KR20230154722A - 에어로졸 생성장치 - Google Patents

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KR20230154722A
KR20230154722A KR1020220058742A KR20220058742A KR20230154722A KR 20230154722 A KR20230154722 A KR 20230154722A KR 1020220058742 A KR1020220058742 A KR 1020220058742A KR 20220058742 A KR20220058742 A KR 20220058742A KR 20230154722 A KR20230154722 A KR 20230154722A
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battery
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heater
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aerosol generating
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정형진
김태훈
박주언
윤성욱
한정호
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주식회사 케이티앤지
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Abstract

에어로졸 생성장치가 개시된다. 본 개시의 에어로졸 생성장치는, 배터리; 상기 배터리의 온도를 감지하는 온도센서; 복수의 히터; 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 배터리의 온도에 기초하여, 상기 배터리의 출력에 대응하는 듀티비(duty ratio)에 대한 임계치를 결정하고, 상기 복수의 히터에 대응하는 전체 듀티비가 상기 임계치 이상인 것에 기초하여, 상기 복수의 히터 중 적어도 하나에 대응하는 듀티비를 조절할 수 있다.

Description

에어로졸 생성장치{AEROSOL GENERATING DEVICE}
본 개시는, 에어로졸 생성장치에 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 들어, 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, 배터리의 온도에 기초하여, 히터에 대한 제어 안정성 및 가열 성능을 보장할 수 있는 에어로졸 생성장치를 제공하는 것일 수 있다.
또 다른 목적은, 배터리의 현재 출력 전압에 기초하여, 히터에 대한 제어 안정성 및 가열 성능을 보장할 수 있는 에어로졸 생성장치를 제공하는 것일 수 있다.
또 다른 목적은, 배터리로부터 전력이 공급된 시간에 기초하여, 히터에 대한 제어 안정성 및 가열 성능을 보장할 수 있는 에어로졸 생성장치를 제공하는 것일 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 측면에 따른 에어로졸 생성장치는, 배터리; 상기 배터리의 온도를 감지하는 온도센서; 복수의 히터; 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 배터리의 온도에 기초하여, 상기 배터리의 출력에 대응하는 듀티비(duty ratio)에 대한 임계치를 결정하고, 상기 복수의 히터에 대응하는 전체 듀티비가 상기 임계치 이상인 것에 기초하여, 상기 복수의 히터 중 적어도 하나에 대응하는 듀티비를 조절할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 측면에 따른 에어로졸 생성장치는, 배터리; 상기 배터리의 온도를 감지하는 온도센서; 히터; 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 배터리의 온도에 기초하여, 상기 배터리의 출력에 대응하는 듀티비(duty ratio)에 대한 임계치를 결정하고, 상기 히터에 대응하는 듀티비가 상기 임계치 이상인 것에 기초하여, 상기 히터에 대응하는 듀티비를 조절할 수 있다.
본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리의 온도에 기초하여, 히터에 대한 제어 안정성 및 가열 성능을 보장할 수 있다.
본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리의 현재 출력 전압에 기초하여, 히터에 대한 제어 안정성 및 가열 성능을 보장할 수 있다.
본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리로부터 전력이 공급된 시간에 기초하여, 히터에 대한 제어 안정성 및 가열 성능을 보장할 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 1은. 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 블록도이다.
도 2 내지 도 4는. 본 개시의 실시예들에 따른 에어로졸 생성장치에 대한 설명에 참조되는 도면들이다.
도 5 및 도 6은. 본 개시의 실시예들에 따른 스틱에 대한 설명에 참조되는 도면들이다.
도 7 및 도 8은, 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 동작방법을 도시한 순서도들이다.
도 9 내지 도 15는, 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치의 동작에 대한 설명에 참조되는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명한다. 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 혼용될 수 있다. "모듈" 및 "부"는, 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 않는다. 첨부된 도면은, 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 있다. 다만, 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 수 있다. 다만, 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.
도 1은. 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는, 통신 인터페이스(11), 입출력 인터페이스(12), 에어로졸 생성 모듈(13), 메모리(14), 센서 모듈(15), 배터리(16) 및/또는 제어부(17)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 에어로졸 생성장치(10)는 본체만으로 구성될 수 있다. 이 경우 에어로졸 생성장치(10)에 포함된 구성요소들은 본체에 위치할 수 있다. 다른 일 실시예에서 에어로졸 생성장치(10)는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지와 본체로 구성될 수 있다. 이 경우 에어로졸 생성장치(10)에 포함된 구성요소들은 본체 및 카트리지 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
통신 인터페이스(11)는, 외부 장치 및/또는 네트워크와의 통신을 위한 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(11)는, USB(universal serial bus) 등의 유선 통신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(11)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(12)는, 사용자로부터 명령을 수신하는 입력장치 및/또는 사용자에게 정보를 출력하는 출력장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력장치는, 터치 패널, 물리적 버튼, 마이크 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 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(12)는, 입력장치를 통해 사용자로부터 입력된 명령에 대응하는 데이터를 에어로졸 생성장치(10)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있다. 입출력 인터페이스(12)는, 에어로졸 생성장치(10)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 데이터에 대응하는 정보를 출력장치를 통해 출력할 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(13)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 있다. 액체 상태의 에어로졸 생성 물질은, 다른 실시예에 따라 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수 있다. 예를 들어, 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. 또한, 고체 상태의 에어로졸 생성 물질은, 끽미 조절제, 가향 물질 등이 포함된 고체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 끽미 조절제는, 탄산칼슘, 탄산수소나트륨, 산화칼슘 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가향 물질은, 허브 과립 등의 천연 물질이나, 향 성분을 포함하는 실리카(silica), 제올라이트(zeolite), 덱스트린(dextrin) 등을 포함할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 물질은, 글리세린, 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(13)은, 적어도 하나의 히터를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(13)은, 전기 저항성 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 저항성 히터는, 적어도 하나의 전기 전도성 트랙(track)을 포함할 수 있다. 전기 저항성 히터는, 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 들어, 전기 전도성 트랙은, 관 형상, 판 형상, 침 형상, 봉 형상 및 코일 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
에어로졸 생성 모듈(13)은, 유도 가열(induction heating) 방식을 이용하는 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유도 가열식 히터는, 전기 전도성 코일을 포함할 수 있다. 유도 가열식 히터는, 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 있다. 또한, 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(13)은, 초음파 진동을 발생시켜, 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 생성할 수도 있다.
에어로졸 생성 모듈(13)은, 카토마이저(cartomizer), 무화기(atomizer), 증기화기(vaporizer) 등으로 명명될 수 있다.
메모리(14)는, 제어부(17) 내의 각 신호 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 메모리(14)는, 제어부(17)에서 처리된 데이터 및 처리 대상인 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들어, 메모리(14)는, 제어부(17)에 의해 처리 가능한 다양한 작업들을 수행하기 위한 목적으로 설계된 응용 프로그램들을 저장할 수 있다. 메모리(14)는, 제어부(17)의 요청 시, 저장된 응용 프로그램들 중 일부를 선택적으로 제공할 수 있다.
예를 들어, 메모리(14)는, 에어로졸 생성장치(10)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 배터리(16)의 충전 횟수, 배터리(16)의 방전 횟수, 적어도 하나의 온도 프로파일, 사용자의 흡입 패턴에 대한 데이터, 충전/방전에 관한 데이터 등이 저장될 수 있다. 여기서, 퍼프는 사용자의 흡입을 의미할 수 있다. 흡입은 사용자가 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어당기는 상황을 의미할 수 있다.
메모리(14)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(15)은, 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다.
예를 들어, 센서 모듈(15)은, 퍼프를 감지하는 센서(이하, 퍼프 센서)를 포함할 수 있다. 이때, 퍼프 센서는, IR 센서와 같은 근접 센서, 압력 센서, 자이로 센서, 가속도 센서, 자기장 센서 등에 의하여 구현될 수 있다.
예를 들어, 센서 모듈(15)은, 에어로졸 생성 모듈(13)에 포함된 히터의 온도, 에어로졸 생성 물질의 온도 등을 감지하는 센서(이하, 온도센서)를 포함할 수 있다. 이때, 에어로졸 생성 모듈(13)에 포함된 히터가 온도센서의 역할을 수행할 수도 있다. 예를 들어. 히터의 전기 저항성 물질은 저항온도계수(temperature coefficient of resistance)를 가지는 물질일 수 있다. 센서 모듈(15)은 온도에 따라 달라지는 히터의 저항을 측정하여 히터의 온도를 센싱할 수 있다.
예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)의 본체에 스틱이 삽입 가능한 경우, 센서 모듈(15)은, 스틱의 삽입을 감지하는 센서(이하, 스틱 감지센서)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)가 카트리지를 포함하는 경우, 센서 모듈(15)은, 본체에 대한 카트리지의 장착/분리, 위치 등을 감지하는 센서(이하, 카트리지 감지센서)를 포함할 수 있다.
이때, 스틱 감지센서 및/또는 카트리지 감지센서는, 인덕턴스 기반의 센서, 정전 용량형 센서, 저항 센서, 홀 효과(hall effect)를 이용한 홀 센서(hall IC) 등에 의하여 구현될 수 있다.
예를 들어, 센서 모듈(15)은, 에어로졸 생성장치(10)에 구비된 구성(예: 배터리(16))에 인가되는 전압을 감지하는 전압 센서 및/또는 전류를 감지하는 전류 센서를 포함할 수 있다.
배터리(16)는, 제어부(17)의 제어에 따라, 에어로졸 생성장치(10)의 동작에 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 배터리(16)는, 에어로졸 생성장치(10)에 구비된 다른 구성에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(16)는, 통신 인터페이스(11)에 포함된 통신 모듈, 입출력 인터페이스(12)에 포함된 출력장치, 에어로졸 생성 모듈(13)에 포함된 히터 등에 전력을 공급할 수 있다.
배터리(16)는, 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리(16)는, 리튬이온 배터리 또는 리튬폴리머(Li-Polymer) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 배터리(16)가 충전이 가능한 경우, 배터리(16)의 충전율(C-rate)은 10C, 방전율(C-rate)은 10C 내지 20C 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 안정적인 사용을 위하여, 배터리(16)는 충전/방전이 2000회 진행된 경우에도, 전체 용량의 80% 이상이 확보될 수 있도록 제작될 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16)를 보호하기 위한 회로인 보호회로 모듈(Protection Circuit Module, PCM)을 더 포함할 수 있다. 보호회로 모듈(PCM)은, 배터리(16)의 상면에 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 보호회로 모듈(PCM)은, 배터리(16)의 과충전 및 과방전을 방지하기 위해, 배터리(16)와 연결된 회로에 단락이 발생하는 경우, 배터리(16)에 과전압이 인가되는 경우, 배터리(16)에 과전류가 흐르는 경우 등에 있어서, 배터리(16)에 대한 전로를 차단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, 외부로부터 공급되는 전원이 입력되는 충전단자를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)의 본체의 일 측에 충전단자가 형성될 수 있다. 에어로졸 생성장치(10)는 충전단자를 통해 공급되는 전원을 이용하여 배터리(16)를 충전할 수 있다. 이때, 충전단자는, USB 통신을 위한 유선 단자, 포고 핀(pogo pin) 등으로 구성될 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, 통신 인터페이스(11)를 통해 외부에서 공급되는 전원을 무선으로 수신할 수도 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 무선 통신을 위한 통신 모듈에 포함된 안테나를 이용하여 무선으로 전원을 공급받을 수 있다. 에어로졸 생성장치(10)는, 무선으로 공급되는 전원을 이용하여 배터리(16)를 충전할 수 있다.
제어부(17)는, 에어로졸 생성장치(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(17)는, 에어로졸 생성장치(10)에 구비된 각 구성과 연결될 수 있다. 제어부(17)는, 각 구성과 상호 간에 신호를 송신 및/또는 수신하여, 각 구성의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(17)는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 제어부(17)는, 프로세서를 이용하여, 에어로졸 생성장치(10)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(17)는, 에어로졸 생성장치(10)의 복수의 기능 중 어느 하나를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(17)는, 에어로졸 생성장치(10)에 구비된 각 구성의 상태, 입출력 인터페이스(12)를 통해 수신되는 사용자의 명령 등에 따라, 에어로졸 생성장치(10)의 복수의 기능(예: 예열 기능, 가열 기능, 충전 기능, 청소 기능 등) 중 어느 하나를 수행할 수 있다.
제어부(17)는, 메모리(14)에 저장된 데이터에 기초하여, 에어로졸 생성장치(10)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(17)는, 메모리(14)에 저장된 온도 프로파일, 사용자의 흡입 패턴 등에 대한 데이터에 기초하여, 배터리(16)에서 에어로졸 생성 모듈(13)로 소정 전력이 소정 시간 동안 공급되도록 제어할 수 있다.
제어부(17)는, 센서 모듈(15)에 포함된 퍼프 센서를 통해, 퍼프 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(17)는, 퍼프 센서의 센싱 값에 기초하여 에어로졸 생성장치(10) 내 온도 변화, 유량(flow) 변화, 압력 변화, 전압 변화 등을 확인할 수 있다. 제어부(17)는, 퍼프 센서의 센싱 값에 기초하여 확인한 결과에 따라 퍼프 여부를 판단할 수 있다.
제어부(17)는, 퍼프 여부 및/또는 퍼프 횟수에 따라, 에어로졸 생성장치(10)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(17)는, 메모리(14)에 저장된 온도 프로파일에 기초하여, 히터의 온도가 변경되거나 유지되도록 제어할 수 있다.
제어부(17)는, 소정 조건에 따라, 히터에 대한 전력 공급이 차단되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 스틱이 제거된 경우, 카트리지가 분리된 경우, 퍼프 횟수가 기 설정된 최대 퍼프 횟수에 도달한 경우, 기 설정된 시간 이상 퍼프가 감지되지 않은 경우, 배터리(16)의 잔여용량이 소정 값 미만인 경우 등에 있어서, 제어부(17)는 히터에 대한 전력 공급이 차단되도록 제어할 수 있다.
제어부(17)는, 배터리(16)에 저장된 전력의 잔여용량(이하, 잔여 전력량)을 산출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(17)는, 센서 모듈(15)에 포함된 전압 센서 및/또는 전류 센서의 센싱 값에 기초하여, 배터리(16)의 잔여 전력량을 산출할 수 있다.
제어부(17)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 들어, 제어부(17)는, PWM 방식을 이용하여, 소정 주파수 및 듀티비를 가지는 전류 펄스가 히터에 공급되도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(17)는, 전류 펄스의 주파수 및 듀티비를 조절하여, 히터에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(17)는, 온도 프로파일에 기초하여, 제어의 목표가 되는 목표 온도를 결정할 수 있다. 이때, 제어부(17)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.
한편, 제어부(17)는, 기 설정된 조건에 따라, 히터에 전력이 공급되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 입출력 인터페이스(12)를 통해 사용자로부터 입력된 명령에 따라 스틱이 삽입되는 공간을 청소하는 청소 기능이 선택된 경우, 제어부(17)는 히터에 소정 전력이 공급되도록 제어할 수 있다.
도 2 및 도 6은, 본 개시의 실시예들에 따른 에어로졸 생성장치에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 에어로졸 생성장치(10)는, 본체(100) 및/또는 카트리지(200)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(10)는, 하우징(101)에 의하여 형성되는 공간에 스틱(20)이 삽입 가능하도록 구성된 본체(100)를 포함할 수 있다.
스틱(20)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들면, 스틱(20)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제1 부분과 필터 등을 포함하는 제2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 스틱(20)의 제2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들면, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 제2 부분에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성장치(10)의 내부에는 제1 부분 전체가 삽입되고, 제2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성장치(10)의 내부에 제1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제1 부분 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 전달될 수 있다.
본체(100)는, 스틱(20)이 삽입된 상태에서 외부 공기가 본체(100)의 내부로 유입될 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 이때, 본체(100) 내로 유입된 외부 공기는, 스틱(20)을 통과하여 사용자의 입으로 유동할 수 있다.
히터는, 스틱(20)이 본체(100)에 삽입된 경우의 스틱(20)의 위치에 대응하는 본체(100) 내 위치에 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 히터가 침 형상의 전기 전도성 트랙을 포함하는 전기 전도성 히터(110)인 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
히터는, 배터리(16)로부터 공급되는 전력을 이용하여 스틱(20)의 내부 및/또는 외부를 가열할 수 있다. 이때, 가열된 스틱(20)에서 에어로졸이 생성될 수 있다. 이때, 사용자는 스틱(20)의 일단을 입으로 흡입하여, 담배 향미가 가미된 에어로졸을 흡입할 수 있다.
한편, 제어부(17)는, 기 설정된 조건에 따라, 스틱(20)이 삽입되지 않은 경우에도 히터에 전력이 공급되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 입출력 인터페이스(12)를 통해 사용자로부터 입력된 명령에 따라 스틱(20)이 삽입되는 공간을 청소하는 청소 기능이 선택된 경우, 제어부(17)는 히터에 소정 전력이 공급되도록 제어할 수 있다.
제어부(17)는, 스틱(20)이 삽입된 시점부터, 퍼프 센서의 센싱 값에 기초하여, 퍼프 횟수를 모니터링할 수 있다.
제어부(17)는, 삽입된 스틱(20)이 제거된 경우, 메모리(14)에 저장된 현재 퍼프 횟수를 초기화할 수 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(10)는, 카트리지(200)를 지지하는 본체(100)와, 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지(200)를 포함할 수 있다.
카트리지(200)는, 일 실시예에 따라 본체(100)에 탈착 가능하도록 구성될 수 있다. 카트리지(200)는, 다른 실시예에 따라 본체(100)와 일체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 카트리지(200)의 적어도 일부가 본체(100)의 하우징(101)에 의하여 형성되는 내부 공간에 삽입되어, 카트리지(200)가 본체(100)에 장착될 수 있다.
본체(100)는, 카트리지(200)가 삽입된 상태에서 외부 공기가 본체(100)의 내부로 유입될 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 이때, 본체(100) 내로 유입된 외부 공기는, 카트리지(200)를 통과하여 사용자의 입으로 유동할 수 있다.
제어부(17)는, 센서 모듈(15)에 포함된 카트리지 감지센서를 통해, 카트리지(200)의 장착/탈착 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 카트리지 감지 센서는, 카트리지(200)와 연결되는 일 단자를 통해 펄스 전류를 전송할 수 있다. 이때, 카트리지 감지 센서는, 다른 일 단자를 통해 펄스 전류가 수신되는지 여부에 기초하여, 카트리지(200)의 연결 여부를 감지할 수 있다.
카트리지(200)는, 에어로졸 생성 물질을 가열하는 제1 히터(210) 및/또는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 저장부(220)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성 물질을 함침(함유)하는 액체 전달 수단이 저장부(220)의 내부에 배치될 수 있다. 제1 히터(210)의 전기 전도성 트랙은 액체 전달 수단을 감는 구조로 형성될 수 있다. 이때, 제1 히터(210)에 의해 액체 전달 수단이 가열됨에 따라, 에어로졸이 생성될 수 있다. 여기서, 액체 전달 수단은, 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick) 등을 포함할 수 있다. 액체를 저장하는 저장부(220)는, 챔버(220)로 명명될 수 있다.
카트리지(200)는, 스틱(20)이 삽입 가능하도록 구성된 삽입공간(230)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 카트리지(200)는, 스틱(20)이 삽입되는 방향을 따라 원주방향으로 연장되는 내벽(미도시)에 의하여 형성되는 삽입공간을 포함할 수 있다. 이때, 삽입공간은, 내벽의 내측이 상하로 개방되어 형성될 수 있다. 스틱(20)은 내벽에 의하여 형성된 삽입공간(230)에 삽입될 수 있다.
스틱(20)이 삽입되는 삽입공간은, 삽입공간에 삽입되는 스틱(20)의 일부분의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 스틱(20)이 원통 형상으로 형성되는 경우, 삽입공간은 원통 형상으로 형성될 수 있다.
스틱(20)이 삽입공간에 삽입되는 경우, 스틱(20)의 외주면은 내벽에 둘러싸여, 내벽에 접할 수 있다.
카트리지(200)의 삽입공간(230)에는 스틱(20)의 일부분이 삽입되고, 나머지 부분은 외부에 노출될 수 있다.
사용자는 스틱(20)의 일단을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 제1 히터(210)에 의해 생성된 에어로졸은 스틱(20)을 통과하여 사용자의 입으로 전달될 수 있다. 이때, 에어로졸이 스틱(20)을 통과하는 동안, 스틱(20)에 포함된 물질이 에어로졸에 가미될 수 있으며, 물질이 가미된 에어로졸이 스틱(20)의 일단을 통해 사용자의 구강으로 흡입될 수 있다.
카트리지(200)는, 스틱(20)을 가열하는 제2 히터(215)를 포함할 수 있다. 제2 히터(215)는, 스틱(20)이 삽입공간(230)에 삽입된 경우의 스틱(20)의 위치에 대응하는 카트리지(200) 내 위치에 배치될 수 있다. 제2 히터(215)는, 전기 전도성 히터 및/또는 유도 가열식 히터로 구성될 수 있다. 제2 히터(215)는, 배터리(16)로부터 공급되는 전력을 이용하여 스틱(20)의 내부 및/또는 외부를 가열할 수 있다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(100)는, 카트리지(200)를 지지하는 본체(100)와, 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지(200)를 포함할 수 있다. 본체(100)는, 삽입공간(130)에 스틱(20)이 삽입 가능하도록 구성될 수 있다.
에어로졸 생성장치(100)는, 카트리지(200)에 저장된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 제1 히터(210) 및/또는 본체(100)에 삽입된 스틱(20)을 가열하는 제2 히터(115)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(100)는, 제1 히터(210) 및 제2 히터(115)를 통해, 카트리지(200)에 저장된 에어로졸 생성 물질과 스틱(20)을 각각 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있다.
이하에서는, 본체(100)의 하우징(101)에 형성된 삽입공간(130)에 스틱(20)이 삽입되는 실시예에 기초하여 설명하도록 한다.
도 5 및 도 6은. 본 개시의 실시예들에 따른 스틱에 대한 설명에 참조되는 도면들이다. 도 5 및 도 6에서 중복되는 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 궐련(20)은, 담배 로드(21) 및 필터 로드(22)를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하여 상술한 제1 부분은 담배 로드(21)를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하여 상술한 제2 부분은 필터 로드(22)를 포함할 수 있다.
도 5에는 필터 로드(22)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(22)는, 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들면, 필터 로드(22)는, 에어로졸을 냉각하는 제1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(22)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
스틱(20)의 직경은 5mm 내지 9mm의 범위 이내이고, 길이는 약 48mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 담배 로드(21)의 길이는 약 12mm, 필터 로드(22)의 제1 세그먼트의 길이는 약 10mm, 필터 로드(22)의 제2 세그먼트의 길이는 약 14mm, 필터 로드(22)의 제3 세그먼트의 길이는 약 12mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
스틱(20)은, 적어도 하나의 래퍼(24)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(24)에는, 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 스틱(20)은, 하나의 래퍼(24)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 스틱(20)은, 2 이상의 래퍼(24)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들면, 제1 래퍼(241)에 의하여 담배 로드(21)가 포장될 수 있다. 예를 들면, 래퍼들(242, 243, 244)에 의하여 필터 로드(22)가 포장될 수 있다. 개별 래퍼에 의하여 포장된 담배 로드(21) 및 필터 로드(22)가 결합될 수 있다. 제3 래퍼(245)에 의하여 스틱(20) 전체가 재포장될 수 있다. 필터 로드(22) 각각이 복수의 세그먼트들로 구성되어 있는 경우, 각각의 세그먼트가 개별 래퍼(242, 243, 244)에 의하여 포장될 수 있다. 개별 래퍼에 의하여 포장된 세그먼트들이 결합된 스틱(20) 전체가 다른 래퍼에 의하여 재포장될 수 있다.
제1 래퍼(241) 및 제2 래퍼(242)는 일반적인 필터 권지로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(241) 및 제2 래퍼(242)는 다공질 권지 또는 무다공질 권지일 수 있다. 또한, 제1 래퍼(241) 및 제2 래퍼(242)는 내유성을 갖는 종이류 및/또는 알루미늄 합지 포장제로 제작될 수 있다.
제3 래퍼(243)는 하드 권지로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제3 래퍼(243)의 평량은 88g/m2~96g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제3 래퍼(243)의 평량은 90g/m2~94g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제3 래퍼(243)의 두께는 120um~130um의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, , 제3 래퍼(243)의 두께는 125um일 수 있다.
제4 래퍼(244)는 내유성 하드 권지로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제4 래퍼(244)의 평량은 88g/m2~96g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제4 래퍼(244)의 평량은 90g/m2~94g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제4 래퍼(244)의 두께는 120um~130um의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제4 래퍼(244)의 두께는 125um일 수 있다.
제5 래퍼(245)는 멸균지(MFW)로 제작될 수 있다. 여기에서, 멸균지(MFW)는 인장 강도, 내수도, 평활도 등이 일반 종이보다 증진되도록 특수하게 제조된 종이를 의미할 수 있다. 예를 들어, 제5 래퍼(245)의 평량은 57g/m2~63g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제5 래퍼(245)의 평량은 60g/m2일 수 있다. 또한, 제5 래퍼(245)의 두께는 64um~70um의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제5 래퍼(245)의 두께는 67um일 수 있다.
제5 래퍼(245)는 소정의 물질이 내첨될 수 있다. 여기에서, 소정의 물질의 예로서는 실리콘이 해당될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 실리콘은 온도에 따른 변화가 적은 내열성, 산화되지 않는 내산화성, 각종 약품에 대한 저항성, 물에 대한 발수성, 또는 전기 절연성 등의 특성을 가질 수 있다. 다만, 실리콘이 아니더라도, 상술한 특성들을 갖는 물질이라면 제한 없이 제5 래퍼(245)에 도포 또는 코팅될 수 있다.
제5 래퍼(245)는 스틱(20)이 연소되는 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(21)가 히터(110)에 의하여 가열되면, 스틱(20)이 연소될 가능성이 있다. 구체적으로, 담배 로드(21)에 포함된 물질들 중 어느 하나의 발화점 이상으로 온도가 상승될 경우, 스틱(20)이 연소될 수 있다. 이러한 경우에도, 제5 래퍼(245)는 불연성 물질을 포함하므로, 스틱(20)이 연소되는 현상이 방지될 수 있다.
또한, 제5 래퍼(245)는 스틱(20)에서 생성되는 물질들에 의하여 본체(100)가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 사용자의 퍼프에 의하여, 스틱(20) 내에서 액체 물질들이 생성될 수 있다. 예를 들어, 스틱(20)에서 생성된 에어로졸이 외부 공기에 의하여 냉각됨으로써, 액체 물질들(예를 들어, 수분 등)이 생성될 수 있다. 제5 래퍼(245)가 스틱(20)을 포장함에 따라, 스틱(20) 내에서 생성된 액체 물질들이 스틱(20)의 외부로 새어 나가는 것이 방지될 수 있다.
담배 로드(21)는, 에어로졸 생성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성 물질은, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 담배 로드(21)는, 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(21)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(21)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(21)는, 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들면, 담배 로드(21)는, 시트(sheet)로 제작될 수 있다. 예를 들면, 담배 로드(21)는, 가닥(strand)으로 제작될 수 있다. 예를 들면, 담배 로드(21)는, 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수 있다. 예를 들면, 담배 로드(21)는, 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들면, 열 전도 물질은, 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 담배 로드(21)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(21)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있다. 이로 인해 담배 맛이 향상될 수 있다. 담배 로드(21)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(21)는, 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(22)는, 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(22)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들면, 필터 로드(22)는, 원기둥 형(type) 로드일 수 있다. 예를 들면, 필터 로드(22)는, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 예를 들면, 필터 로드(22)는, 리세스 형(type) 로드일 수 있다. 필터 로드(22)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터 로드(22)의 제1 세그먼트는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 예를 들어, 제1 세그먼트는 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조물일 수 있다. 제1 세그먼트에 의하여 히터(110)가 삽입되는 경우에 담배 로드(21)의 내부 물질이 뒤로 밀리는 현상을 방지할 수도 있고, 에어로졸의 냉각 효과도 발생될 수 있다. 제1 세그먼트에 포함된 중공의 직경은 2mm 내지 4.5mm의 범위 내에서 적절한 직경이 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 세그먼트의 길이는 4mm 내지 30mm의 범위 내에서 적절한 길이가 채용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 세그먼트의 길이는 10mm가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
필터 로드(22)의 제2 세그먼트는 히터(110)가 담배 로드(21)를 가열함으로써 생성된 에어로졸을 냉각시킨다. 따라서, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있다.
제2 세그먼트의 길이 또는 직경은 스틱(20)의 형태에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 세그먼트의 길이는 7mm 내지 20mm의 범위 내에서 적절하게 채용될 수 있다. 바람직하게는, 제2 세그먼트의 길이는 약 14mm가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 세그먼트는 폴리머 섬유를 직조하여 제작될 수 있다. 이 경우, 폴리머로 제조된 섬유에 가향액을 도포할 수도 있다. 또는, 가향액이 도포된 별도의 섬유와 폴리머로 제조된 섬유를 함께 직조하여 제2 세그먼트를 제작할 수도 있다. 또는, 제2 세그먼트는 권축된 폴리머 시트에 의하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 폴리머는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리젖산(PLA), 셀룰로오스 아세테이트(CA) 및 알루미늄 호일으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 제작될 수 있다.
제2 세그먼트가 직조된 폴리머 섬유 또는 권축된 폴리머 시트에 의하여 형성됨에 따라, 제2 세그먼트는 종 방향으로 연장되는 단수 또는 복수의 채널들을 포함할 수 있다. 여기에서, 채널은 기체(예를 들어, 공기 또는 에어로졸)가 통과하는 통로를 의미할 수 있다. .
예를 들어, 권축된 폴리머 시트로 이루어진 제2 세그먼트는 약 5μm와 약 300μm 사이, 예를 들어 약 10μm와 약 250μm 사이의 두께를 가지는 재료로부터 형성될 수 있다. 또한, 제2 세그먼트의 전 표면적은 약 300mm2/mm와 약 1000mm2/mm 사이가 될 수 있다. 또한, 에어로졸 냉각 요소는 비표면적이 약 10mm2/mg와 약 100mm2/mg 사이의 재료로부터 형성될 수 있다.
한편, 제2 세그먼트에는 휘발성 향미 성분을 함유하는 스레드(thread)가 포함될 수 있다. 여기에서, 휘발성 향미 성분은 멘톨일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 스레드에는, 1.5mg 이상의 멘톨을 제2 세그먼트에 제공하기 위해서, 충분한 양의 멘톨이 충진될 수 있다.
필터 로드(22)의 제3 세그먼트는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 제3 세그먼트의 길이는 4mm 내지 20mm의 범위 내에서 적절하게 채용될 수 있다. 예를 들어, 제3 세그먼트의 길이는 약 12mm가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
필터 로드(22)는, 향미가 발생되도록 제작될 수 있다. 일 예로서, 필터 로드(22)에 가향액이 분사될 수 있다. 일 예로서, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(22)의 내부에 삽입될 수 있다.
또한, 필터 로드(22)에는 적어도 하나의 캡슐(23)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(23)은, 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 캡슐(23)은, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들면, 캡슐(23)은, 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(23)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 스틱(30)은, 전단 플러그(33)를 더 포함할 수 있다. 전단 플러그(33)는, 담배 로드(31)에 있어서, 필터 로드(32)에 대향하는 일측에 위치한다. 전단 플러그(33)는, 담배 로드(31)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 전단 플러그(33)는, 흡연 중에 담배 로드(31)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(100)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
필터로드(32)은 제1 세그먼트(321) 및 제2 세그먼트(322)를 포함할 수 있다. 제1 세그먼트(321)은 도 5의 필터 로드(22)의 제1 세그먼트에 대응될 수 있다. 제2 세그먼트(322)는 도 5의 필터 로드(22)의 제3 세그먼트에 대응될 수 있다.
스틱(30)의 직경 및 전체 길이는 도 5의 스틱(20)의 직경 및 전체 길이에 대응될 수 있다. 예를 들어, 전단 플러그(33)의 길이는 약 7mm, 담배 로드(31)의 길이는 약 15mm, 제1 세그먼트(321)의 길이는 약 12mm, 제2 세그먼트(322)의 길이는 약 14mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
스틱(30)은 적어도 하나의 래퍼(35)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(35)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(351)에 의하여 전단 플러그(33)이 포장되고, 제2 래퍼(352)에 의하여 담배 로드(31)가 포장되고, 제3 래퍼(353)에 의하여 제1 세그먼트(321)이 포장되고, 제4 래퍼(354)에 의하여 제2 세그먼트(322)가 포장될 수 있다. 그리고, 제5 래퍼(355)에 의하여 스틱(30) 전체가 재포장될 수 있다.
또한, 제5 래퍼(355)에는 적어도 하나의 천공(36)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 천공(36)은 담배 로드(31)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 천공(36)은 도 3에 도시된 히터(210)에 의하여 형성된 열을 담배 로드(31)의 내부로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 제2 세그먼트(322)에는 적어도 하나의 캡슐(34)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(34)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 캡슐(34)은 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(34)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(34)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 래퍼(351)는 일반적인 필터 권지에 알루미늄 호일과 같은 금속 호일이 결합된 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(351)의 전체 두께는 45um~55um의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(351)의 전체 두께는 50.3um일 수 있다. 또한, 제1 래퍼(351)의 금속 호일의 두께는 6um~7um의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(351)의 금속 호일의 두께는 6.3um일 수 있다. 또한, 제1 래퍼(351)의 평량은 50g/m2~55g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(351)의 평량은 53g/m2일 수 있다.
제2 래퍼(352) 및 제3 래퍼(353)는 일반적인 필터 권지로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제2 래퍼(352) 및 제3 래퍼(353)는 다공질 권지 또는 무다공질 권지일 수 있다.
예를 들어, 제2 래퍼(352)의 다공도는 35000CU일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제2 래퍼(352)의 두께는 70um~80um의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제2 래퍼(352)의 두께는 78um일 수 있다. 또한, 제2 래퍼(352)의 평량은 20g/m2~25g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제2 래퍼(352)의 평량은 23.5g/m2일 수 있다.
예를 들어, 제3 래퍼(353)의 다공도는 24000CU일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제3 래퍼(353)의 두께는 60um~70um의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제3 래퍼(353)의 두께는 68um일 수 있다. 또한, 제3 래퍼(353)의 평량은 20g/m2~25g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 3 래퍼(353)의 평량은 21g/m2일 수 있다.
제4 래퍼(354)는 PLA 합지로 제작될 수 있다. 여기에서, PLA 합지는 종이 층, PLA 층 및 종이 층을 포함하는 3겹의 종이를 의미할 수 있다. 예를 들어, 제4 래퍼(354)의 두께는 100um~120um의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제4 래퍼(354)의 두께는 110um일 수 있다. 또한, 제4 래퍼(354)의 평량은 80g/m2~100g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제4 래퍼(354)의 평량은 88g/m2일 수 있다.
제5 래퍼(355)는 멸균지(MFW)로 제작될 수 있다. 여기에서, 멸균지(MFW)는 인장 강도, 내수도, 평활도 등이 일반 종이보다 증진되도록 특수하게 제조된 종이를 의미할 수 있다. 예를 들어, 제5 래퍼(355)의 평량은 57g/m2~63g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제5 래퍼(355)의 평량은 60g/m2일 수 있다. 또한, 제5 래퍼(355)의 두께는 64um~70um의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제5 래퍼(355)의 두께는 67um일 수 있다.
제5 래퍼(355)는 소정의 물질이 내첨될 수 있다. 여기에서, 소정의 물질의 예로서는 실리콘이 해당될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 실리콘은 온도에 따른 변화가 적은 내열성, 산화되지 않는 내산화성, 각종 약품에 대한 저항성, 물에 대한 발수성, 또는 전기 절연성 등의 특성을 갖는다. 다만, 실리콘이 아니더라도, 상술한 특성들을 갖는 물질이라면 제한 없이 제5 래퍼(355)에 도포(또는, 코팅)될 수 있다.
전단 플러그(33)는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있다. 일 예로서, 전단 플러그(33)는 셀룰로오스 아세테이트 토우에 가소제(예를 들어, 트리아세틴)을 가하여 제작될 수 있다. 셀룰로오스 아세테이트 토우를 구성하는 필라멘트의 모노 데니어(mono denier)는 1.0~10.0의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트 토우를 구성하는 필라멘트의 모노 데니어는 4.0~6.0의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 전단 플러그(33)의 필라멘트의 모노 데니어는 5.0일 수 있다. 또한, 전단 플러그(33)를 구성하는 필라멘트의 단면은 Y자 형일 수 있다. 전단 플러그(33)의 토탈 데니어(total denier)는 20000~30000의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 전단 플러그(33)의 토탈 데니어는, 25000~30000의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 전단 플러그(33)의 토탈 데니어는 28000일 수 있다.
또한, 필요에 따라, 전단 플러그(33)는 적어도 하나의 채널을 포함할 수 있다. 전단 플러그(330)의 채널의 단면의 형상은 다양하게 제작될 수 있다.
담배 로드(31)는 도 5를 참조하여 상술한 담배 로드(21)와 대응될 수 있다. 따라서, 이하에서는 담배 로드(31)에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
제1 세그먼트(321)는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1 세그먼트는 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조물일 수 있다. 제1 세그먼트(321)는 셀룰로오스 아세테이트 토우에 가소제(예를 들어, 트리아세틴)을 가하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1 세그먼트(321)의 모노 데니어 및 토탈 데니어는 전단 플러그(33)의 모노 데니어 및 토탈 데니어와 동일할 수 있다.
제2 세그먼트(322)는 셀룰로오스 아세테이트로 제작될 수 있다. 제2 세그먼트(322)를 구성하는 필라멘트의 모노 데니어(mono denier)는 1.0~10.0의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제2 세그먼트(322)의 필라멘트의 모노 데니어는 8.0~10.0의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제2 세그먼트(322)의 필라멘트의 모노 데니어는 9.0일 수 있다. 또한, 제2 세그먼트(322)의 필라멘트의 단면은 Y자 형일 수 있다. 제2 세그먼트(322)의 토탈 데니어(total denier)는 20000~30000의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제2 세그먼트(322)의 토탈 데니어는 25000일 수 있다.
도 7 및 도 8은, 본 개시의 일 실시예에 따른, 에어로졸 생성장치의 동작방법을 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는, S710 동작에서, 배터리(16)의 온도를 감지하는 온도센서를 통해 배터리(16)의 온도를 검출할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 하우징(101)에 형성된 삽입공간(130)에 대한 스틱(20)의 삽입에 기초하여, 전원을 온(on)시킬 수 있다. 이때, 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16)의 온도를 감지할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 소정 주기에 따라 배터리(16)의 온도를 감지할 수 있다.
배터리(16)의 온도를 감지하는 것과 관련하여, 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.
도 9를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성장치(10)의 하우징(201)의 상단에는, 궐련(20)이 배치되는 삽입공간이 형성될 수 있다.
삽입공간은, 궐련(20)의 적어도 일부가 삽입 가능하도록, 하우징(201)의 내부를 향해 소정 깊이만큼 함몰되어 형성될 수 있다. 삽입공간의 깊이는, 궐련(20)에서 에어로졸 생성물질이 포함된 영역의 길이에 대응될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)가 도 5의 궐련(20)의 사용이 가능한 기기인 경우, 삽입공간의 깊이는, 궐련(20)의 담배 로드(21)의 길이에 대응할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)의 하우징(201) 내부에는, 배터리(16), 인쇄회로기판(910), 히터 등의 구성이 배치될 수 있다.
인쇄회로기판(910)의 일면 및/또는 타면에는, 에어로졸 생성장치(10)에 구비된 각 구성이 실장될 수 있다. 인쇄회로기판(910)에 실장된 구성들은, 인쇄회로기판(910)의 배선층을 통해 상호 간에 신호를 송신하거나 수신할 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(910)에는, 통신 인터페이스(11)에 포함된 적어도 하나의 통신 모듈, 센서 모듈(15)에 포함된 적어도 하나의 센서, 제어부(17) 등이 실장될 수 있다.
인쇄회로기판(910)은 배터리(16)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(910)은, 일면이 배터리(16)를 마주보도록 배치될 수 있다.
하우징(201)의 일 측에는 디스플레이(920)가 배치될 수 있다. 디스플레이(920)는, 제어부(17)로부터 전달되는 신호에 따라 화면을 표시할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)의 하우징(201)의 일 측에는, 전원 단자(930)가 배치될 수 있다. 전원 단자(930)는, USB 등의 유선 통신을 위한 유선 단자일 수 있다.
배터리(16)와 전원 단자(930) 사이에는, 전원공급회로가 배치될 수 있다. 전원공급회로는, 전원 단자(930)를 통해 외부에서 공급되는 전원을, 배터리(16)에 전달할 수 있다. 전원 단자(930)에는, 전원을 공급하는 전력선(935)이 연결될 수 있다. 예를 들어, 전원 단자(930)는, 전력선(935)의 커넥터와 결합될 수 있다. 제어부(17)는, 전원 단자(930)에 전력선(935)이 연결되는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(17)는, 전원 단자(930)와 전력선(935)의 연결에 대응하여 생성되는 신호에 따라, 전원 단자(930)에 전력선(935)이 연결되는지 여부를 판단할 수 있다.
하우징(101)의 내부에는, 진동을 발생시키는 모터(940)가 배치될 수 있다. 모터(940)는, 제어부(17)로부터 전달되는 신호에 기초하여, 진동의 주기 및/또는 세기를 조절할 수 있다.
하우징(101)의 내부에는, 배터리(16)의 온도를 감지하는 온도센서(950)가 배치될 수 있다. 온도센서(950)는, 배터리(16)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 온도센서(950)는, 배터리(16)의 일면에 부착될 수 있다. 한편, 온도센서(950)는, 인쇄회로기판(910)의 일면에 실장될 수도 있다.
온도센서(950)는, 온도에 따라 저항이 변하는 성질을 이용한 소자인 서미스터(thermistor) 등에 의하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 온도센서는, 온도가 상승하면 저항이 감소하는 성질을 가지는 부특성 서미스터(Negative Temperature Coefficient thermistor, NTC thermistor)를 포함할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)의 구조는, 도 9에 도시된 것에 한정되지 않으며, 실시예에 따라서 배터리(16), 인쇄회로기판(910), 디스플레이(920), 전원단자(930), 모터(940), 온도센서(950) 등의 배치가 달라질 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, S720 동작에서, 배터리(16)의 온도에 기초하여, 배터리(16)의 출력에 대응하는 듀티비에 대한 임계치(이하, 전력 임계치)를 결정할 수 있다.
배터리(16)의 온도가 일정 온도 수준보다 낮아지면, 리튬이온의 이동성의 현저한 감소 등의 원인으로 인해 배터리(16)의 성능이 저하될 수 있다. 이때, 배터리(16)의 성능 저하로 인해 배터리(16)의 출력 전압에 대한 전압 강하가 발생하는 경우, 보호회로 모듈(PCM)의 동작 등으로 인해 사용자의 에어로졸 생성장치(10)에 대한 사용이 불가할 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16)의 온도에 기초하여 전력 임계치를 결정할 수 있다. 배터리(16)의 온도에 기초하여 전력 임계치를 결정하는 것과 관련하여, 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
도 8을 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는, S810 동작에서, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 메모리(14)에 저장된 배터리(16)의 온도와 임계치 간의 대응 관계에 관한 룩-업 테이블(lookup table)에 기초하여, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를 결정할 수 있다. 여기서, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치는, 소정 온도 구간에서 배터리(16)의 온도의 상승에 대응하여 증가할 수 있다.
도 10을 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16)의 온도가 기 설정된 최저 온도(예: 영하 15℃) 미만인 경우, 히터(115, 210)에 대한 전력 공급이 불가한 것으로 판단할 수 있다. 이때, 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16)의 온도가 기 설정된 최저 온도인 영하 15℃ 미만인 것에 기초하여, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를 0%로 결정할 수 있다. 이때, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치가 0%로 결정됨에 따라, 히터(115, 210)에 대한 전력 공급이 차단될 수 있다.
배터리(16)의 온도가 기 설정된 최저 온도(예: 영하 15℃) 이상인 경우, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치는 배터리(16)의 온도가 상승에 비례하여 상승할 수 있다. 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치는 기 설정된 최대 듀티비(Dmax)까지 상승할 수 있다. 여기서, 최대 듀티비(Dmax)는, 히터(115, 210) 등의 에어로졸 생성장치(10)에 구비된 구성들에 대한 안정적인 전력 공급을 고려하여 기 설정된 듀티비(예: 90%)일 수 있다.
한편, 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16)의 온도가 기 설정된 기준 온도(예: 영상 10℃) 이상인 경우, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를 최대 듀티비(Dmax)로 결정할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, S820 동작에서, 히터(115, 210)에 전력이 공급된 시간(이하, 가열 시간)에 기초하여, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를 조정할 수 있다. 여기서, 가열 시간은, 에어로졸 생성장치(10)의 전원이 온(on)된 후 히터(115, 210)에 대한 전력 공급이 개시된 시점부터 경과된 시간일 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 하우징(101)에 형성된 삽입공간(130)에 대한 스틱(20)의 삽입에 기초하여, 히터(115, 210)에 대한 전력 공급을 개시할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)의 전원이 온(on)된 후 배터리(16)로부터의 전력 공급이 개시되는 경우, 배터리(16)의 출력 전압에 대한 전압 강하가 발생할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)에 구비된 구성 중 캐패시터의 충전 상태로 인해 돌입 전류(in-rush current)가 흐르는 경우, 배터리(16)의 출력 전압에 대한 전압 강하가 발생할 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(10)는, 가열 시간에 기초하여 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를 조정할 수 있다. 한편, 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성장치(10)는, 에어로졸 생성장치(10)의 전원이 온(on)된 후 배터리(16)로부터 전력 공급이 개시된 시점부터 경과된 시간에 기초하여, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를 조정할 수 있다.
가열 시간에 기초하여 조정된 임계치는, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치 이하일 수 있다. 이때, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치와 가열 시간에 기초하여 조정된 임계치 간의 차이는, 가열 시간의 증가에 대응하여 감소할 수 있다. 즉, 가열 시간이 증가할수록 가열 시간에 따라 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치가 조정되는 정도가 감소할 수 있다.
도 11을 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는, 가열 시간에 대응하는 조정 비율에 기초하여, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를 조정할 수 있다. 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치에 가열 시간에 대응하는 조정 비율을 곱한 결과값을, 가열 시간에 기초하여 조정된 임계치로 결정할 수 있다.
가열 시간에 대응하는 조정 비율은, 가열 시간의 증가에 대응하여 증가할 수 있다. 예를 들어, 조정 비율은, 가열 시간의 증가에 대응하여 최저 비율인 20%부터 10%씩 단계적으로 상승할 수 있다. 이때, 조정 비율은 최대 비율인 100%까지 상승할 수 있다. 한편, 히터(115, 210)에 대한 전력 공급이 개시된 시점부터 소정 시간이 경과된 경우, 조정 비율은 100%로 결정될 수 있다. 즉, 히터(115, 210)에 대한 전력 공급이 개시된 시점부터 소정 시간이 경과된 이후에는, 가열 시간에 기초한 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치에 대한 조정이 생략될 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, S830 동작에서, 배터리(16)의 출력 전압이 소정 기준 전압 미만인지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 기준 전압은, 배터리(16)의 과방전을 방지하기 위해 보호회로 모듈(PCM)이 동작하는 전압 레벨에 대응할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16)의 출력 전압이 기준 전압인 2.8V 미만인지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, S840 동작에서, 배터리(16)의 출력 전압이 기준 전압 미만인 경우, 배터리(16)의 출력 전압이 기준 전압 미만인 누적 횟수를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16)의 출력 전압이 기준 전압 미만인 경우, 누적 횟수를 1 증가시킬 수 있다.
한편, 에어로졸 생성장치(10)는, S850 동작에서, 배터리(16)의 출력 전압이 기준 전압 이상인 경우, 누적 횟수를 초기화할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16)의 출력 전압이 기준 전압 이상인 경우, 누적 횟수를 0으로 초기화할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, S860 동작에서, 누적 횟수에 따라, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를 조정할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 가열 시간에 기초하여 조정된 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를, 누적 횟수에 따라 추가 조정할 수 있다.
누적 횟수에 따라 조정된 임계치는, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치 이하일 수 있다. 이때, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치와 누적 횟수에 따라 조정된 임계치 간의 차이는, 누적 횟수의 증가에 대응하여 증가할 수 있다. 즉, 배터리(16)의 출력 전압이 기준 전압 미만인 횟수가 증가할수록 누적 횟수에 따라 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치가 조정되는 정도가 증가할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 누적 횟수가 1인 경우, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를 1% 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 누적 횟수가 5인 경우, 배터리(16)의 온도에 대응하는 임계치를 5% 감소시킬 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는, S730 동작에서, 히터에 대응하는 전체 듀티비를 결정할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 복수의 히터(115, 210)를 구비하는 경우, 복수의 히터(115, 210) 각각에 대응하는 듀티비를 합산한 결과값을, 전체 듀티비로 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 히터(210)에 대응하는 듀비티가 50%, 제2 히터(115)에 대응하는 듀티비가 30%인 경우, 전체 듀티비는 80%로 산출될 수 있다.
도 12를 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는, 복수의 히터(115, 210)를 구비하는 경우, 전원공급회로(1210), 제1 히터(210)에 대응하는 제1 스위칭 소자(1220) 및/또는 제2 히터(115)에 대응하는 제2 스위칭 소자(1230)를 포함할 수 있다.
전원공급회로(1210)는, 배터리(16)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전원공급회로(1210)는, 배터리(16)에 저장된 전력에 기초하여, 에어로졸 생성장치(10)의 각 구성에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원공급회로(1210)는, 복수의 히터(115, 210)에 각각 전력을 공급할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전원공급회로(1210)는, 배터리(16)에서 출력되는 전압을 변환할 수 있다. 예를 들어, 전원공급회로(1210)는, 배터리(16)에서 출력되는 전압을 강압하는 벅 컨버터(Buck-converter)를 포함할 수 있다. 본 개시에서는, 전압을 변환하는 구성의 예시로 벅 컨버터를 설명하나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전원공급회로(1210)는, 벅-부스트 컨버터(Buck-boost converter), 제너 다이오드 등을 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 전원공급회로(1210)는, 소정 주파수의 교류 전류를 출력할 수 있다. 전원공급회로(1210)는, 배터리(16)의 직류 전압에 기초하여, 교류 전류를 출력할 수 있다. 한편, 본 개시에서는, 전원공급회로(1210)가 교류 전류를 출력하는 것으로 설명하나, 전원공급회로(1210)가 교류 전압, 교류 전원 등을 출력하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 제2 히터(115)가 유도 가열식 히터인 경우, 전원공급회로(1210)는, 소정 주파수의 교류 전류를 제2 히터(115)에 출력할 수 있다.
전원공급회로(1210)는, 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 인버터(inverter)를 포함할 수 있다. 인버터는, 복수의 스위칭 소자의 온/오프 동작에 따라 교류 전류를 출력할 수 있다. 예를 들어, 인버터에 포함된 복수의 스위칭 소자가 IGBT(insulated gate bipolar transistor)인 경우, 제어부(17)는, 소정 주파수에 대응하는 스위칭 신호를 스위칭 소자의 게이트 단자에 출력할 수 있다. 이때, 스위칭 신호에 따른 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해, 전원공급회로(1210)에서 소정 주파수의 교류 전류가 출력될 수 있다. 여기서, 스위칭 신호는, PWM 신호일 수 있다. 한편, 본 개시에서는 스위칭 소자의 일 예로 IGBT를 설명하나, 이에 제한되지 않는다.
제1 스위칭 소자(1220) 및/또는 제2 스위칭 소자(1230)는, 제어부(17)에서 출력되는 제어신호(PWM1, PWM2)에 기초하여, 온(on)/오프(off) 동작할 수 있다. 제1 스위칭 소자(1220) 및/또는 제2 스위칭 소자(1230)는, 트랜지스터(transistor) 소자일 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭 소자(1220) 및/또는 제2 스위칭 소자(1230)는, 양극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT), 전계 효과 트랜지스터(Field Effective Transistor, FET) 등에 의하여 구현될 수 있다. 한편, 본 개시에서는 제1 스위칭 소자(1220) 및/또는 제2 스위칭 소자(1230)의 일 예로서 트랜지스터 소자를 설명하나, 이에 제한되지 않는다.
제어부(17)에서 출력되는 제어신호(PWM1, PWM2)는, 소정 듀티비를 가지는 전류 펄스일 수 있다. 제어부(17)는, 제1 스위칭 소자(1220) 및/또는 제2 스위칭 소자(1230)에 입력되는 제어신호(PWM1, PWM2)의 듀티비를 조절하여, 복수의 히터(115, 210) 중 적어도 하나에 공급되는 전력을 조절할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, 제1 스위칭 소자(1220) 및/또는 제2 스위칭 소자(1230)에 입력되는 제어신호(PWM1, PWM2)의 듀티비를 합산한 결과값을, 히터에 대응하는 전체 듀티비로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라, 에어로졸 생성장치(10)가 하나의 히터(예: 히터(110))를 구비하는 경우, 해당 히터에 대응하는 듀티비를 전체 듀티비로 결정할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, S740 동작에서, 히터에 대응하는 전체 듀티비가 전력 임계치를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, S750 동작에서, 히터에 대응하는 전체 듀티비가 전력 임계치를 초과하는 것에 기초하여, 히터에 대응하는 듀티비를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성장치(10)는, 하나의 히터(예: 히터(110))를 구비하는 경우, 히터(110)에 대응하는 듀티비를 조절할 수 있다.
도 13을 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는, 히터(110)에 대응하는 듀티비를 전력 임계치 이하로 감소시킬 수 있다(1310). 이때, 히터(110)에 공급되는 전력은, 히터(110)에 대응하는 듀티비의 감소에 대응하여, 전력 임계치에 대응하는 전력 이하로 감소될 수 있다(1320).
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성장치(10)는, 복수의 히터(115, 210)를 구비하는 경우, 복수의 히터(115, 210) 중 적어도 하나에 대응하는 듀티비를 조절할 수 있다.
도 14를 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는, 복수의 히터(115, 210) 중 어느 하나에 대응하는 듀티비를, 전체 듀티비와 전력 임계치 간의 차이만큼 감소시킬 수 있다(1410, 1420). 이때, 히터(110)에 공급되는 전력은, 히터(110)에 대응하는 듀티비의 감소에 대응하여, 전력 임계치에 대응하는 전력 이하로 감소될 수 있다(1430).
한편, 에어로졸 생성장치(10)는, 복수의 히터(115, 210) 각각에 대응하는 듀티비를 모두 감소시킬 수도 있다. 이때, 복수의 히터(115, 210) 각각에 대응하는 듀티비가 감소된 총 합은, 전체 듀티비와 전력 임계치 간의 차이에 대응할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성장치(10)는, 복수의 히터(115, 210)를 구비하는 경우, 복수의 히터(115, 210)에 대한 우선순위에 기초하여, 복수의 히터(115, 210) 중 적어도 하나에 대응하는 듀티비를 조절할 수 있다. 여기서, 복수의 히터(115, 210)에 대한 우선순위는, 사용자 입력에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 액상의 에어로졸 생성 물질을 가열하는 제1 히터(210)의 우선순위가 스틱(20)을 가열하는 제2 히터(115)의 우선순위보다 높을 수 있다. 이때, 에어로졸 생성장치(10)는, 복수의 히터(115, 210) 중 우선 순위가 낮은 제2 히터(115)에 대응하는 듀티비를, 전체 듀티비와 전력 임계치 간의 차이만큼 감소시킬 수 있다.
한편, 에어로졸 생성장치(10)는, 복수의 히터(115, 210) 각각에 대응하는 듀티비를 모두 감소시킬 수 있다. 이때, 제1 히터(210)의 우선순위가 제2 히터(115)의 우선순위보다 높은 것에 기초하여, 제1 히터(210)에 대응하는 듀티비의 감소치보다 제2 히터(115)에 대응하는 듀티비의 감소치가 클 수 있다. 한편, 제1 히터(210)에 대응하는 듀티비의 감소치와 제2 히터(115)에 대응하는 듀티비의 감소치의 총 합은, 전체 듀티비와 전력 임계치 간의 차이에 대응할 수 있다.
에어로졸 생성장치(10)는, S760 동작에서, 히터에 대응하는 듀티비에 기초하여, 히터에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 복수의 히터(115, 210)를 구비하는 경우, 복수의 히터(115, 210) 각각에 대응하는 듀티비에 기초하여, 복수의 히터(115, 210) 각각에 전력을 공급할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16)의 온도에 기초하여 결정된 전력 임계치에 따라 히터에 대응하는 듀티비를 조절하는 동작을, 기 설정된 주기에 따라 수행할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는, 피드백 제어 방식인 PID 방식에 따른 제어 주기에 따라, 배터리(16)의 온도에 기초하여 전력 임계치를 결정하는 동작, 전력 임계치에 따라 히터에 대응하는 듀티비를 조절하는 동작 등을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성장치(10)는, 복수의 히터(115, 210)를 구비하는 경우에 있어서, 히터에 대응하는 전체 듀티비가 전력 임계치를 초과하는 것에 기초하여, 복수의 히터(115, 210)에 전력이 공급되는 온듀티(on-duty) 구간의 위상을 조절할 수 있다.
도 15를 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는, 복수의 히터(115, 210) 각각에 대응하는 온듀티 구간이 서로 중첩되지 않도록, 복수의 히터(115, 210) 중 어느 하나에 대응하는 온듀티 구간의 위상을 조정할 수 있다(1510, 1520). 이때, 히터(110)에 공급되는 전력은, 복수의 히터(115, 210) 각각에 대응하는 온듀티 구간에서, 전력 임계치에 대응하는 전력 이하일 수 있다(1530).
상기와 같이, 본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리(16)의 온도에 기초하여, 히터(115, 210)에 대한 제어 안정성 및 가열 성능을 보장할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리(16)의 현재 출력 전압에 기초하여, 히터(115, 210)에 대한 제어 안정성 및 가열 성능을 보장할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리(16)로부터 전력이 공급된 시간에 기초하여, 히터(115, 210)에 대한 제어 안정성 및 가열 성능을 보장할 수 있다.
도 1 내지 15를 참조하면, 본 개시의 일 측면에 따른 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16); 상기 배터리(16)의 온도를 감지하는 온도센서(950); 복수의 히터(115, 210); 및 제어부(17)를 포함하고, 상기 제어부(17)는, 상기 배터리(16)의 온도에 기초하여, 상기 배터리(16)의 출력에 대응하는 듀티비(duty ratio)에 대한 임계치를 결정하고, 상기 복수의 히터(115, 210)에 대응하는 전체 듀티비가 상기 임계치 이상인 것에 기초하여, 상기 복수의 히터(115, 210) 중 적어도 하나에 대응하는 듀티비를 조절할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 액체를 저장하는 챔버(220); 및 길게 연장된 삽입공간(130)이 형성된 하우징(101)을 더 포함하고, 상기 복수의 히터(115, 210)는, 상기 액체를 가열하는 제1 히터(115, 210); 및 상기 삽입공간(130)에 삽입되는 스틱을 가열하는 제2 히터(115, 210)를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(17)는, 상기 복수의 히터(115, 210)에 대한 우선순위에 기초하여, 상기 복수의 히터(115, 210) 중 상기 우선순위가 가장 낮은 히터(115, 210)에 대응하는 듀티비를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(17)는, 상기 복수의 히터(115, 210)에 대한 우선순위에 기초하여, 상기 복수의 히터(115, 210) 각각에 대응하는 듀티비를 감소시키고, 상기 복수의 히터(115, 210) 중 제1 히터(210)의 우선순위가 제2 히터(115)의 우선순위보다 높은 것에 기초하여, 상기 제1 히터(210)에 대응하는 듀티비의 감소치보다 상기 제2 히터(115)에 대응하는 듀티비의 감소치가 클 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(17)는, 상기 배터리(16)의 온도에 대응하는 제1 임계치를 결정하고, 상기 복수의 히터(115, 210) 중 적어도 하나에 전력이 공급된 가열 시간에 기초하여, 상기 제1 임계치 이하인 제2 임계치를 상기 전체 듀티비에 대한 임계치로 결정하고, 상기 제1 임계치와 상기 제2 임계치 간의 차이는, 상기 가열 시간의 증가에 대응하여 감소할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(17)는, 상기 가열 시간에 대응하는 조정 비율을 상기 제1 임계치에 곱한 결과값을 상기 제2 임계치로 산출하고, 상기 조정 비율은, 상기 가열 시간의 증가에 대응하여 증가할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(17)는, 상기 배터리(16)의 온도에 대응하는 제1 임계치를 결정하고, 상기 배터리(16)의 출력 전압이 기 설정된 기준 전압 미만인 누적 횟수에 기초하여, 상기 제1 임계치 이하인 제2 임계치를 상기 전체 듀티비에 대한 임계치로 결정하고, 상기 제1 임계치와 상기 제2 임계치 간의 차이는, 상기 누적 횟수의 증가에 대응하여 증가할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 제어부(17)는, 상기 배터리(16)의 출력 전압이 상기 기준 전압 이상인 것에 기초하여, 상기 누적 횟수를 초기화하고, 상기 배터리(16)의 출력 전압이 상기 기준 전압 미만인 것에 기초하여, 상기 누적 횟수를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 복수의 히터(115, 210) 중 제1 히터(210)에 전기적으로 연결되는 제1 스위칭 소자(1220); 및 상기 복수의 히터(115, 210) 중 제2 히터(115)에 전기적으로 연결되는 제2 스위칭 소자(1230)를 더 포함하고, 상기 제어부(17)는, 상기 복수의 히터(115, 210) 각각에 대응하는 듀티비에 기초하여, 상기 제1 스위칭 소자(1220) 및 상기 제2 스위칭 소자(1230) 각각의 동작을 제어할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 측면에 따른 에어로졸 생성장치(10)는, 배터리(16); 상기 배터리(16)의 온도를 감지하는 온도센서(950); 히터(110); 및 제어부(17)를 포함하고, 상기 제어부(17)는, 상기 배터리(16)의 온도에 기초하여, 상기 배터리(16)의 출력에 대응하는 듀티비(duty ratio)에 대한 임계치를 결정하고, 상기 히터(110)에 대응하는 듀티비가 상기 임계치 이상인 것에 기초하여, 상기 히터(110)에 대응하는 듀티비를 조절할 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 들어 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)

  1. 배터리;
    상기 배터리의 온도를 감지하는 온도센서;
    복수의 히터; 및
    제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 온도에 기초하여, 상기 배터리의 출력에 대응하는 듀티비(duty ratio)에 대한 임계치를 결정하고,
    상기 복수의 히터에 대응하는 전체 듀티비가 상기 임계치 이상인 것에 기초하여, 상기 복수의 히터 중 적어도 하나에 대응하는 듀티비를 조절하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    액체를 저장하는 챔버; 및
    길게 연장된 삽입공간이 형성된 하우징을 더 포함하고,
    상기 복수의 히터는,
    상기 액체를 가열하는 제1 히터; 및
    상기 삽입공간에 삽입되는 스틱을 가열하는 제2 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 히터에 대한 우선순위에 기초하여, 상기 복수의 히터 중 상기 우선순위가 가장 낮은 히터에 대응하는 듀티비를 감소시키는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 히터에 대한 우선순위에 기초하여, 상기 복수의 히터 각각에 대응하는 듀티비를 감소시키고,
    상기 복수의 히터 중 제1 히터의 우선순위가 제2 히터의 우선순위보다 높은 것에 기초하여, 상기 제1 히터에 대응하는 듀티비의 감소치보다 상기 제2 히터에 대응하는 듀티비의 감소치가 큰 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 온도에 대응하는 제1 임계치를 결정하고,
    상기 복수의 히터 중 적어도 하나에 전력이 공급된 가열 시간에 기초하여, 상기 제1 임계치 이하인 제2 임계치를 상기 전체 듀티비에 대한 임계치로 결정하고,
    상기 제1 임계치와 상기 제2 임계치 간의 차이는, 상기 가열 시간의 증가에 대응하여 감소하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가열 시간에 대응하는 조정 비율을 상기 제1 임계치에 곱한 결과값을 상기 제2 임계치로 산출하고,
    상기 조정 비율은, 상기 가열 시간의 증가에 대응하여 증가하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 온도에 대응하는 제1 임계치를 결정하고,
    상기 배터리의 출력 전압이 기 설정된 기준 전압 미만인 누적 횟수에 기초하여, 상기 제1 임계치 이하인 제2 임계치를 상기 전체 듀티비에 대한 임계치로 결정하고,
    상기 제1 임계치와 상기 제2 임계치 간의 차이는, 상기 누적 횟수의 증가에 대응하여 증가하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 출력 전압이 상기 기준 전압 이상인 것에 기초하여, 상기 누적 횟수를 초기화하고,
    상기 배터리의 출력 전압이 상기 기준 전압 미만인 것에 기초하여, 상기 누적 횟수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 히터 중 제1 히터에 전기적으로 연결되는 제1 스위칭 소자; 및
    상기 복수의 히터 중 제2 히터에 전기적으로 연결되는 제2 스위칭 소자를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 히터 각각에 대응하는 듀티비에 기초하여, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자 각각의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
  10. 배터리;
    상기 배터리의 온도를 감지하는 온도센서;
    히터; 및
    제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 온도에 기초하여, 상기 배터리의 출력에 대응하는 듀티비(duty ratio)에 대한 임계치를 결정하고,
    상기 히터에 대응하는 듀티비가 상기 임계치 이상인 것에 기초하여, 상기 히터에 대응하는 듀티비를 조절하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.
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