KR20210011827A - 열 전도 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체 - Google Patents

Abstract

에어로졸을 발생하는 장치에 있어서, 열 전도 요소를 포함하는 가열 조립체에 관한 것이다.

Description

열 전도 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체 {HEATING ASSEMBLY OF AEROSOL GENERATING DEVICE COMPRISING HEAT CONDUCTING ELEMENT}

에어로졸을 발생하는 장치에 있어서, 열 전도 요소를 포함하는 가열 조립체에 관한 것이다.

근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법을 이용한 에어로졸 발생 장치에 관한 수요가 증가하고 있다. 특히, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 발생시키는 방법이 아닌, 액체 형태의 에어로졸 발생 물질이 가열됨으로써 에어로졸이 발생되는 방법을 사용하는 에어로졸 발생 장치에 관한 수요가 증가하고 있다.

이러한 에어로졸을 발생시키는 장치에는 에어로졸 발생 물질을 가열시키기 위한 가열 조립체가 포함되는데, 에어로졸 발생 물질이 가열 요소에 직접 접촉되어 계속적으로 가열되는 경우, 탄맛이 발생하여 흡연감이 저하되는 등의 문제가 있다.

실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체는, 상술한 문제점을 해결하기 위함이다.

그러나, 기술적 과제는 상술한 바에 한정되지 않으며, 이하의 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.

본 발명의 제 1 측면은, 에어로졸 발생 장치에 이용되는 가열 조립체에 있어서, 전력을 공급받아 열을 발생시키는 가열 요소; 액체 저장부로부터 액체가 전달되고, 상기 액체가 기화되는 메쉬 구조체; 및 상기 가열 요소와 상기 메쉬 구조체 사이에 배치되고, 상기 가열 요소에서 발생된 열을 상기 메쉬 구조체로 전달하는 열 전도 요소;를 포함하는, 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체를 제공한다.

실시예들에 있어서, 상기 열 전도 요소는 탄소질 재료로 코팅되고, 상기 탄소질 재료는 탄소 입자, 흑연, 카본블랙, 그래핀, 및 탄소나노튜브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

실시예들에 있어서, 상기 메쉬 구조체, 상기 열 전도 요소, 및 상기 가열 요소는 순서대로 적층될 수 있다.

실시예들에 있어서, 상기 메쉬 구조체 및 상기 열 전도 요소는 원통 형상으로 배치되고, 상기 가열 요소는 상기 열 전도 요소를 둘러싸도록 배치될 수 있다.

실시예들에 있어서, 상기 메쉬 구조체는 상기 열 전도 요소의 내면에 접촉하여 배치되고, 상기 가열 요소는 상기 열 전도 요소의 외면에 접촉하여 배치될 수 있다.

실시예들에 있어서, 상기 가열 요소는 히팅 와이어 (heating wire)일 수 있다.

실시예들에 있어서, 상기 가열 요소와 상기 메쉬 구조체는 서로 접촉하지 않도록 배치될 수 있다.

실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체는, 탄소질 재료를 포함하는 열 전도 요소를 포함하여 가열 요소에서 발생되는 열을 메쉬 구조체까지 효과적으로 전달할 수 있다.

또한, 액체 저장부로부터 액체가 메쉬 구조체로 전달되고, 메쉬 구조체에서 액체가 가열되어 에어로졸이 발생하게 되는데, 실시예에 따른 가열 조립체는, 가열 요소가 메쉬 구조체와 직접적으로 접촉하지 않고 열 전도 요소를 통해 발생된 열을 메쉬 구조체로 전달하기 때문에, 에어로졸을 발생시키고 남은 잔여 물질이 가열 요소에 엉겨 붙어 계속적으로 가열되어 타는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 효과는 상술한 바에 한정되지 않으며, 후술하는 구성으로부터 유추가능한 효과를 모두 포함할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 발생 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지와 이를 구비한 에어로졸 발생 장치의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 발생 장치의 예시적인 일 작동 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 발생 장치의 예시적인 다른 작동 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 관한 에어로졸 발생 장치의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체의 구조를 분리하여 나타낸 모식도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체의 구조를 결합하여 나타낸 모식도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체의 구조를 결합하여 나타낸 모식도이다.

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.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B"는 A 및 B 중에서 적어도 어느 하나를 의미한다.

명세서 전체에서, "~상에"는 어떤 부재가 다른 부재의 일 면에 배치되는 것을 의미하여, 어떤 부재가 다른 부재에 접촉하거나 접촉하지 않고 배치되는 경우를 모두 포함한다.

명세서 전체에서, "메쉬 구조체"는 복수 개의 규칙적으로 배열된 중공을 포함하는 구조체를 의미한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

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

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

카트리지(20)는 내부에 에어로졸 발생 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 내 에어로졸 발생 물질(액상 조성물)

카트리지(20)는 예를 들어 액체 상태나, 고체 상태나, 기체 상태나, 겔(gel) 상태 등의 어느 하나의 상태를 갖는 에어로졸 발생 물질을 보유할 수 있다. 에어로졸 발생 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 발생 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 발생 물질의 상(phase)을 기체의 상으로 변환하여 에어로졸(aerosol)을 발생시키는 기능을 수행한다. 에어로졸은 에어로졸 발생 물질로부터 발생한 증기화된 입자와 공기가 혼합된 상태의 기체를 의미할 수 있다.

예를 들어, 카트리지(20)는 본체(10)로부터 전기 신호를 공급받아 에어로졸 발생 물질을 가열하거나, 초음파 진동 방식을 이용하거나, 유도 가열 방식을 이용함으로써 에어로졸 발생 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 발생 물질을 수용하는 액체 저장부(21)와, 액체 저장부(21)의 에어로졸 발생 물질을 에어로졸로 변환하는 기능을 수행하는 무화기(atomizer)를 포함할 수 있다.

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

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

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

히터(또는 가열 요소)는 전기 저항에 의해 열을 발생시킴으로써 액체 전달 수단에 전달되는 에어로졸 발생 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 발생 물질을 흡수하여 에어로졸로 변환하기 위한 최적의 상태로 유지하는 기능과 에어로졸 발생 물질을 가열하여 에어로졸을 발생하는 기능을 모두 수행하는 메시 형상(mesh shape)이나 판 형상(plate shape)의 발열체로 구현될 수 있다.

상술한 실시예에 관한 에어로졸 발생 장치(5)에서 본체(10)와 카트리지(20)와 슬라이더(7)는 길이 방향을 가로지르는 방향에서의 단면 형상이 대략 직사각형이지만, 실시예는 이러한 에어로졸 발생 장치(5)의 형상에 의해 제한되지 않는다. 에어로졸 발생 장치(5)는 예를 들어 원형이나 타원형이나 정사각형이나 여러 가지 형태의 다각형의 단면 형상을 가질 수 있다. 또한 에어로졸 발생 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 내지 3: 슬라이더 이동 예시, 잔량확인 창

도 2는 도 1에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 발생 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 발생 물질의 잔량을 확인할 수 있다. 사용자는 에어로졸 발생 장치(5)를 사용하기 위해서 슬라이더(7)를 본체(10)의 길이 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 3은 도 1에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 발생 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 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 발생 물질의 잔량을 시각적으로 확인할 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 에어로졸 발생 장치(10000)는 배터리(11000), 히터(12000), 센서(13000), 사용자 인터페이스(14000), 메모리(15000) 및 제어부(16000)를 포함할 수 있다. 그러나, 에어로졸 발생 장치(10000)의 내부 구조는 도 4에 도시된 것에 한정되지 않는다. 에어로졸 발생 장치(10000)의 설계에 따라, 도 4에 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 발생 장치(10000)는 본체만으로 구성될 수 있고, 이 경우 에어로졸 발생 장치(10000)에 포함된 하드웨어 구성들은 본체에 위치한다. 다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치(10000)는 본체 및 카트리지로 구성될 수 있고, 에어로졸 발생 장치(10000)에 포함된 하드웨어 구성들은 본체 및 카트리지에 나뉘어 위치할 수 있다. 또는, 에어로졸 발생 장치(10000)에 포함된 하드웨어 구성들 중 적어도 일부는 본체 및 카트리지 각각에 위치할 수도 있다.

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

*배터리(11000)

배터리(11000)는 에어로졸 발생 장치(10000)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리(11000)는 히터(12000)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11000)는 에어로졸 발생 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(lithium-polymer) 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 발생 장치(10000)에 삽입된 궐련을 가열하거나, 에어로졸 발생 장치(10000)에 장착된 카트리지를 가열할 수 있다.

히터(12000)는 에어로졸 발생 장치(10000)의 본체에 위치할 수 있다. 또는, 에어로졸 발생 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 발생 물질은 액체 전달 수단으로 이동하고, 히터(12000)는 액체 전달 수단에 흡수된 에어로졸 발생 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.

다른 실시예에서 히터(12000)는 에어로졸 발생 장치(10000)의 수용 공간에 삽입된 궐련을 가열할 수 있다. 에어로졸 발생 장치(10000)의 수용 공간에 궐련이 수용됨에 따라 히터(12000)는 궐련의 내부 및/또는 외부에 위치할 수 있다. 이로써, 히터(12000)는 궐련 내의 에어로졸 발생 물질을 가열하여 에어로졸을 발생시킬 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 발생 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 발생 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 발생 물질)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 발생 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 발생 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 발생 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 발생 장치(10000)에는 위의 예시된 다양한 사용자 인터페이스(14000) 예시들 중 일부만이 취사 선택되어 구현될 수도 있다.

*메모리(15000)

메모리(15000)는 에어로졸 발생 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 발생 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 발생 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 발생 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 발생 장치(10000)가 곧 종료될 것임을 예고할 수 있다.

*크래들(미도시)

한편, 도 4에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 발생 장치(10000)는 별도의 크래들과 함께 에어로졸 발생 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 발생 장치(10000)의 배터리(11000)를 충전하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(10000)는 크래들 내부의 수용 공간에 수용된 상태에서, 크래들의 배터리로부터 전력을 공급받아 에어로졸 발생 장치(10000)의 배터리(11000)를 충전할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체(100)의 구조를 분리하여 나타낸 모식도이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체(100)는, 전력을 공급받아 열을 발생시키는 가열 요소(110); 액체 저장부(미도시)로부터 액체가 전달되고, 상기 액체가 기화되는 메쉬 구조체(130); 및 상기 가열 요소(110)와 상기 메쉬 구조체(130) 사이에 배치되고, 상기 가열 요소(110)에서 발생된 열을 상기 메쉬 구조체(130)로 전달하는 열 전도 요소(120);를 포함할 수 있다.

실시예에 있어서, 가열 요소(110)는, 도전성 패턴의 형태일 수 있다. 가열 요소(110)는 도전성이 있는 금속 재료 또는 비금속 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열 요소(110)는, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 납(Pb), 아연(Zn), 백금(Pt), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 실리콘(Si), 탄소(C), 및 게르마늄(Ge) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 가열 요소(110)는 고유의 저항을 가지고 전력이 공급됨으로써 열을 발생시키는 임의의 적절한 소재를 포함할 수 있다. 또한, 가열 요소(110)는 도 5에 나타낸 것과 같은 패턴 형태를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

실시예에 있어서, 메쉬 구조체(130)는 액체 전달 수단 또는 심지(wick)로서 활용될 수 있다. 도 5에는 나타내지 않았지만, 카트리지 내부에 포함되는 액체 저장부(미도시)는 에어로졸 발생 물질을 함유하는 액체를 포함할 수 있고, 이러한 액체는 카트리지 내부에 형성된 통로를 통하여 액체 저장부로부터 메쉬 구조체(130)로 전달될 수 있다.

메쉬 구조체(130)는, 예를 들어, 금속 재료 또는 비금속 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 메쉬 구조체(130)는 직접 가열되지 않지만, 액체의 가열 또는 기화를 촉진하기 위하여 열 전도성이 좋은 금속 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메쉬 구조체(130)는 (Au), 은(Ag), 구리(Cu), 납(Pb), 아연(Zn), 백금(Pt), 철(Fe), 코발트(Co), 및 니켈(Ni) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 메쉬 구조체(130)는 액체를 전달하는 구조를 가진 임의의 적절한 소재를 포함할 수 있다.

실시예에 있어서, 열 전도 요소(120)는 탄소질 재료를 포함할 수 있다. 구체적으로, 열 전도 요소(120)는 탄소질 재료로 코팅될 수 있고, 탄소질 재료는 탄소 입자, 흑연, 카본블랙, 그래핀, 및 탄소나노튜브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열 전도 요소(120)가 열 전도성이 우수한 탄소질 재료로 코팅됨으로써, 가열 요소(110)에서 발생된 열이 열 전도 요소(120)를 통해 메쉬 구조체(130)로 효과적으로 전달되고, 이에 따라 메쉬 구조체(130)로 전달된 에어로졸 발생 물질을 포함하는 액체가 효과적으로 기화될 수 있다.

일 예에서, 열 전도 요소(120)는 기판을 포함하고, 기판의 표면이 탄소질 재료로 코팅될 수 있다. 이러한 경우, 기판은 임의의 적절한 소재를 포함할 수 있다.

다른 예에서, 열 전도 요소(120)는 기판을 포함하지 않고, 탄소질 재료를 포함하여 형성될 수 있다. 구체적인 예로서, 열 전도 요소(120)는 그래핀 층일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

도 6은 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체(200)의 구조를 결합하여 나타낸 모식도이다. 도 6은, 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체(200)의 사용 상태도를 표현한 것이기도 하다.

일 예에서, 가열 요소(210), 메쉬 구조체(230), 및 열 전도 요소(220)는 순서대로 적층될 수 있다. 이러한 경우, 상술한 요소들은 서로 접촉될 수 있고, 접촉되지 않을 수도 있다. 다만, 가열 요소(210)에서 발생되는 열이 메쉬 구조체(230)까지 효과적으로 전달되기 위하여, 각 요소들은 서로 접촉될 수 있다.

실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 카트리지에서, 에어로졸 발생 물질을 포함하는 액체는 액체 저장부(미도시)에 저장될 수 있다. 에어로졸 발생 장치가 작동하면, 액체는 액체 저장부로부터 통로를 거쳐 도 6에 나타낸 메쉬 구조체(230)에 전달될 수 있다. 이 경우, 메쉬 구조체(230)는 통로의 말단에서 흘러나온 액체로 적셔질 수 있다.

한편, 일 실시예에 따른 가열 요소(210)는, 에어로졸 발생 장치의 배터리(미도시)로부터 전력을 공급받아 고유의 저항에 의해 열을 발생시킬 수 있다. 에어로졸 발생 장치의 제어부는 배터리로부터 공급되는 전력을 제어하여, 가열 요소(210)를 작동시키거나 작동시키지 않을 수 있다.

제어부에 의해 가열 요소(210)가 작동되면, 가열 요소(210)로부터 열이 발생하게 되고, 발생된 열은 열 전도 요소(220)로 전달될 수 있다. 실시예에 의하면, 열 전도 요소(220)는 탄소질 재료에 의해 코팅됨으로써, 표면에서 열 전도가 효과적으로 일어나게 된다. 이에 따라, 가열 요소(210)로부터 발생된 열은 열 전도 요소(220)의 일 면에서 다른 면으로 빠르게 전달될 수 있다. 발생된 열은 가열 요소(210)로부터 메쉬 구조체(230)까지 빠르게 전달될 수 있다.

전달된 열에 의해 메쉬 구조체(130)에서 액체가 가열되어 기화되면, 기화되어 형성된 에어로졸이 메쉬 구조체(130)의 중공을 통해 용이하게 이동될 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치는 사용자에게 보다 좋은 흡연감을 제공할 수 있다.

도 7은, 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체(300)의 구조를 결합하여 나타낸 모식도이다.

도 7에 따르면, 메쉬 구조체(330) 및 열 전도 요소(320)는 원통 형상으로 배치되고, 가열 요소(310)는 열 전도 요소(320)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 가열 요소(310)는 히팅 와이어 (heating wire)일 수 있다. 이러한 경우, 가열 요소(310)는 열 전도 요소(320)의 외면을 나선 형태로 휘감도록 배치될 수 있다.

실시예에 따른 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체(300)에 있어서, 앞서 서술한 경우와 마찬가지로 에어로졸 발생 물질을 포함하는 액체는, 액체 저장부(미도시)로부터 통로를 거쳐서 메쉬 구조체(330)로 전달될 수 있다.

도 7에 따른 실시예에 있어서, 각 요소들의 특징은 앞서 도 5 및 도 6에서 서술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 다만, 에어로졸 발생 물질을 포함하는 액체는 원통의 개방된 영역으로부터 메쉬 구조체(330)로 공급될 수 있으며, 에어로졸 발생 장치가 작동되면 가열 요소(310)에서 발생된 열에 의해 기화되어 발생된 에어로졸은, 메쉬 구조체(330)로부터 원통의 개방된 영역으로 빠져나가는 기류를 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

실시예에 있어서, 가열 요소(310)와 메쉬 구조체(330)는 서로 접촉하지 않도록 배치될 수 있다. 도 7에 따르면, 가열 요소(310)는 열 전도 요소(320)의 외면에 접촉하여 배치되고, 메쉬 구조체(330)는 열 전도 요소(320)의 내면에 접촉하여 배치될 수 있으며, 이에 따라 가열 요소(310)와 메쉬 구조체(330)는 서로 접촉하지 않도록 배치될 수 있다.

실시예의 경우와는 달리, 가열 요소(310)와 메쉬 구조체(330)가 열 전도 요소(320) 없이 직접적으로 접촉되는 경우, 에어로졸이 발생되고 남은 잔여 물질이 가열 요소(310)에 남게 되고, 계속적으로 가열되어 타거나 그을음이 발생할 수 있다. 이에 따라, 발생된 에어로졸은 탄맛이 증가하여 흡연감을 해칠 수 있다.

그러나, 실시예에 의하면, 가열 요소(310)와 메쉬 구조체(330)는 서로 접촉하지 않도록 배치되어 상술한 문제점을 해결할 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.

5: 에어로졸 발생 장치
10: 본체
20: 카트리지
10000: 에어로졸 발생 장치
11000: 배터리
12000: 히터
13000: 센서
14000: 사용자 인터페이스
15000: 메모리
16000: 제어부
100, 200, 300: 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체
110, 210, 310: 가열 요소
120, 220, 320: 열 전도 요소
130, 230, 330: 메쉬 구조체

Claims (7)

1. 에어로졸 발생 장치에 이용되는 가열 조립체에 있어서,
   전력을 공급받아 열을 발생시키는 가열 요소;
   액체 저장부로부터 액체가 전달되고, 상기 액체가 기화되는 메쉬 구조체; 및
   상기 가열 요소와 상기 메쉬 구조체 사이에 배치되고, 상기 가열 요소에서 발생된 열을 상기 메쉬 구조체로 전달하는 열 전도 요소;를 포함하는, 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 열 전도 요소는 탄소질 재료로 코팅되고,
   상기 탄소질 재료는 탄소 입자, 흑연, 카본블랙, 그래핀, 및 탄소나노튜브 중 적어도 하나를 포함하는, 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 메쉬 구조체, 상기 열 전도 요소, 및 상기 가열 요소는 순서대로 적층되는, 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 메쉬 구조체 및 상기 열 전도 요소는 원통 형상으로 배치되고, 상기 가열 요소는 상기 열 전도 요소를 둘러싸도록 배치되는, 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 메쉬 구조체는 상기 열 전도 요소의 내면에 접촉하여 배치되고, 상기 가열 요소는 상기 열 전도 요소의 외면에 접촉하여 배치되는, 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 가열 요소는 히팅 와이어 (heating wire)인, 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 가열 요소와 상기 메쉬 구조체는 서로 접촉하지 않도록 배치되는, 에어로졸 발생 장치용 가열 조립체.

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