KR20240031179A

KR20240031179A - 히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치

Info

Publication number: KR20240031179A
Application number: KR1020230114877A
Authority: KR
Inventors: 박인수; 권찬민; 김태균; 이미정; 이존태; 이태경; 김대호; 신지원
Original assignee: 주식회사 케이티앤지; 한국전기연구원
Priority date: 2022-08-31
Filing date: 2023-08-30
Publication date: 2024-03-07
Also published as: KR20240031178A; KR20240031170A; KR20240031176A; KR20240031167A; KR20240031164A; KR20240031169A; KR20240031163A; KR20240031166A; KR20240031161A; KR20240031158A; KR20240031165A; KR20240031156A; KR20240031152A; KR20240031171A; KR20240031159A; KR20240031150A; KR20240031162A; KR20240031157A; KR20240031151A; KR20240031180A

Abstract

본원의 일 실시예에 따른 히터 조립체는 지정된 주파수 대역의 마이크로파를 생성하는 발진부, 마이크로파를 공진시켜 전기장을 생성하는 공진부, 및 생성된 마이크로파를 공진부로 전달하기 위한 커플러를 포함한다. 공진부는, 에어로졸 생성 물품을 수용하기 위한 수용 공간, 에어로졸 생성 물품이 삽입될 수 있는 제1 개구를 포함하는 케이스, 수용 공간에 수용된 에어로졸 생성 물품의 둘레방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 복수 개의 판들, 및 복수 개의 판들과 케이스를 연결하고, 제1 개구와 마주보는 위치에 제1 개구와 대응되는 제2 개구를 포함하는 연결부를 포함한다.

Description

히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치{HEATER ASSEMBLY AND AEROSOL GENERATING DEVICE INCLUDING THE SAME}

실시예들은 유전 가열 방식으로 에어로졸 생성 물품을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있는 히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.

근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성하는 방법이 아닌, 에어로졸 생성 장치를 이용하여 궐련(또는 '에어로졸 생성 물품')을 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 시스템에 관한 수요가 증가하고 있다.

저항 가열 또는 유도 가열 방식으로 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 생성하는 에어로졸 생성 장치가 일반적이었으나, 최근에는 마이크로파를 이용하여 에어로졸 생성 물질을 가열하는 유전 가열 방식의 에어로졸 생성 장치까지 제안된 바 있다.

유전 가열 방식의 에어로졸 생성 장치는 마이크로파의 공진에 의해 에어로졸 생성 물질에 포함된 유전체에 열을 발생시키고, 유전체에서 발생되는 열을 통해 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있는 장치를 의미한다.

유전 가열 방식의 경우, 공진기의 특정 위치에서 공진 피크가 형성되는 특징을 보이므로, 공진 피크가 발생되는 영역에 에어로졸 발생 물품의 담배 로드를 위치시키는 것이 최적 가열에 바람직하다. 한편, 에어로졸 발생 물품의 형상과 크기는 다양하므로, 이에 적응적으로 대응할 수 있는 공진기의 구조가 요구된다.

본원의 실시예에 따르면 에어로졸 발생 물품의 형상과 크기에 적응적으로 대응할 수 있는 구조를 포함하는 히터 조립체와 에어로졸 생성 장치를 제공할 수 있다.

본 개시의 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.

본원의 일 실시예에 따른 히터 조립체는 지정된 주파수 대역의 마이크로파를 생성하는 발진부, 마이크로파를 공진시켜 전기장을 생성하는 공진부, 및 생성된 마이크로파를 상기 공진부로 전달하기 위한 커플러를 포함한다. 상기 공진부는, 에어로졸 생성 물품을 수용하기 위한 수용 공간, 상기 에어로졸 생성 물품이 삽입될 수 있는 제1 개구를 포함하는 케이스, 상기 수용 공간에 수용된 상기 에어로졸 생성 물품의 둘레방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 복수 개의 판들, 및 상기 복수 개의 판들과 상기 케이스를 연결하고, 상기 제1 개구와 마주보는 위치에 상기 제1 개구와 대응되는 제2 개구를 포함하는 연결부를 포함한다.

본원의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치는, 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 삽입구를 포함하는 하우징, 및 상기 삽입구를 통해 삽입된 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하기 위한 히터 조립체를 포함한다.

상기 히터 조립체는, 지정된 주파수 대역의 마이크로파를 생성하는 발진부, 마이크로파를 공진시켜 전기장을 생성하는 공진부, 및 생성된 마이크로파를 상기 공진부로 전달하기 위한 커플러를 포함한다. 상기 공진부는, 상기 에어로졸 생성 물품을 수용하기 위한 수용 공간, 상기 에어로졸 생성 물품이 삽입될 수 있는 제1 개구를 포함하는 케이스, 상기 수용 공간에 수용된 상기 에어로졸 생성 물품의 둘레방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 복수 개의 판들, 및 상기 복수 개의 판들과 상기 케이스를 연결하고, 상기 제1 개구와 마주보는 위치에 상기 제1 개구와 대응되는 제2 개구를 포함하는 연결부를 포함한다.

본원의 실시예에 따른 히터 조립체와 에어로졸 생성 장치는, 양 단부가 개방된 공진기를 포함함으로써, 에어로졸 발생 물품의 형상과 크기에 적응적으로 대응할 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 1은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 내부 블록도이다.
도 3은 도 2의 유전 가열부의 내부 블록도이다.
도 4 및 도 5는 에어로졸 생성 물품의 예들을 도시한 도면들이다.
도 6은 일 실시예에 따른 히터 조립체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 히터 조립체의 일부분을 절개하여 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체의 구성 요소들을 분해하여 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 다양한 길이의 에어로졸 생성 물품이 삽입된 다양한 길이의 추출기들을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 홀부를 포함하는 추출기들을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a, 도 11b, 도 11c 각각은 도 7에 도시된 히터 조립체에 도 9에 도시된 추출기들이 삽입된 상태의 단면도들이다.
도 12는 도 11a에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체의 전기장 분포를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 13은 도 11a에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체에 의해 가열되는 에어로졸 생성 물품의 가열 밀도 분포를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 히터 조립체를 개략적으로 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 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 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 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 있지만, 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 수도 있지만, 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 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 에어로졸 생성 물품(10)을 수용할 수 있는 하우징(110) 및 하우징(110)에 수용된 에어로졸 생성 물품(10)을 가열하기 위한 히터 조립체(200)를 포함할 수 있다.

하우징(110)은 에어로졸 생성 장치(100)의 전체적인 외관을 형성할 수 있으며, 하우징(110)의 내부 공간(또는 '실장 공간')에는 에어로졸 생성 장치(100)의 구성 요소들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 하우징(110)의 내부 공간에는 히터 조립체(200), 배터리, 프로세서 및/또는 센서가 배치될 수 있으나, 내부 공간에 배치되는 구성 요소들이 이에 한정되는 것은 아니다.

하우징(110)의 일 영역에는 삽입구(110h)가 형성될 수 있으며, 에어로졸 생성 물품(10)의 적어도 일 영역은 삽입구(110h)를 통해 하우징(110)의 내부에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 삽입구(110h)는 하우징(110)의 상단면(예: z 방향을 향하는 면)의 일 영역에 형성될 수 있으나, 삽입구(110h)가 생성되는 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 삽입구(110h)는 하우징(110)의 측면(예: x 방향을 향하는 면)의 일 영역에 형성될 수도 있다.

히터 조립체(200)는 하우징(110)의 내부 공간에 배치되며, 삽입구(110h)를 통해 하우징(110)의 내부에 삽입 또는 수용된 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 예를 들어, 히터 조립체(200)는 하우징(110)의 내부에 삽입 또는 수용된 에어로졸 생성 물품(10)의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 배치되어 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 히터 조립체(200)는 유전 가열(dielectric heating) 방식으로 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 본 개시에서 '유전 가열 방식'은 마이크로파(microwave) 및/또는 마이크로파의 전기장(또는 자기장을 포함함)의 공진을 이용하여 피가열체인 유전체를 가열하는 방식을 의미한다. 마이크로파는 피가열체를 가열하기 위한 에너지원으로서, 고주파 전력에 의해 생성되므로, 이하에서 마이크로파는 마이크로파 전력과 혼용되어 사용될 수 있다.

히터 조립체(200)의 내부에서 마이크로파 공진에 의해 에어로졸 생성 물품(10)의 내부에 포함된 유전체의 전하 내지 이온은 진동 또는 회전할 수 있으며, 전하 내지 이온이 진동 또는 회전하는 과정에서 발생되는 마찰열에 의해 유전체에서 열이 발생하여 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다.

에어로졸 생성 물품(10)이 히터 조립체(200)에 의해 가열됨에 따라 에어로졸 생성 물품(10)으로부터 에어로졸이 생성될 수 있다. 본 개시에서 '에어로졸'은 에어로졸 생성 물품(10)이 가열됨에 따라 생성된 증기와 공기가 혼합되어 생성되는 기체 입자를 의미할 수 있다.

에어로졸 생성 물품(10)으로부터 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 물품(10)을 통과하거나, 에어로졸 생성 물품(10)과 삽입구(110h)의 사이의 빈 공간을 통해 에어로졸 생성 장치(100)의 외부로 배출될 수 있다. 사용자는 하우징(110)의 외부로 노출되는 에어로졸 생성 물품(10)의 일 영역에 구강을 접촉하고, 에어로졸 생성 장치(100)의 외부로 배출되는 에어로졸을 흡입함으로써 흡연을 할 수 있다.

일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 하우징(110)에 이동 가능하게 배치되어 삽입구(110h)를 개방 또는 폐쇄하기 위한 커버(111)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 커버(111)는 하우징(110)의 상단면에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되며, 삽입구(110h)를 에어로졸 생성 장치(100)의 외부에 노출시키거나, 삽입구(110h)를 덮어 삽입구(110h)가 에어로졸 생성 장치(100)의 외부에 노출되지 않게 할 수 있다.

일 예시에서, 커버(111)는 제1 위치(또는 '개방 위치')에서 삽입구(110h)가 에어로졸 생성 장치(100)의 외부에 노출되도록 할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)가 외부에 노출된 경우, 에어로졸 생성 물품(10)은 삽입구(110h)를 통해 하우징(110)의 내부에 삽입될 수 있다.

다른 예시에서, 커버(111)는 제2 위치(또는 '폐쇄 위치')에서 삽입구(110h)를 덮음으로써, 삽입구(110h)가 에어로졸 생성 장치(100)의 외부에 노출되지 않도록 할 수 있다. 이 때, 커버(111)는 에어로졸 생성 장치(100)를 사용하지 않을 때, 외부 이물질이 삽입구(110h)를 통해 히터 조립체(200)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

도 1에는 고체 상태의 에어로졸 생성 물품(10)을 가열하기 위한 에어로졸 생성 장치(100)에 대해서만 도시되어 있으나, 에어로졸 생성 장치(100)가 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니다.

다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치는 히터 조립체(200)를 통해 고체 상태의 에어로졸 생성 물품(10)이 아닌 액체 또는 겔(gel) 상태의 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 생성할 수도 있다.

또 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품(10)을 가열하기 위한 히터 조립체(200)와 액체 또는 겔 상태의 에어로졸 생성 물질을 포함하며 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 카트리지(또는 '증기화기')를 포함할 수도 있다. 에어로졸 생성 물질로부터 생성된 에어로졸은 카트리지와 에어로졸 생성 물품(10)을 연통하는 기류 통로를 따라 에어로졸 생성 물품(10)으로 이동하여 에어로졸 생성 물품(10)으로부터 생성된 에어로졸과 혼합된 후, 에어로졸 생성 물품(10)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 내부 블록도이다.

도 2를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(100)는 입력부(102), 출력부(103), 센서부(104), 통신부(105), 메모리(106), 배터리(107), 인터페이스부(108), 전력 변환부(109) 및 유전 가열부(200)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부 구성은 도 2에 도시된 것에 한정되지 않는다. 에어로졸 생성 장치(100)의 설계에 따라 도 2에 도시된 구성 중 일부가 생략되거나, 새로운 구성이 더 추가될 수 있다.

입력부(102)는 사용자 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 입력부(102)는 단일의 가압식 푸쉬 버튼으로 마련될 수 있다. 다른 예로, 입력부(120)는 적어도 하나의 터치 센서를 포함하는 터치 패널일 수 있다. 입력부(120)는 입력 신호를 프로세서(101)에 전달할 수 있다. 프로세서(101)는 사용자 입력에 기초하여 유전 가열부(200)에 전력을 공급하거나, 출력부(103)를 제어하여 사용자 알림을 출력할 수 있다.

출력부(103)는 에어로졸 생성 장치(100)의 상태에 대한 정보를 출력할 수 있다. 출력부(103)는 배터리(107)의 충/방전 상태, 유전 가열부(200)의 가열 상태, 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 상태 및 에어로졸 생성 장치(100)의 에러 정보를 출력할 수 있다. 이를 위하여, 출력부(103)는 디스플레이, 햅틱 모터, 및 음향 출력부를 포함할 수 있다.

센서부(104)는 에어로졸 생성 장치(100)의 상태 또는 에어로졸 생성 장치(100)의 주변 상태를 감지하고, 감지된 정보를 프로세서(101)에 전달할 수 있다. 프로세서(101)는 감지된 정보에 기초하여, 유전 가열부(200)의 가열 제어, 흡연 제한, 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 여부 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(100)를 제어할 수 있다.

센서부(104)는 온도 센서, 퍼프 센서, 및 삽입 감지 센서를 포함할 수 있다.

온도 센서는 유전 가열부(200) 내부의 온도를 비접촉식으로 감지하거나, 유전 가열부(200)에 접촉하여, 공진기의 온도를 직접 획득할 수 있다. 실시예에 따라, 온도 센서는 에어로졸 생성 물품(10)의 온도를 감지하는 것도 가능하다. 또한, 온도 센서는 배터리(107)와 인접하게 배치되어 배터리(107)의 온도를 획득할 수 있다. 프로세서(101)는 온도 센서의 온도 정보에 기초하여 유전 가열부(200)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.

퍼프 센서는 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 퍼프 센서는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전력 변화 및 압력 변화 중 적어도 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 프로세서(101)는 퍼프 센서의 퍼프 정보에 기초하여 유전 가열부(200)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(101)는 퍼프 횟수를 카운팅하고, 퍼프 횟수가 기 설정된 최대 퍼프 횟수에 도달한 경우 유전 가열부(200)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 다른 예로, 프로세서(101)는 기 설정된 시간 이상 퍼프가 감지되지 않은 경우, 유전 가열부(200)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다.

삽입 감지 센서는 수용 공간(도 4의 220h)의 내부 또는 수용 공간(220h)에 인접하게 배치되어, 삽입구(110h)에 수용된 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 및 제거를 감지할 수 있다. 예를 들어, 삽입 감지 센서는 인덕티브 센서 및/또는 커패시턴스 센서를 포함할 수 있다. 프로세서(101)는 삽입구(110h)에 에어로졸 생성 물품(10)이 삽입된 경우, 유전 가열부(200)에 전력을 공급할 수 있다.

실시예에 따라, 센서부(104)는 재사용 감지 센서, 움직임 감지 센서, 습도 센서, 기압 센서, 지자기 센서(magnetic sensor), 커버 탈착 감지 센서, 위치 센서(GPS), 및 근접 센서 등을 추가로 포함할 수 있다. 각 센서들의 기능은 그 명칭으로부터 직관적으로 추론할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.

통신부(105)는 외부 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 프로세서(101)는 통신부(105)를 제어하여, 에어로졸 생성 장치(100)에 대한 정보를 외부 전자 장치에 전송할 수 있다. 또는 프로세서(101)는 통신부(105)를 통해 외부 전자 장치로부터 정보를 수신하여, 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 구성들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 통신부(105)와 외부 전자 장치 사이의 전송 정보는 사용자 인증 정보, 펌웨어 업데이트 정보, 및 사용자 흡연 패턴 정보 등을 포함할 수 있다.

메모리(106)는 에어로졸 생성 장치(100) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 프로세서(101)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(106)는 에어로졸 생성 장치(100)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로 파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등을 저장할 수 있다.

배터리(107)는 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있도록 유전 가열부(200)에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(107)는 에어로졸 생성 장치(100) 내에 구비된 다른 구성들의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(107)는 충전이 가능한 배터리이거나, 분리 가능한 탈착식 배터리일 수 있다.

인터페이스부(108)는 외부 전자 장치와 물리적으로 연결될 수 있는 연결 단자를 포함할 수 있다. 연결 단자는, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 인터페이스부(108)는 연결 단자를 통해 외부 전자 장치와 정보를 송수신하거나, 전원을 충전할 수 있다.

전력 변환부(109)는 배터리(107)로부터 공급받은 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다. 또한 전력 변환부(109)는 변환된 교류 전원을 유전 가열부(200)에 제공할 수 있다. 전력 변환부(109)는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하는 인버터일 수 있고, 프로세서(101)는 전력 변환부(109)에 포함된 스위칭 소자의 ON/OFF를 제어하여, 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다. 전력 변환부(109)는 풀 브릿지(full-bridge)로 구성되거나, 하프 브릿지(half-bridge)로 구성될 수 있다.

유전 가열부(200)는 유전 가열 방식으로 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 유전 가열부(200)는 도 1의 히터 조립체(200)에 대응되는 구성일 수 있다.

유전 가열부(200)는 마이크로파 및/또는 마이크로파의 전기장(이하 구분의 필요가 없는 경우, 마이크로파 또는 마이크로파 전력이라 함)을 이용하여 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 유전 가열부(200)의 가열 방식은 안테나를 이용하여 마이크로파를 방사(radiation)하는 방식이 아닌, 마이크로파를 공진 구조 내에 형성시킴으로써, 피가열체를 가열하는 방식일 수 있다. 공진 구조는 도 4 이하를 참조하여 후술한다.

유전 가열부(200)는 고주파인 마이크로파를 공진부(도 3의 220)에 출력할 수 있다. 마이크로파는 가열용으로 허용된 ISM(Industrial Scientific and Medical equipment) 대역의 전력일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 공진부(220)는 마이크로파가 공진부(220) 내에서 공진될 수 있도록 마이크로파의 파장 길이를 고려하여 설계될 수 있다.

에어로졸 생성 물품(10)은 공진부(220)에 삽입되고, 에어로졸 생성 물품(10) 내의 유전 물질은 공진부(220)에 의해 가열 될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(10)은 극성 물질을 포함할 수 있고, 극성 물질 내의 분자들은 공진부(220) 내부에서 분극(polarization)될 수 있다. 분자들은 분극 현상에 의해 진동 또는 회전할 수 있고, 이 과정에서 발생되는 마찰열 등에 의해 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다. 유전 가열부(200)에 대한 설명은 도 3을 참조하여, 보다 상세하게 설명한다.

프로세서(101)는 에어로졸 생성 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(101)는 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 있다.

프로세서(101)는 유전 가열부(200)의 요구 전력에 따라 배터리(107)에서 전력 변환부(109)로 공급되는 직류 전력 및/또는 전력 변환부(109)에서 유전 가열부(200)로 공급되는 교류 전력을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 에어로졸 생성 장치(100)는 직류 전력을 승압 또는 강압하는 컨버터를 포함하고, 프로세서(101)는 컨버터를 제어하여, 직류 전력의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 프로세서(101)는 전력 변환부(109)에 포함된 스위칭 소자의 스위칭 주파수 및 듀티비를 조절함으로써, 유전 가열부(200)에 공급되는 교류 전력을 제어할 수 있다.

프로세서(101)는 유전 가열부(200)의 마이크로파 전력 및 유전 가열부(200)의 공진 주파수를 제어함으로써, 에어로졸 생성 물품(10)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 후술하는 도 3의 발진부(210), 격리부(240), 전력 모니터링부(250) 및 정합부(260)는 프로세서(101)의 일부 구성일 수도 있다.

프로세서(101)는 메모리(106)에 저장된 온도 프로파일 정보에 기초하여 유전 가열부(200)의 마이크로파 전력을 제어할 수 있다. 다시 말해, 온도 프로파일은 시간에 따른 유전 가열부(200)의 목표 온도에 대한 정보를 포함하고, 프로세서(101)는 시간에 따라 유전 가열부(200)의 마이크로파 전력을 제어할 수 있다.

프로세서(101)는 유전 가열부(200)의 공진 주파수가 일정하도록 마이크로파의 주파수를 조절할 수 있다. 프로세서(101)는 피가열체의 가열에 따른 유전 가열부(200)의 공진 주파수 변화를 실시간으로 추적하고, 변화된 공진 주파수에 따른 마이크로파 주파수가 출력되도록 유전 가열부(200)를 제어할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(101)는 미리 저장된 온도 프로파일에 무관하게 실시간으로 마이크로파 주파수를 변경할 수 있다.

도 3은 도 2의 유전 가열부의 내부 블록도이다.

도 3을 참조하면, 유전 가열부(200)는 발진부(210), 격리부(240), 전력 모니터링부(250), 정합부(260), 마이크로파 출력부(230) 및 공진부(220)를 포함할 수 있다. 다만, 유전 가열부(200)의 내부 구성은 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 유전 가열부(200)의 설계에 따라 도 3에 도시된 구성 중 일부가 생략되거나, 새로운 구성이 더 추가될 수 있다.

발진부(210)는 전력 변환부(109)로부터 교류 전력을 제공 받아 고주파의 마이크로파 전력을 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 전력 변환부(109)는 발진부(210)에 포함되는 구성일 수 있다. 마이크로파 전력은 ISM 대역들에 포함된 915 MHz, 2.45 GHz 및 5.8 GHz 주파수 대역에서 선택될 수 있다.

발진부(210)는 솔리드-스테이트(solid-state) 기반의 RF 생성 장치를 포함하고, 이를 이용하여 마이크로파 전력을 생성할 수 있다. 솔리드-스테이트(solid-state) 기반의 RF 생성 장치는 반도체로 구현될 수 있다. 발진부(210)를 반도체로 구현하는 경우, 유전 가열부(200)의 소형화가 가능하고, 기기 수명이 증대되는 이점이 있다.

발진부(210)는 마이크로파 전력을 공진부(220)를 향해 출력할 수 있다. 발진부(210)는 마이크로파 전력을 증가 또는 감소시키는 전력 증폭기(power amp)를 포함하고, 전력 증폭기는 프로세서(101)의 제어에 의해 마이크로파 전력의 크기를 조정할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기는 마이크로파의 진폭을 감소시키거나 증가시킬 수 있다. 마이크로파의 진폭이 조정됨으로써, 마이크로파 전력이 조정될 수 있다.

프로세서(101)는 미리 저장된 온도 프로파일에 기초하여 발진부(210)에서 출력된 마이크로파 전력의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 온도 프로파일은 예열 구간 및 흡연 구간에 따른 목표 온도 정보를 포함하고, 발진부(210)는 예열 구간에서 제1 전력으로 마이크로파 전력을 공급하고, 흡연 구간에서 제1 전력보다 작은 제2 전력으로 마이크로파 전력을 공급할 수 있다.

격리부(240)는 공진부(220)로부터 발진부(210)를 향해 입력되는 마이크로파 전력을 차단할 수 있다. 발진부(210)에서 출력한 마이크로파 전력은 대부분 피가열체에 흡수되지만, 피가열체의 가열 양상에 따라 마이크로파 전력 중 일부는 피가열체에 의해 반사되어 다시 발진부(210) 방향으로 전송될 수 있다. 이는 피가열체의 가열에 따른 극성 분자들의 소진에 따라 발진부(210)에서 공진부(220)를 바라본 임피던스가 변화하기 때문이다. '발진부(210)에서 공진부(220)를 바라본 임피던스가 변한다'는 의미는 '공진부(220)의 공진 주파수가 변한다'는 의미와 동일한 의미일 수 있다. 공진부(220)에서 반사된 마이크로파 전력이 발진부(210)에 입력되는 경우, 발진부(210)의 고장은 물론, 기대하는 출력 성능을 발휘할 수 없다. 격리부(240)는 공진부(220)에서 반사된 마이크로파 전력을 발진부(210)로 되돌려 보내지 않고, 소정 방향으로 유도하여 이를 흡수할 수 있다. 이를 위하여 격리부(240)는 서큘레이터(circulator) 및 더미 로드(dummy load) 포함할 수 있다.

전력 모니터링부(250)는 발진부(210)로부터 출력되는 마이크로파 전력과, 공진부(220)에서 반사된 반사 마이크로파 전력을 각각 모니터링할 수 있다. 전력 모니터링부(250)는 마이크로파 전력 및 반사 마이크로파 전력에 대한 정보를 정합부(260)에 전송할 수 있다.

정합부(260)는 반사 마이크로파 전력이 최소가 되도록 발진부(210)에서 공진부(220)를 바라본 임피던스와, 공진부(220)에서 발진부(210)를 바라본 임피던스를 정합시킬 수 있다. 임피던스 정합은 발진부(210)의 주파수를 공진부(220)의 공진 주파수와 일치시킨다는 의미와 동일한 의미일 수 있다. 따라서, 정합부(260)는 임피던스를 정합시키기 위하여, 발진부(210)의 주파수를 가변할 수 있다. 다시 말해, 정합부(260)는 반사 마이크로파 전력이 최소가 되도록 발진부(210)에서 출력된 마이크로파 전력의 주파수를 조절할 수 있다. 정합부(260)의 임피던스 정합은 온도 프로파일과 무관하게 실시간으로 수행될 수 있다.

한편, 상술한 발진부(210), 격리부(240), 전력 모니터링부(250) 및 정합부(260)는 후술하는 마이크로파 출력부(230) 및 공진부(220)와 구분되는 별도 구성으로써, 칩(chip) 형태의 마이크로파 소스로 구현될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 상술한 발진부(210), 격리부(240), 전력 모니터링부(250) 및 정합부(260)는 프로세서(101)의 일부 구성으로 구현되는 것도 가능하다.

마이크로파 출력부(230)는 마이크로파 전력을 공진부(220)에 입력하기 위한 구성으로써, 도 3 이하의 커플러에 대응되는 구성일 수 있다. 마이크로파 출력부(230)는 SMA, SMB, MCX, MMCX 커넥터 형태로 구현될 수 있다. 마이크로파 출력부(230)는 칩 형태의 마이크로파 소스와 공진부(220)를 서로 연결하여, 마이크로파 소스에서 생성된 마이크로파 전력을 공진부(220)에 전달할 수 있다.

공진부(220)는 마이크로파를 공진 구조 내에 형성시킴으로써, 피가열체를 가열할 수 있다. 공진부(220)는 에어로졸 생성 물품(10)이 수용되는 수용 공간을 포함하고, 에어로졸 생성 물품(10)은 마이크로파에 노출되어 유전 가열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(10)은 극성 물질을 포함할 수 있고, 극성 물질 내의 분자들은 공진부(220) 내부에서 마이크로파에 의해, 분극(polarization)될 수 있다. 분자들은 분극 현상에 의해 진동 또는 회전할 수 있고, 이 과정에서 발생되는 마찰열 등에 의해 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다.

공진부(220)는 마이크로파가 공진될 수 있도록 적어도 하나의 내부 도체를 포함하며, 내부 도체의 배치, 두께, 및 길이 등에 따라 공진부(220) 내부에서 마이크로파가 공진될 수 있다.

공진부(220)는 유전체 수용 공간을 포함할 수 있다. 유전체 수용 공간은 에어로졸 생성 물품(10)의 수용 공간과는 구분되는 구성으로써, 공진부(220)의 전체의 공진 주파수를 변화시켜, 공진부(220)를 소형화할 수 있는 물질이 배치된다. 일 실시예에서, 유전체 수용 공간에는 마이크로파 흡수도가 낮은 유전체가 수용될 수 있다. 이는 피가열체로 전달되어야 할 에너지가 유전체로 전달되어 유전체 자체가 발열되는 현상을 방지하기 위함이다. 마이크로파 흡수도는 복소 유전율(complex dielectric constant)의 실수부(real part) 대비 허수부(imaginary part)의 비율인 손실 탄젠트(loss tangent)로 표현될 수 있다. 일 실시예에서 유전체 수용 공간(227)에는 기 설정된 크기 이하의 손실 탄젠트를 가진 유전체가 수용될 수 있으며, 기 설정된 크기는 1/100일 수 있다. 예를 들어, 유전체는 석영(quartz), 테트라플루오르에틸렌 및 산화 알루미늄 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 에어로졸 생성 물품(10, 20)의 예들을 설명한다.

도 4 및 도 5는 에어로졸 생성 물품의 예들을 도시한 도면들이다.

도 4를 참조하면, 에어로졸 생성 물품(10)은 담배 로드(11) 및 필터 로드(12)를 포함한다.

도 4에는 필터 로드(12)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(12)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(12)는 에어로졸을 냉각하는 제1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(12)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.

에어로졸 생성 물품(10)은 적어도 하나의 래퍼(14)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(14)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 에어로졸 생성 물품(10)은 하나의 래퍼(14)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 에어로졸 생성 물품(10)은 2 이상의 래퍼(14)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(14a)에 의하여 담배 로드(11)가 포장되고, 래퍼들(14b, 14c, 14d)에 의하여 필터 로드(12)가 포장될 수 있다. 그리고, 단일 래퍼(14e)에 의하여 에어로졸 생성 물품(10) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 필터 로드(12)가 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 래퍼들(14b, 14c, 14d)에 의하여 포장될 수 있다.

담배 로드(11)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(11)는 풍미제, 습윤제, 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(11)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(11)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.

담배 로드(11)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(11)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(11)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다.

일 실시예에 따른 담배 로드(11)의 길이는 설계상 필요에 의해 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(11)의 길이는 약 15mm, 및 약 25mm일 수 있다.

필터 로드(12)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(12)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(12)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(12)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(12)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.

필터 로드(12)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(12)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(12)의 내부에 삽입될 수도 있다.

또한, 필터 로드(12)에는 적어도 하나의 캡슐(13)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(13)은 향미 또는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 캡슐(13)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(13)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

만약, 필터 로드(12)에 에어로졸을 냉각하는 세그먼트가 포함될 경우, 냉각 세그먼트는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트는 순수한 폴리락트산만으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 냉각 세그먼트는 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 그러나, 냉각 세그먼트는 상술한 예에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행할 수 있다면, 제한 없이 해당될 수 있다.

도 5를 참조하면, 에어로졸 생성 물품(20)은 전단 플러그(23)를 더 포함할 수 있다. 전단 플러그(23)는 담배 로드(21)에 있어서, 필터 로드(22)에 반대되는 일 측에 위치할 수 있다. 전단 플러그(23)는 담배 로드(21)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(21)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 생성 장치(또는, 히터 조립체)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.

필터 로드(22)는 제1 세그먼트(22a) 및 제2 세그먼트(22b)를 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 세그먼트(22a)는 도 4의 필터 로드(12)의 제1 세그먼트에 대응될 수 있고, 제2 세그먼트(22b)는 도 4의 필터 로드(12)의 제2 세그먼트에 대응될 수 있다.

일 실시예에 따른 전단 플러그(23)의 길이는 담배 로드(21)의 길이보다 짧게 형성될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(11)의 길이가 약 15mm인 경우, 전단 플러그(23)의 길이는 약 7mm일 수 있다.

에어로졸 생성 물품(20)은 적어도 하나의 래퍼(25)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(25)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(25a)에 의하여 전단 플러그(23)가 포장되고, 제2 래퍼(25b)에 의하여 담배 로드(21)가 포장되고, 제3 래퍼(25c)에 의하여 제1 세그먼트(22a)가 포장되고, 제4 래퍼(25d)에 의하여 제2 세그먼트(22b)가 포장될 수 있다. 그리고, 제5 래퍼(25e)에 의하여 에어로졸 생성 물품(20) 전체가 재포장될 수 있다.

또한, 제5 래퍼(25e)에는 적어도 하나의 천공(26)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 천공(26)은 담배 로드(21)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 제2 세그먼트(22b)에는 적어도 하나의 캡슐(24)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(24)은 향미 또는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 캡슐(24)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(24)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

도 6은 일 실시예에 따른 히터 조립체를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 6에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체(300)는 마이크로파 공진을 발생시키는 공진부(320)와, 공진부(320)에 마이크로파를 공급하는 커플러(311)를 포함할 수 있다.

공진부(320)는 케이스(321)와, 복수 개의 판(323a, 323b)과, 복수 개의 판(323a, 323b)과 케이스(321)를 연결하는 연결부(322)를 포함할 수 있다.

커플러(311)는 공진부(320)에서 마이크로파 공진을 발생시키도록 복수 개의 판(323a, 323b)의 적어도 하나에 마이크로파를 공급할 수 있다.

공진부(320)는 에어로졸 생성 장치의 내부로 삽입된 에어로졸 생성 물품(10)의 적어도 일 영역을 둘러쌀 수 있다. 커플러(311)는 발진부(미도시)에서 생성된 마이크로파를 공진부(320)에 공급할 수 있다. 공진부(320)에 마이크로파가 공급되면, 공진부(320)에서 마이크로파 공진이 발생하여 공진부(320)가 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(10)에 포함된 유전체들이 마이크로파에 의해 공진부(220)의 내부에서 생성되는 전기장에 의해 발열할 수 있고, 유전체에서 발생하는 열에 의해 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다.

공진부(320)의 케이스(321)는 내부가 빈 중공 형상으로 형성되므로, 케이스(321)의 내부에 공진부(320)의 구성 요소들이 배치될 수 있다.

케이스(321)는 에어로졸 생성 물품(10)이 수용될 수 있는 수용 공간(320h)과, 에어로졸 생성 물품(10)이 삽입될 수 있는 제1 개구(321a)를 포함할 수 있다. 제1 개구(321a)는 수용 공간(320h)과 연결된다. 제1 개구(321a)가 케이스(321)의 외부를 향하여 개방되므로 수용 공간(320h)은 제1 개구(321a)를 통해 외부와 연결된다. 따라서 에어로졸 생성 물품(10)은 케이스(321)의 제1 개구(321a)를 통하여 케이스(321)의 수용 공간(320h)으로 삽입될 수 있다.

도면에 도시된 케이스(321)는 정사각형의 단면 형상을 갖지만, 케이스(321)의 형상은 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 예를 들어 케이스(321)는 직사각형, 타원, 또는 원형 등의 다양한 단면 형상을 갖도록 변형될 수 있다. 케이스(321)는 일 방향을 향하여 길게 연장할 수 있다.

케이스(321)의 내부에는 복수 개의 판(323a, 323b)이 배치될 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)은 수용 공간(320h)에 수용된 에어로졸 생성 물품(10)의 둘레방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다. 복수 개의 판(323a, 323b)은 에어로졸 생성 물품(10)의 일 영역을 둘러싸게 배치되는 제1 판(323a)과 에어로졸 생성 물품(10)의 다른 영역을 둘러싸게 배치되는 제2 판(323b)을 포함할 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)은 연결부(322)에 의해 케이스(321)에 연결될 수 있다. 또한 복수 개의 판(323a, 323b)의 제1 판(323a)의 일단과 제2 판(323b)의 일단은 연결부(322)에 의해 서로 연결될 수 있다.

연결부(322)는 제1 개구(321a)와 마주보는 위치에 제1 개구(321a)와 대응되는 제2 개구(321b)를 포함할 수 있다. 제2 개구(321b)는 제1 개구(321a)와 유체연통되도록 연결부(322)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 개구(321b)는 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단(323af)의 개방된 단부 및 제1 개구(321a)에 대해 에어로졸 생성 물품(10)의 길이 방향으로 정렬될 수 있다. 따라서 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 물품(10)의 일단은 케이스(321)의 제1 개구(321a)를 통해 삽입되어, 연결부(322)의 제2 개구(321b)를 통과할 수 있다. 이 때, 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면에는 삽입 위치를 지시하는 띠(미도시)를 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 물품(10)의 띠가 제1 개구(321a)의 전방 단부에 위치하는 경우, 담배 로드(11)가 전기장이 가장 강한 영역에 대응되도록 배치될 수 있다.

일 실시예에 따른 제2 개구(321b)의 형상 및 크기는 제1 개구(321a)의 형상 및 크기와 대응될 수 있다. 예를 들어, 제1 개구(321a)가 원 형상을 갖는 경우, 제2 개구(321b)도 원 형상을 가지며, 제1 개구(321a)의 내경과 제2 개구(321b)의 내경은 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)의 제1 판(323a)의 일단과 제2 판(323b)의 일단은 연결부(322)의 제2 개구(321b)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 또한, 복수 개의 판(323a, 323b)의 제1 판(323a)의 타단(323af)과 제2 판(323b)의 타단(323bf)은 서로 이격됨으로써 개방될 수 있다. 복수 개의 판(323a, 323b)과 연결부(322)가 서로 연결됨으로써 공진기 조립체가 완성될 수 있다.

연결부(322)는 일면에 복수 개의 판(323a, 323b)이 배치되고, 타면에 제2 개구(321b)로부터 연장된 관형 돌출부(321c)를 포함할 수 있다. 관형 돌출부(321c)는 제2 개구(321b), 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단(323af)의 개방된 단부 및 제1 개구(321a)에 대해 에어로졸 생성 물품(10)의 길이 방향으로 정렬될 수 있다.

공진부(320)는 마이크로파의 파장(λ)의 1/4 길이(λ/4)를 갖도록 단면이 폐쇄된 닫힌 단(short end) 및 닫힌 단과 반대 방향에 위치하며 단면의 적어도 일 영역이 개방된 열린 단(open end)을 포함할 수 있다.

도 6에서 좌측의 영역에 해당하는 공진부(320)의 일단의 영역은 관형 돌출부(321c)에 의해 마이크로파가 외부로 방출되는 것이 실질적으로 방지되는 구조를 가짐으로써, 폐쇄되는 닫힌 단을 형성한다. 도 6에서 우측의 영역에 해당하는 공진부(320)의 타단의 영역은 복수 개의 판(323a, 323b)이 개방된 구조를 가짐으로써 열린 단을 형성한다. 이와 같은 공진부(320)의 구조에 의해 공진부(320)는 마이크로파의 1/4 파장 길이를 갖는 공진기로 동작할 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)은 에어로졸 생성 물품(10)의 길이방향을 향하여 연장한다. 복수 개의 판(323a, 323b)의 적어도 일부분은 에어로졸 생성 물품(10)의 길이방향의 중심으로부터 외측을 향하여 돌출하도록 만곡될 수 있다.

예를 들어, 에어로졸 생성 물품(10)이 원통형상으로 제작될 경우, 복수 개의 판(323a, 323b)은 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면을 따라 원주방향으로 만곡되게 형성될 수 있다. 복수 개의 판(323a, 323b)의 단면의 곡률반경은 에어로졸 생성 물품(10)의 곡률반경과 동일할 수 있다. 복수 개의 판(323a, 323b)의 단면의 곡률반경은 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어 복수 개의 판(323a, 323b)의 단면의 곡률반경이 에어로졸 생성 물품(10)의 곡률반경보다 크거나 작을 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)이 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면을 따라 원주방향으로 만곡되게 형성되는 구조에 의하면 공진부(320)에서 더욱 균일한 전기장이 형성되므로, 히터 조립체(300)가 에어로졸 생성 물품(10)을 균일하게 가열할 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)의 타단의 개방된 단부는 케이스(321)의 제1 개구(321a)를 향하도록 위치할 수 있다. 케이스(321)의 제1 개구(321a)는 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단으로부터 멀어지는 방향으로 이격되게 위치할 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)의 타단의 개방된 단부는 케이스(321)의 제1 개구(321a)에 대해 정렬될 수 있다. 따라서 에어로졸 생성 물품(10)이 케이스(321)의 제1 개구(321a)를 통해 삽입되어 수용 공간(320h)에 위치하면, 수용 공간(320h)에 위치하는 에어로졸 생성 물품(10)의 일부분은 복수 개의 판(323a, 323b)에 의해 둘러싸일 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)은 에어로졸 생성 물품(10)의 길이방향의 중심에 대하여 반대되는 위치에 2개가 배치된다. 실시예들은 복수 개의 판(323a, 323b)의 개수에 의해 제한되지 않으며, 복수 개의 판(323a, 323b)의 개수는 예를 들어 3개이거나, 또는 4개 이상일 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)은 에어로졸 생성 물품(10)의 길이방향, 즉 에어로졸 생성 물품(10)이 연장하는 방향의 중심축을 기준으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b) 중 적어도 하나는 발진부(미도시)에 연결된 커플러(311)와 접촉할 수 있다. 구체적으로 제1 판(323a)의 적어도 일부가 커플러(311)와 접촉할 수 있다. 마이크로파가 커플러(311)를 통해 제1 판(323a)에 전달되면 복수 개의 판(323a, 323b)의 사이에는 마이크로파의 공진이 형성된다. 또한 제1 판(323a)과 케이스(321)의 상측판의 사이와, 제2 판(323b)과 케이스(321)의 하측판의 사이의 각각에도 마이크로파의 공진이 형성된다. 따라서 복수 개의 판(323a, 323b)과 연결부(322)의 사이와, 제1 판(323a)과 케이스(321)의 상측판의 사이와, 제2 판(323b)과 케이스(321)의 하측판의 사이의 각각에 전기장이 생성될 수 있다.

커플러(311)가 케이스(321)와 접촉하지 않고 케이스(321)를 관통하여 커플러(311)의 일단이 발진부(미도시)와 접촉하고, 커플러(311)의 타단이 제1 판(323a)의 일 영역과 접촉할 수 있다.

발진부(미도시)에서 생성된 마이크로파가 커플러(311)를 통해 복수 개의 판(323a, 323b)과 연결부(322)에 전달됨에 따라 복수 개의 판(323a, 323b)과 연결부(322)의 조립체의 내부에 전기장이 생성될 수 있다.

또한 히터 조립체(300)의 공진부(320)의 구조에 의하면, 공진부(320)에서 3중의 공진모드가 형성될 수 있다. 복수 개의 판(323a, 323b)의 사이에는 마이크로파의 TEM 모드(transverse electric & magnetic mode)의 공진이 형성된다. 또한 제1 판(323a)과 케이스(321)의 상측판의 사이와, 제2 판(323b)과 케이스(321)의 하측판의 사이의 각각에서 복수 개의 판(323a, 323b)의 사이에 형성된 공진과 상이한 TEM 모드의 공진이 형성된다.

히터 조립체(300)의 공진부(320)에서 3중의 공진이 발생함에 따라 에어로졸 생성 물품(10)을 더 효과적으로 균일하게 가열할 수 있다.

케이스(321)의 수용 공간(320h)으로 삽입된 에어로졸 생성 물품(10)은 제1 판(323a)과 제2 판(323b)에 의해 둘러싸여 유전 가열 방식으로 가열될 수 있다. 예를 들어, 케이스(321)의 수용 공간(320h)에 삽입된 에어로졸 생성 물품(10)의 매질을 포함하는 일부가 제1 판(323a)과 제2 판(323b)의 사이의 공간에 배치될 수 있다. 제1 판(323a)과 제2 판(323b)의 사이의 공간에서 생성되는 전기장에 의해 에어로졸 생성 물품(10)에 포함된 유전체가 발열함으로써 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다.

또한 제1 판(323a)과 케이스(321)의 상측판의 사이와, 제2 판(323b)과 케이스(321)의 하측판의 사이의 각각에서 형성된 공진 모드로 인한 전기장의 작용에 의해 에어로졸 생성 물품(10)에 대한 2차 가열 작용이 이루어질 수 있다.

에어로졸 생성 물품(10)이 수용 공간(320h)을 통해 공진부(320)의 내부에 삽입되었을 때, 에어로졸 생성 물품(10)의 담배 로드(11)는 복수 개의 판(323a, 323b)의 사이에 위치할 수 있다.

담배 로드(11)의 길이(L4)는 복수 개의 판(323a, 323b)의 길이(L1)보다 길게 형성될 수 있다. 따라서 필터 로드(12)에 접하는 담배 로드(11)의 전방 단부(11f)는 케이스(321)의 제1 개구(321a)를 향하는 방향으로 제1 판(323a)의 타단(323af)과 제2 판(323b)의 타단(323bf)보다 돌출한 위치에 위치한다.

공진기로 동작하는 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단에는 공진 피크가 형성되어 다른 영역에 비해 강한 전기장이 발생할 수 있다. 히터 조립체(300)에 에어로졸 생성 물품(10)이 삽입되었을 때 전기장에 의해 열을 발생할 수 있는 유전체가 포함된 담배 로드(11)가 전기장이 가장 강한 영역에 대응하도록 배치됨으로써, 히터 조립체(300)의 가열 효율(또는 '유전 가열 효율')을 향상시킬 수 있다.

도 6을 참조하면, 복수 개의 판(323a, 323b)의 길이(L1)는 케이스(321)의 내부 공간의 길이(L1+L2)보다 작게 설정될 수 있다. 따라서 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단은 제1 개구(321a)보다 케이스(321)의 내측에 위치할 수 있다. 즉 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단은 제1 개구(321a)의 후방 단부로부터 L2의 거리만큼 이격되게 위치할 수 있다.

제1 개구(321a)가 케이스(321)와 연결되는 제1 개구(321a)의 후방 단부로부터 제1 개구(321a)가 개방되는 제1 개구(321a)의 전방 단부까지의 길이는 L3일 수 있다. 케이스(321)의 길이 방향을 따르는 케이스(321)의 전체 길이는 L일 수 있다. 케이스(321)의 전체 길이인 L은 복수 개의 판(323a, 323b)의 길이(L1)와, 복수 개의 판(323a, 323b)과 제1 개구(321a)의 후방 단부가 이격된 길이(L2)와, 제1 개구(321a)가 케이스(321)로부터 돌출된 길이(L3)의 합에 의해 정해질 수 있다.

마이크로파의 누설을 방지하기 위하여 제1 개구(321a)가 개방되는 제1 개구(321a)의 전방 단부는 케이스(321)로부터 L3의 길이만큼 돌출되게 위치한다. 케이스(321)의 제1 개구(321a)가 케이스(321)로부터 돌출됨으로써 제1 개구(321a)는 공진부(320)의 케이스(321)의 내부의 마이크로파가 케이스(321)의 외부로 누설되는 것을 방지하는 기능을 할 수 있다.

공진부(320)는 유전체를 수용하기 위한 유전체 수용 공간(327)을 더 포함할 수 있다. 유전체 수용 공간(327)은 케이스(321)와 복수 개의 판(323a, 323b)의 사이의 빈 공간에 형성될 수 있다. 유전체 수용 공간(327)에는 마이크로파 흡수도가 낮은 유전체가 수용될 수 있다.

유전체 수용 공간(327)의 내부에 유전체를 배치함으로써, 히터 조립체(300)의 공진부(320)의 전체적인 크기를 줄이면서도 유전체를 포함하지 않는 공진부에서 발생하는 전기장과 같은 수준의 전기장을 생성할 수 있다. 즉, 유전체 수용 공간(327)의 내부에 배치되는 유전체를 통해 공진부(320)의 크기를 줄여 에어로졸 생성 장치 내의 공진부(320)의 실장 공간을 줄일 수 있으며, 그 결과 에어로졸 생성 장치가 소형화될 수 있다.

도 7은 다른 실시예에 따른 히터 조립체의 일부분을 절개하여 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체의 구성 요소들을 분해하여 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 7 및 도 8에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체는 마이크로파 공진을 발생시키는 공진부(320)와, 공진부(320)에 마이크로파를 공급하는 커플러(311)를 포함할 수 있다.

공진부(320)의 케이스(321)는 에어로졸 생성 물품이 수용될 수 있는 수용 공간(320h)과, 에어로졸 생성 물품이 삽입될 수 있는 제1 개구(321a)를 포함할 수 있다. 케이스(321)는 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 길이방향을 따라 길게 연장하는 중공의 원통형상을 포함할 수 있다.

공진부(320)의 복수 개의 판(323a, 323b)의 일단은 연결부(322)에 의해 케이스(321)에 연결될 수 있다. 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단은 케이스(321)의 제1 개구(321a)를 향하여 개방될 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)은 수용 공간(320h)에 수용되는 에어로졸 생성 물품의 둘레방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 제1 판(323a)과 제2 판(323b)을 포함할 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)은 케이스(321)의 길이방향을 향하여 연장한다. 복수 개의 판(323a, 323b)의 적어도 일부분은 에어로졸 생성 물품이 수용되는 수용 공간(320h)의 길이방향의 중심으로부터 외측을 향하여 돌출하도록 만곡될 수 있다. 제1 판(323a)은 에어로졸 생성 물품의 일 영역을 둘러싸도록 에어로졸 생성 물품의 원주방향으로 만곡되며 연장할 수 있다. 제2 판(323b)은 에어로졸 생성 물품의 다른 영역을 둘러싸도록 에어로졸 생성 물품의 원주방향으로 만곡되며 연장할 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)의 제1 판(323a)의 타단(323af)과 제2 판(323b)의 타단(323bf)은 서로 이격됨으로써 개방될 수 있다. 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단이 서로 이격되므로 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단에서 개방된 단부가 형성될 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)의 타단의 개방된 단부는 케이스(321)의 제1 개구(321a)를 향하도록 위치할 수 있다. 케이스(321)의 제1 개구(321a)는 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단의 단부로부터 멀어지는 방향으로 이격되게 위치할 수 있다.

공진부(320)는 유전체를 수용하기 위한 유전체 수용 공간(327)을 더 포함할 수 있다. 유전체 수용 공간(327)은 케이스(321)와 복수 개의 판(323a, 323b)의 사이의 빈 공간에 형성될 수 있다. 유전체 수용 공간(327)에는 마이크로파 흡수도가 낮은 유전체(324)가 수용될 수 있다.

유전체(324)는 내부가 빈 원통형상을 포함할 수 있다. 유전체(324)의 내부의 빈 공간에 복수 개의 판(323a, 323b)이 삽입되어 유전체 수용 공간(327)에 유전체(324)가 장착될 수 있다. 유전체(324)는 케이스(321)가 연장하는 길이방향에서 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단보다 제1 개구(321a)를 향하여 더 돌출할 수 있다.

공진부(320)의 유전체 수용 공간(327)의 내부에 유전체(324)를 배치함으로써, 공진부(320)의 전체적인 크기를 줄이면서도 유전체를 포함하지 않는 공진부에서 발생하는 전기장과 같은 수준의 전기장을 생성할 수 있다. 즉, 유전체 수용 공간(327)의 내부에 배치되는 유전체(324)를 통해 공진부(320)의 크기를 줄여 에어로졸 생성 장치 내의 공진부(320)의 실장 공간을 줄일 수 있으며, 그 결과 에어로졸 생성 장치가 소형화될 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b)의 내부에는 추출기(325)가 배치될 수 있다. 추출기(325)는 일단이 폐쇄되고 타단이 개방되는 중공의 원통형상을 포함할 수 있다. 추출기(325)는 복수 개의 판(323a, 323b)의 사이에 탈착 가능하게 배치되며, 에어로졸 생성 물품을 수용 공간(320h)으로부터 추출하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 흡연을 완료한 경우, 추출기(325)의 일부를 파지한 채 제1 개구(321a)의 전방 단부 방향으로 이동시킴으로써, 추출기(325) 및 에어로졸 생성 물품을 동시에 수용 공간(320h)으로부터 추출할 수 있다.

추출기(325)는 일단이 폐쇄되고 타단이 개방되며, 타단은 추출기(325)의 외주면으로부터 외측으로 돌출된 스토퍼(325s)를 포함할 수 있다. 다시 말해, 스토퍼(325s)의 직경은 제1 개구(321a)의 직경보다 크므로, 추출기(325)를 수용 공간(320h)에 삽입 시, 추출기(325)의 이동은 스토퍼(325s)의 후방 단부가 제1 개구(321a)의 전방 단부와 접할 때까지 가능할 수 있다.

추출기(325)의 일단으로부터 타단까지의 길이는 에어로졸 생성 물품의 길이에 대응되도록 형성될 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 에어로졸 생성 물품(10, 20)의 길이는 설계상 필요에 의해 다양하게 제작될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 물품(10, 20)의 필터 로드(12, 22)의 길이를 고정된 길이로 형성하고, 에어로졸 생성 물품(10, 20)의 담배 로드(11, 21)의 길이를 다양하게 형성함으로써, 에어로졸 생성 물품(10, 20)의 전체 길이를 다양하게 제작할 수 있다. 예를 들어 에어로졸 생성 물품(10, 20)의 담배 로드(11,21)의 길이는 약 15mm, 및 약 25mm일 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 물품(20)의 전체 길이는 에어로졸 생성 물품(10)의 전체 길이보다 전방 플러그(23)의 길이만큼 더 길 수 있다. 예를 들어, 전방 플러그(23)의 길이는 약 7mm일 수 있다.

에어로졸 생성 물품(10, 20)의 최적 가열을 위해, 담배 로드(11, 21)는 공진 피크가 형성되는 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단의 근처에 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 구체적으로, 필터 로드(12, 22)에 접하는 담배 로드(11, 21)의 전방 단부는 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단과 유전체(324)의 일단 사이에 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

사용자는 에어로졸 생성 물품의 길이에 대응되는 추출기(325)를 선택하고, 선택된 추출기(325)에 에어로졸 생성 물품을 삽입 후, 추출기(325)를 수용 공간(320h)에 삽입하는 경우, 필터 로드(12, 22)에 접하는 담배 로드(11, 21)의 전방 단부는 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단과 유전체(324)의 일단 사이에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 히터 조립체(300)는 케이스(321)에 제1 개구(321a)를 포함하고, 연결부(322)에 제1 개구(321a)와 유체연통되는 제2 개구(321b)를 포함함으로써, 양 단부가 개방된 공진부(320)를 포함할 수 있다. 이로 인해, 필터 로드(12, 22)에 접하는 담배 로드(11, 21)의 전방 단부를 기준으로 담배 로드(11, 21)의 길이 및/또는 전단 플러그(23)의 길이가 변형되더라도 최적 가열 위치를 동일하게 유지하는 효과를 기대할 수 있다. 다시 말해, 필터 로드(12, 22)에 접하는 담배 로드(11, 21)의 전방 단부를 기준으로 담배 로드(11, 21)의 길이가 증가할수록 담배 로드(11,21)의 후방 단부(또는, 전단 플러그(23))가 제2 개구(321b)쪽에 근접하게 배치되고, 경우에 따라서 담배 로드(11,21)의 후방 단부(또는, 전단 플러그(23))가 제2 개구(321b)를 통과하여 외부에 배치될 수도 있다.

도 7은 다른 실시예에 따른 히터 조립체의 일부분을 절개하여 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체의 구성 요소들을 분해하여 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 9는 다양한 길이의 에어로졸 생성 물품이 삽입된 다양한 길이의 추출기들을 설명하기 위한 도면이다.

공진부(320)는 외부의 공기를 내부로 도입하기 위한 공기 도입 통로를 포함할 수 있다. 공기 도입 통로는 추출기(325)에 형성되거나, 추출기(325)와 케이스(321)의 사이에 형성될 수 있다. 사용자가 에어로졸 생성 물품(10)을 입으로 물고 흡입 동작을 실시하면 외부의 공기가 공기 도입 통로를 통해 공진부(320)의 내부로 도입된다. 공기는 에어로졸 생성 물품(10)의 단부를 통해 에어로졸 생성 물품(10)의 내부로 유입된다. 공기는 에어로졸 생성 물품(10)을 통과하여 흐르면서 에어로졸 생성 물품(10)에서 생성되는 에어로졸과 함께 사용자에게 전달될 수 있다.

도 9를 더 참조하면, 추출기(325a, 325b, 325c)의 일단으로부터 타단까지의 길이는 에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)의 길이에 대응되도록 형성될 수 있다. 에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)의 길이는 설계상 필요에 의해 다양하게 제작될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)의 필터 로드(12, 12', 22)의 길이는 고정된 길이로 형성되고, 에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)의 담배 로드(11, 11', 21)의 길이는 다양하게 형성됨으로써, 에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)의 전체 길이는 다양하게 제작될 수 있다.

예를 들어, 에어로졸 생성 물품(10)의 담배 로드(11)의 길이는 약 15mm이고, 에어로졸 생성 물품(10', 20)의 담배 로드(11', 21)의 길이는 약 25mm일 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 물품(20)의 전체 길이는 에어로졸 생성 물품(10')의 전체 길이보다 전방 플러그(23)의 길이만큼 더 길 수 있다. 예를 들어, 전방 플러그(23)의 길이는 약 7mm일 수 있다. 이 때, 복수의 에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)들 각각의 필터 로드(12, 12', 22)의 길이는 모두 동일할 수 있다.

에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)의 최적 가열을 위해, 담배 로드(11, 11', 21)는 공진 피크가 형성되는 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단의 근처에 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 구체적으로, 필터 로드(12, 12', 22)에 접하는 담배 로드(11, 11', 21)의 전방 단부는 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단과 유전체(324)의 일단 사이에 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

사용자는 에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)의 길이 각각에 대응되는 추출기(325a, 325b, 325c)를 선택하고, 선택된 추출기(325a, 325b, 325c)에 에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)을 삽입 후, 추출기(325a, 325b, 325c)를 수용 공간(320h)에 삽입하는 경우, 필터 로드(12, 12', 22)에 접하는 담배 로드(11, 11', 21)의 전방 단부는 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단과 유전체(324)의 일단 사이에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 히터 조립체(300)는 케이스(321)에 제1 개구(321a)를 포함하고, 연결부(322)에 제1 개구(321a)와 유체연통되는 제2 개구(321b)를 포함함으로써, 양 단부가 개방된 공진부(320)를 포함할 수 있다. 이로 인해, 필터 로드(12, 12', 22)에 접하는 담배 로드(11, 11', 21)의 전방 단부를 기준으로 담배 로드(11, 11', 21)의 길이 및/또는 전단 플러그(23)의 길이가 변형되더라도 최적 가열 위치를 동일하게 유지하는 효과를 기대할 수 있다. 다시 말해, 필터 로드(12, 12', 22)에 접하는 담배 로드(11, 11', 21)의 전방 단부를 기준으로 담배 로드(11, 11', 21)의 길이가 증가할수록 담배 로드(11, 11', 21)의 후방 단부(또는, 전단 플러그(23))가 제2 개구(321b)쪽에 근접하게 배치되고, 경우에 따라 담배 로드(11, 11', 21)의 후방 단부(또는, 전단 플러그(23))가 제2 개구(321b)를 통과하여 외부에 위치할 수도 있다.

도 10은 홀부를 포함하는 추출기들을 설명하기 위한 도면이다.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 도 10에 도시된 추출기(325d, 325e, 325f)는 홀부를 더 포함한다는 점에서 도 9에 도시된 추출기(325a, 325b, 325c)와 차이점이 있을 뿐, 나머지 구성들은 실질적으로 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하고, 차이점을 위주로 후술한다.

추출기(325d, 325e, 325f)는 에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)이 삽입되는 공동을 포함하고, 추출기(325d, 325e, 325f)의 외주면에는 공동과 수용 공간(320h)을 연통하는 적어도 하나의 홀부(HL1, HL2, HL3)가 형성될 수 있다.

추출기(325d, 325e, 325f) 각각의 홀부(HL1, HL2, HL3)는 추출기(325d, 325e, 325f)의 외주에 복수 개 형성될 수 있다. 이때, 복수 개의 홀부(HL1, HL2, HL3)들은 서로에 대하여 동일한 간격으로 이격될 수 있다. 일 예시로서 홀부(HL1, HL2, HL3)는 2 개가 나란하게 형성될 수 있으며, 2 개의 홀부는 서로에 대하여 동일한 간격으로 이격될 수 있다. 이때 2 개의 홀부는 추출기(325d, 325e, 325f)의 외주면에 대향되어 형성될 수 있으며 동일한 형상을 가질 수 있다.

홀부(HL1, HL2, HL3)들 각각은 담배 로드(11, 11', 21)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)이 공동에 삽입되었을 때, 홀부(HL1, HL2, HL3)를 통하여 노출되는 에어로졸 생성 물품(10, 10', 20)의 부분은 담배 로드(11, 11', 21)에 한정될 수 있다. 이로 인해, 담배 로드(11, 11', 21)에 대한 가열 효율이 증가되고, 추출기(325d, 325e, 325f) 내부로의 기류 유입이 증가되는 효과를 기대할 수 있다.

추출기(325)는 방수성능 및/또는 단열 성능을 갖는 수지 소재를 포함할 수 있고, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)을 포함할 수 있다.

추출기(325)는 에어로졸이 다시 액화되어 발생하는 액적(droplet)이나 에어로졸 생성 물품에서 생성되는 수분이 추출기(325)의 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 또한 추출기(325)는 에어로졸 생성 물품의 위치에서 발생하는 열이 추출기(325)의 외부로 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. 추출기(325)는 공진부(320)의 다른 구조물로 액체가 누출되는 것을 방지하는 누액 기능과, 열이 누출되는 것을 방지하는 단열 기능을 수행할 수 있다.

도 11a, 도 11b, 도 11c 각각은 도 7에 도시된 히터 조립체에 도 9에 도시된 추출기들이 삽입된 상태의 단면도들이다.

에어로졸 생성 물품(10, 10' 20)이 공진부(320)의 추출기(325a, 325b, 325c)에 삽입되었을 때, 에어로졸 생성 물품(10, 10' 20)의 담배 로드(11, 11', 21)는 복수 개의 판(323a, 323b)의 사이에 위치할 수 있다. 추출기(325a, 325b, 325c)의 스토퍼(325s)의 직경이 제1 개구(321a)의 직경보다 크므로, 에어로졸 생성 물품(10, 10' 20)의 좌측 방향을 향한 이동이 제한된다.

필터 로드(12, 12', 22)에 접하는 담배 로드(11, 11', 21)의 전방 단부는 케이스(321)의 제1 개구(321a)를 향하는 방향으로 제1 판(323a)의 타단(323af)과 제2 판(323b)의 타단(323bf)보다 돌출한 위치에 위치한다.

복수 개의 판(323a, 323b)의 길이(L1)는 케이스(321)의 내부 공간의 길이(L1+L2)보다 작게 설정될 수 있다. 따라서 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단은 제1 개구(321a)보다 케이스(321)의 내측에 위치할 수 있다. 즉 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단은 제1 개구(321a)의 후방 단부로부터 L2의 거리만큼 이격되게 위치할 수 있다.

케이스(321)로부터 돌출되는 제1 개구(321a)의 길이는 L3일 수 있다. 케이스(321)의 길이 방향을 따르는 케이스(321)의 전체 길이는 L일 수 있다. 케이스(321)의 전체 길이(L)는 25mm 내지 35mm의 범위에서 정해질 수 있고, 도 11의 케이스(321)의 전체 길이(L)는 약 29mm이다. 마이크로파의 누설을 방지하기 위하여 제1 개구(321a)의 길이(L3)는 5mm 이상일 수 있다.

케이스(321)의 길이방향을 가로지르는 방향의 케이스(321)의 높이(H)는 13 내지 25mm의 범위에서 정해질 수 있고, 도 11의 케이스(321)의 높이(H)는 약 16mm이다.

공진부(320)의 내부에 배치되는 유전체(324)의 전방 단부는 케이스(321)의 길이방향을 향하여 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단보다 돌출될 수 있다. 도 11에서 유전체(324)의 전방 단부는 케이스(321)의 우측의 내면에 접할 수 있다. 유전체(324)의 전방 단부가 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단보다 돌출되는 길이(L2)는 다양하게 변형될 수 있다. 따라서 유전체(324)의 전방 단부가 복수 개의 판(323a, 323b)의 타단보다 돌출되지만 케이스(321)의 우측의 내면으로부터 이격될 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b) 중 제1 판(323a)의 적어도 일부가 커플러(311)와 접촉할 수 있다. 커플러(311)와 제1 판(323a)은 제1 개구(321a)보다 연결부(322)에 인접하는 위치에서 서로 접촉할 수 있다.

마이크로파가 커플러(311)를 통해 제1 판(323a)에 전달되면 복수 개의 판(323a, 323b)의 사이에는 마이크로파의 공진이 형성된다. 또한 제1 판(323a)과 케이스(321)의 상측판의 사이와, 제2 판(323b)과 케이스(321)의 하측판의 사이의 각각에도 마이크로파의 공진이 형성된다. 따라서 복수 개의 판(323a, 323b)과 연결부(322)의 사이와, 제1 판(323a)과 케이스(321)의 상측판의 사이와, 제2 판(323b)과 케이스(321)의 하측판의 사이의 각각에 전기장이 생성될 수 있다.

연결부(322)는 제1 개구(321a)와 마주보는 위치에 제1 개구(321a)와 대응되는 제2 개구(321b)를 포함할 수 있다. 제2 개구(321b)는 제1 개구(321a)와 유체연통되도록 연결부(322)에 형성될 수 있다.

필터 로드(12, 12', 22)에 접하는 담배 로드(11, 11', 21)의 전방 단부를 기준으로 담배 로드(11, 11', 21)의 길이 및/또는 전단 플러그(23)의 길이가 변형되더라도 최적 가열 위치를 동일하게 유지하는 효과를 기대할 수 있다. 다시 말해, 필터 로드(12, 12', 22)에 접하는 담배 로드(11, 11', 21)의 전방 단부를 기준으로 담배 로드(11, 11', 21)의 길이가 증가할수록 담배 로드(11, 11', 21)의 후방 단부(또는, 전단 플러그(23))가 제2 개구(321b)쪽에 근접하게 배치되고, 경우에 따라 에어로졸 생성 물품(20)의 전단 플러그(23)(또는, 추출기(325c))가 제2 개구(321b)를 통과하여 관형 돌출부(321c) 내에 위치할 수도 있다.

도 12는 도 11a에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체의 전기장 분포를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 12에 도시된 전기장 분포는 공진부(320)의 단위 길이당 전압(V/m)의 강도를 나타낸다.

히터 조립체의 공진부(320)의 구조에 의하면, 공진부(320)에서 3중의 공진모드가 형성될 수 있다. 복수 개의 판(323a, 323b)의 사이에는 마이크로파의 TEM 모드(transverse electric & magnetic mode)의 공진이 형성된다. 또한 제1 판(323a)과 케이스(321)의 상측판의 사이와, 제2 판(323b)과 케이스(321)의 하측판의 사이의 각각에서 복수 개의 판(323a, 323b)의 사이에 형성된 공진과 상이한 TEM 모드의 공진이 형성된다.

히터 조립체의 공진부(320)에서 3중의 공진이 발생함에 따라 에어로졸 생성 물품(10)을 더 효과적으로 균일하게 가열할 수 있다.

도 13은 도 11a에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체에 의해 가열되는 에어로졸 생성 물품의 가열 밀도 분포를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 13에 도시된 가열 밀도 분포는 에어로졸 생성 물품의 가열되어 에어로졸 생성 물품의 각 영역에서의 단위 체적당 온도 에너지(W/㎥)를 나타낸다.

복수 개의 판(323a, 323b)의 타단에서 공진 피크가 형성되어 다른 영역에 비해 강한 전기장이 발생할 수 있다. 에어로졸 생성 물품의 전기장에 의해 열을 발생할 수 있는 유전체가 포함된 담배 로드(11)가 공진부(320)에서 전기장이 가장 강한 영역에 대응하도록 배치되므로, 담배 로드(11)의 부분이 가장 높은 온도로 가열될 수 있다.

도 14는 다른 실시예에 따른 히터 조립체를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 14에 도시된 공진부(320)는 복수 개의 판이 3개라는 점에서 복수 개의 판이 2개인 도 6에 도시된 실이예와 차이점이 있을 뿐 나머지 구성들은 실질적으로 동일한다. 따라서, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하고, 차이점을 위주로 후술한다.

공진부(320)의 복수 개의 판은 수용 공간(320h)에 수용되는 에어로졸 생성 물품의 둘레방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 제1 판(323a)과 제2 판(323b)과 제3 판(323c)을 포함할 수 있다.

복수 개의 판은 케이스(321)에 수용된 에어로졸 생성 물품의 길이방향의 중심축(X)을 기준으로 원주방향으로 이격되도록 3개가 배치된다. 실시예들은 복수 개의 판의 개수에 의해 제한되지 않으며, 복수 개의 판의 개수는 예를 들어 또는 4개 이상일 수 있다.

제1 판(323a)과 제2 판(323b)과 제3 판(323c)과 연결부(322)가 서로 연결됨으로써 공진기 조립체가 완성될 수 있다.

제1 판(323a)과 제2 판(323b)과 제3 판(323c)의 각각의 타단은 서로 이격됨으로써 케이스(321)의 제1 개구(321a)를 향하여 개방되므로, 제1 판(323a)과 제2 판(323b)과 제3 판(323c)의 타단에서 개방된 단부가 형성될 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b, 323c)은 케이스(321)의 길이방향을 향하여 연장한다. 복수 개의 판의 적어도 일부분은 에어로졸 생성 물품이 수용되는 수용 공간(320h)의 길이방향의 중심으로부터 외측을 향하여 돌출하도록 만곡될 수 있다. 제1 판(323a)과 제2 판(323b)과 제3 판(323c)의 각각은 에어로졸 생성 물품의 다른 영역을 둘러싸도록 에어로졸 생성 물품의 원주방향으로 만곡되며 연장할 수 있다.

복수 개의 판(323a, 323b, 323c)이 에어로졸 생성 물품의 외주면을 따라 이격되게 배치되고 원주방향으로 만곡되게 형성되는 구조에 의하면 공진부(320)에서 더욱 균일한 전기장이 형성되므로, 히터 조립체가 에어로졸 생성 물품(10)을 균일하게 가열할 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.

10, 20: 에어로졸 생성 물품
300: 히터 조립체
320: 공진부
311: 커플러
321a: 제1 개구
321b: 제2 개구
321: 케이스
322: 연결부
323a: 제1 판
323b: 제2 판

Claims

지정된 주파수 대역의 마이크로파를 생성하는 발진부;
마이크로파를 공진시켜 전기장을 생성하는 공진부; 및
생성된 마이크로파를 상기 공진부로 전달하기 위한 커플러;를 포함하고,
상기 공진부는,
에어로졸 생성 물품을 수용하기 위한 수용 공간, 상기 에어로졸 생성 물품이 삽입될 수 있는 제1 개구를 포함하는 케이스;
상기 수용 공간에 수용된 상기 에어로졸 생성 물품의 둘레방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 복수 개의 판들; 및
상기 복수 개의 판들과 상기 케이스를 연결하고, 상기 제1 개구와 마주보는 위치에 상기 제1 개구와 대응되는 제2 개구를 포함하는 연결부;를 포함하는, 히터 조립체.
제1 항에 있어서,
상기 제1 개구 및 상기 제2 개구는 유체연통되도록 형성되고, 상기 제2 개구의 형상 및 크기는 상기 제1 개구의 형상 및 크기에 대응되는, 히터 조립체.
제1 항에 있어서,
상기 복수 개의 판들 사이에 탈착 가능하게 배치되며, 상기 에어로졸 생성 물품을 상기 수용 공간으로부터 추출하는 추출기를 포함하는, 히터 조립체.
제3 항에 있어서,
상기 추출기는 일단이 폐쇄되고 타단이 개방되며, 상기 타단은 상기 추출기의 외주면으로부터 외측으로 돌출된 스토퍼를 포함하는, 히터 조립체.
제4 항에 있어서,
상기 추출기의 상기 일단으로부터 상기 타단까지의 길이는 상기 에어로졸 생성 물품의 길이에 대응되도록 형성되는, 히터 조립체.
제3 항에 있어서,
상기 추출기는 상기 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 공동을 포함하고, 상기 추출기의 외주면에는 상기 공동과 상기 수용 공간을 연통하는 적어도 하나의 홀부가 형성되는, 히터 조립체.
제6 항에 있어서,
상기 에어로졸 생성 물품은 담배 로드 및 필터 로드를 포함하고, 상기 홀부는 상기 담배 로드에 대응되는 위치에 형성되는, 히터 조립체.
제1 항에 있어서,
상기 복수 개의 판들의 일단은 상기 연결부에 연결되고, 상기 복수 개의 판들의 타단은 서로 이격되어 개방된, 히터 조립체.
제8 항에 있어서,
상기 복수 개의 판들의 상기 일단은 상기 제2 개구의 둘레를 따라 배치되고, 상기 판들의 상기 타단은 상기 케이스의 상기 개구를 향하도록 배치되는, 히터 조립체.
제8 항에 있어서,
상기 복수 개의 판은 상기 에어로졸 생성 물품의 길이방향을 향하여 연장하고,
상기 복수 개의 판의 적어도 일부분은 상기 에어로졸 생성 물품의 길이방향의 중심으로부터 외측을 향하여 돌출하도록 만곡되는, 히터 조립체.
제8 항에 있어서,
상기 케이스와 상기 복수 개의 판이 서로 이격되고 상기 케이스와 상기 복수 개의 판의 사이에 배치되는 유전체를 더 포함하는, 히터 조립체.
제11 항에 있어서,
상기 유전체의 일단은 상기 복수 개의 판들의 타단으로부터 상기 제1 개구를 향하여 돌출되는 히터 조립체.
제12 항에 있어서,
상기 에어로졸 생성 물품은 담배 로드 및 필터 로드를 포함하고, 상기 필터 로드에 접하는 상기 담배 로드의 전방 단부는 상기 판들의 타단과 상기 유전체의 일단 사이에 배치되는 히터 조립체.
제1 항에 있어서,
상기 커플러는 상기 케이스를 관통하여 상기 복수 개의 판들의 어느 하나에 접촉하는, 히터 조립체.
에어로졸 생성 물품이 삽입되는 삽입구를 포함하는 하우징; 및
상기 삽입구를 통해 삽입된 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하기 위한 히터 조립체를 포함하고,
상기 히터 조립체는,
지정된 주파수 대역의 마이크로파를 생성하는 발진부;
마이크로파를 공진시켜 전기장을 생성하는 공진부; 및
생성된 마이크로파를 상기 공진부로 전달하기 위한 커플러;를 포함하고,
상기 공진부는,
상기 에어로졸 생성 물품을 수용하기 위한 수용 공간, 상기 에어로졸 생성 물품이 삽입될 수 있는 제1 개구를 포함하는 케이스;
상기 수용 공간에 수용된 상기 에어로졸 생성 물품의 둘레방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 복수 개의 판들; 및
상기 복수 개의 판들과 상기 케이스를 연결하고, 상기 제1 개구와 마주보는 위치에 상기 제1 개구와 대응되는 제2 개구를 포함하는 연결부;를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.