KR20180124740A - 온도를 가변적으로 제어할 수 있는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

에어로졸 생성 장치는 히터의 온도 프로파일에 기초하여 히터의 목표 온도 값을 획득하고, 온도 센서로부터 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신한다. 소정의 시간 동안 수신된 신호의 평균값을 산출하고, 신호의 평균값과 목표 온도 값을 비교한다. 비교 결과에 기초하여, 펄스 폭 변조기(PWM: Pulse Width Modulator)에서 출력되는 PWM 신호의 듀티(Duty) 값을 조절한다.

Description

온도를 가변적으로 제어할 수 있는 방법 및 장치{Method and apparatus for variably controlling temperature}
온도를 가변적으로 제어할 수 있는 방법 및 장치에 관한다. 구체적으로, 본 발명은 실시간으로 히터의 온도를 가변적으로 제어할 수 있는 온도 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성시키는 방법이 아닌 궐련 내의 에어로졸 생성 물질이 가열됨에 따라 에어로졸이 생성하는 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 가열식 궐련 또는 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
종래 에어로졸 생성 장치는 사용 시작 또는 예열 단계 중에 공급되는 전력이 매우 높아서, 에어로졸 생성 장치의 배터리의 전력소모가 심하고, 과도한 열을 생성하는 경향이 있었다. 또한 에어로졸 생성 물질의 종류 및 사용자의 기호에 관계없이 설정된 온도로 히터가 동작되어 최적의 흡입감을 제공하지 못하는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 히터의 온도가 외부 온도, 습기 등의 변수에 따라 변하더라도, 이를 실시간으로 반영하지 못하고 설정된 온도로 히터가 동작하는 문제점이 있었다.
이에 따라, 가열식 에어로졸 생성 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
온도를 가변적으로 제어할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 히터의 온도가 외부 온도, 습기 등의 변수에 따라 변하더라도, 실시간으로 온도를 감지하여 온도 프로파일에 따라 가변적으로 펄스 폭 변조기(PWM: Pulse Width Modulator)에서 출력되는 PWM신호를 조절함으로써 히터를 제어할 수 있다.
본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면은, 에어로졸 생성 장치의 온도 제어 방법에 있어서, 히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 상기 히터의 목표 온도 값을 획득하는 단계;온도 센서로부터 상기 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신하는 단계;소정의 시간 동안 수신된 상기 신호의 평균값을 산출하고, 상기 신호의 평균값과 상기 목표 온도 값을 비교하는 단계;상기 비교 결과에 기초하여, 펄스 폭 변조기(PWM: Pulse Width Modulator)에서 출력되는 PWM 신호의 듀티(Duty) 값을 조절하는 단계;를 포함하는, 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 제2 측면은, 에어로졸 생성 장치의 온도 제어 방법에 있어서,히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 상기 히터의 목표 온도 값을 획득하는 단계;목표 온도 값에 따라 펄스 폭 변조기(PWM: Pulse Width Modulator)에서 출력되는 PWM 신호의 듀티(Duty) 제어 범위를 설정하는 단계;온도 센서로부터 상기 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신하는 단계; 소정의 시간 동안 수신된 상기 신호의 기울기 값을 산출하는 단계;상기 기울기 값에 기초하여 상기 설정된 듀티(Duty) 제어 범위를 조절하는 단계;를 포함하는, 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 제3 측면은, 에어로졸 생성 장치에 삽입된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 히터; 상기 히터의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 펄스 폭 변조기(PWM: Pulse Width Modulator)를 포함하는 제어부;를 포함하는, 에어로졸 생성 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 상기 히터의 목표 온도 값을 획득하고, 상기 온도 센서로부터 상기 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신하고, 소정의 시간 동안 수신된 상기 신호의 평균값을 산출하고, 상기 신호의 평균값과 상기 목표 온도 값을 비교하며, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 펄스 폭 변조기에서 출력되는 PWM 신호의 듀티(Duty) 값을 조절하는 것인, 에어로졸 생성 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 제4 측면은, 에어로졸 생성 장치에 삽입된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 히터; 상기 히터의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 펄스 폭 변조기(PWM: Pulse Width Modulator)를 포함하는 제어부;를 포함하는, 에어로졸 생성 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 상기 히터의 목표 온도 값을 획득하고, 상기 목표 온도 값에 따라 상기 펄스 폭 변조기(PWM)에서 출력되는 PWM 신호의 듀티(Duty) 제어 범위를 설정하고, 상기 온도 센서로부터 상기 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신하고, 소정의 시간 동안 수신된 상기 신호의 기울기 값을 산출하고, 상기 기울기 값에 기초하여 상기 설정된 듀티(Duty) 제어 범위를 조절하는 것인, 에어로졸 생성 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 에어로졸 생성 장치의 온도 제어 특성을 나타내는 개략도이다.
도 2 내지 도 4는 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 5는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 에어로졸 생성 장치에서 온도를 제어하는 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 에어로졸 생성 장치에서 PWM신호의 듀티(Duty) 값을 조절하여 온도를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 에어로졸 생성 장치에서 온도를 제어하는 방법의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 에어로졸 생성 장치에서 PWM신호의 듀티(Duty) 제어 범위을 조절하여 온도를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 에어로졸 생성 장치의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 에어로졸 생성 장치의 온도 제어 특성을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 사용자가 에어로졸 생성 장치를 사용하기 위해 에어로졸 생성 장치에 구비된 버튼을 누르면, 시간 변화축의 변화 지점(t) 시간까지 급속히 온도를 올리는 예열단계로 돌입한다. 온도 변화축의 변화 지점(c)에서 예열단계가 종료되면, 온도가 변화 지점(c+2)까지 시간축의 변화 지점(t)와 변화 지점(t+1) 사이에서 온도가 하강한다. 그 후, 시간축의 변화 지점(t+1)에서 변화 지점(t+2)까지 온도축의 변화 지점(c+2)에서 변화 지점(c+1)로 미세한 기울기로 상승하면서, 기화온도를 유지한다. 시간축의 변화 지점(t+2)에서 사용이 종료되면서 온도가 급속히 하강한다.
도 1은 에어로졸 생성 장치의 온도 프로파일의 일 예이며, 이에 제한되지 않는다. 궐련의 종류 또는 사용자의 흡연 취향 등에 따라 사용자가 온도 프로파일을 다르게 설정하여 저장할 수 있다. 또한, 사용자의 흡연습관에 기초하여 제어부가 온도 프로파일을 결정할 수도 있다.
도 2 내지 도 4는 에어로졸 생성 장치에 궐련이 삽입된 예들을 도시한 도면들이다.
도 2를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 배터리(11000), 제어부(12000) 및 히터(13000)를 포함한다. 도 3 및 도 4을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 증기화기(14000)를 더 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부 공간에는 궐련(20000)이 삽입될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 에어로졸 생성 장치(10000)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 2 내지 도 4에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 에어로졸 생성 장치(10000)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에는 에어로졸 생성 장치(10000)에 히터(13000)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 히터(13000)는 생략될 수도 있다.
도 2에는 배터리(11000), 제어부(12000) 및 히터(13000)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 배터리(11000), 제어부(12000), 증기화기(14000) 및 히터(13000)가 일렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 4에는 증기화기(14000) 및 히터(13000)가 병렬로 배치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부 구조는 도 2 내지 도 4에 도시된 것에 한정되지 않는다. 다시 말해, 에어로졸 생성 장치(10000)의 설계에 따라, 배터리(11000), 제어부(12000), 히터(13000) 및 증기화기(14000)의 배치는 변경될 수 있다.
궐련(20000)이 에어로졸 생성 장치(10000)에 삽입되면, 에어로졸 생성 장치(10000)는 히터(13000) 및/또는 증기화기(14000)를 작동시켜, 궐련(20000) 및/또는 증기화기(14000)로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 히터(13000) 및/또는 증기화기(14000)에 의하여 발생된 에어로졸은 궐련(20000)을 통과하여 사용자에게 전달된다.
필요에 따라, 궐련(20000)이 에어로졸 생성 장치(10000)에 삽입되지 않은 경우에도 에어로졸 생성 장치(10000)는 히터(13000)를 가열할 수 있다.
배터리(11000)는 에어로졸 생성 장치(10000)가 동작하는데 이용되는 전력을 공급한다. 예를 들어, 배터리(11000)는 히터(13000) 또는 증기화기(14000)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있고, 제어부(12000)가 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(11000)는 에어로졸 생성 장치(10000)에 설치된 디스플레이, 센서, 모터 등이 동작하는데 필요한 전력을 공급할 수 있다.
제어부(12000)는 에어로졸 생성 장치(10000)의 동작을 전반적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(12000)는 배터리(11000), 히터(13000) 및 증기화기(14000)뿐 만 아니라 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함된 다른 구성들의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(12000)는 에어로졸 생성 장치(10000)의 구성들 각각의 상태를 확인하여, 에어로졸 생성 장치(10000)가 동작 가능한 상태인지 여부를 판단할 수도 있다.
제어부(12000)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
히터(13000)는 배터리(11000)로부터 공급된 전력에 의하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 궐련이 에어로졸 생성 장치(10000)에 삽입되면, 히터(13000)는 궐련의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 가열된 히터(13000)는 궐련 내의 에어로졸 생성 물질의 온도를 상승시킬 수 있다.
히터(13000)는 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 히터(13000)에는 전기 전도성 트랙(track)을 포함하고, 전기 전도성 트랙에 전류가 흐름에 따라 히터(13000)가 가열될 수 있다. 그러나, 히터(13000)는 상술한 예에 한정되지 않으며, 희망 온도까지 가열될 수 있는 것이라면 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 희망 온도는 에어로졸 생성 장치(10000)에 기 설정되어 있을 수도 있고, 사용자에 의하여 원하는 온도로 설정될 수도 있다.
한편, 다른 예로, 히터(13000)는 유도 가열식 히터일 수 있다. 구체적으로, 히터(13000)에는 궐련을 유도 가열 방식으로 가열하기 위한 전기 전도성 코일을 포함할 수 있으며, 궐련은 유도 가열식 히터에 의해 가열될 수 있는 서셉터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 히터(13000)는 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소, 침 형 가열 요소 또는 봉 형의 가열 요소를 포함할 수 있으며, 가열 요소의 모양에 따라 궐련(20000)의 내부 또는 외부를 가열할 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치(10000)에는 히터(13000)가 복수 개 배치될 수도 있다. 이때, 복수 개의 히터(13000)들은 궐련(20000)의 내부에 삽입되도록 배치될 수도 있고, 궐련(20000)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 복수 개의 히터(13000)들 중 일부는 궐련(20000)의 내부에 삽입되도록 배치되고, 나머지는 궐련(20000)의 외부에 배치될 수 있다. 또한, 히터(13000)의 형상은 도 2 내지 도 4에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
증기화기(14000)는 액상 조성물을 가열하여 에어로졸을 생성할 수 있으며, 생성된 에어로졸은 궐련(20000)을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있다. 다시 말해, 증기화기(14000)에 의하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 생성 장치(10000)의 기류 통로를 따라 이동할 수 있고, 기류 통로는 증기화기(14000)에 의하여 생성된 에어로졸이 궐련을 통과하여 사용자에게 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14000)는 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액체 저장부, 액체 전달 수단 및 가열 요소는 독립적인 모듈로서 에어로졸 생성 장치(10000)에 포함될 수도 있다.
액체 저장부는 액상 조성물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 액체 저장부는 증기화기(14000)로부터 탈/부착될 수 있도록 제작될 수도 있고, 증기화기(14000)와 일체로서 제작될 수도 있다.
예를 들어, 액상 조성물은 물, 솔벤트, 에탄올, 식물 추출물, 향료, 향미제, 또는 비타민 혼합물을 포함할 수 있다. 향료는 멘솔, 페퍼민트, 스피아민트 오일, 각종 과일향 성분 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 향미제는 사용자에게 다양한 향미 또는 풍미를 제공할 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 비타민 혼합물은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C 및 비타민 E 중 적어도 하나가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 액상 조성물은 글리세린 및 프로필렌 글리콜과 같은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다.
액체 전달 수단은 액체 저장부의 액상 조성물을 가열 요소로 전달할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
가열 요소는 액체 전달 수단에 의해 전달되는 액상 조성물을 가열하기 위한 요소이다. 예를 들어, 가열 요소는 금속 열선, 금속 열판, 세라믹 히터 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열 요소는 니크롬선과 같은 전도성 필라멘트로 구성될 수 있고, 액체 전달 수단에 감기는 구조로 배치될 수 있다. 가열 요소는, 전류 공급에 의해 가열될 수 있으며, 가열 요소와 접촉된 액체 조성물에 열을 전달하여, 액체 조성물을 가열할 수 있다. 그 결과, 에어로졸이 생성될 수 있다.
예를 들어, 증기화기(14000)는 카토마이저(cartomizer) 또는 무화기(atomizer)로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어로졸 생성 장치(10000)는 배터리(11000), 제어부(12000), 히터(13000) 및 증기화기(14000) 외에 범용적인 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10000)는 시각 정보의 출력이 가능한 디스플레이 및/또는 촉각 정보의 출력을 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10000)는 적어도 하나의 센서(퍼프 감지 센서, 온도 감지 센서, 궐련 삽입 감지 센서 등)를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 생성 장치(10000)는 궐련(20000)이 삽입된 상태에서도 외부 공기가 유입되거나, 내부 기체가 유출 될 수 있는 구조로 제작될 수 있다.
도 2 내지 도 4에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(10000)는 별도의 크래들과 함께 시스템을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 크래들은 에어로졸 생성 장치(10000)의 배터리(11000)의 충전에 이용될 수 있다. 또는, 크래들과 에어로졸 생성 장치(10000)가 결합된 상태에서 히터(13000)가 가열될 수도 있다.
궐련(20000)은 일반적인 연소형 궐련과 유사할 수 있다. 예를 들어, 궐련(20000)은 에어로졸 생성 물질을 포함하는 제 1 부분과 필터 등을 포함하는 제 2 부분으로 구분될 수 있다. 또는, 궐련(20000)의 제 2 부분에도 에어로졸 생성 물질이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과립 또는 캡슐의 형태로 만들어진 에어로졸 생성 물질이 제 2 부분에 삽입될 수도 있다.
에어로졸 생성 장치(10000)의 내부에는 제 1 부분의 전체가 삽입되고, 제 2 부분은 외부에 노출될 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 장치(10000)의 내부에 제 1 부분의 일부만 삽입될 수도 있고, 제 1 부분의 전체 및 제 2 부분의 일부가 삽입될 수도 있다. 사용자는 제 2 부분을 입으로 문 상태에서 에어로졸을 흡입할 수 있다. 이때, 에어로졸은 외부 공기가 제 1 부분을 통과함으로써 생성되고, 생성된 에어로졸은 제 2 부분을 통과하여 사용자의 입으로 전달된다.
일 예로서, 외부 공기는 에어로졸 생성 장치(10000)에 형성된 적어도 하나의 공기 통로를 통하여 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(10000)에 형성된 공기 통로의 개폐 및/또는 공기 통로의 크기는 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 무화량, 끽연감 등이 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 다른 예로서, 외부 공기는 궐련(20000)의 표면에 형성된 적어도 하나의 구멍(hole)을 통하여 궐련(20000)의 내부로 유입될 수도 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 궐련(20000)의 일 예에 대하여 설명한다.
도 5는 궐련의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 궐련(20000)은 담배 로드(21000) 및 필터 로드(22000)를 포함한다. 도 2 내지 도 4을 참조하여 상술한 제 1 부분(21000)은 담배 로드(21000)를 포함하고, 제 2 부분(32000)은 필터 로드(22000)를 포함한다.
도 5에는 필터 로드(22000)가 단일 세그먼트로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 필터 로드(22000)는 복수의 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 필터 로드(22000)는 에어로졸을 냉각하는 제 1 세그먼트 및 에어로졸 내에 포함된 소정의 성분을 필터링하는 제 2 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 필터 로드(22000)에는 다른 기능을 수행하는 적어도 하나의 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
궐련(20000)은 적어도 하나의 래퍼(24000)에 의하여 포장될 수 있다. 래퍼(24000)에는 외부 공기가 유입되거나 내부 기체가 유출되는 적어도 하나의 구멍(hole)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 궐련(20000)은 하나의 래퍼(24000)에 의하여 포장될 수 있다. 다른 예로서, 궐련(20000)은 2 이상의 래퍼(24000)들에 의하여 중첩적으로 포장될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 래퍼에 의하여 담배 로드(21000)가 포장되고, 제 2 래퍼에 의하여 필터 로드(22000)가 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 담배 로드(21000) 및 필터 로드(22000)가 결합되고, 제 3 래퍼에 의하여 궐련(20000) 전체가 재포장될 수 있다. 만약, 담배 로드(21000) 또는 필터 로드(22000) 각각이 복수의 세그먼트들로 구성되어 있다면, 각각의 세그먼트가 개별 래퍼에 의하여 포장될 수 있다. 그리고, 개별 래퍼에 의하여 포장된 세그먼트들이 결합된 궐련(20000) 전체가 다른 래퍼에 의하여 재포장될 수 있다.
담배 로드(21000)는 에어로졸 생성 물질을 포함한다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및 올레일 알코올 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 담배 로드(21000)는 풍미제, 습윤제 및/또는 유기산(organic acid)과 같은 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다. 또한, 담배 로드(21000)에는, 멘솔 또는 보습제 등의 가향액이, 담배 로드(21000)에 분사됨으로써 첨가할 수 있다.
담배 로드(21000)는 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 담배 로드(21000)는 시트(sheet)로 제작될 수도 있고, 가닥(strand)으로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(21000)는 담배 시트가 잘게 잘린 각초로 제작될 수도 있다. 또한, 담배 로드(21000)는 열 전도 물질에 의하여 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질은 알루미늄 호일과 같은 금속 호일일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 담배 로드(21000)를 둘러싸는 열 전도 물질은 담배 로드(21000)에 전달되는 열을 고르게 분산시켜 담배 로드에 가해지는 열 전도율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 담배 맛을 향상시킬 수 있다. 또한, 담배 로드(21000)를 둘러싸는 열 전도 물질은 유도 가열식 히터에 의해 가열되는 서셉터로서의 기능을 할 수 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 담배 로드(21000)는 외부를 둘러싸는 열 전도 물질 이외에도 추가의 서셉터를 더 포함할 수 있다.
필터 로드(22000)는 셀룰로오스 아세테이트 필터일 수 있다. 한편, 필터 로드(22000)의 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 필터 로드(22000)는 원기둥 형(type) 로드일 수도 있고, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형(type) 로드일 수도 있다. 또한, 필터 로드(22000)는 리세스 형(type) 로드일 수도 있다. 만약, 필터 로드(22000)가 복수의 세그먼트들로 구성된 경우, 복수의 세그먼트들 중 적어도 하나가 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
필터 로드(22000)는 향미가 발생되도록 제작될 수도 있다. 일 예로서, 필터 로드(22000)에 가향액이 분사될 수도 있고, 가향액이 도포된 별도의 섬유가 필터 로드(22000)의 내부에 삽입될 수도 있다.
또한, 필터 로드(22000)에는 적어도 하나의 캡슐(23000)이 포함될 수 있다. 여기에서, 캡슐(23000)은 향미를 발생시키는 기능을 수행할 수도 있고, 에어로졸을 발생시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐(23000)은 향료를 포함하는 액체를 피막으로 감싼 구조일 수 있다. 캡슐(23000)은 구형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
만약, 필터 로드(22000)에 에어로졸을 냉각하는 세그먼트가 포함될 경우, 냉각 세그먼트는 고분자 물질 또는 생분해성 고분자 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 냉각 세그먼트는 순수한 폴리락트산 만으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 냉각 세그먼트는 복수의 구멍들이 뚫린 셀룰로오스 아세테이트 필터로 제작될 수 있다. 그러나, 냉각 세그먼트는 상술한 예에 한정되지 않고, 에어로졸이 냉각되는 기능을 수행할 수 있다면, 제한 없이 해당될 수 있다.
한편, 도 5에는 도시되지 않았으나, 일 실시예에 따른 궐련(20000)은 전단 필터를 더 포함할 수 있다. 전단 필터는 담배 로드(21000)에 있어서, 필터 로드(22000)에 대향하는 일측에 위치한다. 전단 필터는 담배 로드(21000)가 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 흡연 중에 담배 로드(21000)로부터 액상화된 에어로졸이 에어로졸 발생 장치(도 2 내지 도 4의 10000)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 에어로졸 생성 장치에서 온도를 제어하는 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 단계 610에서 에어로졸 생성 장치는 히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 히터의 목표 온도 값을 획득할 수 있다.
온도 프로파일은 에어로졸 생성 장치의 무선 송수신부를 통해 외부로부터 입력될 수 있다. 또한, 온도 프로파일은 사용자의 흡연습관에 기초하여 결정될 수도 있다. 에어로졸 생성 장치는 설정된 온도 프로파일에 따라, 히터가 소정의 온도까지 가열되거나 적절한 온도를 유지할 수 있도록 히터에 공급되는 전력의 양 및 전력이 공급되는 시간을 제어할 수 있다.
제어부는 히터의 온도 프로파일에 기초하여 목표 온도 값을 결정할 수 있다. 구체적으로, 도 1과 같은 히터의 온도 프로파일에서, 시간축 상 현재 시점에서 소정의 시간 간격을 두고 목표 시점을 정하면, 해당 목표 시점에서의 온도 값을 목표 온도 값으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 시간축 변화 지점(t)가 현재 시점이고, 시간축 변화 지점(t+1)을 목표 시점으로 정하면, 온도축의 변화 지점(c+2)를 목표 온도 값으로 결정할 수 있다.
단계 620에서 에어로졸 생성 장치는 온도 센서로부터 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신할 수 있다.
온도 센서는 히터의 온도를 감지하고 온도 측정 정보를 생성하여 제어부에 제공할 수 있다. 온도 센서는 독립적으로 에어로졸 생성 장치에 구비되어 히터의 온도를 측정할 수 있다. 또는, 온도 센서는 히터에 부착되어 히터의 열 저항 변화를 감지하여 온도를 측정할 수 있다.
한편, 제어부는 온도 센서에서 출력되는 아날로그 신호를 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에서 디지털 신호로 변환하고, 히터의 온도를 나타내는 신호로서 변환된 디지털 신호를 수신할 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터(ADC)는 온도 센서와 연결되어, 온도 센서에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털신호로 변환할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, ADC 샘플링 타임(ADC Sampling time)은 5sec, 20 sample/sec일 수 있다. 상기 일 실시예에 적용되는 수치는 한정되지 않으며, 실시예에 따라 변경이 가능하다.
아날로그-디지털 컨버터(ADC)로부터 출력된 샘플링 신호는 ADC 윈도우 버퍼(ADC Window Buffer)에 누적되어 저장될 수 있다.
단계 630에서 에어로졸 생성 장치는 소정의 시간 동안 수신된 신호의 평균값을 산출하고, 신호의 평균값과 목표 온도 값을 비교할 수 있다.
제어부는 온도 센서에서 측정한 히터의 온도를 디지? 신호로 변환하여 얻은 샘플링 신호의 평균값을 산출할 수 있다. 예를 들어, ADC 샘플링 타임(ADC Sampling time)이 5sec, 20 sample/sec라면, ADC 윈도우 버퍼(ADC Window Buffer)에 100개의 샘플링 신호가 저장될 수 있다. 제어부는 100개의 샘플링 신호를 수신하여, 평균값을 산출할 수 있다.
제어부는, 산출된 샘플링 신호의 평균값과 설정된 온도 프로파일에 기초하여 획득된 목표 온도 값의 대소관계를 비교할 수 있다.
단계 640에서 에어로졸 생성 장치는 비교 결과에 기초하여, 펄스 폭 변조기(PWM: Pulse Width Modulator)에서 출력되는 PWM 신호의 듀티(Duty) 값을 조절할 수 있다.
제어부는 펄스 폭 변조기(pulse width modulator, PWM)을 포함할 수 있다. 펄스 폭 변조는 프로세서의 디지털 출력으로 아날로그 회로를 제어하는 변조 기법이다. 한 주기 T(period)안에서 신호가 on인 상태인 시간을 지속시간(pulse width)라고 하고, on 과 off 시간의 비율을 듀티(Duty)라 할 때, 듀티(Duty) 값은 지속시간(pulse width)*100/T(period)로 결정된다. 듀티(Duty) 값이 클수록 전체 주기 T에서 on 시간의 비율이 크므로, 부하에 전달되는 평균 전력이 높아진다. 따라서, 제어부는 펄스 폭 변조기의 듀티(Duty) 값을 조절하여 히터에 공급하는 전력을 조절할 수 있다.
에어로졸 생성 장치에서 단계 630의 비교 결과에 기초하여 PWM 신호의 듀티(Duty) 값을 조절하는 상세한 내용은 도 7에서 후술하기로 한다.
한편, 제어부는 히터의 온도 프로파일에 기초하여 히터의 목표 온도 값을 결정하고, 목표 온도 값에 기초하여 펄스 폭 변조기(PWM)의 듀티(Duty) 값이 가질 수 있는 값의 범위, 즉 듀티(Duty) 제어 범위를 결정할 수 있다. 제어부는 단계 630의 비교 결과에 기초하여 듀티(Duty) 값을 조절하는 경우, 듀티(Duty) 값이 기설정된 듀티(Duty) 제어 범위 내에서 유지되도록, 듀티(Duty) 값을 조절할 수 있다.
도 7은 에어로졸 생성 장치에서 PWM신호의 듀티(Duty) 값을 조절하여 온도를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 단계 710에서 에어로졸 생성 장치는 히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 히터의 목표 온도 값을 획득할 수 있다.
단계 720에서 에어로졸 생성 장치는 온도 센서로부터 상기 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신할 수 있다.
단계 730에서 에어로졸 생성 장치는 소정의 시간 동안 수신된 상기 신호의 평균 값을 산출하고, 상기 신호의 평균 값과 상기 목표 온도 값을 비교할 수 있다. 단계 730에서, 에어로졸 생성 장치는 신호의 평균값과 목표 온도 값을 비교하여, 신호의 평균값과 목표 온도 값이 같은 경우 단계 740으로 진행한다. 신호의 평균값이 목표 온도 값보다 작은 경우 단계 750으로 진행하고, 신호의 평균값이 목표 온도 값보다 큰 경우 단계 760으로 진행한다.
한편, 단계 710 내지 730은 도 6의 단계 610 내지 630과 동일한 단계이므로, 중복되는 내용은 편의상 생략하기로 한다.
단계 740에서, 에어로졸 생성 장치는 듀티(Duty) 값을 유지한다. 제어부는 샘플링 신호의 평균값과 목표 온도 값이 같으면 제어부는 현재 온도가 적절하게 제어되고 있다고 판단한다. 따라서, PWM신호의 듀티(Duty)값을 유지하여 현재 온도를 유지한다.
단계 750에서, 에어로졸 생성 장치는 듀티(Duty)값이 듀티(Duty) 제어 범위의 상한값에 도달할 때까지 듀티(Duty)값을 증가시킨다. 제어부는 샘플링 신호의 평균값이 목표 온도 값보다 작으면 현재 온도가 유지하고자 하는 온도보다 낮아졌다고 판단하여, PWM신호의 듀티(Duty) 값을 증가시켜 히터의 온도를 상승시킨다. 듀티(Duty) 값이 듀티(Duty) 제어 범위의 상한값에 도달하면 듀티(Duty) 값을 유지하여, 히터의 온도가 상승된 상태를 유지하도록 한다.
단계 760에서, 에어로졸 생성 장치는 듀티(Duty)값이 상기 듀티(Duty) 제어 범위의 하한값에 도달할 때까지 상기 듀티(Duty)값을 감소시킨다. 제어부는 샘플링 신호의 평균값이 목표 온도 값보다 크면 히터의 온도가 유지하고 하는 온도보다 높아졌다고 판단하여, 듀티(Duty) 값을 감소시켜 히터의 온도를 하강시킨다. 듀티(Duty) 값이 제어 범위의 하한값에 도달하면 듀티(Duty)값을 유지하도록 한다.
도 8은 에어로졸 생성 장치에서 온도를 제어하는 방법의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 단계 810에서 에어로졸 생성 장치는 히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 히터의 목표 온도 값을 획득할 수 있다. 한편, 단계 810은 도 6의 단계 610과 동일한 단계이므로, 중복되는 내용은 편의상 생략하기로 한다.
단계 820에서 에어로졸 생성 장치는 목표 온도 값에 기초하여 펄스 폭 변조기(PWM:Pulse Width Modulator)에서 출력되는 신호의 듀티(Duty) 제어 범위를 설정한다. 구체적으로, 듀티(Duty) 제어 범위의 하한값 및 상한값을 결정할 때, 온도 프로파일에 기초한 목표 온도 값 또는 현재 온도 값과 목표 온도 값의 차 등을 고려할 수 있다.
단계 830 에서 에어로졸 생성 장치는 온도 센서로부터 상기 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신할 수 있다. 한편, 단계 830은 도 6의 단계 620과 동일한 단계이므로, 중복되는 내용은 편의상 생략하기로 한다.
단계 840에서 에어로졸 생성 장치는 소정의 시간 동안 수신된 상기 신호의 기울기 값을 산출한다.
Figure pat00001
상술한 수학식에서, Max는 최대 신호 값을, Min은 ADC 최소 신호 값을, (X2 - X1)는 시간 X2와 시간 X1사이 차이값을 의미한다.
온도 센서에서 출력되는 아날로그 신호는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 통해 디지털신호로 변환된다. 디지털 신호로 변환된 샘플링 신호는 ADC 윈도우 버퍼 에 저장된다. ADC 윈도우 버퍼에서 일정 시간 동안 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에서 출력되는 샘플링 신호 중 최대 신호 값과 ADC 최소 신호 값을 획득할 수 있다. 제어장치는 ADC 윈도우 버퍼로부터 최대 신호 값과 최소 신호 값을 입력 받아, 상기 수학식 1에 의해 기울기를 계산할 수 있다.
제어부는 상기 수학식 1에 따라, 소정의 시간 동안 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에서 출력되는 샘플링 신호의 기울기를 계산하여 히터의 온도가 상승하는지 또는 하강하는지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 기울기가 0보다 크면 히터의 온도가 상승하고 있다고 판단하며, 기울기가 0보다 작으면 히터의 온도가 하강하고 있다고 판단한다.
단계 850에서 에어로졸 생성 장치는 상기 기울기 값에 기초하여 상기 설정된 듀티(Duty) 제어 범위를 조절할 수 있다.
제어부는 온도 센서로부터 수신된 온도를 나타내는 신호의 기울기 값이 0인경우 듀티(Duty) 제어 범위를 유지한다. 신호의 기울기 값이 0이 아닌 경우에는, 신호 값과 목표 온도 값을 비교하여 오버슈팅 또는 언더슈팅의 발생 여부를 판단할 수 있다.
제어부는 오버슈팅 또는 언더슈팅이 발생하였다고 판단한 경우, 기설정된 듀티(Duty) 제어 범위의 하한값 또는 상한값을 변경할 수 있다.
에어로졸 생성 장치에서 단계 850의 비교 결과에 기초하여 PWM 신호의 듀티(Duty) 제어 범위를 조절하는 상세한 내용은 도 8에서 후술하기로 한다.
도 9는 에어로졸 생성 장치에서 PWM신호의 듀티(Duty) 제어 범위을 조절하여 온도를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 단계 910에서 에어로졸 생성 장치는 히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 히터의 목표 온도 값을 획득할 수 있다. 단계 910은 도 6의 단계 610과 동일한 단계이므로, 중복되는 내용은 편의상 생략하기로 한다.
단계 920에서 에어로졸 생성 장치는 목표 온도 값에 기초하여 펄스 폭 변조기(PWM:Pulse Width Modulator)에서 출력되는 신호의 듀티(Duty) 제어 범위를 설정한다. 단계 920은 도 8의 단계 820과 동일한 단계이므로, 중복되는 내용은 편의상 생략하기로 한다.
단계 930에서 에어로졸 생성 장치는 온도 센서로부터 상기 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신할 수 있다. 단계 930은 도 6의 단계 620과 동일한 단계이므로, 중복되는 내용은 편의상 생략하기로 한다.
단계 940에서 에어로졸 생성 장치는 소정의 시간 동안 수신된 상기 신호의 기울기 값을 산출한다. 단계 940에서, 기울기 값이 0인 경우 단계 950으로 진행한다. 기울기 값이 0보다 큰 경우 단계 960으로 진행하고, 기울기 값이 0보다 작은 경우 단계 970으로 진행한다. 한편, 단계 940은 도 8의 단계 840과 동일한 단계이므로, 중복되는 내용은 편의상 생략하기로 한다.
단계 950에서 에어로졸 생성 장치는 듀티(Duty) 제어 범위를 유지한다. 샘플링신호의 기울기 값이 O이면 제어부는 히터의 온도가 제어범위 내에서 적절하게 유지되고 있다고 판단하여 듀티(Duty) 제어 범위를 유지하도록 제어한다.
단계 960에서 에어로졸 생성 장치는 신호 값이 목표 온도 값보다 큰 지 판단한다. 신호 값이 목표 온도 값보다 큰 경우 단계 961로 진행하고, 신호 값이 목표 온도 값보다 작은 경우 단계 950으로 진행한다.
단계 961에서 제어부는 신호 값이 목표 온도 값보다 크면 오버슈팅으로 판단하고, 듀티(Duty) 제어 범위의 하한값을 감소시킨다. 제어부는 샘플링 신호값이 목표 온도 값보다 큰 경우는 히터의 온도가 제어범위를 벗어나 상승해 있다고 판단한다. 따라서, 듀티(Duty) 제어 범위의 하한값을 감소시키고, 듀티(Duty)값을 하락된 듀티(Duty) 제어 범위로 감소시켜 히터의 온도를 낮춘다. 다른 실시예로서, 제어부는 PWM신호의 듀티(Duty) 제어 범위의 하한값 및 상한값을 모두 감소시킬 수 있다.
제어부는 샘플링 신호값이 목표 온도 값보다 크지 않은 경우는 오버슈팅이 아니라고 판단하여, PWM신호의 듀티(Duty) 제어 범위를 유지하도록 제어한다.
단계 970에서 에어로졸 생성 장치는 신호 값이 목표 온도 값보다 작은 지 판단한다. 신호 값이 목표 온도 값보다 작은 경우 단계 971로 진행하고, 신호 값이 목표 온도 값보다 큰 경우 단계 950으로 진행한다.
단계 971에서 제어부는 신호 값이 목표 온도 값보다 작으면 언더슈팅으로 판단하고, 듀티(Duty) 제어 범위의 상한값을 증가시킨다. 제어부는 샘플링 신호값이 목표 온도 값보다 작은 경우는 언더슈팅으로 판단하여 히터의 온도가 제어범위를 벗어나 하강해 있다고 판단한다. 따라서, 듀티(Duty) 제어 범위의 상한값을 증가시키고, 듀티(Duty)값을 상승된 듀티(Duty) 제어 범위로 증가시켜 히터의 온도를 높여준다. 다른 실시예로서, 듀티(Duty) 제어 범위의 상한값 및 하한값을 모두 증가시킬 수 있다.
제어부는 샘플링 신호값이 목표 온도 값보다 작지 않은 경우는 언더슈팅이 아니라고 판단하여, 듀티(Duty) 제어 범위를 유지하도록 제어한다.
도 10은 에어로졸 생성 장치(1000)의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다.
이하의 설명에서 도 2 내지 도 9에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(1000)는 히터(1010), 온도 센서(1020), 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(1030), ADC 윈도우 버퍼(ADC window buffer)(1040), 펄스 폭 변조기(Pulse Width Modulator, PWM)(1050)을 포함하는 제어부(1060), 무선 송수신부(1070), 모터(1080) 및 배터리(1090)를 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함되거나, 도 10에 도시된 일부 구성요소들이 생략될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.
온도 센서(1020)는 히터(1010)의 온도를 감지하고 온도 측정 정보를 생성하여 제어부(1060)에 제공할 수 있다. 온도 센서(1020)는 독립적으로 에어로졸 생성 장치(1000)에 구비되어 히터(1010)의 온도를 측정할 수 있다. 또는, 온도 센서(1020)는 히터(1010)에 부착되어 히터(1010)의 열 저항 변화를 감지하여 온도를 측정할 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터(ADC)(1030)는 히터(1010)의 온도를 실시간으로 감지하여 온도 센서(1020)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털신호로 변환할 수 있다.
ADC 윈도우 버퍼(1040)는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에서 출력되는 샘플링 신호를 누적하여 저장할 수 있다.
제어부(1060)는 도 6 내지 도 9에서 상술한 에어로졸 생성 장치(1000)에서 온도를 제어하기 위한 일련의 프로세스를 제어할 수 있다.
제어부(1060)는 온도 센서(1020)에 의해 센싱된 결과를 분석하고 뒤이어 수행될 처리들을 제어한다. 제어부(1060)는 센싱 결과에 따라 배터리(1090)로부터 히터(1010)로의 전력 공급을 개시 또는 중단시키거나, 히터(1010)로 공급되는 전력의 양을 제어할 수 있다.
제어부(1060)는 히터(1010)에 전력이 부족하여 에어로졸 생성 장치(1000)의 작동이 불가하여 충전이 필요한 경우나, 에어로졸 생성 장치(1000)의 작동 준비가 완료된 경우에 모터(1080)를 구동시킬 수 있다. 모터(1080)가 구동되면 에어로졸 생성 장치(1000)가 진동하게 되어 사용자가 충전 필요 여부 및 작동 준비 완료 여부를 인식할 수 있다.
또한, 제어부(1060)는 배터리(1090)의 전력 잔량을 에어로졸 생성 장치(1000)에 형성된 별도의 표시수단을 통해 표시해줄 수 있다. 히터(1010)에 전력이 부족하여 에어로졸 생성 장치(1000)의 작동이 불가할 경우에도 표시수단을 통해 상태를 표시할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(1000)는 도 10에 도시되지 않았으나, 충전단자를 통해 외장 전력 공급 장치와 데이터 통신이 가능하고, 전력을 공급받을 수 있다. 에어로졸 생성 장치(1000)가 전력을 공급받을 때, 제어부(1060)는 배터리(1090)에 공급되는 전력을 표시수단을 통해 표시할 수 있다.
또한, 제어부(1060)는 실시간으로 판단된 히터(1010)의 온도를 나타내는 신호 값 및 신호의 기울기에 기초하여, 사용자가 미리 입력하여 설정하거나 제어부(1060)가 설정한 온도 프로파일과 비교한다. 비교 결과에 따라 펄스 폭 변조기(PWM)(1050)에서 히터(1010)로 출력되는 PWM신호를 조정한다. 따라서, 히터(1010)의 온도가 외부 온도, 습기 등의 변수에 따라 변하더라도, 실시간으로 온도를 감지하여 온도 프로파일에 따라 가변적으로 PWM신호를 조절함으로써 히터(1010)를 제어할 수 있다. 또한, 히터(1010)의 온도가 과도하게 높거나 낮아지는 경우를 방지할 수 있다.
무선 송수신부(1070)는 온도 프로파일이 설정되어 있는 사용자 단말기와 무선통신 할 수 있다. 사용자는 앱, PC 프로그램, 인터넷 웹 브라우저를 통해 사용자 단말기에 궐련의 종류, 사용자의 흡연 취향 등에 따라 온도 프로파일을 설정하여 저장할 수 있다. 사용자 단말기를 통해 설정된 온도 프로파일에 대한 데이터는 사용자 단말기와 에어로졸 생성 장치간의 무선통신으로 에어로졸 생성 장치의 제어부에 저장된다. 에어로졸 생성 장치는 상기 사용자 단말기와 다양한 방식으로 무선 통신할 수 있으며, 예를 들어, BLE(Bluetooth Low Energy), Zigbee, Bluetooth 등의 방식으로 무선 통신 할 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 에어로졸 생성 장치의 온도 제어 방법에 있어서,
    히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 상기 히터의 목표 온도 값을 획득하는 단계;
    온도 센서로부터 상기 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신하는 단계;
    소정의 시간 동안 수신된 상기 신호의 평균값을 산출하고, 상기 신호의 평균값과 상기 목표 온도 값을 비교하는 단계;
    상기 비교 결과에 기초하여, 펄스 폭 변조기(PWM: Pulse Width Modulator)에서 출력되는 PWM 신호의 듀티(Duty) 값을 조절하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절하는 단계는,
    상기 목표 온도 값에 기초하여 상기 PWM 신호의 듀티(Duty) 제어 범위를 설정하는 단계; 및
    상기 듀티(Duty) 값이 상기 설정된 듀티(Duty) 제어 범위 내에서 유지되도록 상기 듀티(Duty) 값을 조절하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조절하는 단계는,
    상기 신호의 평균값과 상기 목표 온도 값이 같은 경우, 상기 듀티(Duty) 값을 유지하고,
    상기 신호의 평균값이 상기 목표 온도 값보다 작은 경우, 상기 듀티(Duty) 값이 듀티(Duty) 제어 범위의 상한값에 도달할 때까지 상기 듀티(Duty) 값을 증가시키고,
    상기 신호의 평균값이 상기 목표 온도 값보다 큰 경우, 상기 듀티(Duty) 값이 상기 듀티(Duty) 제어 범위의 하한값에 도달할때까지 상기 듀티(Duty) 값을 감소시키는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  4. 에어로졸 생성 장치의 온도 제어 방법에 있어서,
    히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 상기 히터의 목표 온도 값을 획득하는 단계;
    상기 목표 온도 값에 기초하여 펄스 폭 변조기(PWM: Pulse Width Modulator)에서 출력되는 PWM 신호의 듀티(Duty) 제어 범위를 설정하는 단계;
    온도 센서로부터 상기 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신하는 단계;
    소정의 시간 동안 수신된 상기 신호의 기울기 값을 산출하는 단계;
    상기 기울기 값에 기초하여 상기 설정된 듀티(Duty) 제어 범위를 조절하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조절하는 단계는,
    상기 기울기 값이 0인 경우, 상기 듀티(Duty) 제어 범위를 유지하고,
    상기 기울기 값이 0보다 큰 경우, 상기 신호 값이 상기 목표 온도 값보다 크면 오버슈팅으로 판단하고, 상기 듀티(Duty) 제어 범위의 하한값을 감소시키고,
    상기 기울기 값이 0보다 작은 경우, 상기 신호 값이 상기 목표 온도 값보다 작으면 언더슈팅으로 판단하고, 상기 듀티(Duty) 제어 범위의 상한값을 증가시키는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  6. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 수신하는 단계는,
    상기 온도 센서에서 출력되는 아날로그 신호를 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에서 디지털 신호로 변환하는 단계;
    상기 히터의 온도를 나타내는 신호로서 상기 변환된 디지털 신호를 수신하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  7. 에어로졸 생성 장치에 삽입된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 히터;
    상기 히터의 온도를 감지하는 온도 센서; 및
    펄스 폭 변조기(PWM: Pulse Width Modulator)를 포함하는 제어부;
    를 포함하는, 에어로졸 생성 장치에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 상기 히터의 목표 온도 값을 획득하고, 상기 온도 센서로부터 상기 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신하고, 소정의 시간 동안 수신된 상기 신호의 평균값을 산출하고, 상기 신호의 평균값과 상기 목표 온도 값을 비교하며, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 펄스 폭 변조기에서 출력되는 PWM 신호의 듀티(Duty) 값을 조절하는 것인, 에어로졸 생성 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표 온도 값에 기초하여 상기 PWM 신호의 듀티(Duty) 제어 범위를 설정하고, 상기 듀티(Duty) 값이 상기 설정된 듀티(Duty) 제어 범위 내에서 유지되도록 상기 듀티(Duty) 값을 조절하는 것인, 에어로졸 생성 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 신호의 평균값과 상기 목표 온도 값이 같은 경우, 상기 듀티(Duty) 값을 유지하고,
    상기 신호의 평균값이 상기 목표 온도 값보다 작은 경우, 상기 듀티(Duty) 값이 듀티(Duty) 제어 범위의 상한값에 도달할 때까지 상기 PWM 신호의 듀티(Duty) 값을 증가시키고,
    상기 신호의 평균값이 상기 목표 온도 값보다 큰 경우, 상기 듀티(Duty) 값이 상기 듀티(Duty) 제어 범위의 하한값에 도달할 때까지 상기 듀티(Duty) 값을 감소시키는 것인, 에어로졸 생성 장치.
  10. 에어로졸 생성 장치에 삽입된 에어로졸 생성 물질을 가열하는 히터;
    상기 히터의 온도를 감지하는 온도 센서; 및
    펄스 폭 변조기(PWM: Pulse Width Modulator)를 포함하는 제어부;
    를 포함하는, 에어로졸 생성 장치에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 히터의 온도 프로파일에 기초하여 결정되는 상기 히터의 목표 온도 값을 획득하고, 상기 목표 온도 값에 따라 상기 펄스 폭 변조기(PWM)에서 출력되는 PWM 신호의 듀티(Duty) 제어 범위를 설정하고, 상기 온도 센서로부터 상기 히터의 온도를 나타내는 신호를 수신하고, 소정의 시간 동안 수신된 상기 신호의 기울기 값을 산출하고, 상기 기울기 값에 기초하여 상기 설정된 듀티(Duty) 제어 범위를 조절하는 것인, 에어로졸 생성 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기울기 값이 0인 경우, 상기 듀티(Duty) 제어 범위를 유지하고,
    상기 기울기 값이 0보다 큰 경우, 상기 신호 값이 상기 목표 온도 값보다 크면 오버슈팅으로 판단하고, 상기 듀티(Duty) 제어 범위의 하한값을 감소시키고,
    상기 기울기 값이 0보다 작은 경우, 상기 신호 값이 상기 목표 온도 값보다 작으면 언더슈팅으로 판단하고, 상기 듀티(Duty) 제어 범위의 상한값을 증가시키는 것인, 에어로졸 생성 장치.
  12. 제 7항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 장치는,
    상기 온도 센서에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC);
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에서 출력된 디지털 신호를 수신하는 것인, 에어로졸 생성 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 장치는,
    상기 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에서 출력되는 신호를 저장하는 ADC 윈도우 버퍼(ADC window buffer);
    를 더 포함하는, 에어로졸 생성 장치.
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