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KR102600665B1 - 에어로졸 생성 물품을 감지하는 에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법 - Google Patents

에어로졸 생성 물품을 감지하는 에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법 Download PDF

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KR102600665B1
KR102600665B1 KR1020210096700A KR20210096700A KR102600665B1 KR 102600665 B1 KR102600665 B1 KR 102600665B1 KR 1020210096700 A KR1020210096700 A KR 1020210096700A KR 20210096700 A KR20210096700 A KR 20210096700A KR 102600665 B1 KR102600665 B1 KR 102600665B1
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KR
South Korea
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aerosol
sensor
generating article
aerosol generating
induction coil
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김동성
임헌일
장석수
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주식회사 케이티앤지
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Priority to US18/289,236 priority patent/US20240245126A1/en
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Abstract

일 실시 예에 따르면, 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품을 수용하는 챔버를 포함하는 하우징, 챔버의 적어도 일부를 둘러싸는 서셉터, 가변 자기장을 발생시켜 서셉터를 가열시키는 유도 코일, 유도 코일로부터 하우징의 길이 방향으로 이격되고, 가변 자기장의 세기가 지정된 값 이하인 영역에 배치되는 센서 및 유도 코일 및 센서와 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함할 수 있다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

에어로졸 생성 물품을 감지하는 에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법{AEROSOL GENERATING APPARATUS FOR SENSING AEROSOL GENERATING ARTICLE AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 개시에 따른 다양한 실시 예들은, 에어로졸 생성 물품의 수분량을 감지하는 에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법에 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 물질을 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 시스템에 관한 수요가 증가하고 있다.
에어로졸 생성 물품에 포함된 에어로졸 생성 물질, 담배 물질 등은 일정량의 수분을 포함할 수 있다. 그러나, 에어로졸 생성 물품이 과습 상태인 경우에, 과량의 수증기가 발생함에 따라 고온의 에어로졸이 생성될 수 있다. 이와 같이, 고온의 에어로졸이 생성됨에 따라 사용자가 흡연 시에 고온의 에어로졸을 흡입하게 되면, 흡연을 통한 만족감이 저해되고 고온으로 인한 불편함을 초래할 수 있다.
최근에는, 에어로졸 생성 물품이 과습 상태인지 여부를 검출하기 위하여, 에어로졸 생성 장치에 에어로졸 생성 물품의 수분량을 센싱하기 위한 다양한 센서들이 적용되고 있다. 그 중에서, 정전 용량을 감지하는 정전 용량 센서가 에어로졸 생성 장치에 적용되는 경우에, 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품의 수분량을 효과적으로 센싱할 수 있다.
에어로졸 생성 물품을 가열하는 다양한 방식이 제안된 바 있다. 그 중에서, 유도 가열 방식은 전자기 유도를 통해서 금속 물체(예: 서셉터)를 가열하여 에어로졸 생성 물질을 발생시키는 방식을 의미할 수 있다.
유도 가열 방식이 채용된 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물품의 수분량을 측정하기 위하여 정전 용량 센서를 포함할 수 있으나, 정전 용량 센서는 유도 코일에 의해 발생하는 자기장의 영향으로 인해 센싱 감도가 떨어질 수 있다.
본 개시의 실시 예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시 예에서의 에어로졸 생성 장치는, 에어로졸 생성 물품을 수용하는 챔버를 포함하는 하우징, 챔버의 적어도 일부를 둘러싸는 서셉터, 가변 자기장을 발생시켜 서셉터를 가열시키는 유도 코일, 유도 코일로부터 하우징의 길이 방향으로 이격되고, 가변 자기장의 세기가 지정된 값 이하인 영역에 배치되는 센서, 및 유도 코일 및 센서와 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서의 에어로졸 생성 장치의 동작 방법은, 유도 코일에 의해 발생된 가변 자기장의 세기가 지정된 값 이하인 영역에 배치되는 센서로부터 에어로졸 생성 물품의 수분량에 대응되는 정전 용량을 획득하는 단계, 및 획득된 정전 용량에 기초하여 유도 코일에 전력을 공급하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 에어로졸 생성 물품의 수분량을 검출하는 센서가 유도 코일의 자기장의 영향을 최소한으로 받도록 배치됨에 따라, 수분량에 대한 센싱 감도가 증가할 수 있다.
다만, 실시 예들에 의한 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 구성 요소들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a는 도 2의 센서가 제1 영역에 배치되는 상태를 나타낸 예시도이다.
도 3b는 도 2의 센서가 제2 영역에 배치되는 상태를 나타낸 예시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치가 전력 공급을 제어하는 방식을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치가 정전 용량에 기초하여 전력 공급을 제어하는 방식을 나타낸 흐름도이다.
도 7a는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치가 전력 공급을 제어하는 제1 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7b는 다른 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치가 전력 공급을 제어하는 제2 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8a는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치에 일반적인 상태의 에어로졸 생성 물품이 삽입된 경우의 디스플레이 상태를 나타낸 예시도이다.
도 8b는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치에 과습 상태의 에어로졸 생성 물품이 삽입된 경우의 디스플레이 상태를 나타낸 예시도이다.
도 9는 다른 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "-부", "-모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "적어도 어느 하나의"와 같은 표현이 배열된 구성요소들 앞에 있을 때, 배열된 각각의 구성이 아닌 전체 구성 요소들을 수식한다. 예를 들어, "a, b, 및 c 중 적어도 어느 하나"라는 표현은 a, b, c, 또는 a와 b, a와 c, b와 c, 또는 a와 b와 c를 포함하는 것으로 해석하여야 한다.
일 실시 예에서, 에어로졸 생성 장치는 내부 공간에 수용되는 궐련을 전기적으로 가열하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 히터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 히터는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터는 전기 전도성 트랙(track)을 포함할 수 있고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐르면 히터가 가열될 수 있다.
히터는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있고, 가열 요소의 모양에 따라 궐련의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
궐련은 담배 로드 및 필터 로드를 포함할 수 있다. 담배 로드는 시트(sheet)로 제작될 수 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수 있고, 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수 있다. 또한, 담배 로드는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
필터 로드는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 필터 로드는 적어도 하나 이상의 세그먼트로 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터 로드는 에어로졸을 냉각하는 제1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제2 세그먼트를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지를 이용하여 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지 및 카트리지를 지지하는 본체를 포함할 수 있다. 카트리지는 본체와 착탈 가능하게 결합될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 카트리지는 본체와 일체로 형성되거나 조립될 수 있고, 사용자에 의해 탈착되지 않도록 고정될 수도 있다. 카트리지는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용한 상태에서 본체에 장착될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 카트리지가 본체에 결합된 상태에서 카트리지 내부에 에어로졸 생성 물질이 주입될 수도 있다.
카트리지는 액체 상태, 고체 상태, 기체 상태, 겔(gel) 상태 등의 다양한 상태들 중 어느 하나의 상태를 갖는 에어로졸 생성 물질을 보유할 수 있다. 에어로졸 생성 물질은 액상 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다.
카트리지는 본체로부터 전달되는 전기 신호 또는 무선 신호 등에 의해 작동함으로써, 카트리지 내부의 에어로졸 생성 물질의 상(phase)을 기체의 상으로 변환하여 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 에어로졸은 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 증기화된 입자 및 공기가 혼합된 상태의 기체를 의미할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 에어로졸 생성 장치는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있고, 생성된 에어로졸은 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 즉, 액상 조성물로부터 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 에어로졸 생성 장치는 초음파 진동 방식을 이용하여 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다. 이때, 초음파 진동 방식은 진동자에 의해 발생되는 초음파 진동으로 에어로졸 생성 물질을 무화시킴으로써 에어로졸을 발생시키는 방식을 의미할 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 진동자를 포함할 수 있고, 진동자를 통해 짧은 주기의 진동을 발생시켜 에어로졸 생성 물질을 무화시킬 수 있다. 진동자에서 발생되는 진동은 초음파 진동일 수 있고, 초음파 진동의 주파수 대역은 약 100kHz 내지 약 3.5MHz 주파수 대역일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 물질을 흡수하는 심지를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 심지는 진동자의 적어도 일 영역을 감싸도록 배치되거나 또는 진동자의 적어도 일 영역과 접촉하도록 배치될 수 있다.
진동자에 전압(예: 교류 전압)이 인가됨에 따라, 진동자로부터 열 및/또는 초음파 진동이 발생할 수 있으며, 진동자로부터 발생된 열 및/또는 초음파 진동은 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질에 전달될 수 있다. 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질은 진동자로부터 전달되는 열 및/또는 초음파 진동에 의해 기체의 상(phase)으로 변환될 수 있으며, 그 결과 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 진동자로부터 발생된 열에 의해 심지에 흡수된 에어로졸 생성 물질의 점도가 낮아질 수 있으며, 진동자로부터 발생된 초음파 진동에 의해 점도가 낮아진 에어로졸 생성 물질이 미세 입자화됨으로써, 에어로졸이 생성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 실시 예에서, 에어로졸 생성 장치는 유도 가열(induction heating) 방식으로 에어로졸 생성 장치에 수용되는 에어로졸 생성 물품을 가열함으로써, 에어로졸을 생성하는 장치일 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 서셉터(susceptor) 및 코일을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 코일은 서셉터에 자기장을 인가할 수 있다. 에어로졸 생성 장치로부터 코일에 전력이 공급됨에 따라, 코일의 내부에는 자기장이 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 서셉터는 외부 자기장에 의해 발열하는 자성체일 수 있다. 서셉터가 코일의 내부에 위치하여 자기장이 인가됨에 따라, 발열함으로써 에어로졸 생성 물품이 가열될 수 있다. 또한, 선택적으로, 서셉터는 에어로졸 생성 물품 내에 위치할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 에어로졸 생성 장치는 크래들(cradle)을 더 포함할 수 있다.
에어로졸 생성 장치는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치의 배터리를 충전할 수 있다. 또는 크래들과 에어로졸 생성 장치가 결합된 상태에서 히터가 가열될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 개시는 앞서 설명된 다양한 실시 예들의 에어로졸 생성 장치들에서 구현 가능한 형태로 실시되거나 또는 여러 가지 상이한 형태로 구현되어 실시될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 제한되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)는 에어로졸 생성 물품(15)이 삽입될 수 있는 하우징(100)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 하우징(100)은 에어로졸 생성 장치(10)의 전체적인 외관을 형성하며, 에어로졸 생성 장치(10)의 구성 요소들이 배치될 수 있는 내부 공간(또는 '배치 공간')을 포함할 수 있다. 도면 상에는 하우징(100)의 단면이 전체적으로 반원 형상으로 형성되는 실시 예에 대해서만 도시되어 있으나, 하우징(100)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예(미도시)에 따라, 하우징(100)은 전체적으로 원기둥 형상으로 형성되거나, 다각형 기둥(예: 삼각형 기둥 또는 사각형 기둥) 형상으로 형성될 수도 있다.
일 실시 예에서, 하우징(100)의 내부 공간에는 하우징(100)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(15)을 가열하여 에어로졸을 생성하기 위한 구성 요소들 및 에어로졸 생성 물품(15)의 수분량을 감지하기 위한 구성 요소들이 배치될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
일 실시 예에 따르면, 하우징(100)은 에어로졸 생성 물품(15)이 하우징(100)의 내부로 삽입될 수 있는 개구(100h)를 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 물품(15)의 적어도 일부는 개구(100h)를 통해 하우징(100)의 내부에 삽입 또는 수용될 수 있다.
하우징(100)의 내부에 삽입 또는 수용된 에어로졸 생성 물품(15)이 하우징(100)의 내부에서 가열됨에 따라, 에어로졸이 생성될 수 있다. 생성된 에어로졸은 삽입된 에어로졸 생성 물품(20) 및/또는 에어로졸 생성 물품(20)과 개구(100h) 사이의 공간을 통해 에어로졸 생성 장치(10)의 외부로 배출될 수 있으며, 사용자는 배출되는 에어로졸을 흡입할 수 있다.
일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)는 시각적 정보가 표시되는 디스플레이(D)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 디스플레이(D)는 적어도 일부 영역이 하우징(100)의 외측에 노출되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 디스플레이(D)의 적어도 일부 영역은 하우징 외부의 커버 글래스를 통해 노출될 수 있다.
에어로졸 생성 장치(10)는 디스플레이(D)를 통해 사용자에게 다양한 시각적인 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10)는 디스플레이(D)를 통해 에어로졸 생성 물품(15)에 대한 예열 시간, 퍼프 횟수 등을 출력할 수 있다. 디스플레이(D)를 통해 출력되는 정보는 예시적인 것이며, 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 구성 요소들을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 에어로졸 생성 장치의 A-A'단면도이며, 하우징의 내부에 배치되는 일부 구성들을 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10)는 하우징(100), 프로세서(110), 서셉터(122), 유도 코일(124) 및 센서(130)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치(10)의 구성 요소들이 이에 제한되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 다른 구성 요소가 추가되거나, 적어도 하나의 구성 요소가 생략될 수도 있다.
일 실시 예에서, 하우징(100)은 에어로졸 생성 물품(15)이 삽입 또는 수용될 수 있는 수용 공간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(15)의 적어도 일부는 개구(예: 도 1의 개구(100h))를 통해 상기 수용 공간에 삽입 또는 수용될 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 생성 장치(10)는 유도 가열(induction heating) 방식으로 에어로졸 생성 장치(10)에 수용되는 에어로졸 생성 물품(15)을 가열함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10)는 유도 코일(124)에 전력을 공급하여 가변 자기장을 발생시킬 수 있다. 이때, 에어로졸 생성 물품(15)의 적어도 일부는 상기 가변 자기장에 의해 발열된 서셉터(122)를 통해 가열될 수 있고, 에어로졸 생성 물품(15)이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성될 수 있다.
일 실시 예에서, 서셉터(122)는 에어로졸 생성 장치(10)에 수용된 에어로졸 생성 물품(15)의 외측면의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 서셉터(122)는 에어로졸 생성 물질이 포함된 부분 및 담배 물질이 포함된 부분 중 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다.
일 실시 예에서, 유도 코일(124)은 서셉터(122)의 외주면을 감싸도록 배치될 수 있으며, 배터리(115)로부터 공급되는 전력을 통해 가변 자기장을 생성할 수 있다. 일 실시 예에서, 유도 코일(124)은 서셉터(122)를 가열할 수 있는 교류 전류 값(A) 및 주파수 값이 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 유도 코일(124)은 교류 전류 값에 대하여 약 120mA 내지 140mA 범위로 설정될 수 있고, 주파수 값에 대하여 약 130KHz 내지 150KHz 범위로 설정될 수 있다. 다만, 유도 코일(124)의 교류 전류 값 및 주파수 값은 이에 제한되지 않으며, 서셉터(122)의 재료, 두께 또는 형태 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
일 실시 예에서, 센서(130)는 서셉터(122) 및 유도 코일(124) 중 적어도 하나로부터 하우징(100)의 길이 방향(예: +y 방향 또는 -y 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서(130)는 유도 코일(124)로부터 하우징(100)의 길이 방향으로 지정된 거리(d)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 지정된 거리(d)는 유도 코일(124) 또는 서셉터(122)의 단부 지점으로부터 유도 코일(124)에 의해 발생되는 자기장의 영향이 최소인 지점까지의 거리를 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 센서(130)는 유도 코일(124)에 의해 발생하는 가변 자기장의 세기가 지정된 값 이하인 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 지정된 값은 센서(130)의 센싱 감도가 실질적으로 저하되지 않는 가변 자기장의 세기의 최댓값을 의미할 수 있다. 상기 지정된 값은 약 10 내지 100μT의 범위에 해당하는 값일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시 예에서, 센서(130)는 정전 용량을 감지하는 정전 용량 센서일 수 있다. 예를 들어, 센서(130)는 에어로졸 생성 물품(15)의 수분량에 대응되는 정전 용량을 감지할 수 있다. 에어로졸 생성 물품(15)의 수분량에 따라 센서(130) 사이의 유전 특성이 상이하게 변할 수 있고, 센서(130)는 상기 유전 특성에 기초하여 정전 용량을 감지할 수 있다. 일 실시 예에서, 정전 용량 센서인 센서(130)가 유도 코일(124)로부터 지정된 거리(d)만큼 이격되어 배치됨에 따라, 센서(130)는 자기장의 영향을 최소한으로 받을 수 있다. 즉, 센서(130)는 유도 코일(124)에 의해 생기는 고주파 자기장의 영역과 실질적으로 중첩되지 않도록 지정된 거리(d)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 이러한 센서(130)의 배치 구조를 통해서, 정전 용량을 감지하는 센서(130)의 센싱 감도가 고주파 자기장에 의해 현저히 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
일 실시 예에서, 센서(130)는 금속 박막으로 형성되는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서(130)는 동박(copper foil)으로 형성되는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(110)는 센서(130)를 통해 생성된 정전 용량을 감지하고, 감지된 정전 용량에 기초하여 유도 코일(124)에 전력을 공급할 수 있다. 다만, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
도 3a는 도 2의 센서(130)가 제1 영역에 배치되는 상태를 나타낸 예시도이다. 본 개시에서 '제1 영역'은 서셉터(122) 및/또는 유도 코일(124)을 기준으로 -y 방향으로 이격된 하우징(100)의 일 영역을 의미할 수 있다. 또한, '제1 영역'은 에어로졸 생성 물품(15)이 수용부에 삽입되었을 때, 에어로졸 생성 물품(15)의 제1 부분(300)의 적어도 일부와 인접하는 영역을 의미할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 센서(예: 도 2의 센서(130))는 제1 전극(132) 및 제2 전극(134)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서(130)는 제1 전극(132) 및 제2 전극(134) 사이에 배치되는 에어로졸 생성 물품(15)의 수분량에 따른 정전 용량을 검출할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 전극(132) 및 제2 전극(134)은 서셉터(122) 및 유도 코일(124) 중 적어도 하나로부터 하우징(예: 도 2의 하우징(100))의 길이 방향과 평행한 제1 방향(예: -y 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다. 본 개시에서 '제1 방향'은 에어로졸 생성 물품(15)에서 생성되는 에어로졸이 흐르는 방향의 역방향을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 생성 물품(15)은 제1 부분(300), 제2 부분(310), 제3 부분(320) 및 제4 부분(330)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(300)은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올과 같은 에어로졸 생성 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 부분(310)은 담배 시트(sheet), 담배 가닥(strand), 담배 시트가 잘게 잘린 각초 및 판상엽과 같은 담배 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제3 부분(320)은 에어로졸을 냉각하는 냉각부일 수 있다. 제4 부분(330)은 필터 물질을 포함하는 필터 세그먼트일 수 있다.
일 실시 예에서, 센서(130)의 제1 전극(132) 및 제2 전극(134)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제1 부분(300)의 일부에 대응되도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 전극(132) 및 제2 전극(134)은 서셉터(122) 및 유도 코일(124) 중 적어도 하나로부터 지정된 거리(d)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 부분(300)은 액체 상태의 에어로졸 생성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(300)은 펄프(pulp)와 같은 다공질체에 액체 상태의 에어로졸 생성 물질이 함침(impregnation)되는 방식으로 형성될 수 있다. 제1 부분(300)이 액체 상태의 에어로졸 생성 물질을 포함함에 따라, 제1 부분(300)은 에어로졸 생성 물품(15) 중 수분량의 변화가 가장 크게 나타날 수 있다. 따라서, 제1 전극(132) 및 제2 전극(134)이 제1 부분(300) 중 적어도 일부에 대응되도록 배치됨에 따라, 센서(130)는 에어로졸 생성 물품(15)의 수분량에 따른 정전 용량을 보다 정확하게 검출할 수 있다.
도 3b는 도 2의 센서가 제2 영역에 배치되는 상태를 나타낸 예시도이다. 본 개시에서 '제2 영역'은 서셉터(122) 및/또는 유도 코일(124)을 기준으로 +y 방향으로 이격된 하우징(100)의 일 영역을 의미할 수 있다. 또한, '제2 영역'은 에어로졸 생성 물품(15)이 수용부에 삽입되었을 때, 에어로졸 생성 물품(15)의 제2 부분(310)의 적어도 일부와 인접하는 영역을 의미할 수 있다. 도 3b에 대한 설명에 있어서, 전술한 내용과 대응되거나 동일 또는 유사한 내용은 생략될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 센서(예: 도 2의 센서(130))는 제1 전극(132) 및 제2 전극(134)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서(130)는 제1 전극(132) 및 제2 전극(134) 사이에 배치되는 에어로졸 생성 물품(15)의 수분량에 따른 정전 용량을 검출할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 전극(132) 및 제2 전극(134)은 서셉터(122) 및 유도 코일(124) 중 적어도 하나로부터 하우징(예: 도 2의 하우징(100))의 길이 방향과 반대 방향을 향하는 제2 방향(예: +y 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다. 본 개시에서 '제2 방향'은 에어로졸 생성 물품(15)에서 생성되는 에어로졸이 흐르는 방향을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 센서(130)의 제1 전극(132) 및 제2 전극(134)은 담배 물질을 포함하는 제2 부분(310)의 일부에 대응되도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 전극(132) 및 제2 전극(134)은 서셉터(122) 및 유도 코일(124) 중 적어도 하나로부터 지정된 거리(d)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 부분(310)은 고체 상태의 담배 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(310)은 담배 각초 및 판상엽 뿐만 아니라 담배 물질을 포함하는 과립, 캡슐 등을 포함하도록 형성될 수 있다. 이때, 제2 부분(310)에 포함된 담배 물질은 주변 환경으로부터 일정량의 수분을 흡수할 수 있다. 제1 전극(132) 및 제2 전극(134)이 제2 부분(310) 중 적어도 일부에 대응되도록 배치됨에 따라, 센서(130)는 에어로졸 생성 물품(15)의 수분량에 따른 정전 용량을 검출할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10)는 프로세서(110), 가열부(120) 및 센서(130)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 센서(130)는 정전 용량 센서일 수 있다. 예를 들어, 센서(130)는 에어로졸 생성 물품(예: 도 1의 에어로졸 생성 물품(15))의 수분량에 대응되는 정전 용량(capacitance, C)을 검출할 수 있다. 정전 용량은 전극들(예: 도 3a 및 도 3b의 제1 전극(132), 제2 전극(134)) 사이의 거리(d), 전극들(132, 134)의 면적(A) 및 전극들(132, 134) 사이에 위치하는 물질의 유전율(ε)에 따라 결정될 수 있다. 정전 용량(C)은 [수식 1]에 기초하여 획득될 수 있다.
[수식 1]
일 실시 예에서, 센서(130)에는 에어로졸 생성 물품(15)의 상태에 따라 상이한 유전율(ε)에 기초하여 정전 용량이 생성될 수 있다. 예를 들어, 유전율(ε)은 에어로졸 생성 물품(15)의 수분량에 따라 상이할 수 있다. 에어로졸 생성 물품(15)의 수분량은 담배 로드(예: 도 3a 및 도 3b의 제1 부분(300) 및 제2 부분(310))의 전체 중량 대비 수분의 중량을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 일반적인 상태의 에어로졸 생성 물품(15)이 제1 전극(132) 및 제2 전극(134) 사이에 배치되면, 센서(130)에는 에어로졸 생성 물품(15)의 유전율 ε1에 기초하여 제1 정전 용량이 생성될 수 있다. 이때, 일반적인 상태는 에어로졸 생성 물품(15)의 담배 로드가 담배 로드의 전체 중량 대비 약 15wt% 미만의 수분을 포함하는 상태를 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 과습 상태의 에어로졸 생성 물품(15)이 제1 전극(132) 및 제2 전극(134) 사이에 배치되면, 센서(130)에는 에어로졸 생성 물품(15)의 유전율 ε2에 기초하여 제2 정전 용량이 생성될 수 있다. 이때, 과습 상태는 에어로졸 생성 물품(15)의 담배 로드가 담배 로드의 전체 중량 대비 약 15wt% 이상의 수분을 포함하는 상태를 의미할 수 있다.
다만, 에어로졸 생성 물품(15)의 상태(예: 일반적인 상태 또는 과습 상태)를 판단하는 수분량은 이에 한정되지 아니하고, 제조사의 설계 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(110)는 센서(130)를 통해 검출된 정전 용량을 획득할 수 있다. 이때, 센서(130)를 통해 검출된 정전 용량은 에어로졸 생성 물품(15)의 존재 유무에 따라 감지되는 정전 용량의 차이 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 하우징(예: 도 2의 하우징(100)) 내부에 에어로졸 생성 물품(15)이 존재하지 않는 경우에, 센서(130)의 제1 전극(예: 도 3a 및 도 3b의 제1 전극(132)) 및 제2 전극(예: 도 3a 및 도 3b의 제2 전극(134)) 사이에는 최초 정전 용량(Cp)이 존재할 수 있다. 이후, 에어로졸 생성 물품(15)이 하우징(100) 내부에 삽입되면, 센서(130)의 제1 전극(132) 및 제2 전극(134) 사이에는 최초 정전 용량(Cp)에 소정의 정전 용량(Cf)이 더해진 정전 용량(Cp+Cf)이 존재할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 에어로졸 생성 물품(15)의 존재 유무에 따른 정전 용량의 변화 값인 Cf을 센서(130)로부터 획득할 수 있다. 프로세서(110)는 센서(130)에 대한 충/방전 시간 차이, 충전 전압의 차이 및 주파수 차이 중 적어도 하나를 통해 상기 Cf을 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(110)는 획득된 정전 용량에 기초하여, 유도 코일(124)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 획득된 정전 용량을 기 설정된 값과 비교하여, 에어로졸 생성 물품(15)의 상태를 판단할 수 있다. 프로세서(110)는 에어로졸 생성 물품(15)이 일반적인 상태 또는 과습 상태인지 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 유도 코일(124)에 전력을 공급할 수 있다. 이때, '전력'은 에어로졸 생성 물품(15)을 예열하기 위해 공급되는 전력을 의미할 수 있다. 따라서, '전력'은 유도 코일(124)의 내부에 생성되는 자기장을 통해 서셉터(122)가 기 설정된 예열 온도(예: 300℃)까지 가열될 수 있도록 공급되는 전력을 의미할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치가 전력 공급을 제어하는 방식을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 프로세서(예: 도 4의 프로세서(110))는 동작 501에서 센서(예: 도 4의 센서(130))로부터 에어로졸 생성 물품(예: 도 1의 에어로졸 생성 물품(15))의 수분량에 대응되는 정전 용량을 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(110)는 센서(130)를 통해서 에어로졸 생성 물품(15)의 상태에 따라 상이한 정전 용량을 획득할 수 있다.
예를 들어, 일반적인 상태의 에어로졸 생성 물품(15)에 대해서, 프로세서(110)는 센서(130)를 통해서 제1 정전 용량을 획득할 수 있다. 이때, 일반적인 상태는 에어로졸 생성 물품(15)의 담배 로드(예: 도 3a 및 도 3b의 제1 부분(300) 및 제2 부분(310))가 담배 로드의 전체 중량 대비 약 15wt% 미만의 수분을 포함하는 상태를 의미할 수 있다. 또한, 상기 제1 정전 용량은 일반적인 상태의 에어로졸 생성 물품(15)이 하우징(예: 도 2의 하우징(100)) 내부에 삽입됨에 따라 증가한 정전 용량(Cf1)을 의미할 수 있다.
다른 예를 들어, 과습 상태의 에어로졸 생성 물품(15)에 대해서, 프로세서(110)는 센서(130)를 통해서 제2 정전 용량을 획득할 수 있다. 이때, 과습 상태는 에어로졸 생성 물품(15)의 담배 로드(300, 310)가 담배 로드의 전체 중량 대비 약 15wt% 이상의 수분을 포함하는 상태를 의미할 수 있다. 또한, 상기 제2 정전 용량은 과습 상태의 에어로졸 생성 물품(15)이 하우징(100) 내부에 삽입됨에 따라 증가한 정전 용량(Cf1)을 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(110)는 동작 503에서 획득된 정전 용량에 기초하여, 유도 코일(예: 도 4의 유도 코일(124))에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 센서(130)를 통해서 획득한 제1 정전 용량 또는 제2 정전 용량을 기 설정된 값과 비교하여, 에어로졸 생성 물품(15)의 상태를 판단할 수 있다. 프로세서(110)는 에어로졸 생성 물품(15)이 일반적인 상태 또는 과습 상태인지 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 유도 코일(124)에 전력을 공급할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치가 정전 용량에 기초하여 전력 공급을 제어하는 방식을 나타낸 흐름도이다. 도 6은 도 5의 동작 503을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 프로세서(예: 도 4의 프로세서(110))는 동작 503a에서 센서(130)를 통해서 획득한 정전 용량을 기 설정된 값과 비교할 수 있다. 이때, 기 설정된 값은 에어로졸 생성 물품의 과습 상태를 나타내는 정전 용량의 최솟값일 수 있다. 예를 들어, 과습 상태는 에어로졸 생성 물품(15)의 담배 로드(예: 도 3a 및 도 3b의 제1 부분(300) 및 제2 부분(310))가 담배 로드의 전체 중량 대비 15wt% 이상의 수분을 포함하는 상태를 의미할 수 있다. 이때, 담배 로드의 전체 중량 대비 15wt%의 수분을 포함하는 담배 로드를 포함하는 에어로졸 생성 물품(15)이 하우징(예: 도 2의 하우징(100)) 내부에 삽입됨에 따라, 프로세서(110)는 센서(130)로부터 50nF만큼 증가된 정전 용량을 획득할 수 있고, 상기 기 설정된 값은 50nF일 수 있다.
일 실시 예에서, 센서(130)를 통해서 획득한 정전 용량이 기 설정된 값 미만이면, 프로세서(110)는 동작 503b에서 유도 코일(예: 도 4의 유도 코일(124))에 제1 시간 동안 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(15)이 하우징(100) 내부에 삽입됨에 따라, 프로세서(110)는 센서(130)로부터 제1 정전 용량을 획득할 수 있다. 이때, 획득된 제1 정전 용량이 30nF인 경우에, 프로세서(110)는 제1 정전 용량이 상기 기 설정된 값인 50nF보다 작은 것으로 검출할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 센서(130)를 통해서 획득한 정전 용량이 기 설정된 값 미만인 경우에, 하우징(100) 내부에 삽입된 에어로졸 생성 물품(15)이 일반적인 상태인 것으로 검출할 수 있다. 프로세서(110)는 검출 결과에 기초하여, 유도 코일(124)에 제1 시간(예: 30초) 동안 소정의 전력을 공급할 수 있다.
일 실시 예에서, 센서(130)를 통해서 획득한 정전 용량이 기 설정된 값 이상이면, 프로세서(110)는 동작 503c에서 유도 코일(124)에 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(15)이 하우징(100) 내부에 삽입됨에 따라, 프로세서(110)는 센서(130)로부터 제2 정전 용량을 획득할 수 있다. 이때, 획득된 제2 정전 용량이 70nF인 경우에, 프로세서(110)는 제2 정전 용량이 상기 기 설정된 값인 50nF보다 큰 것으로 검출할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 센서(130)를 통해서 획득한 정전 용량이 기 설정된 값 이상인 경우에, 하우징(100) 내부에 삽입된 에어로졸 생성 물품(15)이 과습 상태인 것으로 검출할 수 있다. 프로세서는 검출 결과에 기초하여, 유도 코일(124)에 제1 시간(예: 30초) 보다 긴 제2 시간(예: 40초) 동안 소정의 전력을 공급할 수 있다.
본 개시에서, '제1 시간' 및 '제2 시간'은 에어로졸 생성 물품(15)을 목표 온도(예: 300℃)까지 예열 하기 위한 예열 시간을 의미할 수 있다.
다만 도 6에서는 센서(130)를 통해서 획득한 정전 용량에 따라 유도 코일(124)에 동일한 전력을 공급하되 공급 시간을 제어하는 실시 예만을 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서, 프로세서(110)는 센서(130)를 통해서 획득한 정전 용량에 따라 유도 코일(124)에 공급하는 전력을 다르게 제어할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하고자 한다.
도 7a는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치가 전력 공급을 제어하는 제1 방식을 설명하기 위한 예시도이다..
도 7a를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(예: 도 4의 에어로졸 생성 장치(10))의 프로세서(예: 도 4의 프로세서(110))는 에어로졸 생성 물품의 상태에 따라 유도 코일(예: 도 4의 유도 코일(124))에 대한 전력 공급 시간을 다르게 제어할 수 있다.
그래프 (a)에 따르면, 에어로졸 생성 물품의 상태(예: 일반적인 상태, 과습 상태)에 따라 목표 온도에 도달하는 시간은 상이할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품이 일반적인 상태(700)인 경우에, 에어로졸 생성 물품이 과습 상태(710)인 경우보다 목표 온도에 더 빠르게 도달할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(110)는 도 5의 동작 503a에서, 센서(예: 도 4의 센서(130))를 통해 획득한 정전 용량이 기 설정된 값 미만인지 여부를 판단하여, 에어로졸 생성 물품의 상태를 검출할 수 있다. 예를 들어, 상기 획득한 정전 용량이 기 설정된 값 미만인 경우에, 프로세서(110)는 에어로졸 생성 물품의 상태가 일반적인 상태(700)인 것으로 검출할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 획득한 정전 용량이 기 설정된 값 이상인 경우에, 프로세서(110)는 에어로졸 생성 물품의 상태가 과습 상태(710)인 것으로 검출할 수 있다.
그래프 (b) 및 (c)에 따르면, 프로세서(110)는 에어로졸 생성 물품의 상태에 따라 목표 온도에 도달하는 시간을 상이하게 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(110)는 그래프 (b) 및 (c)와 같이 PWM(pulse width modulation) 방식으로 유도 코일(124)에 대한 전력 공급을 제어할 수 있다. PWM 방식은 일정 주기 동안에 듀티 비(duty ratio)를 조정하여 유도 코일(124)에 전달되는 전력을 제어할 수 있는 방식이다.
일 실시 예에서, 에어로졸 생성 물품이 일반적인 상태(700)인 경우에, 프로세서(110)는 그래프 (b)와 같이 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 제1 시간(720) 동안에 제1 듀티 비(722)에 따라 전압이 입력되도록 스위치의 온/오프를 제어할 수 있다. 다른 실시 예에서, 에어로졸 생성 물품이 과습 상태(710)인 경우에, 프로세서(110)는 그래프 (c)와 같이 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 제2 시간(730) 동안에 제2 듀티 비(732)에 따라 전압이 입력되도록 스위치의 온/오프를 제어할 수 있다. 이때, 제2 시간(730)은 제1 시간(720)보다 길고, 제2 듀티 비(732)와 제1 듀티 비(722)는 동일할 수 있다. 따라서, 그래프 (b) 및 (c)에서, 유도 코일(124)에 입력되는 평균 전압 값은 동일할 수 있다.
도 7b는 다른 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치가 전력 공급을 제어하는 제2 방식을 설명하기 위한 예시도이다. 도 7b에 대한 설명에 있어서, 전술한 내용과 대응되거나 동일 또는 유사한 내용은 생략될 수 있다.
도 8a를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(예: 도 4의 에어로졸 생성 장치(10))의 프로세서(예: 도 4의 프로세서(110))는 에어로졸 생성 물품의 상태에 따라 유도 코일(예: 도 4의 유도 코일(124))에 대한 전력 공급량을 다르게 제어할 수 있다.
그래프 (a)에 따르면, 에어로졸 생성 물품의 상태(예: 일반적인 상태, 과습 상태)에 따라 목표 온도에 도달하는 시간은 동일할 수 있다. 프로세서(110)는 도 7a에서 전술한 바와 같이, 센서(130)를 통해 획득한 정전 용량에 기초하여 에어로졸 생성 물품의 상태를 검출할 수 있다.
그래프 (b) 및 (c)에 따르면, 프로세서(110)는 에어로졸 생성 물품의 상태에 따라 공급하는 전력량을 상이하게 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 에어로졸 생성 물품이 일반적인 상태(700)인 경우에, 프로세서(110)는 그래프(b)와 같이 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 제3 시간(740) 동안에 제3 듀티 비(750)에 따라 전압이 입력되도록 스위치의 온/오프를 제어할 수 있다. 다른 실시 예에서, 에어로졸 생성 물품이 과습 상태(710)인 경우에, 프로세서(110)는 그래프(c)와 같이 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 제3 시간(740) 동안에 제4 듀티 비(760)에 따라 전압이 입력되도록 스위치의 온/오프를 제어할 수 있다. 이때, 제3 듀티 비(750)는 제4 듀티 비(760)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제3 듀티 비(750)는 50%이고, 제4 듀티 비(760)는 80%일 수 있다. 따라서, 그래프 (b)에서 유도 코일(124)에 입력되는 평균 전압 값은 그래프 (c)에서 유도 코일(124)에 입력되는 평균 전압 값보다 작을 수 있다.
도 7a 및 도 7b에서는 프로세서(110)가 PWM 방식으로 유도 코일(124)에 대한 전력 공급을 제어하는 실시 예만을 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서, 프로세서(110)는 PFM(pulse frequency modulation) 방식 또는 PID(proportional-integral-differential) 방식 등으로 유도 코일(124)에 대한 전력 공급을 제어할 수도 있다.
도 8a는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치에 일반적인 상태의 에어로졸 생성 물품이 삽입된 경우의 디스플레이 상태를 나타낸 예시도이다.
도 8a를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10)의 프로세서(예: 도 4의 프로세서(110))는 디스플레이(예: 도 1의 디스플레이(D))를 통해 동작 UI(user interface)를 표시할 수 있다.
예를 들어, 담배 로드(예: 도 3a 및 도 3b의 제1 부분(300) 및 제2 부분(310))에 임계 값(예: 15wt%) 미만의 수분을 포함하는 일반적인 상태의 에어로졸 생성 물품(15a)이 에어로졸 생성 장치(10)에 삽입되는 경우에, 프로세서(110)는 디스플레이(D)를 통해 제1 UI 화면(800)을 표시할 수 있다. 제1 UI 화면(800)은 에어로졸 생성 물품(15a)이 삽입되었음을 나타내는 UI 화면일 수 있다.
이후에, 예열 개시 조건이 만족되는 경우에, 프로세서(110)는 디스플레이(D)를 통해 제2 UI 화면(810)을 표시할 수 있다. 상기 예열 개시 조건은, 에어로졸 생성 물품(15a)의 삽입 후 소정 시간이 지나거나, 사용자 입력(예: 버튼 입력)이 검출되는 등의 조건을 포함할 수 있다. 제2 UI 화면(810)은 에어로졸 생성 물품(15a)의 예열 종료까지 남은 시간을 나타내는 아이콘(예: 30 sec) 및 동작에 대한 문구(예: "예열 중 입니다.") 등을 포함하는 UI 화면일 수 있다.
도 8b는 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치에 과습 상태의 에어로졸 생성 물품이 삽입된 경우의 디스플레이 상태를 나타낸 예시도이다.
도 8b를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10)의 프로세서(예: 도 4의 프로세서(110))는 디스플레이(예: 도 1의 디스플레이(D))를 통해 동작 UI(user interface)를 표시할 수 있다.
예를 들어, 담배 로드(예: 도 3a 및 도 3b의 제1 부분(300) 및 제2 부분(310))에 임계 값(예: 15wt%) 이상의 수분을 포함하는 과습 상태의 에어로졸 생성 물품(15b)이 에어로졸 생성 장치(10)에 삽입되는 경우에, 프로세서(110)는 디스플레이(D)를 통해 제3 UI 화면(820)을 표시할 수 있다. 제3 UI 화면(820)은 에어로졸 생성 물품(15b)이 삽입되었음을 나타내는 UI 화면일 수 있다. 제3 UI 화면(820)은 도 8a의 제1 UI 화면(800)과 동일할 수 있다.
이후에, 예열 개시 조건이 만족되는 경우에, 프로세서(110)는 디스플레이(D)를 통해 제4 UI 화면(830)을 표시할 수 있다. 상기 예열 개시 조건은, 에어로졸 생성 물품(15b)의 삽입 후 소정 시간이 지나거나, 사용자 입력(예: 버튼 입력)이 검출되는 등의 조건을 포함할 수 있다. 제4 UI 화면(830)은 에어로졸 생성 물품(15b)에 대한 예열 시간을 조정 중임을 나타내는 아이콘 및 문구(예: "최적의 구동을 위하여 예열 시간이 조정됩니다.") 등을 포함하는 UI 화면일 수 있다.
일 실시 예에서, 과습 상태의 에어로졸 생성 물품(15b)이 에어로졸 생성 장치(10)에 삽입된 경우에, 과습 상태의 에어로졸 생성 물품(15b)은 일반적인 상태의 에어로졸 생성 물품(예: 도 8a의 에어로졸 생성 물품(15a))보다 실질적으로 긴 시간 동안에 예열될 수 있다. 예를 들어, 일반적인 상태의 에어로졸 생성 물품(15a)은 약 30초 동안에 예열되고, 과습 상태의 에어로졸 생성 물품(15b)은 약 40초 동안에 예열될 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 일반적인 상태의 에어로졸 생성 물품(15a) 및 과습 상태의 에어로졸 생성 물품(15b)에 대한 예열 시간의 차이(예: 10초) 동안에 제4 UI 화면(830)을 디스플레이(D)에 표시할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 예열 시간의 차이만큼 시간이 지난 후에, 프로세서(110)는 제5 UI 화면(840)을 디스플레이(D)에 표시할 수 있다. 제5 UI 화면(840)은 에어로졸 생성 물품(15b)의 예열 종료까지 남은 시간을 나타내는 아이콘(예: 30 sec) 및 동작에 대한 문구(예: "예열 중 입니다.") 등을 포함하는 UI 화면일 수 있다.
도 9는 다른 실시 예에 따른 에어로졸 생성 장치(900)의 블록도이다.
에어로졸 생성 장치(900)는 제어부(910), 센싱부(920), 출력부(930), 배터리(940), 히터(950), 사용자 입력부(960), 메모리(970) 및 통신부(980)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(900)의 내부 구조는 도 9에 도시된 것에 제한되지 않는다. 즉, 에어로졸 생성 장치(900)의 설계에 따라, 도 9에 도시된 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
센싱부(920)는 에어로졸 생성 장치(900)의 상태 또는 에어로졸 생성 장치(900) 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 제어부(910)에 전달할 수 있다. 제어부(910)는 상기 감지된 정보에 기초하여, 히터(950)의 동작 제어, 흡연의 제한, 에어로졸 생성 물품(예: 궐련, 카트리지 등)의 삽입 여부 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(900)를 제어할 수 있다.
센싱부(920)는 온도 센서(922), 삽입 감지 센서(924) 및 퍼프 센서(926) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
온도 센서(922)는 히터(950)(또는, 에어로졸 생성 물질)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(900)는 히터(950)의 온도를 감지하는 별도의 온도 센서를 포함하거나, 히터(950) 자체가 온도 센서의 역할을 수행할 수 있다. 또는, 온도 센서(922)는 배터리(940)의 온도를 모니터링하도록 배터리(940)의 주위에 배치된 것일 수도 있다.
삽입 감지 센서(924)는 에어로졸 생성 물품의 삽입 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 예를 들어, 삽입 감지 센서(924)는 필름 센서, 압력 센서, 광 센서, 저항성 센서, 용량성 센서, 유도성 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에어로졸 생성 물품이 삽입 및/또는 제거됨에 따른 신호 변화를 감지할 수 있다.
퍼프 센서(926)는 기류 통로 또는 기류 채널의 다양한 물리적 변화에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(926)는 온도 변화, 유량(flow) 변화, 전압 변화 및 압력 변화 중 어느 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다.
센싱부(9120)는 전술한 센서(922 내지 926) 외에, 온/습도 센서, 기압 센서, 지자기 센서(magnetic sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자이로스코프 센서, 위치 센서(예컨대, GPS), 근접 센서, 및 RGB 센서(illuminance sensor) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 각 센서들의 기능은 그 명칭으로부터 통상의 기술자가 직관적으로 추론할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
출력부(930)는 에어로졸 생성 장치(900)의 상태에 대한 정보를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(930)는 디스플레이부(932), 햅틱부(934) 및 음향 출력부(936) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 디스플레이부(932)와 터치 패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(932)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
디스플레이부(932)는 에어로졸 생성 장치(900)에 대한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(900)에 대한 정보는 에어로졸 생성 장치(900)의 배터리(940)의 충/방전 상태, 히터(950)의 예열 상태, 에어로졸 생성 물품의 삽입/제거 상태 또는 에어로졸 생성 장치(900)의 사용이 제한되는 상태(예: 이상 물품 감지) 등의 다양한 정보를 의미할 수 있고, 디스플레이부(932)는 상기 정보를 외부로 출력할 수 있다. 디스플레이부(932)는 예를 들면, 액정 디스플레이 패널(LCD), 유기 발광 디스플레이 패널(OLED) 등일 수 있다. 또한, 디스플레이부(932)는 LED 발광 소자 형태일 수도 있다.
햅틱부(934)는 전기적 신호를 기계적인 자극 또는 전기적인 자극으로 변환하여 에어로졸 생성 장치(900)에 대한 정보를 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱부(934)는 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
음향 출력부(936)는 에어로졸 생성 장치(900)에 대한 정보를 사용자에게 청각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 음향 출력부(936)는 전기 신호를 음향 신호로 변환하여 외부로 출력할 수 있다.
배터리(940)는 에어로졸 생성 장치(900)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 배터리(940)는 히터(950)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(940)는 에어로졸 생성 장치(900) 내에 구비된 다른 구성들(예: 센싱부(920), 출력부(930), 사용자 입력부(960), 메모리(970) 및 통신부(980))의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(940)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리(940)는 리튬폴리머(LiPoly) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
히터(950)는 배터리(940)로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다. 도 9에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 생성 장치(900)는 배터리(940)의 전력을 변환하여 히터(950)에 공급하는 전력 변환 회로(예: DC/DC 컨버터)를 더 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(900)가 유도 가열 방식으로 에어로졸을 생성하는 경우, 에어로졸 생성 장치(900)는 배터리(940)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 DC/AC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
제어부(910), 센싱부(920), 출력부(930), 사용자 입력부(960), 메모리(970) 및 통신부(980)는 배터리(940)로부터 전력을 공급받아 기능을 수행할 수 있다. 도 9에 도시되지는 않았으나, 배터리(940)의 전력을 변환하여 각각의 구성요소들에 공급하는 전력 변환 회로, 예를 들면 LDO(low dropout) 회로 또는 전압 레귤레이터 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 히터(950)는 임의의 적합한 전기 저항성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 적합한 전기 저항성 물질은 타이타늄, 지르코늄, 탄탈럼, 백금, 니켈, 코발트, 크로뮴, 하프늄, 나이오븀, 몰리브데넘, 텅스텐, 주석, 갈륨, 망간, 철, 구리, 스테인리스강, 니크롬 등을 포함하는 금속 또는 금속 합금일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 히터(950)는 금속 열선(wire), 전기 전도성 트랙(track)이 배치된 금속 열판(plate), 세라믹 발열체 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 실시 예에서, 히터(950)는 유도 가열 방식의 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(950)는 코일에 의해 인가된 자기장을 통해 발열하여, 에어로졸 생성 물질을 가열하는 서셉터를 포함할 수 있다.
사용자 입력부(960)는 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나, 사용자에게 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(960)는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 조그 휠, 조그 스위치 등이 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도 9에 도시되지는 않았으나, 에어로졸 생성 장치(900)는 USB(universal serial bus) 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스(connection interface)를 더 포함하고, USB 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스를 통해 다른 외부 장치와 연결하여 정보를 송수신하거나, 배터리(940)를 충전할 수 있다.
메모리(970)는 에어로졸 생성 장치(900) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 제어부(910)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(970)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, random access memory) SRAM(static random access memory), 롬(ROM, read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 메모리(970)는 에어로졸 생성 장치(900)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로 파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등을 저장할 수 있다.
통신부(980)는 다른 전자 장치와의 통신을 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(980)는 근거리 통신부(982) 및 무선 통신부(984)를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(short-range wireless communication unit)(982)는 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신부, WFD(Wi-Fi Direct) 통신부, UWB(ultra wideband) 통신부, Ant+ 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
무선 통신부(984)는 셀룰러 네트워크 통신부, 인터넷 통신부, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN) 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 무선 통신부(984)는 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI)를 이용하여 통신 네트워크 내에서 에어로졸 생성 장치(900)를 확인 및 인증할 수도 있다.
제어부(910)는 에어로졸 생성 장치(900)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(910)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
제어부(910)는 배터리(940)의 전력을 히터(950)에 공급하는 것을 제어함으로써 히터(950)의 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(910)는 배터리(940)와 히터(950) 사이의 스위칭 소자의 스위칭을 제어함으로써 전력 공급을 제어할 수 있다. 다른 예에서, 제어부(910)의 제어 명령에 따라 가열직접회로가 히터(950)에 대한 전력 공급을 제어할 수도 있다.
제어부(910)는 센싱부(920)에 의해 감지된 결과를 분석하고, 이후 수행될 처리들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(910)는 센싱부(920)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 히터(950)의 동작이 개시 또는 종료되도록 히터(950)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어부(910)는 센싱부(920)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 히터(950)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터(950)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.
제어부(910)는 센싱부(920)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 출력부(930)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 센서(926)를 통해 카운트 된 퍼프 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하면, 제어부(910)는 디스플레이부(932), 햅틱부(934) 및 음향 출력부(936) 중 적어도 하나를 통해 사용자에게 에어로졸 생성 장치(900)가 곧 종료될 것을 예고할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(910)는 센싱부(920)에 의해 감지된 에어로졸 생성 물품(예: 도 1의 에어로졸 생성 물품(15))의 상태에 따라 히터(950)에 대한 전력 공급 시간 및/또는 전력 공급량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(15)이 과습 상태인 경우에, 제어부(910)는 유도 코일(예: 도 2의 유도 코일(124))에 대한 전력 공급 시간을 제어하여, 에어로졸 생성 물품(15)이 일반적인 상태인 경우보다 예열 시간을 증가시킬 수 있다.
일 실시 예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈과 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
상술한 실시 예들에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해져야 할 것이며, 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위에 있는 모든 차이점은 청구범위에 의해 정해지는 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 생성 장치에 있어서,
    에어로졸 생성 물품을 수용하는 챔버를 포함하는 하우징;
    상기 챔버의 적어도 일부를 둘러싸는 서셉터;
    가변 자기장을 발생시켜 상기 서셉터를 가열시키는 유도 코일;
    상기 유도 코일로부터 상기 하우징의 길이 방향으로 이격되고, 상기 가변 자기장의 세기가 지정된 값 이하인 영역에 배치되는 센서; 및
    상기 유도 코일 및 상기 센서와 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 에어로졸 생성 물품의 수분량에 대응되는 정전 용량을 검출하는 정전 용량 센서인, 에어로졸 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 센서로부터 상기 검출된 정전 용량을 획득하고,
    상기 획득된 정전 용량에 기초하여, 상기 유도 코일에 전력을 공급하는, 에어로졸 생성 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전력은, 상기 에어로졸 생성 물품을 예열하기 위해 공급되는 전력인, 에어로졸 생성 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 정전 용량이 기 설정된 값 미만인 경우, 상기 유도 코일에 제1 시간 동안에 전력을 공급하고,
    상기 정전 용량이 상기 기 설정된 값 이상인 경우에, 상기 유도 코일에 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안에 상기 전력을 공급하는, 에어로졸 생성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기 설정된 값은, 상기 에어로졸 생성 물품의 과습 상태를 나타내는 정전 용량의 최솟값인, 에어로졸 생성 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 금속 박막으로 형성되는 적어도 하나 이상의 전극을 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 서셉터 및 상기 유도 코일 중 적어도 하나로부터 상기 하우징의 길이 방향과 평행한 제1 방향, 또는 상기 제1 방향과 반대 방향을 향하는 제2 방향으로 이격되어 배치되는, 에어로졸 생성 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 에어로졸 생성 물품의 적어도 일 부분에 대응되도록 배치되는, 에어로졸 생성 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제1 부분 및 담배 물질을 포함하는 제2 부분 중 적어도 하나에 대응되도록 배치되는, 에어로졸 생성 장치.
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