KR102503552B1 - 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 구조 및 방법 - Google Patents

휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 구조 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대용 에어로졸 발생장치에 적용될 수 있는 에어로졸 형성기재 감지 기술에 관한 것으로 보다 상세하게는 특히 인덕턴스 및/또는 캐패시턴스를 이용하여 에어로졸 형성기재를 감지할 수 있는 기술에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 구조는 휴대용 에어로졸 발생장치에 있어서, 에어로졸 형성기재가 인입될 수 있는 카트리지와; 카트리지에 설치되는 코일 형태의 히터와; 히터에 의해 감싸여지고 카트리지에 인입된 에어로졸 형성기재를 가열하는 도전체와; 히터와 전기적으로 연결되어 인덕턴스 및/또는 캐패시턴스를 측정하는 센서와; 센서로부터 입력되는 감지값에 따라 에어로졸 형성기재 감지 여부를 판단하는 마이크로컨트롤러와; 마이크로컨트롤러의 제어에 의해 히터에 전력을 공급하는 축전장치를 포함한다.

Description

휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 구조 및 방법{AEROSOL-FORMING SUBSTRATE DETECTION STRUCTURE AND METHOD OF PORTABLE AEROSOL GENERATING DEVICE}
본 발명은 휴대용 에어로졸 발생장치에 적용될 수 있는 에어로졸 형성기재 감지 기술에 관한 것으로 보다 상세하게는 특히 인덕턴스 및/또는 캐패시턴스를 이용하여 에어로졸 형성기재를 감지할 수 있는 기술에 관한 것이다.
에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 특히 여러 종류의 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 다양한 목적으로 사람이 흡입하는 경우가 있는데, 예를 들어 질병 치료용으로는 네블라이져가 알려져 있다.
도 1은 종래기술의 일 실시예를 도시한 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면 휴대용 에어로졸 발생장치(10)는 전류를 인가하면 저항에 의해 발열을 하는 히터(14)와 상기 히터(14)에 순간적으로 높은 전력을 공급할 수 있는 축전장치(16)와 상기 히터(14)를 제어하기 위한 마이크로컨트롤러(15)를 포함한다. 상기 히터(14)는 카트리지(13)에 수용된 일정 온도 이상 가열시 기화하는 물질(기화 물질)이 포함된 기화재를 가열하여 에어로졸을 발생시킨다. 예를 들어, 흡입 물질이 함침되거나 표면에 묻혀진 종이로 채워진 에어로졸 형성기재(11)를 개구(12)를 통해 상기 카트리지(13)에 삽입하면 상기 히터(14)가 가열되어 에어로졸 형성기재(11) 내부의 흡입 물질을 기화시키면 사용자가 에어로졸 형성기재(11)의 필터부를 통해 기화되는 흡입 물질을 흡입할 수 있게 된다. 그러나 상술한 휴대용 에어로졸 발생장치(10)는 에어로졸 형성기재(11)가 삽입되지 않은 상태에서 사용자가 부주의하게 동작을 시킬 경우 히터(14)가 과열되거나 휴대용 에어로졸 발생장치(10)가 고장날 우려가 있다.
또한 도 1과 달리 대한민국 등록특허공보 10-1081481에는 액상 에센스를 가열하여 기화시키는 기술에 관하여 개시되어 있으며 도 2를 참조하면 액상탱크(1)와 무화기부(3)에 구비되어 심지(4)를 통해 전달되는 액상 에센스를 가열하여 기화시키는 가열 요소(6)와 가열 요소(6)에 전기적으로 연결되는 전원단자부(5)와 심지(4)를 통해 액상 에센스가 과다하게 유입되는 경우 과다하게 유입된 에센스를 흡수하는 역할을 하는 솜뭉치(7)와 가열 요소(6)에 의해 기화되는 연기가 유동되는 연기유동관체(2)를 포함하는 구성이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 구성에서도 에어로졸 형성기재로서 액상을 감지하는 구조가 구비되어 있지 않기 때문에 에어로졸 형성기재가 없는 상태에서 기기를 동작할 경우 가열 요소(6)가 과열되거나 기기가 고장날 우려가 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1081481
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 휴대용 에어로졸 발생장치에 있어서, 인덕턴스 및/또는 캐패시턴스를 이용하여 에어로졸 형성기재를 감지할 수 있는 구조 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 구조는, 휴대용 에어로졸 발생장치에 있어서, 에어로졸 형성기재가 인입될 수 있는 카트리지와; 카트리지에 설치되는 코일 형태의 히터와; 에어로졸 형성기재가 삽입될 수 있고, 코일 형태의 히터에 의해 감싸여지고 삽입된 에어로졸 형성기재를 가열할 수 있는 도전체와; 히터에 전력을 공급할 수 있는 축전장치와; 코일 형태의 히터와 전기적으로 연결되어, 에어로졸 형성기재의 삽입에 따라, 감지되는 인덕턴스 및 캐패시턴스 중 하나 이상의 감지값의 변화량과 설정값을 비교하여 에어로졸 형성기재의 감지 여부를 판단하고, 코일 형태의 히터로의 전력 공급을 제어할 수 있는 마이크로컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 방법은, 코일형태의 히터를 포함하고, 에어로졸 형성기재가 코일 형태의 히터에 삽입되고 코일 형태의 히터에 의해 에어로졸 형성기재를 가열시킬 수 있는 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 방법에 있어서, 코일 형태의 히터로 전원을 인가하는 히팅 시작 단계와; 인덕턴스값 측정 단계와; 인덕턴스값의 변화량이 설정값 이상인지 판단하는 단계와; 캐패시턴스값의 변화량이 설정값 이상인지 판단하는 단계를 포함하되, 인덕턴스값의 변화량이 설정값 이상이고 캐패시턴스값의 변화량이 설정값 이상이면 코일 형태의 히터 내에서 에어로졸 형성기재가 감지된 것으로 판단하여 히팅 동작을 하고, 인덕턴스값의 변화량이 설정값 이상이 아니거나 캐패시턴스값의 변화량이 설정값 이상이 아니면 코일 형태의 히터 내에서 에어로졸 형성기재가 감지되지 않은 것으로 판단하여 히팅을 중지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 휴대용 에어로졸 발생장치에 있어서 에어로졸 형성기재의 유무를 감지하여 에어로졸 발생장치가 과열되거나 고장나는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면 인덕턴스 및 캐패시턴스를 이용해 이중으로 에어로졸 형성기재를 감지함으로써 휴대용 에어로졸 발생장치에 있어서 에어로졸 형성기재 유무를 정확히 감지할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래 기술의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성 기재 감지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성 기재 감지 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치(10)의 에어로졸 형성 기재 감지 구조는 에어로졸 형성기재가 인입될 수 있는 카트리지(13)와 카트리지(13)에 설치되는 코일 형태의 히터(14)와 히터(14)에 의해 감싸여지고 카트리지(13)에 인입된 에어로졸 형성기재(11)를 가열하는 도전체(17)와 히터(14)와 전기적으로 연결되어 인덕턴스 및/또는 캐패시턴스를 측정하는 센서(18)와 센서(18)로부터 입력되는 감지값에 따라 에어로졸 형성기재(11) 감지 여부를 판단하는 마이크로컨트롤러(15)와 마이크로컨트롤러(15)의 제어에 의해 히터(14)에 전력을 공급하는 축전장치(16)를 포함한다. 휴대용 에어로졸 발생장치(10)에는 예를 들면 개구(12)가 형성되어 있어서 에어로졸 형성기재(11)를 카트리지(13) 내부로 인입할 수 있는데, 에어로졸 형성기재(11)는 실시예에 따라 흡입 물질이 함침되거나 표면에 묻혀진 종이로 채워진 원통 형태로서 카트리지(13) 내부로 인입되어 예를 들어 원통 형태로 중공이 형성된 도전체(17)에 삽입된다. 도전체(17)는 히터(14)로부터 열에너지를 전달받아서 에어로졸 형성기재(11)를 가열하여 에어로졸이 발생한다. 실시예에 따라 에어로졸 형성기재(11)는 액상 형태로 제공될 수 있으며, 카트리지(13)에 수용된 상태에서 도전체(17)에 의해 가열되어 에어로졸이 발생될 수 있다. 상술한 대로 코일 형태의 히터(14)는 인덕턴스 및/또는 캐패시턴스를 측정하는 센서(18)와 전기적으로 연결되며 센서(18)에서 측정된 인덕턴스값 및/또는 캐패시턴스값은 마이크로컨트롤러(15)로 입력된다. 흡입 물질이 함침되거나 표면에 묻혀진 종이로 채워진 원통 형태의 에어로졸 형성기재(11)가 원통 형태로 중공이 형성된 도전체(17)에 삽입되거나 액상 형태의 에어로졸 형성기재(11)가 카트리지(13) 내부에 수용되어 도전체(17)에 접촉하면 히터(14)로부터 센서(18)에 의해 측정되는 인덕턴스값 및/또는 캐패시턴스값이 변화하게 된다. 실시예에 따라 도전체(17)는 서셉터로서 자기장에 의해 와류(eddy current)를 발생시켜 열에너지를 방출할 수 있는 물질로 이루어질 수도 있다. 따라서 히터(14)를 유도 코일 형태로 적용하여 도전체(17)와 소정 간격을 두고 서셉터인 도전체(17)에 자기장에 의해 와류(eddy current)를 발생시켜 에어로졸 형성기재(11)를 가열하는 것도 가능하다. 마이크로컨트롤러(15)는 센서(18)로부터 입력되는 인덕턴스값 및/또는 캐패시턴스값에 따라 변화량을 설정값과 비교하여 에어로졸 형성기재(11)의 감지 여부를 판단하여 히터(14)에 전력을 공급하는 축전장치(16)를 제어한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 방법은 히팅 시작 단계와 인덕턴스값 측정 단계와; 인덕턴스값의 변화량이 설정값 이상인지 판단하는 단계와 캐패시턴스값의 변화량이 설정값 이상인지 판단하는 단계를 포함한다. 히팅이 시작되면 센서(18)에서 히터(14)의 인덕턴스값을 측정하고 그 값을 마이크로컨트롤러(15)로 입력한다. 마이크로컨트롤러(15)에서는 센서(18)로부터 입력된 인덕턴스값과 히팅이 시작되기 전의 인덕턴스값을 비교하여 변화량을 산출하고 만약 인덕턴스값의 변화량이 설정값 이상이면 센서(18)에서 히터(14)의 캐패시턴스값을 측정하고 그 값을 마이크로컨트롤러(15)로 입력한다. 마이크로컨트롤러(15)에서는 센서(18)로부터 입력된 캐패시턴스값과 히팅이 시작되기 전의 캐패시턴스값을 비교하여 변화량을 산출하고 만약 캐패시턴스값의 변화량이 설정값 이상이면 마이크로컨트롤러(15)는 에어로졸 형성기재(11)가 감지된 것으로 판단하여 축전장치(16)를 제어하여 히터(14)에 전력을 공급하면서 히팅 동작을 한다. 만약 인덕턴스값의 변화량이나 캐패턴스값의 변화량이 설정값 이상이 아니면 마이크로컨트롤러(15)는 에어로졸 형성기재(11)가 감지되지 않은 것으로 판단하여 축전장치(16)를 제어하여 히터(14)에 공급하는 전력을 차단하여 히팅을 중지시킨다. 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1 : 액상탱크 2 : 연기유동관체
3 : 무화기부 4 : 심지
5 : 전원단자부 6 : 가열 요소
7 : 솜뭉치 10 : 휴대용 에어로졸 발생장치
11 : 에어로졸 형성기재 12 : 개구
13 : 카트리지 14 : 히터
15 : 마이크로컨트롤러 16 : 축전장치
17 : 도전체 18 : 센서

Claims (6)

  1. 휴대용 에어로졸 발생장치에 있어서,
    에어로졸 형성기재가 인입될 수 있는 카트리지와;
    카트리지에 설치되는 코일 형태의 히터와;
    에어로졸 형성기재가 삽입될 수 있고, 코일 형태의 히터에 의해 감싸여지고 삽입된 에어로졸 형성기재를 가열할 수 있는 도전체와;
    코일 형태의 히터에 전기적으로 연결되어 인덕턴스 및 캐패시턴스 중 하나 이상을 측정하는 센서와;
    히터에 전력을 공급할 수 있는 축전장치와;
    센서와 전기적으로 연결되어, 에어로졸 형성기재의 삽입에 따른, 센서에 의해 감지되는 인덕턴스 및 캐패시턴스 중 하나 이상의 감지값의 변화량과 설정값을 비교하여 에어로졸 형성기재의 감지 여부를 판단하고, 코일 형태의 히터로의 전력 공급을 제어할 수 있는 마이크로컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    도전체는 원통 형태이고 코일 형태의 히터에 의해 감싸여져 히터로부터 열에너지를 전달받아 가열될 수 있고 도전체에 삽입된 에어로졸 형성기재를 가열할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    도전체는 서셉터로서 자기장에 의해 와류(eddy current)를 발생시켜 열에너지를 방출할 수 있는 물질로 이루어지고 히터는 유도 코일 형태로 서셉터와 소정 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    에어로졸 형성기재는 흡입 물질이 함침되거나 표면에 묻혀진 종이로 채워진 원통 형태인 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 구조.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    에어로졸 형성기재는 액상 형태인 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 구조.
  6. 코일형태의 히터를 포함하고, 에어로졸 형성기재가 코일 형태의 히터에 삽입되고 코일 형태의 히터에 의해 에어로졸 형성기재를 가열시킬 수 있고 코일 형태의 히터에 전기적으로 연결된 센서에 의해 인덕턴스 및 캐패시턴스를 측정할 수 있는 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 방법에 있어서,
    코일 형태의 히터로 전원을 인가하는 히팅 시작 단계와;
    인덕턴스값 측정 단계와;
    인덕턴스값의 변화량이 설정값 이상인지 판단하는 단계와;
    캐패시턴스값의 변화량이 설정값 이상인지 판단하는 단계를 포함하되
    인덕턴스값의 변화량이 설정값 이상이고 캐패시턴스값의 변화량이 설정값 이상이면 코일 형태의 히터 내에서 에어로졸 형성기재가 감지된 것으로 판단하여 히팅 동작을 하고, 인덕턴스값의 변화량이 설정값 이상이 아니거나 캐패시턴스값의 변화량이 설정값 이상이 아니면 코일 형태의 히터 내에서 에어로졸 형성기재가 감지되지 않은 것으로 판단하여 히팅을 중지하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 에어로졸 형성기재 감지 방법.



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