WO2020055043A1 - 증기화기 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

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WO2020055043A1
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정은미
고동균
양지훈
정순환
박인수
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주식회사 케이티앤지
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    • H05B6/36—Coil arrangements

Definitions

  • the container 21 is provided with a plurality of inlet holes 21b for absorbing the liquid composition 7 existing outside the container 21 when it expands.
  • the container 21 has an opening 21a for discharging the liquid composition 7 held inside the container 21 when it contracts.
  • a plurality of inlet holes 21b are formed on the side surface of the container 21 facing the inner wall surface of the storage unit 10.
  • the aerosol-generating device is a vaporizer 80 and a controller 70 electrically connected to the vaporizer 80 shown in FIGS. 1 to 3 to control the operation of the vaporizer 80 It is provided.

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Abstract

증기화기는 액상 조성물을 저장하는 저장부와, 저장부에 배치되어 저장부의 액상 조성물을 흡수하여 액상 조성물을 보유하며 외부로부터 압력이 가해지면 수축함으로써 보유한 액상 조성물을 배출하는 유연성 챔버와, 외부에서 인가된 신호에 의해 작동함으로써 유연성 챔버에 압력을 가하는 액추에이터와, 유연성 챔버로부터 배출된 액상 조성물을 기화시켜 에어로졸을 생성시키는 히터를 구비한다.

Description

증기화기 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치
실시예들은 증기화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어로졸을 생성시키기 위하여 액추에이터가 액상 조성물을 이송시키는 동작을 선택적으로 실행할 수 있으므로 액상 조성물의 밀봉 성능이 향상되며 양질의 에어로졸을 생성할 수 있는 증기화기 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.
액체를 가열하여 에어로졸을 생성시키는 증기화기는 내부에 액체를 수용하는 구조를 갖는다. 증기화기는 액체를 가열하는 전기히터와 가열용 액체를 유지하는 흡수체(wick; 윅)를 이용한다.
원활한 에어로졸 생성을 위해서는 액체를 수용한 챔버의 내부에 흡수체가 항상 담겨 있어야 하는데, 이러한 증기화기의 구조로 인하여 증기화기의 내부에 수용된 액체가 흡수체를 타고 증기화기의 내부로 유출되는 누액 현상이 발생할 수 있다.
액체가 증기화기의 외부로 누출되는 누액 현상은 전기신호로 작동하는 에어로졸 생성 장치의 부품을 오염시켜 고장을 일으킬 수 있다. 따라서 에어로졸 생성 장치의 누액 현상을 방지하기 위해 에어로졸 생성 장치의 크기를 작게 설계해야 한다.
또한 오염 발생 가능성을 피하기 위해서는 에어로졸 생성 장치의 내부에서 액체를 보관하는 위치를 자유롭게 선택할 수 없으며, 증기화기가 보유하는 액체의 양도 소량으로 제한된다.
또한 종래의 에어로졸 생성 장치에서는 에어로졸 발생을 위한 액체의 공급량이 일정하지 않은 문제가 있어서, 액체의 공급량이 적은 경우 에어로졸 생성이 잘 이루어지지 않거나 액체의 공급량이 너무 많은 경우 기화되지 않고 흘러내리는 액체가 외부로 누출되기도 하였다.
실시예들은 액상 조성물을 기화시켜 에어로졸을 생성할 수 있는 증기화기 및 증기화기를 구비한 에어로졸 생성 장치를 제공한다.
실시예들은 또한 에어로졸을 생성하기 위한 충분한 양의 액상 조성물을 충분히 공급하여 양질의 에어로졸을 생성할 수 있음과 아울러 액상 조성물이 외부로 누출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있는 증기화기 및 증기화기를 구비한 에어로졸 생성 장치를 제공한다.
일 실시예에 관한 증기화기는 액상 조성물을 저장하는 저장부와, 저장부에 배치되어 저장부의 액상 조성물을 흡수하여 액상 조성물을 보유하며 외부로부터 압력이 가해지면 수축함으로써 보유한 액상 조성물을 배출하는 유연성 챔버와, 외부에서 인가된 신호에 의해 작동함으로써 유연성 챔버에 압력을 가하는 액추에이터와, 유연성 챔버로부터 배출된 액상 조성물을 기화시켜 에어로졸을 생성시키는 히터를 구비한다.
유연성 챔버는 중공 형상을 가져 내부에 액상 조성물을 보유하며 탄성적으로 변형이 가능하여 압축될 때에 액상 조성물을 배출하는 개구와 팽창할 때에 액상 조성물을 흡수하는 유입공을 구비하는 용기와, 용기의 개구에 결합되어 개구에서 배출되는 액상 조성물을 용기의 외부로 배출하는 배출구멍을 구비하는 덮개를 구비할 수 있다.
증기화기는 유연성 챔버로부터 배출된 액상 조성물을 흡수하는 심지를 더 구비할 수 있고, 히터는 심지를 가열함으로써 액상 조성물을 기화시킬 수 있다.
증기화기는 유연성 챔버와 심지의 사이에 배치되어 유연성 챔버로부터 배출되는 액상 조성물을 흡수한 후 심지로 전달하는 전달기구를 더 구비할 수 있다.
전달기구는 일면이 유연성 챔버를 향하도록 배치되어 유연성 챔버로부터 배출되는 액상 조성물을 흡수하는 흡수판과, 일측 표면이 흡수판의 타면을 향하도록 배치되고 타측 표면이 심지를 향하도록 배치되어 흡수판에 흡수된 액상 조성물을 심지로 전달하는 통공을 구비하는 전달판을 구비할 수 있다.
흡수판과 전달판은 서로 대응하는 원형의 형상을 가지며 전달판의 통공은 전달판의 중심에 대하여 원주 방향을 따라 복수 개가 배치될 수 있다.
액추에이터는 전기신호에 의해 변형하여 유연성 챔버에 압력을 가하는 압전소자일 수 있다.
저장부의 내부에 액추에이터가 배치될 수 있고, 저장부는 액추에이터의 적어도 일부를 둘러싸 액추에이터의 이동을 안내하며 액상 조성물이 액추에이터로 유입되는 것을 차단하는 격벽을 구비할 수 있다.
증기화기는 히터의 의해 기화된 에어로졸의 이동 경로 중에 배치되어 에어로졸의 유량과 압력의 적어도 하나를 감지하여 신호를 발생하는 흡입감지센서를 더 구비할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 증기화기 및 에어로졸 생성 장치에서는 에어로졸을 생성시키는 경우에만 선택적으로 액추에이터가 동작하여 액상 조성물을 이송하고, 에어로졸을 생성시키지 않을 경우에는 저장부와 유연성 챔버의 내부에 액상 조성물이 안전하게 유지된다. 따라서 액상 조성물이 증기화기의 내부에 안전히 보유될 수 있어서 증기화기 및 에어로졸 생성 장치의 액상 조성물 밀봉 성능이 향상된다.
또한 실시예들에 관한 증기화기 및 에어로졸 생성 장치에서는 액추에이터를 이용하여 유연성 챔버를 가압함으로써 에어로졸 생성을 위해 충분하며 적절한 양의 액상 조성물을 에어로졸 생성 공간에 안정적으로 공급할 수 있으므로 양질의 에어로졸을 생성할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 관한 증기화기의 구성요소들의 결합관계를 개략적으로 분리하여 도시한 분리 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타난 실시예에 관한 증기화기의 측면 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타난 실시예에 관한 증기화기의 작동 상태를 도시한 측면 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타난 실시예에 관한 증기화기를 포함한 에어로졸 생성 장치의 구성요소들의 연결관계를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 다른 실시예에 관한 증기화기의 측면 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 관한 증기화기의 측면 단면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 관한 증기화기 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치의 측면 단면도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 일 실시예에 관한 증기화기의 구성요소들의 결합관계를 개략적으로 분리하여 도시한 분리 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타난 실시예에 관한 증기화기의 측면 단면도이며, 도 3은 도 2에 나타난 실시예에 관한 증기화기의 작동 상태를 도시한 측면 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 나타난 실시예에 관한 증기화기(80)는 액상 조성물(7)을 저장할 수 있는 저장부(10)와, 저장부(10)에 배치되어 액상 조성물(7)을 보유하며 수축하면 액상 조성물(7)을 배출할 수 있는 유연성 챔버(20)와, 유연성 챔버(20)를 가압하는 액추에이터(30)와, 저장부(10)에서 배출되는 액상 조성물(7)을 기화시켜 에어로졸을 생성시키는 히터(40)를 구비한다.
증기화기(80)는 에어로졸 생성 장치에 설치되어 액상 조성물(7)을 가열하여 기화시킴으로써 사용자에게 액상 조성물(7)을 공급하는 기능을 수행한다.
증기화기(80)는 유연성 챔버(20)로부터 배출된 액상 조성물(7)을 흡수하며 액상 조성물(7)이 쉽게 기화될 수 있는 상태로 액상 조성물(7)을 보유하는 기능을 수행하는 심지(50)를 구비한다.
심지(50)는 솜이나 유리섬유나 천과 같이 액체를 흡수하는 특성을 갖는 소재로 제작될 수 있다. 히터(40)는 심지(50)의 일부분을 둘러싸도록 심지(50)에 감기는 코일 형상으로 제작된다. 히터(40)는 지지 블록(75)에 의해 지지되며 저장부(10)에 결합하는 베이스(10b)에 설치된다.
도 2를 참조하면 히터(40)는 베이스(10b)의 내부에 설치된 전원 공급부(76)에 전기적으로 연결되며, 전원 공급부(76)로부터 히터(40)에 전기가 공급될 때에 열을 발생함으로써 심지(50)가 보유하는 액상 조성물(7)을 가열하여 기화시키는 기능을 수행한다.
실시예들은 도면에 도시되는 심지(50)와 히터(40)의 소재나 구성과 배치 위치나 결합 구조 등에 의해 제한되는 것은 아니다. 따라서 도면에 도시된 것과 다르게 심지(50)의 구성과 배치 위치와 소재는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 또한 히터(40)도 반드시 심지(50)에 감기는 방식으로 심지(50)에 결합되지 않고 심지(50)에 인접하거나 심지(50)의 표면의 일부분에 접촉하도록 배치될 수 있다.
유연성 챔버(20)와 심지(50)의 사이에는 전달기구(60)가 배치된다. 전달기구(60)는 유연성 챔버(20)로부터 배출되는 액상 조성물(7)을 흡수한 후 액상 조성물(7)을 심지(50)로 전달하는 기능을 수행한다.
전달기구(60)는 일면(도 1 내지 도 3에서 상측을 향하는 면)이 유연성 챔버(20)를 향하도록 배치되며 유연성 챔버(20)로부터 배출되는 액상 조성물(7)을 흡수하는 흡수판(61)과, 일측 표면(도 1 내지 도 3에서 상측을 향하는 면)이 흡수판(61)의 타면(도 1 내지 도 3에서 하측을 향하는 면)을 향하도록 배치되고 타측 표면(도 1 내지 도 3에서 하측을 향하는 면)이 심지(50)를 향하도록 배치되어 흡수판(61)에 흡수된 액상 조성물(7)을 심지(50)로 전달하는 통공(62p)을 구비하는 전달판(62)을 구비한다.
흡수판(61)은 액체를 흡수할 수 있는 소재로 제작된다. 흡수판(61)은 예를 들어 솜, 유리섬유, 액체를 보유하며 액체가 통과할 수 있는 구멍들을 갖는 다공성 수지소재, 천 등의 소재를 포함하며, 대략 원형(완전한 원형 또는 타원형)의 판 형상으로 제조된다.
흡수판(61)의 지름은 저장부(10)의 내측 직경에 대응함으로써 흡수판(61)이 저장부(10)의 내측 공간을 가로막아 액상 조성물(7)의 흐름을 저지할 수 있다. 흡수판(61)은 액상 조성물(7)을 흡수하여 일시적으로 보유함으로써 액상 조성물(7)이 심지(50)를 향하여 과도하게 흐르는 것을 억제할 수 있다.
전달판(62)은 흡수판(61)에 완전히 접촉하도록 배치되거나 흡수판(61)에 인접하도록 배치될 수 있다. 전달판(62)은 흡수판(61)에 대응하는 대략 원형의 판 형상 소재로 제작된다. 따라서 전달판(62)의 지름이 저장부(10)의 내측 지경에 대응하여 전달판(62)도 저장부(10)의 내측 공간을 가로막아 액상 조성물(7)의 흐름을 저지할 수 있다.
전달판(62)은 흡수판(61)이 흡수하여 보유하는 액상 조성물(7)을 심지(50)로 전달하기 위한 복수 개의 통공(62p)을 구비한다. 통공(62p)은 미세한 크기의 직경을 갖는 작은 구멍들, 즉 오리피스(orifice)로 구현될 수 있다. 통공(62p)은 전달판(62)의 중심에 대해 원주 방향을 따라 이격되며 링 모양을 형성하도록 복수 개가 배치될 수 있다.
전달판(62)이 구비하는 각각의 통공(62p)의 크기와 통공(62p)의 개수와 통공(62p)의 배치 위치 및 배치 방식 등은 액상 조성물(7)의 점성과 유연성 챔버(20)가 수축할 때에 유연성 챔버(20)가 배출하는 액상 조성물(7)의 배출량 및 배출속도 등을 고려하여 정해질 수 있다.
유연성 챔버(20)는 중공 형상을 갖는 용기(21)와, 용기(21)에 결합되는 덮개(22)를 구비한다. 용기(21)는 내부가 빈 중공 형상을 가지므로 내부에 액상 조성물(7)을 보유할 수 있다.
용기(21)는 탄성적으로 변형이 가능한 고무나, 유연성을 갖는 플라스틱이나, 스펀지 등의 소재로 제작되므로, 외부에서 용기(21)에 압력이 가해지는 경우 도 3에 도시된 것과 같이 용기(21)가 수축하며 외부에서 가해지는 압력이 제거되면 용기(21)가 갖는 탄성력(복원력)으로 인하여 용기(21)는 도 2에 도시된 것과 같이 원래의 형상으로 복귀한다.
용기(21)는 팽창할 때에 용기(21)의 외부에 존재하는 액상 조성물(7)을 흡수하기 위한 복수 개의 유입공(21b)을 구비한다. 또한 용기(21)는 수축할 때에 용기(21)의 내부에 보유한 액상 조성물(7)을 배출하기 위한 개구(21a)를 구비한다. 유입공(21b)은 저장부(10)의 내벽면을 향하는 용기(21)의 측면에 복수 개가 형성된다.
용기(21)의 개구(21a)는 전달기구(60)를 향하도록 형성된다. 용기(21)의 개구(21a)는 용기(21)의 내측의 공간을 전달기구(60)를 향하여 개방함으로써 용기(21)가 수축할 때에 용기(21)의 내부의 액상 조성물(7)을 전달기구(60)를 향하여 배출하는 기능을 수행한다.
용기(21)의 개구(21a)의 크기와 유입공(21b)의 크기는 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉 개구(21a)의 크기가 유입공(21b)의 크기보다 형성될 수 있다. 이러한 개구(21a)의 크기와 유입공(21b)의 크기의 차이로 인하여 용기(21)가 수축할 때에 용기(21)의 내부에 보유된 액상 조성물(7)이 유체의 저항이 적은 개구(21a)를 통해 용기(21)의 외부로 쉽게 배출될 수 있다.
또한 유입공(21b)의 크기는 액상 조성물(7)의 점도를 고려하고 용기(21)가 수축할 때에 발생하는 압축력과 팽창할 때에 발생하는 유체 흡입력 등을 고려하여 정해질 수 있다.
용기(21)의 개구(21a)에는 덮개(22)가 결합되다. 덮개(22)는 개구(21a)에서 배출되는 액상 조성물(7)을 흡수판(61)으로 전달하는 배출구멍(22p)을 구비한다. 배출구멍(22p)의 크기는 용기(21)의 개구(21a)의 크기와 동일하거나 작거나 크게 형성될 수 있다.
액추에이터(30)는 외부로부터 인가되는 전기신호에 의해 작동함으로써 그 형상이 변형하여 유연성 챔버(20)에 압력을 가하는 기능을 수행한다. 액추에이터(30)는 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이 전기신호에 의해 변형하는 압전소자로 구현될 수 있다.
액추에이터(30)는 차례로 적층되는 복수 개의 압전층들(31, 32)과, 압전층들(31, 32)의 각각에 전기신호를 인가하는 배선(39)을 구비한다. 압전층들(31, 32)의 각각에는 상이한 위상, 상이한 극, 또는 상이한 크기의 전류나 전압을 갖는 상이한 전기신호들이 인가될 수 있다.
실시예들은 액추에이터(30)의 구체적인 구현 방식에 의해 제한되는 것은 아니며, 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이 압전소자가 아닌 상이한 방식으로 작동하는 요소로 구현될 수 있다. 예를 들어 액추에이터(30)는 전기모터와 볼스크류와 리니어 가이드를 포함한 직선 구동기나, 자석과 코일을 포함하여 구현된 솔레노이드와 같은 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
액추에이터(30)는 저장부(10)의 내부에 배치된다. 저장부(10)의 내부에는 에어로졸 발생원인 액상 조성물(7)이 주입되므로 액추에이터(30)를 액상 조성물(7)로부터 보호하기 위하여 저장부(10)는 격벽(10w)을 구비한다. 격벽(10w)은 저장부(10)의 내부에 배치된 액추에이터(30)의 적어도 일부분을 둘러싼다. 격벽(10w)의 상측에서 저장부(10)의 단부에는 저장부(10)의 내부 공간을 폐쇄하기 위한 커버(10t)가 설치된다.
격벽(10w)은 저장부(10)의 내부에 주입된 액상 조성물(7)이 저장부(10)의 내벽면과 액추에이터(30)의 사이의 공간에 체류할 수 있게 허용하면서도 액상 조성물(7)이 액추에이터(30) 측으로 유입되는 것을 차단하는 기능을 수행한다.
격벽(10w)은 액추에이터(30)가 전기신호에 의해 작동하는 동안 액추에이터(30)의 운동을 안내하는 기능(guide 기능)을 수행할 수 있다. 액추에이터(30)에 전기신호가 인가되면 액추에이터가 변형함으로써 도 2에 도시된 기본 위치와 도 3에 도시된 가압 위치의 사이에서 이동할 수 있다.
액추에이터(30)가 기본 위치와 가압 위치의 사이에서 이동하는 동안 격벽(10w)이 액추에이터(30)의 외측 면을 둘러싸 지지함으로써 액추에이터(30)가 저장부(10)의 길이방향, 즉 저장부(10)의 연장방향을 따라 원활하게 이동할 수 있게 안내하는 기능을 수행한다.
격벽(10w)은 저장부(10)에 주입된 액상 조성물(7)이 흐를 수 있게 하는 흐름통로를 구비할 수 있다. 격벽(10w)이 구비한 흐름통로를 통해 저장부(10)의 내벽면과 액추에이터(30)의 사이에 액상 조성물(7)이 채워질 수 있으므로, 저장부(10)가 충분한 양의 액상 조성물(7)을 보유할 수 있다. 또한 격벽(10w)의 흐름통로를 통하여 유연성 챔버(20)의 외측면에 액상 조성물(7)의 공급이 원활히 이루어질 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이 액추에이터(30)가 가압 위치로 이동함으로써 액추에이터(30)가 유연성 챔버(20)의 용기(21)에 압력을 가한다. 유연성 챔버(20)의 용기(21)에 압력이 가해져 용기(21)가 수축할 때에는 용기(21)의 내부에 보유된 액상 조성물(7)이 용기(21)의 개구(21a)와 덮개(22)의 배출구멍(22p)을 통해 유연성 챔버(20)의 외측으로 배출된 후 흡수판(61)으로 전달된다.
흡수판(61)은 유연성 챔버(20)로부터 배출되는 액상 조성물(7)을 흡수하여 보유한다. 흡수판(61)이 보유한 액상 조성물(7)은 흡수판(61)에 인접하게 또는 흡수판(61)에 접촉하도록 배치된 전달판(62)의 통공(62p)을 통하여 전달판(62)에 연결된 심지(50)로 공급된다. 심지(50)는 전달판(62)의 통공(62p)으로부터 공급되는 액상 조성물(7)을 흡수하여 기화시키기 적합한 상태로 액상 조성물(7)을 보유한다.
상술한 바와 같은 일련의 과정을 통해 심지(50)가 충분한 양의 액상 조성물(7)을 보유하며, 히터(40)에 전기신호가 인가됨으로써 히터(40)가 열을 발생시켜 심지(50)가 보유하는 액상 조성물(7)을 가열하여 액상 조성물(7)을 기화시켜 에어로졸을 생성시킨다.
심지(50)의 액상 조성물(7)이 기화하여 생성한 에어로졸은 지지 블록(75)의 중심을 관통하도록 형성된 유통공을 통과하고 전원 공급부(76)와 베이스(10b)에 형성된 에어로졸의 이동 경로(10p)를 통과한 후 저장부(10)의 외측으로 배출된다.
에어로졸의 이동 경로(10p)에는 에어로졸의 유량이나 압력이나, 유량과 압력의 모두를 감지하여 신호를 발생하는 기능을 수행하는 흡입감지센서(91)가 설치된다. 흡입감지센서(91)가 발생하는 신호는 후술하는 제어기로 전달되며, 제어기는 흡입감지센서(91)의 신호에 기초하여 사용자의 흡입 동작이 실행된 것을 감지하여 액추에이터(30)와 히터(40)의 동작을 제어할 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이 유연성 챔버(20)의 용기(21)에 압력을 가압하는 가압 위치로 이동하였던 액추에이터(30)가 도 2에 도시된 것과 같이 기본 위치로 이동하는 경우에는 액추에이터(30)에 의해 유연성 챔버(20)의 용기(21)에 가해지던 압력이 해제된다. 따라서 유연성 챔버(20)의 용기(21)는 자체 탄성 복원력에 의해 도 2에 도시된 것과 같이 원래의 형상으로 복귀한다.
용기(21)가 원래의 형상으로 복귀하는 중에는 용기(21)의 외측면에 존재하는 액상 조성물(7)이 용기(21)의 유입공(21b)을 통하여 용기(21)의 내부의 공간으로 흡수된다. 따라서 유연성 챔버(20)는 액추에이터(30)의 다음 가압 동작을 위하여 충분한 양의 액상 조성물(7)을 내부에 수용하는 준비 상태로 자동적으로 준비된다.
상술한 바와 같은 에어로졸 생성을 위한 증기화기(80)의 동작이 원활하게 실행되기 위해서는 저장부(10)의 내부에는 액상 조성물(7)이 주입된 상태가 유지되어야 한다. 저장부(10)의 내부에 주입되어 있는 액상 조성물(7)이 충분한 양을 유지하는지를 감지하기 위하여, 저장부(10)의 내부에는 잔량감지센서(92)가 설치된다. 실시예는 도 2와 도 3에 도시된 잔량감지센서(92)의 설치 위치에 의해 제한되지 않으며, 잔량감지센서(92)의 설치 위치는 저장부(10)의 내부의 액상 조성물(7)이 존재하는 어느 위치로든 변형할 수 있다.
도 4는 도 1에 나타난 실시예에 관한 증기화기를 포함한 에어로졸 생성 장치의 구성요소들의 연결관계를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 증기화기(80) 및 증기화기(80)와 전기적으로 연결되어 증기화기(80)의 작동을 제어하는 제어기(70)를 구비한다.
제어기(70)는 증기화기(80)의 액추에이터(30)와 히터(40)와 잔량감지센서(92)와 흡입감지센서(91)와 전기적으로 연결되어 제어신호를 전달하기 위한 기능을 수행한다. 제어기(70)는 히터(40)의 동작을 제어하는 히터제어기(77)에 히터 제어용 신호를 공급하며, 액추에이터(30)의 동작을 제어하는 구동기(30d)에 액추에이터 제어용 신호를 공급한다.
또한 히터제어기(77)는 흡입감지센서(91)와 잔량감지센서(92)의 감지 신호를 수신하여 제어기(70)에 전달하며, 제어기(70)는 흡입감지센서(91)의 신호에 기초하여 사용자의 흡입 동작의 시작과, 흡입 동작이 계속 진행되는 것과, 흡입 동작의 종료를 판단할 수 있다.
도 4에는 흡입감지센서(91)와 잔량감지센서(92)가 히터제어기(77)에 연결되어 있으나, 실시예는 이러한 연결 관계에 의해 제한되지 않으며 흡입감지센서(91)와 잔량감지센서(92)의 신호는 제어기(70)로 직접 전달될 수 있다.
따라서 제어기(70)는 흡입감지센서(91)의 신호에 기초하여 히터(40)의 작동을 시작하거나 종료하거나 히터(40)의 온도를 제어할 수 있으며, 이러한 히터(40)의 작동과 함께 액추에이터(30)의 작동을 제어할 수 있다. 즉 사용자의 흡입 동작이 시작된 경우 또는 사용자가 조작 버튼을 조작하여 개시 신호가 발생한 경우 제어기(70)는 히터(40)를 작동시켜 예열 동작을 실시할 수 있다.
제어기(70)는 히터(40) 충분한 예열이 이루어진 후 또는 예열 동작과 동시에 액추에이터(30)를 작동시켜 심지에 충분한 양의 액상 조성물을 공급하여 에어로졸 생성을 위한 준비를 할 수 있다.
히터(40)의 예열 동작이 완료되고 심지에 액상 조성물이 충분히 공급된 후에는 제어기(70)가 히터(40)를 작동시킴으로써 액상 조성물을 기화시켜 에어로졸을 생성시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 구성의 증기화기 및 에어로졸 생성 장치에서는 액상 조성물이 저장부의 내부에 안전한 상태로 보관되고, 증기화기가 에어로졸을 생성시킬 때에는 액추에이터가 유연성 챔버를 가압하여 저장부의 액상 조성물을 에어로졸 생성을 위한 공간으로 이송한다. 즉 증기화기가 에어로졸을 생성시키는 동작을 실시하는 경우에만 선택적으로 액추에이터가 동작하여 액상 조성물을 이송하고, 증기화기가 에어로졸을 생성시키지 않는 상태에서는 유연성 챔버와 저장부의 내부에 액상 조성물이 안전하게 유지된다. 증기화기의 내부에 수용된 액상 조성물은 유연성 챔버에 안전하게 보유된 상태로 유지되기 때문에 증기화기의 외부로 유출되기가 어려워 증기화기의 액상 조성물 밀봉 성능이 향상된다.
이와 같이 증기화기의 액상 조성물 밀봉 성능이 향상됨으로 인하여 증기화기의 내부에 액상 조성물을 보유하기 위한 위치를 자유롭게 선택할 수 있으며 증기화기와 에어로졸 생성 장치의 전체적인 크기를 자유롭게 변형할 수 있으므로 증기화기 및 에어로졸 생성 장치의 설계 자유도가 향상된다.
도 5는 다른 실시예에 관한 증기화기의 측면 단면도이다.
도 5에 나타난 실시예에 관한 증기화기는 액상 조성물(7)을 저장하는 저장부(10)와, 저장부(10)에 배치되어 액상 조성물(7)을 보유하며 수축하면 액상 조성물(7)을 배출하는 유연성 챔버(20)와, 유연성 챔버(20)를 가압하는 액추에이터(30)와, 저장부(10)에서 배출되는 액상 조성물(7)을 기화시켜 에어로졸을 생성시키는 히터(40n)를 구비한다.
증기화기(80)는 에어로졸 생성 장치에 설치되어 액상 조성물(7)을 가열하여 기화시킴으로써 사용자에게 액상 조성물(7)을 공급하는 기능을 수행한다.
유연성 챔버(20)는 중공 형상을 갖는 용기(21)와, 용기(21)에 결합되는 덮개(22)를 구비한다. 용기(21)는 내부가 빈 중공 형상을 가지므로 내부에 액상 조성물(7)을 보유할 수 있다.
용기(21)는 탄성적으로 변형이 가능한 고무나, 유연성을 갖는 플라스틱이나, 스펀지 등의 소재로 제작되므로, 외부에서 용기(21)에 압력이 가해지는 경우 도 5에서 점선으로 도시된 것과 같이 용기(21)가 수축하고 외부에서 가해지는 압력이 제거되면 용기(21)가 갖는 탄성력(복원력)으로 인하여 용기(21)는 도 5에서 실선으로 도시된 원래의 형상으로 복귀한다.
용기(21)는 팽창할 때에 용기(21)의 외부에 존재하는 액상 조성물(7)을 흡수하기 위한 복수 개의 유입공(21b)을 구비한다. 또한 용기(21)는 수축할 때에 용기(21)의 내부에 보유한 액상 조성물(7)을 배출하기 위한 개구(21a)를 구비한다. 유입공(21b)은 저장부(10)의 내벽면을 향하는 용기(21)의 측면에 복수 개가 형성된다.
용기(21)의 개구(21a)는 히터(40n)를 향하도록 형성된다. 용기(21)의 개구(21a)는 용기(21)의 내측의 공간을 히터(40n)를 향하여 개방함으로써 용기(21)가 수축할 때에 용기(21)의 내부의 액상 조성물(7)을 히터(40n)를 향하여 배출하는 기능을 수행한다.
용기(21)의 개구(21a)의 크기와 유입공(21b)의 크기는 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉 개구(21a)의 크기가 유입공(21b)의 크기보다 형성될 수 있다. 이러한 개구(21a)의 크기와 유입공(21b)의 크기의 차이로 인하여 용기(21)가 수축할 때에 용기(21)의 내부에 보유된 액상 조성물(7)이 유체의 저항이 적은 개구(21a)를 통해 용기(21)의 외부로 쉽게 배출될 수 있다.
또한 유입공(21b)의 크기는 액상 조성물(7)의 점도를 고려하고 용기(21)가 수축할 때에 발생하는 압축력과 팽창할 때에 발생하는 유체 흡입력 등을 고려하여 정해질 수 있다.
용기(21)의 개구(21a)에는 덮개(22)가 결합되다. 덮개(22)는 개구(21a)에서 배출되는 액상 조성물(7)을 히터(40n)를 향하여 배출하는 배출구멍(22p)을 구비한다.
배출구멍(22p)에서 배출되는 액상 조성물(7)은 덮개(22)로부터 분리되지 않고 덮개(22)의 하면과 배출구멍(22p)의 하측 단부에 부착된 상태를 유지하며 액적(액체 방울)을 형성할 수 있다. 배출구멍(22p)의 크기는 액상 조성물(7)의 점도와 표면 장력과 용기(21)에서 액상 조성물(7)이 배출되는 압력 등을 고려하여 액상 조성물(7)이 배출구멍(22p)에 부착된 상태를 유지할 수 있도록 설계된다.
액추에이터(30)는 외부로부터 인가되는 전기신호에 의해 작동함으로써 그 형상이 변형하여 유연성 챔버(20)에 압력을 가하는 기능을 수행한다. 액추에이터(30)는 전기신호에 의해 변형하는 압전소자로 구현될 수 있다.
액추에이터(30)는 저장부(10)의 내부에 배치된다. 저장부(10)의 내부에는 에어로졸 발생원인 액상 조성물(7)이 주입되므로 액추에이터(30)를 액상 조성물(7)로부터 보호하기 위하여 액추에이터(30)는 외측면에 코팅막(30c)을 구비한다. 코팅막(30c)은 저장부(10)의 내부에 배치된 액추에이터(30)의 적어도 일부분을 둘러싼다.
액추에이터(30)는 도 5에서 하측 방향을 향하는 가압 위치로 이동함으로써 유연성 챔버(20)의 용기(21)에 압력을 가한다. 유연성 챔버(20)의 용기(21)에 압력이 가해져 용기(21)가 수축할 때에는 용기(21)의 내부에 보유된 액상 조성물(7)이 용기(21)의 개구(21a)와 덮개(22)의 배출구멍(22p)을 통해 덮개(22)의 하면으로 배출되어 덮개(22)의 하면에 부착된다.
히터(40n)는 베이스(10b)의 내부에 설치된 전원 공급부(76)에 전기적으로 연결되며 덮개(22)에 인접하도록 배치된다. 전원 공급부(76)로부터 히터(40n)에 전기가 공급될 때에 히터(40n)가 열을 발생함으로써 덮개(22)의 하면에 액적의 상태로 부착된 액상 조성물(7)을 가열하여 기화시키는 기능을 수행한다.
액상 조성물(7)이 기화하여 생성한 에어로졸은 전원 공급부(76)와 베이스(10b)에 형성된 에어로졸의 이동 경로(10p)를 통과한 후 저장부(10)의 외측으로 배출된다.
유연성 챔버(20)의 용기(21)에 압력을 가압하는 가압 위치로 이동하였던 액추에이터(30)가 기본 위치로 이동하는 경우에는 액추에이터(30)에 의해 유연성 챔버(20)의 용기(21)에 가해지던 압력이 해제된다. 따라서 유연성 챔버(20)의 용기(21)는 자체 탄성 복원력에 의해 도 5에서 실선으로 도시된 원래의 형상으로 복귀한다.
용기(21)가 원래의 형상으로 복귀하는 중에는 용기(21)의 외측면에 존재하는 액상 조성물(7)이 용기(21)의 유입공(21b)을 통하여 용기(21)의 내부의 공간으로 흡수된다. 따라서 유연성 챔버(20)는 액추에이터(30)의 다음 가압 동작을 위하여 충분한 양의 액상 조성물(7)을 내부에 수용하는 준비 상태로 자동적으로 준비된다.
도 6은 또 다른 실시예에 관한 증기화기의 측면 단면도이다.
도 6에 나타난 실시예에 관한 증기화기는 액상 조성물(7)을 저장하는 저장부(10)와, 저장부(10)에 배치되어 액상 조성물(7)을 보유하며 수축하면 액상 조성물(7)을 배출하는 유연성 챔버(120)와, 유연성 챔버(120)를 가압하는 액추에이터(130)와, 저장부(10)에서 배출되는 액상 조성물(7)을 기화시켜 에어로졸을 생성시키는 히터(40)를 구비한다.
증기화기(80)는 에어로졸 생성 장치에 설치되어 액상 조성물(7)을 가열하여 기화시킴으로써 사용자에게 액상 조성물(7)을 공급하는 기능을 수행한다.
유연성 챔버(120)는 내부가 비어 있는 반구 형상을 갖는 용기(121)와, 용기(121)에 결합되는 덮개(122)를 구비한다. 용기(121)는 내부가 빈 중공 형상을 가지므로 내부에 액상 조성물(7)을 보유할 수 있다.
용기(121)는 탄성적으로 변형이 가능한 고무나, 유연성을 갖는 플라스틱이나, 스펀지 등의 소재로 제작되므로, 외부에서 용기(121)에 압력이 가해지는 경우 용기(121)가 수축하며 외부에서 가해지는 압력이 제거되면 용기(121)가 갖는 탄성력(복원력)으로 인하여 용기(121)는 원래의 형상으로 복귀한다.
용기(121)는 팽창할 때에 용기(121)의 외부에 존재하는 액상 조성물(7)을 흡수하기 위한 복수 개의 유입공(21b)을 구비한다. 또한 용기(121)는 수축할 때에 용기(121)의 내부에 보유한 액상 조성물(7)을 배출하기 위한 개구(21a)를 구비한다. 유입공(121b)은 저장부(10)의 내벽면을 향하는 용기(121)의 측면에 복수 개가 형성된다.
증기화기는 유연성 챔버(120)로부터 배출된 액상 조성물(7)을 흡수하며 액상 조성물(7)이 쉽게 기화될 수 있는 상태로 액상 조성물(7)을 보유하는 기능을 수행하는 심지(50)를 구비한다.
심지(50)는 솜이나 유리섬유나 천과 같이 액체를 흡수하는 특성을 갖는 소재로 제작될 수 있다. 심지(50)는 유연성 챔버(120)의 덮개(122)의 하부면에 결합됨으로써 유연성 챔버(120)에서 배출되는 액상 조성물(7)을 흡수하여 에어로졸 생성이 쉽게 진행될 수 있도록 액상 조성물(7)을 보유하는 기능을 수행한다.
용기(121)의 개구(21a)는 심지(50)를 향하도록 형성된다. 용기(121)의 개구(21a)는 용기(121)의 내측의 공간을 심지(50)를 향하여 개방함으로써 용기(121)가 수축할 때에 용기(121)의 내부의 액상 조성물(7)을 심지(50)를 향하여 배출하는 기능을 수행한다.
용기(121)의 개구(21a)의 크기와 유입공(21b)의 크기는 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉 개구(21a)의 크기가 유입공(21b)의 크기보다 형성될 수 있다. 이러한 개구(21a)의 크기와 유입공(21b)의 크기의 차이로 인하여 용기(121)가 수축할 때에 용기(121)의 내부에 보유된 액상 조성물(7)이 유체의 저항이 적은 개구(21a)를 통해 용기(121)의 외부로 쉽게 배출될 수 있다.
또한 유입공(21b)의 크기는 액상 조성물(7)의 점도를 고려하고 용기(21)가 수축할 때에 발생하는 압축력과 팽창할 때에 발생하는 유체 흡입력 등을 고려하여 정해질 수 있다.
용기(121)의 개구(21a)에는 덮개(122)가 결합되다. 덮개(122)는 개구(21a)에서 배출되는 액상 조성물(7)을 심지(50)를 향하여 배출하는 배출구멍(122p)을 구비한다.
히터(40)는 심지(50)의 일부분을 둘러싸도록 심지(50)에 감기는 코일 형상으로 제작된다. 히터(40)는 전원 공급부(76)에 전기적으로 연결되며, 전원 공급부(76)로부터 히터(40)에 전기가 공급될 때에 열을 발생함으로써 심지(50)가 보유하는 액상 조성물(7)을 가열하여 기화시키는 기능을 수행한다.
실시예들은 도면에 도시되는 심지(50)와 히터(40)의 소재나 구성과 배치 위치나 결합 구조 등에 의해 제한되는 것은 아니다. 따라서 도면에 도시된 것과 다르게 심지(50)의 구성과 배치 위치와 소재는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 또한 히터(40)도 반드시 심지(50)에 감기는 방식으로 심지(50)에 결합되지 않고 심지(50)에 인접하거나 심지(50)의 표면의 일부분에 접촉하도록 배치될 수 있다.
저장부(10)는 히터(40) 및 심지(50)를 둘러싸며 에어로졸을 생성시키기 위한 공간인 에어로졸 챔버를 포함하며, 에어로졸 챔버는 외부의 공기가 유입되는 공기 입구(10f)와 내부의 공기가 외부로 유출되는 공기 출구(10r)를 포함한다. 외부에서 공기 입구(10f)를 통해 에어로졸 챔버로 유입된 공기는 심지(50)에서 기화된 에어로졸을 이끌어 공기 출구(10r)를 통해 에어로졸을 외부로 배출시킨다.
액추에이터(130)는 외부로부터 인가되는 전기신호에 의해 작동함으로써 용기(121)를 향하여 돌출되는 길이가 변화하는 피스톤(130ℓ)을 구비하는 직선 운동 모터로 구현된다. 직선 운동 모터는 예를 들어 전자석을 이용하거나 전기모터와 기어와 볼스크류를 이용하여 구현될 수 있다.
액추에이터(130)는 저장부(10)의 내부에 배치된다. 저장부(10)의 내부에는 에어로졸 발생원인 액상 조성물(7)이 주입되므로 액추에이터(130)를 액상 조성물(7)로부터 보호하기 위하여 저장부(10)는 격벽(10w)을 구비한다. 격벽(10w)은 저장부(10)의 내부에 배치된 액추에이터(130)의 적어도 일부분을 둘러싼다.
격벽(10w)은 저장부(10)의 내부에 주입된 액상 조성물(7)이 저장부(10)의 내벽면과 액추에이터(130)의 사이의 공간에 체류할 수 있게 허용하면서도 액상 조성물(7)이 액추에이터(130) 측으로 유입되는 것을 차단하는 기능을 수행한다.
격벽(10w)은 저장부(10)에 주입된 액상 조성물(7)이 흐를 수 있게 하는 흐름통로를 구비할 수 있다. 격벽(10w)이 구비한 흐름통로를 통해 저장부(10)의 내벽면과 액추에이터(130)의 사이에 액상 조성물(7)이 채워질 수 있으므로, 저장부(10)가 충분한 양의 액상 조성물(7)을 보유할 수 있다. 또한 격벽(10w)의 흐름통로를 통하여 유연성 챔버(120)의 외측면에 액상 조성물(7)의 공급이 원활히 이루어질 수 있다.
액추에이터(130)의 가압 동작이 시작되면 피스톤(130ℓ)이 돌출함으로써 유연성 챔버(120)의 용기(121)에 압력을 가하면 용기(121)가 수축하면서 용기(121)의 내부에 보유된 액상 조성물(7)이 용기(121)의 개구(21a)와 덮개(122)의 배출구멍(122p)을 통해 유연성 챔버(120)의 외측으로 배출된 후 심지(50)로 전달된다.
심지(50)는 유연성 챔버(120)의 배출구멍(122p)으로부터 공급되는 액상 조성물(7)을 흡수하여 기화시키기 적합한 상태로 액상 조성물(7)을 보유한다.
상술한 바와 같은 일련의 과정을 통해 심지(50)가 충분한 양의 액상 조성물(7)을 보유하며, 히터(40)에 전기신호가 인가되면 히터(40)가 열을 발생시킴으로써 심지(50)가 보유하는 액상 조성물(7)을 가열하여 액상 조성물(7)을 기화시켜 에어로졸을 생성시킨다.
액추에이터(130)가 가압 동작이 종료하면 피스톤(130ℓ)이 도 6에 도시된 원래의 위치로 수축하면서 액추에이터(130)에 의해 유연성 챔버(120)의 용기(121)에 가해지던 압력이 해제된다. 따라서 유연성 챔버(120)의 용기(121)는 자체 탄성 복원력에 의해 도 6에 도시된 것과 같이 원래의 형상으로 복귀한다.
용기(121)가 원래의 형상으로 복귀하는 중에는 용기(121)의 외측면에 존재하는 액상 조성물(7)이 용기(121)의 유입공(21b)을 통하여 용기(121)의 내부의 공간으로 흡수된다. 따라서 유연성 챔버(120)는 액추에이터(30)의 다음 가압 동작을 위하여 충분한 양의 액상 조성물(7)을 내부에 수용하는 준비 상태로 자동적으로 준비된다.
도 7은 또 다른 실시예에 관한 증기화기 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치의 측면 단면도이다.
도 7에 나타난 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치는 액상 조성물(7)을 저장하는 저장부(10)와, 저장부(10)에 배치되어 액상 조성물(7)을 보유하며 수축하면 액상 조성물(7)을 배출하는 유연성 챔버(20)와, 유연성 챔버(20)를 가압하는 액추에이터(230)와, 저장부(10)에서 배출되는 액상 조성물(7)을 기화시켜 에어로졸을 생성시키는 히터(40)를 구비하는 증기화기와, 증기화기의 저장부(10)의 일측 단부에 결합된 마우스 피스(10m)와, 증기화기의 제어를 위해 저장부(10)나 마우스 피스(10m)의 내부의 공간에 설치되는 제어기(미도시; 도 4 참고)를 구비한다.
증기화기는 에어로졸 생성 장치의 마우스 피스(10m)에 연결된 상태에서 액상 조성물(7)을 가열하여 기화시킴으로써 마우스 피스(10m)에 형성된 에어로졸의 이동 경로(10p)를 통해 사용자에게 액상 조성물(7)을 공급하는 기능을 수행한다.
증기화기(80)는 유연성 챔버(20)로부터 배출된 액상 조성물(7)을 흡수하며 액상 조성물(7)이 쉽게 기화될 수 있는 상태로 액상 조성물(7)을 보유하는 기능을 수행하는 심지(50)를 구비한다.
심지(50)는 솜이나 유리섬유나 천과 같이 액체를 흡수하는 특성을 갖는 소재로 제작될 수 있다. 히터(40)는 심지(50)의 일부분을 둘러싸도록 심지(50)에 감기는 코일 형상으로 제작된다. 히터(40)는 마우스 피스(10m)의 내부에 설치된 전원 공급부(76)에 전기적으로 연결되며, 전원 공급부(76)로부터 히터(40)에 전기가 공급될 때에 열을 발생함으로써 심지(50)가 보유하는 액상 조성물(7)을 가열하여 기화시키는 기능을 수행한다.
실시예들은 도면에 도시되는 심지(50)와 히터(40)의 소재나 구성과 배치 위치나 결합 구조 등에 의해 제한되는 것은 아니다. 따라서 도면에 도시된 것과 다르게 심지(50)의 구성과 배치 위치와 소재는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 또한 히터(40)도 반드시 심지(50)에 감기는 방식으로 심지(50)에 결합되지 않고 심지(50)에 인접하거나 심지(50)의 표면의 일부분에 접촉하도록 배치될 수 있다.
유연성 챔버(20)와 심지(50)의 사이에는 전달기구(60)가 배치된다. 전달기구(60)는 유연성 챔버(20)로부터 배출되는 액상 조성물(7)을 흡수한 후 액상 조성물(7)을 심지(50)로 전달하는 기능을 수행한다.
전달기구(60)는 일면(도 7에서 상측을 향하는 면)이 유연성 챔버(20)를 향하도록 배치되며 유연성 챔버(20)로부터 배출되는 액상 조성물(7)을 흡수하는 흡수판(61)과, 일측 표면(도 7에서 상측을 향하는 면)이 흡수판(61)의 타면(도 7에서 하측을 향하는 면)을 향하도록 배치되고 타측 표면(도 7에서 하측을 향하는 면)이 심지(50)를 향하도록 배치되어 흡수판(61)에 흡수된 액상 조성물(7)을 심지(50)로 전달하는 통공(62p)을 구비하는 전달판(62)을 구비한다.
흡수판(61)은 액체를 흡수할 수 있는 소재로 제작된다. 흡수판(61)은 예를 들어 솜, 유리섬유, 액체를 보유하며 액체가 통과할 수 있는 구멍들을 갖는 다공성 수지소재, 천 등의 소재를 포함하며, 대략 원형(완전한 원형 또는 타원형)의 판 형상으로 제조된다.
흡수판(61)의 지름은 저장부(10)의 내측 직경에 대응함으로써 흡수판(61)이 저장부(10)의 내측 공간을 가로막아 액상 조성물(7)의 흐름을 저지할 수 있다. 흡수판(61)은 액상 조성물(7)을 흡수하여 일시적으로 보유함으로써 액상 조성물(7)이 심지(50)를 향하여 과도하게 흐르는 것을 억제할 수 있다.
전달판(62)은 흡수판(61)에 완전히 접촉하도록 배치되거나 흡수판(61)에 인접하도록 배치될 수 있다. 전달판(62)은 흡수판(61)에 대응하는 대략 원형의 판 형상 소재로 제작된다. 따라서 전달판(62)의 지름이 저장부(10)의 내측 지경에 대응하여 전달판(62)도 저장부(10)의 내측 공간을 가로막아 액상 조성물(7)의 흐름을 저지할 수 있다.
전달판(62)은 흡수판(61)이 흡수하여 보유하는 액상 조성물(7)을 심지(50)로 전달하기 위한 복수 개의 통공(62p)을 구비한다. 통공(62p)은 미세한 크기의 직경을 갖는 작은 구멍들, 즉 오리피스(orifice)로 구현될 수 있다. 통공(62p)은 전달판(62)의 중심에 대해 원주 방향을 따라 이격되며 링 모양을 형성하도록 복수 개가 배치될 수 있다.
전달판(62)이 구비하는 각각의 통공(62p)의 크기와 통공(62p)의 개수와 통공(62p)의 배치 위치 및 배치 방식 등은 액상 조성물(7)의 점성과 유연성 챔버(20)가 수축할 때에 유연성 챔버(20)가 배출하는 액상 조성물(7)의 배출량 및 배출속도 등을 고려하여 정해질 수 있다.
유연성 챔버(20)는 중공 형상을 갖는 용기(21)와, 용기(21)에 결합되는 덮개(22)를 구비한다. 용기(21)는 내부가 빈 중공 형상을 가지므로 내부에 액상 조성물(7)을 보유할 수 있다.
용기(21)는 탄성적으로 변형이 가능한 고무나, 유연성을 갖는 플라스틱이나, 스펀지 등의 소재로 제작되므로, 외부에서 용기(21)에 압력이 가해지는 경우 도 7에서 실선으로 도시된 것과 같이 용기(21)가 수축하고 외부에서 가해지는 압력이 제거되면 용기(21)가 갖는 탄성력(복원력)으로 인하여 용기(21)는 도 7에서 점선으로 도시된 것과 같이 원래의 형상으로 복귀한다.
용기(21)는 팽창할 때에 용기(21)의 외부에 존재하는 액상 조성물(7)을 흡수하기 위한 복수 개의 유입공(21b)을 구비한다. 또한 용기(21)는 수축할 때에 용기(21)의 내부에 보유한 액상 조성물(7)을 배출하기 위한 개구(21a)를 구비한다. 유입공(21b)은 저장부(10)의 내벽면을 향하는 용기(21)의 측면에 복수 개가 형성된다.
용기(21)의 개구(21a)는 전달기구(60)를 향하도록 형성된다. 용기(21)의 개구(21a)는 용기(21)의 내측의 공간을 전달기구(60)를 향하여 개방함으로써 용기(21)가 수축할 때에 용기(21)의 내부의 액상 조성물(7)을 전달기구(60)를 향하여 배출하는 기능을 수행한다.
용기(21)의 개구(21a)의 크기와 유입공(21b)의 크기는 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉 개구(21a)의 크기가 유입공(21b)의 크기보다 형성될 수 있다. 이러한 개구(21a)의 크기와 유입공(21b)의 크기의 차이로 인하여 용기(21)가 수축할 때에 용기(21)의 내부에 보유된 액상 조성물(7)이 유체의 저항이 적은 개구(21a)를 통해 용기(21)의 외부로 쉽게 배출될 수 있다.
또한 유입공(21b)의 크기는 액상 조성물(7)의 점도를 고려하고 용기(21)가 수축할 때에 발생하는 압축력과 팽창할 때에 발생하는 유체 흡입력 등을 고려하여 정해질 수 있다.
용기(21)의 개구(21a)에는 덮개(22)가 결합되다. 덮개(22)는 개구(21a)에서 배출되는 액상 조성물(7)을 흡수판(61)으로 전달하는 배출구멍(22p)을 구비한다. 배출구멍(22p)의 크기는 용기(21)의 개구(21a)의 크기와 동일하거나 작거나 크게 형성될 수 있다.
액추에이터(230)는 외부로부터 인가되는 전기신호에 의해 작동하여 회전하는 회전축(231s)을 구비한 전기모터(231)와, 회전축(231s)에 결합되어 회전축(231s)과 함께 회전하는 캠(232)을 구비한다. 액추에이터(230)의 캠(232)은 회전함으로써 유연성 챔버(20)에 압력을 가하는 기능을 수행할 수 있다.
액추에이터(230)는 저장부(10)의 내부에 배치된다. 저장부(10)의 내부에는 에어로졸 발생원인 액상 조성물(7)이 주입되므로 액추에이터(230)를 액상 조성물(7)로부터 보호하기 위하여 저장부(10)는 격벽(10w)을 구비한다. 격벽(10w)은 저장부(10)의 내부에 배치된 액추에이터(230)의 적어도 일부분을 둘러싼다.
액추에이터(230)가 작동하여 캠(232)이 도 7에서 실선으로 도시된 가압 위치로 회전함으로써 캠(232)의 단부가 유연성 챔버(20)의 용기(21)에 압력을 가한다. 유연성 챔버(20)의 용기(21)에 압력이 가해져 용기(21)가 수축할 때에는 용기(21)의 내부에 보유된 액상 조성물(7)이 용기(21)의 개구(21a)와 덮개(22)의 배출구멍(22p)을 통해 유연성 챔버(20)의 외측으로 배출된 후 흡수판(61)으로 전달된다.
흡수판(61)은 유연성 챔버(20)로부터 배출되는 액상 조성물(7)을 흡수하여 보유한다. 흡수판(61)이 보유한 액상 조성물(7)은 흡수판(61)에 인접하게 또는 흡수판(61)에 접촉하도록 배치된 전달판(62)의 통공(62p)을 통하여 전달판(62)에 연결된 심지(50)로 공급된다. 심지(50)는 전달판(62)의 통공(62p)으로부터 공급되는 액상 조성물(7)을 흡수하여 기화시키기 적합한 상태로 액상 조성물(7)을 보유한다.
상술한 바와 같은 일련의 과정을 통해 심지(50)가 충분한 양의 액상 조성물(7)을 보유하며, 히터(40)에 전기신호가 인가됨으로써 히터(40)가 열을 발생시켜 심지(50)가 보유하는 액상 조성물(7)을 가열하여 액상 조성물(7)을 기화시켜 에어로졸을 생성시킨다.
심지(50)의 액상 조성물(7)이 기화하여 생성한 에어로졸은 전원 공급부(76)의 중심을 관통하여 형성된 유통공을 통과하고 마우스 피스(10m)에 형성된 에어로졸의 이동 경로(10p)를 통과한 후 마우스 피스(10m)의 외측으로 배출된다.
유연성 챔버(20)의 용기(21)에 압력을 가압하는 가압 위치로 회전하였던 액추에이터(230)의 캠(232)이 도 7에서 점선으로 도시된 기본 위치로 회전하는 경우에는 액추에이터(230)에 의해 유연성 챔버(20)의 용기(21)에 가해지던 압력이 해제된다. 따라서 유연성 챔버(20)의 용기(21)는 자체 탄성 복원력에 의해 도 7에서 점선으로 도시된 원래의 형상으로 복귀한다.
용기(21)가 원래의 형상으로 복귀하는 중에는 용기(21)의 외측면에 존재하는 액상 조성물(7)이 용기(21)의 유입공(21b)을 통하여 용기(21)의 내부의 공간으로 흡수된다. 따라서 유연성 챔버(20)는 액추에이터(230)의 다음 가압 동작을 위하여 충분한 양의 액상 조성물(7)을 내부에 수용하는 준비 상태로 자동적으로 준비된다.
상술한 바와 같은 구성의 증기화기 및 에어로졸 생성 장치에서는 액상 조성물이 저장부의 내부에 안전한 상태로 보관되고, 증기화기가 에어로졸을 생성시킬 때에는 액추에이터가 유연성 챔버를 가압하여 저장부의 액상 조성물을 에어로졸 생성을 위한 공간으로 이송한다. 즉 증기화기가 에어로졸을 생성시키는 동작을 실시하는 경우에만 선택적으로 액추에이터가 동작하여 유연성 챔버를 가압함으로써 액상 조성물을 이송하고, 증기화기가 에어로졸을 생성시키지 않는 상태에서는 유연성 챔버와 저장부의 내부에 액상 조성물이 안전하게 유지된다. 증기화기의 내부에 수용된 액상 조성물은 유연성 챔버에 안전하게 보유된 상태로 유지되기 때문에 증기화기의 외부로 유출되기가 어려워 증기화기의 액상 조성물 밀봉 성능이 향상된다.
이와 같이 증기화기의 액상 조성물 밀봉 성능이 향상됨으로 인하여 증기화기의 내부에 액상 조성물을 보유하기 위한 위치를 자유롭게 선택할 수 있으며 증기화기와 에어로졸 생성 장치의 전체적인 크기를 자유롭게 변형할 수 있으므로 증기화기 및 에어로졸 생성 장치의 설계 자유도가 향상된다.
상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
실시예들은 에어로졸을 생성시키기 위한 액상 조성물의 밀봉 성능이 향상되며 양질의 에어로졸을 생성할 수 있는 증기화기 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.

Claims (10)

  1. 액상 조성물을 저장하는 저장부;
    상기 저장부에 배치되어 상기 저장부의 상기 액상 조성물을 흡수하여 상기 액상 조성물을 보유하며, 외부로부터 압력이 가해지면 수축함으로써 보유한 상기 액상 조성물을 배출하는 유연성 챔버;
    외부에서 인가된 신호에 의해 작동함으로써 상기 유연성 챔버에 압력을 가하는 액추에이터; 및
    상기 유연성 챔버로부터 배출된 상기 액상 조성물을 기화시켜 에어로졸을 생성시키는 히터;를 구비하는, 증기화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유연성 챔버는 중공 형상을 가져 내부에 상기 액상 조성물을 보유하며 탄성적으로 변형이 가능하여 압축될 때에 상기 액상 조성물을 배출하는 개구와 팽창할 때에 상기 액상 조성물을 흡수하는 유입공을 구비하는 용기와, 상기 용기의 상기 개구에 결합되어 상기 개구에서 배출되는 상기 액상 조성물을 상기 용기의 외부로 배출하는 배출구멍을 구비하는 덮개를 구비하는, 증기화기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유연성 챔버로부터 배출된 상기 액상 조성물을 흡수하는 심지를 더 구비하고, 상기 히터는 상기 심지를 가열함으로써 상기 액상 조성물을 기화시키는, 증기화기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유연성 챔버와 상기 심지의 사이에 배치되어 상기 유연성 챔버로부터 배출되는 상기 액상 조성물을 흡수한 후 상기 심지로 전달하는 전달기구를 더 구비하는, 증기화기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전달기구는 일면이 상기 유연성 챔버를 향하도록 배치되어 상기 유연성 챔버로부터 배출되는 상기 액상 조성물을 흡수하는 흡수판과, 일측 표면이 상기 흡수판의 타면을 향하도록 배치되고 타측 표면이 상기 심지를 향하도록 배치되어 상기 흡수판에 흡수된 상기 액상 조성물을 상기 심지로 전달하는 통공을 구비하는 전달판을 구비하는, 증기화기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 흡수판과 상기 전달판은 서로 대응하는 원형의 형상을 가지며 상기 전달판의 상기 통공은 상기 전달판의 중심에 대하여 원주 방향을 따라 복수 개가 배치되는, 증기화기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 전기신호에 의해 변형하여 상기 유연성 챔버에 압력을 가하는 압전소자인, 증기화기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 저장부의 내부에 상기 액추에이터가 배치되고, 상기 저장부는 상기 액추에이터의 적어도 일부를 둘러싸 상기 액추에이터의 이동을 안내하며 상기 액상 조성물이 상기 액추에이터로 유입되는 것을 차단하는 격벽을 구비하는, 증기화기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 히터의 의해 기화된 상기 에어로졸의 이동 경로 중에 배치되어 상기 에어로졸의 유량과 압력의 적어도 하나를 감지하여 신호를 발생하는 흡입감지센서를 더 구비하는, 증기화기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 증기화기를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
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