KR102673339B1 - 에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 수용 공간을 포함하는 하우징, 수용 공간에 삽입되는 에어로졸 생성 물품을 가열하여 에어로졸을 생성하는 히터, 에어로졸 생성 물품의 외주면의 일 영역을 둘러싸는 제1 전극과 에어로졸 생성 물품의 외주면의 다른 영역을 나선형으로 둘러싸는 제2 전극을 포함하고, 수용 공간의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 생성하는 센서 및 히터 및 센서와 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법{AEROSOL GENERATING DEVICE AND METHOD OF OPERATION THEREOF}
본 개시는 에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어로졸 생성 물품의 삽입을 정밀하게 검출할 수 있는 에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련을 연소시켜 에어로졸을 공급하는 방법을 대체하기 위한 기술의 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 액체 상태나 고체 상태의 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 생성하거나, 액체 상태의 에어로졸 생성 물질로부터 증기를 생성한 후 생성한 증기를 고체 상태의 향 매체를 통과시킴으로써 향미를 갖는 에어로졸을 공급하는 등의 방법에 관한 연구가 진행되고 있다.
최근에는 궐련을 연소시켜 에어로졸을 공급하는 방법을 대체하기 위한 방안으로 에어로졸 생성 물품을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있는 에어로졸 생성 장치가 제안된 바 있다. 다만, 이와 같은 에어로졸 생성 장치의 경우, 에어로졸 생성 물품 삽입되지 않은 상태에서도 히터가 동작하여 전력이 불필요하게 낭비되거나, 에어로졸 생성 물품이 삽입되었음에도 히터가 작동하지 않아 에어로졸 생성 물품의 온도가 목표 온도에 도달할 때까지 많은 시간이 소요될 수 있다.
즉, 에어로졸 생성 물품을 가열하는 방식의 에어로졸 생성 장치에서는 에어로졸 생성 물품의 삽입 또는 수용 여부를 검출하지 못하는 경우, 불필요한 전력 손실 또는 흡연 시간의 지연이 발생할 수 있으므로, 에어로졸 생성 물품의 삽입 여부를 정밀하게 검출할 수 있는 방안에 대한 필요성이 점차 증가하고 있다.
기존에는 센서를 활용하여 에어로졸 생성 물품의 삽입 또는 수용 여부를 감지할 수 있는 에어로졸 생성 장치가 제안된 바 있다. 다만, 상술한 에어로졸 생성 장치의 경우, 에어로졸 생성 장치의 동작 과정에서 에어로졸 생성 장치의 내부 및 외부에서 발생되는 노이즈에 의해 에어로졸 생성 물품의 삽입 여부를 정밀하게 검출하는 데 어려움이 있었다.
특히, 기존의 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 장치에 삽입된 에어로졸 생성 물품이 회전하는 과정에서 발생되는 노이즈에 의해 에어로졸 생성 물품이 삽입된 상태임에도 에어로졸 생성 물품이 제거되었다고 판단하는 상황이 발생할 수 있었다.
예를 들어, 기존의 에어로졸 생성 장치에서는 에어로졸 생성 물품이 회전하는 과정에서 센서에 의해 에어로졸 생성 물품의 담배 로드를 둘러싸는 래퍼(rapper)의 겹지 부분이 감지되는 경우, 래퍼의 겹지 부분에 의해 센서의 신호에 급격한 변화가 발생하여, 에어로졸 생성 물품의 삽입 여부를 정밀하게 검출하는데 어려움이 있었다.
이에 따라, 본 개시는 센서의 센싱 신호에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있는 에어로졸 생성 장치를 제공함으로써, 에어로졸 생성 물품의 삽입 여부에 대한 검출 정밀도를 향상시키고자 한다.
본 개시의 실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 수용 공간을 포함하는 하우징, 수용 공간에 삽입되는 에어로졸 생성 물품을 가열하여 에어로졸을 생성하는 히터, 에어로졸 생성 물품의 외주면의 일 영역을 둘러싸는 제1 전극과 에어로졸 생성 물품의 외주면의 다른 영역을 나선형으로 둘러싸는 제2 전극을 포함하고, 수용 공간의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호(sensing signal)를 생성하는 센서 및 히터 및 센서와 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 동작 방법은 수용 공간에 삽입되는 에어로졸 생성 물품의 외주면의 일 영역을 둘러싸는 제1 전극과 에어로졸 생성 물품의 외주면의 다른 영역을 나선형으로 둘러싸는 제2 전극을 포함하는 센서를 통해 수용 공간의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 획득하는 단계, 센싱 신호의 크기가 지정된 제1 임계값 이상인지 여부를 검출하는 단계 및 센싱 신호의 크기가 제1 임계값 이상인 경우, 히터에 제1 전력을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품의 래퍼(rapper)의 겹지 부분에 의한 노이즈를 필터링할 수 있다.
이에 따라, 본 개시의 실시예들에 따른 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품 삽입 여부를 정밀하게 검출할 수 있다.
다만, 실시예들에 의한 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 구성 요소들을 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 센서의 구성 요소들을 나타내는 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 일부 영역을 나타내는 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따라 도 3의 에어로졸 생성 장치의 횡방향으로 절단한 단면도이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 센서가 펼쳐진 상태를 나타내는 도면이다.
도 5b는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 센서가 펼쳐진 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3의 에어로졸 생성 장치를 A-A' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 7은 도 3의 에어로졸 생성 장치를 B-B' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 에어로졸 생성 물품의 삽입을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 센서로부터 획득되는 센싱 신호의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 사용자의 퍼프 동작을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 센서로부터 획득되는 센싱 신호의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 에어로졸 생성 물품의 제거를 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 센서로부터 획득되는 센싱 신호의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 구성 요소들을 나타내는 블록도이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 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 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 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.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "적어도 어느 하나의"와 같은 표현이 배열된 구성요소들 앞에 있을 때, 배열된 각각의 구성이 아닌 전체 구성 요소들을 수식한다. 예를 들어, "a, b, 및 c 중 적어도 어느 하나"라는 표현은 a, b, c, 또는 a와 b, a와 c, b와 c, 또는 a와 b와 c를 포함하는 것으로 해석하여야 한다.
일 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 내부 공간에 수용되는 궐련을 전기적으로 가열하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 히터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 히터는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터는 전기 전도성 트랙(track)을 포함할 수 있고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐르면 히터가 가열될 수 있다.
히터는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있고, 가열 요소의 모양에 따라 궐련의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
궐련은 담배 로드 및 필터 로드를 포함할 수 있다. 담배 로드는 시트(sheet)로 제작될 수 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수 있고, 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수 있다. 또한, 담배 로드는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
필터 로드는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 필터 로드는 적어도 하나 이상의 세그먼트로 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터 로드는 에어로졸을 냉각하는 제1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제2 세그먼트를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지를 이용하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지 및 카트리지를 지지하는 본체를 포함할 수 있다. 카트리지는 본체와 착탈 가능하게 결합될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 카트리지는 본체와 일체로 형성되거나 조립될 수 있고, 사용자에 의해 탈착되지 않도록 고정될 수도 있다. 카트리지는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용한 상태에서 본체에 장착될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 카트리지가 본체에 결합된 상태에서 카트리지 내부에 에어로졸 생성 물질이 주입될 수도 있다.
카트리지는 액체 상태, 고체 상태, 기체 상태, 겔(gel) 상태 등의 다양한 상태들 중 어느 하나의 상태를 갖는 에어로졸 생성 물질을 보유할 수 있다. 에어로졸 생성 물질은 액상 조성물을 포함할 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.
카트리지는 본체로부터 전달되는 전기 신호 또는 무선 신호 등에 의해 작동함으로써, 카트리지 내부의 에어로졸 생성 물질의 상(phase)을 기체의 상으로 변환하여 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 에어로졸은 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 증기화된 입자 및 공기가 혼합된 상태의 기체를 의미할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있고, 생성된 에어로졸은 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 즉, 액상 조성물로부터 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 초음파 진동 방식을 이용하여 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다. 이때, 초음파 진동 방식은 진동자에 의해 발생되는 초음파 진동으로 에어로졸 생성 물질을 무화시킴으로써 에어로졸을 발생시키는 방식을 의미할 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 진동자를 포함할 수 있고, 진동자를 통해 짧은 주기의 진동을 발생시켜 에어로졸 생성 물질을 무화시킬 수 있다. 진동자에서 발생되는 진동은 초음파 진동일 수 있고, 초음파 진동의 주파수 대역은 약 100kHz 내지 약 3.5MHz 주파수 대역일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 심지는 진동자의 적어도 일 영역을 감싸도록 배치되거나 또는 진동자의 적어도 일 영역과 접촉하도록 배치될 수 있다.
진동자에 전압(예: 교류 전압)이 인가됨에 따라, 진동자로부터 열 및/또는 초음파 진동이 발생할 수 있으며, 진동자로부터 발생된 열 및/또는 초음파 진동은 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질에 전달될 수 있다. 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질은 진동자로부터 전달되는 열 및/또는 초음파 진동에 의해 기체의 상(phase)으로 변환될 수 있으며, 그 결과 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 진동자로부터 발생된 열에 의해 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질의 점도가 낮아질 수 있으며, 진동자로부터 발생된 초음파 진동에 의해 점도가 낮아진 에어로졸 생성 물질이 미세 입자화됨으로써, 에어로졸이 생성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 유도 가열(induction heating) 방식으로 에어로졸 생성 장치에 수용되는 에어로졸 생성 물품을 가열함으로써, 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 서셉터(susceptor) 및 코일을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 코일은 서셉터에 자기장을 인가할 수 있다. 에어로졸 생성 장치로부터 코일에 전력이 공급됨에 따라, 코일의 내부에는 자기장이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터는 외부 자기장에 의해 발열하는 자성체일 수 있다. 서셉터가 코일의 내부에 위치하여 자기장이 인가됨에 따라, 발열함으로써 에어로졸 생성 물품이 가열될 수 있다. 또한, 선택적으로, 서셉터는 에어로졸 생성 물품 내에 위치할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 크래들(cradle)을 더 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치의 배터리를 충전할 수 있다. 또는 크래들과 에어로졸 생성 장치가 결합된 상태에서 히터가 가열될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 개시는 앞서 설명된 다양한 실시예들의 에어로졸 생성 장치들에서 구현 가능한 형태로 실시되거나 또는 여러 가지 상이한 형태로 구현되어 실시될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 제한되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 구성 요소들을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 센서(200), 배터리(300), 프로세서(400) 및 히터(500)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)의 구성 요소들이 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 적어도 하나의 구성 요소가 추가되거나, 적어도 하나의 구성 요소가 생략될 수도 있다.
센서(200)는 에어로졸 생성 장치(100)의 동작을 위한 에어로졸 생성 장치(100) 및/또는 에어로졸 생성 장치(100)의 주변의 정보를 감지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 예를 들어, 센서(200)는 정전 용량의 변화를 감지하기 위한 정전 용량 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서(200)는 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 수용 공간의 정전 용량 변화를 감지하고, 수용 공간의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호(sensing signal)를 생성할 수 있다. 이 때, 센서(200)에서 생성된 센싱 신호는 프로세서(400)로 전송될 수 있으며, 프로세서(400)는 센서(200)로부터 수신된 센싱 신호에 기초하여 에어로졸 생성 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다.
본 개시에서 '수용 공간의 정전 용량 변화'는 센서(200)와 수용 공간의 사이의 정전 용량의 변화를 의미할 수 있다. 또한, 본 개시에서 '에어로졸 생성 물품(또는 궐련)'은 에어로졸 생성 물질을 및 담배 물질 중 적어도 하나를 포함하며, 가열에 의해 에어로졸을 생성 또는 발생시키는 구성을 의미할 수 있다.
또한, 본 개시에서 '센싱 신호'는 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 수용 공간의 정전 용량의 변화에 대응되는 전압 변화 신호, 주파수 변화 신호, 충전 시간의 변화 신호, 방전 시간의 변화 신호 중 적어도 하나를 포함하는 신호를 의미할 수 있다. 해당 표현들은 이하에서도 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 이하에서 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
배터리(300)는 에어로졸 생성 장치(100)의 동작에 필요한 전력을 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 일 예시에서, 배터리(300)는 센서(200) 및 프로세서(400)와 전기적으로 연결되어, 센서(200) 및 프로세서(400)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 다른 예시에서, 배터리(300)는 히터(500)와 전기적으로 연결되어, 히터(500)가 소정의 온도로 가열되기 위한 전력을 공급할 수 있다.
프로세서(400)는 에어로졸 생성 장치(100)의 구성 요소들과 전기적 또는 작동적으로 연결되어, 에어로졸 생성 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 센서(200), 배터리(300) 및/또는 히터(500)와 전기적 또는 작동적으로 연결되어, 센서(200)로부터 센싱 신호를 수신하고, 수신된 센싱 신호에 기초하여 배터리(300)에서 히터(500)로 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(400)는 센서(200)로부터 생성되는 센싱 신호에 기초하여 에어로졸 삽입 여부, 사용자의 퍼프 동작, 에어로졸 생성 물품의 제거 여부를 검출할 수 있으며, 검출 결과에 기초하여 히터(500)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 다만, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
히터(500)는 수용 공간으로 삽입되는 에어로졸 생성 물품의 적어도 일부를 가열할 수 있다. 예를 들어, 히터(500)는 배터리(300)로부터 전력이 공급됨에 따라, 에어로졸 생성 물품의 적어도 일부를 가열할 수 있으며, 이에 따라 에어로졸 생성 물품에 포함된 에어로졸 생성 물질의 상(phase)이 변환되어 에어로졸이 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 히터(500)는 교번적인 자기장을 통해 에어로졸 생성 물품을 가열하는 유도 가열 방식의 히터에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 히터(500)는 에어로졸 생성 물품의 내부에 삽입되어 에어로졸 생성 물품을 가열하는 내부 가열 방식의 히터이거나, 에어로졸 생성 물품의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되어 에어로졸 생성 물품을 가열하는 외부 가열 방식의 히터 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 일 실시예에 따른 센서의 구성 요소들을 나타내는 블록도이다.
이 때, 도 2는 도 1의 에어로졸 생성 장치(100)의 센서(200)의 일 실시예일 수 있으며, 이하에서 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 센서(200)는 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 수용 공간의 정전 용량 변화를 감지하기 위한 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)을 포함할 수 있다.
제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)은 수용 공간의 정전 용량의 변화를 감지하기 위해, 금속 박막(예: 동박(copper foil))으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)은 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 수용 공간과 인접하도록 배치되어, 수용 공간의 정전 용량의 변화를 감지할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)은 수용 공간의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있으나, 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)의 배치 구조에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
일 실시예에서, 수용 공간에 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 경우, 삽입되는 에어로졸 생성 물품에 의해 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 변화하여 수용 공간의 정전 용량이 변화할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품의 삽입됨에 따라, 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 감소하여 수용 공간의 정전 용량이 감소할 수 있다. 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)은 수용 공간의 정전 용량의 감소량에 대응되는 센싱 신호를 생성할 수 있으며, 생성된 센싱 신호는 프로세서(예: 도 1의 프로세서(400))에 전송될 수 있다.
다른 실시예에서, 수용 공간으로부터 에어로졸 생성 물품이 제거되는 경우, 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 변화하여 수용 공간의 정전 용량이 변화할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품이 제거되어 에어로졸 생성 물품과 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 사이의 거리가 멀어짐에 따라, 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 증가하여 수용 공간의 정전 용량이 증가할 수 있다. 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)은 수용 공간의 정전 용량의 증가량에 대응되는 센싱 신호를 생성할 수 있으며, 생성된 센싱 신호는 프로세서에 전송될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 사용자의 퍼프 동작이 수행되는 경우, 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 변화하여 수용 공간의 정전 용량이 변화할 수 있다.
일 예시에서, 에어로졸 생성 물품이 히터(예: 도 1의 히터(500))에 의해 가열되는 경우, 수분을 포함하는 에어로졸이 생성될 수 있으며, 에어로졸의 생성에 의해 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 감소하여 수용 공간의 정전 용량이 감소할 수 있다. 다른 예시에서, 사용자의 퍼프 동작에 의해 생성된 에어로졸이 에어로졸 생성 장치(예: 도 1의 에어로졸 생성 장치(100))의 외부로 배출되는 경우, 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 증가하여 수용 공간의 정전 용량이 증가할 수 있다.
제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)은 에어로졸의 생성에 의한 수용 공간의 정전 용량 감소량 및 사용자의 퍼프 동작에 의한 수용 공간의 정전 용량 증가량에 대응되는 센싱 신호를 생성할 수 있으며, 생성된 센싱 신호는 프로세서에 전송될 수 있다.
프로세서는 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)으로부터 수신된 센싱 신호를 통해 에어로졸 생성 물품의 삽입 여부, 에어로졸 생성 물품의 제거 여부 및 사용자의 퍼프 동작을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 히터에 공급되는 전력의 양을 제어할 수 있다. 다만, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
도 3은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 일부 영역을 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 에어로졸 생성 물품(10)이 삽입될 수 있는 하우징(110) 및 센서(200)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 하나는 도 1의 에어로졸 생성 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 하나와 동일 또는 유사할 수 있으며, 이하에서 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
하우징(110)은 에어로졸 생성 물품(10)이 삽입될 수 있는 수용 공간(111i)을 포함하며, 에어로졸 생성 장치(100)의 전체적인 외관을 형성할 수 있다. 에어로졸 생성 물품(10)의 적어도 일부는 수용 공간(111i)을 통해 하우징(110)의 내부에 삽입 또는 수용될 수 있다.
수용 공간(110i)에 삽입된 에어로졸 생성 물품(10)은 하우징(110)의 내부에서 히터(예: 도 1의 히터(500))에 의해 가열될 수 있으며, 에어로졸 생성 물품(10)의 가열에 의해 생성되는 증기화된 입자와 수용 공간(110i)을 통해 하우징(110)의 내부로 유입되는 공기가 혼합되어 에어로졸이 생성될 수 있다.
생성된 에어로졸은 수용 공간(110i)에 삽입된 에어로졸 생성 물품(10)을 통과하거나, 에어로졸 생성 물품(10)과 수용 공간(110i)의 사이의 빈 공간을 통해 에어로졸 생성 장치(100)의 외부로 배출될 수 있으며, 사용자는 퍼프 동작(puffing)을 통해 배출되는 에어로졸을 흡입할 수 있다.
도면 상에는 하우징(110)이 전체적으로 원기둥 형상으로 형성되는 실시예에 대해서만 도시되어 있으나, 하우징(110)의 형상이 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니다. 실시예(미도시)에 따라, 하우징(110)은 단면이 다각형 또는 타원인 기둥 형상으로 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 하우징(110)은 에어로졸 생성 장치(100)의 구성 요소들이 배치될 수 있는 내부 공간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(110)의 내부 공간에는 수용 공간의 정전 용량의 변화를 감지하기 위한 센서(200), 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 적어도 일부를 가열하기 위한 히터, 에어로졸 생성 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 프로세서(예: 도 1의 프로세서(400))가 배치될 수 있다. 다만, 하우징(110)의 내부 공간에 배치되는 구성 요소들이 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
센서(200)는 수용 공간(110i)과 인접하도록 배치되어 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서(200)는 수용 공간(110i)의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되어, 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 또는 제거, 사용자의 퍼프 동작에 따른 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서(200)는 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화를 감지하기 위한 제1 전극(210)(예: 도 2의 제1 전극(210)) 및 제2 전극(220)(예: 도 2의 제2 전극(220))을 포함할 수 있다.
제1 전극(210)은 수용 공간(110i)의 외주면의 일 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 상술한 배치 구조를 통해 제1 전극(210)은 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 일 영역을 둘러쌀 수 있다.
제2 전극(220)은 수용 공간(110i)의 외주면의 다른 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 상술한 배치 구조를 통해 제2 전극(220)은 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 다른 영역을 둘러쌀 수 있다.
에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 또는 제거되거나, 사용자의 퍼프 동작에 의해 수용 공간(110i)의 정전 용량이 변화할 수 있으며, 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)은 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(210)은 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화에 대응되는 제1 센싱 신호를 생성하고, 제2 전극(220)은 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화에 대응되는 제2 센싱 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 제1 센싱 신호 및/또는 제2 센싱 신호는 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화에 대응되는 전압 변화 신호, 주파수 변화 신호 및 충/방전 시간의 변화 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 수용 공간(110i)에 에어로졸 생성 물품(10)이 삽입됨에 따라, 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 감소하여 수용 공간(110i)의 정전 용량이 감소할 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(210)은 수용 공간(110i)의 정전 용량 감소량에 대응되는 제1 센싱 신호를 생성하고, 제2 전극(220)은 수용 공간(110i)의 정전 용량 감소량에 대응되는 제2 센싱 신호를 생성할 수 있다.
프로세서(예: 도 1의 프로세서(400))는 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)에서 생성된 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호를 수신하고, 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호에 기초하여 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 여부를 검출할 수 있다. 또한, 프로세서는 에어로졸 생성 물품(10)이 삽입된 경우, 히터에 제1 전력을 공급하여 히터를 예열시킬 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
다른 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 물품(10)이 가열되어 수용 공간(110i) 내에 에어로졸이 생성되거나, 사용자의 퍼프 동작에 의해 수용 공간(110i)에서 에어로졸이 배출되는 경우, 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 변화하여 수용 공간(110i)의 정전 용량이 변화할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸이 생성됨에 따라, 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 감소하여 수용 공간(110i)의 정전 용량이 감소할 수 있다. 다른 예로, 사용자의 퍼프 동작에 의해 에어로졸에 배출됨에 따라, 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 증가하여 수용 공간(110i)의 정전 용량이 증가할 수 있다.
이에 따라, 제1 전극(210)은 수용 공간(110i)의 정전 용량 증가량 또는 감소량에 대응되는 제1 센싱 신호를 생성하고, 제2 전극(220)은 수용 공간(110i)의 정전 용량 증가량 또는 감소량에 대응되는 제2 센싱 신호를 생성할 수 있다.
프로세서는 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)에서 생성된 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호를 수신하고, 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호에 기초하여 사용자의 퍼프 동작을 검출할 수 있다. 또한, 프로세서는 사용자의 퍼프 동작이 감지되는 경우, 히터에 제2 전력을 공급하여 히터를 지정된 온도 프로파일에 따라 가열시킬 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 수용 공간(110i)에 에어로졸 생성 물품(10)이 수용 공간(110i)으로부터 제거됨에 따라, 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)의 전하량이 증가하여 수용 공간(110i)의 정전 용량이 증가할 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(210)은 수용 공간(110i)의 정전 용량 증가량에 대응되는 제1 센싱 신호를 생성하고, 제2 전극(220)은 수용 공간(110i)의 정전 용량 증가량에 대응되는 제2 센싱 신호를 생성할 수 있다.
프로세서는 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)에서 생성된 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호를 수신하고, 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호에 기초하여 에어로졸 생성 물품(10)의 제거 여부를 검출할 수 있다. 또한, 프로세서는 에어로졸 생성 물품(10)이 제거된 경우, 히터에 제3 전력을 공급하여 히터에 부착된 이물질을 제거할 수 있다.
즉, 프로세서는 제1 전극(210)과 제2 전극(220)을 포함하는 센서(200)를 통해 별도의 센서 모듈(예: 근접 센서, 퍼프 감지 센서, 압력 센서) 없이도 에어로졸 생성 물품의 삽입, 제거, 사용자의 퍼프 동작 등을 검출할 수 있으며, 프로세서의 검출 동작에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
일 실시예에 따르면, 제1 전극(210)은 제2 전극(220)으로부터 이격될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(21)은 제2 전극(220)으로부터 하우징(110)의 길이 방향(예: z 방향)으로 이격될 수 있다.
예를 들어, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)이 인접한 경우, 제2 전극(220)에 의해 제1 전극(210)에서 생성되는 센싱 신호에 노이즈가 발생하거나, 제1 전극(210)에 의해 제2 전극(220)에서 생성되는 센싱 신호에 노이즈가 발생할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)에서는 제1 전극(210)이 제2 전극(220)으로부터 이격됨에 따라, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)의 상호 간섭에 의한 노이즈 발생을 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전극(210)은 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 둘레의 절반을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 전극(210)의 일 영역이 반대 방향에 위치한 다른 영역과 마주보도록 배치되는 경우, 마주보는 두 영역의 사이에 간섭이 발생하여 센싱 신호에 노이즈가 포함될 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)에서는 제1 전극(210)이 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 둘레의 절반을 둘러싸도록 배치됨에 따라, 제1 전극(210)의 센싱 과정에서 발생되는 노이즈를 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 전극(220)은 제1 전극(210)과 달리, 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 전체 둘레를 나선형으로 둘러싸도록 배치될 수 있다.
제2 전극(220)이 제1 전극(210)과 같이 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 둘레의 절반만 둘러싸도록 배치되는 경우, 센싱 과정에서 발생되는 노이즈는 줄일 수 있으나, 에어로졸 생성 물품(10)이 수용 공간(110i) 내에서 회전함에 따라 발생되는 노이즈에 의해 정밀한 센싱 신호를 획득하지 못할 수 있다.
예를 들어, 에어로졸 생성 물품(10)은 담배 로드 및 필터 로드가 래퍼(20)에 의해 감싸지는 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라 래퍼(20)에는 겹지 부분(OL)이 생성될 수 있다. 본 개시에서 '겹지 부분'은 담배 로드와 필터 로드의 외주면을 감싸는 래퍼(20)의 일단과 타단이 겹쳐진 부분을 의미할 수 있으며, 해당 표현은 이하에서 동일한 의미로 사용될 수 있다.
제2 전극(220)이 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 둘레의 둘러싸도록 배치된 상태에서 에어로졸 생성 물품(10)이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 경우, 에어로졸 생성 물품(10)의 겹지 부분(OL)에 의해 제2 전극(220)에서는 급격한 정전 용량의 변화가 감지될 수 있다.
특히, 에어로졸 생성 물품(10)의 회전에 의해 에어로졸 생성 물품(10)의 겹지 부분(OL)이 제2 전극(220)과 대응되는 위치에 배치되거나, 제2 전극(220)을 마주보는 위치에 배치되는 경우, 제2 전극(220)에서는 급격한 정전 용량의 변화가 감지될 수 있으며, 그 결과 프로세서는 에어로졸 생성 물품(10)이 제거되거나, 사용자의 퍼프 동작이 없는 상황에서도 에어로졸 생성 물품(10)이 제거되었거나, 사용자의 퍼프 동작이 수행된 것으로 판단하는 상황이 발생할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)에서는 제2 전극(220)이 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 전체 둘레를 감싸도록 배치됨에 따라, 에어로졸 생성 물품(10)이 수용 공간(110i) 내에서 회전하는 과정에서 발생되는 노이즈 발생을 줄일 수 있다.
또한, 제2 전극(220)은 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면을 나선형으로 둘러싸도록 배치됨으로써, 제2 전극(220)의 일 영역이 반대 방향(예: 180°방향)에 위치한 다른 영역을 마주보는 면적을 최소화할 수 있으며, 그 결과 제2 전극(220)의 일 영역과 다른 영역의 사이의 간섭에 의해 발생되는 노이즈를 최소화할 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 상술한 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)의 배치 구조를 통해 센싱 과정에서 발생되는 노이즈 및/또는 에어로졸 생성 물품(10)의 겹지 부분(OL)에 의한 노이즈를 줄일 수 있으며, 그 결과 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 여부, 제거 여부 및/또는 사용자의 퍼프 동작을 검출의 정밀성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따라 도 3의 에어로졸 생성 장치의 횡방향으로 절단한 단면도이고, 도 5a는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 센서가 펼쳐진 상태를 나타내는 도면이며, 도 5b는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 센서가 펼쳐진 상태를 나타내는 도면이다.
이 때, 도 4는 도 3의 에어로졸 생성 장치(100)의 단면도의 일 실시예일 수 있다. 또한, 도 5a 및/또는 도 5b는 도 4의 에어로졸 생성 장치(100)의 센서(200)의 수용 공간(110i)을 마주보는 일 영역이 펼쳐진 상태를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 하우징(110), 센서(200), 프로세서(400) 및 히터(500)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 하나는 도 1 및/또는 도 3의 에어로졸 생성 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 하나와 동일 또는 유사할 수 있으며, 이하에서 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
센서(200)는 하우징(110)의 내부 공간에서 수용 공간(110i)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서(200)는 수용 공간(110i)으로부터 하우징(110)의 길이 방향을 가로지르는 방향(예: 도 4의 x 방향)으로 소정 거리(d)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
본 개시에서 '소정 거리'는 센서(200)의 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)이 수용 공간(110i)의 정전 용량의 변화를 감지할 수 있는 거리를 의미할 수 있으며, 소정의 거리는 에어로졸 생성 장치(100)의 크기, 형상, 사용 환경에 따라 변경될 수 있다.
센서(200)가 수용 공간(110i)의 내부에 배치되는 경우, 수용 공간(110i)으로 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)과 센서(200)의 사이에서 발생되는 접촉 또는 외부 이물질(예: 먼지)의 유입으로 인해 센서(200)에서 생성되는 센싱 신호에 노이즈가 포함될 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 하우징(110)의 내부 공간에 배치되는 센서(200)를 통해 에어로졸 생성 물품(10)과 센서(200)의 접촉 또는 외부 이물질의 유입에 의해 발생되는 노이즈를 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서(200)는 제1 전극(210)(예: 도 2, 도 3의 제1 전극(210)), 제2 전극(220)(예: 도 2, 도 3의 제2 전극(220)) 및 인쇄 회로 기판(230)을 포함할 수 있다.
인쇄 회로 기판(230)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB, flexible printed circuit board)를 포함하며, 하우징(110)의 내부 공간에서 수용 공간(110i)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 인쇄 회로 기판(230)은 수용 공간(110i)의 외주면의 전체 둘레를 둘러쌀 수 있으며, 그 결과 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)은 인쇄 회로 기판(230)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제1 전극(210) 및 제2 전극(220)은 인쇄 회로 기판(230)의 수용 공간(110i)을 마주보는 일 영역에 배치 또는 실장(mount)되어 수용 공간(110i)의 정전 용량의 변화에 대응되는 센싱 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(210)은 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입, 에어로졸 생성 물품(10)의 제거 및/또는 사용자의 퍼프 동작에 따른 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화에 대응되는 제1 센싱 신호를 생성할 수 있다. 다른 예로, 제2 전극(220)은 제1 전극(210)과 유사하게 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입, 에어로졸 생성 물품(10)의 제거 및/또는 사용자의 퍼프 동작에 따른 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화에 대응되는 제2 센싱 신호를 생성할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 일 실시예에 따른 제1 전극(210)은 직사각형 형상으로 형성되어, 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 둘레의 절반을 둘러쌀 수 있다. 이 때, 제1 전극(210)의 폭의 길이(L1)는 수용 공간(110i)의 외주면의 둘레의 길이의 절반일 수 있으며, 이에 따라 제1 전극(210)은 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 둘레의 절반을 둘러쌀 수 있다.
또한, 제2 전극(220)은 평행사변형 형상으로 형성되어, 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 전체 둘레를 나선형으로 둘러쌀 수 있다. 이 때, 제2 전극(220)의 폭의 길이(L2)는 수용 공간(110i)의 외주면의 둘레의 길이와 실질적으로 동일할 수 있으며, 이에 따라 제2 전극(220)은 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 전체 둘레를 둘러쌀 수 있다.
예를 들어, 제2 전극(220)은 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 담배 로드(11)의 외주면을 나선형으로 둘러싸도록 배치될 수 있다. 다만, 제2 전극(220)의 배치 구조가 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 실시예(미도시)에 따라 제2 전극(220)이 담배 로드(11) 및 에어로졸 생성 물품(10)의 담배 로드(11)를 제외한 부분(예: 필터 로드)를 나선형으로 둘러싸도록 배치될 수도 있다.
도 5a 상에는 제2 전극(220)이 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면을 나선형으로 둘러싸기 위해 평행사변형 형상으로 형성되는 실시예에 대해서만 도시되어 있으나, 제2 전극(220)의 형상이 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 5b를 참조하면, 다른 실시예에 따르면, 제2 전극(220)은 타원 형상으로 형성되어 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면을 나선형으로 둘러쌀 수 있다. 또 다른 실시예(미도시)에 따르면, 제2 전극(220)은 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면을 나선형으로 둘러쌀 수 있는 다각형(예: 삼각형) 형상으로 형성될 수도 있다.
다른 실시예(미도시)에 따르면, 센서(200)는 제1 전극(210)과 제2 전극(220)이 배치되는 인쇄 회로 기판(230)의 일 영역과 반대 방향에 위치한 인쇄 회로 기판(230)의 다른 영역에 배치되는 그라운드(ground)를 더 포함할 수 있다.
본 개시에서 '인쇄 회로 기판의 다른 영역'은 수용 공간(110i)을 마주보는 인쇄 회로 기판(230)의 일 영역과 반대 방향에 위치하며, 하우징(110)의 외주면을 마주보는 인쇄 회로 기판(230)의 영역을 의미할 수 있으며, 해당 표현은 이하에서도 동일한 의미로 사용될 수 있다.
인쇄 회로 기판(230)의 일 영역에 배치되는 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 인쇄 회로 기판(230)의 다른 영역에 배치되는 그라운드와 전기적으로 연결되어 접지될 수 있다. 그라운드는 상술한 전기적 연결 관계를 통해 에어로졸 생성 장치(100)의 내부 또는 외부에서 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)으로 유입되는 노이즈를 차폐하는 역할을 수행할 수 있다.
프로세서(400)는 센서(200)의 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)과 전기적 또는 작동적으로 연결될 수 있으며, 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)을 통해 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(400)는 제1 전극(210)을 통해 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화에 대응되는 제1 센싱 신호를 획득하고, 제2 전극(220)을 통해 수용 공간(110i)의 정전 용량 변화에 대응되는 제2 센싱 신호를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 획득된 제1 센싱 신호 및 제2 센싱 신호에 기초하여 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 여부를 검출하고, 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입이 검출되면 배터리(예: 도 1의 배터리(300))를 통해 히터(500)에 전력을 공급하여 히터(500)를 예열시킬 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 획득된 제1 센싱 신호 및 제2 센싱 신호에 기초하여 사용자의 퍼프 동작을 검출하고, 사용자의 퍼프 동작이 검출되면 배터리를 통해 히터(500)에 전력을 공급하여 수용 공간(110i)에 삽입된 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 획득된 제1 센싱 신호 및 제2 센싱 신호에 기초하여 에어로졸 생성 물품(10)의 제거 여부를 검출하고, 에어로졸 생성 물품(10)의 제거가 검출되면 배터리를 통해 히터(500)에 전력을 공급하여 수용 공간(110i)의 이물질을 청소할 수 있다. 다만, 프로세서(400)의 히터(500)에 공급되는 전력을 제어하는 동작에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
히터(500)는 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 적어도 일부를 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 히터(500)는 유도 가열식 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터(500)는 전력이 공급됨에 따라 교번적인 자기장을 생성하는 코일(510)(또는 '전기 전도성 코일') 및 코일(510)에서 생성되는 교번적인 자기장에 의해 열을 발생하는 서셉터(520)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 서셉터(520)는 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 시, 에어로졸 생성 물품(10)의 내부에 삽입되도록 배치되어, 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 다른 예로, 서셉터(520)는 수용 공간(110i)의 외주면을 감싸도록 배치되어, 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수도 있다.
이 때, 센서(200)는 수용 공간(110i)과 코일(510)의 사이에 위치하여, 코일(510)에서 발생되는 자기장에 의한 노이즈를 줄일 수 있으나, 센서(200)의 배치 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4 상에는 히터(500)가 유도 가열식 히터인 실시예에 대해서만 도시되어 있으나, 히터(500)가 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예에 따르면, 히터(500)는 전기 저항성 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터(500)는 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되는 필름 히터를 포함할 수 있다. 필름 히터는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 필름 히터가 열을 발생하여 삽입된 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 히터(500)는 수용 공간(110i)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(10)의 내부를 가열할 수 있는 침 형 히터, 봉 형 히터 및 관 형 히터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상술한 히터는 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(10)의 내부에 삽입되어, 에어로졸 생성 물품(10)의 내부를 가열할 수 있다.
이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여, 에어로졸 생성 물품(10)과 제1 전극(210), 제2 전극(220)의 배치 구조에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 6은 도 3의 에어로졸 생성 장치를 A-A' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)의 제1 전극(210)은 수용 공간(110i)의 외주면을 둘러싸도록 배치되는 인쇄 회로 기판(230)의 일 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(210)은 인쇄 회로 기판(230)의 수용 공간(110i)의 외주면을 마주보는 일 영역에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전극(210)은 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 시, 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 둘레의 절반을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 전극(210)이 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 둘레의 절반을 둘러싸도록 배치됨에 따라, 제1 전극(210)의 일 영역이 반대 방향(예: 180° 방향)에 위치한 다른 영역과 마주보도록 배치됨에 따라 발생되는 노이즈가 줄어들 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 상술한 제1 전극(210)을 통해 제1 전극(210)의 배치 구조에 의해 발생되는 노이즈를 줄일 수 있으며, 그 결과 제1 전극(210)의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 도 3의 에어로졸 생성 장치를 B-B' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)의 제2 전극(220)은 수용 공간(110i)의 외주면을 둘러싸도록 배치되는 인쇄 회로 기판(230)의 일 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(220)은 제1 전극(예: 도 6의 제1 전극(210))과 실질적으로 동일 또는 유사하게 인쇄 회로 기판(230)의 수용 공간(110i)의 외주면을 마주보는 일 영역에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 전극(220)은 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 시, 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 전체 둘레를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 전극과 제2 전극(220)이 모두 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 절반만 둘러싸도록 배치되는 경우, 에어로졸 생성 물품(10)이 수용 공간(110i) 내에서 회전하는 상황에서 에어로졸 생성 물품(10)의 겹지 부분(예: 도 3의 겹지 부분(OL))에 의해 노이즈가 발생할 수 있다. 이에 따라, 프로세서는 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입, 사용자의 퍼프 동작, 에어로졸 생성 물품(10)의 제거되는 등의 이벤트 발생이 없는 경우에도 이벤트가 발생한 것으로 판단하고, 히터(예: 도 4의 히터(500))에 전력을 공급하는 상황이 발생할 수 있다.
반면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)에서는 제2 전극(220)이 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면의 전체 둘레를 둘러싸도록 배치됨에 따라, 에어로졸 생성 물품(10)이 수용 공간(110i) 내에서 회전하는 과정에서 에어로졸 생성 물품(10)의 겹지 부분에 의해 발생되는 노이즈 발생을 줄일 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 에어로졸 생성 물품의 삽입을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 9는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 센서로부터 획득되는 센싱 신호의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프이다.
이하에서 도 8의 에어로졸 생성 물품의 삽입을 검출하는 방법을 설명함에 있어 도 9에 도시된 그래프를 참고하도록 한다. 이 때, 도 9의 그래프는 설명의 편의를 위하여 시간에 따른 제1 센싱 신호(910), 제2 센싱 신호(920) 및 노이즈가 필터링된 센싱 신호(930)의 변화를 개략적으로 나타낸다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 801 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(예: 도 1의 에어로졸 생성 장치(100))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(400))는 센서(예: 도 1, 도 2의 센서(200))로부터 수용 공간(예: 도 3의 수용 공간(110i))의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 제1 전극(예: 도 2의 제1 전극(210))으로부터 수용 공간의 정전 용량 변화에 대응되는 제1 센싱 신호(910)를 획득하고, 제2 전극(예: 도 2의 제2 전극(220))으로부터 수용 공간의 정전 용량 변화에 대응되는 제2 센싱 신호(920)를 획득할 수 있다.
이 때, 제1 센싱 신호(910) 및/또는 제2 센싱 신호(920)는 수용 공간의 정전 용량의 변화에 대응되는 전압 변화 신호, 주파수 변화 신호 및 충/방전 시간의 변화 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
802 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 제1 전극으로부터 획득된 제1 센싱 신호(910)와 제2 전극으로부터 획득된 제2 센싱 신호(920)에 기초하여 센싱 신호에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있다.
예를 들어, 제1 센싱 신호(910) 및/또는 제2 센싱 신호(920)에는 에어로졸 생성 장치의 내부 또는 외부에서 발생되는 노이즈가 포함될 수 있다. 또한, 제1 센싱 신호(910)에는 에어로졸 생성 물품(예: 도 3의 에어로졸 생성 물품(10))이 수용 공간 내에서 회전하는 과정에서 겹지 부분(예: 도 3의 겹지 부분(OL))에 의해 발생되는 노이즈가 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서는 제1 센싱 신호(910)와 제2 센싱 신호(920)를 비교하여 제1 센싱 신호(910)와 제2 센싱 신호(920)에 포함된 노이즈를 제거함으로써, 노이즈가 필터링된 센싱 신호(930)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 제1 센싱 신호(910)와 제2 센싱 신호(920)의 차이(differential)를 이용하여 노이즈가 필터링된 센싱 신호(930)를 획득할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
803 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 802 단계에서 노이즈가 필터링된 센싱 신호(930)의 크기가 제1 임계값 이상인지 여부를 판단 또는 검출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 노이즈가 필터링된 센싱 신호(930)와 메모리에 저장된 제1 임계값 데이터를 비교할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시에서 '제1 임계값'은 에어로졸 생성 물품의 삽입 여부를 검출하기 위한 센싱 신호의 크기의 임계값을 의미할 수 있으며, 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 경우에 노이즈가 필터링된 센싱 신호(930)의 크기는 제1 임계값 이상일 수 있다.
804 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 803 단계에서 노이즈가 필터링된 센싱 신호(930)의 크기가 제1 임계값 이상인 것으로 판단 또는 검출되는 경우, 에어로졸 생성 물품의 삽입을 검출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 노이즈가 필터링된 센싱 신호(930)의 크기가 제1 임계값 이상이면, 수용 공간에 에어로졸 생성 물품이 삽입되었다고 판단할 수 있다.
반면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 803 단계에서 노이즈가 필터링된 센싱 신호(930)의 크기가 제1 임계값보다 작은 경우, 에어로졸 생성 물품이 삽입되지 않은 것으로 판단하고, 801 단계 내지 803 단계를 다시 수행할 수 있다.
805 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 에어로졸 생성 물품의 삽입이 검출되면, 배터리(예: 도 1의 배터리(300))를 통해 히터에 제1 전력을 공급하여 히터를 예열할 수 있다.
본 개시에서 '제1 전력'은 히터를 소정의 온도로 예열하기 위해 히터에 공급되는 전력량을 의미할 수 있으며, 히터에 제1 전력이 공급되면 히터는 소정의 온도까지 가열될 수 있다.
도 10은 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 사용자의 퍼프 동작을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 11은 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 센서로부터 획득되는 센싱 신호의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프이다.
이하에서 도 10의 사용자의 퍼프 동작을 검출하는 방법을 설명함에 있어 도 11에 도시된 그래프를 참고하도록 한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 1001 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(예: 도 1의 에어로졸 생성 장치(100))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(400))는 센서(예: 도 1, 도 2의 센서(200))로부터 수용 공간(예: 도 3의 수용 공간(110i))의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 획득할 수 있다. 1001 단계는 도 8의 801 단계와 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
1002 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 제1 전극으로부터 획득된 제1 센싱 신호와 제2 전극으로부터 획득된 제2 센싱 신호에 기초하여 센싱 신호에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호를 비교하여 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호에 포함된 노이즈를 제거함으로써, 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1130)를 획득할 수 있다. 1002 단계는 도 8의 802 단계와 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
1003 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 802 단계에서 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1130)의 크기가 제2 임계값 이상인지 여부를 판단 또는 검출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1130)와 메모리에 저장된 제2 임계값 데이터를 비교할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시에서 '제2 임계값'은 사용자의 퍼프 동작을 검출하기 위한 센싱 신호의 크기의 임계값을 의미할 수 있으며, 사용자의 퍼프 동작이 수행될 때의 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1130)의 크기는 제2 임계값 이상일 수 있다.
1004 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 1003 단계에서 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1130)의 크기가 제2 임계값 이상인 것으로 판단 또는 검출되는 경우, 사용자의 퍼프 동작을 검출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1130)의 크기가 제2 임계값 이상이면, 사용자의 퍼프 동작이 수행되었다고 판단할 수 있다.
반면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 1003 단계에서 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1130)의 크기가 제2 임계값보다 작은 경우, 사용자의 퍼프 동작이 수행되지 않았다고 판단하고, 1001 단계 내지 1003 단계를 다시 수행할 수 있다.
1005 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 에어로졸 생성 물품의 삽입이 검출되면, 배터리(예: 도 1의 배터리(300))를 통해 히터에 제2 전력을 공급하여 히터의 온도를 지정된 온도 프로파일에 대응되도록 가열할 수 있으며, 그 결과 에어로졸 생성 물품으로부터 에어로졸이 생성될 수 있다.
본 개시에서 '제2 전력'은 히터의 온도를 지정된 온도 프로파일에 대응되도록 제어하기 위한 전력량을 의미할 수 있으며, 히터에 제2 전력이 공급되면 에어로졸 생성 물품이 가열되어 에어로졸이 생성될 수 있다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 에어로졸 생성 물품의 제거를 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 13은 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 센서로부터 획득되는 센싱 신호의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프이다.
이하에서 도 12의 에어로졸 생성 물품의 제거를 검출하는 방법을 설명함에 있어 도 13에 도시된 그래프를 참고하도록 한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 1201 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(예: 도 1의 에어로졸 생성 장치(100))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(400))는 센서(예: 도 1, 도 2의 센서(200))로부터 수용 공간(예: 도 3의 수용 공간(110i))의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 획득할 수 있다. 1201 단계는 도 8의 801 단계와 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
1202 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 제1 전극으로부터 획득된 제1 센싱 신호와 제2 전극으로부터 획득된 제2 센싱 신호에 기초하여 센싱 신호에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호를 비교하여 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호에 포함된 노이즈를 제거함으로써, 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1330)를 획득할 수 있다. 1202 단계는 도 8의 802 단계와 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
1203 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 802 단계에서 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1330)의 크기가 제3 임계값 이상인지 여부를 판단 또는 검출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1330)와 메모리에 저장된 제3 임계값 데이터를 비교할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시에서 '제3 임계값'은 에어로졸 생성 물품의 제거를 검출하기 위한 센싱 신호의 크기의 임계값을 의미할 수 있으며, 수용 공간으로부터 에어로졸 생성 물품이 제거될 때의 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1330)의 크기는 제3 임계값 이상일 수 있다.
1204 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 1203 단계에서 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1330)의 크기가 제3 임계값 이상인 것으로 판단 또는 검출되는 경우, 에어로졸 생성 물품의 제거를 검출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1330)의 크기가 제3 임계값 이상이면, 에어로졸 생성 물품이 제거되었다고 판단할 수 있다.
반면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 1203 단계에서 노이즈가 필터링된 센싱 신호(1130)의 크기가 제3 임계값보다 작은 경우, 사용자의 퍼프 동작이 수행되지 않았다고 판단하고, 1201 단계 내지 1203 단계를 다시 수행할 수 있다.
1205 단계에서, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 프로세서는 에어로졸 생성 물품의 삽입이 검출되면, 배터리(예: 도 1의 배터리(300))를 통해 히터에 제3 전력을 공급하여 수용 공간에 남은 이물질을 제거할 수 있다.
본 개시에서 '제3 전력'은 청소 모드를 수행하기 위한 전력량을 의미할 수 있으며, 히터에 제3 전력이 공급되면 히터가 소정의 온도로 가열되어 수용 공간의 이물질이 제거될 수 있다.
도 14는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 구성 요소들을 나타내는 블록도이다.
에어로졸 생성 장치(1400)는 제어부(1410), 센싱부(1420), 출력부(1430), 배터리(1440), 히터(1450), 사용자 입력부(1460), 메모리(1470) 및 통신부(1480)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(1400)의 내부 구조는 도 14에 도시된 것에 제한되지 않는다. 즉, 에어로졸 생성 장치(1400)의 설계에 따라, 도 14에 도시된 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
센싱부(1420)는 에어로졸 생성 장치(1400)의 상태 또는 에어로졸 생성 장치(1400) 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 제어부(1410)에 전달할 수 있다. 제어부(1410)는 상기 감지된 정보에 기초하여, 히터(1450)의 동작 제어, 흡연의 제한, 에어로졸 생성 물품(예: 궐련, 카트리지 등)의 삽입 여부 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(1400)를 제어할 수 있다.
센싱부(1420)는 온도 센서(1422), 삽입 감지 센서(1424) 및 퍼프 센서(1426) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
온도 센서(1422)는 히터(1450)(또는, 에어로졸 생성 물질)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(1400)는 히터(1450)의 온도를 감지하는 별도의 온도 센서를 포함하거나, 히터(1450) 자체가 온도 센서의 역할을 수행할 수 있다. 또는, 온도 센서(1422)는 배터리(1440)의 온도를 모니터링하도록 배터리(1440)의 주위에 배치된 것일 수도 있다.
삽입 감지 센서(1424)는 에어로졸 생성 물품의 삽입 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 예를 들어, 삽입 감지 센서(1424)는 필름 센서, 압력 센서, 광 센서, 저항성 센서, 정전 용량성 센서, 유도성 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에어로졸 생성 물품이 삽입 및/또는 제거됨에 따른 신호 변화를 감지할 수 있다.
퍼프 센서(1426)는 기류 통로 또는 기류 채널의 다양한 물리적 변화에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(1426)는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전압 변화 및 압력 변화 중 어느 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다.
센싱부(1420)는 전술한 센서(1422 내지 1426) 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(1430)는 에어로졸 생성 장치(1400)의 상태에 대한 정보를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(1430)는 디스플레이부(1432), 햅틱부(1434) 및 음향 출력부(1436) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 디스플레이부(1432)와 터치 패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(1432)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
디스플레이부(1432)는 에어로졸 생성 장치(1400)에 대한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1400)에 대한 정보는 에어로졸 생성 장치(1400)의 배터리(1440)의 충/방전 상태, 히터(1450)의 예열 상태, 에어로졸 생성 물품의 삽입/제거 상태 또는 에어로졸 생성 장치(1400)의 사용이 제한되는 상태(예: 이상 물품 감지) 등의 다양한 정보를 의미할 수 있고, 디스플레이부(1432)는 상기 정보를 외부로 출력할 수 있다. 디스플레이부(1432)는 예를 들면, 액정 디스플레이 패널(LCD), 유기 발광 디스플레이 패널(OLED) 등일 수 있다. 또한, 디스플레이부(1432)는 LED 발광 소자 형태일 수도 있다.
햅틱부(1434)는 전기적 신호를 기계적인 자극 또는 전기적인 자극으로 변환하여 에어로졸 생성 장치(1400)에 대한 정보를 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱부(1434)는 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
음향 출력부(1436)는 에어로졸 생성 장치(1400)에 대한 정보를 사용자에게 청각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 음향 출력부(1436)는 전기 신호를 음향 신호로 변환하여 외부로 출력할 수 있다.
배터리(1440)는 에어로졸 생성 장치(1400)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 배터리(1440)는 히터(1450)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(1440)는 에어로졸 생성 장치(1400) 내에 구비된 다른 구성들(예: 센싱부(1420), 출력부(1430), 사용자 입력부(1460), 메모리(1470) 및 통신부(1480))의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(1440)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리(1440)는 리튬폴리머(LiPoly) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
히터(1450)는 배터리(1440)로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다. 도 14에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1400)는 배터리(1440)의 전력을 변환하여 히터(1450)에 공급하는 전력 변환 회로(예: DC/DC 컨버터)를 더 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1400)가 유도 가열 방식으로 에어로졸을 생성하는 경우, 에어로졸 생성 장치(1400)는 배터리(1440)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 DC/AC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
제어부(1410), 센싱부(1420), 출력부(1430), 사용자 입력부(1460), 메모리(1470) 및 통신부(1480)는 배터리(1440)로부터 전력을 공급받아 기능을 수행할 수 있다. 도 14에 도시되지는 않았으나, 배터리(1440)의 전력을 변환하여 각각의 구성요소들에 공급하는 전력 변환 회로, 예를 들면 LDO(low dropout) 회로 또는 전압 레귤레이터 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 히터(1450)는 임의의 적합한 전기 저항성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 적합한 전기 저항성 물질은 타이타늄, 지르코늄, 탄탈럼, 백금, 니켈, 코발트, 크로뮴, 하프늄, 나이오븀, 몰리브데넘, 텅스텐, 주석, 갈륨, 망간, 철, 구리, 스테인리스강, 니크롬 등을 포함하는 금속 또는 금속 합금일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 히터(130)는 금속 열선(wire), 전기 전도성 트랙(track)이 배치된 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 실시예에서, 히터(1450)는 유도 가열 방식의 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(1450)는 코일에 의해 인가된 자기장을 통해 발열하여, 에어로졸 생성 물질을 가열하는 서셉터를 포함할 수 있다.
사용자 입력부(1460)는 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나, 사용자에게 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(1460)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 14에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1400)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(1440)를 충전할 수 있다.
메모리(1470)는 에어로졸 생성 장치(1400) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 제어부(1410)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(1470)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(1470)는 에어로졸 생성 장치(1400)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(1480)는 다른 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(1480)는 근거리 통신부(1482) 및 무선 통신부(1484)를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(short-range wireless communication unit)(1482)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(1484)는 셀룰러 네트워크 통신부, 인터넷 통신부, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN) 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 무선 통신부(1484)는 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI)를 이용하여 통신 네트워크 내에서 에어로졸 생성 장치(1400)를 확인 및 인증할 수도 있다.
제어부(1410)는 에어로졸 생성 장치(1400)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(1410)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 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
제어부(1410)는 배터리(1440)의 전력을 히터(1450)에 공급하는 것을 제어함으로써 히터(1450)의 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1410)는 배터리(1440)와 히터(1450) 사이의 스위칭 소자의 스위칭을 제어함으로써 전력 공급을 제어할 수 있다. 다른 예에서, 제어부(1410)의 제어 명령에 따라 가열직접회로가 히터(1450)에 대한 전력 공급을 제어할 수도 있다.
제어부(1410)는 센싱부(1420)에 의해 감지된 결과를 분석하고, 이후 수행될 처리들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1410)는 센싱부(1420)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 히터(1450)의 동작이 개시 또는 종료되도록 히터(1450)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어부(1410)는 센싱부(1420)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 히터(1450)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터(1450)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(1410)는 센싱부(1420)로부터 정전 용량 변화에 대응하는 센싱 신호를 획득하고, 획득된 센싱 신호에 기초하여 히터(1450)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1410)는 센싱부(1420)로부터 획득된 센싱 신호가 제1 임계값 이상인 경우, 제어부(1410)는 예열 모드 수행을 위해 히터(1450)에 제1 전력을 공급할 수 있다. 이 때, 제1 전력은 히터(1450)를 소정의 온도로 예열하는데 필요한 전력량을 의미할 수 있다.
다른 예로, 제어부(1410)는 에어로졸 생성 물품의 삽입이 감지된 상태에서 센싱부(1420)로부터 획득된 센싱 신호가 제2 임계값 이상인 경우, 제어부(1410)는 히터(1450)에 가열 모드 수행을 위해 히터(1450)에 제2 전력을 공급할 수 있다. 이 때, 제2 전력은 히터(1450)를 지정된 온도 프로파일로 가열하기 위해 필요한 전력량을 의미할 수 있다.
또 다른 예로, 제어부(1410)는 센싱부(1420)로부터 획득된 센싱 신호가 제3 임계값 이상인 경우, 제어부(1410)는 청소 모드 수행을 위해 히터(1450)에 제3 전력을 공급할 수 있다. 이 때, 제3 전력은 히터(1450)에 부착된 이물질을 제거하기 위하여 히터(1450)를 소정의 온도로 가열하는데 필요한 전력량을 의미할 수 있다.
제어부(1410)는 센싱부(1420)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 출력부(1430)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(1426)를 통해 카운트 된 퍼프 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하면, 제어부(1410)는 디스플레이부(1432), 햅틱부(1434) 및 음향 출력부(1436) 중 적어도 하나를 통해 사용자에게 에어로졸 생성 장치(1400)가 곧 종료될 것을 예고할 수 있다.
일 실시예는 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.
상술한 실시예들에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이며, 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위에 있는 모든 차이점은 청구범위에 의해 정해지는 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 에어로졸 생성 물품 11: 담배 로드
20: 래퍼 100: 에어로졸 생성 장치
110: 하우징 110i: 수용 공간
200: 센서 210: 제1 전극
220: 제2 전극 230: 인쇄 회로 기판
300: 배터리 400: 프로세서
500: 히터

Claims (15)

  1. 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 수용 공간을 포함하는 하우징;
    상기 수용 공간에 삽입되는 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하여 에어로졸을 생성하는 히터;
    상기 에어로졸 생성 물품의 외주면의 일 영역을 둘러싸는 제1 전극과 상기 에어로졸 생성 물품의 외주면의 다른 영역을 나선형으로 둘러싸는 제2 전극을 포함하고, 상기 수용 공간의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호(sensing signal)를 생성하는 센서; 및
    상기 히터 및 상기 센서와 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 수용 공간으로부터 상기 하우징의 길이 방향을 가로지르는 방향으로 이격되는, 에어로졸 생성 장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 전극으로부터 상기 하우징의 길이 방향으로 이격되는, 에어로졸 생성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 에어로졸 생성 물품의 삽입 시, 상기 에어로졸 생성 물품의 외주면의 둘레의 절반을 둘러싸도록 배치되는, 에어로졸 생성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 에어로졸 생성 물품의 삽입 시, 상기 에어로졸 생성 물품의 외주면의 전체 둘레를 나선형으로 둘러싸도록 배치되는, 에어로졸 생성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 에어로졸 생성 물품의 삽입 시, 상기 에어로졸 생성 물품의 담배 로드를 나선형으로 둘러싸도록 배치되는, 에어로졸 생성 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 전극은 사다리꼴, 타원 및 다각형 중 적어도 하나의 형상인, 에어로졸 생성 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 수용 공간의 외주면을 둘러싸는 인쇄 회로 기판을 더 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 인쇄 회로 기판의 상기 수용 공간을 마주보는 일 영역에 배치되는, 에어로졸 생성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서는 상기 인쇄 회로 기판의 상기 일 영역과 반대 방향에 위치한 다른 영역에 배치되는 그라운드(ground)를 더 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 그라운드와 전기적으로 연결되는, 에어로졸 생성 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 히터는,
    교번적인 자기장을 생성하는 코일; 및
    상기 코일에서 생성되는 자기장에 의해 발열하여, 상기 수용 공간에 삽입되는 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 서셉터를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센서는 상기 수용 공간과 상기 코일의 사이에 배치되는, 에어로졸 생성 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 센서로부터 생성되는 센싱 신호의 크기가 지정된 제1 임계값 이상인지 여부를 검출하고,
    상기 센싱 신호의 크기가 상기 제1 임계값 이상인 경우, 상기 히터에 제1 전력을 공급하는, 에어로졸 생성 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 전극으로부터 생성되는 센싱 신호와 상기 제2 전극으로부터 생성되는 센싱 신호에 기초하여 센싱 신호에 포함된 노이즈를 필터링하고,
    상기 필터링된 센싱 신호의 크기가 상기 제1 임계값 이상인지 여부를 검출하는, 에어로졸 생성 장치.
  14. 에어로졸 생성 장치의 동작 방법에 있어서,
    수용 공간에 삽입되는 에어로졸 생성 물품의 외주면의 일 영역을 둘러싸는 제1 전극과 상기 에어로졸 생성 물품의 외주면의 다른 영역을 나선형으로 둘러싸는 제2 전극을 포함하는 센서를 통해 상기 수용 공간의 정전 용량 변화에 대응되는 센싱 신호를 획득하는 단계;
    상기 센싱 신호의 크기가 지정된 제1 임계값 이상인지 여부를 검출하는 단계; 및
    상기 센싱 신호의 크기가 상기 제1 임계값 이상인 경우, 히터에 제1 전력을 공급하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 센싱 신호의 크기가 상기 제1 임계값 이상인지 여부를 검출하는 단계는,
    상기 제1 전극으로부터 생성된 센싱 신호와 상기 제2 전극으로부터 생성된 센싱 신호에 기초하여 센싱 신호에 포함된 노이즈를 필터링하는 단계; 및
    상기 필터링된 센싱 신호가 상기 제1 임계값 이상인지 여부를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
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