KR20230147845A - 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생장치에서 액상의 잔량을 확인할 수 있는 기술에 관한 것으로 특히 액상 카트리지의 위치를 감지하고, 에어로졸 발생장치가 수직으로 위치한 상태에서 액상 잔량을 측정함으로써 정확도를 높힐 수 있는 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템은 액상을 저장하는 액상 카트리지와; 액상 카트리지의 외부면에 수직으로 설치되는 캐패시티브 센서와; 에어로졸 발생장치의 위치를 감지하는 3축 센서와; 3축 센서로부터 입력되는 감지 신호에 따라 에어로졸 발생장치의 위치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내인지 여부를 판단하여, 에어로졸 발생장치의 위치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내인 경우 캐패시티브 센서로부터 입력되는 감지 신호에 따라 액상의 잔량을 측정하는 마이크로컨트롤러;를 포함한다.

Description

에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템{LIQUID AMOUNT MEASUREMENT SYSTEM OF AEROSOL GENERATOR}
본 발명은 에어로졸 발생장치에서 액상의 잔량을 측정할 수 있는 기술에 관한 것으로 특히 액상 카트리지의 위치를 감지하고, 에어로졸 발생장치가 수직으로 위치한 상태에서 액상 잔량을 측정함으로써 정확도를 높힐 수 있는 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템에 관한 것이다.
에어로졸(aerosol)이란, 입자의 직경이 0.002 내지 100 ㎛ 범위로 공기(가스) 중에 부유하는 고체나 액체상 입자를 말하는데, 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 흡입할 수 있는 에어로졸 발생장치가 있으며, 이러한 에어로졸 발생장치로는 예를 들어 액상 전자담배, 네블라이져가 있다.
도 1을 참조하면 종래 기술에 따른 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 흡입할 수 있는 에어로졸 발생장치(10)는 마우스피스(11)와 카트리지(12)와 본체(13)를 구비하고, 카트리지(12)에 액상이 저장된다. 본체(13)에는 미도시된 배터리와 제어부가 구비되고, 제어부의 제어에 따라 배터리로부터 카트리지(12)에 구비되는 미도시된 히터에 전력이 공급되어, 히터에 의해 액상이 가열되어 에어로졸이 발생해서, 마우스피스(11)로 유입되어 사용자가 마우스피스(11)를 통해 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이러한 에어로졸 발생장치(10)에서 카트리지(12)가 본체(13)와 분리 및 장착이 가능하게 제공되는 경우 액상의 잔량을 사용자가 직접 육안으로 확인해서 필요에 따라 카트리지(12)를 본체(13)로부터 분리하여 교체해서 장착해야 하는 불편함이 있다. 또한, 카트리지(12)가 본체(13)에서 분리되지 않고, 고정되어 장착되어 있는 경우는 액상의 잔량을 사용자가 직접 육안으로 확인해서 필요에 따라 액상을 카트리지(12)에 주입해야 하는 불편함이 있다.
또한 종래 기술로서 대한민국 공개특허공보 10-2020-0127884에는 가열에 의해 기화 가능한 흡입 물질을 포함하는 액상을 수용할 수 있는 카트리지와; 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 설치되는 발광부와; 발광부로부터 소정 거리 이격되어 카트리지 내에 기설정된 액상의 최소 허용 높이 이하의 소정 위치에 발광부와 대응하도록 설치되는 수광부;를 포함하고, 발광부와 수광부 사이에 액상이 있는 경우에는 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되지 않아서 수광부가 동작하지 않고, 발광부와 수광부 사이에 액상이 없는 경우에는 수광부에 빛이 일정 레벨 이상 수광되어 수광부가 동작하는 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조가 개시되어 있다. 또한 종래기술로서 대한민국 공개특허공보 10-2020-0127892에는 에어로졸 발생장치에 있어서, 궐련 형태 에어로졸 형성기재가 삽입될 수 있는 공동과; 가열에 의해 기화 가능한 흡입 물질을 포함하는 액상을 수용할 수 있는 액상 카트리지와; 공동과 액상 카트리지 부근에 설치되며 제1 커패시턴스 패턴 및 제2 커패시턴스 패턴으로 구성되는 캐패시턴스 센서와; 캐패시턴스 센서와 전기적으로 연결되는 센싱 모듈과; 센싱 모듈로부터 입력되는 신호 및 데이터에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재 감지 여부를 판단하는 MCU;를 포함하되 제1 커패시턴스 패턴 및 제2 커패시턴스 패턴과 연결된 신호선으로부터 입력되는 신호를 선택하는 먹스(MUX)와; 먹스(MUX)에서 출력하는 신호의 커패시턴스 값을 디지털 값으로 변환하는 AD컨버터와; AD컨버터에서 출력하는 디지털 값의 신호레벨을 판별가능한 신호대역으로 조정하는 캘리브레이션(Calibration)부를 더 포함하고 MCU는 먹스(MUX)가 신호를 선택하도록 제어하고 캘리브레이션부로부터 출력되는 신호값을 판단하여 액상 카트리지의 액상 잔량을 인식하는 휴대용 에어로졸 발생장치에 대해 개시되어 있다.
하지만 이러한 종래 기술들에서는 에어로졸 발생장치가 수직으로 위치한 상태로부터 기울어져 수평으로 위치한 상태이거나 수평에 근접해 기울어져 위치해 있는 상태인 경우 액상 잔량 측정의 정확도가 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2020-0127884 대한민국 공개특허공보 10-2020-0127892
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 에어로졸 발생장치의 위치를 감지하고, 에어로졸 발생장치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내로 위치한 상태에서 액상 잔량을 측정함으로써 정확도를 높힐 수 있는 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템은 액상을 저장하는 액상 카트리지와; 액상 카트리지의 외부면에 수직으로 설치되는 캐패시티브 센서와; 에어로졸 발생장치의 위치를 감지하는 3축 센서와; 3축 센서로부터 입력되는 감지 신호에 따라 에어로졸 발생장치의 위치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내인지 여부를 판단하여, 에어로졸 발생장치의 위치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내인 경우 캐패시티브 센서로부터 입력되는 감지 신호에 따라 액상의 잔량을 측정하는 마이크로컨트롤러;를 포함한다.
또한, 실시예에 따라 캐패시티브 센서는 FPCB와, FPCB에 배치되는 복수의 캐패시티브 레벨 센서 전극과, 쉴드 전극을 포함하고, 상기 복수의 캐패시티브 레벨 센서 전극은 각각 마이크로컨트롤러와 연결된다.
또한, 실시예에 따라 디스플레이부를 포함하고, 마이크로컨트롤러는 캐패시티브 센서로부터 입력되는 감지 신호에 따라 액상 잔량 레벨을 디스플레이부에 표시하도록 제어한다.
또한, 실시예에 따라 알람 수단을 포함하고, 마이크로컨트롤러는 액상 잔량 레벨이 기설정한 소정 레벨 이하인 경우 알람 수단이 진동을 발생시키거나 경고음을 발생하도록 제어한다.
또한, 실시예에 따라, 전원을 온-오프(on-off) 하는 전원부를 포함하고, 마이크로컨트롤러는 액상의 잔량을 측정하여 액상이 소진되었다고 판단하면, 전원부를 제어하여 전원을 오프(off)시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면 3축 센서와 캐패시티브 센서를 포함하여, 에어로졸 발생장치의 위치를 판단해서 액상 카트리지의 액상 잔량을 측정하는 것이 가능하여 액상 잔량 측정의 정확도를 높힐 수 있다.
도 1은 종래 기술을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 잔량 측정 시스템이 적용될 수 있는 에어로졸 발생장치의 일 예를 설명하기 위한 개략도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 잔량 측정 시스템을 설명하기 위한 블럭도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템에서 액상 잔량 측정 동작을 설명하기 위한 순서도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 잔량 측정 시스템이 적용될 수 있는 에어로졸 발생장치의 일 예를 설명하기 위한 개략도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 잔량 측정 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 발생장치(100)는 액상을 저장하는 액상 카트리지(111)와 배터리(113) 및 마이크로컨트롤러(114)를 포함한다. 액상 카트리지(111)에는 액상을 가열하는 히터(111-1)가 설치되며, 히터(111-1)는 배터리(113) 및 마이크로컨트롤러(114)와 연결되고, 마이크로컨트롤러(114)는 배터리(113)로부터 히터(111-1)에 전력이 공급되도록 제어한다. 또한, 에어로졸 발생장치(100)에는 버튼(112)과 액상 카트리지(111)와 연통하는 드립팁(Drip Tip)(115)이 포함될 수 있다. 예를 들어 버튼(112)을 누르면, 마이크로컨트롤러(114)는 배터리(113)로부터 히터(111-1)에 전력이 공급되도록 제어하여 히터(111-1)에 의해 액상 카트리지(111)에 저장된 액상이 기화되어 에어로졸이 발생하고, 액상 카트리지(111)와 연통하는 드립팁(115)을 통해 사용자가 에어로졸을 흡입할 수 있다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치(100)의 액상 잔량 측정 시스템(110)은 액상을 저장하는 액상 카트리지(111)와, 액상 카트리지(111)의 외부면에 수직으로 설치되는 캐패시티브 센서(116)와, 에어로졸 발생장치(100)의 위치를 감지하는 3축 센서(117)와, 3축 센서(117)로부터 입력되는 감지 신호에 따라 에어로졸 발생장치(100)의 위치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내인지 여부를 판단하여, 에어로졸 발생장치(100)의 위치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내인 경우 캐패시티브 센서(116)로부터 입력되는 감지 신호에 따라 액상의 잔량을 측정하는 마이크로컨트롤러(115)를 포함한다. 에어로졸 발생장치(100)에 액상 카트리지(111)가 장착된 상태에서, 3축 센서(117)는 에어로졸 발생장치(100)의 위치를 감지하여, 감지 신호를 마이크로컨트롤러(115)에 입력한다. 마이크로컨트롤러(115)는 액상 카트리지(111)에서 액상의 잔량을 측정하기 위해 먼저 3축 센서(117)로부터 입력되는 감지 신호에 따라 에어로졸 발생장치(100)의 위치를 판단하는데, 액상의 잔량을 정확히 측정하기 위해서는 에어로졸 발생장치(100)가 수직으로 위치하여 액상 카트리지(111)에서 액상의 기울어짐이 없는 상태에서 액상의 잔량을 측정하는 것이 바람직하다. 또한, 실시예에 따라 마이크로컨트롤러(115)에는 액상 잔량 측정에서 수직으로부터 기울어짐을 허용할 수 있는 오차 범위가 기설정될 수 있다. 캐패시티브 센서(116)는 액상 카트리지(111)에 저장된 액상의 잔량에 따른 캐패시턴스 값을 감지하여 마이크로컨트롤러(115)에 감지 신호를 입력한다. 예를 들어 마이크로컨트롤러(115)는 캐패시티브 센서로부터 입력되는 감지 신호의 캐패시턴스 값을 디지털 값으로 변환하는 AD 컨버터를 포함할 수 있다. 실시예에 따라 캐패시티브 센서(116)는 FPCB(116-1)와, FPCB(116-1)에 배치되는 복수의 캐패시티브 레벨 센서 전극(116-2)과, 쉴드(Shield) 전극(116-3)을 포함하고, 복수의 캐패시티브 레벨 센서 전극(116-2)은 각각 마이크로컨트롤러(115)와 연결된다. 마이크로컨트롤러(115)는 3축 센서(117)로부터 입력되는 감지 신호에 따라 에어로졸 발생장치(100)의 위치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내로 판단하면, 캐패시티브 센서(116)로부터 입력되는 감지 신호에 따라 액상의 잔량을 측정하는데 예를 들어 마이크로컨트롤러(115)는 복수의 캐패시티브 레벨 센서 전극(116-2)으로부터 입력되는 감지 신호에 따라 복수의 캐패시티브 레벨 센서 전극(116-2) 중 액상 잔량의 위치에 대응하는 캐패시티브 레벨 센서 전극(116-2)을 인식하고, 액상의 잔량을 측정할 수 있다. 실시예에 따라 에어로졸 발생장치(100)의 액상 잔량 측정 시스템(110)은 디스플레이부(118-1)를 포함하고, 마이크로컨트롤러(115)는 캐패시티브 센서(116)로부터 입력되는 감지 신호에 따라 액상 잔량 레벨을 디스플레이부(118-1)에 표시하도록 제어한다. 따라서, 액상 카트리지(111)의 액상 잔량을 확인할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 에어로졸 발생장치(100)는 알람 수단(118-2)을 포함하고, 마이크로컨트롤러(115)는 액상 잔량 레벨이 기설정한 소정 레벨 이하인 경우 알람 수단(118-2)이 진동을 발생시키거나 경고음을 발생하도록 제어할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 에어로졸 발생장치(100)는 전원을 온-오프(on-off)하는 전원부(119)를 포함하고, 마이크로컨트롤러(115)는 액상의 잔량을 측정하여 액상이 소진되었다고 판단하면, 전원부(119)를 제어하여 전원을 오프(off)시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템에서 액상 잔량 측정 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템(110)에서 액상 잔량 측정 동작을 설명하면, (A)에서 전원을 온(on)시켜 에어로졸 발생장치(100)를 작동시키면, (B)에서 마이크로컨트롤러(115)는 3축 센서(117)로부터 입력되는 감지 신호에 따라 에어로졸 발생장치(100)의 위치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내인지 판단한다. 만약 에어로졸 발생장치(100)의 위치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내인 경우, (C)에서 마이크로컨트롤러(115)는 캐패시티브 센서(116)로부터 입력되는 감지 신호에 따라 액상의 잔량을 측정한다. 예를 들어 마이크로컨트롤러(115)는 복수의 캐패시티브 레벨 센서 전극(116-2)으로부터 입력되는 감지 신호에 따라 복수의 캐패시티브 레벨 센서 전극(116-2) 중 액상 잔량의 위치에 대응하는 캐패시티브 레벨 센서 전극(116-2)을 인식하고, 액상의 잔량을 측정할 수 있다. (D)에서 예를 들어 액상 잔량 레벨이 5% 이상인지 판단한다. 만약 액상 잔량 레벨이 5% 이상인 경우, (E)에서 마이크로컨트롤러(115)는 액상 잔량 레벨을 디스플레이부(118-1)에 표시하도록 제어하며, 만약 액상 잔량 레벨이 5% 이상이 아닌 경우, (F)에서 예를 들어 마이크로컨트롤러(115)는 액상 잔량 레벨이 0%인지 판단한다. 만약 액상 잔량 레벨이 0%가 아닌 경우, (G)에서 마이크로컨트롤러(115)는 액상 잔량 로우(Low) 레벨을 경고하도록 알람 수단(118-2)이 진동을 발생시키거나 경고음을 발생하도록 제어하고, (E)에서 마이크로컨트롤러(115)는 액상 잔량 레벨을 디스플레이부(118-1)에 표시하도록 제어한다. 만약 액상 잔량 레벨이 0%인 경우, (H)에서 마이크로컨트롤러(115)는 액상 소진을 경고하도록 알람 수단(118-2)이 진동을 발생시키거나 경고음을 발생하도록 제어하고, (I)에서 마이크로컨트롤러(115)는 전원부(119)를 제어하여 전원을 오프(off)시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (5)

  1. 액상을 저장하는 액상 카트리지와;
    액상 카트리지의 외부면에 수직으로 설치되는 캐패시티브 센서와;
    에어로졸 발생장치의 위치를 감지하는 3축 센서와;
    3축 센서로부터 입력되는 감지 신호에 따라 에어로졸 발생장치의 위치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내인지 여부를 판단하여, 에어로졸 발생장치의 위치가 수직 또는 기설정된 오차 범위 내인 경우 캐패시티브 센서로부터 입력되는 감지 신호에 따라 액상의 잔량을 측정하는 마이크로컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    캐패시티브 센서는 FPCB와, FPCB에 배치되는 복수의 캐패시티브 레벨 센서 전극과, 쉴드 전극을 포함하고, 상기 복수의 캐패시티브 레벨 센서 전극은 각각 마이크로컨트롤러와 연결되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    디스플레이부를 포함하고, 마이크로컨트롤러는 캐패시티브 센서로부터 입력되는 감지 신호에 따라 액상 잔량 레벨을 디스플레이부에 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    알람 수단을 포함하고, 마이크로컨트롤러는 액상 잔량 레벨이 기설정한 소정 레벨 이하인 경우 알람 수단이 진동을 발생시키거나 경고음을 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    전원을 온-오프 하는 전원부를 포함하고, 마이크로컨트롤러는 액상의 잔량을 측정하여 액상이 소진되었다고 판단하면, 전원부를 제어하여 전원을 오프시키는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 액상 잔량 측정 시스템.
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KR20200127892A (ko) 2019-05-03 2020-11-11 주식회사 이엠텍 휴대용 에어로졸 발생장치
KR20200127884A (ko) 2019-05-03 2020-11-11 주식회사 이엠텍 휴대용 에어로졸 발생장치 내에 적용될 수 있는 액상 카트리지 내의 액상 잔량 측정 구조

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