KR20240033628A - 에어로졸 발생 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

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KR20240033628A
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aerosol generating
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김용환
권영범
임헌일
김동성
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주식회사 케이티앤지
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Abstract

일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치는, 궐련을 가열하는 히터, 히터의 동작과 관련된 센서부, 및 히터의 가열 이벤트 개시 시 센서부를 초기화하고, 초기화된 센서부와 통신을 시도하여 정상 여부를 확인하고, 센서부와 통신이 비정상으로 판단되는 경우, 센서부와 통신을 재시도하는 마이크로 컨트롤러 유닛을 포함한다.

Description

에어로졸 발생 장치 및 그 동작 방법{Aerosol generating device and method for operating the same}
본 개시는 에어로졸 발생 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 에어로졸 발생 장치의 초기화 기능에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련을 대체하는 흡연 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
에어로졸 생성 장치는 컨트롤러 및 센서부 등과 같은 복수의 하드웨어들을 포함한다. 복수의 하드웨어들은 소정의 통신 방식에 의해 상호 데이터 통신을 수행한다. 하드웨어들 사이의 통신이 비정상적으로 수행되는 경우, 에어로졸 생성 장치가 오동작할 수 있다. 예를 들어, 히터의 온도 센서가 오동작하는 경우, 궐련을 목표 온도로 가열하지 못하게 되어 사용자에게 최적의 무화량 및 풍미감을 제공하지 못할 수 있다.
본 개시는 에어로졸 생성 장치의 오동작을 방지할 수 있는 에어로졸 생성 장치 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
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 에어로졸 발생 장치는, 궐련을 가열하는 히터, 상기 히터의 동작과 관련된 센서부, 및 상기 히터의 가열 이벤트 개시 시 상기 센서부를 초기화하고, 상기 초기화된 센서부와 통신을 시도하여 정상 여부를 확인하고, 상기 센서부와 통신이 비정상으로 판단되는 경우, 상기 센서부와 통신을 재시도하는 마이크로 컨트롤러 유닛을 포함한다.
상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 센서부와 시리얼 데이터 라인 및 시리얼 클락 라인을 통해 I2C(Inter Integrated Circuit) 통신 방식으로 통신하고, 전원 라인을 통해 상기 센서부에 전원을 공급할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 전원을 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경하고, 상기 시리얼 데이터 라인의 신호 및 상기 시리얼 클락 라인의 신호를 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경함으로써, 상기 센서부를 초기화할 수 있다.
상기 센서부는, 온도 센서, 및 퍼프 인식 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 센서부와 통신이 정상으로 판단되는 경우, 상기 히터의 가열 동작을 유지할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 재시도한 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하고, 상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 미만인 경우, 상기 센서부와 통신이 정상으로 판단하고, 상기 히터의 가열 동작을 유지시킬 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하고, 상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 상기 센서부와 통신이 비정상으로 판단하고, 상기 히터의 가열 동작을 중지시킬 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러 유닛의 제어하에 상기 히터의 가열 동작을 수행하도록 하는 전기 신호를 제공하는 가열 IC를 더 포함하고, 상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 히터의 가열 개시 시 상기 가열 IC를 초기화하고, 상기 초기화된 가열 IC와 통신을 시도하여 정상 여부를 확인하고, 상기 가열 IC와 통신이 비정상으로 판단되는 경우, 상기 가열 IC와 통신을 재시도할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 가열 IC와 시리얼 데이터 라인 및 시리얼 클락 라인을 통해 I2C(Inter Integrated Circuit) 통신 방식으로 통신하고, 전원 라인을 통해 상기 가열 IC에 전원을 공급할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 전원을 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경하고, 상기 시리얼 데이터 라인의 신호 및 상기 시리얼 클락 라인의 신호를 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경함으로써, 상기 가열 IC를 초기화할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 동작 방법은, 상기 히터의 가열 이벤트 개시 시 상기 센서부를 초기화하는 단계, 상기 초기화된 센서부와 통신을 시도하여 정상 여부를 확인하는 단계, 상기 센서부와 통신이 정상으로 판단되는 경우, 상기 히터의 가열 동작을 유지하는 단계, 상기 센서부와 통신이 비정상으로 판단되는 경우, 상기 센서부와 통신을 재시도하는 단계, 및 상기 센서부와 통신을 재시도한 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 센서부는, 시리얼 데이터 라인 및 시리얼 클락 라인을 통해 I2C(Inter Integrated Circuit) 통신 방식으로 제어 신호를 수신하고, 전원 라인을 통해 전원을 공급받을 수 있다.
상기 센서를 초기화하는 단계는, 상기 전원을 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경하고, 상기 시리얼 데이터 라인의 신호 및 상기 시리얼 클락 라인의 신호를 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경할 수 있다.
상기 재시도한 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하는 단계는, 상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 미만인 경우, 상기 센서부와 통신이 정상으로 판단하고, 상기 히터의 가열 동작을 유지시킬 수 있다.
상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하는 단계는, 상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 상기 센서부와 통신이 비정상으로 판단하고, 상기 히터의 가열 동작을 중지시킬 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치 및 그 동작 방법은, 가열 이벤트 개시 시 하드웨어들 사이의 통신 라인을 초기화함으로써, 에어로졸 생성 장치의 오동작을 방지할 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 일부 실시예에 따른 히터를 포함하는 에어로졸 생성 장치를 구성하는 요소들을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 4는 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 5a 및 도 5b는 궐련의 예들을 도시한 도면들이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 개략적인 블록도이다.
도 7은 마이크로 컨트롤러 유닛과 센서부 사이의 통신 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치에 인가되는 시리얼 데이터 라인과 시리얼 클락 라인의 타이밍도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 개략적인 블록도이다.
도 10은 마이크로 컨트롤러 유닛과 가열 IC 사이의 통신 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 또 다른 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 블록 도이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 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 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 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.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일부 실시예에 따른 히터를 포함하는 에어로졸 생성 장치를 구성하는 요소들을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(100)는 히터(110), 코일(120), 배터리(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 도 1에 도시되는 요소들 외에 다른 범용적인 요소들이 에어로졸 생성 장치(100)에 더 포함될 수 있다.
에어로졸 생성 장치(100)는 유도 가열(induction heating) 방식으로 에어로졸 생성 장치(100)에 수용되는 궐련을 가열함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다. 유도 가열 방식은 외부 자기장에 의해 발열하는 자성체에 주기적으로 방향이 변하는 교번 자기장(alternating magnetic　field)을 인가하여 자성체를 발열시키는 방식을 의미할 수 있다.
자성체에 교번 자기장이 인가되는 경우, 자성체에는 와류손(eddy current loss) 및 히스테리시스손(hysteresis loss)에 따른 에너지 손실이 발생할 수 있고, 손실되는 에너지가 열에너지로서 자성체로부터 방출될 수 있다. 자성체에 인가되는 교번 자기장의 진폭 또는 주파수가 클수록 자성체로부터 많은 열에너지가 방출될 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)는 자성체에 교번 자기장을 인가함으로써 자성체로부터 열에너지를 방출시킬 수 있고, 자성체로부터 방출되는 열에너지를 궐련에 전달할 수 있다.
외부 자기장에 의해 발열하는 자성체는 서셉터(susceptor)일 수 있다. 서셉터는 조각, 박편 또는 스트립 등의 형상으로 궐련 내부에 포함되는 대신, 에어로졸 생성 장치(100)에 구비될 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성 장치(100)의 내부에 배치되는 히터(110)의 적어도 일부가 서셉터 물질로 형성될 수 있다.
서셉터 물질의 적어도 일부는 강자성체(ferromagnetic　substance)로 형성될 수 있다. 예를 들면, 서셉터 물질은 금속 또는 탄소를 포함할 수 있다. 서셉터 물질은 페라이트(ferrite), 강자성 합금(ferromagnetic　alloy), 스테인리스강(stainless steel) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 서셉터 물질은 흑연(graphite), 몰리브덴(molybdenum), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 니오븀(niobium), 니켈 합금(nickel alloy), 금속 필름(metal film), 지르코니아(zirconia) 등과 같은 세라믹, 니켈(Ni)이나 코발트(Co) 등과 같은 전이 금속, 붕소(B)나 인(P)과 같은 준금속 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(100)는 궐련을 수용할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)에는 궐련을 수용하기 위한 공간이 형성될 수 있다. 궐련을 수용하기 위한 공간에는 히터(110)가 배치될 수 있다. 히터(110)는 내부에 궐련을 수용하기 위한 수용공간이 형성되는 원통 형상을 가질 수 있다. 따라서, 궐련이 에어로졸 생성 장치(100)에 수용되는 경우 궐련은 히터(110)의 수용공간에 수용될 수 있고, 궐련의 외측면의 적어도 일부를 둘러싸는 위치에 히터(110)가 배치될 수 있다.
히터(110)는 에어로졸 생성 장치(100)에 수용되는 궐련의 외측면의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 예를 들면, 궐련에 포함되는 담배 매질의 위치에 대응되는 위치에서 히터(110)가 궐련의 외측면의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 그에 따라, 히터(110)로부터 궐련에 포함되는 담배 매질에 열이 보다 효율적으로 전달될 수 있다.
히터(110)는 에어로졸 생성 장치(100)에 수용되는 궐련을 가열할 수 있다. 전술한 바와 같이, 히터(110)는 유도 가열 방식으로 궐련을 가열할 수 있다. 히터(110)는 외부 자기장에 의해 발열하는 서셉터 물질을 포함할 수 있고, 에어로졸 생성 장치(100)는 히터 (110)에 교번 자기장을 인가할 수 있다.
코일(120)이 에어로졸 생성 장치(100)에 구비될 수 있다. 코일(120)은 히터 (110)에 교번 자기장을 인가할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)로부터 코일(120)에 전력이 공급되는 경우 코일(120) 내부에 자기장이 형성될 수 있다. 코일(120)에 교류 전류가 인가되는 경우 코일(120) 내부에 형성되는 자기장의 방향은 지속적으로 변경될 수 있다. 히터 (110)가 코일(120) 내부에 위치하여 주기적으로 방향이 변하는 교번 자기장에 노출되는 경우, 히터 (110)가 발열할 수 있고, 히터 (110)에 수용되는 궐련이 가열될 수 있다.
코일(120)은 히터 (110)의 외측면을 따라 권선될 수 있다. 코일(120)은 에어로졸 생성 장치(100)의 외부 하우징의 내면을 따라 권선될 수 있다. 코일(120)이 권선되어 형성되는 내부 공간에 히터 (110)가 위치할 수 있고, 코일(120)에 전력이 공급되는 경우 코일(120)에 의해 생성되는 교번 자기장이 히터 (110)에 인가될 수 있다.
코일(120)은 에어로졸 생성 장치(100)의 길이 방향으로 연장될 수 있다. 코일(120)은 길이 방향을 따라 적정한 길이로 연장될 수 있다. 예를 들면, 코일(120)은 히터 (110)의 길이에 대응되는 길이로 연장될 수 있고, 또는 히터 (110)의 길이보다 긴 길이로 연장될 수 있다.
코일(120)은 히터 (110)에 교번 자기장을 인가하기에 적합한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 코일(120)은 히터 (110)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 이와 같은 코일(120)의 크기 및 배치에 의해 코일(120)의 교번 자기장이 히터 (110)에 인가되는 효율이 향상될 수 있다.
코일(120)에 의해 형성되는 교번 자기장의 진폭 또는 주파수가 변경되는 경우 히터 (110)가 궐련을 가열하는 정도 또한 변경될 수 있다. 코일(120)에 의한 자기장의 진폭 또는 주파수는 코일(120)에 인가되는 전력에 의해 변경될 수 있으므로, 에어로졸 생성 장치(100)는 코일(120)에 인가되는 전력을 조정함으로써 궐련의 가열을 제어할 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 생성 장치(100)는 코일(120)에 인가되는 교류 전류의 진폭 및 주파수를 제어할 수 있다.
하나의 예시로서, 코일(120)은 솔레노이드(solenoid)로 구현될 수 있다. 코일(120)은 에어로졸 생성 장치(100)의 외부 하우징의 내면을 따라 권선되는 솔레노이드일 수 있고, 솔레노이드의 내부 공간에 히터 (110) 및 궐련이 위치할 수 있다. 솔레노이드를 구성하는 도선의 재질은 구리(Cu)일 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 아연(Zn) 및 니켈(Ni) 중 어느 하나, 또는 적어도 하나를 포함하는 합금이 솔레노이드를 구성하는 도선의 재질이 될 수 있다.
배터리(130)는 에어로졸 생성 장치(100)에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(130)는 코일(120)에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(130)는 에어로졸 생성 장치(100)에 직류를 공급하는 배터리 및 배터리로부터 공급되는 직류를 코일(120)에 공급되는 교류로 변환하는 변환부를 포함할 수 있다.
배터리(130)는 에어로졸 생성 장치(100)에 직류를 공급할 수 있다. 배터리는 리튬인산철(LiFePO4) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 배터리는 산화 리튬 코발트(LiCoO2) 배터리, 리튬 티탄산염 배터리 등일 수 있다.
변환부(미도시)는 배터리로부터 공급되는 직류에 대한 필터링을 수행하여 코일(120)에 공급되는 교류를 출력하는 저역 통과 필터(low-pass filter)를 포함할 수 있다. 변환부는 배터리로부터 공급되는 직류를 증폭하기 위한 증폭기(amplifier)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 변환부는 D급 증폭기(class-D amplifier)의 부하 네트워크를 구성하는 저역 통과 필터를 통해 구현될 수 있다.
제어부(140)는 코일(120)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 제어부(140)는 코일(120)에 공급되는 전력이 조정되도록 배터리(130)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는 히터 (110)의　온도에 기초하여 히터 (110)가 궐련을 가열하는　온도를 일정하게 유지하기 위한 제어를 수행할 수 있다.
제어부(140)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장되는 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 제어부(140)는 복수 개의 프로세싱 엘리먼트들(processing elements)로 구성될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(100)에서, 히터 (110)가 궐련을 가열하는　온도를 일정하게 유지하기 위해, 또는 궐련을 가열하는　온도를 특정 가열 프로파일(heating profile)에 따라 변경시키기 위해, 히터 (110)의　온도가 측정될 수 있다.
도 2 내지 도 4는 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12) 및 히터(13)를 포함한다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 증기화기(14)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 공간에는 궐련(2)이 삽입될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 에어로졸 생성 장치(1)에는 본 실시 예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 2 내지 도 4에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(1)에 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에는 에어로졸 생성 장치(1)에 히터(13)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(13)는 생략될 수도 있다.
도 2에는 배터리(11), 제어부(12) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 배터리(11), 제어부(12), 증기화기(14) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 4에는 증기화기(14) 및 히터(13)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 구조는 도 2 내지 도 4에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(1)의 설계에 따라, 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 증기화기(14)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13) 및/또는 증기화기(14)를 작동시켜, 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13) 및/또는 증기화기(14)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(2)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13)를 가열할 수 있다.
배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11)는 히터(13) 또는 증기화기(14)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12)는 배터리(11), 히터(13) 및 증기화기(14)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12)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 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(13)는 배터리(11)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 히터(13)는 궐련의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(13)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(13)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(13)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(13)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(13)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(1)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(13)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(13)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, 히터(13)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(2)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1)에는 히터(13)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(13)들은 궐련(2)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(2)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(13)들 중 일부는 궐련(2)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(2)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13)의 형상은 도 2 내지 도 4에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(14)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(2)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(1)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14)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(1)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(14)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14)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(14)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 증기화기(14) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서, 및 컬러 센서 등)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(1)는 컬러 센서를 이용하여, 궐련(2)의 종류 및/또는 궐련(2)의 습도 상태를 식별할 수 있고, 식별 결과에 따라 각각의 궐련(2)에 맞는 최적의 가열 프로파일을 선택하여 히터(13)를 동작시킬 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 궐련(2)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 2 내지 도 4에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(1)의 배터리(11)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(1)가 결합된 상태에서 히터(13)가 가열될 수도 있다.
일 실시예에 따른 궐련은 에어로졸 발생부, 담배 충전부, 냉각부 및 필터부(마우스 피스 또는 마우스 피스부) 중 적어도 하나를 포함한다. 예를 들어, 필터부는 통상적으로 아세테이트 필터일 수 있으며, 냉각부와 필터부에는 캡슐 및 향미제가 포함될 수 있다.
한편, 에어로졸 발생부와 담배 충전부의 재료, 순서, 길이는 특정 예로 한정되지 않고, 냉각부와 필터부의 재료, 길이도 특정 예로 한정되지 않는다.
에어로졸 생성 장치는, 에어로졸 발생부와 담배 충전부를 가열함으로써 니코틴을 동반한 에어로졸을 생성하고, 냉각부와 필터부를 거쳐 에어로졸이 외부로 토출된다.
예를 들어, 에어로졸 생성 장치는 궐련의 에어로졸 발생부와 담배 충전부 중 적어도 하나를 가열함으로써 에어로졸이 발생될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치는 궐련의 내부 또는 외부를 선택적 또는 총체적으로 가열할 수 있다.
이하, 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 궐련(2)의 예들을 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 궐련의 예들을 도시한 도면들이다.
도 5a를 참조하면, 궐련(2)은 담배 로드(21) 및 필터 로드(22)를 포함한다.
도 5a에는 필터 로드(22)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(22)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(22)는 에어로졸을 냉각하는 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(22)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(2)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.
궐련(2)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, 궐련(2)은 하나의 래퍼(24)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(2)은 2 이상의 래퍼(24)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(241)에 의하여 담배 로드(21)가 포장되고, 래퍼들(242, 243, 244)에 의하여 필터 로드(22)가 포장될 수 있다. 그리고, 단일 래퍼(245)에 의하여 궐련(2) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 필터 로드(22)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(2)이 연소되는 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(210)가 히터(13)에 의하여 가열되면, 궐련(2)이 연소될 가능성이 있다. 구체적으로, 담배 로드(310)에 포함된 물질들 중 어느 하나의 발화점 이상으로 온도가 상승될 경우, 궐련(2)이 연소될 수 있다. 이러한 경우에도, 제5 래퍼(245)는 불연성 물질을 포함하므로, 궐련(2)이 연소되는 현상이 방지될 수 있다.
담배 로드(21)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(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 들어, 담배 로드(21)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(21)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(21)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(21)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(21)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 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 들어, 필터 로드(22)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(22)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 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(13)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(22)의 제2 세그먼트는 히터(13)가 담배 로드(21)를 가열함으로써 생성된 에어로졸을 냉각시킨다. 따라서, 사용자는 적당한 온도로 냉각된 에어로졸을 흡입할 수 있다.
제2 세그먼트의 길이 또는 직경은 궐련(2)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(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.
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(21)에서 생성된 에어로졸은 필터 로드(22)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(22)에는 적어도 하나의 캡슐(23)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(23)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 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 5b를 참조하면, 궐련(3)은 전단 플러그(33)를 더 포함할 수 있다. 전단 플러그(33)는 담배 로드(31)에 있어서, 필터 로드(32)에 대향하는 일 측에 위치할 수 있다. 전단 플러그(33)는 담배 로드(31)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(31)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(도 1 내지 도 3의 1)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
필터로드(32)는 제1 세그먼트(321) 및 제2 세그먼트(322)를 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 세그먼트(321)는 도 5a의 필터 로드(22)의 제1 세그먼트에 대응될 수 있고, 제2 세그먼트(322)는 도 5a의 필터 로드(22)의 제3 세그먼트에 대응될 수 있다.
궐련(3)의 직경 및 전체 길이는 도 5a의 궐련(2)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.
궐련(3)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)가 포장되고, 제2 래퍼(352)에 의하여 담배 로드(31)가 포장되고, 제3 래퍼(353)에 의하여 제1 세그먼트(321)가 포장되고, 제4 래퍼(354)에 의하여 제2 세그먼트(322)가 포장될 수 있다. 그리고, 제5 래퍼(355)에 의하여 궐련(3) 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. 천공(36)은 도 2 및 도 3에 도시된 히터(13)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 있고, 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 있고, 바람직하게는 50.3um일 수 있다. 또한, 제1 래퍼(351)의 금속 호일의 두께는 6um~7um의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 6.3um일 수 있다. 또한, 제1 래퍼(351)의 평량은 50g/m2~55g/m2의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 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 있고, 바람직하게는 78um일 수 있다. 또한, 제2 래퍼(352)의 평량은 20g/m2~25g/m2의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 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 있고, 바람직하게는 68um일 수 있다. 또한, 제3 래퍼(353)의 평량은 20g/m2~25g/m2의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 21g/m2일 수 있다.
제 4 래퍼(354)는 PLA 합지로 제작될 수 있다. 여기에서, PLA 합지는 종이 층, PLA 층 및 종이 층을 포함하는 3겹의 종이를 의미한다. 예를 들어 제4 래퍼(354)의 두께는 100um~120um의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 110um일 수 있다. 또한, 제4 래퍼(354)의 평량은 80g/m2~100g/m2의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 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 의미한다. 예를 들어, 제5 래퍼(355)의 평량은 57g/m2~63g/m2의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 60g/m2일 수 있다. 또한, 제5 래퍼(355)의 두께는 64um~70um의 범위 내에 포함될 수 있고, 바람직하게는 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 있고, 바람직하게는 4.0~6.0의 범위 내에 포함될 수 있다. 더 바람직하게는, 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 있고, 바람직하게는 25000~30000의 범위 내에 포함될 수 있다. 더 바람직하게는, 전단 플러그(33)의 토탈 데니어는 28000일 수 있다.
또한, 필요에 따라, 전단 플러그(33)는 적어도 하나의 채널을 포함할 수 있고, 채널의 단면 형상은 다양하게 제작될 수 있다.
담배 로드(31)는 도 5a를 참조하여 상술한 담배 로드(21)와 대응될 수 있다. 따라서, 이하에서는 담배 로드(31)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
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 있고, 바람직하게는 8.0~10.0의 범위 내에 포함될 수 있다. 더 바람직하게는, 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 있고, 바람직하게는 25000일 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 개략적인 블록도이다. 도 7은 마이크로 컨트롤러 유닛과 센서부 사이의 통신 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치에 인가되는 시리얼 데이터 라인과 시리얼 클락 라인의 타이밍도이다.
도 6을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(600)는 마이크로 컨트롤러 유닛(610), 센서부(620), 히터(630), 및 배터리(640)를 포함한다. 이 때, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 도 1의 제어부(140)와 도 2 내지 도 4의 제어부(12)에 대응될 수 있다. 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치(600)의 구성 요소들이 이에 제한되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 다른 구성 요소가 추가되거나, 적어도 하나의 구성 요소가 생략될 수도 있다.
일 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 센서부(620)와 소정의 통신 방식으로 데이터 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 센서부(620)와 I2C(Inter Integrated Circuit; I2C) 통신 방식에 근거하여 센서부(620)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. I2C 통신 방식에 대해서는 도 7, 도 8, 및 도 10을 참조하여 후술한다.
일 실시예에 따른 센서부(620)는 온도 센서(도 12의 1222) 및 퍼프 센서(도 12의 1226)를 포함할 수 있다.
온도 센서는 히터(630)의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 히터(630)와 접촉한 상태로 온도를 측정하는 접촉식 온도 센서이거나, 히터(630)와 접촉하지 않은 상태로 온도를 측정하는 비접촉식 온도 센서일 수 있다. 접촉식 온도 센서는, 써모커플(thermocouple), RTD(resistance temperature detector), 써미스터(thermistor) 또는 온도 라벨일 수 있고, 비접촉식 온도 센서는, 적외선 온도 센서일 수 있다. 실시 예에서, 온도 센서는 히터(630)의 온도를 측정하는 것으로 설명하지만, 이에 한정되지 않고, 히터(630)의 주위 또는 인접한 위치에서의 온도를 측정할 수도 있다.
퍼프 센서는 기류 통로 또는 기류 채널의 다양한 물리적 변화에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전압 변화 및 압력 변화 중 어느 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 사용자의 퍼프 센싱 시 히터(630)는 예열 모드에서 동작모드로 전환될 수 있다.
히터(630)는 에어로졸 생성 물품의 적어도 일부를 가열할 수 있다. 히터(630)는 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 다양한 유형의 히터일 수 있다. 히터(630)는 마이크로 컨트롤러 유닛(610)의 제어에 따라 전력이 공급되어 궐련의 적어도 일부를 가열할 수 있다. 궐련의 적어도 일부는 에어로졸 생성 물질 및 담배 물질 중 적어도 하나를 포함하는 담배 로드를 의미할 수 있다. 일 실시 예에서, 히터(630)는 예열 구간 및 가열 구간에 대응하는 온도 프로파일에 따라 마이크로 컨트롤러 유닛(610)을 통해 전력을 공급받을 수 있다.
배터리(640)는 에어로졸 생성 장치(600)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리(640)는 히터(630)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(640)는 에어로졸 생성 장치(600) 내에 구비된 다른 하드웨어 구성들, 즉, 마이크로 컨트롤 유닛(610) 및 센서부(620)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(640)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리(640)는 리튬폴리머(LiPoly) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 에어로졸 생성 장치(600)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 히터(630)의 가열 이벤트가 개시되는 경우 센서부(620)를 초기화할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 사용자 입력부(도 12의 1260)를 통해 사용자의 가열 명령이 입력되는 경우, 삽입 감지 센서(도 12의 1224)에 의해 궐련 삽입이 감지되는 경우, 및 퍼프 센서(도 12의 1226)에 의해 사용자의 퍼프가 감지되는 경우 중 어느 하나에 해당하는 경우, 히터(630)의 가열 이벤트를 개시할 수 있다.
에어로졸 생성 장치(600)에 있어서, 히터(630)의 가열 동작은 궐련의 무화량 및 풍미감을 결정하는 직접적인 요인으로 작용하므로, 히터(630)의 정상적인 동작 수행은 중요하다.
한편, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 온도 센서를 이용하여, 히터(630)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지하는지 검출할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 퍼프 센서를 이용하여 사용자의 퍼프를 센싱한 후 히터(630)의 모드를 예열모드에서 동작모드로 전환하거나, 퍼프 센서를 이용하여 퍼프 횟수를 카운트한 후 퍼프 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하면 히터(630)에 전력 공급을 중단할 수도 있다. 이와 같이, 히터(630)의 정상적인 동작 수행을 위해서 센서부(620)의 정상적인 동작이 선결적으로 보장될 필요가 있다. 이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 센서부(620)의 정상적인 동작을 보장하기 위한 초기화 방법에 대해 설명한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 센서부(620)는 데이터 리드(read) 및 액세스(access)가 가능하도록 시리얼 데이터 라인(SDAL) 및 시리얼 클락 라인(SCLL)으로 연결될 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 센서부(620)는, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)으로부터 센서부(620)로 전원을 공급하기 위한 전원 라인(VDDL)으로 연결될 수 있다. 이 때, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 배터리(도 6의 640)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 아이스퀘어씨(Inter Integrated Circuit; I2C) 통신방식에 근거하여 센서부(620)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. I2C 통신방식은 양방향성 2-와이어 통신방식으로써, 데이터 통신을 위한 시리얼 데이터 라인(SDAL)과 데이터 통신의 동기화를 위한 시리얼 클락 라인(SCL)으로 이루어진다. 데이터 버스에 접속된 하드웨어(즉, 센서부(620))들은 고유의 어드레스에 의해서 식별되어 데이터를 송수신할 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 센서부(620)를 초기화하기 위해, 리셋 표시자(RST)를 전송할 수 있다. 전원 라인(VDDL) 상의 신호가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경되었다가 다시 하이 레벨로 복귀할 수 있다. 즉, 센서부(620)를 초기화하는 동안, 전원 공급이 차단(또는, 리부팅)될 수 있다.
또한, 시리얼 데이터 라인(SDLL) 및 시리얼 클락 라인(SCLL) 상의 신호가 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경되었다가 다시 로우 레벨로 복귀할 수 있다. 즉, 센서부(620)를 초기화하는 동안, 시리얼 데이터 라인(SDLL) 및 시리얼 클락 라인(SCLL) 상의 신호가 비활성화될 수 있다.
이와 같이, 센서부(620)를 초기화하기 위하여, 전원을 차단(또는, 리부팅)하는 것에 그치지 않고, 통신 선로 상의 신호를 비활성화시킴으로써, 초기화 안정성을 증가시키는 효과를 기대할 수 있다.
이후, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)으로부터 시리얼 클럭 라인(SCLL)으로 클럭 신호와 시리얼 데이터 라인(SDLL)으로 시작(S) 신호 및 데이터(D)가 인가되고 센서부(620)는 시리얼 데이터 라인(SDLL)으로 긍정 응답 신호(Acknowledge signal; ACK)와 유효 데이터를 전송할 수 있다. 이후 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 시리얼 데이터 라인(SDLL)을 통해 센서부(620)로 긍정 응답 신호 (ACK)와 정지(P) 신호를 보낼 수 있다.
시작(S) 신호는 시리얼 클락 라인(SCLL) 상의 신호가 하이 레벨로 존재할 때, 시리얼 데이터 라인(SDAL) 상의 신호가 하이 레벨에서 로우 레벨로 전이될 수 있다. 시작(S) 신호에 의해 개시된 후에, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 어드레스(ADR)를 전송하며, 상기 어드레스(ADR) 다음에 데이터 전달의 방향을 나타내는 판독/기록 표시자(R/W)를 전송할 수 있다.
어드레스(ADR)와 판독/기록 표시자(R/W)를 전달한 후, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 시리얼 데이터 라인(SDAL)을 하이 레벨로 전이시킬 수 있다. 센서부(620)가 자신의 어드레스(ADR)를 인식하면, 상기 센서부(620)는 상기　I2C　인터페이스 상의 신호를 풀-다운 시킴으로써, 긍정 응답 신호(ACK)를 상기 마이크로 컨트롤러 유닛(610)으로 전송할 수 있다. 한편, 어드레스(ADR)를 인식하지 않는 센서부(620)는 로우 레벨로 존재하지 않음으로써 부정 응답 신호(NCK)를 마이크로 컨트롤러 유닛(610)으로 전송할 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(610)에 긍정 응답 신호(ACK)가 전송되면, 마이크로 컨트롤러 유닛(610) 또는 해당 센서부(620)는 데이터(D)를 전송할 수 있다. 상기 데이터 전달의 방향이 판독(R) 방향이면, 해당 센서부(620)가 마이크로 컨트롤러 유닛(610)으로 데이터(D)를 전송하고, 기록(W) 방향이면 마이크로 컨트롤러 유닛(610)이 해당 센서부(620)로 데이터(D)를 전송할 수 있다. 데이터(D)를 전송하는 전송 디바이스(마이크로 컨트롤러 유닛(610) 또는 센서부(620))에 긍정 응답 신호(ACK)가 수신되면, 상기 전송 디바이스는 데이터(D)를 수신하는 수신 디바이스(센서부(620) 또는 마이크로 컨트롤러 유닛(610))에 추가 데이터를 전송할 수 있다.
이러한 과정은 상기 전송 디바이스에 부정 응답 신호(NCK)가 수신될 때까지 계속될 수 있다. 이어서, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 데이터　통신을 다시 시작(S)하거나 종료(P)할 수 있다. 여기서, 상기 종료(P) 조건은 시리얼 클락 라인(SCLL) 상의 신호가 하이 레벨로 존재할 때, 시리얼 데이터 라인(SDAL) 상의 신호가 로우 레벨에서 하이 레벨로 전이될 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 초기화된 센서부(620)와 통신을 시도하여 정상 여부를 확인할 수 있다. 도 8에 도시하지 않았으나, I2C 통신 방식은 센서부(620)의 동작 상태를 나타내는 상태 지시자를 포함할 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 상태 지시자를 이용하여 센서부(620)와 통신의 정상 여부를 결정할 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(610)은, 센서부(620)와 통신이 정상으로 판단되는 경우, 히터(630)의 가열 동작을 유지할 수 있다. 다시 말해, 센서부(620)를 초기화하는 동안 히터(630)의 가열 동작이 잠시 중지되었다가, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 센서부(620) 사이의 통신이 정상으로 판단되는 경우, 히터(630)의 가열 동작이 재개할 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(610)은, 센서부(620)와 통신이 비정상으로 판단되는 경우, 센서부(620)와 통신을 재시도할 수 있다. 이 때, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 센서부(620)와 통신의 정상 여부를 재확인할 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(610)은, 센서부(620)와 통신을 재시도한 횟수가 기 설정된 횟수(예: 3회) 이상인지 여부를 판단하고, 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 미만인 경우, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 센서부(620) 사이의 통신이 정상인 것으로 판단하고, 히터(630)의 가열 동작을 유지시킬 수 있다.
한편, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은, 센서부(620)와 통신을 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하고, 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 센서부(620) 사이의 통신이 비정상인 것으로 판단하고, 히터(630)의 가열 동작을 중지시킬 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 개략적인 블록도이다. 도 10은 마이크로 컨트롤러 유닛과 가열 IC 사이의 통신 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10에 도시된 에어로졸 생성 장치(600_1)는 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 히터(630) 사이에 가열 IC(650)가 배치된다는 점에서, 도 6에 도시된 에어로졸 생성 장치(600)와 차이점이 있을 뿐, 나머지 구성들은 실질적으로 동일하다. 이하, 중복되는 설명은 생략하고, 가열 IC(650)를 중심으로 설명한다.
가열 IC(650)는 유도 가열 방식을 이용하는 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열 IC(650)는 마이크로 컨트롤러 유닛(610)의 제어 하에 히터(630)의 가열 동작을 수행하도록 전기 신호를 제공할 수 있다. 따라서, 히터(630)의 정상적인 동작 수행을 위해서 가열 IC(650)의 정상적인 동작이 선결적으로 보장될 필요가 있다. 이하, 도 8 및 도 10을 참조하여, 가열 IC(650)의 정상적인 동작을 보장하기 위한 초기화 방법에 대해 설명한다.
도 8 및 도 10을 참조하면, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 가열 IC(650)는 데이터 리드(read) 및 액세스(access)가 가능하도록 시리얼 데이터 라인(SDAL) 및 시리얼 클락 라인(SCLL)으로 연결될 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 가열 IC(650)는, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)으로부터 가열 IC(650)로 전원을 공급하기 위한 전원 라인(VDDL)으로 연결될 수 있다. 이 때, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 배터리(도 6의 640)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 가열 IC(650)를 초기화하기 위해, 리셋 표시자(RST)를 전송할 수 있다. 전원 라인(VDDL) 상의 신호가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경되었다가 다시 하이 레벨로 복귀할 수 있다. 즉, 가열 IC(650)를 초기화하는 동안, 전원 공급이 차단(또는, 리부팅)될 수 있다.
또한, 시리얼 데이터 라인(SDLL) 및 시리얼 클락 라인(SCLL) 상의 신호가 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경되었다가 다시 로우 레벨로 복귀할 수 있다. 즉, 가열 IC(650)를 초기화하는 동안, 시리얼 데이터 라인(SDLL) 및 시리얼 클락 라인(SCLL) 상의 신호가 비활성화될 수 있다.
이와 같이, 가열 IC(650)를 초기화하기 위하여, 전원을 차단(또는, 리부팅)하는 것에 그치지 않고, 통신 선로 상의 신호를 비활성화시킴으로써, 초기화 안정성을 증가시키는 효과를 기대할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이 때, 도 11에 도시된 실시예뿐만 아니라 도 1 내지 도 10에서 상술한 실시예들은 에어로졸 생성 장치의 동작 방법에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 에어로졸 생성 장치의 동작 방법은 히터(630)의 가열 이벤트 개시 시 센서부(620)를 초기화하는 단계(S10, S20), 초기화된 센서부(620)와 통신을 시도하여 정상 여부를 확인하는 단계(S30), 센서부(620)와 통신이 정상으로 판단되는 경우, 히터(630)의 가열 동작을 유지하는 단계(S40), 센서부(620)와 통신이 비정상으로 판단되는 경우, 센서부(620)와 통신을 재시도하는 단계(S50), 및 센서부(620)와 통신을 재시도한 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하는 단계(S60)를 포함한다.
구체적으로, 히터(630)의 가열 이벤트 개시 시 센서부(620)를 초기화하는 단계(S10, S20)에서, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 사용자 입력부(도 12의 1260)를 통해 사용자의 가열 명령이 입력되는 경우, 삽입 감지 센서(도 12의 1224)에 의해 궐련 삽입이 감지되는 경우, 및 퍼프 센서(도 12의 1226)에 의해 사용자의 퍼프가 감지되는 경우 중 어느 하나에 해당하는 경우, 히터(630)의 가열 이벤트를 개시할 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 센서부(620)는 데이터 리드(read) 및 액세스(access)가 가능하도록 시리얼 데이터 라인(SDAL) 및 시리얼 클락 라인(SCLL)으로 연결될 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 센서부(620)는, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)으로부터 센서부(620)로 전원을 공급하기 위한 전원 라인(VDDL)으로 연결될 수 있다. 이 때, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 배터리(도 6의 640)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
센서부(620)는, 시리얼 데이터 라인(SDAL) 및 시리얼 클락 라인(SCLL)을 통해 I2C(Inter Integrated Circuit) 통신 방식으로 마이크로 컨트롤러 유닛(610)으로부터 제어 신호를 수신하고, 전원 라인(VDDL)을 통해 전원을 공급받을 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 센서부(620)를 초기화하기 위해, 리셋 표시자(RST)를 전송할 수 있다. 전원 라인(VDDL) 상의 신호가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경되었다가 다시 하이 레벨로 복귀할 수 있다. 즉, 센서부(620)를 초기화하는 동안, 전원 공급이 차단(또는, 리부팅)될 수 있다. 또한, 시리얼 데이터 라인(SDLL) 및 시리얼 클락 라인(SCLL) 상의 신호가 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경되었다가 다시 로우 레벨로 복귀할 수 있다. 즉, 센서부(620)를 초기화하는 동안, 시리얼 데이터 라인(SDLL) 및 시리얼 클락 라인(SCLL) 상의 신호가 비활성화될 수 있다. 이와 같이, 센서부(620)를 초기화하기 위하여, 전원을 차단(또는, 리부팅)하는 것에 그치지 않고, 통신 선로 상의 신호를 비활성화시킴으로써, 초기화 안정성을 증가시키는 효과를 기대할 수 있다.
초기화된 센서부(620)와 통신을 시도하여 정상 여부를 확인하는 단계(S30)에서, I2C 통신 방식은 센서부(620)의 동작 상태를 나타내는 상태 지시자를 포함할 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 상태 지시자를 이용하여 센서부(620)와 통신의 정상 여부를 결정할 수 있다.
센서부(620)와 통신이 정상으로 판단되는 경우, 히터(630)의 가열 동작을 유지하는 단계(S40)에서, 센서부(620)를 초기화하는 동안 히터(630)의 가열 동작이 잠시 중지되었다가, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 센서부(620) 사이의 통신이 정상으로 판단되는 경우, 히터(630)의 가열 동작이 재개할 수 있다.
센서부(620)와 통신이 비정상으로 판단되는 경우, 센서부(620)와 통신을 재시도하는 단계(S50)에서, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은 센서부(620)와 통신의 정상 여부를 재확인할 수 있다.
센서부(620)와 통신을 재시도한 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하는 단계(S60)에서, 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 미만인 경우, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 센서부(620) 사이의 통신이 정상인 것으로 판단하고, 히터(630)의 가열 동작을 유지시킬 수 있다. 한편, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)은, 센서부(620)와 통신을 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하고, 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 마이크로 컨트롤러 유닛(610)과 센서부(620) 사이의 통신이 비정상인 것으로 판단하고, 히터(630)의 가열 동작을 중지시킬 수 있다(S70).
도 12는 또 다른 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 블록 도이다.
도 12를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1200)는 제어부(1210), 센싱부(1220), 출력부(1230), 배터리(1240), 히터(1250), 사용자 입력부(1260), 메모리(1270) 및 통신부(1280)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(1200)의 내부 구조는 도 6에 도시된 것에 제한되지 않는다. 즉, 에어로졸 생성 장치(1200)의 설계에 따라, 도 6에 도시된 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
센싱부(1220)는 에어로졸 생성 장치(1200)의 상태 또는 에어로졸 생성 장치(1200) 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 제어부(1210)에 전달할 수 있다. 제어부(1210)는 상기 감지된 정보에 기초하여, 히터(1250)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(1200)를 제어할 수 있다.
센싱부(1220)는 온도 센서(1222), 삽입 감지 센서(1224) 및 퍼프 센서(1226) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
온도 센서(1222)는 히터(1250)(또는, 에어로졸 생성 물질)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(1200)는 히터(1250)의 온도를 감지하는 별도의 온도 센서를 포함하거나, 히터(1250) 자체가 온도 센서의 역할을 수행할 수 있다. 또는, 온도 센서(1222)는 배터리(1240)의 온도를 모니터링하도록 배터리(1240)의 주위에 배치된 것일 수도 있다. 실시 예에서, 온도 센서(1222)는 가열되기 전 히터(1250)의 온도를 측정할 수 있다.
삽입 감지 센서(1224)는 에어로졸 생성 물품의 삽입 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 예를 들어, 삽입 감지 센서(1224)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. 실시 예에서, 삽입 감지 센서(1224)는 에어로졸 생성 물품의 삽입을 감지한 후, 1회 흡연 시리즈가 종료된 후, 소정의 시간 내에 다시 에어로졸 생성 물품의 삽입을 감지한 경우, 연속 사용이라고 판단할 수 있다.
퍼프 센서(1226)는 기류 통로 또는 기류 채널의 다양한 물리적 변화에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(1226)는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전압 변화 및 압력 변화 중 어느 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다.
센싱부(1220)는 전술한 센서(1222 내지 1226) 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(1230)는 에어로졸 생성 장치(1200)의 상태에 대한 정보를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(1230)는 디스플레이부(1232), 햅틱부(1234) 및 음향 출력부(1236) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 디스플레이부(1232)와 터치 패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(1232)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
디스플레이부(1232)는 에어로졸 생성 장치(1200)에 대한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1200)에 대한 정보는 에어로졸 생성 장치(1200)의 배터리(1240)의 충/방전 상태, 히터(1250)의 예열 상태, 에어로졸 생성 물품의 삽입/제거 상태 또는 에어로졸 생성 장치(1200)의 사용이 제한되는 상태(예: 이상 물품 감지) 등의 다양한 정보를 의미할 수 있고, 디스플레이부(1232)는 상기 정보를 외부로 출력할 수 있다. 디스플레이부(1232)는 예를 들면, 액정 디스플레이 패널(LCD), 유기 발광 디스플레이 패널(OLED) 등일 수 있다. 또한, 디스플레이부(1232)는 LED 발광 소자 형태일 수도 있다.
햅틱부(1234)는 전기적 신호를 기계적인 자극 또는 전기적인 자극으로 변환하여 에어로졸 생성 장치(1200)에 대한 정보를 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱부(1234)는 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
음향 출력부(1236)는 에어로졸 생성 장치(1200)에 대한 정보를 사용자에게 청각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 음향 출력부(1236)는 전기 신호를 음향 신호로 변환하여 외부로 출력할 수 있다.
배터리(1240)는 에어로졸 생성 장치(1200)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 배터리(1240)는 히터(1250)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(1240)는 에어로졸 생성 장치(1200) 내에 구비된 다른 구성들(예: 센싱부(1220), 출력부(1230), 사용자 입력부(1260), 메모리(1270) 및 통신부(1280))의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(1240)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리(1240)는 리튬폴리머(LiPoly) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
히터(1250)는 배터리(1240)로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다. 도 12에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1200)는 배터리(1240)의 전력을 변환하여 히터(1250)에 공급하는 전력 변환 회로(예: DC/DC 컨버터)를 더 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1200)가 유도 가열 방식으로 에어로졸을 생성하는 경우, 에어로졸 생성 장치(1200)는 배터리(1240)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 DC/AC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
제어부(1210), 센싱부(1220), 출력부(1230), 사용자 입력부(1260), 메모리(1270) 및 통신부(910)는 배터리(1240)로부터 전력을 공급받아 기능을 수행할 수 있다. 도 12에 도시되지는 않았으나, 배터리(1240)의 전력을 변환하여 각각의 구성요소들에 공급하는 전력 변환 회로, 예를 들면 LDO(low dropout) 회로 또는 전압 레귤레이터 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 히터(1250)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(130)는 금속 열선(wire), 전기 전도성 트랙(track)이 배치된 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 실시 예에서, 히터(1250)는 유도 가열 방식의 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(1250)는 코일에 의해 인가된 자기장을 통해 발열하여, 에어로졸 생성 물질을 가열하는 서셉터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 히터(1250)는 복수의 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터(1250)는 궐련을 가열하기 위한 제1 히터 및 액상을 가열하기 위한 제2 히터를 포함할 수 있다.
사용자 입력부(1260)는 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나, 사용자에게 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(1260)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 12에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1200)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(1240)를 충전할 수 있다.
메모리(1270)는 에어로졸 생성 장치(1200) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 제어부(1210)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(1270)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(1270)는 에어로졸 생성 장치(1200)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로 파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등을 저장할 수 있다. 실시 예에서, 메모리(1270)는 복수의 온도 프로파일을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(1270)는 온도 프로파일 중 예열 구간을 정의한 복수의 예열 프로파일을 저장할 수 있다. 메모리(1270)는 도 8 및 9를 참조하여 설명한 복수의 예열 프로파일을 저장할 수 있다.
통신부(1280)는 다른 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(1280)는 근거리 통신부(1282) 및 무선 통신부(1284)를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(short-range wireless communication unit)(1282)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(1284)는 셀룰러 네트워크 통신부, 인터넷 통신부, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN) 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 무선 통신부(1284)는 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI)를 이용하여 통신 네트워크 내에서 에어로졸 생성 장치(1200)를 확인 및 인증할 수도 있다.
제어부(1210)는 에어로졸 생성 장치(1200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(1210)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로프로세서와 이 마이크로프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 에어로졸 생성 장치
2: 궐련
600: 에어로졸 생성 장치
610: 마이크로 컨트롤러 유닛
620: 센서부
630: 히터
640: 배터리
VDDL: 전원 라인
SDAL: 시리얼 데이터 라인
SCLL: 시리얼 클락 라인

Claims (15)

  1. 궐련을 가열하는 히터;
    상기 히터의 동작과 관련된 센서부; 및
    상기 히터의 가열 이벤트 개시 시 상기 센서부를 초기화하고, 상기 초기화된 센서부와 통신을 시도하여 정상 여부를 확인하고, 상기 센서부와 통신이 비정상으로 판단되는 경우, 상기 센서부와 통신을 재시도하는 마이크로 컨트롤러 유닛;을 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러 유닛은,
    상기 센서부와 시리얼 데이터 라인 및 시리얼 클락 라인을 통해 I2C(Inter Integrated Circuit) 통신 방식으로 통신하고,
    전원 라인을 통해 상기 센서부에 전원을 공급하는 에어로졸 생성 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 전원을 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경하고, 상기 시리얼 데이터 라인의 신호 및 상기 시리얼 클락 라인의 신호를 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경함으로써, 상기 센서부를 초기화하는 에어로졸 생성 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부는, 온도 센서, 및 퍼프 인식 센서 중 적어도 하나를 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 센서부와 통신이 정상으로 판단되는 경우, 상기 히터의 가열 동작을 유지하는 에어로졸 생성 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 재시도한 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하고, 상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 미만인 경우, 상기 센서부와 통신이 정상으로 판단하고, 상기 히터의 가열 동작을 유지시키는 에어로졸 생성 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하고, 상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 상기 센서부와 통신이 비정상으로 판단하고, 상기 히터의 가열 동작을 중지시키는 에어로졸 생성 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러 유닛의 제어하에 상기 히터의 가열 동작을 수행하도록 하는 전기 신호를 제공하는 가열 IC를 더 포함하고,
    상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 히터의 가열 개시 시 상기 가열 IC를 초기화하고, 상기 초기화된 가열 IC와 통신을 시도하여 정상 여부를 확인하고, 상기 가열 IC와 통신이 비정상으로 판단되는 경우, 상기 가열 IC와 통신을 재시도하는 에어로졸 생성 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러 유닛은,
    상기 가열 IC와 시리얼 데이터 라인 및 시리얼 클락 라인을 통해 I2C(Inter Integrated Circuit) 통신 방식으로 통신하고,
    전원 라인을 통해 상기 가열 IC에 전원을 공급하는 에어로졸 생성 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러 유닛은, 상기 전원을 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경하고, 상기 시리얼 데이터 라인의 신호 및 상기 시리얼 클락 라인의 신호를 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경함으로써, 상기 가열 IC를 초기화하는 에어로졸 생성 장치.
  11. 궐련을 가열하는 히터 및 상기 히터의 성능을 감지하는 센서부를 포함하는 에어로졸 생성 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 히터의 가열 이벤트 개시 시 상기 센서부를 초기화하는 단계;
    상기 초기화된 센서부와 통신을 시도하여 정상 여부를 확인하는 단계;
    상기 센서부와 통신이 정상으로 판단되는 경우, 상기 히터의 가열 동작을 유지하는 단계;
    상기 센서부와 통신이 비정상으로 판단되는 경우, 상기 센서부와 통신을 재시도하는 단계; 및
    상기 센서부와 통신을 재시도한 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 에어로졸 생성 장치의 동작 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    시리얼 데이터 라인 및 시리얼 클락 라인을 통해 I2C(Inter Integrated Circuit) 통신 방식으로 제어 신호를 수신하고,
    전원 라인을 통해 전원을 공급받는 에어로졸 생성 장치의 동작 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 센서를 초기화하는 단계는, 상기 전원을 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경하고, 상기 시리얼 데이터 라인의 신호 및 상기 시리얼 클락 라인의 신호를 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경하는 에어로졸 생성 장치의 동작 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 재시도한 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하는 단계는, 상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 미만인 경우, 상기 센서부와 통신이 정상으로 판단하고, 상기 히터의 가열 동작을 유지시키는 에어로졸 생성 장치의 동작 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지 여부를 판단하는 단계는, 상기 재시도 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 상기 센서부와 통신이 비정상으로 판단하고, 상기 히터의 가열 동작을 중지시키는 에어로졸 생성 장치의 동작 방법.
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