KR20220013784A - 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치 및 그 방법 - Google Patents

코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 전류가 흐르는 코일, 전류로 생성되는 자기장에 의해 유도가열되는 히터 및 전류를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 기설정된 가동주파수범위 내에서 코일에 흐르는 전류의 주파수를 변경하고, 변경된 주파수 중 하나 이상의 주파수에 따라, 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는, 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치를 개시한다.

Description

코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치 및 그 방법 {Aerosol generating apparatus for optimizing current frequency of coil and method thereof}
본 발명은 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 유도가열 방식으로 히터를 가열하기 위해서 코일을 포함하는 에어로졸 생성 장치에서, 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화할 수 있는 에어로졸 생성 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
에어로졸 생성 장치의 히터를 구현하는 방식은 여러 가지가 있으며, 그 중 에는 코일과 서셉터를 이용하여 히터를 구현하는 방식도 포함된다. 구체적으로, 코일 및 서셉터로 히터를 구현하는 방식은, 고유한 인덕턴스를 갖는 코일에 교류전류를 흘려주게 되면, 교류 자기장이 발생되어 근처에 있는 서셉터에 와전류(eddy current)가 생기도록 유도하며, 유도된 와전류에 의해서 서셉터가 가열되는 원리를 이용한다.
코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하면, 코일에 흐르는 전류의 크기가 커져서, 서셉터(히터)의 가열효율이 대폭 증대되나, 에어로졸 생성 장치에는 다양한 하드웨어가 포함되며, 그 하드웨어들이 서로 전기적으로 영향을 줌에 따라서, 최적화된 주파수를 효율적으로 찾는 방법에 대한 필요성이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 유도가열 방식으로 히터를 구현하는 에어로졸 생성 장치의 코일에 흐르는 전류의 최적화된 주파수를 찾을 수 있는 에어로졸 생성 장치 및 그 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 전류가 흐르는 코일; 상기 전류로 생성되는 자기장에 의해 유도가열되는 히터; 및 상기 전류를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 기설정된 가동주파수범위 내에서 상기 코일에 흐르는 전류의 주파수를 변경하고, 상기 변경된 주파수 중 하나 이상의 주파수에 따라, 상기 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값을 초과하는지 여부를 판단한다.
상기 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 가동주파수범위 내의 최소주파수에서 기설정된 단위로 상기 전류의 주파수를 순차적으로 변경할 수 있다.
상기 장치에 있어서, 상기 임계값은 4A일 수 있다.
상기 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 임계값을 초과하면서, 상기 코일에 가장 큰 크기의 전류가 흐를 때의 최적화주파수를 탐지하고, 전원버튼에 대한 입력이 감지되면, 상기 최적화주파수에 따른 전류가 상기 코일에 흐르도록 제어할 수 있다.
상기 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 에어로졸 생성 장치에 포함된 하드웨어들을 기초로 상기 가동주파수범위를 결정할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 장치는, 전류가 흐르는 코일; 상기 전류로 생성되는 자기장에 의해 유도가열되는 히터; 및 상기 전류를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 기설정된 제1주파수범위 내에서 상기 코일에 흐르는 전류의 주파수를 변경하고, 상기 제1주파수범위에 속한 주파수들에 대해서, 상기 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값 미만이면 제2주파수범위를 설정하고, 상기 제2주파수범위에 속한 주파수들에 대해서, 상기 코일에 흐르는 전류의 크기가 상기 임계값을 초과하는지 판단한다.
상기 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 에어로졸 생성 장치에 포함된 하드웨어들을 기초로 상기 제1주파수범위를 결정할 수 있다.
상기 장치에 있어서, 상기 임계값은 4A일 수 있다.
상기 장치에 있어서, 상기 제2주파수범위의 최소주파수 및 최대주파수는, 상기 코일에 흐르는 전류의 주파수에 대한 상기 코일의 전류의 크기의 비율로 결정될 수 있다.
상기 장치에 있어서, 상기 최소주파수는, 상기 제1주파수범위에 포함될 수 있다.
상기 장치에 있어서, 상기 최대주파수는, 상기 최소주파수에 의해 결정될 수 있다.
상기 장치에 있어서, 상기 최대주파수는, 상기 제1주파수범위에 포함될 수 있다.
상기 장치에 있어서, 상기 최소주파수는, 상기 최대주파수에 의해 결정될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 방법은, 기설정된 가동주파수범위 내에서 주파수를 변경하면서, 코일에 흐르는 전류의 크기를 모니터링하는 단계; 상기 코일의 전류의 크기가 최대가 되는 주파수를 파악하는 단계; 및 상기 파악된 주파수에서의 전류의 크기가 임계값을 초과하는지 판단하는 단계를 포함한다.
상기 방법에 있어서, 상기 전류의 크기를 모니터링하는 단계는, 상기 가동주파수 내에서 기설정된 단위주파수에 따라 변경할 수 있다.
상기 방법은, 전원버튼에 대한 입력이 감지되면, 상기 전류의 크기가 최대가 될 때의 주파수를 상기 코일에 흐르는 주파수로 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 가동주파수범위는, 상기 장치에 포함된 하드웨어들을 기초로 설정되는 범위일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 방법으로서, 전술한 것과 또 다른 실시 예에 따른 방법은, 기설정된 제1주파수범위 내에서 주파수를 변경하면서, 코일에 흐르는 전류의 크기를 모니터링하는 단계; 상기 코일의 전류의 크기가 최대가 되는 주파수를 파악하는 단계; 상기 파악된 주파수에서의 전류의 크기가 임계값 미만이면, 제2주파수범위를 설정하는 단계; 상기 제2주파수범위 내에서 주파수를 변경하면서, 상기 코일에 흐르는 전류의 크기가 최대가 되는 최적주파수를 파악하는 단계; 및 상기 최적주파수에서의 전류의 크기가 상기 임계값을 초과하면, 상기 최적주파수를 상기 코일의 전류의 주파수로 설정하는 단계;를 포함한다.
상기 방법에 있어서, 상기 제2주파수범위의 최소주파수 및 최대주파수는, 상기 코일에 흐르는 전류의 주파수에 대한 상기 코일의 전류의 크기의 비율로 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예는, 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유도가열방식의 에어로졸 생성 장치가 여러 가지 하드웨어로 구성되더라도, 코일에 흐르는 최적주파수를 용이하게 찾을 수 있다.
도 1 및 도 2는 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 다른 예를 도시한 도면들이다.
도 4은 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 궐련의 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 3의 장치에서 사용되는 이중매질궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 액상 카트리지를 포함하는 에어로졸 생성 장치의 일 예의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 에어로졸 생성 장치의 일 예의 사시도이다.
도 9는 도 8에서 설명한 장치의 측면도이다.
도 10은 에어로졸 생성 장치에 포함되는 제어부의 일 예의 블록도를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 에어로졸 생성 장치의 주파수 응답의 일 예의 그래프를 나타내고 있는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시 예를 설명하기 위한 주파수 응답 그래프를 나타낸다.
도 13은 제어부가 제2주파수범위를 결정하기 위한 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따라 온도센서가 측정한 온도값을 다중적으로 보상하는 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에 따라 온도센서가 측정한 온도값을 다중적으로 보상하는 방법의 다른 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
실시 예들에서 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.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10)는 배터리(120), 제어부(110), 히터(130) 및 증기화기(180)를 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10)의 내부 공간에는 궐련(200)이 삽입될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 에어로졸 생성 장치(10)에는 본 실시 예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(10)에 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에는 에어로졸 생성 장치(10)에 히터(130)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(130)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(120), 제어부(110), 증기화기(180) 및 히터(130)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 증기화기(180) 및 히터(130)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(10)의 내부 구조는 도 1 또는 도 2에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(10)의 설계에 따라, 배터리(120), 제어부(110), 증기화기(180) 및 히터(130)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(200)이 에어로졸 생성 장치(10)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(10)는 증기화기(180)를 작동시켜, 증기화기(180)로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 증기화기(180)에 의해 생성된 에어로졸은 궐련(200)을 통과하여 사용자에게 전달된다. 증기화기(180)에 관한 설명은 하기에서 보다 상세히 하기로 한다.
배터리(120)는 에어로졸 생성 장치(10)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(120)는 히터(130) 또는 증기화기(180)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(110)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(120)는 에어로졸 생성 장치(10)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(110)는 에어로졸 생성 장치(10)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(110)는 배터리(120), 히터(130) 및 증기화기(180)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(10)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(110)는 에어로졸 생성 장치(10)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(10)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(110)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 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(130)는 배터리(120)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(10)에 삽입되면, 히터(130)는 궐련의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(130)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(130)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(130)에는 전기 전도성 트랙(track)이 포함되고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(130)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(130)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(10)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(130)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(130)에는 궐련을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 궐련은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에는 히터(130)가 궐련(200)의 외부에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 히터(130)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 궐련(200)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(10)에는 히터(130)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(130)들은 궐련(200)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(200)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(130)들 중 일부는 궐련(200)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(200)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(130)의 형상은 도 1 및 도 2에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(180)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(200)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(180)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(10)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(180)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(180)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 생성 장치(10)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(180)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(180)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.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(180)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(10)는 배터리(120), 제어부(110) 및 히터(130) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10)는 궐련(200)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 및 도 2에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(10)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(10)의 배터리(120)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(10)가 결합된 상태에서 히터(130)가 가열될 수도 있다.
궐련(200)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(200)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(200)의 제 2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 제 2 부분에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(10)의 내부에는 제 1 부분 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(10)의 내부에 제 1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분 및 제 2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제 2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제 1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제 2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(10)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10)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 궐련(200)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(200)의 내부로 유입될 수도 있다.
도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 다른 예를 도시한 도면들이다.
도 3을 도 1 및 도 2를 통해 설명한 에어로졸 생성장치와 비교하면, 증기화기(180)가 생략된 것을 알 수 있다. 도 3에 도시된 에어로졸 생성장치에 삽입되는 이중매질궐련(300)에 증기화기(180)의 기능을 수행하는 요소가 포함되어 있으므로, 도 3에 따른 에어로졸 생성 장치에는 도 1 및 도 2에 도시된 에어로졸 생성 장치와 달리 증기화기(180)가 포함되지 않는다.
도 3에 따른 에어로졸 생성 장치(10)는 이중매질궐련(300)이 삽입되면, 이중매질궐련(300)을 외부 가열함으로써, 이중매질궐련(300)으로부터 사용자가 흡입가능한 에어로졸이 생성될 수 있도록 한다. 또한, 이중매질궐련(300)에 대해서는 도 6을 통해 구체적으로 설명하기로 한다.
이하, 도 4을 참조하여, 궐련(200)의 일 예에 대하여 설명한다.
도 4은 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4을 참조하면, 궐련(200)은 담배 로드(210) 및 필터 로드(220)를 포함한다. 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 제 1 부분은 담배 로드(210)를 포함하고, 제 2 부분은 필터 로드(220)를 포함한다.
도 4에는 필터 로드(220)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(220)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(220)는 에어로졸을 냉각하는 제 1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제 2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(220)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(200)은 적어도 하나의 래퍼(240)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(240)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(200)은 하나의 래퍼(240)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(200)은 2 이상의 래퍼(240)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼에 의하여 담배 로드(210)가 포장되고, 제 2 래퍼에 의하여 필터 로드(220)가 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 담배 로드(210) 및 필터 로드(220)가 결합되고, 제 3 래퍼에 의하여 궐련(200) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 담배 로드(210) 또는 필터 로드(220) 각각이 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 개별 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 세그먼트들이 결합된 궐련(200) 전체가 다른 래퍼에 의하여 재포장될 수 있다.
담배 로드(210)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 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 담배 로드(210)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(210)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(210)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(210)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(210)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(210)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(210)는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 담배 로드(210)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(210)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 담배 로드(210)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(210)는 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(220)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(220)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(220)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(220)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(220)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터 로드(220)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(220)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(220)의 내부에 삽입될 수도 있다.
또한, 필터 로드(220)에는 적어도 하나의 캡슐(230)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(230)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(230)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(230)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
만약, 필터 로드(220)에 에어로졸을 냉각하는 세그먼트가 포함될 경우, 냉각 세그먼트는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트는 순수한 폴리락트산 만으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 냉각 세그먼트는 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 그러나, 냉각 세그먼트는 상술한 예에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행할 수 있다면, 제한 없이 해당될 수 있다.
한편, 도 4에는 도시되지 않았으나, 일 실시 예에 따른 궐련(200)은 전단 필터를 더 포함할 수 있다. 전단 필터는 담배 로드(210)에 있어서, 필터 로드(220)에 대향하는 일측에 위치한다. 전단 필터는 담배 로드(210)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(210)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(도 1 및 도 2의 100)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 궐련의 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 궐련(200)은 십자튜브(205), 담배 로드(210) 및 튜브(220a), 필터(220b)가 최종 래퍼(240)에 의해 감싸여지는 형태를 갖는 것을 알 수 있다. 도 5에서, 래퍼는 십자튜브(205), 담배 로드(210), 튜브(220a), 필터(220b)를 각각 둘러싸는 개별래퍼와 개별래퍼로 둘러싸인 십자튜브(205), 담배 로드(210), 튜브(220a), 필터(220b)를 하나로 감싸는 최종래퍼를 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 제 1 부분은 십자튜브(205) 및 담배 로드(210)를 포함하고, 제 2 부분은 필터 로드(220)를 포함한다. 설명의 편의를 위해서, 이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하고, 도 4에서 설명한 것과 중복된 설명은 생략하기로 한다.
십자튜브(205)는 담배 로드(210)에 연결되는 십자 형태의 튜브를 의미한다.
십자튜브(205)는 궐련(200)이 에어로졸 생성장치에 삽입되면, 담배 로드(210)와 함께 궐련감지센서에 의해서 센싱되는 부분으로서, 담배 로드(210)와 동일한 구리합지래퍼로 감싸져서, 궐련감지센서가 삽입된 궐련(200)이 에어로졸 생성장치가 지원하는 종류의 궐련(자사에서 제작된 궐련)인지 여부를 파악하는 데에 활용될 수 있다. 구리합지래퍼에 대해서는 도 7 내지 도 9를 통해 후술한다.
담배 로드(210)는 에어로졸 생성 장치(10)의 히터(130)에 의해 가열되어 에어로졸을 생성시키는 에어로졸 생성기질을 포함한다.
튜브(220a)는 담배 로드(210)의 에어로졸 생성기질이 히터(130)로부터 충분한 양의 에너지를 받아서 가열될 때 생성되는 에어로졸을 필터(220b)에 전달시키는 기능을 수행한다. 튜브(220a)는 셀룰로오스 아세테이트 토우에 가소제인 트리아세틴(TA)을 일정이상 가하여 원형(circle)으로 성형하는 방식으로 제조되는 튜브로서, 십자튜브(205)와 비교하면, 형태가 다를 뿐만 아니라, 담배 로드(210)와 필터(220b)를 연결하는 점에서 배치상의 차이가 있다.
필터(220b)는 담배 로드(210)에서 생성된 에어로졸이 튜브(220a)를 통해 전달되면, 에어로졸을 통과시킴으로써, 사용자가 필터(220b)에 의해 여과된 에어로졸을 흡입할 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 필터(220b)는 셀룰로오스 아세테이트 토우를 기초로 하여 제작된 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다.
최종 래퍼(240)는 십자튜브(205), 담배 로드(210), 튜브(220a) 및 필터(220b)를 각각 둘러싸는 종이로서, 십자튜브 래퍼(240b), 담배 로드 래퍼(240c), 튜브 래퍼(240d) 및 필터 래퍼(240e)를 모두 포함할 수 있다.
도 5에서, 십자튜브 래퍼(240b)는 알루미늄 재질의 래퍼, 튜브부(220a)는 MFW 또는 24K 래퍼, 필터(220b)는 내유하드래퍼 또는 PLA(Poly Lactic Acid)재질의 합지에 의해서 둘러싸여진다. 담배 로드 래퍼(240c) 및 최종 래퍼(240)에 대해서는 이하에서 보다 상세히 후술하기로 한다.
담배 로드 래퍼(240c)는 담배 로드(210)를 둘러싸는 래퍼(wrapper)로서, 히터(130)에 의해 전달되는 열에너지의 효율성을 극대화시키기 위해서 열전도성 향상물질이 코팅(coating)될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드 래퍼(240c)는 은 박지(Ag), 알루미늄 박지(Al), 구리박지(Cu), 카본지(carbon paper), 충진제(filler), 세라믹(AlN, Al2O3), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 구연산나트륨(Na citrate), 구연산칼륨(K citrate), 아라미드 섬유(aramid fiber), 나노 셀룰로오스(nano cellulose), 미네랄지(mineral paper), 글라신지(glassine paper), SWNT(Single-Walled Carboe Nanotube)중 적어도 한 가지가 일반 래퍼 또는 이형 원지에 코팅되는 방식으로 제작될 수 있다. 일반 래퍼는 널리 알려진 궐련에 적용되어 있는 래퍼를 의미하고, 수초지 시험을 거쳐서 종이제조작업성 및 열전도성이 모두 일정값 이상을 초과하는 검증된 재질로 제작된 다공성 래퍼를 의미한다.
또한, 본 발명에서 최종 래퍼(240)는 담배 로드 래퍼(240c)에 코팅되는 다양한 물질 중에서, 충진제, 세라믹, 실리콘 카바이드, 구연산나트륨, 구연산칼륨, 아라미드 섬유, 나노 셀룰로오스, SWNT 중 적어도 한 가지가 MFW 원지에 코팅되는 방식으로 제작될 수 있다.
도 1 및 도 2에서 설명한 외부가열식 에어로졸 생성 장치(10)에 포함되는 히터(130)는 제어부(110)에 의해 제어되는 대상으로서, 담배 로드(210)에 포함되어 있는 에어로졸 생성기질을 가열시켜서 에어로졸이 생성되도록 하며, 이때 담배 로드(210)에 전달되는 열에너지는 복사열 75%, 대류열 15%, 전도열 10%의 비율로 구성된다. 실시 예에 따라서, 담배 로드(210)에 전달되는 열에너지를 구성하는 복사열, 대류열, 전도열의 비율은 달라질 수 있다.
본 발명은, 히터(130)가 에어로졸 생성기질에 직접 접촉하여 열에너지를 전달할 수 없는 특성상 조속한 에어로졸의 생성이 어려운 것을 극복하기 위해, 전술한 것과 같이 담배 로드 래퍼(240c) 및 최종 래퍼(240)에 열전도성 향상물질을 코팅하여, 담배 로드(210)의 에어로졸 생성기질에 열에너지가 효율적으로 전달될 수 있도록 촉진함으로써, 히터(130)가 충분하게 가열되기 전의 초기 퍼프시에도 사용자에게 충분한 양의 에어로졸을 제공할 수 있다.
실시 예에 따라서, 담배 로드 래퍼(240c) 또는 최종 래퍼(240) 중 어느 하나에 대해서만 열전도성 향상물질이 코팅될 수도 있으며, 전술한 예뿐만 아니라, 미리 설정된 값의 열전도율을 갖는 유기금속, 무기금속, 섬유, 고분자 소재가 담배 로드 래퍼(240c) 또는 최종 래퍼(240)에 코팅되는 방식으로 본 발명이 구현될 수도 있다.
도 6은 도 3의 장치에서 사용되는 이중매질궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6에서 이중매질궐련이라는 명칭은 도 4 및 도 5에서 설명한 궐련과 구별하기 위한 목적뿐만 아니라, 본 발명에 대한 설명을 간결하게 하기 위해 명명한 것으로서, 실시 예에 따라서, 일반적인 궐련과 동일하게 호칭될 수 있다.
도 6을 참조하면, 이중매질궐련(300)은 에어로졸기재부(310), 매질부(320), 냉각부(330) 및 필터부(340)가 최종 래퍼(350)에 의해서 감싸여지는 형태를 갖는 것을 알 수 있다. 도 6에서, 최종 래퍼(350)는 에어로졸기재부(310), 매질부(320) 및 필터부(340)를 각각 둘러싸는 개별래퍼와, 개별래퍼로 둘러싸인 에어로졸기재부(310), 매질부(320) 및 필터부(340)를 하나로 감싸는 외피를 의미한다.
에어로졸기재부(310)는 펄프(pulp) 기반의 종이에 보습제를 함유시켜서 기설정된 형태로 성형한 부분이다. 에어로졸기재부(310)에 들어가는 보습제(기재)에는 프로필렌 글리콜 및 글리세린이 있다. 에어로졸기재부(310)의 보습제는 원지 무게 대비 일정 중량비율을 갖는 프로필렌 글리콜 및 글리세린이 포함된다. 에어로졸기재부(310)는 이중매질궐련(300)이 도 3의 에어로졸 생성 장치(10)에 삽입되었을 때, 히터(130)에 의해 일정 이상의 온도로 가열되면 보습제증기를 생성한다.
매질부(320)는 시트(sheet), 가닥(strand), 담배 시트가 잘게 잘린 각초 중 하나 이상을 포함하며, 사용자에게 흡연경험을 제공하기 위해 니코틴을 발생시키는 부분이다. 매질부(320)는 이중매질궐련(300)이 도 3의 에어로졸 생성 장치(10)에 삽입되더라도, 히터(130)로부터 직접 가열되지 않고, 가열되는 에어로졸기재부(310) 및 매질부(320)를 감싸고 있는 매질부 래퍼(또는 최종 래퍼)로부터 전도, 대류 및 복사 방식으로 간접가열될 수 있다. 본 발명에서는 매질부(320)에 포함되는 매질이 도달해야 하는 온도가 에어로졸기재부(310)에 포함된 보습제들이 도달해야 하는 온도보다 더 낮은 특성을 고려하여, 외부가열식 히터(130)로 에어로졸기재부(310)를 가열 후에 우회적으로 매질부(320)의 온도가 상승되도록 한다. 매질부(320)에 포함된 매질의 온도가 일정 이상의 온도로 상승되면, 매질부(320)로부터 니코틴증기가 생성된다.
실시 예에 따라서, 이중매질궐련(300)이 도 3의 에어로졸 생성 장치(10)에 삽입되었을 때, 매질부(320)의 일부가 히터(130)와 마주 보는 방향이 되어 히터(130)로부터 가열될 수도 있다.
냉각부(330)는 소정의 중량의 가소제를 포함하는 튜브 필터로 제작되고, 에어로졸기재부(310) 및 매질부(320)로부터 생성된 보습제증기 및 니코틴증기가 혼합되어 에어로졸화(aerosolization)되어 냉각부(330)를 통과되면서 냉각되며, 에어로졸기재부(310), 매질부(320) 및 필터부(340)와는 다르게 개별래퍼로 감싸지지 않는다.
필터부(340)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있으며 필터부(340)의 형상에는 제한이 없다. 필터부(340)는 원기둥형(cylindrical type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브형(tube type)일 수도 있다. 만약, 필터부(340)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다. 필터부(340)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터부(340)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터부(340)의 내부에 삽입될 수도 있다.
또한, 필터부(340)에는 적어도 하나의 캡슐이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있으며, 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
최종래퍼(350)는 개별래퍼로 둘러싸인 에어로졸기재부(310), 매질부(320) 및 필터부(340)를 하나로 감싸는 외피를 의미하고, 최종래퍼(350)는 후술하는 매질부 래퍼와 동일한 재질로 구성될 수 있다.
도 7은 액상 카트리지를 포함하는 에어로졸 생성 장치의 일 예의 사시도이다.
보다 구체적으로, 도 7은, 에어로졸 생성 물질을 보유하는 교체 가능한 카트리지(750)와 이를 구비한 에어로졸 생성 장치(700)의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다. 도 7에 나타난 실시 예에 관한 에어로졸 생성 장치(700)는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지(750)와, 카트리지(750)를 지지하는 본체(710)를 포함한다.
카트리지(750)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용한 상태에서 본체(710)에 결합할 수 있다. 카트리지(750)의 일부분이 본체(710)의 수용 공간에 삽입됨으로써 카트리지(750)가 본체(710)에 장착될 수 있다.
카트리지(750)는 예를 들어 액체 상태나, 고체 상태나, 기체 상태나, 겔(gel) 상태 등의 어느 하나의 상태를 갖는 에어로졸 생성 물질(에어로졸 생성 기질)을 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(700)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(750)는 본체(710)로부터 전달되는 전기 신호 또는 무선 신호 등에 의해 작동함으로써 카트리지(750)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(750)는 본체(710)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(750)가 자체적인 전력원을 포함하는 경우에는 본체(710)로부터 카트리지(750)에 전달되는 전기적인 제어 신호나 무선 신호에 의해 카트리지(750)가 작동함으로써 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
카트리지(750)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용하는 액체 저장부와, 액체 저장부의 에어로졸 생성 물질을 에어로졸로 변환하는 기능을 수행하는 무화기(atomizer)를 포함할 수 있다.
액체 저장부가 내부에 '에어로졸 생성 물질을 수용한다'는 것은 액체 저장부가 그릇(container)의 용도와 같이 에어로졸 생성 물질을 단순히 담는 기능을 수행하는 것과, 액체 저장부의 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)과, 액체 전달 수단을 가열하여 에어로졸을 발생하는 히터를 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(750)의 내부에 수용된 에어로졸 생성 물질을 외부에서 시각적으로 확인할 수 있도록 카트리지(750)의 액체 저장부는 적어도 일부가 투명한 소재를 포함할 수 있다. 액체 저장부는 본체(710)에 결합할 때에 본체(710)의 홈에 삽입될 수 있도록 액체 저장부로부터 돌출하는 돌출창을 포함한다. 마우스피스 및 액체 저장부의 전체가 투명한 플라스틱이나 유리 등의 소재로 제작될 수 있으며, 액체 저장부의 일부분에 해당하는 돌출창만이 투명한 소재로 제작될 수 있다.
본체(710)는 수용 공간의 내측에 배치된 접속 단자를 포함한다. 본체(710)의 수용 공간에 카트리지(750)의 액체 저장부가 삽입되면 본체(710)는 접속 단자를 통하여 카트리지(750)에 전력을 제공하거나, 카트리지(750)의 작동과 관련한 신호를 카트리지(750)에 공급할 수 있다.
카트리지(750)의 액체 저장부의 일측 단부에는 마우스피스가 결합된다. 마우스피스는 에어로졸 생성 장치(700)의 사용자의 구강으로 삽입되는 부분이다. 마우스피스는 액체 저장부 내부의 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 외부로 배출하는 배출공을 포함한다.
본체(710)에는 슬라이더(730)가 본체(710)에 대하여 이동 가능하게 결합된다. 슬라이더(730)는 본체(710)에 대해 이동함으로써 본체(710)에 결합된 카트리지(750)의 마우스피스의 적어도 일부를 덮거나 마우스피스의 적어도 일부를 외부로 노출시키는 기능을 수행한다. 슬라이더(730)는 카트리지(750)의 돌출창의 적어도 일부를 외부로 노출시키는 장공을 포함한다.
슬라이더(730)는 내부가 비어 있으며 양측 단부가 개방된 통 형상을 갖는다. 슬라이더(730)의 구조는 도면에 도시된 것과 같이 통 형상으로 제한되는 것은 아니며, 본체(710)의 가장자리에 결합된 상태를 유지하면서 본체(710)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(730)는 본체(710)와 카트리지(750)에 대한 슬라이더(730)의 위치를 유지하기 위한 자성체를 포함한다. 자성체는 영구자석이나, 철, 니켈, 코발트, 또는 이들의 합금 등과 같은 소재를 포함할 수 있다.
자성체는 슬라이더(730)의 내부 공간을 사이에 두고 서로 마주보는 두 개의 제1 자성체와, 슬라이더(730)의 내부 공간을 사이에 두고 서로 마주보는 두 개의 제2 자성체를 포함한다. 제1 자성체와 제2 자성체는 슬라이더(730)의 이동 방향, 즉 본체(710)가 연장하는 방향인 본체(710)의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 배치된다.
본체(710)는 슬라이더(730)가 본체(710)에 대하여 이동하는 동안 슬라이더(730)의 제1 자성체와 제2 자성체가 이동하는 경로 상에 배치된 고정 자성체를 포함한다. 본체(710)의 고정 자성체도 수용 공간을 사이에 두고 서로 마주보도록 두 개가 설치될 수 있다.
슬라이더(730)의 위치에 따라, 고정 자성체와 제1 자성체 또는 고정 자성체와 제2 자성체 사이에서 작용하는 자력에 의하여 슬라이더(730)는 마우스피스의 단부를 덮거나 노출시키는 위치에 안정적으로 유지될 수 있다.
본체(710)는 슬라이더(730)가 본체(710)에 대하여 이동하는 동안 슬라이더(730)의 제1 자성체와 제2 자성체의 이동하는 경로 상에 배치되는 위치변화 감지 센서를 포함한다. 위치변화 감지 센서는, 예를 들어, 자기장의 변화를 감지하여 신호를 발생하는 홀 효과(hall effect)를 이용한 홀 센서(hall IC)를 포함할 수 있다.
상술한 실시 예에 관한 에어로졸 생성 장치(700)에서 본체(710)와 카트리지(750)와 슬라이더(730)는 길이 방향을 가로지르는 방향에서의 단면 형상이 대략 직사각형이지만, 실시 예는 이러한 에어로졸 생성 장치(700)의 형상에 의해 제한되지 않는다. 에어로졸 생성 장치(700)는, 예를 들어, 원형이나 타원형이나 정사각형이나 여러 가지 형태의 다각형의 단면 형상을 가질 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(700)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 8은 본 발명에 따른 에어로졸 생성 장치의 일 예의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 에어로졸 생성 장치(10)는 제어부(110), 배터리(120), 히터(130) 및 궐련(200)을 포함하는 것을 알 수 있다. 도 8은 설명의 편의를 위해서, 에어로졸 생성 장치(10)의 일부 구성만을 부각시켜서 나타내고 있으므로, 다른 구성이 추가되더라도 전술한 구성들을 포함한다면, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는다는 것은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 자명할 것이다.
또한, 에어로졸 생성 장치(10)의 내부 구조는 도 8에 도시된 것에 한정되지 않으며, 실시 예나 설계에 따라서, 제어부(110), 배터리(120), 히터(130) 및 궐련(200)의 배치는 달라질 수 있다. 도 8의 각 구성에 대한 설명은 도 1 내지 도 3에서 이미 설명한 바 있으므로 생략하기로 한다.
도 9는 도 8에서 설명한 장치의 측면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 에어로졸 생성 장치(10)는 PCB(11), 제어부(110), 배터리(120), 제1히터(130A), 제2히터(130B), 디스플레이(150) 및 궐련삽입공간(160)을 포함하는 것을 알 수 있다. 이하에서는, 도 1에서 설명한 구성에 대한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
PCB(Printed Circuit Board, 11)는 제어부(110)와 통신하면서 에어로졸 생성 장치(10)의 정보를 수집하는 각종 구성요소를 전자적으로 통합하는 기능을 수행하고, PCB(11)의 표면에는 제어부(110) 및 디스플레이(150)가 고정되어 장착될 수 있으며, PCB(11)에 연결된 소자들에 전력을 공급하기 위한 배터리(120)가 연결된다.
제1히터(130A) 및 제2히터(130B)는 도 9의 에어로졸 생성 장치의 궐련삽입공간(160)에 삽입되는 이중매질궐련(300)의 두 개의 매질부를 서로 다른 온도로 가열한다. 제1히터(130A) 및 제2히터(130B)는 서로 다른 물질로 구성될 수도 있고, 동일한 물질로 구성된 상태에서 제어부(110)로부터 서로 다른 제어신호를 전달받아서 서로 다른 온도로 가열될 수도 있다.
디스플레이(150)는 에어로졸 생성 장치(10)에서 생성되는 정보 중 사용자에게 필요한 정보가 시각적인 정보로 출력되도록 제어하는 장치로서, 제어부(110)로부터 수신한 정보를 기초로 하여 에어로졸 생성 장치(10)의 전면에 구비되어 있는 LCD패널(또는 LED패널)에 출력되는 정보를 제어한다.
궐련삽입공간(160)은 궐련(200)이 삽입되도록 하기 위해서, 에어로졸 생성 장치(10)의 내부를 향해 일정 깊이로 오목하게 파여 있는 공간을 의미한다. 궐련삽입공간(160)은 스틱형태의 궐련(200)이 안정적으로 장착되도록 궐련(200)처럼 통상(cylindrical shape)이며, 궐련삽입공간(160)의 높이(깊이)는 궐련(200)에서 에어로졸 생성 물질이 포함된 영역의 길이에 따라서 달라질 수 있다.
예를 들어, 궐련삽입공간(160)에 도 6에서 설명한 이중매질궐련(300)이 삽입된다면, 궐련삽입공간(160)의 높이는 에어로졸기재부(310) 및 매질부(320)의 길이를 합산한 값과 같을 수 있다. 궐련삽입공간(160)에 궐련(200)이 삽입되면, 궐련삽입공간(160)에 인접해 있는 히터(130)가 가열됨에 따라서, 에어로졸이 생성될 수 있다.
도 10은 에어로졸 생성 장치에 포함되는 제어부의 일 예의 블록도를 도시한다.
도 10을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10)에 포함되는 제어부(110)는 주파수변경처리부(111), 임계값초과판단부(113) 및 가동주파수재설정부(115)를 포함하는 것을 알 수 있다. 도 10의 제어부(110), 주파수변경처리부(111), 임계값초과판단부(113) 및 가동주파수재설정부(115)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, 도 10의 제어부(110), 주파수변경처리부(111), 임계값초과판단부(113) 및 가동주파수재설정부(115)가 서로 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
주파수변경처리부(111)는 기설정된 가동주파수범위 내에서 코일에 흐르는 전류의 주파수를 변경한다. 이때, 주파수가 변경되는 단위는 미리 설정되어 있는 단위주파수 값에 의한다. 예를 들어, 단위주파수가 500Hz라면, 주파수변경처리부(111)는 가동주파수범위를 구성하는 최소주파수에서 500Hz씩 가산해가면서, 코일에 흐르는 전류의 주파수를 순차적으로 또는 무작위로 변경할 수 있다.
임계값초과판단부(113)는 주파수가 특정되었을 때, 그 특정된 주파수의 전류가 코일에 흐를 경우, 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 기능을 수행한다.
가동주파수재설정부(115)는 기설정된 가동주파수범위에서 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값을 초과하도록 하는 주파수가 검출되지 않을 경우, 새로운 가동주파수범위를 설정하는 연산을 수행한다.
전술한 각 모듈의 명칭은 제어부(110)가 수행하는 기능을 직관적으로 설명하기 위한 것으로서, 실시 예에 따라서, 각 모듈의 명칭은 변경될 수 있다. 또한, 각 모듈이 수행하는 기능들이 제어부(110)에 의해 단독으로 구현될 수 있다는 것은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 자명할 것이다. 그러므로, 이하에서는, 본 발명의 여러 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 하고, 설명의 편의를 위해서, 특별히 한정하고 있지 않다면, 각 기능을 수행하는 주체는 제어부(110)로 간주한다.
본 발명에 따른 에어로졸 생성 장치(10)는 코일, 히터 및 코일의 전류를 제어하고 각종 제어신호를 생성하는 제어부(110)를 포함한다. 본 발명에서 히터(heater)는 서셉터(susceptor)와 혼용될 수 있으며, 에어로졸 생성 장치는 유도가열 방식으로 에어로졸을 생성하는 장치로 간주한다.
도 11은 본 발명에 따른 에어로졸 생성 장치의 주파수 응답의 일 예의 그래프를 나타내고 있는 도면이다.
본 발명에 따른 에어로졸 생성 장치는 다양한 하드웨어로 구성되며, 각 하드웨어의 결합을 등가저항(equivalent resistance), 등가인덕턴스(equivalent inductance), 등가커패시턴스(equivalent capacitance)의 결합으로 치환할 수 있다면, 에어로졸 생성 장치는 수동소자로 구성된 RLC회로로 대체될 수 있다. 도 11은 대체된 RLC회로에서의 주파수 응답을 나타내고, x축은 코일에 흐르는 주파수, y축은 그 코일에 흐르는 전류의 크기를 각각 나타낸다.
주파수의 변화에 따른 전류의 크기의 그래프(1110)를 해석하면, 주파수의 값이 커짐에 따라 코일에 흐르는 전류의 크기도 점차 커지는 경향이 있으나, 주파수가 공진주파수인 fc에 도달한 이후에는, 주파수의 값이 커짐에 따라서, 코일에 흐르는 전류는 오히려 줄어드는 경향을 보인다. 에어로졸 생성 장치에 포함되는 각종 하드웨어를 수동소자 또는 그에 대응되는 임피던스로 구성하면, 알려진 수학식을 통해서 공진주파수를 찾을 수 있으나, 에어로졸 생성 장치에 포함되는 소모품(에어로졸 생성 기질), 에어로졸 생성 장치에 탈착가능한 부품 및 액세서리들에 의해서, 에어로졸 생성 장치를 구성하는 하드웨어의 구성은 다양하게 변화할 수 있으며, 그 때마다 공진주파수 fc도 달라질 수 있다.
도 11에서, fact1와 fact2간의 격차는 '가동주파수범위'라고 호칭될 수 있고, fact1은 가동주파수범위 내에 속한 주파수 중 최소주파수, fact2는 가동주파수범위 내에 속한 주파수 중 최대주파수라고 각각 호칭될 수 있다.
여기서, 가동주파수범위는 에어로졸 생성 장치(10)를 구성하는 하드웨어를 제어부(110)가 감지하고, 감지한 결과에 따라 결정되는 값일 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 에어로졸 생성 장치(10)를 구성하는 부품들의 종류 및 개수를 관리하고, 그에 따라 일련의 수학식을 통해서 가동주파수범위가 얼마나 되는지 산출할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(10)에 장착되거나 장착해제될 수 있는 각종 액세서리도 전도성 물질이나 전자장치를 포함한다면, 에어로졸 생성 장치(10)의 총 임피던스의 변화를 주게 되며, 가동주파수범위가 바뀌게 되는 원인이 될 수도 있다. 가동주파수범위가 일단 결정되면, 에어로졸 생성 장치(10)의 동작의 안전성을 확보하기 위해서, 코일에 흐르는 전류의 주파수는 가동주파수범위 내에서 선택된 주파수로 한정될 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 생성 장치는, 전류가 흐르는 코일, 전류로 생성되는 자기장에 의해 유도가열되는 히터 및 전류를 제어하는 제어부를 포함한다. 여기서, 제어부는 기설정된 가동주파수범위 내에서 코일에 흐르는 전류의 주파수를 변경하고, 변경된 주파수 중 하나 이상의 주파수에 따라 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
도 11을 참조하여 설명하면, 가동주파수범위는 fact1와 fact2간의 격차로 기설정되며, 제어부(110)는 가동주파수 범위 내에서 주파수를 변경시켜가면서, 코일에 흐르는 전류의 크기가 변하는 것을 모니터링한다. 도 11에서 임계값이 4A라면, 제어부(110)는 코일에 흐르는 전류의 크기가 4A를 초과했을 때, 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값을 초과한 것으로 판단하게 된다. 이어서, 제어부(110)는 코일에 흐르는 전류의 크기가 4A를 초과할 때의 주파수를 에어로졸 생성 장치가 안정적으로 동작하기 위한 주파수로 설정할 수 있으며, 특히, 코일에 흐르는 전류의 크기가 가장 클 때의 그 전류의 주파수를 공진주파수로 결정하고 사용할 수 있다. 이하에서, 공진주파수는 최적화주파수로 별칭될 수 있다.
제어부(110)는 특정 주파수에서 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값을 초과하는 경우, 에어로졸 생성 장치(10)의 가열 효율이 정상적이라고 판단할 수 있다. 한편, 제어부(110)는 가동주파수범위내의 어떠한 주파수에서도 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값을 초과하지 않는 경우, 그 주파수에서의 에어로졸 생성 장치(10)의 가열 효율이 불량상태라고 판단할 수 있다.
위와 같은, 제어부(110)의 판단은 에어로졸 생성 장치(10)가 동작할 때마다, 즉, 에어로졸 생성 장치(10)의 히터가 가열될 때마다 이루어질 수 있다. 예를 들어, 사용자가 에어로졸 생성 장치(10)를 통해 흡연하기 위해서, 전원버튼에 대해 입력을 가하면, 제어부(110)는 전원버튼에 대한 입력을 감지하여, 최적화주파수에 따른 전류가 코일에 흐르도록 제어할 수 있다. 이때, 최적화주파수는 전술한 일련의 과정을 거쳐서, 가동주파수범위내에서 택일되는 주파수의 값이라는 것은 이미 설명한 바 있다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시 예를 설명하기 위한 주파수 응답 그래프를 나타낸다.
도 12에서, 제1주파수응답(1210)은 에어로졸 생성 장치(10)를 제작하는 공정상에서 결정된 주파수 응답으로서, 에어로졸 생성 장치(10)에 다른 하드웨어가 장착되지 않은 상태에서 산출되는 이상적인 그래프이다. 제1주파수응답(1210)에 따르면, 최적화주파수는 fc이고, 가동주파수범위는 △fact가 된다. 제1주파수응답(1210)에서, 임계값 |Ith|는 4A이고, 제어부(110)는 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값을 초과하는 경우, 에어로졸 생성 장치(10)의 가열 효율이 양호하다고 판단할 수 있다.
도 12에서, 제2주파수응답(1230)은 에어로졸 생성 장치(10)에 추가적인 하드웨어가 장착되거나, 여러 가지 요인으로 하드웨어에 변화가 생겨서, 최적화주파수가 달라진 상태에서의 주파수응답이다. 도 12를 참조하면, 제2주파수응답(1230)에서 임계값 |Ith|는 여전히 4A이지만, 최적화주파수는 fc'이고, 가동주파수범위는 △fact'로 변한 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 제2주파수응답(1230)이 산출되는 상태에서는, 코일에 흐르는 주파수가 fc이더라도, 코일에 흐르는 전류의 크기는 임계값을 초과하지 않으며, 가동주파수범위도 달라진다. 즉, 제어부(110)는 제2주파수응답(1230)이 산출되는 상태에서, 에어로졸 생성 장치(10)의 가열 효율을 제1주파수응답(1210)과 같은 상황으로 회복(recover)시키기 위해서, 새로운 최적화주파수를 새로운 가동주파수범위 △fact'에서 찾아야 한다.
제어부(110)는 기설정된 제1주파수범위 내에서 코일에 흐르는 전류의 주파수를 변경하고, 제1주파수범위에 속한 주파수들에 대해서, 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값미만이면, 제2주파수범위를 설정한다. 제어부(110)는 제2주파수범위에 속한 주파수들에 대해서, 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값을 초과하는지 판단하고, 임계값을 초과한다면, 최적화주파수를 찾은 것으로 간주하고, 에어로졸 생성 장치(10)의 가열효율이 양호하다고 판단할 수 있다.
반면, 제어부(110)가 제2주파수범위에 속한 모든 주파수들에 대해서도, 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값미만이라고 판단한 경우, 제어부(110)는 에어로졸 생성 장치(10)가 제어부(110)의 동작과 같은 소프트웨어만으로는, 일정 이상의 가열 효율을 확보할 수 없는 불량제품이라고 판단할 수 있다.
도 13은 제어부가 제2주파수범위를 결정하기 위한 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
제어부(110)는 코일에 흐르는 전류의 주파수에 대한 코일의 전류의 크기의 비율로 제2주파수범위의 최소주파수 fact1'과 최대주파수 fact2'를 결정할 수 있다. 코일에 흐르는 전류의 주파수에 대한 코일의 전류의 크기의 비율은, 도 13에서 제1지점(1310) 및 제2지점(1330)에 표시되어 있다. 도 13을 참조하여 예를 들면, 제어부(110)는 주파수 fact1'에서 코일에 흐르는 전류의 크기가 |IA|로 변화하는 비율을 탐지하고, 탐지된 비율값이 기설정된 기준과 일치하면, fact1'를 제2주파수범위의 최소주파수로 결정할 수 있고, 위와 유사한 방식으로 제2주파수범위의 최대주파수 fact2'를 결정할 수 있다.
제2주파수범위는 제1주파수범위와 서로 다른 범위이고, 제어부(110)는 주파수를 변경하면서 코일에 흐르는 전류의 크기를 판단하는 탐색시간(search time)을 줄이기 위해서, 기설정된 주파수범위내에서만 주파수를 변경하는데, 제1주파수범위에서 제2주파수범위로 탐색영역이 변경됨에 따라서, 제1주파수범위 내에서는 탐색되지 않았던, 최적화주파수 fc'가 탐지될 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 것처럼, 제2주파수범위의 최소주파수 fact1'는 제1주파수범위에 포함될 수 있고, 이때 제2주파수범위의 최대주파수 fact2'는 제1주파수범위에 속하지 않는다. 이와 반대로, 제2주파수범위의 최대주파수 fact2'는 제1주파수범위에 포함될 수 있고, 이때 제2주파수범위의 최소주파수 fact1'는 제1주파수범위에 속하지 않는다.
또한, 실시 예에 따라, 제어부(110)는 연산량을 최소화하기 위해서, 제2주파수범위 중 최소주파수 또는 최대주파수 중 어느 하나가 결정되면, 그 결정된 주파수값에 일정한 오프셋(offset)을 적용함으로써, 나머지 하나의 주파수를 결정하고, 제2주파수범위를 확정할 수도 있다.
본 발명은 도 11 내지 도 13에서 설명한 것처럼, 유도가열식 에어로졸 생성 장치(10)에서 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 방법은, 가동주파수범위를 미리 설정하고, 임계값보다 더 큰 전류의 크기가 탐지되는지 여부로, 가동주파수범위 내에서 여러 주파수를 탐색한다. 전류의 크기가 임계값을 초과하게 하는 주파수가 탐색되면, 그 주파수 중에서 최적화주파수를 결정하고, 그 주파수로 에어로졸 생성 장치의 가열 효율을 극대화할 수 있다.
한편, 본 발명은, 추가적인 실시 예로서, 1차적으로 설정된 가동주파수범위 내에서 최적화주파수가 탐색되지 않는 경우, 일련의 과정을 거쳐서, 가동주파수범위를 2차적으로 재설정하는 방법을 추가로 제안한다. 본 발명의 추가적인 실시 예에 따르면, 에어로졸 생성 장치(10)의 하드웨어의 변경으로, 가열 효율을 극대화하는 공진주파수(최적화주파수)가 변경되었을 때, 빠르게 새로운 가동주파수범위를 설정하고, 그 범위내에서 새로운 최적화주파수를 탐색하여, 에어로졸 생성 장치(10)에 대한 양불판단을 할 수 있다.
도 14는 본 발명에 따라 온도센서가 측정한 온도값을 다중적으로 보상하는 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 14는 전술한 도면을 통해 설명한 에어로졸 생성 장치(10) 또는 제어부(110)에 의해 구현될 수 있으므로, 이를 참조하여 설명하기로 하고, 이하에서는, 이미 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제어부(110)는 기설정된 가동주파수 내에서 주파수를 변경하면서, 코일에 흐르는 전류의 크기를 모니터링한다(S1410).
제어부(110)는 전류의 크기가 최대가 될 때를 파악한다(S1430).
제어부(110)는 전류의 크기가 최대일 때의 크기가 임계값을 초과하는지 판단하여(S1450), 임계값을 초과한다면, 전류의 크기가 최대가 될 때의 주파수를 코일에 흐르는 전류의 주파수로 설정한다(S1470).
제어부(110)는 전류의 크기가 최대일 때의 크기가 임계값미만이라면, 에어로졸 생성 장치를 불량상태라고 판정한다(S1490).
도 15는 본 발명에 따라 온도센서가 측정한 온도값을 다중적으로 보상하는 방법의 다른 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 15는 전술한 도면들을 통해 설명한 에어로졸 생성 장치(10) 또는 제어부(110)에 의해 구현될 수 있으므로, 이를 참조하여 설명하기로 하고, 이하에서는, 이미 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제어부(110)는 기설정된 가동주파수 내에서 주파수를 변경하면서 코일에 흐르는 전류의 크기를 모니터링한다(S1510). 제어부(110)는 전류의 크기가 최대가 될 때를 파악하고(S1520), 파악된 전류의 크기가 임계값보다 작다면(S1530), 전류의 크기를 기초로 가동주파수범위를 새로 설정한다(S1540).
제어부(110)는 새로 설정된 가동주파수범위(제2주파수범위) 내에서 코일에 흐르는 전류의 크기가 최대가 되는 지점을 파악한다(S1550).
파악된 전류의 크기가 임계값을 초과하면(S1560), 제어부(110)는 전류의 크기가 최대가 될 때의 주파수를 코일에 흐르는 전류의 주파수로 설정할 수 있다(S1570). 도 15에 대한 도식적인 설명은 도 12 및 도 13에서 이미 설명한 바 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
10: 에어로졸 생성 장치
110: 제어부
120: 배터리
130: 히터
160: 궐련삽입공간
180: 증기화기
710: 본체
730: 슬라이더
750: 카트리지

Claims (20)

  1. 전류가 흐르는 코일;
    상기 전류로 생성되는 자기장에 의해 유도가열되는 히터; 및
    상기 전류를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    기설정된 가동주파수범위 내에서 상기 코일에 흐르는 전류의 주파수를 변경하고,
    상기 변경된 주파수 중 하나 이상의 주파수에 따라, 상기 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는, 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가동주파수범위 내의 최소주파수에서 기설정된 단위로 상기 전류의 주파수를 순차적으로 변경하는, 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 임계값은 4A인,
    코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 임계값을 초과하면서, 상기 코일에 가장 큰 크기의 전류가 흐를 때의 최적화주파수를 탐지하고,
    전원버튼에 대한 입력이 감지되면, 상기 최적화주파수에 따른 전류가 상기 코일에 흐르도록 제어하는, 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 에어로졸 생성 장치에 포함된 하드웨어들을 기초로 상기 가동주파수범위를 결정하는, 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  6. 전류가 흐르는 코일;
    상기 전류로 생성되는 자기장에 의해 유도가열되는 히터; 및
    상기 전류를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    기설정된 제1주파수범위 내에서 상기 코일에 흐르는 전류의 주파수를 변경하고,
    상기 제1주파수범위에 속한 주파수들에 대해서, 상기 코일에 흐르는 전류의 크기가 임계값 미만이면 제2주파수범위를 설정하고,
    상기 제2주파수범위에 속한 주파수들에 대해서, 상기 코일에 흐르는 전류의 크기가 상기 임계값을 초과하는지 판단하는, 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 에어로졸 생성 장치에 포함된 하드웨어들을 기초로 상기 제1주파수범위를 결정하는, 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 임계값은 4A인,
    코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2주파수범위의 최소주파수 및 최대주파수는,
    상기 코일에 흐르는 전류의 주파수에 대한 상기 코일의 전류의 크기의 비율로 결정되는, 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 최소주파수는,
    상기 제1주파수범위에 포함되는,
    코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 최대주파수는,
    상기 최소주파수에 의해 결정되는,
    코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 최대주파수는,
    상기 제1주파수범위에 포함되는,
    코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 최소주파수는,
    상기 최대주파수에 의해 결정되는,
    코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 에어로졸 생성 장치.
  14. 기설정된 가동주파수범위 내에서 주파수를 변경하면서, 코일에 흐르는 전류의 크기를 모니터링하는 단계;
    상기 코일의 전류의 크기가 최대가 되는 주파수를 파악하는 단계; 및
    상기 파악된 주파수에서의 전류의 크기가 임계값을 초과하는지 판단하는 단계를 포함하는, 에어로졸 생성 장치의 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전류의 크기를 모니터링하는 단계는,
    상기 가동주파수 내에서 기설정된 단위주파수에 따라 변경하는, 에어로졸 생성 장치의 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 방법은,
    전원버튼에 대한 입력이 감지되면, 상기 전류의 크기가 최대가 될 때의 주파수를 상기 코일에 흐르는 주파수로 결정하는 단계;를 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치의 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 가동주파수범위는,
    상기 장치에 포함된 하드웨어들을 기초로 설정되는 범위인, 에어로졸 생성 장치의 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 방법.
  18. 기설정된 제1주파수범위 내에서 주파수를 변경하면서, 코일에 흐르는 전류의 크기를 모니터링하는 단계;
    상기 코일의 전류의 크기가 최대가 되는 주파수를 파악하는 단계;
    상기 파악된 주파수에서의 전류의 크기가 임계값 미만이면, 제2주파수범위를 설정하는 단계;
    상기 제2주파수범위 내에서 주파수를 변경하면서, 상기 코일에 흐르는 전류의 크기가 최대가 되는 최적주파수를 파악하는 단계; 및
    상기 최적주파수에서의 전류의 크기가 상기 임계값을 초과하면, 상기 최적주파수를 상기 코일의 전류의 주파수로 설정하는 단계;를 포함하는, 에어로졸 생성 장치의 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2주파수범위의 최소주파수 및 최대주파수는,
    상기 코일에 흐르는 전류의 주파수에 대한 상기 코일의 전류의 크기의 비율로 결정되는, 에어로졸 생성 장치의 코일에 흐르는 전류의 주파수를 최적화하는 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
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