KR20230151345A - 에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치 - Google Patents

에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230151345A
KR20230151345A KR1020220050925A KR20220050925A KR20230151345A KR 20230151345 A KR20230151345 A KR 20230151345A KR 1020220050925 A KR1020220050925 A KR 1020220050925A KR 20220050925 A KR20220050925 A KR 20220050925A KR 20230151345 A KR20230151345 A KR 20230151345A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resonator
aerosol
microwaves
microwave
generating
Prior art date
Application number
KR1020220050925A
Other languages
English (en)
Inventor
박인수
김대호
신지원
Original Assignee
주식회사 케이티앤지
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이티앤지, 한국전기연구원 filed Critical 주식회사 케이티앤지
Priority to KR1020220050925A priority Critical patent/KR20230151345A/ko
Priority to PCT/KR2023/004697 priority patent/WO2023211001A1/ko
Publication of KR20230151345A publication Critical patent/KR20230151345A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/40—Constructional details, e.g. connection of cartridges and battery parts
    • A24F40/46—Shape or structure of electric heating means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/50—Control or monitoring
    • A24F40/51—Arrangement of sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/6447—Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors
    • H05B6/645—Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors using temperature sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/66—Circuits
    • H05B6/68—Circuits for monitoring or control
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/66—Circuits
    • H05B6/68—Circuits for monitoring or control
    • H05B6/686—Circuits comprising a signal generator and power amplifier, e.g. using solid state oscillators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/707—Feed lines using waveguides

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

일 예에 따른, 에어로졸을 생성하기 위해, 발진기를 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하고, 생성된 마이크로파를 도파관에 기초하여 형성된 공진기로 마이크로파 커플러 및 중심 도체를 통해 공급하고, 공진기를 통해 마이크로파를 공진시킴으로써 전자기장을 생성하고, 전자기장이 도파관의 내부에 삽입된 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다.

Description

에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치{GENERATING AEROSOL METHOD AND ELECTRONIC DEVICE PERFORMING THE METHOD}
아래의 실시예들은 에어로졸을 생성하는 기술에 관한 것이고, 구체적으로 마이크로파를 이용하여 에어로졸을 생성하는 기술에 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 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
마이크로파 가열 기술은 유전가열(dielectric heating)의 원리를 이용하여 물이나 유기용매 등과 같은 극성분자를 직접 가열할 수 있는 기술로서, 마이크로파를 이용하여 가열이 필요한 물질만 선택적으로 가열할 수 있기 때문에 에너지 효율성이 높고 가열 속도가 매우 빠르다. 다만, 마이크로파를 발생시키는 과정에서, 약 60~70% 수준의 효율로 공급된 전기 에너지가 마이크로파 에너지로 전환되기 때문에, 마이크로파로 물질을 가열할 때 필요한 열용량이 기존의 외부 가열 방식에서 필요한 열용량의 50% 이하는 되어야 더 높은 에너지 효율성이 확보될 수 있다. 또한, 마이크로파 가열 방식은 기존의 외부 가열 방식에 대비하여 가열에 필요한 열용량이 적으면 적을수록 더 빠르게 가열할 수 있게 된다.
현재까지 마이크로파 가열 방식의 적용 분야는 대부분 대용량의 가열 능력을 요구하는 분야에 해당하였다. 마그네트론(Magnetron) 등의 마이크로파 발생장치를 비롯한 필수 부품들과 같은 마이크로파 기술 관련 산업에 공급되는 장치들은 킬로와트(kW)급 이상의 대용량에 맞추어져 있으며, 가정용 전자레인지도 마이크로파 출력이 900W 수준이다.
물리적인 관점에서 소형, 소량의 가열 물질일수록 직접 가열 방식인 마이크로파 가열 방식이 외부 가열 방식에 비해 효과가 극대화될 수 있으며, 가열 속도 또한 획기적으로 높일 수 있다. 다만, 가열용으로 이용되는 마이크로파의 파장이 약 12cm 또는 약 30cm 수준의 크기이기 때문에 가열 장치를 소형화하기 위해서는 정밀한 마이크로파 장치 설계 기술이 필요하다.
최근 통신 관련 기술이 발달하면서 통신에 이용되는 마이크로파 소자의 기술 또한 빠르게 발전하고 있다. 특히, 통신용으로만 사용되던 솔리드-스테이트(solid-state) 기반 마이크로파 발생 장치는 기존에 대체 불가능했던 고출력 마이크로파 발생 장치인 마그네트론을 일부의 기술 분야에서 조금씩 대체할 수 있을 정도로 발전하였다. 이러한 솔리드-스테이드 마이크로파 소자와 소형화된 마이크로파 전송선 등을 활용하는 경우, 소형의 마이크로파 가열 장치가 구현 가능할 수 있다.
일 실시예는 전자 장치에 의해 수행되는 에어로졸 생성 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예는 에어로졸을 생성하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 전자 장치는, 상기 전자 장치의 동작을 제어하는 제어부, 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 발진기(generator), 상기 생성된 마이크로파를 공진기로 공급하는 마이크로파 커플러(microwave coupler), 상기 마이크로파를 공진시킴으로써 증폭된 전자기장을 생성하는 공진기, 및 상기 공진기의 중심 도체의 적어도 일부가 에어로졸 생성 기질을 관통하도록 상기 에어로졸 생성 기질이 삽입되는 삽입부(insertion)를 포함하고, 상기 전자기장의 적어도 일부가 상기 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸이 생성될 수 있다.
상기 공진기는 원통형의 외곽 도체의 적어도 일부 및 상기 중심 도체 사이의 공동(cavity)에 의해 형성될 수 있다.
상기 원통형의 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 동축을 가질 수 있다.
상기 공진기는 상기 공진기 내의 상기 마이크로파의 파장의 1/4의 길이를 갖고, 상기 공진기의 제1 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결된 닫힌 단(short end)으로 형성되고, 상기 제1 단과 대향하는 상기 공진기의 제2 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결되지 않고 떨어진 열린 단(open end)으로 형성될 수 있다.
상기 전자 장치는 상기 외곽 도체의 일부에 형성되는 마이크로파 입력 도파관을 더 포함하고, 상기 마이크로파 커플러는 상기 마이크로파 입력 도파관과 연결될 수 있다.
상기 마이크로파 커플러 및 상기 중심 도체는 직접 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 전자 장치에 의해 수행되는, 에어로졸 생성 방법은, 발진기(generator)를 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 단계, 상기 생성된 마이크로파를 공진기로 마이크로파 커플러(microwave coupler) 를 통해 공급하는 단계 - 상기 공진기는 원통형의 외곽 도체 및 중심 도체 사이의 공동(cavity)에 의해 형성됨 -, 상기 공진기를 통해 상기 마이크로파를 공진시킴(resonate)으로써 증폭된 전자기장을 생성하는 단계, 및 상기 중심 도체에 의해 적어도 일부가 관통되도록 삽입된 에어로졸 생성 기질을 상기 전자기장의 적어도 일부가 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 원통형의 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 동축을 가질 수 있다.
상기 공진기는 상기 공진기 내의 상기 마이크로파의 파장의 1/4의 길이를 갖고, 상기 공진기의 제1 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결된 닫힌 단(short end)으로 형성되고, 상기 제1 단과 대향하는 상기 공진기의 제2 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결되지 않고 떨어진 열린 단(open end)으로 형성될 수 있다.
상기 제1 단 및 상기 제2 단 사이의 길이는 상기 파장의 1/4의 정수배일 수 있다.
상기 에어로졸 생성 방법은, 상기 에어로졸 생성 기질의 온도를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 온도가 미리 설정된 제1 임계 온도 이상인 경우 상기 마이크로파의 생성을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 발진기를 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 단계는, 상기 마이크로파의 생성이 중단된 상태에서 측정된 상기 에어로졸 생성 기질의 온도가 미리 설정된 제2 임계 온도 미만인 경우 상기 마이크로파를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
전자 장치에 의해 수행되는 에어로졸 생성 방법이 제공될 수 있다.
에어로졸을 생성하는 전자 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 일 예에 따른 전자 장치를 도시한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 제어부의 구성도이다.
도 4는 일 예에 따른 도파관에 기초하여 형성된 공진기의 구성도이다.
도 5는 일 예에 따른 공진기에 삽입된 궐련을 도시한다.
도 6은 일 예에 따른 마이크로파에 의해 형성된 전기장을 도시한다.
도 7은 일 예에 따른 마이크로파에 의해 형성된 자기장을 도시한다.
도 8은 일 예에 따른 공진된 마이크로파에 의해 나타나는 에어로졸 생성 기질에 대한 온도 가열 분포를 도시한다.
도 9 및 도 10은 일 예에 따른 궐련의 구조를 도시한다.
도 11은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 방법의 흐름도이다.
도 12는 일 예에 따른 에어로졸 생성 기질의 온도에 기초하여 마이크로파의 생성을 제어하는 방법의 흐름도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 예에 따른 전자 장치를 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 전자 장치(100)에 삽입되는 궐련(2) 내의 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다. 사용자는 생성된 에어로졸을 흡입함으로써 흡연을 할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 에어로졸 생성 기질에 직접적으로 열을 가하는 방식이 아닌, 전자레인지와 같이 마이크로파를 공진시킴으로써 발생되는 전자기장을 이용하여 에어로졸 생성 기질을 가열시키는 방식을 채용할 수 있다. 상기의 방식은 마이크로파 유전 가열(microwave dielectric heating)로 명명될 수 있다.
에어로졸 생성 기질을 가열하기 위해서는 높은 밀도의 마이크로파를 형성시키는 공동 공진기(cavity resonator)가 요구될 수 있다. 발진기(generator)와 같은 소스를 통해 생성된 마이크로파를 전송하여 매질에 공급하는 방식으로는 미약한 가열만이 가능하고, 에너지 효율 또한 매우 낮을 수 있다.
가열용으로 허용된 ISM(industrial scientific and medical equipment) 주파수인 2.45GHz의 마이크로파의 파장은 약 120mm이므로, 일반적으로 이용되는 사각 박스 형태 또는 원통형의 공동 공진기의 크기는 반드시 약 60 mm 이상 이어야 할 수 있다. 상기의 형태를 갖는 60 mm 보다 작은 크기의 공진기에는 마이크로파가 들어가지 않을 수 있다.
파장의 크기에 의해 발생하는 제약 조건에 따른 공진기의 한계 크기 보다 작은 크기로 공진기를 만들 수 있는 일 예는, 공진기를 동축형(coaxial)이나 평행 판형(parallel plate)의 형태로 구현함으로써 전자기장의 패턴을 TEM(transverse electromagnetic) 모드로 형성시켜 전자기장의 차단 주파수(cutoff frequency)가 존재하지 않는 구조로 만드는 것일 수 있다. 다른 예로, 아주 높은 주파수의 마이크로파를 이용하거나 매우 높은 유전율 값을 갖는 소재를 공진기 내부에 채우는 방법이 있을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공진기는 보통 일정 길이를 가지는 도파관(waveguide)의 형태를 가지는데, 도파관의 양 끝단들은 단락(short)(impedance=0) 또는 개방(open)(impedance=∞)으로 형성될 수 있다. 1/4 파장 공진기는 이용 가능한 공진기들 중 가장 길이가 짧은 형태일 수 있고, 공진기의 제1 단은 금속벽을 형성시킴으로써 단락시키고, 제2 단은 금속 부분이 없도록 개방시킬 수 있다. 1/4 파장 공진기를 이용하여 에어로졸을 생성하는 방법에 대해, 아래에서 도 2 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 동축형의 공진기가 궐련(2)의 적어도 일부(예: 에어로졸 생성 기질)를 둘러싸는 형태로 궐련(2)이 삽입될 수 있고, 공진기에 의해 발생되는 전자기장에 의해 에어로졸 생성 기질이 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련(2)은 에어로졸 생성 기질을 포함하는 제1 부분과 필터 등을 포함하는 제2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(2)의 제2 부분에도 에어로졸 생성 기질이 포함될 수도 있다.
전자 장치(100)의 내부에는 제1 부분의 전체가 삽입되고, 제2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 전자 장치(100)의 내부에 제1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제1 부분의 전체 및 제2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성도이다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 제어부(210), 발진기(220), 마이크로파 커플러(230)(microwave coupler), 공진기(240) 및 삽입부(250)를 포함할 수 있다. 발진기(220)는 오실레이터와 같은 신호원(signal source)(222) 및 증폭기(225)를 포함할 수 있다. 도시되지 않았으나, 전자 장치(100)는 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이(또는, 인디케이터) 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(100)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 더 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(100)는 궐련(2)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
외부 공기는 전자 장치(100)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)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 예로, 외부 공기는 궐련(2)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(2)의 내부로 유입될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 도시되지 않았으나, 전자 장치(100)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 전자 장치(100)의 배터리의 충전에 이용될 수 있다.
제어부(210)는 전자 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 아래에서 도 3을 참조하여 제어부(210)에 대해 상세히 설명된다.
발진기(220)의 신호원(222)은 제어부(210)의 제어 신호에 기초하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성할 수 있다. 미리 설정된 주파수는 ISM 주파수 대역 내의 주파수일 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 주파수는 2.45GHz 또는 5.8GHz일 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다.
증폭기(225)는 신호원(222)에 의해 생성된 마이크로파의 출력을 물질의 가열에 이용될 수 있을 만큼 강한 출력으로 증폭할 수 있다. 증폭기(225)는 제어부(210)의 신호에 기초하여 신호원(222)의 세기를 조정함으로써 증폭기(225) 이후의 출력을 조정할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파의 진폭을 감소시키거나 증가시킬 수 있다. 마이크로파의 진폭이 조정됨으로써 마이크로파의 전력이 조정될 수 있다.
마이크로파 커플러(230)는 마이크로파를 공진기(240)로 공급할 수 있다. 발진기(220)에 의해 생성된 마이크로파를 마이크로파 전송선(또는 도파관)에서 공진기로 넣어주는 것을 공진기 커플링(resonator coupling)이라고 하고, 그 구조를 마이크로파 커플러(230)로 정의할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 마이크로파 커플러(230)는 공진기(240) 내에 위치하는 중심 도체(미도시)와 직접 연결될 수 있고, 마이크로파 커플러(230) 및 중심 도체에 의해 마이크로파가 공진기로 공급될 수 있다. 중심 도체에 대해 아래에서 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.
공진기(240)는 공급된 마이크로파를 공진시킴으로써 증폭된 전자기장을 형성할 수 있다. 공진된 마이크로파에 의해 형성된 전자기장의 적어도 일부가 도파관의 내부에 삽입된 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공진기(240)는 1/4 파장 공진기일 수 있고, 공진기(240)의 제1 단은 금속벽을 통해 단락되고, 제2 단은 개방될 수 있다. 일 예에 따른 공진기(240)의 구조에 대해 아래에서 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.
삽입부(250)는 도파관에 기초하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 공진기(240)는 중심 도체 및 외곽 도체에 기초하여 형성될 수 있고, 중심 도체가 배치되지 않는 도파관의 외곽 도체와 연결되도록 삽입부(250)가 형성될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 제어부의 구성도이다.
일 측면에 따른, 제어부(210)는 통신부(310), 프로세서(320) 및 메모리(330)를 포함한다.
통신부(310)는 프로세서(320), 및 메모리(330)와 연결되어 데이터를 송수신한다. 통신부(310)는 외부의 다른 장치와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 이하에서 "A"를 송수신한다라는 표현은 "A를 나타내는 정보(information) 또는 데이터"를 송수신하는 것을 나타낼 수 있다.
통신부(310)는 제어부(210) 내의 회로망(circuitry)으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 통신부(310)는 내부 버스(internal bus) 및 외부 버스(external bus)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 통신부(310)는 제어부(210)와 외부의 장치를 연결하는 요소일 수 있다. 통신부(310)는 인터페이스(interface)일 수 있다. 통신부(310)는 외부의 장치로부터 데이터를 수신하여, 프로세서(320) 및 메모리(330)에 데이터를 전송할 수 있다.
프로세서(320)는 통신부(310)가 수신한 데이터 및 메모리(330)에 저장된 데이터를 처리한다. "프로세서"는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.
프로세서(320)는 메모리(예를 들어, 메모리(330))에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 프로세서(320)에 의해 유발된 인스트럭션들을 실행한다.
메모리(330)는 통신부(310)가 수신한 데이터 및 프로세서(320)가 처리한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 메모리(330)는 프로그램(또는 어플리케이션, 소프트웨어)을 저장할 수 있다. 저장되는 프로그램은 전자 장치(100)를 제어할 수 있도록 코딩되어 프로세서(320)에 의해 실행 가능한 신텍스(syntax)들의 집합일 수 있다.
일 측면에 따르면, 메모리(330)는 하나 이상의 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브 및 광학 디스크 드라이브를 포함할 수 있다.
메모리(330)는 제어부(210)를 동작 시키는 명령어 세트(예를 들어, 소프트웨어)를 저장한다. 제어부(210)를 동작 시키는 명령어 세트는 프로세서(320)에 의해 실행된다.
통신부(310), 프로세서(320), 및 메모리(330)에 대해, 아래에서 도 11 및 도 12를 참조하여 상세히 설명된다.
도 4는 일 예에 따른 도파관에 기초하여 형성된 공진기의 구성도이다.
일 실시 예에 따르면, 공진기(460)는 제1 벽(421), 외곽 도체(410), 및 중심 도체(450)를 포함하는 도파관에 기초하여 형성될 수 있다. 공진기(460)는 도 2를 참조하여 전술된 공진기(240)에 대응할 수 있다. 외곽 도체(410) 및 중심 도체(450)는 동축을 가질 수 있다. 공진기(460)는 원통형의 외곽 도체(410) 및 중심 도체(450) 사이의 공동(cavity)에 의해 형성될 수 있다.
중심 도체(450)의 제1 단은 제1 벽(421)과 연결되고, 제2 단은 도파관 내에 삽입된 에어로졸 생성 기질의 적어도 일부를 관통할 수 있다. 중심 도체(450)는 에어로졸 생성 기질의 적어도 일부가 중심 도체(450)에 의해 관통될 수 있는 외경(external diameter)을 가질 수 있다. 중심 도체(450)의 물질은 알루미늄 또는 스테인레스강일 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 외곽 도체(410) 내의 중심 도체(450)가 제1 벽(421)에만 연결되는 구조를 가지는 경우, 외곽 도체(410)는 중심 도체(450)가 존재하는 구간에서는 동축 도파관의 구조를 갖고, 중심 도체(450)가 존재하지 않는 구간에서는 원통형 도파관의 구조를 가지므로, 자연스럽게 모드 변환기(mode converter)의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파의 주파수가 2.45GHz 인 경우, 원통형 도파관의 지름이 작기 때문에 마이크로파는 원통형 도파관 부분에서 차단 주파수 영역에 들어가게 될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 중심 도체(410)(예: 팁 부분(451)) 내에는 온도를 측정할 수 있는 온도 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 IR(infrared) 센서 또는 열전쌍(thermo-couple) 센서일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 벽(421), 외곽 도체(410) 및 중심 도체(450)는 금속일 수 있다. 외곽 도체(410) 자체는 내부가 빈 형태의 원통형일 수 있다. 추가적으로, 외곽 도체(410)의 내부 공간과 연결되도록 삽입부(470)(예: 도 2의 삽입부(250))가 형성될 수 있다. 예를 들어, 삽입부(470)는 외곽 도체(410)에 연장되는 방식으로 형성될 수 있다. 다른 예로, 삽입부(470)는 외곽 도체(410)의 제2 벽(422)과 연결될 수 있다. 삽입부(470)의 물질은 외곽 도체(410) 또는 제2 벽(422)의 물질과 상이할 수 있다. 예를 들어, 외곽 도체(410)의 물질은 내부의 공동에서 생성되는 전자기장이 외부로 전파되지 못하는 물질이고, 삽입부(470)의 물질은 전자기장의 전파에 영향을 주지 않는 물질일 수 있다.
공진기(460)는 제1 벽(421)에 의한 제1 단, 외곽 도체(410)의 적어도 일부 및 중심 도체(450)에 의해 형성될 수 있다. 즉, 공진기(460)는 중심 도체(450)를 중심으로 하는 튜브 형태일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공진기(460)는 공진기(460) 내의 마이크로파의 파장의 1/4의 길이를 가지도록, 공진기(460)의 제1 단은 외곽 도체(또는, 벽) 및 중심 도체가 연결된 닫힌 단으로 형성되고, 제1 단과 대향하는 공진기(460)의 제2 단은 외곽 도체(또는, 벽) 및 중심 도체가 연결되지 않고 떨어진 열린 단(open end)으로 형성될 수 있다. 제1 단 및 제2 단 사이의 길이는 파장의 1/4의 정수배일 수 있다. 공진기(460)와 같이 제한된 공간에 마이크로파가 갇혀 있는 경우에는 자유 공간에 방사되는 마이크로파와는 다른 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 공진기(460)의 구조적인 요인에 의해 마이크로파의 파장이 달라질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자는 중심 도체(450)가 에어로졸 생성 기질의 적어도 일부를 관통하도록 에어로졸 생성 기질을 삽입부(470)를 통해 삽입할 수 있다. 중심 도체(450)의 팁 부분(451)이 에어로졸 생성 기질 내부의 원하는 위치에 배치될 수 있도록 에어로졸 생성 기질이 삽입될 수 있다. 에어로졸 생성 기질의 삽입에 대해 아래에서 도 5를 참조하여 상세히 설명된다.
마이크로파 커플러(440)를 통해 마이크로파가 중심 도체(450)로 공급되고, 중심 도체(450)에 의해 마이크로파가 공진기(460)로 공급되고, 공진기(460)에 의해 마이크로파가 공진될 수 있다. 수십 와트(Watt) 이내의 출력을 전송하기 위해 동축 케이블(coaxial cable)이 사용될 수 있고, 마이크로파 커플러(440)는 에어로졸 생성 기질의 삽입에 방해가 되지 않도록 제1 벽(421)의 위치에 가깝게 설치될 수 있다. 마이크로파 커플러(440)의 커플링 방식은 마그네틱 커플링(magnetic coupling)의 방식일 수 있다. 공진기(460) 내부의 크기가 비교적 작기 때문에 마이크로파 커플러(440) 및 중심 도체(450)를 직접 직접 접촉시키서 만드는 마그네틱 루프(magnetic loop)를 형성시켜 주어야 충분한 커플링이 얻어질 수 있다. 이에 따라, 마이크로파 커플러(440)는 제1 벽(421)에서 미리 설정된 거리만큼 떨어진 곳에서 원심(radial) 방향으로 중심 도체(450)와 연결되는 구조를 가질 수 있다.
공진된 마이크로파에 의해 공진기(460) 내에 증폭된 전자기장이 형성되고, 전자기장의 적어도 일부에 의해 에어로졸 생성 기질(460)이 가열될 수 있다. 마이크로파에 의해 형성되는 전기장 및 자기장에 대해 아래에서 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 외곽 도체(410)의 일부에 마이크로파 입력 도파관(430)이 형성될 수 있고, 마이크로파 커플러(440)는 마이크로파 입력 도파관(430)과 연결될 수 있다. 또는 마이크로파 커플러(440)는 마이크로파 입력 도파관(430) 내에 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공진기(460) 내에 위치하는 에어로졸 생성 기질이 마이크로파를 흡수하는 정도는 에어로졸 생성 기질의 물질 특성 및 마이크로파의 주파수에 따라 달라질 수 있다.
마이크로파의 흡수량을 증가시키기 위해 공진기(460) 및 중심 도체(450)의 구조가 결정될 수 있다. 예를 들어, 공진기(460)의 공진 주파수 및 마이크로파 흡수율을 조정하기 위해, 제1 벽(421) 및 마이크로파 커플러(440) 사이의 거리(a) 및 중심 도체(450)의 길이(b) 중 적어도 하나가 조정될 수 있다. 다른 예로, 마이크로파의 흡수 분포를 조정하기 위해 중심 도체(450)의 외경(c) 및 외곽 도체(410)의 내경(d) 중 적어도 하나가 조정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 2.45GHz 주파수에서 가장 높은 흡수량이 나타나도록 거리(a), 길이(b), 외경(c), 내경(d) 중 적어도 하나가 미리 결정되고, 결정된 값들에 기초하여 공진기(460), 중심 도체(450) 및 마이크로파 커플러(440)가 제작될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 4를 참조하여 전술된 외곽 도체(410)(또는, 공진기(460)) 또는 삽입부(470) 내에는 적어도 하나의 센서가 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 센서는 퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 및 궐련 삽입 감지 센서를 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 센서는 중심 도체(450)의 팁 부분(451)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서가 팁 부분(451) 내에 위치하고, 에어로졸 생성 기질 내의 온도를 측정할 수 있다.
도 5는 일 예에 따른 공진기에 삽입된 궐련을 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 도 4를 참조하여 전술된 공진기(460) 내에 궐련(500)(예: 도 2의 궐련(2))의 적어도 일부가 삽입될 수 있다. 예를 들어, 궐련(500)은 담배 로드(510) 및 필터 로드(520)를 포함할 수 있고, 궐련(500)의 담배 로드(510)가 도파관(400) 내에 삽입될 수 있다. 담배 로드(510)는 에어로졸 생성 기질을 포함할 수 있다. 사용자는 가열된 에어로졸 생성 기질에 의해 생성된 에어로졸을 필터 로드(520)를 통해 흡입할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른, 궐련(500)의 구조가 아래에서 도 9 및 도 10을 참조하여 상세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 중심 도체(450)가 담배 로드(510)(또는, 에어로졸 생성 기질)를 관통하고, 중심 도체(450)의 팁 부분(451)이 담배 로드(510) 내에 위치하도록 궐련(500)이 삽입부(470)를 통해 공진기(460)(또는, 외곽 도체(410)) 내에 배치될 수 있다.
마이크로파 커플러(440)를 통해 마이크로파가 공진기(460) 내로 공급될 수 있고, 공진기(460)에 의해 마이크로파가 공진될 수 있다. 에어로졸 생성 기질이 공진된 마이크로파를 흡수함으로써 가열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 기질의 주성분이 PG(propylene glycol)인 경우, PG의 유전 상수 값(dielectric constant)이 약 32이고, 마이크로파에 대해 상당히 큰 손실 탄젠트 값(loss tangent)을 가지므로 PG는 마이크로파를 효율적으로 흡수할 수 있다. 일 예에 따른, 공진된 마이크로파에 의한 형성되는 전기장이 도 6을 참조하여 설명되고, 자기장이 도 7을 참조하여 설명된다. 공진된 마이크로파에 의해 나타나는 에어로졸 생성 기질에 대한 온도 가열 분포가 도 8을 참조하여 상세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 공진기(460)의 구조에 의해 공진기(460) 영역이 아닌 삽입부(470)의 방향으로는 전자기장이 누설되지 않게 될 수 있다. 즉, 공진된 마이크로파에 의한 전자기장은 에어로졸 생성 기질 만을 가열할 뿐이고, 외부(예: 사용자의 입 방향)로 전파되지 않는다. 전자기장이 공진기(460) 영역이 아닌 공간으로는 전파(또는, 누설)되지 않으므로 전자기장을 차폐하기 위한 별도의 전자 장치(100)의 기능 또는 구조가 요구되지 않는다.
도 6은 일 예에 따른 마이크로파에 의해 형성된 전기장을 도시한다.
도 4를 참조하여 설명된 공진기(460)에 의한 일 예에 따른 마이크로파에 의해 형성된 전기장이 나타날 수 있다. 도시된 전기장은 전술된 도파관(400)의 단면에 관한 것이다. 영역(601)에서 가장 강한 전기장이 형성되는 것이 나타나며, 영역(601)은 도 4를 참조하여 설명된 중심 도체(450)의 팁 부분(451)에 인접한 부분일 수 있다.
전기장은 중심 도체(450)에서 외곽 도체(460)로 향하는 방향을 나타내고, 중심 도체(450)에 가까울수록 강하고, 외곽 도체(460)로 갈수록 약해질 수 있다. 또한, 공진기(460)의 중심축 방향에 있어서, 전기장은 중심 도체(450)의 팁 부분(451)에서 가장 강하고, 도파관(400)의 제1 벽(421)으로 갈수록 약해질 수 있다. 에어로졸 생성 기질(610)은 마이크로파 유전 가열의 원리로 가열되므로, 공진기(460) 내에 형성되는 전기장의 세기에 따라 마이크로파의 흡수 정도가 증가할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 외곽 도체(410)의 내경(d)에 대한 중심 도체(450)의 외경(c)의 비율이 클수록 더 균일한 전기장이 형성될 수 있고, 이에 따라 마이크로파의 흡수 정도가 균일해질 수 있다. 에어로졸 생성 기질(610)이 중심 도체(450) 보다는 외곽 도체(410)에 가깝게 위치할 수록 균일한 가열이 가능할 수 있다.
도 7은 일 예에 따른 마이크로파에 의해 형성된 자기장을 도시한다.
도 4를 참조하여 설명된 공진기(460)의 구조에 의한 일 예에 따른 마이크로파에 의해 형성된 자기장이 나타날 수 있다. 도시된 자기장은 전술된 공진기(460)의 단면에 관한 것이다.
자기장은 전기장에 수직인 중심 축을 도는 방향으로 형성될 수 있다. 자기장은 도 4를 참조하여 설명된 마이크로파 커플러(440) 및 중심 도체(450)의 연결 부분에 대응하는 영역(701)에서 가장 강한 자기장이 형성되고, 중심 도체(450)의 팁 부분(451)으로 갈수록 약해질 수 있다.
도 8은 일 예에 따른 공진된 마이크로파에 의해 나타나는 에어로졸 생성 기질에 대한 온도 가열 분포를 도시한다.
도 4를 참조하여 설명된 공진기(460)에 의한 일 예에 따른 마이크로파에 의해 나타나는 에어로졸 생성 기질(810)에 대한 온도 가열 분포가 나타날 수 있다. 도시된 온도 가열 분포는 전술된 공진기(460)의 단면에 관한 것이다.
일 실시 예에 따르면, 마이크로파의 흡수 정도가 높을수록 높은 가열 온도가 나타날 수 있다. 예를 들어, 영역(801)에서 가장 높은 가열 온도가 나타나며, 영역(801)은 도 4를 참조하여 설명된 중심 도체(450)의 팁 부분(451)에 인접한 부분일 수 있다. 예를 들어, 나타나는 가장 높은 가열 온도가 미리 설정된 범위(예: 200도 내지 300도) 내에 위치하도록 마이크로파의 출력 및 출력 시간이 조절될 수 있다.
가열 온도의 분포는 에어로졸 생성 기질(810)의 특성 및 공진기(460) 내의 배치 위치에 따라 달라질 수 있다. 에어로졸 생성 기질(810)을 가열하기 위한 최적의 온도 프로파일이 미리 도출될 수 있다.
도 9 및 도 10은 일 예에 따른 궐련의 구조를 도시한다.
도 9를 참조하면, 궐련(2)은 담배 로드(91) 및 필터 로드(92)를 포함한다. 도 9에는 필터 로드(92)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(92)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(92)는 에어로졸을 냉각하는 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(92)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(2)은 적어도 하나의 래퍼(94)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(94)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(2)은 하나의 래퍼(94)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(2)은 2 이상의 래퍼(94)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(941)에 의하여 담배 로드(91)가 포장되고, 래퍼들(942, 943, 944)에 의하여 필터 로드(92)가 포장될 수 있다. 그리고, 단일 래퍼(945)에 의하여 궐련(2) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 필터 로드(92)가 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 래퍼들(942, 943, 944)에 의하여 포장될 수 있다.
담배 로드(91)는 에어로졸 생성 기질을 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 기질은 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(91)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(91)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(91)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(91)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(91)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(91)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다.
또한, 담배 로드(91)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(91)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(91)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 담배 로드(91)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(91)는 외부를 둘러싸는 열전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(92)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(92)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(92)는 원기둥 형 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(92)는 리세스 형 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(92)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
또한, 필터 로드(92)에는 적어도 하나의 캡슐(93)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(93)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(93)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(93)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 10을 참조하면, 궐련(2)은 도 9를 참조하여 전술된 구조와는 다른 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 10의 궐련(2)은 도 9의 권련(2)에 비해 전단 플러그(103)를 더 포함할 수 있다. 전단 플러그(103)는 담배 로드(101)에 있어서, 필터 로드(102)에 대향하는 일 측에 위치할 수 있다. 전단 플러그(103)는 담배 로드(101)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(101)로부터 발생한 에어로졸이 전자 장치(100)의 내부로 들어가는 것을 방지할 수 있다.
필터로드(102)는 제1 세그먼트(1021) 및 제2 세그먼트(1022)를 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 세그먼트(1021)은 도 9의 필터 로드(92)의 제1 세그먼트에 대응될 수 있고, 제2 세그먼트(1022)는 도 9의 필터 로드(102)의 제3 세그먼트에 대응될 수 있다.
궐련(2)의 직경 및 전체 길이는 궐련(2)의 직경 및 전체 길이에 대응될 수 있다. 예를 들어, 전단 플러그(103)의 길이는 약 7mm, 담배 로드(101)의 길이는 약 15mm, 제1 세그먼트(1021)의 길이는 약 12mm, 제2 세그먼트(1022)의 길이는 약 14mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
궐련(2)은 적어도 하나의 래퍼(105)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(105)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(1051)에 의하여 전단 플러그(103)이 포장되고, 제2 래퍼(1052)에 의하여 담배 로드(101)가 포장되고, 제3 래퍼(1053)에 의하여 제1 세그먼트(1021)이 포장되고, 제4 래퍼(1054)에 의하여 제2 세그먼트(1022)가 포장될 수 있다. 그리고, 제5 래퍼(1055)에 의하여 궐련(2) 전체가 재포장될 수 있다.
또한, 제5 래퍼(1055)에는 적어도 하나의 천공(106)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 천공(106)은 담배 로드(101)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 천공(106)은 전자기장에 의해 겉면에 발생한 열을 담배 로드(101)의 내부로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 제2 세그먼트(1022)에는 적어도 하나의 캡슐(104)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(104)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(104)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(104)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 11은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 방법의 흐름도이다.
아래의 단계들(1110 내지 1140)는 도 1 내지 도 9를 참조하여 전술된 전자 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
단계(1110)에서, 전자 장치(100)는 발진기(220)의 신호원(222)을 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성할 수 있다. 미리 설정된 주파수는 가열용으로 허용된 915MHz 대역, 2.45GHz 대역 또는 5.8GHz 대역일 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다.
단계(1115)에서, 전자 장치(100)는 발진기(220)의 증폭기(225)를 이용하여 마이크로파의 세기(또는, 출력)를 증폭하고, 신호원(222)의 출력을 조정함으로써 최종적으로 출력되는 마이크로파의 세기를 조정할 수 있다. 마이크로파의 출력이 조정됨으로써 가열 온도가 조정될 수 있다.
단계(1120)에서, 전자 장치(100)는 마이크로파를 도파관에 기초하여 형성된 공진기(240)로 마이크로파 커플러(230)를 통해 공급할 수 있다.
단계(1130)에서, 전자 장치(100)는 공진기(240)를 통해 마이크로파를 공진시킴으로써 전자기장을 생성할 수 있다. 공진기(240)(또는, 공진기(240)의 일부를 구성하는 외곽 도체)는는 내부가 빈 형태의 원통형일 수 있다. 예를 들어, 공진기(240)의 구조에 의해 마이크로파의 패턴이 TEM 모드로 마이크로파가 공진될 수 있다.
도파관의 외곽 도체 및 중심 도체의 구조에 의한 마이크로파의 패턴이 TEM 모드로 형성됨으로써 공진기(240)의 적어도 일부를 구성하는 외곽 도체의 크기가 마이크로파의 파장의 1/5 보다 작은 크기가 될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공진기(240)는 튜브 형태의 공진기(예: 도 4의 공진기(460))를 포함할 있다. 공진기는 한 쪽이 닫히고, 다른 한쪽이 개방된 형태인 1/4 파장 공진기일 수 있다.
단계(1140)에서, 전자 장치(100)는 공진된 마이크로파에 의해 형성된 전자기장이 공진기(240) 내부에 삽입된 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다. 생성된 에어로졸은 궐련(2)의 필터 로드(92 또는 102)를 통해 사용자가 흡입할 수 있다.
도 12는 일 예에 따른 에어로졸 생성 기질의 온도에 기초하여 마이크로파의 생성을 제어하는 방법의 흐름도이다.
일 실시 예에 따르면, 도 11을 참조하여 전술된 단계(1140)가 수행된 후 아래의 단계들(1210 및 1220)이 더 수행될 수 있다.
단계(1210)에서, 전자 장치(100)는 에어로졸 생성 기질의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 도 4을 참조하여 전술된 센서를 이용하여 에어로졸 생성 기질의 온도를 측정할 수 있다.
단계(1220)에서, 전자 장치(100)는 측정된 온도가 미리 설정된 제1 임계 온도 이상인 경우 마이크로파의 생성을 중단할 수 있다. 마이크로파의 생성이 중단됨으로써 필요 이상으로 에어로졸 생성 기질이 가열되는 것이 방지될 수 있다.
다른 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 측정된 온도가 미리 설정된 제1 임계 온도 이상인 경우 마이크로파의 진폭(또는, 출력)을 조정할 수 있다. 마이크로파의 진폭을 감소시킴으로써 필요 이상으로 에어로졸 생성 기질이 가열되는 것이 방지될 수 있다.
도 11을 참조하여 전술된 단계(1110)는 아래의 단계(1230)를 더 포함할 수 있다.
단계(1230)에서, 전자 장치(100)는 에어로졸 생성 기질의 온도가 제2 임계 온도 미만인 경우 마이크로파를 생성할 수 있다.
다른 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 측정된 온도가 미리 설정된 제2 임계 온도 미만인 경우 마이크로파의 진폭(또는, 출력)을 조정할 수 있다. 마이크로파의 진폭을 증가시킴으로써 에어로졸 생성 기질을 강한 에너지로 가열할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 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 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (13)

  1. 전자 장치는,
    상기 전자 장치의 동작을 제어하는 제어부;
    미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 발진기(generator);
    상기 생성된 마이크로파를 공진기로 공급하는 마이크로파 커플러(microwave coupler);
    상기 마이크로파를 공진시킴으로써 증폭된 전자기장을 생성하는 공진기; 및
    상기 공진기의 중심 도체의 적어도 일부가 에어로졸 생성 기질을 관통하도록 상기 에어로졸 생성 기질이 삽입되는 삽입부(insertion)
    를 포함하고,
    상기 전자기장의 적어도 일부가 상기 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸이 생성되는,
    전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공진기는 원통형의 외곽 도체의 적어도 일부 및 상기 중심 도체 사이의 공동(cavity)에 의해 형성되는,
    전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원통형의 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 동축을 갖는,
    전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 공진기 내의 상기 마이크로파의 파장의 1/4의 길이를 갖고,
    상기 공진기의 제1 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결된 닫힌 단(short end)으로 형성되고, 상기 제1 단과 대향하는 상기 공진기의 제2 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결되지 않고 떨어진 열린 단(open end)으로 형성되는,
    전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외곽 도체의 일부에 형성되는 마이크로파 입력 도파관
    을 더 포함하고,
    상기 마이크로파 커플러는 상기 마이크로파 입력 도파관과 연결되는,
    전자 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마이크로파 커플러 및 상기 중심 도체는 직접 연결되는,
    전자 장치.
  7. 전자 장치에 의해 수행되는, 에어로졸 생성 방법은,
    발진기(generator)를 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 단계;
    상기 생성된 마이크로파를 공진기로 마이크로파 커플러(microwave coupler)를 통해 공급하는 단계 - 상기 공진기는 원통형의 외곽 도체 및 중심 도체 사이의 공동(cavity)에 의해 형성됨 -;
    상기 공진기를 통해 상기 마이크로파를 공진시킴(resonate)으로써 증폭된 전자기장을 생성하는 단계; 및
    상기 중심 도체에 의해 적어도 일부가 관통되도록 삽입된 에어로졸 생성 기질을 상기 전자기장의 적어도 일부가 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 단계
    를 포함하는,
    에어로졸 생성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 원통형의 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 동축을 갖는,
    에어로졸 생성 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 공진기 내의 상기 마이크로파의 파장의 1/4의 길이를 갖고,
    상기 공진기의 제1 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결된 닫힌 단(short end)으로 형성되고, 상기 제1 단과 대향하는 상기 공진기의 제2 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결되지 않고 떨어진 열린 단(open end)으로 형성되는,
    에어로졸 생성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 단 및 상기 제2 단 사이의 길이는 상기 파장의 1/4의 정수배인,
    에어로졸 생성 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 기질의 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 온도가 미리 설정된 제1 임계 온도 이상인 경우 상기 마이크로파의 생성을 중단하는 단계
    를 더 포함하는,
    에어로졸 생성 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발진기를 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 단계는,
    상기 마이크로파의 생성이 중단된 상태에서 측정된 상기 에어로졸 생성 기질의 온도가 미리 설정된 제2 임계 온도 미만인 경우 상기 마이크로파를 생성하는 단계
    를 포함하는,
    에어로졸 생성 방법.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
KR1020220050925A 2022-04-25 2022-04-25 에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치 KR20230151345A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220050925A KR20230151345A (ko) 2022-04-25 2022-04-25 에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치
PCT/KR2023/004697 WO2023211001A1 (ko) 2022-04-25 2023-04-07 에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220050925A KR20230151345A (ko) 2022-04-25 2022-04-25 에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230151345A true KR20230151345A (ko) 2023-11-01

Family

ID=88519282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220050925A KR20230151345A (ko) 2022-04-25 2022-04-25 에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20230151345A (ko)
WO (1) WO2023211001A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170055580A1 (en) * 2015-08-31 2017-03-02 British American Tobacco (Investments) Limited Apparatus for heating smokable material
KR101977769B1 (ko) * 2015-12-02 2019-05-14 한국전기연구원 유전체 공진을 이용한 마이크로파 가열 장치
KR102577412B1 (ko) * 2017-12-28 2023-09-12 제이티 인터내셔널 소시에떼 아노님 증기 발생 장치를 위한 유도 가열 조립체
KR102431608B1 (ko) * 2020-04-06 2022-08-11 주식회사 케이티앤지 에어로졸 생성 장치
CN113729304A (zh) * 2021-09-30 2021-12-03 深圳麦克韦尔科技有限公司 气溶胶产生装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023211001A1 (ko) 2023-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7414362B2 (ja) マイクロウエーブを通じてエアロゾルを生成するエアロゾル生成装置及びその方法
KR102431608B1 (ko) 에어로졸 생성 장치
EP4295710A2 (en) An aerosol-generating system and method using dielectric heating
KR101012345B1 (ko) 저 전력 휴대용 마이크로파 플라즈마 발생기
US6635055B1 (en) Microwave applicator for endometrial ablation
KR102281870B1 (ko) 마이크로웨이브를 통해 에어로졸을 생성하는 에어로졸 생성장치
TWI823883B (zh) 用於蒸氣產生裝置的感應加熱總成
KR20200045868A (ko) 무선 rf 주파수를 이용한 마이크로웨이브 발열 방식 미세 입자 발생 장치
KR20230151345A (ko) 에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치
KR102671161B1 (ko) 에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치
KR102671158B1 (ko) 에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치
KR20240031176A (ko) 에어로졸 생성 시스템
McConnell A coupled heat transfer and electromagnetic model for simulating microwave heating of thin dielectric materials in a resonant cavity
RU2817278C2 (ru) Система, устройство и способ для генерирования аэрозоля с применением диэлектрического нагрева
WO2023202965A1 (en) Aerosol-generating device for generating an aerosol by microwave heating of an aerosol-forming substrate
AU2022416886A1 (en) Electronic vapour provision device
RU2022128975A (ru) Способ генерирования аэрозоля и электронное устройство для осуществления способа
ITFI20130268A1 (it) "applicatore per termoablazione"