KR102105548B1 - 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법 및 그 에어로졸 생성장치 - Google Patents

에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법 및 그 에어로졸 생성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 에어로졸 생성장치에 있어서, 에어로졸 생성기질을 가열하여 에어로졸을 생성시키는 히터; 제어신호를 기초로 하여 배터리에 의해 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하는 제어부; 상기 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 히터에 전력을 공급하는 스위치; 및 상기 스위칭 동작에 의한 신호를 수신하여 비교대상신호를 산출하는 비교신호산출부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 비교대상신호를 기준신호와 비교하여 산출되는 비교값이 기설정된 범위를 초과하면, 상기 스위치의 스위칭 동작을 중단시키는 컷오프신호(cut-off signal)를 생성하는, 피드백 제어기능을 갖는 에어로졸 생성장치를 개시한다.

Description

에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법 및 그 에어로졸 생성장치 {Method for executing feedback control of aerosol generating apparatus and method thereof}
본 발명은 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법 및 그 방법에 따른 에어로졸 생성장치에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로는, 에어로졸 생성장치에 필수적으로 포함되는 제어부가, 제어신호에 대한 응답신호를 수신하여 그 다음시점에 출력하는 제어신호를 생성하는 데에 이용함으로써, 에어로졸 생성장치의 동작에 있어서 전반적으로 안정성을 증대시킬 수 있는 방법 및 그 방법에 따른 에어로졸 생성장치를 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 생성장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
에어로졸 생성장치는 일반적으로 에어로졸 생성기질을 가열하여 에어로졸을 생성시키는 히터(heater)를 포함하고 있으며, 히터에 공급되는 전력을 제어하기 위해서 별도의 메인컨트롤러유닛(MCU: Main Controller Unit)을 두고 있다. 메인컨트롤러유닛은 내부적으로 미리 정의되어 있는 로직(logic)에 따라서 에어로졸 생성장치의 전반적인 동작을 제어하는 기능을 수행하지만, 메인컨트롤러유닛에 사전적으로 정의되어있는 로직은 에어로졸 생성장치의 동작이 완전하게 이루어질 때를 가정한 로직인 경향이 있어서, 에어로졸 생성장치를 구성하는 특정 부품의 결함이나 오동작이 복합적으로 발생할 때에는 메인컨트롤러유닛의 대처가 늦거나 불가능한 문제점이 있다.
예를 들어, 시중에 판매되고 있는 에어로졸 생성장치는 사용자가 온도조절기를 통해 히터의 온도를 낮게 조절하더라도 열선을 통해 공급되는 전류가 온도설정상태에 따라서 정확하게 흐르지 못하고 서서히 증가할 수도 있으며, 이를 사용자가 인지하지 못한 채 에어로졸 생성장치의 전원을 차단하지 않고 방치하는 경우, 열선에서 발산된 열에 의해 에어로졸 생성장치가 파손되거나 나아가 이를 원인으로 한 화재가 발생될 수 있다.
또한, 에어로졸 생성장치의 히터에는 히터의 온도를 감지하는 온도센서가 구비되며, 온도센서는 주기적으로 또는 비주기적으로 히터의 온도값을 메인컨트롤러유닛에 전달하여, 메인컨트롤러유닛이 히터가 가열되고 있는지 여부를 파악할 수 있도록 한다. 다만, 사용자가 에어로졸 생성장치의 히터가 가열되도록 가열스위치에 입력을 가했음에도 불구하고 히터의 온도가 상승되지 않으면, 메인컨트롤러유닛은 히터가 단선되어 히터의 온도가 상승되지 않는 것인지 히터의 온도가 상승되었음에도 불구하고 온도센서에 결함이 발생하여 상승된 온도가 감지되지 않는 것인지 원인을 파악하기 어려운 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0118985호 (2014.10.08 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 피드백 제어기능을 통해서 에어로졸 생성장치의 기능이상이 발생된 경우에 빠르게 대처할 수 있도록 하는 에어로졸 생성장치를 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 에어로졸 생성장치로서, 에어로졸 생성기질을 가열하여 에어로졸을 생성시키는 히터; 제어신호를 기초로 하여 배터리에 의해 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하는 제어부; 상기 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 히터에 전력을 공급하는 스위치; 및 상기 스위칭 동작에 의한 신호를 수신하여 비교대상신호를 산출하는 비교신호산출부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 비교대상신호를 기준신호와 비교하여 산출되는 비교값이 기설정된 범위를 초과하면, 상기 스위치의 스위칭 동작을 중단시키는 컷오프신호(cut-off signal)를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 방법은, 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법으로서, 히터의 공급되는 배터리의 전력을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호생성단계; 상기 생성된 제어신호가 스위칭 동작을 수행하는 스위치에 송신되는 제어신호송신단계; 상기 스위칭 동작에 따른 신호를 수신하여 비교대상신호를 산출하는 비교신호산출단계; 및상기 비교대상신호를 기준신호와 비교하여 산출되는 비교값이 기설정된 범위를 초과하면, 상기 스위치의 스위칭 동작을 중단시키는 컷오프신호(cut-off signal)를 생성하는 컷오프신호생성단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예는, 상기 방법을 구현하기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 에어로졸 생성장치를 사용하는 사용자는 에어로졸 생성장치에 기능적인 이상을 빠르게 발견하여 조속하게 수리할 수 있게 된다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
이하, 도 4를 참조하여, 궐련(200)의 일 예에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 에어로졸 생성장치의 일 예의 블록도를 도식적으로 타낸 도면이다.
도 6은 비교신호산출부의 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 제어부가 생성하는 제어신호의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 비교대상신호의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법의 일 예의 흐름도를 도시한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시 예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시 예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시 예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징을 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는 배터리(120), 제어부(110) 및 히터(130)를 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성장치(10)는 증기화기(180)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성장치(10)의 내부 공간에는 궐련(200)이 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 생성장치(10)에는 본 실시 예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성장치(10)에 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 에어로졸 생성장치(10)에 히터(130)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(130)는 생략될 수도 있다.
도 1에는 배터리(120), 제어부(110) 및 히터(130)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(120), 제어부(110), 증기화기(180) 및 히터(130)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(180) 및 히터(130)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성장치(10)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성장치(10)의 설계에 따라, 배터리(120), 제어부(110), 히터(130) 및 증기화기(180)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(200)이 에어로졸 생성장치(10)에 삽입되면, 에어로졸 생성장치(10)는 히터(130) 및/또는 증기화기(180)를 작동시켜, 궐련(200) 및/또는 증기화기(180)로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(130) 및/또는 증기화기(180)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(200)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(200)이 에어로졸 생성장치(10)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성장치(10)는 히터(130)를 가열할 수 있다.
배터리(120)는 에어로졸 생성장치(10)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(120)는 히터(130) 또는 증기화기(180)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(110)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(120)는 에어로졸 생성장치(10)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(110)는 에어로졸 생성장치(10)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(110)는 배터리(120), 히터(130) 및 증기화기(180)뿐 만 아니라 에어로졸 생성장치(10)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(110)는 에어로졸 생성장치(10)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성장치(10)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(110)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(130)는 배터리(120)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성장치(10)에 삽입되면, 히터(130)는 궐련의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(130)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(130)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(130)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(130)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(130)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성장치(10)에 기설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(130)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(130)에는 궐련을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 궐련은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 히터(130)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 궐련(200)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성장치(10)에는 히터(130)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(130)들은 궐련(200)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(200)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(130)들 중 일부는 궐련(200)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(200)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(130)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(180)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(200)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(180)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성장치(10)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(180)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(180)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 생성장치(10)에 포함될 수도 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 액체 저장부는 증기화기(180)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(180)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 비타민 혼합물은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C 및 비타민 E 중 적어도 하나가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(180)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성장치(10)는 배터리(120), 제어부(110), 히터(130) 및 증기화기(180) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성장치(10)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성장치(10)는 궐련(200)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성장치(10)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성장치(10)의 배터리(120)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성장치(10)가 결합된 상태에서 히터(130)가 가열될 수도 있다.
궐련(200)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(200)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(200)의 제 2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 제 2 부분에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성장치(10)의 내부에는 제 1 부분의 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성장치(10)의 내부에 제 1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분의 전체 및 제 2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제 2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제 1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제 2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성장치(10)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(10)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 궐련(200)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(200)의 내부로 유입될 수도 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 궐련(200)의 일 예에 대하여 설명한다.
도 4는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 궐련(200)은 담배 로드(210) 및 필터 로드(220)를 포함한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술한 제 1 부분(210)은 담배 로드(210)를 포함하고, 제 2 부분(220)은 필터 로드(220)를 포함한다.
도 4에는 필터 로드(220)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(220)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(220)는 에어로졸을 냉각하는 제 1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제 2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(220)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(200)은 적어도 하나의 래퍼(240)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(240)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(200)은 하나의 래퍼(240)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(200)은 2 이상의 래퍼(240)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼에 의하여 담배 로드(210)가 포장되고, 제 2 래퍼에 의하여 필터 로드(220)가 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 담배 로드(210) 및 필터 로드(220)가 결합되고, 제 3 래퍼에 의하여 궐련(200) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 담배 로드(210) 또는 필터 로드(220) 각각이 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 개별 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 세그먼트들이 결합된 궐련(200) 전체가 다른 래퍼에 의하여 재포장될 수 있다.
담배 로드(210)는 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 담배 로드(210)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(210)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(210)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(210)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(210)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(210)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(210)는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 담배 로드(210)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(210)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 담배 로드(210)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(210)는 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(220)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(220)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(220)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(220)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(220)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터 로드(220)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(220)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(220)의 내부에 삽입될 수도 있다.
또한, 필터 로드(220)에는 적어도 하나의 캡슐(230)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(230)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(230)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(230)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
만약, 필터 로드(220)에 에어로졸을 냉각하는 세그먼트가 포함될 경우, 냉각 세그먼트는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트는 순수한 폴리락트산 만으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 냉각 세그먼트는 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 그러나, 냉각 세그먼트는 상술한 예에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행할 수 있다면, 제한 없이 해당될 수 있다.
한편, 도 4에는 도시되지 않았으나, 일 실시 예에 따른 궐련(200)은 전단 필터를 더 포함할 수 있다. 전단 필터는 담배 로드(210)에 있어서, 필터 로드(220)에 대향하는 일측에 위치한다. 전단 필터는 담배 로드(210)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(210)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(도 1 내지 도 3의 10)로 흘러들어가는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 에어로졸 생성장치의 일 예의 블록도를 도식적으로 타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 에어로졸 생성장치(10)는 제어부(110), 배터리(120), 히터(130), 펄스폭변조처리부(140), 디스플레이부(150), 모터(160), 저장장치(170), 스위치(185) 및 비교신호산출부(190)를 포함하는 것을 알 수 있다. 설명의 편의를 위해서, 에어로졸 생성장치(10)에 포함되어 있는 각 구성의 일반적인 기능을 1차적으로 설명하고, 2차적으로 실시 예에 따른 제어부(110)의 동작을 상세하게 설명하기로 한다.
제어부(110)는 에어로졸 생성장치(10)에 포함되어 있는 배터리(120), 히터(130), 펄스폭변조처리부(140), 디스플레이부(150), 모터(160), 저장장치(170), 스위치(185), 비교신호산출부(190)들을 총괄적으로 제어한다. 도 5에 도시되어 있지는 않지만, 실시 예에 따라서, 제어부(110)는 사용자의 버튼입력이나 터치입력을 수신하는 입력수신부(미도시) 및 사용자단말과 같은 외부통신장치와 통신을 수행할 수 있는 통신부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 또한, 도 5에 도시되어 있지 않으나, 제어부(110)는 히터(130)에 대해 비례적분미분제어(PID)를 수행하기 위한 모듈을 추가로 더 포함할 수도 있다.
배터리(120)는 히터(130)에 전력을 공급하며, 히터(130)에 공급되는 전력의 크기는 제어부(110)가 생성한 제어신호에 의해 조절될 수 있다. 실시 예에 따라서, 제어부(110)와 배터리(120)의 사이에는 배터리의 전압을 일정하게 유지시키는 레귤레이터(regulator)가 포함될 수도 있다.
히터(130)는 전류를 인가하면 고유 저항에 의해 발열을 하고, 가열된 히터(130)에 에어로졸 생성기질이 접촉(결합)되면, 에어로졸이 생성될 수 있다.
펄스폭변조처리부(140)는 히터(130)에 PWM(pulse width modulation)신호를 전달하는 방식을 통해서, 제어부(110)가 히터(130)에 공급되는 전력을 제어할 수 있도록 한다. 실시 예에 따라서, 펄스폭변조처리부(140)는 제어부(110)에 포함되는 방식으로 구현될 수도 있으며, 펄스폭변조처리부(140)에서 출력되는 PWM신호는 디지털 펄스폭변조신호(Digital PWM Signal)일 수 있다.
디스플레이부(150)는 에어로졸 생성장치(10)에서 발생되는 각종 알람메시지(alarm message)를 시각적으로 출력하여 에어로졸 생성장치(10)를 사용하는 사용자가 확인할 수 있게 한다. 사용자는 디스플레이부(150)에 출력되는 배터리 전력부족 메시지나 히터의 과열경고메시지 등을 확인하고 에어로졸 생성장치(10)의 동작이 멈추거나 에어로졸 생성장치(10)가 파손되기 전에 적절한 조치를 취할 수 있게 된다.
모터(160)는 제어부(110)에 의해 구동되어 에어로졸 생성장치(10)가 사용할 준비가 되었다는 사실을 사용자가 촉각을 통해 인지할 수 있도록 한다.
저장장치(170)는 제어부(110)가 히터(130)에 공급되는 전력을 적절하게 제어하여, 에어로졸 생성장치(10)를 사용하는 사용자에게 다양한 풍미를 제공하도록 하기 위한 각종 정보를 저장하고 있다. 저장장치(170)는 플래시 메모리(flash memory)처럼 비휘발성 메모리로 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 더 빠른 데이터 입출력(I/O)속도를 확보하기 위해서 통전시에만 한시적으로 데이터를 저장하는 휘발성 메모리로 구성될 수도 있다.
스위치(185)는 제어부(110) 또는 펄스폭변조처리부(140)에서 생성된 제어신호(PWM신호)가 히터(130)에 전달되도록 스위칭(switching) 동작을 수행한다. 일 예로서, 스위치(185)가 온(ON) 동작일 때 히터(130)로 전력이 공급되며, 스위치(185)가 오프(OFF) 동작일 때 히터(130)로 공급되던 전력이 중단된다. 스위치(185)의 스위칭 동작은 단순히 히터를 단선시키거나 단선시키지 않는 온오프(ON-OFF)동작뿐만 아니라, 서로 다른 시점에서 적어도 세 가지 단자에 접촉하여 개회로 또는 폐회로를 구성하는 동작을 모두 포함할 수 있다. 도 5에는 도시되어 있지 않으나, 실시 예에 따라서, 스위치(185)는 제어부(110) 또는 펄스폭변조처리부(140)로부터 수신한 신호를 반전시키는 신호반전기(signal reverser)를 더 포함할 수 있다. 또한, 스위치(185)는 제어신호에 따라 온오프 동작을 하는 전계효과트랜지스터(FET: Field Effect Transistor)일 수 있다.
비교신호산출부(190)는 제어부(110) 또는 펄스폭변조처리부(140)로부터 생성된 제어신호가 스위치(185)에 도달하면, 스위치(185)의 스위칭 동작에 따른 신호를 수신하고, 비교대상신호를 산출하여 제어부(110)에 송신한다. 제어부(110)는 비교대상신호를 수신하고, 비교대상신호에 저장된 정보를 저장장치(170)에 시계열정보로서 저장할 수 있다. 실시 예에 따라, 비교신호산출부(190)는 제어부(110)에 포함되는 형태로 구현될 수도 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(110), 펄스폭변조처리부(140) 및 비교신호산출부(190)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)에 해당하거나, 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제어부(110), 펄스폭변조처리부(140) 및 비교신호산출부(190)는 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
이하에서는, 에어로졸 생성장치(10)의 동작하는 과정을 실시 예별로 설명하기로 한다.
선택적 일 실시 예로서, 제어부(110)는 비교대상신호를 기준신호와 비교하여 산출되는 비교값이 기설정된 범위를 초과하면, 스위치(185)의 스위칭 동작을 중단시키는 컷오프신호를 생성할 수 있다.
먼저, 제어부(110)는 비교신호산출부(190)로부터 비교대상신호를 수신한다. 제어부(110)가 수신한 비교대상신호는 제어부(110) 또는 펄스폭변조처리부(140)로부터 송신된 제어신호에 대한 피드백 신호(feedback signal)로서 제어부(110)가 에어로졸 생성장치(10)에 포함된 각 구성을 제어하는 데에 필요한 정보를 포함한다.
여기서, 기준신호는 비교대상신호와 비교되기 위해서 제어부(110)에 미리 설정되거나 저장장치(170)에 미리 저장되어 있는 신호의 정보를 의미하고, 기준신호는 비교대상신호와 대응되는 시점에 대한 제어신호일 수도 있다. 예를 들어, 제어부(110)가 t1시점에 제어신호가 출력하고, t2시점에 비교대상신호가 산출되어 t3시점에 비교대상신호가 제어부(110)에 수신되면, 기준신호는 t1시점의 제어신호가 될 수 있다.
비교값은 제어부(110)가 비교대상신호와 기준신호를 비교하여 산출하는 특정한 값을 의미하고, 비교대상신호와 기준신호의 크기(amplitude)의 차이값, 주파수(frequency)의 차이값, 듀티비(duty ratio)의 차이값 등을 포함하는 다양한 값이 될 수 있다. 기설정된 범위는 제어부(110) 또는 저장장치(170)에 미리 저장되는 정보로서 실험적으로 결정되는 값으로 정의된다.
본 선택적 실시 예에서, 제어부(110)는 비교값이 기설정된 범위를 초과하면, 스위치(185)의 컷오프신호(cut-off signal)을 생성하여 스위치(185)의 스위칭동작을 중단시키도록 제어한다. 여기서, 컷오프신호는 스위치(185)를 오프(OFF)시켜서 배터리(120)에서 히터(130)로 인가되는 전력이 컷오프되도록 하는 신호를 의미한다.
다른 선택적 일 실시 예로서, 비교대상신호는 리버스(reverse) 펄스폭변조신호일 수도 있다. 본 선택적 일 실시 예에 따르면, 제어부(110)는 제어신호인 펄스폭변조신호 및 비교대상신호인 리버스 펄스폭변조신호의 듀티비를 비교하여 비교값을 산출하고, 그 비교값이 기설정된 범위를 초과하면 컷오프신호를 생성할 수 있다. 리버스 펄스폭변조신호에 대한 추가적인 설명은 도 7 및 도 8에서 후술하기로 한다.
도 6은 비교신호산출부의 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 비교신호산출부(190)는 RC필터부(191), DC변환부(193), 전압출력센서(195), AD컨버터(197) 및 적분처리부(199)를 포함할 수 있다는 것을 알 수 있으며, 실시 예에 따라서 비교신호산출부(190)에서 RC필터부(191), DC변환부(193), 전압출력센서(195), AD컨버터(197) 및 적분처리부(199) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
RC필터부(191)는 저항(resistance) 및 커패시터(capacitor)로 구성된 RC회로를 포함하며, 스위치(185)의 스위칭 동작에 의한 신호를 수신하여, 삼각파(triangular wave)로 변환한다. 이때, 스위치(185)의 스위칭 동작에 의한 신호는 디지털 펄스폭변조(PWM)신호일 수 있다. 또한, RC필터부(191)에 포함되는 저항 및 커패시터의 배치는 미리 정해진 배치로서 적어도 두 개 이상의 커패시터로 구성될 수 있다. 일 예로서, RC필터부(191)는 한쪽 극이 접지(ground)되어 있는 두 개의 커패시터 사이에 한 개의 저항이 직렬연결되어 있는 CRC필터를 포함할 수 있다.
DC변환부(193)는 RC필터부(191)에 의해 변환된 삼각파신호를 아날로그 직류(DC)신호로 변환한다. DC변환부(193)에 의해 변환된 아날로그 직류신호는 비교대상신호로서 제어부(110)에 송신되고, 제어부(110)는 변환된 아날로그 DC신호를 기준신호와 비교하여 비교값을 산출하고, 비교값이 기설정된 범위를 초과하면 컷오프신호를 생성할 수 있다.
전압출력센서(195)는 히터의 온도를 감지하여 히터의 저항값에 비례하는 히터전압을 출력한다. 전압출력센서(195)는 먼저 히터의 온도를 감지하여 히터의 저항값을 파악한다.
Figure 112018078089151-pat00001
수학식 1은 전압출력센서(195)가 히터의 온도를 감지하여 히터의 저항값을 파악하는 데에 사용하는 수학식의 일 예이다. 수학식 1에서 R(T)는 온도 T에서의 히터의 저항, R0은 초기히터저항, T는 히터의 현재온도, T0는 히터의 초기온도, a는 히터의 온도계수를 의미한다. 전압출력센서(195)는 히터의 온도를 감지하여 히터의 저항값이 파악되면, 해당 저항값에 비례하는 크기의 전압을 출력한다.
AD컨버터(197)는 전압출력센서(195)가 출력한 히터의 아날로그 전압을 디지털값으로 변환한다. 제어부(110)는 AD컨버터(197)가 출력한 히터의 디지털전압을 기설정된 전압값과 비교하여 비교값을 산출하고, 비교값이 기설정된 범위를 초과하면 스위치(185)의 스위칭동작을 중단시키는 컷오프신호를 생성한다. 이때, AD컨버터(197)로부터 출력되는 히터의 디지털전압은 비교대상신호가 되고, 기설정된 전압값은 기준신호가 된다.
적분처리부(199)는 전압신호를 입력으로 수신하여 전압신호의 적분결과신호를 출력한다. 여기서, 적분처리부(199)가 수신하는 신호는 스위치(185)의 스위칭 동작에 따른 신호가 될 수 있고, 적분처리부(199)가 수신하는 전압신호가 도 7과 같은 PWM신호이면, 적분결과신호는 PWM신호에 대응되는 삼각파(triangular wave)형태를 갖는 전압신호가 된다. 제어부(110)는 제어신호의 듀비티에 대한 적분결과신호의 듀티비를 비교값으로 산출하고, 비교값이 기설정된 범위를 초과하면 컷오프신호를 생성할 수 있다.
도 7은 제어부가 생성하는 제어신호의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제어신호는 펄스폭변조 신호(PWM signal)로서, 일정한 듀티비를 갖는 것을 알 수 있다.
Figure 112018078089151-pat00002
수학식 2는 배터리(120)의 실효전압 Veff를 정의하는 수학식이다. 수학식 1에서 VB는 배터리 전압, T1, T2는 각각 시간축에서 서로 다른 특정시점을 의미한다. 수학식 2에서 확인되는 바와 같이, 특정한 시점의 시간간격 T2에서 T1사이의 실효전압 Veff는 배터리 전압 VB가 떨어지더라도 듀티비 D를 조정해서 일정하게 유지할 수 있다.
Figure 112018078089151-pat00003
수학식 3은 제어신호의 듀티비를 정의하는 수학식이다. 듀티비(Duty Ratio)는 특정한 소자나 모듈에 전류가 주기적인 펄스형태로 공급될 때, 해당 소자에 전류가 흐른 시간과 전류가 흐르지 않은 시간의 합에 대한 전류가 흐른 시간의 비율을 의미한다. 실시 예에 따라서, 듀티비는 전류뿐만 아니라 전압에 대해서도 정의될 수 있다. 수학식 3에서 T1(710)은 히터에 대한 제어신호가 히터에 전달되는 시점, T2(730)는 제어신호의 한 주기가 종료되는 시점, T3(750)는 펄스형태의 제어신호에서 전류(전압)가 히터에 공급되다가 끊기는 시점을 의미한다. 제어신호는 제어부(110)에 의해 산출된 듀티비에 따라 소정의 전압 VB를 소정의 시간(T2-T1)동안 유지시키도록 생성된다.
도 8은 비교대상신호의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8의 비교대상신호는 도 7에서 설명한 펄스폭변조신호가 스위치(185) 또는 비교신호산출부(190)를 거치면서 반전(reverse)된 신호를 의미한다. 반전된 신호에 대해서도 수학식 3에 따른 듀티비는 적용될 수 있으며, 제어신호의 듀티비가 50%이고, 비교대상신호가 제어신호에 의해 피드백됨으로써 제어부(110)에 송신된 신호라면, 비교대상신호의 듀티비와 제어신호의 듀티비는 동일하다. 제어부(110)는 제어신호와 비교대상신호의 듀티비의 차이를 비교값으로서 산출하고, 산출된 비교값이 기설정된 범위을 초과하면 컷오프신호를 생성하게 된다.
일 예로서, 제어부(110)가 산출하는 비교값은 제어신호의 듀티비에 대한 비교대상신호의 듀티비일 수 있다.
Figure 112018078089151-pat00004
수학식 4는 제어부(110)가 비교값을 산출하기 위해 사용하는 수학식의 일 예를 나타낸다. 수학식 4에서 C는 비교값, D1은 제어신호의 듀티비, D2는 비교대상신호의 듀티비를 의미한다. 수학식 4는 제어부(110)가 비교값을 산출하는 데에 있어서 이용할 수 있는 수학식의 일 예이므로, 실시 예에 따라서, 제어부(110)는 수학식 4와 다른 수학식을 기초로 하여 비교값을 산출하고, 그 산출된 비교값을 기초로 컷오프신호의 생성여부를 결정할 수도 있다.
제어부(110)는 비교값을 산출한 후, 비교값이 기설정된 범위를 초과하는지 판단하며, 기설정된 범위는 0.7 내지 1.3일 수 있다. 바람직한 일 실시 예로서, 제어부(110)는 비교값이 0.8 내지 1.2를 초과하는지 파악하여 컷오프신호를 생성할지 여부를 결정할 수도 있다.
특히, 도 6의 비교신호산출부(190)가 적분처리부(199)를 포함하는 실시 예에 따르면, 적분처리부(199)에 기설정된 범위가 미리 적용되어, 적분결과신호는 제어신호에 대해서 기설정된 범위만큼 오차를 갖는 신호이며, 제어부(110)는 적분결과신호를 수신하여, 제어신호에 대해서 기설정된 범위만큼 오차를 갖는지 여부를 판단하여, 컷오프신호를 생성할 지 여부를 결정할 수 있다.
위와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따라, 비교신호산출부(190)가 적분처리부(199)를 포함하는 적분기(integrator)일 경우, 에어로졸 생성장치(10)의 히터(130)의 단선을 정확하게 감지할 수 있게 된다. 예를 들어, 사용자가 에어로졸을 흡입하기 위해서 에어로졸 생성장치(10)의 히터가열버튼에 입력을 가했음에도 불구하고, 히터의 온도가 달라지지 않는다면, 히터가 단선되었거나 히터의 온도센서가 고장났을 수 있다. 이때, 제어부(110)는 제어신호를 적분기에 송신한 결과로서 적분결과신호를 수신하고, 수학식 4에 따라 제어신호 및 적분결과신호의 듀티비에 따른 비교값을 산출한 후 기설정된 범위를 초과하는지 여부를 파악하여, 기설정된 범위를 초과하지 않으면 히터가 단선되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 제어부(110)는 비교값이 기설정된 범위를 초과하면 히터가 단선된 것으로 판단하고 컷오프신호를 송신하여 스위치(185)의 불필요한 스위칭 동작을 방지하고 배터리(120)의 낭비를 최소화할 수 있다.
도 9는 본 발명에 일 실시 예에 따른 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법의 일 예의 흐름도를 도시한다.
도 9에 따른 방법은 도 5에 따른 에어로졸 생성장치(10)에 의해 구현될 수 있으므로, 도 5를 참조하여 설명하기로 하며, 도 5에서 이미 설명한 내용은 이하에서는 생략하기로 한다.
제어부(110)는 배터리의 전력을 제어하기 위한 제어신호를 생성한다(S910).
제어부(110)는 단계 S910에서 생성한 제어신호를 스위치에 송신한다(S920).
비교신호산출부(190)는 스위치(185)의 스위칭 동작에 따른 신호를 수신하여 비교대상신호를 산출한다(S930). 여기서, 스위칭 동작에 따른 신호는 스위치(185)의 온오프 동작에 따라서 제어신호가 히터에 전력을 공급하기 위한 신호(도 7의 T1(710) 내지 T3(750)의 값을 의미함) 또는 PWM신호 특성에 따른 0의 전압을 가리키는 신호(도 7의 T3(750) 내지 T2(730)의 값을 의미함)로 구분될 때, 후자를 의미하고, 스위치(185)는 신호반전기를 통해 도 8과 같은 신호를 산출하여 비교신호산출부(190)에 전달하게 된다.
제어부(110)는 비교대상신호와 기준신호를 비교하여 비교값을 산출한다(S940).
제어부(110)는 단계 S940에서 산출한 비교값이 기설정된 범위를 초과하는지 여부를 파악한다(S950).
제어부(110)는 단계 S950에서 비교값이 기설정된 범위를 초과하는 것으로 파악되면, 스위치(185)의 스위칭 동작을 중단시키는 컷오프신호를 생성하여 스위치(185)에 송신할 수 있다(S960). 실시 예에 따라서, 단계 S960에서 스위치(185)는 FET일 수 있다.
본 발명에 따르면, 히터를 필수적으로 수반하는 가열식 에어로졸 생성장치에서 출력되는 제어신호를 피드백 기능을 이용하여 디지털 방식으로 가공처리함으로써, 순간적으로 높은 전압이 입력되는 순간을 정확히 파악할 수 있게 되어, 에어로졸 생성장치를 구성하는 각종 부품을 보호할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 에어로졸 생성장치는 적분기회로를 내장한 채로 피드백 제어방식을 통해서 각종 신호를 제어함으로써, 히터가 단선되었거나 혹은 히터에 구비되는 온도센서가 고장되었는지 여부를 정확히 파악할 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

Claims (19)

  1. 에어로졸 생성장치에 있어서,
    에어로졸 생성기질을 가열하여 에어로졸을 생성시키는 히터;
    상기 히터에 전력을 공급하는 배터리;
    상기 히터에 공급되는 상기 배터리의 전력을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부;
    상기 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 히터에 전력을 공급하는 스위치; 및
    상기 스위칭 동작에 의한 신호를 수신하여 비교대상신호를 산출하는 비교신호산출부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 비교대상신호를 기준신호와 비교하여 산출되는 비율인 비교값이 기설정된 범위를 초과하면, 상기 스위치의 스위칭 동작을 중단시키는 컷오프신호(cut-off signal)를 생성하고,
    상기 기준신호는,
    제1시점에 상기 제어부에서 출력된 제어신호이고,
    상기 비교대상신호는,
    상기 스위치가 상기 제1시점의 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여, 제2시점에서 상기 비교신호산출부에서 출력된 신호인, 피드백 제어기능을 갖는 에어로졸 생성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어신호는 펄스폭변조(digital pulse width modulation) 신호인 것을 특징으로 하는, 피드백 제어기능을 갖는 에어로졸 생성장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준신호는 펄스폭변조신호이고,
    상기 비교대상신호는 리버스(Reverse) 펄스폭변조신호이고,
    상기 비교값은 상기 펄스폭변조신호 및 상기 리버스 펄스폭변조신호의 듀티비를 비교하여 산출되는 것을 특징으로 하는, 피드백 제어기능을 갖는 에어로졸 생성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비교신호산출부는,
    상기 스위칭 동작에 의한 신호를 수신하여 삼각파(triangular wave)신호로 변환하는 RC필터부; 및
    상기 변환된 삼각파신호를 아날로그DC신호로 변환하는 DC변환부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 변환된 아날로그DC신호를 상기 기준신호와 비교한 결과를 기초로 컷오프신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 피드백 제어기능을 갖는 에어로졸 생성장치.
  5. 제1항에 있어서
    상기 비교신호산출부는,
    상기 히터의 온도를 감지하여, 상기 히터의 저항값에 비례하는 히터전압을 출력하는 전압출력센서; 및
    상기 출력된 히터전압을 디지털값으로 변환하는 AD컨버터를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 변환된 히터전압을 기설정된 전압값과 비교하여 산출되는 비교값이 기설정된 범위를 초과하면, 상기 스위치의 스위칭 동작을 중단시키는 컷오프신호(cut-off signal)를 생성하는, 피드백 제어기능을 갖는 에어로졸 생성장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비교신호산출부는,
    상기 스위칭 동작에 의한 신호를 수신하여 적분결과신호를 출력하는 적분기(integrator)이고,
    상기 비교값은,
    상기 제어신호의 듀티비에 대한 상기 출력된 적분결과신호의 듀티비의 비율인 것을 특징으로 하는, 피드백 제어기능을 갖는 에어로졸 생성장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기설정된 범위는,
    0.7 내지 1.3인 것을 특징으로 하는, 피드백 제어기능을 갖는 에어로졸 생성장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 제어신호에 따라 온오프 동작(ON-OFF)을 하는 전계효과트랜지스터(FET)인 것을 특징으로 하는, 피드백 제어기능을 갖는 에어로졸 생성장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성장치는,
    상기 배터리의 출력전압을 일정하게 유지시키는 레귤레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기능을 갖는 에어로졸 생성장치.
  10. 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법으로서,
    히터에 공급되는 배터리의 전력을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호생성단계;
    상기 생성된 제어신호가 스위칭 동작을 수행하는 스위치에 송신되는 제어신호송신단계;
    상기 스위칭 동작에 따른 신호를 수신하여 비교대상신호를 산출하는 비교신호산출단계; 및
    상기 비교대상신호를 기준신호와 비교하여 산출되는 비율인 비교값이 기설정된 범위를 초과하면, 상기 스위치의 스위칭 동작을 중단시키는 컷오프신호(cut-off signal)를 생성하는 컷오프신호생성단계를 포함하고,
    상기 기준신호는,
    제1시점에 출력된 제어신호이고,
    상기 비교대상신호는,
    상기 스위치가 상기 제1시점의 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여, 제2시점에 출력된 신호인, 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어신호는 펄스폭변조(digital pulse width modulation) 신호인 것을 특징으로 하는, 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기준신호는 펄스폭변조신호이고,
    상기 비교대상신호는 리버스(Reverse) 펄스폭변조신호이고,
    상기 비교값은 상기 펄스폭변조신호 및 상기 리버스 펄스폭변조신호의 듀티비를 비교하여 산출되는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 비교신호산출단계는,
    상기 스위칭 동작에 의한 신호를 RC필터에 통과시켜 삼각파(triangular wave)신호로 변환하는 삼각파변환단계; 및
    상기 변환된 삼각파신호를 아날로그DC신호로 변환하는 DC변환단계;를 포함하고,
    상기 컷오프신호생성단계는,
    상기 변환된 아날로그DC신호를 상기 기준신호와 비교한 결과를 기초로 컷오프신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 비교신호산출단계는,
    상기 히터의 온도를 감지하여, 상기 히터의 저항값에 비례하는 히터전압을 출력하는 히터전압출력단계; 및
    상기 출력된 히터전압을 디지털값으로 변환하는 AD변환단계를 포함하고,
    상기 컷오프신호생성단계는,
    상기 변환된 히터전압을 기설정된 전압값과 비교하여 산출되는 비교값이 기설정된 범위를 초과하면, 상기 스위치의 스위칭 동작을 중단시키는 컷오프신호(cut-off signal)를 생성하는, 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 비교신호산출단계는,
    상기 스위칭 동작에 따른 신호를 수신하여 적분결과신호를 출력하고,
    상기 비교값은,
    상기 제어신호의 듀티비에 대한 상기 출력된 적분결과신호의 듀티비의 비율인 것을 특징으로 하는, 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기설정된 범위는,
    0.7 내지 1.3인 것을 특징으로 하는, 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 제어신호에 따라 온오프(ON-OFF) 동작을 하는 전계효과트랜지스터(FET)인 것을 특징으로 하는, 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 배터리의 출력전압을 일정하게 유지시키는 전압유지단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치의 피드백 제어기능을 구현하는 방법.
  19. 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
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