KR102431608B1

KR102431608B1 - 에어로졸 생성 장치

Info

Publication number: KR102431608B1
Application number: KR1020200041540A
Authority: KR
Inventors: 이원경; 최재성
Original assignee: 주식회사 케이티앤지
Priority date: 2020-04-06
Filing date: 2020-04-06
Publication date: 2022-08-11
Also published as: KR20210123839A

Abstract

일 실시예에 관한 에어로졸 생성 물품을 가열하는 에어로졸 생성 장치는 마이크로파를 발생시키는 안테나 및 안테나의 마이크로파에 의해 유전체 공진이 발생되는 유전체 공진부를 포함하고, 유전체 공진부는 유전체 공진을 통하여 에어로졸 생성 물품에 교류 전자기장을 인가할 수 있다.

Description

에어로졸 생성 장치 {Aerosol generating device}

실시예들은 에어로졸 생성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로파에 의한 유전체 공진을 이용하여 에어로졸 생성 물품을 가열하는 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 포함한 에어로졸 생성 물품을 가열하는 방식은 전기 전도성 트랙을 포함한 히터를 통하여 궐련을 가열하거나, 유도 코일과 서셉터를 이용한 유도 가열 방식등 다양하게 발전되고 있다.

실시예들은 마이크로파에 의한 유전체 공진을 이용하여 에어로졸 생성 물품을 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 물품을 가열하는 에어로졸 생성 장치는 마이크로파를 방사시키는 안테나 및 안테나의 마이크로파에 의해 유전체 공진이 발생되는 유전체 공진부를 포함하고, 유전체 공진부는 유전체 공진을 통하여 에어로졸 생성 물품에 교류 전자기장을 인가할 수 있다.

일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치는 안테나 및 안테나의 마이크로파에 의해 유전체 공진이 발생되는 유전체 공진부를 포함할 수 있어 유전체 공진을 통하여 에어로졸 생성 물품을 가열할 수 있다.

고주파수인 마이크로파를 이용하여 에어로졸 생성 물품을 짧은 시간 내에 가열할 수 있으며, 사용자가 흡연하기 전에 에어로졸 생성 장치를 예열하지 않아도 되어 에어로졸 생성 물품을 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 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 에어로졸 생성 장치에 에어로졸 생성 물품이 삽입된 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에 에어로졸 생성 물품이 삽입된 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에 에어로졸 생성 물품이 삽입된 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 에어로졸 생성 물품의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치를 개략적으로 도시한 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.

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 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)를 도시한 도면이다.

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 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1000)는 안테나(100), 유전체 공진부(200) 및 차폐부(300)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1000)의 내부 공간에는 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입될 수 있다.

안테나(100)는 마이크로파를 방사시킬 수 있다. 구체적으로, 안테나(100)는 차폐부(300)의 내부에 배치되어 차폐부(300)의 내부로 마이크로파를 방사시킬 수 있다.

마이크로파는 300MHz 내지 300GHz의 주파수를 가지는 전자기파를 의미할 수 있다. 또한, 안테나(100)로부터 방사된 마이크로파는 무지향성을 가지며 방사되는 전자기파일 수 있다.

안테나(100)는 PIFA(Planar Inverted F Antenna)일 수 있으나 이에 제한되지 않고 루프(loop)형 안테나, 모노폴(monopole) 안테나 또는 다이폴(dipole) 안테나 등 마이크로파를 방사시킬 수 있는 모든 장치를 의미할 수 있다. 또한, 안테나(100)는 차폐부(300)의 내부에 적어도 하나 이상 배치될 수 있다.

안테나(100)는 PCB(Printed Circuit Borad, 500)로부터 전기적 신호를 공급 받아 차폐부(300)의 내부에 마이크로파를 방사할 수 있다. PCB(500)는 집적 회로(Integrated Circuit, IC), 저항(Resister), 캐패시터(Capacitor) 및 스위치(Switch) 등의 전자 부품과 소자들이 포함될 수 있는 기판으로서, 전자 부품 및 소자들을 전기적으로 연결하는 배선을 포함할 수 있다.

연결부(400)는 안테나(100)와 PCB(500)를 전기적으로 연결할 수 있다. 연결부(400)는 PCB(500)에서 생성되는 전기적 신호를 안테나(100)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 연결부(400)는 C자 형상을 가지는 C클립일 수 있다.

유전체 공진부(200)는 안테나(100)로부터 방사된 특정 주파수의 마이크로파를 흡수할 수 있다. 마이크로파에 의해 유전체 공진부(200)에 유전체 공진이 발생될 수 있다.

유전체 공진은 유전체 공진부(200)의 내부에서 마이크로파에 의해 공진이 발생하여, 유전체 공진부(200)가 교류 전자기장을 형성하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 마이크로파에 의해 유전체 공진부(200)는 내부에서 공진하며 교류 전자기장을 생성할 수 있다.

유전체 공진부(200)는 유전체 공진을 통해 에어로졸 생성 물품(800)에 교류 전자기장을 인가할 수 있다. 예를 들어, 유전체 공진부(200)는 에어로졸 생성 물품(800)을 수용한 상태에서 에어로졸 생성 물품(800)에 교류 전자기장을 인가할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 에어로졸 생성 물품(800)이 유전체 공진부(200)에 이격된 상태에서 유전체 공진부(200)는 에어로졸 생성 물품(800)에 교류 전자기장을 인가할 수 있다.

유전체 공진부(200)는 도면에 원기둥 형상으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고, 직육면체 등의 다양한 형상일 수 있다. 또한 유전체 공진부(200)는 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(800)의 길이 방향을 따라 서로 다른 소재의 유전체가 복수 개 배치될 수 있다.

유전체 공진부(200)는 에어로졸 생성 물품(800)을 수용할 수 있다. 예를 들어, 유전체 공진부(200)에는 홈이 형성되어 에어로졸 생성 물품(800)이 홈에 수용될 수 있다. 유전체 공진부(200)에 홈이 형성되면 에어로졸 생성 물품(800)에 교류 전자기장을 인가하기 용이할 수 있다.

에어로졸 생성 물품(800)이 유전체 공진부(200)의 홈에 삽입되면 유전체 공진부(200)는 에어로졸 생성 물품(800)을 둘러쌀 수 있다. 일 예로, 유전체 공진부(200)의 내부의 일면은 에어로졸 생성 물품(800)과 접할 수 있다. 또한, 유전체 공진부(200)의 하부면은 에어로졸 생성 물품(800)과 접할 수 있다.

한편, 유전체 공진부(200)의 홈의 형상은 원기둥 형상일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 수용되는 에어로졸 생성 물품(800)의 형상에 따라 상이할 수 있다.

유전체 공진부(200)의 소재는 용융쿼츠(fused quartz) 또는 알루미나(alumina)를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않고 유전율이 3이상이면서 유전손실율(loss tangent)이 0.0005 이하인 소재를 포함할 수 있다.

유전체 공진부(200)는 차폐부(300)의 내부에 배치될 수 있다. 유전체 공진부(200)는 차폐부의 내주면과 기밀하게 접하도록 배치되어 유전체 공진부(200)가 에어로졸 생성 물품(800)의 삽입에 따라 이동하지 않도록 고정될 수 있다. 또한, 유전체 공진부(200)는 차폐부(300)의 내주면에 에어로졸 생성 장치(1000)의 중심을 향하여 돌출 형성된 홈을 통하여 고정될 수도 있으나, 상술한 바에 제한되지 않는다.

유전체 공진부(200)는 차폐부(300)의 내부에서 안테나(100)로부터 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 유전체 공진부(200)와 안테나(100) 사이의 이격된 거리는 안테나(100)의 결합계수(coupling coefficient)로부터 결정될 수 있다.

안테나(100)의 결합계수는 안테나(100)가 방사시키는 마이크로파 에너지 대비 유전체 공진부(200)에 수용될 수 있는 에어로졸 생성 물품(800)에 흡수되는 열 에너지의 비율을 의미할 수 있다. 예를 들어, 결합계수값이 0.5인 경우, 안테나(100)로부터 인가된 마이크로파의 에너지의 50%가 에어로졸 생성 물품(800)에 흡수될 수 있다.

에어로졸 생성 물품(800)을 희망하는 온도로 가열하기 위하여 유전체 공진부(200)와 안테나(100)의 이격된 거리를 조절하여 안테나의 결합계수를 변화시켜 유전체 공진부(200) 및 안테나(100)를 배치시킬 수 있다.

차폐부(300)는 안테나(100)로부터 인가된 마이크로파가 외부로 방출되지 않도록 차폐시키는 기능을 한다. 높은 전기 전도율을 가진 금속에 마이크로파가 입사되는 경우, 마이크로파는 금속 내부에 존재하는 자유 전자로 인하여 상쇄되어 없어질 수 있다. 따라서, 차폐부(300)의 소재는 전기 전도성이 높은 금속 물질을 포함할 수 있다.

차폐부(300)는 안테나(100) 및 유전체 공진부(200)를 감싸도록 배치될 수 있다. 또한 차폐부(300)의 일 면에는 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입될 수 있는 개구가 형성될 수 있다. 차폐부(300)는 안테나(100)에서 방사되는 마이크로파가 에어로졸 생성 장치(1000) 외부로 방출되어 사용자에게 도달하는 것을 방지할 수 있다.

차폐부(300) 내부에서 안테나(100)로부터 방사된 마이크로파는 등방성을 가지며 방사될 수 있다. 마이크로파를 유전체 공진부(200)로 지향시키기 위하여 차폐부(300)의 내주면의 직경을 안테나(100)로부터 유전체 공진부(200)로 향할수록 증가시킬 수 있다. 내주면의 직경이 유전체 공진부(200)로 향할수록 증가하면, 마이크로파가 유전체 공진부(200)의 중심으로 집중될 수 있어 에어로졸 생성 물품(800)을 효율적으로 가열할 수 있다.

에어로졸 생성 물품(800)이 삽입될 수 있는 개구가 형성된 차폐부(300)의 일면과 대향하는 타면에는 중공이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 연결부(400)는 중공을 관통하여 PCB(500)와 안테나(100)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 생성 장치(1000)는 차폐부(300)의 외부로 마이크로파가 방출되는 것을 방지함과 동시에 차폐부(300)의 내부에 배치된 안테나(100)에 PCB(500)의 전기적 신호를 공급할 수 있다.

차폐부(300)의 적어도 일부는 유전체 공진부(200)와 만나는 지점에서 절곡된 형상인 것처럼 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 절곡된 지점이 모따기(chamfering)되거나, 만곡된 형상일 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 에어로졸 생성 장치(1000)에 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입된 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 제어부(620)와 배터리(630)를 더 포함할 수 있다.

제어부(620)는 에어로졸 생성 장치(1000)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(620)는 배터리(630) 및 PCB(500)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(1000)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(620)는 에어로졸 생성 장치(1000)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(1000)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.

제어부(620)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 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

배터리(630)는 에어로졸 생성 장치(1000)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(630)는 안테나(100)가 마이크로파를 방사하도록 PCB(500)에 전력을 공급할 수 있고, 제어부(620)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(630)는 에어로졸 생성 장치(1000)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.

한편, 에어로졸 생성 장치(1000)는 배터리(630), 제어부(620) 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 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.

에어로졸 생성 물품(800)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(800)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 물품(800)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 에어로졸 생성 물품(800)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 에어로졸 생성 물품(800)의 내부로 유입될 수도 있다.

에어로졸 생성 장치(1000)가 작동하는 일 예로서, 에어로졸 생성 물품(800)이 에어로졸 생성 장치(1000)에 삽입되면, 제어부(620)는 배터리(630)가 PCB(500)에 전력을 공급하도록 하여 안테나(100)가 마이크로파를 방사하도록 할 수 있다. 예를 들어, 안테나(100)는 2.4~2.4835 GHz의 마이크로파를 방사시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않고 유전체 공진부(200)의 유전율, 형상등에 따라 다른 주파수의 마이크로파를 방사시킬 수 있다.

마이크로파는 유전체 공진부(200)에 흡수되고, 유전체 공진부(200)는 마이크로파에 의하여 유전체 공진되어 에어로졸 생성 물품(800)에 교류 전자기장을 인가할 수 있다. 보다 상세하게는, 유전체 공진부(200)는 마이크로파에 포함된 교류 자기장과 교차하는 방향으로 교류 전기장을 인가할 수 있다.

소정의 주파수로 진동하는 교류 전기장 하에서 유전체 공진부(200) 및 에어로졸 생성 물품(800)에 포함된 극성 분자들이 전기장의 방향과 위상에 맞추어 진동할 수 있다. 이에 따라 극성 분자들이 진동하면서 분자간 힘에 의하여 저항을 받게 되고, 그로 인하여 열이 발생할 수 있다.

따라서 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 안테나(100) 및 유전체 공진부(200)를 이용하여 에어로졸 생성 물품(800)에 포함된 극성 분자를 진동시켜, 에어로졸 생성 물품(800)을 가열할 수 있다.

한편, 도면에 도시된 전기장과 자기장의 방향은 예시적인 것이며, 도면에 도시된 바에 의하여 제한되지 않는다.

에어로졸 생성 물품(800)이 가열되면, 에어로졸이 생성되어 사용자에게 흡입될 수 있다. 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(1000)는 진동수가 높은 마이크로파를 이용하므로 에어로졸 생성 물품(800)을 단시간에 가열시킬 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 생성 장치(1000)를 예열할 필요가 없으므로, 예열하는데 소모되는 배터리(630) 전력량 소모를 절약할 수 있다.

도 1 내지 도 2에 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 3은 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 본체부(600)를 포함할 수 있다. 본체부(600)는 차폐부(300)를 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 본체부(600)는 에어로졸 생성 장치(1000)의 외면을 형성할 수 있다. 본체부(600)는 원기둥 형상일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 직육면체 등 차폐부(300)를 둘러쌀 수 있는 다양한 형상일 수 있다.

다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)의 유전체 공진부(200)에는 에어로졸 생성 물품(800)이 관통될 수 있는 중공이 형성될 수 있다. 즉, 에어로졸 생성 물품(800)은 유전체 공진부(200)의 일 면과 상기 일면과 대향되는 타 면을 통과할 수 있다. 이 때, 유전체 공진부(200)의 일 면은 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입될 때 에어로졸 생성 물품(800)을 바라보는 면일 수 있다. 유전체 공진부(200)의 중공은 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입되지 않는 상태에서 에어로졸 생성 장치(1000) 외부와 연통될 수 있다.

본체부(600)에는 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입될 수 있는 홀(610)이 형성될 수 있다. 홀(610)은 상술한 유전체 공진부(200)의 중공과 연통될 수 있다. 또한, 홀(610)의 외주면에는 홀(610)의 중심을 향하여 돌출하는 고정돌기(611)가 형성될 수 있다.

고정돌기(611)는 홀(610)을 통해 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입되는 경우 에어로졸 생성 물품(800)을 가열하는 동안 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입 방향을 따라 이동하지 않도록 고정할 수 있다.

고정돌기(611)는 사각형의 단면을 가진 형상으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 원형, 다각형 등 에어로졸 생성 물품(800)을 고정하기 위한 다양한 형상일 수 있다.

유전체 공진부(200)에 에어로졸 생성 물품(800)이 관통될 수 있는 중공이 형성되면, 안테나(100)의 마이크로파가 유전체 공진부(200)의 중심축을 중심으로 집중될 수 있다. 이에 따라, 유전체 공진부(200)의 유전체 공진이 더욱 활발해지고, 에어로졸 생성 물품(800)을 가열하는 시간을 단축시킬 수 있다. 일 예로, 에어로졸 생성 물품(800)의 중심축과 유전체 공진부(200)의 중공의 중심축이 대응되도록 배치되는 경우, 유전체 공진부(200)가 인가하는 교류 전자기장이 에어로졸 생성 물품(800)의 중심축에 집중될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 생성 물품(800)의 가열 시간이 더욱 단축될 수 있다.

도 4는 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)에 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입된 일 예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)에 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입된 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 가열체(700)를 더 포함할 수 있다. 가열체(700)는 유전체 공진부(200)로부터 교류 전자기장을 인가 받아 가열될 수 있다.

가열체(700)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 에어로졸 생성 물품(800)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.

도 4를 참조하면, 가열체(700)는 유전체 공진부(200)의 일면에 배치되어 에어로졸 생성 물품(800)에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 가열체(700)는 유전체 공진부(200)의 일면으로부터 연장된 세장형 또는 봉침형 형상일 수 있다.

도 5를 참조하면, 가열체(700)는 유전체 공진부(200)의 일면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1000)에 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입되면, 가열체(700)는 에어로졸 생성 물품(800)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1000)에는 가열체(700)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 가열체(700)들은 에어로졸 생성 물품(800)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 에어로졸 생성 물품(800)의 외부에 배치될 수도 있다.

또한, 복수 개의 가열체(700)들 중 일부는 에어로졸 생성 물품(800)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 에어로졸 생성 물품(800)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 가열체(700)의 형상은 도 4 및 5에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.

또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)의 작동 일 예로서, 제어부(620)는 배터리(630)가 PCB(500)에 전력을 공급하도록 하여 안테나(100)가 마이크로파를 방사하도록 할 수 있다.

유전체 공진부(200)는 안테나(100)가 방사한 마이크로파를 흡수하여, 공진함으로써 에어로졸 생성 물품(800)과 가열체(700)에 교류 전자기장을 인가할 수 있다. 상술한 바와 같이 에어로졸 생성 물품(800)에 교류 전자기장이 인가되면, 내부에 포함된 극성 분자가 진동함으로써 에어로졸 생성 물품(800)이 가열될 수 있다.

또한, 교류 전자기장에 의해 가열체(700)에 유도 전류가 생성될 수 있다. 보다 구체적으로, 가열체(700)에 인가되는 교류 자기장에 교차하는 방향으로 교류 전기장이 생성되고, 그에 따라 가열체(700)에 유도 전류가 생성될 수 있다. 유도되는 전류는 패러데이의 법칙에 의해서 생성된 전류이거나, 에디 전류(Eddy Current)와 같은 와류일 수 있다. 가열체(700)에 전류가 유도되면 가열체(700)의 내부 전기 저항으로 인하여 가열체(700)가 가열될 수 있다.

에어로졸 생성 물품(800) 내의 에어로졸 생성 물질은 가열된 가열체(700)에 의하여 온도가 상승하고, 이에 따라 에어로졸이 생성될 수 있다. 필요에 따라, 에어로졸 생성 물품(800)이 에어로졸 생성 장치(1000)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(1000)는 가열체(700)를 가열할 수 있다.

즉, 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(1000)는 마이크로파를 통한 유전체 공진을 이용하여, 에어로졸 생성 물품(800)에 포함된 극성 분자를 진동시키거나, 가열체(700)에 전류를 유도하여 에어로졸 생성 물품(800)을 가열할 수 있다.

가열체(700)의 소재는 도체 또는 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열체(700)의 소재는 페라이트(ferrite), 강자성 합금(ferromagnetic alloy), 스테인리스강(stainless steel) 및 알루미늄(aluminum) 또는 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 가열체(700)의 소재는 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, 가열체(700)의 소재는 전술한 예에 한정되지 않으며, 교류 전자기장이 인가됨에 따라 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.

또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 가열체(700)를 더 포함하고, 주파수가 높은 마이크로파를 이용하여 가열체(700)에 유도 전류를 발생시키므로 에어로졸 생성 물품(800)을 단시간에 가열시킬 수 있다. 동시에 고주파의 마이크로파를 이용하여 유도 전류를 발생시키므로 가열 효율이 높을 수 있다. 이에 따라, 가열에 필요한 전력량이 절약되어 주파수가 낮은 전자기장을 이용하여 유도 전류를 발생시키는 에어로졸 생성 장치보다 전력량 소모를 줄일 수 있다.

도 6은 에어로졸 생성 물품(800)의 일 예를 도시한 도면이다.

에어로졸 생성 물품(800)은 매질부(810) 및 필터 로드(820)를 포함한다. 도 2을 참조하여 상술한 제 1 부분은 매질부(810)를 포함하고, 제 2 부분은 필터 로드(820)를 포함한다.

도 6에는 필터 로드(820)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(820)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(820)는 에어로졸을 냉각하는 제 1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제 2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(820)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.

에어로졸 생성 물품(800)은 적어도 하나의 래퍼(840)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(840)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 에어로졸 생성 물품(800)은 하나의 래퍼(840)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 에어로졸 생성 물품(800)은 2 이상의 래퍼(840)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼에 의하여 매질부(810)가 포장되고, 제 2 래퍼에 의하여 필터 로드(820)가 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 매질부(810) 및 필터 로드(820)가 결합되고, 제 3 래퍼에 의하여 에어로졸 생성 물품(800) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 매질부(810) 또는 필터 로드(820) 각각이 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 개별 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 세그먼트들이 결합된 에어로졸 생성 물품(800) 전체가 다른 래퍼에 의하여 재포장될 수 있다.

매질부(810)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(810)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 매질부(810)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 매질부(810)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.

매질부(810)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 매질부(810)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 매질부(810)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다.

필터 로드(820)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(820)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(820)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(820)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(820)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.

필터 로드(820)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(820)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(820)의 내부에 삽입될 수도 있다.

또한, 필터 로드(820)에는 적어도 하나의 캡슐(830)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(830)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(830)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(830)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

만약, 필터 로드(820)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.

에어로졸 생성 물품(800)은 발열체(850)를 더 포함할 수 있다. 발열체(850)는 유전체 공진부(200)가 인가하는 교류 전자기장에 의하여 유도 전류가 발생하여 가열될 수 있다.

발열체(850)는 매질부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 발열체(850)의 소재는 상술한 가열체(700)의 소재와 동일한 것을 포함할 수 있다. 또한, 발열체(850)는 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

매질부(810)를 둘러싸는 발열체(850)는 매질부(810)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 에어로졸 생성 물품(800)에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 풍미를 향상시킬 수 있다.

일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)는 기존의 유도 가열 기술에서 사용되는 전자기파의 주파수보다 더 높은 주파수의 마이크로파를 사용할 수 있다. 고주파수의 전자기파는 비교적 얇은 물체에 침투하여 가열할 수 있다. 주파수가 높은 마이크로파를 이용하여 물체를 가열하면 가열 대상 물체의 두께가 상대적으로 얇아도 가열이 가능할 수 있다. 따라서, 에어로졸 생성 물품(800)에 사용되는 발열체(850)의 두께가 얇아도 유전체 공진부의 교류 전자기장에 의해 가열되어 에어로졸 생성 물품(800)을 가열할 수 있는 장점이 있다.

즉, 발열체(850)의 두께가 얇아도 에어로졸 생성 물품(800)을 효율적으로 가열할 수 있으므로, 에어로졸 생성 물품(800)의 크기가 과도하게 커지지 않으면서 발열체(850)를 에어로졸 생성 물품(800)에 포함시킬 수 있다.

도 7는 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 상술한 발열체(850)를 포함한 에어로졸 생성 물품(800)이 에어로졸 생성 장치(1000)에 삽입되어 가열될 수 있다. 에어로졸 생성 물품(800)이 삽입되면, 에어로졸 생성 물품(800)은 유전체 공진부(200)의 일면과 접하도록 배치될 수 있다.

제어부(620)는 안테나(100)가 차폐부(300)의 내부로 마이크로파를 방사시키도록 할 수 있다. 안테나(100)에 의해 방사된 마이크로파는 유전체 공진부(200)가 유전체 공진을 일으키도록 할 수 있다. 유전체 공진부(200)는 에어로졸 생성 물품(800)에 교류 전자기장을 인가할 수 있다.

에어로졸 생성 물품(800)에 포함된 발열체(850)에 교류 전자기장에 의하여 유도 전류가 생성될 수 있다. 발열체(850)에 전류가 유도되면 발열체(850)의 내부 전기 저항으로 인하여 발열체(850)가 가열될 수 있다.

에어로졸 생성 물품(800) 내의 에어로졸 생성 물질은 가열된 발열체(850)에 의하여 온도가 상승하고, 이에 따라 에어로졸이 생성될 수 있다. 생성된 에어로졸은 필터 로드(820)를 통과하여 사용자에게 흡입될 수 있다.

에어로졸 생성 물품(800)에 발열체(850)가 포함된 경우, 에어로졸 생성 장치(1000)는 에어로졸 생성 물품(800) 내부의 극성 분자와 발열체(850)에 교류 전자기장을 동시에 인가하여 에어로졸 생성 물품(800)을 가열할 수 있다.

또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 시스템(2000)은 상술한 실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치(1000)를 포함하고, 상술한 에어로졸 생성 물품(800)을 포함할 수 있다.

에어로졸 생성 시스템(2000)은 상술한 가열체(700) 또는 발열체(850)중 어느 하나를 포함하여 에어로졸 생성 물품(800)을 가열함으로써 에어로졸을 생성 시킬 수 있다.

상술한 실시예들에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 실시예들의 진정한 보호 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 개시에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000: 에어로졸 생성 장치 100: 안테나
200: 유전체 공진부 300: 차폐부
400: 연결부 500: PCB
600: 본체부 610: 홀
611: 고정돌기 620: 제어부
630: 배터리 700: 가열체
800: 에어로졸 생성 물품 810: 매질부
820: 필터 로드 830: 캡슐
840: 래퍼 850: 발열체

Claims

에어로졸 생성 물품을 가열하는 에어로졸 생성 장치에 있어서,
300MHz 내지 300GHz의 범위의 주파수를 갖는 마이크로파를 방사시키는 안테나; 및
상기 안테나의 마이크로파에 의해 유전체 공진이 발생되는 유전체 공진부;를 포함하고,
상기 유전체 공진부는 유전체 공진을 통하여 상기 에어로졸 생성 물품에 교류 전자기장을 인가하고,
상기 유전체 공진부는 상기 에어로졸 생성 물품을 수용하고,
상기 유전체 공진부의 교류 전자기장에 의하여 상기 에어로졸 생성 물품의 내부의 극성분자가 진동하여 상기 에어로졸 생성 물품이 가열되는, 에어로졸 생성 장치.
제1 항에 있어서,
상기 에어로졸 생성 물품은 궐련인, 에어로졸 생성 장치.
제1 항에 있어서,
상기 유전체 공진부는 상기 안테나와 이격되어 배치된, 에어로졸 생성 장치.
제1 항에 있어서,
상기 안테나 및 상기 유전체 공진부를 감싸되, 상기 에어로졸 생성 물품이 삽입될 수 있는 개구가 일 면에 형성된 차폐부;를 더 포함하고,
상기 차폐부는 상기 에어로졸 생성 장치의 외부로 상기 안테나의 마이크로파가 방출되는 것을 방지하는, 에어로졸 생성 장치.
제4 항에 있어서,
상기 차폐부의 내주면의 직경은 상기 안테나로부터 상기 유전체 공진부의 일 측으로 향할수록 증가하는, 에어로졸 생성 장치.
제4 항에 있어서,
상기 차폐부에는 상기 개구가 형성된 상기 차폐부의 일면과 대향하는 타면에 중공이 형성되고,
상기 차폐부의 외부에 배치되는 PCB; 및
상기 중공을 관통하여 상기 PCB와 상기 안테나를 전기적으로 연결하는 연결부;를 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
제1 항에 있어서,
상기 유전체 공진부에는 중공이 형성되되,
상기 중공은 상기 에어로졸 생성 물품이 관통될 수 있도록 상기 유전체 공진부의 일 면으로부터 상기 일 면과 대향되는 타 면까지 연장되는, 에어로졸 생성 장치.
제7 항에 있어서,
에어로졸 생성 물품이 삽입될 수 있는 홀이 형성된 본체부;를 더 포함하되,
상기 홀의 외주면에는 상기 홀의 중심을 향하여 돌출하는 고정돌기;가 형성된, 에어로졸 생성 장치.
에어로졸 생성 물품을 가열하는 에어로졸 생성 장치에 있어서,
300MHz 내지 300GHz의 범위의 주파수를 갖는 마이크로파를 방사시키는 안테나;
상기 안테나의 마이크로파에 의해 유전체 공진이 발생되는 유전체 공진부; 및
상기 유전체 공진부로부터 교류 전자기장을 인가 받아 유도 가열되어 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 가열체;를 포함하고,
상기 유전체 공진부는 유전체 공진을 통하여 상기 가열체에 교류 전자기장을 인가하는, 에어로졸 생성 장치.
제9 항에 있어서,
상기 가열체는 상기 에어로졸 생성 물품에 삽입되는, 에어로졸 생성 장치.
제9 항에 있어서,
상기 가열체는 상기 에어로졸 생성 물품의 외면의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되는, 에어로졸 생성 장치.
제1 항에 있어서,
상기 에어로졸 생성 물품은 상기 에어로졸 생성 물품 내부에 발열체를 포함하고,
상기 발열체는 상기 유전체 공진부로부터 교류 전자기장을 인가 받아 가열되는, 에어로졸 생성 장치.
제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 생성 장치; 및
에어로졸 생성 물질을 포함하는 에어로졸 생성 물품;을 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
제13 항에 있어서,
상기 에어로졸 생성 물품은 매질부;를 더 포함하고,
상기 매질부를 감싸도록 배치되며 교류 전자기장에 의하여 가열되는 발열체;를 더 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.