KR102450721B1 - 가열 효율이 개선된 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

Abstract

가열 효율이 개선된 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 물품이 수용되는 수용공간을 형성하는 하우징 및 수용된 에어로졸 발생 물품을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 히터부를 포함할 수 있다. 히터부의 적어도 일부는 열에 의해 형상이 변형되는 형상변형소재로 이루어져 가열 시 형상 변형을 통해 수용된 에어로졸 발생 물품을 압착하도록 구성될 수 있는데, 이에 따라 히터부의 가열 효율이 개선될 수 있다.

Description

가열 효율이 개선된 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치{HEATER WITH IMPROVED HEATING EFFICIENCY AND AEROSOL-GENERATING APPARATUS INCLUDING THE SAME}

본 개시는 가열 효율이 개선된 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 에어로졸 발생 물품에 대한 가열 효율을 개선시킴으로써 그 물품의 풍미를 증진시킬 수 있는 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.

근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 전기적으로 가열하여 에어로졸을 발생 발생시키는 가열식 에어로졸 발생 장치에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 에어로졸 발생 장치에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

최근에는, 궐련의 풍미를 증진시키기 위해 복수개의 가열요소를 이용하여 궐련을 가열하는 방식이 제안된 바 있다. 예를 들어, 제안된 방식은 내부 가열요소와 외부 가열요소를 함께 사용하여 궐련을 가열하고 있다. 그러나, 제안된 방식은 배터리의 소모 전력 문제를 간과하고 있으며, 단순히 가열요소의 개수만 증가되었을 뿐 가열 효율 측면(즉, 소비 전력 대비 가열 성능)에서는 크게 개선된 바가 없다.

본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 가열 효율이 개선된 히터 및 이를 포함하는 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 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 물품이 수용되는 수용공간을 형성하는 하우징; 및 상기 수용된 에어로졸 발생 물품을 가열하여 에어로졸을 발생시키되, 적어도 일부가 열에 의해 형상이 변형되는 형상변형소재로 이루어져 상기 가열 시 형상 변형을 통해 상기 수용된 에어로졸 발생 물품을 압착하도록 구성된 히터부를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 형상변형소재는 열에 의해 형상이 변형된 이후 열이 사라짐에 따라 원래의 형상으로 되돌아가는 성질을 가질 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 형상변형소재는 형상기억합금을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 에어로졸 발생 물품의 매질부 단면은 상기 압착에 의해 원형에서 타원형으로 변형될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 히터부는 적어도 일부가 상기 형상변형소재로 이루어진 외부 가열요소를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 히터부는 제1 외부 가열요소, 제2 외부 가열요소 및 상기 제1 외부 가열요소와 상기 제2 외부 가열요소를 연결하는 연결부재를 포함할 수 있다. 이때, 상기 연결부재는 적어도 일부가 상기 형상변형소재로 이루어져 상기 가열 시 형상 변형을 통해 상기 제1 외부 가열요소와 상기 제2 외부 가열요소 중 적어도 하나를 끌어당김으로써 상기 수용된 에어로졸 발생 물품이 압착되도록 구성될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 히터부 주변에 배치된 냉각요소 및 상기 냉각요소를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 형상변형소재는 열에 의해 형상이 변형된 이후 열이 사라짐에 따라 원래의 형상으로 되돌아가는 성질을 갖고, 상기 제어부는 상기 에어로졸 발생 장치의 사용이 종료됨에 따라 상기 냉각요소를 통해 상기 히터부를 냉각시킬 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 히터부의 가열 온도를 제어하는 제어부를 더 포함하되, 상기 형상변형소재는 열량에 따라 형상이 변형되는 정도가 달라지는 성질을 갖고, 상기 제어부는 사용자의 퍼프 정보에 기초하여 상기 히터부의 가열 온도를 조절할 수 있다.

상술한 본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 히터부의 적어도 일부가 형상변형소재로 이루어져 가열 시 형상이 변형되고, 이로 인해 에어로졸 발생 물품의 매질부가 압착될 수 있다. 매질부의 압착은 히터부(가열요소)에서 매질부 중심까지의 거리를 줄임으로써, 히터부의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 히터부 주변에 냉각요소가 배치될 수 있다. 냉각요소는 에어로졸 발생 장치의 사용 종료 시(즉, 흡연 종료 시)에 히터부를 신속하게 냉각시킴으로써, 매질부의 압착이 빠르게 해제되도록 할 수 있다. 이에 따라, 장치 사용 종료 후, 기 수용된 에어로졸 발생 물품이 용이하게 제거될 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 1은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타내는 예시적인 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 개시의 제1 실시예에 따른 히터부와 형상 변형 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 4는 본 개시의 제2 실시예에 따른 히터부와 형상 변형 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5는 본 개시의 제3 실시예에 따른 히터부와 형상 변형 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 개시의 제4 실시예에 따른 히터부와 형상 변형 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 본 개시의 제5 실시예에 따른 히터부와 형상 변형 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 히터부가 적용될 수 있는 다른 유형의 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 나타내는 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, 실시예들에 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 물품"은 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물품(article)을 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품의 대표적인 예로는 궐련을 들 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다.

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. 에어로졸 발생 장치의 몇몇 예시에 대해서는 도 1, 도 8 및 도 9를 참조하도록 한다. 다만, 에어로졸 발생 장치의 유형은 다양할 수 있어서, 본 개시의 범위가 이러한 예시들에 한정되는 것은 아니다.

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.

이하의 실시예들에서, "상류"(upstream) 또는 "상류 방향"은 흡연자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, "하류"(downstream) 또는 "하류 방향"은 흡연자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미할 수 있다. 상류 및 하류라는 용어는 에어로졸 발생 물품을 구성하는 요소들의 상대적 위치를 설명하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 5 등에 예시된 에어로졸 발생 물품(150)에서, 필터부(151)는 매질부(152)의 하류 또는 하류 방향에 위치하고, 매질부(152)는 필터부(151)의 상류 또는 상류 방향에 위치한다.

이하, 본 개시의 다양한 실시예들에 대하여 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다.

도 1은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치(100-1)를 개략적으로 나타내는 예시적인 구성도이다. 도 1, 도 8 및 도 9에서 점선 화살표는 에어로졸의 이동 경로를 의미한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(100-1)는 에어로졸 발생 물품(150)을 이용하여 에어로졸을 발생시킬 수 있는 장치를 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 에어로졸 발생 장치(100-1)는 수용공간 내에 수용된 에어로졸 발생 물품(150)을 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 다만, 도 1은 본 개시에 속한 다양한 에어로졸 발생 장치의 일부 예시에 불과하므로, 본 개시의 범위가 도 1에 예시된 에어로졸 발생 장치(100-1)에 한정되는 것은 아니다. 에어로졸 발생 장치의 다른 예시에 관하여서는 추후 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.

도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(100-1)는 하우징, 히터부(140), 배터리(130) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다. 다만, 도 1에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(100-1)는 장치의 상태를 출력하는 출력 장치(e.g. 모터, 디스플레이, 스피커) 및/또는 사용자의 입력(e.g. 장치 온/오프 등)을 받기 위한 입력 장치(e.g. 버튼) 등을 더 포함할 수도 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(100-1)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.

하우징은 에어로졸 발생 장치(100-1)의 외관을 형성할 수 있다. 또한, 하우징은 에어로졸 발생 물품(150)을 수용하기 위한 수용공간을 형성할 수 있다. 수용공간에 수용된 에어로졸 발생 물품(150)은 히터부(140)에 의해 가열됨에 따라 에어로졸을 발생시킬 수 있으며, 발생된 에어로졸은 사용자의 구부를 통해 흡입될 수 있다.

다음으로, 히터부(140)는 하나 이상의 가열요소를 구비하여 수용공간에 수용된 에어로졸 발생 물품(150)을 가열할 수 있다. 히터부(140) 또는 가열요소의 가열 온도는 제어부(120)에 의해 제어될 수 있다.

상기 가열요소는 예를 들어 전기 저항성 소재, 유도 가열이 가능한 소재 등으로 이루어질 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다. 가열요소가 유도 가열이 가능한 소재로 이루어지는 경우, 히터부(140)는 인덕터(inductor)를 더 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 히터부(140)는 적어도 일부가 형상변형소재로 이루어져 가열 시 형상 변형을 통해 에어로졸 발생 물품(150)을(정확하게는, 에어로졸 발생 물품 150의 매질부 152를) 압착하도록 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(150)이 압착되는 경우, 에어로졸 발생 물품(150)의 중심부로부터 가열요소까지의 거리가 줄어들기 때문에, 히터부(150)의 가열 효율이 개선될 수 있다. 가령, 외부에서 에어로졸 발생 물품(150)을 가열하더라도 중심부까지 신속하고 고르게 가열될 수 있어, 소비 전력이 감소되고 예열 시간도 단축될 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 물품(150)의 풍미는 향상될 수 있다. 이러한 효과를 달성할 수 있는 히터부(140)의 다양한 예시에 대해서는 도 2 이하의 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

상기 형상변형소재는 열에 의해 형상이 변형되는 소재를 의미할 수 있다. 이러한 소재의 예로는 형상기억합금을 들 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 형상변형소재는 열에 의해 형상 변형이 가능한 모든 종류의 소재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 형상변형소재는 열에 의해 형상이 변형된 이후 열이 사라짐에 따라 원래의 형상으로 되돌아가는 성질을 가질 수 있다. 이러한 성질을 가짐으로써, 에어로졸 발생 장치(100-1)의 사용이 종료(e.g. 흡연의 종료)된 후에 내부에 수용된 에어로졸 발생 물품(150)이 용이하게 제거될 수 있다. 즉, 히터부(140)의 동작이 정지됨에 따라 에어로졸 발생 물품(150)을 압착하던 형상 변형 부분이 다시 압착 전의 형상으로 복원됨으로써 자연스럽게 압착이 해제될 수 있으며, 이로 인해 에어로졸 발생 물품(150)이 훼손 없이 용이하게 제거될 수 있다.

다음으로, 배터리(130)는 에어로졸 발생 장치(100-1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(130)는 히터부(140)에 전력을 공급할 수 있고, 제어부(120)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.

또한, 배터리(130)는 에어로졸 발생 장치(100-1)에 설치된 디스플레이(미도시), 센서(미도시), 모터(미도시) 등의 전기적 구성요소가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.

다음으로, 제어부(120)는 에어로졸 발생 장치(100-1)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 히터부(140)와 배터리(130)의 동작을 제어할 수 있고, 에어로졸 발생 장치(100-1)에 포함된 다른 구성요소들의 동작도 제어할 수 있다. 제어부(120)는 배터리(130)가 공급하는 전력, 히터부(140)의 가열 온도 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 에어로졸 발생 장치(100-1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(100-1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.

몇몇 실시예들에서는, 히터부(140)를 구성하는 형상변형소재가 열량에 따라 형상이 변형되는 정도가 달라지는 성질을 가질 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 사용자의 퍼프 정보에 기초하여 히터부(140) 또는 가열요소의 가열 온도를 조절할 수 있다. 여기서, 퍼프 정보는 예를 들어 퍼프 강도, 퍼프 길이 및 퍼프 간격 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 퍼프 강도가 기준치 이상(또는 퍼프 강도가 증가하는 추세)이라는 판단에 응답하여, 제어부(120)는 히터부(140)의 가열 온도를 증가시킬 수 있다. 퍼프 강도가 강하다는 것은 끽미감이 약하다는 사용자의 피드백을 의미할 가능성이 높기 때문이다. 이러한 경우, 에어로졸 발생 물품(150)이 보다 강하게 압착되어 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 가열 효율이 더 증대될 수 있으며, 이에 따라 끽미감이 향상될 수 있다. 반대의 경우라면, 제어부(120)는 히터부(140)의 가열 온도를 감소시킬 수 있다. 다른 예로서, 퍼프 간격이 기준치 이하(또는 퍼프 간격이 짧아지는 추세)이라는 판단에 응답하여, 제어부(120)는 히터부(140)의 가열 온도를 증가시킬 수 있다. 반대의 경우라면, 제어부(120)는 히터부(140)의 가열 온도를 감소시킬 수 있다. 또 다른 예로서, 퍼프 길이가 기준치 이상(또는 퍼프 길이가 증가하는 추세)이라는 판단에 응답하여, 제어부(120)는 히터부(140)의 가열 온도를 증가시킬 수 있다. 반대의 경우라면, 제어부(120)는 히터부(140)의 가열 온도를 감소시킬 수 있다.

제어부(120)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(120)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 자명하게 이해할 수 있다.

에어로졸 발생 물품(150)은 에어로졸 발생 장치(100-1)에 삽입되어 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 에어로졸 발생 물품(150)은 필터부(151)와 매질부(152)를 포함할 수 있을 것이나(도 5 등의 도면 참조), 그 세부 구조는 다양하게 설계될 수 있다. 상술한 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(150)의 대표적인 예로는 궐련을 들 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

매질부(152)는 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있고, 필터부(151)는 에어로졸에 대한 여과 기능을 수행하는 필터 물질을 포함할 수 있다. 본 개시의 논지를 흐리지 않기 위해, 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.

지금까지 도 1을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치(100-1)에 대하여 개략적으로 설명하였다. 이하에서는, 도 2 이하의 도면을 참조하여 히터부(140)의 세부 구성, 형상 변형 과정 및 그에 따라 가열 효율이 개선되는 원리에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 2 및 도 3은 본 개시의 제1 실시예에 따른 히터부(140)를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2는 열에 의해 가열요소의 형상이 변형되는 예를 도시하고 있고, 도 3은 도 2에 예시된 형상 변형에 따라 압착된 에어로졸 발생 물품(150)의 단면을 도시하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 히터부(140)는 외부 가열요소(141)를 포함할 수 있다. 도 2는 외부 가열요소(141)가 에어로졸 발생 물품(150)과 일치하는 형상(e.g. 원통형)을 갖는 것을 예로써 도시하고 있으나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 외부 가열요소(141)의 형상은 에어로졸 발생 물품(150)과 일치하지 않을 수도 있다. 외부 가열요소(141)는 에어로졸 발생 물품(150)의 적어도 일부를 외부에서 가열할 수 있는 다양한 형상으로 설계될 수 있다.

본 실시예에서, 가열요소(141)의 적어도 일부는 형상변형소재로 이루어져, 발열 시 가열요소(141)의 형상이 변형될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 가열요소(141)는 원통형에서 타원형 또는 타원 유사 형상으로 변형될 수 있다. 이러한 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형의 에어로졸 발생 물품(150)은, 정확하게는 에어로졸 발생 물품(150)의 매질부(152)는, 가열요소(141)에 의해 타원형 또는 타원 유사 형상으로 압착될 수 있다. 또한, 압착에 의해 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 열전달 효율이 증대됨으로써, 히터부(140)의 가열 효율이 개선될 수 있다.

여기서, 가열요소(141)의 적어도 일부가 형상변형소재로 이루어졌다는 것은 가열요소(141)의 전체 형상 중에서 일부(e.g. 매질부 152에 대응되는 부분)가 형상변형소재로 이루어진 경우뿐만 아니라, 가열요소(141)의 내부는 형상변형소재로 이루어지고 외부는 가열소재(e.g. 전기 저항성 소재)로 이루어진 경우 등도 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열요소(141)는 형상변형소재로 이루어진 내부 프레임과 내부 프레임의 적어도 일부를 커버하고 있고 가열소재로 이루어진 가열층으로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 가열층의 발열에 의해 내부 프레임의 형상이 변형되고, 가열층의 형상도 내부 프레임에 의해 변형되게 된다. 이와 같이, 형상변형소재를 통해 형상 변형이 가능한 가열요소(141)를 구현하는 방식은 다양할 수 있으므로, 본 개시의 범위는 가열요소(141)의 구현 방식에 의해 한정되지 않는다.

한편, 히터부(140)의 동작이 정지됨에 따라 가열요소(141)의 형상은 원래의 형상으로 복원될 수 있다. 가령, 가열요소(141)의 형상이 타원형에서 다시 원통형으로 복원됨에 따라 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 압착이 자연스럽게 해제될 수 있다. 이에 따라 에어로졸 발생 장치(100-1)의 동작이 종료된 후에 에어로졸 발생 물품(150)이 용이하게 제거될 수 있다.

지금까지 도 2 및 도 3을 참조하여 본 개시의 제1 실시예에 따른 히터부(140)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 4를 참조하여 본 개시의 제2 실시예에 따른 히터부(140)에 대하여 설명하도록 한다.

도 4는 본 개시의 제2 실시예에 따른 히터부(140)의 구성과 형상 변형 과정을 예시하고 있다. 도 4 이하의 도면에서 실선 화살표는 힘(F)의 작용을 나타내고, 점선 화살표는 열 전달을 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 히터부(140)가 제1 외부 가열요소(142-1), 제2 외부 가열요소(142-2) 및 제1 외부 가열요소(142-1)와 제2 외부 가열요소(142-2)를 연결하는 연결부재(143)를 포함할 수 있다. 도 4는 연결부재(143)가 스프링 유사 형상을 갖는 것을 예로써 도시하고 있으나, 연결부재(143)의 형상은 얼마든지 달라질 수 있다.

본 실시예에서는, 연결부재(143)의 적어도 일부가 형상변형소재로 이루어져 가열요소(142-1, 142-2)가 발열함에 따라 연결부재(143)의 형상이 변형될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 연결부재(143)가 압축(수축)되는 형태로 형상이 변형될 수 있다. 또한, 연결부재(143)의 형상 변형에 의해 제1 외부 가열요소(142-1) 및 제2 외부 가열요소(142-2) 중 적어도 하나를 끌어당기는 힘(F)이 발생할 수 있다. 아울러, 힘(F)에 의해 제1 외부 가열요소(142-1)와 제2 외부 가열요소(142-2)의 거리가 가까워지면서 에어로졸 발생 물품(150)이 압착될 수 있다.

도 4는 발생된 힘(F)에 의해 두 가열요소(142-1, 142-2)가 모두 이동되는 것을 예로써 도시하고 있으나, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 두 가열요소(142-1, 142-2) 중 어느 하나만이 이동되더라도 무방하다.

한편, 히터부(140)의 동작이 정지됨에 따라 연결부재(143)의 형상은 원래의 형상으로 복원될 수 있다. 가령, 연결부재(143)는 압축된 형태에서 다시 신장된 형태로 변형될 수 있고, 이에 따라 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 압착이 자연스럽게 해제될 수 있다.

지금까지 도 4를 참조하여 본 개시의 제2 실시예에 따른 히터부(140)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 5를 참조하여 본 개시의 제3 실시예에 따른 히터부(140)에 대하여 설명하도록 한다.

도 5는 본 개시의 제3 실시예에 따른 히터부(140)의 구성과 형상 변형 과정을 예시하고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 히터부(140)가 제1 외부 가열요소(144)와 제2 외부 가열요소(145)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 외부 가열요소(144)는 에어로졸 발생 물품(150)의 매질부(152)의 상류 부분의 적어도 일부를 가열하도록 배치되고, 제2 외부 가열요소(145)는 매질부(152)의 하류 부분의 적어도 일부를 가열하도록 배치될 수 있다.

본 실시예에서는, 제2 외부 가열요소(145)의 적어도 일부가 형상변형소재로 이루어져 발열 시 형상이 변형될 수 있다. 그리고, 도시된 바와 같이, 형상이 변형됨에 따라 매질부(152)의 하류 부분(153)을 누르는 힘(F)이 발생하고, 발생된 힘(F)에 의해 하류 부분(153)이 압착될 수 있다. 예를 들어, 매질부(152)의 하류 부분(153)이 원통형에서 타원형 또는 타원 유사 형상으로 압착될 수 있다.

매질부(152)의 하류 부분(153)이 압착됨에 따라 하류 부분(153)이 상류 부분보다 강하게 가열될 수 있는데, 이에 따라 초기 퍼프 시부터 에어로졸이 원활하게 발생되고, 흡연 초반의 끽미감이 크게 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 초반 끽미감을 좌우하는 하류 부분(153)이 빠르게 가열되어, 에어로졸 발생 장치(100-1)의 예열 시간도 단축될 수 있다.

한편, 도 5는 히터부(140)가 2개의 가열요소(144, 145)로 이루어진 것을 예로써 도시하고 있으나, 히터부(140)는 3개 이상의 가열요소들을 포함할 수도 있고 상기 가열요소들 중 일부가 형상변형소재로 이루어져 매질부(152)의 각 부분을 차등적으로 가열하도록 구성될 수도 있다. 또한, 제어부(120)는 각각의 가열요소들을 독립적으로 제어함으로써 가열 정도를 다양하게 제어할 수도 있다. 이러한 경우, 매질부(152)의 각 부분이 다양한 강도로 가열됨으로써, 에어로졸 발생 물품(150)의 풍미가 다양화될 수 있으며, 사용자에게 색다른 흡연 체험이 제공될 수 있다.

히터부(140)의 동작이 정지됨에 따라 제2 외부 가열요소(145)의 형상은 원래의 형상으로 복원될 수 있다. 이에 따라 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 압착이 자연스럽게 해제될 수 있다.

지금까지 도 5를 참조하여 본 개시의 제3 실시예에 따른 히터부(140)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 6을 참조하여 본 개시의 제4 실시예에 따른 히터부(140)에 대하여 설명하도록 한다.

도 6은 본 개시의 제4 실시예에 따른 히터부(140)의 구성과 형상 변형 과정을 예시하고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 히터부(140)가 내부 가열요소(146)와 내부 가열요소(146)와 열적으로 연결된 열전도체(147)를 포함할 수 있다. 내부 가열요소(146)는 에어로졸 발생 물품(150)이 수용될 때 매질부(152)를 관통하도록 배치되어, 매질부(152)를 내부에서 가열할 수 있다. 또한, 열전도체(147)는 매질부(152)의 적어도 일부를 감싸는 형태로 배치되어, 매질부(152)를 외부에서 가열할 수 있다. 도 6은 내부 가열요소(146)가 침형상으로 이루어진 것을 예로써 도시하고 있으나, 내부 가열요소(146)의 형상은 블레이드, 봉 등과 같이 다른 형태로 설계되더라도 무방하다.

본 실시예에서는, 열전도체(147)의 적어도 일부가 형상변형소재로 이루어져, 내부 가열요소(146)의 전도열에 의해 형상이 변형될 수 있다. 그리고, 도시된 바와 같이, 형상이 변형됨에 따라 매질부(152)를 누르는 힘(F)이 발생하고, 발생된 힘(F)에 의해 매질부(152)가 압착될 수 있다. 예를 들어, 매질부(152)가 원통형에서 타원형 또는 타원 유사 형상으로 압착될 수 있다. 이러한 경우, 매질부(152)가 내외부에서 동시에 가열됨으로써 매질부(152)가 전체적으로 고르게 가열될 수 있고, 매질부(152) 압착에 의해 가열 효율이 증대되어 에어로졸 발생 물품(150)의 풍미가 크게 증진될 수 있다.

한편, 히터부(140)의 동작이 정지됨에 따라 열전도체(147)의 형상은 원래의 형상으로 복원될 수 있다. 이에 따라 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 압착이 자연스럽게 해제될 수 있다.

지금까지 도 6을 참조하여 본 개시의 제4 실시예에 따른 히터부(140)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 7을 참조하여 본 개시의 제5 실시예에 따른 히터부(140)에 대하여 설명하도록 한다.

도 7은 본 개시의 제5 실시예에 따른 히터부(140)의 구성과 형상 변형 및 복원 과정을 예시하고 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 히터부(140)는 적어도 일부가 형상변형소재로 이루어진 외부 가열요소(148)를 포함할 수 있고, 가열요소(148) 주변에 냉각요소(149)가 배치될 수 있다. 도 7은 히터부(140)가 1개의 외부 가열요소(148)를 포함하는 것을 예로써 도시하고 있으나, 이는 이해의 편의를 제공하기 위한 것일 뿐이며, 히터부(140)의 구성은 달라질 수도 있다. 예를 들어, 히터부(140)의 구성은 전술한 다양한 실시예들의 조합에 기초하여 변형될 수 있다.

본 실시예에서, 가열요소(148)는 형상 변형을 통해 매질부(152)의 적어도 일부를 압착하도록 구성될 수 있다. 또한, 냉각요소(149)는 에어로졸 발생 장치(100-1)의 사용이 종료(e.g. 흡연 종료)된 후에, 가열요소(148)를 냉각하도록 동작할 수 있다(도 7의 오른편 도면 참조). 이러한 동작은 제어부(120)에 의해 제어될 수 있다. 이와 같은 경우, 가열요소(148)가 빠르게 본래의 형상으로 되돌아오게 되어 매질부(152)에 대한 압착도 빠르게 해제될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 발생 장치(100-1)의 사용이 종료된 후에, 에어로졸 발생 물품(150)이 훼손 없이 신속하게 제거될 수 있다. 가령, 가열요소(148)가 본래의 형상으로 빠르게 복원되지 않아 압착이 해제되기 전에 에어로졸 발생 물품(150)을 제거하는 경우, 에어로졸 발생 물품(150)의 래퍼나 매질부(152)의 잔여 부분이 훼손될 수 있고, 이로 인해 수용공간이 지저분해질 수 있다. 그러나, 냉각요소(149)가 적용되면, 이러한 문제가 크게 완화될 수 있다.

냉각요소(149)를 구현하는 방식은 다양할 수 있으며, 이는 실시예에 따라 달라질 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 냉각요소(149)는 열전소자(thermo-element)에 기반하여 구현될 수 있다. 이러한 경우, 열전소자(149)는 제어부(120)의 제어에 의해 가열요소(148) 주변의 잔열(또는 폐열)을 흡수함으로써 가열요소(148)를 냉각시킬 수 있다(펠티어 효과). 또는, 열전소자(149)는 가열요소(148) 주변의 잔열(또는 폐열)을 하베스팅하여 기전력을 발생시킴으로써(제벡 효과) 가열요소(148)가 냉각되도록 할 수도 있다. 당해 기술 분야의 종사자라면, 열전소자에 대한 동작 원리를 자명하게 이해할 수 있을 것인 바, 이에 대한 더 이상의 설명은 생략하도록 한다. 참고로, 당해 기술 분야에서, 열전소자는 열전 모듈, 펠티어 소자 등의 용어와 혼용되어 사용될 수 있다.

다른 몇몇 실시예들에서, 냉각요소(149)는 열전소자 외에 냉각 기능을 구비한 다른 소자로 구현될 수도 있다.

지금까지 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 히터부(140)에 대하여 설명하였다. 각각의 실시예들을 개별적으로 설명하였으나, 상술한 실시예들은 다양한 형태로 조합될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 열전도체(147)가 매질부(152)의 하류 부분만을 압착 및 가열하도록 배치될 수도 있고, 히터부(140)가 매질부(152)의 상류 부분을 가열하는 외부 가열요소와 하류 부분을 가열하고 상기 외부 가열요소와 열적으로 연결된 열전도체로 구성될 수도 있다.

이하에서는, 상술한 히터부(140)가 적용될 수 있는 다른 유형의 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)에 대하여 간략하게 소개하도록 한다. 다만, 본 개시의 명료함을 위해, 도 1과 중복되는 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.

도 8 및 도 9는 에어로졸 발생 물품(150)과 액상을 함께 이용하는 하이브리드 방식의 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)를 개략적으로 나타내는 예시적인 도면이다. 구체적으로, 도 8은 증기화기(1)와 에어로졸 발생 물품(150)이 병렬로 배치된 장치(100-2)를 예시하고 있고, 도 9는 증기화기(1)와 에어로졸 발생 물품(150)이 직렬로 배치된 장치(100-3)를 예시하고 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)는 증기화기(1)를 더 포함할 수 있다. 증기화기(1)는 액상의 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 증기화기(1)에서 발생된 에어로졸은 에어로졸 발생 물품(150)을 통과하여 사용자의 구부를 통해 흡입될 수 있다.

증기화기(1)는 다양한 형태로 설계될 수 있으며, 그 세부 형태는 실시예에 따라 달라질 수 있다.

몇몇 실시예들에 따른 증기화기(1)는 액상의 에어로졸 형성 기재를 저장하는 액상 저장조, 저장된 액상을 흡수하는 윅(wick) 및 흡수된 액상을 가열하여 에어로졸화하는 액상 가열요소를 포함할 수 있다. 증기화기(1)의 액상 가열요소는 제어부(120)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 사용자의 퍼프를 감지하고, 이에 응답하여 액상 가열요소를 동작시킬 수 있다.

그러나, 본 개시의 범위가 위와 같은 예시에 한정되는 것은 아니며, 증기화기(1)는 다른 형태로 설계될 수도 있다. 예를 들어, 증기화기(1)는 초음파를 통해 액상을 기화시키는 방식으로 설계될 수도 있다.

제어부(120), 배터리(130) 및 히터부(140)에 대한 설명은 앞선 실시예들의 설명 부분을 참조하도록 한다.

지금까지 도 8 및 도 9를 참조하여 상술한 히터부(140)가 적용될 수 있는 다른 유형의 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)에 대하여 간략하게 소개하였다.

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.

100-1, 100-2, 100-3: 에어로졸 발생 장치
1: 증기화기 120: 제어부
130: 배터리 140: 히터부
150: 에어로졸 발생 물품

Claims (10)

1. 에어로졸 발생 물품이 수용되는 수용공간을 형성하는 하우징; 및
   상기 수용된 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 외부에서 가열하여 에어로졸을 발생시키되, 적어도 일부가 열에 의해 형상이 변형되는 형상변형소재로 이루어져 상기 가열 시 원통형 형상에서 타원형의 형상으로 변형되어 상기 수용된 에어로졸 발생 물품을 압착하도록 구성된 히터부를 포함하는,
   에어로졸 발생 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 형상변형소재는 열에 의해 형상이 변형된 이후 열이 사라짐에 따라 원래의 형상으로 되돌아가는 성질을 갖는,
   에어로졸 발생 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 형상변형소재는 형상기억합금을 포함하는,
   에어로졸 발생 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 에어로졸 발생 물품의 매질부 단면은 상기 압착에 의해 원형에서 타원형으로 변형되는,
   에어로졸 발생 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 히터부는 적어도 일부가 상기 형상변형소재로 이루어진 외부 가열요소를 포함하는,
   에어로졸 발생 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 히터부는 제1 외부 가열요소, 제2 외부 가열요소 및 상기 제1 외부 가열요소와 상기 제2 외부 가열요소를 연결하는 연결부재를 포함하되,
   상기 연결부재는 적어도 일부가 상기 형상변형소재로 이루어져 상기 가열 시 형상 변형을 통해 상기 제1 외부 가열요소와 상기 제2 외부 가열요소 중 적어도 하나를 끌어당김으로써 상기 수용된 에어로졸 발생 물품이 압착되도록 구성되는,
   에어로졸 발생 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 히터부는 제1 외부 가열요소와 적어도 일부가 상기 형상변형소재로 이루어진 제2 외부 가열요소를 포함하되,
   상기 제1 외부 가열요소는 상기 에어로졸 발생 물품의 매질부의 상류 부분을 가열하도록 배치되고,
   상기 제2 외부 가열요소는 상기 에어로졸 발생 물품의 매질부의 하류 부분을 가열하도록 배치되며, 상기 가열 시 형상 변형을 통해 상기 매질부의 하류 부분을 압착하도록 구성되는,
   에어로졸 발생 장치.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 히터부는 내부 가열요소와 상기 내부 가열요소와 열적으로 연결되고 적어도 일부가 상기 형상변형소재로 이루어진 열전도체를 포함하되,
   상기 열전도체는 상기 수용된 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어 상기 내부 가열요소의 열이 전도됨에 따라 상기 수용된 에어로졸 발생 물품을 압착하도록 구성되는,
   에어로졸 발생 장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 히터부 주변에 배치된 냉각요소; 및
   상기 냉각요소를 제어하는 제어부를 더 포함하되,
   상기 형상변형소재는 열에 의해 형상이 변형된 이후 열이 사라짐에 따라 원래의 형상으로 되돌아가는 성질을 갖고,
   상기 제어부는 상기 에어로졸 발생 장치의 사용이 종료됨에 따라 상기 냉각요소를 통해 상기 히터부를 냉각시키는,
   에어로졸 발생 장치.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 히터부의 가열 온도를 제어하는 제어부를 더 포함하되,
    상기 형상변형소재는 열량에 따라 형상이 변형되는 정도가 달라지는 성질을 갖고,
    상기 제어부는 사용자의 퍼프 정보에 기초하여 상기 히터부의 가열 온도를 조절하는,
    에어로졸 발생 장치.

Images