KR102402071B1 - 초음파 진동자 캘리브레이션 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

초음파 진동자의 성능을 개선시키고 성능 편차를 최소화할 수 있는 초음파 진동자 캘리브레이션 장치 및 그 방법이 제공된다. 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 진동자 캘리브레이션 장치는, 기 설정된 주파수 범위 내에서 초음파 진동자의 임시구동주파수를 가변시키는 주파수 가변부, 임시구동주파수에 따라 동작하는 초음파 진동자의 출력 신호에서 나타나는 디스토션(distortion)을 모니터링하는 모니터링부 및 모니터링 결과에 기초하여 초음파 진동자의 구동주파수를 설정하는 주파수 설정부를 포함할 수 있다.

Description

초음파 진동자 캘리브레이션 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CALIBRATING ULTRASONIC VIBRATOR AND METHOD THEREOF}
본 개시는 초음파 진동자 캘리브레이션 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 초음파 진동자의 성능을 개선시키고 성능 편차를 최소화하기 위해 초음파 진동자의 구동주파수를 캘리브레이션(calibration)할 수 있는 장치 및 그 장치에서 수행되는 방법에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 액상의 에어로졸 형성 기재를 기화시킴으로써 에어로졸을 발생시키는 장치(이른바 "액상형 에어로졸 발생 장치")에 관한 수요가 증가하고 있다. 최근에는, 초음파 진동자를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 초음파 기반 에어로졸 발생 장치가 제안된 바 있다.
초음파 진동자는 인가된 전기 에너지에 따라 물리적 초음파 진동을 일으키는 액추에이터(actuator)를 의미한다. 그런데, 초음파 진동자는 공진주파수 근처에서만 동작하고 그 외의 주파수 영역에서는 절연체처럼 동작하지 않는 특성을 갖고 있으며, 초음파 진동자의 공진주파수는 제조 편차, 동작 환경(e.g. 온도 등) 등과 같은 다양한 요인에 의해 달라질 수 있다.
따라서, 초음파 진동자 간의 성능 편차를 최소화하기 위해서는 각 초음파 진동자가 갖는 고유의 공진주파수를 고려하여 초음파 진동자의 구동주파수를 설정하는 캘리브레이션(calibration) 과정이 요구된다.
한편, 초음파 기반 에어로졸 발생 장치는 통상적으로 카트리지 교체 구조를 채택하고 있으며, 카트리지 내에 액상의 에어로졸 형성 기재와 이를 기화시키기 위한 초음파 진동자가 포함된다. 그런데, 이러한 구조에서는 고가의 구성요소인 초음파 진동자가 카트리지에 포함되기 때문에, 카트리지 교체 비용(또는 카트리지 단가)이 증가할 수 밖에 없다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 초음파 진동자의 성능을 개선시키고 성능 편차를 최소화할 수 있는 초음파 진동자 캘리브레이션 장치 및 그 장치에서 수행되는 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 카트리지 교체 비용(또는 카트리지 단가)을 절감할 수 있는 새로운 구조의 초음파 기반 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 진동자 캘리브레이션 장치는, 기 설정된 주파수 범위 내에서 초음파 진동자의 임시구동주파수를 가변시키는 주파수 가변부, 상기 임시구동주파수에 따라 구동되는 상기 초음파 진동자의 출력 신호에서 나타나는 디스토션(distortion)을 모니터링하는 모니터링부 및 상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 설정하는 주파수 설정부를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 주파수 설정부는, 상기 출력 신호의 디스토션 정도가 임계치 이상인 임시구동주파수를 기준주파수로 결정하고, 상기 결정된 기준주파수를 기초로 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 설정할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 진동자 캘리브레이션 방법은, 기 설정된 주파수 범위 내에서 초음파 진동자의 임시구동주파수를 가변시키는 단계, 상기 임시구동주파수에 따라 구동되는 상기 초음파 진동자의 출력 신호에서 나타나는 디스토션(distortion)을 모니터링하는 단계 및 상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 또 다른 몇몇 실시예들에 따른 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터와 결합되어, 기 설정된 주파수 범위 내에서 초음파 진동자의 임시구동주파수를 가변시키는 단계, 상기 임시구동주파수에 따라 구동되는 상기 초음파 진동자의 출력 신호에서 나타나는 디스토션(distortion)을 모니터링하는 단계 및 상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 설정하는 단계를 실행시키기 위하여, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 기반 에어로졸 발생 장치는, 액상의 에어로졸 형성 기재를 저장하는 액상 저장조, 초음파 진동을 통해 상기 저장된 액상의 에어로졸 형성 기재를 기화시킴으로써 에어로졸을 발생시키는 초음파 진동자 및 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 캘리브레이션하고, 상기 캘리브레이션된 구동주파수에 따라 상기 초음파 진동자를 구동시키는 제어부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부가 상기 구동주파수를 캘리브레이션하는 것은, 기 설정된 주파수 범위 내에서 상기 초음파 진동자의 임시구동주파수를 가변시키고, 상기 임시구동주파수에 따라 구동되는 상기 초음파 진동자의 출력 신호에서 나타나는 디스토션(distortion)을 모니터링하며, 상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 설정하는 프로세스를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제어부는, 상기 출력 신호의 디스토션 정도가 임계치 이상인 임시구동주파수를 기준주파수로 결정하고, 상기 결정된 기준주파수를 기초로 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 설정할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제어부는, 상기 캘리브레이션된 구동주파수에 따라 구동되는 상기 초음파 진동자의 출력 신호에서 나타나는 디스토션을 추가로 모니터링하며, 상기 추가 모니터링 결과에 기초하여 상기 에어로졸 형성 기재의 소진 정도를 추정할 수 있다.
상술한 본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 초음파 진동자의 출력 신호에 대한 디스토션(distortion) 모니터링 결과에 기초하여 초음파 진동자의 구동주파수가 캘리브레이션될 수 있다. 이에 따라, 초음파 진동자의 성능이 개선될 수 있고, 제조 편차에 따른 성능 편차가 최소화될 수 있다.
또한, 초음파 진동자의 공진주파수로부터 일정 오프셋만큼 벗어난 위치의 주파수가 초음파 진동자의 구동주파수로 설정될 수 있다. 이에 따라, 초음파 진동자에서의 전압 강하가 감소되어 배터리 효율 및 수명이 증대될 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 장치의 초음파 진동자의 출력 신호에 대한 디스토션 모니터링 결과에 기초하여 액상 소진 정도가 추정될 수 있다. 예를 들어, 디스토션 정도가 임계치 미만인 경우에는, 액상이 소진된 것으로 추정될 수 있다. 액상이 소진되면 초음파 진동자의 온도가 상승되어 공진주파수가 변경되고, 이로 인해 디스토션이 감소할 수 있기 때문이다. 이에 따라, 별도의 액상 잔량 감지 센서 또는 초음파 진동자의 온도 센서 없이도 액상의 소진 여부가 정확하게 추정될 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 장치의 초음파 진동자의 출력 신호에서 나타나는 디스토션 모니터링 결과에 기초하여 초음파 진동자의 구동(동작)이 제어될 수 있다. 예를 들어, 디스토션 정도가 임계치 미만인 경우, 초음파 진동자의 구동이 중지될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 디스토션이 감소한 것은 초음파 진동자의 온도가 상승한 것(또는 액상이 소진된 것)을 의미할 수 있기 때문이다. 이에 따라, 고온 상태에서 초음파 진동자가 구동되는 것이 방지되어 초음파 진동자의 파손 위험성이 크게 감소될 수 있다.
또한, 상대적으로 고가의 구성 요소인 진동부재(또는 초음파 진동자)가 카트리지가 아닌 초음파 기반 에어로졸 발생 장치의 제어 본체 측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 카트리지 교체 비용(또는 카트리지 단가)이 크게 절감될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 진동자 캘리브레이션 장치를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 진동자 캘리브레이션 방법을 나타내는 예시적인 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 진동자 캘리브레이션 방법을 부연 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 기반 에어로졸 발생 장치의 구조를 개념적으로 나타내는 예시적인 도면이다.
도 6은 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 초음파 기반 에어로졸 발생 장치의 구조를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 진동전달부재를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 다공부재를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 9는 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 초음파 기반 에어로졸 발생 장치의 기류 패스 구조를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 10은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 카트리지 인식 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
다른 정의가 없다면, 이하의 실시예들에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 이하의 실시예들에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이하의 실시예들에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 개시의 다양한 실시예들에 대한 설명에 앞서, 실시예들에서 사용되는 몇몇 용어들에 대하여 명확하게 하기로 한다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸(aerosol)을 형성할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는 액상일 수 있다. 예를 들면, 고체의 에어로졸 형성 기재는 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있으며, 액상의 에어로졸 형성 기재는 니코틴, 담배 추출물 및/또는 다양한 향미제를 기초로 하는 액상 조성물을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니다. 이하의 실시예들에서, 액상은 액상의 에어로졸 형성 기재를 지칭하는 것일 수 있다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 발생 장치"는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 형성 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다.
이하의 실시예들에서, "퍼프(puff)"는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어 당기는 상황을 의미할 수 있다.
이하, 본 개시의 다양한 실시예들에 대하여 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명하도록 하며, 설명의 편의상 "초음파 진동자 캘리브레이션 장치"를 "캘리브레이션 장치"로 약칭하고, "초음파 진동자"를 "진동자"로 약칭하도록 한다.
도 1 및 도 2는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 캘리브레이션 장치(400)를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 캘리브레이션 장치(400)는 진동자(520)의 구동주파수를 캘리브레이션(calibration)하는 장치 또는 모듈을 의미할 수 있다. 여기서, 구동주파수는 발진기(510)에서 생성되어 진동자(520)로 인가되는 전기적 신호의 주파수(e.g. 전류 또는 전압의 주파수)를 의미할 수 있다. 이러한 캘리브레이션 장치(400)는 별도의 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있고, 후술될 에어로졸 발생 장치(e.g. 도 5의 2, 도 6의 1)의 제어부(210)를 구성하는 모듈 중 하나로 구현될 수도 있다.
발진기(510)는 설정된 구동주파수(또는 임시구동주파수)에 따른 전기 신호를 진동자(520)에게 인가하고, 진동자(520)는 인가된 전기 신호를 물리적 진동(초음파 진동)으로 변환할 수 있다. 당해 기술 분야의 당업자라면, 발진기(510)와 진동자(520)의 동작 원리에 관하여 자명하게 이해할 수 있을 것인 바, 이에 관한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
발진기(510)와 초음파 진동자(520) 사이에는 전기 신호를 증폭시킬 수 있는 증폭기가 배치될 수 있고, 그 외의 다양한 회로 요소가 더 배치될 수도 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(400)는 주파수 가변부(410), 모니터링부(420) 및 주파수 설정부(430)를 포함할 수 있다. 또한, 캘리브레이션 장치(400)의 구성요소들은 발진기(510) 및 진동자(520)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 도 2에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 이하, 캘리브레이션 장치(400)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
주파수 가변부(410)는 기 설정된 주파수 범위 내에서 진동자(520)의 임시구동주파수(ftemp)를 가변시킬 수 있다. 여기서, 임시구동주파수(ftemp)는 캘리브레이션 프로세스(즉, 최적의 구동주파수 fP를 탐색하는 프로세스) 동안 진동자(520)를 임시적으로 구동하기 위해 설정되는 주파수를 의미할 수 있다. 가령, 주파수 가변부(410)는 임시구동주파수(ftemp)를 변경해가며, 발진기(510)의 주파수를 임시구동주파수(ftemp)로 설정하는 과정을 반복하여 수행할 수 있다. 그러면, 발진기(510)가 임시구동주파수(ftemp)를 변경해가며 진동자(520)에게 인가할 수 있다.
다음으로, 모니터링부(420)는 진동자(520)에서 출력된 전기적 신호(Sout; e.g. 전류, 전압 등)에서 나타나는 디스토션(Dist)을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 모니터링부(420)는 진동자(520)로 입력되는 전기 신호(Sin)와 출력되는 전기 신호(Sout)의 파형을 비교하여 디스토션(Dist) 발생 여부를 모니터링하고, 디스토션(Dist) 정도를 측정할 수 있다. 모니터링부(420)가 디스토션을 모니터링하는 방식은 어떠한 방식이 되더라도 무방하다.
다음으로, 주파수 설정부(430)는 모니터링부(420)의 모니터링 결과에 기초하여 진동자(520)의 구동주파수(fD)를 결정 및 설정할 수 있다. 예를 들어, 주파수 설정부(430)는 디스토션(Dist) 정도에 기초하여 진동자(520)의 구동주파수(fD)를 결정하고, 발진기(510)의 주파수를 구동주파수(fD)로 설정할 수 있다. 중복된 설명을 배제하기 위해, 구동주파수(fD)를 결정하는 방법에 관하여서는 추후 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
주파수 가변부(410), 모니터링부(420) 및 주파수 설정부(430)의 동작에 관하여서는 잠시 후에 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 캘리브레이션 장치(400)의 각 구성 요소는 소프트웨어(Software) 또는, FPGA(Field Programmable Gate Array)나 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어(Hardware)를 의미할 수 있다. 그렇지만, 상기 구성 요소들은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 어드레싱(Addressing)할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 상기 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 세분화된 구성 요소에 의하여 구현될 수 있으며, 복수의 구성 요소들을 합하여 특정한 기능을 수행하는 하나의 구성 요소로 구현될 수도 있다.
지금까지 도 1 및 도 2를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 캘리브레이션 장치(400)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 진동자 캘리브레이션 방법에 관하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 진동자 캘리브레이션 방법을 나타내는 예시적인 흐름도이다. 단, 이는 본 개시의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예일뿐이며, 필요에 따라 일부 단계가 추가되거나 삭제될 수 있음은 물론이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 초음파 진동자 캘리브레이션 방법은 진동자(520)의 임시구동주파수를 설정하는 단계 S10에서 시작될 수 있다. 예를 들어, 주파수 가변부(410)가 발진기(510)의 주파수를 임시구동주파수로 설정할 수 있다.
단계 S20에서, 설정된 임시구동주파수에 따라 진동자(520)가 구동될 수 있다. 예를 들어, 진동자(520)가 발진기(510)에 의해 인가된 임시구동주파수에 따라 구동되어 물리적인 진동(초음파 진동)을 발생시킬 수 있다.
단계 S30에서, 진동자(520)의 출력 신호에서 나타나는 디스토션이 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 모니터링부(420)가 진동자(520)로 입력되는 전기적 신호(e.g. 전류, 전압)와 출력되는 전기적 신호(e.g. 전류, 전압)의 파형을 비교함으로써 디스토션 발생 여부를 모니터링하고, 디스토션 정도를 측정할 수 있다.
진동자(520)에서 출력되는 전기적 신호의 디스토션을 모니터링하는 이유는 디스토션 정도에 기초하여 진동자(520) 고유의 공진주파수가 탐색될 수 있기 때문이다. 보다 구체적으로, 진동자(520)는 고유의 공진주파수 근처에서는 전류가 흐르지만(즉, 구동되어 물리적 진동을 발생시킴), 그 이외의 영역에서는 전류가 잘 흐르지 않으며, 구동주파수가 공진주파수에 가까워질수록 전류량이 크게 증가하는 특성을 지니고 있다. 그런데, 전류량이 증가할수록 진동자(520)에 의한 전압 강하가 커지기 때문에, 출력 신호의 파형이 일그러지는 디스토션 현상도 강하게 나타나게 된다. 따라서, 디스토션 정도를 측정함으로써 진동자(520) 고유의 공진주파수가 정확하게 탐색될 수 있다. 나아가, 디스토션을 이용하면 단순히 진동자(520)의 전류값 또는 전압값을 통해 진동자(520)의 공진주파수를 탐색하는 것보다 탐색의 정확도가 향상될 수 있는데, 이는 전류값 또는 전압값이 동일하더라도 디스토션의 정도는 다를 수 있기 때문이다.
단계 S40에서, 기 설정된 종료 조건이 만족되는지 여부가 판단될 수 있다. 종료 조건이 만족된다는 판단에 응답하여, 단계 S50이 수행될 수 있다. 반대의 경우에는, 임시구동주파수를 변경하여 상술한 단계 S10 내지 S30이 다시 수행될 수 있다. 이러한 과정은 종료 조건이 만족될 때까지 반복될 수 있다.
본 단계에서, 종료 조건은 주파수 범위(탐색 범위), 탐색 시간, 디스토션 정도 등의 다양한 요인에 기초하여 정의 및 설정될 수 있으며, 세부 종료 조건은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
일 예로서, 종료 조건은 기 설정된 주파수 범위의 탐색이 완료되는 것으로 정의될 수 있다. 이러한 경우, 기 설정된 주파수 범위 전체에 대한 탐색이 수행되므로, 캘리브레이션 정확도가 향상되고, 이에 따라 진동자(520)의 성능 개선 효과도 더욱 증대될 수 있다.
다른 예로서, 종료 조건은 기 설정된 탐색 시간이 경과하는 것으로 정의될 수 있다. 이러한 경우, 정해진 시간 내에 캘리브레이션 프로세스가 완료될 수 있다는 장점이 있다.
또 다른 예로서, 종료 조건은 디스토션 정도가 임계치 이상인 주파수가 탐색되는 것으로 정의될 수 있다. 이러한 경우, 진동자(520)의 성능 개선 효과가 담보될 수 있다.
또 다른 예로서, 종료 조건은 상술한 예시들의 다양한 조합에 기초하여 정의될 수도 있다. 예를 들어, 종료 조건은 상기 예시된 다양한 조건들의 and 및/또는 or 조합에 기반하여 정의될 수도 있다.
한편, 주파수 탐색 방식(즉, 다음 임시구동주파수를 결정하는 방식) 또한 다양하게 설계될 수 있고, 세부 탐색 방식은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
일 예로서, 기 설정된 주파수 범위 내에서 임시구동주파수를 순차적으로 증가 또는 감소시키는 방식으로 탐색이 이루어질 수 있다. 이때, 임시구동주파수의 증감폭은 기 설정된 고정값 또는 상황에 따라 변동되는 변동값일 수 있다. 가령, 증감폭은 미리 정해진 고정값일 수도 있고, 디스토션 증감 정도에 따라 변동되는 값일 수도 있다. 구체적인 예로서, 증감폭은 디스토션 증감 정도가 커질수록 작은 값으로 결정되고, 작을수록 큰 값으로 결정될 수도 있다. 이러한 경우, 디스토션 증감폭이 큰 구간에서 정밀한 탐색이 이루어지고 작은 구간에서는 신속한 탐색이 이루어질 수 있다.
다른 예로서, 기 설정된 주파수 범위 내에서 임시구동주파수를 랜덤(random)하게 결정하는 방식으로 탐색이 이루어질 수도 있다.
또 다른 예로서, 기 설정된 주파수 범위를 복수의 구간으로 분할하고, 분할된 각 구간 별로 디스토션 정도를 측정 및 비교하여 탐색의 정밀도를 달리하는 방식으로 탐색이 이루어질 수도 있다. 구체적으로, 분할된 각 구간에서 임시구동주파수에 따른 디스토션 정도를 측정하고, 디스토션 정도가 큰 구간에 대해서는 정밀 탐색이 수행되고, 디스토션 정도가 작은 구간에 대해서는 일반 탐색이 수행될 수 있다. 정밀 탐색은 예를 들어 임시구동주파수의 증감폭을 작게 설정하는 방식, 동일 임시구동주파수에 대한 디스토션 측정횟수를 증가시키는 방식 등과 같이 다양한 형태로 수행될 수 있다.
또 다른 예로서, 기 설정된 주파수 범위 내에서 임시구동주파수를 랜덤하게 결정하고, 결정된 임시구동주파수에 따른 디스토션 정도가 기준치 이상인 경우 해당 주파수 부근을 정밀 탐색하고, 기준치 이하인 경우 다시 임시구동주파수를 랜덤하게 결정하는 방식으로 탐색이 이루어질 수도 있다.
또 다른 예로서, 탐색 방식은 상술한 예시들의 다양한 조합에 기초하여 결정될 수도 있다.
참고로, 단계 S40은 주파수 가변부(410)에 의해 수행될 수도 있고, 모니터링부(420) 또는 주파수 설정부(430)에 의해 수행될 수도 있다.
단계 S50에서, 디스토션 모니터링 결과를 기초로 진동자(520)의 구동주파수가 결정되고, 결정된 구동주파수가 설정될 수 있다. 예를 들어, 주파수 설정부(430)가 디스토션 모니터링 결과를 기초로 진동자(520)의 구동주파수를 결정하고, 발진기(510)의 주파수를 결정된 구동주파수로 설정할 수 있다. 그러면, 발진기(510)가 설정된 구동주파수에 따라 진동자(520)에 인가되는 전기 신호를 생성할 수 있고, 진동자(520)는 인가된 전기 신호에 따라 구동될 수 있다. 다만, 본 단계에서, 구동주파수를 결정하는 구체적인 방식은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시예들에서는, 디스토션 정도가 임계치 이상인 주파수가 구동주파수로 결정될 수 있다. 예를 들어, 주파수 설정부(430)는 디스토션 정도가 가장 큰 주파수를 진동자(520)의 구동주파수로 결정할 수 있다. 이러한 경우, 진동자(520)의 공진주파수(또는 이의 유사 주파수)가 구동주파수가 되어, 진동자(520)의 성능이 크게 개선될 수 있다.
다른 몇몇 실시예들에서, 디스토션 정도가 임계치 이상인 주파수가 기준주파수로 결정되고, 주파수 도메인 상에서 기준주파수로부터 일정 오프셋만큼 떨어진 위치의 주파수가 진동자(520)의 구동주파수로 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 주파수 설정부(430)는 디스토션 정도가 가장 큰 주파수를 기준주파수(fR)로 결정하고, 이로부터 일정 오프셋(offset)만큼 떨어진 위치의 주파수(fD)를 진동자(520)의 구동주파수(fD)로 결정할 수 있다. 이러한 경우, 진동자(520)의 성능이 개선될 뿐만 아니라 진동자(520)에 의한 전압 강하가 감소되어 배터리 효율이 증대될 수 있다. 가령, 공진주파수와 거의 유사한 기준주파수(fR)가 구동주파수로 결정되면, 진동자(520)에 흐르는 전류의 양이 증가하고 이에 따라 진동자(520)에 의한 전압 강하도 커지게 된다. 따라서, 전압 강하로 인해 불필요하게 소모되는 전력이 증가하게 되어 배터리 효율이 떨어지며, 배터리 수명 또한 문제가 될 수 있다.
상술한 실시예들에서, 상기 오프셋은 기 설정된 고정값 또는 상황에 따라 변동되는 변동값일 수 있다. 예를 들어, 오프셋은 미리 정해진 고정값일 수도 있고, 기준주파수 주변 영역의 디스토션 증감 정도에 따라 변동되는 값일 수도 있다. 구체적인 예로서, 오프셋은 디스토션 증감 정도가 커질수록 작은 값으로 결정되고, 작을수록 큰 값으로 결정되는 변동값일 수 있다.
지금까지 도 3 및 도 4를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 진동자 캘리브레이션 방법에 대하여 설명하였다. 상술한 초음파 진동자 캘리브레이션 방법은 주기적 또는 비주기적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상술한 초음파 진동자 캘리브레이션 방법은 초음파 진동자 출하 시점에 제조 편차 및 성능 개선을 위해 수행될 수 있다. 다른 예를 들어, 상술한 초음파 진동자 캘리브레이션 방법은 초음파 진동자가 탑재된 장치에 의해 주기적 또는 비주기적(e.g. 전원-온될 때마다 또는 사용자의 요청에 따라)으로 수행될 수도 있다.
상술한 방법에 따르면, 초음파 진동자의 출력 신호에 대한 디스토션 모니터링 결과에 기초하여 초음파 진동자의 구동주파수가 캘리브레이션될 수 있다. 이에 따라, 초음파 진동자의 성능이 개선될 수 있고, 제조 편차에 따른 성능 편차가 최소화될 수 있다. 또한, 초음파 진동자의 공진주파수로부터 일정 오프셋만큼 벗어난 위치의 주파수가 초음파 진동자의 구동주파수로 설정될 수 있다. 이에 따라, 초음파 진동자에서의 전압 강하가 감소되어 배터리 효율 및 수명이 증대될 수 있다.
지금까지 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 본 개시의 기술적 사상은 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체 상에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는(판독 가능한) 기록 매체는, 예를 들어 이동형 기록 매체(CD, DVD, 블루레이 디스크, USB 저장 장치, 이동식 하드 디스크)이거나, 고정식 기록 매체(ROM, RAM, 컴퓨터 구비 형 하드 디스크)일 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록된 상기 컴퓨터 프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 다른 컴퓨팅 장치에 전송되어 상기 다른 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 상기 다른 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다.
한편, 몇몇 실시예들에서는, 상술한 초음파 진동자 캘리브레이션 방법이 초음파 기반 에어로졸 발생 장치에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 캘리브레이션 장치(400)의 구성요소들이 로직(logic)의 형태로 에어로졸 발생 장치의 제어부 내에 구현될 수 있다. 이하, 이러한 실시예들에 관하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 기반 에어로졸 발생 장치(2)를 개념적으로 나타내는 예시적인 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(2)는 마우스피스(110), 증기화기(30), 제어부(210) 및 배터리(220)를 포함할 수 있다. 다만, 도 5에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 5에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(2)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
마우스피스(110)는 사용자의 구부와 접촉하는 마우스피로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 마우스피스(110)는 에어로졸 발생 장치(2)의 일단에 위치하여 증기화기(30)에서 발생된 에어로졸을 흡입하기 위해 사용자의 구부와 접촉될 수 있다.
다음으로, 증기화기(30)는 진동(초음파 진동)을 통해 액상의 에어로졸 형성 기재를 기화시킴으로써 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 실시예에 따른 증기화기(30)는 액상의 에어로졸 형성 기재를 저장하는 액상 저장조, 진동을 발생시키는 진동부재 및 발생된 에어로졸을 마우스피스(110) 방향으로 전달하는 기류관을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 진동부재는 발진기(e.g. 도 1의 510) 및 진동자(e.g. 도 1의 520)를 포함하는 구성요소를 의미할 수도 있고, 진동자(e.g. 도 1의 520)에 대응되는 구성요소만을 의미할 수도 있다. 진동부재는 제어부(210)의 제어에 따라 진동을 발생시킬 수 있다.
증기화기(30)는 교체 가능한 카트리지 형태로 구현될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 제어부(210)는 에어로졸 발생 장치(2)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(210)는 증기화기(30)와 배터리(220)의 동작을 제어할 수 있고, 에어로졸 발생 장치(2)에 포함된 다른 구성요소들의 동작도 제어할 수 있다. 제어부(210)는 배터리(220)가 공급하는 전력, 진동부재(360)의 진동 주파수, 진동 세기 등을 제어할 수 있다. 에어로졸 발생 장치(2)가 히터(미도시)를 추가로 구비하는 경우, 제어부(210)는 히터(미도시)의 가열 온도도 제어할 수 있다.
또한, 제어부(210)는 에어로졸 발생 장치(2)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(2)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
몇몇 실시예들에서는, 제어부(210)가 증기화기(30)의 진동부재를 위한 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(210)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 초음파 진동자 캘리브레이션 방법에 따라 진동부재의 구동주파수를 캘리브레이션할 수 있다. 제어부(210)는 주기적 또는 비주기적으로 진동부재의 구동주파수를 캘리브레이션할 수 있다. 가령, 제어부(210)는 에어로졸 발생 장치(2)의 전원이 온(on)될 때마다 진동부재의 구동주파수를 캘리브레이션할 수 있다. 이러한 경우, 주변 환경 변화 등의 요인에 의해 진동부재의 성능 편차가 발생하는 것이 미연에 방지될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 제어부(210)는 캘리브레이션 구동주파수에 따라 구동되는 진동부재의 출력 신호에서 나타나는 디스토션을 추가로 모니터링할 수 있다. 그리고, 제어부(210)는 추가 모니터링 결과에 기초하여 액상의 소진 정도를 추정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(210)는 추가 모니터링 결과에서 나타난 디스토션 정도가 임계치 미만(또는 감소 추세)인 경우 액상이 소진된 것으로 추정할 수 있다. 액상이 소진되면, 진동전달대상의 부재로 진동 에너지가 열 에너지로 곧장 변환되어 진동부재의 온도가 상승하고, 진동부재(e.g. 진동자)의 공진주파수가 변경되며, 그 결과 전류량이 감소되어 디스토션 정도도 감소되기 때문이다. 본 실시예에 따르면, 별도의 액상 잔량 감지 센서 또는 온도 센서 없이도 액상의 소진 정도가 정확하게 추정될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 제어부(210)는 상기 추가 모니터링 결과에 기초하여 진동부재(e.g. 진동자)의 구동 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(210)는 상기 출력 신호의 디스토션 정도가 임계치 미만(또는 감소 추세)이라는 판단에 응답하여 진동부재의 구동을 중지시킬 수 있다. 진동부재가 진동전달대상 없이 홀로 동작하게 되면, 상당한 열이 발생하여 진동부재가 물리적으로 파손되거나 진동부재의 특성이 변형되어 본연의 기능을 상실할 수 있기 때문이다. 본 실시예에 따르면, 고온 구동으로 인한 진동부재의 파손 위험성이 크게 감소될 수 있다.
제어부(210)는 적어도 하나의 프로세서(processor)에 의해 구현될 수 있다. 상기 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, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 제어부(210)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 자명하게 이해할 수 있다.
다음으로, 배터리(220)는 에어로졸 발생 장치(2)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(220)는 증기화기(30)를 구성하는 진동부재가 진동을 발생시킬 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(210)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
또한, 배터리(220)는 에어로졸 발생 장치(2)에 설치된 디스플레이(미도시), 센서(미도시), 모터(미도시) 등의 전기적 구성요소가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
지금까지 도 5를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 기반 에어로졸 발생 장치(2)에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 진동부재에 대한 캘리브레이션이 수행됨에 따라 에어로졸 발생 장치(2)의 기화 성능이 향상될 수 있고, 에어로졸 발생 장치(2) 간의 성능 편차는 최소화될 수 있다.
이하에서는, 도 6 이하의 도면을 참조하여 카트리지 교체 비용을 절감시키기 위해 고안된 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 초음파 기반 에어로졸 발생 장치(1)에 관하여 설명하도록 한다. 다만, 본 개시의 명료함을 위해, 앞선 실시예와 중복되는 내용에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 6은 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 초음파 기반 에어로졸 발생 장치(1)를 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 특히, 도 6은 카트리지(10) 장착 전후의 상태를 순차적으로 예시하고 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 초음파 기반 에어로졸 발생 장치(1)는 카트리지(10)와 제어 본체(20)를 포함할 수 있다. 다만, 도 6에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 6에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(1)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
카트리지(10)는 액상의 에어로졸 형성 기재를 보관하는 용기를 의미할 수 있다. 또한, 카트리지(10)는 마우스피스와 증기화기(e.g. 도 5의 30)의 일부 또는 전부의 구성요소를 더 구비할 수도 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 카트리지(10)는 마우스피스(110)와 증기화기(30)의 일부 구성요소를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
카트리지(10)는 교체 가능한 구성요소일 수 있다. 즉, 카트리지(10)의 액상 소진 시 리필이 행해지는 것이 아니라, 새로운 카트리지로 교체될 수 있다. 이러한 경우, 에어로졸 발생 장치(1)의 전반적인 구조가 단순화될 수 있기 때문에, 제조 공정 상의 이점(e.g. 제조 비용 감소, 불량률 감소 등)이 확보될 수 있다. 나아가, 사용자가 직접 액상을 리필해야 하는 불편함이 해소되기 때문에, 제품의 시장 경쟁력이 향상될 수 있다. 다만, 카트리지(10)의 교체 비용이 문제될 수 있는데, 이러한 문제는 카트리지(10)에서 증기화기(30)의 일부 구성요소(즉, 상대적으로 고가인 진동부재 360)를 제외함으로써 해결될 수 있다.
도시된 바와 같이, 카트리지(10)는 카트리지 하우징, 마우스피스(110), 액상 저장조(310), 진동전달부재(340) 및 기류관(320)을 포함할 수 있다. 이하, 카트리지(10)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
카트리지 하우징은 카트리지(10)의 외관을 형성할 수 있다. 도 6은 액상 저장조(310)의 외벽과 카트리지 하우징을 구분하지 않고 도시하였으나, 카트리지 하우징의 일부가 액상 저장조(310)의 외벽을 구성할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 또한, 카트리지 하우징의 일부가 마우스피스(110)로 기능할 수도 있고, 별도의 마우스피스 구조물이 카트리지 하우징에 장착되는 형태로 설계될 수도 있다. 카트리지 하우징은 카트리지(10) 내부의 구성요소를 보호할 수 있는 적절한 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 카트리지 하우징은 개방된 하부 단부를 형성할 수 있다. 개방된 하부 단부 부근에는 진동전달부재(340)가 위치할 수 있다. 그렇게 함으로써, 도시된 바와 같이, 카트리지(10)가 제어 본체(20)와 결합됨에 따라 진동전달부재(340)가 진동부재(360)와 밀착될 수 있다. 즉, 진동전달부재(340)와 진동부재(360)가 밀착된 구조를 형성할 수 있는데, 이러한 구조는 진동 전달 면적을 극대화하고 진동 전달 시 손실을 최소화함으로써, 신속한 에어로졸 발생과 충분한 무화량을 담보할 수 있다.
다음으로, 마우스피스(110)는 에어로졸 발생 장치(1) 또는 카트리지(10)의 일단에 위치하고 카트리지(10)에서 발생된 에어로졸을 흡입하기 위해 사용자의 구부와 접촉될 수 있다. 다시 말해, 사용자가 마우스피스(110)를 입에 물고 흡입하면, 카트리지(10)에서 발생된 에어로졸이 마우스피스(110)를 통해 사용자에게 전달될 수 있다.
다음으로, 액상 저장조(310)는 액상의 에어로졸 형성 기재(311)를 저장할 수 있다. 액상 저장조(310)는 하나 또는 복수의 저장 공간을 구비할 수 있다. 예를 들어, 액상 저장조(310)는 성분 또는 조성비가 서로 다른 에어로졸 형성 기재를 구분하여 저장하기 위해 복수의 저장 공간을 구비할 수도 있다.
다음으로, 진동전달부재(340)는 진동부재(360)에 의해 발생된 진동을 액상(311)으로 전달할 수 있다. 가령, 진동전달부재(340)는 진동부재(360)에 의해 발생된 진동을 주변에 위치한 액상(311)으로 전달하여, 액상(311)을 기화시킬 수 있다. 또한, 진동전달부재(340)는 액상(311)이 하부 방향(즉, 제어 본체 20 방향)으로 누액되는 것을 방지하는 역할도 수행할 수 있다.
진동전달부재(340)는 카트리지(10)의 개방된 하부 단부 부근에 위치할 수 있고, 평평한 부분을 포함하며 하부 방향(즉, 결합 방향)으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 가령, 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 진동전달부재(340)는 평평한 형태의 하부면(341)과 하부면(341)을 하부 방향으로 돌출시키기 위한 경사면(342)을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 카트리지(10)가 제어 본체(20)와 결합됨에 따라 평평한 하부면(341)이 진동부재(360)와 밀착될 수 있어, 진동 전달 면적이 극대화되고 진동 전달 시 손실은 최소화될 수 있다.
한편, 진동전달부재(340)는 진동을 잘 전달할 수 있는 소재 및/또는 형태로 이루어질 수 있으며, 그 구체적인 소재 및/또는 형태는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 진동전달부재(340)의 적어도 일부(e.g. 하부면)의 두께는 약 0.01mm 내지 1mm일 수 있고, 바람직하게는 약 0.02mm 내지 0.7mm, 약 0.03mm 내지 0.5mm일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 약 0.03mm 내지 0.1mm, 약 0.03mm 내지 0.2mm, 약 0.03mm 내지 0.3mm 또는 약 0.03mm 내지 0.4mm일 수 있다. 이러한 수치 범위에서, 진동 전달 시 손실이 최소화될 수 있으며, 적절한 내구성도 확보될 수 있다. 가령, 진동전달부재(340)의 두께가 너무 두꺼운 경우에는 진동전달부재(340)에 의해 진동이 흡수될 수 있고, 너무 얇은 경우에는 적절한 내구성이 확보되지 않아 진동전달부재(340)가 쉽게 파손되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 진동전달부재(340)는 금속과 같이 적절한 강도를 갖는 소재(e.g. 딱딱한 소재)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 진동전달부재(340)는 스테인리스강, 알루미늄 등과 같은 금속 소재로 이루어질 수 있는데, 이러한 경우 진동전달부재(340)에 의한 진동 흡수가 최소화될 뿐만 아니라, 액상(311) 접촉으로 인한 소재 변형도 최소화될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 진동전달부재(340)는 평평한 하부면(e.g. 341)과 하부면(e.g. 341)이 하부 방향으로 돌출되도록 경사면(e.g. 342)을 포함하되(도 6 또는 도 7 참조), 하부면의 수직측(즉, 카트리지 10의 삽입 방향)과 경사면(e.g. 342)이 이루는 각도는 약 15도 내지 70도일 수 있다. 바람직하게, 상기 각도는 약 20도 내지 약 60도, 약 25도 내지 약 55도 또는 약 30도 내지 약 50도일 수 있다. 이러한 수치 범위에서, 하부면(e.g. 341)과 진동부재(360)와의 밀착 면적이 충분하게 확보될 수 있고, 경사면(e.g. 342)의 각도에 의해 진동 전달이 기류관(330)을 향해 집중되어 기화 속도가 증가될 수 있으며, 무화량 또한 증대될 수 있다.
한편, 몇몇 실시예들에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 카트리지(10)에 진동전달부재(340)의 외곽을 고정하기 위한 고정부재(350)가 더 포함될 수 있다. 고정부재(350)는 진동전달부재(340)의 외곽 부분을 고정함으로써, 진동전달부재(340)의 중심 부분(즉, 평평한 부분)이 진동을 잘 전달하도록 할 수 있는데, 이에 따라 기화 속도가 빨라지고 무화량이 더욱 증대될 수 있다. 뿐만 아니라, 고정부재(350)는 진동전달부재(340)에 도달한 진동이 에어로졸 발생 장치(1) 외부로 전달되지 않도록 흡수하는 역할도 할 수 있다. 따라서, 고정부재(350)는 실리콘 소재와 같이 진동을 흡수할 수 있고 물리 화학적 변화가 거의 없는 소재(e.g. 액상과 접촉 시 물리 화학적 변화가 없는 소재)로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 고정부재(350)는 진동전달부재(340)와 카트리지 하우징 사이의 틈을 밀봉함으로써, 액상(311) 또는 에어로졸이 하부 방향으로 누출되는 것을 방지하는 역할도 할 수 있다.
고정부재(350)의 구체적인 형태 및/또는 개수는 다양하게 설계될 수 있다. 예를 들어, 고정부재(350)는 진동전달부재(340)의 둘레를 따라 연장되는 1개의 링 형상으로 설계될 수 있고, 복수의 고정부재(350)가 진동전달부재(340)의 외곽을 고정하도록 설계될 수도 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서, 카트리지(10)는 진동전달부재(340)에 이격되어 위치한 다공부재(330)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 다공부재(330)는 도 8에 예시된 바와 같이 복수의 홀(331)을 포함하는 부재를 의미할 수 있다. 예를 들어, 다공부재(330)는 타공부재(e.g. 타공판), 메쉬부재(e.g. 메쉬판) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 6 등에 도시된 바와 같이, 다공부재(330)는 진동전달부재(340)와 이격되어 기류관(320)의 하부 단부 부근에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 진동전달부재(340)에 의해 전달된 진동이 진동전달부재(340)와 다공부재(330) 사이의 액상(311)을 다공부재(330) 방향으로 밀어내고, 밀려난 액상(311)이 복수의 홀(331)을 통과하면서 신속하게 기화가 이루어질 수 있다. 이에 따라, 퍼프 시에 에어로졸이 즉각적으로 발생될 수 있어, 사용자의 흡연 만족도가 향상될 수 있다.
다공부재(330)는 예를 들어 플라스틱류, 금속류(e.g. 스테인리스 강), 실리콘류 등의 소재로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 다공부재(330)의 형태, 홀(331)의 크기, 이격 거리 등은 다양하게 설계될 수 있으며, 이는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 홀(331)의 크기(e.g. 도 8의 직경 D)는 약 1μm 내지 500μm일 수 있고, 바람직하게는 약 1μm 내지 400μm, 1μm 내지 300μm, 1μm 내지 200μm 또는 1μm 내지 100μm일 수 있다. 홀(331)의 크기는 에어로졸의 입자 크기와 연관되는데, 이러한 수치 범위 내에서 적절한 입자 크기의 에어로졸이 발생될 수 있으며, 충분한 무화량이 담보될 수 있다. 가령, 홀(331)의 크기가 너무 작으면, 눈에 보이지 않는 매우 작은 입자의 에어로졸이 발생되어 가시적인 무화량이 감소할 수 있다. 또한, 기화가 잘 이루어지지 않아, 에어로졸 발생량 자체도 감소할 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 진동전달부재(340)와 다공부재(330) 간의 이격 거리는 약 0.1mm 내지 2.0mm일 수 있고, 바람직하게는 약 0.1mm 내지 1.8mm, 약 0.1mm 내지 1.5mm인, 약 0.2mm 내지 1.2mm인 또는 약 0.3mm 내지 1.0mm일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서, 액상(311)의 이송과 에어로졸 발생이 원활하게 이루어질 수 있다. 가령, 이격 거리가 너무 크면, 진동전달부재(340)에 의해 전달된 진동이 액상(311)에 흡수되어 무화량이 감소할 수 있다. 반대로, 이격 거리가 너무 작으면, 진동전달부재(340)와 다공부재(330) 사이로 액상(3111) 이송이 원활하게 이루어지지 않을 수 있으며, 이에 따라 무화량이 감소할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 다공부재(330)는 평평한 형태(e.g. 판 형상)로 이루어지고 두께는 약 0.01mm 내지 5mm일 수 있다. 바람직하게는, 상기 두께는 약 0.02mm 내지 3mm 또는 약 0.03mm 내지 2mm일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서, 에어로졸 발생이 원활하게 이루어지고, 기화 속도도 향상될 수 있으며, 적절한 내구성도 확보될 수 있다. 가령, 예시된 수치와 같이 다공부재(330)가 적절하게 얇은 두께를 갖는 경우에는, 전달된 진동에 의해 다공부재(330)도 진동되어 기화가 가속화될 수 있고, 응축된 에어로졸이 홀(331)에 점착되는 것 또한 방지할 수 있어 에어로졸 발생이 원활하게 이루어질 수 있다.
이하에서는, 다시 도 6을 참조하여 제어 본체(20)에 대해 설명하도록 한다.
도시된 바와 같이, 제어 본체(20)는 본체 하우징(230), 진동부재(360), 제어부(210) 및 배터리(220)를 포함할 수 있다. 다만, 도 6에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 6에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 이하, 제어 본체(20)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
본체 하우징(230)은 제어 본체(20)의 외관을 형성할 수 있다. 본체 하우징(230)은 제어 본체(20) 내부의 구성요소들을 보호할 수 있는 적절한 소재로 이루어질 수 있다. 도 6은 본체 하우징(230)이 카트리지(10)가 삽입(장착)될 수 있는 공간을 형성하고 있는 것을 예로써 도시하고 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 카트리지(10)와 제어 본체(20)는 다른 방식으로 결합될 수도 있다.
다음으로, 제어부(210)는 에어로졸 발생 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 진동부재(360)는 압전소자에 기초하여 구현될 수 있다. 그리고, 제어부(210)는 별도의 카트리지 인식 센서 없이 진동부재(360)의 압전 현상을 이용하여 카트리지(10)의 결합 상태(e.g. 결합 여부, 결합 정도 등)를 인식할 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 발생 장치(1)의 제조 단가가 감소되고, 내부 구조의 복잡성이 완화될 수 있다. 본 실시예에 관하여서는 추후 도 10을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
제어부(210) 및 배터리(220)에 대한 다른 설명에 대해서는 도 5의 설명 부분을 참조하도록 한다.
다음으로, 진동부재(360)는 액상의 에어로졸 형성 기재(311)를 기화시키기 위해 진동(초음파 진동)을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 진동부재(360)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시킬 수 있는 압전소자로 구현되어, 제어부(210)의 제어에 따라 진동을 발생시킬 수 있다. 당해 기술 분야의 당업자라면, 압전소자의 동작 원리에 대해 자명하게 이해할 수 있을 것인 바, 이에 대한 더 이상의 설명은 생략하도록 한다. 진동부재(360)는 제어부(210) 및 배터리(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 진동부재(360)는 발진기(e.g. 도 1의 510) 및 진동자(e.g. 도 1의 520)를 포함하는 구성요소를 의미할 수도 있고, 진동자(e.g. 도 1의 520)에 대응되는 구성요소만을 의미할 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 진동부재(360)는 평평한 부분을 포함할 수 있고(e.g. 판 형상), 카트리지(10)와 결합됨에 따라 진동부재(360)와 진동전달부재(340)의 평평한 부분이 서로 밀착될 수 있다(도 6의 오른편 참조). 이러한 결합 구조에서 진동 전달 면적이 극대화되고 진동 손실은 최소화되어 무화량이 증대될 수 있다. 또한, 진동부재(360)는 카트리지(10)와의 결합 부위에 개방된 형태로 배치되어(e.g. 상부 방향으로 개방되어 있음), 카트리지(10)와 결합됨에 따라 진동전달부재(340)와 밀착될 수 있다. 이러한 경우, 진동부재(360)에 대한 청소가 간편하고 용이할 뿐만 아니라, 카트리지(10) 장착 시 진동부재(360)가 진동전달부재(340)와 용이하게 밀착될 수 있다. 몇몇 실시예들에서는, 진동부재(360)와 진동전달부재(340) 사이에 커플링 젤이 도포될 수 있다. 이러한 경우, 초음파 진동이 보다 손실 없이 진동전달부재(340)를 통해 액상(311)으로 전달될 수 있다.
한편, 몇몇 실시예들에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어 본체(20)에 진동부재(360)의 외곽을 고정하도록 배치된 고정부재(370)가 더 포함될 수 있다. 고정부재(370)는 진동부재(360)를 보호하면서 진동부재(360)에 의해 발생된 진동이 본체 하우징(230) 외부로 전달되지 않도록 진동을 흡수하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 고정부재(370)는 실리콘 소재와 같이 진동을 흡수할 수 있는 소재로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 고정부재(370)는 방수 또는 방습이 가능한 소재로 이루어져 진동부재(360)와 본체 하우징(230) 사이의 틈을 밀봉하는 역할도 수행할 수 있다. 이러한 경우, 본체 하우징(230)과 진동부재(360) 사이의 틈으로 액체(e.g. 액상 311) 또는 기체(e.g. 에어로졸)가 누출되어 제어 본체(20)에 고장이 발생하는 문제가 크게 경감될 수 있다. 가령, 제어 본체(20)가 습기에 의해 손상되거나 고장이 발생하는 것이 미연에 방지될 수 있다.
고정부재(370)의 구체적인 형태 및/또는 개수는 다양하게 설계될 수 있다. 예를 들어, 고정부재(370)는 진동부재(360)의 둘레를 따라 연장되는 1개의 링 형상으로 설계될 수 있고, 복수의 고정부재(370)가 진동부재(360)의 외곽을 고정하도록 설계될 수도 있다
이하에서는, 도 9를 참조하여 초음파 기반 에어로졸 발생 장치(1)의 기류 패스 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 9는 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 초음파 기반 에어로졸 발생 장치(1)의 기류 패스 구조를 나타내는 예시적인 도면이다. 또한, 도 9는 퍼프 시에 나타나는 기류(e.g. 외기, 에어로졸)의 흐름을 서로 다른 모양의 화살표로 도시하고 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(1)의 일 측면 또는 양 측면으로부터 다공부재(330)가 위치한 기류관(320)의 하부 부근까지 외기(점선 화살표 참조)가 유입되는 기류 패스가 형성될 수 있다. 유입된 외기는 다공부재(330)를 통과하면서 기화된 액상과 혼합되어 에어로졸을 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 에어로졸은 퍼프에 의해 기류관(320) 내부의 기류 패스를 따라 마우스피스(110) 방향으로 이동될 수 있다. 이러한 기류 패스 구조에서는, 외기와 기화된 액상이 기류관(32) 내에서 적절하게 혼합됨으로써 고품질의 에어로졸이 형성될 수 있다.
지금까지 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 기반 에어로졸 발생 장치(1)의 세부 구조와 동작 원리에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 상대적으로 고가의 구성 요소인 진동부재(360)가 카트리지(10)가 아닌 제어 본체(20) 측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 카트리지 교체 비용(또는 카트리지 단가)이 크게 절감될 수 있다. 또한, 카트리지(10) 측에 배치된 진동전달부재(340)가 진동부재(360)에 의해 발생된 진동을 액상(311)으로 전달함으로써, 진동부재(340)가 제어 본체(20) 측에 위치하더라도 에어로졸이 원활하게 발생되도록 할 수 있다. 또한, 카트리지(10)가 제어 본체(20)와 결합됨에 따라, 진동전달부재(340)와 진동부재(360)가 밀착된 구조를 형성할 수 있다. 이에 따라, 진동부재(360)에 의해 발생된 진동이 진동전달부재(340)를 통해 손실 없이 액상(311)으로 전달될 수 있게 되어 기화 속도와 무화량이 향상될 수 있다. 또한, 진동전달부재(340)로부터 적절하게 이격된 위치에 복수의 홀을 포함하는 다공부재(330)가 배치됨으로써, 퍼프 시에 즉각적인 에어로졸 발생이 담보될 수 있다.
이하에서는, 도 10을 참조하여 초음파 기반 에어로졸 발생 장치(1)의 카트리지 인식 방법에 대하여 설명하도록 한다. 이하에서 설명될 카트리지 인식 방법은 에어로졸 발생 장치(1)의 제어부(210)에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 아래의 설명에서 특정 동작의 주어가 생략된 경우, 제어부(210)에 의하여 수행될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
도 10은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 카트리지 인식 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 이하, 도 10을 참조하여 설명한다.
본 실시예에서, 진동부재(360)는 압전소자에 기초하여 구현될 수 있고, 제어부(210)는 진동부재(360)의 압전 현상을 이용하여 추가적인 카트리지 인식 센서 없이 카트리지(10)의 결합 상태(e.g. 결합 여부, 결합 정도 등)를 인식할 수 있다. 즉, 제어부(210)는 전기적 에너지와 기계적 에너지를 상호 변환할 수 있는 압전소자의 동작 원리에 기초하여 카트리지(10)의 결합 상태를 인식할 수 있다.
보다 구체적으로, 도시된 바와 같이, 카트리지(10)가 제어 본체(20)에 장착될 때, 카트리지(10)의 하부 단부가 진동부재(360)에 밀착되면서 진동부재(360)에 압력(P)이 가해질 수 있다. 예를 들어, 카트리지(10)의 개방된 하부 단부 부근에 배치되고 하부 방향으로 돌출된 형태로 이루어진 진동전달부재(340)가 진동부재(360)에 밀착되면서 압력(P)이 가해질 수 있다. 다만, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니며, 진동전달부재(340)가 아니더라도 카트리지(10)의 다른 부위가 진동부재(360)에 압력(P)을 가하도록 설계될 수도 있다. 진동부재(360)에 압력(P)이 가해지면, 압전 현상에 따라 진동부재(360)에서 전압(즉, 전기적 에너지)이 발생될 수 있다. 따라서, 제어부(210)는 진동부재(360)에서 발생된 전압(또는 전력)을 측정함으로써 카트리지(10)의 결합 상태(e.g. 결합 여부, 결합 정도 등)을 인식할 수 있다.
카트리지(10)의 결합 상태를 인식하기 위해, 제어부(210)는 전압(또는 전력)을 측정하기 위한 측정수단(211)을 구비할 수 있다. 여기서, 측정수단(211)은 전압계와 같은 회로 요소로 구현될 수도 있고, 다른 방식으로 구현될 수도 있다. 측정수단(211)은 진동부재(360)에서 발생된 전압(또는 전력)을 측정할 수만 있다면 어떠한 방식으로 구현되더라도 무방하다.
제어부(210)는 측정수단(211)을 통해 측정된 전압이 기준치 이상이거나 기준 범위에 속한다는 판단에 응답하여, 카트리지(10)가 결합된 것으로 인식할 수 있다. 반대의 경우, 제어부(210)는 카트리지(10)가 미결합된 것으로 인식할 수 있다. 가령, 카트리지(10)가 결합된 것으로 인식된 이후에, 측정된 전압이 기준치 미만이거나 기준 범위에 속하지 않는 경우, 제어부(210)는 카트리지(10)가 제어 본체(20)에서 제거된 것으로 인식할 수 있다. 이러한 경우, 제어부(210)는 진동부재(360)를 보호하기 위해 진동부재(360)의 구동(동작)을 중지시킬 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 제어부(210)는 전압의 발생 지속 시간에 더 기초하여 카트리지(10)의 결합 상태를 인식할 수 있다. 예를 들어, 제어부(210)는 기준치 이상의 전압이 일정 시간 이상 지속적으로 발생한 경우에 한하여, 카트리지(10)가 결합된 것으로 인식할 수 있다. 이러한 경우, 특정 물체(e.g. 손, 쇠막대 등)의 일시적인 접촉에 의해 진동부재(360)에서 전압이 발생함으로써, 제어부(210)의 카트리지(10)의 결합 상태를 오인식하는 문제가 해결될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에서는, 제어부(210)가 측정된 전압의 크기에 기초하여 카트리지(10)의 타입을 구분하여 인식할 수 있다. 구체적으로, 트리지(10) 장착 시 타입에 따라 진동부재(360)에 압력을 가하는 정도가 달라지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 카트리지(10)의 타입에 따라 진동전달부재(340)가 하부 방향으로 돌출된 정도가 달라지도록 설계될 수 있다. 이러한 경우, 제어부(210)는 측정된 전압이 제1 기준치 이상인 경우 결합된 카트리지(10)를 제1 타입의 카트리지로 인식하고, 제1 기준치보다 높은 제2 기준치 이상인 경우 결합된 카트리지(10)를 제2 타입의 카트리지로 인식할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 추가적인 카트리지 인식 센서 없이도, 제어부(210)는 카트리지(10)의 결합 상태와 타입까지 정확하게 인식할 수 있다.
지금까지 도 10을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 카트리지 인식 방법에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 진동부재(360)의 압전 현상을 이용하여 카트리지(10)의 결합 상태가 인식될 수 있어, 추가적인 센서가 도입될 필요가 없다. 이에 따라, 에어로졸 발생 장치(1)의 제조 원가가 절감되고, 내부 구조의 복잡성이 한층 완화될 수 있다. 또한, 카트리지(10)가 미결합 상태인 경우에는 진동부재(360)의 동작을 허용하지 않음으로써, 진동부재(360)의 파손 위험성이 크게 경감될 수 있다.
지금까지 도 10을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 초음파 기반 에어로졸 발생 장치(1)의 카트리지 인식 방법에 대하여 설명하였다.
지금까지 도 10을 참조하여 설명된 본 개시의 기술적 사상은 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체 상에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는, 예를 들어 이동형 기록 매체(CD, DVD, 블루레이 디스크, USB 저장 장치, 이동식 하드 디스크)이거나, 고정식 기록 매체(ROM, RAM, 컴퓨터 구비 형 하드 디스크)일 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록된 상기 컴퓨터 프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 다른 컴퓨팅 장치에 전송되어 상기 다른 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 상기 다른 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다.
이상에서, 본 개시의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 개시의 기술적 사상이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 개시가 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
400: 초음파 진동자 캘리브레이션 장치
410: 주파수 가변부
420: 모니터링부
430: 주파수 설정부
510: 발진기
520: 초음파 진동자
1, 2: 에어로졸 발생 장치
110: 마우스피스
30: 증기화기
210: 제어부
220: 배터리
10: 카트리지
310: 액상 저장조
320: 기류관
330: 다공부재
340: 진동전달부재
350, 370: 고정부재
20: 제어 본체
230: 본체 하우징
360: 진동부재

Claims (10)

  1. 기 설정된 주파수 범위 내에서 초음파 진동자의 임시구동주파수를 가변시키는 주파수 가변부;
    상기 임시구동주파수에 따라 구동되는 상기 초음파 진동자의 출력 신호에서 나타나는 디스토션(distortion)을 모니터링하는 모니터링부; 및
    상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 설정하는 주파수 설정부를 포함하는,
    초음파 진동자 캘리브레이션 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 주파수 설정부는,
    상기 출력 신호의 디스토션 정도가 임계치 이상인 임시구동주파수를 기준주파수로 결정하고,
    상기 결정된 기준주파수를 기초로 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 설정하는,
    초음파 진동자 캘리브레이션 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 주파수 설정부는,
    주파수 도메인 상에서 상기 기준주파수를 기준으로 일정 오프셋만큼 떨어진 위치의 주파수를 상기 구동주파수로 설정하는,
    초음파 진동자 캘리브레이션 장치.
  4. 초음파 진동자를 위한 캘리브레이션 방법에 있어서,
    기 설정된 주파수 범위 내에서 상기 초음파 진동자의 임시구동주파수를 가변시키는 단계;
    상기 임시구동주파수에 따라 구동되는 상기 초음파 진동자의 출력 신호에서 나타나는 디스토션(distortion)을 모니터링하는 단계; 및
    상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 설정하는 단계를 포함하는,
    초음파 진동자 캘리브레이션 방법.
  5. 액상의 에어로졸 형성 기재를 저장하는 액상 저장조;
    초음파 진동을 통해 상기 저장된 액상의 에어로졸 형성 기재를 기화시킴으로써 에어로졸을 발생시키는 초음파 진동자; 및
    상기 초음파 진동자의 구동주파수를 캘리브레이션하고, 상기 캘리브레이션된 구동주파수에 따라 상기 초음파 진동자를 구동시키는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부가 상기 구동주파수를 캘리브레이션하는 것은,
    기 설정된 주파수 범위 내에서 상기 초음파 진동자의 임시구동주파수를 가변시키고,
    상기 임시구동주파수에 따라 구동되는 상기 초음파 진동자의 출력 신호에서 나타나는 디스토션(distortion)을 모니터링하며,
    상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 설정하는 프로세스를 포함하는,
    초음파 기반 에어로졸 발생 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 출력 신호의 디스토션 정도가 임계치 이상인 임시구동주파수를 기준주파수로 결정하고,
    상기 결정된 기준주파수를 기초로 상기 초음파 진동자의 구동주파수를 설정하는,
    초음파 기반 에어로졸 발생 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    주파수 도메인 상에서 상기 기준주파수를 기준으로 일정 오프셋만큼 떨어진 위치의 주파수를 상기 구동주파수로 설정하는,
    초음파 기반 에어로졸 발생 장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 캘리브레이션된 구동주파수에 따라 구동되는 상기 초음파 진동자의 출력 신호에서 나타나는 디스토션을 추가로 모니터링하며,
    상기 추가 모니터링 결과에 기초하여 상기 에어로졸 형성 기재의 소진 정도를 추정하는,
    초음파 기반 에어로졸 발생 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 추가 모니터링 결과에서 나타난 디스토션 정도가 임계치 미만인 경우 상기 에어로졸 형성 기재가 소진된 것으로 추정하는,
    초음파 기반 에어로졸 발생 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 추가 모니터링 결과에서 나타난 디스토션 정도가 임계치 미만인 경우 상기 초음파 진동자의 구동을 중지시키는,
    초음파 기반 에어로졸 발생 장치.
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