KR102638931B1 - 증기 발생 장치를 위한 가열 조립체 - Google Patents

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Abstract

증기 발생 장치(1)를 위한 가열 조립체(10)로서, 사용중, 기화가능 물질(22)을 포함하는 바디를 가열하도록 배치되는 가열 장치로, 가열 조립체는 사용중 바디를 가열하기 위해 가열 장치에 전력을 공급하도록 배치되고, 기화가능 물질은 가열시 휘발되며, 그에 따라 바디 내의 기화가능 물질 수량이 가열시 감소하는 가열 장치; 사용중, 기체가 바디에 걸쳐 인입될 수 있도록 배치되는 유로; 및 사용중, 바디의 가열에 대해 저장된 시간 및/또는 가열 동안 바디에 걸친 기체의 인입에 대해 저장된 횟수에 기반하여 바디의 사전 사용량을 결정함으로써, 바디 내의 기화가능 물질 수량의 기화가능 물질 수량 정보를 모니터링 및 저장하도록 배치되고, 추가로, 사용중 바디 내의 저장된 기화가능 물질 수량에 기반하여 가열 장치에 공급가능한 최대 전력량을 설정하도록 배치되는 제어기(13)를 포함하는, 가열 조립체(10)가 제공된다.

Description

증기 발생 장치를 위한 가열 조립체
본 발명은 증기 발생 장치를 위한 가열 조립체 및 바디의 가열 방법에 관한 것이다.
흡입용 증기를 발생시키기 위해 물질을 연소시키는 대신 가열하는 장치가 최근 소비자들에게 인기를 얻고 있다.
이와 같은 장치는 물질에 열을 제공하는 여러 가지 접근법들 중 하나를 이용할 수 있다. 이러한 접근법 중 하나는 단순히 발열 요소를 제공하는 것인데, 전력이 발열 요소에 공급되어 이를 가열하고, 그에 따라 발열 요소가 물질을 가열하여 증기를 발생시킨다.
많은 증기 발생 방식이 존재한다. 이는 고체 또는 반고체 기화가능 물질 및 액체 기화가능 물질의 사용을 포함한다. 기화가능 물질을 가열하는 방식은 물질이 고체 또는 반고체인지에 따라 다르고, 또는 물질이 액체인지에 따라 다르다.
사용되는 물질의 유형과 상관없이, 기화가능 물질은 가열시 휘발되어 장치를 통해 사용자에게 인입되기 때문에, 기화가능 물질의 양이 사용을 통해 소모된다. 이는 기화가능 물질이 완전히 소모되었을 때 가열이 제공되게 하여, 가열을 제공하는 장치의 손상을 야기할 수 있거나, 기화가능 물질을 유지하도록 만들어진 바디, 예컨대 카트리지의 연소를 야기할 수 있다.
기화가능 물질이 소모됨에 따라, 기화가능 물질이 제공되는 열을 흡수하기에 충분하지 않을 때 장치를 유지하는 바디가 지나치게 뜨거워질 수 있다(즉, 과열될 수 있다). 이 또한 바디의 손상을 야기할 수 있는데, 가열 동안 언제든지 일어날 수 있지만, 기화가능 물질이 이의 최대 레벨로 소모되었을 때 특히 두드러진다.
이러한 문제점들은 기존에는 제공되는 열의 양의 상한을 정함으로써 해결되었다. 그러나, 이는 장치를 이용한 증기 발생의 신뢰성을 감소시켜서 사용자를 만족시키지 못한다.
본 발명의 목적은 상기 문제점들 중 적어도 일부를 완화하는 데에 있다.
제1 양태에 따르면, 증기 발생 장치를 위한 가열 조립체로서, 사용중, 기화가능 물질을 포함하는 바디를 가열하도록 배치되는 가열 장치로, 가열 조립체는 사용중 바디를 가열하기 위해 가열 장치에 전력을 공급하도록 배치되고, 기화가능 물질은 가열시 휘발되며, 그에 따라 바디 내의 기화가능 물질 수량이 가열시 감소하는 가열 장치; 사용중, 기체가 바디에 걸쳐 인입될 수 있도록 배치되는 유로; 및 사용중, 바디의 가열에 대해 저장된 시간 및/또는 가열 동안 바디에 걸친 기체의 인입에 대해 저장된 횟수에 기반하여 바디의 사전 사용량을 결정함으로써, 바디 내의 기화가능 물질 수량의 기화가능 물질 수량 정보를 모니터링 및 저장하도록 배치되는 제어기를 포함하는, 가열 조립체가 제공된다.
이는 사용자에 의한 조립체 및 바디의 간헐적인 사용을 가능하게 하는 한편, 사용 기록을 보관함으로써 바디의 사용량을 추적한다. 이는 바디가 유효 수명의 끝에 도달한 시점의 검출을 가능하게 하는데, 적절한 양의 기화가능 물질이 더 이상 담겨있지 않은 바디의 가열(이는 열손상 또는 화상의 위험을 야기할 수 있음)을 방지할 수 있다는 것을 의미한다. "기체"라는 용어는 공기와 같은 물질, 및 다른 기체 및/또는 증기와 함께, 기화가능 물질로부터의 증기와 같은, 증기를 함유하는 공기를 포함하기 위한 것이다.
"기화가능 물질"이라는 용어는 증기를 발생시킬 수 있는 물질을 의미하기 위한 것이다. 통상적으로, 증기는 기화가능 물질을 가열함으로써 발생될 수 있지만, 다른 적절한 조건에서 발생될 수도 있다. 증기는 에어로졸의 형태일 수 있고, 이는 기화가능 물질이 에어로졸 포머임을 의미할 수 있다. 기화가능 물질 자체는 적절한 조건(예를 들어, 임계 온도보다 높은 온도까지 가열될 때)에서 증기로 바뀔 수 있거나, 기화가능 물질의 하나 이상의 성분이 적절한 조건에서 증기로 기화(또는 휘발)될 수 있다. 게다가, 기화가능 물질은 적절한 조건에서 기화되는 성분이 스며들거나 젖어들거나 섞여있는 재료일 수 있거나, 적절한 조건에서 증기로 바뀌는 재료를 형성하거나 변형 과정을 경험하는 제품일 수 있다. 보다 많은 세부사항이 기화가능 물질과 관련하여 이하에 제공된다.
제어기는 저장된 기화가능 물질 수량 정보에 기반하여 임의의 다른 단계를 수행할 수 있다. 통상적으로, 제어기는 추가로, 사용중, 저장된 기화가능 물질 수량 정보 및/또는 가열 동안 모니터링된 온도로부터 결정가능한 온도 정보와 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 가열 장치에 공급되는 전력 프로파일 사이의 저장된 관계에 기반하여 가열 장치에 공급가능한 최대 전력량을 설정하도록 배치된다. 바디 내의 기화가능 물질 수량의 기록을 보관함으로써, 가열 장치에 공급되는 전력에 기반하여 제공되는 열의 레벨에 대응하는 가열 프로파일로도 지칭되는 가열량이 바디의 사용량에 해당하도록 조절될 수 있다. 이는 적절한 양의 열이 바디에 제공되게 하여, 적절한 양의 열이 바디의 사용량에 대해 제공되기 때문에, 손상이 가열에 의해 야기될 가능성을 최소화할 수 있다.
가열 장치에 공급가능한 최대 전력량은 임의의 적절한 레벨로 설정될 수 있다. 통상적으로, 제어기는, 바디 내의 기화가능 물질 수량에 기반하여, 바디가 많은 기화가능 물질을 갖는 경우보다 바디가 적은 기화가능 물질을 갖는 경우에, 가열 장치에 공급가능한 최대 전력량을 더 작게 설정하도록 배치된다.
더 적은 기화가능 물질이 존재할 때 더 작은 가열량을 사용함으로써, 손상을 야기할 위험이 감소된다. 이는 기화가능 물질이 휘발될 때 기화가능 물질에 의해 열이 흡수되어, 바디의 나머지 부분이 너무 뜨거워지는 것을 방지하기 때문이다. 기화가능 물질 수량이 감소함에 따라, 기화에 이용가능한 부피가 감소하기 때문에 열을 흡수하기가 어렵다. 따라서, 가열량을 감소시킴으로써, 남은 기화가능 물질 수량에 대해 에너지량이 거의 동일한 양으로 유지되도록 제어될 수 있다.
사전 미사용된 바디가 가열을 위해 제공될 때, 미사용된 바디에 대한 기화가능 물질 수량 정보가 임의의 적절한 수단에 의해 제어기에 저장될 수 있다. 통상적으로, 제어기는, 사용중, 제어기가 바디를 사전 미사용된 것으로 결정할 때, 저장된 기화가능 물질 수량 정보를 새로운 기화가능 물질 수량 정보로 교체하도록 배치된다.
이는 기화가능 물질 수량 정보를 저장하기 위해 요구되는 저장 공간의 양을 감소시켜서 더 작은 저장 용량의 제공을 가능하게 하고, 그에 따라 저장에 요구되는 물리적인 공간의 양을 감소시킨다. 이는 또한 무용한 정보의 보유를 방지하여, 더 이상 요구되지 않는 정보에 대해 이용가능한 저장 공간을 낭비하지 않음으로써, 정보 저장을 보다 효율적으로 만든다.
새로운 정보를 정보 저장 위치에 기입한 후 사전 저장된 정보를 삭제함으로써, 저장된 정보가 새로운 정보로 교체될 수 있다. 대안적으로, 새로운 정보는 저장된 정보에 직접 중복 기입되어, 새로운 정보가 저장된 정보 위에 기입되는 것과 동시에 저장된 정보가 소거되게 할 수 있다.
바디가 가열 장치에 의해 가열되어야 할 때, 제어기는 사용자가 세션에서 최초로, 예컨대 세션의 제1 퍼프에서, 바디를 가열하려 할 때, 바디가 사전 미사용된 것인지 결정하도록 배치될 수 있다. 이는 제어기가 새로운 바디에 대한 가열량에 대응하는 전력을 공급하게 할 수 있다. 전력량이 사용된 바디에 대한 전력량보다 높을 때, 이는 새로운 바디가 보다 빠르게 승온되게 하여, 조립체가 가능한 한 빠르게 최대 작동 능력에 도달하게 할 수 있다. 이는 사용자가 장치를 사용하게 하는 능력의 지연을 야기하는 것을 방지한다.
제어기는 언제든지 가열을 허용 및 방지할 수 있다. 통상적으로, 제어기는, 사용중, 바디 내의 기화가능 물질 수량이 임계치 미만일 때 바디의 가열을 방지하도록 배치된다. 이는 바디에 제공되는 열을 흡수하기에는 너무 적은 기화가능 물질이 남아있을 때 손상을 야기할 위험을 감소시킨다.
제어기가 바디의 가열을 방지하도록 배치되는 임계치는 기체가 바디에 걸쳐 3 내지 30회 인입된 경우 또는 바디가 누계로 5 내지 20분, 10 내지 15분, 5 내지 10분, 또는 5 내지 7분 동안 가열된 경우일 수 있다. 이와 같은 임계치를 갖는 것은 사용자, 조립체, 및 바디, 특히, 이하에 보다 상세히 설명되는, 고체 기화가능 물질을 갖는 장치에 대한 바람직한 보호를 제공한다.
기화가능 물질은 반고체 또는 액체일 수 있다. 통상적으로, 기화가능 물질은 가열이 가해지지 않을 때 고체이다. 고체 기화가능 물질을 사용하는 것은 가열 시퀀스 동안 더 적은 휘발성 온도 이동 및 더 많은 열 보유를 가능하게 한다.
가열은 언제든지 및 임의의 적절한 스케줄 또는 타이밍에 따라 제공될 수 있다. 통상적으로, 제어기는, 사용중, 기체가 바디에 걸쳐 인입될 때와 기체가 바디에 걸쳐 인입되지 않을 때 가열을 가하도록 배치된다. 이는 바디의 온도가 기화가능 물질의 휘발 온도 아래로 떨어지는 것을 방지한다. 이는 사용자가 바디에 걸쳐 기체를 인입하길 원할 때 기화가능 물질을 휘발 온도보다 높은 온도까지 재가열하기 위한 추가 시간이 요구되지 않는다는 것을 의미한다. 이는 사용자가 조립체로부터 증기를 인입하려 할 때 사용자에게 보다 빠른 증기 공급을 제공한다. 또한, 인입 동안 가열을 중단한 후에 다음 인입이 일어날 때 다시 가열을 시작하는 것보다, (인입 동안 뿐만 아니라) 인입 사이에도 가열을 계속하는 것이 더 에너지 효율적인 것으로 밝혀졌다. 이는 다시 특히 고체 기화가능 물질을 갖는 장치에 해당된다.
물론, 사용자는 선택한 대로 가열을 금지 및 허용할 수 있다. 이는 조립체가 소정 기간 동안 작동 상태가 되도록 사용자가 선택하되, 조립체가 작동 상태에 있는 기간 동안 상기 기술된 바와 같이 가열이 제공되는 것을 포함한다.
가열이 임의의 이벤트 또는 스케줄에 따라 시작 및/또는 중단되게 할 수 있다. 통상적으로, 제어기는 사용중 제1 트리거의 수신 후에만 가열을 제공하도록 배치되고/되거나, 제어기는 사용중 제2 트리거의 수신시 가열을 중단하도록 배치된다. 이는 사용자가 조립체의 사용을 중단하길 원할 때 및/또는 사용자가 조립체의 사용을 예상할 때 조립체를 작동 상태에 둘 수 있도록 사용자에게 제어를 제공한다. 이는 가열이 특정 시간에만 요구되고, 가열이 요구되는지 제어기가 지속적으로 모니터링할 필요성이 감소되어, 조립체의 에너지 사용이 감소된다는 것을 의미한다. 제1 트리거 및/또는 제2 트리거는 사용자에 의한 버튼, 예컨대 누름 버튼의 활성화에 의해 제공될 수 있다. 제1 트리거는 가열 컴파트먼트의 커버가 사용자에 의해 개방됨으로써 제공될 수 있다. 제2 트리거는 가열 컴파트먼트의 커버가 폐쇄됨으로써 제공될 수 있다. 커버는 통상적으로 폐쇄 위치로의 편향부를 구비하기 때문에 자동으로 폐쇄될 수 있고, 바디가 가열 컴파트먼트 내에 존재하기 때문에 사용중 폐쇄가 중단될 수 있다. 제2 트리거는 사용자가 예컨대 마우스피스를 통해 공기를 능동적으로 인입함으로써 조립체로부터 증기를 인입한 이래로 경과된 기결정된 기간, 예컨대 1분, 3분, 또는 5분일 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 장치는, 사용중, 바디에서의 가열과 관련된 온도를 모니터링하도록 배치되는 온도 센서를 추가로 포함할 수 있다. 이는 온도가 주지되어 조립체 및 제어기에 의해 고려될 수 있도록 바디의 직접 모니터링을 가능하게 한다.
온도 센서는 써미스터 또는 써모커플일 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 저항 온도 검출기, 예컨대 백금 저항을 감지 소자로 사용할 수 있는 저항 온도 검출기일 수 있다. 백금 저항은 유리 코팅에 의해 패시베이션될 수 있는 세라믹 기판 상의 백금 막(예를 들어, 박막)일 수 있다. 온도 센서는 예를 들어 PTF 센서 패밀리 중 Measurement Specialties, Inc의 PT100일 수 있다.
온도 센서가 존재할 때, 제어기는, 사용중, 온도 센서로부터 온도 정보를 수신하며, 바디의 온도가 기결정된 임계치를 초과하는 경우 가열을 중단하도록 배치될 수 있다. 이는 바디의 과열 위험을 감소시켜서, 사용자 안전성을 향상시킬 수 있고, 조립체 또는 바디가 과도한 열에 의해 손상될 위험을 추가로 감소시킬 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 온도 센서가 존재할 때, 제어기는 제어기 또는 임의의 다른 수단에 제공되는 데이터에 기반하여 바디가 사전 미사용된 것인지 결정할 수 있다. 통상적으로, 제어기는, 사용중, 가열 동안 모니터링된 온도로부터 결정가능한 온도 정보, 바디의 사용년수, 및 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 가열 장치에 공급되는 전력 프로파일 사이의 저장된 관계에 기반하여 바디가 사전 미사용된 것인지 결정하도록 배치될 수 있다. 이는 바디의 사용년수가 관계로부터 파생되게 할 수 있다. 이는 적합한 가열이 미사용된 바디에 제공되게 하여, 예를 들어 비최적량의 전력이 제공될 때 가열의 감속을 방지할 수 있다는 이점을 갖는다. 이는 또한 적합한 남은 가열 기간 및/또는 퍼프수가 저장되게 하여, 정확한 가열이 사용자에 의한 바디의 사용 기간에 걸쳐 가해지게 할 수 있다.
"가열 장치에 공급되는 전력 프로파일"은, 예를 들어 공급되는 전력의 변화율, 및/또는 전력이 가열 장치에 공급되는 시간량을 고려하여, 전력이 가열 장치에 공급되는 방식을 의미하기 위한 것이다. 예를 들어, 전력량 또는 전력 전달률은 동일할 수 있지만, 전력은 1초 또는 3초의 기간에 걸쳐 공급될 수 있고, 이는 바디가 상이한 온도까지 가열되는 결과를 초래할 수 있다.
조립체는 사용중 온도 정보를 획득하도록 배치될 수 있다. 온도 정보는 가열 조립체의 제어기, 온도 센서, 또는 외부 처리 장치에 의해 생성되거나 결정될 수 있다. 온도 정보는 모니터링된 온도를 처리함으로써, 예컨대 기결정된 기간에 걸쳐 모니터링된 온도를 기록하고, 예를 들어, 변화율, 증가, 감소, 변동, 또는 다수의 다른 인자를 비롯한 경향에 대해, 기록된 모니터링된 온도를 분석함으로써 생성되거나 결정될 수 있다. 가열 장치의 전력 사용 및/또는 가열 장치에 공급되는 전력은 또한 가열 장치, 제어기, 또는 외부 처리 장치에 의해 모니터링되고/되거나 기록되고/되거나 결정될 수 있다.
온도 정보는 모니터링된 온도 자체, 또는 온도를 모니터링함으로써 획득될 수 있는 임의의 다른 관련 정보를 포함할 수 있다. 통상적으로, 온도 정보는 모니터링된 온도의 변화율을 포함한다. 온도의 변화율은 바디의 온도의 증가 속도가 주지되게 할 수 있다. 이는 사용을 통해 바디의 수분 레벨이 감소함에 따라 바디가 얼마나 빠르게 승온되는지의 차이로 인해 바디의 사용년수를 확인하기 위한 유용한 정보인 것으로 밝혀졌다.
추가적으로 또는 대안적으로, 온도 센서는 바디의 표면 온도를 포함할 수 있다. 바디의 표면 온도를 이용가능하게 한 것이 또한 유용하다. 이는 상이한 바디 유형들이 동일한 전력 사용량에 대해 상이한 온도까지 가온된다는 것이 밝혀졌기 때문이다. 이로써, 이는 바디 유형을 식별하는 데에 도움이 된다. 추가적으로, 이는 바디의 사용년수를 결정하는 데에 도움이 되는데, 특정 전력 사용량에 대해, 많이 사용된 바디가 적게 사용된 바디보다 더 높은 (표면) 온도에 도달한다는 것이 밝혀졌기 때문이다.
모니터링된 온도의 일 예는 또한 바디의 표면 온도일 수 있다.
온도 정보가 획득되면, 적어도 하나의 상태가 메모리에 보유된 관계에 기반하여 제1 전력 공급 모드에서 가열 장치에 공급되는 전력량 및 온도 정보로부터 결정가능할 수 있다.
이는 제어기가 가능한 한 빠르게 가열법의 다음 단계를 결정하게 할 수 있고, 예를 들어 제1 모드 및/또는 제2 모드의 후반부의 열 프로파일링이 검출된 상태에 기반하여 결정될 수 있다. 게다가, 제1 전력 공급 모드에서, 다량의 전력이 단기간 내에 공급된다. 이로써, 제어기가 단기간 내에 보다 쉽고 정확하게 적어도 하나의 상태를 결정하는 것이 유리하다.
추가적으로, 바디가 목표 온도를 향해 승온되는 동안, 제1 전력 공급 모드 동안 검출된 온도의 증가율로부터 유용한 정보를 결정하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 바디가 상당량의 물, 예를 들어 5% 초과의 물을 함유하는 경우, 바디 내에 존재하는 물이 약 100 ℃에서 기화되기 시작할 때 약 100 ℃에서 바디의 (표면) 온도의 증가율의 감소를 검출하여, 물의 온도를 증가시키는 대신 물을 기화시키는 데에 에너지를 소비하는 것이 가능할 수 있다. 바디 내에 함유되는 물의 양은 바디가 보호용 패키징의 이점 없이 상당한 습도를 갖는 주변 환경에서 저장된 시간량의 인디케이터일 수 있다. 이와 같은 물 함량은 또한 조립체에 의해 발생되는 증기의 품질에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 바디의 가열을 중단하고, 바디를 처분하고 이를 새롭고 신선한(예를 들어, 미사용된) 바디로 교체할 것을 사용자에게 권고하거나, 증기 개시까지 대기하고, (과도한) 물의 대부분이 기화될 때까지 (과도한 물의 전부 또는 대부분을 기화시키기에 충분한) 감소된 온도로 바디를 계속 가열한 후, 작동 온도까지 바디를 가열하는 것 등을 사용자에게 권고하는 것이 유리할 수 있다. 다른 성분도 이런 방식으로 검출가능할 수 있거나, 바디의 다른 특징이 특정 온도 램프업(ramp up) 프로파일에 기반하여 결정가능할 수 있다.
제어기는 임의의 단계에서 바디가 사전 미사용된 것임을 결정할 수 있다. 그러나, 통상적으로, 제어기는, 사용중, 바디가 가열 장치에 의해 가열되도록 배치된 것임을 검출시 바디가 사전 미사용된 바디인지 결정하도록 배치된다. 이는 바디가 사용되는 즉시 적절한 가열 조건이 적용될 수 있도록 바디가 가능한 한 빠르게 미사용된 것으로 결정되게 할 수 있다. 물론, 통상적으로, 가열은 조립체가 가열 상태에 있을 때에만, 예컨대 사용자가 제1 트리거를 제공하는 등에 의해 가열이 제공되어야 함을 표시했을 때에만 적용된다.
게다가, 바디가 가열 장치에 의해 가열되도록 배치된 것의 검출은 바디가 가열에 적절한 위치, 예컨대 가열 장치의 가열 컴파트먼트 내에 배치된 것의 검출에 의해 결정될 수 있다. 검출은, 사용중, 바디가 적절한 위치로부터 제거되고/되거나 적절한 위치로 배치될 때, 제어기로 신호를 전송하거나 작동하도록 배치되는 센서 또는 스위치를 사용하여 달성될 수 있다. 이는 예를 들어 마우스피스 상의 스위치 또는 가열 챔버의 뚜껑의 사용을 통해 달성될 수 있되, 스위치는 바디가 가열 컴파트먼트 내에 배치될 수 있도록 마우스피스 또는 뚜껑이 이동될 때 제어기로 신호를 전송한다. 즉, 센서 또는 스위치는 가열 장치의 일부일 수 있고, 사용자는 바디를 교체할 때 이와 상호작용할 수 있다. 바디가 적절한 위치로부터 제거되고/되거나 적절한 위치로 배치될 때 제어기로의 신호 전송 또는 작동은 제1 트리거를 제공할 수 있다.
통상적으로, 기화가능 물질 수량 정보는 이용가능한 남은 가열 시간 및/또는 기체가 가열 동안 바디에 걸쳐 인입될 수 있는 남은 횟수를 포함할 수 있다. 추가적으로, 저장된 기화가능 물질 수량 정보는, 제어기가 다음 가열 세션에서 바디가 사용된 바디임을 결정하는 경우, 상기 다음 가열 세션을 위한 기화가능 물질 수량 정보로 사용될 수 있다. 이는 바디의 사전 보유된 데이터가 사용되게 하여, 바디의 남은 수명을 확인하기 위해 바디 상에 수행되어야 할 분석을 감소시킬 수 있다.
기화가능 물질 수량 정보는 임의의 위치에 저장될 수 있다. 통상적으로, 제어기는 메모리에 기화가능 물질 수량 정보를 저장하도록 배치된다. 메모리는 가열 조립체 내에 위치할 수 있다. 대안적으로, 메모리는 가열 조립체 밖에 위치할 수 있다. 이 경우, 조립체는 사용중 메모리에 액세스하도록 배치되는 메모리 액세서를 구비할 수 있다. 메모리에 정보를 저장하는 것은, 제어기가 제어기 또는 조립체 자체에 바디에 관한 정보를 저장하지 않게 하여, 제어기의 보다 많은 저장 공간이 제어기의 작동을 위한 전용 공간으로 사용되게 할 수 있다. 이는 더 작은 저장 공간을 갖는 제어기의 사용을 가능하게 하여 제어기를 물리적으로 더 작게 만들 수 있고/있거나, 기능적인 측면을 위해 저장 공간을 사용함으로써 제어기가 더 많은 기능을 수행하게 할 수 있다.
이 양태의 조립체는 이하에서 "액체-증기 장치"로도 지칭되는 액체 기화가능 물질을 사용하는 장치 대신, 이하에서 "고체-증기 장치"로도 지칭되는 고체 기화가능 물질을 사용하는 장치에 관련될 수 있다. 고체-증기 장치는 담배, 담배 제품, 또는 다른 고체 기화가능 물질을 가열함으로써 증기를 발생시키는 반면, 액체-증기 장치는 액체를 가열함으로써 증기를 발생시킨다.
두 유형의 장치에서, 장치를 사용하기 위해, 사용자는 장치로부터 증기를 인입한다. 이는 장치가 통상적으로 마우스피스로부터 증기 퍼프를 제공하기 때문에 "퍼프"로 지칭된다. 퍼프를 위한 증기를 발생시키기 위해, 기화가능 물질이 가열된다. 이는 고체-증기 장치와 액체-증기 장치에 공통적이다.
사용자는 통상적으로 선택한 기간 동안 장치를 사용하되, 이 기간에 걸쳐 장치의 유형과 상관없이 장치로부터 여러 회의 퍼프를 인입한다. 1회 이상의 퍼프를 발생시키는 장치의 이러한 사용 기간은 "세션"으로 지칭된다. 그러므로, 각각의 세션은 세션의 시작시 제1 퍼프를 가지며, 일반적으로 추가 퍼프를 갖는다.
제1 퍼프를 발생시키기 위한 에너지 요건은 고체-증기 장치와 액체-증기 장치 간에 차이가 있다.
하나의 가설은, 액체 기화가능 물질이 사용 동안 가열 장치를 향해 이동할 수 있고, 그에 따라 (이상적으로는 단지 1회의 퍼프에 충분한) 단지 소량의 액체만이 기화될 필요가 있는 것(이는 고체 기화가능 물질에는 가능하지 않음)과 달리, 고체-증기 장치 내의 가열 장치는 역시 통상적으로 가열 장치로부터 더 떨어져 있기 쉬운 고체 기화가능 물질의 훨씬 더 많은 양(예를 들어, 전부)을 가열할 수 있도록 더 많은 열을 제공할 필요가 있다는 것이다. 이는 물론 열이 가열 장치로부터 더 멀리 전달되어야 하기 때문에 더 많은 에너지와 시간을 요구한다. 이로써, 더 적은 열의 양 및 가열량이 제공될 필요가 있기 때문에, 이는 이와 같은 고체-증기 장치에서는 일반적으로 기화가능 물질이 동일한 온도(대개는 주변 온도)로부터 가열될 때 첫 번째 증기가 퍼프 동안 배출되는 데에 액체-증기 장치보다 많은 전력 및 시간이 요구된다는 것을 의미한다. 이에 대한 입증으로, 일반적으로, 고체-증기 장치는 현재 가열이 시작된 후 증기가 발생되기까지 수초 이상을 필요로 하는 반면, 액체-증기 장치는 가열을 제공하기 시작하는 것과 거의 동시에 증기를 발생시킬 수 있다.
일반적으로, 액체-증기 장치에서, 사용자가 장치로부터 퍼프를 능동적으로 인입할 때 전력은 가열 장치에만 공급된다. 한편, 고체-증기 장치에서는, 전력은 조립체가 스위치-온된 후 언제든지 가열 장치에(제1 양태의 조립체의 경우, 가열 장치에) 공급될 수 있다. 이런 방식으로 가열을 제공하는 것은, 기화 가능 물질이 물질을 기화시키는 온도, 즉 기화 온도 또는 목표 작동 온도에 도달한 후에, 예를 들어 제1 전력 공급 모드 후에, 사용자가 퍼프를 인입하는지와 상관없이 증기가 계속 발생될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 또한 사용자가 세션 동안, 예를 들어 제2 전력 공급 모드 동안 언제든지 마우스피스를 능동적으로 빨아당기고 증기를 공급받는 것을 가능하게 한다. 이는 종래 기술의 궐련과 일치한다.
세션 동안 지속적인 가열을 제공함으로써, 에너지 절약이 달성된다는 것이 밝혀졌다. 이는 일반적으로 고체 기화가능 물질을 목표 작동 온도로 유지하는 것보다 목표 작동 온도 미만으로 냉각된 고체 기화 가능 물질을 재가열하는 데에 더 많은 에너지가 요구되기 때문이다. 게다가, 추후 퍼프를 위해 온도를 유지함으로써, 사용자는 첫 번째 퍼프의 경우와 같은 대기 없이 언제든지 퍼프시 장치로부터 증기를 인입할 수 있다.
따라서, 통상적으로 제1 양태와 관련하여, 가열 장치는, 사용중, 사용자가 조립체의 마우스피스를 통해 공기를 인입하는 기간 동안 기화가능 물질을 가열하도록 배치된다. 이 경우, "기간"은 세션을 의미하기 위한 것으로, 가열이 세션의 전체 길이에 걸쳐 제공됨을 의미한다. 그러나, 상황에 따라, "기간"은 사용자가 마우스피스를 통해 공기/기체/증기/에어로졸을 능동적으로 인입하는 시간만을 의미하기 위한 것일 수 있다.
사용자가 장치를 능동적으로 빨아당기는 시점을 선택할 수 있기 때문에, 세션중 인입 사이의 기간은 규칙적이지 않을 가능성이 높다. 세션 동안, 인입 사이의 간격이 너무 긴 경우, 기화가능 물질을 목표 작동 온도로 유지하기 위해 고체-증기 장치에 의해 사용되는 에너지량은 기화가능 물질을 냉각 및 재가열하기 위해 사용되는 에너지량보다 많을 것이다. 사용자가 장치를 능동적으로 빨아당기는 시점들 사이의 간격이 너무 길지 않는 한, 상기 기술된 에너지 절약 이점이 달성된다. 효율 이득의 손실을 방지하기 위해, 고체-증기 장치의 세션은 기결정된 기간 후에 가열을 중단함으로써 "일시 정지(time-out)"되어, 사용자가 다음에 장치를 빨아당기길 원할 때 세션이 재시작되도록 요구할 수 있다.
따라서, 제1 양태와 관련하여, 가열 장치는, 사용중, 공기가 사용자에 의해 마우스피스를 통해 마지막으로 인입된 이래의 기간이 기결정된 기간보다 긴 경우 기화가능 물질의 가열을 종료하도록 배치될 수 있다. 사용자에 의해 마우스피스를 통과하는 공기는 장치 내의 센서, 예컨대 온도 센서, (압력-기반 퍼프 센서와 같은) 압력 센서, 또는 유동 센서에 의해 검출가능할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 사용자가 (가열 컴파트먼트 및) 마우스피스를 통한 공기의 이동을 야기할 때 온도 변동을 검출할 수 있다.
가열 조립체는 유도 가열 조립체일 수 있고, 가열 장치는 유도 가열 장치일 수 있고, 바디는 유도 가열가능 서셉터를 추가로 포함할 수 있되, 유도 가열 장치는 사용중 바디의 유도 가열가능 서셉터를 가열하도록 배치되고, 가열 조립체는 사용중 유도 가열가능 서셉터를 가열하기 위해 유도 가열 장치에 전력을 공급하도록 배치되며; 온도 센서는 사용중 서셉터로부터 발생되는 열과 관련된 온도를 모니터링하도록 배치되고, 서셉터로부터 발생되는 열과 관련된 온도 정보는 모니터링된 온도로부터 결정가능하다.
유도 가열을 사용함으로써, 열은 바디 내에서 그리고 서셉터가 존재할 때에만 발생된다. 이로써, 열이 예를 들어 전도에 의해 가열 장치로부터 바디로 전달되어야 하는 대신(이는 또한 바디 외의 구성요소들의 가열을 야기함) 바디 내에서 발생되기 때문에 가열은 보다 효과적이 된다. 또한, 가열에 적합한 바디가 가열 컴파트먼트 내에 위치하지 않으면 열이 발생되지 않기 때문에, 유도에 의한 가열은 안전성을 향상시킨다. 이는 또한 적합한 바디가 가열 컴파트먼트 내에 존재하지 않을 때 가열이 불필요하게 또는 우발적으로 가해지는 것을 방지한다. 가열 조립체는 5초 내에, 바람직하게는 가열을 시작한지 3초 후에(즉, 3초 내에) 고체 증기 발생 재료로부터 증기를 발생시키도록 배치된다. 장치 및 유도 가열의 간헐적인 사용은 상승효과를 갖는다. 이는 유도 가열이 저항 가열과 같은 다른 가열 시스템에 비해 빠르게 증기를 발생시킨다는 것으로, 사용자가 각각의 사례 전에 가열이 재시작하는 것을 대기할 필요가 없음을 의미한다. 따라서, 고체 증기 발생 재료 및 신속 가열을 이용한 조합은 에너지 절약, 고체 증기 발생 재료의 효과적인 사용, 및 사용자의 대기 시간의 제한을 달성하고, 이는 동시에 사용자가 조립체를 보다 편안하게 사용하는 것을 의미한다.
서셉터는 알루미늄, 철, 니켈, 스테인리스 강, 및 이들의 합금, 예를 들어 니켈 크롬 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 인근에서의 전자기장의 인가로, 서셉터는 와류 및 자기 이력 손실로 인해 열을 발생시켜서, 전자기로부터 열로의 에너지 변환을 초래할 수 있다.
유도 가열을 사용할 때, 조립체는, 사용중 최고 농도 지점에서 약 0.5 T 내지 약 2.0 T의 자속 밀도를 갖는 변동 전자기장을 발생시키기 위해 작동하도록 배치되는, 예를 들어, 유도 가열 코일 및 관련 구동 회로 및 전원의 형태의, 변동 전자기장 발생기를 포함할 수 있다.
전원 및 회로는 유리하게는 높은 주파수에서 작동하도록 구성될 수 있고, 그로 인해 마찬가지로 높은 주파수에서 가열 장치의 유도 가열 코일을 구동할 수 있다. 바람직하게는, 전원 및 회로는 약 80 kHz 내지 500 kHz, 바람직하게는 약 150 kHz 내지 250 kHz, 더 바람직하게는 약 200 kHz의 주파수에서 작동하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 유도 가열 코일을 포함하는 구현예에서, 전원은 동일한 주파수(약 80 kHz 내지 500 kHz, 바람직하게는 약 150 kHz 내지 250 kHz, 더 바람직하게는 약 200 kHz)에서 유도 코일을 구동한다.
유도 가열 장치가 취할 수 있는 하나의 형태인 유도 코일이 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있지만, 통상적으로 유도 코일은 리츠(Litz) 와이어 또는 리츠 케이블을 포함할 수 있다.
유도 가열의 사용은 이것이 사용되는 구현예에서 몇몇 기술적인 이점을 제공한다. 예를 들어, 바디가 장치에 의해 가열되도록 (상기 논의된 바와 같이) 서셉터들을 포함할 것을 요구하는 구현예에서, 서셉터를 포함하지 않는 바디가 장치에 삽입되는 경우(즉, 부적합한 바디가 예를 들어 실수로 장치에 삽입되는 경우), 가열 장치에 인가되는 전력과 바디에서의 가열과 관련된 온도 정보 사이의 관계에 기반하여 적합한 바디가 장치 내에 존재하지 않는다는 것이 즉시 결정될 수 있다.
그러므로, 일부 구현예에서, 적합한 바디는 기결정된 공진 주파수를 갖는 서셉터(들)를 구비할 수 있다. 이와 같은 경우, 변동 자기장 발생기가 기결정된 공진 주파수에서 변동 자기장을 발생시킬 때 온도 정보와 가열 장치에 인가되는 전력 사이의 관계의 모니터링 및 검출에 기반하여 적합한 바디와 부적합한 바디를 구분하는 것이 가능할 수 있다. 특히, 이와 같은 경우, 가열에 적합한 바디를 식별하기 위해 온도가 증가해야 하는 예상 속도 범위가 존재할 것이다. 특히, 너무 느린 가열 속도는 바디가 적합한 기재를 포함하지 않음을 나타내는 반면, 너무 빠른 가열은 부적합한 서셉터가 포함되었거나, 바디가 너무 오래되었거나 이미 가열되어 습윤제 등이 소모되었음을 나타낼 수 있다.
남은 가열량 또는 기체가 가열 동안 바디에 걸쳐 인입될 수 있는 남은 횟수의 임의의 결정은 검출된 온도 증가율에 기반할 수 있다. 그러나, 통상적으로, 대신에, 바디에 대한 남은 가열량은 저장된 기화가능 물질 수량 정보에 기반한다. 이는 조립체에 저장된 정보에 기반한 바디가 사용된 것인지 미사용된 것인지의 결정을 따를 수 있으므로, 이와 같은 결정을 수행하는 데에 더 적은 전력이 사용되게 할 수 있다.
가열 장치는 제1 전력 공급 모드 및 제2 전력 공급 모드를 가질 수 있고, 사용중 가열 장치는 제2 전력 공급 모드에 들어가기 전에, 예컨대 제1 전력 공급 모드에 있을 때, 기화가능 물질 수량 정보를 모니터링 및 저장하도록 배치된다. 이 단계에서, 바디의 온도는 기결정된 온도까지 증가될 수 있고/있거나, 가열은 기결정된 전력 레벨이 가열 장치에 인가되는 동안 기결정된 기간에 걸쳐 제공될 수 있다. 임의의 모니터링 및 가열이 트리거에 응하여, 예컨대 본원에 설명된 제1 트리거에 응하여 수행될 수 있다.
제2 전력 공급 모드에 있을 때, 가열 장치는 예컨대 가열 장치에 공급가능한 최대 전력량의 설정으로 인해 기결정된 온도로 바디를 유지하고/하거나 기결정된 전력 레벨에 기반하여 열을 발생시키도록 구성될 수 있다. 이러한 상이한 전력 공급 모드의 적용 및 모니터링은, 가열 장치가 기결정된 온도로 바디를 유지하기 전에, 바디가 사용된 것인지 미사용된 것인지의 결정이 수행되게 할 수 있다. 이는 사용 레벨이 결정되고 적절한 온도까지 열이 바디에 제공되어, 바디 또는 조립체의 손상 위험을 감소시킬 수 있음을 의미한다. 제1 전력 공급 모드에 있을 때, 가열 장치는 바디의 온도를 증가시키도록 배치될 수 있다.
가열 장치가 제2 전력 공급 모드에 있는 기간 동안, 기화가능 물질 수량 정보가 바디의 사용량을 추적(예를 들어, 기록)하기 위해 모니터링될 수 있다. 이러한 모니터링은 가열 장치가 제1 전력 공급 모드에 있을 때 수행되는 모니터링과 상이할 수 있다. 이는 제2 전력 공급 모드에 있을 때 수행되는 모니터링이 (저장된) 기화가능 물질 수량 정보의 모니터링일 수 있으므로, 바디의 가열을 야기하는 조립체의 임의의 진행중인 사용에 대한 비교가 수행될 수 있기 때문이다. 다시 말하면, 가열 장치가 제2 전력 공급 모드에 있을 때의 모니터링은, 상기 기술된 과정에 따라 가열 장치가 제1 전력 공급 모드에 있을 때 수행될 수 있는 것과 같은 세션의 시작시 바디 내의 기화가능 물질 수량을 확인하는 모니터링과 비교하여, 세션 동안 바디 내의 기화가능 물질의 감소를 기록하는 모니터링일 수 있다. 물론, 가열 장치가 어느 하나의 전력 공급 모드에 있을 때 다른 단계들도 수행될 수 있다.
그러므로, 제1 전력 공급 모드는 사용중 바디를 가열할 때 적용되도록 배치될 수 있고, 제2 전력 공급 모드는 사용중 제1 전력 공급 모드가 적용된 후에 바디를 기결정된 온도 범위 내의 온도로 유지하도록 배치될 수 있고, 바람직하게는 제1 전력 공급 모드에 있을 때, 가열 조립체는 가열 장치에 최대 전력의 적어도 80%를 제공하도록 배치된다. 이는 획득되는 전력 사용 및 온도 정보에 기반하여 바디의 적어도 하나의 상태가 검출되는 것을 가능하게 하는 한편, 조립체는 하나의 모드로 작동하지만, 바디의 적어도 하나의 상태의 결정에 대응하는 처리가 수행될 필요가 없는 다른 모드를 또한 제공한다. 결정을 수행하는 것은 전력을 사용하는 처리가 수행되는 것을 요구하기 때문에, 결정을 수반하지 않는 전력 공급 모드를 갖는 것은 그에 따라 상기 결정에서 기인할 수 있는 전력 사용을 감소시킨다.
바디의 기화가능 물질 수량 정보의 결정 후에, 제어기는 추가로, 사용중, 결정된 기화가능 물질 수량 정보에 기반하여 다음 중 하나를 수행하도록 배치될 수 있다: 가열 장치에 의한 가열을 방지하고 기화가능 물질 수량 정보를 업데이트하고 가열 장치에 의한 가열을 개시하거나, 가열 장치에 의한 가열을 개시한다. 통상적으로, 이는 제어기가 사용중 바디가 조립체와 사용하기에 부적합한 바디인지, 적합한 사용된 바디인지, 적합한 미사용된 바디인지 결정하도록 구성됨으로써 달성될 수 있고, 바디가 부적합한 바디인지, 적합한 미사용된 바디인지, 적합한 사용된 바디인지 결정한 후에, 제어기는 추가로, 사용중, 상기 결정에 기반하여 다음 중 하나를 수행하도록 배치된다: 바디가 부적합한 바디로 결정되는 경우, 가열 장치에 의한 가열을 방지하거나, 바디가 적합한 미사용된 바디로 결정되는 경우, 가열 장치에 의한 가열을 개시하며, 저장된 기화가능 물질 수량 정보를 새로운 기화가능 물질 수량 정보로 교체하거나, 바디가 적합한 사용된 바디로 결정되는 경우, 저장된 기화가능 물질 수량 정보에 기반하여 가열 장치에 의한 가열을 개시한다.
이는 가열 조립체가 바디 내의 남은 기화가능 물질의 예상량에 기반하여 적절한 동작을 취하게 하여, 바디 내의 남은 기화가능 물질의 양에 대해 부적절한 동작이 일어남으로써 장치 또는 바디가 손상될 위험을 감소시킬 수 있다. 또한, 이 과정은 가열 장치가 제1 전력 공급 모드에 있을 때 수행될 수 있고, 수행될 수 있는 모니터링 중 적어도 일부일 수 있다.
"조립체와 사용하기에 부적합한 바디"는 조립체와 호환되도록 설계되지 않은 바디를 의미하기 위한 것이다. 이는 예를 들어 특정 재료로 만들어진 바디 또는 특정 유형의 기화가능 물질을 갖는 바디일 수 있다.
바디는 적합한 바디인지 부적합한 바디인지 결정될 뿐만 아니라, 본원에 설명된 바와 같이 사용된 것인지 미사용된 것인지 결정될 수 있다. 물론, 바디가 적합한지 부적합한지에 대한 결정은 바디가 사용된 것인지 미사용된 것인지에 대한 결정과 별도로 수행가능할 수 있거나 동시에 수행가능할 수 있다.
이 경우, "가열을 방지하는 것"은 이미 일어난 가열을 중단하거나, 결정이 수행된 후에 시작되었을 가열이 시작되지 않는 것(즉, 결정의 결과가 달랐던 경우)을 의미할 수 있다.
제2 양태에 따르면, 가열시 기화되는 기화가능 물질을 포함하는 바디의 가열 방법으로서, 제어기에 의해, 바디의 가열에 대해 저장된 시간 및/또는 가열 동안 바디에 걸친 기체의 인입에 대해 저장된 횟수에 기반하여 바디의 사전 사용량을 결정하는 단계; 제어기에 의해, 저장된 기화가능 물질 수량 정보에 기반하여 가열 장치에 공급가능한 최대 전력량을 설정하는 단계; 및 설정된 최대 전력량을 제공함으로써 바디를 가열하는 단계로, 가열 장치는 전력을 공급받아 바디를 가열하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
제1 양태와 마찬가지로, 이는 적합한 양의 열이 바디에 제공되게 하여, 적절한 양의 열이 바디의 사용량에 대해 제공되기 때문에, 손상이 가열에 의해 야기될 가능성을 최소화할 수 있다. "휘발되는"이라는 용어는 증기를 발생시키는 또는 증기를 발생시키기 위한 것임을 의미하기 위한 것이다.
제2 양태의 방법은 또한, 가열 시작시, 기결정된 기간 동안 기결정된 전력 레벨을 제공하고 상기 기간 동안 온도 증가율을 모니터링하는 단계로, 모니터링된 증가율은 온도 정보인 단계, 및 메모리에 보유된 관계로부터 결정되는 바디의 사용년수에 기반하여 바디에 대한 남은 가열량을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
"가열량"은 바디가 이의 전체 범위로 사용되었거나 만료된 것으로 간주되기 전에 바디가 가열될 수 있는 남은 양을 의미하기 위한 것이다. 바디는 기결정된 양(예컨대, 영(0))의 기화가능 물질이 바디 내에 남아있을 때 이의 전체 범위로 사용되었거나 만료된 것으로 간주된다. 가열량은 바디가 기결정된 조건에서 가열될 수 있는 남은 시간량, 또는 바디의 가열이 바디의 만료를 야기하기 전의, "퍼프"로도 지칭되는, 기체가 카트리지/바디에 걸쳐 인입되는 남은 횟수로 측정될 수 있다.
남은 가열량을 결정하는 것은 추가 가열이 위험해지거나 바디의 연소 또는 손상을 야기하기 전에 가열이 중단되게 할 수 있다. 이는 사용자의 위험을 감소시키고, 바디의 오용에 의해 바디를 유지하는 장치를 손상시킬 가능성을 감소시킨다.
남은 가열량이 결정되면, 이 양은 메모리 및/또는 제어기에 저장될 수 있고, 바람직하게는 남은 가열량은 사용자가 (예를 들어, 가열에 의해) 장치의 사용을 야기하는 동안 모니터링되고, 제어기 및/또는 메모리는 남은 가열량이 경과된 시점을 결정할 수 있다. 이는 바디가 오용되어 연소되거나 손상을 야기할 가능성을 감소시킨다.
모니터링된 증가율은 또한 온도 정보, 가열 장치에 공급되는 전력량, 및 적어도 하나의 상태 사이의 관계에 기반하여 바디가 가열 장치와 호환가능한 바디인지 결정하는 데에 사용될 수 있고, 바디가 호환가능한 것으로 결정될 때 가열은 계속되고, 바디가 호환가능하지 않은 것으로 결정될 때 가열은 중단된다. 이는 다시 가열되는 바디가 부적합한 가열을 통해 사용자에게 피해를 입히고 손상을 야기할 위험을 감소시킨다.
가열이 호환가능하지 않은 바디로 인해 중단될 때, 표시가 사용자에게 제공될 수 있다. 이는 사용자에게 바디가 교환되어야 함을 경고한다. 가열은 또한 남은 가열량이 사용된 것으로 결정될 때 중단될 수 있다.
바디의 가열은 트리거에 의해 시작되고/되거나 중단될 수 있다. 이는 가열의 보다 많은 사용자 제어를 가능하게 하여, 바디의 수명을 연장시킬 수 있다. 이러한 트리거는 상기 기술된 바와 같이 제1 트리거 또는 제2 트리거일 수 있다.
제3 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 가열 조립체; 기화가능 물질을 포함하며 가열 조립체에 의해 가열가능한 바디; 및 공기 유입구 및 공기 토출구로, 유로가 이들 사이에 제공되어, 사용중, 기체가 가열 동안 바디를 통과하여 공기가 가열 컴파트먼트에 제공될 수 있도록 배치되는 공기 유입구 및 공기 토출구를 포함하는, 증기 발생 장치가 제공된다.
(카트리지로도 지칭되는) 바디는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 통상적으로, 카트리지는 습윤제 또는 수분을 함유하는 담배를 포함하고, 바람직하게는, 카트리지는, 사용중, 카트리지의 적어도 1개의 성분의 기결정된 양의 소모시 만료되도록 배치되는 일회용 카트리지이다. 이와 같은 습윤제 또는 담배는 기화가능 물질일 수 있다.
기화가능 물질은 임의의 유형의 고체 또는 반고체 재료이다. 예시적인 유형의 증기 발생 고체에는, 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 가닥, 다공성 재료, 또는 시트가 포함된다. 물질은 식물 유래 재료를 포함할 수 있고, 특히 물질은 담배를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 기화가능 물질은 에어로졸-포머를 포함할 수 있다. 에어로졸-포머의 예로, 다가 알코올, 및 글리세린 또는 프로필렌 글리콜과 같은 이의 혼합물이 포함된다. 통상적으로, 기화가능 물질은 건조 중량 기준으로 약 5% 내지 약 50%의 에어로졸-포머 함량을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 기화가능 물질은 건조 중량 기준으로 약 15%의 에어로졸-포머 함량을 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예에서 바디를 형성하기에 적합한 액체 에어로졸 포머를 함유하는 고체 재료의 예로, 통상적으로 글리세롤 또는 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 혼합물인 습윤제, 통상적으로 최대 약 20 wt%의 양의 습윤제가 스며든 판상엽 종이 시트, 페이스트를 형성하기 위해 습윤제가 추가된 미분 담배 입자, 또는 습윤제와 혼합된 미분 담배 입자로 또한 형성되지만, 통상적으로 역시 겔 형성제를 포함하고, 습윤제의 레벨이 최대 약 40 wt%(바람직하게는, 20 내지 40 wt%)인 담배 무스를 포함하는 담배 로드가 포함되고, 이는 계류중인 특허 출원 WO 2018/0122375에 기재된 바와 같다. 높은 레벨의 습윤제를 갖는 (그러나 접촉할 수도 있는 다른 표면의 오염을 방지하기 위해 표면 주위는 충분히 건조한) 무스와 같은 바디를 사용하는 것은, 인쇄 표시에 의해 이러한 바디의 유형을 식별가능하게 하는 소정 형태의 종이 랩핑 또는 패킹을 구비할 필요 없이, 이와 같은 바디의 유형을 검출할 수 있기 때문에, 특정 구현예를 유리하게 만들고, 그에 따라 과도한 패키징 문제를 최소화한다는 점에서 친환경적이다. 또한, 높은 중량의 습윤제를 갖는 이와 같은 바디의 사용 상태는, 특히 습윤제가 베이핑 동안 거의 완전히 소모되는 무스와 같은 바디의 경우(약 40 wt%에서 시작하여 전체 베이핑 세션 후에는 0 wt%에 가까움), 습윤제가 소모될 때 현저히 달라질 수 있는 온도 증가율을 가열시 측정함으로써, 식별하기가 매우 편리하다.
가열시, 기화가능 물질은 휘발성 화합물을 배출할 수 있다. 휘발성 화합물은 니코틴, 또는 담배 향료와 같은 향미 화합물을 포함할 수 있다.
바디는 사용중 공기 투과성 쉘 내부에 기화가능 물질을 포함하는 캡슐일 수 있다. 공기 투과성 재료는 전기절연성 및 비자성 재료일 수 있다. 재료는 공기가 고온 저항성을 갖는 재료를 통해 흐를 수 있도록 높은 공기 투과성을 가질 수 있다. 적합한 공기 투과성 재료의 예로, 셀룰로오스 섬유, 종이, 면, 및 실크가 포함된다. 공기 투과성 재료는 또한 필터의 역할을 할 수 있다. 대안적으로, 바디는 종이로 랩핑되는 기화가능 물질일 수 있다. 대안적으로, 바디는, 공기 투과성이 아니지만 공기 유동을 허용하는 적절한 천공 또는 개구를 포함하는 재료 내부에 유지되는 기화가능 물질일 수 있다. 대안적으로, 바디는 기화가능 물질 자체일 수 있다. 바디는 실질적으로 스틱의 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 이전 양태들 중 임의의 것과 사용하기 위한 바디 또는 카트리지로서, 기화가능 물질을 포함하고, 바디 또는 캡슐의 사용년수, 바디 또는 캡슐의 유형, 또는 바디 또는 캡슐의 존재를 비롯한 적어도 하나의 상태가 바디 또는 캡슐을 가열하기 위해 가열 장치에 공급되는 전력과 바디 또는 캡슐에서의 가열과 관련된 온도 정보 사이의 관계에 따라 결정될 수 있도록 구성되는 바디 또는 카트리지가 제공된다. 바람직하게는, 상기 구성은 신선하거나 "오래되지 않은 것"일 때 20 wt% 또는 10 wt%를 초과하는 백분율(100 wt%는 액체 및 기화가능 물질, 예컨대 담배, 습윤제, 및/또는 식물 유래 재료의 총 중량에 상응함)의 기화가능 액체(바람직하게는 프로필렌 글리콜 및/또는 글리세린과 같은 습윤제를 포함하지만, 물 또는 에탄올 등과 같은 다른 기화가능 액체를 추가로 포함할 수 있음)를 갖는 바디를 제공하는 것을 포함할 수 있고, 이는 바디 또는 캡슐이 하나의 세션에 걸쳐 가열되었을 때 또는 기결정된 환경 조건에서 기결정된 기간(바람직하게는, 적어도 3개월)을 지나 바디 또는 캡슐과 연관된 패키징으로부터 제거된 후에 적어도 4 wt% 감소한다. 가장 바람직하게는, 기화가능 액체는 하나의 세션에 걸쳐 가열되었을 때 적어도 7 wt% 감소한다.
본 발명의 제4 양태를 위한 바디 또는 캡슐의 구성은, 통전되는 변동 자기장의 주파수에 따라 좌우되는 가열 효율을 갖는 서셉터를 바디 또는 캡슐 내에 제공하되, 서셉터는 제1 기결정된 공진 주파수에서 최대 가열 효율을 가지며 주파수 범위의 양측에서 최대 가열 효율의 50%인 기결정된 가열 효율 임계치 아래로 떨어지는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 제5 양태에 따르면, 본 발명의 제4 양태에 따른 카트리지들의 바디들의 세트로서, 패키징이 (예를 들어, 소비자에 의해) 개방될 때까지, 기결정된 기간, 바람직하게는 적어도 1년의 기간 동안 기화가능 액체의 백분율이 3 wt% 미만으로 떨어지는 것을 방지하도록 구성되는 패키징 내에 포장되는, 카트리지들의 바디들의 세트가 제공된다.
예시적인 가열 조립체 및 예시적인 방법이 첨부 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명된다.
도 1은 예시적인 증기 발생 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 예에 따른 증기 발생 장치의 분해도를 도시한다.
도 3은 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
도 4는 다른 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
이하에서는, 예시적인 유도 가열 조립체, 예시적인 유도 가열가능 카트리지, 및 예시적인 서셉터의 설명을 비롯하여, 증기 발생 장치의 예가 설명된다. 유도에 의한 가열만이 이하에 설명되지만, 저항 가열과 같은 다른 형태의 가열도 존재하며, 유도에 의한 가열을 대신하여 예시적인 증기 발생 장치 내에 적용될 수 있다.
이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 예시적인 증기 발생 장치가 도 1에서는 조립된 구성으로, 도 2에서는 조립되지 않은 구성으로, 전체적으로 참조번호 1로 표시되어 있다.
예시적인 증기 발생 장치(1)는 유도 가열 조립체(10), 유도 가열가능 카트리지(20), 및 마우스피스(30)를 구비한 핸드헬드 장치이다(이는 사용자가 도움 없이 한 손으로 잡고 지지할 수 있는 장치를 의미하기 위한 것이다). 카트리지가 가열될 때 카트리지에 의해 증기가 배출된다. 따라서, 유도 가열 조립체를 사용하여 유도 가열가능 카트리지를 가열함으로써 증기가 발생된다. 이후, 증기는 마우스피스에서 사용자에 의해 흡입될 수 있다.
이 예에서, 사용자는 카트리지가 가열될 때 공기를 주변 환경으로부터 장치(1) 내로, 유도 가열가능 카트리지(20)를 통해 또는 그 주위로(각각 이에 대응하여, 예를 들어, 일반적으로 이에 걸쳐), 및 마우스피스(30) 밖으로 인입함으로써 증기를 흡입한다. 이는 카트리지가 유도 가열 조립체(10)의 일부에 의해 획정되는 가열 컴파트먼트(12) 내에 위치함으로써, 그리고 장치가 조립될 때 조립체에 형성되는 공기 유입구(14) 및 마우스피스의 공기 토출구(32)가 상기 컴파트먼트와 기체 연결됨으로써 달성된다. 이는 조립체를 통해 유로를 형성하고, 공기가 부압의 적용에 의해 장치를 통해 인입되게 할 수 있는데, 상기 부압은 대개는 사용자가 공기 토출구로부터 공기를 인입함으로써 생성된다.
카트리지(20)는 기화가능 물질(22) 및 유도 가열가능 서셉터(24)를 포함하는 바디이다. 이 예에서, 기화가능 물질은 담배, 습윤제, 글리세린, 및 프로필렌 글리콜 중 하나 이상을 포함한다. 기화가능 물질은 또한 고체이다. 서셉터는 복수의 전기전도성 플레이트를 포함한다. 이 예에서, 카트리지는 또한 기화가능 물질 및 서셉터가 담기는 층 또는 박막(26)을 구비하되, 상기 층 또는 박막은 공기 투과성이다. 다른 예에서, 박막은 존재하지 않는다.
상기 주목된 바와 같이, 유도 가열 조립체(10)는 카트리지(20)를 가열하는 데에 사용된다. 조립체는 유도 코일(16) 및 전원(18) 형태의 유도 가열 장치를 포함한다. 전원 및 유도 코일은 전력이 두 부품 간에 선택적으로 전달될 수 있도록 전기적으로 연결된다.
이 예에서, 유도 코일(16)은 실질적으로 원통형이고, 그에 따라 유도 가열 조립체(10)의 형태도 실질적으로 원통형이다. 가열 컴파트먼트(12)는 유도 코일의 반경방향 내부에 획정되되, 기저부가 유도 코일의 축방향 단부에 있고 측벽들이 유도 코일의 반경방향 내측의 주위에 있다. 가열 컴파트먼트는 기저부의 반대편에 있는 유도 코일의 축방향 단부에서 개방된다. 증기 발생 장치(1)가 조립될 때, 이 개구는 마우스피스(30)에 의해 덮이되, 공기 토출구(32)로의 개구가 가열 컴파트먼트의 개구에 위치한다. 도면에 도시된 예에서, 공기 유입구(14)는 가열 컴파트먼트의 기저부에서 가열 컴파트먼트 내로의 개구를 갖는다.
온도 센서(11)가 가열 컴파트먼트(12)의 기저부에 위치한다. 따라서, 온도 센서는 가열 컴파트먼트 내에서 가열 컴파트먼트의 기저부와 동일한 유도 코일(16)의 축방향 단부에 위치한다. 이는 카트리지(20)가 가열 컴파트먼트 내에 위치할 때 그리고 증기 발생 장치(1)가 조립될 때(다시 말하면, 증기 발생 장치가 사용중이거나 사용 준비가 될 때) 카트리지가 온도 센서 주위에서 변형된다는 것을 의미한다. 이 예에서는 온도 센서가 이의 크기 및 형상으로 인해 카트리지의 박막(26)을 관통하지 않기 때문이다.
온도 센서(11)는 유도 가열 조립체(10) 내에 위치하는 제어기(13)에 전기적으로 연결된다. 제어기는 또한 유도 코일(16) 및 전원(18)에 전기적으로 연결되며, 사용중, 유도 코일 및 온도 센서 각각이 전원으로부터 전력을 공급받는 시점을 결정함으로써 유도 코일 및 온도 센서의 작동을 제어하도록 구성된다.
이하에서는, 도 3에 도시된 예시적인 방법이 설명된다. 상기 언급된 바와 같이, 증기를 발생시키기 위해 카트리지(20)를 가열한다(단계 101). 이는 기화가능 물질의 휘발을 야기한다.
가열은 전원(18)에 의해 공급되는 직류 전류가 교류(AC)로 변환되어 이후 유도 코일(16)에 공급됨으로써 달성된다. 전류는 유도 코일을 통해 흘러서, 제어된 전자기(EM)장이 코일 인근의 영역에 생성되게 한다. 생성되는 전자기(EM)장은 외부 서셉터(이 경우, 카트리지의 서셉터 플레이트들)가 전자기(EM) 에너지를 흡수하고 이를 열로 변환하여 유도 가열을 달성하도록 공급원을 제공한다.
보다 상세하게는, 전력이 유도 코일(16)에 공급됨으로써, 전류가 유도 코일을 통과하게 되어, 전자기(EM)장이 생성된다. 상기 언급된 바와 같이, 유도 코일에 공급되는 전류는 교류(AC)이다. 카트리지가 가열 컴파트먼트(12) 내에 위치할 때, 서셉터 플레이트들은 도면에 도시된 바와 같이 유도 코일(16)의 반경과 (실질적으로) 평행하게 배치되거나, 적어도 유도 코일의 반경에 평행한 길이 요소를 구비하도록 만들어지기 때문에, 열이 카트리지 내에서 발생된다. 따라서, 카트리지가 가열 컴파트먼트 내에 위치하는 동안 교류(AC)가 유도 코일에 공급될 때, 서셉터 플레이트들의 위치지정은 유도 코일에 의해 생성된 전자기(EM)장과 각각의 서셉터 플레이트의 커플링으로 인해 와류가 각각의 플레이트 내에 유도되게 한다. 이로써, 열이 유도에 의해 각각의 플레이트 내에 발생된다.
카트리지(20)의 플레이트들은 이 예에서 각각의 서셉터 플레이트와 기화가능 물질(22) 사이의 직접 또는 간접 접촉에 의해 기화가능 물질(22)과 열적으로 연통한다. 이는, 서셉터(24)가 유도 가열 조립체(10)의 유도 코일(16)에 의해 유도 가열될 때, 열이 서셉터(24)로부터 기화가능 물질(22)로 전달되고, 기화가능 물질(22)이 가열 및 휘발되어, 증기가 발생된다는 것을 의미한다.
온도 센서(11)는 사용중일 때 이의 표면에서 온도를 측정함으로써 온도를 모니터링한다(단계 102). 각각의 온도 측정치는 전기 신호의 형태로 제어기(13)로 전송된다. 이후, 제어기는 전기 신호를 처리하여 서셉터로부터 발생되는 열과 관련된 온도 정보를 획득할 수 있다(단계 103). 이 예에서, 온도 정보는 모니터링된 온도, 카트리지(20)의 표면 온도(상기 언급된 바와 같이 모니터링된 온도일 수 있음), 또는 온도의 변화율 중 하나 이상을 포함한다.
제어기(13)는 또한 전원(18)에 의해 유도 코일(16)에 공급되는 전력량을 모니터링할 수 있다.
이 예에서, 증기 발생 장치(1)는 또한 메모리(28)를 구비한다. 온도 정보, 유도 코일(16)에 공급되는 전력량, 및 카트리지의 적어도 하나의 상태 사이의 관계를 나타내는 데이터가 메모리에 저장된다. 따라서, 메모리는 관계를 보유한다. 이 예에서, 적어도 하나의 상태는 카트리지(20)의 사용년수, 카트리지의 유형, 또는 카트리지가 가열 컴파트먼트(12) 내에 존재하는지 여부 중 하나 이상이다.
대안적인 예에서, 메모리는 외부 장치 상에 위치하거나 클라우드 내에 위치하는데, 이는 요구시 액세스가능한 인터넷 기반 컴퓨터 저장 및 처리 자원을 의미한다. 이와 같은 경우, 증기 발생 장치는, 메모리에 액세스하여 이와 상호작용할 수 있는 메모리 액세서를 구비한다.
사용중, 제어기(13)는 메모리(28)에 액세스하여(단계 104), 온도 정보 및 유도 코일(16)에 공급되는 전력량을 이용한 처리를 수행함으로써 관계에 기반하여 카트리지(20)의 적어도 하나의 상태를 결정할 수 있기에(단계 105) 충분한 정보를 검색할 수 있다.
관계의 예로, 담배가 담긴 카트리지의 경우, 가열될 때 카트리지 내의 담배가 에어로졸을 발생시킨다. 에어로졸이 형성되는 것과 동시에, 담배의 수분 레벨은 에어로졸의 발생으로 인해 감소한다. 그러므로, 미사용된 카트리지 내에 저장되는 담배 및 사용된 카트리지 내에 저장되는 담배는 상이한 수분 레벨을 가지는데, 이는 물 및 (예를 들어, 에어로졸 포머를 제공하는) 습윤제의 수량에 의해 결정될 수 있다. 이는 카트리지가 가열될 때 온도의 변화율에 영향을 미친다. 사용된 캡슐의 경우, 수분 레벨의 감소 때문에, 이러한 카트리지는 동일 조건에서 가열되는 미사용된 카트리지보다 빠르게 승온되고, 그에 따라 온도의 변화율은 미사용된 카트리지보다 사용된 카트리지에서 더 크다. 마찬가지로, 사용된 카트리지를 특정 온도까지 가열하기 위해 요구되는 전력량은 미사용된 카트리지의 경우보다 더 적다. 물론, 이는 또한 동일한 양의 전력이 가열을 제공하기 위해 유도 코일에 공급될 때, 사용된 카트리지가 미사용된 카트리지보다 더 높은 온도까지 가열될 수 있음을 의미한다.
관계의 다른 예는 가열되는 카트리지의 유형이 결정될 수 있다는 것이다. 카트리지의 유형들의 차이, 예컨대 상이한 카트리지 유형들의 조성 차이로 인해, 카트리지를 가열하기 위해 특정량의 전력을 공급하면, 상이한 카트리지 유형들은 상이한 온도까지 가열된다. 이로써, 카트리지의 표면 온도가 제1 온도 범위 내에 있거나 특정 온도 임계치 미만인 경우, 카트리지는 제1 카트리지 유형으로 결정될 수 있다; 카트리지의 표면 온도가 제2 온도 범위 내에 있거나 두 온도 임계치 사이에 있는 경우, 카트리지는 제2 카트리지 유형으로 결정될 수 있다; 카트리지의 표면 온도가 제3 온도 범위 내에 있거나, 다른 두 온도 임계치 사이에 있거나, 또 다른 온도 임계치 미만/초과인 경우, 카트리지는 제3 카트리지 유형으로 결정될 수 있다.
관계의 또 다른 예는 카트리지가 가열 컴파트먼트 내에 존재하는지 여부가 결정될 수 있다는 것이다. 이 예에서, 전력이 유도 코일에 공급되고 온도가 온도 임계치 미만으로 유지되는 경우, 카트리지는 존재하지 않는다. 한편, 전력이 유도 코일에 공급되고 온도가 온도 임계치까지 또는 이를 초과하여 상승하는 경우, 카트리지는 존재한다. 관계의 이러한 양태는 열이 카트리지 내의 서셉터에 의해 발생되기 때문에 존재하고, 그에 따라 카트리지가 가열 컴파트먼트 내에 존재하지 않는 경우, 열을 발생시키는 서셉터가 존재하지 않기 때문에 열이 발생되지 않을 것이고, 카트리지가 존재하는 경우에는, 열을 발생시키는 서셉터가 존재할 것이다.
물론, 상기 설명된 관계의 3가지 예는 모두 동시에 결정될 수 있다. 예를 들어, 카트리지가 존재하지 않는 경우, 모니터링될 수 있는 온도는 제1 임계 온도 미만일 것이다. 온도가 제1 임계 온도와 제1 임계 온도보다 높은 제2 임계 온도 사이에 있는 경우, 카트리지는 제1 유형의 미사용된 카트리지이다. 온도가 제2 임계 온도와 제2 임계 온도보다 높은 제3 임계 온도 사이에 있는 경우, 카트리지는 제2 유형의 미사용된 카트리지이다. 온도가 제3 임계 온도와 제3 임계 온도보다 높은 제4 임계 온도 사이에 있는 경우, 카트리지는 제3 카트리지 유형의 미사용된 카트리지이다. 온도가 제4 임계 온도를 초과하는 경우, 카트리지는 사용된 카트리지이다.
카트리지(20)의 적어도 하나의 상태가 결정되면, 제어기(13)는 적어도 하나의 상태에 기반하여 증기 발생 장치(1)에 의해 수행될 다음 동작을 선택한다(단계 106). 다음 동작의 예는 카트리지가 사용된 것인 경우 전력이 유도 코일(16)에 공급되는 것을 방지하는 것이다. 이는 더 이상 가열에 적합하지 않은 카트리지의 사용을 중단한다. 물론, 카트리지는 "사용된" 카트리지로 결정되기 전에 2회 이상 사용될 수 있다. 카트리지가 더 이상 적합하지 않은 것으로 간주되기 전에 카트리지가 노출되는 사용량은 예를 들어 사용된 카트리지에 대한 기결정된 임계 온도에 의해 결정되고, 주위 온도로부터 가열된 카트리지가 이 온도에 도달할 때, 카트리지는 "사용된" 것으로 간주된다. 이는 카트리지가 더 이상 가열에 적합하지 않은 것으로 간주되기 전에 지속적인 기간 동안 사용되게 할 수 있다.
물론, 카트리지(20)가 미사용된 것으로 결정되는 경우, 제어기는 다음 동작을 요구시 유도 코일(16)에 전력을 공급하는 것으로 선택한다.
일부 예에서, 증기 발생 장치(1)는 제어기(13)에 의해 결정되는 카트리지(20)의 적어도 하나의 상태를 사용자에게 표시하는 인디케이터 또는 디스플레이(미도시)를 구비한다.
사용자는 선택한 대로 장치를 사용할 수 있다. 상기 기술된 바와 같이, 장치의 사용은, 사용자가 장치의 유로를 통해 마우스피스 밖으로 공기를 인입하여, 공기(즉, 기체)가 가열 컴파트먼트 내에 발생되는 증기를 사용자의 입 안으로 인입시키게 함으로써, 달성된다. 일부 예에서, 사용자가 마우스피스를 빨아당기는 것은 가열을 시작하는 트리거 이벤트로 작용할 것이고, 다른 예에서는, 가열을 시작하는 다른 트리거, 예컨대 버튼 누름이 제공된다.
임의의 트리거 이벤트와 상관없이, 사용자에 의한 몇몇 사용은 예를 들어 종래의 궐련이 연소되는 기간 또는 이와 유사한 길이의 시간에 걸쳐 서로 근접할 것이며, 몇몇 사용은 상당 기간, 예컨대 최대 15분, 30분, 60분, 또는 그 이상 이격될 것이다. 이 두 사용 범주는 일반적으로 사용이 서로 근접하는 사용 패턴과 관련된 연속 사용, 및 사용이 상당 기간 이격되는 사용 패턴과 관련된 비연속 사용으로 구분될 수 있다. 연속 사용은 일반적으로 증기 발생 장치의 단일 "세션"의 사용에 해당하고, 비연속 사용은 다수 세션에 걸쳐 수행된다.
세션은 일반적으로 사용자가 단기간 내에 장치를 사용할 수 있는 기간을 의미하기 위한 것이다. 그러므로, 이는 사용자가 마우스피스를 빨아당기는 것에 직접적으로 응하여 장치가 사용자에게 증기를 제공하도록 이용가능한 기간이다. 일부 예에서, 각각의 세션은 세션(및 임의의 연관된 가열)의 시작 및 중단을 야기하는 트리거 이벤트에 의해 획정될 수 있다.
세션 내에서, 상기 설명된 증기 발생 장치의 경우, 일부 예에서는, 가열이 세션 전체에 걸쳐 제공된다(그에 따라 사용자가 장치를 통해 공기를 인입하는 시간 및 사용자가 장치를 통해 공기를 인입하지 않는 시간을 포함한다). 한편, 세션들 사이에 가열이 제공되지 않는다는 것은, 사용자가 증기를 제공받는 것에 대한 임의의 응답이, 단지 사용자가 장치를 빨아당기는 것 대신, 트리거에 의해서와 같이 간접적일 수 있다는 것을 의미한다.
장치를 세션 동안 작동 상태(예를 들어, 가열을 제공하거나 가열을 제공할 준비가 됨)가 되고 세션들 사이에 비작동 상태가 되게 함으로써, 장치의 전력 사용을 감소시킨다. 이러한 이점을 증가시키기 위해, 일부 예에서, 장치는 사용자가 기결정된 기간 동안 장치를 빨아당기지 않았을 때 세션을 "일시 정지"하도록 구성된다. 이는 추가로 에너지를 절약하고, 사용자가 장치를 빨아당기지 않을 때 카트리지 기화가능 물질의 소모를 감소시킨다.
도 4는 상기 설명된 증기 발생 장치를 사용하여 수행될 수 있는 예시적인 방법을 도시한다. 사용자가 장치의 일 세션의 사용을 시작할 때, 가열 과정이 트리거 이벤트에 의해 시작된다(단계 201). 트리거 이벤트는 예를 들어 사용자가 버튼을 누르는 것일 수 있다. 다른 예에서, 트리거는 다수의 이벤트 중 하나일 수 있다. 이와 같은 이벤트 중 하나는 일부 예에서 카트리지가 증기 발생 장치의 가열 컴파트먼트로부터 제거되거나 그 안에 배치되는 것이다.
이 경우, 사용중, 카트리지는 더 이상 필요하지 않을 때 사용자에 의해 증기 발생 장치의 가열 컴파트먼트로부터 제거된다. 이후, 카트리지는 사용자에 의해 가열 컴파트먼트에 삽입된다. 이를 달성하기 위해, 마우스피스는 증기 발생 장치의 바디의 나머지 부분으로부터 제거된다. 이는 가열 컴파트먼트가 개방되게 할 수 있고, 카트리지가 사용자에 의해 접근가능하게 할 수 있다. 이어서, 카트리지는 사용자에 의해 가열 컴파트먼트로부터 당겨진다. 이후, 카트리지는 사용자에 의해 가열 컴파트먼트 내에 배치되고, 마우스피스는 증기 발생 장치의 바디의 나머지 부분에 재부착된다.
마우스피스가 커버(미도시)에 의해 대체되거나, 가열 컴파트먼트의 커버가 마우스피스와 더불어 마우스피스의 대안적인 위치에 제공되되, 마우스피스를 제거하는 대신, 커버가 컴파트먼트를 개폐하기 위해 전후방 관절연결될 수 있는 구현예에서, 카트리지는 커버를 개방하고 커버가 위치하는 개구를 통해 사용자가 카트리지를 당김으로써 챔버로부터 제거된다; 상기 개구는 물론 가열 컴파트먼트와 연통한다. 이후, 대안적인 카트리지가 상기 개구를 통해 삽입됨으로써 챔버 내로 도입될 수 있다. 이어서, 커버는 폐쇄된다. 카트리지가 종래의 궐련과 유사한 마우스피스를 구비하는 몇몇 대안적인 경우에, 커버는 카트리지가 가열 컴파트먼트 내에 위치하는 동안 개방된 채로 유지된다.
상기 언급된 바와 같이, 트리거는 다수의 이벤트 중 하나일 수 있고, 이와 같은 이벤트 중 하나는 가열 컴파트먼트로부터의/로의 카트리지의 제거/배치이다. 이를 예로 들면, 이와 같은 트리거는 일부 예에서 가열 컴파트먼트의 개방/폐쇄이고, 상기 개방/폐쇄가 (예컨대, 증기 발생 장치 내의 센서에 의해) 검출될 때, 제어기는 상기 기술된 바와 같이 가열 과정을 시작하도록 구성된다.
세션은 사전 사용된 카트리지 또는 새로운 카트리지와 같이 사용되지 않은 카트리지, 또는 처음으로 장치에 사용되는 카트리지를 이용한 세션일 수 있다. 세션이 장치의 가열 컴파트먼트에서 사전 사용된 카트리지를 이용한 세션인 경우, 세션의 개시는 세션의 "재시작"으로 지칭될 수 있다. 세션이 가열 컴파트먼트에서 사전에 사용되지 않은 그에 따라 장치에 있어 새로운 카트리지를 이용한 세션인 경우, 세션의 개시는 세션의 "시작"으로 지칭될 수 있다.
세션 개시의 맥락에서, "시작" 및 "재시작"이라는 용어는 상호교환가능하게 사용된다. 이로써, 세션이 시작되는지 재시작되는지 상관없이, 상기 언급된 바와 같이, 가열 과정이 시작된다. 도 3과 관련하여 상기 기술된 과정과 같은 과정을 이용하여, 카트리지의 유형을 검출한다(단계 202). 이는 카트리지가 사용된 카트리지인지, 새로운 카트리지인지, 및/또는 증기 발생 장치에 부적절한 유형의 카트리지인지에 관한 결정이 수행되게 할 수 있다.
검출되는 카트리지 유형이 어떤 이유로든 장치에 적절하지 않은 경우, 가열은 중단되고, 장치는 사용자에게 표시를 제공한다(단계 203). 이 예에서, 표시는 디스플레이 상의 메시지, 예를 들어, "새로운 카트리지를 삽입하세요"와 같은 메시지의 형태로 제공될 수 있다.
카트리지 유형이 적절한 카트리지 유형인 것으로 검출되고(즉, 카트리지가 부적절한 유형 또는 적절하지 않은 유형이라는 결정이 없음), 카트리지가 새로운(즉, 미사용된) 카트리지인 것으로 검출될 때, 카트리지의 남은 가열 시간 또는 남은 퍼프수를 검출되는 카트리지 유형에 기반하여 제어기에 의해 액세스가능한 메모리에 저장한다(단계 204). 메모리가 이러한 유형의 사전 저장된 정보를 포함하는 경우, 이는 이 단계에서 중복 기입된다. 이러한 정보는 카트리지가 증기 발생 장치와 사용하기에 적절한 유형의 새로운 카트리지라는 것에 기반하여 제어기에 의해 추론될 수 있거나, 소정의 과정을 이용하여 결정될 수 있다. 이와 같은 과정은 이하에 보다 상세히 기술된다.
이 단계에 이어, 또는 그 대신 카트리지가 사용된 카트리지인 것으로 검출될 때(그리고 부적절한 유형이 아닌 것으로 검출될 때), 남은 가열 시간량 및/또는 남은 퍼프수에 기반하여 가열을 가한다(단계 205).
일 예에서, 이는 장치 내에 존재하는 카트리지의 남은 시간량 또는 남은 퍼프수를 결정하기 위해 장치에 의해 액세스가능한 메모리를 점검함으로써 카트리지의 현재 유형을 확인하는 것을 포함한다. 이러한 결정이 이루어지면, 가열을 위해 제공되는 전력량은 이 카트리지에 여전히 이용가능하거나 남아있는 시간량 또는 퍼프에 기반한 결정에 기반하여 기결정된 양으로 상한이 정해진다. 이후, 이는 특정 유형의 카트리지에 대해 인가되는 전력량에 대응하고, 그에 따라 기결정된 온도까지 가열을 제공하기 위해 최대 전력 레벨이 설정된다.
이러한 결정의 예시는, 하기 표 1에 도시된, 가열 과정이 시작/재시작될 때 최대 전력, 목표 온도, 및 상대 온도 상승률(ramp rate)의 가상의 예로부터 확인할 수 있다:
이러한 결정의 예시는, 하기 표 1에 도시된, 가열 과정이 재시작될 때 최대 전력에 대응하는 세션 시간 또는 퍼프수와 결과적인 목표 온도 사이의 관계의, 장치 내에 이미 존재하는 카트리지에 대한 가상의 예로부터 확인할 수 있다:
[표 1]
가열 과정이 시작/재시작될 때, 최대 전력, 목표 온도, 및 상대 온도 상승률 사이의 관계의 다른 가상의 예가 하기 표 2에 도시된다:
[표 1]
표 2의 상대 온도 상승률은 카트리지의 온도 증가율에 대응한다. 이는 최대(즉, 상한이 정해진) 전력이 인가된 효과인 한편, 카트리지가 목표 온도에 도달하고/하거나 목표 온도를 유지하는 것을 여전히 가능하게 한다.
표 2와 관련하여, 10℃/초의 온도 상승률은, 예를 들어, 온도 상승률이 50℃/초일 때에 비해, 비교적 많은 양의 습윤제가 카트리지 내에 존재함을 나타낸다. 이는, 10℃/초의 온도 상승률의 경우, 인가하기에 적합한 최대 전력 레벨이, 예를 들어 온도 상승률이 50℃/초일 때의 인가하기에 적합한 최대 전력 레벨에 비해, 비교적 크다는 것(예를 들어, 가열 장치의 최대 전력 출력의 15%)을 의미한다.
표 1을 참조하면, 사전 경과된 누적 가열 시간량은, 누적 시간이 길수록 최대 전력 레벨이 낮아지기 때문에, 인가될 최대 전력에 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 그러나, 이는 적절한 최대 전력을 설정함으로써 목표 온도에 도달하는 것을 여전히 가능하게 한다.
표 1 및 표 2에 기술된 예로, 인가되어야 할 최대 전력을 결정하는 것이 가능할 수 있다. 표 1의 예의 경우, 이는 주지의 전력에서 온도 상승률을 모니터링하고, 표 2와 유사한 값을 갖는 룩업 테이블 또는 데이터베이스와 비교하여 메모리로부터 판독된 값(들)에 기반하여 인가할 최대 전력 레벨을 결정함으로써 달성될 수 있다. 표 1의 예의 경우, 최대 전력을 결정하는 것은, 메모리로부터 누적 경과 시간 또는 누적 퍼프수(또는 남은 시간 또는 남은 퍼프수)를 판독하고, 표 1과 유사한 값을 갖는 룩업 테이블 또는 데이터베이스와 비교하여 메모리로부터 판독된 값(들)에 기반하여 인가할 최대 전력 레벨을 결정함으로써 달성될 수 있다. 이 과정은 도 3에 기술된 과정에 대응하되, 단계(106)에서 결정된 적어도 하나의 상태에 기반한 다음 동작의 선택은 최대 전력을 설정하는 다음 동작에 대응한다.
이 예들은 또한 새로운 카트리지에 대한 남은 퍼프수 또는 남은 전체 가열 시간량을 결정하기 위해 적용될 수 있는 과정이다.
세션이 계속됨에 따라, 장치는 어떤 최대 전력이 정상 작동 가열 모드에 적용되는지 결정하는 단계로부터 이동하되, 정상 작동 가열 모드는 일부 구현예에서 상기 설명된 제2 전력 공급 모드에 대응한다. 이때, 카트리지에 적합한 결정된 최대 전력 레벨이 적용된다. 이후, 가열을 제공하기 위한 최대 전력 레벨은 필요시 카트리지의 상태가 변할 때 카트리지의 상태에 기반하여 조절가능할 수 있다. 가열 프로파일의 이러한 조절은, 예를 들어 상기 설명된 바와 같이, 카트리지에 이용가능한 남은 시간 또는 남은 퍼프수에 기반하며, 남은 사용 시간량/남은 퍼프수를 갖는 카트리지에 적용될 적절한 전력량을 결정하기 위해 장치에 의해 액세스가능한 메모리를 점검함으로써 달성된다.
가열에 대한 노출에 의한, 그리고 사용자의 증기 발생 장치의 사용을 통한 카트리지에 걸친 기체 인입에 의한 카트리지의 사용은 남은 가열 시간량 및 남은 퍼프수가 감소하게 한다. 이 예에서, 이러한 감소는 모니터링되고, 그에 따라 남은 가열 시간량 및 남은 퍼프수는 주지된다.
이로써, 정상 작동 가열 모드가 계속되는 동안, 카트리지의 남은 가열 시간이 모니터링되고/되거나, 카트리지의 퍼프수가 모니터링되는 한편, 가열이 여전히 가해진다. 남은 시간 또는 남은 퍼프가 영(0)에 도달했는지 확인하기 위해 점검을 수행한다(단계 206). 남은 시간 또는 남은 퍼프가 영(0)에 도달한 경우, 가열이 중단되고, 장치는 사용자에게 표시를 제공한다(단계 203). 사용자에게 제공된 표시는 카트리지가 장치에 적절한 유형이 아닌 것으로 검출될 때와 동일할 수 있다.
남은 시간 또는 퍼프수가 영(0)에 도달하지 않았을 때, 안전 점검을 수행한다(단계 207). 이는 카트리지의 변화가 검출되지 않는 것과, 예를 들어 부분 사용된 카트리지 대신 빈 카트리지가 장치 내에 배치되는 것을 방지하기 위해 수행된다. 일부 예에서, 이는 온도 센서를 사용하여 카트리지의 온도를 모니터링하는 것과, 제어기를 사용하여, 온도 센서로부터의 데이터 출력에 의해 표시되는 온도가, 장치가 상기 기술된 과정으로부터 존재를 인지하는 유형(예를 들어, 사용년수)의 카트리지의 예상 온도 또는 예상 온도보다 높은 온도에 대응하는지 결정하는 것을 포함한다.
카트리지의 예상 온도는 장치에 적합한 카트리지가 사용되도록 설계되는 저장된 온도 범위에 대응할 수 있다. 온도가 예상 온도보다 높은 경우, 즉 기결정된 임계 온도(예를 들어, 저장된 온도 범위의 상한)보다 높은 경우, 이는 카트리지가 과열되고 있고 손상될 수도 있다는 표시이다. 이로써, 이것이 안전 점검에서 검출되는 경우, 가열이 중단되고, 장치는 사용자에게 표시를 제공한다(단계 203). 사용자에게 제공된 표시는 카트리지가 장치에 적절한 유형이 아닌 것으로 검출될 때와 동일할 수 있다.
카트리지가 안전 점검에서 계속 사용하기에 안전한 것으로 간주되는 경우, 가열 과정에 대한 중단 트리거가 수신되었는지 확인하기 위해 추가 점검을 수행한다(단계 208). 일부 예에서, 중단 트리거는 사용자가 버튼을 누름으로써 제공되고, 상기 버튼은 시작 트리거를 제공하는 버튼과 동일한 버튼일 수 있다. 중단 트리거가 수신되는 경우, 가열이 중단된다(단계 209). 중단 트리거가 수신되지 않은 경우, 과정은 남은 시간 또는 퍼프수가 영(0)인지 점검하는 단계(206)로 복귀함으로써 사이클을 진행한다.
가열이 중단될 때, 남은 가열 시간량 및/또는 남은 퍼프수는 메모리에 저장되어, 현재 카트리지가 교체되지 않은 경우 새로운 세션의 재시작시 사용될 수 있다. 가열이 중단된 후, 전체 과정은 다음 시작 트리거가 수신될 때 재시작될 수 있다.
상기 기술된 바와 같이, 전술한 증기 발생 장치와 사용되는 각각의 카트리지에는 소정 부피의 기화가능 물질이 담겨 있다. 이러한 부피는 새로운 카트리지일 때 가장 크다. 이후, 카트리지 내의 기화가능 물질이 카트리지의 사용을 통해 소모됨에 따라 부피가 감소한다. 일부 예에서, 카트리지는 기화가능 물질의 양이 기결정된 임계치 미만인 것으로 추론될 때 제어기에 의해 부적절한 유형의 카트리지로 결정된다. 이러한 임계치는 남은 퍼프 횟수 또는 남은 가열 시간량, 또는 카트리지가 경험한 퍼프 횟수 또는 카트리지가 가열된 누적 시간량의 정반대의 파라미터들과 관련이 있을 수 있다. 일부 예에서, 임계치는 3 내지 30회의 퍼프 및/또는 5 내지 20분의 누적 가열 시간이다. "누적 가열 시간"은 가열이 가해진 전체 시간량을 의미하기 위한 것으로, 카트리지 및 증기 발생 장치의 사용 방식에 따라 다수의 세션에 걸쳐 연장될 수 있다.

Claims (18)

  1. 증기 발생 장치를 위한 가열 조립체로서,
    사용중, 기화가능 물질을 포함하는 바디를 가열하도록 배치되는 가열 장치로, 상기 가열 조립체는 사용중 상기 바디를 가열하기 위해 상기 가열 장치에 전력을 공급하도록 배치되고, 상기 기화가능 물질은 가열시 휘발되며, 그에 따라 상기 바디 내의 기화가능 물질 수량이 가열시 감소하는 가열 장치;
    사용중, 기체가 상기 바디에 걸쳐 인입될 수 있도록 배치되는 유로; 및
    사용중, 상기 바디의 가열에 대해 저장된 시간 및/또는 가열 동안 상기 바디에 걸친 기체의 인입에 대해 저장된 횟수에 기반하여 상기 바디의 사전 사용량을 결정함으로써, 상기 바디 내의 기화가능 물질 수량의 기화가능 물질 수량 정보를 모니터링 및 저장하도록 배치되고, 추가로, 사용중, 상기 저장된 기화가능 물질 수량 정보에 기반하여 상기 가열 장치에 공급가능한 최대 전력량을 설정하도록 배치되는 제어기를 포함하는, 가열 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 추가로, 가열 동안 모니터링된 온도로부터 결정가능한 온도 정보와 상기 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 상기 가열 장치에 공급되는 전력 프로파일 사이의 저장된 관계에도 기반하여 상기 가열 장치에 공급가능한 상기 최대 전력량을 설정하도록 배치되는, 가열 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 바디 내의 기화가능 물질 수량에 기반하여, 상기 바디가 많은 기화가능 물질을 갖는 경우보다 상기 바디가 적은 기화가능 물질을 갖는 경우에, 상기 가열 장치에 공급가능한 최대 전력량을 더 작게 설정하도록 배치되는, 가열 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는, 사용중, 상기 제어기가 상기 바디를 사전 미사용된 것으로 결정할 때, 저장된 기화가능 물질 수량 정보를 새로운 기화가능 물질 수량 정보로 교체하도록 배치되는, 가열 조립체.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는, 사용중, 상기 바디 내의 기화가능 물질 수량이 임계치 미만일 때 상기 바디의 가열을 방지하도록 배치되는, 가열 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 바디의 가열을 방지하도록 배치되는 임계치는 기체가 상기 바디에 걸쳐 3 내지 30회 인입된 경우 또는 상기 바디가 누계로 5 내지 20분 동안 가열된 경우인, 가열 조립체.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화가능 물질은 고체인, 가열 조립체.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는, 사용중, 기체가 상기 바디에 걸쳐 인입될 때와 기체가 상기 바디에 걸쳐 인입되지 않을 때 가열을 가하도록 배치되는, 가열 조립체.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 사용중 제1 트리거의 수신 후에만 가열을 제공하도록 배치되고/되거나, 상기 제어기는 사용중 제2 트리거의 수신시 가열을 중단하도록 배치되는, 가열 조립체.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용중, 상기 바디에서의 가열과 관련된 온도를 모니터링하도록 배치되는 온도 센서를 추가로 포함하는, 가열 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는, 사용중, 상기 온도 센서로부터 온도 정보를 수신하며, 상기 바디의 온도가 기결정된 임계치를 초과하는 경우 가열을 중단하도록 배치되는, 가열 조립체.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는, 사용중, 가열 동안 모니터링된 온도로부터 결정가능한 온도 정보, 바디의 사용년수, 및 상기 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 상기 가열 장치에 공급되는 전력 프로파일 사이의 저장된 관계에 기반하여 상기 바디가 사전 미사용된 것인지 결정하도록 배치되는, 가열 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는, 사용중, 바디가 상기 가열 장치에 의해 가열되도록 배치된 것임을 검출시 상기 바디가 사전 미사용된 바디인지 결정하도록 배치되는, 가열 조립체.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화가능 물질 수량 정보는 이용가능한 남은 가열 시간 및/또는 기체가 가열 동안 상기 바디에 걸쳐 인입될 수 있는 남은 횟수를 포함하는, 가열 조립체.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 메모리에 기화가능 물질 수량 정보를 저장하도록 배치되는, 가열 조립체.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 사용중 상기 바디가 상기 조립체와 사용하기에 부적합한 바디인지, 적합한 사용된 바디인지, 적합한 미사용된 바디인지 결정하도록 구성되고, 상기 바디가 부적합한 바디인지, 적합한 미사용된 바디인지, 적합한 사용된 바디인지 결정한 후에, 상기 제어기는 추가로, 사용중, 상기 결정에 기반하여 다음 중 하나를 수행하도록 배치되는, 가열 조립체:
    상기 바디가 부적합한 바디로 결정되는 경우, 상기 가열 장치에 의한 가열을 방지하거나,
    상기 바디가 적합한 미사용된 바디로 결정되는 경우, 상기 가열 장치에 의한 가열을 개시하며, 저장된 기화가능 물질 수량 정보를 새로운 기화가능 물질 수량 정보로 교체하거나,
    상기 바디가 적합한 사용된 바디로 결정되는 경우, 상기 저장된 기화가능 물질 수량 정보에 기반하여 상기 가열 장치에 의한 가열을 개시한다.
  17. 가열시 기화되는 기화가능 물질을 포함하는 바디의 가열 방법으로서,
    제어기에 의해, 상기 바디의 가열에 대해 저장된 시간 및/또는 가열 동안 상기 바디에 걸친 기체의 인입에 대해 저장된 횟수에 기반하여 상기 바디의 사전 사용량을 결정하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 바디 내의 저장된 기화가능 물질 수량에 기반하여 가열 장치에 공급가능한 최대 전력량을 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 최대 전력량을 제공함으로써 상기 바디를 가열하는 단계로, 상기 가열 장치는 전력을 공급받아 상기 바디를 가열하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 가열 조립체;
    기화가능 물질을 포함하며, 상기 가열 조립체에 의해 가열가능한 바디; 및
    공기 유입구 및 공기 토출구로, 유로가 이들 사이에 제공되어, 사용중, 기체가 가열 동안 상기 바디를 통과하여 공기가 가열 컴파트먼트에 제공될 수 있도록 배치되는 공기 유입구 및 공기 토출구를 포함하는, 증기 발생 장치.
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