KR102427858B1 - 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

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KR102427858B1
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정은미
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Abstract

실시예에 관한 에어로졸 생성 장치는 궐련의 적어도 일부를 수용하는 수용부 및 수용부의 내부에 배치되며, 궐련을 가열하는 히터를 포함하고, 히터는, 수용부의 내부의 둘레를 따라 배치되는 제1 가열부, 수용부의 하부에 배치되는 제2 가열부 및 수용부의 하부로부터 궐련의 길이방향을 따라 연장되는 제3 가열부를 포함하고, 제1 가열부, 제2 가열부 및 제3 가열부는 서로 열적으로 연결될 수 있다.

Description

에어로졸 생성 장치 {Aerosol generating device}
실시예들은 에어로졸 생성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 궐련의 내부, 외부 및 일 단부를 가열할 수 있는 히터 구조를 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.
궐련을 가열하는 히터의 구조는 크게 내부 가열 방식, 외부 가열 방식으로 나뉠 수 있다. 내부 가열 방식 히터는 궐련에 삽입되는 히터를 이용하여 궐련의 내부를 가열하여 열이 궐련의 내부에서 외부로 이동하고, 외부 가열 방식 히터는 궐련의 외부를 가열하여 열이 궐련의 외부에서 내부로 이동한다.
에어로졸 생성 장치의 히터 중, 히터가 궐련에 삽입되는 내부 가열식 히터 구조는 궐련의 내부를 고온으로 가열하기 때문에 높은 온도에 의해 히터에 인접한 궐련의 일부에 대한 탄화가 발생하고, 이로 인해 이취가 발생하는 문제점이 존재할 수 있다. 또한 외부 가열식 히터 구조는 넓은 면적을 가열해야 하기 때문에 에어로졸 생성 장치의 작동 초기에 히터의 예열 시간이 길다는 문제가 있다.
상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 실시예들은 궐련의 외부, 내부 및 일 단부를 가열할 수 있는 히터 구조를 사용하여 궐련을 가열할 수 있는 에어로졸 생성 장치를 제공한다.
실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제들을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치는, 궐련의 적어도 일부를 수용하는 수용부 및 수용부의 내부에 배치되며, 궐련을 가열하는 히터를 포함하고, 히터는, 수용부의 내부의 둘레를 따라 배치되는 제1 가열부, 수용부의 하부에 배치되는 제2 가열부 및 수용부의 하부로부터 궐련의 길이방향을 따라 연장되는 제3 가열부를 포함하고, 제1 가열부, 제2 가열부 및 제3 가열부는 서로 열적으로 연결될 수 있다.
실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치는 궐련의 외부 및 내부를 가열할 수 있는 히터 구조를 포함하여 궐련을 가열하기 위해 필요한 히터의 초기 예열 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치는 궐련의 외부, 내부 및 일 단부를 가열하여 사용자에게 우수한 끽미 및 무화량을 제공하고, 히터를 가열하는 데 필요한 전력량의 소모를 줄일 수 있다.
실시예들에 의한 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 일 예를 도시한 개략도이다.
도 4는 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 일 예를 도시한 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 에어로졸 생성 장치의 히터의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 히터의 단면을 도시한 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 일 예를 도시한 개략도이다.
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.
본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다.
명세서 전체에서 구성 요소의“길이 방향”은 구성 요소가 구성 요소의 일 방향 축을 따라 연장하는 방향일 수 있으며, 이때 구성 요소의 일 방향 축은 일 방향 축을 가로지르는 타 방향 축보다 구성 요소가 더 길게 연장하는 방향을 의미할 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 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 일 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치는 배터리(110), 제어부(120) 및 히터(200)를 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1000)의 내부 공간에는 궐련(300)이 삽입될 수 있다.
도 1에 도시된 에어로졸 생성 장치(1000)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(1000)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 1에는 배터리(110), 제어부(120) 및 히터(200)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(1000)의 설계에 따라, 배터리(110), 제어부(120) 및 히터(200)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(300)이 에어로졸 생성 장치(1000)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(1000)는 히터(200)를 가열한다. 궐련(300) 내의 에어로졸 생성 물질은 가열된 히터(200)에 의하여 온도가 상승하고, 이에 따라 에어로졸이 생성될 수 있다. 생성된 에어로졸은 궐련(300)의 필터 로드(320)를 통하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(300)이 에어로졸 생성 장치(1000)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(1000)는 히터(200)를 가열할 수 있다.
배터리(110)는 에어로졸 생성 장치(1000)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(110)는 히터(200)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(120)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(110)는 에어로졸 생성 장치(1000)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(120)는 에어로졸 생성 장치(1000)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(120)는 배터리(110) 및 히터(200)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(1000)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(120)는 에어로졸 생성 장치(1000)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(1000)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(120)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.
히터(200)는 배터리(110)로부터 공급된 전력에 의하여 가열된다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(1000)에 삽입되면, 히터(200)는 궐련의 내부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(200)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(200)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(200)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(200)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(200)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(1000)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(200)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(200)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.
도 1에는 히터(200)가 궐련(300)의 내부에 삽입되도록 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 히터(200)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(300)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1000)에는 히터(200)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(200)들은 궐련(300)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(300)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(200)들 중 일부는 궐련(300)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(300)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(200)의 형상은 도 1에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
한편, 에어로졸 생성 장치(1000)는 배터리(110), 제어부(120) 및 히터(200) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1000)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1000)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1000)는 궐련(300)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1000)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(1000)의 배터리(110)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(1000)가 결합된 상태에서 히터(200)가 가열될 수도 있다.
궐련(300)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(300)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(300)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(1000)의 내부에는 제 1 부분 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(1000)의 내부에 제 1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분 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(1000)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1000)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(300)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(300)의 내부로 유입될 수도 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 궐련(300)의 일 예에 대하여 설명한다.
도 2는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 궐련(300)은 매질부(310) 및 필터 로드(320)를 포함한다. 도 1을 참조하여 상술한 제 1 부분은 매질부(310)를 포함하고, 제 2 부분은 필터 로드(320)를 포함한다.
도 2에는 필터 로드(320)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(320)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(320)는 에어로졸을 냉각하는 제 1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제 2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(320)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(300)은 적어도 하나의 래퍼(340)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(340)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(300)은 하나의 래퍼(340)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(300)은 2 이상의 래퍼(340)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼에 의하여 매질부(310)가 포장되고, 제 2 래퍼에 의하여 필터 로드(320)가 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 매질부(310) 및 필터 로드(320)가 결합되고, 제 3 래퍼에 의하여 궐련(300) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 매질부(310) 또는 필터 로드(320) 각각이 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 개별 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 세그먼트들이 결합된 궐련(300) 전체가 다른 래퍼에 의하여 재포장될 수 있다.
매질부(310)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, 매질부(310)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 매질부(310)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 매질부(310)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
매질부(310)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 매질부(310)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 매질부(310)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 매질부(310)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, 매질부(310)를 둘러싸는 열 전도 물질은 매질부(310)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 매질부(310)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 매질부는 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(320)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(320)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(320)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(320)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(320)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터 로드(320)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(320)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(320)의 내부에 삽입될 수도 있다.
또한, 필터 로드(320)에는 적어도 하나의 캡슐(330)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(330)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(330)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(330)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
만약, 필터 로드(320)에 에어로졸을 냉각하는 세그먼트가 포함될 경우, 냉각 세그먼트는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트는 순수한 폴리락트산 만으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 냉각 세그먼트는 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 그러나, 냉각 세그먼트는 상술한 예에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행할 수 있다면, 제한 없이 해당될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)에 궐련(300)이 삽입된 일 예를 도시한 개략도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 궐련(300)의 적어도 일부를 수용하는 수용부(260) 및 상기 궐련(300)을 가열하는 히터(200)를 포함할 수 있다. 히터(200)는 제1 가열부(210), 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230)를 포함할 수 있다.
히터(200)에 포함된 가열부는 발열함으로써 궐련(300)을 가열하는 구성요소를 의미할 수 있다. 예를 들어, 히터(200)에 포함된 가열부는 배터리(110)와 전기적으로 연결되어 발열함으로써 궐련(300)을 가열할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 히터(200)에 포함된 다른 가열부로부터 열을 전달받아 발열함으로써 궐련(300)을 가열할 수 있다.
제1 가열부(210)는 수용부(260)의 내부의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 도 3에는 제1 가열부(210)가 수용부(260)의 내부면과 소정거리 이격되어 배치된 것으로 도시되어 있으나, 제1 가열부(210)는 수용부(260)의 내부면과 접하도록 배치될 수 있다.
제1 가열부(210)는 제3 가열부(230)를 향하여 오목하게 만곡될 수 있다. 즉, 제1 가열부(210)는 제3 가열부(230)를 향하여 오목하게 만곡되어 제3 가열부(230)를 포위하는 형상일 수 있다. 제1 가열부(210)가 만곡됨에 따라, 궐련(300)이 삽입되었을 때 궐련(300)의 외부면을 감싸 궐련(300)의 외부면을 효율적으로 가열할 수 있다.
제2 가열부(220)는 수용부(260)의 하부에 배치될 수 있다. 수용부(260)의 하부는 수용부(260)에 궐련(300)이 삽입되었을 경우, 수용부(260)에 삽입된 궐련(300)의 일 단부가 향하는 수용부(260)의 일부를 의미할 수 있다.
제2 가열부(220)는 도 3에 도시된 것과 같이 수용부(260)의 하부면에 접하도록 배치될 수 있으나, 하부면과 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제2 가열부(220)는 수용부(260)의 하부의 일부면을 덮도록 배치될 수 있다.
제2 가열부(220)의 형상은 판상형 또는 중공을 가진 디스크형일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 궐련의 일 단부를 가열하기 위한 다양한 형상으로 변형이 가능하다.
제3 가열부(230)는 수용부(260)의 하부로부터 궐련(300)의 길이방향을 따라 연장하여 배치될 수 있다. 제3 가열부(230)는 제2 가열부(220)의 일면으로부터 궐련(300)의 길이방향을 따라 연장하도록 배치될 수 있다.
제3 가열부(230)의 형상은 세장형(예를 들어, 봉형, 침형, 블레이드형)이거나, 원통형일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 궐련의 내부를 가열하기 위한 다양한 형상으로 변형이 가능하다.
제1 가열부(210), 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230)는 서로 열적으로 연결될 수 있다. 열적으로 연결되는 것은 히터(200)의 일 구성요소의 열이 전도, 대류, 복사를 거쳐 히터(200)의 다른 구성요소로 전달될 수 있음을 의미한다.
예를 들어, 제1 가열부(210)와 제2 가열부(220)가 서로 접하도록 배치되고, 제2 가열부(220)와 제3 가열부(230)가 서로 접하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 가열부(210), 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230) 사이에 서로의 열이 전도되어 이동할 수 있다. 또한 열이 대류 또는 복사를 통하여 전달되는 경우에는 히터(200)의 각 구성요소가 소정거리 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 궐련(300)의 내부, 외부 및 일 단부를 동시에 가열할 수 있는 히터(200)구조를 제공할 수 있다.
반면, 일 비교예에 따른 내부가열 방식 히터의 경우, 히터가 궐련(300)의 내부를 가열하여 열이 궐련의 내부에서 외부로 이동하기 때문에 궐련(300)의 외부에 열을 전달하기 위하여 궐련(300)의 내부를 고온으로 가열하여야 한다. 이에 따라 궐련에 삽입된 히터에 의하여 궐련(300)의 내부가 탄화되고, 히터의 예열시간이 길어지는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 다른 비교예에 따른 외부가열 방식 히터의 경우, 궐련(300)의 외부를 가열하여 열이 궐련(300)의 외부에서 내부로 이동하기 때문에 궐련(300)의 내부에 열을 전달하기 위하여 넓은 면적을 가열하여야 한다.
이 경우 가열 대상 면적이 넓어 히터의 작동 초기에 히터의 예열 시간(예를 들어, 설정 온도 도달 시간)이 증가할 수 있다. 또한, 히터 작동 초반부의 에어로졸 생성량에 비해서 작동 중, 후반의 생성량이 상대적으로 줄어드는 문제점이 발생할 수 있다.
궐련(300)의 적어도 일부는 에어로졸 생성 장치(1000)의 수용부(260)에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 궐련(300)이 수용부(260)에 수용되면, 제3 가열부(230)는 궐련(300)에 삽입될 수 있다. 또한, 제1 가열부(210)는 궐련(300)의 외면의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있으며, 제2 가열부(220)는 궐련(300)의 일 단부와 접할 수 있다.
히터(200)가 작동되면, 제1 가열부(210)는 궐련(300)의 외면을 가열하고, 제2 가열부(220)는 궐련(300)의 일 단부를 가열하며, 제3 가열부(230)는 궐련(300)의 내부를 동시에 가열할 수 있다.
일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 상술한 히터(200)의 구성요소를 이용하여 궐련(300)을 균일한 온도 분포로 가열할 수 있다.
일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(100)의 제어부(120)는, 제1 가열부(210)를 제1 온도로 가열시키고, 제2 가열부(220)를 제1 온도 이하인 제2 온도로 가열시키고, 제3 가열부(230)를 제2 온도 이하인 제3 온도로 가열시킬 수 있다.
궐련(300)을 균일한 온도로 가열하기 위해서, 궐련의 내부를 가열하는 제3 가열부(230)가 가열되는 온도보다 궐련(300)의 외면을 가열하는 제1 가열부(210)가 가열되는 온도가 상대적으로 높도록 히터(200)를 가열시킬 수 있다.
예를 들어, 히터(200)의 작동 초기의 예열과정에서, 제1 온도는 260℃ 내지 290℃, 제2 온도는 250℃ 내지 280℃, 제3 온도는 240℃ 내지 270℃일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 히터(200)가 예열된 이후, 제1 가열부(210), 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230)의 온도는 200℃ 내지 250℃를 유지할 수 있다.
다만, 궐련(300)의 최적 가열 온도는 궐련(300)을 구성하는 물질의 종류, 조성비 등에 의하여 달라질 수 있다.
제1 가열부(210), 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230)의 소재는 세라믹, CNT, 열전도성을 가진 금속 물질등을 포함할 수 있다. 제1 가열부(210), 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230)는 서로 같은 소재를 포함하도록 제작될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 궐련(300)을 고르게 가열하기 위하여 제1 가열부(210)는 제1 열전도율을 가진 소재를 포함하고, 제2 가열부(220)는 제1 열전도율 보다 낮은 제2 열전도율을 가진 소재를 포함할 수 있다. 또한, 제3 가열부(230)는 제2 열전도율보다 낮은 제3 열전도율을 가진 소재를 포함할 수 있다.
제1 가열부(210)의 길이는 매질부(310)의 길이의 0.3 내지 1배 일 수 있다. 제1 가열부(210)의 길이와 매질부(310)의 길이 사이의 비율에 따라 사용자에게 제공되는 풍미가 달라질 수 있다. 상술한 길이는 궐련(300)의 길이 방향과 나란한 방향의 제1 가열부(210)의 길이를 의미한다.
예를 들어, 제1 가열부(210)의 길이가 매질부(310)의 길이의 0.5배인 경우, 궐련(300)의 내부, 외부, 일 단부가 고르게 가열되는 동시에 사용자에게 우수한 풍미 및 무화량을 제공할 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 궐련(300)의 내부, 외부, 일 단부를 동시에 가열할 수 있어 사용자에게 우수한 풍미 및 무화량을 제공할 수 있다. 또한, 필요 온도 이상으로 히터(200)가 가열될 필요가 없기 때문에 궐련(300)의 탄화가 발생하여 이취가 발생하거나, 배터리(110)의 출력이 낭비되는 문제점을 방지할 수 있다.
도 3에 도시된 일 실시예의 구성 요소에 대한 동일한 도면 부호는 이하에서 실질적으로 동일한 구성요소를 의미할 수 있으며, 일 실시예에 대한 구성 요소는 다른 실시예들에도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 일 예를 도시한 개략도이고,
도 4를 참조하면, 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)의 히터(200)는 제4 가열부(240)를 더 포함할 수 있다. 제4 가열부(240)는 배터리(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제4 가열부(240)는 수용부(260)의 내면의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 에어로졸 생성 장치의 히터의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 제4 가열부(240)는 제1 가열부(210)와 열적으로 연결될 수 있다. 제4 가열부(240)는 수용부(260:도 4)의 내면의 적어도 일부를 덮으면서, 제1 가열부(210)와 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
제4 가열부(240)는 전기 저항성 패턴을 구비한 필름(film)형상으로 제작될 수 있다. 제4 가열부(240)의 소재는 CNT, 세라믹등을 포함할 수 있으나, 상술한 바에 의하여 제한되지 않는다.
제4 가열부(240)의 길이는 제1 가열부(210)의 길이의 0.5 내지 1배일 수 있다. 상술한 길이는 궐련(300)의 길이 방향과 나란한 방향의 제1 가열부(210) 및 제4 가열부(240)의 길이를 의미한다.
예를 들어, 제4 가열부(240)의 길이는 제1 가열부(210)의 길이의 1배 일 수 있다. 즉, 제4 가열부(240) 의 길이가 제1 가열부(210)의 길이와 같은 경우, 제4 가열부(240)는 제1 가열부(210)만을 집중적으로 가열할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 히터의 단면을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제1 가열부(210)와 제2 가열부(220)가 서로 접하고, 제2 가열부(220)와 제3 가열부(230)가 서로 접할 수 있다. 이 때, 제1 가열부(210), 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230) 사이에서 열이 전도방식으로 이동할 수 있다. 따라서, 상술한 제1 가열부(210), 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230)는 각각 서로에 대하여 열 전도체 역할을 할 수 있다.
제4 가열부(240)는 제1 가열부(210)를 가열할 수 있다. 제4 가열부(240)는 제 1 가열부(210)와 소정거리 이격되어, 제4 가열부(240)의 열이 대류방식으로 제1 가열부(210)로 이동할 수 있다.
제2 가열부(220)는 제1 가열부(210)로부터 열을 전달받아 가열될 수 있다. 또한, 제3 가열부(230)는 제2 가열부(220)로부터 열을 전달받아 가열될 수 있다. 그 결과 제4 가열부(240)의 열이 제1 가열부(210), 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230)의 순서로 차례대로 전달될 수 있다.
실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 제4 가열부(240)를 가열하여 전체 히터(200)를 가열함으로써, 각각의 제1 가열부(210), 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230)를 따로 가열하는 것보다 배터리(110)의 전력 소모를 절약할 수 있다.
제4 가열부(240)는 에어로졸 생성 장치(1000)의 작동 초기에 히터(200)를 예열하는 과정에서 270℃ 내지 300℃로 가열될 수 있다. 히터(200)가 예열된 이후에 제4 가열부(240)의 온도는 200℃ 내지 250℃를 유지할 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 일 예를 도시한 개략도이다.
도 7을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1000)는 유도 코일(250)을 더 포함할 수 있다. 유도 코일(250)은 수용부(260)의 외부에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 수용부(260)의 내부에 배치될 수 있다.
유도 코일(250)은 배터리(110)로부터 공급된 전력에 의해 교류 자기장을 발생시키는 전기 전도성 코일일 수 있다. 유도 코일(250)은 수용부(260)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
궐련(300)이 에어로졸 생성 장치(1000)의 수용부(260)에 수용되면, 에어로졸 생성 장치(1000)는 유도 코일(250)이 교류 자기장을 발생시키도록 유도 코일(250)에 전력을 공급할 수 있다.
제1 가열부(210)는 교류 자기장에 의해 가열되는 서셉터(susceptor) 를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 가열부(210)는 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230)와 서로 다른 소재를 포함할 수 있다.
제1 가열부(210)의 서셉터는 유도 코일(250)로부터 발생되는 교류 자기장에 의해 가열되며, 금속 또는 탄소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서셉터는 페라이트(ferrite), 강자성 합금(ferromagnetic alloy), 스테인리스강(stainless steel) 및 알루미늄(aluminum) 또는 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 서셉터는 흑연(graphite), 몰리브덴(molybdenum), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 니오븀(niobium), 니켈 합금(nickel alloy), 금속 필름(metal film), 지르코니아(zirconia) 등과 같은 세라믹, 니켈(Ni)이나 코발트(Co) 등과 같은 전이 금속 및 붕소(B)나 인(P)과 같은 준금속 또는 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 그러나, 서셉터는 전술한 예에 한정되지 않으며, 교류 자기장이 인가됨에 따라 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다.
제1 가열부(210)는 유도 코일(250)에 의해 생성된 교류 자기장이 인가 되어 발열될 수 있다. 제2 가열부(220)는 제1 가열부(210)로부터 열을 전달 받아 가열될 수 있다. 또한, 제3 가열부(230) 는 제2 가열부(220)로부터 열을 전달 받아 가열될 수 있다. 즉, 제1 가열부(210)의 열이 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230)의 순서로 차례대로 전달될 수 있다.
상술한 바와 같이 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 유도 코일(250)에 의해 서셉터인 제1 가열부(210)를 가열함으로써, 나머지 제2 가열부(220) 및 제3 가열부(230)를 가열하여 배터리(110)의 전력 소모를 절약할 수 있다.
또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 교류 자기장을 발생시키는 유도 코일(250)을 더 포함하고, 제1 가열부(210) 및 제3 가열부(230)는 교류 자기장에 의해 가열되는 서셉터(susceptor) 를 포함할 수 있다.
제1 가열부(210) 및 제3 가열부(230)는 교류 자기장을 인가 받아 발열할 수 있다. 제2 가열부(220)는 제1 가열부(210) 및 제3 가열부(230)로부터 열을 전달받을 수 있다. 즉, 제1 가열부(210) 및 제3 가열부(230)의 열이 제2 가열부(220)로 전달될 수 있다.
상술한 바와 같이 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 유도 코일(250)에 의해 서셉터인 제1 가열부(210) 및 제3 가열부(230)를 가열함으로써, 제2 가열부(220)를 가열하여 배터리(110)의 전력 소모를 절약하고, 히터(200) 작동 초반부에 신속하게 에어로졸을 생성시킬 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.
1000: 에어로졸 생성 장치 110: 배터리
120: 제어부 200: 히터
210: 제1 가열부 220: 제2 가열부
230: 제3 가열부 240: 제4 가열부
250: 유도 코일 260: 수용부
300: 궐련 310: 매질부
320: 필터 로드 330: 캡슐
340: 래퍼

Claims (12)

  1. 궐련의 적어도 일부를 수용하는 수용부; 및
    상기 수용부의 내부에 배치되며, 상기 궐련을 가열하는 히터;를 포함하고,
    상기 히터는,
    상기 수용부의 내부의 둘레를 따라 배치되는 제1 가열부;
    상기 수용부의 하부에 배치되는 제2 가열부; 및
    상기 수용부의 하부로부터 상기 궐련의 길이방향을 따라 연장하는 제3 가열부;를 포함하고,
    상기 제1 가열부, 상기 제2 가열부 및 상기 제3 가열부는 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부가 서로 접하도록 배치되고, 상기 제2 가열부와 상기 제3 가열부가 서로 접하도록 배치됨에 따라, 서로 열적으로 연결되는, 에어로졸 생성 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 궐련이 상기 수용부에 삽입되었을 때,
    상기 제1 가열부는 상기 궐련의 외면의 적어도 일부를 둘러싸 상기 궐련의 외면을 가열하고,
    상기 제2 가열부는 상기 궐련의 일 단부와 접하여 상기 궐련의 일 단부를 가열하고,
    상기 제3 가열부는 상기 궐련에 삽입되어 상기 궐련의 내부를 가열하는, 에어로졸 생성 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가열부는 상기 제3 가열부를 향하여 오목하게 만곡된, 에어로졸 생성 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가열부는 제1 온도로 가열되고,
    상기 제2 가열부는 상기 제1 온도 이하인 제2 온도로 가열되고,
    상기 제3 가열부는 상기 제2 온도 이하인 제3 온도로 가열되는, 에어로졸 생성 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가열부는 제1 열전도율을 가진 소재를 포함하고,
    상기 제2 가열부는 상기 제1 열전도율보다 낮은 제2 열전도율을 가진 소재를 포함하고,
    상기 제3 가열부는 상기 제2 열전도율보다 낮은 제3 열전도율을 가진 소재를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 궐련은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 매질부;를 포함하고,
    상기 제1 가열부의 길이는 상기 매질부의 길이의 0.3 내지 1배인, 에어로졸 생성 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 수용부의 내부에 배치되며 상기 제1 가열부와 열적으로 연결되는 제4 가열부;를 더 포함하고,
    상기 제1 가열부는 상기 제4 가열부에 의해 가열되어 상기 제2 가열부에 열을 전달하고,
    상기 제2 가열부는 상기 제3 가열부에 열을 전달하는, 에어로졸 생성 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제4 가열부는 상기 수용부의 내면의 적어도 일부를 덮으며, 상기 제1 가열부와 소정 거리 이격되어 배치되는, 에어로졸 생성 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제4 가열부의 길이는 상기 제1 가열부의 길이의 0.5 내지 1배인, 에어로졸 생성 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 수용부의 외부에 배치되고, 교류 자기장을 발생시키는 유도 코일;을 더 포함하고,
    상기 제1 가열부는 상기 교류 자기장을 인가 받아 발열하고,
    상기 제2 가열부는 상기 제1 가열부로부터 열을 전달받고,
    상기 제3 가열부는 상기 제2 가열부로부터 열을 전달 받는, 에어로졸 생성 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 수용부의 외부에 배치되고, 교류 자기장을 발생시키는 유도 코일;을 더 포함하고,
    상기 제1 가열부 및 상기 제3 가열부는 상기 교류 자기장을 인가 받아 발열하고,
    상기 제2 가열부는 상기 제1 가열부 및 상기 제3 가열부로부터 열을 전달받는, 에어로졸 생성 장치.
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