KR20200101336A - 증기 발생 장치를 위한 가열 조립체 - Google Patents

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KR20200101336A
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제이티 인터내셔널 소시에떼 아노님
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Abstract

증기 발생 장치(1)를 위한 가열 조립체(10)가 제공된다. 가열 조립체는, 사용 시에, 본체를 가열하도록 배치된 가열 장치로서, 본체는 사용 시에, 가열 조립체의 가열 격실에 위치된 기화성 물질(22)을 포함하고, 가열 조립체는 사용 시에, 본체를 가열하기 위해 가열 장치에 전력을 공급하도록 배치되는, 가열 장치; 사용 시에, 본체로부터 발생된 열과 관련된 온도를 모니터링하도록 배치된 온도 센서(11)로서, 본체로부터 발생된 열과 관련된 온도 정보는 모니터링된 온도로부터 결정 가능한, 온도 센서(11); 및 온도 정보, 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 가열 장치에 공급되는 전력의 분포와 적어도 하나의 상태 사이의 관계를 보유하는 메모리(28)에 사용 시에 액세스하도록 배치된 메모리 액세서를 포함하며, 적어도 하나의 상태는 본체의 수명, 또는 본체의 유형, 또는 본체의 존재를 포함한다.

Description

증기 발생 장치를 위한 가열 조립체
본 발명은 증기 발생 장치를 위한 가열 조립체에 관한 것이다.
최근에는 흡입용 증기를 생성하기 위한 물질을 연소하는 대신에 가열하는 장치가 소비자들에게 대중화되었다.
이러한 장치는 물질에 열을 제공하기 위한 다수의 상이한 접근법 중 하나를 사용할 수 있다. 그러한 하나의 접근법은 단순히 발열체를 제공하는 것으로서, 발열체를 가열하기 위한 전력이 제공되며, 결과적으로 발열체는 증기를 발생시키도록 물질을 가열한다.
증기를 발생시키기 위한 다수의 방법이 존재하지만, 이러한 증기 발생을 달성하기 위한 한 가지 방법은 유도 가열 접근법을 사용하는 증기 발생 장치를 제공하는 것이다. 이러한 장치에서, 유도 코일(이하에서, 인덕터 및 유도 가열 장치로도 지칭됨)이 장치 내에 제공되며, 발열체(susceptor)가 증기 발생 물질 내에 제공된다. 사용자가 장치를 활성화하는 경우 전기 에너지가 인덕터에 제공되어, 결과적으로 전자기장(EM)을 생성한다. 발열체는 전자기장과 결합되고, 물질로 전달되는 열을 발생시키며, 물질이 가열됨에 따라 증기가 생성된다.
증기를 발생시키기 위해 유도 가열을 사용하면, 제어된 가열 및 이에 따른 제어된 증기 발생을 제공할 잠재력을 갖는다. 그러나, 실제로 이러한 접근법은 증기 발생 물질에서 부지불식간에 유발되는 부적합한 온도를 야기할 수 있다. 이것은 전력을 낭비할 수 있어서 가동 비용을 비싸게 만들고, 구성 요소를 손상시키거나 증기 발생 물질을 비효율적으로 사용할 위험이 있으므로, 간단하고 신뢰 가능한 장치를 기대하는 사용자에게 불편을 준다. 이러한 문제는 유도 가열을 통하는 대신에 가열을 통해 증기를 발생시키는 경우에도 적용된다.
이것은 장치에서 온도를 모니터링 및 제어함으로써 이전에 해결되었다. 그러나, 온도뿐만 아니라, 사용 시간과 같은 요인도 증기가 효율적으로 발생될 수 있는 방식 및 성능에 영향을 준다.
본 발명은 위의 문제점 중 적어도 일부를 완화하려고 시도한다.
제1 양태에 따라, 증기 발생 장치를 위한 가열 조립체가 제공되고, 가열 조립체는, 사용 시에 본체를 가열하도록 배치된 가열 장치로서, 본체는 사용 시에 가열 조립체의 가열 격실(compartment)에 위치된 기화성 물질을 포함하고, 가열 조립체는 사용 시에, 본체를 가열하기 위해 가열 장치에 전력을 공급하도록 배치되거나, 사용 시에, 미리 결정된 전력 공급 분포(profile)에 기초하여 전력을 공급하도록 배치되며, 상기 전력 공급 분포는 미리 결정된 가열 분포를 본체에 제공하도록 구성되는, 가열 장치; 사용 시에, 본체에서의 가열과 관련된 온도를 모니터링하도록 배치된 온도 센서로서, 본체에서의 가열과 관련된 온도 정보는 모니터링된 온도로부터 결정 가능한, 온도 센서; 및 온도 정보, 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 가열 장치에 공급되는 전력의 분포와 적어도 하나의 상태 사이의 관계를 보유하는 메모리에 사용 시에 액세스하도록 배치된 메모리 액세서(accessor)를 포함하며, 적어도 하나의 상태는 본체의 수명, 또는 본체의 유형, 또는 본체의 존재를 포함한다.
이는 전력 사용량 및 모니터링된 온도에 기초하여, 본체의 특성을 결정 가능하게 한다. 이러한 특성은 사용 동안에 조립체(예를 들어, 본체와 함께 장치)의 성능에 영향을 주는 것으로 확인되었다. 따라서, 본체의 특성을 결정할 수 있으면, 사용된 본체의 특성이 조립체의 성능, 효율 및 안전성이 저하되는 단계에 도달하기 전에 또는 도달한 경우, 사용된 본체를 사용되지 않은 본체로 교환할 수 있다. 일부 실시형태에서, 저장된 관계 데이터는 본체의 수명, 또는 본체의 유형, 또는 본체의 존재로 명명된 상태를 명시적으로 또는 명확하게 언급하지 않을 수 있음을 유의한다. 그럼에도 불구하고, 본체의 수명, 또는 본체의 유형, 또는 본체의 존재에 해당하는, 가열 장치에 공급되는 전력량과 온도 정보 사이의 특정한 관계와 관계 데이터가 실질적으로 연관되는 한, 그러한 실시형태는 물론 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.
"가열 장치에 공급되는 전력의 분포"는, 예를 들어 공급되는 전력의 변화율, 및/또는 가열 장치에 전력이 제공되는 시간을 고려하여, 가열 장치에 전력이 제공되는 방식을 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 전력량, 또는 전력 전달 속도는 동일할 수 있지만, 전력은 1초의 시간 동안 또는 3초의 시간 동안 공급될 수 있으며, 결과적으로 본체가 상이한 온도로 가열될 수 있다. 본체의 적어도 하나의 상태가 검출될 수 있도록 가열 장치에 공급되는 전력의 분포를 사용함으로써, 이의 사용 동안, 본체의 상기 적어도 하나의 상태에 적합한 미리 결정된 가열량 또는 가열 분포를 본체에 적용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 가열 분포는, 미리 결정된 온도로 가열되거나, 미리 결정된 온도 증가율로 가열되거나, 또는 미리 결정된 시간 동안 가열되는 본체에 해당할 수 있다.
온도 센서는 서미스터 또는 열전쌍일 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 감지 소자로서 백금 저항기를 사용할 수 있는 저항 온도 검출기와 같은, 저항 온도 검출기일 수 있다. 백금 저항기는, 유리 코팅에 의해 부동태화될 수 있는 세라믹 기판 상의 백금 막(예를 들어, 박막)일 수 있다. 온도 센서는 예를 들어, PTF 센서 제품군 중에서 Measurement Specialties, Inc의 PT100일 수 있다.
바람직하게는, 기화성 물질은 고체 또는 반고체 재료이며, 이에 따라 본체는 고체 또는 반고체 재료의 기화성 물질을 포함한다.
조립체는 사용 시에, 온도 정보를 획득하도록 배치될 수 있다. 온도 정보는 가열 조립체의 제어기, 온도 센서, 또는 외부 처리 장치에 의해 생성되거나 결정될 수 있다. 온도 정보는 모니터링된 온도를 처리함으로써 생성되거나 결정될 수 있으며, 예를 들어, 미리 결정된 시간 기간 동안 모니터링된 온도를 기록하고, 예를 들어, 변화율, 증가율, 감소율, 변동율 또는 다수의 다른 인자를 포함하는 추세에 대해, 기록된 모니터링된 온도를 분석함으로써, 생성되거나 결정될 수 있다. 또한, 가열 장치의 전력 사용량, 및/또는 가열 장치에 공급되는 전력은 가열 장치, 제어기, 또는 외부 처리 장치에 의해 모니터링 및/또는 기록 및/또는 결정될 수 있다.
온도 정보는 모니터링된 온도 자체를 포함할 수 있거나, 온도를 모니터링함으로써 획득될 수 있는 임의의 다른 관련 정보를 포함할 수 있다. 전형적으로, 온도 정보는 모니터링된 온도의 변화율을 포함한다. 온도의 변화율은 본체의 온도가 증가하는 속도를 알 수 있게 한다. 이것은 본체의 수분 레벨이 사용을 통해 감소함에 따라, 본체가 얼마나 빨리 가열되는지의 차이로 인해, 본체의 수명을 확인하기 위한 유용한 한 가지 정보임을 확인하였다.
추가적으로 또는 대안적으로, 온도 정보는 본체의 표면 온도를 포함할 수 있다. 이용 가능한 본체의 표면 온도를 갖는 것도 유용하다. 이는 동일한 양의 전력 사용량에 대해, 상이한 본체 유형이 상이한 온도로 데워진다는 것을 확인하였기 때문이다. 따라서, 이것은 본체 유형을 식별하는 것을 돕는다. 추가적으로, 특정 양의 전력 사용량에 대해, 더 많이 사용된 본체가 덜 사용된 본체보다 더 높은 (표면) 온도에 도달한다는 것을 확인하였기 때문에, 이것은 본체의 수명을 결정하는 것을 돕는다.
또한, 모니터링된 온도의 일 실시예는 본체의 표면 온도일 수 있다.
적어도 하나의 상태는 메모리에 보유된 관계에 기초하여, 온도 정보, 및 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 가열 장치에 공급되는 전력의 분포로부터 결정 가능할 수 있다.
적어도 하나의 상태는 임의의 양태의 온도 정보에 기초하여 결정 가능할 수 있다. 일 실시예로서, 가열 분포가 미리 결정된 온도(온도 정보에 해당할 수 있음)로 가열되는 본체에 해당하는 경우, "가열 분포"(예를 들어, 가열 장치에 공급되는 전력의 분포)에 기초하여, 적어도 하나의 상태가 검출될 수 있다.
전형적으로, 적어도 하나의 상태는 온도 정보에 대한 임계치 온도에 기초하여 결정될 수 있으며, 바람직하게는, 복수의 임계치 온도가 있고, 적어도 하나의 임계치 온도는 본체의 수명을 결정하며, 적어도 하나의 임계치 온도는 본체의 유형을 결정하고, 적어도 하나의 임계치 온도는 본체의 존재를 결정한다.
본체가 잠재적으로 도달하는 임계치 온도는 본체의 특성들 간의 구분이 도출될 수 있게 한다는 것을 확인하였다. 임계치를 설정함으로써, 양자택일이 이루어질 수 있기 때문에, 본체의 적어도 하나의 상태의 결정이 간소화된다. 이는 적어도 하나의 상태를 결정하기 위해 수행되어야 하는 처리량을 감소시킴으로써, 적어도 하나의 상태를 결정하기 위해 필요한 전력량을 감소시킨다.
특정 실시형태에서, 적어도 하나의 상태 중 단지 하나는 언제든지 결정된다. 그러나, 전형적으로, 본체의 수명, 본체의 유형, 및 본체의 존재 중 적어도 2개가 동시에 결정 가능하다. 이는 단일의 결정 방법으로 다수의 상태가 결정될 수 있기 때문에, 결정을 보다 효율적이게 한다. 이는 다수의 상태를 결정하기 위해 사용되는 전력량을 감소시킴으로써, 전력을 절약한다.
증기 발생 장치는 사용 시에, 본체에서의 가열과 관련된 온도 정보를 결정하도록 배치된 제어기를 더 포함할 수 있다.
제어기는 적합한 것으로 간주되는 임의의 방식으로 온도 정보를 사용할 수 있다. 전형적으로, 온도 정보에 기초하여, 제어기는 사용 시에, 가열 조립체의 다음 동작을 결정하도록 배치된다. 이것은 피드백 루프가 설정될 수 있게 하며, 이는 제어기가 최신 온도 정보로 반응할 수 있고, 검출된 임의의 변화에 반응하여 조립체가 수행하는 것을 조정할 수 있음을 의미한다. 이는 많은 전력량이 처리되어야 하는 극한 상황이 발생함으로써 기인하는 더 큰 변화 대신에, 전력 사용의 작은 변화, 또는 낮은 전력 사용 레벨이 필요한 사소한 조정만이 사용 동안 이루어질 필요가 있을 것이기 때문에, 전력 사용을 보다 효율적이게 하는 이점이 있다.
다음 동작은 제어기 또는 조립체에 의해 수행될 수 있는 임의의 동작일 수 있다. 전형적으로, 메모리에 보유된 관계에 기초하여, 제어기는 사용 시에, 본체의 수명이 임계치 수명을 초과하는 경우, 가열 장치로의 전력의 공급을 금지하도록 배치되고, 사용 시에, 본체의 수명이 임계치 수명 미만인 경우 또는 본체의 유형이 부적합한 유형인 것으로 결정되는 경우, 가열 장치에 전력을 공급하도록 배치된다. 이는 본체가 가열되는 온도가 사용자에게 안전한 레벨 내에서 유지되고, 조립체를 손상시키지 않으며, 본체의 수명이 다해감에 따라 발생할 수 있는 임의의 비효율적인 가열 상황을 또한 방지하는, 적합한 수명으로 임계치 수명이 설정될 수 있기 때문에, 전력 소모량을 감소시키고 안전성을 개선한다.
조립체는 임의의 적합한 방식으로 작동될 수 있다. 전형적으로, 가열 조립체는 제1 전력 공급 모드 및 제2 전력 공급 모드를 가지며, 제1 전력 공급 모드는 사용 시에, 본체를 가열하는 경우 적용되도록 배치되고, 제2 전력 공급 모드는 사용 시에, 제1 전력 공급 모드가 적용된 후에, 미리 결정된 온도 범위 내의 온도로 본체를 유지하기 위해 적용되도록 배치되며, 바람직하게는 제1 전력 공급 모드인 경우, 가열 조립체는 최대 전력의 적어도 80 퍼센트(%)를 가열 장치에 제공하도록 배치된다. 이것은 조립체가 하나의 모드로 작동하는 동안 획득되는 온도 정보 및 전력 사용량에 기초하여, 본체의 적어도 하나의 상태가 검출될 수 있게 할 뿐만 아니라, 본체의 적어도 하나의 상태를 결정하는 것에 해당하는 처리가 수행될 필요가 없는 추가적인 모드를 또한 제공한다. 결정을 수행하기 위해서는 전력을 사용하는 처리가 수행되어야 하기 때문에, 수행되는 결정을 수반하지 않는 전력 공급 모드를 가짐으로써, 상기 결정에 기인하는 전력 사용량을 감소시킨다.
또한, 이것은 사용자가 장치를 사용(예를 들어, 장치로부터 흡입하려고 시도)하기 시작한 후에 가급적 빨리 흡연을 즐길 수 있게 하며, 온도가 유효 전력 사용량에 따라 미리 결정된 온도에 도달한 후에, 장치가 미리 결정된 온도 내에서 유지될 수 있게 한다.
이는 본 양태의 조립체가 액체 기화성 물질을 사용하는 장치(이하에서, "액체 증기 장치"로 지칭됨) 대신에, 고체 기화성 물질을 사용하는 장치(이하에서, "고체 증기 장치"로 지칭됨)와 관련될 수 있음을 의미한다. 고체 증기 장치는 담배, 담배 제품 또는 다른 그러한 고체 기화성 물질을 가열함으로써 증기를 생성하는 반면에, 액체 증기 장치는 액체를 가열함으로써 증기를 생성한다.
두 유형의 장치에서, 장치를 사용하기 위해서, 사용자는 장치로부터 증기를 흡입한다. 장치는 전형적으로 마우스피스로부터 증기의 흡입을 제공하기 때문에, 이는 "흡입(puff)"이라고 지칭된다. 흡입을 위한 증기를 생성하기 위해, 기화성 물질이 가열된다. 이것은 고체 증기 장치 및 액체 증기 장치에 공통이다.
사용자들은 전형적으로 이들이 선택하는 시간 기간 동안 장치를 사용하며, 그 동안, 이들은 장치의 유형과 관계없이, 장치로부터 여러 번 흡입한다. 한 번 이상의 흡입을 생성하는 장치의 이러한 사용 기간은 "세션(session)"으로 지칭된다. 따라서, 각각의 세션은 세션의 시작 시에 최초 흡입을 가지며, 일반적으로 추가적인 흡입을 갖는다.
최초 흡입을 생성하기 위한 에너지 요건은 액체 증기 장치에서와 고체 증기 장치에서 상이하다.
하나의 가정으로서, 사용 동안 액체 기화성 물질이 가열 장치를 향해 이동할 수 있는 능력으로 인해, (이상적으로는, 단지 한 번의 흡입을 위해서 충분한) 소량의 액체만이 기화될 필요가 있지만, 이는 고체 기화성 물질에 대해서는 가능하지 않으며, 고체 증기 장치의 가열 장치는 또한 전형적으로, 가열 장치로부터 더 멀어지는 경향이 있는 훨씬 더 많은 양의 고체 기화성 물질(예를 들어, 전부)을 가열할 수 있도록 더 많은 열을 제공할 필요가 있다. 물론, 열이 가열 장치로부터 더 멀리 전달되어야 하기 때문에, 이는 더 많은 에너지 및 시간이 필요하다. 이는 기화성 물질이 동일한 온도(일반적으로 주위 온도)로부터 가열되는 경우, 일반적으로, 흡입 동안 제1 증기가 산출되기 위해, 액체 증기 장치에서보다 그러한 고체 증기 장치에서 더 많은 전력 및 시간이 필요하다는 것을 의미한다. 이의 실증으로서, 일반적으로, 현재 고체 증기 장치는 증기가 발생되기 전에 가열을 시작한 후 몇 초 이상이 필요한 반면에, 액체 증기 장치는 가열을 제공하기 시작하는 것과 거의 동시에 증기를 발생시킬 수 있다.
일반적으로, 액체 증기 장치에서는, 사용자가 장치로부터 적극적으로 흡입하는 경우에만 가열 장치에 전력이 공급된다. 반면에, 고체 증기 장치에서는, 조립체가 켜진 후에 언제든지 가열 장치(제1 양태의 조립체의 경우, 가열 장치)에 전력이 공급될 수 있음을 확인하였다. 이러한 방식으로 가열을 제공함으로써, 이는 물질이 기화되게 하는 온도, 즉 기화 온도 또는 목표 작동 온도에 기화성 물질이 도달한 후에, 예를 들어 제1 전력 공급 모드 후에, 사용자가 흡입을 하고 있는지 여부와 관계없이 증기가 계속 발생됨을 의미한다. 또한, 이것은 사용자가 마우스피스를 통해 적극적으로 흡입할 수 있게 하고, 세션 동안, 예를 들어 제2 전력 공급 모드 동안, 언제든지 증기가 제공될 수 있게 한다. 이는 통상적인 담배와 비슷하다.
세션 동안 연속적인 가열을 제공함으로써, 에너지 절약이 달성된다는 것을 확인하였다. 이는 일반적으로, 목표 작동 온도에서 고체 기화성 물질을 유지하기 위해 필요한 것보다 목표 작동 온도 아래로 냉각되도록 허용된 고체 기화성 물질을 재가열하기 위해 더 많은 에너지가 필요하기 때문이다. 또한, 후속 흡입을 위해 온도를 유지시킴으로써, 사용자는 최초 흡입을 위해 이들이 대기해야 했던 대기 없이, 언제든지 흡입 시에 장치로부터 증기를 흡입할 수 있다.
따라서, 전형적으로, 제1 양태와 관련하여, 가열 장치는 사용자가 조립체의 마우스피스를 통해 공기를 흡입하는 기간 동안 기화성 물질을 가열하도록 사용 시에 배치된다. 이 경우, "기간"은 세션을 의미하는 것으로 의도되며, 세션의 전체 기간 동안에 가열이 제공됨을 의미한다. 그러나, 상황에 따라, "기간"은 사용자가 마우스피스를 통해 공기/가스/증기/에어로졸을 적극적으로 흡입하는 시간 동안만을 의미하도록 의도될 수 있다.
사용자가 장치를 통해 적극적으로 흡입하는 시기를 선택할 수 있기 때문에, 세션에서의 흡입들 간의 시간은 규칙적이지 않을 가능성이 있다. 세션 동안, 흡입들 간의 간격이 너무 긴 경우, 기화성 물질을 목표 작동 온도로 유지하는 데 고체 증기 장치에 의해 사용되는 에너지의 양은 기화성 물질이 냉각 및 재가열될 수 있게 하는 것보다 더 많을 것이다. 사용자가 장치를 통해 적극적으로 흡입하는 시점들 간의 간격이 너무 길지 않는 한, 전술한 에너지 절약 이점이 달성된다. 효율 이득이 상실되는 것을 방지하기 위해, 고체 증기 장치에서의 세션은 미리 결정된 시간 기간 후에 가열을 중단시킴으로써 "타임 아웃"될 수 있으며, 사용자가 다음에 장치를 통해 흡입하길 원할 때 세션이 재시작되어야 한다.
따라서, 제1 양태와 관련하여, 사용자에 의한 마우스피스를 통한 마지막 공기 흡입 이후로의 시간 기간이 미리 결정된 시간 기간을 초과하는 경우, 가열 장치는 사용 시에 기화성 물질의 가열을 종료하도록 배치될 수 있다. 사용자에 의한 마우스피스를 통하는 공기 통로는, (압력 기반) 흡입 센서와 같은 압력 센서 또는 온도 센서와 같은, 장치의 센서에 의해 검출 가능할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 사용자가 마우스피스(및 가열 격실)를 통하여 공기를 통과시키는 경우 온도 변동을 검출할 수 있다.
온도 정보가 획득되면, 적어도 하나의 상태는 메모리에 보유된 관계에 기초하여, 온도 정보, 및 제1 전력 공급 모드에서 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 가열 장치에 공급되는 전력의 분포로부터 결정 가능할 수 있다.
이는 제어기가 가열 방법의 다음 단계를 가급적 빨리 결정할 수 있게 하며, 예를 들어, 검출된 상태에 기초하여, 제1 모드 및/또는 제2 모드의 후반부에서의 열 분포가 결정될 수 있다. 또한, 제1 전력 공급 모드에서는, 짧은 시간 기간에 많은 전력량이 공급된다. 따라서, 제어기는 짧은 시간 기간에 적어도 하나의 상태를 더 용이하게 그리고 정확하게 결정하는 것이 유리하다.
추가적으로, 본체가 목표 온도를 향해 가열되면서 제1 전력 공급 모드 동안의 검출된 온도의 증가율로부터 유용한 정보를 결정하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 본체가 예를 들어 5%를 초과하는 상당한 양의 수분을 포함하는 경우, 약 100℃에서의 본체의 (표면) 온도의 증가율의 감소를 검출하는 것이 가능할 수 있으며, 이는 본체에 존재하는 수분이 이러한 온도 근처에서 기화하기 시작함으로써, 이의 온도를 증가시키는 데 에너지가 소비되게 하는 것이 아니라, 수분을 기화시키는 데 에너지가 소비되게 하기 때문이다. 본체에 포함된 수분의 양은 보호용 포장재의 이점 없이 상당한 습도를 갖는 주위 환경에서 본체가 보관되었던 시간의 지표일 수 있다. 또한, 이러한 수분 함량은 조립체에 의해 생성되는 증기의 품질에 유해할 수 있다. 따라서, 본체의 가열을 중단하는 것이 유리할 수 있으며, 본체를 폐기하고 새로운 신규(예를 들어, 사용하지 않은) 본체로 이를 교체하도록 사용자에게 권고하거나, 그렇지 않으면 증기를 개시할 때까지 대기하도록 사용자에게 권고하고, 대부분의 (과잉) 수분이 기화될 때까지 (과잉 수분의 전부 또는 대부분을 기화시키기에 충분한) 감소된 온도로 본체를 계속 가열한 다음에, 본체를 작동 온도로 가열하는 것이 유리할 수 있다. 다른 구성 성분도 이러한 방식으로 검출 가능할 수 있거나, 본체의 다른 특성이 특정 온도 상승 분포에 기초하여 결정 가능할 수 있다.
제1 전력 공급 모드는 언제든지 발생하도록 배치될 수 있다. 전형적으로, 제1 전력 공급 모드는 트리거에 응답하여 발생하도록 배치되며, 본체를 변화시키기 위한 움직임(예를 들어, 격실의 뚜껑을 개방) 또는 흡연 세션을 시작하기 위한 스위치 온과 같은, 사용자의 동작에 의해 유발된 스위치의 변화, 또는 모니터링된 온도의 변화에 기초하여, 트리거가 결정된다. 이는 가열 격실에 배치된 후에 본체가 처음 가열되는 경우, 제1 전력 공급 모드가 사용될 수 있게 한다. 이는 가열 격실 내로 처음 삽입될 때 본체의 상태에 관한 확실성이 감소되는 경우, 사용 이후가 아니라 가급적 빨리 본체에 관한 정보가 수집되기 때문에 유리하다. 제어기는 트리거에 응답하여 또는 미리 결정된 시퀀스에 응답하여, 사용 시에, 각각의 전력 공급 모드를 적용하도록 배치될 수 있으며, 예를 들어, 바람직하게는, 위에서 언급된 것과 같은 미리 결정된 상태가 발생하는 경우, 제1 전력 공급 모드가 적용된 후에 제2 전력 공급 모드가 적용된다. 트리거는 가열 격실에서의 본체의 변화를 나타낼 수 있다.
가열 조립체는 사용 시에, 검출된 적어도 하나의 특성 중 적어도 하나의 특성을 표시하도록 배치된 표시기를 더 포함할 수 있다. 이는 사용 중인 본체의 상태를 사용자에게 통지할 수 있게 하며, 현재 사용 중인 본체를 통해 이들이 달성할 가능성이 있는 경험, 그리고 장치의 사용 및 안전성에 어떤 영향을 줄 수 있는지에 대한 이들의 인식을 개선한다.
가열 조립체는 유도 가열 조립체일 수 있으며, 가열 장치는 유도 가열 장치일 수 있고, 본체는 유도 가열 가능 발열체를 더 포함할 수 있으며, 유도 가열 장치는 사용 시에, 본체의 유도 가열 가능 발열체를 가열하도록 배치되고, 가열 조립체는 사용 시에, 유도 가열 가능 발열체를 가열하기 위해 유도 가열 장치에 전력을 공급하도록 배치되며; 온도 센서는 사용 시에, 발열체로부터 발생된 열과 관련된 온도를 모니터링하도록 배치되고, 발열체로부터 발생된 열과 관련된 온도 정보는 모니터링된 온도로부터 결정 가능하다.
유도 가열을 사용함으로써, 발열체가 존재하는 경우에만, 그리고 본체 내에서 열이 발생된다. 따라서, 가열은 예를 들어, 가열 장치로부터 멀어지는 전도(이는 또한 본체 이외의 구성 요소의 가열을 유발함)에 의해 본체에 전달될 필요 없이, 본체 내에서 발생되기 때문에 보다 효율적이다. 추가적으로, 유도에 의한 가열은, 가열하기 위해 가열 격실에 위치되는 적합한 본체 없이는 열이 발생되지 않을 것이기 때문에, 안전성을 개선한다. 또한, 이것은 적합한 본체가 가열 격실에 존재하지 않는 경우, 불필요하게 또는 우발적으로 가열이 가해지는 것을 방지한다.
발열체는 알루미늄, 철, 니켈, 스테인리스 강, 및 이들의 합금 중 하나 이상, 예를 들어 니켈 크롬을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 발열체는 이의 근처에 전자기장을 인가하면, 와전류 및 자기 히스테리시스 손실로 인해 열을 발생시킬 수 있고, 결과적으로 전자기로부터 열로 에너지를 변환시킬 수 있다.
유도 가열을 사용하는 경우, 조립체는 예를 들어, 유도 가열 코일 및 연관된 구동 회로 및 전원의 형태로, 변동 전자기장 발생기를 포함할 수 있으며, 변동 전자기장 발생기는 사용 시에, 최고 집속 지점에서 약 0.5T 내지 약 2.0T의 자속 밀도를 갖는 변동 전자기장을 발생시키기 위해 작동하도록 배치된다.
전원 및 회로는 유리하게는 고주파로 작동하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 가열 장치의 유도 가열 코일을 유사하게 고주파로 구동할 수 있다. 바람직하게는, 전원 및 회로는 약 80 kHz 내지 500 kHz, 바람직하게는 약 150 kHz 내지 250 kHz, 보다 바람직하게는 약 200 kHz의 주파수에서 작동하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 유도 가열 코일을 포함하는 실시형태에서, 전원은 유도 코일을 동일한 주파수(즉, 약 80 kHz 내지 500 kHz, 바람직하게는 약 150 kHz 내지 250 kHz, 보다 바람직하게는 약 200 kHz)로 구동한다.
유도 가열 장치가 취할 수 있는 하나의 형태인 유도 코일은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있지만, 유도 코일은 전형적으로 리츠선 또는 리츠 케이블을 포함할 수 있다.
유도 가열의 사용은 사용되는 실시형태에서 몇 가지 기술적 이점을 제공한다. 예를 들어, 장치에 의해 가열되기 위해 본체가 (위에서 설명된 바와 같은) 발열체를 포함해야 하는 실시형태에서, 발열체를 포함하지 않는 장치 내로 본체가 삽입되는 경우(즉, 예를 들어 실수로, 부적합한 본체가 장치 내로 삽입되는 경우), 가열 장치에 인가된 전력과 본체에서의 가열과 관련된 온도 정보 사이의 관계에 기초하여, 적합한 본체가 장치에 존재하지 않는다고 용이하게 결정될 수 있다.
따라서, 일부 실시형태에서, 적합한 본체는 미리 결정된 공진 주파수를 갖는 발열체 또는 발열체들을 구비할 수 있다. 이러한 경우, 변동 자기장 발생기가 미리 결정된 공진 주파수로 변동 자기장을 발생시키는 경우, 가열 장치에 인가된 전력과 온도 정보 사이의 관계를 모니터링 및 검출하는 것에 기초하여, 적합한 본체와 부적합한 본체를 구별하는 것이 가능할 수 있다. 특히, 이러한 경우, 가열하기 위한 적합한 본체를 식별하기 위해 온도가 증가해야 하는 예상 속도 범위가 있다. 특히, 너무 느린 가열 속도는 본체가 적합한 기판을 포함하지 않았음을 나타내는 반면에, 너무 빨리 가열되는 것은 부적합한 발열체가 포함되어 있음을 나타낼 수 있거나, 본체가 너무 오래되었거나 이미 가열되어서 습윤제가 고갈되었다는 것 등을 나타낼 수 있다.
제2 양태에 따라, 본체의 상태를 결정하기 위한 방법이 제공되고, 본체는 기화성 물질을 포함하며, 방법은, 가열 가능 장치에 전력을 공급함으로써 가열 장치를 통해 본체를 가열하는 단계; 본체에서의 가열과 관련된 온도를 모니터링하는 단계로서, 본체에서의 가열과 관련된 온도 정보는 모니터링된 온도로부터 결정 가능한, 단계; 메모리에 액세스하는 단계로서, 메모리는 온도 정보, 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 가열 장치에 공급되는 전력의 분포와 적어도 하나의 상태 사이의 관계를 보유하고, 적어도 하나의 상태는 본체의 수명, 또는 본체의 유형, 또는 본체의 존재를 포함하며, 상기 전력 공급 분포는 적용될 때, 미리 결정된 가열 분포를 본체에 제공하는, 단계; 및 메모리에 보유된 관계에 기초하여, 적어도 하나의 상태를 결정하는 단계를 포함한다.
제1 양태에서와 같이, 제2 양태에서, 바람직하게는, 기화성 물질은 고체 또는 반고체 재료이며, 이에 따라 본체는 고체 또는 반고체 재료의 기화성 물질을 포함한다.
메모리는 외부 장치에 위치될 수 있거나 클라우드에 위치될 수 있으며, 이는 요청 시에 액세스 가능한 인터넷 기반 컴퓨터 저장소 및 처리 자원을 의미한다. 이러한 경우, 증기 발생 장치는, 메모리에 액세스하여 메모리와 상호 작용할 수 있는 메모리 액세서를 가질 수 있다.
또한, 제2 양태의 방법은, 바람직하게는 가열을 시작할 때, 메모리에 있는, 온도 정보, 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 가열 장치에 공급되는 전력의 분포와 본체의 수명 사이의 관계에 기초하여, 본체에 대한 잔여 가열량을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본체에 대한 잔여 가열량의 설정은, 미리 결정된 시간 기간 동안 미리 결정된 전력 레벨을 제공하고, 상기 시간 기간 동안 온도 증가율을 검출함으로써 달성될 수 있으며, 검출된 온도 증가율은 온도 정보이다.
추가적으로, 본체의 잔여 가열량의 설정은 상기 시간 기간 동안의 검출된 온도 증가율에 기초할 수 있거나, 또는 예를 들어, (예를 들어, 상이한 온도에서 온도 증가율의 변화를 식별하는) 본체의 온도 증가율의 분포와 같은, 검출된 온도 증가율과 연관된 데이터에 기초할 수 있다. 또한, 그 기간 동안, 검출된 온도 증가율과 본체의 수명 사이의 관계에 관한 정보, 즉 관계 정보는 (예를 들어, 룩업 테이블 또는 수식으로서) 메모리에 보유될 수 있으며; 이것은 본체의 예상 수명을 결정하기 위해, 가열 기간 동안 온도 증가율에 관한 검출된 정보와 함께 사용될 수 있고, 그 다음, 본체의 예상 수명에 기초하여, 본체에 대한 잔여 가열량이 설정될 수 있다.
"가열량"은 본체가 만료되었거나 충분하게 사용된 것으로 간주되기 전에, 본체가 가열될 수 있는 잔여량을 의미하는 것으로 의도된다. 미리 결정된 양의 기화성 물질이 예를 들어 제로로 본체에 남아있는 경우, 본체는 만료되었거나 충분하게 사용된 것으로 간주된다. 가열량은 본체가 가열될 수 있는 잔여 시간으로 측정될 수 있거나, 또는 본체의 가열로 인해 본체가 만료되기 전에 남아있는, "흡입"이라고도 지칭되는 흡입 횟수로 측정될 수 있다.
"기화성 물질"이라는 용어는 이로부터 증기가 발생될 수 있는 물질을 의미하는 것으로 의도된다. 전형적으로, 증기는 기화성 물질을 가열함으로써 발생될 수 있지만, 다른 적절한 조건에 따라 발생될 수도 있다. 증기는 에어로졸의 형태일 수 있으며, 이는 기화성 물질이 에어로졸 형성제일 수 있음을 의미한다. 기화성 물질 자체가 (예를 들어, 임계치 온도 초과로 가열되는 경우와 같은) 적절한 조건에 따라 증기로 변할 수 있거나, 기화성 물질의 하나 이상의 성분이 적절한 조건에 따라 증기로 기화(또는 증발)될 수 있다. 또한, 기화성 물질은 적절한 조건에 따라 기화되는 성분과 함께 함침되거나, 침지되거나 혼합된 재료일 수 있거나, 또는 변환 과정을 거치거나 적절한 조건에 따라 증기로 변하는 재료를 생성하는 생성물일 수 있다. 기화성 물질과 관련된 보다 세부적인 사항은 아래에 제공된다.
"가열을 시작할 때"에 인가되는 "미리 결정된 전력 레벨"은 위에서 언급된 제1 전력 공급 모드일 수 있다.
잔여 가열량을 결정함으로써, 추가적인 가열이 위험해지거나 본체가 연소되게 하거나 손상되게 하기 전에, 가열이 중단될 수 있다. 이것은 사용자에 대한 위험을 줄이고, 본체의 남용에 의해 본체를 홀딩하는 장치를 손상시킬 가능성을 줄인다.
잔여 가열량이 결정되면, 이러한 양은 메모리 및/또는 제어기에 저장될 수 있으며, 바람직하게는, 사용자가 장치를 사용되게 하는 동안(예를 들어, 가열에 의해) 잔여 가열량이 모니터링/검출되고, 제어기 및/또는 메모리는 잔여 가열량이 경과한 시기를 결정할 수 있다. 이것은 본체가 남용되고 연소되거나 손상을 초래할 위험을 감소시킨다.
잔여 가열량을 설정하는 것에 추가적으로 또는 대안적으로, 바람직하게는 가열을 시작할 때, 메모리에 있는, 온도 정보, 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 가열 장치에 공급되는 전력의 분포와 본체의 수명 사이의 관계에 기초하여, 본체에 대한 최대 허용 전력 레벨이 결정될 수 있다. 이것은 본체의 기화성 물질의 양이 수명 및 가열로 인해 시간이 지남에 따라 감소함에 따라, 적절한 양의 가열이 본체에 제공될 수 있게 한다. 이는 본체를 과열시킬 위험을 감소시킴으로써, 추가적인 가열에 의해 본체가 연소될 위험을 줄인다.
온도 증가율과 허용 전력 레벨, 그리고 검출된 증가율에 해당하는 허용 전력 레벨에 기초하여 가열 장치에 공급될 전력 레벨을 설정하는 것 사이에 관계가 있을 수 있다.
추가적으로, 최대 허용 전력 레벨 결정은 미리 결정된 시간 기간 동안 제공되는 미리 결정된 전력 레벨에 의해 달성될 수 있으며, 온도 증가율이 검출되고, 검출된 온도 증가율은 온도 정보이다.
또한, 모니터링된 비율은, 온도 정보, 가열 장치에 공급되는 전력량과 적어도 하나의 상태 사이의 관계에 기초하여, 본체가 가열 장치와 호환되는 본체인지를 결정하기 위해 사용될 수 있으며, 본체가 호환되는 것으로 결정된 경우, 가열이 계속되고, 본체가 호환되지 않는 것으로 결정된 경우, 가열이 중단된다. 이것은 본체가 가열되어 손상을 초래하고 부적합한 가열을 통해 사용자에게 해를 끼칠 위험을 다시 한번 감소시킨다.
호환되지 않는 본체로 인해 가열이 중단된 경우, 사용자에게 표시가 제공될 수 있다. 이는 본체를 교체해야 하도록 사용자에게 경고한다. 또한, 잔여 가열량이 사용된 것으로 결정되는 경우, 가열이 중단될 수 있다.
본체의 가열은 트리거에 의해 시작 및/또는 중단될 수 있다. 이것은 가열에 대한 더 많은 사용자 제어를 가능하게 하여, 본체의 수명을 연장할 수 있다. 본체의 가열이 시작되게 하는 트리거는 본체의 가열이 중단되게 하는 트리거와 상이할 수 있다. 본체의 가열이 시작되게 하는 트리거는 "제1 트리거"로 지칭될 수 있다. 본체의 가열이 중단되게 하는 트리거는 "제2 트리거"로 지칭될 수 있다. 제1 트리거 및/또는 제2 트리거는 사용자에 의한, 누름 버튼과 같은 버튼의 활성화에 의해 제공될 수 있다. 제1 트리거는 가열 격실의 커버가 사용자에 의해 개방됨으로써 제공될 수 있다. 제2 트리거는 가열 격실의 커버가 폐쇄됨으로써 제공될 수 있다. 커버는 전형적으로 폐쇄 위치로의 편향을 갖는 커버로 인해 자동으로 폐쇄될 수 있으며, 커버는 가열 격실에서의 본체의 존재로 인해 사용 시에 폐쇄가 중단된다. 제2 트리거는, 예를 들어 마우스피스를 통하여 공기를 적극적으로 흡입함으로써, 사용자가 조립체로부터 증기를 흡입한 이후로 경과하는 시간의 미리 결정된 시간 기간일 수 있으며, 예를 들어 1분, 3분 또는 5분일 수 있다. 본체의 가열이 시작되게 하는 트리거, 및 본체의 가열이 중단되게 하는 트리거가 상이한지 또는 동일한지와 관계없이, 본체의 가열이 중단되게 하는 트리거는, 누름 스위치의 누름 또는 터치 스위치의 터치와 같은, 스위치의 활성화/비활성화, 또는 마지막 흡입 이후로 경과한 미리 결정된 시간 기간일 수 있다.
제3 양태에 따라, 증기 발생 장치가 제공되고, 증기 발생 장치는, 제1 양태에 따른 가열 조립체; 가열 조립체의 가열 격실 내에 위치된 가열 가능 카트리지; 가열 격실에 공기를 제공하도록 배치된 공기 흡입구; 및 가열 격실과 연통하는 공기 배출구를 포함한다. 제1 양태의 카트리지는 제1 양태 또는 제2 양태와 관련하여 설명된 본체일 수 있다.
카트리지는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 전형적으로, 카트리지는 수분을 포함하는 담배 또는 습윤제를 포함하며, 바람직하게는 카트리지는 사용 시에, 카트리지의 적어도 하나의 성분의 미리 결정된 양의 소모 시에 만료되도록 배치된 일회용 카트리지이다.
기화성 물질은 임의의 유형의 고체 또는 반고체 재료이다. 증기 발생 고체의 예시적인 유형은 분말, 과립, 펠릿, 쉬레드(shred), 스트랜드(strand), 다공성 재료, 기포 재료 또는 시트를 포함한다. 물질은 식물 유래 재료를 포함할 수 있으며, 특히 물질은 담배를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 기화성 물질은 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제의 실시예는 다가 알코올 및 이의 혼합물, 예를 들어 글리세린 또는 프로필렌 글리콜을 포함한다. 전형적으로, 기화성 물질은 건조 중량 기준으로, 약 5% 내지 약 50%의 에어로졸 형성제 함량을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 기화성 물질은 건조 중량 기준으로, 약 15%의 에어로졸 형성제 함량을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, 본체를 형성하기 위해 적합한 액체 에어로졸 형성제를 포함하는 고체 재료의 실시예는, 습윤제, 전형적으로는 약 20 중량% 이하의 양의 습윤제로 함침된 재생 담배 종이 시트를 포함하는 담배 막대를 포함하며, 습윤제는 전형적으로 글리세롤, 또는 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 혼합물, 페이스트를 형성하기 위해 습윤제가 첨가된 미세 분쇄 담배 입자, 또는 습윤제와 혼합된 미세 분쇄 담배 입자로부터 또한 형성된 담배 무스(mousse)이지만, 전형적으로는, 계류 중인 특허 출원 WO 2018/0122375에 기술된 바와 같은, 약 40 중량% 이하(바람직하게는, 20% 내지 40%)의 습윤제 레벨을 갖는 겔 형성제를 더 포함한다. 높은 레벨의 습윤제를 갖는 무스와 같은 본체를 사용함으로써(이들이 접촉될 수 있는 표면을 얼룩지게 하는 것을 방지하기 위해 표면 주위가 충분히 건조된 상태로), 인쇄된 표시에 의해 본체의 유형을 식별할 수 있도록 하기 위해 본체를 위한 소정 형태의 종이 포장지 또는 포장재를 제공할 필요 없이, 이러한 본체의 유형을 검출하는 것이 가능하기 때문에, 특정 실시형태가 유리하게 되며, 이에 따라 과도한 포장재 문제를 최소화한다는 측면에서 환경 친화적이다. 추가적으로, 높은 중량의 습윤제를 갖는 이러한 본체는, 특히 습윤제가 베이핑(vaping) 동안 거의 완전히 소진되는 무스와 같은 본체의 경우(전체 베이핑 세션 후에 약 40 중량%로부터 0 중량%에 근접하게 됨), 습윤제가 소진됨에 따라 온도 증가율이 상당히 변동될 수 있기 때문에, 가열에 따른 이들의 온도 증가율을 측정함으로써 이들의 사용 상태를 식별하기 위해 적합하다.
가열 시에, 기화성 물질은 휘발성 화합물을 방출할 수 있다. 휘발성 화합물은 니코틴, 또는 담배 향미제와 같은 향미 화합물을 포함할 수 있다.
본체는 사용 시에, 통기성 쉘(shell) 내부에 기화성 물질을 포함하는 캡슐일 수 있다. 통기성 재료는 전기 절연성 및 비자성인 재료일 수 있다. 재료는 고온에 대한 저항으로 공기가 재료를 통하여 흐를 수 있게 하기 위해, 높은 통기성을 가질 수 있다. 적합한 통기성 재료의 실시예는 셀룰로오스 섬유, 종이, 면직물 및 실크를 포함한다. 통기성 재료는 필터로도 작용할 수 있다. 대안적으로, 본체는 종이로 포장된 기화성 물질일 수 있다. 대안적으로, 본체는, 통기성은 아니지만, 공기 흐름을 가능하게 하기 위한 적절한 천공 또는 개구부를 포함하는 재료의 내부에 보유된 기화성 물질일 수 있다. 대안적으로, 본체는 기화성 물질 자체일 수 있다. 본체는 실질적으로 스틱 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따라, 전술한 양태 중 어느 하나와 함께 사용하기 위한 본체 또는 카트리지가 제공되고, 본체 또는 카트리지는, 기화성 물질을 포함하며, 본체 또는 캡슐의 수명, 본체 또는 캡슐의 유형, 또는 본체 또는 캡슐의 존재를 포함하는 적어도 하나의 상태가 본체 또는 캡슐을 가열하기 위한 가열 장치에 공급되는 전력과 본체 또는 캡슐에서의 가열과 관련된 온도 정보 사이의 관계에 따라 결정될 수 있도록 적응된다. 바람직하게는, 적응은, 일정 비율의 기화성 액체(바람직하게는, 프로필렌 글리콜 및/또는 글리세린과 같은 습윤제이지만, 가능하게는 물 또는 에탄올 등과 같은 다른 기화성 액체를 추가로 포함함)를 갖는 본체를 제공하는 단계를 포함할 수 있으며, 기화성 액체의 비율은, 새로운 것이거나 "신생"인 경우 20 중량% 초과이고(100 중량%는 담배, 습윤제 및/또는 식물 유래 재료와 같은 기화성 물질 및 액체의 총 중량과 동일함), 이는 미리 결정된 환경 조건에서 미리 결정된 시간 기간(바람직하게는 적어도 3개월) 이상 동안, 본체 또는 캡슐이 본체 또는 캡슐과 연관된 포장재로부터 제거된 후에 방치되었거나 하나의 세션 동안 가열된 경우, 적어도 4 중량%만큼 감소한다. 가장 바람직하게는, 기화성 액체는 하나의 세션 동안 가열된 경우, 적어도 7%만큼 감소한다.
본 발명의 제4 양태의 목적을 위한 본체 또는 캡슐의 적응은, 통전 변동 자기장의 주파수에 따라 좌우되는 가열 효율을 갖는 발열체를 본체 또는 캡슐에 제공하는 단계를 포함할 수 있으므로, 이는 미리 결정된 제1 공진 주파수에서 최대 가열 효율을 갖고, 주파수 범위의 양측의 최대 가열 효율의 50%의 미리 결정된 가열 효율 임계치 아래로 떨어진다.
본 발명의 제5 양태에 따라, 포장재가 개방될 때까지(예를 들어, 소비자에 의해), 바람직하게는 적어도 1년의 미리 결정된 시간 기간 동안, 기화성 액체의 비율이 3 중량% 미만으로 떨어지는 것을 방지하도록 적응된 포장재 내에 포장되는, 본 발명의 제4 양태에 따른 카트리지의 본체의 세트가 제공된다.
유도 가열 조립체의 일 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 아래에 상세히 설명되며, 첨부된 도면으로서:
도 1은 예시적인 증기 발생 장치의 개략도를 도시한다;
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 증기 발생 장치의 분해도를 도시한다;
도 3은 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다;
도 4는 시간이 지남에 따라 적용되는 예시적인 전력 공급 모드의 그래프를 도시한다;
도 5는 시간이 지남에 따라 적용되는 예시적인 전력 공급 모드의 추가적인 그래프를 도시한다; 그리고
도 6은 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
예시적인 유도 가열 조립체, 예시적인 유도 가열 가능 카트리지, 및 예시적인 발열체의 설명을 포함하는, 증기 발생 장치의 일 실시예를 이제 설명한다. 유도에 의한 가열만이 아래에 설명되지만, 저항성 가열과 같은 다른 형태의 가열이 존재하며, 유도에 의한 가열 대신에 예시적인 증기 발생 장치에 적용될 수 있다.
이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 예시적인 증기 발생 장치는 전반적으로, 도 1의 조립된 구성 및 도 2의 조립되지 않은 구성에서 1로 도시된다.
예시적인 증기 발생 장치(1)는 유도 가열 조립체(10), 유도 가열 가능 카트리지(20), 및 마우스피스(30)를 갖는 휴대용 장치(사용자가 한 손으로 도움 없이 파지하여 지지할 수 있는 장치를 의미하는 것으로 의도됨)이다. 증기는 카트리지가 가열될 때 카트리지에 의해 방출된다. 따라서, 유도 가열 조립체를 사용하여 유도 가열 가능 카트리지를 가열함으로써, 증기가 발생된다. 그 다음, 마우스피스에서 사용자에 의해 증기가 흡입될 수 있다.
이러한 실시예에서, 사용자는 카트리지가 가열된 경우, 마우스피스(30)로부터 그리고 유도 가열 가능 카트리지(20)를 통하여 또는 그 주변에서, 주변 환경으로부터 장치(1) 내로 공기를 흡입함으로써 증기를 흡입한다. 이는 카트리지가 유도 가열 조립체(10)의 일부분에 의해 한정된 가열 격실(12)에 위치됨으로써, 그리고 장치가 조립된 경우 조립체에 형성된 공기 흡입구(14) 및 마우스피스의 공기 배출구(32)와 격실이 가스 연결됨으로써, 달성된다. 이것은 부압을 가함으로써 공기가 장치를 통하여 흡입될 수 있게 하며, 부압은 일반적으로 사용자가 공기 배출구로부터 공기를 흡입함으로써 생성된다.
카트리지(20)는 기화성 물질(22) 및 유도 가열 가능 발열체(24)를 포함하는 본체이다. 이러한 실시예에서, 기화성 물질은 담배, 습윤제, 글리세린 및 프로필렌 글리콜 중 하나 이상을 포함한다. 또한, 기화성 물질은 고체이다. 발열체는 전기 전도성인 복수의 플레이트를 포함한다. 이러한 실시예에서, 카트리지는 또한 기화성 물질 및 발열체를 수용하기 위한 층 또는 멤브레인(26)을 가지며, 층 또는 멤브레인은 통기성이다. 다른 실시예에서, 멤브레인은 존재하지 않는다.
전술한 바와 같이, 유도 가열 조립체(10)는 카트리지(20)를 가열하기 위해 사용된다. 조립체는 유도 코일(16) 및 전원(18)의 형태로, 유도 가열 장치를 포함한다. 전원 및 유도 코일은, 전력이 2개의 구성 요소 간에 선택적으로 전달될 수 있도록 전기적으로 연결된다.
이러한 실시예에서, 유도 코일(16)은 실질적으로 원통형이므로, 유도 가열 조립체(10)의 형태도 실질적으로 원통형이다. 가열 격실(12)은 유도 코일의 반경 방향으로 내향하게 한정되며, 유도 코일의 축방향 단부에 베이스를 갖고, 유도 코일의 반경 방향으로 내측면의 둘레에 측벽을 갖는다. 가열 격실은 베이스에 대해 유도 코일의 대향하는 축방향 단부에서 개방된다. 증기 발생 장치(1)가 조립된 경우, 공기 배출구(32)의 개구부가 가열 격실의 개구부에 위치되면서, 개구부가 마우스피스(30)에 의해 커버된다. 도면에 도시된 실시예에서, 공기 흡입구(14)는 가열 격실의 베이스에서 가열 격실 내로의 개구부를 갖는다.
가열 격실(12)의 베이스에는 온도 센서(11)가 위치된다. 따라서, 온도 센서는 가열 격실의 베이스와 동일한 축방향 단부의 유도 코일(16)에서 가열 격실 내에 위치된다. 이는 카트리지(20)가 가열 격실에 위치된 경우 그리고 증기 발생 장치(1)가 조립된 경우(즉, 증기 발생 장치가 사용 중이거나 사용 준비된 경우), 카트리지가 온도 센서 주위에서 변형된다는 것을 의미한다. 이것은 이러한 실시예에서, 온도 센서가 이의 크기 및 형상으로 인해 카트리지의 멤브레인(26)을 관통하지 않기 때문이다.
온도 센서(11)는 유도 가열 조립체(10) 내에 위치된 제어기(13)에 전기적으로 연결된다. 또한, 제어기는 유도 코일(16) 및 전원(18)에 전기적으로 연결되며, 각각이 전원으로부터 전력이 공급될 시기를 결정함으로써 유도 코일 및 온도 센서의 작동을 제어하도록 사용 시에 적응된다.
도 3에 도시된 바와 같은 예시적인 방법이 이제 설명된다. 전술한 바와 같이, 증기가 생성되기 위해, 단계(101)에서, 카트리지(20)가 가열된다. 이것은 전원(18)에 의해 공급된 직류 전류가 교류(AC)로 변환되어 결과적으로 유도 코일(16)에 공급됨으로써 달성된다. 전류가 유도 코일을 통해 흐름으로써, 제어된 EM 필드가 코일 근처의 영역에서 발생되게 한다. 발생된 EM 필드는 외부 발열체(이 경우 카트리지의 발열체 플레이트)가 EM 에너지를 흡수하여 이를 열로 변환하기 위한 소스를 제공함으로써, 유도 가열을 달성한다.
보다 상세하게는, 유도 코일(16)에 제공되는 전력에 의해, 전류가 유도 코일을 통과하게 됨으로써, EM 필드를 발생시킨다. 전술한 바와 같이, 유도 코일에 공급되는 전류는 교류(AC) 전류이다. 카트리지가 가열 격실(12)에 위치된 경우, 발열체 플레이트는 도면에 도시된 바와 같이, 유도 코일(16)의 반경에 (실질적으로) 평행하게 배치되거나, 적어도 유도 코일의 반경에 평행한 길이 성분을 갖도록 의도되기 때문에, 이는 카트리지 내에서 열을 발생시킨다. 따라서, 카트리지가 가열 격실에 위치된 동안 AC 전류가 유도 코일에 공급되는 경우, 발열체 플레이트의 위치 설정으로 인해, 유도 코일에 의해 발생된 EM 필드가 각각의 발열체 플레이트와 결합됨으로써, 각각의 플레이트에서 와전류가 유도된다. 이는 유도에 의해 각각의 플레이트에서 열을 발생시킨다.
카트리지(20)의 플레이트는 이러한 실시예에서, 각각의 발열체 플레이트와 기화성 물질 사이의 직접 또는 간접 접촉에 의해, 기화성 물질(22)과 열적으로 연통한다. 이는 발열체(24)가 유도 가열 조립체(10)의 유도 코일(16)에 의해 유도 가열되는 경우, 발열체(24)로부터 기화성 물질(22)로 열이 전달됨으로써, 기화성 물질(22)을 가열하여 증기를 생성한다는 것을 의미한다.
온도 센서(11)가 사용 중인 경우, 단계(102)에서, 이의 표면에서 온도를 측정함으로써 온도를 모니터링한다. 각각의 온도 측정치는 전기 신호의 형태로 제어기(13)에 전송된다. 그 다음, 제어기는 단계(103)에서, 발열체로부터 발생된 열과 관련된 온도 정보를 획득하기 위해 전기 신호를 처리할 수 있다. 이러한 실시예에서, 온도 정보는 모니터링된 온도, 카트리지(20)의 표면 온도(이는 전술한 바와 같이, 모니터링된 온도일 수 있음), 또는 온도 변화율 중 하나 이상을 포함한다.
또한, 제어기(13)는 전원(18)에 의해 유도 코일(16)에 공급되는 전력량을 모니터링할 수 있다.
이러한 실시예에서, 증기 발생 장치(1)는 또한 메모리(28)를 갖는다. 온도 정보, 유도 코일(16)에 공급되는 전력량, 및 카트리지의 적어도 하나의 상태 사이의 관계를 나타내는 데이터가 메모리에 저장된다. 따라서, 메모리는 관계를 보유한다. 이러한 실시예에서, 적어도 하나의 상태는 카트리지(20)의 수명, 카트리지의 유형, 또는 카트리지가 가열 격실(12)에 존재하는지 여부 중 하나 이상이다.
대안적인 실시예에서, 메모리는 외부 장치에 위치되거나 클라우드에 위치되며, 이는 요청 시에 액세스 가능한 인터넷 기반 컴퓨터 저장소 및 처리 자원을 의미한다. 이 경우, 증기 발생 장치는, 메모리에 액세스하여 메모리와 상호 작용할 수 있는 메모리 액세서를 갖는다.
사용 시에, 제어기(13)는 단계(104)에서, 메모리(28)에 액세스할 수 있고, 단계(105)에서, 유도 코일(16)에 공급되는 전력량 및 온도 정보를 사용하여 처리를 수행함으로써, 관계에 기초하여 카트리지(20)의 적어도 하나의 상태를 결정할 수 있도록 충분한 정보를 검색할 수 있다.
관계의 일 실시예로서, 담배를 수용하는 카트리지의 경우, 카트리지의 담배는 가열될 때 에어로졸을 발생시킨다. 에어로졸이 생성되는 동시에, 에어로졸의 생성으로 인해 담배의 수분 레벨이 감소한다. 따라서, 사용되지 않은 카트리지에 저장된 담배, 및 사용된 카트리지에 저장된 담배는 상이한 수분 레벨을 가지며, 이는 수분 및 (예를 들어, 에어로졸 형성제를 제공하는) 습윤제의 양에 의해 결정될 수 있다. 이것은 카트리지가 가열됨에 따라 온도의 변화율에 영향을 준다. 사용된 캡슐의 경우, 감소된 수분 레벨로 인해, 이러한 카트리지는 동일한 조건에 따라 가열되는 사용되지 않은 카트리지보다 더 빨리 가열되므로, 사용되지 않은 카트리지보다 사용된 카트리지에서 온도의 변화율이 더 크다. 유사하게, 사용된 카트리지를 특정 온도로 가열하기 위해 필요한 전력량은 사용되지 않은 카트리지보다 더 적다. 물론, 이것은 가열을 제공하기 위해 동일한 전력량이 유도 코일에 공급되는 경우, 사용된 카트리지가 사용되지 않은 카트리지보다 더 높은 온도로 가열될 수 있음을 또한 의미한다.
관계의 추가적인 실시예는, 가열되는 카트리지의 유형이 결정될 수 있다는 것이다. 상이한 카트리지 유형의 조성의 차이와 같은, 카트리지의 유형 간의 차이로 인해, 카트리지를 가열하기 위해 특정 전력량을 공급함으로써, 상이한 카트리지 유형은 상이한 온도로 가열된다. 따라서, 카트리지의 표면 온도가 하나의 온도 범위 내에 있거나, 특정 온도 임계치 미만인 경우, 카트리지는 하나의 유형의 카트리지로서 결정될 수 있으며; 카트리지의 표면 온도가 제2 온도 범위 내에 있거나, 2개의 온도 임계치 사이에 있는 경우, 카트리지는 제2 유형의 카트리지로서 결정될 수 있고; 카트리지의 표면 온도가 제3 온도 범위 내에 있거나, 2개의 추가적인 온도 임계치 사이에 있거나, 추가적인 온도 임계치 미만 또는 초과인 경우, 카트리지는 추가적인 유형의 카트리지로서 결정될 수 있다.
관계의 다른 실시예는, 카트리지가 가열 격실에 존재하는지 여부가 결정될 수 있다는 것이다. 이러한 실시예에서, 전력이 유도 코일에 공급되고 온도가 온도 임계치 미만으로 유지되는 경우, 카트리지가 존재하지 않는다. 반면에, 전력이 유도 코일에 공급되고 온도가 온도 임계치 이상으로 증가하는 경우, 카트리지가 존재한다. 카트리지의 발열체에 의해 열이 발생되기 때문에 이러한 양태의 관계가 존재하며, 따라서 카트리지가 가열 격실에 존재하지 않는 경우, 열을 발생시키는 발열체가 없기 때문에 열이 생성되지 않는 반면에, 카트리지가 존재하는 경우, 열을 발생시키는 발열체가 있을 것이다.
물론, 전술한 관계의 3가지 실시예 모두가 동시에 결정될 수 있다. 예를 들어, 카트리지가 존재하지 않는 경우, 모니터링될 수 있는 온도는 제1 임계치 온도 미만일 것이다. 온도가 제1 임계치 온도와 제1 임계치 온도보다 더 높은 온도의 제2 임계치 온도 사이인 경우, 카트리지는 제1 유형의 사용되지 않은 카트리지이다. 온도가 제2 임계치 온도와 제2 임계치 온도보다 더 높은 온도의 제3 임계치 온도 사이인 경우, 카트리지는 제2 유형의 사용되지 않은 카트리지이다. 온도가 제3 임계치 온도와 제3 임계치 온도보다 더 높은 온도의 제4 임계치 사이인 경우, 카트리지는 제3 유형의 카트리지인 사용되지 않은 카트리지이다. 온도가 제4 임계치 온도 초과인 경우, 카트리지는 사용된 카트리지이다.
카트리지(20)의 적어도 하나의 상태가 결정되면, 제어기(13)는 단계(106)에서, 적어도 하나의 상태에 기초하여 증기 발생 장치(1)에 의해 수행될 다음 동작을 선택한다. 다음 동작의 일 실시예는, 카트리지가 사용된 경우, 유도 코일(16)에 전력이 공급되는 것을 금지하는 것이다. 이는 더 이상 가열을 위해 적합하지 않은 카트리지가 사용되지 못하게 한다. 물론, 카트리지는 "사용된" 카트리지로 결정되기 전에, 한 번 이상 사용될 수 있다. 더 이상 적합하지 않은 것으로 간주되기 전에 카트리지가 나타내는 사용량은 예를 들어, 사용된 카트리지에 대한 미리 결정된 임계치 온도에 의해 결정되며, 카트리지가 주위 온도로부터 가열될 때 그 온도에 도달하는 경우, 카트리지는 "사용된" 것으로 간주된다. 이는 카트리지가 가열을 위해 더 이상 적합하지 않은 것으로 간주되기 전의 지속적인 시간 동안 사용될 수 있게 한다.
물론, 카트리지(20)가 사용되지 않은 것으로 결정되는 경우, 제어기는 요청 시에 유도 코일(16)에 전력을 공급하는 것으로 다음 동작을 선택한다.
일부 실시예에서, 증기 발생 장치(1)는 제어기(13)에 의해 결정된 카트리지(20)의 적어도 하나의 상태를 사용자에게 표시하는 표시기 또는 디스플레이(도시되지 않음)를 갖는다.
도 4는 증기 발생 장치(1)가 시간이 지남에 따라 어떻게 작동되는지에 대한 일 실시예를 도시한다. 사용자가 장치를 사용하는 경우, 2개의 전력 공급 모드 중 하나로, 즉 제1 전력 공급 모드(32) 또는 온도 급상승 전력 공급 모드(34) 중 하나로 장치가 작동되는 초기 시간 기간(30)이 존재한다. 이들 전력 공급 모드는 모니터링 가능한 온도를 미리 결정된 온도로 상승시키며, 이러한 시점에서, 특정 기준이 충족되는 한(아래에 더 상세히 설명됨), 장치는 제1 전력 공급 모드 또는 급상승 전력 공급 모드로 작동되는 것을 제2 전력 공급 모드(36)로 변경하며, 제2 전력 공급 모드(36)는 사용자가 일회용으로 장치를 사용하는(흡입(38)) 시간의 잔여 시간 동안 미리 결정된 온도 범위 내에서 모니터링 가능한 온도를 유지시킨다. 대안적으로, 경우에 따라, 장치가 제1 전력 공급 모드인 시간 기간 후에, 장치는 하나의 세션(42) 동안 제2 전력 공급 모드로 계속될 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 제2 전력 공급 모드는 흡입이 없는 시간 기간 동안에도 계속된다(도 5에 개시된 작동과 유사함). 그러나, 물론, 흡입이 미리 결정된 시간 기간 동안 발생하지 않는 경우, 제2 전력 공급 모드가 종료될 수 있고, 그 이후에, 다음 트리거(next trigger)와 같은 일부 트리거는 제1 전력 공급 모드를 다시 시작할 수 있다.
제1 전력 공급 모드(32)는, 장치가 제1 전력 공급 모드인 경우에만, 모니터링 가능한 온도를 미리 결정된 온도로 증가시키는 것과 더불어, 이러한 시간 기간 동안 유도 코일(16)에 공급되는 전력량이 모니터링되고, 온도 정보가 획득된다는 점에서, 급상승 전력 공급 모드(34)와 상이하다. 그 다음, 가열되고 있는 카트리지(20)의 적어도 하나의 상태가 이로부터 결정된다. 각각의 제1 전력 공급 모드 및 급상승 전력 공급 모드는, 장치가 유도 코일에 전력을 공급할 수 있는 최대 용량의 적어도 80%의 비율로 유도 코일에 전력을 공급한다. 이는 카트리지를 신속하게 가열시킴으로써, 사용자는 장치를 사용하려고 시도하는 것과 이들이 예상한 대로 장치가 작동하는 것 사이에 가급적 지연을 거의 겪지 않는다.
이러한 방법은 사용자가 장치(1)를 사용할 때마다(즉, 사용자가 흡입(38)을 할 때마다) 수행되며, 각각의 사용은 장치의 마우스피스(30)를 통한 사용자 흡입(38)에 의해 결정된다. 그러나, 제2 전력 공급 모드(36)로의 변경은 카트리지가 사용된 카트리지인 것으로 결정되지 않는 경우에만 수행된다. 카트리지가 사용된 카트리지인 것으로 결정되는 경우, 장치는 제2 전력 공급 모드로 변경되는 것이 금지된다. 대안적으로, 경우에 따라, 검출된 상태에 기초하여, 제어기는 결정 이후에, 제1 전력 공급 모드, 급상승 전력 공급 모드(34) 및/또는 제2 전력 공급 모드(36)의 후반부의 가열 분포(가열 중단을 포함함)를 변경한다.
장치(1)가 제1 전력 공급 모드(32)로 작동하는지 또는 급상승 전력 공급 모드(34)로 작동하는지를 결정하는 동작은, 세션(42) 동안 트리거(41) 이후의 장치의 최초 사용이다. 제1 전력 공급 모드는 상기 최초 사용 시에 적용되고, 이후의 사용 시에, 제1 전력 공급 모드 또는 급상승 전력 공급 모드가 적용될 수 있다.
각각의 세션(42)은 연속적인 트리거들(40) 간의 시간 기간인 것으로 의도된다. 예시적인 트리거는 버튼의 누름을 포함한다.
도 4에 도시된 실시예에서, 추가적인 이벤트 트리거가 있다. 그러한 하나의 이벤트 트리거는 카트리지 트리거(40)의 변경이다. 다른 실시예에서, 이러한 트리거는 상이한 이벤트에 의해 유발될 수 있다.
카트리지 트리거(40)의 변경은, 개방된 것으로부터 폐쇄되는 가열 격실, 카트리지의 삽입, 또는 카트리지의 제거로 인한 온도 감소의 검출일 수 있다. 이러한 실시예에서, 발생하는 카트리지 트리거의 변경은, 트리거(40)(예를 들어, 버튼의 누름)가 발생하는 경우 다음 세션(42)의 시작 시에 제1 전력 공급 모드를 적용하도록 장치(1)를 리셋시키거나/리셋시키고, 카트리지에 대한 잔여 가열 시간 또는 잔여 흡입 횟수와 같은, 카트리지와 관련된 카운터를 리셋시킨다.
이러한 실시예에서, 트리거(40)가 카트리지 트리거의 변경인 경우, 이것은 다음 트리거(41)가 수신되는 경우, 가열이 시작될 때 제1 전력 공급 모드(32)가 적용되어야 한다는 신호를 제공한다. 트리거(40)가 제공하는 트리거의 유형과 관계없이, 이것은 세션이 시작되는 것임을 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 이것은 버튼의 누름에 의해 제공될 수 있다. 그 다음, 세션은 다음 트리거(41)가 수신되는 경우에 시작된다. 트리거(41)는 버튼의 누름과 같은, 임의의 형태의 이벤트에 의해 제공될 수 있다. 트리거(40)가 버튼의 누름에 의해 제공된 경우, 버튼의 여러 번 누름, 또는 적어도 미리 결정된 시간 동안 버튼의 누름과 같은, 상이한 유형의 버튼 누름이 트리거(41)를 제공한다. 어쨌든, 트리거(41)는 가열(및 이에 따른 세션)이 시작되게 한다.
이러한 실시예의 추가적인 이벤트 트리거는 중단 트리거(43)이다. 중단 트리거는 흡입의 종료(즉, 사용자가 흡입을 중단하는 경우, 마우스피스(30)를 통한 흡입의 종료)의 검출이다. 이러한 실시예에서, 이것은 제2 전력 공급 모드가 종료되게 함으로써, 가열을 중단시킨다.
도 5는 증기 발생 장치(1)가 시간이 지남에 따라 어떻게 작동될 수 있는지에 대한 제2 실시예를 도시한다. 사용자가 장치를 사용하는 경우, 장치가 제1 전력 공급 모드(32)로 작동되는 시간 기간이 존재한다. 도 4에 도시된 실시예와 같이, 이러한 전력 공급 모드는 모니터링 가능한 온도를 미리 결정된 온도로 상승시키며, 이러한 시점에서, 특정 기준이 충족되는 한(아래에 더 상세히 설명됨), 장치는 제1 전력 공급 모드로 작동되는 것으로부터 제2 전력 공급 모드(36)로 변경된다. 이것은 세션(42)의 시간의 잔여 시간 동안, 모니터링 가능한 온도를 미리 결정된 온도 범위 내에서 유지시킨다. 이는 이것이 한 번 이상의 흡입인지 여부와 상관없이, 세션에서의 총 사용(즉, 흡입(38)) 횟수에 걸쳐서 제2 전력 공급 모드가 유지되기 때문에, 도 4에 도시된 실시예와 상이하다. 따라서, 제2 전력 공급 모드는 흡입이 없는 시간 기간 동안에도 계속된다. 그러나, 물론, 흡입이 미리 결정된 시간 기간 동안 발생하지 않는 경우, 제2 전력 공급 모드가 종료될 수 있고, 그 이후에, 다음 트리거와 같은 일부 트리거는 제1 전력 공급 모드를 다시 시작할 수 있다.
그 다음, 도 4에 도시된 실시예와 같이, 도 5에 도시된 실시예에서, 가열되고 있는 카트리지(20)의 적어도 하나의 상태는, 모니터링된 온도가 미리 결정된 온도로 증가하는 시간 기간 동안 유도 코일(16)에 공급되는 전력량, 및 이러한 시간 기간 동안 획득되는 온도 정보를 모니터링함으로써 결정된다.
유도 코일로의 제1 전력 공급 모드는, 장치가 유도 코일에 전력을 공급할 수 있는 최대 용량의 적어도 80%의 비율이다. 이는 카트리지를 신속하게 가열시킴으로써, 사용자는 장치를 사용하려고 시도하는 것과 이들이 예상한 대로 장치가 작동되는 것 사이에 가급적 지연을 거의 겪지 않는다. 고체 증기 장치에서, 저항성 가열이 사용되는 경우, 일반적으로, 이러한 시간 기간은 약 20초 이상이다. 유도 가열 기술을 사용하는 고체 증기 장치의 경우, 가열은 약 3초 이내에 모니터링된 온도에 도달되게 할 수 있다.
도 5의 방법은 사용자가 장치(1)를 사용하는 세션을 시작할 때마다(예를 들어, 버튼의 누름 또는 다른 이벤트에 의해, 트리거(40)가 수신될 때마다) 수행된다. 이러한 트리거가 발생하는 경우, 이것은 제1 전력 공급 모드(32)를 개시시킨다. 장치(1)가 제1 전력 공급 모드인 시간 동안, 카트리지가 사용된 카트리지인지, 사용된 카트리지가 아닌지(그리고 이에 따라 사용되지 않은 카트리지인지), 또는 카트리지가 존재하지 않는지를 결정하기 위한 결정이 수행된다.
제2 전력 공급 모드(36)로의 변경은, 카트리지가 사용된 카트리지인 것으로 결정되거나 존재하지 않는 것으로 검출되는 경우와 같이, 카트리지가 사용된 카트리지인 것으로 결정되지 않는 경우에만 수행된다. 카트리지가 사용된 카트리지이거나 존재하지 않는 것으로 결정되는 경우, 장치는 제2 전력 공급 모드로 변경되는 것이 금지된다. 대안적으로, 경우에 따라, 검출된 상태에 기초하여, 제어기는 결정 이후에, 제1 전력 공급 모드, 급상승 전력 공급 모드(34) 및/또는 제2 전력 공급 모드(36)의 후반부의 가열 분포(가열 중단을 포함함)를 변경한다. 제1 전력 공급 모드는 수신되는 트리거(40)의 3초 이내와 같은 짧은 시간 동안에 발생한다. 그 다음, 사용자는 장치가 제2 전력 공급 모드로 변경된 후에 흡입(38)을 수행한다.
도 5에 도시된 실시예에서 세션은 세션 종료 트리거(45)가 발생하는 경우 종료된다. 이러한 세션 종료 트리거는 예를 들어, 카트리지가 가열될 수 있는 잔여 시간이 만료되는 경우 발생한다. 이는 가열을 중단시킨다.
물론, 제2 전력 공급 모드인 경우 장치가 유지되는 온도 범위는 카트리지의 검출된 유형에 기초하여 변동될 수 있다.
일 실시예에서, 사용 시에, 카트리지는 더 이상 원치 않는 경우 사용자에 의해 증기 발생 장치의 가열 격실로부터 제거된다. 그 다음, 카트리지는 사용자에 의해 가열 격실 내로 삽입된다. 이를 달성하기 위해, 마우스피스는 증기 발생 장치의 나머지 본체로부터 제거된다. 이는 가열 격실이 개방되게 하고, 카트리지가 사용자에 의해 접근 가능해지게 한다. 그 다음, 카트리지는 사용자에 의해 가열 격실로부터 당겨진다. 그 다음, 카트리지가 사용자에 의해 가열 격실 내에 배치되고, 마우스피스는 증기 발생 장치의 나머지 본체에 재부착된다.
마우스피스가 커버(도시되지 않음)로 대체되거나, 가열 격실의 커버가 마우스피스와는 대안적인 위치에서 마우스피스와 더불어 제공되는 실시형태에서, 커버는 격실을 개방 및 폐쇄하기 위해 전후로 연결될 수 있으며, 마우스피스를 제거하는 대신에, 커버를 개방하고, 커버가 위치된 개구부를 통하여 사용자가 카트리지를 당김으로써, 카트리지가 챔버로부터 제거된다; 물론, 상기 개구부는 가열 격실과 연통한다. 그 다음, 대안적인 카트리지는 상기 개구부를 통하여 이를 삽입함으로써 챔버 내로 도입될 수 있다. 그 다음, 후속적으로 커버가 폐쇄된다.
전술한 바와 같이, 트리거는 다수의 이벤트 중 하나일 수 있다. 트리거가 가열 격실의 폐쇄인 실시예를 고려하면, (예를 들어, 증기 발생 장치의 센서에 의해) 이것이 검출되는 경우, 제어기는 사용자가 증기 발생 장치를 사용하려고 시도함으로 인해 가열이 처음으로 가해지는 경우, 제1 전력 공급 모드가 적용되도록 적응된다.
도 6은 전술한 증기 발생 장치를 사용하여 수행될 수 있는 예시적인 방법을 도시한다. 사용자가 장치의 사용 세션을 시작하는 경우, 가열 방법은 트리거 이벤트에 의해 시작된다(단계(201)). 트리거 이벤트는 예를 들어, 사용자에 의한 버튼의 누름일 수 있다. 전술한 바와 같이, 다른 실시예에서, 트리거는 다수의 이벤트 중 하나일 수 있다.
세션은 이전에 사용된 카트리지를 사용하는 세션일 수 있거나, 새로운 카트리지, 또는 장치에서 처음으로 사용되는 카트리지와 같은, 사용되지 않은 카트리지일 수 있는 카트리지를 사용하는 세션일 수 있다. 세션이 장치의 가열 격실에서 이전에 사용된 카트리지를 사용하는 세션인 경우, 세션의 시작은 세션을 "재시작하는 것"으로 지칭될 수 있다. 세션이 가열 격실에서 이전에 사용되지 않은 카트리지를 사용하는 세션이고, 이에 따라 장치에 새로운 것인 경우, 세션의 시작은 세션을 "시작하는 것"으로 지칭될 수 있다.
전술한 바와 같이, 세션이 시작되든지 또는 재시작되든지, 가열 방법이 시작된다. 일 실시예에서, 이것은 미리 결정된 시간 기간 동안 카트리지의 가열을 유발하도록, 알려진 양의 전력을 저전력 레벨로 제공하는 단계를 포함한다. "온도 상승률"로도 지칭되는 온도 증가율이 모니터링된다.
도 3과 관련하여 전술한 방법과 같은 방법을 사용하여, 카트리지의 유형 및/또는 수명이 검출된다(단계(202)). 일부 실시예에서, 이것은 수명, 상태, 및 종류를 포함하는 상이한 유형의 카트리지에 대해 이전에 결정된 테스트에 기초하여 결정된, 카트리지의 후속 가열을 위해 허용된 최대 전력과 모니터링된 온도 상승률을 비교하기 위해 룩업 테이블을 사용하는 단계를 포함한다.
검출된 카트리지 유형이 어떤 이유로든 장치에 적합하지 않은 경우, 가열이 중단되고, 장치는 사용자에게 표시를 제공한다(단계(203)). 이러한 실시예에서, 표시는 디스플레이 상에 메시지의 형태로 제공될 수 있으며, 예를 들어, "새로운 카트리지를 삽입하세요"라는 메시지가 표시된다.
카트리지 유형이 적절한 카트리지 유형인 것으로 검출되는 경우, 검출된 수명 및/또는 카트리지 유형에 기초하여, 잔여 가열 시간 또는 잔여 흡입 횟수가 설정된다(단계(204)). 바람직하게는, 단계(202, 204 및 205)는 제1 전력 공급 모드로 수행된다. 세션이 계속됨에 따라, 장치는 시작 가열 모드로부터 제2 전력 공급 모드와 같은 정상 작동 가열 모드로 변경된다. 이 때, 카트리지를 위해 적합한 최대 전력 레벨이 인가된다. 가열을 제공하기 위한 최대 전력 레벨은 카트리지가 교체됨에 따라 카트리지의 상태에 기초하여 조정된다(단계(205)). 가열 분포의 이러한 조정은 카트리지에 대해 사용 가능한 잔여 흡입 횟수 또는 잔여 시간에 기초하며, 그 사용 시간/잔여 흡입 횟수와 함께, 카트리지에 인가될 최대 허용 전력 레벨과 같은 적절한 전력량을 결정하도록 장치가 검사됨으로써 액세스 가능한 메모리에 의해 달성된다.
정상 작동 가열 모드가 계속되는 동안, 카트리지가 가열되기 위한 잔여 시간이 모니터링되거나/모니터링되고, 카트리지에 대한 흡입 횟수가 모니터링된다. 잔여 시간 또는 잔여 흡입이 제로에 도달했는지 확인하기 위한 검사가 실행된다(단계(206)). 잔여 시간 또는 잔여 흡입이 제로에 도달한 경우, 가열이 중단되고, 장치는 사용자에게 표시를 제공한다(단계(203)). 사용자에게로의 표시는 카트리지가 장치에 적합한 유형이 아닌 것으로 검출된 경우와 동일할 수 있다.
잔여 시간 또는 흡입 카운트가 제로에 도달하지 않은 경우, 가열 방법에 대한 중단 트리거가 수신되었는지를 확인하기 위한 검사가 실행된다(단계(207)). 일부 실시예에서, 중단 트리거는 사용자가 버튼을 누름으로써 제공되며, 버튼은 시작 트리거를 제공하는 버튼과 동일한 버튼일 수 있다. 중단 트리거가 수신되는 경우, 가열이 중단된다(단계(208)). 중단 트리거가 수신되지 않은 경우, 방법은 단계(206)에서, 잔여 시간 또는 흡입 카운트가 제로인지 여부의 검사로 복귀함으로써 사이클로 진행된다.
가열이 중단된 이후에, 다음 시작 트리거가 수신되는 경우, 전체 방법이 재시작될 수 있다.

Claims (17)

  1. 증기 발생 장치를 위한 가열 조립체로서,
    상기 가열 조립체는,
    사용 시에, 본체를 가열하도록 배치된 가열 장치로서, 상기 본체는 사용 시에, 상기 가열 조립체의 가열 격실에 위치된 기화성 물질을 포함하고, 상기 가열 조립체는 사용 시에, 상기 본체를 가열하기 위해 상기 가열 장치에 전력을 공급하도록 배치되거나, 사용 시에, 미리 결정된 전력 공급 분포에 기초하여 전력을 공급하도록 배치되며, 상기 전력 공급 분포는 미리 결정된 가열 분포를 상기 본체에 제공하도록 구성되는, 가열 장치;
    사용 시에, 상기 본체에서의 가열과 관련된 온도를 모니터링하도록 배치된 온도 센서로서, 상기 본체에서의 가열과 관련된 온도 정보는 상기 모니터링된 온도로부터 결정 가능한, 온도 센서; 및
    상기 온도 정보, 상기 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 상기 가열 장치에 공급되는 전력의 분포와 적어도 하나의 상태 사이의 관계를 보유하는 메모리에 사용 시에 액세스하도록 배치된 메모리 액세서를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 상태는 상기 본체의 수명, 또는 상기 본체의 유형, 또는 상기 본체의 존재를 포함하는,
    증기 발생 장치를 위한 가열 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 정보는 상기 모니터링된 온도의 변화율을 포함하는, 가열 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 온도 정보는 상기 본체의 표면 온도를 포함하는, 가열 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 상태는, 상기 메모리에 보유된 상기 관계에 기초하여, 상기 온도 정보, 및 상기 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 상기 가열 장치에 공급되는 전력의 분포로부터 결정 가능한, 가열 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 상태는 상기 온도 정보에 대한 임계치 온도에 기초하여 결정될 수 있으며, 바람직하게는, 복수의 임계치 온도가 있고, 적어도 하나의 임계치 온도는 상기 본체의 수명을 결정하며, 적어도 하나의 임계치 온도는 상기 본체의 유형을 결정하고, 적어도 하나의 임계치 온도는 상기 본체의 존재를 결정하는, 가열 조립체.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 본체의 수명, 상기 본체의 유형 및 상기 본체의 존재 중 적어도 2개가 동시에 결정 가능한, 가열 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용 시에, 상기 본체에서의 가열과 관련된 온도 정보를 결정하도록 배치된 제어기를 더 포함하는, 가열 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 정보에 기초하여, 상기 제어기는 사용 시에, 상기 가열 조립체의 다음 동작을 결정하도록 배치되는, 가열 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 메모리에 보유된 상기 관계에 기초하여, 상기 제어기는 사용 시에, 상기 본체의 수명이 임계치 수명을 초과하는 경우, 상기 가열 장치로의 전력의 공급을 금지하도록 배치되며, 사용 시에, 상기 본체의 수명이 상기 임계치 수명 미만인 경우 또는 상기 본체의 유형이 부적합한 유형인 것으로 결정되는 경우, 상기 가열 장치에 전력을 공급하도록 배치되는, 가열 조립체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 조립체는 제1 전력 공급 모드 및 제2 전력 공급 모드를 가지며,
    상기 제1 전력 공급 모드는 사용 시에, 상기 본체를 가열하는 경우 적용되도록 배치되고,
    상기 제2 전력 공급 모드는 사용 시에, 상기 제1 전력 공급 모드가 적용된 후에, 미리 결정된 온도 범위 내의 온도로 상기 본체를 유지하기 위해 적용되도록 배치되며,
    바람직하게는 상기 제1 전력 공급 모드인 경우, 상기 가열 조립체는 최대 전력의 적어도 80 퍼센트(%)를 상기 가열 장치에 제공하도록 배치되는, 가열 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 상태는, 상기 메모리에 보유된 상기 관계에 기초하여, 상기 제1 전력 공급 모드에서, 상기 온도 정보, 및 상기 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 상기 가열 장치에 공급되는 전력의 분포로부터 결정 가능한, 가열 조립체.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제1 전력 공급 모드는 트리거에 응답하여 발생하도록 배치되며,
    상기 트리거는 상기 모니터링된 온도의 변화, 또는 사용자의 동작에 의해 유발된 스위치의 변화에 기초하여 결정되는, 가열 조립체.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 조립체는 유도 가열 조립체이며, 상기 가열 장치는 유도 가열 장치이고, 상기 본체는 유도 가열 가능 발열체를 더 포함하며,
    상기 유도 가열 장치는 사용 시에, 상기 본체의 상기 유도 가열 가능 발열체를 가열하도록 배치되고,
    상기 가열 조립체는 사용 시에, 상기 유도 가열 가능 발열체를 가열하기 위해 상기 유도 가열 장치에 전력을 공급하도록 배치되며,
    상기 온도 센서는 사용 시에, 상기 발열체로부터 발생된 열과 관련된 온도를 모니터링하도록 배치되고,
    상기 발열체로부터 발생된 열과 관련된 온도 정보는 상기 모니터링된 온도로부터 결정 가능한, 가열 조립체.
  14. 본체의 상태를 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 본체는 기화성 물질을 포함하며, 상기 방법은,
    가열 장치에 전력을 공급함으로써 상기 가열 장치를 통해 상기 본체를 가열하는 단계;
    상기 본체에서의 가열과 관련된 온도를 모니터링하는 단계로서, 상기 본체에서의 가열과 관련된 온도 정보는 상기 모니터링된 온도로부터 결정 가능한, 단계;
    메모리에 액세스하는 단계로서, 상기 메모리는 상기 온도 정보, 상기 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 상기 가열 장치에 공급되는 전력의 분포와 적어도 하나의 상태 사이의 관계를 보유하고, 상기 적어도 하나의 상태는 상기 본체의 수명, 또는 상기 본체의 유형, 또는 상기 본체의 존재를 포함하며, 상기 전력 공급 분포는 적용될 때, 미리 결정된 가열 분포를 상기 본체에 제공하는, 단계; 및
    상기 메모리에 보유된 상기 관계에 기초하여, 상기 적어도 하나의 상태를 결정하는 단계를 포함하는,
    본체의 상태를 결정하기 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    바람직하게는 가열을 시작할 때, 상기 메모리에 있는, 상기 온도 정보, 상기 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 상기 가열 장치에 공급되는 전력의 분포와 상기 본체의 수명 사이의 관계에 기초하여, 상기 본체에 대한 잔여 가열량을 설정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    바람직하게는 가열을 시작할 때, 상기 메모리에 있는, 상기 온도 정보, 상기 가열 장치에 공급되는 전력량 또는 상기 가열 장치에 공급되는 전력의 분포와 상기 본체의 수명 사이의 관계에 기초하여, 상기 본체에 대한 최대 허용 전력 레벨을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 증기 발생 장치로서,
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 가열 조립체;
    상기 가열 조립체의 가열 격실 내에 위치된 가열 가능 카트리지;
    상기 가열 격실에 공기를 제공하도록 배치된 공기 흡입구; 및
    상기 가열 격실과 연통하는 공기 배출구를 포함하는,
    증기 발생 장치.
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