KR102502317B1 - 배터리 표시가 있는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents
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Abstract
에어로졸 형성 기재를 증발시키도록 구성된 증발기; 증발기에 연결된 배터리; 배터리로부터 증발기로의 전력 공급을 제어하는 제어 회로; 장치의 사용 기록을 저장하기 위한 메모리; 및 사용자에게 신호전달하기 위한 교체 표시기를 포함하는 에어로졸 발생 장치. 제어 회로는, 배터리에 걸리는 측정 전압을 임계 전압과 비교하고, 작동 사이클 동안 측정 전압이 임계 전압보다 작으면 에러 신호를 발생시켜 사용 기록을 갱신하도록 구성되어 있다. 제어 회로는, 사용 기록에 접근하고 사용 기록의 상태에 따라 교체 표시기를 활성화하도록 구성되어 있다.
Description
본 명세서는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은, 흡연 물품의 에어로졸 형성 기재를 증발시키도록 구성된 증발기를 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
사용자 흡입을 위해 에어로졸을 전달할 수 있는 핸드헬드 에어로졸 발생 장치를 더욱 필요로 하고 있다. 구체적인 한 요구 분야는, 에어로졸 형성 기재를 연소하지 않고 휘발성 향미 화합물을 방출하도록 에어로졸 형성 기재가 가열되는 가열식 흡연 장치를 위한 것이다. 방출된 휘발성 화합물은 에어로졸 내에서 사용자에게 전달된다.
에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 작동하는 임의의 에어로졸 발생 장치는 가열 요소를 포함해야 한다. 흡연 물품의 에어로졸 형성 기재를 가열하는, 공지의 한 가지 유형의 에어로졸 발생 장치는, 전기 히터를 고체 에어로졸 형성 기재 내에 삽입하고 장치 내에 포함된 배터리로부터 히터에 전력을 공급하여, 작동한다. 그러나, 배터리는 그 수명이 유한하며 시간 경과에 따라 용량 감소를 겪는 경향이 있으며, 이는 배터리가 노화됨에 따라 사용자에게 전달되는 에어로졸의 특성 변화를 야기할 수 있다.
배터리가 노화됨에 따라 발생하는 에어로졸의 특성 변화가 완화되는 에어로졸 발생 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 측면에서는, 에어로졸 발생 장치를 제공하며, 에어로졸 발생 장치는,
에어로졸 형성 기재를 증발시키도록 구성된 증발기;
증발기에 연결된 배터리;
배터리로부터 증발기로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어 회로;
장치의 사용 기록을 저장하기 위한 메모리; 및
사용자에게 신호전달하기 위한 교체 표시기를 포함하고,
제어 회로는, 배터리에 걸리는 측정 전압을 임계 전압과 비교하고, 작동 사이클 동안 측정 전압이 임계 전압보다 작으면 에러 신호를 발생시켜 사용 기록을 갱신하도록 구성되어 있고, 제어 회로는, 사용 기록에 접근하고 사용 기록의 상태에 따라 교체 표시기를 활성화하도록 구성되어 있다.
도 1은 에어로졸 발생 장치의 개략도이고;
도 2는 도 1에 도시된 유형의 에어로졸 발생 장치의 정면 말단의 개략적인 단면도로, 히터가 흡연 물품에 삽입되어 있으며;
도 3은 시간의 함수로서 에어로졸 발생 장치의 배터리의 단자에 걸쳐 전압의 예를 예시한 그래프이고;
도 4는 배터리를 교체해야 하는지 여부를 결정하기 위한 제어 순서를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 유형의 에어로졸 발생 장치의 정면 말단의 개략적인 단면도로, 히터가 흡연 물품에 삽입되어 있으며;
도 3은 시간의 함수로서 에어로졸 발생 장치의 배터리의 단자에 걸쳐 전압의 예를 예시한 그래프이고;
도 4는 배터리를 교체해야 하는지 여부를 결정하기 위한 제어 순서를 도시한다.
본원에서 사용하는 바와 같이, ‘에어로졸 발생 장치’는 에어로졸 형성 기재와 상호작용해서 에어로졸을 발생시키는 장치에 관한 것이다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 부분, 예를 들면 흡연 물품의 부분일 수도 있다. 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재와 상호작용해서 사용자의 입을 통해 사용자의 폐 속으로 직접 흡입될 수 있는 에어로졸을 발생시키는 흡연 장치일 수도 있다. 에어로졸 발생 장치는 홀더일 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘에어로졸 형성 기재’는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물들을 방출할 수 있는 기재에 관한 것이다. 이러한 휘발성 화합물들은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 편의상 에어로졸 발생 물품 또는 흡연 물품의 부분일 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘에어로졸 발생 물품’ 및 ‘흡연 물품’은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물들을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 물품을 지칭한다. 예를 들면, 에어로졸 발생 물품은 사용자의 입을 통해 사용자의 폐 안으로 직접 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키는 흡연 물품일 수도 있다. 에어로졸 발생 물품은 일회용일 수도 있다. 담배를 포함하고 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 흡연 물품을 담배 스틱이라고 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, “작동 사이클”이라는 용어는, 장치가 스위칭 온되는 시간으로부터 장치가 스위칭 오프되는 시간까지 연장되는 장치의 연속 작동의 기간에 관한 것이다. 이는 소정의 시간 간격일 수 있으며, 예를 들어, 6분, 또는 필요로 하는 에어로졸의 분량을 장치가 발생시키거나 배터리로부터 소정의 에너지 양을 도출하는 데 걸리는 시간일 수 있다. 에어로졸 형성 기재가 흡연 물품의 일부인 경우, 작동 사이클은 흡연 물품이 소진되는 데 필요한 시간에 관한 것일 수 있고, 작동 사이클은 장치의 퍼프의 설정 횟수 또는 소비자의 평균 사용에 기초한 소정의 시간에 관한 것일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, ‘임계 전압’이라는 용어는, 배터리의 공칭 전압(정상적인 작동 조건 하에서 완전 충전시의 평균 전압) 및 작동 동안 배터리로부터 출력 되는 전류로 인해 공칭 전압 미만 작동 시의 배터리 전압을 포함하고 있는 배터리 특정 인자들에 기초하여 정의되는 소정의 전압 레벨이다. 또한, 임계 전압은, 또한, 예를 들어, 에어로졸 발생 장치에 존재하는 전자 부품들을 위해 필요로 하는 최소 전압에 기초하여 정의될 수 있다. 전자 시스템은 작동을 위해 필요로 하는 최소 전압을 가지고, 배터리가 그 전압을 공급할 수 없으면, 에어로졸 발생 장치에 존재하는 전자 부품들 중 일부 또는 전부는 적어도 적절히 기능하지 않는다. 부적절한 기능을 방지하도록, 체크 시스템, 예를 들어, 회로가 통상적으로 포함되어, 전자 시스템의 정확한 작동에 필요한 최소 요구 전압 이상을 보증한다. 따라서, 임계 전압은 작동 동안 요구되는 최소 전압과 공칭 전압 사이로 설정될 수 있다. 이는, 최소 요구 전압을 초과하여 여전히 작동가능한 전자 시스템에 의해 시스템 전압이 임계 전압 미만으로 강하될 때 전압 관련 결함을 기록할 수 있게 한다.
배터리가 노화됨에 따라, 배터리의 내부 저항은 증가하는 경향이 있어서, 배터리 용량이 감소된다. 장치의 작동의 시작시 완전 충전되어 있더라도, 배터리의 감소된 용량으로 인해, 히터가 주요 휘발성 화합물들을 해당 휘발 온도를 초과하게끔 가열하는 것을 방지하기에 충분히 큰 전압 강하가 작동 시 발생할 수 있다. 이는 발생하는 에어로졸의 특성을 현저하게 변경할 수 있다. 장치는, 배터리에 걸리는 전압이 본원에서 임계 전압이라 칭하는 임계값 미만으로 강하되면 전력이 배터리에 의해 히터로 공급되는 것을 방지하도록 구성되어 있을 수도 있다. 이는, 원하는 휘발성 화합물들의 휘발을 필요로 하는 불만족스러운 사용자 경험을 방지한다. 그러나, 히터로의 전력 공급이 방지되면, 또는 에어로졸의 특성이 불리하게 변경되는 경우, 배터리가 단순히 재충전을 필요로 하는 것인지, 교체가 필요할 정도로 배터리가 노화되었는지, 또는 다른 결함이 존재하는지가, 사용자에게는 명확하지 않을 수 있다. 또한, 배터리들은 해당 초기 조건, 환경, 및 사용에 따라 서로 다른 속도로 노화된다. 따라서, 단순히 작동 사이클의 개수를 카운팅하는 것은 배터리의 노화를 정확하게 결정하는 데 충분하지 않다.
사용 기록을 저장 및 갱신하고 사용 기록의 상태에 따라 교체 표시기를 활성화하여, 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 장치의 후속 사용에 걸쳐 전압 강하를 추적할 수 있고 언제 배터리 교체가 필요한지를 사용자에게 신호전달할 수 있다. 이는, 사용자의 부담을 제거하며, 사용자가 배터리를 불필요하게 교체하는 것을 피할 수 있도록 도와준다.
제어 회로는 측정 전압을 임계 전압과 연속적으로 비교하도록 구성되어 있을 수도 있다. 대안적으로, 제어 회로는 측정 전압을 임계 전압과 간헐적으로 비교하도록 구성되어 있을 수도 있다.
소정의 구현예들에서, 제어 회로는, 장치의 전체 작동 동안 측정 전압이 임계 전압을 초과한 상태로 있다면 사용 기록을 갱신하기 위해 “에러 없음” 신호를 발생시키도록 구성되어 있을 수도 있다. 이는, 임계 전압이 파괴된 작동들과 전압이 임계 전압 초과 상태로 유지된 작동들 간의 비에 따라 제어 회로가 사용 기록을 갱신할 수 있게 한다. 에러 신호와 에러 없음 신호는, 이진 코드의 형태로, 예를 들어, 에러 없음에 대하여 “0”"이고 저 전압 에러에 대하여 “1”일 수 있다.
에러 신호들은 승수의 형태로 된 것일 수 있고, 사용 기록은 에러 신호가 발생할 때마다 수치 값을 승수로 승산함으로써 갱신되는 수치 값일 수 있다. 예를 들어, 사용 기록은 20인 초기 값을 가질 수 있고, 에러 신호는 0.5인 승수 값을 포함하고 있을 수도 있다. 이러한 경우에, 제어 회로는, 사용 기록이 설정된 임계값, 예를 들어, 1.25에 도달할 때 교체 표시기를 활성화하도록 구성되어 있을 수도 있다. 또한, 에러 없음 신호는, 에러 신호의 형태와는 다른 승수의 형태로 된 것일 수 있고, 사용 기록은, 에러 없음 신호가 발생할 때마다 수치 값을 승수로 승산하여 갱신될 수도 있다.
대안적으로, 사용 기록은 에러 신호의 총 개수의 기록을 포함하고 있을 수도 있다. 이러한 경우, 사용 기록은, 에러 신호가 발생할 때마다 에러 신호 카운트를 1씩 증가시켜서 갱신될 수도 있다. 장치의 작동 사이클 동안 측정 전압이 임계 전압을 초과한 상태로 유지되면 제어 회로가 사용 기록을 업데이트하기 위해 “에러 없음” 신호를 발생시키도록 구성되는 경우, 사용 기록은 에러 없음 신호의 총 개수의 기록을 더 포함하고 있을 수도 있다. 이러한 경우에, 사용 기록은, 에러 없음 신호가 발생할 때마다 에러 없음 신호 카운트를 1씩 증가시켜서, 갱신될 수도 있다.
사용 기록은 장치의 전체 사용 이력에 대응할 수 있다. 즉, 사용 기록은 장치의 각각의 작동과 모든 작동에 관한 데이터를 포함하고 있을 수도 있다. 대안적으로, 사용 기록은 장치의 소정 개수의 작동으로 한정될 수도 있다. 이는, 배터리 수명 관점에서 볼 때 최소한의 중요 작동들, 즉, 오래된 작동들을 겹쳐쓰기 또는 그 외에는 삭제할 수 있게 하여, 메모리를 필요로 하는 저장 공간을 감소시킨다. 예를 들어, 사용 기록은 최대 30개 미만의 가장 최근 작동들, 최대 20개 미만의 가장 최근 작동들, 또는 대략 16개의 가장 최근 사용으로 한정될 수도 있다. 16개 내지 30개의 최근 작동의 사용 기록을 유지하는 것을 선택하여, 다양한 외부 자극 하에 다양한 데이터를 수집할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 사용 기록은, 사용자가 에어로졸 발생 장치를 이용하는 서로 다른 환경 하의 배터리 성능의 변동을 반영할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자는, 아침에 집 안의 온도에서, 아침 통근 동안 차가운 날씨의 버스 정류장에서, 이어서 아침이 지난 후에 사무실 안의 기온에서, 장치를 사용할 수 있다. 충분한 개수의 데이터 포인트를 모아서, 긍정 오류를 피할 수 있다.
사용 기록이 에러 신호들의 총 개수의 기록을 포함하고 있는 경우, 제어 회로는, 사용 기록에 저장된 에러 신호들의 총 개수가 임계 에러 값과 같거나 초과하면 교체 표시기를 활성화하도록 구성되어 있을 수도 있다. 임계 에러값은 임의의 적절한 양일 수 있다. 예를 들어, 임계 에러값은 2 내지 16일 수 있고, 바람직하게는 약 16이다.
일 실시예에서, 장치는 16개 작동의 사용 기록을 유지한다. 사용 기록에 저장된 16개 작동 중 16개 모두 동안 저 전압 에러 신호가 발생하였다면, 제어 회로는 배터리 교체가 필요함을 사용자에게 신호전달하도록 표시기를 활성화한다. 단독으로, 또는 장치에 의한 재충전 사이클의 실제 횟수가 공지의 재충전 임계값을 언제 초과하는지 같은 추가 인자들이 장치에 의해 기록되는 경우, 저 전압 에러 신호들의 개수는 사용 기록에 저장된 작동의 최대 개수로부터 1 이상으로 더욱 감소될 수 있다.
제어 회로는, 장치의 사용 동안 전압이 임계 전압 미만으로 강하되더라도 히터에 전력을 계속 공급하도록 구성되어 있을 수도 있다. 대안적으로, 제어 회로는, 측정 전압이 임계 전압 미만이면 가열 요소로의 전력 공급을 0으로 감소시키도록 구성되어 있다. 전력 공급을 0으로 감소시키는 것은, 일정한 에어로졸 형성이 가능하지 않을 때 또는 정상적인 작동 사이클의 경우보다 시간이 덜 지속될 때 작동을 방지함으로써 바람직하지 못한 사용자 경험을 방지하므로, 유리하다. 또한, 가열 요소에 전력을 공급하지 않음으로써, 시스템이 장치 데이터와 통신, 에러 표시, 시스템을 유지하도록 남아 있는 임의의 전력을 보존할 수 있다.
장치는 데이터 출력 수단 및 사용 기록을 데이터 출력 수단에 제공하도록 구성된 제어 회로를 포함하고 있을 수도 있다. 이는, 메모리에 저장된 사용 기록을 사용자가 외부 장치를 통해, 예를 들어, 웹 애플리케이션을 통해 이용할 수 있게 한다. 에어로졸 발생 장치는, 사용 기록이 외부 장치로 익스포트(export)될 수 있도록 그리고 추가로 다른 외부 처리 또는 데이터 저장 장치에 중계 가능할 수 있도록 외부 장치에 연결하기 위한 임의의 적절한 데이터 출력 수단을 포함하고 있을 수도 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치는 제어 회로에 연결된 무선 라디오 또는 유니버설 시리얼 버스(USB) 소켓을 포함하고 있을 수도 있다. 대안적으로, 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 장치를 재충전할 때 메모리로부터 배터리 충전 장치의 외부 메모리로 사용 데이터를 전달하도록 구성되어 있을 수도 있다. 배터리 충전 장치는, 사용 데이터의 장기간 저장을 위한 큰 메모리를 제공할 수 있고, 후속하여 적절한 데이터 처리 장치에 또는 통신 네트워크에 연결될 수 있다.
증발기는 에어로졸 형성 기재를 증발시키기 위한 임의의 적절한 장치일 수 있다. 예를 들어, 증발기는 압전 또는 초음파 장치일 수 있다. 대안적으로, 증발기는, 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된 적어도 하나의 가열 요소를 포함하고 있는 히터를 포함한다.
증발기가, 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된 적어도 하나의 가열 요소를 포함하고 있는 히터를 포함하고 있는 경우, 장치는 히터에 결합된 히터 장착부를 포함하고 있을 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 히터 장착부는, 히터에 구조적 지지부를 제공하며, 히터가 에어로졸 발생 장치 내에 단단히 고정될 수 있게 한다. 히터 장착부는, 고분자 물질을 포함할 수 있고, 유리하게, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 같은 성형가능 고분자 물질로부터 형성된다. 성형가능 고분자를 사용함으로써, 히터 장착부가 히터 주위에 성형될 수 있고 이에 따라 히터를 단단히 유지할 수 있다. 또한, 히터 장착부가 원하는 외부 형상 및 치수를 가지고 저가로 제조될 수 있다. 물론, 세라믹 물질 같은 히터 장착부를 위한 다른 물질을 사용하는 것도 가능하다. 유리하게, 히터 장착부는 성형가능 세라믹 물질로부터 형성될 수 있다.
가열 요소는 임의의 적절한 유형일 수 있으며, 예를 들어, 히터는 유도 가열 요소를 포함하고 있을 수도 있다. 대안적으로, 히터 요소는 전기 저항성 가열 요소를 포함하고 있을 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 제어 회로는, 가열 요소의 전기 저항을 결정하고 결정된 전기 저항에 따라 가열 요소에 공급되는 전류를 조절하여 가열 요소로의 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있을 수도 있다. 가열 요소의 전기 저항은 가열 요소의 온도를 표시하며, 따라서 결정된 전기 저항을 목표 전기 저항과 비교하고, 이에 따라 제공되는 전력을 조정할 수 있다. PID 제어 루프를 이용하여, 결정된 온도를 목표 온도로 만들 수 있다. 또한, 상기 가열 요소의 전기 저항을 검출하는 것 이외에 온도를 센싱하기 위한 기구들, 예를 들면 상기 가열 요소에 전기적으로 분리되는 바이메탈 스트립들, 열전쌍들이나 전용 서미스터(dedicated thermistor) 또는 전기 저항 요소가 사용될 수 있다. 이러한 대안적인 온도 감지 기구들은 상기 가열 요소의 전기 저항을 모니터링하여 온도를 결정하는 것에 추가로 또는 그 대신에 사용될 수 있다. 예를 들면, 별개의 온도 감지 기구는 상기 가열 요소의 온도가 목표 온도를 초과할 때에 상기 가열 요소로의 전력을 차단하기 위한 제어 회로에서 사용될 수 있다.
상기 가열 요소는 바람직하게는 전기 저항 물질을 포함하고 있을 수도 있다. 적절한 전기 저항 물질은, 이들에만 한정되지는 않지만, 도핑된 세라믹, 전기 "전도성" 세라믹(예컨대, 이규화 몰리브덴), 카본, 흑연, 금속, 금속 합금, 세라믹 물질과 금속 물질의 복합 물질 같은 반도체를 포함하고 있다. 이러한 복합 물질은 도핑된 또는 비도핑된 세라믹을 포함하고 있을 수도 있다. 적절한 도핑 세라믹의 예로는 도핑된 탄화규소를 포함하고 있다. 적절한 금속들의 예들은 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨, 플래티늄, 금 및 은을 포함한다. 적절한 금속 합금들의 예들은 스테인리스 스틸, 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 타타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 금- 및 철-함유 합금들, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸, Timetal® 및 철-망간-알루미늄계 합금들에 기초한 초합금들을 포함한다. 복합 물질에 있어서, 상기 전기 저항 물질은, 선택 사항으로 요구되는 외부 물리화학적 성질과 이송되는 에너지의 운동역학에 따라, 절연 물질에 매립되거나 그것으로 캡슐화되거나 코팅될 수도 있고, 또는 그 반대로 될 수도 있다.
상기 가열 요소는 내부 가열 요소 또는 외부 가열 요소, 또는 내부 및 외부 가열 요소 양자를 포함할 수 있고, 이때 "내부" 및 "외부"는 에어로졸 형성 기재를 지칭한다. 내부 가열 요소는 임의의 적절할 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 내부 가열 요소는 가열 블레이드(blade)의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 내부 히터는 상이한 전기 도전부를 갖는 케이싱이나 기판, 또는 전기 저항성 금속 관의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 상기 내부 가열 요소는 상기 에어로졸 형성 기재의 중앙을 통하여 진행하도록 구성되어 있는 하나 이상의 가열 니들(needle) 또는 막대(rod)일 수 있다. 다른 대안들은, 가열 와이어 또는 필라멘트, 예를 들면 Ni-Cr(니켈-크롬), 플래티늄, 텅스텐 또는 합금 와이어나 가열판을 포함한다. 선택적으로, 상기 내부 가열 요소는 경질 담체 재료 내에 또는 그 위에 피착될 수 있다. 이러한 하나의 구현예에서, 전기 저항 가열 요소는 온도와 저항성 간의 규정된 관계를 갖는 금속을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 예시적인 장치에서, 상기 금속은 세라믹 재료 같은 적절한 절연 재료 상에 트랙(track)으로서 형성될 수 있고, 그 다음에 유리 같은 다른 절연 재료 내에 샌드위치될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 히터들은 작동 중에 상기 가열 요소들의 온도의 가열과 모니터링 모두를 행하는데 사용될 수 있다.
외부 가열 요소는 임의의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 상기 외부 가열 요소는 폴리이미드 같은 유전체 기판 위에 하나 이상의 유연성 가열 포일(foil)의 형태를 취할 수 있다. 유연성 가열 포일들은 기판 수용 공동의 주변부에 맞추도록 형상화될 수 있다. 대안적으로, 외부 가열 요소는 금속 그리드 또는 그리드들, 유연성 인쇄 회로 기판, 몰딩형 상호접속 장치(MID: molded interconnect device), 세라믹 히터, 유연성 탄소 섬유 히터의 형태를 취할 수 있거나, 적절한 형상의 기판 상에 플라스마 증착 같은 코팅 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 외부 가열 요소는 또한 온도와 저항성 간의 규정된 관계를 갖는 금속을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 예시적인 장치에서, 상기 금속은 적절한 절연 재료들의 2개 층 사이에 트랙으로서 형성될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 외부 가열 요소는 작동 중에 상기 외부 가열 요소의 온도의 가열과 모니터링 모두를 행하는데 사용될 수 있다.
상기 내부 또는 외부 가열 요소는, 열을 흡수 및 저장하고 차후에 에어로졸 형성 기재에 대하여 어떠한 시간을 걸쳐서 열을 방출할 수 있는 재료를 포함하고 있는 히트 싱크, 또는 열 저장기를 포함하고 있을 수도 있다. 상기 히트 싱크는 적절한 금속 또는 세라믹 물질과 같은 임의의 적절한 물질로 형성된 것일 수도 있다. 한 구현예에서, 상기 재료는 높은 열 용량(감지 가능한 열 저장 재료)을 갖거나, 고온 위상 변화 같은 가역(reversible) 프로세스를 통하여 열을 흡수하고 차후에 방출할 수 있는 재료이다. 적절한 감열 저장 물질은 실리카 겔, 알루미나, 탄소, 유리 매트(glass mat), 유리 섬유, 광물, 알루미늄, 은 또는 납과 같은 금속 또는 합금, 및 종이와 같은 셀룰로오스 물질을 포함한다. 가역 위상 변화를 통하여 열을 방출하는 다른 적절한 재료들은 파라핀, 초산나트륨, 나프탈렌, 왁스, 폴리에틸렌 옥사이드, 금속, 금속염, 공융염(eutectic salt)들의 혼합물 또는 합금을 포함한다. 상기 히트 싱크 또는 열 저장기는 상기 에어로졸 형성 기재와 직접 접촉하고 저장된 열을 기재에 직접 전달할 수 있도록 배열될 수 있다. 대안적으로, 상기 히트 싱크 또는 열 저장기에 저장된 열은 금속 관 같은 열 전도체에 의해 상기 에어로졸 형성 기재에 전달될 수 있다.
상기 가열 요소는 유리하게는 전도에 의해 상기 에어로졸 형성 기재를 가열한다. 상기 가열 요소는 상기 기재와 또는 상기 기재가 피착되는 담체와 적어도 부분적으로 접촉하도록 구성되어 있을 수도 있다. 대안적으로, 내부 또는 외부 가열 요소 중 어느 하나로부터의 열은 열 전도성 요소에 의해 상기 기재에 전도될 수 있다.
상기 배터리는 재충전 가능 배터리 같은 임의의 적절한 배터리일 수도 있다. 한 구현예에서, 상기 전력 공급부는 리튬-이온 배터리이다. 대안적으로, 상기 배터리는 니켈-금속 하이브리드 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 또는 리튬계 배터리, 예를 들면 리튬-코발트, 리튬-철-인산염, 리튬 티탄산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수도 있다.
메모리는 임의의 적절한 비휘발성 메모리일 수 있다. 메모리는, 외부 메모리에 의해 보충되지 않고 요구되는 사용 기록을 저장할 수 있다. 대안적으로, 메모리는, 사용 기록이 더 큰 영구 외부 메모리에 전달되기 전에 사용 기록을 위한 임시 저장소를 제공할 수 있다.
교체 표시기는, 임의의 적절한 표시기일 수 있으며, 예를 들어, 디스플레이 또는 광원일 수 있다. 표시기가 디스플레인 경우, 디스플레이는, 시스템 정보, 예를 들어, 배터리 전력, 온도, 에어로졸 형성 기재의 상태, 기타 메시지, 또는 이들의 조합을 표시하기 위한 유저 인터페이스를 포함하고 있을 수도 있다. 한 구현예에서, 표시기는, 배터리 수명의 종료에 지정된 에러 코드와 부합하는 소정의 패턴으로 반짝일 수 있는 발광 다이오드이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 교체 표시기는 음향 출력 장치, 예를 들어, 라우드스피커일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 장치는 장치를 진동시키기 위한 촉각 장치를 포함하고 있을 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 표시기는, 예를 들어, 휴대 전화, 태블릿, 또는 기타 핸드헬드 또는 착용가능 통신 장치 같은 휴대용 통신 장치를 통해 전원 교체가 필요함을 사용자에게 경고하도록 외부 장치에 또는 통신 네트워크에 연결하기 위한 무선 송신기를 포함하고 있을 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 표시기는, USB 같은 유선 연결부 또는 기타 연결부를 이용하여 장치에 연결된 컴퓨터 또는 휴대용 통신 장치를 사용하여 제공될 수 있다. 이러한 연결부가 제공되면, 컴퓨터 또는 휴대용 통신 장치에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해, 에러의 유형을 진단하고 사용자에게 통지하기 위한 추가 표시기를 제공할 수 있다. 제어 회로는, 표시기가 신호를 사용자에게 즉시 방출하게 함으로써 표시기를 활성화하도록 구성되어 있을 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제어 회로는, 임의의 적절한 시간에, 예를 들어, 장치가 충전 장치에 연결 또는 연결 해제될 때, 또는 장치가 사용자 작동 버튼을 포함할 때, 사용자가 버튼을 누를 때, 표시기가 신호를 사용자에게 방출하게 하여 표시기를 활성화하도록 구성되어 있을 수도 있다.
제어 회로는, 사용 기록에 저장된 에러 신호의 총 개수가 임계 에러 값을 초과하는 것과는 다르게 사용 기록에 저장된 에러 신호의 총 개수가 임계 에러 값을 초과하지 않으면 교체 표시기를 활성화하도록 구성되어 있을 수도 있다.
한 구현예에서, 교체 표시기는, 제어 회로에 의해 활성화되는 경우, 적색 광의 하나 이상의 플래시를 방출하는 광원이다. 이러한 구현예들에서, 교체 표시기는, 예를 들어, 장치가 충전 장치에 연결되거나 연결 해제되는 경우, 또는 장치가 사용자 작동 버튼을 포함할 때 사용자가 버튼을 누르는 경우, 사용 기록에 저장된 에러 신호의 총 개수가 임계 에러 값을 초과하지 않으면 녹색 광을 방출하도록 제어 회로에 의해 활성화될 수 있다.
장치는, 바람직하게, 한 손의 손가락들 사이에서 유지하는 데 편안한 휴대용 또는 핸드헬드 장치다. 장치는, 실질적으로 원통 형상일 수 있으며, 그 길이가 70mm 내지 120mm이다. 장치의 최대 직경은 바람직하게 10mm 내지 20mm이다. 한 구현예에서, 장치는 다각형 단면을 가지고, 한 면 상에 형성된 돌출 버튼을 갖는다. 본 구현예에서, 장치의 직경은, 평평한 면으로부터 반대측 평평한 면까지 취한 경우 12.7mm 내지 13.65mm, 에지로부터 반대측 에지까지 취한 경우(즉, 장치의 일측 상의 두 개의 면의 교차점으로부터 타측 상의 대응하는 교차점까지 취한 경우) 13.4mm 내지 14.2mm, 버튼의 최상부로부터 반대측 최하부의 평평한 면까지 취한 경우 14.2mm 내지 15mm이다.
상기 장치는 제1 측면에 따른 히터 외에 다른 히터를 포함하고 있을 수도 있다. 예를 들어, 상기 장치는 에어로졸 형성 물품을 수용하도록 배열된 공동 및 상기 공동의 둘레 주위에 배치된 외부 히터를 포함하고 있을 수도 있다. 외부 히터는 임의의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 외부 히터는 폴리이미드 같은 유전체 기판 위에 하나 이상의 유연성 가열 포일(foil)의 형태를 취할 수 있다. 유연성 가열 포일들은 공동의 주변부에 맞추도록 형상화될 수 있다. 대안적으로, 외부 히터는 금속 그리드 또는 그리드들, 유연성 인쇄 회로 기판, 몰딩형 상호접속 장치(MID: molded interconnect device), 세라믹 히터, 유연성 탄소 섬유 히터의 형태를 취할 수 있거나, 적절한 형상의 기판 상에 플라스마 증착 같은 코팅 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 외부 히터는 또한 온도와 저항성 간의 규정된 관계를 갖는 금속을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 예시적인 장치에서, 상기 금속은 적절한 절연 재료들의 2개 층 사이에 트랙으로서 형성될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 외부 히터는 작동 동안에 상기 외부 히터의 온도의 가열과 모니터링 모두를 행하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 제2 측면에서, 제1 측면에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 하나 이상의 에어로졸 형성 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있으며, 상기 하나 이상의 에어로졸 형성 물품은 에어로졸 발생 장치의 공동에 수용되도록 구성되어 있다.
에어로졸 형성 물품은 흡연 물품일 수도 있다. 작동 동안 상기 에어로졸 형성 기재를 함유하는 흡연 물품은 상기 에어로졸 발생 장치 내에 부분적으로 함유될 수 있다.
상기 흡연 물품은 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 상기 흡연 물품은 실질적으로 가늘고 길 수 있다. 상기 흡연 물품은 길이 및 이 길이에 실질적으로 수직인 원주를 가질 수 있다. 상기 에어로졸 형성 기재는 형상이 실질적으로 원통형일 수 있다. 상기 에어로졸 형성 기재는 실질적으로 가늘고 길 수 있다. 상기 에어로졸 형성 기재는 또한 길이 및 이 길이에 실질적으로 수직인 원주를 가질 수 있다.
상기 흡연 물품은 대략 30mm와 대략 100mm 사이의 총 길이를 가질 수 있다. 상기 흡연 물품은 대략 5mm와 대략 12mm 사이의 외부 직경을 가질 수 있다. 상기 흡연 물품은 필터 플러그를 포함하고 있을 수도 있다. 상기 필터 플러그는 상기 흡연 물품의 하류 말단에 배치될 수 있다. 상기 필터 플러그는 셀룰로오스 아세테이트 필터 플러그일 수 있다. 상기 필터 플러그는 한 구현예에서 길이가 대략 7mm이지만, 대략 5mm와 대략 10mm 사이의 길이를 가질 수 있다.
한 구현예에서, 상기 흡연 물품은 대략 45mm의 총 길이를 갖는다. 상기 흡연 물품은 대략 7.2mm의 외부 직경을 가질 수 있다. 또한, 상기 에어로졸 형성 기재는 대략 10mm의 길이를 가질 수 있다. 대안적으로, 상기 에어로졸 형성 기재는 대략 12mm의 길이를 가질 수 있다. 또한, 상기 에어로졸 형성 기재의 직경은 대략 5mm와 대략 12mm 사이일 수 있다. 상기 흡연 물품은 외부 종이 래퍼를 포함하고 있을 수도 있다. 또한, 상기 흡연 물품은 상기 에어로졸 형성 기재와 상기 필터 플러그 사이의 분리부를 포함하고 있을 수도 있다. 상기 분리부는 대략 18mm일 수 있지만, 대략 5mm 내지 대략 25mm 범위 내일 수 있다.
상기 에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 대안적으로, 상기 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 성분 양자를 포함하고 있을 수도 있다. 상기 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 상기 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물들을 함유하는 담배 함유 재료를 포함하고 있을 수도 있다. 대안적으로, 상기 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함하고 있을 수도 있다. 에어로졸 형성 기재는 치밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하는 에어로졸 형성제를 더 포함하고 있을 수도 있다. 적절한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
에어로졸 형성 기재가 고체 에어로졸 형성 기재인 경우, 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들면 허브 잎, 담배 잎, 담배 리브 조각, 재구성 담배, 균질화 담배, 압출 담배, 캐스트 잎 담배 및 팽화 담배 중 하나 이상을 함유하고 있는, 분말, 그래뉼, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함하고 있을 수도 있다. 상기 고체 에어로졸 형성 기재는 느슨한 형태일 수 있거나, 적절한 용기나 카트리지에 제공될 수 있다. 선택적으로, 상기 고체 에어로졸 형성 기재는 상기 기재의 가열 시에 방출될, 추가 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물들을 함유할 수 있다. 상기 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들면 상기 추가 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물들을 포함하고 있는 캡슐들을 또한 함유할 수 있고, 이러한 캡슐들은 상기 고체 에어로졸 형성 기재의 가열 중에 용융될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 균질화 담배는 미립자 담배를 집합시켜서 형성된 물질을 가리킨다. 균질화 담배는 시트의 형태일 수도 있다. 균질화 담배 물질은 건조 중량 기준으로 5% 초과의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수도 있다. 균질화 담배 물질은 대안적으로 건조 중량 기준으로 약 5중량%와 약 30중량% 사이의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수도 있다. 균질화 담배 물질의 시트는 담배 잎몸(leaf lamina) 및 담배 잎자루(leaf stem) 중 하나 또는 양쪽 모두를 분쇄하거나 그렇지 않으면 조합하여 얻어진 미립자 담배를 응집시켜서 형성될 수도 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 균질화 담배 물질의 시트는, 예를 들면 담배의 처리, 취급 및 배송 동안에 형성된 담배 가루, 담배 미분 및 기타 미립자 담배 부산물 중 하나 이상을 포함하고 있을 수도 있다. 균질화 담배 물질의 시트는 담배 내인성 결합제인 하나 이상의 내재성 결합제, 담배 외인성 결합제인 하나 이상의 외재성 결합제, 또는 이들의 조합을 포함해서 미립자 담배 응집을 도와줄 수도 있으며; 대안적으로, 또는 추가적으로, 균질화 담배 물질의 시트는 이들에만 한정되지 않지만 담배와 비담배 섬유, 에어로졸 형성제, 습윤제, 가소제, 향미제, 충전제, 수성 및 비수성 용매 및 이들의 조합을 포함하는 기타 첨가제를 포함하고 있을 수도 있다.
선택적으로, 상기 고체 에어로졸 형성 기재는 열적으로 안정된 담체 위에 제공되거나 그 안에 매립될 수도 있다. 상기 담체는 분말, 그래뉼, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트의 형태를 취할 수도 있다. 대안적으로, 상기 담체는 그 내표면 위에, 또는 그 외표면 위에, 또는 그 내표면 및 외표면 양자 위에 피착된 고체 기재의 박층을 갖는 관형 담체일 수 있다. 이러한 관형 담체는, 예를 들면, 종이, 종이류 재료, 부직 탄소 섬유 매트, 저 질량 오픈 메쉬 금속 스크린, 또는 구멍난 금속 포일 또는 임의의 다른 열적으로 안정적인 중합체 매트릭스로 형성될 수 있다.
특히 바람직한 구현예에서, 상기 에어로졸 형성 기재는 균질화 담배 물질의 주름진 권축된 시트를 포함하고 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 ‘권축된 시트’는 복수의 실질적으로 평행한 리지(ridge) 또는 물결주름을 갖는 시트를 가리킨다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 물품이 조립되었을 때, 실질적으로 평행한 리지 또는 물결주름이 에어로졸 발생 물품의 길이방향 축을 따라서나 그에 평행하게 연장되어 있다. 이것은 바람직하게는 권축된 균질화 담배 물질 시트의 주름형성을 용이하게 해서 에어로졸 형성 기재를 형성한다. 그러나, 에어로졸 발생 물품이 조립되었을 때 대안적으로 또는 추가적으로 에어로졸 발생 물품에 포함시키기 위한 균질화 담배 물질의 권축된 시트는 에어로졸 발생 물품의 길이방향 축에 예각 또는 둔각으로 배치되어 있는 복수의 실질적으로 평행한 리지 또는 물결주름을 가질 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 소정의 구현예들에서, 상기 에어로졸 형성 기재는 실질적으로 그들의 전체 표면 위로 실질적으로 균일하게 질감이 형성되어 있는 주름진 균질화 담배 물질의 시트를 포함하고 있을 수도 있다. 예를 들면, 상기 에어로졸 형성 기재는 시트의 폭에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 이격되어 있는 복수의 실질적으로 평행한 리지 또는 물결주름을 포함하고 있는 균질화 담배 물질의 주름진 권축된 시트를 포함하고 있을 수도 있다.
상기 고체 에어로졸 형성 기재는 예를 들면, 시트, 발포체, 겔 또는 슬러리 형태로 담체의 표면 위에 피착될 수 있다. 상기 고체 에어로졸 형성 기재는 담체의 전체 표면 위에 피착되어 있을 수도 있거나, 대안적으로 사용 중 불균일한 향미 전달을 제공하기 위해서 패턴으로 피착되어 있을 수도 있다.
에어로졸 형성 기재는, 예를 들면 모세관 물질에 고정되고 가열될 수도 있는, 액체 에어로졸 형성 기재일 수도 있다. 한 구현예에서, 모세관 물질은 카트리지 내의 가열 요소가 있거나 없이 밀폐될 수도 있다.
상기 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 장치 및 이 장치에 사용하기 위한 하나 이상의 에어로졸 발생 물품의 조합이다. 하지만, 상기 에어로졸 발생 시스템은, 예를 들면 전기 작동식 또는 전기 에어로졸 발생 장치에 탑재된 전력 공급부를 재충전하기 위한 충전 장치와 같은 추가 구성요소를 포함하고 있을 수도 있다.
본 발명의 제3 측면에서는, 제어 회로를 이용하여 에어로졸 발생 장치를 제어하는 방법을 제공하고 있으며, 상기 장치는, 에어로졸 형성 기재를 증발시키도록 구성된 증발기; 증발기에 연결된 배터리; 배터리로부터 증발기로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어 회로; 장치의 사용 기록을 저장하기 위한 메모리; 및 사용자에게 신호전달하기 위한 교체 표시기를 포함하되, 상기 방법은, 장치의 작동 동안 배터리에 걸리는 측정 전압을 임계 전압과 비교하는 단계; 작동 동안 측정 전압이 임계 전압보다 작으면 에러 신호를 발생시키는 단계; 사용 기록을 에러 신호로 갱신하는 단계; 사용 기록에 접근하는 단계; 그리고 사용 기록의 상태에 따라 교체 표시기를 활성화하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제4 측면에서는, 에어로졸 발생 장치를 위한 전기 회로를 제공하고 있으며, 상기 장치는, 에어로졸 형성 기재를 증발시키도록 구성된 증발기; 증발기에 연결된 배터리; 배터리로부터 증발기로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어 회로; 장치의 사용 기록을 저장하기 위한 메모리; 및 사용자에게 신호전달하기 위한 교체 표시기를 포함하되, 전기 회로는, 본 발명의 제3 측면의 방법을 수행하도록 구성되어 있다.
본 발명의 제5 측면에서는, , 에어로졸 형성 기재를 증발시키도록 구성된 증발기; 증발기에 연결된 배터리; 배터리로부터 증발기로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어 회로; 장치의 사용 기록을 저장하기 위한 메모리; 및 사용자에게 신호전달하기 위한 교체 표시기를 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치를 위한 프로그래밍가능 전기 회로에서 실행시, 프로그래밍가능 전기 회로가 본 발명의 제3 측면의 방법을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 제공하고 있다.
본 발명의 제6 측면에서는, 본 발명의 제5 측면에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 제공하고 있다.
본 발명이 상이한 측면들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 하나의 측면에 관하여 설명한 특징들이 본 발명의 다른 측면들에 적용될 수 있음이 명백하다. 더욱이, 본 발명이 흡연 장치를 참조하였지만, 의료용 흡입기 형 장치가 본원에서 설명된 특징부, 장비, 및 기능성을 사용할 수도 있다는 것을 분명히 해야 한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 더욱 설명될 것이다.
도 1에서는, 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템(100)의 구현예의 구성요소들이 단순화된 방식으로 도시되어 있다. 특히, 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템(100)의 요소들이 도 1에서는 실제 축적대로 묘사되어 있지 않다. 이 구현예의 이해를 위해서 무관한 구성요소들은 도 1을 단순화하기 위해서 생략되어 있다.
전기 가열식 에어로졸 생성 시스템(100)은 하우징(10)을 갖는 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 물품(20), 예를 들어, 담배 스틱을 포함하고 있다. 에어로졸 형성 물품(20)은 하우징(10) 내측으로 가압되어서 히터(30)와 열적으로 근접하게 되는 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있다. 에어로졸 형성 기재는 상이한 온도에서 광범위한 휘발성 화합물을 방출할 것이다. 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템(100)의 최대 작동 온도를 제어하여, 바람직하지 않은 화합물의 선택적 방출이 선택적 휘발성 화합물의 방출을 방지하여 제어될 수도 있다.
하우징(10) 내에는 전기 에너지 공급부(40), 예를 들면 재충전 가능 리튬 이온 배터리가 있다. 제어 회로(50)는 히터(30), 전기 에너지 공급부(40), 교체 표시기(60), 예를 들어 광, 디스플레이, 또는 경보 음, 및 메모리(70)에 연결되어 있다. 제어부(50)는 히터의 온도를 조절하기 위해서 히터(30)에 공급된 전력을 제어한다. 통상적으로 에어로졸 형성 기재는 250℃와 450℃ 사이의 온도로 가열된다.
도 2는, 도 1에 도시된 유형의 에어로졸 발생 장치의 정면 말단의 개략적인 단면도로, 본 구현예에서 흡연 물품인, 히터(30)가 에어로졸 형성 물품(20) 내에 삽입되어 있다. 에어로졸 발생 장치는 사용자에 의한 에어로졸 형성 물품(20)의 소모를 위해 에어로졸 형성 물품(20)과 결합된 상태로 예시되어 있다.
에어로졸 발생 장치의 하우징(10)은 소모하기 위한 에어로졸 발생 물품(20)을 수신하기 위해, 근위 말단 (또는 마우스 말단)에서 개방되어 있는, 공동을 정의한다. 공동의 원위 말단에는 히터(30) 및 히터 장착부(34)를 포함하고 있는 가열 조립체(32)가 걸쳐 있다. 히터(30)는 히터 장착부(34)에 의해 보유되어서 히터의 활성 가열 영역이 공동 내에 위치하게 된다. 히터(30)의 활성 가열 영역은 에어로졸 발생 물품(20)이 공동 내에 완전히 수용되는 경우 에어로졸 발생 물품(20)의 원위 말단 내에 배치되어 있다.
히터(30)는 한 지점에서 종단되는 블레이드의 형태로 형상화되어 있다. 즉, 히터는 그것의 두께 치수보다 큰, 그것의 폭 치수보다 큰 길이 치수를 갖는다. 히터의 제1 면 및 제2 면은 상기 히터의 폭과 길이에 의해 정의된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 에어로졸 형성 물품이 다음과 같이 설명될 수 있다. 에어로졸 발생 물품(20)은 네 개의 요소를 포함하고 있다: 에어로졸 형성 기재(22), 지지 요소, 예컨대 중공 관(24), 전달 부위(26) 및 마우스피스 필터(28). 이러한 4개의 요소들은, 순차적으로 동축 정렬로 배열되어 있으며, 궐련 종이(29)에 의해 조립되어서 로드를 형성하게 된다. 조립되었을 때, 에어로졸 형성 물품은 45mm 길이이며 7mm 직경을 갖는다.
에어로졸 형성 기재는 플러그를 형성하도록 필터 종이(미도시함)에 포장되어 있는 권축된 캐스트 잎 담배의 다발을 포함하고 있다. 캐스트 잎 담배는 글리세린과 같은 하나 이상의 에어로졸 형성제를 포함하고 있다.
중공 관(24)은 에어로졸 형성 기재(22)의 바로 인접하여 위치하고 있으며, 셀룰로오스 아세테이트 관으로 형성되어 있다. 관(24)은 3mm의 직경을 갖는 구멍을 정의한다. 중공 관(24)의 하나의 기능은 상기 로드의 원위 말단을 향해 에어로졸 형성 기재(22)를 위치해서 상기 히터와 접촉될 수 있는 것이다. 중공 관(24)은 히터가 에어로졸 형성 기재(22) 내에 삽입될 때, 에어로졸 발생 기재(22)가 마우스피스 쪽으로 로드를 따라 강제되는 것을 방지하는 역할을 한다.
전달 부위(26)는 길이가 18mm의 얇은 벽 관을 포함하고 있다. 전달 부위(26)는 에어로졸 형성 기재(22)로부터 방출된 휘발성 물질이 마우스피스 필터(28)를 향하여 물품을 따라 지나갈 수 있게 한다. 휘발성 물질은, 전달 부위 내에서 냉각되어서 에어로졸을 형성할 수도 있다.
마우스피스 필터(28)는 셀룰로오스 아세테이트로 형성된 종래의 마우스피스 필터로, 약 7.5mm의 길이를 갖는 것이다.
위에서 식별된 4개의 요소들은 궐련 종이(29) 내에 단단히 포장되어서 조립되어 있다. 이러한 특정 구현예에서의 종이는 표준 속성이나 분류를 갖는 표준 궐련 종이이다. 이러한 특정 구현예에서의 종이는 기존의 궐련 종이이다. 종이와 각 요소들 사이의 인터페이스가 요소들을 찾아 에어로졸 형성 물품(20)을 정의한다.
에어로졸 발생 물품(20)을 공동 내에 가압함에 따라, 히터(30)의 테이퍼된 지점이 에어로졸 형성 기재(22)와 체결한다. 에어로졸 형성 물품에 힘을 가하여, 히터가 에어로졸 형성 기재(22) 내로 침투한다. 에어로졸 형성 물품(20)이 에어로졸 발생 장치와 적절히 체결되면, 히터(30)를 에어로졸 형성 기재(22) 내에 삽입한다. 히터가 기동되면, 에어로졸 형성 기재(22)가 따뜻해지고, 휘발성 기재들이 발생 또는 방출된다. 사용자가 마우스피스 필터(28)를 흡인함에 따라, 공기가 에어로졸 형성 물품 내로 흡인되고, 휘발성 물질들이 농축되어 흡입가능 에어로졸을 형성하게 된다. 이러한 에어로졸은 에어로졸 형성 물품의 마우스피스 필터(28)를 통과하여 사용자의 입 내부로 향한다.
도 3은, 전기 에너지 공급부(40)의 단자들에 걸리는 전압을 에어로졸 발생 장치(100)를 사용하는 동안 시간의 함수로서 도시한다. 곡선(300)은 전기 에너지 공급부(40)가 새 것일 때의 전압이다. 곡선(305)은 전기 에너지 공급부(40)가 자신의 유효 수명의 끝에 도달할 때의 전압이다. 곡선(300, 305) 모두는, 약간의 지속적으로 감소하는 전압을 보이는 마크된 초기 전압 강하를 도시한다. 곡선(305)에 도시되어 있듯이, 전압 강하는 전기 에너지 공급부(40)가 노화되었을 때 더욱 크다. 이는, 전기 에너지 공급부(40) 내의 내부 저항의 증가 때문이다.
도 4는, 전기 에너지 공급부가 교체를 필요로 하는지 여부를 진단하고 교체가 필요하다면 사용자에게 통지하도록 제어 회로에 의해 실행될 수 있는 제어 과정의 일례를 도시한다. 그 과정은 에어로졸 발생 장치(100)가 사용될 때마다 단계(400)에서 시작된다. 단계(405)에서, 제어 회로(50)는, 에어로졸 발생 장치(100)의 사용 동안 전기 에너지 공급부(40)의 단자들에 걸리는 전압(“V”)을 측정하고, 이 전압을 임계 전압 값과 비교하여 V가 어느 때라도 임계 전압 미만으로 떨어지는지 여부를 모니터링한다. 임계 전압 값은 도 3에서 점선(310)으로 도시되어 있다. 장치(100)의 작동, 또는 “구동(run)” 동안 V가 어느 때라도 임계 전압 값 미만으로 떨어지지 않으면, 결정 단계(410)에 의해 표시된 바와 같이 처리가 단계(415)로 진행한다. 단계(415)에서, 제어 회로(50)는 메모리(70)에 저장할 “에러 없음” 신호를 발생시킨다. V가 구체적인 구동 동안 어느 때라도 임계 전압 미만으로 떨어지면, 처리는, 대신에 제어 회로(50)가 전기 에너지 공급부(40)로부터 히터(30)로의 전력 공급을 0으로 감소시키는 단계(420)로 진행한다. 이어서, 처리는, 전기 에너지 공급부(40)에서 저 전압으로 인해 구동이 중단되었음을 나타내도록 제어 회로(50)가 “저 전압 에러” 신호를 발생시키고 그 신호를 메모리(70)에 저장하는 단계(425)로 진행한다. 장치의 각 사용마다 처리의 단계(415, 425) 동안 메모리(70)에 저장된 “에러 없음” 신호와 “저 전압 에러” 신호는 장치(100)의 사용 기록을 발생시키도록 결합된다. 사용 기록은, 저 전압으로 인해 얼마나 많은 장치(100)의 구동이 중단되었으며 어떠한 에러도 겪지 않고 얼마나 많은 구동이 실행되었는지를 나타낸다. 전기 에너지 공급부(40)가 노화됨에 따라, 중단된 구동의 개수가 증가할 수 있으며, 이는 장치의 가장 최근의 구동들 동안 “저 전압 에러” 신호의 양에 의해 입증된다. 단계(430)에서, 제어 회로(50)는, 장치의 설정된 개수(“N”)의 구동 과정에 걸쳐, “저 전압 에러” 신호의 양(“X”)이 에러 신호의 임계 횟수를 초과하는지를 결정하도록 메모리(70)의 사용 기록을 참조한다. 단계(435)에서, 처리는, X가 에러 신호의 임계 횟수를 초과하는지 여부에 따라 분기된다. X가 에러 신호의 임계 횟수를 초과하면, 처리는, 전기 에너지 공급부(40)를 교체할 필요가 있음을 사용자에게 신호전달하도록 제어 회로(50)가 교체 표시기(60)를 활성화하는 단계(440)로 진행한다. 이어서, 처리는 단계(445)에서 종료된다. “저 전압 에러” 신호의 개수(X)가 임계 횟수를 초과하지 않으면, 제어 회로(50)는, 전기 에너지 공급부(40)의 유효 수명이 아직 만료되지 않았다고 결정하고, 교체 표시기(60)를 활성화하지 않고 처리가 단계(445)에서 종료된다.
제어 회로(50)가 전기 에너지 공급부(40)가 교체를 필요로 하는지 여부를 진단할 수 있고 이를 사용자에게 신호전달할 수 있을 뿐만 아니라, 메모리(70)에 저장된 사용 기록은, 예를 들어, 사용자가 웹 애플리케이션을 통해 사용 기록을 볼 수 있도록 외부 장치가 사용 기록을 이용할 수 있다면, 사용자에게 유용할 수 도 있다. 에어로졸 발생 장치(100)는, 사용 기록이 외부 장치에 익스포트될 수 있고 또한 다른 외부 처리 또는 데이터 저장 장치에 중계 가능할 수 있도록 외부 장치에 연결하기 위한 임의의 적절한 데이터 출력 수단을 포함하고 있을 수도 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치(100)는 제어 회로(50)에 연결된 무선 라디오 또는 유니버설 시리얼 버스(USB) 소켓을 포함하고 있을 수도 있다. 대안적으로, 에어로졸 발생 장치(100)는, 에어로졸 발생 장치가 충전될 때 메모리(70)로부터 배터리 충전 장치의 외부 메모리로 사용 데이터를 전달하도록 구성되어 있을 수도 있다. 배터리 충전 장치는, 사용 데이터의 장기간 저장을 위한 더 큰 메모리를 제공할 수 있고, 후속하여 적절한 데이터 처리 장치에 또는 통신 네트워크에 연결될 수 있다.
전술한 예시적인 구현예들은 예시일 뿐이며 한정적인 것이 아니다. 상기한 예시적인 구현예들의 관점에서, 이제 상기 예시적인 구현예와 일치하는 다른 구현예들이 당업자에게 명백할 것이다.
10: 하우징
20: 에어로졸 형성 물품
22: 에어로졸 형성 기재
24: 관
26: 전달 부위
28: 필터
29: 궐련
30: 히터
32: 조립체
34: 장착부
40: 전기 에너지 공급부
50: 제어 회로
60: 교체 표시기
70: 메모리
100: 에어로졸 발생 시스템
300,305: 곡선
310: 점선
400,405,410,415,420,425,430,435,440,445: 단계
20: 에어로졸 형성 물품
22: 에어로졸 형성 기재
24: 관
26: 전달 부위
28: 필터
29: 궐련
30: 히터
32: 조립체
34: 장착부
40: 전기 에너지 공급부
50: 제어 회로
60: 교체 표시기
70: 메모리
100: 에어로졸 발생 시스템
300,305: 곡선
310: 점선
400,405,410,415,420,425,430,435,440,445: 단계
Claims (13)
- 에어로졸 발생 장치로서,
에어로졸 형성 기재를 증발시키도록 구성된 증발기;
상기 증발기에 연결된 배터리;
상기 배터리로부터 상기 증발기로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어 회로;
상기 장치의 사용 기록을 저장하기 위한 메모리; 및
사용자에게 신호전달하기 위한 교체 표시기;를 포함하고,
상기 제어 회로는,
상기 배터리에 걸리는 측정 전압을 임계 전압과 비교하고, 작동 사이클 동안 상기 측정 전압이 상기 임계 전압보다 작으면 에러 신호를 발생시켜 상기 사용 기록을 갱신하고,
상기 장치의 전체 작동 사이클 동안 상기 측정 전압이 상기 임계 전압 위에서 유지되면 에러 없음 신호를 발생시켜 상기 사용 기록을 갱신하고,
저장된 상기 사용 기록이 에러 신호들과 에러 없음 신호들의 조합을 포함하도록, 상기 장치의 저장된 사용 기록에 상기 장치의 복수의 작동 사이클에 걸쳐 생성된 복수의 에러 신호와 에러 없음 신호를 저장하고,
저장된 상기 사용 기록에 접근하고 상기 사용 기록에 저장된 에러 신호들의 총 개수가 임계 에러 값과 같거나 초과하면 상기 교체 표시기를 활성화하도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 장치. - 제1항에 있어서, 상기 증발기는 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성된 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 히터를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 사용 기록은 상기 장치의 소정 개수의 작동 사이클로 한정되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 사용 기록은 30개 미만의 가장 최근 작동 사이클들로 한정되는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 임계 에러값은 적어도 1인, 에어로졸 발생 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제어 회로는, 상기 측정 전압이 상기 임계 전압 미만이면 상기 가열 요소로의 전력 공급을 0으로 감소시키도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 장치는 데이터 출력 수단을 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 사용 기록을 상기 데이터 출력 수단에 제공하도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 하나 이상의 에어로졸 형성 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템으로서, 상기 하나 이상의 에어로졸 형성 물품은 상기 에어로졸 발생 장치의 공동에 수용되도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.
- 제어 회로를 이용하여 에어로졸 발생 장치를 제어하는 방법으로서,
상기 장치는,
에어로졸 형성 기재를 증발시키도록 구성된 증발기;
상기 증발기에 연결된 배터리;
상기 배터리로부터 상기 증발기로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어 회로;
상기 장치의 사용 기록을 저장하기 위한 메모리; 및
사용자에게 신호전달하기 위한 교체 표시기;를 포함하되,
상기 방법은,
상기 장치의 작동 동안 상기 배터리에 걸리는 측정 전압을 임계 전압과 비교하는 단계;
작동 동안 상기 측정 전압이 상기 임계 전압보다 작으면 에러 신호를 발생시키는 단계;
상기 장치의 전체 작동 사이클 동안 상기 측정 전압이 상기 임계 전압 위에서 유지되면 에러 없음 신호를 발생시켜 상기 사용 기록을 갱신하는 단계;
저장된 상기 사용 기록이 에러 신호들과 에러 없음 신호들의 조합을 포함하도록, 상기 장치의 저장된 사용 기록에 상기 장치의 복수의 작동 사이클에 걸쳐 생성된 복수의 에러 신호와 에러 없음 신호를 저장하는 단계;
저장된 상기 사용 기록에 접근하는 단계; 그리고
상기 사용 기록에 저장된 에러 신호들의 총 개수가 임계 에러 값과 같거나 초과하면 상기 교체 표시기를 활성화하는 단계;를 포함하는, 방법. - 에어로졸 발생 장치를 위한 전기 회로로서, 상기 장치는,
에어로졸 형성 기재를 증발시키도록 구성된 증발기;
상기 증발기에 연결된 배터리;
상기 배터리로부터 상기 증발기로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어 회로;
상기 장치의 사용 기록을 저장하기 위한 메모리; 및
사용자에게 신호전달하기 위한 교체 표시기;를 포함하되,
상기 전기 회로는, 제9항의 방법을 수행하도록 구성되어 있는,
전기 회로. - 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서,
상기 컴퓨터 프로그램은 에어로졸 발생 장치를 위한 프로그래밍가능 전기 회로에서 실행시, 상기 프로그래밍가능 전기 회로가 제9항의 방법을 수행하게 하되, 상기 에어로졸 발생 장치는:
에어로졸 형성 기재를 증발시키도록 구성된 증발기;
상기 증발기에 연결된 배터리;
상기 배터리로부터 상기 증발기로의 전력 공급을 제어하기 위한 제어 회로;
상기 장치의 사용 기록을 저장하기 위한 메모리; 및
사용자에게 신호전달하기 위한 교체 표시기;를 포함하는,
컴퓨터 판독가능 저장 매체. - 삭제
- 삭제
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