WO2024253478A1

WO2024253478A1 - 다수의 발열 영역을 구비하는 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치

Info

Publication number: WO2024253478A1
Application number: PCT/KR2024/007835
Authority: WO
Inventors: 노순진; 박진희; 이학동; 오영선
Original assignee: EM Tech Co Ltd
Current assignee: EM Tech Co Ltd
Priority date: 2023-06-08
Filing date: 2024-06-07
Publication date: 2024-12-12
Anticipated expiration: 2025-12-08
Also published as: EP4725341A1

Abstract

실시예들은 다수의 발열 영역을 구비하는 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 히팅 파이프 상에 직접 형성되는 다수의 발열 영역을 구비하여, 발열 영역별 개별 제어를 통하여, 연무 발생량 및 전력 효율을 개선할 수 있는 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 실시예들에 있어서 히터는 궐련을 수용할 수 있는 파이프 형상의 금속 구조물과, 금속 구조물의 외주면에 직접 형성되는 제1 절연층과, 제1 절연층의 외주면에 직접 형성되는 전극층과, 제1 절연층의 외주면에 직접 형성되며 전극층과 전기적으로 연결되는 발열층 및 제1 절연층, 전극층 및 발열층 보호하는 제2 절연층을 포함하며, 발열층은, 기류의 흐름 방향으로 배열되는 다수의 발열 영역을 포함하고, 각 발열 영역의 발열은 개별적으로 제어된다.

Description

다수의 발열 영역을 구비하는 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치

실시예들은 다수의 발열 영역을 구비하는 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 히팅 파이프 상에 직접 형성되는 다수의 발열 영역을 구비하여, 발열 영역별 개별 제어를 통하여, 연무 발생량 및 전력 효율을 개선할 수 있는 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.

공기 중의 미세 입자, 즉 에어로졸을 흡입하는 것으로 흔히 말하는 흡연과 같은 기호 물질 흡입이 달성될 수 있다. 종래에는 궐련 형태의 담배가 이러한 기호 물질 흡입의 거의 유일한 수단이었으나 최근에는 전자담배라는 것도 또 하나의 수단으로 자리 잡고 있다. 전자담배는 흡입 물질이 액체 형태로 담긴 카트리지에 열이나 초음파를 가하여 흡입 물질을 증기로 기화시켜 미세 입자를 발생시키므로 연소를 시켜 연기를 발생시키는 종래의 궐련 형태의 담배와는 방식 면에서 완전히 차별되며, 그로 인한 장점, 특히 연소로 발생할 수 있는 다양한 유해 물질의 발생을 저지할 수 있다는 장점을 보유한다.

또한, 궐련 형태의 통상의 담배를 선호하는 수요자들의 요구에 따라, 통상의 담배의 필터부와, 궐련부의 모양을 갖는 에어로졸 형성 물품도 제안되고 있다. 이 방식은 궐련형의 에어로졸 형성 물품의 궐련부(기질부)에 포함된 에어로졸 형성 기질을 전자히터로 기화시키면서 통상의 담배와 동등한 구성을 갖는 필터부를 통해 사용자가 흡입하는 구성을 갖는다. 즉 궐련형의 에어로졸 형성 물품을 홀더에 끼우고 홀더 내부의 히터가 가열되어 기질부 내부의 에어로졸 형성 기질을 기화시키면 사용자가 필터부를 통해 기화되는 에어로졸 형성 기질을 흡입할 수 있게 된다.

에어로졸 발생 장치 내에 포함되는 히터는 에어로졸 발생 장치에 있어서 사용자 경험과 직결되는 핵심 요소로서, 특히 빠르게 가동 온도까지 승온할 수 있어야 하고, 가열 주기 내내 내부에 삽입되는 에어로졸 형성 물품으로 균일하게 열을 전달할 수 있어야 한다. 또한 에어로졸 발생 장치의 최초 가동 시부터 최종 가동 완료 시까지 균일한 맛과 풍부한 연무량을 제공하는 것이 사용자 경험에 중요한 요소이다. 따라서 히터 구조를 개선하기 위한 종래기술로서 대한민국 등록특허 제10-2323782호에서는 내열성 금속 파이프와 발열 패턴, 센서 패턴을 포함하는 히터 구조에 대하여 개시하고 있다. 그러나 풍부한 연무량과 균일한 맛의 제공을 통한 사용자 경험 향상의 관점에서 개선의 여지가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 히터의 일 예를 도시한 도면이다. 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 히터는 블레이드 타입으로, 에어로졸 형성 물품(A) 내로 블레이드 타입의 히터가 삽입된다. 블레이드 타입 히터는 전기적으로 절연되며 단단한 기판(11) 상에 복수의 전기 전도성 트랙(13)이 형성되며, 전도성 트랙(13)으로 전원을 인가하는 결선(15)이 기판(11) 외부로 인출되어 있는 형태이다.

도 2는 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 히터의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다. 에어로졸 발생 장치의 히터는 전기적으로 절연인 기판(21) 상에 전도성 트랙(23)이 형성되며, 전도성 트랙(23)으로 전원을 인가하는 결선(25)을 포함하는 제1 파트(29)와, 전기적으로 절연인 기판(21) 상에 단열 반사 허니콤 구조(27)가 형성된 제2 파트(31)를 포함한다. 제1 파트(29)가 내측에 위치하고, 제2 파트(31)가 외측에 위치하도록 튜브 형상으로 감아 히터를 형성한다.

그러나 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 히터는 히터의 온도를 측정하기 위한 센서의 설치가 복잡하며, 전도성 트랙(23)에서 발생한 열은 에어로졸 발생 물품으로 고르게 전달하기 어렵다는 단점이 있었다.

이러한 점을 개선하기 위해, 출원인은 도 3에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 금속 구조물(10)의 외면에 절연 필름 상에 부착된 발열 패턴을 구비하는 발열체(20)를 설치하는 구조를 제안한 바 있다. 발열체(30)의 외면에 온도 센서(30)를 설치한 다음, 수축 튜브(40)를 가열하여 수축시킴으로써, 금속 구조물(10)에 발열층(20)을 고정하였다. 그런데 이때 사용되는 수축 튜브(40)는, PTFE 계열로 불소가 포함된 소재이기 때문에 200℃ 이상 가열되면 독성을 가지는 화학 물질이 배출된다는 문제가 있었다.

실시예들은, 히팅 파이프의 외주면에 직접 발열 패턴을 형성하여, 조립이 간편하며 동시에 열 효율이 개선될 수 있는, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 실시예들은, 다수의 발열 영역별로 발열을 선택적으로 제어하여, 예열 속도와 발열 효율을 높이고, 연무량을 증가시켜 사용자 경험을 향상시킬 수 있는, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 실시예들은, 발열 영역별 제어를 통해, 전력 효율을 개선하면서 탄 맛을 방지할 수 있는, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터 및 이를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

일 실시예에서, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터는 기류의 흐름에 있어서, 상류에 위치하는 기질부와 하류에 위치하는 필터부를 포함하는 궐련이 삽입되면, 이를 가열하여 에어로졸을 발생시키기 위한 히터에 있어서, 궐련을 수용할 수 있는 파이프 형상의 금속 구조물, 금속 구조물의 외주면에 직접 형성되는 제1 절연층, 제1 절연층의 외주면에 직접 형성되는 전극층, 제1 절연층의 외주면에 직접 형성되며 전극층과 전기적으로 연결되는 발열층 및 제1 절연층, 전극층 및 발열층 보호하는 제2 절연층을 포함하며, 발열층은, 기류의 흐름 방향으로 배열되는 다수의 발열 영역을 포함하고, 각 발열 영역의 발열은 개별적으로 제어된다.

다른 실시예에서 다수의 발열 영역을 구비하는 히터는, 제1 절연층은, 글래스 성분이 도포된 뒤 소결되어 형성된다.

다른 실시예에서 다수의 발열 영역을 구비하는 히터는, 발열층은, 금속 페이스트가 도포된 뒤 소결되어 형성된다.

다른 실시예에서 다수의 발열 영역을 구비하는 히터는, 금속 페이스트는 그래핀, 백금계 루테늄(루테녹스), 팔라듐 및 은 중 적어도 하나 이상이 혼합되어 이루어진다.

다른 실시예에서 다수의 발열 영역을 구비하는 히터는, 각 발열 영역은, 하나의 발열 패턴, 복수의 발열 패턴 또는 면상 발열체로 이루어진다.

다른 실시예에서 다수의 발열 영역을 구비하는 히터는, 제1 절연층, 발열층 및 제2 절연층은 동일한 위치에 홀을 구비하여, 홀을 통해 금속 구조물이 노출되고, 홀을 통해 노출된 금속 구조물에 히터의 온도를 감지하기 위한 써모커플 와이어가 직접 연결된다.

일 실시예에서, 에어로졸 발생 장치는 어느 실시예의 다수의 발열 영역을 구비하는 히터, 외관을 형성하고, 내부 구성요소를 보호하는 케이스, 히터의 다수의 발열 영역을 개별적으로 제어하는 제어부, 전력 공급을 위한 배터리를 포함하고, 다수의 발열 영역은, 가장 하류에 배열되는 제1 발열 영역을 포함하고, 제1 발열 영역은 금속 구조물에 수용되는 궐련의 기질부의 하류 경계로부터 하류 방향으로 더욱 연장한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제1 발열 영역이 기질부의 하류 경계로부터 하류 방향으로 더욱 연장하는 길이는 7 mm 이내이다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는, 발열층의 온도 변화 저항(TCR)을 이용하여 발열 영역의 온도를 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 금속 구조물에 수용되는 궐련의 기질부는 담배체층과 에어로코어층을 포함하고, 히터의 다수의 발열 영역 중 서로 다른 발열 영역이 상기 담배체층과 에어로코어층을 각각 가열한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 금속 구조물에 수용되는 궐련은 궐련 정보를 포함하는 센서블 패턴을 구비하고, 에어로졸 발생 장치는, 궐련의 센서블 패턴을 감지하는 인덕티브 센서를 더 포함하며, 금속 구조물은 하단부 일부가 제거된 개방부를 구비하여 센서블 패턴이 인덕티브 센서에 의해 센싱될 수 있도록 노출된다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 인덕티브 센서는 개방부와 중첩되는 위치까지 연장된다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는, 한 번의 가열 주기 내에서, 다수의 발열 영역 중 적어도 어느 하나의 발열 타이밍이 다르도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 다수의 발열 영역의 발열 온도는 350 ℃를 초과하지 않는다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는, 한 번의 가열 주기 내에서, 다수의 발열 영역 중 제1 발열 영역이 가장 먼저 발열하도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는, 한 번의 가열 주기 내에서, 다수의 발열 영역이 하류에서 상류로 향하는 순서로 발열하도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 발열층은 적어도 세 개 이상의 발열 영역을 포함한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 히터보다 상류에 배치되어 히터로 유입되는 기류를 가열하기 위한 에어 히터를 더 포함한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 발열층은, 제1 발열 영역의 직상류에 배열되는 제2 발열 영역과, 제2 발열 영역의 직상류에 배열되는 제3 발열 영역과, 제3 발열 영역의 직상류에 배열되는 제4 발열 영역을 포함한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 제1 발열 영역과 제2 발열 영역 중 어느 하나와, 제3 발열 영역과 제4 발열 영역 중 어느 하나가 동시에 발열하도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 배터리와 히터 사이의 전기적 경로에는 배터리의 전력을 히터의 발열층에 포함된 다수의 발열 영역으로 인가하는 구동회로가 연결된다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 다수의 발열 영역은 다수의 구동회로와 일대일로 연결되며, 제어부는 각 구동회로를 제어하는 것으로 각 발열 영역의 발열 온도를 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 구동회로와 히터 사이의 전기적 경로에는 스위칭 소자가 연결되고, 다수의 발열 영역은 다수의 스위칭 소자와 일대일로 연결되며, 제어부는 각 구동회로와 각 스위칭 소자를 제어하는 것으로 각 발열 영역의 발열 온도를 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는, 제1 발열 영역으로 고정된 듀티비의 신호를 출력하여 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제1 발열 영역의 온도를 감지하는 제1 온도 센서를 더 포함하고, 제어부는 제1 온도 센서의 감지 내용을 토대로 제1 발열 영역으로 출력하는 신호의 듀티비를 조절하여 피드백 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부가 수행하는 한 번의 가열 주기는, 예열 단계 및 그 이후에 진행되는, 다수의 구간으로 구분되는 에어로졸 생성 단계를 포함하고, 제어부는 상기 에어로졸 생성 단계의 모든 구간에서, 다수의 발열 영역 중 전력을 인가받는 적어도 두 개 이상의 가동 영역 및 전력을 인가받지 않는 적어도 하나 이상의 비가동 영역이 포함되도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 구간이 전환되면, 적어도 하나의 가동 영역을 비가동 영역으로 전환한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 구간이 전환되면, 적어도 하나의 비가동 영역을 가동 영역으로 전환한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 어느 구간의 전환에 있어 비가동 영역으로 전환되지 않는 적어도 하나의 가동 영역이 포함되도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 다수의 발열 영역 중 각 발열 영역은 적어도 한번 이상 가동 영역이 되도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 다수의 발열 영역 중 각 발열 영역은 적어도 한번 이상 비가동 영역이 되도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 가동 영역의 발열 온도가 소정의 에어로졸 발생 온도 이상을 유지하도록 가동 영역을 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 적어도 어느 두 발열 영역의 소정의 에어로졸 발생 온도는 서로 다르다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부가 수행하는 한 번의 가열 주기는, 예열 단계 및 그 이후에 진행되는 에어로졸 생성 단계를 포함하고, 제어부는 에어로졸 생성 단계 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역 중 적어도 하나 이상의 발열 영역이 소정의 에어로졸 발생 온도 이상을 유지하도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 다수의 발열 영역 중 각 발열 영역의 발열 온도가 적어도 한번 이상 소정의 에어로졸 발생 온도 이상에 도달하도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 에어로졸 생성 단계 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역의 발열 온도의 평균이 소정의 임계 온도 이하를 유지하도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 에어로졸 생성 단계 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역의 발열 온도의 평균이 소정의 에어로졸 발생 온도 이상을 유지하도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 다수의 발열 영역이 각각 소정의 위상과 진폭과 주기와 파형으로 발열하도록 제어한다.

다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치는, 제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 다수의 발열 영역이 모두 동일한 진폭과 주기와 파형으로 발열하도록 제어한다.

실시예들에 따르면, 발열 패턴이 별도의 필름에 형성된 다음 히팅 파이프의 외주면에 설치되는 것이 아니라, 히팅 파이프 상에 직접 발열 패턴이 형성되어, 필름의 조립 과정이 생략되며 또한 필름을 고정하고 밀착시키기 위한 수축 튜브와 같은 별도 부품이 생략될 수 있다.

또한 실시예들에 따르면, 히터가 다수의 발열 영역을 구비하므로, 발열 온도 및 발열 타이밍의 개별 제어를 통하여 궐련의 영역별 맞춤 가열이 가능하다.

또한 실시예들에 따르면, 다수의 발열 영역의 개별 제어를 통해 초기 연무량을 증가시키고, 후반부 권능감(sensory)을 개선할 수 있다.

또한 실시예들에 따르면, 가열 단계에서, 다수의 발열 영역 중 적어도 두 개 이상을 동시에 가열하므로, 종래의 단순 교차 가열 제어보다 가열 면적을 넓혀 연무량이 증가함과 동시에, 단일 히터 구성과 비교하여 보다 빠르게 승온이 가능한 효과가 있다.

또한 실시예들에 따르면, 가열 단계의 각 구간마다 적어도 하나의 히터는 연속하여 두 구간을 가열하므로, 교차 구간에서 연무량이 감소하지 않는다.

또한 실시예들에 따르면, 가열 단계에서, 적어도 하나의 발열 영역은 가동하지 않아, 과열 및 탄 맛, 전력 낭비가 방지된다.

또한 실시예들에 따르면, 다수의 발열 영역 중 적어도 두 개의 영역은 발열 온도가 다르므로, 에어로졸 형성 기질의 이송 속도의 부위별 차이에 따라 적절히 가열할 수 있어, 탄 맛이 방지되며, 전력 효율이 증가한다.

도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 히터의 일 예를 도시한 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 히터의 또 다른 일 예를 도시한 도면,

도 3은 또 다른 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 히터의 발열체 설치 구조를 도시한 도면,

도 4는 제1 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 개략적인 분해도,

도 5는 제1 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 온도 센서 납땜부를 도시한 도면,

도 6은 제2 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 발열층의 개략도,

도 7은 제3 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 발열층의 개략도,

도 8은 제3 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 온도 센서 납땜부를 도시한 도면.

도 9는 제4 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터를 포함하는 에어로졸 발생 장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면,

도 10은 제5 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 금속 구조물(100a)을 도시한 도면,

도 11은 제5 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 도시한 단면도,

도 12는 제5 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터를 포함하는 에어로졸 발생 장치의 궐련 센싱 모습을 도시한 모식도,

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터(1000)를 포함하는 에어로졸 발생 장치(1)의 내부 구성을 설명하기 위하여 개념적으로 나타낸 내부 구성도,

도 14는 에어로졸 발생 장치(1)의 제어 관계를 설명하기 위하여 기능적인 구성요소를 도시한 블럭도,

도 15는 도 13의 단면도 중 다수의 발열 영역을 구비하는 히터(1000)와 그에 수용된 궐련을 확대하여 도시한 확대도,

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 제어부(300)와 배터리(400)와 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144) 및 에어 히터(500) 사이의 연결 관계를 설명하기 위한 회로도,

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(300)가 수행할 수 있는 에어로졸 발생 장치(1)의 제어 방법을 나타낸 순서도,

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(300)가 수행할 수 있는 에어로졸 생성 단계(s200)의 세부 단계를 설명하기 위한 순서도,

도 19는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어부(300)가 수행할 수 있는 에어로졸 생성 단계(s200)에서의 다수의 발열 영역의 제어 방법(도 19의 (a)) 및 종래 기술에 따른 다수의 발열 영역의 제어 방법(도 19의 (b))을 나타낸 도표,

도 20은 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 제어부(300)가 수행할 수 있는 에어로졸 생성 단계(s200)에서의 다수의 발열 영역의 제어 방법을 나타낸 도표,

도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 제어부(300)가 수행할 수 있는 제어 방법을 설명하기 위한, 에어로졸 생성 단계(s200)에서의 다수의 발열 영역의 발열 온도 그래프,

도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 제어부(300)가 수행할 수 있는 제어 방법을 설명하기 위한, 에어로졸 생성 단계(s200)에서의 다수의 발열 영역의 발열 온도 그래프,

도 23은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 제어부가 수행할 수 있는 제어 방법을 설명하기 위한, 다수의 히터의 발열 온도 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 4는 제1 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 개략적인 분해도이다. 상기 히터는 에어로졸 발생 장치에서 에어로졸 생성을 위하여 사용될 수 있다. 특히 상기 히터는 궐련형의 에어로졸 형성 물품(이하, ‘궐련’이라고 칭함)을 그 내부로 수용하고 가열하여, 궐련에 포함된 에어로졸 형성 기질을 에어로졸로 변환하여, 사용자가 흡입할 수 있도록 한다. 이 때 사용자는 퍼프(puff, 흡입) 행위를 통하여, 도 4 내지 이하의 도면을 기준으로, 하단에서 상단으로 향하는 공기 흐름을 발생시켜 에어로졸 형성 기질로부터 기인하는 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이와 같은 에어로졸 발생 장치의 일반적인 사용 양태에 있어 하단에서 상단으로 향하는 공기 흐름을 가정하면, 편의상 하단쪽을 “상류”로 참조할 수 있으며 상단쪽을 “하류”로 참조할 수 있다.

상기의 다수의 발열 영역을 구비하는 히터에 삽입되는 궐련은 예를 들어 상류에 위치하는 기질부와 하류에 위치하는 필터부를 포함할 수 있다. 기질부는 니코틴 또는 VG(식물성 글리세린) 또는 PG(프로필렌 글리콜)와 같은, 에어로졸로 변환되기 위한 에어로졸 형성 기질을 포함할 수 있다. 또한 필터부는 사용자의 입술과 접촉하기 위한 부분으로, 불완전 기화된 액상을 걸러주는 필터를 포함하고, 또한 추가로, 가열된 기류를 냉각시켜 주기 위한, 예를 들어 소정 길이의 공동과 같은, 냉각 구조를 포함할 수 있다.

본 실시예의 히터의 구조를 살펴보면, 궐련을 수용할 수 있는 파이프 형상의 금속 구조물(100) 외주면에 제1 절연층(120)이 형성되고, 제1 절연층(120)의 외주에 전극층(130)과 발열층(140)이 형성되고, 이들을 보호할 수 있는 제2 절연층(150)이 형성된다.

금속 구조물(100)은 일반적으로 스테인레스 강으로 제조되며, 충분한 강도와 내열성을 가진다. 금속 구조물(100)의 외주면에 형성되는 발열층(140)은 종래 기술에서 별도의 발열 필름으로 제조되어 금속 구조물(100)에 부착되는 것과 달리, 금속 구조물(100)의 외주면에 직접 코팅 및 소결을 통해 형성된다.

먼저, 금속 구조물(100)의 외주면에는 제1 절연층(120)이 형성되며, 제1 절연층(120)은 글래스 층이 도포된 뒤 소결되는 과정을 통하여 강도가 높은 글래스 코팅층을 형성한다. 글래스 층을 1000 ℃까지 가열하여 소결시켜 제1 절연층(120)을 형성한다. 글래스 코팅층의 소결로 형성된 제1 절연층(120)은 0.1 mm 정도의 얇은 두께를 가져 발열층(140)의 열을 금속 구조물(100)로 원활히 전달할 수 있다.

이후 제1 절연층(120)의 외주면에 금속 페이스트로 전극층(130)과 발열층(140)을 패터닝하고 다시 소결 과정을 거친다. 전극층(130)을 형성하는 금속 페이스트는 그래핀, 백금계 루테늄(루테녹스), 팔라듐 및 은 중 적어도 하나 이상이 혼합되어 이루어진다.

발열층(140)은, 기류의 흐름 방향으로 배열되는 다수의 발열 영역을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 발열층(140)은 가장 하류에 배열되어, 수용되는 궐련의 기질부의 하류 부분을 가열하는 제1 발열 영역(141)과 그 직상류에 배열되어, 수용되는 궐련의 기질부의 상류 부분을 가열하는 제 2 발열 영역(142)을 포함한다. 실시예들에 있어서 발열층(140)에 포함되는 다수의 발열 영역(141, 142)의 발열은 별도로 제어될 수 있다. 본 실시예에서, 발열층(140)은 열선이 형성된 형태가 아니라 면상 발열층으로 형성된다.

이후 다시 제2 절연층(150)이 형성되며, 제2 절연층(150)의 형성에는, 제1 절연층(120)과 마찬가지로 글래스 코팅층이 활용될 수 있다.

이때, 히터의 발열 온도를 측정할 수 있도록 온도 센서를 부착하기 위해 제1 절연층(120), 전극층(130), 발열층(140) 및 제2 절연층(150)에는 마스킹 영역(125, 135, 145, 155)이 형성될 수 있다. 제1 절연층(120), 전극층(130), 발열층(140) 및 제2 절연층(150)을 형성하기 전 마스킹 부재를 사용해 마스킹을 하고 제1 절연층(120), 전극층(130), 발열층(140) 및 제2 절연층(150)을 형성하고 난 후 마스킹 부재를 제거함으로써 금속 구조물(100)이 노출되는 마스킹 영역을 형성할 수 있다.

도 5는 제1 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 온도 센서 납땜부를 도시한 도면이다. 마스킹 영역은 금속 구조물(100)에 직접 부착되는 온도 센서의 납땜부로 활용될 수 있다. 금속 구조물(100)에는 다수의 발열 영역(141, 142)에 의해 별도의 가열 영역이 형성되므로, 온도 센서 또한 가열 영역별로 별도로 구비될 수 있다.

도 6은 제2 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 발열층의 개략도이다. 도 6에 도시된 발열층은, 금속 구조물에 형성되는 다수의 발열 영역 중 어느 하나의 발열 영역을 도시한 것이다. 제2 실시예에 따른 히터의 발열층은 각 발열 영역이 하나의 발열 패턴으로 이루어진다. 즉, 예를 들어 제1 발열 영역이 하나의 발열 패턴, 제2 발열 영역이 하나의 발열 패턴으로 이루어지는 형태이다.

도 7은 제3 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 발열층의 개략도이다. 제3 실시예에 따른 히터의 발열층은 각 발열 영역이 병렬로 형성된 복수의 발열 패턴으로 이루어진다. 즉, 예를 들어 제1 발열 영역으로 전원을 인가하는 전극들 사이에 복수의 병렬 발열 패턴이 형성되고, 제2 발열 영역으로 전원을 인가하는 전극들 사이에 복수의 병렬 발열 패턴이 형성되는 형태이다.

도 8은 제3 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 온도 센서 납땜부를 도시한 도면이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 제3 실시예에 따른 히터는 마스킹 영역이 형성되지 않는다. 대신 발열층의 온도 변화 저항(TCR)을 이용해 히터의 온도를 제어할 수 있다.

도 9는 제4 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터를 포함하는 에어로졸 발생 장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 에어로졸 발생 장치에 사용되는 에어로졸 발생 물품인 궐련은, 전술한 대로 기질부와 필터부를 포함하며, 특히 본 실시예에서 기질부는 또한 에어로코어층인 제1 기질부(T1)와 담배체층인 제2 기질부(T2)를 포함하도록 구성된다. 제1 기질부(T1)와 제2 기질부(T2)는 서로 다른 조성으로 형성될 수 있는데, 예를 들어 에어로코어층인 제1 기질부(T1)는, 에어로졸 형성 기질로서 상온에서 액상 또는 겔상 또는 고체상인 VG(식물성 글리세린), PG(프로필렌 글리콜), 가향제, 약물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 혼합물일 수 있다. 또한 담배체층인 제2 기질부(T2)는, 종래의 담배에 사용되던 일반적인 각초로 구성될 수 있다. 본 예시에서 에어로코어층인 제1 기질부(T1)에서 발생한 에어로졸은, 담배체층인 제2 기질부(T2)가 가열되어 발생한 에어로졸을 보조하여 연무량을 증대시키는 역할을 한다. 제1 기질부(T1)와 제2 기질부(T2)에서 발생한 에어로졸은 필터부(F)를 거쳐 사용자에게 흡입된다. 또한 본 예시에서 담배체층인 제2 기질부(T2)가 궐련의 상류 쪽에 위치하고 에어로코어층인 제1 기질부(T1)는 궐련의 하류 쪽에 위치하는 형태이다.

다수의 발열 영역을 구비하는 히터는, 발열층이 포함하는 다수의 발열 영역 중 서로 다른 발열 영역이 서로 다른 기질부(T1, T2)를 가열할 수 있다. 예를 들어 제1 발열 영역(141)이 에어로코어층인 제1 기질부(T1)를 가열하고, 제2 발열 영역(142)이 담배체층인 제2 기질부(T2)를 가열할 수 있다.

이 때, 다수의 발열 영역 중 가장 하류에 배열되는 제1 발열 영역은 금속 구조물에 수용되는 궐련의 기질부의 하류 경계로부터 하류 방향으로 더욱 연장하는 것이 바람직하다. 예를 들어 도 9의 실시예에서 , 제1 기질부(T1)의 하류 경계의 높이(h1)보다, 제1 발열 영역(141)이 하류로 연장하는 높이(h2)가 더 긴 것이 바람직하다. 즉, 제1 발열 영역(141)은 기질부의 단부보다 더 하류측으로 연장하여 필터(F)의 일부까지 가열한다. 그에 따라, 제1 기질부(T1), 특히 제1 기질부(T1)가 에어로코어층인 경우, 에어로졸이 더 쉽게 기화하여 연무량을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 10은 제5 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터의 금속 구조물(100a)을 도시한 도면, 도 11은 제5 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 개략적으로 도시한 단면도, 도 12는 제5 실시예에 따른 다수의 발열 영역을 구비하는 히터를 포함하는 에어로졸 발생 장치의 궐련 센싱 모습을 도시한 모식도이다.

제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치에 사용되는 에어로졸 발생 물품인 궐련은, 제4 실시예의 경우와 유사하게, 에어로코어층인 제1 기질부(T1)와 담배체층인 제2 기질부(T2)와 필터부(F)를 포함한다. 본 실시예에서 제2 기질부(T2)의 상류측 단부의 높이보다 제2 발열 영역의 상류측 단부가 하류로 연장되는 높이가 더 높거나 같은 것이 바람직하며, 도 11에는 제2 기질부(T2)의 상류측 단부의 높이와 제2 발열 영역의 상류측 단부의 높이가 동일(h3)하게 형성된 예시가 도시되어 있다.

제5 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 금속 구조물(100a)에 수용되는 궐련은 랩핑 페이퍼에 궐련의 정보를 포함하여, 에어로졸 발생 장치가 센싱에 의해 자동으로 궐련의 가열 프로파일을 제어할 수 있는, 센서블 패턴(P)을 구비할 수 있다. 센서블 패턴(P)은 예를 들어 도전성 재질로 인쇄되어, 에어로졸 발생 장치에 포함되는 인덕티브 센서(S)에 의해 감지될 수 있다.

그런데 궐련이 삽입되는 히터를 이루는 금속 구조물(100a)은 인덕티브 센서(S)에 의한 센서블 패턴(P)의 센싱을 불가능하게 한다. 따라서, 금속 구조물(100a)의 하단부 일부를 삭제한 개방부(102a)를 구비하여 센서블 패턴(P)이 인덕티브 센서(S)에 의해 센싱될 수 있도록, 노출시킬 수 있다. 하단부의 일부는 삭제되지 않고 장치 내에서의 히터의 설치 높이를 설정하기 위한 서포터(103a)로 활용된다.

이때, 인덕티브 센서(S)의 상단부(하류 측 단부)의 높이는 서포터(103a)의 하단부보다 높은 위치, 즉 개방부(102a)와 중첩될 수 있는 위치까지 연장 형성되는 것이 바람직하다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터(1000)를 포함하는 에어로졸 발생 장치(1)의 내부 구성을 설명하기 위하여 개념적으로 나타낸 내부 구성도이며, 도 14는 에어로졸 발생 장치(1)의 제어 관계를 설명하기 위하여 기능적인 구성요소를 도시한 블럭도이다. 본 실시예의 에어로졸 발생 장치(1)는 기질부(T)와 필터부(F)를 포함하는 궐련형의 에어로졸 형성 물품(궐련)이 삽입되면 이를 가열하여 에어로졸을 발생시키는 휴대용 에어로졸 발생 장치로서, 외관을 형성하고, 다른 구성요소들을 수용하여 보호하기 위한 케이스(210)와 케이스(210)의 내부에 궐련을 수용하여 가열하는, 전술한 다수의 발열 영역을 구비하는 히터(1000)를 포함할 수 있다. 이하의 도면에 있어서 다수의 발열 영역을 구비하는 히터(1000)는, 금속 구조물(100)과 발열층(140)과 발열 영역(141, 142, 143, 144)으로서 도시하며, 제1 절연층(120)과 전극층(130)과 제2 절연층(150)의 도시는 생략된다. 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 이러한 생략이 당연히 그 구현이 생략된다는 의미는 아님을 분명히 한다.

도 13의 에어로졸 발생 장치(1)는 또한 히터(1000)의 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)을 개별적으로 제어하는 제어부(300)와 구성요소에 전력을 공급하기 위한 배터리(400)를 포함한다. 그 외에도 에어로졸 발생 장치(1)를 동작시키기 위한 다른 공지된 요소도 포함될 수 있다. 예를 들어, 조작 버튼 등의 입력부와 LED 등의 표시 수단도 포함될 수 있으나, 당업자가 충분히 예상 가능한 공지된 구성요소들에 대한 상세한 도시와 설명은 생략한다.

케이스(210)는 사람이 휴대할 수 있는 크기로서 강성 있는 재질로 만들어져 그 내부에 다른 구성요소들을 수용하고 보호할 수 있다. 기류 패스(230)는 적어도 일측은 케이스(210)의 외부와 연통하고, 타측은 히터(1000)의 내부, 즉 금속 구조물(100) 내부와 연통하여, 외기를 히터(1000) 내측으로 유입시켜, 히터(1000)로 인하여 수용된 궐련에서 발생하는 에어로졸과 혼합된 흡입 유동을 발생시킨다. 이에 따라 사용자의 퍼프 행위에 따라 기류 패스(230)를 따라 외기와 섞인 에어로졸이 화살표로 도시한 기류의 흐름 방향으로 유동하여 사용자에게 흡입될 수 있다.

히터(1000)는 수용되는 궐련의 적어도 기질부(T)를 가열하여 에어로졸을 발생시키도록 구성된다. 히터(1000)에 포함되는 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)은 제어부(300)에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 본 실시예 및 이하의 실시예에서, 히터(1000)의 발열층(140)은 바람직한 실시예로서 네 개의 발열 영역(141, 142, 143, 144)으로 구성되었다. 즉 본 실시예에서 히터(1000)의 발열층(140)은, 가장 하류에 배열되는 제1 발열 영역(141)과, 그 직상류에 배열되는 제2 발열 영역(142)과, 그 직상류에 배열되는 제3 발열 영역(143)과, 그 직상류에 배열되는 제4 발열 영역(144)을 포함하도록 구성되었다. 물론 이는 예시일 뿐이며, 발열 영역의 개수는 두 개 이상이면 특별한 제한은 없으며, 더욱 바람직하게는 발열층(140)에는 세 개 이상의 발열 영역이 포함된다. 히터(1000)에 포함되는 발열 영역의 개수가 두 개 이상이면, 이하에서 설명되고 또한 유추될 수 있는 유리한 효과를 기대할 수 있다.

제어부(300)는 예를 들어, 명령어 처리 및 각종 연산, 장치 제어를 수행할 수 있는 MCU(Micro-Controller Unit)를 포함할 수 있으며, 히터(1000)로 공급되는 전력을 제어하는 것으로 각 발열 영역(141, 142, 143, 144)의 발열을 제어한다. 예를 들어 제어부(300)는 출력하는 신호의 듀티비를 조절하는 PWM 제어로서 각 발열 영역(141, 142, 143, 144)의 발열 온도를 제어할 수 있다. 또한 제어부(300)는 미리 설정되고 저장된, 시간에 따른 온도 변화 시나리오인 온도 프로파일을 추종하도록 각 발열 영역(141, 142, 143, 144)의 발열 온도를 제어할 수 있다. 미리 저장된 소정의 온도 프로파일을 따르도록 제어하기 위하여 제어부(300)는 PID(Proportional-Integral-Differential) 제어기 또는/및 RTD(Resistance Temperature Detector) 센서 등의 수단을 사용할 수 있다. 제어부(300)는 그 외에도 에어로졸 발생 장치(1)의 전체 작동 주기에 걸친 장치 제어 기능을 수행할 수 있다. 특히 제어부(300)는 히터(1000)의 발열층(140)에 포함되는 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)을 개별적으로 제어할 수 있으며, 특히 바람직하게는, 제어부(300)는 한 번의 가열 주기 내에서, 상기 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144) 중 적어도 어느 하나의 발열 타이밍 또는 발열 온도가 다르도록 제어한다.

예를 들어 가열 주기는, 에어로졸의 생성을 위하여 히터(1000)로 배터리(400)의 전력이 인가되기 시작하여 그 인가가 정상적으로 종료되기까지의 구간으로서, 에어로졸 발생 장치의 통상적인 1 회 사용 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 사용자에 의한 임의의 가열 중단이 아닌, 퍼프 횟수를 세거나 또는 수용된 궐련(10)에 포함된 에어로졸 형성 기질의 소모량을 측정하여 임의의 기준 수치에 도달한 경우, 또는 임의의 가열 시간이 도과한 경우와 같은 정상적인 가열 종료 조건이 만족된 경우, 제어부(300)의 제어에 의해 가열이 중단되어, 1회 가동 주기가 완료될 수 있다.

히터(1000)의 발열층(140)에 포함되는 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)은, 도 13에서와 같이, 기류의 흐름의 방향(도 13에서 화살표로 도시함)으로, 즉 하단에서 상단으로 가지런히 배열된다. 본 실시예와 같은, 개별 제어되는 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)의 구성은, 독립 제어 가능한 분할 영역을 갖는 히터를 제공한다. 에어로졸 발생 장치(1)의 기류의 흐름은 상류에서 하류를 향해, 즉 도면 상 하단에서 상단을 향해 이동하므로, 이러한 기류의 흐름 방향으로 배열되는 각기 다른 발열 영역의 가열 타이밍을 개별적으로 제어하는 것으로 사용자에게 유리한 효과를 제공할 수 있다. 또한 기질부(T)를 모두 감싸도록 하나의 발열 영역만을 포함하는 것과 비교하여, 개별 발열 영역(141, 142, 143, 144)은 그 개별 발열 면적이 감소하므로, 더욱 적은 전력으로 더욱 빠르게 해당 발열 영역을 승온시킬 수 있다는 장점이 있다.

실시예들에 있어서, 특히 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)은, 수용된 궐련의 기질부(T)의 하류 단부를 가열하기 위한 제1 발열 영역(141)을 포함한다. 바람직하게 제1 발열 영역(141)은 다수의 발열 영역 중 가장 하류에 배열된다. 전술한 대로 제1 발열 영역(141)은 기질부(T)의 하류 단부, 즉 필터부(F)와의 경계 인근의 기질부(T)를 가열한다는 특징을 갖는다.

기질부(T)의 하류 단부는 기질부(T) 중 가장 하류에 위치하는 부분이며, 필터부(F)와 가장 가까운 부분이라는 점에서, 기질부(T)의 다른 부분보다도 초기 연무 형성에 가장 크게 기여하는 부분이라 할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(1)가 가동을 시작하여 가열 주기가 시작되면, 바람직한 실시예로서, 제어부(300)는 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144) 중 제1 발열 영역(141)이 가장 먼저 발열하도록 제어할 수 있다.

전술한 대로 개별 발열 영역(141, 142, 143, 144)은 기질부(T)를 모두 감싸는 단일 발열 영역보다 발열 면적이 작으므로, 제1 발열 영역(141)은 종래 기술의 에어로졸 발생 장치의 히터보다 빠르게 승온되어 에어로졸을 생성할 수 있다. 또한 제1 발열 영역(141)은 기질부(T) 중에서도 최하류 부분을 가열한다는 점에서, 생성된 에어로졸은 바로 필터부(T)로 진입하여 사용자에게 흡입될 수 있다. 만약 상기와 같은 부분 가열의 방법으로, 기질부(T) 중 필터부(T)와 인접한 부분이 아닌, 멀리 떨어진 부분이 먼저 가열되는 경우, 생성된 에어로졸이 기류를 따라 하류로 이동하며, 가열되지 않은 기질부(T)를 지나며 냉각될 수 있다는 점에서, 부분 가열의 이점을 온전히 누릴 수 없다.

이러한 원리에서 기인하여, 제어부(300)는, 한 번의 가열 주기 내에서, 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)의 발열 순서가 하류에서 상류로 향하도록 제어할 수 있다. 즉 제1 발열 영역(141), 제2 발열 영역(142), 제3 발열 영역(143), 제4 발열 영역(144)의 순서로 발열하도록 제어할 수 있는데, 이로써 전술한, 초기부터 풍부한 연무량의 효과가 달성될 수 있다. 또한 기질부(T)의 상류 부분을 가열하는 제3 발열 영역(143), 제4 발열 영역(144)이 가열 주기에 있어 후반부에 가열되면서, 후반부의 권능감을 향상시킬 수 있다.

또한 제어부(300)는 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144) 중 어느 두 개 이상이 동시에 발열하도록 제어할 수도 있다. 전술한 대로 바람직하게는 가열 주기가 시작되면 제1 발열 영역(141)이 가장 먼저 발열하는데, 이와 동시에 제어부(300)는 예를 들어, 제2 발열 영역(142), 제3 발열 영역(143), 제4 발열 영역(144) 중 어느 하나가 발열하도록 제어할 수 있다. 또한 바람직한 실시예로서, 제어부(300)는 제1 발열 영역(141)과 제2 발열 영역(142) 중 어느 하나와, 제3 발열 영역(143)과 제4 발열 영역(144) 중 어느 하나가 동시에 발열하도록 제어할 수 있다. 이처럼 히터(1000)의 가열을 분할된 발열 영역을 대상으로 하는 것으로, 종래 기술의 단일 히터와 비교하여, 다양한 사용자 경험을 제공할 수 있다.

바람직하게 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)은 모두 350 ℃를 초과하지 않는 온도 범위로 발열한다.

에어 히터(500)는 사용자의 퍼프 행위로 인하여, 외부에서 히터(1000)로 유입되는 외기를 가열하기 위한 요소이다. 에어 히터(500)는 이를 위하여, 히터(1000)의 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)의 상류에 배치될 수 있다. 바람직하게 에어 히터(500)는, 도 13에서 도시한 바와 같이, 외부와 히터(1000) 사이의 기류 패스(230)를 가열하도록 설치된다. 에어 히터(500) 역시 실질적으로 전력이 인가되면 발열하는 발열체로 구성되며 저항 가열 방식 또는 유도 가열 방식으로 발열하는 발열체일 수 있다. 에어 히터(500) 역시 제어부(300)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다.

도 15는 도 13의 단면도 중 다수의 발열 영역을 구비하는 히터(1000)와 그에 수용된 궐련을 확대하여 도시한 것이다. 전술한 대로 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)은 기류의 흐름 방향으로(하단에서 상단으로) 배치될 수 있다. 또한, 특히 제1 발열 영역(141)은 수용된 궐련의 기질부(T)의 하류 단부를 가열할 수 있도록 배열된다. 이를 위하여 제1 발열 영역(141)은 바람직하게는, 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144) 중 가장 하류에 배열되고, 또한 제1 발열 영역(141)은 수용된 궐련의 기질부(T)의 하류 경계로부터 7 mm 이내의 범위까지 하류 방향으로 더욱 연장한다. 예를 들어 제1 발열 영역(141)은, 기질부(T)와 필터부(F)의 경계로부터 상단 방향으로의 편차(k1)가 7 mm 이내가 되도록 연장할 수 있다. 실험적으로, 제1 발열 영역(141)의 이러한 배열과 연장 길이가 기질부(T)의 하류 단부를 충분히 가열하는 것은 물론 필터부(F)의 일부까지 함께 가열하여 풍부한 초기 연무의 생성이라는 의도된 효과가 달성될 수 있었다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 제어부(300)와 배터리(400)와 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144) 및 에어 히터(500) 사이의 연결 관계를 설명하기 위한 회로도이다. 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)은 제어부(300)에 의해 독립적으로 제어되는 하나 이상의 구동회로(310, 320)와 연결될 수 있다. 구동회로(310, 320)는 배터리(400)와 히터(1000) 사이의 전기적 경로에 설치되어, 배터리(400)에서 전력을 받아 히터(1000)의 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)에 전류를 공급한다. 제어부(300)는 구동회로(310, 320)의 동작을 제어하는 것으로, 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)의 발열 온도를 제어할 수 있다. 에어 히터(500) 역시 구동회로(330)를 통해 배터리(400)로부터 전력을 공급받을 수 있다.

실시예에 따라, 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)이 제어부(300)에 의해 독립적으로 제어되기 위하여, 각 발열 영역이 구동회로와 일대일로 연결될 수 있다. 또는 도 16의 실시예와 같이, 구동회로(310, 320)와 각 발열 영역(141, 142, 143, 144) 사이의 전기적 경로에는 스위칭 소자(311, 312, 321, 322)가 연결될 수 있다. 이 때 제어부(300)는 각 구동회로(310, 320)와 스위칭 소자(311, 312, 321, 322)를 제어하는 것으로 각 발열 영역(141, 142, 143, 144)의 발열을 제어할 수 있다.

본 실시예와 같이 다수의 발열 영역(141, 142, 143, 144)이 다수의 스위칭 소자(311, 312, 321, 322)와 일대일로 연결되는 경우, 제어부(300)는 각 구동회로(310, 320)와 스위칭 소자(311, 312, 321, 322)를 제어하는 것으로 각 발열 영역(141, 142, 143, 144)의 발열 타이밍 내지 발열 온도를 독립적으로 제어할 수 있다. 스위칭 소자(311, 312, 321, 322)는 예를 들어 FET일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 N-channel MOSFET또는 P-channel MOSFET일 수 있다. 이러한 구동회로와 스위칭 소자를 포함하는 배터리(400)와의 연결 관계는 에어 히터(500)에도 동일하게 적용될 수 있다.

제어부(300)는 특히 구동회로들(310, 320, 330)로 소정의 변화하는 또는 고정된 듀티비의 신호를 출력하여, 그와 연결된 발열 영역의 발열 온도를 제어할 수 있다. 또한 제어부(300)는 스위칭 소자들(311, 312, 321, 322)로 소정 전압의 신호를 출력하여, 그와 연결된 발열 영역으로 전류가 흐르도록 하거나 또는 흐르지 않도록 차단할 수 있다.

또한 제어부(300)는 특히 제1 발열 영역(141)으로 피드백 제어가 아닌, 고정된 듀티비의 신호를 출력하여 제어할 수 있다. 다른 실시예에서 에어로졸 발생 장치(1)는 특히 제1 발열 영역(141)의 온도를 감지하는 온도 센서(600)를 더 포함할 수 있다. 제어부(300)는 온도 센서(600)의 감지 내용, 즉 제1 발열 영역(141)의 발열 온도를 토대로, 제1 발열 영역(141)으로 출력하는 신호의 듀티비를 조절하는 피드백 제어를 실시할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(300)가 수행할 수 있는 에어로졸 발생 장치(1)의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 별도로 도시하지는 않았으나, 본 실시예의 에어로졸 발생 장치(1)에 포함되는 히터(1000)는 총 세 개의 발열 영역(141, 142, 143)을 포함한다.

사용자의 버튼 입력이나, 궐련의 삽입 감지에 따른 자동적인 제어에 의해 제어부(300)는 가열 주기를 시작할 수 있다. 이렇게 가열 주기가 시작되면 제어부(300)는, 적어도 두 개의 발열 영역의 발열 온도가 소정의 에어로졸 발생 온도 이상에 도달하도록 제어하는 예열 단계(s100)를 먼저 수행한다. 다수의 발열 영역(141, 142, 143)의 온도가, 에어로졸 발생 장치의 가동 전에는 상온에 가까울 것이므로, 이를 소정의 에어로졸 발생 온도 이상으로 가열하여, 에어로졸의 생성을 준비할 필요가 있기 때문이다.

소정의 에어로졸 발생 온도는, 에어로졸이 상당한 속도로 생성되는 온도를 의미할 수 있으며, 삽입되는 궐련에 포함된 에어로졸 형성 기질 혼합물의 조성에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 약 120 ℃ 내지 300 ℃의 온도범위 내에서 정해질 수 있다. 소정의 에어로졸 발생 온도는 사전에 실험에 의해 정해질 수 있으며, 제어부(300)에 미리 데이터로서 저장될 수 있다. 또한 소정의 에어로졸 발생 온도는, 각 발열 영역(141, 142, 143)마다 모두 동일하지 않을 수도 있다. 즉 다수의 발열 영역(141, 142, 143) 중 적어도 어느 두 발열 영역의 소정의 에어로졸 발생 온도는 다르게 설정되어 제어부(300)에 저장될 수 있다. 예를 들어, 각 발열 영역(141, 142, 143)이 가열하는 부위로의 에어로졸 형성 기질이 이송되는 속도가 다르거나, 또는 각 부위에 포함된 에어로졸 형성 기질의 양이 다르거나 또는 각 부위에 포함된 에어로졸 형성 기질의 조성이 다를 수 있기 때문에, 소정의 에어로졸 발생 온도는, 필요에 따라 각 발열 영역(141, 142, 143)마다 다르게 설정되는 것이 효율적이다.

적어도 어느 두 개의 발열 영역의 발열 온도를 소정의 에어로졸 발생 온도까지 승온하는 예열 단계(s100) 이후에 제어부(300)는 에어로졸이 발생하도록 다수의 발열 영역(141, 142, 143)을 각각 제어하는 에어로졸 생성 단계(s200)를 수행한다. 에어로졸 생성 단계(s200)는 에어로졸이 본격적으로 생성되도록 제어부(300)가 다수의 발열 영역(141, 142, 143)를 각각 제어하는 단계이다. 에어로졸 생성 단계(s200)는 예를 들어, 예열 단계(s100) 이후, 가열 주기의 종료까지 지속될 수 있다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(300)가 수행할 수 있는 에어로졸 생성 단계(s200)의 세부 단계를 설명하기 위한 순서도이다. 에어로졸 생성 단계(s200)는 다수의 구간으로 구분될 수 있다. 그에 따라 에어로졸 생성 단계(s200)는 상기 각 구간으로 제어하는 단계(s210 내지 s240)를 포함할 수 있다. 상기 구간은 예를 들어 시간으로 구분될 수 있으며, 모두 동일한 시간 동안 지속되거나 또는 서로 다른 시간 동안 지속될 수 있다. 또는 상기 구간은 예를 들어, 사용자의 퍼프 횟수로 구분되어, 각 구간이 소정의 퍼프 횟수 동안 지속될 수도 있다. 또는 버튼 입력 등의 사용자 제어에 의해 상기 각 구간이 전환될 수도 있다. 본 실시예에서 에어로졸 생성 단계(s200)는 총 네 개의 구간(제1 구간 내지 제4 구간)을 포함하고 있으나 이는 예시일 뿐이며, 구간의 개수는 실시예에 따라 달라져도 무방하다. 또한 상기 각 구간으로 제어하는 단계(s210 내지 s240)는 제어부(300)에 의해 필요에 따라 반복될 수도 있다. 이 경우, 제어의 복잡성은 낮추면서, 포함되는 구간의 수는 실질적으로 증가하는 효과가 있다.

도 19는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어부(300)가 수행할 수 있는 에어로졸 생성 단계(s200)에서의 다수의 발열 영역의 제어 방법(도 19의 (a)) 및 종래 기술에 따른 다수의 발열 영역의 제어 방법(도 19의 (b))을 나타낸 도표이다. 제어부(300)는 특히 에어로졸 생성 단계(s200)의 모든 구간에서, 다수의 발열 영역(141, 142, 143) 중 적어도 두 개 이상의 가동 영역과 적어도 하나 이상의 비가동 영역이 포함되도록 제어한다. 가동 영역은 다수의 발열 영역(141, 142, 143) 중 제어부(300)의 제어에 의해 배터리(400)로부터 전력을 인가받아 발열하는 어느 발열 영역을 의미할 수 있다. 또한 비가동 영역은 다수의 발열 영역(141, 142, 143) 중 제어부(300)의 제어에 의해 배터리(400)로부터 전력을 인가받지 않는 휴지 상태의 어느 발열 영역을 의미할 수 있다. 특히 가동 영역은 그 발열 온도가 전술한 소정의 에어로졸 발생 온도 이상을 유지하도록 제어되는 것이 바람직하며, 또한 전술한 대로, 어느 두 가동 영역의 소정의 에어로졸 발생 온도는 다르게 설정될 수 있다.

도 19의 (a)를 참조하면, 제1 구간에서 제어부(300)는 가동 영역인 제1 발열 영역(141), 제2 발열 영역(142)과 비가동 영역인 제3 발열 영역(143)을 포함하도록 제어하고 있다. 또한 제2 구간에서 가동 영역은 제2 발열 영역(142)과 제3 발열 영역(143)이며, 비가동 영역은 제1 발열 영역(141)이다. 또한 제3 구간에서 제1 발열 영역(141)과 제3 발열 영역(143)이 가동 영역이며, 제2 발열 영역(142)이 비가동 영역이다. 또한 제4 구간에서는 제1 구간과 마찬가지로 가동 영역인 제1 발열 영역(141), 제2 발열 영역(142)과 비가동 영역인 제3 발열 영역(143)이 포함된다.

또한 바람직한 실시예로서, 에어로졸 생성 단계(s200)에서 제어부(300)는 구간이 전환되면, 적어도 하나의 가동 영역을 비가동 영역으로 전환하고, 또한 적어도 하나의 비가동 영역을 가동 영역으로 전환한다. 이러한 가동, 비가동 간의 전환으로, 여러 가열 부위에 대한 고른 가열이 가능하며, 가동 휴지를 통한 각 발열 영역 수명 연장의 효과가 있다. 바람직하게는 제어부(300)는 에어로졸 생성 단계(s200)에서, 다수의 발열 영역(141, 142, 143) 중 각 발열 영역은 적어도 한번 이상 가동 영역 및 비가동 영역이 되도록 제어한다. 이는 곧 모든 발열 영역(141, 142, 143)이 에어로졸 생성 단계(s200)에서, 발열을 통한 에어로졸의 생성에 참여한다는 것을 의미한다. 모든 발열 영역(141, 142, 143)이 에어로졸 생성에 관여하므로, 수용된 궐련 내지 그에 포함된 에어로졸 형성 기질이 고르게 가열될 수 있고, 다수의 발열 영역(141, 142, 143)을 구성한 실익을 확보할 수 있다.

본 실시예와 같이, 모든 구간에서 히터의 발열층에 포함되는 다수의 발열 영역의 가동을 보장하는 것으로 종래의 단순 교차 가열 제어보다 가열 면적을 넓혀 연무량이 증가하고, 반면 단일 히터 구성보다는 빠르게 승온이 가능한 효과가 있다.

또한 바람직하게는 제어부(300)는 에어로졸 생성 단계(s200)에서, 어느 구간의 전환에 있어 비가동 영역으로 전환되지 않는 적어도 하나의 가동 영역이 포함되도록 제어한다. 예를 들어, 도 19의 (a)의 제1 실시예에서, 제1 구간에서 제2 구간으로의 전환 시 제2 발열 영역(142)은 비가동 영역으로 전환되지 않는다. 또한 제2 구간에서 제3 구간으로의 전환 시 제3 발열 영역(143)은 비가동 영역으로 전환되지 않으며, 제3 구간에서 제4 구간으로의 전환 시 제1 발열 영역(141)이 비가동 영역으로 전환되지 않고 두 구간에 걸쳐 연속으로 가동 영역으로서 발열을 유지한다. 이러한 바람직한 실시예는 어느 구간의 전환에도 불구하고, 적어도 하나의 발열 영역은 계속 소정의 에어로졸 발생 온도 이상을 유지할 수 있으므로 에어로졸 발생량이 감소하지 않거나, 그 감소량을 최소화할 수 있다.

예를 들어, 종래 기술인 도 19의 (b)를 참조하면, 다수 발열 영역의 구성에 있어서 각 가열 구간마다 단일 발열 영역을 교차로 가동하고 있다. 즉 제1 구간에서 단일 가동 영역인 제1 발열 영역을 포함하고, 제2 구간에서 제2 발열 영역, 제3 구간에서 제3 발열 영역, 제4 구간에서 다시 제1 발열 영역을 가동 영역으로서 포함하고 있다.

종래 기술에 있어 예를 들어, 제1 구간에서 제2 구간으로 전환되면서, 비가동 영역이었던 제2 발열 영역이 에어로졸을 생성할 수 있는 온도까지 발열하기 위해서는 예열 시간이 필요하므로, 상기 교차 구간에서 제1 발열 영역과 제2 발열 영역의 발열 온도 모두가 에어로졸 생성 온도 미만으로 내려갈 수 있다. 따라서 종래 기술의 각 구간의 전환 시의 교차 구간에 있어서는 에어로졸이 생성되지 않거나 극히 적은 양만이 생성될 수 있어, 사용자 경험을 크게 해칠 수 있다.

반면 도 19의 (a)의 제1 실시예에 따르면, 다수의 발열 영역(141, 142, 143)을 구간별로 교차로 제어하더라도, 적어도 어느 하나의 발열 영역은 에어로졸 발생 온도 이상을 유지하므로 에어로졸 생성 단계(s200) 내내 에어로졸의 생성이 멈추지 않고 연속될 수 있다.

도 20은 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 제어부(300)가 수행할 수 있는 에어로졸 생성 단계(s200)에서의 다수의 발열 영역의 제어 방법을 나타낸 도표이다. 특히 도 20의 (a)와 (b)의 실시예는 총 네 개의 가열 영역을 포함하는 에어로졸 발생 장치에 대한 서로 다른 예시적인 제어 방법을 나타낸다.

도 20의 (a)에서 모든 구간에 걸쳐, 두 개의 가동 영역과 두 개의 비가동 영역이 포함된다. 또한 구간의 전환에 있어 가동 영역과 비가동 영역이 교번하지만, 비가동 영역으로 전환되지 않는 하나의 가동 영역이 포함된다. 도 20의 (b)에서 모든 구간에 걸쳐, 세 개의 가동 영역과 한 개의 비가동 영역이 포함된다. 또한 구간의 전환에 있어 가동 영역과 비가동 영역이 교번하지만, 비가동 영역으로 전환되지 않는 두 개의 가동 영역이 포함된다.

이하에서는 또 다른 실시예에 따른 제어부(300)의 제어 방법에 대해 설명하는데, 본 실시예의 에어로졸 발생 장치(1)에 포함되는 히터(1000)는 총 세 개의 발열 영역(141, 142, 143)을 포함한다.

제어부(300)는 특히 에어로졸 생성 단계(s200)에 있어서, 에어로졸 생성 단계(s200) 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역(141, 142, 143) 중 적어도 하나 이상의 발열 영역의 발열 온도가 소정의 에어로졸 발생 온도 이상을 유지하도록 제어한다. 이러한 제어를 통하여, 다수의 발열 영역(141, 142, 143)을 교차로 제어하는 제어를 수행하더라도, 적어도 어느 하나의 발열 영역은 에어로졸 발생 온도 이상을 유지하므로 에어로졸 생성 단계(s200) 내내 에어로졸의 생성이 멈추지 않고 연속될 수 있다.

또한 제어부(300)는 에어로졸 생성 단계(s200)에서, 다수의 발열 영역(141, 142, 143) 중 각 발열 영역의 발열 온도가 적어도 한번 이상 소정의 에어로졸 발생 온도 이상에 도달하도록 제어하는 것이 바람직하다. 이는 곧 모든 발열 영역(141, 142, 143)이 에어로졸 생성 단계(s200)에서, 발열을 통한 에어로졸의 생성에 참여한다는 것을 의미한다. 모든 발열 영역(141, 142, 143)이 에어로졸 생성에 관여하므로, 수용된 궐련 내지, 그에 포함된 에어로졸 형성 기질이 고르게 가열될 수 있고, 다수의 발열 영역(141, 142, 143)을 구성한 실익을 확보할 수 있다.

또한 제어부(300)는 에어로졸 생성 단계(s200)에서, 에어로졸 생성 단계(s200) 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역(141, 142, 143)의 발열 온도의 평균이 소정의 임계 온도 이하를 유지하도록 제어하는 것이 바람직하다. 이러한 제어는 다수의 발열 영역(141, 142, 143)의 동시 작동으로 인하여 소비 전력이 급격하게 높아지는 것을 방지하고, 과열로 인한 히터의 수명 저하 및 탄 맛의 발생을 방지할 수 있다. 바람직하게는, 소정의 임계 온도는, 소정의 에어로졸 발생 온도와 마찬가지로, 사전에 실험에 의해 정해질 수 있으며, 제어부(300)에 미리 데이터로서 저장될 수 있다.

또한 제어부(300)는 에어로졸 생성 단계(s200)에서, 에어로졸 생성 단계(s200) 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역(141, 142, 143)의 발열 온도의 평균이 소정의 에어로졸 발생 온도 이상을 유지하도록 제어할 수 있다. 이러한 제어로, 에어로졸 생성 단계(s200) 내내 중단 없는 에어로졸의 풍부한 생성을 담보할 수 있다.

도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 제어부(300)가 수행할 수 있는 제어 방법을 설명하기 위한, 에어로졸 생성 단계(s200)에서의 다수의 발열 영역, 즉 제1 발열 영역(141)과 제2 발열 영역(142)과 제3 발열 영역(143)의 발열 온도 그래프이다. 본 그래프의 X 축은 임의의 단위인 ‘구간’ 단위의 시간을 의미하며, Y 축은 섭씨 단위의 발열 온도를 의미한다.

도 21의 그래프상에는 또한 에어로졸 발생 온도 안내선(L)과 임계 온도 안내선(U)과, 평균 온도 그래프(V)도 함께 도시되었다. 본 실시예에서 예시적인 소정의 에어로졸 발생 온도는 에어로졸 발생 온도 안내선(L)으로 지시된 바와 같이 130 ℃이다. 또한 예시적인 소정의 임계 온도는 임계 온도 안내선(U)으로 지시된 바와 같이 210 ℃이다.

다수의 발열 영역(141, 142, 143)의 발열 온도 그래프와 에어로졸 발생 온도 안내선(L)을 비교해보면, 제어부(300)가 에어로졸 생성 단계(s200) 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역(141, 142, 143) 중 적어도 하나 이상의 발열 영역의 발열 온도가 소정의 에어로졸 발생 온도인 130 ℃ 이상을 항상 유지하도록 제어한다.

또한 도 21의 다수의 발열 영역(141, 142, 143)의 발열 온도 그래프에서 볼수 있듯이, 각 발열 온도 그래프는 주기성을 갖는 소정의 파형을 형성하고 있다. 즉 제어부(300)는 에어로졸 생성 단계(s200)에서, 다수의 발열 영역(141, 142, 143)이 각각 소정의 위상과 진폭과 주기와 파형으로 발열하도록 제어할 수 있다. 특히 제어부(300)는 다수의 발열 영역(141, 142, 143)이 모두 동일한 진폭과 주기와 파형으로 발열하도록 제어하는 것이 바람직한데, 이러한 제어는 각 발열 영역의 발열 제어를 수학적으로 단순화할 수 있다는 장점이 있다.

예를 들어 도 21에서 제어부(300)는 다수의 발열 영역(141, 142, 143)이 모두 동일한 진폭과 주기와 파형으로 발열하고, 다만 각 발열 영역의 발열의 타이밍, 즉 위상만을 120도씩 달리하여 발열하도록 제어하고 있다. 이 경우 다수의 발열 영역(141, 142, 143)의 발열 온도의 평균은 평균 온도 그래프(V)에서 볼 수 있듯이, 에어로졸 생성 단계(s200) 내내 항상 일정한 값을 유지할 수 있다.

전술한 대로 제어부(300)는, 에어로졸 생성 단계(s200) 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역(141, 142, 143)의 발열 온도의 평균(V)이 소정의 임계 온도(U) 이하 및 소정의 에어로졸 발생 온도(L) 이상을 유지하도록 제어한다.

도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치의 제어부(300)가 수행할 수 있는 제어 방법을 설명하기 위한, 에어로졸 생성 단계(s200)에서의 다수의 발열 영역, 즉 제1 발열 영역(141)과 제2 발열 영역(142)의 발열 온도 그래프이다. 본 실시예는 직전의 도 21의 실시예와 동일하지만, 발열층이 두 개의 발열 영역(141, 142)만을 포함한다는 점을 달리한다. 소정의 에어로졸 발생 온도와 소정의 임계 온도 역시 도 21의 실시예와 동일하게 설정되었다고 가정한다.

본 실시예에서 다수의 발열 영역(141, 142)의 각 발열 온도 그래프는 주기성을 갖는 삼각파를 형성한다. 특히 제1 발열 영역(141)과 제2 발열 영역(142)의 발열 온도 그래프는, 동일한 진폭과 주기와 파형을 갖고, 위상만을 180도 달리한다. 제어부(300)는 에어로졸 생성 단계(s200) 전체에 걸쳐, 적어도 하나의 발열 영역은 소정의 에어로졸 발생 온도인 130 ℃ 이상을 유지하도록 제어한다. 또한 제어부(300)는, 에어로졸 생성 단계(s200) 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역(141, 142)의 발열 온도의 평균(V)이 소정의 임계 온도(U) 이하 및 소정의 에어로졸 발생 온도(L) 이상을 유지하도록 제어한다.

이상의 실시예들의 효과를 강조하기 위한 비교예가 도 23을 통해 도시되고 있다. 도 23은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생 장치의 제어부가 수행할 수 있는 제어 방법을 설명하기 위한, 다수의 히터, 즉 A 히터와 B 히터의 발열 온도 그래프이다. 본 그래프에서, 예열이 끝난 이후의 구간에서도, 두 히터의 발열이 교차하는 구간, 예를 들어 구간(y1), 구간(y2), 구간(y3)에서 A 히터와 B 히터의 발열 온도 모두가 소정의 에어로졸 발생 온도(L)인 130 ℃ 미만으로 내려간다. 따라서 상기의 교차 구간들(y1, y2, y3)에서는 에어로졸이 생성되지 않거나, 극히 적은 양만이 생성될 수 있으며, 이는 사용자 경험을 크게 낮출 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims

기류의 흐름에 있어서, 상류에 위치하는 기질부와 하류에 위치하는 필터부를 포함하는 궐련이 삽입되면, 이를 가열하여 에어로졸을 발생시키기 위한 히터에 있어서,

궐련을 수용할 수 있는 파이프 형상의 금속 구조물;

금속 구조물의 외주면에 직접 형성되는 제1 절연층;

제1 절연층의 외주면에 직접 형성되는 전극층;

제1 절연층의 외주면에 직접 형성되며 전극층과 전기적으로 연결되는 발열층; 및

제1 절연층, 전극층 및 발열층 보호하는 제2 절연층;을 포함하며,

발열층은, 기류의 흐름 방향으로 배열되는 다수의 발열 영역을 포함하고, 각 발열 영역의 발열은 개별적으로 제어되는, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터.
제1항에 있어서,

제1 절연층은, 글래스 성분이 도포된 뒤 소결되어 형성되는, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터.
제1항에 있어서,

발열층은, 금속 페이스트가 도포된 뒤 소결되어 형성되는, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터.
제3항에 있어서,

금속 페이스트는 그래핀, 백금계 루테늄(루테녹스), 팔라듐 및 은 중 적어도 하나 이상이 혼합되어 이루어지는, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터.
제1항에 있어서,

각 발열 영역은, 하나의 발열 패턴, 복수의 발열 패턴 또는 면상 발열체로 이루어지는, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터.
제1항에 있어서,

제1 절연층, 발열층 및 제2 절연층은 동일한 위치에 홀을 구비하여, 홀을 통해 금속 구조물이 노출되고,

홀을 통해 노출된 금속 구조물에 히터의 온도를 감지하기 위한 써모커플 와이어가 직접 연결되는, 다수의 발열 영역을 구비하는 히터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 히터;

외관을 형성하고, 내부 구성요소를 보호하는 케이스;

히터의 다수의 발열 영역을 개별적으로 제어하는 제어부;

전력 공급을 위한 배터리;를 포함하고,

다수의 발열 영역은, 가장 하류에 배열되는 제1 발열 영역을 포함하고, 제1 발열 영역은 금속 구조물에 수용되는 궐련의 기질부의 하류 경계로부터 하류 방향으로 더욱 연장하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

제1 발열 영역이 기질부의 하류 경계로부터 하류 방향으로 더욱 연장하는 길이는 7 mm 이내인, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

제어부는, 발열층의 온도 변화 저항(TCR)을 이용하여 발열 영역의 온도를 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

금속 구조물에 수용되는 궐련의 기질부는 담배체층과 에어로코어층을 포함하고,

히터의 다수의 발열 영역 중 서로 다른 발열 영역이 상기 담배체층과 에어로코어층을 각각 가열하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

금속 구조물에 수용되는 궐련은 궐련 정보를 포함하는 센서블 패턴을 구비하고,

에어로졸 발생 장치는, 궐련의 센서블 패턴을 감지하는 인덕티브 센서;를 더 포함하며,

금속 구조물은 하단부 일부가 제거된 개방부를 구비하여 센서블 패턴이 인덕티브 센서에 의해 센싱될 수 있도록 노출되는, 에어로졸 발생 장치.
제11항에 있어서,

인덕티브 센서는 개방부와 중첩되는 위치까지 연장되는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

제어부는, 한 번의 가열 주기 내에서, 다수의 발열 영역 중 적어도 어느 하나의 발열 타이밍이 다르도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

다수의 발열 영역의 발열 온도는 350 ℃를 초과하지 않는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

제어부는, 한 번의 가열 주기 내에서, 다수의 발열 영역 중 제1 발열 영역이 가장 먼저 발열하도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

제어부는, 한 번의 가열 주기 내에서, 다수의 발열 영역이 하류에서 상류로 향하는 순서로 발열하도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

발열층은 적어도 세 개 이상의 발열 영역을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

히터보다 상류에 배치되어 히터로 유입되는 기류를 가열하기 위한 에어 히터;를 더 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

발열층은, 제1 발열 영역의 직상류에 배열되는 제2 발열 영역과, 제2 발열 영역의 직상류에 배열되는 제3 발열 영역과, 제3 발열 영역의 직상류에 배열되는 제4 발열 영역을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
제19항에 있어서,

제어부는 제1 발열 영역과 제2 발열 영역 중 어느 하나와, 제3 발열 영역과 제4 발열 영역 중 어느 하나가 동시에 발열하도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

배터리와 히터 사이의 전기적 경로에는 배터리의 전력을 히터의 발열층에 포함된 다수의 발열 영역으로 인가하는 구동회로가 연결되는, 에어로졸 발생 장치.
제21항에 있어서,

다수의 발열 영역은 다수의 구동회로와 일대일로 연결되며, 제어부는 각 구동회로를 제어하는 것으로 각 발열 영역의 발열 온도를 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제21항에 있어서,

구동회로와 히터 사이의 전기적 경로에는 스위칭 소자가 연결되고,

다수의 발열 영역은 다수의 스위칭 소자와 일대일로 연결되며, 제어부는 각 구동회로와 각 스위칭 소자를 제어하는 것으로 각 발열 영역의 발열 온도를 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

제어부는, 제1 발열 영역으로 고정된 듀티비의 신호를 출력하여 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

제1 발열 영역의 온도를 감지하는 제1 온도 센서;를 더 포함하고,

제어부는 제1 온도 센서의 감지 내용을 토대로 제1 발열 영역으로 출력하는 신호의 듀티비를 조절하여 피드백 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

제어부가 수행하는 한 번의 가열 주기는, 예열 단계 및 그 이후에 진행되는, 다수의 구간으로 구분되는 에어로졸 생성 단계를 포함하고,

제어부는 상기 에어로졸 생성 단계의 모든 구간에서, 다수의 발열 영역 중 전력을 인가받는 적어도 두 개 이상의 가동 영역 및 전력을 인가받지 않는 적어도 하나 이상의 비가동 영역이 포함되도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제26항에 있어서,

제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 구간이 전환되면, 적어도 하나의 가동 영역을 비가동 영역으로 전환하는, 에어로졸 발생 장치.
제27항에 있어서,

제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 구간이 전환되면, 적어도 하나의 비가동 영역을 가동 영역으로 전환하는, 에어로졸 발생 장치.
제27항에 있어서,

제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 어느 구간의 전환에 있어 비가동 영역으로 전환되지 않는 적어도 하나의 가동 영역이 포함되도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제26항에 있어서,

제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 다수의 발열 영역 중 각 발열 영역은 적어도 한번 이상 가동 영역이 되도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제26항에 있어서,

제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 다수의 발열 영역 중 각 발열 영역은 적어도 한번 이상 비가동 영역이 되도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제26항에 있어서,

제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 가동 영역의 발열 온도가 소정의 에어로졸 발생 온도 이상을 유지하도록 가동 영역을 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제32항에 있어서,

적어도 어느 두 발열 영역의 소정의 에어로졸 발생 온도는 서로 다른, 에어로졸 발생 장치.
제7항에 있어서,

제어부가 수행하는 한 번의 가열 주기는, 예열 단계 및 그 이후에 진행되는 에어로졸 생성 단계를 포함하고,

제어부는 에어로졸 생성 단계 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역 중 적어도 하나 이상의 발열 영역이 소정의 에어로졸 발생 온도 이상을 유지하도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제34항에 있어서,

제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 다수의 발열 영역 중 각 발열 영역의 발열 온도가 적어도 한번 이상 소정의 에어로졸 발생 온도 이상에 도달하도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제34항에 있어서,

제어부는 에어로졸 생성 단계 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역의 발열 온도의 평균이 소정의 임계 온도 이하를 유지하도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제34항에 있어서,

제어부는 에어로졸 생성 단계 전체에 걸쳐, 다수의 발열 영역의 발열 온도의 평균이 소정의 에어로졸 발생 온도 이상을 유지하도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제34항에 있어서,

제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 다수의 발열 영역이 각각 소정의 위상과 진폭과 주기와 파형으로 발열하도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.
제38항에 있어서,

제어부는 에어로졸 생성 단계에서, 다수의 발열 영역이 모두 동일한 진폭과 주기와 파형으로 발열하도록 제어하는, 에어로졸 발생 장치.