WO2020017821A1 - 에어로졸 생성 장치 및 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체 - Google Patents

에어로졸 생성 장치 및 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체 Download PDF

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WO2020017821A1
WO2020017821A1 PCT/KR2019/008542 KR2019008542W WO2020017821A1 WO 2020017821 A1 WO2020017821 A1 WO 2020017821A1 KR 2019008542 W KR2019008542 W KR 2019008542W WO 2020017821 A1 WO2020017821 A1 WO 2020017821A1
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cigarette
heating plate
pair
elastic members
aerosol generating
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PCT/KR2019/008542
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정은미
고동균
박인수
양지훈
정순환
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주식회사 케이티앤지
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
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    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
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    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/03—Heaters specially adapted for heating hand held tools

Definitions

  • It relates to an aerosol generating device and a heater assembly of an aerosol generating device.
  • a cigarette detection sensor in order to accurately detect the insertion of a cigarette, a cigarette detection sensor must be positioned adjacent to the heater, but the cigarette detection sensor must meet various conditions such as to withstand high temperature generated by the heater and to be miniaturized and installed in an area around the heater. There were problems that had to be done. Therefore, the aerosol generating device requires a technology that can accurately detect the insertion of the cigarette while withstanding the high temperature of the heater.
  • Various embodiments are directed to providing an aerosol generating device and a heater assembly of the aerosol generating device.
  • the technical problem to be achieved by the present disclosure is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may be inferred from the following embodiments.
  • a support a pair of elastic members fixed to one end of the support is elastically deformed by the pressure caused by the insertion of the cigarette, including a heating plate disposed between the pair of elastic members An elastic structure; A sensor unit installed at the pair of elastic members and configured to sense bending deformation due to the pressing of the inserted cigarette; An electric resistive heater installed on the heating plate; And a controller configured to control the temperature of the electrically resistive heater to heat the inserted cigarette when the insertion of the cigarette is detected by the sensor unit.
  • the pair of elastic members are deformed while supporting the movement of the heating plate along the insertion direction of the cigarette when the cigarette is inserted.
  • the sensor unit detects the insertion of the cigarette using a change in resistance caused by the bending deformation of the pair of elastic members corresponding to the movement of the heating plate.
  • the elastic structure has a function of a stopper for restricting the cigarette is no longer inserted when the cigarette is inserted and the heating plate is moved by a predetermined distance.
  • the sensor unit may include at least one strain gauge installed on each of the pair of elastic members, and the controller may include a predetermined threshold value of a resistance change sensed by the at least one strain gauge included in the sensor unit. If abnormal, it is determined that the cigarette is inserted.
  • the heating plate corresponds to a separate plate coupled to each of the pair of elastic members, or corresponds to a plate manufactured integrally with the pair of elastic members.
  • the electrically resistive heater may be an electrically conductive track heater installed in the heating plate, a planar film heater adhered to the heating plate, a needle-shaped heater protruding from the heating plate, and an elongated heater installed to protrude from the heating plate. It includes any one of.
  • At least one of the pair of elastic members and the heating plate includes a thermally conductive material.
  • a support a pair of elastic members fixed to one end to the support and elastically deformed by the pressure according to the insertion of the cigarette, including a heating plate disposed between the pair of elastic members An elastic structure; A sensor unit installed at the pair of elastic members and configured to sense bending deformation due to the pressing of the inserted cigarette; And an electric resistance heater installed in the heating plate, which heats the inserted cigarette when the insertion of the cigarette is detected by the sensor unit.
  • the pair of elastic members are bent and deformed to support the inserted cigarette as the heating plate moves along the insertion direction of the cigarette.
  • the material of the elastic structure is also heat resistant and thermally conductive parts. It is configured to be suitable for a high temperature region, and since the elastic structure can be implemented with fewer components, it is possible to miniaturize the cigarette detection sensor.
  • FIG. 1 to 3 illustrate examples in which a cigarette is inserted into an aerosol generating device according to one embodiment.
  • FIG. 4 is a view showing an example of a cigarette.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a heater assembly of an aerosol generating device according to one embodiment.
  • FIG. 6 is a view for explaining a cross-sectional view of the heater assembly of the aerosol generating device according to an embodiment.
  • FIG. 7A and 7B are views for explaining an operation of a heater assembly when a cigarette is inserted into an aerosol generating device according to one embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for describing an arrangement of a sensor unit in a heater assembly, according to an exemplary embodiment.
  • 9A to 9D are diagrams for describing various implementations of an electrically resistive heater installed in a heating plate according to one embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for describing an arrangement of a heater assembly in an aerosol generating device according to an embodiment.
  • a support a pair of elastic members fixed to one end of the support is elastically deformed by the pressure caused by the insertion of the cigarette, including a heating plate disposed between the pair of elastic members An elastic structure; A sensor unit installed at the pair of elastic members and configured to sense bending deformation due to the pressing of the inserted cigarette; An electric resistive heater installed on the heating plate; And a controller configured to control the temperature of the electrically resistive heater to heat the inserted cigarette when the insertion of the cigarette is detected by the sensor unit.
  • a support a pair of elastic members fixed to one end to the support and elastically deformed by the pressure according to the insertion of the cigarette, including a heating plate disposed between the pair of elastic members An elastic structure; A sensor unit installed at the pair of elastic members and configured to sense bending deformation due to the pressing of the inserted cigarette; And an electric resistance heater installed in the heating plate, which heats the inserted cigarette when the insertion of the cigarette is detected by the sensor unit.
  • ... unit means a unit for processing at least one function or operation, which is implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. Can be.
  • FIG. 1 to 3 illustrate examples in which a cigarette is inserted into an aerosol generating device according to one embodiment.
  • an aerosol generating device 10000 includes a battery 11000, a controller 12000, and a heater 13000. 2 and 3, the aerosol generating device 10000 further includes a vaporizer 14000. In addition, a cigarette 200000 may be inserted into the internal space of the aerosol generating device 10000.
  • FIGS. 1 to 3 components related to the present embodiment are illustrated. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that the general purpose components other than the components illustrated in FIGS. 1 to 3 may be further included in the aerosol generating apparatus 10000. .
  • the heater 13000 is included in the aerosol generating apparatus 10000 in FIGS. 2 and 3, the heater 13000 may be omitted as necessary.
  • the battery 11000, the controller 12000, and the heater 13000 are arranged in a line.
  • the battery 11000, the controller 12000, the vaporizer 14000, and the heater 13000 are arranged in a line.
  • the vaporizer 14000 and the heater 13000 are shown arranged in parallel.
  • the internal structure of the aerosol generating device 10000 is not limited to that shown in Figs. In other words, the arrangement of the battery 11000, the controller 12000, the heater 13000, and the vaporizer 14000 may be changed according to the design of the aerosol generating device 10000.
  • the aerosol generating device 10000 When the cigarette 20000 is inserted into the aerosol generating device 10000, the aerosol generating device 10000 activates the heater 13000 and / or the vaporizer 14000 to produce the cigarette 20000 and / or the vaporizer 14000. Can generate aerosol. The aerosol generated by the heater 13000 and / or the vaporizer 14000 passes through the cigarette 20000 and is delivered to the user.
  • the aerosol generating device 10000 may heat the heater 13000 even when the cigarette 20000 is not inserted into the aerosol generating device 10000.
  • the battery 11000 supplies power used to operate the aerosol generating device 10000.
  • the battery 11000 may supply power so that the heater 13000 or the vaporizer 14000 may be heated, and may supply power required for the control unit 12000 to operate.
  • the battery 11000 may supply power required to operate a display, a sensor, a motor, and the like installed in the aerosol generating device 10000.
  • the controller 12000 generally controls the operation of the aerosol generating device 10000. Specifically, the controller 12000 controls the operation of not only the battery 11000, the heater 13000, and the vaporizer 14000, but also other components included in the aerosol generating device 10000. In addition, the controller 12000 may determine the state of each of the components of the aerosol generating device 10000 to determine whether the aerosol generating device 10000 is in an operable state.
  • the controller 12000 includes at least one processor.
  • a processor may be implemented as an array of multiple logic gates, or as a combination of a general purpose microprocessor and a memory in which a program that can be executed in the microprocessor is stored.
  • a general purpose microprocessor and a memory in which a program that can be executed in the microprocessor is stored.
  • the present embodiment may be implemented in other forms of hardware.
  • the heater 13000 may be heated by the power supplied from the battery 11000. For example, when a cigarette is inserted into the aerosol generating device 10000, the heater 13000 may be located outside of the cigarette. Thus, the heated heater 13000 may raise the temperature of the aerosol generating material in the cigarette.
  • the heater 13000 may be an electrically resistive heater.
  • the heater 13000 may include an electrically conductive track, and the heater 13000 may be heated as a current flows in the electrically conductive track.
  • the heater 13000 is not limited to the above-described example and may be applied without limitation as long as it can be heated to a desired temperature.
  • the desired temperature may be preset in the aerosol generating device 10000, or may be set to a desired temperature by the user.
  • the heater 13000 may include a tubular heating element, a plate heating element, a needle heating element, or a rod-shaped heating element, depending on the shape of the heating element, the inside or outside of the cigarette 20000. Can be heated.
  • a plurality of heaters 13000 may be disposed in the aerosol generating device 10000.
  • the plurality of heaters 13000 may be arranged to be inserted into the cigarette 20000 or may be disposed outside the cigarette 20000.
  • some of the plurality of heaters 13000 may be disposed to be inserted into the cigarette 20000, and others may be disposed outside the cigarette 20000.
  • the shape of the heater 13000 is not limited to the shape shown in FIGS. 1 to 3, and may be manufactured in various shapes.
  • the vaporizer 14000 may generate an aerosol by heating the liquid composition, and the resulting aerosol may be delivered to the user through a cigarette 20000.
  • the aerosol generated by the vaporizer 14000 may move along the air flow passage of the aerosol generating device 10000, and the air flow passage passes the aerosol generated by the vaporizer 14000 through the cigarette to the user. It can be configured to be.
  • the vaporizer 14000 may include, but is not limited to, a liquid reservoir, liquid delivery means, and heating element.
  • the liquid reservoir, liquid delivery means and heating element may be included in the aerosol generating device 10000 as an independent module.
  • the liquid reservoir may store the liquid composition.
  • the liquid composition may be a liquid comprising a tobacco containing material comprising a volatile tobacco flavor component, or may be a liquid comprising a non tobacco component.
  • the liquid reservoir may be manufactured to be detachable / attached from the vaporizer 14000 or may be manufactured integrally with the vaporizer 14000.
  • the liquid composition may include water, solvents, ethanol, plant extracts, flavors, flavorings, or vitamin mixtures.
  • Fragrance may include, but is not limited to, menthol, peppermint, spearmint oil, various fruit flavor components, and the like.
  • Flavoring agents may include ingredients that can provide a variety of flavors or flavors to a user.
  • the vitamin mixture may be a mixture of at least one of vitamin A, vitamin B, vitamin C and vitamin E, but is not limited thereto.
  • Liquid compositions can also include aerosol formers such as glycerin and propylene glycol.
  • the liquid delivery means may deliver the liquid composition of the liquid reservoir to the heating element.
  • the liquid delivery means may be, but is not limited to, a wick such as cotton fibers, ceramic fibers, glass fibers, porous ceramics.
  • the heating element is an element for heating the liquid composition delivered by the liquid delivery means.
  • the heating element may be a metal heating wire, a metal hot plate, a ceramic heater, or the like, but is not limited thereto.
  • the heating element may be composed of a conductive filament such as nichrome wire, and may be arranged in a structure wound around the liquid delivery means. The heating element may be heated by a current supply and may transfer heat to the liquid composition in contact with the heating element, thereby heating the liquid composition. As a result, aerosols can be produced.
  • the vaporizer 14000 may be referred to as a cartomizer or an atomizer, but is not limited thereto.
  • the aerosol generating device 10000 may further include general components in addition to the battery 11000, the controller 12000, the heater 13000, and the vaporizer 14000.
  • the aerosol generating device 10000 may include a display capable of outputting visual information and / or a motor for outputting tactile information.
  • the aerosol generating device 10000 may include at least one sensor (puff sensor, temperature sensor, cigarette insert sensor, etc.).
  • the aerosol generating device 10000 may be manufactured in a structure in which external air may be introduced or internal gas may flow out even when a cigarette 20000 is inserted.
  • the aerosol generating device 10000 may constitute a system together with a separate cradle.
  • the cradle may be used to charge the battery 11000 of the aerosol generating device 10000.
  • the heater 13000 may be heated while the cradle and the aerosol generating device 10000 are coupled to each other.
  • Cigarette 20000 may be similar to a general combustion cigarette.
  • the cigarette 20000 may be divided into a first part including an aerosol generating material and a second part including a filter and the like.
  • the aerosol generating material may also be included in the second portion of the cigarette 20000.
  • an aerosol generating material made in the form of granules or capsules may be inserted into the second part.
  • the entirety of the first portion may be inserted into the aerosol generating device 10000, and the second portion may be exposed to the outside. Alternatively, only a part of the first part may be inserted into the aerosol generating device 10000, or a part of the entirety of the first part and a part of the second part may be inserted.
  • the user can inhale the aerosol in the state of the door with the second part in the mouth. At this time, the aerosol is generated by the external air passing through the first portion, the generated aerosol is passed through the second portion to the user's mouth.
  • the outside air may be introduced through at least one air passage formed in the aerosol generating device 10000.
  • the opening and closing of the air passage formed in the aerosol generating device 10000 and / or the size of the air passage may be adjusted by the user. Accordingly, the atomization amount, smoking feeling, etc. can be adjusted by the user.
  • the outside air may be introduced into the cigarette 20000 through at least one hole formed in the surface of the cigarette 20000.
  • FIG. 4 is a view showing an example of a cigarette.
  • the cigarette 20000 includes a tobacco rod 21000 and a filter rod 22000.
  • the first portion described above with reference to FIGS. 1 to 3 includes a tobacco rod 21000, and the second portion includes a filter rod 22000.
  • the filter rod 22000 may be composed of a plurality of segments.
  • filter rod 22000 may include a first segment that cools the aerosol and a second segment that filters certain components contained within the aerosol.
  • the filter rod 22000 may further include at least one segment that performs another function.
  • the cigarette 20000 may be wrapped by at least one wrapper 24000.
  • the wrapper 24000 may have at least one hole through which external air flows or internal gas flows out.
  • the cigarette 20000 may be wrapped by one wrapper 24000.
  • the cigarette 20000 may be overlaid by two or more wrappers 24000.
  • the tobacco rod 21000 may be packaged by the first wrapper, and the filter rod 22000 may be packed by the second wrapper.
  • the tobacco rod 21000 and the filter rod 22000 packaged by the individual wrappers may be combined, and the entire cigarette 20000 may be repackaged by the third wrapper. If each of the tobacco rod 21000 or the filter rod 22000 is composed of a plurality of segments, each segment may be wrapped by a separate wrapper. In addition, the entire cigarette 20000 to which the segments wrapped by the individual wrappers are combined may be repackaged by other wrappers.
  • Tobacco rod 21000 includes an aerosol generating material.
  • the aerosol generating material may include, but is not limited to, at least one of glycerin, propylene glycol, ethylene glycol, dipropylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol and oleyl alcohol.
  • tobacco rod 21000 may contain other additive materials, such as flavoring agents, wetting agents, and / or organic acids.
  • the fragrance liquid such as a menthol or a moisturizer, can be added to the tobacco rod 21000 by spraying on the tobacco rod 21000.
  • the tobacco rod 21000 may be manufactured in various ways.
  • the tobacco rod 21000 may be made of a sheet or may be made of a strand.
  • the tobacco rod 21000 may be made of chopped tobacco.
  • the tobacco rod 21000 may be surrounded by a heat conducting material.
  • the heat conducting material may be, but is not limited to, a metal foil such as aluminum foil.
  • the heat conducting material surrounding the tobacco rod 21000 may evenly disperse heat transmitted to the tobacco rod 21000 to improve the thermal conductivity applied to the tobacco rod, thereby improving the taste of the cigarette.
  • the heat conducting material surrounding the tobacco rod 21000 can function as a susceptor heated by an induction heated heater.
  • the tobacco rod 21000 may further include an additional susceptor in addition to the heat conducting material surrounding the outside.
  • the filter rod 22000 may be a cellulose acetate filter.
  • the shape of the filter rod 22000 is not limited.
  • the filter rod 22000 may be a cylindrical type rod, or may be a tube type rod including a hollow therein.
  • the filter rod 22000 may be a recess type rod. If the filter rod 22000 is composed of a plurality of segments, at least one of the plurality of segments may be manufactured in a different shape.
  • the filter rod 22000 may be manufactured to generate flavor.
  • the fragrance liquid may be injected into the filter rod 22000, or a separate fiber coated with the fragrance liquid may be inserted into the filter rod 22000.
  • the filter rod 22000 may include at least one capsule 23000.
  • the capsule 23000 may perform a function of generating a flavor or may perform a function of generating an aerosol.
  • the capsule 23000 may have a structure in which a liquid containing perfume is wrapped in a film.
  • Capsule 23000 may have a spherical or cylindrical shape, but is not limited thereto.
  • the cooling segment may be made of a polymer material or a biodegradable polymer material.
  • the cooling segment may be made of pure polylactic acid only, but is not limited thereto.
  • the cooling segment can be made of a cellulose acetate filter having a plurality of holes.
  • the cooling segment is not limited to the above-described example, and may be applied without limitation as long as the aerosol can perform a function of cooling.
  • the cigarette 20000 may further include a shear filter.
  • the shear filter is located on one side of the tobacco rod 21000 opposite the filter rod 22000.
  • the shear filter may prevent the tobacco rod 21000 from escaping to the outside and prevent the liquefied aerosol from the tobacco rod 21000 from flowing into the aerosol-generating device (10000 in FIGS. 1-3) during smoking. have.
  • FIG. 5 is a view for explaining a heater assembly of the aerosol generating device according to one embodiment.
  • the heater assembly 50 is configured to heat the cigarette 20000 inserted into the aerosol generating device 10000 described above with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the heater assembly 50 has a pair of elastic members 520, one end of which is fixed to the support 500 and the support 500, and is elastically deformed by the press according to the insertion of the cigarette 20000. ), An elastic structure including a heating plate 510 disposed between the pair of elastic members 520.
  • the heater assembly 50 is installed on the pair of elastic members 520, the sensor unit 540 for detecting the bending deformation due to the pressing of the inserted cigarette (20000), and the cigarette in the sensor unit 540
  • An electric resistive heater 530 installed in the heating plate 510, which heats the inserted cigarette 20000 when the insertion of 20000 is detected.
  • the heater assembly 50 may be installed at the bottom wall of the passage in which a space for receiving a cigarette is formed in the aerosol generating device 10000. Accordingly, the heater assembly 50 has a stopper role of the cigarette 20000 to be inserted and a support role of the electric resistive heater 530 that heats the cigarette 20000.
  • the support 500 is a structure for fixing and supporting the components of the heater assembly 50, and may be made of a rigid material.
  • the support 500 may be made of a heat resistant plastic material or a metal material so as not to be damaged by the temperature of the heated electric resistive heater 530, but is not limited thereto.
  • the support 500 may be made of a heat resistant material such as a liquid crystal polymer (LCP) material, a polyether ether ketone (PEEK) material, or a stainless steel, steel, titanium, aluminum, magnesium alloy, zinc alloy, or the like. It can also be made of the same metal material.
  • LCP liquid crystal polymer
  • PEEK polyether ether ketone
  • the shape of the support 500 in FIG. 5 is shown as having a hollow rectangular cross section in the middle, this is merely exemplary. Therefore, the support 500 may be embodied in various ways, such as a rectangular cross section and a hollow circular cross section.
  • the pair of elastic members 520 and the heating plate 510 may be made of a separate bonded structure or may be made of a single unitary structure.
  • each of the pair of elastic members 520 is fixed to the support 500, and the other end is fixed to the heating plate 510.
  • the pair of elastic members 520 may be made of a material having elasticity and capable of bending deformation.
  • the support 500 may be made of a material having heat conductivity as a heat resistant plastic material or a metal material, but is not limited thereto.
  • the pair of elastic members 520 is deformed while supporting the movement of the heating plate 510 along the insertion direction of the cigarette 20000 when the cigarette 20000 is inserted.
  • the pair of elastic members 520 is similar in principle to the micro cantilever, and may be applied to the degree of bending deformation of the pair of elastic members 520 corresponding to the movement of the heating plate 510 according to the insertion of the cigarette 20000. It may be a structure for detecting whether the cigarette (20000) is inserted on the basis.
  • Heating plate 510 is a planar structure in contact with one end of the inserted cigarette (20000).
  • a pair of elastic members 520 extends at both ends of the heating plate 510.
  • the portion of the pair of elastic members 520 that is not fixed to the support 500 is formed in a curved shape, and has a relatively higher position than the portion fixed to the support 500. Therefore, the heating plate 510 disposed at the central portion between the pair of elastic members 520 may stay at a position relatively higher than the support 500.
  • An electric resistive heater 530 may be installed in the heating plate 510.
  • the heating plate 510 may be made of a material having thermal conductivity so that the heat of the heated electric resistive heater 530 may be extended and transferred to the cigarette 20000.
  • the heating plate 510 may be made of an electrically conductive ceramic material, carbon, a metal alloy, or a synthetic material of a ceramic material and a metal, but is not limited thereto.
  • the elastic structure including the pair of elastic members 520 and the heating plate 510 is no longer inserted when the cigarette 20000 is inserted and the heating plate 510 is moved by a predetermined distance. It has the function of a stopper for limiting.
  • the shape of the heating plate 510 is shown in FIG. 5 as having a rectangular cross section, this is merely exemplary. Therefore, the heating plate 510 may be embodied in various ways, such as a cross section of a circular shape, a cross section of a star shape, a cross section of a cross shape, and the like.
  • the sensor unit 540 is installed on the pair of elastic members 520 and uses the change in resistance corresponding to the bending deformation caused by the pressing of the heating plate 510 by the inserted cigarette 20000. ) Is inserted.
  • the sensor unit 540 includes a strain gauge installed on each of the pair of elastic members 520.
  • the strain gauge of the sensor unit 540 may be implemented by, for example, a Wheatstone bridge circuit.
  • the Wheatstone bridge circuit can measure the change in resistance (i.e., piezoresistance change) corresponding to the bending deformation relatively precisely and accurately, and thus may be a desirable sensing means to easily detect the insertion of the cigarette 20000 as a strain gauge.
  • the strain gauge of the sensor unit 540 may be installed on the upper or lower surface at a portion which is not fixed to the support 500 of each of the pair of elastic members 520.
  • the number of strain gauges installed on each of the pair of elastic members 520 may be one or more.
  • the strain gauge of the sensor unit 540 may be preferably installed at at least one position where a lot of bending deformation occurs in each of the pair of elastic members 520.
  • the strain gauge of the sensor unit 540 may be installed at a position adjacent to a portion fixed to the supporter 500 in each of the pair of elastic members 520, but is not limited thereto.
  • the electric resistive heater 530 is installed in the heating plate 510.
  • the electric resistive heater 530 corresponds to an electrically conductive track heater installed in the heating plate 510, a planar film heater adhered to the heating plate 510, or protrudes from the heating plate 510.
  • the resistive heater 530 includes an electrically conductive track and illustrates how the resistive heater 530 is heated as current flows in the electrically conductive track. It can be implemented by employing.
  • the electrically conductive track may comprise an electrically resistive material, for example the electrically conductive track may be made of a metallic material.
  • the electrically conductive track can be made of an electrically conductive ceramic material, carbon, a metal alloy or a composite of ceramic material and metal.
  • the electrically resistive heater 530 may include both an electrically conductive track that serves to heat the cigarette 20000 and an electrically conductive track that serves as a temperature sensing sensor.
  • the value of the resistance change detected by the sensor unit 540 of the heater assembly 50 is transmitted to the controller 12000 described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the controller 12000 may determine that the cigarette 20000 is inserted when the value of the resistance change detected by the sensor unit 540 is greater than or equal to a predetermined threshold value.
  • the controller 12000 controls the temperature of the electric resistance heater 530 to heat the inserted cigarette 20000 when the sensor 2540 detects the insertion of the cigarette 20000.
  • a cigarette detection sensor In a conventional cigarette insertable aerosol generating device, it is common to use an optical sensor, a pressure sensor, a physical contact sensor, or the like as a means for detecting the insertion of a cigarette.
  • a cigarette detection sensor In order to accurately detect the insertion of a cigarette, a cigarette detection sensor must be positioned adjacent to the heater, but the cigarette detection sensor must meet various conditions such as to withstand high temperature generated by the heater and to be miniaturized and installed in an area around the heater. There were problems that had to be done.
  • the heater assembly 50 it is possible to easily detect whether the cigarette is inserted by a resistance change corresponding to the bending deformation of the elastic structure, and the material of the elastic structure is also composed of heat resistant and heat conductive parts. It is suitable for a high temperature region, and since the elastic structure is implemented with fewer components, there is an advantage that the cigarette detection sensor can be miniaturized.
  • FIG. 6 is a view for explaining a cross-sectional view of the heater assembly of the aerosol generating device according to an embodiment.
  • the heater assembly 50 includes a support 500, a pair of elastic members 520, an elastic structure including a heating plate 510, an electric resistive heater 530, and a sensor unit 540. It includes.
  • each of the pair of elastic members 520 may be divided into a portion not fixed to the support 500 and a portion fixed to the support 500.
  • the portion fixed to the support 500 is referred to as the first portion 521
  • the portion not fixed to the support 500 is referred to as the second portion 523.
  • the first portion 521 and the second portion 523 of the pair of elastic members 520 are elastically deformable members, and may be made of a thermally conductive material. However, since the first part 521 of the pair of elastic members 520 is fixed to the supporter 500, the first part 521 of the pair of elastic members 520 is not elastically deformed.
  • the first portion 521 may be bonded to the support 500 in various ways such as bonding, welding, and fastening.
  • the second part 523 of the pair of elastic members 520 is not fixed to the support 500, the second part 523 is a part that can be freely deformed.
  • the deformation may be a bending deformation due to the pressing caused by the pressing.
  • the second portion 523 is deformed in the pressurized state and elastically returned to its original form in the unpressurized state.
  • the second portion 523 may have a curved shape or may have a straight shape. That is, the second portion 523 is bent to have a relatively higher position than the first portion 521 fixed to the support 500, the shape of the second portion 523 may be a variety of curves, straight lines and the like. .
  • the heating plate 510 is disposed between the pair of elastic members 520, specifically, between the second portion 523 of each of the pair of elastic members 520. Since the pair of elastic members 520 extend at both ends of the heating plate 510, the heating plate 510 is positioned higher than the support 500 and the first portion 521, as described above.
  • the heating plate 510 corresponds to a separate plate (ie, a separate structure) coupled to (or bonded to) each of the pair of elastic members 520, or is integral with the pair of elastic members 520. It may correspond to a plate (ie, a single structure) fabricated with.
  • one end of the cigarette (20000) is to press or press the upper surface of the heating plate 510.
  • an electric resistive heater 530 is shown installed in the heating plate 510.
  • the electrically resistive heater 530 may be implemented by disposing an electrically conductive track inside the heating plate 510.
  • the sensor unit 540 is installed in the second portion 523 of the pair of elastic members 520 and measures the resistance change corresponding to the bending deformation in the second portion 523.
  • the sensor part 540 is eventually subjected to the pressurization resulting from the insertion of the cigarette 20000. You can sense the degree.
  • the sensor unit 540 may be implemented using a sensing means such as a strain gauge, and one or more strain gauges of the sensor unit 540 may be installed in the second part 523.
  • FIG. 7A and 7B are views for explaining an operation of a heater assembly when a cigarette is inserted into an aerosol generating device according to one embodiment.
  • the elastic structure of the heater assembly 50 since no pressure is applied to the elastic structure of the heater assembly 50 in the state in which the cigarette 20000 is not inserted into the aerosol generating device 10000 of FIGS.
  • the elastic structure of 50 stays in the first position 710.
  • the elastic structure deforms elastically as the cigarette 20000 pushes the elastic structure of the heater assembly 50, thereby causing the elastic structure to be deformed.
  • the second position 720 is maintained.
  • the heating plate 510 of the elastic structure moves from the first position 710 to the second position 720 due to the insertion of the cigarette, so that the heating plate 510 of the elastic structure is displaced 750 Occurs.
  • the second portion 523 of the pair of elastic members 520 may cause bending deformation along the insertion direction of the cigarette 20000.
  • the sensor unit 540 includes at least one strain gauge, each strain gauge measures a change in resistance corresponding to the bending deformation. For example, the more the bending deformation occurs, the more the resistance change in the strain gauge can be measured.
  • the sensing result of the sensor unit 540 is transmitted to the control unit (control unit 12000 of FIGS. 1 to 3).
  • the controller 12000 may determine that the cigarette 20000 is inserted when the value of the resistance change sensed by the sensor unit 540 is greater than or equal to a predetermined threshold value.
  • the elastic structure can function as a stopper for restricting the cigarette 20000 from being inserted anymore. have.
  • FIG. 8 is a diagram for describing an arrangement of a sensor unit in a heater assembly, according to an exemplary embodiment.
  • a heating plate 510 of an elastic structure and a pair of elastic members 520 extending from both ends of the heating plate 510 are illustrated.
  • the sensor unit 540 may include at least one strain gauge 810 (eg, a Wheatstone bridge circuit), and the at least one strain gauge 810 may be formed of a pair of elastic members 520. It is installed in two parts 523. The reason why the at least one strain gauge 810 is installed in the second portion 523 is that the bending deformation due to the insertion of the cigarette 20000 occurs in the second portion 523 of the pair of elastic members 520. Because.
  • at least one strain gauge 810 eg, a Wheatstone bridge circuit
  • each strain gauge 810 The value of the resistance change sensed by each strain gauge 810 is transmitted to the controller (controller 12000 of FIGS. 1 to 3) through wiring, and whether the cigarette 20000 is inserted based on the transmitted resistance change value. Or the degree of insertion of the cigarette 20000 can be monitored.
  • At least one strain gauge 810 is illustrated as being disposed on an upper surface of the pair of elastic members 520, but the present disclosure is not limited thereto, and the at least one strain gauge 810 may be provided in a pair.
  • the lower surface of the elastic members 520 may be disposed.
  • 9A to 9D are diagrams for describing various implementations of an electrically resistive heater installed in a heating plate according to one embodiment.
  • the electrically resistive heaters 910, 920, 930, or 940 installed in the heating plate 510 are preferably used in the cigarette insertable aerosol generating device, but are not limited thereto.
  • the resistive heater 910 may be implemented as an electrically conductive track embedded in the region 915 adjacent to the surface of the heating plate 510 within the heating plate 510.
  • the electric resistive heater 920 may be implemented as a planar film heater adhered to the heating plate 510.
  • the electric resistive heater 920 is a bent needle heater protruding from the heating plate 510, and an electrically conductive track may be installed in the bead needle heater.
  • the electric resistance heater 920 is an elongated heater protruding from the heating plate 510, and an electrically conductive track may be installed on one surface of the elongate heater.
  • the implementation form of the electrically resistive heater 530 installed in the heating plate 510 according to the present embodiment is not limited to any one, and may vary.
  • FIG. 10 is a diagram for describing an arrangement of a heater assembly in an aerosol generating device according to an embodiment.
  • a cigarette is inserted through the opening 110, and the inserted cigarette is received in a cigarette receiving passage 120 connected from the opening 110.
  • the heater assembly 50 may be disposed at the distal end 130 of the cigarette receiving passage 120.
  • the heater assembly 50 installed at the distal end 130 may detect the insertion of the cigarette and serve as a stopper of the inserted cigarette.
  • the heater assembly 50 may heat the inserted cigarette by using the electric resistance heater, so that the aerosol inhalable by the user may be generated in the aerosol generating device 10.

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Abstract

에어로졸 생성 장치는, 지지체, 지지체에 일 단부가 고정되어 궐련의 삽입에 따른 가압에 의해 탄성적으로 변형되는 한 쌍의 탄성 부재들, 한 쌍의 탄성부재들 사이에 배치된 히팅 플레이트를 포함하는 탄성 구조체, 한 쌍의 탄성 부재들에 설치되고 삽입된 궐련의 가압에 의한 휨 변형을 감지하는 센서부, 히팅 플레이트에 설치된 전기저항성 히터, 및 센서부에서 궐련의 삽입이 감지된 경우 삽입된 궐련을 가열하도록 전기저항성 히터의 온도를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

에어로졸 생성 장치 및 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체
에어로졸 생성 장치 및 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체에 관한다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 가열식 에어로졸 생성 장치에서는 히터를 이용하여 궐련이 가열된다. 한편, 가열식 에어로졸 생성 장치에서는 궐련의 삽입을 감지할 수 있는 수단으로서, 광 센서, 압력 센서, 물리적 접촉 센서 등을 이용하는 것이 일반적이었다. 하지만, 궐련의 삽입을 정확하게 감지하기 위해서는 히터에 인접하게 궐련 감지 센서가 위치되어야 하나, 궐련 감지 센서는 히터에 의해 발생된 고온을 견뎌야 하고 히터 주변 영역에서 소형화되어 설치되어야 하는 등의 다양한 조건들을 충족하여야 하는 문제점들이 있었다. 따라서, 에어로졸 생성 장치에서는 히터의 고온을 견디면서 궐련의 삽입을 정확하게 감지할 수 있는 기술이 요구된다.
다양한 실시예들은 에어로졸 생성 장치 및 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체를 제공하는데 있다. 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, 지지체, 상기 지지체에 일 단부가 고정되어 궐련의 삽입에 따른 가압에 의해 탄성적으로 변형되는 한 쌍의 탄성 부재들, 상기 한 쌍의 탄성부재들 사이에 배치된 히팅 플레이트를 포함하는 탄성 구조체; 상기 한 쌍의 탄성 부재들에 설치되고, 상기 삽입된 궐련의 상기 가압에 의한 휨 변형을 감지하는 센서부; 상기 히팅 플레이트에 설치된 전기저항성 히터; 및 상기 센서부에서 상기 궐련의 삽입이 감지된 경우, 상기 삽입된 궐련을 가열하도록 상기 전기저항성 히터의 온도를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 한 쌍의 탄성 부재들은 상기 궐련이 삽입된 경우 상기 궐련의 삽입 방향을 따라 상기 히팅 플레이트의 이동을 지지하면서 변형된다.
또한, 상기 센서부는 상기 히팅 플레이트의 이동에 대응하는 상기 한 쌍의 탄성부재들의 휨 변형에 따른 저항의 변화를 이용하여 상기 궐련의 삽입을 감지한다.
또한, 상기 탄성 구조체는 상기 궐련이 삽입되어 상기 히팅 플레이트가 소정 거리만큼 이동된 경우, 상기 궐련이 더 이상 삽입되지 않도록 제한하기 위한 스토퍼의 기능을 갖는다.
또한, 상기 센서부는 상기 한 쌍의 탄성 부재들 각각에 설치된 적어도 하나의 스트레인 게이지를 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서부에 포함된 상기 적어도 하나의 스트레인 게이지에서 센싱된 저항 변화의 값이 소정 임계값 이상인 경우, 상기 궐련이 삽입된 것으로 판단한다.
또한, 상기 히팅 플레이트는 상기 한 쌍의 탄성 부재들 각각에 결합되어 있는 별도의 플레이트에 해당하거나, 또는 상기 한 쌍의 탄성 부재들과 일체로 제작된 플레이트에 해당한다.
또한, 상기 전기저항성 히터는 상기 히팅 플레이트 내 설치된 전기전도성 트랙 히터, 상기 히팅 플레이트 상에 접착된 면형 필름 히터, 상기 히팅 플레이트로부터 돌출되어 설치된 봉침형 히터, 및 상기 히팅 플레이트로부터 돌출되어 설치된 세장형 히터 중 어느 하나를 포함한다.
또한, 상기 한 쌍의 탄성 부재들 및 상기 히팅 플레이트 중 적어도 하나는 열전도성 소재를 포함한다.
다른 측면에 따르면, 지지체, 상기 지지체에 일 단부가 고정되어 궐련의 삽입에 따른 가압에 의해 탄성적으로 변형되는 한 쌍의 탄성 부재들, 상기 한 쌍의 탄성부재들 사이에 배치된 히팅 플레이트를 포함하는 탄성 구조체; 상기 한 쌍의 탄성 부재들에 설치되고, 상기 삽입된 궐련의 상기 가압에 의한 휨 변형을 감지하는 센서부; 및 상기 센서부에서 상기 궐련의 삽입이 감지된 경우 상기 삽입된 궐련을 가열하는, 상기 히팅 플레이트에 설치된 전기저항성 히터를 포함한다.
또한, 상기 탄성 구조체는 상기 궐련의 삽입 방향을 따라 상기 히팅 플레이트가 이동함에 따라 상기 한 쌍의 탄성 부재들이 휨 변형되어 상기 삽입된 궐련을 지지한다.
상기된 바에 따르면, 히터 조립체의 탄성 구조체를 이용하여 휨 변형에 대응하는 저항 변화를 센싱함으로써 에어로졸 생성 장치 내 궐련 삽입의 여부가 용이하게 감지될 수 있고, 탄성 구조체의 소재 또한 내열성 및 열전도성 부품들로 구성되어 고온 영역에 적합하며, 적은 부품들로 탄성 구조체가 구현될 수 있으므로 궐련 감지 센서의 소형화가 가능하다.
도 1 내지 도 3은 일 실시예들에 따른 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 4는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체를 측면에서 바라본 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따라 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입되는 경우 히터 조립체의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따라 히터 조립체에서 센서부의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 일 실시예들에 따른 히팅 플레이트에 설치된 전기저항성 히터의 다양한 구현 방식들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10은 일 실시예에 따라 에어로졸 생성 장치 내에서의 히터 조립체의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
일 측면에 따르면, 지지체, 상기 지지체에 일 단부가 고정되어 궐련의 삽입에 따른 가압에 의해 탄성적으로 변형되는 한 쌍의 탄성 부재들, 상기 한 쌍의 탄성부재들 사이에 배치된 히팅 플레이트를 포함하는 탄성 구조체; 상기 한 쌍의 탄성 부재들에 설치되고, 상기 삽입된 궐련의 상기 가압에 의한 휨 변형을 감지하는 센서부; 상기 히팅 플레이트에 설치된 전기저항성 히터; 및 상기 센서부에서 상기 궐련의 삽입이 감지된 경우, 상기 삽입된 궐련을 가열하도록 상기 전기저항성 히터의 온도를 제어하는 제어부를 포함한다.
다른 측면에 따르면, 지지체, 상기 지지체에 일 단부가 고정되어 궐련의 삽입에 따른 가압에 의해 탄성적으로 변형되는 한 쌍의 탄성 부재들, 상기 한 쌍의 탄성부재들 사이에 배치된 히팅 플레이트를 포함하는 탄성 구조체; 상기 한 쌍의 탄성 부재들에 설치되고, 상기 삽입된 궐련의 상기 가압에 의한 휨 변형을 감지하는 센서부; 및 상기 센서부에서 상기 궐련의 삽입이 감지된 경우 상기 삽입된 궐련을 가열하는, 상기 히팅 플레이트에 설치된 전기저항성 히터를 포함한다.
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 1 내지 도 3은 일 실시예들에 따른 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 배터리(11000), 제어부(12000) 및 히터(13000)를 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 증기화기(14000)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부 공간에는 궐련(20000)이 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 생성 장치(10000)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(10000)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 에어로졸 생성 장치(10000)에 히터(13000)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(13000)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(11000), 제어부(12000) 및 히터(13000)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(11000), 제어부(12000), 증기화기(14000) 및 히터(13000)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(14000) 및 히터(13000)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(10000)의 설계에 따라, 배터리(11000), 제어부(12000), 히터(13000) 및 증기화기(14000)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(20000)이 에어로졸 생성 장치(10000)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 히터(13000) 및/또는 증기화기(14000)를 작동시켜, 궐련(20000) 및/또는 증기화기(14000)로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13000) 및/또는 증기화기(14000)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(20000)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(20000)이 에어로졸 생성 장치(10000)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(10000)는 히터(13000)를 가열할 수 있다.
배터리(11000)는 에어로졸 생성 장치(10000)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11000)는 히터(13000) 또는 증기화기(14000)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12000)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11000)는 에어로졸 생성 장치(10000)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12000)는 에어로졸 생성 장치(10000)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12000)는 배터리(11000), 히터(13000) 및 증기화기(14000)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12000)는 에어로졸 생성 장치(10000)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(10000)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12000)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.
히터(13000)는 배터리(11000)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(10000)에 삽입되면, 히터(13000)는 궐련의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(13000)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(13000)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(13000)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(13000)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(13000)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(10000)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
예를 들어, 히터(13000)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 궐련(20000)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(10000)에는 히터(13000)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(13000)들은 궐련(20000)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(20000)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(13000)들 중 일부는 궐련(20000)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(20000)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13000)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(14000)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(20000)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14000)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(10000)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14000)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14000)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함될 수도 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 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. 액체 저장부는 증기화기(14000)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14000)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 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.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14000)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(10000)는 배터리(11000), 제어부(12000), 히터(13000) 및 증기화기(14000) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10000)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10000)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10000)는 궐련(20000)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(10000)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(10000)의 배터리(11000)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(10000)가 결합된 상태에서 히터(13000)가 가열될 수도 있다.
궐련(20000)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(20000)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(20000)의 제 2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 제 2 부분에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(10000)의 내부에는 제 1 부분의 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부에 제 1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분의 전체 및 제 2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제 2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제 1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제 2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(10000)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10000)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 궐련(20000)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(20000)의 내부로 유입될 수도 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 궐련(20000)의 일 예에 대하여 설명한다.
도 4는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 궐련(20000)은 담배 로드(21000) 및 필터 로드(22000)를 포함한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술한 제 1 부분은 담배 로드(21000)를 포함하고, 제 2 부분은 필터 로드(22000)를 포함한다.
도 4에는 필터 로드(22000)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(22000)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(22000)는 에어로졸을 냉각하는 제 1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제 2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(22000)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(20000)은 적어도 하나의 래퍼(24000)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(24000)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(20000)은 하나의 래퍼(24000)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(20000)은 2 이상의 래퍼(24000)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼에 의하여 담배 로드(21000)가 포장되고, 제 2 래퍼에 의하여 필터 로드(22000)가 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 담배 로드(21000) 및 필터 로드(22000)가 결합되고, 제 3 래퍼에 의하여 궐련(20000) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 담배 로드(21000) 또는 필터 로드(22000) 각각이 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 개별 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 세그먼트들이 결합된 궐련(20000) 전체가 다른 래퍼에 의하여 재포장될 수 있다.
담배 로드(21000)는 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 담배 로드(21000)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(21000)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(21000)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(21000)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(21000)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(21000)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(21000)는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 담배 로드(21000)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(21000)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 담배 로드(21000)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(21000)는 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(22000)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(22000)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(22000)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(22000)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(22000)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터 로드(22000)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(22000)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(22000)의 내부에 삽입될 수도 있다.
또한, 필터 로드(22000)에는 적어도 하나의 캡슐(23000)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(23000)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(23000)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(23000)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
만약, 필터 로드(22000)에 에어로졸을 냉각하는 세그먼트가 포함될 경우, 냉각 세그먼트는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트는 순수한 폴리락트산 만으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 냉각 세그먼트는 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 그러나, 냉각 세그먼트는 상술한 예에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행할 수 있다면, 제한 없이 해당될 수 있다.
한편, 도 4에는 도시되지 않았으나, 일 실시예에 따른 궐련(20000)은 전단 필터를 더 포함할 수 있다. 전단 필터는 담배 로드(21000)에 있어서, 필터 로드(22000)에 대향하는 일측에 위치한다. 전단 필터는 담배 로드(21000)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(21000)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(도 1 내지 도 3의 10000)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참고하면, 히터 조립체(50)는 앞서 도 1 내지 도 3에서 설명된 에어로졸 생성 장치(10000) 내로 삽입된 궐련(20000)을 가열하기 위하여 채용된 구성이다.
본 실시예에 따른 히터 조립체(50)는 지지체(500), 지지체(500)에 일 단부가 고정되어 궐련(20000)의 삽입에 따른 가압에 의해 탄성적으로 변형되는 한 쌍의 탄성 부재들(520), 한 쌍의 탄성 부재들(520) 사이에 배치된 히팅 플레이트(510)를 포함하는 탄성 구조체를 포함한다.
또한, 히터 조립체(50)는 한 쌍의 탄성 부재들(520)에 설치되고, 삽입된 궐련(20000)의 가압에 의한 휨 변형을 감지하는 센서부(540)와, 센서부(540)에서 궐련(20000)의 삽입이 감지된 경우 삽입된 궐련(20000)을 가열하는, 히팅 플레이트(510)에 설치된 전기저항성 히터(530)를 포함한다.
히터 조립체(50)는 에어로졸 생성 장치(10000) 내에서 궐련을 수용하는 공간이 형성된 통로의 바닥벽에 설치된 것일 수 있다. 따라서, 히터 조립체(50)는 삽입되는 궐련(20000)의 스토퍼(stopper) 역할과 궐련(20000)을 가열하는 전기저항성 히터(530)의 지지 역할을 갖는다.
지지체(500)는 히터 조립체(50)의 구성요소들을 고정 및 지지하는 구조물로서, 강성(rigid) 재질의 소재로 제작될 수 있다. 구체적으로, 지지체(500)는 가열된 전기저항성 히터(530)의 온도에 의해 파손되지 않도록 내열성 플라스틱 소재 또는 금속 재료로 제작될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 지지체(500)는 LCP(Liquid Crystal Polymer) 소재, PEEK(polyether ether ketone) 소재 등과 같은 내열성 소재로 제작되거나 또는 STS(stainless steel), 스틸, 티타늄, 알루미늄, 마그네슘 합금, 아연 합금 등과 같은 금속 재료로도 제작될 수 있다.
도 5에서 지지체(500)의 형태는 비록 가운데가 빈 사각형의 단면을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 따라서, 지지체(500)는 사각형의 단면뿐만 아니라, 가운데가 빈 원형의 단면 등 다양하게 구현될 수도 있다.
한 쌍의 탄성 부재들(520)과 히팅 플레이트(510)는 접합된 별개의 구조물로 제작되거나 또는 일체형의 단일 구조물로도 제작될 수 있다.
한 쌍의 탄성 부재들(520) 각각은 지지체(500)에 일 단부가 고정되어 있고, 타 단부는 히팅 플레이트(510)에 고정되어 있다. 한 쌍의 탄성 부재들(520)은 탄성을 갖고 휨 변형이 가능한 소재로 제작될 수 있다. 예를 들어, 지지체(500)는 내열성 플라스틱 소재 또는 금속 재료로서 열전도성을 갖는 소재로 제작될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한 쌍의 탄성 부재들(520)은 궐련(20000)이 삽입된 경우 궐련(20000)의 삽입 방향을 따르는 히팅 플레이트(510)의 이동을 지지하면서 변형된다. 한 쌍의 탄성 부재들(520)은 마이크로 캔틸레버와 유사한 원리로서, 궐련(20000)의 삽입에 따른 히팅 플레이트(510)의 이동에 대응하는 한 쌍의 탄성 부재들(520)의 휨 변형의 정도에 기초하여 궐련(20000)의 삽입 여부를 감지하기 위한 구조물일 수 있다.
히팅 플레이트(510)는 삽입된 궐련(20000)의 일 단부에 접촉하는 평면형의 구조물이다. 히팅 플레이트(510)의 양 단에는 한 쌍의 탄성 부재들(520)이 연장되어 있다.
한 쌍의 탄성 부재들(520) 각각에서 지지체(500)에 고정되지 않은 부분은 굴곡진 형태로 제작되어, 지지체(500)에 고정된 부분보다 상대적으로 높은 위치를 갖는다. 따라서, 한 쌍의 탄성 부재들(520) 사이의 중앙 부분에 배치된 히팅 플레이트(510)는 지지체(500)보다 상대적으로 높은 위치에 머무를 수 있다.
히팅 플레이트(510)에는 전기저항성 히터(530)가 설치될 수 있다. 따라서, 히팅 플레이트(510)는 가열된 전기저항성 히터(530)의 열이 확장되어 궐련(20000)에 전달될 수 있도록, 열전도성을 갖는 소재로 제작될 수 있다. 예를 들어, 히팅 플레이트(510)는 전기 전도성 세라믹 물질, 탄소, 금속 합금 또는 세라믹 물질과 금속의 합성 물질로 제작될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한 쌍의 탄성 부재들(520)과 히팅 플레이트(510)를 포함하는 탄성 구조체는 궐련(20000)이 삽입되어 히팅 플레이트(510)가 소정 거리만큼 이동된 경우, 궐련(20000)이 더 이상 삽입되지 않도록 제한하기 위한 스토퍼의 기능을 갖는다.
도 5에서 히팅 플레이트(510)의 형태는 비록 사각형의 단면을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 따라서, 히팅 플레이트(510)는 사각형의 단면뿐만 아니라, 원형의 단면, 별모양 형태의 단면, 십자 형태의 단면 등 다양하게 구현될 수도 있다.
센서부(540)는 한 쌍의 탄성 부재들(520)에 설치되어, 삽입된 궐련(20000)에 의한 히팅 플레이트(510)의 눌림으로 인한 휨 변형에 대응하는 저항의 변화를 이용하여 궐련(20000)의 삽입을 감지한다.
센서부(540)는 한 쌍의 탄성 부재들(520) 각각에 설치된 스트레인 게이지를 포함한다. 센서부(540)의 스트레인 게이지는 예를 들어, 휘트스톤 브리지 회로로 구현될 수 있다. 휘트스톤 브리지 회로는 휨 변형에 대응하는 저항 변화(즉, 압저항 변화)를 비교적 정밀하고 정확하게 측정할 수 있어, 스트레인 게이지로서 궐련(20000)의 삽입을 용이하게 감지하는데 바람직한 센싱 수단일 수 있다.
센서부(540)의 스트레인 게이지는 한 쌍의 탄성 부재들(520) 각각의 지지체(500)에 고정되지 않은 부분에서 상면 또는 하면에 설치될 수 있다. 여기서, 한 쌍의 탄성 부재들(520) 각각에 설치된 설치된 스트레인 게이지의 개수는 하나 이상일 수 있다.
센서부(540)의 스트레인 게이지는 바람직하게는, 한 쌍의 탄성 부재들(520) 각각에서 휨 변형이 많이 일어나는 적어도 하나의 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 센서부(540)의 스트레인 게이지는 한 쌍의 탄성 부재들(520) 각각에서 지지체(500)에 고정된 부분에 인접한 위치에 설치될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전기저항성 히터(530)는 히팅 플레이트(510)에 설치된다. 예를 들어, 전기저항성 히터(530)는 히팅 플레이트(510) 내 설치된 전기전도성 트랙 히터에 해당하거나, 히팅 플레이트(510) 상에 접착된 면형 필름 히터에 해당하거나, 히팅 플레이트(510)로부터 돌출되어 설치된 봉침형 히터에 해당하거나, 및 히팅 플레이트(510)로부터 돌출되어 설치된 세장형 히터에 해당할 수 있다. 즉, 히팅 플레이트(510)에 설치된 전기저항성 히터(530)의 구현 형태는 어느 하나에 제한되지 않고, 궐련(20000)의 가열 방식에 따라 다양할 수 있다.
전기저항성 히터(530)의 구현 형태가 다양할지라도, 전기저항성 히터(530)는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 전기저항성 히터(530)가 가열되는 방식을 채용하여 구현될 수 있다. 여기서, 전기 전도성 트랙은 전기 저항성 물질을 포함하고, 예를 들어 전기 전도성 트랙은 금속 물질로 제작될 수 있다. 다른 예로서, 전기 전도성 트랙은 전기 전도성 세라믹 물질, 탄소, 금속 합금 또는 세라믹 물질과 금속의 합성 물질로 제작될 수 있다. 전기저항성 히터(530)는 궐련(20000)을 가열하는 역할을 수행하는 전기 전도성 트랙 및 온도 감지 센서의 역할을 수행하는 전기 전도성 트랙을 모두 포함할 수 있다.
한편, 히터 조립체(50)의 센서부(540)에서 감지된 저항 변화의 값은 앞서 도 1 내지 도 3에서 설명된 제어부(12000)로 전달된다. 제어부(12000)는 센서부(540)에서 감지된 저항 변화의 값이 소정 임계값 이상인 경우, 궐련(20000)이 삽입된 것으로 판단할 수 있다. 이때, 제어부(12000)는 센서부(540)에서 궐련(20000)의 삽입이 감지된 경우, 삽입된 궐련(20000)을 가열하도록 전기저항성 히터(530)의 온도를 제어한다.
종래의 궐련 삽입형 에어로졸 생성 장치에서는 궐련의 삽입을 감지할 수 있는 수단으로서, 광 센서, 압력 센서, 물리적 접촉 센서 등을 이용하는 것이 일반적이었다. 하지만, 궐련의 삽입을 정확하게 감지하기 위해서는 히터에 인접하게 궐련 감지 센서가 위치되어야 하나, 궐련 감지 센서는 히터에 의해 발생된 고온을 견뎌야 하고 히터 주변 영역에서 소형화되어 설치되어야 하는 등의 다양한 조건들을 충족하여야 하는 문제점들이 있었다. 이와 달리, 본 실시예에 따른 히터 조립체(50)에서는 탄성 구조체의 휨 변형에 대응하는 저항 변화로 궐련 삽입의 여부를 용이하게 감지할 수 있고, 탄성 구조체의 소재 또한 내열성 및 열전도성 부품들로 구성되어 고온 영역에 적합하며, 적은 부품들로 탄성 구조체가 구현되므로 궐련 감지 센서의 소형화가 가능하다는 장점이 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체를 측면에서 바라본 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참고하면, 히터 조립체(50)는 지지체(500), 한 쌍의 탄성 부재들(520), 히팅 플레이트(510)를 포함하는 탄성 구조체, 전기저항성 히터(530) 및 센서부(540)를 포함한다.
히터 조립체(50)를 측면에서 바라보면, 한 쌍의 탄성 부재들(520) 각각은 지지체(500)에 고정되지 않은 부분과 지지체(500)에 고정된 부분으로 구분될 수 있다. 여기서, 지지체(500)에 고정된 부분은 제1부분(521)으로 지칭하고, 지지체(500)에 고정되지 않은 부분은 제2부분(523)으로 지칭하도록 한다.
한 쌍의 탄성 부재들(520)의 제1부분(521) 및 제2부분(523)은 탄성적으로 변형 가능한 부재이고, 열전도성 소재로 구현될 수 있다. 다만, 한 쌍의 탄성 부재들(520)의 제1부분(521)은 지지체(500)에 고정되어 있기 때문에, 탄성적으로 변형되지 않는 부분이다. 제1부분(521)은 접착, 용접, 체결 등의 다양한 방식으로 지지체(500)에 접합될 수 있다.
한 쌍의 탄성 부재들(520)의 제2부분(523)은 지지체(500)에 고정되어 있지 않기 때문에, 자유롭게 변형이 가능한 부분이다. 여기서, 변형은 가압에 따른 눌림에 의한 휨 변형일 수 있다. 제2부분(523)은 가압 상태에서는 변형되고, 가압되지 않은 상태에서는 탄성적으로 원래 형태로 복귀된다. 제2부분(523)은 굴곡진 형태를 갖거나 또는 직선 형태를 가질 수 있다. 즉, 제2부분(523)은 지지체(500)에 고정된 제1부분(521)보다 상대적으로 높은 위치를 갖도록 휘어진 형태이고, 제2부분(523)의 형태는 곡선, 직선 등 다양할 수 있다.
히팅 플레이트(510)는 한 쌍의 탄성 부재들(520) 사이에, 구체적으로는 한 쌍의 탄성 부재들(520) 각각의 제2부분(523) 사이에 배치된다. 히팅 플레이트(510)의 양단에서는 한 쌍의 탄성 부재들(520)이 연장되어 있기 때문에, 앞서 설명된 바와 같이 히팅 플레이트(510)는 지지체(500) 및 제1부분(521) 보다는 높게 위치된다.
히팅 플레이트(510)는 한 쌍의 탄성 부재들(520) 각각에 결합(또는 접합)되어 있는 별도의 플레이트(즉, 별개의 구조물)에 해당하거나, 또는 한 쌍의 탄성 부재들(520)과 일체로 제작된 플레이트(즉, 단일 구조물)에 해당할 수 있다.
한편, 궐련(20000)이 삽입 방향을 따라 삽입되는 경우, 궐련(20000)의 일 단부는 히팅 플레이트(510)의 상면을 누르게 또는 가압하게 된다.
도 6에서는, 전기저항성 히터(530)가 히팅 플레이트(510) 내에 설치된 것으로 도시되어 있다. 이와 같은 경우, 전기저항성 히터(530)는 히팅 플레이트(510) 내부에 전기전도성 트랙을 배치시킴으로써 구현될 수 있다.
센서부(540)는 한 쌍의 탄성 부재들(520)의 제2부분(523)에 설치되고, 제2부분(523)에서의 휨 변형에 대응하는 저항 변화를 측정한다. 여기서, 제2부분(523)에서의 휨 변형은 궐련(20000)의 삽입에 따른 히팅 플레이트(510)의 가압으로 인해 발생되므로, 센서부(540)는 결국 궐련(20000)의 삽입에 따른 가압의 정도를 센싱할 수 있다.
센서부(540)는 앞서 설명된 바와 같이, 스트레인 게이지와 같은 센싱 수단을 이용하여 구현될 수 있고, 센서부(540)의 스트레인 게이지는 제2부분(523)에서 하나 이상이 설치될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따라 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입되는 경우 히터 조립체의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a를 참고하면, 에어로졸 생성 장치(도 1 내지 도 3의 10000)의 내부에 궐련(20000)이 삽입되지 않은 상태에서는 히터 조립체(50)의 탄성 구조체에 어떠한 압력도 가해지지 않았기 때문에, 히터 조립체(50)의 탄성 구조체는 제1위치(710)에 머무르게 된다. 하지만, 히터 조립체(50)를 향하여 궐련(20000)이 삽입되는 경우에는, 궐련(20000)이 히터 조립체(50)의 탄성 구조체를 밀면서 가압함에 따라 탄성 구조체는 탄성적으로 변형되고 이로 인하여 탄성 구조체는 제2위치(720)에 머무르게 된다. 다시 말하면, 탄성 구조체의 히팅 플레이트(510)는 궐련의 삽입으로 인하여 제1위치(710)에서 제2위치(720)로 이동하고, 이로 인하여 탄성 구조체의 히팅 플레이트(510)는 변위(750)가 생긴다.
도 7b를 참고하면, 궐련(20000)이 삽입되어 히터 조립체(50)의 탄성 구조체가 가압된 경우, 히팅 플레이트(510)는 제1위치(710)으로부터 제2위치(720)로 이동된다. 이때, 제1위치(710)와 제2위치(720) 사이는 도 7a에서 설명된 변위(750)를 갖는다.
한 쌍의 탄성 부재들(520)의 제2부분(523)은 히팅 플레이트(510)의 이동에 대응하여, 궐련(20000)의 삽입 방향을 따라 휨 변형이 일어나게 된다.
센서부(540)는 적어도 하나의 스트레인 게이지를 포함하고, 각 스트레인 게이지는 휨 변형에 대응하는 저항 변화를 측정한다. 예를 들어, 휨 변형이 많이 일어날수록 스트레인 게이지에서는 저항 변화가 많은 것으로 측정될 수 있다.
비록, 도 7b에서 도시되지 않았지만, 센서부(540)의 센싱 결과, 즉 저항 변화의 값은 제어부(도 1 내지 도 3의 제어부(12000))로 전송된다. 제어부(12000)는 센서부(540)에서 센싱된 저항 변화의 값이 소정 임계값 이상인 경우, 궐련(20000)이 삽입된 것으로 판단할 수 있다.
한편, 히터 조립체(50)의 탄성 구조체에서 히팅 플레이트(510)가 제2위치(720)로 이동된 경우에는, 탄성 구조체는 궐련(20000)이 더 이상 삽입되지 않도록 제한하기 위한 스토퍼로써 기능할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따라 히터 조립체에서 센서부의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고하면, 탄성 구조체의 히팅 플레이트(510) 및 히팅 플레이트(510)의 양단으로부터 연장된 한 쌍의 탄성 부재들(520)이 도시되어 있다.
센서부(540)는 적어도 하나의 스트레인 게이지(810)(예를 들어, 휘트스톤 브리지 회로)를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 스트레인 게이지(810)는 한 쌍의 탄성 부재들(520)의 제2부분(523)에 설치된다. 적어도 하나의 스트레인 게이지(810)가 제2부분(523)에 설치되는 이유는, 궐련(20000)의 삽입에 따른 휨 변형은 한 쌍의 탄성 부재들(520)의 제2부분(523)에서 일어나기 때문이다.
각 스트레인 게이지(810)에서 센싱된 저항 변화의 값은 배선을 통해 제어부(도 1 내지 도 3의 제어부(12000))로 전송되고, 전송된 저항 변화의 값에 기초하여 궐련(20000)의 삽입 여부 또는 궐련(20000)의 삽입 정도가 모니터링될 수 있다.
한편, 도 8에서 적어도 하나의 스트레인 게이지(810)는 한 쌍의 탄성 부재들(520)의 상면에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고, 적어도 하나의 스트레인 게이지(810)는 한 쌍의 탄성 부재들(520)의 하면에 배치될 수도 있다.
도 9a 내지 도 9d는 일 실시예들에 따른 히팅 플레이트에 설치된 전기저항성 히터의 다양한 구현 방식들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9a 내지 도 9d를 참고하면, 히팅 플레이트(510)에 설치된 전기저항성 히터(910, 920, 930 또는 940)는 궐련 삽입형 에어로졸 생성 장치에서 이용되는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.
도 9a의 일 실시예에 따르면, 전기저항성 히터(910)는 히팅 플레이트(510) 내부에서 히팅 플레이트(510)의 표면에 인접한 영역(915)에 매립된 전기전도성 트랙으로 구현될 수 있다. 도 9b의 다른 실시예에 따르면, 전기저항성 히터(920)는 히팅 플레이트(510) 상에 접착된 면형 필름 히터로 구현될 수 있다. 도 9c의 또 다른 실시예에 따르면, 전기저항성 히터(920)는 히팅 플레이트(510)로부터 돌출되어 설치된 봉침형 히터로서, 봉침형 히터에는 전기전도성 트랙이 설치된 것일 수 있다. 도 9d의 또 다른 실시예에 따르면, 전기저항성 히터(920)는 히팅 플레이트(510)로부터 돌출되어 설치된 세장형 히터로서, 세장형 히터의 일 표면에는 전기전도성 트랙이 설치된 것일 수 있다.
즉, 본 실시예에 따라 히팅 플레이트(510)에 설치된 전기저항성 히터(530)의 구현 형태는 어느 하나에 제한되지 않고, 다양할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따라 에어로졸 생성 장치 내에서의 히터 조립체의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참고하면, 에어로졸 생성 장치(10)에서 궐련은 개구(110)를 통해 삽입되고, 삽입된 궐련은 개구(110)로부터 연결된 궐련 수용 통로(120)에 수용된다. 히터 조립체(50)는 궐련 수용 통로(120)의 말단부(130)에 배치될 수 있다. 말단부(130)에 설치된 히터 조립체(50)는 궐련의 삽입을 감지하고, 삽입된 궐련의 스토퍼 기능을 할 수 있다. 나아가서, 히터 조립체(50)는 전기저항성 히터를 이용하여 삽입된 궐련을 가열함으로써, 에어로졸 생성 장치(10)에서는 사용자가 흡입 가능한 에어로졸이 생성될 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 지지체, 상기 지지체에 일 단부가 고정되어 궐련의 삽입에 따른 가압에 의해 탄성적으로 변형되는 한 쌍의 탄성 부재들, 상기 한 쌍의 탄성부재들 사이에 배치된 히팅 플레이트를 포함하는 탄성 구조체;
    상기 한 쌍의 탄성 부재들에 설치되고, 상기 삽입된 궐련의 상기 가압에 의한 휨 변형을 감지하는 센서부;
    상기 히팅 플레이트에 설치된 전기저항성 히터; 및
    상기 센서부에서 상기 궐련의 삽입이 감지된 경우, 상기 삽입된 궐련을 가열하도록 상기 전기저항성 히터의 온도를 제어하는 제어부를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 탄성 부재들은
    상기 궐련이 삽입된 경우 상기 궐련의 삽입 방향을 따르는 상기 히팅 플레이트의 이동을 지지하면서 변형되는, 에어로졸 생성 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서부는
    상기 히팅 플레이트의 이동에 대응하는 상기 한 쌍의 탄성부재들의 휨 변형에 따른 저항의 변화를 이용하여 상기 궐련의 삽입을 감지하는, 에어로졸 생성 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성 구조체는
    상기 궐련이 삽입되어 상기 히팅 플레이트가 소정 거리만큼 이동된 경우, 상기 궐련이 더 이상 삽입되지 않도록 제한하기 위한 스토퍼의 기능을 갖는, 에어로졸 생성 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 한 쌍의 탄성 부재들 각각에 설치된 적어도 하나의 스트레인 게이지를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 센서부에 포함된 상기 적어도 하나의 스트레인 게이지에서 센싱된 저항 변화의 값이 소정 임계값 이상인 경우, 상기 궐련이 삽입된 것으로 판단하는, 에어로졸 생성 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 히팅 플레이트는
    상기 한 쌍의 탄성 부재들 각각에 결합되어 있는 별도의 플레이트에 해당하거나, 또는 상기 한 쌍의 탄성 부재들과 일체로 제작된 플레이트에 해당하는, 에어로졸 생성 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기저항성 히터는
    상기 히팅 플레이트 내 설치된 전기전도성 트랙 히터, 상기 히팅 플레이트 상에 접착된 면형 필름 히터, 상기 히팅 플레이트로부터 돌출되어 설치된 봉침형 히터, 및 상기 히팅 플레이트로부터 돌출되어 설치된 세장형 히터 중 어느 하나를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 탄성 부재들 및 상기 히팅 플레이트 중 적어도 하나는
    열전도성 소재를 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
  9. 지지체, 상기 지지체에 일 단부가 고정되어 궐련의 삽입에 따른 가압에 의해 탄성적으로 변형되는 한 쌍의 탄성 부재들, 상기 한 쌍의 탄성부재들 사이에 배치된 히팅 플레이트를 포함하는 탄성 구조체;
    상기 한 쌍의 탄성 부재들에 설치되고, 상기 삽입된 궐련의 상기 가압에 의한 휨 변형을 감지하는 센서부; 및
    상기 센서부에서 상기 궐련의 삽입이 감지된 경우 상기 삽입된 궐련을 가열하는, 상기 히팅 플레이트에 설치된 전기저항성 히터를 포함하는, 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 탄성 구조체는
    상기 궐련이 삽입된 경우 상기 궐련의 삽입 방향으로의 상기 히팅 플레이트의 이동을 따라 상기 한 쌍의 탄성 부재들이 휨 변형되어 상기 삽입된 궐련을 지지하는, 에어로졸 생성 장치의 히터 조립체.
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