KR20130139276A - 향상된 히터 제어를 갖는 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템 - Google Patents

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Abstract

에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 적어도 하나의 전기 가열 소자를 제어하는 방법이 제공된다. 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은, 사용자가 공기흐름 지속시간을 갖는 퍼프를 취하는 것을 나타내는 공기흐름을 검출하기 위한 센서를 가진다. 상기 방법은: 공기흐름율이 제1 문턱값까지 증가하였다는 것을 센서가 검출한 때에 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 증가시키는 단계, 공기흐름 지속시간의 적어도 일부 동안 가열 파워를 파워 p1로 유지하는 단계, 및 공기흐름율이 제2 문턱값까지 감소하였다는 것을 센서가 검출한 때에 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 감소시키는 단계를 포함한다.

Description

향상된 히터 제어를 갖는 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템{AN ELECTRICALLY HEATED AEROSOL GENERATING SYSTEM HAVING IMPROVED HEATER CONTROL}
본 발명은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 적어도 하나의 전기 가열 소자(electric heating element)를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 전기적으로 가열되는 흡연 시스템의 적어도 하나의 전기 가열 소자를 제어하기 위한 방법으로서 및 전기적으로 가열되는 흡연 시스템으로서 구체적인 애플리케이션을 마련한다.
WO-A-2009/132793은 전기적으로 가열되는 흡연 시스템을 공개한다. 액체 저장부에 액체가 저장되고, 모세관 심지(capillary wick)는, 액체 저장부 안의 액체와 접촉하기 위해 액체 저장부 안으로 뻗어 있는 제1 말단(first end) 및 액체 저장부 밖으로 뻗어 있는 제2 말단(second end)을 가진다. 가열 소자는, 모세관 심지의 제2 말단을 둘러싸고 파워 서플라이(power supply)와 전기적으로 연결되어 있는 나선형으로 감긴 전기 가열 소자의 형태이다. 사용시, 가열 소자는 파워 서플라이를 스위치 온(switch on)하는 사용자에 의해서 활성화될 수 있다. 사용자에 의한 마우스피스(mouthpiece)에서의 흡입은 모세관 심지 및 가열 소자를 통해 전기적으로 가열되는 흡연 시스템 안으로 공기가 빨려들어가게 하고, 이어서 사용자의 입 안으로 공기가 빨려들어가게 한다.
본 발명의 목적은 이러한 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 전기 가열 소자를 제어하는 향상된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 태양에 따라서, 에어로졸-형성 기질(aerosol-forming substrate)을 가열하기 위한 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 적어도 하나의 전기 가열 소자를 제어하는 방법이 제공되는데, 상기 시스템은, 사용자가 공기흐름 지속시간(airflow duration)을 갖는 퍼프(puff)를 취하는 것을 나타내는 공기흐름을 검출하기 위한 센서를 가지고, 상기 방법은: 공기흐름율(airflow rate)이 제1 문턱값까지 증가하였다는 것을 센서가 검출한 때에, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 증가시키는 단계; 공기흐름 지속시간의 적어도 일부 동안 가열 파워를 파워 p1로 유지하는 단계; 및 공기흐름율이 제2 문턱값까지 감소하였다는 것을 센서가 검출한 때에, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 감소시키는 단계;를 포함한다.
적어도 하나의 전기 가열 소자는 에어로졸을 형성하기 위해 에어로졸-형성 기질을 가열하도록 배열된다. 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은 에어로졸-형성 기질을 포함할 수 있고, 또는 에어로졸-형성 기질을 받아들이도록 적용될 수 있다. 통상의 기술자에게 알려져 있는 바와 같이, 에어로졸은 공기와 같은 기체 내에 있는 고체 입자들 또는 액체 방울들의 서스펜션(suspension)이다. 적어도 하나의 가열 소자에 공급되는 가열 파워를 제어함으로써, 에너지 이용이 최적화될 수 있다. 원하는 에어로졸 속성, 예컨대 에어로졸 농도 또는 입자 크기가 달성될 수 있도록, 가열 파워가 특정 퍼프 프로파일(puff profile)에 맞추어 조정될 수 있다. 특히, 퍼프의 시작 또는 끝 무렵에 과열(overheating) 또는 열부족(underheating)이 방지될 수 있다. 퍼프의 끝 무렵의 파워의 감소는 가열 소자의 냉각에 영향을 주고, 그래서 가열 소자와 그 주변의 온도에 영향을 준다. 결국, 이것은 얼마나 많은 응결(condensation)이 시스템에서 형성될 수 있을지에 영향을 주고, 이는 액체 누출(leakage)에 영향을 줄 수 있다.
바람직하게는, 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은 적어도 하나의 전기 가열 소자에 파워를 공급하기 위한 파워 서플라이를 포함한다. 바람직하게는, 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은 파워 서플라이로부터 적어도 하나의 전기 가열 소자로의 파워의 공급을 제어하기 위한 전기 회로(electric circuitry)를 포함한다. 바람직하게는, 전기 회로는 센서를 포함한다.
바람직하게는, 전기 회로는 본 발명의 제1 태양의 방법의 단계들을 수행하도록 배열된다. 전기 회로는 본 발명의 제1 태양의 방법의 단계들을 수행하도록 하드와이어드될 수 있다. 하지만, 더욱 바람직하게는, 전기회로는 본 발명의 제1 태양의 방법의 단계들을 수행하도록 프로그램가능할(programmable) 수 있다.
센서는, 사용자가 퍼프를 취하는 것을 나타내는 공기흐름을 검출할 수 있는 임의의 센서일 수 있다. 센서는 전자-기계 장치(electro-mechanical device)일 수 있다. 대안적으로, 센서는, 기계적 장치, 광학적(optical) 장치, 광-기계적(opto-mechanical) 장치, MEMS(micro electro mechanical system) 기반 센서, 및 음향 센서(acoustic sensor) 중의 임의의 것일 수 있다.
전형적으로, 공기흐름 지속시간(이것은 퍼프 지속시간과 같을 수 있음) 동안, 공기흐름율(이것은 퍼프-흐름율(puff-flow rate)이라고 알려져 있을 수도 있음)은 0에서부터 제1 문턱값까지 그리고 최고값까지 증가하고, 이후 최고값에서부터 제2 문턱값까지 그리고 이후 0까지 감소한다. 공기흐름율은 (종(bell) 모양의 곡선으로도 알려져 있는) 가우시안(Gaussian) 또는 정규(normal) 분포를 형성할 수 있다. 하지만, 더욱 일반적으로, 공기흐름율은 완벽하지 않은(non-perfect) 가우시안 분포를 형성할 수 있다. 공기흐름 지속시간은 다수의 방식으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 공기흐름 지속시간은, 공기흐름율이 0이 아닌(non-zero) 동안의 시간 기간으로서 정의될 수 있다. 이와 달리, 공기흐름 지속시간은, 공기흐름율이 미리 정의된 레벨보다 더 큰 동안의 시간 기간으로서 정의될 수 있다. 바람직하게는, 파워 p1은 미리 정의된다. 파워 p1은, 전기 가열 소자의 형태, 에어로졸 형성 기질의 종류, 형성하고자 하는 에어로졸의 양, 및 에어로졸을 위해 요구되는 입자 크기를 포함하되 이에 한정되지 않는 다수의 요인들에 의존할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 공기흐름율 문턱값은 제2 공기흐름율 문턱값과 동일하다. 이 실시 예는 그 방법의 수행이 비교적 간단하기 때문에 이점이 있다.
다른 실시 예에서, 제1 공기흐름율 문턱값은 제2 공기흐름율 문턱값보다 더 작다. 이 실시 예는, 결국에는 응결 형성에 영향을 주는, 퍼프의 끝 무렵에서의 과열을 방지하는데 기여할 수 있기 때문에 이점이 있다. 가열 파워가 감소되는 제2 공기흐름율 문턱값이, 가열 파워가 증가되는 제1 공기흐름율 문턱값보다 더 크기 때문에, 적어도 하나의 가열 소자에 공급되는 가열 파워가 퍼프에서 더 일찍 감소된다. 이것은 공기흐름 지속시간의 말단 무렵의 과열을 방지한다.
적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 증가시키는 단계는 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 실질적으로 즉시(instantly) 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 다시 말해, 실질적으로 0과 동일한 시간 기간에 걸쳐서 파워가 0에서부터 파워 p1로 증가될 수 있다. 수직축에서의 가열 파워에 대한 수평축에서의 시간의 도표상에서, 이것은 0 파워에서부터 파워 p1까지의 수직선 또는 실질적으로 수직인 선에 의해 표현될 것이다.
대안적으로, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 증가시키는 단계는 0과 동일하지 않은 시간 기간에 걸쳐서 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 다시 말해, 선택된 시간 기간에 걸쳐서 파워가 0에서부터 파워 p1까지 점진적으로 증가될 수 있다. 선택된 시간 기간이 더 길면 길수록, 파워가 더욱 점진적으로 증가된다. 수직축의 가열 파워에 대한 수평축의 시간의 도표상에서, 이것은 0파워에서부터 파워 p1까지의 양의 경사(positive gradient)를 가진 기울기에 의해 표현될 것이다. 기울기의 경사는 일정할 수도 있고, 혹은 일정하지 않을 수도 있다.
적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 감소시키는 단계는 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 실질적으로 즉시 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 다시 말해, 실질적으로 0과 동일한 시간 기간에 걸쳐서 파워가 파워 p1에서부터 0으로 감소될 수 있다. 수직축에서의 가열 파워에 대한 수평축에서의 시간의 도표상에서, 이것은 파워 p1에서부터 0 파워까지의 수직선 또는 실질적으로 수직인 선에 의해 표현될 것이다.
대안적으로, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 감소시키는 단계는 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 점진적으로 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 다시 말해, 0과 동일하지 않은 시간 기간에 걸쳐서 파워가 감소될 수 있다. 다시 말해, 선택된 시간 기간에 걸쳐서 파워가 파워 p1에서부터 0으로 점진적으로 감소될 수 있다. 선택된 시간 기간이 더 길면 길수록, 파워가 더욱 점진적으로 감소된다. 수직축의 가열 파워에 대한 수평축의 시간의 도표상에서, 이것은 파워 p1에서부터 파워 0까지의 음의 경사(negative gradient)를 가진 기울기에 의해 표현될 것이다. 기울기의 경사는 일정할 수도 있고, 혹은 일정하지 않을 수도 있다.
일 실시 예에서, 상기 방법은, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 증가시키는 단계 이후에, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 파워 p1보다 더 큰 파워 p2까지 증가시키는 단계를 더 포함한다.
다시 말해, 공기흐름 지속시간의 시작시에 가열 파워는 p1보다 더 큰 p2이다. 이것은 퍼프의 시작시에 전력의 격발(burst)을 제공한다. 바람직하게는, 최고 파워 p2를 갖는 전력의 초기 격발 이후에, 파워는 파워 p1으로 감소되고, 공기흐름 지속시간의 나머지 시간 동안 가열 파워가 파워 p1로 유지된다. 공기흐름 지속시간의 시작 무렵의 이러한 과열은 에어로졸 생성이 더 일찍 시작하게 되는 결과를 초래한다. 이것은 사용자를 위해 더욱 우수한 반응성을 제공할 수 있다. 이것은 또한 퍼프의 시작시에 에어로졸 입자 크기 또는 에어로졸 농도를 감소시킬 수 있다. 바람직하게는, 파워 p2는 미리 정의된다. 파워 p2는, 전기 가열 소자의 형태, 에어로졸 형성 기질의 종류, 형성하고자 하는 에어로졸의 양, 및 에어로졸을 위해 요구되는 입자 크기를 포함하되 이에 한정되지 않는 다수의 요인들에 의존할 수 있다.
공기흐름 지속시간의 적어도 일부 동안 가열 파워를 파워 p1로 유지하는 단계는 제1 주파수(f1) 및 제1 듀티 사이클로 적어도 하나의 가열 소자에 전류의 펄스들을 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 주파수(f1), 제1 듀티 사이클, 또는 제1 주파수(f1)와 제1 듀티 사이클 양쪽 모두는 원하는 레벨로 가열 파워를 유지하기 위해서 적절하게 선택될 수 있다. 전류 펄스들은 임의의 적절한 최고 전류를 가질 수 있다.
가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 점진적으로 감소시키는 단계는 제2 주파수(f2) 및 제2 듀티 사이클로 적어도 하나의 가열 소자에 전류의 펄스들을 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 주파수(f2), 제2 듀티 사이클, 또는 제2 주파수(f2)와 제2 듀티 사이클 양쪽 모두는 가열 파워를 적절하게 감소시키기 위해서 적절하게 선택될 수 있다. 제2 주파수(f2)는 제1 주파수(f1)보다 낮을 수 있다. 이와 달리, 제1 주파수(f1)와 제2 주파수(f2)는 동일할 수 있다. 제2 듀티 사이클은 제1 듀티 사이클보다 낮을 수 있다. 이와 달리, 제1 듀티 사이클과 제2 듀티 사이클은 동일할 수 있다.
적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 파워 p1보다 더 큰 파워 p2까지 증가시키는 단계는 제3 주파수(f3) 및 제3 듀티 사이클로 적어도 하나의 가열 소자에 전류의 펄스들을 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 제3 주파수(f3), 제3 듀티 사이클, 또는 제3 주파수(f3)와 제3 듀티 사이클 양쪽 모두는 파워 p2까지 가열 파워를 증가시키기 위해서 적절하게 선택될 수 있다. 제3 주파수(f3)는 제1 주파수(f1) 및 제2 주파수(f2) 양쪽 모두보다 더 높을 수 있다. 제3 주파수는 제1 주파수(f1)와 제2 주파수(f2) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두와 동일할 수 있다. 제3 듀티 사이클은 제2 듀티 사이클보다 더 낮을 수 있다. 제3 듀티 사이클은 제1 듀티 사이클과 제2 듀티 사이클 중 어느 하나 또는 양쪽 모두와 동일할 수 있다.
본 발명의 제2 태양에 따라서, 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템이 제공되고, 상기 시스템은: 에어로졸을 형성하도록 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 적어도 하나의 전기 가열 소자; 적어도 하나의 전기 가열 소자에 파워를 공급하기 위한 파워 서플라이; 및 파워 서플라이로부터 적어도 하나의 전기 가열 소자로의 파워의 공급을 제어하기 위한 전기 회로를 포함하고, 상기 전기 회로는 사용자가 공기흐름 지속시간을 갖는 퍼프를 취하는 것을 나타내는 공기흐름을 검출하기 위한 센서를 포함하고, 상기 전기 회로는: 공기흐름율이 제1 문턱값까지 증가하였다는 것을 센서가 검출한 때에, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 증가시키도록 배열되고; 공기흐름 지속시간의 적어도 일부 동안 가열 파워를 파워 p1로 유지하도록 배열되고; 공기흐름율이 제2 문턱값까지 감소하였다는 것을 센서가 검출한 때에, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 감소시키도록 배열된다.
일 실시 예에서, 에어로졸-형성 기질은 액체 기질이고, 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은 액체 기질을 적어도 하나의 전기 가열 소자에 전달하기 위한 모세관 심지를 더 포함한다. 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이, 모세관 심지와 결합한 가열 소자는 신속한 응답을 제공할 수 있고, 그래서 가열 프로파일의 향상된 제어를 제공할 수 있다.
본 발명의 제3 태양에 따라서, 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템을 위한 전기 회로가 제공되는데, 상기 전기 회로는 본 발명의 제1 태양의 방법을 수행하도록 배열된다.
바람직하게는, 전기 회로는 본 발명의 제1 태양의 방법을 수행하도록 프로그램될 수 있다. 이와 달리, 전기 회로는 본 발명의 제1 태양의 방법을 수행하도록 하드와이어될(hardwired) 수 있다.
본 발명의 제4 태양에 따라서, 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템을 위한 프로그램가능한 전기 회로 상에서 실행될 때, 상기 프로그램가능한 전기 회로가 본 발명의 제1 태양의 방법을 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 제5 태양에 따라서, 본 발명의 제4 태양에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능한 저장 매체가 제공된다.
적어도 하나의 전기 가열 소자는 하나의 가열 소자를 포함할 수 있다. 이와 달리, 적어도 하나의 전기 가열 소자는 하나보다 많은 가열 소자, 예컨대 두 개, 또는 세 개, 또는 네 개, 또는 다섯 개, 또는 여섯 개 이상의 가열 소자들을 포함할 수 있다. 가열 소자 또는 가열 소자들은 에어로졸-형성 기질을 가장 효과적으로 가열하도록 적절하게 배열될 수 있다.
적어도 하나의 전기 가열 소자는 바람직하게는 전기 저항성(electrically resistive) 물질을 포함한다. 적절한 전기 저항성 물질은: 도핑된 세라믹과 같은 반도체, 전기 "전도성(conductive)" 세라믹(예를 들어, 몰리브덴 디실리사이드(molybdenum disilicide)와 같은 것), 탄소, 흑연, 금속, 금속 합금, 및 금속성(metallic) 물질과 세라믹 물질로 만들어진 합성물(composite material)을 포함하되 이에 한정되지 않는다. 이러한 합성물은 도핑된(doped) 또는 도핑되지 않은(undoped) 세라믹을 포함할 수 있다. 적절한 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 실리콘 카바이드(silicon carbide)를 포함한다. 적절한 금속의 예는 티타늄(titanium), 지르코늄(zirconium), 탄탈륨(tantalum), 및 백금족으로부터의 금속을 포함한다. 적절한 금속 합금의 예는 스테인리스강(stainless steel), 콘스탄탄(Constantan), 니켈(nickel)-, 코발트(cobalt)-, 크롬(chromium)-, 알루미늄(aluminium)-, 티타늄(titanium)-, 지르코늄(zirconium)-, 하프늄(hafnium)-, 니오븀(niobium)-, 몰리브덴(molybdenum)-, 탄탈륨(tantalum)-, 텅스텐(tungsten)-, 주석(tin)-, 갈륨(gallium)-, 망간(manganese)- 및 철(iron)-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스강을 기초로 하는 수퍼-합금(super-alloy), Timetal®, 철-알루미늄 기반 합금 및 철-망간-알루미늄 기반 합금을 포함한다. Timetal®은 미국의 1999 Broadway Suite 4300, Denver Colorado에 소재한 티타늄 메탈 코퍼레이션(Titanium Metals Corporation)의 등록 상표명이다. 합성물에서, 요구되는 외부 물리화학적 속성과 에너지 전달의 동역학에 따라서, 전기 저항성 물질은 선택적으로 절연 물질(insulating material) 내에 내장되거나, 절연 물질을 가지고 캡슐화되거나(encapsulated) 코팅될(coated) 수 있고, 혹은 그 반대로 될 수 있다. 불활성 물질(inert material)로 이루어진 두 개의 층들 사이에서 절연된 금속성 에치드 포일(etched foil)을 포함할 수 있다. 이 경우에, 불활성 물질은 Kapton®, 올-폴리이미드(all-polyimide) 또는 운모(mica) 포일을 포함할 수 있다. Kapton®은 미국의 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898에 소재한 E.I. 뒤퐁드느무르앤컴퍼니(E.I. du Pont de Nemours and Company)의 등록 상표명이다.
대안적으로, 적어도 하나의 전기 가열 소자는 적외선 가열 소자, 광자 소스(photonic source), 또는 유도성(inductive) 가열 소자를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 전기 가열 소자는 임의의 적절한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 전기 가열 소자는 히팅 블레이드(heating blade)의 형태를 취할 수 있다. 이와 달리, 적어도 하나의 전기 가열 소자는 상이한 전기 전도성(electro-conductive) 부분들을 갖는 기질이나 케이싱(casing) 또는 전기 저항성의 금속성 튜브(tube)의 형태를 취할 수 있다. 만일 에어로졸-형성 기질이 용기 내에서 제공되는 액체라면, 용기는 일회용(disposable) 가열 소자를 포함할 수 있다. 이와 달리, 에어로졸-형성 기질의 중심을 관통해서 지나가는 하나 이상의 히팅 니들(heating needle) 또는 로드(rod) 또한 적절할 수 있다. 이와 달리, 적어도 하나의 전기 가열 소자는 디스크(말단(end)) 히터이거나, 히팅 니들 또는 로드와 디스크(disk) 히터의 조합일 수 있다. 이와 달리, 적어도 하나의 전기 가열 소자는 에어로졸-형성 기질을 둘러싸거나 부분적으로 둘러싸도록 배열된 물질로 이루어진 유연한 시트(flexible sheet)를 포함할 수 있다. 다른 대안들은 히팅 와이어(heating wire) 또는 필라멘트(filament), 예컨대 니켈-크롬(Ni-Cr), 백금, 텅스텐, 또는 합금 와이어(alloy wire) 또는 히팅 플레이트(heating plate)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 가열 소자는 강성 캐리어(rigid carrier) 물질의 속이나 위에 놓일(deposited) 수 있다.
적어도 하나의 전기 가열 소자는, 열을 흡수하고 저장해서 이후에 시간이 흐르는 동안 열을 에어로졸-형성 기질에 방출할 수 있는 물질을 포함하는 히트 싱크(heat sink) 또는 히트 저장소(heat reservoir)를 포함할 수 있다. 히트 싱크는 적절한 금속 또는 세라믹 물질과 같은 임의의 물질로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 이 물질은 높은 열용량(현열(sensible heat) 저장 물질)을 가지거나, 열을 흡수해서 이후에 고온 상변화(phase change)와 같은 가역적인(reversible) 프로세스를 통해서 열을 방출할 수 있는 물질이다. 적절한 현열 저장 물질은 실리카 겔(silica gel), 알루미나(alumina), 카본(carbon), 유리 매트(glass mat), 유리 섬유(glass fibre), 미네랄(mineral), 알루미늄이나 은이나 납과 같은 금속 혹은 합금, 및 종이와 같은 셀룰로오스(cellulose) 물질을 포함한다. 가역적인 상변화를 통해서 열을 방출하는 다른 적절한 물질은 파라핀(paraffin), 소디움 아세테이트(sodium acetate), 나프탈렌(naphthalene), 왁스(wax), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 금속, 금속염(metal salt), 공융염(eutectic salt)들의 혼합물, 또는 합금을 포함한다.
히트 싱크 또는 히트 저장소는 에어로졸-형성 기질과 직접 접촉해서 저장된 열을 직접 기질로 전달할 수 있도록 배열될 수 있다. 이와 달리, 히트 싱크 또는 히트 저장소에 저장된 열은 금속성 튜브와 같은 열 전도체(heat conductor)에 의해서 에어로졸-형성 기질로 전달될 수 있다.
적어도 하나의 가열 소자는 전도(conduction)에 의해서 에어로졸-형성 기질을 가열할 수 있다. 가열 소자는 기질 또는 기질이 놓여 있는 캐리어와 적어도 부분적으로 접촉해 있을 수 있다. 이와 달리, 가열 소자로부터의 열은 열 전도성 소자에 의해서 기질로 전도될 수 있다.
대안적으로, 적어도 하나의 가열 소자는 사용하는 동안 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템을 통해 빨려져 들어오는 주변 공기에 열을 전달할 수 있고, 이것은 결국 대류(convection)에 의해서 에어로졸-형성 기질을 가열한다. 주변 공기는 에어로졸-형성 기질을 통과해서 지나가기 전에 가열될 수 있다. 이와 달리, 에어로졸-형성 기질이 액체 기질이면, 주변 공기는 기질을 통해서 먼저 빨려진 후에 가열될 수 있다.
에어로졸-형성 기질은 고체의 에어로졸-형성 기질일 수 있다. 에어로졸-형성 기질은, 바람직하게는 가열시 기질로부터 방출되는 휘발성 담배 풍미 화합물(tobacco flavour compound)을 포함하는 담배-함유(tobacco-containing) 물질을 포함한다. 에어로졸-형성 기질은 비-담배(non-tobacco) 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸-형성 기질은 담배-함유 물질과 비-담배 함유 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸-형성 기질은 에어로졸 포머(former)를 더 포함한다. 적절한 에어로졸 포머의 예는 글리세린(glycerine) 및 프로필렌 글리콜(propylene glycol)이다.
대안적으로, 에어로졸-형성 기질은 액체 에어로졸-형성 기질일 수 있다. 일 실시 예에서, 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은 액체 저장부를 더 포함한다. 바람직하게는, 액체 에어로졸-형성 기질이 액체 저장부에 저장된다. 일 실시 예에서, 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은 액체 저장부와 연결되어 있는 모세관 심지를 더 포함한다. 액체를 보유하기 위한 모세관 심지가 액체 저장부 없이 제공되는 것도 가능하다. 이 실시 예에서, 모세관 심지는 액체를 가지고 미리 적재된다(preloaded).
바람직하게는, 모세관 심지는 액체 저장부 내의 액체와 접촉해 있도록 배열된다. 이 경우에, 사용시, 모세관 심지에서의 모세관 작용(capillary action)에 의해서 액체가 액체 저장부에서부터 적어도 하나의 전기 가열 소자를 향하여 전달된다. 일 실시 예에서, 모세관 심지는 제1 말단 및 제2 말단을 가지고, 제1 말단은 액체와 접촉하기 위해서 액체 저장부 안으로 뻗어있고, 적어도 하나의 전기 가열 소자는 제2 말단에 있는 액체를 가열하도록 배열된다. 가열 소자가 활성화될 때, 모세관 심지의 제2 말단에서의 액체는 히터에 의해 기화되어 과포화된 증기를 형성한다. 과포화된 증기는 공기흐름과 혼합되고 공기흐름 내에서 운반된다. 흐름 동안, 증기가 응결되어 에어로졸을 형성하고, 에어로졸은 사용자의 입을 향해 운반된다. 모세관 심지와 결합한 가열 소자는 신속한 응답을 제공할 수 있는데, 그 배치가 액체의 높은 표면 면적을 가열 소자에 제공할 수 있기 때문이다. 그러므로, 본 발명에 따른 가열 소자의 제어는 모세관 심지 배치의 구조에 의존할 수 있다.
액체 기질은 다공성 캐리어 물질(porous carrier material) 안으로 흡수될 수 있고, 다공성 캐리어 물질은 임의의 적절한 흡수성 플러그(absorbent plug) 또는 흡수체, 예를 들어, 발포 금속(foamed metal) 또는 플라스틱 물질, 폴리프로필렌(polypropylene), 테릴렌(terylene), 나일론 섬유 또는 세라믹으로부터 만들어질 수 있다. 액체 기질은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 사용 전에 다공성 캐리어 물질 내에 들어있을 수 있고, 또는 이와 달리, 사용하는 동안 또는 사용하기 바로 전에 액체 기질 물질이 다공성 캐리어 물질 안으로 방출될 수 있다. 예를 들어, 액체 기질은 캡슐(capsule) 안에서 제공될 수 있다. 캡슐의 외피는 바람직하게는 가열시 녹아서 액체 기질을 다공성 캐리어 물질 안으로 방출한다. 선택적으로, 캡슐은 액체와 함께 고체를 포함할 수 있다.
에어로졸-형성 기질이 액체 기질인 경우에 이 액체는 에어로졸 생성 시스템에서 사용하기에 적절한 물리적 성질, 예컨대 끓는점을 가지는데: 만일 끓는점이 너무 높으면 적어도 하나의 전기 가열 소자는 모세관 심지에서의 액체를 기화시키지 못할 것이고, 만일 끓는점이 너무 낮으면 적어도 하나의 전기 가열 소자가 활성화되지 않은 상태에서도 액체가 기화될 수 있다. 적어도 하나의 전기 가열 소자의 제어는 액체 기질의 물리적 성질에 의존할 수 있다. 액체는 바람직하게는 가열시 액체로부터 방출되는 휘발성 담배 풍미 화합물을 포함하는 담배-함유 물질을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액체는 비-담배 물질을 포함할 수 있다. 액체는 물, 용제(solvent), 에탄올(ethanol), 식물 추출물, 및 천연 또는 인공 향료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 액체는 에어로졸 포머를 더 포함한다. 적절한 에어로졸 포머의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
액체 저장부를 제공하는 것의 이점은 높은 수준의 위생이 유지될 수 있다는 점이다. 액체와 전기 가열 소자 사이에 뻗어있는 모세관 심지를 이용하는 것은 시스템의 구조가 비교적 단순화되는 것을 가능하게 한다. 액체는 점도 및 표면 장력을 포함하는 물리적 성질들을 가지는데, 이것은 모세관 작용에 의해서 액체가 모세관 심지를 통해서 전송되는 것을 가능하게 한다. 액체 저장부는 바람직하게는 용기(container)이다. 액체 저장부는 리필이 가능하지 않을 수 있다. 그래서, 액체 저장부 내의 액체가 다 소진되면, 에어로졸 생성 시스템이 교체된다. 이와 달리, 액체 저장부는 리필가능할(refillable) 수 있다. 이 경우에, 에어로졸 생성 시스템은 액체 저장부의 특정 횟수의 리필(refill) 이후에 교체될 수 있다. 바람직하게는, 액체 저장부는 미리 결정된 수의 퍼프 동안 액체를 유지하도록 배열된다.
모세관 심지는 섬유질(fibrous) 또는 스펀지(spongy) 구조를 가질 수 있다. 모세관 심지는 바람직하게는 한 다발의 모세관들을 포함한다. 예를 들어, 모세관 심지는 복수의 섬유들이나 실(thread)들, 또는 다른 미세 구멍 튜브(fine bore tube)들을 포함할 수 있다. 섬유들이나 실들은 일반적으로 에어로졸 생성 시스템의 길이 방향(longitudinal direction)으로 배열될 수 있다. 이와 달리, 모세관 심지는 로드(rod) 형상으로 형성된 스폰지-같은(sponge-like) 또는 거품-같은(foam-like) 물질을 포함할 수 있다. 로드 형상은 에어로졸 생성 시스템의 길이 방향을 따라 뻗어있을 수 있다. 심지의 구조는 복수의 작은 구멍들 또는 튜브들을 형성하고, 이것을 통해서 액체가 모세관 작용에 의해 전기 가열 소자로 전송될 수 있다. 모세관 심지는 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수 있다. 적절한 물질들의 예는 섬유 또는 소결 분말(sintered powder) 형태의 세라믹- 또는 흑연-기반 물질이다. 모세관 심지는 밀도, 점도, 표면 장력, 및 증기압과 같이 상이한 액체의 물리적 성질들과 함께 이용되도록 임의의 적절한 모세관 현상(capillarity) 및 다공성(porosity)을 가질 수 있다. 액체의 성질들과 결합된 심지의 모세관 성질은 심지가 가열 영역에서 항상 젖어 있는 것을 보장한다. 만일 심지가 말라 있으면, 과열이 존재할 수 있고, 이것은 액체의 열적 열화(thermal degradation)를 초래할 수 있다.
대안적으로, 에어로졸-형성 기질은 임의의 다른 종류의 기질, 예를 들어, 기체 기질 또는 다양한 타입의 기질들의 임의의 조합일 수 있다. 동작 동안, 기질은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템 내에 완전히 들어있을 수 있다. 이 경우에, 사용자는 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 마우스피스 상에서 퍼프(puff)할 수 있다. 이와 달리, 동작 동안, 기질은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템 내에 부분적으로 들어있을 수 있다. 이 경우에, 기질은 별개의 물품(separate article)의 일부를 형성할 수 있고 사용자는 이러한 별개의 물품 상에서 직접 퍼프할 수 있다.
바람직하게는, 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은 전기적으로 가열되는 흡연 시스템이다.
전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은 에어로졸-형성 챔버를 포함할 수 있고, 여기서 과포화된(super saturated) 증기로부터 에어로졸이 형성되고, 이후 에어로졸이 사용자의 입 안으로 운반된다. 공기 유입구, 공기 배출구, 및 챔버는 바람직하게는 에어로졸-형성 챔버를 통해서 공기 유입구로부터 공기 배출구로 공기흐름 경로를 정의하도록 배열되고, 에어로졸을 공기 배출구로 전달하고 사용자의 입 안으로 전달하도록 배열된다. 에어로졸-형성 챔버의 벽에 응결이 형성될 수 있다. 응결의 양은 특히 퍼프의 끝 무렵에서의 가열 프로파일에 의존할 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 생성 시스템은 하우징을 포함한다. 바람직하게는, 이 하우징은 세장형(elongate)이다. 응결이 형성될 여지가 있는 표면 영역을 포함하는 하우징의 구조는 에어로졸의 성질 및 시스템으로부터의 액체 누출이 존재하는지 여부에 영향을 미칠 것이다. 하우징은 외피 및 마우스피스를 포함할 수 있다. 이 경우에, 모든 구성요소들은 외피 또는 마우스피스에 포함될 수 있다. 하우징은 임의의 적절한 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수 있다. 적절한 물질의 예는 금속, 합금, 플라스틱, 또는 이들 중의 하나 이상을 포함하는 합성물, 또는 음식이나 제약 애플리케이션에 적절한 열가소성 수자(thermoplastics), 예컨대 폴리프로필렌(polypropylene), PEEK(polyetheretherketone), 및 폴리에틸렌(polyethylene)을 포함한다. 바람직하게는, 이 물질은 경량이고(light), 깨짐성이 없다(non-brittle). 하우징의 물질은 하우징 상에 형성되는 응결의 양에 영향을 미칠 수 있고, 이것은 결국 시스템으로부터의 액체 누출에 영향을 줄 것이다.
바람직하게는, 에어로졸 생성 시스템은 휴대용(portable)이다. 에어로졸 생성 시스템은 흡연 시스템일 수 있고, 종래의 시가(cigar) 또는 시가렛(cigarette)과 비슷한 사이즈를 가질 수 있다. 흡연 시스템은 약 30 mm와 약 150 mm 사이에서 전체 길이를 가질 수 있다. 흡연 시스템은 약 5 mm와 약 30 mm 사이에서 외부 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 일 태양과 관련하여 설명된 특징들은 본 발명의 다른 태양에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은 다수의 이점들을 제공한다. 가열 프로파일은 퍼프 프로파일에 맞추어 조정될 수 있고, 이로써 사용자를 위해 향상된 경험을 제공할 수 있다. 가열 프로파일은 또한 원하는 에어로졸 속성, 예컨대 에어로졸 농도 또는 에어로졸 입자의 크기를 생성할 수 있다. 가열 프로파일은 또한 에어로졸 응축물(aerosol condensate)의 형성에 영향을 줄 수 있고, 그 결과 이것은 시스템으로부터의 액체 누출에 영향을 줄 수 있다. 불필요한 파워 낭비 없이, 양호한 가열 프로파일을 제공하도록 파워 이용이 최적화될 수 있다.
도 1은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 일 예를 도시하고;
도 2는 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워를 제어하기 위한 방법의 제1 실시 예를 도시하고;
도 3은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워를 제어하기 위한 방법의 제2 실시 예를 도시하고;
도 4는 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워를 제어하기 위한 방법의 제3 실시 예를 도시하고;
도 5는 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워를 제어하기 위한 방법의 제4 실시 예를 도시하고;
도 6은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워를 제어하기 위한 방법의 제5 실시 예를 도시하고;
도 7 및 8은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워가 펄스 전류 신호(pulsed current signal)를 통하여 어떻게 제어될 수 있는지를 도시한다.
본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 단지 예로서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 일 예를 도시한다. 도 1에서, 시스템은 액체 저장부를 갖는 흡연 시스템이다. 도 1의 흡연 시스템(100)은, 마우스피스 말단(mouthpiece end)(103)인 제1 말단 및 바디 말단(body end)(105)인 제2 말단을 갖는 하우징(housing)(101)을 포함한다. 바디 말단에서, 배터리(battery)(107) 형태의 전력 서플라이, 하드웨어(hardware)(109) 형태의 전기 회로, 및 퍼프 검출 시스템(puff detection system)(111)이 제공된다. 마우스피스 말단에서, 액체(115)를 담고 있는 카트리지(cartridge)(113) 형태의 액체 저장부, 모세관 심지(117), 및 적어도 하나의 가열 소자를 포함하는 히터(119)가 제공된다. 도 1에서 히터는 단지 개략적으로 도시되었다는 점에 유의해야 한다. 모세관 심지(117)의 한쪽 말단은 카트리지(113) 안으로 뻗어 있고, 모세관 심지(117)의 다른 쪽 말단은 히터(119)에 의해 둘러싸인다. 히터는 커넥션(connection)(121)들을 통해서 전기 회로에 연결된다. 하우징(101)은 또한 공기 유입구(air inlet)(123), 마우스피스 말단에서의 공기 배출구(air outlet)(125), 및 에어로졸-형성 챔버(aerosol-forming chamber)(127)를 포함한다.
사용시, 작동(operation)은 다음과 같다. 카트리지(113)로부터의 모세관 작용에 의해서, 카트리지 안으로 뻗어 있는 심지(117)의 말단에서부터 히터(119)에 의해 둘러싸인 심지(117)의 다른 쪽 말단까지 액체(115)가 전송되거나 전달된다. 사용자가 공기 배출구(125)에서의 장치상에서 빨아들일 때, 공기 유입구(123)를 통해서 주변 공기(ambient air)가 빨려들어간다. 도 1의 배열에서, 퍼프 검출 시스템(111)은 퍼프(puff)를 감지하고 히터(119)를 활성화한다. 배터리(107)는 히터에 의해 둘러싸인 심지(117)의 말단을 가열하기 위해 에너지를 히터(119)에 공급한다. 심지(117)의 그쪽 말단에 있는 액체는 히터(119)에 의해서 기화되어 과포화된 증기(supersaturated vapour)를 생성한다. 동시에, 기화되고 있는 액체는 모세관 작용에 의하여 심지(117)를 따라 이동하는 추가적인 액체에 의해서 교체된다. (이것은 때때로 "펌핑 작용(pumping action)"이라고 한다.) 생성된 과포화된 증기는 공기 유입구(123)로부터의 공기흐름과 혼합되고, 이 공기흐름 내에서 운반된다. 에어로졸-형성 챔버(127)에서, 증기는 응결되어 흡입가능한(inhalable) 에어로졸을 형성하고, 이것은 배출구(125)로 운반되어 사용자의 입 안으로 운반된다.
모세관 심지는 다양한 다공성(porous) 또는 모세관 물질들로부터 만들어질 수 있고, 바람직하게는 공지의 미리-정의된 모세관 현상을 가진다. 예들은 섬유 또는 소결 분말 형태의 세라믹-기반 또는 흑연-기반 물질을 포함한다. 밀도, 점도(viscosity), 표면 장력, 및 증기압과 같은 상이한 액체의 물리적 성질들을 수용하기 위해 상이한 다공성의 심지들이 이용될 수 있다. 심지는 액체의 요구량이 가열 소자로 전송될 수 있도록 적절해야 한다. 심지 및 가열 소자는 에어로졸의 요구량이 사용자에게 전달될 수 있도록 적절해야 한다.
도 1에 도시된 실시 예에서, 하드웨어(109) 및 퍼프 검출 시스템(111)은 바람직하게는 프로그램가능하다. 하드웨어(109) 및 퍼프 검출 시스템(111)은 장치의 작동을 관리하기 위해 이용될 수 있다. 이것은 에어로졸 내의 입자 크기의 제어에 도움이 된다.
도 1은 본 발명과 함께 이용될 수 있는 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 일 예를 도시한다. 하지만, 많은 다른 예들이 본 발명과 함께 이용가능하다. 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은 단순히, 전기 회로의 제어 하에서 파워 서플라이에 의해 파워를 공급받는 적어도 하나의 전기 가열 소자에 의해 가열될 수 있는 에어로졸 형성 기질을 포함하거나 받아들일 필요가 있다. 예를 들어, 이 시스템은 흡연 시스템일 필요가 없다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기질은 액체 기질이 아니라 고체 기질일 수 있다. 이와 달리, 에어로졸 형성 기질은 기체 기질과 같이 다른 형태의 기질일 수 있다. 가열 소자는 임의의 적절한 형태를 취할 수 있다. 하우징의 전체 형상 및 사이즈는 바뀔 수 있으며, 하우징은 분리가능한 외피(shell) 및 마우스피스를 포함할 수 있다. 물론 다른 변형들이 가능하다.
상술한 바와 같이, 바람직하게는, 하드웨어(109) 및 퍼프 검출 시스템(111)을 포함하는 전기 회로는 가열 소자로의 파워의 공급을 제어하기 위하여 프로그램가능하다. 결국, 이것은 에어로졸의 성질에 영향을 미칠 수 있는 가열 프로파일에 영향을 미친다. 용어 "가열 프로파일(heating profile)"은, 퍼프 동안 취해진 시간에 걸쳐서 가열 소자에 공급된 파워(또는 유사한 척도(measure), 예를 들어 가열 소자에 의해 생성된 열)의 그래픽 표현을 지칭한다. 이와 달리, 하드웨어(109)와 퍼프 검출 시스템(111)은 가열 소자로의 파워의 공급을 제어하도록 하드와이어드(hardwired)될 수 있다. 다시 언급하지만, 이것은 에어로졸 내의 입자 크기에 영향을 미칠 가열 프로파일에 영향을 미칠 것이다. 가열 소자에 공급되는 파워를 제어하는 다양한 방법들에 도 2 내지 7에 도시된다.
도 2는 본 발명에 따라서 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워를 제어하기 위한 방법의 제1 실시 예를 도시한다.
도 2는 수직축 상에는 공기흐름율(201) 및 가열 파워(203)를 도시하고 수평축 상에는 시간(205)을 도시하는 도표이다. 공기흐름율(201)은 실선에 의해 도시되고, 가열 파워(203)는 점선에 의해 도시된다. 공기흐름율은 단위 시간당 체적으로 측정되는데, 전형적으로 초당 입방 센티미터(cubic centimetres)로 측정된다. 공기흐름율은 도 1에서의 퍼프 검출 시스템(111)과 같은 퍼프 검출 시스템에 의해 감지된다. 와트(Watt)로 측정된 가열 파워는, 도 1에서의 하드웨어(109)와 같은 전기 회로의 제어 하에서, 파워 서플라이로부터 가열 소자로 제공되는 파워이다. 도 2는 도 1에 도시된 바와 같은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템에서 사용자에 의해 취해진 하나의 퍼프를 도시한다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 이 실시 예에서, 퍼프에 대한 공기흐름율이 도시되고 정규 또는 가우시안 분포의 형태를 취한다. 공기흐름율은 0에서 시작해서 최고 201max까지 점진적으로(gradually) 증가하고, 이후 0으로 도로 감소한다. 하지만, 공기흐름율은 전형적으로 정확히 가우시안 분포를 가지지 않을 것이다. 그러나, 모든 경우에 있어서, 퍼프 전체에 걸친 공기흐름율은 0에서부터 최고값까지 증가할 것이고, 최고값에서 0으로 감소한다. 공기흐름율 곡선 아래의 영역은 당해 퍼프에 대한 전체 공기의 체적이다.
시간 205a에서, 공기흐름율(201)이 문턱값(201a)까지 증가했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 가열 소자를 스위치 온해서 바로 0에서 파워 203a까지 가열 파워(203)를 증가시키도록 파워를 제어한다. 시간 205b에서, 공기흐름율(201)이 문턱값(201a)까지 도로 감소했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 가열 소자를 스위치 오프(switch off)해서 바로 파워 203a에서 0으로 가열 파워(203)를 감소시키도록 파워를 제어한다. 시간 205a와 시간 205b 사이에, 공기흐름율이 문턱값(201a)보다 여전히 더 크다는 것을 퍼프 검출 시스템이 검출하는 동안, 가열 소자로의 가열 파워는 파워 203a에서 유지된다. 그래서, 가열 기간은 시간 205b - 205a 이다.
도 2의 실시 예에서, 가열 소자를 스위치 온하기 위한 공기흐름율 문턱값은 가열 소자를 스위치 오프하기 위한 공기흐름율 문턱값과 동일하다. 도 2의 배열의 이점은 설계의 단순함이다. 하지만, 이러한 배열에 있어서, 퍼프의 끝 무렵에 과열의 위험이 존재한다. 이것이 도 2의 동그라미쳐진 영역(207)에서 도시된다.
도 3은 본 발명에 따라서 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워를 제어하기 위한 방법의 제2 실시 예를 도시한다. 도 3의 배열은, 몇몇 상황에서, 도 2에 도시된 배열에 비하여 개선점을 제공할 수 있다.
도 3은 수직축 상에는 공기흐름율(301) 및 가열 파워(303)를 도시하고 수평축 상에는 시간(305)을 도시하는 도표이다. 공기흐름율(301)은 실선에 의해 도시되고, 가열 파워(303)는 점선에 의해 도시된다. 다시 언급하지만, 공기흐름율은 단위 시간당 체적으로 측정되는데, 전형적으로 초당 입방 센티미터로 측정된다. 공기흐름율은 도 1에서의 퍼프 검출 시스템(111)과 같은 퍼프 검출 시스템에 의해 감지된다. 와트로 측정된 가열 파워는, 도 1에서의 하드웨어(109)와 같은 전기 회로의 제어 하에서, 파워 서플라이로부터 가열 소자로 제공되는 파워이다. 도 3은 도 1에 도시된 바와 같은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템에서 사용자에 의해 취해진 하나의 퍼프를 도시한다.
도 2에서와 같이, 퍼프에 대한 공기흐름율이 가우시안 분포의 형태를 취하는 것으로 도시되지만, 이것이 실제 경우에 필요한 것은 아니다. 실제로, 대부분의 경우에, 공기흐름율 곡선은 정확한 가우시안 분포를 형성하지 않을 것이다. 공기흐름율은 0에서 시작해서 최고 301max까지 점진적으로 증가하고, 이후 0으로 도로 감소한다. 공기흐름율 곡선 아래의 영역은 당해 퍼프에 대한 전체 공기의 체적이다.
시간 305a에서, 공기흐름율(301)이 문턱값(301a)까지 증가했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 가열 소자를 스위치 온해서 바로 0에서 파워 303a까지 가열 파워(303)를 증가시키도록 파워를 제어한다. 시간 305b에서, 공기흐름율(301)이 문턱값(301b)까지 감소했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 가열 소자를 스위치 오프해서 바로 파워 303a에서 0으로 가열 파워(303)를 감소시키도록 파워를 제어한다. 시간 305a와 시간 305b 사이에, 가열 소자로의 가열 파워는 파워 303a에서 유지된다. 그래서, 가열 기간은 시간 305b - 305a 이다.
도 3의 실시 예에서, 가열 소자를 스위치 오프하기 위한 공기흐름율 문턱값(301b)이 가열 소자를 스위치 온하기 위한 공기흐름율 문턱값(301a)보다 더 크다. 이것은 가열 소자가 도 2의 배열에서보다 퍼프에서 더 빨리 스위치 오프된다는 것을 의미한다. 이것은 퍼프의 끝 무렵에서 있을 수 있는 과열을 피한다. 도 2에서의 동그라미쳐진 영역(207)과 비교하여 도 3에서의 동그라미쳐진 영역(307)의 축소된 영역에 주목할 필요가 있다. 퍼프에서 더 빨리 가열 소자를 스위치 오프한다는 것은 가열 소자가 식고 있기 때문에 더 많은 공기흐름이 존재한다는 것을 의미한다. 이것은 하우징의 내부 표면상에 형성되는 너무 많은 응결(condensation)을 방지할 수 있다. 결국, 이것은 액체 누출의 가능성을 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라서 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워를 제어하기 위한 방법의 제3 실시 예를 도시하는데, 이것은 도 3에 도시된 실시 예와 유사하다. 도 4의 배열 또한, 몇몇 상황에서, 도 2에 도시된 배열에 비하여 개선점을 제공할 수 있다.
도 4는 수직축 상에는 공기흐름율(401) 및 가열 파워(403)를 도시하고 수평축 상에는 시간(405)을 도시하는 도표이다. 공기흐름율(401)은 실선에 의해 도시되고, 가열 파워(403)는 점선에 의해 도시된다. 다시 언급하지만, 공기흐름율은 단위 시간당 체적으로 측정되는데, 전형적으로 초당 입방 센티미터로 측정된다. 공기흐름율은 도 1에서의 퍼프 검출 시스템(111)과 같은 퍼프 검출 시스템에 의해 감지된다. 와트로 측정된 가열 파워는, 도 1에서의 하드웨어(109)와 같은 전기 회로의 제어 하에서, 파워 서플라이로부터 가열 소자로 제공되는 파워이다. 도 4는 도 1에 도시된 바와 같은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템에서 사용자에 의해 취해진 하나의 퍼프를 도시한다.
도 2 및 3에서와 같이, 퍼프에 대한 공기흐름율은, 실제 경우에 필요한 것은 아니라도, 가우시안 분포의 형태를 취한다. 공기흐름율은 0에서 시작해서 최고 401max까지 점진적으로 증가하고, 이후 0으로 도로 감소한다. 공기흐름율 곡선 아래의 영역은 당해 퍼프에 대한 전체 공기의 체적이다.
시간 405a에서, 공기흐름율(401)이 문턱값(401a)까지 증가했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 가열 소자를 스위치 온해서 바로 0에서 파워 403a까지 가열 파워(403)를 증가시키도록 파워를 제어한다. 시간 405b에서, 공기흐름율(401)이 문턱값(401b)까지 감소했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 가열 소자를 스위치 오프해서 바로 파워 403a에서 0으로 가열 파워(403)를 감소시키도록 파워를 제어한다. 도 3과 도 4의 차이는, 도 4에서는 가열 소자를 스위치 오프하기 위한 문턱값(401b)이 최고 공기흐름율(401max)과 관련되어 있다는 점이다. 이 경우에, 공기흐름율 문턱값(401b)은 최고 공기흐름율(401max)의 ½ 이지만, 공기흐름율 문턱값(401b)은 최고 공기흐름율(401max)과 임의의 적절한 관계를 가질 수 있다. 이 관계는 공기흐름율 곡선의 형상에 의존할 수 있다. 시간 405a와 시간 405b 사이에, 가열 소자로의 가열 파워는 파워 403a에서 유지된다. 그래서, 가열 기간은 시간 405b - 405a 이다.
도 4의 실시 예에서, 가열 소자를 스위치 오프하기 위한 공기흐름율 문턱값이 최고 공기흐름율과 관련되어 있기 때문에, 가열 소자를 스위치 오프하기 위한 공기흐름율 문턱값은 퍼프 프로파일에 더욱 적절할 수 있다. 문턱값과 최고 공기흐름율 간의 관계를 적절하게 설정함으로써, 퍼프의 끝 무렵에서의 과열을 피하면서 적절한 가열 기간 동안 열(heat)이 유지될 수 있다. 도 2에서의 동그라미쳐진 영역(207) 및 심지어 도 3에서의 동그라미쳐진 영역(307)과 비교하여 도 4에서의 동그라미쳐진 영역(407)의 축소된 영역에 주목할 필요가 있다. 퍼프에서 더 빨리 가열 소자를 스위치 오프한다는 것은 가열 소자가 식고 있기 때문에 더 많은 공기흐름이 존재한다는 것을 의미한다. 이것은 하우징의 내부 표면상에 형성되는 너무 많은 응결을 방지할 수 있다. 결국, 이것은 액체 누출의 가능성을 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명에 따라서 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워를 제어하기 위한 방법의 제4 실시 예를 도시하는데, 이것은 도 3 및 4에 도시된 실시 예와 유사하다. 도 5의 배열 또한, 몇몇 상황에서, 도 2에 도시된 배열에 비하여 개선점을 제공할 수 있다.
도 5는 수직축 상에는 공기흐름율(501) 및 가열 파워(503)를 도시하고 수평축 상에는 시간(505)을 도시하는 도표이다. 공기흐름율(501)은 실선에 의해 도시되고, 가열 파워(503)는 점선에 의해 도시된다. 다시 언급하지만, 공기흐름율은 단위 시간당 체적으로 측정되는데, 전형적으로 초당 입방 센티미터로 측정된다. 공기흐름율은 도 1에서의 퍼프 검출 시스템(111)과 같은 퍼프 검출 시스템에 의해 감지된다. 와트로 측정된 가열 파워는, 도 1에서의 하드웨어(109)와 같은 전기 회로의 제어 하에서, 파워 서플라이로부터 가열 소자로 제공되는 파워이다. 도 5는 도 1에 도시된 바와 같은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템에서 사용자에 의해 취해진 하나의 퍼프를 도시한다.
도 2, 3 및 4에서와 같이, 퍼프에 대한 공기흐름율은 가우시안 또는 정규 분포의 형태를 취하는 것으로 도시된다. 하지만, 이것이 실제 경우에 필요한 것은 아니다. 공기흐름율은 0에서 시작해서 최고 501max까지 점진적으로 증가하고, 이후 0으로 도로 감소한다. 공기흐름율 곡선 아래의 영역은 당해 퍼프에 대한 전체 공기의 체적이다.
시간 505a에서, 공기흐름율(501)이 문턱값(501a)까지 증가했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 가열 소자를 스위치 온해서 바로 0에서 파워 503a까지 가열 파워를 증가시키도록 파워를 제어한다. 시간 505b에서, 공기흐름율(501)이 문턱값(501b)까지 감소했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 파워가 파워 503a에서부터 감소하기 시작하도록 제어한다. 도 2, 3, 및 4에서와 달리, 전기 회로는 시간 505b에서 시작해서 가열 소자로의 가열 파워를 점진적으로 감소시켜서 최종적으로 시간 505c에서 제로(zero) 파워에 도달한다. 그러므로, 시간 505a와 시간 505b 사이에서, 가열 소자로의 가열 파워는 파워 503a에서 유지된다. 시간 505b에서 가열 소자로의 가열 파워는 시간이 흐르면서, 시간 505c에서 가열 소자로 공급되는 가열 파워가 0이 될 때까지 감소된다. 그래서, 전체 가열 기간은 시간 505c - 505a이고, 시간 505b와 505c 사이에서 파워가 감소한다. 가열 파워는 도 5에서 직선으로 도시된 바와 같이 일정한 비율로 감소될 수 있다. 이와 달리, 가열 파워는 일정하지 않은(non-constant) 비율로 감소될 수 있다. 상술한 바와 같이, 가열 소자가 가열되는 시간을 감소시키기 위하여 퍼프에서 더 일찍 가열 소자를 스위치 오프하는 것이 유익할 수 있으나, 공기 흐름이 감소된다. 그래서, 가열 파워 감소의 기울기는 공기흐름 프로파일(airflow profile)의 기울기와 가능한 가깝게 매치(match)되도록 조정되어 과열을 최소화할 수 있다. 가열 파워는 일정한 비율로 감소될 수 있고, 기울기는 공기흐름 프로파일의 곡선(curve)에 근사화될(approximated) 수 있다. 이와 달리, 가열 파워는 일정하지 않은 비율로 감소될 수 있고, 감소의 비율은 공기흐름 프로파일의 곡선에 가능한 가깝게 매치될 수 있다. 이러한 접근법들은 형성되는 응결의 양을 감소시킬 수 있고, 이것은 액체 누출을 감소시킬 수 있다.
도 5의 실시 예에서, 가열 소자에 공급되는 파워는 즉각 0으로 감소되는 것이 아니라 점진적으로 감소되기 때문에, 파워의 사용을 감소시키면서 가열 프로파일이 공기흐름 프로파일에 가장 잘 어울리게 될 수 있다. 파워의 감소는 이것이 감소할 때 공기흐름 프로파일의 기울기를 따르거나 매치함으로써 퍼프를 위한 매우 적절한 가열 프로파일을 제공하도록 배열될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따라서 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워를 제어하기 위한 방법의 제5 실시 예를 도시한다.
도 6은 수직축 상에는 공기흐름율(601) 및 가열 파워(603)를 도시하고 수평축 상에는 시간(605)을 도시하는 도표이다. 공기흐름율(601)은 실선에 의해 도시되고, 가열 파워(603)는 점선에 의해 도시된다. 다시 언급하지만, 공기흐름율은 단위 시간당 체적으로 측정되는데, 전형적으로 초당 입방 센티미터로 측정된다. 공기흐름율은 도 1에서의 퍼프 검출 시스템(111)과 같은 퍼프 검출 시스템에 의해 감지된다. 와트로 측정된 가열 파워는, 도 1에서의 하드웨어(109)와 같은 전기 회로의 제어 하에서, 파워 서플라이로부터 가열 소자로 제공되는 파워이다. 도 6은 도 1에 도시된 바와 같은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템에서 사용자에 의해 취해진 하나의 퍼프를 도시한다.
도 2, 3, 4 및 5에서와 같이, 퍼프에 대한 공기흐름율은 가우시안 또는 정규 분포의 형태를 취하는 것으로 도시된다. 하지만, 이것이 실제 경우에 필요한 것은 아니다. 공기흐름율은 0에서 시작해서 최고 601max까지 점진적으로 증가하고, 이후 0으로 도로 감소한다. 공기흐름율 곡선 아래의 영역은 당해 퍼프에 대한 전체 공기의 체적이다.
시간 605a에서, 공기흐름율(601)이 문턱값(601a)까지 증가했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 가열 소자를 스위치 온해서 가열 파워(603)를 증가시키도록 파워를 제어한다. 도 6의 배열에서, 가열 파워는 퍼프의 시작인 시간 605a에서 파워 603a까지 증가된다. 이후, 이어지는 시간 605b에서, 가열 파워는 파워 603a보다 더 낮은 값을 갖는 파워 603b까지 감소되었다. 시간 605a와 시간 605b 사이의 타이머 기간(timer period)은 가열 소자의 구조에 의존할 것이고, 그래서 가열 소자가 파워 입력에 응답해서 얼마나 빨리 가열될지에 의존할 것이다. 이후, 가열 파워는 파워 레벨(power level) 603b에서 유지된다. 시간 605c에서, 공기흐름율(601)이 문턱값(601b)까지 감소했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 가열 소자를 스위치 오프하고 파워 603b에서부터 0까지 가열 파워를 감소시키도록 파워를 제어한다. 그래서, 가열 기간은 시간 605c - 605a이고, 시간 605a와 605b 사이에서 초기 파워는 603a이고, 시간 605b과 시간 605c 사이에서 공기흐름 지속시간의 대부분을 위한 후속(subsequent) 파워는 603a보다 낮은 603b이다.
그래서, 도 6의 실시 예에서, 퍼프의 시작에서 과열(overheat)이 존재한다. 이것은 에어로졸 생성을 더 빨리 시작하는데, 이는 더욱 우수한 반응성(reactivity), 다시 말해 사용자를 위해 첫 번째 퍼프에 대한 더욱 짧은 시간을 제공한다. 이것은 또한 퍼프의 시작시에 생성되는 매우 많이 농축된 에어로졸 또는 매우 큰 에어로졸 입자를 방지할 수 있다.
도 2 내지 6을 참조하여 다양한 실시 예들이 설명되었다. 하지만, 통상의 기술자는 이러한 실시 예들의 특징들의 임의의 것들이 조합될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 2에 도시된 하나의 문턱값 배열은 도 5에 도시된 점차적(gradual) 파워 감소와 결합될 수 있고, 부가적으로 또는 대안적으로, 도 6에 도시된 퍼프의 시작시의 과열과 결합될 수 있다. 유사하게, 도 3 또는 도 4의 두 개의 문턱값 배열은 도 5에 도시된 더딘(slow) 파워 감소와 결합될 수 있고, 부가적으로 또는 대안적으로, 도 6에 도시된 퍼프의 시작시의 과열과 결합될 수 있다.
특정 가열 프로파일은 특정 사용자를 위한 퍼프 프로파일에 의존적일 수 있다. 가열 소자로의 파워의 공급을 제어하는 전기 회로는 프로그램가능할(programmable) 수 있다. 전기 회로는 사용자가 선호하는 에어로졸 특성에 따라서 원하는 가열 프로파일을 선택할 수 있도록 사용자-프로그램가능할(user-programmable) 수 있다. 전기 회로는 지능적일(intelligent) 수 있고, 예컨대 퍼프 단위로(on a puff-by-puff basis) 가열 프로파일을 특정 공기흐름 프로파일에 자동으로 맞출 수 있다.
도 7은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 가열 소자로의 가열 파워가 펄스 전류 신호를 통하여 어떻게 제어될 수 있는지를 도시한다.
도 7은 수직축 상에는 가열 파워(703) 및 전류 강도(707)를 도시하고, 수평축 상에는 시간(705)을 도시하는 도표이다. 도 7에서, 가열 파워(703)는 점선에 의해서 도시되고, 전류 강도(707)는 실선으로 도시된다. 와트로 측정된 가열 파워는, 도 1에서의 하드웨어(109)와 같은 전기 회로의 제어 하에서, 파워 서플라이로부터 가열 소자로 제공되는 파워이다. 전류 강도는 도 1에서의 하드웨어(109)와 같은 전기 회로의 제어 하에서 가열 소자를 통해서 흐르는, 암페어(Ampere)로 측정된, 전류이다. 도 7은 도 1에 도시된 바와 같은 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템에서 사용자에 의해 취해진 하나의 퍼프를 도시한다. 하지만, 도 7에서는 공기흐름율이 도시되지 않는다는 점에 유의해야 한다.
도 7에 도시된 가열 프로파일은 도 6에서 도시된 것와 같이 퍼프의 시작시의 과열을 포함한다. 이것은 시간 705a와 705b 사이에 존재한다. 이것은 또한 도 5에서 도시된 것과 같이 퍼프의 끝에서의 점차적인 파워의 감소를 포함한다. 이것은 시간 705c과 705d 사이에 존재한다. 시간 705b와 705c 사이에서, 실질적으로 일정한 레벨로 파워가 유지된다. 하지만, 도 7에 도시된 제어는 임의의 적절한 가열 프로파일을 제공하기 위해 이용될 수 있다.
도 7에서, 시간 705a에서, 공기흐름율(도시되지 않음)이 제1 문턱값까지 증가했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 가열 소자를 스위치 온해서 가열 파워(703)를 증가시키도록 파워를 제어한다. 가열 파워(703)는 파워(703a)까지 증가된다. 전기 회로는 가열 소자를 통해서 펄스 전류 신호를 제공함으로써 이를 달성한다. 도 7에서, 각각의 펄스는 최고 전류(707a)를 가지고, 시간 705a과 705b 사이에서 전류 펄스들의 주파수는 709a이다.
시간 705b에서, 전기 회로는 파워(703b)까지 가열 파워를 감소시키도록 파워를 제어하고, 이로부터 가열 파워는 파워(703b)에서 유지된다. 전기 회로는 가열 소자를 통해서 펄스 전류 신호를 제공함으로써 이를 달성한다. 도 7에서, 각각의 펄스는 최고 전류(707a)를 가지고, 시간 705b와 705c 사이에서 전류 펄스들의 주파수는 주파수 709a보다 더 낮은 주파수인 709b이다.
시간 705b에서, 공기흐름율(도시되지 않음)이 제2 문턱값(이것은 제1 문턱값과 같을 수도 있고, 또는 제1 문턱값보다 더 클 수도 있음)까지 감소했다는 것을 퍼프 검출 시스템이 감지한 때에, 전기 회로는 가열 파워(703)를 점진적으로 감소시키도록 파워를 제어한다. 가열 파워(703)는 시간 705c에서 파워 703b에서부터 점진적으로 감소되어 시간 705d에서 0까지 감소된다. 전기 회로는 가열 소자를 통해서 펄스 전류 신호를 제공함으로써 이를 달성한다. 도 7에서, 각각의 펄스는 최고 전류(707a)를 가지고, 시간 705c와 705d 사이에서 전류 펄스들의 주파수는 주파수 709a와 709b 둘 다보다 더 낮은 주파수인 709c이다.
그래서, 전기 회로는 가열 소자를 통해서 펄스 전류 신호를 제공함으로써 파워 서플라이로부터 가열 소자로 제공되는 파워를 제어한다. 도 8은 가열 소자로의 가열 파워가 펄스 전류 신호를 통해서 어떻게 제어될 수 있는지를 추가로 도시한다. 도 8은 수직축 상에는 전류 강도(707)를 도시하고, 수평축 상에는 시간(705)을 도시하는 도표이다. 도 8은 두 개의 전류 펄스들을 더욱 상세하게 도시한다.
도 8에서, 전류 신호가 온(on)인 동안의 시간이 a이다. 전류 신호가 오프(off)인 동안의 시간이 b이다. 펄스 전류 신호의 기간은 T인데, 이것은 1/f와 동일하고, f는 펄스 전류 신호의 주파수이다. 펄스 전류 신호의 듀티 사이클(%)은 a/b × 100와 동일하다.
가열 소자로 제공되는 파워는 고정된(fixed) 듀티 사이클에서 주파수를 증가시키거나 감소시킴으로써 제어될 수 있다. 이러한 경우에, a:b의 비율은 일정하게 유지되지만, a와 b의 실제 값들은 변한다. 예를 들어, (a+b)가 변하고 그 결과 주파수가 변하지만, a와 b는 서로 동일하게 유지될 수 있다(듀티 사이클 = 50%).
대안적으로, 가열 소자에 공급되는 파워는 고정된 주파수에서 듀티 사이클을 변경함으로써 제어될 수 있다. 이러한 경우에, (a+b)가 일정하게 유지되고 그 결과 주파수가 일정하게 유지되지만, a:b의 비율은 변한다.
대안적으로, 구현하기에 더욱 복잡할 수는 있지만, 듀티 사이클과 주파수 양쪽 모두가 변경될 수 있다. 사실상 오히려 도식적이지만, 도 7은 듀티 사이클과 주파수 양쪽 모두가 변하는 것을 보인다. 도 7을 참조하면, 시간 705a과 시간 705b 사이에서, 주파수는 709a이다. 듀티 사이클이 대략 95%라는 것을 알 수 있다. 시간 705b과 시간 705c 사이에서, 주파수는 주파수 709a보다 더 낮은 709b이다. 게다가, 듀티 사이클이 대략 50%라는 것을 알 수 있다. 시간 705c와 705d 사이에서, 주파수는 주파수 709a과 709b보다 더 낮은 709c이다. 또한, 듀티 사이클이 대략 33%라는 것을 알 수 있다.
그래서, 도 7 및 8은 가열 소자를 통해서 펄스 전류 신호를 제공함으로써 임의의 특정 가열 프로파일이 전기 회로에 의해 설정될 수 있다는 것을 보인다. 가열 파워가 일정하게 유지되는 것이 요구되든지, 증가하는 것이 요구되든지, 또는 감소하는 것이 요구되든지 간에, 펄스들의 주파수 또는 듀티 사이클 또는 주파수와 듀티 사이클 둘 다는 특정 시간 기간 동안 요구되는 가열 파워에 알맞게 될 것이다.
본 발명에 따른 방법 및 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템은 다수의 이점들을 제공한다. 가열 프로파일은 퍼프 프로파일에 맞추어 조정될 수 있고, 이로써 사용자를 위해 향상된 경험을 제공할 수 있다. 가열 프로파일은 또한 원하는 에어로졸 속성을 만들어낼 수 있다. 가열 프로파일은 또한 응결된 에어로졸의 형성에 영향을 줄 수 있고, 이것은 결국 액체 누출에 영향을 줄 수 있다. 불필요한 파워 낭비 없이, 양호한 가열 프로파일을 제공하도록 파워 이용이 최적화될 수 있다.

Claims (15)

  1. 에어로졸-형성 기질(aerosol-forming substrate)을 가열하기 위한 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템의 적어도 하나의 전기 가열 소자를 제어하는 방법으로서,
    상기 시스템은, 사용자가 공기흐름 지속시간(airflow duration)을 갖는 퍼프(puff)를 취하는 것을 나타내는 공기흐름을 검출하기 위한 센서를 가지고,
    상기 방법은:
    공기흐름율(airflow rate)이 제1 문턱값까지 증가하였다는 것을 센서가 검출한 때에, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 증가시키는 단계;
    공기흐름 지속시간의 적어도 일부 동안 가열 파워를 파워 p1로 유지하는 단계; 및
    공기흐름율이 제2 문턱값까지 감소하였다는 것을 센서가 검출한 때에, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 감소시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제1 공기흐름율 문턱값이 제2 공기흐름율 문턱값과 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제1 공기흐름율 문턱값이 제2 공기흐름율 문턱값보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 증가시키는 단계는 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 실질적으로 즉시(instantly) 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 감소시키는 단계는 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 실질적으로 즉시 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 감소시키는 단계는 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 점진적으로(gradually) 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 증가시키는 단계 이후에,
    적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 파워 p1보다 더 큰 파워 p2까지 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    공기흐름 지속시간의 적어도 일부 동안 가열 파워를 파워 p1로 유지하는 단계는 제1 주파수(f1) 및 제1 듀티 사이클(duty cycle)로 적어도 하나의 가열 소자에 전류의 펄스들을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 점진적으로 감소시키는 단계는 제2 주파수(f2) 및 제2 듀티 사이클로 적어도 하나의 가열 소자에 전류의 펄스들을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 파워 p1보다 더 큰 파워 p2까지 증가시키는 단계는 제3 주파수(f3) 및 제3 듀티 사이클로 적어도 하나의 가열 소자에 전류의 펄스들을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템으로서,
    상기 시스템은:
    에어로졸을 형성하도록 에어로졸-형성 기질을 가열하기 위한 적어도 하나의 전기 가열 소자(electric heating element);
    적어도 하나의 전기 가열 소자에 파워를 공급하기 위한 파워 서플라이(power supply); 및
    파워 서플라이로부터 적어도 하나의 전기 가열 소자로의 파워의 공급을 제어하기 위한 전기 회로(electric circuitry)를 포함하고,
    상기 전기 회로는, 사용자가 공기흐름 지속시간을 갖는 퍼프를 취하는 것을 나타내는 공기흐름을 검출하기 위한 센서를 포함하고,
    상기 전기 회로는:
    공기흐름율이 제1 문턱값까지 증가하였다는 것을 센서가 검출한 때에, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 0에서부터 파워 p1까지 증가시키도록 배열되고;
    공기흐름 지속시간의 적어도 일부 동안 가열 파워를 파워 p1로 유지하도록 배열되고;
    공기흐름율이 제2 문턱값까지 감소하였다는 것을 센서가 검출한 때에, 적어도 하나의 가열 소자를 위한 가열 파워를 파워 p1에서부터 0까지 감소시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    에어로졸-형성 기질은 액체 기질이고,
    액체 기질을 적어도 하나의 전기 가열 소자에 전달하기 위한 모세관 심지(capillary wick)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템.
  13. 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템을 위한 전기 회로로서, 청구항 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 배열된 전기 회로.
  14. 전기적으로 가열되는 에어로졸 생성 시스템을 위한 프로그램가능한(programmable) 전기 회로 상에서 실행될 때, 프로그램가능한 전기 회로가 청구항 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램.
  15. 제 14 항에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
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