KR102423200B1 - 전자 증기 제공 시스템 - Google Patents

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Abstract

전자 증기 제공 시스템으로서, 전자 증기 제공 시스템의 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위한 증발기; 증발기에 전력을 공급하기 위한 전력 공급장치; 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입하거나 호기할 때 공기가 전자 증기 제공 시스템을 통해 이동하는 공기 유동 경로를 규정하는 벽; 공기 유동 경로의 벽의 일부에 인접하게 공기 유동 경로 내에 장착된 온도 센서; 및 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 온도 센서에 공급되게 하고, 온도 센서의 온도 변화를 검출하는 것에 응답하여 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 증발기에 공급되게 하도록 구성된 제어기를 포함하며; 공기 유동 경로는, 사용자에 의한 흡입 또는 호기 동안에, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서, 공기 유동 경로를 따라 이동하는 공기가 온도 센서를 향하도록 배열된다.

Description

전자 증기 제공 시스템
본 개시는 전자 니코틴 전달 시스템들(electronic nicotine delivery systems)(예를 들어, e-시가렛들(e-cigarettes))과 같은 전자 증기 제공 시스템들(electronic vapour provision systems)에 관한 것이다.
e-시가렛들과 같은 전자 증기 제공 시스템은 일반적으로, 증발되거나 다른 방식으로 에어로졸(aerosol)로 변환될 니코틴(nicotine)을 전형적으로 포함하는 액체와 같은 에어로졸 전구체 재료(aerosol precursor material)의 저장조(reservoir)를 포함한다. 그러한 디바이스들에는 통상적으로 마우스피스(mouthpiece)로부터 멀리 위치된 하나 이상의 공기 입구 구멍들이 제공된다. 사용자가 마우스피스 상을 빠는(흡입하는) 경우, 공기는 입구 구멍들을 통해, 그리고 카트리지로부터 액체가 공급된 히터(heater)와 같은 증기 소스(vapour source)를 지나서 흡인된다.
일부 e-시가렛들에는, 히터를 활성화시키는데 사용되는 버튼(button)과 같은 특정 수동 활성화 설비(specific manual activation facility)가 제공된다. 그러한 디바이스들에서, 히터는 특정 수동 활성화 설비가 활성화된 경우(예를 들어, 사용자가 버튼을 누르고 있는 동안)에만 활성화된다. 일부 디바이스들에 의해 채택된 다른 접근법은 사용자가 디바이스 상을 흡입할 때 디바이스를 통한 공기 유동을 검출하는 공기 유동 센서(예를 들어, 압력 강하 센서)에 의해 히터를 자동으로 활성화시키는 것이다. 보다 구체적으로, 사용자가 디바이스 상을 흡입할 때, 히터는 소량의 액체를 증발시키도록 활성화되며, 따라서 이것이 사용자에 의해 흡입된다.
그러나, 그러한 접근법들의 문제는 특정 수동 활성화 설비 또는 공기 유동 센서와 같은 구성요소의 사용이 e-시가렛의 비교적 높은 제조 비용을 초래한다는 것이다.
본 기술은 전자 증기 제공 시스템을 제공하며, 전자 증기 제공 시스템은, 전자 증기 제공 시스템의 사용자에 의한 흡입(inhalation)을 위해 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위한 증발기(vaporiser); 증발기에 전력을 공급하기 위한 전력 공급장치(power supply); 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입하거나 호기(exhale)할 때 공기가 전자 증기 제공 시스템을 통해 이동하는 공기 유동 경로를 규정하는 벽; 공기 유동 경로의 벽의 일부에 인접하게 공기 유동 경로 내에 장착된 온도 센서(temperature sensor); 및 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 온도 센서에 공급되게 하고, 온도 센서의 온도 변화를 검출하는 것에 응답하여 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 증발기에 공급되게 하도록 구성된 제어기를 포함하며; 공기 유동 경로는, 사용자에 의한 흡입 또는 호기 동안에, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서, 공기 유동 경로를 따라 이동하는 공기가 온도 센서를 향하도록 배열된다.
일 실시예에서, 공기 유동 경로는, 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입할 때, 공기가 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서를 향하도록 배열되고, 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상으로 호기할 때, 공기가 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서를 향하지 않도록 배열되며, 제어기는 온도 센서의 검출된 온도 변화량 또는 온도 센서의 검출된 온도 변화율 중 하나가 사전결정된 임계값을 초과할 때에만, 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 증발기에 공급되게 하도록 구성되거나; 또는 공기 유동 경로는, 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상으로 호기할 때, 공기가 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서를 향하도록 배열되고, 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입할 때, 공기가 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서를 향하지 않도록 배열되며, 제어기는 온도 센서의 검출된 온도 변화량 또는 온도 센서의 검출된 온도 변화율 중 하나가 사전결정된 임계값 미만일 때에만, 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 증발기에 공급되게 하도록 구성된다.
일 실시예에서, 전자 증기 제공 시스템은 공기 유동 경로의 벽의 다른 부분에 인접하게 공기 유동 경로 내에 장착된 추가의 온도 센서를 포함하며; 공기 유동 경로는, 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상으로 호기할 때, 공기가 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서를 향하지 않고, 추가의 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 추가의 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 다른 부분을 향하는 방향에서 추가의 온도 센서를 향하도록 배열되고, 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입할 때, 공기가 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서를 향하고, 추가의 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 추가의 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 다른 부분을 향하는 방향에서 추가의 온도 센서를 향하지 않도록 배열되며; 제어기는, 추가의 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 추가의 온도 센서에 공급되게 하고, 온도 센서의 검출된 온도 변화량이 추가의 온도 센서의 검출된 온도 변화량을 초과하거나, 온도 센서의 검출된 온도 변화율이 추가의 온도 센서의 검출된 온도 변화율을 초과할 때에만, 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 증발기에 공급되게 하도록 구성된다.
일 실시예에서, 온도 센서의 온도 변화를 초기에 검출할 때, 제어기는 온도 센서의 검출된 온도 변화량 또는 온도 센서의 검출된 온도 변화율 중 하나가 결정될 때까지, 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 증발기에 공급되게 하도록 구성된다.
일 실시예에서, 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나의 온도 변화를 초기에 검출할 때, 제어기는 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나의 검출된 온도 변화량 또는 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나의 검출된 온도 변화율 중 하나가 결정될 때까지, 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 증발기에 공급되게 하도록 구성된다.
일 실시예에서, 추가의 온도 센서는 서미스터(thermistor)이다. 서미스터는 표면 실장 서미스터(surface mount thermistor)일 수 있다.
일 실시예에서, 온도 센서는 서미스터이다. 서미스터는 표면 실장 서미스터일 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는 온도 센서의 검출된 온도 변화량 또는 온도 센서의 검출된 온도 변화율 중 하나에 기초하여 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 증발기에 공급되는 전력량을 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 제어기는 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나의 검출된 온도 변화량 또는 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나의 검출된 온도 변화율 중 하나에 기초하여 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 증발기에 공급되는 전력량을 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 제어기는 전자 증기 제공 시스템의 주변 온도의 값에 기초하여 증발기에 공급되는 전력량을 추가로 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 제어기는 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 온도 센서에 공급되게 하기 전에 온도 센서를 사용하여 주변 온도를 검출하도록 구성된다.
일 실시예에서, 제어기는 전자 증기 제공 시스템의 주변 온도의 값에 기초하여 증발기에 공급되는 전력량을 추가로 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 제어기는 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나에 공급되게 하기 전에 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나를 사용하여 주변 온도를 검출하도록 구성된다.
일 실시예에서, 전자 증기 제공 시스템은 주변 온도를 측정하도록 구성된 독립적인 주변 온도 센서를 포함한다.
일 실시예에서, 제어기는, 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 증발기에 공급되는 것을 중지시킬 때, 사전결정된 시간 기간 동안 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 온도 센서에 공급되는 것을 중지시키도록 구성된다.
일 실시예에서, 제어기는, 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 증발기에 공급되는 것을 중지시킬 때, 사전결정된 시간 기간 동안 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나를 가열하기 위해 전력이 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나에 공급되는 것을 중지시키도록 구성된다.
일 실시예에서, 증발기는 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 전구체 재료를 가열하여 증발시키기 위해 전력 공급장치로부터 전력이 공급되는 히터(heater)이다.
일 실시예에서, 에어로졸 전구체 재료는 니코틴을 포함하는 액체이다.
본 기술은 전자 증기 제공 시스템을 작동시키는 방법을 제공하며, 전자 증기 제공 시스템은, 전자 증기 제공 시스템의 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위한 증발기, 증발기에 전력을 공급하기 위한 전력 공급장치, 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입하거나 호기할 때 공기가 전자 증기 제공 시스템을 통해 이동하는 공기 유동 경로를 규정하는 벽, 및 공기 유동 경로의 벽의 일부에 인접하게 공기 유동 경로 내에 장착된 온도 센서를 포함하며, 상기 방법은, 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 온도 센서에 공급되게 하는 단계; 및 온도 센서의 온도 변화를 검출하는 것에 응답하여 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 증발기에 공급되게 하는 단계를 포함하며; 공기 유동 경로는, 사용자에 의한 흡입 또는 호기 동안에, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서, 공기 유동 경로를 따라 이동하는 공기가 온도 센서를 향하도록 배열된다.
본원에 설명된 접근법은 하기에 기재된 바와 같은 특정 실시예들에 제한되지 않고, 본원에 제시된 특징들의 임의의 적절한 조합들을 포함하고 고려한다. 예를 들어, 전자 증기 제공 시스템은 후술하는 다양한 특징들 중 어느 하나 이상을 적절하게 포함하는 본원에 설명된 접근법에 따라 제공될 수 있다.
이제, 본 발명의 다양한 실시예들이 하기의 도면들을 참조하여 단지 예로서 상세하게 설명될 것이다:
도 1은 e-시가렛과 같은 전자 증기 제공 시스템의 (분해) 개략도이다.
도 2는 도 1의 e-시가렛의 본체의 개략도이다.
도 3은 도 1의 e-시가렛의 증발기 부분의 개략도이다.
도 4는 도 1의 e-시가렛의 본체의 주요 기능 구성요소들의 개략도이다.
도 5는 도 1의 e-시가렛에서 공기의 유동 경로를 따른 가열식 온도 센서의 포지션을 도시하는 개략도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 가열식 온도 센서의 다양한 가능한 구성들의 개략도들이다.
도 7a 및 도 7b는 단일의 가열식 온도 센서가 도 1의 e-시가렛에 사용되는 경우의 예시적인 공기 유동 경로의 기하구조의 개략도들이다.
도 8a 및 도 8b는 2 개의 가열식 온도 센서가 도 1의 e-시가렛에 사용되는 경우의 예시적인 공기 유동 경로의 기하구조의 개략도들이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 기술의 실험적 입증 결과들을 나타낸다.
도 10은 본 기술에 따른 프로세스를 나타내는 흐름도를 도시한다.
전술한 바와 같이, 본 개시는 e-시가렛과 같은 전자 증기 제공 시스템에 관한 것이다. 하기의 설명 전체에 걸쳐서, 용어 "e-시가렛"이 사용되지만, 이러한 용어는 전자 증기 제공 시스템과 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 e-시가렛(10)과 같은 전자 증기 제공 시스템의 개략도이다(축척으로 되어 있지 않음). e-시가렛은 파선으로 표시된 종축(LA)을 따라 연장되는 대체로 원통형 형상을 가지며, 2 개의 주요 구성요소들, 즉 본체(20) 및 카토마이저(cartomiser)(30)를 포함한다. 카토마이저는, 에어로졸 전구체 재료(예컨대, 니코틴을 포함하는 액체)의 저장조, 증발기(예컨대, 히터) 및 마우스피스(35)를 보유하는 내부 챔버를 포함한다. 저장조는 증발기에 전달될 필요가 있을 때까지 액체를 유지하기 위한 발포체 매트릭스(foam matrix) 또는 임의의 다른 구조물을 포함할 수 있다. 대안적으로, 저장조는 액체를 유지하기 위한 발포체와 같은 임의의 구조물을 포함하지 않을 수 있고, 대신에 액체가 저장조 내에 자유롭게 유지될 수 있다. 증발기는 액체를 증발시키기 위한 것이며, 카토마이저(30)는 저장조로부터 증발기 상에 있거나 증발기에 인접한 증발 위치로 소량의 액체를 이송하기 위한 심지(wick) 또는 유사한 설비를 더 포함할 수 있다. 하기에서는, 증발기의 구체적인 예로서 히터가 사용된다. 그러나, 다른 형태들의 증발기(예를 들어, 초음파들을 이용하는 것들)도 또한 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본체(20)는 e-시가렛(10)에 전력을 제공하기 위한 재충전 가능한 전지 또는 배터리(battery) 및 e-시가렛을 일반적으로 제어하기 위한 회로 기판(circuit board)을 포함한다. 히터가 회로 기판에 의해 제어되는 배터리로부터 전력을 수용하는 경우, 히터는 액체를 증발시키고, 다음에 이러한 증기는 마우스피스(35)를 통해 사용자에 의해 흡입된다.
본체(20) 및 카토마이저(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 종축(LA)에 평행한 방향으로 분리함으로써 서로 분리 가능하지만, 디바이스(10)가 사용중일 때 도 1에서 25A 및 25B로 개략적으로 표시된 연결부에 의해 함께 결합되어, 본체(20)와 카토마이저(30) 사이의 기계적 및 전기적 연결을 제공한다. 카토마이저(30)에 연결하는데 사용되는 본체(20) 상의 전기 커넥터(25B)는 또한, 본체(20)가 카토마이저(30)로부터 분리되는 경우에 충전 디바이스(도시되지 않음)를 연결하기 위한 소켓(socket)으로서 기능한다. 충전 디바이스의 다른 단부는 USB 소켓 내로 플러깅(plugging)되어 e-시가렛(10)의 본체(20) 내의 전지를 재충전할 수 있다. 다른 구현예들에서, 본체(20) 상의 전기 커넥터(25B)와 USB 소켓 사이의 직접 연결을 위한 케이블이 제공될 수 있다. 또한, 다른 수단에 의해, 예컨대 유도 무선 충전을 통해 충전이 실행될 수 있다.
e-시가렛(10)에는, 공기 입구를 위한 하나 이상의 구멍들(도 1에는 도시되지 않음)이 제공된다. 이들 구멍들은 e-시가렛(10)을 통한 마우스피스(35)로의 공기 통로에 연결된다. 사용자가 마우스피스(35)를 통해 흡입하는 경우, 공기는 e-시가렛의 외부 상에 적절하게 위치된 하나 이상의 공기 입구 구멍들을 통해 이러한 공기 통로 내로 흡인된다. 이러한 공기 유동은 (설명될) 가열식 온도 센서에 의해서 검출되고, 가열식 온도 센서는 히터를 활성화시켜 카트리지로부터 액체를 증발시킨다. 공기 유동은 증기를 통과하여 증기와 조합되고, 다음에 공기 유동과 증기의 이러한 조합물은 마우스피스(35) 밖으로 빠져나가서 사용자에 의해 흡입된다. 카토마이저(30)는 액체의 공급이 소진되는 경우에 본체(20)로부터 분리되어, 폐기될 수 있다(그리고 원하는 경우, 다른 카토마이저로 교체됨).
도 1에 도시된 e-시가렛(10)은 예로서 제시되며, 다양한 다른 구현예들이 채택될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 카토마이저(30)는 2 개의 분리 가능한 구성요소들, 즉 액체 저장조 및 마우스피스를 포함하는 카트리지(저장조로부터의 액체가 소진되는 경우에 교체될 수 있음), 및 히터를 포함하는 증발기(일반적으로 유지됨)로서 제공된다. 다른 예로서, 충전 설비는 자동차 시가렛 라이터(car cigarette lighter)와 같은 추가적인 또는 대안적인 전원(power source)에 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 1의 e-시가렛(10)의 본체(20)의 개략도(단순화된 도면)이다. 도 2는 대체로 e-시가렛(10)의 종축(LA)을 통한 평면에서의 단면으로 간주될 수 있다. 본체의 다양한 구성요소들 및 세부사항들, 예를 들어, 배선 및 보다 복잡한 쉐이핑(shaping) 등은 명확화를 위해 도 2에서 생략되었다는 것에 주목한다.
본체(20)는 e-시가렛(10)에 전력을 공급하기 위한 배터리 또는 전지(210)뿐만 아니라, e-시가렛(10)을 제어하기 위한 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC) 또는 마이크로컨트롤러(microcontroller)와 같은 칩(chip)(555)을 포함한다. ASIC(555)는 마우스피스(35) 상의 흡입을 검출하기 위해 가열식 온도 센서(215)에 부착된다(또는 대안적으로, 가열식 온도 센서(215)는 ASIC(555) 자체에 제공될 수 있음).
본체(20)는 e-시가렛(10)의 먼(원위) 단부를 밀봉 및 보호하기 위한 캡(cap)(225)을 더 포함한다.
캡(225)으로부터 본체(20)의 반대측 단부에는, 본체(20)를 카토마이저(30)에 결합시키기 위한 커넥터(25B)가 있다. 커넥터(25B)는 본체(20)와 카토마이저(30) 사이의 기계적 및 전기적 연결을 제공한다. 커넥터(25B)는 카토마이저(30)에 대한 전기적 연결(양극 또는 음극)을 위한 하나의 단자로서 기능하기 위해 금속인(일부 실시예들에서는, 은 도금된) 본체 커넥터(240)를 포함한다. 커넥터(25B)는 제1 단자, 즉 본체 커넥터(240)와 반대 극성인 카토마이저(30)에 대한 전기적 연결을 위한 제2 단자를 제공하는 전기 접점(250)을 더 포함한다. 전기 접점(250)은 코일 스프링(coil spring)(255) 상에 장착된다. 본체(20)가 카토마이저(30)에 부착될 때, 카토마이저(30) 상의 커넥터(25A)는 코일 스프링을 축방향으로, 즉 종축(LA)에 평행한 방향으로(종축(LA)과 함께 정렬된 방향으로) 압축하도록 하는 방식으로 전기 접점(250)에 대해 가압된다. 스프링(255)의 탄성 특성을 고려하면, 이러한 압축은 스프링(255)을 팽창시키도록 편향시키며, 이는 전기 접점(250)을 카토마이저(30)의 커넥터(25A)에 대해 확실하게 가압하는 효과를 가지며, 이에 의해 본체(20)와 카토마이저(30) 사이의 양호한 전기적 연결을 보장하는 것을 돕는다. 본체 커넥터(240)와 전기 접점(250)은 2 개의 전기 단자들 사이에 양호한 절연을 제공하기 위해 부도체(예컨대, 플라스틱)로 제조된 가대(trestle)(260)에 의해 분리된다. 가대(260)는 커넥터들(25A 및 25B)의 상호 기계적 결합을 보조하도록 형상화된다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 1의 e-시가렛(10)의 카토마이저(30)의 개략도이다. 도 3은 대체로 e-시가렛(10)의 종축(LA)을 통한 평면에서의 단면으로 간주될 수 있다. 카토마이저(30)의 다양한 구성요소들 및 세부사항들, 예컨대 배선 및 보다 복잡한 쉐이핑은 명확화를 위해 도 3에서 생략되었다는 것에 주목한다.
카토마이저(30)는 카토마이저(30)의 중심축(종축)을 따라 마우스피스(35)로부터 카토마이저(30)를 본체(20)에 결합시키기 위한 커넥터(25A)까지 연장되는 공기 통로(355)를 포함한다. 공기 통로(335) 주위에는 액체의 저장조(360)가 제공된다. 이러한 저장조(360)는, 예를 들어, 액체에 적셔진 면(cotton) 또는 발포체를 제공함으로써 구현될 수 있다. 카토마이저(30)는 또한, 사용자가 e-시가렛(10) 상을 흡입하는 것에 응답하여 공기 통로(355)를 통해 그리고 마우스피스(35)를 통해 외부로 유동하는 증기를 발생시키기 위해 저장조(360)로부터의 액체를 가열하기 위한 히터(365)를 포함한다. 히터(365)에는, 커넥터(25A)를 통해 본체(20)의 배터리(210)의 반대 극성들(양극 및 음극, 또는 반대로 음극 및 양극)에 연결된 라인들(366 및 367)을 통해 전력이 공급된다(전력 라인들(366 및 367)과 커넥터(25A) 사이의 배선의 세부사항들은 도 3에서 생략됨).
커넥터(25A)는 은 도금되거나 일부의 다른 적합한 금속 또는 전도성 재료로 제조될 수 있는 내부 전극(375)을 포함한다. 카토마이저(30)가 본체(20)에 연결될 때, 내부 전극(375)은 본체(20)의 전기 접점(250)과 접촉하여 카토마이저(30)와 본체(20) 사이에 제1 전기 경로를 제공한다. 특히, 커넥터들(25A 및 25B)이 결합될 때, 내부 전극(375)은 코일 스프링(255)을 압축하도록 전기 접점(250)에 대해 가압되고, 이에 의해 내부 전극(375)과 전기 접점(250) 사이의 양호한 전기적 접촉을 보장하는 것을 돕는다.
내부 전극(375)은 플라스틱, 고무, 실리콘 또는 임의의 다른 적합한 재료로 제조될 수 있는 절연 링(insulating ring)(372)에 의해 둘러싸여 있다. 절연 링은, 은 도금되거나 일부의 다른 적합한 금속 또는 전도성 재료로 제조될 수 있는 카토마이저 커넥터(370)에 의해 둘러싸여 있다. 카토마이저(30)가 본체(20)에 연결될 때, 카토마이저 커넥터(370)는 본체(20)의 본체 커넥터(240)와 접촉하여 카토마이저(30)와 본체(20) 사이에 제2 전기 경로를 제공한다. 다시 말해서, 내부 전극(375) 및 카토마이저 커넥터(370)는 적절하게는 공급 라인들(366 및 367)을 통해 본체(20) 내의 배터리(210)로부터 카토마이저(30) 내의 히터(365)로 전력을 공급하기 위한 양극 및 음극 단자들(또는 반대로 음극 및 양극 단자들)로서 기능한다.
카토마이저 커넥터(370)에는, e-시가렛(10)의 종축으로부터 멀어지는 반대 방향들로 연장되는 2 개의 러그들(lugs) 또는 탭들(tabs)(380A, 380B)이 제공된다. 이들 탭들은 카토마이저(30)를 본체(20)에 연결하기 위한 본체 커넥터(240)와 함께 베이어닛 끼워맞춤부(bayonet fitting)를 제공하는데 사용된다. 이러한 베이어닛 끼워맞춤부는 카토마이저(30)와 본체(20) 사이에 안전하고 강인한 연결을 제공하여, 카토마이저와 본체가 최소의 흔들거림(wobble) 또는 휨으로, 서로에 대해 고정된 포지션에 유지되게 하며, 임의의 우발적인 분리의 가능성이 매우 적어진다. 동시에, 베이어닛 끼워맞춤부는 연결을 위한 삽입 후 회전, 및 분리를 위한 (반대 방향으로의) 회전 후 제거에 의해 간단하고 신속한 연결 및 분리를 제공한다. 다른 실시예들은 본체(20)와 카토마이저(30) 사이의 상이한 형태의 연결, 예컨대 스냅 끼워맞춤(snap fit) 또는 스크류 연결(screw connection)을 사용할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 2의 실시예에서, 본체(20)의 외부 하우징(201)은 일반적으로 원통형 튜브(cylindrical tube)의 형태를 갖는다는 것이 주목된다. 이러한 외부 하우징(201)은, 예를 들어, 종이 또는 유사물의 외부 피복(outer covering)을 갖는 금속의 내부 튜브를 포함할 수 있다. 그러나, 외부 하우징(201)의 외부 형상/프로파일은 본 발명의 중요한 기능이 아니며, 그에 따라 외부 하우징(201)은 원통형, 다각형 등과 같은 임의의 형태를 취할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 1의 e-시가렛(10)의 본체(20)의 주요 기능 구성요소들의 개략도이다. 이들 구성요소들은 본체(20) 내에 제공된 회로 기판(도시되지 않음) 상에 장착될 수 있지만, 특정 구성에 따라, 일부 실시예들에서, 대신에 구성요소들 중 하나 이상은 회로 기판과 함께 작동하도록 본체(20) 내에 수용될 수 있지만, 회로 기판 자체 상에 물리적으로 장착되지는 않는다.
본체(20)는 본체(20)를 통한 공기 입구로부터 공기 출구로의(증발기로의) 공기 경로 내에 또는 공기 경로에 인접하게 위치된 가열식 온도 센서(215)를 포함한다. 본체(20)는 출력 디바이스(558)(예컨대, 광학, 오디오 또는 촉각 피드백 디바이스), 및 카토마이저(30) 또는 USB 충전 디바이스에 연결하기 위한 전기 소켓 또는 커넥터(25B)를 더 포함한다.
마이크로컨트롤러(예를 들어, ASIC)(555)는 e-시가렛(10)의 다른 전기/전자 구성요소들 각각의 작동을 제어하고, CPU(550)를 포함한다. CPU(550) 및 다른 전기/전자 구성요소들의 작동들은 일반적으로 CPU(또는 다른 구성요소)에서 실행되는 소프트웨어 프로그램들(software programs)에 의해 적어도 부분적으로 제어된다. 그러한 소프트웨어 프로그램들은 마이크로컨트롤러(555) 자체에 통합될 수 있거나 별도의 구성요소로서 제공될 수 있는 ROM과 같은 비-휘발성 메모리(non-volatile memory)에 저장될 수 있다. CPU는 필요할 때마다 개별 소프트웨어 프로그램들을 로딩 및 실행하도록 ROM에 액세스할 수 있다. 마이크로컨트롤러(555)는 또한 다른 전기/전자 구성요소들과 적절하게 통신하기 위한 적절한 통신 인터페이스들(communications interfaces)(및 제어 소프트웨어)을 보유한다.
CPU는 배터리 부족 경고와 같은 e-시가렛 내의 조건들 또는 상태들을 반영하기 위해 다양한 출력들을 생성하도록 출력 디바이스(558)를 제어한다. 상이한 피치(pitch) 및/또는 지속시간(duration)의 광들, 진동들, 톤들(tones) 또는 비프들(beeps)을 이용함으로써, 그리고/또는 다수의 그러한 광들, 진동들, 비프들 또는 톤들을 제공함으로써, 상이한 조건들 또는 상태들을 신호하기 위한 상이한 신호들이 제공될 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, e-시가렛에는 제조하기에 보다 저렴하고, 그럼에도 불구하고 신뢰성있는 방식으로 동작하는 증발기 활성화 메커니즘(vaporiser activation mechanism)을 제공하는 것이 바람직하다. 이것을 염두에 두고, 본 기술은 전자 증기 제공 시스템(예컨대, e-시가렛(10))을 제공하며, 이 전자 증기 제공 시스템은, 전자 증기 제공 시스템의 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 전구체 재료(예컨대, 니코틴 액체)를 증발시키기 위한 증발기(예컨대, 히터(365)), 증발기에 전력을 공급하기 위한 전력 공급장치(예를 들어, 전지(210)와 같은 전지 또는 배터리를 포함함), 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입하거나 호기할 때 공기가 전자 증기 제공 시스템을 통해 이동하는 공기 유동 경로를 규정하는 벽, 공기 유동 경로의 벽의 일부에 인접하게 공기 유동 경로 내에 장착된 온도 센서(예컨대, 온도 센서(215)), 및 제어기(예컨대, 마이크로컨트롤러(555))를 포함한다. 제어기는 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 온도 센서에 공급되게 하고, 온도 센서의 온도 변화를 검출하는 것에 응답하여 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 증발기에 공급되게 하도록 구성된다. 일 예에서, 검출된 온도 변화 또는 검출된 온도 변화율이 사전결정된 최소 임계값을 초과할 때에, 전력이 증발기에 공급된다. 공기 유동 경로는, 사용자에 의한 흡입 또는 호기(exhalation) 동안에, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서, 공기 유동 경로를 따라 이동하는 공기가 온도 센서를 향하도록 배열된다. 공기 유동 경로를 따라 이동하는 공기는 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서를 향하기 때문에, 공기 유동은 온도 센서 주위에서 방해를 받고(따라서, 보다 많은 공기 분자들이 온도 센서의 표면 상에 충돌할 수 있게 함), 그에 따라 온도 센서가 공기 유동에 의해 유발된 온도 변화들에 보다 양호하게 응답하게 한다.
따라서, 본 기술의 일 실시예에 따르면, 증발기를 활성화시키기 위해, 온도 센서는 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입할 때 공기가 흡인되는 공기 유동 경로 내에 장착된다. 온도 센서가 주변 온도를 초과하여 가열되어, 흡입 동안에 전자 증기 제공 시스템을 통해 공기가 흡인될 때(공기가 주변 온도로 전자 증기 제공 디바이스로 들어감), 열이 온도 센서로부터 멀리 운반된다. 이것은 온도 센서의 온도가 가열된 값에 비해 감소되게 한다. 다음에, 이러한 온도 감소의 검출에 응답하여 증발기가 활성화된다. 가열식 서미스터들(heatable thermistors)과 같은 가열식 온도 센서는 저비용으로 이용 가능하고, 그에 따라 e-시가렛의 제조 비용을 감소시킨다. 또한, 온도 센서는 공기 유동 경로를 규정하는 벽의 부분에 인접하게 공기 유동 경로 내에 장착되고, 공기 유동 경로는, 사용자에 의한 흡입 동안에, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서, 공기 유동 경로를 통해 흡인된 공기가 온도 센서를 향하도록 배열되기 때문에, 온도 변화들을 검출함에 있어서 온도 센서의 개선된 감도가 보장된다. 이것은 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입하는 것에 응답하여 증발기의 활성화가 신뢰성있게 기능할 수 있게 한다.
본 기술 이면의 원리에 대한 실례가 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명되고, 도 5는 e-시가렛(10) 내의 공기의 유동 경로를 따른 가열식 온도 센서(215)의 포지션을 개략적으로 도시하며, 유동 경로가 화살표들(600)로 표시되어 있다. 사용자가 마우스피스(35) 상을 흡입하는 경우, 공기는 e-시가렛의 카토마이저(30)의 입구(602)에서 e-시가렛으로 들어가고, 화살표들(600)의 방향으로 e-시가렛의 본체(20) 내로 유동하여 채널(channel)(603)에 도달한다. 가열식 온도 센서(215)는 채널(603) 내에 위치결정된다. 이 경우에, 온도 센서(215)는 가열식 서미스터이며, 공기가 채널(603)을 통해 채널(604)로부터 히터(365) 및 마우스피스(35)를 향해 유동함에 따라, 서미스터의 가열 온도가 감소된다. 이러한 온도 감소는 마이크로컨트롤러(555)에 의해 검출 가능한 서미스터의 전기적 파라미터의 변화를 야기하고, 그에 따라 이러한 검출된 변화(온도 감소를 나타냄)에 응답하여, 마이크로컨트롤러(555)는 전력이 히터(365)에 공급되게 한다. 도 5의 예에서, 서미스터(215)는 마이크로컨트롤러(555)를 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)(601)에 부착된다. PCB(601)는 밀봉 부분(605)(예를 들어, 실리콘과 같은 탄성 재료로 제조됨)을 포함하고, 밀봉 부분(605)이 채널(603)의 단부를 밀봉하고 흡입된 공기가 채널(604)을 통해 히터(365) 및 마우스피스(35)를 향해 지향되도록 위치결정된다.
도 6a는 서미스터(215), 밀봉 부분(605), PCB(601) 및 채널들(603 및 604)을 도시하는 도 5의 확대 부분을 개략적으로 도시하고 있다. 이러한 실시예에서, 이들 구성요소들은 e-시가렛의 본체(20) 내에 포함된다. 서미스터(215)는 도시된 바와 같은 방식으로 채널(603) 내에 서미스터(215)를 위치결정함으로써(서미스터(215)가 채널(603)의 내벽(706)과 접촉하지 않도록, 서미스터(215)는 PCB(601)에 부착되고 PCB(601)로부터 연장되는 연결 요소(606)에 의해서 채널(603) 내에 위치결정됨), 채널(603)을 통해 유동하는 공기와 접촉하는 서미스터(215)의 표면적이 증가된다는 것을 알 수 있다.
도 6b는 서미스터(215) 및 밀봉 부분(605)을 포함하는 PCB(601)를 도시하고 있다. e-시가렛의 제조 동안에, PCB(601), 서미스터(215) 및 밀봉 부분(605)은 사전에 함께 조합되고, e-시가렛의 본체(20) 내로 삽입될 수 있다. 이것은 복잡성이 낮은 프로세스(및 따라서 저비용의 프로세스)이다.
이 경우에, 서미스터(215)는 유리 비드형 서미스터(glass bead style thermistor)이다. 그러나, 표면 실장 서미스터와 같은 다른 유형의 서미스터가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러한 배열이 도 6c에 도시되어 있으며, 여기서 2 개의 표면 실장 서미스터들(215A 및 215B)이 PCB(601) 상에 제공된다(이전에 설명된 다른 모든 구성요소들은 동일하게 유지됨). 이 경우에, 본 기술과 함께 사용되는 가열식 온도 센서는 표면 실장 서미스터들 중 제1 표면 실장 서미스터(예를 들어, 215A, 마이크로컨트롤러(555)의 제어 하에서 가열됨)인 반면, 표면 실장 서미스터들 중 제2 표면 실장 서미스터(예를 들어, 215B)는 주변 온도를 측정하는데 사용하기 위한 것이다(따라서, 마이크로컨트롤러(555)의 제어 하에서 가열되지 않음). 주변 온도를 측정하는 목적은 추후에 설명된다. 다른 실시예에서, 하나의 표면 실장 서미스터만이 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이며, 이것은 설명된 바와 같은 가열식 온도 센서이다. 표면 실장 서미스터(들)의 사용은 신속한 온도 응답을 허용하고, (도 6c에서와 같이) 복수의 표면 실장 서미스터들이 공기 스트림 내에 편리하게 배치될 수 있게 한다는 것이 주목된다. 또한, 표면 실장 서미스터들의 비용이 저렴하다.
본 기술이 설명된 바와 같이(예를 들어, 도 5의 배열을 통해 구현된 바와 같이) 수행되도록 하기 위해 가열식 서미스터 이외의 가열식 온도 센서가 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 특히, (a) 마이크로컨트롤러(555)가 주변 온도보다 높은 온도로 가열식 온도 센서를 가열하기 위해 가열식 온도 센서에 전력이 공급되게 할 수 있고, (b) 가열식 온도 센서가, 사용자가 e-시가렛(10) 상을 흡입할 때 검출되는 가열 온도에 대한 온도 변화에 충분히 민감하다면, 가열식 온도 센서는 본 기술과 함께 사용될 수 있다. 그러한 대안적인 가열식 온도 센서는 전기 히터를 갖는 비-가열식 온도 센서를 포함할 수 있고, 전기 히터는 비-가열식 온도 센서에 장착되고 그와 열 접촉한다(따라서, 전체적으로 가열식 온도 센서를 형성함). 그러나, 가열식 서미스터가 종종 본 기술을 구현하기에 적합한 선택일 것이다.
서미스터들은 온도에 따라 큰 저항 변화를 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 가열식 서미스터가 가열식 온도 센서(215)로서 본 기술과 함께 사용되는 경우, 흡입된 공기 유동으로 인한 서미스터의 가열 온도의 작은 감소도 저항의 변화(또는 서미스터 전류, 산출된 서미스터 온도, 또는 원래 가열 온도로 복귀하도록 서미스터의 온도 및 냉각을 보상하기 위해 서미스터에 공급된 추가 전력과 같은, 저항과 연관된 다른 전기적 파라미터의 변화)로 인해 검출 가능하다. 가열식 서미스터를 가열하기 위해 보다 많은 전력이 공급될수록 흡입된 공기 유동에 의한 가열식 서미스터의 냉각에 응답하여 주어진 신호 출력이 보다 커질 것(그에 따라, 서미스터를 온도 변화에 보다 민감하게 함)이라는 것이 주목된다. 그러나, 가열식 서미스터를 가열하기 위해 보다 많은 전력을 공급하는 것은 또한 배터리/전지(210)의 수명을 감소시킬 수 있다. 따라서, 가열식 서미스터에 공급되는 전력은 이들 제약들을 고려하여 적절하게 결정될 필요가 있다.
가열된 서미스터의 온도는 하기 방정식에 의해 근사된다.
Figure 112019131658165-pct00001
여기서, TH는 서미스터의 가열 온도이고, T0은 주변 온도(후술하는 바와 같이 측정됨)이고, K는 소산 상수(dissipation constant)이고, V는 서미스터를 가로질러 인가된 전압이며, R은 서미스터 저항이다(예를 들어, V 및 R은 마이크로컨트롤러(555)에 의해 서미스터(215)의 전기적 파라미터들로서 측정 가능함). 흡입 동안 서미스터 위로의 공기 유동 동안에, 서미스터가 냉각되고, 그에 따라 TH가 감소되게 된다는 것이 이해될 것이다. 이러한 온도 감소는 R의 대응하는 변화(증가)(T0, K 및 V가 모두 고정된 상태로 유지되기 때문임) 또는 R과 연관된(따라서, TH와 연관된) 다른 파라미터(예컨대, 서미스터 전류 I = V/R)를 검출함으로써 마이크로컨트롤러(555)에 의해 검출될 수 있다. 대안적으로, 마이크로컨트롤러는 냉각 효과를 보상하고 TH를 일정하게 유지하고자 하기 위해 V를 증가시킬 수 있다(그에 따라, 서미스터(215)에 공급되는 전력을 증가시킴).
일반적으로, 마이크로컨트롤러(555)는 서미스터(215)의 가열 온도와 관련된 파라미터(예컨대, R, I, V 또는 심지어 TH 자체)의 검출된 변화량 및 제1 가열식 온도 센서의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화율 중 하나에 기초하여 히터(365)에 공급되는 전력량을 제어할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 제1 예에서, 마이크로컨트롤러(555)는 서미스터(215)의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화량 또는 서미스터(215)의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화율 중 하나가 사전결정된 최소 임계값을 초과할 때에만 전력이 히터(365)에 공급되게 한다. 이것은 사용자 흡입에서 기인하지 않는 서미스터(215)의 가열 온도의 작은 우연한 변화들이, 히터(365)에 전력이 공급되게 하지 않는 것을 보장하고, 그에 따라 배터리 수명을 보존하고 개선된 사용자 안전을 제공한다. 제2 예에서(제1 예에 추가하여, 즉 서미스터의 가열 온도와 관련된 파라미터의 변화 또는 변화율이 사전결정된 임계값을 초과한 후에만 수행될 수 있음), 마이크로컨트롤러는 주어진 시간에 서미스터의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화 또는 변화율에 따라 히터(365)에 공급되는 전력량이 실시간으로 조정되게 할 수 있다. 이것은, 예를 들어, 사용자에 의한 보다 약한 흡입(액체의 보다 적은 증발을 필요로 함)에서 기인하는 보다 작은/덜 급격한 온도 변화와 비교하여, 사용자에 의한 보다 강한 흡입에서 기인하는 큰/급격한 온도 변화가 히터(365)에 공급되는 보다 많은 전력(및 그에 따른 액체의 보다 많은 증발)을 초래하도록, 액체(또는 다른 에어로졸 전구체 재료) 증발량이 제어될 수 있게 한다. 서미스터의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화 또는 변화율과 히터(365)에 공급되는 전력량 사이의 임의의 적합한 관계는 e-시가렛의 원하는 특성들에 따라, 마이크로컨트롤러(555)의 적합한 구성에 의해 본 기술과 함께 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
다른 예에서, 마이크로컨트롤러(555)는 서미스터의 가열 온도(TH)의 검출된 변화에 따라 e-시가렛을 통해 유동하는 공기량(및 그에 따른 히터(365)에 공급될 적절한 전력량―보다 큰 공기량들에 대해 보다 많은 전력이 공급되고, 보다 작은 공기량들에 대해 보다 적은 전력이 공급됨―)과 관련된 공기 유동 모델로 구성될 수 있다. 주어진 공기량에 대해 히터(365)에 공급되는 전력량은 T0이 변화함에 따라 공기 밀도가 변하기 때문에, T0에 따라 재보정될 수 있다(T0은 서미스터(215)가 위치된 채널(603)로 들어가는 공기의 온도와 동일함). 예를 들어, 보다 낮은 T0의 경우, 공기 밀도가 보다 높고, 그에 따라 히터(365)에 공급되는 전력량을 감소시키는 것이 적절할 수 있으며(보다 높은 밀도의 공기 유동은 주어진 히터 전력 입력에 대해 보다 높은 레벨의 에어로졸 이송을 초래하기 때문임), 보다 높은 T0의 경우, 공기 밀도가 보다 낮고, 그에 따라 히터(365)에 공급되는 전력량을 증가시키는 것이 적절할 수 있다(보다 낮은 밀도의 공기 유동은 주어진 히터 전력 입력에 대한 보다 낮은 레벨의 에어로졸 이송을 초래하기 때문임). T0은 e-시가렛이 위치된 환경의 온도에 따라 변할 것이고, 따라서 이러한 재보정이 이루어지도록 측정될 필요가 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, (a) 공기 유동 모델을 정의하는 흡입 공기 유동량과 온도(TH) 변화의 관계, 및/또는 (b) 히터(365)에 공급되는 전력량과 주어진 주변 온도(T0)에서의 공기 흡입 공기 유동량 사이의 관계는 e-시가렛(10)의 원하는 특성들에 따라, 많은 상이한 잠재적 형태들을 취할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
추가의 가열식 온도 센서(예를 들어, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명된 추가의 온도 센서(800) 등)가 사용되면, 마이크로컨트롤러(555)는 (온도 센서(215)의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화량 및 온도 센서(215)의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화율 중 하나에 기초하여 히터(365)에 공급되는 전력량을 제어하는 대신에 또는 그에 부가하여) 추가의 온도 센서의 가열 온도와 관련된 파라미터(예컨대, R, I, V 또는 심지어 TH 자체)의 검출된 변화량 및 추가의 온도 센서의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화율 중 하나에 기초하여 히터(365)에 공급되는 전력량을 제어할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 전술한 예들은 이 경우에서의 추가의 온도 센서에 적용될 수 있다. 특히, 전술한 예들, 즉 (a) 추가의 온도 센서의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화량 또는 추가의 온도 센서의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화율 중 하나가 사전결정된 임계값을 초과할 때에만 전력이 히터(365)에 공급되게 하는 예, (b) 주어진 시간에 추가의 온도 센서와 관련된 파라미터의 검출된 변화 또는 변화율에 따라 히터(365)에 공급되는 전력량이 실시간으로 조정되게 하는 예, 및 (c) 공기 유동 모델에 기초하여 히터(365)에 공급되는 전력량을 제어하는 예 중 하나 이상이 추가의 온도 센서에 적용될 수 있다. 따라서, 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서는 흡입 공기 유동과 호기 공기 유동 사이의 구별이 이루어질 수 있게 하도록 e-시가렛(10)의 공기 유동 경로를 따라 상이한 포지션들에 배치될 수 있다고 하더라도(예를 들어, 도 8a 및 도 8b에서, 제1 온도 센서의 예인 서미스터(215) 및 제2 온도 센서의 예인 서미스터(800)를 다시 참조), 히터(365)에 전력을 공급할 것인지의 여부, 및/또는 히터(365)에 얼마나 많은 전력이 공급되어야 하는지를 결정함에 있어서, 공기 유동이 이들 센서들 중 하나 또는 둘 모두를 사용하여 모니터링될 수 있다.
일 예에서, 마이크로컨트롤러(555)는 서미스터를 가열하기 위해 전력이 서미스터에 공급되게 하기 전에 서미스터(215)를 사용하여 주변 온도를 검출한다. 또한, 추가의 가열식 온도 센서(예를 들어, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명된 추가의 온도 센서(800) 등)가 사용되면, 마이크로컨트롤러(555)는 전력이 이러한 제2 가열식 센서에 공급되게 하기 전에 이러한 제2 가열식 센서를 사용하여 주변 온도(T0)를 검출할 수 있는 것으로 고려된다. 어느 배열이든, 주변 온도(T0)를 측정하기 위해 임의의 추가 서미스터들 또는 다른 온도 센서들이 e-시가렛(10)에 포함될 필요가 회피되고, 그에 따라 e-시가렛 제조의 복잡성(및 따라서 비용)을 감소시킨다. 그러나, 다른 예에서, e-시가렛(10)은 마이크로컨트롤러(555)가 주변 온도를 지속적으로 측정하도록 구성되는 추가의 비-가열식 주변 온도 센서(예컨대, 제2 서미스터(215B))를 포함한다. 이것은 주어진 공기 유동량에 대해 히터(365)에 공급되는 전력량이 주변 온도(T0)의 변화들에 응답하여 e-시가렛의 사용 동안에 지속적으로 재보정될 수 있게 하고, 그에 따라 주변 온도(T0)가 규칙적으로 변화할 때 보다 양호하게 제어된 증발을 제공한다.
이전에 언급된 바와 같이, 본 기술의 일 실시예에서, 온도 센서(215)는 공기 유동 경로를 규정하는 벽의 부분에 인접하게 공기 유동 경로 내에 장착된다. 공기 유동 경로는, 사용자에 의한 흡입 동안에, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서, 공기 유동 경로를 통해 흡인된 공기가 온도 센서를 향하도록 배열된다. 이것은 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입하는 것에 의해 유발된 공기 유동으로 인해, 가열 온도 변화들을 검출함에 있어서 온도 센서의 감도를 향상시킨다. 그러한 배열이 도 7a에 도시되어 있다.
도 7a는 일 실시예에 따른, 가열식 온도 센서(215)가 내부에 위치된 채널(603)의 단면을 도시하고 있다. 이러한 예에서, 가열식 온도 센서(215)뿐만 아니라, 채널(603)은 또한 공기가 통과하는 공기 채널(603)의 단면(선 A-A에 평행한 평면에서의 단면)의 일부를 차단하는 배리어 부분들(barrier portions)(700A 및 700B)을 포함한다. 채널(603) 내의 배리어 부분들(700A 및 700B) 각각의 외부 표면들은, 배리어 부분(700A)에 의해 덮이지 않은 채널(603)의 내벽(706)의 부분들과 함께, 흡입 및 호기 동안에 공기가 통과하는 공기 유동 경로를 규정하는 벽을 형성한다. 도 7a에서, 채널(603)은 원통형 튜브이다. 제1 배리어 부분(700A)은 또한 원통형이며, 채널(603)의 내벽(706)과 제1 배리어 부분의 외벽(707) 사이로 공기가 유동할 수 없도록 채널(603)의 내벽(706) 내에 끼워맞춰지도록 크기설정된다. 제1 배리어 부분(700A)은, 예를 들어, 마찰 끼워맞춤(friction fit)을 통해 또는 접착제를 통해 채널(603) 내에 고정될 수 있다. 제1 배리어 부분(700A)은 중앙 보어(central bore)(701)를 포함한다. 따라서, 채널(603)을 통해 유동하는 공기는 이러한 중앙 보어(701)를 통해 유동해야 한다. 제2 배리어 부분(700B)은 흡입 공기 유동 동안에 공기가 중앙 보어(701)를 빠져나가는 제1 배리어 부분(700A)의 측면에서 제1 배리어 부분(700A)으로부터 소정 거리에 위치결정된 원형 디스크(circular disc)이다. 제2 배리어 부분(700B)은 선 A-A에 평행한 평면과 평행하고, 선 A-A에 평행한 단면을 통해 볼 때 중앙 보어(701)와 완전히 중첩되도록 위치결정된다. 제2 배리어 부분(700B)은 선 A-A에 평행한 채널(603)의 단면의 반경보다 작은 반경을 가지며, 그에 따라 제2 배리어 부분(700B)의 원형 에지(708)와 채널(603)의 내벽(706) 사이에 환형 갭(702)이 형성된다. 따라서, 채널(603)을 통해 유동하는 공기는 갭(702)을 통해 유동해야 한다. 가열식 온도 센서(215)는 중앙 보어(701)의 출구와 대면하고 중앙 보어(701)의 출구와 일직선을 이루는 제2 배리어 부분(700B)의 측면 상에 (접착제 등을 통해) 고정된다. 따라서, 흡입 동안에 중앙 보어(701)를 빠져나가는 공기(도 7a에서 화살표(703)로 도시됨)는 가열식 온도 센서(215)로 향한다. 다시 말해서, 공기는 온도 센서(215) 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서(215)가 인접하게 장착되고 채널(603)을 통한 공기 유동 경로를 규정하는 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서(215)로 향한다(이 경우에, 온도 센서(215)가 인접하게 장착된 벽의 부분은 온도 센서가 고정된 제2 배리어 부분(700B)의 부분임). 다음에, 흡입된 공기는 갭(702)을 통해 히터(365) 및 마우스피스(35)를 향하는 채널(604)(도 7a에 도시되지 않음) 내로 이동한다.
또한, 도 7a에 도시된 공기 유동 경로 배열은, 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상으로 호기할 때, 공기가 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서를 향하지 않도록 한다. 그러한 배열은 도 7b에 도시되어 있으며, 도 7b는 흡입보다는 호기 동안의 공기 유동을 나타내는 것을 제외하고는, 도 7a와 정확하게 동일하다. 여기서, 호기 동안에 중앙 보어(701)로 들어가는 공기(도 7b에서 화살표들(704)로 도시됨)는 가열식 온도 센서(215)를 향하지 않는다는 것을 알 수 있다. 다음에, 호기된 공기는 중앙 보어(701)를 통해 입구(602)를 향해 이동하고, 여기서 e-시가렛(10)을 빠져나간다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 배열들에서, 제2 배리어 부분(700B)은, 예를 들어, 도 6a에 도시된 연결 요소(606)와 유사하게 PCB(601)에 부착되고 PCB(601)로부터 연장되는 연결 요소(도 7a 또는 도 7b에 도시되지 않음)에 의해서 채널(603)에 고정될 수 있다. (흡입 동안과는 달리) 호기 동안에 공기가 온도 센서(215)를 향하지 않기 때문에, 호기 동안에 온도 센서(215)로부터 멀리 운반되는 열의 양은 흡입 동안에 온도 센서(215)로부터 멀리 운반되는 열의 양에 비해 감소된다(보다 적은 분자들이 온도 센서의 표면 상에 충돌하기 때문임). 이것은 흡입과 비교하여 호기 동안에 온도 센서(215)의 가열 온도의 보다 작은/덜 신속한 검출 가능한 감소를 초래한다. 따라서, 가열 온도 변화의 이러한 차이로 인해 흡입(히터(365)가 활성화되어야 하는 경우) 및 호기(히터(365)가 활성화되지 않아야 하는 경우)가 구별 가능하다. 따라서, 마이크로컨트롤러(555)는 가열식 온도 센서의 가열 온도와 관련된 파라미터(예컨대, 가열식 온도 센서(215)가 가열식 서미스터인 경우, R, I, V 또는 심지어 TH 자체)의 검출된 변화량 또는 가열식 온도 센서의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화율 중 하나가 사전결정된 임계값을 초과할 때에만 전력이 히터(365)에 공급되게 하며, 사전결정된 임계값은 (호기가 아닌) 흡입 동안에만 전력이 히터(365)에 공급되도록 선택된다. 호기 동안(액체가 증발될 필요가 없을 때, 및 따라서 히터(365)가 활성화될 필요가 없을 때)에 전력이 히터(365)에 공급되는 것의 방지는 e-시가렛(10)의 전력 소비를 감소시키고, 히터(365)의 의도치 않은 활성화의 방지를 돕는다(그에 따라 사용자 안전을 향상시킴).
대안적인 실시예에서, 도 7a 및 도 7b의 배열들이 흡입 및 호기에 대해 역전된다. 그러한 실시예에서, 도 7a는 호기하는 것과 관련되고(그에 따라, 화살표(703)로 표시된 공기 유동은 흡입이 아니라 호기와 관련됨), 도 7b는 흡입하는 것과 관련된다(그에 따라, 화살표들(704)로 표시된 공기 유동은 호기가 아니라 흡입과 관련됨). 그러한 배열은 채널(603) 내의 제1 및 제2 배리어 부분들(700A 및 700B)의 포지션들을 역전시킴으로써 구현될 수 있다(그에 따라, 제1 및 제2 배리어 부분들(700A 및 700B)의 배열은 도 7a 및 도 7b에 도시된 배열과 비교하여 채널(603)에서 상하로 뒤집힌 것으로 됨). 이 경우에, 제2 배리어 부분(700B)은 채널(603)의 바닥 부분(607)에 부착되고 바닥 부분(607)으로부터 연장되는 연결 요소에 의해서 채널(603)에 고정될 수 있다. 이 경우에, 공기는 (흡입이 아닌) 호기 동안에 중앙 보어(701)를 빠져나가고, 가열식 온도 센서(215)로 향한다. 다시 말해서, 공기는 온도 센서(215) 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서(215)가 인접하게 장착되고 채널(603)을 통한 공기 유동 경로를 규정하는 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서(215)로 향한다(이 경우에, 온도 센서(215)가 인접하게 장착된 벽의 부분도 역시 온도 센서가 고정된 제2 배리어 부분(700B)의 부분임). 다음에, 호기된 공기는 갭(702)을 통해 입구(602)를 향해 이동하고, 여기서 e-시가렛(10)을 빠져나간다. 또한, 사용자가 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입할 때, 공기는 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서를 향하지 않는다. 이 경우에, 공기는 흡입 동안에 중앙 보어(701)로 들어가고, 가열식 온도 센서(215)를 향하지 않는다. 다음에, 흡입된 공기는 중앙 보어(701)를 통해 히터(365) 및 마우스피스(35)를 향하는 채널(604)(도 7a에 도시되지 않음) 내로 이동한다.
이러한 대안적인 실시예에서, (호기 동안과는 달리) 흡입 동안에 공기가 온도 센서(215)를 향하지 않기 때문에, 흡입 동안에 온도 센서(215)로부터 멀리 운반되는 열의 양은 호기 동안에 온도 센서(215)로부터 멀리 운반되는 열의 양에 비해 감소된다. 이것은 호기와 비교하여 흡입 동안에 온도 센서(215)의 가열 온도의 보다 작은/덜 신속한 검출 가능한 감소를 초래한다. 따라서, 가열 온도 변화의 이러한 차이로 인해 흡입(히터(365)가 활성화되어야 하는 경우) 및 호기(히터(365)가 활성화되지 않아야 하는 경우)가 구별 가능하다. 따라서, 마이크로컨트롤러(555)는 가열식 온도 센서의 가열 온도와 관련된 파라미터(예컨대, 가열식 온도 센서(215)가 가열식 서미스터인 경우, R, I, V 또는 심지어 TH 자체)의 검출된 변화량 또는 가열식 온도 센서의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화율 중 하나가 사전결정된 임계값 미만일 때에만 전력이 히터(365)에 공급되게 하며, 사전결정된 임계값은 (호기가 아닌) 흡입 동안에만 전력이 히터(365)에 공급되도록 선택된다. 호기 동안(액체가 증발될 필요가 없을 때, 및 따라서 히터(365)가 활성화될 필요가 없을 때)에 전력이 히터(365)에 공급되는 것의 방지는 e-시가렛(10)의 전력 소비를 감소시키고, 히터(365)의 의도치 않은 활성화의 방지를 돕는다(그에 따라 사용자 안전을 향상시킴). 이러한 방법은 또한 리드 밸브(reed valve)(또는 유사물)의 사용과 같은 유동 제어의 다른 방법들과 조합될 수 있다. 그러한 다른 방법들의 사용은 호기 방향으로의 공기 유동을 방지하는 것을 돕고, 그에 따라 흡입 공기 유동과 호기 공기 유동 사이의 모호성을 더욱 경감시킨다.
다른 실시예에서, e-시가렛(10)에는 또한 추가의 가열식 온도 센서(800)가 제공될 수 있다(도 8a 및 도 8b 참조). 이 경우에, 추가의 온도 센서(800)는 공기 유동 경로의 벽의 다른 부분에 인접하게 공기 유동 경로 내에 장착된다. 공기 유동 경로는, 사용자가 e-시가렛(10) 상을 흡입할 때, 공기가 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 온도 센서들(215 및 800) 중 제1 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 해당 제1 온도 센서(215 또는 800)가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 해당 제1 온도 센서를 향하도록 배열된다. 공기는 또한, 온도 센서들(215 및 800) 중 상이한 제2 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 해당 제2 온도 센서(215 또는 800)가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 해당 제2 온도 센서를 향하지 않는다. 공기 유동 경로는 또한, 사용자가 e-시가렛(10) 상으로 호기할 때, 공기가 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 온도 센서들(215 및 800) 중 제2 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 해당 제2 온도 센서(215 또는 800)가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 해당 제2 온도 센서를 향하도록 배열된다. 공기는 또한, 온도 센서들(215 및 800) 중 제1 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 해당 제1 온도 센서(215 또는 800)가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 해당 제1 온도 센서를 향하지 않는다. 제2 가열식 온도 센서(800)는, 예를 들어, 동일한 전기적 특성들을 가질 수 있으며, e-시가렛(10)에서 제1 가열식 온도 센서(215)에 대해 이전에 설명된 것과 동일한 방식으로 구현될 수 있다. 특히, 마이크로컨트롤러(555)는 제2 가열식 온도 센서(800)를 가열하기 위해 전력이 공급되게 할 수 있으며, 제2 가열식 온도 센서(800)는, 예를 들어, (이전에 설명된 바와 같이) 마이크로컨트롤러(555)에 의해 검출 가능한 하나 이상의 전기적 파라미터들(예컨대, R, I 또는 V)을 갖는 가열식 서미스터일 수 있다.
그러한 실시예가 도 8a 및 도 8b를 참조하여 예시된다. 흡입 동안에(도 8a에 도시됨), 공기는 온도 센서(215)를 향하지만, 온도 센서(800)를 향하지는 않는다(그에 따라, 흡입 동안에 온도 센서(800)의 표면보다 온도 센서(215)의 표면에 더 많은 공기 분자들이 충돌함). 따라서, 온도 센서(215)로부터 멀리 운반되는 열의 양은 온도 센서(800)로부터 멀리 운반되는 열의 양보다 많으며, 그에 따라 온도 센서(800)의 가열 온도보다 온도 센서(215)의 가열 온도에서 더 큰/더 신속한 검출 가능한 감소를 야기한다. 한편, 호기 동안에(도 8b에 도시됨), 공기는 온도 센서(800)를 향하지만, 온도 센서(215)를 향하지는 않는다(그에 따라, 흡입 동안에 온도 센서(125)의 표면보다 온도 센서(800)의 표면에 더 많은 공기 분자들이 충돌함). 따라서, 온도 센서(800)로부터 멀리 운반되는 열의 양은 온도 센서(215)로부터 멀리 운반되는 열의 양보다 많으며, 그에 따라 온도 센서(215)의 가열 온도보다 온도 센서(800)의 가열 온도에서 더 큰/더 신속한 검출 가능한 감소를 야기한다. 따라서, 온도 센서들(215 및 800)의 가열 온도 변화의 상대적인 차이로 인해 흡입(히터(365)가 활성화되어야 하는 경우) 및 호기(히터(365)가 활성화되지 않아야 하는 경우)가 구별될 수 있다. 따라서, 마이크로컨트롤러(555)는 가열식 온도 센서(215)의 가열 온도와 관련된 파라미터(예컨대, 가열식 온도 센서들(215 및 800)이 가열식 서미스터들인 경우, R, I, V 또는 심지어 TH 자체)의 검출된 변화량이 온도 센서(800)에 대한 해당 파라미터의 검출된 변화량을 초과하거나, 가열식 온도 센서(215)의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화율이 온도 센서(800)에 대한 해당 파라미터의 검출된 변화율을 초과할 때에만 전력이 히터(365)에 공급되게 한다. 이것은 (호기가 아닌) 흡입 동안에만 전력이 히터(365)에 공급되는 것을 보장한다. 또, 호기 동안(에어로졸 전구체 재료가 증발될 필요가 없을 때, 및 따라서 히터(365)가 활성화될 필요가 없을 때)에 전력이 히터(365)에 공급되는 것의 방지는 e-시가렛(10)의 전력 소비를 감소시키고, 히터(365)의 의도치 않은 활성화의 방지를 돕는다(그에 따라 사용자 안전을 향상시킴).
이전에 설명된 바와 같이, 이러한 실시예에 따라 흡입 및 호기가 구별될 수 있게 하는 예시적인 배열이 도 8a(흡입을 도시함) 및 도 8b(호기를 도시함)에 개략적으로 도시되어 있다. 이들 도면들은 온도 센서들(215 및 800)이 내부에 위치된 채널(603)의 단면을 도시하고 있다. 이러한 예에서, 가열식 온도 센서들(215 및 800)뿐만 아니라, 채널(603)은 또한 공기가 통과하는 공기 채널(603)의 단면(선 A-A에 평행한 평면에서의 단면)의 일부를 각각 차단하는 복수의 배리어 부분들(700C)(이 경우에, 3 개의 배리어 부분들이 도시됨)을 포함한다. 채널(603) 내의 배리어 부분들(700C) 각각의 외부 표면들은, 배리어 부분들(700C)에 의해 덮이지 않은 채널(603)의 내벽(706)의 부분들과 함께, 흡입 및 호기 동안에 공기가 통과하는 공기 유동 경로를 규정하는 벽을 형성한다.
도 8a 및 도 8b에서, 채널(603)은 원통형 튜브이다. 배리어 부분들(700C) 각각은 또한 원통형이며, 각각의 배리어 부분(700C)의 절개 부분(cut-way portion)(803)을 제외하고는, 채널(603)의 내벽(706)과 각각의 배리어 부분(700C)의 외벽(804) 사이로 공기가 유동할 수 없도록 채널(603)의 내벽(706) 내에 끼워맞춰지도록 크기설정된다. 각각의 배리어 부분(700C)은, 예를 들어, 마찰 끼워맞춤을 통해 또는 접착제를 통해 채널(603) 내에 고정될 수 있다. 따라서, 흡입/호기 동안에, 공기는 채널(603)을 통해 유동하도록 각각의 배리어 부분(700C)의 절개 부분(803)을 통해 유동해야 한다. 배리어 부분들(700C)의 절개 부분들(803)의 상대 포지션들은, 공기가 유동해야 하는 U-자형 서브-채널(sub-channel)(802)이 채널(603)과 함께 형성되도록 한다. 온도 센서들(215 및 800) 각각은 U-자형 서브-채널(802)의 베이스의 대향 단부들에서 채널(603)의 내벽(706)에 (접착제 등을 통해) 고정된다(U-자형 채널(802)의 베이스가 도 8a 및 도 8b에서 점선들(807)로 표시됨). 따라서, 온도 센서들(215 및 800)은 공기 유동 경로를 규정하는 벽의 각각의 부분들에 인접하게 장착된다는 것이 이해될 것이다. 흡입 동안에(도 8a), 공기는 입구(602)로부터 U-자형 서브-채널(802) 내로 유동하고, 여기서 공기는 화살표(805A)의 방향을 따라 온도 센서(215)를 향하고, 화살표(805B)의 방향으로 가열식 온도 센서(800)로부터 멀어지며, 그리고 히터(365) 및 마우스피스(35)를 향해 외부로 향한다. 따라서, 흡입 동안에 공기는 온도 센서(215)를 향하지만, 온도 센서(800)를 향하지는 않는다. 보다 구체적으로, 공기는 온도 센서(215) 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서(215)가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서(215)를 향하고, 온도 센서(800) 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서(800)가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서(800)를 향하지 않는다. 한편, 호기 동안에(도 8b), 공기는 입구 마우스피스(35)로부터 U-자형 서브-채널(802) 내로 유동하고, 여기서 공기는 화살표(806B)의 방향을 따라 가열식 온도 센서(800)를 향하고, 화살표(806A)의 방향으로 가열식 온도 센서(215)로부터 멀어지며, 그리고 입구(602)를 향해 외부로 향한다. 따라서, 호기 동안에 공기는 온도 센서(800)를 향하지만, 온도 센서(215)를 향하지는 않는다. 보다 구체적으로, 공기는 온도 센서(800) 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서(800)가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서(800)를 향하고, 온도 센서(215) 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 온도 센서(215)가 인접하게 장착된 벽의 부분을 향하는 방향에서 온도 센서(215)를 향하지 않는다.
설명된 바와 같은 방식으로 단일의 가열식 온도 센서(215) 대신에 2 개의 가열식 온도 센서(215 및 800)가 사용되는 경우, 가열 온도 센서 각각의 상대적인 검출된 온도 변화들에 기초하여 공기 유동의 방향(흡입 또는 호기)을 검출하는 능력은 단일의 가열식 온도 센서가 사용되는 상황에 비해 가열식 온도 센서 각각에 공급되는 전력량이 감소될 수 있다는 것을 의미한다는 것이 주목된다. 따라서, 이러한 방식으로 e-시가렛(10)의 전력 소비를 감소시키는 것이 가능하다.
도 7a 및 도 7b와, 도 8a 및 도 8b에 도시된 공기 유동 경로들은 단지 예시적인 공기 유동 경로들이며, 유사한 효과들을 달성하는 다른 공기 유동 경로의 기하구조들이 또한 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러한 유동 경로의 기하구조들은 공기 집중기들(air concentrator), 공기 편향기들(air deflectors), 플랩들(flaps), 용적 변화들(volume changes) 등과 같은 공기 유동을 지향시키기 위한 임의의 적합한 수단을 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 가열식 온도 센서(215 및/또는 800)의 가열 온도와 관련된 파라미터(예컨대, 가열식 온도 센서(215)가 가열식 서미스터인 경우, R, I, V 또는 심지어 가열 온도(TH) 자체)의 변화를 초기에 검출할 때, 마이크로컨트롤러(555)는 가열식 온도 센서(215 및/또는 800)의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화량 또는 가열식 온도 센서(215 및/또는 800)의 가열 온도와 관련된 파라미터의 검출된 변화율 중 하나가 결정될 때까지 전력이 히터(365)에 공급되게 하도록 구성된다. 이것은 가열식 온도 센서(215 및/또는 800)의 검출된 가열 온도 변화가 수행되어야 하는지에 대해 설정되기 전에 히터(365)의 가열을 초기화한다(이것은 예를 들어, 이전에 설명된 바와 같은 배열들에 따라 결정됨). 히터(365)가 활성화되어야 한다고 결정되면(예를 들어, 가열식 온도 센서(215)의 가열 온도의 감소/감소율이 사전결정된 임계값을 초과하거나 그 미만이면, 또는 온도 센서들(215 및 800) 중 제1 온도 센서의 가열 온도의 감소/감소율이 온도 센서들(215 및 800) 중 상이한 제2 온도 센서의 가열 온도의 감소/감소율을 초과하면), 마이크로컨트롤러(555)는 계속해서 전력이 히터(365)에 공급되게 한다. 한편, 히터(365)가 활성화되지 않아야 한다고 결정되면(예를 들어, 가열식 온도 센서(215)의 가열 온도의 감소/감소율이 사전결정된 임계값을 초과하지 않거나 그 미만이 아니면, 또는 온도 센서들(215 및 800) 중 제1 온도 센서의 가열 온도의 감소/감소율이 온도 센서들(215 및 800) 중 상이한 제2 온도 센서의 가열 온도의 감소/감소율을 초과하지 않으면), 마이크로컨트롤러(555)는 전력이 히터(365)에 공급되는 것을 중지시킨다. 그러한 배열은 진짜 흡입 동안의 히터(365)의 응답 시간을 보다 신속하게 하며, 이는 마이크로컨트롤러(555)가 진짜 흡입이 일어났다고 산출하는 것을 사용자가 대기할 필요가 없기 때문이다. 동시에, (예를 들어, 호기 동안) 히터(365)의 가짜 활성화는 신속하게 수정되고, 이에 의해 배터리 전력의 낭비, 및 긴 시간 기간 동안 히터가 의도치 않게 활성화될 위험을 감소시킨다.
일 실시예에서, e-시가렛(10)이 먼저 스위치 온 될 때, 마이크로컨트롤러(555)는 가열식 온도 센서(215 및/또는 800)를 가열 온도로 가열하기 위해 전력이 가열식 온도 센서(215 및/또는 800)에 즉시 공급되게 하는 것에 주목한다. 이것은 마이크로컨트롤러(555)가 가능한 한 빨리 사용자의 제1 "퍼프(puff)"(흡입)를 검출할 준비가 되는 것을 보장한다. 또한, 다른 실시예에서, 마이크로컨트롤러(555)는, 전력이 히터(365)로 공급되는 것을 중지시킬 때(예를 들어, 마이크로컨트롤러(555)가, 가열식 온도 센서(215 및/또는 800)의 온도가 냉각 기간 후에 그 가열된 값으로 복귀하고, 그에 따라 흡입의 종료를 시사하는 것을 검출할 때에 일어남), e-시가렛(10)의 전력 소비를 감소시키기 위해 사전결정된 시간 기간 동안 전력이 가열식 온도 센서(215 및/또는 800)에 공급되는 것을 중지시킨다. 사전결정된 시간 기간은 e-시가렛(10) 상의 사용자의 퍼프들 사이의 전형적인 시간 기간에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 사전결정된 시간 기간은 이러한 전형적인 퍼프 기간의 절반(예를 들어, 전형적인 퍼프 기간이 30 초이면, 15 초)인 것으로 결정될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 기술의 실험적 입증 결과들을 나타내고 있다. 이 경우에, 유리 비드형 가열식 서미스터가 가열식 온도 센서(215)로서 사용되고, 도 7a 및 도 7b에 도시된 것과 유사한 유동 기하구조가 사용되었다. 서미스터는 25 ℃에서 100 옴(ohm)이며, 하드웨어와 소프트웨어의 조합(마이크로컨트롤러(555)를 형성함)이 서미스터에 25 mW의 일정한 전력을 공급하는데 사용되었다. 도 9a 내지 도 9c 각각은 시간(초)에 대한 서미스터 저항(옴)을 나타내고 있다. 소프트웨어는 시동 또는 운전에 최적화되어 있지 않다는 것이 주목되며, 이는 시동/안정화 시간이 그래프들 각각에서 약간 상이하다는 것을 의미한다. 그러나, 이들 실험 결과들은 그럼에도 불구하고 본 기술을 적절하게 입증한다. 도 9a는 시동/안정화 동안에(즉, 전력이 초기에 서미스터에 공급될 때, 및 소정 기간 후에, 서미스터의 저항이 대략 일정한 값으로 안정될 때에) 측정된 서미스터 저항을 나타내고 있다. 도 9a의 예에서, 안정화 온도에 신속하게 도달할 수 있게 하도록 전력 레벨이 초기에 100 mW가 되도록 제어되었다는 것이 주목된다. 다음에, 전력 레벨은 25 mW가 되도록 제어되었다. 도 9b는 흡입 및 호기 동작 동안에 일정한 공기 유동(25 mL/s)이 서미스터를 통과할 때 측정된 서미스터 저항을 나타내고 있다. 전술한 공기 유동 경로의 기하구조로 인해, 흡입 및 호기 동작들은 서미스터의 저항 변화에 의해 구별 가능하다는 것을 알 수 있다. 도 9c도 흡입 및 호기 동작 동안 일정한 공기 유동(25 mL/s)이 서미스터를 통과할 때 측정된 서미스터 저항을 나타내고 있다. 그러나, 이번에는, 서미스터의 온도-감지 표면이 에폭시 수지 층에 의해 덮여 있다. 그러한 배열은 흡입 및 호기 동작들 각각과 연관된 서미스터 저항의 변화들에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 특히 호기 동작들(이제 훨씬 더 작은 저항 변화와 연관됨)에 대해, 특히 변화들의 크기가 감소된다. 본 기술의 효과를 향상시키기 위해, 서미스터의 다양한 특성들(예컨대, 온도-감지 표면 상의 코팅들 등)이 적절하게 조정될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 10은 본 기술의 일 실시예에 따른 프로세스를 나타내는 흐름도를 도시하고 있다. 상기 프로세스는 마이크로컨트롤러(555)에 의해 수행된다. 상기 프로세스는 단계(1000)에서 시작된다. 단계(1001)에서, 마이크로컨트롤러(555)는 온도 센서(215)를 가열하기 위해 전력이 온도 센서(215)에 공급되게 한다. 단계(1002)에서, 온도 센서(215)의 가열 온도와 관련된 파라미터(예컨대, 온도 센서(215)가 가열식 서미스터인 경우, R, I, V 또는 심지어 가열 온도(TH) 자체)의 사전결정된 변화가 일어났는지가 결정된다. 사전결정된 변화는, 예를 들어, 이전에 논의된 바와 같이, 파라미터의 변화량 또는 변화율일 수 있다. 사전결정된 변화가 일어난 것으로 검출되지 않은 경우에, 단계(1002)가 반복된다. 한편, 사전결정된 변화가 일어난 것으로 검출된 경우에, 프로세스는 단계(1003)로 계속되며, 여기서 마이크로컨트롤러(555)는 전력이 증발기(설명된 실시예들에서, 히터(365)임)에 공급되게 한다. 다음에, 프로세스는 단계(1004)에서 종료된다.
본원에 설명된 접근법은, 예를 들어, US 2011/0226236에 개시된 흡입기(inhaler)의 유형을 포함하는 다양한 전자 증기 제공 시스템들과, 또한 마찬가지로 전자 증발기를 포함하는 비연소 가열 디바이스들(원하는 증기를 생성하기 위해 가열되거나 수증기가 제공되는 일부 식물성 물질 또는 추출물, 예를 들어, 담배 잎을 포함할 수 있음)로 확장될 수 있다. 일반적으로, 본 기술은, 예를 들어, 무화/열 증발을 통해 사용자에 의한 흡입을 위한 에어로졸이 발생되는 담배-기반 제품과 같은 고체 재료, 또는 전형적으로 니코틴 및 종종 향미제들(flavourants)을 포함하는 제제(formulation)를 보유하는 소스 액체의 저장조와 같은 임의의 에어로졸 전구체 재료 또는 에어로졸 소스(aerosol source)와 함께 사용하도록 구성된 전자 증기 제공 시스템들에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
다양한 쟁점들을 해결하고 당해 기술을 진전시키기 위하여, 본 개시 전체는, 청구된 발명(들)이 실시될 수 있고 우수한 전자 증기 제공 시스템들을 제공하는, 다양한 실시예들을 예시로서 보여준다. 본 개시의 장점들 및 특징들은 실시예들의 대표적인 샘플에 불과하고, 여기에만 국한되고 그리고/또는 배타적인 것은 아니다. 이러한 장점들 및 특징들은 청구된 특징들을 이해하고 교시하는 것을 돕기 위해 단지 제시된다. 본 개시의 장점들, 실시예들, 예들, 기능들, 특징들, 구조들, 및/또는 다른 양태들은 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 개시에 대한 제한들로서, 또는 청구항들의 균등물들에 대한 제한들로서 고려되지 않아야 하고, 본 개시의 범위 및/또는 사상으로부터 이탈하지 않으면서 다른 실시예들이 활용될 수 있고, 변형들이 행해질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 실시예들은 개시된 요소들, 구성요소들, 특징들, 부품들, 단계들, 수단들 등의 다양한 조합들을 적절하게 포함할 수 있거나, 이들로 구성될 수 있거나, 이들을 필수 구성으로 포함(consist essentially of)할 수 있다. 또한, 본 개시는 현재 청구되지 않지만 추후에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.

Claims (21)

  1. 전자 증기 제공 시스템(electronic vapour provision system)으로서,
    상기 전자 증기 제공 시스템의 사용자에 의한 흡입(inhalation)을 위해 에어로졸 전구체 재료(aerosol precursor material)를 증발시키기 위한 증발기(vaporiser);
    상기 증발기에 전력을 공급하기 위한 전력 공급장치(power supply);
    사용자가 상기 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입하거나 호기(exhale)할 때 공기가 상기 전자 증기 제공 시스템을 통해 이동하는 공기 유동 경로를 규정하는 벽(wall);
    상기 공기 유동 경로의 벽의 일부에 인접하게 상기 공기 유동 경로 내에 장착된 온도 센서(temperature sensor); 및
    상기 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 상기 온도 센서에 공급되게 하고, 상기 온도 센서의 온도 변화를 검출하는 것에 응답하여 상기 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 상기 증발기에 공급되게 하도록 구성된 제어기(controller)를 포함하며;
    상기 공기 유동 경로는, 사용자에 의한 흡입 또는 호기 동안에, 상기 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해, 상기 공기 유동 경로를 따라 이동하는 공기가 상기 온도 센서가 인접하게 장착된 상기 벽의 부분을 향하는 방향에서 상기 온도 센서를 향하도록 배열되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 공기 유동 경로는, 사용자가 상기 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입할 때, 공기가 상기 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 상기 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 상기 온도 센서가 인접하게 장착된 상기 벽의 부분을 향하는 방향에서 상기 온도 센서를 향하도록 배열되고, 사용자가 상기 전자 증기 제공 시스템 상으로 호기할 때, 공기가 상기 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 상기 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 상기 온도 센서가 인접하게 장착된 상기 벽의 부분을 향하는 방향에서 상기 온도 센서를 향하지 않도록 배열되며,
    상기 제어기는 상기 온도 센서의 검출된 온도 변화량 또는 상기 온도 센서의 검출된 온도 변화율 중 하나가 사전결정된 임계값을 초과할 때에만, 상기 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 상기 증발기에 공급되게 하도록 구성되거나; 또는
    상기 공기 유동 경로는, 사용자가 상기 전자 증기 제공 시스템 상으로 호기할 때, 공기가 상기 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 상기 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 상기 온도 센서가 인접하게 장착된 상기 벽의 부분을 향하는 방향에서 상기 온도 센서를 향하도록 배열되고, 사용자가 상기 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입할 때, 공기가 상기 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 상기 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 상기 온도 센서가 인접하게 장착된 상기 벽의 부분을 향하는 방향에서 상기 온도 센서를 향하지 않도록 배열되며,
    상기 제어기는 상기 온도 센서의 검출된 온도 변화량 또는 상기 온도 센서의 검출된 온도 변화율 중 하나가 사전결정된 임계값 미만일 때에만, 상기 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 상기 증발기에 공급되게 하도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 공기 유동 경로의 벽의 다른 부분에 인접하게 상기 공기 유동 경로 내에 장착된 추가의 온도 센서를 포함하며;
    상기 공기 유동 경로는,
    사용자가 상기 전자 증기 제공 시스템 상으로 호기할 때, 공기가 상기 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 상기 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 상기 온도 센서가 인접하게 장착된 상기 벽의 부분을 향하는 방향에서 상기 온도 센서를 향하지 않고, 상기 추가의 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 상기 추가의 온도 센서가 인접하게 장착된 상기 벽의 다른 부분을 향하는 방향에서 상기 추가의 온도 센서를 향하도록 배열되고,
    사용자가 상기 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입할 때, 공기가 상기 공기 유동 경로를 통해 이동하고, 상기 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 상기 온도 센서가 인접하게 장착된 상기 벽의 부분을 향하는 방향에서 상기 온도 센서를 향하고, 상기 추가의 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해 상기 추가의 온도 센서가 인접하게 장착된 상기 벽의 다른 부분을 향하는 방향에서 상기 추가의 온도 센서를 향하지 않도록 배열되며;
    상기 제어기는,
    상기 추가의 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 상기 추가의 온도 센서에 공급되게 하고,
    상기 온도 센서의 검출된 온도 변화량이 상기 추가의 온도 센서의 검출된 온도 변화량을 초과하거나, 상기 온도 센서의 검출된 온도 변화율이 상기 추가의 온도 센서의 검출된 온도 변화율을 초과할 때에만, 상기 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 상기 증발기에 공급되게 하도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 온도 센서의 온도 변화를 초기에 검출할 때, 상기 제어기는 상기 온도 센서의 검출된 온도 변화량 또는 상기 온도 센서의 검출된 온도 변화율 중 하나가 결정될 때까지, 상기 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 상기 증발기에 공급되게 하도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나의 온도 변화를 초기에 검출할 때, 상기 제어기는 상기 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나의 검출된 온도 변화량 또는 상기 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나의 검출된 온도 변화율 중 하나가 결정될 때까지, 상기 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 상기 증발기에 공급되게 하도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  6. 제3 항 또는 제5 항에 있어서,
    상기 추가의 온도 센서는 서미스터(thermistor)인,
    전자 증기 제공 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 서미스터는 표면 실장 서미스터(surface mount thermistor)인,
    전자 증기 제공 시스템.
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 서미스터인,
    전자 증기 제공 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 서미스터는 표면 실장 서미스터인,
    전자 증기 제공 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 온도 센서의 검출된 온도 변화량 또는 상기 온도 센서의 검출된 온도 변화율 중 하나에 기초하여 상기 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 상기 증발기에 공급되는 전력량을 제어하도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나의 검출된 온도 변화량 또는 상기 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나의 검출된 온도 변화율 중 하나에 기초하여 상기 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 상기 증발기에 공급되는 전력량을 제어하도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 전자 증기 제공 시스템의 주변 온도의 값에 기초하여 상기 증발기에 공급되는 전력량을 추가로 제어하도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 상기 온도 센서에 공급되게 하기 전에 상기 온도 센서를 사용하여 상기 주변 온도를 검출하도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 전자 증기 제공 시스템의 주변 온도의 값에 기초하여 상기 증발기에 공급되는 전력량을 추가로 제어하도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 상기 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나에 공급되게 하기 전에 상기 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나를 사용하여 상기 주변 온도를 검출하도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  16. 제12 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 주변 온도를 측정하도록 구성된 독립적인 주변 온도 센서를 포함하는,
    전자 증기 제공 시스템.
  17. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 상기 증발기에 공급되는 것을 중지시킬 때, 사전결정된 시간 기간 동안 상기 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 상기 온도 센서에 공급되는 것을 중지시키도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  18. 제3 항, 제5 항, 제11 항, 제14 항 또는 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 상기 증발기에 공급되는 것을 중지시킬 때, 사전결정된 시간 기간 동안 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나를 가열하기 위해 전력이 상기 온도 센서 및 추가의 온도 센서 중 하나에 공급되는 것을 중지시키도록 구성되는,
    전자 증기 제공 시스템.
  19. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발기는 사용자에 의한 흡입을 위해 상기 에어로졸 전구체 재료를 가열하여 증발시키기 위해 상기 전력 공급장치로부터 전력이 공급되는 히터(heater)인,
    전자 증기 제공 시스템.
  20. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어로졸 전구체 재료는 니코틴(nicotine)을 포함하는 액체인,
    전자 증기 제공 시스템.
  21. 전자 증기 제공 시스템을 작동시키는 방법으로서,
    상기 전자 증기 제공 시스템은, 상기 전자 증기 제공 시스템의 사용자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위한 증발기, 상기 증발기에 전력을 공급하기 위한 전력 공급장치, 사용자가 상기 전자 증기 제공 시스템 상을 흡입하거나 호기할 때 공기가 상기 전자 증기 제공 시스템을 통해 이동하는 공기 유동 경로를 규정하는 벽, 및 상기 공기 유동 경로의 벽의 일부에 인접하게 상기 공기 유동 경로 내에 장착된 온도 센서를 포함하며,
    상기 방법은,
    상기 온도 센서를 가열하기 위해 전력이 상기 온도 센서에 공급되게 하는 단계; 및
    상기 온도 센서의 온도 변화를 검출하는 것에 응답하여 상기 에어로졸 전구체 재료를 증발시키기 위해 전력이 상기 증발기에 공급되게 하는 단계를 포함하며;
    상기 공기 유동 경로는, 사용자에 의한 흡입 또는 호기 동안에, 상기 온도 센서 주위의 공기 유동을 방해하기 위해, 상기 공기 유동 경로를 따라 이동하는 공기가 상기 온도 센서가 인접하게 장착된 상기 벽의 부분을 향하는 방향에서 상기 온도 센서를 향하도록 배열되는,
    전자 증기 제공 시스템 작동 방법.
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