KR102433808B1 - 에어로졸 생성 시스템 - Google Patents

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Abstract

에어로졸 생성 시스템은 궐련의 적어도 일부를 수용하는 공동, 공동의 주변에 위치하는 제1 유도코일, 공동의 주변에 위치하고 제1 유도코일과 병렬로 연결된 제2 유도코일 및 제1 유도코일과 제2 유도코일에 교류 전류를 공급하는 배터리를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 유도코일과 제2 유도코일은 상이한 공진주파수를 가질 수 있다.

Description

에어로졸 생성 시스템{AEROSOL GENERATING SYSTEM}
본 개시는 에어로졸 생성 시스템에 관한 것이다.
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 생성 물질을 가열하기 위해 내부가열 방식, 외부가열 방식 외에도, 유도코일과 서셉터를 이용한 유도가열 방식이 이용되고 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치에서 한 가지 물질을 가열하여 에어로졸을 생성하는 것이 일반적이나, 근래에는 끽미감, 무화량 등을 향상시키기 위해 복수의 물질(또는 복수의 영역)을 동시에 가열하여 에어로졸을 생성하는 방식도 이용되고 있다.
이에 따라, 유도가열 방식을 이용하여 복수의 물질(또는 복수의 영역)을 서로 다른 온도에서 가열하기 위한 기술의 필요성이 요구되는 실정이다.
하나 이상의 실시예들은 에어로졸 생성 시스템을 제공한다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면은, 궐련의 적어도 일부를 수용하는 공동; 및 상기 공동의 주변에 위치하는 제1 유도코일; 상기 공동의 주변에 위치하고 상기 제1 유도코일과 병렬로 연결된 제2 유도코일; 및 상기 제1 유도코일 및 상기 제2 유도코일에 교류 전류를 공급하는 배터리;를 포함하고, 상기 제1 유도코일과 상기 제2 유도코일은 상이한 공진주파수를 갖는 것인, 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 에어로졸 생성 시스템은, 상기 제1 유도코일 및 상기 제2 유도코일에 의해 가열되는 서셉터;를 더 포함하고, 상기 제1 유도코일과 대응되는 상기 서셉터의 제1 부분과, 상기 제2 유도코일과 대응되는 상기 서셉터의 제2 부분이 상이한 온도로 가열되는 것인, 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 에어로졸 생성 시스템은, 궐련;을 더 포함하고, 상기 궐련은, 상기 서셉터의 제1 부분에 의해 가열되는 니코틴 이송부; 상기 니코틴 이송부의 하류 단부에 연결되고, 상기 서셉터의 제2 부분에 의해 가열되는 니코틴 발생부; 및 상기 니코틴 발생부의 하류 단부에 연결된 필터부;를 포함하는 것인, 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 서셉터의 제1 부분이 상기 니코틴 이송부를 가열하는 온도는, 상기 서셉터의 제2 부분이 상기 니코틴 발생부를 가열하는 온도 보다 30℃ 내지 100℃ 더 높은 것인, 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 니코틴 이송부는 180℃ 내지 250℃로 가열되고, 상기 니코틴 발생부는 150℃ 내지 200℃로 가열되는 것인, 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 필터부는, 상기 니코틴 발생부의 하류 단부에 연결된 냉각부; 및 상기 냉각부의 하류 단부에 연결된 마우스필터;를 포함하는 것인, 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 에어로졸 생성 시스템은, 상기 공동의 내측 단부에 형성되는 지지부;를 더 포함하고, 상기 서셉터는 세장형이고, 상기 지지부로부터 상기 공동의 길이방향을 따라 연장되는 것인, 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 에어로졸 생성 시스템은, 상기 공동을 형성하는 내측벽;을 더 포함하고, 상기 서셉터는 원통형이고, 상기 내측벽을 따라 상기 공동의 길이방향을 따라 연장되는 것인, 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 서셉터는 세장형이고, 상기 궐련의 내부에 포함되어 상기 궐련의 길이방향을 따라 연장되는 것인, 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 서셉터는 원통형이고, 상기 궐련의 외측면에 위치하여 상기 궐련의 길이방향을 따라 연장되는 것인, 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시의 제2 측면은, 제1 유도코일; 상기 제1 유도코일과 병렬로 연결된 제2 유도코일; 및 상기 제1 유도코일 및 상기 제2 유도코일에 교류 전류를 공급하는 배터리;를 포함하고, 상기 제1 유도코일과 상기 제2 유도코일은 상이한 공진주파수를 갖는 것인, 에어로졸 생성 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 단일 서셉터와, 상이한 공진주파수를 갖는 복수의 유도코일을 이용한 유도가열 방식을 채용함으로써, 복수의 물질(또는 복수의 영역)을 서로 다른 온도에서 가열할 수 있는 히터 구조를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 4a 내지 도 4b는 일 실시예에 따른 유도가열 방식을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 일 실시예에 따른 유도가열 방식을 이용한 에어로졸 생성 시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 궐련의 예를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7b는 일 실시예에 따른 복수의 유도코일을 포함하는 에어로졸 생성 시스템의 예시를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다.
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.
이하의 실시예에서, 용어 "상류" 및 "하류"는 궐련을 구성하는 세그먼트들의 상대적인 위치를 나타내기 위해 사용된 용어이다. 궐련은 상류 단부(즉, 공기가 들어오는 부분) 및 이에 대향하는 하류 단부(즉, 공기가 나가는 부분)를 포함한다. 궐련 사용시 사용자는 궐련의 하류 단부를 물 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 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12) 및 히터(13)를 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 증기화기(14)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 공간에는 궐련(2)이 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 생성 장치(1)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(1)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 에어로졸 생성 장치(1)에 히터(13)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(13)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(11), 제어부(12) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(11), 제어부(12), 증기화기(14) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(14) 및 히터(13)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(1)의 설계에 따라, 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 증기화기(14)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13) 및/또는 증기화기(14)를 작동시켜, 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13) 및/또는 증기화기(14)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(2)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13)를 가열할 수 있다.
배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11)는 히터(13) 또는 증기화기(14)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12)는 배터리(11), 히터(13) 및 증기화기(14)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12)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(13)는 배터리(11)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 히터(13)는 궐련의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(13)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(13)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(13)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(13)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(13)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(1)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(13)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(13)에는 궐련을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 유도코일을 포함할 수 있으며, 궐련은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 히터(13)는 세장형(예를 들어, 봉형, 침형, 블레이드형)이거나, 원통형일 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 궐련(2)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1)에는 히터(13)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(13)들은 궐련(2)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(2)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(13)들 중 일부는 궐련(2)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(2)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(14)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(2)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(1)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 생성 장치(1)에 포함될 수도 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 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. 액체 저장부는 증기화기(14)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 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.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 증기화기(14) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 궐련(2)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(1)의 배터리(11)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(1)가 결합된 상태에서 히터(13)가 가열될 수도 있다.
궐련(2)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(2)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(2)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(1)의 내부에는 제 1 부분의 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부에 제 1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분의 전체 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(1)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)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(2)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(2)의 내부로 유입될 수도 있다.
도 4a 내지 도 4b는 일 실시예에 따른 유도가열 방식을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
유도코일은 배터리로부터 교류 전류를 공급받을 수 있다. 배터리로부터 교류 전류를 공급받은 유도코일에 의해 교류 자기장(alternating magnetic field)이 발생한다. 유도코일에 의해 발생된 교류 자기장이 부하(예를 들어, 서셉터)를 관통함에 따라 부하가 가열될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 유도코일은 RLC회로(410)로 표현될 수 있다. 는 인덕턴스(L), 저항(R) 및 커패시턴스(C)를 포함한다. RLC회로(410)의 토탈 임피던스(ZTOTAL)는 인덕턴스의 임피던스(ZL), 저항의 임피던스(ZR) 및 커패시턴스의 임피던스(ZC)의 합으로 산출된다.
인덕턴스의 임피던스(ZL), 저항의 임피던스(ZR) 및 커패시턴스의 임피던스(ZC) 각각은 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112019081519345-pat00001
Figure 112019081519345-pat00002
Figure 112019081519345-pat00003
한편, 공진(resonance)이란, 진동계가 그 고유 진동수와 같은 진동수를 가진 외력을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 말한다. 공진은 역학적 진동 및 전기적 진동 등 모든 진동에서 일어나는 현상이다. 일반적으로 외부에서 진동계에 진동시킬 수 있는 힘을 가했을 때 그 진동계의 고유 진동수와 외부에서 가해주는 힘의 진동수가 같으면 그 진동은 심해지고 진폭도 커진다.
같은 원리로, 일정 거리 내에서 떨어져 있는 복수의 진동체들이 서로 동일한 주파수로 진동하는 경우, 상기 복수의 진동체들은 상호 공진하며, 이 경우 상기 복수의 진동체들 간에는 저항이 감소하게 된다.
RLC회로(410)의 공진주파수(freso)는, 예를 들어, 아래의 수학식 2와 같은 수식에 의하여 결정될 수 있다.
Figure 112019081519345-pat00004
도 4a의 그래프(420)를 참조하면, RLC회로(410)에 공진주파수(freso)를 갖는 교류 전류가 인가될 시, 부하(예를 들어, 서셉터) 측에 최대전력을 전달할 수 있다. RLC회로(410)에 인가되는 교류 전류의 주파수가 공진주파수(freso)와 상이할수록 부하 측에 전달되는 전력 값이 줄어든다.
한편, 수학식 2를 참조하면, RLC회로(410)의 공진주파수(freso)는 유도코일의 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)에 의하여 결정된다. 코일을 사용하여 자기장을 형성하는 회로에 있어서 인덕턴스(L)는 코일의 회전 수 등에 의하여 결정되고, 커패시턴스(C)는 코일 사이의 간격, 면적 등에 의하여 결정될 수 있다.
도 4b에는 상이한 공진주파수를 갖는 두 개의 유도코일에 대한 주파수 별 전력 값에 대한 그래프(430)가 도시된다.
제1 유도코일에 대한 그래프(431)를 보면, 제1 유도코일은 공진주파수 f1을 갖고, 제2 유도코일에 대한 그래프(432)를 보면, 제2 유도코일은 공진주파수 f2를 갖는다.
제1 유도코일 및 제2 유도코일에 f1 주파수를 인가할 경우, 제1 유도코일은 공진하여 최대전력(P1)을 부하에 전달할 수 있으나, 제2 유도코일은 f1이 공진주파수에 해당하지 않는바, 최대전력(P1)보다 낮은 전력 P2를 부하에 전달할 수 있다.
도 5a 내지 도 5b는 일 실시예에 따른 유도가열 방식을 이용한 에어로졸 생성 시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 유도코일(51) 및 서셉터(52)를 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)의 공동(53)에는 궐련(2)의 적어도 일부가 수용될 수 있다.
도 5a에 도시된 에어로졸 생성 장치(1)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 5a에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(1)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
유도코일(51)은 공동(53) 주변에 위치할 수 있다. 도 5a에는 유도코일(51)이 공동(53)을 둘러싸도록 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.
궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)의 공동(53)에 수용되면, 에어로졸 생성 장치(1)는 유도코일(51)이 교류 자기장(alternating magnetic field)을 발생시키도록 유도코일(51)에 전력을 공급할 수 있다. 유도코일(51)에 의해 발생된 교류 자기장이 서셉터(52)를 관통함에 따라 서셉터(52)가 가열될 수 있다. 궐련(2) 내의 에어로졸 생성 물질은 가열된 서셉터(52)에 의하여 가열됨에 따라 에어로졸이 생성될 수 있다. 생성된 에어로졸은 궐련(2)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11)는 유도코일(51)이 교류 자기장을 발생시킬 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12)는 배터리(11) 및 유도코일(51)뿐만 아니라 에어로졸 생성 장치(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
유도코일(51)은 배터리(11)로부터 공급된 전력에 의해 교류 자기장을 발생시키는 전기 전도성 코일일 수 있다. 유도코일(51)은 공동(53)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 유도코일(51)에 의해 발생된 교류 자기장은 공동(53)의 내측 단부에 배치되는 서셉터(52)에 인가될 수 있다.
서셉터(52)는 유도코일(51)로부터 발생되는 교류 자기장이 관통됨에 따라 가열되며, 금속 또는 탄소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서셉터(52)는 페라이트(ferrite), 강자성 합금(ferromagnetic alloy), 스테인리스강(stainless steel) 및 알루미늄(aluminum) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 서셉터(52)는 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 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 그러나, 서셉터(52)는 전술한 예에 한정되지 않으며, 교류 자기장이 인가됨에 따라 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(1)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)의 공동(53)에 수용되면, 서셉터(52)는 궐련(2)의 내부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 서셉터(52)는 궐련(2) 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
도 5a에는 서셉터(52)가 궐련의 내부에 삽입되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 서셉터(52)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(2)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1)에는 서셉터(52)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 서셉터(52)들은 궐련(2)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(2)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 서셉터(52)들 중 일부는 궐련(2)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(2)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 서셉터(52)의 형상은 도 4에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 서로 다른 공진주파수를 갖는 제1 유도코일(511) 및 제2 유도코일(512)이 배터리(11)와 병렬로 연결된다.
유도코일(51) 전반에 걸쳐 회전 수, 간격, 면적 등이 일정할 경우, 서셉터(52) 역시 전반에 걸쳐 일정한 온도로 가열된다.
도 5b에서와 같이 제1 유도코일(511) 및 제2 유도코일(512)이 배터리(11)와 병렬로 연결될 경우, 제1 유도코일(511) 및 제2 유도코일(512)은 배터리(11)로부터 동일한 주파수의 교류 전류를 공급받을 수 있다. 이 때, 제1 유도코일(511) 및 제2 유도코일(512)의 공진주파수가 다른 경우, 제1 유도코일(511) 및 제2 유도코일(512) 각각으로부터 부하에 전달되는 전력이 달라질 수 있다.
예를 들어, 제1 유도코일(511)이 공진주파수 f1을 갖고, 제2 유도코일(512)이 공진주파수 f2를 가질 수 있다. 이 때, 배터리(11)로부터 f1 주파수의 교류 전류가 제1 유도코일(511) 및 제2 유도코일(512) 각각에 인가될 경우, 제1 유도코일(511)은 제1 부하(541)에 최대전력을 전달할 수 있으나, 제2 유도코일(512)은 제2 부하(542)에 최대전력보다 낮은 전력을 전달하게 된다.
한편, 제1 유도코일(511) 및 제2 유도코일(512)의 공진주파수는 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)에 의하여 결정된다. 인덕턴스(L)는 코일의 회전 수 등에 의하여 결정되고, 커패시턴스(C)는 코일 사이의 간격, 면적 등에 의하여 결정될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 궐련의 예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 궐련(600)은 니코틴 이송부(610), 니코틴 발생부(620) 및 필터부를 포함한다. 필터부는 냉각부(630) 및 마우스필터(640)를 포함한다. 필요에 따라, 필터부에는 다른 기능을 수행하는 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
니코틴 이송부(610)는 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 니코틴 이송부(610)는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나가 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 니코틴 이송부(610)가 가열됨에 따라 에어로졸이 발생할 수 있다.
니코틴 발생부(620)는 니코틴이 포함된 담배 물질을 포함한다. 니코틴 발생부(620)는 담뱃잎, 재구성 담배 및 담배 과립과 같은 담배 물질을 포함할 수 있다. 니코틴 발생부(620)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있고, 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다.
냉각부(630)는 니코틴 이송부(610) 및 니코틴 발생부(620) 중 적어도 하나가 가열됨으로써 생성된 에어로졸을 냉각시킨다. 따라서, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있다.
일 실시예에서 냉각부(630) 중공형 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 다른 실시예에서 냉각부(630)는 폴리머 섬유로 제작된 필터일 수 있다. 냉각부(630)는 폴리머 섬유를 직조하거타, 권축된 폴리머 시트로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리머는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리젖산(PLA), 셀룰로오스 아세테이트(CA) 및 알루미늄 호일으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 제작될 수 있다.
마우스필터(640)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다.
마우스필터(640)는 원통형이거나, 내부에 중공을 포함하는 튜브형일 수도 있다. 또한, 마우스필터(640)는 리세스형일 수도 있다.
또한, 마우스필터(640)에는 적어도 하나의 캡슐이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
니코틴 이송부(610) 및 니코틴 발생부(620)에서 생성된 에어로졸은 냉각부(630)를 통과함에 따라 냉각되고, 냉각된 에어로졸은 마우스필터(640)를 통하여 사용자에게 전달된다. 따라서, 마우스필터(640)에 가향 요소가 첨가되는 경우, 사용자에게 전달되는 향미의 지속성이 증진되는 효과가 발생될 수 있다.
도 6에는 도시되지 않았으나, 궐련(600)은 적어도 하나의 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(600)은 하나의 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(600)은 2 이상의 래퍼들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다.
도 7a 내지 도 7b는 일 실시예에 따른 복수의 유도코일을 포함하는 에어로졸 생성 시스템의 예시를 도시한 도면이다.
에어로졸 생성 시스템은 에어로졸 생성 장치(1) 및 궐련(2)을 포함한다.
에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 제1 유도코일(731), 제2 유도코일(732), 서셉터 및 공동(740)을 포함할 수 있다. 궐련(2)은 니코틴 이송부(711), 니코틴 발생부(712), 냉각부(713) 및 마우스필터(714)를 포함할 수 있다. 다만, 도 7a 내지 도 7b에 도시된 구성요소들 외에 다른 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)의 공동(740)에 수용되면, 에어로졸 생성 장치(1)는 제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732)이 교류 자기장(alternating magnetic field)을 발생시키도록, 배터리(11)로부터 제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732)에 전력을 공급할 수 있다. 제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732)에 의해 발생된 교류 자기장이 서셉터를 관통함에 따라, 서셉터는 니코틴 이송부(711) 및 니코틴 발생부(712)를 가열할 수 있다.
제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732)은 배터리(11)(또는, 제어부(12))와 병렬로 연결될 수 있다. 제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732)은 배터리(11)로부터 동일한 주파수의 교류 전류를 공급받을 수 있다. 이 때, 제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732)의 공진주파수가 다른 경우, 제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732) 각각으로부터 서셉터에 전달되는 전력이 달라질 수 있다.
도 7a를 참조하면, 세장형의 서셉터(721a, 721b)를 포함하는 에어로졸 생성 시스템이 도시된다.
서셉터(721a, 721b)는 에어로졸 생성 장치(1)의 일부일 수 있다. 서셉터(721a, 721b)는 공동(740)의 내측 단부에 형성되는 지지부(741)로부터 공동(740)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
궐련(2)은 니코틴 이송부(711) 및 니코틴 이송부(711)의 하류 단부에 연결되는 니코틴 발생부(712)를 포함할 수 있다.
니코틴 이송부(711)는 보습제(예를 들어, 글리세린, 프로필렌 글리콜 등)를 포함하고, 니코틴 이송부(711)가 가열됨에 따라 에어로졸(무화)이 발생한다. 니코틴 발생부(712)는 니코틴이 포함된 담배물질(담뱃잎, 재구성 담배, 담배 과립 등)을 포함하고, 니코틴 발생부(712)가 가열됨에 따라 니코틴이 생성된다.
니코틴 이송부(711)와 니코틴 발생부(712)에 포함된 물질이 서로 상이하므로, 사용자에게 최상의 담배 풍미를 제공하기 위한 니코틴 이송부(711) 및 니코틴 발생부(712)의 가열 온도는 상이할 수 있다.
궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)의 공동(740)에 수용되면, 서셉터(721a, 721b)가 궐련(2) 내부로 삽입되는데, 이 때 서셉터의 제1 부분(721a)은 니코틴 이송부(721) 내부에 위치하고, 서셉터의 제2 부분(721b)은 니코틴 발생부(722) 내부에 위치할 수 있다.
제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732)이 배터리(11)와 병렬로 연결될 수 있다. 이 경우, 제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732)은 배터리(11)로부터 동일한 주파수의 교류 전류를 공급받을 수 있다.
제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732) 각각의 공진주파수는 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)에 의하여 결정된다. 인덕턴스(L)는 코일의 회전 수 등에 의하여 결정되고, 커패시턴스(C)는 코일 사이의 간격, 면적 등에 의하여 결정될 수 있다.
제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732) 서로 다른 공진주파수를 갖는 경우, 제1 유도코일(731)에 대응되는 서셉터의 제1 부분(721a)의 가열 온도와, 제2 유도코일(732)에 대응되는 서셉터의 제2 부분(721b)의 가열 온도가 달라지게 된다.
또한, 서셉터의 제1 부분(721a)은 니코틴 이송부(711)를 가열하고, 서셉터의 제2 부분(721b)은 니코틴 발생부(712)를 가열하는 바, 니코틴 이송부(711)와 니코틴 발생부(712)의 가열 온도가 달라지게 된다.
서셉터의 제1 부분(721a)이 니코틴 이송부(711)를 가열하는 온도는, 서셉터의 제2 부분(721b)이 니코틴 발생부(712)를 가열하는 온도 보다 30℃ 내지 100℃ 더 높을 수 있다. 바람직하게, 서셉터의 제1 부분(721a)이 니코틴 이송부(711)를 가열하는 온도는, 서셉터의 제2 부분(721b)이 니코틴 발생부(712)를 가열하는 온도 보다 50℃ 내지 80℃ 더 높을 수 있다.
예를 들어, 서셉터의 제1 부분(721a)에 의해 니코틴 이송부(711)는 180℃ 내지 250℃로 가열되고, 서셉터의 제2 부분(721b)에 의해 니코틴 발생부(712)는 150℃ 내지 200℃로 가열될 수 있다.
그러나, 니코틴 이송부(711) 및 니코틴 발생부(712)의 최적 가열 온도는 각 세그먼트를 구성하는 물질의 종류, 조성비 등에 의해 달라질 수 있다.
한편, 서셉터(721a, 721b)는 궐련(2)의 일부일 수 있다. 궐련(2)의 니코틴 이송부(711) 및 니코틴 발생부(712) 내부에 서셉터(721a, 721b)가 포함될 수 있다. 서셉터(721a, 721b)는 궐련(2)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
서셉터(721a, 721b)가 궐련(2)에 포함된 경우, 서셉터의 제1 부분(721a) 및 서셉터의 제2 부분(721b)은 서로 연결되어 단일 가열체를 형성하거나, 분리된 채로 각각 니코틴 이송부(711) 및 니코틴 발생부(712) 내부에 위치할 수도 있다.
도 7b를 참조하면, 원통형의 서셉터(722a, 722b)를 포함하는 에어로졸 생성 시스템이 도시된다.
이하에서 도 7a와 중복되는 설명은 편의상 생략하기로 한다.
서셉터(722a, 722b)는 에어로졸 생성 장치(1)의 일부일 수 있다. 서셉터(722a, 722b)는 공동(740)을 형성하는 내측벽(742)을 따라 공동(740)의 길이방향으로 연장될 수 있다.
궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)의 공동(740)에 수용되면, 서셉터(722a, 722b)는 궐련(2)의 외부를 둘러싸도록 위치할 수 있다. 이 때, 서셉터의 제1 부분(722a)은 니코틴 이송부(711)와 대응되는 위치에, 서셉터의 제2 부분(722b)는 니코틴 발생부(712)와 대응되는 위치에 위치할 수 있다.
니코틴 이송부(711) 및 니코틴 발생부(712)를 상이한 온도에서 가열하기 위해, 서셉터의 제1 부분(722a) 및 서셉터의 제2 부분(722b)의 가열 온도는 상이할 수 있다.
서로 다른 공진주파수를 갖는 제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732)이 배터리(11)와 병렬로 연결된 경우, 제1 유도코일(731) 및 제2 유도코일(732)이 배터리(11)로부터 동일한 주파수의 교류 전류를 공급받더라도, 제1 유도코일(731)에 대응되는 서셉터의 제1 부분(722a)의 가열 온도와, 제2 유도코일(732)에 대응되는 서셉터의 제2 부분(722b)의 가열 온도가 달라지게 된다.
즉, 서셉터의 제1 부분(722a)은 니코틴 이송부(711)를 가열하고, 서셉터의 제2 부분(722b)은 니코틴 발생부(712)를 가열하는 바, 니코틴 이송부(711)와 니코틴 발생부(712)의 가열 온도가 달라지게 된다.
한편, 서셉터(722a, 722b)는 궐련(2)의 일부일 수 있다. 서셉터(722a, 722b)는 궐련(2)의 외측면에 위치하여 궐련(2)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 서셉터의 제1 부분(722a) 및 서셉터의 제2 부분(722b) 각각은 니코틴 이송부(711)와 니코틴 발생부(712)를 둘러싸도록 위치할 수 있다. 또한, 서셉터(722a, 722b)는 적어도 하나의 래퍼에 의해 포장될 수 있다.
서셉터의 제1 부분(722a) 및 서셉터의 제2 부분(722b)이 궐련(2)의 일부인 경우, 서셉터의 제1 부분(722a) 및 서셉터의 제2 부분(722b)은 서로 연결되어 단일 가열체를 형성하거나, 분리된 채로 각각 니코틴 이송부(711) 및 니코틴 발생부(712)와 대응되는 위치에 위치할 수도 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(800)는 제어부(810), 히터(820), 배터리(830), 메모리(840), 센서(850) 및 인터페이스(760)를 포함할 수 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(800)의 내부 구조는 도 8에 도시된 것에 한정되지 않는다. 에어로졸 생성 장치(800)의 설계에 따라, 도 8에 도시된 하드웨어 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(820)는 제어부(810)의 제어에 따라 배터리(830)로부터 공급된 전력에 의하여 전기적으로 가열된다. 히터(820)는 궐련을 수용하는 에어로졸 생성 장치(800)의 수용통로 내부에 위치한다. 궐련이 외부에서 에어로졸 생성 장치(800)의 삽입 구멍을 통해 삽입된 후, 수용통로를 따라 이동함으로써 궐련의 일측 단부가 히터(820) 내부로 삽입될 수 있다. 따라서, 가열된 히터(820)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다. 히터(820)는 궐련의 내부에 삽입될 수 있는 형태라면 제한 없이 해당될 수 있다.
히터(820)는 열원 및 열전달 물체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터(820)의 열원은 전기 저항성 패턴을 구비한 필름(film) 형상으로 제작될 수 있고, 필름 형상의 히터(820)는 열전달 물체(예를 들어, 열전달관)의 외측 표면의 적어도 일부분을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
열전달관은 알루미늄이나 스테인레스 스틸(stainless steel)과 같이 열을 전달할 수 있는 금속 소재나, 합금 소재나, 탄소나, 세라믹 소재 등을 포함할 수 있다. 히터(820)의 전기 저항성 패턴에 전력이 공급되면 열이 발생하고, 발생한 열은 열전달관을 통해 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다.
에어로졸 생성 장치(800)에는 별도의 온도 감지 센서가 구비될 수 있다. 또는, 별도의 온도 감지 센서가 구비되는 대신, 히터(820)가 온도 감지 센서의 역할을 수행할 수도 있다. 또는, 히터(820)가 온도 감지 센서의 역할을 수행함과 동시에 에어로졸 생성 장치(800)에는 별도의 온도 감지 센서가 더 구비될 수도 있다. 온도 감지 센서는 전도성 트랙 또는 소자 형태로 히터(820) 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 온도 감지 센서에 걸리는 전압 및 온도 감지 센서에 흐르는 전류가 측정되면, 저항(R)이 결정될 수 있다. 이 때, 아래의 수학식 3에 의하여 온도 감지 센서는 온도(T)를 측정할 수 있다.
Figure 112019081519345-pat00005
수학식 3에서, R은 온도 감지 센서의 현재 저항 값을 의미하고, R0는 온도 T0(예를 들어, 0℃)에서의 저항 값을 의미하고, α는 온도 감지 센서의 저항 온도 계수를 의미한다. 전도성 물질(예를 들어, 금속)은 고유의 저항 온도 계수를 갖고 있는바, 온도 감지 센서를 구성하는 전도성 물질에 따라 α는 미리 결정될 수 있다. 따라서, 온도 감지 센서의 저항(R)이 결정되는 경우, 상기 수학식 3에 의하여 온도 감지 센서의 온도(T)가 연산될 수 있다.
제어부(810)는 에어로졸 생성 장치(800)의 전반적인 동작을 제어하는 하드웨어이다. 제어부(810)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 등과 같은 프로세싱 유닛으로 구현된 집적 회로이다.
제어부(810)는 센서(850)에 의해 센싱된 결과를 분석하고 뒤이어 수행될 처리들을 제어한다. 제어부(810)는 센싱 결과에 따라 배터리(830)로부터 히터(820)로의 전력 공급을 개시 또는 중단시킬 수 있다. 또한, 제어부(810)는 히터(820)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터(820)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다. 나아가서, 제어부(810)는 인터페이스(760)의 다양한 입력 정보 및 출력 정보를 처리할 수 있다.
제어부(810)는 에어로졸 생성 장치(800) 이용한 사용자의 흡연 횟수를 카운팅하고, 카운팅 결과에 따라 사용자의 흡연을 제한하도록 에어로졸 생성 장치(800)의 관련 기능들을 제어할 수 있다.
메모리(840)는 에어로졸 생성 장치(800) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 메모리(840)는 제어부(810)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(840)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(840)는 흡연 시각, 흡연 횟수 등과 같은 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(840)에는 궐련이 수용통로에 수용된 경우의 기준 온도 변화 값 관련 데이터가 저장될 수 있다.
또한, 메모리(840)는 복수의 온도보정 알고리즘들을 저장할 수 있다.
배터리(830)는 에어로졸 생성 장치(800)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리(830)는 히터(820)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(830)는 에어로졸 생성 장치(800) 내에 구비된 다른 하드웨어들, 제어부(810), 센서(850) 및 인터페이스(760)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(830)는 리튬인산철(LiFePO4) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 산화 리튬 코발트(LiCoO2) 배터리, 리튬 티탄산염 배터리 등으로 제작될 수 있다. 배터리(830)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다.
센서(850)는 퍼프 감지(puff detect) 센서(온도 감지 센서, 유량(flow) 감지 센서, 위치 감지 센서 등), 궐련삽입 감지 센서, 히터(820)의 온도 감지 센서 및 궐련 재사용 감지 센서 등 다양한 종류의 센서들을 포함할 수 있다. 센서(850)에 의해 센싱된 결과는 제어부(810)로 전달되고, 제어부(810)는 센싱 결과에 따라 히터 온도의 제어, 흡연의 제한, 궐련 삽입 유/무 판단, 알림 표시, 재사용 궐련 여부 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(800)를 제어할 수 있다.
인터페이스(760)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 생성 장치(800)는 위의 예시된 다양한 인터페이싱 수단들 중 일부만을 취사 선택하여 구현될 수도 있다.
한편, 에어로졸 생성 장치(800)는 증기화기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 증기화기(미도시)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 액체를 가열하는 가열 요소를 포함할 수 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 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. 액체 저장부는 증기화기(미도시)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(미도시)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 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.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(미도시)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
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. 따라서 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이며, 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위에 있는 모든 차이점은 청구범위에 의해 정해지는 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 에어로졸 생성 시스템에 있어서,
    궐련;
    상기 궐련의 적어도 일부를 수용하는 공동;
    상기 공동의 주변에 위치하는 제1 유도코일;
    상기 공동의 주변에 위치하고 상기 제1 유도코일과 병렬로 연결된 제2 유도코일;
    상기 제1 유도코일 및 상기 제2 유도코일에 교류 전류를 공급하는 배터리;
    상기 제1 유도코일 및 상기 제2 유도코일에 의해 가열되는 서셉터; 및
    제어부;
    를 포함하고,
    상기 제1 유도코일과 상기 제2 유도코일은 상이한 공진주파수를 갖고,
    상기 궐련은 상기 제1 유도코일에 의해 가열되는 니코틴 이송부; 및
    상기 제2 유도코일에 의해 상기 니코틴 이송부보다 낮은 온도로 가열되는 니코틴 발생부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 궐련이 상기 공동에 수용되면, 상기 배터리를 통해 상기 제1 유도코일 및 상기 제2 유도코일에 동일한 주파수의 교류 전류를 공급하여, 상기 니코틴 이송부가 상기 제1 유도코일에 대응되는 상기 서셉터의 제1 부분에 의해 가열되고 상기 니코틴 발생부가 상기 제2 유도코일에 대응되는 상기 서셉터의 제2 부분에 의해 가열되는, 에어로졸 생성 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 유도코일과 상기 제2 유도코일의 인덕턴스 및 컨덕터스 값 중 적어도 어느 하나가 서로 다른 것인, 에어로졸 생성 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 니코틴 발생부는 상기 니코틴 이송부의 하류 단부에 연결되고,
    상기 궐련은 상기 니코틴 발생부의 하류 단부에 연결된 필터부;
    를 더 포함하는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터의 제1 부분이 상기 니코틴 이송부를 가열하는 온도는, 상기 서셉터의 제2 부분이 상기 니코틴 발생부를 가열하는 온도 보다 30℃ 내지 100℃ 더 높은 것인, 에어로졸 생성 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 니코틴 이송부는 180℃ 내지 250℃로 가열되고, 상기 니코틴 발생부는 150℃ 내지 200℃로 가열되는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 니코틴 발생부의 하류 단부에 연결된 냉각부; 및
    상기 냉각부의 하류 단부에 연결된 마우스필터;
    를 포함하는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 시스템은,
    상기 공동의 내측 단부에 형성되는 지지부;
    를 더 포함하고,
    상기 서셉터는 세장형이고, 상기 지지부로부터 상기 공동의 길이방향을 따라 연장되는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 시스템은,
    상기 공동을 형성하는 내측벽;
    을 더 포함하고,
    상기 서셉터는 원통형이고, 상기 내측벽을 따라 상기 공동의 길이방향을 따라 연장되는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터는 세장형이고, 상기 궐련의 내부에 포함되어 상기 궐련의 길이방향을 따라 연장되는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터는 원통형이고, 상기 궐련의 외측면에 위치하여 상기 궐련의 길이방향을 따라 연장되는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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