KR102660869B1 - 초음파 진동자를 이용하여 에어로졸을 생성하는 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치 - Google Patents

초음파 진동자를 이용하여 에어로졸을 생성하는 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치 Download PDF

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Abstract

전자 장치의 구동 회로는 전자 장치에 연결되는 카트리지에 포함된 진동자의 종방향 진동을 발생시키는 제1 신호를 생성하는 제1 전원, 진동자의 횡방향 진동을 발생시키는 제2 신호를 생성하는 제2 전원, 제1 전원의 제1 신호 및 제2 전원의 제2 신호를 합성함으로써 합성 신호를 생성하는 신호 합성기, 및 합성 신호에 의해 연결 상태가 제어되는 스위치를 포함할 수 있다.

Description

초음파 진동자를 이용하여 에어로졸을 생성하는 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치{METHOD FOR GENERATING ASROSOL USING ULTRASONIC VIBRATOR AND ELECTRONIC DEVICE FOR PERFORMING THE METHOD}
초음파 진동자를 이용하여 에어로졸을 생성하는 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치가 개시된다.
에어로졸 생성 장치에 연결되는 카트리지는 일반적으로 동일한 종류가 사용되며, 해당 종류의 카트리지 내에 들어있는 액체에 대하여 최적화된 제어가 요구된다. 다만, 필요에 따라 상이한 종류의 액체가 담긴 카트리지가 에어로졸 생성 장치에 연결되어 에어로졸이 생성될 수 있다. 이로 인해 액체의 물성에 따라 상이한 제어가 요구된다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예는 에어로졸 생성 장치의 진동자를 구동시키기 위한 구동 회로를 제공할 수 있다.
일 실시 예는 에어로졸을 생성하는 에어로졸 생성 장치를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 전자 장치에 포함되는 구동 회로는, 상기 전자 장치에 연결되는 카트리지에 포함된 진동자의 종방향 진동을 발생시키는 제1 신호를 생성하는 제1 전원, 상기 진동자의 횡방향 진동을 발생시키는 제2 신호를 생성하는 제2 전원, 상기 제1 전원의 상기 제1 신호 및 상기 제2 전원의 상기 제2 신호를 합성함으로써 합성 신호를 생성하는 신호 합성기, 및 상기 합성 신호에 의해 연결 상태가 제어되는 스위치를 포함한다.
상기 스위치는 FET(field effect transistor) 스위치인 경우, 상기 합성기는 상기 스위치의 게이트(gate) 단에 연결되고, 상기 진동자의 제1 단은 상기 스위치의 소스(source) 단에 연결되고, 상기 진동자의 제2 단은 상기 스위치의 드레인(drain) 단에 연결될 수 있다.
상기 구동 회로는, 스위치의 상기 소스 단 및 상기 스위치의 상기 게이트 단에 각각 연결되는 저항을 더 포함할 수 있다.
상기 구동 회로는, 상기 스위치의 상기 드레인 단에 연결되는 인덕터 - 상기 인덕터의 제1 단이 상기 스위치의 상기 드레인 단에 연결됨 -, 및 상기 인덕터의 제2 단에 연결되는 제3 전원을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 신호의 주파수는 100KHz 내지 1000KHz 사이의 주파수일 수 있다.
상기 제2 신호의 주파수는 1MHz 내지 10MHz 사이의 주파수일 수 있다.
상기 구동 회로는 전자 담배 내에 포함될 수 있다.
다른 일 실시 예에 따른, 전자 장치는, 에어로졸 생성 물질을 진동시킴으로써 에어로졸을 생성하는 진동자를 포함하는 카트리지부, 및 상기 카트리지부와 연결되는 바디부를 포함하고, 상기 바디부는, 상기 카트리지부가 상기 바디부와 연결된 경우, 상기 진동자를 구동시키기 위한 구동 회로, 및 상기 구동 회로의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 구동 회로는, 상기 전자 장치에 연결되는 카트리지에 포함된 진동자의 종방향 진동을 발생시키는 제1 신호를 생성하는 제1 전원, 상기 진동자의 횡방향 진동을 발생시키는 제2 신호를 생성하는 제2 전원, 상기 제1 전원의 상기 제1 신호 및 상기 제2 전원의 상기 제2 신호를 합성함으로써 합성 신호를 생성하는 신호 합성기, 및 상기 합성 신호에 의해 연결 상태가 제어되는 스위치를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 진동자가 두 가지 진동 모드의 결합에 따라 구동될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 두 가지 진동 모드의 결합에 따라 다양한 변위로 진동하는 진동자에 의해 연무량을 조절할 수 있다.
도 1은 일 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.
도 2는 일 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 개략도이다
도 3은 일 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 카트리지와 바디부가 분리된 사시도이다.
도 4는 일 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 카트리지와 바디부가 결합된 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 구동 회로를 도시한다.
도 6은 일 실시 예에 따른 신호 합성의 파형을 도시한다.
도 7은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 방법을 도시한 흐름도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.
일 실시 예에 따르면, 도 1의 에어로졸 생성 장치(100)는 제어부(110), 센싱부(120), 출력부(130), 배터리(140), 무화부(150), 사용자 입력부(160), 메모리(170) 및 통신부(180)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부 구조는 도 1에 도시된 것에 제한되지 않는다. 즉, 에어로졸 생성 장치(100)의 설계에 따라, 도 1에 도시된 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
센싱부(120)는 에어로졸 생성 장치(100)의 상태 또는 에어로졸 생성 장치(100) 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 제어부(110)에 전달할 수 있다. 제어부(110)는 상기 감지된 정보에 기초하여, 무화부(150)의 동작 제어, 흡연의 제한, 에어로졸 발생 물품(예: 에어로졸 발생 물품, 카트리지 등)의 삽입 여부 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(100)를 제어할 수 있다.
센싱부(120)는 온도 센서(122), 삽입 감지 센서(124) 및 퍼프 센서(126) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
온도 센서(122)는 무화부(150)(또는, 에어로졸 생성 물질)의 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)는 무화부(150)의 온도를 감지하는 별도의 온도 센서를 포함하거나, 무화부(150) 자체가 온도 센서의 역할을 수행할 수 있다. 또는, 온도 센서(122)는 배터리(140)의 온도를 모니터링하도록 배터리(140)의 주위에 배치된 것일 수도 있다.
삽입 감지 센서(124)는 에어로졸 발생 물품의 삽입 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 예를 들어, 삽입 감지 센서(124)는 필름 센서, 압력 센서, 광 센서, 저항성 센서, 용량성 센서, 유도성 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에어로졸 발생 물품이 삽입 및/또는 제거됨에 따른 신호 변화를 감지할 수 있다.
퍼프 센서(126)는 기류 통로 또는 기류 채널의 다양한 물리적 변화에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(126)는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전압 변화 및 압력 변화 중 어느 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다.
센싱부(120)는 전술한 센서(122 내지 126) 외에, 온/습도 센서, 기압 센서, 지자기 센서(magnetic sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자이로스코프 센서, 위치 센서(예컨대, GPS), 근접 센서, 및 RGB 센서(illuminance sensor) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 각 센서들의 기능은 그 명칭으로부터 통상의 기술자가 직관적으로 추론할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
출력부(130)는 에어로졸 생성 장치(100)의 상태에 대한 정보를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(130)는 디스플레이부(132), 햅틱부(134) 및 음향 출력부(136) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 디스플레이부(132)와 터치 패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(132)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
디스플레이부(132)는 에어로졸 생성 장치(100)에 대한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(100)에 대한 정보는 에어로졸 생성 장치(100)의 배터리(140)의 충/방전 상태, 무화부(150)의 상태, 에어로졸 발생 물품의 삽입/제거 상태 또는 에어로졸 생성 장치(100)의 사용이 제한되는 상태(예: 이상 물품 감지) 등의 다양한 정보를 의미할 수 있고, 디스플레이부(132)는 상기 정보를 외부로 출력할 수 있다. 디스플레이부(132)는 예를 들면, 액정 디스플레이 패널(LCD), 유기 발광 디스플레이 패널(OLED) 등일 수 있다. 또한, 디스플레이부(132)는 LED 발광 소자 형태일 수도 있다.
햅틱부(134)는 전기적 신호를 기계적인 자극 또는 전기적인 자극으로 변환하여 에어로졸 생성 장치(100)에 대한 정보를 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱부(134)는 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
음향 출력부(136)는 에어로졸 생성 장치(100)에 대한 정보를 사용자에게 청각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 음향 출력부(136)는 전기 신호를 음향 신호로 변환하여 외부로 출력할 수 있다.
배터리(140)는 에어로졸 생성 장치(100)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 배터리(140)는 무화부(150)가 동작할 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(140)는 에어로졸 생성 장치(100) 내에 구비된 다른 구성들(예: 센싱부(120), 출력부(130), 사용자 입력부(160), 메모리(170) 및 통신부(180))의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(140)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리(140)는 리튬폴리머(LiPoly) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
무화부(150)는 배터리(140)로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 물질을 무화시킬 수 있다. 도 1에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 생성 장치(100)는 배터리(140)의 전력을 변환하여 무화부(150)에 공급하는 전력 변환 회로(예: DC/DC 컨버터)를 더 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)가 초음파 진동 방식으로 에어로졸을 생성하는 경우, 에어로졸 생성 장치(100)는 배터리(140)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 DC/AC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
제어부(110), 센싱부(120), 출력부(130), 사용자 입력부(160), 메모리(170) 및 통신부(180)는 배터리(140)로부터 전력을 공급받아 기능을 수행할 수 있다. 도 1에 도시되지는 않았으나, 배터리(140)의 전력을 변환하여 각각의 구성요소들에 공급하는 전력 변환 회로, 예를 들면 LDO(low dropout) 회로 또는 전압 레귤레이터 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 무화부(150)는 인가된 신호(예: 전력)에 의해 초음파 진동을 일으키는 진동자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 진동자의 소재는 압전 세라믹을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 진동자는 압전체를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 압전체는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시킬 수 있는 변환 소자로서, 제어부(110)의 제어에 따라 초음파 진동을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 분극 처리된 압전체에 교류 전원이 인가되는 경우, 압전체는 팽창과 수축을 반복할 수 있다. 압전체의 반복된 팽창 및 수축으로 인해 진동자는 특성 주파수로 진동할 수 있다. 진동자에 신호가 인가됨에 따라 짧은 고주파의 진동이 발생할 수 있으며, 발생된 진동은 에어로졸 생성 물질을 작은 입자로 쪼개어 에어로졸로 무화시킬 수 있다.
사용자 입력부(160)는 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나, 사용자에게 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(160)는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 조그 휠, 조그 스위치 등이 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도 1에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 생성 장치(100)는 USB(universal serial bus) 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스(connection interface)를 더 포함하고, USB 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스를 통해 다른 외부 장치와 연결하여 정보를 송수신하거나, 배터리(140)를 충전할 수 있다.
메모리(170)는 에어로졸 생성 장치(100) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 제어부(110)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(170)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, random access memory) SRAM(static random access memory), 롬(ROM, read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 메모리(170)는 에어로졸 생성 장치(100)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로 파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등을 저장할 수 있다.
통신부(180)는 다른 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(180)는 근거리 통신부(182) 및 무선 통신부(184)를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(short-range wireless communication unit)(182)는 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신부, WFD(Wi-Fi Direct) 통신부, UWB(ultra wideband) 통신부, Ant+ 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
무선 통신부(184)는 셀룰러 네트워크 통신부, 인터넷 통신부, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN) 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 무선 통신부(184)는 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI)를 이용하여 통신 네트워크 내에서 에어로졸 생성 장치(100)를 확인 및 인증할 수도 있다.
제어부(110)는 에어로졸 생성 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(110)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 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 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
제어부(110)는 배터리(140)의 전력을 무화부(150)에 공급하는 것을 제어함으로써 무화부(150)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 배터리(140)와 무화부(150) 사이에 위치하는 구동 회로(138)의 스위칭 소자의 스위칭을 제어함으로써 전력 공급을 제어할 수 있다.
제어부(110)는 센싱부(120)에 의해 감지된 결과를 분석하고, 이후 수행될 처리들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 센싱부(120)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 무화부(150)의 동작이 개시 또는 종료되도록 무화부(150)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어부(110)는 센싱부(120)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 무화부(150)가 소정의 주파수로 진동하거나 적절한 진동 주파수를 유지할 수 있도록 무화부(150)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.
제어부(110)는 센싱부(120)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 출력부(130)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(126)를 통해 카운트된 퍼프 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하면, 제어부(110)는 디스플레이부(132), 햅틱부(134) 및 음향 출력부(136) 중 적어도 하나를 통해 사용자에게 에어로졸 생성 장치(100)가 곧 종료될 것을 예고할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 센싱부(120)에 의해 감지된 에어로졸 발생 물품의 상태에 따라 구동 회로(138)를 제어함으로써 무화부(150)에 대한 전력 공급 시간 및/또는 전력 공급량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품의 종류 또는 잔여 량에 따라, 제어부(110)는 무화부(150)의 진동자의 진동 주파수를 제어할 수 있다..
일 실시 예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈과 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
도 2는 일 예 따른 에어로졸 생성 장치의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(200)(예: 도 1의 에어로졸 생성 장치(100))는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지(220) 및 카트리지(220)와 연결되는 바디부(210)를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 장치(200)의 카트리지(220)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용한 상태에서 바디부(210)에 결합할 수 있다. 예를 들어, 카트리지(220)의 적어도 일부가 바디부(210)에 삽입됨으로써, 카트리지(200)와 바디부(210)가 결합할 수 있다. 다른 예로, 바디부(210)의 적어도 일부가 카트리지(220)에 삽입됨으로써, 카트리지(220)와 바디부(210)가 결합될 수 있다.
카트리지(220)와 바디부(210)는 스냅-핏(snap-fit) 방식, 나사 결합 방식, 자력 결합 방식 또는 억지 끼워 맞춤 방식 중 적어도 하나의 방식으로 결합될 수 있으나, 카트리지(220)와 바디부(210)의 결합 방식이 상술한 예시로 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 카트리지(220)는 하우징(222), 마우스피스(224), 저장부(230), 전달부(230), 진동자(250) 및 전기 단자(260)를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 장치(200)의 하우징(222)은 마우스피스(224)와 함께 카트리지(220)의 전체적인 외관을 형성할 수 있으며, 하우징(222)의 내부에는 카트리지(220)의 작동을 위한 구성 요소들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 하우징(222)은 직육면체 형상으로 형성될 수 있으나, 하우징(222)의 형상이 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 실시 예에 따라, 하우징(222)은 다각형 기둥(예: 삼각형 기둥, 오각형 기둥) 또는 원기둥 형상으로 형성될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(200)의 마우스피스(224)는 하우징(222)의 일 영역에 배치되며, 에어로졸 생성 물질 로부터 발생된 에어로졸을 외부로 배출하기 위한 유출구(224e)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마우스피스(224)는 바디부(210)와 결합되는 카트리지(220)의 일 영역과 반대 방향에 위치한 다른 영역에 배치될 수 있으며, 사용자는 마우스피스(224)에 구강을 접촉하고 흡입함으로써, 카트리지(220)로부터 에어로졸을 공급 받을 수 있다.
사용자의 흡입 또는 퍼프 동작에 의해 카트리지(220)의 외부와 카트리지(220)의 내부의 사이에 압력 차이가 발생할 수 있으며, 카트리지(220)의 내부와 외부의 압력 차이에 의해 카트리지(220)의 내부에서 생성된 에어로졸이 유출구(224e)를 통해 카트리지(220)의 외부로 배출될 수 있다. 즉, 사용자는 마우스피스(224)에 구강을 접촉하고 흡입함으로써, 유출구(224e)를 통해 카트리지(220)의 외부로 배출되는 에어로졸을 공급 받을 수 있다.
에어로졸 생성 장치(200)의 저장부(230)는 하우징(222)의 내부 공간에 위치하며 에어로졸 생성 물질을 수용할 수 있다. 본 개시에서 '저장부가 에어로졸 생성 물질을 수용한다'는 표현은 저장부(230)가 그릇(container)의 용도와 같이 에어로졸 생성 물질을 단순히 담는 기능을 수행하는 것과, 저장부(230)의 내부에 예를 들어 스펀지(sponge)나 솜이나 천이나 다공성 세라믹 구조체와 같은 에어로졸 생성 물질을 함침(함유)하는 요소를 포함하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 상술한 표현은 이하에서도 동일한 의미로 사용될 수 있다.
저장부(230)에는 액체 상태나, 고체 상태나, 기체 상태나, 겔(gel) 상태 등의 어느 하나의 상태를 갖는 에어로졸 생성 물질이 수용될 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 생성 물질은 액상 조성물을 포함할 수 있다. 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다.
액상 조성물은 예를 들어, 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 및 비타민 혼합물의 어느 하나의 성분이나, 이들 성분의 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 비타민 혼합물은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C 및 비타민 E 중 적어도 하나가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 니코틴 염이 첨가된 임의의 중량비의 글리세린 및 프로필렌 글리콜 용액을 포함할 수 있다. 액상 조성물에는 2종 이상의 니코틴 염이 포함될 수도 있다. 니코틴 염은 니코틴에 유기산 또는 무기산을 포함하는 적절한 산을 첨가함으로써 형성될 수 있다. 니코틴은 자연적으로 발생하는 니코틴 또는 합성 니코틴으로서, 액상 조성물의 총 용액 중량에 대한 임의의 적절한 중량의 농도를 가질 수 있다.
니코틴 염의 형성을 위한 산은 혈중 니코틴 흡수 속도, 에어로졸 생성 장치(200)의 작동 온도, 향미 또는 풍미, 용해도 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 니코틴 염의 형성을 위한 산은 벤조산, 락트산, 살리실산, 라우르산, 소르브산, 레불린산, 피루브산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 시트르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 페닐아세트산, 타르타르산, 숙신산, 푸마르산, 글루콘산, 사카린산, 말론산 또는 말산으로 구성된 군으로부터 선택되는 단독의 산 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 산들의 혼합이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
에어로졸 생성 장치(200)의 전달부(240)는 에어로졸 생성 물질을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 저장부(230)에 저장 또는 수용된 에어로졸 생성 물질은 전달부(240)를 통해 저장부(230)에서 진동자(250)로 전달될 수 있으며, 진동자(250)는 전달부(240)의 에어로졸 생성 물질 또는 전달부(240)로부터 전달받은 에어로졸 생성 물질을 무화시켜 에어로졸을 생성할 수 있다. 이 때, 전달부(240)는 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹의 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 전달부(240)가 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 전달부(240)는 저장부(230)와 인접하게 배치되어 저장부(230)로부터 액상의 에어로졸 생성 물질을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 저장부(230)에 저장된 에어로졸 생성 물질은 저장부(230)가 전달부(240)를 향하는 일 영역에 형성되는 액상 공급구를 통해 저장부(230)의 외부로 배출될 수 있고, 전달부(240)는 저장부(230)로부터 배출되는 에어로졸 생성 물질의 적어도 일부를 흡수함으로써, 저장부(230)로부터 에어로졸 생성 물질을 흡수할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 카트리지(210)는 에어로졸이 생성되는 진동자(250)의 적어도 일부를 덮도록 배치되고, 전달부(240)가 흡수한 에어로졸 생성 물질을 진동자(250)에 전달하는 흡수체(미도시)를 더 포함할 수 있다. 흡수체는 에어로졸 생성 물질을 흡수할 수 있는 소재로 제작될 수 있다. 예를 들어, 흡수체는 SPL 30(H), SPL 50(H)V, NP 100(V8), SPL 60(FC), 멜라민(Melamine) 중에서 적어도 하나의 소재를 포함할 수 있다. 카트리지(220)에 흡수체가 더 포함됨에 따라 에어로졸 생성 물질은 전달부(240)뿐만 아니라 흡수체에도 흡수될 수 있게 되어 에어로졸 생성 물질의 흡수량이 향상될 수 있다.
에어로졸 생성 장치(200)의 진동자(250)는 하우징(222)의 내부에 위치하며, 카트리지(220)의 내부에 저장된 에어로졸 생성 물질의 상(phase)을 변환하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 진동자(250)는 에어로졸 생성 물질을 가열하거나 진동시킴으로써 에어로졸을 생성할 수 있다.
또한, 흡수체가 진동자(250)의 적어도 일부를 덮도록 배치됨에 따라, 흡 수체는 에어로졸의 생성 과정에서 충분히 미립화되지 못한 입자가 곧바로 에어로졸 생성 장치(200)의 외부로 배출되는 '액튐'을 방지하는 물리적인 장벽으로 기 능할 수 있다. 여기서, '액튐'은 충분히 미립화되지 않아 상대적으로 큰 크기를 갖는 에어로졸 생성 물질의 입자가 카트리지(220)의 외부로 배출되는 것을 의미할 수 있다. 카트리지(220)에 흡수체가 더 포함됨에 따라, 액튐의 발생 가능성이 감소되어, 사용자의 흡연 만족감이 향상될 수 있다.
일 실시 예에서, 흡수체는 에어로졸이 생성되는 진동자(250)의 일 면과 전달부(240)의 사이에 위치하여, 전달부(240)에 공급된 에어로졸을 진동자(250)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 흡수체의 일 영역은 전달부(240)의 -z 방향을 향 하는 일 영역과 접촉하고, 흡수체의 다른 영역은 진동자(250)의 +z 방향을 향 하는 일 영역과 접촉할 수 있다. 즉, 흡수체는 진동자(250)의 상단면(예: +z 방향)에 위치하여, 전달부(240)에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 진동자(250)에 공급할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치(200)의 진동자(250)는 초음파 진동으로 에어로졸 생성 물질을 무화시키는 초음파 진동 방식을 이용함으로써 에어로졸 생성 물질의 상을 변환할 수 있다. 예를 들어, 진동자(250)는 짧은 주기의 진동을 발생시킬 수 있으며, 진동자(250)로부터 생성되는 진동은 초음파 진동일 수 있다. 초음파 진동의 주파수는 약 100kHz 내지 약 10MHz 범위(바람직하게는, 약 100kHz 내지 3.5MHz 범위) 내의 주파수일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 진동자가 상술한 주파수 대역의 초음파 진동을 발생함에 따라, 진동자는 카트리지(220) 또는 하우징(222)의 길이 방향(예: z축 방향)을 따라 진동할 수 있다. 그러나 실시예들은 진동자가 진동하는 방향에 의해 제한되지 않으며, 진동자가 진동하는 방향은 다양한 방향(예; x축 방 향, y축 방향, z축 방향의 어느 하나 또는 이들 방향의 조합)으로 변경될 수 있다. 진동자(250)로부터 생성된 짧은 주기의 진동에 의해 저장부(230)에서 진동자(250)로 공급된 에어로졸 생성 물질은 기화 및/또는 입자화되어 에어로졸로 무화될 수 있다.
예를 들어, 진동자(250)는 압전 세라믹을 포함할 수 있으며, 압전 세라믹은 물리적인 힘(압력)에 의해 전력(전압)을 발생하고 역으로 전력이 인가될 때 진동(기계적인 힘)을 발생함으로써 전력과 기계적인 힘을 상호 변환할 수 있는 기능성 재료일 수 있다. 즉, 진동자(250)에 전력이 인가됨에 따라 짧은 주기의 진동(물리적인 힘)이 발생할 수 있으며, 발생된 진동은 에어로졸 생성 물질을 작은 입자로 쪼개어 에어로졸로 무화시킬 수 있다.
진동자(250)는 전기 단자(260)를 통해 에어로졸 생성 장치(200)의 다른 구성 요소들과 전기적으로 연결될 수 있다. 전기 단자(500)는 카트리지(220)의 일 면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 전기 단자(260)는 카트리지(220)가 에어로졸 생성 장치(20)의 바디부(210)와 결합하는 카트리지(220)의 결합면에 위치할 수 있다. 전기 단자(260)는 마우스피스(224)와 대향되는 하우징(222)의 일 면에 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 진동자(250)는 카트리지(220)의 하우징(222) 내부에 위치하는 전기 단자(260)를 통해 바디부(210)의 구동 회로(212), 제어부(214), 배터리(216) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 진동자(250)는 제1 전도체를 통해 카트리지(220)의 내부에 위치하는 전기 단자(260)와 전기적으로 연결되고, 전기 단자(260)는 제2 전도체를 통해 바디부(210)의 구동 회로(212)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 진동자(250)는 전기 단자(260)를 매개로 바디부(210)의 구성 요소들과 전기적으로 연결될 수 있다.
진동자(250)는 전기 단자(260)를 통해 바디부(210)의 배터리(216)로부터 전력을 공급받아 초음파 진동을 발생시킬 수 있다. 또한, 진동자(250)는 전기 단자(260)를 통해 바디부(210)의 제어부(214)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제어부(214)는 구동 회로(212)를 통해 진동자(250)의 작동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 전기 단자(260)는 포고 핀(Pogo Pin), 와이어(wire), 케이블, 인쇄 회로 기판(PCB), 연성 인쇄 회로 기판(FPCB: flexible printed circuit board) 및 C-클립 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 전기 단자(260)는 상술한 예시 들에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에서, 진동자(250)는 별도의 전달부(240)를 사용하지 않고 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 에어로졸로 변환하기 위한 최적의 상태로 유지하는 기능과 에어로졸 생성 물질에 진동을 전달하여 에어로졸을 발생시키는 기능을 모두 수행하는 메시 형상(mesh shape)이나 판 형상(plate shape)의 진동 수용부로 구현될 수도 있다.
진동자(250)에 의해 생성된 에어로졸은 기류 통로(223)를 통해 카트리지(220)의 외부로 배출되어 사용자에게 공급될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 기류 통로(223)는 카트리지(220)의 내부에 위치하며, 진동자(250) 및 마우스피스(224)의 유출구(224e)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 진동자(250)에서 발생된 에어로졸은 기류 통로(223)를 따라 유동할 수 있으며, 유출구(224e)를 통해 카트리지(220) 또는 에어로졸 생성 장치(200)의 외부로 배출될 수 있다. 사용자는 마우스피스(224)에 구강을 접촉하고, 유출구(224e)로부터 배출되는 에어로졸을 흡입함으로써, 에어로졸을 공급받을 수 있다.
도면 상에 도시되지는 않았으나, 기류 통로(223)는 카트리지(220)의 외부의 공기가 카트리지(220)의 내부로 유입되기 위한 적어도 하나의 유입구를 포함할 수 있다. 유입구는 카트리지(220)의 하우징(222)의 적어도 일부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 유입구는 카트리지(220)와 바디부(210)가 결합하는 카트리지(220)의 결합면(예: 저면)에 위치할 수 있다.
카트리지(220)와 바디부(210)가 결합된 부분에는 적어도 하나의 틈이 형성될 수 있으므로, 카트리지(220)와 바디부(210)의 사이의 틈으로 외부 공기가 유입되어, 유입구를 통해 카트리지(220)의 내부로 이동할 수 있다.
기류 통로(223)는 유입구에서 진동자(250)에 의해 에어로졸이 생성되는 공간으로 연결되고, 해당 공간에서 유출구(224e)로 연결될 수 있다.
이에 따라, 유입구를 통해 유입된 공기가 진동자(250)로 전달되고, 전달된 공기는 진동자(250)에서 생성된 에어로졸과 함께 유출구(224e)로 이동하여 카트리지(220)의 내부에서 기류의 순환이 이루어 질 수 있다.
일 예에 따르면, 기류 통로(223)의 적어도 일부는 하우징(222)의 내부에서 저장부(230)에 의해 외주면이 감싸지도록 배치될 수 있다. 다른 예에 따르면, 기류 통로(223)의 적어도 일부는 하우징(222)의 내벽과 저장부(230)의 외벽의 사이에 배치될 수 있다. 기류 통로(223)의 배치 구조는 상술한 예시에 한정되는 것은 아니며, 기류 통로(223)는 유입구와 진동자(250)와 유출구(224e)의 사이에서 기류가 순환되게 하는 다양한 구조로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 바디부(210)는 내부에 구동 회로(212), 제어부(214) 및 배터리(216)를 포함하고, 바디부(210)의 일 단부는 카트리지(220)의 일 단부와 결합할 수 있다. 예를 들어, 바디부(210)는 카트리지(220)의 저면 또는 결합면에 결합할 수 있다.
구동 회로(212)는 전기 단자(260)를 통해 카트리지(220)의 진동자(250)가 구동 회로(212)에 전기적으로 연결되는 경우 진동자(250)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 진동자(250)에 공급되는 전력의 크기는 제어부(214)에 의해 결정될 수 있다. 전력의 크기에 따라 진동자(250)의 진동수 등이 제어될 수 있다. 일 실시 예에 따른 구동 회로(212)의 형태는 class E 전력증폭기 회로, 하프 브릿지 회로 또는 풀 브릿지 회로의 형태일 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다.
제어부(214)는 에어로졸 생성 장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(214)는 배터리(216)에서 진동자(250)로 공급되는 전력을 제어하여, 진동자(250)에서 생성되는 에어로졸의 생성량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(214)는 진동자(250)가 소정의 주파수로 진동할 수 있도록 진동자에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
제어부(214)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한 제어부(214)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
제어부(214)는 에어로졸 생성 장치(200)에 포함된 적어도 하나의 센서에 의해 센싱된 결과를 분석하고 뒤이어 수행될 처리들을 제어한다. 예를 들어, 제어부(214)는 적어도 하나의 센서에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 진동자(250)의 동작이 개시 또는 종료되도록 진동자(250)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 또한 제어부(214)는 적어도 하나의 센서에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 진동자(250)가 적절한 양의 에어로졸을 발생시킬 수 있도록 진동자(250)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.
배터리(216)는 에어로졸 생성 장치(200)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(216)는 바디부(210)가 카트리지(220)와 전기적으로 결합되면, 진동자(250)에 전력을 공급할 수 있다.
배터리(216)는 에어로졸 생성 장치(200) 내에 구비된 다른 하드웨어 요소들(예: 센서, 사용자 인터페이스, 메모리 및 제어부(214))의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(216)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다.
예를 들어, 배터리(216)는 니켈 계열 배터리(예를 들어, 니켈-금속 하이드라이드 배터리, 니켈-카드뮴 배터리), 또는 리튬 계열 배터리(예를 들어, 리튬-코발트 배터리, 리튬-포스페이트 배터리, 리튬 티타네이트 배터리, 리튬-이온 배터리 또는 리튬-폴리머 배터리)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 생성 장치(200)의 카트리지(220) 및/또는 바디부(210)의 길이 방향을 가로지르는 방향에서의 단면 형상은 원형, 타원형, 정사각형, 직사 각형 또는 여러 가지 형태의 다각형의 단면 형상일 수 있다. 다만, 카트리지(220) 및/또는 바디부(210)의 단면의 형상이 상술한 형상에 한정되거나, 에어로졸 생성 장치(200)가 길이 방향으로 연장할 때 반드시 직선적으로 연장하는 구조로 형성되어야 하는 것은 아니다.
일 실시 예에서, 에어로졸 생성 장치(200)의 단면 형상은 사용자가 손으로 잡기 편하게 유선형으로 만곡되거나 특정 영역에서 미리 정해진 각도로 절곡되며 길게 연장할 수 있으며, 에어로졸 생성 장치(200)의 단면 형상은 길이 방향을 따라 변화할 수 있다.
도 3은 일 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 카트리지와 바디부가 분리된 사시도이고, 도 4는 일 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 카트리지와 바디부가 결합된 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(300)는 도 2에 도시된 에어로졸 생성 장치(200)(또는, 도 1의 에어로졸 생성 장치(100))를 변형한 예일 수 있고, 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에 관한 카트리지(220-1) 및 바디부(210-1) 각각은 도 2에 도시된 카트리지(220) 및 바디부(210)를 변형한 예일 수 있으며, 이하에서 중복되는 내용은 생략하도록 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 카트리지(220-1)는 바디부(210-1)에 분리가 가능하도록 결합될 수 있다. 예를 들어, 카트리지(220-1)의 적어도 일부는 바디부(210-1)의 내부에 삽입됨으로써 바디부(210-1)와 결합될 수 있다.
카트리지(220-1)는 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 이동 가능한 마우스피스(10m)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마우스피스(10m)는 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 회전함으로써 개폐될 수 있다.
카트리지(220-1)의 몸체부(10b)는 마우스피스(10m)와 회전축을 통해 결합할 수 있다. 일 예에서, 마우스피스(10m)는 개방 위치에 위치할 수 있다. 마우스피스(10m)가 개방된 상태는 마우스피스(10m)가 사용자가 구부에 접촉하기 용이하도록 카트리지(220-1)의 길이 방향으로 펴진 상태를 의미할 수 있다. 여기서, 길이 방향은 여러 방향 중 카트리지(220-1)가 가장 길게 연장되는 방향을 의미할 수 있다. 다른 일 예에서, 마우스피스(10m)는 폐쇄 위치에 위치할 수 있다. 마우스피스(10m)가 폐쇄된 상태는 마우스피스(10m)가 에어로졸 생성 장치(300)의 바디부(210-1)에 수납될 수 있도록 카트리지(220-1)의 길이 방향을 가로지르는 방향으로 접힌 상태를 의미할 수 있다.
카트리지(220-1)는 에어로졸을 생성하고 생성된 에어로졸을 배출하는 데에 필요한 다양한 구성 요소를 포함하는 몸체부(10b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 몸체부(10b)는 저장부, 진동자 및 기류통로의 적어도 일부를 포함할 수 있다.
바디부(210-1)는 카트리지(220-1)가 결합 가능한 결합부(20a)를 포함한다. 예를 들어, 바디부(210-1)는 카트리지(220-1)의 적어도 일부가 수용될 수 있는 수용홈(20a-1)을 포함할 수 있다. 카트리지(220-1)의 몸체부(10b)는 수용홈(20a-1)의 내부에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 카트리지(220-1)의 몸체부(10b)는 대략 사각기둥 형태일 수 있으며, 사각기둥의 모서리는 모따기(chamfering) 또는 모깎기(rounding) 처리될 수 있다. 그러나, 카트리지(220-1)의 몸체부(10b)의 형상은 상술한 예에 한정되는 것은 아니며 원기둥 또는 다각기둥 형태일 수도 있다.
도 2를 참조하여 전술할 바와 같이, 카트리지(220-1)는 바디부(210-1)와 스냅-핏 방식, 나사 결합 방식, 자력 결합 방식 또는 억지 끼워 맞춤 방식 중 적어도 하나의 방식으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 카트리지(220-1)는 제1 자성체를 포함하고, 바디부(210-1)는 제2 자성체를 포함하여 카트리지(220-1)와 바디부(210-1)는 자력으로 결합될 수 있다. 다만, 제1 자성체와 제2 자성체의 세기는 카트리지(220-1)와 바디부(210-1)의 탈부착 용이성 및/또는 에어로졸 생성 장치(300)의 운용 안정성을 고려하여 설계될 수 있다.
바디부(210-1)는 버튼(20b)을 포함할 수 있다. 버튼(20b)은 바디부(210-1)의 일 면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 버튼(20b)은 커버(20c)의 일 단(20c-1)과 대응되는 바디부(210-1)의 일 면에 위치할 수 있다. 사용자는 에어로졸 생성 장치(300)의 사용 시 버튼(20b)을 이용하여 에어로졸 생성 장치(300)의 동작을 조작할 수 있다.
바디부(210-1)는 카트리지(220-1)의 마우스피스(10m)가 폐쇄 위치로 이동하였을 때 마우스피스(10m)를 수납할 수 있는 수납부(20s)를 더 포함할 수 있다. 수납부(20s)는 바디부(210-1)의 일 면에 위치하고, 마우스피스(10m)와 대응되는 형상 또는 크기를 가질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 폐쇄 위치로 이동한 마우스피스(10m)는 폐쇄 위치에서 에어로졸 생성 장치(1)의 외부로 돌출되는 부분, 즉 바디부(210-1)의 외측 표면에서 외부를 향해 돌출되는 부분이 최소화되어 휴대성이 향상될 수 있다.
일 실시 예에서, 바디부(210-1)는 바디부(210-1)의 일부에 결합하는 커버(20c)를 더 포함할 수 있다. 커버(20c)는 바디부(210-1)의 적어도 일 면에 결합할 수 있다. 예를 들어, 커버(20c)는 결합부(20a)가 위치하는 바디부(210-1)의 일 측에 결합할 수 있다. 또한, 커버(20c)는 수납부(20s)가 위치하는 바디부(210-1)의 일 측에 결합할 수 있다.
커버(20c)는 개구(20c-o)를 포함할 수 있다. 커버(20c)는 마우스피스(10m)와 대응되는 크기의 개구(20c-o)를 가질 수 있다. 예를 들어, 개구(20c-o)는 소정의 길이와 너비를 가질 수 있다. 여기서, 개구(20c-o)의 너비는 카트리지(220-1)의 몸체 보다는 작거나 같고, 마우스피스(10m)보다는 크거나 같을 수 있다. 개구(20c-o)의 길이는 마우스피스(10m)보다 길거나 같을 수 있다.
커버(20c)는 일 단(20c-1)에서 타 단(20c-2)까지 연장되어, 바디부(210-1)의 안착부(20c')에 배치될 수 있다. 예를 들어, 안착부(20c')는 커버(20c)와 대응되는 크기와 형상을 가질 수 있다. 안착부(20c')는 커버(20c)가 결합할 수 있도록 결합 부(20a)의 입구 측 부분과 수납부(20s)를 중심으로 양 측 방향으로 연장되고, 소정의 깊이로 파여진 부분일 수 있다.
카트리지(220-1)를 바디부(210-1)에 결합할 때, 커버(20c)는 카트리지(220-1)가 바디부(210-1)에 결합된 다음에 바디부(210-1)에 결합할 수 있다. 커버(20c)는 바디부(210-1)의 일 측에 스냅-핏 방식, 억지 끼워 맞춤 방식 또는 자력 결합 방식 중 적어도 하나의 방식으로 결합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
커버(20c)는 마우스피스(10m)가 통과 가능한 개구(20c-o)를 포함하므로, 카트리지(220-1)가 바디부(210-1)에 결합된 상태에서 마우스피스(10m)의 개폐동작에는 지장을 주지 않으면서도 카트리지(220-1)를 보호하고, 카트리지(220-1)와 바디부(210-1)의 결합이 유지되도록 할 수 있다.
도 4에는 바디부(210-1)에 카트리지(220-1)와 커버(20c)가 모두 결합되고, 마우스피스(10m)는 폐쇄 위치에 위치한 에어로졸 생성 장치(300)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 바디부(210-1)가 마우스피스(10m)와 대응되는 크기 및 형상의 수납부(20s), 커버(20c)와 대응되는 크기 및 형상의 안착부(20c')를 포함하고, 커버(20c)는 마우스 피스(10m)와 대응되는 크기 및 형상의 개구(20c-o)를 포함함으로써 에어로졸 생성 장치(300)의 전체적인 마감이 견고하고 유려하게 완성된다.
카트리지(220-1)를 바디부(210-1)로부터 분리할 때, 커버(20c)가 바디부(210-1)로부터 먼 저 분리된 다음에 카트리지(220-1)가 바디부(210-1)로부터 분리될 수 있다. 이와 같이, 커버(20c)와 카트리지(220-1)는 바디부(210-1)로부터 순차적으로 분리되거나 바디부(210-1)에 순차적으로 결합될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 구동 회로를 도시한다.
일 실시 예에 따른, 구동 회로(500)(예: 도 1의 구동 회로(138) 또는 도 2의 구동 회로(212))는 전자 장치(예: 도 1의 에어로졸 생성 장치(100), 도 2의 에어로졸 생성 장치(200) 또는 도 3의 에어로졸 생성 장치(300)) 내에 포함될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 구동 회로(500)는 전자 장치에 연결되는 카트리지에 포함된 진동자(510)(예: 도 1의 무화부(150) 또는 도 2의 진동자(250))의 종방향 진동을 발생시키는 제1 신호를 생성하는 제1 전원(501), 진동자(510)의 횡방향 진동을 발생시키는 제2 신호를 생성하는 제2 전원(503), 제1 전원(501)의 제1 신호 및 제2 전원(503)의 제2 신호를 합성함으로써 합성 신호를 생성하는 신호 합성기(505), 및 합성 신호에 의해 연결 상태가 제어되는 스위치(520)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 진동자(510)는 카트리지부에 포함될 수 있고, 카트리지부가 바디부에 기계적으로 결합하는 경우, 진동자(510)가 구동 회로(500)에 도 5에 도시된 바와 같이 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우 제어부(214)는 진동자(510)의 결합을 인식하고, 구동 회로(500)를 통해 진동자(510)에 전력을 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 스위치(520)는 FET(field effect transistor)에 기초한 스위치일 수 있다. 신호 합성기(505)는 스위치(520)의 게이트(gate) 단에 연결될 수 있다. 진동자(510)의 제1 단은 스위치(520)의 소스(source) 단에 연결되고, 진동자(510)의 제2 단은 스위치(520)의 드레인(drain) 단에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 저항(540)은 스위치(520)의 소스 단 및 스위치(520)의 게이트 단에 각각 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 인덕터(550)는 스위치(520)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 구체적으로, 인덕터(550)의 제1 단이 스위치(520)의 드레인 단에 연결될 수 있다. 인덕터(550)의 제2 단에 제3 전원(530)이 연결될 수 있다. 제3 전원(530)은 스위치(520)의 드레인 단에 직류 전압을 제공할 수 있다. 예를 들어, 직류 전압은 15V 이하(예: 10V)일 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 구동 회로(500)는 상기의 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이 스위치(520)를 포함하는 class E 증폭 회로를 포함하는 구동 회로 뿐 아니라, 풀 브릿지 회로를 포함하는 구동 회로, 하프 브릿지 회로를 포함하는 구동 회로일 수 있고, 이는 본 기재에 한정되지 않는다.
도 6은 일 실시 예에 따른 신호 합성의 파형을 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 제1 전원(예: 도 5의 제1 전원(501))이 생성하는 제1 신호(610)의 주파수는 100KHz 내지 1MHz 범위 내의 주파수일 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 신호(610)의 주파수는 단독으로 진동자(예: 도 5의 진동자(510))에 공급되는 경우 진동자의 종방향 진동을 발생시킬 수 있는 범위 내에 있다. 제1 신호(610)의 주파수는, 제1 신호(610)가 단독으로 진동자에 공급되었을 때 종방향으로 진동하는 진동자의 양단에서 측정되는 임피던스가 가장 낮은 경우의 주파수일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 전원(예: 도 5의 제2 전원(503))이 생성하는 제2 신호(620)의 주파수는 1MHz 내지 10MHz 범위 내의 주파수일 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 신호(620)의 주파수는 단독으로 진동자에 공급되는 경우 진동자의 횡방향 진동을 발생시킬 수 있는 범위 내에 있다. 제2 신호(620)의 주파수는, 제2 신호(620)가 단독으로 진동자에 공급되었을 때 횡방향으로 진동하는 진동자의 양단에서 측정되는 임피던스가 가장 낮은 경우의 주파수일 수 있다. 구체적으로, 제2 신호(620)의 주파수는 2.5MHz 내지 3.5MHz 범위 내의 주파수일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 신호 합성기(예: 도 5의 신호 합성기(505))는 제1 신호(610) 및 제2 신호(620)를 합성할 수 있다. 예를 들어, 신호 합성기는 제1 신호(610) 또는 제2 신호(620) 중 적어도 하나의 신호의 주파수를 임의의 정수배 함으로써 고조파 형태로 합성 신호(630)를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 신호 합성기에 의해 제1 신호(610) 및 제2 신호(620)가 합성된 합성 신호(630)가 진동자에 공급되는 경우, 진동자의 진동 변위는 제1 신호(610) 및 제2 신호(620)가 각각 단독으로 공급되는 경우와 달리, 종방향 및 횡방향 뿐 아니라 다양한 방향(종방향 및 횡방향이 합성된 방향)으로 나타날 수 있다. 또한, 합성 신호(630)가 진동자에 공급되는 경우, 진동자의 진동 변위의 크기는 제1 신호(610) 및 제2 신호(620)가 각각 단독으로 공급되는 경우보다 클 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 방법을 도시한 흐름도이다.
동작 710에서, 제1 전원에 의해 제1 신호가 생성된다. 제1 신호는 진동자의 종방향 진동을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 목표 무화량을 달성하기 위해 제1 전원이 생성하는 제1 신호를 조정할 수 있다. 구체적으로, 제1 신호의 크기(예: 전류의 값 또는 전압의 값), 주파수, 또는 위상 중 적어도 하나가 조정될 수 있다.
동작 720에서, 제2 전원에 의해 제2 신호가 생성된다. 제2 신호는 진동자의 횡방향 진동을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 목표 무화량을 달성하기 위해 제2 전원이 생성하는 제2 신호를 조정할 수 있다. 구체적으로, 제2 신호의 크기(예: 전류의 값 또는 전압의 값), 주파수, 또는 위상 중 적어도 하나가 조정될 수 있다.
동작 730에서, 신호 합성기에 의해 제1 신호 및 제2 신호가 합성된다.
일 실시 예에 따르면, 제1 신호 및 제2 신호의 합성 방식은 목표 무화량을 달성하기 위해 조정될 수 있다. 예를 들어, 구동 회로의 테스트 신호 합성에 의해 진동자에 신호를 공급함으로써 발생하는 무화량이 원하는 무화량에 미치지 못하는 경우, 전자 장치는 신호 합성기의 합성 방식을 변경할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 카트리지부에 포함되는 진동자는 진동자의 물리적 특성에 의해 결정되는 고유 주파수를 가진다. 진동자에 공급되는 신호의 주파수가 고유 주파수와 유사할수록 강한 공진(공명)이 발생한다. 신호 합성기에 의해 합성되는 합성 신호가 진동자에 공급됨으로써 강한 공진을 일으키기 위해, 진동자의 양 단들 사이의 임피던스를 측정할 수 있다. 전자 장치는 신호 합성기의 합성 방식을 변경하면서 진동자의 양 단들 사이의 임피던스를 측정할 수 있고, 합성 방식들 중 측정되는 임피던스가 가장 낮은 합성 방식에 따라 신호 합성기를 제어할 수 있다.
동작 740에서, 합성 신호에 의해 스위치의 연결 상태가 제어된다. 스위치(예: 도 5의 스위치(520))는 FET에 기초한 스위치일 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 저장할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
500: 구동 회로
510: 진동자
501: 제1 전원
503: 제2 전원
505: 신호 합성기
520: 스위치

Claims (8)

  1. 전자 장치에 포함되는 구동 회로는,
    상기 전자 장치에 연결되는 카트리지에 포함된 진동자의 종방향 진동을 발생시키는 제1 신호를 생성하는 제1 전원;
    상기 진동자의 횡방향 진동을 발생시키는 제2 신호를 생성하는 제2 전원;
    상기 제1 전원의 상기 제1 신호 및 상기 제2 전원의 상기 제2 신호를 합성함으로써 합성 신호를 생성하는 신호 합성기; 및
    상기 합성 신호에 의해 연결 상태가 제어되는 스위치
    를 포함하는,
    구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는 FET(field effect transistor) 스위치인 경우, 상기 합성기는 상기 스위치의 게이트(gate) 단에 연결되고,
    상기 진동자의 제1 단은 상기 스위치의 소스(source) 단에 연결되고, 상기 진동자의 제2 단은 상기 스위치의 드레인(drain) 단에 연결되는,
    구동 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위치의 상기 소스 단 및 상기 스위치의 상기 게이트 단에 각각 연결되는 저항
    을 더 포함하는,
    구동 회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스위치의 상기 드레인 단에 연결되는 인덕터 - 상기 인덕터의 제1 단이 상기 스위치의 상기 드레인 단에 연결됨 -; 및
    상기 인덕터의 제2 단에 연결되는 제3 전원
    을 더 포함하는,
    구동 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호의 주파수는 100KHz 내지 1000KHz 사이의 주파수인,
    구동 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 신호의 주파수는 1MHz 내지 10MHz 사이의 주파수인,
    구동 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 회로는 전자 담배 내에 포함되는,
    구동 회로.
  8. 전자 장치는,
    에어로졸 생성 물질을 진동시킴으로써 에어로졸을 생성하는 진동자를 포함하는 카트리지부; 및
    상기 카트리지부와 연결되는 바디부
    를 포함하고,
    상기 바디부는,
    상기 카트리지부가 상기 바디부와 연결된 경우, 상기 진동자를 구동시키기 위한 구동 회로; 및
    상기 구동 회로의 동작을 제어하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 구동 회로는,
    상기 전자 장치에 연결되는 카트리지에 포함된 진동자의 종방향 진동을 발생시키는 제1 신호를 생성하는 제1 전원;
    상기 진동자의 횡방향 진동을 발생시키는 제2 신호를 생성하는 제2 전원;
    상기 제1 전원의 상기 제1 신호 및 상기 제2 전원의 상기 제2 신호를 합성함으로써 합성 신호를 생성하는 신호 합성기; 및
    상기 합성 신호에 의해 연결 상태가 제어되는 스위치
    를 포함하는,
    전자 장치.
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