WO2024049258A1 - 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

에어로졸 생성 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2024049258A1
WO2024049258A1 PCT/KR2023/013039 KR2023013039W WO2024049258A1 WO 2024049258 A1 WO2024049258 A1 WO 2024049258A1 KR 2023013039 W KR2023013039 W KR 2023013039W WO 2024049258 A1 WO2024049258 A1 WO 2024049258A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aerosol
generating article
plate
oscillator
electric field
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/013039
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박인수
권찬민
김태균
이미정
이존태
이태경
김대호
신지원
Original Assignee
주식회사 케이티앤지
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020230114653A external-priority patent/KR20240031152A/ko
Application filed by 주식회사 케이티앤지, 한국전기연구원 filed Critical 주식회사 케이티앤지
Publication of WO2024049258A1 publication Critical patent/WO2024049258A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to an aerosol-generating device that heats an aerosol-generating article by dielectric heating, and more particularly to an aerosol-generating device that is capable of moving the maximum electric field absorption area of the aerosol-generating article.
  • conventional aerosol generating devices heat aerosol-generating materials using resistance heating, induction heating, and ultrasonic heating.
  • these conventional aerosol generating devices have problems in that the preheating speed is slow compared to the dielectric heating method and uniform heating is not possible. .
  • the technical problem of the present disclosure is to provide an aerosol generating device capable of heating an aerosol generating article through a dielectric heating method using microwave resonance in order to solve the above problems.
  • An aerosol generating device includes an oscillator that generates microwaves, a resonator that receives an aerosol-generating article and outputs an electric field due to resonance of the microwaves to the aerosol-generating article, thereby heating the aerosol-generating article, and the aerosol. and a processor that controls the output of the oscillator so that the maximum electric field absorption area of the product is moved.
  • the aerosol generating device of the present disclosure has the advantage of significantly increasing power transfer efficiency because it heats dielectric material using microwave resonance.
  • the aerosol-generating device uses microwave resonance to heat the aerosol-generating article, so that the aerosol-generating article can be quickly preheated.
  • the aerosol generating device can significantly reduce power consumption when heating the aerosol generating article using microwave resonance.
  • the aerosol generating device can provide a uniform taste throughout the heating section by moving the maximum electric field absorption area due to microwave resonance within the aerosol generating article.
  • FIG. 1 is a perspective view of an aerosol generating device according to one embodiment.
  • Figure 2 is an internal block diagram of an aerosol generating device according to one embodiment.
  • FIG. 3 is an internal block diagram of the dielectric heating unit of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a perspective view of a heater assembly according to one embodiment.
  • Figure 5 is a perspective view schematically showing a heater assembly according to the embodiment shown in Figure 4.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the heater assembly according to the embodiment shown in Figure 4.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing the electric field distribution of the heater assembly according to the embodiment shown in FIG. 4.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing the heating density distribution of an aerosol-generating article heated by a heater assembly according to the embodiment shown in FIG. 4.
  • Figure 9 is an internal block diagram for explaining a method of controlling the output of an oscillator according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a power profile for controlling the output of an oscillator according to the embodiment shown in FIG. 9.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the movement of the maximum electric field absorption area according to the power profile according to the embodiment shown in FIG. 10.
  • Figure 12 is a flowchart for explaining a method of operating an aerosol generating device according to an embodiment.
  • An aerosol generating device includes an oscillator that generates microwaves, a resonator that receives an aerosol-generating article and outputs an electric field due to resonance of the microwaves to the aerosol-generating article, thereby heating the aerosol-generating article, and the aerosol. and a processor that controls the output of the oscillator so that the maximum electric field absorption area of the product is moved.
  • the resonator unit may include a first plate surrounding one area of the aerosol-generating article; a second plate spaced apart from the first plate along a circumferential direction of the aerosol-generating article and surrounding another area of the aerosol-generating article; and a connecting portion connecting the first plate and the second plate, wherein the microwave resonates by the first plate, the second plate, and the connecting portion, and ends of the first plate and the second plate.
  • the aerosol-generating article is heated by the electric field output from.
  • the length of the first plate and the second plate is formed to be shorter than the length of the tobacco rod included in the aerosol-generating article, so that the tobacco rod is oriented in a direction toward the opening in which the aerosol-generating article is received. And by being disposed at a position protruding from the end of the second plate, the maximum electric field absorption area is created in a predetermined area of the tobacco rod disposed in the direction of the end of the first plate and the second plate at the beginning of heating.
  • the processor controls the output of the oscillator to move the maximum electric field absorption area along the longitudinal direction of the tobacco rod included in the aerosol-generating article.
  • the area of maximum electric field absorption moves within the tobacco rod in a direction opposite to the direction toward the opening through which the aerosol-generating article is received.
  • the processor adjusts the magnitude of microwave power output from the oscillator according to a preset power profile so that the maximum electric field absorption area of the aerosol-generating article is moved.
  • the processor controls the oscillator to output a first level of microwave power in the preheating section.
  • the processor controls the oscillator to output microwave power of a second size smaller than the first size, and absorbs the maximum electric field as the smoking section progresses. In order to move the area, the power output from the oscillator is progressively increased.
  • the processor tracks in real time a change in the resonant frequency of the resonator unit due to exhaustion of the dielectric material contained in the aerosol-generating article, and based on the change in the resonant frequency of the resonator unit, the microwave power output from the oscillator unit Adjust the output frequency.
  • the processor independently controls the size of the microwave power and the output frequency of the microwave power.
  • FIG. 1 is a perspective view of an aerosol generating device according to one embodiment.
  • the aerosol generating device 100 includes a housing 110 capable of accommodating an aerosol generating article 10 and a device for heating the aerosol generating article 10 accommodated in the housing 110. It may include a heater assembly 200.
  • the housing 110 may form the overall appearance of the aerosol generating device 100, and components of the aerosol generating device 100 may be placed in the internal space (or ‘mounting space’) of the housing 110.
  • a heater assembly 200, a battery, a processor, and/or a sensor may be disposed in the interior space of the housing 110, but the components disposed in the interior space are not limited thereto.
  • An insertion hole 110h may be formed in one area of the housing 110, and at least one area of the aerosol-generating article 10 may be inserted into the interior of the housing 110 through the insertion opening 110h.
  • the insertion hole 110h may be formed in one area of the upper surface of the housing 110 (eg, the surface facing the z direction), but the location where the insertion hole 110h is created is not limited to this.
  • the insertion hole 110h may be formed in one area of the side of the housing 110 (eg, the side facing the x direction).
  • the heater assembly 200 is disposed in the inner space of the housing 110 and can heat the aerosol-generating article 10 inserted or accommodated inside the housing 110 through the insertion hole 110h.
  • the heater assembly 200 may be disposed to surround at least one area of the aerosol-generating article 10 inserted or accommodated within the housing 110 to heat the aerosol-generating article 10.
  • the heater assembly 200 may heat the aerosol-generating article 10 by dielectric heating.
  • dielectric heating method refers to a method of heating a dielectric to be heated using microwaves and/or resonance of microwave electric fields (or magnetic fields).
  • Microwaves are an energy source for heating a heated object and are generated by high-frequency power. Therefore, hereinafter, microwaves may be used interchangeably with microwave power.
  • the charges or ions of the dielectric contained inside the aerosol generating article 10 may vibrate or rotate due to microwave resonance inside the heater assembly 200, and the frictional heat generated in the process of vibrating or rotating the charges or ions may Heat may be generated in the dielectric thereby heating the aerosol-generating article 10.
  • An aerosol may be generated from the aerosol-generating article 10 as the aerosol-generating article 10 is heated by the heater assembly 200 .
  • aerosol may refer to gas particles generated by mixing air and vapor generated as the aerosol-generating article 10 is heated.
  • the aerosol generated from the aerosol-generating article 10 may pass through the aerosol-generating article 10 or be discharged to the outside of the aerosol-generating device 100 through the empty space between the aerosol-generating article 10 and the insertion hole 110h. You can. A user may smoke by touching an area of the aerosol-generating article 10 exposed to the outside of the housing 110 with his or her mouth and inhaling the aerosol discharged to the outside of the aerosol-generating device 100 .
  • the aerosol generating device 100 may further include a cover 111 that is movably disposed in the housing 110 to open or close the insertion hole 110h.
  • the cover 111 is slidably coupled to the upper surface of the housing 110, and exposes the insertion hole 110h to the outside of the aerosol generating device 100, or covers the insertion hole 110h to cover the insertion hole (110h). 110h) can be prevented from being exposed to the outside of the aerosol generating device 100.
  • the cover 111 may allow the insertion hole 110h to be exposed to the outside of the aerosol generating device 100 in the first position (or ‘open position’).
  • the aerosol generating article 10 may be inserted into the interior of the housing 110 through the insertion hole 110h.
  • the cover 111 may cover the insertion hole 110h in the second position (or ‘closed position’), thereby preventing the insertion hole 110h from being exposed to the outside of the aerosol generating device 100. At this time, the cover 111 can prevent external foreign substances from entering the interior of the heater assembly 200 through the insertion hole 110h when the aerosol generating device 100 is not in use.
  • Figure 1 shows only the aerosol generating device 100 for heating the aerosol generating article 10 in a solid state, but the aerosol generating device 100 is not limited to the illustrated embodiment.
  • the aerosol generating device may generate an aerosol by heating an aerosol-generating material in a liquid or gel state, rather than the aerosol-generating article 10 in a solid state, through the heater assembly 200.
  • An aerosol generating device includes a heater assembly 200 for heating an aerosol generating article 10 and an aerosol generating material in a liquid or gel state, and includes a cartridge (or 'vaporizer) for heating the aerosol generating material. ') may also be included.
  • the aerosol generated from the aerosol-generating material moves to the aerosol-generating article 10 along the airflow passage communicating the cartridge and the aerosol-generating article 10 and is mixed with the aerosol generated from the aerosol-generating article 10, and then the aerosol-generating article 10 is mixed with the aerosol generated from the aerosol-generating article 10. It can be passed through (10) and delivered to the user.
  • Figure 2 is an internal block diagram of an aerosol generating device according to one embodiment.
  • the aerosol generating device 100 includes an input unit 102, an output unit 103, a sensor unit 104, a communication unit 105, a memory 106, a battery 107, and an interface unit 108. , it may include a power conversion unit 109 and a dielectric heating unit 200.
  • the input unit 102 may receive user input.
  • input 102 may be provided as a single pressurized push button.
  • the input unit 120 may be a touch panel including at least one touch sensor.
  • the input unit 120 may transmit an input signal to the processor 101.
  • the processor 101 may supply power to the dielectric heating unit 200 based on user input or control the output unit 103 to output a user notification.
  • the output unit 103 may output information about the status of the aerosol generating device 100.
  • the output unit 103 may output the charge/discharge state of the battery 107, the heating state of the dielectric heating unit 200, the insertion state of the aerosol generating article 10, and the error information of the aerosol generating device 100.
  • the output unit 103 may include a display, a haptic motor, and an audio output unit.
  • the sensor unit 104 may detect the state of the aerosol generating device 100 or the surrounding state of the aerosol generating device 100 and transmit the sensed information to the processor 101. Based on the sensed information, the processor 101 uses the aerosol generating device 100 to perform various functions such as controlling the heating of the dielectric heating unit 200, limiting smoking, determining whether to insert the aerosol generating article 10, displaying a notification, etc. ) can be controlled.
  • the sensor unit 104 may include a temperature sensor, a puff sensor, and an insertion detection sensor.
  • the temperature sensor may detect the temperature inside the dielectric heating unit 200 in a non-contact manner or may directly obtain the temperature of the resonator by contacting the dielectric heating unit 200. Depending on the embodiment, the temperature sensor may also detect the temperature of the aerosol-generating article 10. Additionally, the temperature sensor may be disposed adjacent to the battery 107 to obtain the temperature of the battery 107. The processor 101 may control the power supplied to the dielectric heating unit 200 based on temperature information from the temperature sensor.
  • the puff sensor can detect the user's puff.
  • the puff sensor may detect the user's puff based on at least one of temperature change, flow change, power change, and pressure change.
  • the processor 101 may control the power supplied to the dielectric heating unit 200 based on puff information from the puff sensor. For example, the processor 101 may count the number of puffs and cut off the power supplied to the dielectric heating unit 200 when the number of puffs reaches a preset maximum number of puffs. As another example, the processor 101 may cut off the power supplied to the dielectric heating unit 200 when a puff is not detected for more than a preset time.
  • the insertion detection sensor is disposed inside or adjacent to the receiving space (220h in FIG. 4) and can detect insertion and removal of the aerosol-generating article 10 accommodated in the insertion opening 110h.
  • the insertion detection sensor may include an inductive sensor and/or a capacitance sensor.
  • the processor 101 may supply power to the dielectric heating unit 200 when the aerosol generating article 10 is inserted into the insertion hole 110h.
  • the sensor unit 104 may further include a reuse detection sensor, a motion detection sensor, a humidity sensor, an atmospheric pressure sensor, a magnetic sensor, a cover detachment detection sensor, a position sensor (GPS), and a proximity sensor. It can be included. Since the function of each sensor can be intuitively inferred from its name, detailed descriptions are omitted.
  • the communication unit 105 may include at least one communication module for communication with an external electronic device.
  • the processor 101 may control the communication unit 105 to transmit information about the aerosol generating device 100 to an external electronic device.
  • the processor 101 may receive information from an external electronic device through the communication unit 105 and control components included in the aerosol generating device 100.
  • information transmitted between the communication unit 105 and an external electronic device may include user authentication information, firmware update information, and user smoking pattern information.
  • the memory 106 is hardware that stores various data processed within the aerosol generating device 100, and can store data processed by the processor 101 and data to be processed.
  • the memory 106 may store the operating time of the aerosol generating device 100, the maximum number of puffs, the current number of puffs, at least one temperature profile, and data on the user's smoking pattern.
  • Battery 107 may supply power to dielectric heater 200 so that aerosol generating article 10 may be heated. Additionally, the battery 107 may supply power necessary for the operation of other components provided within the aerosol generating device 100.
  • the battery 107 may be a rechargeable battery or a removable battery.
  • the interface unit 108 may include a connection terminal that can be physically connected to an external electronic device.
  • the connection terminal may include at least one of an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector) or a combination thereof.
  • the interface unit 108 can transmit and receive information with an external electronic device or charge power through a connection terminal.
  • the power conversion unit 109 can convert direct current power supplied from the battery 107 into alternating current power. Additionally, the power conversion unit 109 may provide converted AC power to the dielectric heating unit 200.
  • the power conversion unit 109 may be an inverter including at least one switching element, and the processor 101 controls ON/OFF of the switching element included in the power conversion unit 109 to convert direct current power to alternating current power. It can be converted.
  • the power conversion unit 109 may be configured as a full-bridge or a half-bridge.
  • the dielectric heating unit 200 may heat the aerosol-generating article 10 using a dielectric heating method.
  • the dielectric heating unit 200 may have a configuration corresponding to the heater assembly 200 of FIG. 1 .
  • the dielectric heating unit 200 may heat the aerosol-generating article 10 using microwaves and/or microwave electric fields (hereinafter referred to as microwaves or microwave power, if there is no need for distinction).
  • the heating method of the dielectric heating unit 200 may be a method of heating the object to be heated by forming microwaves in a resonance structure, rather than radiating microwaves using an antenna.
  • the resonance structure will be described later with reference to Figures 4 and below.
  • the dielectric heating unit 200 may output high-frequency microwaves to the resonance unit (220 in FIG. 3). Microwaves may be of power in the ISM (Industrial Scientific and Medical equipment) band permitted for heating, but are not limited thereto.
  • the resonator 220 may be designed in consideration of the wavelength of the microwave so that the microwave can resonate within the resonator 220.
  • the aerosol-generating article 10 is inserted into the resonator 220, and the dielectric material within the aerosol-generating article 10 can be heated by the resonator 220.
  • the aerosol-generating article 10 may include a polar material, and the molecules within the polar material may be polarized within the resonator 220. Molecules may vibrate or rotate due to polarization, and the aerosol-generating article 10 may be heated by frictional heat generated in this process.
  • the dielectric heating unit 200 will be described in more detail with reference to FIG. 3 .
  • the processor 101 may control the overall operation of the aerosol generating device 100.
  • the processor 101 may be implemented as an array of multiple logic gates, or as a combination of a general-purpose microprocessor and a memory storing a program that can be executed on the microprocessor. Additionally, it may be implemented with other types of hardware.
  • the processor 101 provides direct current power supplied from the battery 107 to the power conversion unit 109 and/or the power supplied from the power conversion unit 109 to the dielectric heating unit 200 according to the required power of the dielectric heating unit 200.
  • the alternating current power can be controlled.
  • the aerosol generating device 100 includes a converter that boosts or steps down direct current power, and the processor 101 controls the converter to adjust the amount of direct current power. Additionally, the processor 101 can control the alternating current power supplied to the dielectric heating unit 200 by adjusting the switching frequency and duty ratio of the switching element included in the power conversion unit 109.
  • the processor 101 may control the heating temperature of the aerosol-generating article 10 by controlling the microwave power of the dielectric heating unit 200 and the resonant frequency of the dielectric heating unit 200. Accordingly, the oscillator 210, isolation unit 240, power monitoring unit 250, and matching unit 260 of FIG. 3, which will be described later, may be part of the processor 101.
  • the processor 101 may control the microwave power of the dielectric heating unit 200 based on the temperature profile information stored in the memory 106.
  • the temperature profile includes information about the target temperature of the dielectric heating unit 200 over time, and the processor 101 can control the microwave power of the dielectric heating unit 200 according to time.
  • the processor 101 may adjust the frequency of the microwave so that the resonance frequency of the dielectric heating unit 200 is constant.
  • the processor 101 can track in real time a change in the resonance frequency of the dielectric heating unit 200 according to heating of the object to be heated, and control the dielectric heating unit 200 to output a microwave frequency according to the changed resonance frequency.
  • the processor 101 can change the microwave frequency in real time regardless of the pre-stored temperature profile.
  • FIG. 3 is an internal block diagram of the dielectric heating unit of FIG. 2.
  • the dielectric heating unit 200 includes an oscillator 210, an isolation unit 240, a power monitoring unit 250, a matching unit 260, a microwave output unit 230, and a resonance unit 220. It can be included.
  • the oscillator 210 may receive alternating current power from the power conversion unit 109 and generate high-frequency microwave power.
  • the power conversion unit 109 may be included in the oscillator 210.
  • Microwave power can be selected from the 915 MHz, 2.45 GHz and 5.8 GHz frequency bands included in the ISM bands.
  • the oscillator 210 includes a solid-state-based RF generation device and can generate microwave power using this.
  • Solid-state based RF generation devices can be implemented with semiconductors.
  • the dielectric heating unit 200 can be miniaturized and the lifespan of the device is increased.
  • the oscillator 210 may output microwave power toward the resonator 220.
  • the oscillator 210 includes a power amplifier that increases or decreases microwave power, and the power amplifier can adjust the size of the microwave power under the control of the processor 101. For example, a power amplifier can reduce or increase the amplitude of microwaves. By adjusting the amplitude of the microwave, the microwave power can be adjusted.
  • the processor 101 may adjust the size of the microwave power output from the oscillator 210 based on a pre-stored power profile.
  • the power profile includes target power information according to the preheating section and the smoking section, and the oscillator 210 supplies microwave power with a first power in the preheating section and a second power smaller than the first power in the smoking section. Microwave power can be supplied.
  • the isolation unit 240 may block microwave power input from the resonance unit 220 toward the oscillator 210. Most of the microwave power output from the oscillator 210 is absorbed by the object to be heated, but depending on the heating pattern of the object to be heated, some of the microwave power may be reflected by the object to be heated and transmitted back toward the oscillator 210. This is because the impedance viewed from the oscillator 210 to the resonator 220 changes as polar molecules are consumed as the heating object is heated.
  • the impedance viewed from the oscillator 210 to the resonator 220 changes may have the same meaning as ‘the resonant frequency of the resonator 220 changes.’ If the microwave power reflected from the resonator 220 is input to the oscillator 210, not only does the oscillator 210 fail, but the expected output performance cannot be achieved.
  • the isolation unit 240 does not return the microwave power reflected from the resonance unit 220 to the oscillator 210, but guides it in a predetermined direction and absorbs it. To this end, the isolation unit 240 may include a circulator and a dummy load.
  • the power monitoring unit 250 may monitor the microwave power output from the oscillator 210 and the reflected microwave power reflected from the resonator 220, respectively.
  • the power monitoring unit 250 may transmit information about microwave power and reflected microwave power to the matching unit 260.
  • the matching unit 260 may match the impedance viewed from the oscillator 210 toward the resonator 220 and the impedance viewed from the resonator 220 toward the oscillator 210 to minimize reflected microwave power.
  • Impedance matching may have the same meaning as matching the frequency of the oscillator 210 with the resonance frequency of the resonant unit 220. Accordingly, the matching unit 260 can vary the frequency of the oscillator 210 in order to match the impedance. In other words, the matching unit 260 can adjust the frequency of the microwave power output from the oscillator 210 so that the reflected microwave power is minimized. Impedance matching of the matching unit 260 can be performed in real time regardless of the temperature profile.
  • the above-described oscillator 210, isolation unit 240, power monitoring unit 250, and matching unit 260 are separate components from the microwave output unit 230 and resonance unit 220, which will be described later, and are chip It can be implemented as a (chip) type microwave source. Additionally, depending on the embodiment, the above-described oscillator 210, isolation unit 240, power monitoring unit 250, and matching unit 260 may be implemented as part of the processor 101.
  • the microwave output unit 230 is a component for inputting microwave power to the resonator 220, and may be configured to correspond to the coupler shown in FIG. 4 or below.
  • the microwave output unit 230 may be implemented in the form of an SMA, SMB, MCX, or MMCX connector.
  • the microwave output unit 230 connects a chip-shaped microwave source and the resonator 220 to each other and can transmit microwave power generated by the microwave source to the resonator 220.
  • the resonance unit 220 can heat the object to be heated by generating microwaves within the resonance structure.
  • the resonator 220 includes a receiving space in which the aerosol-generating article 10 is accommodated, and the aerosol-generating article 10 may be dielectrically heated by exposure to microwaves.
  • the aerosol-generating article 10 may include a polar material, and the molecules in the polar material may be polarized by microwaves within the resonator 220. Molecules may vibrate or rotate due to polarization, and the aerosol-generating article 10 may be heated by frictional heat generated in this process.
  • the resonator 220 includes at least one internal conductor so that microwaves can resonate, and the microwaves can resonate within the resonator 220 depending on the arrangement, thickness, and length of the internal conductor.
  • the resonator 220 may be designed in consideration of the wavelength of the microwave so that the microwave can resonate within the resonator 220.
  • a short end with a closed cross section and an open end with at least one area of the cross section open in the direction opposite to the closed end are required.
  • the length between the closed end and the open end should be set to an integer multiple of 1/4 of the microwave wavelength.
  • the resonance unit 220 of the present disclosure selects a length of 1/4 of the microwave wavelength in order to miniaturize the device. In other words, the length between the closed end and the open end of the resonator 220 may be set to 1/4 the wavelength of the microwave wavelength.
  • the resonance unit 220 may include a dielectric receiving space.
  • the dielectric accommodating space is a structure that is different from the accommodating space of the aerosol-generating article 10, and a material that can change the overall resonance frequency of the resonating part 220 and miniaturize the resonating part 220 is disposed.
  • a dielectric having low microwave absorption may be accommodated in the dielectric accommodating space. This is to prevent the phenomenon in which energy that should be transferred to the heating object is transferred to the dielectric and the dielectric itself generates heat.
  • Microwave absorption can be expressed as a loss tangent, which is the ratio of the imaginary part to the real part of the complex dielectric constant.
  • the dielectric accommodating space 227 may accommodate a dielectric having a loss tangent less than a preset size, and the preset size may be 1/100.
  • the dielectric may be at least one of quartz, tetrafluoroethylene, and aluminum oxide, or a combination thereof, but is not limited thereto.
  • FIG. 4 is a perspective view of a heater assembly according to one embodiment.
  • the heater assembly 200 may include an oscillation unit 210 and a resonance unit 220.
  • FIG. 4 may be an example of the heater assembly 200 and the dielectric heating unit 200 described above, and redundant descriptions will be omitted below.
  • the oscillator 210 may generate microwaves in a designated frequency band as power is supplied. Microwaves generated in the oscillator 210 may be transmitted to the resonator 220 through a coupler (not shown).
  • the resonance unit 220 may include an accommodating space 220h for accommodating at least one area of the aerosol-generating article 10, and an aerosol-generating article ( 10) can be heated.
  • the charges of glycerin contained in the aerosol-generating article 10 may vibrate or rotate due to resonance of microwaves, and heat is generated from the glycerin due to frictional heat generated when the charges vibrate or rotate, thereby forming the aerosol-generating article. (10) can be heated.
  • the resonator 220 may be formed of a material with a low microwave absorption rate to prevent microwaves generated in the oscillator 210 from being absorbed by the resonator 220.
  • Figure 5 is a perspective view schematically showing a heater assembly according to the embodiment shown in Figure 4.
  • the heater assembly 200 may include a resonance unit 220 that generates microwave resonance and a coupler 211 that supplies microwaves to the resonance unit 220. You can.
  • the resonator 220 may include a case 221, a plurality of plates 223a and 223b, and a connection portion 222 connecting the plurality of plates 223a and 223b and the case 221.
  • the coupler 211 may supply microwaves to at least one of the plurality of plates 223a and 223b to generate microwave resonance in the resonance unit 220.
  • the resonance unit 220 may surround at least one area of the aerosol generating article 10 inserted into the aerosol generating device.
  • the coupler 211 may supply microwaves generated by the oscillator (not shown) to the resonator 220.
  • microwaves When microwaves are supplied to the resonator 220, microwave resonance occurs in the resonator 220, so that the resonator 220 can heat the aerosol-generating article 10.
  • the dielectrics included in the aerosol-generating article 10 may generate heat by the electric field generated inside the resonator 220 by microwaves, and the aerosol-generating article 10 may be heated by the heat generated from the dielectric. It can be.
  • the case 221 of the resonator 220 functions as an ‘outer conductor’. Since the case 221 is formed in a hollow shape with an empty interior, the components of the resonator unit 220 can be disposed inside the case 221.
  • the case 221 may include a receiving space 220h into which the aerosol-generating article 10 can be accommodated, and an opening 221a into which the aerosol-generating article 10 can be inserted.
  • the opening 221a is connected to the receiving space 220h. Since the opening 221a is open toward the outside of the case 221, the receiving space 220h is connected to the outside through the opening 221a. Accordingly, the aerosol-generating article 10 may be inserted into the receiving space 220h of the case 221 through the opening 221a of the case 221.
  • the case 221 shown in the drawing has a square cross-sectional shape, but the shape of the case 221 may be modified into various shapes.
  • the structure of the case 221 may be modified to have various cross-sectional shapes such as rectangular, elliptical, or circular.
  • Case 221 may extend long in one direction.
  • a plurality of plates 223a and 223b that can function as ‘internal conductors’ of the resonance unit 220 may be disposed inside the case 221.
  • the plurality of plates 223a and 223b may be arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction of the aerosol-generating article 10 accommodated in the receiving space 220h.
  • a plurality of plates (223a, 223b) includes a first plate (223a) arranged to surround one area of the aerosol-generating article (10) and a second plate (223b) arranged to surround another area of the aerosol-generating article (10). may include.
  • the plurality of plates 223a and 223b may be connected to the case 221 by a connection portion 222. Additionally, one end of the first plate 223a and one end of the second plate 223b of the plurality of plates 223a and 223b may be connected to each other by a connecting portion 222. Accordingly, a closed end may be formed at one end of the plurality of plates 223a and 223b by the connecting portion 222.
  • the other end 223af of the first plate 223a and the other end 223bf of the second plate 223b of the plurality of plates 223a and 223b may be opened by being spaced apart from each other. Since the other ends of the plurality of plates 223a and 223b are spaced apart from each other, an open end may be formed at the other end of the plurality of plates 223a and 223b.
  • a resonator assembly can be completed by connecting the plurality of plates 223a and 223b and the connection portion 222 to each other.
  • the shape of the cross-section cut along the longitudinal direction of the resonator assembly may include a ‘horseshoe-shape’.
  • the plurality of plates 223a and 223b extend toward the longitudinal direction of the aerosol-generating article 10. At least a portion of the plurality of plates 223a and 223b may be curved to protrude outward from the longitudinal center of the aerosol-generating article 10.
  • the plurality of plates 223a and 223b may be formed to be curved in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the aerosol-generating article 10.
  • the radius of curvature of the cross section of the plurality of plates 223a and 223b may be the same as the radius of curvature of the aerosol-generating article 10.
  • the curvature radii of the cross sections of the plurality of plates 223a and 223b may be modified in various ways.
  • the radius of curvature of the cross section of the plurality of plates 223a and 223b may be larger or smaller than the radius of curvature of the aerosol-generating article 10.
  • the plurality of plates 223a and 223b are formed to be curved in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the aerosol-generating article 10, a more uniform electric field is formed in the resonator 220, so that the heater assembly 200 generates aerosol
  • the product 10 can be heated uniformly.
  • the other open ends of the plurality of plates 223a and 223b may be positioned toward the opening 221a of the case 221.
  • the opening 221a of the case 221 may be positioned to be spaced apart from the other end of the plurality of plates 223a and 223b.
  • the other open ends of the plurality of plates 223a and 223b may be aligned with the opening 221a of the case 221. Therefore, when the aerosol-generating article 10 is inserted through the opening 221a of the case 221 and located in the receiving space 220h, a portion of the aerosol-generating article 10 located in the receiving space 220h is divided into a plurality of plates. It can be surrounded by (223a, 223b).
  • Two of the plurality of plates 223a and 223b are disposed at opposite positions with respect to the longitudinal center of the aerosol-generating article 10.
  • Embodiments are not limited by the number of plates 223a and 223b, and the number of plates 223a and 223b may be, for example, three, or four or more.
  • the plurality of plates 223a and 223b may be arranged symmetrically with respect to the central axis of the longitudinal direction of the aerosol-generating article 10, that is, the direction in which the aerosol-generating article 10 extends.
  • At least one of the plurality of plates 223a and 223b may be in contact with the coupler 211 connected to the oscillator (not shown). Specifically, at least a portion of the first plate 223a may contact the coupler 211.
  • resonance of the microwaves is formed between the plurality of plates 223a and 223b.
  • Microwave resonance is also formed between the first plate 323a and the upper plate of the case 321 and between the second plate 323b and the lower plate of the case 321.
  • the coupler 211 may penetrate the case 221 so that one end of the coupler 211 may contact the oscillator (not shown), and the other end of the coupler 211 may contact an area of the first plate 223a.
  • the microwave generated by the oscillator (not shown) is transmitted to the plurality of plates 223a and 223b and the connection portion 222 through the coupler 211, the interior of the assembly of the plurality of plates 223a and 223b and the connection portion 222 An electric field can be generated.
  • a triple resonance mode can be formed in the resonance unit 220.
  • a resonance of the TEM mode (transverse electric & magnetic mode) of the microwave is formed between the plurality of plates 223a and 223b.
  • a plurality of plates 223a and 223b are formed between the first plate 223a and the upper plate of the case 221 and between the second plate 223b and the lower plate of the case 221.
  • a resonance of a TEM mode different from the resonance is formed. Since the resonance unit 220 of FIG. 5 is capable of resonance in TEM mode by a plurality of plates 223a and 223b, it is smaller than a conventional cylindrical resonator capable of only transverse electric (TE) and transverse magnetic mode (TM) modes. It can be produced.
  • TE transverse electric
  • TM transverse magnetic mode
  • the aerosol-generating article 10 can be heated more effectively and uniformly.
  • the resonator 220 has a closed end (short end) whose cross section is closed to have a length ( ⁇ /4) of 1/4 of the wavelength ( ⁇ ) of the microwave, and is located in the opposite direction to the closed end and has a cross section of the short end. It may include an open end in which at least one area is open.
  • one end area of the resonance unit 220 corresponding to the area on the left has a closed end closed by a structure in which one end of the plurality of plates 223a and 223b and the connection part 222 are connected to the case 221.
  • the area at the other end of the resonance unit 220 corresponding to the area on the right side forms an open end as the opening 221a of the case 221 is opened to the outside. Due to this structure of the resonator 220, the resonator 220 can operate as a resonator with a 1/4 wavelength length of a microwave.
  • the electric field may not propagate to the external area of the resonance unit 220. Accordingly, the heater assembly 200 can prevent the electric field from leaking to the outside of the heater assembly 200 even without a separate shielding member to shield the electric field.
  • the aerosol-generating article 10 inserted into the receiving space 220h of the case 221 is surrounded by the first plate 223a and the second plate 223b and may be heated by dielectric heating.
  • a portion containing the medium of the aerosol-generating article 10 inserted into the receiving space 220h of the case 221 may be disposed in the space between the first plate 223a and the second plate 223b.
  • the aerosol-generating article 10 may be heated by the dielectric contained in the aerosol-generating article 10 being heated by the electric field generated in the space between the first plate 223a and the second plate 223b.
  • aerosol is generated by the action of an electric field due to the resonance mode formed between the first plate 323a and the upper plate of the case 321 and between the second plate 323b and the lower plate of the case 321.
  • a secondary heating effect on the article 10 may be effected.
  • the aerosol generating article 10 may include a tobacco rod 11 and a filter rod 12.
  • the tobacco rod 11 contains an aerosol-generating material and may be made from sheets or strands or from cut tobacco sheets.
  • the aerosol-generating material 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 11 may contain other additives such as flavoring agents, humectants and/or organic acids. Additionally, flavoring agents such as menthol or moisturizer may be added to the tobacco rod 11 by spraying them on the tobacco rod 11.
  • Filter rod 12 may be a cellulose acetate filter. Meanwhile, there are no restrictions on the shape of the filter rod 12.
  • the filter rod 12 may be a cylindrical rod or a tubular rod with a hollow interior. Additionally, the filter rod 12 may be a recess type rod. If the filter rod 12 is composed of a plurality of segments, at least one of the plurality of segments may be manufactured in a different shape.
  • At least a portion of the aerosol-generating material included in the aerosol-generating article 10 may be a dielectric that has polarity in an electric field, and at least a portion of such aerosol-generating material generates heat through dielectric heating to generate aerosol.
  • the resulting article 10 can be heated.
  • the cigarette rod 11 of the aerosol-generating article 10 is between the plurality of plates 223a and 223b. can be located
  • the length L4 of the tobacco rod 11 may be longer than the length L1 of the plurality of plates 223a and 223b. Therefore, the front end 11f of the tobacco rod 11 in contact with the filter rod 12 is oriented toward the opening 221a of the case 221 and the other end 223af of the first plate 223a and the second plate 223b. ) is located in a position that protrudes from the other end (223bf).
  • a resonance peak may be formed at the other end of the plurality of plates 223a and 223b operating as resonators, thereby generating a stronger electric field than other areas.
  • the length (L1) of the plurality of plates (223a, 223b) may be set to be smaller than the length (L1+L2) of the internal space of the case 221. Accordingly, the other ends of the plurality of plates 223a and 223b may be located inside the case 221 rather than the opening 221a. That is, the other ends of the plurality of plates 223a and 223b may be positioned at a distance of L2 from the rear end of the opening 221a.
  • the length from the rear end of the opening 221a where the opening 221a is connected to the case 221 to the front end of the opening 221a where the opening 221a is opened may be L3.
  • the total length of the case 221 along the longitudinal direction of the case 221 may be L.
  • L which is the total length of the case 221, is a length (L1) of the plurality of plates (223a, 223b), a length (L2) at which the rear ends of the plurality of plates (223a, 223b) and the opening (221a) are spaced apart,
  • the opening 221a may be determined by the sum of the length L3 protruding from the case 221.
  • the front end of the opening 221a In order to prevent leakage of microwaves, the front end of the opening 221a, where the opening 221a is opened, is positioned to protrude from the case 221 by the length of L3. As the opening 221a of the case 221 protrudes from the case 221, the opening 221a functions to prevent microwaves inside the case 221 of the resonance unit 220 from leaking to the outside of the case 221. can do.
  • the resonator 220 may further include a dielectric receiving space 227 for accommodating the dielectric.
  • the dielectric accommodating space 227 may be formed in an empty space between the case 221 and the plurality of plates 223a and 223b. A dielectric with low microwave absorption can be accommodated in the dielectric accommodating space 227.
  • the heater assembly 200 can reduce the overall size of the resonator 220 and generate an electric field at the same level as the electric field generated in the resonator not containing a dielectric. You can. That is, the size of the resonance unit 220 can be reduced through the dielectric disposed inside the dielectric accommodation space 227, thereby reducing the mounting space of the resonance unit 220 in the aerosol generating device, and as a result, the aerosol generating device can be miniaturized. You can.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the heater assembly according to the embodiment shown in Figure 4.
  • the tobacco rod 11 of the aerosol-generating article 10 has a plurality of plates 223a and 223b. It can be located between. Since one closed surface of the support container 225 supports the left end of the tobacco rod 11, movement of the aerosol-generating article 10 toward the left may be restricted.
  • the length (L1) of the plurality of plates (223a, 223b) may be set to be smaller than the length (L1+L2) of the internal space of the case 221. Accordingly, the other ends of the plurality of plates 223a and 223b may be located farther inside the case 221 than the opening 221a. That is, the other ends of the plurality of plates 223a and 223b may be positioned at a distance of L2 from the rear end of the opening 221a.
  • the length of the opening 221a protruding from the case 221 may be L3.
  • the total length of the case 221 along the longitudinal direction of the case 221 may be L.
  • the total length (L) of the case 221 can be set in the range of 25 mm to 35 mm, and the total length (L) of the case 221 in FIG. 6 is about 29 mm.
  • the length L3 of the opening 221a may be 5 mm or more.
  • the height (H) of the case 221 in the direction transverse to the longitudinal direction of the case 221 may be set in the range of 13 to 25 mm, and the height (H) of the case 221 in FIG. 6 is about 16 mm.
  • the front end of the dielectric 224 disposed inside the resonator 220 may protrude from the other ends of the plurality of plates 223a and 223b in the longitudinal direction of the case 221.
  • the front end of the dielectric 224 may be in contact with the inner surface of the case 221.
  • the length L2 at which the front end of the dielectric 224 protrudes from the other ends of the plurality of plates 223a and 223b may be varied in various ways. Accordingly, the front end of the dielectric 224 protrudes beyond the other ends of the plurality of plates 223a and 223b, but the front end of the dielectric 224 may be spaced apart from the inner surface of the case 221 so as not to contact the inner surface of the case 221. there is.
  • At least a portion of the first plate 223a among the plurality of plates 223a and 223b may be in contact with the coupler 211.
  • the position where the coupler 211 and the first plate 223a contact each other may be determined to be closer to the connection part 222 than the opening 221a in the section from the opening 221a to the connection part 222.
  • the front end of the tobacco rod 11 in contact with the filter rod 12 is aligned with the other end 223af of the first plate 223a and the second plate 223b in the direction toward the opening 221a of the case 221. It is located in a position that protrudes from the other end (223bf). Accordingly, the maximum electric field absorption area 610 may be disposed on the tobacco rod 11 disposed in the direction of the ends 223af and 223bf of the first plate 223a and the second plate 223b at the beginning of heating. The maximum electric field absorption area 610 may increase or decrease depending on the output of the oscillator 210. Additionally, the initial stage of heating may mean the period until a predetermined time has elapsed after the start of the smoking section.
  • the maximum electric field generation area within the resonator is examined through the electric field distribution in FIG. 7 below, and the maximum electric field absorption area is examined through the heating density distribution of the tobacco rod 11 in FIG. 8.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing the electric field distribution of the heater assembly according to the embodiment shown in FIG. 4.
  • the electric field distribution shown in FIG. 7 represents the intensity of voltage (V/m) per unit length of the resonator part.
  • a triple resonance mode can be formed in the resonance unit 220.
  • a resonance of the TEM mode (transverse electric & magnetic mode) of the microwave is formed between the plurality of plates 223a and 223b.
  • a plurality of plates 223a and 223b are formed between the first plate 2323a and the upper plate of the case 221 and between the second plate 223b and the lower plate of the case 221.
  • a resonance of a TEM mode different from the resonance is formed.
  • resonance peaks are formed at the ends of each of the first and second plates 223a and 223b, resulting in a stronger electric field than other areas.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing the heating density distribution of an aerosol-generating article heated by a heater assembly according to the embodiment shown in FIG. 4.
  • the heating density distribution shown in Figure 8 represents the temperature energy per unit volume (W/m3) in each area of the aerosol-generating article being heated.
  • a maximum heating density region 810 may be disposed on the tobacco rod 11 .
  • Heating density is related to electric field absorption as temperature energy per unit volume, so the maximum heating density area 810 may be equal to the maximum electric field absorption area 610.
  • the temperature energy per unit volume is high, so the heating rate of the dielectric material is faster than in other regions. In other words, the area where the tobacco rod 11 contacts the filter rod is heated first. Accordingly, there is an advantage that the initial suction resistance of the aerosol-generating article 10 is reduced.
  • the present disclosure moves the maximum electric field absorption area within the tobacco rod 11 by controlling the power supplied to the oscillator 210 over time.
  • Figure 9 is an internal block diagram for explaining a method of controlling the output of an oscillator according to an embodiment.
  • FIG. 9 shows only the configurations for adjusting the magnitude and frequency of the microwave power output from the oscillator 210 among the configurations of FIGS. 2 and 3 included in the aerosol generating device 100. Therefore, descriptions overlapping with FIGS. 2 and 3 will be omitted below.
  • the aerosol generating device 100 may include a memory 106, an oscillator 210, a power monitoring unit 250, a resonance unit 220, and a processor 101.
  • the oscillator 210 may output microwaves having a preset output frequency and power of a preset size.
  • the oscillator 210 may provide generated microwaves to the resonator 220.
  • the resonance unit 220 accommodates the aerosol-generating article 10 and can heat the aerosol-generating article 10 by resonating the microwaves provided from the oscillator 210.
  • the internal structure of the resonance unit 220 may be the same as Figures 1 to 6.
  • Memory 106 may include temperature profile information and power profile information.
  • the temperature profile includes information about the target temperature of the resonator 220 over time, and the processor 101 can control the amount of microwave power output from the oscillator 210 based on the temperature profile information.
  • the power profile includes information about the target power of the oscillator 210 over time, and the processor 101 can control the size of the microwave power output from the oscillator 210 based on the power profile.
  • the processor 101 may control the oscillator 210 according to the power profile to output microwave power of the first magnitude in the preheating section. Additionally, the processor 101 may control the oscillator 210 in the smoking section after the preheating section to output microwave power of a second size smaller than the first size. Additionally, the processor 101 may gradually increase the level of microwave power in the smoking section. As the magnitude of microwave power in the smoking section gradually increases, the area of maximum electric field absorption may shift within the tobacco rod 11.
  • the oscillator 210 includes a power amplifier, and the processor 101 can control the power amplifier to adjust the magnitude of the above-described microwave power.
  • the power amplifier can adjust the power level of the microwave by increasing or decreasing the amplitude of the microwave under the control of the processor 101.
  • the processor 101 may control the oscillator 210 to output microwaves having a power level selected from the range of 3W to 20W.
  • the processor 101 tracks the change in the resonance frequency of the resonator unit 220 in real time, regardless of the size control of the microwave power described above, and matches the output frequency of the oscillator unit 210 with the resonant frequency of the resonator unit 220. You can do it.
  • the processor 101 adjusts the size of the microwave power output from the oscillator 210 according to a preset power profile, and adjusts the output frequency of the oscillator 210 and the resonance frequency of the resonator 220 in real time. It can be matched. As the output frequency of the oscillator 210 and the resonance frequency of the resonator 220 are matched, power transfer efficiency is significantly increased, and the aerosol-generating article 10 can be uniformly heated.
  • the power monitoring unit 250 may be provided to track changes in the resonance frequency of the resonance unit 220 in real time.
  • the impedance of the resonator 220 may vary.
  • the first impedance viewed from the oscillator 210 toward the resonator 220 and the oscillator 210 from the resonator 220 are The viewed second impedance may not match.
  • the first impedance and the second impedance may not match each other.
  • the maximum power transfer condition may not be satisfied. Accordingly, the power supplied from the oscillator 210 may not be completely transmitted to the resonator 220, and some of it may be reflected from the resonator 220 and input back to the oscillator 210.
  • the power monitoring unit 250 monitors the second power P2 output from the oscillator 210 and input to the resonator 220 and reflected from the resonator 220.
  • the second power P2 input to the oscillator 210 can be measured.
  • the first power (P1) and the second power (P2) may mean the size of power.
  • the power monitoring unit 250 may provide information about the first power (P1) and the second power (P2) to the processor 101.
  • the processor 101 may match the first impedance and the second impedance based on information about the first power (P1) and the second power (P2) provided from the power monitoring unit 250. Impedance matching can be achieved through adjustment of the output frequency of the oscillator 210. This is because impedance is a parameter related to frequency.
  • the oscillator 210 includes at least one switching element, and the processor 101 can control the on/off of the switching element to adjust the output frequency of the oscillator 210 described above.
  • the processor 101 may adjust the output frequency of the oscillator 210 so that the difference between the first power P1 and the second power P2 measured by the power monitoring unit 250 is within a preset reference power range.
  • the reference power range may be between 0w and 1w, but is not limited thereto.
  • the processor 101 sweeps the output frequency output from the oscillator 210 within a preset reference band range, and the difference between the first power P1 and the second power P2 is within the preset range.
  • the oscillator 210 can be controlled as much as possible.
  • the reference band range may be, but is not limited to, the 2.4Ghz to 2.5Ghz range or the 5.7Ghz to 5.9GhZ range.
  • the output frequency adjustment of the processor 101 described above can be performed in real time.
  • the processor 101 can adjust the output frequency of the oscillator 210 independently of adjusting the power size of the oscillator 210.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a power profile for controlling the output of an oscillator according to the embodiment shown in FIG. 9.
  • the power profile includes information about the target power in the preheating section and the smoking section.
  • the preheating section is the same as the first time (t1)
  • the smoking section may refer to the period from the first time (t1) to the fifth time (t5).
  • the first time t1 may be 20 seconds
  • the fifth time t5 may be 4 minutes and 30 seconds or more, but are not limited thereto.
  • the processor 101 may control the oscillator 210 for a first time t1 to output microwave power of a first magnitude Pa.
  • the first size (Pa) may be 20W.
  • the first time t1 is the same as the preheating section, and the target power at the first time t1 is unrelated to the movement of the maximum electric field absorption area.
  • the first size (Pa) is larger than the second size (Pb) to the fifth size (Pe) described later to quickly heat the tobacco rod 11, and is maintained only for a short time such as 20 seconds. Therefore, not only is the dielectric material not completely depleted in a predetermined area of the tobacco rod 11, but also relatively high power is supplied to the resonator 220, so that the dielectric material as a whole is quickly heated. Therefore, there is no need to move the maximum electric field absorption area in the preheating section.
  • the processor 101 may control the oscillator 210 from the first time t1 to the second time t2 to output microwave power of a second size Pb that is smaller than the first size Pa.
  • the difference between the second time t2 and the first time t1 may be greater than the first time t1.
  • the difference between the second time t2 and the first time t1 may be 1 minute and 30 seconds, but is not limited thereto.
  • the second size (Pb) may be any one selected from the range of 3w to 4w.
  • microwave power of the second size (Pb) is output to the resonator 220, more electric fields may be output to some areas of the cigarette rod 11, and therefore, the maximum electric field absorption area is in the cigarette rod 11. This can be created.
  • the processor 101 gradually increases the microwave power in order to move the maximum electric field absorption area of the cigarette rod 11 in the smoking section.
  • the processor 101 may control the oscillator 210 from the second time t2 to the third time t3 to output microwave power of a third size Pc that is larger than the second size Pb.
  • the difference between the third time t3 and the second time t2 may be equal to or greater than the difference between the second time t2 and the first time t1.
  • the difference between the third time t3 and the second time t2 may be more than 1 minute and 30 seconds and less than 2 minutes, but is not limited thereto.
  • the third size (Pc) may be any one selected from the range of 4w to 5w.
  • the processor 101 may control the oscillator 210 from the third time t3 until the fourth time t4 to output microwave power of a fourth size Pd that is larger than the third size Pc.
  • the difference between the fourth time t4 and the third time t3 may be equal to or greater than the difference between the third time t3 and the second time t2.
  • the difference between the fourth time t4 and the third time t3 may be more than 1 minute and 30 seconds and less than 2 minutes, but is not limited thereto.
  • the fourth size (Pd) may be any one selected from the range of 5w to 6w.
  • the processor 101 controls the oscillator 210 from the fourth time t4 until the fifth time t5 to output microwave power of a fifth magnitude Pe that is larger than the fourth magnitude Pd.
  • the difference between the fifth time t5 and the fourth time t4 may be equal to or greater than the difference between the fourth time t4 and the third time t3.
  • the difference between the fifth time t5 and the fourth time t4 may be more than 1 minute and 30 seconds and less than 2 minutes, but is not limited thereto.
  • the fifth size (Pe) may be any one selected from the range of 6w to 7w.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the movement of the maximum electric field absorption area according to the power profile according to the embodiment shown in FIG. 10.
  • the processor 101 may control the oscillator 210 in the first section of the smoking section to output microwave power of a second size (Pb).
  • the first section may mean the period from the first time t1 to the second time t2, and the second size Pb may be any one selected from the range 3w to 4w.
  • the second size Pb may be any one selected from the range 3w to 4w.
  • the aerosol generating device 100 of the present disclosure is heated first from the first area 1110, which is the portion where the cigarette rod 11 is in contact with the filter rod, so the initial suction resistance of the aerosol generating article 10 is reduced. there is.
  • the processor 101 gradually increases the microwave power in order to move the maximum electric field absorption area of the cigarette rod 11 in the smoking section.
  • the processor 101 gradually increases the magnitude of the microwave power output from the oscillator 210 so that the maximum electric field absorption area moves along the longitudinal direction of the tobacco rod 11. As the magnitude of the microwave power output from the oscillator 210 increases, the maximum electric field absorption area within the tobacco rod 11 moves in the opposite direction toward the opening where the aerosol generating article 10 is accommodated, as shown in FIG. 11.
  • the processor 101 may control the oscillator 210 in the second section after the first section of the smoking section to output microwave power of a third size (Pc) that is larger than the second size (Pb).
  • the second section may refer to the period from the second time (t2) to the third time (t3). Since there is no dielectric material in the filter rod, and the dielectric material present in the first region 1110 has been consumed to a large extent in the first section, when the microwave power is increased to the third magnitude (Pc), the maximum electric field absorption area is The aerosol-generating article 10 is moved to the second region 1120 in the opposite direction toward the receiving opening.
  • the processor 101 controls the oscillator 210 in the third section after the second section to move the maximum electric field absorption area of the cigarette rod 11 once again to a fourth size larger than the third size (Pc).
  • Pd microwave power can be output.
  • the third section may refer to the period from the third time (t3) to the fourth time (t4).
  • the dielectric material present in the second region 1120 has been substantially consumed in the second section, so when the microwave power is increased to the fourth magnitude (Pd), the maximum electric field absorption
  • the zone is moved to a third zone 1130 in the opposite direction toward the opening where the aerosol generating article 10 is received.
  • the processor 101 controls the oscillator 210 in the fourth section after the third section in order to move the maximum electric field absorption area of the cigarette rod 11 once again to a fifth size larger than the fourth size (Pd).
  • Microwave power of (Pe) can be output.
  • the fourth section may mean the period from the fourth time (t4) to the fifth time (t5).
  • there is no dielectric material present in the filter rod and the dielectric material present in the third region 1130 has been consumed to a large extent in the third section, so when the microwave power is increased to the fifth magnitude (Pe), the maximum electric field is absorbed.
  • the zone is moved to a fourth zone 1140 in the opposite direction toward the opening where the aerosol generating article 10 is received.
  • FIG. 11 only shows a method of gradually increasing microwave power over a total of four sections, but the sections may increase or decrease depending on the length of the medium and the size of the microwave power.
  • Figure 12 is a flowchart for explaining a method of operating an aerosol generating device according to an embodiment.
  • the oscillator 210 may generate microwaves.
  • the oscillator 210 includes a solid-state-based RF generation device and can generate microwaves using this.
  • the oscillator 210 may output microwaves having a preset output frequency and power of a preset size under the control of the processor 101.
  • the oscillator 210 includes a power amplifier, and the power amplifier can adjust the size of the microwave power under the control of the processor 101.
  • a power amplifier can reduce or increase the amplitude of microwaves. By adjusting the amplitude of the microwave, the microwave power can be adjusted.
  • the resonance unit 220 may heat the aerosol-generating article 10 by outputting an electric field due to microwave resonance to the aerosol-generating article 10.
  • the resonance unit 220 includes a first plate 223a surrounding one area of the aerosol-generating article 10, and a first plate 223a along the circumferential direction of the aerosol-generating article 10. ) and may include a second plate 223b surrounding another area of the aerosol-generating article 10 and a connection portion 222 connecting the first plate 223a and the second plate 223b.
  • first plate 223a, the second plate 223b, and the connecting portion 222, between the first plate 223a and the second plate 223b, and each of the first plate 223a and the second plate Microwaves may resonate between (223b) and the case 221 (so-called triple resonance structure), and the aerosol-generating article 10 may be heated by an electric field resulting from resonance of the microwaves.
  • the length of the first plate 223a and the second plate 223b is formed to be shorter than the length of the tobacco rod 11 included in the aerosol-generating article 10, so that the tobacco rod 11 is formed in the aerosol-generating article 10 ) may be arranged at a position protruding from the ends of the first plate 223a and the second plate 223b in the direction toward the opening in which the plate is accommodated. Since a strong electric field is generated at the ends of the first plate 223a and the second plate 223b, the tobacco rod 11 disposed in the end direction of the first plate 223a and the second plate 223b at the beginning of heating A maximum electric field absorption area may be created in a predetermined area. The initial stage of heating may mean until a predetermined time has elapsed after the start of the smoking section.
  • the present disclosure moves the maximum electric field absorption area within the tobacco rod 11 by increasing the magnitude of microwave power in the smoking section.
  • step S1230 the processor 101 may control the output of the oscillator 210 so that the maximum electric field absorption area of the aerosol-generating article 10 is moved.
  • the processor 101 may adjust the magnitude of the microwave power output from the oscillator 210 according to a preset power profile so that the maximum electric field absorption area of the aerosol-generating article 10 is moved.
  • the processor 101 may control the oscillator 210 to output microwave power of a first magnitude (Pa) in the preheating section.
  • the microwave power in the preheating section is relatively large, such as 20w, and the preheating section is maintained for only a relatively short time, such as 20 seconds, so there is little need to move the maximum electric field absorption area.
  • relatively high power is supplied to the resonator 220 for a relatively short period of time, so the dielectric material as a whole is heated quickly, and therefore, there is little need to move the maximum electric field absorption area in the preheating section.
  • the processor 101 may control the oscillator 210 to output microwave power of a second size (Pb) smaller than the first size (Pa).
  • the processor 101 may progressively increase the power output from the oscillator 210 so that the maximum electric field absorption area moves as the smoking period progresses.
  • the processor 101 may control the oscillator 210 in the first section of the smoking section to output microwave power of a second size (Pb). Additionally, the processor 101 may control the oscillator 210 in a second section after the first section to output microwave power of a third size (Pc) that is larger than the second size (Pb). In addition, the processor 101 controls the oscillator 210 to output microwave power of a fourth size (Pd) larger than the third size (Pc) in the third section after the second section, and to output microwave power of a fourth size (Pd) larger than the third size (Pc) in the third section after the second section. Microwave power of a fifth magnitude (Pe) greater than the fourth magnitude (Pd) can be output in four sections.
  • Pe fifth magnitude
  • the maximum electric field absorption area moves along the longitudinal direction of the tobacco rod 11.
  • the area of maximum electric field absorption may be moved within the tobacco rod 11 in a direction opposite to the direction toward the opening through which the aerosol-generating article 10 is received.
  • the processor 101 can track in real time a change in the resonance frequency of the resonator 220 due to exhaustion of the dielectric material included in the aerosol-generating article 10, regardless of the power profile. Additionally, the processor 101 may adjust the output frequency of the microwave power output from the oscillator 210 based on changes in the resonance frequency. In other words, the processor 101 can independently control the size of the microwave power output from the oscillator 210 and the output frequency of the microwave power.
  • configuration A described in a particular embodiment and/or drawing may be combined with configuration B described in other embodiments and/or drawings.
  • configuration A described in a particular embodiment and/or drawing may be combined with configuration B described in other embodiments and/or drawings.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)

Abstract

일 측면에 따른 에어로졸 생성 장치는, 마이크로파를 생성하는 발진부, 에어로졸 생성 물품을 수용하고, 상기 마이크로파의 공진에 의한 전기장을 상기 에어로졸 생성 물품에 출력함으로써, 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 공진부 및 상기 에어로졸 생성 물품의 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록 상기 발진부의 출력을 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

에어로졸 생성 장치
본 개시는 유전 가열 방식으로 에어로졸 생성 물품을 가열하는 에어로졸 생성 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에어로졸 생성 물품의 최대 전기장 흡수 영역을 이동시킬 수 있는 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성하는 방법이 아닌, 에어로졸 생성 장치를 이용하여 궐련(또는 ‘에어로졸 생성 물품’)을 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 시스템에 관한 수요가 증가하고 있다.
한편, 종래 에어로졸 생성 장치는 저항 가열, 유도 가열 및 초음파 가열 방식으로 에어로졸 생성 물질을 가열하나, 이러한 종래 에어로졸 생성 장치는 유전 가열 방식에 비해, 예열 속도가 느리고, 균일한 가열이 불가능하다는 문제가 있다.
또한, 종래 에어로졸 생성 장치 중 일부는 유전 가열 방식을 사용하나, 안테나를 이용한 마이크로파의 방사 방식에 불과하여, 전력 전달 효율이 현저하게 떨어진다는 문제가 있다.
본 개시의 기술적 과제는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여, 마이크로파 공진을 이용한 유전 가열 방식을 통해 에어로졸 생성 물품을 가열할 수 있는 에어로졸 생성 장치를 제공하는 데 있다.
본 개시의 기술적 과제는 상술한 바에 한정되지 않으며 이하의 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
일 측면에 따른 에어로졸 생성 장치는, 마이크로파를 생성하는 발진부, 에어로졸 생성 물품을 수용하고, 상기 마이크로파의 공진에 의한 전기장을 상기 에어로졸 생성 물품에 출력함으로써, 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 공진부 및 상기 에어로졸 생성 물품의 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록 상기 발진부의 출력을 제어하는 프로세서를 포함한다.
본 개시의 에어로졸 생성 장치는 마이크로파 공진을 이용하여 유전 물질을 가열하므로, 전력 전달 효율이 현저하게 상승된다는 이점이 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치는 마이크로파 공진을 이용하여 에어로졸 생성 물품을 가열하므로, 에어로졸 생성 물품을 신속하게 예열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치는 마이크로파 공진을 이용하여 에어로졸 생성 물품을 가열하는 경우, 소비 전력을 현저하게 감소시킬 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품 내에서, 마이크로파 공진에 의한 최대 전기장 흡수 영역을 이동시킴으로써, 가열 구간 전 구간에서 균일한 끽미감을 제공할 수 있다.
발명의 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 내부 블록도이다.
도 3은 도 2의 유전 가열부의 내부 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 히터 조립체의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 실시예 따른 히터 조립의 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체의 전기장 분포를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 도 4에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체에 의해 가열되는 에어로졸 생성 물품의 가열 밀도 분포를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 발진부의 출력 제어 방법을 설명하기 위한 내부 블록도이다.
도 10은 도 9의 도시된 실시예에 따른 발진부의 출력을 제어하기 위한 전력 프로파일을 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 도시된 실시예에 따른 전력 프로파일에 따른 최대 전기장 흡수 영역의 이동을 도시한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
일 측면에 따른 에어로졸 생성 장치는, 마이크로파를 생성하는 발진부, 에어로졸 생성 물품을 수용하고, 상기 마이크로파의 공진에 의한 전기장을 상기 에어로졸 생성 물품에 출력함으로써, 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 공진부 및 상기 에어로졸 생성 물품의 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록 상기 발진부의 출력을 제어하는 프로세서를 포함한다.
또한, 상기 공진부는 상기 에어로졸 생성 물품의 일 영역을 둘러싸는 제1 판; 상기 에어로졸 생성 물품의 둘레 방향을 따라 상기 제1 판과 이격되며, 상기 에어로졸 생성 물품의 다른 영역을 둘러싸는 제2 판; 및 상기 제1 판 및 상기 제2 판을 연결하는 연결부;를 포함하고, 상기 제1 판, 상기 제2 판 및 상기 연결부에 의하여 상기 마이크로파가 공진되며, 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 단부로부터 출력된 전기장에 의해 상기 에어로졸 생성 물품이 가열된다.
또한, 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 길이는 상기 에어로졸 생성 물품에 포함된 담배 로드의 길이 보다 짧게 형성되어, 상기 담배 로드가 상기 에어로졸 생성 물품이 수용되는 개구를 향하는 방향으로 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 단부보다 돌출된 위치에 배치됨으로써, 가열 초기에 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 상기 단부 방향에 배치된 상기 담배 로드의 소정 영역에 상기 최대 전기장 흡수 영역이 생성된다.
또한, 상기 프로세서는 상기 에어로졸 생성 물품에 포함된 담배 로드의 길이 방향을 따라 상기 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록 상기 발진부의 출력을 제어한다.
또한, 상기 최대 전기장 흡수 영역은 상기 담배 로드 내에서, 상기 에어로졸 생성 물품이 수용되는 개구를 향하는 방향의 반대 방향으로 이동한다.
또한, 상기 프로세서는 상기 에어로졸 생성 물품의 상기 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록, 기 설정된 전력 프로파일에 따라, 상기 발진부에서 출력되는 마이크로파 전력의 크기를 조절한다.
또한, 상기 프로세서는 예열 구간에서 제1 크기의 마이크로파 전력이 출력되도록 상기 발진부를 제어한다.
또한, 상기 프로세서는 상기 예열 구간 이후 흡연 구간이 개시되는 경우, 상기 발진부를 제어하여, 상기 제1 크기 보다 작은 제2 크기의 마이크로파 전력을 출력하고, 상기 흡연 구간이 진행됨에 따라, 상기 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록, 상기 발진부에서 출력되는 전력을 점진적(progressive)으로 증가시킨다.
또한, 상기 프로세서는 상기 에어로졸 생성 물품에 포함된 유전 물질의 소진에 따른 상기 공진부의 공진 주파수 변화를 실시간으로 추적하고, 상기 공진부의 상기 공진 주파수의 변화에 기초하여, 상기 발진부에서 출력된 마이크로파 전력의 출력 주파수를 조절한다.
또한, 상기 프로세서는 상기 마이크로파 전력의 크기와 상기 마이크로파 전력의 출력 주파수를 서로 독립적으로 제어한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 에어로졸 생성 물품(10)을 수용할 수 있는 하우징(110) 및 하우징(110)에 수용된 에어로졸 생성 물품(10)을 가열하기 위한 히터 조립체(200)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 에어로졸 생성 장치(100)의 전체적인 외관을 형성할 수 있으며, 하우징(110)의 내부 공간(또는 ‘실장 공간’)에는 에어로졸 생성 장치(100)의 구성 요소들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 하우징(110)의 내부 공간에는 히터 조립체(200), 배터리, 프로세서 및/또는 센서가 배치될 수 있으나, 내부 공간에 배치되는 구성 요소들이 이에 한정되는 것은 아니다.
하우징(110)의 일 영역에는 삽입구(110h)가 형성될 수 있으며, 에어로졸 생성 물품(10)의 적어도 일 영역은 삽입구(110h)를 통해 하우징(110)의 내부에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 삽입구(110h)는 하우징(110)의 상단면(예: z 방향을 향하는 면)의 일 영역에 형성될 수 있으나, 삽입구(110h)가 생성되는 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 삽입구(110h)는 하우징(110)의 측면(예: x 방향을 향하는 면)의 일 영역에 형성될 수도 있다.
히터 조립체(200)는 하우징(110)의 내부 공간에 배치되며, 삽입구(110h)를 통해 하우징(110)의 내부에 삽입 또는 수용된 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 예를 들어, 히터 조립체(200)는 하우징(110)의 내부에 삽입 또는 수용된 에어로졸 생성 물품(10)의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 배치되어 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 히터 조립체(200)는 유전 가열(dielectric heating) 방식으로 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 본 개시에서 ‘유전 가열 방식’은 마이크로파(microwave) 및/또는 마이크로파의 전기장(또는 자기장을 포함함)의 공진을 이용하여 피가열체인 유전체를 가열하는 방식을 의미한다. 마이크로파는 피가열체를 가열하기 위한 에너지원으로서, 고주파 전력에 의해 생성되므로, 이하에서 마이크로파는 마이크로파 전력과 혼용되어 사용될 수 있다.
히터 조립체(200)의 내부에서 마이크로파 공진에 의해 에어로졸 생성 물품(10)의 내부에 포함된 유전체의 전하 내지 이온은 진동 또는 회전할 수 있으며, 전하 내지 이온이 진동 또는 회전하는 과정에서 발생되는 마찰열에 의해 유전체에서 열이 발생하여 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다.
에어로졸 생성 물품(10)이 히터 조립체(200)에 의해 가열됨에 따라 에어로졸 생성 물품(10)으로부터 에어로졸이 생성될 수 있다. 본 개시에서 ‘에어로졸’은 에어로졸 생성 물품(10)이 가열됨에 따라 생성된 증기와 공기가 혼합되어 생성되는 기체 입자를 의미할 수 있다.
에어로졸 생성 물품(10)으로부터 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 물품(10)을 통과하거나, 에어로졸 생성 물품(10)과 삽입구(110h)의 사이의 빈 공간을 통해 에어로졸 생성 장치(100)의 외부로 배출될 수 있다. 사용자는 하우징(110)의 외부로 노출되는 에어로졸 생성 물품(10)의 일 영역에 구강을 접촉하고, 에어로졸 생성 장치(100)의 외부로 배출되는 에어로졸을 흡입함으로써 흡연을 할 수 있다.
일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(100)는 하우징(110)에 이동 가능하게 배치되어 삽입구(110h)를 개방 또는 폐쇄하기 위한 커버(111)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 커버(111)는 하우징(110)의 상단면에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되며, 삽입구(110h)를 에어로졸 생성 장치(100)의 외부에 노출시키거나, 삽입구(110h)를 덮어 삽입구(110h)가 에어로졸 생성 장치(100)의 외부에 노출되지 않게 할 수 있다.
일 예시에서, 커버(111)는 제1 위치(또는 ‘개방 위치’)에서 삽입구(110h)가 에어로졸 생성 장치(100)의 외부에 노출되도록 할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(100)가 외부에 노출된 경우, 에어로졸 생성 물품(10)은 삽입구(110h)를 통해 하우징(110)의 내부에 삽입될 수 있다.
다른 예시에서, 커버(111)는 제2 위치(또는 ‘폐쇄 위치’)에서 삽입구(110h)를 덮음으로써, 삽입구(110h)가 에어로졸 생성 장치(100)의 외부에 노출되지 않도록 할 수 있다. 이 때, 커버(111)는 에어로졸 생성 장치(100)를 사용하지 않을 때, 외부 이물질이 삽입구(110h)를 통해 히터 조립체(200)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 1에는 고체 상태의 에어로졸 생성 물품(10)을 가열하기 위한 에어로졸 생성 장치(100)에 대해서만 도시되어 있으나, 에어로졸 생성 장치(100)가 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치는 히터 조립체(200)를 통해 고체 상태의 에어로졸 생성 물품(10)이 아닌 액체 또는 겔(gel) 상태의 에어로졸 생성 물질을 가열하여 에어로졸을 생성할 수도 있다.
또 다른 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품(10)을 가열하기 위한 히터 조립체(200)와 액체 또는 겔 상태의 에어로졸 생성 물질을 포함하며 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 카트리지(또는 ‘증기화기’)를 포함할 수도 있다. 에어로졸 생성 물질로부터 생성된 에어로졸은 카트리지와 에어로졸 생성 물품(10)을 연통하는 기류 통로를 따라 에어로졸 생성 물품(10)으로 이동하여 에어로졸 생성 물품(10)으로부터 생성된 에어로졸과 혼합된 후, 에어로졸 생성 물품(10)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 내부 블록도이다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(100)는 입력부(102), 출력부(103), 센서부(104), 통신부(105), 메모리(106), 배터리(107), 인터페이스부(108), 전력 변환부(109) 및 유전 가열부(200)를 포함할 수 있다.
입력부(102)는 사용자 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 입력부(102)는 단일의 가압식 푸쉬 버튼으로 마련될 수 있다. 다른 예로, 입력부(120)는 적어도 하나의 터치 센서를 포함하는 터치 패널일 수 있다. 입력부(120)는 입력 신호를 프로세서(101)에 전달할 수 있다. 프로세서(101)는 사용자 입력에 기초하여 유전 가열부(200)에 전력을 공급하거나, 출력부(103)를 제어하여 사용자 알림을 출력할 수 있다.
출력부(103)는 에어로졸 생성 장치(100)의 상태에 대한 정보를 출력할 수 있다. 출력부(103)는 배터리(107)의 충/방전 상태, 유전 가열부(200)의 가열 상태, 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 상태 및 에어로졸 생성 장치(100)의 에러 정보를 출력할 수 있다. 이를 위하여, 출력부(103)는 디스플레이, 햅틱 모터, 및 음향 출력부를 포함할 수 있다.
센서부(104)는 에어로졸 생성 장치(100)의 상태 또는 에어로졸 생성 장치(100)의 주변 상태를 감지하고, 감지된 정보를 프로세서(101)에 전달할 수 있다. 프로세서(101)는 감지된 정보에 기초하여, 유전 가열부(200)의 가열 제어, 흡연 제한, 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 여부 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(100)를 제어할 수 있다.
센서부(104)는 온도 센서, 퍼프 센서, 및 삽입 감지 센서를 포함할 수 있다.
온도 센서는 유전 가열부(200) 내부의 온도를 비접촉식으로 감지하거나, 유전 가열부(200)에 접촉하여, 공진기의 온도를 직접 획득할 수 있다. 실시예에 따라, 온도 센서는 에어로졸 생성 물품(10)의 온도를 감지하는 것도 가능하다. 또한, 온도 센서는 배터리(107)와 인접하게 배치되어 배터리(107)의 온도를 획득할 수 있다. 프로세서(101)는 온도 센서의 온도 정보에 기초하여 유전 가열부(200)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
퍼프 센서는 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 퍼프 센서는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전력 변화 및 압력 변화 중 적어도 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 프로세서(101)는 퍼프 센서의 퍼프 정보에 기초하여 유전 가열부(200)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(101)는 퍼프 횟수를 카운팅하고, 퍼프 횟수가 기 설정된 최대 퍼프 횟수에 도달한 경우 유전 가열부(200)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 다른 예로, 프로세서(101)는 기 설정된 시간 이상 퍼프가 감지되지 않은 경우, 유전 가열부(200)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다.
삽입 감지 센서는 수용 공간(도 4의 220h)의 내부 또는 수용 공간(220h)에 인접하게 배치되어, 삽입구(110h)에 수용된 에어로졸 생성 물품(10)의 삽입 및 제거를 감지할 수 있다. 예를 들어, 삽입 감지 센서는 인덕티브 센서 및/또는 커패시턴스 센서를 포함할 수 있다. 프로세서(101)는 삽입구(110h)에 에어로졸 생성 물품(10)이 삽입된 경우, 유전 가열부(200)에 전력을 공급할 수 있다.
실시예에 따라, 센서부(104)는 재사용 감지 센서, 움직임 감지 센서, 습도 센서, 기압 센서, 지자기 센서(magnetic sensor), 커버 탈착 감지 센서, 위치 센서(GPS), 및 근접 센서 등을 추가로 포함할 수 있다. 각 센서들의 기능은 그 명칭으로부터 직관적으로 추론할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
통신부(105)는 외부 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 프로세서(101)는 통신부(105)를 제어하여, 에어로졸 생성 장치(100)에 대한 정보를 외부 전자 장치에 전송할 수 있다. 또는 프로세서(101)는 통신부(105)를 통해 외부 전자 장치로부터 정보를 수신하여, 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 구성들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 통신부(105)와 외부 전자 장치 사이의 전송 정보는 사용자 인증 정보, 펌웨어 업데이트 정보, 및 사용자 흡연 패턴 정보 등을 포함할 수 있다.
메모리(106)는 에어로졸 생성 장치(100) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 프로세서(101)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(106)는 에어로졸 생성 장치(100)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로 파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등을 저장할 수 있다.
배터리(107)는 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있도록 유전 가열부(200)에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(107)는 에어로졸 생성 장치(100) 내에 구비된 다른 구성들의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(107)는 충전이 가능한 배터리이거나, 분리 가능한 탈착식 배터리일 수 있다.
인터페이스부(108)는 외부 전자 장치와 물리적으로 연결될 수 있는 연결 단자를 포함할 수 있다. 연결 단자는, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 인터페이스부(108)는 연결 단자를 통해 외부 전자 장치와 정보를 송수신하거나, 전원을 충전할 수 있다.
전력 변환부(109)는 배터리(107)로부터 공급받은 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다. 또한 전력 변환부(109)는 변환된 교류 전원을 유전 가열부(200)에 제공할 수 있다. 전력 변환부(109)는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하는 인버터일 수 있고, 프로세서(101)는 전력 변환부(109)에 포함된 스위칭 소자의 ON/OFF를 제어하여, 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다. 전력 변환부(109)는 풀 브릿지(full-bridge)로 구성되거나, 하프 브릿지(half-bridge)로 구성될 수 있다.
유전 가열부(200)는 유전 가열 방식으로 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 유전 가열부(200)는 도 1의 히터 조립체(200)에 대응되는 구성일 수 있다.
유전 가열부(200)는 마이크로파 및/또는 마이크로파의 전기장(이하 구분의 필요가 없는 경우, 마이크로파 또는 마이크로파 전력이라 함)을 이용하여 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 유전 가열부(200)의 가열 방식은 안테나를 이용하여 마이크로파를 방사(radiation)하는 방식이 아닌, 마이크로파를 공진 구조 내에 형성시킴으로써, 피가열체를 가열하는 방식일 수 있다. 공진 구조는 도 4 이하를 참조하여 후술한다.
유전 가열부(200)는 고주파인 마이크로파를 공진부(도 3의 220)에 출력할 수 있다. 마이크로파는 가열용으로 허용된 ISM(Industrial Scientific and Medical equipment) 대역의 전력일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 공진부(220)는 마이크로파가 공진부(220) 내에서 공진될 수 있도록 마이크로파의 파장 길이를 고려하여 설계될 수 있다.
에어로졸 생성 물품(10)은 공진부(220)에 삽입되고, 에어로졸 생성 물품(10) 내의 유전 물질은 공진부(220)에 의해 가열 될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(10)은 극성 물질을 포함할 수 있고, 극성 물질 내의 분자들은 공진부(220) 내부에서 분극(polarization)될 수 있다. 분자들은 분극 현상에 의해 진동 또는 회전할 수 있고, 이 과정에서 발생되는 마찰열 등에 의해 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다. 유전 가열부(200)에 대한 설명은 도 3을 참조하여, 보다 상세하게 설명한다.
프로세서(101)는 에어로졸 생성 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(101)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있다.
프로세서(101)는 유전 가열부(200)의 요구 전력에 따라 배터리(107)에서 전력 변환부(109)로 공급되는 직류 전력 및/또는 전력 변환부(109)에서 유전 가열부(200)로 공급되는 교류 전력을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 에어로졸 생성 장치(100)는 직류 전력을 승압 또는 강압하는 컨버터를 포함하고, 프로세서(101)는 컨버터를 제어하여, 직류 전력의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 프로세서(101)는 전력 변환부(109)에 포함된 스위칭 소자의 스위칭 주파수 및 듀티비를 조절함으로써, 유전 가열부(200)에 공급되는 교류 전력을 제어할 수 있다.
프로세서(101)는 유전 가열부(200)의 마이크로파 전력 및 유전 가열부(200)의 공진 주파수를 제어함으로써, 에어로졸 생성 물품(10)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 후술하는 도 3의 발진부(210), 격리부(240), 전력 모니터링부(250) 및 정합부(260)는 프로세서(101)의 일부 구성일 수도 있다.
프로세서(101)는 메모리(106)에 저장된 온도 프로파일 정보에 기초하여 유전 가열부(200)의 마이크로파 전력을 제어할 수 있다. 다시 말해, 온도 프로파일은 시간에 따른 유전 가열부(200)의 목표 온도에 대한 정보를 포함하고, 프로세서(101)는 시간에 따라 유전 가열부(200)의 마이크로파 전력을 제어할 수 있다.
프로세서(101)는 유전 가열부(200)의 공진 주파수가 일정하도록 마이크로파의 주파수를 조절할 수 있다. 프로세서(101)는 피가열체의 가열에 따른 유전 가열부(200)의 공진 주파수 변화를 실시간으로 추적하고, 변화된 공진 주파수에 따른 마이크로파 주파수가 출력되도록 유전 가열부(200)를 제어할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(101)는 미리 저장된 온도 프로파일에 무관하게 실시간으로 마이크로파 주파수를 변경할 수 있다.
도 3은 도 2의 유전 가열부의 내부 블록도이다.
도 3을 참조하면, 유전 가열부(200)는 발진부(210), 격리부(240), 전력 모니터링부(250), 정합부(260), 마이크로파 출력부(230) 및 공진부(220)를 포함할 수 있다.
발진부(210)는 전력 변환부(109)로부터 교류 전력을 제공 받아 고주파의 마이크로파 전력을 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 전력 변환부(109)는 발진부(210)에 포함되는 구성일 수 있다. 마이크로파 전력은 ISM 대역들에 포함된 915 MHz, 2.45 GHz 및 5.8 GHz 주파수 대역에서 선택될 수 있다.
발진부(210)는 솔리드-스테이트(solid-state) 기반의 RF 생성 장치를 포함하고, 이를 이용하여 마이크로파 전력을 생성할 수 있다. 솔리드-스테이트(solid-state) 기반의 RF 생성 장치는 반도체로 구현될 수 있다. 발진부(210)를 반도체로 구현하는 경우, 유전 가열부(200)의 소형화가 가능하고, 기기 수명이 증대되는 이점이 있다.
발진부(210)는 마이크로파 전력을 공진부(220)를 향해 출력할 수 있다. 발진부(210)는 마이크로파 전력을 증가 또는 감소시키는 전력 증폭기(power amp)를 포함하고, 전력 증폭기는 프로세서(101)의 제어에 의해 마이크로파 전력의 크기를 조정할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기는 마이크로파의 진폭을 감소시키거나 증가시킬 수 있다. 마이크로파의 진폭이 조정됨으로써, 마이크로파 전력이 조정될 수 있다.
프로세서(101)는 미리 저장된 전력 프로파일에 기초하여 발진부(210)에서 출력된 마이크로파 전력의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 전력 프로파일은 예열 구간 및 흡연 구간에 따른 목표 전력 정보를 포함하고, 발진부(210)는 예열 구간에서 제1 전력으로 마이크로파 전력을 공급하고, 흡연 구간에서 제1 전력보다 작은 제2 전력으로 마이크로파 전력을 공급할 수 있다.
격리부(240)는 공진부(220)로부터 발진부(210)를 향해 입력되는 마이크로파 전력을 차단할 수 있다. 발진부(210)에서 출력한 마이크로파 전력은 대부분 피가열체에 흡수되지만, 피가열체의 가열 양상에 따라 마이크로파 전력 중 일부는 피가열체에 의해 반사되어 다시 발진부(210) 방향으로 전송될 수 있다. 이는 피가열체의 가열에 따른 극성 분자들의 소진에 따라 발진부(210)에서 공진부(220)를 바라본 임피던스가 변화하기 때문이다. ‘발진부(210)에서 공진부(220)를 바라본 임피던스가 변한다’는 의미는 ‘공진부(220)의 공진 주파수가 변한다’는 의미와 동일한 의미일 수 있다. 공진부(220)에서 반사된 마이크로파 전력이 발진부(210)에 입력되는 경우, 발진부(210)의 고장은 물론, 기대하는 출력 성능을 발휘할 수 없다. 격리부(240)는 공진부(220)에서 반사된 마이크로파 전력을 발진부(210)로 되돌려 보내지 않고, 소정 방향으로 유도하여 이를 흡수할 수 있다. 이를 위하여 격리부(240)는 서큘레이터(circulator) 및 더미 로드(dummy load) 포함할 수 있다.
전력 모니터링부(250)는 발진부(210)로부터 출력되는 마이크로파 전력과, 공진부(220)에서 반사된 반사 마이크로파 전력을 각각 모니터링할 수 있다. 전력 모니터링부(250)는 마이크로파 전력 및 반사 마이크로파 전력에 대한 정보를 정합부(260)에 전송할 수 있다.
정합부(260)는 반사 마이크로파 전력이 최소가 되도록 발진부(210)에서 공진부(220)를 바라본 임피던스와, 공진부(220)에서 발진부(210)를 바라본 임피던스를 정합시킬 수 있다. 임피던스 정합은 발진부(210)의 주파수를 공진부(220)의 공진 주파수와 일치시킨다는 의미와 동일한 의미일 수 있다. 따라서, 정합부(260)는 임피던스를 정합시키기 위하여, 발진부(210)의 주파수를 가변할 수 있다. 다시 말해, 정합부(260)는 반사 마이크로파 전력이 최소가 되도록 발진부(210)에서 출력된 마이크로파 전력의 주파수를 조절할 수 있다. 정합부(260)의 임피던스 정합은 온도 프로파일과 무관하게 실시간으로 수행될 수 있다.
한편, 상술한 발진부(210), 격리부(240), 전력 모니터링부(250) 및 정합부(260)는 후술하는 마이크로파 출력부(230) 및 공진부(220)와 구분되는 별도 구성으로써, 칩(chip) 형태의 마이크로파 소스로 구현될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 상술한 발진부(210), 격리부(240), 전력 모니터링부(250) 및 정합부(260)는 프로세서(101)의 일부 구성으로 구현되는 것도 가능하다.
마이크로파 출력부(230)는 마이크로파 전력을 공진부(220)에 입력하기 위한 구성으로써, 도 4 이하의 커플러에 대응되는 구성일 수 있다. 마이크로파 출력부(230)는 SMA, SMB, MCX, MMCX 커넥터 형태로 구현될 수 있다. 마이크로파 출력부(230)는 칩 형태의 마이크로파 소스와 공진부(220)를 서로 연결하여, 마이크로파 소스에서 생성된 마이크로파 전력을 공진부(220)에 전달할 수 있다.
공진부(220)는 마이크로파를 공진 구조 내에 형성시킴으로써, 피가열체를 가열할 수 있다. 공진부(220)는 에어로졸 생성 물품(10)이 수용되는 수용 공간을 포함하고, 에어로졸 생성 물품(10)은 마이크로파에 노출되어 유전 가열될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(10)은 극성 물질을 포함할 수 있고, 극성 물질 내의 분자들은 공진부(220) 내부에서 마이크로파에 의해, 분극(polarization)될 수 있다. 분자들은 분극 현상에 의해 진동 또는 회전할 수 있고, 이 과정에서 발생되는 마찰열 등에 의해 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다.
공진부(220)는 마이크로파가 공진될 수 있도록 적어도 하나의 내부 도체를 포함하며, 내부 도체의 배치, 두께, 및 길이 등에 따라 공진부(220) 내부에서 마이크로파가 공진될 수 있다.
공진부(220)는 마이크로파가 공진부(220) 내부에서 공진될 수 있도록 마이크로파의 파장 길이를 고려하여 설계될 수 있다. 마이크로파가 공진부(220) 내부에서 공진하기 위해서는 단면이 닫힌 단(short end) 및 닫힌 단 반대 방향에 단면의 적어도 일 영역이 개방된 열린 단(open end)이 필요하다. 또한, 닫힌 단과 열린 단 사이의 길이는 마이크로파 파장의 1/4의 정수배로 설정되어야 한다. 본 개시의 공진부(220)는 기기 소형화를 위하여 마이크로파 파장의 1/4 길이를 선택한다. 다시 말해, 공진부(220)의 닫힌 단과 열린 단의 사이의 길이는 마이크로파 파장의 1/4 파장 길이로 설정될 수 있다.
공진부(220)는 유전체 수용 공간을 포함할 수 있다. 유전체 수용 공간은 에어로졸 생성 물품(10)의 수용 공간과는 구분되는 구성으로써, 공진부(220)의 전체의 공진 주파수를 변화시켜, 공진부(220)를 소형화할 수 있는 물질이 배치된다. 일 실시예에서, 유전체 수용 공간에는 마이크로파 흡수도가 낮은 유전체가 수용될 수 있다. 이는 피가열체로 전달되어야 할 에너지가 유전체로 전달되어 유전체 자체가 발열되는 현상을 방지하기 위함이다. 마이크로파 흡수도는 복소 유전율(complex dielectric constant)의 실수부(real part) 대비 허수부(imaginary part)의 비율인 손실 탄젠트(loss tangent)로 표현될 수 있다. 일 실시예에서 유전체 수용 공간(227)에는 기 설정된 크기 이하의 손실 탄젠트를 가진 유전체가 수용될 수 있으며, 기 설정된 크기는 1/100일 수 있다. 예를 들어, 유전체는 석영(quartz), 테트라플루오르에틸렌 및 산화 알루미늄 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 4는 일 실시예에 따른 히터 조립체의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 히터 조립체(200)는 발진부(210) 및 공진부(220)를 포함할 수 있다. 도 4는 상술한 히터 조립체(200) 및 유전 가열부(200)의 일 실시예일 수 있으며, 이하에서 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
발진부(210)는 전력이 공급됨에 따라 지정된 주파수 대역의 마이크로파를 생성할 수 있다. 발진부(210)에서 생성된 마이크로파는 커플러(미도시)를 통해 공진부(220)로 전달될 수 있다.
공진부(220)는 에어로졸 생성 물품(10)의 적어도 일 영역을 수용하기 위한 수용 공간(220h)을 포함할 수 있으며, 발진부(210)에서 생성된 마이크로파를 공진시킴으로써 유전 가열 방식으로 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파의 공진에 의해 에어로졸 생성 물품(10)에 포함된 글리세린의 전하들이 진동 또는 회전할 수 있으며, 전하들의 진동 또는 회전 시에 발생하는 마찰열에 의해 글리세린에서 열이 발생하여 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공진부(220)는 발진부(210)에서 생성된 마이크로파가 공진부(220)에 흡수되는 것을 방지하기 위하여 마이크로파 흡수율이 낮은 재질로 형성될 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 히터 조립체(200)의 공진부(220)의 구체적인 구조에 대해 살펴보도록 한다.
도 5는 도 4에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 도 5에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체(200)는 마이크로파 공진을 발생시키는 공진부(220)와, 공진부(220)에 마이크로파를 공급하는 커플러(211)를 포함할 수 있다.
공진부(220)는 케이스(221)와, 복수 개의 판(223a, 223b)과, 복수 개의 판(223a, 223b)과 케이스(221)를 연결하는 연결부(222)를 포함할 수 있다.
커플러(211)는 공진부(220)에서 마이크로파 공진을 발생시키도록 복수 개의 판(223a, 223b)의 적어도 하나에 마이크로파를 공급할 수 있다.
공진부(220)는 에어로졸 생성 장치의 내부로 삽입된 에어로졸 생성 물품(10)의 적어도 일 영역을 둘러쌀 수 있다. 커플러(211)는 발진부(미도시)에서 생성된 마이크로파를 공진부(220)에 공급할 수 있다. 공진부(220)에 마이크로파가 공급되면, 공진부(220)에서 마이크로파 공진이 발생하여 공진부(220)가 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(10)에 포함된 유전체들이 마이크로파에 의해 공진부(220)의 내부에서 생성되는 전기장에 의해 발열할 수 있고, 유전체에서 발생하는 열에 의해 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다.
공진부(220)의 케이스(221)는 ‘외곽 도체’의 기능을 한다. 케이스(221)는 내부가 빈 중공 형상으로 형성되므로, 케이스(221)의 내부에 공진부(220)의 구성 요소들이 배치될 수 있다.
케이스(221)는 에어로졸 생성 물품(10)이 수용될 수 있는 수용 공간(220h)과, 에어로졸 생성 물품(10)이 삽입될 수 있는 개구(221a)를 포함할 수 있다. 개구(221a)는 수용 공간(220h)과 연결된다. 개구(221a)가 케이스(221)의 외부를 향하여 개방되므로 수용 공간(220h)은 개구(221a)를 통해 외부와 연결된다. 따라서 에어로졸 생성 물품(10)은 케이스(221)의 개구(221a)를 통하여 케이스(221)의 수용 공간(220h)으로 삽입될 수 있다.
도면에 도시된 케이스(221)는 정사각형의 단면 형상을 갖지만, 케이스(221)의 형상은 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 예를 들어 케이스(221)의 구조는 직사각형, 타원, 또는 원형 등의 다양한 단면 형상을 갖도록 변형될 수 있다. 케이스(221)는 일 방향을 향하여 길게 연장할 수 있다.
케이스(221)의 내부에는 공진부(220)의 ‘내부 도체’의 기능을 할 수 있는 복수 개의 판(223a, 223b)이 배치될 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b)은 수용 공간(220h)에 수용된 에어로졸 생성 물품(10)의 둘레방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다. 복수 개의 판(223a, 223b)은 에어로졸 생성 물품(10)의 일 영역을 둘러싸게 배치되는 제1 판(223a)과 에어로졸 생성 물품(10)의 다른 영역을 둘러싸게 배치되는 제2 판(223b)을 포함할 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b)은 연결부(222)에 의해 케이스(221)에 연결될 수 있다. 또한 복수 개의 판(223a, 223b)의 제1 판(223a)의 일단과 제2 판(223b)의 일단은 연결부(222)에 의해 서로 연결될 수 있다. 따라서 복수 개의 판(223a, 223b)의 일단에서 연결부(222)에 의한 폐쇄된 단부가 형성될 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b)의 제1 판(223a)의 타단(223af)과 제2 판(223b)의 타단(223bf)은 서로 이격됨으로써 개방될 수 있다. 복수 개의 판(223a, 223b)의 타단이 서로 이격되므로 복수 개의 판(223a, 223b)의 타단에서 개방된 단부가 형성될 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b)과 연결부(222)가 서로 연결됨으로써 공진기 조립체가 완성될 수 있다. 공진기 조립체의 길이방향을 따라 절개한 단면의 형상은 ‘말굽 모양(horseshoe-shape)’을 포함할 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b)은 에어로졸 생성 물품(10)의 길이방향을 향하여 연장한다. 복수 개의 판(223a, 223b)의 적어도 일부분은 에어로졸 생성 물품(10)의 길이방향의 중심으로부터 외측을 향하여 돌출하도록 만곡될 수 있다.
예를 들어, 에어로졸 생성 물품(10)이 원통형상으로 제작될 경우, 복수 개의 판(223a, 223b)은 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면을 따라 원주방향으로 만곡되게 형성될 수 있다. 복수 개의 판(223a, 223b)의 단면의 곡률반경은 에어로졸 생성 물품(10)의 곡률반경과 동일할 수 있다. 복수 개의 판(223a, 223b)의 단면의 곡률반경은 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어 복수 개의 판(223a, 223b)의 단면의 곡률반경이 에어로졸 생성 물품(10)의 곡률반경보다 크거나 작을 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b)이 에어로졸 생성 물품(10)의 외주면을 따라 원주방향으로 만곡되게 형성되는 구조에 의하면 공진부(220)에서 더욱 균일한 전기장이 형성되므로, 히터 조립체(200)가 에어로졸 생성 물품(10)을 균일하게 가열할 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b)의 타단의 개방된 단부는 케이스(221)의 개구(221a)를 향하도록 위치할 수 있다. 케이스(221)의 개구(221a)는 복수 개의 판(223a, 223b)의 타단의 단부로부터 멀어지는 방향으로 이격되게 위치할 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b)의 타단의 개방된 단부는 케이스(221)의 개구(221a)에 대해 정렬될 수 있다. 따라서 에어로졸 생성 물품(10)이 케이스(221)의 개구(221a)를 통해 삽입되어 수용 공간(220h)에 위치하면, 수용 공간(220h)에 위치하는 에어로졸 생성 물품(10)의 일부분은 복수 개의 판(223a, 223b)에 의해 둘러싸일 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b)은 에어로졸 생성 물품(10)의 길이방향의 중심에 대하여 반대되는 위치에 2개가 배치된다. 실시예들은 복수 개의 판(223a, 223b)의 개수에 의해 제한되지 않으며, 복수 개의 판(223a, 223b)의 개수는 예를 들어 3개이거나, 또는 4개 이상일 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b)은 에어로졸 생성 물품(10)의 길이방향, 즉 에어로졸 생성 물품(10)이 연장하는 방향의 중심축을 기준으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b) 중 적어도 하나는 발진부(미도시)에 연결된 커플러(211)와 접촉할 수 있다. 구체적으로 제1 판(223a)의 적어도 일부가 커플러(211)와 접촉할 수 있다. 마이크로파가 커플러(211)를 통해 제1 판(223a)에 전달되면 복수 개의 판(223a, 223b)의 사이에는 마이크로파의 공진이 형성된다. 또한 제1 판(323a)과 케이스(321)의 상측판의 사이와, 제2 판(323b)과 케이스(321)의 하측판의 사이의 각각에도 마이크로파의 공진이 형성된다. 따라서, 복수 개의 판(223a, 223b)과 연결부(222)의 사이와, 제1 판(323a)과 케이스(321)의 상측판의 사이와, 제2 판(323b)과 케이스(321)의 하측판의 사이의 각각에 전기장이 생성될 수 있다.
커플러(211)가 케이스(221)를 관통하여 커플러(211)의 일단이 발진부(미도시)와 접촉하고, 커플러(211)의 타단이 제1 판(223a)의 일 영역과 접촉할 수 있다. 발진부(미도시)에서 생성된 마이크로파가 커플러(211)를 통해 복수 개의 판(223a, 223b)과 연결부(222)에 전달됨에 따라 복수 개의 판(223a, 223b)과 연결부(222)의 조립체의 내부에 전기장이 생성될 수 있다.
또한 히터 조립체(200)의 공진부(220)의 구조에 의하면, 공진부(220)에서 3중의 공진모드가 형성될 수 있다. 복수 개의 판(223a, 223b)의 사이에는 마이크로파의 TEM 모드(transverse electric & magnetic mode)의 공진이 형성된다. 또한 제1 판(223a)과 케이스(221)의 상측판의 사이와, 제2 판(223b)과 케이스(221)의 하측판의 사이의 각각에서 복수 개의 판(223a, 223b)의 사이에 형성된 공진과 상이한 TEM 모드의 공진이 형성된다. 도 5의 공진부(220)는 복수 개의 판(223a, 223b)에 의한 TEM 모드의 공진이 가능하므로, TE(transverse electric) 및 TM(transverse magnetic mode) 모드만 가능한 종래 실린더형 공진기 보다 작은 크기로 제작될 수 있다.
히터 조립체(200)의 공진부(220)에서 3중의 공진이 발생함에 따라 에어로졸 생성 물품(10)을 더 효과적으로 균일하게 가열할 수 있다.
상술한 실시예에 관한 공진부(220)는 마이크로파의 파장(λ)의 1/4 길이(λ/4)를 갖도록 단면이 폐쇄된 닫힌 단(short end) 및 닫힌 단과 반대 방향에 위치하며 단면의 적어도 일 영역이 개방된 열린 단(open end)을 포함할 수 있다.
도 5에서 좌측의 영역에 해당하는 공진부(220)의 일단의 영역은 복수 개의 판(223a, 223b)의 일단과 연결부(222)가 케이스(221)와 연결되는 구조에 의해 폐쇄되는 단힌 단을 형성한다. 도 5에서 우측의 영역에 해당하는 공진부(220)의 타단의 영역은 케이스(221)의 개구(221a)가 외부로 개방됨으로써 열린 단을 형성한다. 이와 같은 공진부(220)의 구조에 의해 공진부(220)는 마이크로파의 1/4 파장 길이를 갖는 공진기로 동작할 수 있다.
상술한 공진부(220)의 공진 구조에 따르면, 공진부(220)의 외부 영역에는 전기장이 전파되지 않을 수 있다. 따라서 히터 조립체(200)는 전기장을 차폐하기 위한 별도의 차폐 부재가 없어도 전기장이 히터 조립체(200)의 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
케이스(221)의 수용 공간(220h)으로 삽입된 에어로졸 생성 물품(10)은 제1 판(223a)과 제2 판(223b)에 의해 둘러싸여 유전 가열 방식으로 가열될 수 있다. 예를 들어, 케이스(221)의 수용 공간(220h)에 삽입된 에어로졸 생성 물품(10)의 매질을 포함하는 일부가 제1 판(223a)과 제2 판(223b)의 사이의 공간에 배치될 수 있다. 제1 판(223a)과 제2 판(223b)의 사이의 공간에서 생성되는 전기장에 의해 에어로졸 생성 물품(10)에 포함된 유전체가 발열함으로써 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다.
또한 제1 판(323a)과 케이스(321)의 상측판의 사이와, 제2 판(323b)과 케이스(321)의 하측판의 사이의 각각에서 형성된 공진 모드로 인한 전기장의 작용에 의해 에어로졸 생성 물품(10)에 대한 2차 가열 작용이 이루어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 물품(10)은 담배 로드(11) 및 필터 로드(12)를 포함할 수 있다.
담배 로드(11)는 에어로졸 생성 물질을 포함하며, 시트(sheet) 내지 가닥(strand)으로 제작되거나 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 담배 로드(11)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(11)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(11)에 분사되는 방법으로 첨가될 수 있다.
필터 로드(12)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(12)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(12)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(12)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(12)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
에어로졸 생성 물품(10)에 포함된 에어로졸 생성 물질의 적어도 일부(예: 글리세린)는 전기장 내에서 극성을 지니는 유전체일 수 있으며, 이와 같은 에어로졸 생성 물질의 적어도 일부는 유전 가열 방식으로 열을 발생하여 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다.
에어로졸 생성 물품(10)이 수용 공간(220h)을 통해 공진부(220)의 내부에 삽입되었을 때, 에어로졸 생성 물품(10)의 담배 로드(11)는 복수 개의 판(223a, 223b)의 사이에 위치할 수 있다.
담배 로드(11)의 길이(L4)는 복수 개의 판(223a, 223b)의 길이(L1)보다 길게 형성될 수 있다. 따라서 필터 로드(12)에 접하는 담배 로드(11)의 전방 단부(11f)는 케이스(221)의 개구(221a)를 향하는 방향으로 제1 판(223a)의 타단(223af)과 제2 판(223b)의 타단(223bf)보다 돌출한 위치에 위치한다.
공진기로 동작하는 복수 개의 판(223a, 223b)의 타단에는 공진 피크가 형성되어 다른 영역에 비해 강한 전기장이 발생할 수 있다. 히터 조립체(200)에 에어로졸 생성 물품(10)이 삽입되었을 때 전기장에 의해 열을 발생할 수 있는 유전체가 포함된 담배 로드(11)가 전기장이 가장 강한 영역에 대응하도록 배치됨으로써, 히터 조립체(200)의 가열 효율(또는 ‘유전 가열 효율’)을 향상시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 복수 개의 판(223a, 223b)의 길이(L1)는 케이스(221)의 내부 공간의 길이(L1+L2)보다 작게 설정될 수 있다. 따라서 복수 개의 판(223a, 223b)의 타단은 개구(221a)보다 케이스(221)의 내측에 위치할 수 있다. 즉 복수 개의 판(223a, 223b)의 타단은 개구(221a)의 후방 단부로부터 L2의 거리만큼 이격되게 위치할 수 있다.
개구(221a)가 케이스(221)와 연결되는 개구(221a)의 후방 단부로부터 개구(221a)가 개방되는 개구(221a)의 전방 단부까지의 길이는 L3일 수 있다. 케이스(221)의 길이 방향을 따르는 케이스(221)의 전체 길이는 L일 수 있다. 케이스(221)의 전체 길이인 L은 복수 개의 판(223a, 223b)의 길이(L1)와, 복수 개의 판(223a, 223b)과 개구(221a)의 후방 단부가 이격된 길이(L2)와, 개구(221a)가 케이스(221)로부터 돌출된 길이(L3)의 합에 의해 정해질 수 있다.
마이크로파의 누설을 방지하기 위하여 개구(221a)가 개방되는 개구(221a)의 전방 단부는 케이스(221)로부터 L3의 길이만큼 돌출되게 위치한다. 케이스(221)의 개구(221a)가 케이스(221)로부터 돌출됨으로써 개구(221a)는 공진부(220)의 케이스(221)의 내부의 마이크로파가 케이스(221)의 외부로 누설되는 것을 방지하는 기능을 할 수 있다.
공진부(220)는 유전체를 수용하기 위한 유전체 수용 공간(227)을 더 포함할 수 있다. 유전체 수용 공간(227)은 케이스(221)와 복수 개의 판(223a, 223b)의 사이의 빈 공간에 형성될 수 있다. 유전체 수용 공간(227)에는 마이크로파 흡수도가 낮은 유전체가 수용될 수 있다.
히터 조립체(200)는 유전체 수용 공간(227)의 내부에 유전체를 배치함으로써, 공진부(220)의 전체적인 크기를 줄이면서도 유전체를 포함하지 않는 공진부에서 발생하는 전기장과 같은 수준의 전기장을 생성할 수 있다. 즉, 유전체 수용 공간(227)의 내부에 배치되는 유전체를 통해 공진부(220)의 크기를 줄여 에어로졸 생성 장치 내의 공진부(220)의 실장 공간을 줄일 수 있으며, 그 결과 에어로졸 생성 장치가 소형화될 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 실시예 따른 히터 조립의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 에어로졸 생성 물품(10)이 공진부(220)의 지지통(225)에 삽입되었을 때, 에어로졸 생성 물품(10)의 담배 로드(11)는 복수 개의 판(223a, 223b)의 사이에 위치할 수 있다. 지지통(225)의 일단의 폐쇄면이 담배 로드(11)의 좌측의 단부를 지지하므로, 좌측 방향을 향한 에어로졸 생성 물품(10)의 이동이 제한될 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b)의 길이(L1)는 케이스(221)의 내부 공간의 길이(L1+L2)보다 작게 설정될 수 있다. 따라서 복수 개의 판(223a, 223b)의 타단은 개구(221a)보다 케이스(221)의 내측으로 이격된 위치에 위치할 수 있다. 즉 복수 개의 판(223a, 223b)의 타단은 개구(221a)의 후방 단부로부터 L2의 거리만큼 이격되게 위치할 수 있다.
케이스(221)로부터 돌출되는 개구(221a)의 길이는 L3일 수 있다. 케이스(221)의 길이 방향을 따르는 케이스(221)의 전체 길이는 L일 수 있다. 케이스(221)의 전체 길이(L)는 25mm 내지 35mm의 범위에서 정해질 수 있고, 도 6의 케이스(221)의 전체 길이(L)는 약 29mm이다. 마이크로파의 누설을 방지하기 위하여 개구(221a)의 길이(L3)는 5mm 이상일 수 있다.
케이스(221)의 길이방향을 가로지르는 방향의 케이스(221)의 높이(H)는 13 내지 25mm의 범위에서 정해질 수 있고, 도 6의 케이스(221)의 높이(H)는 약 16mm이다.
공진부(220)의 내부에 배치되는 유전체(224)의 전방 단부는 케이스(221)의 길이방향을 향하여 복수 개의 판(223a, 223b)의 타단보다 돌출될 수 있다. 도 6에서 유전체(224)의 전방 단부는 케이스(221)의 내면에 접할 수 있다. 유전체(224)의 전방 단부가 복수 개의 판(223a, 223b)의 타단보다 돌출되는 길이(L2)는 다양하게 변형될 수 있다. 따라서 유전체(224)의 전방 단부가 복수 개의 판(223a, 223b)의 타단보다 돌출되지만 케이스(221)의 내면과 접촉하지 않도록 유전체(224)의 전방 단부가 케이스(221)의 내면으로부터 이격될 수 있다.
복수 개의 판(223a, 223b) 중 제1 판(223a)의 적어도 일부가 커플러(211)와 접촉할 수 있다. 커플러(211)와 제1 판(223a)이 서로 접촉하는 위치는 개구(221a)에서부터 연결부(222)에 이르는 구간에서 개구(221a)보다 연결부(222)에 더 인접하는 위치로 정해질 수 있다.
마이크로파가 커플러(211)를 통해 제1 판(223a)에 전달되면 복수 개의 판(223a, 223b)의 사이에는 마이크로파의 공진이 형성된다. 또한 제1 판(223a)과 케이스(221)의 상측판의 사이와, 제2 판(223b)과 케이스(221)의 하측판의 사이의 각각에도 마이크로파의 공진이 형성된다. 따라서 복수 개의 판(223a, 223b)과 연결부(222)의 사이와, 제1 판(323a)과 케이스(321)의 상측판의 사이와, 제2 판(323b)과 케이스(321)의 하측판의 사이의 각각에 전기장이 생성될 수 있다. 특히, 공진기로 동작하는 제1 판(223a) 및 제2 판(223b) 각각의 단부들(223af, 223bf)에는 공진 피크가 형성되어, 다른 영역에 비해 강한 전기장이 발생할 수 있다.
한편, 필터 로드(12)에 접하는 담배 로드(11)의 전방 단부는 케이스(221)의 개구(221a)를 향하는 방향으로 제1 판(223a)의 타단(223af)과 제2 판(223b)의 타단(223bf)보다 돌출한 위치에 위치한다. 이에 따라, 가열 초기에 제1 판(223a) 및 제2 판(223b)의 단부들(223af, 223bf) 방향에 배치된 담배 로드(11)에 최대 전기장 흡수 영역(610)이 배치될 수 있다. 최대 전기장 흡수 영역(610)은 발진부(210)의 출력에 따라 증가 또는 감소할 수 있다. 또한, 가열 초기는 흡연 구간 개시 이후 소정 시간이 경과할 때까지를 의미할 수 있다.
이하의 도 7에서 전기장 분포를 통해 공진기 내에서 최대 전기장 생성 영역을 살펴보고, 도 8에서 담배 로드(11)의 가열 밀도 분포를 통해 최대 전기장 흡수 영역을 살펴본다.
도 7은 도 4에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체의 전기장 분포를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7에 도시된 전기장 분포는 공진부의 단위 길이당 전압(V/m)의 강도를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 히터 조립체의 공진부(220)의 구조에 의하면, 공진부(220)에서 3중의 공진모드가 형성될 수 있다. 복수 개의 판(223a, 223b)의 사이에는 마이크로파의 TEM 모드(transverse electric & magnetic mode)의 공진이 형성된다. 또한 제1 판(2323a)과 케이스(221)의 상측판의 사이와, 제2 판(223b)과 케이스(221)의 하측판의 사이의 각각에서 복수 개의 판(223a, 223b)의 사이에 형성된 공진과 상이한 TEM 모드의 공진이 형성된다. 특히, 제1 판(223a) 및 제2 판(223b) 각각의 단부들에는 공진 피크가 형성되어, 다른 영역에 비해 강한 전기장이 발생함을 알 수 있다.
도 8은 도 4에 도시된 실시예에 따른 히터 조립체에 의해 가열되는 에어로졸 생성 물품의 가열 밀도 분포를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8에 도시된 가열 밀도 분포는 가열되는 에어로졸 생성 물품의 각 영역에서의 단위 체적당 온도 에너지(W/㎥)를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 제1 판(223a) 및 제2 판(223b) 각각의 단부들에서 발생한 강한 전기장으로 인하여, 제1 판(223a) 및 제2 판(223b)의 단부들 방향에 배치된 담배 로드(11)에 최대 가열 밀도 영역(810)이 배치될 수 있다. 가열 밀도는 단위 체적당 온도 에너지로서 전기장 흡수와 관련이 있으며, 따라서, 최대 가열 밀도 영역(810)은 최대 전기장 흡수 영역(610)과 동일할 수 있다.
한편, 최대 가열 밀도 영역(810)은 단위 체적당 온도 에너지가 높으므로, 다른 영역에서보다 유전 물질의 가열 속도가 빠르다. 다시 말해, 담배 로드(11)가 필터 로드와 맞 닿는 영역부터 먼저 가열 된다. 이에 따라, 에어로졸 생성 물품(10)의 초기 흡인 저항이 감소되는 이점이 있다.
한편, 담배 로드(11) 내에서 최대 전기장 흡수 영역을 고정하는 경우, 특정 영역에 배치된 물질만 빠르게 소진될 것이므로, 흡연 구간 전 구간에서 균일한 끽미감을 제공하지 못한다. 본 개시는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 시간에 따라 발진부(210)에 공급되는 전력을 제어함으로서, 담배 로드(11) 내에서 최대 전기장 흡수 영역을 이동시킨다.
도 9는 일 실시예에 따른 발진부의 출력 제어 방법을 설명하기 위한 내부 블록도이다.
보다 상세하게는, 도 9는 에어로졸 생성 장치(100)에 포함된 도 2 및 도 3의 구성들 중에서 발진부(210)에서 출력된 마이크로파 전력의 크기 및 주파수를 조절하기 위한 구성들만을 도시한다. 따라서, 이하에서 도 2 및 도 3과 중복되는 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(100)는 메모리(106), 발진부(210), 전력 모니터링부(250), 공진부(220) 및 프로세서(101)를 포함할 수 있다.
발진부(210)는 기설정된 출력 주파수 및 기 설정된 크기의 전력을 갖는 마이크로파를 출력할 수 있다. 발진부(210)는 생성된 마이크로파를 공진부(220)에 제공할 수 있다.
공진부(220)는 에어로졸 생성 물품(10)을 수용하며, 발진부(210)로부터 제공받은 마이크로파를 공진 시켜, 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다. 공진부(220)의 내부 구조는 도 1 내지 도 6과 같을 수 있다.
메모리(106)는 온도 프로파일 정보 및 전력 프로파일 정보를 포함할 수 있다. 온도 프로파일은 시간에 따른 공진부(220)의 목표 온도에 대한 정보를 포함하고, 프로세서(101)는 온도 프로파일 정보에 기초하여 발진부(210)에서 출력되는 마이크로 파 전력의 크기를 제어할 수 있다. 또한, 전력 프로파일은 시간에 따른 발진부(210)의 목표 전력에 대한 정보를 포함하고, 프로세서(101)는 전력 프로파일에 기초하여 발진부(210)에서 출력되는 마이크로파 전력의 크기를 제어 할 수 있다. 이하에서는, 전력 프로파일에 기초하여 마이크로파 전력의 크기 제어 방법을 설명하나, 이하의 설명은 온도 프로파일에 기초하여 마이크로파 전력의 크기를 제어하는 방법에도 적용된다.
프로세서(101)는 전력 프로파일에 따라, 발진부(210)를 제어하여, 예열 구간에서 제1 크기의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 또한, 프로세서(101)는 예열 구간 이후 흡연 구간에서, 발진부(210)를 제어하여, 제1 크기 보다 작은 제2 크기의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 또한, 프로세서(101)는 흡연 구간에서 마이크로파 전력의 크기를 점진적(progressive)으로 증가시킬 수 있다. 흡연 구간에서 마이크로파 전력의 크기가 점진적으로 증가됨에 따라, 최대 전기장 흡수 영역이 담배 로드(11) 내에서 이동될 수 있다.
발진부(210)는 전력 증폭기를 포함하고, 프로세서(101)는 상술한 마이크로파 전력의 크기를 조절하기 위하여, 전력 증폭기를 제어할 수 있다. 전력 증폭기는 프로세서(101)의 제어에 의해, 마이크로파의 진폭을 증가 또는 감소시킴으로써, 마이크로파의 전력 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(101)는 발진부(210)를 제어하여, 3W 내지 20W 범위에서 선택된 어느 하나의 전력 크기를 갖는 마이크로파를 출력할 수 있다.
한편, 프로세서(101)는 상술한 마이크로파 전력의 크기 제어와 무관하게 실시간으로 공진부(220)의 공진 주파수 변화를 추적하고, 발진부(210)의 출력 주파수와 공진부(220)의 공진 주파수를 정합시킬 수 있다. 다시 말해, 프로세서(101)는 기설정된 전력 프로파일에 따라 발진부(210)에서 출력되는 마이크로파 전력의 크기를 조절하는 상태에서, 실시간으로 발진부(210)의 출력 주파수와 공진부(220)의 공진 주파수를 정합시킬 수 있다. 발진부(210)의 출력 주파수와 공진부(220)의 공진 주파수가 정합됨에 따라, 전력 전달 효율이 현저하게 상승되고, 에어로졸 생성 물품(10)이 균일하게 가열될 수 있다.
전력 모니터링부(250)는 이러한 공진부(220)의 공진 주파수 변화를 실시간으로 추적하기 위해 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 에어로졸 생성 물품(10)에 포함된 유전 물질이 마이크로파에 의해 가열되어 소모됨에 따라 공진부(220)의 임피던스가 가변될 수 있다. 공진부(220)의 임피던스가 가변됨에도 발진부(210)를 고정된 출력으로 제어하는 경우, 발진부(210)에서 공진부(220)를 바라본 제1 임피던스와 공진부(220)에서 발진부(210)를 바라본 제2 임피던스가 일치하지 않을 수 있다. 다시 말해, 제1 임피던스와 제2 임피던스가 서로 매칭되지 않을 수 있다. 또한, 임피던스 매칭은 최대 전력 전달 조건과 관련이 있으므로, 최대 전력 전달 조건이 만족되지 않을 수 있다. 이에 따라, 발진부(210)에서 공급된 전력이 공진부(220)에 온전히 전달되지 못하고, 일부가 공진부(220)로부터 반사되어 다시 발진부(210) 방향으로 입력될 수 있다.
전력 모니터링부(250)는 이러한 제1 임피던스와 제2 임피던스를 매칭시키기위하여, 발진부(210)에서 출력되어 공진부(220)에 입력되는 제2 전력(P2)과 공진부(220)로부터 반사되어 발진부(210)로 입력되는 제2 전력(P2)을 측정할 수 있다. 이 때, 제1 전력(P1) 및 제2 전력(P2)은 전력의 크기를 의미할 수 있다.
전력 모니터링부(250)는 제1 전력(P1) 및 제2 전력(P2)에 대한 정보를 프로세서(101)에 제공할 수 있다.
프로세서(101)는 전력 모니터링부(250)로부터 제공 받은 제1 전력(P1) 및 제2 전력(P2)에 대한 정보에 기초하여 제1 임피던스와 제2 임피던스를 정합시킬 수 있다. 임피던스의 정합은 발진부(210)의 출력 주파수의 조절을 통해 달성될 수 있다. 이는 임피던스가 주파수와 관련된 파라미터이기 때문이다.
발진부(210)는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하고, 프로세서(101)는 상술한 발진부(210)의 출력 주파수를 조절하기 위하여, 스위칭 소자의 온/오프를 제어할 수 있다.
프로세서(101)는 전력 모니터링부(250)가 측정한 제1 전력(P1) 및 제2 전력(P2)의 차이가 기 설정된 기준 전력 범위에 포함되도록 발진부(210)의 출력 주파수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 기준 전력 범위는 0w 내지 1w 사이일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
프로세서(101)는 기 설정된 기준 대역 범위 내에서, 발진부(210)에서 출력된 출력 주파수를 스윕(sweep)하면서, 제1 전력(P1) 및 제2 전력(P2)의 차이가 기 설정된 범위에 포함되도록 발진부(210)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 기준 대역 범위는 2.4Ghz 내지 2.5Ghz 범위 또는 5.7Ghz 내지 5.9GhZ 범위 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 상술한 프로세서(101)의 출력 주파수 조절은 실시간으로 수행될 수 있다. 다시 말해, 프로세서(101)는 발진부(210)의 전력 크기 조절과 독립적으로 발진부(210)의 출력 주파수를 조절할 수 있다.
도 10은 도 9의 도시된 실시예에 따른 발진부의 출력을 제어하기 위한 전력 프로파일을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 도 10에는 일 실시예에 따른 전력 프로파일이 도시되어 있다. 전력 프로파일은 예열 구간 및 흡연 구간에서의 목표 전력에 대한 정보를 포함한다. 도 10에서 예열 구간은 제1 시간(t1)과 같고, 흡연 구간은 제1 시간(t1) 이후부터 제5 시간(t5)까지를 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 시간(t1)은 20초이고, 제5 시간(t5)은 4분 30초 이상일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
프로세서(101)는 제1 시간(t1)동안 발진부(210)를 제어하여 제1 크기(Pa)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 크기(Pa)는 20W일 수 있다.
한편, 제1 시간(t1)은 예열 구간과 동일하며, 제1 시간(t1)의 목표 전력은 최대 전기장 흡수 영역의 이동과는 무관하다. 다시 말해, 제1 크기(Pa)가 후술하는 제2 크기(Pb) 내지 제5 크기(Pe) 보다 큰 것은 담배 로드(11)를 신속하게 가열하기 위한 것으로서, 20초와 같은 짧은 시간 동안만 유지되므로, 담배 로드(11)의 소정 영역에서 유전 물질이 완전 고갈되지 않을 뿐만 아니라, 비교적 높은 전력이 공진부(220)에 공급되므로, 유전 물질이 전체적으로 신속하게 가열된다. 따라서, 예열 구간에서는 최대 전기장 흡수 영역을 이동시킬 필요가 없다.
프로세서(101)는 제1 시간(t1) 이후 제2 시간(t2)까지 발진부(210)를 제어하여, 제1 크기(Pa) 보다 작은 제2 크기(Pb)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 제2 시간(t2)과 제1 시간(t1)의 차이는 제1 시간(t1) 보다 클 수 있다. 예를 들어, 제2 시간(t2)과 제1 시간(t1)의 차이는 1분 30초일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 제2 크기(Pb)는 3w 내지 4w 범위에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
제2 크기(Pb)의 마이크로파 전력이 공진부(220)에 출력되는 경우, 담배 로드(11)의 일부 영역에 보다 많은 전기장이 출력될 수 있으며, 따라서, 담배 로드(11)에는 최대 전기장 흡수 영역이 생성될 수 있다.
담배 로드(11)의 최대 전기장 흡수 영역을 이동시키지 않은 경우, 특정 영역에 전기장이 집중되어, 담배 로드(11)가 균일하게 가열되지 못한다. 따라서, 프로세서(101)는 흡연 구간에서 담배 로드(11)의 최대 전기장 흡수 영역을 이동시키기 위하여, 마이크로파 전력을 점진적으로 증가시킨다.
프로세서(101)는 제2 시간(t2) 이후 제3 시간(t3)까지 발진부(210)를 제어하여, 제2 크기(Pb) 보다 큰 제3 크기(Pc)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 제3 시간(t3)과 제2 시간(t2)의 차이는 제2 시간(t2)과 제1 시간(t1)의 차이와 같거나 클 수 있다. 예를 들어, 제3 시간(t3)과 제2 시간(t2)의 차이는 1분 30초 이상 및 2분 미만일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 제3 크기(Pc)는 4w 내지 5w 범위에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 발진부(210)가 제2 크기(Pb) 보다 큰 제3 크기(Pc)의 마이크로파 전력을 출력함에 따라, 담배 로드(11) 내에서, 최대 전기장 흡수 영역이 이동될 수 있다.
프로세서(101)는 제3 시간(t3) 이후 제4 시간(t4)까지 발진부(210)를 제어하여, 제3 크기(Pc) 보다 큰 제4 크기(Pd)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 제4 시간(t4)과 제3 시간(t3)의 차이는 제3 시간(t3)과 제2 시간(t2)의 차이와 같거나 클 수 있다. 예를 들어, 제4 시간(t4)과 제3 시간(t3)의 차이는 1분 30초 이상 및 2분 미만일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 제4 크기(Pd)는 5w 내지 6w 범위에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 발진부(210)가 제3 크기(Pc) 보다 큰 제4 크기(Pd)의 마이크로파 전력을 출력함에 따라, 담배 로드(11) 내에서, 최대 전기장 흡수 영역이 이동될 수 있다.
프로세서(101)는 제4 시간(t4) 이후 제5 시간(t5)까지 발진부(210)를 제어하여, 제4 크기(Pd) 보다 큰 제5 크기(Pe)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 제5 시간(t5)과 제4 시간(t4)의 차이는 제4 시간(t4)과 제3 시간(t3)의 차이와 같거나 클 수 있다. 예를 들어, 제5 시간(t5)과 제4 시간(t4)의 차이는 1분 30초 이상 및 2분 미만일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 제5 크기(Pe)는 6w 내지 7w 범위에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 발진부(210)가 제4 크기(Pd) 보다 큰 제5 크기(Pe)의 마이크로파 전력을 출력함에 따라, 담배 로드(11) 내에서, 최대 전기장 흡수 영역이 이동될 수 있다.
도 11은 도 10의 도시된 실시예에 따른 전력 프로파일에 따른 최대 전기장 흡수 영역의 이동을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 프로세서(101)는 흡연 구간의 제1 구간에서 발진부(210)를 제어하여 제2 크기(Pb)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 제1 구간은 제1 시간(t1) 이후 제2 시간(t2)까지를 의미할 수 있고, 제2 크기(Pb)는 3w 내지 4w 범위에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 제2 크기(Pb)의 마이크로파 전력이 출력되는 경우, 공진부(220)의 제1 판(223a) 및 제2 판(223b) 각각의 단부들에는 공진 피크가 형성되어, 다른 영역에 비해 강한 전기장이 발생한다. 이에 따라, 제1 판(223a) 및 제2 판(223b)의 단부 방향에 배치된 담배 로드(11)의 제1 영역(1110)에 최대 전기장 흡수 영역이 생성될 수 있다.
한편, 본 개시의 에어로졸 생성 장치(100)는 담배 로드(11)가 필터 로드와 맞닿는 부분인 제1 영역(1110)부터 먼저 가열되므로, 에어로졸 생성 물품(10)의 초기 흡인 저항이 감소되는 이점이 있다. 다만, 가열 구간의 전 구간에서 최대 전기장 흡수 영역이 고정되는 경우, 담배 로드(11)가 균일하게 가열되지 못한다는 문제가 있다. 따라서, 프로세서(101)는 흡연 구간에서 담배 로드(11)의 최대 전기장 흡수 영역을 이동시키기 위하여, 마이크로파 전력을 점진적으로 증가시킨다.
프로세서(101)는 담배 로드(11)의 길이 방향을 따라 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록 발진부(210)에서 출력된 마이크로파 전력의 크기를 점진적으로 증가시킨다. 발진부(210)에서 출력된 마이크로파 전력의 크기가 증가할수록, 담배 로드(11) 내의 최대 전기장 흡수 영역은 도 11과 같이, 에어로졸 생성 물품(10)이 수용되는 개구를 향하는 반대 방향으로 이동한다.
보다 상세하게는 프로세서(101)는 흡연 구간의 제1 구간 이후 제2 구간에서 발진부(210)를 제어하여, 제2 크기(Pb) 보다 큰 제3 크기(Pc)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 제2 구간은 제2 시간(t2) 이후 제3 시간(t3)까지를 의미할 수 있다. 필터로드에는 유전 물질이 존재하지 않으며, 제1 영역(1110)에 존재하는 유전 물질은 제1 구간에서 상당 부분 소모되었으므로, 마이크로파 전력이 제3 크기(Pc)로 증가되는 경우, 최대 전기장 흡수 영역은 에어로졸 생성 물품(10)이 수용되는 개구를 향하는 반대 방향인 제2 영역(1120)으로 이동된다.
프로세서(101)는 담배 로드(11)의 최대 전기장 흡수 영역이 다시 한 번 이동시키기 위하여, 제2 구간 이후 제3 구간에서 발진부(210)를 제어하여, 제3 크기(Pc) 보다 큰 제4 크기(Pd)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 제3 구간은 제3 시간(t3) 이후 제4 시간(t4)까지를 의미할 수 있다. 마찬가지로, 필터로드에는 유전 물질이 존재하지 않으며, 제2 영역(1120)에 존재하는 유전 물질은 제2 구간에서 상당 부분 소모되었으므로, 마이크로파 전력이 제4 크기(Pd)로 증가되는 경우, 최대 전기장 흡수 영역은 에어로졸 생성 물품(10)이 수용되는 개구를 향하는 반대 방향인 제3 영역(1130)으로 이동된다.
프로세서(101)는 담배 로드(11)의 최대 전기장 흡수 영역이 다시 한 번 이동시키기 위하여, 제3 구간 이후 제4 구간에서 발진부(210)를 제어하여, 제4 크기(Pd) 보다 큰 제5 크기(Pe)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 제4 구간은 제4 시간(t4) 이후 제5 시간(t5)까지를 의미할 수 있다. 마찬가지로, 필터로드에는 유전 물질이 존재하지 않으며, 제3 영역(1130)에 존재하는 유전 물질은 제3 구간에서 상당 부분 소모되었으므로, 마이크로파 전력이 제5 크기(Pe)로 증가되는 경우, 최대 전기장 흡수 영역은 에어로졸 생성 물품(10)이 수용되는 개구를 향하는 반대 방향인 제4 영역(1140)으로 이동된다. 한편, 도 11에는 총 4개 구간에 따른 마이크로파 전력의 점진적인 증가 방법에 대해서만 도시되어 있으나, 매질의 길이 및 마이크로파 전력의 크기에 따라, 그 구간이 증가 또는 감소될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12를 참조하면, S1210 단계에서, 발진부(210)는 마이크로파를 생성할 수 있다.
발진부(210)는 솔리드-스테이트(solid-state) 기반의 RF 생성 장치를 포함하고, 이를 이용하여 마이크로파를 생성할 수 있다.
발진부(210)는 프로세서(101)의 제어에 의해 기설정된 출력 주파수 및 기 설정된 크기의 전력을 갖는 마이크로파를 출력할 수 있다.
발진부(210)는 전력 증폭기(power amp)를 포함하고, 전력 증폭기는 프로세서(101)의 제어에 의해 마이크로파 전력의 크기를 조정할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기는 마이크로파의 진폭을 감소시키거나 증가시킬 수 있다. 마이크로파의 진폭이 조정됨으로써, 마이크로파 전력이 조정될 수 있다.
S1220 단계에서, 공진부(220)는 마이크로파 공진에 의한 전기장을 에어로졸 생성 물품(10)에 출력함으로써, 에어로졸 생성 물품(10)을 가열할 수 있다.
공진부(220)는 도 4 내지 도 8과 같이, 에어로졸 생성 물품(10)의 일 영역을 둘러싸는 제1 판(223a)과, 에어로졸 생성 물품(10)의 둘레 방향을 따라 제1 판(223a)과 이격되며, 에어로졸 생성 물품(10)의 다른 영역을 둘러싸는 제2 판(223b) 및 제1 판(223a) 및 제2 판(223b)을 연결하는 연결부(222)를 포함할 수 있다. 제1 판(223a), 제2 판(223b) 및 연결부(222)에 의하여, 제1 판(223a) 및 제2 판(223b)의 사이, 및 각각의 제1 판(223a) 및 제2 판(223b)과 케이스(221) 사이에 마이크로파가 공진(이른 바, 삼중 공진 구조)될 수 있고, 마이크로파의 공진에 따른 전기장에 의해 에어로졸 생성 물품(10)이 가열될 수 있다.
특히, 제1 판(223a) 및 제2 판(223b)의 길이는 에어로졸 생성 물품(10)에 포함된 담배 로드(11)의 길이 보다 짧게 형성되어, 담배 로드(11)가 에어로졸 생성 물품(10)이 수용되는 개구를 향하는 방향으로 제1 판(223a) 및 제2 판(223b)의 단부보다 돌출된 위치에 배열될 수 있다. 제1 판(223a) 및 제2 판(223b)의 단부에는 강한 전기장이 생성되므로, 가열 초기에 제1 판(223a) 및 제2 판(223b)의 단부 방향에 배치된 담배 로드(11)의 소정 영역에 최대 전기장 흡수 영역이 생성될 수 있다. 가열 초기는 흡연 구간 개시 이후 소정 시간이 경과할 때까지를 의미할 수 있다.
한편, 담배 로드(11) 내에서 최대 전기장 흡수 영역이 고정되는 경우, 소정 영역에 배치된 유전 물질만 빠르게 소진될 것이므로, 흡연 구간 전 구간에서 균일한 끽미감을 제공하지 못한다. 본 개시는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 흡연 구간에서 마이크로파 전력의 크기를 증가시킴으로써, 담배 로드(11) 내에서 최대 전기장 흡수 영역을 이동시킨다.
S1230 단계에서, 프로세서(101)는 에어로졸 생성 물품(10)의 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록 발진부(210)의 출력을 제어할 수 있다.
프로세서(101)는 에어로졸 생성 물품(10)의 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록, 기 설정된 전력 프로파일에 따라, 발진부(210)에서 출력되는 마이크로파 전력의 크기를 조절할 수 있다.
프로세서(101)는 예열 구간에서 제1 크기(Pa)의 마이크로파 전력이 출력되도록 발진부(210)를 제어할 수 있다. 한편, 예열 구간에서 마이크로파 전력은 20w와 같이, 비교적 크고, 예열 구간은 20초와 같은 비교적 짧은 시간 동안만 유지되므로, 최대 전기장 흡수 영역을 이동시킬 필요성이 적다. 다시 말해, 예열 구간은 비교적 짧은 시간 동안 비교적 높은 전력이 공진부(220)에 공급되므로, 유전 물질이 전체적으로 신속하게 가열되며, 따라서, 예열 구간에서는 최대 전기장 흡수 영역을 이동시킬 필요성이 적다.
프로세서(101)는 예열 구간 이후 흡연 구간이 개시되는 경우, 발진부(210)를 제어하여, 제1 크기(Pa) 보다 작은 제2 크기(Pb)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 프로세서(101)는 흡연 구간이 진행됨에 따라, 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록, 발진부(210)에서 출력되는 전력을 점진적(progressive)으로 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(101)는 흡연 구간의 제1 구간에서 발진부(210)를 제어하여, 제2 크기(Pb)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 또한, 프로세서(101)는 제1 구간 이후 제2 구간에서 발진부(210)를 제어하여, 제2 크기(Pb) 보다 큰 제3 크기(Pc)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다. 또한, 프로세서(101)는 발진부(210)를 제어하여, 제2 구간 이후 제3 구간에서, 제3 크기(Pc) 보다 큰 제4 크기(Pd)의 마이크로파 전력을 출력하고, 제3 구간 이후 제4 구간에서 제4 크기(Pd) 보다 큰 제5 크기(Pe)의 마이크로파 전력을 출력할 수 있다.
흡연 구간에서, 마이크로파 전력이 점진적으로 증가함에 따라, 최대 전기장 흡수 영역이 담배 로드(11)의 길이 방향을 따라 이동한다. 일 실시예에서, 최대 전기장 흡수 영역은 담배 로드(11) 내에서, 에어로졸 생성 물품(10)이 수용되는 개구를 향하는 방향의 반대 방향으로 이동될 수 있다.
한편, 프로세서(101)는 전력 프로파일과 무관하게 에어로졸 생성 물품(10)에 포함된 유전 물질의 소진에 따른 공진부(220)의 공진 주파수 변화를 실시간으로 추적할 수 있다. 또한, 프로세서(101)는 공진 주파수의 변화에 기초하여 발진부(210)에서 출력된 마이크로파 전력의 출력 주파수를 조절할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(101)는 발진부(210)에서 출력되는 마이크로파 전력의 크기와 마이크로파 전력의 출력 주파수를 서로 독립적으로 제어할 수 있다.
앞에서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.
예를 들어 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 에어로졸 생성 장치에 있어서,
    마이크로파를 생성하는 발진부;
    에어로졸 생성 물품을 수용하고, 상기 마이크로파의 공진에 의한 전기장을 상기 에어로졸 생성 물품에 출력함으로써, 상기 에어로졸 생성 물품을 가열하는 공진부; 및
    상기 에어로졸 생성 물품의 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록 상기 발진부의 출력을 제어하는 프로세서;를 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공진부는
    상기 에어로졸 생성 물품의 일 영역을 둘러싸는 제1 판;
    상기 에어로졸 생성 물품의 둘레 방향을 따라 상기 제1 판과 이격되며, 상기 에어로졸 생성 물품의 다른 영역을 둘러싸는 제2 판; 및
    상기 제1 판 및 상기 제2 판을 연결하는 연결부;를 포함하고,
    상기 제1 판, 상기 제2 판 및 상기 연결부에 의하여 상기 마이크로파가 공진되며, 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 단부로부터 출력된 전기장에 의해 상기 에어로졸 생성 물품이 가열되는 에어로졸 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 판 및 상기 제2 판의 길이는 상기 에어로졸 생성 물품에 포함된 담배 로드의 길이 보다 짧게 형성되어, 상기 담배 로드가 상기 에어로졸 생성 물품이 수용되는 개구를 향하는 방향으로 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 단부보다 돌출된 위치에 배치됨으로써, 가열 초기에 상기 제1 판 및 상기 제2 판의 상기 단부 방향에 배치된 상기 담배 로드의 소정 영역에 상기 최대 전기장 흡수 영역이 생성되는 에어로졸 생성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 에어로졸 생성 물품에 포함된 담배 로드의 길이 방향을 따라 상기 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록 상기 발진부의 출력을 제어하는 에어로졸 생성 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 최대 전기장 흡수 영역은
    상기 담배 로드 내에서, 상기 에어로졸 생성 물품이 수용되는 개구를 향하는 방향의 반대 방향으로 이동하는 에어로졸 생성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 에어로졸 생성 물품의 상기 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록, 기 설정된 전력 프로파일에 따라, 상기 발진부에서 출력되는 마이크로파 전력의 크기를 조절하는 에어로졸 생성 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는
    예열 구간에서 제1 크기의 마이크로파 전력이 출력되도록 상기 발진부를 제어하는 에어로졸 생성 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 예열 구간 이후 흡연 구간이 개시되는 경우, 상기 발진부를 제어하여, 상기 제1 크기 보다 작은 제2 크기의 마이크로파 전력을 출력하고, 상기 흡연 구간이 진행됨에 따라, 상기 최대 전기장 흡수 영역이 이동되도록, 상기 발진부에서 출력되는 전력을 점진적(progressive)으로 증가시키는 에어로졸 생성 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 에어로졸 생성 물품에 포함된 유전 물질의 소진에 따른 상기 공진부의 공진 주파수 변화를 실시간으로 추적하고, 상기 공진부의 상기 공진 주파수의 변화에 기초하여, 상기 발진부에서 출력된 마이크로파 전력의 출력 주파수를 조절하는 에어로졸 생성 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 마이크로파 전력의 크기와 상기 마이크로파 전력의 출력 주파수를 서로 독립적으로 제어하는 에어로졸 생성 장치.
PCT/KR2023/013039 2022-08-31 2023-08-31 에어로졸 생성 장치 WO2024049258A1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20220110268 2022-08-31
KR10-2022-0110268 2022-08-31
KR10-2023-0114653 2023-08-30
KR1020230114653A KR20240031152A (ko) 2022-08-31 2023-08-30 에어로졸 생성 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024049258A1 true WO2024049258A1 (ko) 2024-03-07

Family

ID=90098390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/013039 WO2024049258A1 (ko) 2022-08-31 2023-08-31 에어로졸 생성 장치

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024049258A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019122097A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 British American Tobacco (Investments) Limited Circuitry for a plurality of induction elements for an aerosol generating device
KR20200031651A (ko) * 2017-07-17 2020-03-24 레이 스트라티직 홀딩스, 인크. 비가열식, 비연소식 담배 물품
KR20220027175A (ko) * 2019-07-04 2022-03-07 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. 동일한 공진 주파수를 갖는 제1 및 제2 lc 회로를 포함하는 유도 가열 배열을 포함하는 에어로졸 발생 장치
KR20220027166A (ko) * 2019-07-04 2022-03-07 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. 상이한 공진 주파수들을 갖는 제1 및 제2 lc 회로들을 포함하는 유도 가열 배열을 포함하는 에어로졸 발생 장치
KR20220082040A (ko) * 2019-10-15 2022-06-16 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200031651A (ko) * 2017-07-17 2020-03-24 레이 스트라티직 홀딩스, 인크. 비가열식, 비연소식 담배 물품
WO2019122097A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 British American Tobacco (Investments) Limited Circuitry for a plurality of induction elements for an aerosol generating device
KR20220027175A (ko) * 2019-07-04 2022-03-07 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. 동일한 공진 주파수를 갖는 제1 및 제2 lc 회로를 포함하는 유도 가열 배열을 포함하는 에어로졸 발생 장치
KR20220027166A (ko) * 2019-07-04 2022-03-07 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. 상이한 공진 주파수들을 갖는 제1 및 제2 lc 회로들을 포함하는 유도 가열 배열을 포함하는 에어로졸 발생 장치
KR20220082040A (ko) * 2019-10-15 2022-06-16 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020149634A2 (ko) 에어로졸 생성 시스템 및 그 동작 방법
EP2159819A2 (en) Plasma generator
WO2012030054A1 (en) Cooking apparatus
WO2015008917A1 (en) Method and apparatus for network communication in wireless power transmission system
WO2015012509A1 (en) Power transmitting unit (ptu) and power receiving unit (pru), and communication method of ptu and pru in wireless power transmission system
WO2015012555A1 (en) Method and apparatus for authentication in wireless power transmission system
WO2020141806A2 (ko) 플라즈마 발생 장치 및 그 동작 방법
WO2024049258A1 (ko) 에어로졸 생성 장치
WO2024049256A1 (ko) 에어로졸 생성 장치
WO2024049259A1 (ko) 히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치
WO2024049257A1 (ko) 에어로졸 생성 장치
WO2024049255A1 (ko) 히터 조립체, 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치, 및 상기 히터 조립체의 제조 방법
WO2024049242A1 (ko) 히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치
WO2024049244A1 (ko) 히터 조립체 및 이를 포함하는 에어로졸 생성 장치
WO2024071699A1 (en) Heating assembly and aerosol generating device including the same
KR20240031152A (ko) 에어로졸 생성 장치
WO2024035061A1 (en) Vaporizer and aerosol generating device including the same
WO2024111881A1 (en) Cartridge and aerosol generating device including the same
WO2023027381A1 (en) Aerosol generating device
WO2023211001A1 (ko) 에어로졸 생성 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치
WO2023243880A1 (en) Aerosol generating device comprising a vaporizer
WO2024085520A1 (ko) 공진기 구조 및 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치
EP4312614A1 (en) Aerosol generating device
WO2017142186A1 (ko) 건조 장치 및 그 제어 방법
EP4319579A1 (en) Aerosol generating device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23860933

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1