KR20240039694A - 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

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aerosol
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aerosol generating
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고경민
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주식회사 케이티앤지
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Abstract

에어로졸 발생 장치를 개시한다. 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치는, 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 구비하는 하우징, 상기 제1 면에 배치되는 마우스 측 단부, 상기 하우징 내에 배치되고, 에어로졸 형성 기재를 저장하는 하나 이상의 카트리지, 및 상기 카트리지와 연결되고, 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생부,를 포함하고, 상기 에어로졸 발생부는, 평판 형태를 포함하는 기판, 상기 기판 상에 배치되는 하나 이상의 변환기, 및 상기 기판의 표면에 위치하고, 에어로졸이 발생하는 무화 영역을 포함하고, 상기 기판은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하는 상기 하우징의 길이방향에 평행한 중심축을 기준으로, 상기 중심축과 예각을 형성하도록 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 변환기는 전기 신호를 표면탄성파로 변환하고, 상기 표면탄성파는 상기 기판을 통해 상기 무화 영역으로 전달되어 상기 에어로졸 형성 기재를 에어로졸화할 수 있다. 이 외에 다양한 실시 예들이 가능할 수 있다.

Description

에어로졸 발생 장치{AEROSOL GENERATING DEVICE}
이하 실시 예들은 에어로졸 발생 모듈 및 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
근래에 전통 궐련의 단점을 극복하는 대체 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련 스틱을 전기적으로 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 장치(예: 궐련형 전자 담배)에 관한 수요가 증가하고 있다. 에어로졸을 발생시키는 방법에는 초음파 방식과 심지 가열 방식이 있다. 초음파 방식의 경우, 에어로졸 입자의 크기가 균일하지 않고 액적이 튈 수 있다. 심지 가열 방식의 경우, 심지 자체가 가열되면 에어로졸이 발생하지 않을 수 있다.
예를 들어, 공개특허공보 제10-2017-0132823호는 "비연소형 향미 흡인기, 향끽미원 유닛 및 무화 유닛"을 개시한다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예에 따른 목적은, 표면탄성파를 이용하여 균일한 크기의 미세 에어로졸을 발생시키는 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 에어로졸 형성 기재를 고르게 제공하여 액적의 뭉침을 방지하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치는, 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 구비하는 하우징, 상기 제1 면에 배치되는 마우스 측 단부, 상기 하우징 내에 배치되고, 에어로졸 형성 기재를 저장하는 하나 이상의 카트리지, 및 상기 카트리지와 연결되고, 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생부,를 포함하고, 상기 에어로졸 발생부는, 평판 형태를 포함하는 기판, 상기 기판 상에 배치되는 하나 이상의 변환기, 및 상기 기판의 표면에 위치하고, 에어로졸이 발생하는 무화 영역을 포함하고, 상기 기판은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하는 상기 하우징의 길이방향에 평행한 중심축을 기준으로, 상기 중심축과 예각을 형성하도록 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 변환기는 전기 신호를 표면탄성파로 변환하고, 상기 표면탄성파는 상기 기판을 통해 상기 무화 영역으로 전달되어 상기 에어로졸 형성 기재를 에어로졸화할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 카트리지는, 상기 제1 면에 배치되는 제1 저장소, 및 상기 하우징의 길이방향을 기준으로, 상기 제1 저장소와 이격되어 배치되는 제2 저장소를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제2 저장소는 상기 에어로졸 발생부를 기준으로, 상기 제1 저장소에 대향되게 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 저장소에 저장된 상기 에어로졸 형성 기재는 상기 기판의 표면을 거쳐 중력 방향을 따라 상기 제2 저장소로 유동할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 에어로졸 발생 장치는, 상기 에어로졸 형성 기재를 상기 에어로졸 발생부로 전달하는 윅을 더 포함하고, 상기 윅의 제1 단부는 상기 제1 저장소에 연결되고, 상기 윅의 제2 단부는 상기 에어로졸 발생부에 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 윅의 상기 제2 단부는 상기 무화 영역의 적어도 일부에 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 에어로졸 발생 장치는, 상기 제2 저장소에 저장된 상기 에어로졸 형성 기재를 상기 윅으로 전달하는 연결부재를 더 포함하고, 상기 연결부재의 일 단부는 상기 윅에 연결되고, 상기 연결부재의 타 단부는 상기 제2 저장소에 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 변환기는 복수개로 구성되고, 상기 복수의 변환기는 상기 무화 영역을 기준으로, 서로 대향되게 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 변환기는, 상기 표면탄성파를 상기 무화 영역으로 송신하는 제1 변환기, 및 표면 탄성파를 상기 무화 영역으로 송신하는 제2 변환기를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 변환기는, 상기 표면탄성파를 상기 무화 영역으로 송신하는 제1 변환기, 및 상기 제1 변환기로부터 송신된 상기 표면탄성파를 수신하는 제2 변환기를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치는 상기 에어로졸 발생 장치의 내부 또는 외부의 상태를 감지하는 센싱부, 및 상기 센싱부가 감지한 상기 에어로졸 발생 장치의 내부 또는 외부의 상태에 따라, 상기 에어로졸 발생 장치의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 센싱부는, 상기 에어로졸 발생 장치가 기울어진 정도를 감지하는 기울기 센서를 포함하고, 상기 제어부는 상기 기울기 센서가 감지한 상기 에어로졸 발생 장치의 기울어진 정도에 따라, 상기 에어로졸 발생부가 상기 중심축에 대해 형성하는 각도를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치는, 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 구비하는 하우징, 상기 제1 면에 배치되는 마우스 측 단부, 상기 제1 면에 배치되고, 에어로졸 형성 기재를 저장하는 제1 저장소, 및 상기 하우징의 길이방향을 기준으로, 상기 제1 저장소와 이격되어 배치되고, 에어로졸 형성 기재를 저장하는 제2 저장소, 상기 제1 저장소와 연결되고, 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생부, 상기 제1 저장소 및 상기 에어로졸 발생부를 연결하고, 상기 에어로졸 형성 기재를 상기 에어로졸 발생부로 전달하는 윅, 및 상기 윅 및 상기 제2 저장소를 연결하고, 상기 제2 저장소에 저장된 상기 에어로졸 형성 기재를 상기 윅으로 전달하는 연결부재,를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 에어로졸 발생부는, 평판 형태를 포함하는 기판, 상기 기판 상에 배치되는 하나 이상의 변환기, 및 상기 기판의 표면에 위치하고, 에어로졸이 발생하는 무화 영역을 포함하고, 상기 변환기는 전기 신호를 표면탄성파로 변환하고, 상기 표면탄성파는 상기 에어로졸 형성 기재를 에어로졸화할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기판은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하는 상기 하우징의 길이방향에 평행한 중심축을 기준으로, 상기 중심축과 예각을 형성하도록 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 제1 저장소에 저장된 상기 에어로졸 형성 기재는 상기 기판의 표면을 통해 중력 방향을 따라 상기 제2 저장소로 유동하고, 상기 제2 저장소에 저장된 상기 에어로졸 형성 기재는 상기 연결부재를 통해 상기 윅으로 유동할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치는 균일한 크기의 미세 에어로졸을 발생시켜 끽미를 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 형성 기재를 고르게 제공하여 액적의 뭉침을 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치에 궐련이 삽입된 예를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치에 궐련이 삽입된 예를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치에 마우스피스가 삽입된 예를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 궐련의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 궐련의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 블록도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 정면 투시도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 측면 투시도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생부의 사시도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
실시 예들에서 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시 예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시 예들에서, "에어로졸 발생 물품"은 매질을 수용하는 물품으로써 에어로졸이 해당 물품을 통과하며 매질이 이행되는 물품을 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 물품의 대표적인 예로는 궐련을 들 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시 예들에서, "상류"(upstream) 또는 "상류 방향"은 사용자(흡연자)의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, "하류"(downstream) 또는 "하류 방향"은 사용자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미할 수 있다. 상류 및 하류라는 용어는 에어로졸 발생 물품을 구성하는 요소들의 상대적 위치를 설명하기 위해 이용될 수 있다.
이하의 실시 예들에서, "퍼프(puff)"는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어당기는 상황을 의미한다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치는 내부 공간에 수용되는 궐련을 전기적으로 가열하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 히터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 히터는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들면, 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 들면, 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 들면, 필터 로드는 에어로졸을 냉각하는 제1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제2 세그먼트를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지를 이용하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
에어로졸 발생 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.
또 다른 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있고, 생성된 에어로졸은 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 즉, 액상 조성물로부터 생성된 에어로졸은 에어로졸 발생 장치의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 개시는 앞서 설명된 다양한 실시 예들의 에어로졸 발생 장치들에서 구현 가능한 형태로 실시되거나 또는 여러 가지 상이한 형태로 구현되어 실시될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 제한되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 에어로졸 발생 장치(1)는 에어로졸 발생부(14)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 발생 장치(1)의 내부 공간에는 궐련(2, 3)이 삽입될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에는 에어로졸 발생 장치(1)에 히터(13)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(13)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 에어로졸 발생부(14)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 에어로졸 발생부(14) 및 히터(13)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 발생 장치(1)의 내부 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 발생 장치(1)의 설계에 따라, 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 에어로졸 발생부(14)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(2, 3)이 에어로졸 발생 장치(1)에 삽입되면, 에어로졸 발생 장치(1)는 히터(13) 및/또는 에어로졸 발생부(14)를 작동시켜, 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13) 및/또는 에어로졸 발생부(14)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(2)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(2,3)이 에어로졸 발생 장치(1)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 발생 장치(1)는 히터(13)를 가열할 수 있다.
배터리(11)는 에어로졸 발생 장치(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11)는 히터(13) 또는 에어로졸 발생부(14)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11)는 에어로졸 발생 장치(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12)는 에어로졸 발생 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12)는 배터리(11), 히터(13) 및 에어로졸 발생부(14)뿐 만 아니라 에어로졸 발생 장치(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12)는 에어로졸 발생 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 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, 궐련(2, 3)이 에어로졸 발생 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 발생 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, 3)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 발생 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, 3)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(13)들 중 일부는 궐련(2, 3)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(2, 3)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
에어로졸 발생부(14)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(2, 3)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 에어로졸 발생부(14)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 발생 장치(1)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 에어로졸 발생부(14)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련(2, 3)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 에어로졸 발생부(14)는 에어로졸 발생부(203), 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 에어로졸 발생부(203), 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 발생 장치(1)에 포함될 수도 있다.
한편, 에어로졸 발생 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 에어로졸 발생부(14) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(1)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(1)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(1)는 궐련(2, 3)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 발생 장치(1)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 발생 장치(1)의 배터리(11)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 발생 장치(1)가 결합된 상태에서 히터가 가열될 수도 있다.
궐련(2, 3)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(2, 3)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제1 부분과 필터 등을 포함하는 제2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(2, 3)의 제2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 제2 부분에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 발생 장치(1)의 내부에는 제1 부분의 전체가 삽입되고, 제2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 발생 장치(1)의 내부에 제1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제1 부분의 전체 및 제2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 발생 장치(1)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(1)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(2, 3)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(2, 3)의 내부로 유입될 수도 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치에 마우스피스가 삽입된 예를 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2의 설명과 중복되는 부분은 설명을 생략하도록 한다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(20)는 배터리(201), 제어부(202), 에어로졸 발생부(203) 및 마우스피스(204)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생부(203)는 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. 에어로졸 발생부(203)는 에어로졸 발생 장치(20)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 에어로졸 발생 장치(20)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 에어로졸 발생부(203)의 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, 에어로졸 발생부(14)는 무화기, 카토마이저(cartomizer) 또는 아토마이저(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 궐련(2, 3)의 예들을 설명한다.
도 4 및 도 5는 궐련의 예들을 도시한 도면들이다.
도 4를 참조하면, 궐련(2)은 담배 로드(21) 및 필터 로드(22)를 포함한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술한 제1 부분은 담배 로드(21)를 포함하고, 제2 부분은 필터 로드(22)를 포함한다.
도 4에는 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.
또한, 제5 래퍼(245)는 궐련(2)에서 생성되는 물질들에 의하여 홀더가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 사용자의 퍼프에 의하여, 궐련(2) 내에서 액체 물질들이 생성될 수 있다. 예를 들어, 궐련(2)에서 생성된 에어로졸이 외부 공기에 의하여 냉각됨으로써, 액체 물질들(예를 들어, 수분 등)이 생성될 수 있다. 제5 래퍼(245)가 궐련(2)을 포장함에 따라, 궐련(2) 내에서 생성된 액체 물질들이 궐련(2)의 외부로 새어 나가는 것이 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 5를 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.
필터 로드(32)는 제1 세그먼트(321) 및 제2 세그먼트(322)를 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 세그먼트(321)가 도 4의 필터 로드(22)의 제1 세그먼트에 대응될 수 있고, 제2 세그먼트(322)는 도 4의 필터 로드(22)의 제3 세그먼트에 대응될 수 있다.
궐련(3)의 직경 및 전체 길이는 도 4의 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)는 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.
제4 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 4를 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 다양한 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 블록도이다.
에어로졸 발생 장치(600)는 제어부(610), 센싱부(620), 출력부(630), 배터리(640), 히터(650), 사용자 입력부(660), 메모리(670) 및 통신부(680)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 발생 장치(600)의 내부 구조는 도 1에 도시된 것에 제한되지 않는다. 즉, 에어로졸 발생 장치(600)의 설계에 따라, 도 1에 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(620)는 에어로졸 발생 장치(600)의 상태 또는 에어로졸 발생 장치(600) 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 제어부(610)에 전달할 수 있다. 제어부(610)는 상기 감지된 정보에 기초하여, 히터(650)의 동작 제어, 흡연의 제한, 에어로졸 발생 물품(예: 에어로졸 발생 물품, 카트리지 등)의 삽입 여부 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 발생 장치(600)를 제어할 수 있다.
센싱부(620)는 온도 센서(622), 삽입 감지 센서(624) 및 퍼프 센서(626) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
온도 센서(622)는 히터(650)(또는, 에어로졸 생성 물질)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 발생 장치(600)는 히터(650)의 온도를 감지하는 별도의 온도 센서를 포함하거나, 히터(650) 자체가 온도 센서의 역할을 수행할 수 있다. 또는, 온도 센서(622)는 배터리(640)의 온도를 모니터링하도록 배터리(640)의 주위에 배치된 것일 수도 있다.
삽입 감지 센서(624)는 에어로졸 발생 물품의 삽입 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 예를 들어, 삽입 감지 센서(624)는 필름 센서, 압력 센서, 광 센서, 저항성 센서, 용량성 센서, 유도성 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에어로졸 발생 물품이 삽입 및/또는 제거됨에 따른 신호 변화를 감지할 수 있다.
퍼프 센서(626)는 기류 통로 또는 기류 채널의 다양한 물리적 변화에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(626)는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전압 변화 및 압력 변화 중 어느 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다.
센싱부(620)는 전술한 센서(122 내지 126) 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(630)는 에어로졸 발생 장치(600)의 상태에 대한 정보를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(630)는 디스플레이부(632), 햅틱부(634) 및 음향 출력부(636) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 디스플레이부(632)와 터치 패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(632)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
디스플레이부(632)는 에어로졸 발생 장치(600)에 대한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(600)에 대한 정보는 에어로졸 발생 장치(600)의 배터리(640)의 충/방전 상태, 히터(650)의 예열 상태, 에어로졸 발생 물품의 삽입/제거 상태 또는 에어로졸 발생 장치(600)의 사용이 제한되는 상태(예: 이상 물품 감지) 등의 다양한 정보를 의미할 수 있고, 디스플레이부(632)는 상기 정보를 외부로 출력할 수 있다. 디스플레이부(632)는 예를 들면, 액정 디스플레이 패널(LCD), 유기 발광 디스플레이 패널(OLED) 등일 수 있다. 또한, 디스플레이부(632)는 LED 발광 소자 형태일 수도 있다.
햅틱부(634)는 전기적 신호를 기계적인 자극 또는 전기적인 자극으로 변환하여 에어로졸 발생 장치(600)에 대한 정보를 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱부(634)는 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
음향 출력부(636)는 에어로졸 발생 장치(600)에 대한 정보를 사용자에게 청각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 음향 출력부(636)는 전기 신호를 음향 신호로 변환하여 외부로 출력할 수 있다.
배터리(640)는 에어로졸 발생 장치(600)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 배터리(640)는 히터(650)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(640)는 에어로졸 발생 장치(600) 내에 구비된 다른 구성들(예: 센싱부(620), 출력부(630), 사용자 입력부(660), 메모리(670) 및 통신부(680))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.
히터(650)는 배터리(640)로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다. 도 1에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 발생 장치(600)는 배터리(640)의 전력을 변환하여 히터(650)에 공급하는 전력 변환 회로(예: DC/DC 컨버터)를 더 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치(600)가 유도 가열 방식으로 에어로졸을 생성하는 경우, 에어로졸 발생 장치(600)는 배터리(640)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 DC/AC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
제어부(610), 센싱부(620), 출력부(630), 사용자 입력부(660), 메모리(670) 및 통신부(680)는 배터리(640)로부터 전력을 공급받아 기능을 수행할 수 있다. 도 1에 도시되지는 않았으나, 배터리(640)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(650)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(650)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(650)는 유도 가열 방식의 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(650)는 코일에 의해 인가된 자기장을 통해 발열하여, 에어로졸 생성 물질을 가열하는 서셉터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 히터(650)는 복수의 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터(650)는 에어로졸 발생 물품을 가열하기 위한 제1 히터 및 액상을 가열하기 위한 제2 히터를 포함할 수 있다.
사용자 입력부(660)는 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나, 사용자에게 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(660)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 1에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 발생 장치(600)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(640)를 충전할 수 있다.
메모리(670)는 에어로졸 발생 장치(600) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 제어부(610)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(670)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(670)는 에어로졸 발생 장치(600)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(680)는 다른 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(680)는 근거리 통신부(682) 및 무선 통신부(684)를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(short-range wireless communication unit)(682)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(684)는 셀룰러 네트워크 통신부, 인터넷 통신부, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN) 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 무선 통신부(684)는 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI)를 이용하여 통신 네트워크 내에서 에어로졸 발생 장치(600)를 확인 및 인증할 수도 있다.
제어부(610)는 에어로졸 발생 장치(600)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(610)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 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
제어부(610)는 배터리(640)의 전력을 히터(650)에 공급하는 것을 제어함으로써 히터(650)의 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(610)는 배터리(640)와 히터(650) 사이의 스위칭 소자의 스위칭을 제어함으로써 전력 공급을 제어할 수 있다. 다른 예에서, 제어부(610)의 제어 명령에 따라 가열직접회로가 히터(650)에 대한 전력 공급을 제어할 수도 있다.
제어부(610)는 센싱부(620)에 의해 감지된 결과를 분석하고, 이후 수행될 처리들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(610)는 센싱부(620)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 히터(650)의 동작이 개시 또는 종료되도록 히터(650)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어부(610)는 센싱부(620)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 히터(650)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터(650)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.
제어부(610)는 센싱부(620)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 출력부(630)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(626)를 통해 카운트된 퍼프 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하면, 제어부(610)는 디스플레이부(632), 햅틱부(634) 및 음향 출력부(636) 중 적어도 하나를 통해 사용자에게 에어로졸 발생 장치(600)가 곧 종료될 것을 예고할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(610)는 센싱부(620)에 의해 감지된 에어로졸 발생 물품의 상태에 따라 히터(650)에 대한 전력 공급 시간 및/또는 전력 공급량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품이 과습 상태인 경우에, 제어부(610)는 유도 코일에 대한 전력 공급 시간을 제어하여, 에어로졸 발생 물품이 일반적인 상태인 경우보다 예열 시간을 증가시킬 수 있다.
일 실시 예는 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.
도 7은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 정면 투시도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 측면 투시도이고, 도 9는 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생부의 사시도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(700)는 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(700)는 표면탄성파의 원리를 이용하여 카트리지(740)에 저장된 액상을 에어로졸화 시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 에어로졸 발생 장치(700)는 카트리지(740)에 저장된 에어로졸 형성 기재를 무화시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 에어로졸 발생 장치(700)는 하우징(710), 배터리(711), 마우스 측 단부(720), 에어로졸 발생부(730), 카트리지(740), 윅(750), 연결부재(760), 센싱부(770) 및 제어부(780)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 하우징(710)은 다양한 전자/기계 컴포넌트들을 수용하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 배터리(711), 센싱부(770), 제어부(780), 에어로졸 발생부(730), 카트리지(740)는 모두 하우징(710)의 내부에 수용되어, 외부의 자극(예: 먼지, 충격, 열 등)으로부터 안전하게 보호될 수 있다. 일 실시 예에서, 하우징(710)은 제1 면(710a) 및 제2 면(710b)을 구비할 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 면(710b)은 제1 면(710a)에 대향할 수 있다.
일 실시 예에서, 마우스 측 단부(720)는 사용자가 에어로졸 발생 장치(700)를 통해 에어로졸을 흡입하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 마우스 측 단부(720)에는 흡입 물품(예: 궐련)이 삽입되는 삽입부가 배치될 수 있거나, 마우스피스가 배치될 수도 있다. 일 실시 예에서, 마우스 측 단부(720)는 사용자의 구부와 맞닿는 부분으로서, 에어로졸은 마우스 측 단부(720)에 포함되는 유체 유동 경로를 통하여 사용자에게 이행될 수 있다. 일 실시 예에서, 마우스 측 단부(720)는 하우징(710)의 제1 면(710a)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 마우스 측 단부(720)는 하우징(710)의 제1 면(710a)에 맞닿도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 카트리지(740)는 적어도 하나 이상의 에어로졸 형성 기재를 저장할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재는 액체 상태, 고체 상태, 기체 상태, 겔(gel) 상태 등의 다양한 상태들 중 어느 하나의 상태를 갖는 에어로졸 생성 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 물질은 액상 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있거나, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 일 실시 예에서, 카트리지(740)는 본체로부터 전달되는 전기 신호 또는 무선 신호 등에 의해 작동함으로써, 카트리지(740) 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. 일 실시 예에서, 카트리지(740)에 저장되는 에어로졸 형성 기재는 동일하거나 상이한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 카트리지(740)는 에어로졸 형성 기재가 되는 기능성 물질(미도시)을 저장할 수 있다. 일 실시 예에서, 기능성 물질은 기상, 액상, 고상 중 적어도 어느 하나의 형태로 카트리지(740) 내부에 저장될 수 있다. 일 실시 예에서, 기능성 물질은 니코틴, 글리세린, 프로필렌 글리콜, 멘솔 등의 향료 또는 천식, 만성폐쇄성질환 등과 같은 호흡계 질환 치료를 위한 약물, 아로마 등의 오일, 카페인, 타우린, 백신 등을 포함할 수 있다. 기능성 물질은 위에 기재된 예시들에 한정되지 않고, 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 카트리지(740)에 저장되는 기능성 물질은 동일할 수 있고 다를 수도 있다. 예를 들어, 카트리지(740)가 복수개로 구비되고, 복수의 카트리지(740) 각각에 저장된 기능성 물질이 동일한 경우, 복수의 카트리지(740) 중 적어도 어느 하나의 카트리지(740)는 스페어(spare) 역할을 할 수 있다. 카트리지(740)에 저장된 기능성 물질이 상이한 경우, 사용자의 기호에 따라 카트리지(740) 중 어느 하나를 선택하여 에어로졸화 할 수 있다.
이하에서는, 카트리지(740)에 저장된 에어로졸 형성 기재가 실질적으로 동일한 것을 전제로 설명하도록 한다.
일 실시 예에서, 카트리지(740)는 하우징(710) 내에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 카트리지(740)는 제1 저장소(741) 및 제2 저장소(742)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 저장소(741)는 하우징(710)의 제1 면(710a)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 저장소(741)는 마우스 측 단부(720)에 인접하게 배치될 수 있다. 제1 저장소(741)는 에어로졸 형성 기재를 저장할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 저장소(742)는 하우징(710)의 길이방향(예: 도 7의 Z축 방향)을 따라서, 제1 저장소(741)와 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 저장소(742)는 후술할 에어로졸 발생부(730)를 사이에 두고, 제1 저장소(741)의 반대 쪽에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 저장소(742) 에는 유도 부재(7421)가 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 유도 부재(7421)는 에어로졸 형성 기재가 제2 저장소(742)로 유동하도록 유도할 수 있다. 유도 부재(7421)는 중심축(C)을 기준으로 제2 저장소(742)의 상측(예: 도 8의 +Z방향)에 경사지게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 저장소(741)로부터 에어로졸 발생부(730)로 공급된 에어로졸 형성 기재 중 일부가 중력에 의해서 중력 방향(예: 도 8의 -Z축 방향)을 따라 제2 저장소(742)를 향해 유동할 수 있다. 이 경우, 상기 에어로졸 형성 기재는 유도 부재(7421)에 먼저 닿은 후에 제2 저장소(742)를 향해 천천히 미끄러져 들어갈 수 있다. 유도 부재(7421)는 에어로졸 형성 기재가 제2 저장소(742)로 떨어질 때 발생하는 소음을 감소시킬 수 있으며, 제2 저장소(742)에 저장된 에어로졸 형성 기재가 넘치는 것을 억제할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 저장소(741) 및 제2 저장소(742)는 하우징(710) 내에서 일체로 형성될 수 있고, 이 경우 제1 저장소(741) 및 제2 저장소(742)는 하우징(710)에 대해 함께 탈부착될 수 있다. 다른 실시 예에서, 카트리지(740)는 제1 저장소(741)가 생략되고 제2 저장소(742)만을 구비하도록 구성될 수 있다. 이 경우에는, 제2 저장소(742)에 저장된 에어로졸 형성 기재는 연결부재(760)와 윅(750)을 통해서 에어로졸 발생부(730)로 공급될 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생부(730)는 카트리지(740)에 저장된 에어로졸 형성 기재를 에어로졸화 시킬 수 있다. 예를 들어, 에어로졸을 발생시킬 수 있는 방법으로 표면탄성파(surface acoustic wave, SAW)를 이용할 수 있다. 표면탄성파는 전기적 에너지와 기계적 에너지를 상호 변환할 수 있는 압전물질을 이용하여 발생될 수 있다. 예를 들어, 반도체 식각공정을 통하여 손가락이 엇갈려 있는 형태의 변환기(interdigital transducer)를 원하는 형태로 압전물질의 표면에 패터닝하고, 변환기의 간격에 상응하는 작동주파수를 갖는 AC 전압을 해당 변환기에 가하면, 압전물질의 기계적 수축 또는 팽창을 통해 표면을 따라 진행하는 표면탄성파를 발생시킬 수 있다. 표면탄성파에 의해 발생된 음향파력은 그 힘의 영향으로 미세 액적 및 미세 유동 채널 내의 유체 또는 미세입자를 제어할 수 있다. 표면탄성파를 이용한 에어로졸은 입자의 크기가 미세하고 균일할 수 있다. 일 실시 예에서, 에어로졸 발생부(730)는 표면탄성파를 이용하여 카트리지(740) 내에 저장된 에어로졸 형성 기재를 에어로졸화할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식, 예를 들어, 히터를 사용한 가열 방식으로 에어로졸화 시킬 수 있다. 이하에서는, 표면탄성파를 이용한 에어로졸화를 예시로 들어 설명하도록 한다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생부(730)는 카트리지(740)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생부(730)는 윅(750)을 통해 제1 저장소(741)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 발생부(730)는 기판(731), 변환기(732) 및 무화 영역(730a)을 포함할 수 있다.
기판(731)은 표면탄성파가 전달되는 표면을 형성할 수 있다. 기판(731)은 평판(plate) 형태를 포함할 수 있다. 기판(731)은 하우징(710)의 길이방향에 평행한 중심축(C)을 기준으로, 중심축(C)과 일정한 각도(θ)를 형성하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 기판(731)이 중심축(C)과 형성하는 각도(θ)는 예각(acute angle)일 수 있다. 기판(731)이 하우징(710)의 중심축(C)에 대해 기울어지게 배치됨으로써, 제1 저장소(741)에 저장된 에어로졸 형성 기재는 기판(731)의 표면상에서 중력 방향(예: 도 8의 -Z축 방향)을 따라 제2 저장소(742)로 유동할 수 있다.
기판(731)의 표면에는 무화 영역(730a)이 위치할 수 있다. 무화 영역(730a)은 에어로졸 형성 기재가 변환기(732)를 통해 에어로졸화 되어 에어로졸이 발생하는 영역일 수 있다. 기판(731)이 중력방향(예: 도 8의 -Z방향)에 대해서 기울어져 있으므로, 무화 영역(730a)도 상기 중력방향에 대해서 기울어지도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 중력방향을 기준으로 무화 영역(730a)의 상부 측에는 윅(750)이 배치될 수 있다. 변환기(732)는 표면탄성파가 무화 영역(730a)을 향하도록 배치될 수 있다.
변환기(732)는 배터리(711)로부터 전달받은 전기 에너지를 운동 에너지로 변환할 수 있으며, 변환기(732)에 의해 변환된 운동 에너지에 의해 음향파가 발생할 수 있다. 상기 음향파가 탄성력이 있는 기판(731)의 표면을 따라 전파됨으로써, 표면탄성파가 윅(wick)으로부터 공급된 에어로졸 형성 기재를 진동시켜 액적의 미립화(atomization)를 통한 에어로졸화(aerosolization)가 이루어질 수 있다.
일 실시 예에서, 윅(wick)(750) 은 제1 저장소(741) 및/또는 제2 저장소(742)에 저장된 에어로졸 형성 기재를 에어로졸 발생부(730)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 윅(750)은 에어로졸 형성 기재를 전달할 수 있는 심지와 같은 다공성 부재 중 어느 하나일 수 있다. 일 실시 예에서, 윅(750)은 제1 저장소(741) 및 에어로졸 발생부(730)를 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 윅(750)의 제1 단부는 제1 저장소(741)에 연결되고, 제2 단부는 에어로졸 발생부(730)에 연결될 수 있다. 윅(750)은 상기 제1 단부 또는 후술할 연결부재(760)를 통해 에어로졸 형성 기재를 전달받을 수 있다. 윅(750)의 제2 단부가 기판(731) 표면 상의 무화 영역(730a)의 적어도 일부에 중첩되도록 배치됨으로써, 에어로졸 형성 기재는 기판(731)의 표면 상에서 균일하고 얇은 액상 필름을 형성할 수 있다.
일 실시 예에서, 연결부재(760)는 윅(750) 및 제2 저장소(742)를 연결할 수 있다. 예를 들어, 연결부재(760)의 일 단부는 윅(750)에 연결되고, 타 단부는 제2 저장소(742)에 연결될 수 있다. 연결부재(760)는 제2 저장소(742)에 저장된 에어로졸 형성 기재를 윅(750)으로 전달할 수 있다. 연결부재(760)는 제1 저장소(741)로부터 기판(731)의 표면을 따라 중력 방향으로 유동하여 제2 저장소(742)에 도달한 에어로졸 형성 기재를 윅(750)으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 연결부재(760)는 모세관 현상을 이용하여 제2 저장소(742)에 저장된 에어로졸 형성 기재를 윅(750)으로 전달할 수 있다. 연결부재(760)는 심지와 같은 다공성 부재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 변환기(732)는 제1 변환기(7321) 및 제2 변환기(7322)를 포함할 수 있다. 제1 변환기(7321) 및 제2 변환기(7322)는 기판(731) 상에서, 무화 영역(730a)을 기준으로, 서로 대향하여 배치될 수 있다.
일 예에서, 제1 변환기(7321)는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하고, 운동 에너지가 기판(731)의 표면을 따라 전파되는 결과, 표면탄성파를 발생시키도록 구성될 수 있고, 제2 변환기(7322)도 제1 변환기(7321)와 같이, 표면탄성파를 발생시키도록 구성될 수 있다. 제1 변환기(7321) 및 제2 변환기(7322)가 모두 표면탄성파를 발생시켜 각각의 표면탄성파를 윅(750)으로 전달할 수 있는 송신기로 구성됨으로써, 무화량을 원활하게 증가시킬 수 있다.
다른 예에서, 제1 변환기(7321)는 표면탄성파를 발생시키는 송신기로 구성될 수 있고, 제2 변환기(7322)는 제1 변환기(7321)가 송신한 표면탄성파를 수신하는 수신기로 구성될 수 있다. 제1 변환기(7321)가 표면탄성파를 송신하고, 제2 변환기(7322)가 표면탄성파를 수신함으로써, 표면탄성파의 송수신 불량을 감지하여 에어로졸 발생 장치(700)의 작동 상태가 효과적으로 모니터링될 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(예: 도 7의 에어로졸 발생 장치(700))는 에어로졸 형성 기재를 에어로졸화하여 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생부(730), 에어로졸 발생 장치의 상태를 감지하는 센싱부(770) 및 에어로졸 발생 장치의 작동을 제어하는 제어부(780)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 센싱부(770)는 에어로졸 발생 장치의 내부 또는 외부의 상태를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(770)는 지면에 수직한 방향(예: 도 8의 Z축 방향)을 기준으로, 에어로졸 발생 장치가 어느 정도 기울어졌는지 감지 가능한 기울기 센서(예: 자이로 센서)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(780)는 에어로졸 발생 장치의 작동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(780)는 센싱부(770)가 감지한 에어로졸 발생 장치의 내부 또는 외부의 상태에 따라, 에어로졸 발생 장치의 작동을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(780)는 센싱부(770)가 감지한 에어로졸 발생 장치의 기울임 정도에 따라, 에어로졸 발생부가 하우징(예: 도 8의 하우징(710))의 길이방향(예: 도 8의 Z축 방향)에 평행한 중심축(예: 도 8의 중심축(C))에 대해 형성하는 각도(예: 도 8의 각도(θ))를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(780)는 에어로졸 발생 장치를 기울이는 상태를 감지하여, 에어로졸 발생부가 하우징의 중심축에 대해 형성하는 각도를 실질적으로 일정하게 유지함으로써, 사용자가 에어로졸 발생 장치를 사용하는 과정에서, 에어로졸 발생 장치를 기울이더라도, 작동 불량이 발생하는 것을 막을 수 있다.
도 7 내지 도 10을 참조하여, 이하에서는 일 실시 에에 따른 에어로졸 발생 장치(700)의 작동을 설명하기로 한다.
일 실시 예에서, 제1 저장소(741)에 저장된 에어로졸 형성 기재는 윅(750)을 통해 에어로졸 발생부(730)로 공급될 수 있다. 에어로졸 발생부(730)는 기판(731) 및 변환기(732)를 통해 무화 영역(730a)에서 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 에어로졸 발생부(730) 내에서 에어로졸화 되지 않은 에어로졸 형성 기재의 잔여분은 기판(731)의 경사면을 통해 중력 방향(예: 도 8의 -Z축 방향)을 따라 제2 저장소(742)로 유동할 수 있다. 제2 저장소(742) 상에는 유도 부재(7421)가 배치됨으로써, 유도 부재(7421)는 잔여 에어로졸 형성 기재가 제2 저장소(742)로 유동하도록 유도할 수 있다. 제2 저장소(742)에 저장된 에어로졸 형성 기재는 연결부재(760)를 통해, 예를 들어 모세관 현상을 이용하여, 윅(750)으로 유동할 수 있고, 이를 통해 잔여 에어로졸 형성 기재의 에어로졸화가 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(700)는 에어로졸 형성 기재를 균일한 크기의 입자로 이루어도록 에어로졸화하여 무화 영역(730a)으로 공급할 수 있으므로, 불균일한 두께로 인해 발생할 수 있는 변환기(732)의 효율 저하 문제를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 에어로졸 발생 장치(700)는 잔여 에어로졸 형성 기재를 효과적으로 재순환시키므로, 잔여 에어로졸 형성 기재로 인한 액적 뭉침이 방지될 수 있으며, 잔여 에어로졸 형성 기재의 효과적인 재사용이 이루어질 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 구비하는 하우징;
    상기 제1 면에 배치되는 마우스 측 단부;
    상기 하우징 내에 배치되고, 에어로졸 형성 기재를 저장하는 하나 이상의 카트리지; 및
    상기 카트리지와 연결되고, 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생부;
    를 포함하고,
    상기 에어로졸 발생부는,
    평판 형태를 포함하는 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 하나 이상의 변환기; 및
    상기 기판의 표면에 위치하고, 에어로졸이 발생하는 무화 영역을 포함하고,
    상기 기판은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하는 상기 하우징의 길이방향에 평행한 중심축을 기준으로, 상기 중심축과 예각을 형성하도록 상기 하우징 내에 배치되고,
    상기 변환기는 전기 신호를 표면탄성파로 변환하고, 상기 표면탄성파는 상기 기판을 통해 상기 무화 영역으로 전달되어 상기 에어로졸 형성 기재를 에어로졸화하는, 에어로졸 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지는,
    상기 제1 면에 배치되는 제1 저장소; 및
    상기 하우징의 길이방향을 기준으로, 상기 제1 저장소와 이격되어 배치되는 제2 저장소를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 저장소는 상기 에어로졸 발생부를 기준으로, 상기 제1 저장소에 대향되게 배치되는, 에어로졸 발생 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 저장소에 저장된 상기 에어로졸 형성 기재는 상기 기판의 표면을 거쳐 중력 방향을 따라 상기 제2 저장소로 유동하는, 에어로졸 발생 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 에어로졸 형성 기재를 상기 에어로졸 발생부로 전달하는 윅을 더 포함하고,
    상기 윅의 제1 단부는 상기 제1 저장소에 연결되고, 상기 윅의 제2 단부는 상기 에어로졸 발생부에 연결되는에어로졸 발생 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 윅의 상기 제2 단부는 상기 무화 영역의 적어도 일부에 중첩되도록 배치되는, 에어로졸 발생 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 저장소에 저장된 상기 에어로졸 형성 기재를 상기 윅으로 전달하는 연결부재를 더 포함하고,
    상기 연결부재의 일 단부는 상기 윅에 연결되고, 상기 연결부재의 타 단부는 상기 제2 저장소에 연결되는, 에어로졸 발생 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 변환기는 복수개로 구성되고,
    상기 복수의 변환기는 상기 무화 영역을 기준으로, 서로 대향되게 배치되는, 에어로졸 발생 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 변환기는,
    상기 표면탄성파를 상기 무화 영역으로 송신하는 제1 변환기; 및
    표면탄성파를 상기 무화 영역으로 송신하는 제2 변환기를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 변환기는,
    상기 표면탄성파를 상기 무화 영역으로 송신하는 제1 변환기; 및
    상기 제1 변환기로부터 송신된 상기 표면탄성파를 수신하는 제2 변환기를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 장치의 내부 또는 외부의 상태를 감지하는 센싱부; 및
    상기 센싱부가 감지한 상기 에어로졸 발생 장치의 내부 또는 외부의 상태에 따라, 상기 에어로졸 발생 장치의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    상기 에어로졸 발생 장치가 기울어진 정도를 감지하는 기울기 센서를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 기울기 센서가 감지한 상기 에어로졸 발생 장치의 기울어진 정도에 따라, 상기 에어로졸 발생부가 상기 중심축에 대해 형성하는 각도를 조절하는, 에어로졸 발생 장치.
  13. 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 구비하는 하우징;
    상기 제1 면에 배치되는 마우스 측 단부;
    상기 제1 면에 배치되고, 에어로졸 형성 기재를 저장하는 제1 저장소; 및
    상기 하우징의 길이방향을 기준으로, 상기 제1 저장소와 이격되어 배치되고, 에어로졸 형성 기재를 저장하는 제2 저장소;
    상기 제1 저장소와 연결되고, 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 발생부;
    상기 제1 저장소 및 상기 에어로졸 발생부를 연결하고, 상기 에어로졸 형성 기재를 상기 에어로졸 발생부로 전달하는 윅; 및
    상기 윅 및 상기 제2 저장소를 연결하고, 상기 제2 저장소에 저장된 상기 에어로졸 형성 기재를 상기 윅으로 전달하는 연결부재;
    를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생부는,
    평판 형태를 포함하는 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 하나 이상의 변환기; 및
    상기 기판의 표면에 위치하고, 에어로졸이 발생하는 무화 영역을 포함하고,
    상기 변환기는 전기 신호를 표면탄성파로 변환하고,
    상기 표면탄성파는 상기 에어로졸 형성 기재를 에어로졸화하는, 에어로졸 발생 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하는 상기 하우징의 길이방향에 평행한 중심축을 기준으로, 상기 중심축과 예각을 형성하도록 상기 하우징 내에 배치되고,
    상기 제1 저장소에 저장된 상기 에어로졸 형성 기재는 상기 기판의 표면을 통해 중력 방향을 따라 상기 제2 저장소로 유동하고,
    상기 제2 저장소에 저장된 상기 에어로졸 형성 기재는 상기 연결부재를 통해 상기 윅으로 유동하는, 에어로졸 발생 장치.
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