JP7331268B2 - エアロゾル生成装置 - Google Patents
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Description
本開示はエアロゾル生成装置に関する。
エアロゾル生成装置はエアロゾルを介して媒質または物質から所定の成分を抽出するためのものである。媒質は多様な成分の物質を含むことができる。媒質に含まれる物質は多様な成分の香味物質であることができる。例えば、媒質に含まれる物質は、ニコチン成分、ハーブ成分及び/またはコーヒー成分などを含むことができる。近年、このようなエアロゾル生成装置に対する多くの研究が遂行されている。
本開示は前述した問題及び他の問題を解決することを目的とする。
本開示の他の目的は、スティックの既使用有無を正確に判断することができるエアロゾル生成装置を提供することである。
本開示のさらに他の目的は、スティックに対するエアロゾルの流動距離を減らしてエアロゾルの熱伝逹効率を向上させたエアロゾル生成装置を提供することである。
上述した目的を達成するための本開示の一側面によるエアロゾル生成装置は、スティックが挿入される挿入空間を定義する内壁を含み、前記内壁と外壁との間にエアロゾル生成物質を貯蔵するチャンバーを有するカートリッジと、中空が形成されるように長く延び、前記チャンバーに連結され、前記挿入空間の一端に隣接して配置される芯と、前記芯を加熱するヒーターと、長く延び、少なくとも一部が前記挿入空間に配置される探針部材とを含み、前記スティックが前記挿入空間に挿入される場合、前記探針部材の少なくとも一部が前記スティックの内部に挿入されることができる。
本開示の実施例のうちの少なくとも一つによれば、スティック挿入の際、スティックの内部に挿入される探針部材を介してスティック内部の静電容量を検出することで、スティックの既使用有無をより正確に判断することができる。
本開示の実施例のうちの少なくとも一つによれば、スティックの内部に挿入される探針部材が芯の中空内に配置されることにより、エアロゾル生成装置が小型化及び集積化することができる。
本開示の実施例のうちの少なくとも一つによれば、液状のエアロゾル生成物質が貯蔵されるチャンバーと連結された芯と芯を加熱するヒーターとがスティックにより近くに配置されることができるので、エアロゾルの流動距離が減少し、エアロゾルの熱伝逹効率が向上することができる。
本開示の適用可能な追加的な範囲は以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかし、本開示の思想及び範囲内で多様な変更及び修正は当業者に明らかに理解可能であるので、詳細な説明及び本開示の好適な実施例のような特定の実施例はただ例示として与えられたものと理解されなければならない。
本開示の前記及び他の目的、特徴及び他の特徴は添付図面を参照する以降の詳細な説明から明らかに理解可能であろう。
本開示の実施例によるエアロゾル生成装置についての説明に参照される図である。
本開示の実施例によるエアロゾル生成装置についての説明に参照される図である。
本開示の実施例によるエアロゾル生成装置についての説明に参照される図である。
本開示の実施例によるエアロゾル生成装置についての説明に参照される図である。
本開示の実施例によるエアロゾル生成装置についての説明に参照される図である。
本開示の実施例によるエアロゾル生成装置についての説明に参照される図である。
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本開示の実施例によるエアロゾル生成装置についての説明に参照される図である。
本開示の実施例によるエアロゾル生成装置についての説明に参照される図である。
本開示の一実施例によるエアロゾル生成装置のブロック図である。
本開示の一実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照してこの明細書に開示する実施例を詳細に説明する。図面を参照する説明の簡潔さのために、同一または類似の構成要素は同じ参照番号を付与し、それについての重複説明は省略する。
以下の説明で使われる構成要素に対する接尾辞「モジュール」及び「部」は明細書の説明の容易性のみのためのものであり、特別な意味または役割を有するものではない。
本開示において、当業者によく知られているものは簡潔さのために省略する。添付図面は多様な技術的特徴を容易に理解することができるようにするためのものであり、ここで開示する実施例は添付図面に限定されないことを理解しなければならない。したがって、本開示は、添付図面に具体的に開示したものに加えて、すべての変更、均等物及び代替物を含むものと解釈されなければならない。
第1、第2などのような序数を含む用語は多様な構成要素を説明するのに使われることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されないことを理解しなければならない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的のみで使われる。
ある構成要素が他の構成要素に「連結」されていると言及するときには、中間に他の構成要素が存在することもできると理解可能であろう。一方で、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結」されていると言及するときには、中間に他の構成要素が存在しないと理解可能であろう。
単数の表現は、文脈上明白に他に指示しない限り、複数の表現を含む。
以下、図1~図7に示す直交座標系を基準にエアロゾル生成装置の方向を定義することができる。直交座標系で、x軸方向はエアロゾル生成装置の左右方向と定義することができる。ここで、原点を基準に、+xに向かう方向は右側方向、-xに向かう方向は左側方向を意味することができる。y軸方向はエアロゾル生成装置の上下方向と定義することができる。ここで、原点を基準に+yに向かう方向は上側方向を意味し、-yに向かう方向は下側方向を意味することができる。z軸方向はエアロゾル生成装置の前後方向と定義することができる。原点を基準に+zに向かう方向は前側方向を意味し、-zに向かう方向は後側方向を意味することができる。
図1及び図2を参照すると、カートリッジ10は上下に延びる形状を有することができる。カートリッジ10は中空形状を有することができる。カートリッジ10は上下に延びるシリンダー形状を有することができる。
カートリッジ10は外壁11及び内壁12を含むことができる。外壁11は上下に延びることができる。外壁11はカートリッジ10の外縁に沿って延びることができる。外壁11は円周方向に延びてシリンダー形状を形成することができる。カートリッジ10は長く延びることができる。カートリッジ10の長手方向は、カートリッジ10が長く延びる方向を意味することができる。カートリッジ10の長手方向は上下方向であることができる。
内壁12は上下に延びることができる。内壁12はカートリッジ10の内縁に沿って延びることができる。内壁12は円周方向に延びてシリンダー形状を形成することができる。
内壁12は外壁11から内側に離隔していることができる。内壁12は外壁11から半径内側方向に離隔していることができる。外壁11と内壁12とはカートリッジ10の上部15を介して互いに連結されることができる。
内壁12は上下方向に沿って円周方向に延びて内側に挿入空間102を形成することができる。挿入空間102は内壁12の内側が上下に開放して形成されることができる。スティック40は挿入空間102に挿入されることができる。内壁12はチャンバー101と挿入空間102との間に配置されることができる。
底13は内壁12の一領域からカートリッジ10の内側に突出して形成されることができる。底13は円周方向に延設されることができる。
挿入空間102はスティック40が挿入される部分に対応する形状を有することができる。挿入空間102は上下に長く延びることができる。挿入空間102は円筒形を有することができる。スティック40が挿入空間102に挿入されれば、スティック40は内壁12及び底13によって取り囲まれ、内壁12及び底13に密着することができる。
チャンバー101は外壁11と内壁12との間に形成されることができる。チャンバー101は上下方向に延びることができる。チャンバー101は外壁11及び内壁12に沿って円周方向に延びることができる。チャンバー101はシリンダー形状を有することができる。エアロゾル生成物質はチャンバー101内に貯蔵されることができる。エアロゾル生成物質は液体であってもよい。
チャンバー101は、カートリッジ10の外壁11、内壁12、上部15、及び下部16によって規定されることができる。
流路部20は内壁12の内側下部に形成されることができる。吸入される空気は流路部20を通過することができる。
芯31はチャンバー101と連結されることができる。芯31はチャンバー101内に貯蔵されたエアロゾル生成物質を吸収することができる。
芯31は挿入空間102の下側に配置されることができる。芯31は底13とカートリッジ10の下部16との間に挿入されることができる。芯31は上下方向に延設されることができる。芯31は内壁12に沿って円周方向に延びることができる。芯31はシリンダー形状を有することができる。
芯31はセラミックから形成されることができる。芯31は多孔質であることができる。芯31は多孔性のセラミックから形成されることができる。
芯31には中空が形成されることができる。中空は、芯31の長手方向に芯31を貫くことができる。中空は芯31の中央に配置されることができる。中空は挿入空間102と連通することができる。中空は流路部20に含まれることができる。
ヒーター32はエアロゾル生成物質を加熱することができる。ヒーター32はエアロゾル生成物質を蒸発させることができる。ヒーター32は芯31に吸収されたエアロゾル生成物質を加熱することができる。例えば、ヒーター32は電気抵抗加熱によって芯31を加熱することで、芯31に吸収されたエアロゾル生成物質を蒸発させてエアロゾルを生成させることができる。
ヒーター32は芯31に挿入されることができる。例えば、ヒーター32は芯31が延びる方向に巻線されながら芯31に埋め込まれることができる。ヒーター32は中空を取り囲む螺旋形状を有することができる。
探針部材33は上下方向に延びることができる。探針部材33は、一端が円柱と円錐とが組み合わせられた棒針形状に形成されることができるが、探針部材33の形状はこれに限定されない。
探針部材33は芯31を貫くように配置されることができる。探針部材33は芯31の中空内に配置されることができる。
スティック40が挿入空間102に挿入されれば、探針部材33の少なくとも一部は、スティック40の内部に挿入されることができる。例えば、底13に対応する面から挿入空間102に向かって突出した探針部材33の一部はスティック40の内部に挿入されることができる。
探針部材33は導電性物質を含むことができる。探針部材33は導電性物質から形成された少なくとも一つの電極を含むことができる。探針部材33の少なくとも一部は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)などの高伝導率の金属物質から形成されることができる。例えば、底13に対応する面から挿入空間102に向かって突出した探針部材33の一部は、導電性物質が外部に露出されることができる。例えば、底13に対応する面から挿入空間102に向かって突出した探針部材33の一部を除いた残りの部分は、導電性物質が外部に露出されないように、絶縁体(insulator)でコーティングされることができる。
スティック40は上下に長く延びることができる。スティック40は円筒形を有することができる。スティック40はカートリッジ10の内側に形成された挿入空間102に挿入されることができる。スティック40はカートリッジ10の内壁12及び底13に密着することができる。
芯31で生成されたエアロゾルは流路部20を通して挿入空間102に向かって流動することができる。スティック40が挿入空間102に挿入されれば、芯31から生成されたエアロゾルは流路部20を通してスティック40に伝達されることができ、スティック40に伝達されたエアロゾルはスティック40を通過することができる。エアロゾルの流動方向は上側方向であることができる。
本体50は上下に延びる形状を有することができる。本体50は中空形状を有することができる。本体50は上下に延びるシリンダー形状を有することができる。
カートリッジ10と本体50とは互いに連結されることができる。カートリッジ10は本体50の上側に配置されることができる。カートリッジ10は本体50に着脱可能に結合されることができる。カートリッジ10と本体50とは連続した面を形成することができる。
制御部170は本体50の内側に配置されることができる。制御部170は装置のオン/オフを制御することができる。制御部170は、ヒーター32が芯31を加熱するように、ヒーター32に対する電力の供給を制御することができる。
制御部170はヒーター32の下側に配置されることができる。制御部170はヒーター32に隣接して配置されることができる。
制御部170は、探針部材33に所定の電流が流れるように制御することができる。制御部170は、探針部材33に接触した物体に対する静電容量(capacitance)を演算することができる。ここで、探針部材33に接触した物体の状態によって、静電容量を演算した結果が変わることができる。例えば、探針部材33に接触した物体に含まれた水分量が増加するほど静電容量も増加することができる。
バッテリー160は本体50の内側に配置されることができる。バッテリー160は装置に電力を供給することができる。バッテリー160は制御部170及び/または端子115と電気的に連結されることができる。バッテリー160は制御部170の下側に配置されることができる。バッテリー160は上下方向に延びることができる。
端子115は、本体200の下端部に配置されることができる。端子115は、外部電源と電気的に連結され、電力を受けてバッテリー160に伝達することができる。端子115は、バッテリー160の下側に配置されることができる。
図3a及び図3bを参照すると、芯31は中空の円筒形を有することができる。芯31は多孔性のセラミックから形成されることができる。
芯31の中空20は、芯31の内面312によって取り囲まれて形成されることができる。芯31の内面312は上下方向に延びることができる。
探針部材33は、芯31を貫くように、芯31の中空20に配置されることができる。探針部材33は、芯31の内面312から所定距離離隔して配置されることができる。
ヒーター32は芯31の外面311と内面312との間に位置することができる。ヒーター32は、芯31の内面312に燐接して配置されることができる。ヒーター32は、芯31の内面312に隣接して、上下方向に沿って円周方向に延びる芯31内の領域315に配置されることができる。
ヒーター32は、芯31の中空20を取り囲む螺旋形状を有することができる。ヒーター32は螺旋形に延び、芯31の長手方向に延びることができる。
ヒーター32は、流路部20の出口側に隣接して配置されることができる。ヒーター32は、チャンバー101に接する芯31の下端部よりは、挿入空間102に隣接した芯31の上端部に隣接して配置されることができる。よって、エアロゾルが高温で挿入空間102に流入することができる。
一方、ヒーター32は、流路部20の芯31の上端部から下端部まで均一に配置されることもできる。よって、芯31の加熱面積を増大させることができ、エアロゾルが生成される量を増加させることができる。
図4a及び図4bを参照すると、芯31の中空20には隔離部材34がさらに配置されることができる。隔離部材34は中空円筒形を有することができる。
隔離部材34は上下方向に延びることができる。隔離部材34が上下方向に延びる長さは、芯31が上下方向に延びる長さ以上であってもよい。
隔離部材34の外面341に対応する直径は、芯31の内面312に対応する直径より小さくてもよい。
ヒーター32によって生成されたエアロゾルは、芯31の内面312と隔離部材34の外面341とによって取り囲まれた空間を介して流動することができる。
探針部材33は、芯31を貫くように、隔離部材34の内面342によって取り囲まれて形成される空間に配置されることができる。探針部材33は、隔離部材34の内面342から所定距離離隔して配置されることができる。
図5を参照すると、カートリッジ10の上部15は外壁11及び内壁12の上側に形成され、外壁11と内壁12とを連結することができる。カートリッジ10の上部15はチャンバー101の上側をカバーすることができる。カートリッジ10の上部15は円周方向に延びて挿入空間102を取り囲むことができる。
カートリッジ10の内面121は、内壁12及び上部15の内側面を構成することができる。カートリッジ10の内面121は上下方向に延びることができる。
傾斜面152はカートリッジ10の上端面151と内面121との間に形成され、上端面151と内面121とを連結することができる。傾斜面152はカートリッジ10の上端面151から内面121まで緩やかに延設されることができる。傾斜面152は内面121から上端面151に向かって半径外側方向に徐々に拡がるように延びることができる。傾斜面152は外側方向に傾斜を有することにより、下側に行くほど徐々に狭くなる形状を形成することができる。内面121、上端面151、及び傾斜面152は連続した面を構成することができる。
傾斜面152の下端が形成する幅W0は傾斜面152の上端が形成する幅W1より小さくてもよい。傾斜面152の下端が形成する幅W1と内面121が形成する幅W0とは実質的に同一であってもよい。よって、スティック40を挿入空間102に容易に挿入することができる。
図6を参照すると、プラグ41はスティック40の下部に配置されることができる。フィルター部43はスティック40の上部に配置されることができる。顆粒部42はスティック40の内部においてプラグ41とフィルター部43との間に配置されることができる。媒質は顆粒部42に含まれることができる。
使用者はカートリッジ10に挿入されたスティック40のフィルター部43を口でくわえた状態で空気を吸入することができる。使用者がスティック40を通して空気を吸入すれば、芯31で生成されたエアロゾルは流路部20を通過した後、プラグ41を通して顆粒部42に流入することができる。顆粒部42に流入したエアロゾルは媒質の成分を含んでフィルター部43に流入した後、フィルタリングされて使用者に提供されることができる。
図面では探針部材33がスティック40のプラグ41に挿入されるものとして示されているが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、スティック40が挿入空間102に挿入される場合、探針部材33はプラグ41を貫いて顆粒部42まで挿入されることもできる。
図7を参照すると、本体50は左右方向に延びることができる。カートリッジ10は本体50の左側または右側に結合されることができる。カートリッジ10は本体50の内側に結合されることができる。
制御部170は本体50の内側に配置されることができる。制御部170はヒーター32の下側に配置されることができる。制御部170はヒーター32に隣接して配置されることができる。
バッテリー160は本体50の内側に配置されることができる。バッテリー160はカートリッジ10の一側面に配置されることができる。バッテリー160はカートリッジ10に沿って上下方向に延びることができる。
端子115は本体50の内側に配置されることができる。端子115は制御部170及びバッテリー160に隣接して配置されることができる。
図8は本開示の一実施例によるエアロゾル生成装置のブロック図である。
図8を参照すると、エアロゾル生成装置100は、通信インターフェース110、入出力インターフェース120、エアロゾル生成モジュール130、メモリ140、センサーモジュール150、バッテリー160、及び/または制御部170を含むことができる。
一実施例で、エアロゾル生成装置100はカートリッジ10と本体50とから構成されることができ、エアロゾル生成装置100に含まれた構成要素はカートリッジ10及び本体50のうちの少なくとも一つに位置することができる。
通信インターフェース110は、外部装置及び/またはネットワークとの通信のための少なくとも一つの通信モジュールを含むことができる。例えば、通信インターフェース110は、USB(universal serial bus)などの有線通信のための通信モジュールを含むことができる。例えば、通信インターフェース110は、WiFi(wireless fidelity)、ブルートゥース(Bluetooth)、ブルートゥース低電力(BLE)、ジグビー(Zigbee)、NFC(near field communication)などの無線通信のための通信モジュールを含むことができる。
入出力インターフェース120は、使用者から命令を受信する入力装置及び/または使用者に情報を出力する出力装置を含むことができる。例えば、入力装置は、タッチパネル、物理的ボタン、マイクなどを含むことができる。例えば、出力装置は、ディスプレイ、発光ダイオード(Light Emitting Diode、LED)などの視覚情報を出力する表示装置、スピーカー、ブザーなどの聴覚情報を出力するオーディオ装置、触覚効果などの触覚情報を出力するモーターなどを含むことができる。
入出力インターフェース120は、入力装置を介して使用者から入力された命令に対応するデータをエアロゾル生成装置100の他の構成要素(等)に伝達することができ、エアロゾル生成装置100の他の構成要素(等)から受信されたデータに対応する情報を出力装置を介して出力することができる。
エアロゾル生成モジュール130は、エアロゾル生成物質からエアロゾル(aerosol)を発生させることができる。ここで、エアロゾル生成物質は、エアロゾルを発生させることができる液体状態、固体状態、ゲル(gel)状態などの多様な状態のうちのいずれか1種の物質または2種以上の物質の組合せを意味することができる。
液体状態のエアロゾル生成物質は、一実施例によって、揮発性タバコ香成分を含むタバコ含有物質を含む液体であることができ、他の実施例によって、非タバコ物質を含む液体であることができる。例えば、液体状態のエアロゾル生成物質は、水、ソルベント、ニコチン、植物抽出物、香料、香味剤、ビタミン混合物などを含むことができる。
固体状態のエアロゾル生成物質は、再構成タバコシート、細断タバコ、顆粒タバコなどのタバコ原料を基にする固体物質を含むことができる。固体状態のエアロゾル生成物質は、味調節剤、調味料などが含まれた固体物質を含むことができる。例えば、味調節剤は、炭酸カルシウム、炭酸水素ナトリウム、酸化カルシウムなどを含むことができる。例えば、調味料は、ハーブ顆粒などの天然物質、香成分を含むシリカ(silica)、ゼオライト(zeolite)、デキストリン(dextrin)などを含むことができる。
エアロゾル生成物質は、グリセリン、プロピレングリコールのようなエアロゾル形成剤をさらに含むことができる。
エアロゾル生成モジュール130は、少なくとも一つのヒーター(例えば、図1のヒーター32)を含むことができる。
エアロゾル生成モジュール130は、電気抵抗性ヒーターを含むことができる。例えば、電気抵抗性ヒーターは、少なくとも一つの電気伝導性トラック(track)を含むことができ、電気伝導性トラックに流れる電流によって加熱されることができる。ここで、加熱された電気抵抗性ヒーターによってエアロゾル生成物質が加熱されることができる。
電気伝導性トラックは、電気抵抗性物質を含むことができる。一例として、電気伝導性トラックは、金属物質から形成されることができる。他の一例として、電気伝導性トラックは、セラミック物質、炭素、金属合金、またはセラミック物質と金属との合成物質から形成されることができる。
電気抵抗性ヒーターは、多様な形状に形成された電気伝導性トラックを含むことができる。例えば、電気伝導性トラックはコイル状に形成されることができる。
エアロゾル生成モジュール130は、誘導加熱(induction heating)方式を用いるヒーターを含むことができる。例えば、誘導加熱式ヒーターは、電気伝導性コイルを含むことができ、電気伝導性コイルに流れる電流を調節することで、周期的に方向が変わる交番磁場(alternating magnetic field)を発生させることができる。ここで、交番磁場が磁性体に印加される場合、磁性体で渦電流損(eddy current loss)及びヒステリシス損(hysteresis loss)によるエネルギー損失が発生することがあり、損失されるエネルギーが熱エネルギーとして放出されることにより、磁性体に隣接したエアロゾル生成物質が加熱されることができる。ここで、磁場によって発熱する客体はサセプタ(susceptor)と言える。
一方、エアロゾル生成モジュール130は、超音波振動を発生させることで、エアロゾル生成物質からエアロゾルを生成することもできる。
エアロゾル生成モジュール130は、カートマイザー(cartomizer)、噴霧器(atomizer)、気化器(vaporizer)などと言える。
メモリ140は、制御部170内の各信号処理及び制御のためのプログラムを保存することができ、処理されたデータ及び処理対象のデータを保存することができる。
例えば、メモリ140は、制御部170によって処理可能な多様な作業を遂行するための目的で設計された応用プログラムを保存し、制御部170の要請の際、保存された応用プログラムのうちの一部を選択的に提供することができる。
例えば、メモリ140は、エアロゾル生成装置100の動作時間、最大パフ回数、現在パフ回数、少なくとも一つの温度プロファイルなどが保存されることができる。ここで、パフは使用者の吸入を意味することができ、吸入は使用者が口や鼻を通して使用者の口腔内、鼻腔内または肺内に引き込む状況を意味することができる。
メモリ140は、揮発性メモリ(例えば、DRAM、SRAM、SDRAMなど)、非揮発性メモリ(例えば、フラッシュメモリー(Flashme mory)、ハードディスクドライブ(Hard disk drive;HDD)、ソリッドステートドライブ(Solid-state drive;SSD)など)のうちの少なくとも一つを含むことができる。
センサーモジュール150は、少なくとも一つのセンサーを含むことができる。
例えば、センサーモジュール150は、パフを感知するセンサー(以下、パフセンサー)を含むことができる。ここで、パフセンサーは、圧力センサー、ジャイロセンサー、加速度センサー、磁場センサーなどによって具現されることができる。
例えば、センサーモジュール150は、エアロゾル生成モジュール130に含まれたヒーターの温度、エアロゾル生成物質の温度などを感知するセンサー(以下、温度センサー)を含むことができる。ここで、エアロゾル生成モジュール130に含まれたヒーターが温度センサーの役割を果たすこともできる。例えば。ヒーターの電気抵抗性物質は抵抗温度係数(temperature coefficient of resistance)を有する物質であってもよい。センサーモジュール150は、温度によって変わるヒーターの抵抗を測定してヒーターの温度をセンシングすることができる。
例えば、センサーモジュール150は、本体50に対するカートリッジ10の装着/分離、位置などを感知するセンサー(以下、カートリッジ感知センサー)を含むことができる。
ここで、カートリッジ感知センサーは、インダクタンス基盤のセンサー、静電容量型センサー、抵抗センサー、ホール効果(hall effect)を用いたホールセンサー(hall IC)などによって具現されることができる。
例えば、センサーモジュール150は、エアロゾル生成装置100に備えられた構成(例えば、バッテリー160)に印加される電圧を感知する電圧センサー及び/または電流を感知する電流センサーを含むことができる。
バッテリー160は、制御部170の制御によって、エアロゾル生成装置100の動作に用いられる電力を供給することができる。バッテリー160は、エアロゾル生成装置100に備えられた他の構成、例えば、通信インターフェース110に含まれた通信モジュール、入出力インターフェース120に含まれた出力装置、エアロゾル生成モジュール130に含まれたヒーターなどに電力を供給することができる。
バッテリー160は、充電が可能なバッテリーであるか使い捨てバッテリーであることができる。例えば、バッテリー160は、リチウムイオンバッテリー、またはリチウムポリマー(Li-Polymer)バッテリーであることができるが、これに限定されない。例えば、バッテリー160が充電可能な場合、バッテリー160の充電率(C-rate)は10C、放電率(C-rate)は10C~20Cであることができるが、これに限定されない。また、安定した使用のために、バッテリー160は、充電/放電が2000回遂行された場合にも総容量の80%以上を確保することができるように製作されることができる。
エアロゾル生成装置100は、バッテリー160を保護するための回路であるバッテリー保護モジュール(Protection Circuit Module、PCM)をさらに含むことができる。バッテリー保護モジュール(PCM)はバッテリー160の上面に隣接して配置されることができる。例えば、バッテリー保護モジュール(PCM)は、バッテリー160の過充電及び過放電を防止するために、バッテリー160と連結された回路で短絡が発生する場合、バッテリー160に過電圧が印加される場合、バッテリー160に過電流が流れる場合などにおいて、バッテリー160に対する電路を遮断することができる。
エアロゾル生成装置100は、外部から供給される電力が入力される充電端子(例えば、図1の端子115)をさらに含むことができる。例えば、エアロゾル生成装置100の本体50の一側に充電端子が形成されることができ、エアロゾル生成装置100は、充電端子を介して供給される電力を用いてバッテリー160を充電することができる。ここで、充電端子は、USB通信のための有線端子、ポゴピン(pogo pin)などから構成されることができる。
エアロゾル生成装置100は、通信インターフェース110を介して外部から供給される電力を無線で受信することもできる。例えば、エアロゾル生成装置100は、無線通信のための通信モジュールに含まれたアンテナを用いて無線で電力を受けることができ、無線で供給される電力を用いてバッテリー160を充電することができる。
制御部170は、エアロゾル生成装置100の全般的な動作を制御することができる。制御部170は、エアロゾル生成装置100に備えられた各構成と連結されることができ、各構成との間に信号を送信及び/または受信して各構成の全般的な動作を制御することができる。
制御部170は、少なくとも一つのプロセッサを含むことができ、これに含まれたプロセッサを用いてエアロゾル生成装置100の動作全般を制御することができる。ここで、プロセッサはCPU(central processing unit)のような一般的なプロセッサであってもよい。もちろん、プロセッサはASICのような専用装置(dedicated device)であるかまたは他のハードウェア基盤のプロセッサであることができる。
制御部170は、エアロゾル生成装置100の複数の機能のうちのいずれか一つを果たすことができる。例えば、制御部170は、エアロゾル生成装置100に備えられた各構成の状態、入出力インターフェース120を介して受信される使用者の命令などに応じて、エアロゾル生成装置100の複数の機能(例えば、予熱機能、加熱機能、充電機能、掃除機能など)のうちのいずれか一つを遂行することができる。
制御部170は、メモリ140に保存されたデータに基づいて、エアロゾル生成装置100に備えられた各構成の動作を制御することができる。例えば、制御部170は、メモリ140に保存された温度プロファイルに基づいて、バッテリー160からエアロゾル生成モジュール130に所定の電力を所定の時間供給するように制御することができる。
制御部170は、センサーモジュール150に含まれたパフセンサーを介してパフの発生を判断することができる。例えば、制御部170は、パフセンサーのセンシング値に基づいてエアロゾル生成装置100内の温度変化、流量(flow)変化、圧力変化、電圧変化などを確認することができ、確認した結果によってパフの発生を判断することができる。
制御部170は、パフ有無及び/またはパフ回数によって、エアロゾル生成装置100に備えられた各構成の動作を制御することができる。例えば、制御部170は、パフが発生したと判断された場合、バッテリー160からエアロゾル生成モジュール130に所定の電力を供給するように制御することができる。
制御部170は、パルス幅変調(pulse width modulation、PWM)方式及び比例-積分-微分(Proportional-Integral-Differential、PID)方式のうちの少なくとも一方式を用いてヒーターに電力を供給するように制御することができる。
例えば、制御部170は、PWM方式を用いて、所定の周波数及びデューティ比を有する電流パルスがヒーターに供給されるように制御することができる。ここで、制御部170は、電流パルスの周波数及びデューティ比を調節することで、ヒーターに供給される電力を制御することができる。
例えば、制御部170は、温度プロファイルに基づいて、制御の目標になる目標温度を決定することができる。ここで、制御部170は、ヒーターの温度と目標温度との差分値、差分値を時間が経つにつれて積分した値及び差分値を時間が経つにつれて微分した値によるフィードバック制御方式であるPID方式を用いて、ヒーターに供給される電力を制御することができる。
一方、ヒーターに電力を供給する制御方式として、PWM方式と、PID方式とを例示として説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、比例-積分(Proportional-Integral、PI)方式、比例-微分(Proportional-Differential、PD)方式などの多様な制御方式を使うことができる。
制御部170は、所定条件の下で、ヒーターに対する電力供給を遮断するように制御することができる。例えば、スティック40が除去された場合、カートリッジ10が分離された場合、パフ回数が既設定の最大パフ回数に到逹した場合、既設定の時間以上にパフが感知されない場合、バッテリー160の残量が所定値未満の場合などにおいて、制御部170はエアロゾル生成モジュール130に対する電力供給を遮断するように制御することができる。
制御部170はバッテリー160に貯蔵された電力の残量を算出することができる。例えば、制御部170は、センサーモジュール150に含まれた電圧センサー及び/または電流センサーのセンシング値に基づいて、バッテリー160の残量を算出することができる。
図9は、本開示の他の一実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を示すフローチャートである。
図9を参照すると、エアロゾル生成装置100は、S910動作で、カートリッジ10に含まれた探針部材33を介して探針部材33周辺の静電容量を確認することができる。例えば、エアロゾル生成装置100は、探針部材33に所定の電流が流れるように制御することで、挿入空間102内に露出された探針部材33周辺の静電容量をモニタリングすることができる。
エアロゾル生成装置100は、S920動作で、探針部材33周辺の静電容量に基づいて、挿入空間102に対するスティック40の挿入有無を判断することができる。例えば、エアロゾル生成装置100は、探針部材33周辺の静電容量が既設定の第1基準値を超える場合、挿入空間102にスティック40が挿入されたと判断することができる。
ここで、第1基準値は、探針部材33が挿入空間102で空気中に露出された状態に対応する静電容量値であることができる。すなわち、探針部材33がスティック40の内部と接触する場合、探針部材33が空気中に露出された場合に比べて、探針部材33周辺の静電容量がスティック40の内部の誘電率によって大きくなることができる。
エアロゾル生成装置100は、S930動作で、挿入空間102にスティック40が挿入されたと判断された場合、挿入されたスティック40の期使用有無を判断することができる。例えば、エアロゾル生成装置100は、探針部材33周辺の静電容量が第1基準値より大きい第2基準値を超える場合、既に使用されたスティック40が挿入空間102に挿入されたと判断することができる。
ここで、第2基準値は、スティック40の内部が乾燥した状態に対応する静電容量値であることができる。すなわち、ヒーター32の加熱によって生成されたエアロゾルはスティック40の内部を通過して使用者に提供されるので、既に使用されたスティック40の内部には水分、グリセリンなどが液状として残存することがある。ここで、スティック40の内部に残存する液状の水分、グリセリンなどにより、探針部材33周辺の静電容量は、スティック40の内部が乾燥した状態より大きくなることができる。
エアロゾル生成装置100は、S940動作で、挿入空間102に挿入されたスティック40が既に使用されたスティックではない場合、エアロゾルの生成に係わる動作を遂行することができる。例えば、エアロゾル生成装置100は、メモリ140に保存された温度プロファイルに基づいて、バッテリー160からヒーター32に供給される電力を調節することができる。例えば、エアロゾル生成装置100は、センサーモジュール150に含まれたパフセンサーを介してパフが感知されるかによって、バッテリー160からヒーター32に供給される電力を調節することができる。
一方、エアロゾル生成装置100は、S950動作で、既に使用されたスティック40が挿入空間102に挿入された場合、出力装置を介して、既に使用されたスティック40についてのメッセージを出力することができる。例えば、エアロゾル生成装置100は、発光ダイオードなどの表示装置を介して、既に使用されたスティック40についてのメッセージを出力することができる。
また、エアロゾル生成装置100は、既に使用されたスティック40が挿入空間102に挿入された場合、ヒーター32に対する電力の供給を遮断することができる。
前述したように、本開示の実施例のうちの少なくとも一つによれば、スティック40の挿入の際、スティック40の内部に挿入される探針部材33を介してスティック40の内部の静電容量を検出することにより、スティック40の期使用有無をより正確に判断することができる。
本開示の実施例のうちの少なくとも一つによれば、スティック40の内部に挿入される探針部材33が芯31の中空内に配置されることにより、エアロゾル生成装置100が小型化及び集積化することができる。
本開示の実施例のうちの少なくとも一つによれば、液状のエアロゾル生成物質が貯蔵されるチャンバー101と連結された芯31と芯31を加熱するヒーター32とがスティック40に一層近くに配置されることができるので、エアロゾルの流動距離が減少し、エアロゾルの熱伝逹効率が向上することができる。
図1~図9を参照すると、本開示の一側面によるエアロゾル生成装置100は、スティック40が挿入される挿入空間102を定義する内壁12を含み、前記内壁12と外壁11との間にエアロゾル生成物質を貯蔵するチャンバー101を含むカートリッジ10と、中空が形成されるように長く延び、前記チャンバー101に連結され、前記挿入空間102の一端に隣接して配置される芯31と、前記芯31を加熱するヒーター32と、長く延び、少なくとも一部が前記挿入空間102に配置される探針部材33とを含み、前記スティック40が前記挿入空間102に挿入される場合、前記探針部材33の少なくとも一部が前記スティック40の内部に挿入されることができる。
また、本開示の他の側面によれば、前記芯31は中空円筒状形状を有することができる。
また、本開示の他の側面によれば、前記探針部材33は前記芯31の中空内に配置されることができる。
また、本開示の他の側面によれば、前記探針部材33は前記芯31の内面から所定距離だけ離隔して配置されることができる。
また、本開示の他の側面によれば、中空が形成されるように長く延び、前記芯31の中空内に配置される隔離部材34をさらに含み、前記隔離部材34の外面341に対応する直径は前記芯31の内面312に対応する直径より小さく、前記探針部材33は前記隔離部材34の中空内に配置されることができる。
また、本開示の他の側面によれば、前記芯31は多孔性セラミックを含むことができる。
また、本開示の他の側面によれば、前記ヒーター32は前記芯31の内面312と外面311との間に挿入されることができる。
また、本開示の他の側面によれば、前記ヒーター32は、前記中空を取り囲む出た形状を有し、前記芯31の長手方向に延びるコイルを含むことができる。
また、本開示の他の側面によれば、制御部170をさらに含み、前記制御部170は、前記探針部材33に流れる電流に基づいて、前記探針部材33周辺の静電容量を検出し、前記検出された静電容量に基づいて前記スティック40の状態を判断することができる。
また、本開示の他の側面によれば、前記制御部170は、前記検出された静電容量が既設定の第1基準値を超える場合、前記挿入空間102に前記スティック40が挿入されたと判断し、前記検出された静電容量が前記第1基準値より大きい第2基準値を超える場合、前記挿入空間102に挿入された前記スティック40が既に使用されたスティック40であると判断することができる。
また、本開示の他の側面によれば、前記制御部170は、前記挿入空間102に挿入された前記スティック40が既に使用されたスティック40であると判断された場合、前記ヒーター32に対する電力の供給を遮断するように制御することができる。
前述した本開示の特定の実施例または他の実施例は互いに排他的であるか区別されるものではない。前述した本開示の実施例の特定の要素または全ての要素は構成または機能が他の要素と組み合わせられるか互いに組み合わせられることができる。
例えば、本開示及び図面の一実施例で説明したA構成と本開示及び図面の他の実施例で説明したB構成は互いに組み合わせられることができる。すなわち、構成間の組合せについて直接的に説明しない場合であっても、前記組合せが不可であると説明した場合を除き、前記組合せは可能である。
以上で実施例を多数の例示的実施例に応じて説明したが、本開示の原理の範囲に属する技術分野の当業者であれば多くの他の変形例及び実施例が可能であることを理解しなければならない。より具体的には、本開示、図面及び添付の特許請求の範囲の範囲内の対象組合せの構成部及び/または配置において多様な修正例及び変形例が可能である。前記構成部及び/または配置の修正例及び変形例に加えて、別の用途も当業者に明らかになるであろう。
Claims (12)
- スティックが挿入される挿入空間を定義する内壁及び外壁を含み、前記内壁と前記外壁との間にエアロゾル生成物質を貯蔵するチャンバーが形成されるカートリッジと、
中空を有し、前記挿入空間の一端に配置される芯と、
前記芯を加熱するヒーターと、
少なくとも一部が前記挿入空間に突出する長い探針部材と、を含み、
前記スティックが前記挿入空間に挿入される場合、前記探針部材の少なくとも一部が前記スティックの内部に挿入されることを特徴とする、エアロゾル生成装置。 - 前記探針部材の一端は棒針形状を有することを特徴とする、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
- 前記芯は中空円筒状形状を有することを特徴とする、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
- 前記探針部材は前記芯の中空内に配置されることを特徴とする、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
- 前記探針部材は、前記芯の中空の内面から離隔していることを特徴とする、請求項4に記載のエアロゾル生成装置。
- 前記芯の中空内に配置され、中空を有する長い隔離部材をさらに含み、
前記隔離部材の外面に対応する直径は前記芯の中空の内面に対応する直径より小さく、
前記探針部材は前記隔離部材の中空内に配置されることを特徴とする、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記芯は多孔性セラミックを含むことを特徴とする、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
- 前記ヒーターは、前記芯の中空の内面と前記芯の外面との間に配置されることを特徴とする、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
- 前記ヒーターは、前記芯の中空を取り囲む螺旋形状を有し、前記芯の長手方向に延びるコイルを含むことを特徴とする、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
- 前記探針部材に流れる電流によって前記探針部材周辺で感知された静電容量に基づいて前記スティックの状態を判断する制御部をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
- 前記制御部は、
前記検出された静電容量が第1基準値を超える場合、前記挿入空間に前記スティックが挿入されたと判断し、
前記検出された静電容量が前記第1基準値より大きい第2基準値を超える場合、前記挿入空間に挿入された前記スティックが既に使用されたスティックであると判断することを特徴とする、請求項10に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記制御部は、前記スティックが既に使用されたスティックであると判断された場合、前記ヒーターに対する電力の供給を遮断するように制御することを特徴とする、請求項10に記載のエアロゾル生成装置。
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