KR102523578B1 - 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

Abstract

에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질을 수용하는 저장부와, 저장부와 연결되어 저장부로부터 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 흡수체와, 외부에서 인가된 신호에 의해 진동함으로써 흡수체에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 무화시켜 에어로졸을 생성하는 진동자와, 흡수체로부터 발생한 에어로졸이 배출되는 배출공을 포함하는 카트리지 및 카트리지의 진동자로부터 기 설정된 거리만큼 이격되어 배치되며 진동자에서 발생하는 적외선을 감지하는 적외선 센서를 포함한다.

Description

에어로졸 생성 장치{AEROSOL GENERATING DEVICE}

실시예들은 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.

근래에 일반적인 궐련 및 흡연 물품들의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸을 생성시키는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 다양한 방식으로 작동하는 흡연 물품이나 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

진동자의 진동을 이용하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 생성 장치에서는 진동자의 진동에 의해 고온의 열이 발생할 수 있다. 에어로졸 생성 장치의 작동 중에 진동자의 온도가 상승할 수 있으며, 진동자가 퀴리(Curie) 온도 이상의 온도에 도달할 시, 진동자의 특성을 상실할 수 있다. 따라서, 진동자의 온도를 제어하기 위하여 진동자의 온도를 정확하게 측정하기 위한 수단이 필요하다.

종래에는 열전대(TC; thermocouple), 저항 온도계(RTD; resistance thermometer detector) 등의 온도센서를 진동자에 직접 부착하여 온도를 측정하는 기술이 일반적으로 이용되었다. 그러나 종래의 진동자에 온도센서를 직접 부착하는 방식에 의하면 진동자가 고주파로 진동하기 때문에 온도의 정확한 측정이 어려울 뿐만 아니라, 작동 중에 센서가 진동자의 표면에서 분리되는 등의 문제가 있었다.

이에 따라 실시예들의 해결하고자 하는 과제는, 진동자의 온도를 정확하게 측정할 수 있으며, 측정한 온도에 기초하여 진동자의 온도를 제어할 수 있는 에어로졸 생성 장치를 제공함에 있다.

실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질을 수용하는 저장부와, 저장부와 연결되어 저장부로부터 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 흡수체와, 외부에서 인가된 신호에 의해 진동함으로써 흡수체에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 무화시켜 에어로졸을 생성하는 진동자와, 흡수체로부터 발생한 에어로졸이 배출되는 배출공을 포함하는 카트리지 및 카트리지의 진동자로부터 기 설정된 거리만큼 이격되어 배치되며 진동자에서 발생하는 적외선을 감지하는 적외선 센서를 포함한다.

과제의 해결 수단은 상술한 바에 제한되지 않으며, 본 명세서 전체에서 통상의 기술자에 의해 유추될 수 있는 사항들을 모두 포함할 수 있다.

실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치에 의하면, 적외선 센서를 사용함으로써, 종래의 접촉 방식의 온도센서와는 달리 고주파로 진동하는 진동자의 온도를 정확하게 측정할 수 있으며, 측정한 온도를 바탕으로 진동자의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 적외선 센서는 진동자로부터 이격되게 설치되므로, 진동자에 온도센서를 직접 부착하는 종래의 방식에 비해 적외선 센서의 설치, 교체 및 수리 작업 등을 간편하게 실시할 수 있다.

실시예들의 효과는 상술한 바에 한정되지 않으며, 후술하는 구성으로부터 유추 가능한 효과를 모두 포함할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 본체 및 카트리지가 결합된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 본체 및 카트리지가 분리된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 적외선 온도센서 및 측정 대상물 간의 이격된 거리를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 적외선 센서 및 진동자 간의 이격된 거리를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 카트리지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 실시에에 관한 에어로졸 생성 장치의 카트리지의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 카트리지의 구조 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 카트리지의 진동자, 방수부, 방지부 및 흡수체가 결합된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 XI-XI 선을 기준으로 하여 진동자, 방수부, 방지부 및 흡수체의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 도 10의 진동자, 방지부 및 흡수체가 분리된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 관한 광학요소를 포함하는 에어로졸 생성 장치의 카트리지의 구조 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.

실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 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 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 '실시예'는 본 개시에서 발명을 용이하게 설명하기 위한 임의의 구분으로서, 실시예 각각이 서로 배타적일 필요는 없다. 예를 들어, 일 실시예에 개시된 구성들은 다른 실시예에 적용 및/또는 구현될 수 있으며, 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 한도에서 변경되어 적용 및/또는 구현될 수 있다.

또한 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 실시예들을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 개시에서 단수형은 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

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 사용 된 바와 같이, "적어도 어느 하나의"와 같은 표현이 배열된 구성요소들 앞에 있을 때, 배열된 각각의 구성이 아닌 전체 구성 요소들을 수식한다. 예를 들어, "a, b, 및 c 중 적어도 어느 하나"라는 표현은 a, b, c, 또는 a와 b, a와 c, b와 c, 또는 a와 b와 c를 포함하는 것으로 해석하여야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1" 또는 "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 본 명세서에서 에어로졸 발생 장치는, 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 생성 물질을 이용하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(100)는 배터리(200), 무화기(300), 센서(400), 사용자 인터페이스(500), 메모리(600) 및 프로세서(700)를 포함할 수 있다. 그러나 에어로졸 생성 장치(100)의 내부 구조는 도 1에 도시된 것에 한정되지 않는다. 에어로졸 생성 장치(100)의 설계에 따라, 도 1에 도시된 하드웨어 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

일 예로서 에어로졸 생성 장치(100)는 본체를 포함할 수 있고, 이 경우 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 하드웨어 요소들은 본체에 위치한다.

다른 실시예로서 에어로졸 생성 장치(100)는 본체 및 카트리지를 포함할 수 있고, 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 하드웨어 요소들은 본체 및 카트리지에 나뉘어 위치할 수 있다. 또는 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 하드웨어 요소들 중 적어도 일부는 본체 및 카트리지 각각에 위치할 수도 있다.

이하에서는 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 각 요소들이 위치하는 공간을 한정하지 않고, 각 요소들의 동작에 대해 설명한다.

배터리(200)는 에어로졸 생성 장치(100)가 동작하는 데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리(200)는 무화기(300)가 에어로졸 생성 물질을 무화시킬 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한 배터리(200)는 에어로졸 생성 장치(100) 내에 구비된 다른 하드웨어 요소들, 즉, 센서(400), 사용자 인터페이스(500), 메모리(600) 및 프로세서(700)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(200)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다.

예를 들어, 배터리(200)는 니켈 계열 배터리(예를 들어, 니켈-금속 하이드라이드 배터리, 니켈-카드뮴 배터리), 또는 리튬 계열 배터리(예를 들어, 리튬-코발트 배터리, 리튬-포스페이트 배터리, 리튬 티타네이트 배터리, 리튬-이온 배터리 또는 리튬-폴리머 배터리)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(100)에 사용될 수 있는 배터리(200)의 종류는 상술한 바에 의해 제한되지 않는다. 필요에 따라 배터리(200)는 알카라인 배터리, 또는 망간 배터리를 포함할 수도 있다.

무화기(300)는 프로세서(700)의 제어에 따라 배터리(200)로부터 전력을 공급 받는다. 무화기(300)는 배터리(200)로부터 전력을 공급 받아 에어로졸 생성 장치(100)에 저장된 에어로졸 생성 물질을 무화시킬 수 있다.

무화기(300)는 에어로졸 생성 장치(100)의 본체에 위치할 수 있다. 또는 에어로졸 생성 장치(100)가 본체 및 카트리지를 포함하는 경우, 무화기(300)는 카트리지에 위치하거나 본체 및 카트리지에 나뉘어 위치할 수 있다. 무화기(300)가 카트리지에 위치하는 경우, 무화기(300)는 본체 및 카트리지 중 적어도 어느 한 곳에 위치한 배터리(200)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 또한 무화기(300)가 본체 및 카트리지에 나뉘어 위치하는 경우 무화기(300)에서 전력의 공급이 필요한 부품은 본체 및 카트리지 중 적어도 어느 한 곳에 위치한 배터리(200)로부터 전력을 공급받을 수 있다.

무화기(300)는 카트리지의 내부의 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸(aerosol)을 발생시킨다. 에어로졸은 기체 중에 액체 및/또는 고체 미세 입자가 분산되어 있는 부유물을 의미한다. 따라서 무화기(300)로부터 발생되는 에어로졸은 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 증기화된 입자와 공기가 혼합된 상태를 의미할 수 있다. 예를 들어, 무화기(300)는 에어로졸 생성 물질의 상(phase)을 기화 및/또는 승화를 통하여 기체의 상으로 변환시킬 수 있다. 또한 무화기(300)는 액체 및/또는 고체 상의 에어로졸 생성 물질을 미세 입자화하여 방출함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다.

예를 들어, 무화기(300)는 초음파 진동 방식을 이용함으로써 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 초음파 진동 방식은 진동자에 의해 발생되는 초음파 진동으로 에어로졸 생성 물질을 무화시킴으로써 에어로졸을 발생시키는 방식을 의미할 수 있다.

도 1에 도시되지 않았으나, 무화기(300)는 열을 발생시킴으로써 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있는 히터를 선택적으로 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 물질은 히터에 의해 가열될 수 있으며, 그 결과 에어로졸이 생성될 수 있다.

히터는 임의의 적합한 전기 저항성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 적합한 전기 저항성 물질은 타이타늄, 지르코늄, 탄탈럼, 백금, 니켈, 코발트, 크로뮴, 하프늄, 나이오븀, 몰리브데넘, 텅스텐, 주석, 갈륨, 망간, 철, 구리, 스테인리스강, 니크롬 등을 포함하는 금속 또는 금속 합금일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 히터는 금속 열선(wire), 전기 전도성 트랙(track)이 배치된 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

예를 들어, 일 실시예에서 히터는 카트리지의 일부분일 수 있다. 또한 카트리지는 후술하는 액체 전달 수단 및 액체 저장부를 포함할 수 있다. 액체 저장부에 수용된 에어로졸 생성 물질은 액체 전달 수단으로 이동하고, 히터는 액체 전달 수단에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 히터는 액체 전달 수단에 감기거나 액체 전달 수단에 인접하게 배치될 수 있다.

다른 예로서 에어로졸 생성 장치(100)는 에어로졸 생성 물품을 수용할 수 있는 수용 공간을 포함할 수 있으며, 히터는 에어로졸 생성 장치(100)의 수용 공간에 삽입된 에어로졸 생성 물품을 가열할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)의 수용 공간에 에어로졸 생성 물품이 수용됨에 따라 히터는 에어로졸 생성 물품의 내부 및/또는 외부에 위치할 수 있다. 이로써, 히터는 에어로졸 생성 물품 내의 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다.

한편, 히터는 유도 가열식 히터일 수 있다. 히터는 에어로졸 생성 물품 또는 카트리지를 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 에어로졸 생성 물품 또는 카트리지에는 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터가 포함될 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)는 적어도 하나의 센서(400)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 센서(400)에서 센싱된 결과는 프로세서(700)로 전달되고, 센싱 결과에 따라 프로세서(700)는 무화기(300)의 동작 제어, 흡연의 제한, 카트리지(또는 에어로졸 생성 물품) 삽입 유/무 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(100)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 적어도 하나의 센서(400)는 퍼프 감지 센서를 포함할 수 있다. 퍼프 감지 센서는 외부에서 유입되는 기류의 유량(flow) 변화, 압력 변화, 및 소리의 검출 중 적어도 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 퍼프 감지 센서는 사용자의 퍼프의 시작 타이밍 및 종료 타이밍을 검출할 수 있고, 프로세서(700)는 검출된 퍼프의 시작 타이밍 및 종료 타이밍에 따라 퍼프 기간(puff period) 및 비 퍼프(non-puff) 기간을 판단할 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(400)는 사용자 입력 센서를 포함할 수 있다. 사용자 입력 센서는 스위치, 물리적 버튼, 터치 센서 등과 같이 사용자의 입력을 수신할 수 있는 센서일 수 있다. 예를 들어, 터치 센서는 사용자가 금속 재질로 형성된 소정의 영역을 터치하는 경우 커패시턴스(capacitance)의 변화가 발생하고, 커패시턴스의 변화를 검출함으로써 사용자의 입력을 감지할 수 있는 정전용량형 센서일 수 있다. 프로세서(700)는 정전용량형 센서로부터 수신한 커패시턴스의 변화의 전후 값을 비교함으로써 사용자의 입력이 발생하였는지 여부를 결정할 수 있다. 커패시턴스의 변화 전후 값이 기설정된 임계값을 초과한 경우, 프로세서(700)는 사용자의 입력이 발생한 것으로 결정할 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(400)는 모션 센서를 포함할 수 있다. 모션 센서를 통해 에어로졸 생성 장치(100)의 기울기, 이동 속도 및 가속도 등과 같은 에어로졸 생성 장치(100)의 움직임에 관한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어 모션 센서는 에어로졸 생성 장치(100)가 움직이는 상태, 에어로졸 생성 장치(100)의 정지 상태, 퍼프를 위해 에어로졸 생성 장치(100)가 소정의 범위 내의 각도로 기울어진 상태 및 각 퍼프 동작들의 사이에서 퍼프 동작 시와는 다른 각도로 에어로졸 생성 장치(100)가 기울어진 상태에 관한 정보들을 측정할 수 있다. 모션 센서는 해당 기술 분야에서 알려진 다양한 방법들을 이용하여 에어로졸 생성 장치(100)의 운동 정보를 측정할 수 있다. 예를 들어, 모션 센서는 x축, y축 및 z축 3방향의 가속도를 측정할 수 있는 가속도 센서 및 3 방향의 각속도를 측정할 수 있는 자이로 센서를 포함할 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(400)는 근접 센서를 포함할 수 있다. 근접 센서는 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무 또는 거리를 전자계의 힘 또는 적외선 등을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 의미하며, 이를 통해 에어로졸 생성 장치(100)에 사용자가 접근하는지 여부를 검출할 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(400)는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 예를 들어 물체의 이미지를 획득하기 위한 카메라를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 카메라에 의해 획득된 이미지에 기초하여 물체를 인식할 수 있다. 프로세서(700)는 이미지 센서를 통해 획득된 이미지를 분석하여 사용자가 에어로졸 생성 장치(100)를 사용하기 위한 상황인지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 에어로졸 생성 장치(100)를 사용하기 위하여 에어로졸 생성 장치(100)를 입술 근방으로 접근시킬 때, 이미지 센서는 입술의 이미지를 획득할 수 있다. 프로세서(700)는 획득된 이미지를 분석하여 입술로 판단될 경우에 사용자가 에어로졸 생성 장치(100)를 사용하기 위한 상황임을 결정할 수 있다. 이를 통해 에어로졸 생성 장치(100)는 무화기(300)를 미리 동작시키거나, 히터를 예열시킬 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(400)는 에어로졸 생성 장치(100)에 사용될 수 있는 소모품(예를 들어, 카트리지, 에어로졸 생성 물품 등)의 장착 또는 탈거를 감지할 수 있는 소모품 탈착 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어 소모품 탈착 센서는 소모품이 에어로졸 생성 장치(100)에 접촉하였는지 여부를 감지하거나, 이미지 센서에 의해 소모품이 탈착되는지 여부를 판단할 수 있다. 또한 소모품 탈착 센서는 소모품의 마커와 상호 작용할 수 있는 코일의 인덕턴스 값의 변화를 감지하는 인덕턴스 센서이거나, 소모품의 마커와 상호 작용할 수 있는 커패시터의 커패시턴스 값의 변화를 감지하는 커패시턴스 센서일 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(400)는 온도센서를 포함할 수 있다. 온도센서는 무화기(300)의 히터(또는, 에어로졸 생성 물질)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)는 히터의 온도를 감지하는 별도의 온도센서를 포함하거나, 별도의 온도센서를 포함하는 대신 히터 자체가 온도센서의 역할을 수행할 수 있다. 또는, 히터가 온도센서의 역할을 수행함과 동시에 에어로졸 생성 장치(100)에 별도의 온도센서가 더 포함될 수 있다. 또한, 온도센서는 히터뿐만 아니라 에어로졸 생성 장치(100)의 인쇄회로기판(PCB), 배터리 등과 같은 내부 부품들의 온도를 감지할 수도 있다.

또한 적어도 하나의 센서(400)는 에어로졸 생성 장치(100)의 주변 환경의 정보를 측정하는 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어 적어도 하나의 센서(400)는 주변 환경의 온도를 측정할 수 있는 온도센서, 주변 환경의 습도를 측정하는 습도 센서, 주변 환경의 압력을 측정하는 대기압 센서 등을 포함할 수 있다.

에어로졸 생성 장치(100)에 구비될 수 있는 센서(400)는 상술한 종류에 한정되지 않고, 다양한 센서들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(100)는 사용자 인증 및 보안을 위하여 사용자의 손가락으로부터 지문 정보를 획득할 수 있는 지문 센서, 눈동자의 홍채 무늬를 분석하는 홍채 인식 센서, 손바닥을 촬영한 이미지로부터 정맥 내 환원 헤모글로빈의 적외선의 흡수량을 감지하는 정맥 인식 센서, 눈, 코, 입 및 안면 윤곽 등의 특징점들을 2D 또는 3D 방식으로 인식하는 안면 인식 센서 및 RFID(Radio-Frequency Identification) 센서 등을 포함할 수 있다.

에어로졸 생성 장치(100)에는 위의 예시된 다양한 센서(400)의 예시들 중 일부만이 취사 선택되어 구현될 수 있다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(100)는 전술한 센서들 중 적어도 하나 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.

사용자 인터페이스(500)는 사용자에게 에어로졸 생성 장치(100)의 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다. 사용자 인터페이스(500)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(100)에는 위의 예시된 다양한 사용자 인터페이스(500) 예시들 중 일부만이 취사 선택되어 구현될 수도 있다.

메모리(600)는 에어로졸 생성 장치(100) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 메모리(600)는 프로세서(700)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(600)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(600)에는 에어로졸 생성 장치(100)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등이 저장될 수 있다.

프로세서(700)는 에어로졸 생성 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(700)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한 프로세서(700)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

프로세서(700)는 적어도 하나의 센서(400)에 의해 센싱된 결과를 분석하고 뒤이어 수행될 처리들을 제어한다.

프로세서(700)는 적어도 하나의 센서(400)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 무화기(300)의 동작이 개시 또는 종료되도록 무화기(300)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(700)는 적어도 하나의 센서(400)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 무화기(300)가 적절한 양의 에어로졸을 발생시킬 수 있도록 무화기(300)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(700)는 무화기(300)의 진동자가 소정의 주파수로 진동할 수 있도록 진동자에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.

일 실시예에서 프로세서(700)는 에어로졸 생성 장치(100)에 대한 사용자 입력을 수신한 후 무화기(300)의 동작을 개시할 수 있다. 또한 프로세서(700)는 퍼프 감지 센서를 이용하여 사용자의 퍼프를 감지한 후 무화기(300)의 동작을 개시할 수 있다. 또한, 프로세서(700)는 퍼프 감지 센서를 이용하여 퍼프 횟수를 카운트한 후 퍼프 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면 무화기(300)에 전력 공급을 중단시킬 수 있다.

프로세서(700)는 적어도 하나의 센서(400)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 사용자 인터페이스(500)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 감지 센서를 이용하여 퍼프 횟수를 카운트한 후 퍼프 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면, 프로세서(700)는 램프, 모터 및 스피커 중 적어도 어느 하나를 이용하여 사용자에게 에어로졸 생성 장치(100)가 곧 종료될 것임을 예고할 수 있다.

한편, 도 1에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(100)는 별도의 크래들과 함께 에어로졸 생성 시스템에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(100)의 배터리(200)를 충전하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(100)는 크래들 내부의 수용 공간에 수용된 상태에서, 크래들의 배터리로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 장치(100)의 배터리(200)를 충전할 수 있다.

일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈과 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.

도 2는 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 본체 및 카트리지가 분리된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 본체 및 카트리지가 분리된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4는 도 2에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(100)는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지(101)와, 카트리지(101)를 지지하는 본체(102)를 포함할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 카트리지(101)와 본체(102)는 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

보다 구체적으로, 카트리지(101)는 에어로졸 생성 물질(130a)을 수용하는 저장부(130)와, 저장부(130)와 연결되어 저장부(130)로부터 에어로졸 생성 물질(130a)을 흡수하는 흡수체(170)와, 외부에서 인가된 신호에 의해 진동함으로써 흡수체(170)에 흡수된 에어로졸 생성 물질(130a)을 무화시켜 에어로졸을 생성하는 진동자(110)와, 흡수체(170)로부터 발생한 에어로졸이 배출되는 배출공(120a)을 갖는 마우스피스(120)를 포함할 수 있다. 또한 본체(102)는 카트리지(101)가 탈착 가능하게 결합될 때 카트리지(101)를 바라보는 저면에 진동자(110)와 기 설정된 거리만큼 이격되어 배치되며 진동자(110)에서 발생하는 적외선을 감지하는 적외선 센서(160)를 포함하는 본체(102)를 포함할 수 있다. 진동자(110)의 적어도 일부는 카트리지(101)의 외부로 노출되고, 진동자(110)와 적외선 센서(160)의 사이에는 내부가 비어있는 이격 공간(161)이 형성될 수 있다.

진동자의 진동을 이용하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 생성 장치에서는 진동자의 진동에 의해 고온의 열이 발생할 수 있다. 에어로졸 생성 장치의 작동 중에 진동자의 온도가 상승할 수 있으며, 진동자가 퀴리(Curie) 온도 이상의 온도에 도달할 시, 진동자의 특성을 상실할 수 있다. 따라서, 진동자의 온도를 제어하기 위하여 진동자의 온도를 정확하게 측정하기 위한 수단이 필요하다.

종래에는 열전대(TC; thermocouple), 저항 온도계(RTD; resistance thermometer detector) 등의 온도센서를 진동자에 직접 부착하여 온도를 측정하는 기술이 일반적으로 이용되었다. 그러나 종래의 진동자에 온도센서를 직접 부착하는 방식에 의하면 진동자가 고주파로 진동하기 때문에 온도의 정확한 측정이 어려울 뿐만 아니라, 작동 중에 센서가 진동자의 표면에서 분리되는 등의 문제가 있었다.

또한 종래의 진동자에 온도센서를 직접 부착하는 방식에 의하면 디바이스와 센서의 조립이 어렵고, 센서의 설치 후에 이루어지는 조립공정도 복잡하며, 수리 작업이 번거로운 등 이후 과정에서 취약한 한계가 있다.

상술한 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(100)에서는 진동자(110)가 작동하는 동안 발생하는 적외선을 감지하여 온도의 변화를 감지할 수 있는 적외선 센서(160)가 사용된다. 열전대와 같은 온도센서는 측정 대상물에 직접 접촉하여야 하지만, 적외선 센서(160)는 측정 대상물에서 이격된 위치에서 비교적 정확하게 온도를 측정할 수 있다.

또한 적외선 센서(160)는 진동자(110)로부터 기 설정된 거리만큼 이격되게 설치되므로, 진동자(110)에 온도센서를 직접 부착하는 종래의 방식에 비해 적외선 센서(160)의 설치, 교체 및 수리작업 등을 간편하게 실시할 수 있다.

종래의 접촉 방식의 온도센서는 일반적으로 고온에 취약하므로 진동자를 높은 온도로 가열하는 에어로졸 생성 장치에서는 특수하게 제작된 온도센서를 사용하여야 한다. 그러나 상술한 실시예에 관한 적외선 센서(160)는 고온으로 가열되는 진동자(110)로부터 이격되어도 정밀하게 작동 가능하므로 에어로졸 생성 장치(100)의 온도 감지 기능의 구현을 위해 적합하다.

도 5는 적외선 온도센서 및 측정 대상물 간의 이격된 거리를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 적외선 센서 및 진동자 간의 이격된 거리를 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 적외선 센서(160)와 측정 대상물 간의 이격된 거리는 적외선 센서의 시야각(FOV) 및 측정 대상물의 적외선 센서(160)를 바라보는 면의 중심으로부터 가장자리까지의 최대 길이(R)를 이용하여 설정할 수 있다.

적외선 센서(160)는 측정 대상물의 표면에서 방사되는 적외선을 감지하며, 적외선 센서(160)에 의해 측정되는 표면의 면적이 넓을수록 적외선 센서(160)의 측정 정확도가 향상될 수 있다. 적외선 센서(160)의 측정 가능 거리 및 센서의 시야각은 고정적이므로, 일정 수준 이상의 정확도를 유지하면서 측정 가능한 면적을 최대한 넓힐 수 있는 거리를 설정하는 것이 적외선 센서(160)의 측정 효율을 최적화할 수 있다.

예를 들어, 적외선 센서(160)와 측정 대상물 간의 거리는 아래의 수학식에 의해 계산될 수 있다.

[수학식]

D = R/tan(FOV)

여기서 D는 적외선 센서(160)와 측정 대상물 간의 거리이고, FOV(field of view)는 적외선 센서(160)의 시야각이고, R은 측정 대상물의 적외선 센서(160)를 바라보는 면의 중심으로부터 가장자리까지의 최대 길이이다.

즉, 상기 수학식에 따라 적외선 센서(160)와 측정 대상물 간의 거리를 설정할 경우, 적외선 센서(160)가 측정 가능한 면적이 최대화되는 가장 가까운 거리를 설정할 수 있으므로, 적외선 센서(160)의 측정 효율이 향상될 수 있다.

도 6을 참조하면, 도 5에 관하여 상술한 방법이 동일하게 적용될 수 있다.

예를 들어, 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(100)의 진동자(110)와 적외선 센서(160) 간의 기 설정된 거리는 아래 수학식 1을 만족할 수 있다.

[수학식 1]

R/tan(FOV) x 0.8 ≤ D ≤ R/tan(FOV) x 1.2

상기 수학식 1에서 D는 기 설정된 거리이고, FOV는 적외선 센서(160)의 시야각이고, R은 진동자(110)의 적외선 센서(160)를 바라보는 면의 중심으로부터 가장자리까지의 최대 길이이다.

상기 수학식 1을 만족하도록 기 설정된 거리를 설정할 경우, 적외선 센서(160)가 제한된 시야각 내에서 진동자(110)의 가능한 넓은 표면적을 측정할 수 있어서 측정의 정확도가 향상될 수 있다. 또한, 적외선 센서(160)와 진동자(110)의 사이에 지나치게 긴 이격 거리를 설정하지 않음으로써, 에어로졸 생성 장치(100)의 불필요한 부피 증가가 예방될 수 있다.

후술하는 바와 같이, 진동자(110)의 가장자리는 방수부(190)에 의해서 둘러싸일 수 있다. 여기서 진동자(110)의 가장자리는 둘러싸고 있는 방수부(190)에 의해 외부에 노출되지 않는다. 방수부(190)에 의해 노출되지 않는 부분은 적외선 센서(160)에 의한 측정이 불가능하다. 따라서, 상기 수학식 1에서 R은 방수부(190)에 의해서 노출되지 않는 부분의 길이만큼 감소시켜 설정될 수 있다.

예를 들어, 진동자(110)의 적외선 센서(160)를 바라보는 면의 중심으로부터 가장자리까지의 최대 길이가 5 mm이고, 방수부(190)에 의해서 노출되지 않는 부분의 길이가 3 mm이라면, 상기 수학식 1에 적용되는 R은 2 mm일 수 있다.

또한 예를 들어, 적외선 센서(160)의 시야각이 ±25°이고, 적외선 센서(160)를 바라보는 면의 중심으로부터 가장자리까지의 최대 길이가 5 mm이고, 방수부(190)에 의해서 노출되지 않는 부분의 길이가 3 mm일 경우, 상기 수학식 1에 의해 설정되는 기 설정된 거리는 다음과 같을 수 있다.

[수학식 1]

2 mm/tan(25°) x 0.8 ≤ D ≤ 2 mm/tan(25°) x 1.2

→ 3.43 mm ≤ D ≤ 5.15 mm

일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(100)의 진동자(110)는 원판의 형상을 가지고, 원판의 지름은 약 6 mm 내지 약 12 mm이고, 기 설정된 거리는 약 2 mm 내지 약 10 mm일 수 있다. 또한, 진동자(110)는 원판의 형상을 가지고, 원판의 지름은 약 8 mm 내지 약 10 mm이고, 기 설정된 거리는 약 3 mm 내지 약 5 mm일 경우, 적외선 센서(160)의 측정 효율이 향상될 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(100)의 카트리지(101)에 대하여 상세히 설명한다.

도 7은 도 2에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 카트리지를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 8은 도 2에 도시된 실시에에 관한 에어로졸 생성 장치의 카트리지의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 카트리지(101)는 내부에 에어로졸 생성 물질(130a)을 수용한 상태에서 본체(102)에 결합할 수 있다. 예를 들어, 카트리지(101)의 일부분이 본체(102)에 삽입되거나, 본체(102)의 일부분이 카트리지(101)에 삽입됨으로써 카트리지(101)가 본체(102)에 장착될 수 있다. 이때, 본체(102)와 카트리지(101)는 스냅-핏(snap-fit) 방식, 나사 결합 방식, 자력 결합 방식, 억지 끼워 맞춤 방식 등에 의해 결합된 상태를 유지할 수 있으나, 본체(102)와 카트리지(101)의 결합 방식은 상술한 바에 의해 제한되지 않는다.

카트리지(101)는 마우스피스(120)를 포함할 수 있다. 마우스피스(120)는 본체(102)와 결합되는 일부분과 반대 방향에 형성될 수 있으며, 사용자의 구강으로 삽입되는 부분이다. 마우스피스(120)는 카트리지(101) 내부의 에어로졸 생성 물질(130a)로부터 발생된 에어로졸을 외부로 배출하는 배출공(120a)을 포함할 수 있다.

카트리지(101)는 배출 통로(140)를 더 포함할 수 있다. 배출 통로(140)는 카트리지(101)의 내부에 형성되어 마우스피스(120)의 배출공(120a)과 유체 연통할 수 있다. 따라서 카트리지(101)의 내부에서 발생한 에어로졸은 배출 통로(140)를 따라 이동할 수 있으며, 마우스피스(120)의 배출공(120a)을 통해 사용자에게 전달될 수 있다.

카트리지(101)는 기류 통로(150)를 더 포함할 수 있다. 기류 통로(150)는 외부 공기를 에어로졸 생성 장치(100)의 내부로 유입시킬 수 있는 통로이다. 기류 통로(150)를 통해 유입된 외부 공기는 배출 통로(140)로 유입될 수 있거나, 에어로졸이 발생하는 공간으로 유입될 수 있다. 이에 따라 에어로졸 생성 물질(130a)로부터 발생한 증기화된 입자와 혼합되어 에어로졸이 생성될 수 있다.

카트리지(101)는 저장부(130)를 포함할 수 있다. 저장부(130)는 에어로졸 생성 물질(130a)을 수용하는 공간일 수 있다. 저장부(130)가 ‘에어로졸 생성 물질(130a)을 저장한다’는 것은 저장부(130)가 그릇(container)의 용도와 같이 에어로졸 생성 물질(130a)을 단순히 담는 기능을 수행하는 것과, 저장부(130)의 내부에 예를 들어 스펀지(sponge)나 솜이나 천이나 다공성 세라믹 구조체와 같은 에어로졸 생성 물질(130a)을 함침(함유)하는 요소를 포함하는 것을 의미한다.

카트리지(101)의 내부에 수용된 에어로졸 생성 물질(130a)을 외부에서 시각적으로 확인할 수 있도록 카트리지(101)의 저장부(130)는 적어도 일부가 투명한 소재를 포함할 수 있다. 마우스피스(120) 및 저장부(130)의 전체가 투명한 플라스틱이나 유리 등의 소재로 제작될 수 있으며, 저장부(130)의 일부분만이 투명한 소재로 제작될 수 있다.

카트리지(101)는 예를 들어 액체 상태나, 고체 상태나, 기체 상태나, 겔(gel) 상태 등의 어느 하나의 상태를 갖는 에어로졸 생성 물질(130a)을 보유할 수 있다. 에어로졸 생성 물질(130a)은 액상 조성물을 포함할 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.

액상 조성물은 예를 들어, 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 및 비타민 혼합물의 어느 하나의 성분이나, 이들 성분의 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.

예를 들어, 액상 조성물은 니코틴 염이 첨가된 임의의 중량비의 글리세린 및 프로필렌 글리콜 용액을 포함할 수 있다. 액상 조성물에는 2종 이상의 니코틴 염이 포함될 수도 있다. 니코틴 염은 니코틴에 유기산 또는 무기산을 포함하는 적절한 산을 첨가함으로써 형성될 수 있다. 니코틴은 자연적으로 발생하는 니코틴 또는 합성 니코틴으로서, 액상 조성물의 총 용액 중량에 대한 임의의 적절한 중량의 농도를 가질 수 있다.

니코틴 염의 형성을 위한 산은 혈중 니코틴 흡수 속도, 에어로졸 생성 장치(100)의 작동 온도, 향미 또는 풍미, 용해도 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 니코틴 염의 형성을 위한 산은 벤조산, 락트산, 살리실산, 라우르산, 소르브산, 레불린산, 피루브산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 시트르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 페닐아세트산, 타르타르산, 숙신산, 푸마르산, 글루콘산, 사카린산, 말론산 또는 말산으로 구성된 군으로부터 선택되는 단독의 산 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 산들의 혼합이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

카트리지(101)는 에어로졸 생성 물질(130a)을 흡수하는 흡수체(170)를 포함할 수 있다. 흡수체(170)는 액체를 흡수하여 보유할 수 있는 펠트(felt)와 같은 천 소재 또는 솜, 다공성 플라스틱 등의 소재를 포함할 수 있다. 저장부(130)는 내부에 수용된 에어로졸 생성 물질(130a)을 흡수체(170)로 전달하기 위한 전달공을 포함할 수 있다. 전달공은 저장부(130)의 벽을 관통하도록 형성될 수 있다. 전달공에는 에어로졸 생성 물질(130a)을 통과시키는 망(net, mesh) 소재, 또는 다공성 소재의 전달매체가 배치될 수 있다.

실시예들은 상술한 바와 같이 저장부(130)의 에어로졸 생성 물질(130a)을 흡수체(170)로 전달하기 위한 구조에 의해 제한되지 않으며, 저장부(130)의 에어로졸 생성 물질(130a)을 흡수체(170)로 전달하기 위해 다양한 방식의 수단이 이용될 수 있다. 예를 들어 저장부(130)의 전체를 다공성 물질로 제작할 수 있다. 저장부(130)가 예를 들어 모세관 현상 등에 의해 액체가 투과할 수 있는 다공성 물질로 제작된 경우, 저장부(130)의 표면에 배치된 흡수체(170)가 저장부(130)의 벽을 투과하는 에어로졸 생성 물질(130a)을 흡수할 수 있다. 또한 저장부(130)는 흡수체(170)와 접촉하는 일부분에 다공성 물질을 포함할 수 있다.

카트리지(101)는 기류 통로(150)를 더 포함할 수 있다. 기류 통로(150)는 외부의 공기를 카트리지(101)의 내부로 유입할 수 있는 통로이다. 기류 통로(150)를 통해 유입된 외부 공기는 배출 통로(140)로 유입될 수 있거나 에어로졸이 발생하는 공간으로 유입될 수 있다. 이에 따라 에어로졸 생성 물질(130a)로부터 발생한 증기화된 입자가 외부 공기와 혼합되어 에어로졸이 생성될 수 있다. 도 8에 도시된 점선의 화살표는 에어로졸 생성 장치(100)로 유입되는 외부 공기의 이동 방향을 모식적으로 도시한 것이다.

예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 기류 통로(150)는 배출 통로(140)의 외부를 감싸도록 형성될 수 있다. 따라서 배출 통로(140) 및 기류 통로(150)의 형태는 배출 통로(140)가 내측에 배치되고 기류 통로(150)가 배출 통로(140)의 외측에 배치되는 이중관 형태일 수 있다. 이를 통해 외부 공기는 배출 통로(140)에서 에어로졸이 이동하는 방향과 반대로 유입될 수 있다.

한편, 기류 통로(150)의 구조는 상술한 바에 의해 한정되지 않는다.

카트리지(101)는 진동자(110)를 포함할 수 있다. 진동자(110)는 초음파 진동으로 에어로졸 생성 물질(130a)을 무화시키는 초음파 진동 방식을 이용함으로써 에어로졸 생성 물질(130a)의 상을 변환할 수 있다. 진동자(110)는 짧은 주기의 진동을 발생시킬 수 있다. 진동자(110)로부터 생성된 초음파 진동의 주파수는 예를 들어 100 kHz 내지 3.5 MHz일 수 있다. 진동자(110)로부터 생성된 짧은 주기의 진동에 의해 에어로졸 생성 물질(130a)은 기화 및/또는 입자화되어 에어로졸로 무화될 수 있다.

진동자(110)는 예를 들어, 압전 세라믹을 포함할 수 있으며, 압전 세라믹은 물리적인 힘(압력)에 의해 전기(전압)를 발생하고 역으로 전기가 인가될 때 진동(기계적인 힘)을 발생함으로써 전기와 기계적인 힘을 상호 변환할 수 있는 기능성 재료이다. 따라서 진동자(110)에 인가된 전기에 의해 진동(물리적인 힘)이 발생하고, 이와 같은 물리적인 작은 진동이 에어로졸 생성 물질(130a)을 작은 입자로 쪼개어 에어로졸로 무화시킬 수 있다.

진동자(110)는 포고 핀(Pogo Pin) 또는 C-클립에 의해 회로와 전기적으로 접속될 수 있다. 따라서 진동자(110)는 포고 핀(Pogo Pin) 또는 C-클립으로부터 전류를 공급받아 진동을 발생할 수 있다. 다만, 진동자(110)에 전류를 공급하기 위하여 연결되는 소자의 종류는 상술한 바에 의해 제한되지 않는다.

이하에서는, 도 9 내지 도 12를 참조하여, 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 카트리지의 에어로졸 생성 물질(130a)의 누액을 방지하기 위한 구조에 대하여 상세히 설명한다.

도 9는 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(100)의 카트리지(101)의 구조 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 카트리지(101)는 방수부(190)를 더 포함할 수 있다. 방수부(190)는 진동자(110)의 가장자리의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되어, 에어로졸 생성 물질(130a)이 적외선 센서(160)로 도달하는 것을 방지할 수 있다.

진동자(110)의 적어도 일부는 카트리지(101)의 외부로 노출되고, 진동자(110)와 적외선 센서(160)의 사이에는 내부가 비어있는 이격 공간(161)이 형성된다. 이에 따라 외부로 노출된 진동자(110)의 부분을 통해 에어로졸 생성 물질(130a)이 누액될 경우, 에어로졸 생성 물질(130a)이 적외선 센서(160)에 곧바로 도달할 수 있다. 적외선 센서(160)에 에어로졸 생성 물질(130a)이 도달할 경우, 적외선 센서(160)에 의한 정확한 온도 측정이 어려워지거나, 적외선 센서(160)의 고장이 발생할 수 있다.

방수부(190)는 에어로졸 생성 물질(130a)의 누액이 발생하기 쉬운 진동자(110)의 가장자리의 적어도 일부를 둘러쌈으로써, 가장자리를 통한 에어로졸 생성 물질(130a)의 누액을 방지하는 기능을 한다.

방수부(190)는 고무(rubber)류의 탄력성 있는 소재로 형성되어 진동자(110)의 가장자리를 견고하게 밀봉할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

도면을 참조하면, 방수부(190)의 적어도 일부는 저장부(130)의 외벽에 의해 둘러싸이고, 방수부(190)의 저장부(130)의 외벽에 둘러싸인 부분에는 적어도 하나 이상의 돌기(191)가 형성될 수 있다.

돌기(191)는 방수부(190)의 외면으로부터 돌출될 수 있으며, 돌기(191)는 방수부(190)의 외면의 둘레방향을 따라 복수 개가 형성될 수 있다. 또한 저장부(130)의 외벽에는 돌기(191)와 맞물릴 수 있는 함입부가 형성될 수 있다.

방수부(190)에 형성된 돌기(191)는 흡수체(170)와의 연결을 위한 저장부(130)의 전달공에서 누출되는 에어로졸 생성 물질(130a)의 누액을 방지한다. 에어로졸 생성 물질(130a)은 저장부(130)의 전달공로부터 흡수체(170)로 전달되는 과정에서 흡수체(170)에 의해 온전히 흡수되지 못할 경우, 저장부(130)의 외벽을 따라 누액될 수 있다.

돌기(191)는 방수부(190)의 저장부(130)의 외벽에 의해 둘러싸인 부분에 형성되어 저장부(130)의 외벽을 따라 누액되는 에어로졸 생성 물질(130a)의 진행을 차단하는 기능을 수행할 수 있다.

도 10은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 카트리지의 진동자, 방수부, 방지부 및 흡수체가 결합된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 11은 도 10의 VI-VI 선을 기준으로 하여 진동자, 방수부, 방지부 및 흡수체의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 12는 도 10의 진동자, 방지부 및 흡수체가 분리된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 카트리지(101)는 방지부(180)를 더 포함할 수 있다. 방지부(180)는 흡수체(170)와 진동자(110)의 사이에 배치되어 흡수체(170)로부터 에어로졸 생성 물질(130a)을 진동자(110)로 전달하고, 진동자(110)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 흡수체(170), 방지부(180) 및 진동자(110)는 방수부(190)에 의해 지지될 수 있다. 흡수체(170), 방지부(180) 및 진동자(110)는 방수부(190)의 구조 내에서 에어로졸 생성 물질(130a)의 이송 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.

여기서 흡수체(170)는 방지부(180)로 에어로졸 생성 물질(130a)을 이송하는 기능을 담당할 수 있다. 흡수체(170)는 저장부(130)에 연결되어서 에어로졸 생성 물질(130a)을 흡수할 수 있다. 또한 흡수체(170)는 방지부(180)에 접촉될 수 있다. 이에 따라, 흡수체(170)는 저장부(130)에 저장된 에어로졸 생성 물질(130a)을 방지부(180)로 이송할 수 있다.

방지부(180)는 흡수체(170)와 진동자(110)의 사이에 배치될 수 있다. 방지부(180)의 일 면은 진동자(110)에 접촉되고, 타 면은 흡수체(170)에 접촉될 수 있다. 이에 따라, 방지부(180)는 흡수체(170)로부터 에어로졸 생성 물질(130a)을 전달받고 진동자(110)로 전달할 수 있다.

방지부(180)는 에어로졸 생성 물질(130a)을 흡수할 수 있는 소재로 형성될 수 있다. 이에 따라, 흡수체(170) 및 방지부(180) 모두가 에어로졸 생성 물질(130a)을 흡수할 수 있으므로, 전체적인 흡수용량이 증대될 수 있다. 전체적인 흡수용량이 증대됨에 따라 에어로졸 생성 물질(130a)이 외부로 누액되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

방지부(180)는 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹 중 적어도 어느 하나를 포함하는 심지가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

방지부(180)와 흡수체(170)는 에어로졸 생성 물질(130a)을 흡수하되 서로 상이한 소재를 포함할 수 있다. 방지부(180)와 흡수제가 서로 상이한 소재를 포함함에 따라, 흡수체(170)로부터 진동자(110)로 전달되는 에어로졸 생성 물질(130a)의 속도를 조절할 수 있다. 에어로졸 생성 물질(130a)이 진동자(110)에 에어로졸 생성 물질(130a)이 증기화되는 속도보다 빠른 속도로 공급될 경우, 지나치게 많은 양의 에어로졸 생성 물질(130a)이 진동자(110)에 위치하게됨으로써 누액이 발생할 수 있다. 방지부(180)는 에어로졸 생성 물질(130a)의 공급 속도를 조절하여 에어로졸 생성 물질(130a)의 누액을 방지하는 효과가 있다.

예를 들어, 흡수체(170)는 방지부(180)에 비해 더 빠른 에어로졸 생성 물질(130a)의 흡수 속도를 갖는 소재를 포함할 수 있다. 흡수체(170)가 방지부(180)에 비해 더 높은 흡수 속도를 가질 경우, 흡수체(170)에 의해 방지부(180)에 전달되는 에어로졸 생성 물질(130a)이 비교적 흡수 속도가 느린 방지부(180)에 의해 진동자(110)에 균일한 속도로 공급되도록 조절될 수 있다. 따라서, 진동자(110)에 균일한 에어로졸 생성 물질(130a)의 공급이 이루어짐에 따라, 지나치게 많은 양의 에어로졸 생성 물질(130a)이 진동자(110)에 위치하지 않을 수 있으며, 결과적으로 에어로졸 생성 물질(130a)의 누액을 방지할 수 있다.

또한 방지부(180)는 진동자(110)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치됨에 따라 에어로졸이 생성되는 과정에서 미처 증기화되지 못한 입자가 바로 사용자의 구강에 흡입되는 것을 방지하는 물리적인 장벽으로 기능할 수 있다. 즉, 방지부(180)는 액상의 에어로졸 생성 물질(130a)을 곧바로 사용자가 흡입하는 것을 방지함으로써, 사용자가 느끼는 만족감과 향미를 향상시킬 수 있다.

흡수체(170)는 에어로졸이 배출되는 제 1 방향을 가로지르는 제 2 방향을 따라 연장될 수 있다. 이 경우, 흡수체(170)의 일 단 및 타 단은 저장부(130)에 연결될 수 있다.

도면을 참조하면, 흡수체(170)는 흡수요소(171) 및 전달요소(172)를 포함할 수 있다.

흡수요소(171)는 저장부(130)에 연결되어 에어로졸 생성 물질(130a)을 전달받는 흡수체(170)의 일 부분일 수 있다. 흡수요소(171)는 저장부(130)와 전달요소(172)의 각각에 연결될 수 있다. 흡수요소(171)는 흡수체(170)의 일 단 및 타 단의 각각에 위치할 수 있다. 흡수요소(171)는 전체적으로 제 2 방향을 기준으로 하는 단면이 원형인 형상으로 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것이며 에어로졸 생성 물질(130a)을 전달받을 수 있는 한 다른 형상으로 형성될 수도 있다.

전달요소(172)는 흡수요소(171)와 방지부(180)의 각각에 연결되어서 에어로졸 생성 물질(130a)을 방지부(180)로 전달하는 흡수체(170)의 일 부분일 수 있다. 전달요소(172)는 방지부(180)에 접촉될 수 있다. 전달요소(172)는 흡수요소(171)와 일체로 형성될 수 있다. 전달요소(172)는 전체적으로 제 2 방향을 기준으로 하는 단면이 직사각형인 형상으로 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것이며 에어로졸 생성 물질(130a)을 방지부(180)로 전달할 수 있는 한 다른 형상으로 형성될 수도 있다.

전달요소의 폭(172w)은 흡수요소의 폭(171w)에 비해 더 작을 수 있다. 즉, 흡수요소(171)는 전달요소(172)에 비해 더 큰 폭을 가질 수 있다. 전달요소의 폭(172w) 및 흡수요소의 폭(171w)은 제 2 방향을 기준으로 하는 길이일 수 있다. 흡수요소(171)가 전달요소(172)에 비해 더 큰 폭을 가짐으로써, 흡수요소(171)가 에어로졸 생성 물질(130a)을 흡수하는 영역을 증대시킬 수 있다. 따라서 흡수체(170)의 흡수용량을 증대시킬 수 있다.

도 13은 일 실시예에 관한 광학요소를 포함하는 에어로졸 생성 장치의 카트리지의 구조 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(100)는 진동자(110) 및 적외선 센서(160)의 사이에 배치되어 진동자(110)로부터 방사된 적외선을 상기 적외선 센서(160)에 전달하는 광학요소(162)를 더 포함할 수 있다.

광학요소(162)는 진동자(110)와 적외선 센서(160)의 사이에 배치되어 진동자(110)에서 방사된 적외선을 적외선 센서(160)에 전달하는 기능을 수행한다. 광학요소(162)는 볼록렌즈, 오목렌즈, 볼록렌즈와 오목렌즈의 조합 렌즈, 다구면(곡률반경이 상이한 구면들이 조합된 표면)이나 비구면을 포함한 렌즈 등을 포함할 수 있으며, 적외선을 포함하는 파장의 영역에 해당하는 광을 통과시킬 수 있다.

광학요소(162)는 한 개의 초점만을 포함하여 진동자(110)의 일부 영역만의 온도를 측정할 수도 있고, 광학요소(162)가 여러 개의 초점을 포함함으로써 진동자(110)의 여러 지점의 온도를 동시에 측정할 수도 있다. 여러 지점의 온도를 동시에 측정할 때에는 광학요소(162)의 복수의 초점 위치에 대응하여 적외선 센서(160)가 복수 개 배치될 수 있다.

또한 광학요소(162)는 빛을 굴절시키거나, 회절시키거나, 필요한 경우 미리 정해진 각도로 반사시키는 광학적인 요소들을 포함함으로써 진동자(110)에서 방사된 적외선을 적외선 센서(160)에 집광시키는 기능을 수행할 수 있다.

광학요소(162)는 빛을 통과할 수 있는 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 유리(glass)의 재료가 되는 규석, 붕산, 산화지르코늄, 바륨, 칼륨 등의 어느 하나를 포함하거나 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

광학요소(162)는 복수 개의 광학요소(162)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 광학요소(162)는 제1 광학요소(162a) 및 제2 광학요소(162b)를 포함할 수 있다. 제1 광학요소(162a) 와 제2 광학요소(162b)는 적외선을 서로 다른 각도로 굴절시킬 수 있다. 제1 광학요소(162a) 및 제2 광학요소(162b) 각각의 굴절률은 진동자(110)의 표면에서 방사되는 적외선 중 가능한 많은 양의 적외선이 적외선 센서(160)에 도달할 수 있도록 설정될 수 있다.

광학요소(162)가 진동자(110)에서 방사되는 적외선의 경로를 변경시키므로 진동자(110)와 적외선 센서(160) 간의 이격된 거리의 조절이 가능할 수 있다. 적외선 센서(160)의 제한적인 시야각을 가지므로, 진동자(110)와 적외선 센서(160) 간의 거리는 제한적인 범위에서 설정된다. 광학요소(162)는 진동자(110)로부터 적외선 센서(160)로 전해지는 적외선의 경로를 변경시킬 수 있으므로, 진동자(110)와 적외선 센서(160) 간의 거리에 자유도를 부여하는 효과가 있다.

또한, 광학요소(162)는 진동자(110)와 적외선 센서(160)의 사이에 배치되어, 누액된 에어로졸 생성 물질(130a)이 적외선 센서(160)로 전해지는 것을 차단하는 기능도 수행할 수 있다.

일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(100)는 진동자(110)에 전압을 인가하는 배터리(미도시)와 적외선 센서(160)가 감지한 적외선에 기초하여 배터리로부터 진동자(110)에 공급되는 전압을 조절하는 프로세서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

배터리와 프로세서는 본체(102)의 내부에 함께 배치될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 배터리와 프로세서는 카트리지(101)의 내부에 함께 배치될 수 있으며, 본체(102)와 카트리지(101)에 각각 배치될 수도 있다.

배터리는 에어로졸 생성 장치(100)가 동작하는 데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리는 진동자(110)가 에어로졸 생성 물질(130a)을 무화시킬 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한 배터리는 에어로졸 생성 장치(100) 내에 구비된 다른 하드웨어 요소들, 즉, 센서, 사용자 인터페이스, 메모리 및 프로세서의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다.

프로세서는 에어로졸 생성 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 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 프로세서가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

진동자(110)의 작동 중에 고온의 열이 발생할 수 있으며, 진동자(110)는 퀴리 온도 이상의 온도에 도달할 시 진동자(110)의 특성을 상실할 수 있으므로, 진동자(110)의 온도를 정밀하게 제어하는 것이 요구된다. 적외선 센서(160)는 작동 중 진동하는 진동자(110)로부터 이격된 상태로 진동자(110)의 온도를 측정하기 때문에, 종래의 접촉 방식의 온도센서에 비하여 정확한 측정이 가능하다.

프로세서는 적외선 센서(160)에서 센싱한 결과에 기초하여, 진동자(110)의 온도를 측정할 수 있다. 프로세서는 측정한 온도를 바탕으로 진동자(110)의 동작이 개시 또는 종료되도록 진동자(110)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 또한 프로세서는 측정한 온도를 바탕으로 진동자(110)가 적절한 양의 에어로졸을 발생시킬 수 있도록 진동자(110)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 진동자(110)가 소정의 주파수로 진동할 수 있도록 진동자(110)에 공급되는 전압을 제어할 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. 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 에어로졸 생성 장치 101: 카트리지
102: 본체 110: 진동자
120: 마우스피스 120a: 배출공
130: 저장부 130a: 에어로졸 생성 물질
140: 배출 통로 150: 기류 통로
150a: 유입공 160: 적외선 센서
FOV: 적외선 센서의 시야각
161: 이격 공간 162: 광학요소
162a: 제1 광학요소 162b: 제2 광학요소
170: 흡수체 171: 흡수요소
172: 전달요소 180: 방지부
190: 방수부 191: 돌기

Claims (10)

1. 에어로졸 생성 물질을 수용하는 저장부와, 상기 저장부와 연결되어 상기 저장부로부터 상기 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 흡수체와, 외부에서 인가된 신호에 의해 진동함으로써 상기 흡수체에 흡수된 상기 에어로졸 생성 물질을 무화시켜 에어로졸을 생성하는 진동자와, 상기 흡수체로부터 발생한 에어로졸이 배출되는 배출공을 포함하는 카트리지; 및
   상기 카트리지의 상기 진동자로부터 기 설정된 거리만큼 이격되어 배치되며 상기 진동자에서 발생하는 적외선을 감지하는 적외선 센서를 포함하고,
   상기 기 설정된 거리는 하기 수학식 1을 만족하는, 에어로졸 생성 장치:
   [수학식 1]
   R/tan(FOV) x 0.8 ≤ D ≤ R/tan(FOV) x 1.2
   상기 수학식 1에서 D는 기 설정된 거리이고, FOV는 상기 적외선 센서의 시야각이고, R은 상기 진동자의 상기 적외선 센서를 바라보는 면의 중심으로부터 가장자리까지의 최대 길이이다.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 진동자는 원판의 형상을 가지고, 상기 원판의 지름은 6 mm 내지 12 mm이고,
   상기 기 설정된 거리는 2 mm 내지 10 mm인, 에어로졸 생성장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 진동자의 가장자리의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되어, 상기 에어로졸 생성 물질이 상기 적외선 센서로 도달하는 것을 방지하는 방수부를 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 방수부의 적어도 일부는 상기 저장부의 외벽에 의해 둘러싸이고,
   상기 방수부의 상기 저장부의 외벽에 의해 둘러싸인 부분에는 적어도 하나 이상의 돌기가 형성되는, 에어로졸 생성 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 흡수체와 상기 진동자의 사이에 배치되어 상기 흡수체로부터 상기 에어로졸 생성 물질을 상기 진동자로 전달하고, 상기 진동자의 적어도 일부을 둘러싸는 방지부를 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 흡수체 및 상기 방지부는 상기 에어로졸 생성 물질을 흡수하되 서로 상이한 소재를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 흡수체는 상기 방지부에 비해 더 빠른 에어로졸 생성 물질의 흡수 속도를 갖는 소재를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 진동자 및 상기 적외선 센서의 사이에 배치되어 상기 진동자로부터 방사된 적외선을 상기 적외선 센서에 전달하는 광학요소를 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 진동자에 전압을 인가하는 배터리와, 상기 적외선 센서가 감지한 적외선에 기초하여 상기 배터리로부터 상기 진동자에 공급되는 전압을 조절하는 프로세서를 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치.

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