KR20210128559A - 수소 생성 장치 - Google Patents

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Abstract

수소 생성 장치는 전해질 용액을 포함하는 액상 조성물을 무화시키는 무화기, 및 액상 조성물을 전기 분해시키는 전기 분해기를 포함한다. 무화기는 진동을 발생시키는 진동자를 이용하여 액상 조성물을 무화시킴으로써 에어로졸을 생성하고, 전기 분해기는 전류를 발생시키는 전극을 이용하여 액상 조성물을 전기 분해시킴으로써 수소를 생성한다.

Description

수소 생성 장치{Hydrogen generating device}
실시예들은 수소 생성 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전해질 용액을 포함하는 액상 조성물을 이용하여 에어로졸을 및 수소를 생성하는 무화기 및 전기 분해기를 포함하는 수소 생성 장치에 관한 것이다.
전해질 용액이 전기 분해될 경우, 수소 및 산소가 생성될 수 있다. 생성된 수소는 사용자에 의하여 흡입될 수 있다. 흡입된 수소는 사용자의 신체에 축적된 유해 활성 산소를 제거할 수 있어 사용자의 피로 회복, 불안증 해소, 및 숙면 등에 도움을 줄 수 있다.
또한, 액상 조성물에 초음파 진동을 제공함으로써 에어로졸을 생성하고 이를 흡입하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이때 생성된 에어로졸에는 사용자에게 끽연감을 제공할 수 있는 물질들이 포함될 수 있다. 에어로졸은 사용자에게 다양한 풍미를 제공할 수 있다.
실시예들은 에어로졸을 생성하는 무화기 및 수소를 생성하는 전기 분해기를 포함하는 수소 생성 장치를 제공한다. 사용자는 실시예들을 통하여 수소 및 에어로졸 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 생성할 수 있으며, 필요에 따라 수소 및 에어로졸 중 적어도 어느 하나를 흡입할 수 있다.
실시예들은 전해질 용액을 포함하는 액상 조성물을 통하여 에어로졸을 생성하는 무화기 및 수소를 생성하는 전기 분해기를 포함하는 수소 생성 장치를 제공한다.
본 실시예들이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
실시예들에 관한 수소 생성 장치는 전해질 용액을 포함하는 액상 조성물을 무화시키는 무화기; 및 상기 액상 조성물을 전기 분해시키는 전기 분해기;를 포함하되, 상기 무화기는 진동을 발생시키는 진동자에 의하여 상기 액상 조성물을 무화시킴으로써 에어로졸을 생성하고, 상기 전기 분해기는 전류를 발생시키는 전극을 이용하여 상기 액상 조성물을 전기 분해시킴으로써 수소를 생성한다.
상기 액상 조성물은 니코틴, 프로필렌글리콜, 및 글리세린 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 무화기 및 상기 전기 분해기를 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 무화기 및 상기 전기 분해기 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 작동시킬 수 있다.
상기 무화기 및 상기 전기 분해기는 상기 액상 조성물과 각각 접촉하도록 배치될 수 있다.
상기 액상 조성물을 흡수하는 펠트(flet)를 더 포함하되, 상기 무화기 및 상기 전기 분해기는 상기 펠트를 통하여 상기 액상 조성물과 접촉할 수 있다.
상기 무화기는 상기 전기 분해기의 외주 방향에 배치되며, 상기 무화기와 상기 전기 분해기 사이에는 압전 디스크가 형성될 수 있다.
상기 전기 분해기는 상기 액상 조성물과 접촉하도록 상기 무화기의 일 측에 배치되고, 상기 무화기는 상기 전기 분해기를 통하여 상기 액상 조성물에 진동을 제공할 수 있다.
상기 전기 분해기는 다공성의 메쉬(mesh) 형상의 전극을 포함하고, 상기 액상 조성물은 상기 메쉬 형상의 전극에 보유될 수 있다.
상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되며, 상기 수소 생성 장치의 작동 정보를 사용자에게 전달하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
상기 출력부는 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 시각적 출력을 통하여 상기 무화기 및 상기 전기 분해기 중 적어도 하나의 작동 정보를 사용자에게 전달할 수 있다.
상기 에어로졸 및 상기 수소 중 적어도 하나가 통과하는 기류 채널을 더 포함하되, 상기 기류 채널은 상기 무화기 및 상기 전기 분해기로부터 상기 수소 생성 장치의 일 단부인 마우스피스까지 연장될 수 있다.
상기 기류 채널에는 상기 에어로졸의 향미를 변경시킬 수 있는 향미 요소가 배치될 수 있다.
상기 향미 요소는 담배를 포함할 수 있다.
상기 기류 채널에는 역류를 방지하는 역류 방지 수단이 형성될 수 있다.
상기 액상 조성물은 상기 수소 생성 장치에 삽입 가능한 궐련의 일 단부에 함유될 수 있다.
실시예들에 관한 수소 생성 장치는 에어로졸을 생성하는 무화기 및 수소를 생성하는 전기 분해기를 포함한다. 무화기 및 전기 분해기는 선택적으로 작동될 수 있다. 사용자는 무화기 및 전기 분해기를 모두 포함하는 수소 생성 장치를 통하여 수소 및 에어로졸 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 생성하여 흡입할 수 있다.
사용자는 수소를 통하여 신체에 축적된 유해 활성 산소의 제거, 피로 회복, 불안증 해소, 및 숙면 등의 효과를 획득할 수 있으며, 에어로졸을 통하여 끽연감 및 다양한 풍미를 획득할 수 있다. 사용자는 필요에 따라 수소 및 에어로졸을 동시에 또는 수소 및 에어로졸 중 어느 하나를 흡입할 수 있다.
도 1은 일 실시에에 관한 수소 생성 장치의 단면도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 수소 생성 장치의 일 부분의 일 예시적 분해 사시도이다.
도 2b는 도 1에 도시된 수소 생성 장치의 일 부분의 다른 예시적 분해 사시도이다.
도 3은 다른 실시에에 관한 수소 생성 장치의 단면도이다.
도 4는 또 다른 실시에에 관한 수소 생성 장치의 단면도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 관한 수소 생성 장치의 단면도이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 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 실시예들의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 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.
명세서 전체에서 '실시예'는 본 명세서에서 발명을 용이하게 설명하기 위한 임의의 구분으로서, 실시예 각각이 서로 배타적일 필요는 없다. 예를 들어, 일 실시예에 개시된 구성들은 다른 실시예에 적용 및 구현될 수 있으며, 본 명세서의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 한도에서 변경되어 적용 및 구현될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 실시예들을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
명세서 전체에서 구성 요소의“길이 방향”은 구성 요소가 구성 요소의 일 방향 축을 따라 연장하는 방향일 수 있으며, 이때 구성 요소의 일 방향 축은 일 방향 축을 가로지르는 타 방향 축보다 구성 요소가 더 길게 연장하는 방향을 의미할 수 있다.
도 1은 일 실시에에 관한 수소 생성 장치(100)의 단면도이다.
일 실시예에 관한 수소 생성 장치(100)는 액상 조성물(5)을 저장하는 액상 저장조(105)를 포함할 수 있다. 액상 저장조(105)에 저장된 액상 조성물(5)은 물과 전해질 용액을 포함할 수 있다. 전해질 용액은 전기 분해에 사용될 수 있다. 음극과 양극을 이용해 전기 분해를 실시될 때, 음극 쪽의 전해질 용액을 음극액, 양극쪽을 양극액이라고 한다.　전해질 용액은 음극액 및 양극액을 모두 포함할 수있다.
전해질 용액의 조성·온도·수소 이온　농도, 불순물의 유무와 양 등에 전기 분해의 효율이 영향을 받을 수 있다. 이에, 전기 분해에 적합한 전해질 용액이 제공될 필요가 있다. 전해질 용액으로는　염화 암모늄　용액이나 묽은　황산이 사용될 수 있으나, 전해질 용액의 종류는 이에 제한되지 않고 필요에 따라 변경될 수 있다.
액상 조성물(5)은 니코틴, 프로필렌글리콜(PG), 및 글리세린(Gl) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 니코틴은 담뱃잎을 성형하거나, 재구성함으로써 획득되는 담배 물질에 포함되는 니코틴일 수 있다. 또한, 니코틴은 자연적으로 발생하는 니코틴 또는 합성 니코틴일 수 있다. 예를 들어, 니코틴은 프리 베이스 니코틴(free base nicotine), 니코틴 염(nicotine salt) 또는 이들의 조합 중 하나를 포함할 수 있다.
액상 조성물(5)에는 니코틴 또는 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 조성물(5)의 총 용액 중량에 대한 임의의 적절한 중량의 농도를 가질 수 있다.
니코틴 염의 형성을 위한 산은 혈중 니코틴 흡수 속도, 수소 생성 장치(100)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 산들의 혼합이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
액상 조성물(5)에 포함된 프로필렌글리콜 및 글리세린은 에어로졸 형성제로서, 프로필렌글리콜 및 글리세린이 무화될 경우 에어로졸이 생성될 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물(5)은 니코틴이 첨가된 임의의 중량비의 글리세린 및 프로필렌 글리콜 용액을 포함할 수 있다.
액상 조성물(5)은 또한 예를 들어, 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 및 비타민 혼합물의 어느 하나의 성분이나, 이들 성분의 혼합물을 더 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.
일 실시예에 관한 수소 생성 장치(100)는 액상 조성물(5)을 무화시키는 무화기(110)를 포함할 수 있다. 무화기(110)는 진동을 발생시키는 진동자를 포함할 수 있다. 무화기(110)는 진동자를 이용하여 액상 조성물(5)을 무화시킬 수 있으며, 액상 조성물(5)이 무화되면 에어로졸이 생성될 수 있다.
무화기(110)의 진동자는 짧은 주기의 진동을 발생시킬 수 있다. 진동자로부터 생성된 진동은 초음파 진동일 수 있으며, 초음파 진동의 주파수는 예를 들어 1.7 MHz 내지 3.0 MHz의일 수 있다. 진동자로부터 생성된 짧은 주기의 진동이 액상 조성물(5)이 제공될 경우, 액상 조성물(5)은 작은 입자로 분해되어 에어로졸로 무화될 수 있다.
일 실시예에 관한 수소 생성 장치(100)는 액상 조성물(5)을 전기 분해시키는 전기 분해기(120)를 포함할 수 있다. 전기 분해기(120)는 양극 및 음극을 포함하는 전극을 포함할 수 있다. 전극은 예를 들어 티타늄과 백금의 결합체 또는 탄소 나노 튜브로 형성될 수 있다. 전기 분해기(120)는 전극을 이용하여 액상 조성물(5)을 전기 분해시킬 수 있으며, 액상 조성물(5)이 전기 분해되면 수소 및 산소가 생성될 수 있다.
양극 및 음극에는 각각의 전극에 대응되는 전류가 통전할 수 있다. 액상 조성물(5)의 물은 전기 분해되어, 기체 상태의 산소 및 수소가 발생될 수 있다. 양극 및 음극은 서로 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시예에 관한 수소 생성 장치(100)는 기류 채널(106)을 포함할 수 있다. 기류 채널(106)은 생성된 에어로졸 및 수소 중 적어도 하나가 수소 생성기로부터 배출되는 통로일 수 있다. 에어로졸 및 수소 중 적어도 하나는 기류 채널(106)을 통하여 수소 생성기의 외부로 유동할 수 있다. 기류 채널(106)은 무화기(110) 및 전기 분해기(120)로부터 수소 생성 장치(100)의 일 단부인 마우스피스까지 연장될 수 있다.
기류 채널(106)을 통하여 수소 생성기의 외부로 유동한 에어로졸 및 수소 중 적어도 하나는 사용자의 구부를 통하여 사용자에게 흡입될 수 있다. 도 1에서 기류 채널(106)은 액상 저장조(105) 내부에 일 경로로 형성되어 있으나, 기류 채널(106)의 배치, 형상, 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다.
일 실시예에 관한 수소 생성 장치(100)는 배터리(140) 및 컨트롤러(130)를 포함할 수 있다.
배터리(140)는 수소 생성 장치(100)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리(140)는 무화기(110) 및 전기 분해기(120)에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(140)는 수소 생성 장치(100) 내에 구비된 다른 하드웨어 구성들의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(140)는 충전이 가능한 배터리(140)거나 일회용 배터리(140)일 수 있다. 예를 들어, 배터리(140)는 리튬폴리머(LiPoly) 배터리(140)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
컨트롤러(130)는 수소 생성 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 하드웨어이다. 컨트롤러(130)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.
컨트롤러(130)는 무화기(110) 및 전기 분해기(120) 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 작동시킬 수 있다. 예를 들어 컨트롤러(130)는 무화기(110) 및 전기 분해기(120) 모두를 작동시켜 수소 생성 장치(100)가 에어로졸 및 수소를 모두 생성하도록 할 수 있다. 또한, 컨트롤러(130)는 무화기(110) 및 전기 분해기(120) 중 무화기(110)를 작동시켜 수소 생성 장치(100)가 에어로졸을 생성하도록 할 수 있다. 또한, 컨트롤러(130)는 무화기(110) 및 전기 분해기(120) 중 전기 분해기(120)를 작동시켜 수소 생성 장치(100)가 수소를 생성하도록 할 수 있다.
컨트롤러(130)에 의한 무화기(110) 및 전기 분해기(120) 중 적어도 어느 하나의 작동은 사용자에 의하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 수소 생성 장치(100)는 사용자의 제어를 수신할 수 있는 제어 수신부(미도시)를 포함할 수 있다. 사용자는 필요에 따라 제어 수신부를 통하여 수소 생성 장치(100)를 제어할 수 있다. 수소 생성 장치(100)가 사용자의 제어를 제어 수신부를 통하여 수신할 경우, 컨트롤러(130)는 사용자의 제어에 대응되도록 무화기(110) 및 전기 분해기(120) 중 적어도 어느 하나가 작동되도록 할 수 있다.
즉, 수소 생성 장치(100)는 필요에 따라 수소와 에어로졸 모두를 생성하거나, 에어로졸의 생성 없이 수소를 생성하거나, 수소의 생성 없이 에어로졸을 생성할 수 있다. 수소 생성 장치(100)가 수소의 생성 없이 에어로졸을 생성할 경우, 수소 생성 장치(100)는 에어로졸 생성 장치로서 기능할 수 있다.
도 2a는 도 1에 도시된 수소 생성 장치(100)의 일 부분의 일 예시적 분해 사시도이다.
수소 생성 장치(100)의 무화기(110) 및 전기 분해기(120)는 액상 조성물(5)과 각각 접촉하도록 배치될 수 있다. 무화기(110)와 전기 분해기(120)는 독립적으로 액상 조성물(5)과 직접 접촉할 수 있다. 즉, 무화기(110)가 액상 조성물(5)을 무화시켜 에어로졸을 생성하는 과정 및 전기 분해기(120)가 액상 조성물(5)을 전기 분해시켜 수소를 생성하는 과정은 서로 독립적일 수 있다.
수소 생성 장치(100)는 액상 조성물(5)을 흡수하는 펠트(felt; 125)를 더 포함할 수 있다. 펠트(125)는 액상 조성물(5)과 접촉하여 액상 조성물(5)을 소정 시간 보유할 수 있다. 즉, 펠트(125)는 액상 조성물(5)을 전달하는 전달 수단일 수 있다. 펠트(125)는 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
액상 저장조(105)에 저장된 액상 조성물(5)은 액상 저장조(105)로부터 배출될 수 있다. 이때, 펠트(125)는 액상 조성물(5)을 소정 시간 보유할 수 있다. 무화기(110) 및 전기 분해기(120)는 펠트(125)와 접촉하도록 배치될 수 있으며, 펠트(125)에 소정 시간 보유된 액상 조성물(5)이 무화기(110) 및 전기 분해기(120)와 접촉할 수 있다.
펠트(125)에 보유되어 무화기(110)와 접촉한 액상 조성물(5)은 무화기(110)로부터 무화되어 에어로졸이 생성될 수 있다. 또한, 펠트(125)에 보유되어 전기 분해기(120)와 접촉한 액상 조성물(5)은 전기 분해기(120)로부터 전기 분해되어 수소가 생성될 수 있다. 생성된 에어로졸 및 수소는 서로 혼합되어 기류 채널(106)을 통하여 수소 생성 장치(100) 외부로 배출될 수 있다.
도 2a에는 기류 채널(106)이 1 개로 형성되어 있으나, 기류 채널(106)은 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 기류 채널(106)은 무화기(110)로부터 마우스피스로 향하는 제 1 기류 채널(106) 및 전기 분해기(120)로부터 마우스피스로 향하는 제 2 기류 채널(106)을 포함할 수 있다. 이때, 제 1 기류 채널(106) 및 제 2 기류 채널(106)은 마우스피스 부분에서 서로 결합될 수 있다. 제 1 기류 채널(106)을 유동하는 에어로졸 및 제 2 기류 채널(106)을 유동하는 수소가 마우스피스 부분에서 서로 혼합되어 수소 생성 장치(100)의 외부로 배출될 수 있다. 사용자는 혼합된 에어로졸 및 수소를 동시에 흡입할 수 있다.
무화기(110) 및 전기 분해기(120)는 액상 저장조(105)의 일 면의 형상 및 크기에 대응되는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 액상 저장조(105)의 일 면은 액상 저장조(105)의 외부 면들 중 무화기(110) 및 전기 분해기(120)를 바라보는 액상 저장조(105)의 면일 수 있다.
무화기(110) 및 전기 분해기(120)는 펠트(125)의 형상 및 크기에 대응되는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 펠트(125)는 액상 저장조(105)로부터 배출된 액상 조성물(5)을 보유할 수 있으며, 무화기(110) 및 전기 분해기(120)는 각각 펠트(125)에 접촉하여 액상 조성물(5)과 접촉할 수 있다.
무화기(110) 및 전기 분해기(120)는 수소 생성 장치(100)의 길이 방향 중심축을 중심축으로 하여 배치될 수 있다. 무화기(110)는 수소 생성 장치(100)의 길이 방향 중심축으로부터 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 전기 분해기(120)는 수소 생성 장치(100)의 길이 방향 중심축을 통과하도록 배치될 수 있다. 즉, 전기 분해기(120)는 무화기(110)의 내측에 배치될 수 있으며, 무화기(110)는 전기 분해기(120)의 외주 방향에 배치될 수 있다.
무화기(110)와 전기 분해기(120) 사이에는 압전 디스크(115)가 형성될 수 있다. 압전 디스크(115)는 세라믹 판으로 구성될 수 있다. 압전 디스크(115)의 외주는 전계에 따라 수축과 팽창을 하지 않는 무화기(110)와 접촉할 수 있으며, 압전 디스크(115)의 내주는 전기 분해기(120)와 접촉할 수 있다. 이때 압전 디스크(115)의 내주 중 일부는 양극과 접촉할 수 있으며, 압전 디스크(115)의 내주 중 다른 일부는 음극과 접촉할 수 있다.
도 2b는 도 1에 도시된 수소 생성 장치(100)의 일 부분의 다른 예시적 분해 사시도이다.
수소 생성 장치(100)의 전기 분해기(120)는 액상 조성물(5)과 접촉하도록 무화기(110)의 일 측에 배치될 수 있다. 즉, 액상 저장조(105), 전기 분해기(120) 및 무화기(110)는 서로 나란하게 배치될 수 있으며, 전기 분해기(120)는 액상 저장조(105)와 무화기(110) 사이에 배치될 수 있다.
무화기(110)는 전기 분해기(120)를 통하여 액상 조성물(5)에 진동을 제공할 수 있다. 무화기(110)의 진동자는 짧은 주기의 진동을 발생시킬 수 있다. 짧은 주기의 진동은 무화기(110)로부터 생성되어 전기 분해기(120)를 통하여 액상 조성물(5)에 제공될 수 있다.
예를 들어, 진동자로부터 생성된 진동이 초음파 진동일 때, 초음파 진동은 진동자로부터 전기 분해기(120)에 제공되어 전기 분해기(120)가 진동하도록 할 수 있다. 진동자에 의해 진동되는 전기 분해기(120)는 액상 조성물(5)에 진동을 제공하여 액상 조성물(5)을 에어로졸로 무화시킬 수 있다.
전기 분해기(120)는 진동을 제공함과 동시에 또는 진동의 제공과는 별도로 전극을 통하여 액상 조성물(5)에 전류를 제공할 수 있다. 액상 조성물(5)은 전기 분해기(120)에 의하여 전기 분해되어 수소가 생성될 수 있다.
전기 분해기(120)는 다공성의 메쉬(mesh) 형상의 전극을 포함할 수 있다. 액상 저장조(105)로부터 배출된 액상 조성물(5)은 메쉬 형상의 전극에 보유될 수 있다. 즉, 메쉬 형상의 전극은 다공성인 성질을 구비함으로써 액상 조성물(5)을 소정 시간 보유할 수 있다. 메쉬 형상의 전극에 보유된 액상 조성물(5)은 전기 분해기(120)에 의해 전기 분해되어 수소가 생성될 수 있다.
도 3은 다른 실시에에 관한 수소 생성 장치(100)의 단면도이다. 도 3에 도시된 다른 실시예에 관한 수소 생성 장치(100)는 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 개시된 구성들을 포함할 수 있으며, 이하에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 의미할 수 잇다.
다른 실시예에 관한 수소 생성 장치(100)는 출력부(150)를 더 포함할 수 있다. 출력부(150)는 컨트롤러(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 수소 생성 장치(100)의 작동 정보는 출력부(150)를 통하여 사용자에게 전달될 수 있다.
출력부(150)는 무화기(110) 및 전기 분해기(120) 중 적어도 하나의 작동 정보를 사용자에게 전달할 수 있다. 예를 들어, 출력부(150)는 수소 생성 장치(100)의 무화기(110) 및 전기 분해기(120)가 동시 작동할 때 무화기(110) 및 전기 분해기(120)의 동시 작동 정보를 전달하는 제 1 시그널을 출력할 수 있다. 또한, 출력부(150)는 전기 분해기(120)의 작동 없이 무화기(110)가 작동할 때 무화기(110)만의 작동 정보를 전달하는 제 2 시그널을 출력할 수 있다. 또한, 출력부(150)는 무화기(110)의 작동 없이 전기 분해기(120)가 작동할 때 전기 분해기(120)만의 작동 정보를 전달하는 제 3 시그널을 출력할수 있다.
출력부(150)는 진동부, 스피커부, 및 디스플레이 중 적어도 하나일 수 있다. 출력부(150)는 컨트롤러(130)에 의해 진동, 소리, 및 광 출력 중 적어도 하나를 사용자에게 전달하도록 제어될 수 있다. 출력부(150)에 의해 전달되는 진동, 소리, 및 광 출력 중 적어도 하나는 수소 생성 장치(100)의 상태, 기능 등의 정보를 포함할 수 있다.
수소 생성 장치(100)에 출력부(150)로서 디스플레이가 장착될 수 있다. 디스플레이는 사용자에 의해 제어된 수소 생성 장치(100)의 작동 정보를 출력할 수 있다. 디스플레이는 시각적 출력을 통하여 무화기(110) 및 전기 분해기(120) 중 적어도 하나의 작동 정보를 사용자에게 전달할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 수소 및 에어로졸을 모두 생성하도록 수소 생성 장치(100)를 제어할 때, 무화기(110) 및 전기 분해기(120)가 동시 작동 정보를 전달하는 제 1 시그널이 시각적 출력으로서 디스플레이에 표시될 수 있다. 또한, 전기 분해기(120)의 작동 없이 무화기(110)가 작동할 때 무화기(110)만의 작동 정보를 전달하는 제 2 시그널이 시각적 출력으로서 디스플레이에 표시될 수 있다. 또한, 무화기(110)의 작동 없이 전기 분해기(120)가 작동할 때 전기 분해기(120)만의 작동 정보를 전달하는 제 3 시그널이 시각적 출력으로서 디스플레이에 표시될 수 있다.
도 4는 또 다른 실시에에 관한 수소 생성 장치(100)의 단면도이다.
또 다른 실시예에 관한 수소 생성 장치(100)의 기류 채널(106)에는 에어로졸의 향미를 변경시킬 수 있는 향미 요소(200)가 배치될 수 있다. 향미 요소(200)는 사용자에 의하여 기류 채널(106)에 삽입될 수 있다. 향미 요소(200)는 선택적으로 기류 채널(106)에 삽입될 수 있으며, 사용 후 배출될 수 있다.
도 4에는 향미 요소(200)가 기류 채널(106)에 완전히 삽입되는 것으로 도시되어 있지만, 향미 요소(200)의 적어도 일부는 기류 채널(106)로부터 돌출도리 수 있다. 이때, 향미 요소(200)는 사용자의 구부와 접촉하는 마우스피스일 수 있다. 향미 요소(200)는 기류 채널(106)에 삽입되는 일 단부와 기류 채널(106)로부터 돌출되는 타 단부를 포함할 수 있다. 향미 요소(200)의 타 단부는 사용자의 구부와 접촉할 수 있다.
향미 요소(200)는 사용자에 의한 흡입을 위해 기류 채널을 통과하는 에어로졸에 향미(flavor)를 부여할 수 있다. 이때 에어로졸은 향미 요소(200)로부터 배출된 향미를 비말 동반할 수 있다. 향미 요소(200)는, 예를 들어 담배, 향기(aroma), 또는 니코틴 내용물(nicotine content)과 같은 향료를 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또 다른 실시예에 관한 수소 생성 장치(100)의 기류 채널(106)에는 역류를 방지하는 역류 방지 수단(107)이 형성될 수 있다. 역류 방지 수단(107)은 메쉬 형상의 다공성 판일 수 있으며, 기류 채널(106)의 형상 및 크기에 대응되는 형상 및 크기를 가질 수 있다.
수소 생성 장치(100)의 무화기(110) 및 전기 분해기(120)에서 생성된 에어로졸 및 수소는 기류 채널(106)을 유동할 수 있다. 이때, 생성된 에어로졸은 기류 채널(106)을 통과할 때 냉각될 수 있다. 에어로졸이 냉각될 경우 기류 채널(106)에 액적이 형성될 수 있다.
액적이 수소 생성 장치(100)의 내부로 유동할 경우 수소 생성 장치(100)가 손상 또는 파손될 수 있다. 역류 방지 수단(107)은 에어로졸의 냉각으로 인하여 발생하는 액적의 역류를 방지함으로써 수소 생성 장치(100)가 손상 또는 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 관한 수소 생성 장치(100)의 단면도이다.
수소 생성 장치(100)의 기류 채널(106)에는 궐련(300)이 삽입될 수 있다. 궐련(300)은 수소 생성 장치(100)로부터 분리 가능하다. 궐련(300)의 일 단부에는 액상 조성물(5)이 함유될 수 있다. 궐련(300)의 일 단부는 액상 조성물(5)을 함유하는 권지 소재로 형성될 수 있다.
궐련(300)이 수소 생성 장치(100)에 삽입되면, 궐련(300)의 일 단부에 함유된 액상 조성물(5)은 무화기(110) 및 전기 분해기(120)와 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 이후, 궐련(300)의 일 단부에 함유된 액상 조성물(5)은 무화기(110)에 의해 에어로졸로 무화될 수 있다. 또한, 궐련(300)의 일 단부에 함유된 액상 조성물(5)은 전기 분해기(120)에 의해 수소로 전기 분해될 수 있다.
예를 들어 궐련(300)의 일 단부는 권축된 시트로 형성될 수 있으며, 액상 조성물(5)은 권축된 시트에 함침될 수 있다. 또한, 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질들 및 가향액은 권축된 시트에 함침될 수 있다.
궐련(300)의 일 단부를 구성하는 권축된 시트는 고분자 소재로 구성된 시트일 수 있다. 예를 들어, 고분자 소재는 종이, 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 라이오셀(lyocell), 폴리락트산(polylactic acid) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 권축된 시트는 고온으로 가열되더라도 열에 의한 이취가 발생되지 않는 종이 시트일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예들에 관한 수소 생성 장치(100)는 에어로졸을 생성하는 무화기(110) 및 수소를 생성하는 전기 분해기(120)를 포함한다. 무화기(110) 및 전기 분해기(120)는 선택적으로 작동될 수 있다. 사용자는 무화기(110) 및 전기 분해기(120)를 모두 포함하는 수소 생성 장치(100)를 통하여 수소 및 에어로졸 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 생성하여 흡입할 수 있다.
사용자는 수소를 통하여 신체에 축적된 유해 활성 산소의 제거, 피로 회복, 불안증 해소, 및 숙면 등의 효과를 획득할 수 있으며, 에어로졸을 통하여 끽연감 및 다양한 풍미를 획득할 수 있다. 사용자는 필요에 따라 수소 및 에어로졸을 동시에 또는 수소 및 에어로졸 중 어느 하나를 흡입함으로써 만족감을 느낄 수 있다.
본 실시예들과 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 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
5: 액상 조성물
100: 에어로졸 생성 장치
105: 액상 저장조
106: 기류 채널
107: 역류 방지 수단
110: 무화기
115: 압전 디스크
120: 전기 분해기
125: 펠트(felt)
130: 컨트롤러
140: 배터리
150: 출력부
200: 향미 요소
300: 궐련

Claims (15)

  1. 전해질 용액을 포함하는 액상 조성물을 무화시키는 무화기; 및
    상기 액상 조성물을 전기 분해시키는 전기 분해기;를 포함하되,
    상기 무화기는 진동을 발생시키는 진동자를 이용하여 상기 액상 조성물을 무화시킴으로써 에어로졸을 생성하고,
    상기 전기 분해기는 전류를 발생시키는 전극을 이용하여 상기 액상 조성물을 전기 분해시킴으로써 수소를 생성하는, 수소 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상 조성물은 니코틴, 프로필렌글리콜, 및 글리세린 중 적어도 하나를 더 포함하는, 수소 생성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무화기 및 상기 전기 분해기를 제어하는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 무화기 및 상기 전기 분해기 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 작동시키는, 수소 생성 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무화기 및 상기 전기 분해기는 상기 액상 조성물과 각각 접촉하도록 배치되는, 수소 생성 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 액상 조성물을 흡수하는 펠트(flet)를 더 포함하되,
    상기 무화기 및 상기 전기 분해기는 상기 펠트를 통하여 상기 액상 조성물과 접촉하는, 수소 생성 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 무화기는 상기 전기 분해기의 외주 방향에 배치되며,
    상기 무화기와 상기 전기 분해기 사이에는 압전 디스크가 형성되는, 수소 생성 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 분해기는 상기 액상 조성물과 접촉하도록 상기 무화기의 일 측에 배치되고,
    상기 무화기는 상기 전기 분해기를 통하여 상기 액상 조성물에 진동을 제공하는, 수소 생성 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 분해기는 다공성의 메쉬(mesh) 형상의 전극을 포함하고,
    상기 액상 조성물은 상기 메쉬 형상의 전극에 보유될 수 있는, 수소 생성 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되며, 상기 수소 생성 장치의 작동 정보를 사용자에게 전달하는 출력부를 더 포함하는, 수소 생성 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 출력부는 디스플레이를 포함하고,
    상기 디스플레이는 시각적 출력을 통하여 상기 무화기 및 상기 전기 분해기 중 적어도 하나의 작동 정보를 사용자에게 전달하는, 수소 생성 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어로졸 및 상기 수소 중 적어도 하나가 통과하는 기류 채널을 더 포함하되,
    상기 기류 채널은 상기 무화기 및 상기 전기 분해기로부터 상기 수소 생성 장치의 일 단부인 마우스피스까지 연장되는, 수소 생성 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기류 채널에는 상기 에어로졸의 향미를 변경시킬 수 있는 향미 요소가 배치되는, 수소 생성 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 향미 요소는 담배를 포함하는, 수소 생성 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 기류 채널에는 역류를 방지하는 역류 방지 수단이 형성되는, 수소 생성 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상 조성물은 상기 수소 생성 장치에 삽입 가능한 궐련의 일 단부에 함유되는, 수소 생성 장치.
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