KR20210079168A - 가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템 Download PDF

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Abstract

본 개시는, 가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템에 관한다.

Description

가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템 {AEROSOL GENERATING DEVICE COMPRISING HEATING ELEMENT AND AEROSOL GENERATING SYSTEM}
본 개시는, 가열 요소를 포함하는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템에 관한다.
근래에 일반적인 에어로졸 발생 물품의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품을 연소시켜 에어로졸을 발생시키는 방법이 아닌 에어로졸 발생 물품 내의 에어로졸 발생 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 발생하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 에어로졸 발생 물품 및 가열식 에어로졸 발생 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
최근, 에어로졸 발생 장치를 이용하여 에어로졸 발생 물품을 가열하는 방법에 관한 연구가 진행되고 있다. 특히, 하나의 에어로졸 발생 물품 내에서 복수의 영역들을 서로 상이한 온도로 가열하는 방법에 관한 연구개발이 요구되는 실정이나, 장치의 구조 복잡성과 제조 단가의 상승 등의 이유로 실제 구현이 어려운 문제점이 있었다.
기술적 과제는 상술한 바에 한정되지 않으며, 이하의 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
본 개시의 제 1 측면은, 에어로졸 발생 장치에 있어서, 일단이 개방된 하우징(housing); 상기 하우징의 타단에 배치되고, 상기 에어로졸 발생 장치에 전력을 공급하는 배터리; 상기 하우징의 상기 일단에 배치되고, 에어로졸 발생 물품을 수용하는 수용 공간; 상기 에어로졸 발생 물품을 가열하는 가열 요소;를 포함하고, 상기 가열 요소는 상기 에어로졸 발생 물품의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하며, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 서로 상이한 표면 구조를 갖는, 에어로졸 발생 장치를 제공할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 수용 공간을 둘러싸도록 배치되는 원통 형태를 가지며, 상기 가열 요소는 상기 원통 형태의 가열 요소의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분을 모두 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 수용 공간의 내부에 배치되는 세장 형태를 가지며, 상기 가열 요소는 상기 세장 형태의 상기 가열 요소가 연장되는 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분을 모두 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 가열 요소의 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 하나는, 서로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈부 또는 복수 개의 돌출부를 포함하는 내표면을 가질 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 홈부는 상기 내표면으로부터 0.1 내지 100 μm의 깊이를 갖고, 상기 돌출부는 상기 내표면으로부터 0.1 내지 100 μm의 높이를 가질 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 내표면은 1 내지 10 μm의 두께를 갖는 산화막을 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 복수 개의 홈부 또는 상기 복수 개의 돌출부는 규칙적으로 배열되는 형태를 가질 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 어느 하나는, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 다른 하나와 비교하여 높은 열전도도를 가질 수 있다.
본 개시의 제 2 측면은, 에어로졸 발생 시스템에 있어서, 제 1 측면에 따른 에어로졸 발생 장치; 및 에어로졸 발생 물질을 포함하는 제 1 영역 및 담배 물질을 포함하는 제 2 영역을 모두 포함하는, 에어로졸 발생 물품;을 포함하고, 상기 제 1 부분은 상기 제 1 영역을 가열하고, 상기 제 2 부분은 상기 제 2 영역을 가열하는, 에어로졸 발생 시스템을 제공할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제 1 영역은 200℃ 내지 300℃의 온도로 가열되고, 상기 제 2 영역은 100℃ 내지 180℃의 온도로 가열될 수 있다.
본 개시의 제 3 측면은, 원통 형태의 가열 요소를 준비하는 단계; 상기 원통 형태의 가열 요소의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 제 1 부분 및 제 2 부분을 구분하는 단계; 및 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 하나의 내표면을 가공하는 단계;를 포함하는, 에어로졸 발생 장치용 가열 요소를 가공하는 방법을 제공할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 내표면을 가공하는 단계는, 상기 내표면을 산화시켜 복수 개의 홈부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 내표면을 가공하는 단계는, 상기 내표면에 입자를 증착하여 복수 개의 돌출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 제 4 측면은, 에어로졸 발생 장치에 있어서, 일단이 개방된 하우징(housing); 상기 하우징의 타단에 배치되고, 상기 에어로졸 발생 장치에 전력을 공급하는 배터리; 상기 하우징의 상기 일단에 배치되고, 에어로졸 발생 물품을 수용하는 수용 공간; 상기 에어로졸 발생 물품을 가열하는 가열 요소;를 포함하고, 상기 가열 요소는 상기 에어로졸 발생 물품의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하며, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 서로 상이한 내표면적을 갖는, 에어로졸 발생 장치를 제공할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 서로 동일한 열질량(thermal mass)을 가질 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제 1 부분은 홈부를 가지며, 상기 제 2 부분은 돌출부를 가질 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 하나는 양각되고(embossed), 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 다른 하나는 음극(engraved)될 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 하나는 유선형의 굴곡을 가질 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품은 상기 제 1 부분에 대응되는 제 1 영역; 및 상기 제 2 부분에 대응되는 제 2 영역;을 포함하고, 상기 제 1 부분이 상기 제 1 영역에 전달하는 열량은, 상기 제 2 부분이 상기 제 2 영역에 전달하는 열량과 상이할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품은 상기 제 1 부분에 대응되는 제 1 영역; 및 상기 제 2 부분에 대응되는 제 2 영역;을 포함하고, 상기 제 1 부분이 상기 제 1 영역에 전달하는 열량은, 상기 제 2 부분이 상기 제 2 영역에 전달하는 열량보다 클 수 있다.
과제의 해결 수단은 상술한 바에 제한되지 않으며, 본 명세서 전체에서 통상의 기술자에 의해 유추될 수 있는 사항들을 모두 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 물품의 각 부분을 서로 상이한 온도로 가열할 수 있다. 이에 따라, 흡연자는 에어로졸 발생 물품에 대하여 보다 우수한 흡연감을 제공받을 수 있다.
본 개시의 효과는 상술한 바에 한정되지 않으며, 후술하는 구성으로부터 유추가능한 효과를 모두 포함할 수 있다.
도 1은, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품이 제 1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치에 삽입된 경우를 나타낸 도면이다.
도 2는, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품이 제 2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치에 삽입된 경우를 나타낸 도면이다.
도 3은, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품이 제 3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치에 삽입된 경우를 나타낸 도면이다.
도 4는, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품이 제 4 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치에 삽입된 경우를 나타낸 도면이다.
도 5는, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 6은, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 요소를 도시한 도면이다.
도 7a는, 일 실시예에 따른 가열 요소의 제 2 부분의 내표면을 도시한 도면이다.
도 7b는, 다른 실시예에 따른 가열 요소의 제 2 부분의 내표면을 도시한 도면이다.
도 8은, 또 다른 실시예에 따른 가열 요소의 제 1 부분 및 제 2 부분을 도시한 도면이다.
도 9는, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품을 도시한 도면이다.
도 10은, 여러 가지 실시예에 따른 가열 요소의 각 표면을 나타낸 도면이다.
도 11은, 실시예에 따른 가열 요소를 가공하는 방법의 각 단계를 순서대로 나타낸 순서도이다.
도 12는, 여러 가지 실시예에 따른 가열 요소의 각 표면을 나타낸 도면이다.
도 13은, 에어로졸 발생 물품과 가열 요소가 서로 접촉하는 예시를 나타낸 도면이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 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 개시의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 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.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B"는 A 및 B 중에서 적어도 어느 하나를 의미한다.
명세서 전체에서, "~상에 배치되는 것"은 어떤 부재가 다른 부재의 일 면에 배치되는 것을 의미하여, 어떤 부재가 다른 부재에 접촉하거나 접촉하지 않고 배치되는 경우를 모두 포함한다.
명세서 전체에서, "에어로졸 발생 물품의 길이 방향"은 에어로졸 발생 물품의 길이가 연장되는 방향 또는 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치에 삽입되는 방향을 의미한다.
명세서 전체에서, "가열 요소의 길이 방향"은 가열 요소의 길이가 연장되는 방향 또는 외부가열형 가열 요소의 경우 에어로졸 발생 물품이 가열 요소의 내부로 삽입되는 방향을 의미한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(20000)이 제 1 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입된 예시를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 발생 장치(10000)는 배터리(11000), 제어부(12000) 및 히터(13000)를 포함한다.
도 2는, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(20000)이 제 2 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입된 경우를 나타낸 도면이고, 도 3은 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(20000)이 제 3 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입된 경우를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 발생 장치(10000)는 증기화기(14000)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 발생 장치(10000)의 내부 공간에는 에어로졸 발생 물품(20000)이 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 발생 장치(10000)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 발생 장치(10000)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 에어로졸 발생 장치(10000)에 히터(13000)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(13000)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(11000), 제어부(12000) 및 히터(13000)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(11000), 제어부(12000), 증기화기(14000) 및 히터(13000)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(14000) 및 히터(13000)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 발생 장치(10000)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 발생 장치(10000)의 설계에 따라, 배터리(11000), 제어부(12000), 히터(13000) 및 증기화기(14000)의 배치는 변경될 수 있다.
에어로졸 발생 물품(20000)이 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입되면, 에어로졸 발생 장치(10000)는 히터(13000) 및/또는 증기화기(14000)를 작동시켜, 에어로졸 발생 물품(20000) 및/또는 증기화기(14000)로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13000) 및/또는 증기화기(14000)에 의하여 발생된 에어로졸은 에어로졸 발생 물품(20000)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 에어로졸 발생 물품(20000)이 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 발생 장치(10000)는 히터(13000)를 가열할 수 있다.
배터리(11000)는 에어로졸 발생 장치(10000)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11000)는 히터(13000) 또는 증기화기(14000)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12000)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11000)는 에어로졸 발생 장치(10000)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12000)는 에어로졸 발생 장치(10000)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12000)는 배터리(11000), 히터(13000) 및 증기화기(14000)뿐 만 아니라 에어로졸 발생 장치(10000)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12000)는 에어로졸 발생 장치(10000)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(10000)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12000)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.
히터(13000)는 배터리(11000)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입되면, 히터(13000)는 에어로졸 발생 물품의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(13000)는 에어로졸 발생 물품 내의 에어로졸 발생 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(13000)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(13000)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(13000)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(13000)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 발생 장치(10000)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(13000)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(13000)에는 에어로졸 발생 물품을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일이 포함될 수 있으며, 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 물품에는 전기 전도성 코일에 의해 가열될 수 있는 서셉터가 포함될 수 있다.
예를 들어, 히터(13000)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 에어로졸 발생 물품(20000)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 장치(10000)에는 히터(13000)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(13000)들은 에어로졸 발생 물품(20000)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 에어로졸 발생 물품(20000)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(13000)들 중 일부는 에어로졸 발생 물품(20000)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 에어로졸 발생 물품(20000)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13000)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(14000)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 에어로졸 발생 물품(20000)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14000)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 발생 장치(10000)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14000)에 의하여 생성된 에어로졸이 에어로졸 발생 물품을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14000)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 발생 장치(10000)에 포함될 수도 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 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. 액체 저장부는 증기화기(14000)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14000)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 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.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
히터는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 히터는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 히터는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 히터는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 히터와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14000)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 발생 장치(10000)는 배터리(11000), 제어부(12000), 히터(13000) 및 증기화기(14000) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(10000)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(10000)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 에어로졸 발생 물품 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(10000)는 에어로졸 발생 물품(20000)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 발생 장치(10000)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 발생 장치(10000)의 배터리(11000)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 발생 장치(10000)가 결합된 상태에서 히터(13000)가 가열될 수도 있다.
에어로졸 발생 장치(10000)의 내부에는 에어로졸 발생 물품의 제 1 영역의 적어도 일부가 삽입되고, 제 2 영역 및 제 3 영역은 외부에 노출될 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(10000)의 내부에 에어로졸 발생 물품의 제 1 영역이 삽입될 수도 있고, 제 2 영역의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제 3 영역을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제 1 영역 을 통과함으로써 발생되고, 발생된 에어로졸은 제 2 영역 및 제 3 영역을 통과하여 사용자의 입으로 전달될 수 있다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 발생 장치(10000)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(10000)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 에어로졸 발생 물품(20000)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 에어로졸 발생 물품(20000)의 내부로 유입될 수도 있다.
도 4는, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(20000)이 제 4 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입된 경우를 나타낸 도면이다.
도 4에 나타낸 실시예에 대하여, 전술한 도 1 내지 도 3에 관한 사항들이 동일하게 적용될 수 있다. 다만, 도 4의 경우, 히터(13000)는 봉침 형상을 가질 수 있으며, 에어로졸 발생 물품(20000)이 에어로졸 발생 장치(10000)에 삽입되면, 히터(13000)는 에어로졸 발생 물품(20000)의 내부로 삽입될 수 있다.
도 5는, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
본 개시의 제 1 측면은, 일단이 개방된 하우징(110), 하우징(110)의 타단에 배치되고, 에어로졸 발생 장치(100)에 전력을 공급하는 배터리(120), 하우징(110)의 일단에 배치되고, 에어로졸 발생 물품(20000)을 수용하는 수용 공간(130), 에어로졸 발생 물품(20000)을 가열하는 가열 요소(140)를 포함하는, 에어로졸 발생 장치(100)를 제공할 수 있다.
하우징(110)은, 에어로졸 발생 장치(100)의 외관을 형성할 수 있다. 하우징(110)의 내부에는, 전술한 배터리, 제어부, 히터 또는 가열 요소, 증기화기 등의 구성이 포함될 수 있다. 하우징(110)은 금속 소재나 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니고, 하우징(110)의 외관을 견고하게 유지시킬 수 있는 공지의 소재들이 모두 활용될 수 있다.
하우징(110)은 일단이 개방될 수 있다. 하우징(110)의 개방된 일단에는 에어로졸 발생 물품(20000)을 수용하는 수용 공간(130)이 배치될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(20000)이 수용 공간(130)에 삽입되는 방향은, 에어로졸 발생 물품(20000)의 길이가 연장되는 방향과 동일할 수 있다.
배터리(120)는, 하우징(110)의 타단에 배치될 수 있다. 배터리(120)는 전력을 저장해두었다가, 에어로졸 발생 장치(100)가 작동되도록 전력을 공급하는 기능을 할 수 있다. 구체적으로, 배터리(120)는 후술하는 가열 요소(140)에 전력을 공급할 수 있다. 도 5에 도시되어 있지는 않지만, 배터리(120)에 저장된 전력은, 전기 배선(미도시) 또는 전극(미도시)을 통하여 가열 요소(140)로 전달될 수 있다.
수용 공간(130)은 에어로졸 발생 물품(20000)을 수용할 수 있다. 수용 공간(130)은 제 1 챔버(chamber) 및 제 2 챔버로 구분될 수 있다. 제 1 챔버는 가열 요소(140)의 제 1 부분(141)에 의해 둘러싸일 수 있고, 제 2 챔버는 가열 요소(140)의 제 2 부분(143)에 의해 둘러싸일 수 있다. 일 예에서, 에어로졸 발생 장치(100)가 작동되는 경우, 제 1 챔버 및 제 2 챔버가 가열되는 온도 범위는 서로 상이할 수 있다.
실시예에 있어서, 가열 요소(140)는 에어로졸 발생 물품(20000)의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 제 1 부분(141) 및 제 2 부분(143)을 포함할 수 있다. 제 1 부분(141) 및 제 2 부분(143)은 서로 물리적으로 연결될 수 있다. 또한, 제 1 부분(141) 및 제 2 부분(143)은 서로 물리적으로 연결된 상태에서 수용 공간(130)을 둘러싸도록 나란하게 배치될 수 있다. 구체적인 예시로서, 제 1 부분(141) 및 제 2 부분(143)이 서로 물리적으로 연결된 상태에서, 제 2 부분(143)에 가공 처리를 수행할 수 있다. 이에 따라, 제 1 부분(141) 및 제 2 부분(143)은 서로 상이한 표면 구조를 가질 수 있다.
실시예에 있어서, 에어로졸 발생 장치(100)에 에어로졸 발생 물품(20000)이 삽입되는 경우, 에어로졸 발생 물품(20000)의 적어도 일부가 가열될 수 있다. 가열 요소(140)의 제 1 부분(141) 및 제 2 부분(143)이 에어로졸 발생 물품(20000)의 주위를 둘러싸도록 배치되기 때문이다. 제 1 부분(141)과 제 2 부분(143)의 표면 구조가 서로 상이하기 때문에, 에어로졸 발생 물품(20000)에서 제 1 부분(141)이 커버하는 영역과 제 2 부분(143)이 커버하는 영역은 서로 상이한 온도로 가열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품(20000)에서 제 1 부분(141)이 커버하는 영역은 약 200℃ 내지 약 300℃의 온도로 가열되고, 제 2 부분(143)이 커버하는 영역은 약 100℃ 내지 약 180℃의 온도로 가열될 수 있다. 이에 따라, 흡연자는 에어로졸 발생 물품(20000)으로부터 우수한 흡연감을 제공받을 수 있다.
가열 요소(140)에 포함되는 제 1 부분(141) 및 제 2 부분(143)의 표면 구조에 관하여는, 이하 도 6 내지 도 8에서 보다 자세히 설명한다.
도 6은, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열 요소(200)를 도시한 도면이다.
실시예에 있어서, 가열 요소(200)는 수용 공간(221)을 둘러싸도록 배치되는 원통 형태를 가질 수 있으며, 가열 요소(200)는 원통 형태의 가열 요소(200)의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)을 모두 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제 1 부분(210)과 제 2 부분(220)은 서로 물리적으로 연결될 수 있다.
제 1 부분(210)은 원통 형태를 가질 수 있다. 제 1 부분(210)의 내표면 및 외표면에 별도의 가공 처리가 되지 않는 경우, 제 1 부분(210)은 평탄한 내표면 구조 또는 평탄한 외표면 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 가열 요소(200)에 전력이 공급되어 저항 가열되거나 전자기장이 가해져 유도 가열되면, 제 1 부분(210)은 내표면을 통하여 수용 공간(221)에 열을 전달할 수 있다. 만약, 에어로졸 발생 물품이 수용 공간(221)에 삽입되어 가열되면, 에어로졸이 발생될 수 있다.
제 2 부분(220)은 일반적으로 원통 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 부분(220)은 제 1 부분(210)과 유사한 형태를 가질 수 있으나, 별도의 후가공 처리로 인하여 제 1 부분(210)과는 달리 제 2 부분(220)의 내표면 구조가 변형될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제 2 부분(220)은 서로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈부 또는 복수 개의 돌출부(223)를 포함하는 내표면을 가질 수 있다. 제 2 부분(220)의 내표면은, 예를 들어, 애노다이징(anodizing) 방식, 단조 가공 방식, 다이 캐스팅 방식, 또는 진공 증착 방식에 의하여 가공 처리될 수 있다. 각각의 가공 방식에 따라, 제 2 부분(220)의 내표면 구조는 제 1 부분(210)의 내표면 구조와 상이할 수 있다.
도 7a는, 일 실시예에 따른 가열 요소의 제 2 부분(300)의 내표면(310)을 도시한 도면이다.
도 7a에서, 제 2 부분(300)을 예시로 들었지만, 제 1 부분도 제 2 부분(300)과 같이 표면 가공 처리될 수 있다.
제 2 부분(300)은, 예를 들어, 애노다이징(anodizing) 방식에 의하여 가공될 수 있다. 애노다이징 방식에 의하면, 제 2 부분(300)의 내표면(310)은 산화될 수 있다. 구체적인 예시로서, 가공되기 이전에 제 2 부분(300)이 금속 재질로 형성되는 경우, 애노다이징 가공 이후에 제 2 부분(300)은 금속 산화물 재질로 변형될 수 있다. 활용가능한 금속 재질은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 스테인리스강(stainless steel), 구리(Cu), 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 제 2 부분(300)은 전술한 금속들의 산화물을 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 제 2 부분(300)은 서로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈부(311)를 포함하는 내표면(310)을 가질 수 있다. 복수 개의 홈부(311)는 규칙적으로 배열되는 형태를 가질 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 복수 개의 홈부(311)는 서로 이격되는 거리가 일정하지 않은 불규칙적으로 배열되는 형태를 가질 수도 있다. 또한, 내표면(310)은 약 1 내지 약 10 μm의 두께를 갖는 산화막을 포함할 수 있다.
홈부(311)는 내표면(310)으로부터 약 0.1 내지 약 100 μm의 깊이(d)를 갖도록 형성될 수 있다. 제 1 부분은 평탄한 내표면 구조를 가지는 반면, 제 2 부분(300)은 복수 개의 홈부(311)를 포함하기 때문에, 제 2 부분(300)에서 수용 공간(320)으로 전달되는 열량은 제 1 부분에서 수용 공간(320)으로 전달되는 열량보다 적을 수 있다.
도 7b는, 다른 실시예에 따른 가열 요소의 제 2 부분(400)의 내표면(410)을 도시한 도면이다. 실시예에 있어서, 가열 요소의 제 1 부분 및 제 2 부분 중 적어도 하나는, 서로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈부 또는 복수 개의 돌출부를 포함하는 내표면을 가질 수 있다.
도 7b를 참조하면, 가열 요소의 제 2 부분(400)은, 서로 이격되어 형성되는 복수 개의 돌출부(411)를 포함하는 내표면(410)을 가질 수 있다. 복수 개의 돌출부(411)는 규칙적으로 배열되는 형태를 가질 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 복수 개의 돌출부(411)는 서로 이격되는 거리가 일정하지 않은 불규칙적으로 배열되는 형태를 가질 수도 있다.
돌출부(411)는 내표면(410)으로부터 약 0.1 내지 약 100 μm의 높이(h)를 가질 수 있다. 제 1 부분은 평탄한 내표면 구조를 가지는 반면, 제 2 부분(400)은 복수 개의 돌출부(411)를 포함하기 때문에, 제 2 부분(400)에서 수용 공간(420)으로 전달되는 열량은 제 1 부분에서 수용 공간(420)으로 전달되는 열량보다 적을 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 물품이 가열 요소에 삽입되는 경우, 돌출부(411)는 에어로졸 발생 물품이 수용 공간(420) 내부에 배치되는 것을 물리적으로 유지하는 역할을 할 수 있다.
도 7b에 나타낸 실시예의 경우, 제 2 부분(400)은 단조 가공 방식, 다이 캐스팅(die casting) 방식, 또는 진공 증착 방식에 의하여 가공 처리되어 제조될 수 있다.
상술한 가공 방식들에 대하여는, 이하 도 11에서 보다 자세히 설명한다.
도 8은, 또 다른 실시예에 따른 가열 요소(500)의 제 1 부분(510) 및 제 2 부분(520)을 도시한 도면이다.
전술한 실시예들과는 달리, 도 8의 경우 가열 요소(500)는 봉침 형태를 가질 수 있다. 가열 요소(500)는 에어로졸 발생 장치의 수용 공간 내부에 배치될 수 있고, 에어로졸 발생 물품이 수용 공간에 삽입되는 경우 가열 요소(500)는 에어로졸 발생 물품 내부에 삽입될 수 있다.
구체적으로, 가열 요소(500)는 수용 공간의 내부에 배치되는 세장 형태일 수 있고, 가열 요소(500)는 세장 형태의 가열 요소(500)가 연장되는 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 제 1 부분(510) 및 제 2 부분(520)을 모두 포함할 수 있다. 또한, 가열 요소(500)의 제 1 부분(510) 및 제 2 부분(520)은 서로 상이한 표면 구조를 가질 수 있다.
도 8을 참조하면, 제 2 부분(520)은 서로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈부(523) 또는 복수 개의 돌출부(521)를 포함하는 외표면을 가질 수 있다. 제 2 부분(520)의 외표면은, 예를 들어, 애노다이징(anodizing) 방식, 단조 가공 방식, 다이 캐스팅 방식, 또는 진공 증착 방식에 의하여 가공 처리될 수 있다. 각각의 가공 방식에 따라, 제 2 부분(520)의 외표면 구조는 상이할 수 있다.
실시예에 있어서, 제 1 부분(510) 및 제 2 부분(520) 중 어느 하나는, 제 1 부분(510) 및 제 2 부분(520) 중 다른 하나와 비교하여 높은 열전도도를 가질 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치에 삽입되는 경우, 제 1 부분(510)은 제 2 부분(520)과 비교하여 높은 열전도도를 가질 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 발생 물품의 상이한 영역들이 상이한 온도로 가열될 수 있다.
도 6 내지 도 8에 나타내지는 않았지만, 가열 요소의 제 2 부분뿐만 아니라 제 1 부분도 특정 표면 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 부분은 애노다이징 방식에 의해 가공 처리되어 복수 개의 홈부를 가지며, 제 2 부분은 단조 가공 방식에 의해 가공 처리 되어 복수 개의 돌출부를 가지는 형태도 가능하다. 제 1 부분과 제 2 부분의 표면 구조가 상이함으로 인하여, 제 1 부분과 제 2 부분은 서로 다른 온도로 가열될 수도 있다.
실시예에 따른 에어로졸 발생 장치에는 일반 연소식 궐련이나 일반 가열식 궐련이 삽입되어 가열될 수 있다. 그러나, 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치에는 후술하는 에어로졸 발생 물품이 삽입되어 가열될 수도 있다.
도 9는, 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(2000)을 도시한 도면이다.
실시예에 따르면, 에어로졸 발생 물품(2000)은 길이 방향을 기준으로 정렬된 제 1 영역(2100), 제 2 영역(2200), 제 3 영역 (2300) 및 제 4 영역(2400)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 제 1 영역(2100)은 에어로졸 발생 물질을 포함할 수 있고, 제 2 영역(2200)은 담배 물질을 포함할 수 있으며, 제 3 영역(2300)은 제 1 영역(2100) 및 제 2 영역(2200)을 통과하는 기류를 냉각시킬 수 있고, 제 4 영역(2400)은 필터 물질을 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 제 1 영역(2100), 제 2 영역(2200), 제 3 영역(2300), 및 제 4 영역(2400)은, 에어로졸 발생 물품(2000)의 길이 방향을 기준으로 순서대로 정렬될 수 있다. 이에 따라, 제 1 영역(2100) 및 제 2 영역(2200) 중 적어도 하나에서 발생되는 에어로졸이 제 1 영역(2100), 제 2 영역(2200), 제 3 영역(2300), 및 제 4 영역(2400)을 순서대로 통과하며 기류를 형성할 수 있고, 이에 따라 흡연자가 제 4 영역(2400)으로부터 에어로졸을 흡입할 수 있다.
실시예에 있어서, 제 1 영역(2100)은 에어로졸 발생 물품(2000)의 말단부터 약 8 내지 약 12 mm 부분까지 연장될 수 있고, 제 2 영역(2200)은 제 1 영역(2100)이 끝나는 지점부터 약 10 내지 약 14 mm 지점까지 연장될 수 있다. 다만, 이러한 수치범위에 반드시 제한되는 것은 아니며, 제 1 영역(2100) 및 제 2 영역(2200) 각각이 연장되는 길이는 통상의 기술자가 용이하게 변경할 수 있는 범위에서 적절하게 조절될 수 있다.
구체적으로, 제 1 영역(2100)은 에어로졸 발생 물질을 포함할 수 있다. 여기에서, 에어로졸 발생 물질은, 예를 들어, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 2 영역(2200)은 담배 물질을 포함할 수 있다. 담배 물질은, 예를 들어, 담배잎, 담배 옆맥, 팽화 담배, 절단된 각초, 판상엽 각초, 재구성 담배, 및 이들의 조합일 수 있다.
제 3 영역(2300)은, 제 1 영역(2100) 및 제 2 영역(2200)을 통과하는 기류를 냉각시킬 수 있다. 제 3 영역(2300)은 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있으며, 냉각 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 3 영역(2300)은 폴리락트산(PLA) 섬유로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 제 3 영역(2300)은 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 그러나, 제 3 영역(2300)은 상술한 예시에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행하는 물질은, 제한 없이 이에 해당될 수 있다. 예를 들어, 제 3 영역(2300)은 중공을 포함하는 튜브 필터 또는 지관 필터일 수 있다.
제 4 영역(2400)은, 필터 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 4 영역(2400)은 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 제 4 영역(2400)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 제 4 영역(2400)은 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 제 4 영역(2400)은 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 제 4 영역(2400)이 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
제 4 영역(2400)은 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 제 4 영역(2400)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 제 4 영역(2400)의 내부에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 발생 물품(2000)은 제 1 영역(2100) 내지 제 4 영역(2400) 중 적어도 일부를 둘러싸는 래퍼(2500)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 물품(2000)은 제 1 영역(2100) 내지 제 4 영역(2400) 전부를 둘러싸는 래퍼(2500)를 포함할 수 있다. 래퍼(2500)는 에어로졸 발생 물품(2000)의 최외곽에 위치될 수 있으며, 래퍼(2500)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 래퍼(2500)는 단일 래퍼일 수 있으나, 복수 개의 래퍼들의 조합일 수 있다.
일 예로서, 에어로졸 발생 물품(2000)의 제 1 영역(2100)은 에어로졸 발생 물질을 함유하는 권축된 주름진 시트를 포함하고, 제 2 영역(2200)은 담배 물질로서 판상엽 각초를 포함할 수 있으며, 제 3 영역(2300)은 폴리락타이드(PLA) 섬유를 포함하고, 제 4 영역(2400)은 셀룰로오스 아세테이트(CA) 섬유를 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
실시예에 있어서, 도 9에 나타낸 에어로졸 발생 물품(2000)이 도 5에 따른 에어로졸 발생 장치(100)에 삽입되는 경우, 가열 요소(140)의 제 1 부분(141)이 에어로졸 발생 물품(2000)의 제 1 영역(2100)을 둘러싸고, 가열 요소(140)의 제 2 부분(143)이 에어로졸 발생 물품(2000)이 제 2 영역(2200)을 둘러쌀 수 있다. 에어로졸 발생 장치(100)가 작동되면, 제 1 부분(141)은 제 1 영역(2100)을 약 200℃ 내지 약 300℃의 온도로 가열하고, 제 2 부분(143)은 제 2 영역(2200)을 약 100℃ 내지 약 180℃의 온도로 가열할 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 발생 물질 및 담배 물질은 각각 적절한 온도에서 가열되어 에어로졸이 발생될 수 있고, 흡연자는 에어로졸을 흡입함으로써 우수한 흡연감을 제공받을 수 있다.
본 개시의 제 2 측면은, 제 1 측면에 따른 에어로졸 발생 장치(100), 및 에어로졸 발생 물질을 포함하는 제 1 영역(2100) 및 담배 물질을 포함하는 제 2 영역(2200)을 모두 포함하는, 에어로졸 발생 물품(2000)을 포함하고, 제 1 부분(141)은 제 1 영역(2100)을 가열하고, 제 2 부분(143)은 제 2 영역(2200)을 가열하는, 에어로졸 발생 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시의 제 2 측면에 대하여, 전술한 본 개시의 제 1 측면에 대한 사항들이 동일하게 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 1 영역(2100)은 약 200℃ 내지 약 300℃의 온도로 가열되고, 제 2 영역(2200)은 약 100℃ 내지 약 180℃의 온도로 가열될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(2000)의 각 영역이 상이한 온도로 가열됨으로써, 흡연자는 에어로졸 발생 물품(2000)에 대하여 강한 풍미를 느낄 수 있고, 우수한 흡연감을 제공받을 수 있다.
도 10a 내지 도 10j는, 여러 가지 실시예에 따른 가열 요소의 각 표면을 나타낸 도면이다. 예를 들어, 가열 요소의 제 2 부분의 내표면 또는 외표면은 도 10a 내지 도 10j의 표면 구조를 가질 수 있다. 가열 요소의 제 2 부분의 내표면 또는 외표면은, 도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10g, 도 10h, 도 10i, 또는 도 10j와 같은 규칙적으로 배열되는 홈부 또는 돌출부를 포함할 수 있다. 또한, 가열 요소의 제 2 부분의 내표면 또는 외표면은, 도 10d, 도 10e, 또는 도 10f와 같은 불규칙적으로 배열되는 홈부 또는 돌출부를 포함할 수 있다. 다만, 본 개시는 상술한 표면 구조에 제한되지 않으며, 이 기술분야의 통상의 기술자가 설계 가능한 범위에서 용이하게 변경되는 표면 구조를 모두 포함할 수 있다.
또한, 본 개시에 따른 가열 요소의 제 1 부분 및 제 2 부분은 각각 도 10a 내지 도 10j 중 어느 하나에 해당하는 내표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 부분은 도 10a에 해당하는 내표면을 가질 수 있고, 제 2 부분은 도 10b에 해당하는 내표면을 가질 수 있다. 다만, 본 개시가 전술한 예시에 반드시 제한되는 것은 아니며, 본 개시는 도 10a 내지 도 10j 중 임의의 조합에 의한 제 1 부분 및 제 2 부분의 내표면 구조를 모두 포함할 수 있다.
도 11은, 실시예에 따른 가열 요소를 가공하는 방법의 각 단계를 순서대로 나타낸 순서도이다.
본 개시의 제 3 측면은, 원통 형태의 가열 요소를 준비하는 단계(610), 원통 형태의 가열 요소의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 제 1 부분 및 제 2 부분을 구분하는 단계(620), 및 제 1 부분 및 제 2 부분 중 적어도 하나의 내표면을 가공하는 단계(630)를 포함하는, 에어로졸 발생 장치용 가열 요소를 가공하는 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 제 3 측면에 대하여, 전술한 본 개시의 제 1 측면 및 제 2 측면에 대한 사항들이 동일하게 적용될 수 있다.
실시예에 있어서, 에어로졸 발생 장치용 가열 요소를 가공하는 방법은, 원통 형태의 가열 요소를 준비하는 단계(610)를 포함할 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 장치용 가열 요소를 가공하는 방법은, 원통 형태의 가열 요소의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 제 1 부분 및 제 2 부분을 구분하는 단계(620)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 원통 형태의 가열 요소는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함할 수 있다. 제 1 부분과 제 2 부분은 원통 형태의 가열 요소의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬될 수 있다. 또한, 도 6을 다시 참조하면, 예를 들어, 제 1 부분(210)과 제 2 부분(220)은 가열 요소(200)의 일 단면을 기준으로 서로 구분될 수 있다. 가열 요소(200)의 길이는 제 1 부분(210)과 제 2 부분(220)으로 양분될 수 있다. 내표면을 가공하는 단계(630) 이전에, 제 1 부분(210) 및 제 2 부분(220)은 내표면 및 외표면이 매끄러운 원통 형태로 유지될 수 있다.
실시예에 있어서, 에어로졸 발생 장치용 가열 요소를 가공하는 방법은, 제 1 부분 및 제 2 부분 중 적어도 하나의 내표면을 가공하는 단계(630)를 포함할 수 있다. 내표면을 가공하는 단계(630)는, 내표면을 산화시켜 복수 개의 홈부를 형성하는 단계 또는 내표면에 입자를 증착하여 복수 개의 돌출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 내표면을 가공하는 단계(630)는, 전술한 바와 같이, 애노다이징(anodizing) 방식, 단조 가공 방식, 다이 캐스팅(die casting) 방식, 또는 진공 증착 방식에 의해 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
애노다이징 방식에 의하면, 예를 들어, 제 2 부분의 내표면이 산화될 수 있다. 가공 처리 이전에 제 2 부분이 알루미늄(Al) 재질로 형성되는 경우, 애노다이징 방식에 의해 가공 처리된 이후에는 제 2 부분이 산화알루미늄(Al2O3) 재질로 형성될 수 있다. 도 7a에 나타낸 예시와 같이, 산화된 내표면(310)은 복수 개의 홈부(311)를 포함할 수 있다. 애노다이징 방식에 의한 가공 처리는, 약 120℃ 이하의 온도 범위에서 실행될 수 있다.
단조 가공 방식에 의하면, 예를 들어, 제 2 부분의 내표면이 물리적으로 변형될 수 있다. 제 2 부분은 외력에 의하여 외관이 물리적으로 변형될 수 있으며, 두드리거나 가압하는 방법에 의하여 제 2 부분에 복수 개의 홈부 또는 돌출부가 형성될 수 있다. 도 7b에 나타낸 예시와 같이, 변형된 내표면(410)은 복수 개의 돌출부(411)를 포함할 수 있다.
다이 캐스팅 방식에 의하면, 예를 들어, 제 1 부분 및 제 2 부분 중 적어도 하나의 내표면이 복수 개의 홈부 또는 돌출부를 갖도록 제조될 수 있다. 원하는 형태의 가열 요소가 제조될 수 있도록 대응되는 몰드(mold)가 제조되면, 몰드에 용융된 금속을 주입하고 냉각시킴으로써 원하는 형태의 가열 요소가 제조될 수 있다.
진공 증착 방식에 의하면, 제 1 부분 및 제 2 부분 중 적어도 하나의 내표면에 복수 개의 돌출부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 진공 증착 방식은 스퍼터링(sputtering), 물리 기상 증착(PVD: physical vapor deposition), 화학 기상 증착(CVD: chemical vapor deposition), 또는 원자층 증착(ALD: atomic layer deposition)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착 방식에 의하는 경우, 제 1 부분 또는 제 2 부분은 약 800℃의 작동 온도에서 증착이 이루어질 수 있다.
진공 증착 방식을 이용하는 경우, 증착 물질에 따라 제 1 부분 및 제 2 부분 중 적어도 하나의 표면 형태 또는 표면 색상이 달라질 수 있다. 예를 들어, 가열 요소 전체가 스테인리스강 재질로 형성되고, 제 1 부분과 제 2 부분이 구분된 상태에서, 제 1 부분의 표면이 TiC에 의해 증착되고 제 2 부분의 표면이 TiN에 의해 증착되는 경우, 제 1 부분과 제 2 부분이 서로 상이한 표면 구조를 가짐에 따라, 제 1 부분과 제 2 부분은 서로 상이한 온도로 가열될 수 있다.
또한, 전술한 예시에서 제 1 부분의 표면은 검정색을 띠고 제 2 부분의 표면은 노란색을 띨 수 있다. 이에 따라, 제 1 부분이 받는 복사열이 제 2 부분이 받는 복사열 보다 크게 되므로, 제 1 부분이 제 2 부분에 비하여 보다 높은 온도로 가열될 수도 있다. 다만, 본 개시는 전술한 예시에 제한되지 않으며, 본 개시는 제 1 부분 및 제 2 부분을 다양한 방식의 조합으로 가공함으로써 제조될 수 있는 다양한 가열 요소의 예시들을 모두 포함할 수 있다.
도 12는, 여러 가지 실시예에 따른 가열 요소의 각 표면을 나타낸 도면이다.
본 개시에 따른 가열 요소의 제 1 부분 및 제 2 부분은 각각 도 12a 내지 도 12h 중 어느 하나에 해당하는 내표면을 가질 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 가열 요소의 제 1 부분 및 제 2 부분은 도 12a 내지 도 12h 중 임의의 조합에 따른 내표면 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 부분은 도 12c와 같은 유선형의 굴곡을 가지고, 제 2 부분은 도 12e와 같은 형태의 내표면을 가질 수 있다.
제 1 부분 및 제 2 부분은 서로 상이한 내표면적을 가질 수 있다.
또한, 제 1 부분 및 제 2 부분은 서로 동일한 열질량(thermal mass)를 가질 수 있다. 여기에서, '열질량'은 물체의 질량(중량)에 물체의 열용량(heat capacity)을 곱한 것을 의미한다.
예를 들어, 제 1 부분 및 제 2 부분이 서로 동일한 소재 및 동일한 중량의 내표면을 갖는 경우, 제 1 부분 및 제 2 부분은 서로 동일한 열질량을 가진다.
도 13은, 에어로졸 발생 물품(800)과 가열 요소(700)가 서로 접촉하는 예시를 나타낸 도면이다.
에어로졸 발생 물품(800)은 제 1 영역(810) 및 제 2 영역(820)을 포함할 수 있다. 제 1 영역(810) 및 제 2 영역(820)은 서로 다른 성분 및 중량의 물질을 포함할 수 있다.
도 13을 참조하면, 가열 요소(700)는 서로 상이한 내표면을 가지는 제 1 부분(710) 및 제 2 부분(720)을 포함할 수 있다. 제 1 부분(710)은 도 12a의 내표면을 가지며, 제 2 부분(720)은 도 12b의 내표면을 갖는다.
도 13에서, 제 1 부분(710) 및 제 2 부분(720)은 서로 동일한 열질량을 갖도록 설계될 수 있다.
또한, 제 1 부분(710)은 음각되어 복수 개의 홈부를 가지고, 제 2 부분(720)은 양각되어 복수 개의 돌출부를 가진다.
제 1 부분(710)은 제 1 영역(810)을 커버하도록 배치될 수 있고, 제 2 부분(720)은 제 2 영역(820)을 커버하도록 배치될 수 있다. 다만, 제 1 부분(710)이 제 1 영역(810)과 접촉하는 면적은 제 2 부분(720)이 제 2 영역(820)과 접촉하는 면적과 상이할 수 있다. 이에 따라, 제 1 부분(710)이 제 1 영역(810)에 전달하는 열량은 제 2 부분(720)이 제 2 영역(820)에 전달하는 열량과 상이할 수 있다.
구체적으로, 제 1 부분(710)이 제 1 영역(810)에 전달하는 열량은, 제 2 부분(720)이 제 2 영역(820)에 전달하는 열량보다 클 수 있다. 제 1 영역(810)은 제 2 영역(820)보다 높은 온도로 가열될 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.
10000: 에어로졸 발생 장치 11000: 배터리
12000: 제어부 13000: 히터
14000: 증기화기
100: 에어로졸 발생 장치 110: 하우징(housing)
120: 배터리(battery) 130: 수용 공간
140: 가열 요소(heating element) 141: 제 1 부분
143: 제 2 부분 200: 가열 요소
210: 제 1 부분 220: 제 2 부분
221: 수용 공간 223: 돌출부
300, 400: 제 2 부분 310, 410: 내표면
320, 420: 수용 공간 500: 가열 요소
510: 제 1 부분 520: 제 2 부분
521: 돌출부 523: 홈부
2000: 에어로졸 발생 물품 2100: 제 1 영역
2200: 제 2 영역 2300: 제 3 영역
2400: 제 4 영역 700: 가열 요소
710: 제 1 부분 720: 제 2 부분
810: 제 1 영역 820: 제 2 영역

Claims (20)

  1. 에어로졸 발생 장치에 있어서,
    일단이 개방된 하우징(housing);
    상기 하우징의 타단에 배치되고, 상기 에어로졸 발생 장치에 전력을 공급하는 배터리;
    상기 하우징의 상기 일단에 배치되고, 에어로졸 발생 물품을 수용하는 수용 공간;
    상기 에어로졸 발생 물품을 가열하는 가열 요소;를 포함하고,
    상기 가열 요소는 상기 에어로졸 발생 물품의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하며,
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 서로 상이한 표면 구조를 갖는,
    에어로졸 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 상기 수용 공간을 둘러싸도록 배치되는 원통 형태를 가지며, 상기 가열 요소는 상기 원통 형태의 가열 요소의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분을 모두 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 요소는 상기 수용 공간의 내부에 배치되는 세장 형태를 가지며, 상기 가열 요소는 상기 세장 형태의 상기 가열 요소가 연장되는 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분을 모두 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 요소의 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 하나는, 서로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈부 또는 복수 개의 돌출부를 포함하는 내표면을 갖는, 에어로졸 발생 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 내표면으로부터 0.1 내지 100 μm의 깊이를 갖고, 상기 돌출부는 상기 내표면으로부터 0.1 내지 100 μm의 높이를 갖는, 에어로졸 발생 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 내표면은 1 내지 10 μm의 두께를 갖는 산화막을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수 개의 홈부 또는 상기 복수 개의 돌출부는 규칙적으로 배열되는 형태를 가지는, 에어로졸 발생 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 어느 하나는, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 다른 하나와 비교하여 높은 열전도도를 갖는, 에어로졸 발생 장치.
  9. 에어로졸 발생 시스템에 있어서,
    제 1 항에 따른 에어로졸 발생 장치; 및
    에어로졸 발생 물질을 포함하는 제 1 영역 및 담배 물질을 포함하는 제 2 영역을 모두 포함하는, 에어로졸 발생 물품;을 포함하고,
    상기 제 1 부분은 상기 제 1 영역을 가열하고, 상기 제 2 부분은 상기 제 2 영역을 가열하는, 에어로졸 발생 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 200℃ 내지 300℃의 온도로 가열되고,
    상기 제 2 영역은 100℃ 내지 180℃의 온도로 가열되는, 에어로졸 발생 시스템.
  11. 원통 형태의 가열 요소를 준비하는 단계;
    상기 원통 형태의 가열 요소의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 제 1 부분 및 제 2 부분을 구분하는 단계; 및
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 하나의 내표면을 가공하는 단계;
    를 포함하는, 에어로졸 발생 장치용 가열 요소를 가공하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 내표면을 가공하는 단계는, 상기 내표면을 산화시켜 복수 개의 홈부를 형성하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 장치용 가열 요소를 가공하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 내표면을 가공하는 단계는, 상기 내표면에 입자를 증착하여 복수 개의 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 장치용 가열 요소를 가공하는 방법.
  14. 에어로졸 발생 장치에 있어서,
    일단이 개방된 하우징(housing);
    상기 하우징의 타단에 배치되고, 상기 에어로졸 발생 장치에 전력을 공급하는 배터리;
    상기 하우징의 상기 일단에 배치되고, 에어로졸 발생 물품을 수용하는 수용 공간;
    상기 에어로졸 발생 물품을 가열하는 가열 요소;를 포함하고,
    상기 가열 요소는 상기 에어로졸 발생 물품의 길이 방향을 기준으로 연속적으로 정렬되는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하며,
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 서로 상이한 내표면적을 갖는,
    에어로졸 발생 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 서로 동일한 열질량(thermal mass)을 갖는, 에어로졸 발생 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 부분은 홈부를 가지며, 상기 제 2 부분은 돌출부를 갖는, 에어로졸 발생 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 하나는 양각되고(embossed), 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 다른 하나는 음극된(engraved), 에어로졸 발생 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 하나는 유선형의 굴곡을 갖는, 에어로졸 발생 장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 물품은 상기 제 1 부분에 대응되는 제 1 영역; 및 상기 제 2 부분에 대응되는 제 2 영역;을 포함하고,
    상기 제 1 부분이 상기 제 1 영역에 전달하는 열량은, 상기 제 2 부분이 상기 제 2 영역에 전달하는 열량과 상이한, 에어로졸 발생 장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 물품은 상기 제 1 부분에 대응되는 제 1 영역; 및 상기 제 2 부분에 대응되는 제 2 영역;을 포함하고,
    상기 제 1 부분이 상기 제 1 영역에 전달하는 열량은, 상기 제 2 부분이 상기 제 2 영역에 전달하는 열량보다 큰, 에어로졸 발생 장치.
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