KR20230121293A - 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

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KR20230121293A
KR20230121293A KR1020220017977A KR20220017977A KR20230121293A KR 20230121293 A KR20230121293 A KR 20230121293A KR 1020220017977 A KR1020220017977 A KR 1020220017977A KR 20220017977 A KR20220017977 A KR 20220017977A KR 20230121293 A KR20230121293 A KR 20230121293A
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이원경
선우준
김민규
이문상
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주식회사 케이티앤지
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Abstract

다양한 실시 예들에 따른 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 장치가 동작하는데 이용되는 전력을 공급하는 배터리; 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부; 및 에어로졸 생성 물품을 가열하는 가열부;를 포함하고, 상기 가열부는 에어로졸 생성 물품에 열을 전달하는 열전달 요소 및 상기 열전달 요소의 적어도 일부를 감싸는 발광 요소를 포함하며, 상기 열전달 요소의 표면에 금속 나노 입자가 도포되고, 상기 발광 요소에서 조사되는 빛이 상기 열전달 요소에 조사되어 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 상기 열전달 요소의 온도가 상승하여 상기 에어로졸 생성 물품을 가열할 수 있다.

Description

에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템{AEROSOL GENERATING DIVICE AND AEROSOL GENERATING SYSTEM}
이하 실시 예들은 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
근래에 전통 궐련의 단점을 극복하는 대체 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련 스틱을 전기적으로 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 장치(e.g.궐련형 전자 담배)에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치와 그에 적용되는 궐련 스틱(또는 에어로졸 생성 물품)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 예를 들면, 공개특허공보 제10-2017-0132823호는 비연소형 향미 흡인기, 향끽미원 유닛 및 무화 유닛을 개시한다.
일 실시 예에 따른 목적은 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance) 현상을 이용해 에어로졸을 발생시키도록 하는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 저항 가열에 의해 작동하는 에어로졸 발생 장치에서 소모되는 전력에 비해 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용해 작동하는 에어로졸 발생 장치에서 소모되는 전력이 감소함으로써 배터리 효율이 향상된 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이다.
다양한 실시 예들에 따른 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 장치가 동작하는데 이용되는 전력을 공급하는 배터리; 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부; 및 에어로졸 생성 물품을 가열하는 가열부를 포함하고, 상기 가열부는 에어로졸 생성 물품에 열을 전달하는 열전달 요소 및 상기 열전달 요소의 적어도 일부를 감싸는 발광 요소를 포함하며, 상기 열전달 요소의 표면에 금속 나노 입자가 도포되고, 상기 발광 요소에서 조사되는 빛이 상기 열전달 요소에 조사되어 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 상기 열전달 요소의 온도가 상승하여 상기 에어로졸 생성 물품을 가열할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 열전달 요소는, 상기 열전달 요소의 중심을 향하도록 배치되는 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대 측의 제 2 면을 포함하고, 상기 발광 요소는 상기 열전달 요소의 상기 제 1 면 또는 상기 제 2 면 중 적어도 어느 한 면을 감쌀 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 발광 요소는 상기 열전달 요소의 상기 제 1 면 또는 상기 제 2 면 중 적어도 어느 한 면을 비스듬히 권취할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 에어로졸 생성 물품이 수용되는 세장형 공동을 더 포함하고, 상기 열전달 요소는 상기 세장형 공동의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 금속 나노 입자는 금, 은, 팔라듐, 백금 및 구리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 금속 나노 입자는 상기 열전달 요소 상에 일정한 패턴을 형성하며 도포될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 패턴은, 상기 금속 나노 입자가 도포되는 도포 영역 패턴; 및 상기 금속 나노 입자가 도포되지 않는 미도포 영역 패턴을 포함하고, 상기 도포 영역 패턴은 중심에서 꼭지점으로 갈수록 폭이 좁아지며, 상기 폭이 가장 좁은 접합부를 통해 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 발광 요소는, 광원; 및 광섬유를 포함하고, 상기 광원에서 발산되는 빛은 상기 광섬유를 통해 상기 열전달 요소에 조사될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 광섬유는, 복수 개의 상기 광섬유가 모여 형성되는 광섬유 다발인 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 광섬유는, 코어; 및 클래드를 포함하고, 상기 코어 및 클래드 중 적어도 어느 하나는, 광산란제를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 열전달 요소는, 상기 열전달 요소의 중심을 향하도록 배치되는 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대 측의 제 2 면을 포함하고, 상기 발광 요소는, 상기 열전달 요소의 상기 제 1 면 또는 상기 제 2 면중 적어도 어느 한 면을 향해 빛을 조사하도록 상기 열전달 요소를 둘러싸며 배치되는 복수의 광원들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 발광 요소는, 발광 다이오드(LED), 레이저, 형광 램프, 할로겐 램프 및 백열전구 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 가열부는, 보조 가열 요소를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 발광 요소는 상기 열전달 요소의 외주면의 적어도 일 부분을 권취하도록 형성되고, 상기 보조 가열 요소는, 상기 발광 요소와 평행하게 상기 열전달 요소의 외주면의 다른 일 부분을 권취하도록 형성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 에어로졸 발생 시스템에 있어서, 매질을 포함하는 에어로졸 생성 물품; 및 에어로졸 발생 장치가 동작하는데 이용되는 전력을 공급하는 배터리; 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부; 및 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 가열부; 를 포함하고, 상기 가열부는 에어로졸 생성 물품에 열을 전달하는 열전달 요소 및 상기 열전달 요소의 적어도 일부를 감싸는 발광 요소를 포함하며, 상기 열전달 요소의 표면에 금속 나노 입자가 도포되고, 상기 발광 요소에서 조사되는 빛이 상기 열전달 요소에 조사되어 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 상기 열전달 요소의 온도가 상승하여 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는, 에어로졸 발생 장치를 포함하고, 상기 에어로졸 생성 물품의 상기 매질은, 상기 에어로졸 발생 장치에서 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 가열되어 생성된 에어로졸에 의해 이행될 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템은 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance) 현상을 이용해 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템은 저항 가열에 의해 작동하는 에어로졸 발생 장치에서 소모되는 전력에 비해 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용해 작동하는 에어로졸 발생 장치에서 소모되는 전력이 감소함으로써 향상된 배터리 효율을 갖는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치를 도시한 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 가열부를 도시한 도면들이다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 열전달 요소에 금속 나노 입자가 도포되는 패턴을 도시한 도면들이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 보조 가열 요소를 더 포함하는 에어로졸 발생 장치의 가열부를 도시한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 다른 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
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.
이하의 실시 예들에서, "표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance)"은 금속 나노 입자의 자유 전자의 진동 및 그에 따라 금속 나노 입자의 표면에서 전하의 편광이 공진하는 것을 의미한다. 유리된 전자들의 공진에 따른 전하의 편광은 광원으로부터 금속 나노 입자에 입사하는 광에 의해 자극을 받게 되며, 진동하는 자유전자들로부터 에너지가 다양한 메커니즘에 의해 열 에너지의 형태로 소멸될 수 있다. 상기와 같은 과정을 통해, 금속 나노 입자가 광원으로 조사될 때, 금속 나노 입자는 표면 플라즈몬 공명에 의해 열을 발생시킨다.
이하의 실시 예들에서, "금속 나노 입자"는 1nm 이상 1000nm 이하의 최대 직경을 갖는 금속 입자를 지칭한다. 광원에서 방출된 빛에 의해 여기(excitation)될 때 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에 따른 금속 나노 입자는, 플라즈몬 나노 입자라고 지칭될 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 내지 도 3은 에어로졸 발생 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 발생 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12) 및 가열부(13)를 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 발생 장치(1)는 증기화기(14)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 발생 장치(1)의 내부 공간에는 에어로졸 생성 물품(3)이 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 발생 장치(1)에는 본 실시 예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 발생 장치(1)에 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 에어로졸 발생 장치(1)에 가열부(13)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 가열부(13)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(11), 제어부(12) 및 가열부(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(11), 제어부(12), 증기화기(14) 및 가열부(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(14) 및 가열부(13)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 발생 장치(1)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 발생 장치(1)의 설계에 따라, 배터리(11), 제어부(12), 가열부(13) 및 증기화기(14)의 배치는 변경될 수 있다.
에어로졸 생성 물품(3)이 에어로졸 발생 장치(1)에 삽입되면, 에어로졸 발생 장치(1)는 가열부(13) 및/또는 증기화기(14)를 작동시켜, 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 가열부(13) 및/또는 증기화기(14)에 의하여 발생된 에어로졸은 에어로졸 생성 물품(3)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 에어로졸 생성 물품(3)이 에어로졸 발생 장치(1)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 발생 장치(1)는 가열부(13)를 가열할 수 있다.
배터리(11)는 에어로졸 발생 장치(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11)는 가열부(13) 또는 증기화기(14)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11)는 에어로졸 발생 장치(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12)는 에어로졸 발생 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12)는 배터리(11), 가열부(13) 및 증기화기(14)뿐 만 아니라 에어로졸 발생 장치(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12)는 에어로졸 발생 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12)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.
가열부(13)는 배터리(11)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 발생 장치(1)에 삽입되면, 가열부(13)는 궐련의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 가열부(13)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
가열부(13)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 가열부(13)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 가열부(13)가 가열될 수 있다. 그러나, 가열부(13)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 발생 장치(1)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 가열부(13)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 가열부(13)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.
예를 들어, 가열부(13)는 관 형 열전달 요소, 판 형 열전달 요소, 침 형 열전달 요소 또는 봉 형의 열전달 요소를 포함할 수 있으며, 열전달 요소의 모양에 따라 에어로졸 생성 물품(3)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 장치(1)에는 가열부(13)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 가열부(13)들은 에어로졸 생성 물품(3)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 에어로졸 생성 물품(3)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 가열부(13)들 중 일부는 에어로졸 생성 물품(3)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 에어로졸 생성 물품(3)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 가열부(13)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(14)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 물품(3)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 발생 장치(1)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 열전달 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 열전달 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 발생 장치(1)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(14)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14)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 열전달 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.
열전달 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 열전달 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 열전달 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 열전달 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 열전달 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 발생 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 가열부(13) 및 증기화기(14) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(1)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(1)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(1)는 에어로졸 생성 물품(3)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(1)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 발생 장치(1)의 배터리(11)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 발생 장치(1)가 결합된 상태에서 가열부(13)가 가열될 수도 있다.
에어로졸 생성 물품(3)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(3)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 물품(3)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 발생 장치(1)의 내부에는 제 1 부분의 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 발생 장치(1)의 내부에 제 1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분의 전체 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 발생 장치(1)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(1)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 생성 물품(3)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 에어로졸 생성 물품(3)의 내부로 유입될 수도 있다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(900)의 블록도이다.
에어로졸 발생 장치(900)는 제어부(910), 센싱부(920), 출력부(930), 배터리(940), 히터(950), 사용자 입력부(960), 메모리(970) 및 통신부(980)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 발생 장치(900)의 내부 구조는 도 4에 도시된 것에 제한되지 않는다. 즉, 에어로졸 발생 장치(900)의 설계에 따라, 도 4에 도시된 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
센싱부(920)는 에어로졸 발생 장치(900)의 상태 또는 에어로졸 발생 장치(900) 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 제어부(910)에 전달할 수 있다. 제어부(910)는 상기 감지된 정보에 기초하여, 히터(950)의 동작 제어, 흡연의 제한, 에어로졸 생성 물품(예: 궐련, 카트리지 등)의 삽입 여부 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 발생 장치(900)를 제어할 수 있다.
센싱부(920)는 온도 센서(922), 삽입 감지 센서(924) 및 퍼프 센서(926) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
온도 센서(922)는 히터(950)(또는, 에어로졸 생성 물질)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 발생 장치(900)는 히터(950)의 온도를 감지하는 별도의 온도 센서를 포함하거나, 히터(950) 자체가 온도 센서의 역할을 수행할 수 있다. 또는, 온도 센서(922)는 배터리(940)의 온도를 모니터링하도록 배터리(940)의 주위에 배치된 것일 수도 있다.
삽입 감지 센서(924)는 에어로졸 생성 물품의 삽입 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 예를 들어, 삽입 감지 센서(924)는 필름 센서, 압력 센서, 광 센서, 저항성 센서, 용량성 센서, 유도성 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에어로졸 생성 물품이 삽입 및/또는 제거됨에 따른 신호 변화를 감지할 수 있다.
퍼프 센서(926)는 기류 통로 또는 기류 채널의 다양한 물리적 변화에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(926)는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전압 변화 및 압력 변화 중 어느 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다.
센싱부(920)는 전술한 센서(922 내지 926) 외에, 온/습도 센서, 기압 센서, 지자기 센서(magnetic sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자이로스코프 센서, 위치 센서(예컨대, GPS), 근접 센서, 및 RGB 센서(illuminance sensor) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 각 센서들의 기능은 그 명칭으로부터 통상의 기술자가 직관적으로 추론할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
출력부(930)는 에어로졸 발생 장치(900)의 상태에 대한 정보를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(930)는 디스플레이부(932), 햅틱부(934) 및 음향 출력부(936) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 디스플레이부(932)와 터치 패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(932)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
디스플레이부(932)는 에어로졸 발생 장치(900)에 대한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(900)에 대한 정보는 에어로졸 발생 장치(900)의 배터리(940)의 충/방전 상태, 히터(950)의 예열 상태, 에어로졸 생성 물품의 삽입/제거 상태 또는 에어로졸 발생 장치(900)의 사용이 제한되는 상태(예: 이상 물품 감지) 등의 다양한 정보를 의미할 수 있고, 디스플레이부(932)는 상기 정보를 외부로 출력할 수 있다. 디스플레이부(932)는 예를 들면, 액정 디스플레이 패널(LCD), 유기 발광 디스플레이 패널(OLED) 등일 수 있다. 또한, 디스플레이부(932)는 LED 발광 소자 형태일 수도 있다.
햅틱부(934)는 전기적 신호를 기계적인 자극 또는 전기적인 자극으로 변환하여 에어로졸 발생 장치(900)에 대한 정보를 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱부(934)는 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
음향 출력부(936)는 에어로졸 발생 장치(900)에 대한 정보를 사용자에게 청각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 음향 출력부(936)는 전기 신호를 음향 신호로 변환하여 외부로 출력할 수 있다.
배터리(940)는 에어로졸 발생 장치(900)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 배터리(940)는 히터(950)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(940)는 에어로졸 발생 장치(900) 내에 구비된 다른 구성들(예: 센싱부(920), 출력부(930), 사용자 입력부(960), 메모리(970) 및 통신부(980))의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(940)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리(940)는 리튬폴리머(LiPoly) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
히터(950)는 배터리(940)로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다. 도 4에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 발생 장치(900)는 배터리(940)의 전력을 변환하여 히터(950)에 공급하는 전력 변환 회로(예: DC/DC 컨버터)를 더 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(900)가 유도 가열 방식으로 에어로졸을 생성하는 경우, 에어로졸 발생 장치(900)는 배터리(940)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 DC/AC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
제어부(910), 센싱부(920), 출력부(930), 사용자 입력부(960), 메모리(970) 및 통신부(980)는 배터리(940)로부터 전력을 공급받아 기능을 수행할 수 있다. 도 4에 도시되지는 않았으나, 배터리(940)의 전력을 변환하여 각각의 구성요소들에 공급하는 전력 변환 회로, 예를 들면 LDO(low dropout) 회로 또는 전압 레귤레이터 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 히터(950)는 임의의 적합한 전기 저항성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 적합한 전기 저항성 물질은 타이타늄, 지르코늄, 탄탈럼, 백금, 니켈, 코발트, 크로뮴, 하프늄, 나이오븀, 몰리브데넘, 텅스텐, 주석, 갈륨, 망간, 철, 구리, 스테인리스강, 니크롬 등을 포함하는 금속 또는 금속 합금일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 히터(130)는 금속 열선(wire), 전기 전도성 트랙(track)이 배치된 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 실시 예에서, 히터(950)는 유도 가열 방식의 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(950)는 코일에 의해 인가된 자기장을 통해 발열하여, 에어로졸 생성 물질을 가열하는 서셉터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 히터(950)는 복수의 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터(950)는 궐련을 가열하기 위한 제1 히터 및 액상을 가열하기 위한 제2 히터를 포함할 수 있다.
사용자 입력부(960)는 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나, 사용자에게 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(960)는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 조그 휠, 조그 스위치 등이 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도 4에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 발생 장치(900)는 USB(universal serial bus) 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스(connection interface)를 더 포함하고, USB 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스를 통해 다른 외부 장치와 연결하여 정보를 송수신하거나, 배터리(940)를 충전할 수 있다.
메모리(970)는 에어로졸 발생 장치(900) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 제어부(910)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(970)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, random access memory) SRAM(static random access memory), 롬(ROM, read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 메모리(970)는 에어로졸 발생 장치(900)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로 파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등을 저장할 수 있다.
통신부(980)는 다른 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(980)는 근거리 통신부(982) 및 무선 통신부(984)를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(short-range wireless communication unit)(982)는 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신부, WFD(Wi-Fi Direct) 통신부, UWB(ultra wideband) 통신부, Ant+ 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
무선 통신부(984)는 셀룰러 네트워크 통신부, 인터넷 통신부, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN) 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 무선 통신부(984)는 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI)를 이용하여 통신 네트워크 내에서 에어로졸 발생 장치(900)를 확인 및 인증할 수도 있다.
제어부(910)는 에어로졸 발생 장치(900)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(910)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
제어부(910)는 배터리(940)의 전력을 히터(950)에 공급하는 것을 제어함으로써 히터(950)의 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(910)는 배터리(940)와 히터(950) 사이의 스위칭 소자의 스위칭을 제어함으로써 전력 공급을 제어할 수 있다. 다른 예에서, 제어부(910)의 제어 명령에 따라 가열직접회로가 히터(950)에 대한 전력 공급을 제어할 수도 있다.
제어부(910)는 센싱부(920)에 의해 감지된 결과를 분석하고, 이후 수행될 처리들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(910)는 센싱부(920)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 히터(950)의 동작이 개시 또는 종료되도록 히터(950)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어부(910)는 센싱부(920)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 히터(950)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터(950)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.
제어부(910)는 센싱부(920)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 출력부(930)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(926)를 통해 카운트 된 퍼프 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하면, 제어부(910)는 디스플레이부(932), 햅틱부(934) 및 음향 출력부(936) 중 적어도 하나를 통해 사용자에게 에어로졸 발생 장치(900)가 곧 종료될 것을 예고할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(910)는 센싱부(920)에 의해 감지된 에어로졸 생성 물품의 상태에 따라 히터(950)에 대한 전력 공급 시간 및/또는 전력 공급량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품이 과습 상태인 경우에, 제어부(910)는 유도 코일(예: 도 2의 유도 코일(124))에 대한 전력 공급 시간을 제어하여, 에어로졸 생성 물품이 일반적인 상태인 경우보다 예열 시간을 증가시킬 수 있다.
일 실시 예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈과 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(2)를 도시한 도면들이다.
도 5a 및 도 5b에 따를 때, 에어로졸 발생 장치(2)는 배터리(21), 제어부(22) 및 가열부(23)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치(2)의 가열부(23)는, 에어로졸 생성 물품에 열을 전달하는 열전달 요소(231) 및 열전달 요소(231)의 적어도 일부를 감싸는 발광 요소(232)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 열전달 요소(231)의 표면에 금속 나노 입자가 도포되면, 발광 요소(232)로부터 조사되는 빛이 열전달 요소(231)에 조사됨으로써 표면 플라즈몬 공명(SPR)에 의해 금속 나노 입자의 미세 진동이 일어나 열전달 요소(231)의 온도가 상승할 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치(2)는 증기화기(24) 및/또는 세장형 공동(25)을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(21)는 제어부(22) 및 발광 요소(232)에 전력을 전달할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(22)는 배터리(21)로부터 발광 요소(232)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따를 때, 제어부(22)는 배터리(21)로부터 발광 요소(232)로 전력을 공급하여 열전달 요소(231)를 조사할 수 있다. 일 실시 예에서, 증기화기(24)는 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있고, 증기화기(24)에 열이 가해지면 에어로졸 형성 기재가 무화 하여 에어로졸이 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 세장형 공동(25)은 에어로졸 생성 물품(3)을 수용할 수 있다.
일 실시 예에서, 열전달 요소(231)는 전도도가 높은 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 금속성 물질 또는 비금속성 물질 중 전도도가 높은 재료로 형성됨으로써, 표면 플라즈몬 공명에 의해 발생한 열을 에어로졸 생성 물품(3)의 매질 수용부에 용이하게 전달할 수 있다.
일 실시 예에서, 열전달 요소(231)의 표면에는 금속 나노 입자가 도포 또는 코팅 될 수 있다. 일 실시 예에 따른 금속 나노 입자는, 금, 은, 백금, 구리, 팔라듐, 알루미늄, 크롬, 티타늄 및 로듐 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 복수의 금속 나노 입자는 원소 형태의 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 복수의 금속 나노 입자는 금속 화합물 내에 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 금속 나노 입자는 금, 백금일 수 있다. 반응성이 낮은 금속일수록 금속 나노 입자로서 바람직한 성질을 갖는다.
일 실시 예에서, 복수의 금속 나노 입자는 단일 종류의 금속을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 복수의 금속 나노 입자는 상이한 금속의 혼합물을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 발광 요소(232)는, 열전달 요소(231)를 조사(irradiate)하도록 배치될 수 있다.
이하에서, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 열전달 요소(231) 및 발광 요소(232)의 배치에 관해 상세히 설명한다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(2)의 가열부(23)를 도시한 도면들이다.
가열부(23)는 열전달 요소(231) 및 발광 요소(232)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 열전달 요소(231)는 외부 발광 요소로부터의 광을 수신하고 표면 플라즈몬 공명에 의해 열을 발생시키도록 배치될 수 있다. 외부 발광 요소는 주변 광을 포함할 수 있다. 주변 광은 태양 방사를 포함할 수 있다. 주변 광은 에어로졸 발생 장치(2)의 외부에 있는 적어도 하나의 인공 발광 요소를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치(2)에 발광 요소(232)를 제공하는 것은 외부 발광 요소로부터의 광을 수신하지 않고 열전달 요소(231)가 열을 발생시킬 수 있게 한다. 일 실시 예에서, 열전달 요소(231)가 받는 광량을 제어하는 것은 열전달 요소(231)가 표면 플라즈몬 공명에 의해 가열되는 온도를 제어한다. 일 실시 예에서, 발광 요소(232)는 자외선 광, 적외선 광 및 가시광 중 적어도 하나를 방출하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 발광 요소(232)는 가시광을 방출하도록 구성되어 있다. 일 실시 예에서, 가시광을 방출하도록 구성되어 있는 발광 요소(232)는 저가일 수 있고, 사용하기에 편리할 수 있거나, 또는 둘 모두일 수 있다.
일 실시 예에서, 열전달 요소(231)는 에어로졸 생성 물품 또는 에어로졸 생성 물품(3)에 열을 전달할 수 있다. 열전달 요소(231)가 에어로졸 생성 물품 또는 에어로졸 생성 물품(3)에 열을 전달하는 방식으로, 직접 접촉하여 열을 전달하는 전도(conduction) 방식, 직접 접촉 없이 열을 전달하는 대류(convection) 방식 또는 복사(radiation) 방식 등일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시 예에서, 열전달 요소(231)는, 세장형 공동(25)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따른 열전달 요소(231)가 세장형 공동(25)을 둘러싸도록 배치되는 경우, 에어로졸 생성 물품(3)에 대해 전도, 대류 및 복사가 동시에 일어나 효율적으로 열을 전달할 수 있다.
일 실시 예에서, 발광 요소(232)는 열전달 요소(231)의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 일 실시 예에 따른 발광 요소(232)는, 길이 방향으로 연장하며 유연한 성질을 띠는 가요성 물질일 수 있다.
도 6a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 열전달 요소(231)는, 열전달 요소(231)의 중심을 향하도록 배치되는 제 1 면(231a) 및 제 1 면(231a)의 반대 측의 제 2 면(231b)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 원통형 발광 요소(232a)는, 길이 방향으로 연장하며 유연한 성질을 띌 수 있다. 유연한 성질을 갖는 원통형 발광 요소(232a)는, 열전달 요소(231)의 제 1 면(231a) 또는 제 2 면(231b) 중 적어도 어느 한 면을 감싸도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 발광 요소(232a)는 열전달 요소(231)를 향해 빛을 조사하도록 배치되는 복수의 광원들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 복수의 광원들은 발광 다이오드(LED), 레이저, 형광 램프, 할로겐 램프, 백열전구일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 빛을 내는 물체 또는 도구를 모두 포함한다.
도 6b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 발광 요소(232b)는, 열전달 요소(231)의 제 1 면(231a) 또는 제 2 면(231b) 중 적어도 어느 한 면을 비스듬히 권취하는 형상(예: 코일 형상)일 수 있다. 일 실시 예에 따른 발광 요소(232b)가 열전달 요소(231)의 한 면을 권취하도록 배치되는 경우, 동일 평면에서 권취된 발광 요소(232b) 사이의 폭(W)을 다르게 배치함으로써 바로강 요소(232b)에서 열전달 요소(231)로 조사되는 광량을 용이하게 조절할 수 있으며, 광량을 조절하기 위해 새로운 발광 요소(232)의 추가적인 제조를 별도로 요하지 않아, 제조비 절감에 효과적일 수 있다.
계속하여 도 6b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 발광 요소(232b)는 광원(L) 및 광섬유 유닛을 포함할 수 있다. 광섬유는 전반사를 통해 빛의 손실을 최소화하며 빛을 전달하는 섬유이다. 발광 요소(232)가 광섬유를 포함하는 경우, 열전달 요소(231)의 금속 나노 입자에 대해 빛의 손실을 최소화하며 빛을 조사할 수 있다. 일 실시 예에서, 발광 요소(232)가 광섬유를 포함하는 경우에도 열전달 요소(231)의 한 면의 적어도 일 부분을 권취 하도록 형성될 수 있다.
다른 실시 예에서, 광섬유는, 측면 발광 광섬유일 수 있다. 일 실시 예에 따른 측면 발광 광섬유는, 제 1 광산란제를 포함하는 코어 및 제 2 광산란제를 포함하는 클래드를 포함할 수 있고, 제 1 광산란제 및 제 2 광산란제의 함량을 변화시킴으로써 측면 발광 휘도를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 광섬유 내부에 광산란제를 추가함으로써 광섬유의 측면 방향으로 빛을 발산시킬 수 있다. 이와 같은 측면 발광 광섬유를 열전달 요소(231)의 제 1 면(231a) 또는 제 2 면(231b) 중 적어도 어느 한 면에 권취시킴으로써 열전달 요소(231) 상에 빛을 조사하여 열을 발생시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 발광 요소(232)가 광섬유, 바람직하게는 측면 발광 광섬유를 포함하는 경우, 발광 요소(232)는 복수 개의 광섬유가 모여 형성되는 광섬유 다발의 형태일 수 있다. 일 실시 예에 따른 광섬유 다발로 구성되는 발광 요소(232)는, 단일 광섬유로 구성되는 발광 요소(232)에 비해 더욱 뛰어난 광량 및/또는 휘도를 가질 수 있어 효과적인 표면 플라즈몬 공명을 발생시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(2)의 열전달 요소(231)에 금속 나노 입자가 도포되는 패턴을 도시한 도면들이다.
일 실시 예에서, 금속 나노 입자는 조사되는 빛의 파장에 따라 금속 나노 입자 내에서 전자의 집단적 진동이 발생할 수 있다. 이 때, 진동의 주기는 금속 나노 입자의 형상, 모양, 주변 환경 및 입자 간격 등에 따라 변화할 수 있다. 금속 나노 입자의 진동에 의해 발생하는 열의 효율을 최대화하기 위하여, 금속 나노 입자는 열전달 요소(231) 상에 일정한 패턴을 형성하며 도포될 수 있다. 도 7a및 도 7b를 참조하면, 열전달 요소(231)의 표면 상에 금속 나노 입자의 도포 영역(500a) 및 금속 나노 입자의 미도포 영역(500b)을 확인할 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 금속 나노 입자의 미도포 영역(500b)은 원 또는 마름모 형상의 공극이 가로 및 세로 방향으로 규칙적으로 배열된 영역일 수 있으며, 금속 나노 입자의 도포 영역(500a)은 미도포 영역(500b)을 제외한 나머지 영역일 수 있다.
일 실시 예에서, 금속 나노 입자의 패턴은, 금속 나노 입자가 도포되는 도포 영역 패턴; 및 금속 나노 입자가 도포되지 않는 미도포 영역 패턴을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 도포 영역 패턴은, 영역의 중심부에서 외곽으로 갈수록 그 폭이 좁아지며, 폭이 가장 좁은 영역에서 접합부(C)를 통해 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 예를 들어, 금속 나노 입자의 도포 영역(500a) 및 미도포 영역(500b)은 프리즘 패턴(prismatic pattern)일 수 있다. 프리즘 패턴으로 도포된 금속 나노 입자에 빛이 조사되면, 프리즘 패턴의 도포 영역(500a)의 가장자리(edge) 부분에 전자들이 집적되어 강력한 진동을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 전자들의 강력한 진동 에너지의 일부는 열 에너지로 변환됨으로써 발열을 일으킬 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 금속 나노 입자의 도포 영역(500a) 및 미도포 영역(500b)이 형성하는 패턴은 예시적인 실시 예에 불과하며, 금속 나노 입자는 열전달 요소(231)의 표면 상에 더욱 다양한 패턴을 형성하며 도포될 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(2)의 가열부(23)는 표면 플라즈몬 공명에 의해 열을 발생시키도록 배열되어 있는 복수의 금속 나노입자를 포함할 수 있으므로, 가열부(23)를 배터리(21)에 전기적으로 연결할 필요가 없다. 일 실시 예에서, 배터리(21)에 전기적으로 연결되지 않은 가열부(23)는 에어로졸 발생 장치(2)의 제조를 단순화할 수 있다. 일 실시 예에서, 배터리(21)에 전기적으로 연결되지 않은 가열부(23)는 가열부(23)의 서비스 작업, 가열부(23)의 교체, 또는 둘 모두를 용이하게 할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 보조 가열 요소(235)를 더 포함하는 에어로졸 발생 장치(2)의 가열부(23)를 도시한 도면이다.
상술한 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 가열만으로도 에어로졸 형성 기재를 무화 시키기에 충분한 온도에 빠르게 도달할 수 있다. 다만, 사용자의 요구에 따라 더욱 빠른 가열을 위해 가열부(23)는 보조 가열 요소(235)를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 보조 가열 요소(235)는 저항 가열 요소, 유도 가열 요소, 초음파 진동 요소를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에서, 발광 요소(232)는 길이 방향으로 연장하며 유연한 성질을 띠는 가요성 발광 요소(232b)일 수 있으며, 가요성 발광 요소(232b)는 열전달 요소(231)의 제 1 면(231a) 또는 제 2 면(231b) 중 적어도 어느 한 면을 권취하도록 형성될 수 있다(도 6a 참조). 이 때, 보조 가열 요소(235) 또한 길이 방향으로 연장하며 유연한 성질을 띠는 가요성 보조 가열 요소(235)일 수 있다. 가요성 보조 가열 요소(235)는, 열전달 요소(231)의 적어도 어느 한 면에 권취된 가요성 발광 요소(232b)와 교차하지 않게 열전달 요소(231)의 적어도 어느 한 면을 권취 하도록 형성될 수 있다(도 8 참조).
도 9a 및 도 9b는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(2)에 에어로졸 생성 물품(3)이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다. 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 시스템(S)은, 상기에서 설명한 다양한 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(2) 및 담배 매질을 포함하는 에어로졸 생성 물품(3)을 포함할 수 있다.
도 9a에는 배터리(21), 제어부(22), 증기화기(24) 및 가열부(23)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있으며, 도 9b에는 증기화기(24) 및 가열부(23)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 물품(3)은 세장형 공동(25)(도 5a 및/또는 도 5b 참조)에 수용될 수 있고, 가열부(23)의 열전달 요소(231)는 세장형 공동(25)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되어 에어로졸 생성 물품(3)을 가열할 수 있다. 일 실시 예에 따른 발광 요소(232)는, 열전달 요소(231)의 적어도 일부를 감싸도록 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따라 가열부(23) 또는 증기화기(24)에 의해 발생한 에어로졸은, 에어로졸 생성 물품(3) 내부를 통과하며 매질을 사용자의 구부로 이송할 수 있다.
일 실시 예에서, 표면 플라즈몬 공명을 이용한 가열부(23)를 포함하는 에어로졸 발생 시스템(S)을 이용하는 경우 기존의 저항 가열 방식의 에어로졸 발생 장치(2)에 비하여 소모되는 전력을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 표면 플라즈몬 공명에 의해 열을 발생시키도록 배치된 가열부(23)는 저항 및 유도 가열 시스템과 비교할 때 보다 균질한 에어로졸 형성 기재의 가열을 제공할 수 있다. 예를 들어, 금속 나노 입자의 자유 전자들은 입사광의 입사 각도에 관계없이 동일한 정도로 여기(excited)될 수 있다.
일 실시 예에서, 표면 플라즈몬 공명에 의해 열을 발생시키도록 배치된 가열부(23)는 저항 및 유도 가열 시스템과 비교할 때 보다 국부적인 가열을 제공할 수 있다. 유리하게, 국부적인 가열은 에어로졸 형성 기재의 개별 부분의 가열을 용이하게 하거나 복수의 이산된 에어로졸 형성 기재를 가열한다. 유리하게는, 국부적인 가열은 가열부(23)에 의해 발생된 열을 에어로졸 형성 기재에 전달하는 것을 증가시키거나 최대화함으로써 에어로졸 발생 장치(2)의 효율을 증가시킨다. 일 실시 예에서, 국부적인 가열은 에어로졸 발생 장치(2)의 다른 구성요소들의 원하지 않는 가열을 감소시키거나 제거할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 장치에 있어서,
    에어로졸 발생 장치가 동작하는데 이용되는 전력을 공급하는 배터리;
    적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부; 및
    에어로졸 생성 물품을 가열하는 가열부;
    를 포함하고,
    상기 가열부는 에어로졸 생성 물품에 열을 전달하는 열전달 요소 및 상기 열전달 요소의 적어도 일부를 감싸는 발광 요소를 포함하며,
    상기 열전달 요소의 표면에 금속 나노 입자가 도포되고, 상기 발광 요소에서 조사되는 빛이 상기 열전달 요소에 조사되어 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 상기 열전달 요소의 온도가 상승하여 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는,
    에어로졸 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전달 요소는, 상기 열전달 요소의 중심을 향하도록 배치되는 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대 측의 제 2 면을 포함하고,
    상기 발광 요소는 상기 열전달 요소의 상기 제 1 면 또는 상기 제 2 면 중 적어도 어느 한 면을 감싸는,
    에어로졸 발생 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 요소는 상기 열전달 요소의 상기 제 1 면 또는 상기 제 2 면 중 적어도 어느 한 면을 비스듬히 권취하는,
    에어로졸 발생 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 물품이 수용되는 세장형 공동을 더 포함하고,
    상기 열전달 요소는 상기 세장형 공동의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되는,
    에어로졸 발생 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는 금, 은, 팔라듐, 백금 및 구리 중 적어도 하나를 포함하는,
    에어로졸 발생 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는 상기 열전달 요소 상에 일정한 패턴을 형성하며 도포되는,
    에어로졸 발생 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 패턴은,
    상기 금속 나노 입자가 도포되는 도포 영역 패턴; 및
    상기 금속 나노 입자가 도포되지 않는 미도포 영역 패턴;
    을 포함하고,
    상기 도포 영역 패턴은 중심에서 꼭지점으로 갈수록 폭이 좁아지며, 상기 폭이 가장 좁은 접합부를 통해 연결되는,
    에어로졸 발생 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 요소는, 광원; 및 광섬유를 포함하고,
    상기 광원에서 발산되는 빛은 상기 광섬유를 통해 상기 열전달 요소에 조사되는,
    에어로졸 발생 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광섬유는, 복수 개의 상기 광섬유가 모여 형성되는 광섬유 다발인 것을 특징으로 하는,
    에어로졸 발생 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 광섬유는, 코어; 및 클래드;를 포함하고,
    상기 코어 및 클래드 중 적어도 어느 하나는, 광산란제를 포함하는,
    에어로졸 발생 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전달 요소는, 상기 열전달 요소의 중심을 향하도록 배치되는 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대 측의 제 2 면을 포함하고,
    상기 발광 요소는, 상기 열전달 요소의 상기 제 1 면 또는 상기 제 2 면중 적어도 어느 한 면을 향해 빛을 조사하도록 상기 열전달 요소를 둘러싸며 배치되는 복수의 광원들을 포함하는,
    에어로졸 발생 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 요소는, 발광 다이오드(LED), 레이저, 형광 램프, 할로겐 램프 및 백열전구 중 적어도 하나를 포함하는,
    에어로졸 발생 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열부는, 보조 가열 요소를 더 포함하는,
    에어로졸 발생 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 발광 요소는 상기 열전달 요소의 외주면의 적어도 일 부분을 권취하도록 형성되고,
    상기 보조 가열 요소는, 상기 발광 요소와 평행하게 상기 열전달 요소의 외주면의 다른 일 부분을 권취하도록 형성되는,
    에어로졸 발생 장치.
  15. 에어로졸 발생 시스템에 있어서,
    매질을 포함하는 에어로졸 생성 물품; 및
    에어로졸 발생 장치가 동작하는데 이용되는 전력을 공급하는 배터리; 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부; 및 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 가열부; 를 포함하고, 상기 가열부는 에어로졸 생성 물품에 열을 전달하는 열전달 요소 및 상기 열전달 요소의 적어도 일부를 감싸는 발광 요소를 포함하며, 상기 열전달 요소의 표면에 금속 나노 입자가 도포되고, 상기 발광 요소에서 조사되는 빛이 상기 열전달 요소에 조사되어 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 상기 열전달 요소의 온도가 상승하여 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는, 에어로졸 발생 장치;
    를 포함하고,
    상기 에어로졸 생성 물품의 상기 매질은, 상기 에어로졸 발생 장치에서 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 가열되어 생성된 에어로졸에 의해 이행되는,
    에어로졸 발생 시스템.
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