KR102318695B1 - 다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치 및 그의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치 및 그의 제어 방법이 제공된다. 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치는, 제1 히터, 제2 히터, 제1 히터 및 제2 히터에 전력을 공급하는 배터리 및 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulator) 모드로 제1 히터 및 제2 히터를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 이때, 제어부는, 제1 히터의 온듀티(on-duty) 구간과 제2 히터의 온듀티 구간이 중첩되는지 여부를 판단하고, 중첩된다는 판단에 응답하여 특정 히터에 대한 온듀티 구간의 위상을 조정할 수 있다. 그렇게 함으로써, 순간적으로 많은 전류가 흘러 배터리에 악영향을 미치는 등과 같이 제어 안정성이 떨어지는 문제가 해결될 수 있다.

Description

다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치 및 그의 제어 방법{AEROSOL GENERATING APPARATUS WITH MULTIPLE HEATERS AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 개시는 다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 다중 히터에 대한 제어 안정성과 가열 성능을 보장할 수 있는 에어로졸 발생 장치 및 그 장치에서 수행되는 다중 히터 제어 방법에 관한 것이다.

근래에 일반적인 궐련의 단점을 극복하는 대체 흡연 물품에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 연소성 열원을 통해 에어로졸 발생 물질(e.g. 담배 매질)을 가열하는 것이 아니라, 히터를 통해 에어로졸 발생 물질을 가열함으로써 에어로졸을 발생시키는 전기 가열식 에어로졸 발생 장치에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 전기 가열식 에어로졸 발생 장치에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

일부 전기 가열식 에어로졸 발생 장치는 가열 성능을 높이기 위해 다중 히터 구조를 채용하고 있다. 그런데, 가열 성능을 유지하면서, 다중 히터에 대한 제어 안정성을 보장하는 것은 쉽지 않은 문제이다. 예를 들어, 동시에 다수의 히터에 전력을 공급되는 경우, 순간적으로 많은 전류가 흐를 수 있는데, 이러한 과전류는 배터리의 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 또는, 과전류로 인해 배터리의 보호회로가 동작하여 사용 중에 장치가 멈추게 될 수도 있다.

본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 다중 히터에 대한 제어 안정성을 보장할 수 있는 에어로졸 발생 장치 및 그 장치에서 수행되는 다중 히터 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 다중 히터에 대한 제어 안정성과 함께 가열 성능까지 보장할 수 있는 에어로졸 발생 장치 및 그 장치에서 수행되는 다중 히터 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 펄스 폭 변조 모드로 다중 히터를 제어함에 있어서, 제어 안정성과 가열 성능을 보장할 수 있는 다중 히터 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 개시의 몇몇 실시예들을 통해 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 펄스 주파수 변조 모드로 다중 히터를 제어함에 있어서, 제어 안정성과 가열 성능을 보장할 수 있는 다중 히터 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치는, 제1 히터, 제2 히터, 상기 제1 히터 및 상기 제2 히터에 전력을 공급하는 배터리 및 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulator) 모드로 상기 제1 히터 및 상기 제2 히터를 제어하되, 상기 제1 히터의 온듀티(on-duty) 구간과 상기 제2 히터의 온듀티 구간이 중첩되는지 여부를 판단하고, 중첩된다는 판단에 응답하여 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 상기 제1 히터의 온듀티 구간의 위상을 조정하는 제어부를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 제어부는, 상기 제1 히터의 듀티비(duty ratio)와 상기 제2 히터의 듀티비에 대한 합산값을 연산하고, 상기 합산값이 임계치 이하라는 판단에 응답하여, 상기 제1 히터의 온듀티 구간의 위상을 조정할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 제어부는, 상기 제1 히터의 듀티비(duty ratio)와 상기 제2 히터의 듀티비에 대한 합산값을 연산하고, 상기 합산값이 임계치를 초과한다는 판단에 응답하여, 상기 제1 히터의 듀티비를 감소시키는 듀티비 감소 프로세스를 더 수행할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 배터리와 연결되고 상기 제1 히터 또는 상기 제2 히터로 입력되는 전압을 높이는 승압형 DC-DC 컨버터를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 듀티비 감소 프로세스에 따른 공급 전력 감소량을 연산하고, 상기 공급 전력 감소량에 기초하여 상기 승압형 DC-DC 컨버터의 동작을 제어할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 다중 히터 제어 방법은, 에어로졸 발생 장치에서 제1 히터 및 제2 히터를 포함하는 다중 히터를 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulator) 모드로 제어하는 방법에 있어서, 상기 제1 히터의 온듀티(on duty) 구간과 상기 제2 히터의 온듀티 구간이 중첩되는지 여부를 판단하는 단계 및 중첩된다는 판단에 응답하여, 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 상기 제1 히터의 온듀티 구간의 위상을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어와 결합되어, 제1 히터의 온듀티(on duty) 구간과 제2 히터의 온듀티 구간이 중첩되는지 여부를 판단하는 단계 및 중첩된다는 판단에 응답하여, 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 상기 제1 히터의 온듀티 구간의 위상을 조정하는 단계를 실행시키기 위하여, 컴퓨터로 판독가능한 기록매체에 저장될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치는, 제1 히터, 제2 히터, 상기 제1 히터 및 상기 제2 히터에 전력을 공급하는 배터리 및 펄스 주파수 변조(Pulse Frequency Modulator) 모드로 상기 제1 히터 및 상기 제2 히터를 제어하되, 상기 제1 히터의 듀티비(duty ratio)와 상기 제2 히터의 듀티비에 대한 합산값을 연산하고, 상기 합산값이 임계치 이상이라는 판단에 응답하여, 상기 제1 히터의 듀티비가 감소되도록 상기 제1 히터의 주파수를 조정하는 제어부를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 제어부는, 상기 합산값이 상기 임계치 미만이라는 판단에 응답하여, 상기 제1 히터의 온듀티(on-duty) 구간과 상기 제2 히터의 온듀티 구간이 중첩되는지 여부를 판단하고, 중첩된다는 판단에 응답하여 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 상기 제1 히터 또는 상기 제2 히터의 온듀티 구간의 위상을 조정할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 배터리와 연결되고 상기 제1 히터 또는 상기 제2 히터로 입력되는 전압을 승압시키는 승압형 DC-DC 컨버터를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 히터의 듀티비 감소에 따른 공급 전력 감소량을 연산하고, 상기 공급 전력 감소량에 기초하여 상기 승압형 DC-DC 컨버터의 동작을 제어할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 다중 히터 제어 방법은, 에어로졸 발생 장치에서 제1 히터 및 제2 히터를 포함하는 다중 히터를 펄스 주파수 변조(Pulse Frequency Modulator) 모드로 제어하는 방법에 있어서, 상기 제1 히터의 듀티비(duty ratio)와 상기 제2 히터의 듀티비에 대한 합산값을 연산하는 단계 및 상기 합산값이 임계치 이상이라는 판단에 응답하여, 상기 제1 히터의 듀티비가 감소되도록 상기 제1 히터의 주파수를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 다른 몇몇 실시예들에 따른 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어와 결합되어, 제1 히터의 듀티비(duty ratio)와 제2 히터의 듀티비에 대한 합산값을 연산하는 단계 및 상기 합산값이 임계치 이상이라는 판단에 응답하여, 상기 제1 히터의 듀티비가 감소되도록 상기 제1 히터의 주파수를 조정하는 단계를 실행시키기 위하여, 컴퓨터로 판독가능한 기록매체에 저장될 수 있다.

상술한 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 펄스 폭 변조 또는 펄스 주파수 변조 모드로 다중 히터를 제어할 때, 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 정밀한 제어가 수행될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 발생 장치의 제어 안정성이 보장될 수 있다.

또한, 듀티비의 합산값이 임계치를 초과하는 경우, 자동으로 듀티비를 감소시킴으로써, 과전류가 흘러 배터리에 악영향이 미치는 문제가 미연에 방지될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 발생 장치의 제어 안정성이 보장되고, 배터리의 효율성은 증대될 수 있다.

또한, 듀티비가 감소 조절될 때, DC-DC 컨버터를 통해 감소된 전력에 대한 보상이 이루어질 수 있다. 이에 따라, 다중 히터에 따른 가열 성능도 보장될 수 있다.

또한, 듀티비가 감소 조절되는 경우에 한하여 DC-DC 컨버터가 동작됨으로써, DC-DC 컨버터의 소모 전력이 최소화될 수 있으며, 배터리의 효율성은 더욱 증대될 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치를 나타내는 예시적인 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 개시의 다양한 실시예들에서 참조될 수 있는 다중 히터를 예시한다.
도 4 내지 도 6은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치의 다양한 구현 형태를 도시한다.
도 7은 본 개시의 제1 실시예에 따른 다중 히터 제어 방법을 나타내는 예시적인 흐름도이다.
도 8은 도 7에 도시된 듀티비 조절 단계 S50의 세부 과정을 나타내는 예시적인 흐름도이다.
도 9 및 도 10은 도 7에 도시된 위상 조정 단계 S70를 부연 설명하기 위한 예시도이다.
도 11은 본 개시의 제2 실시예에 따른 다중 히터 제어 방법을 나타내는 예시적인 흐름도이다.
도 12 및 도 13은 도 11에 도시된 위상 조정 단계 S170을 부연 설명하기 위한 예시도이다.
도 14는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 제어 로직이 구현된 예시적인 회로 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 개시에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 개시의 다양한 실시예들에 대한 설명에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 몇몇 용어들에 대하여 명확하게 하기로 한다.

본 명세서에서, "에어로졸 발생 물질"은 에어로졸을 발생시킬 수 있는 물질을 의미하며, 에어로졸 형성 기재를 의미할 수도 있다. 에어로졸은 휘발성 화합물을 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 물질은 고체 또는 액상일 수 있다.

예를 들면, 고체의 에어로졸 발생 물질은 판상엽 담배, 각초, 재구성 담배 등 담배 원료를 기초로 하는 고체 물질을 포함할 수 있으며, 액상의 에어로졸 발생 물질은 니코틴, 담배 추출물 및/또는 다양한 향미제를 기초로 하는 액상 조성물을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니다.

보다 구체적인 예로서, 액상의 에어로졸 발생 물질은 프로필렌글리콜(PG) 및 글리세린(GLY) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 에어로졸 발생 물질은 니코틴, 수분 및 가향 물질 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 에어로졸 발생 물질은 계피, 캡사이신 등의 다양한 첨가 물질을 더 포함할 수도 있다. 에어로졸 발생 물질은 유동성이 큰 액체 물질뿐만 아니라 젤 또는 고형분 형태의 물질을 포함할 수도 있다. 이와 같이, 에어로졸 발생 물질의 조성 성분은 실시예에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 그 조성 비율 또한 실시예에 따라 달라질 수 있다. 이하의 명세서에서, "액상"은 액상의 에어로졸 발생 물질을 지칭하는 것으로 이해될 수 있다.

본 명세서에서, "에어로졸 발생 장치"는 사용자의 입을 통해 사용자의 폐로 직접적으로 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 에어로졸 발생 물질을 이용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 예를 들어 액상 카트리지를 이용하는 액상형 에어로졸 발생 장치, 액상 카트리지와 궐련을 함께 이용하는 하이브리드형 에어로졸 발생 장치를 포함할 수 있다. 단, 이외에도 다양한 유형의 에어로졸 발생 장치가 더 포함될 수 있어서, 본 개시의 범위가 상기 열거된 예시에 한정되는 것은 아니다. 에어로졸 발생 장치의 몇몇 예시에 대해서는 도 4 내지 도 6를 참조하도록 한다.

본 명세서에서, "퍼프(puff)"는 사용자의 흡입(inhalation)을 의미하며, 흡입이란 사용자의 입이나 코를 통해 사용자의 구강 내, 비강 내 또는 폐로 끌어 당기는 상황을 의미할 수 있다.

이하, 본 개시의 다양한 실시예들에 대하여 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다.

도 1은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치(1)를 나타내는 예시적인 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(1)는 배터리(20), 다중 히터(30-1 내지 30-n) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다. 다만, 도 1에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(1)는 장치의 외관을 구성하는 하우징, 증기화부, 온도 센서, 유량 센서 등을 더 포함할 수도 있다. 또한, 도 1에 도시된 다중 히터(30-1 내지 30-n) 중 적어도 일부는 상기 증기화부의 세부 구성요소일 수도 있다. 이하에서는, 임의의 히터(30-1 or 30-2, ??, 30-n)를 지칭하거나 다중 히터(30-1 내지 30-n)를 통칭하는 경우에는 참조번호 "30"을 사용하도록 한다. 이하, 각 구성요소에 대하여 설명하도록 한다.

배터리(20)는 에어로졸 발생 장치(1)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(20)는 다중 히터(30)가 에어로졸 발생 물질을 가열할 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(40)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.

또한, 배터리(20)는 에어로졸 발생 장치(1)에 설치된 디스플레이(미도시), 센서(미도시), 모터(미도시) 등의 전기적 구성요소가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.

다음으로, 다중 히터(30)는 배터리(20)로부터 공급된 전력에 의해 에어로졸 발생 물질을 가열시킬 수 있다. 또한, 다중 히터(30)는 둘 이상의 히터(e.g. 30-1, 30-2)를 포함할 수 있으며, 히터의 개수, 모양/형태, 배치 위치, 가열 대상 등은 실시예에 따라 다양하게 선택되고 설계될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)는 서로 다른 곳에 배치되어 서로 다른 에어로졸 발생 물질을 가열하는 것일 수 있다. 예를 들어, 도 2에 예시된 바와 같이, 제1 히터(30-1)는 액상의 에어로졸 발생 물질(11)을 가열하는 히터일 수 있고, 제2 히터(30-2)는 궐련(13)에 포함된 고체 에어로졸 발생 물질을 가열하는 히터일 수 있다. 이와 같은 경우, 각 히터(30-1, 30-2)의 가열 온도는 에어로졸 발생 물질의 종류에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 즉, 제1 히터(30-1)의 가열 온도와 제2 히터(30-2)의 가열 온도는 서로 상이할 수 있다. 에어로졸 발생 물질이 고체인 경우 에어로졸 발생 물질의 두께, 구성 재료에 따라서도 가열 온도가 달라질 수 있다. 제어부(40)는 각 히터(30-1, 30-2)의 가열 온도를 고려하여 각 히터(30-1, 30-2)의 동작을 제어할 수 있다.

다른 몇몇 실시예들에서, 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)는 동일한 에어로졸 발생 물질을 가열하는 것일 수 있다. 예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같이, 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)는 궐련(15)에 포함된 고체 에어로졸 발생 물질을 가열하는 히터일 수 있다. 도 3은 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)를 포함하는 다중 히터(30)가 다단으로 구성된 것을 예시하고 있으나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 다중 히터(30)가 다단으로 구성된 경우, 제어부(40)는 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)를 순차적으로 동작시킬 수 있고, 동시에 동작시킬 수도 있다. 다른 예로서, 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)는 액상의 에어로졸 발생 물질을 동시에 가열할 수도 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 각 히터(30)는 다양한 모양/형태로 설계될 수 있다. 히터(30)는 관형의 히터일 수도 있고, 판형의 히터일 수 있으며, 코일 형태의 히터일 수도 있다.

다음으로, 제어부(40)는 에어로졸 발생 장치(1)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 배터리(20) 및/또는 다중 히터(30)의 동작을 제어할 수 있고, 에어로졸 발생 장치(1)에 포함된 다른 구성요소들의 동작도 제어할 수 있다. 제어부(40)는 배터리(20)가 공급하는 전력, 다중 히터(30)의 가열 온도 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(40)는 에어로졸 발생 장치(1)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 발생 장치(1)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.

한편, 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 제어부(40)는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; 이하, "PWM"으로 칭함) 또는 펄스 주파수 변조(Pulse Frequency Modulation 이하, "PFM"으로 칭함) 모드로 다중 히터(30)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 PWM 모드로 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)를 각각 제어할 수 있다. 이때, 제어부(40)는 온듀티(on-duty) 구간이 중복됨으로써 과전류가 흐르는 등으로 인해 제어 안정성이 떨어지는 문제를 해결하기 위해, 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)의 온듀티 구간 및/또는 듀티비를 적절하게 제어할 수 있다. 이를 통해, 에어로졸 발생 장치(1)의 제어 안정성이 크게 향상될 수 있는데, 본 실시예에 관하여서는 도 7 이하의 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

몇몇 실시예들에서, 제어부(40)는 프로세서(processor)와 이 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현되고, 제어부(40)의 적어도 일부의 제어 로직은 프로그램 형태로 구현될 수 있다. 이와 같은 경우, 프로세서가 제어 로직이 구현된 프로그램을 실행함으로써, 에어로졸 발생 장치(1)의 동작을 제어할 수 있다. 상기 프로그램은 하나 이상의 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 MCU(Micro Controller Unit)가 될 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 1에 도시되어 있지는 않으나, 몇몇 실시예들에서, 에어로졸 발생 장치(1)는 사용자 입력을 수신하기 위한 입력부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 입력부는 스위치 또는 버튼으로 구현될 수 있으나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서, 제어부(40)는 입력부를 통해 수신된 사용자 입력에 응답하여 에어로졸 발생 장치(1)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 사용자가 스위치 또는 버튼을 작동시킴에 따라 에어로졸이 발생되도록 에어로졸 발생 장치(1)를 제어할 수 있다.

또한, 도 1에 도시되어 있지는 않으나, 몇몇 실시예들에서, 에어로졸 발생 장치(1)는 사용자가 인지 가능한 형태로 소정의 정보를 출력하는 출력부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 출력부는 LED 표시창, LED 램프와 같은 디스플레이, 모터, 스피커, 온도 표시기 등을 포함할 수 있으나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서, 제어부(40)는 출력부를 통해 소정의 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 액상의 잔량(액상 소진 정도), 히터 고장, 히터의 온도, 퍼프 횟수, 배터리 잔량 등의 정보를 시각적으로 인지 가능한 방식(e.g. LED 램프 블링크), 청각적으로 인지 가능한 방식(e.g. 스피커 출력) 및/또는 촉각적으로 인지 가능한 방식(e.g. 모터의 진동)으로 전달할 수 있다. 몇몇 실시예들에서는, 제어부(40)는 정보의 중요도에 따라 차등적인 방식으로 정보를 전달할 수 있다. 예를 들어, 배터리 잔량 등의 정보는 시각적으로 인지 가능한 방식으로만 전달되고, 액상 소진 등의 정보는 시각적 및 청각적(또는 촉각적)으로 인지 가능한 방식으로 동시에 전달될 수 있다. 그렇게 함으로써, 중요 정보에 대한 정보 전달성이 보장될 수 있다. 게다가, 액상 소진 시 사용자가 퍼프를 행하는 것을 방지하는 효과가 달성되어, 흡연 중에 탄맛을 느끼는 문제가 완화될 수 있다.

도 1에 도시된 에어로졸 발생 장치(1)는 다양한 형태로 설계 및 구현될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(1)는 궐련형, 액상형 또는 하이브리드형으로 구현될 수 있는데, 이하에서는 에어로졸 발생 장치(1)의 다양한 구현 형태에 대하여 도 4 내지 도 6을 참조하여 간략하게 설명하도록 한다.

도 4는 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 액상형 에어로졸 발생 장치(1-1)를 도시한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 에어로졸 발생 장치(1-1)는 배터리(20), 제어부(40), 증기화기(50) 및 마우스피스(60)를 포함할 수 있다. 단, 이는 본 개시의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예일뿐이며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 추가되거나 생략될 수 있음은 물론이다. 또한, 도 4에 도시된 에어로졸 발생 장치(1-1)의 각각의 구성 요소들은 기능적으로 구분되는 기능 요소들을 나타낸 것으로서, 복수의 구성 요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 통합되는 형태로 구현되거나, 단일 구성 요소가 복수의 세부 기능 요소로 분리되는 형태로 구현될 수도 있다. 이하, 에어로졸 발생 장치(1-1)의 각 구성 요소에 대하여 설명하도록 한다.

마우스피스(60)는 에어로졸 발생 장치(1-1)의 일단에 위치하고, 증기화기(50)로부터 발생된 에어로졸을 흡입하기 위해 사용자의 구부와 접촉될 수 있다.

다음으로, 증기화기(50)는 도 1에 도시된 다중 히터(30)를 포함하고, 히터(30)를 통해 액상의 에어로졸 발생 물질을 가열함으로써 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 다중 히터(30)를 통해 액상을 가열함으로써, 가열 성능이 향상되고 에어로졸 발생량은 증대될 수 있다. 액상의 에어로졸 발생 물질은 액상 저장부에 보관되어 있을 수 있으며, 발생된 에어로졸은 기류관을 통해 마우스피스(60) 방향으로 전달될 수 있다.

당해 기술 분야에서, 증기화기(50)는 카토마이저(catomizer) 또는 아토마이저(atomizer)로 칭해질 수도 있다. 증기화기(50)의 세부 구조는 다양하게 설계되고 구현될 수 있다.

한편, 발생된 에어로졸이 증기화기(50)의 기류관을 따라 이동하는 과정에서 에어로졸의 온도가 낮아지므로, 사용자는 일반적인 궐련을 흡연할 때와 같은 에어로졸의 온열감을 느끼기 어려울 수 있고, 온도가 낮아진 에어로졸이 다시 액화됨에 따라 액적 또는 액넘김 현상이 발생될 수 있다.

위와 같은 문제를 방지하기 위해, 본 개시의 몇몇 실시예들에서는, 증기화기(50)와 마우스피스(60) 사이에 에어로졸 가열부(미도시)를 더 포함될 수 있다. 에어로졸 가열부(미도시)는 에어로졸을 마우스피스(60)로 전달하는 기류관을 포함하고, 기류관을 통과하는 에어로졸을 다시 가열할 수 있다. 에어로졸이 다시 가열됨에 따라 사용자는 일반적인 궐련을 흡연할 때와 같은 에어로졸의 온열감을 느낄 수 있고, 온도가 낮아진 에어로졸이 다시 액화됨에 따른 액적 또는 액넘김 현상이 방지될 수 있다.

또한, 몇몇 실시예들에서, 에어로졸 가열부(미도시)는 마우스피스(60)의 적어도 일부를 가열할 수도 있다. 에어로졸 가열부(미도시)는 마우스피스(60)의 적어도 일부를 가열함으로써 사용자가 마우스피스(60)을 입에 무는 경우에 온열감을 느끼도록 할 수 있다. 이에 따라, 에어로졸을 통한 온열감 뿐만 아니라 마우스피스(60)과의 접촉으로부터 느껴지는 온열감이 사용자에게 제공될 수 있다. 또한, 일반적인 궐련을 흡연할 때와 같은 흡연 경험이 사용자에게 제공될 수 있다.

또한, 몇몇 실시예들에서, 마우스피스(60)는 마우스피스(60)의 적어도 일부를 둘러싸는 알루미늄 박막을 포함할 수 있다. 이에 따라, 마우스피스(60)의 적어도 일부가 에어로졸 가열부(미도시)에 의해 가열될 때, 에어로졸 가열부(미도시)로부터의 열 전도성이 증가되어, 궐련을 흡연할 때와 같은 온열감이 보다 효과적으로 사용자에게 제공될 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 하이브리드형 에어로졸 발생 장치(1-2, 1-3)를 도시한다. 도 5는 증기화기(50)와 궐련(70)이 병렬로 배치된 에어로졸 발생 장치(1-2)를 예시하고 있고, 도 6은 증기화기(50)와 궐련(70)이 직렬로 배치된 에어로졸 발생 장치(1-3)를 예시하고 있다. 이와 같은 하이브리드형 에어로졸 발생 장치(1-2, 1-3)에서 다중 히터(30)는 궐련(70)만을 가열하도록 설계될 수 있고, 제1 히터(30-1)는 궐련(70)을 가열하고 제2 히터(30-2)는 증기화부(50)에 포함되어 액상의 에어로졸 발생물질을 가열하도록 설계될 수도 있다. 중복된 설명을 배제하기 위해, 각 장치(1-2, 1-3)의 구성요소들에 대한 설명은 생략하도록 한다.

도면에 도시되어 있지는 않으나, 에어로졸 발생 장치(1)는 궐련형으로 구현될 수도 있다. 이와 같은 경우, 다중 히터(30)는 다단으로 구성되어 궐련을 가열하도록 설계될 수 있고, 궐련의 내부와 외부를 각각 가열하도록 설계될 수도 있다.

지금까지 도 1 내지 도 6를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 에어로졸 발생 장치(1)와 그의 다양한 구현예들(1-1 내지 1-3)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 7 이하의 도면을 참조하여 에어로졸 발생 장치(1)의 제어 방법에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.

다른 언급이 없는 한, 이하에서 설명될 제어 방법은 에어로졸 발생 장치(1)의 제어부(40)에 의해서 수행되는 것으로 가정하도록 한다. 따라서, 이하의 설명에서 특정 단계 또는 동작의 주체가 생략된 경우, 해당 단계 또는 동작은 제어부(40)에 의하여 수행되는 것으로 이해될 수 있다.

또한, 이하에서는, 이해의 편의를 제공하기 위해, 다중 히터(30)가 2개의 히터(30-1, 30-2)로 구성된 경우를 가정하여 설명을 이어가도록 한다. 다만, 당해 분야의 통상의 기술자라면, 다중 히터(30)가 3개 이상의 히터를 포함하고 있는 경우에도, 이하의 설명 내용이 실질적인 기술적 사상의 변경 없이 적용될 수 있음을 자명하게 이해할 수 있을 것이다.

먼저, 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 개시의 제1 실시예에 따른 다중 히터 제어 방법에 대하여 설명하도록 한다. 상기 제1 실시예는 PWM 제어에 기반하여 다중 히터(30)을 제어하는 방법에 관한 것이다.

도 7은 제1 실시예에 따른 다중 히터 제어 방법을 나타내는 예시적인 흐름도이다. 단, 이는 본 개시의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예일뿐이며, 필요에 따라 일부 단계가 추가되거나 삭제될 수 있음은 물론이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 다중 히터 제어 방법은 다중 히터(30)에 대한 제어 모드를 PWM 모드로 설정하는 단계 S10에서 시작될 수 있다. 다만, 에어로졸 발생 장치(10)가 PWM에 의해서만 다중 히터(30)를 제어하도록 구현된 경우라면, 명시적인 설정 동작은 생략될 수 있다.

단계 S20에서, 다중 히터(30)가 동작 중인지 여부가 판단될 수 있다. 다중 히터(30)는 에어로졸 발생 장치(1)의 전원이 인가되거나, 사용자의 퍼프(puff)가 감지될 때 동작될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

단계 S30에서, 다단 히터(30)가 동작 중인 경우, 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)의 듀티비(duty ratio)가 합산될 수 있다. 듀티비는 PWM 신호 주기(period)에서 온듀티 구간이 차지하는 비율(%)을 가리키는 것으로, 당해 기술 분야에서 듀티사이클(duty cycle)이란 용어와 혼용되어 사용될 수 있다.

단계 S40에서, 합산값이 임계치 이상인지 여부가 판단될 수 있다. 여기서, 임계치는 배터리 과부하 또는 과전류 발생을 방지하기 위해 설정되는 값을 의미할 수 있고, 기 설정된 고정 값 또는 상황에 따라 변동되는 변동 값일 수 있다. 예를 들어, 임계치는 100%로 미리 설정되어 있을 수 있다. 다른 예로서, 임계치는 배터리의 특성을 고려하여 미리 설정되어 있을 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 불안정한 배터리(e.g. 공급 전력(전압)의 변동이 큰 배터리)인 경우, 임계치는 100% 미만의 값으로 설정될 수 있다. 또 다른 예로서, 임계치는 배터리의 잔여 수명 또는 전압 변동 정도에 기초하여 변동되는 변동 값일 수 있다. 가령, 배터리의 잔여 수명이 기준치 이하로 떨어지거나, 전압 변동 정도가 기준치 이상이 되는 경우, 보다 안정적인 제어를 위해 임계치는 더 작은 값으로 변경될 수 있다.

단계 S50에서, 임계치 이상이라는 판단에 응답하여, 듀티비가 조절될 수 있다. 본 단계의 세부 과정은 도 8에 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 단계 S51에서, 다단 히터(30)에 대한 듀티비 감소 프로세스가 수행될 수 있다. 즉, 본 단계에서, 다단 히터(30)의 듀티비 합산값이 임계치 이하가 되도록 감소될 수 있다. 예를 들어, 제1 히터(30-1)의 듀티비와 제2 히터(30-1)의 듀티비의 합이 임계치가 되도록 듀티비가 감소될 수 있다.

이때, 각 히터(30-1, 30-2)에 대한 듀티비 감소치는 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 예를 들어, 각 히터(30-1, 30-2)의 듀티비는 일정한 비율로 감소될 수 있다. 다른 예로서, 각 히터(30-1, 30-2)의 듀티비는 일정한 값만큼 감소될 수 있다. 또 다른 예로서, 제1 히터(30-1) 또는 제2 히터(30-2) 중 어느 하나의 듀티비만 감소될 수 있다. 또 다른 예로서, 각 히터의(30-1, 30-2)의 듀티비 감소치는 가열 대상의 특성(e.g. 온도 프로파일), 히터(30-1, 30-2)의 배치 위치, 히터(30-2, 30-2)가 에어로졸 발생에 미치는 영향 등에 기초하여 결정될 수도 있다.

단계 S52에서, 듀티비 감소에 따른 공급 전력 감소량이 연산될 수 있다. 예를 들어, 다단 히터(30)의 듀티비 합산값이 120%이고, 각 히터(30-1, 30-2)의 듀티비는 60%로 동일하며, 임계치가 100%이고, 듀티비 감소 프로세스(S51)에 의해 제1 히터(30-1)의 듀티비가 60%에서 40%로 감소되었다고 가정하자. 이와 같은 경우, 제1 히터(30-1)에 공급되는 전력이 20%만큼 감소될 것이므로, 공급 전력 감소량은 상기 20%에 대응되는 전력으로 연산될 수 있다.

단계 S53에서, 공급 전력 감소량에 기초하여 DC-DC 컨버터의 동작이 제어될 수 있다. 구체적으로, 공급 전력 감소량만큼 히터(30)에 전력을 더 공급하기 위해, 승압형 DC-DC 컨버터를 구동하여 히터로 입력되는 전압을 높일 수 있다. 전술한 예의 경우라면, 제1 히터(30-1)로 입력되는 전압이 높아지도록 DC-DC 컨버터가 제어될 수 있다. 이와 같이, 듀티비가 감소되더라도 추가 전력이 해당 히터(30-1)에게 제공될 수 있기 때문에, 다중 히터(30)의 가열 성능이 보장될 수 있으며, 에어로졸 발생 물질이 온도 프로파일에 맞게 가열되어 향상된 흡연 체험이 사용자에게 제공될 수 있다.

또한, DC-DC 컨버터는 항상 구동되는 것이 아니라, 듀티비 감소 프로세스(S51)가 수행되는 경우에만 구동될 수 있다. 따라서, DC-DC 컨버터의 소모 전력은 최소화되고, 배터리(20)의 전력의 대부분은 다중 히터(30)를 가열시키는데 이용되므로, 배터리(20)의 효율성이 증대될 수 있다.

다시 도 7을 참조하여 설명을 이어가도록 한다.

단계 S60에서, 듀티비 합산값이 임계치 미만이라는 판단에 응답하여, 다중 히터(30)의 온듀티 구간이 중첩되는지 여부에 대한 추가적 판단이 수행될 수 있다. 듀티비 합산값이 임계치 미만이더라도, 온듀티 구간이 중첩되면 순간적으로 과전류가 흘러 배터리(20)에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다.

단계 S70에서, 온듀티 구간이 중첩된다는 판단에 응답하여, 온듀티 구간의 위상이 조정될 수 있다. 예를 들어, 다중 히터(30)의 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 제1 히터(30-1) 및/또는 제2 히터(30-2)의 온듀티 구간의 위상이 조정될 수 있다. 보다 이해의 편의를 제공하기 위해, 도 9 및 도 10에 도시된 예를 참조하여 부연 설명하도록 한다.

도 9 및 도 10은 제1 히터(30-1) 및 제2 히터(30-2)의 PWM 신호(81, 83)와 배터리 출력(85; e.g. 전류값)을 예시하고 있다. 구체적으로, 도 9는 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)의 PWM 신호(81, 83)가 중첩되는 경우를 예시하고 있고, 도 10은 두 히터(30-1, 30-2)의 온듀티 구간이 중첩되지 않도록, 제2 히터(30-2)의 온듀티 구간의 위상이 조정되는 것을 예시하고 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 두 히터(30-1, 30-2)의 온듀티 구간이 중첩됨에 따라 배터리 출력(85)이 기준선(87)을 초과하게 되는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 경우, 과전류가 발생하여 배터리의 성능에 악영향을 미치거나, 배터리 보호회로가 동작하여 에어로졸 발생 장치(e.g. 1)의 동작이 중단될 수 있다.

반면에, 제2 히터(30-2)의 온듀티 구간의 위상이 조정된 경우, 배터리(20) 출력(85)이 기준선(87) 이하에서 안정적으로 동작하게 될 수 있다.

한편, 단계 S30 내지 단계 S70은 다중 히터(30)가 동작되는 동안 반복적으로 수행될 수 있다.

지금까지 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 개시의 제1 실시예에 따른 다중 히터 제어 방법에 대해 설명하였다. 상술한 방법에 따르면, PWM 모드로 다중 히터를 제어할 때, 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 정밀한 제어가 수행될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 발생 장치(1)의 제어 안정성이 보장될 수 있다.

또한, 듀티비의 합산값이 임계치를 초과하는 경우, 자동으로 듀티비를 감소시킴으로써, 과전류가 흘러 배터리에 악영향이 미치는 문제가 미연에 방지될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 발생 장치의 제어 안정성이 보장되고, 배터리의 효율성은 증대될 수 있다.

또한, 듀티비가 감소 조절될 때, DC-DC 컨버터를 통해 감소된 전력에 대한 보상이 이루어질 수 있다. 이에 따라, 제어 안정성과 함께 다중 히터(3)의 가열 성능도 보장될 수 있다.

또한, 듀티비가 감소 조절되는 경우에 한하여, DC-DC 컨버터가 이용되므로, DC-DC 컨버터가 소모하는 전력이 최소화되고, 배터리의 효율성은 더욱 증대될 수 있다.

이하에서는, 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 개시의 제2 실시예에 따른 다중 히터 제어 방법에 대하여 설명하도록 한다. 상기 제2 실시예는 PFM 모드로 다중 히터를 제어하는 방법에 관한 것이다. 이하에서는, 설명의 명료함을 위해 전술한 제1 실시예와 중복되는 내용에 대해서는 생략하고, 두 실시예의 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.

도 11은 제2 실시예에 따른 다중 히터 제어 방법을 나타내는 예시적인 흐름도이다. 단, 이는 본 개시의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예일뿐이며, 필요에 따라 일부 단계가 추가되거나 삭제될 수 있음은 물론이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 다중 히터 제어 방법은 다중 히터(30)에 대한 제어 모드를 PFM 모드로 설정하는 단계 S110에서 시작될 수 있다. 다만, 에어로졸 발생 장치(1)가 PFM 모드에 의해서만 다중 히터(30)를 제어하도록 구현된 경우라면, 명시적인 설정 동작은 생략될 수 있다.

단계 S120에서, 다중 히터(30)가 동작 중인지 여부가 판단될 수 있다.

단계 S130에서, 다중 히터(30)가 동작 중인 경우, 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)의 듀티비가 합산될 수 있다.

단계 S140에서, 합산값이 임계치 이상인지 여부가 판단될 수 있다.

단계 S150에서, 임계치 이상이라는 판단에 응답하여, 주파수(듀티비)가 조절(감소)될 수 있다. PFM 모드의 경우, 듀티비는 주파수에 따라 결정되므로, 주파수를 더 작은 값으로 설정함으로써 듀티비를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 다단 히터(30)의 듀티비 합산값이 임계치 이하가 되도록 특정 히터(30)의 주파수가 감소될 수 있다.

또한, 제1 실시예와 유사하게, 본 단계 S150에서, 듀티비 감소에 따른 공급 전력 감소량이 연산되고, 공급 전력 감소량에 기초하여 DC-DC 컨버터의 동작이 제어될 수 있다. 구체적으로, 공급 전력 감소량만큼 히터(30)에 전력을 더 공급하기 위해, 승압형 DC-DC 컨버터를 구동하여 히터로 입력되는 전압을 높일 수 있다.

단계 S160에서, 듀티비 합산값이 임계치 미만이라는 판단에 응답하여, 다중 히터(30)의 온듀티 구간이 중첩되는지 여부에 대한 추가적 판단이 수행될 수 있다. 듀티비 합산값이 임계치 미만이더라도, 온듀티 구간이 중첩되면 순간적으로 과전류가 흘러 배터리(20)에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다.

단계 S170에서, 온듀티 구간이 중첩된다는 판단에 응답하여, 온듀티 구간의 위상이 조정될 수 있다. 예를 들어, 다중 히터(30)의 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 제1 히터(30-1) 및/또는 제2 히터(30-2)의 온듀티 구간의 위상이 조정될 수 있다. 보다 이해의 편의를 제공하기 위해, 도 12 및 도 13에 도시된 예를 참조하여 부연 설명하도록 한다.

도 12 및 도 13은 제1 히터(30-1) 및 제2 히터(30-2)의 PFM 신호(91, 93)와 배터리(20) 출력(95; e.g. 전류값)을 예시하고 있다. 보다 구체적으로, 도 12는 제1 히터(30-1)와 제2 히터(30-2)의 PFM 신호(91, 93)가 중첩되는 경우를 예시하고 있고, 도 13은 두 히터(30-1, 30-2)의 온듀티 구간이 중첩되지 않도록, 제1 히터(30-1)의 온듀티 구간의 위상이 조정되는 것을 예시하고 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 위상이 조정됨에 따라, 배터리(20)의 출력(95)이 기준선(97) 이하에서 안정적으로 동작하게 될 수 있다.

한편, PFM 모드의 경우, 주파수가 배수 관계가 아닌 경우에는 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 PFM 신호의 위상을 조정하는 것이 어려울 수도 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서는, 다중 히터(30)의 주파수를 일치시키거나, 배수 관계로 설정한 다음에, 온듀티 구간의 위상을 조정하는 단계 S170가 수행될 수 있다. 또한, 다른 몇몇 실시예에서는, 제어 모드를 PWM 모드로 전환한 다음에, 온듀티 구간의 위상을 조정하는 과정이 수행될 수도 있다.

참고로, 단계 S130 내지 단계 S170은 다중 히터(30)가 동작되는 동안 반복적으로 수행될 수 있다.

지금까지 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 개시의 제2 실시예에 따른 다중 히터 제어 방법에 대하여 설명하였다. 상술한 방법에 따르면, PFM 모드로 다중 히터를 제어할 때, 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 정밀한 제어가 수행될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 발생 장치의 제어 안정성이 보장될 수 있다.

또한, 듀티비의 합산값이 임계치를 초과하는 경우, 자동으로 듀티비를 감소시킴으로써, 과전류가 흘러 배터리에 악영향이 미치는 문제가 미연에 방지될 수 있다. 이에 따라, 에어로졸 발생 장치의 제어 안정성이 보장되고, 배터리의 효율성은 증대될 수 있다.

또한, 듀티비가 감소 조절될 때, DC-DC 컨버터를 통해 감소된 전력에 대한 보상이 이루어질 수 있다. 이에 따라, 제어 안정성과 함께 다중 히터로 인한 가열 성능도 보장될 수 있다.

또한, 듀티비가 감소 조절되는 경우에 한하여, DC-DC 컨버터가 이용되므로, DC-DC 컨버터가 소모하는 전력이 최소화되고, 배터리의 효율성은 더욱 증대될 수 있다.

마지막으로, 도 14를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 다중 히터 제어 로직(방법)이 구현된 예시적인 회로 구성도에 대하여 간략하게 설명하도록 한다. 도 14에 예시된 회로 구성도에서, 제어부(40)는 MCU(45)에 대응되거나 MCU(45), DC-DC 컨버터(41) 및 DAC(43)를 포함하는 회로 구성에 대응될 수 있다. 이하, 도 14를 참조하여 설명한다.

도 14에 예시된 회로 구성도에서, MCU(45)는 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 가령, MCU(45)는 PWM 모드 또는 PFM 모드에 따라 다중 히터(30-1, 30-2)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, MCU(45)는 다중 히터(30-1, 30-2)를 제어하기 위한 PWM 신호(또는 PFM 신호)를 출력하고, 각 히터(30-1, 30-2)에 공급되는 전압(V1, V2)를 읽은 후 이를 원하는 값의 디지털 신호(DA1, DA2)로 환산하여 DAC(43)에 전달할 수 있다. 이외에도, MCU(45)는 전술한 본 개시의 다양한 실시예에 따른 제어 동작을 수행할 수 있다.

DAC(43)는 MCU(45)로부터 입력받은 디지털 신호(DA1, DA2) 를 아날로그 신호(FB1, FB2)로 변환하여 DC-DC컨버터(41)의 피드백 신호로 제공할 수 있다.

DC-DC 컨버터(41)는 승압형 컨버터로서 제1 히터(30-1) 및 제2 히터(30-2)로 입력되는 전압을 높이는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, DC-DC 컨버터(41)는 DAC(43)로부터 입력받은 피드백 신호(FB1, FB2)에 준하는 전압(V1, V2)를 생성하여 각 히터(30-1, 30-2)로 제공할 수 있다. DC-DC 컨버터(41)는 듀티비 감소 프로세스가 수행된 경우에만 구동될 수 있을 것이나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

지금까지 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명된 본 개시의 기술적 사상은 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체 상에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는, 예를 들어 이동형 기록 매체(CD, DVD, 블루레이 디스크, USB 저장 장치, 이동식 하드 디스크)이거나, 고정식 기록 매체(ROM, RAM, 컴퓨터 구비 형 하드 디스크)일 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록된 상기 컴퓨터 프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 다른 컴퓨팅 장치에 전송되어 상기 다른 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 상기 다른 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다.

이상에서, 본 개시의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 개시의 기술적 사상이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 개시가 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 1-1, 1-2, 1-3: 에어로졸 발생 장치
20: 배터리
30: 히터
40: 제어부
50: 증기화기
60: 마우스피스

Claims (15)

1. 제1 히터;
   제2 히터;
   상기 제1 히터 및 상기 제2 히터에 전력을 공급하는 배터리; 및
   펄스 폭 변조(Pulse Width Modulator) 모드로 상기 제1 히터 및 상기 제2 히터에 공급되는 전력을 제어하되, 상기 제1 히터의 온듀티(on-duty) 구간과 상기 제2 히터의 온듀티 구간이 중첩되는지 여부를 판단하고, 중첩된다는 판단에 응답하여 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 상기 제1 히터의 온듀티 구간의 위상을 조정하는 제어부를 포함하는,
   다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제1 히터의 듀티비(duty ratio)와 상기 제2 히터의 듀티비에 대한 합산값을 연산하고, 상기 합산값이 임계치 이하라는 판단에 응답하여, 상기 제1 히터의 온듀티 구간의 위상을 조정하는,
   다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제1 히터의 듀티비(duty ratio)와 상기 제2 히터의 듀티비에 대한 합산값을 연산하고, 상기 합산값이 임계치를 초과한다는 판단에 응답하여, 상기 제1 히터의 듀티비를 감소시키는 듀티비 감소 프로세스를 더 수행하는,
   다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 배터리와 연결되고 상기 제1 히터 또는 상기 제2 히터로 입력되는 전압을 높이는 승압형 DC-DC 컨버터를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 듀티비 감소 프로세스에 따른 공급 전력 감소량을 연산하고, 상기 공급 전력 감소량에 기초하여 상기 승압형 DC-DC 컨버터의 동작을 제어하는,
   다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 배터리와 연결되고 상기 제1 히터 또는 상기 제2 히터로 입력되는 전압을 높이는 승압형 DC-DC 컨버터를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 듀티비 감소 프로세스가 수행된 경우에 한하여, 상기 승압형 DC-DC 컨버터를 구동시키는,
   다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 히터와 상기 제2 히터는 동일한 에어로졸 발생 물질을 가열하는,
   다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 히터는 제1 에어로졸 발생 물질을 가열하고, 상기 제2 히터는 제2 에어로졸 발생 물질을 가열하는,
   다중 히터를 구비한 에어로졸 발생 장치.
8. 에어로졸 발생 장치에서 제1 히터 및 제2 히터를 포함하는 다중 히터에 공급되는 전력을 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulator) 모드로 제어하는 방법에 있어서,
   상기 제1 히터의 온듀티(on duty) 구간과 상기 제2 히터의 온듀티 구간이 중첩되는지 여부를 판단하는 단계; 및
   중첩된다는 판단에 응답하여, 온듀티 구간이 중첩되지 않도록 상기 제1 히터의 온듀티 구간의 위상을 조정하는 단계를 포함하는,
   다중 히터 제어 방법.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 제1 히터의 듀티비(duty ratio)와 상기 제2 히터의 듀티비에 대한 합산값을 연산하는 단계를 더 포함하고,
   상기 위상을 조정하는 단계는,
   상기 합산값이 임계치 이하라는 판단에 응답하여, 상기 위상을 조정하는 단계를 포함하는,
   다중 히터 제어 방법.
10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 히터의 듀티비(duty ratio)와 상기 제2 히터의 듀티비에 대한 합산값을 연산하는 단계; 및
    상기 합산값이 임계치를 초과했다는 판단에 응답하여, 상기 제1 히터의 듀티비를 감소시키는 단계를 더 포함하는,
    다중 히터 제어 방법.
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