KR20240022956A - 가열 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

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KR20240022956A
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aerosol generating
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김동성
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주식회사 케이티앤지
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Abstract

에어로졸 생성 장치용 가열 조립체는 에어로졸 생성 물품의 내부 또는 외부를 가열하는 가열부; 상기 가열부의 외측에 배치되어 상기 가열부로부터 발생한 열이 방출되는 것을 차단하는 단열부; 상기 단열부의 외면의 적어도 일부를 둘러싸는 열전 소자;를 포함할 수 있다.

Description

가열 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치 {HEATING ASSEMBLY AND AEROSOL GENERATING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 개시는 가열 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전 소자를 활용하여 에너지 하베스팅(energy harvesting)을 할 수 있는 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 에어로졸 생성 물질을 가열시켜 에어로졸을 생성시키는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
가열식 에어로졸 생성 장치는 내장된 배터리에 기반하여 작동하는 휴대용 장치이고, 배터리의 용량과 효율, 충전 주기 등은 장치의 사용 편의성, 휴대성과 직결되는 중요한 요인 중 하나이다.
대용량의 배터리를 사용할 경우 장치의 크기가 커지고 무게가 무거워지는 단점이 있으며, 작고 가벼운 배터리를 사용할 경우 충전 주기가 짧아지는 문제가 있으므로, 한정된 조건에서 배터리를 효율적으로 사용하고 충전 주기를 개선할 수 있는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
실시예들은 배터리의 충전 주기가 개선된 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치를 제공한다.
실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 가열 조립체는 에어로졸 생성 물품의 내부 또는 외부를 가열하는 가열부; 상기 가열부의 외측에 배치되어 상기 가열부로부터 발생한 열이 방출되는 것을 차단하는 단열부; 및 상기 단열부의 외면의 적어도 일부를 둘러싸는 열전 소자;를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치는 상술한 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체; 상기 가열 조립체에 전력을 공급하는 배터리; 및 상기 열전 소자에서 생산된 전력에 기초하여 상기 배터리를 충전하는 제어부;를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 시스템은 상술한 에어로졸 생성 장치 및 에어로졸 생성 물품을 포함하는 것일 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 가열 조립체 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치에서는 배터리를 더욱 효율적으로 활용할 수 있으며 배터리의 충전 주기를 늘릴 수 있다.
또한, 장치 외부로의 발열을 감소시켜 사용자가 파지 시 느낄 수 있는 뜨거움을 줄임으로써 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
실시예들에 의한 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 4는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 가열 형태의 예들을 도시한 단면도들이다.
도 6a 및 도 6b는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 가열 형태의 예들을 도시한 단면도들이다.
도 7a는 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치를 도시한 단면도이다.
도 7b는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치에 적용되는 외부 공기의 흐름을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 실시예에서의 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 실시예에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 실시예의 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.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "적어도 어느 하나의"와 같은 표현이 배열된 구성요소들 앞에 있을 때, 배열된 각각의 구성이 아닌 전체 구성요소들을 수식한다. 예를 들어, "a, b, 및 c 중 적어도 어느 하나"라는 표현은 a, b, c, 또는 a와 b, a와 c, b와 c, 또는 a와 b와 c를 포함하는 것으로 해석하여야 한다.
일 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 내부 공간에 수용되는 궐련을 전기적으로 가열하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 히터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 히터는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터는 전기 전도성 트랙(track)을 포함할 수 있고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐르면 히터가 가열될 수 있다.
히터는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있고, 가열 요소의 모양에 따라 궐련의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
궐련은 담배 로드 및 필터 로드를 포함할 수 있다. 담배 로드는 시트(sheet)로 제작될 수 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수 있고, 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수 있다. 또한, 담배 로드는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
필터 로드는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 필터 로드는 적어도 하나 이상의 세그먼트로 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터 로드는 에어로졸을 냉각하는 제1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제2 세그먼트를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지를 이용하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지 및 카트리지를 지지하는 본체를 포함할 수 있다. 카트리지는 본체와 착탈 가능하게 결합될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 카트리지는 본체와 일체로 형성되거나 조립될 수 있고, 사용자에 의해 탈착되지 않도록 고정될 수도 있다. 카트리지는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용한 상태에서 본체에 장착될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 카트리지가 본체에 결합된 상태에서 카트리지 내부에 에어로졸 생성 물질이 주입될 수도 있다.
카트리지는 액체 상태, 고체 상태, 기체 상태, 겔(gel) 상태 등의 다양한 상태들 중 어느 하나의 상태를 갖는 에어로졸 생성 물질을 보유할 수 있다. 에어로졸 생성 물질은 액상 조성물을 포함할 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.
카트리지는 본체로부터 전달되는 전기 신호 또는 무선 신호 등에 의해 작동함으로써, 카트리지 내부의 에어로졸 생성 물질의 상(phase)을 기체의 상으로 변환하여 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 에어로졸은 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 증기화된 입자 및 공기가 혼합된 상태의 기체를 의미할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있고, 생성된 에어로졸은 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 즉, 액상 조성물로부터 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 초음파 진동 방식을 이용하여 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다. 이때, 초음파 진동 방식은 진동자에 의해 발생되는 초음파 진동으로 에어로졸 생성 물질을 무화시킴으로써 에어로졸을 발생시키는 방식을 의미할 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 진동자를 포함할 수 있고, 진동자를 통해 짧은 주기의 진동을 발생시켜 에어로졸 생성 물질을 무화시킬 수 있다. 진동자에서 발생되는 진동은 초음파 진동일 수 있고, 초음파 진동의 주파수 대역은 약 100kHz 내지 약 3.5MHz 주파수 대역일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 심지는 진동자의 적어도 일 영역을 감싸도록 배치되거나 또는 진동자의 적어도 일 영역과 접촉하도록 배치될 수 있다.
진동자에 전압(예: 교류 전압)이 인가됨에 따라, 진동자로부터 열 및/또는 초음파 진동이 발생할 수 있으며, 진동자로부터 발생된 열 및/또는 초음파 진동은 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질에 전달될 수 있다. 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질은 진동자로부터 전달되는 열 및/또는 초음파 진동에 의해 기체의 상(phase)으로 변환될 수 있으며, 그 결과 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 진동자로부터 발생된 열에 의해 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질의 점도가 낮아질 수 있으며, 진동자로부터 발생된 초음파 진동에 의해 점도가 낮아진 에어로졸 생성 물질이 미세 입자화됨으로써, 에어로졸이 생성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 유도 가열(induction heating) 방식으로 에어로졸 생성 장치에 수용되는 에어로졸 생성 물품을 가열함으로써, 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 서셉터(susceptor) 및 코일을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 코일은 서셉터에 자기장을 인가할 수 있다. 에어로졸 생성 장치로부터 코일에 전력이 공급됨에 따라, 코일의 내부에는 자기장이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터는 외부 자기장에 의해 발열하는 자성체일 수 있다. 서셉터가 코일의 내부에 위치하여 자기장이 인가됨에 따라, 발열함으로써 에어로졸 생성 물품이 가열될 수 있다. 또한, 선택적으로, 서셉터는 에어로졸 생성 물품 내에 위치할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 크래들(cradle)을 더 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치의 배터리를 충전할 수 있다. 또는 크래들과 에어로졸 생성 장치가 결합된 상태에서 히터가 가열될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 개시는 앞서 설명된 다양한 실시예들의 에어로졸 생성 장치들에서 구현 가능한 형태로 실시되거나 또는 여러 가지 상이한 형태로 구현되어 실시될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 제한되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(100)는 배터리(101), 제어부(102) 및 가열부(110)를 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(100)는 증기화기(103)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부 공간에는 궐련(200)이 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 생성 장치(100)에는 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(100)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 에어로졸 생성 장치(100)에 가열부(110)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 가열부(110)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(101), 제어부(102) 및 가열부(110)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(101), 제어부(102), 증기화기(103) 및 가열부(110)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(103) 및 가열부(110)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(100)의 설계에 따라, 배터리(101), 제어부(102), 가열부(110) 및 증기화기(103)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(200)이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(100)는 가열부(110) 및/또는 증기화기(103)를 작동시켜, 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 가열부(110) 및/또는 증기화기(103)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(200)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(200)이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(100)는 가열부(110)를 가열할 수 있다.
배터리(101)는 에어로졸 생성 장치(100)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(101)는 가열부(110) 또는 증기화기(103)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(102)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(101)는 에어로졸 생성 장치(100)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(102)는 에어로졸 생성 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(102)는 배터리(101), 가열부(110) 및 증기화기(103)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(102)는 에어로졸 생성 장치(100)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(100)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(102)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 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
가열부(110)는 배터리(101)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되면, 가열부(110)는 궐련의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 가열부(110)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
가열부(110)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 가열부(110)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 가열부(110)가 가열될 수 있다. 그러나, 가열부(110)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(100)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 가열부(110)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 가열부(110)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(110)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 궐련(200)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(100)에는 가열부(110)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 가열부(110)들은 궐련(200)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(200)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 가열부(110)들 중 일부는 궐련(200)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(200)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 가열부(110)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(103)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(200)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(103)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(100)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(103)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(103)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 생성 장치(100)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(103)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(103)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 가열 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.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(103)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(100)는 배터리(101), 제어부(102), 가열부(110) 및 증기화기(103) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(100)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)는 궐련(200)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(100)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(100)의 배터리(101)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(100)가 결합된 상태에서 가열부(110)가 가열될 수도 있다.
궐련(200)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(200)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(200)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 생성 장치(100)의 내부에는 제 1 부분의 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(100)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 생성 장치(100)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 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 예로서, 외부 공기는 궐련(200)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(200)의 내부로 유입될 수도 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 궐련(200)의 예를 설명한다.
도 4는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 궐련(200)은 담배 로드(210) 및 필터 로드(220)를 포함한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술한 제 1 부분은 담배 로드(210)를 포함하고, 제 2 부분은 필터 로드(220)를 포함한다.
도 4에는 필터 로드(220)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(220)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(220)는 에어로졸을 냉각하는 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(220)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(200)의 직경은 5mm 내지 9mm의 범위 이내이고, 길이는 약 48mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 담배 로드(210)의 길이는 약 12mm, 필터 로드(220)의 제1 세그먼트의 길이는 약 10mm, 필터 로드(220)의 제2 세그먼트의 길이는 약 14mm, 필터 로드(220)의 제3 세그먼트의 길이는 약 12mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
궐련(200)은 적어도 하나의 래퍼(240)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(240)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(200)은 하나의 래퍼(240)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(200)은 2 이상의 래퍼(240)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(241)에 의하여 담배 로드(210)가 포장되고, 래퍼들(242, 243, 244)에 의하여 필터 로드(220)가 포장될 수 있다. 그리고, 단일 래퍼(245)에 의하여 궐련(200) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 필터 로드(220)가 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 래퍼들(242, 243, 244)에 의하여 포장될 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 있고, 바람직하게는 90g/m2~94g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제3 래퍼(243)의 두께는 120um~130um의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 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 있고, 바람직하게는 90g/m2~94g/m2의 범위 내에 포함될 수 있다. 또한, 제4 래퍼(244)의 두께는 120um~130um의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 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 의미한다. 예를 들어, 제5 래퍼(245)의 평량은 57g/m2~63g/m2의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 60g/m2일 수 있다. 또한, 제5 래퍼(245)의 두께는 64um~70um의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 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 갖는다. 다만, 실리콘이 아니더라도, 상술한 특성들을 갖는 물질이라면 제한 없이 제5 래퍼(245)에 도포(또는, 코팅)될 수 있다.
제5 래퍼(245)는 궐련(200)이 연소되는 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(210)가 가열부(110)에 의하여 가열되면, 궐련(200)이 연소될 가능성이 있다. 구체적으로, 담배 로드(210)에 포함된 물질들 중 어느 하나의 발화점 이상으로 온도가 상승될 경우, 궐련(200)이 연소될 수 있다. 이러한 경우에도, 제5 래퍼(245)는 불연성 물질을 포함하므로, 궐련(200)이 연소되는 현상이 방지될 수 있다.
또한, 제5 래퍼(245)는 궐련(200)에서 생성되는 물질들에 의하여 홀더(1)가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 사용자의 퍼프에 의하여, 궐련(200) 내에서 액체 물질들이 생성될 수 있다. 예를 들어, 궐련(200)에서 생성된 에어로졸이 외부 공기에 의하여 냉각됨으로써, 액체 물질들(예를 들어, 수분 등)이 생성될 수 있다. 제5 래퍼(245)가 궐련(200)을 포장함에 따라, 궐련(200) 내에서 생성된 액체 물질들이 궐련(200)의 외부로 새어 나가는 것이 방지될 수 있다.
담배 로드(210)는 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 예를 들어, 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(210)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(210)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(210)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(210)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(210)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(210)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(210)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(210)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(210)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 담배 로드(210)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(210)는 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(220)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(220)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(220)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(220)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(220)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터 로드(220)의 제1 세그먼트는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 예를 들어, 제1 세그먼트는 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태의 구조물일 수 있다. 제1 세그먼트에 의하여 가열부(110)가 삽입되는 경우에 담배 로드(210)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. 바람직하게는, 제1 세그먼트의 길이는 10mm가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 세그먼트의 제조 시에 가소제의 함량을 조절함으로써 제1 세그먼트의 경도가 조정될 수 있다. 또한, 제1 세그먼트는 내부(예를 들어, 중공)에 동일 혹은 이형의 재질의 필름, 튜브 등의 구조물을 삽입하여 제조될 수 있다.
필터 로드(220)의 제2 세그먼트는 가열부(110)가 담배 로드(210)를 가열함으로써 생성된 에어로졸을 냉각시킨다. 따라서, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있다.
제2 세그먼트의 길이 또는 직경은 궐련(200)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 의미한다.
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(220)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.
제3 세그먼트를 제작하는 과정에서, 제3 세그먼트에 가향액을 분사함으로써 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 또는, 가향액이 도포된 별도의 섬유를 제3 세그먼트의 내부에 삽입할 수도 있다. 담배 로드(210)에서 생성된 에어로졸은 필터 로드(220)의 제2 세그먼트를 통과함에 따라 냉각되고, 냉각된 에어로졸이 제3 세그먼트를 통하여 사용자에게 전달된다. 따라서, 제3 세그먼트에 가향 요소가 첨가되는 경우, 사용자에게 전달되는 향미의 지속성이 증진되는 효과가 발생될 수 있다.
또한, 필터 로드(220)에는 적어도 하나의 캡슐(230)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(230)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(230)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(230)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 5a는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)의 일 예를 도시한 단면도이다.
일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는, 가열부(110), 단열부(120), 열전 소자(130), 배터리(101), 및 제어부(102)를 포함할 수 있다. 다만, 도면들에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성 요소들만이 도시되어 있으므로, 다른 구성 요소들이 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이, 센서, 각 구성 요소 간의 전기적 연결을 위한 적어도 하나의 전기 커넥터 등이 에어로졸 생성 장치(100)에 포함될 수 있다.
배터리(101)는 에어로졸 생성 장치(100)가 동작하는 데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 구체적으로, 에어로졸 생성 장치(100)에 설치된 전기적 구성요소가 동작하는 데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
예를 들어, 배터리(101)는 가열부(110)에 전력을 공급할 수 있고, 제어부(102)가 동작하는 데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 다른 예로서, 배터리(101)는 디스플레이나 센서 등에 필요한 전력을 공급할 수도 있다.
다음으로, 제어부(102)는 에어로졸 생성 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(102)는 가열부(110)와 배터리(101)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(102)는 배터리(101)가 공급하는 전력, 가열부(110)의 가열 온도 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(102)는 열전 소자(130)를 제어할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 에어로졸 생성 물품의 내부 또는 외부를 가열하는 가열부(110); 상기 가열부의 외측에 배치되어 상기 가열부(110)로부터 발생한 열이 방출되는 것을 차단하는 단열부(120); 상기 단열부(120)의 외면의 적어도 일부를 둘러싸는 열전 소자(130);를 포함하는, 에어로졸 생성 장치(100)용 가열 조립체를 포함하는 것일 수 있다.
열전 소자(130)는 열에너지를 전기에너지로 변환하거나, 또는 전기에너지를 열에너지로 변환하는 데 사용되는 소자를 의미할 수 있다. 실시예에 따르면, 열전 소자(130)는 에어로졸 생성 장치(100)의 내부, 특히 가열부(110)로부터 발생되는 열에너지를 흡수하여 전기에너지로 변환시킬 수 있다. 열전 소자(130)는 배터리(101)와 전기적으로 연결될 수 있다.
열전 소자(130)는 변환된 전기에너지를 배터리(101)에 공급하여 배터리(101)를 충전시킬 수 있다. 이에 따라 배터리(101)는 열전 소자(130)로부터 지속적으로 전력을 공급받을 수 있다.
열전 소자(130)의 에너지 하베스팅(energy harvesting)을 통해 배터리(101)를 더욱 효율적으로 활용할 수 있으며, 배터리(101)의 충전 주기를 늘릴 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)의 배터리(101)의 완충 후 방전까지 에어로졸 생성 장치(100)를 사용할 수 있는 횟수를 증가시킬 수 있다. 아울러, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부의 열에너지를 활용함으로써 에어로졸 생성 장치(100) 외부로의 발열을 감소시켜, 사용자가 파지 시 느낄 수 있는 뜨거움을 줄임으로써 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 열전 소자(130)는 일 면이 가열부(110)를 향하도록 배치되어, 일 면에 높은 온도가 적용될 수 있다. 반대로, 열전 소자(130)의 반대쪽 일 면(이하, 타 면이라고 함)은, 가열부(110)를 향하는 일 면과 대향함으로써 타 면이 일 면보다 상대적으로 냉각될 수 있다. 후술할 바와 같이, 열전 소자(130)의 타 면은 외부 공기와 접촉함으로 인해 더욱 냉각되는 것일 수 있다.
열전 소자(130)의 기전력은 일 면과 타 면의 온도차에 의하여 결정되므로, 열전 소자(130)에 적용되는 온도차가 클수록 전력 생산량이 향상될 수 있다. 그러나, 열전 소자(130)가 과열될 경우 열전 소자(130)의 효율이 떨어질 수 있고, 더욱 심하면 저온부와 고온부가 뒤바뀌는 열 역전 현상이 일어나거나, 소자가 파괴될 수 있는 문제가 있다.
일 실시예에 따른 열전 소자(130)의 일 면이 가열부(110)와 직접적으로 접촉하지 않도록 에어로졸 생성 장치(100)는 가열부(110)와 열전 소자(130)의 사이에 단열부(120)를 포함할 수 있다. 이러한 배치를 통해 열전 소자(130)의 수명을 늘릴 수 있다.
일 실시예에 따른 열전 소자(130)는, 단열부(120)의 외측에 배치되어 단열부(120)의 외면의 적어도 일부를 둘러싸는 것일 수 있다. 단열부(120)의 외측은, 가열부(110)를 향하는 측과 대향되는, 에어로졸 생성 장치(100)의 외측을 향하는 측을 의미한다.
열전 소자(130)의 형상은 제한되지 않으나, 열전 소자(130)는 단열부(120)의 외면을 둘러싸도록 배치되는 유연(flexible) 열전 소자일 수 있다. 유연 열전 소자는 휘어지거나 구부러질 수 있어, 단열부(120)의 외면이 곡면인 경우에도 단열부(120)의 외면을 효과적으로 둘러쌀 수 있다.
열전 소자(130)는 단열부(120)의 외면의 일부를 둘러싸거나, 외면 전부를 둘러쌀 수도 있다. 유연 열전 소자로 단열부(120)의 외면 전체를 둘러쌀 경우, 열전 소자(130)가 단열부(120)와 더욱 밀착시킬 수 있으며, 더 넓은 면적을 둘러쌀 수 있어 저장할 수 있는 에너지의 양을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)용 가열 조립체에서, 단열부(120)는 가열부(110)로부터 발생한 열이 에어로졸 생성 장치(100)의 외부로 방출되는 것을 차단하는 단열부(120)를 포함할 수 있다. 단열부(120)는 가열부(110)와 열전 소자(130)의 사이에 배치될 수 있다.
단열부(120)는 가열부(110)의 외측에 배치되어, 가열부(110)로부터 발생한 열이 외부로 방출되는 것을 줄이고 가열부(110)의 내부에 머물게 함으로써, 에어로졸 생성 물품(미도시됨)에 더욱 효과적으로 열을 전달할 수 있다.
단열부(120)는 가열부(110)의 열이 에어로졸 생성 장치(100)의 외부로 전달되는 것을 더욱 효과적으로 차단하기 위하여 다양한 형상을 가질 수 있다. 단열부(120)는 가열부(110)의 외주면 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5a의 단면도에 도시된 바와 같이, 가열부(110)가 원통형으로 형성될 경우 단열부(120)도 원통형으로 형성될 수 있다.
단열부(120)는 가열부(110)의 외측에 배치되는 것으로, 가열부(110)의 외주면에 밀착되어 그 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있고 이격되어 배치될 수도 있다. 다만, 단열부(120)가 가열부(110)의 외주면에 밀착되어 배치될 경우, 열전 소자(130)의 일 면에 더욱 높은 온도가 적용되므로 바람직하다.
단열부(120)는 우수한 내열성을 갖는 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단열부(120)는 그라파이트, 세라믹, 탄소 나노 튜브, 및 유리 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
단열부(120)는 진공관을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단열부(120)는 내부 공간이 진공으로 형성된 튜브 형상일 수 있다. 단열부(120)는 진공으로 형성된 내부 공간을 가짐으로써, 더욱 감소된 열 전도율을 가질 수 있다. 단열부(120)는 내부가 진공이고 외부를 이루는 벽이 상술한 내열성 재료로 형성된 것일 수 있다. '진공'은 단열부(120)의 내부의 기체의 압력이 대기압보다 낮은 상태를 의미할 수 있다.
단열부(120)는 단열부(120)의 내측과 외측 간 열 전달을 효과적으로 차단함으로써, 에어로졸 생성 물품의 열 효율과 열전 소자(130)의 효율을 모두 향상시킬 수 있다. 단열부(120)의 내측에는 가열부(110)가 배치되어 단열부(120)의 외측에 비교하여 내측에 상대적으로 고온이 적용될 수 있다. 단열부(120)가 진공관으로 형성된 경우 상술한 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.
단열부(120)가 진공관으로 형성됨으로써, 단열부(120)의 내측과 외측은 구분될 수 있다. 단열부(120)의 내측에는 가열부(110)가 배치되고, 외측에는 열전 소자(130)가 배치되며, 단열부(120)의 외측과 내측은 서로 유체연통하지 않도록 구성될 수 있다.
즉, 단열부(120)는 가열부(110)에서 발생된 열이 단열부(120) 외측으로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 사용자가 에어로졸 생성 장치(100)의 파지 시 열상을 입거나 불편함을 느끼는 것을 효과적으로 줄일 수 있으며, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부에 열이 머물도록 하여 에어로졸 생성 물품의 가열을 더욱 효율적으로 수행할 수 있다.
반대로, 단열부(120)는 단열부(120)의 외측으로부터 전달되는 외기나 냉기가 단열부(120)의 내측으로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 에어로졸 생성 물품의 가열을 효과적으로 수행함과 동시에 열전 소자(130)에 작용하는 온도 차를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)용 가열 조립체는 에어로졸 생성 장치(100)에서 이용할 수 있는 다양한 가열 형태를 가질 수 있다. 즉, 가열부(110)로부터 발생된 열을 활용하여 열전 소자(130)가 열에너지를 전기에너지로 변환할 수 있다면, 가열 조립체는 가열 형태에 제한되지 않는다.
도 5a 내지 도 5c는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)의 가열 형태의 예들을 도시한 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5c는 유도 가열 방식으로, 서셉터(111) 및 코일(112)을 포함한다. 코일(112)은 교번 자기장을 생성하여 서셉터(111)를 가열함으로써, 에어로졸 생성 물품을 가열할 수 있다. 서셉터(111)는 외부 자기장에 의해 발열하는 자성체일 수 있다. 서셉터(111)는 페라이트, 강자성 합금, 스테인리스강, 알루미늄, 흑연, 몰리브덴, 실리콘 카바이드, 니오븀, 니켈, 코발트, 붕소 및 인 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 서셉터(111) 및 그 외부를 둘러싸는 코일(112)을 포함할 수 있다.
코일(112)은 서셉터(111)와 이격하여 배치될 수 있다. 코일(112)은 서셉터(111)와 적당한 거리로 이격됨으로써 더 높은 자기장 강도를 적용하여 가열 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 코일(112)은 서셉터(111)와 이격하여 배치됨으로써, 서셉터(111)에 의해 발생된 열에 의해 코일(112)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
코일(112)은 별도의 지지체를 포함할 수 있다. 지지체는 절연 및 단열 성질을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
서셉터(111)는 그 내부에 에어로졸 생성 물품의 수용 공간을 형성하는 것일 수 있다. 예로서, 에어로졸 생성 물품은 궐련일 수 있다.
도 5a를 참조하면, 서셉터(111)는 원통형으로 형성될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 서셉터(111)는 내부에 에어로졸 생성 물품을 수용하는 공간을 갖고 에어로졸 생성 물품(20000)의 외관 형상 및 크기에 대응하도록 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 서셉터(111)는 삼각형, 사각형 등의 다각형이나 타원형의 단면 형상을 갖는 통 형상으로 구현될 수 있다.
코일(112)은 서셉터(111)와 이격되어 배치되나, 서셉터(111)를 효율적으로 가열하기 위하여 서셉터(111)의 외주면과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 코일(112)은 서셉터(111)의 외부에 배치되어 서셉터(111)를 가열할 수 있는 것이라면, 그 형태에 제한되지 않는다.
또한, 도 5a에서 서셉터(111)와 코일(112)의 길이 및 두께가 서로 일치하도록 도시되어 있지만, 이러한 형태에 제한되는 것은 아니다. 도 5a에서 열전 소자(130)의 길이 및 두께 또한 서셉터(111)와 코일(112)의 길이 및 두께와 서로 일치하도록 도시되어 있지만, 이러한 형태에 제한되는 것은 아니다.
도 5b를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 서셉터(111) 및 코일(112) 사이에, 절연 부재(115)를 더 포함할 수 있다. 코일(112)은 절연 부재(115)와 접촉할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)에 절연 부재(115)가 더 포함됨으로써, 코일의 가열을 더욱 효율적으로 감소시킬 수 있다.
절연 부재(115)는 서셉터(111)와 접촉하거나 이격하여 배치될 수 있다. 절연 부재(115)가 서셉터(111)와 이격하여 배치되는 경우, 절연 부재(115)와 서셉터(111)의 사이에 추가적인 에어 갭(air gap)이 제공될 수 있다. 추가적인 에어 갭은 개선된 절연 효과를 제공할 수 있다.
도 5b에서 서셉터(111), 코일(112), 절연 부재(115), 열전 소자(130)의 길이 및 두께가 서로 일치하도록 도시되어 있지만, 이러한 형태에 제한되는 것은 아니다.
도 5c를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)용 가열 조립체는 에어로졸 생성 물품의 내부에 삽입되는 서셉터(111) 및 교번 자기장을 생성하여 서셉터(111)를 가열하는 코일(112)을 포함할 수 있다.
즉, 도 5c에 도시된 바에 따르면, 에어로졸 생성 물품이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되면 서셉터(111)가 에어로졸 생성 물품의 내부에 위치될 수 있다. 에어로졸 생성 물품이 삽입된 상태에서 코일(112)에 의해 서셉터(111)가 가열되면, 서셉터(111)는 에어로졸 생성 물품의 내부를 가열할 수 있다.
도 5c에서 서셉터(111)는 일 단부가 날카로운 단일의 세장형 서셉터(111)로 도시되었으나, 에어로졸 생성 물품 삽입 시 그 내부에 위치될 수 있는 것이라면 서셉터(111)는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 복수 개로 형성될 수도 있다.
코일(112)은 서셉터(111)의 외주면과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 코일(112)은 서셉터(111)의 외부에 배치되어 서셉터(111)를 가열할 수 있는 것이라면, 그 형태에 제한되지 않는다.
코일(112)은 별도의 지지체를 포함할 수 있다. 그러한 지지체는 절연 및 단열 성질을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(100)는 서셉터(111)와 코일(112)의 사이에, 별도의 절연 부재를 더 포함할 수 있다. 코일(112)은 절연 부재와 접촉할 수 있다.
한편, 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(100)는 서셉터(111)를 포함하지 않고, 에어로졸 생성 물품의 내부에 서셉터(111)가 포함될 수도 있다. 이러한 경우, 에어로졸 생성 물품이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(100)의 코일(112)에 의해 에어로졸 생성 물품에 포함된 서셉터(111)가 가열될 수 있다.
다른 예로서, 도 6a 및 도 6b는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)의 가열 형태의 예들을 도시한 단면도들이다.
도 6a를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)의 가열 조립체는, 내부에 에어로졸 생성 물품을 수용하는 수용 공간을 형성하는 열 전도성 전열체(114), 및 열 전도성 전열체(114)의 외면을 둘러싸는 히터(113)를 포함할 수 있다. 히터(113)는 전기 저항성 히터일 수 있다.
히터(113)는 열 전도성 전열체(114)와 밀착하거나 이격하여 배치될 수 있다. 히터(113)가 열 전도성 전열체(114)와 밀착될 경우, 히터(113)에서 발생된 열이 열 전도성 전열체(114)에 더욱 효과적으로 전달될 수 있다. 히터(113)와 열 전도성 전열체(114)를 밀착시키기 위하여, 에어로졸 생성 장치(100)에 히터(113)의 외면을 둘러싸는 별도의 밀착 부재가 더 포함될 수도 있다.
히터(113)에서 열이 발생되는 부분은 열 전도성 전열체(114) 쪽을 향하여 배치되고, 열이 발생되지 않는 부분은 단열부(120) 쪽을 향하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 히터(113)가 박막 히터로서 내열 수지 필름 및 전기 전도성 트랙을 포함할 경우, 전기 전도성 트랙은 열 전도성 전열체(114) 쪽을 향하여 배치되고 내열 수지 필름은 단열부(120) 쪽을 향하여 배치될 수 있다.
히터(113)는 단열부(120)와 밀착하거나 이격하여 배치될 수 있다. 히터(113)와 단열부(120)가 이격하여 배치될 경우, 히터(113)와 단열부(120)의 사이에 에어 갭이 형성될 수 있고, 따라서 히터(113)로부터 발생하는 열이 단열부(120)의 외부로 전달되는 것을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
열 전도성 전열체(114)는 에어로졸 생성 물품을 수용하여, 히터(113)로부터 발생된 열을 에어로졸 생성 물품으로 전달할 수 있다. 열 전도성 전열체(114)는 내부에 에어로졸 생성 물품을 수용하는 수용 공간이 형성된, 열 전달력이 높은 금속 구조물로 구현될 수 있다.
또한, 열 전도성 전열체(114)는 에어로졸 생성 물품을 내부에 수용하기 위해 비교적 높은 강성을 가진 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어 열 전도성 전열체(114)는 구리, 니켈, 철, 크롬, 또는 이들의 합금과 같이 열을 전달할 수 있는 금속 소재를 포함할 수 있다.
도 6a에서 열 전도성 전열체(114)는 원통 형상으로 도시되어 있으나 이로 제한되는 것은 아니며, 내부에 에어로졸 생성 물품을 수용하는 공간을 갖고 에어로졸 생성 물품의 외관 형상 및 크기에 대응하도록, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 열 전도성 전열체(114)는 삼각형, 사각형 등의 다각형이나 타원형의 단면 형상을 갖는 통 형상으로 구현될 수 있다.
또한, 히터(113)의 형태는 제한되지 않으나, 열 전도성 전열체(114)의 외주면을 둘러싸도록 유연한(Flexible) 소재를 갖는 박막 히터일 수 있다. 히터(113)가 박막 히터일 경우, 열 전도성 전열체(114)를 둘러쌀 수 있도록 박막 히터가 굽힘(bending) 또는 절곡(folding) 가공될 수 있다. 도 6a에 도시된 히터(113)는 박막 히터로서, 판형 소재를 말은 형태일 수 있다.
박막 히터(113)는 내열 수지 필름 및 전기 전도성 트랙을 포함할 수 있다. 내열 수지 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리시크로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 전기 전도성 트랙은 배터리(101)로부터 전력 공급에 의해 가열될 수 있고, 내열 수지 필름 상에 라미네이팅된 구조를 포함할 수 있다.
도 6a에서 히터(113), 열 전도성 전열체(114), 열전 소자(130)의 길이 및 두께가 서로 일치하도록 도시되어 있지만, 이러한 구조에 제한되는 것은 아니다.
도 6b를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)용 가열 조립체는, 에어로졸 생성 물품의 내부에 삽입되는 히터(113)를 포함하는 것일 수 있다. 즉, 에어로졸 생성 물품이 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입되면 히터(113)가 에어로졸 생성 물품의 내부에 위치되어 에어로졸 생성 물품을 가열할 수 있다.
도 6b에서 히터(113)는 일 단부가 날카로운 단일의 세장형 히터(113)로 도시되었으나, 에어로졸 생성 물품 삽입 시 그 내부를 가열할 수 있는 것이라면 히터(113)는 다양한 형태 및 개수를 가질 수 있다.
도 7a는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)를 도시한 단면도이다.
일 예로서 도 7a에 도시된 에어로졸 생성 장치(100)는 냉각핀(140)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 에어로졸 생성 장치(100)는 가열부(110), 단열부(120), 열전 소자(130), 및 냉각핀(140)을 포함할 수 있다. 냉각핀(140)은 열전 소자(130)의 외주면에 돌출 형성될 수 있고, 복수의 냉각핀(140)이 서로 소정 간격 이격되어 배치된 것일 수 있다.
냉각핀(140)은, 열전 소자(130)가 가열부(110)를 향하는 일 면과 대향하는 반대쪽 일 면, 즉 타 면에 형성된다. 냉각핀(140)은 복수 개가 외부 공기가 접촉하는 면적을 증가시키기 위해 열전 소자(130)의 타 면에 돌출하여 배치된 것으로, 열전 소자(130)의 타 면을 더욱 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 따라서, 냉각핀(140)에 의해 열전 소자(130)에 더욱 큰 온도차가 적용되도록 하여 전력 생산량을 증가시킬 수 있다.
냉각핀(140)은 외부 공기와 열전 소자(130)의 접촉면을 향상시킬 수 있는 적절한 개수와 형상을 가질 수 있다. 열전 소자(130)는 단열부(120)의 외주면을 둘러싸는 형상을 가질 수 있으며, 열전 소자(130)의 외주면을 따라서 복수의 냉각핀(140)이 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 도 7a에서는 냉각핀(140)이 사각형 형상의 돌출된 돌기로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 평판 형상, 쐐기 형상, 나선 형상 등을 가질 수 있다.
도 7b는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)에 적용되는 외부 공기의 흐름을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7b를 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 외부 공기가 유입되는 공기 유입구(104)를 포함할 수 있다. 공기 유입구(104)를 통해 에어로졸 생성 장치(100)의 열전 소자(130)의 타 면 쪽으로 외부 공기가 유입되면, 외부 공기가 열전 소자(130)에 접촉함으로써 열전 소자(130)의 타 면을 냉각시킬 수 있다.
에어로졸 생성 장치(100)가 열전 소자(130)의 외주면에 돌출된 복수의 냉각핀(140)을 더 포함하는 경우, 열전 소자(130) 및 냉각핀(140)과 외부 공기와의 접촉면에 증가되어, 열전 소자(130)의 타 면의 냉각 효과를 향상시킬 수 있다. 즉, 냉각핀(140)은 열전 소자(130)의 타 면 상에 돌출하여 배치될 수 있다. 따라서, 열전 소자(130)의 일 면과 타 면의 온도차가 증가되어, 전력 생산량이 증가될 수 있다.
냉각핀(140)은 공기 유입구(104)를 통해 유입된 외부 공기가 원활하게 흐를 수 있도록, 적절한 크기를 가질 수 있다.
공기 유입구(104)를 통해 유입된 공기는 공기 유입구(104)를 통해 배출될 수 있으며, 또는 별도의 공기 유출구(미도시됨)를 통해 배출될 수도 있다. 공기 유입구(104)를 통해 유입된 공기가 단열부(120)를 통과하지 않게 함으로써 단열 성능 및 열전 소자(130)의 성능을 향상시킬 수 있다. 특히, 단열부(120)가 진공관으로 형성되는 경우, 공기 유입구(104)를 통해 유입된 공기는 단열부(120)를 통과하지 못하므로 유입된 공기가 가열부(110) 쪽으로 전달될 수 없다.
열전 소자(130)의 타 면을 냉각시키기 위하여 에어로졸 생성 장치(100)에서 열전 소자(130)의 타 면이 향하는 위치에 공기 유입구(104)가 형성될 수 있다. 특히, 공기 유입구(104)를 통해 유입된 공기가 단열부(120)를 통과하지 않도록 하기 위하여, 공기 유입구(104)는 단열부(120)의 외측에 배치될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 상술한 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체, 배터리(101), 및 제어부(102)를 포함할 수 있다.
배터리(101)는 가열 조립체에 전력을 공급할 수 있다. 특히, 가열 조립체의 가열부(110)에 전력을 공급하여 가열부(110)의 온도를 상승시킬 수 있다. 가열부(110)의 온도가 상승하면 열전 소자(130)는 전력을 생산할 수 있다. 제어부(102)는 열전 소자(130)로부터 생산된 전력이 배터리(101)를 충전하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면 에어로졸 생성 장치(100)는 전력 저장 소자(미도시됨)를 더 포함할 수 있다. 열전 소자(130)에서 생산된 전력은 전력 저장 소자에 저장될 수 있다. 전력 저장 소자에 저장된 전력은 배터리(101)로 공급되어 배터리(101)를 충전시킬 수 있다. 전력 저장 소자에 저장된 전력은 디스플레이 등과 같은 기타 전력이 필요한 구성 요소에 공급될 수도 있다. 제어부(102)는 전력 저장 소자에 저장된 전력이 배터리(101) 또는 기타 구성 요소에 공급되도록 제어할 수 있다.
제어부(102)는 열전 소자(130)의 작동을 제어할 수도 있다. 제어부(102)는 예열 구간 또는 흡연 구간에 따라 열전 소자(130)의 작동을 상이하게 제어할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)는 스위치 등을 통해 에어로졸 생성 장치(100)의 동작 개시를 인식하는 센서 및 사용자의 흡입 여부를 감지하는 퍼프(puff) 센서를 포함할 수 있다.
제어부(102)는 흡연 시작을 위해 에어로졸 생성 장치(100)를 가열하는 동안, 즉 예열 구간에는 열전 소자(130)가 작동하지 않도록 제어할 수 있다. 에어로졸 생성 물품을 가열하기 위한 에어로졸 생성 장치(100)의 최종 예열 온도(예열 종료 온도)가 기설정될 수 있다. 제어부(102)는 예열 구간에서 기설정된 예열 종료 온도까지 도달하는 동안에는 열전 소자(130)가 작동을 정지하도록 제어할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)가 예열되기 시작하여 기설정된 예열 종료 온도까지 도달하는 동안 열전 소자(130)가 작동을 정지함으로써, 열에너지는 전기에너지로 변환되지 않고 기설정된 가열 온도에 더욱 빠르게 도달하는 데 사용될 수 있다.
에어로졸 생성 장치(100)의 예열 구간이 종료된 후 흡연 구간이 시작되면, 제어부(102)는 흡연 구간보다 흡연 구간 종료 후 더 많은 전력을 저장하도록 열전 소자(130)를 제어할 수 있다. 이러한 제어를 통해, 흡연 구간 동안 원활한 가열을 제공하면서 열에너지를 효율적으로 활용할 수 있다.
구체적으로, 퍼프 센서 등을 통해 퍼프 동작이 개시된 것이 인식되면 제어부(102)는 흡연 구간이 시작된 것을 인식할 수 있다. 흡연 구간에서, 제어부(102)는 열전 소자(130)가 작동하지 않도록 제어하거나, 일부 구간만 작동하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(102)는 흡연 구간에서 기설정된 가열 온도를 초과하는 경우에만 열전 소자(130)가 작동하도록 제어할 수 있다. 즉, 흡연 구간에서 열전 소자(130)는 전력을 저장하지 않거나 특정 조건에서 소량의 전력만을 저장하도록 제어될 수 있다.
흡연 구간이 종료되면, 제어부(102)는 열전 소자(130)가 흡연 구간보다 더 많은 전력을 저장하도록 제어할 수 있다. 흡연 구간이 종료되면, 열전 소자(130)는 에어로졸 생성 장치(100)의 잔열을 이용하여 전력을 저장하도록 제어될 수 있다. 흡연 구간의 종료는, 예를 들어 퍼프 센서 등을 통해 퍼프 동작이 일정 시간 이상 없음이 인식되어 제어부(102)에 전달되는 방법 등을 통해, 인식될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상술한 가열 조립체를 포함하는 에어로졸 생성 장치(100) 및 에어로졸 생성 물품을 포함하는 에어로졸 생성 시스템이 개시될 수 있다.
에어로졸 생성 물품은 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입될 수 있으며, 구체적으로 에어로졸 생성 장치(100)의 수용 공간에 삽입될 수 있다. 에어로졸 생성 물품은 궐련일 수 있다. 에어로졸 생성 물품은 가열 조립체에 의해 가열될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예로서 에어로졸 생성 물품은 내부에 서셉터(111)를 포함할 수 있다. 서셉터(111)를 포함하는 에어로졸 생성 물품은, 서셉터(111)에 교번 자기장을 인가하는 코일(112)을 포함하는 에어로졸 생성 장치(100)에 삽입될 수 있다. 에어로졸 생성 물품에 포함된 서셉터(111)는 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 코일에 의해 유도 가열 방식으로 가열될 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(800)의 블록도이다.
에어로졸 생성 장치(800)는 제어부(810), 센싱부(820), 출력부(830), 배터리(840), 히터(850), 사용자 입력부(860), 메모리(870) 및 통신부(880)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(800)의 내부 구조는 도 8에 도시된 것에 제한되지 않는다. 즉, 에어로졸 생성 장치(800)의 설계에 따라, 도 8에 도시된 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
센싱부(820)는 에어로졸 생성 장치(800)의 상태 또는 에어로졸 생성 장치(800) 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 제어부(810)에 전달할 수 있다. 제어부(810)는 상기 감지된 정보에 기초하여, 히터(850)의 동작 제어, 흡연의 제한, 에어로졸 생성 물품(예: 궐련, 카트리지 등)의 삽입 여부 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(800)를 제어할 수 있다.
센싱부(820)는 온도 센서(822), 삽입 감지 센서(824) 및 퍼프 센서(826) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
온도 센서(822)는 히터(850)(또는, 에어로졸 생성 물질)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(800)는 히터(850)의 온도를 감지하는 별도의 온도 센서를 포함하거나, 히터(850) 자체가 온도 센서의 역할을 수행할 수 있다. 또는, 온도 센서(822)는 배터리(840)의 온도를 모니터링하도록 배터리(840)의 주위에 배치된 것일 수도 있다.
삽입 감지 센서(824)는 에어로졸 생성 물품의 삽입 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 예를 들어, 삽입 감지 센서(824)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(826)는 기류 통로 또는 기류 채널의 다양한 물리적 변화에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(826)는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전압 변화 및 압력 변화 중 어느 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다.
센싱부(820)는 전술한 센서(822 내지 826) 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(830)는 에어로졸 생성 장치(800)의 상태에 대한 정보를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(830)는 디스플레이부(832), 햅틱부(834) 및 음향 출력부(836) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 디스플레이부(832)와 터치 패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(832)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
디스플레이부(832)는 에어로졸 생성 장치(800)에 대한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(800)에 대한 정보는 에어로졸 생성 장치(800)의 배터리(840)의 충/방전 상태, 히터(850)의 예열 상태, 에어로졸 생성 물품의 삽입/제거 상태 또는 에어로졸 생성 장치(800)의 사용이 제한되는 상태(예: 이상 물품 감지) 등의 다양한 정보를 의미할 수 있고, 디스플레이부(832)는 상기 정보를 외부로 출력할 수 있다. 디스플레이부(832)는 예를 들면, 액정 디스플레이 패널(LCD), 유기 발광 디스플레이 패널(OLED) 등일 수 있다. 또한, 디스플레이부(832)는 LED 발광 소자 형태일 수도 있다.
햅틱부(834)는 전기적 신호를 기계적인 자극 또는 전기적인 자극으로 변환하여 에어로졸 생성 장치(800)에 대한 정보를 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱부(834)는 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
음향 출력부(836)는 에어로졸 생성 장치(800)에 대한 정보를 사용자에게 청각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 음향 출력부(836)는 전기 신호를 음향 신호로 변환하여 외부로 출력할 수 있다.
배터리(840)는 에어로졸 생성 장치(800)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 배터리(840)는 히터(850)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(840)는 에어로졸 생성 장치(800) 내에 구비된 다른 구성들(예: 센싱부(820), 출력부(830), 사용자 입력부(860), 메모리(870) 및 통신부(880))의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(840)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리(840)는 리튬폴리머(LiPoly) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
히터(850)는 배터리(840)로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다. 도 8에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 생성 장치(800)는 배터리(840)의 전력을 변환하여 히터(850)에 공급하는 전력 변환 회로(예: DC/DC 컨버터)를 더 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(800)가 유도 가열 방식으로 에어로졸을 생성하는 경우, 에어로졸 생성 장치(800)는 배터리(840)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 DC/AC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
제어부(810), 센싱부(820), 출력부(830), 사용자 입력부(860), 메모리(870) 및 통신부(880)는 배터리(840)로부터 전력을 공급받아 기능을 수행할 수 있다. 도 8에 도시되지는 않았으나, 배터리(840)의 전력을 변환하여 각각의 구성요소들에 공급하는 전력 변환 회로, 예를 들면 LDO(low dropout) 회로 또는 전압 레귤레이터 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 히터(850)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(850)는 금속 열선(wire), 전기 전도성 트랙(track)이 배치된 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 실시예에서, 히터(850)는 유도 가열 방식의 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(850)는 코일에 의해 인가된 자기장을 통해 발열하여, 에어로졸 생성 물질을 가열하는 서셉터를 포함할 수 있다.
사용자 입력부(860)는 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나, 사용자에게 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(860)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 8에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 생성 장치(800)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(840)를 충전할 수 있다.
메모리(870)는 에어로졸 생성 장치(800) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 제어부(810)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(870)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(870)는 에어로졸 생성 장치(800)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(880)는 다른 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(880)는 근거리 통신부(882) 및 무선 통신부(884)를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(short-range wireless communication unit)(882)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(884)는 셀룰러 네트워크 통신부, 인터넷 통신부, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN) 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 무선 통신부(884)는 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI)를 이용하여 통신 네트워크 내에서 에어로졸 생성 장치(800)를 확인 및 인증할 수도 있다.
제어부(810)는 에어로졸 생성 장치(800)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(810)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 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
제어부(810)는 배터리(840)의 전력을 히터(850)에 공급하는 것을 제어함으로써 히터(850)의 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(810)는 배터리(840)와 히터(850) 사이의 스위칭 소자의 스위칭을 제어함으로써 전력 공급을 제어할 수 있다. 다른 예에서, 제어부(810)의 제어 명령에 따라 가열직접회로가 히터(850)에 대한 전력 공급을 제어할 수도 있다.
제어부(810)는 센싱부(820)에 의해 감지된 결과를 분석하고, 이후 수행될 처리들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(810)는 센싱부(820)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 히터(850)의 동작이 개시 또는 종료되도록 히터(850)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어부(810)는 센싱부(820)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 히터(850)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터(850)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.
제어부(810)는 센싱부(820)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 출력부(830)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(826)를 통해 카운트 된 퍼프 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하면, 제어부(810)는 디스플레이부(832), 햅틱부(834) 및 음향 출력부(836) 중 적어도 하나를 통해 사용자에게 에어로졸 생성 장치(800)가 곧 종료될 것을 예고할 수 있다.
일 실시예는 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, 분리형 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.
상술한 실시예들에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이며, 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위에 있는 모든 차이점은 청구범위에 의해 정해지는 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 에어로졸 생성 장치
101: 배터리
102: 제어부
103: 증기화기
104: 공기 유입구
110: 가열부
111: 서셉터
112: 코일
113: 히터
114: 열 전도성 전열체
115: 절연 부재
120: 단열부
130: 열전 소자
140: 냉각핀
200: 궐련
210: 담배 로드
220: 필터 로드
230: 캡슐
240: 래퍼

Claims (15)

  1. 에어로졸 생성 물품의 내부 또는 외부를 가열하는 가열부;
    상기 가열부의 외측에 배치되어 상기 가열부로부터 발생한 열이 방출되는 것을 차단하는 단열부; 및
    상기 단열부의 외면의 적어도 일부를 둘러싸는 열전 소자;를 포함하는, 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전 소자는 상기 단열부를 둘러싸도록 배치된 유연 열전 소자인, 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단열부는 진공관을 포함하는, 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열전 소자의 외주면에 돌출된 복수의 냉각핀을 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가열부는 서셉터 및 교번 자기장을 생성하여 상기 서셉터를 가열하는 코일을 포함하는, 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서셉터는, 내부에 상기 에어로졸 생성 물품을 수용하는 수용 공간을 형성하거나, 또는 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 에어로졸 생성 장치에 삽입되면 상기 에어로졸 생성 물품의 내부에 위치되는, 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 서셉터와 상기 코일의 사이에 단열 부재를 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가열부는 교번 자기장을 생성하여 상기 에어로졸 생성 물품에 포함된 서셉터를 가열하는 코일을 포함하는, 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가열부는, 내부에 상기 에어로졸 생성 물품을 수용하는 수용 공간을 형성하는 열 전도성 전열체, 및 상기 열 전도성 전열체의 외면을 둘러싸고 상기 에어로졸 생성 물품의 외부를 가열하는 히터를 포함하는, 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가열부는, 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 에어로졸 생성 장치에 삽입되면 상기 에어로졸 생성 물품의 내부에 위치되고 상기 에어로졸 생성 물품의 내부를 가열하는 히터를 포함하는, 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체.
  11. 제1항의 에어로졸 생성 장치용 가열 조립체;
    상기 가열 조립체에 전력을 공급하는 배터리; 및
    상기 열전 소자에서 생산된 전력에 기초하여 상기 배터리를 충전하는 제어부;를 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열전 소자에서 생산되는 전력을 저장하는 전력 저장 소자;를 더 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는, 예열 구간에서 기설정된 예열 종료 온도까지 도달하는 동안에는 상기 열전 소자의 작동을 정지시키는, 에어로졸 생성 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는, 흡연 구간보다 흡연 구간 종료 후 더 많은 전력을 저장하도록 상기 열전 소자를 제어하는, 에어로졸 생성 장치.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항의 에어로졸 생성 장치 및
    에어로졸 생성 물품을 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
KR1020220129044A 2022-08-12 2022-10-07 가열 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치 KR20240022956A (ko)

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