KR102330807B1 - 카트리지 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 본체에 장착하기 위한 카트리지는, 상기 카트리지의 길이 방향으로 연장되어 상기 카트리지의 외벽을 이루고, 내부에 액체 조성물을 수용하는 공간을 포함하는 액체 저장부, 상기 액체 저장부에 수용된 액체 조성물을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터, 및 탄성이 있는 재질로 형성되고, 상기 액체 저장부의 외측면에서 돌출되고 상기 본체와 상기 카트리지를 결합시키는 결합용 돌기를 포함한다.

Description

카트리지 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치{Cartridge and aerosol generating device comprising same}
본 개시는 카트리지 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공한다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성되는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다.
에어로졸 발생 장치는 내부에 액체 조성물을 수용하는 카트리지를 포함할 수 있다. 카트리지는 에어로졸 생성 장치에 분리 가능하도록 결합될 수 있다. 이에, 카트리지와 에어로졸 생성 장치를 결합시키기 위한 구조에 관한 설계가 요구된다.
한국 등록특허 제10-1863934호
카트리지 및 에어로졸 생성 장치의 결합 구조를 제안한다.
기술적 과제는 상술한 바에 한정되지 않으며, 이하의 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
일 측면에 따른 에어로졸 발생 장치의 본체에 장착하기 위한 카트리지는, 상기 카트리지의 길이 방향으로 연장되어 상기 카트리지의 외벽을 이루고, 내부에 액체 조성물을 수용하는 공간을 포함하는 액체 저장부; 상기 액체 저장부에 수용된 액체 조성물을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터; 및 탄성이 있는 재질로 형성되고, 상기 본체와 상기 카트리지를 결합시키는 결합용 돌기를 포함하고, 상기 결합용 돌기는 상기 카트리지의 측벽을 관통하여 상기 카트리지의 측벽의 외측면에서 돌출되도록 배치된다.
상술한 카트리지에서, 상기 결합용 돌기의 색깔은 상기 액체 저장부에 수용된 액체 조성물의 종류를 나타낸다.
상술한 카트리지에서, 상기 액체 저장부는 상기 카트리지의 길이 방향으로 형성된 단차를 포함하고, 상기 카트리지는 상기 액체 저장부의 단차 진 면에 끼워진 차폐링을 더 포함한다.
상술한 카트리지에서, 상기 액체 저장부는 상기 카트리지의 길이 방향으로 테이퍼(taper)진 부분을 포함한다.
일 측면에 따른 카트리지 및 상기 카트리지와 결합하는 본체를 포함하는 에어로졸 발생 장치에서, 상기 카트리지는, 상기 카트리지의 길이 방향으로 연장되어 상기 카트리지의 외벽을 이루고, 내부에 액체 조성물을 수용하는 공간을 포함하는 액체 저장부; 상기 액체 저장부에 수용된 액체 조성물을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터; 및 탄성이 있는 재질로 형성된 결합용 돌기를 포함하고, 상기 본체는, 상기 카트리지가 삽입되는 수용 공간; 및 상기 수용 공간을 둘러싸는 측벽의 상기 결합용 돌기와 대응되는 위치에 배치되는 결합용 홀을 포함하고, 상기 결합용 돌기는 상기 카트리지의 측벽을 관통하여 상기 카트리지의 측벽의 외측면에서 돌출되도록 배치된다.
상술한 에어로졸 발생 장치에서, 상기 액체 저장부는 상기 카트리지의 길이 방향으로 형성된 단차를 포함하고, 상기 카트리지는 상기 액체 저장부의 단차 진 면에 끼워진 차폐링을 더 포함하고, 상기 본체는 상기 수용 공간을 둘러싸는 측벽에 상기 액체 저장부의 단차와 대응되는 형상으로 형성된 단차를 포함하고, 상기 카트리지가 상기 수용 공간에 삽입되면, 상기 차폐링은 상기 액체 저장부의 단차 진 면과 상기 수용 공간의 측벽의 단차 진 면 사이에 위치한다.
상술한 에어로졸 발생 장치에서, 상기 액체 저장부는 상기 카트리지의 길이 방향으로 테이퍼(taper)진 부분을 포함하고, 상기 카트리지가 상기 수용 공간에 삽입되면, 상기 액체 저장부의 테이퍼 진 부분이 상기 수용 공간의 측벽에 대한 쐐기가 되어, 상기 카트리지가 상기 본체에 고정된다.
결합용 돌기를 탄성을 갖는 소재로 구성함으로써, 카트리지가 본체와 결합할 때 본체가 마모되는 것을 최소화할 수 있다.
액체 저장부의 일부를 테이퍼 진 형상으로 구성하여, 구성요소의 추가 없이 카트리지를 본체에 고정시킬 수 있으므로, 에어로졸 생성 장치의 제조 비용이 절감될 수 있다.
발명의 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지와 이를 구비한 에어로졸 발생 장치의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 발생 장치의 하드웨어 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지의 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 측면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 사시도이다.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 단면도이다.
도 7 및 도 8은 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 발생 장치의 구조의 일부를 개략적으로 나타낸다.
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.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지와 이를 구비한 에어로졸 발생 장치의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다.
도 1에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 발생 장치(5)는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지(20)와, 카트리지(20)를 지지하는 본체(10)를 포함한다.
카트리지(20)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용한 상태에서 본체(10)에 결합할 수 있다. 카트리지(20)의 일부분이 본체(10)의 수용 공간(19)에 삽입됨으로써 카트리지(20)가 본체(10)에 장착될 수 있다. 또는 카트리지(20) 전체가 본체(10)의 수용 공간(19)에 삽입됨으로써 카트리지(20)가 본체(10)에 장착될 수 있다.
카트리지(20)의 사용 후, 즉 카트리지(20)에 수용된 에어로졸 생성 물질을 모두 소진한 이후에는 카트리지(20)를 새로운 카트리지로 교체하거나, 상이한 유형(발생하는 향이 다르거나, 색상이 다르거나, 포함된 성분이 상이함)의 에어로졸 생성 물질을 포함한 새로운 카트리지로 교체하기 위하여 본체(10)로부터 카트리지(20)를 분리할 수 있다.
카트리지(20)는 예를 들어 액체 상태나, 고체 상태나, 기체 상태나, 겔(gel) 상태 등의 어느 하나의 상태를 갖는 에어로졸 생성 물질을 보유할 수 있다. 에어로졸 생성 물질은 액상 조성물을 포함할 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.
액상 조성물은 예를 들어, 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 및 비타민 혼합물의 어느 하나의 성분이나, 이들 성분의 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.
예를 들어, 액상 조성물은 니코틴 염이 첨가된 임의의 중량비의 글리세린 및 프로필렌 글리콜 용액을 포함할 수 있다. 액상 조성물에는 2종 이상의 니코틴 염이 포함될 수도 있다. 니코틴 염은 니코틴에 유기산 또는 무기산을 포함하는 적절한 산을 첨가함으로써 형성될 수 있다. 니코틴은 자연적으로 발생하는 니코틴 또는 합성 니코틴으로서, 액상 조성물의 총 용액 중량에 대한 임의의 적절한 중량의 농도를 가질 수 있다.
니코틴 염의 형성을 위한 산은 혈중 니코틴 흡수 속도, 에어로졸 발생 장치(5)의 작동 온도, 향미 또는 풍미, 용해도 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 니코틴 염의 형성을 위한 산은 벤조산, 락트산, 살리실산, 라우르산, 소르브산, 레불린산, 피루브산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 시트르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 페닐아세트산, 타르타르산, 숙신산, 푸마르산, 글루콘산, 사카린산, 말론산 또는 말산으로 구성된 군으로부터 선택되는 단독의 산 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 산들의 혼합이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
카트리지(20)는 본체(10)로부터 전달되는 전기 신호 또는 무선 신호 등에 의해 작동함으로써 카트리지(20)의 내부의 에어로졸 생성 물질의 상(phase)을 기체의 상으로 변환하여 에어로졸(aerosol)을 발생시키는 기능을 수행한다. 에어로졸은 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 증기화된 입자와 공기가 혼합된 상태의 기체를 의미할 수 있다.
예를 들어, 카트리지(20)는 본체(10)로부터 전기 신호를 공급받아 에어로졸 생성 물질을 가열하거나, 초음파 진동 방식을 이용하거나, 유도 가열 방식을 이용함으로써 에어로졸 생성 물질의 상을 변환할 수 있다. 다른 예로서, 카트리지(20)가 자체적인 전력원을 포함하는 경우에는 본체(10)로부터 카트리지(20)에 전달되는 전기적인 제어 신호나 무선 신호에 의해 카트리지(20)가 작동함으로써 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
카트리지(20)는 카트리지의 외벽을 이루고, 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용하는 공간을 포함하는 액체 저장부(21)와, 액체 저장부(21)의 에어로졸 생성 물질을 에어로졸로 변환하는 기능을 수행하는 무화기(atomizer)를 포함할 수 있다.
액체 저장부(21)가 내부에 '에어로졸 생성 물질을 수용한다'는 것은 액체 저장부(21)가 그릇(container)의 용도와 같이 에어로졸 생성 물질을 단순히 담는 기능을 수행하는 것과, 액체 저장부(21)의 내부에 예를 들어 스펀지(sponge)나 솜이나 천이나 다공성 세라믹 구조체와 같은 에어로졸 생성 물질을 함침(함유)하는 요소를 포함하는 것을 의미한다.
무화기는 예를 들어, 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 에어로졸로 변환하기 위한 최적의 상태로 유지하는 액체 전달 수단(wick; 윅, 심지)과, 액체 전달 수단을 가열하여 에어로졸을 발생하는 히터(heater)를 포함할 수 있다.
액체 전달 수단은 예를 들어 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
히터는 전기 저항에 의해 열을 발생시킴으로써 액체 전달 수단에 전달되는 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위하여 구리, 니켈, 텅스텐 등의 금속 소재를 포함할 수 있다. 히터는 예를 들어, 금속 열선(wire), 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으며, 니크롬선과 같은 소재를 이용하여 전도성 필라멘트로 구현되거나 액체 전달 수단에 감기거나 액체 전달 수단에 인접하게 배치될 수 있다.
무화기는 또한 별도의 액체 전달 수단을 사용하지 않고 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 에어로졸로 변환하기 위한 최적의 상태로 유지하는 기능과 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 발생하는 기능을 모두 수행하는 메시 형상(mesh shape)이나 판 형상(plate shape)의 발열체로 구현될 수 있다.
카트리지(20)는 내부의 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 카트리지(20)의 외부로 배출한다. 카트리지(20)는 에어로졸을 외부로 배출하는 배출공(22a)을 포함한다.
본체(10)는 수용 공간(19)의 내측에 배치된 접속 단자(10t)를 포함한다. 본체(10)의 수용 공간(19)에 카트리지(20)의 액체 저장부(21)가 삽입되면 본체(10)는 접속 단자(10t)를 통하여 카트리지(20)에 전력을 제공하거나, 카트리지(20)의 작동과 관련한 신호를 카트리지(20)에 공급할 수 있다.
본체(10)와 카트리지(20)의 사이에는 결합 상태를 안정적으로 유지하기 위한 유지 수단이 설치된다. 유지 수단은 카트리지(20)의 액체 저장부(21)의 외측면(20w)에서 돌출되는 결합용 돌기(20g)와, 본체(10)의 수용 공간(19)을 둘러싸는 측벽(10w)의 결합용 돌기(20g)에 대응하는 위치에 배치되는 결합용 홀(10g)을 포함한다.
결합용 돌기(20g)는 액체 저장부(21)에 포함된 액체 조성물의 종류에 따라 색깔이 결정될 수 있다. 예를 들어, 결합용 돌기(20g)의 색깔은 액체 조성물의 니코틴 함량에 따라 결정될 수 있다. 다른 예를 들어, 결합용 돌기(20g)의 색깔은 사용자가 액체 조성물에 포함된 과일향 성분을 직관적으로 떠올릴 수 있도록 결정될 수 있다.
사용자는 결합용 홀(10g)을 통해 결합용 돌기(20g)의 색깔을 확인할 수 있으며, 결합용 돌기(20g)의 색깔로부터 카트리지(20)가 함유한 액체 조성물의 종류를 파악할 수 있다. 따라서, 사용자는 에어로졸 발생 장치(5)에 카트리지(20)가 삽입된 상태에서 간편하게 삽입된 카트리지(20)의 종류를 확인할 수 있다.
도 1 및 도 7을 함께 참조하면, 액체 저장부(21)는 카트리지(20)의 길이 방향으로 형성된 단차(21n)를 포함할 수 있다. 액체 저장부(21)의 단차 진 면에는 차폐링(23)이 배치될 수 있다. 차폐링(23)은 고무나 실리콘과 같은 탄성소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차폐링(23)은 O-ring일 수 있다.
수용 공간(19)의 측벽(10w)은 액체 저장부(21)의 단차(21n) 및 차폐링(23)과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 측벽(10w)에는 액체 저장부(21)의 단차(21n)와 대응되는 형상으로 단차(10wn)가 형성될 수 있다. 수용 공간(19)에 카트리지(20)가 삽입되면, 차폐링(23)은 수용 공간(19)의 측벽(10w)과 액체 저장부(21) 사이의 공간에 위치할 수 있다. 차폐링(23)은 수용 공간(19)의 측벽(10w)과 액체 저장부(21) 사이의 공간에서 방수 기능을 수행할 수 있다.
도 1 및 도 8을 함께 참조하면, 액체 저장부(21)는 카트리지(20)의 길이 방향으로 테이퍼 진 부분(21wa)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 저장부(21)의 일단(21wa)은 끝단부에 가까워 질수록 단면적이 감소하는 테이퍼 형상일 수 있다.
수용 공간(19)의 측벽(10w)의 일부(10wa)는 액체 저장부(21)의 테이퍼 진 부분(21wa)이 쐐기처럼 꽉 끼어지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 측벽(10w)의 일부(10wa)는 액체 저장부(21)의 테이퍼 진 부분(21wa)이 고정될 수 있도록 테이퍼 진 형상으로 구성될 수 있다.
액체 저장부(21)의 일부를 테이퍼 진 형상으로 구성하여, 구성요소의 추가 없이 카트리지(20)를 본체(10)에 고정시킬 수 있으므로, 에어로졸 생성 장치(5)의 제조 비용이 절감될 수 있다.
카트리지(20)를 본체(10)에 고정할 수 있는 방법에는 이 외에도 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 브라켓을 이용하여 카트리지(20)를 본체(10)에 고정할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 발생 장치의 하드웨어 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 발생 장치(10000)는 배터리(11000), 히터(12000), 센서(13000), 사용자 인터페이스(14000), 메모리(15000) 및 제어부(16000)를 포함할 수 있다. 그러나 에어로졸 발생 장치(10000)의 내부 구조는 도 2에 도시된 것에 한정되지 않는다. 에어로졸 발생 장치(10000)의 설계에 따라, 도 2에 도시된 하드웨어 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
일 실시예에서 에어로졸 발생 장치(10000)는 본체만으로 구성될 수 있고, 이 경우 에어로졸 발생 장치(10000)에 포함된 하드웨어 구성들은 본체에 위치한다. 다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치(10000)는 본체 및 카트리지로 구성될 수 있고, 에어로졸 발생 장치(10000)에 포함된 하드웨어 구성들은 본체 및 카트리지에 나뉘어 위치할 수 있다. 또는 에어로졸 발생 장치(10000)에 포함된 하드웨어 구성들 중 적어도 일부는 본체 및 카트리지 각각에 위치할 수도 있다.
이하에서는 에어로졸 발생 장치(10000)에 포함된 각 구성들이 위치하는 공간을 한정하지 않고, 각 구성들의 동작에 대해 설명하기로 한다.
배터리(11000)는 에어로졸 발생 장치(10000)가 동작하는 데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리(11000)는 히터(12000)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한 배터리(11000)는 에어로졸 발생 장치(10000) 내에 구비된 다른 하드웨어 구성들, 즉, 센서(13000), 사용자 인터페이스(14000), 메모리(15000) 및 제어부(16000)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(11000)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리(11000)는 리튬폴리머(LiPoly) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
히터(12000)는 제어부(16000)의 제어에 따라 배터리(11000)로부터 전력을 공급 받는다. 히터(12000)는 배터리(11000)로부터 전력을 공급 받아 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입된 궐련을 가열하거나, 에어로졸 발생 장치(10000)에 장착된 카트리지를 가열할 수 있다.
히터(12000)는 에어로졸 발생 장치(10000)의 본체에 위치할 수 있다. 또는 에어로졸 발생 장치(10000)가 본체 및 카트리지로 구성되는 경우, 히터(12000)는 카트리지에 위치할 수 있다. 히터(12000)가 카트리지에 위치하는 경우, 히터(12000)는 본체 및 카트리지 중 적어도 어느 한 곳에 위치한 배터리(11000)로부터 전력을 공급받을 수 있다.
히터(12000)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 히터(12000)는 금속 열선(wire), 전기 전도성 트랙(track)이 배치된 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서 히터(12000)는 카트리지에 포함된 구성일 수 있다. 카트리지는 히터(12000), 액체 전달 수단 및 액체 저장부를 포함할 수 있다. 액체 저장부에 수용된 에어로졸 생성 물질은 액체 전달 수단으로 이동하고, 히터(12000)는 액체 전달 수단에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 히터(12000)는 니켈크롬과 같은 소재를 포함하고 액체 전달 수단에 감기거나 액체 전달 수단에 인접하게 배치될 수 있다.
한편, 히터(12000)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 히터(12000)는 궐련 또는 카트리지를 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 궐련 또는 카트리지에는 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터가 포함될 수 있다.
에어로졸 발생 장치(10000)는 적어도 하나의 센서(13000)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 센서(13000)에서 센싱된 결과는 제어부(16000)로 전달되고, 센싱 결과에 따라 제어부(16000)는 히터의 동작 제어, 흡연의 제한, 궐련(또는 카트리지) 삽입 유/무 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 발생 장치(10000)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 센서(13000)는 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 센서(13000)는 온도 감지 센서를 포함할 수 있다. 온도 감지 센서는 히터(12000)(또는, 에어로졸 생성 물질)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 발생 장치(10000)는 히터(12000)의 온도를 감지하는 별도의 온도 감지 센서를 포함하거나, 별도의 온도 감지 센서를 포함하는 대신 히터(12000) 자체가 온도 감지 센서의 역할을 수행할 수 있다. 또는 히터(12000)가 온도 감지 센서의 역할을 수행함과 동시에 에어로졸 발생 장치(10000)에 별도의 온도 감지 센서가 더 포함될 수 있다.
또한 적어도 하나의 센서(13000)는 위치변화 감지 센서를 포함할 수 있다. 위치변화 감지 센서는 본체에 대하여 이동 가능하게 결합된 슬라이더의 위치 변화를 감지할 수 있다.
사용자 인터페이스(14000)는 사용자에게 에어로졸 발생 장치(10000)의 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다. 사용자 인터페이스(14000)는 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 단자들, 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 발생 장치(10000)에는 위의 예시된 다양한 사용자 인터페이스(14000) 예시들 중 일부만이 취사 선택되어 구현될 수도 있다.
메모리(15000)는 에어로졸 발생 장치(10000) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 메모리(15000)는 제어부(16000)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(15000)는 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.
메모리(15000)에는 에어로졸 발생 장치(10000)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등이 저장될 수 있다.
제어부(16000)는 에어로졸 발생 장치(10000)의 전반적인 동작을 제어하는 하드웨어이다. 제어부(16000)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(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과를 분석하고 뒤이어 수행될 처리들을 제어한다.
제어부(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 히터(12000)의 동작이 개시 또는 종료되도록 히터(12000)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 히터(12000)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터(12000)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.
일 실시예에서 제어부(16000)는 에어로졸 발생 장치(10000)에 대한 사용자 입력을 수신한 후 히터(12000)의 동작을 개시하기 위해 히터(12000)의 모드를 예열모드로 설정할 수 있다. 또한, 제어부(16000)는 퍼프 감지 센서를 이용하여 사용자의 퍼프를 감지한 후 히터(12000)의 모드를 예열모드에서 동작모드로 전환할 수 있다. 또한, 제어부(16000)는 퍼프 감지 센서를 이용하여 퍼프 횟수를 카운트한 후 퍼프 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면 히터(12000)에 전력 공급을 중단할 수 있다.
제어부(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 사용자 인터페이스(14000)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 감지 센서를 이용하여 퍼프 횟수를 카운트한 후 퍼프 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면, 제어부(16000)는 램프, 모터 및 스피커 중 적어도 어느 하나를 이용하여 사용자에게 에어로졸 발생 장치(10000)가 곧 종료될 것임을 예고할 수 있다.
한편, 도 2에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 발생 장치(10000)는 별도의 크래들과 함께 에어로졸 생성 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 발생 장치(10000)의 배터리(11000)를 충전하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(10000)는 크래들 내부의 수용 공간에 수용된 상태에서, 크래들의 배터리로부터 전력을 공급받아 에어로졸 발생 장치(10000)의 배터리(11000)를 충전할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지의 정면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 측면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 사시도이다.
도 3 내지 도 5에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지(20)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용할 수 있는 액체 저장부(21)와, 에어로졸을 외부로 배출하는 배출공(22a)을 포함한다.
카트리지(20)의 액체 저장부(21)의 측벽(21w)의 외측면에는 카트리지(20)가 본체(10)에 결합된 상태를 유지하기 위한 유지 수단으로서 결합용 돌기(20g)가 설치된다. 카트리지(20)의 액체 저장부(21)의 하단에는 본체와 전기적인 연결을 위한 단자(21t)가 외부로 노출되게 설치된다.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 단면도이다.
카트리지(20)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용하는 액체 저장부(21)와, 액체 저장부(21)의 에어로졸 생성 물질을 에어로졸로 변환하는 기능을 수행하는 무화기(atomizer)를 포함할 수 있다.
무화기는 액체 저장부(21)에 배치되어 에어로졸 생성 물질을 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 히터(50)와, 히터(50)를 둘러싸며 에어로졸의 발생할 수 있는 챔버(49)를 형성하는 하부캡(30)과, 히터(50)에 의해 가열될 수 있도록 하부캡(30)의 챔버(49)에 배치되며 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 액체 전달 수단(40)를 포함한다. 액체 전달 수단(40)는 에어로졸 생성 물질을 흡수한 상태를 계속 유지할 수 있으며, 히터(50)에 의해 액체 전달 수단(40)가 가열되면 액체 전달 수단(40)에 흡수되어 있는 에어로졸 생성 물질이 기화하여 에어로졸이 발생한다.
도시된 히터(50)와 하부캡(30)과 액체 전달 수단(40)의 구조는 예시적이며, 여러 가지 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어 히터(50)는 액체 전달 수단(40)에 감기지 않고 액체 전달 수단(40)에 인접하게 배치될 수 있고, 액체 전달 수단(40)의 구조가 메시 형상이나 판 형상으로 변형될 수 있으며, 히터(50)와 액체 전달 수단(40)가 하나의 구성요소로 통합되어 구현될 수 있다(예를 들어 금속 소재의 메시 형상의 히터로 구현될 수 있다).
하부캡(30)은 액체 전달 수단(40)와 히터(50)를 지지함과 아울러 액체 저장부(21)의 타측 단부를 밀봉하는 기능을 수행할 수 있다.
하부캡(30)은 액체 저장부(21)의 타측 단부에 삽입될 수 있으며, 밀봉 성능의 향상을 위하여 하부캡(30)과 액체 저장부(21)의 사이에 고무나 실리콘과 같은 탄성소재의 밀봉링(39)이 배치된다.
또한 하부캡(30)은 챔버로 공기를 전달하는 공기통로(31)를 포함한다. 외부의 공기가 하부캡(30)의 공기통로(31)를 통과하여 액체 전달 수단(40)로 공급될 수 있다.
액체 저장부(21)의 내부에는 배출공(22a)과 에어로졸이 발생하는 챔버(49)를 연결함으로써 챔버(49)에서 발생한 에어로졸을 배출공(22a)으로 전달하는 전달관(60)이 배치된다. 전달관(60)은 액체 저장부(21)가 연장하는 길이 방향을 따라 액체 저장부(21)의 중심축 선 상에 배치되지만, 실시예는 이러한 전달관(60)의 위치에 의해 제한되지 않으며 예를 들어 전달관(60)은 액체 저장부(21)의 가장자리 측으로 치우치게 배치될 수 있다.
전달관(60)과 액체 전달 수단(40)의 사이에는 가압부(70)가 배치된다. 가압부(70)는 챔버(49)를 향하는 전달관(60)의 일단(60a)과 액체 전달 수단(40)의 사이에 배치되어 액체 전달 수단(40)를 하부캡(30)을 향하는 방향으로 가압하는 기능을 수행한다.
가압부(70)는 고무나 실리콘과 같은 탄성을 갖는 소재를 포함하므로 전달관(60)과 액체 전달 수단(40)의 사이에 가압부(70)가 압축된 상태로 배치됨으로써 가압부(70)가 액체 전달 수단(40)를 견고히 가압할 수 있다. 이러한 가압부(70)의 가압 작용으로 인하여 액체 전달 수단(40)가 가열되어 에어로졸을 발생시키는 작용을 반복적으로 수행하여도 하부캡(30)의 챔버(49)에 액체 전달 수단(40)가 안정적으로 유지될 수 있다.
가압부(70)는 전달관(60)의 일단(60a)을 둘러싸 지지하며 전달관(60)의 일단(60a)을 챔버(49)로 연결하는 연결관(71)을 포함한다. 액체 저장부(21)는 전달관(60)의 타단(60b)을 둘러싸 지지하며 전달관(60)의 타단(60b)을 마우스피스(22)의 배출공(22a)으로 연결하는 지지관(21s)을 포함한다.
전달관(60)은 가압부(70)의 연결관(71)과 액체 저장부(21)의 지지관(21s)에 걸리도록 전달관(60)의 외측으로부터 돌출하는 플랜지(60p)를 포함한다.
가압부(70)는 액체 전달 수단(40)와 직접 접촉하도록 연결관(71)의 외측에서 액체 전달 수단(40)를 향하여 연장하는 접촉부(72)와, 액체 저장부(21)에 수용되어 있는 에어로졸 생성 물질을 액체 전달 수단으로 전달하도록 접촉부(72)의 외측에서 상하 방향으로 개방된 물질 전달공(73)을 포함한다. 액체 전달 수단(40)는 대략 원통형상으로 제작될 수 있으며, 액체 전달 수단(40)에 접촉하는 접촉부(72)의 표면은 액체 전달 수단(40)의 외측 표면의 형상에 대응하여 곡면 형상을 가질 수 있다.
결합용 돌기(20g)는 카트리지(20)의 측벽(21w)을 관통하여 측벽(21w)의 외측면에서 돌출되도록 배치될 수 있다. 결합용 돌기(20g)는 하부캡(30)과 측벽(21w)에 의해 가압되어 안정적으로 배치될 수 있다.
결합용 돌기(20g)는 카트리지(20)로부터 이탈되지 않도록 플랜지(20gp)를 포함할 수 있다. 또한 결합용 돌기(20g)는 본체의 결합용 홀에 용이하게 삽입되도록 고무나 실리콘과 같은 탄성을 갖는 소재를 포함할 수 있다.
결합용 돌기(20g)를 탄성을 갖는 소재로 구성함으로써, 카트리지(20)가 본체와 결합할 때 본체가 마모되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 결합용 돌기(20g)를 소모성 제품인 카트리지(20)에 장착함으로써, 결합용 돌기(20g)가 마모되면 카트리지(20)만 교체하면 되며, 본체는 지속적으로 사용할 수 있다.
도 6에 도시된 것과 달리, 결합용 돌기(20g)는 카트리지(20)의 다른 구성 요소와 일체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 결합용 돌기(20g)는 하부캡(30)과 일체로 구성될 수 있다. 다른 예를 들어, 결합용 돌기(20g)는 측벽(21w)과 일체로 구성될 수 있다. 또는 결합용 돌기(20g)는 측벽(21w)의 외측면에 부착되는 방식으로 카트리지(20)에 설치될 수 있다.
본 실시예와 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.
5: 장치 10g: 결합용 홀
10: 본체 10t: 접속 단자
10w: 측벽 19: 수용 공간
20g: 결합용 돌기 20w: 외측면
20: 카트리지 21n: 단차
21: 액체 저장부 21s: 지지관
21w: 측벽 21t: 단자
22: 마우스피스 22a: 배출공
23: 차폐링 30: 하부캡
31: 공기통로 39: 밀봉링
40: 액체 전달 수단 49: 챔버
50: 히터 60: 전달관
70: 가압부 71: 연결관
72: 접촉부 73: 전달공
10000: 에어로졸 발생 장치 11000: 배터리
12000: 히터 13000: 센서
14000: 사용자 인터페이스 15000: 메모리
16000: 제어부

Claims (7)

  1. 에어로졸 발생 장치의 본체에 장착하기 위한 카트리지에 있어서,
    상기 카트리지의 길이 방향으로 연장되어 상기 카트리지의 외벽을 이루고, 내부에 액체 조성물을 수용하는 공간을 포함하는 액체 저장부;
    상기 액체 저장부에 수용된 액체 조성물을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터; 및
    탄성이 있는 재질로 형성되고, 상기 본체와 상기 카트리지를 결합시키는 결합용 돌기를 포함하고,
    상기 결합용 돌기는 상기 카트리지의 측벽을 관통하여 상기 카트리지의 측벽의 외측면에서 돌출되도록 배치되고,
    상기 결합용 돌기의 색깔은 상기 액체 저장부에 수용된 액체 조성물의 종류를 나타내는, 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체 저장부는 상기 카트리지의 길이 방향으로 형성된 단차를 포함하고,
    상기 액체 저장부의 단차 진 면에 끼워진 차폐링을 더 포함하는, 카트리지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액체 저장부는 상기 카트리지의 길이 방향으로 테이퍼(taper)진 부분을 포함하는, 카트리지.
  4. 카트리지 및 상기 카트리지와 결합하는 본체를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 있어서,
    상기 카트리지는,
    상기 카트리지의 길이 방향으로 연장되어 상기 카트리지의 외벽을 이루고, 내부에 액체 조성물을 수용하는 공간을 포함하는 액체 저장부;
    상기 액체 저장부에 수용된 액체 조성물을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터; 및
    탄성이 있는 재질로 형성되는 결합용 돌기를 포함하고,
    상기 본체는,
    상기 카트리지가 삽입되는 수용 공간; 및
    상기 수용 공간을 둘러싸는 측벽의 상기 결합용 돌기와 대응되는 위치에 배치되는 결합용 홀을 포함하고,
    상기 결합용 돌기는 상기 카트리지의 측벽을 관통하여 상기 카트리지의 측벽의 외측면에서 돌출되도록 배치되고,
    상기 결합용 돌기의 색깔은 상기 액체 저장부에 수용된 액체 조성물의 종류를 나타내는, 에어로졸 발생 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액체 저장부는 상기 카트리지의 길이 방향으로 형성된 단차를 포함하고,
    상기 카트리지는 상기 액체 저장부의 단차 진 면에 끼워진 차폐링을 더 포함하고,
    상기 본체는 상기 수용 공간을 둘러싸는 측벽에 상기 액체 저장부의 단차와 대응되는 형상으로 형성된 단차를 포함하고,
    상기 카트리지가 상기 수용 공간에 삽입되면, 상기 차폐링은 상기 액체 저장부의 단차 진 면과 상기 수용 공간의 측벽의 단차 진 면 사이에 위치하는, 에어로졸 발생 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 액체 저장부는 상기 카트리지의 길이 방향으로 테이퍼(taper)진 부분을 포함하고,
    상기 카트리지가 상기 수용 공간에 삽입되면, 상기 액체 저장부의 테이퍼 진 부분이 상기 수용 공간의 측벽에 대한 쐐기가 되어, 상기 카트리지가 상기 본체에 고정되는, 에어로졸 발생 장치.
  7. 삭제
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