WO2023043009A1 - 에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치 - Google Patents

에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치 Download PDF

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WO2023043009A1
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WO
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resonator
aerosol
center conductor
microwave
generating
Prior art date
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PCT/KR2022/008856
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French (fr)
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박인수
김대호
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주식회사 케이티앤지
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/40—Constructional details, e.g. connection of cartridges and battery parts
    • A24F40/46—Shape or structure of electric heating means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/66—Circuits
    • H05B6/68—Circuits for monitoring or control
    • H05B6/686—Circuits comprising a signal generator and power amplifier, e.g. using solid state oscillators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/707—Feed lines using waveguides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/20—Devices using solid inhalable precursors

Definitions

  • the following embodiments relate to technologies for generating aerosols, and specifically to technologies for generating aerosols using microwaves.
  • Microwave heating technology is a technology that can directly heat polar molecules such as water or organic solvents using the principle of dielectric heating, and energy efficiency because only substances that need heating can be selectively heated using microwaves. is high and the heating rate is very fast.
  • the supplied electric energy is converted into microwave energy at an efficiency of about 60 to 70%, so the heat capacity required to heat a material with microwaves is 50% of the heat capacity required in the existing external heating method. % or less to ensure higher energy efficiency.
  • the microwave heating method can heat faster as the heat capacity required for heating is reduced compared to the conventional external heating method.
  • microwave heating method corresponded to fields requiring large-capacity heating capabilities.
  • Devices supplied to microwave technology-related industries such as microwave generators such as magnetrons and other essential parts, are tailored to high capacity of a kilowatt (kW) class or higher, and household microwave ovens also have a microwave output of 900W.
  • the microwave heating method which is a direct heating method, can maximize the effect compared to the external heating method for small and small amounts of heating material, and the heating rate can also be dramatically increased.
  • the wavelength of the microwave used for heating is about 12 cm or about 30 cm, precise microwave device design technology is required to miniaturize the heating device.
  • An embodiment may provide an aerosol generating method performed by an electronic device.
  • One embodiment may provide an electronic device that generates an aerosol.
  • an aerosol generating method performed by an electronic device includes generating microwaves of a preset frequency using an oscillator, using the generated microwaves as a resonator through a microwave coupler. supplying, wherein the resonator is formed by a cavity between a cylindrical outer conductor and a center conductor, generating an amplified electromagnetic field by resonating the microwave through the resonator; and generating an aerosol by heating an aerosol generating substrate inserted such that at least a portion thereof is adjacent to the center conductor.
  • the cylindrical outer conductor and the center conductor may have a coaxial axis.
  • the microwave pattern is formed in a transverse electromagnetic (TEM) mode by the structure of the outer conductor and the center conductor, thereby resonating the microwave steps may be included.
  • TEM transverse electromagnetic
  • the resonator has a length of 1/4 of the wavelength of the microwave in the resonator, and a first end of the resonator is formed as a short end connected to the outer conductor and the center conductor, and faces the first end.
  • the second end of the resonator may be formed as an open end separated from the outer conductor and the center conductor.
  • a length between the first end and the second end may be an integer multiple of 1/4 of the wavelength.
  • the outer conductor and the center conductor form a waveguide, wherein the center conductor includes a first partial center conductor connected to a first end of the waveguide and a second partial center conductor connected to a second end of the waveguide;
  • the aerosol-generating substrate may be inserted adjacent to an open end of the first partial center conductor opposite the first end and an open end of the second partial center conductor opposite the second end.
  • the resonator includes a first resonator formed by the first end of the waveguide and the first partial center conductor, and a second resonator formed by the second end of the waveguide and the second partial center conductor. can do.
  • a diameter of the insertion part formed based on the inner space of the central conductor may be less than 1/2 of the wavelength of the microwave.
  • a dielectric may be contained within the cavity.
  • the preset frequency may be a 915 MHz band, a 2.45 GHz band or a 5.8 GHz band.
  • the aerosol-generating method may further include measuring a temperature of the aerosol-generating substrate, and stopping generation of the microwaves when the measured temperature is equal to or higher than a preset first threshold temperature.
  • the step of generating microwaves of a preset frequency using the oscillator includes generating the microwaves when the temperature of the aerosol generating substrate measured in a state in which the generation of the microwaves is stopped is less than a preset second threshold temperature. can do.
  • an electronic device may include a control unit for controlling an operation of the electronic device, a generator for generating microwaves of a preset frequency, a microwave coupler for supplying the generated microwaves to a resonator, and the A resonator for generating an amplified electromagnetic field by resonating microwaves, and an insertion in which an aerosol-generating substrate is inserted adjacent to the resonator, wherein at least a portion of the electromagnetic field heats the aerosol-generating substrate to generate an aerosol.
  • the resonator may be formed by a cavity between a cylindrical outer conductor and a central conductor.
  • the cylindrical outer conductor and the center conductor may have a coaxial axis, and the insertion part may be formed based on an inner region of the center conductor.
  • the resonator has a length of 1/4 of the wavelength of the microwave in the resonator, and a first end of the resonator is formed as a short end connected to the outer conductor and the center conductor, and faces the first end.
  • the second end of the resonator may be formed as an open end separated from the outer conductor and the center conductor.
  • the outer conductor and the center conductor form a waveguide, wherein the center conductor includes a first partial center conductor connected to a first end of the waveguide and a second partial center conductor connected to a second end of the waveguide; insertion of the aerosol-generating substrate through the insert adjacent to the open end of the first partial center conductor opposite the first end and the open end of the second partial center conductor opposite the second end; It can be.
  • the resonator includes a first resonator formed by the first end of the waveguide and the first partial center conductor, and a second resonator formed by the second end of the waveguide and the second partial center conductor. can do.
  • a diameter of the insertion part formed based on the inner space of the central conductor may be less than 1/2 of the wavelength of the microwave.
  • An aerosol generating method performed by an electronic device may be provided.
  • An electronic device that generates an aerosol may be provided.
  • FIG 1 illustrates an electronic device according to an example.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a control unit according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a resonator formed based on a waveguide according to an example.
  • FIG 5 shows an electromagnetic field formed by microwaves according to an example.
  • FIG. 6 shows a sensor according to an example.
  • FIG. 7 and 8 show the structure of a cigarette according to an example.
  • FIG. 9 is a flowchart of an aerosol generating method according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a flow diagram of a method for controlling the generation of microwaves based on the temperature of an aerosol-generating substrate according to one example.
  • first or second may be used to describe various components, such terms should only be construed for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element.
  • FIG 1 illustrates an electronic device according to an example.
  • the electronic device 100 may generate an aerosol by heating an aerosol generating substrate in the cigarette 2 inserted into the electronic device 100 .
  • a user can smoke by inhaling the resulting aerosol.
  • the electronic device 100 may employ a method of heating the aerosol-generating substrate by using an electromagnetic field generated by resonating microwaves, such as in a microwave oven, instead of directly applying heat to the aerosol-generating substrate.
  • the above method may be referred to as microwave induction heating.
  • a cavity resonator producing high density microwaves may be required to heat the aerosol generating substrate.
  • a source such as a generator and supplying them to a medium.
  • the size of a commonly used rectangular box-shaped or cylindrical cavity resonator must be about 60 mm or more. . Microwaves may not enter a resonator smaller than 60 mm having the above shape.
  • One example of making a resonator with a size smaller than the limit size of the resonator according to the constraint caused by the size of the wavelength is the pattern of the electromagnetic field by implementing the resonator in the form of a coaxial or parallel plate. may be formed in a TEM (transverse electromagnetic) mode to make a structure in which the cutoff frequency of the electromagnetic field does not exist. As another example, there may be a method of using very high frequency microwaves or filling the resonator with a material having a very high permittivity value.
  • the quarter-wave resonator may have the shortest length among available resonators, and a first end of the resonator may be short-circuited by forming a metal wall, and a second end of the resonator may be opened without a metal part.
  • a method for generating an aerosol using a 1/4 wavelength resonator will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 10 below.
  • the cigarette 2 may be inserted in a form in which a coaxial resonator surrounds at least a portion of the cigarette 2 (eg, an aerosol generating substrate), and an aerosol is generated by an electromagnetic field generated by the resonator.
  • the substrate may be heated.
  • the cigarette 2 may be divided into a first part comprising the aerosol-generating substrate and a second part comprising the filter or the like.
  • the second part of the cigarette 2 may also contain an aerosol generating substrate.
  • the entirety of the first part may be inserted into the electronic device 100, and the second part may be exposed to the outside. Alternatively, only a portion of the first portion may be inserted into the electronic device 100, or the entire first portion and a portion of the second portion may be inserted.
  • the user may inhale the aerosol while opening the second portion. At this time, the aerosol is generated by passing the external air through the first part, and the generated aerosol passes through the second part and is delivered to the user's mouth.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an electronic device according to an embodiment.
  • the electronic device 100 may include a controller 210, an oscillator 220, a microwave coupler 230, a resonator 240, and an insertion unit 250.
  • the oscillator 220 may include a signal source 222 such as an oscillator and an amplifier 225.
  • the electronic device 100 may further include general-purpose components.
  • the electronic device 100 may include a display (or indicator) capable of outputting visual information and/or a motor for outputting tactile information.
  • the electronic device 100 may further include at least one sensor (a puff detection sensor, a temperature detection sensor, a cigarette insertion detection sensor, etc.).
  • the electronic device 100 may be manufactured to have a structure in which external air may flow in or internal gas may flow out even when the cigarette 2 is inserted.
  • External air may be introduced through at least one air passage formed in the electronic device 100 .
  • the opening and closing of air passages formed in the electronic device 100 and/or the size of the air passages may be controlled by a user. Accordingly, the amount of smoke and the feeling of smoking can be adjusted by the user.
  • outside air may be introduced into the cigarette 2 through at least one hole formed on the surface of the cigarette 2 .
  • the electronic device 100 may configure a system together with a separate cradle.
  • the cradle may be used to charge the battery of the electronic device 100 .
  • the controller 210 may control the operation of the electronic device 100 .
  • the controller 210 will be described in detail below with reference to FIG. 3 .
  • the signal source 222 of the oscillator 220 may generate microwaves of a preset frequency based on a control signal from the controller 210 .
  • the preset frequency may be a frequency within the ISM frequency band.
  • the preset frequency may be 2.45 GHz or 5.8 GHz, and is not limited to the described embodiment.
  • the amplifier 225 can amplify the output of the microwave generated by the signal source 222 to an output strong enough to be used for heating a material.
  • the amplifier 225 may adjust the output after the amplifier 225 by adjusting the strength of the signal source 222 based on the signal of the control unit 210 .
  • the amplitude of the microwaves can be decreased or increased.
  • the power of the microwave can be adjusted by adjusting the amplitude of the microwave.
  • the microwave coupler 230 may supply microwaves to the resonator 240 . Putting the microwave generated by the oscillator 220 into the resonator from the microwave transmission line (or waveguide) is called resonator coupling, and its structure may be defined as the microwave coupler 230.
  • the resonator 240 may form an amplified electromagnetic field by resonating the supplied microwave. At least a portion of the electromagnetic field formed by the resonant microwave can generate an aerosol by heating an aerosol-generating substrate inserted inside the waveguide.
  • the resonator 240 may be a 1/4 wavelength resonator, a first end of the resonator 240 may be short-circuited through a metal wall, and a second end may be open.
  • a structure of the resonator 240 according to an example will be described in detail below with reference to FIG. 4 .
  • the insertion part 250 may be formed based on a waveguide.
  • the waveguide may be composed of a center conductor and outer conductors
  • the resonator 240 may be formed in an inner region of the waveguide
  • the insertion portion 250 may be formed in an inner region of the center conductor.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a control unit according to an embodiment.
  • control unit 210 includes a communication unit 310, a processor 320 and a memory 330.
  • the communication unit 310 is connected to the processor 320 and the memory 330 to transmit and receive data.
  • the communication unit 310 may transmit/receive data by being connected to another external device.
  • the expression “transmitting and receiving “A” may indicate transmitting and receiving “information or data indicating A”.
  • the communication unit 310 may be implemented as a circuitry within the control unit 210 .
  • the communication unit 310 may include an internal bus and an external bus.
  • the communication unit 310 may be an element that connects the control unit 210 and an external device.
  • the communication unit 310 may be an interface.
  • the communication unit 310 may receive data from an external device and transmit the data to the processor 320 and the memory 330 .
  • the processor 320 processes data received by the communication unit 310 and data stored in the memory 330 .
  • a “processor” may be a data processing device implemented in hardware having circuitry having a physical structure for executing desired operations.
  • desired operations may include codes or instructions included in a program.
  • a data processing unit implemented in hardware includes a microprocessor, a central processing unit, a processor core, a multi-core processor, and a multiprocessor. , Application-Specific Integrated Circuit (ASIC), and Field Programmable Gate Array (FPGA).
  • ASIC Application-Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • Processor 320 executes computer readable code (eg, software) stored in memory (eg, memory 330 ) and instructions invoked by processor 320 .
  • computer readable code eg, software
  • the memory 330 stores data received by the communication unit 310 and data processed by the processor 320 .
  • the memory 330 may store a program (or application or software).
  • the stored program may be a set of syntaxes coded to control the electronic device 100 and executed by the processor 320 .
  • the memory 330 may include one or more of volatile memory, non-volatile memory and random access memory (RAM), flash memory, a hard disk drive, and an optical disk drive.
  • volatile memory non-volatile memory and random access memory (RAM)
  • flash memory non-volatile memory and random access memory (RAM)
  • hard disk drive hard disk drive
  • optical disk drive optical disk drive
  • the memory 330 stores a command set (eg, software) for operating the control unit 210 .
  • a set of instructions for operating the control unit 210 is executed by the processor 320.
  • the communication unit 310, the processor 320, and the memory 330 will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10 below.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a resonator formed based on a waveguide according to an example.
  • the resonator 240 and the insertion part 250 described above with reference to FIG. 2 include walls 421 and 422, outer conductors 410 and center conductors 430 and 440, and the waveguide 400. ) can be formed based on.
  • Each of the outer conductor 410 and the center conductors 430 and 440 may have a cylindrical shape and have a coaxial axis.
  • the resonator 240 may be formed by a cavity between the cylindrical outer conductor 410 and the central conductors 430 and 440 .
  • the walls 421 and 422, the outer conductors 410 and the center conductors 430 and 440 may be made of metal.
  • the waveguide 400 may be a coaxial type having a hollow inside.
  • the first partial center conductor 430 may be connected to the first end by the first wall 421
  • the second partial center conductor 440 may be connected to the second end by the second wall 422 .
  • the first partial center conductor 430 includes an open end 431 not connected to another metal
  • the second partial center conductor 440 includes an open end 441 not connected to another metal. can do.
  • the resonator 240 may include a plurality of resonators 450 and 460 .
  • the first resonator 450 may be formed by the first end by the first wall 421 of the waveguide and by the first partial center conductor 430 . That is, the first resonator 450 may have a donut shape centered on the first partial central conductor 430 .
  • the second resonator 460 may be formed by the second end by the second wall 440 of the waveguide and by the second partial center conductor 440 . That is, the second resonator 460 may have a donut shape centered on the second partial central conductor 440 .
  • the resonator 450 or 460 may have a length of 1/4 of the wavelength of the microwave in the resonator 450 or 460.
  • the first end of the resonator 450 or 460 is formed as a closed end to which an outer conductor (or wall) and a center conductor are connected, and a second end of the resonator 450 or 460 facing the first end is an outer conductor (or, wall) and center conductor may be formed with open ends separated from each other.
  • the length between the first end and the second end may be an integer multiple of 1/4 of the wavelength.
  • the wavelength of microwaves may vary depending on structural factors of the resonator 450 or 460 .
  • the wavelength of microwaves present in the dielectric of the resonator 450 or 460 may be shortened as the dielectric constant of the dielectric increases.
  • the user can use the open end 431 of the first partial center conductor 430 located opposite the first end by the first wall 421 and the second end opposite the second wall 422.
  • An aerosol-generating substrate 470 may be inserted adjacent to the open end 441 of the second partial center conductor 440 located on the .
  • the aerosol generating substrate 470 may be a tobacco medium.
  • the aerosol-generating substrate 470 may include aerosol formers such as glycerin and propylene glycol.
  • the microwaves may be supplied to the cavity of the waveguide through the microwave coupler 230, and the microwaves may be resonated by the plurality of resonators 450 and 460.
  • the resonant microwaves create an amplified electromagnetic field within the resonator 240, and at least a portion of the electromagnetic field can heat the aerosol-generating substrate 470.
  • An electromagnetic field formed by microwaves will be described in detail below with reference to FIG. 5 .
  • the aerosol-generating substrate 470 can be easily heated.
  • the strongest electromagnetic field may be generated at the open end 431 where a resonance peak is formed on the side of the first resonator 450 .
  • a portion of the formed electromagnetic field leaks into the aerosol-generating substrate 470 adjacent to the first resonator 450, and the leaked electromagnetic field may heat the aerosol-generating substrate 470.
  • the method of heating the aerosol-generating substrate 470 described above is not a method of directly heating the aerosol-generating substrate located in the resonator, but an electromagnetic field leaked into the space between the open stages 431 and 441 to heat the aerosol-generating substrate. it can be a way
  • the electromagnetic field may not be leaked in the direction of the insertion part 250 rather than the region of the resonators 450 and 560. That is, the electromagnetic field leaked into the aerosol-generating substrate 470 only heats the aerosol-generating substrate 470 and does not propagate to the outside (eg, in the direction of the user's mouth). Since the electromagnetic field does not propagate (or leak) to a space other than the region of the resonators 450 and 460, a separate function or structure of the electronic device 100 for shielding the electromagnetic field is not required.
  • the diameter of the insertion part 250 formed based on the inner space of the second partial central conductor 440 may be less than 1/2 of the wavelength of the microwave.
  • the microwave causing resonance may be cut off.
  • a user may inhale the aerosol generated by the heated aerosol-generating substrate 470 through the cigarette 2 .
  • the structure of the cigarette 2 is described in detail with reference to FIGS. 7 and 8 below.
  • the cavities of the plurality of resonators 450 and 460 may be filled with a low-loss dielectric material (Teflon, quartz, alumina, etc.).
  • a low-loss dielectric material Teflon, quartz, alumina, etc.
  • the size of the resonator 240 may be further reduced.
  • FIG 5 shows an electromagnetic field formed by microwaves according to an example.
  • An electromagnetic field formed by microwaves may appear.
  • the electromagnetic field shown is relative to the cross-section of the waveguide. It is shown that the strongest electromagnetic field is formed in the regions 501, 502, 503, and 504, and the regions 501, 502, 503, and 504 are the first partial center conductor 430 and the second partial center conductor 430 described with reference to FIG. It is a part corresponding to the open ends 431 and 441 of the two-part center conductor 440.
  • the aerosol-generating substrate adjacent to regions 501, 502, 503, and 504 e.g., aerosol-generating substrate 470 in FIG. can be heated Additionally, it is observed that the electromagnetic field does not leak in the direction of the insert into which the aerosol-generating substrate is inserted (eg, insert 250 in FIG. 2 ).
  • FIG. 6 shows a sensor according to an example.
  • At least one sensor 610 may be further included in the waveguide 400 described above with reference to FIG. 4 .
  • the sensor 610 may include one or more of a puff detection sensor, a temperature detection sensor, and a cigarette insertion detection sensor.
  • the senor 610 may be located at the center of the waveguide 400.
  • an aerosol-generating substrate 470 of a cigarette e.g., cigarette 2 of FIG. can be adjacent.
  • the sensor 610 may detect insertion of a cigarette.
  • sensor 610 may measure the temperature of aerosol-generating substrate 470 .
  • FIG. 7 and 8 show the structure of a cigarette according to an example.
  • the cigarette 2 includes a tobacco rod 71 and a filter rod 72 .
  • filter rod 72 is shown as a single segment in FIG. 7, it is not limited thereto.
  • the filter rod 72 may be composed of a plurality of segments.
  • filter rod 72 may include a segment that cools the aerosol and a segment that filters certain components contained within the aerosol.
  • the filter rod 72 may further include at least one segment performing other functions.
  • Cigarette 2 may be wrapped by at least one wrapper 74 . At least one hole through which external air is introduced or internal gas is discharged may be formed in the wrapper 74 . As an example, the cigarette 2 may be wrapped by one wrapper 74 . As another example, the cigarette 2 may be overlappingly wrapped by two or more wrappers 74 . For example, the tobacco rod 71 may be wrapped by the first wrapper 741, and the filter rod 72 may be wrapped by the wrappers 742, 743, and 744. In addition, the entire cigarette 2 may be repackaged by a single wrapper 745 . If the filter rod 72 is composed of a plurality of segments, each segment may be wrapped by wrappers 742 , 743 , and 744 .
  • Tobacco rod 71 includes an aerosol-generating substrate (eg, aerosol-generating substrate 470).
  • the aerosol-generating substrate may include, but is not limited to, at least one of glycerin, propylene glycol, ethylene glycol, dipropylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, and oleyl alcohol.
  • the tobacco rod 71 may contain other additive substances such as flavoring agents, humectants and/or organic acids.
  • a flavoring liquid such as menthol or a moisturizer can be added to the tobacco rod 71 by spraying it to the tobacco rod 71.
  • Tobacco rod 71 can be manufactured in various ways.
  • the tobacco rod 71 may be made of a sheet or may be made of a strand.
  • the tobacco rod 71 may be made of a cut filler in which a tobacco sheet is cut into small pieces.
  • the tobacco rod 71 may be surrounded by a heat conducting material.
  • the thermal conduction material may be a metal foil such as aluminum foil, but is not limited thereto.
  • the heat conduction material surrounding the tobacco rod 71 can improve the thermal conductivity applied to the tobacco rod by evenly distributing the heat transmitted to the tobacco rod 71, thereby improving the taste of the tobacco.
  • the heat conduction material surrounding the tobacco rod 71 may function as a susceptor heated by an induction heating type heater. At this time, although not shown in the drawing, the tobacco rod 71 may further include an additional susceptor in addition to the heat conductive material surrounding the outside.
  • Filter rod 72 may be a cellulose acetate filter.
  • the shape of the filter rod 72 is not limited.
  • the filter rod 72 may be a cylindrical rod or a tubular rod having a hollow inside.
  • the filter rod 72 may be a recessed rod. If the filter rod 72 is composed of a plurality of segments, at least one of the plurality of segments may be manufactured in a different shape.
  • At least one capsule 73 may be included in the filter rod 72 .
  • the capsule 73 may perform a function of generating a flavor or a function of generating an aerosol.
  • the capsule 73 may have a structure in which a liquid containing a fragrance is wrapped with a film.
  • the capsule 73 may have a spherical or cylindrical shape, but is not limited thereto.
  • the cigarette 8 may further include a shear plug 83 compared to the cigarette 2 .
  • the shear plug 83 may be located on one side of the tobacco rod 81 opposite to the filter rod 82.
  • the front end plug 83 can prevent the tobacco rod 81 from escaping to the outside and prevent aerosol generated from the tobacco rod 81 from entering the electronic device 100 during smoking.
  • the filter rod 82 may include a first segment 821 and a second segment 822 .
  • the first segment 821 may correspond to the first segment of the filter rod 72 of FIG. 7
  • the second segment 822 may correspond to the third segment of the filter rod 72 of FIG. can
  • the diameter and overall length of the cigarette 8 may correspond to the diameter and overall length of the cigarette 2 .
  • the length of the shear plug 83 is about 7 mm
  • the length of the tobacco rod 81 is about 15 mm
  • the length of the first segment 821 is about 12 mm
  • the length of the second segment 822 is about 14 mm. may, but is not limited thereto.
  • the cigarette 8 may be wrapped by at least one wrapper 85 . At least one hole through which external air is introduced or internal gas is discharged may be formed in the wrapper 85 .
  • the shear plug 83 is wrapped by the first wrapper 851, the tobacco rod 81 is wrapped by the second wrapper 852, and the first segment by the third wrapper 853 ( 821) may be wrapped, and the second segment 822 may be wrapped by the fourth wrapper 854.
  • the entire cigarette 8 may be repackaged by the fifth wrapper 855 .
  • At least one perforation 86 may be formed in the fifth wrapper 855 .
  • the perforation 86 may be formed in an area surrounding the tobacco rod 81, but is not limited thereto. Perforation 86 may serve to transfer heat generated on the outer surface by the electromagnetic field to the inside of the tobacco rod 81.
  • At least one capsule 84 may be included in the second segment 822 .
  • the capsule 84 may perform a function of generating a flavor or a function of generating an aerosol.
  • the capsule 84 may have a structure in which a liquid containing a fragrance is wrapped with a film.
  • the capsule 84 may have a spherical or cylindrical shape, but is not limited thereto.
  • FIG. 9 is a flowchart of an aerosol generating method according to an embodiment.
  • Steps 910 to 940 below may be performed by the electronic device 100 described above with reference to FIGS. 1 to 6 .
  • the electronic device 100 may generate microwaves of a preset frequency using the signal source 222 of the oscillator 220.
  • the preset frequency may be a 915 MHz band, a 2.45 GHz band or a 5.8 GHz band allowed for heating, and is not limited to the described embodiment.
  • the electronic device 100 may adjust the amplitude (or output) of the microwave using the amplifier 225 of the oscillator 220.
  • the heating temperature can be adjusted by adjusting the amplitude of the microwave.
  • the electronic device 100 may supply microwaves to the resonator 240 formed based on the waveguide through the microwave coupler 230.
  • the electronic device 100 may generate an electromagnetic field by resonating microwaves through the resonator 240.
  • the waveguide may be of a hollow coaxial type.
  • microwaves may be resonated by forming a pattern of microwaves in a TEM mode by the structure of the resonator 240 .
  • a cavity having a size smaller than 1/5 of the wavelength of the microwave can be used by forming the microwave pattern by the structure of the outer conductor and the center conductor of the waveguide in a TEM mode.
  • the resonator 240 may include a plurality of resonators (eg, the first resonator 450 and the second resonator 460 of FIG. 4 ).
  • the plurality of resonators may have a donut shape centered on each central conductor.
  • Each of the plurality of resonators may be a 1/4 wavelength resonator having one side closed and the other side open.
  • step 940 the electronic device 100 leaks into the space between the open ends 431 and 441 of the plurality of resonators, so that the electromagnetic field formed by the resonant microwave is inserted into the waveguide (eg, the waveguide 400).
  • An aerosol can be generated by heating the aerosol-generating substrate (eg, aerosol-generating substrate 470 of FIG. 4 ). The resulting aerosol can be inhaled by the user through the filter rods 72 and 82 of the cigarettes 2 and 8 .
  • FIG. 10 is a flow diagram of a method for controlling the generation of microwaves based on the temperature of an aerosol-generating substrate according to one example.
  • the following steps 1010 and 1020 may be further performed.
  • the electronic device 100 may measure the temperature of the aerosol generating substrate.
  • the electronic device 100 may measure the temperature of the aerosol-generating substrate using the sensor 610 described above with reference to FIG. 6 .
  • the electronic device 100 may stop generating microwaves when the measured temperature is equal to or higher than a preset first threshold temperature. By stopping the generation of microwaves, heating of the aerosol-generating substrate more than necessary can be prevented.
  • the electronic device 100 may adjust the amplitude (or output) of the microwave when the measured temperature is equal to or greater than a preset first threshold temperature. Unnecessary heating of the aerosol-generating substrate can be prevented by reducing the amplitude of the microwaves.
  • Step 910 described above with reference to FIG. 9 may further include step 1030 below.
  • the electronic device 100 may generate microwaves when the temperature of the aerosol-generating substrate is less than a second threshold temperature.
  • the electronic device 100 may adjust the amplitude (or output) of the microwave when the measured temperature is less than a preset second threshold temperature. By increasing the amplitude of the microwaves, the aerosol-generating substrate can be heated with high energy.
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program commands recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and usable to those skilled in computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks.
  • - includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.
  • the hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
  • Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, which configures a processing device to operate as desired or processes independently or collectively. You can command the device.
  • Software and/or data may be any tangible machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, intended to be interpreted by or provide instructions or data to a processing device. , or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave.
  • Software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable media.

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Abstract

일 예에 따른, 에어로졸을 생성하기 위해, 발진기를 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하고, 생성된 마이크로파를 외곽 도체 및 중심 도체 사이의 공동에 의해 형성되는 공진기로 마이크로파 커플러를 통해 공급하고, 공진기를 통해 마이크로파를 공진시킴으로써 증폭된 전자기장을 생성하고, 전자기장이 중심 도체에 인접하도록 삽입된 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다.

Description

에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치
아래의 실시예들은 에어로졸을 생성하는 기술에 관한 것이고, 구체적으로 마이크로파를 이용하여 에어로졸을 생성하는 기술에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
마이크로파 가열 기술은 유전가열(dielectric heating)의 원리를 이용하여 물이나 유기용매 등과 같은 극성분자를 직접 가열할 수 있는 기술로서, 마이크로파를 이용하여 가열이 필요한 물질만 선택적으로 가열할 수 있기 때문에 에너지 효율성이 높고 가열 속도가 매우 빠르다. 다만, 마이크로파를 발생시키는 과정에서, 약 60~70% 수준의 효율로 공급된 전기 에너지가 마이크로파 에너지로 전환되기 때문에, 마이크로파로 물질을 가열할 때 필요한 열용량이 기존의 외부 가열 방식에서 필요한 열용량의 50% 이하는 되어야 더 높은 에너지 효율성이 확보될 수 있다. 또한, 마이크로파 가열 방식은 기존의 외부 가열 방식에 대비하여 가열에 필요한 열용량이 적으면 적을수록 더 빠르게 가열할 수 있게 된다.
현재까지 마이크로파 가열 방식의 적용 분야는 대부분 대용량의 가열 능력을 요구하는 분야에 해당하였다. 마그네트론(Magnetron) 등의 마이크로파 발생장치를 비롯한 필수 부품들과 같은 마이크로파 기술 관련 산업에 공급되는 장치들은 킬로와트(kW)급 이상의 대용량에 맞추어져 있으며, 가정용 전자레인지도 마이크로파 출력이 900W 수준이다.
물리적인 관점에서 소형, 소량의 가열 물질일수록 직접 가열 방식인 마이크로파 가열 방식이 외부 가열 방식에 비해 효과가 극대화될 수 있으며, 가열 속도 또한 획기적으로 높일 수 있다. 다만, 가열용으로 이용되는 마이크로파의 파장이 약 12cm 또는 약 30cm 수준의 크기이기 때문에 가열 장치를 소형화하기 위해서는 정밀한 마이크로파 장치 설계 기술이 필요하다.
최근 통신 관련 기술이 발달하면서 통신에 이용되는 마이크로파 소자의 기술 또한 빠르게 발전하고 있다. 특히, 통신용으로만 사용되던 솔리드-스테이트(solid-state) 기반 마이크로파 발생 장치는 기존에 대체 불가능했던 고출력 마이크로파 발생 장치인 마그네트론을 일부의 기술 분야에서 조금씩 대체할 수 있을 정도로 발전하였다. 이러한 솔리드-스테이드 마이크로파 소자와 소형화된 마이크로파 전송선 등을 활용하는 경우, 소형의 마이크로파 가열 장치가 구현 가능할 수 있다.
일 실시예는 전자 장치에 의해 수행되는 에어로졸 생성 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예는 에어로졸을 생성하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 전자 장치에 의해 수행되는, 에어로졸 생성 방법은, 발진기(generator)를 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 단계, 상기 생성된 마이크로파를 공진기로 마이크로파 커플러(microwave coupler)를 통해 공급하는 단계 - 상기 공진기는 원통형의 외곽 도체 및 중심 도체 사이의 공동(cavity)에 의해 형성됨 -, 상기 공진기를 통해 상기 마이크로파를 공진시킴(resonate)으로써 증폭된 전자기장을 생성하는 단계, 및 상기 전자기장의 적어도 일부가 상기 중심 도체에 인접하도록 삽입된 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 원통형의 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 동축을 가질 수 있다.
상기 공진기를 통해 상기 마이크로파를 공진시킴으로써 증폭된 전자기장을 생성하는 단계는, 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체의 구조(structure)에 의해 상기 마이크로파의 패턴을 TEM(transverse electromagnetic) 모드로 형성시킴으로써 상기 마이크로파를 공진시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 공진기는 상기 공진기 내의 상기 마이크로파의 파장의 1/4의 길이를 갖고, 상기 공진기의 제1 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결된 닫힌 단(short end)으로 형성되고, 상기 제1 단과 대향하는 상기 공진기의 제2 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결되지 않고 떨어진 열린 단(open end)으로 형성될 수 있다.
상기 제1 단 및 상기 제2 단 사이의 길이는 상기 파장의 1/4의 정수배일 수 있다.
상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 도파관을 형성하고, 상기 중심 도체는, 상기 도파관의 제1 단과 연결된 제1 부분 중심 도체, 및 상기 도파관의 제2 단과 연결된 제2 부분 중심 도체를 포함하고, 상기 제1 단과 반대편에 위치하는 상기 제1 부분 중심 도체의 열린 단(open end) 및 상기 제2 단과 반대편에 위치하는 상기 제2 부분 중심 도체의 열린 단에 인접하도록 상기 에어로졸 생성 기질이 삽입될 수 있다.
상기 공진기는, 상기 도파관의 상기 제1 단 및 상기 제1 부분 중심 도체에 의해 형성되는 제1 공진기, 및 상기 도파관의 상기 제2 단 및 상기 제2 부분 중심 도체에 의해 형성되는 제2 공진기를 포함할 수 있다.
상기 중심 도체의 내부 공간에 기초하여 형성되는 삽입부의 지름은 상기 마이크로파의 파장의 1/2 미만일 수 있다.
상기 공동 내에 유전체가 포함될 수 있다.
상기 미리 설정된 주파수는 915MHz 대역, 2.45GHz 대역 또는 5.8GHz 대역일 수 있다.
상기 에어로졸 생성 방법은, 상기 에어로졸 생성 기질의 온도를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 온도가 미리 설정된 제1 임계 온도 이상인 경우 상기 마이크로파의 생성을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 발진기를 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 단계는, 상기 마이크로파의 생성이 중단된 상태에서 측정된 상기 에어로졸 생성 기질의 온도가 미리 설정된 제2 임계 온도 미만인 경우 상기 마이크로파를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 전자 장치는, 상기 전자 장치의 동작을 제어하는 제어부, 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 발진기(generator), 상기 생성된 마이크로파를 공진기로 공급하는 마이크로파 커플러(microwave coupler), 상기 마이크로파를 공진시킴으로써 증폭된 전자기장을 생성하는 공진기, 및 상기 공진기에 인접하도록 에어로졸 생성 기질이 삽입되는 삽입부(insertion)를 포함하고, 상기 전자기장의 적어도 일부가 상기 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸이 생성될 수 있다.
상기 공진기는 원통형의 외곽 도체 및 중심 도체 사이의 공동(cavity)에 의해 형성될 수 있다.
상기 원통형의 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 동축을 갖고, 상기 중심 도체의 내부 영역에 기초하여 상기 삽입부가 형성될 수 있다.
상기 공진기는 상기 공진기 내의 상기 마이크로파의 파장의 1/4의 길이를 갖고, 상기 공진기의 제1 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결된 닫힌 단(short end)으로 형성되고, 상기 제1 단과 대향하는 상기 공진기의 제2 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결되지 않고 떨어진 열린 단(open end)으로 형성될 수 있다.
상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 도파관을 형성하고, 상기 중심 도체는, 상기 도파관의 제1 단과 연결된 제1 부분 중심 도체, 및 상기 도파관의 제2 단과 연결된 제2 부분 중심 도체를 포함하고, 상기 제1 단과 반대편에 위치하는 상기 제1 부분 중심 도체의 열린 단(open end) 및 상기 제2 단과 반대편에 위치하는 상기 제2 부분 중심 도체의 열린 단에 인접하도록 상기 에어로졸 생성 기질이 상기 삽입부를 통해 삽입될 수 있다.
상기 공진기는, 상기 도파관의 상기 제1 단 및 상기 제1 부분 중심 도체에 의해 형성되는 제1 공진기, 및 상기 도파관의 상기 제2 단 및 상기 제2 부분 중심 도체에 의해 형성되는 제2 공진기를 포함할 수 있다.
상기 중심 도체의 내부 공간에 기초하여 형성되는 상기 삽입부의 지름은 상기 마이크로파의 파장의 1/2 미만일 수 있다.
전자 장치에 의해 수행되는 에어로졸 생성 방법이 제공될 수 있다.
에어로졸을 생성하는 전자 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 일 예에 따른 전자 장치를 도시한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 제어부의 구성도이다.
도 4는 일 예에 따른 도파관에 기초하여 형성된 공진기의 구성도이다.
도 5는 일 예에 따른 마이크로파에 의해 형성된 전자기장을 도시한다.
도 6은 일 예에 따른 센서를 도시한다.
도 7 및 도 8은 일 예에 따른 궐련의 구조를 도시한다.
도 9는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 방법의 흐름도이다.
도 10은 일 예에 따른 에어로졸 생성 기질의 온도에 기초하여 마이크로파의 생성을 제어하는 방법의 흐름도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 예에 따른 전자 장치를 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 전자 장치(100)에 삽입되는 궐련(2) 내의 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다. 사용자는 생성된 에어로졸을 흡입함으로써 흡연을 할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 에어로졸 생성 기질에 직접적으로 열을 가하는 방식이 아닌, 전자레인지와 같이 마이크로파를 공진시킴으로써 발생되는 전자기장을 이용하여 에어로졸 생성 기질을 가열시키는 방식을 채용할 수 있다. 상기의 방식은 마이크로파 유도 가열로 명명될 수 있다.
에어로졸 생성 기질을 가열하기 위해서는 높은 밀도의 마이크로파를 형성시키는 공동 공진기(cavity resonator)가 요구될 수 있다. 발진기(generator)와 같은 소스를 통해 생성된 마이크로파를 전송하여 매질에 공급하는 방식으로는 미약한 가열만이 가능하고, 에너지 효율 또한 매우 낮을 수 있다.
가열용으로 허용된 ISM(industrial scientific and medical equipment) 주파수인 2.45GHz의 마이크로파의 파장은 약 120mm이므로, 일반적으로 이용되는 사각 박스 형태 또는 원통형의 공동 공진기의 크기는 반드시 약 60 mm 이상 이어야 할 수 있다. 상기의 형태를 갖는 60 mm 보다 작은 크기의 공진기에는 마이크로파가 들어가지 않을 수 있다.
파장의 크기에 의해 발생하는 제약 조건에 따른 공진기의 한계 크기 보다 작은 크기로 공진기를 만들 수 있는 일 예는, 공진기를 동축형(coaxial)이나 평행 판형(parallel plate)의 형태로 구현함으로써 전자기장의 패턴을 TEM(transverse electromagnetic) 모드로 형성시켜 전자기장의 차단 주파수(cutoff frequency)가 존재하지 않는 구조로 만드는 것일 수 있다. 다른 예로, 아주 높은 주파수의 마이크로파를 이용하거나 매우 높은 유전율 값을 갖는 소재를 공진기 내부에 채우는 방법이 있을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공진기는 보통 일정 길이를 가지는 도파관(waveguide)의 형태를 가지는데, 도파관의 양 끝단들은 단락(short)(impedance=0) 또는 개방(open)(impedance=∞)으로 형성될 수 있다. 1/4 파장 공진기는 이용 가능한 공진기들 중 가장 길이가 짧은 형태일 수 있고, 공진기의 제1 단은 금속벽을 형성시킴으로써 단락시키고, 제2 단은 금속 부분이 없도록 개방시킬 수 있다. 1/4 파장 공진기를 이용하여 에어로졸을 생성하는 방법에 대해, 아래에서 도 2 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 동축형의 공진기가 궐련(2)의 적어도 일부(예: 에어로졸 생성 기질)를 둘러싸는 형태로 궐련(2)이 삽입될 수 있고, 공진기에 의해 발생되는 전자기장에 의해 에어로졸 생성 기질이 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련(2)은 에어로졸 생성 기질을 포함하는 제1 부분과 필터 등을 포함하는 제2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(2)의 제2 부분에도 에어로졸 생성 기질이 포함될 수도 있다.
전자 장치(100)의 내부에는 제1 부분의 전체가 삽입되고, 제2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 전자 장치(100)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.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성도이다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 제어부(210), 발진기(220), 마이크로파 커플러(230)(microwave coupler), 공진기(240) 및 삽입부(250)를 포함할 수 있다. 발진기(220)는 오실레이터와 같은 신호원(signal source)(222) 및 증폭기(225)를 포함할 수 있다. 도시되지 않았으나, 전자 장치(100)는 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이(또는, 인디케이터) 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(100)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 더 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(100)는 궐련(2)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
외부 공기는 전자 장치(100)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로, 외부 공기는 궐련(2)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(2)의 내부로 유입될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 도시되지 않았으나, 전자 장치(100)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 전자 장치(100)의 배터리의 충전에 이용될 수 있다.
제어부(210)는 전자 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 아래에서 도 3을 참조하여 제어부(210)에 대해 상세히 설명된다.
발진기(220)의 신호원(222)은 제어부(210)의 제어 신호에 기초하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성할 수 있다. 미리 설정된 주파수는 ISM 주파수 대역 내의 주파수일 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 주파수는 2.45GHz 또는 5.8GHz일 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다.
증폭기(225)는 신호원(222)에 의해 생성된 마이크로파의 출력을 물질의 가열에 이용될 수 있을 만큼 강한 출력으로 증폭할 수 있다. 증폭기(225)는 제어부(210)의 신호에 기초하여 신호원(222)의 세기를 조정함으로써 증폭기(225) 이후의 출력을 조정할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파의 진폭을 감소시키거나 증가시킬 수 있다. 마이크로파의 진폭이 조정됨으로써 마이크로파의 전력이 조정될 수 있다.
마이크로파 커플러(230)는 마이크로파를 공진기(240)로 공급할 수 있다. 발진기(220)에 의해 생성된 마이크로파를 마이크로파 전송선(또는 도파관)에서 공진기로 넣어주는 것을 공진기 커플링(resonator coupling)이라고 하고, 그 구조를 마이크로파 커플러(230)로 정의할 수 있다.
공진기(240)는 공급된 마이크로파를 공진 시킴으로써 증폭된 전자기장을 형성할 수 있다. 공진된 마이크로파에 의해 형성된 전자기장의 적어도 일부가 도파관의 내부에 삽입된 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공진기(240)는 1/4 파장 공진기일 수 있고, 공진기(240)의 제1 단은 금속벽을 통해 단락 되고, 제2 단은 개방될 수 있다. 일 예에 따른 공진기(240)의 구조에 대해 아래에서 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.
삽입부(250)는 도파관에 기초하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 도파관은 중심 도체 및 외곽 도체로 구성될 수 있고, 도파관의 내부 영역에는 공진기(240)가 형성되고, 중심 도체 내측의 영역에는 삽입부(250)가 형성될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 제어부의 구성도이다.
일 측면에 따른, 제어부(210)는 통신부(310), 프로세서(320) 및 메모리(330)를 포함한다.
통신부(310)는 프로세서(320), 및 메모리(330)와 연결되어 데이터를 송수신한다. 통신부(310)는 외부의 다른 장치와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 이하에서 "A"를 송수신한다라는 표현은 "A를 나타내는 정보(information) 또는 데이터"를 송수신하는 것을 나타낼 수 있다.
통신부(310)는 제어부(210) 내의 회로망(circuitry)으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 통신부(310)는 내부 버스(internal bus) 및 외부 버스(external bus)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 통신부(310)는 제어부(210)와 외부의 장치를 연결하는 요소일 수 있다. 통신부(310)는 인터페이스(interface)일 수 있다. 통신부(310)는 외부의 장치로부터 데이터를 수신하여, 프로세서(320) 및 메모리(330)에 데이터를 전송할 수 있다.
프로세서(320)는 통신부(310)가 수신한 데이터 및 메모리(330)에 저장된 데이터를 처리한다. "프로세서"는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.
프로세서(320)는 메모리(예를 들어, 메모리(330))에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 프로세서(320)에 의해 유발된 인스트럭션들을 실행한다.
메모리(330)는 통신부(310)가 수신한 데이터 및 프로세서(320)가 처리한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 메모리(330)는 프로그램(또는 어플리케이션, 소프트웨어)을 저장할 수 있다. 저장되는 프로그램은 전자 장치(100)를 제어할 수 있도록 코딩되어 프로세서(320)에 의해 실행 가능한 신텍스(syntax)들의 집합일 수 있다.
일 측면에 따르면, 메모리(330)는 하나 이상의 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브 및 광학 디스크 드라이브를 포함할 수 있다.
메모리(330)는 제어부(210)를 동작 시키는 명령어 세트(예를 들어, 소프트웨어)를 저장한다. 제어부(210)를 동작 시키는 명령어 세트는 프로세서(320)에 의해 실행된다.
통신부(310), 프로세서(320), 및 메모리(330)에 대해, 아래에서 도 9 및 도 10을 참조하여 상세히 설명된다.
도 4는 일 예에 따른 도파관에 기초하여 형성된 공진기의 구성도이다.
일 실시 예에 따르면, 도 2를 참조하여 전술된 공진기(240) 및 삽입부(250)는 벽(421, 422), 외곽 도체(410) 및 중심 도체(430, 440)를 포함하는 도파관(400)에 기초하여 형성될 수 있다. 외곽 도체(410) 및 중심 도체(430, 440)의 각각은 원통형이고, 동축을 갖을 수 있다. 공진기(240)는 원통형의 외곽 도체(410) 및 중심 도체(430, 440) 사이의 공동(cavity)에 의해 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 벽(421, 422), 외곽 도체(410) 및 중심 도체(430, 440)는 금속일 수 있다. 도파관(400)은 내부가 빈 형태의 동축형일 수 있다.
제1 부분 중심 도체(430)는 제1 벽(421)에 의한 제1 단과 연결되고, 제2 부분 중심 도체(440)는 제2 벽(422)에 의한 제2 단과 각각 연결될 수 있다. 제1 부분 중심 도체(430)는 다른 금속과 연결되지 않고 열린 단(open end)(431)을 포함하고, 제2 부분 중심 도체(440)는 다른 금속과 연결되지 않고 열린 단(441)을 포함할 수 있다.
공진기(240)는 복수의 공진기들(450, 460)을 포함할 있다. 제1 공진기(450)는 도파관의 제1 벽(421)에 의한 제1 단 및 제1 부분 중심 도체(430)에 의해 형성될 수 있다. 즉, 제1 공진기(450)는 제1 부분 중심 도체(430)를 중심으로 하는 도넛 형태일 수 있다. 제2 공진기(460)는 도파관의 제2 벽(440)에 의한 제2 단 및 제2 부분 중심 도체(440)에 의해 형성될 수 있다. 즉, 제2 공진기(460)는 제2 부분 중심 도체(440)를 중심으로 하는 도넛 형태일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공진기(450 또는 460)는 공진기(450 또는 460) 내의 마이크로파의 파장의 1/4의 길이를 가질 수 있다. 공진기(450 또는 460)의 제1 단은 외곽 도체(또는, 벽) 및 중심 도체가 연결된 닫힌 단으로 형성되고, 제1 단과 대향하는 공진기(450 또는 460)의 제2 단은 외곽 도체(또는, 벽) 및 중심 도체가 연결되지 않고 떨어진 열린 단(open end)으로 형성될 수 있다. 제1 단 및 제2 단 사이의 길이는 파장의 1/4의 정수배일 수 있다. 공진기(450 또는 460)와 같이 제한된 공간에 마이크로파가 갇혀 있는 경우에는 자유 공간에 방사되는 마이크로파와는 다른 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 공진기(450 또는 460)의 구조적인 요인에 의해 마이크로파의 파장이 달라질 수 있다. 다른 예로, 공진기(450 또는 460) 내의 유전체 속에 존재하는 마이크로파의 파장은 유전체의 유전 상수 값이 커지면 짧아질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자는 제1 벽(421)에 의한 제1 단과 반대편에 위치하는 제1 부분 중심 도체(430)의 열린 단(431) 및 제2 벽(422)에 의한 제2 단과 반대편에 위치하는 제2 부분 중심 도체(440)의 열린 단(441)에 인접하도록 에어로졸 생성 기질(470)을 삽입할 수 있다. 에어로졸 생성 기질(470)은 담배 매질일 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 기질(470)은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
마이크로파 커플러(230)를 통해 마이크로파가 도파관의 공동(cavity)으로 공급되고, 복수의 공진기들(450, 460)에 의해 마이크로파가 공진될 수 있다. 공진된 마이크로파에 의해 공진기(240) 내에 증폭된 전자기장이 형성되고, 전자기장의 적어도 일부에 의해 에어로졸 생성 기질(470)이 가열될 수 있다. 마이크로파에 의해 형성되는 전자기장에 대해 아래에서 도 5를 참조하여 상세히 설명된다.
제1 부분 중심 도체(430) 및 제2 부분 중심 도체(440)를 연결하지 않음으로써 형성된 열린 단들(431, 441)을 통해 전자기장의 적어도 일부가 에어로졸 생성 기질(470) 쪽에도 작용할 수 있다. 특히, 열린 단들(431, 441)의 주위에서 강한 전자기장이 형성되므로 에어로졸 생성 기질(470)이 쉽게 가열될 수 있다. 예를 들어, 제1 공진기(450)의 측면에서는 공진 피크가 형성되는 열린 단(431)에서 가장 강한 전자기장이 발생할 수 있다. 형성된 전자기장의 일부가 제1 공진기(450)와 인접한 에어로졸 생성 기질(470)로 새어 들어가게 되고, 새어 들어간 전자기장은 에어로졸 생성 기질(470)을 가열할 수 있다. 즉, 전술된 에어로졸 생성 기질(470)을 가열하는 방식은 공진기 내에 위치한 에어로졸 생성 기질을 직접 가열하는 방식이 아닌, 열린 단들(431, 441) 사이의 공간으로 새어 나간 전자기장이 에어로졸 생성 기질을 가열하는 방식일 수 있다.
또한, 상기의 공진기들(450, 460)의 구조에 의해 공진기들(450, 560) 영역이 아닌 삽입부(250)의 방향으로는 전자기장이 누설되지 않게 될 수 있다. 즉, 에어로졸 생성 기질(470)로 새어 들어간 전자기장은 에어로졸 생성 기질(470)만을 가열할 뿐이고, 외부(예: 사용자의 입 방향)로 전파되지 않는다. 전자기장이 공진기들(450, 460) 영역이 아닌 공간으로는 전파(또는, 누설)되지 않으므로 전자기장을 차폐하기 위한 별도의 전자 장치(100)의 기능 또는 구조가 요구되지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 제2 부분 중심 도체(440)의 내부 공간에 기초하여 형성되는 삽입부(250)의 지름은 마이크로파의 파장의 1/2 미만일 수 있다. 삽입부(250)의 지름이 마이크로파의 파장의 1/2 미만인 경우 공진을 일으키는 마이크로파가 차단(cutoff)될 수 있다.
사용자는 가열된 에어로졸 생성 기질(470)에 의해 생성된 에어로졸을 궐련(2)을 통해 흡입할 수 있다. 궐련(2)의 구조는 아래에서 도 7 및 8을 참조하여 상세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 공진기들(450, 460)의 공동이 저손실의 유전체(테프론, 석영, 알루미나 등)로 채워질 수 있다. 유전 손실이 작은 유전체로 공동이 채워지는 경우 공진기(240)의 크기가 더 감소될 수 있다.
도 5는 일 예에 따른 마이크로파에 의해 형성된 전자기장을 도시한다.
도 4를 참조하여 설명된 공진기(240) 및 삽입부(250)의 구조에 의한 일 예에 따른 마이크로파에 의해 형성된 전자기장이 나타날 수 있다. 도시된 전자기장은 도파관의 단면에 관한 것이다. 영역들(501, 502, 503, 504)에서 가장 강한 전자기장이 형성되는 것이 나타나며, 영역들(501, 502, 503, 504)은 도 4를 참조하여 설명된 제1 부분 중심 도체(430) 및 제2 부분 중심 도체(440)의 열린 단들(431, 441)에 대응하는 부분이다. 이에 따라, 영역들(501, 502, 503, 504)에 인접한 에어로졸 생성 기질(예: 도 4의 에어로졸 생성 기질(470))은 열린 단들(431, 441) 사이의 공간으로 새어 나온 강한 전자기장에 의해 가열될 수 있다. 추가적으로, 에어로졸 생성 기질이 삽입되는 삽입부(예: 도 2의 삽입부(250))의 방향으로는 전자기장이 새어 나가지 않는 것이 관찰된다.
도 6은 일 예에 따른 센서를 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 도 4를 참조하여 전술된 도파관(400) 내에는 적어도 하나의 센서(610)가 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 센서(610)는 퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 및 궐련 삽입 감지 센서를 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 센서(610)는 도파관(400)의 중심부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 궐련(예: 도 1의 궐련(2))의 에어로졸 생성 기질(470)이 삽입부(250)를 통해 도파관(400) 내에 배치되는 경우, 궐련의 끝 부분이 센서(610)에 인접할 수 있다. 센서(610)는 궐련의 삽입을 감지할 수 있다. 또는, 센서(610)는 에어로졸 생성 기질(470)의 온도를 측정할 수 있다.
도 7 및 도 8은 일 예에 따른 궐련의 구조를 도시한다.
도 7을 참조하면, 궐련(2)은 담배 로드(71) 및 필터 로드(72)를 포함한다. 도 7에는 필터 로드(72)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(72)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(72)는 에어로졸을 냉각하는 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(72)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(2)은 적어도 하나의 래퍼(74)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(74)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(2)은 하나의 래퍼(74)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(2)은 2 이상의 래퍼(74)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(741)에 의하여 담배 로드(71)가 포장되고, 래퍼들(742, 743, 744)에 의하여 필터 로드(72)가 포장될 수 있다. 그리고, 단일 래퍼(745)에 의하여 궐련(2) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 필터 로드(72)가 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 래퍼들(742, 743, 744)에 의하여 포장될 수 있다.
담배 로드(71)는 에어로졸 생성 기질(예: 에어로졸 생성 기질(470))을 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 기질은 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(71)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(71)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(71)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(71)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(71)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(71)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다.
또한, 담배 로드(71)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(71)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(71)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 담배 로드(71)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(71)는 외부를 둘러싸는 열전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(72)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(72)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(72)는 원기둥 형 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(72)는 리세스 형 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(72)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
또한, 필터 로드(72)에는 적어도 하나의 캡슐(73)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(73)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(73)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(73)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 8을 참조하면, 궐련(8)은 권련(2)에 비해 전단 플러그(83)를 더 포함할 수 있다. 전단 플러그(83)는 담배 로드(81)에 있어서, 필터 로드(82)에 대향하는 일 측에 위치할 수 있다. 전단 플러그(83)는 담배 로드(81)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(81)로부터 발생한 에어로졸이 전자 장치(100)의 내부로 들어가는 것을 방지할 수 있다.
필터로드(82)은 제1 세그먼트(821) 및 제2 세그먼트(822)를 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 세그먼트(821)은 도 7의 필터 로드(72)의 제1 세그먼트에 대응될 수 있고, 제2 세그먼트(822)는 도 7의 필터 로드(72)의 제3 세그먼트에 대응될 수 있다.
궐련(8)의 직경 및 전체 길이는 궐련(2)의 직경 및 전체 길이에 대응될 수 있다. 예를 들어, 전단 플러그(83)의 길이는 약 7mm, 담배 로드(81)의 길이는 약 15mm, 제1 세그먼트(821)의 길이는 약 12mm, 제2 세그먼트(822)의 길이는 약 14mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
궐련(8)은 적어도 하나의 래퍼(85)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(85)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 래퍼(851)에 의하여 전단 플러그(83)이 포장되고, 제2 래퍼(852)에 의하여 담배 로드(81)가 포장되고, 제3 래퍼(853)에 의하여 제1 세그먼트(821)이 포장되고, 제4 래퍼(854)에 의하여 제2 세그먼트(822)가 포장될 수 있다. 그리고, 제5 래퍼(855)에 의하여 궐련(8) 전체가 재포장될 수 있다.
또한, 제5 래퍼(855)에는 적어도 하나의 천공(86)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 천공(86)은 담배 로드(81)를 둘러싸는 영역에 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 천공(86)은 전자기장에 의해 겉면에 발생한 열을 담배 로드(81)의 내부로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 제2 세그먼트(822)에는 적어도 하나의 캡슐(84)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(84)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(84)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(84)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 9는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 방법의 흐름도이다.
아래의 단계들(910 내지 940)는 도 1 내지 도 6을 참조하여 전술된 전자 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
단계(910)에서, 전자 장치(100)는 발진기(220)의 신호원(222)을 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성할 수 있다. 미리 설정된 주파수는 가열용으로 허용된 915MHz 대역, 2.45GHz 대역 또는 5.8GHz 대역일 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다.
단계(915)에서, 전자 장치(100)는 발진기(220)의 증폭기(225)를 이용하여 마이크로파의 진폭(또는, 출력)을 조정할 수 있다. 마이크로파의 진폭이 조정됨으로써 가열 온도가 조정될 수 있다.
단계(920)에서, 전자 장치(100)는 마이크로파를 도파관에 기초하여 형성된 공진기(240)로 마이크로파 커플러(230)를 통해 공급할 수 있다.
단계(930)에서, 전자 장치(100)는 공진기(240)를 통해 마이크로파를 공진시킴으로써 전자기장을 생성할 수 있다. 도파관은 내부가 빈 형태의 동축형일 수 있다. 예를 들어, 공진기(240)의 구조에 의해 마이크로파의 패턴이 TEM 모드로 형성됨으로써 마이크로파가 공진될 수 있다.
도파관의 외곽 도체 및 중심 도체의 구조에 의한 마이크로파의 패턴이 TEM 모드로 형성됨으로써 마이크로파의 파장의 1/5 보다 작은 크기의 공동(cavity)이 사용 가능할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공진기(240)는 복수의 공진기들(예: 도 4의 제1 공진기(450) 및 제2 공진기(460))을 포함할 있다. 복수의 공진기들은 각각의 중심 도체를 중심으로 하는 도넛 형태일 수 있다. 복수의 공진기들은 각각은 한 쪽이 닫히고, 다른 한쪽이 개방된 형태인 1/4 파장 공진기일 수 있다.
단계(940)에서, 전자 장치(100)는 공진된 마이크로파에 의해 형성된 전자기장이 복수의 공진기들의 열린 단들(431, 441) 사이의 공간으로 새어 나감으로써 도파관(예: 도파관(400)) 내부에 삽입된 에어로졸 생성 기질(예: 도 4의 에어로졸 생성 기질(470))을 가열함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다. 생성된 에어로졸은 궐련(2, 8)의 필터 로드(72, 82)를 통해 사용자가 흡입할 수 있다.
도 10은 일 예에 따른 에어로졸 생성 기질의 온도에 기초하여 마이크로파의 생성을 제어하는 방법의 흐름도이다.
일 실시 예에 따르면, 도 9를 참조하여 전술된 단계(940)가 수행된 후 아래의 단계들(1010 및 1020)이 더 수행될 수 있다.
단계(1010)에서, 전자 장치(100)는 에어로졸 생성 기질의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 도 6을 참조하여 전술된 센서(610)를 이용하여 에어로졸 생성 기질의 온도를 측정할 수 있다.
단계(1020)에서, 전자 장치(100)는 측정된 온도가 미리 설정된 제1 임계 온도 이상인 경우 마이크로파의 생성을 중단할 수 있다. 마이크로파의 생성이 중단됨으로써 필요 이상으로 에어로졸 생성 기질이 가열되는 것이 방지될 수 있다.
다른 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 측정된 온도가 미리 설정된 제1 임계 온도 이상인 경우 마이크로파의 진폭(또는, 출력)을 조정할 수 있다. 마이크로파의 진폭을 감소시킴으로써 필요 이상으로 에어로졸 생성 기질이 가열되는 것이 방지될 수 있다.
도 9를 참조하여 전술된 단계(910)는 아래의 단계(1030)를 더 포함할 수 있다.
단계(1030)에서, 전자 장치(100)는 에어로졸 생성 기질의 온도가 제2 임계 온도 미만인 경우 마이크로파를 생성할 수 있다.
다른 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 측정된 온도가 미리 설정된 제2 임계 온도 미만인 경우 마이크로파의 진폭(또는, 출력)을 조정할 수 있다. 마이크로파의 진폭을 증가시킴으로써 에어로졸 생성 기질을 강한 에너지로 가열할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 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 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 의해 수행되는, 에어로졸 생성 방법은,
    발진기(generator)를 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 단계;
    상기 생성된 마이크로파를 공진기로 마이크로파 커플러(microwave coupler)를 통해 공급하는 단계 - 상기 공진기는 원통형의 외곽 도체 및 중심 도체 사이의 공동(cavity)에 의해 형성됨 -;
    상기 공진기를 통해 상기 마이크로파를 공진시킴(resonate)으로써 증폭된 전자기장을 생성하는 단계; 및
    상기 전자기장의 적어도 일부가 상기 중심 도체에 인접하도록 삽입된 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 단계
    를 포함하는,
    에어로졸 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원통형의 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 동축을 갖는,
    에어로졸 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공진기를 통해 상기 마이크로파를 공진시킴으로써 증폭된 전자기장을 생성하는 단계는,
    상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체의 구조(structure)에 의해 상기 마이크로파의 패턴을 TEM(transverse electromagnetic) 모드로 형성시킴으로써 상기 마이크로파를 공진시키는 단계
    를 포함하는,
    에어로졸 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 공진기 내의 상기 마이크로파의 파장의 1/4의 길이를 갖고,
    상기 공진기의 제1 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결된 닫힌 단(short end)으로 형성되고, 상기 제1 단과 대향하는 상기 공진기의 제2 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결되지 않고 떨어진 열린 단(open end)으로 형성되는,
    에어로졸 생성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 단 및 상기 제2 단 사이의 길이는 상기 파장의 1/4의 정수배인,
    에어로졸 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 도파관을 형성하고,
    상기 중심 도체는,
    상기 도파관의 제1 단과 연결된 제1 부분 중심 도체, 및
    상기 도파관의 제2 단과 연결된 제2 부분 중심 도체
    를 포함하고,
    상기 제1 단과 반대편에 위치하는 상기 제1 부분 중심 도체의 열린 단(open end) 및 상기 제2 단과 반대편에 위치하는 상기 제2 부분 중심 도체의 열린 단에 인접하도록 상기 에어로졸 생성 기질이 삽입되는,
    에어로졸 생성 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공진기는,
    상기 도파관의 상기 제1 단 및 상기 제1 부분 중심 도체에 의해 형성되는 제1 공진기; 및
    상기 도파관의 상기 제2 단 및 상기 제2 부분 중심 도체에 의해 형성되는 제2 공진기
    를 포함하는,
    에어로졸 생성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중심 도체의 내부 공간에 기초하여 형성되는 삽입부의 지름은 상기 마이크로파의 파장의 1/2 미만인,
    에어로졸 생성 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공동 내에 유전체가 포함되는,
    에어로졸 생성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 주파수는 915MHz 대역, 2.45GHz 대역 또는 5.8GHz 대역인,
    에어로졸 생성 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 기질의 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 온도가 미리 설정된 제1 임계 온도 이상인 경우 상기 마이크로파의 생성을 중단하는 단계
    를 더 포함하는,
    에어로졸 생성 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발진기를 이용하여 미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 단계는,
    상기 마이크로파의 생성이 중단된 상태에서 측정된 상기 에어로졸 생성 기질의 온도가 미리 설정된 제2 임계 온도 미만인 경우 상기 마이크로파를 생성하는 단계
    를 포함하는,
    에어로졸 생성 방법.
  13. 제1항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
  14. 전자 장치는,
    상기 전자 장치의 동작을 제어하는 제어부;
    미리 설정된 주파수의 마이크로파를 생성하는 발진기(generator);
    상기 생성된 마이크로파를 공진기로 공급하는 마이크로파 커플러(microwave coupler);
    상기 마이크로파를 공진시킴으로써 증폭된 전자기장을 생성하는 공진기; 및
    상기 공진기에 인접하도록 에어로졸 생성 기질이 삽입되는 삽입부(insertion)
    를 포함하고,
    상기 전자기장의 적어도 일부가 상기 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸이 생성되는,
    전자 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 공진기는 원통형의 외곽 도체 및 중심 도체 사이의 공동(cavity)에 의해 형성되는,
    전자 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 원통형의 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 동축을 갖고,
    상기 중심 도체의 내부 영역에 기초하여 상기 삽입부가 형성되는,
    전자 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 공진기 내의 상기 마이크로파의 파장의 1/4의 길이를 갖고,
    상기 공진기의 제1 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결된 닫힌 단(short end)으로 형성되고, 상기 제1 단과 대향하는 상기 공진기의 제2 단은 상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체가 연결되지 않고 떨어진 열린 단(open end)으로 형성되는,
    전자 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 외곽 도체 및 상기 중심 도체는 도파관을 형성하고,
    상기 중심 도체는,
    상기 도파관의 제1 단과 연결된 제1 부분 중심 도체, 및
    상기 도파관의 제2 단과 연결된 제2 부분 중심 도체
    를 포함하고,
    상기 제1 단과 반대편에 위치하는 상기 제1 부분 중심 도체의 열린 단(open end) 및 상기 제2 단과 반대편에 위치하는 상기 제2 부분 중심 도체의 열린 단에 인접하도록 상기 에어로졸 생성 기질이 상기 삽입부를 통해 삽입되는,
    전자 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 공진기는,
    상기 도파관의 상기 제1 단 및 상기 제1 부분 중심 도체에 의해 형성되는 제1 공진기; 및
    상기 도파관의 상기 제2 단 및 상기 제2 부분 중심 도체에 의해 형성되는 제2 공진기
    를 포함하는,
    전자 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 중심 도체의 내부 공간에 기초하여 형성되는 상기 삽입부의 지름은 상기 마이크로파의 파장의 1/2 미만인,
    전자 장치.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024204954A1 (ko) * 2023-03-31 2024-10-03 주식회사 케이티앤지 에어로졸 발생 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170064989A (ko) * 2015-12-02 2017-06-12 한국전기연구원 유전체 공진을 이용한 마이크로파 가열 장치
US20190037925A1 (en) * 2016-02-23 2019-02-07 Fontem Holdings 1 B.V. High frequency polarization aerosol generator
WO2019129630A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 Jt International Sa Induction heating assembly for a vapour generating device
KR20200031651A (ko) * 2017-07-17 2020-03-24 레이 스트라티직 홀딩스, 인크. 비가열식, 비연소식 담배 물품
KR20200144403A (ko) * 2019-06-18 2020-12-29 주식회사 케이티앤지 마이크로웨이브를 통해 에어로졸을 생성하는 에어로졸 생성장치 및 그 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011060637A (ja) * 2009-09-11 2011-03-24 Seiko Epson Corp マイクロ波照射装置
CN108552613A (zh) * 2018-07-16 2018-09-21 云南中烟工业有限责任公司 一种微波谐振致雾化的电子烟
KR102281870B1 (ko) * 2019-06-18 2021-07-26 주식회사 케이티앤지 마이크로웨이브를 통해 에어로졸을 생성하는 에어로졸 생성장치
CN114025631A (zh) * 2019-07-19 2022-02-08 菲利普莫里斯生产公司 使用介电加热的气溶胶生成系统和方法
EP4025080A1 (en) * 2019-09-03 2022-07-13 Philip Morris Products S.A. Shisha device with dielectric heater
CN112056625A (zh) * 2020-08-25 2020-12-11 泰新半导体(南京)有限公司 电小结构非全封闭电磁能量转换器及电子烟

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170064989A (ko) * 2015-12-02 2017-06-12 한국전기연구원 유전체 공진을 이용한 마이크로파 가열 장치
US20190037925A1 (en) * 2016-02-23 2019-02-07 Fontem Holdings 1 B.V. High frequency polarization aerosol generator
KR20200031651A (ko) * 2017-07-17 2020-03-24 레이 스트라티직 홀딩스, 인크. 비가열식, 비연소식 담배 물품
WO2019129630A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 Jt International Sa Induction heating assembly for a vapour generating device
KR20200144403A (ko) * 2019-06-18 2020-12-29 주식회사 케이티앤지 마이크로웨이브를 통해 에어로졸을 생성하는 에어로졸 생성장치 및 그 방법

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