KR102029510B1

KR102029510B1 - 향상된 에어로졸 생산을 가진 에어로졸 발생시스템

Info

Publication number: KR102029510B1
Application number: KR1020147010369A
Authority: KR
Inventors: 장-마르크 플릭
Original assignee: 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2019-10-07
Also published as: WO2013060781A1; RS58160B1; CN103889258A; KR20140094513A; SG11201401844RA; JP2020103313A; BR112014009881A2; JP2019041768A; IL232048A0; US9949507B2; CN103889258B; ZA201402517B; EP2770859B1; HUE040751T2; AU2012330370A1; HK1198106A1; JP2018015004A; BR112014009881B1; UA114898C2; KR20190066080A

Abstract

에어로졸-발생 장치에서 에어로졸 생산을 제어하는 방법을 제공하고, 에어로졸-형성 기질을 포함하는 장치, 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 적어도 하나의 히팅 소자를 포함하는 히터, 및 히팅 소자에 전원을 공급하기 위한 전원을 제공하며, 히팅 소자의 온도를 결정하는 단계, 및 설정된 온도 범위 내에서 히팅 소자의 온도를 유지하기 위한 히팅 소자에 전원을 조정하는 단계, 여기서 설정된 온도 범위는 장치를 통과 또는 지나는 기체의 측정된 유속을 바탕으로 동적으로 계산된다. 히팅 소자의 온도를 제어함에 의하여, 일관성 및 바람직한 특성을 가진 에어로졸이 생산될 수 있다.

Description

향상된 에어로졸 생산을 가진 에어로졸 발생시스템{Aerosol Generating System with Improved Aerosol Production}

본 발명은 에어로졸 생산 제어를 위한 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 에어로졸 시스템에 관한 것이고 더 구체적으로 전기적으로 동작하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 전기적으로 동작되는 흡연 시스템의 적어도 하나의 전기적 구성요소를 통해서 에어로졸 발생 시스템에서 에어로졸 생산을 제어하기 위한 특정 응용의 발견을 포함한다.

WO-A-2009/132793 는 전기적으로 가열되는 흡연 시스템이 공개되어 있다. 액체는 액체 저장부분에 저장되어 있고, 모세관 심지는 내부의 액체와 접촉하기 위하여 액체 저장부 속으로 확장되는 제1 단부와, 액체 저장부 밖으로 연장되는 제2 단부를 갖는다. 히팅 소자는 모세관 심지의 제2 종단을 가열한다. 히팅 소자는 전원공급 장치와 전기적으로 연결된 나선형으로 감긴 전기 히팅 소자의 형태이며, 모세관 심지의 제2 단부를 둘러싸고 있다. 사용 중에, 히팅 소자는 사용자가 전원 공급 장치의 스위치를 켜서 작동한다. 사용자가 마우스피스로 흡인하면 공기는 모세관 심지와 히팅 소자를 통해서 전기적으로 가열된 흡연시스템으로 빨려들어가 결과적으로 사용자의 입으로 흡인되게 한다.

본 발명의 목적은 그러한 전기적으로 가열된 에어로졸 생성 시스템의 전기적 히팅 소자에 공급되는 전력량을 제어하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명 과제의 해결 수단은 에어로졸-발생 장치에서 에어로졸 생산 제어의 방법에 있어서, 장치는: 적어도 하나의 히팅 소자를 포함하는 히터; 및 히팅 소자에 전력을 공급하는 전원 공급 장치를 포함하고, 다음의 단계를 포함한다: 히팅 소자의 온도를 결정하는 단계; 및 히팅 소자의 온도를 원하는 온도 범위 내에 유지하기 위하여 히팅 소자에 전력을 조절하는 단계를 포함하며, 여기서 원하는 온도 범위는 장치를 통과하거나 또는 지나가는 기체의 측정된 유속을 토대로 역학적으로 계산됨을 특징으로 하는 에어로졸 발생 장치에서 에어로졸 생산을 제어하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명 또 다른 과제의 해결 수단은 전기적으로 동작되는 에어로졸 발생 장치에 있어서, 장치는 기질로부터 에어로졸을 형성하기 위한 적어도 하나의 히팅 소자; 히팅 소자에 전원을 공급하기 위한 전원; 및 전원으로부터 적어도 하나의 에어로졸 발생 소자에 전원을 공급하기 위한 전기 회로를 포함하되, 여기서 전기회로는 히팅 소자의 온도를 결정하고 설정된 온도범위 내에서 히팅 소자의 온도를 유지하기 위하여 히팅 소자에 전원을 조정하며, 설정된 온도 범위는 장치를 통과 또는 지나는 가스의 측정된 유속을 바탕으로 동적으로 계산되도록 배치되는 전기적으로 동작되는 에어로졸 발생 장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 하나 이상의 히팅 소자, 예를 들어, 두 개, 세 개, 네 개, 다섯 개, 여섯 개 이상의 히팅 소자를 포함 할 수 있다. 선택적으로, 전기 히터는 기질을 가열하기 위해 적어도 하나의 히팅 소자를 포함할 수 있다. 히팅 소자 또는 히팅 소자들은 에어로졸-형성 기질을 가장 효과적으로 가열하도록 배열할 수 있다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 오직 예로써 아래에 더 설명한다:
도 1은 본 발명의 구현에 따른 전기적으로 가열된 에어로졸 발생 시스템의 한예를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시한 유형의 시스템에 있어서, 전형적인 히팅 소자 온도 프로파일 및 전형적인 유량 프로파일을 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 흡입(puffing) 동안 공급되는 전력을 조절하는 방법을 도시한다.
도 4는 본 발명의 제 1 구현에 따른 히팅 소자의 온도를 제어하기 위한 전기 회로를 도시한다.
도 5는 전기 저항을 측정함으로써 전기 히팅 소자의 온도를 결정하기 위한 테크닉을 도시한다.

에어로졸 발생 장치에서 한 가지 특별한 어려움은 장치를 통과하는 유속의 변화에도 불구하고 일관된 특성으로 에어로졸을 발생하는 것이다. 예를 들어, 공기 유속(air flow rate)이 발생하는 장치에 있어서, 장치를 통과하는 유속의 변화는 사용자가 한 번 흡입하는 동안에 또는 한 번의 흡입에서 다음 흡입까지 동안 발생할 수 있다.

공기와 같은 기체의 공기 유속의 변화에 관계없이 일관되게 장치를 통하여 동일한 크기와 밀도의 방울로 에어로졸을 발생시키면 유용할 것이다.

본 발명의 한 측면에 의하면, 에어로졸-발생 장치에 에어로졸 생산을 제어하는 방법이 제공되며, 상기 장치는:

적어도 하나의 히팅 소자; 및

히팅 소자에 전력을 공급하는 전원 공급 장치를 포함하고, 다음의 단계를 포함한다:

히팅 소자의 온도를 결정하는 단계; 및

히팅 소자의 온도를 원하는 온도 범위 내에 유지하기 위하여 히팅 소자에 전력을 조절하는 단계를 포함하며, 여기서 원하는 온도 범위는 장치를 통과하거나 또는 지나가는 기체의 측정된 유속을 토대로 역학적으로 계산된다.

바람직하게는, 장치는 사용자 흡입에 의하여 공기 흐름이 발생되도록 구성된다. 장치는 또한 전기적으로 가열되는 흡연 장치 일 수 있다.

에어로졸은 고체 입자의 부유물 또는 공기 같은 기체 형태의 액체 방울이다. 기질(substrate)을 기화시키는 히팅 소자를 사용하여 에어로졸이 생산될 때, 에어로졸의 생산 속도와 생산된 에어로졸의 특성은 히팅 소자의 온도에 따라 달라진다. 히팅 소자의 온도는 히팅 소자에 공급 되는 전력뿐만 아니라 환경 요소에 의해 결정된다. 특히 히팅 소자를 지나가는 기체의 유속은 히팅 소자에 상당한 냉각 효과를 갖는다.

유속에 변화가 있는 시스템의 한 예로 사용자 흡입에 의해 유속이 발생되는 시스템이 있다. 장치를 통과하는 유속에서의 변화는 사용자에 의한 단 한 번의 흡입 과정 동안 또는 한 번의 흡입에서 다음 흡입 까지 동안에도 발생 할 수 있다, 다른 사용자는 다른 흡입 행동을 가질 수 있고, 단일한 사용자도 때에 따라 다른 흡입 행동을 할 수 있다. 흡입 행동의 차이는 단 한 번의 흡입 동안에도 일어 날 수 있지만, 또한 흡입할 때마다 발생할 수도 있다. 그래서 다른 사용자와 다른 흡입 행동을 보정하는 제어 방법을 구비하는 것은 바람직하다.

히팅 소자의 원하는 온도 범위는 단일한 원하는 온도로 구성할 수 있다. 선택적으로, 히팅 소자의 온도 범위는, 예를 들어, 섭씨 10도 간격을 가질 수 있다. 수용 가능한 온도 범위는 원하는 특성을 가진 에어로졸이 형성되도록 허용하는 그런 온도이다. 온도가 너무 높으면 에어로졸에 바람직하지 않은 화학 물질이 형성 될 수 있고, 온도가 너무 낮으면 기질( substrate)이 충분히 기화하지 못할 수도 있고 에어로졸 내의 방울의 크기가 너무 클 수도 있다.

원하는 온도 범위는 에어로졸을 형성하는 기질(substrate)의 구성에 달려있다. 다른 기질(substrate)은 기화의 다른 엔탈피(enthalpy)를 가질 것이고, 다른 온도에서 화학적 분해를 겪을 것이다. 따라서, 방법은 에어로졸-형성 기질의 특징 또는 고유성을 결정하고 그 특징 또는 고유성을 토대로 원하는 온도를 계산하거나 또는 결정하는 단계를 더 포함 할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸-형성 기질의 특징을 결정하는 단계에 에어로졸-형성 기질의 하우징 내에 또는 위에 형성된 에어로졸-형성 기질의 고유성의 표시를 읽는 단계를 포함할 수 있다. 일단 기질의 고유성이 결정되면, 에어로졸-형성 기질의 특별한 고유성에 대한 온도 범위의 데이터베이스로부터 원하는 온도 범위를 선택할 수 있다, 에어로졸-형성 기질의 고유성 표시는 예를 들어, 바코드 또는 다른 외형상 표시 일 수 있다; 형태, 또는 크기 같은 기질 하우징의 특징; 또는 기질 하우징과 괸련된 특유의 저항이나 또는 전기적 반응일 수 있다.

전기적으로 동작하는 흡연 시스템에 있어서, 예를 들어, 길게 그러나 천천히 흡입하는 사용자에게는 낮은 히팅 소자 온도를 가져, 낮은 속도로 에어로졸을 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 종래의 가연성 담배의 단부에 불을 붙이는 행동을 어느 정도까지 모방한다. 그러나, 히팅 소자의 온도는 바람직한 에어로졸의 특성을 가진 에어로졸이 형성되는 것을 보장하기 위하여 낮은 문턱 레벨 위에서 유지된다. 장치를 통과하거나 지나가는 기체의 유속을 토대로 한 히터 온도의 이러한 조절은 특정 기질 구성(specific substrate composition)을 위해 저장된 온도 범위와 함께 사용될 수 있다.

바람직하게는, 전력을 조절하는 단계는 히팅 소자가 원하는 온도 내의 특정 온도에 도달한 후에 수행된다. 예를 들어, 조절 단계는 히팅 소자의 온도가 미리 설정된 온도 범위의 중간 지점(mid-point)에 도달한 후에만 시작할 수 있다.

선택적으로, 또는 추가적으로, 전력을 조절하는 단계는 장치를 통과하는 기체의 흐름이 미리 설정된 문턱 유속을 초과함을 검출한데 이어 특정 시간이 경과 한 후에만 수행될 수 있다. 이용 가능한 전원 공급을 고려하면, 히팅 소자는 가능한 한 빨리 가열하는 것이 바람직하다. 이렇게 하여 원하는 특성을 가진 에어로졸이 가능한 한 빨리 생산된다. 그래서 사용자의 흡입 시작을 검출한데 이어 특정 시간 동안 최대의 전력이 전달된다.

방법은 바람직하게 또한 히팅 소자의 온도를 유지하기 위해 전력을 조절하는 단게에 이어 히팅 소자에 전력을 단절하거나 줄이는 단계를 포함한다. 이것은 히팅 소자의 동작 후 미리 설정된 시간, 검출된 유속, 또는 유속과 관련된 계산된 파라미터를 토대로 행해 질 수 있다.

전력을 조절하는 단계는 주파수 또는 펄스(pulsed) 전력 신호의 펄스 폭 변조를 조절하는 것을 포함한다. 전력이 펄스 신호로 히팅 소자에 공급되는 경우에, 펄스의 주파수 또는 펄스의 듀티 사이클 (duty cycle)을 조절하는 것은 히팅 소자의 온도를 원하는 범위로 유지시키는 효과적인 방법이다.

히팅 소자의 온도를 결정하는 단계는 히팅 소자의 전기적 저항을 결정하는 것을 포함 할 수 있다. 이것은 편리하고 정확한 온도 표시를 제공한다. 선택적으로, 별도의 온도 센서를 사용할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면 전기적으로 동작되는 에어로졸 발생 장치가 제공되며, 그 장치는: 기질로부터 에어로졸을 형성하기 위한 적어도 하나의 히팅 소자; 히팅 소자에 전력을 제공하기 위한 전원 공급 장치; 및 전원 공급 장치로부터 적어도 하나의 에어로졸 발생 요소에 전력의 공급을 제어하기 위한 전기 회로를 포함하며, 여기서 전기회로는:

히팅 소자의 온도를 결정하고, 히팅 소자의 온도를 원하는 온도 범위 내에 유지시키기 위해 히팅 소자에 전력을 조절하도록 배열되며, 여기서 원하는 온도 범위는 장치를 통과하거나 지나가는 기체의 측정된 유속을 토대로 역학적으로 계산된다.

바람직하게는, 상기 장치는 사용자 흡입에 의해 공기흐름이 발생됨을 허용하도록 구성된다.

원하는 온도 범위는 단일한 원하는 온도로 구성할 수 있다.

상기 장치는 에어로졸 형성 기질을 수용하도록 구성될 수 있다.

원하는 온도 범위는 에어로졸-형성 기질의 구성에 달려있다. 다른 기질은 다른 기화 온도를 가질 것이고 다른 온도에서 화학적 분열을 겪을 것이다. 따라서, 장치는 에어로졸 형성 기질의 특징 또는 고유성을 결정하고 특징 또는 고유성을 토대로 원하는 온도 범위를 계산하고 또는 결정하는 수단을 더 포함 할 수 있다. 예를 들어, 장치는 에어로졸-형성 기질의 하우징 내 또는 위에 형성된 에어로졸-형성 기질의 고유성(identity) 표시를 읽기 위한 수단을 더 포함할 수 있고, 원하는 온도는 에어로졸-형성 기질의 고유성을 토대로 온도 범위의 데이터베이스로부터 선택할 수 있다. 에어로졸-형성 기질의 고유성 표시는 ,예를 들면, 바코드 또는 형태 또는 크기 같은 기질 하우징의 특징인 다른 외형상의 표시, 또는 기질 하우징과 관련된 특유의 저항 또는 전기적 반응일 수 있다.

전기 회로는 히팅 소자의 전기 저항의 결정을 토대로 히팅 소자의 온도를 결정하도록 구성할 수 있다, 선택적으로, 장치는 별도의 온도 센서를 포함 할 수 있다.

바람직하게는 , 전기회로는 본 발명의 다른 측면의 방법 단계를 수행하도록 배열된다. 본 발명의 다른 측면의 방법 단계를 수행하기 위하여, 전기 회로는 배선에 의해 접속(hardwired)될 수 있다. 그러나, 더 바람직하게는, 전기회로는 본 발명이 다른 측면의 방법 단계를 수행하기 위해 프로그래밍 (programmable)할 수 있다.

히터는 단일 히팅 소자로 구성된다. 선택적으로, 하나의 히팅 소자를 포함하는 전기 히터일 수 있다. 선택적으로, 전기히터는 하나 이상의 히팅 소자, 예를 들어, 두 개, 세 개, 네 개, 다섯 개, 여섯 개 이상의 히팅 소자를 포함 할 수 있다. 선택적으로, 전기 히터는 기질을 가열하기 위해 적어도 하나의 히팅 소자를 포함할 수 있다. 히팅 소자 또는 히팅 소자들은 에어로졸-형성 기질을 가장 효과적으로 가열하도록 배열할 수 있다.

적어도 하나의 전기 히팅 소자는 바람직하게는 전기적으로 저항물질을 포함한다. 적당한 전기적 저항 물질은 다음 물질을 포함하나 다음 물질에 한정되지는 않는다: 도프된 세라믹(doped ceramic) 같은 반도체, 전기적으로 “전도성의” 세라믹 (예를 들어, 몰리브덴 디실리사이드 같은), 탄소, 그라파이트, 금속, 금속 합금 및 세라믹 물질과 금속 물질로 만들어진 합성 물질 등. 그러한 합성 물질에는 도프된(doped) 또는 도프되지 않은(undoped) 세라믹이 포함될 수 있다. 도프된 적합한 세라믹 물질의 예에는 도프된 실리콘 카바이드가 포함된다. 적당한 금속의 예로는 티타늄, 지르코니움, 탄탈룸 및 플래티늄 그룹의 금속이 포함된다. 적합한 금속 합금의 예로는 스테인레스 스틸, 콘스탄탄, 니켈-, 코발트-, 크로미움-, 알루미늄-, 티타늄-, 자르코늄-, 허프니움-, 니오비움-,몰리브덴-, 탄탈룸-, 텅스텐-, 주석-, 갈리움-, 마그네슘- 및 철-함유 합금 및 니켈, 철, 코발트, 스테인레스 스틸, 타임탈, 철-알루미늄 토대의 합금 및 철- 마그네슘- 알루미늄 토대의 합금을 토대로 한 슈퍼-합금이 포함된다. 타임탈은 콜로라도 주 덴버 시 브로드웨이 1999 번지 4300호에 소재한 티타늄 금속 회사(Titanum Metals Corporation)의 등록된 트레이더 마크이다. 합성 물질에 있어서, 전기적 저항 물질은 선택적으로 절연 물질에 끼워져(embeded)있거나, 캡슐로 싸이거나 코팅될 수 있고 또는 에너지 이동의 동력학에 따라 그 반대도 가능할 수 있다. 히팅 소자는 두 층(layer)의 불활성 물질 사이에 절연된 금속성의 에칭된 호일을 포함 할 수 있다. 그런 경우에 불활성 물질은 캡톤, 올-폴리아미드, 또는 미카호일을 포함할 수 있다. 캡톤은 미국 델라웨어 주 윌밍턴 시 마켓 스트리트 1007번지 소재 E.I du Pont Nemours and Company의 등록된 트레이드 마크이다.

선택적으로, 적어도 하나의 전기 히팅 소자는 적외선 히팅 소자, 광 소스(photonic source) 또는 전기유도 히팅 소자를 포함할 수 있다.

적어도 하나의 전기 히팅 소자는 임의의 적당한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 전기 히팅 소자는 히팅 블레이드(heating blade)의 형태를 취할 수 있다. 선택적으로 적어도 하나의 히팅 소자는 다른 전자-전도성(electro-conductive)이 있는 부분, 또는 전기적 저항성이 있는 금속성의 튜브를 가지는 상자(casing) 또는 기판(substrate)의 형태를 취할 수 있다. 에어로졸-형성 기질(substrate)이 용기 내에 제공된 액체라면, 용기는 일회용(disposable) 히팅 소자를 통합할 수 있다. 선택적으로, 에어로졸-형성 기질의 중심을 관통하는 하나 또는 하나 이상의 히팅 바늘 또는 막대(rod) 또한 적합할 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 히팅 소자는 디스크(종단) 히팅 소자 또는 디스크 히팅 소자와 히팅 바늘 또는 막대 의 결합형이 될 수도 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 전기 히팅 소자는 에어로졸-형성 기질을 둘러싸거나 부분적으로 둘러싸기 위해 배열된 유연성 있는 소재의 씨트(sheet)를 포함할 수 있다. 다른 대안은 히팅 와이어 또는 필라멘트, 예를 들어, Ni-Cr, 플래티늄, 텅스텐, 또는 합금 와이어, 또는 히팅 플레이트를 포함한다. 선택적으로, 히팅 소자는 단단한 캐리어 소재 내에 또는 상에 위치시킨다.

적어도 하나의 히팅 소자는 열을 흡수하고 저장할 수 있는 물질을 포함하고, 후에 시간이 지나면 열을 에어로졸-형성 기질로 방출할 수 있는 히트 싱크(sink) 또는 열저장소(heat reservoir)를 포함할 수 있다. 히트 싱크는 적당한 금속이나 또는 세라믹 물질 같은 임의의 적합한 재료로 형성할 수 있다. 바람직하게는, 재료는 높은 열용량(상당한 열저장 물질)을 가지거나 또는 열을 흡수하여 뒤에 고온 상 변화(high temperature phase change) 같은 역 프로세스(reversible process)를 통하여 열을 방출할 수 있는 물질이다. 적합한 상당한 열저장 물질에는 실리카 젤, 알루미늄, 카본, 또는 납 및 정이 같은 셀룰로스 물질이 포함된다. 가역성의 상 변화를 통해 열을 방출하는 다른 적합한 물질에는 파라핀, 소듐 아세테이트, 나프탈렌, 왁스, 폴리에틸렌 산화물, 금속, 금속 소금(metal salt), 공융 소금 또는 합금의 혼합물이 포함된다.

히트 싱크 또는 열 저장소는 직접 에어로졸-형성 기질과 접촉하고, 저장된 열을 직접 기질로 이동시킬 수 있게 배치할 수 있다. 선택적으로, 히트 싱크 또는 열 저장소에 저장된 열은 금속성 튜브 같은 열 전도체에 의해 에어로졸-형성 기질로 이동할 수 있다.

적어도 하나의 히팅 소자는 전도에 의해 에어로졸-형성 기질을 가열할 수 있다. 히팅 소자는 기질과 또는 기질이 위치하고 있는 캐리어와 적어도 부분적으로 접촉할 수 있다. 선택적으로, 히팅 소자의 열은 열 전도 요소에 의해 기질로 전도될 수 있다.

선택적으로, 적어도 하나의 히팅 소자는 사용 중에 전기적으로 가열된 에어로졸-발생 장치를 통하여 빨려들어오는 주변 공기로 열을 이동시켜, 역으로 대류에 의해 에어로졸-형성 기질을 가열한다. 주변의 공기는 에어로졸-형성 기질을 지나가기 전에 가열 될 수 있다. 선택적으로, 에어로졸-형성 기질이 액체 상태인 경우, 주변 공기는 먼저 기질을 통해 빨려들어오고 그리고나서 가열될 수 있다.

에어로졸-형성 기질은 고체 에어로졸-형성 기질일 수 있다. 에어로졸-형성 기질은 바람직하게는 가열 즉시 기질로부터 방출되는 휘발성 담배향 합성 물질이 들어있는담 배-함유 물질을 포함한다. 에어로졸-형성 기질은 비-담배(non-tobaco) 물질을 포함할 수 있다. 어에로졸-형성 기질은 담배-함유 물질과 비-담배 함유 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸-형성 기질은 에어로졸 형성기(aerosol former)를 더 포함한다. 적합한 에어로졸 형성기의 예로 글리세린과 프로필렌 글리콜이 있다.

선택적으로, 에어로졸-형성 기질은 액체 에어로졸-형성 기질일 수 있다. 하나의 실시 예에서, 전기적으로 가열되는 에어로졸 발생 장치는 액체 저장 부분을 더 포함한다. 바람직하게는, 액체 에어로졸-형성 기질은 액체 저장 부분에 저장된다. 하나의 실시 예에서, 전기적으로 가열되는 액체 에어로졸-형성 기질은 액체 저장 부분과 소통하는 모세관 심지(capillary wick)를 더 포함한다. 모세관 심지는 담고 있는 액체를 액체 저장 부분 없이 제공할 수 있다. 그러한 실시 예에서는, 모세관 심지는 액체에 미리 적셔둘 수 있다.

바람직하게는, 모세관 심지는 액체 저장 부분에서 액체와 접촉하도록 배열된다. 그런 경우에는, 사용 중에, 액체는 액체 저장 부분의 모세관 심지에서 모세관 현상에 의해 적어도 하나의 전기 히팅 소자를 향해 이동한다. 한 실시 예에서, 모세관 심지는 제 1 단부와 제 2 단부를 가지며, 제 1 단부는 액체와 접촉을 위해 액체 저장 부분으로 확장되고, 적어도 하나의 전기 히팅 소자는 제 2 단부에 액체를 가열하기 위하여 배열된다. 히팅 소자가 작동하면, 모세관 심지의 제 2 단부에서 히팅 소자에 의해 액체는 기화하여 과포화된 증기를 형성한다. 과포화된 증기는 혼합되어 기류(airflow)로 운반된다. 유동(flow) 동안, 증기는 응축되어 에어로졸을 형성하고 에어로졸은 사용자의 입 쪽으로 운반된다. 모세관 심지를 겸비한 히팅 소자는 배열이 액체의 높은 표면적을 히팅 소자에 제공하기 때문에 빠른 반응을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 히팅 소자의 제어는 그러므로 모세관 심지의 배열 구조에 달려있다.

액체 기질은 임의의 적합한 흡수성 플러그 또는 물체, 예를 들어, 폼드 메탈(foamed metal), 풀래스틱 물질, 폴리프로필렌, 테릴렌, 나일론 섬유 또는 세라믹으로 만들 수 있는 다공성의 캐리어 물질에 흡수될 수 있다. 액체 기질은 전기적으로 가열되는 에어로졸 발생 장치에 사용하기에 앞서 다공성 캐리어 물질속에 담아둘 수 있거나 또는 선택적으로 액체 기질 물질은 사용 중에 또는 사용 직전에 다공성 캐리어 물질에 방출할 수 있다. 예를 들어, 액체 기질은 캡슐로 제공할 수 있다. 캡슐의 껍질은 바람직하게는 가열되자마자 녹아서 다공성 캐리어 물질 속으로 액체 기질을 방출한다. 캡슐은 선택적으로 액체와 함께 고체를 포함할 수도 있다.

에어로졸-형성 기질이 액체 기질인 경우에는, 액체는 물리적 특성을 가진다. 이런 것들에는 ,예를 들어, 그것들을 에어로졸 발생 장치에 사용하기에 적합하게 하는 끓는 점, 증기 압력 및 표면 장력 같은 특징들이 포함된다. 적어도 하나의 전기 히팅 소자의 제어는 액체 기질의 물리적 특성에 의존한다. 액체는 발람직하게는 가열 즉시 액체에서 방출되는 휘발성 담배 향 화합물을 포함하는 담배-함유 물질을 포함한다. 선택적으로 또는 부가적으로, 액체는 비-담배 물질을 포함할 수도 있다. 액체는 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 및 천연 향 또는 인공 향을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 액체는 에어로졸 형성기를 더 포함한다. 적합한 에어로졸 형성기는 글리셀린과 프로필렌 그리콜이다.

액체 저장 부분을 제공하는 잇점은 높은 위생 수준이 유지된다는 점이다. 액체와 전기 히팅 소자 사이에 확장되는 모세관 심지를 사용하면, 장치의 구조가 상대적으로 간단해진다. 액체는 모세관 심지를 통하여 모세관 현상에 의해 액체가 운반되도록 허용하는 점성 및 표면 장력을 포함하는 물리적 특성을 갖는다. 액체 저장 부분은 바람직하게는 용기이다. 액체 저장 부분은 리필할 수 없다. 따라서, 액체 저장 부분 속의 액체가 다 사용되면, 에어로졸 발생 장치는 교체한다. 선택적으로, 액체 저장 부분은 리필할 수 있다. 그런 경우에는, 에어로졸 발생 장치는 액체 저장 부분을 일정 횟수 리필한 후에 교체할 수 있다. 바람직하게는, 액체 저장 부분은 미리 설정된 흡입횟수(pre-determined number of puffing) 동안 액체를 지니고 있도록 배열된다.

모세관 심지는 섬유 또는 스펀지 구조를 갖는다. 모세관 심지는 바람직하게는 한 다발의 모세관을 포함한다. 예를 들어, 모세관 심지는 복수의 섬유 또는 실 또는 다른 보어 튜브(bore tube)를 포함할 수 있다. 섬유 또는 실은 일반적으로 에어로졸 발생 장치의 세로 방향으로 정렬할 수 있다. 선택적으로, 모세관 심지는 막대 형상으로 형성된 스펀지 또는 거품 같은 물질로 구성할 수 있다. 막대 형상은 에어로졸 발생 장치의 세로 방향을 따라 확장될 수 있다. 심지의 구조는 복수의 작은 구멍들(bores) 또는 튜브를 형성하며, 그것들을 통해 액체는 모세관 현상에 의해 전기 히팅 소자로 운반될 수 있다. 모세관 심지는 임의의 적합한 물질 또는 물질들의 결합으로 구성한다. 적합한 물질의 예로는 세라믹- 또는 섬유 또는 소결(sintered)된 파우더 형태의 그라파이트 기반의 물질이 있다. 모세관 심지는 밀도, 점성, 표면 장력 및 증기 압 같은 다른 액체의 물리적 속성과 함께 사용될 수 있도록 임의의 적합한 모세관과 구멍이 있다. 액체의 특성과 결합된, 심지의 모세관 특성은 심지가 항상 히팅 영역에서 젖어있음을 보장해준다는 것이다.

에어로졸 형성 기질은 선택적으로 임의의 다른 종류의 기질, 예를 들면, 기체 기질 또는 다양한 유형의 기질의 결합일 수 있다. 동작 동안, 기질은 전기적으로 가열되는 에어로졸 발생 장치 내에 완전히 포함될 수 있다. 그런 경우에, 사용자는 전기적으로 가열되는 에어로졸 발생 장치의 마우스피스로 흡입(puff)할 수 있다. 선택적으로, 동작 동안, 기질은 부분적으로 전기적으로 가열되는 에어로졸 발생 장치 내에 포함될 수 있다. 그런 경우에, 기질은 분리된 용품의 일부를 형성할 수 있고 사용자는 분리된 용품으로 직접 흡입할 수 있다.

장치는 장치를 통과하는 기체의 유속을 검출하기 위한 유량 센서(flow sensor)를 포함한다. 센서는 기류(airflow), 즉 사용자의 흡입을 나타내는 기류(airflow)를 검출할 수 있는 임의의 센서일 수 있다. 선택적으로 센서는 임의의 기계 장치, 광 장치, 광-기계 장치, 센서와 어쿠스틱 센서를 토대로 한 마이크로 전자 기계 장치(MEMS) 중 어느 것이어도 좋다. 센서는 열 전도성의 유량 센서, 압력 센서, 풍속계일 수 있고, 기류를 검출할 수 있을 뿐만 아니라 그 기류를 측정할 수 있어야 한다. 그래서, 센서는 아나로그 전기 신호 또는 공기 유량(air flow)의 폭을 나타내는 디지털 정보를 전달할 수 있어야한다.

전기적으로 가열되는 에어로졸 발생 장치는 과포화된 증기로부터 에어로졸이 형성되고 사용자의 입으로 에어로졸이 운반되는 에어로졸-형성 체임버를 포함 할 수 있다. 공기 주입구, 공기 배출구 및 체임버는 바람직하게는 에어로졸-형성 체임버를 경유하여 공기 주입구로부터 공기 배출구까지 기류를 정의하여, 에어로졸을 공기 배출구 까지 및 사용자 입속으로 전달하도록 배열된다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 하우징을 포함한다. 바람직하게는, 하우징은 가느다랗고 길다. 응축(comdensation)이 형성되기에 유리한 표면적을 포함하는 하우징의 구조는 에어로졸 특성에 영향을 미칠 것이고 장치로부터의 액체 누출 여부에 영향을 미칠 것이다. 하우징은 껍질(shell)과 마우스피스를 구비한다. 그런 경우에 모든 구성요소는 껍질과 마우스피스에 포함될 것이다. 하우징은 임의의 적합한 재료나 재료의 결합으로 구성할 수 있다. 적합한 재료의 예에는 금속, 합금, 플라스틱 또는 그러한 재료들을 하나 이상 포함하는 복합 재료들 또는 음식이나 또는, 예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에티렌 같은 제약에 적합한 가열 가소물이 포함된다. 바람직하게는, 재료는 가볍고 잘 깨지지 않는다. 하우징의 재료는 하우징 상에서 형성되는 응축의 양에 영향을 미칠 수 있고, 차례로 장치로부터의 액체 누출에 영향을 미칠 수 있다.

바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 휴대할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 흡연 장치일 수 있고 종래의 시거나 담배에 비길만한 사이즈를 가질 수 있다. 흡연 장치는 총 길이가 대략 30mm와 대략 150mm 사이일 수 있다. 흡연 장치는 대략 5mm와 대략 30mm 사이의 외부 직경을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 상기 방법과 전기적으로 가열되는 에어로졸 발생 장치는 히팅 소자의 온도가 제어된다는 잇점을 제공하며, 그리하여 추가적인 임의의 사용자 또는 장치 작동없이, 사용자에게 일관된 바람직한 경험을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전기적으로 동작되는 에어로졸 발생 시스템을 위한 전기 회로가 제공되며, 전기회로는 본 발명의 다른 측면의 방법을 수행하도록 배열된다.

바람직하게는, 전기 회로는 본 발명의 다른 측면의 방법을 수행하도록 프로그래밍할 수 있다. 선택적으로, 전기 회로는 본 발명의 다른 측면의 방법을 수행하도록 배선에 의해 접속(hardwired)될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전기적으로 동작되는 에어로졸 발생 시스템을 프로그래밍할 수 있는 전기 회로로 운영할 때, 프로그램밍할 수 있는 회로가 본 발명의 다른 측면의 방법을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 앞의 측면(previous aspect)에 따른 컴퓨터프로그램에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체가 제공된다. 본 발명의 한 측면과 관련하여 기술된 특징은 본 발명의 또 다른 측면에 적용할 수 있다.

도 1은 전기적으로 가열되는 에어로졸 발생 시스템의 한 예를 보여준다. 도 1에서, 시스템은 액체 저장 부분을 구비한 흡연 시스템이다. 도 1의 흡연 시스템(100)은 마우스피스 단부(103)와 본체 단부(105)를 구비한 하우징(101)을 포함한다. 본체 단부에는 베터리(107)의 형태로 전력 공급(electric power supply), 하드웨어(109)의 형태로 전기 회로 및 흡입(puff) 검출 시스템(111)이 제공된다. 마우스피스 단부에 액체(115), 모세관 심지 (117) 및 적어도 하나의 히팅 소자로 구성되는 히터(119)를 포함하는 카드리지(113)의 형태로 액체 저장 부분이 제공된다. 히팅 소자는 도 2에 오로지 도식적으로만 나타냈음을 유의하라. 모세관 심지(117)는 히팅 소자(119)에 둘러싸여 있다. 히팅 소자는 결합(121)을 통해 전기 회로에 연결된다. 하우징(101)은 또한 마우스피스 단부와 에어로졸-형성 체임버(127)에 공기 주입구(123) 및 공기 배출구(125)를 포함한다.

사용 중에, 동작은 다음과 같다. 액체(115)는 카드리지 안으로 확장하는 심지(117)의 단부로부터 히팅 소자(119)에 둘러싸인 심지(117)의 다른 단부까지 카드리지로부터 모세관 현상에 의해 이동하거나 전달된다. 사용자가 공기 배출구(125)에서 장치로 빨아들일 때, 주변 공기는 공기 주입구(123)을 통하여 빨려들어간다. 도 1에 나타낸 배열에서 흡입 시스템(111)은 흡입(puff)을 감지하고 히팅 소자(119)를 동작시킨다. 배터리(107)는 히팅 소자에 둘러싸인 심지(117)의 단부를 가열하기 위해 히팅 소자(119)에 에너지를 공급한다. 심지(117)의 단부는 히팅 소자(119)에 의해 기화되어 과포화된 증기를 만든다. 동시에 기화된 증기는 모세관 현상에 의해 심지(117)를 따라 움직이는 액체로 교체된다. ( 이것은 때때로 “펌핑 동작“으로 일컬어진다.) 생성된 과포화된 증기는 공기 배출구(123)의 기류에 혼합되어 운반된다. 에어로졸-형성 체임버(127)에서, 증기는 응축하여 흡입할 수 있는 에어로졸을 형성하고, 배출구(125) 쪽으로 그리고 사용자의 입속으로 운반된다.

모세관 심지는 다양한 다공성의 또는 모세관 재료로 만들 수 있고, 바람직하게는 알려진, 미리-정의된 모세관을 가지고 있다. 예에는 섬유의 형태 또는 소결된 파우더 형태의 세라믹- 또는 그라파이트- 기반의 재료들이 포함된다. 다른 구멍의 심지는 밀도, 점성, 표면 장력 및 증기 압과 같은 다른 액체의 물리적 특성을 조절하기 위해 사용할 수 있다. 심지는 요구되는 액체의 양이 히팅 소자에 전달될 수 있도록 적합해야 한다. 심지와 히팅 소자는 요구되는 에어로졸이 사용자에게 전달될 수 있도록 적합해야한다.

도 1에 나타낸 구현에서, 하드웨어(109)와 흡연 검출 시스템(111)는 바람직하게는 프로그래밍할 수 있다. 하드웨어(109)와 흡연 검출 시스템(111)은 장치 작동 관리에 사용할 수 있다. 이것은 에어로졸의 입자 크기 콘트롤을 도울 수 있다.

도 1은 본 발명과 함께 사용될 수 있는 전기적으로 가열되는 에어로졸 발생 시스템의 한 예를 보여준다. 그러나 많은 다른 예들도 본 발명과 함께 사용할 수 있다. 전기적으로 가열되는 에어로졸 발생 시스템은 간단히 적어도 하나의 전기 히팅 소자에 의해 가열될 수 있고, 전기회로의 제어 하의 전력 공급에 의해 동작할 수 있는 에어로졸 형성 기질을 포함하거나 수용할 필요가 있다. 예를 들면, 시스템은 흡연 시스템일 필요는 없다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기질은 애체 기질이라기보다 고체 기질일 수 있다. 선택적으로 에어로졸 형성 기질은 가체 기질과 같은 또 다른 형태의 기질일 수 있다. 히팅 소자는 임의의 적당한 형태를 취할 수 있다. 하우징의 전체적인 형상과 크기는 변경될 수 있고 하우징은 분리할 수 있는 껍질 및 마우스피스로 구성할 수 있다. 물론 다른 변형도 가능하다.

이미 언급한 바와 같이, 바람직하게는 하드웨어(109)와 흡입 검출 시스템(111)을 포함하는 전기회로는 히팅 소자에 전력 공급을 제어하기 위햐여 프로그래밍할 수 있다. 이것은, 차례로, 생산되는 에어로졸의 양과 밀도에 영향을 미치는 온도 파일을 제어한다. “온도 프로파일” 이라는 용어는 도 2에서 나타낸 바와 같이 한 모금 흡입 하는 동안에 들어가는 시간에 대한 히팅 소자의 온도(또는 다른 유사한 측정, 예를 들어, 히팅 소자에 의해 발생되는 열)를 그래픽으로 나타냄을 말한다. 선택적으로 하드웨어(109)와 흡입 검출 시스템(111)은 히팅 소자에 전력공급을 제어하기 위하여 배선에 의해 접속(hardwired)될 것이다. 또, 이것은 발생되는 에어로졸의 양과 밀도에 영향을 미치는 온도 프로파일을 제어한다.

도 2의 라인(200)은 사용자가 흡입하는 동안의 시스템을 통과하는 공기의 유속에 대한 도면이다. 흡입은 대략 2초 지속되고 유속은 대략 1 초에서, 제로에서, 다시 제로로 떨어지기 전에, 최대 까지 도달한다. 이것이 전형적인 흡입 프로파일이지만 흡입 동안에 최대 유속과 유속의 전개(evolution)에는 흡입 할 때마다, 사용자 마다 큰 변동이 있을 수 있음은 분명하다.

도 2에서 라인(210)은 사용자 흡입 동안 히팅 소자의 온도이다. 온도 프로파일(210)은 세 단계로 나누어진다; 최대 전력이 빠르게 온도를 올리기 위하여 히팅 소자에 적용되는 동안의 초기 단계(215); 히팅 소자의 온도가 일정하게 유지되는(또는 적어도 수용 가능한 온도 대(band) 내에서) 동안의 조절된 단계(215); 전력이 히터에 대하여 단절되거나 감소되는 동안의 마지막 흡입 단계(220).

도 3은 도 2에 나타낸 사용자 흡입 동안 히팅 소자에 적용된 전력을 도시한다. 전력은 펄스 신호(300, pulsed signal))의 형태로 히팅 소자에 공급된다. 히탕 소자의 온도를 조절하기 위하여, 펄스 신호는 변조된다. 도 3 나타낸 바와 같이, 히팅 소자에 적용된 평균 전력은 히팅 소자의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 고정된 듀티 사이클에서(duty cycle) 전기 신호(power signal)의 주파수 변조(또는 “PFM”-펄스 주파수 변조)에 의해 변경할 수 있다.

적용되는 전력(power)을 바꾸는 다른 방법은 PWM(펄 스 폭 변조)이며, 그것은 일정한 주파수에서 듀티 사이클을 변경하여 구성한다. 듀티 사이클이란 파워가 꺼진 시간 대 파워가 켜진 시간의 비율이다. 다시 말해서, 전압 펄스 상의 시간에 대한 전압 펄스의 폭의 비율이다. 5%의 낮은 듀티 사이클은 95%의 듀티 사이클 보다 훨씬 적은 전력을 제공할 것이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 초기 단계(215) 동안 파워 펄스(300)는 원하는 온도에 빨리 도달하기 위하여 높은 주파수에서 전달된다. 원하는 온도에 도달하면 조절되는 단계(220)가 시작된다. 바로 조절 단계가 시작될 때 작은 국부적 최고점이 있다. 이것은 온도를 조절하기 위해 사용되는 PID 제어 계획에 기인한다. 원하는 온도에 도달했음을 감지하는 것과 파워 신호의 변조 사이에 작은 지연이 있고, 그것이 국부적 최고점을 낳는다.

원하는 온도는 히팅 소자를 지나가는 기체의 유속에 따라 역학적으로 계산된다. 낮은 유속에는 낮은 온도를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 원하는 온도는 히팅 소자의 동작 후 고정된 시간(fixed time)에 측정된 유속을 토대로 설정할 수 있고, 전의 히팅 사이클 동안 계산된 평균 유속을 토대로 할 수도 있고 또는 히팅 소자의 동작 후 고정된 기간(fixed period) 동안 축적된 유속을 기반으로 할 수도 있다.

조절된 국면(220)에서 파워 펄스는 원하는 온도를 유지하기에 충분할 만큼만 자주 히팅 소자에 전달된다. 이것은 초기 단계 동안에는 저 주파수에서 펄스가 전달됨을 의미한다. 그러나, 공기 유속이 최고점을 향해 계속 올라갈수록, 공기의 냉각 효과 또한 증가한다. 이것은, 유속이 떨어질 때 다시 떨어지기 전에, 최고 유속에 도달할 때 까지 파워 펄스의 주파수는 증가함을 의미한다.

흡입(puff) 단계(220)의 마지막에 전력은 완전히 단절된다. 발생된 모든 에어로졸은 흡입의 마지막 부분에 의해 시스템 밖으로 씻겨나감을 보장하기 위하여 흡입이 끝나기 전에 전력을 단절하는 결정을 한다.

에어로졸 생산이 떨어지듯이, 따라서 이 기간 동안 온도도 떨어진다. 흡입 단계의 마무리를 시작하면서, 전력을 단절하거나 또는 감소시키는 지점은 예를 들어, 동작에서부터의 단순한 시간, 지연된 유속, 또는 흡입 프로파일을 고려하는 보다 정교한 계산을 토대로 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 하나의 구현에 따라 설명된 온도 조절을 제공하기 위하여 사용된 제어회로를 도시한다. 상기 시스템은 두 부분을 구비한다: 액체 기질(115), 모세관 심지(117) 및 히터(119)를 포함하고 있는 소모성 카드리지(113); 및 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 배터리와 전기회로(109)를 포함하고 있는 장치 부분. 도 3에는 오직 전기 회로만이 도시되어 있다.

전력은 측정 저항(R1)과 트랜지터(T1, transit)를 통하여 배터리 연결(405)에서 히팅 소자(119)로 전달된다. PWM 파워 신호의 주파수 변조는 마이크로콘트롤러(420)에 의해 제어되고 아나로그 아웃풋(425)을 경유하여 단순한 스위치 역할을 하는 트랜지터(T1,transitor)에 전달된다.

조절은 마이크로콘트롤러(420)에 통합된 소프트웨어의 일부인 PID 레귤레이터를 토대로 한다. 히팅 소자의 온도(또는 온도의 표시)는 히팅 소자의 전기 저항을 측정함으로써 결정한다.

마이크로콘트롤러(420) 상의 아나로그 인풋(430)은 저항(R1)의 전압을 수집하여 히팅 소자에 흐르는 전류의 이미지를 제공하는데 사용된다. 배터리 전압 (V+) 및 (R1)의 전압은 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 히팅 소자의 저항 변화 및/또는 그것의 온도를 계산하는데 사용된다.

소모성 부품(consumable part)에서의 저항 (R3)은 기질 구성을 식별하기 위해 사용된다. 저항( R3 및 R2)은 단순한 전압 디바이더(divider)이며, 그로부터 트랜지터(T2)를 동작함으로써 아나로그 인풋(435)를 경유하여 마이크로콘트롤러(420)가 전압 레벨을 수집한다. 변환된 전압은 저항(R3)에 비례할 것이다. (R3)에 대한 저항값 및 해당 온도 범위 또는 히팅 소자에 대한 저항 범위에 대한 자동 조회표는 마이크로콘트롤러 내의 주소 메모리에 위치하고 있으며, PID 레귤레이터 및 히팅 소자를 동작시킬 온도 레벨을 설정하는데 사용된다.

도 5는 도 4에서 보여준 유형의 시스템에서 히팅 소자의 저항이 어떻게 측정될 수 있는지를 보여주는 개략적인 전기회로의 다이아그램이다. 도 5에서, 히터(501)는 전압(V2)를 제공하는 배터리(503)에 연결된다. 특정 온도에서 측정되는 히터 저항은 (Rheater)이다. 히터(501)와 직렬로, 도 4의 R1에 해당하는 알려진 저항(r)을 가진 추가적인 저항기(505, resistor)는 그라운드와 전압(V2) 사이의 중간의 전압 (V1)에 연결되어 삽입된다. 마이크로프로세서(507)가 히터(501)의 저항(Rheater)을 측정하도록 히터(501)를 통과하는 전류와 히터(501)의 전압 둘 다를 결정할 수 있다.

V=IR (1)

도 5에서 히터의 전압은 (V2-V1)이며 히터를 통과하는 전류는 (I)이다. 따라서,

(2)

저항(r)이 알려진 추가적인 저항기(505)는 다시 위의 (1)을 사용하여, 전류(I)를 결정하는데 사용된다. 저항기(505)를 통과하는 전류는 (I)이고 저항기(505)의 전압은 (V1)이다. 따라서:

(3)

그래서 (2)와 (3)을 결합하면:

(4)

따라서, 마이크로프로세서(507)은 (V2)를 측정할 수 있고, 에어로졸 발생 시스템이 사용되고 있고 (r)의 값을 알고 있을 때, (V1)은 특정 온도 (Rheater)에서 히터의 저항을 결정할 수 있다.

다음 식은 온도(T)에서 측정된 저항(rheater)에 온도(T)를 관련시키는데 사용된다.

(5)

(A)는 히팅 소자 재료의 열저항 계수이고 (R0)는 실온(TO)에서 히팅 소자의 저항이다.

이러한 구현의 잇점은 부피가 크고 비싼 온도 센서를 요하지 않는다는 것이다. 또한 저항값은 온도 대신에 PID 레귤레이터에 의해 바로 사용될 수 있다. 저항 값이 원하는 범위 내에 유지되면, 히팅 소자의 온도도 역시 그리 될 것이다. 따라서 히팅 소자의 실제 온도는 계산할 필요가 없다. 그러나, 필요한 온도 정보를 제공하기 위하여 별도의 온도 센서를 사용하여 그것을 마이크로콘트롤러에 연결하는 것은 가능하다.

비록 기술된 구현에 소모성 부품과 장치 부품이 포함될지라도, 본 발명은 에어로졸-발생 장치의 다른 구성에 적용할 수 있다. 히팅 소자의 온도 또는 저항이 직접 측정될 필요는 없음을 분명히 해야 한다. 예를 들어, 히팅 소자의 온도는 시스템을 통과하는 유속 같은 다른 측정 파라메터를 토대로 평가할 수 있고 또는 시스템 내의 한 지점에서 공기 온도를 측정하여 평가할 수 있다.

Claims

전기적으로 가열되는 흡연 장치에서 에어로졸 생산 제어의 방법에 있어서,
적어도 하나의 히팅 소자를 포함하는 히터; 및
히팅 소자에 전력을 공급하는 전원 공급 장치를 포함하되;
히팅 소자의 온도를 결정하는 단계; 및
히팅 소자의 온도를 소정의 온도 범위 내에 유지하기 위하여 히팅 소자에 전력을 조절하는 단계를 포함하며, 소정의(desired) 온도 범위는 장치를 통과하는 또는 통과한 기체의 측정된 유속을 바탕으로 역학적으로 계산되고,
상기 소정의 온도 범위는, 히팅 소자의 동작 후 고정된 시간(fixed time)에 측정된 유속, 또는 이전의 히팅 사이클 동안 계산된 평균 유속, 또는 히팅 소자의 동작 후 고정된 기간(fixed period) 동안 축적된 유속을 기초로 설정되는 것을 특징으로 하는, 전기적으로 가열되는 흡연 장치에서 에어로졸 생산을 제어하는 방법.
청구항 1에 있어서,
설정된 온도 범위는 장치에 수용되는 에어로졸-형성 기질의 구성에 따라 달라짐을 특징으로 하는 전기적으로 가열되는 흡연 장치에서 에어로졸 생산을 제어하는 방법.
청구항 1에 있어서,
오로지 히팅 소자가 소정의 온도 범위 내의 특정 온도에 도달했을 때에만 전력을 제어하는 단계가 수행됨을 특징으로 하는 전기적으로 가열되는 흡연 장치에서 에어로졸 생산을 제어하는 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
미리 설정된 문턱 유속을 초과하여 장치를 통과하는 기체의 흐름을 검출한 뒤 특정 시간이 경과한 후에만 전력을 조절하는 단계가 수행됨을 특징으로 하는 전기적으로 가열되는 흡연 장치에서 에어로졸 생산을 제어하는 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
조절 단계에 이어 유속과 관련된 계산된 파라메터를 토대로 히팅 소자에 전력을 단절하거나 또는 감소시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 전기적으로 가열되는 흡연 장치에서 에어로졸 생산을 제어하는 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
히팅 소자에 전력을 조절하는 단계는 펄스 파워 신호의 주파수 또는 펄스 폭을 조절함을 포함함을 특징으로 하는 전기적으로 가열되는 흡연 장치에서 에어로졸 생산을 제어하는 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
설정된 온도 범위는 단일 설정된 온도로 구성됨을 특징으로 하는 전기적으로 가열되는 흡연 장치에서 에어로졸 생산을 제어하는 방법.
전기적으로 가열되는 흡연 장치에 있어서,
기질로부터 에어로졸을 형성하기 위한 적어도 하나의 히팅 소자;
히팅 소자에 전원을 공급하기 위한 전원; 및
전원으로부터 적어도 하나의 에어로졸 발생 소자에 전원을 공급하기 위한 전기 회로를 포함하되,
상기 전기회로는 히팅 소자의 온도를 결정하고 소정의 온도범위 내에서 히팅 소자의 온도를 유지하기 위하여 히팅 소자에 전원을 조정하도록 배열되며, 소정의 온도 범위는 장치를 통과하는 또는 통과한 기체의 측정된 유속을 바탕으로 역학적으로 계산되고,
상기 소정의 온도 범위는, 히팅 소자의 동작 후 고정된 시간(fixed time)에 측정된 유속, 또는 이전의 히팅 사이클 동안 계산된 평균 유속, 또는 히팅 소자의 동작 후 고정된 기간(fixed period) 동안 축적된 유속을 기초로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기적으로 가열되는 흡연 장치.
청구항 8에 있어서,
에어로졸 발생 장치는 기질을 통과하는 기체 흐름을 허용하도록 구성되고, 기질을 통과하는 기체의 흐름을 검출하는 흐름 센서를 포함하며, 전기 회로는 흐름 센서의 출력을 바탕으로 히팅 소자에 전원 공급을 제어하도록 배치됨을 특징으로 하는 전기적으로 가열되는 흡연 장치.
삭제
전기적으로 가열되는 흡연 장치를 위한 전기 회로에 있어서,
흡연 장치는 기질로부터 에어로졸을 형성하기 위한 적어도 하나의 가열 요소 및 가열 요소에 전력을 공급하기 위한 전원을 포함하며, 전기 회로는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 방법에 따른 전기적으로 가열되는 흡연 장치에서 에어로졸 생산을 제어하는 방법을 수행하도록 배열됨을 특징으로 하는 전기적으로 가열되는 흡연 장치를 위한 전기 회로.
전기적으로 가열되는 흡연 장치에 대한 프로그램 가능한 전기 회로를 실행할 때, 흡연 장치는 기질로부터 에어로졸을 형성하기 위한 적어도 하나의 가열 요소 및 가열 요소에 전력을 공급하기 위한 전원을 포함하고, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 방법으로 수행되는 프로그램 가능한 전기 회로의 실행을 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독이 가능한 기록 매체.
삭제