KR102587923B1

KR102587923B1 - 에어로졸 생성 장치 및 에어로졸 생성 장치의 제어 방법

Info

Publication number: KR102587923B1
Application number: KR1020200099832A
Authority: KR
Inventors: 이원경; 정헌준; 김동성; 최재성
Original assignee: 주식회사 케이티앤지
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2023-10-11
Also published as: KR20220019428A

Abstract

본 개시에 따른 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 기질을 가열하여 에어로졸을 생성하는 히터. 상기 히터에 전력을 공급하는 배터리, 상기 히터의 하부에 배치되고, 상기 히터로부터 열을 흡수하며, 상기 흡수된 열을 전력으로 변환하는 열전 소자 및 상기 열전 소자에서 생산된 전력에 기초하여 상기 배터리를 충전하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

에어로졸 생성 장치 및 에어로졸 생성 장치의 제어 방법{AEROSOL GENERATING DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}

본 개시는 에어로졸 생성 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히터의 열을 흡수하여 전력을 생산하는 열전 소자를 이용하여 배터리가 충전될 수 있는 에어로졸 생성 장치와 그 제어 방법에 관한 것이다.

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

일반적인 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 발생 물품을 가열하는 히터 또는 증기화기를 포함한다. 배터리에 저장된 전력을 이용하여 히터 또는 증기화기에 전력을 제공하므로 수시로 배터리의 충전이 요구된다. 그러나 에어로졸 생성 장치의 크기는 휴대하기 용이한 크기로 제작되므로, 배터리의 용량에 한계가 있고 주로 야외에서 사용되는 에어로졸 생성 장치의 특성상 배터리의 수시 충전이 불가능하다. 따라서 배터리의 방전으로 에어로졸 생성 장치를 사용하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

또한, 히터를 가열하여 에어로졸 생성 장치를 사용한 후 히터에 남은 잔열은 방출되어 버려지게 된다. 이와 같이 버려지는 폐열을 회수하여 배터리의 충전에 사용할 경우 에어로졸 생성 장치를 보다 효율적으로 사용할 수 있다.

다만, 히터가 가열되는 등 고출력 방전이 이루어지는 동안 동시에 충전이 수행될 경우, 배터리가 과열되어 손상될 수 있으므로 이에 대한 제어가 필요하다.
관련 내용을 개시하는 선행문헌으로는, 열을 이용하여 전력을 생산하는 에어로졸 생성장치에 관한 공개특허공보 제10-2019-0078638호가 있다.

본 개시가 해결하고자 하는 기술적 과제는 히터에서 발생하는 열을 흡수하여 전력을 생산함으로써 버려지는 폐열을 이용하여 전력을 생산하여 배터리를 충전함으로써 에너지의 효율이 높은 에어로졸 생성 장치를 제공하고자 함이다.

또한, 배터리에서 히터에 전력을 제공하는 경우와 같이 고출력의 방전이 이루어지는 중 동시에 배터리의 충전이 이루어지지 않도록 제어함으로써 배터리의 내구성을 향상시킬 수 있는 에어로졸 생성 장치의 제어방법을 제공하고자 함이다.

본 개시의 기술적 과제는 상술한 바에 한정되지 않으며 이하의 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 기질을 가열하여 에어로졸을 생성하는 히터, 상기 히터에 전력을 공급하는 배터리, 상기 히터의 하부에 배치되고, 상기 히터로부터 열을 흡수하며, 상기 흡수된 열을 전력으로 변환하는 열전 소자 및 상기 열전 소자에서 생산된 전력에 기초하여 상기 배터리를 충전하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 제어 방법은 배터리가 히터에 전력을 공급하는 단계, 열전 소자가 열을 흡수하여 전력을 생산하는 단계 및 열전 소자에서 생산된 전력에 기초하여 배터리를 충전하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 에어로졸 생성 장치는 히터의 열을 흡수하여 전력을 생산하는 열전 소자를 포함하므로 에너지 효율이 증가되고, 배터리의 충전 횟수를 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 에어로졸 생성 장치는 히터가 면상 발열체로 이루어지고 히트 파이프에 의하여 열전 소자로 열을 전달하므로 효율적인 전력 생산이 가능하며, 방열부를 구비하므로 열전 소자에 의한 전력 생산을 극대화할 수 있다.

또한, 에어로졸 생성 장치는 배터리에서 고출력의 방전이 이루어지는 동안 열전 소자에 의해 발생하는 전력을 임시로 저장할 수 있다. 방전이 종료된 후 저장된 전력을 이용하여 배터리를 충전하도록 제어함으로써, 충전과 방전이 동시에 이루어지지 않아 배터리의 내구성이 향상된다.

본 개시의 효과는 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 4는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A 단면도이다.
도 7은 히트 파이프와 기류 패스가 도시된 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 제어부가 전력 저장 소자의 연결을 제어하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 10은 에어로졸 생성 장치의 제어 방법의 순서도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

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 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.

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 본 개시의 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.

도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10)는 배터리(200), 제어부(400) 및 히터(100)를 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10)는 증기화기(11)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10)의 내부 공간에는 궐련(20)이 삽입될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 생성 장치(10)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(10)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

또한, 도 2 및 도 3에는 에어로졸 생성 장치(10)에 히터(100)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(100)는 생략될 수도 있다.

도 1에는 배터리(200), 제어부(400) 및 히터(100)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(200), 제어부(400), 증기화기(11) 및 히터(100)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(11) 및 히터(100)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(10)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(10)의 설계에 따라, 배터리(200), 제어부(400), 히터(100) 및 증기화기(11)의 배치는 변경될 수 있다.

궐련(20)이 에어로졸 생성 장치(10)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(10)는 히터(100) 및/또는 증기화기(11)를 작동시켜, 궐련(20) 및/또는 증기화기(11)로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(100) 및/또는 증기화기(11)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(20)을 통과하여 사용자에게 전달된다.

필요에 따라, 궐련(20)이 에어로졸 생성 장치(10)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(10)는 히터(100)를 가열할 수 있다.

배터리(200)는 에어로졸 생성 장치(10)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(200)는 히터(100) 또는 증기화기(11)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(400)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 에어로졸 생성 장치(10)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.

제어부(400)는 에어로졸 생성 장치(10)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(400)는 배터리(200), 히터(100) 및 증기화기(11)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(10)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(400)는 에어로졸 생성 장치(10)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(10)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.

제어부(400)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 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, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

히터(100)는 배터리(200)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(10)에 삽입되면, 히터(100)는 궐련의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(100)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.

히터(100)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(100)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(100)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(100)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(10)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.

한편, 다른 예로, 히터(100)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(100)에는 궐련을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 궐련은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다.

예를 들어, 히터(100)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 궐련(20)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.

또한, 에어로졸 생성 장치(10)에는 히터(100)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(100)들은 궐련(20)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(20)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(100)들 중 일부는 궐련(20)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(20)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(100)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.

증기화기(11)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(20)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(11)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(10)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(11)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 증기화기(11)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 생성 장치(10)에 포함될 수도 있다.

액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 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. 액체 저장부는 증기화기(11)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(11)와 일체로서 제작될 수도 있다.

예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 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.

액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.

예를 들어, 증기화기(11)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

한편, 에어로졸 생성 장치(10)는 배터리(200), 제어부(400), 히터(100) 및 증기화기(11) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10)는 궐련(20)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.

도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(10)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(10)의 배터리(200)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(10)가 결합된 상태에서 히터(100)가 가열될 수도 있다.

궐련(20)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(20)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(20)의 제 2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 제 2 부분에 삽입될 수도 있다.

에어로졸 생성 장치(10)의 내부에는 제 1 부분의 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(10)의 내부에 제 1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분의 전체 및 제 2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제 2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제 1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제 2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.

일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(10)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 궐련(20)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(20)의 내부로 유입될 수도 있다.

이하, 도 4를 참조하여, 궐련(20)의 일 예에 대하여 설명한다.

도 4는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 궐련(20)은 담배 로드(21) 및 필터 로드(22)를 포함한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술한 제 1 부분은 담배 로드(21)를 포함하고, 제 2 부분은 필터 로드(22)를 포함한다.

도 4에는 필터 로드(22)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(22)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(22)는 에어로졸을 냉각하는 제 1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제 2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(22)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.

궐련(20)은 적어도 하나의 래퍼(24)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(24)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(20)은 하나의 래퍼(24)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(20)은 2 이상의 래퍼(24)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼에 의하여 담배 로드(21)가 포장되고, 제 2 래퍼에 의하여 필터 로드(22)가 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 담배 로드(21) 및 필터 로드(22)가 결합되고, 제 3 래퍼에 의하여 궐련(20) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 담배 로드(21) 또는 필터 로드(22) 각각이 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 개별 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 세그먼트들이 결합된 궐련(20) 전체가 다른 래퍼에 의하여 재포장될 수 있다.

담배 로드(21)는 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 예를 들어, 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(21)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(21)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(21)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.

담배 로드(21)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(21)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(21)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(21)는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 담배 로드(21)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(21)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 담배 로드(21)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(21)는 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.

필터 로드(22)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(22)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(22)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(22)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(22)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.

필터 로드(22)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(22)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(22)의 내부에 삽입될 수도 있다.

또한, 필터 로드(22)에는 적어도 하나의 캡슐(23)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(23)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(23)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(23)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

만약, 필터 로드(22)에 에어로졸을 냉각하는 세그먼트가 포함될 경우, 냉각 세그먼트는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 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 4에는 도시되지 않았으나, 일 실시예에 따른 궐련(20)은 전단 필터를 더 포함할 수 있다. 전단 필터는 담배 로드(21)에 있어서, 필터 로드(22)에 반대되는 일측에 위치한다. 전단 필터는 담배 로드(21)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(21)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(도 1 내지 도 3의 10)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)의 사시도이고, 도 6은 도 5의 A-A 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)는 히터(100), 배터리(200), 열전 소자(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

히터(100)는 에어로졸 생성 기질을 가열하여 에어로졸을 생성하는 구성이고, 배터리(200)는 히터(100)에 전력을 공급하는 구성으로서, 히터(100) 및 배터리(200)는 도 1 내지 도 3의 히터(100) 및 배터리(200)에 대응된다. 이에 대한 구체적인 내용은 상술한 바와 같다.

열전 소자(300)는 열과 전기의 상호작용으로 나타나는 각종 효과를 이용하는 소자이다. 열전 소자(300)는 2개의 전극을 포함하고, 양 전극의 온도차에 기초하여 기전력(electromotive force, electromotance)을 발생시킬 수 있다. 이하에서는 고온으로 가열되는 전극을 고온부(310)로 정의하고, 고온부(310)에 비하여 상대적으로 낮은 온도로 냉각되는 전극을 저온부(320)로 정의한다. 일 실시예에서, 고온부(310)는 제1 온도 이상의 온도로 가열되는 전극을 의미하고, 저온부(320)는 제1 온도보다 낮은 제2 온도 이하의 온도로 가열되는 전극을 의미할 수 있다.

열전 소자(300)는 고온부(310)와 저온부(320) 사이에 배치되는 열전 재료를 포함할 수 있다. 열전 재료는 n형 반도체 및 P형 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, n형 반도체는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi) 등이 도핑된 반도체일 수 있다. 또한, P형 반도체는 붕소(B), 알루미늄(Al), 인듐(In), 갈륨(Ga) 등이 도핑된 반도체일 수 있다.

열전 소자(300)는 히터(100)에서 발생하는 열을 흡수하여 전력을 생산할 수 있다. 히터(100)는 배터리(200)로부터 전력을 제공받아 가열됨으로써 궐련이나 액상 조성물 등 에어로졸 생성 기질을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있다. 이 때 히터(100)에서 발생하는 열은 일부는 에어로졸의 생성에 사용되고, 나머지는 방출된다. 방출되는 열을 열전 소자(300)가 흡수하여 전력을 생산함으로써 전력 소비 효율이 향상될 수 있다.

또한, 사용이 종료된 후 히터(100)에 남은 잔열을 이용하여 전력을 생산함으로써 에너지 효율을 증대시킬 수 있다. 배터리(200)는 외부 전력에 의하여 충전될 수 있고, 보조적으로 열전 소자(300)에 의한 충전될 수 있다.

열전 소자(300)는 히터(100)에서 발생하는 열을 효과적으로 흡수하기 위하여 히터(100)와 인접하게 배치될 수 있다. 본 개시에서 열전 소자(300)는 히터(100)의 하부에 배치될 수 있다.

열전 소자(300)가 히터(100)의 하부에 배치됨으로써 고온부(310)와 저온부(320)의 온도차이가 증가될 수 있다. 히터(100)와 인접하게 배치된 전극은 히터(100)의 열에 의하여 고온으로 가열되고, 히터(100)와 반대편에 배치된 전극은 상대적으로 온도가 낮아지기 때문이다. 따라서 열전 소자(300)는 히터(100)를 향하는 상부 전극이 고온부(310)이고, 반대편에 배치된 하부 전극이 저온부(320)일 수 있다.

제어부(400)는 열전 소자(300)에서 생산된 전력에 기초하여 배터리(200)를 충전하는 제어를 수행할 수 있다. 열전 소자(300)는 배터리(200)와 리드선(301)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(400)는 열전 소자(300)에서 생산된 전력을 이용하여 배터리(200)가 충전되도록 제어한다. 본 개시의 에어로졸 생성 장치(10)는 배터리(200), 열전 소자(300)가 전기적 접촉된 회로를 포함할 수 있고, 제어부(400)는 상기 회로를 제어할 수 있다.

본 개시에 따른 에어로졸 생성 장치(10)는 궐련이 삽입되는 수용공간(601)이 형성될 수 있다. 궐련을 통해 사용자가 에어로졸을 흡입할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 궐련을 가열하는 히터(100)는 수용공간(601)의 외주면에 배치된 면상 발열체일 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니며 히터(100)는 수용공간(601)에 노출된 봉침형 히터(100)일 수도 있다.

면상 발열체는 탄소 재질의 섬유를 필름 형태로 제작하여 면상의 형태를 가지는 발열체이다. 면상의 전도성 발열체의 양단에 금속 전극을 구비하고, 전압을 인가하면 면 전체에 발열이 이루어진다. 면상 발열체는 궐련 등 에어로졸 생성 물품의 적어도 일부를 감싸도록 배치될 수 있다. 따라서 면상 발열체의 일부 또는 전부는 곡면을 형성하거나 구부러진 형태일 수 있다.

면상 발열체는 온도 조절이 용이하고, 발열 효율이 우수하며, 부피가 작아 작은 디바이스에 사용하기 용이한 장점이 있다. 수용공간(601)의 외주면에 면상 발열체인 히터(100)를 배치하여 궐련을 외부에서 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있다.

열전 소자(300)는 면상 발열체의 적어도 일부를 둘러싸는 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 열전 소자(300)는 면상 발열체를 둘러싸도록 중공이 형성된 링 형상 또는 “C” 형상으로 이루어질 수 있다. 면상 발열체에서 발생하는 열 에너지를 효과적으로 흡수하여 전력을 효율적으로 생산할 수 있다.

열전 소자(300)는 고온으로 가열되는 고온부(310)와 고온부(310)의 온도보다 상대적으로 낮은 온도의 저온부(320)를 포함할 수 있다. 고온부(310)의 온도가 상승하면 고온부(310)에서 많은 전자가 전도대로 이동하고 저온부(320)로 확산된다. 이에 따라 상대적으로 고온부(310)에서 저온부(320)로 향하는 전기장이 발생하여 기전력이 발생하게 된다. 따라서, 열전 소자(300)의 기전력은 고온부(310)와 저온부(320)의 온도차에 의하여 결정된다.

본 개시에 따른 에어로졸 생성 장치(10)에서 열전 소자(300)는 히터(100)를 향하여 배치된 면이 고온부(310)가 되고, 고온부(310)에 대향하여 배치된 면이 저온부(320)가 될 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 열전 소자(300)는 히터(100)의 하부에 배치될 수 있다. 고온부(310)와 저온부(320)의 온도차를 증가시켜 기전력을 향상시키기 위하여 저온부(320)가 배치된 지점에는 기류 패스(500)가 구비될 수 있다.

기류 패스(500)는 저온부(320)가 배치된 지점에 구비되어 저온부(320)를 냉각시키는 기능을 수행할 수 있다. 기류 패스(500)에는 외부 공기가 유입되는 유입구가 형성될 수 있다. 유입구로 유입된 외부 공기는 기류 패스(500) 내부를 유동하면서 저온부(320)와 접촉하여 저온부(320)를 냉각시킬 수 있다.

기류 패스(500)에는 외부 공기가 유동하는 유로(510)가 형성될 수 있다. 유로(510)가 형성된 기류 패스(500)는 냉각핀(cooling fin)으로 기능하여 외부 공기와 저온부(320)의 접촉면을 확장함으로써 냉각 작용을 증대하는 기능을 수행할 수 있다. 유로(510)는 기류 패스(500)에 유입된 외부 공기가 유동하면서 저온부(320)와 접촉 면적을 증가시킬 수 있도록 저온부(320)를 고르게 지나는 경로로 형성될 수 있다. 유로(510)는 선형, 나선형, 웨이브형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)의 히트 파이프(600)와 기류 패스(500)가 도시된 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)는 히트 파이프(600)를 더 포함할 수 있다. 히트 파이프(600)는 내부에 궐련이 삽입되는 수용공간(601)이 형성되고, 궐련이 삽입되면 히터(100)에서 발생하는 열을 전달하는 장치이다. 히트 파이프(600)는 열 전도성이 우수한 금속, 고분자 복합체 등의 재질로 이루어질 수 있다.

히터(100)는 히트 파이프(600)의 외주면에 배치될 수 있다. 히트 파이프(600)의 외주면에서 히터(100)가 열을 가하면, 열이 히트 파이프(600)의 내부에 삽입된 궐련으로 전달되어 에어로졸을 생성할 수 있다. 또한, 히트 파이프(600)는 적어도 일부가 열전 소자(300)와 연결되어 열전 소자(300)의 고온부(310)에 열을 전달할 수 있다. 열전 소자(300)는 히트 파이프(600)에 의하여 고온부(310)가 가열됨으로써 저온부(320)와 온도차에 의하여 전력을 생산할 수 있다.

히트 파이프(600)에 의하여 열전 소자(300)의 고온부(310)에 열을 전달할 경우 히트 파이프(600)와 열전 소자(300)의 고온부(310)가 접촉하는 면적이 넓을수록 고온부(310)의 온도가 상승하게 된다. 따라서 히트 파이프(600)가 열전 소자(300)와 접촉하는 부분을 최대로 할 경우 열전 소자(300)의 기전력이 최대가 되어 많은 전력을 생산할 수 있다.

이를 위하여 히트 파이프(600)는 열전 소자(300)에 연결된 부분이 절곡된 형상으로 이루어질 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 열전 소자(300)는 히트 파이프(600)의 하부에 위치하고 히트 파이프(600)의 하단부가 고온부(310)와 접촉될 수 있다. 히트 파이프(600)는 히터(100)의 열 에너지를 전도 방식에 의하여 열전 소자(300)로 전달하게 되는데, 하단부가 열전 소자(300)의 표면을 향하여 절곡됨으로써 접촉 면적을 최대로 할 수 있다. 히트 파이프(600)의 절곡된 부분은 열전 소자(300)의 표면 둘레를 따라서 접촉하므로 열 에너지를 최대한 전달할 수 있게 된다.

또한, 열전 소자(300)는 히터(100)에 인접하는 면의 반대편에 방열부(700)를 포함할 수 있다. 다시 말해, 열전 소자(300)의 저온부(320)에는 방열부(700)가 마련될 수 있다.

고온부(310)의 온도가 상승할 경우 고온부(310)의 열이 저온부(320)로 전달되면서 전력 생산 효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 저온부(320)에 방열부(700)를 구비함으로써, 고온부(310)에서 전달된 열이 저온부(320)에 머물지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 열전 소자(300)의 전력 생산 효율이 증가될 수 있다.

방열부(700)는 방열 필름일 수 있고, 폴리 이미드, 그라파이트 등의 소재나 그 외에도 우수한 방열 성능을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 방열부(700)는 열전 소자(300)의 형상과 동일한 형상으로 이루어질 수 있다. 방열부(700)는 고온부(310)의 열이 저온부(320)로 전달되지 않도록 함으로써 열전 소자(300)의 전력 생산 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 열전 소자(300)는 히터(100)의 하부에 배치되고 히터(100)에 대하여 이동 가능하게 배치될 수 있다. 제어부(400)는 히터(100)가 에어로졸 생성 기질을 가열하여 에어로졸을 생성하는지 여부에 기초하여 열전 소자(300)와 히터(100)의 간격을 조절할 수 있다.

제어부(400)는 에어로졸 생성 기질을 가열하여 에어로졸을 생성하는 경우 열전 소자(300)와 히터(100)가 이격되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 히터(100)에서 발생된 열이 에어로졸 생성에 사용될 수 있다. 제어부(400)는 에어로졸 생성 기질의 가열이 종료되는 경우, 열전 소자(300)가 히터(100)와 접촉하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 히터(100)의 잔열이 열전 소자(300)에 전력 생산에 이용될 수 있다. 제어부(400)가 열전 소자(300)와 히터(100)의 간격을 제어함으로써 기기의 사용시에는 히터(100)의 열을 에어로졸 생성에 온전히 사용하고, 사용이 종료된 경우에는 열전 소자(300)로 열이 흡수될 수 있다.

열전 소자(300)의 위치를 조절하는 구동부가 마련될 수 있다. 구동부가 마련된 경우, 제어부(400)는 구동부를 제어하여 히터(100)와 열전 소자(300)가 접촉되거나 이격되도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(400)는 배터리(200)의 방전량이 기 설정된 기준 방전량 이상인 경우 열전 소자(300)에 의한 배터리(200)의 충전이 중단되도록 회로를 제어할 수 있다. 배터리(200)의 전력을 이용하여 한번에 많은 방전량을 필요로 하는 상황에서 배터리(200)의 충전과 방전이 동시에 이루어질 경우 배터리(200)의 내부 과열로 손상을 입을 수 있다. 따라서, 제어부(400)가 고방전 상황에서 열전 소자(300)에 의한 충전이 되지 않도록 회로를 제어할 수 있다. 기 설정된 기준 방전량은 에어로졸 생성 장치(10)의 구성요소, 배터리(200)의 용량 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 예를 들면, 배터리(200)가 히터(100)에 전력을 제공하여 히터(100)를 가열하는 상황이나 유무선 통신에 의하여 많은 방전량을 필요로 하는 상황에서 제어부(400)는 열전 소자(300)에 의한 충전이 되지 않도록 제어할 수 있다. 이로써 배터리(200)의 내구성이 강화되고 수명이 연장될 수 있다.

또한, 배터리(200)는 메인 배터리(200)와 보조 배터리(200)로 구성될 수 있다. 메인 배터리(200)는 외부 전력에 의하여 충전되고 보조 배터리(200)는 열전 소자(300)에 의해 충전되도록 구성될 수 있다. 메인 배터리(200)는 히터(100)를 가열하는 경우와 같이 고방전 시 사용되고 보조 배터리(200)는 디스플레이에 전력을 제공하는 경우와 같이 저방전 시 사용되도록 구성될 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 제어부(400)가 전력 저장 소자(900)의 연결을 제어하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 회로는 본 개시에 따른 에어로졸 생성 장치(10)의 개략적인 회로이다.

본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)는 전력 저장 소자(900)를 더 포함할 수 있다. 전력 저장 소자(900)는 열전 소자(300)에서 생산된 전력을 저장하는 장치로서, 고용량의 커패시터인 슈퍼캡(supercap)일 수 있다.

히터(100)가 에어로졸 생성 기질을 가열하는 상태에서, 열전 소자(300)에서 발생하는 전력을 이용하여 배터리(200)를 충전할 경우 충전과 방전이 동시에 이루어지게 된다. 이를 방지하기 위하여 전력 저장 소자(900)는 열전 소자(300)에서 생산된 전력을 임시로 저장하였다가 배터리(200)의 고출력 방전이 종료된 후 저장된 전력을 이용하여 배터리(200)를 충전할 수 있다. 전력 저장 소자(900)는 배터리(200) 및 열전 소자(300)와 선택적으로 연결될 수 있고, 제어부(400)는 상황에 따라 전력 저장 소자(900)가 배터리(200)와 연결되거나 혹은 열전 소자(300)와 연결되도록 회로를 제어할 수 있다.

도 8a 및 도 8b를 참조하여 이에 대하여 상세히 설명한다. 전력 저장 소자(900)와 열전 소자(300) 사이에는 제2 스위칭 소자(SW2)가 배치되고, 전력 저장 소자(900)와 배터리(200) 사이에는 제1 스위칭 소자(SW1)가 배치될 수 있다.

도 8a는 배터리(200)가 히터(100)에 전력을 공급하여 히터(100)가 가열되는 상황에서 제어부(400)가 회로를 제어하는 것을 나타내는 도면이다. 도 8a를 참조하면, 제어부는 전력 저장 소자(900)와 열전 소자(300)를 전기적 접촉시킨다.

배터리(200)로부터 히터(100)에 전력이 공급되어 히터(100)가 가열되면, 배터리(200)의 고방전이 수행되므로 제어부(400)는 열전 소자(300)에 의한 배터리(200)의 충전이 되지 않도록 회로를 제어한다. 제어부(400)는 전력 저장 소자(900)와 열전 소자(300)가 연결되도록 제2 스위칭 소자(SW2)를 제어할 수 있다. 또한, 배터리(200)와 전력 저장 소자(900)가 연결되지 않도록 제1 스위칭 소자(SW1)를 제어할 수 있다.

배터리(200)가 히터에 전력을 공급하는 경우, 제어부(400)는 제2 스위칭 소자(SW2)를 턴 온(turn on)시키고, 제1 스위칭 소자(SW1)를 턴 오프(turn off)시킬 수 있다. 히터(100)의 열에 의하여 열전 소자(300)는 전력을 생산하고, 생산된 전력은 전력 저장 소자(900)로 공급되어 저장될 수 있다. 전력 저장 소자(900)와 배터리(200)는 연결되지 않게 되어 배터리(200)의 충전이 방지될 수 있다.

도 8b는 히터(100)의 가열이 종료된 상황에서 제어부(400)가 회로를 제어하는 것을 나타내는 도면이다. 도 8b를 참조하면, 히터(100)의 가열이 종료된 상태에서, 기 설정된 기준시간이 경과한 경우 제어부는 전력 저장 소자(900)와 배터리(200)를 전기적 접촉시킨다.

히터(100)의 가열이 종료되면, 배터리(200)로부터 히터(100)에 전력 공급이 중단된다. 히터(100)의 가열이 종료되더라도 히터(100)에 남은 열이 존재하므로 일정 시간동안 열전 소자(300)에 열이 전달될 수 있다. 제어부(400)는 기 설정된 기준시간이 경과한 후 전력 저장 소자(900)와 열전 소자(300)의 연결을 해제하고, 전력 저장 소자(900)와 배터리(200)가 연결되도록 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)를 제어할 수 있다. 기 설정된 기준시간은 히터(100)의 가열이 종료되더라도 열전 소자(300)가 남아있는 열을 흡수하여 전력을 생산하기에 충분한 시간으로 설정될 수 있다.

제어부(400)는 제1 스위칭 소자(SW1)를 턴온시키고, 제2 스위칭 소자(SW2)를 턴 오프 시킬 수 있다. 따라서 히터(100)의 가열 중에 전력 저장 소자(900)에 저장되었던 전력이 배터리(200)의 충전에 사용될 수 있다.

이와 같은 제어에 의하여 히터(100)의 열을 흡수하여 열전 소자(300)가 전력을 생산하되, 배터리(200)로부터 히터(100)에 전력이 공급되는 고출력 방전 중에는 배터리(200)가 충전되는 것을 방지할 수 다.

도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 9를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)는 퍼프 감지 센서(800)를 더 포함할 수 있다. 퍼프 감지 센서(800)는 사용자가 에어로졸을 흡입하는 퍼프 동작을 감지하는 장치이다. 퍼프 감지 센서(800)는 퍼프를 감지하면 제어부(400)에 감지 신호를 송출한다. 제어부(400)는 퍼프 감지 센서(800)로부터 신호를 받아 전력 저장 소자(900)와 배터리(200)가 연결되도록 회로를 제어할 수 있다.

퍼프 감지 센서(800)가 퍼프 동작을 감지하는 경우, 제어부(400)는 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)를 제어하여 전력 저장 소자(900)와 열전 소자(300)를 연결하고, 전력 저장 소자(900)와 배터리(200)의 연결을 분리할 수 있다. 따라서 사용자가 에어로졸을 흡입하는 동안에는 열전 소자(300)에 저장된 전력은 전력 저장 소자(900)에 저장된다.

퍼프 감지 센서(800)가 퍼프 동작을 감지하지 못한 경우, 제어부(400)는 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)를 제어하여 전력 저장 소자(900)와 배터리(200)를 연결하고, 전력 저장 소자(900)와 열전 소자(300)의 연결을 분리할 수 있다.

전력 저장 소자(900)와 배터리(200)가 연결되어 전력 저장 소자(900)에 저장된 전력이 배터리(200)에 공급됨으로써 배터리(200)가 충전될 수 있다. 이와 같이, 에어로졸 생성 장치(10)는 사용자의 퍼프 동작에 기반하여 배터리(200)를 충전함으로써 배터리(200)의 충전과 방전이 동시에 되는 것을 방지할 수 있고, 따라서, 배터리(200)의 손상이 방지될 수 있다.

도 10은 에어로졸 생성 장치(10)의 제어 방법의 순서도이다. 본 제어 방법은 상술한 에어로졸 생성 장치(10)의 제어 방법의 일 실시예에 해당한다.

먼저 배터리(200)가 히터(100)에 전력을 공급하는 단계(S101)가 수행된다. 제어부(400)는 배터리(200)를 제어하여 히터(100)에 전력을 공급할 수 있다. 히터(100)는 전력을 공급받아 가열됨으로써 에어로졸을 생성할 수 있다.

이후 열전 소자(300)가 열을 흡수하여 전력을 생산하는 단계(S102)가 수행될 수 있다. 열전 소자(300)는 히터(100)에서 발생한 열을 흡수하여 전력을 생산할 수 있다. 열전 소자(300)의 고온부(310)는 히터(100)에 의하여 온도가 상승하고, 반대편의 저온부(320)는 상대적으로 온도가 낮게 되어 온도차에 의한 기전력이 발생하여 전력이 생산될 수 있다.

그리고 열전 소자(300)에서 생산된 전력에 기초하여 배터리(200)를 충전하는 단계(S103)가 수행될 수 있다. 제어부(400)는 열전 소자(300)에서 생산된 전력을 이용하여 배터리(200)를 충전할 수 있다.

열전 소자(300)가 히터(100)에서 발생하는 열을 흡수하여 전력을 생산하는 단계(S102)에서 열전 소자(300)가 전력 저장 소자(900)와 연결되도록 제어될 수 있다. 열전 소자(300)에서 생산된 전력은 상기 전력 저장 소자(900)에 저장될 수 있다.

열전 소자(300)에서 생산된 전력에 기초하여 배터리(200)를 충전하는 단계(S103)에서 배터리(200)의 방전이 종료된 후 소정의 시간이 경과되면, 제어부(400)는 전력 저장 소자(900)와 배터리(200)가 연결시킬 수 있다. 따라서 전력 저장 소자(900)에 저장되었던 전력은 배터리(200)의 충전에 이용될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 구체적인 제어 방법을 설명한다.

도 11은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 11은 열전 소자(300)에서 생산된 전력에 기초하여 배터리(200)를 충전하되, 배터리(200)가 히터(100)에 전력을 공급하는지 여부에 기초하여 배터리(200)를 충전하는 제어 방법의 순서도이다.

도 11을 참조하면, 먼저 배터리(200)가 히터(100)에 전력을 공급하는 단계(S111)에서 히터(100)가 가열된다. 배터리(200)가 히터(100)에 전력을 공급한 이후 배터리(200)가 전력공급을 중단하였는지 여부를 판단하는 단계(S112)가 수행될 수 있다.

배터리(200)가 전력 공급을 중단하지 않고 계속하여 전력을 공급하는 경우에는 전력 저장 소자(900)에 전력을 저장하는 단계(S113)가 수행될 수 있다. 제어부(400)는 전력 저장 소자(900)와 열전 소자(300)가 연결되도록 제어할 수 있으며, 이는 상술한 바와 동일하므로 생략한다.

배터리(200)가 전력 공급을 중단한 경우에는 기 설정된 기준시간이 경과하였는지 여부를 판단하는 단계(S114)가 수행될 수 있다. 기 설정된 기준시간은 열전 소자(300)가 히터(100)의 가열이 종료되더라도 남아있는 열을 흡수하여 전력을 생산하기에 충분한 시간으로 설정될 수 있다.

기준시간이 경과하지 않았다고 판단한 경우에는 계속하여 전력 저장 소자(900)에 전력을 저장하는 단계(S113)가 수행될 수 있다. 기 설정된 기준시간이 경과하지 않은 경우 히터(100)에 열이 남아있는 상태이므로, 열전 소자(300)는 잔존하는 열을 흡수하여 전력을 추가적으로 생산할 수 있다.

기준시간이 경과하였다고 판단한 경우 배터리(200)를 충전하는 단계(S115)가 수행될 수 있다. 배터리(200)를 충전하는 단계에서 제어부(400)는 전력 저장 소자(900)와 배터리(200)가 연결되도록 회로를 제어할 수 있다. 전력 저장 소자(900)에 저장되었던 전력을 이용하여 배터리(200)가 충전될 수 있도록 전력 저장 소자(900)와 배터리(200)가 연결된다. 따라서 배터리(200)가 충전과 방전이 동시에 수행되지 않도록 제어할 수 있다.

도 12는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 12는 열전 소자(300)에서 생산된 전력에 기초하여 배터리(200)를 충전하되, 퍼프 감지 센서(800)가 퍼프를 감지하였는지 여부에 기초하여 배터리(200)를 충전하는 제어 방법의 순서도이다.

도 12를 참조하면, 사용자의 퍼프 동작을 감지할 수 있도록 퍼프 감지 센서(800)가 턴온 되는 퍼프 감지 대기 상태(S121)가 수행될 수 있다. 퍼프 동작은 사용자가 궐련(20)이나 마우스피스에 입을 대고 음압을 형성하는 동작일 수 있다. 퍼프 감지 센서(800)는 압력의 변화를 감지하여 퍼프를 감지할 수 있다.

퍼프 감지 대기 상태(S121) 이후에, 퍼프 감지 센서(800)가 퍼프를 감지하였는지 여부를 판단하는 단계(S122)가 수행될 수 있다. 퍼프 감지 센서(800)가 퍼프를 감지한 경우에는 전력 저장 소자(900)에 전력을 저장하는 단계(S123)가 수행될 수 있다. 열전 소자(300)에서 생산된 전력은 전력 저장 소자(900)에 저장될 수 있다.

퍼프 감지 센서(800)가 퍼프를 감지하지 않은 경우에는 배터리(200)를 충전하는 단계(S124)가 수행될 수 있다. 퍼프가 감지되지 않았으므로 에어로졸이 흡입되는 상황이 아니므로 제어부(400)는 배터리(200)를 전력 저장 소자(900)와 연결한다. 본 실시예의 경우 퍼프를 감지하면 전력 저장 소자(900)에 전력을 저장하였다가 퍼프가 감지되지 않으면 저장된 전력을 이용하여 배터리(200)를 충전하게 된다. 따라서 사용자가 에어로졸을 흡입하는 동안에는 충전이 방지될 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. 본 개시의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 개시에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 에어로졸 생성 장치
100: 히터
200: 배터리
300: 열전 소자
301: 리드선
310: 고온부
320: 저온부
400: 제어부
500: 기류 패스
510: 유로
600: 히트 파이프
601: 수용공간
700: 방열부
800: 퍼프 감지 센서
900: 전력 저장 소자

Claims

에어로졸 생성 기질을 가열하는 히터;
상기 히터에 전력을 공급하는 배터리;
상기 히터의 하부에 배치되고, 상기 히터로부터 열을 흡수하며, 상기 흡수된 열을 전력으로 변환하는 열전 소자;
상기 열전 소자에서 생산된 전력에 기초하여 상기 배터리를 충전하는 제어부; 및
상기 배터리 및 상기 열전 소자와 선택적으로 연결되어 상기 열전 소자에서 생산된 전력을 저장하는 전력 저장 소자;를 포함하는 에어로졸 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 히터는 궐련이 삽입되는 수용공간의 외주면에 배치된 면상 발열체이고,
상기 열전 소자는 상기 면상 발열체의 적어도 일부를 둘러싸는 형상인 에어로졸 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 열전 소자는 상기 히터를 향하여 배치된 고온부 및 상기 고온부에 대향하여 배치된 저온부를 포함하고,
상기 저온부가 배치된 지점에 구비되고, 외기가 유입되어 상기 저온부를 냉각시키는 기류 패스;를 더 포함하는 에어로졸 생성 장치.
제3항에 있어서,
상기 기류 패스의 내부에는 상기 외기가 유동하는 유로가 형성되어 상기 외기가 상기 유로를 따라서 유동하면서 상기 열전 소자의 저온부와 접촉되는 에어로졸 생성 장치.
제1항에 있어서,
궐련이 삽입되는 수용공간이 형성된 히트 파이프;를 더 포함하고.
상기 히터는 상기 히트 파이프의 외주면에 배치되어 상기 궐련을 가열하고, 상기 히트 파이프는 일부가 상기 열전 소자와 접촉되어 상기 히터의 열을 상기 열전 소자에 전달하는 에어로졸 생성 장치.
제5항에 있어서,
상기 히트 파이프는 상기 열전 소자에 접촉된 부분이 절곡되어 상기 열전 소자의 표면과 접촉되는 에어로졸 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 열전 소자는 상기 히터의 하부에 배치되고, 상기 히터에 대하여 이동 가능하게 배치되며,
상기 제어부는
상기 히터의 가열 여부에 기초하여 상기 열전 소자와 상기 히터의 간격을 조절하는 에어로졸 생성 장치.
제7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 히터가 상기 에어로졸 생성 기질을 가열하는 경우 상기 히터와 상기 열전 소자를 이격시키고, 상기 히터의 가열이 종료되면 상기 히터와 상기 열전 소자를 접촉시키는 에어로졸 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 배터리의 방전량이 기 설정된 기준 방전량 이상인 경우, 상기 열전 소자에 의한 상기 배터리의 충전을 중단하는 에어로졸 생성 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리로부터 상기 히터에 전력이 공급되는 경우, 상기 전력 저장 소자와 상기 열전 소자를 전기적 접촉시키고,
상기 배터리로부터 상기 히터에 전력 공급을 종료한 상태에서 기 설정된 기준 시간이 경과된 경우, 상기 전력 저장 소자와 상기 배터리를 전기적 접촉시키는 에어로졸 생성 장치.
제1항에 있어서,
사용자가 상기 에어로졸을 흡입하는 퍼프(puff) 동작을 감지하는 퍼프 감지 센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 퍼프 감지 센서가 상기 퍼프 동작을 감지하면 상기 전력 저장 소자와 상기 열전 소자를 전기적 접촉 시키고, 상기 퍼프 동작이 감지되지 않으면 상기 전력 저장 소자와 상기 배터리를 전기적 접촉 시키는 에어로졸 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 열전 소자는 히터에 인접하는 면의 반대편에 방열부를 포함하는 에어로졸 생성 장치.
열전 소자에 의하여 배터리가 충전되는 에어로졸 생성 장치의 제어방법에 있어서,
상기 배터리가 히터에 전력을 공급하는 단계;
열전 소자가 열을 흡수하여 전력을 생산하는 단계; 및
상기 열전 소자에서 생산된 전력에 기초하여 상기 배터리를 충전하는 단계; 를 포함하고,
상기 열전 소자가 열을 흡수하여 전력을 생산하는 단계는, 전력 저장 소자와 상기 열전 소자를 전기적 접촉시켜 상기 열전 소자에서 생산된 전력을 상기 전력 저장 소자에 저장하는, 에어로졸 생성 장치의 제어방법.
제14항에 있어서,
상기 배터리를 충전하는 단계는, 상기 배터리로부터 상기 히터에 전력 공급이 종료된 후 기 설정된 기준시간이 경과되면 상기 전력 저장 소자와 상기 배터리를 전기적 접촉시켜 상기 전력 저장 소자에 저장된 전력으로 상기 배터리를 충전하는 에어로졸 생성 장치의 제어방법.