JP2022551214A - エアロゾル生成装置 - Google Patents

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加熱部と、制御部と、を含み、制御部は、加熱部の温度が既設定の基準温度まで上昇するようにフィードバック制御を使用せず、加熱部に供給される電流を制御し、加熱部が基準温度まで加熱されれば、加熱部の温度と目標温度との差値に基づいて、加熱部が基準温度から目標温度までさらに加熱されるようにフィードバック制御を使用して電流を制御する、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に係り、さらに具体的に、バッテリ損傷を防止することができるエアロゾル生成装置に関する。

最近、従来の燃焼型シガレットの代替品に係わる需要が増加している。例えば、燃焼なしにシガレットまたは液体保存部内に含まれた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エアロゾル生成装置に係わる需要が増加している。

そのようなエアロゾル生成装置に搭載されるヒータは、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御方式によってヒータが加熱されうる。但し、そのような場合にバッテリに過負荷が発生しうる。したがって、バッテリの損傷を防止することができるエアロゾル生成装置が必要である。

本発明の技術的課題は、上述したところに限定されず、以下の例からさらに他の技術的課題が類推されうる。

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であって、エアロゾル生成基質を加熱する加熱部と、制御部と、を含み、前記制御部は、前記加熱部が既設定の基準温度まで加熱されるようにフィードバック制御を使用せずに前記加熱部に供給される電流を制御し、前記加熱部が前記基準温度まで加熱されれば、前記加熱部の温度と目標温度との差値に基づいて、前記加熱部が前記基準温度から目標温度までさらに加熱されるように、フィードバック制御を使用して前記電流を制御する。

前記装置において、前記制御部は、前記加熱部が前記基準温度まで加熱されるまで、前記加熱部に供給される電流を既設定の基準電流以下に制限することができる。

前記装置において、前記基準電流の値は、４アンペア（ａｍｐｅｒｅ）でもある。

前記装置において、前記制御部は、前記加熱部に供給される電流を、前記加熱部の温度を一定速度以上に上昇させるための最小電流以上に制御することができる。

前記装置において、前記最小電流の値は、１アンペア（ａｍｐｅｒｅ）でもある。

前記装置において、前記制御部は、既設定の範囲内で前記基準電流を設定することができる。

前記装置において、前記既設定の範囲は、１アンペア～４アンペアでもある。

前記装置において、前記基準温度は、前記目標温度よりも３０℃～２００℃低い。

前記装置において、前記基準温度は、前記基準電流に基づいて決定されうる。

前記装置において、前記基準温度は、前記基準電流が大きくなるほどさらに低くもなる。

前記装置において、前記制御部は、前記加熱部が前記基準温度まで加熱されれば、比例積分微分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－ｉｎｔｅｇｒａｔｅ－ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）（ＰＩＤ）制御方式で前記電流を制御することができる。

前記装置において、前記制御部は、前記加熱部の加熱開始時点から前記加熱部の温度が前記目標温度に到逹するまで、前記加熱部の温度が単調に（ｍｏｎｏｔｏｎｉｃａｌｌｙ）上昇するように前記電流を制御することができる。

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、エアロゾル生成装置の加熱部に供給される電力を制御する方法であって、電源オンになれば、フィードバック制御を使用せず、前記加熱部に供給される電流を制御する段階；及び前記加熱部が既設定の基準温度まで加熱されれば、前記加熱部の温度と目標温度との差値に基づいて、前記加熱部が前記基準温度から前記目標温度までさらに加熱されるように、フィードバック制御を使用して前記電流を制御する段階；を含む。

前記方法において、フィードバック制御を使用せずに制御する段階は、前記加熱部が前記基準温度まで加熱されるまで前記加熱部に供給される前記電流を既設定の基準電流以下に制限するように制御することができる。

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可読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は、電流のリップル成分によってエアロゾル生成装置のバッテリ損傷を防止することができる。

また、本発明によるエアロゾル生成装置は、ヒータの温度が目標温度を急激に超えて媒質が炭化され、ユーザに不快感を誘発するオーバーシュート現象を防止し、ユーザに満足しうる喫煙経験を提供することができる。

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。 シガレットの例を示す図面である。 シガレットの例を示す図面である。 一実施例によるエアロゾル生成装置の内部ブロック図である。 一実施例による電流制限方法を説明するための図面である。 一実施例による予熱方法を説明するための図面である。 一実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を説明するためのフローチャートである。 他の一実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を説明するためのフローチャートである。

実施例で使用される用語は、本発明での機能を考慮しながら、可能な限り、現在広く使用される一般的な用語を選択したが、これは、当分野に従事する技術者の意図または判例、新たな技術の出現などによっても異なる。また、特定の場合は、出願人が任意に選定した用語もあり、その場合、当該発明の説明部分において、詳細にその意味を記載する。したがって、本発明で使用される用語は、単なる用語の名称ではない、その用語が有する意味と本発明の全般にわたる内容に基づいて定義されねばならない。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。また、明細書に記載の「…部」、「…モジュール」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、それは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、あるいは、ハードウェアとソフトウェアとの結合によっても具現される。

ここで、使用されたように、要素のリストに先行される「～のうち、少なくとも１つ」のような表現は、要素の全体リストを修飾するものであり、そのリストの個別要素を修飾するものではない。例えば、「ａ、ｂ、及びｃのうち、少なくとも１つ」のような表現は、ａ単独、ｂ単独、ｃ単独、ａ及びｂ、ａ及びｃ、ｂ及びｃ、または、ａ、ｂ、及びｃを含むと理解されねばならない。

ある要素や層が「上に」、「上方に」、「連結された」または「結合された」と言及されるとき、その要素や層は、他の要素や層に直接（または直ぐ）上に、上方に、連結または結合されており、または介入する要素または層が存在するようにも理解される。逆に、ある要素が他の要素または層に「直接上に」、「直接上方に」、「直接連結されて」または「直接結合されて」いると記載された場合、他の要素や層の介入がないということを意味する。同じ図面番号は、明細書全般にわたって同じ構成要素を示す。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施可能なように詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な互いに異なる形態によって具現され、ここで説明する実施例に限定されない。

以下、図面を参照して、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１は、バッテリ１１、制御部１２及びヒータ１３を含む。図２及び図３を参照すれば、エアロゾル生成装置１は、蒸気化器１４をさらに含む。また、エアロゾル生成装置１の内部空間には、シガレット２が挿入されうる。

図１ないし図３に図示されたエアロゾル生成装置１には、本実施例と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１にさらに含まれるということを、本実施例と係わる技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。

また、図２及び図３には、エアロゾル生成装置１にヒータ１３が含まれていると図示されているが、必要によって、ヒータ１３は省略されうる。

図１には、バッテリ１１、制御部１２、及びヒータ１３が一列に配置されていると図示されている。また、図２には、バッテリ１１、制御部１２、蒸気化器１４及びヒータ１３が一列に配置されていると図示されている。また、図３には、蒸気化器１４及びヒータ１３が並列に配置されていると図示されている。しかし、エアロゾル生成装置１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ない。すなわち、エアロゾル生成装置１の設計によって、バッテリ１１、制御部１２、ヒータ１３、及び蒸気化器１４の配置は変更されうる。

シガレット２がエアロゾル生成装置１に挿入されれば、エアロゾル生成装置１は、ヒータ１３及び／または蒸気化器１４を作動させ、エアロゾルを発生させうる。ヒータ１３及び／または蒸気化器１４によって発生したエアロゾルは、シガレット２を通過してユーザに伝達される。

必要によって、シガレット２がエアロゾル生成装置１に挿入されていない場合にも、エアロゾル生成装置１は、ヒータ１３を加熱することができる。

バッテリ１１は、エアロゾル生成装置１の動作に用いられる電力を供給する。例えば、バッテリ１１は、ヒータ１３または蒸気化器１４が加熱されるように電力を供給し、制御部１２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１１は、エアロゾル生成装置１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１２は、エアロゾル生成装置１の動作を全般的に制御する。具体的に、制御部１２は、バッテリ１１、ヒータ１３及び蒸気化器１４だけではなく、エアロゾル生成装置１に含まれた他の構成の動作を制御する。また、制御部１２は、エアロゾル生成装置１の構成それぞれの状態を確認し、エアロゾル生成装置１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１２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の組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を、本実施例が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。

ヒータ１３は、バッテリ１１から供給された電力によって加熱されうる。例えば、シガレットがエアロゾル生成装置１に挿入されれば、ヒータ１３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１３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うる。

ヒータ１３は、電気抵抗性ヒータでもある。例えば、ヒータ１３には、導電性トラック（ｔｒａｃｋ）を含み、導電性トラックに電流が流れることにより、ヒータ１３が加熱されうる。しかし、ヒータ１３は、上述した例に限定されず、希望温度まで加熱可能なものであれば、制限なしに該当されうる。ここで、希望温度は、エアロゾル生成装置１に既に設定されていてもよく、ユーザによって所望の温度に設定されてもよい。

一方、他の例として、ヒータ１３は、誘導加熱式ヒータでもある。具体的に、ヒータ１３には、シガレットを誘導加熱方式で加熱するための導電性コイルを含み、シガレットは、誘導加熱式ヒータによって加熱されうるサセプタを含んでもよい。

例えば、ヒータ１３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、加熱要素の形状によってシガレット２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１には、ヒータ１３が複数個配置されうる。この際、複数個のヒータ１３は、シガレット２の内部に挿入されるように配置され、シガレット２の外部に配置されうる。また、複数個のヒータ１３のうち、一部は、シガレット２の内部に挿入されるように配置され、残りは、シガレット２の外部に配置されうる。また、ヒータ１３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１４は、液状組成物を加熱して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２を通過してユーザに伝達されうる。すなわち、蒸気化器１４によって生成されたエアロゾルは、エアロゾル生成装置１の気流通路に沿って移動し、気流通路は、蒸気化器１４によって生成されたエアロゾルがシガレットを通過してユーザに伝達するように構成されうる。

例えば、蒸気化器１４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、それに限定されない。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１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１４から／に脱／付着されるように作製され、蒸気化器１４と一体として作製されうる。

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として伝達することができる。例えば、液体伝達手段は、綿繊維、セラミック繊維、ガラス・ファイバー、多孔性セラミックのような芯（ｗｉｃｋ）でもあるが、それらに限定されない。

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でもあるが、それらに限定されない。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で構成され、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て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うる。

例えば、蒸気化器１４は、カトマイザ（ｃａｒｔｏｍｉｚｅｒ）または霧化器（ａｔｏｍｉｚｅｒ）とも称されるが、その限りではない。

一方、エアロゾル生成装置１は、バッテリ１１、制御部１２、ヒータ１３及び蒸気化器１４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１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１は、少なくとも１つのセンサ（例えば、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１は、シガレット２が挿入された状態でも外部空気が流入されるか、内部気体が流出される構造によっても作製される。

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１は、別途のクレードルと共に、システムを構成してもよい。例えば、クレードルは、エアロゾル生成装置１のバッテリ１１の充電に用いられうる。または、クレードルとエアロゾル生成装置１が結合された状態でヒータ１３が加熱されうる。

シガレット２は、一般的な燃焼型シガレットと類似してもいる。例えば、シガレット２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部分に区分されうる。または、シガレット２の第２部分にもエアロゾル生成物質が含まれうる。例えば、顆粒状またはカプセル状に作られたエアロゾル生成物質が第２部分に挿入されうる。

エアロゾル生成装置１の内部には、第１部分の全体が挿入され、第２部分は、外部に露出されうる。または、エアロゾル生成装置１の内部に第１部分の一部だけ挿入され、また第１部分の全体及び第２部分の一部が挿入されうる。ユーザは、第２部分を口にした状態でエアロゾルを吸い込むことができる。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で生成され、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される。

一例として、外部空気は、エアロゾル生成装置１に形成された少なくとも１つの空気通路を通じて流入されうる。例えば、エアロゾル生成装置１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、ユーザによって調節されうる。これにより、霧化量、喫煙感などがユーザによって調節されうる。他の例として、外部空気は、シガレット２の表面に形成された少なくとも１つの孔（ｈｏｌｅ）を通じてシガレット２の内部に流入されうる。

以下、図４及び図５を参照して、シガレット２の例を説明する。

図４及び図５は、シガレットの例を示す図面である。

図４を参照すれば、シガレット２は、タバコロッド２１及びフィルタロッド２２を含む。図１ないし図３を参照して上述した第１部分２１は、タバコロッド２１を含み、第２部分２２は、フィルタロッド２２を含む。

図４には、フィルタロッド２２が単一セグメントであると図示されているが、それに限定されない。すなわち、フィルタロッド２２は、複数のセグメントによっても構成されうる。例えば、フィルタロッド２２は、エアロゾルを冷却させる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セグメントを含んでもよい。また、必要によって、フィルタロッド２２には、他の機能を遂行する少なくとも１つのセグメントをさらに含んでもよい。

シガレット２は、少なくとも１枚のラッパ２４によって包装されうる。ラッパ２４には、外部空気が流入されるか、内部気体が流出される少なくとも１つの孔（ｈｏｌｅ）が形成されうる。一例として、シガレット２は、１枚のラッパ２４によって包装されうる。他の例として、シガレット２は、２枚以上のラッパ２４によって二重包装されうる。例えば、第１ラッパ２４１によってタバコロッド２１が包装され、ラッパ２４２、２４３、２４４によってフィルタロッド２２が包装されうる。そして、単一ラッパ２４５によってシガレット２全体が再包装されうる。もし、フィルタロッド２２が複数のセグメントによって構成されているならば、それぞれのセグメントがラッパ２４２、２４３、２４４によって個別的に包装されうる。

タバコロッド２１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、それらに限定されない。また、タバコロッド２１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２１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２１に噴射されることで添加することができる。

タバコロッド２１は、多様にも作製されうる。例えば、タバコロッド２１は、シート（ｓｈｅｅｔ）によって作製され、ストランド（ｓｔｒａｎｄ）によっても作製される。また、タバコロッド２１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２１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、アルミニウム箔のような金属箔でもあるが、それに限定されない。一例として、タバコロッド２１を取り囲む熱伝導物質は、タバコロッド２１に伝達される熱を均一に分散させてタバコロッドに加えられる熱伝導率を向上させ、これにより、タバコ味を向上させうる。また、タバコロッド２１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が行える。この際、図示されていないが、タバコロッド２１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２２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２２の形状には、制限がない。例えば、フィルタロッド２２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２２は、リセス状ロッドでもある。もし、フィルタロッド２２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１つが異なる形状にも作製される。

また、フィルタロッド２２には、少なくとも１つのカプセル２３が含まれる。ここで、カプセル２３は、香味を発生させる機能を遂行し、エアロゾルを発生させる機能を遂行してもよい。例えば、カプセル２３は、香料を含む液体を被膜で覆い包む構造でもある。カプセル２３は、球状または円筒状を有してもよいが、それに制限されない。

図５を参照すれば、シガレット３は、前端プラグ３３をさらに含んでもよい。前端プラグ３３は、タバコロッド３１において、フィルタロッド３２に向かわない一側に位置することができる。前端プラグ３３は、タバコロッド３１がフィルタロッド３２から離脱することを防止し、喫煙中にタバコロッド３１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１）に流れて行くことを防止することができる。

フィルタロッド３２は、第１セグメント３２１及び第２セグメント３２２を含んでもよい。ここで、第１セグメント３２１は、図４のフィルタロッド２２の第１セグメントに対応し、第２セグメント３２２は、図４のフィルタロッド２２の第３セグメントに対応しうる。

シガレット３の直径及び全長は、図４のシガレット２の直径及び全長に対応しうる。例えば、前端プラグ３３の長さは、約７ｍｍ、タバコロッド３１の長さは、約１５ｍｍ、第１セグメント３２１の長さは、約１２ｍｍ、第２セグメント３２２の長さは、約１４ｍｍでもあるが、それに限定されない。

シガレット３は、少なくとも１枚のラッパ３５によって包装されうる。ラッパ３５には、外部空気が流入されるか内部気体が流出される少なくとも１つの孔（ｈｏｌｅ）が形成されうる。例えば、第１ラッパ３５１によって前端プラグ３３が包装され、第２ラッパ３５２によってタバコロッド３１が包装され、第３ラッパ３５３によって第１セグメント３２１が包装され、第４ラッパ３５４によって第２セグメント３２２が包装されうる。そして、第５ラッパ３５５によってシガレット３全体が再包装されうる。

また、第５ラッパ３５５には、少なくとも１つの穿孔３６が形成されうる。例えば、穿孔３６は、タバコロッド３１を取り囲む領域に形成されうるが、それに制限されない。穿孔３６は、図２及び図３に図示されたヒータ１３によって形成された熱をタバコロッド３１の内部に伝達する役割を遂行することができる。

また、第２セグメント３２２には、少なくとも１つのカプセル３４が含まれる。ここで、カプセル３４は、香味を発生させる機能を遂行し、エアロゾルを発生させる機能を遂行してもよい。例えば、カプセル３４は、香料を含む液体を被膜で覆い包む構造でもある。カプセル３４は、球状または円筒状を有してもよいが、それに制限されない。

図６は、一実施例によるエアロゾル生成装置の内部ブロック図である。

図６を参照すれば、エアロゾル生成装置１００は、入力部１１０、出力部１２０、感知部１３０、インターフェース部１４０、加熱部１５０、バッテリ１６０、メモリ１７０及び制御部１８０を含んでもよい。図６のエアロゾル生成装置１００は、図１ないし図３のエアロゾル生成装置１に対応しうる。また、図６のバッテリ１６０は、図１ないし図３のバッテリ１１に対応し、図６の制御部１８０は、図１ないし図３の制御部１２に対応しうる。

入力部１１０は、ユーザ入力を受信することができる。例えば、入力部１１０は、ボタン状にも設けられるが、これに制限されない。

入力部１１０は、ユーザ入力を受信した場合、ユーザ入力に対応する制御信号を制御部１８０に伝送することができる。制御部１８０は、制御信号に基づいてエアロゾル生成装置１００の内部構成を制御することができる。例えば、制御部１８０は、制御信号に基づいて加熱部１５０を加熱することができる。

出力部１２０は、エアロゾル生成装置１００と係わる視覚情報及び／または触覚情報を出力することができる。そのために出力部１２０は、ディスプレイ（図示せず）、振動モータ（図示せず）などを含んでもよい。

感知部１３０は、加熱部１５０の温度を測定する温度感知部１３１及び加熱部１５０に供給される電流を測定する電流感知部１３２を含んでもよい。温度感知部１３１は、少なくともいずれか１つの温度センサを含み、温度センサは、加熱部１５０と隣接して配置されうる。電流感知部１３２は、少なくとも１つのシャント（ｓｈｕｎｔ）抵抗を含んでもよいが、これに制限されない。

実施例によって、感知部１３０は、ユーザのパフを感知するためのパフセンサをさらに含んでもよい。

インターフェース部１４０は、エアロゾル生成装置１００に連結される多様な種類の外部デバイスと通信するための通路の役割を遂行することができる。例えば、インターフェース部１４０は、外部デバイスと連結可能なポート（ｐｏｒｔ）を備え、エアロゾル生成装置１００は、ポートを通じて外部デバイスと連結されうる。エアロゾル生成装置１００は、外部デバイスと連結された状態で、外部デバイスとデータとを交換することができる。

インターフェース部１４０は、外部電源を供給される通路の役割を遂行してもよい。例えば、インターフェース部１４０は、外部電源と連結可能なポートを備え、エアロゾル生成装置１００は、外部電源と連結された状態で、外部電源から外部電源を供給されうる。

加熱部１５０は、電気抵抗性ヒータまたは誘導加熱式ヒータでもある。加熱部１５０が電気抵抗性ヒータである場合、加熱部１５０は、導電性トラックを含んでもよい。加熱部１５０は、導電性トラックに印加された電流によって加熱されうる。加熱部１５０が誘導加熱式ヒータである場合、加熱部１５０は、導電性コイル及びサセプタを含んでもよい。導電性コイルに電流が印加される場合、導電性コイルによって発生する変動磁場によってサセプタが加熱されうる。

バッテリ１６０は、制御部１８０の制御によって加熱部１５０に電力を供給することができる。バッテリ１６０は、リチウムイオンバッテリであるが、それに制限されない。

メモリ１７０は、エアロゾル生成装置１００の動作のための情報を保存することができる。一実施例において、メモリ１７０は、温度プロファイル及び温度フィードバック制御区間が始まる基準温度に係わる情報を保存することができる。

制御部１８０は、バッテリ１６０が加熱部１５０に供給する電流パルスの周波数及び／またはデューティーサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）を調整することで、加熱部１５０に供給される電力を制御することができる。例えば、制御部１８０は、パルス幅変調（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を通じて電流パルスの周波数及びデューティーサイクルを増加させて加熱部１５０に供給される電力を増加させうる。

制御部１８０は、加熱部１５０に対する目標温度を設定することができる。例えば、目標温度は、３３５℃でもある。また、制御部１８０は、加熱部１５０の温度及び目標温度の差値に基づいて加熱部１５０の温度を制御することができる。すなわち、制御部１８０は、加熱部１５０の温度情報に基づいてフィードバック制御を遂行することができる。

具体的に、制御部１８０は、加熱部１５０の温度及び目標温度の差値、差値を経時的に積分した積分値及び差値を経時的に微分した微分値を介したフィードバック制御方式によって加熱部１５０に供給される電力を制御することができる。

例えば、制御部１８０は、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御方式で加熱部１５０の温度を制御することができる。ＰＩＤ制御の係数は、加熱部１５０の温度が最適に制御されるように実験的に予め設定されうる。制御部１８０は、設定されたＰＩＤ制御の係数によって加熱部１５０の温度が目標温度に到逹するように加熱部１５０の温度を制御することができる。

一方、加熱初期からＰＩＤ制御方式で加熱部１５０を加熱する場合、電流のリップル（ｒｉｐｐｌｅ）成分によってバッテリ１６０の過負荷が発生しうる。また、電流のリップル（ｒｉｐｐｌｅ）成分は、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）ノイズとして作用し、バッテリ１６０の深刻な損傷を引き起こしうる。

本開示のエアロゾル生成装置１００は、前述した問題点を解決するために、ＰＩＤ制御方式を通じて加熱部１５０の温度を目標温度まで上昇させる前に、電流制限方式で加熱部１５０を加熱することができる。

具体的に、制御部１８０は、加熱初期に加熱部１５０に供給される電流を制限することができる。制御部１８０は、加熱部１５０に供給される電流を既設定の基準電流以下に制限することができる。基準電流は、１Ａ（ａｍｐｅｒｅ）ないし４Ａ範囲内で設定されうる。基準電流の下限を１Ａに設定する理由は、加熱部１５０を加熱するために要求される最小電流が１Ａであるためである。また、基準電流の上限を４Ａに設定する理由は、バッテリ１６０の定格電流が６Ａであり、加熱部１５０を除いた残り構成の要求電流の和が２Ａであるためである。例えば、基準電流は、１．９５Ａに設定されうる。

制御部１８０は、加熱部１５０の温度が既設定の基準温度に到逹するまで電流制限方式で加熱部１５０を加熱することができる。基準温度は、加熱部１５０のオーバーシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ）制御如何に基づいて設定されうる。例えば、基準温度は、目標温度よりも３０℃～２００℃低く設定されうる。例えば、基準電流が１．９５Ａである場合、基準温度は、目標温度よりも３５℃低く設定されうる。

一方、基準電流が増加するほど加熱部１５０の温度が早く上昇することができる。したがって、オーバーシュートを考慮するとき、基準電流が増加するほど、基準温度は、さらに低くもなる。例えば、基準電流が１．９５Ａより大きく設定される場合、基準温度は、目標温度の３５℃以上低く設定されうる。

前述したように、本発明によるエアロゾル生成装置１００は、制御部１８０が加熱部１５０の加熱初期区間で加熱部１５０に供給される電流を調節することにより、電流のリップル成分によって誘発されるバッテリ１６０の損傷が防止され、さらに具体的に、制御部１８０は、電流を基準電流以下に制限する。

図７は、一実施例による電流制限方法を説明するための図面である。

図７を参照すれば、電流感知部１３２は、加熱部１５０に供給される電流を感知することができる。電流感知部１３２は、電流情報を制御部１８０に伝送することができる。

制御部１８０は、電流情報に基づいて加熱部１５０に供給される電流を制限することができる。

図７に示されたように、本開示のエアロゾル生成装置１００は、別途の電流制限回路なしにも、制御部１８０の制御によって加熱部１５０に供給される電流を制限することができる。

図８は、一実施例による予熱方法を説明するための図面である。

図８には、加熱部１５０の温度８２０及び加熱部１５０に供給される電流８１０が図示されている。図８を参照すれば、制御部１８０は、予熱区間及び喫煙区間で加熱部１５０に供給される電力を制御することができる。

予熱区間は、加熱部１５０の温度がエアロゾル生成物質からエアロゾルが生成される目標温度Ｔｔまで加熱される区間を意味することができる。加熱部１５０が誘導加熱式ヒータである場合、加熱部１５０の温度８２０は、エアロゾル生成基質と直接接触するサセプタの温度を意味することができる。喫煙区間は、加熱部１５０の温度が目標温度Ｔｔに保持される区間を意味することができる。

目標温度Ｔｔは、エアロゾル生成基質の種類によって互いに異なるように設定されうる。例えば、目標温度Ｔｔは、３３５℃に設定されうる。

制御部１８０は、予熱区間で加熱部１５０の温度が短時間内に目標温度Ｔｔまで到逹するように加熱部１５０に供給される電力を制御することができる。

制御部１８０は、電流制限区間（すなわち、予熱開始時間及び第１時間ｔ１の間の区間）で加熱部１５０に供給される電流を既設定の基準電流ｉｒｓ以下に制限することができる。基準電流ｉｒｓは、１Ａ～４Ａ範囲内で設定されうる。例えば、基準電流ｉｒｓは、１．９５Ａに設定されうる。

制御部１８０は、加熱部１５０に供給される電流を制限した状態で、温度感知部１３１から加熱部１５０の温度情報を受信することができる。制御部１８０は、加熱部１５０の温度が既設定の基準温度Ｔｒに到逹するまで電流制限方式で加熱部１５０を加熱することができる。基準温度Ｔｒは、加熱部１５０のオーバーシュート制御を考慮して、（目標温度Ｔｔ－２００℃）～（目標温度Ｔｔ－３０℃）範囲内で設定されうる。例えば、基準電流ｉｒｓが１．９５Ａである場合、基準温度Ｔｒは、目標温度Ｔｔより３５℃低い３００℃に設定されうる。

第１時間ｔ１に加熱部１５０の温度が基準温度Ｔｒに到逹した場合、電流制限区間は、終了し、加熱部１５０の温度が目標温度Ｔｔまで加熱される温度フィードバック制御区間が始まる。温度フィードバック制御区間で、制御部１８０は、加熱部１５０の温度及び目標温度Ｔｔの差値に基づいてフィードバック制御を遂行することができる。制御部１８０は、ＰＩＤ制御方式で加熱部１５０の温度を制御することができる。制御部１８０は、設定されたＰＩＤ制御の係数によって加熱部１５０の温度が目標温度Ｔｔに到逹するように加熱部１５０の温度を制御することができる。

一方、電流制限区間を第１予熱区間、温度フィードバック区間を第２予熱区間と名付けることもできる。

第２時間ｔ２に既設定の予熱区間が終了した場合、制御部１８０は、喫煙区間に切り替え、加熱部１５０の温度を目標温度Ｔｔに保持させうる。

図９は、一実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を説明するためのフローチャートである。

図９を参照すれば、制御部１８０は、加熱部１５０に供給される電流を既設定の基準電流以下に制限することができる（Ｓ９１０）。基準電流は、１Ａ～４Ａ範囲内で設定されうる。例えば、基準電流は、１．９５Ａに設定されうる。

制御部１８０は、加熱部１５０の温度が基準温度に到逹したか否かを決定することができる（Ｓ９２０）。制御部１８０は、加熱部１５０の温度が基準温度未満である場合、電流制限方式を保持することができる。

制御部１８０は、加熱部１５０の温度が基準温度以上である場合、加熱部１５０の温度及び目標温度の差値に基づいて、フィードバック制御を遂行することができる（Ｓ９３０）。すなわち、制御部１８０は、ＰＩＤ制御の係数によって加熱部１５０の温度が目標温度に到逹するように加熱部１５０の温度を制御することができる。

図１０は、他の一実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を説明するためのフローチャートである。

図１０は、前述した図９のフローチャートから派生されうる実施例を具体的に説明するための図面であって、以下、図９で既に説明した内容との重複説明は省略する。

まず、制御部１８０は、エアロゾル生成装置１００の電源オンになれば、加熱部１５０に供給される電流を最小電流及び基準電流の間に設定する（Ｓ１０１０）。ここで、最小電流は、加熱部１５０の温度を一定速度以上に上昇させるのに必要な最小電流である。例えば、最小電流は、前述した基準電流範囲の下限値である１Ａにもなる。また、段階Ｓ１０１０において基準電流は、４Ａにもなる。

段階Ｓ１０１０において制御部１８０は、加熱部１５０に供給される電流が４Ａを超えないように制御することで、電流のリップル成分を最小化し、バッテリの損傷を防止することができる。同時に、制御部１８０は、加熱部１５０が少なくとも一定以上の予熱速度に加熱されるように、加熱部１５０に供給される電流の大きさを最小１Ａ以上に制御することができる。制御部１８０は、経験的または実験的に決定された情報に基づき、加熱部１５０に供給される電流を、最小電流以上基準電流以下の範囲で適切に設定し、前述したように基準電流は、１．９５Ａにもなる。

次いで、制御部１８０は、段階Ｓ１０３０で選択された基準電流に基づいて基準温度を設定する（Ｓ１０３０）。前述した図６及び図８の説明において、基準温度は、目標温度よりも３０℃～２００℃低く設定されうる。例えば、加熱部１５０の目標温度が３３５℃であれば、加熱部１５０の基準温度は、１３５℃～３０５℃の間で選択された値にもなる。この際、制御部１８０が１３５℃～３０５℃の間で基準温度を選択するとき、基準となる指標のうち１つは、基準電流であり、特に、基準電流が大きくなるほど制御部１８０によって設定される基準温度はさらに低くなる。段階Ｓ１０３０において、基準電流と基準温度との関係を数式で整理すれば、数式１の通りである。

数式１は、制御部１８０によって設定される基準温度と基準電流との相関関係を数式で示す。数式１において、Ｔｒは、基準温度の大きさ、ｉｒｓは、基準電流の大きさ、ｋは、比例定数をそれぞれ意味する。数式１は、反比例関係を示す。すなわち、基準電流がさらに大きくなるほど基準温度はさらに低くなる。定数ｋは、加熱部１５０のオーバーシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ）を防止するように（すなわち、加熱部１５０が目標温度を超えて過熱されないように）決定されうる。加熱部１５０のオーバーシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ）が防止されることにより、不快な喫煙経験をもたらすエアロゾル生成物質の炭化現象が防止されうる。

次いで、制御部１８０は、Ｓ１０１０での設定値に対応する電流が加熱部１５０に供給されるようにバッテリ１６０を制御し、加熱部１５０の温度を段階Ｓ１０３０で設定した基準温度まで上昇させる（Ｓ１０５０）。

制御部１８０は、加熱部１５０の温度がＳ１０３０で設定した基準温度に到逹したか否赤を判断する（Ｓ１０７０）。段階Ｓ１０７０において、加熱部１５０の温度が基準温度に到逹したならば、制御部１８０は、加熱部１５０の温度が目標温度に到逹するまでＰＩＤ方式で加熱部１５０の温度が上昇するように制御する（Ｓ１０９０）。段階Ｓ１０３０ないし段階Ｓ１０７０を経て、加熱部１５０の温度は、リップル電流（ｒｉｐｐｌｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）を発生させないだけではなく、オーバーシュートも生じないように、加熱部１５０の最初温度から目標温度まで単調に（ｍｏｎｏｔｏｎｉｃａｌｌｙ）上昇する。これにより、本発明によるエアロゾル生成装置１００は、バッテリの損傷を防止することで、エアロゾル生成装置１００の安定性を向上させ、ユーザに満足な喫煙感を提供することができる。

本開示のエアロゾル生成装置１００は、予熱初期区間でＰＩＤ制御方式ではない電流制限方式によって加熱部１５０に供給される電力を制御することにより、電流のリップル成分が減少する。したがって、バッテリ１６０の過負荷が防止され、ＥＭＦノイズによるバッテリ１６０の損傷が防止される。

以上で説明され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可能なコンピュータプログラムの形態にも具現され、このようなコンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体に記録されうる。この際、媒体は、ハードディスク、フロッピィ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、行う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て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には、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うる。

本発明で説明する特定実行は、一実施例であって、いか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したものであって、実際装置では、代替可能であるか、追加され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現れる。また、「必須な」、「重要に」のように具体的な言及がない場合、本発明の適用のために、必ずしも必要な構成要素ではないことにもなる。

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、及びこれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数の両方に該当するものでもある。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（これに反対となる記載がなければ）、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、反対となる記載がなければ、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によっても構成されうる。

Claims (15)

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する加熱部と、
   制御部と、を含み、
   前記制御部は、
   前記加熱部が既設定の基準温度まで加熱されるようにフィードバック制御を使用せずに前記加熱部に供給される電流を制御し、
   前記加熱部が前記基準温度まで加熱されれば、前記加熱部の温度と目標温度との差値に基づいて、前記加熱部が前記基準温度から目標温度までさらに加熱されるようにフィードバック制御を使用して前記電流を制御する、エアロゾル生成装置。
2. 前記制御部は、
   前記加熱部が前記基準温度まで加熱されるまで、前記加熱部に供給される電流を既設定の基準電流以下に制限する、請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
3. 前記基準電流の値は、４アンペアである、請求項２に記載のエアロゾル生成装置。
4. 前記制御部は、
   前記加熱部に供給される電流を、前記加熱部の温度を一定速度以上に上昇させるための最小電流以上に制御する、請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
5. 前記最小電流の値は、１アンペアである、請求項４に記載のエアロゾル生成装置。
6. 前記制御部は、
   既設定の範囲内で前記基準電流を設定する、請求項２に記載のエアロゾル生成装置。
7. 前記既設定の範囲は、１アンペア～４アンペアである、請求項６に記載のエアロゾル生成装置。
8. 前記基準温度は、
   前記目標温度より３０℃～２００℃低い、請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
9. 前記基準温度は、
   前記基準電流に基づいて決定される、請求項２に記載のエアロゾル生成装置。
10. 前記基準温度は、
    前記基準電流が大きくなるほどさらに低くなる、請求項９に記載のエアロゾル生成装置。
11. 前記制御部は、
    前記加熱部が前記基準温度まで加熱されれば、比例積分微分（ＰＩＤ）制御方式で前記電流を制御する、請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
12. 前記制御部は、
    前記加熱部の加熱開始時点から前記加熱部の温度が前記目標温度に到逹するまで、前記加熱部の温度が単調に上昇するように前記電流を制御する、請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
13. エアロゾル生成装置の加熱部に供給される電力を制御する方法であって、
    電源オンになれば、フィードバック制御を使用せず、前記加熱部に供給される電流を制御する段階と、
    前記加熱部が既設定の基準温度まで加熱されれば、前記加熱部の温度と目標温度との差値に基づいて、前記加熱部が前記基準温度から前記目標温度までさらに加熱されるようにフィードバック制御を使用して前記電流を制御する段階と、を含む、エアロゾル生成装置の加熱部に供給される電力を制御する方法。
14. 前記加熱部が前記基準温度まで加熱されるまで、前記加熱部に供給される前記電流を既設定の基準電流以下に制限する、請求項１３に記載のエアロゾル生成装置の加熱部に供給される電力を制御する方法。
15. 請求項１３に記載の方法を実行させるためのプログラムを保存しているコンピュータ可読記録媒体。
    

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