JP2020527037A - エアロゾル生成装置のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法及びそのエアロゾル生成装置 - Google Patents

エアロゾル生成装置のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法及びそのエアロゾル生成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2020527037A
JP2020527037A JP2020500904A JP2020500904A JP2020527037A JP 2020527037 A JP2020527037 A JP 2020527037A JP 2020500904 A JP2020500904 A JP 2020500904A JP 2020500904 A JP2020500904 A JP 2020500904A JP 2020527037 A JP2020527037 A JP 2020527037A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heater
battery
duty ratio
power
supplied
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020500904A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6930689B2 (ja
Inventor
イ、ジェミン
キム、ヨンチェ
Original Assignee
ケーティー・アンド・ジー・コーポレーション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ケーティー・アンド・ジー・コーポレーション filed Critical ケーティー・アンド・ジー・コーポレーション
Priority claimed from PCT/KR2018/008338 external-priority patent/WO2019066228A1/ko
Publication of JP2020527037A publication Critical patent/JP2020527037A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6930689B2 publication Critical patent/JP6930689B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/50—Control or monitoring
    • A24F40/57—Temperature control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/50—Control or monitoring
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/50—Control or monitoring
    • A24F40/53—Monitoring, e.g. fault detection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/0252—Domestic applications
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/20—Devices using solid inhalable precursors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/40—Constructional details, e.g. connection of cartridges and battery parts
    • A24F40/46—Shape or structure of electric heating means
    • A24F40/465—Shape or structure of electric heating means specially adapted for induction heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

本発明の一実施例は、エアロゾル生成装置において、エアロゾル生成基質を加熱してエアロゾルを生成させるヒータ及び制御信号でバッテリによってヒータに供給される電力を制御する制御部を含み、制御部は、ヒータが加熱され始める加熱開始時点のバッテリの状態情報を把握し、把握された状態情報に基づいて制御信号のデューティ比(duty ratio)を算出することを特徴とするエアロゾル生成装置を開示する。

Description

本発明は、エアロゾル生成装置のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法及びそのエアロゾル生成装置に係り、さらに具体的に、エアロゾル生成装置に含まれるヒータの電力をバッテリの状態情報によって制御する方法とその方法を具現するためのエアロゾル生成装置に関する。
最近、一般的なシガレットの短所を克服する代替方法に係わる需要が増加している。例えば、シガレットを燃焼させてエアロゾルを生成させる方法ではない、シガレット内のエアロゾル生成物質が加熱されることにより、エアロゾルを生成する方法に関する需要が増加している。これにより、加熱式シガレットまたは加熱式エアロゾル生成装置に係わる研究が活発に進められている。
エアロゾル生成装置は、一般的にエアロゾル生成基質を加熱してエアロゾルを生成させるヒータ（ｈｅａｔｅｒ）を含んでおり、ヒータに供給される電力を制御するために別途のメインコントローラユニット(MCU:Main Controller Unit)を置いている。エアロゾル生成装置のヒータは、バッテリが供給する電力によって加熱され、エアロゾル生成基質を加熱するのに十分な目標温度に到逹するまで予熱される特性を有する。一般的に予熱時間は、ヒータに供給される電力によって異なり、バッテリの電圧レベルが異なれば、バッテリがヒータに供給可能な電力も異なって、ヒータの予熱時間も一定ではなくなる。ヒータの予熱時間が一定ではなくなれば、エアロゾル生成装置を通じてエアロゾルを吸いこもうとするユーザの待機時間が毎度異なるだけではなく、エアロゾル生成基質（シガレットや液状）が受ける熱エネルギーも一定ではなくなって、ユーザの喫煙満足感も毎度異なる問題点がある。
本発明が解決しようとする技術的課題は、ヒータの予熱時間をバッテリの状態と関係なく均一に保証可能にする方法及びその方法を具現するためのエアロゾル生成装置を提供するところにある。
前記技術的課題を解決するための本発明の一実施例による装置は、エアロゾル生成装置において、エアロゾル生成基質を加熱してエアロゾルを生成させるヒータと、制御信号でバッテリによって前記ヒータに供給される電力を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記ヒータが加熱され始める加熱開始時点のバッテリの状態情報を把握し、前記把握された状態情報に基づいて前記制御信号のデューティ比(duty ratio)を算出することを特徴とする。
前記技術的課題を解決するための本発明の他の一実施例による方法は、ヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法において、前記ヒータが加熱され始める加熱開始時点のバッテリの状態情報を把握する状態情報把握段階と、前記把握された状態情報に基づいて前記ヒータに供給される電力を制御する制御信号のデューティ比を算出するデューティ比算出段階と、を含む。
本発明の一実施例は、前記方法を具現するためのプログラムを保存しているコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することができる。
本発明によるエアロゾル生成装置によれば、バッテリの状態や種類に関係なく、いつも一定した予熱時間を確保することができる。
エアロゾル生成装置にシガレットが挿入された例を示す図面である。 エアロゾル生成装置にシガレットが挿入された例を示す図面である。 エアロゾル生成装置にシガレットが挿入された例を示す図面である。 シガレットの一例を示す図面である。 固定されたパルス幅変調デューティーに予熱するときのヒータの温度曲線をバッテリの電圧別に示す図面である。 本発明によるエアロゾル生成装置の一例のブロック図を図式的に示す図面である。 制御部から出力される制御信号を説明するための図面である。 電力値によるバッテリ電圧とデューティ比との関係を説明するための図面である。 ヒータの抵抗値とデューティ比との関係を示す図面である。 バッテリ状態情報によって流動的なデューティ比を有する制御信号でヒータに電力を供給したときのヒータの予熱時間を図式的に示す図面である。 バッテリ状態情報によって流動的なデューティ比を有する制御信号でヒータに電力を供給したときのヒータの温度増加グラフを図式的に示す図面である。 本発明によるヒータに供給される電力を制御する方法の一例のフローチャートを示す図面である。
前記技術的課題を解決するための本発明の一実施例による装置は、エアロゾル生成基質を加熱してエアロゾルを生成させるヒータ及び制御信号でバッテリによって前記ヒータに供給される電力を制御する制御部を含み、前記制御部は、前記ヒータが加熱され始める加熱開始時点のバッテリの状態情報を把握し、前記把握された状態情報に基づいて前記制御信号のデューティ比(duty ratio)を算出することを特徴とする。
前記装置において、前記制御部は、前記バッテリの状態情報から抽出された前記バッテリの電圧値に基づいて前記制御信号のデューティ比を算出することを特徴とする。
前記装置において、前記制御部は、前記生成装置において、前記バッテリから電力を供給されるモジュール全体の等価インピーダンスによって異なって既設定のバッテリの最小使用電圧値に基づいて前記制御信号のデューティ比を算出することを特徴とする。
前記装置において、前記デューティ比は、前記電圧値の二乗に反比例することを特徴とする。
前記装置において、前記制御部は、前記ヒータに既に供給された電力及び所定の前記ヒータの抵抗値のうち、少なくとも１つをさらに考慮して、前記デューティ比を算出することを特徴とする。
前記装置において、前記制御部は、前記状態情報を分析して、前記バッテリの残余容量を推定し、前記推定された残余容量に基づいて前記デューティ比を算出することを特徴とする。
前記装置において、前記エアロゾル生成装置は、前記制御信号のデューティ比によってオン-オフ(ON-OFF)動作を行い、バッテリの電力が前記ヒータに印加されるように制御する電界効果トランジスタ(FFT:Field Effect Transistor)をさらに含むことを特徴とする。
前記装置において、前記制御部は、前記加熱開始時点における第１デューティ比による制御信号で前記ヒータに電力が供給されるように制御し、前記ヒータが目標温度に到逹する前に前記バッテリの状態情報が既設定の範囲を超過して変更されれば、前記変更された時点における第２デューティ比を算出し、前記算出された第２デューティ比による制御信号で前記ヒータに電力が供給されるように制御することを特徴とする。
前記装置において、前記制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号であることを特徴とする。
前記技術的課題を解決するための本発明の他の一実施例による方法は、ヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法であって、前記ヒータが加熱され始める加熱開始時点のバッテリの状態情報を把握する状態情報把握段階と、前記把握された状態情報に基づいて前記ヒータに供給される電力を制御する制御信号のデューティ比を算出するデューティ比算出段階と、を含む。
前記方法において、前記デューティ比算出段階は、前記バッテリの状態情報から抽出された前記バッテリの電圧値に基づいて前記制御信号のデューティ比を算出することを特徴とする。
前記方法において、前記デューティ比算出段階は、前記バッテリから電力を供給されるモジュール全体の等価インピーダンスによって異なって既設定のバッテリの最小使用電圧値に基づいて前記制御信号のデューティ比を算出することを特徴とする。
前記方法において、前記デューティ比は、前記電圧値の二乗に反比例することを特徴とする。
前記方法において、前記デューティ比算出段階は、前記ヒータに既に供給された電力及び所定の前記ヒータの抵抗値のうち、少なくとも１つをさらに考慮して、前記デューティ比を算出することを特徴とする。
前記方法において、前記デューティ比算出段階は、前記状態情報を分析して、前記バッテリの残余容量を推定し、前記推定された残余容量に基づいて前記デューティ比を算出することを特徴とする。
前記方法は、電界効果トランジスタ(FFT:Field Effect Transistor)が前記制御信号の前記算出されたデューティ比によってオン-オフ(ON-OFF)動作を行い、バッテリの電力が前記ヒータに印加されるように制御するスイッチング制御段階をさらに含んでもよい。
前記方法は、前記加熱開始時点における第１デューティ比による制御信号で前記ヒータに電力が供給されるように制御し、前記ヒータが目標温度に到逹する前に前記バッテリの状態情報が既設定の範囲を超過して変更されれば、前記変更された時点における第２デューティ比を算出し、前記算出された第２デューティ比による制御信号で前記ヒータに電力が供給されるように制御する電力制御段階をさらに含んでもよい。
前記方法において、前記制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号であることを特徴とする。
本発明の一実施例は、前記方法を具現するためのプログラムを保存しているコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することができる。
本発明は、多様な変換が加えられ、さまざまな実施例を有することができるところ、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明に詳細に説明しようとする。本発明の効果及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述されている実施例に基づいて明確になる。しかし、本発明は、後述する実施例に限定されるものではなく、多様な形態に具現される。
以下、添付された図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明し、図面に基づいて説明するとき、同一であるか、対応する構成要素は、同じ図面符号を付し、それについての重複説明は省略する。
以下の実施例において、第１、第２などの用語は、限定的な意味ではなく、１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的として使用された。
以下の実施例において、単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味ではない限り、複数の表現を含む。
以下の実施例において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載の特徴、または構成要素の存在を意味し、１つ以上の他の特徴を、または構成要素の付加可能性をあらかじめ排除するものではない。
ある実施例が異なって具現可能な場合、特定の工程順序は、説明される順序とは異なって行われてもよい。例えば、連続して説明される２つの工程が実質的に同時に行われ、説明される順序とは逆順に進められる。
以下では、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。
図１ないし図３は、エアロゾル生成装置にシガレットが挿入された例を示す図面である。
図１を参照すれば、エアロゾル生成装置１０は、バッテリ１２０、制御部１１０及びヒータ１３０を含む。図２及び図３を参照すれば、エアロゾル生成装置１０は、蒸気化器１８０をさらに含む。また、エアロゾル生成装置１０の内部空間には、シガレット２００が挿入される。
図１ないし図３に図示されたエアロゾル生成装置１０には、本実施例に係わる構成要素が図示されている。したがって、図１ないし図３に図示された構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がエアロゾル生成装置１０にさらに含まれてもよいということは、本実施例に係わる技術分野において当業者であるならば、理解することができるであろう。
また、図２及び図３には、エアロゾル生成装置１０にヒータ１３０が含まれているように図示されているが、必要に応じて、ヒータ１３０は、省略されてもよい。
図１には、バッテリ１２０、制御部１１０及びヒータ１３０が一列に配置されているように図示されている。また、図２には、バッテリ１２０、制御部１１０、蒸気化器１８０及びヒータ１３０が一列に配置されているように図示されている。また、図３には、蒸気化器１８０及びヒータ１３０が並列に配置されているように図示されている。しかし、エアロゾル生成装置１０の内部構造は、図１ないし図３に図示されたところに限定されるものではない。言い換えれば、エアロゾル生成装置１０の設計により、バッテリ１２０、制御部１１０、ヒータ１３０及び蒸気化器１８０の配置は、変更される。
シガレット２００がエアロゾル生成装置１０に挿入されれば、エアロゾル生成装置１０は、ヒータ１３０及び／または蒸気化器１８０を作動させ、シガレット２００及び／または蒸気化器１８０からエアロゾルを発生させることができる。ヒータ１３０及び／または蒸気化器１８０によって生じたエアロゾルは、シガレット２００を通過して、ユーザに伝達される。
必要に応じて、シガレット２００がエアロゾル生成装置１０に挿入されていない場合にも、エアロゾル生成装置１０は、ヒータ１３０を加熱することができる。
バッテリ１２０は、エアロゾル生成装置１０が動作に用いられる電力を供給する。例えば、バッテリ１２０は、ヒータ１３０または蒸気化器１８０が加熱されるように電力を供給し、制御部１１０の動作に必要な電力を供給することができる。また、バッテリ１２０は、エアロゾル生成装置１０に設けられたディスプレイ、センサ、モータなどの動作に必要な電力を供給することができる。
制御部１１０は、エアロゾル生成装置１０の動作を全般的に制御する。具体的に、制御部１１０は、バッテリ１２０、ヒータ１３０及び蒸気化器１８０のみならず、エアロゾル生成装置１０に含まれた他の構成の動作を制御する。また、制御部１１０は、エアロゾル生成装置１０の構成それぞれの状態を確認し、エアロゾル生成装置１０が動作可能な状態であるか否かを判断することもできる。
制御部１１０は、少なくとも１つのプロセッサを含む。プロセッサは、多数の論理ゲートのアレイによっても具現され、汎用的なマイクロプロセッサと、該マイクロプロセッサで実行されるプログラムが保存されたメモリとの組み合わせによっても具現される。また、他の形態のハードウェアによっても具現されるということは、本実施例が属する技術分野において当業者であるならば、理解することができるであろう。
ヒータ１３０は、バッテリ１２０から供給された電力によって加熱される。例えば、シガレットがエアロゾル生成装置１０に挿入されれば、ヒータ１３０は、シガレットの外部に位置することができる。したがって、加熱されたヒータ１３０は、シガレット内のエアロゾル生成物質の温度を上昇させることができる。
ヒータ１３０は、電気抵抗性ヒータでもある。例えば、ヒータ１３０には、電気伝導性トラック(track)を含み、電気伝導性トラックに電流が流れることにより、ヒータ１３０が加熱される。しかし、ヒータ１３０は、上述した例に限定されず、希望温度まで加熱されるものであれば、制限なしに該当される。ここで、希望温度は、エアロゾル生成装置１０に既に設定されてもよく、ユーザによって所望温度に設定されてもよい。
一方、他の例として、ヒータ１３０は、誘導加熱式ヒータでもある。具体的に、ヒータ１３０には、シガレットを誘導加熱方式で加熱するための電気伝導性コイルを含み、シガレットは、誘導加熱式ヒータによって加熱されるサセプタを含んでもよい。
例えば、ヒータ１３０は、管状加熱要素、板状加熱要素針状加熱要素または棒状加熱要素を含み、加熱要素の形態により、シガレット２００の内部または外部を加熱することができる。
また、エアロゾル生成装置１０には、ヒータ１３０が複数個配置されてもよい。この際、複数個のヒータ１３０は、シガレット２００の内部に挿入されるように配置され、シガレット２００の外部に配置されてもよい。また、複数個のヒータ１３０のうち、一部は、シガレット２００の内部に挿入されるように配置され、残りは、シガレット２００の外部に配置される。また、ヒータ１３０の形状は、図１ないし図３に図示された形状に限定されず、多様な形状にも作製される。
蒸気化器１８０は、液状組成物を加熱し、エアロゾルを生成し、生成されたエアロゾルは、シガレット２００を通過し、ユーザに伝達される。言い換えれば、蒸気化器１８０によって生成されたエアロゾルは、エアロゾル生成装置１０の気流通路に沿って移動し、気流通路は、蒸気化器１８０によって生成されたエアロゾルが、シガレットを通過し、ユーザに伝達されるようにも構成される。
例えば、蒸気化器１８０は、液体保存部、液体伝達手段及び加熱要素を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。例えば、液体保存部、液体伝達手段及び加熱要素は、独立したモジュールとして、エアロゾル生成装置１０に含まれてもよい。
液体保存部は、液状組成物を保存することができる。例えば、液状組成物は、揮発性タバコ香成分を含むタバコ含有物質を含む液体でもあり、非タバコ物質を含む液体でもある。液体保存部は、蒸気化器１８０から脱／付着するようにも作製され、蒸気化器１８０と一体として作製されてもよい。
例えば、液状組成物は、水、ソルベント、エタノール、植物抽出物、香料、香味剤、またはビタミン混合物を含んでもよい。香料は、メントール、ペパーミント、スペアミントオイル、各種果物の香り成分などを含んでもよいが、それらに制限されるものではない。香味剤は、ユーザに多様な香味または風味を提供することができる成分を含んでもよい。ビタミン混合物は、ビタミンＡ、ビタミンＢ、ビタミンＣ及びビタミンＥのうち、少なくとも１つが混合されたものでもあるが、それらに制限されるものではない。また、液状組成物は、グリセリン及びプロピレングリコールのようなエアロゾル形成剤を含んでもよい。
液体伝達手段は、液体保存部の液状組成物を加熱要素に伝達することができる。例えば、液体伝達手段は、綿纎維、セラミック纎維、ガラスファイバ、多孔性セラミックのような芯(wick)にもなるが、それらに限定されるものではない。
加熱要素は、液体伝達手段によって伝達される液状組成物を加熱するための要素である。例えば、加熱要素は、金属熱線、金属熱板、セラミックヒータなどにもなるが、それらに限定されるものではない。また、加熱要素は、ニクロム線のような伝導性フィラメントによっても構成され、該液体伝達手段に巻かれる構造によっても配置される。加熱要素は、電流供給によって加熱され、加熱要素と接触された液体組成物に熱を伝達し、液体組成物を加熱することができる。その結果、エアロゾルが生成される。
例えば、蒸気化器１８０は、カトマイザ(cartomizer)または霧化器(atomizer)とも称されるが、それらに限定されるものではない。
一方、エアロゾル生成装置１０は、バッテリ１２０、制御部１１０、ヒータ１３０及び蒸気化器１８０以外に汎用的な構成をさらに含んでもよい。例えば、エアロゾル生成装置１０は、視覚情報の出力が可能なディスプレイ及び／または触覚情報の出力のためのモータを含んでもよい。また、エアロゾル生成装置１０は、少なくとも１つのセンサ（パフ感知センサ、温度感知センサ、シガレット挿入感知センサなど）を含んでもよい。また、エアロゾル生成装置１０は、シガレット２００が挿入された状態でも、外部空気が流入されたり、内部気体が流出されたりする構造にも作製される。
図１ないし図３には、図示されていないが、エアロゾル生成装置１０は、別途のクレードルと共に、システムを構成することもできる。例えば、クレードルは、エアロゾル生成装置１０のバッテリ１２０の充電に用いられる。またはクレードルとエアロゾル生成装置１０とが結合された状態で、ヒータ１３０が加熱されてもよい。
シガレット２００は、一般的な燃焼型シガレットと類似している。例えば、シガレット２００は、エアロゾル生成物質を含む第１部分と、フィルタなどを含む第２部分とに区分される。またはシガレット２００の第２部分にも、エアロゾル生成物質が含まれてもよい。例えば、顆粒またはカプセルの形態に作られたエアロゾル生成物質が第２部分に挿入されてもよい。
エアロゾル生成装置１０の内部には、第１部分の全体が挿入され、第２部分は、外部に露出される。またはエアロゾル生成装置１０の内部に、第１部分の一部だけ挿入され、第１部分の全体及び第２部分の一部が挿入されてもよい。ユーザは、第２部分を口にした状態で、エアロゾルを吸入することができる。この際、エアロゾルは、外部空気が第１部分を通過することによって生成され、生成されたエアロゾルは、第２部分を通過して、ユーザの口に伝達する。
一例として、外部空気は、エアロゾル生成装置１０に形成された少なくとも１つの空気通路を介しても流入される。例えば、エアロゾル生成装置１０に形成された空気通路の開閉、及び／または空気通路の大きさは、ユーザによっても調節される。これにより、霧化量、喫煙感などがユーザによっても調節される。他の例として、外部空気は、シガレット２００の表面に形成された少なくとも１つの孔(hole)を介してシガレット２００の内部に流入されてもよい。
以下、図４に基づいてシガレット２００の一例について説明する。
図４は、シガレットの一例を示す図面である。
図４を参照すれば、シガレット２００は、タバコロッド２１０及びフィルタロッド２２０を含む。図１ないし図３に基づいて上述した第１部分２１０は、タバコロッド２１０を含み、第２部分２２０は、フィルタロッド２２０を含む。
図４には、フィルタロッド２２０が単一セグメントとして図示されているが、それらに限定されるものではない。言い換えれば、フィルタロッド２２０は、複数のセグメントで構成されてもよい。例えば、フィルタロッド２２０は、エアロゾルを冷却する第１セグメント及びエアロゾル内に含まれた所定の成分をフィルタリングする第２セグメントを含んでもよい。また、必要に応じて、フィルタロッド２２０には、他の機能を行う少なくとも１つのセグメントをさらに含んでもよい。
シガレット２００は、少なくとも１つのラッパ２４０によって包装される。ラッパ２４０には、外部空気が流入されたり、内部気体が流出されたりする少なくとも１つの孔(hole)が形成される。一例として、シガレット２００は、１つのラッパ２４０によって包装される。他の例として、シガレット２００は、２以上のラッパ２４０によって重畳的にも包装される。例えば、第１ラッパによってタバコロッド２１０が包装され、第２ラッパによってフィルタロッド２２０が包装される。そして、個別ラッパによって包装されたタバコロッド２１０及びフィルタロッド２２０が結合され、第３ラッパによってシガレット２００全体が再包装される。もし、タバコロッド２１０またはフィルタロッド２２０それぞれが複数のセグメントとして構成されるならば、それぞれのセグメントが個別ラッパによっても包装される。そして、個別ラッパによって包装されたセグメントが結合されたシガレット２００全体が他のラッパによっても再包装される。
タバコロッド２１０は、エアロゾル生成物質を含む。例えば、エアロゾル生成物質は、グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール及びオレイルアルコールのうち、少なくとも１つを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。また、タバコロッド２１０は、風味剤、湿潤剤及び／または有機酸(organic acid)のような他の添加物質を含んでもよい。また、タバコロッド２１０には、メントールまたは保湿剤などの加香液が、タバコロッド２１０に噴射されることによって添加される。
タバコロッド２１０は、多様に作製される。例えば、タバコロッド２１０は、シート(sheet)によっても作製され、筋（strand）によっても作製される。また、タバコロッド２１０は、タバコシートが細かく切られた刻みタバコによっても作製される。また、タバコロッド２１０は、熱伝導物質によっても取り囲まれる。例えば、熱伝導物質は、アルミニウムホイルのような金属ホイルでもあるが、それらに限定されるものではない。一例として、タバコロッド２１０を取り囲む熱伝導物質は、タバコロッド２１０に伝達される熱を押し並べて分散させ、タバコロッドに加えられる熱伝導率を向上させ、それにより、タバコ味を向上させることができる。また、タバコロッド２１０を取り囲む熱伝導物質は、誘導加熱式ヒータによって加熱されるサセプタとしての機能を行うことができる。この際、図面に図示されていないが、タバコロッド２１０は、外部を取り囲む熱伝導物質以外にも、追加のサセプタをさらに含んでもよい。
フィルタロッド２２０は、酢酸セルロースフィルタでもある。一方、フィルタロッド２２０の形状には、制限がない。例えば、フィルタロッド２２０は、円柱状ロッドでもあり、内部に中空を含むチューブ状ロッドでもある。また、フィルタロッド２２０は、リセス状ロッドでもある。もし、フィルタロッド２２０が複数のセグメントで構成された場合、複数のセグメントのうち、少なくとも一つが、異なる形状にも作製される。
フィルタロッド２２０は、香味が生じるようにも作製される。一例として、フィルタロッド２２０に加香液が噴射され、加香液が塗布された別途の纎維がフィルタロッド２２０の内部に挿入されてもよい。
また、フィルタロッド２２０には、少なくとも１つのカプセル２３０が含まれる。ここで、カプセル２３０は、香味を発生させる機能を行い、エアロゾルを発生させる機能を行うこともできる。例えば、カプセル２３０は、香料を含む液体を被膜で覆い込んだ構造でもある。カプセル２３０は、球状または円筒状の形状を有することができるが、それらに制限されるものではない。
もし、フィルタロッド２２０に、エアロゾルを冷却するセグメントが含まれる場合、冷却セグメントは、高分子物質または生分解性高分子物質によっても製造される。例えば、冷却セグメントは、純粋なポリ乳酸のみによっても作製されるが、それらに限定されるものではない。または冷却セグメントは、複数の孔が穿孔された酢酸セルロースフィルタによっても作製される。しかし、冷却セグメントは、上述した例に限定されず、エアロゾル冷却機能が行えるものであれば、制限なしに該当される。
一方、図４には、図示されていないが、一実施例によるシガレット２００は、前段フィルタをさらに含んでもよい。前段フィルタは、タバコロッド２１０において、フィルタロッド２２０に対向する一側に位置する。前段フィルタは、タバコロッド２１０の外部への離脱を防止し、喫煙中、タバコロッド２１０から液状化されたエアロゾルがエアロゾル発生装置（図１ないし図３の１０）に流れて行くことを防止することができる。
図５は、固定されたパルス幅変調デューティーで予熱するときのヒータの温度曲線をバッテリの電圧別に示す図面である。
図５を参照すれば、バッテリの電圧レベルが４．２Ｖであるとき、３．５Ｖであるとき、及び３．０Ｖであるとき、それぞれ互いに異なる予熱様子を示すことが分かる。まず、バッテリの初期電圧が４．２Ｖであるときの予熱曲線５１０を参照すれば、固定されたパルス幅変調デューティー(PWM duty)によって、ヒータに供給される電力が相対的に高く決定され、予熱開始から約７秒経過後に、ヒータの温度が目標温度である４００°に到逹することが分かる。次いで、バッテリの初期電圧が３．５Ｖであるときの予熱曲線５３０を参照すれば、予熱開始から約１０秒が経過した後、ヒータの温度が目標温度である４００°に到逹し、バッテリの初期電圧が３．０Ｖであるときの予熱曲線５５０を参照すれば、予熱開始から約１４秒が経過した後、ヒータの温度が目標温度である４００°に到逹することが分かる。
図５のようにバッテリの電圧レベルに関係なく、固定されたパルス幅変調デューティーを使用する制御信号を通じてヒータに電力を供給すれば、バッテリ電圧レベルによって予熱時間及び温度上昇勾配に差が発生し、かような予熱時間の差は、エアロゾル生成基質が受ける熱エネルギーの差を誘発し、ユーザに一貫した喫煙経験を提供することができないので、本発明は、バッテリの状態情報に基づいた電力制御を行うことで、上のような問題を解消しようとする。
図６は、本発明によるエアロゾル生成装置の一例のブロック図を図式的に示す図面である。
図６を参照すれば、本発明によるエアロゾル生成装置１０は、制御部１１０、バッテリ１２０、ヒータ１３０、パルス幅変調器処理部１４０、ディスプレイ部１５０、モータ１６０、保存装置１７０及びＦＥＴ １９０を含むことが分かる。
制御部１１０は、エアロゾル生成装置１０に含まれているバッテリ１２０、ヒータ１３０、パルス幅変調器処理部１４０、ディスプレイ部１５０、モータ１６０、保存装置１７０及びＦＥＴ １９０を総括的に制御する。図６に図示されていないが、実施例によって、制御部１１０は、ユーザのボタン入力やタッチ入力を受信する入力受信部（図示せず）及びユーザ端末のような外部通信装置と通信を行う通信部（図示せず）をさらに含むこともできる。
バッテリ１２０は、ヒータ１３０に電力を供給し、ヒータ１３０に供給される電力の大きさは、制御部１１０から出力される制御信号によって調節される。
ヒータ１３０は、電流が印加されれば固有抵抗によって発熱し、エアロゾル生成基質が加熱されたヒータに接触（結合）されれば、ユーザが吸入可能なエアロゾルが生成される。
パルス幅変調器処理部１４０は、ヒータ１３０にＰＷＭ(pulse width modulation)信号を伝達する方式を通じて、制御部１１０がヒータ１３０に供給される電力を制御する。実施例によって、パルス幅変調器処理部１４０は、制御部１１０に含まれる方式によって具現されてもよい。
ディスプレイ部１５０は、エアロゾル生成装置１０から発生する各種アラームメッセージ(Alarm message)を視覚的に出力してエアロゾル生成装置１０を使用するユーザが確認可能にする。ユーザは、ディスプレイ部１５０に出力されるバッテリの電力不足メッセージやヒータの過熱警告メッセージなどを確認し、エアロゾル生成装置１０の動作が停止したり、エアロゾル生成装置１０が破損されたりする前に適切な措置を取ることができる。
モータ１６０は、制御部１１０によって駆動され、エアロゾル生成装置１０の使用準備ができたという事実をユーザが触覚を通じて認知可能にする。
保存装置１７０は、制御部１１０がヒータ１３０に供給される電力を適切に制御し、エアロゾル生成装置１０を使用するユーザに多様な風味を提供するための各種情報を保存している。保存装置１７０は、フラッシュメモリ(flash memory)のように不揮発性メモリで構成され、かつさらに早いデータ入出力（Ｉ／Ｏ）速度を確保するために、通電時のみに制限的にデータを保存する揮発性メモリで構成されてもよい。
ＦＥＴ(Field Effect Transistor)１９０は、制御部１１０から制御信号を受け、オン-オフ(ON-OFF)動作を繰り返してヒータに提供される電力を調整する機能を行う。実施例によって、ＦＥＴ １９０は、エアロゾル生成装置１０で省略されもし、ＦＥＴ １９０が省略されれば、制御部１１０またはパルス幅変調器処理部１４０から出力される信号は、ヒータに直接伝達する。ＦＥＴ １９０の具体的な動作については、図７ないし図１１で後述する。
図７は、制御部から出力される制御信号を説明するための図面である。
図７を参照すれば、制御部１１０からバッテリに印加される電力を駆動するためのパルス幅変調信号(PWM signal)は、一定のデューティ比を有しているということが分かる。以下では、図５及び図６を参照し、本発明によるバッテリの電圧レベルに基づいてヒータに供給される電力を制御するエアロゾル生成装置の動作過程について詳細に説明する。
数式１は、バッテリ１２０の実効電圧Ｖｅｆｆを定義する数式である。数式１でＶＢは、バッテリ電圧、Ｔ１、Ｔ２はそれぞれ時間軸で互いに異なる特定時点を意味する。数式１で確認されるところのように、特定時点の時間間隔Ｔ２からＴ１間の実効電圧Ｖｅｆｆは、バッテリ電圧ＶＢが落ちても、デューティ比Ｄを調整して一定に保持することができる。
数式２は、デューティ比を定義する数式である。デューティ比(duty ratio)は、特定の素子やモジュールに電流が周期的なパルス状で供給されるとき、当該素子に電流が流れた時間と電流が流れていない時間との和に対する電流が流れた時間との比率を意味する。実施例によって、デューティ比は、電流だけではなく、電圧に対しても定義される。数式２において、Ｔ１ ７１０は、ヒータに対する制御信号がヒータに伝達される時点、Ｔ２ ７３０は、制御信号の１周期が終わる時点、Ｔ３ ７５０は、パルス状の制御信号で電流（電圧）がヒータに供給されていて切られる時点を意味する。制御信号は、制御部１１０で算出されたデューティ比によって所定の電圧ＶＢを所定の時間Ｔ２−Ｔ１の間、保持させるように生成される。
数式３は、バッテリ１２０に印加される電力を定義する数式である。数式３においてＲＨは、ヒータ１３０の抵抗値を意味する。数式３で確認されるところのように、ヒータ１３０に印加される電力は、バッテリ１２０の電圧、バッテリ１２０の抵抗及びヒータ１３０に印加される電力伝達信号（制御信号）のデューティ比に依存するので、バッテリ１２０の電圧ＶＢが小さくなっても、デューティ比を上昇させることで、電力を一定値に保持することができる。
数式４は、数式３をデューティ比についてまとめた数式である。数式４で確認されるところのように、ヒータ１３０に印加される電力伝達信号のデューティ比は、ヒータ１３０に印加される電力、ヒータ１３０の抵抗値に比例し、バッテリ１２０の電圧の二乗に反比例する。
数式５は、数式４で説明したデューティ比の他の例に係わる数式である。数式５においてＫＰは、比例定数、Ｖｍｉｎは、バッテリ１２０の使用電圧の最小値、ＰＷＭｍａｘは、ＰＷＭデューティーの最大値、ＶＣは、現在時点のバッテリ１２０の電圧レベルを意味する。
まず、比例定数ＫＰは、実験的に決定される定数値であって、デューティ比Ｄが一定範囲の値を有するように調整する数として定義される。Ｖｍｉｎは、バッテリ１２０の使用電圧の最小値であって、バッテリ１２０ごとに有している固有の設計特性によるか、エアロゾル生成装置１０においてバッテリ１２０から電力を供給されるモジュール全体の等価インピーダンス(equivalent impedance)によって既設定の電圧値を意味し、バッテリ１２０は、最小限Ｖｍｉｎほどの電圧を出力電圧として出力することができる。ＰＷＭｍａｘは、ＰＷＭデューティ比の最大値であって、０．９〜１の値のうち、任意に選択される。ＶＣは、現在時点のバッテリ１２０の電圧レベルを意味し、ここで、現在という時点は、ヒータが加熱され始めた時点以外の多様な時点にもなる。
数式５は、本発明による効果を明確にするために、数式４をさらに一般化させた数式であり、本発明によるエアロゾル生成装置１０に含まれる制御部１１０は、数式５を通じて制御信号のデューティ比を算出し、算出されたデューティ比による制御信号をヒータに伝達することで、本発明によれば、バッテリ１２０の状態と関係なく、いつも一定の予熱時間を保証することができる。数式４で確認されるところのように、ヒータ１３０の抵抗値ＲＨやバッテリ電圧ＶＢが変動されても、デューティ比を調整してヒータ１３０に印加される電力を一定に保持することができる。
制御部１１０は、加熱され始める加熱開始時点のバッテリ１２０の状態情報を把握し、把握された状態情報に基づいて制御信号のデューティ比を算出する。ここで、制御部１１０が算出する制御信号のデューティ比は、数式５によって算出されたデューティ比を意味し、バッテリ１２０の状態情報は時点が固定されたとき、バッテリ１２０から出力されるバッテリ１２０の状態を把握することができる情報を包括する概念であって、バッテリ１２０の電圧値、バッテリ１２０生産当時の最大蓄電量、バッテリ１２０の残存容量、バッテリ１２０自体の固有の識別情報やバッテリ寿命と直接的に係わる情報をいずれも含んでもよい。
一例として、制御部１１０は、バッテリの状態情報から抽出されたバッテリの電圧値に基づいて制御信号のデューティ比を算出する。この際のバッテリの電圧値は、ヒータが、バッテリが供給する電力によって加熱され始める時点の電圧値を意味する。
他の一例として、制御部１１０は、バッテリから電力を供給されるモジュール全体の等価インピーダンスによって既設定のバッテリの最小使用電圧値に基づいて、制御信号のデューティ比を算出することもできる。ここで、バッテリの最小使用電圧値は、数式５でＶｍｉｎを意味し、エアロゾル生成装置１０やバッテリの設計によって決定される固有の値であって、バッテリ１２０または保存装置１７０から獲得される。
前述した例とはさらに異なる例として、制御部１１０は、バッテリ１２０の状態情報を分析してバッテリの残余容量を推定し、推定された残余容量に基づいてデューティ比を算出することもできる。この際、制御部１１０は、バッテリ１２０の現在時点の電圧値を用いてバッテリ１２０の残存容量を推定し、バッテリの電圧値を用いてバッテリの残存容量を推定する方法であって、特開２００３−３０７５５７号の記載のように広く知られた方式を採用することができる。
前述した例とはさらに異なる例として、本発明によるエアロゾル生成装置１０は、制御部１１０が制御信号のデューティ比を算出すれば、そのデューティ比によってオン-オフ(ON-OFF)動作を行い、バッテリ１２０の電力をヒータ１３０に印加させるＦＥＴ １９０を含んでもよい。さらに具体的に、制御部１１０の制御信号を受信したパルス幅変調器処理部１４０が制御信号のパルス幅を変調する方式でデューティー値を変化させたパルス幅変調信号をＦＥＴ １９０に入力すれば、パルス幅変調信号のデューティー値によってＦＥＴ １９０がオン-オフ(ON-OFF)動作を反復的に行う過程を通じてヒータ１３０に電力を印加する。この際、デューティー値は、バッテリ１２０の状態情報と関係なく、ヒータ１３０に一定の電力を加える値であって、数式５によって算出された値である。
前述した例とは、さらに異なる選択的一実施例として、制御部１１０は、加熱開始時点における第１デューティ比による制御信号でヒータ１３０に電力が供給されるように制御し、ヒータ１３０が目標温度に到逹する前にバッテリ１２０の状態情報が既設定の範囲を超過して変更されれば、変更された時点における第２デューティ比を算出し、第２デューティ比による制御信号でヒータ１３０に電力が供給されるように制御することもできる。その選択的実施例において、制御部１１０は、ヒータ１３０の温度のみならず、バッテリ１２０の電圧レベルもリアルタイムでモニタリングし、ヒータ１３０の温度が目標温度に到逹する前にバッテリ１２０の電圧レベルが既設定の範囲を超えて落ちれば、ヒータ１３０に印加される電力が劣らないように、リアルタイムでデューティ比を所定値位ほど上昇させる。
ここで、第１デューティ比は、ヒータが加熱され始めた加熱開始時点におけるバッテリの電圧レベルによって算出されたデューティ比であり、第２デューティ比は、ヒータが加熱されて目標温度に到逹する前にバッテリの電圧レベルが急落する当時のバッテリの電圧レベルによって算出されたデューティ比を意味する。
バッテリ電圧は、放電される静電容量によって電圧レベルが徐々に下降していて、特定の時点で急激に放電しつつ電圧レベルが急落する特性がある。したがって、数式５と共に説明したように、バッテリ電圧レベルが下降することにより、バッテリ１２０からヒータ１３０に印加される電圧も徐々に低くなる傾向を示し、制御部１１０は、バッテリ１２０の電圧レベルが急落すれば、バッテリ１２０の状態情報が既設定の範囲を超えて変更されたと判断し、制御信号のデューティ比を上向き調整することで、ヒータ１３０に印加される電力が一定に保持されるように制御することができる。
図８は、電力値によるバッテリ電圧とデューティ比との関係を説明するための図面である。
図８を参照すれば、ヒータ１３０に印加される電力によってバッテリ１２０の電圧レベルとデューティ比とが異なることが分かる。さらに具体的に、制御信号のデューティ比は、供給電力値が大きいほど増加する。
図９は、ヒータの抵抗値及びデューティ比の関係を示す図面である。
図９に図示されたように、制御信号のデューティ比は、ヒータの抵抗値が大きいほど増加する傾向を示す。
図８及び図９を総合して見れば、制御信号のデューティ比は、バッテリの電圧レベルのようなバッテリの状態情報、ヒータの抵抗値、ヒータに供給される供給電力のうち、少なくとも１つを考慮して算出され、これは、数式１ないし５で説明した通りである。
図１０は、バッテリ状態情報によって流動的なデューティ比を有する制御信号でヒータに電力を供給したときのヒータの予熱時間を図式的に示す図面である。
まず、従来のように最小３Ｖ最大４．２Ｖの電圧レベルを有するバッテリによってヒータに電力が印加され、その時の電力は、バッテリの状態情報を考慮せず、固定されたデューティ比による制御信号を通じてヒータに印加されたと見なす。前記数式３によれば、デューティ比Ｄとヒータの抵抗ＲＨは、定数値と見られるので、つまり、ヒータに供給される電力は、バッテリの電圧レベルが高いとき、さらに高くなり、バッテリの電圧レベルが相対的にさらに低いときよりも予熱時間が大幅に減少する。一例として、従来の予熱時間曲線１０１０によれば、バッテリの電圧レベルが４．２Ｖであるときのヒータの予熱時間は、約７秒程度に過ぎないが、バッテリの電圧レベルが３．０Ｖであるときのヒータの予熱時間は、約１４秒であるということが分かる。
一方、本発明によってヒータが加熱され始めた時点のバッテリの状態情報（電圧レベル）によって制御信号のデューティ比を算出し、算出されたデューティ比を有する制御信号によってヒータに電力を印加した場合、本発明による予熱時間曲線１０３０によって、バッテリの電圧レベルと関係なく、１４秒の予熱時間を保持することが分かる。
図１１は、バッテリ状態情報によって流動的なデューティ比を有する制御信号でヒータに電力を供給したときのヒータの温度増加グラフを図式的に示す図面である。
図１１を図５と対比すれば、バッテリ状態情報によって算出される流動的なデューティ比の制御信号でヒータに電力を供給することにより、ヒータを加熱し始めた時点のバッテリの電圧レベルが４．２Ｖ、３．５Ｖ、３．０Ｖであるとき、ヒータが目標温度に到逹する所要時間が、約１４秒と同じレベルであることが分かる。
図１２は、本発明によるヒータに供給される電力を制御する方法の一例のフローチャートを示す図面である。
図１２は、図６によるエアロゾル生成装置１０を通じて具現されるので、以下では、図６に基づいて説明し、図６の説明と重複する説明は省略する。
エアロゾル生成装置１０の制御部１１０は、エアロゾル生成装置１０の動作を感知し、ヒータ１３０を加熱し始める（Ｓ１２１０）。さらに具体的に、制御部１１０は、エアロゾル生成装置１０の動作を多様な方式で感知することができる。一例として、制御部１１０は、ユーザがエアロゾル生成装置１０に備えられている動作ボタンを押すことをエアロゾル生成装置１０の動作で認識することができる。
他の例として、制御部１１０は、エアロゾル生成装置１０にエアロゾル生成基質が装着されることをエアロゾル生成装置１０の動作で認識することもできる。この際、エアロゾル生成基質は、エアロゾル生成装置１０の類型によって、シガレットまたは液状カートリッジにもなる。
段階Ｓ１２１０の選択的一実施例として、制御部１１０は、エアロゾル生成装置１０の動作を感知するために、エアロゾル生成基質がエアロゾル生成装置１０に装着された後にエアロゾル生成装置１０が使用条件を満足したか否かをさらに把握することもできる。制御部１１０は、バッテリ１２０の残余容量が既設定の値を超えたか否か、エアロゾル生成装置１０にエアロゾル生成基質が装着されつつ、エアロゾル生成装置１０を構成するモジュール間の連結状態または組み立て状態が正常であるか否かなどをチェックして、エアロゾル生成装置１０が使用条件を満足したか否かを把握することができる。
次いで、制御部１１０は、ヒータ１３０を加熱し始めた加熱開始時点のバッテリ１２０の状態情報を把握する（Ｓ１２３０）。実施例によって、制御部１１０は、加熱開始時点以外にバッテリ１２０の電圧レベルが既設定の範囲を超えて下降時点のバッテリ１２０の状態情報をさらに把握することができるということは、前述した通りである。
制御部１１０は、段階Ｓ１２３０で把握したバッテリ１２０の状態情報に基づいて制御信号のデューティ比を算出する（Ｓ１２５０）。段階Ｓ１２５０で算出されるデューティ比は、数式５によってバッテリ１２０の使用電圧最小値、ヒータが加熱され始めた時点のバッテリ１２０の電圧レベルなどによって異なる。
制御部１１０は、段階Ｓ１２５０で算出したデューティ比による制御信号をヒータに送信してヒータ１３０が加熱されるように制御する（Ｓ１２７０）。段階Ｓ１２７０において、ヒータ１３０は、段階Ｓ１２３０におけるバッテリ１２０の状態情報（電圧レベル）と関係なく、同じ予熱時間を経て目標温度に到逹し、同じ予熱時間を通じてエアロゾル生成基質に均一な熱エネルギーが加えられることにより、ユーザは、本発明によるエアロゾル生成装置１０を通じて一貫した喫煙経験を得ることができる。
前述した本発明による実施例は、コンピュータ上で多様な構成要素を通じて実行されるコンピュータプログラムの形態に具現され、かようなコンピュータプログラムは、コンピュータで読み取り可能な媒体に記録される。この際、媒体は、ハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスク(floptical disk)のような磁気光媒体(magneto-optical medium)、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリのようなプログラム命令語を保存し、実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含んでもよい。
一方、前記コンピュータプログラムは、本発明のために特別に設計され、構成されたものであるか、コンピュータソフトウェア分野の当業者に公知されて使用可能なものでもある。コンピュータプログラムの例としては、コンパイラーによって作られるような機械語コードだけではなく、インタープリターなどを使用してコンピュータによって実行される高級言語コードも含まれる。
本発明で説明する特定の実行は、一実施例であって、如何なる方法でも本発明の範囲を限定するものではない。明細書の簡潔さのために、従来の電子的な構成、制御システム、ソフトウェア、前記システムの他の機能的な側面の記載は、省略されうる。また、図面に図示された構成要素間の線の連結または連結部材は、機能的な連結及び／または物理的または回路的連結を例示的に示すものであって、実際装置では、代替可能であるか、追加されもする多様な機能的な連結、物理的な連結、または回路連結としても示される。また、「必須の」、「重要に」などの具体的な言及がなければ、本発明の適用において、必ずしも必要な構成要素ではないとも言える。
本発明の明細書（特に、特許請求の範囲において）において、「前記」の用語及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数をいずれも含む。また、本発明において、範囲(range)を記載した場合、前記範囲に属する個別的な値を適用した発明を含むものであって（取り立てての記載がなければ）、発明の詳細な説明に、前記範囲を構成する各個別的な値を記載したものと同一である。最後に、本発明による方法を構成する段階について明白に順序を記載するか、取り立てての記載がなければ、前記段階は、適当な順序で行われる。必ずしも前記段階の記載順序によって本発明が限定されるものではない。本発明において、全ての例または例示的な用語（例えば、など）の使用は、単に本発明を詳細に説明するためのものであって、特許請求の範囲によって限定されない以上、前記例または例示的な用語によって本発明の範囲が限定されるものではない。また、当業者は、多様な修正、組合わせ及び変更が付け加えられた特許請求の範囲またはその均等物の範疇内で設計条件及びファクターによって構成されることを知ることができる。
本発明は、ユーザに吸入可能なエアロゾルや香味を提供するエアロゾル生成装置や香味吸引器に適用される。

Claims (19)

  1. エアロゾル生成装置において、
    エアロゾル生成基質を加熱してエアロゾルを生成させるヒータと、
    制御信号でバッテリによって前記ヒータに供給される電力を制御する制御部と、を含み、
    前記制御部は、
    前記ヒータが加熱され始める加熱開始時点のバッテリの状態情報を把握し、
    前記把握された状態情報に基づいて前記制御信号のデューティ比（ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）を算出することを特徴とするエアロゾル生成装置。
  2. 前記制御部は、
    前記バッテリの状態情報から抽出された前記バッテリの電圧値に基づいて前記制御信号のデューティ比を算出することを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
  3. 前記制御部は、
    前記生成装置において、前記バッテリから電力を供給されるモジュール全体の等価インピーダンスによって異なって既設定のバッテリの最小使用電圧値に基づいて前記制御信号のデューティ比を算出することを特徴とする請求項２に記載のエアロゾル生成装置。
  4. 前記デューティ比は、前記電圧値の二乗に反比例することを特徴とする請求項２に記載のエアロゾル生成装置。
  5. 前記制御部は、
    前記ヒータに既に供給された電力及び所定の前記ヒータの抵抗値のうち、少なくとも１つをさらに考慮して、前記デューティ比を算出することを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
  6. 前記制御部は、
    前記状態情報を分析して、前記バッテリの残余容量を推定し、
    前記推定された残余容量に基づいて前記デューティ比を算出することを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
  7. 前記エアロゾル生成装置は、
    前記制御信号のデューティ比によってオン−オフ（ＯＮ−ＯＦＦ）動作を行い、バッテリの電力が前記ヒータに印加されるように制御する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
  8. 前記制御部は、
    前記加熱開始時点における第１デューティ比による制御信号で前記ヒータに電力が供給されるように制御し、
    前記ヒータが目標温度に到逹する前に、前記バッテリの状態情報が既設定の範囲を超過して変更されれば、前記変更された時点における第２デューティ比を算出し、前記算出された第２デューティ比による制御信号で前記ヒータに電力が供給されるように制御することを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
  9. 前記制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号であることを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
  10. ヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法において、
    前記ヒータが加熱され始める加熱開始時点のバッテリの状態情報を把握する状態情報把握段階と、
    前記把握された状態情報に基づいて前記ヒータに供給される電力を制御する制御信号のデューティ比を算出するデューティ比算出段階と、を含む、ヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法。
  11. 前記デューティ比算出段階は、
    前記バッテリの状態情報から抽出された前記バッテリの電圧値に基づいて前記制御信号のデューティ比を算出することを特徴とする請求項１０に記載のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法。
  12. 前記デューティ比算出段階は、
    前記バッテリから電力を供給されるモジュール全体の等価インピーダンスによって異なって既設定のバッテリの最小使用電圧値に基づいて前記制御信号のデューティ比を算出することを特徴とする請求項１１に記載のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法。
  13. 前記デューティ比は、前記電圧値の二乗に反比例することを特徴とする請求項１１に記載の、ヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法。
  14. 前記デューティ比算出段階は、
    前記ヒータに既に供給された電力及び所定の前記ヒータの抵抗値のうち、少なくとも１つをさらに考慮して、前記デューティ比を算出することを特徴とする請求項１０に記載のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法。
  15. 前記デューティ比算出段階は、
    前記状態情報を分析して、前記バッテリの残余容量を推定し、
    前記推定された残余容量に基づいて前記デューティ比を算出することを特徴とする請求項１０に記載のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法。
  16. 前記方法は、
    電界効果トランジスタ（ＦＦＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が前記制御信号の前記算出されたデューティ比によってオン−オフ（ＯＮ−ＯＦＦ）動作を行い、バッテリの電力が前記ヒータに印加されるように制御するスイッチング制御段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法。
  17. 前記方法は、
    前記加熱開始時点における第１デューティ比による制御信号で前記ヒータに電力が供給されるように制御し、
    前記ヒータが目標温度に到逹する前に前記バッテリの状態情報が既設定の範囲を超過して変更されれば、前記変更された時点における第２デューティ比を算出し、前記算出された第２デューティ比による制御信号で前記ヒータに電力が供給されるように制御する電力制御段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法。
  18. 前記制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号であることを特徴とする請求項１０に記載のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法。
  19. 請求項１０〜１８のうち、いずれか一項に記載の方法を具現するためのプログラムを保存しているコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
JP2020500904A 2017-09-26 2018-07-24 エアロゾル生成装置のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法及びそのエアロゾル生成装置 Active JP6930689B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170124559 2017-09-26
KR10-2017-0124559 2017-09-26
KR10-2018-0083652 2018-07-18
KR1020180083652A KR102131278B1 (ko) 2017-09-26 2018-07-18 에어로졸 생성장치의 히터에 공급되는 배터리의 전력을 제어하는 방법 및 그 에어로졸 생성장치
PCT/KR2018/008338 WO2019066228A1 (ko) 2017-09-26 2018-07-24 에어로졸 생성장치의 히터에 공급되는 배터리의 전력을 제어하는 방법 및 그 에어로졸 생성장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020527037A true JP2020527037A (ja) 2020-09-03
JP6930689B2 JP6930689B2 (ja) 2021-09-01

Family

ID=66165090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020500904A Active JP6930689B2 (ja) 2017-09-26 2018-07-24 エアロゾル生成装置のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法及びそのエアロゾル生成装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11596182B2 (ja)
JP (1) JP6930689B2 (ja)
KR (1) KR102131278B1 (ja)
CN (1) CN110891808B (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102278590B1 (ko) 2019-04-18 2021-07-16 주식회사 케이티앤지 에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법
KR102436023B1 (ko) * 2019-11-01 2022-08-24 주식회사 케이티앤지 에어로졸 생성 시스템
KR102318695B1 (ko) * 2019-12-23 2021-10-27 주식회사 케이티앤지 다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치 및 그의 제어 방법
KR102324197B1 (ko) * 2020-02-07 2021-11-09 주식회사 케이티앤지 에어로졸 생성 장치
KR102332544B1 (ko) * 2020-02-07 2021-11-29 주식회사 케이티앤지 에어로졸 생성 장치 및 그의 동작 방법
KR102455535B1 (ko) * 2020-06-16 2022-10-17 주식회사 케이티앤지 에어로졸 생성 장치 및 그 동작 방법
EP4233600A3 (en) * 2020-09-07 2023-09-06 KT&G Corporation Aerosol generating device
EP4422442A1 (en) * 2021-10-26 2024-09-04 KT & G Corporation Aerosol-generating device and operation method thereof
WO2024172280A1 (ko) * 2023-02-15 2024-08-22 주식회사 케이티앤지 에어로졸 생성 장치 및 이의 제어 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016075747A1 (ja) * 2014-11-10 2016-05-19 日本たばこ産業株式会社 非燃焼型香味吸引器及びパッケージ
WO2016075749A1 (ja) * 2014-11-10 2016-05-19 日本たばこ産業株式会社 カートリッジ及び非燃焼型香味吸引器
CN106579560A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 深圳市合元科技有限公司 电子烟驱动方法、组件及电子烟具
WO2018138749A1 (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 日本たばこ産業株式会社 吸引装置並びにこれを動作させる方法及びプログラム

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6040560A (en) * 1996-10-22 2000-03-21 Philip Morris Incorporated Power controller and method of operating an electrical smoking system
JP3398703B2 (ja) * 2000-02-14 2003-04-21 米沢日本電気株式会社 放電回路及びデューティー比設定方法
JP4758278B2 (ja) * 2006-05-17 2011-08-24 日本特殊陶業株式会社 ガス検出装置
EP2468117A1 (en) 2010-12-24 2012-06-27 Philip Morris Products S.A. An aerosol generating system having means for determining depletion of a liquid substrate
US9736887B2 (en) 2011-10-21 2017-08-15 Getac Technology Corporation Method and device for heating electronic component and electronic apparatus using the same
CN104026742A (zh) 2013-03-05 2014-09-10 向智勇 一种电子烟的加热控制方法及装置
KR102378679B1 (ko) 2013-12-19 2022-03-28 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. 니코틴 염 입자의 양을 발생시키고 제어하기 위한 에어로졸 발생 시스템
JP6507179B2 (ja) 2014-04-30 2019-04-24 フィリップ・モーリス・プロダクツ・ソシエテ・アノニム 電池表示を備えたエアロゾル発生装置
WO2016029225A1 (en) 2014-08-22 2016-02-25 Fontem Holdings 2 B.V. Method, system and device for controlling a heating element
TWI680726B (zh) * 2014-10-13 2020-01-01 瑞士商菲利浦莫里斯製品股份有限公司 控制電熱式吸煙系統中之電加熱器的方法及電熱式吸煙系統
CN106572703B (zh) 2015-04-30 2019-06-28 惠州市吉瑞科技有限公司 一种电子烟及其发热件温度控制方法
US10736356B2 (en) 2015-06-25 2020-08-11 Altria Client Services Llc Electronic vaping device having pressure sensor
GB201515087D0 (en) * 2015-08-25 2015-10-07 Nicoventures Holdings Ltd Electronic vapour provision system
CN106820266A (zh) * 2016-09-19 2017-06-13 卓尔悦欧洲控股有限公司 一种电子烟及其控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016075747A1 (ja) * 2014-11-10 2016-05-19 日本たばこ産業株式会社 非燃焼型香味吸引器及びパッケージ
WO2016075749A1 (ja) * 2014-11-10 2016-05-19 日本たばこ産業株式会社 カートリッジ及び非燃焼型香味吸引器
CN106579560A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 深圳市合元科技有限公司 电子烟驱动方法、组件及电子烟具
WO2018138749A1 (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 日本たばこ産業株式会社 吸引装置並びにこれを動作させる方法及びプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
CN110891808B (zh) 2023-05-23
US20210145073A1 (en) 2021-05-20
US11596182B2 (en) 2023-03-07
EP3689651A4 (en) 2021-06-30
CN110891808A (zh) 2020-03-17
JP6930689B2 (ja) 2021-09-01
EP3689651A1 (en) 2020-08-05
KR102131278B1 (ko) 2020-07-07
KR20190035478A (ko) 2019-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6930689B2 (ja) エアロゾル生成装置のヒータに供給されるバッテリの電力を制御する方法及びそのエアロゾル生成装置
JP6930691B2 (ja) エアロゾル生成装置のフィードバック制御機能を具現する方法及びそのエアロゾル生成装置
JP6895020B2 (ja) 第１ヒータ及び第２ヒータを有するエアロゾル生成装置及びエアロゾル生成装置の第１ヒータ及び第２ヒータの電力を制御する方法
RU2770717C1 (ru) Устройство для генерирования аэрозоля, питающее два нагревателя от одного аккумулятора
KR102116118B1 (ko) 에어로졸 생성장치의 히터의 온도를 구간별로 제어하는 방법 및 그 방법을 구현하기 위한 에어로졸 생성장치
JP7036499B2 (ja) エアロゾル生成装置のヒータの電力を制御する方法及びそのエアロゾル生成装置
KR102146055B1 (ko) 에어로졸 생성장치의 히터의 오버슛을 방지하는 방법 및 그 방법을 구현하기 위한 에어로졸 생성장치
JP2021512627A (ja) 誘導加熱方式を用いるエアロゾル生成装置及び誘導加熱方式を用いてエアロゾルを生成させる方法
JP6947467B2 (ja) 連続使用が可能なエアロゾル生成装置のヒータの電力を制御する方法及びそのエアロゾル生成装置
JP7315283B2 (ja) 一定周波数以下の信号によってエアロゾル生成装置のヒータの電力を制御する方法及びそのエアロゾル生成装置
JP6978167B1 (ja) エアロゾル生成装置及びその動作方法
JP2022522651A (ja) エアロゾル生成装置及びその動作方法
JP2023169416A (ja) エアロゾル生成装置
JP6993052B2 (ja) エアロゾル生成装置及びそれを制御する方法
JP7324360B2 (ja) エアロゾル生成装置
KR102621759B1 (ko) 에어로졸 생성 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210510

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210713

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210727

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6930689

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150