KR102515695B1 - 에어로졸 흡인기의 전원 유닛 및 에어로졸 흡인기 - Google Patents

에어로졸 흡인기의 전원 유닛 및 에어로졸 흡인기 Download PDF

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Abstract

에어로졸원으로부터 생성된 에어로졸을 향미원에 통과시켜서, 상기 에어로졸에 상기 향미원의 향미성분을 부가하는 에어로졸 흡인기의 전원 유닛은, 상기 에어로졸원을 가열하는 제1 부하에 방전 가능하도록 구성된 전원과, 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전한 시간, 및, 상기 방전이 행해진 기간에서의 상기 시간과는 다른 변수에 근거하여, 상기 향미원에 포함되는 향미성분의 잔량을 결정하는 처리장치를 구비한다.

Description

에어로졸 흡인기의 전원 유닛 및 에어로졸 흡인기{POWER SUPPLY UNIT FOR AEROSOL INHALER AND AEROSOL INHALER}
본 발명은, 에어로졸 흡인기의 전원 유닛 및 에어로졸 흡인기에 관한 것이다.
특표2017-511703호 공보와 WO2019/017654호 공보와 WO2018/020619호 공보 에는, 액체를 가열하여 생성한 에어로졸을 향미원에 통과시킴으로써, 향미원에 포함되는 향미성분을 에어로졸에 부가하고, 향미성분이 포함되는 에어로졸을 사용자에게 흡인시킬 수 있는 장치가 기재되어 있다.
특표2017-511703호 공보와 WO2019/017654호 공보에 기재된 장치는, 에어로졸 생성을 위해 액체를 가열하는 히터와 향미원을 가열하는 히터를 가지고 있다.
WO2018/020619호 공보에는, 배터리의 출력 전압의 저하에 연동하여 에어로졸 생성량이 저하하지 않도록, 배터리의 출력 전압을 승압하는 제어를 행하는 것이 기재되어 있다.
에어로졸 흡인기는, 향미성분을 많이 동시에 안정적으로 사용자에게 제공할 수 있는 점이 상품 가치를 높이는데 있어서 중요하다. 특표2017-511703호 공보와 WO2019/017654호 공보와 WO2018/020619호 공보는 향미성분을 안정적으로 사용자에게 제공하는 것은 고려하고 있지 않다.
본 발명의 목적은, 에어로졸 흡인기의 상품 가치를 높이는 것이다.
본 발명의 일 태양의 에어로졸 흡인기의 전원 유닛은, 에어로졸원으로부터 생성된 에어로졸을 향미원에 통과시켜서, 상기 에어로졸에 상기 향미원의 향미성분을 부가하는 에어로졸 흡인기의 전원 유닛으로서, 상기 에어로졸원을 가열하는 제1 부하에 방전 가능하도록 구성된 전원과, 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전한 시간, 및, 상기 방전이 행해진 기간에서의 상기 시간과는 다른 변수에 근거하여, 상기 향미원에 포함되는 향미성분의 잔량을 결정하는 처리장치를 구비한 것이다.
도 1은, 에어로졸 흡인기의 개략 구성을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는, 도 1의 에어로졸 흡인기의 다른 사시도이다.
도 3은, 도 1의 에어로졸 흡인기의 단면도이다.
도 4는, 도 1의 에어로졸 흡인기에서의 전원 유닛의 사시도이다.
도 5는, 도 1의 에어로졸 흡인기의 하드웨어 구성을 나타낸 모식도이다.
도 6은, 도 1의 에어로졸 흡인기의 하드웨어 구성의 변형예를 나타낸 모식도이다.
도 7은, 도 5에 나타낸 전원 유닛의 구체적인 예를 나타낸 도면이다.
도 8은, 도 6에 나타낸 전원 유닛의 구체적인 예를 나타낸 도면이다.
도 9는, 도 1의 에어로졸 흡인기의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은, 도 1의 에어로졸 흡인기의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은, 도 6에 나타낸 전원 유닛의 구체적인 예의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 12는, 도 10의 스텝 S17에서 제1 부하에 공급되는 무화전력을 나타낸 모식도이다.
도 13은, 도 10의 스텝 S19에서 제1 부하에 공급되는 무화전력을 나타낸 모식도이다.
도 14는, 도 1의 에어로졸 흡인기의 하드웨어 구성의 제1 변형예를 나타낸 모식도이다.
도 15는, 도 14에 나타낸 전원 유닛의 구체적인 예를 나타낸 도면이다.
도 16은, 도 1의 에어로졸 흡인기의 하드웨어 구성의 제2 변형예를 나타낸 모식도이다.
도 17은, 도 16에 나타낸 전원 유닛의 구체적인 예를 나타낸 도면이다.
도 18은, 도 1의 에어로졸 흡인기의 하드웨어 구성의 제3 변형예를 나타낸 모식도이다.
도 19는, 도 18에 나타낸 전원 유닛의 구체적인 예를 나타낸 도면이다.
도 20은, 도 18에 나타낸 전원 유닛의 구체적인 예의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 21은, 도 1의 에어로졸 흡인기의 하드웨어 구성의 제5 변형예를 나타낸 모식도이다.
도 22는, 도 21에 나타낸 전원 유닛의 구체적인 예를 나타낸 도면이다.
도 23은, 도 1의 에어로졸 흡인기의 동작의 변형예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 24는, 도 23의 스텝 S32의 판정이 YES가 되었을 경우의 무화전력의 변화를 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 에어로졸 흡인기의 일 실시형태인 에어로졸 흡인기(1)에 대하여, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
(에어로졸 흡인기)
에어로졸 흡인기(1)는 향미성분이 부가된 에어로졸을, 연소를 수반하지 않고 생성하여, 흡인 가능하도록 하기 위한 기구이며, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 소정 방향(이하, ‘길이 방향 X’라고 한다)에 따라 연장되는 막대형상으로 되어 있다. 에어로졸 흡인기(1)은 길이 방향 X에 따라, 전원 유닛(10)과, 제1 카트리지(20)와, 제2 카트리지(30)가 이 순서대로 설치되어 있다. 제1 카트리지(20)은, 전원 유닛(10)에 대해서 착탈 가능(환언하면, 교환 가능)하다. 제2 카트리지(30)은, 제1 카트리지(20)에 대해서 착탈 가능(환언하면, 교환 가능)하다. 표 3에 나타낸 것처럼, 제1 카트리지(20)에는, 제1 부하(21)와 제2 부하(31)가 설치되어 있다. 에어로졸 흡인기(1)의 전체 형상은, 도 1과 같이, 전원 유닛(10)과, 제1 카트리지(20)와, 제2 카트리지(30)가 일렬로 늘어선 형상으로는 한정되지 않는다. 전원 유닛(10)에 대해서, 제1 카트리지(20) 및 제2 카트리지(30)이 교환 가능하도록 구성되어 있으면, 대략 상자 형상 등의 임의의 형상을 채용가능하다. 또한, 제2 카트리지(30)은, 전원 유닛(10)에 대해서 착탈 가능(환언하면, 교환 가능)해도 된다.
(전원 유닛)
전원 유닛(10)은 도 3, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 원통상의 전원 유닛 케이스(11)의 내부에, 전원(12)과, 충전 IC(55A)와, MCU(Micro Controller Unit)(50)와, DC/DC 컨버터(51)와, 흡기 센서(15)와, 전압센서(52) 및 전류센서(53)을 포함하는 온도검출용 소자 T1과, 전압센서(54) 및 전류센서(55)를 포함하는 온도검출용 소자 T2를 수용한다.
전원(12)은 충전 가능한 2차 전지, 전기 이중층 캐패시터 등이며, 바람직하게는, 리튬이온 2차 전지이다. 전원(12)의 전해질은, 겔상의 전해질, 전해액, 고체 전해질, 이온 액체의 하나 또는 이들의 조합으로 구성되어 있어도 된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, MCU(50)는 흡기 센서(15), 전압센서(52), 전류센서(53), 전압센서(54), 및 전류센서(55) 등의 각종 센서 장치와, DC/DC 컨버터(51)와, 조작부(14)와, 통지부(45)에 접속되어 있으며, 에어로졸 흡인기(1)의 각종 제어를 실시한다.
MCU(50)는, 구체적으로는 프로세서를 주체로 구성되어 있으며, 프로세서의 동작에 필요한 RAM(Random Access Memory) 및 각종 정보를 기억하는 ROM(Read Only Memory) 등의 기억 매체에 의해 구성되는 메모리(50a)를 더 포함한다. 본 명세서에서의 프로세서란, 구체적으로는, 반도체 소자 등의 회로 소자를 조합한 전기회로이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 전원 유닛 케이스(11)의 길이 방향 X의 한쪽 끝(제1 카트리지(20)측)에 위치하는 탑부(11a)에는 방전 단자(41)가 설치된다. 방전 단자(41)는, 탑부(11a)의 상면으로부터 제1 카트리지(20)을 향해 돌출하도록 설치되어, 제1 카트리지(20)의 제1 부하(21) 및 제2 부하(31)의 각각과 전기적으로 접속 가능하게 구성된다.
또한, 탑부(11a)의 상면에는, 방전 단자(41)의 근방에, 제1 카트리지(20)의 제1 부하(21)에 공기를 공급하는 공기 공급부(42)가 설치되어 있다.
전원 유닛 케이스(11)의 길이 방향 X의 다른 쪽 끝(제1 카트리지(20)와 반대측)에 위치하는 보텀부(11b)에는, 외부 전원(도시 생략)과 전기적으로 접속 가능한 충전 단자(43)이 설치된다. 충전 단자(43)는 보텀부(11b)의 측면에 설치되며, 예를 들어, USB(Universal Serial Bus) 단자, micro USB 단자, 또는 Lightning(등록상표) 단자 등이 접속 가능하다.
또한, 충전단자(43)은 외부 전원으로부터 송전되는 전력을 비접촉으로 수전(受電) 가능한 수전부여도 된다. 이런 경우, 충전단자(43)(수전부)는 수전 코일로 구성되어 있어도 된다. 비접촉 전력 전송(Wireless Power Transfer) 방식은, 전자유도형이어도 되고, 자기공명형이어도 된다. 또한, 충전단자(43)는 외부 전원으로부터 송전되는 전력을 무접점으로 수전 가능한 수전부여도 된다. 다른 예로, 충전단자(43)는 USB 단자, micro USB 단자, 또는 Lightning 단자가 접속 가능하고, 또한 상술한 수전부를 가지고 있어도 된다.
전원 유닛 케이스(11)에는, 사용자가 조작 가능한 조작부(14)가, 탑부(11a)의 측면에 충전단자(43)과는 반대측을 향하도록 설치된다. 보다 자세히 말하면, 조작부(14)와 충전단자(43)는, 조작부(14)와 충전단자(43)를 연결하는 직선과 길이 방향 X에서의 전원 유닛(10)의 중심선의 교점에 대해 점대칭의 관계에 있다. 조작부(14)는 버튼식 스위치 또는 터치패널 등으로 구성된다.
도 3에 나타낸 것처럼, 조작부(14)의 근방에는, 퍼프(흡인) 동작을 검출하는 흡기 센서(15)가 설치되어 있다. 전원 유닛 케이스(11)에는, 내부에 외기를 받아들이는 공기 취입구(도시 생략)가 설치되어 있다. 공기 취입구는, 조작부(14)의 주위에 설치되어 있어도 되고, 충전단자(43)의 주위에 설치되어 있어도 된다.
흡기 센서(15)는 후술할 흡구(32)를 통한 사용자의 흡인에 의해 발생한 전원 유닛(10) 내의 압력(내압) 변화의 값을 출력하도록 구성되어 있다. 흡기 센서(15)는, 예를 들어, 공기 취입구로부터 흡구(32)를 향해 흡인되는 공기의 유량(즉, 사용자의 퍼프 동작)에 따라 변화하는 내압에 따른 출력값(예를 들어, 전압값 또는 전류값)을 출력하는 압력 센서이다. 흡기 센서(15)는 아날로그 값을 출력해도 되고, 아날로그 값으로부터 변환한 디지털 값을 출력해도 된다.
흡기 센서(15)는, 검출하는 압력을 보상하기 위해, 전원 유닛(10)이 놓인 환경의 온도(외기온)를 검출하는 온도 센서를 내장하고 있어도 된다. 흡기 센서(15)는 압력 센서가 아니라, 콘덴서 마이크로폰 등으로 구성되어 있어도 된다.
MCU(50)은 퍼프 동작이 실시되어, 흡기 센서(15)의 출력값이 임계값을 넘으면, 에어로졸의 생성요구가 이루어졌다고 판정하고, 그 후, 흡기 센서(15)의 출력값이 이 임계값을 밑돌면, 에어로졸의 생성요구가 종료되었다고 판정한다. 또한 에어로졸 흡인기(1)에서는, 제1 부하(21)의 과열을 억제하는 등의 목적을 위해, 에어로졸의 생성요구가 이루어지고 있는 기간이 제1 기정값(旣定値) tupper(예를 들면, 2.4초)에 도달하면, 흡기 센서(15)의 출력값에 관계없이, 에어로졸의 생성요구가 종료되었다고 판정되도록 하고 있다. 이와 같이, 흡기 센서(15)의 출력값은 에어로졸의 생성요구를 나타내는 신호로서 이용된다. 따라서, 흡기 센서(15)는 에어로졸의 생성요구를 출력하는 센서를 구성한다.
또한, 흡기 센서(15)를 대신해, 조작부(14)의 조작에 근거하여 에어로졸의 생성요구를 검출하도록 해도 된다. 예를 들어, 사용자가 에어로졸 흡인을 시작하기 위해 조작부(14)에 대해 소정의 조작을 하면, 조작부(14)가 에어로졸의 생성요구를 나타내는 신호를 MCU(50)에 출력하도록 구성해도 된다. 이 경우에는, 조작부(14)가 에어로졸의 생성요구를 출력하는 센서를 구성한다.
충전 IC(55A)는 충전단자(43)에 근접하게 배치되어, 충전단자(43)으로부터 입력되는 전력의 전원(12)으로의 충전 제어를 한다. 또한, 충전 IC(55A)는, MCU(50)의 근방에 배치되어 있어도 된다.
(제1 카트리지)
도 3에 나타낸 것처럼, 제1 카트리지(20)는 원통 형상의 카트리지 케이스(27)의 내부에, 에어로졸원(22)을 저장하는 리저버(23)와, 에어로졸원(22)을 무화하기 위한 제1 부하(21)와, 리저버(23)로부터 제1 부하(21)에 에어로졸원을 끌어들이는 심지(24)와, 에어로졸원(22)이 무화됨으로써 발생한 에어로졸이 제2 카트리지(30)를 향해 흐르는 에어로졸 유로(25)와, 제2 카트리지(30)의 일부를 수용하는 엔드캡(26)과, 엔드캡(26)에 설치된, 제2 카트리지(30)를 가열하기 위한 제2 부하(31)를 구비한다.
리저버(23)는, 에어로졸 유로(25)의 주위를 둘러싸도록 구획 형성되어 에어로졸원(22)을 저장한다. 리저버(23)에는 수지 웹(web) 또는 면 등의 다공체(多孔體)가 수용되고, 또한, 에어로졸원(22)이 다공체에 함침(含浸)되어 있어도 된다. 리저버(23)에는 수지 웹 또는 면 등의 다공질체가 수용되지 않고, 에어로졸원(22)만이 저장되어 있어도 된다. 에어로졸원(22)은, 글리세린, 프로필렌글리콜, 또는 물 등의 액체를 포함한다.
심지(24)는, 리저버(23)로부터 모세관 현상을 이용해 에어로졸원(22)을 제1 부하(21)로 끌어들이는 액체 보지(保持) 부재이다. 심지(24)는, 예를 들어, 유리섬유나 다공질 세라믹 등으로 구성된다.
제1 부하(21)는, 전원(12)으로부터 방전단자(41)를 통해 공급되는 전력에 의해, 연소를 수반하지 않고 에어로졸원(22)을 가열함으로써, 에어로졸원(22)을 무화한다. 제1 부하(21)는 소정 피치로 감긴 전열선(코일)으로 구성되어 있다.
또한, 제1 부하(21)는, 에어로졸원(22)을 가열함으로써, 이것을 무화하여 에어로졸을 생성 가능한 소자이면 된다. 제1 부하(21)는, 예를 들어, 발열소자이다. 발열 소자로는, 발열 저항체, 세라믹 히터 및 유도 가열식 히터 등을 들 수 있다.
제1 부하(21)는, 온도와 전기(電氣)저항값이 상관을 가지는 것이 이용된다. 제1 부하(21)로는, 예를 들어, 온도의 증가에 따라 전기저항값도 증가하는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 특성을 갖는 것이 이용된다.
에어로졸 유로(25)는, 제1 부하(21)의 하류측이고, 전원 유닛(10)의 중심선 L상에 설치된다. 엔드캡(26)은, 제2 카트리지(30)의 일부를 수용하는 카트리지 수용부(26a)와, 에어로졸 유로(25)와 카트리지 수용부(26a)를 연통시키는 연통로(26b)를 구비한다.
제2 부하(31)는, 카트리지 수용부(26a)에 매설되어 있다. 제2 부하(31)는, 전원(12)로부터 방전단자(41)을 통해 공급되는 전력에 의해, 카트리지 수용부(26a)에 수용되는 제2 카트리지(30)(보다 상세하게는 여기에 포함되는 향미원(33))를 가열한다. 제2 부하(31)는, 예를 들어, 소정 피치로 감긴 전열선(코일)으로 구성된다.
또한, 제2 부하(31)는, 제2 카트리지(30)를 가열할 수 있는 소자이면 된다. 제2 부하(31)는, 예를 들어, 발열소자이다. 발열 소자로는, 발열 저항체, 세라믹 히터 및 유도 가열식 히터 등을 들 수 있다.
제2 부하(31)는, 온도와 전기저항값이 상관을 갖는 것이 이용된다. 제2 부하(31)로는, 예를 들어, PTC 특성을 갖는 것이 이용된다.
(제2 카트리지)
제2 카트리지(30)는, 향미원(33)을 저장한다. 제2 부하(31)에 의해 제2 카트리지(30)가 가열됨으로써, 향미원(33)이 가열된다. 제2 카트리지(30)는, 제1 카트리지(20)의 엔드캡(26)에 설치된 카트리지 수용부(26a)에 착탈 가능하게 수용된다. 제2 카트리지(30)는, 제1 카트리지(20)측과는 반대측의 단부가, 사용자의 흡구(32)로 되어 있다. 또한, 흡구(32)는, 제2 카트리지(30)와 일체 불가분으로 구성되는 경우로 제한되지 않고, 제2 카트리지(30)와 착탈 가능하게 구성되어도 된다. 이와 같이 흡구(32)를 전원 유닛(10)과 제1 카트리지(20)과는 별체(別體)로 구성함으로써, 흡구(32)를 위생적으로 유지할 수 있다.
제2 카트리지(30)는, 제1 부하(21)에 의해 에어로졸원(22)이 무화됨으로써 발생한 에어로졸을 향미원(33)에 통과시킴으로써 에어로졸에 향미성분을 부가한다. 향미원(33)을 구성하는 원료편으로는, 살담배, 또는 담배 원료를 입상(粒狀)으로 성형한 성형체를 사용할 수 있다. 향미원(33)은 담배 이외의 식물(예를 들어, 민트, 한방, 또는 허브 등)로 구성되어도 된다. 향미원(33)에는 멘톨 등의 향료가 부가되어 있어도 된다.
에어로졸 흡인기(1)에서는, 에어로졸원(22)과 향미원(33)에 의해, 향미성분이 부가된 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 즉, 에어로졸원(22)과 향미원(33)은 에어로졸을 발생시키는 에어로졸 생성원을 구성하고 있다.
에어로졸 흡인기(1)에서의 에어로졸 생성원은, 사용자가 교환하여 사용하는 부분이다. 이 부분은, 예를 들면, 1개의 제1 카트리지(20)와, 1개 또는 복수(예를 들면 5개)의 제2 카트리지(30)가 1 세트로서 사용자에게 제공된다. 따라서 에어로졸 흡인기(1)에서는, 전원 유닛(10)의 교환 빈도가 가장 낮고, 제1 카트리지(20)의 교환 빈도가 다음으로 낮으며, 제2 카트리지(30)의 교환 빈도가 가장 높게 되어 있다. 그 때문에, 제1 카트리지(20)와 제2 카트리지(30)의 제조비용을 내리는 것이 중요하게 된다. 또한, 제1 카트리지(20)와 제2 카트리지(30)를 일체화해서 1 개의 카트리지로서 구성해도 된다.
이와 같이 구성된 에어로졸 흡인기(1)에서는, 도 3중의 화살표 B로 나타내는 바와 같이, 전원 유닛 케이스(11)에 설치된 취입구(도시 생략)로 유입한 공기가, 공기 공급부(42)로부터 제1 카트리지(20)의 제1 부하(21) 부근을 통과한다. 제1 부하(21)는, 심지(24)에 의해 리저버(23)로부터 끌어들인 에어로졸원(22)을 무화한다. 무화되어 발생한 에어로졸은, 취입구로부터 유입한 공기와 함께 에어로졸 유로(25)를 흘러, 연통로(26b)를 통해 제2 카트리지(30)에 공급된다. 제2 카트리지(30)에 공급된 에어로졸은, 향미원(33)을 통과함으로써 향미성분이 부가되어, 흡구(32)에 공급된다.
또한, 에어로졸 흡인기(1)에는, 각종 정보를 통지하는 통지부(45)가 설치되어 있다(도 5 참조). 통지부(45)는 발광소자로 구성되어 있어도 되고, 진동소자로 구성되어 있어도 되며, 음출력 소자로 구성되어 있어도 된다. 통지부(45)는, 발광소자, 진동소자 및 음출력 소자 중, 둘 이상의 소자의 조합이어도 된다. 통지부(45)는, 전원 유닛(10), 제1 카트리지(20), 및 제2 카트리지(30) 중 어느 곳에 설치되어도 되지만, 전원 유닛(10)에 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 조작부(14)의 주위가 투광성을 가지고, LED 등의 발광소자에 의해서 발광하도록 구성된다.
(전원 유닛의 상세)
도 5에 나타내는 바와 같이, DC/DC 컨버터(51)는, 전원 유닛(10)에 제1 카트리지(20)이 장착된 상태에서, 제1 부하(21)와 전원(12) 사이에 접속된다. MCU(50)는, DC/DC 컨버터(51)와 전원(12) 사이에 접속되어 있다. 제2 부하(31)는, 전원 유닛(10)에 제1 카트리지(20)가 장착된 상태에서, MCU(50)와 DC/DC 컨버터(51)의 접속 노드에 접속된다. 이와 같이, 전원 유닛(10)에서는, 제1 카트리지(20)가 장착된 상태에서, DC/DC 컨버터(51) 및 제1 부하(21)의 직렬회로와, 제2 부하(31)가, 전원(12)에 병렬접속된다.
DC/DC 컨버터(51)는, 입력전압을 승압 가능한 승압회로이고, 입력전압 또는 입력전압을 승압한 전압을 제1 부하(21)에 공급 가능하게 구성되어 있다. DC/DC 컨버터(51)에 의하면 제1 부하(21)에 공급되는 전력을 조정할 수 있기 때문에, 제1 부하(21)가 무화하는 에어로졸원(22)의 양을 제어할 수 있다. DC/DC 컨버터(51)로서는, 예를 들어, 출력전압을 감시하면서 스위칭소자의 온/오프시간을 제어함으로써, 입력전압을 원하는 출력전압으로 변환하는 스위칭 레귤레이터를 이용할 수 있다. DC/DC 컨버터(51)로서 스위칭 레귤레이터를 이용하는 경우에는, 스위칭 소자를 제어함으로써, 입력전압을 승압하지 않고, 그대로 출력시킬 수 있다.
MCU(50)의 프로세서는, 후술하는 제2 부하(31)로의 방전을 제어하기 위해, 향미원(33)의 온도를 취득할 수 있도록 구성된다. 또한, MCU(50)의 프로세서는, 제1 부하(21)의 온도를 취득할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 제1 부하(21)의 온도는, 제1 부하(21)나 에어로졸원(22)의 과열을 억제하기 위해서나, 제1 부하(21)가 무화하는 에어로졸원(22)의 양을 고도로 제어하기 위해 이용될 수 있다.
전압센서(52)는, 제2 부하(31)에 인가되는 전압값을 측정하여 출력한다. 전류센서(53)는, 제2 부하(31)를 관류(貫流)하는 전류값을 측정하여 출력한다. 전압센서(52)의 출력과 전류센서(53)의 출력은, 각각, MCU(50)에 입력된다. MCU(50)의 프로세서는, 전압센서(52)의 출력과 전류센서(53)의 출력에 근거하여 제2 부하(31)의 저항값을 취득하고, 이 저항값에 따른 제2 부하(31)의 온도를 취득한다. 제2 부하(31)의 온도는, 제2 부하(31)에 의해 가열되는 향미원(33)의 온도와 엄밀하게는 일치하지 않지만, 향미원(33)의 온도와 거의 같다고 볼 수 있다. 이 때문에, 온도검출용 소자 T1는, 향미원(33)의 온도를 검출하기 위한 온도검출용 소자를 구성하고 있다.
또한, 제2 부하(31)의 저항값을 취득할 때, 제2 부하(31)에 정전류를 흘리는 구성이라고 하면, 온도검출용 소자 T2에서 전류센서(53)는 불필요하다. 마찬가지로, 제2 부하(31)의 저항값을 취득할 때, 제2 부하(31)에 정전압을 인가하는 구성이라고 하면, 온도검출용 소자 T1에서 전압센서(52)는 불필요하다.
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 온도검출용 소자 T1을 대신하여, 제1 카트리지(20)에, 제2 카트리지(30)의 온도를 검출하기 위한 온도검출용 소자 T3을 설치하는 구성으로 해도 된다. 온도검출용 소자 T3는, 제2 카트리지(30)의 근방에 배치되는 예를 들면 서미스터로 구성된다. 도 6의 구성에서는, MCU(50)의 프로세서는, 온도검출용 소자 T3의 출력에 근거하여, 제2 카트리지(30)(환언하면 향미원(33))의 온도를 취득한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 온도검출용 소자 T3을 사용하여 제2 카트리지(30)(향미원(33))의 온도를 취득함으로써, 도 5의 온도검출용 소자 T1을 사용하여 향미원(33)의 온도를 취득하는 것보다, 향미원(33)의 온도를 보다 정확하게 취득할 수 있게 된다. 또한, 온도검출용 소자 T3는, 제2 카트리지(30)에 탑재되는 구성으로 해도 된다. 온도검출용 소자 T3을 제1 카트리지(20)에 탑재하는 도 6에 나타낸 구성에 의하면, 에어로졸 흡인기(1)에서 가장 교환 빈도가 높은 제2 카트리지(30)의 제조비용을 내릴 수 있다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 온도검출용 소자 T1을 사용하여 제2 카트리지(30)(향미원(33))의 온도를 취득하는 경우에는, 에어로졸 흡인기(1)에서 교환 빈도가 가장 낮은 전원 유닛(10)에 온도검출용 소자 T1을 설치할 수 있다. 이 때문에, 제1 카트리지(20)와 제2 카트리지(30)의 제조비용을 내릴 수 있다.
전압센서(54)는, 제1 부하(21)에 인가되는 전압값을 측정하여 출력한다. 전류센서(55)는, 제1 부하(21)을 관류하는 전류값을 측정하여 출력한다. 전압센서(54)의 출력과, 전류센서(55)의 출력은, 각각, MCU(50)에 입력된다. MCU(50)의 프로세서는, 전압센서(54)의 출력과 전류센서(55)의 출력에 근거하여 제1 부하(21)의 저항값을 취득하고, 이 저항값에 따른 제1 부하(21)의 온도를 취득한다. 또한 제1 부하(21)의 저항값을 취득할 때, 제1 부하(21)에 정전류를 흘리는 구성으로 하면, 온도검출용 소자 T2에서 전류센서(55)는 불필요하다. 마찬가지로, 제1 부하(21)의 저항값을 취득할 때, 제1 부하(21)에 정전압을 인가하는 구성이라고 하면, 온도검출용 소자 T2에서 전압센서(54)는 불필요하다.
도 7은, 도 5에 나타낸 전원 유닛(10)의 구체적인 예를 나타낸 도면이다. 도 7에서는, 온도검출용 소자 T1로서 전류센서(53)을 갖지 않고, 또한, 온도검출용 소자 T2로서 전류센서(55)를 갖지 않는 구성의 구체적인 예를 나타내고 있다.
도 7에 나타낸 것처럼, 전원 유닛(10)은, 전원(12)과, MCU(50)와, LDO(Low　Drop Out) 레귤레이터(60)와, 개폐기 SW1과, 개폐기 SW1에 병렬접속된 저항소자 R1 및 개폐기 SW2의 직렬회로로 이루어진 병렬회로 C1과, 개폐기 SW3과, 개폐기 SW3에 병렬접속된 저항소자 R2 및 개폐기 SW4의 직렬회로로 이루어진 병렬회로 C2와, 전압센서(54)를 구성하는 OP 앰프 OP1 및 아날로그 디지털 변환기(이하, ADC라 한다) 50c와, 전압센서(52)를 구성하는 OP 앰프 OP2 및 ADC 50b를 구비한다.
본 명세서에서 설명하는 저항소자란, 고정된 전기저항값을 갖는 소자이면 되고, 예를 들어 저항기, 다이오드, 또는 트랜지스터 등이다. 도 7의 예에서는, 저항소자 R1 및 저항소자 R2가 각각 저항기로 되어 있다.
본 명세서에서 설명하는 개폐기란, 배선로의 차단과 도통(導通)을 전환하는 트랜지스터 등의 스위칭 소자이다. 도 7의 예에서는, 개폐기 SW1~SW4는, 각각 트랜지스터로 되어 있다.
LDO 레귤레이터(60)는, 전원(12)의 양극에 접속된 주정모선(主正母線) LU에 접속되어 있다. MCU(50)는, LDO 레귤레이터(60)와, 전원(12)의 음극에 접속된 주부모선(主負母線) LD에 접속되어 있다. MCU(50)는, 개폐기 SW1~SW4의 각각에도 접속되어 있고, 이들의 개폐를 제어한다. LDO 레귤레이터(60)는 전원(12)로부터의 전압을 강압(降壓)하여 출력한다. LDO 레귤레이터(60)의 출력전압 V1은, MCU(50), DC/DC 컨버터(51), OP 앰프 OP1, 및 OP 앰프 OP2의 각각의 동작전압으로도 이용된다.
DC/DC 컨버터(51)는, 주정모선 LU에 접속되어 있다. 제1 부하(21)은, 주부모선 LD에 접속된다. 병렬회로 C1은, DC/DC 컨버터(51)과 제1 부하(21)에 접속되어 있다.
병렬회로 C2는, 주정모선 LU에 접속되어 있다. 제2 부하(31)은, 병렬회로 C2와 주부모선 LD에 접속된다.
OP 앰프 OP1의 비반전 입력단자는, 병렬회로 C1과 제1 부하(21)의 접속노드에 접속되어 있다. OP 앰프 OP1의 반전 입력단자는, OP 앰프 OP1의 출력단자 및 주부모선 LD의 각각에 저항소자를 통해 접속되어 있다.
OP 앰프 OP2의 비반전 입력단자는, 병렬회로 C2와 제2 부하(31)의 접속노드에 접속되어 있다. OP 앰프 OP2의 반전 입력단자는, OP 앰프 OP2의 출력단자 및 주부모선 LD 각각에 저항소자를 통해 접속되어 있다.
ADC 50c는, OP 앰프 OP1 출력단자에 접속되어 있다. ADC 50b는, OP 앰프 OP2의 출력단자에 접속되어 있다. ADC 50c와 ADC 50b는, MCU(50)의 외부에 설치되어 있어도 된다.
도 8은, 도 6에 나타낸 전원 유닛(10)의 구체적인 예를 나타낸 도면이다. 도 8에서는, 온도검출용 소자 T2로서 전압센서(54)를 갖지 않는 구성의 구체적인 예를 나타내고 있다. 도 8에 나타낸 회로는, OP 앰프 OP2, ADC 50b, 저항소자 R2, 및 개폐기 SW4가 삭제된 점을 제외하고는, 도 7과 같은 구성이다.
（MCU）
다음으로, MCU(50)의 기능에 대해 설명한다. MCU(50)는, ROM에 기억된 프로그램을 프로세서가 실행함으로써 실현되는 기능 블록으로서, 온도검출부와, 전력제어부와, 통지제어부를 구비한다.
온도검출부는, 온도검출용 소자 T1(또는 온도검출용 소자 T3)의 출력에 근거하여, 향미원(33)의 온도를 취득한다. 또한, 온도검출부는, 온도검출용 소자 T2의 출력에 근거하여, 제1 부하(21)의 온도를 취득한다.
도 7에 나타낸 회로예의 경우, 온도검출부는, 개폐기 SW1, 개폐기 SW3 및 개폐기 SW4를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50c의 출력값(제1 부하(21)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제1 부하(21)의 온도를 취득한다.
또한, OP 앰프 OP1의 비반전 입력단자를 저항소자 R1의 DC/DC 컨버터(51) 측의 단자에 접속하고, OP 앰프 OP1의 반전 입력단자를 저항소자 R1의 개폐기 SW2 측의 단자에 접속하는 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 온도검출부는, 개폐기 SW1, 개폐기 SW3 및 개폐기 SW4를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50c의 출력값(저항소자 R1에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제1 부하(21)의 온도를 취득할 수 있다.
도 7에 나타낸 회로예의 경우, 온도검출부는, 개폐기 SW1, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW3을 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW4를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50b의 출력값(제2 부하(31)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제2 부하(31)의 온도를 향미원(33)의 온도로서 취득한다.
또한, OP 앰프 OP2의 비반전 입력단자를 저항소자 R2의 주정모선 LU 측의 단자에 접속하고, OP 앰프 OP2의 반전 입력단자를 저항소자 R2의 개폐기 SW4 측의 단자에 접속하는 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 온도검출부는, 개폐기 SW1, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW3를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW4를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50b의 출력값(저항소자 R2에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제2 부하(31)의 온도를 향미원(33)의 온도로서 취득할 수 있다.
도 8에 나타낸 회로예의 경우, 온도검출부는, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW3를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50c의 출력값(제1 부하(21)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제1 부하(21)의 온도를 취득한다.
통지제어부는, 각종 정보를 통지하도록 통지부(45)를 제어한다. 예를 들면, 통지제어부는, 제2 카트리지(30)의 교환 타이밍의 검출에 따라, 제2 카트리지(30)의 교환을 촉구하는 통지를 실시하도록 통지부(45)를 제어한다. 통지제어부는, 제2 카트리지(30)의 교환을 촉구하는 통지에 한하지 않고, 제1 카트리지(20)의 교환을 촉구하는 통지, 전원(12)의 교환을 촉구하는 통지, 전원(12)의 충전을 촉구하는 통지 등을 하게 해도 된다.
전력제어부는, 흡기센서(15)로부터 출력된 에어로졸의 생성요구를 나타내는 신호에 따라, 전원(12)으로부터 제1 부하(21) 및 제2 부하(31) 중 적어도 제1 부하(21)로의 방전(부하의 가열에 필요한 방전)을 제어한다.
도 7에 나타낸 회로예의 경우, 전력제어부는, 개폐기 SW2, 개폐기 SW3 및 개폐기 SW4를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW1을 도통상태로 제어함으로써, 전원(12)으로부터 제1 부하(21)로 에어로졸원(22)을 무화하기 위한 방전을 실시한다. 또한, 전력제어부는, 개폐기 SW1, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW4를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW3를 도통상태로 제어함으로써, 전원(12)으로부터 제2 부하(31)로 향미원(33)을 가열하기 위한 방전을 실시한다.
도 8에 나타낸 회로예의 경우, 전력제어부는, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW3를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW1을 도통상태로 제어함으로써, 전원(12)으로부터 제1 부하(21)로 에어로졸원(22)을 무화하기 위한 방전을 실시한다. 또한, 전력제어부는, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW2를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW3를 도통상태로 제어함으로써, 전원(12)으로부터 제2 부하(31)로 향미원(33)을 가열하기 위한 방전을 실시한다.
이와 같이, 에어로졸 흡인기(1)에서는, 제2 부하(31)로의 방전에 의해 향미원(33)의 가열이 가능하게 되어 있다. 에어로졸에 부가되는 향미성분량을 늘리기 위해서는, 에어로졸원(22)로부터 발생시키는 에어로졸량을 많게 하는 것, 향미원(33)의 온도를 높이는 것이 유효하다는 것이, 실험적으로 밝혀져 있다.
그래서, 전력제어부는, 향미원(33)의 온도에 관한 정보에 근거하여, 에어로졸의 생성요구마다 생성되는 에어로졸에 부가되는 향미성분의 양인 단위향미량(이하에 설명하는 향미성분량 Wflavor)이 목표량에 수렴하도록, 전원(12)으로부터 제1 부하(21)와 제2 부하(31)로의 가열을 위한 방전을 제어한다. 이 목표량은 적당히 결정되는 값이지만, 예를 들어, 단위향미량의 목표 범위를 적당히 결정하고, 이 목표 범위에서의 중앙값을 목표량으로 정해도 된다. 이를 통해, 단위향미량(향미성분량 Wflavor)을 목표량에 수렴시킴으로써, 단위향미량을 어느 정도 폭을 갖게 한 목표 범위에도 수렴시킬 수 있다. 또한, 단위 향미량, 향미성분량 Wflavor, 목표량의 단위로는 중량이 사용되어도 된다.
또한, 전력제어부는, 향미원(33)의 온도에 관한 정보를 출력하는 온도검출용 소자 T1(또는 온도검출용 소자 T3)의 출력에 근거하여, 향미원(33)의 온도가 목표온도(이하에 기재하는 목표온도 Tcap_target)에 수렴하도록, 전원(12)으로부터 제2 부하(31)로의 가열을 위한 방전을 제어한다.
(에어로졸 생성에 이용되는 각종 파라미터)
이하, MCU(50)의 구체적인 동작의 설명으로 넘어가기 전에, 에어로졸 생성을 위한 방전 제어에 이용되는 각종 파라미터 등에 대해 설명한다.
사용자에 의한 1회의 흡인 동작에 의해, 제1 카트리지(20)에서 생성되어 향미원(33)을 통과하는 에어로졸의 중량[mg]을 에어로졸 중량 Waerosol로 기재한다. 이 에어로졸의 생성을 위해 제1 부하(21)에 공급이 필요한 전력을 무화전력 Pliquid로 기재한다. 에어로졸 중량 Waerosol은, 에어로졸원(22)이 충분히 존재한다고 가정하면, 무화전력 Pliquid과, 무화전력 Pliquid의 제1 부하(21)로의 공급시간 tsense(환언하면 제1 부하(21)로의 통전시간 또는 퍼프가 이루어지고 있는 시간)에 비례한다. 이 때문에, 에어로졸 중량 Waerosol은, 이하의 식 (1)에 의해 모델화할 수 있다. 식 (1)의 α는, 실험적으로 구해지는 계수이다. 또한, 공급시간 tsense는, 상술한 제1 기정값(旣定値) tupper가 상한값으로 된다. 또한, 이하의 식 (1)은, 식 (1A)로 치환해도 된다. 식 (1A)에서는, 식 (1)에 대하여, 양의 값을 가진 절편 b를 도입하고 있다. 이는 무화전력 Pliquid의 일부가 에어로졸원(22)에서 무화 전에 일어나는 에어로졸원(22)의 온도 상승에 이용되는 점을 고려하여, 임의로 도입 가능한 항이다. 절편 b도 또한 실험적으로 구할 수 있다.
Waerosol ≡ α × Pliquid × tsense ·· (1)
Waerosol ≡ α × Pliquid × tsense - b ·· (1A）
흡인이 npuff회(npuff는 0 이상의 자연수) 실시된 상태에서 향미원(33)에 포함되어 있는 향미성분의 중량 [mg]을 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)이라고 기재한다. 또한, 신품 상태의 제2 카트리지(30)의 향미원(33)에 포함되어 있는 향미성분 잔량(Wcapsule(npuff=0))을 Winitial이라고도 기재한다. 향미원(33)의 온도에 관한 정보를 캡슐 온도 파라미터 Tcapsule이라고 기재한다. 사용자에 의한 1회 흡인 동작에 의해, 향미원(33)을 통과하는 에어로졸에 부가되는 향미성분의 중량[mg]을 향미성분량 Wflavor로 기재한다. 향미원(33)의 온도에 관한 정보란, 예를 들어, 온도검출용 소자 T1(또는 온도검출용 소자 T3)의 출력에 근거하여 취득되는 향미원(33)의 온도나 제2 부하(31)의 온도이다.
향미성분량 Wflavor는 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff), 캡슐온도 파라미터 Tcapsule 및 에어로졸 중량 Waerosol에 의존한다는 것이 실험적으로 알려져 있다. 따라서 향미성분량 Wflavor는 다음 식 (2)에 따라 모델화할 수 있다.
Wflavor =
Figure 112021022896149-pat00001
× { Wcapsule(npuff) × Tcapsule } ×
Figure 112021022896149-pat00002
× Waerosol ·· (2)
1회 흡인이 이루어질 때마다, 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)은 향미성분량 Wflavor씩 감소한다. 이 때문에, 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)은 다음 식 (3)에 따라 모델화할 수 있다.
Figure 112021022896149-pat00003
식 (2)의 β는 1회 흡인에 있어서, 향미원(33)에 포함되어 있는 향미성분 중 어느 정도의 양이 에어로졸에 부가되는가의 비율을 나타내는 계수로, 실험적으로 구해진다. 식 (2)의 γ와 식 (3)의 δ는 각각 실험적으로 구해지는 계수이다. 1회의 흡인이 실시되는 기간에 있어서, 캡슐온도 파라미터 Tcapsule과 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)은 각각 변동될 수 있으나, 이 모델에서는, 이것들을 일정값으로 취급하기 위해, γ와 δ를 도입하였다.
(에어로졸 흡인기 동작)
도 9 및 도 10은, 도 1의 에어로졸 흡인기(1)의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 조작부(14)의 조작 등에 의해 에어로졸 흡인기(1)의 전원이 ON 되면(스텝 S0:YES), MCU(50)는, 전원 ON 후, 또는 제2 카트리지(30)의 교환 후에 에어로졸을 생성했는지(사용자에 의한 흡인이 1번이라도 이루어졌는지) 아닌지를 판정한다(스텝 S1).
예를 들어, MCU(50)에는 흡인(에어로졸 생성요구)이 이루어질 때마다, npuff를 초기값(예를 들면 0)에서 업카운트하는 퍼프수 카운터가 내장되어 있다. 이 퍼프수 카운터의 카운트 값은 메모리 50a에 기억된다. MCU(50)는, 이 카운트 값을 참조함으로써, 흡인이 한 번이라도 이루어진 후의 상태인지 아닌지를 판정한다.
전원 ON 후의 최초의 흡인이거나, 또는, 제2 카트리지(30)가 교환된 후의 최초의 흡인 전의 타이밍일 경우(스텝 S1:NO)에는, 향미원(33)의 가열이 아직 이루어지지 않았거나 가열이 한동안 이루어지지 않아, 향미원(33)의 온도는 외부 환경에 의존할 가능성이 높다. 따라서, 이 경우에는, MCU(50)는 온도검출용 소자 T1(또는 온도검출용 소자 T3)의 출력에 근거하여 취득한 향미원(33)의 온도를, 캡슐온도 파라미터 Tcapsule로서 취득하고, 이 취득한 향미원(33)의 온도를, 향미원(33)의 목표온도 Tcap_target로 설정하여 메모리 50a에 기억한다(스텝 S2).
또한, 스텝 S1의 판정이 NO가 되는 상태에서는, 향미원(33)의 온도가 외부 기온 또는 전원유닛(10)의 온도에 가까운 상태일 가능성이 높다. 그 때문에, 스텝 S2에서는, 변형예로서, 외부 기온 또는 전원유닛(10)의 온도를 캡슐온도 파라미터 Tcapsule로 취득하고, 이를 목표온도 Tcap_target이라고 해도 된다.
외부 기온은, 예를 들어, 흡기 센서(15)에 내장되는 온도 센서로부터 취득하는 것이 바람직하다. 전원 유닛(10)의 온도는, 예를 들어, MCU(50)의 내부 온도를 관리하기 위해 MCU(50)에 내장되어 있는 온도 센서로부터 취득하는 것이 바람직하다. 이 경우, 흡기 센서(15)에 내장되는 온도 센서와 MCU(50)에 내장되어 있는 온도 센서는 모두 향미원(33)의 온도에 관한 정보를 출력하는 소자로서 기능한다.
에어로졸흡인기(1)에서는, 상술한 바와 같이, 향미원(33)의 온도가 목표온도 Tcap_target으로 수렴하도록 전원(12)으로부터 제2 부하(31)로의 방전을 제어한다. 따라서, 전원 ON 후 또는 제2 카트리지(30)의 교환 후에 1회라도 흡인이 이루어진 후에는, 향미원(33)의 온도가 목표온도 Tcap_target에 가까운 상태일 가능성이 높다. 따라서, 이 경우(스텝 S1:YES)에는, MCU(50)는, 전회(前回)에서 에어로졸의 생성에 이용한, 메모리 50a에 기억되어 있는 목표온도 Tcap_target을, 캡슐온도 파라미터 Tcapsule로서 취득하고, 이것을 그대로 목표온도 Tcap_target로 설정한다(스텝 S3). 이 경우에는, 메모리 50a가, 향미원(33)의 온도에 관한 정보를 출력하는 소자로서 기능한다.
또한 스텝 S3에 있어서, MCU(50)는, 온도검출용 소자 T1(또는 온도검출용 소자 T3)의 출력에 근거하여 취득한 향미원(33)의 온도를, 캡슐온도 파라미터 Tcapsule로서 취득하고, 이 취득한 향미원(33)의 온도를, 향미원(33)의 목표온도 Tcap_target로 설정해도 된다. 이렇게 함으로써 캡슐온도 파라미터 Tcapsule를 보다 정확하게 취득할 수 있다.
스텝 S2 또는 스텝 S3 후에, MCU(50)는, 설정한 목표온도 Tcap_target과, 현시점에서의 향미원(33)의 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)에 근거하여, 목표의 향미성분량 Wflavor를 달성하기 위해서 필요한 에어로졸 중량 Waerosol을, 식 (4)의 연산에 의해 결정한다(스텝 S4). 식 (4)는, Tcapsule을 Tcap_target로 한 식 (2)를 변형한 것이다.
Waerosol = Wflavor / [β × { Wcapsule ( npuff ) × Tcap＿target } × γ ] ·· （4）
다음으로, MCU(50)는, 스텝 S4에서 결정한 에어로졸 중량 Waerosol을 실현하기 위해 필요한 무화전력 Pliquid를, tsense를 제1 기정값 tupper로 한 식 (1)의 연산에 의해 결정한다(스텝 S5).
또한, 목표온도 Tcap_target 및 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)의 조합과, 무화전력 Pliquid를 대응시켜 놓은 테이블을 MCU(50)의 메모리 50a에 기억해 두고, MCU(50)는 이 테이블을 이용하여 무화전력 Pliquid를 결정해도 된다. 이것에 의해, 무화전력 Pliquid를 고속으로 또한 저소비전력으로 결정할 수 있다.
다음으로, MCU(50)는 스텝 S5에서 결정한 무화전력 Pliquid가 제2 기정값 이하인지 아닌지를 판정한다(스텝 S6). 제2 기정값는, 그 시점에서 전원(12)로부터 제1 부하(21)에 방전할 수 있는 전력의 최대값, 또는 최대값으로부터 소정값을 줄인 값이 된다.
전원(12)으로부터 제1 부하(21)로의 방전시에 있어서, 제1 부하(21)을 관류하는 전류와 전원(12)의 전압을 각각 I, VLIB로 기재하고, DC/DC 컨버터(51)의 승압률 상한치를 ηupper로 기재하고, DC/DC 컨버터(51)의 출력전압 상한치를 PDC/DC_upper로 기재하고, 제2 기정값을 Pupper로 기재하고, 제1 부하(21)의 온도가 에어로졸원(22)의 끓는점 온도에 도달해 있는 상태에서의 제1 부하(21)의 전기저항값을 RHTR(THTR=TB.P.)로 기재한다. 이와 같이 기재하면, 제2 기정값 Pupper는 이하의 식 (5)에 의해 나타낼 수 있다.
Figure 112021022896149-pat00004
식 (5)에서 Δ=0으로 한 것이, 제2 기정값 Pupper의 이상값(理想値)이다. 그러나, 실제 회로에서는, 제1 부하(21)로 연결되는 도선의 저항성분이나, 제1 부하(21)로 연결되는 저항성분 이외의 저항성분 등을 고려할 필요가 있다. 이 때문에, 어느 정도의 마진을 마련할 수 있도록, 식 (5)에서 조정값의 Δ를 도입하고 있다.
또한, 에어로졸 흡인기(1)에서, DC/DC 컨버터(51)은, 필수가 아니라 생략할 수도 있다. DC/DC 컨버터(51)를 생략했을 경우에는, 제2 기정값 Pupper는, 이하의 식 (6)에 의해 나타낼 수 있다.
Figure 112021022896149-pat00005
MCU(50)는, 스텝 S5에서 결정한 무화전력 Pliquid가 제2 기정값 Pupper를 초과했을 경우(스텝 S6:NO)에는, 목표온도 Tcap_target을 소정량 증가하여, 스텝 S4로 처리를 되돌린다. 식 (4)로부터 알 수 있듯이, 목표온도 Tcap_target을 증가시킴으로써 목표의 향미성분량 Wflavor을 달성하기 위해 필요한 에어로졸 중량 Waerosol을 줄일 수 있고, 그 결과, 스텝 S5에서 결정되는 무화전력 Pliquid를 줄일 수 있다. MCU(50)는, 스텝 S4~S7을 반복함으로써, 당초 NO로 판단된 스텝 S6에서의 판단을 YES로 하고, 처리를 스텝 S8로 이행시킬 수 있다.
MCU(50)는, 스텝 S5에서 결정한 무화전력 Pliquid가 제2 기정값 Pupper 이하일 경우(스텝 S6:YES)에는, 현시점에서의 향미원(33)의 온도 Tcap_sense를 온도검출용 소자 T1(또는 온도검출용 소자 T3)의 출력에 근거하여 취득한다(스텝 S8).
그리고, MCU(50)는, 온도 Tcap_sense와 목표온도 Tcap_target에 근거하여, 제2 부하(31)를 가열하기 위한 제2 부하(31)로의 방전을 제어한다(스텝 S9). 구체적으로는, MCU(50)는, 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target에 수렴하도록, PID(Proportional-Integral-Differential) 제어, 또는, ON/OFF 제어에 의해 제2 부하(31)로 전력을 공급한다.
PID 제어는, 온도 Tcap_sense와 목표온도 Tcap_target의 차이를 피드백하여, 그 피드백 결과를 바탕으로, 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target에 수렴하도록 전력제어를 하는 것이다. PID 제어에 의하면, 온도 Tcap_sense를 목표온도 Tcap_target에 정밀하게 수렴시킬 수 있다. 또한, MCU(50)는, PID 제어 대신에 P(Proportional) 제어나 PI(Proportional-Integral) 제어를 이용해도 된다.
ON/OFF 제어는, 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target 미만인 상태에서는 제2 부하(31)로 전력을 공급하고, 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target 이상인 상태에서는, 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target 미만이 될 때까지 제2 부하(31)로의 전력공급을 정지하는 제어이다. ON/OFF 제어에 의하면, PID 제어보다 향미원(33)의 온도를 빠르게 상승시킬 수 있다. 이 때문에, 후술하는 에어로졸의 생성요구가 검지되기 전의 단계에서, 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target에 도달할 가능성을 높일 수 있다. 또한 목표온도 Tcap_target는 히스테리시스를 가지고 있어도 된다.
스텝 S9 후, MCU(50)는 에어로졸의 생성요구 여부를 판정한다(스텝 S10). MCU(50)는 에어로졸의 생성요구를 검출하지 않은 경우(스텝 S10:NO)에는, 스텝 S11에서, 에어로졸의 생성요구가 이루어지지 않은 시간(이하 무조작 시간이라 한다)의 길이를 판정한다. 그리고, MCU(50)는, 무조작 시간이 소정 시간에 이르렀을 경우(스텝 S11:YES)에는, 제2 부하(31)로의 방전을 종료하고(스텝 S12), 소비전력을 저감시킨 슬립 모드로 이행한다(스텝 S13). MCU(50)는 무조작 시간이 소정 시간 미만일 경우(스텝 S11:NO)에는, 스텝 S8로 처리를 이행한다.
MCU(50)는, 에어로졸의 생성요구를 검지하면(스텝 S10:YES), 제2 부하(31)로의 방전을 종료하고, 그 시점에서의 향미원(33)의 온도 Tcap_sense를 온도검출용 소자 T1(또는 온도검출용 소자 T3)의 출력에 근거하여 취득한다(스텝 S14). 그리고, MCU(50)는, 스텝 S14에서 취득한 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target 이상인지 아닌지를 판정한다(스텝 S15).
온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target 미만일 경우(스텝 S15:NO)에는, MCU(50)는, 스텝 S5에서 결정한 무화전력 Pliquid(제1 전력)를 소정량 증가시킨 무화전력 Pliquid'(제2 전력)을 제1 부하(21)에 공급하고, 제1 부하(21)의 가열을 시작한다(스텝 S19). 여기서의 전력의 증가는, 무화전력 Pliquid'가 전술한 제2 기정값 Pupper의 이상값을 넘지 않는 범위에서 결정된다.
또한, 예를 들면, 스텝 S17과 스텝 S19에서 제1 부하(21)에 공급해야 할 무화전력(MCU(50)이 결정한 전력)이, DC/DC 컨버터(51)에 의한 승압을 하지 않아도(환언하면, DC/DC 컨버터(51)에 의한 승압을 정지해도) 전원(12)으로부터 제1 부하(21)에 방전할 수 있는 값일 경우를 상정한다. 이 경우에는, MCU(50)는, DC/DC 컨버터(51)가 입력전압을 그대로 출력하도록, DC/DC 컨버터(51)의 스위칭 소자를 제어하여, 전원(12)로부터의 전압을 승압하지 않고 제1 부하(21)에 공급하는 것이 바람직하다. 일례로, DC/DC 컨버터(51)가 승압형 스위칭 레귤레이터일 경우에는, DC/DC 컨버터(51)는 스위칭 소자를 OFF로 계속 함으로써, 입력전압을 그대로 출력할 수 있다. 이와 같이 함으로써, DC/DC 컨버터(51)에서의 승압에 따른 전력손실을 줄여, 전력소비를 억제할 수 있다.
한편, 예를 들면, 스텝 S17과 스텝 S19에서, 제1 부하(21)에 공급해야 할 무화전력이, DC/DC 컨버터(51)에 의한 승압을 실시하지 않으면 전원(12)으로부터 제1 부하(21)로 방전할 수 없는 값일 경우를 상정한다. 이 경우에는, MCU(50)는, DC/DC 컨버터(51)가 입력전압을 승압하여 출력하도록, DC/DC 컨버터(51)의 스위칭 소자를 제어하여, 전원(12)로부터의 전압을 승압하여 제1 부하(21)에 공급하면 된다. 이와 같이 함으로써, 전력소비를 억제하면서도 필요한 전력을 제1 부하(21)에 공급할 수 있게 된다. 식 (5)나 식 (6)으로부터도 명백한 것처럼, DC/DC 컨버터(51)을 가지면, 전원(12)으로부터 제1 부하(21)로 방전할 수 있는 전력을 증가시킬 수 있다. 따라서 단위 향미량을 보다 안정시킬 수 있게 된다.
또한, 상술한 DC/DC 컨버터(51)의 승압정지를 제어하는 대신에, 도 11에 나타낸 것과 같이, 도 8에 나타낸 회로에서 DC/DC 컨버터(51)에 병렬접속된 우회회로(개폐기 SW7)를 추가한 구성을 채용해도 된다. 이 구성에서는, DC/DC 컨버터(51)에 의한 승압이 불필요한 경우에는, MCU(50)는, 개폐기 SW7을 도통 상태로 제어하고, DC/DC 컨버터(51)을 경유하지 않고 개폐기 SW7을 경유시켜 전원(12)로부터 제1 부하(21)로 방전시킨다. 일반적으로, 개폐기 SW7은 승압을 정지한 DC/DC 컨버터(51)보다 낮은 저항값을 가지므로, 이와 같이 개폐기 SW7을 경유시키면, 도통에 의한 전력손실을 줄일 수 있다. 또한, DC/DC 컨버터(51)에 의한 승압이 필요한 경우에는, MCU(50)는, 개폐기 SW7을 차단 상태로 제어하고, DC/DC 컨버터(51)에 의해 승압시킨 전압을 제1 부하(21)에 방전시킨다. 이렇게 함으로써, DC/DC 컨버터(51)의 정지제어를 실시하는 경우와 비교해서, 제1 부하(21)의 방전 제어를 간이한 것으로 할 수 있어, MCU(50)의 비용을 낮출 수 있다. 또 승압이 불필요할 경우의 전력 손실도 줄일 수 있다.
스텝 S19에서의 제1 부하(21)의 가열 시작 후, MCU(50)는, 에어로졸의 생성요구가 종료되지 않은 경우(스텝 S20:NO)에는 가열을 계속하고, 에어로졸의 생성요구가 종료된 경우(스텝 S20:YES)에는 제1 부하(21)로의 전력 공급을 정지한다(스텝 S21).
스텝 S15에서, MCU(50)는, 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target 이상일 경우(스텝 S15: YES)에는, 스텝 S5에서 결정한 무화전력 Pliquid(제1 전력)를 제1 부하(21)에 공급하여 제1 부하(21)의 가열을 시작하고, 에어로졸을 생성한다(스텝 S17).
스텝 S17에서의 제1 부하(21)의 가열 시작 후, MCU(50)는, 에어로졸의 생성요구가 종료되지 않은 경우(스텝 S18:NO)에는 가열을 계속하고, 에어로졸의 생성요구가 종료된 경우(스텝 S18:YES)에는, 제1 부하(21)로의 전력 공급을 정지한다(스텝 S21).
MCU(50)는, 온도검출용 소자 T2의 출력에 근거하여, 스텝 S17이나 스텝 S19에서의 제1 부하(21)의 가열을 제어해도 된다. 예를 들면, MCU(50)가, 온도검출용 소자 T2의 출력에 근거하여, 에어로졸원(22)의 끓는 점을 목표온도로 한 PID 제어나 ON/OFF 제어를 실행하면, 제1 부하(21)나 에어로졸원(22)의 과열을 억제하거나, 제1 부하(21)가 무화하는 에어로졸원(22)의 양을 고도로 제어하거나 할 수 있다.
도 12는, 도 10의 스텝 S17에서 제1 부하(21)에 공급되는 무화전력을 나타내는 모식도이다. 도 13은, 도 10의 스텝 S19에서 제1 부하(21)에 공급되는 무화전력을 나타내는 모식도이다. 도 13과 같이, 에어로졸의 생성요구가 검출된 시점에서 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target에 도달하지 않은 경우에는, 무화전력 Pliquid가 증가된 후에, 제1 부하(21)에 공급된다.
이와 같이, 에어로졸의 생성요구가 이루어진 시점에서, 향미원(33)의 온도가 목표온도에 도달하지 않은 경우에도, 스텝 S19의 처리가 이루어짐으로써, 생성되는 에어로졸 양을 늘릴 수 있다. 그 결과, 향미원(33)의 온도가 목표온도보다 낮은 것에 기인하는 에어로졸에 부가되는 향미성분량의 감소를 에어로졸량의 증가에 의해 보충할 수 있게 된다. 따라서, 에어로졸에 부가되는 향미성분량을 목표량에 수렴시킬 수 있다.
한편, 에어로졸의 생성요구가 이루어진 시점에서, 향미원(33)의 온도가 목표온도에 도달했을 경우에는, 스텝 S5에서 결정한 무화전력에 의해, 목표한 향미성분량을 달성하는데 필요한 원하는 에어로졸량이 생성된다. 이 때문에, 에어로졸에 부가하는 향미성분량을 목표량에 수렴시킬 수 있다.
다음으로, MCU(50)는, 스텝 S17 또는 스텝 S19에서 제1 부하(21)에 공급한 무화전력의 제1 부하(21)으로의 공급시간 tsense를 취득한다(스텝 S22). 또한, MCU(50)이 제1 기정값 tupper를 넘어 에어로졸의 생성요구를 검지할 경우에는, 공급시간 tsense는 제1 기정값 tupper와 동일해진다는 점에 유의한다. 또한, MCU(50)는 퍼프수 카운터를 "1" 올린다(스텝 S23).
MCU(50)는, 스텝 S22에서 취득한 공급시간 tsense와, 에어로졸의 생성요구를 받아 제1 부하(21)에 공급한 무화전력과, 에어로졸의 생성요구를 검지한 시점에서의 목표온도 Tcap_target에 근거하여, 향미원(33)의 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)을 갱신한다(스텝 S24).
도 12에 나타내는 제어가 행해진 경우에는, 에어로졸의 생성요구의 시작으로부터 종료까지 생성된 에어로졸에 부가되는 향미성분량은, 이하의 식 (7)에 의해 구할 수 있다. 식 (7)의 (tend - tstart)는 공급시간 tsense를 나타낸다.
Wflavor = β × ( Wcapsule ( npuff ) × Tcap＿target ) × γ × α × Pliquid × ( tend - tstart ) ·· （7）
도 13에 나타내는 제어가 행해진 경우에는, 에어로졸의 생성요구의 시작으로부터 종료까지 생성된 에어로졸에 부가되는 향미성분량은, 이하의 식 (8)에 의해 구할 수 있다. 식 (8)의 (tend - tstart)는 공급시간 tsense를 나타낸다.
Wflavor = β × ( Wcapsule ( npuff ) ×Tcap＿target ) × γ × α × Pliquid' × ( tend - tstart ) ·· （8）
이와 같이 하여 구한 에어로졸의 생성요구마다의 Wflavor를 메모리 50a에 축적해 두고, 금회(今回)의 에어로졸의 생성 시에서의 Wflavor와 전회(前回) 이전의 에어로졸의 생성 시에서의 Wflavor를 포함한 과거의 Wflavor 값을 식 (3)에 대입함으로써, 에어로졸의 생성 후에서의 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)를 높은 정밀도로 도출하여 이것을 갱신할 수 있다.
스텝 S24 후, MCU(50)는, 갱신 후의 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)이 잔량 임계값 미만인지 아닌지를 판정한다(스텝 S25). MCU(50)는, 갱신 후의 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)이 잔량 임계값 이상일 경우(스텝 S25:NO)에는, 스텝 S29로 처리를 이행한다. MCU(50)는, 갱신 후의 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)이 잔량 임계값 미만일 경우(스텝 S25:YES)에는, 제2 카트리지(30)의 교환을 촉구하는 통지를 통지부(45)에 실시하게 한다(스텝 S26). 그리고, MCU(50)는, 퍼프수 카운터를 초기값(=0)으로 리셋하고, 상술한 과거의 Wflavor값을 소거하고, 또한, 목표온도 Tcap_target를 초기화한다(스텝 S27).
목표온도 Tcap_target의 초기화란, 메모리 50a에 기억하고 있는 그 시점에서의 목표온도 Tcap_target을 설정값에서 제외하는 것을 의미한다. 따라서, 목표온도 Tcap_target이 초기화되어도, 메모리 50a에는, 직전에 설정했던 목표온도 Tcap_target이 기억되어 있게 된다. 또한, 이 기억된 그대로의 목표온도 Tcap_target은 MCU(50)가 다음에 스텝 S2를 실행할 때에 취득되는 캡슐온도 파라미터 Tcapsule로 이용되게 된다.
또한, 다른 일예로, 스텝 S1과 스텝 S2를 생략하고 항상 스텝 S3를 실행할 경우에는, 목표온도 Tcap_target의 초기화란, 메모리 50a에 기억하고 있는 그 시점에서의 목표온도 Tcap_target을 상온 또는 실온으로 설정하는 것을 의미한다.
스텝 S27 후, MCU(50)는, 전원이 OFF 되지 않으면(스텝 S28:NO), 스텝 S1으로 처리를 되돌리고, 전원이 OFF 되면(스텝 S28:YES), 처리를 종료한다.
여기서, 스텝 S25의 판정에서 이용하는 잔량 임계값에 대해 상세하게 설명한다.
향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)은, 식 (1)과 식 (2)에 의해, 이하의 식 (9)과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112021022896149-pat00006
목표의 향미성분량 Wflavor를 실현하기 위해서는, 가장 가혹한 조건(제1 부하(21)로의 방전을 최대한 계속하고, 또한, 향미원(33)의 온도가 상한까지 도달하고, 또한, 전원(12)의 전압이 방전가능한 최저값(방전 종지(終止) 전압 VEOD)에 있는 상태)에서, 식 (9)의 관계가 성립될 필요가 있다. 바꿔 말하면, 가장 가혹한 조건에서, 식 (9)의 왼쪽 변이 오른쪽 변 미만이 되면, 목표한 향미성분량 Wflavor를 실현할 수 없게 된다.
식 (9)에서, 향미성분량 Wflavor는, 목표량에 수렴시키는 것을 목적으로 하기 때문에 이미 알고 있는 값으로 취급할 수 있다. 식 (9)에서, α,β,γ는 정수(定數)이다. 또한, 식 (9)에서, tsense는, 상한치로서 제1 기정값 tupper가 존재하므로, 이 상한치를 가장 가혹한 조건의 값으로 대입할 수 있다. 또한, 식 (9)에서, Tcapsule은, 제2 부하(31)에 의해 가열할 수 있는 향미원(33)의 상한온도 Tmax를, 가장 가혹한 조건의 값으로 대입할 수 있다. 상한온도 Tmax는, 향미원(33)을 수용하고 있는 용기 재질의 내열온도 등에 따라 결정된다. 구체적 일례로서, 상한온도 Tmax는 80℃여도 된다. 또한, 식 (9)에서, Pliquid는, 식 (5)에서의 전압 VLIB에 방전 종지 전압 VEOD를 대입해서 얻어지는 제2 기정값 Pupper를 가장 가혹한 조건의 값으로 대입할 수 있다. 이들 값을 식 (9)에 대입하면, 식 (10)이 얻어진다.
Figure 112021022896149-pat00007
따라서, 잔량 임계값을 식(10)의 우변의 값으로 설정하는 것으로, 적절한 타이밍에, 제2 카트리지(30)의 교환을 사용자에게 촉구할 수 있다. 향미성분 잔량 Wcapsule(npuff)이 식(10)의 우변 미만이 되는 상태는, 에어로졸의 생성요구에 따라 제1 부하(21)에 방전한 경우에 향미성분량이 목표량을 밑도는 상태, 에어로졸의 생성요구에 따라 최대시간(제1 기정시간 tupper)만 제1 부하(21)에 방전했을 경우에 향미성분량이 목표량을 밑도는 상태, 에어로졸의 생성요구에 따라 제1 부하(21)에 전원(12)로부터 방전가능한 최대전력(Pupper)을 공급한 경우에 향미성분량이 목표량을 밑도는 상태 중 하나를 구성하고 있다. 이 최대전력은, 전원(12)의 전압을 DC/DC컨버터(51)가 승압가능한 최대전압까지 승압했을 경우에, 전원(12)로부터 제1 부하(21)로 공급가능한 전력, 또는, 방전 종지 상태에 있는 전원(12)으로부터 제1 부하(21)로 방전가능한 전력이다.
이와 같이 잔량 임계값을 설정함으로써, 향미성분량이 목표량을 밑돌기 전 상태에서, 제2 카트리지(30)의 교환을 사용자에게 촉구할 수 있다. 이 때문에, 목표에 미달하는 적은 향미성분량이 부가된 에어로졸을 사용자가 흡인하는 것을 방지할 수 있으며, 에어로졸 흡인기(1)의 상품 가치를 더욱 높일 수 있다.
(실시 형태의 효과)
이상과 같이, 에어로졸 흡인기(1)에 의하면, 사용자가 에어로졸을 흡인할 때마다 그 에어로졸에 포함된 향미성분량이 목표량에 수렴하도록 전원(12)으로부터 제1 부하(21) 및 제2 부하(31)로의 방전 제어가 이루어진다. 이 때문에, 사용자에게 제공되는 향미성분량을, 흡인 때마다 안정시킬 수 있으며, 에어로졸 흡인기(1)의 상품 가치를 높일 수 있다. 또한, 제1 부하(21)에만 방전을 하는 경우와 비교하여, 사용자에게 제공되는 흡인 때마다의 향미성분량을 안정시킬 수 있게 되어, 에어로졸 흡인기(1)의 상품 가치를 더욱 높일 수 있다.
또한, 에어로졸 흡인기(1)에 의하면, 스텝 S5에서 결정한 무화전력이 제2 기정값을 초과하고 있어, 목표한 향미성분량을 달성하기 위해 필요한 에어로졸이 생성되지 않는 경우에, 전원(12)로부터 제2 부하(31)로 방전하는 제어가 이루어진다. 이와 같이, 필요에 따라 제2 부하(31)로의 방전을 하기 위해, 사용자에게 제공되는 흡인 때마다의 향미성분량을 안정시키면서, 이를 실현하기 위한 전력량을 저감할 수 있다.
에어로졸의 생성요구가 반복적으로 이루어지면, 전원(12)의 전압은 저하된다. 그러나 에어로졸 흡인기(1)에 의하면, 전원(12)의 전압 저하에 따라 목표온도가 증가되어 제2 부하(31)로의 방전량이 증가하고, 향미원(33)의 온도가 목표온도에 수렴하도록 제어된다. 이 때문에, 전원(12)의 전압 저하에 의한 에어로졸량 감소에 의한 향미성분량의 감소를, 향미원(33)의 온도 상승에 의해 보충할 수 있어, 사용자에게 제공되는 향미성분량을 안정시킬 수 있다.
또한, 에어로졸 흡인기(1)에 의하면, 에어로졸의 생성요구에 따른 제1 부하(21)로의 방전시간(tsense)과, 생성요구를 받은 시점에서의 Tcap_target과, 생성요구에 따라 제1 부하에 방전한 전력(무화전력 Pliquid, 무화전력 Pliquid') 또는 전력량(이 전력×tsense))에 근거하여, 스텝 S24에서 향미성분 잔량을 갱신하고, 이 향미성분 잔량에 근거하여, 스텝 S4 및 스텝 S5에서 제1 부하(21)로 방전하는 전력을 결정한다. 이 때문에, 에어로졸에 부가 가능한 향미성분량에 큰 영향을 미치는 제1 부하(21)에 방전한 전력 또는 전력량을 적절히 고려하고, 또한, 에어로졸에 부가 가능한 향미성분량에 큰 영향을 미치는 제1 부하(21)에 방전했을 때의 향미원(33)의 온도를 적절히 고려한 다음에, 제1 부하(21)로의 방전을 제어할 수 있다. 이와 같이, 에어로졸 흡인기(1)의 상태를 적절히 고려한 다음에, 제1 부하(21)로의 방전을 제어함으로써, 흡인 때마다의 향미성분량을 높은 정밀도로 안정시킬 수 있으며, 에어로졸 흡인기(1)의 상품 가치를 높일 수 있다.
또한, 에어로졸 흡인기(1)에 의하면, 에어로졸의 생성요구를 검지하기 전에 향미원(33)을 가열한다. 이 때문에 에어로졸의 생성 전에 향미원(33)을 따뜻하게 해놓을 수 있으며, 에어로졸의 생성요구를 받고 나서, 원하는 향미성분량이 부가된 에어로졸을 생성할 때까지 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
또한, 에어로졸 흡인기(1)에 의하면, 에어로졸의 생성요구를 받고 나서는 제2 부하(31)로의 방전이 정지된다. 이 때문에, 제1 부하(21)와 제2 부하(31)에 동시에 방전하지 않아도 되어, 제2 부하(31)에 방전되는 전력의 부족을 억제할 수 있다. 게다가, 전원(12)로부터 대전류가 방전되는 것이 억제된다. 따라서 전원(12)의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 에어로졸 흡인기(1)에 의하면, 에어로졸의 생성 후에는, 제2 부하(31)로의 방전을 재개함으로써, 연이어 에어로졸을 생성하는 경우에도, 향미원(33)을 따뜻하게 한 상태를 유지할 수 있다. 이 때문에, 연속된 복수의 흡인에 걸쳐, 사용자에게 안정된 향미성분량을 제공할 수 있다.
(에어로졸 흡인기의 제1 변형예)
도 14는, 도 1의 에어로졸 흡인기의 하드웨어 구성의 제1 변형예를 나타낸 모식도이다. 도 14는 도 6의 구성에서 전류 센서(55)가 삭제되고, 또한, 승압회로로서의 DC/DC 컨버터(51A)가 추가된 구성으로 되어 있다.
DC/DC 컨버터(51A)는, DC/DC 컨버터(51) 및 MCU(50)의 접속 노드와 제2 부하(31)에 접속되어 있다. 즉, 도 14에 나타내는 전원유닛(10)에서는, 제1 카트리지(20)이 장착된 상태에서, DC/DC 컨버터(51) 및 제1 부하(21)의 직렬회로와, DC/DC 컨버터(51A) 및 제2 부하(31)의 직렬회로가, 전원(12)에 대해 병렬접속된다.
도 15는, 도 14에 나타낸 전원 유닛(10)의 구체적인 예를 나타낸 도면이다. 도 15에 나타낸 회로는, 주정모선 LU와 개폐기 SW3 사이에 DC/DC컨버터(51A)가 추가된 점을 제외하고는, 도 8과 같은 구성이다. 구체적으로는, DC/DC 컨버터(51A)의 입력단자가 주정모선 LU에 접속되고, DC/DC 컨버터(51A)의 출력 단자가 개폐기 SW3에 접속되어 있다.
이 제1 변형예에 의하면, DC/DC 컨버터(51A)에 의해, 제2 부하(31)에 인가되는 전압을 적절히 제어하면서, 제1 부하(21)와는 다른 전압을 제2 부하(31)에 인가할 수 있다. 그 결과, 에어로졸에 부가하는 향미성분의 양을 보다 유연하게 제어할 수 있다.
(에어로졸 흡인기의 제2 변형예)
도 16은, 도 1의 에어로졸 흡인기의 하드웨어 구성의 제2 변형예를 나타낸 모식도이다. 도 16은 도 14에 나타낸 구성에서, DC/DC 컨버터(51A)를 삭제하고, DC/DC 컨버터(51)의 출력을 제2 부하(31)에도 접속한 구성이다. 즉, 도 16에 나타내는 전원 유닛(10)에서는, DC/DC 컨버터(51)에, 제1 부하(21)와 제2 부하(31)가 병렬 접속되어 있다.
도 17은, 도 16에 나타낸 전원 유닛(10)의 구체적인 예를 나타낸 도면이다. 도 17에 나타낸 회로는, 도 8에 나타낸 회로에서, 개폐기 SW1~SW3과 저항소자 R1의 접속위치를 변경한 구성으로 되어 있다. 도 17에 나타낸 회로에서는, 제1 부하(21)의 고전위 측의 단자에 개폐기 SW2가 접속되고, 개폐기 SW2와 DC/DC 컨버터(51)의 출력 단자에 개폐기 SW1이 접속되어 있다. 또한, 제2 부하(31)의 고전위 측의 단자에 개폐기 SW3가 접속되고, 개폐기 SW3와 DC/DC 컨버터(51)의 출력 단자에 저항소자 R1이 접속되어 있다. 또한, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW2의 접속노드와, 저항소자 R1 및 개폐기 SW3의 접속노드가 접속되어 있다.
도 17에 나타낸 회로구성에서는, MCU(50)의 온도검출부는, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW3를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50c의 출력값(제1 부하(21)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제1 부하(21)의 온도를 취득한다. 또한 MCU(50)의 전력제어부는, 개폐기 SW3를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW2를 도통상태로 제어함으로써, 전원(12)로부터 제1 부하(21)로 에어로졸원(22)을 무화하기 위한 방전을 수행한다. 또한, 전력제어부는, 개폐기 SW2를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW3를 도통상태로 제어함으로써, 전원(12)으로부터 제2 부하(31)로 향미원(33)을 가열하기 위한 방전을 수행한다.
제2 변형예에 의하면, DC/DC 컨버터(51)에 의해, 제1 부하(21)와 제2 부하(31)에 인가되는 전압을 적절히 제어할 수 있다. 그 결과, 에어로졸에 부가하는 향미성분의 양을 보다 유연하게 제어할 수 있다. 또한, 제1 변형예와 비교하면, DC/DC 컨버터(51A)를 생략할 수 있으므로, 회로 규모를 억제할 수 있다.
또한, 도 17에 나타내는 회로에서, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW3를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50c의 출력값이, 저항소자 R1에 인가되는 전압값이 되도록 회로구성을 변경하고, MCU(50)의 온도검출부가 이 출력값에 근거하여 제1부하(21)의 온도를 취득해도 된다.
(에어로졸 흡인기의 제3 변형예)
도 18은, 도 1의 에어로졸 흡인기의 하드웨어 구성의 제3 변형예를 나타낸 모식도이다. 도 18은 도 16에 나타낸 구성에서, 온도검출용 소자 T3 대신, 온도검출용 소자 T1을 구성하는 전압센서(52)를 추가한 구성이다.
도 19는, 도 18에 나타낸 전원 유닛(10)의 구체적인 예를 나타낸 도면이다. 도 19에 나타낸 회로는, 도 17에 나타낸 회로에, 전압센서(52)를 구성하는 OP 앰프 OP2 및 ADC 50b를 추가하고, 저항소자 R1 및 개폐기 SW1을 삭제하고, 개폐기 SW4~SW6, 저항소자 R2, 및 저항소자 R3를 추가한 구성으로 되어 있다.
도 19에 나타낸 회로에서는, 제2 부하(31) 및 개폐기 SW3의 접속노드에 OP 앰프 OP2의 비반전 입력단자가 접속되어 있다. OP 앰프 OP2의 반전 입력단자는, OP앰프 OP2의 출력 단자와 주부모선 LD에 각각 저항소자를 통해 접속되어 있다. 또한, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW3의 접속 노드와, DC/DC 컨버터(51)의 출력에 병렬회로 C3가 접속되어 있다.
병렬회로 C3은, 저항소자 R2 및 개폐기 SW4의 직렬회로와, 저항소자 R3 및 개폐기 SW5의 직렬회로와, 개폐기 SW6가 병렬접속된 것이다. 저항소자 R2의 고전위 측의 단자는 DC/DC 컨버터(51)의 출력단자에 접속되어 있다. 개폐기 SW4의 저전위 측의 단자는, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW3의 접속노드에 접속되어 있다. 저항소자 R3의 고전위 측의 단자는, DC/DC 컨버터(51)의 출력단자에 접속되어 있다. 개폐기 SW5의 저전위 측의 단자는, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW3의 접속노드에 접속되어 있다. 개폐기 SW6의 고전위 측의 단자는, DC/DC 컨버터(51)의 출력단자에 접속되고, 개폐기 SW6의 저전위 측의 단자는, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW3의 접속노드에 접속되어 있다.
도 19에 나타낸 회로구성에서는, MCU(50)의 온도검출부는, 개폐기 SW3, 개폐기 SW5 및 개폐기 SW6을 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW4를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50c의 출력값(제1 부하(21)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제1 부하(21)의 온도를 취득한다. 또한 MCU(50)의 온도검출부는, 개폐기 SW2, 개폐기 SW4 및 개폐기 SW6를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW3 및 개폐기 SW5를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50b의 출력값(제2 부하(31)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제2 부하(31)의 온도를 취득한다.
또한, MCU(50)의 전력제어부는, 개폐기 SW3, 개폐기 SW4 및 개폐기 SW5를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW6를 도통상태로 제어함으로써, 전원(12)으로부터 제1 부하(21)로 에어로졸원(22)을 무화하기 위한 방전을 수행한다. 또한 MCU(50)의 전력제어부는 개폐기 SW2, 개폐기 SW4 및 개폐기 SW5를 차단상태로 제어하고 개폐기 SW3 및 개폐기 SW6를 도통상태로 제어함으로써 전원(12)으로부터 제2 부하(31)로 향미원(33)을 가열하기 위한 방전을 수행한다.
제3 변형예에 의하면, 제2 카트리지(30)에 온도검출용 소자 T3을 설치하지 않고, 제2 부하(31)의 온도를 취득할 수 있게 된다. 이 때문에, 저렴한 구성으로 향미원의 상태를 파악할 수 있다. 또한, 제2 카트리지(30)에 전용 센서를 설치하지 않고, 제1 부하(21)의 온도도 취득할 수 있으므로, 저렴한 구성으로 에어로졸원(22)의 상태를 파악할 수 있다. 또한, 제1 부하(21)의 온도의 취득에 이용하는 저항소자 R2와, 제2 부하(31)의 온도의 취득에 이용하는 저항소자 R3가 개별적으로 설치되기 때문에, OP 앰프 OP1, OP 앰프 OP2, ADC 50b, ADC 50c의 성능이나 사양에 따라, 최적의 저항소자 R2와 저항소자 R3를 이용할 수 있다.
또한, 도 19에 나타낸 회로에서, 개폐기 SW3, 개폐기 SW5 및 개폐기 SW6를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW4를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50c의 출력값이, 저항소자 R2에 인가되는 전압값이 되도록 회로구성을 변경하고, MCU(50)의 온도검출부가 이 출력값에 근거하여 제1 부하(21)의 온도를 취득해도 된다.
마찬가지로, 도 19에 나타낸 회로에서, 개폐기 SW2, 개폐기 SW4 및 개폐기 SW6를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW3 및 개폐기 SW5를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50b의 출력값이 저항소자 R3에 인가되는 전압값이 되도록 회로구성을 변경하고, MCU(50)의 온도검출부가 이 출력값에 근거하여 제2 부하(31)의 온도를 취득해도 된다.
(에어로졸 흡인기의 제4 변형예)
도 20은, 도 18에 나타낸 전원유닛(10)의 구체적인 예의 변형예를 나타낸 도면이다. 도 20에 나타낸 회로는, 도 19에 나타낸 회로에서 저항소자 R3, 개폐기 SW4 및 개폐기 SW5를 삭제한 구성으로 되어 있다.
도 20에 나타낸 회로구성에서는, MCU(50)의 온도검출부는, 개폐기 SW3 및 개폐기 SW6를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50c의 출력값(제1 부하(21)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제1 부하(21)의 온도를 취득한다. 또한, MCU(50)의 전력제어부는, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW6를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW3를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50b의 출력값(제2 부하(31)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력에 근거하여 제2 부하(31)의 온도를 취득한다.
또한, MCU(50)의 전력제어부는, 개폐기 SW3를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW6를 도통상태로 제어함으로써, 전원(12)으로부터 제1 부하(21)로 에어로졸원(22)을 무화하기 위한 방전을 수행한다. 또한, MCU(50)의 전력제어부는, 개폐기 SW2를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW3 및 개폐기 SW6를 도통상태로 제어함으로써, 전원(12)으로부터 제2 부하(31)로 향미원(33)을 가열하기 위한 방전을 수행한다.
제3 변형예에 의하면, 1개의 저항소자 R2만 가지고 있어도, 전용의 온도검출용 소자를 제2 부하(31)의 근방에 배치하지 않고, 회로상의 센서로부터 제1 부하(21)와 제2 부하(31)의 온도를 취득할 수 있다. 이 때문에, 보다 저렴한 구성으로 에어로졸원(22)와 향미원(33)의 상태를 파악할 수 있다. 또한, 제3 변형예와 비교하면, DC/DC 컨버터(51)의 출력에 접속되는 병렬회로에서의 전력 손실을 억제할 수 있다. 이 때문에, 향미성분이 부가된 에어로졸의 생성을 위한 방전과, 제1 부하(21) 및 제2 부하(31)의 온도를 취득하기 위한 방전을, 저소비전력으로 할 수 있다.
또한, 도 20에 나타낸 회로에서, 개폐기 SW3 및 개폐기 SW6를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50c의 출력값이, 저항소자 R2에 인가되는 전압값이 되도록 회로구성을 변경하고, MCU(50)의 온도검출부가 이 출력값에 근거하여 제1 부하(21)의 온도를 취득해도 된다.
마찬가지로, 도 20에 나타낸 회로에서, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW6를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW3를 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50b의 출력값이, 저항소자 R2에 인가되는 전압값이 되도록 회로구성을 변경하고, MCU(50)의 온도검출부가 이 출력값에 근거하여 제2 부하(31)의 온도를 취득해도 된다.
(에어로졸 흡인기의 제5 변형예)
도 21은, 도 1의 에어로졸 흡인기의 하드웨어 구성의 제5 변형예를 나타낸 모식도이다. 도 21은, 도 18에 나타낸 구성에, DC/DC 컨버터(51)에 병렬접속된 개폐기 SW8을 추가한 구성이다.
도 22는, 도 21에 나타낸 전원유닛(10)의 구체적인 예를 나타낸 도면이다. 도 22에 나타낸 회로는, 도 17에 나타낸 회로에, 개폐기 SW8과, 전압센서(52)를 구성하는 OP 앰프 OP2 및 ADC 50b를 추가한 구성으로 되어 있다.
도 22에 나타낸 회로에서는, 제2 부하(31) 및 개폐기 SW3의 접속노드에, OP 앰프 OP2의 비반전 입력단자가 접속되어 있다. OP 앰프 OP2의 반전 입력단자는, OP 앰프 OP2의 출력단자와 주부모선 LD에 각각 저항소자를 통해 접속되어 있다. 개폐기 SW8은, 저항소자 R1의 고전위측의 단자와 주정모선 LU에 접속되어 있다. DC/DC 컨버터(51)의 출력단자는 개폐기 SW1에 접속되어 있다. DC/DC 컨버터(51) 및 개폐기 SW1의 접속노드와, 개폐기 SW8 및 저항소자 R1의 접속노드와는 접속되어 있다.
도 22에 나타낸 회로구성에서는, MCU(50)의 온도검출부는, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW3을 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW8을 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50c의 출력값(제1 부하(21)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제1 부하(21)의 온도를 취득한다. 또한, MCU(50)의 온도검출부는, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW2를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW3 및 개폐기 SW8을 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50b의 출력값(제2 부하(31)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제2 부하(31)의 온도를 취득한다.
또한, MCU(50)의 전력제어부는, 개폐기 SW3를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW2를 도통상태로 제어하고, 개폐기 SW8을 차단상태로 제어함으로써, DC/DC 컨버터(51)에 의해 승압된 전압을 제1 부하(21)로 방전한다. 또한, 동시에 ADC 50c의 출력값(제1 부하(21)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제1 부하(21)의 온도를 취득해도 된다. MCU(50)의 전력제어부는, 개폐기 SW3를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW2를 도통상태로 제어하고, 개폐기 SW8을 도통상태로 제어함으로써, 전원(12)로부터의 전압을 DC/DC 컨버터(51)에 의해 승압하지 않고 제1 부하(21)로 방전한다.
또한, 전력제어부는, 개폐기 SW2를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW3를 도통상태로 제어하고, 개폐기 SW8을 차단상태로 제어함으로써, DC/DC 컨버터(51)에 의해 승압된 전압을 제2 부하(31)로 방전한다. 또한, 동시에 ADC 50b의 출력값(제2 부하(31)에 인가되는 전압값)을 취득하고, 이 출력값에 근거하여 제2 부하(31)의 온도를 취득해도 된다. MCU(50)의 전력제어부는, 개폐기 SW2를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW3를 도통상태로 제어하고, 개폐기 SW8을 도통상태로 제어함으로써, 전원(12)로부터의 전압을 DC/DC 컨버터(51)에 의해 승압하지 않고, 제2 부하(31)에 방전한다.
제5 변형예에 의하면, 개폐기 SW8에 의해 전원(12)로부터의 전압을, DC/DC 컨버터(51)을 경유하지 않고 부하에 공급 가능해진다. 이 때문에, 승압이 불필요한 경우에는, 보다 고효율로 부하로의 방전을 수행할 수 있다.
또한, 도 22에 나타낸 회로에서, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW3를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW2 및 개폐기 SW8을 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50c의 출력값이, 저항소자 R1에 인가되는 전압값이 되도록 회로구성을 변경하고, MCU(50)의 온도검출부가 이 출력값에 근거하여 제1 부하(21)의 온도를 취득해도 된다.
마찬가지로, 도 22에 나타낸 회로에서, 개폐기 SW1 및 개폐기 SW2를 차단상태로 제어하고, 개폐기 SW3 및 개폐기 SW8을 도통상태로 제어한 상태에서, ADC 50b의 출력값이, 저항소자 R1에 인가되는 전압값이 되도록 회로구성을 변경하고, MCU(50)의 온도검출부가 이 출력값에 근거하여 제2 부하(31)의 온도를 취득해도 된다.
(에어로졸 흡인기의 제6 변형예)
도 23은, 도 1의 에어로졸 흡인기(1)의 동작의 변형예를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 23은, 도 9 및 도 10에 나타낸 흐름도에서의 스텝 S14 이후의 변형예를 나타내고 있다. 도 23에 나타낸 흐름도에서는 스텝 S20의 판정이 NO일 경우에 스텝 S20으로 처리를 되돌리는 것이 아니라, 스텝 S31 및 스텝 S32로 처리를 이행하는 점이 도 10과 다르다.
스텝 S31에서, MCU(50)는, 그 시점에서의 향미원(33)의 온도 Tcap_sense를 온도검출용 소자 T1(또는 온도검출용 소자 T3)의 출력에 근거하여 취득한다. 스텝 S31 다음의 스텝 S32에서, MCU(50)는 스텝 S15와 동일하게 처리한다. 그리고, MCU(50)는, 스텝 S32의 판정이 NO일 경우에는 스텝 S20으로 처리를 이행하고, 스텝 S32의 판정이 YES일 경우에는 스텝 S17로 처리를 이행한다.
도 24는, 도 23의 스텝 S15의 판정이 NO가 되고, 그 후, 스텝 S20의 판정이 NO가 되고, 그 후 스텝 S32의 판정이 YES가 되었을 경우의 무화전력의 변화를 나타낸 모식도이다.
도 24에 나타내는 바와 같이, 에어로졸의 생성요구가 검출된 시점에서, 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target에 도달하지 않은 경우에는, 무화전력 Pliquid가 증가된 다음에, 제1 부하(21)에 공급된다. 이 때문에, 증가된 무화전력 Pliquid'이 제1 부하(21)로 공급됨으로써 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target에 가까워진다. 에어로졸의 생성요구가 계속되는 동안의 도 24에 나타낸 시각 treach에서, 온도 Tcap_sense가 목표온도 Tcap_target에 도달하면, 무화전력은 감소되어 원래의 값(도 9의 스텝 S5에서 결정된 값)으로 돌아간다. 그리고, 에어로졸의 생성요구가 종료될 때까지는, 그 상태가 계속된다.
또한, 도 24에 나타낸 제어가 이루어진 경우에는, 에어로졸의 생성요구의 시작부터 종료까지 생성된 에어로졸에 부가되는 향미성분량은, 다음의 식 (11)에 의해 구할 수 있다. 식 (11)의 (treach - tstart)와 (tend - treach)의 합이, 제1 부하(21)에 전력을 공급한 공급시간 tsense를 나타낸다. 이와 같이 하여 구한 향미성분량을 이용함으로써, 향미성분 잔량의 정확한 갱신이 가능하다.
Wflavor = β × { ( Wcapsule ( npuff ) × Tcap＿target ) × γ × α × Pliquid × ( tend - treach ) + ( Wcapsule ( npuff ) × Tcap＿target ) × γ × α × Pliquid' × ( treach - tstart ) } ·· （11）
이 변형예에 의하면, 도 12에 나타내는 제어와 도 13에 나타내는 제어에 더해 도 24에 나타내는 제어를 하기 때문에, 에어로졸의 생성 중에서의 제1 부하(21)에 공급하는 전력을 줄일 수 있다. 이 때문에, 전력소비를 억제할 수 있다. 또한, 에어로졸의 생성요구의 시작부터 종료까지 생성된 에어로졸에 부가되는 향미성분량이 고도로 안정되기 때문에, 에어로졸 흡인기(1)의 상품 가치를 더욱 높일 수 있다.
또한, 도 23의 스텝 S32로부터 스텝 S17로 이행한 경우에, 제1 부하(21)에 공급해야 할 무화전력(MCU(50)이 변경한 전력)이, DC/DC 컨버터(51)에 의한 승압을 실시하지 않아도(환언하면, DC/DC 컨버터(51)에 의한 승압을 정지해도) 전원(12)으로부터 제1 부하(21)에 방전할 수 있는 값인 경우를 상정한다. 이 경우에는, MCU(50)는 DC/DC 컨버터(51)가 입력전압을 그대로 출력하도록 DC/DC 컨버터(51)의 스위칭 소자를 제어하여, 전원(12)로부터의 전압을 승압하지 않고 제1부하(21)에 공급하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, DC/DC 컨버터(51)에서의 승압에 따른 손실을 줄여 전력소비를 억제할 수 있다.
한편, 도 23의 스텝 S32로부터 스텝 S17로 이행한 경우에, 제1 부하(21)에 공급해야할 무화전력이, DC/DC 컨버터(51)에 의한 승압을 실시하지 않으면 전원(12)으로부터 제1 부하(21)로 방전할 수 없는 값인 경우를 상정한다. 이 경우에는, MCU(50)는, DC/DC 컨버터(51)가 입력전압을 승압하여 출력하도록 DC/DC 컨버터(51)의 스위칭 소자를 제어하여, 전원(12)로부터의 전압을 승압하여 제1 부하(21)에 공급하면 된다. 이와 같이 함으로써, 전력소비를 억제하면서도 필요한 전력을 제1 부하(21)에 공급할 수 있게 된다.
또한, 도 11에 나타낸 회로구성을 채용하여 도(22)의 스텝 S32에서 스텝 S17로 이행한 경우를 상정한다. 이 경우에는 승압이 불필요하면 MCU(50)는 개폐기 SW7을 도통상태로 제어하고 DC/DC 컨버터(51)을 경유하지 않고 개폐기 SW7을 경유시켜 전원(12)으로부터 제1 부하(21)로 방전시킨다. 일반적으로 개폐기 SW7은 승압을 정지한 DC/DC 컨버터(51)보다 낮은 저항값을 가지므로, 이와 같이 개폐기 SW7을 경유시키면 도통에 의한 전력손실을 줄일 수 있다. 또 승압이 필요하면 MCU(50)는 개폐기 SW7을 차단상태로 제어하고, DC/DC 컨버터(51)에 의해 승압한 전압을 제1 부하(21)에 방전시킨다. 이렇게 함으로써, DC/DC 컨버터(51)의 정지 제어를 실시할 경우와 비교해서, 제1 부하(21)의 방전 제어를 간이한 것으로 할 수 있어, MCU(50)의 비용을 낮출 수 있다. 또한, 승압이 불필요할 경우의 도통손실도 줄일 수 있다.
지금까지의 실시형태와 변형예에서는, 제1 카트리지(20)이 전원유닛(10)에 착탈자재한 구성으로 되어 있으나, 제1 카트리지(20)은 전원유닛(10)과 일체화된 구성이어도 된다.
지금까지의 실시형태와 변형예에서는, 제1 부하(21)와 제2 부하(31)는, 전원(12)으로부터 방전되는 전력에 의해 발열하는 히터로 되어 있지만, 제1 부하(21)와 제2 부하(31)는 전원(12)으로부터 방전되는 전력에 의해 발열과 냉각이 모두 가능한 펠티에(Peltier)소자여도 된다. 이와 같이 제1 부하(21)와 제2 부하(31)를 구성하면 에어로졸원(22)의 온도와 향미원(33)의 온도에 관한 제어의 자유도가 넓어지기 때문에 단위 향미량을 보다 고도로 제어할 수 있다.
또한, 제1 부하(21)를, 초음파 등에 의해 에어로졸원(22)을 가열하지 않고 에어로졸원(22)을 무화할 수 있는 소자로 구성해도 된다. 또한, 제2 부하(31)를, 초음파 등에 의해 향미원(33)을 가열하지 않고, 향미원(33)이 에어로졸에 부가하는 향미성분량을 변경할 수 있는 소자로 구성해도 된다.
제2 부하(31)에 예를 들어 초음파소자를 이용할 경우, MCU(50)는 향미원(33)을 통과하는 에어로졸에 부가되는 향미성분량에 영향을 주는 파라미터로서 향미원(33)의 온도가 아니라, 향미원(33)에 가하고 있는 초음파의 파장 등에 근거하여, 제1 부하(21)와 제2 부하(31)로의 방전을 제어해도 된다.
제1 부하(21)에 사용할 수 있는 소자는, 상술한 히터, 펠티에소자, 초음파소자에 한정되지 않고, 전원(12)로부터 공급되는 전력을 소비함으로써 에어로졸원(22)의 무화가 가능한 소자라면 여러 가지 소자 또는 그 조합을 이용할 수 있다. 마찬가지로, 제2 부하(31)에 사용할 수 있는 소자는, 상술한 히터, 펠티에소자, 초음파소자에 한정되지 않고, 전원(12)로부터 공급되는 전력을 소비함으로써 에어로졸에 부가하는 향미성분량의 변경이 가능한 소자라면 여러 가지 소자 또는 그 조합을 이용할 수 있다.
이상의 설명에서는, MCU(50)이 향미성분량 Wflavor가 목표량에 수렴하도록, 전원(12)으로부터 제1 부하(21) 및 제2 부하(31)로의 방전을 제어하는 것으로 했다. 이 목표량은, 특정 1개의 값에 한정하지 않고, 어느 정도의 폭을 갖는 범위라고 해도 된다.
이상의 설명에서는, MCU(50)이 향미원(33)의 온도가 목표온도로 수렴하도록, 전원(12)으로부터 제2 부하(31)로의 방전을 제어하는 것으로 했다. 이 목표온도는, 특정 1개의 값에 한정하지 않고 어느 정도의 폭을 갖는 범위라고 해도 된다.
본 명세서에는 적어도 이하의 사항이 기재되어 있다. 또한, 괄호 안에는 앞에서 기술한 실시 형태에서의 대응하는 구성요소 등을 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
（１）
에어로졸원(에어로졸원(22))으로부터 생성된 에어로졸을 향미원(향미원(33))에 통과시켜서, 상기 향미원의 향미성분을 부가하는 에어로졸 흡인기(에어로졸 흡인기(1))의 전원 유닛(전원 유닛(10))으로서,
상기 에어로졸원을 가열하는 제1 부하(제1 부하(21))에 방전 가능하도록 구성된 전원(전원(12))과,
상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전한 시간(tsense), 및, 상기 방전이 행해진 기간에서의 상기 시간과는 다른 변수에 근거하여, 상기 향미원에 포함되는 향미성분의 잔량을 결정하는 처리장치(MCU(50))를 구비하는 전원 유닛.
(1)에 의하면, 제1 부하로의 방전한 시간과, 이 시간과는 다른 변수에 근거하여 향미성분의 잔량이 결정된다. 이 때문에, 에어로졸 흡인기의 동작 상태를 적절히 고려하여 잔량을 결정할 수 있어, 향미성분의 잔량을 정확하게 취득할 수 있다. 향미성분의 잔량을 파악 가능함으로써, 에어로졸에 부가하는 향미성분량의 관리가 가능하게 되고, 예를 들어, 에어로졸 흡입마다 사용자에게 제공되는 향미성분량을 충분한 값으로 할 수 있다. 이 결과, 에어로졸 흡인기의 상품 가치를 높일 수 있다.
（２）
(1)에 기재된 전원 유닛으로서,
상기 처리장치는, 상기 향미원의 온도에 관한 정보를 출력하는 소자(메모리(50a))의 출력값(Tcap_target)을 취득하고, 상기 출력값을 상기 변수로서 이용하는 전원 유닛.
(2)에 의하면, 제1 부하로 방전한 때의 향미원의 온도를 적절히 고려한 다음에, 향미원의 잔량을 결정하기 때문에, 향미원의 잔량을 보다 정확하게 취득할 수 있다.
（３）
(1)에 기재된 전원 유닛으로서,
상기 변수는, 상기 제1 부하로 방전한 전력 또는 전력량을 포함하는 전원 유닛.
(3)에 의하면, 향미원의 향미성분 잔량에 영향을 줄 수 있는 제1 부하로 방전한 전력 또는 전력량을 적절히 고려한 다음에, 향미원의 잔량을 결정하기 때문에, 향미원의 잔량을 보다 정확하게 취득할 수 있다.
（４）
(1) 내지 (3) 중 하나에 기재된 전원 유닛으로서,
상기 에어로졸 흡인기는, 상기 전원 유닛에 대해 상기 향미원이 교환 가능하도록 구성되어 있고,
상기 향미원의 교환을 촉구하는 통지를 행하는 통지부(통지부(45))를 구비하고,
상기 처리장치는, 상기 향미성분의 잔량이 잔량 임계값 미만인 경우에는, 상기 통지부에 상기 통지를 행하게 하는 전원 유닛.
(4)에 의하면, 정확하게 취득한 향미원의 잔량에 근거하여, 향미원의 교환 통지가 행해진다.
이 때문에, 향미원을 남김없이 소비하면서도, 목표에 미달하는 향미성분량이 부가된 에어로졸이 생성되는 것을 억제할 수 있다.
（５）
(4)에 기재된 전원 유닛으로서,
에어로졸 생성요구를 나타내는 신호를 출력하는 센서(흡기 센서(15) 또는 조작부(14))를 구비하고,
상기 처리장치는, 상기 생성요구마다 생성되는 에어로졸에 부가되는 향미성분의 양인 단위 향미량(Wflavor)이 목표량으로 수렴하도록, 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로의 방전을 제어하고,
상기 잔량 임계값은, 상기 신호에 따라 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전한 경우에 상기 단위 향미량이 상기 목표량을 하회(下回)하는 상기 향미원의 잔량에, 근거하여 설정되는 전원 유닛.
(5)에 의하면, 단위 향미량이 목표량을 하회하기 전의 상태에서 향미원의 교환을 촉구하는 통지가 행해진다. 이 때문에, 목표에 미달하는 향미성분량이 부가된 에어로졸이 생성되는 것을 억제할 수 있다.
（６）
(5)에 기재된 전원 유닛으로서,
상기 처리장치는, 1회의 상기 생성요구당(當)의 상기 제1 부하로 방전하는 시간이, 기정시간 tupper 이내로 되도록 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로의 방전을 제어하고,
상기 잔량 임계값은, 상기 신호에 따라 상기 기정 시간만큼 상기 제1 부하로 방전한 경우에 상기 단위 향미량이 상기 목표량을 하회하는 상기 향미원의 잔량에, 근거하여 설정되는 전원 유닛.
(6)에 의하면, 1회의 흡입당에서의 연속 방전시간의 상한까지 방전이 행해져도, 향미성분량이 저하하지 않는 타이밍에 향미원 교환을 촉구하는 통지를 행할 수 있다. 이 때문에, 어떠한 흡인이 되더라도, 목표에 미달하는 향미성분량이 부가된 에어로졸이 생성되는 것을 확실하게 억제할 수 있다.
（７）
(5) 또는 (6)에 기재된 전원 유닛으로서,
상기 잔량 임계값은, 상기 신호에 따라 상기 전원으로부터 방전 가능한 최대 전력 Pupper를 상기 제1 부하로 공급한 경우에 상기 단위 향미량이 상기 목표량을 하회하는 상기 향미원의 잔량에, 따라 설정되는 전원 유닛.
(7)에 의하면, 전원으로부터 방전 가능한 최대 전력을 방전한 경우에도, 향미성분량이 저하하지 않는 타이밍에 향미원의 교환을 촉구하는 통지를 행할 수 있다. 이 때문에, 목표에 미달하는 향미성분량이 부가된 에어로졸이 생성되는 것을 확실하게 억제할 수 있다.
（８）
(7)에 기재된 전원 유닛으로서,
상기 제1 부하에 인가되는 전압을 승압 가능한 승압회로(DC/DC컨버터(51))를 구비하고,
상기 최대전력은, 상기 전원의 전압을 상기 승압회로가 승압 가능한 최대 전압까지 승압한 경우에, 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 공급 가능한 전력인 전원 유닛.
(8)에 의하면, 승압회로에 의해 최대한 승압한 경우에 전원으로부터 방전 가능한 최대전력을 방전한 경우에도, 향미성분량이 저하되지 않는 타이밍에 향미원의 교환을 촉구하는 통지를 행할 수 있다. 이 때문에, 목표에 미달하는 향미성분량이 부가된 에어로졸이 생성되는 것을 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 승압회로를 이용하지 않는 경우와 비교하면, 향미원의 향미성분을 보다 많이 소비할 수 있게 된다. 환언하면, 향미원을 보다 남김없이 소비하는 것이 가능하다.
（９）
(7)에 기재된 전원 유닛으로서,
상기 최대 전력은, 방전 종지 상태에 있는 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전 가능한 전력인 전원 유닛.
(9)에 의하면, 방전 종지 상태에 있는 전원으로부터 방전 가능한 최대 전력을 방전했을 경우에도, 향미성분량이 저하하지 않는 타이밍에 향미원의 교환을 재촉하는 통지를 행할 수 있다. 이 때문에, 전원의 잔량에 의거하지 않고, 향미원의 향미성분을 남김없이 소비하면서도, 목표에 미달하는 향미성분량을 가진 에어로졸이 생성되는 것을 억제할 수 있다.
（１０）
(7)에 기재된 전원 유닛으로서,
상기 제1 부하에 인가되는 전압을 승압 가능한 승압회로를 구비하고,
상기 최대 전력은, 방전 종지 상태에 있는 상기 전원의 전압을 상기 승압회로가 승압 가능한 최대 전압까지 승압한 경우에, 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 공급 가능한 전력인 전원 유닛.
（１１）
에어로졸원(에어로졸원(22))으로부터 생성된 에어로졸을 향미원(향미원(33))에 통과시켜서, 상기 에어로졸에 상기 향미원의 향미성분을 부가하는 에어로졸 흡인기(에어로졸 흡인기(1))의 전원 유닛(전원 유닛(10))으로서,
상기 에어로졸 흡인기는, 상기 전원 유닛에 대해 상기 향미원이 교환 가능하도록 구성되어 있고,
상기 에어로졸원을 가열하는 제1 부하(제1 부하(21))에 방전 가능하도록 구성된 전원(전원 12)과,
에어로졸 생성요구를 나타내는 신호를 출력하는 센서(흡기 센서(15) 또는 조작부(14))와,
상기 향미원의 교환을 촉구하는 통지를 행하는 통지부(통지부(45))와,
상기 생성요구마다 생성되는 에어로졸에 부가되는 향미성분의 양인 단위 향미량(Wflavor)이 목표량에 수렴하도록, 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로의 방전을 제어하는 처리장치(MCU(50))를, 구비하고,
상기 처리장치는, 상기 신호에 따라 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전하면 상기 단위 향미량이 상기 목표량을 하회하는 경우에, 상기 통지부에 상기 통지를 행하게 하는 전원 유닛.
(11)에 의하면, 사용자가 에어로졸을 흡인할 때마다 그 에어로졸에 포함된 향미성분량이 목표량에 수렴되도록 전원으로부터 제1 부하로의 방전 제어가 이루어진다. 이 때문에, 사용자에게 제공되는 향미성분량을 흡인마다 안정시킬 수 있어, 에어로졸 흡인기의 상품 가치를 높일 수 있다. 또한, 단위 향미량이 목표량을 하회하기 전의 상태에서 향미원 교환을 촉구하는 통지가 가능하다. 이 때문에, 목표에 미달하는 향미성분량이 부가된 에어로졸이 생성되는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 에어로졸 흡인기의 상품 가치를 높일 수 있다.
（１２）
에어로졸원으로부터 생성된 에어로졸을 향미원에 통과시켜서, 상기 에어로졸에 상기 향미원의 향미성분을 부가하는 에어로졸 흡인기의 전원 유닛으로서,
전력을 소비함으로써 상기 에어로졸원의 무화가 가능한 제1 부하에 방전 가능하도록 구성된 전원과,
상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전한 시간, 및, 상기 방전이 행해진 기간에서의 상기 시간과는 다른 변수에 근거하여, 상기 향미원에 포함되는 향미성분의 잔량을 결정하는 처리장치를 구비하는 전원 유닛.
（１３）
에어로졸원으로부터 생성된 에어로졸을 향미원에 통과시켜서, 상기 에어로졸에 상기 향미원의 향미성분을 부가하는 에어로졸 흡인기의 전원 유닛으로서,
상기 에어로졸 흡인기는, 상기 전원 유닛에 대해 상기 향미원이 교환 가능하도록 구성되어 있고,
전력을 소비함으로써 상기 에어로졸원의 무화가 가능한 제1 부하에 방전 가능하도록 구성된 전원과,
에어로졸 생성요구를 나타내는 신호를 출력하는 센서와,
상기 향미원의 교환을 촉구하는 통지를 행하는 통지부와,
상기 생성요구마다 생성되는 에어로졸에 부가되는 향미성분의 양인 단위 향미량이 목표량에 수렴되도록, 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로의 방전을 제어하는 처리장치를 구비하고,
상기 처리장치는, 상기 신호에 따라 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전하면 상기 단위 향미량이 상기 목표량을 하회하는 경우에, 상기 통지부에 상기 통지를 행하게 하는 전원 유닛.
（１４）
(1) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 전원 유닛과,
상기 에어로졸원과,
상기 향미원과,
상기 제1 부하를 구비하는 에어로졸 흡인기.
(14)에 의하면, 상품 가치가 높은 에어로졸 흡인기를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 에어로졸원으로부터 생성된 에어로졸을 향미원에 통과시켜서, 상기 에어로졸에 상기 향미원의 향미성분을 부가하는 에어로졸 흡인기의 전원 유닛으로서,
    상기 에어로졸원을 가열하는 제1 부하에 방전 가능하도록 구성된 전원과,
    상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전한 시간, 및, 상기 방전이 행해진 기간에서의 상기 시간과는 다른 변수에 근거하여, 상기 향미원에 포함되는 향미성분의 잔량을 결정하는 처리장치를 구비하고,
    상기 처리장치는, 상기 향미원의 온도에 관한 정보를 출력하는 소자의 출력값을 취득하고, 상기 출력값을 상기 변수로서 이용하는 전원 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어로졸 흡인기는, 상기 전원 유닛에 대해 상기 향미원이 교환 가능하도록 구성되어 있고,
    상기 에어로졸 흡인기는, 상기 향미원의 교환을 촉구하는 통지를 행하는 통지부를 구비하고,
    상기 처리장치는, 상기 향미성분의 잔량이 잔량 임계값 미만인 경우에는, 상기 통지부에 상기 통지를 행하게 하는 전원 유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    에어로졸 생성요구를 나타내는 신호를 출력하는 센서를 구비하고,
    상기 처리장치는, 상기 생성요구마다 생성되는 에어로졸에 부가되는 향미성분의 양인 단위 향미량이 목표량으로 수렴하도록, 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로의 방전을 제어하고,
    상기 잔량 임계값은, 상기 신호에 따라 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전한 경우에 상기 단위 향미량이 상기 목표량을 하회(下回)하는 상기 향미원의 잔량에 근거하여 설정되는 전원 유닛.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 처리장치는, 1회의 상기 생성요구당(當)의 상기 제1 부하로 방전하는 시간이, 기정(旣定) 시간 이내로 되도록 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로의 방전을 제어하고,
    상기 잔량 임계값은, 상기 신호에 따라 상기 기정 시간만큼 상기 제1 부하로 방전한 경우에 상기 단위 향미량이 상기 목표량을 하회하는 상기 향미원의 잔량에 근거하여 설정되는 전원 유닛.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 잔량 임계값은, 상기 신호에 따라 상기 전원으로부터 방전 가능한 최대 전력을 상기 제1 부하로 공급한 경우에 상기 단위 향미량이 상기 목표량을 하회하는 상기 향미원의 잔량에 근거하여 설정되는 전원 유닛.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 부하에 인가되는 전압을 승압 가능한 승압회로를 구비하고,
    상기 최대 전력은, 상기 전원의 전압을 상기 승압회로가 승압 가능한 최대 전압까지 승압한 경우에, 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 공급 가능한 전력인 전원 유닛.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 최대 전력은, 방전 종지(終止) 상태에 있는 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전 가능한 전력인 전원 유닛.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 부하에 인가되는 전압을 승압 가능한 승압회로를 구비하고,
    상기 최대 전력은, 방전 종지 상태에 있는 상기 전원의 전압을 상기 승압회로가 승압 가능한 최대 전압까지 승압한 경우에, 상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 공급 가능한 전력인 전원 유닛.
  9. 에어로졸원으로부터 생성된 에어로졸을 향미원에 통과시켜서, 상기 에어로졸에 상기 향미원의 향미성분을 부가하는 에어로졸 흡인기의 전원 유닛으로서,
    전력을 소비함으로써 상기 에어로졸원의 무화가 가능한 제1 부하에 방전 가능하도록 구성된 전원과,
    상기 전원으로부터 상기 제1 부하로 방전한 시간, 및, 상기 방전이 행해진 기간에서의 상기 시간과는 다른 변수에 근거하여, 상기 향미원에 포함되는 향미성분의 잔량을 결정하는 처리장치를 구비하고,
    상기 처리장치는, 상기 향미원의 온도에 관한 정보를 출력하는 소자의 출력값을 취득하고, 상기 출력값을 상기 변수로서 이용하는 전원 유닛.
  10. 청구항 1 또는 청구항 9에 기재된 전원 유닛과,
    상기 에어로졸원과,
    상기 향미원과,
    상기 제1 부하를 구비하는 에어로졸 흡인기.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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