KR20180070513A - 에어로졸 형성기질을 가열하기 위한 히터 및 시스템 - Google Patents
에어로졸 형성기질을 가열하기 위한 히터 및 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
에어로졸 형성기질을 가열하기 위한 히터는 튜브 형상의 기저부 및 상기 기저부의 일 말단에 형성된 침첨부를 포함하는 가열부, 양 면 각각에 전기 전도성 트랙이 형성되고, 상기 기저부의 외주면의 적어도 일부를 감싸는 제 1 시트, 상기 제 1 시트의 적어도 일부를 감싸고 강성을 가지는 제 2 시트; 및 상기 가열부, 상기 제 1 시트 및 상기 제 2 시트를 포함하는 적층 구조에 의해 형성되는 계단 표면(stepped surface)을 평탄화하기 위한 코팅층을 포함한다.
Description
에어로졸 형성기질에 삽입되어 에어로졸 형성기질을 가열하기 위한 히터 및 해당 히터를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
에어로졸 형성기질을 가열하기 위한 다양한 히터의 구조에 대하여 연구가 진행 중이다. 특히, 에어로졸 형성기질 내에 삽입되어 에어로졸 형성기질을 가열하는 히터의 경우, 에어로졸 형성기질에 삽입이 원활하도록 매끄러운 표면을 가지며, 삽입되는 과정에서 마찰력으로 인하여 히터가 손상되지 않도록 해야 한다.
에어로졸 형성기질을 가열하기 위한 히터 및 시스템을 제공하는데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
일 측면에 따른 히터는 튜브 형상의 기저부 및 기저부의 일 말단에 형성된 침첨부를 포함하는 가열, 양 면 각각에 전기 전도성 트랙이 형성되고, 기저부의 외주면의 적어도 일부를 감싸는 제 1 시트, 제 1 시트의 적어도 일부를 감싸고 강성을 가지는 제 2 시트, 및 가열부, 제 1 시트 및 제 2 시트를 포함하는 적층 구조에 의해 형성되는 계단 표면(stepped surface)을 평탄화하기 위한 코팅층을 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 에어로졸 형성기질을 가열하기 위하는 가열 시스템은 에어로졸 형성기질의 내부에 삽입되어 에어로졸 형성기질을 가열하는 히터 및 튜브 형상의 기저부 및 기저부의 일 말단에 형성된 침첨부를 포함하는 가열부, 양 면 각각에 전기 전도성 트랙이 형성되고, 기저부의 외주면의 적어도 일부를 감싸는 제 1 시트, 제 1 시트의 적어도 일부를 감싸고 강성을 가지는 제 2 시트, 및 가열부, 제 1 시트 및 제 2 시트를 포함하는 적층 구조에 의해 형성되는 계단 표면을 평탄화하기 위한 코팅층을 포함하는 히터를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치 및 궐련의 사용을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 히터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 계단 평면을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전기 전도성 트랙들을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 에어로졸 형성기질을 가열하기 위한 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 에어로졸 생성 장치의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 7a 및 도 7b는 홀더의 일 예를 여러 측면에서 도시한 도면들이다.
도 8은 크래들의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 9a 및 도 9b는 크래들의 일 예를 여러 측면에서 도시한 도면들이다.
도 10은 홀더가 크래들에 삽입되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 11은 홀더가 크래들에 삽입된 상태에서 틸트되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 12a 내지 도 12b는 홀더가 크래들에 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 13은 홀더 및 크래들이 동작하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14은 홀더가 동작하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 크래들이 동작하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16은 홀더에 궐련이 삽입된 일 예를 도시한 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 궐련의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 18a 내지 도 18f는 궐련의 냉각 구조물의 예들을 도시한 도면들이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 히터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 계단 평면을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전기 전도성 트랙들을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 에어로졸 형성기질을 가열하기 위한 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 에어로졸 생성 장치의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 7a 및 도 7b는 홀더의 일 예를 여러 측면에서 도시한 도면들이다.
도 8은 크래들의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 9a 및 도 9b는 크래들의 일 예를 여러 측면에서 도시한 도면들이다.
도 10은 홀더가 크래들에 삽입되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 11은 홀더가 크래들에 삽입된 상태에서 틸트되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 12a 내지 도 12b는 홀더가 크래들에 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 13은 홀더 및 크래들이 동작하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14은 홀더가 동작하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 크래들이 동작하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16은 홀더에 궐련이 삽입된 일 예를 도시한 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 궐련의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 18a 내지 도 18f는 궐련의 냉각 구조물의 예들을 도시한 도면들이다.
본 실시 예들에서 사용되는 용어는 본 실시 예들에서의 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 출원 인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시 예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시 예들 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 실시 예들에서 기재된 구성요소들의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 프로세싱하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 실시 예들에서 “에어로졸 생성 물질”은 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물질을 의미하며, 에어로졸 형성기질을 의미할 수도 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 에어로졸 생성물질은 고체 또는 액체일 수 있다.
예를 들면, 고체의 에어로졸 생성물질은 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로하는 고체 물질을 포함할 수 있으며, 액체의 에어로졸 생성물질은 니코틴, 담배 추출물 및 다양한 향미제를 기초로하는 액체 물질을 포함할 수 있다. 물론 상기 예시에 제한되지 않는다.
본 실시 예들에서 “에어로졸 생성 장치”는, 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 생성 물질을 이용하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 발생 장치는 사용자가 손으로 쥘 수 있는 홀더(holder)일 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치 및 궐련의 사용을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)(이하, '홀더'라고 함)는 원통 형상으로 제작될 수 있으나 이에 제한되지 아니한다. 사용자는 홀더(1)를 기존의 일반 궐련과 같이, 파지하여 사용할 수 있다.
홀더(1)의 내부에는 배터리에 의해 공급된 전력에 의해 전기적으로 가열되는 히터(100)가 구비된다. 히터(100)는 홀더(1)의 일 말단에 형성된 빈 공간(또는 캐비티)(20) 내에 위치되도록 고정되어 있다. 궐련(3)은 홀더(1)의 빈 공간(20) 내로 수용 가능하며, 수용된 경우 히터(100)는 궐련(3)의 일 말단에 마련된 에어로졸 생성물질(21)의 내부를 관통할 수 있다. 한편, 궐련(3)은 담배, 연초 등과 같은 다양한 용어들로도 사용될 수 있다. 궐련(3)은 일 단에는 에어로졸 생성물질(21)이 패키징되고 타 단에는 필터(22)가 구비된 흡연용 물품으로서, 에어로졸 생성물질(21)과 필터(22)는 서로 맞닿도록 래퍼로 감싸져 있다.
궐련(3) 내의 에어로졸 생성물질(21)은 가열된 히터(100)에 의하여 온도가 상승하고, 이에 따라 에어로졸이 생성된다. 생성된 에어로졸은 궐련(3)의 필터(22)를 통하여 사용자에게 전달될 수 있다. 여기서, 히터(100)는 에어로졸 생성물질(21)을 연소되지 않는 온도까지 가열할 수 있다. 다시 말해, 히터(100)가 에어로졸 생성물질(21)의 발화점보다 낮은 온도로 에어로졸 생성물질(21)을 가열함으로써, 에어로졸 생성물질(21)로부터 에어로졸이 발생될 수 있다.
히터(100)는 배터리로부터 공급된 전력에 의하여 전기적으로 가열된다. 도 1에 도시된 히터(100)는 에어로졸 생성물질(21)로 삽입되는 일 말단이 예각으로 마감된, 하나의 봉침(needle) 형태일 수 있다. 하지만, 이에 제한되지 않고, 히터(100)는 관형 히터(100), 복수 개의 봉침형 히터(100)들 등 다양한 형태로 구현될 수 있고, 히터(100)의 일 말단은 뾰족한 형태 대신에 완곡한 다른 형태 등으로도 구현될 수 있다. 즉, 히터(100)는, 상술한 기능을 수행할 수 있는 경우라면, 그 형태는 제한 없이 채용될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 히터(100)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시 예에 따른, 히터(100)는 가열부(215), 가열부(215)의 일부를 감싸는 제 1 시트(225), 제 1 시트(225)를 보호하는 제 2 시트(235) 및 코팅층(245)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 가열부(215)는 봉침형 구조를 가질 수 있다. 또한, 가열부(215)는 기저부 및 침첨부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열부(215)의 기저부는 원통형으로 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 가열부(215)의 침첨부는, 에어로졸 형성기질에 삽입이 용이하도록 기저부의 일말 단에 형성될 수 있다. 이 때, 기저부와 침첨부는 일체로서 형성될 수 있다. 또는, 기저부와 침첨부는 별개로 제작된 후 접합될 수 있다.
가열부(215)는 열 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 전도성 물질은 알루미나(Alumina) 또는 지르코니아(zirconia) 등을 포함하는 세라믹(ceramic), 아노다이징(anodizing)된 금속, 코팅된 금속, 폴리이미드(polyimide: PI) 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 아니한다.
일 실시 예에 따른, 제 1 시트(225)는 가열부(215)의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 예를 들어, 제 1 시트(225)는 히터(100)의 기저부의 외주면의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 제 1 시트(225)의 양 단면 각각에는 전기 전도성 트랙이 형성될 수 있다.
또한, 제 1 시트(225)의 양 단면 중 일 면에 형성된 제 1 전기 전도성 트랙은 배터리로부터 전력을 공급 받을 수 있다. 제 1 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라, 전기 전도성 트랙의 온도가 상승할 수 있다. 또한, 전기 전도성 트랙의 온도가 상승함에 따라, 전기 전도성 트랙에 인접한 가열부(215)에 열이 전달됨으로써 가열부(215)가 가열될 수 있다.
제 1 전기 전도성 트랙의 저항의 소비 전력에 따라, 제 1 전기 전도성 트랙의 가열 온도가 결정될 수 있다. 또한, 제 1 전기 전도성 트랙의 저항의 소비 전력에 기초하여, 제 1 전기 전도성 트랙의 저항 값이 설정될 수 있다.
예를 들어, 제 1 전기 전도성 트랙의 저항 값은 상온 섭씨 25도에서, 0.5 ohm와 1.2 ohm 사이의 값을 가질 수 있으나 이에 제한되지 아니한다. 이 때, 제 1 전기 전도성 트랙의 저항 값은 제 1 전기 전도성 트랙의 구성 물질, 길이, 너비, 두께 및 패턴에 의하여 설정될 수 있다.
제 1 전기 전도성 트랙은 저항 온도 계수 특성에 따라, 온도가 상승할수록 내부 저항의 크기가 증가할 수 있다. 예를 들어, 소정의 온도 구간에서 제 1 전기 전도성 트랙의 온도와 저항의 크기는 비례할 수 있다.
예를 들어, 제 1 전기 전도성 트랙에 소정의 전압이 인가되고, 제 1 전기 전도성 트랙에 흐르는 전류가 전류 감지기를 통하여 측정될 수 있다. 또한, 측정된 전류와 인가된 전압의 비율을 통하여 제 1 전기 전도성 트랙의 저항이 산출될 수 있다. 산출된 저항에 기초하여, 제 1 전기 전도성 트랙의 저항 온도 계수 특성에 따라, 제 1 전기 전도성 트랙 또는 가열부(215)의 온도가 추정될 수 있다.
예를 들어, 제 1 전기 전도성 트랙은 텅스텐, 금, 백금, 은 구리, 니켈 팔라듐, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 전기 전도성 트랙은 적절한 도핑재에 의해 도핑될 수 있고, 합금을 포함할 수 있다.
제 1 시트(225)의 양 단면 중 일 면 또는 다른 일 면에는 가열부(215)의 온도를 감지하기 위해 이용되는 저항 온도 계수 특성을 가지는 제 2 전기 전도성 트랙을 포함할 수 있다. 제 2 전기 전도성 트랙은 저항 온도 계수 특성에 따라, 온도가 상승할수록 내부 저항의 크기가 증가할 수 있다. 예를 들어, 소정의 온도 구간에서 제 2 전기 전도성 트랙의 온도와 저항의 크기는 비례할 수 있다.
제 2 전기 전도성 트랙은 가열부(215)와 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 가열부(215)의 온도가 상승할 경우, 인접한 제 2 전기 전도성 트랙의 온도도 상승할 수 있다. 제 2 전기 전도성 트랙에 소정의 전압이 인가되고, 제 2 전기 전도성 트랙에 흐르는 전류가 전류 감지기를 통하여 측정될 수 있다. 또한, 측정된 전류와 인가된 전압의 비율을 통하여 제 2 전기 전도성 트랙의 저항이 결정될 수 있다. 결정된 저항에 기초하여, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 온도 계수 특성에 따라, 가열부(215)의 온도가 결정될 수 있다.
제 2 전기 전도성 트랙의 온도에 따라 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값이 변할 수 있다. 따라서, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값의 변화에 기초하여, 제 2 전기 전도성 트랙의 온도 변화를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값은 상온 섭씨 25도에서 7 ohm와 18 ohm 사이의 저항 값을 가질 수 있으나 이에 제한되지 아니한다. 이 때, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값은 제 2 전기 전도성 트랙의 구성 물질, 길이, 너비, 두께 및 패턴에 의하여 설정될 수 있다.
예를 들어, 제 2 전기 전도성 트랙은 텅스텐, 금, 백금, 은 구리, 니켈 팔라듐, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 제 2 전기 전도성 트랙은 적절한 도핑재에 의해 도핑되거나 합금을 포함할 수 있다.
제 1 전기 전도성 트랙은 전기적 접속부를 통하여 배터리와 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이 배터리로부터 전력을 공급받음에 따라, 제 1 전기 전도성 트랙의 온도가 증가할 수 있다.
제 2 전기 전도성 트랙은 DC(direct current) 전압이 인가되는 전기적 접속부를 포함할 수 있다. 제 2 전기 전도성 트랙의 전기적 접속부는 제 1 전기 전도성 트랙의 전기적 접속부와 분리된다. 또한, 제 2 전기 전도성 트랙에 인가되는 DC 전압이 일정한 경우, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항에 기초하여 제 2 전기 전도성 트랙에 흐르는 전류의 크기가 결정될 수 있다.
제 2 전기 전도성 트랙은 OP Amp(Operating Amplifier)와 연결될 수 있다. OP Amp는 외부로부터 DC 전력을 공급받는 전력 공급부, 제 2 전기 전도성 트랙과 전기적으로 연결되고 DC 전압 및/또는 전류를 인가 받는 입력부, 및 입력부에 인가된 DC 전압 및/또는 전류에 기초하여 신호를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
OP Amp는 전력 공급부를 통하여 DC 전압을 인가받을 수 있다. 또한, OP Amp는 입력부를 통하여 DC 전압을 인가받을 수 있다. 이 때, OP Amp의 입력부를 통하여 인가되는 DC 전압의 크기 및 OP Amp의 전력 공급부를 통하여 인가되는 DC 전압의 크기는 동일할 수 있다. 또한, OP Amp의 입력부에 인가되는 DC 전압은 제 2 전기 전도성 트랙의 전기적 접속부에 인가되는 DC 전압과 동일할 수 있다.
제 2 전기 전도성 트랙의 전기적 접속부 및 OP Amp의 입력부는 제 1 전기 전도성 트랙의 전기적 접속부와 분리될 수 있다
제 2 전기 전도성 트랙의 온도가 변함에 따라, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값이 변할 수 있다. 따라서, 제 2 전기 전도성 트랙은 온도를 제어 변수로 하는 가변 저항으로서 기능을 하고, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값이 변함에 따라, 제 2 전기 전도성 트랙과 전기적으로 연결된 OP Amp의 입력부에 유입되는 전류가 변한다. 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값이 증가함에 따라, 제 2 전기 전도성 트랙과 전기적으로 연결된 OP Amp의 입력부에 유입되는 전류가 감소한다. 이 때, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값이 변하여도, OP Amp의 입력부에 인가되는 DC 전압은 일정할 수 있다.
OP Amp의 입력부에 유입되는 전류가 변함에 따라, OP Amp의 출력부에서 출력되는 신호의 전압 및/또는 전류가 변할 수 있다. 예를 들어, OP Amp의 입력 전류가 증가함에 따라 OP Amp의 출력 전압이 증가할 수 있다. 다른 일 예로서, OP Amp의 입력 전류가 증가함에 따라 OP Amp의 출력 전압이 감소할 수 있다.
또한, OP Amp의 입력부에 일정한 DC 전압이 인가될 때, 제 2 전기 전도성 트랙의 온도와 저항 값의 관계, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값과 OP Amp에 인가되는 입력 전류의 관계, 및 OP Amp의 입력 전류 및 출력 전압의 관계는 실험적으로 획득되거나 설정될 수 있다. 따라서, OP Amp의 출력 전압 및/또는 출력 전압의 변화를 측정하여, 제 2 전기 전도성 트랙의 온도 및/또는 온도의 변화를 감지할 수 있다.
예를 들어, OP Amp는 입력부에 유입되는 입력 전류가 증가함에 따라, OP Amp의 출력부의 전압이 증가하는 특성을 가질 수 있다. 이 경우, 제 1 전기 도성 트랙에 전원이 공급됨에 따라 히터의 온도가 증가한다. 이에 따라, 제 2 전기 전도성 트랙의 온도는 증가한다. 이 때, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항이 증가함으로 인하여, OP Amp의 입력부에 인가되는 입력 전류의 크기가 감소할 수 있다. 따라서, OP Amp의 출력부의 전압이 감소한다. 반대로, 제 1 전기 전도성 트랙에 전력 공급이 차단되거나 제 1 전기 전도성 트랙의 공급 전력이 감소하여, 히터의 온도가 감소함에 따라, OP Amp의 출력부의 전압이 증가한다.
다른 일 예로서, OP Amp는 입력부에 유입되는 입력 전류가 증가 함에 따라 출력부의 전압이 감소하는 특성을 가질 수 있다. 이 경우, 제 1 전기 도성 트랙에 전원이 공급됨에 따라 히터의 온도가 증가한다. 이에 따라, 제 2 전기 전도성 트랙의 온도는 증가한다. 이 때, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항이 증가함으로 인하여, OP Amp의 입력부에 인가되는 입력 전류의 크기가 감소할 수 있다. 따라서, OP Amp의 출력부의 전압이 증가한다. 반대로, 제 1 전기 전도성 트랙에 전력 공급이 차단되거나 제 1 전기 전도성 트랙의 공급 전력이 감소하여, 히터의 온도가 감소함에 따라, OP Amp의 출력부의 전압이 감소한다.
OP Amp의 출력부는 프로세서와 연결될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 MCU(Micro Controller Unit)일 수 있다. 프로세서는 OP Amp의 출력 전압에 기초하여, 제 2 전기 전도성 트랙 또는 가열부의 온도를 감지할 수 있다. 또한, 프로세서는 가열부의 온도에 기초하여 제 1 전기 전도성 트랙에 공급되는 공급 전압을 조정할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 제 1 전기 전도성 트랙 및 제 2 전기 전도성 트랙은 제 1 시트(225)의 양 단면 각각에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전기 전도성 트랙은 제 1 시트(225)의 양 단면 중 가열부(215)와 접촉하는 일면에 포함되고, 제 2 전기 전도성 트랙은 다른 일면에 포함될 수 있다. 다른 일 예로서, 제 2 전기 전도성 트랙은 제 1 시트(225)의 양 단면 중 가열부(215)와 접촉하는 일면에 포함되고, 제 1 전기 전도성 트랙은 다른 일면에 포함될 수 있다.
다른 일 실시 예에 따른, 제 1 전기 전도성 트랙 및 제 2 전기 전도성 트랙은 제 1 시트(225)의 양 단면 중 동일한 일면에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전기 전도성 트랙 및 제 2 전기 전도성 트랙은 제 1 시트(225)의 양 단면 중 가열부(215)와 접촉하는 일면에 포함될 수 있다. 다른 일 예로서, 제 1 전기 전도성 트랙 및 제 2 전기 전도성 트랙은 제 1 시트(225)의 양 단면 중 가열부(215)와 접촉하지 않는 일면에 포함될 수 있다.
예를 들어, 제 1 시트(225)는 세라믹 합성 물질로 구성된 그린 시트(green sheet)일 수 있다. 이 때, 세라믹은 알루미나, 지르코나 등의 화합물을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 아니한다.
일 실시 예에 따른, 제 2 시트(235)는 제 1 시트(225)의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 또한, 제 2 시트(235)는 강성을 가질 수 있다.
따라서, 제 2 시트(235)는 히터(100)가 에어로졸 형성기질에 삽입될 때 제 1 시트(225)와 전기 전도성 트랙들을 보호한다.
예를 들어, 제 2 시트(235)는 세라믹 합성 물질로서 구성된 그린 시트일 수 있다. 이 때, 세라믹은 알루미나, 지르코나 등의 화합물을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 아니한다.
제 2 시트(235)는, 히터(100)가 궐련(3)에 용이하게 삽입되도록 하고 히터(100)의 내구성을 향상시키기 위하여, 유약(glaze)으로 코팅될 수 있다. 제 2 시트(235)가 유약으로 코팅됨에 따라, 제 2 시트(235)의 강성은 증가할 수 있다.
가열부(215), 제 1 시트(225) 및 제 2 시트(235) 각각은, 동일한 재료군, 예를 들어, 알루미나, 지르코나 등의 화합물인 세라믹 등에서 선택적으로 제작될 수 있다.
또한, 제 1 전기 전도성 트랙 및 제 2 전기 전도성 트랙 각각은 동일한 재료군, 예를 들어, 텅스텐, 금, 백금, 은 구리, 니켈 팔라듐, 또는 이들의 조합 등에서 선택적으로 제작될 수 있다. 이 때, 제 1 전기 전도성 트랙의 구성 물질 및 제 2 전기 전도성 트랙의 구성 물질이 동일한 경우라도, 제 1 전기 전도성 트랙 및 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값은, 트랙의 길이, 너비, 또는 패턴의 차이로 인하여 서로 다를 수 있다.
일 실시 예에 따라, 가열부(215)의 가열을 위한 제 1 전기 전도성 트랙은 가열부(215), 제 1 시트(225) 또는 제 2 시트(235)에 포함될 수 있다. 또는, 제 1 전기 전도성 트랙과 같이 가열부(215)의 가열을 위한 복 수의 전기 전도성 트랙들이 가열부(215), 제 1 시트(225) 및 제 2 시트(235) 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 가열부(215)의 온도를 감지하기 위한 제 2 전기 전도성 트랙은 가열부(215), 제 1 시트(225) 또는 제 2 시트(235)에 포함될 수 있다. 또는, 제 2 전기 전도성 트랙과 같이 가열부(215)의 온도를 감지하기 위한 복수의 전기 전도성 트랙들이 가열부(215), 제 1 시트(225) 및 제 2 시트(235) 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 가열부(215)의 가열을 위한 제 1 전기 전도성 트랙 및 가열부(215)의 온도를 감지하기 위한 제 2 전기 전도성 트랙은 가열부(215), 제 1 시트(225) 및 제 2 시트(235) 중 동일한 부분에 각각 포함될 수 있다. 또는, 가열부(215)의 가열을 위한 제 1 전기 전도성 트랙 및 가열부(215)의 온도를 감지하기 위한 제 2 전기 전도성 트랙은 가열부(215), 제 1 시트(225) 및 제 2 시트(235) 중 서로 다른 부분에 각각 포함될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 히터(100)에 코팅층(245)이 구비됨에 따라, 가열부(215), 제 1 시트(225) 및 제 2 시트(235)를 포함하는 적층 구조에 의해 형성되는 계단 표면(stepped surface)이 평탄화 될 수 있다. 예를 들어, 제 1 시트(225)의 가장자리 및 제 2 시트(235)의 가장자리가 일치하지 않거나 제 1 시트(225)와 제 2 시트(235)의 두께로 인하여, 계단 평면(255)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 계단 평면(255)으로 인하여, 히터(100)가 에어로졸 형성기질에 삽입될 때 마찰이 증가할 수 있다. 또한, 계단 평면(255)에 에어로졸 형성기질로부터 생성되는 증착물 또는 잔류물이 끼어 히터(100)가 오염되고, 이로 인하여 히터(100)의 열 전도율이 감소하는 등 히터(100)의 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 계단 평면(255)을 평탄화하기 위하여, 히터(100)의 외면에 코팅층(245)이 형성될 수 있다.
코팅층(245)으로 형성되는 히터(100)의 외면은 가열부(215)의 침첨부에 대응하는 코팅층(245)의 침첨부, 및 가열부(215)의 기저부, 제 1 시트(225) 및 제 2 시트(235)에 대응하는 코팅층(245)의 기저부를 포함할 수 있다. 이 때, 코팅층(245)의 침첨부로부터 코팅층(245)의 기저부로 이어지는 부분은, 계단 평면(255)이나 요철부가 없는 매끄러운 외면을 가질 수 있다.
코팅층(245)은 내열성 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅층(245)은 유리막 코팅층, 테플론 코팅층 및 더몰론 코팅층의 단일 코팅층을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 아니한다. 또한, 코팅층(245)은 유리막 코팅층, 테플론 코팅층 및 더몰론 코팅층 중 두 개 이상의 조합으로 구성된 복합 코팅층을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 아니한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 도 2의 계단 평면(도 2의 255)을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에는 히터의 기저부와 기저부를 감싸는 제 1 시트(225) 및 제 2 시트(235)의 계단 평면(도 2의 255)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 제 1 시트(225)의 두께에 의하여 테라스(terrace)(221)가 형성될 수 있다. 또한, 제 2 시트(235)의 두께에 의하여 테라스(231)가 형성될 수 있다.
또한, 가열대의 침첨부와 기저부의 경계선과 제 1 시트(225)의 가장자리가 일치하지 않아 스텝(step)(211)이 형성될 수 있다. 또한, 제 1 시트(225)의 가장자리와 제 2 시트(235)의 가장자리가 일치하지 않아 스텝(222)이 형성될 수 있다.
이 때, 계단 평면(도 2의 255)으로 인하여 형성되는 공간에 에어로졸 형성기질의 증착물 또는 찌꺼기가 끼어 히터(100)가 오염될 수 있다. 도 1에서 상술한 바와 같이 코팅층(도 2의 245)은 계단 평면(도 2의 255)으로 생긴 틈을 채워, 계단 평면(도 2의 255)을 평탄화 할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 전기 전도성 트랙들(320, 340)을 설명하기 위한 도면이다.
제 1 시트(225)의 제 1 면(310)은 제 1 전기 전도성 트랙(320)을 포함하고, 제 2 면(330)은 제 2 전기 전도성 트랙(340)을 포함할 수 있다.
제 1 전기 전도성 트랙(320)은 내부에 전류가 흐름에 따라 히터(100)의 가열부(215)를 가열할 수 있다. 전기 전도성 트랙은 커넥션을 통해서 외부 전력원에 연결될 수 있다. 또한, 외부 전력원으로부터 전기 전도성 트랙에 전력이 공급됨에 따라, 전기 전도성 트랙 내부에 전류가 흐를 수 있다. 이에 따라, 전기 전도성 트랙이 발열되어, 인접한 가열부(도 2의 215)에 열을 전달함으로써, 가열부(도 2의 215)를 가열할 수 있다.
예를 들어, 제 1 면(310)의 제 1 전기 전도성 트랙(320)은 커브형, 메시형 등 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
제 1 시트(225)의 제 2 면(330)에는 가열부(도 2의 215)의 온도를 감지하기 위해 이용되는 저항 온도 계수 특성을 가지는 제 2 전기 전도성 트랙(340)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 2 전기 전도성 트랙(340)은 저항 온도 계수 특성에 따라, 온도가 상승할수록 내부 저항의 크기가 증가할 수 있다. 예를 들어, 일정한 온도 구간에서 제 2 전기 전도성 트랙(340)의 온도와 저항의 크기는 비례할 수 있다.
제 2 전기 전도성 트랙(340)은 가열부(도 2의 215)와 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어 가열부(215)가 가열됨에 따라 가열부(215)로부터 제 2 전기 전도성 트랙(340)에 열이 전달될 수 있다. 가열부(215)의 온도가 상승할 경우 제 2 전기 전도성 트랙(340)의 온도도 상승하고, 제 2 전기 전도성 트랙(340)의 저항이 증가할 수 있다. 반대로, 가열부(215)의 온도가 감소할 경우 제 2 전기 전도성 트랙(340)의 온도도 감소함에 따라, 제 2 전기 전도성 트랙(340)의 저항이 감소할 수 있다.
제 2 전기 전도성 트랙(340)은 커넥션을 통하여 제어부(미도시)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전기 전도성 트랙(340)은 가열부(도 2의 215)의 온도를 제어하는 프로세서, 예를 들어, 제 2 전기 전도성 트랙(340)은 제어부(미도시)에 연결될 수 있다. 제 2 전기 전도성 트랙(340)의 저항과 온도의 관계를 이용하여, 제 2 전기 전도성 트랙(340)의 전압 및 전류로부터 제 2 전기 전도성 트랙(340)의 저항이 결정되고, 결정된 저항으로부터 가열부(215)의 온도가 결정될 수 있다. 제 2 전기 전도성 트랙(340)을 이용하여 결정된 온도에 기초하여, 제 1 전기 전도성 트랙(320)에게 공급되는 전력이 조정될 수 있다.
제 2 전기 전도성 트랙(340)은 가열부(도 2의 215)로부터 온도를 전달받기 위하여 가열부(215)와 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 제 2 면(330)의 제 1 전기 전도성 트랙(340)은 커브형, 메시형 등 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
제 1 전기 전도성 트랙(320)을 포함하는 제 1 면(310)은 제 1 시트(225)의 양 단면 중 가열부(도 2의 215)와 접촉하는 일면이고, 제 2 전기 전도성 트랙(340)을 포함하는 제 2 면(330)은 가열부(도 2의 215)와 접촉하지 않는 타면일 수 있다. 반대로, 제 2 전기 전도성 트랙(340)을 포함하는 제 2 면(330)은 가열부(도 2의 215)와 접촉하는 일면이고, 제 1 전기 전도성 트랙(320)을 포함하는 제 1 면(310)은 가열부(도 2의 215)와 접촉하지 않는 타면일 수 있다.
도 4는 제 1 전기 전도성 트랙(320) 및 제 2 전기 전도성 트랙(340)이 제 1 시트(225)의 양 단면 각각에 배치되는 실시 예를 설명하기 위한 도면으로서, 상술한 바와 같이, 제 1 전기 전도성 트랙(320) 및 제 2 전기 전도성 트랙(340)은 제 1 시트(225)의 동일한 면에 형성될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 에어로졸 형성기질을 가열하기 위한 시스템(500)을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참고하면, 시스템(500)은 히터(100), 배터리(510) 및 제어부(520)를 포함할 수 있다. 히터(100)는 도 2의 히터(100)에 대응하므로, 히터(100)에 대한 설명은 도 2에서 상술한 설명으로 대신하도록 한다.
배터리(510)는 제 1 커넥터(530)를 통하여 히터(100)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 배터리(510)는 히터(100)의 제 1 시트의 제 1 전기 전도성 트랙과 전기적으로 연결되어, 제 1 전기 전도성 트랙에게 전력을 공급할 수 있다.
배터리(510)는 전력원 및 전력을 공급하기 위한 회로부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리(510)는 제 1 커넥터(530)를 통하여 제 1 전기 전도성 트랙에게 공급 전압을 제공할 수 있다. 공급 전압은 직류 또는 교류 전압, 일정한 주기를 가지는 펄스 전압, 또는 주기가 변동하는 펄스 전압일 수 있으나 이에 제한되지 아니한다.
제어부(520)는 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 MCU일 수 있으나 이에 제한되지 아니한다.
제어부(520)는 제 2 커넥터(540)를 통하여 히터(100)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제어부(520)는 히터(100)의 제 1 시트의 제 2 전기 전도성 트랙과 전기적으로 연결되어, 히터(100)의 온도를 결정할 수 있다. 또한, 제어부(520)는 결정된 히터(100)의 온도에 기초하여 히터(100)의 온도를 조정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(520)는 결정된 히터(100)의 온도에 기초하여, 히터(100)의 온도를 조정할지 여부를 결정할 수 있다. 제어부(520)는 히터(100)의 온도를 조정한다는 결정에 기초하여, 배터리(510)로부터 히터(100)에게 공급되는 전력을 조정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(520)는 배터리(510)로부터 히터(100)에게 공급되는 펄스 전압의 크기 또는 주기를 조정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 제어부(510)는 OP Amp를 포함할 수 있다.
제 2 전기 전도성 트랙은 제 2 커넥터(540)를 통하여 OP Amp와 연결될 수 있다. OP Amp는 외부로부터 DC 전력을 공급받는 전력 공급부, 제 2 전기 전도성 트랙과 전기적으로 연결되고 DC 전압 및/또는 전류를 인가 받는 입력부, 및 입력부에 인가된 DC 전압 및/또는 전류에 기초하여 전기적 신호를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
OP Amp는 전력 공급부를 통하여 DC 전압을 인가받을 수 있다. 또한, OP Amp는 입력부를 통하여 DC 전압을 인가받을 수 있다. 이 때, OP Amp의 입력부를 통하여 인가되는 DC 전압의 크기 및 OP Amp의 전력 공급부를 통하여 인가되는 DC 전압의 크기는 동일할 수 있다. 또한, OP Amp의 입력부에 인가되는 DC 전압은 제 2 전기 전도성 트랙의 제 2 커넥터(540)에 인가되는 DC 전압과 동일할 수 있다.
제 2 전기 전도성 트랙의 제 2 커넥터(540) 및 OP Amp의 입력부는 제 1 전기 전도성 트랙의 제 1 커넥터(530)와 분리될 수 있다.
제 2 전기 전도성 트랙의 온도가 변함에 따라, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값이 변할 수 있다. 따라서, 제 2 전기 전도성 트랙은 온도를 제어 변수로 하는 가변 저항으로서 기능을 하고, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값이 변함에 따라, 제 2 전기 전도성 트랙과 전기적으로 연결된 OP Amp의 입력부에 유입되는 전류가 변한다. 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값이 증가함에 따라, 제 2 전기 전도성 트랙과 전기적으로 연결된 OP Amp의 입력부에 유입되는 전류가 감소한다. 이 때, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값이 변하여도, OP Amp의 입력부에 인가되는 DC 전압은 일정할 수 있다.
OP Amp의 입력부에 유입되는 전류가 변함에 따라, OP Amp의 출력부에서 출력되는 신호의 전압 및/또는 전류가 변할 수 있다. 예를 들어, OP Amp의 입력 전류가 증가함에 따라 OP Amp의 출력 전압이 증가할 수 있다. 다른 일 예로서, OP Amp의 입력 전류가 증가함에 따라 OP Amp의 출력 전압이 감소할 수 있다.
또한, OP Amp의 입력부에 일정한 DC 전압이 인가될 때, 제 2 전기 전도성 트랙의 온도와 저항 값의 관계, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 값과 OP Amp에 인가되는 입력 전류의 관계, 및 OP Amp의 입력 전류 및 출력 전압의 관계는 실험적으로 획득되거나 설정될 수 있다. 따라서, OP Amp의 출력 전압 및/또는 출력 전압의 변화를 측정하여, 제 2 전기 전도성 트랙의 온도 및/또는 온도의 변화를 감지할 수 있다.
예를 들어, OP Amp는 입력부에 유입되는 입력 전류가 증가함에 따라, OP Amp의 출력부의 전압이 증가하는 특성을 가질 수 있다. 이 경우, 제 1 전기 도성 트랙에 전원이 공급됨에 따라 히터의 온도가 증가한다. 이에 따라, 제 2 전기 전도성 트랙의 온도는 증가한다. 이 때, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항이 증가함으로 인하여, OP Amp의 입력부에 인가되는 입력 전류의 크기가 감소할 수 있다. 따라서, OP Amp의 출력부의 전압이 감소한다. 반대로, 제 1 전기 전도성 트랙에 전력 공급이 차단되거나 제 1 전기 전도성 트랙의 공급 전력이 감소하여, 히터의 온도가 감소함에 따라, OP Amp의 출력부의 전압이 증가한다.
다른 일 예로서, OP Amp는 입력부에 유입되는 입력 전류가 증가 함에 따라 출력부의 전압이 감소하는 특성을 가질 수 있다. 이 경우, 제 1 전기 도성 트랙에 전원이 공급됨에 따라 히터의 온도가 증가한다. 이에 따라, 제 2 전기 전도성 트랙의 온도는 증가한다. 이 때, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항이 증가함으로 인하여, OP Amp의 입력부에 인가되는 입력 전류의 크기가 감소할 수 있다. 따라서, OP Amp의 출력부의 전압이 증가한다. 반대로, 제 1 전기 전도성 트랙에 전력 공급이 차단되거나 제 1 전기 전도성 트랙의 공급 전력이 감소하여, 히터의 온도가 감소함에 따라, OP Amp의 출력부의 전압이 감소한다.
OP Amp의 출력부는 프로세서와 연결될 수 있다. 프로세서는, 예를 들어, MCU일 수 있다. 프로세서는 OP Amp의 출력 전압에 기초하여, 제 2 전기 전도성 트랙 또는 가열부의 온도를 감지할 수 있다. 또한, 프로세서는 가열부의 온도에 기초하여 제 1 전기 전도성 트랙에 공급되는 공급 전압을 조정할 수 있다.
도 6은 에어로졸 생성 장치의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 6을 참조하면, 홀더(1)는 배터리(110), 제어부(120) 및 히터(2130)를 포함한다. 또한, 홀더(1)는 케이스(2140)에 의하여 형성된 내부 공간을 포함한다. 홀더(1)의 내부 공간에는 궐련이 삽입될 수 있다.
도 6에 도시된 홀더(1)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 6에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 홀더(1)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
궐련이 홀더(1)에 삽입되면, 홀더(1)는 히터(2130)를 가열한다. 궐련 내의 에어로졸 생성 물질은 가열된 히터(2130)에 의하여 온도가 상승하고, 이에 따라 에어로졸이 생성된다. 생성된 에어로졸은 궐련의 필터를 통하여 사용자에게 전달된다. 다만, 궐련이 홀더(1)에 삽입되지 않은 경우에도 홀더(1)는 히터(2130)를 가열할 수 있다.
케이스(2140)는 홀더(1)에서 분리될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 케이스(2140)를 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 돌림으로써, 케이스(2140)는 홀더(1)에서 분리될 수 있다.
또한, 케이스(2140)의 말단(2141)이 형성하는 구멍의 직경은 케이스(2140)와 히터(2130)에 의하여 형성된 공간의 직경에 비하여 작게 제작될 수 있고, 이 경우 홀더(1)에 삽입되는 궐련의 가이드 역할을 수행할 수 있다.
배터리(110)는 홀더(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(110)는 히터(2130)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(120)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(110)는 홀더(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
배터리(110)는 리튬인산철(LiFePO4) 배터리일 수 있으나, 상술한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 배터리(110)는 산화 리튬 코발트(LiCoO2) 배터리, 리튬 티탄산염 배터리 등이 해당될 수 있다.
또한, 배터리(110)는 직경이 10mm이고, 길이가 37mm인 원기둥의 형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 배터리(110)의 용량은 120mAh 이상 일 수 있고, 충전이 가능한 배터리 이거나 일회용 배터리 일 수 있다. 예를 들어, 배터리(110)가 충전이 가능한 경우, 배터리(110)의 충전율(C-rate)은 10C, 방전율(C-rate)는 16C 내지 20C 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 안정적인 사용을 위하여, 배터리(110)는 충/방전이 8000회 진행된 경우에도, 전체 용량의 80% 이상이 확보될 수 있도록 제작될 수 있다.
여기에서, 배터리(110)의 완전 충전 및 완전 방전 여부는, 배터리(110)에 저장된 전력이 배터리(110)의 전체 용량 대비 어느 수준인가에 의하여 판단될 수 있다. 예를 들어, 배터리(110)에 저장된 전력이 전체 용량의 95% 이상인 경우에, 배터리(110)가 완전 충전되었다고 판단될 수 있다. 또한, 배터리(110)에 저장된 전력이 전체 용량의 10% 이하인 경우에, 배터리(110)가 완전 방전되었다고 판단될 수 있다. 그러나, 배터리(110)의 완전 충전 및 완전 방전 여부에 대한 판단 기준은 상술한 예에 한정되지 않는다.
히터(2130)는 배터리(110)로부터 공급된 전력에 의하여 가열된다. 궐련이 홀더(1)에 삽입되면, 히터(2130)는 궐련의 내부에 위치한다. 따라서, 가열된 히터(2130)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(2130)는 원기둥과 원뿔이 조합된 형상일 수 있다. 예를 들어, 히터(2130)는 직경이 약 2mm, 길이가 약 23mm인 원기둥 형상을 갖고, 히터(2130)의 말단(2131)은 예각으로 마감될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 히터(2130)는 궐련의 내부에 삽입될 수 있는 형태라면 제한 없이 해당될 수 있다. 또한, 히터(2130)는 일부 부분만 가열될 수도 있다. 예를 들어, 히터(2130)의 길이가 23mm라고 가정하면, 히터(2130)의 말단(2131)으로부터 12mm만 가열되고, 히터(2130)의 나머지 부분은 가열되지 않을 수도 있다.
히터(2130)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(2130)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(2130)가 가열될 수 있다.
안정적인 사용을 위하여, 히터(2130)에는 3.2 V, 2.4 A, 8 W의 규격에 따른 전력이 공급될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 히터(2130)에 전력이 공급되는 경우, 히터(2130)의 표면 온도는 400℃ 이상으로 상승할 수 있다. 히터(2130)에 전력이 공급되기 시작한 때부터 15초가 초과되기 이전에 히터(2130)의 표면 온도는 약 350℃까지 상승할 수 있다.
홀더(1)에는 별도의 온도 감지 센서가 구비될 수 있다. 또는, 홀더(1)에 온도 감지 센서가 구비되지 않고, 히터(2130)가 온도 감지 센서의 역할을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 히터(2130)에는 발열을 위한 제 1 전기 전도성 트랙 이외에 온도 감지를 위한 제 2 전기 전도성 트랙이 더 포함될 수 있다.
예를 들어, 제 2 전기 전도성 트랙에 걸리는 전압 및 제 2 전기 전도성 트랙에 흐르는 전류가 측정되면, 저항(R)이 결정될 수 있다. 이 때, 아래의 수학식 1에 의하여 제 2 전기 전도성 트랙의 온도(T)가 결정될 수 있다.
수학식 1에서, R은 제 2 전기 전도성 트랙의 현재 저항 값을 의미하고, R0는 온도 T0(예를 들어, 0℃)에서의 저항 값을 의미하고, α는 제 2 전기 전도성 트랙의 저항 온도 계수를 의미한다. 전도성 물질(예를 들어, 금속)은 고유의 저항 온도 계수를 갖고 있는바, 제 2 전기 전도성 트랙을 구성하는 전도성 물질에 따라 α는 미리 결정될 수 있다. 따라서, 제 2 전기 전도성 트랙의 저항(R)이 결정되는 경우, 상기 수학식 1에 의하여 제 2 전기 전도성 트랙의 온도(T)가 연산될 수 있다.
히터(2130)는 적어도 하나의 전기 전도성 트랙(제 1 전기 전도성 트랙 및 제 2 전기 전도성 트랙)으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 히터(2130)는 2개의 제 1 전기 전도성 트랙 및 1개 또는 2개의 제 2 전기 전도성 트랙으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전기 전도성 트랙은 전기 저항성 물질을 포함한다. 일 예로서, 전기 전도성 트랙은 금속 물질로 제작될 수 있다. 다른 예로서, 전기 전도성 트랙은 전기 전도성 세라믹 물질, 탄소, 금속 합금 또는 세라믹 물질과 금속의 합성 물질로 제작될 수 있다.
또한, 홀더(1)는 온도 감지 센서의 역할을 수행하는 전기 전도성 트랙 및 온도 감지 센서를 모두 포함할 수 있다.
제어부(120)는 홀더(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(120)는 배터리(110) 및 히터(2130)뿐 만 아니라 홀더(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(120)는 홀더(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 홀더(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(120)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.
예를 들어, 제어부(120)는 히터(2130)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(120)는 히터(2130)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터(2130)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 배터리(110)의 상태(예를 들어, 배터리(110)의 잔량 등)를 확인하고, 필요한 경우 알림 신호를 생성할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 사용자의 퍼프(puff)의 유무 및 퍼프의 강도를 확인할 수 있고, 퍼프의 수를 카운팅할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 홀더(1)가 작동하고 있는 시간을 계속하여 확인할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 후술할 크래들(2)이 홀더(1)와 결합되었는지 여부를 확인하고, 크래들(2)과 홀더(1)의 결합 또는 분리에 따라 홀더(1)의 동작을 제어할 수 있다.
한편, 홀더(1)는 배터리(110), 제어부(120) 및 히터(2130) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 홀더(1)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 일 예로서, 홀더(1)에 디스플레이가 포함되는 경우, 제어부(120)는 디스플레이를 통하여, 사용자에게 홀더(1)의 상태에 대한 정보(예를 들어, 홀더의 사용 가능 여부 등), 히터(2130)에 대한 정보(예를 들어, 예열 시작, 예열 진행, 예열 완료 등), 배터리(110)와 관련된 정보(예를 들어, 배터리(110)의 잔여 용량, 사용 가능 여부 등), 홀더(1)의 리셋과 관련된 정보(예를 들어, 리셋 시기, 리셋 진행, 리셋 완료 등), 홀더(1)의 청소와 관련된 정보(예를 들어, 청소 시기, 청소 필요, 청소 진행, 청소 완료 등), 홀더(1)의 충전과 관련된 정보(예를 들어, 충전 필요, 충전 진행, 충전 완료 등), 퍼프와 관련된 정보(예를 들어, 퍼프 횟수, 퍼프 종료 예고 등) 또는 안전과 관련된 정보(예를 들어, 사용시간 경과 등) 등을 전달 할 수 있다. 다른 예로서, 홀더(1)에 모터가 포함되는 경우, 제어부(120)는 모터를 이용하여 진동 신호를 생성함으로써, 사용자에게 상술한 정보들을 전달할 수 있다.
또한, 홀더(1)는 사용자가 홀더(1)의 기능을 제어할 수 있는 적어도 하나의 입력 장치(예를 들어, 버튼) 및/또는 크래들(2)과 결합되는 단자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 홀더(1)의 입력 장치를 이용하여 다양한 기능들을 실행할 수 있다. 사용자가 입력 장치를 누르는 횟수(예를 들어, 1회, 2회 등) 또는 입력 장치를 누르고 있는 시간(예를 들어, 0.1초, 0.2초 등)을 조절함으로써, 홀더(1)의 복수의 기능들 중 원하는 기능을 실행할 수 있다. 사용자가 입력 장치를 작동시킴에 따라, 홀더(1)는 히터(2130)를 예열하는 기능, 히터(2130)의 온도를 조절하는 기능, 궐련이 삽입되는 공간을 청소하는 기능, 홀더(1)가 작동 가능한 상태인지를 점검하는 기능, 배터리(110)의 잔량(가용 전력)을 표시하는 기능, 홀더(1)의 리셋 기능 등이 수행될 수 있다. 그러나, 홀더(1)의 기능은 상술한 예들에 한정되지 않는다.
또한, 홀더(1)는 퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서 및/또는 궐련 삽입 감지 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 감지 센서는 일반적인 압력 센서에 의하여 구현될 수 있고, 궐련 삽입 감지 센서는 일반적인 정전용량형 센서 또는 저항 센서에 의하여 구현될 수 있다. 또한, 홀더(1)는 궐련이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입/유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 홀더의 일 예를 여러 측면에서 도시한 도면들이다.
도 7a는 홀더(1)를 제 1 방향에서 바라본 예를 도시한 도면이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 홀더(1)는 원통형으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 홀더(1)의 케이스(2140)는 사용자의 동작에 의하여 분리될 수 있으며, 케이스(2140)의 말단(2141)으로 궐련이 삽입될 수 있다. 또한, 홀더(1)에는 사용자가 홀더(1)를 제어할 수 있는 버튼(2150) 및 화면(image)이 출력되는 디스플레이(2160)가 포함될 수 있다.
도 7b는 홀더(1)를 제 2 방향에서 바라본 예를 도시한 도면이다. 홀더(1)는 크래들(2)과 결합되는 단자(2170)를 포함할 수 있다. 홀더(1)의 단자(2170)가 크래들(2)의 단자(2260)와 결합함으로써, 크래들(2)의 배터리(210)가 공급하는 전력에 의하여 홀더(1)의 배터리(110)가 충전될 수 있다. 또한, 단자(2170)와 단자(2260)를 통하여, 크래들(2)의 배터리(210)가 공급하는 전력에 의하여 홀더(1)가 동작할 수도 있고, 홀더(1)와 크래들(2)간에 통신(신호의 송수신)이 가능하다. 예를 들어, 단자(2170)는 4개의 마이크로 핀(pin)들로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 8은 크래들의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 8을 참조하면, 크래들(2)은 배터리(210) 및 제어부(220)를 포함한다. 또한, 크래들(2)은 홀더(1)가 삽입될 수 있는 내부 공간(2230)을 포함한다. 예를 들어, 내부 공간(2230)은 크래들(2)의 일 측면에 형성될 수 있다. 따라서, 크래들(2)이 별도의 뚜껑을 포함하지 않더라도 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입되고 고정될 수 있다.
도 8에 도시된 크래들(2)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 8에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 크래들(2)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
배터리(210)는 크래들(2)이 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 또한, 배터리(210)는 홀더(1)의 배터리(110)를 충전하는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입되어 홀더(1)의 단자(2170)와 크래들(2)의 단자(2260)가 결합하는 경우, 크래들(2)의 배터리(210)는 홀더(1)의 배터리(110)에 전력을 공급할 수 있다.
또한, 홀더(1)와 크래들(2)이 결합된 경우, 배터리(210)는 홀더(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 홀더(1)의 단자(2170)와 크래들(2)의 단자(2260)가 결합되면, 홀더(1)의 배터리(110)가 방전되었는지 여부를 불문하고, 홀더(1)는 크래들(2)의 배터리(210)가 공급하는 전력을 이용하여 동작할 수 있다.
배터리(210) 종류의 예는 도 6을 참조하여 상술한 배터리(110)의 예와 동일할 수 있다. 배터리(210)의 용량은 배터리(110)의 용량보다 클 수 있고, 예를 들어 배터리(210)의 용량은 3000mAh 이상이 될 수 있다, 다만, 배터리(210)의 용량은 상술한 예에 한정되지 않는다.
제어부(220)는 크래들(2)의 동작을 전반적으로 제어한다. 제어부(220)는 크래들(2)의 모든 구성들의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(220)는 홀더(1)와 크래들(2)이 결합되었는지를 판단하고, 크래들(2)과 홀더(1)의 결합 또는 분리에 따라 크래들(2)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 홀더(1)와 크래들(2)이 결합되면, 제어부(220)는 배터리(210)의 전력을 홀더(1)에 공급함으로써, 배터리(110)를 충전하거나 히터(2130)를 가열시킬 수 있다. 따라서, 배터리(110)의 잔량이 적은 경우에도, 사용자는 홀더(1)와 크래들(2)을 결합하여 연속적으로 흡연할 수 있다.
제어부(120)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.
한편, 크래들(2)은 배터리(210) 및 제어부(220) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 크래들(2)은 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 크래들(2)에 디스플레이가 포함되는 경우, 제어부(220)는 디스플레이에 표시될 신호를 생성함으로써, 사용자에게 배터리(210)(예를 들어, 배터리(210)의 잔여 용량, 사용 가능 여부 등)와 관련된 정보, 크래들(2)의 리셋(예를 들어, 리셋 시기, 리셋 진행, 리셋 완료 등)과 관련된 정보, 홀더(1)의 청소(예를 들어, 청소 시기, 청소 필요, 청소 진행, 청소 완료 등)와 관련된 정보, 크래들(2)의 충전(예를 들어, 충전 필요, 충전 진행, 충전 완료 등)과 관련된 정보 등을 전달 할 수 있다.
또한, 크래들(2)은 사용자가 크래들(2)의 기능을 제어할 수 있는 적어도 하나의 입력 장치(예를 들어, 버튼), 홀더(1)와 결합하는 단자(2260) 및/또는 배터리(210)의 충전을 위한 인터페이스(예를 들어, USB 포트 등)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 크래들(2)의 입력 장치를 이용하여 다양한 기능들을 실행할 수 있다. 사용자가 입력 장치를 누르는 횟수 또는 입력 장치를 누르고 있는 시간을 조절함으로써, 크래들(2)의 복수의 기능들 중 원하는 기능을 실행할 수 있다. 사용자가 입력 장치를 작동시킴에 따라, 크래들(2)은 홀더(1)의 히터(2130)를 예열하는 기능, 홀더(1)의 히터(2130)의 온도를 조절하는 기능, 홀더(1) 내의 궐련이 삽입되는 공간을 청소하는 기능, 크래들(2)이 작동 가능한 상태인지를 점검하는 기능, 크래들(2)의 배터리(210)의 잔량(가용 전력)을 표시하는 기능, 크래들(2)의 리셋 기능 등이 수행될 수 있다. 그러나, 크래들(2)의 기능은 상술한 예들에 한정되지 않는다.
도 9a 및 도 9b는 크래들의 일 예를 여러 측면에서 도시한 도면들이다.
도 9a는 크래들(2)을 제 1 방향에서 바라본 예를 도시한 도면이다. 크래들(2)의 일 측면에는 홀더(1)가 삽입될 수 있는 공간(2230)이 있다. 또한, 크래들(2)이 뚜껑과 같은 별도의 고정 수단을 포함하지 않더라도 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입되고 고정될 수 있다. 또한, 크래들(2)에는 사용자가 크래들(2)를 제어할 수 있는 버튼(2240) 및 화면(image)이 출력되는 디스플레이(2250)가 포함될 수 있다.
도 9b는 크래들(2)을 제 2 방향에서 바라본 예를 도시한 도면이다. 크래들(2)에는 삽입된 홀더(1)와 결합되는 단자(2260)를 포함할 수 있다. 단자(2260)가 홀더(1)의 단자(2170)와 결합함으로써, 크래들(2)의 배터리(210)가 공급하는 전력에 의하여 홀더(1)의 배터리(110)가 충전될 수 있다. 또한, 단자(2170)와 단자(2260)을 통하여, 크래들(2)의 배터리(210)가 공급하는 전력에 의하여 홀더(1)가 동작할 수도 있고, 홀더(1)와 크래들(2)간의 신호의 송수신이 가능하다. 예를 들어, 단자(2260)는 4개의 마이크로 핀(pin)들로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상술한 바와 같이, 홀더(1)는 크래들(2)의 내부 공간(2230)에 삽입될 수 있다. 또한, 홀더(1)는 크래들(2)의 내부에 완전히 삽입될 수도 있고, 크래들(2)에 삽입된 상태에서 틸트(tilt)될 수도 있다. 이하에서는, 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입되는 예들을 설명한다.
도 10은 홀더가 크래들에 삽입되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입된 일 예가 도시되어 있다. 홀더(1)가 삽입될 공간(2230)이 크래들(2)의 일 측면에 존재하므로, 삽입된 홀더(1)는 크래들(2)의 다른 측면들에 의하여 외부에 노출되지 않을 수 있다. 따라서, 크래들(2)은, 홀더(1)를 외부에 노출시키지 않기 위한 다른 구성(예를 들어, 뚜껑)을 포함하지 않을 수 있다.
크래들(2)에는 홀더(1)와의 결착 강도를 높이기 위하여 적어도 하나의 결착 부재(2271, 2272)가 포함될 수 있다. 또한, 홀더(1)에도 적어도 하나의 결착 부재(2181)가 포함될 수 있다. 여기에서, 결착 부재(2181, 2271, 2272)는 자석이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도 10에는, 설명의 편의를 위하여, 홀더(1)가 하나의 결착 부재(2181)를 포함하고, 크래들(2)이 두 개의 결착 부재들(2271, 2272)을 포함하는 것으로 도시하였으나, 결착 부재(2181, 2271, 2272)의 수는 이에 한정되지 않는다.
홀더(1)는 제 1 위치에 결착 부재(2181)를 포함할 수 있고, 크래들(2)은 제 2 위치 및 제 3 위치에 각각 결착 부재(2271, 2272)를 포함할 수 있다. 이때, 제 1 위치와 제 3 위치는 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입되는 경우에 서로 마주보는 위치일 수 있다.
홀더(1) 및 크래들(2)에 결착 부재(2181, 2271, 2272)가 포함됨에 따라, 홀더(1)가 크래들(2)의 일 측면에 삽입되더라도, 홀더(1)와 크래들(2)이 더욱 강하게 결착될 수 있다. 다시 말해, 홀더(1) 및 크래들(2)에 단자(2170, 2260) 이외에 결착 부재(2181, 2271, 2272)가 더 포함됨에 따라, 홀더(1)와 크래들(2)이 더욱 강하게 결착될 수 있다. 따라서, 크래들(2)에 별도의 구성(예를 들어, 뚜껑)이 없더라도, 삽입된 홀더(1)가 크래들(2)로부터 쉽게 분리되지 않을 수 있다.
또한, 단자들(2170, 2260) 및/또는 결착 부재들(2181, 2271, 2272)에 의하여 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입되었다고 판단되면, 제어부(220)은 배터리(210)의 전력을 이용하여 홀더(1)의 배터리(110)를 충전할 수 있다.
도 11은 홀더가 크래들에 삽입된 상태에서 틸트되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 홀더(1)가 크래들(2)의 내부에서 틸트되어 있다. 여기에서, 틸트는 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입된 상태에서 일정 각도로 기울여지는 것을 의미한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입되는 경우, 사용자는 흡연을 할 수 없다. 다시 말해, 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입되면, 홀더(1)에 궐련이 삽입될 수 없다. 따라서, 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입된 상태에서는 사용자가 흡연을 할 수 없다.
도 11에 도시된 바와 같이, 홀더(1)가 틸트되면, 홀더(1)의 말단(2141)이 외부로 노출된다. 따라서, 사용자는 말단(2141)에 궐련을 삽입하고, 생성된 에어로졸을 흡입(흡연)할 수 있다. 틸트 각(θ)은 궐련이 홀더(1)의 말단(2141)에 삽입될 때, 궐련이 꺽이거나 훼손되지 않을 수 있도록 충분한 각도가 확보될 수 있다. 예를 들어, 홀더(1)는 말단(2141)에 포함된 궐련 삽입 구멍 전체가 외부로 노출될 수 있는 만큼 틸트될 수 있다. 예를 들어, 틸트 각(θ)의 범위는 0°초과 180°이하가 될 수 있고, 바람직하게는 10°이상 90°이하가 될 수 있다. 더 바람직하게는, 틸트 각(θ)의 범위는 10°이상 20°이하, 10°이상 30°이하, 10°이상 40°이하, 10°이상 50°이하, 또는 10°이상 60°이하가 될 수 있다.
또한, 홀더(1)가 틸트되더라도, 홀더(1)의 단자(2170)와 크래들(2)의 단자(2260)는 서로 결합되어 있다. 따라서, 홀더(1)의 히터(2130)는 크래들(2)의 배터리(210)가 공급하는 전력에 의하여 가열될 수 있다. 따라서, 홀더(1)의 배터리(110)의 잔량이 적거나 없는 경우에도, 홀더(1)는 크래들(2)의 배터리(210)를 이용하여 에어로졸을 생성할 수 있다.
도 11에는 홀더(1)가 하나의 결착 부재(2182)를 포함하고, 크래들(2)이 두 개의 결착 부재들(2273, 2274)을 포함하는 예가 도시되어 있다. 예를 들어, 결착 부재들(2182, 2273, 2274) 각각의 위치는 도 10을 참조하여 상술한 바와 같다. 만약, 결착 부재들(2182, 2273, 2274)이 자석이라고 가정하면, 결착 부재(2274)의 자석 강도가 결착 부재(2273)의 자석 강도보다 클 수 있다. 따라서, 홀더(1)가 틸트되더라도, 결착 부재(182) 및 결착 부재(2274)에 의하여, 홀더(1)는 크래들(2)과 완전히 분리되지 않을 수 있다.
또한, 단자들(2170, 2260) 및/또는 결착 부재들(2182, 2273, 2274)에 의하여 홀더(1)가 틸트되었다고 판단되면, 제어부(220)은 배터리(210)의 전력을 이용하여, 홀더(1)의 히터(2130)를 가열하거나, 배터리(110)를 충전할 수 있다.
도 12a 내지 도 12b는 홀더가 크래들에 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 12a에는 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입된 예가 도시되어 있다. 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입되는 경우, 사용자가 홀더(1)에 접촉하는 것을 최소화하기 위하여, 크래들(2)의 내부 공간(2230)이 충분히 확보되도록 제작될 수 있다. 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입되면, 제어부(220)는, 홀더(1)의 배터리(110)가 충전될 수 있도록, 배터리(210)의 전력을 홀더(1)에 공급한다.
도 12b에는 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입된 상태에서 틸트된 예가 도시되어 있다. 홀더(1)가 틸트되면, 제어부(220)는, 홀더(1)의 배터리(110)가 충전되거나, 홀더(1)의 히터(2130)가 가열될 수 있도록, 배터리(210)의 전력을 홀더(1)에 공급한다.
도 13은 홀더 및 크래들이 동작하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13에 도시된 에어로졸을 생성하는 방법은 도 6에 도시된 홀더(1) 또는 도 8에 도시된 크래들(2)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 6에 도시된 홀더(1) 및 도 8에 도시된 크래들(2)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 13의 방법에도 적용됨을 알 수 있다.
2710 단계에서, 홀더(1)는 크래들(2)에 삽입되었는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 제어부(120)는 홀더(1) 및 크래들(2)의 단자들(2170, 2260)이 서로 연결되었는지 및/또는 결착 부재들(2181, 2271, 2272)이 동작하는지에 따라 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입되었는지 여부를 판단할 수 있다.
홀더(1)가 크래들(2)에 삽입된 경우에는 2720 단계로 진행하고, 홀더(1)가 크래들(2)가 분리된 경우에는 2730 단계로 진행한다.
2720 단계에서, 크래들(2)은 홀더(1)가 틸트되었는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 제어부(220)는 홀더(1) 및 크래들(2)의 단자들(2170, 2260)이 서로 연결되었는지 및/또는 결착 부재들(2182, 2273, 2274)이 동작하는지에 따라 홀더(1)가 틸트되었는지 여부를 판단할 수 있다.
2720 단계에서는 크래들(2)이 홀더(1)의 틸트 여부를 판단하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 홀더(1)의 틸트 여부는 홀더(1)의 제어부(120)에 의하여 판단될 수도 있다.
홀더(1)가 틸트된 경우에는 2740 단계로 진행하고, 홀더(1)가 틸트되지 않은 경우(즉, 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입된 경우)에는 2770 단계로 진행한다.
2730 단계에서, 홀더(1)는 홀더(1)의 사용 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 제어부(120)는 배터리(110)의 잔량 및 홀더(1)의 다른 구성들이 정상적으로 동작할 수 있는지를 체크함으로써 사용 조건이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다.
홀더(1)의 사용 조건이 만족된 경우에는 2740 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 절차를 종료한다.
2740 단계에서, 홀더(1)는 사용자에게 사용 가능 상태임을 알린다. 예를 들어, 제어부(120)는 홀더(1)의 디스플레이에 사용 가능함을 알리는 화면(image)을 출력할 수도 있고, 홀더(1)의 모터를 제어하여 진동 신호를 생성할 수도 있다.
2750 단계에서, 히터(2130)가 가열된다. 일 예로서, 홀더(1)가 크래들(2)로부터 분리된 경우, 홀더(1)의 배터리(110)의 전력에 의하여 히터(2130)가 가열될 수 있다. 다른 예로서, 홀더(1)가 틸트된 경우, 크래들(2)의 배터리(210)의 전력에 의하여 히터(2130)가 가열될 수 있다.
홀더(1)의 제어부(120) 또는 크래들(2)의 제어부(220)는 히터(2130)의 온도를 실시간으로 확인하여 히터(2130)에 공급되는 전력의 양 및 히터(2130)에 전력이 공급되는 시간을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120, 220)는 홀더(1)에 포함된 온도 감지 센서 또는 히터(2130)의 전기 전도성 트랙을 통하여 히터(2130)의 온도를 실시간으로 확인할 수 있다.
2760 단계에서, 홀더(1)는 에어로졸 생성 기작(mechanism)을 수행한다. 예를 들어, 제어부(120, 220)는 사용자가 퍼프를 수행함에 따라 변하는 히터(2130)의 온도를 확인하여 히터(2130)에 공급되는 전력의 양을 조절하거나 히터(2130)에 전력의 공급을 중단할 수 있다. 또한, 제어부(120, 220)는 사용자의 퍼프 횟수를 카운팅할 수 있고, 일정한 퍼프 횟수(예를 들어, 1500회)에 도달하면 홀더의 청소가 필요함을 알리는 정보를 출력할 수 있다.
2770 단계에서, 크래들(2)은 홀더(1)의 충전을 수행한다. 예를 들어, 제어부(220)는 크래들(2)의 배터리(210) 전력을 홀더(1)의 배터리(110)에 공급함으로써 홀더(1)를 충전시킬 수 있다.
한편, 제어부(120, 220)는 사용자의 퍼프 횟수 또는 홀더(1)의 동작 시간에 따라 홀더(1)의 동작을 정지시킬 수도 있다. 이하, 도 14를 참조하여, 제어부(120, 220)가 홀더(1)의 동작을 정지시키는 일 예를 설명한다.
도 14는 홀더가 동작하는 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14에 도시된 에어로졸을 생성하는 방법은 도 6에 도시된 홀더(1) 및 도 8에서 도시된 크래들(2)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 6에 도시된 홀더(1) 또는 도 8에 도시된 크래들(2)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 14의 방법에도 적용됨을 알 수 있다.
2810 단계에서, 제어부(120, 220)는 사용자가 퍼프하였는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 제어부(120, 220)는 홀더(1)에 포함된 퍼프 감지 센서를 통하여 사용자가 퍼프하였는지를 판단할 수 있다.
2820 단계에서, 사용자의 퍼프에 따라 에어로졸이 생성된다. 제어부(120, 220)가 사용자의 퍼프 및 히터(2130)의 온도에 따라 히터(2130)에 공급되는 전력을 조절할 수 있음은 도 13을 참조하여 상술한 바와 같다. 또한, 제어부(120, 220)는 사용자의 퍼프 횟수를 카운팅한다.
2830 단계에서, 제어부(120, 220)는 사용자의 퍼프 횟수가 퍼프 제한 횟수 이상인지 여부를 판단한다. 예를 들어, 퍼프 제한 횟수가 14회로 설정되었다고 가정하면, 제어부(120, 220)는 카운팅된 퍼프 횟수가 14회 이상인지 여부를 판단한다.
한편, 사용자의 퍼프 횟수가 퍼프 제한 횟수에 근접한 경우(예를 들어, 사용자의 퍼프 횟수가 12회인 경우), 제어부(120, 220)는 디스플레이 또는 진동 모터를 통하여 경고 신호를 출력할 수 있다.
만약, 사용자의 퍼프 횟수가 퍼프 제한 횟수 이상인 경우에는 2850 단계로 진행하고, 사용자의 퍼프 횟수가 퍼프 제한 횟수보다 적을 경우에는 2840 단계로 진행한다.
2840 단계에서, 제어부(120, 220)는 홀더(1)가 동작한 시간이 동작 제한 시간 이상인지 여부를 판단한다. 여기에서, 홀더(1)가 동작한 시간은 홀더가 동작을 시작한 시점부터 현재까지 누적된 시간을 의미한다. 예를 들어, 동작 제한 시간이 10분으로 설정되었다고 가정하면, 제어부(120, 220)는 홀더(1)가 10분 이상 동작하고 있는지를 판단한다.
한편, 홀더(1)의 동작 시간이 동작 제한 시간에 근접한 경우(예를 들어, 홀더(1)가 8분 동안 동작하고 있는 경우), 제어부(120, 220)는 디스플레이 또는 진동 모터를 통하여 경고 신호를 출력할 수 있다.
만약, 홀더(1)가 동작 제한 시간 이상으로 동작하고 있는 경우에는 2850 단계로 진행하고, 홀더(1)의 동작 시간이 동작 제한 시간보다 적은 경우에는 2820 단계로 진행한다.
2850 단계에서, 제어부(120, 220)는 홀더의 동작을 강제 종료한다. 다시 말해, 제어부(120, 220)는 홀더의 에어로졸 생성 기작을 중지시킨다. 예를 들어, 제어부(120, 220)는 히터(2130)에 공급되는 전력을 차단함으로써, 홀더의 동작을 강제 종료할 수 있다.
도 15은 크래들이 동작하는 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15에 도시된 흐름도는 도 8에 도시된 크래들(2)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 8에 도시된 크래들(2)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 15의 흐름도에도 적용됨을 알 수 있다.
도 15에는 도시되지 않았으나, 이하에서 설명할 크래들(2)의 동작은, 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입되었는지 여부를 불문하고 수행될 수 있다.
2910 단계에서, 크래들(2)의 제어부(220)는 버튼(2240)이 눌려졌는지 여부를 판단한다. 만약, 버튼(2240)이 눌려진 경우에는 2920 단계로 진행하고, 버튼(2240)이 눌려지지 않은 경우에는 2930 단계로 진행한다.
2920 단계에서, 크래들(2)은 배터리의 상태를 표시한다. 예를 들어, 제어부(220)는 배터리(210)의 현재 상태(예를 들어, 잔량량 등)에 대한 정보를 디스플레이(2250)에 출력할 수 있다.
2930 단계에서, 크래들(2)의 제어부(220)는 크래들(2)에 케이블이 연결되었는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 제어부(220)는 크래들(2)에 포함된 인터페이스(예를 들어, USB 포트 등)에 케이블이 연결되었는지 여부를 판단한다. 만약, 크래들(2)에 케이블이 연결된 경우에는 2940 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 절차를 종료한다.
2940 단계에서, 크래들(2)은 충전 동작을 수행한다. 예를 들어, 크래들(2)은 연결된 케이블을 통하여 공급되는 전력을 이용하여 배터리(210)를 충전한다.
상술한 바와 같이, 홀더(1)에는 궐련이 삽입될 수 있다. 궐련은 에어로졸 생성 물질을 포함하고, 가열된 히터(2130)에 의하여 에어로졸이 생성된다.
이하, 도 16 내지 도 18f를 참조하여, 홀더(1)에 삽입될 수 있는 궐련의 예를 설명한다.
도 16은 홀더에 궐련이 삽입된 일 예를 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 궐련(3)은 케이스(2140)의 말단(2141)을 통하여 홀더(1)에 삽입될 수 있다. 궐련(3)이 삽입되면, 히터(2130)는 궐련(3)의 내부에 위치된다. 따라서, 가열된 히터(2130)에 의하여 궐련(3)의 에어로졸 생성 물질이 가열되고, 이에 따라 에어로졸이 생성된다.
궐련(3)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(3)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분(3310)과 필터 등을 포함하는 제 2 부분(3320)으로 구분될 수 있다. 한편, 일 실시예에 따른 궐련(3)은 제 2 부분(3320)에 에어로졸 생성 물질을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만든 에어로졸 생성 물질이 제 2 부분(3320)에 삽입될 수도 있다.
홀더(1)의 내부에는 제 1 부분(3310) 전체가 삽입되고, 제 2 부분(3320)은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 홀더(1)의 내부에 제 1 부분(3310)의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분(3310) 및 제 2 부분(3320)의 일부가 삽입될 수도 있다.
사용자는 제 2 부분(3320)을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기와 혼합되어 사용자의 입으로 전달된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 외부 공기는 궐련(3)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 유입(3110)될 수도 있고, 홀더(1)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입(3120)될 수도 있다. 예를 들어, 홀더(1)에 형성된 공기 통로는 사용자에 의하여 개폐될 수 있도록 제작될 수도 있다.
도 17a 및 도 17b는 궐련의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 궐련(3)은 담배 로드(3300), 제 1 필터 세그먼트(3321), 냉각 구조물(3322) 및 제 2 필터 세그먼트(3323)을 포함한다. 도 16을 참조하여 상술한 제 1 부분(3310)은 담배 로드(3300)를 포함하고, 제 2 부분(3320)은 제 1 필터 세그먼트(3321), 냉각 구조물(3322) 및 제 2 필터 세그먼트(3323)을 포함한다.
한편, 도 17a와 도 17b를 비교하면, 도 17b의 궐련(3)은 도 17a의 궐련(3)에 비하여 제 4 래퍼(3334)를 더 포함한다.
다만, 도 17a 및 도 17b에 도시된 궐련(3)의 구조는 일 예에 불과하며, 일부 구성이 생략될 수 있다. 예를 들어, 궐련(3)에는 제 1 필터 세그먼트(3321), 냉각 구조물(3322) 및 제 2 필터 세그먼트(3323) 중 하나 이상이 포함되지 않을 수 있다.
담배 로드(3300)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 있다. 담배 로드(3300)의 길이는 약 7mm 내지 15mm일 수 있거나, 바람직하게, 약 12mm가 될 수 있다. 또한, 담배 로드(3300)의 직경은 7mm 내지 9mm일 수 있거나, 바람직하게, 약 7.9mm일 수 있다. 담배 로드(3300)의 길이 및 직경은 전술한 수치범위에 한정되지 않는다.
또한, 담배 로드(3300)는 풍미제, 습윤제 및/또는 아세테이트 화합물과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 풍미제는 감초, 자당, 과당 시럽, 이소감미제(isosweet), 코코아, 라벤더, 시나몬, 카르다몸, 셀러리, 호로파, 카스카릴라, 백단, 베르가못, 제라늄, 벌꿀 에센스, 장미 오일, 바닐라, 레몬 오일, 오렌지 오일, 민트 오일, 계피, 케러웨이, 코냑, 자스민, 카모마일, 멘톨, 계피, 일랑일랑, 샐비어, 스피어민트, 생강, 고수 또는 커피 등을 포함할 수 있다. 또한, 습윤제는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜 등을 포함할 수 있다.
일 예로서, 담배 로드(3300)는 담배 각초들로 충전될 수 있다. 여기에서, 담배 각초들은 담배 시트를 잘게 분쇄함으로써 생성될 수 있다.
넓은 담배 시트가 좁은 공간의 담배 로드(3300)에 채워지기 위해서는, 담배 시트가 용이하게 접힐 수 있도록 하는 공정이 추가적으로 요구된다. 따라서, 담배 로드(3300)를 담배 시트로 충전하는 것에 비하여, 담배 로드(3300)를 담배 각초들로 충전하는 것이 더 용이하며, 담배 로드(3300)를 생산하는 공정의 생산성 및 효율이 더 높아질 수 있다.
다른 예로서, 담배 로드(3300)는 담배 시트가 세절된 복수의 담배 가닥들로 충전될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(3300)는 복수의 담배 가닥들이 서로 같은 방향(평행)으로 또는 무작위로 합쳐져서 형성될 수 있다. 하나의 담배 가닥은 가로 길이가 1 mm, 세로 길이가 12mm, 두께(높이)가 0.1 mm인 직육면체 형상으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
담배 로드(3300)가 담배 시트로 충전되는 것과 비교하여, 담배 가닥들로 충전된 담배 로드(3300)는 더 많은 양의 에어로졸이 발생될 수 있다. 동일한 공간에 충전되는 것을 가정하면, 담배 시트에 비하여, 담배 가닥들이 더 넓은 표면적을 보장한다. 넓은 표면적은 에어로졸 생성 물질이 외부 공기와 접촉하는 기회가 더 많음을 의미한다. 따라서, 담배 로드(3300)가 담배 가닥들로 충전될 경우, 담배 시트로 충전된 것에 비하여 더 많은 에어로졸이 생성될 수 있다.
또한, 궐련(3)을 홀더(1)에서 분리할 때, 담배 가닥들로 충전된 담배 로드(3300)가 담배 시트로 충전된 것에 비하여 보다 더 용이하게 분리될 수 있다. 담배 시트에 비교하여, 담배 가닥들이 히터(2130)와 접촉하여 생성되는 마찰력이 더 작다. 따라서, 담배 로드(3300)가 담배 가닥들로 충전될 경우, 담배 시트로 충전된 것에 비하여 홀더(1)로부터 더 용이하게 분리될 수 있다.
담배 시트는 담배 원료를 슬러리 형태로 분쇄한 후 슬러리를 건조시킴에 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 슬러리에는 에어로졸 생성 물질이 15 내지 30% 첨가될 수 있다. 담배 원료는 담배 잎 조각, 담배 줄기, 담배 처리 중 발생된 담배 분진 및/또는 담배 잎의 주요 옆편 스트립일 수 있다. 또한, 담배 시트에는 목재 셀룰로오스 섬유와 같은 다른 첨가제가 함유될 수도 있다.
제 1 필터 세그먼트(3321)은 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 예를 들어, 제 1 필터 세그먼트(3321)는 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태일 수 있다. 제 1 필터 세그먼트(3321)의 길이는 약 7mm 내지 15mm일 수 있거나, 바람직하게, 약 7 mm가 될 수 있다. 제1 필터 세그먼트(3321)의 길이는 약 7mm보다 짧을 수 있으나, 적어도 하나의 궐련 요소(예를 들어, 냉각요소, 캡슐, 아세테이트 필터 등)의 기능이 훼손되지 않는 정도의 길이를 가지는 것이 바람직하다. 제1 필터 세그먼트(3321)의 길이는 전술한 수치범위에 한정되지 않는다. 한편, 제1 필터 세그먼트(3321)의 길이는 확장 가능하며, 제1 필터 세그먼트(3321)의 길이에 따라 궐련(3) 전체의 길이가 조절될 수 있다.
제 2 필터 세그먼트(3323)도 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 예를 들어, 제 2 필터 세그먼트(3323)는 중공을 포함하는 리세스 필터로 제작될 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제 2 필터 세그먼트(3323)의 길이는 약 5mm 내지 15mm일 수 있거나, 바람직하게, 약 12mm가 될 수 있다. 제2 필터 세그먼트(3323)의 길이는 전술한 수치범위에 한정되지 않는다.
또한, 제 2 필터 세그먼트(3323)에는 적어도 하나의 캡슐(3324)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(3324)은 향료를 포함하는 내용액을 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 예를 들어, 캡슐(3324)은 구형 또는 원통형의 형상을 갖을 수 있다. 캡슐(3324)의 직경은 2mm 이상일 수 있거나, 바람직하게 2~4mm일 수 있다.
캡슐(3324)의 피막을 형성하는 재료는 전분 및/또는 겔화제일 수 있다. 예를 들어, 겔화제로서는 젤란 검이나 젤라틴이 사용될 수 있다. 또한, 캡슐(3324)의 피막을 형성하는 재료로서 겔화 조제(助劑)가 더 이용될 수도 있다. 여기에서, 겔화 조제로서는, 예를 들면, 염화 칼슘이 사용될 수 있다. 또한, 캡슐(3324)의 피막을 형성하는 재료로서 가소제가 더 이용될 수도 있다. 여기에서, 가소제로서는 글리세린 및/또는 소르비톨이 이용될 수 있다. 또한, 캡슐(3324)의 피막을 형성하는 재료로서 착색료가 더 이용될 수도 있다.
예를 들어, 캡슐의 내용액에 포함되는 향료로서는 멘톨, 식물의 정유(精油) 등이 이용될 수 있다. 또한, 내용액에 포함되는 향료의 용매로서는, 예를 들면, 중쇄지방산 트리글리세리드(MCT)가 이용될 수 있다. 또한, 내용액은 색소, 유화제(乳化劑), 증점제(增粘劑) 등의 다른 첨가제를 함유할 수도 있다.
냉각 구조물(3322)은 히터(2130)가 담배 로드(3300)을 가열함으로써 생성된 에어로졸을 냉각시킨다. 따라서, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있다. 냉각 구조물(3322)의 길이는 약 10mm 내지 20mm일 수 있거나, 바람직하게, 약 14mm가 될 수 있다. 냉각 구조물(3322)의 길이는 전술한 수치범위에 한정되지 않는다.
예를 들어, 냉각 구조물(3322)은 폴리락트 산 으로 제작될 수 있다. 냉각 구조물(3322)은 단위 면적 당 표면적(즉, 에어로졸과 접촉하는 표면적)을 늘리기 위하여 다양한 형태들로 제작될 수 있다. 냉각 구조물(3322)의 다양한 예들은 도 18a 내지 도 18f를 참조하여 후술한다.
담배 로드(3300) 및 제 1 필터 세그먼트(3321)은 제 1 래퍼(3331)에 의하여 포장될 수 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼(3331)는 내유성을 갖는 종이류 포장재로 제작될 수 있다.
냉각 구조물(3322) 및 제 2 필터 세그먼트(3323)는 제 2 래퍼(3332)에 의하여 포장될 수 있다. 또한, 궐련(3) 전체는 제 3 래퍼(3333)에 의하여 재포장될 수 있다. 예를 들어, 제 2 래퍼(3332) 및 제 3 래퍼(3333)은 일반적인 종이류 포장재로 제작될 수 있다. 선택적으로, 제 2 래퍼(3332)는 내유하드 권지 또는 PLA 가향지일 수 있다. 또한, 제 2 래퍼(3332)는 제 2 필터 세그먼트(3323) 부분을 포장하고, 추가적으로 제 2 필터 세그먼트(3323) 및 냉각 구조물(3322)을 더 포장할 수 있다.
도 17b를 참조하면, 궐련(3)은 제 4 래퍼(3334)를 포함할 수 있다. 담배 로드(3300)와 제 1 필터 세그먼트(3321) 중 적어도 하나는 제 4 래퍼(3334)에 의하여 포장될 수 있다. 다시 말해, 담배 로드(3300)만 제 4 래퍼(3334)에 의하여 포장될 수도 있고, 담배 로드(3300) 및 제 1 필터 세그먼트(3321)가 제 4 래퍼(3334)에 의하여 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제 4 래퍼(3334)는 종이류 포장재로 제작될 수 있다.
제 4 래퍼(3334)는 종이류 포장재의 일 표면 또는 양 표면에 소정의 물질이 도포(또는, 코팅)됨으로써 생성될 수 있다. 여기에서, 소정의 물질의 예로서는 실리콘이 해당될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 실리콘은 온도에 따른 변화가 적은 내열성, 산화되지 않는 내산화성, 각종 약품에 대한 저항성, 물에 대한 발수성, 또는 전기 절연성 등의 특성을 갖는다. 다만, 실리콘이 아니더라도, 상술한 특성들을 갖는 물질이라면 제한 없이 제 4 래퍼(3334)에 도포(또는, 코팅)될 수 있다.
한편, 도 17b에는 궐련(3)이 제 1 래퍼(3331) 및 제 4 래퍼(3334)를 모두 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 궐련(3)이 제 1 래퍼(3331) 및 제 4 래퍼(3334) 중 어느 하나만 포함할 수도 있다.
제 4 래퍼(3334)는 궐련(3)이 연소되는 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(3300)가 히터(2130)에 의하여 가열되면, 궐련(3)이 연소될 가능성이 있다. 구체적으로, 담배 로드(3300)에 포함된 물질들 중 어느 하나의 발화점 이상으로 온도가 상승될 경우, 궐련(3)이 연소될 수 있다. 이러한 경우에도, 제 4 래퍼(3334)는 불연성 물질을 포함하므로, 궐련(3)이 연소되는 현상이 방지될 수 있다.
또한, 제 4 래퍼(3334)는 궐련(3)에서 생성되는 물질들에 의하여 홀더(1)가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 사용자의 퍼프에 의하여, 궐련(3) 내에서 액체 물질들이 생성될 수 있다. 예를 들어, 궐련(3)에서 생성된 에어로졸이 외부 공기에 의하여 냉각됨으로써, 액체 물질들(예를 들어, 수분 등)이 생성될 수 있다. 제 4 래퍼(3334)가 담배 로드(3300) 및/또는 제 1 필터 세그먼트(3321)를 포장함에 따라, 궐련(3) 내에서 생성된 액체 물질들이 궐련(3)의 외부로 새어 나가는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 홀더(1)의 케이스(2140) 등이 궐련(3)에서 생성된 액체 물질들에 의하여 오염되는 현상이 방지될 수 있다.
도 18a 내지 도 18f는 궐련의 냉각 구조물의 예들을 도시한 도면들이다.
예를 들어, 도 18a 내지 도 18f에 도시된 냉각 구조물은 순수한 폴리락트 산(PLA)으로 생산된 섬유들을 이용하여 제작될 수 있다.
일 예로서, 필름(시트)를 충전하여 냉각 구조물을 필름(시트)을 제작하는 경우, 필름(시트)가 외부의 충격에 의하여 부스러질 수 있다. 이 경우, 냉각 구조물이 에어로졸을 냉각하는 효과가 감소된다.
다른 예로서, 압출 성형 등에 의하여 냉각 구조물을 제작하는 경우, 구조물의 절단 등의 공정이 추가됨에 따라 공정의 효율이 낮아진다. 또한, 냉각 구조물을 다양한 형상들로 제작하는 것에도 한계가 있다.
일 실시예에 따른 냉각 구조물을 폴리락트 산 섬유들을 이용하여 제작함(예를 들어, 직조)에 따라, 냉각 구조물이 외부 충격에 의하여 변형되거나 기능을 상실하게 될 위험이 낮아질 수 있다. 또한, 섬유들을 조합하는 방식을 변경함으로써, 다양한 형상을 갖는 냉각 구조물을 제작할 수 있다.
또한, 섬유들을 이용하여 냉각 구조물을 제작함으로써, 에어로졸과 접촉하는 표면적이 증대된다. 따라서, 냉각 구조물의 에어로졸 냉각 효과가 더욱 향상될 수 있다.
도 18a를 참조하면, 냉각 구조물(3510)은 원통형으로 제작될 수 있고, 냉각 구조물(3510)의 단면에는 적어도 하나의 공기 통로(3511)가 형성되도록 제작될 수 있다.
도 18b를 참조하면, 냉각 구조물(3520)은 복수의 섬유들이 서로 얽힌 구조물로 제작될 수 있다. 이때, 에어로졸은 섬유들 사이로 흐를 수 있고, 냉각 구조물(3520)의 형태에 따라 와류가 형성될 수도 있다. 형성된 와류는 냉각 구조물(3520)에서 에어로졸이 접촉하는 면적을 넓혀주고, 에어로졸이 냉각 구조물(3520) 내에 머무는 시간을 증가시켜 준다. 따라서, 가열된 에어로졸이 효과적으로 냉각될 수 있다.
도 18c를 참조하면, 냉각 구조물(3530)은 복수 개의 다발(3531)들이 모아진 형태로 제작될 수도 있다.
도 18d를 참조하면, 냉각 구조물(3540)은 폴리락트 산, 각초 또는 숯 각각으로 제조된 과립들로 충전될 수 있다. 또한, 과립은 폴리락트 산, 각초 및 참숯의 혼합물로 제조될 수도 있다. 한편, 과립은 폴리락트 산, 각초 및/또는 숯 외에도 에어로졸의 냉각 효과를 증가시킬 수 있는 요소를 더 포함할 수도 있다.
도 18e를 참조하면, 냉각 구조물(3550)은 제 1 단면(3551) 및 제 2 단면(3552)을 포함할 수 있다.
제 1 단면(3551)은 제 1 필터 세그먼트(3321)과 접경하며, 에어로졸이 유입되는 공극을 포함할 수 있다. 제 2 단면(3552)은 제 2 필터 세그먼트(3323)와 접경하며, 에어로졸이 방출될 수 있는 공극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 단면(3551)과 제 2 단면(3552)은 직경이 동일한 단일 공극을 포함할 수 있으나, 제 1 단면(3551)과 제 2 단면(3552)에 포함되는 공극의 직경 및 수는 이에 제한되지 않는다.
더불어, 냉각 구조물(3550)은 제 1 단면(3551)과 제 2 단면(3552) 사이에, 복수의 공극들이 포함된 제 3 단면(3553)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 3 단면(3553)에 포함된 복수의 공극들의 직경은 제 1 단면(3551) 및 제 2 단면(3552)에 포함된 공극의 직경보다 작을 수 있다. 또한, 제 3 단면(3553)에 포함된 공극들의 수는 제 1 단면(3551) 및 제 2 단면(3552)에 포함된 공극의 수 보다 많을 수 있다.
도 18f를 참조하면, 냉각 구조물(3560)은 제 1 필터 세그먼트(3321)와 접경하는 제 1 단면(3561) 및 제 2 필터 세그먼트(3323)와 접경하는 제 2 단면(3562)을 포함할 수 있다. 또한, 냉각 구조물(3560)은 하나 이상의 관형 요소(3563)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 관형 요소(3563)는 제 1 단면(3561)과 제 2 단면(3562)을 관통할 수 있다. 또한, 관형 요소(3563)는 미세다공질 포장재로 포장될 수 있고, 에어로졸의 냉각 효과를 증가시킬 수 있는 충전재(예를 들어, 도 18d를 참조하여 상술한 과립)로 충전될 수 있다.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
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 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (11)
- 튜브 형상의 기저부 및 상기 기저부의 일 말단에 형성된 침첨부를 포함하는 가열부;
양 면 각각에 전기 전도성 트랙이 형성되고, 상기 기저부의 외주면의 적어도 일부를 감싸는 제 1 시트;
상기 제 1 시트의 적어도 일부를 감싸고 강성을 가지는 제 2 시트; 및
상기 가열부, 상기 제 1 시트 및 상기 제 2 시트를 포함하는 적층 구조에 의해 형성되는 계단 표면(stepped surface)을 평탄화하기 위한 코팅층을 포함하는, 히터. - 제 1 항에 있어서,
상기 코팅층은 내열성 조성물을 포함하는, 히터. - 제 1 항에 있어서,
상기 코팅층은 유리막 코팅층, 테플론 코팅층, 및 더몰론 코팅층 중 적어도 하나의 코팅층을 포함하는, 히터. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 전기 전도성 트랙은,
상기 제 1 시트의 양 단면 중 제 1 면 상에 형성되고, 상기 가열부의 온도를 감지하기 위해 이용되는 저항 온도 계수 특성을 가지는 제 1 전기 전도성 트랙, 및
상기 제 1 시트의 양 단면 중 제 2 면 상에 형성되고, 내부에 전류가 흐름에 따라 상기 가열부를 가열하도록 구성된 제 2 전기 전도성 트랙을 포함하는, 히터. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 시트의 양 단면 중, 상기 제 1 면은 상기 가열부와 접촉하는 일면이며 상기 제 2 면은 상기 가열부와 접촉하지 않는 타면인, 히터. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 시트의 양 단면 중, 상기 제 2 면은 상기 가열부와 접촉하는 일면이며, 상기 제 1 면은 상기 가열부와 접촉하지 않는 타면인, 히터. - 에어로졸 형성기질을 가열하기 위하는 가열 시스템에 있어서,
상기 에어로졸 형성기질의 내부에 삽입되어 상기 에어로졸 형성기질을 가열하는 히터; 및
튜브 형상의 기저부 및 상기 기저부의 일 말단에 형성된 침첨부를 포함하는 가열부,
양 면 각각에 전기 전도성 트랙이 형성되고, 상기 기저부의 외주면의 적어도 일부를 감싸는 제 1 시트,
상기 제 1 시트의 적어도 일부를 감싸고 강성을 가지는 제 2 시트, 및
상기 가열부, 상기 제 1 시트 및 상기 제 2 시트를 포함하는 적층 구조에 의해 형성되는 계단 표면을 평탄화하기 위한 코팅층을 포함하는 히터를 포함하는, 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 코팅층은 유리막 코팅층, 테플론 코팅층, 및 더몰론 코팅층 중 적어도 하나의 코팅층을 포함하는, 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 전기 전도성 트랙은,
상기 제 1 시트의 양 단면 중 제 1 면 상에 형성되고, 상기 가열부의 온도를 감지하기 위해 이용되는 저항 온도 계수 특성을 가지는 제 1 전기 전도성 트랙, 및
상기 제 1 시트의 양 단면 중 제 2 면 상에 형성되고, 내부에 전류가 흐름에 따라 상기 가열부를 가열하도록 구성된 제 2 전기 전도성 트랙을 포함하는, 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 시트의 양 단면 중, 상기 제 1 면은 상기 가열부와 접촉하는 일면이며 상기 제 2 면은 상기 가열부와 접촉하지 않는 타면인, 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 시트의 양 단면 중, 상기 제 2 면은 상기 가열부와 접촉하는 일면이며, 상기 제 1 면은 상기 가열부와 접촉하지 않는 타면인, 시스템.
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