KR102212378B1 - 전압 변환기를 포함하는 에어로졸 생성 장치 및 이를 제어하는 방법 - Google Patents
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Abstract
에어로졸 생성 장치는 배터리, 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터, 전압 변환기 및 제어부를 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 장치는 배터리 및 히터 사이에, 배터리로부터 인가된 전압을 일정한 전압으로 변환하여 기 설정된 고정 전압을 출력하는 전압 변환기를 배치하여, 히터에 고정 전압을 인가할 수 있으며, 제어부는 예열 모드에서 기 설정된 고정 전압이 히터에 인가되도록 히터에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
Description
본 개시는 전압 변환기를 포함하는 에어로졸 생성 장치 및 이를 제어하는 방법을 제공한다.
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 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
에어로졸 생성 장치의 히터는 에어로졸 생성 장치에 삽입되는 궐련을 가열한다. 에어로졸 생성 장치는 미리 설정된 온도 프로파일에 기초하여 히터에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
한편, 설정된 온도 프로파일에 기초하여 히터는 예열 모드 및 가열 모드로 동작할 수 있다. 히터가 예열 모드로 동작하는 경우, 에어로졸 생성 장치는 단시간 내에 히터의 온도가 예열 목표 온도에 도달하기 위해, 많은 전류를 소모할 수 있다. 이에 따라, 배터리의 출력 전압이 순간적으로 급격히 떨어질 수 있다. 배터리의 출력 전압이 급격하게 떨어지는 경우에는, 히터의 온도 변화를 실시간으로 모니터링 하기 어렵기 때문에, 가열되는 궐련마다 예열 시간이 일정하도록 조절하기 어려울 수 있다. 이에 따라 가열되는 궐련마다 맛의 차이가 발생하게 된다.
전압 변환기를 포함하는 에어로졸 생성 장치 및 이를 제어하는 방법을 제공하고자 한다. 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 예열 모드에서 배터리의 출력 전압이 급격하게 떨어짐에 따라 가열되는 궐련마다 예열 시간이 일정하지 않은 문제를 해결하는데 있다.
본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면은, 배터리; 에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터; 상기 배터리로부터 인가된 전압을 일정한 전압으로 변환하여 기설정된 고정 전압을 출력하는 전압 변환기; 및 상기 전압 변환기로부터 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 히터가 예열 모드에서 동작하는지 여부를 결정하고, 상기 예열 모드에서 상기 기설정된 고정 전압이 상기 히터에 인가되도록 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하는 것인, 에어로졸 생성 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 전압 변환기는 상기 배터리로부터 인가된 전압이 상기 기설정된 고정 전압보다 낮은 경우, 상기 인가된 전압을 승압시키고, 상기 배터리로부터 인가된 전압이 상기 기설정된 고정 전압보다 높은 경우, 상기 인가된 전압을 강압시킬 수 있다.
또한, 상기 히터는 예열 모드 및 가열 모드로 동작할 수 있고, 상기 제어부는,
상기 예열 모드에서 상기 히터의 온도가 기 설정된 예열 목표온도에 도달하도록 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하고, 상기 가열 모드에서 상기 히터의 온도가 상기 기 설정된 예열 목표온도보다 낮은 온도 범위에서 유지되도록 상기 히터에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 예열 모드에서, 상기 히터의 온도가 상기 기 설정된 예열 목표온도에 도달하기 위해 요구되는 전력량 및 상기 히터에 인가되는 상기 기 설정된 고정 전압에 기초하여 상기 히터가 예열되는데 필요한 시간을 결정하고, 상기 기 설정된 고정 전압이 상기 히터에 인가됨으로써, 상기 히터가 예열되는데 필요한 시간은 비교적 일정할 수 있다.
또한, 상기 전압 변환기는, 벅부스트 컨버터(buck boost converter), 연산 증폭기(Operating Amplifier, OP Amp) 및 LDO(Low Dropout) 전압 레귤레이터(regulator) 중 어느 하나에 해당할 수 있다.
또한, 상기 에어로졸 생성 장치는 상기 전압 변환기 및 상기 히터 사이에 위치하며 입력되는 제어 신호에 따라 개폐 상태가 조절되는 제 1 스위치; 및 상기 히터와 접지부 사이에 위치하며 입력되는 제어 신호에 따라 개폐 상태가 조절되는 제 2 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 히터가 가열되는 기간 동안 상기 제 1 스위치를 폐쇄하는 제어 신호를 출력하고, 상기 히터가 가열되는 기간 동안 상기 히터의 전력 듀티 사이클에 따라 상기 제 2 스위치를 반복하여 개방 및 폐쇄하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치는 전계효과 트랜지스터(field effect transistor)일 수 있다.
전압 변환기가 배터리로부터 인가된 전압을 일정한 전압으로 변환하여 기 설정된 고정 전압을 출력함에 따라, 히터에 기 설정된 고정 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라, 기 설정된 고정 전압이 히터에 일정하게 공급될 수 있어 가열되는 궐련 마다 예열 시간을 동일하게 유지할 수 있다. 또한, 예열 모드에서 배터리의 출력 전압이 급격히 떨어지는 정도를 개선할 수 있으므로 배터리의 전력 효율을 높일 수 있다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 4는 일반적인 에어로졸 생성 장치의 온도 제어 특성을 나타내는 개략도이다.
도 5는 에어로졸 생성 장치의 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 전압 변환기가 배터리와 히터의 사이에 위치하는 경우 예열 시간의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 전압 변환기가 배터리와 히터의 사이에 위치하는 경우 시간에 따른 배터리 출력 전압의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일반적인 에어로졸 생성 장치의 온도 제어 특성을 나타내는 개략도이다.
도 5는 에어로졸 생성 장치의 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 전압 변환기가 배터리와 히터의 사이에 위치하는 경우 예열 시간의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 전압 변환기가 배터리와 히터의 사이에 위치하는 경우 시간에 따른 배터리 출력 전압의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12) 및 히터(13)를 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1)는 증기화기(14)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 공간에는 궐련(2)이 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 에어로졸 생성 장치(1)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(1)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 1에는 배터리(11), 제어부(12) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2에는 배터리(11), 제어부(12), 증기화기(14) 및 히터(13)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 증기화기(14) 및 히터(13)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(1)의 설계에 따라, 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 증기화기(14)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13) 및/또는 증기화기(14)를 작동시켜, 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13) 및/또는 증기화기(14)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(2)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(2)이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13)를 가열할 수 있다.
배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11)는 히터(13) 또는 증기화기(14)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11)는 에어로졸 생성 장치(1)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12)는 배터리(11), 히터(13) 및 증기화기(14)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(1)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12)는 에어로졸 생성 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12)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 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(13)는 배터리(11)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(1)에 삽입되면, 히터(13)는 궐련의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(13)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(13)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(13)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(13)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(13)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(1)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(13)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(13)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(13)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(2)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(1)에는 히터(13)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(13)들은 궐련(2)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(2)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(13)들 중 일부는 궐련(2)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(2)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13)의 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(14)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(2)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(1)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14)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 생성 장치(1)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(14)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14)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(14)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(1)는 배터리(11), 제어부(12), 히터(13) 및 증기화기(14) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(1)는 궐련(2)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(1)의 배터리(11)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(1)가 결합된 상태에서 히터(13)가 가열될 수도 있다.
궐련(2)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(2)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(2)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 생성 장치(1)의 내부에는 제 1 부분의 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(1)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 생성 장치(1)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)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(2)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(2)의 내부로 유입될 수도 있다.
도 4는 일반적인 에어로졸 생성 장치의 온도 제어 특성을 나타내는 개략도이다.
도 4를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1) 내 에어로졸 생성 물질을 가열하는 히터의 온도 프로파일(400)이 도시된다. 여기서, 히터의 온도 프로파일이란, 히터를 가열하기 위해 사전에 설정된 온도 프로파일을 의미한다. 일 실시예에서 온도 프로파일(400)은 도 1 내지 도 3에 도시된 궐련(2)을 가열하는 히터(13)에 대한 온도 프로파일(400)일 수 있으나, 히터(13)의 종류 및 히터(13)가 가열하는 대상은 이에 제한되지 않는다.
히터(13)의 온도 프로파일(400)은 예열 모드(410) 및 가열 모드(420)로 구성될 수 있다.
예열 모드(410)는 히터(13)의 온도가 기 설정된 예열 목표온도에 도달하도록 히터에 전력이 공급되는 구간에 해당할 수 있다. 예열 목표온도는 200℃ 내지 350℃ 사이의 온도일 수 있다. 또한, 예열 모드(410)에 해당하는 구간의 길이는 20초 내지 40초 사이의 기간일 수 있다.
에어로졸 생성 장치(1)는 사용자로부터 입력을 수신함으로써 히터(13)가 예열 모드(410)로 동작하도록 할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 에어로졸 생성 장치(1)를 사용하기 위해 에어로졸 생성 장치(1)에 구비된 버튼을 누르면, 히터(13)는 예열 목표온도까지 급속히 온도를 올리는 예열 모드(410)로 돌입할 수 있다.
히터(13)가 예열 모드(410)에 돌입한 경우, 제어부(12)는 예열 모드(410)의 온도 프로파일에 기초하여 히터(13)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는 예열 모드(410)에서 히터(13)의 온도가 기 설정된 예열 목표 온도에 도달하도록 히터(13)에 전력을 공급할 수 있다. 제어부(12)는 단시간 내에 히터(13)의 온도가 기 설정된 예열 목표 온도에 도달하도록, 펄스 폭 변조를 통해 배터리(11)가 히터(13)에 공급하는 전류 펄스의 주파수 및 듀티 사이클을 각각의 최대치로 설정할 수 있다.
펄스 폭 변조는 프로세서의 디지털 출력으로 아날로그 회로를 제어하는 변조 기법이다. 한 주기 T(period)안에서 신호가 on인 상태인 시간을 지속시간(pulse width)라고 하고, on 과 off 시간의 비율을 듀티(Duty)라 할 때, 듀티 값은 지속시간(pulse width)*100/T(period)로 결정된다. 듀티 값이 클수록 전체 주기 T에서 on 시간의 비율이 크므로, 부하에 전달되는 평균 전력이 높아진다. 따라서, 제어부(12)는 펄스 폭 변조기의 듀티 값을 조절하여 예열 모드(410)에서 히터(13)에 공급하는 전력을 조절할 수 있다.
다만, 제어부(12)가 히터(13)에 공급되는 전력을 제어하는 방법은 펄스 폭 변조 방식에 한정되는 것은 아니며, ON/OFF 제어, 비례제어, 적분제어, 미분제어 및 PID 제어 등의 여러 가지 방식으로 히터(13)의 온도를 제어할 수 있다.
히터(13)의 온도가 예열 목표온도에 도달한 경우, 에어로졸 생성 장치는 예열 모드(410)를 종료할 수 있다. 그러나, 예열구간(610)의 시작 및 종료 기준은 이에 제한되지 않는다. 예열 모드(410)가 종료된 경우, 에어로졸 생성 장치(1)는 시각 정보를 출력하는 디스플레이 또는 램프, 촉각 정보를 출력하는 모터, 소리 정보를 출력하는 스피커 등을 통해 사용자에게 예열이 종료되었음을 통지할 수 있다.
예열 모드(410)가 종료되면, 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13)가 가열 모드(420)에 돌입하도록 할 수 있다. 가열 모드(420)는 히터(13)의 온도가 예열 목표온도 이상이 되도록 가열되어 예열 모드(410)가 종료된 시점 이후를 의미할 수 있다.
제어부(12)는 가열 모드(420)의 온도 프로파일에 기초하여 히터(13)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는 히터(13)의 온도가 예열 목표온도 보다 낮은 온도로 유지되도록 히터(13)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
가열 모드(420)에 해당하는 구간의 길이는 3분 내지 5분 사이의 기간일 수 있다. 가열 모드(420)가 시작된 후 기 설정된 시간이 도과하면 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 한편, 가열 모드(420)가 시작된 후 기 설정된 시간이 도과하기 전이라도, 에어로졸 생성 장치(1)에서 카운트한 사용자의 퍼프 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하는 경우, 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(13)에 공급되는 전력을 차단할 수도 있다.
한편, 예열 모드(410)에 해당하는 구간의 길이, 즉 예열 시간의 차이에 따라, 가열되는 궐련의 온도에 차이가 발생할 수 있다. 가열되는 궐련의 온도에 차이가 발생하는 경우, 흡연 시 궐련의 맛이 일정하지 않은 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 제어부(12)는 배터리(11)의 출력 전압 및 히터(13)의 온도 변화를 모니터링하여, 가열되는 궐련마다 예열 시간이 최대한 일정하도록 제어할 수 있다.
다만, 상술한 바와 같이 예열 모드(410)에서 에어로졸 생성 장치(1)는 단시간 내에 히터(13)의 온도가 기 설정된 예열 목표 온도에 도달하기 위해, 많은 전류를 소모할 수 있다. 이에 따라, 배터리(11)의 출력 전압이 순간적으로 급격히 떨어질 수 있다.
배터리(11)의 출력 전압이 순간적으로 떨어지는 경우에는, 제어부(12)가 히터(13)의 온도 변화를 실시간으로 모니터링 하기 어렵기 때문에, 가열되는 궐련마다 예열 시간이 동일하도록 조절하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 배터리(11)의 출력 전압이 컷 오프 전압 이하로 떨어지는 경우에는, 사용자가 흡연을 완료할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.
이하에서는, 배터리(11)의 출력 전압이 순간적으로 떨어지는 배터리(11) 전압 드롭(drop) 현상을 개선하기 위한 에어로졸 생성 장치(1)의 구성에 대해 살펴본다.
도 5은 에어로졸 생성 장치의 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(500)는 배터리(510), 전압 변환기(520), 히터(530), 제어부(540), 제 1 스위치(550) 및 제 2 스위치(560)를 포함할 수 있다. 다만, 도 5에 도시된 에어로졸 생성 장치(500)에는 본 실시예들와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 에어로졸 생성 장치(500)에는 도 5에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
배터리(510)는 에어로졸 생성 장치(500)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 즉, 배터리(510)는 히터(530)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(510)는 에어로졸 생성 장치(500) 내에 구비된 다른 하드웨어들, 제어부(540), 센서 및 인터페이스의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다.
배터리(510)는 리튬인산철(LiFePO4) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 산화 리튬 코발트(LiCoO2) 배터리, 리튬 티탄산염 배터리 등으로 제작될 수 있다. 배터리(510)는 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다.
한편, 배터리(510)가 히터(530)를 포함하는 에어로졸 생성 장치(500)의 각 구성 요소에 이용되는 전력을 공급함에 따라, 배터리(510)는 방전될 수 있다. 배터리(510)가 방전됨에 따라 배터리(510)에서 출력되는 전압은 하강하게 된다. 다만, 배터리(510)가 과 방전되는 경우, 배터리(510)를 더 이상 사용할 수 없게 될 수 있으므로, 에어로졸 생성 장치(500)에 컷 오프 전압(cut-off voltage)을 설정할 수 있다. 컷 오프 전압은 방전이 완료되었다고 간주되는 전압 값으로, 과 방전을 차단하기 위함이다. 컷 오프 전압을 높게 설정하는 경우 배터리(510)는 초기 방전 종료되며 사용할 수 있는 배터리(510)의 용량이 줄어들 수 있으나, 컷 오프 전압을 낮게 설정하는 경우에는 배터리가 과 방전 상태가 될 위험이 있어, 적정한 컷 오프 전압을 설정할 필요가 있다.
예를 들어, 배터리(510)가 리튬 이온 배터리인 경우, 배터리(510)의 전압이 약 3.3 V 내지 3.4 V로 방전되는 시점부터는 급격하게 방전이 일어나 과 방전 상태가 될 수 있다. 따라서, 에어로졸 생성 장치(1)에 약 3.5 V의 컷 오프 전압을 설정하여, 과 방전을 방지할 수 있다.
전압 변환기(520)는 배터리(510)와 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전압 변환기(520)는 배터리(510)와 제 1 스위치(550)의 사이에 배치되어, 배터리(510)와 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다.
전압 변환기(520)는 배터리(510)로부터 인가된 전압을 일정한 전압으로 변환하여 기 설정된 고정 전압을 출력할 수 있다. 배터리(510)로부터 인가된 전압은 배터리(510)의 출력 전압과 같다. 히터(530)의 온도 상승 효율, 발생되는 무화량의 균일성 및 담배 맛의 품질 등을 고려하여 기 설정된 고정 전압이 설정될 수 있다.
또한, 기 설정된 고정 전압은 히터(530)가 예열 모드로 동작하는 경우 배터리(510)의 출력 전압이 순간적으로 급격히 떨어지는 전압 드롭 현상을 개선하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리(510)의 출력 전압이 저전압인 경우에는 히터(530)의 온도가 기 설정된 예열 목표 온도에 도달하기 위해 많은 전류를 소모하므로, 배터리(510)의 출력 전압이 순간적으로 급격히 떨어질 수 있다. 이를 개선하기 위하여 배터리(510)의 출력 전압을 전압 변환기(520)를 통해 기 설정된 고정 전압으로 승압하여 히터(530)에 인가하는 경우, 배터리(510)의 출력 전압이 그대로 히터(530)에 인가되는 경우보다 비교적 적은 전류를 소모할 수 있다. 이에 따라, 예열 모드에서 배터리(510)의 출력 전압이 급격히 떨어지는 정도를 개선할 수 있다.
예를 들어, 기 설정된 고정 전압은 3.6 V 내지 4 V에 해당할 수 있으며, 바람직하게는 약 3.8 V에 해당할 수 있다.
전압 변환기(520)는 벅부스트 컨버터(buck boost con Verter), 연산 증폭기(Operating Amplifier, OP Amp) 및 LDO(Low Dropout) 전압 레귤레이터(regulator) 중 어느 하나에 해당할 수 있다.
전압 변환기(520)는 배터리(510)로부터 인가된 전압이 기 설정된 고정 전압보다 낮은 경우 인가된 전압을 승압시킬 수 있고, 배터리(510)로부터 인가된 전압이 기설정된 고정 전압보다 높은 경우, 인가된 전압을 강압시킬 수 있다.
이와 같이, 전압 변환기(520)를 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 배치함으로써, 배터리(510)의 출력 전압이 그대로 히터(530)로 인가되지 않고, 전압 변환기(520)가 출력하는 기 설정된 고정 전압이 히터(530)에 인가될 수 있다.
따라서, 기 설정된 고정 전압이 히터(530)에 일정하게 공급될 수 있어 가열되는 궐련마다 예열 시간을 동일하게 유지할 수 있다. 또한, 배터리(510)의 출력 전압이 저 전압인 경우, 배터리(510)의 출력 전압을 전압 변환기(520)를 통해 기 설정된 고정 전압으로 승압하여 히터(530)에 인가함에 따라 배터리(510)의 출력 전압이 그대로 히터(530)에 인가되는 경우보다 비교적 적은 전류를 소모할 수 있고, 이에 따라 예열 모드에서 배터리(510)의 출력 전압이 급격히 떨어지는 정도를 개선할 수 있으므로 배터리(510)의 전력 효율을 높일 수 있다.
히터(530)는 제어부(540)의 제어에 따라 배터리(510)로부터 공급된 전력에 의하여 전기적으로 가열된다. 히터(530)는 궐련을 수용하는 에어로졸 생성 장치(500)의 수용통로 내부에 위치한다. 궐련이 외부에서 에어로졸 생성 장치(500)의 삽입 구멍을 통해 삽입된 후, 수용통로를 따라 이동함으로써 궐련의 일측 단부가 히터(530) 내부로 삽입될 수 있다. 따라서, 가열된 히터(530)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다. 히터(530)는 궐련의 내부에 삽입될 수 있는 형태라면 제한 없이 해당될 수 있다.
히터(530)는 열원 및 열전달 물체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터(530)의 열원은 전기 저항성 패턴을 구비한 필름(film) 형상으로 제작될 수 있고, 필름 형상의 히터(530)는 열전달 물체(예를 들어, 열전달관)의 외측 표면의 적어도 일부분을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
열전달관은 알루미늄이나 스테인레스 스틸(stainless steel)과 같이 열을 전달할 수 있는 금속 소재나, 합금 소재나, 탄소나, 세라믹 소재 등을 포함할 수 있다. 히터(530)의 전기 저항성 패턴에 전력이 공급되면 열이 발생하고, 발생한 열은 열전달관을 통해 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다.
에어로졸 생성 장치(500)에는 별도의 온도 감지 센서가 구비될 수 있다. 또는, 별도의 온도 감지 센서가 구비되는 대신, 히터(530)가 온도 감지 센서의 역할을 수행할 수도 있다. 또는, 히터(530)가 온도 감지 센서의 역할을 수행함과 동시에 에어로졸 생성 장치(500)에는 별도의 온도 감지 센서가 더 구비될 수도 있다. 온도 감지 센서는 전도성 트랙 또는 소자 형태로 히터(530) 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 온도 감지 센서에 걸리는 전압 및 온도 감지 센서에 흐르는 전류가 측정되면, 저항(R)이 결정될 수 있다. 이 때, 아래의 수학식 1에 의하여 온도 감지 센서는 온도(T)를 측정할 수 있다.
수학식 1에서, R은 온도 감지 센서의 현재 저항 값을 의미하고, R0는 온도 T0(예를 들어, 0℃)에서의 저항 값을 의미하고, α는 온도 감지 센서의 저항 온도 계수를 의미한다. 전도성 물질(예를 들어, 금속)은 고유의 저항 온도 계수를 갖고 있는바, 온도 감지 센서를 구성하는 전도성 물질에 따라 α는 미리 결정될 수 있다. 따라서, 온도 감지 센서의 저항(R)이 결정되는 경우, 상기 수학식 1에 의하여 온도 감지 센서의 온도(T)가 연산될 수 있다.
제어부(540)는 에어로졸 생성 장치(500)에 포함되는 구성요소들의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(540)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 등과 같은 프로세싱 유닛으로 구현된 집적 회로이다.
제어부(540)는 온도 감지 센서에 의해 센싱된 결과를 분석하고 이에 따라, 히터(530)가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터(530)에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.
제어부(540)는 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 배치됨에 따라, 전압 변환기(520)로부터 히터(530)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 제어부(540)는 히터(530)가 예열 모드로 동작하는 경우 히터(530)의 온도가 기 설정된 예열 목표온도에 도달하도록 히터(530)에 공급되는 전력을 제어하고, 히터(530)가 가열 모드로 동작하는 경우 히터(530)의 온도가 기 설정된 예열 목표온도보다 낮은 온도 범위에서 유지되도록 히터(530)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(540)는 히터(530)가 예열 모드에서 동작하는 지 여부를 결정하고, 히터(530)가 예열 모드에서 동작하는 경우, 전압 변환기(520)로부터 출력된 기 설정된 고정 전압이 히터(530)에 인가되도록 히터(530)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(540)는 예열 모드에서 히터(530)의 온도가 기 설정된 예열 목표온도에 도달하기 위해 요구되는 전력량 및 전압 변환기(520)로부터 출력되어 히터(530)에 인가되는 기 설정된 고정 전압에 기초하여 히터(530)가 예열되는 시간을 결정할 수 있다.
한편, 균일한 담배 맛을 유지하기 위해서는, 가열되는 궐련의 에어로졸 생성 물질마다 공급되어야 하는 열량은 일정해야 한다. 따라서 예열 모드에서 히터(530)에 공급되어야 하는 전력량은 일정할 수 있다. 히터(530)에 공급되는 전력량은 히터(530)에 인가되는 전압 및 전압이 인가되는 시간에 의해 결정될 수 있다. 이 때, 히터(530)에 인가되는 전압은 배터리(510)의 출력 전압에 관계없이, 기 설정된 고정 전압으로 일정하므로, 예열 모드에서 요구되는 전력량을 히터(530)에 공급하기 위해 히터(530)가 예열되는 시간은 비교적 일정할 수 있다.
제 1 스위치(550)는 전압 변환기(520)와 히터(530)의 사이에 배치될 수 있다. 제 1 스위치(550)는 외부 입력 신호에 따라 개방상태 또는 폐쇄상태로 상태가 전환될 수 있다. 히터(530)는 제 1 스위치(550)가 개방상태가 됨에 따라 배터리(510)로부터 전력 수급이 차단될 수 있고, 폐쇄상태가 됨에 따라 배터리(510)로부터 전력을 공급받을 수 있다.
예를 들어, 제어부(540)는 제 1 스위치(550)의 개폐상태를 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어부(540)는 히터(530)가 가열되어야 하는 기간 동안 제 1 스위치(550)가 폐쇄되고, 그 외의 기간 동안 제 1 스위치(550)가 개방되도록 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 히터(530)가 가열되어야 하는 기간 동안에는 제 1 스위치(550)가 폐쇄되어, 전압 변환기(520)가 출력하는 기 설정된 고정 전압이 히터(530)에 인가될 수 있다.
한편, 제 1 스위치(550)는 전계효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)일 수 있다. 또한, 제 1 스위치(550)는 FET 이외의 외부 입력 신호에 따라 개방상태 또는 폐쇄상태로 상태 전환이 가능한 다른 전기 소자일 수 있다. 예를 들어, 제 1 스위치(550)는 접합형 트렌지스터(bipolar junction transistor, BJT), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor, IGBT), 또는 사일리스터(thyristor)일 수 있으며, 나열된 종류에 제한되지 않는다.
제 2 스위치(560)는 히터(530)와 접지부의 사이에 배치될 수 있다. 제 2 스위치(560)는 외부 입력 신호에 따라 개방상태 또는 폐쇄상태로 상태가 전환될 수 있다. 제 2 스위치(560)의 상태는 짧은 기간 동안 개방상태와 폐쇄상태로 반복하여 전환될 수 있다. 제 2 스위치(560)는 히터(530)가 요구하는 전력의 듀티 사이클에 기초하여 개방상태와 폐쇄상태로 상태가 반복하여 전환될 수 있다.
예를 들어, 제어부(540)는 제 2 스위치(560)의 개폐상태를 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어부(540)는 히터(530)가 온도 프로파일에 따라 발열하도록, 제 2 스위치(560)의 상태를 개방상태 및 폐쇄상태로 반복하여 전환시키는 제어 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 제어부(540)는 제2 스위치(560)의 개폐상태를 제어하는 제어 신호를 통해, 전압 변환기(520)에서 출력되는 기 설정된 고정 전압이 히터(530)에 인가되는 시간을 조절할 수 있다.
제 2 스위치(560)는 제 1 스위치(550)와 마찬가지로 전계효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)일 수 있다. 또한, 제 2 스위치(42)는 제 1 스위치(550)와 마찬가지로, FET 이외의 외부 입력 신호에 따라 개방상태 또는 폐쇄상태로 상태 전환이 가능한 다른 전기 소자일 수 있다. 예를 들어, 제 2 스위치 (560)는 접합형 트렌지스터(bipolar junction transistor, BJT), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor, IGBT), 또는 사일리스터(thyristor)일 수 있으며, 나열된 종류에 제한되지 않는다.
도 6은 전압 변환기가 배터리와 히터의 사이에 위치하는 경우 예열 시간의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하지 않는 경우 및 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하는 경우 각각의 예열 시간을 도시한 표이다. 예열 시간은 히터(530)가 예열 모드로 동작하는 경우, 히터(530)의 온도가 기 설정된 예열 목표온도에 도달하기까지 소요되는 시간에 해당할 수 있다.
도 6의 표는, 사용자가 에어로졸 생성 장치(500)를 사용하기 위해 에어로졸 생성 장치(500)에 구비된 버튼을 누르는 순간의 배터리(510)의 출력 전압에 따른 예열 시간을 나타낸 표이다. 표 1에 나타난 결과는, 배터리(510)의 출력 전압에 따라 측정된 예열 시간의 결과 중 일부이다. 전압 변환기(520)를 제외하고 나머지 에어로졸 생성 장치(500)의 구성 및 에어로졸 생성 장치(500)에 삽입되는 궐련이 모두 동일하다는 조건 하에서, 전압 변환기(520)의 유무에 따라 예열 시간을 각각 측정하였다.
도 6의 표를 참조하면, 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하지 않는 경우에는, 배터리(510)의 출력 전압이 변화함에 따라 측정된 예열 시간도 변화함을 알 수 있다. 예를 들어, 배터리(510)의 출력 전압이 4.21 V인 경우에는 히터(530)의 온도가 기 설정된 예열 목표온도에 도달하기까지 20.0초가 소요되며, 배터리(510)의 출력 전압이 3.61 V인 경우에는 24.1초가 소요된다. 따라서, 배터리(510)의 출력 전압에 따라, 예열 시간이 최대 4.1 초의 차이가 날 수 있다. 예열 시간이 달라지는 경우, 에어로졸 생성 장치(500)에 삽입되는 궐련이 예열되는 정도가 달라질 수 있어 담배 맛의 차이가 있을 수 있다.
반면, 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하는 경우에는, 배터리(510)의 출력 전압이 3.61 V 내지 4.21 V로 변화하더라도, 예열 시간이 약 21초 내지 22초로 일정함을 알 수 있다. 이는 배터리(510)의 출력 전압이 변화하더라도, 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하는 전압 변환기(520)가 배터리(510)의 출력 전압을 기 설정된 고정 전압으로 변환하므로, 히터(530)에 일정한 전압이 공급되기 때문이다. 예열 시간이 일정함에 따라, 에어로졸 생성 장치(500)에 삽입되는 궐련이 예열되는 정도도 일정하여 균일한 담배 맛을 유지할 수 있다.
도 7은 전압 변환기가 배터리와 히터의 사이에 위치하는 경우 시간에 따른 배터리 출력 전압의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 히터(530)가 예열 모드로 동작하는 경우, 사용자가 에어로졸 생성 장치(500)를 사용하기 위해 에어로졸 생성 장치(500)에 구비된 버튼을 누르는 순간부터 예열 모드가 종료되는 순간까지 배터리(510) 출력 전압을 나타낸 그래프이다. 전압 변환기(520)를 제외하고 나머지 에어로졸 생성 장치(500)의 구성, 에어로졸 생성 장치(500)에 삽입되는 궐련 및 사용자가 에어로졸 생성 장치(500)를 사용하기 위해 에어로졸 생성 장치(500)에 구비된 버튼을 누르는 순간의 배터리(510)의 출력 전압이 모두 동일하다는 조건 하에서, 전압 변환기(520)의 유무에 따라, 시간에 따라 변화하는 배터리(510)의 출력 전압을 각각 측정하였다. 예를 들어, 사용자가 에어로졸 생성 장치(500)를 사용하기 위해 에어로졸 생성 장치(500)에 구비된 버튼을 누르는 순간의 배터리(510)의 출력 전압은 도 7에 도시된 바와 같이 3.7 V일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 값의 전압에 해당할 수 있다.
예열 모드에서 에어로졸 생성 장치(500)는 단시간 내에 히터(530)의 온도가 기 설정된 예열 목표 온도에 도달하기 위해, 많은 전류를 소모할 수 있다. 이에 따라, 배터리(510)의 출력 전압이 순간적으로 급격히 떨어질 수 있다.
도 7의 그래프를 참조하면, 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하지 않는 경우에는, 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하는 경우보다 배터리(510)의 출력 전압이 순간적으로 더 급격히 떨어짐을 알 수 있다. 이는 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하는 경우에. 배터리(510)의 출력 전압을 전압 변환기(520)를 통해 기 설정된 고정 전압으로 승압하여 히터(530)에 인가함으로써, 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하지 않는 경우보다 비교적 적은 전류를 소모할 수 있기 때문이다.
또한, 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하지 않는 경우에는, 배터리(510)의 출력 전압이 기 설정된 컷 오프 전압 이하로 떨어져, 사용자가 흡연을 완료할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다. 컷 오프 전압은 도 7에 도시된 바와 같이 3.5 V일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 값의 전압에 해당할 수 있다.
반면, 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하는 경우에는, 배터리(510)의 출력 전압의 드롭 현상이 개선되어, 배터리(510)의 출력 전압이 기 설정된 컷 오프 전압 이하로 떨어지지 않을 수 있다. 따라서, 사용할 수 있는 배터리(510)의 전력 효율이 높아질 수 있으며, 결과적으로 전압 변환기(520)가 배터리(510)와 히터(530)의 사이에 위치하지 않는 경우에 비해 더 많은 개피 수의 궐련을 가열할 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (8)
- 에어로졸 생성 장치에 있어서,
배터리;
에어로졸 생성 물질을 가열하기 위한 히터;
예열 모드에서의 상기 배터리의 전압 드롭(voltage drop)을 방지하기 위해, 상기 배터리로부터 인가된 전압을 일정한 전압으로 변환하여 기 설정된 고정 전압을 출력하는 전압 변환기; 및
상기 전압 변환기로부터 출력된 상기 기 설정된 고정 전압을 이용하여 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 히터가 예열 모드에서 동작하는지 여부를 결정하고,
상기 예열 모드에서 동작하는 것으로 결정된 경우, 상기 예열 모드에서 상기 히터가 상기 기 설정된 고정 전압에 의존하여 결정된 예열 시간 내에 예열 목표온도에 도달하도록 상기 기 설정된 고정 전압을 이용하여 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하고,
상기 예열 모드 이후의 가열 모드에서 상기 히터가 상기 예열 목표온도보다 낮은 온도 범위에서 유지되도록 상기 기 설정된 고정 전압을 이용하여 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하는,
에어로졸 생성 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전압 변환기는
상기 배터리로부터 인가된 전압이 상기 기 설정된 고정 전압보다 낮은 경우, 상기 인가된 전압을 승압시키고,
상기 배터리로부터 인가된 전압이 상기 기 설정된 고정 전압보다 높은 경우, 상기 인가된 전압을 강압시키는, 에어로졸 생성 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 예열 모드에서,
상기 히터의 온도가 상기 기 설정된 예열 목표온도에 도달하기 위해 요구되는 전력량 및 상기 히터에 인가되는 상기 기 설정된 고정 전압에 기초하여 상기 히터가 예열되는데 필요한 시간인 상기 예열 시간을 결정하고,
상기 예열 시간은
상기 기 설정된 고정 전압이 상기 히터에 인가됨으로써 비교적 일정한 것인, 에어로졸 생성 장치. - 제 1 항에 있어서
상기 전압 변환기는, 벅부스트 컨버터(buck boost converter), 연산 증폭기(Operating Amplifier, OP Amp) 및 LDO(Low Dropout) 전압 레귤레이터(regulator) 중 어느 하나에 해당하는, 에어로졸 생성 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전압 변환기 및 상기 히터 사이에 위치하며 입력되는 제어 신호에 따라 개폐 상태가 조절되는 제 1 스위치; 및
상기 히터와 접지부 사이에 위치하며 입력되는 제어 신호에 따라 개폐 상태가 조절되는 제 2 스위치를 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 히터가 가열되는 기간 동안 상기 제 1 스위치를 폐쇄하는 제어 신호를 출력하고,
상기 히터가 가열되는 기간 동안 상기 히터의 전력 듀티 사이클에 따라 상기 제 2 스위치를 반복하여 개방 및 폐쇄하는 제어 신호를 출력하는, 에어로졸 생성 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치는 전계효과 트랜지스터(field effect transistor)인, 에어로졸 생성 장치.
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