KR102640828B1 - 유도가열식 에어로졸 발생 물품 및 장치 - Google Patents
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Abstract
가열 효율이 개선된 유도가열식 에어로졸 발생 물품 및 장치가 제공된다. 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품은, 에어로졸 형성 기재를 포함하는 매질부, 매질부의 적어도 일부를 폐루프를 형성하며 래핑(wrapping)하고, 유도가열됨에 따라 매질부의 적어도 일부를 가열하도록 구성된 서셉터(susceptor) 요소 및 서셉터 요소의 적어도 일부를 래핑하는 외부 래퍼를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 서셉터 요소가 에어로졸 발생 물품 내에 내장되어 매질부로 직접 열을 전달할 뿐만 아니라, 형성된 폐루프를 통해 유도 전류가 원활하게 흐르게 됨으로써, 가열 효율이 크게 개선될 수 있다.
Description
본 개시는 유도가열식 에어로졸 발생 물품 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 가열 효율 개선을 통해 소비전력 감소와 풍미 향상 효과를 담보할 수 있는 유도가열식 에어로졸 발생 물품 및 그 물품과 함께 사용되는 유도가열식 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 전기적으로 가열하여 에어로졸을 발생 발생시키는 가열식 에어로졸 발생 장치에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 에어로졸 발생 장치에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
최근에는, 유도가열 방식으로 궐련을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 장치가 제안된 바 있다. 예를 들어, 내부에 수용된 궐련을 감싸는 형태로 배치된 외부 서셉터(susceptor)를 유도 코일(induction coil)을 통해 유도가열함으로써, 에어로졸을 발생시키는 장치가 제안된 바 있다. 그런데, 제안된 장치는 서셉터를 중간 매체로 활용하여 궐련에 열을 전달하는 간접적 가열 구조를 채택하고 있기 때문에, 가열 효율이 좋지 않으며, 이에 따라 목표 온도까지 궐련을 가열하는 데까지 많은 시간과 소비전력을 필요로 한다.
본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 가열 효율이 개선된 유도가열식 에어로졸 발생 물품 및 이 물품과 함께 사용되는 유도가열식 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품은, 에어로졸 형성 기재를 포함하는 매질부, 상기 매질부의 적어도 일부를 폐루프를 형성하며 래핑(wrapping)하고, 유도가열됨에 따라 상기 매질부의 적어도 일부를 가열하도록 구성된 서셉터(susceptor) 요소 및 상기 서셉터 요소의 적어도 일부를 래핑하는 외부 래퍼를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 서셉터 요소는 유도가열 가능한 비철금속 소재로 이루어진 것일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 서셉터 요소와 상기 매질부 사이에 배치되어 상기 매질부의 적어도 일부를 래핑하는 내부 래퍼를 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 서셉터 요소의 두께는 6μm 내지 30μm일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 서셉터 요소는 상기 매질부의 상류 부위를 래핑하도록 구성되어, 상기 유도가열됨에 따라 상기 매질부의 하류 부위에 미가열 영역을 형성할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 매질부는 담배 물질이 함유된 제1 세그먼트와 상기 제1 세그먼트의 상류에 위치하고 보습 물질이 함유된 제2 세그먼트를 포함하고, 상기 서셉터 요소는 상기 제1 세그먼트를 래핑하는 제1 서셉터 요소와 상기 제2 세그먼트를 래핑하는 제2 서셉터 요소를 포함하며, 상기 유도가열됨에 따라 상기 제2 서셉터 요소에 의해 상기 제2 세그먼트가 상기 제1 세그먼트보다 높은 온도로 가열될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 물품이 수용되는 수용공간을 형성하는 하우징 및 상기 수용공간에 수용된 상기 에어로졸 발생 물품을 유도가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 인덕터(inductor)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 에어로졸 발생 물품에는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 매질부와 상기 매질부의 적어도 일부를 폐루프를 형성하며 래핑(wrapping)하는 서셉터 요소가 포함되고, 상기 서셉터 요소가 상기 인덕터에 의해 유도가열됨에 따라 상기 에어로졸이 발생될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 유도가열식 에어로졸 발생 장치는 상기 인덕터에 의해 유도가열되는 서셉터 요소를 포함하지 않을 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 인덕터에 인가되는 유도가열주파수를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 서셉터 요소는 상기 매질부의 하류 부위를 래핑하는 제1 서셉터 요소와 상기 매질부의 상류 부위를 래핑하는 제2 서셉터 요소를 포함하며, 상기 인덕터는 동일한 유도가열주파수로 상기 제1 서셉터 요소와 상기 제2 서셉터 요소를 유도가열하되, 상기 제1 서셉터 요소는 상기 제2 서셉터 요소와 상이한 두께를 가질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 인덕터에 인가되는 유도가열주파수를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 서셉터 요소는 상기 매질부의 하류 부위를 래핑하는 제1 서셉터 요소와 상기 매질부의 상류 부위를 래핑하는 제2 서셉터 요소를 포함하며, 상기 인덕터는 동일한 유도가열주파수로 상기 제1 서셉터 요소와 상기 제2 서셉터 요소를 유도가열하되, 상기 제1 서셉터 요소는 상기 제2 서셉터 요소와 상이한 소재로 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 인덕터에 인가되는 유도가열주파수를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 서셉터 요소는 상기 매질부의 하류 부위를 래핑하는 제1 서셉터 요소와 상기 매질부의 상류 부위를 래핑하는 제2 서셉터 요소를 포함하며, 상기 인덕터는 제1 유도가열주파수로 상기 제1 서셉터 요소를 유도가열하는 제1 인덕터와 상기 제1 유도가열주파수와 상이한 제2 유도가열주파수로 상기 제2 서셉터 요소를 유도가열하는 제2 인덕터를 포함할 수 있다.
상술한 본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 서셉터 요소가 내장되어 있는 유도가열식 에어로졸 발생 물품이 제공될 수 있고, 서셉터 요소는 매질부를 래핑(wrapping)하는 형태로 배치될 수 있다. 이러한 경우, 유도가열에 의해 서셉터 요소에서 발생된 열이 매질부로 직접 전달될 수 있기 때문에, 가열 효율이 크게 향상될 수 있으며, 그 결과 에어로졸 발생 물품의 풍미가 향상될 수 있다. 나아가, 이러한 유도가열식 에어로졸 발생 물품과 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치는 별도의 서셉터 요소를 구비할 필요가 없는 바, 설계 복잡도가 감소될 수 있다. 뿐만 아니라, 가열 효율 향상으로 인해 유도가열식 에어로졸 발생 장치의 예열 시간이 단축되고 소비 전력도 크게 감소될 수 있다.
또한, 서셉터 요소가 폐루프(closed-loop)를 형성하며 매질부의 적어도 일부를 감싸도록 배치될 수 있다. 이러한 경우, 유도가열에 의해 서셉터 요소에서 발생된 유도 전류가 서셉터 요소 내에서 형성된 폐루프를 따라 원활하게 흐를 수 있기 때문에, 서셉터 요소의 가열 효율이 더욱 향상될 수 있다. 가령, 인덕터에 인가되는 전력량 대비 서셉터 요소의 발열량이 크게 향상될 수 있다.
또한, 서셉터 요소가 비철금속 소재로 이루어질 수 있다. 비철금속은 철금속 등보다 줄열의 크기가 큰 소재이기 때문에, 유도가열 시 발열량이 증가될 수 있다.
또한, 서셉터 요소와 매질부 사이에 내부 래퍼가 배치됨으로써, 매질부의 외곽 탄화 현상이 방지될 수 있다.
또한, 서셉터 요소가 매질부의 하류 부위(e.g. 하류 말단 부위)를 제외하고 나머지 부위를 래핑하는 형태로 배치될 수 있다. 이러한 경우, 매질부의 하류 부위에 미가열 영역이 형성되어 흡연 시 에어로졸에 대한 필터링 효과가 발생될 수 있으며, 이를 통해 사용자에게 색다른 풍미가 제공될 수 있다.
또한, 복수의 서셉터 요소를 이용하여 매질부의 상류 및 하류 부위가 서로 다른 온도로 가열될 수 있다. 구체적으로, 복수의 서셉터 요소는 매질부의 서로 다른 부위에 각각 이격 배치되어 매질부의 서로 다른 부위를 서로 다른 온도로 가열할 수 있다. 예를 들어, 복수의 서셉터 요소는 매질부의 길이 방향과 수직한 방향인 방사 방향으로 서로 비중첩하도록 배치되어 매질부의 서로 다른 부위를 서로 다른 온도로 가열할 수 있다. 다시 말해서, 복수의 서셉터 요소는 매질부의 길이 방향으로 서로 이격되어 배치되어 매질부의 하류 부위가 상류 부위보다 높은 온도로 가열될 수 있다. 이러한 경우, 흡연 초반의 끽미감이 향상되고 장치의 예열 시간이 단축될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품과 함께 사용될 수 있는 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치를 예시한다.
도 4 및 도 5는 본 개시의 제1 실시예에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 개시의 제2 실시예에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 본 개시의 제3 실시예에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 개시의 제4 실시예에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 11은 본 개시의 제5 실시예에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 개시의 제1 실시예에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 개시의 제2 실시예에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 본 개시의 제3 실시예에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 개시의 제4 실시예에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 11은 본 개시의 제5 실시예에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
다른 정의가 없다면, 이하의 실시예들에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 이하의 실시예들에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이하의 실시예들에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 개시의 다양한 실시예들에 대한 설명에 앞서, 실시예들에서 사용되는 몇몇 용어들에 대하여 명확하게 하기로 한다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸(aerosol)을 형성할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 또는 액상일 수 있다. 예를 들면, 고체의 에어로졸 형성 기재는 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있으며, 액상의 에어로졸 형성 기재는 니코틴, 담배 추출물, 보습제 및/또는 다양한 향미제를 기초로 하는 액상 조성물을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니다. 이하의 실시예들에서, 액상은 액상의 에어로졸 형성 기재를 지칭하는 것일 수 있다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 발생 물품"은 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물품(article)을 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물품의 대표적인 예로는 궐련을 들 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시예들에서, "에어로졸 발생 장치"는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 형성 기재를 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 장치의 다양한 예시들에 대해서는 도 1 내지 도 3을 참조하도록 한다. 다만, 에어로졸 발생 장치의 유형은 더욱 다양할 수 있어서, 본 개시의 범위가 이러한 예시들에 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시예들에서, "퍼프(puff)"는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어 당기는 상황을 의미할 수 있다.
이하의 실시예들에서, "상류"(upstream) 또는 "상류 방향"은 사용자의 구부로부터 멀어지는 방향을 의미하고, "하류"(downstream) 또는 "하류 방향"은 사용자의 구부로부터 가까워지는 방향을 의미할 수 있다. 상류 및 하류라는 용어는 에어로졸 발생 물품을 구성하는 요소들의 상대적 위치를 설명하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 4 등에 예시된 에어로졸 발생 물품(e.g. 150-1)에서, 필터부(170)는 매질부(160)의 하류 또는 하류 방향에 위치하고, 매질부(160)는 필터부(170)의 상류 또는 상류 방향에 위치한다.
이하, 본 개시의 다양한 실시예들에 대하여 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 유도가열식 에어로졸 발생 물품(150)과 함께 사용될 수 있는 다양한 유형의 유도가열식 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)를 예시한다. 이하에서는, 유도가열식 에어로졸 발생 물품(150)과 유도가열식 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)를 설명할 때, 설명의 편의상, "유도가열식"이라는 용어는 생략하도록 한다. 이하, 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(100-1)는 하우징, 히터부(140), 제어부(120) 및 배터리(130)를 포함할 수 있다. 다만, 도 1에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(100-1)는 장치의 상태를 출력하는 출력 모듈(e.g. 모터, 디스플레이) 및/또는 사용자의 입력(e.g. 장치 온/오프 등)을 받기 위한 입력 모듈(e.g. 버튼) 등을 더 포함할 수도 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(100-1)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
하우징은 에어로졸 발생 장치(100-1)의 외관을 형성할 수 있다. 또한, 하우징은 에어로졸 발생 물품(150)을 수용하기 위한 수용공간을 형성할 수 있다. 수용공간에 수용된 에어로졸 발생 물품(150)은 히터부(140)에 의해 가열됨에 따라 에어로졸을 발생시킬 수 있으며, 발생된 에어로졸을 사용자의 구부를 통해 흡입될 수 있다.
다음으로, 히터부(140)는 수용공간에 수용된 에어로졸 발생 물품(150)을 가열함으로써 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 히터부(140)는 서셉터 요소(susceptor element)를 유도가열하기 위한 인덕터(inductor)를 포함할 수 있다. 인덕터의 예로는 유도 코일(induction coil)을 들 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 서셉터 요소는 에어로졸 발생 물품(150)에 내장되어 있을 수 있다. 이러한 경우, 히터부(140)에 서셉터 요소가 포함될 필요가 없는 바, 히터부(140)의 구조가 간소화될 수 있다. 또한, 이에 따라, 에어로졸 발생 장치(100-1)의 설계 복잡도가 감소되고, 경량화 및 소형화될 수 있으며, 제조 시에 불량 발생률도 감소될 수 있다. 나아가, 유도가열에 의해 서셉터 요소에서 발생된 열이 에어로졸 발생 물품(150)으로 직접 전달될 수 있는 바, 가열 효율이 크게 향상될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 서셉터 요소는 에어로졸 발생 물품(150)의 매질부를 래핑(wrapping)하는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 매질부와 연관된 래퍼(wrapper)가 서셉터로 기능하여, 매질부를 가열할 수 있다. 이러한 경우, 앞서 언급한 바와 같이, 서셉터 요소에서 발생된 열이 매질부의 외곽으로 직접 전달될 수 있기 때문에, 가열 효율이 크게 향상될 수 있다. 이러한 에어로졸 발생 물품(150)의 다양한 예시에 관하여서는 추후 도 4 이하의 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
다만, 다른 몇몇 실시예들에서는, 히터부(140)에 에어로졸 발생 물품(150)을 가열하기 위한 서셉터 요소가 포함될 수도 있다.
다음으로, 제어부(120)는 에어로졸 발생 장치(100-1)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 히터부(140)와 배터리(130)의 동작을 제어할 수 있고, 에어로졸 발생 장치(100-1)에 포함된 다른 구성요소들의 동작도 제어할 수 있다. 제어부(120)는 배터리(130)가 공급하는 전력, 히터부(140)의 가열 온도 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 에어로졸 발생 장치(100-1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(100-1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 제어부(120)는 히터부(140)를 구성하는 인덕터에 인가되는 유도가열주파수를 제어할 수 있다. 인덕터에 인가된 유도가열주파수에 따라 서셉터 요소에서 발생된 유도 전류의 주파수가 달라지고, 유도 전류의 주파수에 따라 전류침투깊이와 서셉터 요소의 가열 성능이 달라질 수 있다. 따라서, 제어부(120)는 유도가열주파수를 통해 서셉터 요소의 가열 성능을 제어할 수 있는데, 이에 관하여서는 추후 도 8 내지 도 10을 참조하여 에어로졸 발생 물품(150)의 예시와 함께 상세하게 설명하도록 한다.
제어부(120)는 적어도 하나의 프로세서(processor)에 의해 구현될 수 있다. 상기 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, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 제어부(120)가 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 자명하게 이해할 수 있다.
다음으로, 배터리(130)는 에어로졸 발생 장치(100-1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(130)는 히터부(140)에 전력을 공급할 수 있고, 제어부(120)가 동작하는데 필요한 전력도 공급할 수 있다.
또한, 배터리(130)는 에어로졸 발생 장치(100-1)에 설치된 디스플레이(미도시), 센서(미도시), 모터(미도시) 등의 전기적 구성요소가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 다른 유형의 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)에 대하여 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3은 에어로졸 발생 물품(150)과 액상의 에어로졸 형성 기재가 함께 이용되는 하이브리드형 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)를 개략적으로 나타내는 예시적인 도면이다. 구체적으로, 도 2는 증기화기(1)와 에어로졸 발생 물품(150)이 병렬로 배치된 장치(100-2)를 예시하고 있고, 도 3은 증기화기(1)와 에어로졸 발생 물품(150)이 직렬로 배치된 장치(100-3)를 예시하고 있다. 다만, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니고, 에어로졸 발생 장치(e.g. 100-1 내지 100-3) 내부의 배치 형태는 얼마든지 변형될 수 있다.
도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)는 증기화기(1)를 더 포함할 수 있다. 단, 이는 본 개시의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예일뿐이며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 추가되거나 생략될 수 있음은 물론이다. 이하, 에어로졸 발생 장치(100-2, 100-3)의 각 구성요소에 대하여 설명하도록 한다. 다만, 본 개시의 명료함을 위해, 앞서 설명한 에어로졸 발생 장치(100-1)와 중복되는 내용에 대한 설명은 생략하도록 한다.
증기화기(1)는 액상의 에어로졸 형성 기재를 기화시켜 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 증기화기(1)는 액상의 에어로졸 형성 기재를 저장하는 액상 저장조, 저장된 액상을 흡수하는 윅(wick) 및 흡수된 액상을 기화시키는 액상 기화요소를 포함하도록 구성될 수 있다. 이때, 액상 기화요소는 가열요소로 구현될 수도 있고, 초음파 진동을 통해 액상을 기화시키는 진동요소로 구현될 수도 있으며, 다른 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다. 또한, 증기화기(1)는 다른 구조로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 증기화기(1)는 윅을 포함하지 않는 구조로 구현될 수도 있다.
증기화기(1)에서 발생된 에어로졸은 에어로졸 발생 물품(150)을 통과하여 사용자의 구부를 통해 흡입될 수 있다. 증기화기(1)의 액상 기화요소는 제어부(120)에 의해 제어될 수 있다.
히터부(140), 배터리(130) 및 제어부(120)에 대한 설명은 도 1의 설명 부분을 참조하도록 한다.
지금까지 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 물품(150)과 함께 사용될 수 있는 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치(100-1 내지 100-3)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 에어로졸 발생 물품(150)의 다양한 예시들에 관하여 도 4 이하의 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 4 및 도 5는 본 개시의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-1)을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 4는 에어로졸 발생 물품(150-1)의 길이 방향으로의 개략적인 단면도를 예시하고 있고, 도 5는 매질부(160) 말단에 대한 개략적인 단면도를 예시하고 있다. 도 4 이하의 도면에서, 점선 모양의 방향 화살표는 에어로졸의 전달을 의미한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(150-1)은 필터부(170), 매질부(160), 서셉터 요소(180) 및 외부 래퍼(190)를 포함할 수 있다. 다만, 도 4에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 4에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 이하, 에어로졸 발생 물품(150-1)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
필터부(170)는 매질부(160)의 하류 말단과 연결되어 매질부(160)에서 발생된 에어로졸에 대한 여과 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 필터부(170)와 매질부(160)는 원기둥의 형상을 갖고 길이 축 방향으로 정렬되며, 필터부(170)의 상류 말단이 매질부(160)의 하류 말단과 연결될 수 있다. 필터부(170)와 매질부(160)는 티핑 래퍼(tipping wrapper)에 의해 연결될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 필터부(170)를 통과한 에어로졸은 사용자의 구부를 통해 흡입될 수 있다. 이때, 필터부(170)의 하류 말단은 사용자의 입술과 접촉하는 마우스피스(부)로서 기능할 수도 있다.
필터부(170)는 에어로졸에 대한 여과 기능을 구비한 필터 물질을 포함할 수 있다. 또한, 필터부(170)는 필터 물질을 래핑하고 있는 필터 래퍼를 더 포함할 수도 있다. 필터 물질은 예를 들어 셀룰로오스 아세테이트 섬유(토우), 셀룰로오스 물질(e.g. 종이), 활성탄 등을 포함할 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 필터부(170)에는 적어도 하나의 캡슐(미도시)이 포함될 수도 있다. 캡슐은 예를 들면, 향액을 피막으로 감싼 구형 또는 원통형의 캡슐일 수 있다.
필터부(170)는 단일 필터 구조 또는 다중 필터 구조를 가질 수 있다. 또한, 필터부(170)는 복수의 필터부 사이에 형성된 캐비티(cavity)를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예들에서는, 필터부(170)의 하류 말단이 리세스 필터로 제작될 수도 있다. 또한, 필터부(170)는 에어로졸에 대한 냉각 기능을 수행하는 냉각부를 포함할 수도 있다. 이와 같이, 필터부(170)의 세부 구조는 다양하게 변형될 수 있다.
다음으로, 매질부(160)는 필터부(170)의 상류에 위치하여 필터부(170)의 상류 말단과 연결될 수 있다. 매질부(160)는 서셉터 요소(180)에 의해 가열됨에 따라 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
매질부(160)는 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 또한, 매질부(160)는 에어로졸 형성 기재를 감싸고 있는 래퍼를 더 포함할 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 예를 들어 담배 물질을 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 형성 기재는 다른 물질을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재는 글리세린, 프로필렌글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 에어로졸 형성 기재는 풍미제, 습윤제(즉, 보습 물질) 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 에어로졸 형성 기재에는 멘톨 향액 등의 가향액이 첨가될 수도 있다.
다음으로, 서셉터 요소(180)는 인덕터에 의해 유도가열됨에 따라 매질부(160)를 가열하는 요소로서, 매질부(160)의 적어도 일부를 래핑하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 서셉터 요소(180)는 매질부(160)의 전체를 래핑하도록 배치될 수 있다. 이러한 경우, 매질부(160) 전반에 걸쳐 균일한 가열이 이루어질 수 있으며, 가열 면적이 극대화되어 매질부(160)가 신속하게 가열될 수 있다. 다른 예로서, 서셉터 요소(180)는 매질부(160)의 일부(e.g. 상류 부위)를 래핑하도록 배치될 수도 있다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 서셉터 요소(180)는 폐루프(closed-loop)를 형성하며 매질부(160)를 래핑하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 서셉터 요소(180)의 양끝이 서로 연결(또는 접촉)되도록 배치되거나, 서셉터 요소(180)가 폐루프 형상(e.g. 원통형)으로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 유도가열에 의해 서셉터 요소(180)에서 생성된 유도 전류가 폐루프를 따라 원활하게 흐를 수 있게 되어(도 5의 화살표 참조), 서셉터 요소(180)의 가열 효율이 크게 향상될 수 있다. 가령, 인덕터에 인가된 전력 대비 서셉터 요소(180)의 발열량이 증대되어, 매질부(160)가 효과적으로 가열될 수 있다.
참고로, 폐루프의 형성 목적은 유도 전류가 원활하게 흐르게 하기 위한 것이므로, 서셉터 요소(180)의 양끝에 연결 부위가 존재하는 경우, 연결 부위는 절연체로 이루어지지 않고 전류가 잘 통할 수 있는 소재로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 인덕터가 유도 코일로 구현되는 경우, 폐루프의 형성 방향은 유도 코일의 권선 방향과 동일한 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우, 서셉터 요소(180)의 폐루프를 통해 유도 전류가 더욱 잘 흐를 수 있게 되어, 서셉터 요소(180)의 가열 효율이 더욱 증대될 수 있다.
서셉터 요소(180)의 소재, 길이 및/또는 두께 등은 다양하게 설계될 수 있으며, 그 구체적인 사양은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 서셉터 요소(180)는 유도가열 가능한 비철금속 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 서셉터 요소는 구리, 알루미늄 등의 소재로 이루어질 수 있다. 이러한 비철금속 소재들은 줄열의 크기가 크기 때문에, 유도 가열 시 서셉터 요소(180)의 발열량이 증대될 수 있다. 다만, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니고, 서셉터 요소(180)는 철, 스테인리스 강 등과 같은 철금속 소재 또는 유도가열 가능한 다른 소재로 이루어질 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 서셉터 요소(180)의 두께는 약 4μm 내지 50μm일 수 있다. 바람직하게는, 상기 두께는 약 5μm 내지 40μm, 약 6μm 내지 30μm 또는 약 8μm 내지 20μm일 수 있다. 이러한 수치범위에서, 서셉터 요소(180)의 내구성과 배터리 수명이 적절하게 보장될 수 있다. 가령, 서셉터 요소(180)의 두께가 너무 얇은 경우에는 내구성이 떨어져 제조 공정 중에 서셉터 요소(180)가 찢어지는 등의 파손 문제가 발생될 수 있다. 이와 반대로, 서셉터 요소(180)의 두께가 너무 두꺼운 경우에는 서셉터 요소(180)의 열용량 증가로 인해 유도가열 시에 소모되는 전력량이 증가하고, 이로 인해 배터리 수명이 감소될 수 있다. 뿐만 아니라, 매질부(160)와 필터부(170)의 직경(또는 두께)이 서로 달라져(e.g. 서셉터 요소 180으로 인해 매질부 160 쪽이 더 두꺼워질 수 있음), 에어로졸 발생 물품(150-1)의 미관이 훼손되는 문제도 발생할 수 있다.
다음으로, 외부 래퍼(190)는 서셉터 요소(180)의 외측에서 서셉터 요소(180)를 래핑하는 래핑재를 의미할 수 있다. 이러한 외부 래퍼(190)는 서셉터 요소(180)의 열이 외부로 방출되는 것을 차단하는 단열재로 기능함으로써, 서셉터 요소(180)의 가열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 외부 래퍼(190)는 다공질 또는 비다공질의 래핑재로 이루어질 수 있고, 종이 소재로 이루어질 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
외부 래퍼(190)는 매질부(160)의 래퍼, 필터부(170)를 감싸고 있는 필터 래퍼, 티핑 래퍼 등의 개별 래퍼와 대응되는 것일 수 있고, 개별 래퍼를 모두 포함하는 에어로졸 발생 물품(150-1)의 래퍼를 지칭하는 것일 수도 있다.
한편, 에어로졸 발생 물품(150-1)의 길이, 두께, 직경 및/또는 형상 등은 다양하게 설계될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 에어로졸 발생 물품(150-1)의 직경은 대략 4mm 내지 9mm의 범위 이내이고, 길이는 대략 45mm 내지 50mm일 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다.
지금까지 도 4 및 도 5를 참조하여 본 개시의 제1 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-1)에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 서셉터 요소(180)가 래퍼의 형태로 에어로졸 발생 물품(150-1) 내에 내장될 수 있다. 이러한 경우, 유도가열에 의해 서셉터 요소(180)에서 발생된 열이 매질부(160)로 직접 전달되어, 가열 효율이 크게 향상될 수 있으며, 이에 따라 에어로졸 발생 물품(150-1)의 풍미가 증진될 수 있다. 나아가, 에어로졸 발생 물품(150-1)과 함께 사용되는 에어로졸 발생 장치(e.g. 100-1)는 별도의 서셉터 요소를 구비할 필요가 없는 바, 설계 복잡도가 감소되고 보다 소형화 및/또는 경량화될 수 있다. 뿐만 아니라, 가열 효율 향상으로 인해 에어로졸 발생 장치(e.g. 100-1)의 소비 전력이 크게 감소될 수 있다. 또한, 서셉터 요소(180)가 폐루프를 형성하도록 배치됨으로써, 서셉터 요소(180)에서 발생된 유도 전류가 폐루프를 따라 원활하게 흐를 수 있게 되는데, 이를 통해 서셉터 요소(180)의 가열 효율이 더욱 향상될 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여 본 개시의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-2)에 대하여 설명하도록 한다. 이하에서는, 본 개시의 명료함을 위해 앞선 실시예들과 중복되는 내용에 대한 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명을 이어가도록 한다.
도 6은 본 개시의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-2)을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(150-2)은 서셉터 요소(180)의 내측에 배치된 내부 래퍼(195)를 더 포함할 수 있다.
내부 래퍼(195)는 서셉터 요소(180)의 내측에서 매질부(160) 또는 에어로졸 발생 물품(150-2)의 적어도 일부를 래핑하도록 배치되어 매질부(160)의 외곽 탄화 현상을 방지할 수 있다. 가령, 내부 래퍼(195)는 서셉터 요소(180)가 매질부(160) 외부 표면에 밀착되어 직접 열을 전달하는 것을 방지함으로써, 매질부(160)의 외곽이 탄화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 내부 래퍼(195)는 다공질 또는 비다공질의 래핑재로 이루어질 수 있으며, 종이 소재로 이루어질 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
지금까지 도 6을 참조하여 본 개시의 제2 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-2)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 7을 참조하여 본 개시의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-3)에 대하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 개시의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-3)을 설명하기 위한 도면이다. 도 7 이하의 도면에서, "X" 표시 영역은 에어로졸 발생 물품(e.g. 150-3) 주위에 형성되는 자기장 영역을 개념적으로 나타낸 것이고, 직선 모양 화살표는 열 전달을 개념적으로 나타낸 것이다. 또한, 도 7 이하의 도면에서, 서셉터 요소(180) 외의 다른 래퍼(e.g. 190, 195)의 도시는 이해의 편의를 위해 생략되었다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 서셉터 요소(180)가 폐루프를 형성하며 매질부(160)의 하류 부위(161; e.g. 하류 말단 부위)를 제외한 나머지 부위를 래핑하는 형태로 배치될 수 있다. 이러한 경우, 인덕터(141)에 의해 서셉터 요소(180)가 유도가열됨에 따라 매질부(160)의 상류 부위만이 가열되고, 하류 부위(161)에는 미가열 영역이 형성될 수 있다.
미가열 영역(161)은 매질부(160) 하류 부근(e.g. 하류 말단 부근)의 온도를 낮춰 발생된 에어로졸에 대한 필터링 효과를 증진시킬 수 있다. 여기서, 필터링의 의미는 에어로졸에 포함된 성분이 일부 걸러지는 것뿐만 아니라, 에어로졸에 다른 성분이 더 포함되는 경우 또한 포함할 수 있다. 즉, 필터링은 에어로졸 내의 성분이 변화되는 경우를 모두 포괄할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
보다 구체적으로, 미가열 영역(161)을 통과하면서 에어로졸 내의 일부 성분이 걸러질 수 있고, 미가열 영역(161)에 포함된 일부 성분이 에어로졸 내에 더 포함될 수도 있다. 따라서, 에어로졸 생성 물품(150-3)의 외부로 토출되는 에어로졸은 최초로 생성된 에어로졸의 성분과 다를 수 있으며, 이를 통해 매질부(160) 전체가 가열되는 경우와는 다른 풍미가 발휘될 수 있다.
지금까지 도 7을 참조하여 본 개시의 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-3)에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 매질부(160)의 하류 부위(161)에 미가열 영역이 형성되도록 서셉터 요소(180)를 배치함으로써, 에어로졸에 대한 필터링 효과가 증진될 수 있으며, 이를 통해 사용자에게 색다른 풍미가 제공될 수 있다.
이하에서는, 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 개시의 제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-4)에 대하여 설명하도록 한다.
도 8은 본 개시의 제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-4)을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 복수의 서셉터 요소(181, 182)가 매질부(160)를 래핑하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 복수의 서셉터 요소(181, 182)가 매질부(160)의 서로 다른 부위를 각각 래핑하도록 배치될 수 있다. 복수의 서셉터 요소(181, 182)는 매질부(160)의 길이 방향으로 서로 이격되도록 배치되어 매질부(160)의 서로 다른 부위를 각각 래핑할 수 있다. 다시 말해서, 복수의 서셉터 요소(181, 182)는 매질부(160)의 길이 방향에 수직한 방향인 방사 방향으로 서로 비중첩하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 서셉터 요소(181)는 매질부(160)의 하류 부위(162)를 래핑하도록 배치되고, 제2 서셉터 요소(182)는 매질부(160)의 상류 부위를 래핑하도록 배치될 수 있다. 제1 서셉터 요소(181)와 제2 서셉터 요소(182)는 매질부(160)의 길이 방향으로 서로 이격 배치되어, 매질부(160)의 길이 방향과 수직한 방향인 방사 방향으로 서로 비중첩할 수 있다. 도 8은 2개의 서셉터 요소(181, 182)가 배치된 것을 예로써 도시하고 있으나, 이는 이해의 편의를 제공하기 위한 것일 뿐이며, 서셉터 요소의 개수는 3개 이상이 될 수도 있다.
도시된 바와 같이, 제1 서셉터 요소(181)는 매질부(160)의 하류 부위(162)를 제2 서셉터 요소(182)의 가열 온도보다 더 높은 온도로 가열함으로써(즉, 상류 부위보다 하류 부위 162를 강하게 가열함으로써), 하류 부위(162)에 집중 가열 영역을 형성할 수 있다. 이러한 경우, 흡연 초반부터 에어로졸이 원활하게 발생될 수 있어 흡연 초반의 풍미와 끽미감이 향상될 수 있다. 아울러, 초반 끽미감을 좌우하는 하류 부위(162)가 빠르게 가열됨에 따라 에어로졸 발생 장치(e.g. 100-1)의 예열 시간도 단축될 수 있다.
제1 서셉터 요소(181)의 가열 온도(또는 발열량)를 제2 서셉터 요소(182)보다 높이는 것은 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 구체적인 방식은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시예들에서는, 제1 서셉터 요소(181)와 제2 서셉터 요소(182)의 소재 차이를 통해 가열 온도의 차이가 발생될 수 있다. 예를 들어, 제1 서셉터 요소(181)는 제1 크기의 줄열을 발생시키는 소재로 이루어지고, 제2 서셉터 요소(182)는 제1 크기보다 작은 제2 크기의 줄열을 발생시키는 소재로 이루어질 수 있다. 이를테면, 제1 서셉터 요소(181)는 비철금속 소재로 이루어지고, 제2 서셉터 요소(182)는 철금속 소재로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 소재의 줄열 차이로 인해 매질부(160)의 하류 부위(162)가 상류 부위보다 더 높은 온도로 가열될 수 있다. 가령, 제어부(120)가 인덕터(141)에 인가하는 유도가열주파수(e.g. 인가되는 교류 전류 또는 전압의 주파수)가 두 서셉터(181, 182)에 대해 동일하더라도, 소재의 줄열 차이로 인해 하류 부위(162)가 상류 부위보다 더 높은 온도로 가열될 수 있다.
다른 몇몇 실시예들에서는, 제1 서셉터 요소(181)와 제2 서셉터 요소(182)의 래핑 형태를 통해 가열 온도의 차이가 발생될 수 있다. 예를 들어, 제1 서셉터 요소(181)는 폐루프를 형성하며 매질부(160)의 하류 부위(162)를 래핑하고, 제2 서셉터 요소(182)는 매질부(160)의 상류 부위를 래핑하되, 폐루프를 형성하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 제1 서셉터 요소(181)의 가열 효율로 인해 동일한 전력이 인가될 때 제1 서셉터 요소(181)의 가열 온도가 제2 서셉터 요소(182)보다 높아질 수 있다.
또 다른 몇몇 실시예들에서는, 제1 서셉터 요소(181)와 제2 서셉터 요소(182)의 두께 차이를 통해 가열 온도의 차이가 발생될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 서셉터 요소(181)의 두께가 제2 서셉터(182)보다 두껍다고 가정하자. 이러한 경우, 제어부(120)가 제1 서셉터 요소(181)에 적합한 유도가열주파수를 인덕터(141)에 인가하면, 제1 서셉터 요소(181)가 제2 서셉터 요소보다 높은 온도로 발열할 수 있다. 이는 서셉터 요소(181, 182)에서 발생된 유도 전류의 주파수와 이로 인한 전류침투깊이로 인해 발생되는 현상인데, 보다 이해의 편의를 제공하기 위해, 도 10을 참조하여 부연 설명하도록 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 서셉터 요소(e.g. 181, 182)에서 발생된 유도 전류의 주파수가 높아질수록 전류침투깊이는 얕아지고(fHIGH, D1 참조), 주파수가 낮아질수록 전류침투깊이는 깊어질 수 있다(fLOW, D2 참조). 따라서, 서셉터 요소(e.g. 181, 182)의 두께가 얇을 때는 높은 주파수의 유도 전류를 발생시키는 것이 바람직하고, 반대의 경우에는 낮은 주파수의 유도 전류를 발생시키는 것이 바람직할 수 있다. 서셉터 요소(e.g. 181, 182)의 두께가 두꺼울 때 높은 주파수의 유도 전류가 발생되면, 표면에서만 열이 발생하여 발열량이 많지 않을 수 있기 때문이다. 참고로, 서셉터 요소(e.g. 181, 182)에서 발생되는 유도 전류의 주파수는 인덕터(141)에 인가되는 유도가열주파수에 의해 결정되므로, 제어부(120)는 유도가열주파수를 통해 유도 전류의 주파수를 제어할 수 있다.
다시 도 9를 참조하여 상술한 실시예에 대해 부연 설명하도록 한다. 제어부(120)가 제1 서셉터 요소(181)에 적합한 유도가열주파수(e.g. 낮은 주파수)를 인덕터(141)에 인가하면, 제1 서셉터 요소(181)의 두께 전반에 걸쳐 열이 발생하여 제1 서셉터 요소(181)의 발열량이 제2 서셉터 요소(182)보다 많아질 수 있고, 매질부(160)의 하류 부위(162)가 상류 부위보다 강하게 가열될 수 있다. 이와 반대로, 제어부(120)가 제2 서셉터 요소(182)에 적합한 유도가열주파수(e.g. 높은 주파수)를 인덕터(141)에 인가하면, 제1 서셉터 요소(181)의 표면에서만 열이 발생하여 제2 서셉터 요소(182)의 발열량이 제1 서셉터 요소(181)보다 많아질 수 있고, 매질부(160)의 하류 부위(162)가 상류 부위보다 약하게 가열될 수 있다. 이러한 경우에는, 전술한 바와 같이, 에어로졸에 대한 필터링 효과가 증진될 수 있다. 다만, 어떠한 경우이든지, 제1 서셉터 요소(181)와 제2 서셉터 요소(182)를 유도가열하는 인덕터(141)에는 동일한 유도가열주파수가 인가되기 때문에, 제어부(120)가 복수의 인덕터(141) 또는 발진기를 구비할 필요가 없다는 장점이 있다.
또 다른 몇몇 실시예들에서는, 제1 서셉터 요소(181)를 유도가열하는 제1 인덕터와 제2 서셉터 요소(182)를 유도가열하는 제2 인덕터 각각에 인가되는 유도가열주파수를 통해 가열 온도의 차이가 발생될 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 제1 인덕터에 제1 서셉터 요소(181)에 적합한 유도가열주파수(e.g. 제1 서셉터 요소 181의 두께와 유사한 전류침투깊이를 갖는 유도 전류를 발생시킬 수 있는 주파수)를 인가하고, 제2 인덕터에는 제2 서셉터 요소(182)에 적합하지 않은 유도가열주파수를 인가할 수 있다. 이때, 제1 서셉터 요소(181)와 제2 서셉터 요소(182)의 두께는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 보다 구체적인 예로써, 제1 서셉터 요소(181)와 제2 서셉터 요소(182)의 두께가 동일할 때, 제어부(120)는 제1 인덕터에 제1 서셉터 요소(181)에 적합한 제1 유도가열주파수를 인가하고, 제2 인덕터에 제1 유도가열주파수와 다른 제2 유도가열주파수를 인가할 수 있다. 이러한 경우, 유도가열주파수의 차이에 의해 제1 서셉터 요소(181)가 제2 서셉터 요소(182)보다 더 높은 온도로 가열될 수 있다.
또 다른 몇몇 실시예들에서는, 상술한 실시예들의 조합에 의해 제1 서셉터 요소(181)와 제2 서셉터 요소(182) 간의 가열 온도 차이가 발생될 수 있다.
지금까지 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 개시의 제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-4)에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 복수의 서셉터 요소(181, 182)를 이용하여 매질부(160)의 하류 부위(162)가 상류 부위보다 강하게 가열되도록 할 수 있다. 이러한 경우, 흡연 초반의 끽미감이 향상되고 에어로졸 발생 장치(e.g. 100-1 내지 100-3)의 예열 시간이 단축될 수 있다.
이하에서는, 도 11을 참조하여 본 개시의 제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-5)에 대하여 설명하도록 한다.
도 11은 본 개시의 제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-5)을 설명하기 위한 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 매질부(160)가 복수의 세그먼트(163, 164)로 구성될 수 있고, 각 세그먼트(163, 164)를 독립적으로 가열하기 위해 복수의 서셉터 요소(183, 184)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 복수의 서셉터 요소(183, 184)는 복수의 세그먼트(163, 164)를 독립적으로 가열하기 위해 복수의 세그먼트(163, 164)를 각각 래핑하도록 매질부(160)의 길이 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 다시 말해서, 복수의 서셉터 요소(183, 184)는 매질부(160)의 길이 방향에 수직한 방향인 방사 방향으로 서로 비중첩하도록 배치될 수 있다. 도 11은 매질부(160)가 2개의 세그먼트(163, 164)로 구성된 것을 예로써 도시하고 있으나, 이는 이해의 편의를 제공하기 위한 것일 뿐이며, 매질부(160)는 3개 이상의 세그먼트로 구성될 수도 있다. 물론, 서셉터 요소의 개수도 3개 이상이 될 수도 있다. 다만, 이러한 경우, 서셉터 요소의 개수와 세그먼트의 수는 일치하지 않을 수도 있다(e.g. 1개의 서셉터 요소가 복수의 세그먼트를 가열하는 경우).
구체적으로, 제2 세그먼트(164)의 하류에 위치한 제1 세그먼트(163)는 니코틴이 함유된 담배 물질을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 세그먼트(163)의 상류에 위치한 제2 세그먼트(164)는 담배 물질을 포함하지 않고, 보습 물질을 포함할 수 있다. 보습 물질의 예로서는 글리세린, 프로필렌글리콜 등을 들 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이러한 예시들에 의해 한정되는 것은 아니다.
제2 세그먼트(164)를 가열하도록 배치된 제2 서셉터 요소(184)는 제1 서셉터 요소(183)의 가열 온도보다 더 높은 온도로 제2 세그먼트(164)를 가열할 수 있다. 이러한 경우, 제2 세그먼트(164)에 집중 가열 영역이 형성됨에 따라 보습 물질로부터 고온의 에어로졸이 원활하게 형성될 수 있다. 또한, 고온의 에어로졸은 제1 세그먼트(163)를 통과하는 동안 용이하게 니코틴 성분을 흡수할 수 있기 때문에, 에어로졸 발생 물품(150-5)을 통해 배출되는 에어로졸에는 니코틴 성분이 풍부하게 포함될 수 있어 사용자가 느끼는 끽미감이 향상될 수 있다.
제2 서셉터 요소(184)의 가열 온도가 제1 서셉터 요소(183)보다 높도록 하는 방식에 관하여서는 앞선 실시예들의 설명 내용을 참조하도록 한다.
지금까지 도 11을 참조하여 본 개시의 제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-5)에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 매질부(160) 내에서 보습 물질과 담배 물질이 서로 다른 세그먼트에 위치하고, 보습 물질이 포함된 세그먼트(164)를 강하게 가열하도록 설계함으로써, 에어로졸 내에 니코틴 성분이 풍부하게 함유될 수 있다. 이에 따라, 사용자가 느끼는 끽미감이 향상될 수 있다.
지금까지 도 4 내지 도 11을 참조하여 본 개시의 제1 내지 제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-1 내지 150-5)에 대하여 설명하였다. 보다 이해의 편의를 제공하기 위해 제1 내지 제5 실시예들을 구분하여 설명하였으나, 상술한 실시예들은 다양한 형태로 조합될 수 있다. 예를 들어, 제3 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-3)에 내부 래퍼(195)가 더 포함될 수도 있다. 다른 예로서, 에어로졸 발생 물품(150-3)의 서셉터 요소(180)가 복수의 서셉터 요소로 구성되고, 각 서셉터 요소가 매질부(160)의 각 부위를 서로 다른 온도로 가열하도록 매질부(160)의 길이 방향으로 서로 이격되도록 배치되어, 복수의 서셉터 요소는 매질부(160)의 길이 방향과 수직한 방사 방향으로 서로 비중첩 배치되도록 설계될 수도 있다. 또 다른 예로서, 제4 실시예에 따른 에어로졸 발생 물품(150-4)의 제1 서셉터 요소(181)가 매질부(160)의 하류 부위 중 말단 부위를 제외한 나머지 부위를 래핑하도록 배치될 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 개시가 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100-1, 100-2, 100-3: 에어로졸 발생 장치
1: 증기화기
120: 제어부
130: 배터리
140: 히터부
141: 인덕터
150, 150-1, 150-2, 150-3, 150-4, 150-5: 에어로졸 발생 물품
160: 매질부
170: 필터부
180, 181, 182, 183, 184: 서셉터 요소
190: 외부 래퍼
195: 내부 래퍼
1: 증기화기
120: 제어부
130: 배터리
140: 히터부
141: 인덕터
150, 150-1, 150-2, 150-3, 150-4, 150-5: 에어로졸 발생 물품
160: 매질부
170: 필터부
180, 181, 182, 183, 184: 서셉터 요소
190: 외부 래퍼
195: 내부 래퍼
Claims (14)
- 에어로졸 형성 기재를 포함하는 매질부;
상기 매질부의 적어도 일부를 폐루프(closed-loop)를 형성하며 래핑(wrapping)하고, 유도가열됨에 따라 열이 발생하여 상기 매질부의 적어도 일부를 가열하도록 구성된 서셉터(susceptor) 요소; 및
상기 서셉터 요소의 적어도 일부를 래핑하는 외부 래퍼를 포함하되,
상기 외부 래퍼는 상기 서셉터 요소의 외면 상에 직접 배치되어 상기 서셉터 요소에서 발생된 열이 외부로 방출되는 것을 차단하되,
상기 서셉터 요소는 상기 매질부의 길이 방향으로의 하류 부위를 래핑하는 제1 서셉터 요소, 및 상기 매질부의 길이 방향으로의 상류 부위를 래핑하는 제2 서셉터 요소를 포함하고,
상기 제1 서셉터 요소와 상기 제2 서셉터 요소는 상기 매질부의 길이 방향과 수직한 방향인 방사 방향으로 서로 비중첩하고,
상기 제1 서셉터 요소가 유도 가열됨에 따라 상기 제1 서셉터 요소에 의해 가열되는 상기 매질부의 하류 부위의 가열 온도는 상기 제2 서셉터 요소가 유도 가열됨에 따라 상기 제2 서셉터 요소에 의해 가열되는 상기 매질부의 상류 부위의 가열 온도와 상이한,
유도가열식 에어로졸 발생 물품. - 제1 항에 있어서,
상기 서셉터 요소는 유도가열 가능한 비철금속 소재로 이루어진 것인,
유도가열식 에어로졸 발생 물품. - 제1 항에 있어서,
상기 서셉터 요소와 상기 매질부 사이에 배치되어 상기 매질부의 적어도 일부를 래핑하는 내부 래퍼를 더 포함하는,
유도가열식 에어로졸 발생 물품. - 제1 항에 있어서,
상기 서셉터 요소의 두께는 6μm 내지 30μm인,
유도가열식 에어로졸 발생 물품. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 유도가열됨에 따라 상기 제1 서셉터 요소에 의해 가열되는 상기 매질부의 하류 부위는 상기 제2 서셉터 요소에 의해 가열되는 상기 매질부의 상류 부위보다 높은 온도로 가열되는,
유도가열식 에어로졸 발생 물품. - 제1 항에 있어서,
상기 매질부는 담배 물질이 함유된 제1 세그먼트와 상기 제1 세그먼트의 상류에 위치하고 보습 물질이 함유된 제2 세그먼트를 포함하고,
상기 제1 서셉터 요소는 상기 제1 세그먼트를 래핑하고, 상기 제2 서셉터 요소는 상기 제2 세그먼트를 래핑하며,
상기 유도가열됨에 따라 상기 제2 서셉터 요소에 의해 가열되는 상기 제2 세그먼트의 가열 온도는 상기 제1 서셉터 요소에 의해 가열되는 상기 제1 세그먼트의 가열 온도보다 높은 온도로 가열되는,
유도가열식 에어로졸 발생 물품. - 에어로졸 발생 물품이 수용되는 수용공간을 형성하는 하우징; 및
상기 수용공간에 수용된 에어로졸 발생 물품을 유도가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 인덕터(inductor)를 포함하고,
상기 에어로졸 발생 물품에는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 매질부와 상기 매질부의 적어도 일부를 폐루프(closed-loop)를 형성하며 래핑(wrapping)하는 서셉터 요소, 및 상기 서셉터 요소의 적어도 일부를 래핑하는 외부 래퍼가 포함되고, 상기 서셉터 요소가 상기 인덕터에 의해 유도가열됨으로써 열이 발생하여 상기 에어로졸이 발생되고,
상기 외부 래퍼는 상기 서셉터 요소의 외면 상에 직접 배치되어 상기 서셉터 요소에서 발생된 열이 상기 에어로졸 발생 물품의 외부로 방출되는 것을 차단하되,
상기 서셉터 요소는 상기 매질부의 길이 방향으로의 하류 부위를 래핑하는 제1 서셉터 요소, 및 상기 매질부의 길이 방향으로의 상류 부위를 래핑하는 제2 서셉터 요소를 포함하고,
상기 제1 서셉터 요소와 상기 제2 서셉터 요소는 상기 매질부의 길이 방향과 수직한 방향인 방사 방향으로 서로 비중첩하고,
상기 제1 서셉터 요소가 유도 가열됨에 따라 상기 제1 서셉터 요소에 의해 가열되는 상기 매질부의 하류 부위의 가열 온도는 상기 제2 서셉터 요소가 유도 가열됨에 따라 상기 제2 서셉터 요소에 의해 가열되는 상기 매질부의 상류 부위의 가열 온도와 상이한,
유도가열식 에어로졸 발생 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 유도가열식 에어로졸 발생 장치는 상기 인덕터에 의해 유도가열되는 서셉터 요소를 포함하지 않는,
유도가열식 에어로졸 발생 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 인덕터에 인가되는 유도가열주파수를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 인덕터는 동일한 유도가열주파수로 상기 제1 서셉터 요소와 상기 제2 서셉터 요소를 유도가열하되,
상기 제1 서셉터 요소는 상기 제2 서셉터 요소와 상이한 두께를 갖는,
유도가열식 에어로졸 발생 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 인덕터에 인가되는 유도가열주파수를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 인덕터는 동일한 유도가열주파수로 상기 제1 서셉터 요소와 상기 제2 서셉터 요소를 유도가열하되,
상기 제1 서셉터 요소는 상기 제2 서셉터 요소와 상이한 소재로 이루어지는,
유도가열식 에어로졸 발생 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 인덕터에 인가되는 유도가열주파수를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 인덕터는 제1 유도가열주파수로 상기 제1 서셉터 요소를 유도가열하는 제1 인덕터와 상기 제1 유도가열주파수와 상이한 제2 유도가열주파수로 상기 제2 서셉터 요소를 유도가열하는 제2 인덕터를 포함하는,
유도가열식 에어로졸 발생 장치. - 제12 항에 있어서,
상기 제1 서셉터 요소의 두께는 상기 제2 서셉터 요소와 동일한,
유도가열식 에어로졸 발생 장치.
- 삭제
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