KR102523580B1 - 에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

에어로졸 생성 장치는 진동함으로써 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 생성하는 진동자, 진동자의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어하는 제어부 및 진동자의 동작 환경에 따라 변화하는 진동자의 주파수 특성을 나타내는 전기 신호를 검출하고, 전기 신호를 기초로 피드백 신호를 출력하는 피드백회로를 포함하고, 제어부는 피드백회로로부터 출력된 피드백 신호를 획득하여 진동자의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어할 수 있다.

Description

에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법{AEROSOL GENERATING DEVICE AND OPERATION METHOD THEREOF}

에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법에 관한다.

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

한편, 진동자의 주파수 특성은 변화할 수 있다. 진동자의 주파수 특성이 변화함에 따라 진동자에 계속 동일한 전압만을 제공하면 무화량이 일정하지 않은 문제가 있을 수 있다. 따라서, 변화하는 진동자의 주파수 특성에도 불구하고 일정한 무화량을 제공하는 기술의 필요성이 요구되는 실정이다.

다양한 실시예들은 에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법을 제공한다. 본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.

일 측면에 따르면, 에어로졸 생성 장치는 진동함으로써 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 생성하는 진동자, 진동자의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어하는 제어부 및 진동자의 동작 환경에 따라 변화하는 진동자의 주파수 특성을 나타내는 전기 신호를 검출하고, 전기 신호를 기초로 피드백 신호를 출력하는 피드백회로를 포함하고, 제어부는 피드백회로로부터 출력된 피드백 신호를 획득하고, 획득된 피드백 신호에 기초하여 피드백 이후 시점의 타겟 진동 속도에 대응하는 피드백 동작 주파수를 결정하고, 진동자에 공급되는 전압의 주파수를 현재 시점의 타겟 진동 속도에 대응하는 현재 동작 주파수에서 피드백 이후 시점의 타겟 진동 속도에 대응하는 피드백 동작 주파수로 변경함으로써 진동자의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어할 수 있다.

다른 측면에 따르면, 에어로졸 생성 장치의 동작 방법은 피드백회로에서 진동자의 동작 환경에 따라 변화하는 상기 진동자의 주파수 특성을 나타내는 전기 신호를 검출하는 단계, 전기 신호를 기초로 피드백 신호를 출력하는 단계, 피드백 신호를 획득하는 단계, 획득된 피드백 신호에 기초하여 피드백 이후 시점의 타겟 진동 속도에 대응하는 피드백 동작 주파수를 결정하는 단계 및 진동자에 공급되는 전압의 주파수를 현재 시점의 타겟 진동 속도에 대응하는 현재 동작 주파수에서 피드백 이후 시점의 타겟 진동 속도에 대응하는 피드백 동작 주파수로 변경함으로써 진동자의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 컴퓨터로 읽을 수 있는 비일시적인(non-transitory) 기록매체는 상술한 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록될 수 있다.

상기된 바에 따르면, 진동자의 주파수 특성이 변화해도 균일한 무화량을 사용자에게 제공할 수 있으므로, 사용자의 흡연감을 증진시킬 수 있다.

실시예들에 의한 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 주파수 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 일 실시예에 따른 피드백회로의 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 피드백회로의 회로도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 동작 방법의 흐름도이다.

실시예들에서 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 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 배터리(11000), 무화기(12000), 센서(13000), 사용자 인터페이스(14000), 메모리(15000) 및 프로세서(16000)를 포함할 수 있다. 그러나 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부 구조는 도 1에 도시된 것에 한정되지 않는다. 에어로졸 생성 장치(10000)의 설계에 따라, 도 1에 도시된 하드웨어 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

일 예로서 에어로졸 생성 장치(10000)는 본체를 포함할 수 있고, 이 경우 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함된 하드웨어 요소들은 본체에 위치한다.

다른 실시예로서 에어로졸 생성 장치(10000)는 본체 및 카트리지를 포함할 수 있고, 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함된 하드웨어 요소들은 본체 및 카트리지에 나뉘어 위치할 수 있다. 또는 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함된 하드웨어 요소들 중 적어도 일부는 본체 및 카트리지 각각에 위치할 수도 있다.

이하에서는 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함된 각 요소들이 위치하는 공간을 한정하지 않고, 각 요소들의 동작에 대해 설명한다.

배터리(11000)는 에어로졸 생성 장치(10000)가 동작하는 데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리(11000)는 무화기(12000)가 에어로졸 생성 물질을 무화시킬 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한 배터리(11000)는 에어로졸 생성 장치(10000) 내에 구비된 다른 하드웨어 요소들, 즉, 센서(13000), 사용자 인터페이스(14000), 메모리(15000) 및 프로세서(16000)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(11000)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다.

예를 들어, 배터리(11000)는 니켈 계열 배터리(예를 들어, 니켈-금속 하이드라이드 배터리, 니켈-카드뮴 배터리), 또는 리튬 계열 배터리(예를 들어, 리튬-코발트 배터리, 리튬-포스페이트 배터리, 리튬 티타네이트 배터리, 리튬-이온 배터리 또는 리튬-폴리머 배터리)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(10000)에 사용될 수 있는 배터리(11000)의 종류는 상술한 바에 의해 제한되지 않는다. 필요에 따라 배터리(11000)는 알카라인 배터리, 또는 망간 배터리를 포함할 수도 있다.

무화기(12000)는 프로세서(16000)의 제어에 따라 배터리(11000)로부터 전력을 공급 받는다. 무화기(12000)는 배터리(11000)로부터 전력을 공급 받아 에어로졸 생성 장치(10000)에 저장된 에어로졸 생성 물질을 무화시킬 수 있다.

무화기(12000)는 에어로졸 생성 장치(10000)의 본체에 위치할 수 있다. 또는 에어로졸 생성 장치(10000)가 본체 및 카트리지를 포함하는 경우, 무화기(12000)는 카트리지에 위치하거나 본체 및 카트리지에 나뉘어 위치할 수 있다. 무화기(12000)가 카트리지에 위치하는 경우, 무화기(12000)는 본체 및 카트리지 중 적어도 어느 한 곳에 위치한 배터리(11000)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 또한 무화기(12000)가 본체 및 카트리지에 나뉘어 위치하는 경우 무화기(12000)에서 전력의 공급이 필요한 부품은 본체 및 카트리지 중 적어도 어느 한 곳에 위치한 배터리(11000)로부터 전력을 공급받을 수 있다.

무화기(12000)는 카트리지의 내부의 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸(aerosol)을 발생시킨다. 에어로졸은 기체 중에 액체 및/또는 고체 미세 입자가 분산되어 있는 부유물을 의미한다. 따라서 무화기(12000)로부터 발생되는 에어로졸은 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 증기화된 입자와 공기가 혼합된 상태를 의미할 수 있다. 예를 들어, 무화기(12000)는 에어로졸 생성 물질의 상(phase)을 기화 및/또는 승화를 통하여 기체의 상으로 변환시킬 수 있다. 또한 무화기(12000)는 액체 및/또는 고체 상의 에어로졸 생성 물질을 미세 입자화하여 방출함으로써 에어로졸을 생성할 수 있다.

예를 들어, 무화기(12000)는 초음파 진동 방식을 이용함으로써 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 초음파 진동 방식은 진동자에 의해 발생되는 초음파 진동으로 에어로졸 생성 물질을 무화시킴으로써 에어로졸을 발생시키는 방식을 의미할 수 있다.

에어로졸 생성 장치(10000)는 적어도 하나의 센서(13000)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 센서(13000)에서 센싱된 결과는 프로세서(16000)로 전달되고, 센싱 결과에 따라 프로세서(16000)는 무화기(12000)의 동작 제어, 흡연의 제한, 카트리지(또는 궐련) 삽입 유/무 판단, 알림 표시 등과 같은 다양한 기능들이 수행되도록 에어로졸 생성 장치(10000)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 적어도 하나의 센서(13000)는 퍼프 감지 센서를 포함할 수 있다. 퍼프 감지 센서는 외부에서 유입되는 기류의 유량(flow) 변화, 압력 변화, 및 소리의 검출 중 적어도 하나에 기초하여 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다. 퍼프 감지 센서는 사용자의 퍼프의 시작 타이밍 및 종료 타이밍을 검출할 수 있고, 프로세서(16000)는 검출된 퍼프의 시작 타이밍 및 종료 타이밍에 따라 퍼프 기간(puff period) 및 비 퍼프(non-puff) 기간을 판단할 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(13000)는 사용자 입력 센서를 포함할 수 있다. 사용자 입력 센서는 스위치, 물리적 버튼, 터치 센서 등과 같이 사용자의 입력을 수신할 수 있는 센서일 수 있다. 예를 들어, 터치 센서는 사용자가 금속 재질로 형성된 소정의 영역을 터치하는 경우 커패시턴스(capacitance)의 변화가 발생하고, 커패시턴스의 변화를 검출함으로써 사용자의 입력을 감지할 수 있는 정전용량형 센서일 수 있다. 프로세서(16000)는 정전용량형 센서로부터 수신한 커패시턴스의 변화의 전후 값을 비교함으로써 사용자의 입력이 발생하였는지 여부를 결정할 수 있다. 커패시턴스의 변화 전후 값이 기설정된 임계값을 초과한 경우, 프로세서(16000)는 사용자의 입력이 발생한 것으로 결정할 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(13000)는 모션 센서를 포함할 수 있다. 모션 센서를 통해 에어로졸 생성 장치(10000)의 기울기, 이동 속도 및 가속도 등과 같은 에어로졸 생성 장치(10000)의 움직임에 관한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어 모션 센서는 에어로졸 생성 장치(10000)가 움직이는 상태, 에어로졸 생성 장치(10000)의 정지 상태, 퍼프를 위해 에어로졸 생성 장치(10000)가 소정의 범위 내의 각도로 기울어진 상태 및 각 퍼프 동작들의 사이에서 퍼프 동작 시와는 다른 각도로 에어로졸 생성 장치(10000)가 기울어진 상태에 관한 정보들을 측정할 수 있다. 모션 센서는 해당 기술 분야에서 알려진 다양한 방법들을 이용하여 에어로졸 생성 장치(10000)의 운동 정보를 측정할 수 있다. 예를 들어, 모션 센서는 x축, y축 및 z축 3방향의 가속도를 측정할 수 있는 가속도 센서 및 3 방향의 각속도를 측정할 수 있는 자이로 센서를 포함할 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(13000)는 근접 센서를 포함할 수 있다. 근접 센서는 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무 또는 거리를 전자계의 힘 또는 적외선 등을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 의미하며, 이를 통해 에어로졸 생성 장치(10000)에 사용자가 접근하는지 여부를 검출할 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(13000)는 에어로졸 생성 장치(10000)에 사용될 수 있는 소모품(예를 들어, 카트리지, 궐련 등)의 장착 또는 탈거를 감지할 수 있는 소모품 탈착 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어 소모품 탈착 센서는 소모품이 에어로졸 생성 장치(10000)에 접촉하였는지 여부를 감지하거나, 이미지 센서에 의해 소모품이 탈착되는지 여부를 판단할 수 있다. 또한 소모품 탈착 센서는 소모품의 마커와 상호 작용할 수 있는 코일의 인덕턴스 값의 변화를 감지하는 인덕턴스 센서이거나, 소모품의 마커와 상호 작용할 수 있는 커패시터의 커패시턴스 값의 변화를 감지하는 커패시턴스 센서일 수 있다.

또한 적어도 하나의 센서(13000)는 에어로졸 생성 장치(10000)의 주변 환경의 정보를 측정하는 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어 적어도 하나의 센서(13000)는 주변 환경의 온도를 측정할 수 있는 온도 센서, 주변 환경의 습도를 측정하는 습도 센서, 주변 환경의 압력을 측정하는 대기압 센서 등을 포함할 수 있다.

에어로졸 생성 장치(10000)에 구비될 수 있는 센서(13000)는 상술한 종류에 한정되지 않고, 다양한 센서들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10000)는 사용자 인증 및 보안을 위하여 사용자의 손가락으로부터 지문 정보를 획득할 수 있는 지문 센서, 눈동자의 홍채 무늬를 분석하는 홍채 인식 센서, 손바닥을 촬영한 이미지로부터 정맥 내 환원 헤모글로빈의 적외선의 흡수량을 감지하는 정맥 인식 센서, 눈, 코, 입 및 안면 윤곽 등의 특징점들을 2D 또는 3D 방식으로 인식하는 안면 인식 센서 및 RFID(Radio-Frequency Identification) 센서 등을 포함할 수 있다.

에어로졸 생성 장치(10000)에는 위의 예시된 다양한 센서(13000)의 예시들 중 일부만이 취사 선택되어 구현될 수 있다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(10000)는 전술한 센서들 중 적어도 하나 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.

사용자 인터페이스(14000)는 사용자에게 에어로졸 생성 장치(10000)의 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다. 사용자 인터페이스(14000)는 시각 정보를 출력하는 디스플레이 또는 램프, 촉각 정보를 출력하는 모터, 소리 정보를 출력하는 스피커, 사용자로부터 입력된 정보를 수신하거나 사용자에게 정보를 출력하는 입/출력(I/O) 인터페이싱 수단들(예를 들어, 버튼 또는 터치스크린)과 데이터 통신을 하거나 충전 전력을 공급받기 위한 단자들, 외부 디바이스와 무선 통신(예를 들어, WI-FI, WI-FI Direct, Bluetooth, NFC(Near-Field Communication) 등)을 수행하기 위한 통신 인터페이싱 모듈 등의 다양한 인터페이싱 수단들을 포함할 수 있다.

다만, 에어로졸 생성 장치(10000)에는 위의 예시된 다양한 사용자 인터페이스(14000) 예시들 중 일부만이 취사 선택되어 구현될 수도 있다.

메모리(15000)는 에어로졸 생성 장치(10000) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 메모리(15000)는 프로세서(16000)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 메모리(15000)는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory) 등의 다양한 종류들로 구현될 수 있다.

메모리(15000)에는 에어로졸 생성 장치(10000)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등이 저장될 수 있다.

프로세서(16000)는 에어로졸 생성 장치(10000)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(16000)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 프로세서(16000)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

프로세서(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과를 분석하고 뒤이어 수행될 처리들을 제어한다.

프로세서(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 무화기(12000)의 동작이 개시 또는 종료되도록 무화기(12000)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 무화기(12000)가 적절한 양의 에어로졸을 발생시킬 수 있도록 무화기(12000)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(16000)는 무화기(12000)의 진동자가 소정의 주파수로 진동할 수 있도록 진동자에 공급되는 전류 또는 전압을 제어할 수 있다.

일 실시예에서 프로세서(16000)는 에어로졸 생성 장치(10000)에 대한 사용자 입력을 수신한 후 무화기(12000)의 동작을 개시할 수 있다. 또한 프로세서(16000)는 퍼프 감지 센서를 이용하여 사용자의 퍼프를 감지한 후 무화기(12000)의 동작을 개시할 수 있다. 또한, 프로세서(16000)는 퍼프 감지 센서를 이용하여 퍼프 횟수를 카운트한 후 퍼프 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면 무화기(12000)에 전력 공급을 중단시킬 수 있다.

프로세서(16000)는 적어도 하나의 센서(13000)에 의해 센싱된 결과에 기초하여, 사용자 인터페이스(14000)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 감지 센서를 이용하여 퍼프 횟수를 카운트한 후 퍼프 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면, 프로세서(16000)는 램프, 모터 및 스피커 중 적어도 어느 하나를 이용하여 사용자에게 에어로졸 생성 장치(10000)가 곧 종료될 것임을 예고할 수 있다.

한편, 도 1에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(10000)는 별도의 크래들과 함께 에어로졸 생성 시스템에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(10000)의 배터리(11000)를 충전하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10000)는 크래들 내부의 수용 공간에 수용된 상태에서, 크래들의 배터리로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 장치(10000)의 배터리(11000)를 충전할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(10000)는 에어로졸 생성 물질을 보유하는 카트리지(2000)와, 카트리지(2000)를 지지하는 본체(1000)를 포함한다.

카트리지(2000)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용한 상태에서 본체(1000)에 결합할 수 있다. 예를 들어, 카트리지(2000)의 일부분이 본체(1000)에 삽입되거나, 본체(1000)의 일부분이 카트리지(2000)에 삽입됨으로써 카트리지(2000)가 본체(1000)에 장착될 수 있다. 이때, 본체(1000)와 카트리지(2000)는 스냅-핏(snap-fit) 방식, 나사 결합 방식, 자력 결합 방식, 억지 끼워 맞춤 방식 등에 의해 결합된 상태를 유지할 수 있으나, 본체(1000)와 카트리지(2000)의 결합 방식은 상술한 바에 의해 제한되지 않는다.

카트리지(2000)는 마우스피스(2100)를 포함할 수 있다. 마우스피스(2100)는 본체(1000)와 결합되는 일부분과 반대 방향에 형성될 수 있으며, 사용자의 구강으로 삽입되는 부분이다. 마우스피스(2100)는 카트리지(2000) 내부의 에어로졸 생성 물질로부터 발생된 에어로졸을 외부로 배출하는 배출공(2110)을 포함할 수 있다.

카트리지(2000)는 예를 들어 액체 상태나, 고체 상태나, 기체 상태나, 겔(gel) 상태 등의 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.

액상 조성물은 예를 들어, 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 및 비타민 혼합물의 어느 하나의 성분이나, 이들 성분의 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 비타민 혼합물은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C 및 비타민 E 중 적어도 하나가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.

예를 들어, 액상 조성물은 니코틴 염이 첨가된 임의의 중량비의 글리세린 및 프로필렌 글리콜 용액을 포함할 수 있다. 액상 조성물에는 2종 이상의 니코틴 염이 포함될 수도 있다. 니코틴 염은 니코틴에 유기산 또는 무기산을 포함하는 적절한 산을 첨가함으로써 형성될 수 있다. 니코틴은 자연적으로 발생하는 니코틴 또는 합성 니코틴으로서, 액상 조성물의 총 용액 중량에 대한 임의의 적절한 중량의 농도를 가질 수 있다.

니코틴 염의 형성을 위한 산은 혈중 니코틴 흡수 속도, 에어로졸 생성 장치(10000)의 작동 온도, 향미 또는 풍미, 용해도 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 니코틴 염의 형성을 위한 산은 벤조산, 락트산, 살리실산, 라우르산, 소르브산, 레불린산, 피루브산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 시트르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 페닐아세트산, 타르타르산, 숙신산, 푸마르산, 글루콘산, 사카린산, 말론산 또는 말산으로 구성된 군으로부터 선택되는 단독의 산 또는 상기 군으로부터 선택되는 2 이상의 산들의 혼합이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

카트리지(2000)는 내부에 에어로졸 생성 물질을 수용하는 액체 저장부(2200)를 포함할 수 있다. 액체 저장부(2200)가 내부에 ‘에어로졸 생성 물질을 수용한다’는 것은 액체 저장부(2200)가 그릇(container)의 용도와 같이 에어로졸 생성 물질을 단순히 담는 기능을 수행하는 것과, 액체 저장부(2200)의 내부에 예를 들어 스펀지(sponge)나 솜이나 천이나 다공성 세라믹 구조체와 같은 에어로졸 생성 물질을 함침(함유)하는 요소를 포함하는 것을 의미한다.

에어로졸 생성 장치(10000)는 카트리지(2000)의 내부의 에어로졸 생성 물질의 상(phase)을 변환하여 에어로졸(aerosol)을 발생시키는 무화기를 포함할 수 있다.

예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10000)의 무화기는 초음파 진동으로 에어로졸 생성 물질을 무화시키는 초음파 진동 방식을 이용함으로써 에어로졸 생성 물질의 상을 변환할 수 있다. 무화기는 초음파 진동을 발생시키는 진동자(1300)와, 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 에어로졸로 변환하기 위한 최적의 상태로 유지하는 액체 전달 수단(2400)과, 액체 전달 수단의 에어로졸 생성 물질에 초음파 진동을 전달하여 에어로졸을 발생시키는 진동 수용부(2300)를 포함할 수 있다.

진동자(1300)는 짧은 주기의 진동을 발생시킬 수 있다. 진동자(1300)로부터 생성된 진동은 초음파 진동일 수 있으며, 초음파 진동의 주파수는 예를 들어 100kHz 내지 3.5 MHz일 수 있다. 진동자(1300)로부터 생성된 짧은 주기의 진동에 의해 에어로졸 생성 물질은 기화 및/또는 입자화되어 에어로졸로 무화될 수 있다.

진동자(1300)는 예를 들어, 압전 세라믹을 포함할 수 있으며, 압전 세라믹은 물리적인 힘(압력)에 의해 전기(전압)를 발생하고 역으로 전기가 인가될 때 진동(기계적인 힘)을 발생함으로써 전기와 기계적인 힘을 상호 변환할 수 있는 기능성 재료이다. 따라서 진동자(1300)에 인가된 전기에 의해 진동(물리적인 힘)이 발생하고, 이와 같은 물리적인 작은 진동이 에어로졸 생성 물질을 작은 입자로 쪼개어 에어로졸로 무화시킬 수 있다.

진동 수용부(2300)는 진동자(1300)로부터 발생한 진동을 전달 받아 액체 저장부(2200)로부터 전달된 에어로졸 생성 물질을 에어로졸로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

액체 전달 수단(2400)은 액체 저장부(2200)의 액상 조성물을 진동 수용부(2300)로 전달할 수 있다. 예를 들어 액체 전달 수단(2400)은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹의 적어도 하나를 포함하는 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

무화기는 또한 별도의 액체 전달 수단을 사용하지 않고 에어로졸 생성 물질을 흡수하여 에어로졸로 변환하기 위한 최적의 상태로 유지하는 기능과 에어로졸 생성 물질에 진동을 전달하여 에어로졸을 발생시키는 기능을 모두 수행하는 메시 형상(mesh shape)이나 판 형상(plate shape)의 진동 수용부로 구현될 수 있다.

또한 도 2에 도시된 실시예에서 무화기의 진동자(1300)는 본체(1000)에 배치되고, 진동 수용부(2300) 및 액체 전달 수단(2400)은 카트리지(2000)에 배치되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 카트리지(2000)는 진동자(1300), 진동 수용부(2300) 및 액체 전달 수단(2400)을 포함할 수 있으며, 본체(1000)에 카트리지(2000)의 일부분이 삽입되면 본체(1000)는 단자(미도시)를 통하여 카트리지(2000)에 전력을 제공하거나 카트리지(2000)의 작동과 관련한 신호를 카트리지(2000)에 공급할 수 있으며, 이를 통하여 진동자(1300)의 작동이 제어될 수 있다.

카트리지(2000)의 내부에 수용된 에어로졸 생성 물질을 외부에서 시각적으로 확인할 수 있도록 카트리지(2000)의 액체 저장부(2200)는 적어도 일부가 투명한 소재를 포함할 수 있다. 마우스피스(2100) 및 액체 저장부(2200)의 전체가 투명한 플라스틱이나 유리 등의 소재로 제작될 수 있으며, 액체 저장부(2200)의 일부분만이 투명한 소재로 제작될 수 있다.

에어로졸 생성 장치(10000)의 카트리지(2000)는 에어로졸 배출 통로(2500) 및 기류 통로(2600)를 포함할 수 있다.

에어로졸 배출 통로(2500)는 액체 저장부(2200)의 내부에 형성되어 마우스피스(2100)의 배출공(2110)과 유체 연통할 수 있다. 따라서 무화기에서 발생된 에어로졸은 에어로졸 배출 통로(2500)를 따라 이동할 수 있으며, 마우스피스(2100)의 배출공(2110)을 통해 사용자에게 전달될 수 있다.

기류 통로(2600)는 외부 공기를 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부로 유입할 수 있는 통로이다. 기류 통로(2600)를 통해 유입된 외부 공기는 에어로졸 배출 통로(2500)로 유입될 수 있거나 에어로졸이 발생하는 공간으로 유입될 수 있다. 이에 따라 에어로졸 생성 물질로부터 발생한 증기화된 입자와 혼합되어 에어로졸이 생성될 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 기류 통로(2600)는 에어로졸 배출 통로(2500)의 외부를 감싸도록 형성될 수 있다. 따라서 에어로졸 배출 통로(2500) 및 기류 통로(2600)의 형태는 에어로졸 배출 통로(2500)가 내측에 배치되고 기류 통로(2600)가 에어로졸 배출 통로(2500)의 외측에 배치되는 이중관 형태일 수 있다. 이를 통해 외부 공기는 에어로졸 배출 통로(2500)에서 에어로졸이 이동하는 방향과 반대 방향으로 유입될 수 있다.

한편, 기류 통로(2600)의 구조는 상술한 바에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 기류 통로는 본체(1000)와 카트리지(2000)가 결합할 때 본체(1000)와 카트리지(2000)의 사이에 형성되어 무화기와 유체 연통되는 공간일 수 있다.

상술한 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치(10000)에서 본체(1000)와 카트리지(2000)의 길이 방향을 가로지르는 방향에서의 단면 형상은 대략 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 여러 가지 형태의 다각형의 단면 형상일 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(10000)의 단면 형상은 상술한 바에 의해 제한되지 않는으며, 에어로졸 생성 장치(10000)는 길이 방향으로 연장할 때 반드시 직선적으로 연장하는 구조로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 에어로졸 생성 장치(10000)의 단면 형상은 사용자가 손으로 잡기 편하게 유선형으로 만곡되거나 특정 영역에서 미리 정해진 각도로 절곡되며 길게 연장할 수 있으며, 에어로졸 생성 장치(10000)의 단면 형상은 길이 방향을 따라 변화할 수 있다.

진동자(1300)의 주파수 특성은 변화할 수 있다. 예를 들어, 진동자(1300)의 동작 환경에 따라 진동자(1300)의 주파수 특성이 변화할 수 있다. 진동자(1300)의 주파수 특성이 변화하는 경우, 진동자(1300)에 계속 동일한 전압만을 제공하면 무화량이 일정하지 않을 수 있다. 본 개시에 따르면, 변화하는 진동자(1300)의 주파수 특성에도 불구하고 일정한 무화량을 제공하여 사용자의 흡연감을 증진시킬 수 있다.

동작 환경은 진동자(1300)의 진동자(1300)에 인가되는 전압 및/또는 전류, 온도, 압력, 습도 등 진동자(1300)의 진동 동작에 영향을 미치는 변수들을 의미한다. 주파수 특성은 진동자(1300)에 특정 주파수의 전압 및/또는 전류가 인가되었을 때, 진동자(1300)자의 진동 속도, 진폭 등 주파수와 진동자(1300)의 진동 성능에 대한 대응 관계를 의미할 수 있다.

이하에서는 도면을 참고하여 피드백 방식을 이용한 진동자(1300)의 제어 방법에 대해 설명한다.

도 3은 일 실시예에 관한 에어로졸 생성 장치의 블록도이다. 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(30)는 진동자(31), 피드백회로(33) 및 제어부(35)를 포함할 수 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(30)의 내부 구조는 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 에어로졸 생성 장치(30)의 설계에 따라, 도 3에 도시된 하드웨어 구성 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 도 3의 에어로졸 생성 장치(30), 진동자(31), 제어부(35)는 도 1의 에어로졸 생성 장치(10000), 도 2의 진동자(1300), 도 1의 프로세서(16000)에 대응될 수 있다.

진동자(31)는 에어로졸을 생성할 수 있다. 예를 들어, 진동자(31)는 진동함으로써 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 생성할 수 있다.

진동자(31)는 진동함과 동시에 온도가 상승될 수 있다. 예를 들어, 진동자(31)는 전기 에너지의 일부를 운동 에너지로 변환하여 소정의 진동 속도로 진동할 수 있다. 진동자(31)는 전기 에너지의 나머지 일부를 열 에너지로 변환하여 온도가 상승될 수 있다. 진동자(31)는 전기 에너지를 운동 에너지 및 열 에너지로 변환할 수 있다. 열 에너지는 전기 에너지가 운동 에너지로 변환되지 못한 양에 대응하는 열 에너지 일 수 있다. 열 에너지는 마찰열(frictional heat), 저항열(Joule heating) 등일 수 있다.

예를 들어, 진동자(31)는 진동함으로써 에어로졸 생성 물질의 온도를 조절할 수 있다. 진동자(31)는 소정의 전압이 소정의 주파수로 공급됨으로써 진동하고, 진동에너지가 에어로졸 생성 물질에 전달됨으로써, 에어로졸 생성 물질의 온도를 조절할 수 있다.

에어로졸 생성 물질은 진동자(31)에 의해 진동됨으로써 에어로졸을 생성하기 위한 소정의 온도까지 온도가 상승될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질이 점도가 있는 액상 형태인 경우에 에어로졸을 생성하기 위해서는 에어로졸 생성 물질의 온도를 소정의 온도까지 상승시켜 에어로졸 생성 물질의 점도를 낮춰야 할 수 있다. 에어로졸 생성 물질의 점도가 낮아짐으로써 진동에 의한 무화 시간이 단축될 수 있고, 이로 인해 무화가 더욱 증가할 수 있다.

진동자(31)는 타겟 진동 속도로 진동할 수 있다. 타겟 진동 속도는 에어로졸 생성 장치(30)의 다양한 기능과 목적에 상응하도록 미리 설정된 진동 속도일 수 있다. 예를 들어, 타겟 진동 속도는 에어로졸을 생성하기 위한 온도로 진동자(31)의 온도가 상승하는 진동 속도이거나, 사용자가 원하는 무화량의 정도에 대응하는 진동 속도이거나, 진동자(31)를 예열하기 위한 온도로 진동자(31)의 온도가 상승되는 진동 속도일 수 있다.

피드백회로(33)는 피드백 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 진동자(31)의 동작 환경에 따라 변화하는 진동자(31)의 주파수 특성을 나타내는 전기 신호를 검출하고, 전기 신호를 기초로 피드백 신호를 출력할 수 있다. 제어부(35)는 출력된 피드백 신호를 이용하여 진동자(31)의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어할 수 있다.

진동자(31)의 주파수 특성은 변화할 수 있다. 진동자(31)는 진동 동작을 위해 전극 또는 전극판이 마주보도록 구성될 수 있고, 진동자(31)는 임피던스 모델 중 캐패시터로 표현될 수 있다. 진동자(31)는 캐패시턴스(Capacitance) 값을 가질 수 있다. 진동자(31)의 캐패시턴스 값은 진동자(31)의 온도가 상승함에 따라 변화할 수 있다. 예를 들어, 진동자(31)의 캐패시턴스 값은 진동자(31)를 통해 변환된 열 에너지에 대응하는 정도로 변화할 수 있다. 진동자(31)의 캐패시턴스 값은 진동자(31)의 온도가 상승함에 따라 증가할 수 있다.

진동자(31)의 변화하는 캐패시턴스 값은 진동자(31)의 주파수 특성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 진동자(31)의 온도가 상승함에 따라 캐패시턴스 값이 증가하는 경우 진동자(31)의 주파수 특성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 캐패시턴스 값이 변화하는 경우, 진동자(31)의 공진 주파수가 변화할 수 있다.

이상에서는 오로지 설명을 위해 진동자(31)가 캐패시터 값을 갖는 것으로 전제하여 설명했으나, 진동자(31)는 인덕턴스 값 및/또는 저항 값을 더 갖거나, 캐패시터, 인덕터, 저항의 다양한 조합으로 모델링될 수 있다.

피드백회로(33)는 진동자(31)가 진동함에 따라 변화하는 진동자(31)의 온도에 의존하여 변화하는 전기 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 피드백회로(33)는 진동자(31)가 진동함에 따라 변화하는 진동자(31)의 온도에 비례하여 변화하는 전기 신호를 검출할 수 있다. 진동자(31)는 진동함으로써 진동자(31) 자체의 온도가 변화할 수 있고, 온도가 변화함에 따라 진동자(31)의 임피던스가 변화할 수 있다. 진동자(31)의 임피던스가 변화함에 따라 진동자(31)에 전기적으로 연결된 피드백회로(33)는 변화하는 전압 및/또는 전류를 검출할 수 있다.

전기 신호는 진동자(31)의 온도 변화의 정도에 의존하여 변화할 수 있다. 예를 들어, 진동자(31)의 온도 변화 폭이 커질수록 전압 및/또는 전류의 변화 폭이 커질 수 있다.

피드백회로(33)는 다양한 하드웨어를 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 피드백회로(33)는 진동자(31)와 연결된 회로의 전압 및/또는 전류를 검출하는 전류 감지 증폭기를 이용하여 구현될 수 있다.

다만, 피드백에 활용될 수 있는 하드웨어는 전술한 전류 감지 증폭기에 제한되지 않는다. 예를 들어, 피드백에 활용될 수 있는 하드웨어는 온도 센서, 압력 센서, 습도 센서일 수 있다. 온도 센서는 변화하는 진동자(31)의 현재 온도를 검출하여 제어부(35)에 즉각적으로 피드백할 수 있다. 제어부(35)는 진동자(31)의 현재 온도를 이용하여 진동자(31)의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어할 수 있다.

제어부(35)는 진동자(31)의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어할 수 있다. 예를 들어, 타겟 진동 속도에 대응하는 동작 주파수로 진동하는 전압을 진동자(31)에 인가하여 진동자(31)의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어할 수 있다.

제어부(35)는 진동자(31)에 공급되는 전압의 주파수를 타겟 진동 속도에 대응하는 현재 시점의 현재 동작 주파수로 결정할 수 있다. 제어부(35)는 현재 동작 주파수의 전압이 진동자(31)에 공급되도록 제어할 수 있다.

진동자(31)의 주파수 특성은 현재 동작 주파수의 전압이 진동자(31)에 공급됨에 따라 변화할 수 있다. 예를 들어, 진동자(31)의 주파수 특성은 현재 동작 주파수의 전압이 진동자(31)에 공급되고, 진동자(31)의 온도가 상승됨으로써 변화할 수 있다. 진동자(31)의 주파수 특성이 변화하는 경우, 계속해서 현재 동작 주파수를 인가한다면, 진동자(31)는 타겟 진동 속도로 진동하지 못하고 진동 성능 또는 무화 성능이 저하될 수 있다.

제어부(35)는 결정된 피드백 동작 주파수에 기초하여 진동자(31)에 공급되는 전압의 주파수를 조절함으로써 진동자(31)의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어할 수 있다. 피드백 동작 주파수에 기초하여 진동자(31)에 공급되는 전압의 주파수를 조절함으로써 동작 환경의 변화에도 불구하고 진동자(31)의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 일정하게 유지할 수 있다.

예를 들어, 제어부(35)는 현재 동작 주파수를 피드백 동작 주파수로 변경할 수 있다. 제어부(35)는 피드백회로(33)로부터 피드백 신호를 획득하여 현재 동작 주파수를 피드백 동작 주파수로 변경할 수 있다. 제어부(35)는 진동자(31)에 공급되는 전압의 주파수를 타겟 진동 속도에 대응하는 현재 시점의 현재 동작 주파수에서 타겟 진동 속도에 대응하는 피드백 이후 시점의 피드백 동작 주파수로 변경함으로써 진동자의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어할 수 있다.

이상에서, 현재 동작 주파수는 현재 시점의 동작 주파수를 의미하고, 피드백 동작 주파수는 피드백이 반영된 이후 시점의 동작 주파수를 의미한다.

제어부(35)는 피드백 동작 주파수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(35)는 피드백회로(33)로부터 출력된 피드백 신호에 기초하여 진동자(31)를 타겟 진동 속도로 제어하기 위한 피드백 동작 주파수를 결정할 수 있다.

일 예에 따르면, 제어부(35)는 피드백 신호와 피드백 동작 주파수의 상관 관계에 기초하여 피드백 동작 주파수를 결정할 수 있다. 타겟 진동 속도는 v1이고 피드백 신호는 fs1, fs2, fs3, fs4 등이 존재하고, 피드백 동작 주파수는 f1, f2, f3, f4 등이 존재한다고 전제한다. 제어부(35)는 타겟 진동 속도 v1으로 진동자(31)의 진동을 제어하기 위해 피드백 신호와 피드백 동작 주파수의 상관 관계를 이용할 수 있다.

fs1은 f1, fs2는 f2, fs3은 f3, fs4는 f4에 각각 대응될 수 있다. 제어부(35)는 이러한 상관 관계를 이용하여, fs1의 피드백 신호가 획득된 경우 진동자(31)의 피드백 동작 주파수를 f1으로 결정하고, fs2의 피드백 신호가 획득된 경우 진동자(31)의 피드백 동작 주파수를 f2로 결정하고, fs3의 피드백 신호가 획득된 경우 진동자(31)의 피드백 동작 주파수를 f3으로 결정하고, fs4의 피드백 신호가 획득된 경우 진동자(31)의 피드백 동작 주파수를 f4로 결정할 수 있다.

피드백 신호와 피드백 동작 주파수의 상관 관계는 실험적, 경험적, 수학적으로 미리 측정되어 에어로졸 생성 장치(30)의 메모리에 저장되어 있을 수 있다. 피드백 신호와 피드백 동작 주파수의 상관 관계는 표, 수식, 매칭 테이블 등의 형태로 메모리에 저장되어 있을 수 있다. 제어부(35)는 메모리에 저장된 피드백 신호와 피드백 동작 주파수의 상관 관계를 참조하여 피드백 동작 주파수를 결정할 수 있다.

제어부(35)는 일정한 주파수의 클락 신호를 발생시킬 수 있다. 제어부(35)는 클락 신호를 기초로 에어로졸 생성 장치(30)가 다양한 제어 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(35)는 일정한 주파수의 클락 신호를 기초로 PWM 신호를 출력할 수 있다. 여기에서, 일정한 주파수는 80Mhz~160Mhz일 수 있다.

제어부(35)는 일정한 주파수의 클락 신호를 기초로 다양한 주파수의 PWM 신호를 출력할 수 있다. 다양한 주파수의 PWM 신호는 일정한 주파수의 크기에 따라 분해능이 서로 상이할 수 있다.

일정한 주파수의 크기가 커질수록 분해능이 향상될 수 있다. 예를 들어, 160Mhz의 클락 신호를 발생시키는 제어부(35)는 80Mhz의 클락 신호를 발생시키는 제어부(35)에 비해 더 조밀한 간격의 주파수 값들을 가지는 복수의 PWM 신호들을 출력할 수 있다. 더 조밀한 간격의 주파수 값들을 가짐으로써 에어로졸 생성 장치(30)는 주파수 분해능이 향상될 수 있다.

이상에서는 제어부(35)가 PWM 신호를 출력하는 것으로 설명하였으나, 에어로졸 생성 장치(30)는 PWM 신호를 출력하는 별도의 PWM 신호 출력 회로를 포함할 수 있다. 제어부(35)는 PWM 신호 출력 회로와 연결되어, PWM 신호 출력 회로가 PWM 신호를 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, PWM 신호 출력 회로는 디지털 함수 발생기(Digital Function Generator)일 수 있고, 디지털 함수 발생기는 주파수 값들의 간격이 0.02~0.06hz인 복수의 PWM 신호들을 출력할 수 있다.

다만, 에어로졸 생성 장치(30)가 PWM 신호를 출력하는 방법은 이상에서 설명한 방법에 제한되지 않는다. 예를 들어, PWM 신호는 제어부(35)로부터 출력되거나, 별도의 PWM 신호 출력 회로로부터 출력되거나, 제어부(35)와 PWM 신호 출력 회로로부터 동시에 출력되거나, 상황에 따라 제어부(35)와 PWM 신호 출력 회로로부터 선택적으로 출력될 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 주파수 특성을 설명하기 위한 예시적인 그래프이다. 도 4를 참조하면, 제1 그래프(41)는 현재 시점의 주파수 특성을 나타내고, 제2 그래프(43)는 피드백이 반영된 시점의 주파수 특성을 나타낸다.

제1 그래프(41)를 참조하면, 제어부(35)는 v1의 진동 속도로 진동자(31)를 진동시키기 위해, 현재 시점에서 f1을 동작 주파수로 진동자(31)에 제공할 수 있다. 예를 들어, v1은 진동자(31)의 최대 진동 속도일 수 있다. 최대 진동 속도는 에어로졸의 생성을 위한 진동 속도일 수 있다. f1은 진동자(31)의 진동 속도를 최대로 하는 주파수일 수 있다. 예를 들어, f1은 공진 주파수일 수 있다.

진동자(31)가 진동함에 따라 진동자(31)의 주파수 특성은 제2 그래프(43)처럼 변화할 수 있다. 이 때, 지속적으로 f1의 동작 주파수를 진동자(31)에 제공하면 진동 속도는 v1'으로 저하될 수 있다. 제어부(35)는 v1의 진동 속도로 진동자(31)를 진동시키기 위해, 피드백회로(33)로부터 피드백 신호를 수신하여 f1'의 동작 주파수를 진동자(31)에 제공하여 진동 속도를 v1으로 유지시킬 수 있다.

제1 그래프(41)를 참조하면, 제어부(35)는 v0의 진동 속도로 진동자(31)를 진동시키기 위해, 현재 시점에서 f0를 동작 주파수로 진동자(31)에 제공할 수 있다. 예를 들어, v0는 진동자(31)를 예열시키기 위한 진동 속도일 수 있다.

진동자(31)가 진동함에 따라 진동자(31)의 주파수 특성은 제2 그래프(43)처럼 변화할 수 있다. 이 때, 지속적으로 f0의 동작 주파수를 진동자(31)에 제공하면 진동 속도는 v0'으로 저하될 수 있다. 제어부(35)는 v0의 진동 속도로 진동자(31)를 진동시키기 위해, 피드백회로(33)로부터 피드백 신호를 수신하여 f0'의 동작 주파수를 진동자(31)에 제공하여 진동 속도를 v0로 유지시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제어부(35)는 타겟 진동 속도가 에어로졸의 생성을 위한 진동 속도인 경우 피드백을 반영하고, 타겟 진동 속도가 에어로졸 생성 물질의 예열을 위한 진동 속도인 경우 피드백을 반영하지 않을 수 있다.

예를 들어, 타겟 진동 속도가 에어로졸의 생성을 위한 진동 속도인 경우 피드백회로(33)에 동작 전압을 제공하여 피드백 신호를 출력하고, 타겟 진동 속도가 에어로졸 생성 물질의 예열을 위한 진동 속도인 경우 피드백회로(33)에 동작 전압의 제공을 중단할 수 있다.

에어로졸 생성 물질의 예열을 위한 진동 속도 v0의 경우에 에어로졸의 생성을 위한 진동 속도 v1에 비해 진동자(31)의 온도 변화가 적을 수 있고, 예열 중에는 사용자가 에어로졸을 흡입하지 않을 수 있다. 제어부(35)는 목표로 하는 타겟 진동 속도가 에어로졸의 생성을 위한 진동 속도인 경우에만 지속적으로 피드백을 반영하여 타겟 진동 속도를 유지함으로써 에어로졸 생성 장치(30)의 전력을 효율적으로 운용할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 피드백회로의 연결을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참고하면, 에어로졸 생성 장치(30)는 배터리(51), 컨버터(53), 트랜지스터(55)를 더 포함할 수 있다. 도 5의 배터리(51)는 도 1의 배터리(11000)에 대응될 수 있다.

컨버터(53)는 배터리(51)로부터 제공된 전압을 진동자(31)에 공급되는 공급 전압으로 DC/DC 변환(직류/직류 변환)하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 배터리(51)전압이 3.6~4.2V인 경우, 컨버터(53)는 제어부(35)로부터 제공된 컨버터 제어신호에 의해 20~40V의 전압을 진동자(31)에 공급할 수 있다

컨버터(53)는 제어부(35)에서 생성된 컨버터 제어신호에 따라 진동자(31)에 공급되는 공급 전압을 조절할 수 있다. 컨버터(53)에서 출력된 공급 전압은 트랜지스터(55)를 통해 진동자(31)에 공급될 수 있다.

진동자(31)에 공급되는 전압이 증가할수록 에어로졸 생성 물질 및/또는 진동자(31)의 온도가 증가할 수 있다. 예를 들어, 진동자(31)에 공급되는 전압이 더 증가할수록 진폭이 더 증가함으로써 온도가 증가할 수 있다.

트랜지스터(55)는 컨버터(53)로부터 제공된 공급 전압을 다시 진동자(31)에 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터(55)는 제어부(35)에서 출력되는 PWM(pulse width modulation) 신호의 주파수에 따라서 온오프(ON-OFF) 동작을 수행하여 공급 전압을 진동자(31)에 PWM 신호의 주파수로 인가할 수 있다. 트랜지스터(55)는 특정 주파수의 PWM 신호 및 공급 전압을 인가받고, 진동자(31)에 PWM 신호의 특정 주파수로 공급 전압을 제공할 수 있다.

트랜지스터(55)는 전계 효과 트랜지스터(FET:Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), 전력 MOSFET을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

피드백회로(33)는 컨버터(53)와 트랜지스터(55) 사이의 전기 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 피드백회로(33)는 컨버터(53)와 트랜지스터(55) 사이에 연결되어 컨버터(53)로부터 트랜지스터(55)로 공급되는 전압 및/또는 전류를 검출할 수 있다. 예를 들어, 진동자(31)의 임피던스가 변화하면 진동자(31)에 전기적으로 연결된 트랜지스터(55)를 통해 전압 및/또는 전류가 제공되므로, 컨버터(53)로부터 트랜지스터(55) 사이의 전압 및/또는 전류는 변화할 수 있다. 피드백회로(33)는 변화하는 컨버터(53)와 트랜지스터(55) 사이의 전압 및/또는 전류를 검출하여 피드백 신호를 출력할 수 있다.

피드백회로(33)는 제1 연결단자(331) 및 제2 연결단자(333)를 포함할 수 있다. 피드백회로(33)는 제1 연결단자(331) 및 제2 연결단자(333)의 전압의 차이 및/또는 제1 연결단자(331)로부터 제2 연결단자(333)로 흐르는 전류를 검출할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 피드백회로의 회로도이다. 도 6을 참조하면, 피드백회로(33)는 검출기(63), 증폭기(65)를 포함할 수 있다.

검출기(63)는 제1 연결단자(331) 및 제2 연결단자(333)의 전압의 차이에 비례하는 전압을 출력함으로써 전기 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제1 연결 단자(331)에는 컨버터(53)로부터 출력된 공급 전압이 일정하게 인가되고, 제2 연결 단자(333)에는 진동자(31)의 임피던스 변화에 따라 변화하는 전압이 인가될 수 있다. 검출기(63)는 제1 연결단자(331)의 일정한 공급 전압과 제2 연결 단자(333)의 변화하는 전압의 차이에 비례하는 전압 및/또는 전류를 출력할 수 있다. 전압의 차이에 비례하는 전압 및/또는 전류는 피드백회로(33)가 출력하는 피드백 신호일 수 있다.

전압의 차이에 비례하는 전압 및/또는 전류는 별도의 처리가 수행되어 피드백 신호로 출력될 수있다. 예를 들어, 증폭기(65)는 전압의 차이에 비례하는 전압 및/또는 전류를 증폭하여 피드백 신호를 출력할 수 있다. 제어부(35)는 피드백회로(33)로부터 증폭된 전압 및/또는 전류를 획득하여 피드백 동작 주파수를 결정할 수 있다. 피드백회로(33)로부터 증폭된 전압 및/또는 전류를 획득함으로써, 제어부(35)는 더 정확하게 피드백 동작 주파수를 결정할 수 있다.

에어로졸 생성 장치(30)는 저항(61)을 포함할 수 있다. 저항(61)은 컨버터와 트랜지스터 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 저항(61)은 컨버터(53)와 연결된 제1 연결단자(331) 및 트랜지스터(55)와 연결된 제2 연결단자(333) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 저항(61)은 제1 연결단자(331) 및 제2 연결단자(333) 사이에 직렬로 연결되어 전압강하를 유도할 수 있고, 컨버터(53)로부터 트랜지스터(55)로 전류가 흐르도록 할 수 있다.

피드백회로(33)는 저항(61)과 병렬로 연결됨으로써 전기 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 검출기(63)는 저항(61)과 병렬로 연결됨으로써 저항(61)의 양단의 전압 차이를 검출할 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 동작 방법의 흐름도이다. 도 7을 참고하면, 에어로졸 생성 장치의 동작 방법은 앞서 설명된 에어로졸 생성 장치(예를 들어, 도 1의 10000, 도 3의 30)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 할지라도, 앞서 도면들에서 설명된 내용들은 도 7의 방법에도 적용될 수 있다.

단계 710에서, 피드백회로(도 3의 33)는 진동자(도 3의 31)의 동작 환경에 따라 변화하는 진동자(31)의 주파수 특성을 나타내는 전기 신호를 검출할 수 있다.

단계 720에서, 피드백회로(33)는 검출된 전기 신호를 기초로 피드백 신호를 출력할 수 있다.

단계 730에서, 제어부(35)는 출력된 피드백 신호에 기초하여 진동자(31)를 타겟 진동 속도로 제어하기 위한 피드백 동작 주파수를 결정할 수 있다.

단계 740에서, 제어부(35)는 결정된 피드백 동작 주파수에 기초하여 진동자(31)에 공급되는 전압의 주파수를 조절함으로써 진동자(31)의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어할 수 있다.

한편, 상술한 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 비일시적인(non-transitory) 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 실시예들에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.

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

Claims (11)

1. 진동함으로써 에어로졸 생성 물질로부터 에어로졸을 생성하는 진동자;
   상기 진동자의 진동 속도를 타겟 진동 속도로 제어하는 제어부; 및
   상기 진동자의 동작 환경에 따라 변화하는 상기 진동자의 주파수 특성을 나타내는 전기 신호를 검출하고, 상기 전기 신호를 기초로 피드백 신호를 출력하는 피드백회로를 포함하고,
   상기 제어부는
   상기 피드백회로로부터 출력된 상기 피드백 신호에 기초하여 상기 진동자를 상기 타겟 진동 속도로 제어하기 위한 피드백 동작 주파수를 결정하고, 상기 결정된 피드백 동작 주파수에 기초하여 상기 진동자에 공급되는 전압의 주파수를 조절함으로써 상기 진동자의 진동 속도를 상기 타겟 진동 속도로 제어하는, 에어로졸 생성 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 진동자에 공급되는 전압의 주파수를 상기 타겟 진동 속도에 대응하는 현재 시점의 현재 동작 주파수에서 상기 타겟 진동 속도에 대응하는 피드백 이후 시점의 상기 피드백 동작 주파수로 변경함으로써 상기 진동자의 진동 속도를 상기 타겟 진동 속도로 제어하는, 에어로졸 생성 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 피드백회로는
   상기 진동자가 진동함에 따라 변화하는 진동자의 온도에 의존하여 변화하는 상기 전기 신호를 검출하는, 에어로졸 생성 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어로졸 생성 장치는
   상기 진동자에 전력을 공급하는 배터리;
   상기 배터리로부터 제공된 전압을 상기 진동자에 공급되는 공급 전압으로 변환하는 컨버터;
   상기 제어부에서 출력되는 PWM 신호의 주파수에 따라서 온오프(ON-OFF) 동작을 수행하여 상기 공급 전압을 상기 진동자에 상기 PWM 신호의 주파수로 인가하는 트랜지스터;를 더 포함하고,
   상기 피드백회로는
   상기 컨버터와 상기 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 컨버터로부터 상기 트랜지스터로 공급되는 전압 또는 전류를 검출하는, 에어로졸 생성 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 피드백회로는
   상기 컨버터에 전기적으로 연결되는 제1 연결단자 및 상기 트랜지스터에 전기적으로 연결되는 제2 연결단자를 포함하고, 상기 제1 연결단자 및 상기 제2 연결단자의 전압의 차이에 비례하는 전압을 출력함으로써 상기 전기 신호를 검출하는, 에어로졸 생성 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 피드백회로는
   상기 전압의 차이에 비례하는 전압을 증폭하여 피드백 신호를 출력하고,
   상기 제어부는
   상기 피드백회로로부터 상기 증폭된 전압을 획득하여 상기 피드백 동작 주파수를 결정하는, 에어로졸 생성 장치.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 에어로졸 생성 장치는 상기 컨버터와 상기 트랜지스터 사이에 직렬로 연결되는 저항을 더 포함하고,
   상기 피드백회로는 상기 저항과 병렬로 연결됨으로써 상기 전기 신호를 검출하는, 에어로졸 생성 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 타겟 진동 속도가 상기 에어로졸의 생성을 위한 제1 진동 속도인 경우, 상기 피드백회로에 동작 전압을 제공하여 피드백 신호를 출력하고,
   상기 타겟 진동 속도가 상기 에어로졸 생성 물질의 예열을 위한 제2 진동 속도인 경우, 상기 피드백회로에 동작 전압의 제공을 중단하는, 에어로졸 생성 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 피드백 신호와 상기 피드백 동작 주파수의 상관 관계에 기초하여 상기 피드백 동작 주파수를 결정하는, 에어로졸 생성 장치.
10. 피드백회로에서 진동자의 동작 환경에 따라 변화하는 상기 진동자의 주파수 특성을 나타내는 전기 신호를 검출하는 단계;
    상기 전기 신호를 기초로 피드백 신호를 출력하는 단계;
    상기 출력된 피드백 신호에 기초하여 상기 진동자를 타겟 진동 속도로 제어하기 위한 피드백 동작 주파수를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 피드백 동작 주파수에 기초하여 상기 진동자에 공급되는 전압의 주파수를 조절함으로써 상기 진동자의 진동 속도를 상기 타겟 진동 속도로 제어하는 단계를 포함하는, 에어로졸 생성 장치의 동작 방법.
11. 제 10 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 비일시적인(non-transitory) 기록매체.
    

Images