KR20200122664A - 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지 및 이를 구비하는 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

Abstract

에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지는 전기를 공급하기 위한 본체에 교체 가능하게 결합되는 카트리지이며, 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용하며 본체에 결합될 때에 본체의 홈에 삽입되도록 외측으로 돌출하는 돌출창을 포함하는 액체 저장부와, 액체 저장부에 배치되어 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 발생시키는 무화기와, 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 배출하는 배출공을 포함하며 액체 저장부의 일측 단부에 결합되는 마우스피스를 포함한다.

Description

에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지 및 이를 구비하는 에어로졸 생성 장치{Replaceable cartridge containing aerosol generating material and aerosol generating device with the cartridge}

실시예들은 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지 및 이를 구비하는 에어로졸 생성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양질의 에어로졸을 발생시킬 수 있으며 장착과 분리가 편리한 교체 가능한 카트리지 및 이를 구비하는 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.

근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 에어로졸 생성 물질을 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다.

비연소식 에어로졸 생성 장치 중에는 배터리를 포함한 본체에 에어로졸 생성 물질을 수용하는 카트리지를 교체 가능하게 설치하는 할 수 있는 장치가 알려져 있다.

에어로졸 생성 물질을 수용하는 카트리지는 양질의 에어로졸을 발생하여 사용자에게 전달할 수 있어야 한다. 또한 카트리지를 사용하거나 보관할 때에 에어로졸 생성 물질의 누설을 발생하지 않게 하는 밀봉 성능이 확보되어야 하며, 카트리지를 본체에 결합하였을 때에 결합 구조가 안정적으로 유지되면서도 편리한 교체가 가능해야 한다.

실시예들은 에어로졸 생성 물질을 보유하며 양질의 에어로졸을 발생시킬 수 있는 교체 가능한 카트리지와 이를 구비하는 에어로졸 생성 장치를 제공한다.

실시예들은 또한 카트리지를 본체에 결합하였을 때 카트리지와 본체의 사이에 안정적인 결합 구조가 구현된 교체 가능한 카트리지와 이를 구비하는 에어로졸 생성 장치를 제공한다.

실시예들은 또한 카트리지를 사용하거나 보관할 때에 에어로졸 생성 물질이 외부로 누설되지 않게 하는 우수한 밀봉 성능을 갖는 카트리지와 이를 구비하는 에어로졸 생성 장치를 제공한다.

실시예들은 또한 카트리지를 본체에 편리하게 결합하고 본체로부터 카트리지를 편리하게 분리할 수 있어서 교체가 편리한 카트리지와 이를 구비하는 에어로졸 생성 장치를 제공한다.

실시예들은 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지 및 이를 구비하는 에어로졸 생성 장치를 구현할 수 있다.

일 실시예에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지는 에어로졸 생성 물질을 보유하며 전기를 공급하기 위한 본체에 교체 가능하게 결합되는 카트리지이며, 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용하며 본체에 결합될 때에 본체의 홈에 삽입되도록 외측으로 돌출하는 돌출창을 포함하는 액체 저장부와, 액체 저장부에 배치되어 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 발생시키는 무화기와, 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 배출하는 배출공을 포함하며 액체 저장부의 일측 단부에 결합되는 마우스피스를 포함한다.

카트리지가 사용될 때에 마우스피스의 적어도 일부분이 인체의 구강으로 삽입될 수 있으며, 카트리지의 단면은 인체의 윗입술과 아랫입술의 각각의 서로 마주보는 표면을 따라 연장하는 두 개의 장변과 장변보다 작은 길이를 가지며 대향하는 장변의 양측 단부를 각각 연결하는 두 개의 단변을 포함할 수 있다.

카트리지의 단면의 단변에 대한 장변의 비율은 1.1 내지 4.6의 범위일 수 있다.

액체 저장부는 마우스피스가 결합되는 액체 저장부의 일측 단부로부터 액체 저장부의 타측 단부를 향하여 길게 연장하여 형성될 수 있고,

액체 저장부의 돌출창은 카트리지의 단면의 단변에 해당하는 액체 저장부의 양측의 측벽의 적어도 하나에서 돌출하며 액체 저장부의 측벽의 연장 방향의 적어도 일부분을 따라 길게 연장할 수 있다.

외부로부터 에어로졸 생성 물질을 시각적으로 확인할 수 있도록 돌출창을 포함하는 액체 저장부의 적어도 일부분이 투명한 소재를 포함할 수 있다.

무화기는 에어로졸 생성 물질을 가열하는 히터와, 히터를 둘러싸며 액체 저장부의 타측 단부를 밀봉하여 에어로졸이 발생하는 챔버를 형성하며 챔버로 공기를 전달하는 공기통로를 포함하는 하부캡과, 하부캡의 챔버에 배치되어 에어로졸 생성 물질을 흡수하며 히터에 의해 가열됨으로써 에어로졸을 발생시키는 액체 전달 수단을 포함할 수 있다.

카트리지는 액체 저장부의 내부에 배치되며 마우스피스의 배출공과 챔버를 연결하여 챔버에서 발생한 에어로졸을 배출공으로 전달하는 전달관을 더 포함할 수 있다.

카트리지는 챔버를 향하는 전달관의 일단과 액체 전달 수단의 사이에 배치되어 액체 전달 수단을 하부캡을 향하여 가압하는 가압부를 더 포함할 수 있다.

가압부는 전달관의 일단을 둘러싸 지지하며 전달관의 일단을 챔버로 연결하는 연결관을 포함할 수 있고, 액체 저장부는 전달관의 타단을 둘러싸 지지하며 전달관의 타단을 마우스피스의 배출공으로 연결하는 지지관을 더 포함할 수 있으며, 전달관은 가압부의 연결관과 액체 저장부의 지지관의 각각에 걸리도록 전달관의 외측으로부터 돌출하는 플랜지를 포함할 수 있다.

가압부는 탄성의 소재를 포함할 수 있고, 가압부는 액체 전달 수단과 접촉하도록 연결관으로부터 액체 전달 수단을 향하여 돌출하는 적어도 하나의 접촉부와, 액체 저장부에 수용된 에어로졸 생성 물질을 액체 전달 수단으로 전달하도록 접촉부의 외측에서 개방된 물질 전달공을 더 포함할 수 있으며, 가압부의 적어도 일부분이 액체 전달 수단의 표면으로부터 이격됨으로써 하부캡과 함께 에어로졸 발생을 위한 챔버를 형성할 수 있다.

카트리지는 하부캡에 결합되어 본체로부터 공급된 전기를 히터로 전달하기 위한 단자를 더 포함할 수 있고, 단자는 하부캡을 관통하여 챔버로 돌출하는 전기 전도성의 결합관을 포함할 수 있으며, 액체 전달 수단의 적어도 일부분에 감기거나 인접하도록 배치된 히터의 단부가 결합관에 삽입된 후 결합관이 압착됨으로써 결합관과 히터가 연결될 수 있다.

다른 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치는 카트리지와, 카트리지의 액체 저장부가 삽입되도록 액체 저장부가 연장하는 방향을 따라 연장하는 수용 공간을 포함하는 본체를 포함할 수 있고, 수용 공간을 둘러싸는 벽에 액체 저장부의 돌출창이 삽입되는 홈이 형성될 수 있다.

에어로졸 생성 장치는 마우스피스의 적어도 일부를 덮거나 마우스피스의 적어도 일부를 노출시키도록 본체에 대하여 이동 가능하게 결합되는 슬라이더를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 실시예들에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지 및 이를 구비하는 에어로졸 생성 장치에 의하면, 카트리지를 에어로졸 생성 장치에 간편하게 장착할 수 있고 사용 후에는 카트리지를 간편하게 교체할 수 있다.

또한 카트리지가 에어로졸 생성 장치에 결합할 때에 돌출창이 본체에 삽입되므로 카트리지와 에어로졸 생성 장치의 결합이 안정적으로 유지될 수 있다.

또한 카트리지가 에어로졸 생성 장치에 결합한 상태에서는 카트리지와 에어로졸 생성 장치의 사이에 전기적인 연결이 정밀하게 이루어지므로, 에어로졸 생성 장치로부터 카트리지로 전기 신호나 전력이 안정적으로 공급될 수 있다.

또한 카트리지는 에어로졸 생성 물질을 안정적으로 보유함으로써 외부로 누설되지 않게 하는 우수한 밀봉 성능을 갖는다.

도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지와 이를 구비한 에어로졸 생성 장치의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 예시적인 일 작동 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 예시적인 다른 작동 상태를 도시한 사시도이다.
도 4a는 도 2의 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 위치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 4b는 도 3의 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 위치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 하드웨어 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6은 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지의 정면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 측면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 사시도이다.
도 9는 도 6에 도시된 실시예에 관한 카트리지가 사용 중일 때의 상태를 예시적으로 도시한 상면도이다.
도 10은 도 6 내지 도 9에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 구성요소들의 결합 관계를 예시적으로 도시한 분리 사시도이다.
도 11은 도 6 내지 도 9에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 단면도이다.
도 12는 도 6 내지 도 9에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 일부 구성요소들의 결합 관계를 예시적으로 도시한 단면도이다.

실시예들에서 사용되는 용어는 요소들의 기능을 고려하여 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 기술 분야의 통상적인 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정한 경우에 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 설명에서 사용되는 용어는 용어의 일반적인 정의에 의해서만 한정적으로 해석되어서는 안 되고, 그 용어가 갖는 의미와 청구항과 도면과 설명의 전체 내용에 기초하여 해석되어야 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.

이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 그러나 실시예들은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예로만 제한되지 않는다.

도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지와 이를 구비한 에어로졸 생성 장치의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다.

도 1에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(5)는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지(20)와, 카트리지(20)를 지지하는 본체(10)를 포함한다.

카트리지(20)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용한 상태에서 본체(10)에 결합할 수 있다. 카트리지(20)의 일부분이 본체(10)의 수용 공간(19)에 삽입됨으로써 카트리지(20)가 본체(10)에 장착될 수 있다.

카트리지(20)의 사용 후, 즉 카트리지(20)에 수용된 에어로졸 생성 물질을 모두 소진한 이후에는 카트리지(20)를 새로운 카트리지로 교체하거나, 상이한 유형(발생하는 향이 다르거나, 색상이 다르거나, 포함된 성분이 상이함)의 에어로졸 생성 물질을 포함한 새로운 카트리지로 교체하기 위하여 본체(10)로부터 카트리지(20)를 분리할 수 있다.

이하에서는 카트리지(20)를 본체(10)에 결합하는 것과 카트리지(20)를 본체(10)로부터 분리하는 것과 관련된 동작 및 결합 구조의 적어도 하나를 나타내기 위하여, '카트리지가 본체에 교체 가능하게 결합/장착', '카트리지가 본체에 분리 가능하게 결합/장착', '카트리지가 본체에 제거 가능하게 결합/장착' 등의 표현을 사용하였다.

*카트리지 내 에어로졸 생성 물질(액상 조성물)

카트리지(20)는 예를 들어 액체 상태나, 고체 상태나, 기체 상태나, 겔(gel) 상태 등의 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.

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(5)의 작동 온도, 향미 또는 풍미, 용해도 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 니코틴 염의 형성을 위한 산은 벤조산, 락트산, 살리실산, 라우르산, 소르브산, 레불린산, 피루브산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 시트르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 페닐아세트산, 타르타르산, 숙신산, 푸마르산, 글루콘산, 사카린산, 말론산 또는 말산으로 구성된 군으로부터 선택되는 단독의 산 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 산들의 혼합이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

*카트리지 가열

카트리지(20)는 본체(10)로부터 전달되는 전기 신호 또는 무선 신호 등에 의해 작동함으로써 카트리지(20)의 내부의 에어로졸 생성 물질의 상(phase)을 기체의 상으로 변환하여 에어로졸(aerosol)을 발생시키는 기능을 수행한다. 에어로졸은 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 증기화된 입자와 공기가 혼합된 상태의 기체를 의미할 수 있다.

예를 들어, 카트리지(20)는 본체(10)로부터 전기 신호를 공급받아 에어로졸 생성 물질을 가열하거나, 초음파 진동 방식을 이용하거나, 유도 가열 방식을 이용함으로써 에어로졸 생성 물질의 상을 변환할 수 있다. 다른 예로서, 카트리지(20)가 자체적인 전력원을 포함하는 경우에는 본체(10)로부터 카트리지(20)에 전달되는 전기적인 제어 신호나 무선 신호에 의해 카트리지(20)가 작동함으로써 에어로졸을 발생시킬 수 있다.

*카트리지(20): 액체 저장부 + 무화기(액체 전달 수단+히터)

카트리지(20)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용하는 액체 저장부(21)와, 액체 저장부(21)의 에어로졸 생성 물질을 에어로졸로 변환하는 기능을 수행하는 무화기(atomizer)를 포함할 수 있다.

액체 저장부(21)가 내부에 '에어로졸 생성 물질을 수용한다'는 것은 액체 저장부(21)가 그릇(container)의 용도와 같이 에어로졸 생성 물질을 단순히 담는 기능을 수행하는 것과, 액체 저장부(21)의 내부에 예를 들어 스펀지(sponge)나 솜이나 천이나 다공성 세라믹 구조체와 같은 에어로졸 생성 물질을 함침(함유)하는 요소를 포함하는 것을 의미한다.

무화기는 예를 들어, 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 에어로졸로 변환하기 위한 최적의 상태로 유지하는 액체 전달 수단(wick; 윅, 심지)과, 액체 전달 수단을 가열하여 에어로졸을 발생하는 히터(heater)를 포함할 수 있다.

액체 전달 수단은 예를 들어 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹의 적어도 하나를 포함할 수 있다.

히터는 전기 저항에 의해 열을 발생시킴으로써 액체 전달 수단에 전달되는 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위하여 구리, 니켈, 텅스텐 등의 금속 소재를 포함할 수 있다. 히터는 예를 들어, 금속 열선(wire), 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으며, 니크롬선과 같은 소재를 이용하여 전도성 필라멘트로 구현되거나 액체 전달 수단에 감기거나 액체 전달 수단에 인접하게 배치될 수 있다.

무화기는 또한 별도의 액체 전달 수단을 사용하지 않고 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 에어로졸로 변환하기 위한 최적의 상태로 유지하는 기능과 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 발생하는 기능을 모두 수행하는 메시 형상(mesh shape)이나 판 형상(plate shape)의 발열체로 구현될 수 있다.

카트리지(20)는 내부의 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 카트리지(20)의 외부로 배출한다. 카트리지(20)는 에어로졸을 외부로 배출하는 배출공(22a)을 포함한다.

*돌출창(21a)

카트리지(20)의 내부에 수용된 에어로졸 생성 물질을 외부에서 시각적으로 확인할 수 있도록 카트리지(20)의 액체 저장부(21)는 적어도 일부가 투명한 소재를 포함할 수 있다. 액체 저장부(21)는 본체(10)에 결합할 때에 본체(10)의 홈(11)에 삽입될 수 있도록 액체 저장부(21)로부터 돌출하는 돌출창(21a)을 포함한다. 마우스피스(22) 및 액체 저장부(21)의 전체가 투명한 플라스틱이나 유리 등의 소재로 제작될 수 있으며, 액체 저장부(21)의 일부분에 해당하는 돌출창(21a)만이 투명한 소재로 제작될 수 있다.

돌출창(21a)은 액체 저장부(21)의 양측의 측벽(21w)의 각각에서 돌출한다. 본체(10)는 카트리지(20)의 액체 저장부(21)가 삽입되는 수용 공간(19)을 포함하고 수용 공간(19)을 둘러싸는 벽(10w)이 액체 저장부(21)의 측벽(21w)이 삽입될 수 있는 홈(11)을 포함한다. 액체 저장부(21)의 돌출창(21a)과 본체(10)의 홈(11)은 각각 2개씩 설치되며, 에어로졸 생성 장치(5)가 연장하는 방향인 길이 방향을 중심으로 양측으로 대칭이 되게 설치된다. 그러나 실시예는 도면에 도시된 돌출창(21a)과 홈(11)에 의해 제한되지 않으며 돌출창(21a)과 홈(11)의 구조나, 설치된 위치나, 개수는 다양한 형태로 변형될 수 있다.

*접속 단자(10t)

본체(10)는 수용 공간(19)의 내측에 배치된 접속 단자(10t)를 포함한다. 본체(10)의 수용 공간(19)에 카트리지(20)의 액체 저장부(21)가 삽입되면 본체(10)는 접속 단자(10t)를 통하여 카트리지(20)에 전력을 제공하거나, 카트리지(20)의 작동과 관련한 신호를 카트리지(20)에 공급할 수 있다.

본체(10)와 카트리지(20)의 사이에는 결합 상태를 안정적으로 유지하기 위한 유지 수단이 설치된다. 유지 수단은 카트리지(20)의 액체 저장부(21)의 하부에 설치된 결합용 홈(20g)과, 본체(10)의 수용 공간(19)을 둘러싸는 벽(10w)의 내측면의 결합용 홈(20g)에 대응하는 위치에서 돌출하는 결합용 돌기(10g)를 포함한다. 도 1에 도시된 예를 변형하여, 유지 수단은 카트리지(20)에 설치된 결합용 돌기와 본체(10)에 설치된 결합용 홈을 포함할 수 있다.

*마우스피스(22), 배출공(22a)

카트리지(20)의 액체 저장부(21)의 일측 단부에는 마우스피스(22)가 결합된다. 마우스피스(22)는 에어로졸 발생 장치의 사용자의 구강으로 삽입되는 부분이다. 마우스피스(22)는 에어로졸을 카트리지(20)의 외부로 배출하기 위한 배출공(22a)을 포함한다. 마우스피스(22)는 또한 카트리지(20)의 내부에서 발생한 에어로졸을 배출공(22a)으로 직접 전달하는 전달공(22b)을 포함한다.

배출공(22a)은 전달공(22b)에 연결되며, 에어로졸의 흐름 방향을 따라 전달공(22b)보다 하류 측에 형성된다. 배출공(22a)의 크기는 전달공(22b)의 크기보다 크게 형성되므로, 전달공(22b)을 빠져나온 에어로졸은 전달공(22b)의 크기보다 확장된 배출공(22a)을 통과하면서 순간적인 냉각 작용을 거친 후 사용자의 구강으로 배출된다. 이와 같은 전달공(22b)과 배출공(22a)에 의한 냉각 작용으로 인하여, 카트리지(20)로부터 배출되는 에어로졸의 온도를 최적으로 조절하여 사용자가 느낄 수 있는 불편함을 최소화함과 아울러 에어로졸 흡입 시의 청량감을 증가시킬 수 있다.

*슬라이더(7) 구조

본체(10)에는 슬라이더(7)가 본체(10)에 대하여 이동 가능하게 결합된다. 슬라이더(7)는 본체(10)에 대해 이동함으로써 본체(10)에 결합된 카트리지(20)의 마우스피스(22)의 적어도 일부를 덮거나 마우스피스(22)의 적어도 일부를 외부로 노출시키는 기능을 수행한다. 슬라이더(7)는 카트리지(20)의 돌출창(21a)의 적어도 일부를 외부로 노출시키는 장공(7a)을 포함한다.

슬라이더(7)는 내부가 비어 있으며 양측 단부가 개방된 통 형상을 갖는다. 슬라이더(7)의 구조는 도면에 도시된 것과 같이 통 형상으로 제한되는 것은 아니며, 본체(10)의 가장자리에 결합된 상태를 유지하면서 본체(10)에 대해 이동 가능한 클립 모양의 단면 형상을 갖는 절곡된 판의 구조나, 만곡된 원호 모양의 단면 형상을 갖는 구부러진 반원통 형상 등의 구조를 가질 수 있다.

*슬라이더(7) 기능: 자성체, 위치변화 감지 센서(Hall IC)

슬라이더(7)는 본체(10)와 카트리지(20)에 대한 슬라이더(7)의 위치를 유지하기 위한 자성체를 포함한다. 자성체는 영구자석이나, 철, 니켈, 코발트, 또는 이들의 합금 등과 같은 소재를 포함할 수 있다.

자성체는 슬라이더(7)의 내부 공간을 사이에 두고 서로 마주보는 두 개의 제1 자성체(8a)와, 슬라이더(7)의 내부 공간을 사이에 두고 서로 마주보는 두 개의 제2 자성체(8b)를 포함한다. 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)는 슬라이더(7)의 이동 방향, 즉 본체(10)가 연장하는 방향인 본체(10)의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 배치된다.

제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)는 예를 들어 영구 자석일 수 있으며, 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)의 일부가 슬라이더(7)의 내면에서 노출되게 배치되거나, 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)가 슬라이더(7)의 내면에서 노출되지 않도록 슬라이더(7)의 내부에 완전히 매립될 수 있다. 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)는 네오디뮴 자석, 고무 자석, 또는 전자석 등을 포함하여 구현됨으로써 자기장을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)는 사마륨, 스칸듐, 네오디뮴, 또는 이트륨 등을 포함할 수 있다.

본체(10)는 슬라이더(7)가 본체(10)에 대하여 이동하는 동안 슬라이더(7)의 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)가 이동하는 경로 상에 배치된 고정 자성체(9)를 포함한다. 본체(10)의 고정 자성체(9)도 수용 공간(19)을 사이에 두고 서로 마주보도록 두 개가 설치될 수 있다.

고정 자성체(9)는 예를 들어 영구 자석이나, 영구 자석의 자력에 작용하는 금속 소재를 포함할 수 있다. 고정 자성체(9)는 예를 들어 철, 니켈, 코발트, 또는 이들의 합금 등과 같은 금속 소재를 포함할 수 있다.

고정 자성체(9)가 영구 자석일 경우에는 상술한 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)에 대해 인력을 작용할 수 있도록 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)를 향하는 고정 자성체(9)의 면이 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)에 대해 반대 극성의 자극을 가질 수 있다.

본체(10)는 슬라이더(7)가 본체(10)에 대하여 이동하는 동안 슬라이더(7)의 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)의 이동하는 경로 상에 배치되는 감지 센서(3)를 포함한다. 감지 센서(3)는 본체(10)에 설치된 제어기(4)에 의해 지지될 수 있다. 감지 센서(3)는 예를 들어 자기장의 변화를 감지하여 신호를 발생하는 홀 효과(hall effect)를 이용한 홀 센서(hall IC)를 포함할 수 있다.

상술한 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(5)에서 본체(10)와 카트리지(20)와 슬라이더(7)는 길이 방향을 가로지르는 방향에서의 단면 형상이 대략 직사각형이지만, 실시예는 이러한 에어로졸 생성 장치(5)의 형상에 의해 제한되지 않는다. 에어로졸 생성 장치(5)는 예를 들어 원형이나 타원형이나 정사각형이나 여러 가지 형태의 다각형의 단면 형상을 가질 수 있다. 또한 에어로졸 생성 장치(5)가 길이 방향으로 연장할 때 반드시 직선적으로 연장하는 구조로 제한되는 것은 아니며, 사용자가 손으로 잡기 편하게 예를 들어 유선형으로 만곡되거나 특정 영역에서 미리 정해진 각도로 절곡되며 길게 연장할 수 있다.

*도 2 및 3: 슬라이더 이동 예시, 잔량확인 창

도 2는 도 1에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 예시적인 일 작동 상태를 도시한 사시도이다.

도 2에서는 슬라이더(7)가 본체(10)와 결합된 카트리지의 마우스피스(22)의 단부를 덮는 위치로 이동한 작동 상태가 도시되었다. 슬라이더(7)가 마우스피스(22)의 단부를 덮는 위치로 이동한 상태에서는 마우스피스(22)가 외부의 이물질로부터 안전하게 보호되며 청결한 상태로 유지될 수 있다.

사용자는 슬라이더(7)의 장공(7a)을 통하여 카트리지의 돌출창(21a)을 시각적으로 확인함으로써 카트리지가 보유하는 에어로졸 생성 물질의 잔량을 확인할 수 있다. 사용자는 에어로졸 생성 장치(5)를 사용하기 위해서 슬라이더(7)를 본체(10)의 길이 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 3은 도 1에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 예시적인 다른 작동 상태를 도시한 사시도이다.

도 3에서는 슬라이더(7)가 본체(10)와 결합된 카트리지의 마우스피스(22)의 단부를 외부로 노출시키는 위치로 이동한 작동 상태가 도시되었다. 슬라이더(7)가 마우스피스(22)의 단부를 외부로 노출시키는 위치로 이동한 상태에서 사용자가 자신의 구강에 마우스피스(22)를 삽입하여 마우스피스(22)의 전달공(22b)과 배출공(22a)을 통해서 배출되는 에어로졸을 흡입할 수 있다.

슬라이더(7)가 마우스피스(22)의 단부를 외부로 노출시키는 위치로 이동한 상태에서도 슬라이더(7)의 장공(7a)을 통하여 카트리지의 돌출창(21a)이 외부로 노출되므로, 사용자가 카트리지가 보유하는 에어로졸 생성 물질의 잔량을 시각적으로 확인할 수 있다.

도 4a는 도 2의 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 위치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

슬라이더(7)가 카트리지(20)의 마우스피스의 단부를 덮는 위치로 이동한 상태에서는 슬라이더(7)의 제2 자성체(8b)의 위치가 본체(10)의 고정 자성체(9)의 위치에 대응한다. 따라서 제2 자성체(8b)와 고정 자성체(9)의 사이에서 작용하는 자력에 의하여 슬라이더(7)가 마우스피스의 단부를 덮는 위치에 안정적으로 유지될 수 있다.

슬라이더(7)가 카트리지(20)의 마우스피스의 단부를 덮는 위치로 이동한 상태에서는 슬라이더(7)의 제1 자성체(8a) 및 제2 자성체(8b)는 본체(10)의 감지 센서(3)의 위치로부터 벗어난 위치에 놓인다. 따라서 감지 센서(3)에 대해 자성체의 자력이 작용하지 않으므로, 제어기(4)는 감지 센서(3)의 출력 신호에 기초하여 슬라이더(7)가 마우스피스의 단부를 덮는 위치로 이동한 작동 상태인 것이라고 판단함으로써 에어로졸 생성 장치를 '대기 모드'로 유지할 수 있다. '대기 모드'는 히터의 작동을 중지시키는 작동과, 에어로졸 발생과 관련한 에어로졸 생성 장치의 기타 기능을 정지시키는 등의 비활성화 작동을 포함할 수 있다.

도 4b는 도 3의 에어로졸 생성 장치의 일부 구성요소들의 위치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

슬라이더(7)가 카트리지(20)의 마우스피스의 단부를 외부로 노출시키는 위치로 이동한 상태에서는 슬라이더(7)의 제1 자성체(8a)의 위치가 본체(10)의 고정 자성체(9)의 위치에 대응한다. 따라서 제1 자성체(8a)와 고정 자성체(9)의 사이에서 작용하는 자력에 의하여 슬라이더(7)가 마우스피스의 단부를 외부로 노출시키는 위치에 안정적으로 유지될 수 있다.

슬라이더(7)가 카트리지(20)의 마우스피스의 단부를 외부로 노출시키는 위치로 이동한 상태에서는 슬라이더(7)의 제2 자성체(8b)의 위치가 본체(10)의 감지 센서(3)의 위치에 대응한다. 따라서 감지 센서(3)는 제2 자성체(8b)로 인한 자력의 변화를 감지하여 감지 신호를 발생하며, 제어기(4)는 감지 센서(3)의 감지 신호에 기초하여 슬라이더(7)가 마우스피스의 단부를 외부로 노출시키는 위치로 이동한 작동 상태인 것이라고 판단함으로써 에어로졸 생성 장치를 '작동 모드'로 전환할 수 있다. 에어로졸 생성 장치의 '작동 모드'는 예를 들어 히터를 예열시키는 예열 동작과, 히터를 에어로졸 발생을 위한 충분한 온도까지 작동시키는 가열 동작과, 에어로졸 발생과 관련한 에어로졸 생성 장치의 기타 기능들을 활성화시키는 동작 등을 포함할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 하드웨어 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 배터리(11000), 히터(12000), 센서(13000), 사용자 인터페이스(14000), 메모리(15000) 및 제어부(16000)를 포함할 수 있다. 그러나 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부 구조는 도 5에 도시된 것에 한정되지 않는다. 에어로졸 생성 장치(10000)의 설계에 따라, 도 5에 도시된 하드웨어 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

일 실시예에서 에어로졸 생성 장치(10000)는 본체만으로 구성될 수 있고, 이 경우 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함된 하드웨어 구성들은 본체에 위치한다. 다른 실시예에서 에어로졸 생성 장치(10000)는 본체 및 카트리지로 구성될 수 있고, 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함된 하드웨어 구성들은 본체 및 카트리지에 나뉘어 위치할 수 있다. 또는 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함된 하드웨어 구성들 중 적어도 일부는 본체 및 카트리지 각각에 위치할 수도 있다.

이하에서는 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함된 각 구성들이 위치하는 공간을 한정하지 않고, 각 구성들의 동작에 대해 설명하기로 한다.

*배터리(11000)

배터리(11000)는 에어로졸 생성 장치(10000)가 동작하는 데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리(11000)는 히터(12000)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한 배터리(11000)는 에어로졸 생성 장치(10000) 내에 구비된 다른 하드웨어 구성들, 즉, 센서(13000), 사용자 인터페이스(14000), 메모리(15000) 및 제어부(16000)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(11000)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리(11000)는 리튬폴리머(LiPoly) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

*히터(12000)

히터(12000)는 제어부(16000)의 제어에 따라 배터리(11000)로부터 전력을 공급 받는다. 히터(12000)는 배터리(11000)로부터 전력을 공급 받아 에어로졸 생성 장치(10000)에 삽입된 궐련을 가열하거나, 에어로졸 생성 장치(10000)에 장착된 카트리지를 가열할 수 있다.

히터(12000)는 에어로졸 생성 장치(10000)의 본체에 위치할 수 있다. 또는 에어로졸 생성 장치(10000)가 본체 및 카트리지로 구성되는 경우, 히터(12000)는 카트리지에 위치할 수 있다. 히터(12000)가 카트리지에 위치하는 경우, 히터(12000)는 본체 및 카트리지 중 적어도 어느 한 곳에 위치한 배터리(11000)로부터 전력을 공급받을 수 있다.

히터(12000)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(12000)는 금속 열선(wire), 전기 전도성 트랙(track)이 배치된 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

일 실시예에서 히터(12000)는 카트리지에 포함된 구성일 수 있다. 카트리지는 히터(12000), 액체 전달 수단 및 액체 저장부를 포함할 수 있다. 액체 저장부에 수용된 에어로졸 생성 물질은 액체 전달 수단으로 이동하고, 히터(12000)는 액체 전달 수단에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 히터(12000)는 니켈크롬과 같은 소재를 포함하고 액체 전달 수단에 감기거나 액체 전달 수단에 인접하게 배치될 수 있다.

한편, 히터(12000)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 히터(12000)는 궐련 또는 카트리지를 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 궐련 또는 카트리지에는 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터가 포함될 수 있다.

*센서(13000)

에어로졸 생성 장치(10000)는 적어도 하나의 센서(13000)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 센서(13000)에서 센싱된 결과는 제어부(16000)로 전달되고, 센싱 결과에 따라 제어부(16000)는 히터의 동작 제어, 흡연의 제한, 궐련(또는 카트리지) 삽입 유/무 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(10000)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 적어도 하나의 센서(13000)는 퍼프 감지 센서를 포함할 수 있다. 퍼프 감지 센서는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전압 변화 및 압력 변화 중 어느 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(13000)는 온도 감지 센서를 포함할 수 있다. 온도 감지 센서는 히터(12000)(또는, 에어로졸 생성 물질)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(10000)는 히터(12000)의 온도를 감지하는 별도의 온도 감지 센서를 포함하거나, 별도의 온도 감지 센서를 포함하는 대신 히터(12000) 자체가 온도 감지 센서의 역할을 수행할 수 있다. 또는 히터(12000)가 온도 감지 센서의 역할을 수행함과 동시에 에어로졸 생성 장치(10000)에 별도의 온도 감지 센서가 더 포함될 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(13000)는 위치변화 감지 센서를 포함할 수 있다. 위치변화 감지 센서는 본체에 대하여 이동 가능하게 결합된 슬라이더의 위치 변화를 감지할 수 있다.

*사용자 인터페이스(14000)

사용자 인터페이스(14000)는 사용자에게 에어로졸 생성 장치(10000)의 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다. 사용자 인터페이스(14000)는 시각 정보를 출력하는 디스플레이 또는 램프, 촉각 정보를 출력하는 모터, 소리 정보를 출력하는 스피커, 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나 사용자에게 정보를 출력하는 입/출력(I/O) 인터페이싱 수단들(예를 들어, 버튼 또는 터치스크린)과 데이터 통신을 하거나 충전 전력을 공급받기 위한 단자들, 외부 디바이스와 무선 통신(예를 들어, WI-FI, WI-FI Direct, Bluetooth, NFC(Near-Field Communication) 등)을 수행하기 위한 통신 인터페이싱 모듈 등의 다양한 인터페이싱 수단들을 포함할 수 있다.

다만, 에어로졸 생성 장치(10000)에는 위의 예시된 다양한 사용자 인터페이스(14000) 예시들 중 일부만이 취사 선택되어 구현될 수도 있다.

*메모리(15000)

메모리(15000)는 에어로졸 생성 장치(10000) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 메모리(15000)는 제어부(16000)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(15000)는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory) 등의 다양한 종류들로 구현될 수 있다.

메모리(15000)에는 에어로졸 생성 장치(10000)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등이 저장될 수 있다.

*제어부(16000)

제어부(16000)는 에어로졸 생성 장치(10000)의 전반적인 동작을 제어하는 하드웨어이다. 제어부(16000)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.

제어부(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과를 분석하고 뒤이어 수행될 처리들을 제어한다.

제어부(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 히터(12000)의 동작이 개시 또는 종료되도록 히터(12000)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 히터(12000)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터(12000)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.

일 실시예에서 제어부(16000)는 에어로졸 생성 장치(10000)에 대한 사용자 입력을 수신한 후 히터(12000)의 동작을 개시하기 위해 히터(12000)의 모드를 예열모드로 설정할 수 있다. 또한, 제어부(16000)는 퍼프 감지 센서를 이용하여 사용자의 퍼프를 감지한 후 히터(12000)의 모드를 예열모드에서 동작모드로 전환할 수 있다. 또한, 제어부(16000)는 퍼프 감지 센서를 이용하여 퍼프 횟수를 카운트한 후 퍼프 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면 히터(12000)에 전력 공급을 중단할 수 있다.

제어부(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 사용자 인터페이스(14000)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 감지 센서를 이용하여 퍼프 횟수를 카운트한 후 퍼프 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면, 제어부(16000)는 램프, 모터 및 스피커 중 적어도 어느 하나를 이용하여 사용자에게 에어로졸 생성 장치(10000)가 곧 종료될 것임을 예고할 수 있다.

*크래들(미도시)

한편, 도 5에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(10000)는 별도의 크래들과 함께 에어로졸 생성 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(10000)의 배터리(11000)를 충전하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10000)는 크래들 내부의 수용 공간에 수용된 상태에서, 크래들의 배터리로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 장치(10000)의 배터리(11000)를 충전할 수 있다.

도 6은 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지의 정면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 측면도이며, 도 8은 도 6에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 사시도이다.

도 6 내지 도 8에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지(20)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용할 수 있는 액체 저장부(21)와, 에어로졸을 외부로 배출하는 배출공(22a)을 포함하며 액체 저장부(21)의 일측 단부에 결합되는 마우스피스(22)를 포함한다.

카트리지(20)의 내부에 수용된 에어로졸 생성 물질을 외부에서 시각적으로 확인할 수 있도록 카트리지(20)의 액체 저장부(21)는 적어도 일부가 투명한 소재를 포함할 수 있다. 액체 저장부(21)는 본체(10)에 결합할 때에 본체의 홈에 삽입될 수 있도록 액체 저장부(21)의 측벽(21w)에서 돌출하는 돌출창(21a)을 포함한다. 마우스피스(22) 및 액체 저장부(21)의 전체가 투명한 플라스틱이나 유리 등의 소재로 제작될 수 있으며, 액체 저장부(21)의 일부분에 해당하는 돌출창(21a)만이 투명한 소재로 제작될 수 있다.

카트리지(20)의 액체 저장부(21)의 하부에는 카트리지(20)가 본체(10)에 결합된 상태를 유지하기 위한 유지 수단으로서 결합용 홈(20g)이 설치된다. 카트리지(20)의 액체 저장부(21)의 하단에는 본체와 전기적인 연결을 위한 단자(21t)가 외부로 노출되게 설치된다.

도 9는 도 6에 도시된 실시예에 관한 카트리지가 사용 중일 때의 상태를 예시적으로 도시한 상면도이다.

카트리지가 사용될 때에는 마우스피스(22)의 적어도 일부분이 인체의 구강(6a)으로 삽입된다. 카트리지의 단면은 인체의 윗입술(6b)과 아랫입술(6c)의 각각의 서로 마주보는 표면을 따라 연장하는 두 개의 장변(20l)과, 장변(20l)의 길이(H)보다 작은 길이(S)를 가지며 대향하는 장변(20l)의 양측 단부를 각각 연결하는 두 개의 단변(20s)을 포함한다. 카트리지의 단변(20s)의 길이(S)에 대한 카트리지의 장변(20l)의 길이(H)의 비율(H/S)은 1.1 내지 4.6의 범위일 수 있다.

액체 저장부(21)는 마우스피스(22)가 결합되는 액체 저장부(21)의 일측 단부로부터 액체 저장부(21)의 타측 단부를 향하여 길게 연장하여 형성된다. 돌출창(21a)은 카트리지(20)의 단변(20s)에 대응하는 액체 저장부(21)의 양측의 측벽(21w)의 각각에서 돌출된다. 돌출창(21a)은 액체 저장부(21)의 측벽(21w)의 연장 방향의 적어도 일부분을 따라 길게 연장한다. 액체 저장부(21)의 돌출창(21a)은 에어로졸 생성 장치가 연장하는 방향인 길이 방향을 중심으로 양측으로 대칭이 되게 설치된다.

도시된 실시예에서 카트리지의 단면은 대략 직사각형이지만, 카트리지의 구조는 직사각형에만 한정되지 않으며 카트리지는 예를 들어 가로 방향이 더 긴 타원형이나 상면과 하면의 적어도 하나가 좌우로 길게 연장하는 원호를 형상하는 반원형의 단면을 가질 수 있다.

카트리지와 마우스피스(22)의 상술한 구조로 인하여 사용자가 마우스피스(22)를 구강에 편안하게 삽입한 상태에서 전달공(22b)과 배출공(22a)을 통해 배출되는 에어로졸을 흡입할 수 있다.

도 10은 도 6 내지 도 9에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 구성요소들의 결합 관계를 예시적으로 도시한 분리 사시도이고, 도 11은 도 6 내지 도 9에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 단면도이다.

카트리지(20)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용하는 액체 저장부(21)와, 액체 저장부(21)의 에어로졸 생성 물질을 에어로졸로 변환하는 기능을 수행하는 무화기(atomizer)를 포함할 수 있다.

무화기는 액체 저장부(21)에 배치되어 에어로졸 생성 물질을 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 히터(50)와, 히터(50)를 둘러싸며 에어로졸의 발생할 수 있는 챔버(49)를 형성하는 하부캡(30)과, 히터(50)에 의해 가열될 수 있도록 하부캡(30)의 챔버(49)에 배치되며 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 액체 전달 수단(40)를 포함한다. 액체 전달 수단(40)는 에어로졸 생성 물질을 흡수한 상태를 계속 유지할 수 있으며, 히터(50)에 의해 액체 전달 수단(40)가 가열되면 액체 전달 수단(40)에 흡수되어 있는 에어로졸 생성 물질이 기화하여 에어로졸이 발생한다.

도시된 히터(50)와 하부캡(30)과 액체 전달 수단(40)의 구조는 예시적이며, 여러 가지 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어 히터(50)는 액체 전달 수단(40)에 감기지 않고 액체 전달 수단(40)에 인접하게 배치될 수 있고, 액체 전달 수단(40)의 구조가 메시 형상이나 판 형상으로 변형될 수 있으며, 히터(50)와 액체 전달 수단(40)가 하나의 구성요소로 통합되어 구현될 수 있다(예를 들어 금속 소재의 메시 형상의 히터로 구현될 수 있다).

액체 저장부(21)의 일측 단부에 마우스피스(22)가 결합되고 액체 저장부(21)의 타측 단부에 하부캡(30)이 결합된다. 하부캡(30)은 액체 전달 수단(40)와 히터(50)를 지지함과 아울러 액체 저장부(21)의 타측 단부를 밀봉하는 기능을 수행할 수 있다. 하부캡(30)의 상단에는 액체 전달 수단(40)의 양측 단부를 지지하는 지지턱(30p)이 설치된다.

하부캡(30)은 액체 저장부(21)의 타측 단부에 삽입될 수 있으며, 밀봉 성능의 향상을 위하여 하부캡(30)과 액체 저장부(21)의 사이에 고무나 실리콘과 같은 탄성소재의 밀봉링(39)이 배치된다.

또한 하부캡(30)은 챔버로 공기를 전달하는 공기통로(31)를 포함한다. 외부의 공기가 하부캡(30)의 공기통로(31)를 통과하여 액체 전달 수단(40)로 공급될 수 있다.

액체 저장부(21)의 내부에는 마우스피스(22)의 배출공(22a)과 에어로졸이 발생하는 챔버(49)를 연결함으로써 챔버(49)에서 발생한 에어로졸을 배출공(22a)으로 전달하는 전달관(60)이 배치된다. 전달관(60)은 액체 저장부(21)가 연장하는 길이 방향을 따라 액체 저장부(21)의 중심축 선 상에 배치되지만, 실시예는 이러한 전달관(60)의 위치에 의해 제한되지 않으며 예를 들어 전달관(60)은 액체 저장부(21)의 가장자리 측으로 치우치게 배치될 수 있다.

전달관(60)과 액체 전달 수단(40)의 사이에는 가압부(70)가 배치된다. 가압부(70)는 챔버(49)를 향하는 전달관(60)의 일단(60a)과 액체 전달 수단(40)의 사이에 배치되어 액체 전달 수단(40)를 하부캡(30)을 향하는 방향으로 가압하는 기능을 수행한다.

가압부(70)는 고무나 실리콘과 같은 탄성을 갖는 소재를 포함하므로 전달관(60)과 액체 전달 수단(40)의 사이에 가압부(70)가 압축된 상태로 배치됨으로써 가압부(70)가 액체 전달 수단(40)를 견고히 가압할 수 있다. 이러한 가압부(70)의 가압 작용으로 인하여 액체 전달 수단(40)가 가열되어 에어로졸을 발생시키는 작용을 반복적으로 수행하여도 하부캡(30)의 챔버(49)에 액체 전달 수단(40)가 안정적으로 유지될 수 있다.

가압부(70)는 전달관(60)의 일단(60a)을 둘러싸 지지하며 전달관(60)의 일단(60a)을 챔버(49)로 연결하는 연결관(71)을 포함한다. 액체 저장부(21)는 전달관(60)의 타단(60b)을 둘러싸 지지하며 전달관(60)의 타단(60b)을 마우스피스(22)의 배출공(22a)으로 연결하는 지지관(21s)을 포함한다.

전달관(60)은 가압부(70)의 연결관(71)과 액체 저장부(21)의 지지관(21s)에 걸리도록 전달관(60)의 외측으로부터 돌출하는 플랜지(60p)를 포함한다.

가압부(70)는 액체 전달 수단(40)와 직접 접촉하도록 연결관(71)의 외측에서 액체 전달 수단(40)를 향하여 연장하는 접촉부(72)와, 액체 저장부(21)에 수용되어 있는 에어로졸 생성 물질을 액체 전달 수단으로 전달하도록 접촉부(72)의 외측에서 상하 방향으로 개방된 물질 전달공(73)을 포함한다. 액체 전달 수단(40)는 대략 원통형상으로 제작될 수 있으며, 액체 전달 수단(40)에 접촉하는 접촉부(72)의 표면은 액체 전달 수단(40)의 외측 표면의 형상에 대응하여 곡면 형상을 가질 수 있다.

도 9를 참조하면 접촉부(72)는 히터(50)가 액체 전달 수단(40)에 결합된 영역을 사이에 두고 좌우 방향을 따라 양측으로 이격되도록 두 개가 배치된다. 양측의 접촉부(72)의 사이의 영역은 액체 전달 수단(40)의 표면으로부터 상측을 향하여 이격됨으로써 하부캡(30)과 함께 에어로졸 발생을 위한 챔버(49)를 형성한다. 하부캡(30)을 통하여 외부에서 도입된 공기가 챔버(49)로 공급되므로, 챔버(49)에는 공기가 액체 전달 수단(40)와 히터(50)를 둘러싸서 액체 전달 수단(40)로부터 발생하는 에어로졸과 공기가 자연스럽게 혼합될 수 있는 분위기가 조성된다.

하부캡(30)의 하측 단부에는 단자(21t)가 설치된다. 단자(21t)는 본체와 전기적인 연결을 위해 하부캡(30)의 외측으로 노출되게 설치된다. 단자(21t)는 본체로부터 공급된 전기를 히터(50)로 전달하는 기능을 수행한다. 단자(21t)는 하부캡(30)의 단자통로(36)를 관통하여 챔버(49)를 향하여 돌출하는 결합관(21p)을 포함한다. 결합관(21p)은 히터(50)의 단부(50a)와 견고하게 결합된다.

도 12는 도 6 내지 도 9에 도시된 실시예에 관한 카트리지의 일부 구성요소들의 결합 관계를 예시적으로 도시한 단면도이다.

도 12에는 히터(50)의 단부(50a)와 단자(21t)가 전기적으로 및 물리적으로 연결되는 구조가 예시적으로 도시된다. 액체 전달 수단(40)에 감긴 히터(50)의 단부(50a)는 단자(21t)의 상측의 결합관(21p)의 내부로 삽입된 후, 히터(50)의 단부(50a)가 결합관(21p)에 삽입된 상태에서 결합관(21p)이 외측에서 내측을 향하여 압착된다. 결합관(21p)과 단자(21t)는 전기를 전달할 수 있는 금속소재를 포함하므로, 외부로부터 가해지는 압력에 의해 결합관(21p)이 변형될 수 있다. 결합관(21p)이 압착됨으로써 결합관(21p)과 히터(50)의 단부(50a)가 서로 견고히 결합된 상태가 된다. 이로써 히터(50)가 고온으로 가열되는 동작을 반복적으로 수행하고 에어로졸 생성 장치에 외부로부터 충격이나 진동이 가해지는 경우에도 히터(50)의 단부(50a)와 단자(21t)의 결합 상태가 견고하면서도 안정적으로 유지될 수 있다.

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.

3: 감지 센서 21a: 돌출창
4: 제어기 21: 액체 저장부
5, 10000: 에어로졸 생성 장치 21w: 측벽
6b: 윗입술 22: 마우스피스
6c: 아랫입술 22a: 배출공
6a: 구강 22b: 전달공
7: 슬라이더 30p: 지지턱
7a: 장공 30: 하부캡
8a: 제1 자성체 31: 공기통로
8b: 제2 자성체 36: 단자통로
9: 고정 자성체 39: 밀봉링
10g: 결합용 돌기 40: 액체 전달 수단
10w: 벽 49: 챔버
10: 본체 50a: 단부
10t: 접속 단자 50, 12000: 히터
11: 홈 60p: 플랜지
19: 수용 공간 60a: 일단
20g: 결합용 홈 60: 전달관
20s: 단변 60b: 타단
20l: 장변 70: 가압부
20: 카트리지 71: 연결관
21p: 결합관 72: 접촉부
21s: 지지관 73: 물질 전달공
21t: 단자 11000: 배터리
13000: 센서 14000: 인터페이스
15000: 메모리 16000: 제어부

Claims (13)

1. 에어로졸 생성 물질을 보유하며 전기를 공급하기 위한 본체에 교체 가능하게 결합되는 카트리지에 있어서,
   내부에 상기 에어로졸 생성 물질을 수용하며, 상기 본체에 결합될 때에 상기 본체의 홈에 삽입되도록 외측으로 돌출하는 돌출창을 포함하는 액체 저장부;
   상기 액체 저장부에 배치되어 상기 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 발생시키는 무화기; 및
   상기 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 배출하는 배출공을 포함하며 상기 액체 저장부의 일측 단부에 결합되는 마우스피스;를 포함하는 카트리지.
2. 제1항에 있어서,
   상기 카트리지가 사용될 때에 상기 마우스피스의 적어도 일부분이 인체의 구강으로 삽입되며, 상기 카트리지의 단면은 인체의 윗입술과 아랫입술의 각각의 서로 마주보는 표면을 따라 연장하는 두 개의 장변과, 상기 장변보다 작은 길이를 가지며 대향하는 상기 장변의 양측 단부를 각각 연결하는 두 개의 단변을 포함하는 카트리지.
3. 제2항에 있어서,
   상기 카트리지의 상기 단면의 상기 단변에 대한 상기 장변의 비율은 1.1 내지 4.6의 범위인 카트리지.
4. 제2항에 있어서,
   상기 액체 저장부는 상기 마우스피스가 결합되는 상기 액체 저장부의 상기 일측 단부로부터 상기 액체 저장부의 타측 단부를 향하여 길게 연장하여 형성되고,
   상기 액체 저장부의 상기 돌출창은 상기 카트리지의 상기 단면의 상기 단변에 해당하는 상기 액체 저장부의 양측의 측벽의 적어도 하나에서 돌출하며 상기 액체 저장부의 상기 측벽의 연장 방향의 적어도 일부분을 따라 길게 연장하는 카트리지.
5. 제1항에 있어서,
   외부로부터 상기 에어로졸 생성 물질을 시각적으로 확인할 수 있도록 상기 돌출창을 포함하는 상기 액체 저장부의 적어도 일부분이 투명한 소재를 포함하는 카트리지.
6. 제1항에 있어서,
   상기 무화기는 상기 에어로졸 생성 물질을 가열하는 히터와, 상기 히터를 둘러싸며 상기 액체 저장부의 타측 단부를 밀봉하여 에어로졸이 발생하는 챔버를 형성하며 상기 챔버로 공기를 전달하는 공기통로를 포함하는 하부캡과, 상기 하부캡의 상기 챔버에 배치되어 상기 에어로졸 생성 물질을 흡수하며 상기 히터에 의해 가열됨으로써 에어로졸을 발생시키는 액체 전달 수단을 포함하는 카트리지.
7. 제6항에 있어서,
   상기 액체 저장부의 내부에 배치되며 상기 마우스피스의 상기 배출공과 상기 챔버를 연결하여 상기 챔버에서 발생한 에어로졸을 상기 배출공으로 전달하는 전달관을 더 포함하는, 카트리지.
8. 제7항에 있어서,
   상기 챔버를 향하는 상기 전달관의 일단과 상기 액체 전달 수단의 사이에 배치되어 상기 액체 전달 수단을 상기 하부캡을 향하여 가압하는 가압부를 더 포함하는, 카트리지.
9. 제8항에 있어서,
   상기 가압부는 상기 전달관의 상기 일단을 둘러싸 지지하며 상기 전달관의 상기 일단을 상기 챔버로 연결하는 연결관을 포함하고,
   상기 액체 저장부는 상기 전달관의 타단을 둘러싸 지지하며 상기 전달관의 상기 타단을 상기 마우스피스의 상기 배출공으로 연결하는 지지관을 더 포함하며,
   상기 전달관은 상기 가압부의 상기 연결관과 상기 액체 저장부의 상기 지지관의 각각에 걸리도록 상기 전달관의 외측으로부터 돌출하는 플랜지를 포함하는, 카트리지.
10. 제9항에 있어서,
    상기 가압부는 탄성의 소재를 포함하고, 상기 가압부는 상기 액체 전달 수단과 접촉하도록 상기 연결관으로부터 상기 액체 전달 수단을 향하여 돌출하는 적어도 하나의 접촉부와, 상기 액체 저장부에 수용된 상기 에어로졸 생성 물질을 상기 액체 전달 수단으로 전달하도록 상기 접촉부의 외측에서 개방된 물질 전달공을 더 포함하며,
    상기 가압부의 적어도 일부분이 상기 액체 전달 수단의 표면으로부터 이격됨으로써 상기 하부캡과 함께 에어로졸 발생을 위한 상기 챔버를 형성하는, 카트리지.
11. 제6항에 있어서,
    상기 하부캡에 결합되어 상기 본체로부터 공급된 전기를 상기 히터로 전달하기 위한 단자를 더 포함하고,
    상기 단자는 상기 하부캡을 관통하여 상기 챔버로 돌출하는 전기 전도성의 결합관을 포함하며,
    상기 액체 전달 수단의 적어도 일부분에 감기거나 인접하도록 배치된 상기 히터의 단부가 상기 결합관에 삽입된 후 상기 결합관이 압착됨으로써 상기 결합관과 상기 히터가 연결되는, 카트리지.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 카트리지; 및
    상기 카트리지의 상기 액체 저장부가 삽입되도록 상기 액체 저장부가 연장하는 방향을 따라 연장하는 수용 공간을 포함하는 본체;를 포함하고,
    상기 수용 공간을 둘러싸는 벽에 상기 액체 저장부의 상기 돌출창이 삽입되는 상기 홈이 형성된 에어로졸 생성 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 마우스피스의 적어도 일부를 덮거나 상기 마우스피스의 적어도 일부를 노출시키도록 상기 본체에 대하여 이동 가능하게 결합되는 슬라이더를 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치.

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