KR102651678B1 - 히터 관리 - Google Patents

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Abstract

전기 작동식 에어로졸 발생 시스템은 부정적인 조건, 예컨대 건조 히터 또는 미승인된 유형의 히터를 검출하는 수단을 포함한다. 상기 시스템은 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터(30), 전력 공급부(14), 및 전기 히터와 전력 공급부에 연결되고 메모리를 포함하는 전기 회로(16)를 포함하며, 전기 회로(16)는 히터(30)의 초기 전기 저항(R1)과 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화(R2-R1) 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때 부정적인 조건을 결정하도록 구성되고, 부정적인 조건이 존재하는 경우에 전기 히터(30)로 공급되는 전력을 제한하거나 사용자에게 표시를 제공하도록 구성된다. 상기 시스템은 미리-저장된 최대 저항 값을 요구하지 않으며, 따라서 시스템이 상이한 히터를 사용하고 제조 공차로 인한 저항 편차를 수용할 수 있다는 장점을 가진다.

Description

히터 관리
본 발명은 히터 관리에 관한 것이다. 개시되는 특정 예는 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템의 히터 관리에 관한 것이다. 본 발명의 양태는 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템 및 전기 가열식 에어로졸 발생 시스템의 작동 방법에 관한 것이다. 설명되는 몇몇 실시예는 히터 요소의 부정적인 조건을 나타낼 수 있는, 히터 요소의 전기 저항에서 비정상적 변화를 검출할 수 있는 시스템에 관한 것이다. 부정적인 조건은 예를 들어, 시스템 내의 에어로졸-형성 기재의 고갈 수준을 나타낼 수 있다. 설명되는 몇몇 실시예에서, 시스템은 상이한 전기 저항의 히터 요소에 효과적일 수 있다. 다른 실시예에서, 전기 저항의 검출 특징은 시스템을 어떻게 작동시킬 수 있는지를 결정하거나 선택하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 몇몇 양태 및 특징은 전기 가열식 흡연 시스템에 대한 특정 용례를 가진다.
WO 2012/085203호는 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하기 위한 액체 저장부; 액체 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터; 및 가열 요소에 가해진 전력과 가열 요소의 결과적인 온도 변화 사이의 관계에 기초하여 액체 에어로졸 형성 기재의 고갈을 결정하도록 구성되는 전기 회로를 포함하는 전기 가열식 흡연 시스템을 개시한다. 특히, 전기 회로는 가열 요소의 온도 상승률을 계산하도록 구성되며, 여기서 높은 온도 상승률은 액체 에어로졸 형성 기재를 히터로 운반하는 심지의 건조상태를 나타낸다. 시스템은 온도 상승률을 제조 동안 메모리 내에 저장되는 임계 값과 비교한다. 온도 상승률이 임계 값을 초과하면, 시스템은 히터로의 전력 공급을 중단할 수 있다.
WO 2012/085203호의 시스템은 전용 온도 센서를 요구하지 않는 장점을 갖는, 가열 요소의 온도를 계산하는 데 가열 요소의 전기 저항을 사용할 수 있다. 그러나, 시스템은 히터 요소의 저항에 의존하는 임계 값의 저장을 여전히 요구하며, 따라서 특정 전기 저항 또는 저항의 범위를 갖는 히터 요소에 대해 최적화된다.
그러나, 시스템이 상이한 히터와 작동하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 통상적으로, WO 2012/085203호에서 설명되는 유형의 시스템에서, 히터는 액체 에어로졸 형성 기재의 공급과 함께 일회용 카트리지 내에 제공된다. 상이한 카트리지 내의 히터 요소는 상이한 전기 저항을 가질 수 있다. 이는 동일한 유형의 카트리지에서의 제조 공차의 결과일 수 있거나 상이한 사용자 경험을 제공하기 위해 시스템에서 상이한 카트리지 디자인이 사용될 수 있기 때문일 수 있다. WO 2012/085203호의 시스템은 시스템의 제조 시 결정되는, 시스템에 사용될 공지된 특정 전기 저항을 갖는 히터에 최적화된다.
전기 흡연 시스템 및 특히 상이한 히터에 의해 작동 가능한 시스템에서 히터의 건조상태, 또는 히터에서의 다른 부정적인 조건을 결정하기 위한 대안적인 시스템을 갖는 것이 바람직할 것이다.
영구적인 장치 부분 및 에어로졸 형성 기재를 함유하는 소모적인 부분을 갖는 전기적 가열식 에어로졸 발생 시스템에서, 소모적인 부분이 "진품"인지 또는 장치의 제조업자에 의해 장치와 호환되는 것으로 간주되는 소모품인지를 용이하게 결정할 수 있는 것이 또한 바람직할 것이다. 이는 히터가 소모품의 일부인 시스템 및 히터가 영구적인 장치의 일부인 시스템 둘 모두에 해당된다.
일 양태에서, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템이 제공되며, 이 시스템은:
에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터;
전력 공급부; 및
전기 히터와 전력 공급부에 연결되고 메모리를 포함하는 전기 회로를 포함하며, 상기 전기 회로는 히터의 초기 전기 저항과 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 부정적인 조건을 결정하도록 구성되고, 부정적인 조건이 존재하는지의 여부에 기초하여 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하거나 부정적인 조건이 존재하는지의 여부에 기초하여 표시를 제공하도록 구성된다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 구현예에 따른 시스템의 개략도이며;
도 2는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같은 시스템에서 사용하기 위한 카트리지의 분해도이며;
도 3은 필라멘트 사이의 액체 에어로졸 형성 기재의 메니스커스(meniscus)를 도시하는, 히터의 필라멘트의 상세도이며;
도 4는 사용자 퍼프 동안 히터의 저항 변화의 개략도이며;
도 5는 가열 요소 저항이 측정될 수 있는 방법을 도시하는 전기 회로도이며;
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 부정적인 조건의 검출 이후의 제어 공정을 도시하며;
도 7은 제1 대체 에어로졸 발생 시스템의 개략도이며;
도 8은 제2 대체 에어로졸 발생 시스템의 개략도이며;
도 9는 미승인, 손상 또는 비호환 히터를 검출하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
"비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달하는 때"라는 문구는 비율이 예상 기간보다 더 빨리 임계 값에 도달하는 상황과, 비율이 예상 기간보다 더 늦게 임계 값에 도달하거나 전혀 임계 값에 도달하지 않는 상황 둘 모두를 포괄하는 것이 명백해야 한다.
에어로졸 발생 시스템 또는 에어로졸 발생 장치에서 하나의 부정적인 조건은 히터에서 에어로졸 형성 기재가 불충분하거나 고갈된 상태이다. 일반적으로 말해서, 증발을 위해 히터로 전달되는 에어로졸 형성 기재가 더 적으면 적을수록, 주어진 인가 전력에 대해 가열 요소의 온도는 더 높아질 것이다. 주어진 전력에 대하여, 가열 사이클 동안 가열 요소의 온도의 진전, 또는 복수의 가열 사이클에 걸친 온도 진전이 어떻게 변화하는지, 히터에서 에어로졸 형성 기재의 양이 고갈되었는지, 그리고 특히 히터에서 에어로졸 형성 기재가 불충분한지를 검출하는 데 사용될 수 있다.
다른 부정적인 조건은 재사용 가능하거나 일회용 히터를 가지는 시스템에서 위조 또는 비호환 히터, 또는 손상된 히터의 존재이다. 히터 요소 저항이 주어진 인가 전력에 대해 예상보다 더 빠르게 또는 더 느리게 상승하면, 히터가 위조되어 진품 히터와 상이한 전기 특성을 가지기 때문일 수 있거나, 히터가 어떤 식으로든 손상되었기 때문일 수 있다. 어느 경우에도, 전기 회로는 히터로의 전력 공급을 방지하도록 구성될 수 있다.
다른 부정적인 조건은 시스템 내에서 위조, 비호환 또는 오래되거나 손상된 에어로졸 형성 기재의 존재이다. 히터 요소 저항이 주어진 인가 전력에 대해 예상보다 더 빠르게 또는 더 느리게 상승하면, 에어로졸 형성 기재가 위조되거나 오래되고, 따라서 예상보다 더 높거나 더 낮은 수분 함량을 가지기 때문일 수 있다. 예를 들어, 고체 에어로졸 형성 기재를 사용하는 경우, 매우 오래되었거나 잘못 저장되었으면 건조될 수 있다. 기재가 예상보다 더 건조하다면, 예상보다 더 적은 에너지가 증발하는 데 사용될 것이며 히터 온도는 더 빠르게 상승할 것이다. 이는 히터 요소의 전기 저항에서 예상하지 못한 변화를 초래할 것이다.
초기 저항과 후속 저항의 비율을 사용함으로써, 시스템은 가열 요소의 실제 온도를 결정할 필요가 없거나, 주어진 온도에서 가열 요소의 저항에 대한 임의의 미리 저장된 지식을 가질 필요가 없다. 이는 부정적인 조건을 유발함이 없이, 상이하게 승인된 히터를 시스템에 사용하게 하고 제조 공차로 인한 동일한 유형의 히터에 대한 절대 저항의 편차를 허용한다. 이는 또한, 비호환 히터의 검출을 허용한다.
초기 저항 측정과 저항의 후속 변화의 사용은 또한 특별한 부정적인 조건을 결정하기 위한 더욱 정확한 임계 값을 설정하게 한다. 초기 저항에 대한 저항 변화율은 제조 공차 또는 시스템 내의 기생 접촉 저항의 편차로 인한 히터의 크기 또는 형상의 편차에 의존하지 않고 단지, 히터와 에어로졸 형성 기재의 재료 특성에만 의존한다.
전기 회로는 전기 저항의 비율 또는 변화를 실제로 계산하지 않고 그 비율을 임계 값과 비교하지 않을 수 있지만, 측정된 저항 값을 하나 이상의 저장된 값 및 하나 이상의 측정된 저항 값으로부터 유도된 임계 값과 등가 비교할 수 있다. 예를 들어, 전기 회로는 전력 공급부로부터 전기 히터로의 초기 전력 전달 이후의 시간에 히터 요소의 측정된 전기 저항을 초기 전기 저항 및 메모리에 저장된 임계 값으로부터 계산된 값과 비교할 수 있다.
전기 회로는 전력 공급부로부터 전기 히터로의 초기 전력 전달 이후의 시간에 히터 요소의 초기 전기 저항 및 히터 요소의 전기 저항을 측정하도록 구성될 수 있다. 전기 저항의 측정들 사이의 시간이 알려지거나 결정되면, 히터 요소의 주어진 저항 계수에 대해서 온도 변화율에 대응하는 저항 변화율이 계산될 수 있다. 시스템은 히터에 동일한 전력을 항상 공급하도록 구성될 수 있거나 임계 값 또는 임계 값들은 히터로 공급되는 전력에 의존할 수 있다.
초기 전기 저항은 히터의 제1 사용 이전에 측정될 수 있다. 초기 저항이 히터의 제1 사용 이전에 측정되면, 이는 히터 요소가 대략 실온에 있다고 가정될 수 있다. 시간에 따른 저항의 예상 변화가 히터 요소의 초기 온도에 의존할 수 있기 때문에, 실온에서 또는 실온 근처에서 초기 저항의 측정은 예상 거동에 대한 좁은 대역의 설정을 허용한다.
초기 저항은 초기 측정 저항에서 시스템 내의 다른 전기 구성 요소와 전기 접점으로부터 초래하는 가정된 기생 저항을 뺀 값으로 계산될 수 있다.
시스템은 장치 및 장치에 제거 가능하게 커플링되는 카트리지를 포함할 수 있으며, 전력 공급부 및 전기 회로는 장치 내에 있으며, 전기 히터 및 에어로졸 형성 기재는 제거 가능한 카트리지 내에 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 상기 장치에 "착탈식으로 연결되어 있는" 카트리지는 카트리지와 장치가 상기 장치나 상기 카트리지를 상당히 손상시키지 않고 서로 연결되고 연결해제될 수 있는 것을 의미한다.
전기 회로는 장치로부터 카트리지의 삽입 및 제거를 검출하도록 구성될 수 있다. 전기 회로는 카트리지가 장치에 먼저 삽입될 때, 그러나 임의의 상당한 가열이 발생하기 전에 히터의 초기 전기 저항을 측정하도록 구성될 수 있다. 전기 회로는 측정된 초기 저항을 메모리에 저장된 허용 가능한 전기 저항의 범위와 비교할 수 있다. 초기 저항이 허용 가능한 저항 범위 밖에 있으면 위조, 비호환 또는 손상된 것으로 간주될 수 있다. 그 경우에, 전기 회로는 카트리지가 제거되어 상이한 카트리지로 교체될 때까지 전력 공급을 방지하도록 구성될 수 있다.
상이한 특성을 갖는 카트리지가 상기 장치와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 상이한 크기의 히터를 갖는 두 개의 상이한 카트리지가 상기 장치와 함께 사용될 수 있다. 더 큰 히터가 그 개인 선호도를 갖는 사용자에게 더 많은 에어로졸을 전달하는 데 사용될 수 있다.
카트리지는 재충전 가능하거나 에어로졸 형성 기재가 고갈되었을 때 처분되도록 구성될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 식물계 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물들을 함유하는 담배 함유 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는, 대안적으로, 비-담배 함유 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 사용시 치밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 시스템의 작동 온도에서 열 감성에 대하여 실질적으로 견디는 임의의 적절한 공지된 화합물 또는 화합물들의 혼합물이다. 적합한 에어로졸 형성제는 당 기술분야에 잘 공지되어 있고, 이에 정의되지 않지만, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함한다. 바람직한 에어로졸 형성제는 다가 알코올 또는 그의 혼합물, 예를 들면 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올이고, 가장 바람직하게는 글리세린이다. 에어로졸 형성 기재는 다른 첨가제 및 향미제와 같은 재료를 포함할 수 있다.
카트리지는 액체 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재에 대해서, 특정한 물리적 특성, 예를 들어 기재의 증기압 또는 점도가 에어로졸 발생 시스템에 사용하는 데 적합한 방식으로 선택된다. 상기 액체는 바람직하게는 가열 시 상기 액체로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하고 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 액체는 비-담배 물질을 포함할 수 있다. 액체는 물, 에탄올, 또는 다른 용매, 식물 추출물, 니코틴 용액, 및 천연 또는 인공 향미를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 액체는 에어로졸 형성제를 더 포함한다. 적절한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
액체 저장부를 제공하는 장점은 액체 저장부 내의 액체가 주변 공기로부터 보호된다는 점이다. 몇몇 구현예에서, 주변 광이 액체 저장부로도 또한 진입할 수 없으므로, 액체의 광-유도 열화의 위험이 회피된다. 게다가, 높은 수준의 위생이 유지될 수 있다.
바람직하게, 액체 저장부는 미리 결정된 수의 퍼프 동안 액체를 보유하도록 배열된다. 액체 저장부가 재충전 가능하지 않고 액체 저장부 내의 액체가 소모된 경우에, 액체 저장부는 사용자에 의해 교체되어야 한다. 이와 같은 교체 동안, 액체에 의한 사용자의 오염이 방지되어야 한다. 대안적으로, 상기 액체 저장부는 재충전 가능할 수 있다. 그 경우에, 에어로졸 발생 시스템은 액체 저장부의 특정 수의 재충전 이후에 교체될 수 있다.
대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 고체 기재일 수 있다. 상기 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 상기 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 상기 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 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 포함할 수 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 화합물을 함유할 수 있다. 상기 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들면 상기 추가 담배 또는 비-담배 휘발성 향미 화합물을 포함하고 있는 캡슐을 또한 함유할 수 있고, 이러한 캡슐은 상기 고체 에어로졸 형성 기재의 가열 중에 용융될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 균질화 담배는 미립자 담배를 집합시켜서 형성된 물질을 지칭한다. 균질화 담배는 시트의 형태일 수 있다. 균질화 담배 물질은 건조 중량 기준으로 5% 초과의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 균질화 담배 물질은 대안적으로 건조 중량 기준으로 약 5중량% 내지 약 30중량%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 균질화 담배 물질의 시트는 담배 잎몸(leaf lamina) 및 담배 잎자루(leaf stem) 중 하나 또는 둘 모두를 분쇄하거나 그렇지 않으면 세분하여 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 포함할 수 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 수 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 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 고체 에어로졸 형성 기재는 열적으로 안정된 캐리어 위에 제공되거나 그 안에 매립될 수 있다. 캐리어는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 상기 캐리어는 그 내부 표면 위에, 또는 그 외부 표면 위에, 또는 그 내부 표면 및 외부 표면 양자 위에 피착된 고체 기재의 박층을 갖는 관형 캐리어일 수 있다. 이러한 관형 캐리어는, 예를 들어, 종이, 종이류 재료, 부직 탄소 섬유 매트, 저 질량 오픈 메쉬 금속 스크린, 또는 천공된 금속 포일(foil) 또는 임의의 다른 열적으로 안정한 중합체 매트릭스로 형성될 수 있다.
상기 고체 에어로졸 형성 기재는 예를 들면, 시트, 발포체, 겔 또는 슬러리 형태로 캐리어의 표면 위에 피착될 수 있다. 상기 고체 에어로졸 형성 기재는 캐리어의 전체 표면 위에 피착되어 있을 수 있거나, 대안적으로 사용 중 불균일한 향미 전달을 제공하기 위해서 패턴으로 피착되어 있을 수 있다.
고체 에어로졸 형성 기재는 히터, 전력 공급부 및 전기 회로를 포함하는 장치와 함께 사용될 궐련과 같은 흡연 물품으로서 제공될 수 있다.
전기 회로는 장치로부터 에어로졸 형성 기재의 삽입 및 제거를 검출하도록 구성될 수 있다. 전기 회로는 에어로졸 형성 기재가 장치 내로 먼저 삽입될 때, 그러나 임의의 상당한 가열이 발생하기 이전에 히터의 초기 전기 저항을 측정하도록 구성될 수 있다. 전기 회로는 측정된 초기 저항을 메모리에 저장된 허용 가능한 전기 저항의 범위와 비교할 수 있다. 초기 저항이 허용 가능한 저항 범위 밖에 있는 경우에, 에어로졸 형성 기재는 위조, 비호환 또는 손상된 것으로 간주될 수 있다. 그 경우에, 전기 회로는 에어로졸 형성 기재가 제거되고 대체될 때까지 전력의 공급을 방지하도록 구성될 수 있다.
상기 전기 히터는 단일 가열 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 전기 히터는, 하나보다 많은 가열 요소, 예를 들어, 2개, 또는 3개, 또는 4개, 또는 5개, 또는 6개 이상의 가열 요소를 포함할 수 있다. 가열 요소 또는 가열 요소들은 액체 에어로졸 형성 기재를 가장 효과적으로 가열하도록 적절히 배열될 수 있다.
상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는, 바람직하게, 전기 저항 물질을 포함하고 있다. 적절한 전기 저항 물질은, 도핑된 세라믹과 같은 반도체, (예를 들어, 이규화 몰리브덴과 같은) 전기 "전도성" 세라믹, 카본, 흑연, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 물질과 금속 물질의 복합 물질을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 복합 물질은 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 적합한 도핑된 은세라믹의 예는 도핑된 실리콘 카바이드를 포함한다. 적합한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족 금속을 포함한다. 적절한 금속 합금의 예로는 스테인리스 스틸, 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 금- 및 철-함유 합금들, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸에 기초한 초합금, Timetal®, 철-알루미늄계 합금, 및 철-망간-알루미늄계 합금을 포함하고 있다. Timetal®은 티타늄 메탈 코포레이션(Titanium Metals Corporation)의 등록 상표이다. 복합 물질에서, 요구되는 외부 물리화학적 성질과 에너지 전달 동역학에 따라, 전기 저항 물질은 선택적으로, 절연 물질에 매립되거나 절연 물질로 캡슐화되거나 코팅될 수 있거나, 또는 그 반대로 될 수 있다. 상기 가열 요소는 불활성 물질의 두 개의 층 사이에 절연된 금속 식각된 포일을 포함할 수 있다. 그 경우, 상기 불활성 물질은 Kapton®, 올-폴리이미드, 또는 미카 포일을 포함할 수 있다. Kapton®은 E.I. 뒤 퐁 드 느무르 앤 컴퍼니(E.I. du Pont de Nemours and Company)의 등록 상표이다.
상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는 임의의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는 가열 블레이드의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 상기 적어도 하나의 전기 가열 요소는 서로 다른 전자 전도부들을 갖는 포장재 또는 기재, 혹은 전기 저항 금속 관의 형태를 취할 수 있다. 액체 저장부는 일회용 가열 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 액체 에어로졸 형성 기재를 통해 작동하는 하나 이상의 가열 바늘 또는 로드(rod)가 또한 적합할 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 전기 가열 요소는 가요성 시트 재료를 포함할 수 있다. 다른 대안예는 가열 와이어 또는 필라멘트, 예를 들어 Ni-Cr(니켈-크롬), 백금, 텅스텐 또는 합금 와이어나 가열 판을 포함한다. 선택적으로, 상기 가열 요소는 강성 캐리어 물질 내에 또는 강성 캐리어 물질 상에 피착될 수 있다.
일 구현예에서, 가열 요소는 전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물을 포함한다. 전기 전도성 필라멘트는 필라멘트 사이의 간극을 정의할 수 있고, 이 간극은 10 ㎛ 내지 100 ㎛의 폭을 가질 수 있다.
전기 전도성 필라멘트는 160 내지 600 Mesh US (+/- 10%) 크기(즉, 인치당 160 내지 600 필라멘트(+/- 10%))의 메쉬를 형성할 수 있다. 간극의 폭은 바람직하게 75 ㎛ 내지 25 ㎛이다. 메쉬의 총 면적에 대한 간극의 면적의 비율인 메쉬의 개방 면적의 백분율은 바람직하게 25% 내지 56%이다. 메쉬는 상이한 유형의 직조(weave) 또는 격자(lattice) 구조를 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 전기 전도성 필라멘트는 서로 평행하게 배열된 필라멘트의 어레이로 이루어진다.
전기 전도성 필라멘트는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 8 ㎛ 내지 50 ㎛, 보다 바람직하게는 8 ㎛ 내지 39 ㎛의 직경을 가질 수 있다. 필라멘트는 둥근 단면을 가질 수 있거나 평탄해진 단면을 가질 수 있다.
전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 면적이 작을 수 있고, 바람직하게는 25 mm2 이하일 수 있어서, 핸드헬드 시스템에 포함될 수 있다. 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물은 예를 들어 직사각형일 수 있고, 5 mm x 2 mm의 치수를 가질 수 있다. 바람직하게, 전기 전도성 필라멘트들의 메쉬 또는 어레이는 히터 조립체의 면적의 10% 내지 50%의 면적을 커버한다. 더욱 바람직하게, 전기 전도성 필라멘트들의 메쉬 또는 어레이는 히터 조립체의 면적의 15% 내지 25%의 면적을 커버한다.
필라멘트는 포일과 같은 시트 물질을 에칭함으로써 형성될 수 있다. 이는, 히터 조립체가 평행한 필라멘트들의 어레이를 포함하는 경우에 특히 유리할 수 있다. 가열 요소가 필라멘트의 메쉬 또는 직물을 포함하는 경우, 필라멘트는 개별적으로 형성되거나 함께 짜질 수 있다.
전기 전도성 필라멘트를 위한 바람직한 재료는 304, 316, 304L, 및 316L 스테인리스 스틸이다.
적어도 하나의 가열 요소는 전도에 의해 액체 에어로졸 형성 기재를 가열할 수 있다. 가열 요소는 기재와 적어도 부분적으로 접촉할 수 있다. 대안적으로, 상기 가열 요소로부터의 열은 열 전도성 요소에 의해 기재에 전도될 수 있다.
바람직하게, 사용시 에어로졸 형성 기재는 가열 요소와 접촉한다.
바람직하게, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템은 액체 에어로졸 형성 기재를 액체 저장부로부터 전기 히터 요소로 운반하기 위한 모세관 재료를 더 포함한다.
바람직하게, 모세관 재료는 액체 저장부 내의 액체와 접촉하도록 배열된다. 바람직하게, 모세관 심지가 액체 저장부 내부로 연장된다. 그 경우에, 사용시, 액체는 모세관 심지의 모세관 작용에 의해 액체 저장부로부터 전기 히터로 이전된다. 일 구현예에서, 모세관 심지는 제1 단부와 제2 단부를 가지며, 제1 단부는 내부에 있는 액체와의 접촉을 위해 액체 저장부 내로 연장되며 전기 히터는 제2 단부 내의 액체를 가열하도록 배열된다. 가열 요소가 활성화될 때, 모세관 심지의 제2 단부에 있는 액체가 히터의 적어도 하나의 가열 요소에 의해 증발되어 과포화 증기를 형성한다. 과포화 증기는 기류와 혼합되어 운반된다. 상기 흐름 동안, 상기 증기는 응축되어 에어로졸을 형성하게 되고, 상기 에어로졸은 사용자의 입을 향하여 반송된다. 액체 에어로졸 형성 기재는 점도와 표면 장력을 포함한 물리적 특성을 가지며, 이는 액체가 모세관 작용에 의해 모세관 심지를 통해 이송되게 한다.
모세관 심지는 섬유성 또는 스폰지 구조체를 가질 수 있다. 상기 모세관 심지는 바람직하게 모세관들의 다발을 포함하고 있다. 예를 들어, 모세관 심지는 복수의 섬유나 스레드(thread), 또는 다른 미세 보어 튜브를 포함할 수 있다. 섬유 또는 스레드는 에어로졸 발생 시스템의 길이방향으로 일반적으로 정렬될 수 있다. 대안적으로, 상기 모세관 심지는 막대 형상으로 형성된 스폰지형 또는 폼형 물질을 포함할 수 있다. 로드 형상은 에어로졸 발생 시스템의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 심지의 구조는 액체가 모세관 작용에 의해 이송될 수 있는 복수의 작은 보어 또는 튜브를 형성한다. 상기 모세관 심지는 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 재료의 실시예는 모세관 재료, 예를 들어, 스폰지 또는 발포성 재료, 섬유 또는 소결 분말 형태의 세라믹계 또는 그래파이트계 재료, 발포성 금속 또는 플라스틱 재료, 초산 셀룰로오스, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀과 같은 섬유 재료, 예를 들어 방사 또는 압출된 섬유, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹이다. 모세관 심지는 상이한 액체 물리적 특성과 함께 사용되도록 임의의 적합한 모세관현상 및 다공성을 가질 수 있다. 액체는 이에 정의되지는 않지만 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도성, 비등점 및 증기압을 포함하는 물성을 가지고 있으며, 모세관 작용에 의해 액체가 모세관 장치를 통해 운반될 수 있게 한다.
가열 요소는 가열 와이어 또는 필라멘트 인서클링(filament encircling)의 형태일 수 있으며, 선택적으로 모세관 심지를 지지한다. 액체의 특성과 조합된 심지의 모세관 특성은 에어로졸 형성 기재가 많이 있는 정상 사용 동안 심지가 가열 구역에서 항상 젖어 있는 것을 보장한다.
대안적으로, 설명된 바와 같이, 히터 요소는 복수의 전기 전도성 필라멘트로 형성되는 메쉬를 포함할 수 있다. 모세관 물질은 필라멘트들 사이의 간극 내로 연장되어 있을 수 있다. 히터 조립체는, 모세관 작용에 의해 액체 에어로졸 형성 기재를 간극 내로 흡인할 수 있다.
하우징은 두 개 이상의 서로 다른 모세관 물질을 함유할 수 있고, 여기서 히터 요소와 접촉하는 제1 모세관 물질은 높은 열 분해 온도를 가지고, 제1 모세관 물질과 접촉하지만 히터 요소와는 접촉하지 않는 제2 모세관 물질은 낮은 열 분해 온도를 가지고 있다. 제1 모세관 물질은 히터 요소를 제2 모세관 물질로부터 분리하는 스페이서로서 효과적으로 작용해서, 제2 모세관 물질이 그의 열 분해 온도 위의 온도에 노출되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "열 분해 온도"는, 물질이 분해되어 기체 부산물의 생성에 의해 질량을 잃기 시작하는 온도를 의미한다. 제2 모세관 물질은, 제1 모세관 물질보다 큰 용적을 유리하게 점유할 수 있고, 제1 모세관 물질의 에어로졸 형성 기재보다 많은 에어로졸 형성 기재를 보유할 수 있다. 제2 모세관 물질은 제1 모세관 물질보다 뛰어난 심지(wicking) 성능을 가질 수 있다. 제2 모세관 물질은 제1 모세관 물질보다 덜 비싸거나 높은 충전 성능을 가질 수 있다. 제2 모세관 물질은 폴리프로필렌일 수 있다.
전력원은 임의의 적합한 전력원, 예를 들어 DC 전압원일 수 있다. 일 구현예에서, 전력원은 리튬-이온 배터리이다. 대안적으로, 전력원은 니켈-금속 하이브리드 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 또는 리튬계 배터리, 예를 들어 리튬-코발트, 리튬-철-인산염, 리튬 티탄산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다. 대안예로서, 전력원은 콘덴서와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 전력원은 충전을 요구할 수 있고, 하나 이상의 흡연을 경험하기 위한 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다; 예를 들어, 전력원은 통상의 궐련을 흡연하는 데에 걸리는 통상적인 시간에 대응하여, 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배수인 기간 동안 에어로졸의 연속적인 발생을 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 전력원은 미리 정해진 수의 퍼프 또는 히터의 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 에어로졸 발생 시스템은 하우징을 포함하고 있다. 바람직하게는, 하우징은 세장형이다. 상기 하우징은 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수 있다. 적절한 물질의 예로는, 금속, 합금, 플라스틱 또는 그러한 물질들 중 하나 이상을 포함하는 복합 물질, 또는 음식이나 제약에 적용하는 데 적절한 열가소성 물질, 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌이 있다. 바람직하게, 상기 물질은 경량이며 비-취성(non-brittle)이다.
바람직하게, 상기 에어로졸 발생 시스템은 휴대용이다. 에어로졸 발생 시스템은 전기 가열식 흡연 시스템일 수 있고 통상의 엽궐련 또는 궐련에 비교할 만한 크기를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 흡연 시스템일 수 있다. 흡연 시스템은 대략 30 mm 내지 대략 150 mm의 총 길이를 가질 수 있다. 상기 흡연 시스템은 대략 5 mm 내지 대략 30 mm의 외부 직경을 가질 수 있다.
전기 회로는 바람직하게, 마이크로프로세서, 더 바람직하게 프로그램 가능한 마이크로프로세서를 포함한다. 흡연 시스템은 소프트웨어가 마이크로프로세서에 업로드되게 하는 데이터 입력 포트 또는 무선 수신기를 포함할 수 있다. 전기 회로는 추가의 전기 구성 요소를 포함할 수 있다. 흡연 시스템은 온도 센서를 포함할 수 있다.
부정적인 조건이 검출되면, 시스템은 부정적인 조건이 검출되었다는 표시만을 사용자에게 제공함에 지나지 않는다. 이는 시각적, 청각적 또는 촉각적 경고를 제공함으로써 수행될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 전기 회로는 부정적인 조건이 검출될 때 히터로 공급되는 전력을 자동으로 제한하거나 그렇지 않으면 제어할 수 있다.
부정적인 조건이 검출되면 전기 회로가 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하도록 구성될 수 있는 많은 가능한 방식이 있다. 불충분한 에어로졸 형성 기재가 가열 요소에 전달되거나 또는 고체 에어로졸 형성 기재가 건조되면, 히터에 대한 전력의 공급을 감소시키거나 중단시키는 것이 바람직할 수 있다. 이는 사용자에게 일관되고 즐거운 경험을 제공하고 과열 위험 및 에어로졸에 바람직하지 않은 화합물의 발생 위험 둘 모두를 완화하는 것을 보장할 수 있다. 히터로의 전력 공급은 단시간 동안 또는 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 교체될 때까지 중단되거나 제한될 수 있다.
흡연 시스템은 사용자가 흡연 시스템을 퍼핑하고 있을 때를 검출하기 위한 퍼프 검출기를 포함할 수 있으며, 퍼프 검출기는 전기 회로에 연결되며, 전기 회로는 퍼프가 퍼프 검출기에 의해 검출되는 경우, 전력 공급부로부터 히터 요소로 전력을 공급하도록 구성되며, 전기 회로는 각각의 퍼프 동안 부정적인 조건이 있는지를 결정하도록 구성된다.
퍼프 검출기는 마이크로폰 기반 퍼프 검출기와 같은 장치를 통한 기류를 직접 측정하는 전용 퍼프 검출기일 수 있거나, 예를 들어, 장치 내 온도 변화 또는 히터 요소의 전기 저항 변화에 기초하여 간접적으로 퍼프를 검출할 수 있다.
전기 회로는 퍼프의 초기 검출 또는 히터에 대한 초기 전력 공급에 후속하는 기간(t1) 동안 히터 요소에 미리 결정된 전력을 공급하도록 구성될 수 있으며, 전기 회로는 각각의 퍼프 동안의 시간(t1)에서 히터 요소의 전기 저항의 측정에 기초하여 히터 요소의 전기 저항의 변화를 결정하도록 구성될 수 있다. 기간(t1)은 퍼프의 초기 검출 직후 또는 히터에 대한 최초의 전력 인가 직후에 선택될 수 있다. 이는 회로가 비호환 또는 위조 히터 또는 에어로졸 형성 기재를 검출하는 경우에 소모품 교체 이후, 처음 사용하는 동안에 특히 유리하다. 예를 들어, 통상적인 퍼프는 3초의 지속기간을 가질 수 있으며, 퍼프 검출기의 반응 시간은 약 100 ms일 수 있다. 그 후, 히터의 온도가 안정되기 이전의 퍼프의 기간 동안 t1은 100 ms 내지 500 ms가 되도록 선택될 수 있다. 대안적으로, 기간(t1)은 가열 요소의 온도가 안정화된 것으로 예상될 때 선택될 수 있다.
전기 회로는 미리 결정된 수의 순차적인 사용자 퍼프에 대한 부정적인 조건이 있는 경우에, 전력 공급부로부터 히터 요소로의 전력 공급을 방지하도록 구성될 수 있다.
전기 회로는 부정적인 조건이 존재하는지를 연속적으로 결정하고, 부정적인 조건이 존재할 때, 히터로의 전력 공급을 방지 또는 감소시키고, 더 이상 부정적인 조건이 존재하지 않을 때까지 가열 요소로의 전력 공급을 계속해서 방지 또는 감소시키도록 구성될 수 있다.
액체 및 심지 기반 시스템에서, 과도한 퍼핑은 액체가 히터 근처에서 충분히 빨리 교체될 수 없기 때문에 심지의 건조를 초래할 수 있다. 이들 상황에서, 히터가 너무 고온으로 되거나 바람직하지 않은 에어로졸 성분을 생성하지 않도록 히터로의 전력 공급을 제한하는 것이 바람직하다. 부정적인 조건이 검출되자마자, 히터로의 전력은 후속 사용자의 퍼프시까지 중단될 수 있다.
유사하게, 과도한 퍼핑은 퍼프들 사이에서 예상되는대로 히터가 냉각되게 할 수 없기 때문에, 퍼프에서 퍼프까지 히터 온도의 바람직하지 않은 점진적인 상승을 초래할 수 있다. 이는 액체 또는 고체 에어로졸 형성 기재 기반 시스템에 해당된다. 퍼프들 사이의 냉각을 모니터하기 위해, 전기 회로는 시간 경과에 따른 비율을 추적하도록 구성될 수 있으며, 비율에 대한 최댓값과 그 비율에 대한 후속 최솟값 사이의 차이가 메모리에 저장된 차이 임계 값을 초과하지 않으면 히터로 공급되는 전력을 제한하거나 표시를 제공할 수 있다.
전기 회로는 부정적인 조건이 존재할 때 미리 결정된 중단 기간 동안 히터 요소로의 전력 공급을 방지하도록 구성될 수 있다.
전기 회로는 에어로졸 형성 기재 또는 히터를 함유한 소모성 부분이 교체될 때까지 히터로의 전력 공급을 방지하도록 구성될 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 전기 회로는 비율이 임계 값에 도달했는지의 여부를 연속적으로 계산하고, 비율이 임계 값에 도달하는데 걸린 시간을 저장된 시간 값과 비교하도록 구성될 수 있으며, 임계 값에 도달하는데 걸린 시간이 저장된 시간 값보다 작거나 비율이 예상 기간 내에 임계 값에 도달하지 않으면, 부정적인 조건이 있다고 결정하고 히터로의 전력 공급을 방지 또는 감소시키도록 구성될 수 있다. 임계 값에 예상보다 더 빨리 도달하면 건조한 히터 요소 또는 건조한 기재를 나타낼 수 있거나 비호환, 위조 또는 손상된 히터를 나타낼 수 있다. 유사하게, 예상 기간 내에 임계 값에 도달하지 않으면, 위조 또는 손상된 히터 또는 기재를 나타낼 수 있다. 이는 위조, 손상 또는 비호환 히터 또는 기재에 대한 신속한 결정을 허용할 수 있다.
설명된 바와 같이, 히터 요소에서 건조 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 부정적인 조건의 발견은 예상 특성 범위 밖에서 전기 특성을 갖는 히터를 나타낼 수 있다. 이는 히터의 수명에 걸친 재료의 축적으로 인해 히터에 결함이 있기 때문이거나, 히터가 미승인 히터 또는 위조 히터이기 때문일 수 있다. 예를 들어, 제조업자가 스테인리스 스틸 히터 요소를 사용한 경우에, 이들 히터 요소는 특정 전기 저항 범위 내의 실온에서 초기 전기 저항을 가질 것으로 예상될 수 있다. 게다가, 히터의 초기 전기 저항과 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율은 히터 요소의 재료와 관련이 있기 때문에 특정 값을 가질 것으로 예상될 수 있다. 예를 들어, Ni-Cr으로 형성된 히터 요소가 사용되면, Ni-Cr이 스테인리스 스틸보다 훨씬 낮은 저항 온도 계수를 가지므로 비율은 예상보다 낮을 것이다. 따라서, 전기 회로는 히터의 초기 전기 저항과 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 최소 임계 값 미만일 때 부정적인 조건을 결정하고, 그 결과에 기초하여 히터로의 전력 공급을 제한하도록 구성될 수 있다. 이는 몇몇 미승인 히터의 사용을 방지할 것이다. 전기 회로는 비율이 최소 임계 값보다 작은 경우에 히터로의 전력 공급을 방지할 수 있다.
상이한 다수 임계 값이 사용되어 상이한 조건에 대한 상이한 제어 전략을 야기할 수 있다. 예를 들어, 최고 임계 값 및 최저 임계 값은 추가 전력이 공급되기 전에 기재에 대한 히터의 교체를 요구하는 범위를 설정하는 데 사용될 수 있다. 전기 회로는 비율이 최고 임계 값을 초과하거나 최저 임계 값보다 작은 경우에, 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 교체될 때까지 히터로의 전력 공급을 방지하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 중간 임계 값이 히터에서 건조한 상태가 초래되는 과도한 퍼핑 거동을 검출하는 데 사용될 수 있다. 전기 회로는 중간 임계 값이 초과되었지만 최고 임계 값이 초과되지 않는 경우에, 특정 기간 동안 또는 후속 사용자 퍼프 때까지 히터로의 전력 공급을 방지하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 중간 임계 값이 에어로졸 형성 기재가 거의 고갈되어 곧 교체할 필요가 있다는 표시를 사용자에게 유발하는 데 또한 사용될 수 있다. 전기 회로는 중간 임계 값이 초과되었지만 최고 임계 값이 초과되지 않는 경우에, 가시적, 가청적 또는 촉각적일 수 있는 표시를 제공하도록 구성될 수 있다.
위조, 손상 또는 비호환 히터를 검출하는 하나의 공정은 히터가 처음 사용되거나 장치 또는 시스템에 삽입될 때, 히터의 저항 또는 히터의 저항 변화율을 확인하는 것이다. 전기 회로는 전력이 히터로 공급된 이후, 미리 결정된 기간 내에 히터 요소의 초기 저항을 측정하도록 구성될 수 있다. 미리 결정된 기간은 짧은 기간일 수 있고, 50 ms 내지 200 ms일 수 있다. 메쉬 가열 요소를 포함하는 히터에 대해서, 미리 결정된 기간은 약 100 ms일 수 있다. 바람직하게, 미리 결정된 기간은 50 ms 내지 150 ms이다. 전기 회로는 미리 결정된 기간 동안 초기 저항 변화율을 결정하도록 구성될 수 있다. 이는 미리 결정된 기간 동안 상이한 시간에서 복수의 저항 측정치를 취하고 복수의 저항 측정치에 기초하여 저항 변화율을 계산함으로써 수행될 수 있다. 전기 회로는 훨씬 더 낮은 전력을 사용하여 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 히터로 전력을 공급하는 별도의 루틴으로서 히터의 초기 저항 또는 히터의 초기 저항 변화율을 측정하도록 구성될 수 있거나, 상당한 가열이 발생되기 이전에 히터가 활성화되는 처음 잠시 동안 히터의 초기 저항을 측정할 수 있다. 전기 회로는 히터의 초기 저항 또는 히터의 초기 저항 변화율을 허용 가능한 값의 범위와 비교하도록 구성될 수 있으며, 초기 저항 또는 초기 저항 변화율이 허용 가능한 값의 범위 밖에 있다면, 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 교체될 때까지 전기 히터로의 전력 공급을 방지하거나 표시를 제공할 수 있다.
초기 저항 또는 초기 저항 변화율이 허용 가능한 값의 범위 내에 있다면, 전기 회로는 히터의 초기 전기 저항과 초기 저항으로 부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 최대 임계 값 미만이거나 메모리에 저장된 최소 임계 값을 초과할 때 허용 가능한 히터가 존재하는지를 결정하고, 허용 가능한 히터가 존재하는지의 여부에 기초하여 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하거나, 허용 가능한 히터가 존재하지 않는 경우에 표시를 제공하도록 구성될 수 있다.
전기 회로는 히터로의 제1 전력 공급의 1초 이내에 허용 가능한 히터가 먼저 존재하는지 결정하도록 구성될 수 있다.
제2 양태에서 가열기 조립체가 제공되며, 상기 가열기 조립체는:
적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터; 및
상기 전기 히터에 연결되고 메모리를 포함하는 전기 회로를 포함하며, 상기 전기 회로는 히터의 초기 전기 저항과 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 부정적인 조건이 존재하는지를 결정하도록 구성되고, 부정적인 조건이 존재하는지의 여부에 기초하여 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하거나 부정적인 조건이 존재하는지의 여부에 기초하여 표시를 제공하도록 구성된다.
히터 조립체는 에어로졸 발생 시스템에서 사용하도록 구성될 수 있으며 사용 중에 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성될 수 있다.
제3 양태에서, 전기 작동식 에어로졸 발생 장치가 제공되며, 상기 장치는:
전력 공급부; 및
상기 전력 공급부에 연결되고 메모리를 포함하는 전기 회로를 포함하며, 상기 전기 회로는 사용 중에 전기 히터에 연결되도록 구성되고, 히터의 초기 전기 저항과 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 부정적인 조건을 결정하도록 구성되고, 부정적인 조건이 존재하는지의 여부에 기초하여 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하거나 부정적인 조건이 존재하는지의 여부에 기초하여 표시를 제공하도록 구성된다.
본 발명의 제4 양태에서, 전기 작동식 에어로졸 발생 장치에 사용하기 위한 전기 회로가 제공되며, 사용 중에 상기 전기 회로는 전기 히터 및 전력 공급부에 연결되며, 상기 전기 회로는 메모리를 포함하고, 히터의 초기 전기 저항과 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 부정적인 조건을 결정하도록 구성되고, 부정적인 조건이 존재하는지의 여부에 기초하여 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하거나 부정적인 조건이 존재하는지의 여부에 기초하여 표시를 제공하도록 구성된다.
본 발명의 제5 양태에서, 전기 작동식 에어로졸 발생 장치에 사용하기 위한 전기 회로가 제공되며, 사용 중에 상기 전기 회로는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 히터 및 전력 공급부에 연결되며, 상기 전기 회로는 메모리를 포함하며, 히터로의 전력 공급 이후의 미리 결정된 기간 내에서 히터의 초기 저항 또는 히터의 초기 저항 변화율을 측정하고, 히터의 초기 저항 또는 히터의 초기 저항 변화율을 허용 가능한 값의 범위와 비교하고, 초기 저항 또는 초기 저항 변화율이 허용 가능한 값의 범위 밖에 있는 경우에 전기 히터로의 전력 공급을 방지하거나 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 교체될 때까지 표시를 제공하도록 구성된다.
미리 결정된 기간은 짧은 기간일 수 있고, 50 ms 내지 200 ms일 수 있다. 메쉬 가열 요소를 포함하는 히터에 대해서, 미리 결정된 기간은 약 100 ms일 수 있다. 바람직하게, 미리 결정된 기간은 50 ms 내지 150 ms이다. 전기 회로는 미리 결정된 기간 동안 초기 저항 변화율을 결정하도록 구성될 수 있다. 이는 미리 결정된 기간 동안 상이한 시간에서 복수의 저항 측정치를 취하고 복수의 저항 측정치에 기초하여 저항 변화율을 계산함으로써 수행될 수 있다.
초기 저항이 허용 가능한 저항 값의 범위 내에 있다면, 전기 회로는 히터의 초기 전기 저항과 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율을 결정하고 그 비율을 메모리에 저장된 최대 또는 최소 임계 값과 비교하도록 구성될 수 있으며, 그 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 작거나 최소 임계 값보다 큰 경우에, 허용 가능한 히터가 존재하는지를 결정하고, 허용 가능한 히터가 존재하는지의 여부에 기초하여 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하거나 허용 가능한 히터가 존재하는지의 여부에 기초하여 표시를 제공하도록 구성될 수 있다.
제6 양태에서, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터 및 전기 히터로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템의 히터로의 전력 공급 제어 방법이 제공되며, 상기 방법은:
히터의 초기 전기 저항과 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 부정적인 조건을 결정하고, 부정적인 조건의 존재 여부에 따라서 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하거나 사용자에게 표시를 제공하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 히터 요소의 초기 전기 저항을 측정하는 단계 및 전력 공급부로부터 전기 히터로의 초기 전력 전달 이후의 시간에서 히터 요소의 전기 저항을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 전력이 공급될 때, 히터로 일정한 전력을 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 가변 전력은 다른 작동 파라미터에 따라 공급될 수 있다. 그 경우에, 임계 값은 히터로 공급되는 전력에 의존할 수 있다.
상기 방법은 히터의 제1 사용 이전에 초기 전기 저항을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 초기 저항이 히터의 제1 사용 이전에 결정되면, 히터 요소가 대략 실온에 있다고 가정될 수 있다. 시간에 따른 저항의 예상 변화가 히터 요소의 초기 온도에 의존할 수 있기 때문에, 실온에서 또는 실온 근처에서 초기 저항의 측정은 예상 거동에 대한 좁은 대역의 설정을 허용한다.
상기 방법은 시스템 내의 다른 전기 구성 요소 및 전기 접점으로부터 초래한 가정된 기생 저항을 초기 측정 저항에서 뺀 값으로서 초기 저항을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
전기 작동식 에어로졸 발생 시스템은 사용자가 시스템을 퍼핑할 때를 검출하기 위한 퍼프 검출기를 포함할 수 있으며, 상기 방법은 퍼프가 퍼프 검출기에 의해 검출될 때 전력 공급부로부터 히터 요소로 전력을 공급하는 단계, 각각의 퍼프 동안 부정적인 조건이 존재하는지를 결정하는 단계, 및 미리 결정된 수의 순차적인 사용자 퍼프에 대한 부정적인 조건이 존재하는 경우 전력 공급부로부터 히터 요소로의 전력 공급을 방지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 부정적인 조건이 존재하는 경우 전력 공급부로부터 히터 요소로의 전력의 공급을 방지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 부정적인 조건이 존재하는지를 연속적으로 결정하는 단계, 및 부정적인 조건이 존재할 때 히터로의 전력 공급을 방지하고 더 이상 부정적인 조건이 존재하지 않을 때까지 히터 요소로의 전력 공급을 연속해서 방지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 부정적인 조건이 존재할 때 미리 결정된 중단 기간 동안 히터 요소로의 전력 공급을 방지하는 단계를 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 상기 방법은 비율이 임계 값을 초과하는지를 연속적으로 계산하는 단계, 및 임계 값에 도달하는데 걸린 시간을 저장된 시간 값과 비교하는 단계를 포함할 수 있으며, 임계 값에 도달하는데 걸리는 시간이 저장된 시간 값보다 작은 경우에, 부정적인 조건을 결정하고 히터로의 전력 공급을 제어한다.
제7 양태에서, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터 및 전기 히터로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에서 비호환 또는 손상된 히터의 검출 방법이 제공되며, 상기 방법은:
히터의 초기 전기 저항과 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 비호환 또는 손상된 히터를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 비호환 히터로 결정되는 경우에, 전기 히터로의 전력 공급을 방지하거나, 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 교체될 때까지 표시를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 전력이 히터로 공급된 후 미리 결정된 기간 내에서 히터의 초기 저항 또는 히터의 초기 저항 변화율을 측정하는 단계, 히터의 초기 저항 또는 히터의 초기 저항 변화율을 허용 가능한 값의 범위와 비교하는 단계, 및 초기 저항 또는 초기 변화율이 허용 가능한 값의 범위 밖에 있는 경우에, 전기 히터로의 전력 공급을 방지하거나 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 교체될 때까지 표시를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
미리 결정된 기간은 짧은 기간일 수 있고, 50 ms 내지 200 ms일 수 있다. 메쉬 가열 요소를 포함하는 히터에 대해서, 미리 결정된 기간은 약 100 ms일 수 있다. 바람직하게, 미리 결정된 기간은 50 ms 내지 150 ms이다.
미리 결정된 기간 동안 초기 저항 변화율의 결정은 미리 결정된 기간 동안 상이한 시간에서 복수의 저항 측정치를 취하고 복수의 저항 측정치에 기초하여 저항 변화율을 계산함으로써 달성될 수 있다.
상기 방법은 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 시스템 내측으로 삽입되는 때를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 시스템 내측으로 삽입된 것을 검출한 직후에 수행될 수 있다.
본 발명의 제8 양태에서, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터 및 전기 히터로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에서 비호환 또는 손상된 히터의 검출 방법이 제공되며, 상기 방법은:
히터로의 전력 공급 이후의 미리 결정된 기간 내에서 히터의 초기 저항 또는 히터의 초기 저항 변화율을 측정하고, 히터의 초기 저항 또는 초기 저항 변화율을 허용 가능한 값의 범위와 비교하고, 히터의 초기 저항 또는 초기 저항 변화율이 허용 가능한 값의 범위 밖에 있는 경우에, 전기 히터로의 전력 공급을 방지하거나 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 교체될 때까지 표시를 제공하는 단계를 포함한다.
미리 결정된 기간은 짧은 기간일 수 있고, 50 ms 내지 200 ms일 수 있다. 메쉬 가열 요소를 포함하는 히터에 대해서, 미리 결정된 기간은 약 100 ms일 수 있다. 바람직하게, 미리 결정된 기간은 50 ms 내지 150 ms이다.
미리 결정된 기간 동안 초기 저항 변화율의 결정은 미리 결정된 기간 동안 상이한 시간에서 복수의 저항 측정치를 취하고 복수의 저항 측정치에 기초하여 저항 변화율을 계산함으로써 달성될 수 있다.
상기 방법은 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 시스템 내측으로 삽입되는 때를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 시스템 내측으로 삽입된 것을 검출한 직후에 수행될 수 있다.
제9 양태에서, 마이크로프로세서의 내부 메모리에 직접 로딩 가능한 컴퓨터 프로그램 제품이 제공되며, 상기 제품은 제품이 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템의 마이크로프로세서에서 작동될 때 제6 양태, 제7 양태 또는 제8 양태의 단계를 수행하기 위한 소프트웨어 코드 부분을 포함하며, 상기 시스템은 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터 및 전기 히터로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하며, 상기 마이크로프로세서는 전기 히터 및 전력 공급부에 연결된다.
컴퓨터 프로그램 제품은 소프트웨어의 다운로드 가능한 부품으로서 제공되거나 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 기록될 수 있다.
본 발명의 제10 양태에 따라서, 제9 양태에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장되는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공된다.
본 발명의 일 양태와 관련하여 설명된 특징들은 본 발명의 다른 양태에 적용될 수 있다. 특히, 제1 양태와 관련하여 설명된 특징들은 본 발명의 제2 양태, 제3 양태, 제4 양태 및 제5 양태에 적용될 수 있다. 본 발명의 제1 양태, 제2 양태, 제3 양태, 제4 양태 및 제5 양태와 관련하여 설명된 특징들은 또한, 본 발명의 제6 양태, 제7 양태, 및 제8 양태에 적용될 수 있다.
이제 첨부된 도면들을 참조하여 단지 예시용으로 본 발명을 더욱 설명할 것이다:
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 구현예에 따라 카트리지를 포함하고 있는, 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다. 도 1a는 함께 에어로졸 발생 시스템을 형성하는, 에어로졸 발생 장치(10) 및 별도의 카트리지(20)의 개략도이다. 이 실시예에서, 에어로졸 발생 시스템은 전기 작동식 흡연 시스템이다.
카트리지(20)는 에어로졸 형성 기재를 함유하고 있으며, 장치 내의 공동(18)에 수용되도록 구성되어 있다. 카트리지(20)는 카트리지에 제공되어 있는 에어로졸 형성 기재가 고갈되는 경우 사용자에 의해 교체 가능해야 한다. 도 1a는 장치 내에 삽입되기 직전의 카트리지(20)를 도시하고 있으며, 도 1a의 화살표(1)는 카트리지의 삽입 방향을 나타내고 있다.
에어로졸 발생 장치(10)는 휴대용이며, 종래의 엽궐련 또는 궐련에 필적할만한 크기를 가지고 있다. 장치(10)는 본체(11) 및 마우스피스부(12)를 포함하고 있다. 본체(11)는 인산철 리튬 배터리와 같은 배터리(14), 전기 회로(16), 및 공동(18)을 함유한다. 전기 회로(16)는 프로그램 가능한 마이크로프로세서를 포함한다. 마우스피스부(12)는 경첩식 연결부(21)에 의해 본체(11)에 연결되어 있고, 도 1에 도시한 바와 같은 개방 위치와 도 1d에 도시한 바와 같은 폐쇄 위치 사이에서 이동할 수 있다. 마우스피스부(12)는 카트리지(20)의 삽입과 제거를 허용하도록 개방 위치에 배치되고, 에어로졸을 발생시키도록 시스템이 사용될 때 폐쇄 위치에 배치된다. 마우스피스부는 복수의 공기 유입부(13) 및 유출부(15)를 포함하고 있다. 사용시, 사용자는, 유출부에 대하여 빨아들이거나 퍼핑하여 공기 유입부(13)로부터 공기를 마우스피스부를 통해 유출부(15)로 흡인하고, 이어서, 사용자의 입이나 폐로 흡인한다. 내부 배플(17)은 공기가 강제로 카트리지를 지나 마우스피스부(12)를 통해 흐르게 하도록 제공된다.
공동(18)은 원형 단면을 가지고, 카트리지(20)의 하우징(24)을 수용하는 크기를 가진다. 전기 접속부(19)는 제어 전자기기(16)와 배터리(14) 간의 전기 접속 및 카트리지(20) 상의 대응하는 전기 접촉을 제공하도록 공동(18)의 측면에 제공된다.
도 1b는 카트리지가 공동(18) 내에 삽입되고 커버(26)가 제거되고 있는 도 1a의 시스템을 도시하고 있다. 이와 같은 위치에서, 전기 커넥터는 카트리지 상의 전기 접점에 대해 놓인다.
도 1c는 커버(26)가 완전히 제거되어 있고 마우스피스부(12)가 폐쇄 위치로 이동하고 있는 도 1b의 시스템을 도시하고 있다.
도 1d는 마우스피스부(12)가 폐쇄 위치에 있는 도 1c의 시스템을 도시하고 있다. 마우스피스부(12)는 걸쇠 기구에 의해 폐쇄 위치에 보유된다. 폐쇄 위치에 있는 마우스피스부(12)는 전기 커넥터(19)와 전기 접촉하는 카트리지를 보유함으로써 시스템의 배향이 어떠하든지 간에 사용시 양호한 전기 접속이 유지된다.
도 2는 카트리지(20)의 분해도이다. 카트리지(20)는 공동(18) 내에 수용되도록 선택된 크기와 형상을 갖는 일반적으로 원형인 원통 하우징(24)을 포함하고 있다. 하우징은 액체 에어로졸 형성 기재 내에 침지되는 모세관 재료(27, 28)를 함유한다. 이 실시예에서 에어로졸 형성 기재는 39중량%의 글리세린, 39중량%의 프로필렌 글리콜, 20중량%의 물과 향미제, 및 2중량%의 니코틴을 포함하고 있다. 모세관 물질은 액체를 한 말단에서 다른 말단으로 능동적으로 전달하는 물질이며, 임의의 적절한 물질로부터 제조된 것일 수 있다. 이 실시예에서 모세관 물질은 폴리에스테르로 형성된 것이다.
하우징은 히터 조립체(30)가 고정되는 개방 말단을 가지고 있다. 히터 조립체(30)는, 내부에 구멍(35)이 형성된 기재(34), 기재에 고정되고 갭(33)에 의해 서로 분리된 한 쌍의 전기 접촉부(32), 및 구멍을 잇고 구멍(35)의 대향 측면들 상에서 전기 접촉부들에 고정된 복수의 전기 전도성 히터 필라멘트(36)를 포함하고 있다.
히터 조립체(30)는 탈착 가능 커버(26)에 의해 포괄된다. 커버는, 히터 조립체에 접착제로 접착되지만 쉽게 박리될 수 있는 액체 불투과성 플라스틱 시트를 포함하고 있다. 탭은 사용자가 커버를 박리할 때 커버를 잡을 수 있도록 커버의 측면 상에 제공되어 있다. 불투과성 플라스틱 시트를 히터 조립체에 고정하는 방법으로서 접착제 사용을 설명하고 있지만, 커버가 소비자에 의해 쉽게 제거될 수 있는 한, 열 밀봉 또는 초음파 용접을 비롯한 당업계의 방법과 유사한 기타 방법을 또한 사용할 수 있다는 점이 본 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다.
도 2의 카트리지 내에는 2개의 별도의 모세관 재료(27, 28)가 있다. 제1 모세관 물질(27)의 디스크는 사용시 히터 요소(36, 32)를 접촉하도록 제공되어 있다. 제2 모세관 물질(28)의 더 큰 본체는 히터 조립체에 대하여 제1 모세관 물질(27)의 대향 측면 상에 제공되어 있다. 제1 모세관 물질 및 제2 모세관 물질 둘 모두는 액체 에어로졸 형성 기재를 보유하고 있다. 히터 요소와 접촉하고 있는, 제1 모세관 물질(27)은 제2 모세관 물질(28)보다 높은 열 분해 온도(적어도 160℃ 이상, 예컨대 대략 250℃)를 가지고 있다. 제1 모세관 물질(27)은 히터 요소(36, 32)를 제2 모세관 물질(28)로부터 분리하는 스페이서로서 효과적으로 작용해서, 제2 모세관 물질이 그의 열 분해 온도 위의 온도에 노출되지 않는다. 제1 모세관 물질에 걸친 열 구배(thermal gradient)는 제2 모세관 물질이 그의 열 분해 온도 아래의 온도에 노출되도록 하는 것이다. 제2 모세관 물질(28)은 제1 모세관 물질(27)보다 우수한 심지 성능을 갖도록 선택될 수 있고, 제1 모세관 물질보다 단위 부피 당 더 많은 액체를 보유할 수 있으며, 제1 모세관 물질보다 덜 고가일 수 있다. 이 실시예에서, 제1 모세관 물질은 섬유유리 또는 섬유유리 함유 물질 같은 내열성 물질이며, 제2 모세관 물질은 적절한 모세관 물질 같은 고분자이다. 예시적인 적절한 모세관 물질은, 본원에서 설명하는 모세관 물질을 포함하며, 대안적인 구현예에서는, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다.
모세관 재료(27, 28)는 유리하게, 액체를 히터 조립체(30)로 운반하도록 하우징(24) 내에 배향된다. 카트리지가 조립되는 경우, 히터 필라멘트들(36, 37, 38)은 모세관 재료(27)와 접촉할 수 있으며, 따라서 에어로졸 형성 기재가 메쉬 히터로 직접 운반될 수 있다. 도 3은 히터 필라멘트(36) 사이의 액체 에어로졸 형성 기재의 메니스커스(40)를 도시하는 히터 조립체의 필라멘트(36)의 상세도이다. 에어로졸 형성 기재가 각 필라멘트의 표면의 대부분과 접촉됨으로써 히터 조립체에 의해 발생하는 열의 대부분이 에어로졸 형성 기재에 직접 전달한다는 점을 알 수 있다.
따라서, 정상 작동에서, 액체 에어로졸 형성 기재는 히터 필라멘트(36)의 표면의 대부분과 접촉한다. 그러나, 카트리지 내의 대부분의 액체 기재가 사용되었을 때, 더 적은 액체 에어로졸 형성 기재가 히터 필라멘트로 전달될 것이다. 액체가 덜 증발되면, 증발 엔탈피에 의해 사용되는 에너지가 적어지고 가열 필라멘트에 공급되는 더 많은 에너지가 가열 필라멘트의 온도를 상승시키는 쪽으로 향하게 된다. 따라서 히터 요소가 건조됨에 따라, 주어진 인가 전력에 대한 히터 요소의 온도 증가율이 증가할 것이다. 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재가 거의 다 소모되었거나, 사용자가 매우 길게 또는 매우 자주 퍼프를 취하고, 액체가 증발되는만큼 빠르게 히터 필라멘트에 전달될 수 없기 때문에 히터 요소가 건조될 수 있다.
사용시, 히터 조립체는 저항 가열에 의해 작동한다. 전류가 제어 전자장치(16)의 제어 하에 필라멘트(36)를 통과해서, 필라멘트를 원하는 온도 범위 이내로 가열한다. 필라멘트의 메쉬 또는 어레이는 전기 접촉부(32) 및 전기 접속부(19)보다 상당한 큰 전기 저항을 가지고 있어서 고온이 필라멘트에 국한된다. 이와 같은 실시예에서, 시스템은 사용자 퍼프에 반응하여 히터 조립체에 전류를 제공함으로써 열을 발생시키도록 구성된다. 다른 구현예에서, 시스템은 장치가 "온" 상태인 동안 연속적으로 열을 발생시키도록 구성될 수 있다. 필라멘트을 위한 서로 다른 물질이 서로 다른 시스템에 대하여 적합할 수 있다. 예를 들어, 연속 가열 시스템에서, Ni-Cr 필라멘트가 적합한데, 이는 이들이 비교적 낮은 비열용량을 가지고 저 전류 가열과 호환 가능하기 때문이다. 고 전류 펄스를 사용하여 짧은 버스트에서 열이 발생하는 퍼프 기동 시스템에서는, 큰 비열 용량을 갖는 스테인리스 스틸 필라멘트가 더 적합할 수 있다.
퍼프 작동 시스템은 사용자가 마우스피스부를 통해 공기를 흡인하는 때를 검출하도록 구성되는 퍼프 센서를 포함한다. 퍼프 센서(미도시함)는 제어 전자기기(16)에 연결되어 있고, 제어 전자기기(16)는, 사용자가 장치를 퍼프하고 있다고 결정되는 경우에만 히터 조립체(30)에 전류를 공급하도록 구성되어 있다. 임의의 적합한 기류 센서가 마이크로폰 또는 압력 센서와 같은 퍼프 센서로서 사용될 수 있다.
이러한 온도 변화율의 증가를 검출하기 위해서, 전기 회로(16)는 히터 필라멘트의 전기 저항을 측정하도록 구성된다. 이와 같은 실시예에서 히터 필라멘트는 스테인리스 스틸로 형성되며, 따라서 양의 저항 온도 계수를 가진다. 이것은 히터 필라멘트의 온도가 상승함에 따라 그들의 전기 저항이 상승함을 의미한다.
도 4는 사용자 퍼프 동안 히터의 저항 변화의 개략도이다. x-축은 사용자 퍼프의 초기 검출 및 결과적인 히터로의 전력 공급 이후의 시간이다. y-축은 히터 조립체의 전기 저항이다. 임의의 가열이 발생하기 전에 히터 조립체는 초기 저항(R1)을 갖는다는 것을 알 수 있다. R1은 전기 접점(32)과 전기 커넥터(19) 및 이들 사이의 접촉으로부터 초래되는 기생 저항(RP) 및 히터 필라멘트의 저항(R0)으로 구성된다. 사용자 퍼프 동안 히터로 전력이 인가되면, 히터 필라멘트의 온도가 상승하며 따라서 히터 필라멘트의 전기 저항이 상승한다. 도시된 바와 같이, 시간(t1)에서 히터 조립체의 저항은 R2이다. 따라서, 초기 저항으로부터 시간(t1)에서의 저항까지 히터 조립체의 전기 저항의 변화는 ΔR = R2 - R1이다.
이와 같은 실시예에서, 기생 저항(RP)은 히터 필라멘트가 가열될 때 변하지 않는 것으로 가정된다. 이는 RP가 전기 접점(32) 및 전기 커넥터(19)와 같은 미-가열 구성 요소에 기인하기 때문이다. RP의 값은 모든 카트리지에 대해 동일한 것으로 가정되며 값은 전기 회로의 메모리에 저장된다.
히터 필라멘트의 저항과 온도 사이의 관계는 다음 식으로 주어진다:
R2 = R0 * (1 + α * ΔT) + RP (1)
여기서, α는 히터 필라멘트의 전기 저항의 온도 계수이며, ΔT는 히터로 전력을 인가하기 전의 초기 온도와 시간(t1)에서의 온도 사이의 온도 변화이다.
임계 값(K)은 전기 회로에 저장되며, 여기서 K는 α * ΔTmax와 같다. 시간(t1)에서 온도가 ΔTmax 보다 높은 만큼 상승하면, 히터에서의 건조 조건과 같은 부정적인 조건이 있는 것으로 간주된다.
식 1로부터:
K= α * ΔTmax = ΔR/R0 (2)
따라서, 히터 필라멘트에서 건조 조건을 나타내는 온도의 급격한 증가를 검출하기 위해서, ΔR/R0 비율의 값은 K의 저장 값과 비교될 수 있다. ΔR/R0 > K이면, 히터에 건조 상태가 존재한다.
이와 같은 비교는 전기 회로에 의해 수행될 수 있지만, 부등식은 전자 처리 작동을 적합하게 하도록, 특히 임의의 분할 수행의 필요성을 회피하도록 재배열될 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 전기 회로의 마이크로프로세서에서 작동되는 소프트웨어는 식 1로부터 유도되는 다음 비교를 수행한다:
R2 > (R1 * (K + 1) - K * RP) (식3)이면 히터에 건조상태가 존재한다.
R2와 R1은 둘 모두 측정 값이며, K와 RP는 메모리에 저장된다. 이상적으로, R1의 값은 임의의 가열이 일어나기 전에, 다시 말해서, 히터의 제1 활성화 전에 측정되며, 그 측정 값은 모든 후속 퍼프에 사용된다. 이는 이전 퍼프로부터의 잔열로부터 초래된 임의의 오류를 회피한다. R1은 각각의 카트리지마다 단지 한번만 측정될 수 있으며, 새 카트리지가 삽입될 때를 결정하는 데 사용되는 검출 시스템, 또는 R1은 시스템을 켤 때마다 측정될 수 있다.
건조 히터 조건 이외의 다른 부정적인 조건이 이와 같은 방식으로 검출될 수 있다. 상이한 저항 온도 계수를 갖는 재료로 형성되는 히터를 갖는 카트리지가 시스템에 사용되면, 전기 회로는 부정적인 조건을 검출할 수 있고 히터로 전력을 공급하지 않도록 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 히터는 스테인리스 스틸로 형성된다. Ni-Cr로 형성되는 히터를 갖는 카트리지는 보다 낮은 저항 온도 계수를 가질 수 있으며, 이는 그의 저항이 온도 증가에 따라 더 느리게 상승할 수 있음을 의미한다. 따라서 스테인레스 스틸 히터 요소에 대해 예상되는 시간(t1)에서 최저 온도 상승에 대응하는 α * ΔTmin과 동일한 값(K2)이 메모리에 저장되고나서, R2 < (R1 * (K2 + 1) - K * RP)이면, 회로는 미인증 카트리지가 시스템에 존재하는 것에 대응하는 부정적인 조건을 결정한다. 도 9는 비호환 히터를 검출하는 공정을 도시한다.
따라서 시스템은 R2 또는 ΔR/R0, 또는 심지어 ΔR/R1을 저장된 고 임계 값 및 저장된 저 임계 값을 비교하여 부정적인 조건을 결정하도록 구성될 수 있다. R1은 또한, 임계 값 또는 임계 값들과 비교되어 그것이 예상 범위 내에 있는지 확인할 수 있다. 이들은 심지어 하나 초과의 저장된 고 임계 값 및 그 고 임계 값을 초과하는지에 따라서 취해지는 상이한 작용일 수 있다. 예를 들어, 최고 임계 값이 초과되면, 회로는 히터 및/또는 기재가 교체될 때까지 전력의 추가 공급을 방지할 수 있다. 이는 완전히 고갈된 기재나 손상 또는 비호환 히터를 나타낼 수 있다. 저 임계 값은 기재가 거의 고갈되는 때를 결정하는 데 사용될 수 있다. 이와 같은 더 낮은 임계 값이 초과되지만 더 높은 임계 값이 초과되지 않으면, 회로는 조명 LED와 같은 표시를 간단히 제공하여 기재가 곧 교체될 필요가 있음을 나타낼 수 있다.
히터가 퍼프들 사이에서 충분히 냉각되는지를 결정하기 위해서 ΔR/R0의 비율이 연속적으로 모니터될 수 있다. 사용자가 너무 자주 퍼핑하기 때문에, 상기 비율이 퍼프 사이의 냉각 임계 값 아래로 떨어지지 않으면, 전기 회로는 그 비율이 냉각 임계 값 아래로 떨어질 때까지 히터로의 전력 공급을 방지하거나 제한할 수 있다. 대안적으로, 충분한 냉각이 발생하고 있는지를 결정하기 위해서, 퍼프 동안 비율의 최댓값과 퍼프 이후의 비율에 대한 최솟값 사이의 비교가 이루어질 수 있다.
또한, ΔR/R0의 비율은 연속적으로 모니터되고, 임계 값에 도달하는 시간이 시간 임계 값과 비교될 수 있다. ΔR/R0가 예상보다 훨씬 더 빠르게 또는 더 느리게 임계 값에 도달하면, 비호환 히터와 같은 부정적인 조건을 나타낼 수 있다. ΔR의 변화율이 또한 결정되어 임계 값과 비교될 수 있다. ΔR이 매우 빠르게 또는 매우 느리게 상승하면, 부정적인 조건을 나타낼 수 있다. 이들 기법은 비호환 히터가 매우 빠르게 검출되게 할 수 있다.
도 5는 가열 요소 저항을 측정할 수 있는 방법을 보여주는 개략적인 전기 회로도이다. 도 5에서, 히터(501)는 전압(V2)을 제공하는 배터리(503)에 연결된다. 특정 시간에서 측정될 히터 저항은 R 히터 이다. 가열 요소(501)와 직렬로, 알려진 저항(r)을 갖는 추가 저항기(505)가 접지와 전압(V2) 사이의 중간인 전압(V1)에 삽입 접속된다. 마이크로프로세서(507)가 히터(501)의 R 히터 저항을 측정하기 위해서, 히터(501)를 통과하는 전류 및 히터(501)를 가로지르는 전압 둘 모두가 결정될 수 있다. 그러면, 다음과 같은 널리 알려진 수식을 사용하여 저항을 결정할 수 있다:
(4)
도 5에서, 히터를 가로지는 전압은 V2 - V1이고 히터를 통과하는 전류는 I이다. 따라서:
(5)
저항(r)이 알려져 있는 추가 저항기(505)가 상기 (1)을 다시 사용하여 전류(I)를 결정하는데 사용된다. 저항기(505)를 통과하는 전류는 I이고 저항기(505)를 가로지르는 전압은 V1이다. 따라서:
(6)
그래서, 식(5)와 (6)을 조합하면 다음과 같이 주어진다:
(7)
따라서, 마이크로프로세서(507)는 에어로졸 발생 시스템이 사용되고 있을 때, V2 및 V1을 측정할 수 있고, r의 값을 알고 있으면 상이한 시간에서 히터의 저항인 R 히터 를 결정할 수 있다.
전기 회로는 부정적인 조건이 검출된 이후에 몇몇 상이한 방식으로 히터로의 전력 공급을 제어할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 전기 회로는 부정적인 조건이 검출되었다는 표시를 사용자에게 간단히 제공할 수 있다. 시스템은 LED 또는 디스플레이를 포함할 수 있거나 마이크로폰을 포함할 수 있으며, 이들 구성 요소는 사용자에게 부정적인 조건의 경고를 발행하는 데 사용될 수 있다.
도 6a는 퍼프 작동 시스템을 위한 제1 제어 공정을 도시한다. 도 6a에 도시된 공정에서, ΔR/R0가 단일 퍼프 동안 고 임계 값을 초과하면, 전기 회로는 히터로 전력을 계속해서 공급한다. 도 6a는 고 임계 값이 초과되는 동안에 세 번의 연속적인 퍼프를 보여준다. 단지 ΔR/R0이 연속적인 퍼프의 특정 수(예를 들어, 3, 4 또는 5회 퍼프)의 고 임계 값을 초과하는 경우에만, 히터로의 전력이 중단된다. 임계 값을 초과하는 하나의 예가 매우 긴 사용자 퍼프의 결과일 수 있지만, 고 임계 값을 초과하는 동안의 몇몇 연속 퍼프는 카트리지가 비게 되는 결과가 될 가능성이 좀 더 높다. 그 지점에서 카트리지는 예를 들어, 카트리지 내에 퓨즈를 끊음으로써 비활성화되거나, 카트리지가 교체되거나 재충전될 때까지 전기 회로는 추가 전력의 공급을 차단할 수 있다.
도 6b는 도 6b를 참조하여 설명된 공정의 대안적으로 또는 그에 추가하여 사용될 수 있는 다른 제어 공정을 개시한다. 도 6b의 제어 공정에서, 전기 회로는 사용자 퍼프의 종료 시까지 고 임계 값을 초과한 것으로 결정하자마자 히터로의 전력 공급을 중단한다. 새로운 사용자 퍼프가 검출되면 히터로 다시 전력이 공급된다. 이는 심지어 사용자가 과도하게 퍼핑하는 경우에도 히터가 너무 고온이 되는 것을 방지하는 데 유용할 수 있다. 전력을 중단시키는 것뿐만 아니라, 임계 값에 도달했다는 표시가 제공될 수 있다.
도 6c는 고 임계 값을 초과했다고 결정되자마자 전기 회로가 히터로의 전력 공급을 중단시키는 대체 제어 공정을 도시한다. 후속 사용자 퍼프에 대해서도 또한 전력 공급이 방지된다. 다시 히터에 전력을 공급하기 위해서, 사용자는 카트리지의 교체 또는 재설정 작동의 수행이 요구될 수 있다. 이와 같은 제어 공정은 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명된 공정과 함께 사용되지만, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명된 공정에서 사용되는 것보다 더 높은 임계 값에 기초하여 사용될 수 있다. 더 높은 임계 값은 완전히 고갈된 에어로졸 형성 기재를 나타내거나, 또는 결함이 있거나 비호환 히터를 나타낼 수 있다.
본 발명이 메쉬 히터를 갖는 카트리지 기반 시스템을 참조하여 설명되었지만, 동일한 부정적인 조건 검출 방법이 다른 에어로졸 발생 시스템에 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 액체 기재 및 모세관 재료를 또한 사용하는 대체 시스템을 도시한다. 도 7에서, 시스템은 흡연 시스템이다. 도 7의 흡연 시스템(100)은 마우스피스 단부(103)와 본체 단부(105)를 가지는 하우징(101)을 포함한다. 본체 말단에서, 배터리(107) 및 전기 회로(109)의 형태로 된 전력 공급부가 제공되어 있다. 퍼프 검출 시스템(111) 또한 전기 회로(109)와 협력하여 제공되어 있다. 마우스피스 말단에는, 액체(115) 함유 카트리지(113), 모세관 본체(117)와 히터(119)의 형태로 된 액체 저장부가 제공되어 있다. 히터는 단지 도 7에서만 개략적으로 보여지고 있음을 유의한다. 모세관 심지(117)의 일 단부는 카트리지(113) 내로 연장되며 모세관 심지(117)의 다른 단부는 히터(119)에 의해 둘러싸여 있다. 히터는 연결부(121)를 경유하여 전기 회로에 연결되어 있으며, 이는 카트리지(113)의 외측을 따라 통과할 수 있다(도 7에 도시되지 않음). 하우징(101)은 공기 유입부(123), 마우스피스 말단에 있는 공기 유출부(125)와, 에어로졸 형성실(127)을 포함하고 있다.
사용시, 다음과 같이 작동된다. 액체(115)는 모세관 작용에 의해 카트리지(113)로부터, 카트리지 내로 연장되어 있는 심지(117)의 말단으로부터 히터(119)에 의해 둘러싸인 심지의 다른 말단까지 운반된다. 사용자가 공기 유출부(125)에서 에어로졸 발생 시스템을 흡인할 때, 주위 공기는 공기 유입부(123)를 통해 흡인된다. 도 7에 도시된 배열에서, 퍼프 검출 시스템(111)은 퍼프를 감지하고 히터(119)를 활성화시킨다. 배터리(107)는 전기 에너지를 히터(119)에 공급해서 상기 히터에 의해 둘러싸인 심지(117)의 말단을 가열한다. 심지(117)의 말단 내 액체는 히터(119)에 의해 기화되어서 과포화 증기를 생성하게 된다. 동시에, 기화되는 액체는 모세관 작용에 의해 심지(117)를 따라 움직이는 추가 액체에 의해 교체된다. 생성되는 과포화 증기는 기류와 혼합되어 공기 유입구(123)로부터 기류로 운반된다. 에어로졸 형성실(127)에서, 증기가 응축되어 흡인 가능 에어로졸을 형성하며, 에어로졸은 유출부(125)를 향해 사용자의 입 안으로 운반된다.
도 7에 도시된 구현예에서, 전기 회로(109) 및 퍼프 검출 시스템(111)은 도 1a 내지 도 1d의 구현예와 같이 프로그램 가능하다.
모세관 심지는 다양한 다공성 또는 모세관 재료로 제조될 수 있고, 바람직하게는 공지된, 미리 정해진 모세관 현상을 가진다. 예로는 섬유 또는 소성 분말 형태의 세라믹계 또는 그라파이트계 물질을 포함한다. 상이한 다공성의 심지를 사용해서 밀도, 점도, 표면 장력 및 증기압과 같은 상이한 액체 물성을 수용할 수 있다. 심지는 액체 저장 부분이 충분한 액체를 가질 때 요구된 양의 액체가 히터로 전달될 수 있기에 적합해야 한다.
히터는 모세관 심지 주위로 연장되는 적어도 하나의 가열 와이어 또는 필라멘트를 포함한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 시스템에서와 같이, 카트리지 내의 액체가 다 소모되거나 사용자가 매우 길고 깊은 퍼프를 취하는 경우에, 심지를 형성하는 모세관 재료는 히터 와이어 부근에서 건조될 수 있다. 도 1 내지 도 3의 시스템을 참조하여 설명된 것과 동일한 방식으로, 각각의 퍼프의 제1 부분 동안의 히터 와이어의 저항 변화는 건조한 심지와 같은 부정적인 조건이 존재하는지를 결정하는 데 사용될 수 있다.
도 7에 도시된 유형의 시스템은 심지 주위를 래핑하는 히터 와이어 길이의 편차 때문에, 심지어 동일한 유형의 카트리지 사이에서도 히터 저항에 상당한 편차를 가질 수 있다. 본 발명은 전기 회로가 임계 값으로서 최대 히터 저항 값을 저장할 것을 요구하지 않기 때문에 특히 유리하며; 대신에 이것은 사용된 초기 측정 저항에 대한 저항 증가이다.
도 8은 본 발명을 구현할 수 있는 또 다른 에어로졸 생성 시스템을 도시한다. 도 8의 구현예는 흡입을 위한 에어로졸을 생성하기 위해서 담배 기반의 고체 기재가 가열되지만 연소되지 않는 전기 가열식 담배 장치이다. 도 8에서, 에어로졸 발생 장치(700)의 구성 요소는 단순화된 방식으로 도시되고 실제 축척으로 도시되지 않는다. 이와 같은 구현예의 이해와 관련 없는 요소는 도 8을 단순화하기 위해서 생략되어 있다.
전기 가열식 에어로졸 발생 장치(200)는 하우징(203) 및 에어로졸 형성 기재(210), 예를 들어 궐련을 포함한다. 에어로졸 형성 기재(210)는 하우징(203)에 의해 형성되는 공동(205) 내측으로 밀려 히터(201)와 열적으로 근접하게 된다. 에어로졸 형성 기재(210)는 상이한 온도에서 다양한한 휘발성 화합물을 방출한다. 전기 가열식 에어로졸 발생 장치(200)의 작동 온도를 몇몇 휘발성 화합물의 방출 온도 아래가 되도록 제어함으로써, 이들 연기 성분의 방출 또는 형성이 회피될 수 있다.
하우징(203) 내에는 전기 전력 공급부(207), 예를 들어 재충전 가능한 리튬 이온 배터리가 있다. 전기 회로(209)는 히터(201) 및 전기 전력 공급부(207)에 연결된다. 전기 회로(209)는 히터의 온도를 조절하기 위해서 히터(201)로 공급되는 전력을 제어한다. 에어로졸 형성 기재 검출기(213)는 히터(201)와 열적으로 근접한 에어로졸 형성 기재(210)의 존재 및 동일성을 검출하고 에어로졸 형성 기재(210)의 존재를 전기 회로(209)에 신호 전달할 수 있다. 기재 검출기의 제공은 선택적이다. 기류 센서(211)는 하우징 내에 제공되고 전기 회로(209)에 연결되어 장치를 통과하는 기류 속도를 검출하게 된다.
설명된 구현예에서, 히터(201)는 세라믹 기재 상에 증착되는 전기 저항 트랙 또는 트랙들이다. 세라믹 기재는 블레이드의 형태이며 사용시에 에어로졸 형성 기재(210) 내로 삽입된다. 히터는 장치의 일부분을 형성하며 많은 상이한 기재를 가열하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 히터는 교체 가능한 구성 요소일 수 있으며, 대체 히터는 상이한 전기 저항을 가질 수 있다.
도 8에서 설명된 유형의 시스템은 시스템이 켜져 있는 동안 히터의 온도가 목표 온도로 유지되는 연속 가열 시스템 일 수 있거나, 히터의 온도가, 퍼프가 검출되는 기간 동안 더 많은 전력을 공급함으로써 상승되는 퍼프 작동 시스템 일 수 있다.
퍼프 작동 시스템의 경우에, 작동은 이전 구현예를 참조하여 설명된 것과 매우 유사하다. 기재가 히터 부근에서 건조되는 경우에, 히터 저항은 기재가 비교적 저온에서 증발될 수 있는 에어로졸 형성제를 여전히 함유하는 경우보다 주어진 인가 전력에 대해 더 빠르게 상승할 것이다.
연속 가열 시스템의 경우에, 히터를 지나간 기류의 냉각 효과로 인해 시스템에 대한 퍼프의 사용시 초기에 히터의 온도 강하가 존재할 것이다. 히터 저항은 퍼프가 처음 검출될 때 측정되어 R1으로서 기록될 수 있으며, 시스템이 목표 온도까지 히터를 되돌릴 때의 후속 저항(R2)은 전술한 것과 유사한 방식으로 퍼프 검출 이후의 시간(t1)에서 측정될 수 있다. ΔR 및 R0은 이전에 설명된 바와 같이 계산될 수 있고, ΔR/R0의 비율은 기재가 히터 부근에서 건조한지를 결정하기 위해서 전술한 바와 같이 저장된 임계 값과 비교될 수 있다. 기재는 사용을 통해 고갈되었거나 오래되었거나 부적절하게 보관되었거나, 또는 위조품이고 진품 에어로졸 형성 기재와 상이한 수분 함량을 가지고 있기 때문에 건조할 수 있다.
도 8의 시스템은 부정적인 조건이 검출될 때 조명되는 전기 회로(209) 내에 경고 LED(215)를 포함한다.
도 9는 미인증되거나, 손상 또는 비호환 히터를 검출하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 제1 단계(300)에서, 히터를 포함한 카트리지의 장치 내부로의 삽입이 검출된다. 그 후 히터의 전기 저항(R1)이 단계(300)에서 측정된다. 이는 전력이 히터로 공급된 이후에 미리 결정된 기간, 예컨대 100 ms 동안 발생한다. 단계(320)에서, 측정된 저항(R1)은 예상 또는 허용 가능한 저항들의 범위와 비교된다. 허용 가능한 저항의 범위는 제조 공차 및 진품 히터와 기재 간의 편차를 고려한다. R1이 예상 범위 밖에 있는 경우에, 공정은 단계(330)로 진행하며, 그 단계에서 가청 경보와 같은 표시가 제공되고, 장치와 호환되지 않는 것으로 간주되기 때문에 전력이 히터로 공급되는 것이 방지된다. 그 후, 공정은 단계(300)로 복귀하여 새로운 카트리지의 삽입 검출을 위해 대기한다.
단계(300)에서 초기 저항(R1)의 측정에 대한 대안적으로 또는 그에 부가적으로, 초기 저항 변화율은 전력이 히터로 공급된 후에 미리 결정된 시간, 예컨대 100 ms 내에 측정될 수 있다. 이는 미리 결정된 기간 동안 상이한 시간에서 복수의 저항 측정치를 취한 다음, 복수의 저항 측정치 및 이들 측정치가 취해진 시간으로부터 초기 저항 변화율을 계산함으로써 수행될 수 있다. 히터의 특정 설계가 허용 가능한 값의 범위 내에서 초기 저항을 가질 것으로 예상되는 것과 동일한 방식으로, 히터의 특정 설계는 저항 값의 허용 가능한 변화율 범위 내에서 주어진 인가 전력에 대한 초기 저항 변화율을 가질 것으로 예상될 수 있다. 계산된 초기 저항 변화율은 저항 값의 변화율의 허용 가능한 범위와 비교될 수 있으며, 계산된 저항 변화율이 허용 가능한 범위 밖에 있는 경우에, 공정은 단계(330)로 진행한다.
단계(320)에서 R1이 예상 저항의 범위에 있다고 결정되면, 공정은 단계(340)로 진행한다. 단계(340)에서, 전력이 기간(t1) 동안 히터에 인가되며, 그 후에 비율(ΔR/R0)이 계산된다. 유리하게, t1은 에어로졸의 상당한 발생 이전에 짧은 기간이 되도록 선택된다. 단계(350)에서, 비율(ΔR/R0)의 값은 예상 또는 허용 가능한 값의 범위와 비교된다. 예상 값의 범위는 히터 및 기재 조립체의 제조시 편차를 다시 고려한다. ΔR/R0의 값이 예상 범위 밖에 있는 경우에, 히터는 호환되지 않는 것으로 간주되며, 공정은 전술한 바와 같이 단계(330)로 진행한 후에 단계(300)로 복귀한다. ΔR/R0의 값이 예상 범위 내에 있는 경우에, 공정은 단계(360)로 진행하며, 그 단계에서 사용자에 의해 요구시 에어로졸의 발생을 허용하도록 히터로 전력이 공급된다.
본 발명이 3가지 상이한 유형의 전기 흡연 시스템을 참조하여 설명되었지만, 다른 에어로졸 발생 시스템에 적용 가능하다는 것이 명백해야 한다.
또한, 본 발명은 기존 에어로졸 발생 시스템 내의 프로그램 가능한 제어기에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서 실시될 수 있다는 것이 명백해야 한다. 컴퓨터 프로그램 제품은 다운로드 가능한 소프트웨어로서 또는 컴팩트 디스크와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 제공될 수 있다.
전술된 예시적인 실시예들은 설명을 위한 것이지만 한정적인 것은 아니다. 위에서 논의된 예시적인 실시예들을 고려하면, 상기 예시적인 실시예와 일치하는 다른 실시예들은 이제 당업자에게 명백해질 것이다.
1: 화살표
10: 에어로졸 발생 장치
11: 본체
12: 마우스피스부
13: 공기 유입부
15: 공기 유출부
14: 배터리
16: 전기 회로
17: 내부 배플
18: 공동
19: 전기 접속부
20: 카트리지
21: 연결부
24: 원통 하우징
26: 커버
27, 28: 모세관 재료
30: 히터 조립체
32: 전기 접촉부
33: 갭
34: 형성된 기재
35: 구멍
36, 37, 38: 필라멘트
36, 32: 히터 요소
40: 메니스커스
100: 흡연 시스템
103: 마우스피스 단부
105: 본체 단부
107: 배터리
109: 전기 회로
113: 카트리지
115: 액체
117: 모세관 본체
119: 히터
121: 연결부
123: 공기 유입부
125: 공기 유출부
127: 에어로졸 형성실
200: 에어로졸 발생 장치
201: 히터
203: 하우징
205: 공동
207: 전기 전력 공급부
209: 전기 회로
210: 에어로졸 형성 기재
211: 기류 센서
213: 에어로졸 형성 기재 검출기
300: 제1 단계
320, 330, 340, 350, 360: 단계
501: 히터
503: 배터리
505: 저항기
507: 마이크로프로세서

Claims (15)

  1. 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템으로서:
    에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터;
    전력 공급부; 및
    전기 히터와 전력 공급부에 연결되고 메모리를 포함하는 전기 회로를 포함하며, 상기 전기 회로는, 가열 요소의 초기 전기 저항을 측정하고 전력 공급부로부터 전기 히터로의 초기 전력 전달 이후의 시간에 가열 요소의 전기 저항을 측정하도록 구성되고, 가열 요소의 측정된 초기 전기 저항과 측정된 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 부정적인 조건(adverse condition)을 결정하도록 구성되고, 부정적인 조건이 존재하는 경우에 전기 히터로 공급되는 전력을 제한하거나 표시를 제공하도록 구성되는, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 장치 및 제거 가능한 카트리지를 포함하며, 상기 전력 공급부 및 전기 회로는 장치 내에 있으며 상기 전기 히터는 제거 가능한 카트리지 내에 있으며, 상기 카트리지는 액체 에어로졸 형성 기재를 포함하는, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사용 중, 상기 에어로졸 형성 기재는 가열 요소와 접촉하고 있는, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사용자가 상기 시스템을 퍼핑하는 때를 검출하기 위한 퍼프 검출기를 포함하며, 상기 퍼프 검출기는 전기 회로에 연결되며 상기 전기 회로는 퍼프가 퍼프 검출기에 의해 검출될 때 전력 공급부로부터의 전력을 가열 요소로 공급하도록 구성되며, 상기 전기 회로는 각각의 퍼프 동안 부정적인 조건이 존재하는지를 결정하도록 구성되는, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시스템은 전기 가열식 흡연 시스템인, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템.
  6. 히터 조립체로서:
    적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터; 및
    상기 전기 히터에 연결되고 메모리를 포함하는 전기 회로를 포함하며, 상기 전기 회로는, 가열 요소의 초기 전기 저항을 측정하고 전력 공급부로부터 전기 히터로의 초기 전력 전달 이후의 시간에 가열 요소의 전기 저항을 측정하도록 구성되고, 가열 요소의 측정된 초기 전기 저항과 측정된 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 부정적인 조건이 존재하는지를 결정하도록 구성되고, 부정적인 조건이 존재하는지의 여부에 기초하여 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하거나 부정적인 조건이 존재하는 경우에 표시를 제공하도록 구성되는, 히터 조립체.
  7. 전기 작동식 에어로졸 발생 장치로서:
    전력 공급부; 및
    상기 전력 공급부에 연결되고 메모리를 포함하는 전기 회로를 포함하며, 상기 전기 회로는 사용 중에 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터에 연결되도록 구성되고, 가열 요소의 초기 전기 저항을 측정하고 전력 공급부로부터 전기 히터로의 초기 전력 전달 이후의 시간에 가열 요소의 전기 저항을 측정하도록 구성되고, 가열 요소의 측정된 초기 전기 저항과 측정된 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 부정적인 조건을 결정하도록 구성되고, 부정적인 조건이 존재하는지의 여부에 기초하여 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하거나 부정적인 조건이 존재하는 경우에 표시를 제공하도록 구성되는, 전기 작동식 에어로졸 발생 장치.
  8. 전기 작동식 에어로졸 발생 장치에 사용하기 위한 전기 회로로서, 사용 중에 상기 전기 회로는 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터 및 전력 공급부에 연결되며, 상기 전기 회로는 메모리를 포함하고, 가열 요소의 초기 전기 저항을 측정하고 전력 공급부로부터 전기 히터로의 초기 전력 전달 이후의 시간에 가열 요소의 전기 저항을 측정하도록 구성되고, 가열 요소의 측정된 초기 전기 저항과 측정된 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 부정적인 조건을 결정하도록 구성되고, 부정적인 조건이 존재하는지의 여부에 기초하여 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하거나 부정적인 조건이 존재하는 경우에 표시를 제공하도록 구성되는, 전기 작동식 에어로졸 발생 장치에 사용하기 위한 전기 회로.
  9. 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터 및 전기 히터로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템의 히터로의 전력 공급 제어 방법으로서:
    가열 요소의 초기 전기 저항을 측정하고, 전력 공급부로부터 전기 히터로의 초기 전력 전달 이후의 시간에 가열 요소의 전기 저항을 측정하는 단계; 및
    가열 요소의 측정된 초기 전기 저항과 측정된 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 부정적인 조건을 결정하고, 부정적인 조건의 검출에 따라서 전기 히터로 공급되는 전력을 제어하거나 사용자에게 표시를 제공하는 단계를 포함하는, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템의 히터로의 전력 공급 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 히터로의 전력 공급 이후의 미리 결정된 기간 내에서 히터의 초기 저항 또는 초기 저항 변화율을 측정하고, 히터의 초기 저항 또는 초기 저항 변화율을 허용 가능한 값의 범위와 비교하고, 초기 저항 또는 초기 저항 변화율이 허용 가능한 값의 범위 밖에 있는 경우에 전기 히터로의 전력 공급을 방지하거나 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 교체될 때까지 표시를 제공하는 단계를 더 포함하는, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템의 히터로의 전력 공급 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서, 히터 또는 에어로졸 형성 기재가 시스템 내부로 삽입되는 때를 검출하는 단계를 더 포함하는, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템의 히터로의 전력 공급 제어 방법.
  12. 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터 및 전기 히터로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에서 비호환 또는 손상된 히터의 검출 방법으로서:
    가열 요소의 초기 전기 저항을 측정하고, 전력 공급부로부터 전기 히터로의 초기 전력 전달 이후의 시간에 가열 요소의 전기 저항을 측정하는 단계; 및
    가열 요소의 측정된 초기 전기 저항과 측정된 초기 저항으로부터 전기 저항의 변화 사이의 비율이 메모리에 저장된 최대 임계 값보다 크거나 최소 임계 값보다 작을 때, 또는 상기 비율이 예상 기간 밖에서 메모리에 저장된 임계 값에 도달할 때 비호환 또는 손상된 히터를 결정하는 단계를 포함하는, 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에서 비호환 또는 손상된 히터의 검출 방법.
  13. 마이크로프로세서의 내부 메모리에 직접 로딩 가능한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램이 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템의 마이크로프로세서에서 작동될 때 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항의 단계를 수행하기 위한 소프트웨어 코드 부분을 포함하며, 상기 시스템은 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는 전기 히터 및 전기 히터로 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하며, 상기 마이크로프로세서는 전기 히터 및 전력 공급부에 연결되는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.

  14. 삭제
  15. 삭제
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