KR102400049B1 - 증기화기 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

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Abstract

에어로졸 생성 장치에 사용되는 증기화기는 액체의 에어로졸 생성 물질을 저장하는 저장부, 저장부로부터 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 액체 전달 수단 및 액체 전달 수단에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 코일을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 코일은 액체 전달 수단의 길이 방향을 따라 상이한 두께로 액체 전달 수단을 둘러쌀 수 있다.

Description

증기화기 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치{CARTOMIZER AND AEROSOL GENERATING APPARATUS COMPRISING THEREOF}
본 개시는 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 생성하는 증기화기 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치에 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.
한편, 종래에는 에어로졸 생성 물질의 전달 수단에 해당하는 심지 등에서 에어로졸이 불균일하게 발생하거나, 특정 위치에서 과도하게 과열되어 탄화되는 문제점이 있었다.
본 개시의 실시예들은 액체 전달 수단의 길이 방향을 따라 상이한 두께로 액체 전달 수단을 둘러싸는 코일을 포함하는 증기화기를 제공하고자 한다.
본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않음, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 측면에 따른 증기화기는, 액체의 에어로졸 생성 물질을 저장하는 저장부; 상기 저장부로부터 상기 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 액체 전달 수단; 및 상기 액체 전달 수단에 흡수된 상기 에어로졸 생성 물질을 가열하는 코일;을 포함하고, 상기 액체 전달 수단의 길이 방향을 따라 상기 코일이 상이한 두께로 상기 액체 전달 수단을 둘러쌀 수 있다.
또한, 상기 액체 전달 수단의 양 단부를 둘러싸는 코일의 두께는 상기 액체 전달 수단의 중심부를 둘러싸는 코일의 두께보다 얇을 수 있다.
또한, 상기 코일은 중심부에서의 두께가 상기 양 단부에서의 두께보다 두꺼운 액체 전달 수단을 둘러싸고, 상기 액체 전달 수단의 중심부에서의 평균 기공 크기는 상기 액체 전달 수단의 양 단부에서의 평균 기공 크기보다 작을 수 있다.
또한, 상기 액체 전달 수단의 양 단부 각각은 경도 코팅(coating)되어 있을 수 있다.
또한, 상기 액체 전달 수단의 양 단부에는 전극들이 위치하고, 상기 에어로졸 생성 물질의 잔량을 검출하기 위해 상기 전극들의 정전 용량(capacitance)을 측정하는 센서를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 측면에 따른 에어로졸 생성 장치는, 액체의 에어로졸 생성 물질을 저장하는 저장부; 상기 저장부로부터 상기 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 액체 전달 수단; 및 상기 액체 전달 수단에 흡수된 상기 에어로졸 생성 물질을 가열하는 코일;을 포함하고, 상기 액체 전달 수단의 길이 방향을 따라 상기 코일이 상이한 두께로 상기 액체 전달 수단을 둘러싸는 증기화기; 상기 증기화기에 전력을 공급하는 배터리; 및 상기 배터리로부터 상기 증기화기에 공급되는 전력을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 코일이 상이한 두께로 액체 전달 수단을 둘러쌈에 따라 액체 전달 수단의 길이 방향에 따라 균일한 양의 에어로졸이 발생하도록 할 수 있으며, 액체 전달 수단의 중심부가 탄화되는 것을 방지할 수 있다.
발명의 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 증기화기를 포함하는 에어로졸 생성 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 증기화기의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 액체 전달 수단의 길이 방향에 따른 에어로졸 생성 물질의 흡수 정도를 나타내는 도면이다.
도 4는 액체 전달 수단의 길이 방향에 따라 상이한 두께로 액체 전달 수단을 둘러싸는 코일의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 액체 전달 수단의 길이 방향에 따라 상이한 두께로 액체 전달 수단을 둘러싸는 코일의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 액체 전달 수단의 길이 방향에 따른 기공들의 크기의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 액체 전달 수단의 길이 방향에 따른 기공들의 크기의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 액체 전달 수단의 양 단부에 위치한 전극들의 일 예를 나타내는 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.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 증기화기를 포함하는 에어로졸 생성 장치의 일 예를 나타내는 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, 액체 전달 수단(122) 및 저장부(121)를 포함할 수 있다. 저장부(121)에 수용된 에어로졸 생성 물질은 액체 전달 수단(122)로 이동하고, 히터는 액체 전달 수단(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 증기화기(120)의 일 예를 나타내는 단면도이다. 증기화기(120)는 저장부(121), 액체 전달 수단(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 액체 전달 수단(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) 액체 전달 수단(122)와 연결될 수 있고, 저장부(121)의 에어로졸 생성 물질은 액체 전달 수단(122)를 통해 저장부(121) 외부로 운반될 수 있다. 예를 들면, 저장부(121)는 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)와 각각 연결되는 복수의 개구를 포함할 수 있다. 저장부(121)의 개구 및 개구와 연결되는 액체 전달 수단(122)는 기밀하게 접합되어 있어, 액체 전달 수단(122) 이외의 영역에서 에어로졸 생성 물질이 누출되는 것이 방지된다.
액체 전달 수단(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.
액체 전달 수단(122)는 액체 또는 겔의 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 흡습성의 섬유일 수 있다. 또한, 액체 전달 수단(122)은 메쉬(mesh) 형태의 흡습성 섬유에 해당할 수 있다. 액체 전달 수단(122)은 흡습성 섬유들이 가로 및 세로 방향으로 배열된 그물 형태로 형성될 수 있다. 흡습성 섬유들 사이에는 간극이 형성될 수 있고, 간극의 크기 및 모양은 다양할 수 있다.
한편, 액체 전달 수단(122)는 이에 제한되지 않으며 저장부(121)로부터 액체 또는 겔의 에어로졸 생성 물질을 전달하는 다공성 물질로서, 다공성 유리 등으로부터 제조될 수 있다. 액체 전달 수단(122)는 저장부(121)와 연결된 단부를 통해 에어로졸 생성 물질을 흡수함으로써 에어로졸 생성 물질을 운반할 수 있다. 또는 일 실시예에 따르면, 액체 전달 수단(122)는 가는 관 형상이고, 모세관 현상을 이용하여 관 내부를 통해 에어로졸 생성 물질을 운반할 수 있다.
액체 전달 수단(122)의 형태는 다양할 수 있으며, 예를 들면, 액체 전달 수단(122)는 일 방향으로 연장되는 세장형일 수 있다. 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)는 저장부(121)에 연결되어 에어로졸 생성 물질을 흡수할 수 있다. 액체 전달 수단(122)는 양 단부(122a, 122b)를 통해 에어로졸 생성 물질을 흡수하고, 액체 전달 수단(122)의 중심부까지 에어로졸 생성 물질을 운반할 수 있다.
가열 요소(123)는 액체 전달 수단(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 액체 전달 수단(122)의 일 영역에 배치된다. 가열 요소(123)는 액체 전달 수단(122)를 둘러싸는 코일(123) 형태일 수 있다. 가열 요소(123)는 액체 전달 수단(122)가 연장되는 방향을 따라 둘러쌀 수 있다. 가열 요소(123)가 액체 전달 수단(122)를 둘러쌈에 따라 가열 요소(123)는 액체 전달 수단(122)의 둘레 방향을 따라 복수의 고리를 형성할 수 있다.
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 액체 전달 수단(122)에 가열 요소(123)가 감긴 영역을 포함하는 공간이다. 저장부(121)의 에어로졸 생성 물질은 액체 전달 수단(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 액체 전달 수단의 길이 방향에 따른 에어로졸 생성 물질의 흡수 정도를 나타내는 도면이다.
도 3(a)을 참조하면, 액체 전달 수단(122)는 양 단부(122a, 122b)로부터 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 액체 전달 수단(122)의 중심부까지 에어로졸 생성 물질을 운반한다. 액체 전달 수단(122)의 일 단부(122a)로부터의 거리(d)가 연장되는 방향은 액체 전달 수단(122)의 길이 방향에 해당한다. 액체 전달 수단(122)의 일 단부(122a)로부터의 거리(d)에 따라 에어로졸 생성 물질이 흡수되어 이동하는 속도가 결정된다.
도 3(b)를 참조하면, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)에서는 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도가 빠르다. 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)는 저장부(121)와 연결되어 에어로졸 생성 물질을 직접적으로 공급받는다. 퍼프 후에는 액체 전달 수단(122) 내 에어로졸 생성 물질이 기화되므로, 액체 전달 수단(122)는 마른 상태가 된다. 액체 전달 수단(122)가 마른 상태일 때 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)는, 에어로졸 생성 물질을 빠른 속도로 흡수할 수 있다.
한편, 액체 전달 수단(122)의 중심부에서 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도는 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)에서 흡수 속도보다 감소할 수 있다. 액체 전달 수단(122)의 중심부는 저장부(121)로부터 이격되어 있으므로 에어로졸 생성 물질이 도달하는 데 소요되는 시간이 길다.
액체 전달 수단(122)의 길이 방향을 따라 액체 전달 수단(122)를 구성하는 미소 구간들을 살펴보면, 각 미소 구간들의 양 끝에서 에어로졸 생성 물질이 흡수된 정도의 차이에 따라 에어로졸이 흡수될 수 있다. 그런데, 액체 전달 수단(122)의 단부에서 중심부에 가까워질수록, 각 미소 구간들의 양 끝에서 에어로졸 생성 물질이 흡수된 정도의 차이값이 감소한다. 따라서 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)에서 중심부에 가까워질수록 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도가 감소된다.
도 4는 액체 전달 수단의 길이 방향에 따라 상이한 두께로 액체 전달 수단을 둘러싸는 코일의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3에서 상술한 바와 같이, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)에서 중심부로 갈수록 액체 전달 수단에 흡수되는 에어로졸 생성 물질의 양이 감소한다. 액체 전달 수단(122)의 길이 방향을 따라 액체 전달 수단(122)를 둘러싼 코일(123)이 동일한 온도로 가열되는 경우에는, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)에서는 많은 양의 에어로졸이 발생하는 데 반해, 중심부에서는 그보다 적은 양의 에어로졸이 발생할 수 있다. 따라서, 액체 전달 수단(122)의 길이 방향에 따라 불균일한 양의 에어로졸이 발생할 수 있다. 또한, 액체 전달 수단(122)의 중심부에는 흡수되는 에어로졸 생성 물질의 양이 적으므로 액체 전달 수단(122)의 중심부가 탄화될 가능성도 있다.
이에 따라, 액체 전달 수단(122)를 둘러싼 코일(123)의 가열되는 온도를 코일(123)의 길이 방향에 따라 다르게 유지할 필요가 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도가 빠른 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)에서는 가열되는 코일(123)의 온도를 높게 유지하고, 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도가 상대적으로 느린 액체 전달 수단(122)의 중심부에서는 가열되는 코일(123)의 온도를 낮게 유지할 수 있다. 이를 통해, 액체 전달 수단(122)의 길이 방향에 따라 균일한 양의 에어로졸이 발생하도록 할 수 있으며, 액체 전달 수단(122)의 중심부가 탄화되는 것을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 코일(123)은 액체 전달 수단(122)의 길이 방향을 따라 상이한 두께로 액체 전달 수단(122)를 둘러쌀 수 있다. 코일(123)의 두께가 얇을수록 저항 값이 커지게 되므로, 가열되는 코일(123)의 온도가 높아질 수 있다. 따라서, 가열되는 코일(123)의 온도를 높게 유지할 필요가 있는 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)를 감싸는 코일의 두께를 얇게 하고, 가열되는 코일(123)의 온도를 낮게 유지할 필요가 있는 액체 전달 수단(122)의 중심부를 감싸는 코일의 두께를 두껍게 할 수 있다. 즉, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)를 감싸는 코일의 두께는, 액체 전달 수단(122)의 중심부를 감싸는 코일의 두께보다 얇을 수 있다. 이 때, 액체 전달 수단(122)의 중심부를 기준으로, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)까지 코일(123)의 두께는 서로 대칭일 수 있다.
한편, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)를 감싸는 코일(123)의 온도가 높게 유지됨에 따라 액체 전달 수단(122)이 타는 것을 방지하기 위해, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)에 경도 코팅(coating)을 할 수 있다. 이를 통해 액체 전달 수단(122)이 흡습성 섬유 등으로 이루어진 경우, 코일이 액체 전달 수단(122)을 감싸는 과정에서 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)의 흡습성 섬유가 벌어지는 현상을 방지할 수도 있다.
도 4에서 액체 전달 수단(122)를 감싸는 코일(123)의 간격은 액체 전달 수단(122)의 길이 방향을 따라 동일한 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 코일(123)의 간격은 서로 상이하게 설정될 수 있다. 이하 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 액체 전달 수단의 길이 방향에 따라 상이한 두께로 액체 전달 수단을 둘러싸는 코일의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)를 감싸는 코일의 두께는, 액체 전달 수단(122)의 중심부를 감싸는 코일의 두께보다 얇을 수 있으며, 이 때 코일(123)의 권선 간격 또한 액체 전달 수단의 길이 방향을 따라 상이하게 설정될 수 있다.
코일(123)이 액체 전달 수단(122)를 둘러싸는 권선 간격이 작을수록 가열되는 코일(123)의 온도가 높게 유지되고, 권선 간격이 클수록 가열되는 코일(123)의 온도가 낮게 유지될 수 있다. 따라서, 액체 전달 수단(122)의 중심부를 감싸는 두꺼운 코일(123)의 권선 간격은 크고, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)를 감싸는 얇은 코일(123)의 권선 간격은 작을 수 있다.
예를 들어, 액체 전달 수단(122)의 중심부를 감싸는 코일의 권선 간격(x1)은, 중간 부분에서의 권선 간격(x2) 보다 클 수 있다. 또한, 액체 전달 수단(122)의 중간 부분에서의 권선 간격(x3)은, 액체 전달 수단(122) 양 단부(122a, 122b)에서의 권선 간격(x3) 보다 클 수 있다.
액체 전달 수단(122)의 중심부에서의 권선 간격(x1)은, 액체 전달 수단(122) 양 단부(122a, 122b)에서의 권선 간격(x3)의 1.3 배 내지 1.5배일 수 있다. 이 때, 액체 전달 수단(122)의 중간 부분에서의 권선 간격(x2)은 액체 전달 수단(122) 양 단부(122a, 122b)에서의 권선 간격(x3)의 약 1.3배 내지 1.5배일 수 있다.
한편, 액체 전달 수단(122)의 길이 방향에 따라 균일한 양의 에어로졸이 발생하도록 하기 위해 상술한 바와 같이 코일(123)의 두께를 상이하게 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 액체 전달 수단(122)의 평균 기공 크기를 액체 전달 수단(122)의 길이 방향에 따라 다르게 설정할 수 있다. 이하 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 액체 전달 수단의 길이 방향에 따른 기공들의 크기의 일 예를 나타내는 도면이다.
액체 전달 수단(122)은 예를 들어 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹 중 어느 하나에 해당할 수 있고, 액체 전달 수단(122)은 기공들을 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 물질은 액체 전달 수단(710) 내 기공들을 통해 전달될 수 있다. 기공의 크기가 작을수록 모세관 인력이 더 강하므로, 에어로졸 생성 물질은 액체 전달 수단(710) 내 평균 기공 크기가 큰 부분에서 평균 기공 크기가 작은 부분으로 흐를 수 있다.
한편, 도 3에서 상술한 바와 같이 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)에서 중심부에 가까워질수록 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도가 감소된다. 따라서, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)에서 중심부로 에어로졸 생성 물질이 흐를 수 있도록, 기공들의 크기를 액체 전달 수단(122)의 길이 방향을 따라 다르게 설정할 수 있다.
예를 들어 도 6을 참조하면, 액체 전달 수단(122)의 중심부에서의 평균 기공 크기는 양 단부(122a, 122b)에서의 평균 기공 크기보다 작도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 액체 전달 수단(122)은 중심부에서의 두께가 양 단부(122a, 122b)에서의 두께보다 두꺼운 형태일 수 있다. 액체 전달 수단(122)이 코일에 의해 둘러싸이면서 액체 전달 수단(122)의 중심부가 양 단부(122a, 122b)보다 더 압축될 수 있으므로, 액체 전달 수단(122)의 중심부에서의 평균 기공 크기는 양 단부(122a, 122b)에서의 평균 기공 크기보다 작을 수 있다.
예를 들어, 액체 전달 수단(122)의 중심부에서의 평균 기공 크기는 0.1 내지 50㎛ 사이일 수 있고, 양 단부(122a, 122b)에서의 평균 기공 크기는 1 내지 100㎛ 사이일 수 있으나, 중심부 및 양 단부(122a, 122b)에서의 평균 기공 크기는 이에 제한되지 않는다.
한편, 액체 전달 수단(122) 및 저장부(121)의 배치 방식에 따라 기공들의 크기 구배는 상술한 바로 한정되지 않으며, 다양하게 설정될 수 있다.
도 7은 액체 전달 수단의 길이 방향에 따른 기공들의 크기의 다른 예를 나타내는 도면이다.
액체 전달 수단(122) 및 저장부(121)의 배치 방식은 상술한 도 2로 한정되는 것은 아니며 다양하게 배치될 수 있다. 따라서, 도 2에서와는 다른 액체 전달 수단(122) 및 저장부(121)의 배치 방식에 따라, 액체 전달 수단(122)의 중심부에서 양 단부(122a, 122b)에 가까워질수록 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도가 감소할 수도 있다.
이러한 경우에는, 액체 전달 수단(122)의 중심부에서 양 단부(122a, 122b)로 에어로졸 생성 물질이 흐를 수 있도록, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)에서의 평균 기공 크기는 중심부에서의 평균 기공 크기보다 작도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 액체 전달 수단(122)은 중심부에서의 두께가 양 단부(122a, 122b)에서의 두께보다 얇은 형태일 수 있다.
한편, 액체 전달 수단(122)이 건조된 경우에도 코일(123)이 계속 가열되는 경우에는 탄맛이 발생할 수 있다. 이에 따라, 액체 전달 수단의 건조 여부를 판단할 필요가 있으며 이하 도 8에서 설명한다.
도 8은 액체 전달 수단의 양 단부에 위치한 전극들의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b) 각각에는 전극(810a, 810b)들이 위치할 수 있다. 다만, 전극들(810a, 810b)은 액체 전달 수단(122)의 양 단부(122a, 122b)로부터 에어로졸 생성 물질이 흡수되는 것을 막지 않도록, 액체 전달 수단(122)을 둘러싸는 링(ring) 구조에 해당할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
전극들(810a, 810b) 각각은 반대 부호의 전하(electric charge)들을 저장하는 커패시터(capacitor)로 기능할 수 있다. 한편, 에어로졸 생성 물질의 잔량을 검출하기 위해 전극들(810a, 810b) 사이의 정전 용량(capacitance)을 측정하는 센서가 위치할 수 있다. 센서는 전극들(810a, 810b) 사이의 정전 용량을 측정함으로써 전극들 사이에 위치하는 물질들의 유전율에 관한 정보를 제공할 수 있고, 유전율에 관한 정보로부터 액체 전달 수단(122)이 건조된 정도를 판단할 수 있다.
예를 들어, 센서로부터 액체 전달 수단(122)이 건조되었다고 판단된 경우에는 제어부(140)가 증기화기(120)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 이를 통해, 액체 전달 수단(122)이 건조된 경우에도 코일(123)이 계속 가열되어 탄맛이 발생하는 것을 방지할 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.

Claims (7)

  1. 에어로졸 생성 장치에 사용되는 증기화기로서,
    액체의 에어로졸 생성 물질을 저장하는 저장부;
    상기 저장부로부터 상기 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 액체 전달 수단; 및
    상기 액체 전달 수단에 흡수된 상기 에어로졸 생성 물질을 가열하는 코일;을 포함하고,
    상기 액체 전달 수단의 내부의 중심부에서의 평균 기공의 크기는 상기 액체 전달 수단의 내부의 양 단부에서의 평균 기공의 크기와 상이한, 증기화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 전달 수단의 양 단부를 둘러싸는 코일의 두께는 상기 액체 전달 수단의 중심부를 둘러싸는 코일의 두께보다 얇은, 증기화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일은 중심부에서의 두께가 양 단부에서의 두께보다 두꺼운 액체 전달 수단을 둘러싸고,
    상기 액체 전달 수단의 내부의 중심부에서의 평균 기공 크기는 상기 액체 전달 수단의 내부의 양 단부에서의 평균 기공 크기보다 작은, 증기화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 전달 수단의 양 단부 각각은 경도 코팅(coating)되어 있는, 증기화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 전달 수단은 메쉬(mesh) 형태의 흡습성 섬유에 해당하는, 증기화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 전달 수단의 양 단부에는 전극들이 위치하고,
    상기 에어로졸 생성 물질의 잔량을 검출하기 위해 상기 전극들의 정전 용량(capacitance)을 측정하는 센서를 더 포함하는, 증기화기.
  7. 제 1 항에 따른 증기화기;
    상기 증기화기에 전력을 공급하는 배터리; 및
    상기 배터리로부터 상기 증기화기에 공급되는 전력을 제어하는 제어부;를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
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