KR20220114328A - 에어로졸 생성장치 및 그 동작방법 - Google Patents
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Abstract
에어로졸 생성장치 및 그 동작방법이 개시된다. 본 개시의 에어로졸 생성장치는, 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지; 상기 심지를 가열하는 히터; 퍼프를 감지하는 센서; 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 퍼프가 감지되는 동안, 상기 히터가 가열되도록 제어하고, 상기 히터의 온도를 검출하고, 상기 히터의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 상기 히터에 대한 전력의 공급을 차단하고, 상기 히터의 온도가 상기 임계 온도 미만인 경우, 상기 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단하고, 상기 임계 온도의 변경이 필요한 경우, 상기 검출된 히터의 온도에 기초하여, 상기 임계 온도를 변경할 수 있다.
Description
본 개시는, 에어로졸 생성장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.
에어로졸 생성장치는 에어로졸을 통해 매질 또는 물질로부터 일정 성분을 추출하기 위한 것이다. 매질은 다양한 성분의 물질을 포함할 수 있다. 매질에 포함되는 물질은 다양한 성분의 향미 물질일 수 있다. 예를 들면, 매질에 포함되는 물질은 니코틴 성분, 허브 성분 및/또는 커피 성분 등을 포함할 수 있다. 최근, 이러한 에어로졸 생성장치에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
본 개시는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 목적은, 제조 상의 오차를 고려하여, 심지의 탄화를 방지할 수 있는 에어로졸 생성장치 및 그 동작방법을 제공하고자 한다.
또 다른 목적은, 제조 상의 오차에 따른 히터의 저항 값 편차를 고려하여, 히터를 원하는 온도로 가열할 수 있는 에어로졸 생성장치 및 그 동작방법을 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 측면에 따른 에어로졸 생성장치는, 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지; 상기 심지를 가열하는 히터; 퍼프를 감지하는 센서; 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 퍼프가 감지되는 동안, 상기 히터가 가열되도록 제어하고, 상기 히터의 온도를 검출하고, 상기 히터의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 상기 히터에 대한 전력의 공급을 차단하고, 상기 히터의 온도가 상기 임계 온도 미만인 경우, 상기 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단하고, 상기 임계 온도의 변경이 필요한 경우, 상기 검출된 히터의 온도에 기초하여, 상기 임계 온도를 변경할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 측면에 따른 에어로졸 생성장치의 동작방법은, 퍼프가 감지되는 동안, 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지를 가열하는, 상기 에어로졸 생성장치의 히터를 가열하는 동작; 상기 히터의 온도를 검출하는 동작; 상기 히터의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 상기 히터에 대한 전력의 공급을 차단하는 동작; 상기 히터의 온도가 상기 임계 온도 미만인 경우, 상기 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단하는 동작; 및 상기 임계 온도의 변경이 필요한 경우, 상기 검출된 히터의 온도에 기초하여, 상기 임계 온도를 변경하는 동작을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 제조 상의 오차에 의해 에어로졸 생성 물질이 심지에 흡수되는 정도가 상이한 경우에도, 히터의 가열에 따른 심지 등의 탄화를 방지할 수 있다.
본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 제조 상의 오차에 의한 히터의 저항 값 편차에도 불구하고, 히터를 원하는 온도로 가열할 수 있다.
본 개시의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 개시의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 개시의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1 내지 5는. 본 개시의 실시예들에 따른 에어로졸 생성장치에 대한 설명에 참조되는 도면들이다.
도 6은. 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 블록도이다.
도 7 내지 10은, 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 동작방법에 대한 설명에 참조되는 도면들이다.
도 6은. 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 블록도이다.
도 7 내지 10은, 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 동작방법에 대한 설명에 참조되는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 도 1 내지 5에 도시된 직교좌표계를 기준으로, 에어로졸 생성장치의 방향을 정의할 수 있다. 직교좌표계에서 x축 방향은 에어로졸 생성장치의 좌우방향이라 정의할 수 있다. 이때, 원점을 지준으로, +x를 향하는 방향은 우측방향, -x를 향하는 방향은 좌측방향을 의미할 수 있다. y축 방향은 에어로졸 생성장치의 상하방향이라 정의할 수 있다. 이때, 원점을 기준으로 +y를 향하는 방향은 상측방향, -y를 향하는 방향은 하측방향을 의미할 수 있다. z축 방향은 에어로졸 생성장치의 전후방향이라 정의할 수 있다. 원점을 기준으로 +z를 향하는 방향은 전측방향, -z를 향하는 방향은 후측방향을 의미할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)는, 본체(10) 및/또는 카트리지(20)를 포함할 수 있다.
카트리지(20)는, 본체(10)에 결합될 수 있다. 카트리지(20)는, 카트리지(20)의 일부분이 본체(10)의 수용 공간(19)에 삽입되어, 본체(10)에 장착될 수 있다.
카트리지(20)는, 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용할 수 있다. 예를 들면, 카트리지(20)는, 액체 상태나, 고체 상태나, 기체 상태나, 겔(gel) 상태 등의 어느 하나의 상태를 갖는 에어로졸 생성 물질을 보유할 수 있다. 에어로졸 생성 물질은 액상 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다.
액상 조성물은, 예를 들면, 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 들면, 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 생성장치(100)의 작동 온도, 향미 또는 풍미, 용해도 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 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(20)는 본체(10)로부터 전달되는 전기 신호 또는 무선 신호 등에 의해 작동함으로써 카트리지(20)의 내부의 에어로졸 생성 물질의 상(phase)을 기체의 상으로 변환하여 에어로졸(aerosol)을 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 에어로졸은, 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 증기화된 입자와 공기가 혼합된 상태의 기체를 의미할 수 있다.
예를 들면, 카트리지(20)는 본체(10)로부터 전기 신호를 공급받아 에어로졸 생성 물질을 가열하거나, 초음파 진동 방식을 이용하거나, 유도 가열 방식을 이용함으로써, 에어로졸 생성 물질의 상을 변환할 수 있다. 다른 예로서, 카트리지(20)가 자체적인 전력원을 포함하는 경우에는 본체(10)로부터 카트리지(20)에 전달되는 전기적인 제어 신호나 무선 신호에 의해 카트리지(20)가 작동함으로써 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
카트리지(20)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용하는 액체 저장부(21)와, 액체 저장부(21)의 에어로졸 생성 물질을 에어로졸로 변환하는 기능을 수행하는 무화기(atomizer)를 포함할 수 있다.
액체 저장부(21)가 내부에 ‘에어로졸 생성 물질을 수용한다’는 것은 액체 저장부(21)가 그릇(container)의 용도와 같이 에어로졸 생성 물질을 단순히 담는 기능을 수행하는 것과, 액체 저장부(21)의 내부에 에어로졸 생성 물질을 함침(함유)하는 요소, 예컨대, 스펀지(sponge)나 솜이나 천이나 다공성 세라믹 구조체 등을 포함하는 것을 의미한다.
무화기는, 예를 들면, 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 에어로졸로 변환하기 위한 최적의 상태로 유지하는 심지(wick)와, 심지를 가열하여 에어로졸을 발생하는 히터를 포함할 수 있다.
심지는, 예를 들면, 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
히터는, 전기 저항에 의해 열을 발생시킴으로써 심지에 전달되는 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위하여 구리, 니켈, 텅스텐 등의 금속 소재를 포함할 수 있다. 히터는, 예를 들면, 금속 열선(wire), 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으며, 니크롬선과 같은 소재를 이용하여 전도성 필라멘트로 구현되거나 심지에 감기거나 심지에 인접하게 배치될 수 있다.
무화기는, 별도의 심지를 사용하지 않고 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 에어로졸로 변환하기 위한 최적의 상태로 유지하는 기능과 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 발생하는 기능을 모두 수행하는 메시 형상(mesh shape)이나 판 형상(plate shape)의 발열체로 구현될 수 있다.
카트리지(20)의 내부에 수용된 에어로졸 생성 물질을 외부에서 시각적으로 확인할 수 있도록, 카트리지(20)의 액체 저장부(21)는 적어도 일부가 투명한 소재를 포함할 수 있다. 액체 저장부(21)는, 본체(10)에 결합할 때에 본체(10)의 홈(11)에 삽입될 수 있도록, 액체 저장부(21)로부터 돌출하는 돌출창(21a)을 포함한다. 마우스피스(22) 및 액체 저장부(21)의 전체가 투명한 플라스틱이나 유리 등의 소재로 제작될 수 있으며, 액체 저장부(21)의 일부분에 해당하는 돌출창(21a)만이 투명한 소재로 제작될 수 있다.
본체(10)는, 수용 공간(19)의 내측에 배치된 접속 단자(10t)를 포함할 수 있다. 본체(10)의 수용 공간(19)에 카트리지(20)의 액체 저장부(21)가 삽입되면, 본체(10)는 접속 단자(10t)를 통하여 카트리지(20)에 전력을 제공하거나, 카트리지(20)의 작동과 관련한 신호를 카트리지(20)에 공급할 수 있다.
카트리지(20)의 액체 저장부(21)의 일측 단부에는, 마우스피스(22)가 결합될 수 있다. 마우스피스(22)는, 에어로졸 생성장치(100)의 사용자의 구강으로 삽입되는 부분일 수 있다. 마우스피스(22)는, 액체 저장부(21) 내부의 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 에어로졸을 외부로 배출하는 배출공(22a)을 포함할 수 있다.
본체(10)에는, 슬라이더(7)가 본체(10)에 대하여 이동 가능하게 결합될 수 있다. 슬라이더(7)는, 본체(10)에 대해 이동함으로써 본체(10)에 결합된 카트리지(20)의 마우스피스(22)의 적어도 일부를 덮거나, 마우스피스(22)의 적어도 일부를 외부로 노출시키는 기능을 수행할 수 있다. 슬라이더(7)는, 카트리지(20)의 돌출창(21a)의 적어도 일부를 외부로 노출시키는 장공(7a)을 포함할 수 있다.
슬라이더(7)는, 양측 단부가 개방된 통 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 슬라이더(7)의 구조는, 도면에 도시된 것과 같이 통 형상으로 제한되는 것은 아니며, 본체(10)의 가장자리에 결합된 상태를 유지하면서 본체(10)에 대해 이동 가능한 클립 모양의 단면 형상을 갖는 절곡된 판의 구조나, 만곡된 원호 모양의 단면 형상을 갖는 구부러진 반원통 형상 등의 구조를 가질 수도 있다.
슬라이더(7)는, 본체(10)와 카트리지(20)에 대한 슬라이더(7)의 위치를 유지하기 위한 자성체를 포함할 수 있다. 자성체는, 영구자석이나, 철, 니켈, 코발트, 또는 이들의 합금 등과 같은 소재를 포함할 수 있다.
자성체는, 슬라이더(7)의 내부 공간을 사이에 두고 서로 마주보는 두 개의 제1 자성체(8a)와, 슬라이더(7)의 내부 공간을 사이에 두고 서로 마주보는 두 개의 제2 자성체(8b)를 포함할 수 있다. 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)는, 슬라이더(7)의 이동 방향, 즉 본체(10)가 연장하는 방향인 본체(10)의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다.
본체(10)는, 슬라이더(7)가 본체(10)에 대하여 이동하는 동안 슬라이더(7)의 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)가 이동하는 경로 상에 배치된 고정 자성체(9)를 포함할 수 있다. 본체(10)는, 수용 공간(19)을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 복수의 고정 자성체(9)를 포함할 수도 있다.
슬라이더(7)의 위치에 따라, 고정 자성체(9)와 제1 자성체(8a) 또는 고정 자성체(9)와 제2 자성체(8b) 사이에서 작용하는 자력에 의하여, 슬라이더(7)는 마우스피스(22)의 단부를 덮거나 노출시키는 위치에 안정적으로 유지될 수 있다.
본체(10)는, 슬라이더(7)의 위치변화를 감지하는 위치변화 감지 센서(3)를 포함할 수 있다. 위치변화 감지 센서(3)는, 슬라이더(7)가 본체(10)에 대하여 이동하는 동안 슬라이더(7)의 제1 자성체(8a)와 제2 자성체(8b)의 이동하는 경로 상에 배치될 수 있다.
위치변화 감지 센서(3)는, 자성 재료(magnetic material)의 자화 또는 자기장의 방향, 세기 등의 변화를 감지할 수 있다. 예를 들면, 위치변화 감지 센서(3)는, 홀 효과 센서(hall effect sensor), 회전 코일(rotating coil), 자기 저항 소자(magnetoresistor), 또는 SQUID(superconducting quantum interference device)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)에서, 본체(10)와 카트리지(20)와 슬라이더(7)는 길이 방향을 가로지르는 방향에서의 단면 형상이, 서로 마주보는 표면을 따라 연장하는 두 개의 장변과, 장변보다 작은 길이를 가지며 두 개의 장변의 양측 단부를 각각 연결하는 두 개의 단변을 포함하는 대략적인 직사각형을 가질 수 있으나, 실시예는 이러한 에어로졸 생성장치(100)의 형상에 의해 제한되지 않는다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 원형, 타원형, 정사각형, 여러 가지 형태의 다각형의 단면 형상 등을 가질 수도 있다.
또한, 에어로졸 생성장치(100)가 길이 방향으로 연장할 때 반드시 직선적으로 연장하는 구조로 제한되는 것은 아니며, 사용자가 손으로 잡기 편하게, 예컨대, 유선형으로 만곡되거나, 특정 영역에서 미리 정해진 각도로 절곡되며 길게 연장할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 본체(10)와 카트리지(20)가 결합된 상태에서, 슬라이더(7)가 마우스피스(22)의 단부를 덮는 위치(이하, 제1 위치)로 이동한 경우, 마우스피스(22)는 슬라이더(7)에 의해 외부의 이물질로부터 안전하게 보호되며 청결한 상태로 유지될 수 있다.
사용자는 슬라이더(7)의 장공(7a)을 통하여 카트리지(20)의 돌출창(21a)을 시각적으로 확인함으로써, 카트리지(20)에 수용된 에어로졸 생성 물질의 잔량을 확인할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본체(10)와 카트리지(20)가 결합된 상태에서, 슬라이더(7)가 마우스피스(22)의 단부를 외부로 노출시키는 위치(이하, 제2 위치)로 이동한 경우, 마우스피스(22)의 단부는 사용자의 구강에 삽입될 수 있고, 사용자는 마우스피스(22)의 배출공(22a)을 통해서 배출되는 에어로졸을 흡입할 수 있다.
슬라이더(7)가 제2 위치로 이동한 상태에서도 슬라이더(7)의 장공(7a)을 통하여 카트리지(20)의 돌출창(21a)이 외부로 노출되므로, 사용자는 카트리지(20)가 보유하는 에어로졸 생성 물질의 잔량을 시각적으로 확인할 수 있다.
도 4 및 5를 참조하면, 카트리지(20)에 포함되는 무화기는, 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지(40), 심지(40)에 흡수된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 히터(50) 및/또는 심지(40)와 히터(50)를 지지하고, 챔버(49)를 형성하는 하부캡(30)을 포함할 수 있다.
심지(40)는, 에어로졸 생성 물질을 흡수한 상태를 유지할 수 있다. 히터(50)에 의해 심지(40)가 가열되면, 심지(40)에 흡수된 에어로졸 생성 물질이 기화하여 에어로졸이 발생할 수 있다.
도면에 도시된 하부캡(30), 심지(40), 및/또는 히터(50)의 구조는 예시에 불과하며, 여러 가지 형태로 변형될 수 있다. 예를 들면, 히터(50)는 심지(40)에 감기지 않고 심지(40)에 인접하게 배치되거나, 심지(40)의 내부에 삽입될 수 있다. 예를 들면, 심지(40)는, 메시 형상이나 판 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 심지(40)와 히터(50)와 하나의 구성요소, 예컨대, 금속 소재의 메시 형상의 히터로 통합되어 구현될 수 있다.
액체 저장부(21)의 일측 단부에는 마우스피스(22)가 결합되고 액체 저장부(21)의 타측 단부에는 하부캡(30)이 결합될 수 있다. 하부캡(30)은, 심지(40)와 히터(50)를 지지함과 아울러 액체 저장부(21)의 타측 단부를 밀봉하는 기능을 수행할 수 있다. 하부캡(30)의 상단에는, 심지(40)의 양측 단부를 지지하는 지지턱(30p)이 형성될 수 있다.
하부캡(30)은, 액체 저장부(21)의 타측 단부에 삽입될 수 있다. 하부캡(30)과 액체 저장부(21)의 사이에 밀봉링(39)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 밀봉링(39)은, 고무나 실리콘 등의 탄성소재로 구성될 수 있다.
하부캡(30)은, 챔버(49)로 공기를 전달하는 공기통로(31)를 포함할 수 있다. 하부캡(30)의 공기통로(31)를 통과하는 공기는, 챔버(49)에 배치된 심지(40)로 공급될 수 있다.
액체 저장부(21)의 내부에는, 마우스피스(22)의 배출공(22a)과 챔버(49)를 연결하여, 챔버(49)에서 발생한 에어로졸을 배출공(22a)으로 전달하는 전달관(60)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 전달관(60)의 일단은 챔버(49)와 연결되고, 전달관(60)의 타단은 마우스피스(22)의 배출공(22a)에 연결될 수 있다.
도면에서는, 전달관(60)이 액체 저장부(21)가 연장하는 길이 방향을 따라 액체 저장부(21)의 중심축 선 상에 배치되나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 전달관(60)은 액체 저장부(21)의 가장자리 측으로 치우쳐 배치될 수도 있다.
전달관(60)과 심지(40)의 사이에는 가압부(70)가 배치될 수 있다. 가압부(70)는, 챔버(49)를 향하는 전달관(60)의 일단과 심지(40)의 사이에 배치되어, 심지(40)를 하측방향으로 가압할 수 있다.
밀봉링(39)은, 하부캡(30)과 가압부(70) 사이에 배치될 수 있다.
가압부(70)는, 전달관(60)의 일단을 둘러싸며, 전달관(60)의 일단을 챔버(49)로 연결하는 연결관(71)을 포함할 수 있다.
액체 저장부(21)는, 액체 저장부(21)의 내부에서 전달관(60)의 타단을 둘러싸며, 전달관(60)의 타단을 배출공(22a)으로 연결하는 지지관(21s)을 포함할 수 있다.
전달관(60)의 양단에는, 전달관(60)의 외면으로부터 외측으로 돌출되는 플랜지(61, 62)가 형성될 수 있다. 전달관(60)은, 양단에 각각 형성된 플랜지(61, 62)에 의해 챔버와 배출공(22a)의 사이에서 견고하게 지지될 수 있다.
가압부(70)는, 연결관(71)의 외측에서 심지(40)를 향하여 연장되어, 심지(40)에 접촉하는 접촉부(72)와, 액체 저장부(21)에 수용되어 있는 에어로졸 생성 물질을 심지(40)로 전달하도록 접촉부(72)의 외측에서 상하 방향으로 개방된 물질 전달공(73)을 포함할 수 있다.
심지(40)는, 원통형상으로 형성될 수 있고, 심지(40)에 접촉하는 접촉부(72)의 표면은 심지(40)의 외측 표면의 형상에 대응하여 곡면 형상을 가질 수 있다.
카트리지(20)의 액체 저장부(21)의 하단에는, 본체(10)와의 전기적인 연결을 위한 단자(21t)가 외부로 노출되게 배치될 수 있다. 예를 들면, 단자(21t)는, 하부캡(30)의 하측 단부에 설치될 수 있다. 단자(21t)는, 하부캡(30)의 외측으로 노출되게 배치될 수 있다. 본체(10)로부터 공급된 전력은, 단자(21t)를 통해 히터(50)로 전달될 수 있다. 단자(21t)는, 하부캡(30)의 단자통로(36)를 관통하여 챔버(49)를 향하여 돌출하는 결합관(21p)을 포함할 수 있다. 결합관(21p)은, 히터(50)의 단부와 견고하게 결합될 수 있다.
도 6은. 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 에어로졸 생성장치(100)는, 통신 인터페이스(110), 입출력 인터페이스(120), 에어로졸 생성 모듈(130), 메모리(140), 센서 모듈(150), 배터리(160) 및/또는 제어부(170)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 일 실시예에서 에어로졸 생성장치(100)는 카트리지(20)와 본체(10)로 구성될 수 있고, 에어로졸 생성장치(100)에 포함된 구성요소들은 카트리지(20) 및 본체(10) 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
통신 인터페이스(110)는, 외부 장치 및/또는 네트워크와의 통신을 위한 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(110)는, USB(universal serial bus) 등의 유선 통신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(110)는, WiFi(wireless fidelity), 블루투스(bluetooth), 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication) 등의 무선 통신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(120)는, 사용자로부터 명령을 수신하는 입력장치 및/또는 사용자에게 정보를 출력하는 출력장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 입력장치는, 터치 패널, 물리적 버튼, 마이크 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 출력장치는, 디스플레이, 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 등의 시각 정보를 출력하는 표시장치, 스피커, 버저 등의 청각 정보를 출력하는 오디오 장치, 햅틱 효과 등의 촉각 정보를 출력하는 모터 등을 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(120)는, 입력장치를 통해 사용자로부터 입력된 명령에 대응하는 데이터를 에어로졸 생성장치(100)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있고, 에어로졸 생성장치(100)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 데이터에 대응하는 정보를 출력장치를 통해 출력할 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(130)은, 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸(aerosol)을 발생시킬 수 있다. 여기서, 에어로졸 생성 물질은, 에어로졸을 발생시킬 수 있는 액체 상태, 고체 상태, 겔(gel) 상태 등의 다양한 상태 중 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 물질의 조합을 의미할 수 있다.
액체 상태의 에어로졸 생성 물질은, 일 실시예에 따라 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 다른 실시예에 따라 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수 있다. 예를 들면, 액체 상태의 에어로졸 생성 물질은, 물, 솔벤트, 니코틴, 식물 추출물, 향료, 향미제, 비타민 혼합물 등을 포함할 수 있다.
고체 상태의 에어로졸 생성 물질은, 판상엽 시트, 각초, 과립 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있다. 고체 상태의 에어로졸 생성 물질은, 끽미 조절제, 가향 물질 등이 포함된 고체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 끽미 조절제는, 탄산칼슘, 탄산수소나트륨, 산화칼슘 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 가향 물질은, 허브 과립 등의 천연 물질이나, 향 성분을 포함하는 실리카(silica), 제올라이트(zeolite), 덱스트린(dextrin) 등을 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 물질은, 글리세린, 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(130)은, 적어도 하나의 히터(예: 도 4의 히터(50))를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(130)은, 전기 저항성 히터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전기 저항성 히터는, 적어도 하나의 전기 전도성 트랙(track)을 포함할 수 있고, 전기 전도성 트랙에 흐르는 전류에 의해 가열될 수 있다. 이때, 가열된 전기 저항성 히터에 의하여 에어로졸 생성 물질이 가열될 수 있다.
전기 전도성 트랙은, 전기 저항성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로서, 전기 전도성 트랙은, 금속 물질로 형성될 수 있다. 다른 일 예로서, 전기 전도성 트랙은, 세라믹 물질, 탄소, 금속 합금, 또는 세라믹 물질과 금속의 합성 물질로 형성될 수 있다.
전기 저항성 히터는, 다양한 형상으로 형성된 전기 전도성 트랙을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전기 전도성 트랙은, 코일 형상으로 형성될 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(130)은, 유도 가열(induction heating) 방식을 이용하는 히터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 유도 가열식 히터는, 전기 전도성 코일을 포함할 수 있고, 전기 전도성 코일에 흐르는 전류를 조절하여, 주기적으로 방향이 변하는 교번 자기장(alternating magnetic field)을 발생시킬 수 있다. 이때, 교번 자기장이 자성체에 인가되는 경우, 자성체에서 와류손(eddy current loss) 및 히스테리시스손(hysteresis loss)에 따른 에너지 손실이 발생할 수 있고, 손실되는 에너지가 열에너지로서 방출됨에 따라, 자성체에 인접한 에어로졸 생성 물질이 가열될 수 있다. 여기서, 자기장에 의해 발열하는 객체는 서셉터(susceptor)로 명명될 수 있다.
한편, 에어로졸 생성 모듈(130)은, 초음파 진동을 발생시켜, 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 생성할 수도 있다.
에어로졸 생성 모듈(130)은, 카토마이저(cartomizer), 무화기(atomizer), 증기화기(vaporizer) 등으로 명명될 수 있다.
메모리(140)는, 제어부(170) 내의 각 신호 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 처리된 데이터 및 처리 대상인 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들면, 메모리(140)는, 제어부(170)에 의해 처리 가능한 다양한 작업들을 수행하기 위한 목적으로 설계된 응용 프로그램들을 저장하고, 제어부(170)의 요청 시, 저장된 응용 프로그램들 중 일부를 선택적으로 제공할 수 있다.
예를 들면, 메모리(140)는, 에어로졸 생성장치(100)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로파일 등이 저장될 수 있다. 여기서, 퍼프는 사용자의 흡입을 의미할 수 있고, 흡입은 사용자가 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어당기는 상황을 의미할 수 있다.
메모리(140)는, 휘발성 메모리(예: DRAM, SRAM, SDRAM 등)나, 비휘발성 메모리(예: 플래시 메모리(Flash memory), 하드 디스크 드라이브(Hard disk drive; HDD), 솔리드 스테이트 드라이브(Solid-state drive; SSD) 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
센서 모듈(150)은, 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다.
예를 들면, 센서 모듈(150)은, 퍼프를 감지하는 센서(이하, 퍼프 센서)를 포함할 수 있다. 이때, 퍼프 센서는, 압력 센서, 자이로 센서, 가속도 센서, 자기장 센서 등에 의하여 구현될 수 있다.
예를 들면, 센서 모듈(150)은, 에어로졸 생성 모듈(130)에 포함된 히터의 온도, 에어로졸 생성 물질의 온도 등을 감지하는 센서(이하, 온도 센서)를 포함할 수 있다. 이때, 에어로졸 생성 모듈(130)에 포함된 히터가 온도 센서의 역할을 수행할 수도 있다. 예를 들면. 히터의 전기 저항성 물질은 저항온도계수(temperature coefficient of resistance)를 가지는 물질일 수 있고, 센서 모듈(150)은 온도에 따라 달라지는 히터의 저항을 측정하여 히터의 온도를 센싱할 수 있다.
예를 들면, 센서 모듈(150)은, 본체(10)에 대한 카트리지(20)의 장착/분리 등을 감지하는 센서(이하, 카트리지감지 센서)를 포함할 수 있다. 이때, 카트리지감지 센서는, 인덕턴스 기반의 센서, 정전 용량형 센서, 저항 센서, 홀 효과(hall effect)를 이용한 홀 센서(hall IC) 등에 의하여 구현될 수 있다.
예를 들면, 센서 모듈(150)은, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 구성(예: 배터리(160))에 인가되는 전압을 감지하는 전압 센서 및/또는 전류를 감지하는 전류 센서를 포함할 수 있다.
예를 들면, 센서 모듈(150)은, 슬라이더(7)를 포함하는 경우, 슬라이더(7)의 위치를 감지하는 센서(예: 도 1의 위치변화 감지 센서(3))를 포함할 수 있다.
배터리(160)는, 제어부(170)의 제어에 따라, 에어로졸 생성장치(100)의 동작에 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 배터리(160)는, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 다른 구성, 예를 들면, 통신 인터페이스(110)에 포함된 통신 모듈, 입출력 인터페이스(120)에 포함된 출력장치, 에어로졸 생성 모듈(130)에 포함된 히터 등에 전력을 공급할 수 있다.
배터리(160)는, 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들면, 배터리(160)는, 리튬이온 배터리 또는 리튬폴리머(Li-Polymer) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 배터리(160)가 충전이 가능한 경우, 배터리(160)의 충전율(C-rate)은 10C, 방전율(C-rate)은 10C 내지 20C 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 안정적인 사용을 위하여, 배터리(160)는 충전/방전이 2000회 진행된 경우에도, 전체 용량의 80% 이상이 확보될 수 있도록 제작될 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, 배터리(160)를 보호하기 위한 회로인 배터리 보호모듈(Protection Circuit Module, PCM)을 더 포함할 수 있다. 배터리 보호모듈(PCM)은, 배터리(160)의 상면에 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들면, 배터리 보호모듈(PCM)은, 배터리(160)의 과충전 및 과방전을 방지하기 위해, 배터리(160)와 연결된 회로에 단락이 발생하는 경우, 배터리(160)에 과전압이 인가되는 경우, 배터리(160)에 과전류가 흐르는 경우 등에 있어서, 배터리(160)에 대한 전로를 차단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, 외부로부터 공급되는 전력이 입력되는 충전단자를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)의 본체(10)의 일 측에 충전단자가 형성될 수 있고, 에어로졸 생성장치(100)는 충전단자를 통해 공급되는 전력을 이용하여 배터리(160)를 충전할 수 있다. 이때, 충전단자는, USB 통신을 위한 유선 단자, 포고 핀(pogo pin) 등으로 구성될 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, 통신 인터페이스(110)를 통해, 외부에서 공급되는 전력을 무선으로 수신할 수도 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 무선 통신을 위한 통신 모듈에 포함된 안테나를 이용하여 무선으로 전력을 공급받을 수 있고, 무선으로 공급되는 전력을 이용하여 배터리(160)를 충전할 수 있다.
제어부(170)는, 에어로졸 생성장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(170)는, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 각 구성과 연결될 수 있고, 각 구성과 상호 간에 신호를 송신 및/또는 수신하여, 각 구성의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있고, 이에 포함된 프로세서를 이용하여, 에어로졸 생성장치(100)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 여기서, 프로세서는 CPU(central processing unit)과 같은 일반적인 프로세서일 수 있다. 물론, 프로세서는 ASIC과 같은 전용 장치(dedicated device)이거나 다른 하드웨어 기반의 프로세서일 수 있다.
제어부(170)는, 에어로졸 생성장치(100)의 복수의 기능 중 어느 하나를 수행할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 각 구성의 상태, 입출력 인터페이스(120)를 통해 수신되는 사용자의 명령 등에 따라, 에어로졸 생성장치(100)의 복수의 기능(예: 예열 기능, 가열 기능, 충전 기능, 청소 기능 등) 중 어느 하나를 수행할 수 있다.
제어부(170)는, 메모리(140)에 저장된 데이터에 기초하여, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 메모리(140)에 저장된 온도 프로파일에 기초하여, 배터리(160)에서 에어로졸 생성 모듈(130)로 소정 전력이 공급되도록 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 센서 모듈(150)에 포함된 퍼프 센서를 통해, 퍼프 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 퍼프 센서의 센싱 값에 기초하여 에어로졸 생성장치(100) 내 온도 변화, 유량(flow) 변화, 압력 변화, 전압 변화 등을 확인할 수 있고, 확인한 결과에 따라 퍼프 여부를 판단할 수 있다.
제어부(170)는, 퍼프 여부 및/또는 퍼프 횟수에 따라, 에어로졸 생성장치(100)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 퍼프가 발생한 것으로 판단된 경우, 배터리(160)에서 에어로졸 생성 모듈(130)로 소정 전력이 공급되도록 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 방식 및 비례-적분-미분(Proportional-Integral-Differential, PID) 방식 중 적어도 하나의 방식을 이용하여, 히터에 전력이 공급되도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 제어부(170)는, PWM 방식을 이용하여, 소정 주파수 및 듀티비를 가지는 전류 펄스가 히터에 공급되도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(170)는, 전류 펄스의 주파수 및 듀티비를 조절하여, 히터에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
예를 들면, 제어부(170)는, 온도 프로파일에 기초하여, 제어의 목표가 되는 목표 온도를 결정할 수 있다. 이때, 제어부(170)는, 히터의 온도와 목표 온도의 차이 값, 차이 값을 시간의 흐름에 따라 적분한 값 및 차이 값을 시간의 흐름에 따라 미분한 값을 통한 피드백 제어 방식인 PID 방식을 이용하여, 히터에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
한편, 히터에 전력을 공급하는 제어 방식으로 PWM 방식과, PID 방식을 예시로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 비례-적분(Proportional-Integral, PI) 방식, 비례-미분(Proportional-Differential, PD) 방식 등 다양한 제어 방식이 사용될 수 있다.
제어부(170)는, 소정 조건에 따라, 히터에 대한 전력 공급이 차단되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 카트리지(20)가 분리된 경우, 퍼프 횟수가 기 설정된 최대 퍼프 횟수에 도달한 경우, 기 설정된 시간 이상 퍼프가 감지되지 않은 경우, 배터리(160)의 잔여용량이 소정 값 미만인 경우 등에 있어서, 제어부(170)는 에어로졸 생성 모듈(130)에 대한 전력 공급이 차단되도록 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 배터리(160)에 저장된 전력에 대한 잔여용량을 산출할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 센서 모듈(150)에 포함된 전압 센서 및/또는 전류 센서의 센싱 값에 기초하여, 배터리(160)의 잔여용량을 산출할 수 있다.
제어부(170)는, 카트리지감지 센서를 통해, 본체(10)에 대한 카트리지(20)의 장착 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 카트리지감지 센서는, 본체(10)에 포함된 접속 단자(10t)를 포함할 수 있고, 제어부(170)는, 접속 단자(10t)에 흐르는 전류에 기초하여, 본체(10)에 카트리지(20)가 장착되는지 여부를 판단할 수 있다.
제어부(170)는, 위치변화 감지 센서(3)를 통해, 슬라이더(7)의 위치를 판단할 수 있고, 슬라이더(7)의 위치에 따라 모드(mode)를 변경할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 슬라이더(3)가 제1 위치에서 제2 위치로 이동한 경우, 에어로졸 생성장치(100)의 모드를, 예열 기능에 따른 동작을 수행하는 예열모드로 설정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 슬라이더(3)가 제2 위치에서 제1 위치로 이동한 경우, 에어로졸 생성장치(100)의 모드를, 에어로졸 생성 모듈(130)에 대한 전력 공급을 차단하는 대기모드로 설정할 수 있다.
제어부(170)는, 카트리지감지 센서를 통해 본체(10)에 카트리지(20)가 장착된 상태인 것으로 판단되면, 위치변화 감지 센서(3)를 통해, 슬라이더(7)의 위치를 판단할 수 있다.
도 7은, 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 동작방법에 관한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 에어로졸 생성장치(100)는, S701 동작에서, 히터(50)를 가열할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 센서 모듈(150)에 포함된 퍼프 센서를 통해 퍼프가 감지되는 동안, 기 설정된 온도 프로파일에 따라, 히터(50)에 소정 전력이 공급되도록 각 구성을 제어할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S702 동작에서, 히터(50)의 온도를 검출할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 온도에 따라 달라지는 히터(50)의 저항 값에 기초하여, 히터(50)의 온도를 검출할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S703 동작에서, 검출된 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 미만인지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 기 설정된 임계 온도는, 카트리지(20)에 수용된 에어로졸 생성 물질의 소진 여부와 무관하게, 히터(50)의 가열에 의해 심지(40) 등이 탄화될 수 있는 최저 온도를 의미할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S704 동작에서, 검출된 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 히터(50)에 대한 전력 공급을 차단할 수 있다. 즉, 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 에어로졸 생성장치(100)는, 히터(50)의 가열을 중단하여 심지(40) 등의 탄화를 방지할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S705 동작에서, 검출된 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 미만인 경우, 기 설정된 퍼프 횟수 이상 퍼프가 감지되었는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 퍼프가 최초 감지된 시점부터 누적되는 퍼프 횟수를 확인하여, 기 설정된 퍼프 횟수 이상 퍼프가 감지되는지 판단할 수 있다.
한편, 에어로졸 생성장치(100)는, 검출되는 히터(50)의 온도를 메모리(140)에 저장할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 퍼프가 감지되는 동안 검출된 히터(50)의 온도의 최대값을, 퍼프 구간마다 메모리(140)에 저장할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S706 동작에서, 기 설정된 퍼프 횟수 이상 퍼프가 감지된 경우, 기 설정된 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 기 설정된 임계 온도와, 히터(50)가 가열되는 동안 검출된 온도의 최대값 간의 차이가 소정 온도차 이하인 경우, 임계 온도의 변경이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 기 설정된 임계 온도와, 메모리(140)에 저장된 최대값들의 대푯값(예: 평균값, 중간값 등) 간의 차이가 소정 온도차 이하인 경우, 임계 온도의 변경이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 메모리(140)에 저장된 최대값들 중, 기 설정된 임계 온도와의 차이가 소정 온도차 이하인 최대값의 개수가 소정 개수 이상인 경우, 임계 온도의 변경이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S707 동작에서, 기 설정된 임계 온도의 변경이 필요한 경우, 검출된 히터(50)의 온도에 기초하여, 임계 온도를 변경할 수 있다.
예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 히터(50)가 가열되는 동안 검출된 온도의 최대값으로 임계 온도를 변경할 수 있다.
예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 메모리(140)에 저장된 최대값들 중, 가장 큰 최대값으로 임계 온도를 변경할 수 있다.
예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 메모리(140)에 저장된 최대값들의 대푯값, 예컨대, 최대값들의 평균값으로 임계 온도를 변경할 수 있다.
동일한 재료로 동일한 치수(예: 길이, 단면적)에 따라 에어로졸 생성장치(100)가 제조되더라도, 여러 요인에 따른 영향으로 인해, 에어로졸 생성장치(100)에 포함된 구성들에 제조 공정 상 차이가 발생할 수 있다. 예를 들면, 카트리지(20)에 포함된 가압부(70)가 심지(40)를 하측방향으로 가압하는 정도에 있어서 제조 공정 상 차이가 발생하는 경우, 예컨대, 가압부(70)가 심지(40)를 가압하는 정도가 일정 수준보다 더 큰 경우, 단위 시간당 에어로졸 생성 물질이 심지(40)에 흡수되는 양이 더 적을 수 있다.
한편, 에어로졸 생성장치(100)가 제조 공정 상 차이를 고려하지 않고 퍼프에 따라 히터(50)를 가열하는 경우, 심지(40)에 에어로졸 생성 물질이 덜 흡수된 상태에서 히터(50)가 가열될 수 있다. 이때, 히터(50)의 온도는 심지(40)에 에어로졸 생성 물질이 충분히 흡수된 경우에 비해 더 높아질 수 있고, 심지(40)는 더 빨리 건조될 수 있어, 심지(40) 등이 쉽게 탄화될 수 있다.
도 8을 참조하면, 히터(50)의 가열 시 동일한 전력이 히터(50)에 공급되더라도, 검출되는 히터(50)의 온도는, 그래프(810, 820, 830)와 같이 에어로졸 생성장치(100)의 제조 공정 상 차이에 따라 상이할 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 히터(50)의 온도에 따라 기 설정된 임계 온도를 변경함으로써, 제조 공정 상 차이로 인한 심지(40) 등의 탄화를 방지할 수 있다.
도 9는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 동작방법에 관한 순서도이다. 도 7에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.
에어로졸 생성장치(100)는, S901 동작에서, 센서 모듈(150)에 포함된 퍼프 센서를 통해, 퍼프가 감지되는지 여부를 모니터링할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S902 동작에서, 퍼프가 감지되는 경우, 히터(50)를 가열할 수 있고, 히터(50)의 온도를 검출할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S903 동작에서, 검출된 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 미만인지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S904 동작에서, 검출된 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 기 설정된 기준에 따라, 히터(50)에 공급되는 전력량을 조절할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 검출된 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 히터(50)에 공급되는 전력량을 일정 비율(예: 10%)만큼 줄일 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S905 동작에서, 히터(50)에 공급되는 전력량이 조절된 상태에서, 히터(50)의 온도를 검출할 수 있고, 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 미만인지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S906 동작에서, 히터(50)에 공급되는 전력량이 조절된 상태에서도 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 카트리지(20)에 수용된 에어로졸 생성 물질이 소진된 것으로 판단할 수 있고, 히터(50)에 대한 전력 공급을 차단할 수 있다.
한편, 에어로졸 생성장치(100)는, S907 동작에서, 검출된 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 미만인 경우, 센서 모듈(150)에 포함된 퍼프 센서를 통해, 퍼프가 종료되는지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, 퍼프가 종료될 때까지, 히터(50)를 가열할 수 있고, 히터(50)의 온도를 검출할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S908 동작에서, 퍼프가 종료되면, 퍼프가 감지되는 동안 검출된 히터(50)의 온도의 최대값을 메모리(140)에 저장할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S909 동작에서, 사용자의 퍼프 횟수가 기 설정된 퍼프 횟수 미만인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 퍼프가 최초 감지된 시점부터 누적되는 퍼프 횟수가 기 설정된 퍼프 횟수(예: 5회) 미만인지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S910 동작에서, 기 설정된 퍼프 횟수 이상 퍼프가 감지된 경우, 기 설정된 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S911 동작에서, 기 설정된 임계 온도의 변경이 필요한 경우, 검출된 히터(50)의 온도에 기초하여, 임계 온도를 변경할 수 있다.
도 10은, 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 동작방법에 관한 순서도이다. 도 7 및 9에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.
도 10을 참조하면, 에어로졸 생성장치(100)는, S1001 동작에서, 히터(50)의 저항 값을 측정할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성장치(100)는, 히터(50)에 관한 전기적 특성(예: 전압, 전류, 전력 등)을 측정한 결과에 기초하여, 히터(50)의 저항 값을 측정할 수 있다.
이때, 에어로졸 생성장치(100)는, 히터(50)에 전력이 공급되기 전에, 즉, 히터(50)가 가열되기 전에, 히터(50)의 저항 값을 측정할 수 있다. 히터(50)의 저항 값은, 히터(50)의 온도와 상관 관계를 가지므로, 히터(50)가 가열되기 전에 저항 값을 측정함으로써 히터(50)에 내재하는 저항 편차를 보다 정확히 반영하여 히터(50) 제어의 정밀성을 향상시킬 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1002 동작에서, 측정된 히터(50)의 저항 값이 기 설정된 유효범위에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 기 설정된 유효범위는, 메모리(140)에 저장된 온도 프로파일에 따라 히터(50)를 목표온도에 대응하여 정상적으로 가열할 수 있는 저항 값 범위를 의미할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1003 동작에서, 측정된 히터(50)의 저항 값이 기 설정된 유효범위에 포함되는 경우, 메모리(140)에 저장된 복수의 온도 프로파일 중, 측정된 히터(50)의 저항 값에 대응하는 온도 프로파일을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기 저장된 복수의 온도 프로파일은, 히터(50)의 저항 값의 편차에 관계없이, 히터(50)로의 전력 공급이 개시된 때로부터 소정의 시간 내에 히터(50)의 온도가 목표 온도에 도달되도록 히터(50)에 공급되는 전력 값들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기 저장된 복수의 온도 프로파일은, 히터(50)에 대하여 기 설정된 복수의 저항 값들에 각각 대응하는, 기 설정된 전력 값들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 히터(50)의 저항 값이 제1 저항 값으로 측정되면, 히터(50)에 제1 전력량이 공급되도록 하는 온도 프로파일이 선택될 수 있고, 히터(50)의 저항 값이 제2 저항 값으로 측정되면, 히터(50)에 제2 전력량이 공급되도록 하는 온도 프로파일이 선택될 수 있다.
히터(50)의 저항 값과 히터(50)에 공급되는 전력량 사이의 관계는 룩-업 테이블(lookup table)의 형태로 저장될 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)는 히터(50)의 저항 값이 측정되면, 룩-업 테이블에 액세스하여 저항 값과 연관된 전력 값을 식별하고, 식별된 전력 값에 대응하는 전력량이 히터(50)에 공급되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 각각의 온도 프로파일에 포함된, 기 설정된 전력 값들은, 검출된 흡입의 회차 별로 결정된 개별 전력 값들을 포함할 수 있다. 흡입의 회차는 소정 횟수의 흡입이 반복되는 1 사이클의 가열 동작 기간 내에서 카운팅되거나, 카트리지(20)의 수명 전체에 걸쳐 카운팅될 수 있다. 예를 들면, 히터(50)의 저항 값이 제1 저항 값으로 측정되면, 1회차 흡입 검출 시 제1 전력량, 2회차 흡입 검출 시 제2 전력량, 3회차 흡입 검출 시 제3 전력량이 공급되도록 하는 온도 프로파일이 선택될 수 있고, 히터(50)의 저항 값이 제2 저항 값으로 측정되면, 1회차 흡입 검출 시 제4 전력량, 2회차 흡입 검출 시 제5 전력량, 3회차 흡입 검출 시 제6 전력량 등이 공급되도록 하는 온도 프로파일이 선택될 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1004 동작에서, 센서 모듈(150)에 포함된 퍼프 센서를 통해, 퍼프가 감지되는지 여부를 모니터링할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1005 동작에서, 퍼프가 감지되는 경우, 히터(50)를 가열할 수 있고, 히터(50)의 온도를 검출할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1006 동작에서, 검출된 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 미만인지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1007 동작에서, 검출된 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 기 설정된 기준에 따라, 히터(50)에 공급되는 전력량을 조절할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1008 동작에서, 히터(50)에 공급되는 전력량이 조절된 상태에서, 히터(50)의 온도를 검출할 수 있고, 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 미만인지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1009 동작에서, 측정된 히터(50)의 저항 값이 기 설정된 유효범위에 포함되지 않은 경우, 또는, 히터(50)에 공급되는 전력량이 조절된 상태에서도 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 카트리지(20)에 수용된 에어로졸 생성 물질이 소진된 것으로 판단할 수 있고, 히터(50)에 대한 전력 공급을 차단할 수 있다.
한편, 에어로졸 생성장치(100)는, S1010 동작에서, 검출된 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 미만인 경우, 센서 모듈(150)에 포함된 퍼프 센서를 통해, 퍼프가 종료되는지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1011 동작에서, 퍼프가 종료되면, 퍼프가 감지되는 동안 검출된 히터(50)의 온도의 최대값을 메모리(140)에 저장할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1012 동작에서, 사용자의 퍼프 횟수가 기 설정된 퍼프 횟수 미만인지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1013 동작에서, 기 설정된 퍼프 횟수 이상 퍼프가 감지된 경우, 기 설정된 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, S1014 동작에서, 기 설정된 임계 온도의 변경이 필요한 경우, 검출된 히터(50)의 온도에 기초하여, 임계 온도를 변경할 수 있다.
상기와 같이, 본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 제조 상의 오차에 의해 에어로졸 생성 물질이 심지(40)에 흡수되는 정도가 상이한 경우에도, 히터(50)의 가열에 따른 심지(40) 등의 탄화를 방지할 수 있다.
본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 제조 상의 오차에 의한 히터(50)의 저항 값 편차에도 불구하고, 히터(50)를 원하는 온도로 가열할 수 있다.
도 1 내지 10을 참조하면, 본 개시의 일 측면에 따른 에어로졸 생성장치(100)는, 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지(40); 상기 심지(40)를 가열하는 히터(50); 퍼프를 감지하는 센서; 및 제어부(170)를 포함하고, 상기 제어부(170)는, 상기 퍼프가 감지되는 동안, 상기 히터(50)가 가열되도록 제어하고, 상기 히터(50)의 온도를 검출하고, 상기 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 상기 히터(50)에 대한 전력의 공급을 차단하고, 상기 히터(50)의 온도가 상기 임계 온도 미만인 경우, 상기 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단하고, 상기 임계 온도의 변경이 필요한 경우, 상기 검출된 히터(50)의 온도에 기초하여, 상기 임계 온도를 변경할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(170)는, 상기 히터(50)의 온도가 상기 임계 온도 이상인 경우, 기 설정된 기준에 따라 상기 히터(50)에 공급되는 전력이 감소되도록 제어하고, 상기 히터(50)에 공급되는 전력이 감소된 후 상기 히터(50)의 온도가 상기 임계 온도 이상인 경우, 상기 히터(50)에 대한 전력의 공급을 차단할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(170)는, 상기 퍼프가 최초 감지된 시점부터 누적되는 퍼프 횟수를 확인하고, 상기 퍼프 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인 경우, 상기 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 메모리(140)를 더 포함하고, 상기 제어부(170)는, 상기 퍼프가 종료되면, 상기 퍼프가 감지되는 동안 검출된 상기 히터(50)의 온도의 최대값을 상기 메모리(140)에 저장하고, 상기 메모리(140)에 저장된 상기 히터(50)의 온도의 최대값에 기초하여, 상기 임계 온도를 변경할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(170)는, 상기 퍼프 횟수에 대응하여 상기 메모리(140)에 저장된 최대값 중, 상기 임계 온도와의 차이가 소정 온도차 이하인 최대값의 개수가 기 설정된 개수 이상인 경우, 상기 임계 온도의 변경이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(170)는, 상기 임계 온도를, 상기 퍼프 횟수에 대응하여 상기 메모리(140)에 저장된 최대값 중 가장 큰 최대값으로 변경할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(170)는, 상기 임계 온도를, 상기 퍼프 횟수에 대응하여 상기 메모리(140)에 저장된 최대값의 대푯값으로 변경할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 복수의 온도 프로파일을 저장하는 메모리(140)를 더 포함하고, 상기 제어부(170)는, 상기 히터(50)에 전력이 공급되기 전에, 상기 히터(50)의 저항 값을 측정하고, 상기 복수의 온도 프로파일 중, 상기 측정된 저항 값에 대응하는 온도 프로파일을 결정하고, 상기 결정된 온도 프로파일에 따라, 상기 히터(50)가 가열되도록 제어할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(170)는, 상기 측정된 저항 값이 기 설정된 유효범위에 포함되지 않는 경우, 상기 히터(50)에 대한 전력의 공급을 차단할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 측면에 따른 에어로졸 생성장치(100)의 동작방법은, 퍼프가 감지되는 동안, 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지(40)를 가열하는, 상기 에어로졸 생성장치의 히터(50)를 가열하는 동작; 상기 히터(50)의 온도를 검출하는 동작; 상기 히터(50)의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 상기 히터(50)에 대한 전력의 공급을 차단하는 동작; 상기 히터(50)의 온도가 상기 임계 온도 미만인 경우, 상기 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단하는 동작; 및 상기 임계 온도의 변경이 필요한 경우, 상기 검출된 히터(50)의 온도에 기초하여, 상기 임계 온도를 변경하는 동작을 포함할 수 있다.
앞에서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.
예를 들면 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
Claims (10)
- 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지;
상기 심지를 가열하는 히터;
퍼프를 감지하는 센서; 및
제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 퍼프가 감지되는 동안, 상기 히터가 가열되도록 제어하고,
상기 히터의 온도를 검출하고,
상기 히터의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 상기 히터에 대한 전력의 공급을 차단하고,
상기 히터의 온도가 상기 임계 온도 미만인 경우, 상기 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단하고,
상기 임계 온도의 변경이 필요한 경우, 상기 검출된 히터의 온도에 기초하여, 상기 임계 온도를 변경하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 히터의 온도가 상기 임계 온도 이상인 경우, 기 설정된 기준에 따라 상기 히터에 공급되는 전력이 감소되도록 제어하고,
상기 히터에 공급되는 전력이 감소된 후 상기 히터의 온도가 상기 임계 온도 이상인 경우, 상기 히터에 대한 전력의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 퍼프가 최초 감지된 시점부터 누적되는 퍼프 횟수를 확인하고,
상기 퍼프 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인 경우, 상기 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치. - 제3항에 있어서,
메모리를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 퍼프가 종료되면, 상기 퍼프가 감지되는 동안 검출된 상기 히터의 온도의 최대값을 상기 메모리에 저장하고,
상기 메모리에 저장된 상기 히터의 온도의 최대값에 기초하여, 상기 임계 온도를 변경하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치. - 제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 퍼프 횟수에 대응하여 상기 메모리에 저장된 최대값 중, 상기 임계 온도와의 차이가 소정 온도차 이하인 최대값의 개수가 기 설정된 개수 이상인 경우, 상기 임계 온도의 변경이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치. - 제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 임계 온도를, 상기 퍼프 횟수에 대응하여 상기 메모리에 저장된 최대값 중 가장 큰 최대값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치. - 제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 임계 온도를, 상기 퍼프 횟수에 대응하여 상기 메모리에 저장된 최대값의 대푯값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치. - 제1항에 있어서,
복수의 온도 프로파일을 저장하는 메모리를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 히터에 전력이 공급되기 전에, 상기 히터의 저항 값을 측정하고,
상기 복수의 온도 프로파일 중, 상기 측정된 저항 값에 대응하는 온도 프로파일을 결정하고,
상기 결정된 온도 프로파일에 따라, 상기 히터가 가열되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치. - 제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 측정된 저항 값이 기 설정된 유효범위에 포함되지 않는 경우, 상기 히터에 대한 전력의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치. - 에어로졸 생성장치의 동작방법에 있어서,
퍼프가 감지되는 동안, 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지를 가열하는, 상기 에어로졸 생성장치의 히터를 가열하는 동작;
상기 히터의 온도를 검출하는 동작;
상기 히터의 온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 경우, 상기 히터에 대한 전력의 공급을 차단하는 동작;
상기 히터의 온도가 상기 임계 온도 미만인 경우, 상기 임계 온도의 변경이 필요한지 여부를 판단하는 동작; 및
상기 임계 온도의 변경이 필요한 경우, 상기 검출된 히터의 온도에 기초하여, 상기 임계 온도를 변경하는 동작을 포함하는 에어로졸 생성장치의 동작방법.
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