KR102330295B1 - 히터 조립체 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

Abstract

전기 전도성 금속판과 접촉하는 비금속 발열체로 구성되고, 궐련에 삽입되어 궐련의 내부를 가열하는 제 1 히팅부; 및 전기 전도성 금속판과 접촉하는 금속 발열체로 구성되고, 궐련을 둘러싸도록 배치되어 궐련의 외부를 가열하는 제 2 히팅부를 포함하는 히터 조립체 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치를 개시한다.

Description

히터 조립체 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치{Heater assembly and aerosol generating apparatus having the same}

실시예들은 히터 조립체 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.

근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

종래의 에어로졸 생성 장치는, 전기 전도성 트랙이 배치된 세장형의 히터를 통해 궐련을 가열하는바, 히터 주변의 과도한 열로 인하여 궐련 내 각초 부분이 타는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 전기 전도성 트랙이 배치된 히터는, 전기 전도성 트랙의 설계에 따라 히터 내 열 분포가 달라질 수 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0085347호

실시예들은 히터 조립체 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치를 제공하는데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.

일 측면에 따라, 궐련을 가열하기 위한 히터 조립체는, 전기 전도성 금속판과 접촉하는 비금속 발열체로 구성되고, 궐련에 삽입되어 궐련의 내부를 가열하는 제 1 히팅부; 및 전기 전도성 금속판과 접촉하는 금속 발열체로 구성되고, 궐련을 둘러싸도록 배치되어 궐련의 외부를 가열하는 제 2 히팅부를 포함할 수 있다.

또한, 전기 전도성 금속판에 전력이 공급됨에 따라, 제 1 히팅부 및 제 2 히팅부는 궐련의 내부 및 외부를 동시에 가열할 수 있다.

또한, 제 1 히팅부는, 전기 전도성 금속판에 전력이 공급됨에 따라, 비금속 발열체에 의한 열을 발생시켜 궐련의 내부를 가열할 수 있고, 제 2 히팅부는, 전기 전도성 금속판에 전력이 공급됨에 따라, 금속 발열체에 의한 열을 발생시켜 궐련의 외부를 가열할 수 있다.

또한, 제 1 히팅부는, 세장형 형상의 비금속 발열체로 구성되고, 전기 전도성 금속판이 비금속 발열체의 전면 및 후면 각각에 접촉할 수 있다.

또한, 제 2 히팅부는, 중공형 형상의 금속 발열체로 구성되고, 금속 발열체는, 금속 발열체 내부 열의 방출이 용이한 방열 구조를 가질 수 있다.

다른 측면에 따라, 에어로졸 생성 장치에 있어서, 궐련을 가열하는 히터 조립체; 및 히터 조립체에 전력을 공급하는 배터리를 포함하고, 히터 조립체는, 전기 전도성 금속판과 접촉하는 비금속 발열체로 구성되고, 궐련에 삽입되어 궐련의 내부를 가열하는 제 1 히팅부; 및 전기 전도성 금속판과 접촉하는 금속 발열체로 구성되고, 궐련을 둘러싸도록 배치되어 궐련의 외부를 가열하는 제 2 히팅부를 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 히터 조립체 및 이를 구비한 에어로졸 생성 장치에 따르면, 궐련 내부 및 외부를 동시에 가열하는 바, 궐련 내부만을 가열하는 방식 또는 궐련 외부만을 가열하는 방식보다, 보다 효과적인 가열 방식을 구비할 수 있다.

또한, 본 개시에 따르면, 전기 전도성 금속판에 접촉하는 비금속 발열체를 이용하여 궐련 내부를 가열하고, 전기 전도성 금속판에 접촉하는 금속 발열체를 이용하여 궐련 외부를 가열하는 바, 전기 전도성 금속판에 전력을 공급함에 따라, 궐련 내부 및 외부를 효과적으로 가열할 수 있고, 이에 따라 궐련이 타는 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 에어로졸 생성 장치의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 2는 홀더의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 크래들의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 크래들의 예들을 도시한 도면들이다.
도 5는 홀더가 크래들에 삽입되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 홀더가 크래들에 삽입된 상태에서 틸트되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 히터 조립체의 일 실시예를 나타낸다.
도 8은 히터 조립체의 구체적인 실시예를 나타낸다.

실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.

도 1은 에어로졸 생성 장치의 일 예를 도시한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)(이하, '홀더'라고 함)는 배터리(110), 제어부(120) 및 히터(130)를 포함한다. 또한, 홀더(1)는 케이스(140)에 의하여 형성된 내부 공간을 포함한다. 홀더(1)의 내부 공간에는 궐련이 삽입될 수 있다.

도 1에 도시된 홀더(1)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 홀더(1)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

궐련이 홀더(1)에 삽입되면, 홀더(1)는 히터(130)를 가열한다. 궐련 내의 에어로졸 생성 물질은 가열된 히터(130)에 의하여 온도가 상승하고, 이에 따라 에어로졸이 생성된다. 생성된 에어로졸은 궐련의 필터를 통하여 사용자에게 전달된다. 다만, 궐련이 홀더(1)에 삽입되지 않은 경우에도, 예를 들어 히터(130)의 청소를 위하여, 홀더(1)는 히터(130)를 가열할 수 있다.

케이스(140)는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동될 수 있다. 예를 들어, 케이스(140)가 제 1 위치에 있을 때, 사용자는 궐련을 홀더(1)에 삽입하여 에어로졸을 흡입할 수 있다. 한편, 케이스(140)가 제 2 위치에 있을 때, 사용자는 홀더(1)에서 궐련을 제거(분리)할 수 있다. 사용자가 케이스(140)를 밀거나 당김에 따라, 케이스(140)는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동될 수 있다. 또한, 사용자의 조작에 의하여 케이스(140)는 홀더(1)로부터 완전히 분리될 수도 있다.

또한, 케이스(140)의 말단(141)이 형성하는 구멍의 직경은 케이스(140)와 히터(130)에 의하여 형성된 공간의 직경에 비하여 작게 제작될 수 있고, 이 경우 홀더(1)에 삽입되는 궐련의 가이드 역할을 수행할 수 있다.

배터리(110)는 홀더(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(110)는 히터(130)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(120)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(110)는 홀더(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.

배터리(110)는 리튬인산철(LiFePO4) 배터리일 수 있으나, 상술한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 배터리(110)는 산화 리튬 코발트(LiCoO2) 배터리, 리튬 티탄산염 배터리 등이 해당될 수 있다.

배터리(110)의 완전 충전 및 완전 방전 여부는, 배터리(110)에 저장된 전력이 배터리(110)의 전체 용량 대비 어느 수준인가에 의하여 판단될 수 있다. 예를 들어, 배터리(110)에 저장된 전력이 전체 용량의 95% 이상인 경우에, 배터리(110)가 완전 충전되었다고 판단될 수 있다. 또한, 배터리(110)에 저장된 전력이 전체 용량의 10% 이하인 경우에, 배터리(110)가 완전 방전되었다고 판단될 수 있다. 그러나, 배터리(110)의 완전 충전 및 완전 방전 여부에 대한 판단 기준은 상술한 예에 한정되지 않는다.

히터(130)는 배터리(110)로부터 공급된 전력에 의하여 가열된다. 궐련이 홀더(1)에 삽입되면, 히터(130)는 궐련의 내부에 위치한다. 따라서, 가열된 히터(130)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.

히터(130)는 궐련의 내부에 용이하게 삽입될 수 있는 형상으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 히터(130)는 블레이드(blade) 형상 또는 원기둥과 원뿔이 조합된 형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 히터(130)는 일부 부분만 가열될 수도 있다. 예를 들어, 히터(130)의 제 1 부분만 가열되고, 제 2 부분은 가열되지 않을 수도 있다. 여기에서, 제 1 부분은 궐련이 홀더(1)에 삽입되었을 때 담배 로드가 위치하는 부분일 수 있다. 또한, 히터(130)는 부분별로 상이한 온도로 가열될 수도 있다. 예를 들어, 상술한 제 1 부분과 상술한 제 2 부분이 서로 상이한 온도로 가열될 수도 있다.

히터(130)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(130)는 전기 절연 물질로 형성된 기판 상에 전기 전도성 트랙(track)이 배치되도록 제작될 수 있다. 여기에서, 기판은 세라믹 물질로 제작되고, 전기 전도성 트랙은 텅스텐으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 히터(130)는 도 7의 히터 조립체(700) 또는 도 8의 히터 조립체(700)로 구현될 수 있다.

홀더(1)에는 별도의 온도 감지 센서가 구비될 수 있다. 또는, 홀더(1)에 온도 감지 센서가 구비되지 않고, 히터(130)가 온도 감지 센서의 역할을 수행할 수도 있다. 또는, 홀더(1)의 히터(130)가 온도 감지 센서의 역할을 수행함과 동시에 홀더(1)에는 별도의 온도 감지 센서가 더 구비될 수도 있다. 히터(130)가 온도 감지 센서의 역할을 수행하기 위하여, 히터(130)에는 발열 및 온도 감지를 위한 적어도 하나의 전기 전도성 트랙이 포함될 수 있다. 또한, 히터(130)에는 발열을 위한 제 1 전기 전도성 트랙 이외에 온도 감지를 위한 제 2 전기 전도성 트랙이 별도로 포함될 수 있다.

예를 들어, 전기 전도성 트랙에 걸리는 전압 및 전기 전도성 트랙에 흐르는 전류가 측정되면, 저항(R)이 결정될 수 있다. 이 때, 아래의 수학식 1에 의하여 전기 전도성 트랙의 온도(T)가 결정될 수 있다.

수학식 1에서, R은 전기 전도성 트랙의 현재 저항 값을 의미하고, R₀는 온도 T₀(예를 들어, 0℃)에서의 저항 값을 의미하고, α는 전기 전도성 트랙의 저항 온도 계수를 의미한다. 전도성 물질(예를 들어, 금속)은 고유의 저항 온도 계수를 갖고 있는바, 전기 전도성 트랙을 구성하는 전도성 물질에 따라 α는 미리 결정될 수 있다. 따라서, 전기 전도성 트랙의 저항(R)이 결정되는 경우, 상기 수학식 1에 의하여 전기 전도성 트랙의 온도(T)가 연산될 수 있다.

전기 전도성 트랙은 전기 저항성 물질을 포함한다. 일 예로서, 전기 전도성 트랙은 금속 물질로 제작될 수 있다. 다른 예로서, 전기 전도성 트랙은 전기 전도성 세라믹 물질, 탄소, 금속 합금 또는 세라믹 물질과 금속의 합성 물질로 제작될 수 있다.

또한, 홀더(1)는 온도 감지 센서의 역할을 수행하는 전기 전도성 트랙 및 온도 감지 센서를 모두 포함할 수도 있다.

제어부(120)는 홀더(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(120)는 배터리(110) 및 히터(130)뿐 만 아니라 홀더(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(120)는 홀더(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 홀더(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.

제어부(120)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

예를 들어, 제어부(120)는 히터(130)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(120)는 히터(130)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터(130)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 배터리(110)의 상태(예를 들어, 배터리(110)의 잔량 등)를 확인하고, 필요한 경우 알림 신호를 생성할 수 있다.

또한, 제어부(120)는 사용자의 퍼프(puff)의 유무 및 퍼프의 강도를 확인할 수 있고, 퍼프의 수를 카운팅할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 홀더(1)가 작동하고 있는 시간을 계속하여 확인할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 후술할 크래들(2)이 홀더(1)와 결합되었는지 여부를 확인하고, 크래들(2)과 홀더(1)의 결합 또는 분리에 따라 홀더(1)의 동작을 제어할 수 있다.

한편, 홀더(1)는 배터리(110), 제어부(120) 및 히터(130) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 홀더(1)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 일 예로서, 홀더(1)에 디스플레이가 포함되는 경우, 제어부(120)는 디스플레이를 통하여, 사용자에게 홀더(1)의 상태에 대한 정보(예를 들어, 홀더의 사용 가능 여부 등), 히터(130)에 대한 정보(예를 들어, 예열 시작, 예열 진행, 예열 완료 등), 배터리(110)와 관련된 정보(예를 들어, 배터리(110)의 잔여 용량, 사용 가능 여부 등), 홀더(1)의 리셋과 관련된 정보(예를 들어, 리셋 시기, 리셋 진행, 리셋 완료 등), 홀더(1)의 청소와 관련된 정보(예를 들어, 청소 시기, 청소 필요, 청소 진행, 청소 완료 등), 홀더(1)의 충전과 관련된 정보(예를 들어, 충전 필요, 충전 진행, 충전 완료 등), 퍼프와 관련된 정보(예를 들어, 퍼프 횟수, 퍼프 종료 예고 등) 또는 안전과 관련된 정보(예를 들어, 사용시간 경과 등) 등을 전달 할 수 있다. 다른 예로서, 홀더(1)에 모터가 포함되는 경우, 제어부(120)는 모터를 이용하여 진동 신호를 생성함으로써, 사용자에게 상술한 정보들을 전달할 수 있다.

또한, 홀더(1)는 사용자가 홀더(1)의 기능을 제어할 수 있는 적어도 하나의 입력 장치(예를 들어, 버튼) 및/또는 크래들(2)과 결합되는 단자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 홀더(1)의 입력 장치를 이용하여 다양한 기능들을 실행할 수 있다. 사용자가 입력 장치를 누르는 횟수(예를 들어, 1회, 2회 등) 또는 입력 장치를 누르고 있는 시간(예를 들어, 0.1초, 0.2초 등)을 조절함으로써, 홀더(1)의 복수의 기능들 중 원하는 기능을 실행할 수 있다. 사용자가 입력 장치를 작동시킴에 따라, 홀더(1)는 히터(130)를 예열하는 기능, 히터(130)의 온도를 조절하는 기능, 궐련이 삽입되는 공간을 청소하는 기능, 홀더(1)가 작동 가능한 상태인지를 점검하는 기능, 배터리(110)의 잔량(가용 전력)을 표시하는 기능, 홀더(1)의 리셋 기능 등이 수행될 수 있다. 그러나, 홀더(1)의 기능은 상술한 예들에 한정되지 않는다.

예를 들어, 홀더(1)는 다음과 같이 히터(130)를 제어함으로써 궐련이 삽입되는 공간을 청소할 수 있다. 예를 들어, 홀더(1)는 히터(130)를 충분히 높은 온도로 가열함으로써 궐련이 삽입되는 공간을 청소할 수 있다. 여기에서, 충분히 높은 온도는 궐련이 삽입되는 공간이 청소되기에 적절한 온도를 의미한다. 예를 들어, 홀더(1)는 삽입된 궐련에서 에어로졸이 발생될 수 있는 온도 범위 및 히터(130)를 예열하는 온도 범위 중 가장 높은 온도로 히터(130)를 가열할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 홀더(1)는 소정의 시구간 동안 히터(130)의 온도를 충분히 높은 온도로 유지시킬 수 있다. 여기에서, 소정의 시구간은 궐련이 삽입되는 공간이 청소되기에 충분한 시구간을 의미한다. 예를 들어, 홀더(1)는 10초 내지 10분의 시구간 중 적절한 시간 동안 가열된 히터(130)의 온도를 유지시킬 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 홀더(1)는 20초 내지 1분의 범위 내에서 선택된 적절한 시구간 동안 가열된 히터(130)의 온도를 유지시킬 수 있다. 또한, 바람직하게는, 홀더(1)는 20초 내지 1분 30초의 범위 내에서 선택된 적절한 시구간 동안 가열된 히터(130)의 온도를 유지시킬 수 있다.

홀더(1)가 히터(130)를 충분히 높은 온도로 가열하고 또한 소정의 시구간 동안 가열된 히터(130)의 온도를 유지시킴에 따라, 히터(130)의 표면 및/또는 궐련이 삽입되는 공간에 증착된 물질이 휘발됨으로써 청소의 효과가 발생될 수 있다.

또한, 홀더(1)는 퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서 및/또는 궐련 삽입 감지 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 감지 센서는 일반적인 압력 센서에 의하여 구현될 수 있다. 또는, 홀더(1)는, 별도의 퍼프 감지 센서가 구비됨이 없이, 히터(130)에 포함된 전기 전도성 트랙의 저항 변화에 의하여 퍼프를 감지할 수도 있다. 여기에서, 전기 전도성 트랙은 발열을 위한 전기 전도성 트랙 및/또는 온도 감지를 위한 전기 전도성 트랙을 포함한다. 또는, 홀더(1)가 히터(130)에 포함된 전기 전도성 트랙을 이용하여 퍼프를 감지하는 것과는 별개로 퍼프 감지 센서를 더 포함할 수도 있다.

궐련 삽입 감지 센서는 일반적인 정전 용량형 센서 또는 저항 센서에 의하여 구현될 수 있다. 또한, 홀더(1)는 궐련이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입/유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.

도 2는 홀더의 일 예를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 홀더(1)는 원통형으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 홀더(1)의 케이스(140)는 사용자의 동작에 의하여 이동 또는 분리될 수 있으며, 케이스(140)의 말단(141)으로 궐련이 삽입될 수 있다. 또한, 홀더(1)에는 사용자가 홀더(1)를 제어할 수 있는 버튼(150)이 포함될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 홀더(1)에는 화면(image)이 출력되는 디스플레이가 더 포함될 수 있다.

도 3은 크래들의 일 예를 도시한 구성도이다.

도 3을 참조하면, 크래들(2)은 배터리(210) 및 제어부(220)를 포함한다. 또한, 크래들(2)은 홀더(1)가 삽입될 수 있는 내부 공간(230)을 포함한다. 크래들(2)의 설계에 따라, 크래들(2)은 별도의 뚜껑을 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다. 일 예로서, 크래들(2)에 별도의 뚜껑이 포함되지 않더라도 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입되고 고정될 수 있다. 다른 예로서, 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입된 후에 크래들(2)의 뚜껑이 닫힘에 따라 홀더(1)가 크래들(2)에 고정될 수도 있다.

도 3에 도시된 크래들(2)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 크래들(2)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

배터리(210)는 크래들(2)이 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 또한, 배터리(210)는 홀더(1)의 배터리(110)를 충전하는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입되어 홀더(1)의 단자와 크래들(2)의 단자가 결합하는 경우, 크래들(2)의 배터리(210)는 홀더(1)의 배터리(110)에 전력을 공급할 수 있다.

또한, 홀더(1)와 크래들(2)이 결합된 경우, 배터리(210)는 홀더(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 홀더(1)의 단자와 크래들(2)의 단자가 결합되면, 홀더(1)의 배터리(110)가 방전되었는지 여부를 불문하고, 홀더(1)는 크래들(2)의 배터리(210)가 공급하는 전력을 이용하여 동작할 수 있다.

예를 들어, 배터리(210)는 리튬 이온 배터리일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 배터리(210)의 용량은 배터리(110)의 용량보다 클 수 있다.

제어부(220)는 크래들(2)의 동작을 전반적으로 제어한다. 제어부(220)는 크래들(2)의 모든 구성들의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(220)는 홀더(1)와 크래들(2)이 결합되었는지를 판단하고, 크래들(2)과 홀더(1)의 결합 또는 분리에 따라 크래들(2)의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 홀더(1)와 크래들(2)이 결합되면, 제어부(220)는 배터리(210)의 전력을 홀더(1)에 공급함으로써, 배터리(110)를 충전하거나 히터(130)를 가열시킬 수 있다. 따라서, 배터리(110)의 잔량이 적은 경우에도, 사용자는 홀더(1)와 크래들(2)을 결합하여 연속적으로 흡연할 수 있다.

제어부(220)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

한편, 크래들(2)은 배터리(210) 및 제어부(220) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 크래들(2)은 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 크래들(2)에 디스플레이가 포함되는 경우, 제어부(220)는 디스플레이에 표시될 신호를 생성함으로써, 사용자에게 배터리(210)(예를 들어, 배터리(210)의 잔여 용량, 사용 가능 여부 등)와 관련된 정보, 크래들(2)의 리셋(예를 들어, 리셋 시기, 리셋 진행, 리셋 완료 등)과 관련된 정보, 홀더(1)의 청소(예를 들어, 청소 시기, 청소 필요, 청소 진행, 청소 완료 등)와 관련된 정보, 크래들(2)의 충전(예를 들어, 충전 필요, 충전 진행, 충전 완료 등)과 관련된 정보 등을 전달 할 수 있다.

또한, 크래들(2)은 사용자가 크래들(2)의 기능을 제어할 수 있는 적어도 하나의 입력 장치(예를 들어, 버튼), 홀더(1)와 결합하는 단자 및/또는 배터리(210)의 충전을 위한 인터페이스(예를 들어, USB 포트 등)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 사용자는 크래들(2)의 입력 장치를 이용하여 다양한 기능들을 실행할 수 있다. 사용자가 입력 장치를 누르는 횟수 또는 입력 장치를 누르고 있는 시간을 조절함으로써, 크래들(2)의 복수의 기능들 중 원하는 기능을 실행할 수 있다. 사용자가 입력 장치를 작동시킴에 따라, 크래들(2)은 홀더(1)의 히터(130)를 예열하는 기능, 홀더(1)의 히터(130)의 온도를 조절하는 기능, 홀더(1) 내의 궐련이 삽입되는 공간을 청소하는 기능, 크래들(2)이 작동 가능한 상태인지를 점검하는 기능, 크래들(2)의 배터리(210)의 잔량(가용 전력)을 표시하는 기능, 크래들(2)의 리셋 기능 등이 수행될 수 있다. 그러나, 크래들(2)의 기능은 상술한 예들에 한정되지 않는다.

도 4a 및 도 4b는 크래들의 예들을 도시한 도면들이다.

도 4a에는 뚜껑이 포함되지 않은 크래들(2)의 일 예가 도시되어 있다. 예를 들어, 크래들(2)의 일 측면에는 홀더(1)가 삽입될 수 있는 공간(230)이 존재할 수 있다. 크래들(2)이 뚜껑과 같은 별도의 고정 수단을 포함하지 않더라도 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입되고 고정될 수 있다. 또한, 크래들(2)에는 사용자가 크래들(2)를 제어할 수 있는 버튼(240)이 포함될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 크래들(2)에는 화면(image)이 출력되는 디스플레이가 더 포함될 수 있다.

도 4b에는 뚜껑이 포함된 크래들(2)의 일 예가 도시되어 있다. 예를 들어, 크래들(2)의 내부 공간(230)에 홀더(1)가 삽입되고, 뚜껑(250)이 닫힘에 따라 홀더(1)가 크래들(2)에 고정될 수 있다.

도 5는 홀더가 크래들에 삽입되는 일 예를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입된 일 예가 도시되어 있다. 홀더(1)가 삽입될 공간(230)이 크래들(2)의 일 측면에 존재하므로, 삽입된 홀더(1)는 크래들(2)의 다른 측면들에 의하여 외부에 노출되지 않을 수 있다. 따라서, 크래들(2)은, 홀더(1)를 외부에 노출시키지 않기 위한 다른 구성(예를 들어, 뚜껑)을 포함하지 않을 수 있다.

크래들(2)에는 홀더(1)와의 결착 강도를 높이기 위하여 적어도 하나의 결착 부재(271, 272)가 포함될 수 있다. 또한, 홀더(1)에도 적어도 하나의 결착 부재(181)가 포함될 수 있다. 여기에서, 결착 부재(181, 271, 272)는 자석이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도 5에는, 설명의 편의를 위하여, 홀더(1)가 하나의 결착 부재(181)를 포함하고, 크래들(2)이 두 개의 결착 부재들(271, 272)을 포함하는 것으로 도시하였으나, 결착 부재(181, 271, 272)의 수는 이에 한정되지 않는다.

홀더(1)는 제 1 위치에 결착 부재(181)를 포함할 수 있고, 크래들(2)은 제 2 위치 및 제 3 위치에 각각 결착 부재(271, 272)를 포함할 수 있다. 이때, 제 1 위치와 제 3 위치는 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입되는 경우에 서로 마주보는 위치일 수 있다.

홀더(1) 및 크래들(2)에 결착 부재(181, 271, 272)가 포함됨에 따라, 홀더(1)가 크래들(2)의 일 측면에 삽입되더라도, 홀더(1)와 크래들(2)이 더욱 강하게 결착될 수 있다. 다시 말해, 홀더(1) 및 크래들(2)에 단자 이외에 결착 부재(181, 271, 272)가 더 포함됨에 따라, 홀더(1)와 크래들(2)이 더욱 강하게 결착될 수 있다. 따라서, 크래들(2)에 별도의 구성(예를 들어, 뚜껑)이 없더라도, 삽입된 홀더(1)가 크래들(2)로부터 쉽게 분리되지 않을 수 있다.

또한, 단자들 및/또는 결착 부재들(181, 271, 272)에 의하여 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입되었다고 판단되면, 제어부(220)은 배터리(210)의 전력을 이용하여 홀더(1)의 배터리(110)를 충전할 수 있다.

도 6은 홀더가 크래들에 삽입된 상태에서 틸트되는 일 예를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 홀더(1)가 크래들(2)의 내부에서 틸트되어 있다. 여기에서, 틸트는 홀더(1)가 크래들(2)에 삽입된 상태에서 일정 각도로 기울여지는 것을 의미한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입되는 경우, 사용자는 흡연을 할 수 없다. 다시 말해, 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입되면, 홀더(1)에 궐련이 삽입될 수 없다. 따라서, 홀더(1)가 크래들(2)에 완전히 삽입된 상태에서는 사용자가 흡연을 할 수 없다.

도 6에 도시된 바와 같이, 홀더(1)가 틸트되면, 홀더(1)의 말단(141)이 외부로 노출된다. 따라서, 사용자는 말단(141)에 궐련을 삽입하고, 생성된 에어로졸을 흡입(흡연)할 수 있다. 틸트 각(θ)은 궐련이 홀더(1)의 말단(141)에 삽입될 때, 궐련이 꺽이거나 훼손되지 않을 수 있도록 충분한 각도가 확보될 수 있다. 예를 들어, 홀더(1)는 말단(141)에 포함된 궐련 삽입 구멍 전체가 외부로 노출되는 최소 각도 또는 그 보다 큰 각도로 틸트될 수 있다. 예를 들어, 틸트 각(θ)의 범위는 0°초과 180°이하가 될 수 있고, 바람직하게는 5°이상 90°이하가 될 수 있다. 더 바람직하게는, 틸트 각(θ)의 범위는 5°이상 20°이하, 5°이상 30°이하, 5°이상 40°이하, 5°이상 50°이하, 또는 5°이상 60°이하가 될 수 있다. 더 바람직하게는, 틸트 각(θ)은 10°가 될 수 있다.

또한, 홀더(1)가 틸트되더라도, 홀더(1)의 단자와 크래들(2)의 단자는 서로 결합되어 있다. 따라서, 홀더(1)의 히터(130)는 크래들(2)의 배터리(210)가 공급하는 전력에 의하여 가열될 수 있다. 따라서, 홀더(1)의 배터리(110)의 잔량이 적거나 없는 경우에도, 홀더(1)는 크래들(2)의 배터리(210)를 이용하여 에어로졸을 생성할 수 있다.

도 6에는 홀더(1)가 하나의 결착 부재(182)를 포함하고, 크래들(2)이 두 개의 결착 부재들(273, 274)을 포함하는 예가 도시되어 있다. 예를 들어, 결착 부재들(182, 273, 274) 각각의 위치는 도 5를 참조하여 상술한 바와 같다. 만약, 결착 부재들(182, 273, 274)이 자석이라고 가정하면, 결착 부재(274)의 자석 강도가 결착 부재(273)의 자석 강도보다 클 수 있다. 따라서, 홀더(1)가 틸트되더라도, 결착 부재(182) 및 결착 부재(274)에 의하여, 홀더(1)는 크래들(2)과 완전히 분리되지 않을 수 있다.

또한, 단자들 및/또는 결착 부재들(182, 273, 274)에 의하여 홀더(1)가 틸트되었다고 판단되면, 제어부(220)은 배터리(210)의 전력을 이용하여, 홀더(1)의 히터(130)를 가열하거나, 배터리(110)를 충전할 수 있다.

도 7은 히터 조립체의 일 실시예를 나타낸다.

히터 조립체(700)는 제 1 히팅부(710) 및 제 2 히팅부(720)를 포함할 수 있다. 히터 조립체(700)는, 홀더(1)의 일 구성요소가 될 수 있으며, 홀더(1)에 삽입된 궐련(750)을 가열할 수 있다.

제 1 히팅부(710)는 궐련(750)에 삽입되어 궐련(750)의 내부를 가열할 수 있다. 구체적으로, 제 1 히팅부(710)는, 궐련 내부 삽입이 용이하도록, 일 말단이 뾰족한 형상 또는 세장형의 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제 1 히팅부는(710)는 궐련(750)의 내부 각초 부분을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있다.

또한, 제 1 히팅부(710)는 전기 전도성 금속판과 접촉하는 비금속 발열체로 구성될 수 있다. 제 1 히팅부(710)는, 전기 전도성 금속판에 전력이 공급됨에 따라, 비금속 발열체에 의한 열을 발생시켜 궐련(750)의 내부를 가열할 수 있다.

제 2 히팅부(720)는 궐련(750)을 둘러싸도록 배치되어 궐련(750)의 외부를 가열할 수 있다. 구체적으로, 제 1 히팅부(710)가 궐련(750)에 삽입되는 경우, 제 2 히팅부(720)는, 삽입된 궐련(750)을 둘러싸도록 원통형의 형상을 가질 수 있고, 삽입된 궐련(750)의 외부를 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있다.

또한, 제 2 히팅부(720)는 전기 전도성 금속판과 접촉하는 금속 발열체로 구성될 수 있다. 제 2 히팅부(720)는 전기 전도성 금속판에 전력이 공급됨에 따라, 금속 발열체에 의한 열을 발생시켜 궐련(750)의 외부를 가열할 수 있다.

따라서, 히터 조립체(700)는 전기 전도성 금속판에 전력이 공급됨에 따라, 제 1 히팅부(710) 및 제 2 히팅부(720)를 통해 궐련(750)의 내부 및 외부를 동시에 가열하는 바, 궐련 내부만을 가열하는 방식 또는 궐련 외부만을 가열하는 방식보다, 보다 효과적인 가열 방식을 구비할 수 있다. 또한, 궐련 내부만을 가열하는 방식 또는 궐련 외부만을 가열하는 방식에서는, 빠른 열 전달을 위해서 히터의 과도한 온도 상승으로 인해 궐련이 타는 현상이 발생하였지만, 히터 조립체(700)는 궐련 내부 및 외부로 고르게 열을 전달하는 바, 궐련이 타는 현상을 방지할 수 있다.

도 8은 히터 조립체의 구체적인 실시예를 나타낸다.

히터 조립체(700)는 비금속 발열체(810), 전기 전도성 금속판(820), 및 금속 발열체(830)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 도 7의 제 1 히팅부(710)는 전기 전도성 금속판(820)에 접촉하는 비금속 발열체(810)를 포함할 수 있고, 제 2 히팅부(720)는 전기 전도성 금속판(820)에 접촉하는 금속 발열체(830)를 포함할 수 있다. 도 8에서는 설명의 편의를 위해, 히터 조립체(700)의 일 단면을 기준으로 히터 조립체(700)의 구성들이 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다.

비금속 발열체(810)는, 도 7의 제 1 히팅부(710)로써 기능하여, 궐련 내부를 가열할 수 있다. 비금속 발열체(810)의 일 말단이 뾰족한 형상인 바, 비금속 발열체(810)는 궐련 내부에 삽입되어 궐련 내부에 위치할 수 있다. 이어서, 전기 전도성 금속판(820)에 전원이 공급됨에 따라, 전기 전도성 금속판(820)과 접촉하고 있는 비금속 발열체(810)는 열을 발생시킬 수 있다. 다시 말해, 비금속 저항 발열체(810)는 전기 통전에 의한 복사열을 발생시킬 수 있다. 따라서, 비금속 발열체(810)는 전기 통전에 의한 복사열을 통해 궐련 내부를 가열할 수 있다.

또한, 비금속 저항 발열체(810)에 의해 발생된 열에 의해 전기 전도성 금속판(820) 또한 가열될 수 있는 바, 비금속 발열체(810) 및 전기 전도성 금속판(820)이 함께 도 7의 제 1 히팅부(710)로써 기능하여, 궐련 내부를 가열할 수 있다.

보다 효율적인 열 발생을 위해, 비금속 발열체(810)의 형상은 전기 전도성 금속판(820)과 보다 넓은 면적에서 접촉이 용이한 얇은 면상이 될 수 있다. 도 8은 일 실시예에 따라, 비금속 발열체(810)가 소정의 두께를 갖는 면상의 형상을 갖고, 전기 전도성 금속판(820)이 비금속 발열체(810)의 전면 및 후면 각각에 접촉하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 비금속 발열체(810)는, 궐련에 삽입되는 부분뿐만 아니라, 삽입된 궐련의 전면과 맞닿는 부분 또한 포함할 수 있는 바, 삽입된 궐련의 전면을 가열할 수 있다.

비금속 발열체(810)는 전기 통전에 의한 복사열을 발생할 수 있는 소재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 비금속 발열체(810)는 탄화규소, 몰리브덴, 실리사이드, 란탄크로마이트, 탄소, 및 지르코니아 등 적어도 하나로 구성될 수 있다. 또한, 비금속 발열체(810)는 비 발열부 저항을 낮추기 위해서, 실리콘 메탈을 더 포함할 수 있다. 또한, 비금속 발열체(810)는 장시간 사용시 저항치가 균일하고 내구성을 높이기 위한 측면에서, 탄소(15-24중량%), 산화알루미늄(16-31중량%) 및 규산나트륨(15-24%)을 포함하는 조성물로 구성될 수 있다.

금속 발열체(830)는, 도 7의 제 2 히팅부(720)로써 기능하여, 궐련 외부를 가열할 수 있다. 금속 발열체(830)는 중공형의 형상인 바, 금속 발열체(830)는 궐련 외부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이어서, 전기 전도성 금속판(820)에 전원이 공급됨에 따라, 전기 전도성 금속판(820)과 접촉하고 있는 금속 발열체(830)에 전류가 흐를 수 있고, 그 결과 금속 발열체(830)는 열을 발생시킬 수 있다. 따라서, 금속 발열체(830)는 궐련 외부를 가열할 수 있다. 예를 들어, 전기 전도성 금속판(820)과 금속 발열체(830)는 용접에 의해 서로 접합될 수 있다.

금속 발열체(830)는 금속 발열체(830) 내부 열의 방출이 용이한 방열 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에 따라, 도 8에 도시되어 있듯이, 금속 발열체(830)는 금속 발열체(830) 내부 열이 방출되는 홀들을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 금속 발열체(830)는 방열판을 더 포함할 수 있다.

금속 발열체(830)는 Fe-Cr-Al 계, Ni-Cr 계, 및 고융점 금속 중 적어도 하나를 포함하는 금속 발열체로 구성될 수 있다.

히터 조립체(700)는, 전기 전도성 금속판(820)에 전력이 공급됨에 따라, 궐련의 내부 및 외부를 함께 가열할 수 있다. 구체적으로, 히터 조립체(700)는 홀더(1)에 포함될 수 있고, 홀더(1) 내 배터리(210)에 의해 전기 전도성 금속판(820)에 전원이 인가됨에 따라, 1차적으로 전기 전도성 금속판(820)에 접촉된 비금속 발열체(810)가 궐련 내부를 가열할 수 있고, 2차적으로 전기 전도성 금속판(820)에 접촉된 금속 발열체(830)가 궐련 외부를 가열할 수 있다. 따라서, 히터 조립체(700)는 궐련의 내부 및 외부를 순차적으로 또는 동시에 가열할 수 있는 바, 궐련 내 각초 부분에 열을 고르게 전달할 수 있고, 결과적으로 보다 효율적인 에어로졸 생성이 가능해질 수 있다.

본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 홀더
110: 배터리
120: 제어부
130: 히터
131: 히터의 말단
140: 케이스
141: 케이스의 말단

Claims (5)

1. 궐련을 가열하기 위한 히터 조립체에 있어서,
   전기 전도성 금속판과 접촉하는 비금속 발열체로 구성되고, 상기 궐련에 삽입되어 상기 궐련의 내부를 가열하는 제 1 히팅부; 및
   상기 전기 전도성 금속판과 접촉하는 금속 발열체로 구성되고, 상기 궐련을 둘러싸도록 배치되어 상기 궐련의 외부를 가열하는 제 2 히팅부를 포함하고,
   상기 전기 전도성 금속판에 전력이 공급됨에 따라, 상기 제 1 히팅부 및 상기 제 2 히팅부는 상기 궐련의 내부 및 외부를 가열하는, 히터 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 히팅부는,
   상기 전기 전도성 금속판에 전력이 공급됨에 따라, 상기 비금속 발열체에 의한 열을 발생시켜 상기 궐련의 내부를 가열하고,
   상기 제 2 히팅부는,
   상기 전기 전도성 금속판에 전력이 공급됨에 따라, 상기 금속 발열체에 의한 열을 발생시켜 상기 궐련의 외부를 가열하는, 히터 조립체.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 히팅부는,
   세장형 형상의 비금속 발열체로 구성되고, 상기 전기 전도성 금속판이 상기 비금속 발열체의 전면 및 후면 각각에 접촉하는, 히터 조립체.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 히팅부는,
   중공형 형상의 금속 발열체로 구성되고, 상기 금속 발열체는, 금속 발열체 내부 열의 방출이 용이한 방열 구조를 갖는, 히터 조립체.
5. 에어로졸 생성 장치에 있어서,
   궐련을 가열하는 히터 조립체; 및
   상기 히터 조립체에 전력을 공급하는 배터리를 포함하고,
   상기 히터 조립체는,
   상기 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 따른 히터 조립체인 것인, 에어로졸 생성 장치.

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