KR102525015B1 - 보호회로 모듈 및 이를 포함하는 에어로졸 생성장치 - Google Patents

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Abstract

보호회로 모듈 및 이를 포함하는 에어로졸 생성장치가 개시된다. 본 개시의 에어로졸 생성장치는, 에어로졸 생성물질을 가열하는 히터; 상기 히터의 동작을 제어하는 제어부가 실장된 제1 회로기판; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 히터에 전력을 공급하는 배터리; 및 상기 배터리에 전기적으로 연결되어, 상기 배터리의 적어도 하나의 기능을 제어하는 보호회로 모듈을 포함하고, 상기 보호회로 모듈은, 상기 배터리의 보호를 위한 복수의 능동소자 및 수동소자를 포함하는 집적회로를 밀폐된 내부 공간에 포함하고, 상기 배터리에 접촉 배치되는 패키지 모듈; 상기 제1 회로기판에 결합되는 커넥터; 및 상기 커넥터와 상기 패키지 모듈이 실장되고, 상기 커넥터와 상기 패키지 모듈을 전기적으로 연결하는 제2 회로기판을 포함할 수 있다.

Description

보호회로 모듈 및 이를 포함하는 에어로졸 생성장치{PROTECTION CIRCUIT MODULE AND AEROSOL GENERATING DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 개시는, 보호회로 모듈 및 이를 포함하는 에어로졸 생성장치에 관한 것이다.
에어로졸 생성장치는 매질 또는 물질로부터 일정 성분(예: 에어로졸)을 추출하기 위한 것이다. 매질은 다양한 성분의 물질을 포함할 수 있다. 매질에 포함되는 물질은 다양한 성분의 향미 물질일 수 있다. 예를 들면, 매질에 포함되는 물질은 니코틴 성분, 허브 성분 및/또는 커피 성분 등을 포함할 수 있다. 최근, 이러한 에어로졸 생성장치에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
한편, 에어로졸 생성장치는, 배터리의 전력을 이용하여 에어로졸을 생성할 수 있다. 다만, 배터리는, 다양한 가연성 물질들로 구성되어 있는 관계로, 과전압, 과전류, 과충전, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열이나 폭발의 가능성이 있다. 따라서, 종래 에어로졸 생성장치는, 배터리의 발열, 폭발 등을 방지하기 위해, 배터리에 인가되는 전압, 배터리에 흐르는 전류, 온도 등에 기초하여 배터리의 비정상적인 상태를 감지 및 처리하는 보호회로 모듈(Protection Circuit Module, PCM)을 추가적으로 구비하는 것이 일반적이다.
종래의 보호회로 모듈(PCM)은, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)의 일면 또는 양면에 복수의 능동소자, 수동소자들이 개별적으로 단순 실장되어 구성된다. 이때, 수분, 먼지 등의 이물질이 에어로졸 생성장치의 내부로 유입되는 경우, 예컨대, 에어로졸 생성장치의 내부 구조에 미세한 크랙(crack)이 발생하여, 에어로졸이 내부로 유입되는 경우, 인쇄회로기판에 실장된 회로소자들이 이물질에 그대로 노출되기 때문에, 보호회로 모듈(PCM)이 오동작하여, 배터리의 발열, 폭발 등을 제대로 방지하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 인쇄회로기판에 실장된 회로소자들을 별도 구성(예: 절연 테이프)으로 덮는 경우에도, 미세한 틈을 통해 이물질이 회로소자들에 도달할 수 있다.
본 개시는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 목적은, 보호회로 모듈(PCM)을 구성하는 소자들이 이물질에 노출되는 것을 방지할 수 있는 보호회로 모듈 및 이를 포함하는 에어로졸 생성장치를 제공하는 것일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리에 전기적으로 연결되어, 상기 배터리의 적어도 하나의 기능을 제어하는 보호회로 모듈은, 상기 배터리의 보호를 위한 복수의 능동소자 및 수동소자를 포함하는 집적회로를 밀폐된 내부 공간에 포함하고, 상기 배터리에 접촉 배치되는 패키지 모듈; 제1 회로기판에 결합되는 커넥터; 및 상기 커넥터와 상기 패키지 모듈이 실장되고, 상기 커넥터와 상기 패키지 모듈을 전기적으로 연결하는 제2 회로기판을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치는, 에어로졸 생성물질을 가열하는 히터; 상기 히터의 동작을 제어하는 제어부가 실장된 제1 회로기판; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 히터에 전력을 공급하는 배터리; 및 상기 배터리에 전기적으로 연결되어, 상기 배터리의 적어도 하나의 기능을 제어하는 보호회로 모듈을 포함하고, 상기 보호회로 모듈은, 상기 배터리의 보호를 위한 복수의 능동소자 및 수동소자를 포함하는 집적회로를 밀폐된 내부 공간에 포함하고, 상기 배터리에 접촉 배치되는 패키지 모듈; 상기 제1 회로기판에 결합되는 커넥터; 및 상기 커넥터와 상기 패키지 모듈이 실장되고, 상기 커넥터와 상기 패키지 모듈을 전기적으로 연결하는 제2 회로기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 집적회로(IC)에 포함된 배터리의 보호를 위한 소자들이 이물질에 노출되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 별도의 배터리 온도센서를 배터리에 인접하여 배치하는 경우에 비해, 이물질에 의한 배터리 온도센서의 손상을 방지할 수 있다
본 개시의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 개시의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 개시의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은. 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 블록도이다.
도 2a 내지 4는. 본 개시의 실시예들에 따른 에어로졸 생성장치에 대한 설명에 참조되는 도면들이다.
도 5a 및 5b는. 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치에 포함되는 보호회로 모듈(PCM) 및 배터리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6a 및 6b는. 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치를 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은. 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성장치(100)는, 통신 인터페이스(110), 입출력 인터페이스(120), 에어로졸 생성 모듈(130), 메모리(140), 센서 모듈(150), 배터리(160) 및/또는 제어부(170)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 에어로졸 생성장치(100)는 본체만으로 구성될 수 있고, 이 경우 에어로졸 생성장치(100)에 포함된 구성요소들은 본체에 위치할 수 있다. 다른 일 실시예에서 에어로졸 생성장치(100)는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지와 본체로 구성될 수 있고, 이 경우 에어로졸 생성장치(100)에 포함된 구성요소들은 본체 및 카트리지 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
통신 인터페이스(110)는, 외부 장치 및/또는 네트워크와의 통신을 위한 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(110)는, USB(universal serial bus) 등의 유선 통신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(110)는, WiFi(wireless fidelity), 블루투스(bluetooth), 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication) 등의 무선 통신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(120)는, 사용자로부터 명령을 수신하는 입력장치(미도시) 및/또는 사용자에게 정보를 출력하는 출력장치(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 입력장치는, 터치 패널, 물리적 버튼, 마이크 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 출력장치는, 디스플레이, 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 등의 시각 정보를 출력하는 표시장치, 스피커, 버저 등의 청각 정보를 출력하는 오디오 장치, 햅틱 효과 등의 촉각 정보를 출력하는 모터 등을 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(120)는, 입력장치를 통해 사용자로부터 입력된 명령에 대응하는 데이터를 에어로졸 생성장치(100)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있고, 에어로졸 생성장치(100)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 데이터에 대응하는 정보를 출력장치를 통해 출력할 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(130)은, 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸(aerosol)을 발생시킬 수 있다. 여기서, 에어로졸 생성 물질은, 에어로졸을 발생시킬 수 있는 액체 상태, 고체 상태, 겔(gel) 상태 등의 다양한 상태 중 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 물질의 조합을 의미할 수 있다.
액체 상태의 에어로졸 생성 물질은, 일 실시예에 따라 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 다른 실시예에 따라 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수 있다. 예를 들면, 액체 상태의 에어로졸 생성 물질은, 물, 솔벤트, 니코틴, 식물 추출물, 향료, 향미제, 비타민 혼합물 등을 포함할 수 있다.
고체 상태의 에어로졸 생성 물질은, 판상엽 시트, 각초, 과립 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 또한, 고체 상태의 에어로졸 생성 물질은, 끽미 조절제, 가향 물질 등이 포함된 고체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 끽미 조절제는, 탄산칼슘, 탄산수소나트륨, 산화칼슘 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 가향 물질은, 허브 과립 등의 천연 물질이나, 향 성분을 포함하는 실리카(silica), 제올라이트(zeolite), 덱스트린(dextrin) 등을 포함할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 물질은, 글리세린, 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(130)은, 적어도 하나의 히터(미도시)를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(130)은, 전기 저항성 히터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전기 저항성 히터는, 적어도 하나의 전기 전도성 트랙(track)을 포함할 수 있고, 전기 전도성 트랙에 흐르는 전류에 의해 가열될 수 있다. 이때, 가열된 전기 저항성 히터에 의하여 에어로졸 생성 물질이 가열될 수 있다.
전기 전도성 트랙은, 전기 저항성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로서, 전기 전도성 트랙은, 금속 물질로 형성될 수 있다. 다른 일 예로서, 전기 전도성 트랙은, 세라믹 물질, 탄소, 금속 합금, 또는 세라믹 물질과 금속의 합성 물질로 형성될 수 있다.
전기 저항성 히터는, 다양한 형상으로 형성된 전기 전도성 트랙을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전기 전도성 트랙은, 관 형상, 판 형상, 침 형상, 봉 형상 및 코일 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(130)은, 유도 가열(induction heating) 방식을 이용하는 히터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 유도 가열식 히터는, 전기 전도성 코일을 포함할 수 있고, 전기 전도성 코일에 흐르는 전류를 조절하여, 주기적으로 방향이 변하는 교번 자기장(alternating magnetic field)을 발생시킬 수 있다. 이때, 교번 자기장이 자성체에 인가되는 경우, 자성체에서 와류손(eddy current loss) 및 히스테리시스손(hysteresis loss)에 따른 에너지 손실이 발생할 수 있고, 손실되는 에너지가 열에너지로서 방출됨에 따라, 자성체에 인접한 에어로졸 생성 물질이 가열될 수 있다. 여기서, 자기장에 의해 발열하는 객체는 서셉터(susceptor)로 명명될 수 있다.
한편, 에어로졸 생성 모듈(130)은, 초음파 진동을 발생시켜, 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 생성할 수도 있다.
에어로졸 생성 모듈(130)은, 카토마이저(cartomizer), 무화기(atomizer), 증기화기(vaporizer) 등으로 명명될 수 있다.
메모리(140)는, 제어부(170) 내의 각 신호 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 처리된 데이터 및 처리 대상인 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들면, 메모리(140)는, 제어부(170)에 의해 처리 가능한 다양한 작업들을 수행하기 위한 목적으로 설계된 응용 프로그램들을 저장하고, 제어부(170)의 요청 시, 저장된 응용 프로그램들 중 일부를 선택적으로 제공할 수 있다.
예를 들면, 메모리(140)는, 에어로졸 생성장치(100)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로파일, 적어도 하나의 전력 프로파일, 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등이 저장될 수 있다. 여기서, 퍼프는 사용자의 흡입을 의미할 수 있고, 흡입은 사용자가 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어당기는 상황을 의미할 수 있다.
메모리(140)는, 휘발성 메모리(예: DRAM, SRAM, SDRAM 등)나, 비휘발성 메모리(예: 플래시 메모리(Flash memory), 하드 디스크 드라이브(Hard disk drive; HDD), 솔리드 스테이트 드라이브(Solid-state drive; SSD) 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
센서 모듈(150)은, 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다.
예를 들면, 센서 모듈(150)은, 퍼프를 감지하는 센서(이하, 퍼프 센서)를 포함할 수 있다. 이때, 퍼프 센서는, IR 센서와 같은 근접 센서, 압력 센서, 자이로 센서, 가속도 센서, 자기장 센서 등에 의하여 구현될 수 있다.
예를 들면, 센서 모듈(150)은, 에어로졸 생성 모듈(130)에 포함된 히터의 온도, 에어로졸 생성 물질의 온도 등을 감지하는 센서(이하, 온도 센서)를 포함할 수 있다. 이때, 에어로졸 생성 모듈(130)에 포함된 히터가 온도 센서의 역할을 수행할 수도 있다. 예를 들면. 히터의 전기 저항성 물질은 저항온도계수(temperature coefficient of resistance)를 가지는 물질일 수 있고, 센서 모듈(150)은 온도에 따라 달라지는 히터의 저항을 측정하여 히터의 온도를 센싱할 수 있다.
예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)의 본체에 궐련이 삽입 가능한 경우, 센서 모듈(150)은, 궐련의 삽입을 감지하는 센서(이하, 궐련 감지센서)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)가 카트리지를 포함하는 경우, 센서 모듈(150)은, 카트리지의 장착/탈착, 위치 등을 감지하는 센서(이하, 카트리지 감지센서)를 포함할 수 있다.
이때, 궐련감지센서 및/또는 카트리지 감지센서는, 인덕턴스 기반의 센서, 정전 용량형 센서, 저항 센서, 홀 효과(hall effect)를 이용한 홀 센서(hall IC) 등에 의하여 구현될 수 있다.
예를 들면, 센서 모듈(150)은, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 구성(예: 배터리(160))에 인가되는 전압을 감지하는 전압 센서 및/또는 전류를 감지하는 전류 센서를 포함할 수 있다.
배터리(160)는, 제어부(170)의 제어에 따라, 에어로졸 생성장치(100)의 동작에 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 배터리(160)는, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 다른 구성, 예를 들면, 통신 인터페이스(110)에 포함된 통신 모듈, 입출력 인터페이스(120)에 포함된 출력장치, 에어로졸 생성 모듈(130)에 포함된 히터 등에 전력을 공급할 수 있다.
배터리(160)는, 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들면, 배터리(160)는, 리튬이온 배터리 또는 리튬폴리머(Li-Polymer) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 배터리(160)가 충전이 가능한 경우, 배터리(160)의 충전율(C-rate)은 10C, 방전율(C-rate)은 10C 내지 20C 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 안정적인 사용을 위하여, 배터리(160)는 충전/방전이 2000회 진행된 경우에도, 전체 용량의 80% 이상이 확보될 수 있도록 제작될 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, 외부에서 공급되는 전력이 입력되는 전원 단자(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)의 본체의 일 측에 배치된 전원 단자에 전력선이 연결될 수 있고, 에어로졸 생성장치(100)는 전원 단자에 연결된 전력선을 통해 공급되는 전력을 이용하여 배터리(160)를 충전할 수 있다. 이때, 전원 단자는, USB 통신을 위한 유선 단자일 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, 통신 인터페이스(110)를 통해 외부에서 공급되는 전력을 무선으로 수신할 수도 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 무선 통신을 위한 통신 모듈에 포함된 안테나를 이용하여 무선으로 전력을 공급받을 수 있고, 무선으로 공급되는 전력을 이용하여 배터리(160)를 충전할 수 있다.
제어부(170)는, 에어로졸 생성장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(170)는, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 각 구성과 연결될 수 있고, 각 구성과 상호 간에 신호를 송신 및/또는 수신하여, 각 구성의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있고, 이에 포함된 프로세서를 이용하여, 에어로졸 생성장치(100)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 여기서, 프로세서는 CPU(central processing unit)과 같은 일반적인 프로세서일 수 있다. 물론, 프로세서는 ASIC과 같은 전용 장치(dedicated device)이거나 다른 하드웨어 기반의 프로세서일 수 있다.
제어부(170)는, 에어로졸 생성장치(100)의 복수의 기능 중 어느 하나를 수행할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 각 구성의 상태, 입출력 인터페이스(120)를 통해 수신되는 사용자의 명령 등에 따라, 에어로졸 생성장치(100)의 복수의 기능(예: 예열 기능, 가열 기능, 충전 기능, 청소 기능 등) 중 어느 하나를 수행할 수 있다.
제어부(170)는, 메모리(140)에 저장된 데이터에 기초하여, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 메모리(140)에 저장된 온도 프로파일, 전력 프로파일, 사용자의 흡연 패턴 등에 대한 데이터에 기초하여, 배터리(160)에서 에어로졸 생성 모듈(130)로 소정 전력이 소정 시간 동안 공급되도록 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 센서 모듈(150)에 포함된 퍼프 센서를 통해, 퍼프 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 퍼프 센서의 센싱 값에 기초하여 에어로졸 생성장치(100) 내 온도 변화, 유량(flow) 변화, 압력 변화, 전압 변화 등을 확인할 수 있고, 확인한 결과에 따라 퍼프 여부를 판단할 수 있다.
제어부(170)는, 퍼프 여부 및/또는 퍼프 횟수에 따라, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 퍼프가 발생한 것으로 판단된 경우, 메모리(140)에 저장된 전력 프로파일에 따라 전력이 히터에 공급되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 메모리(140)에 저장된 온도 프로파일에 기초하여, 퍼프 횟수에 따라 히터의 온도가 변경되도록 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 소정 조건에 따라, 히터에 대한 전력 공급이 차단되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 궐련이 제거된 경우, 카트리지가 탈착된 경우, 퍼프 횟수가 기 설정된 최대 퍼프 횟수에 도달한 경우, 기 설정된 시간 이상 퍼프가 감지되지 않은 경우, 배터리(160)의 잔량이 소정 값 미만인 경우 등에 있어서, 제어부(170)는 히터에 대한 전력 공급이 차단되도록 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 배터리(160)에 저장된 전력에 대한 잔여 용량을 산출할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 센서 모듈(150)에 포함된 전압 센서 및/또는 전류 센서의 센싱 값에 기초하여, 배터리(160)의 잔여 용량을 산출할 수 있다.
도 2a 내지 4는. 본 개시의 실시예들에 따른 에어로졸 생성장치에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 에어로졸 생성장치(100)는, 본체 및/또는 카트리지를 포함할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)는, 하우징(215)에 의하여 형성되는 내부 공간에 궐련(201)이 삽입 가능하도록 구성된 본체(210)를 포함할 수 있다.
궐련(201)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들면, 궐련(201)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제1 부분과 필터 등을 포함하는 제2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(201)의 제2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들면, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성향미 물질이 제2 부분에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(100)의 내부에는 제1 부분 전체가 삽입되고, 제2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부에 제1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제1 부분 및 제2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달될 수 있다.
본체(210)는, 궐련(201)이 삽입된 상태에서 외부 공기가 본체(210)의 내부로 유입될 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 이때, 본체(210) 내로 유입된 외부 공기는, 궐련(201)을 통과하여 사용자의 입으로 유동할 수 있다.
제어부(170)는, 궐련(201)이 삽입된 경우, 메모리(140)에 저장된 온도 프로파일에 기초하여, 히터에 전력이 공급되도록 제어할 수 있다.
히터는, 궐련(201)이 본체(210)에 삽입된 경우의 궐련(201)의 위치에 대응하는 본체(210) 내 위치에 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 히터가 침 형상의 전기 전도성 트랙을 포함하는 전기 전도성 히터(220)인 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
히터는, 배터리(160)로부터 공급되는 전력을 이용하여 궐련(201)의 내부 및/또는 외부를 가열할 수 있고, 가열된 궐련(201)에서 에어로졸이 생성될 수 있다. 이때, 사용자는 궐련(201)의 일단을 입으로 흡입하여, 담배 물질을 포함하는 에어로졸을 흡입할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 기 설정된 조건에 따라, 궐련(201)이 삽입되지 않은 경우에도 히터에 전력이 공급되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 입출력 인터페이스(120)를 통해 사용자로부터 입력된 명령에 따라 궐련(201)이 삽입되는 공간을 청소하는 청소 기능이 선택된 경우, 제어부(170)는 히터에 소정 전력이 공급되도록 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 궐련(201)이 삽입된 시점부터, 퍼프 센서의 센싱 값에 기초하여, 퍼프 횟수를 모니터링할 수 있다.
제어부(170)는, 삽입된 궐련(201)이 제거된 경우, 메모리(140)에 저장된 현재 퍼프 횟수를 초기화할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 일 실시예에 따른 궐련(201)은, 담배 로드(202) 및 필터 로드(203)를 포함할 수 있다. 도 2a를 참조하여 상술한 제1 부분은 담배 로드(202)를 포함하고, 제2 부분은 필터 로드(203)를 포함할 수 있다.
도 2b에는 필터 로드(203)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(203)는, 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들면, 필터 로드(203)는, 에어로졸을 냉각하는 제1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(203)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(201)은, 적어도 하나의 래퍼(205)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(205)에는, 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(201)은, 하나의 래퍼(205)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(201)은, 2 이상의 래퍼(205)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들면, 제1 래퍼에 의하여 담배 로드(202)가 포장되고, 제2 래퍼에 의하여 필터 로드(203)가 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 담배 로드(202) 및 필터 로드(203)가 결합되고, 제3 래퍼에 의하여 궐련(201) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 담배 로드(202) 또는 필터 로드(203) 각각이 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 개별 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 세그먼트들이 결합된 궐련(201) 전체가 다른 래퍼에 의하여 재포장될 수 있다.
담배 로드(202)는, 에어로졸 생성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 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, 담배 로드(202)는, 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(202)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(202)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(202)는, 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들면, 담배 로드(202)는, 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(202)는, 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(202)는, 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들면, 열 전도 물질은, 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 담배 로드(202)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(202)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 담배 로드(202)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(202)는, 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(203)는, 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(203)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들면, 필터 로드(203)는, 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(203)는, 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(203)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터 로드(203)는, 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(203)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(203)의 내부에 삽입될 수도 있다.
또한, 필터 로드(203)에는 적어도 하나의 캡슐(204)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(204)은, 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들면, 캡슐(204)은, 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(204)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
만약, 필터 로드(203)에 에어로졸을 냉각하는 세그먼트가 포함될 경우, 냉각 세그먼트는, 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있다. 예를 들면, 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.
한편, 도 2b에는 도시되지 않았으나, 일 실시예에 따른 궐련(201)은, 전단 필터를 더 포함할 수 있다. 전단 필터는, 담배 로드(202)에 있어서, 필터 로드(203)에 대향하는 일측에 위치한다. 전단 필터는 담배 로드(202)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(202)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(100)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)는, 카트리지(320)를 지지하는 본체(310)와, 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지(320)를 포함할 수 있다.
카트리지(320)는, 일 실시예에 따라 본체(310)에 장착/탈착 가능하도록 구성될 수 있고, 다른 실시예에 따라 본체(310)와 일체로 구성될 수 있다. 예를 들면, 카트리지(320)의 적어도 일부가 본체(310)의 하우징(315)에 의하여 형성되는 내부 공간에 삽입되어, 카트리지(320)가 본체(310)에 장착될 수 있다.
본체(310)는, 카트리지(320)가 삽입된 상태에서 외부 공기가 본체(310)의 내부로 유입될 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 이때, 본체(310) 내로 유입된 외부 공기는, 카트리지(320)를 통과하여 사용자의 입으로 유동할 수 있다.
제어부(170)는, 센서 모듈(150)에 포함된 카트리지 감지센서를 통해, 카트리지(320)의 장착/탈착 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 카트리지 감지 센서는, 카트리지(320)와 연결되는 일 단자를 통해 펄스 전류를 전송하고, 다른 일 단자를 통해 펄스 전류가 수신되는지 여부에 기초하여, 카트리지(320)의 연결 여부를 감지할 수 있다.
카트리지(320)는, 에어로졸 생성 물질을 보유하는 저장부(321) 및/또는 저장부(321)의 에어로졸 생성 물질을 가열하는 히터(323)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성 물질을 함침(함유)하는 액체 전달 수단이 저장부(321)의 내부에 배치될 수 있고, 히터(323)의 전기 전도성 트랙은 액체 전달 수단을 감는 구조로 형성될 수 있다. 이때, 히터(323)에 의해 액체 전달 수단이 가열됨에 따라, 에어로졸이 생성될 수 있다. 여기서, 액체 전달 수단은, 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick) 등을 포함할 수 있다.
카트리지(320)는, 마우스피스(325)를 포함할 수 있다. 여기서, 마우스피스(325)는 사용자의 구강으로 삽입되는 부분일 수 있고, 퍼프 시 에어로졸이 외부로 배출되는 배출공을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)는, 카트리지(420)를 지지하고, 내부 공간(415)에 궐련(401)이 삽입 가능하도록 구성된 본체(410)와, 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지(420)를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, 카트리지(420)에 저장된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 제1 히터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 사용자가 궐련(401)의 일단을 입으로 흡입하는 경우, 제1 히터에 의해 생성된 에어로졸이 궐련(401)을 통과할 수 있다. 이때, 에어로졸이 궐련(401)을 통과하는 동안, 에어로졸에 향미가 가미될 수 있으며, 향미가 가미된 에어로졸이 궐련(401)의 일단을 통해 사용자의 구강으로 흡입될 수 있다.
한편, 다른 실시예에 따라, 에어로졸 생성장치(100)는, 카트리지(420)에 저장된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 제1 히터와, 본체(410)에 삽입된 궐련(401)을 가열하는 제2 히터를 각각 포함할 수도 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 제1 히터 및 제2 히터를 통해, 카트리지(420)에 저장된 에어로졸 생성 물질과 궐련(401)을 각각 가열하여, 에어로졸을 생성할 수도 있다.
도 5a 및 5b는. 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치에 포함되는 보호회로 모듈(PCM) 및 배터리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a 및 5b를 참조하면, 에어로졸 생성장치(100)는, 배터리(160)의 적어도 하나의 기능을 제어하여, 배터리(160)를 보호하는 회로인 보호회로 모듈(PCM)(500)을 더 포함할 수 있다. 보호회로 모듈(PCM)(500)은, 배터리(160)의 상면에 인접하여 배치될 수 있고, 전류가 흐르는 배터리(160)의 단자(미도시)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 보호회로 모듈(PCM)(500)은, 배터리(160)의 과충전 및 과방전을 방지하기 위해, 배터리(160)와 연결된 회로에 단락이 발생하는 경우, 배터리(160)에 과전압이 인가되는 경우, 배터리(160)에 과전류가 흐르는 경우 등에 있어서, 배터리(160)에 대한 전로를 차단할 수 있다.
배터리(160)의 너비 방향과 평행한 방향을 제1 방향, 너비 방향, +x축 방향, 또는 -x축 방향이라고 할 수 있고, 배터리(160)의 길이 방향과 평행한 방향을 제2 방향, 길이 방향, +y축 방향, 또는 -y축 방향이라고 할 수 있고, 배터리(160)의 높이 방향과 평행한 방향을 제3방향, 높이 방향, +z축 방향, 또는 -z축 방향이라고 할 수 있다. 제3 방향은, 제1 방향 및/또는 제2 방향에 수직하는 방향일 수 있다. 제1 방향과 제2 방향을 통칭하여 수평방향이라 할 수 있다. 아울러, 제3 방향은 수직방향이라고 할 수 있다.
보호회로 모듈(PCM)(500)은, 패키지 모듈(510), 패키지 모듈(510)에 결합되는 회로기판(520), 및/또는 외부 구성(예: 인쇄회로기판)에 연결되는 커넥터(525)를 포함할 수 있다.
패키지 모듈(510)은, 배터리(160)를 보호하기 위한 복수의 능동소자 및 수동소자를 포함하는 적어도 하나의 집적회로(Integrated Circuit, IC)를 밀폐된 내부 공간에 포함할 수 있다. 이때, 패키지 모듈(510)은, 하나의 반도체 웨이퍼(wafer) 상에 배터리(160)를 보호하기 위한 복수의 능동소자 및 수동소자가 모두 형성된, 하나의 집적회로(IC)를 포함할 수도 있다.
예를 들면, 패키지 모듈(510)은, 봉합재(미도시)가 집적회로(IC)를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 봉합재의 구체적인 물질은 특별히 한정되지 않으며, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지, 폴리이미드 등의 열가소성 수지, 또는 무기 필러와 같은 보강재가 더 포함된 수지가 포함될 수 있다. 또한, 봉합재로는 EMC(Epoxy Molding Compound) 등의 몰딩 물질이 사용될 수도 있다.
이때, 봉합재는, 집적회로(IC)와 회로기판(520)을 전기적으로 연결하는 제1 연결구조체(미도시)의 적어도 일부와, 집적회로(IC)와 배터리(160)를 전기적으로 연결하는 제2 연결구조체(미도시)의 적어도 일부를 제외하고, 집적회로(IC)의 전체를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 즉, 집적회로(IC)는 외부로 노출되지 않도록 봉합재로 둘러싸인 밀폐된 내부 공간에 위치하고, 집적회로(IC)와 전기적으로 연결되는 제1 연결구조체의 일부와 제2 연결구조체의 일부만 외부로 노출될 수 있다.
회로기판(520)의 적어도 일부는, 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuits Board, FPCB)일 수 있다.
회로기판(520)은, 배터리(160)와 외부 구성(예: 인쇄회로기판) 간의 높이 차 및 이격 거리에 대응하여, 절곡 형성될 수 있다.
회로기판(520)은, 패키지 모듈(510)이 배치되는 배터리 연결부(521), 커넥터(525)가 배치되는 외부 연결부(523), 및 배터리 연결부(521)와 외부 연결부(523)를 연결하는 중간 연결부(522)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 패키지 모듈(510)과 커넥터(525)는, 회로기판(520)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 중간 연결부(522)는, 배터리 연결부(521)의 일단이 제2 방향으로 구부러져 제1 길이(l21)만큼 연장 형성된 제1 부분과, 외부 연결부(523)의 일단이 제2 방향으로 구부러져 제2 길이(l22)만큼 연장 형성된 제2 부분과, 제1 부분과 제2 부분을 연결하는 제3 부분으로 구성될 수 있다.
중간 연결부(522)의 제1 부분의 제1 길이(l21)는, 배터리(160)의 길이(l1)보다 짧을 수 있다. 중간 연결부(522)의 제2 부분의 제2 길이(l22)는, 제1 부분의 제1 길이(l21)보다 길 수 있다. 중간 연결부(522)의 전체 높이(h22)는 배터리(160)의 높이(h1)보다 짧을 수 있다. 또한, 중간 연결부(522)의 제2 부분의 제2 길이(l22)는, 외부 구성(예: 인쇄회로기판)과 배터리(160)의 이격 거리 및 외부 구성(예: 인쇄회로기판)의 길이 방향의 길이의 합 이상, 외부 구성(예: 인쇄회로기판)과 배터리(160)의 이격 거리, 외부 구성(예: 인쇄회로기판)의 길이 방향의 길이 및 배터리(160)의 길이(l1)의 합 이하일 수 있다.
제1 연결구조체가 외부로 노출되는 패키지 모듈(510)의 일면은, 회로기판(520)에 접할 수 있고, 제2 연결구조체가 외부로 노출되는 패키지 모듈(510)의 타면은 배터리(160)에 접할 수 있다.
패키지 모듈(510)은, 외부로 노출된 제1 연결구조체의 적어도 일부를 통해, 배터리 연결부(520)의 일면에 실장될 수 있다. 이때, 제1 연결구조체는, 솔더링(soldering)을 통해, 배터리 연결부(521)에 부착될 수 있다.
패키지 모듈(510)은, 패키지 모듈(510)의 타면이 배터리(160)에 접하는 경우, 패키지 모듈(510)의 타면의 외부로 노출된 제2 연결구조체의 일부가 배터리(160)의 단자에 접촉되도록 배치될 수 있다. 이때, 회로기판(520)의 중간 연결부(522)는 배터리(160)의 일 측면에 접하도록 배치될 수 있다.
패키지 모듈(510)이 실장되는 배터리 연결부(520)의 일면이 바라보는 방향과, 커넥터(525)가 실장되는 외부 연결부(523)의 일면이 바라보는 방향이 서로 동일할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따라, 외부로 노출된 제2 연결구조체의 일부에는, 배터리(160)의 단자와 접촉하는 배터리 커넥터(512)가 연결될 수도 있다. 이때, 배터리 커넥터(512)는, 배터리(160)의 단자에 장착/탈착 가능하도록 구성될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따라, 패키지 모듈(510)은, 배터리(160)의 온도를 감지하는 배터리 온도센서(미도시)를 집적회로(IC)와 함께 밀폐된 내부 공간에 포함할 수도 있다. 이때, 배터리 온도센서는, 패키지 모듈(510)의 내부 공간에서, 배터리(160)에 접하는 패키지 모듈(510)의 타면에 인접하여 위치할 수 있다.
예를 들면, 패키지 모듈(510)은, 봉합재가 집적회로(IC)와 배터리 온도센서를 모두 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 이때, 봉합재는, 집적회로(IC), 배터리 온도센서 및 회로기판(520)을 전기적으로 연결하는 제1 연결구조체의 적어도 일부와, 집적회로(IC)와 배터리(160)를 전기적으로 연결하는 제2 연결구조체의 적어도 일부를 제외하고, 집적회로(IC) 및 배터리 온도센서의 전체를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
즉, 집적회로(IC) 및 배터리 온도센서는 외부로 노출되지 않도록 봉합재로 둘러싸인 밀폐된 내부 공간에 위치하고, 집적회로(IC) 및 배터리 온도센서와 전기적으로 연결되는 제1 연결구조체의 일부와, 집적회로(IC)와 전기적으로 연결되는 제2 연결구조체의 일부만 외부로 노출될 수 있다.
도 6a 및 6b는. 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6a는, 에어로졸 생성장치(100)의 일측 방향 사시도의 일 예이고, 도 6b는, 에어로졸 생성장치(100)의 측면 단면도의 일 예이다.
도 6a 및 6b를 참조하면, 배터리(160), 제어부(170)가 실장된 인쇄회로기판(640), 배터리(160)와 인쇄회로기판(640)을 연결하는 보호회로 모듈(PCM)(500) 및 히터(630)는, 에어로졸 생성장치(100)의 본체(600) 내부에 배치될 수 있다.
보호회로 모듈(PCM)(500)은, 배터리(160)의 상면에 패키지 모듈(510)이 접촉되고, 회로기판(520)에 연결된 커넥터(525)가 인쇄회로기판(640)에 접촉되도록 배치될 수 있다.
인쇄회로기판(640)의 일면 또는 양면에는, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 각 구성이 실장될 수 있고, 실장된 구성들은 인쇄회로기판(640)의 배선층을 통해 상호 간에 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들면, 인쇄회로기판(640)에는, 통신 인터페이스(110)에 포함된 통신 모듈, 입출력 인터페이스(120)에 포함된 디스플레이, 메모리(140), 제어부(170) 등이 실장될 수 있다.
보호회로 모듈(PCM)(500)의 패키지 모듈(510)에 포함된 배터리 온도센서는, 회로기판(520) 및 커넥터(525)를 통해, 배터리(160)의 온도에 관한 신호를 인쇄회로기판(640)에 실장된 제어부(170)로 전송할 수 있다. 제어부(170)는, 배터리 온도센서로부터 수신되는 신호에 기초하여, 배터리(160)의 과열 여부를 판단할 수 있다.
배터리(160)에 저장된 전력은, 보호회로 모듈(PCM(500)을 통해 인쇄회로기판(640)으로 공급될 수 있다.
히터(630)는, 궐련(610)이 삽입 가능하도록 본체(600)의 상단에 형성된 궐련삽입공간(620)에 인접하여 배치될 수 있고, 인쇄회로기판(640)을 통해 전달되는 배터리(160)의 전력을 이용하여, 궐련삽입공간(620)에 배치되는 궐련(610)을 가열할 수 있다.
궐련삽입공간(620)은, 궐련(610)의 적어도 일부가 삽입 가능하도록, 에어로졸 생성장치(100)의 내부를 향해 소정 깊이만큼 함몰되어 형성되는 공간을 의미할 수 있다.
이때, 궐련삽입공간(620)의 깊이는, 궐련(610)에서 에어로졸 생성물질이 포함된 영역의 길이에 대응될 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)가 도 2b의 궐련(201)의 사용이 가능한 기기인 경우, 궐련삽입공간(620)의 깊이는, 궐련(201)의 담배 로드(202)의 길이와 동일할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)의 내부 구조는, 도 6a 및 6b에 도시된 것에 한정되지 않으며, 실시예나 설계에 따라서, 배터리(160), 제어부(170), 히터(630) 등의 배치가 달라질 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 집적회로(IC)에 포함된 배터리를 보호하기 위한 소자들이 이물질에 노출되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 별도의 배터리 온도센서를 배터리(160)에 인접하여 배치하는 경우에 비해, 이물질에 의한 배터리 온도센서의 손상을 방지할 수 있다.
도 1 내지 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(160)에 전기적으로 연결되어, 상기 배터리(160)의 적어도 하나의 기능을 제어하는 보호회로 모듈(500)은, 상기 배터리(160)의 보호를 위한 복수의 능동소자 및 수동소자를 포함하는 집적회로(IC)를 밀폐된 내부 공간에 포함하고, 상기 배터리(160)에 접촉 배치되는 패키지 모듈(510); 인쇄회로기판(640)에 결합되는 커넥터(525); 및 상기 커넥터(525)와 상기 패키지 모듈(510)이 실장되고, 상기 커넥터(525)와 상기 패키지 모듈(510)을 전기적으로 연결하는 회로기판(520)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)는, 에어로졸 생성물질을 가열하는 히터(630); 상기 히터의 동작을 제어하는 제어부(170)가 실장된 인쇄회로기판(640); 상기 제어부(170)의 제어에 따라 상기 히터에 전력을 공급하는 배터리(160); 및 상기 배터리(160)에 전기적으로 연결되어, 상기 배터리(160)의 적어도 하나의 기능을 제어하는 보호회로 모듈(500)을 포함하고, 상기 보호회로 모듈(500)은, 상기 배터리(160)의 보호를 위한 복수의 능동소자 및 수동소자를 포함하는 집적회로(IC)를 밀폐된 내부 공간에 포함하고, 상기 배터리(160)에 접촉 배치되는 패키지 모듈(510); 상기 인쇄회로기판(640)에 결합되는 커넥터(525); 및 상기 커넥터(525)와 상기 패키지 모듈(510)이 실장되고, 상기 커넥터(525)와 상기 패키지 모듈(510)을 전기적으로 연결하는 회로기판(520)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)에서, 패키지 모듈(510)은, 상기 집적회로(IC)에 각각 연결되는 제1 연결구조체와 제2 연결구조체; 및 상기 제1 연결구조체의 적어도 일부와 상기 제2 연결구조체의 적어도 일부를 제외하고, 상기 집적회로(IC) 전체를 둘러싸도록 형성되는 봉합재를 더 포함하고, 상기 제1 연결구조체는, 상기 집적회로(IC)와 상기 회로기판(520)을 전기적으로 연결하고, 상기 제2 연결구조체는, 상기 집적회로(IC)와 상기 배터리(160)를 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)에서, 상기 패키지 모듈(510) 외부로 노출되는 상기 제1 연결구조체의 일부분은, 솔더링(soldering)을 통해 상기 회로기판(520)에 부착되고, 상기 패키지 모듈(510) 외부로 노출되는 상기 제2 연결구조체의 일부분은, 전류가 흐르는 상기 배터리(160)의 단자에 접촉될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)에서, 상기 회로기판(520)은, 상기 패키지 모듈(510)이 배치되는 배터리 연결부(521); 상기 커넥터(525)가 배치되는 외부 연결부(523); 및 상기 배터리(160) 연결부와 상기 외부 연결부를 연결하는 중간 연결부(522)를 포함하고, 상기 중간 연결부(522)는, 적어도 일 영역이 상기 배터리(160)의 일 측면에 접하도록 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)에서, 상기 배터리 연결부(521) 및 상기 외부 연결부(523)는, 각각 제1 방향으로 연장되어 형성되고, 상기 중간 연결부(522)는, 상기 배터리 연결부(521)의 일단으로부터 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 구부러져 제1 길이만큼 연장 형성되는 지1 부분; 상기 외부 연결부(523)의 일단으로부터 상기 제2 방향으로 구부러져 제2 길이만큼 연장 형성되는 제2 부분; 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직하는 제3 방향으로 연장 형성되어, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분을 포함하고, 상기 제1 길이는 상기 제2 길이보다 짧을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)에서, 상기 패키지 모듈(510)이 배치되는 상기 배터리 연결부(521)의 일면이 바라보는 방향과, 상기 커넥터(525)가 배치되는 상기 외부 연결부(523)의 일면이 바라보는 방향이 동일할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)에서, 상기 패키지 모듈(510)은, 상기 봉합재에 의해 둘러싸이는 상기 밀폐된 내부 공간에, 상기 배터리(160)의 온도를 감지하는 배터리 온도센서를 더 포함하고, 상기 배터리 온도센서는, 상기 밀폐된 내부 공간에서, 상기 배터리(160)에 접하는 상기 패키지 모듈(510)의 일면에 인접하여 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)에서, 상기 배터리 온도센서는, 상기 제1 연결구조체와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리의 온도에 관한 신호를, 상기 회로기판(520) 및 상기 커넥터(525)를 통해, 상기 인쇄회로기판(640)에 실장된 상기 제어부(170)에 전송하고, 상기 제어부(170)는, 상기 배터리 온도센서로부터 수신되는 신호에 기초하여, 상기 배터리(160)의 과열 여부를 판단할 수 있다.
앞에서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.
예를 들어 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 생성물질을 가열하는 히터;
    상기 히터의 동작을 제어하는 제어부가 실장된 제1 회로기판;
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 히터에 전력을 공급하는 배터리; 및
    상기 배터리에 전기적으로 연결되어, 상기 배터리의 적어도 하나의 기능을 제어하는 보호회로 모듈을 포함하고,
    상기 보호회로 모듈은,
    상기 배터리의 보호를 위한 집적회로를 적어도 하나 포함하는 패키지 모듈;
    상기 제1 회로기판에 결합되는 커넥터; 및
    상기 커넥터와 상기 패키지 모듈이 실장되고, 상기 커넥터와 상기 패키지 모듈을 전기적으로 연결하는 제2 회로기판을 포함하고,
    상기 패키지 모듈은,
    상기 집적회로 전체를 둘러싸도록 형성되는 봉합재;
    상기 집적회로 및 상기 제2 회로기판에 각각 연결되는 제1 연결구조체; 및
    상기 집적회로 및 상기 배터리에 각각 연결되는 제2 연결구조체를 더 포함하고,
    상기 집적회로는, 상기 봉합재로 둘러싸여 밀폐된 내부 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 모듈 외부로 노출되는 상기 제1 연결구조체의 일부분은, 솔더링(soldering)을 통해 상기 제2 회로기판에 부착되고,
    상기 패키지 모듈 외부로 노출되는 상기 제2 연결구조체의 일부분은, 전류가 흐르는 상기 배터리의 단자에 접촉되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 회로기판은,
    상기 패키지 모듈이 배치되는 배터리 연결부;
    상기 커넥터가 배치되는 외부 연결부; 및
    상기 배터리 연결부와 상기 외부 연결부를 연결하는 중간 연결부를 포함하고,
    상기 중간 연결부는, 적어도 일 영역이 상기 배터리의 일 측면에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 연결부 및 상기 외부 연결부는, 각각 제1 방향으로 연장되어 형성되고,
    상기 중간 연결부는,
    상기 배터리 연결부의 일단으로부터 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 구부러져 제1 길이만큼 연장 형성되는 제1 부분;
    상기 외부 연결부의 일단으로부터 상기 제2 방향으로 구부러져 제2 길이만큼 연장 형성되는 제2 부분;
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직하는 제3 방향으로 연장 형성되어, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분을 포함하고,
    상기 제1 길이는, 상기 제2 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 패키지 모듈이 배치되는 상기 배터리 연결부의 일면이 바라보는 방향과, 상기 커넥터가 배치되는 상기 외부 연결부의 일면이 바라보는 방향이 동일한 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 모듈은, 상기 배터리의 온도를 감지하는 배터리 온도센서를 더 포함하고,
    상기 봉합재는, 상기 집적회로 및 상기 배터리 온도센서를 모두 둘러싸도록 형성되고,
    상기 배터리 온도센서는, 상기 밀폐된 내부 공간에서, 상기 배터리에 접하는 상기 패키지 모듈의 일면에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배터리 온도센서는, 상기 배터리의 온도에 관한 신호를, 상기 제2 회로기판 및 상기 커넥터를 통해, 상기 제1 회로기판에 실장된 상기 제어부에 전송하고,
    상기 제어부는, 상기 배터리 온도센서로부터 수신되는 신호에 기초하여, 상기 배터리의 과열 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  9. 배터리에 전기적으로 연결되어, 상기 배터리의 적어도 하나의 기능을 제어하는 보호회로 모듈에 있어서,
    상기 배터리의 보호를 위한 집적회로를 적어도 하나 포함하는 패키지 모듈;
    제1 회로기판에 결합되는 커넥터; 및
    상기 커넥터와 상기 패키지 모듈이 실장되고, 상기 커넥터와 상기 패키지 모듈을 전기적으로 연결하는 제2 회로기판을 포함하고,
    상기 패키지 모듈은,
    상기 집적회로 전체를 둘러싸도록 형성되는 봉합재;
    상기 집적회로 및 상기 제2 회로기판에 각각 연결되는 제1 연결구조체; 및
    상기 집적회로 및 상기 배터리에 각각 연결되는 제2 연결구조체를 더 포함하고,
    상기 집적회로는, 상기 봉합재로 둘러싸여 밀폐된 내부 공간에 배치되는 보호회로 모듈.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 패키지 모듈 외부로 노출되는 상기 제1 연결구조체의 일부분은, 솔더링(soldering)을 통해 상기 제2 회로기판에 부착되고,
    상기 패키지 모듈 외부로 노출되는 상기 제2 연결구조체의 일부분은, 전류가 흐르는 상기 배터리의 단자에 접촉되는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 회로기판은,
    상기 패키지 모듈이 배치되는 배터리 연결부;
    상기 커넥터가 배치되는 외부 연결부; 및
    상기 배터리 연결부와 상기 외부 연결부를 연결하는 중간 연결부를 포함하고,
    상기 중간 연결부는, 적어도 일 영역이 상기 배터리의 일 측면에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 연결부 및 상기 외부 연결부는, 각각 제1 방향으로 연장되어 형성되고,
    상기 중간 연결부는,
    상기 배터리 연결부의 일단으로부터 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 구부러져 제1 길이만큼 연장 형성되는 제1 부분;
    상기 외부 연결부의 일단으로부터 상기 제2 방향으로 구부러져 제2 길이만큼 연장 형성되는 제2 부분;
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직하는 제3 방향으로 연장 형성되어, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분을 포함하고,
    상기 제1 길이는, 상기 제2 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 패키지 모듈이 배치되는 상기 배터리 연결부의 일면이 바라보는 방향과, 상기 커넥터가 배치되는 상기 외부 연결부의 일면이 바라보는 방향이 동일한 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 패키지 모듈은, 상기 배터리의 온도를 감지하는 배터리 온도센서를 더 포함하고,
    상기 봉합재는, 상기 집적회로 및 상기 배터리 온도센서를 모두 둘러싸도록 형성되고,
    상기 배터리 온도센서는, 상기 밀폐된 내부 공간에서, 상기 배터리에 접하는 상기 패키지 모듈의 일면에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
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