 직선의 형태로 배치될 수 있고, 또는 곡선 및 가열 효율을 증대시키기 위한 소정의 패턴에 따라 배치될 수도 있다.
가열 요소(123)의 일부(123a)는 심지(122) 표면에서 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다. 이로써, 가열 요소(123)는 심지(122) 표면 및 심지(122) 내부를 모두 가열함으로써, 가열 효율 및 에어로졸 기화량을 증대시킬 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 가열 요소(123)는 심지(122) 내부에 존재할 수 있다. 가열 요소(123)는 심지(122) 내부에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 효과적으로 가열할 수 있다. 가열 요소(123)는 심지(122) 내부에서 타원 또는 원형을 그리며 배치될 수 있고, 또는 가열 효율을 증대시키기 위한 소정의 패턴에 따라 배치될 수도 있다.
가열 요소(123)는 심지(122) 내부에서 타원을 그리며 배치될 수 있는데, 기류가 심지(122)의 하측에서 상측으로 지나가는 것에 따라 타원의 장반경은 상하 방향으로 배치될 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100 에어로졸 생성 장치
120 증기화기
121 저장부
122 심지
123 가열 요소
124 단자
125 에어로졸 배출 통로
140 제어부
160 배터리
180 마우스피스

Claims (7)

  1. 액상의 에어로졸 생성 물질을 저장하는 저장부;
    일 방향으로 연장되고, 상기 저장부에 연결된 양 단부를 통해 상기 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지; 및
    상기 일 방향에 따라 변화하는 상기 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도 프로파일에 기초하여 상이한 권선 간격으로 상기 심지를 복수 회 둘러싸고, 상기 심지에 흡수된 상기 에어로졸 생성 물질을 가열하는 코일을 포함하고,
    상기 코일은 상기 심지의 양 단부에서 상기 심지의 표면에 배치되는 일부 및 상기 심지의 중심부에서 상기 심지의 내부에 배치되는 다른 일부를 포함하고,
    상기 심지는 상기 일 방향으로 연장된 원통형이고,
    상기 코일의 다른 일부는 상기 심지가 연장된 상기 일 방향과 수직한 방향으로 타원을 그리도록 상기 심지의 내부에 배치된,
    증기화기.
  2. 제1 항에 있어서,
    제1 흡수 속도를 갖는 상기 심지의 중심부에서는 가열 강도를 감소시키고, 상기 제1 흡수 속도보다 큰 제2 흡수 속도를 갖는 상기 심지의 양 단부에서는 가열 강도를 증가시킬 수 있도록,
    상기 심지의 중심부에서 권선 간격은, 상기 심지의 양 단부에서 상기 코일의 권선 간격보다 큰,
    증기화기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 심지의 중심부에서 권선 간격은, 상기 심지의 양 단부에서 상기 코일의 권선 간격의 1.3배 내지 1.5배인,
    증기화기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 코일은 상기 심지를 제1 권선 간격 및 상기 제1 권선 간격보다 큰 제2 권선 간격으로 둘러싸고,
    상기 제2 권선 간격은 중심부에서 나타나며,
    상기 제1 권선 간격이 나타나는 횟수는, 상기 제2 권선 간격이 나타나는 횟수의 0.6배 내지 4배인,
    증기화기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 코일은,
    상기 심지의 양 단부에서는 상기 심지를 둘러싸고,
    상기 심지의 중심부에서는 상기 심지를 관통함으로써 상기 심지의 내부를 가열할 수 있는,
    증기화기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 코일은,
    상기 심지의 양 단부에서는 상기 심지를 둘러싸고,
    상기 심지의 중심부에서는 상기 심지의 내부에 배치됨으로써 상기 심지의 내부를 가열할 수 있는,
    증기화기.
  7. 액상의 에어로졸 생성 물질을 저장하는 저장부, 일 방향으로 연장되고 상기 저장부에 연결된 양 단부를 통해 상기 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지, 및 상기 일 방향에 따라 변화하는 상기 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도 프로파일에 기초하여 상이한 권선 간격으로 상기 심지를 복수 회 둘러싸고 상기 심지에 흡수된 상기 에어로졸 생성 물질을 가열하는 코일을 포함하는 증기화기;
    상기 증기화기에 전력을 공급하는 배터리; 및
    상기 배터리로부터 상기 증기화기에 공급되는 전력을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 코일은 상기 심지의 양 단부에서 상기 심지의 표면에 배치되는 일부 및 상기 심지의 중심부에서 상기 심지의 내부에 배치되는 다른 일부를 포함하고,
    상기 심지는 상기 일 방향으로 연장된 원통형이고,
    상기 코일의 다른 일부는 상기 심지가 연장된 상기 일 방향과 수직한 방향으로 타원을 그리도록 상기 심지의 내부에 배치된,
    에어로졸 생성 장치.
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