KR20200127884A - 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조 - Google Patents

휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조 Download PDF

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한승주
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주식회사 이엠텍
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet

Abstract

본 발명은 광 센서를 이용하여 액상 카트리지 내의 액상 잔량을 측정할 수 있는 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가열에 의해 기화 가능한 흡입 물질을 포함하는 액상을 수용할 수 있는 카트리지와; 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 설치되는 발광부와; 발광부로부터 소정 거리 이격되어 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 발광부와 대응하도록 설치되는 수광부;를 포함하고, 발광부와 수광부 사이에 액상이 있는 경우에는 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되지 않아서 수광부가 동작하지 않고, 발광부와 수광부 사이에 액상이 없는 경우에는 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되어 수광부가 동작하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가열에 의해 기화 가능한 흡입 물질을 포함하는 액상을 수용할 수 있는 액상 카트리지와; 액상 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 설치되는 발광부와; 발광부로부터 소정 거리 이격되어 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 발광부와 수평하게 설치되는 수광부;와 액상 카트리지와 발광부 및 수광부 사이에 개재한 커플러(Coupler);를 포함하고 액상이 있는 경우에는 발광부에서 발생한 빛이 전반사가 이루어지지 않아 빛이 일정 레벨 이상 수광되지 않고, 액상이 없는 경우에는 발광부에서 발생한 빛이 전반사되어 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되어 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조를 제공한다.

Description

휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조{RESIDUAL AMOUNT MEASUREMENT STRUCTURE OF LIQUID CATRIDGE APPLIED IN PORTABLE AEROSOL FORMING APPARATUS}
본 발명은 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지의 잔량 측정 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특히 광센서를 이용하여 액상 카트리지 내의 액상 잔량을 측정하여 액상 카트리지를 사용하는 기기의 작동을 적절하게 제어하는 것에 관한 것이다.
에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 특히 여러 종류의 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 다양한 목적으로 사람이 흡입하는 경우가 있는데, 예를 들어 질병 치료용으로 네블라이져나 액상 전자담배 등이 알려져 있다.
일반적으로 에어로졸을 전기가열식으로 발생시키는 장치는, 휴대하고 사용하기 편리하도록, 배터리 및 제어 전자기기를 포함하고, 에어로졸을 형성하기 위한 액상을 저장하는 카트리지(cartridge)와, 전기로 작동하는 무화기(atomizer)로 이루어진다. 이러한 카트리지와 무화기가 하나의 어셈블리로 결합된 것을 "카토마이저 (cartomizer)"라고 칭한다. 이러한 종래의 카토마이저에 관한 기술문헌으로 대한민국 등록특허공보 10-1081481가 개시되어 있으며, 도 1을 참조하면 액상탱크(1)와 무화기부(3)에 구비되어 심지(4)를 통해 전달되는 액상 에센스를 가열하여 기화시키는 가열 요소(6)와 가열 요소(6)에 전기적으로 연결되는 전원단자부(5)와 심지(4)를 통해 액상 에센스가 과다하게 유입되는 경우 과다하게 유입된 에센스를 흡수하는 역할을 하는 솜뭉치(7)와 가열 요소(6)에 의해 기화되는 연기가 유동되는 연기유동관체(2)를 포함하는 구성이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 형식의 종래의 카토마이저를 벽면을 투명하게 형성하는 경우에는 사용자가 카토마이저에 저장된 액상 에센스의 양을 식별할 수 있으나, 미관 등의 이유로 카토마이저의 벽면을 불투명하게 형성하는 경우에는 액상 에센스의 양을 쉽게 식별할 수 없는 문제점이 있었다.
또한 도 1과 달리 흡입 물질이 액상 형태로 담긴 카토마이저가 궐련 혹은 흡입구 역할을 하는 마우스피스와 직렬적으로 혹은 나란히 제공되는 구성도 알려져 있는데, 상기 카토마이저의 히터를 가열하여 액상을 기화시키고, 사용자가 흡입 하면 기화된 액상이 통로를 통해 궐련 혹은 마우스피스로 유입되면서 액상으로부터 기화되는 흡입물질과 궐련 혹은 마우스피스를 통해 흡입할 수 있는 구조도 알려져 있다. 이러한 경우에는 카토마이저가 대개 착탈 가능하게 제공되고 카토마이저의 액상 잔량을 사용자가 쉽게 확인할 수 없는 구조이다. 그런데, 이런 카토마이저를 적용할 경우에는 사용자가 흡입 중에 카트리지 내의 액상이 소모되어 잔량이 적은 상태나, 액상이 없는 상태에서 히터가 동작되는 경우가 발생할 수 있으며, 이로 인해 히터가 과열되고, 소비전력이 증가하며, 사용자의 흡입감과 맛을 저하시켜서 안전성 및 사용편의성에 문제가 발생할 수 있다. 종래에는 전술한 바와 같이 카토마이저의 카트리지를 투명하게 형성하여 카트리지 내의 남아 있는 액상을 측정하지 않거나, 히터의 코일이 일정 온도 이상이 되면 저항이 변화가 발생되는것을 감지해서 히터에 공급되는 전력을 차단하는 방법이 있었으나, 액상 형태의 흡입물질이 카트리지의 심지에 어느 정도 남아 있으면 온도 상승이 없어서 저항의 변화가 감지되기 어렵기 때문에, 카트리지를 사용자가 직접 식별할 수 있는 경우를 포함하여, 액상 형태의 흡입물질이 충분히 기화되기 부적합하도록 소량이 남아 있거나, 잔여량이 없는지 여부를 판단하기 곤란한 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 10-1081481
본 발명은 광센서를 이용하여 액상 카트리지에 남아 있는 액상의 잔량을 측정할 수 있는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 가열에 의해 기화 가능한 흡입 물질을 포함하는 액상을 수용할 수 있는 카트리지와; 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 설치되는 발광부와; 발광부로부터 소정 거리 이격되어 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 발광부와 대응하도록 설치되는 수광부;를 포함하고, 발광부와 수광부 사이에 액상이 있는 경우에는 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되지 않아서 수광부가 동작하지 않고, 발광부와 수광부 사이에 액상이 없는 경우에는 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되어 수광부가 동작하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조를 제공한다.
여기서, 발광부에 일정한 주파수의 펄스를 인가하는 펄스제네레이터와; 수광부로부터 전압을 인가받는 비교기와; 비교기로부터 전송하는 신호값을 입력받고 판독하는 제어장치;를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제어장치는 카트리지에 남아 있는 액상의 잔량이 허용치 이하로 판단되면 LED나 진동 수단으로 경고를 발생할 수 있다.
아울러, 제어장치는 카트리지에 남아 있는 액상의 잔량이 허용치 이하로 판단되면 배터리를 제어하여 카트리지 하부에 설치된 코일에 공급하는 전력을 차단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발광부 및 수광부는 착탈 가능한 카트리지에 제공될 수 있고, 착탈 가능한 카트리지로부터에 제공되는 발광부 및 수광부와 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 제공되는 제어장치가 전기적으로 연결되어 신호를 주고 받는 것이 좋다. 이렇게 함으로써 착탈 가능한 카트리지를 휴대용 에어로졸 발생장치에 삽입함에 따라 발광부 및 수광부가 별도로 제공되는 단자 등을 통해 휴대용 에어로졸 발생장치와 전기적으로 연결될 수 있고, 휴대용 에어로졸 발생장치에 제공되는 제어장치를 통해 발광부 및 수광부를 제어하고 이들로부터 신호를 받아서 액상 카트리지의 액상 잔량을 유효하게 측정할 수 있다.
또한 다른 실시예에 따르면, 발광부 및 수광부는 휴대용 에어로졸 발생장치에 제공되고, 착탈 가능한 카트리지를 휴대용 에어로졸 발생장치에 삽입함에 따라 발광부 및 수광부 사이에 카트리지가 위치할 수 있고, 삽입시 발광부 및 수광부 사이에 위치하는 착탈 가능한 카트리지의 대응 영역은 광 투과성 재질로 제공될 수 있다. 이렇게 함으로써 착탈식 카트리지를 보다 단순한 스펙을 갖도록 제공할 수 있고 단지 착탈식 카트리지를 휴대용 에어로졸 발생장치의 정위치에 삽입하는 것만으로 액상 카트리지의 액상 잔량을 유효하게 측정할 수 있게 된다.
더불어 여기서 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이는 사용자가 휴대용 에어로졸 발생장치를 사용 중에 카트리지를 기울여 사용하는 것을 고려하여 설정되는 것이 바람직한데, 이렇게 함으로써 보다 정확한 액상의 허용 높이를 측정하는게 가능하고 액상의 필요한 최소량까지 충분히 이용할 수 있게 된다.
또한 다른 실시예에 따르면 본 발명은 가열에 의해 기화 가능한 흡입 물질을 포함하는 액상을 수용할 수 있는 액상 카트리지와; 액상 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 설치되는 발광부와; 발광부로부터 소정 거리 이격되어 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 발광부와 수평하게 설치되는 수광부;와 액상 카트리지와 발광부 및 수광부 사이에 개재한 커플러(Coupler);를 포함하고 액상이 있는 경우에는 발광부에서 발생한 빛이 전반사가 이루어지지 않아 빛이 일정 레벨 이상 수광되지 않고, 액상이 없는 경우에는 발광부에서 발생한 빛이 전반사되어 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되어 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조를 제공한다.
본 발명이 제공하는 카트리지 내 액상의 잔량 측정 구조는, 광원을 이용해 카트리지 내 액상의 최소 허용 잔량을 측정하기 때문에, 액상의 잔량이 낮을 경우, 신호를 생성하여 히터선의 과열을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명이 제공하는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조는 액상 카트리지를 기울여 사용하더라도 액상 카트리지 내의 액상 잔량을 측정할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
본 발명이 제공하는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조는, 빛의 굴절 및 전반사를 이용해 액상 카트리지 내의 액상 잔량을 측정할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 내 액상의 잔량 측정 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 내 액상의 잔량 측정 구조의 주요부에 대한 회로도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 내 액상의 잔량 측정 구조의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명은, 가열에 의해 기화 가능한 흡입 물질을 포함하는 액상을 수용할 수 있는 카트리지와; 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 설치되는 발광부와; 발광부로부터 소정 거리 이격되어 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 발광부와 대응하도록 설치되는 수광부;를 포함하고, 발광부와 수광부 사이에 액상이 있는 경우에는 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되지 않아서 수광부가 동작하지 않고, 발광부와 수광부 사이에 액상이 없는 경우에는 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되어 수광부가 동작하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조를 제공한다. 이에 따라 사용자는 사용 중에 액상 카트리지 내의 액상 잔량이 최소 허용 높이 이하인 것을 피드백 받을 수 있는데, 그 결과물은 후술하는 바와 같이 LED 램프 점등이나 진동 수단 등에 의한 경고일 수도 있다. 다르게는 휴대용 에어로졸 발생장치에서 카트리지 하부에 설치된 코일에 공급하는 전력을 차단하여 아예 액상이 기화되는 것을 막을 수도 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 2은 본 발명에 따른 카트리지 내 액상의 잔량 측정 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 내 액상의 잔량 측정 구조의 주요부에 대한 회로도를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 내 액상의 잔량 측정 구조의 블록도이다.
도 2를 참조하면 본 발명에 따른 카트리지 내 액상의 잔량 측정 구조는 액상 카트리지(100)의 소정 위치에 발광부(10)를 구비하며, 상기 발광부(10)와 소정거리 이격되어 상기 발광부(10)로부터 빛을 수광하는 수광부(20)를 구비한다. 상기 발광부(10)는 빛을 발광하기 위해 펄스제네레이터(15)로부터 일정한 주파수를 갖는 전류를 공급받는다. 발광부(10)는 LED 광원일 수 있으며, LED 광원으로부터 발생하는 빛은 직진성을 가지고, 그 사이 공간에 장애물이 없으면 직진하여 수광부(20)에 도달한다. 만약 발광부(10)와 수광부(20) 사이에 액상(A)이 있으면 발광부(10)에서 발생하는 빛에 굴절, 산란 등의 영향을 주어 수광부(20)에서 발생하는 전류의 세기가 변하게 된다. 수광부(20)에서 변환된 전류는 비교기(25)를 통해 제어장치(70)로 입력되게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 액상 카트리지(100)내에 기설정한 액상(A)의 최소 허용 높이 이하 소정 위치에 발광부(10)와 이에 대응하는 수광부(20)를 설치할 수 있다. 다르게는 발광부 및 수광부를 액상 레벨에 따라 복수개를 제공하여 액상의 레벨을 실시간으로 측정하는 것도 가능하다.
이하의 설명은 액상(A)의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 발광부 및 수광부를 제공하는 경우를 상정한 것이다. 좀 더 자세하게 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 내 액상의 잔량 측정 구조의 주요부에 대한 회로 동작을 설명하면 펄스제네레이터(15)에서 일정한 주파수를 갖는 전류를 발광부(10)에 공급하여 발광부(10)를 턴온(Turn-On)시키면, 수광부(20)에 빛이 입력된다. 수광부(20)는 빛을 일정 레벨 이상 수광하지 않는 상태에서는 온(ON)되지 않으나, 상기 발광부(10)로부터 빛을 일정 레벨 이상 수광하게 되면 온(ON)이 되어, 비교기(25)로 전압이 인가된다. 상기 비교기(25)에서는 상기 발광부(10)로부터 빛이 일정 레벨 이상 입력된 것을 판단하기 위해 인가되는 전압이 일정 레벨 이상일 때 하이(High)로 출력한다.
따라서, 도 4를 참조하면 발광부(10)과 수광부(20) 사이에 액상(A)이 있는 경우는 상기 발광부(10)에서 발생하는 빛에 굴절, 산란 등 영향을 주어 수광부(20)에 빛이 일정 레벨 이상 수광되지 않고 수광부(20)가 동작하지 않게 되며, 결과적으로 비교기(25)를 통해 제어장치(70)로 하이(High) 신호가 입력되지 않으며, 상기 발광부(10)와 수광부(20) 사이에 액상(A)이 없는 경우는 발광부(10)에서 발생한 빛에 의해 수광부(20)가 동작하여 비교기(25)를 통해 하이(High) 신호가 제어장치(70)로 입력된다. 따라서, 제어장치(70)에서는 비교기(25)를 통해 하이(High) 신호가 입력된 경우는 액상 카트리지(100)의 액상(A)이 허용치 이하인 경우로 판단한다. 상기 발광부(10)와 수광부(20)는 실시예에 따라서, 다수의 발광부(10)와 수광부(20) 및 이에 대응하는 각각의 비교기(25)를 설치할 수도 있으며, 이 경우에 제어장치(70)에서는 어느 비교기(25)에서 하이(High) 신호가 입력되는지에 따라 액상 카트리지(100) 내의 잔량이 어느 정도 남아 있는지를 측정할 수 있다. 상기 제어장치(40)는 비교기(25)를 통해 입력되는 신호에 의해 액상(A)이 허용가능한 잔량 이하로 남아 있다고 판단하고 배터리(90)를 제어하여 액상 카트리지(100) 하부에 설치된 코일(93)에 공급되는 전력을 차단하며, LED(91)를 점등하거나, 진동 모터(92)를 동작하여 경고를 발생시킬 수 있다.
도 4는 발광부(10) 및 수광부(20)가 액상 카트리지(100)에 제공되는 경우를 상정한 것이다. 액상 카트리지(100)는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 착탈 가능하게 제공될 수 있는데, 도 4의 경우처럼 발광부(10) 및 수광부(20)가 카트리지에 제공되는 경우에는 이러한 착탈식 카트리지를 휴대용 에어로졸 발생장치에 삽입시에 휴대용 에어로졸 발생장치에 제공되는 제어장치(70)에 전기적으로 연결된다. 도 4에는 도시가 생략되었으나, 카트리지가 제 위치에 삽입되면서 발광부(10) 및 수광부(20)의 전기 단자가 휴대용 에어로졸 발생장치의 전기단자에 전기적으로 연결되면서 신호를 주고 받을 수 있게 된다.
다른 실시예로 발광부(10) 및 수광부(20)가 휴대용 에어로졸 발생장치에 제공되고, 착탈 가능한 카트리지를 휴대용 에어로졸 발생장치에 삽입함에 따라 발광부 및 수광부 사이에 카트리지가 위치하게 될 수 있다. 이 경우 카트리지의 삽입 시에 발광부(10) 및 수광부(20) 사이에 위치하는 카트리지의 대응 영역은 광 투과성 재질로 제공되는 것이 바람직하다. 카트리지의 벽면을 그 부분만을 다른 재질로 제공하는 것보다는 전체 카트리지 벽면을 광 투과성 재질로 형성하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 구성으로 제공함으로써, 소모품으로 제공되는 카트리지에 발광부 및 수광부를 제공하지 않는 것이 가능하므로 단가를 낮출 수 있게 된다. 비록 도 4에서는 설명의 편의를 위해 카트리지의 벽면에 안쪽에 발광부(10) 및 수광부(20)가 위치하는 것으로 도시했으나, 추가적인 도면 없이도 카트리지 자체에는 발광부(10) 및 수광부(20)를 제공하지 않고, 카트리지가 삽입되었을 때의 액상의 기설정된 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 대응하는 휴대용 에어로졸 발생장치의 카트리지 수용부에 발광부(10) 및 수광부(20)를 제공하는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에서 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이는 사용자가 휴대용 에어로졸 발생장치를 사용 중에 카트리지를 기울여 사용하는 것을 고려하여 설정하는 것이 바람직하다. 휴대용 에어로졸 발생장치에 액상 카트리지를 적용하는 경우, 사용자는 대개 휴대용 에어로졸 발생장치를 다소 기울인 채로 사용하게 되고, 액상 카트리지 내의 액상은 에어로졸로 기화하여 사용자가 흡입하게 된다. 이 경우 예를 들어 발광부(10)가 형성된 쪽으로 기울여서 사용한다면 액상이 상대적으로 적게 남더라도 액상은 발광부(10)를 충분히 덮을 수 있고 수광부(20)는 액상이 덮여지지 않게 된다. 이러한 경우, 즉 통상적으로 사용자가 휴대용 에어로졸 발생장치를 기울이는 정도를 고려하여 미리 기설정된 최소 허용 높이가 설정될 수 있다. 이렇게 함으로써 사용되지 않고 버려지는 액상의 양을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조는 가열에 의해 기화 가능한 흡입 물질을 포함하는 액상을 수용할 수 있는 액상 카트리지(100)와 액상 카트리지(100) 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 설치되는 발광부(10)와 발광부(10)로부터 소정 거리 이격되어 액상 카트리지(100) 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 발광부(10)와 수평하게 설치되는 수광부(20)와 액상 카트리지(100)와 발광부(10) 및 수광부(20) 사이에 개재한 커플러(Coupler)(30)를 포함한다.
실시예에 따라 발광부(10) 및 수광부(20)는 광센서를 적용할 수 있다. 발광부(10) 및 수광부(20)는 휴대용 에어로졸 발생장치 내의 동일면에 제공될 수 있고, 착탈 가능한 액상 카트리지(100)를 휴대용 에어로졸 발생장치에 삽입함에 따라 액상 카트리지(100)와 발광부(10) 및 수광부(20) 사이에 위치하도록 커플러(Coupler)(30)가 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 제공될 수 있다.
커플러(Coupler)(30)는 빛이 직진하는 광투과성 매질로 이루어져 있으며, 발광부(10)에서 발생한 빛을 소정 각도로 입사시키는 제1 경사부재(31)와 제1 경사부재(31)로부터 입사하여 반사된 빛을 소정 각도로 굴절시켜 수광부(20)에 입사시키는 제2 경사부재(32)를 포함한다. 커플러(Coupler)(30)의 매질과 제1 경사부재(31)는 액상 카트리지(100) 내에 액상이 있는 경우 빛이 전반사가 이루어지지 않고 액상 내로 굴절되어 입사되고, 액상 카트리지(100) 내에 액상이 없는 경우는 전반사되어 제2 경사부재(32)로 입사될 수 있도록 커플러(Coupler)(30)의 매질과 제1 경사부재(31)를 이루는 물질을 각각 선택하여 적용하며, 제1 경사부재(31)의 각도도 적절히 선택하여 적용한다. 또한 제2 경사부재(32)는 전반사되어 제2 경사부재(32)로 입사된 빛이 수광부(20)로 수광될 수 있도록 제2 경사부재(32)를 이루는 물질과 제2 경사부재(32)의 각도를 적절히 선택하여 적용한다. 도 5의 (a)를 참조하면 발광부(10)에서 발생한 빛은 액상 카트리지(100) 내에 액상이 있는 경우는 전반사가 이루어지 않으므로 대부분 또는 모두 액상 카트리지(100)의 액상 내로 굴절되어 입사되고 수광부에는 빛이 일정 레벨 이상 수광되지 않게 된다. 도 5의 (b)를 참조하면 액상 카트리지(100) 내에 액상이 없는 경우는 발광부(10)에서 발생한 빛이 전반사되어 수광부(20)에 빛이 일정 레벨 이상 수광된다. 실시예에 따라서 커플러(Coupler)(30)와 발광부(10) 및 수광부(20)는 액상 카트리지(100) 내에 설치될 수도 있고, 커플러(Coupler)(30)는 액상 카트리지(100) 일측면에 일체로 설치되어 착탈 가능한 액상 카트리지(100)를 휴대용 에어로졸 발생장치에 삽입함에 따라 액상 카트리지(100)와 휴대용 에어로졸 발생장치에 제공된 발광부(10) 및 수광부(20) 사이에 위치될 수 있다. 또한 커플러(Coupler)(30)와 발광부(10) 및 수광부(20)가 하나의 패키지(Package)로 마련되어 액상 카트리지(100) 일측면에 일체로 또는 액상 카트리지(100)와 별도로 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 설치될 수 있으며, 필요에 따라 다양한 설계의 구조가 가능할 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면 커플러(Coupler)(30)에 일체로 제1 경사부재(31)와 동일한 작용 및 효과를 갖는 제1 경사면(33)과 제2 경사부재(32)와 동일한 작용 및 효과를 갖는 제2 경사면(34)을 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 커플러(Coupler)(30)가 제1 경사부재(31)와 제2 경사부재(32)를 구비할 필요가 없어서 커플러(Coupler)(30)의 구조를 더욱 소형으로 설계할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조를 설명하기 위한 블록도이다. 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 카트리지 내 액상의 잔량 측정 구조의 동작을 설명하면 전원 소스(40)에서 전류를 발광부(10)에 공급하여 발광부(10)를 턴온(Turn-On)시키면, 발광부(10)에서 발생한 빛이 커플러(Coupler)(30)에서 굴절되어 액상 카트리지(100)를 향해 입사되는데 상술한 바와 같이 액상 카트리지(100) 내에 액상이 있는 경우는 전반사가 이루어지 않으므로 대부분 또는 모두 액상 카트리지(100)의 액상 내로 굴절되어 입사되고 수광부(20)에는 빛이 일정 레벨 이상 수광되지 않게 되며 액상 카트리지(100) 내에 액상이 없는 경우는 발광부(10)에서 발생한 빛이 전반사되어 수광부(20)에 빛이 일정 레벨 이상 수광된다. 증폭기(50)에서는 수광부(20)에서 출력되는 신호를 증폭하여 A/D컨버터(60)에 입력하는데 예를 들어 A/D컨버터(60)에 일정 레벨 이상의 신호가 입력되면 A/D컨버터(60)에서는 하이(High) 신호를 제어장치(70)에 출력하고 A/D컨버터(60)에 일정 레벨 이상의 신호가 입력되지 않으면 로우(Low) 신호를 제어장치(70)로 출력한다. 제어장치(70)에서는 A/D컨버터(60)를 통해 하이(High) 신호가 입력된 경우는 액상 카트리지(100)의 액상이 허용치 이하인 경우로 판단한다. 제어장치(70)는 A/D컨버터(60)를 통해 입력되는 신호에 의해 액상이 허용가능한 잔량 이하로 남아 있다고 판단하고 기설정한 제어동작을 수행할 수 있는데, 예를들어, 전원 소스(40)를 제어하여 액상 카트리지(100)에 설치된 코일(80)에 공급되는 전력을 차단하거나, 별도의 경고수단을 통해 알람 신호를 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 : 액상 카트리지
10 : 발광부
15: 펄스제네레이터
20 : 수광부
25: 비교기
30 : 커플러(Coupler)
31: 제1 경사부재
32: 제2 경사부재
33: 제1 경사면
34: 제2 경사면
40 : 전원 소스
50 : 증폭기
55 : LED
60 : A/D컨버터
70 : 제어장치
80: 코일
90 : 배터리
91 : LED
92 : 진동 모터
93 : 코일

Claims (14)

  1. 가열에 의해 기화 가능한 흡입 물질을 포함하는 액상을 수용할 수 있는 카트리지와;
    카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 설치되는 발광부와;
    발광부로부터 소정 거리 이격되어 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 발광부와 대응하도록 설치되는 수광부;를 포함하고,
    발광부와 수광부 사이에 액상이 있는 경우에는 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되지 않아서 수광부가 동작하지 않고, 발광부와 수광부 사이에 액상이 없는 경우에는 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되어 수광부가 동작하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    발광부에 일정한 주파수의 펄스를 인가하는 펄스제네레이터와;
    수광부로부터 전압을 인가받는 비교기와;
    비교기로부터 전송하는 신호값을 입력받고 판독하는 제어장치;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    제어장치는 카트리지에 남아 있는 액상의 잔량이 허용치 이하로 판단되면 LED나 진동 수단으로 경고를 발생하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  4. 제2항에 있어서,
    제어장치는 카트리지에 남아 있는 액상의 잔량이 허용치 이하로 판단되면 배터리를 제어하여 카트리지 하부에 설치된 코일에 공급하는 전력을 차단하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    발광부 및 수광부는 착탈 가능한 카트리지에 제공되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    착탈 가능한 카트리지로부터에 제공되는 발광부 및 수광부와 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 제공되는 제어장치가 전기적으로 연결되어 신호를 주고 받는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    발광부 및 수광부는 휴대용 에어로졸 발생장치에 제공되고, 착탈 가능한 카트리지를 휴대용 에어로졸 발생장치에 삽입함에 따라 발광부 및 수광부 사이에 카트리지가 위치하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    삽입시 발광부 및 수광부 사이에 위치하는 착탈 가능한 카트리지의 대응 영역은 광 투과성 재질로 제공되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이는 사용자가 휴대용 에어로졸 발생장치를 사용 중에 카트리지를 기울여 사용하는 것을 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  10. 가열에 의해 기화 가능한 흡입 물질을 포함하는 액상을 수용할 수 있는 액상 카트리지와;
    액상 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 설치되는 발광부와;
    발광부로부터 소정 거리 이격되어 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 발광부와 수평하게 설치되는 수광부;와
    액상 카트리지와 발광부 및 수광부 사이에 개재한 커플러(Coupler);를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  11. 제10항에 있어서,
    커플러(Coupler)는 빛이 직진하는 광투과성 매질로 이루어져 있으며, 발광부에서 발생한 빛을 소정 각도로 입사시키는 제1 경사부재와;
    제1 경사부재로부터 입사하여 반사된 빛을 소정 각도로 굴절시켜 수광부에 입사시키는 제2 경사부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  12. 제10항에 있어서,
    커플러(Coupler)에 일체로 제1 경사면과;
    제2 경사면;을 형성한 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    발광부에 전류를 공급하는 전원소스;
    수광부에서 출력되는 신호를 증폭하는 증폭기와;
    증폭기로부터 입력되는 신호에 따라 하이(High) 또는 로우(Low) 신호를 출력하는 A/D컨버터와;
    A/D컨버터로부터 전송하는 신호값을 입력받고 판독하는 제어장치;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.
  14. 제13항에 있어서,
    제어장치는 카트리지에 남아 있는 액상의 잔량이 허용치 이하로 판단되면 배터리를 제어하여 카트리지에 설치된 코일에 공급하는 전력을 차단하는 것을 특징으로 하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조.



KR1020200051990A 2019-05-03 2020-04-29 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조 KR20200127884A (ko)

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KR101081481B1 (ko) 2011-06-13 2011-11-08 김형윤 전자담배용 무화기 일체형 카트리지

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