KR102533113B1 - 레이저 기반의 에어로졸 발생 장치 및 그의 가열 제어 방법 - Google Patents

레이저 기반의 에어로졸 발생 장치 및 그의 가열 제어 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 기반의 에어로졸 발생 장치 및 그의 가열 방법이 제공된다. 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치는, 레이저를 조사하여 에어로졸 발생 물품을 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 레이저 조사부 및 레이저 조사부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 레이저의 조사 면적을 조절함으로써 에어로졸 발생 물품에 대한 가열을 정밀하게 제어할 수 있으며, 이에 따라 흡연 시 탄맛의 발현은 제한되고 흡연 만족도는 향상될 수 있다.

Description

레이저 기반의 에어로졸 발생 장치 및 그의 가열 제어 방법{AEROSOL-GENERATING APPARATUS BASED ON LASER AND HEATING CONTROL METHOD THEREOF}
본 개시는 레이저 기반의 에어로졸 발생 장치 및 그의 가열 제어 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 레이저 가열을 통해 즉각적인 에어로졸 발생을 보장함과 동시에 정밀한 가열 제어 기능까지 구비한 에어로졸 발생 장치 및 그 장치에서 수행되는 가열 제어 방법에 관한 것이다.
근래에 전통 궐련의 단점을 극복하는 대체 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련 또는 액상 카트리지와 같은 에어로졸 발생 물품을 전기적으로 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 장치(e.g. 궐련형 전자 담배, 액상형 전자 담배)에 관한 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 전기 가열식 에어로졸 발생 장치에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
지금까지 제안된 대부분의 전기 가열식 에어로졸 발생 장치는 전기 저항성 히터 또는 유도 가열식 히터를 통해 에어로졸 발생 물품을 가열하는 방식을 채택하고 있다. 그런데, 이러한 가열 방식은 히터 자체의 승온 시간과 에어로졸 발생 물품이 충분히 가열되는 데 걸리는 시간으로 인해 흡연 전의 대기 시간이 길다는 문제점이 있다. 또한, 이러한 문제점은 종종 에어로졸 발생 장치에 대한 사용자의 만족도를 떨어뜨릴 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 즉각적인 에어로졸 발생을 보장할 수 있는 에어로졸 발생 장치 및 그 장치에서 수행되는 가열 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 정밀한 가열 기능을 구비한 에어로졸 발생 장치 및 그 장치에서 수행되는 가열 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 효율적인 가열 제어 기능을 구비한 에어로졸 발생 장치 및 그 장치에서 수행되는 가열 제어 방법을 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, 레이저를 조사하여 에어로졸 발생 물품을 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 레이저 조사부 및 상기 레이저의 조사 면적이 조절되도록 상기 레이저 조사부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 에어로졸 발생 물품은 래퍼(wrapper)에 의해 감싸지지 않은 원통형의 에어로졸 형성 기재로 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 에어로졸 발생 물품은 래퍼(wrapper)에 의해 감싸지지 않은 평면형의 에어로졸 형성 기재로 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제어부는 지정된 시점이 경과함에 따라 상기 레이저의 조사 면적의 크기를 증가시킬 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 조절된 조사 면적의 크기는 1mm2 내지 10mm2일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 레이저 조사부는 초점 거리 조절이 가능한 렌즈를 포함하고, 상기 제어부는 상기 렌즈의 초점 거리를 조절함으로써 상기 레이저의 조사 면적을 조절할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제어부는 상기 에어로졸 발생 물품으로부터 반사되는 레이저의 특성에 기초하여 상기 에어로졸 발생 물품에 대한 가열을 제어할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 에어로졸 발생 물품 및 상기 레이저 조사부 중 적어도 하나는 이동 가능하도록 구성되고, 상기 제어부는 상기 적어도 하나의 이동 속도를 조절함으로써 상기 에어로졸 발생 물품에 대한 가열을 제어할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 제어 방법은, 레이저 조사부를 구비한 에어로졸 발생 장치의 가열 제어 방법에 있어서, 상기 레이저 조사부를 제어하여 에어로졸 발생 물품에 조사되는 레이저의 면적을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어 결합되어, 레이저 조사부를 제어하여 에어로졸 발생 물품에 조사되는 레이저의 면적을 조절하는 단계를 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장될 수 있다.
상술한 본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 레이저의 조사 면적, 레이저의 반사 특성 및/또는 에어로졸 발생 물품(또는 레이저 조사부)의 이동 속도에 기초하여 에어로졸 발생 물품에 대한 가열이 정밀하게 제어될 수 있다. 가령, 레이저의 조사 면적을 적절한 크기로 조절(설정)함으로써, 보다 정밀한 온도 제어가 수행될 수 있고, 레이저 집중으로 인해 에어로졸 형성 기재의 국소 표면이 탄화되는 문제도 방지될 수 있다. 또는, 반사된 레이저의 특성에 기초하여 에어로졸 형성 기재의 탄화 여부를 정확하게 판단함으로써, 탄화된 부위를 다시 가열하는 문제도 방지될 수 있다. 아울러, 가열 제어가 정밀하게 이루어짐에 따라 흡연 시 탄맛의 발현은 제한되고, 사용자의 흡연 만족도는 향상될 수 있다.
또한, 레이저 가열 방식과 얇은 두께의 에어로졸 형성 기재를 채용함으로써 즉각적인 에어로졸 발생이 보장될 수 있다. 구체적으로, 얇은 두께의 에어로졸 형성 기재의 표면을 레이저로 가열함으로 예열 시간 없이 에어로졸이 즉각적으로 발생될 수 있다. 이에 따라, 흡연 대기 시간이 최소화되고, 에어로졸 발생 장치에 대한 사용자의 만족도는 향상될 수 있다.
또한, 가열 중에 에어로졸 발생 물품 및/또는 레이저 조사부가 이동되도록 구성될 수 있다. 또한, 이러한 이동에 의해 레이저의 조사 위치가 변경되면서 적은 수의 레이저 조사부가 구비되더라도 에어로졸 형성 기재 전체가 효과적으로 가열될 수 있다.
또한, 적절한 위치에 레이저 반사부를 배치하거나 주변 에어로졸을 관통하는 형태로 레이저 가이드부를 배치함으로써, 에어로졸 형성 기재 주변의 에어로졸로 인해 레이저 가열의 성능이 떨어지는 문제가 용이하게 해결될 수 있다.
또한, 레이저를 통해 순간적인 가열(승온)과 즉각적인 에어로졸 발생이 가능하므로, 히터부(즉, 레이저 조사부)에 전력이 지속적으로 공급될 필요가 없다. 가령, 전기 저항성 히터를 통해 궐련을 가열할 때처럼 지속적으로 전력이 공급될 필요가 없고, 에어로졸 발생이 필요한 시점(e.g. 퍼프 시)에만 히터부에 전력이 공급되어도 무방하다. 이에 따라, 흡연 시에 소모되는 전력이 크게 감소되어 가열 효율성이 향상될 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 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품의 형태를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 개시의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 개시의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 개시의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 개시의 제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 12는 본 개시의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 제어 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 개시의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 제어 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 15는 본 개시의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 제어 방법을 설명하기 위한 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, 본 명세서에서 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. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 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, 이하의 실시예들에서 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.
보다 구체적인 예로서, 액상의 에어로졸 형성 기재는 프로필렌글리콜(PG) 및 글리세린(GLY) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 에어로졸 형성 기재는 니코틴, 수분 및 가향 물질 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 에어로졸 형성 기재는 계피, 캡사이신 등의 다양한 첨가 물질을 더 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 유동성이 큰 액체 물질뿐만 아니라 젤 또는 고형분 형태의 물질을 포함할 수도 있다. 이와 같이, 에어로졸 형성 기재의 조성 성분은 실시예에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 그 조성 비율 또한 실시예에 따라 달라질 수 있다.
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.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 발생 물품"은 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물품을 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다.
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, "길이 방향"(longitudinal direction)은 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품의 길이 방향 축에 상응하는 방향을 의미할 수 있다.
이하의 실시예들에서, "시트"(sheet)는 그의 두께보다 실질적으로 큰 폭 및 길이를 갖는 박층 요소를 의미할 수 있다. 당해 기술 분야에서, 시트란 용어는 웹(web), 필름(film) 등의 용어와 혼용되어 사용될 수도 있다.
이하에서는, 본 개시의 다양한 실시예들에 대하여 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치(100)를 개략적으로 나타내는 예시적인 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치(100)는 하우징, 마우스피스부(110), 히터부, 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)는 사용자로부터 명령 등을 입력받기 위한 입력 모듈(e.g. 버튼, 터치 가능한 디스플레이 등)과 에어로졸 발생 장치(100)의 상태, 흡연 정보 등을 출력하는 출력 모듈(e.g. LED, 디스플레이, 진동 모듈)을 더 포함할 수도 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(100)의 각 구성요소에 대하여 설명하도록 한다.
하우징은 에어로졸 발생 장치(100)의 외관을 형성할 수 있다. 하우징은 외력으로부터 내부의 구성요소들을 보호할 수 있는 소재로 구현되는 것이 바람직할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 하우징은 에어로졸 발생 물품(150)이 삽입되기 위한 공간을 형성할 수 있다. 또는, 하우징은 에어로졸 발생 물품(150)이 내부의 가열 공간(141)에 삽입될 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 가령, 하우징은 일면이 개방(e.g. 전면 개방)되거나 일부가 분리(e.g. 상부와 하부 분리)되는 구조를 가질 수 있고, 사용자는 일면을 개방하거나 일부를 분리하여 에어로졸 발생 물품(150)을 가열 공간(141)에 삽입(장착)할 수 있다.
다음으로, 마우스피스부(110)는 에어로졸 발생 장치(100)의 일단에 위치하여 사용자의 구부와 접촉하는 마우스피스로서 기능할 수 있다. 사용자는 마우스피스부(110)를 통해 퍼프를 행함으로써 에어로졸을 흡입할 수 있다. 마우스피스부(110)는 하우징의 일부를 차지하는 형태로 구현될 수도 있고, 에어로졸 발생 장치(100)에 장착되는 별도의 구조물의 형태로 구현될 수도 있다.
다음으로, 히터부는 가열 공간(141) 내에 위치한 에어로졸 발생 물품(150)을 가열함으로써 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터부의 동작은 제어부(120)에 의해 제어될 수 있다.
도시된 바와 같이, 히터부는 하나 이상의 레이저 조사부(140)를 포함할 수 있다. 레이저 조사부(140)는 에어로졸 발생 물품(150)의 표면에 레이저(laser)를 조사함으로써 예열 시간 없이 즉각적으로 에어로졸 발생시킬 수 있다. 레이저 조사부(140)는 레이저 광을 발산(조사)하는 모듈로서, 예를 들어 반도체 유형의 레이저 다이오드로 구현될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 레이저 광은 예를 들어 적외선 파장을 갖는 광일 수 있으나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것도 아니다. 경우에 따라, 레이저 조사부(140)는 "레이저 광원(140)"으로 칭해질 수도 있다.
도 1은 에어로졸 발생 장치(100)가 2개의 레이저 조사부(140)를 구비한 것을 예로써 도시하고 있으나, 에어로졸 발생 장치(100)는 하나의 레이저 조사부(140)를 구비할 수도 있고 3개 이상의 레이저 조사부(140)를 구비할 수도 있음은 물론이다.
히터부의 세부 구성 및 동작에 관하여서는 도 4 이하의 도면을 참조하여 추후에 상세하게 설명하도록 한다.
한편, 에어로졸 발생 물품(150)은 고체상의 에어로졸 형성 기재(151)를 포함할 수 있다. 가령, 에어로졸 발생 물품(150)은 도시된 바와 같이 에어로졸 형성 기재(151)와 이의 홀더(152)로 구성될 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 에어로졸 발생 물품(150)은 에어로졸 형성 기재(151)의 표면이 외부로 노출되어 레이저에 의해 직접적으로 가열될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 가령, 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(150)은 래퍼(wrapper)에 의해 감싸지지 않은 에어로졸 형성 기재(151)가 홀더(152)에 장착되어 있는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 에어로졸 발생 물품(150)은 카트리지의 형태로 제조될 수 있다. 다시 말해, 에어로졸 발생 물품(150)은 에어로졸 형성 기재(151)가 소진된 후에 교체되는 형태로 제조될 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
에어로졸 형성 기재(151)의 형태, 두께 및/또는 크기 등은 다양하게 설계 및 제조될 수 있다. 다만, 국소 표면을 가열하는 레이저 광의 특성을 잘 활용하기 위해서는 에어로졸 형성 기재(151)가 얇은 두께로 제조되는 것이 바람직할 수 있다.
몇몇 실시예들에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 에어로졸 형성 기재(151)가 원통 형태로 제조될 수 있다. 가령, 시트(또는 평면) 형태의 에어로졸 형성 기재(153; e.g. 판상엽 등과 같은 시트 형태의 담배 물질)를 가공하여 속이 빈 원통 형태의 에어로졸 형성 기재(151)가 제조될 수 있다. 이러한 경우, 레이저 가열에 의해 즉각적인 에어로졸 발생이 보장될 수 있으며, 에어로졸 형성 기재(151) 전체가 용이하게 가열될 수도 있다. 부연 설명하면, 레이저에 의해 에어로졸 형성 기재(151)의 외면만이 가열되더라도 얇은 두께로 인해 에어로졸 형성 기재(151)의 내부까지 가열되며 에어로졸이 즉각적으로 발생될 수 있다. 그리고, 후술되는 바와 같이, 에어로졸 형성 기재(151)의 회전 이동에 의해 에어로졸 형성 기재(151) 전체가 용이하게 가열될 수 있다(도 4 및 도 5의 설명 부분 참조).
다른 몇몇 실시예들에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 에어로졸 형성 기재(151)가 평면 형태로 제조될 수 있다. 가령, 시트 형태의 에어로졸 형성 기재(e.g. 153)가 그대로 이용되거나, 시트 형태의 에어로졸 형성 기재(e.g. 153)를 여러 겹으로 적층하여 에어로졸 형성 기재(151)가 제조될 수 있다. 이러한 경우에도, 레이저 가열에 의해 즉각적인 에어로졸 발생이 보장될 수 있으며, 에어로졸 형성 기재(151) 전체가 용이하게 가열될 수 있다. 부연 설명하면, 레이저에 의해 에어로졸 형성 기재(151)의 외면만이 가열되더라도 얇은 두께로 인해 에어로졸 형성 기재(151)의 내부까지 가열되며 에어로졸이 즉각적으로 발생될 수 있다. 그리고, 후술되는 바와 같이, 에어로졸 형성 기재(151)의 직선 이동에 의해 에어로졸 형성 기재(151) 전체가 용이하게 가열될 수 있다(도 6의 설명 부분 참조).
또 다른 몇몇 실시예들에서, 에어로졸 형성 기재(151)는 도 2 또는 도 3에 예시된 바와 다른 형태로 제조될 수도 있다.
앞선 실시예들에서, 가공된 에어로졸 형성 기재(151) 또는 시트 형태의 에어로졸 형성 기재(e.g. 153)의 두께는 대략 5mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 대략 3mm, 2mm 또는 1mm 이하일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서, 조사된 레이저에 의해 에어로졸 형성 기재(151)의 내부까지 충분하게 가열될 수 있다.
또한, 에어로졸 형성 기재(151)의 크기는 가열 공간(141)의 크기, 흡연 횟수 등을 고려하여 적절하게 결정될 수 있다. 가령, 에어로졸 형성 기재(151)의 크기는 에어로졸 발생 물품(150)의 목표 흡연 횟수에 기초하여 결정될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 에어로졸 발생 물품(150)과 레이저 조사부(140) 중 적어도 하나가 가열 중에 이동되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 이동에 의해 레이저의 조사 위치(즉, 에어로졸 형성 기재 151에 레이저가 조사되는 위치 또는 가열 지점)가 변경될 수 있다. 여기서, 이동은 회전 이동, 직선 이동뿐만 아니라 고정된 위치에서 각도가 이동(조절)되는 것 또한 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 에어로졸 발생 물품(150)과 레이저 조사부(140)의 이동은 수동 방식으로 구현될 수도 있고 자동 방식으로 구현될 수 있다. 가령, 상기 이동은 제어부(120)의 제어에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 본 실시예에 관하여서는 추후 도 4 내지 도 8을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
다음으로, 배터리(130)는 에어로졸 발생 장치(100)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(130)는 히터부(e.g. 레이저 조사부 140)가 에어로졸 발생 물품(150)에 포함된 에어로졸 형성 기재(151)를 가열할 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(120)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
다음으로, 제어부(120)는 에어로졸 발생 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 히터부(e.g. 레이저 조사부 140) 및 배터리(130)의 동작을 제어할 수 있고, 에어로졸 발생 장치(100)에 포함된 다른 구성요소들의 동작도 제어할 수 있다. 제어부(120)는 배터리(130)가 공급하는 전력, 히터부(e.g. 레이저 조사부 140)의 가열 동작 등을 제어할 수 있다. 가령, 제어부(120)는 레이저 조사부(140)의 조사 세기, 조사 모양, 조사 면적 등을 제어할 수 있고, 레이저 조사부(140) 및/또는 에어로졸 발생 물품(150)의 이동을 제어할 수도 있다. 또한, 제어부(120)는 에어로졸 발생 장치(100)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(100)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
몇몇 실시예들에서는, 제어부(120)가 사용자의 퍼프가 감지됨에 응답하여 레이저 조사부(140)에 전력이 공급되도록 배터리(130)를 제어할 수도 있다. 가령, 제어부(120)는 레이저 조사부(140)에 지속적으로 전력을 공급하는 것이 아니라 퍼프 시에만 레이저 조사부(140)에 전력을 공급하도록 제어할 수 있다. 이러한 경우, 에어로졸 발생 장치(100)의 소모 전력은 크게 감소되고 가열 효율성은 크게 향상될 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.
제어부(120)의 추가적인 제어 동작에 관하여서는 추후 도 12 이하의 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
지금까지 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치(100)에 대하여 개략적으로 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 레이저 가열 방식과 얇은 두께의 에어로졸 형성 기재(151)를 채용함으로써 즉각적인 에어로졸 발생이 보장될 수 있다. 구체적으로, 얇은 두께의 에어로졸 형성 기재(151)의 표면을 레이저로 가열함으로 예열 시간 없이 에어로졸이 즉각적으로 발생될 수 있다. 이에 따라, 흡연 대기 시간이 최소화되고, 에어로졸 발생 장치(100)에 대한 사용자의 만족도는 향상될 수 있다.
이하에서는, 도 4 이하의 도면을 참조하여 레이저 기반 에어로졸 발생 장치에서 수행되는 가열 방법과 가열 제어 방법에 대하여 설명하도록 한다. 이해의 편의를 제공하기 위해, 이하에서 후술되는 방법들이 도 1에 예시된 에어로졸 발생 장치(100)에서 수행되는 것을 가정하여 설명을 이어가도록 한다.
먼저, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 개시의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 레이저 조사부(140) 및/또는 에어로졸 발생 물품(150)의 회전 이동에 기반하여 에어로졸 발생 물품(150)을 가열하는 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 조사부(140)는 고정된 위치에서 레이저를 조사하고, 에어로졸 발생 물품(150)이 회전을 통해 조금씩 상부 방향(e.g. 마우스피스부 110 방향)으로 이동될 수 있다. 또는, 도 5에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(150)이 회전을 통해 하부 방향으로 이동될 수 있다. 다시 말해, 에어로졸 발생 물품(150)의 회전 이동을 통해 레이저의 조사 위치가 변경되면서 에어로졸 형성 기재(151)가 가열될 수 있다. 이러한 경우, 적은 수의 레이저 조사부(140)를 통해서도 에어로졸 형성 기재(151) 전체가 용이하게 가열될 수 있다.
앞선 예시에서, 에어로졸 발생 물품(150) 또는 에어로졸 형성 기재(151)의 회전 이동을 구현하는 방식은 다양할 수 있다. 가령, 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(150)은 나선형(또는 스프링 형태)으로 이루어진 회전 가이드부(154)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 에어로졸 발생 물품(150)의 회전 이동은 회전 가이드부(154)를 따라 홀더(152)가 회전되는 방식으로 구현될 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 레이저 조사부(140)가 에어로졸 발생 물품(150)의 주변을 회전 이동하면서 레이저를 조사할 수도 있다.
이하에서는, 도 6을 참조하여 본 개시의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 레이저 조사부(140) 또는 에어로졸 발생 물품(150)의 직선 이동에 기반하여 에어로졸 발생 물품(150)을 가열하는 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 조사부(140)는 고정된 위치에서 레이저를 조사하고, 에어로졸 발생 물품(150)이 길이 방향(즉, 상하 방향) 또는 그의 수직 방향(즉, 좌우 방향)으로 이동될 수 있다. 다시 말해, 에어로졸 발생 물품(150)의 직선 이동을 통해 레이저의 조사 위치가 변경(e.g. 상하좌우로 변경)되면서 에어로졸 형성 기재(151)가 가열될 수 있다. 이러한 경우, 적은 수의 레이저 조사부(140)를 통해서도 에어로졸 형성 기재(151) 전체가 용이하게 가열될 수 있다.
앞선 예시에서, 에어로졸 발생 물품(150)의 직선 이동을 구현하는 방식은 다양할 수 있으며, 어떠한 방식으로 구현되더라도 무방하다.
다른 예로서, 레이저 조사부(140)가 길이 방향 또는 그의 수직 방향으로 이동하면서 레이저를 조사할 수도 있다.
이하에서는, 도 7을 참조하여 본 개시의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 방법에 대하여 설명하도록 한다. 또한, 이하에서는, 이해의 편의를 제공하기 위해, 에어로졸 형성 기재(151)가 평면형인 것을 가정하여 설명을 이어가도록 한다. 다만, 이하의 설명 내용은 에어로졸 형성 기재(151)가 원통형 또는 다른 형태인 경우에도 실질적인 기술적 사상의 변경없이 적용될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 레이저 조사부(140) 또는 에어로졸 발생 물품(150)의 각도 이동(조절)에 기반하여 에어로졸 발생 물품(150)을 가열하는 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 레이저 조사부(140)는 고정된 위치에서 조사 각도를 변경하며 에어로졸 형성 기재(151)를 가열할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 레이저 조사부(140)는 상하 각도 또는 좌우 각도를 변경하며 에어로졸 형성 기재(151)를 가열할 수 있다. 다시 말해, 레이저 조사부(141)의 각도 이동을 통해 레이저의 조사 위치가 변경(e.g. 상하좌우로 변경)되면서 에어로졸 형성 기재(151)가 가열될 수 있다. 이러한 경우, 적은 수의 레이저 조사부(140)를 통해서도 에어로졸 형성 기재(151) 전체가 용이하게 가열될 수 있다.
다른 예로서, 레이저 조사부(140)는 고정된 각도로 레이저를 조사하고, 에어로졸 발생 물품(150)의 상하좌우 각도(기울기)가 변경될 수도 있다.
한편, 도 7은 하나의 레이저 조사부(140)가 배치된 것을 예로써 도시하고 있으나, 앞서 언급한 바와 같이 복수의 레이저 조사부(140)가 배치될 수도 있다. 가령, 에어로졸 형성 기재(151)의 일면을 가열하는 제1 레이저 조사부와 다른 면(e.g. 반대면)을 가열하는 제2 레이저 조사부가 배치될 수도 있다.
이하에서는, 도 8을 참조하여 본 개시의 제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 레이저 조사부(140-1, 140-2)의 각도 이동과 에어로졸 발생 물품(150)의 직선 이동(또는 회전 이동)에 기반하여 에어로졸 발생 물품(150)을 가열하는 방법에 관한 것이다. 도 8은 복수의 레이저 조사부(140-1, 140-2)가 배치된 것을 예로써 도시하고 있으나, 경우에 따라 하나의 레이저 조사부(140)가 배치될 수도 있음은 물론이다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 레이저 조사부(140-1)는 평면형 에어로졸 형성 기재(151)의 일 면을 향해 조사 각도를 변경하며 레이저를 조사하고, 제2 레이저 조사부(140-2)는 에어로졸 형성 기재(151)의 다른 면(e.g. 반대면)을 향해 조사 각도를 변경하며 레이저를 조사할 수 있다. 그리고, 에어로졸 형성 물품(150)은 직선 이동(또는 회전 이동)을 수행할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 각 레이저 조사부(140-1, 140-2)는 상하 각도를 변경하며 에어로졸 발생 물품(150)을 가열하고, 에어로졸 발생 물품(150)은 좌우 방향(즉, 길이 방향의 수직 방향)으로 직선 이동(e.g. 직선 왕복 운동)을 수행할 수 있다. 또는, 각 레이저 조사부(140-1, 140-2)는 좌우 각도를 변경하며 에어로졸 발생 물품(150)을 가열하고, 에어로졸 발생 물품(150)은 상하 방향(즉, 길이 방향)으로 직선 이동(e.g. 직선 왕복 운동)을 수행할 수도 있다. 어떠한 경우이든, 레이저 조사부(140-1, 140-2)의 각도 이동과 에어로졸 발생 물품(150)의 직선 이동을 통해 에어로졸 형성 기재(151) 전체가 용이하게 가열될 수 있으며, 에어로졸 발생 물품(150)의 이동 정도(거리)가 크게 감소될 수 있다.
이하에서는, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 개시의 제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 방법에 대하여 설명하도록 한다.
본 실시예는 에어로졸이 발생됨에 따라 레이저 가열의 효율이 저하되는 문제점을 해결하기 위한 방법에 관한 것인데, 이해의 편의를 제공하기 위해 도 9를 참조하여 문제점에 대하여 먼저 설명하도록 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 레이저 가열에 의해 에어로졸 형성 기재(151)가 가열됨에 따라 에어로졸 형성 기재(151) 주변에 에어로졸(155)이 형성될 수 있다. 그런데, 이렇게 형성된 에어로졸(155)이 레이저 가열의 효율을 떨어뜨리는 방해 요인으로 작용할 수 있다. 가령, 레이저의 조사 경로 상에 위치한 에어로졸(155)에 의해 레이저 광의 흡수, 산란 등의 현상이 발생함으로써 레이저 가열의 효율이 저하될 수 있다. 즉, 에어로졸(155)로 인해 에어로졸 형성 기재(151)에 도달하는 레이저 광의 에너지가 감소하는 문제가 발생될 수 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 히터부는, 도 10에 도시된 바와 같이, 레이저 반사부(142)를 더 포함할 수 있다. 레이저 반사부(142)는 에어로졸 발생 물품(150)의 하부 방향에 위치하여 조사된 레이저를 상부 방향에 위치한 에어로졸 발생 물품(150)을 향해 반사시킬 수 있다. 이러한 경우, 조사된 레이저가 에어로졸 형성 기재(151) 주변의 에어로졸(155)를 우회하여 에어로졸 형성 기재(151)에 도달하거나, 기류 방향(즉, 상부 방향)으로 레이저가 반사됨에 따라 레이저와 에어로졸(155) 간의 접촉이 최소화될 수 있다. 또한, 이에 따라 에어로졸(155)로 인한 레이저 가열의 효율 저하 문제가 해결될 수 있다.
본 개시의 다른 몇몇 실시예들에서는, 도 11에 도시된 바와 같이, 히터부가 조사된 레이저를 에어로졸 형성 기재(151)까지 가이드하는 레이저 가이드부(143)를 더 포함할 수 있다. 레이저 가이드부(143)는 관(e.g. 도파관, 확산관) 형태로 이루어지고 에어로졸 형성 기재(151) 주변의 에어로졸(155)을 관통하는 형태로 배치될 수 있다. 이러한 경우, 레이저 가이드부(143) 내부의 통로를 통해 조사된 레이저가 에어로졸 형성 기재(151)까지 에너지 손실 없이 도달될 수 있어서, 에어로졸(155)로 인한 레이저 가열의 효율 저하 문제가 해결될 수 있다.
지금까지 도 4 내지 도 11을 참조하여 제1 내지 제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 방법에 대하여 설명하였다. 각 실시예들을 구분하여 설명하였으나, 상술한 실시예들은 다양한 형태로 조합될 수 있다.
이하에서는, 도 12 이하의 도면을 참조하여 에어로졸 발생 장치의 가열 제어 방법에 대하여 설명하도록 한다.
이하에서 후술될 가열 제어 방법은 프로세서를 구비한 컴퓨팅 모듈(e.g. 제어부 120)에 의해 실행되는 하나 이상의 인스트럭션들로 구현될 수 있다. 또한, 이하에서는, 이해의 편의를 제공하기 위해, 상기 가열 제어 방법이 도 1에 예시된 에어로졸 발생 장치(100)의 제어부(120)에 의해 수행되는 것을 가정하여 설명을 이어가도록 한다. 따라서, 특정 단계/동작의 수행 주체에 대한 기재가 생략된 경우, 예시된 모듈(120)에 의해 수행되는 것으로 이해될 수 있다.
먼저, 도 12를 참조하여 본 개시의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 제어 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 레이저의 조사 면적(또는 조사 모양)에 기초하여 가열 제어를 수행하는 방법에 관한 것이다. 가령, 제어부(120)는 레이저 조사부(140)를 제어하여 레이저의 조사 면적을 조절할 수 있고, 조사 면적이 조절됨에 따라 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 가열이 정밀하게 제어될 수 있다.
구체적으로, 레이저 조사부(140)가 동일한 세기(출력)로 레이저를 조사한다고 가정했을 때, 레이저가 조사된 영역(144, 145)의 면적에 따라 가열 온도(또는 가열 강도)는 달라질 수 밖에 없다. 가령, 제1 조사 영역(144)의 면적은 제2 조사 영역(145)의 면적보다 작기 때문에, 제1 조사 영역(144)이 제2 조사 영역(145)보다 높은 온도로 가열될 수 있다. 조사 면적이 작아질수록 레이저 에너지가 집약되고, 조사 면적이 커질수록 레이저 에너지가 분산되어 단위 면적당 가열 강도가 감소하기 때문이다.
따라서, 제어부(120)는 조사 면적(즉, 조사 면적의 크기)을 조절함으로써 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 정밀한 가열 제어 기능을 수행할 수 있다. 다만, 그 구체적인 가열 제어 방식은 다양할 수 있다.
일 예로서, 제어부(120)는 에어로졸 발생 물품(150)의 가열 온도에 기초하여 조사 면적의 크기를 증감시킬 수 있다. 가령, 제어부(120)는 에어로졸 발생 물품(150)의 가열 온도가 기준치 이상이라는 판단에 응답하여, 조사 면적의 크기를 증가시킬 수 있다. 또는, 제어부(120)는 에어로졸 발생 물품(150)의 가열 온도가 기준치 미만이라는 판단에 응답하여, 조사 면적의 크기를 감소시킬 수 있다. 이러한 제어에 따라, 에어로졸 발생 물품(150)의 가열 온도가 정밀하게 제어될 수 있다.
다른 예로서, 제어부(120)는 에어로졸 형성 기재(151)의 가열 상태(e.g. 탄화 정도)에 기초하여 조사 면적의 크기를 증감시킬 수 있다. 가령, 제어부(120)는 에어로졸 형성 기재(151)의 특정 부위가 기준치 이상 탄화(가열)되었다는 판단에 응답하여, 조사 면적의 크기를 증가시킬 수 있다. 또는, 제어부(120)는 에어로졸 발생 물품(150)의 특정 부위가 기준치 미만으로 탄화(가열)되었다는 판단에 응답하여, 조사 면적의 크기를 감소시킬 수 있다. 이러한 제어에 따라, 흡연 중에 탄맛이 발현되는 문제가 크게 경감될 수 있다.
또 다른 예로서, 제어부(120)는 흡연 경과 시간에 기초하여 조사 면적의 크기를 증감시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(120)는 흡연 초반에는 즉각적인 에어로졸 발생을 위해 상대적으로 작은 크기의 조사 면적으로 에어로졸 발생 물품(150)을 가열하고, 흡연 중반부터는 탄화 현상 등을 방지하기 위해 상대적으로 큰 크기의 조사 면적으로 에어로졸 발생 물품(150)을 가열할 수 있다. 즉, 제어부(120)는 지정된 시점이 경과함에 따라 레이저의 조사 면적의 크기를 증가시킬 수 있다. 경우에 따라, 흡연 후반의 끽미를 향상시키기 위해, 제어부(120)는 흡연 후반에 다시 상대적으로 작은 크기의 조사 면적으로 에어로졸 발생 물품(150)을 가열할 수도 있다.
앞선 예시들에서, 조절된(증가된) 레이저 조사 면적의 크기는 약 0.5mm2 내지 20mm2, 1mm2 내지 10mm2, 1mm2 내지 8mm2, 1mm2 내지 6mm2, 2mm2 내지 6mm2 또는 약 2mm2 내지 4mm2일 수 있다. 이러한 수치범위 내에서 에어로졸 형성 기재(151)가 적절하게 가열될 수 있다. 가령, 조사 면적의 크기가 너무 작은 경우(e.g. 0.5mm2 이하)에는 레이저 에너지가 지나치게 집약되어 에어로졸 형성 기재(151)의 국소 표면이 탄화될 수 있다. 반대로, 조사 면적의 크기가 너무 큰 경우(e.g. 10mm2 이상)에는 레이저 에너지가 지나치게 분산되어 에어로졸 형성 기재(151)가 거의 가열되지 않을 수 있다.
한편, 레이저의 조사 면적을 조절하는 구체적인 방식 또한 다양할 수 있다.
일 예로서, 초점 거리를 조절함으로써 레이저의 조사 면적이 조절될 수 있다. 레이저 조사부(140)와 에어로졸 발생 물품(150) 간의 거리가 일정할 때 초점 거리가 달라지면, 레이저가 조사되는 면적이 달라지기 때문이다. 보다 구체적인 예로서, 레이저 조사부(140)가 초점 거리 조절이 가능한 렌즈(e.g. VCM 렌즈)를 포함하는 경우, 제어부(120)가 렌즈의 초점 거리를 조절함으로써 레이저의 조사 면적을 조절할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 특성(e.g. 초점 거리, 레이저 조사 면적 등)이 다른 복수의 렌즈를 구비하고, 레이저 조사부(140)의 렌즈를 다른 렌즈로 변경(교환)함으로써 조사 면적이 조절될 수도 있다.
또 다른 예로서, 레이저 조사부(140)로부터 에어로졸 발생 물품(150)까지의 조사 거리를 조절함으로써 조사 면적이 조절될 수도 있다. 레이저 조사부(140)가 구비한 렌즈의 초점 거리가 일정할 때, 레이저 조사부(140)와 에어로졸 발생 물품(150) 간의 거리가 달라지면, 레이저가 조사되는 면적이 달라지기 때문이다. 구체적인 예로서, 제어부(120)는 레이저 조사부(140) 및/또는 에어로졸 발생 물품(150) 중 적어도 하나를 이동시킴으로써 조사 거리를 조절할 수 있다.
이하에서는, 도 13 및 도 14를 참조하여 본 개시의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 제어 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 13은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 제어 방법을 개략적으로 나타내는 예시적인 흐름도이다. 특히, 도 13은 레이저의 반사 특성에 기초하여 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 가열을 제어하는 방법을 개략적으로 도시하고 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 가열 제어 방법은 레이저 가열을 시작하는 단계 S10에서 시작될 수 있다. 가령, 제어부(120)는 레이저 조사부(140)에 전력이 공급되도록 제어할 수 있고, 전력이 공급됨에 따라 레이저 조사부(140)가 에어로졸 발생 물품(150)을 향해 레이저를 조사할 수 있다.
단계 S20에서, 에어로졸 발생 물품(150)으로부터 반사되는 레이저의 특성이 측정(분석)될 수 있다. 가령, 제어부(120)는 수광소자(e.g. 포토 다이오드)를 이용하여 에어로졸 발생 물품(150)으로부터 반사되는 레이저 광을 검출하고, 검출된 레이저 광의 특성을 측정(분석)할 수 있다. 여기서, 레이저 광의 특성은 예를 들어 양, 파장, 주파수, 에너지 레벨 등을 포함할 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
단계 S30에서, 측정 결과를 기초로 레이저가 조사된 영역(즉, 에어로졸 형성 기재 151의 레이저 조사 영역)의 가열 상태가 판단될 수 있다. 가령, 제어부(120)는 반사된 레이저의 특성에 기초하여 조사 영역의 탄화 정도, 온도 등을 판단할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 제어부(120)는 반사된 레이저의 양에 기초하여 조사 영역의 탄화 정도를 판단할 수 있다. 보다 이해의 편의를 제공하기 위하, 도 14를 참조하여 부연 설명하도록 한다.
도 14는 에어로졸 형성 기재(151)의 제2 조사 영역(147)이 제1 조사 영역(146)보다 탄화된 경우를 예로써 도시하고 있다.
도 14를 참조하면, 담배 물질과 같은 통상적인 에어로졸 형성 기재(151)는 탄화됨에 따라 색깔이 변하게 된다(e.g. 색상이 갈색->검정색->회색으로 변경됨). 또한, 색깔이 변하면 반사되는 레이저(148, 149)의 특성도 변하기 때문에, 반사되는 레이저(148, 149)의 특성에 기초하여 해당 영역(146, 147)의 탄화 정도가 판단될 수 있다. 가령, 제2 조사 영역(147)의 색깔이 탄화에 의해 갈색에서 검정색으로 변경되면, 제2 조사 영역(147)이 레이저 광을 더 많이 흡수하게 되기 때문에 반사되는 레이저(149)의 양이 줄어들게 된다. 따라서, 제어부(120)는 반사되는 레이저(149)의 양에 기초하여 제2 조사 영역(147)의 탄화 정도를 판단할 수 있다.
다시 도 13을 참조하여 설명한다.
단계 S40에서, 판단 결과를 기초로 가열 제어가 수행될 수 있다. 다만, 그 구체적인 가열 제어 방식은 다양할 수 있다.
일 예로서, 판단 결과를 기초로 레이저의 조사 위치가 제어될 수 있다. 가령, 에어로졸 형성 기재(151)의 현재 조사 영역이 기준치 이상으로 탄화된 것으로 판단된 경우, 제어부(120)는 현재 조사 영역을 다른 곳으로 변경할 수 있다(e.g. 탄화되지 않은 곳으로 변경함). 이를테면, 제어부(120)는 레이저 조사부(140) 및/또는 에어로졸 발생 물품(150)을 이동시킴으로써 현재 조사 영역을 변경할 수 있다. 제어부(120)는 하나 이상의 후보 영역에 레이저를 조사하고, 반사되는 레이저에 기초하여 각 후보 영역의 탄화 정도를 판단하며, 탄화 정도가 기준치 이하인 후보 영역으로 현재 조사 영역을 변경할 수도 있다. 또는, 제어부(120)는 랜덤한 지점으로 현재 조사 영역을 변경할 수 있다. 또는, 에어로졸 형성 기재(151)의 각 영역을 순차적으로 가열하는 경우라면, 제어부(120)는 현재 조사 영역을 다음 영역으로 변경할 수도 있다.
다른 예로서, 판단 결과를 기초로 레이저의 조사 면적이 조절될 수도 있다. 이에 관하여서는, 도 12의 설명 부분을 참조하도록 한다.
또 다른 예로서, 판단 결과를 기초로 레이저의 조사 세기가 제어될 수도 있다. 가령, 에어로졸 형성 기재(151)의 현재 조사 영역이 기준치 이상으로 탄화된 것으로 판단된 경우, 제어부(120)는 레이저의 조사 세기를 감소시킬 수 있다. 반대의 경우라면, 제어부(120)는 레이저의 조사 세기를 증가시킬 수 있다.
또 다른 예로서, 판단 결과를 기초로 레이저 조사부(140) 및/또는 에어로졸 발생 물품(150)의 이동 속도가 제어될 수도 있다. 가령, 에어로졸 형성 기재(151)의 현재 조사 영역이 기준치 이상으로 탄화된 것으로 판단된 경우, 제어부(120)는 레이저 조사부(140) 및/또는 에어로졸 발생 물품(150)의 이동 속도를 증가시킬 수 있다. 반대의 경우라면, 제어부(120)는 상기 이동 속도를 감소시킬 수 있다.
이하에서는, 도 15를 참조하여 본 개시의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 제어 방법에 대하여 설명하도록 한다. 도 15에서, 화살표의 굵기는 이동 속도(V1, V2)의 크기를 의미한다.
도 15를 참조하면, 본 실시예는 에어로졸 발생 물품(150) 및/또는 레이저 조사부(140)의 이동 속도에 기초하여 가열 제어를 수행하는 방법에 관한 것이다. 가령, 도시된 바와 같이, 제어부(120)는 에어로졸 발생 물품(150)의 이동 속도(e.g. V1, V2)를 제어하여 에어로졸 발생 물품(150)에 조사되는 단위 면적당 레이저 에너지의 양(즉, 단위 면적당 레이저의 조사 시간 또는 단위 면적당 가열 강도)을 조절할 수 있고, 이에 따라 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 가열이 정밀하게 제어될 수 있다.
구체적으로, 레이저 조사부(140)가 동일한 세기(출력)와 조사 면적으로 레이저를 조사한다고 가정했을 때, 에어로졸 발생 물품(150)의 이동 속도(e.g. V1, V2)에 따라 조사 영역(156, 157)의 가열 강도(또는 가열 온도)는 달라질 수 밖에 없다. 가령, 에어로졸 발생 물품(150)이 상대적으로 느린 속도(V1)로 이동하는 경우에는, 조사 영역(156)이 레이저에 노출되는 시간이 길기 때문에 상대적으로 높은 강도로 가열될 수 있다. 이와 반대로, 에어로졸 발생 물품(150)이 상대적으로 빠른 속도(V2)로 이동하는 경우에는, 조사 영역(157)에 레이저에 노출되는 시간이 짧기 때문에 상대적으로 낮은 강도로 가열될 수 있다.
따라서, 제어부(120)는 레이저 조사부(140) 및/또는 에어로졸 발생 물품(150)의 이동 속도를 조절함으로써 에어로졸 발생 물품(150)에 대한 가열을 정밀하게 제어할 수 있다. 가령, 제어부(120)는 레이저 조사부(140) 및/또는 에어로졸 발생 물품(150)의 이동 속도를 증감시킴으로써 에어로졸 발생 물품(150)의 가열 강도(정도)를 정밀하게 제어할 수 있다(e.g. 이동 속도를 감소시킴으로써 가열 강도를 올림, 이동 속도를 증가시킴으로써 가열 강도를 낮춤).
지금까지 도 12 내지 도 15를 참조하여 본 개시의 제1 내지 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 제어 방법에 대하여 설명하였다. 각 실시예들을 구분하여 설명하였으나, 상술한 실시예들은 다양한 형태로 조합될 수 있다.
지금까지 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 본 개시의 기술적 사상 또는 제어부(120)의 동작에 관한 기술적 사상의 적어도 일부는 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체 상에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는, 예를 들어 이동형 기록 매체(CD, DVD, 블루레이 디스크, USB 저장 장치, 이동식 하드 디스크)이거나, 고정식 기록 매체(ROM, RAM, 컴퓨터 구비 형 하드 디스크)일 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록된 상기 컴퓨터 프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 다른 컴퓨팅 장치에 전송되어 상기 다른 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 상기 다른 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다.
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: 에어로졸 발생 장치
110: 마우스피스부
120: 제어부
130: 배터리
140, 140-1, 140-2: 레이저 조사부
141: 가열 공간
142: 레이저 반사부
143: 레이저 가이드부
144, 145, 146, 147, 156, 157: 조사 영역
148, 149: 반사 레이저
150: 에어로졸 발생 물품
151, 153: 에어로졸 형성 기재
152: 홀더
154: 회전 가이드부
155: 에어로졸

Claims (12)

  1. 레이저를 조사하여 에어로졸 발생 물품을 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 레이저 조사부; 및
    상기 레이저의 조사 면적이 조절되도록 상기 레이저 조사부를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 레이저 조사부에서 조사된 상기 레이저는 상기 에어로졸 발생 물품에 도달하며, 상기 에어로졸 발생 물품에 도달한 상기 레이저의 에너지에 의해 상기 에어로졸 발생 물품이 가열되어 상기 에어로졸이 발생되고,
    상기 제어부는,
    상기 에어로졸 발생 물품으로부터 반사되는 레이저의 양에 기초하여 상기 에어로졸 발생 물품의 레이저 조사 영역의 탄화 정도를 판단하고,
    상기 판단 결과에 기초하여 상기 에어로졸 발생 물품의 레이저 조사 영역 변경, 상기 레이저의 조사 면적 조절, 및 상기 에어로졸 발생 물품과 상기 레이저 조사부 사이의 상대적 이동 속도 조절 중 적어도 하나의 가열 제어 방식을 이용하여 상기 에어로졸 발생 물품에 대한 가열을 제어하는,
    에어로졸 발생 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 물품은 래퍼(wrapper)에 의해 감싸지지 않은 원통형의 에어로졸 형성 기재로 이루어지는,
    에어로졸 발생 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 물품은 래퍼(wrapper)에 의해 감싸지지 않은 평면형의 에어로졸 형성 기재로 이루어지는,
    에어로졸 발생 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 지정된 시점이 경과함에 따라 상기 레이저의 조사 면적의 크기를 증가시키는,
    에어로졸 발생 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 조절된 조사 면적의 크기는 1mm2 내지 10mm2인,
    에어로졸 발생 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저 조사부는 초점 거리 조절이 가능한 렌즈를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 렌즈의 초점 거리를 조절함으로써 상기 레이저의 조사 면적을 조절하는,
    에어로졸 발생 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 레이저 조사부로부터 상기 에어로졸 발생 물품까지의 조사 거리를 조절함으로써 상기 레이저의 조사 면적을 조절하는,
    에어로졸 발생 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 물품 및 상기 레이저 조사부 중 적어도 하나는 이동 가능하도록 구성되는,
    에어로졸 발생 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 물품이 탄화됨에 따라 상기 에어로졸 발생 물품의 색깔은 변하고,
    상기 제어부는 색깔이 변한 상기 에어로졸 발생 물품으로부터 반사된 레이저의 양이 변하는 특성에 기초하여 상기 에어로졸 발생 물품의 상기 레이저 조사 영역의 탄화 정도를 판단하는,
    에어로졸 발생 장치.
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