KR102546746B1 - 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

Abstract

에어로졸 생성 장치는 기화 가능한 에어로졸 생성 물질을 보유하고 광을 투과시킬 수 있는 저장조와, 저장조를 향하여 광을 방출하는 광원과, 광을 수광하면 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하여 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되고 광원으로부터 방출된 광의 일부를 반사하여 에어로졸 생성 물질을 가열하는 제1 가열체와, 제1 가열체에 의해 가열된 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 외부로 배출하는 통로를 포함한다.

Description

에어로졸 생성 장치{Aerosol generating device}

실시예들은 에어로졸 생성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광에 의해 가열되는 나노 입자를 이용하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.

근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 또는 카트리지 내의 에어로졸 생성 물질을 가열함에 따라 에어로졸을 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 카트리지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

전기 저항식 히터를 사용하는 에어로졸 생성 장치의 경우 액체를 흡수하는 심지(wick)가 충분하게 적셔지지 않은 상태에서 히터가 작동하면 에어로졸에서 탄 맛이 느껴지는 등의 현상이 발생하여 사용자가 불쾌감을 겪을 수 있다. 또한 에어로졸이 발생하는 양인 '무화량'은 심지에 감겨 있는 히터 코일의 면적과 감김 수(턴수)와 연관되므로, 무화량을 풍부하게 조정하기 위해 히터 코일의 제작 및 설치에 많은 노력을 기울여야 한다.

또한 전기 저항식 히터를 사용하는 에어로졸 생성 장치에서 풍부한 무화량의 에어로졸을 생성하기 위해서는 히터에 큰 전력이 공급되어야 하므로 무화량과 관련한 에너지 효율이 낮은 한계가 존재한다.

실시예들은 광(光)에 의해 가열되는 나노 입자를 이용하여 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있어서 풍부한 무화량을 갖는 양질의 에어로졸을 생성할 수 있으며 에너지 효율이 향상된 에어로졸 생성 장치를 제공한다.

본 실시예들이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.

실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치는 기화 가능한 에어로졸 생성 물질을 보유하고 광을 투과시킬 수 있는 저장조와, 저장조를 향하여 광을 방출하는 광원과, 광을 수광하면 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하여 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되고 광원으로부터 방출된 광의 일부를 반사하여 에어로졸 생성 물질을 가열하는 제1 가열체와, 제1 가열체에 의해 가열된 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 외부로 배출하는 통로를 포함한다.

실시예들에서 에어로졸 생성 물질인 액상 조성물을 가열하기 위한 방법으로서 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance) 기술이 적용될 수 있다.

표면 플라즈몬 공명 기술은 금속 나노 입자의 진동을 통하여 금속을 가열시키는 방법이다. 금속의 내부에는 수많은 자유 전자들이 존재하는데 자유 전자는 금속 원자에 속박되어 있지 않으므로 외부의 특정 자극(예를 들어 광의 입사)에 쉽게 반응할 수 있다. 특히, 금속이 나노 수준의 크기를 가지면 금속이 갖는 자유 전자의 거동에 의해 표면 플라즈몬 공명 특성이 나타날 수 있다.

표면 플라즈몬 공명은 도체인 금속 나노 입자 표면의 공기, 물 등의 유전체 사이에 광이 입사할 때 광이 갖는 특정 에너지의 전자기장에 의한 공명현상으로 인하여 금속 표면의 자유 전자들이 집단적으로 진동하는 현상을 말한다. 금속 나노 입자의 표면의 자유 전자들은 집단적 진동에 따라 분극화될 수 있다.

이때 금속 표면의 자유 전자들이 진동함에 따라 금속 나노 입자는 가열될 수 있다. 금속 나노 입자가 가열됨에 따라 금속 나노 입자를 포함하는 물체는 온도가 상승하여 히터로서 기능할 수 있다. 이에 따라 에어로졸 생성 장치는 금속 나노 입자를 포함하는 물체를 히터로서 사용하여 액상 조성물을 가열할 수 있다. 액상 조성물이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성되어 사용자에게 제공될 수 있다.

상술한 바와 같은 실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치에서는 나노 입자를 갖는 제1 가열체가 광을 수광하여 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 가열 작용과 광의 일부를 반사하는 반사 작용을 실행함으로써 에어로졸 생성에 적합한 온도 환경을 조성할 수 있다. 이와 같이 에어로졸 생성 장치가 광을 이용하여 에어로졸 생성 물질을 가열함으로써 풍부한 무화량의 에어로졸을 생성할 수 있으므로 에너지 효율이 향상된다.

도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 결합관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 작동상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ'의 선을 따라 취한 횡방향의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 결합관계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소를 도시한 단면도이다.
도 6a는 도 5에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소의 결합관계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6b는 도 5에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소의 변형예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8a는 도 7에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 관계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8b는 도 7에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 변형예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 횡방향 단면도이다.

실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 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 실시예들의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 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.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예들에 대하여 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 의해 한정되지 않는다.

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

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

명세서 전체에서 구성 요소의 '길이 방향'은 구성 요소가 구성 요소의 일 방향 축을 따라 연장하는 방향일 수 있으며, 이때 구성 요소의 일 방향 축은 일 방향 축을 가로지르는 타 방향 축보다 구성 요소가 더 길게 연장하는 방향을 의미할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 결합관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(5)는 기화 가능한 에어로졸 생성 물질(11)을 보유하며 광을 투과시킬 수 있는 저장조(10)와, 저장조(10)를 향하여 광을 방출하는 광원(20)과, 광을 수광하여 열을 발생함으로써 에어로졸 생성 물질(11)을 가열하는 제1 가열체(30)와, 제1 가열체(30)에 의해 가열된 에어로졸 생성 물질(11)로부터 생성한 에어로졸을 외부로 배출하는 통로(12)를 포함한다.

실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치(5)의 제1 가열체(30)는 표면 플라즈몬 공명 특성을 이용하여 저장조(10)가 보유하는 에어로졸 생성 물질(11)을 가열하는 히터의 기능을 수행할 수 있다.

에어로졸 생성 장치(5)는 카트리지(7)와 본체(8)를 포함한다. 에어로졸 생성 장치(5)의 사용 중에는 카트리지(7)와 본체(8)가 결합 상태를 유지할 수 있고 에어로졸 생성 장치(5)의 사용 후에는 카트리지(7)와 본체(8)가 서로 분리될 수 있다.

카트리지(7)는 저장조(10), 통로(12) 및 마우스피스(7m)를 포함할 수 있다. 본체(8)는 광원(20), 프로세서(70) 및 배터리(80)를 포함할 수 있다. 다만, 카트리지(7) 및 본체(8)에 포함되는 요소들은 필요에 따라 변경될 수 있다.

본체(8)의 배터리(80)는 에어로졸 생성 장치(5)가 동작하는 데 필요한 전력을 공급한다. 배터리(80)는 광원(20)과 전기적으로 연결되어 광원(20)에 전력을 공급할 수 있다. 또한 배터리(80)는 에어로졸 생성 장치(5)의 다른 하드웨어 구성들의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(80)는 충전이 가능한 배터리(80)거나 일회용 배터리(80)일 수 있다. 예를 들어, 배터리(80)는 리튬폴리머 배터리(80)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

프로세서(70)는 에어로졸 생성 장치(5)의 전반적인 동작을 제어하는 하드웨어이다. 프로세서(70)는 광원(20)과 전기적으로 연결되어 광원(20)을 광을 방출하는 온(on) 상태 또는 광 방출을 중단한 오프(off) 상태로 변경할 수 있다.

프로세서(70)는 복수 개의 프로세서(70)를 포함할 수 있다. 프로세서(70)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있다. 프로세서(70)는 범용적인 마이크로 프로세서(70)와 마이크로 프로세서(70)에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한 프로세서(70)는 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있다.

도 2는 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 작동상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

본체(8)에 카트리지(7)가 결합한 상태에서 에어로졸 생성 장치의 작동이 개시될 수 있다. 본체(8)의 광원(20)은 배터리(80)로부터 전력을 공급받아 저장조(10)를 향하여 광을 방출한다.

저장조(10)는 예를 들어 액체 상태의 에어로졸 생성 물질(11)을 내부에 보유하며 외부로부터 전달된 광을 투과시킬 수 있다. 저장조(10)와 카트리지(7)의 외벽은 광을 투과시킬 수 있도록 광투과성 소재를 포함할 수 있고, 예를 들어 유리, 플라스틱 등의 소재를 포함할 수 있다. 저장조(10)와 카트리지(7)의 외벽은 광투과성을 갖도록 전체적으로 투명하게 제작될 수 있고, 저장조(10)와 카트리지(7)의 외벽에서 일부 영역만이 투명하거나 일부 영역에 광을 투과시키는 투과창이 설치될 수 있다.

에어로졸 생성 물질은 니코틴, 프로필렌글리콜(PG), 및 글리세린 중 적어도 하나 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 니코틴은 담뱃잎을 성형하거나, 재구성함으로써 획득되는 담배 물질에 포함되는 니코틴일 수 있다. 또한 니코틴은 자연적으로 발생하는 니코틴 또는 합성 니코틴일 수 있다. 예를 들어, 니코틴은 프리 베이스 니코틴(free base nicotine), 니코틴 염(nicotine salt) 또는 이들의 조합 중 하나를 포함할 수 있다.

에어로졸 생성 물질은 니코틴 또는 니코틴 염을 포함할 수도 있다. 니코틴 염은 니코틴에 유기산 또는 무기산을 포함하는 적절한 산을 첨가함으로써 형성될 수 있다. 니코틴은 자연적으로 발생하는 니코틴 또는 합성 니코틴으로서, 액상 에어로졸 생성 물질의 총 용액 중량에 대한 임의의 적절한 중량의 농도를 가질 수 있다.

니코틴 염의 형성을 위한 산은 혈중 니코틴 흡수 속도, 에어로졸 생성 장치(5)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 산들의 혼합이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

액상 에어로졸 생성 물질에 포함된 프로필렌글리콜 및 글리세린은 에어로졸 형성제로서, 프로필렌글리콜 및 글리세린이 무화될 경우 에어로졸이 생성될 수 있다. 예를 들어, 액상 에어로졸 생성 물질은 니코틴이 첨가된 임의의 중량비의 글리세린 및 프로필렌 글리콜 용액을 포함할 수 있다.

액상 에어로졸 생성 물질은 또한 예를 들어, 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 및 비타민 혼합물의 어느 하나의 성분이나, 이들 성분의 혼합물을 더 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.

에어로졸 생성 장치(5)의 카트리지(7)는 저장조(10)의 에어로졸 생성 물질(11)로부터 발생한 에어로졸을 외부로 배출하기 위한 통로(12)를 포함한다. 통로(12)는 카트리지(7)의 내부에서 저장조(10)의 외벽과 직접 접촉하도록 형성된다. 통로(12)는 저장조(10)의 외벽을 따라 마우스피스(7m)에 이르도록 연장한다.

통로(12)는 에어로졸 생성 물질이 무화되어 생성된 에어로졸이 통과하는 유동 경로를 제공한다. 통로(12)는 생성된 에어로졸이 통과하는 기류 패스의 일부를 형성할 수 있다. 기류 패스는 에어로졸이 발생하는 저장조(10)의 외벽과, 통로(12)와 에어로졸 생성 장치(5)의 마우스피스(7m)를 포함하는 경로일 수 있다. 통로(12)에서 액상 에어로졸 생성 물질이 무화되어 생성된 에어로졸은 통로(12)를 따라 에어로졸 생성 장치(5)의 마우스피스(7m)로 유동할 수 있다.

도 1 및 도 2에서 통로(12)는 저장조(10)의 외부에 배치되지만, 실시예들은 통로(12)의 위치에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어 통로(12)는 저장조(10)의 내부에 위치하며 저장조(10)의 내부에서 저장조(10)의 길이 방향 축을 따라 연장할 수 있다. 통로(12)는 저장조(10) 내부에 공동을 형성하도록 소정 폭을 가질 수 있다.

일 예시로서, 통로(12)는 저장조(10)의 길이 방향 축을 따라 일정한 폭을 가질 수 있다. 다른 예시로서, 통로(12)는 저장조(10)의 길이 방향 축을 따라 변경되는 폭을 가질 수 있으나, 통로(12)의 크기 및 형상은 필요에 따라 변경될 수 있다.

에어로졸 생성 장치(5)는 통로(12)와 저장조(10)를 향하여 광을 조사하는 광원(20)을 포함한다. 광원(20)은 LED(Light Emitting Diode) 또는 레이저를 포함할 수 있다. 광원(20)에 전력이 공급되면 광원(20)이 광을 발생시켜 통로(12)와 저장조(10)를 향하여 광을 방출시킬 수 있다.

또한 광원(20)은 별도의 광 생성 장치가 아닌 태양광을 결집시키는 광학요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(20)은 외부의 태양광을 결집시켜 통로(12)를 향하여 방출시키는 렌즈를 포함할 수 있다. 광원(20)이 태양광을 결집시킬 때 별도의 전력 소모 없이 통로(12)를 향하여 광을 방출시킬 수 있다. 이에 따라 에어로졸 생성 장치(5)의 전력 소모가 감소될 수 있다.

제1 가열체(30)는 광을 수광함으로써 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함한다. 나노 입자는 금속 나노 입자일 수 있다. 제1 가열체(30)는 통로(12)의 적어도 일부를 둘러싸도록 저장조(10)의 외부에 배치된다.

금속 입자가 나노 크기일 때 금속의 자유 전자의 거동에 의해 표면 플라즈몬 공명 특성이 나타날 수 있다. 표면 플라즈몬 공명은 도체인 금속 나노 입자 표면에 광이 입사하면 광이 가지는 특정 에너지의 전자기장과의 공명으로 인하여 금속 표면의 자유 전자들이 집단적으로 진동하는 현상을 말한다.

광원(20)에서 방출된 광이 통로(12)를 통과하여 제1 가열체(30)에 입사하면, 제1 가열체(30)의 표면의 금속 나노 입자의 자유 전자들이 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 집단으로 진동할 수 있다. 금속 나노 입자의 자유 전자들이 집단으로 진동함에 따라 금속 나노 입자가 가열될 수 있다. 제1 가열체(30)의 표면의 금속 나노 입자가 가열됨에 따라 제1 가열체(30)의 표면의 온도가 상승하므로 제1 가열체(30)는 에어로졸 생성 물질(11)을 가열하여 에어로졸을 생성하는 히터(heater)의 기능을 수행할 수 있다.

금속 나노 입자를 포함하는 제1 가열체(30)는 통로(12)를 향해 공급되는 저장조(10)의 에어로졸 생성 물질(11)을 가열할 수 있다. 즉, 제1 가열체(30)는 에어로졸 생성 물질(11)을 가열하는 히터로서 기능한다. 에어로졸 생성 물질은 제1 가열체(30)에서 생성된 열과 제1 가열체(30)에서 반사된 광에 의해 열을 전달받아 에어로졸로 무화될 수 있다.

제1 가열체(30)는 광을 수광함으로써 열을 발생함과 동시에 광원(20)으로부터 방출된 광의 일부를 반사하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 가열체(30)가 광을 수광하여 열을 발생함과 동시에 광의 일부는 반사함으로써 통로(12)에서 이루어지는 에어로졸 생성 작용, 즉 무화작용이 극대화될 수 있다.

제1 가열체(30)는 광원(20)으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 금속 나노 입자를 포함할 수 있다. 제1 가열체(30)의 금속 나노 입자는 나노 크기의 금속 입자일 수 있으며 제1 가열체(30)는 예를 들어 통로(12)를 향하는 저장조(10)의 외벽 표면에 금속 나노 입자를 도포함으로써 형성된 금속 나노 입자층으로 구현될 수 있다.

제1 가열체(30)는 서로 다른 파장의 광에 각각 진동함으로써 가열되는 복수 개의 종류의 금속 나노 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 가열체(30)는 400nm의 파장을 갖는 광에 의해 진동하여 가열될 수 있는 제1 금속 나노 입자와, 500nm의 파장을 갖는 광에 의해 진동하여 가열될 수 있는 제2 금속 나노 입자를 포함할 수 있다. 또한 제1 가열체(30)는 3 이상의 복수 개의 종류의 금속 나노 입자를 포함할 수 있으며, 각각의 금속 나노 입자가 진동하는 파장은 금속의 종류에 따라 변경될 수 있다.

제1 가열체(30)가 복수 개의 종류의 금속 나노 입자를 포함하는 경우, 제1 가열체(30)를 가열하기 위해 사용되는 광의 파장이 복수 개일 수 있다. 즉 제1 가열체(30)는 특정 파장이 아니라 소정 범위 내의 파장을 갖는 광에 의해 가열될 수 있다.

광원(20)으로부터 방출된 광은 예를 들어 380nm 내지 780nm 또는 400nm 내지 750nm의 파장을 가질 수 있다. 380nm 내지 780nm 또는 400nm 내지 750nm의 파장은 가시광선으로서 광원(20)으로부터 용이하게 생성 및 방출될 수 있다. 또한 가시광선은 태양광으로부터 입사될 수 있으며, 광원(20)은 태양광을 집결시켜 통로(12)를 향하여 방출시키기 위한 광학소자를 포함할 수 있다.

도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ'의 선을 따라 취한 횡방향의 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 결합관계를 개략적으로 도시한 사시도이다.

제1 가열체(30)는 금속 나노 입자가 배치되어 광원(20)으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 가열면(31)과, 광원(20)으로부터 방출된 광의 일부를 반사하는 반사면(32)을 포함한다. 반사면(32)은 광을 반사할 수 있는 고내열성 및 광반사성 금속 소재를 포함하거나 금속층을 포함할 수 있다.

반사면(32)는 제1 가열체(30)에서 가열면(31)의 이외의 영역의 표면을 매끄럽게 가공하여 반사 기능을 부여하는 방식으로 형성될 수도 있고, 고내열성 반사판 또는 반사필름을 별도로 제작하여 제1 가열체(30)의 표면에 반사판이나 반사필름을 부착하거나, 고내열성 반사물질을 제1 가열체(30)의 표면에 도포하거나 증착하는 등의 방식으로 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4에서 저장조(10)는 전체적으로 원통형상을 가지며, 제1 가열체(30)의 가열면(31)과 반사면(32)은 저장조(10)의 원주 방향을 따라 차례로 번갈아 배치된다. 또한 저장조(10)의 상측 가장자리와 하측 가장자리의 각각에는 저장조(10)의 원주 방향을 따라 연장하는 흡수체(17)가 배치된다.

실시예들은 상술한 바와 같은 저장조(10)의 형상에 의해 제한되는 것은 아니며, 저장조(10)는 예를 들어 타원 또는 다각형의 단면 형상을 갖는 통 형상을 가질 수 있다.

또한 실시예들은 제1 가열체(30)의 가열면(31)과 반사면(32)과 흡수체(17)의 배치 위치 및 구조에 의해 제한되는 것은 아니며, 제1 가열체(30)의 가열면(31)과 반사면(32)과 흡수체(17)의 배치 위치, 구조, 형상, 및 개수 등은 다양하게 변형될 수 있다.

광원(20)은 저장조(10)의 외부에서 통로(12)를 향하도록 배치될 수 있다. 광원(20)은 복수 개가 배치될 수 있으며, 복수 개의 광원(20)의 각각은 통로(12)를 바라보는 방향으로 배열될 수 있다. 통로(12)가 저장조(10)의 길이 방향 축을 따라 연장하도록 형성될 때, 복수 개의 광원(20)도 저장조(10)의 길이 방향 축을 따라 연장할 수 있다. 복수 개의 광원(20)은 저장조(10)의 중심 축을 바라보는 방향으로 배열될 수 있으나, 통로(12)의 배치에 따라 복수 개의 광원(20)이 배열되는 방향은 변경될 수 있다. 복수 개의 광원(20)은 저장조(10)를 중심으로 원주 방향을 따라 배열될 수 있다.

저장조(10)는 내부에 에어로졸 생성 물질(11)을 보유함과 동시에 보유한 에어로졸 생성 물질(11)을 통로(12)를 향하여 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 저장조(10)는 내부에 보유하는 에어로졸 생성 물질(11)을 통로(12)를 향하여 공급하기 위해 저장조(10)의 외부에 배치된 흡수체(17)를 포함한다. 흡수체(17)는 예를 들어 액체를 흡수하여 보유할 수 있는 펠트(felt)와 같은 천 소재 또는 솜, 다공성 플라스틱, 다공성 세라믹 등의 소재를 포함할 수 있다.

저장조(10)가 통로(12)를 향하여 에어로졸 생성 물질(11)을 공급하는 기능과 관련하여, '공급'은 통로(12)의 내부에서 액체 상태의 물질이 자유롭게 흐르는 정도로 유지하는 것을 의미하는 것은 아니고 저장조(10)의 표면의 적어도 일부 영역에서 에어로졸 생성 물질(11)을 물방울 형태로 유지하거나 저장조(10)의 표면의 적어도 일부 영역에서 에어로졸 생성 물질(11)이 액체 막의 형태로 유지하는 것을 의미할 수 있다. 저장조(10)가 에어로졸 생성 물질(11)을 물방울 또는 액체 막의 형태로 유지함으로써 저장조(10)의 표면에서 에어로졸 생성 물질(11)이 가열되어 에어로졸로 변화하는 '무화작용'이 원활하게 발생할 수 있다.

실시예들은 상술한 바와 같은 에어로졸 생성 물질(11)을 흡수체(17)로 전달하기 위한 저장조(10)의 구조에 의해 제한되지 않으며, 저장조(10)가 에어로졸 생성 물질(11)을 통로를 향하여 전달하기 위해 다양한 방식의 수단이 저장조(10)에 적용될 수 있다. 예를 들어 저장조(10)의 전체를 다공성 소재 또는 모세관 소재로 제작할 수 있다. 저장조(10)가 예를 들어 모세관 현상 등에 의해 액체가 투과할 수 있는 다공성 소재로 제작된 경우, 저장조(10)의 표면에 배치된 흡수체(17)가 저장조(10)의 벽을 투과하는 에어로졸 생성 물질(11)을 흡수할 수 있다. 또한 저장조(10)는 흡수체(17)와 접촉하는 적어도 일부분에 다공성 소재 또는 모세관 소재를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 저장조(10)의 구조에 의하면 저장조(10)는 점도가 높은 상태의 액체 에어로졸 생성 물질(11)을 통과시키지 않고, 저장조(10)의 외측을 향하는 영역에서 외부 열에 의해 에어로졸 생성 물질(11)이 가열되어 점도가 낮은 상태로 변화하면 저장조(10)가 점도가 낮아진 에어로졸 생성 물질(11)을 통과시킬 수 있다.

여기에서 다공성 소재는 유체가 투과할 수 있도록 다수의 구멍들을 포함하는 소재를 의미하고, 모세관 소재는 유체가 흐를 수 있도록 일측 표면으로부터 타측 표면까지 적어도 일부 구간에서 연속하여 이어지는 미세한 크기의 직경을 갖는 유체경로를 갖는 소재를 의미한다.

저장조(10)의 에어로졸 생성 물질(11)은 흡수체(17)에 흡수된 상태로 유지되므로 흡수체(17)에 의해 유지된 에어로졸 생성 물질(11)은 통로(12)를 향해 노출된 상태에 놓인다.

광원(20)으로부터 저장조(10)를 향하여 방출된 광은 저장조(10)의 외벽에 위치하는 제1 가열체(30)에 도달한다. 광원(20)으로부터 방출된 광이 제1 가열체(30)의 가열면(31)에 입사하면, 가열면(31)의 표면에 도포된 금속 나노 입자의 자유 전자들이 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 집단으로 진동하여 가열될 수 있다. 가열면(31)의 표면의 금속 나노 입자가 가열됨에 따라 가열면(31)의 표면의 온도가 상승하여 가열면(31)이 히터로서 기능할 수 있다.

또한 광원(20)으로부터 방출된 광의 일부는 제1 가열체(30)의 반사면(32)에 의해 반사된다. 반사면(32)에 의해 반사된 반사광은 다시 통로(12)를 향하는 방향으로 진행한다. 따라서 통로(12)의 내부의 공기는 제1 가열체(30)의 가열면(31)에서 발생하는 복사열과 반사면(32)에서 통로(12)로 반사되는 반사광의 복합적인 작용에 의해 가열될 수 있다.

광원(20)과 제1 가열체(30)의 사이에는 외부 전달면(40)이 배치될 수 있다. 외부 전달면(40)은 예를 들어 통로(12)를 향하는 카트리지(7)의 내벽면에 배치될 수 있다. 외부 전달면(40)은 광원(20)으로부터 방출된 광을 제1 가열체(30)를 향해 통과시키는 통공(43)과, 제1 가열체(30)에서 반사된 광을 다시 반사하는 외부 반사면(42)을 포함한다. 외부 반사면(42)은 광을 반사할 수 있는 금속 소재를 포함하거나 금속층을 포함할 수 있다.

또한 외부 전달면(40)은 통로(12)를 향하는 내벽에 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하는 외부 가열면(41)을 포함한다. 외부 가열면(41)은 제1 가열체(30)의 가열면(31)과 동일한 종류의 금속 소재 및 입자 크기를 갖는 나노 입자를 포함하거나, 제1 가열체(30)의 가열면(31)과 상이한 종류의 금속 소재 및/또는 상이한 입자 크기를 갖는 나노 입자를 포함할 수 있다.

광원(20)에서 방출된 광이 제1 가열체(30)의 반사면(32)에 의해 반사된 반사광의 일부는 외부 전달면(40)의 외부 가열면(41)에 입사한다. 외부 가열면(41)의 금속 나노 입자가 광에 의해 진동되어 가열되므로 외부 가열면(41)에서 열이 발생한다. 또한 제1 가열체(30)의 반사면(32)에 의해 반사된 반사광의 다른 일부는 외부 전달면(40)의 외부 반사면(42)에 의해 다시 반사되어 제1 가열체(30)의 가열면(31) 또는 반사면(32)을 향하여 진행한다.

따라서 광원(20)으로부터 방출된 광은 제1 가열체(30)의 가열면(31)과 외부 전달면(40)의 외부 가열면(41)을 가열하거나, 제1 가열체(30)의 반사면(32)이나 외부 전달면(40)의 외부 반사면(42)에 의해 반사되어 가열면(31)이나 외부 가열면(41)을 가열하거나 통로(12)의 내부의 공기를 가열하는 등의 기능을 수행한다. 이러한 광의 진행 및 반사 작용으로 인하여 통로(12)의 내부의 공기의 온도가 급속히 증가하므로 통로(12) 및 저장조(10)의 외측의 영역에서 저장조(10)의 에어로졸 생성 물질(11)을 무화시키기에 적합한 온도 환경이 조성되어 일정하게 유지될 수 있다.

통로(12)에 포함된 금속 나노 입자는 광에 의해 진동되어 가열될 수 있다. 금속 나노 입자가 가열됨에 따라 금속 나노 입자를 포함하는 통로(12)는 액상 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다. 액상 에어로졸 생성 물질은 통로(12)에 의해 열을 전달받아 에어로졸로 무화될 수 있다.

도 5는 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소를 도시한 단면도이고, 도 6a는 도 5에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소의 결합관계를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 5 및 도 6a에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에서는 본체의 도시가 생략되었으나, 도 5 및 도 6a에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에서도 카트리지(7)가 전원을 공급하는 본체에 결합하거나 카트리지(7)가 본체로부터 분리될 수 있다.

에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질(11)을 보유하고 광을 투과시킬수 있는 저장조(10)와, 저장조(10)를 향하여 광을 방출하는 복수 개의 발광소자(21)를 포함하는 광원(20)과, 저장조(10)의 내부에 배치되어 광에 의해 가열되고 광의 일부를 반사하는 제1 가열체(30)와, 저장조(10)의 외부에 배치되어 광에 의해 가열되고 광의 일부를 반사하는 제2 가열체(50)와, 에어로졸 생성 물질(11)로부터 생성된 에어로졸을 외부로 배출하는 통로(12)를 포함한다.

카트리지(7)는 저장조(10)를 둘러싸는 외벽과 에어로졸을 사용자에게 공급하기 위한 마우스피스(7m)를 포함한다. 카트리지(7)의 내부에는 외벽과 저장조(10)의 외벽의 사이 공간에 의해 에어로졸의 흐름을 안내하며 에어로졸을 외부로 배출하기 위한 통로(12)가 형성된다.

광원(20)은 카트리지(7)의 외벽에 통로(12)를 향하도록 배치된다. 따라서 광원(20)에서 방출된 광은 통로(12)를 통하여 저장조(10)의 외벽에 전달된다.

저장조(10)는 광이 투과하는 투명 소재를 포함하며, 저장조(10)의 내부에 에어로졸 생성 물질(11)이 수용된다. 또한 저장조(10)의 내부에는 제1 가열체(30)가 배치된다. 도 5 및 도 6a에서 제1 가열체(30)는 저장조(10)에 수용된 에어로졸 생성 물질(11)과 직접 접촉하지만, 실시예는 이와 같은 제1 가열체(30)의 배치 구조에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어 저장조(10)의 내부에는 제1 가열체(30)를 수용하기 위한 별도의 공간이 투명 격벽에 의해 구획될 수 있고, 제1 가열체(30)가 저장조(10)의 내부의 별도의 공간에 수납되면 제1 가열체(30)와 에어로졸 생성 물질(11)이 직접 접촉하지 않을 수도 있다.

제1 가열체(30)는 금속 나노 입자가 배치되어 광원(20)으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 가열면(31)과, 광원(20)으로부터 방출된 광의 일부를 반사하는 반사면(32)을 포함한다. 반사면(32)은 광을 반사할 수 있는 금속 소재를 포함하거나 금속층을 포함할 수 있다.

제2 가열체(50)는 저장조(10)의 외벽에 배치된다. 제2 가열체(50)는 광원(20)으로부터 방출된 광을 통과시키는 통공(53)과, 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하여 광에 의해 가열되는 제2 가열면(51)과, 반사된 광을 반사하는 제2 반사면(52)을 포함한다.

제2 가열면(51)은 제2 가열체(50)의 양측 표면의 모두에 형성되거나, 또는 제2 가열체(50)의 저장조(10)를 향하는 내면에만 형성될 수 있다.

또한 제2 반사면(52)도 제2 가열체(50)의 양측 표면의 모두에 형성되거나, 또는 제2 가열체(50)의 저장조(10)를 향하는 내면에만 형성될 수 있다.

저장조(10)는 통로(12)를 향하는 외벽면의 적어도 일부가 다공성 소재 또는 모세관 소재를 포함하거나 저장조(10)의 전체가 다공성 소재 또는 모세관 소재로 제작될 수 있다. 따라서 저장조(10)는 저장조(10)의 내부에 수용된 에어로졸 생성 물질을 통로(12)를 향하여 공급할 수 있다. 또는 통로(12)를 향하여 노출되는 저장조(10)의 외벽면의 적어도 일부에 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 유지하는 흡수체가 배치될 수 있다.

상술한 바와 같은 에어로졸 생성 장치에서는 광원(20)에서 방출된 광이 통로(12)를 통과한 후 제2 가열체(50)의 통공(53)을 통과하여 저장조(10)의 내부로 입사한다. 저장조(10)의 내부로 입사한 광은 제1 가열체(30)에 도달하여 제1 가열체(30)를 가열한다. 제1 가열체(30)가 가열됨으로써 제1 가열체(30)는 에어로졸 생성 물질(11)을 직접 가열하여 에어로졸 발생을 위한 예비적 가열 기능을 수행한다. 또한 저장조(10)의 내부로 입사한 광의 다른 일부는 제1 가열체(30)에 의해 반사된다.

제1 가열체(30)에 의해 반사된 반사광의 일부는 제2 가열체(50)의 제2 반사면(52)의해 반사되어 다시 저장조(10) 및 제1 가열체(30)를 향하여 반사될 수 있다.

또한 제1 가열체(30)에 의해 반사된 반사광의 다른 일부는 제2 가열체(50)로 입사함으로써 제2 가열체(50)를 가열한다. 광원(20)에서 방출되어 제2 가열체(50)의 제2 가열면(51)에 직접 입사한 광은 제2 가열체(50)를 직접 가열하는 작용을 실행한다. 따라서 저장조(10)의 외부에서 제2 가열체(50)의 가열 작용에 의해 에어로졸 생성 물질(11)이 기화하여 에어로졸이 생성되는 무화작용이 발생한다.

제2 가열체(50)가 저장조(10)의 외부에서 무화작용을 실행하기 위하여, 제2 가열체(50)가 발생하는 열의 온도범위가 제1 가열체(30)가 발생하는 열의 온도범위보다 높게 설정될 수 있다. 즉 제1 가열체(30)는 에어로졸 생성 물질(11)을 기화온도보다 낮은 수준의 온도로 가열하기 위한 열을 발생하고, 제2 가열체(50)는 에어로졸 생성 물질(11)을 기화온도 이상의 수준의 온도로 가열하기 위한 열을 발생할 수 있다.

제2 가열체(50)가 발생하는 열의 온도범위를 제1 가열체(30)가 발생하는 열의 온도범위보다 높게 설정하기 위하여, 예를 들어 제1 가열체(30)보다 제2 가열체(50)에 더 많은 양의 금속 나노 입자를 배치하거나, 제2 가열체(50)의 금속 나노 입자가 더 높은 온도로 가열될 수 있도록 하기 위하여 제1 가열체(30)의 금속 나노 입자와 제2 가열체(50)의 금속 나노 입자의 입경의 크기를 상이하게 하거나 금속 나노 입자의 종류를 다르게 설정할 수 있다.

도 6b는 도 5에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소의 변형예를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 6b는 도 5에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에서 제2 가열체(50)의 구조를 변형한 변형예를 도시한다. 도 6a에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에서 제2 가열체(50)의 통공(53)은 사각형상으로 형성되지만, 도 6b에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에서 제2 가열체(50)의 통공(53)은 원형으로 형성되었다.

도 7은 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 7에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치는 본체(8)에 분리 가능하게 결합하는 카트리지(7)를 포함한다. 카트리지(7)의 내부에 에어로졸 생성 물질(11)을 수용하는 저장조(10)가 배치되며, 카트리지(7)의 내부에서 저장조(10)의 일측에 통로(12)가 형성된다.

통로(12)의 일측에 배치된 제1 가열체(30)는 광원(20)에서 방출된 광을 수광하여 열을 발생함으로써 에어로졸 생성 물질(11)을 가열함과 동시에 광의 일부를 다시 반사하는 기능을 수행한다. 제1 가열체(30)의 가열 및 반사 작용으로 인해 통로(12)에 무화작용이 원활하게 이루어질 수 있는 온도 환경이 조성된다.

통로(12)의 타측에 배치된 제2 가열체(50)는 제1 가열체(30)에서 반사된 반사광을 수광하여 열을 발생함으로써 에어로졸 생성 물질(11)을 가열하는 가열 기능을 수행한다. 또한 제2 가열체(50)는 제1 가열체(30)에서 반사된 반사광의 일부를 제1 가열체(30)를 향하여 다시 반사할 수도 있다. 제2 가열체(50)의 가열 및/또는 반사 작용으로 인해 제1 가열체(30)과 제2 가열체(30)가 함께 통로(12)에 무화작용을 위한 최적의 온도 환경을 조성할 수 있다.

상술한 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에서는 광원(20)에서 방출된 광이 저장조(10)와 에어로졸 생성 물질(11)을 먼저 통과한 후 제1 가열체(30)에 도달한다. 저장조(10)는 광을 투과할 수 있는 투명 소재를 포함한다.

또한 에어로졸 생성 물질(11)은 광을 투과할 수 있는 광투과 소재를 포함한다. 에어로졸 생성 물질(11)의 광투과 성능을 높이기 위하여 에어로졸 생성 물질(11)은 니코틴-프리(Nicotine-free) 물질을 포함한다. 니코틴 프리 물질은 예를 들어 니코틴이 제외된 상태이며 기화되면 에어로졸을 생성할 수 있는 프로필렌글리콜, 글리세린, 및 물의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 니코틴-프리 물질에는 니코틴 이외에도 에어로졸 생성 물질(11)의 광투과 성능을 저하시킬 수 있는 다양한 향미제를 포함한 여러 가지 첨가물질의 첨가가 배제될 수 있다. 에어로졸 생성 물질(11)에 광투과 성능을 저하시킬 수 있는 여러 가지 첨가물질을 첨가하지 않음으로써 에어로졸 생성 물질(11)이 광을 투과하는 광투과 효율이 극대화될 수 있다. 그러나 실시예들은 에어로졸 생성 물질(11)이 니코틴-프리(Nicotine-free) 물질을 포함하는 예만으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

카트리지(7)는 에어로졸이 배출되는 마우스피스(7m)의 일부 영역에 배치되어 에어로졸을 통과시키는 향미 요소(7h)를 포함한다. 향미 요소(7h)는 통로(12)에서 발생한 에어로졸을 통과시키면서 에어로졸에 향미를 부가하는 기능을 수행한다.

향미 요소(7h)는 사용자에 의하여 통로(12)에 삽입될 수 있다. 또한 향미 요소(7h)는 다양한 향미를 갖도록 복수 개가 미리 준비될 수 있으며, 사용자가 복수 개의 향미 요소(7h) 중에서 선택하여 향미 요소(7h)를 통로(12)에 삽입할 수 있다. 향미 요소(7h)는 사용 후 에어로졸 생성 장치로부터 배출될 수 있다.

향미 요소(7h)는 마우스피스(7m)의 내부에 완전히 삽입될 수 있다. 또는 이를 변형하여 향미 요소(7h)의 적어도 일부분이 마우스피스(7m)의 외측으로 돌출되어 사용자가 향미 요소(7h)를 직접 입으로 물 수 있다.

사용자는 마우스피스(7m)를 통해 향미 요소(7h)를 통과한 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 향미 요소(7h)를 통과한 에어로졸에는 향미 요소(7h)로부터 방출된 향미가 포함될 수 있다.

향미 요소(7h)의 외경과 마우스피스(7m)의 내경은 서로 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 향미 요소(7h)가 원기둥의 형상을 가질 때 마우스피스(7m)도 향미 요소(7h)를 수용할 수 있도록 원기둥 형상일 수 있다. 다만, 향미 요소(7h) 및 마우스피스(7m)의 형상은 이에 제한되지 않고 필요에 따라 변경될 수 있다.

향미 요소(7h)는 사용자에 의한 흡입을 위해 마우스피스(7m)를 통과하는 에어로졸에 향미(flavor)를 부여할 수 있다. 이때 에어로졸은 향미 요소(7h)로부터 배출된 향미를 비말 동반할 수 있다. '비말 동반'이라 함은 에어로졸에 포함된 액체 방울에 향미 성분이 부착하거나 에어로졸에 포함된 공기 성분에 향미 성분이 포함되는 것을 의미한다. 향미 요소(7h)는, 예를 들어 담배, 향기(aroma), 또는 니코틴 내용물(nicotine content)과 같은 향료를 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

예를 들어, 향미 요소(7h)는 과립을 포함하는 궐련일 수 있다. 이때, 향미 요소(7h)의 과립에는 니코틴 내용물(nicotine content)이 포함될 수 있다. 향미 요소(7h)의 과립에 니코틴 내용물이 포함될 때, 저장조(10) 내부의 에어로졸 생성 물질에는 니코틴 내용물이 포함되지 않을 수 있다. 즉, 에어로졸 생성 물질에는 프로필렌글리콜 및 글리세린과 같은 에어로졸 형성제만이 포함될 수 있다.

에어로졸 생성 물질에 프로필렌글리콜 및 글리세린과 같은 에어로졸 형성제만이 포함될 때 에어로졸 생성 물질의 투명도는 향상될 수 있다. 액상 에어로졸 생성 물질의 투명도가 향상됨에 따라 광원(20)으로부터 방출된 광이 액상 에어로졸 생성 물질을 투과하는 투과 비율이 향상될 수 있다.

에어로졸 생성 물질의 투명도가 향상됨에 따라 에어로졸 생성 물질을 투과하여 통로(12)에 도달하는 광의 양이 증가할 수 있다. 표면 플라즈몬 공명 현상에 의한 금속 나노 입자의 가열은 금속 나노 입자에 입사되는 광의 양에 비례할 수 있다. 또한 에어로졸 생성 장치(5)의 향미 요소(7h)에 니코틴 내용물이 포함될 때, 제1 가열체(30)의 금속 나노 입자 표면에 입사하는 광의 양이 증가하므로 에어로졸 생성을 위해 에어로졸 생성 물질이 가열되는 가열 효율이 증대될 수 있다.

본체(8)의 광원(20)에서 방출된 광은 투명한 소재의 저장조(10)와 에어로졸 생성 물질(11)을 통과한 이후에 통로(12)에 도달한다. 통로(12)를 향하는 저장조(10)의 외벽면에는 저장조(10)의 에어로졸 생성 물질(11)을 흡수하여 유지하는 흡수체(17)가 배치된다. 또한 통로(12)를 향하는 카트리지(7)의 내벽면에는 제1 가열체(30)가 배치된다.

도 8a는 도 7에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 관계를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 8a을 참조하면, 제1 가열체(30)는 금속 나노 입자가 배치되어 광원(20)으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 가열면(31)과, 광원(20)으로부터 방출된 광의 일부를 반사하는 반사면(32)을 포함한다. 반사면(32)은 광을 반사할 수 있는 고내열성 및 광반사성 금속 소재를 포함하거나 금속층을 포함할 수 있다.

도 8b는 도 7에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 변형예를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 8b를 참조하면, 제1 가열체(30)는 서로 상이한 크기를 갖는 나노 입자(30n)를 포함한다. 제1 가열체(30)가 서로 상이한 크기를 갖는 복수 개의 나노 입자(30n)를 포함하므로, 광원(20)으로부터 방출된 광이 제1 가열체(30)의 표면에 입사하면 나노 입자(30n)가 열을 발생시킴과 동시에 상이한 크기를 갖는 나노 입자(30n)가 광을 산란시킴으로써 저장조(10)를 향하여 광을 반사할 수 있다.

도 9는 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 9에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에서는 제1 가열체(30)와 제2 가열체(50)가 저장조(10)의 내부에 배치된다. 따라서 제1 가열체(30)와 제2 가열체(50)는 모두 저장조(10)에 수용된 에어로졸 생성 물질(11)과 직접 접촉하며 에어로졸 생성 물질(11)을 가열한다.

광원(20)에서 방출된 광은 저장조(10)의 외벽과, 제2 가열체(50)과, 에어로졸 생성 물질(11)을 차례로 통과하여 제1 가열체(30)에 도달한다. 제1 가열체(30)는 광에 의해 가열되어 열을 발생함과 동시에 제1 가열체(30)는 광의 일부를 저장조(10)를 향하여 반사한다. 제1 가열체(30)에서 반사된 광은 제2 가열체(50)에 입사하여 제2 가열체(50)를 가열한다. 또한 제2 가열체(50)는 제1 가열체(30)의 반사광의 일부를 다시 반사할 수 있다.

여기에서 제1 가열체(30)가 배치된 위치에 대응하는 저장조(10)의 외벽에 흡수체(17)가 배치된다. 흡수체(17)는 저장조(10)의 외측에 형성된 통로(12)에 노출되게 배치된다. 흡수체(17)가 저장조(10)로부터 에어로졸 생성 물질(11)을 흡수하여 유지한다. 제1 가열체(30)에 의해 흡수체(17)가 가열되므로 통로(12)에서 흡수체(17)에 의해 유지된 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸이 발생한다.

제1 가열체(30)가 저장조(10)의 외부의 통로(12)에서 무화작용을 실행하기 위하여, 제1 가열체(30)가 발생하는 열의 온도범위가 제2 가열체(50)가 발생하는 열의 온도범위보다 높게 설정될 수 있다. 즉 제2 가열체(50)는 에어로졸 생성 물질(11)을 기화온도보다 낮은 수준의 온도로 가열하기 위한 열을 발생하고, 제1 가열체(30)는 에어로졸 생성 물질(11)을 기화온도 이상의 수준의 온도로 가열하기 위한 열을 발생할 수 있다.

에어로졸 생성 장치는 광원(20)의 광이나 카트리지(7)에서 발생한 열이 사용자에게 전달되는 것을 방지하는 차단 구조체(7b)를 포함한다. 차단 구조체(7b)은 광원(20)의 적어도 일부분을 감싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어 차단 구조체(7b)는 내부가 비어 있으며 대기압보다 낮은 압력 상태인 '진공상태'로 유지될 수 있다. 차단 구조체(7b)의 내부가 진공상태의 빈 공간을 갖는 구조일 경우 카트리지(7)에서 발생한 열이나 광이 사용자에게 전달되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.

도 10은 또 다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 횡방향 단면도이다.

도 10 및 도 11에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에서는 본체의 도시가 생략되었으나, 도 10 및 도 11에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치에서도 카트리지(7)가 전원을 공급하는 본체에 결합하거나 카트리지(7)가 본체로부터 분리될 수 있다.

에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질(11)을 보유하고 광을 투과시킬수 있는 저장조(10)와, 저장조(10)를 향하여 광을 방출하는 광원(20)과, 저장조(10)를 관통하도록 형성되어 에어로졸 생성 물질(11)로부터 생성된 에어로졸을 외부로 배출하는 통로(12)와, 저장조(10)의 내부에 배치되어 광에 의해 가열되고 광의 일부를 반사하는 제1 가열체(30)와, 저장조(10)의 외부에 배치되어 광에 의해 가열되고 광의 일부를 반사하는 제2 가열체(50)와, 광원(20)과 제2 가열체(50)의 사이에서 생성된 에어로졸을 외부로 배출하는 외부 통로(12p)를 포함한다.

에어로졸 생성 장치의 저장조(10)는 에어로졸 생성 물질(11)을 보유하고 광을 투과시킬수 있다. 카트리지(7)는 에어로졸 생성 물질(11)로부터 생성된 에어로졸을 외부로 배출하기 통로(12)와, 저장조(10)의 외측에서 생성된 에어로졸을 외부로 배출하는 외부 통로(12p)를 포함한다.

통로(12)는 저장조(10)를 관통하도록 형성된다. 통로(12)를 형성하는 저장조(10)의 내측 벽면에는 에어로졸 생성 물질(11)을 흡수하여 유지하는 흡수체가 배치되거나, 통로(12)를 향해 노출되는 저장조(10)의 내측 벽면의 적어도 일부가 에어로졸 생성 물질(11)을 통로(12)를 향해 배출하도록 다공성 소재 또는 모세관 소재를 포함할 수 있다.

제1 가열체(30)는 통로(12)를 형성하는 저장조(10)의 내측 벽면에 통로(12)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치된다. 제1 가열체(30)는 광을 수광함으로써 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함한다.

제1 가열체(30)는 금속 나노 입자가 배치되어 광원(20)으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 가열면(31)과, 광원(20)으로부터 방출된 광의 일부를 반사하는 반사면(32)을 포함한다.

제2 가열체(50)는 광원(20)으로부터 방출된 광을 통과시키는 통공(53)과, 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하여 광에 의해 가열되는 제2 가열면(51)과, 반사된 광을 반사하는 제2 반사면(52)을 포함한다.

제2 가열면(51)은 제2 가열체(50)의 양측 표면의 모두에 형성되거나, 또는 제2 가열체(50)의 저장조(10)를 향하는 내면에만 형성될 수 있다.

또한 제2 반사면(52)도 제2 가열체(50)의 양측 표면의 모두에 형성되거나, 또는 제2 가열체(50)의 저장조(10)를 향하는 내면에만 형성될 수 있다.

상술한 바와 같은 에어로졸 생성 장치에서는 광원(20)에서 방출된 광이 외부 통로(12p)를 통과한 후 제2 가열체(50)의 통공(53)을 통과하여 저장조(10)의 내부로 입사한다. 저장조(10)의 내부로 입사한 광은 제1 가열체(30)에 도달하여 제1 가열체(30)를 가열한다. 제1 가열체(30)가 가열됨으로써 통로(12)가 가열되어 통로(12)에서 에어로졸이 생성되는 무화작용이 발생한다.

저장조(10)의 내부로 입사한 광의 다른 일부는 제1 가열체(30)에 의해 반사된다. 제1 가열체(30)에 의해 반사된 반사광의 일부는 제2 가열체(50)의 제2 반사면(52)에 의해 다시 반사되어 다시 저장조(10) 및 제1 가열체(30)를 향하여 진행할 수 있다.

또한 제1 가열체(30)에 의해 반사된 반사광의 다른 일부는 제2 가열체(50)로 입사함으로써 제2 가열체(50)를 가열한다. 광원(20)에서 방출되어 제2 가열체(50)의 제2 가열면(51)에 직접 입사한 광은 제2 가열체(50)를 직접 가열하는 작용을 실행한다. 따라서 저장조(10)의 외부에서도 제2 가열체(50)의 가열 작용에 의해 에어로졸 생성 물질(11)이 기화하여 에어로졸이 생성되는 무화작용이 발생한다.

저장조(10)의 에어로졸 생성 물질(11)로부터 발생한 에어로졸을 외부로 배출하기 위한 통로(12) 및 외부 통로(12p)는 카트리지(7)의 내부에서 저장조(10)의 연장 방향을 따라 마우스피스(7m)에 이르도록 연장한다.

카트리지(7)는 에어로졸이 배출되는 마우스피스(7m)의 일부 영역에 배치되어 에어로졸을 통과시키는 향미 요소(7h)를 포함한다. 향미 요소(7h)는 통로(12)에서 발생한 에어로졸을 통과시키면서 에어로졸에 향미를 부가하는 기능을 수행한다.

카트리지(7)의 내부에서 에어로졸이 흐르는 경로 상에는 에어로졸의 액적(물방울)의 크기 및/또는 온도를 조정하기 위한 메시망(7f)이 설치될 수 있다. 메시망(7f)은 지나치게 큰 크기의 액적이 향미 요소(7h)로 진입하는 것을 차단하거나 너무 높은 에어로졸을 순간적으로 적정한 온도범위로 냉각하는 등의 기능을 수행할 수 있다.

실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치(5)는 광원(20)에서 방출된 광을 이용하여 에어로졸 생성 물질을 가열함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다. 광원(20)에서 방출된 광이 제1 가열체(30)에 입사하면 제1 가열체(30)의 나노 입자가 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하고 광의 일부는 제1 가열체(30)에 의해 반사된다. 이와 같은 제1 가열체(30)의 가열 및 반사 작용으로 인해 통로(12)에 무화작용이 원활하게 이루어질 수 있는 온도 환경이 조성된다.

실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치(5)의 저장조(10)는 에어로졸 생성 물질을 보유함과 동시에 광을 투과시켜 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다. 이에 따라 에어로졸 생성 장치(5)의 구조가 단순화될 수 있어 에어로졸 생성 장치(5)의 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.

또한 실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치(5)에서 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 발생시키기 위한 광을 생성하는 광원(20)은 LED, 레이저, 및 태양광을 결집시키는 광학요소의 적어도 하나에 의해 구현될 수 있다. 에어로졸 생성 장치(5)는 광원을 이용하여 에어로졸 생성 물질을 가열하는 방식에 의해 에어로졸을 생성할 수 있으므로 에너지 효율이 증가함과 아울러 에어로졸 생성 장치(5)의 내부 구조를 쾌적하고 청정한 상태로 유지할 수 있다.

또한 실시예들에 관한 에어로졸 생성 장치(5)에서는 광원(20)이 광이 저장조(10)의 전체 영역에 전달되게 할 수 있고 제1 가열체(30)의 가열 작용 및 반사 작용으로 인해 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 표면적을 넓게 확보할 수 있어서 풍부한 무화량을 갖는 양질의 에어로졸을 생성할 수 있다.

실시예들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 실시예들이 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

5: 에어로졸 생성 장치 30n: 나노 입자
7m: 마우스피스 30: 제1 가열체
7f: 메시망 31: 가열면
7b: 차단 구조체 32: 반사면
7: 카트리지 40: 외부 전달면
7h: 향미 요소 41: 외부 가열면
8: 본체 42: 외부 반사면
10: 저장조 43: 통공
11: 에어로졸 생성 물질 50: 제2 가열체
12p: 외부 통로 51: 제2 가열면
12: 통로 52: 제2 반사면
17: 흡수체 53: 통공
20: 광원 70: 프로세서
21: 발광소자 80: 배터리

Claims (14)

1. 기화 가능한 에어로졸 생성 물질을 보유하고 광을 투과시킬 수 있는 저장조;
   상기 저장조를 향하여 광을 방출하는 광원;
   광을 수광하면 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되고 상기 광원으로부터 방출된 광의 일부를 반사하여 상기 에어로졸 생성 물질을 가열하는 제1 가열체; 및
   상기 제1 가열체에 의해 가열된 상기 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 외부로 배출하는 통로;를 포함하고,
   상기 제1 가열체는 상기 저장조의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되고,
   상기 제1 가열체는 상기 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 가열면과 광을 반사하는 반사면을 포함하고, 상기 저장조의 외면에 상기 가열면과 상기 반사면이 인접하게 배치되고,
   상기 광원과 상기 제1 가열체의 사이에 배치되어 상기 광원의 광을 통과시키고 상기 제1 가열체에서 반사된 반사광을 상기 제1 가열체를 향하여 반사하는 외부 전달면을 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 가열체는 서로 상이한 크기를 갖는 상기 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광의 일부를 산란시켜 상기 저장조를 향하여 반사하는, 에어로졸 생성 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 가열체와 상기 외부 전달면의 사이에 상기 통로가 위치하는, 에어로졸 생성 장치.
6. 기화 가능한 에어로졸 생성 물질을 보유하고 광을 투과시킬 수 있는 저장조;
   상기 저장조를 향하여 광을 방출하는 광원;
   광을 수광하면 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되고 상기 광원으로부터 방출된 광의 일부를 반사하여 상기 에어로졸 생성 물질을 가열하는 제1 가열체; 및
   상기 제1 가열체에 의해 가열된 상기 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 외부로 배출하는 통로;를 포함하고,
   상기 제1 가열체는 상기 저장조의 내부에 배치되고,
   상기 제1 가열체는 상기 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 가열면과 광을 반사하는 반사면을 포함하고,
   상기 저장조의 내부 면에 상기 가열면과 상기 반사면이 인접하게 배치되고,
   상기 광원과 상기 저장조의 사이에서 상기 저장조의 외부에 배치되어 광을 수광함으로써 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 제2 가열체를 더 포함하고,
   상기 제2 가열체는 상기 광원으로부터 방출된 광의 일부를 통과시켜 상기 제1 가열체로 전달하고 상기 제1 가열체에서 반사된 광을 다시 반사하는, 에어로졸 생성 장치.
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 제2 가열체는 상기 나노 입자가 배치되어 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 제2 가열면과, 상기 제1 가열체로부터 반사된 광을 상기 제1 가열체를 향하여 다시 반사하는 제2 반사면을 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 가열체는 서로 상이한 크기를 갖는 상기 나노 입자를 포함하여 상기 제1 가열체에서 반사된 광의 일부를 상기 광원을 향하여 산란시킴으로써 반사하는, 에어로졸 생성 장치.
10. 제6항에 있어서,
    제2 가열체가 발생하는 열의 온도범위는 제1 가열체가 발생하는 열의 온도범위보다 높게 설정되는, 에어로졸 생성 장치.
11. 기화 가능한 에어로졸 생성 물질을 보유하고 광을 투과시킬 수 있는 저장조;
    상기 저장조를 향하여 광을 방출하는 광원;
    광을 수광하면 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되고 상기 광원으로부터 방출된 광의 일부를 반사하여 상기 에어로졸 생성 물질을 가열하는 제1 가열체; 및
    상기 제1 가열체에 의해 가열된 상기 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 외부로 배출하는 통로;를 포함하고,
    상기 통로는 상기 저장조를 관통하도록 위치하고 상기 제1 가열체는 상기 통로의 내면과 외면 중 적어도 하나의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되고,
    상기 제1 가열체는 상기 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 가열면과 광을 반사하는 반사면을 포함하고,
    상기 통로의 상기 내면과 상기 외면 중 적어도 하나에 상기 가열면과 상기 반사면이 인접하게 배치되고,
    상기 광원과 상기 저장조의 사이에서 상기 저장조의 외부에 배치되어 광을 수광함으로써 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 제2 가열체를 더 포함하고,
    상기 제2 가열체는 상기 광원으로부터 방출된 광의 일부를 통과시켜 상기 제1 가열체로 전달하고 상기 제1 가열체에서 반사된 광을 다시 반사하는, 에어로졸 생성 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 광원과 상기 제2 가열체의 사이에 형성되어 상기 저장조의 외측에서 생성된 에어로졸을 외부로 배출하는 외부 통로를 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
13. 기화 가능한 에어로졸 생성 물질을 보유하고 광을 투과시킬 수 있는 저장조;
    상기 저장조를 향하여 광을 방출하는 광원;
    광을 수광하면 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되고 상기 광원으로부터 방출된 광의 일부를 반사하여 상기 에어로졸 생성 물질을 가열하는 제1 가열체; 및
    상기 제1 가열체에 의해 가열된 상기 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 외부로 배출하는 통로;를 포함하고,
    상기 제1 가열체는 상기 저장조의 내부의 일측에 위치하고, 상기 통로는 상기 저장조의 외측에 위치하고,
    상기 제1 가열체는 상기 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 가열면과 광을 반사하는 반사면을 포함하고,
    상기 저장조의 내부 면에 상기 가열면과 상기 반사면이 인접하게 배치되고,
    상기 저장조의 내부의 타측에 배치되어 광을 수광함으로써 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생하는 나노 입자를 포함하여 상기 광원으로부터 방출된 광에 의해 가열되는 제2 가열체를 더 포함하고,
    상기 제2 가열체는 상기 제2 가열체는 상기 광원으로부터 방출된 광의 일부를 통과시켜 상기 제1 가열체로 전달하고 상기 제1 가열체에서 반사된 광을 다시 반사하는, 에어로졸 생성 장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 물질은 니코틴 및 광투과 성능을 저하시키는 첨가물이 제외된 니코틴-프리 물질을 포함하고, 상기 니코틴-프리 물질은 프로필렌글리콜, 글리세린, 및 물의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 에어로졸 생성 장치.

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