KR20210027259A - 주위 온도 센서를 갖는 유도 가열식 에어로졸 발생 시스템 - Google Patents

주위 온도 센서를 갖는 유도 가열식 에어로졸 발생 시스템 Download PDF

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KR20210027259A
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아이린 타우리노
이하르 니콜라예비치 지노빅
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

에어로졸 발생 시스템(200)은 휘발성 기재를 포함하고 서셉터를 갖는 카트리지(102); 및 카트리지(102)를 수용하도록 구성된 에어로졸 발생 장치(202)를 포함한다. 에어로졸 발생 장치(102)는 카트리지(102)의 적어도 일부를 수용하도록 크기 설정된 챔버(206)를 갖는 하우징(204); 챔버(206)의 적어도 일부 주위에 배치된 인덕터 코일(208); 전력 공급부(210); 주위 온도 센서(214); 및 주위 온도 센서(214)로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 전력 공급부(210)로부터 인덕터 코일(208)로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어 회로(212)를 포함한다.

Description

주위 온도 센서를 갖는 유도 가열식 에어로졸 발생 시스템
본 발명은 에어로졸 발생 시스템 및 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 니코틴 염 입자를 포함하는 에어로졸의 인 시튜(in situ) 발생을 위해 니코틴 공급원 및 산 공급원을 포함하는 시스템에 관한 것이다.
고체 에어로졸 형성 기재를 연소하기보다는 가열에 의해, 담배와 같은, 고체 에어로졸 형성 기재로부터 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키는, 사용자에게 니코틴을 전달하기 위한 시스템이 공지되어 있다. 이들 시스템 중 일부는 고체 에어로졸 형성 기재를 수용하도록 구성된 챔버 및 고체 에어로졸 형성 기재를 가열하고 에어로졸을 형성하도록 냉각되는 기재로부터 휘발성 화합물을 방출하는 챔버 내 또는 챔버 주위의 히터를 갖는 에어로졸 발생 장치를 포함한다. 고체 에어로졸 형성 기재는 카트리지에 제공될 수 있다. 카트리지는 담배의 주름지고, 크림핑된(crimped) 시트와 같은, 고체 에어로졸 형성 기재, 및 종래의 궐련과 유사한, 로드 형태로 함께 래핑된 필터 및 전달 부분과 같은, 다른 요소를 포함하는 로드의 형태일 수 있다.
니코틴 및 하나 이상의 에어로졸 형성제를 함유하는 액체 에어로졸 형성 기재로부터 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키는, 사용자에게 니코틴을 전달하기 위한 시스템이 공지되어 있다. 이러한 시스템은 통상적으로 액체 에어로졸 형성 기재를 포함하는 저장소, 액체 에어로졸 형성 기재를 기화시켜 에어로졸을 발생시키기 위한 히터, 및 기재를 히터에 공급하기 위한 액체 이송 요소를 갖는 장치를 포함한다. 이러한 장치에 대한 공지된 구성은 기재의 저장소 내로 연장되는 부분 및 저장소 밖으로 연장되는 부분을 갖는, 모세관 심지 형태의 액체 이송 요소, 및 저장소 밖으로 연장되는 모세관 심지의 부분 주위에 권취되는 전기 저항성 코일 형태의 히터를 포함한다.
니코틴 공급원 및 휘발성 전달 강화 화합물 공급원을 포함하며, 사용자에게 니코틴을 전달하기 위한 시스템이 또한 공지되어 있다. 예를 들어, WO 2008/121610 A1 및 WO 2017/108992 A1은 니코틴 및 산, 예컨대 피루브산 또는 락트산이 기상으로 서로 반응하여 사용자에 의해 흡입되는 니코틴 염 입자의 에어로졸을 형성하는 장치를 개시한다. 별도의 산 공급원 및 니코틴 공급원을 포함하는 시스템은 통상적으로 니코틴 및 산을 기체 형태로 반응시켜 니코틴 염 입자의 에어로졸을 형성한다. 니코틴 및 산의 증기 농도를 제어 및 밸런싱하여 효율적인 반응 화학양론을 산출하기 위해, WO 2008/121610 A1에 개시된 유형의 장치에서 니코틴 및 산을 가열하는 것이 제안되었다.
상기 시스템 전부는 하나 이상의 휘발성 기재 및 하나 이상의 휘발성 기재를 가열하기 위한 하나 이상의 히터를 포함한다. 다양한 히터 구성이 공지되어 있다. 하나의 히터 구성은 하나 이상의 전기 저항성 가열 요소를 포함한다. 전기 저항성 가열 요소는 장치의 일부를 형성하고 장치의 전력 공급부에 연결될 수 있다. 전기 저항성 가열 요소는 휘발성 기재를 포함하는 카트리지의 일부를 형성할 수 있고, 카트리지가 카트리지 하우징 및 장치 하우징 상의 상보적인 접촉을 통해 장치에 의해 수용될 때 장치의 전력 공급부에 연결될 수 있다. 다른 히터 구성은 하나 이상의 서셉터 요소 및 하나 이상의 인덕터 코일을 포함하는 유도 가열 배열을 포함한다. 통상적으로, 서셉터 요소는 하나 이상의 휘발성 기재를 포함하는 카트리지 내에 배열되고, 장치는 카트리지가 장치에 의해 수용될 때 서셉터 요소를 가열하기 위해 서셉터 요소 내에 전압을 유도하는 발진 자기장을 발생시키도록 구성된 인덕터 코일을 포함한다.
유도 가열 배열을 사용하는 에어로졸 발생 시스템은 카트리지 내의 휘발성 기재를 가열하기 위해 서셉터를 갖는 카트리지와 인덕터 코일을 포함하는 장치 사이에 전기 접촉부가 형성될 필요가 없다는 장점을 갖는다. 서셉터 요소는 임의의 다른 구성요소에 전기적으로 연결될 필요가 없어, 땜납 또는 다른 접합 요소의 필요성을 제거한다. 또한, 인덕터 코일이 장치의 일부로서 제공되어, 간단하고 저가이며 견고한 카트리지를 구성할 수 있게 한다. 카트리지들은 통상적으로 그들이 작동하는 장치들보다 훨씬 더 많은 수로 생산된 일회용 물품이다. 따라서, 카트리지들의 비용을 감축하면, 더 고가의 장치가 필요한 경우이더라도 제조사 및 소비자 둘 모두에게 상당한 비용 절감으로 이어질 수 있다.
카트리지 내의 서셉터 요소가 에어로졸 발생 장치의 제어 회로에 직접 물리적으로 연결되지 않으므로, 제어 회로는 서셉터의 전기 저항과 같은, 서셉터의 전기적 특성 또는 양을 직접 측정할 수 없다. 이와 같이, 제어 회로가 서셉터의 특성 또는 양을 직접 측정하고 측정된 양과 온도 사이의 공지된 관계로부터 서셉터의 온도를 계산하는 것이 가능하지 않다.
또한, 에어로졸 발생 시스템 부근의 주위 온도가 시스템의 온도를 원하는 작동 온도로 상승시키고 카트리지의 온도를 원하는 작동 온도에서 유지하는 시스템의 능력에 영향을 줄 수 있다는 것이 밝혀졌다.
넓은 범위의 주위 온도에서 작동할 수 있는 유도 가열식 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 넓은 범위의 주위 온도에서 원하는 온도로 휘발성 기재를 가열할 수 있는 유도 가열식 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 넓은 범위의 주위 온도에서 일관된 에어로졸을 발생시킬 수 있는 유도 가열식 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 특히, 일관된 에어로졸 전달을 제공하면서 넓은 범위의 주위 온도에서 작동할 수 있는 니코틴 염 입자를 포함하는 에어로졸의 인 시튜 발생을 위해 니코틴 공급원 및 산 공급원을 포함하는 유도 가열식 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 따르면, 휘발성 기재 및 서셉터를 갖는 카트리지; 및 카트리지를 수용하도록 구성된 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 에어로졸 발생 장치는 카트리지의 적어도 일부를 수용하도록 크기 설정된 챔버를 갖는 하우징; 챔버의 적어도 일부 주위에 배치된 인덕터 코일; 전력 공급부; 주위 온도 센서; 및 전력 공급부로부터 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어 회로를 포함한다. 제어 회로는 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 판독치에 기초하여 전력 공급부로부터 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된다.
바람직하게는, 전력 공급부는 인덕터 코일에 연결되고 발진 전류를 인덕터 코일에 제공하도록 구성된다. 바람직하게는, 발진 전류는 고주파 발진 전류이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 고주파 발진 전류는 500 kHz 내지 30 MHz의 주파수를 갖는 발진 전류를 의미한다. 고주파 발진 전류는 1 내지 30 MHz, 바람직하게는 1 내지 10 MHz, 더 바람직하게는 5 내지 7 MHz의 주파수를 가질 수 있다.
작동 시, 발진 전류는 인덕터 코일을 통과하여 서셉터 요소 내에 전압을 유도하는 교번 자기장을 발생시킨다. 유도된 전압은 전류가 서셉터 요소에 흐르게 하고, 이 전류는 서셉터 요소가 위치되는 카트리지의 부분을 차례로 가열하는 서셉터 요소의 줄 가열(Joule heating)을 야기한다. 서셉터 요소가 강자성이기 때문에, 서셉터 요소 내의 히스테리시스 손실(hysteresis loss)이 또한 상당한 양의 열을 발생시킨다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "서셉터 요소"는 가변 자기장을 받을 때 가열되는 전도성 요소를 의미한다. 이는 서셉터 요소 내에 유도된 와전류(eddy current) 및/또는 히스테리시스 손실의 결과일 수 있다.
시스템은 에어로졸 발생 경험 동안 주위 온도 초과하여 카트리지의 온도를 상승시키도록 구성된다. 시스템은 에어로졸 발생 경험 동안 시간에 걸쳐 변화되는 "정상" 또는 "표준" 작동 온도 또는 정상 또는 표준 온도 프로파일로 카트리지의 온도를 상승시키도록 구성될 수 있다. 초기 온도에서 원하는 작동 온도로 카트리지의 온도를 상승시키는 데 필요한 시간은 본원에서 "예열 시간"으로 지칭될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "주위 온도"는 에어로졸 발생 시스템 부근의 공기 온도를 의미하는데 사용된다. 다시 말해서, 용어 "주위 온도"는 에어로졸 발생 시스템을 둘러싸는 공기의 온도를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "카트리지의 온도"는 카트리지의 평균 온도, 및 카트리지의 하나 이상의 구획부 또는 카트리지 내의 서셉터 요소와 같은, 카트리지의 특정 특징부 또는 영역의 온도를 지칭하는 데 사용된다. 카트리지의 상이한 영역이 서셉터 요소의 가열 동안 상이한 속도로 가열될 수 있고 카트리지의 평균 온도가 카트리지의 특정 영역 내의 국소 온도와 상당히 상이할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 카트리지 내의 서셉터의 온도는 카트리지의 하우징의 외부 벽에서의 온도보다 상당히 높을 가능성이 있다. 일부 카트리지에 대해, 서셉터 자체의 온도 또는 카트리지의 하나 이상의 특정 영역의 온도는 에어로졸 발생에 결정적으로 중요할 수 있는 반면, 다른 카트리지에 대해, 카트리지의 평균 온도는 에어로졸 발생에 결정적으로 중요할 수 있다. 따라서, "카트리지의 온도"는 일반적으로 카트리지의 온도를 지칭하는 데 사용되고, 카트리지의 특정 특징부 또는 영역의 온도 또는 카트리지의 평균 온도에 대한 참조는 특정 온도를 식별하는데 필요한 경우에 사용된다.
에어로졸 발생 장치는 주위 온도 센서를 포함한다. 주위 온도 센서로부터의 판독치는 시스템 부근의 주위 온도를 나타낸다.
유리하게는, 주위 온도 센서는 카트리지를 수용하기 위한 챔버로부터 실질적으로 열적으로 격리될 수 있다. 이는 주위 온도 센서에 의해 감지된 온도가 카트리지의 온도에 영향을 받는 것을 실질적으로 방지하거나 억제할 수 있다. 유리하게는, 이는 카트리지, 인덕터 코일 및 주위 온도 센서 사이에 열의 전달을 감소시킬 수 있다.
주위 온도 센서는 카트리지를 수용하기 위한 챔버로부터 이격될 수 있다. 에어 갭은 주위 온도 센서와 카트리지를 수용하기 위한 챔버 사이에 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 세장형이고 길이방향 축을 포함한다. 주위 온도 센서는 길이방향 축을 따라 카트리지를 수용하기 위한 챔버로부터 이격될 수 있다. 주위 온도 센서는 카트리지를 수용하기 위한 챔버에 대한 장치의 대향 단부에 배열될 수 있다. 장치는 근위 단부 및 원위 단부를 가질 수 있고, 챔버는 근위 단부에 배열될 수 있고, 주위 온도 센서는 장치의 원위 단부에 배열될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '근위' 및 '원위'는 구성요소, 구성요소의 일부, 에어로졸 발생 장치 및 카트리지의 상대 위치를 설명하는 데 사용된다.
주위 온도 센서는 제어 회로로부터 이격될 수 있다. 제어 회로는 주위 온도 센서로부터 판독을 수신하기 위해 주위 온도 센서에 연결될 수 있다.
제어 회로 및 주위 온도 센서는 인쇄 회로 보드 상에 배열될 수 있다. 주위 온도 센서는 제어 회로와 일체형일 수 있다. 주위 온도 센서는 제어 회로의 일체형 부분일 수 있다.
주위 온도 센서는 임의의 적합한 유형의 온도 센서일 수 있다. 적합한 온도 센서는 밴드 갭 온도 센서, 저항 온도 검출기(RTD), 열전대, 서미스터, 특히 음의 온도 계수(NTC) 서미스터, 및 반도체 온도 센서를 포함한다. 바람직하게는, 주위 온도 센서는 초소형 온도 센서이다. 주위 온도 센서는 음의 온도 계수(NTC) 온도 센서일 수 있다. 일부 특히 바람직한 구현예에서, 제어 회로 및 주위 온도 센서는 인쇄 회로 보드 상에 제공된다. 인쇄 회로 보드는 카트리지를 수용하기 위한 챔버로부터 이격될 수 있다. 일부 구현예에서, 제어 회로는 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러 또는 주위 온도 센서를 포함하는 주문형 집적 회로(ASIC)를 포함한다.
제어 회로는 에어로졸 발생 경험 동안 또는 그 전에 임의의 적합한 시간에 주위 온도 센서로부터 하나 이상의 주위 온도 판독을 취하도록 구성될 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 제어 회로는 전력이 인덕터 코일에 공급되기 전에 주위 온도 센서로부터 하나 이상의 주위 온도 판독을 취하도록 구성된다. 일부 특히 바람직한 구현예에서, 제어 회로는 장치가 사용자에 의해 턴 온되었던 후에 그리고 장치가 턴 온된 후에 전력이 처음으로 인덕터 코일에 공급되기 전에 주위 온도 센서로부터 하나 이상의 주위 온도 판독을 취하도록 구성된다. 다시 말해서, 제어 회로는 에어로졸 발생 경험 전에 주위 온도 센서로부터 하나 이상의 주위 온도 판독을 취하도록 구성될 수 있다. 유리하게는, 이는 카트리지가 가열되고 있을 때 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치가 카트리지의 온도에 영향을 받지 않는 것을 보장할 수 있다.
일부 구현예에서, 제어 회로는 에어로졸 발생 경험 전에 주위 온도 센서로부터 주위 온도 판독을 취하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 제어 회로는 에어로졸 발생 경험의 시작 시에 주위 온도 센서로부터 하나의 주위 온도 판독을 취하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 제어 회로는 에어로졸 발생 경험 동안 주위 온도 센서로부터 복수의 주위 온도 판독을 취하도록 구성된다. 제어 회로는 주위 온도 센서로부터 주위 온도 판독을 규칙적인 간격으로 취하도록 구성될 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 발명자는 에어로졸 발생 경험 동안 시스템 부근의 주위 온도가 카트리지의 온도에 영향을 미치는 것을 실현하였다. 특히, 본 발명자는 시스템 부근의 주위 온도가 시스템의 능력에 영향을 주어 원하는 작동 온도에서 카트리지의 온도를 유지하는 것을 실현하였다. 본 발명자는 또한 시스템 부근의 주위 온도가 시스템의 예열 시간에 영향을 미치는 것을 실현하였다.
시스템은 장치가 작동될 것으로 예상되는 미리 정의된 "정상" 또는 "표준" 주위 온도를 가질 수 있다. 미리 정의된 "정상" 주위 온도는 실온일 수 있다. 본원에서 사용되는 실온은 약 20℃를 의미한다.
시스템이 "정상" 주위 온도에서 사용되는 경우, 시스템은 카트리지의 온도를 미리 결정된 예열 시간 내에 주위 온도로부터 원하는 작동 온도로 상승시키도록 구성될 수 있다. 시스템은 원하는 작동 온도가 달성되었다면 카트리지의 온도를 원하는 작동 온도에서 유지하도록 구성될 수 있다.
본 발명자는 일부 구성에서, 주위 온도가 "정상" 주위 온도 범위 내에 있을 때 원하는 작동 온도에서 카트리지의 온도를 유지하는 시스템의 능력이 시스템 부근의 주위 온도에 상당히 영향을 받지 않는다는 것을 발견하였다 유사하게, 본 발명자는 일부 구성에서, 시스템 부근의 주위 온도가 "정상" 주위 온도 범위 내에 있을 때 시스템의 예열 시간이 주위 온도에 상당한 영향을 받지 않음을 발견하였다.
"정상" 주위 온도 범위는 임의의 적합한 온도 범위일 수 있다. "정상" 주위 온도 범위는 미리 정의된 "정상" 주위 온도의 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10℃ 내에 있을 수 있다. "정상" 주위 온도 범위는 실온의 약 5℃ 내에 있을 수 있다. 시스템이 약 15℃ 내지 약 25℃의 주위 온도를 갖는 환경에서 사용될 때, 시스템은 인덕터 코일에 공급된 전력을 조정하여 주위 온도의 효과를 보상할 필요가 없을 수 있다. 통상적인 "정상" 주위 온도 범위는 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 12℃ 내지 약 27℃ 또는 약 15℃ 내지 약 25℃일 수 있다.
제어 회로는 전력 공급부로부터 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하여 카트리지 내의 서셉터의 가열을 제어하도록 구성된다. 제어 회로는 시간에 걸쳐 특정 전력 프로파일을 인덕터 코일에 공급하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 시간에 걸쳐 특정 전력 프로파일을 인덕터 코일에 공급하여 카트리지의 온도를 원하는 작동 온도로 상승시키고 카트리지의 온도를 원하는 작동 온도에서 유지시키도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 제어 회로는 일정한 전력을 인덕터 코일에 공급하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 일정한 전압을 인덕터 코일에 공급하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 일정한 전력을 인덕터 코일에 공급하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 제어 회로는 시간에 걸쳐 인덕터 코일에 공급된 전력을 변화시키도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 미리 결정된 기간에 걸쳐 초기 전력으로부터 작동 전력으로 전력을 증가시키도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 미리 결정된 기간에 걸쳐 초기 전력으로부터 작동 전력으로 인덕터 코일에 공급된 전력을 감소시키도록 구성될 수 있다. 초기 전력을 인덕터 코일에 공급하고 예열 기간 후에 인덕터 코일에 공급된 전력을 감소시키는 것은 카트리지의 온도를 가능한 한 빨리 원하는 작동 온도로 상승시키는 데 유익할 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 제어 회로는 초기 전력으로부터 작동 전력으로의 시간에 걸쳐 전력 공급부로부터 인덕터 코일로 공급된 전력을 점진적으로 증가시키도록 구성될 수 있다. 전력의 점진적 증가는 연속적인 점진적 증가 또는 단계적 또는 증분 증가일 수 있다. 제어 회로는 초기 전력으로부터 후속 작동 전력보다 큰 최종 예열 전력으로의 시간에 걸쳐 전력 공급부로부터 인덕터 코일로 공급된 전력을 점진적으로 증가시키도록 구성될 수 있다. 증가 속도는 예열 기간에 걸쳐 일정할 수 있어, 증가는 시간에 따라 선형이다. 증가 속도는 예열 기간에 걸쳐 증가할 수 있어, 증가는 시간에 따라 볼록한 곡선을 형성한다. 증가 속도는 예열 기간에 걸쳐 감소할 수 있어, 증가는 시간에 따라 오목한 곡선을 형성한다.
시스템이 미리 정의된 정상 주위 온도에서 또는 미리 정의된 정상 주위 온도 범위 내에서 사용되는 경우, 제어 회로는 시간에 걸쳐 인덕터 코일에 "정상" 또는 "표준" 전력 프로파일을 공급하도록 구성될 수 있다. "정상" 또는 "표준" 전력 프로파일은 원하는 카트리지 온도 프로파일에 대응할 수 있다. 예를 들어, 정상 전력 프로파일은 제어 회로가 에어로졸 발생 경험의 지속 내내 전력 공급부로부터 인덕터 코일로 일정한 평균 전력을 공급하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 정상 전력 프로파일은 제어 회로가 에어로졸 발생 경험 동안 시간에 걸쳐 미리 결정된 곡선에서 전력 공급부로부터 인덕터 코일로 전력을 공급하는 것을 포함할 수 있다.
임의의 적합한 전력은 에어로졸 발생 경험 동안 전력 공급부로부터 인덕터 코일로 공급될 수 있다. 예를 들어, 전력 공급부로부터 인덕터 코일로 공급될 적합한 "정상" 또는 "표준" 작동 전력은 약 0.25 W 내지 약 1 W, 또는 약 0.35 W 내지 약 0.85 W 또는 약 0.45 W 내지 약 0.78 W일 수 있다. 에를 들어, 전력 공급부로부터 인덕터 코일로 공급될 정상 최종 예열 전력은 최종 예열 전력이 후속 작동 전력보다 큰 구현예에서, 약 0.5 W 내지 약 3 W, 약 0.75 W 내지 약 2 W, 또는 약 0.9 W 내지 약 1.5 W일 수 있다. 이러한 예시적인 전력 값은 니코틴 및 산 공급원을 포함하는 카트리지를 갖는 시스템에 적용 가능할 수 있으며, 시스템은 카트리지의 온도를 약 90℃ 내지 약 120℃의 최대 정상 상태 온도로 상승시키도록 구성된다.
일부 구현예에서, 제어 회로는 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 인덕터 코일에 공급된 전력을 조정하여 카트리지의 온도를 미리 결정된 예열 시간 내에서 주위 온도로부터 원하는 작동 온도로 상승시키도록 구성된다. 이는 시스템의 사용자의 경험이 주위 온도에 관계없이 변하지 않는 것을 보장하는 데 도움이 될 수 있다.
시스템이 미리 정의된 정상 주위 온도 미만 또는 미리 정의된 정상 주위 온도 범위 미만의 주위 온도에서 사용되는 경우, 정상 전력 프로파일에 대해 인덕터 코일에 공급된 전력을 증가시키는 것이 필요할 수 있다. 제어 회로는 주위 온도가 미리 정의된 정상 주위 온도 미만이거나 미리 정의된 정상 온도 범위 미만인 것을 주위 온도 센서로부터의 판독치가 표시할 때 정상 전력 프로파일에 대해 인덕터 코일에 공급된 전력을 증가시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 제어 회로는 초기 예열 기간 동안만 정상 전력 프로파일에 대해 인덕터 코일에 공급된 전력을 증가시키도록 구성될 수 있다. 이는 시스템이 카트리지의 온도를 미리 정의된 예열 기간 내에 원하는 작동 온도로 상승시킬 수 있게 한다. 일부 구현예에서, 제어 회로는 에어로졸 발생 경험의 지속 동안 정상 전력 프로파일에 대해 인덕터에 공급된 전력을 증가시키도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 제어 회로는 주위 온도가 미리 정의된 정상 주위 온도 미만이거나 정상 주위 온도 범위 미만인 것을 주위 온도 센서로부터의 판독치가 표시할 때 정상 전력 프로파일의 예열 기간의 지속에 비해 예열 기간의 지속을 증가시키도록 구성될 수 있다. 이는 초기 전력을 인덕터 코일에 공급하는 단계 및 정상 전력 프로파일의 예열 기간에 대한 증가된 예열 기간 후에 전력을 작동 전력으로 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
시스템이 미리 정의된 "정상" 주위 온도 또는 미리 정의된 "정상" 주위 온도 범위를 초과하는 주위 온도에서 사용되는 경우, 정상 전력 프로파일에 대해 인덕터 코일에 공급된 전력을 감소시킬 필요가 있을 수 있다. 제어 회로는 주위 온도가 미리 정의된 정상 주위 온도를 초과하거나 미리 정의된 정상 온도 범위를 초과하는 것을 주위 온도 센서로부터의 주위 온도 판독치가 표시할 때 정상 전력 프로파일에 대해 인덕터 코일에 공급된 전력을 감소시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 제어 회로는 초기 예열 기간 동안만 정상 전력 프로파일에 대해 인덕터 코일에 공급된 전력을 감소시키도록 구성될 수 있다. 이는 시스템이 카트리지의 온도를 원하는 작동 온도를 초과하여 상승시키지 않고 카트리지의 온도를 미리 정의된 예열 기간 내에 원하는 작동 온도로 상승시킬 수 있게 한다. 일부 구현예에서, 제어 회로는 에어로졸 발생 경험의 지속 동안 정상 전력 프로파일에 대해 인덕터에 공급된 전력을 감소시키도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 제어 회로는 주위 온도가 미리 정의된 정상 주위 온도 미만이거나 정상 주위 온도 범위 미만인 것을 주위 온도 센서로부터의 판독치가 표시할 때 정상 전력 프로파일의 예열 기간의 지속에 비해 예열 기간의 지속을 감소시키도록 구성될 수 있다. 이는 초기 전력을 인덕터 코일에 공급하는 단계 및 정상 전력 프로파일의 예열 기간에 대한 감소된 예열 기간 후에 전력을 작동 전력으로 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 제어 회로는 목표 값에 기초하여 인덕터 코일에 공급된 전력을 제어하도록 구성된다. 목표 값은 제어 회로에 의해 제어되어 인덕터 코일에 공급된 전력을 조정할 수 있는 제어 회로의 파라미터에 대응한다.
목표 값은 목표 전력일 수 있어, 제어 회로는 인덕터 코일에 공급된 평균 전력을 목표 전력 값에서 유지하도록 구성된다. 목표 값은 또한 목표 전압 값, 목표 전류 값 또는 목표 저항 값과 같은, 임의의 다른 적합한 유형의 목표일 수 있다. 예를 들어, 목표 값은 목표 전압 값일 수 있고, 제어 회로는 목표 전압 값에 대응하는 일정한 값으로 인덕터 코일에 걸쳐 평균 전압을 유지함으로써 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하도록 구성될 수 있다.
제어 회로는 목표 값을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.
제어 회로는 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 목표 값을 조정함으로써 인덕터 코일에 공급된 전력을 제어하고; 조정된 목표 값에 기초하여 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하도록 더 구성될 수 있다. 목표 값은 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 증가되거나 감소될 수 있다.
일부 구현예에서, 목표 값의 조정의 규모는 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치의 함수로서 변화될 수 있다. 다시 말해서, 제어 회로는 목표 값과 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치 사이의 공지된 관계에 기초하여 목표 값을 조정할 수 있다. 예를 들어, 목표 값은 제어 회로의 구성 요소의 목표 저항일 수 있고 구성요소의 저항은 온도와 비례하여 변화하는 것으로 공지되어 있을 수 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 목표 값의 조정의 규모는 증분적, 이산적 또는 단계적일 수 있다. 다시 말해서, 목표 값의 조정의 규모는 주위 온도 판독의 범위에 대해 동일할 수 있다. 유리하게는, 이는 프로세서에 의해 요구되는 자원을 감소시켜 목표 값을 조정할 수 있다. 에를 들어, 주위 온도가 미리 결정된 정상 주위 온도 범위를 초과하여 10℃까지 이르는 것을 주위 온도 판독치가 표시하는 경우, 목표 값은 제1 조정 값만큼 감소될 수 있고, 주위 온도가 미리 결정된 정상 주위 온도 범위 초과하여 10℃를 넘어서는 것을 주위 온도 판독치가 표시하는 경우, 목표 값은 제1 조정 값보다 큰 제2 조정 값만큼 감소될 수 있다. 유사하게, 주위 온도가 미리 결정된 정상 주위 온도 범위 미만으로 10℃까지 이르는 것을 주위 온도 판독치가 표시하는 경우, 목표 값은 제1 조정 값만큼 감소될 수 있고, 주위 온도가 미리 결정된 정상 주위 온도 범위를 초과하여 10℃ 미만인 것을 주위 온도 판독치가 표시하는 경우, 목표 값은 제1 조정 값보다 큰 제2 조정 값만큼 증가될 수 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 시스템은 작동 주위 온도 범위 내에서 작동하도록 구성될 수 있고, 제어 회로는 주위 온도가 작동 주위 온도 범위 밖에 있는 것을 하나 이상의 주위 온도 판독치가 표시하면 전력 공급부로부터 인덕터 코일로의 전력의 공급을 방지 또는 억제하도록 구성될 수 있다. 시스템에 대한 적합한 작동 주위 온도 범위는 약 -10℃ 내지 약 50℃, 약 -5℃ 내지 약 40℃, 약 0℃ 내지 약 37℃ 또는 약 15℃ 내지 약 35℃일 수 있다. 제어 회로는 주위 온도가 약 10℃, 약 5℃, 약 0℃, 약 -5℃ 또는 약 -10℃ 미만인 것을 하나 이상의 주위 온도 판독치가 표시하면 전력 공급부로부터 인덕터 코일로의 전력의 공급을 방지 또는 억제하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 주위 온도가 약 35℃, 약 40℃, 약 45℃, 약 50℃ 또는 약 55℃ 초과인 것을 하나 이상의 주위 온도 판독치가 표시하면 전력 공급부로부터 인덕터 코일로의 전력의 공급을 방지 또는 억제하도록 구성될 수 있다.
바람직한 구현예의 일부에서, 목표 값의 조정의 규모는 복수의 참조 주위 온도 값과 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치의 비교에 기초하여 결정되며, 각각의 참조 주위 온도 값은 특정 목표 값 조정과 연관된다. 예를 들어, 제어 회로는 각각의 주위 온도 판독치를 복수의 참조 주위 온도 값과 비교하도록 구성될 수 있다. 각각의 참조 주위 온도 값은 특정 목표 값 조정과 연관될 수 있다.
일부 구현예에서, 목표 값은 시간에 따라 변화될 수 있다. 이들 구현예에서, 목표 프로파일은 복수의 목표 값으로부터 형성될 수 있으며, 각각의 목표 값은 에어로졸 발생 경험의 특정 기간과 연관된다. 예를 들어, 제1 목표 값은 에어로졸 발생 경험의 첫 10초(즉, 10초의 예열 기간)와 연관될 수 있고, 제2 목표 값은 10초부터 계속, 에어로졸 발생 경험의 나머지 시간과 연관될 수 있다.
제어 회로는 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 목표 프로파일을 조정함으로써 인덕터 코일에 공급된 전력을 제어하도록 구성될 수 있다. 다시 말해서, 제어 회로는 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 복수의 목표 값 중 적어도 하나 및 목표 값 각각과 연관된 시간을 조정함으로써 인덕터 코일에 공급된 전력을 제어하도록 구성될 수 있다. 목표 프로파일의 조정의 규모는 목표 프로파일의 각각의 목표 값에 대해 동일할 수 있다. 유리하게는, 이는 주위 온도에 대한 조정을 하도록 요구되는 프로세서 자원을 감소시킬 수 있다.
목표 값 또는 목표 프로파일의 조정의 규모는 임의의 적합한 규모일 수 있다. 예를 들어, 조정의 규모는 정상 목표 값의 약 75%까지, 정상 목표 값의 약 50%까지, 정상 목표 값의 약 45%까지, 정상 목표 값의 약 35%까지, 정상 목표 값의 약 25%까지, 정상 목표 값의 최대 약 15%까지 또는 정상 목표 값의 약 10%까지 이를 수 있다. 다시 말해서, 조정의 규모가 정상 목표 값의 약 10%인 경우, 정상 목표 값을 증가시키기 위한 조정은 조정된 목표 값이 정상 목표 값의 크기의 1.1배인 것을 야기할 것이고, 정상 목표 값을 감소시키기 위한 조정은 조정된 목표 값이 정상 목표 값의 크기의 0.9배인 것을 야기할 것이다.
목표 값 또는 목표 프로파일이 목표 전력 값 또는 목표 전력 프로파일인 일부 예시적인 구현예에서, 조정의 규모는 약 1 W까지, 약 0.85 W까지, 약 0.75 W까지, 약 0.60 W까지, 또는 약 0.55 W까지 이를 수 있다.
목표 값 또는 목표 프로파일은 에어로졸 발생 경험 전에 또는 에어로졸 발생 경험 동안에 임의의 적합한 시간에 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 조정될 수 있다. 일부 구현예에서, 목표 값 또는 목표 프로파일은 에어로졸 발생 경험 전에, 한 번 조정될 수 있다. 일부 구현예에서, 목표 값 또는 목표 프로파일은 에어로졸 발생 경험의 시작 시에, 한 번 조정될 수 있다. 일부 구현예에서, 목표 값 또는 목표 프로파일은 에어로졸 발생 경험 전에 그리고 에어로졸 발생 경험 동안 여러 번 조정될 수 있다. 목표 값 또는 목표 프로파일은 규칙적인 간격으로 조정될 수 있다.
주위 온도 센서로부터의 각각의 주위 온도 판독치 및 측정치에 기초한 목표 값 조정의 각각의 결정은 프로세서 자원 및 전력을 필요로 한다. 따라서, 제어 회로는 제어 회로에 의한 프로세서 활용 및 전력 소비를 감소시키거나 최소화하기 위해 에어로졸 발생 경험 동안 주위 온도 센서로부터 하나의 주위 온도 판독을 취하도록 구성되는 것이 유익할 수 있다.
에어로졸 발생 경험은 통상의 궐련을 흡연하는 데 걸리는 통상적인 시간에 대응하는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배인 기간 동안 카트리지의 연속적인 가열을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 에어로졸 발생 경험은 미리 결정된 수의 퍼프 또는 인덕터 코일의 개별 활성화를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치는 에어로졸 발생 경험의 시작 전에 또는 에어로졸 발생 경험의 시작에서 측정될 수 있다. 유사하게, 바람직하게는 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초한 목표 값의 조정은 에어로졸 발생 경험의 시작 전에 또는 에어로졸 발생 경험의 시작에서 결정될 수 있다.
일부 구현예에서, 제어 회로는 예열 시간 동안만 목표 값을 조정하도록 구성된다. 다시 말해서, 제어 회로는 카트리지의 온도를 주위 온도로부터 원하는 작동 온도로 상승시키는 데 필요한 시간 내에 목표 값을 조정하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 제어 회로는 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 목표 값을 조정하여 카트리지의 온도를 미리 결정된 예열 시간 내에 주위 온도로부터 원하는 작동 온도로 상승시키도록 구성된다. 이는 시스템의 사용자의 경험이 주위 온도에 관계없이 변하지 않는 것을 보장하는 데 도움이 될 수 있다.
유도 가열식 에어로졸 발생 시스템 내의 서셉터의 온도를 결정하기 위한 선행 기술 제안들은 서셉터의 전기량의 직접적인 측정 없이, 공지되어 있다. 예를 들어, WO-A1-2015/177255, WO-A1-2015/177256 및 WO-A1-2015/177257에서, DC 전력 공급부, 인덕터, 및 서셉터의 겉보기 저항을 결정하는 데 사용되는, DC 전력 공급부로부터 공급된 DC 전압 및 DC 전류를 측정하도록 구성된 회로를 갖는 장치를 포함하는 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템이 제안된다. 이들 예에서, DC 전력 공급부는 DC 전류를 DC/AC 변환기에 공급하도록 배열되고, DC 전력 공급부로부터 공급되는 측정된 DC 전압 및 DC 전류는 DC/AC 변환기의 입력 측에서의 전압 및 전류이다. 정전압 DC 전력 공급부를 포함하는 구현예는 DC 전압이 측정되는 것을 필요로 하지 않을 수 있음을 이해할 것이다. 상기 언급된 문헌에서 설명된 바와 같이, 서셉터의 겉보기 저항은 서셉터의 특정 온도 범위에 걸쳐 엄격하게 단조로운 관계에서 서셉터의 온도에 따라 변화된다는 것이 밝혀졌다. 엄격하게 단조로운 관계는 서셉터의 겉보기 저항의 결정으로부터 서셉터의 온도의 명백한 결정을 허용한다. 다시 말해서, 서셉터의 겉보기 저항의 각각의 결정된 값이 서셉터의 온도의 단일 값만을 나타내어, 관계에 모호함이 없다. 서셉터의 온도 및 서셉터의 겉보기 저항의 단조로운 관계는 서셉터 온도의 결정 및 제어를 허용하고 따라서 휘발성 기재의 온도의 결정 및 제어를 허용한다.
본 발명의 에어로졸 발생 시스템은 통상적으로 일회용 카트리지 및 내구성 또는 재사용 가능 장치를 포함한다. 상이한 카트리지 내의 서셉터의 기하학적 구조 및 특성의 변화로 인해, 장치는 각각의 카트리지에 대해 장치를 교정하지 않고, 단독으로 서셉터의 겉보기 저항의 측정치에 기초하여 서셉터의 절대 온도를 정확하게 결정하는 것이 가능하지 않을 수 있다. 유리하게는, 본 발명의 발명자는 서셉터의 겉보기 저항을 측정하는 것에 더하여, 시스템 부근의 주위 온도를 측정하는 것이, 제어 시스템이 서셉터의 절대 온도를 보다 정확하게 추정할 수 있게 하는 추가 정보를 제어 회로에 제공한다는 것을 실현하였다.
일부 특히 바람직한 구현예에서, 장치는 DC 전력 공급부를 포함하고, 제어 회로는 서셉터의 겉보기 저항을 측정하도록 구성된다. 제어 회로는 DC 전력 공급부에 걸쳐 DC 전압 및 DC 전류를 측정하여 서셉터의 겉보기 저항을 결정하도록 구성될 수 있다.
이들 특히 바람직한 구현예에서, 목표 값은 서셉터의 목표 겉보기 저항이다. 제어 회로는 서셉터의 겉보기 저항을 모니터링하고 인덕터 코일에 공급된 전력을 조정하여 서셉터의 겉보기 저항을 목표 겉보기 저항 값에서 유지하도록 구성될 수 있다. 목표 겉보기 저항 값은 시스템이 정상적인 주위 온도에서 사용되고 카트리지가 원하는 작동 온도까지 가열될 때 서셉터의 겉보기 저항에 대응할 수 있다.
서셉터의 목표 겉보기 저항은 시스템에 대한 임의의 적합한 값일 수 있다. 서셉터의 목표 겉보기 저항은 서셉터 구성, 서셉터의 재료, 카트리지 디자인, DC/AC 변환기, 제어 회로 구성요소 및 DC 전력 공급부에 따라 변화될 수 있다. 일부 구현예에서, 실온에서 서셉터의 목표 겉보기 저항은 약 0.5 내지 약 10 Ω, 약 1 내지 약 7 Ω, 약 1.5 내지 약 5 Ω 또는 약 2.0 내지 약 3.5 Ω일 수 있다.
제어 회로는 에어로졸 발생 경험 전체에 걸쳐 서셉터의 겉보기 저항을 측정하도록 구성될 수 있다.
작동 시, 시스템이 정상 주위 온도 범위 내에서 사용될 때, 제어 회로는 인덕터 코일에 전력을 공급하면서 서셉터의 겉보기 저항을 모니터링하고 인덕터 코일에 공급된 전력을 제어하여 서셉터의 겉보기 저항을 원하는 목표 겉보기 저항 값에서 유지하도록 구성될 수 있다. 서셉터의 겉보기 저항이 일반적으로 서셉터의 온도에 대응하므로, 목표 겉보기 저항 값은 서셉터에 대한 예상된 바람직한 온도에서 설정될 수 있다.
일부 구현예에서, 제어 회로는 단일 목표 겉보기 저항 값보다는 오히려 목표 겉보기 저항 프로파일을 저장할 수 있다. 목표 겉보기 저항 프로파일은 에어로졸 발생 경험 내의 특정 시간 또는 기간과 연관된 목표 겉보기 저항 값을 포함할 수 있다. 따라서, 시스템이 정상 주위 온도 범위 내에서 사용될 때, 제어 회로는 인덕터 코일에 전력을 공급하면서 서셉터의 겉보기 저항을 모니터링하고 인덕터 코일에 공급된 전력을 제어하여 서셉터의 겉보기 저항을 에어로졸 발생 경험 동안의 특정 시간 동안 원하는 목표 겉보기 저항 값에서 유지하도록 구성될 수 있다. 다시 말해서, 제어 회로는 인덕터 코일에 공급된 전력을 제어하여 서셉터의 겉보기 저항을 목표 겉보기 저항 프로파일에서 유지하도록 구성될 수 있다. 목표 겉보기 저항 프로파일은 초기 예열 목표 겉보기 저항 프로파일을 포함할 수 있다. 예열 목표 겉보기 저항 프로파일은 예열 기간에 걸쳐 시간에 따라 목표 겉보기 저항 값을 점진적으로 증가시킬 수 있다. 증가는 연속적일 수 있거나 증가는 단계적 또는 증분적일 수 있다. 증가 속도는 예열 기간에 걸쳐 일정할 수 있어, 증가는 시간에 따라 선형이다. 증가 속도는 예열 기간에 걸쳐 증가할 수 있어, 증가는 시간에 따라 볼록한 곡선을 형성한다. 증가 속도는 예열 기간에 걸쳐 감소할 수 있어, 증가는 시간에 따라 오목한 곡선을 형성한다.
목표 겉보기 저항 값은 초기 목표 겉보기 저항 값으로부터 작동 목표 겉보기 저항 값으로 증가할 수 있다. 목표 겉보기 저항 값은 예열 기간 후에 작동 목표 겉보기 저항 값일 수 있다. 목표 겉보기 저항 값은 초기 목표 겉보기 저항 값으로부터 최종 예열 목표 저항 값으로 증가할 수 있다. 최종 예열 목표 겉보기 저항 값은 예열 기간 후에 목표 겉보기 저항 값인 작동 목표 겉보기 저항 값보다 클 수 있다.
시스템 부근의 주위 온도가 정상 주위 온도 범위 밖에 있는 것을 주위 온도 센서로부터의 판독치가 표시할 때, 제어 회로는 목표 겉보기 저항 값 또는 목표 겉보기 저항 프로파일을 조정하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 특정 범위의 주위 온도에 대한 미리 결정된 양만큼 목표 겉보기 저항을 조정하도록 구성될 수 있다.
목표 주위 온도의 미리 결정된 조정의 규모는 임의의 적합한 크기일 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 미리 결정된 조정은 약 10 Ω까지, 약 7 Ω까지, 약 5 Ω까지, 약 4 Ω까지, 약 3 Ω까지, 약 2 Ω까지 또는 약 1 Ω까지 이를 수 있다. 특정 구현예에서, 조정의 규모는 약 15℃ 내지 약 36℃의 범위의 온도에 대해 약 1 Ω까지 이를 수 있다.
에어로졸 발생 장치의 제어 회로는 인덕터 코일에 공급된 전력을 임의의 적합한 방식으로 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 인덕터 코일에 공급된 순간 전력을 조정하도록 구성될 수 있지만, 통상적으로, 제어 회로는 인덕터 코일에 공급된 평균 전력을 제어한다. 바람직하게는, 제어 회로는 전력 공급부의 듀티 사이클을 제어함으로써 인덕터 코일에 공급된 평균 전력을 제어하도록 구성된다. 특히, 제어 회로는 펄스 폭 변조를 사용하여 인덕터 코일에 공급된 평균 전력을 제어할 수 있다.
DC 전력 공급부를 포함하는 특히 바람직한 구현예에서, 제어 회로는 서셉터가 원하는 작동 온도에 있을 때 서셉터의 겉보기 저항에 대응하는 정상 목표 겉보기 저항을 저장할 수 있다. 제어 회로는 복수의 정상 목표 겉보기 저항을 저장할 수 있으며, 각각의 정상 목표 겉보기 저항은 에어로졸 발생 경험 내의 기간과 연관된다. 복수의 정상 목표 겉보기 저항은 시간에 걸쳐 정상 목표 겉보기 저항 프로파일을 형성한다.
에어로졸 발생 장치는 전력 공급부를 포함하는 것이 유리하다. 바람직하게는, 전력 공급부는 DC 전력 공급부이다. 전력 공급부는 장치의 하우징 내에 수용될 수 있다. 통상적으로, 전력 공급부는 리튬 철 인산염 배터리와 같은 배터리이다. 그러나, 일부 구현예에서, 전력 공급부는 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 전력 공급부는 재충전을 필요로 할 수 있고 하나 이상의 사용자 동작, 에를 들어 하나 이상의 에어로졸 발생 경험을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다. 에를 들어, 전력 공급부는 통상의 궐련을 흡연하는 데 걸리는 통상적인 시간에 대응하는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배인 기간 동안 카트리지의 연속적인 가열을 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 결정된 수의 퍼프 또는 인덕터 코일의 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 제어 회로를 포함한다. 제어 회로는 전력 공급부로부터 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하도록 구성되는 전기 회로이다. 제어 회로는 전력 공급부 및 인덕터 코일에 연결된다. 전기 회로는 장치의 하우징 내에 수용될 수 있다. 전기 회로는 마이크로프로세서 또는 제어를 제공할 수 있는 다른 전기 회로를 포함할 수 있으며, 마이크로프로세서는 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 주문형 반도체(ASIC)일 수 있다. 전기 회로는 추가 전자 부품을 포함할 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 전기 회로는 주위 온도 센서를 포함할 수 있다. 전기 회로는 인덕터 코일에 전류의 공급을 조절하도록 구성된다. 전류는 장치의 활성화 후에 인덕터 코일에 연속적으로 공급될 수 있거나, 간헐적으로, 예컨대 퍼프마다 기초로 공급될 수 있다. 전기 회로는 유리하게는 AC 전류를 인덕터 코일에 공급하기 위한 DC/AC 인버터를 포함한다. DC/AC 인버터는 유리하게는 클래스-D 또는 클래스-E 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
제어 회로, 전력 공급부 및 인덕터 코일은 약 1 kA/m 내지 약 5 kA/m, 약 2 kA/m 내지 약 3 kA/m 또는 약 2.5 kA/m의 자계 강도(H-자계 강도)를 갖는 변동 전자기장을 발생시킬 수 있다. 유도 가열 장치는 약 1 MHz 내지 약 30 MHz, 약 1 MHz 내지 약 10 MHz, 또는 약 5 MHz 내지 약 7 MHz의 주파수를 갖는 변동 전자기장을 발생시킬 수 있다.
낮은 옴 부하를 형성하고, LC 부하 네트워크의 인덕터의 전기 저항보다 상당히 높은 전기 저항을 갖는 서셉터에 대해, 본 발명의 에어로졸 발생 장치는 서셉터를 약 5초, 또는 일부 구현예에서 심지어 5초 미만의 기간 내에 300 내지 400℃ 범위의 온도까지 가열할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 하우징을 포함한다. 하우징은 카트리지의 적어도 일부를 수용하기 위한 챔버를 포함한다. 하우징은 원위 단부 및 근위 단부를 가질 수 있고, 챔버는 장치의 근위 단부에 배열될 수 있다. 주위 온도 센서는 장치의 원위 단부에 배열될 수 있다. 장치 하우징은 세장형일 수 있다. 하우징은 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 재료의 예는 금속, 합금, 플라스틱 또는 이들 재료 중 하나 이상을 포함하는 복합 재료, 또는 식품이나 약제학적 적용에 적합한 열가소성 수지, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌을 포함한다. 재료는 가볍고 비-취성(non-brittle)인 것이 바람직하다.
에어로졸 발생 시스템은 카트리지를 포함한다. 카트리지는 휘발성 기재를 포함하고 서셉터를 갖는 임의의 적합한 유형의 카트리지일 수 있다.
서셉터는 휘발성 기재에 열적으로 근접하여 카트리지 내에 배열될 수 있다. 용어 '열적 근접(thermal proximity)'은 적절한 양의 열이 서셉터로부터 기재로 전달되도록 서셉터가 기재에 대해 위치되는 것을 의미하기 위해 서셉터 및 휘발성 기재를 참조하여 본원에서 사용된다. 예를 들어, 용어 '열적 근접'은 서셉터가 휘발성 기재와 친밀하게 물리적으로 접촉하는 구현예를 포함하는 것으로 의미된다. 용어 '열적 근접'은 또한 서셉터가 휘발성 기재로부터 이격되고 대류 또는 복사를 통해 적절한 양의 열을 휘발성 기재에 전달하도록 구성되는 구현예를 포함하는 것으로 의미된다.
서셉터는 하나 이상의 서셉터 요소를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "서셉터 요소"는 가변 자기장을 받을 때 가열되는 전도성 요소를 의미한다. 이는 서셉터 요소 내에 유도된 와전류(eddy current) 및/또는 히스테리시스 손실의 결과일 수 있다.
서셉터 요소의 재료 및 기하학적 구조는 원하는 전기 저항 및 열 발생을 제공하도록 선택될 수 있다.
서셉터 요소 용으로 가능한 재료는 그래파이트, 몰리브덴, 실리콘 카바이드, 스테인리스 스틸, 니오븀, 알루미늄, 및 거의 모든 다른 전도성 요소를 포함한다. 서셉터 요소는 철 요소일 수 있다. 서셉터 요소는 페라이트 요소일 수 있다. 서셉터 요소는 스테인리스 스틸 요소일 수 있다. 서셉터 요소는 페라이트계 스테인리스 스틸 요소일 수 있다. 적합한 서셉터 재료는 410, 420 및 430 스테인리스 스틸을 포함한다.
서셉터 요소의 재료는 이의 퀴리(Curie) 온도 때문에 선택될 수 있다. 이의 퀴리 온도를 초과하는 재료는 더 이상 강자성이 아니며, 따라서 히스테리시스 손실로 인한 가열이 더 이상 생기지 않는다. 서셉터 요소가 하나의 단일 재료로 이루어진 경우, 퀴리 온도는 서셉터 요소가 가져야만 하는 최대 온도에 대응할 수 있다(즉, 퀴리 온도는 서셉터 요소가 가열되어야 하는 최대 온도와 일치하거나 이 최대 온도로부터 약 1% 내지 3%만큼 벗어난다). 이는 급속한 과열의 가능성을 감소시킨다.
서셉터 요소가 하나보다 많은 재료로 이루어진 경우, 서셉터 요소의 재료는 또 다른 양태에 대하여 최적화될 수 있다. 예를 들어, 재료는 서셉터 요소가 가열되어야 하는 최대 온도를 초과하는 퀴리 온도를 가질 수 있도록 선택될 수 있다. 그 다음, 이 서셉터 요소의 제1 재료는 예를 들어, 최대 열 발생 및 휘발성 기재로의 전달에 대해 최적화되어 한편으로 서셉터의 효율적인 가열을 제공할 수 있다. 그러나, 서셉터 요소는 이 서셉터 요소가 가열되어야 하는 최대 온도에 대응하는 퀴리 온도를 갖는 제2 재료를 추가적으로 포함할 수 있고, 서셉터 요소가 이 퀴리 온도에 도달되면 서셉터 요소의 자기 특성이 전체적으로 변한다. 이러한 변화가 탐지되어 마이크로컨트롤러에 전달될 수 있고, 이어서 마이크로컨트롤러는 온도가 재차 퀴리 온도 아래로 냉각될 때까지 AC 전력의 발생을 중단시키고, 그 후에 AC 전력 발생이 재개될 수 있다.
서셉터 요소의 적어도 일부는 유체 투과성일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "유체 투과성" 요소는 액체 또는 기체가 그것을 통해 투과할 수 있게 하는 요소를 의미한다. 서셉터 요소는 유체가 이를 통해 투과할 수 있도록 그 안에 형성된 복수의 개구부를 가질 수 있다. 특히, 서셉터 요소는 기상으로든지 또는 기상 및 액상 둘 모두에서, 공급원 재료가 이를 통해 투과할 수 있게 허용한다.
서셉터 요소는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 서셉터 요소는 메쉬, 편평한 나선형 코일, 섬유 또는 직물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 서셉터 요소는 시트 또는 스트립을 포함할 수 있다.
카트리지는 휘발성 기재를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "휘발성 기재"는 에어로졸을 발생시키기 위해 장치와 상호 작용할 수 있는 기재를 의미하는 데 사용된다. 휘발성 기재는 임의의 적합한 유형의 기재일 수 있다. 통상적으로, 휘발성 기재는 니코틴을 포함한다.
휘발성 기재는 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 카트리지의 단일 구획부 내에 포함될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 치밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하는 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들어 허브 잎, 담뱃잎, 담배 리브 조각의 단편, 재구성 담배, 균질화된 담배, 압출 담배 및 팽화 담배 중 하나 이상을 함유하는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 균질화된 담배는 미립자 담배를 응집시켜서 형성된 재료를 지칭한다. 균질화된 담배는 시트의 형태일 수 있다. 균질화된 담배 재료는 건조 중량 기준으로 5%를 초과하는 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 담배 재료의 주름지고 크림핑된 시트를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '크림핑된 시트'는 복수의 실질적으로 평행한 리지(ridge) 또는 물결주름을 갖는 시트를 가리킨다. 고체 에어로졸 형성 기재는 말아피는 형태(loose form)일 수 있거나, 카트리지의 적합한 용기 또는 구획부 내에 제공될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 액체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴 함유 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴 염 매트릭스일 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 가열시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 하나 이상의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 사용 시, 조밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 시스템의 작동 온도에서 열적 열화에 대하여 실질적으로 저항하는 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물이다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜을 포함한다. 액체 에어로졸 형성 기재는 물, 용매, 에탄올, 식물 추출물, 및 천연 또는 인공 향료를 포함할 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜일 수 있다. 에어로졸 형성제는 글리세린 및 프로필렌 글리콜 둘 모두를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 약 0.5% 내지 약 10%, 예를 들어 약 2%의 니코틴 농도를 가질 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 겔을 포함할 수 있다. 실온에서, 겔은 안정한 크기 및 형상을 가질 수 있고 흐름이 없을 수 있다. 겔은 열가역성 겔을 포함할 수 있다. 이는 용융 온도로 가열될 때 겔이 유체가 되어 겔화 온도에서 다시 겔로 설정되는 것을 의미한다. 겔화 온도는, 바람직하게는 실온 및 대기압에서 또는 실온 및 대기압 초과이다. 용융 온도는 바람직하게는, 겔화 온도보다 더 높다. 바람직하게는, 겔의 용융 온도는 50℃, 또는 60℃, 또는 70℃ 초과, 더 바람직하게는 80℃ 초과이다. 이러한 문맥에서 용융 온도는 겔이 더 이상 고체가 아니고 유동하기 시작하는 온도를 의미한다. 바람직하게는, 겔은 아가 또는 아가로스 또는 나트륨 알지네이트를 포함한다. 겔은 젤란 검을 포함할 수 있다. 겔은 재료의 혼합물을 포함할 수 있다. 겔은 물을 포함할 수 있다.
에어로졸 형성 기재를 포함하는 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 약 70℃ 내지 약 230℃의 기화 온도를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 형성 기재를 약 60℃ 내지 약 240℃의 평균 온도까지 가열하도록 구성될 수 있다.
일부 특히 바람직한 구현예에서, 휘발성 기재는 카트리지 내에 별도로 유지된 2개 이상의 기재를 포함한다. 휘발성 기재는 니코틴 공급원 및 산 공급원을 포함할 수 있다. 이들 특히 바람직한 구현예에서, 카트리지는 제1 공기 유입구 및 제1 공기 배출구를 갖고, 니코틴으로 함침된 제1 캐리어 재료를 포함하는 니코틴 공급원을 포함하는 제1 구획부; 및 제2 공기 유입구 및 제2 공기 배출구를 갖고, 산으로 함침된 제2 캐리어 재료를 포함하는 산 공급원을 포함하는 제2 구획부를 포함한다.
이들 특히 바람직한 구현예에서, 용어 "니코틴"은 니코틴, 니코틴 염기 또는 니코틴 염을 설명하는 데 사용된다. 제1 캐리어 재료가 니코틴 염기 또는 니코틴 염으로 함침된 구현예에서, 본원에서 나열되는 니코틴의 양은 각각 니코틴 염기의 양 또는 이온화된 니코틴의 양이다.
제1 캐리어 재료는, 수성 또는 비-수성 용매 내에서 액체 니코틴 또는 니코틴의 용액으로 함침될 수 있다.
제1 캐리어 재료는 천연 니코틴 또는 합성 니코틴으로 함침될 수 있다.
산 공급원은 유기 산 또는 무기 산을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 산 공급원은, 유기 산을 포함하고, 더 바람직하게는 카르복실산, 가장 바람직하게는 알파-케토(alpha-keto) 또는 2-옥소산(2-oxo acid) 또는 젖산을 포함한다.
유리하게는, 산 공급원은, 3-메틸-2-옥소펜타논산, 피루브산, 2-옥소펜타논산, 4-메틸-2-옥소펜타논산, 3-메틸-2-옥소부타논산, 2-옥소옥타논산, 락트산, 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 산을 포함한다. 유리하게는, 산 공급원은 피루브산 또는 락트산을 포함한다. 더욱 유리하게는, 산 공급원은 락트산을 포함한다.
제1 캐리어 재료와 제2 캐리어 재료는 동일하거나 상이할 수 있다.
제1 캐리어 재료 및 제2 캐리어 재료는 임의의 적합한 구조를 가질 수 있다. 제1 캐리어 재료 및 제2 캐리어 재료는 다공성 재료이다. 제1 캐리어 재료 및 제2 캐리어 재료는 섬유성 또는 스폰지 또는 발포체 유사 구조를 가질 수 있다. 제1 및 제2 캐리어 재료는 임의의 적합한 재료 또는 재료의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 재료의 예는 스폰지 또는 발포체 재료, 섬유 또는 소성된 분말 형태의 세라믹계 또는 그래파이트계 재료, 발포된 금속 또는 플라스틱 재료, 예를 들어 스펀되거나 압출된 섬유로 이루어진 섬유상 재료, 예컨대 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹이다. 제1 캐리어 재료와 제2 캐리어 재료는, 유리, 셀룰로스, 세라믹, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리(사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE), 및 BAREX® 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
유리하게는, 카트리지의 제1 구획부는 약 1 mg 내지 약 40 mg의 니코틴으로 함침된 제1 캐리어 재료를 포함하는 니코틴 공급원을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 카트리지의 제1 구획부는, 약 3 mg 내지 약 30 mg의 니코틴으로 함침된 제1 캐리어 재료를 포함하는 니코틴 공급원을 함유한다. 보다 바람직하게는, 카트리지의 제1 구획부는, 약 6 mg 내지 약 20 mg의 니코틴으로 함침된 제1 캐리어 재료를 포함하는 니코틴 공급원을 함유한다. 가장 바람직하게는, 카트리지의 제1 구획부는, 약 8 mg 내지 약 18 mg의 니코틴으로 함침된 제1 캐리어 재료를 포함하는 니코틴 공급원을 함유한다.
카트리지의 제1 구획부는 향미제를 더 포함할 수 있다. 적합한 향미제는 멘톨을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 제1 캐리어 재료는 니코틴 및 향미제로 함침될 수 있다. 유리하게는, 제1 캐리어 재료는 약 3 mg 내지 약 12 mg의 향미제로 함침될 수 있다.
유리하게는, 카트리지의 제2 구획부는 약 2 mg 내지 약 60 mg의 락트산으로 함침된 제2 캐리어 재료를 포함하는 락트산 공급원을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 카트리지의 제2 구획부는, 약 5 mg 내지 약 50 mg의 락트산으로 함침된 제2 캐리어 재료를 포함하는 락트산 공급원을 포함한다. 보다 바람직하게는, 카트리지의 제2 구획부는, 약 8 mg 내지 약 40 mg의 락트산으로 함침된 제2 캐리어 재료를 포함하는 락트산 공급원을 함유한다. 가장 바람직하게는, 카트리지의 제2 구획부는, 약 10 mg 내지 약 30 mg의 락트산으로 함침된 제2 캐리어 재료를 포함하는 락트산 공급원을 함유한다.
에어로졸 발생 시스템은 니코틴 공급원 및 산 공급원 중 하나 이상을 임의의 적합한 원하는 온도까지 가열하도록 요구될 수 있다. 원하는 온도는 특정 원하는 점도 또는 표면 온도와 같은, 원하는 특성을 갖는 공급원을 가열하는 온도일 수 있다. 바람직하게는, 원하는 온도는 공급원의 비등점 미만이다.
에어로졸 발생 시스템은 카트리지의 제1 구획부 및 제2 구획부 중 적어도 하나를 원하는 온도까지 가열하도록 구성될 수 있다. 시스템은 서셉터, 인덕터 코일, 전력 공급부 및 전자 장치의 임의의 적합한 구성에 의해 제1 구획부 및 제2 구획부 중 적어도 하나를 원하는 온도까지 가열하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 인덕터 코일의 치수 및 회전 수, 서셉터의 치수 및 재료 및 인덕터 코일에 공급된 전력은 시스템이 원하는 온도에 따라 선택될 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 제1 구획부 및 제2 구획부 둘 모두를 원하는 온도까지 가열하도록 구성될 수 있다. 시스템은 제1 구획부를 제1 원하는 온도까지 가열하고 제2 구획부를 제2 원하는 온도까지 가열하도록 구성될 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 제1 원하는 온도는 제2 원하는 온도와 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 원하는 온도는 제2 원하는 온도와 상이할 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 시스템은 카트리지의 제1 구획부 및 제2 구획부 중 적어도 하나를 약 250℃ 미만의 온도까지 가열하도록 구성된다. 바람직하게는, 히터는, 카트리지의 제1 구획부와 제2 구획부를 약 80℃ 내지 약 150℃의 온도까지 가열하도록 구성된다.
본 발명을 참조하여 본원에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 동일한 온도"라는 것은 구획부의 중심에 대한 대응하는 위치에서 측정되는 카트리지의 제1 구획부와 제2 구획부 사이의 온도의 차이가 3℃ 미만인 것을 의미한다.
사용 시, 유리하게는, 주위 온도를 초과하는 온도로 카트리지의 제1 구획부와 제2 구획부를 가열함으로써, 카트리지의 제1 구획부의 증기 농도와 카트리지의 제2 구획부의 증기 압력을 비례적으로 제어 및 밸런싱하여 니코틴과 산 간의 효율적인 반응 화학량을 야기할 수 있다. 유리하게는, 이를 통해 니코틴 염 입자가 더 효율적으로 형성되어 더 일관되게 사용자에게 전달될 수 있다. 유리하게는, 이를 통해 반응되지 않은 니코틴과 반응되지 않은 산이 사용자에게 전달되는 것을 감소시킬 수 있다.
약 100℃ 내지 약 110℃의 목표 온도가 니코틴 및 산 공급원 중 하나 이상을 가열하여 효율적인 반응 화학량론을 산출하는 바람직한 목표 온도인 것으로 밝혀졌다.
본 발명은 니코틴 염 입자를 포함하는 에어로졸의 인 시튜 발생을 위해 니코틴 공급원 및 산 공급원을 포함하는 이들 바람직한 시스템에 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 본 발명에 의해 제공되는 주위 온도 보상은 이들 시스템에서 광범위한 주위 온도에 걸쳐 보다 일관된 에어로졸을 생성한다는 것이 밝혀졌다. 이들 시스템은 효율적인 반응 화학량론을 산출하기 위해 각각의 구획부의 평균 온도가 원하는 온도에서 유지되는 것을 필요로 하므로, 주위 온도 보상은 이들 시스템에 특히 중요하다고 생각된다.
일부 특히 바람직한 구현예에서, 제1 구획부 및 제2 구획부는 카트리지 내에 직렬로 배열된다.
일부 특히 바람직한 구현예에서, 제1 구획부 및 제2 구획부는 카트리지 내에 병렬로 배열된다. 제1 구획부 및 제2 구획부는 카트리지 내에서 서로에 대하여 대칭적으로 배열될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "병렬"이라는 것은 사용 시 카트리지를 통해 흡인되는 제1 공기 스트림이 제1 공기 유입구를 통해 제1 구획부 내로, 제1 구획부를 통해 하류에 그리고 제1 공기 배출구를 통해 제1 구획부 밖으로 전달되고 카트리지를 통해 흡인되는 제2 공기 스트림이 제2 공기 유입구를 통해 제2 구획부 내로, 제2 구획부를 통해 하류에 그리고 제2 공기 배출구를 통해 제2 구획부 밖으로 전달되도록 제1 구획부 및 제2 구획부가 카트리지 내에 배열되는 것을 의미한다. 니코틴 증기는 제1 구획부의 니코틴 공급원으로부터 카트리지를 통해 흡인되는 제1 공기 스트림 내로 방출되고, 산 증기는 제2 구획부의 산 공급원으로부터 카트리지를 통해 흡인되는 제2 공기 스트림 내로 방출된다. 제1 공기 스트림의 니코틴 증기는 기상 상태에서 제2 공기 스트림의 산 증기와 반응하여 니코틴 염 입자의 에어로졸을 형성하게 된다.
카트리지는 임의의 적합한 재료 또는 재료의 조합으로 형성된 하우징을 포함할 수 있다. 적합한 재료는, 알루미늄, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리이미드, 예컨대 Kapton®, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 불화 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리옥시메틸렌(POM), 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 비닐 수지, 액정 폴리머(LCP), 개질된 LCP, 예컨대 그래파이트 또는 유리 섬유를 갖는 LCP를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
고체 에어로졸 형성 기재를 포함하는 구현예에서, 카트리지는 궐련 종이와 같은 임의의 적합한 래핑 재료로 형성된 래퍼를 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 시스템은 마우스피스를 더 포함할 수 있다. 니코틴 공급원 및 산 공급원을 포함하는 특히 바람직한 구현예에서, 니코틴 공급원으로부터 방출되는 니코틴 증기 및 산 공급원으로부터 방출되는 산 증기는 마우스피스에서 기상으로 서로 반응하여 니코틴 염 입자의 에어로졸을 형성할 수 있다.
마우스피스가 카트리지와 맞물리도록 구성되거나 카트리지의 일부를 형성하는 구현예에서, 카트리지 및 마우스피스의 조합은 궐련, 엽궐련, 또는 가는 엽궐련과 같은, 가연성 흡연 물품의 형상 및 치수를 시뮬레이션할 수 있다. 유리하게는, 이와 같은 구현예에서, 카트리지와 마우스피스의 조합은 궐련의 형상과 치수를 시뮬레이션할 수 있다.
마우스피스는 에어로졸 발생 장치의 하우징과 맞물리도록 구성되어 있을 수 있다.
마우스피스는, 일단 제1 구획부의 니코틴과 제2 구획부의 산이 고갈되면 폐기되도록 설계될 수 있다.
마우스피스는 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 재료의 예로는, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌 같은, 식품 또는 약물학적 응용예에 적절한 열가소성 재료를 포함한다. 마우스피스는 카트리지와 동일한 재료를 포함할 수 있다. 마우스피스 및 카트리지는 상이한 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 휘발성 기재를 포함하고 서셉터를 갖는 카트리지를 수용하도록 구성된 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 에어로졸 발생 장치는 카트리지의 적어도 일부를 수용하도록 크기 설정된 챔버를 갖는 하우징; 챔버의 적어도 일부 주위에 배치된 인덕터 코일; 전력 공급부; 주위 온도 센서; 및 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 전력 공급부로부터 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어 회로를 포함한다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 휘발성 기재를 포함하고 서셉터를 갖는 카트리지 및 카트리지를 수용하도록 구성된 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에서 유도 가열을 제어하는 방법이 제공되며, 에어로졸 발생 장치는 카트리지를 수용하기 위한 챔버의 적어도 일부 주위에 배치된 인덕터 코일, 전력 공급부, 주위 온도 센서 및 인덕터 코일에 연결된 제어 회로를 갖고, 제어 회로는 전력 공급부로부터 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된다. 방법은 주위 온도 센서를 사용하여 주위 온도를 감지하는 단계; 및 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 전력 공급부로부터 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하는 단계를 포함한다.
일부 바람직한 구현예에서, 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 전력 공급부로부터 인덕터 코일로 공급된 전력을 제어하는 단계는 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 목표 값을 조정하는 단계; 및 조정된 목표 값에 기초하여 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하는 단계를 포함한다.
서셉터의 목표 겉보기 저항의 증가 또는 감소의 규모는 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치의 함수로서 변화될 수 있다.
목표 저항의 증가 또는 감소의 규모는 복수의 참조 주위 온도 값과 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치의 비교에 기초하여 결정될 수 있으며, 각각의 참조 주위 온도 값은 특정 목표 값 조정과 연관된다.
에어로졸 발생 장치의 전력 공급부는 DC 전력 공급부일 수 있고; 방법은 서셉터의 겉보기 저항을 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 목표 값은 서셉터의 목표 겉보기 저항일 수 있고, 인덕터 코일로의 전력의 공급은 서셉터의 겉보기 저항을 조정된 목표 겉보기 저항에서 유지하도록 제어될 수 있다.
의심을 피하기 위해, 본 발명의 일 양태에 관하여 상술한 특징은 또한 본 발명의 다른 양태에 적용 가능할 수 있다. 특히, 제1 양태와 관련하여 설명된 임의의 특징은 제2 및 제3 양태에 동일하게 적용 가능할 수 있으며, 제2 양태와 관련하여 설명된 임의의 특징은 제1 및 제3 양태에 동일하게 적용 가능할 수 있고 제3 양태와 관련하여 설명된 임의의 특징은 제1 및 제2 양태에 동일하게 적용 가능할 수 있다.
이제 본 발명의 구현예는 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 A-A 선을 따르는 카트리지의 단면도를 도시한다.
도 3은 도 1의 카트리지의 원위 단부 캡의 사시도를 도시한다.
도 4는 도 1의 B-B 선을 따르는 카트리지의 카트리지 부분의 단면 평면도를 도시한다.
도 5는 니코틴 공급원 및 서셉터 배열 및 락트산 공급원 및 서셉터 배열을 포함하는, 도 1의 카트리지의 부분 분해 사시도를 도시한다.
도 6은 도 1의 카트리지 및 에어로졸 발생 장치를 갖는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 일 구현예를 도시한다.
도 7은 도 6의 장치에 대한 제어 회로의 일 구현예를 도시한다.
도 8은 도 6의 장치의 제어 회로에 의해 설정된 시간에 걸친 목표 겉보기 저항 프로파일의 제1 예를 도시한다.
도 9는 도 6의 장치의 제어 회로에 의해 설정된 시간에 걸친 목표 겉보기 저항 프로파일의 제2 예를 도시한다.
도 1 내지 도 5는 니코틴 락테이트 염 입자를 포함하는 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 시스템에서 사용하기 위한 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지의 개략도를 도시한다.
카트리지(102)는 세장형 몸체(104) 및 원위 단부 캡(106)을 포함한다. 카트리지(102)는 약 28 mm의 길이 및 약 6.9 mm의 직경을 갖는다.
카트리지(102)는 카트리지의 원위 단부에 카트리지 부분(105)을 포함하며, 이는 몸체(104)의 원위 단부와 근위 단부 벽(108) 사이에서 연장된다. 카트리지 부분(105)은 약 15 mm의 길이 및 약 6.9mm의 직경을 갖는다.
카트리지(102)의 카트리지 부분(105)은 몸체(104)의 원위 단부로부터 근위 단부 벽(108)으로 연장되는 세장형 제1 구획부(110)를 포함한다. 제1 구획부(110)는 본 발명에 따른 니코틴 공급원 및 서셉터 배열(112)을 포함한다. 니코틴 공급원은 약 10 mg의 니코틴 및 약 4 mg의 멘톨로 함침된 제1 캐리어 재료를 포함한다. 서셉터는 제1 캐리어 재료의 일 측부를 커버하는 강자성 스테인리스 스틸 메시를 포함한다.
카트리지(102)의 카트리지 부분(105)은 또한 몸체(104)의 원위 단부로부터 근위 단부 벽(108)으로 연장되는 세장형 제2 구획부(114)를 포함한다. 제2 구획부(114)는 본 발명에 따른 락트산 공급원 및 서셉터 배열(116)을 포함한다. 락트산 공급원은 약 20 mg의 락트산으로 함침된 제2 캐리어 재료를 포함한다. 서셉터는 제2 캐리어 재료의 일 측부를 커버하는 강자성 스테인리스 스틸 메시를 포함한다.
제1 구획부(110)와 제2 구획부(114)는 병렬로 배열된다. 제1 구획부(110) 및 제2 구획부(114)는 파티션 벽(118)에 의해 분리되는 서로에 인접하여 배열된다.
제1 구획부(110)와 제2 구획부(114)는 실질적으로 동일한 형상 및 크기를 갖는다. 제1 구획부(110)와 제2 구획부(114)는, 약 12 mm의 길이, 약 5 mm의 폭, 및 약 1.7 mm의 높이를 갖는다.
제1 캐리어 재료 및 제2 캐리어 재료는 PET/PBT의 부직포 시트를 포함하고, 실질적으로 동일한 형상 및 크기이다. 제1 캐리어 재료 및 제2 캐리어 재료의 형상 및 크기는 카트리지(102)의 제1 구획부(110) 및 제2 구획부(114)의 형상 및 크기와 각각 유사하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 원위 단부 캡(106)은 제1 세장형 상승 부분(119) 및 제2 세장형 상승 부분(121)을 포함한다. 제1 및 제2 세장형 상승 부분(119, 121)은 병렬로 배열되고 실질적으로 동일한 방향으로 캡(106)의 평면 밖으로 연장된다. 제1 세장형 상승 부분(119)은 제1 구획부(110)의 개방 원위 단부에 수용되도록 크기 설정되고 배열되고, 제2 세장형 상승 부분(121)은 제2 구획부(114)의 개방 원위 단부에 수용되도록 크기 설정되고 배열된다. 원위 단부 캡(106)은 2개의 이격된 애퍼처의 행을 포함하는 제1 공기 유입구(120) 및 4개의 이격된 애퍼처의 행을 포함하는 제2 공기 유입구(122)를 더 포함한다. 제1 공기 유입구(120)의 애퍼처의 행 및 제2 공기 유입구(122)의 애퍼처의 행은 병렬로 배열된다. 제1 공기 유입구(120)의 애퍼처의 행은 제1 상승 부분(119)을 따라 배열되고 제1 상승 부분(119)을 통해 연장된다. 제2 공기 유입구(122)의 애퍼처의 행은 제2 상승 부분(121)을 따라 배열되고 제2 상승 부분(121)을 통해 연장된다. 제1 공기 유입구(120)와 제2 공기 유입구(122)를 형성하는 각각의 애퍼처는, 실질적으로 원형의 횡단면을 가지고, 약 0.5 mm의 직경을 갖는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 카트리지 부분(105)의 근위 단부 벽(108)은 2개의 이격된 애퍼처의 행을 포함하는 제1 공기 배출구(126) 및 4개의 이격된 애퍼처의 행을 포함하는 제2 공기 배출구(128)를 포함한다. 제1 공기 배출구(126)는 제1 구획부(110)와 정렬되고, 제2 공기 배출구(128)는 제2 구획부(114)와 정렬된다. 제1 공기 배출구(126)와 제2 공기 배출구(128)를 형성하는 각각의 애퍼처는, 실질적으로 원형의 횡단면을 가지고, 약 0.5 mm의 직경을 갖는다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 구획부(110)는 챔버(110)의 대향 측부을 향해 파티션 벽(118)으로부터 돌출된 2개의 돌출부 또는 리브(127)를 포함한다. 제1 챔버(110)의 돌출부(127)는 실질적으로 제1 구획부(110)의 길이를 연장시키고 이격되어 공기 채널은 돌출부 사이에 형성된다. 제2 구획부(114)는 챔버(114)의 대향 측부를 향해 파티션 벽(118)으로부터 돌출된 3개의 돌출부 또는 리브(129)를 포함한다. 제2 챔버(114)의 돌출부(129)는 제1 챔버(110)의 돌출부와 실질적으로 유사하며, 동일한 폭을 갖고 제2 챔버(114)의 길이를 실질적으로 연장시킨다. 제2 챔버(114)의 돌출부(129)는 2개의 공기 채널이 그들 사이에 형성되도록 이격되어 있고, 하나의 공기 채널은 각각의 인접한 돌출부 사이에 있다. 제1 챔버(110)의 돌출부(127) 및 제2 챔버(114)의 돌출부(129)는 제1 및 제2 캐리어 재료 및 서셉터 배열(112, 116)을 파티션 벽(118)으로부터 이격시키도록 제공되어, 캐리어 재료 및 서셉터 배열의 외부 표면 위의 충분한 기류를 적어도 일 측부에서 보장한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 카트리지(102)를 형성하기 위해, 제1 캐리어 재료는 니코틴 및 멘톨로 함침되고 제1 캐리어 재료 및 서셉터 배열(112)은 제1 구획부(110) 내로 삽입되고 제2 캐리어 재료는 락트산으로 함침되고 제2 캐리어 재료 및 서셉터 배열(116)은 제2 구획부(114) 내로 삽입된다. 이어서, 원위 단부 캡(106)은 제1 공기 유입구(120)가 제1 구획부(110)와 정렬되고, 제2 공기 유입구(122)가 제2 구획부(114)와 정렬되도록 몸체(104)의 원위 단부 위로 삽입된다.
제1 공기 스트림이 제1 공기 유입구(120)를 통해 카트리지(102) 내로 통과하여, 제1 구획부(110)를 통해 그리고 제1 공기 배출구(126)를 통해 카트리지(102)의 외부로 통과할 수 있도록 제1 공기 유입구(120)가 제1 공기 배출구(126)와 유체 연통한다. 제2 공기 스트림이 제2 공기 유입구(122)를 통해 카트리지(102) 내로 통과하여 제2 구획부(114)를 통해 그리고 제2 공기 배출구(128)를 통해 카트리지(102)의 외부로 통과할 수 있도록 제2 공기 유입구(122)가 제2 공기 배출구(128)와 유체 연통한다.
카트리지(102)를 처음 사용하기 전에, 제1 공기 유입구(120)와 제2 공기 유입구(122)는, 원위 단부 캡(106)의 외면에 적용되는 제거 가능 박리 포일 시일 또는 관통 가능 포일 시일(도시되지 않음)에 의해 밀봉될 수 있다. 유사하게, 카트리지(102)를 처음 사용하기 전에, 제1 공기 배출구(126)와 제2 공기 배출구(128)는, 몸체(104)의 근위 단부 벽의 외면에 적용되는 제거 가능 박리 포일 시일 또는 관통 가능 포일 시일(도시되지 않음)에 의해 밀봉될 수 있다.
카트리지(102)는 제1 구획부(110) 및 제2 구획부(114)의 하류에 있고 제1 구획부(110)의 제1 공기 배출구(120) 및 제2 구획부(114)의 제2 공기 배출구(122)와 유체 연통하는 제3 구획부(130)를 더 포함한다. 사용 동안, 제1 공기 스트림 내의 니코틴 증기는 제3 구획부(130) 내의 제2 공기 스트림의 산 증기와 반응하여 니코틴 염 입자의 에어로졸을 형성한다.
제3 구획부(130)는 약 1.3 mm의 직경을 가지고, 구획부의 근위 단부에 단일 개구부(132)를 포함한다. 제3 구획부(130)는 또한 외부 공기가 제3 구획부로 진입하고 니코틴, 산 및 니코틴 락테이트 염 증기를 희석할 수 있게 하기 위한 환기 유입구(132)를 포함한다. 환기 유입구는 약 0.5 mm의 직경을 갖는다.
카트리지(102)는 또한 제3 구획부(130)의 하류에 있고 제3 구획부(130)의 근위 단부에서 개구부(132)와 유체 연통하는 마우스피스 부분(140)을 포함한다. 마우스피스 부분(140)은 약 13 mm의 길이 및 약 5 mm의 직경을 갖는 카트리지(102)의 근위 단부에서의 개구부를 갖는다.
사용 시, 사용자는 카트리지(102)의 마우스피스 부분(140)을 흡인하여 공기를 제1 및 제2 구획부(110, 112)를 통해 제3 구획부(130) 내로, 제3 구획부(130)를 통해 마우스피스 부분(140) 내로 그리고 근위 단부에서 개구부를 통해 마우스피스 부분(140) 밖으로 흡인한다.
도 6은 니코틴 락테이트 염 입자를 포함하는 에어로졸을 발생시키기 위한 본 발명의 일 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템(200)의 개략도를 도시한다.
에어로졸 발생 시스템은 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치(202) 및 카트리지(102)를 포함한다.
에어로졸 발생 장치(202)는 원위 단부 캡(106)과 근위 단부 벽(108) 사이에서 카트리지(102)의 원위 부분을 수용하기 위해 하우징(204)의 근위 단부에 공동(206)을 정의하는 하우징(204)을 포함한다.
인덕터 코일(208)은 공동(206)의 길이를 따라 제공되고, 코일(208)이 공동을 실질적으로 둘러싸도록 공동(206)과 동축으로 정렬된다. 카트리지(102)가 공동(206) 내에 수용될 때, 인덕터 코일(208)은 제1 및 제2 구획부(110, 114)의 길이를 따라 연장된다.
에어로졸 발생 장치(202)는 하우징(204) 내에 수용되는 전력 공급부(210) 및 제어 회로(212)를 더 포함한다. 전력 공급부(210)는 제어 회로(212)를 통해 인덕터 코일(208)에 연결되고 제어 회로는 전력 공급부(210)로부터 인덕터 코일(208)로 공급된 전력의 공급을 제어하도록 구성된다.
전력 공급부(210)는 약 5 내지 약 7 MHz의 주파수로 고주파 발진 전류를 인덕터 코일(208)에 제공하도록 구성된다. 작동 시, 고주파 발진 전류는 인덕터 코일(208)을 통해 통과되어 서셉터 요소 내에 전압을 유도하는 교번 자기장을 발생시킨다. 유도된 전압은 전류가 서셉터 요소에 흐르게 하고, 이 전류는 제1 챔버(110) 내의 니코틴 및 제2 챔버(114) 내의 산을 차례로 가열하는 서셉터 요소의 줄 가열을 야기한다. 사용 동안, 에어로졸 발생 장치(202)의 제어 회로(212)는 에어로졸 발생 장치(202)의 전력 공급부(210)로부터 인덕터 코일(208)로의 전력의 공급을 제어하여 카트리지(102)의 제1 구획부(110) 내의 서셉터 및 제2 구획부(114) 내의 서셉터를 약 100℃의 실질적으로 동일한 온도까지 가열한다.
제어 회로(212)는 본 발명에 따른 온도 센서(214)를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다.
이 구현예에서, 제어 회로(212)는 카트리지(102)를 수용하기 위한 공동(206)을 포함하는 장치(202)의 근위 단부에 대향하는, 장치(202)의 원위 단부에 배열된다. 제어 회로(212)가 공동(206)에 대한 장치(202)의 대향 단부에 배열되므로, 제어 회로(212)는 공동(206)으로부터 실질적으로 열적으로 격리된다. 다시 말해서, 제어 회로(212)는 카트리지의 온도를 상승시키는 것이 제어 회로(212)의 온도를 상승시키지 않도록 공동(206)으로부터 이격된다. 제어 회로(212)가 공동(206)으로부터 열적으로 격리되므로, 제어 회로(212)의 온도 센서(214)는 주위 온도 센서로서 사용될 수 있다. 유리하게는, 장치 내의 제어 회로 및 주위 온도 센서의 이러한 배열은 장치의 구성을 단순화할 수 있고, 제어 회로(212)로부터 분리되는 추가 온도 센서가 요구되지 않으므로, 비용을 감소시킬 수 있다.
카트리지(102)가 에어로졸 발생 장치(202)의 공동(206) 내에 삽입되었을 때, 마우스피스(140)는 공동(206) 밖으로 연장되어 사용자는 마우스피스(140)에 접근하여 근위 단부를 흡인하고 니코틴 락테이트 염 입자의 에어로졸을 수용할 수 있다.
장치(202)는 스위치(도시되지 않음)를 포함한다. 사용 시, 사용자는 스위치를 눌러서 장치(202)를 턴 온한다. 장치가 턴 온될 때, 제어 회로(212)는 전력 공급부(210)로부터 인덕터 코일(208)로 발진 전류를 공급하여 카트리지(102)의 제1 및 제2 구획부 내의 서셉터 요소를 가열한다. 시스템(200)은 사용자가 장치 상에서 제1 퍼프를 취할 수 있기 전에 제1 및 제2 구획부의 온도가 약 100℃의 작동 온도로 증가되는 것을 필요로 한다. 이는 니코틴 락테이트 염 입자의 일관된 에어로졸이 발생되는 것을 보장하는 것이다. 이 구현예에서, 시스템(200)이 20℃의 주변 실온으로부터 가열되면, 예열 시간은 약 5초이다. 예열 시간 후에, 제1 및 제2 구획부가 약 100℃의 작동 온도에 있을 때, 사용자는 카트리지(102)의 마우스피스(140) 상에서 제1 퍼프를 취할 수 있다. 퍼프를 취할 때, 사용자는 마우스피스(140)의 근위 단부를 흡인하여 제1 공기 스트림을 카트리지(102)의 제1 구획부(110)를 통해 그리고 제2 공기 스트림을 카트리지(102)의 제2 구획부(114)를 통해 흡인한다. 제1 공기 스트림이 카트리지(102)의 제1 구획부(110)를 통해 흡인됨에 따라, 니코틴 증기는 제1 캐리어 재료로부터 제1 공기 스트림 내로 방출된다. 제2 공기 스트림이 카트리지(102)의 제2 구획부(114)를 통해 흡인되므로, 락트산 증기는 제2 캐리어 재료로부터 제2 공기 스트림 내로 방출된다. 제1 공기 스트림 내의 니코틴 증기 및 제2 공기 스트림 내의 락트산 증기는 제1 및 제2 구획부로부터 제3 구획부(130) 내로 흡인된다. 주위 공기는 또한 환기 유입구(134)를 통해 제3 구획부(130) 내로 흡인된다. 제3 구획부(130)에서, 제1 공기 스트림으로부터의 니코틴 증기 및 제2 공기 스트림 내의 락트산 증기가 기상으로 서로 반응하여 니코틴 염 입자의 에어로졸을 형성한다. 니코틴 염 입자의 에어로졸은 제3 구획부(130)로부터 근위 개구부(132)를 통해 마우스피스(140) 내로 흡인되고, 마우스피스(140)의 근위 단부를 통해 사용자에게 전달된다.
도 7은 클래스-E 전력 증폭기를 사용하여, 고주파 발진 전류를 인덕터 코일에 공급하는 데 사용될 수 있는 제어 회로(212)의 부분의 일 예를 예시한다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 회로는 전계 효과 트랜지스터(FET)(1110), 예를 들어 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 포함하는 트랜지스터 스위치(1100)를 포함하는 클래스-E 전력 증폭기, FET(1110)에 스위칭 신호(게이트-소스 전압)를 공급하기 위한 화살표(1120)로 표시된 트랜지스터 스위치 공급 회로, 및 션트 커패시터(C1) 및 직렬 연결의 콘덴서(C2) 및 인덕터 코일(L2)을 포함하는 LC 부하 네트워크(1130)를 포함한다. 배터리(210)를 포함하는 DC 전원은 초크(L1)를 포함하고, DC 공급 전압을 공급한다. 또한 총 옴 부하(1140)를 나타내는 옴 저항(R)이 도 7에 도시되며, 이는 L2로 표기된 편평한 나선형 인덕터 코일의 옴 저항(RCoil), 및 서셉터 요소의 옴 저항(RLoad)의 합이다.
DC 전원(배터리(210))로부터 흡인되는 DC 공급 전압(VDC) 및 DC 전류(IDC)은 도 7에 도시된다. DC 전원으로부터 흡인된 DC 공급 전압(VDC) 및 DC 전류(IDC)는 피드백 채널(도시되지 않음)에 의해 제어 회로(212)의 마이크로컨트롤러에 제공된다. DC 전원으로부터 흡인되는 DC 공급 전압(VDC) 및 DC 전류(IDC) 둘 모두의 측정은 서셉터의 겉보기 저항(RA)을 결정하는 데 사용된다. 보다 구체적으로, DC 공급 전압(VDC) 및 DC 공급 전류(IDC)의 몫은 서셉터의 겉보기 저항(RA)을 결정하는 데 사용된다. 서셉터의 겉보기 저항(RA)은 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, LC 부하 네트워크로, 특히 인덕터(L2)로 AC 전력의 추가 공급을 제어하는 데 사용된다.
이 구현예에서, DC 전원으로부터 흡인되는 DC 공급 전압(VDC) 및 DC 전류(IDC) 둘 모두가 측정되며, 이는 회로에 통합되는 적합한 DC 전압 센서 및 적합한 DC 전류 센서를 이용하여 달성될 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서, DC 전원은 정전압 DC 전원일 수 있고, 이와 같이, DC 공급 전압(VDC)은 공지되어 있을 수 있다. 이들 구현예에서, DC 전원으로부터 흡인되는 DC 전류(IDC)만이 측정될 필요가 있으므로, DC 전압 센서는 분배될 수 있다.
매우 적은 수의 구성요소들로 인해, 전력 공급부 전자기기들의 체적이 매우 작게 유지될 수 있다. 전력 공급부 전자기기들의 이러한 매우 작은 체적은 서셉터 요소에 유도 결합하기 위한 인덕터로서 직접 사용되는 LC 부하 네트워크(1130)의 인덕터(L2)에 의해 가능하고, 이러한 작은 부피는 전체 유도 가열 장치의 전체 치수가 작게 유지될 수 있게 한다.
클래스-E 전력 증폭기의 일반적인 작동 원리는 공지되어 있고, "Class-E RF Power Amplifiers", Nathan O. Sokal, published in the bimonthly magazine QEX, edition January/February 2001, pages 9-20, of the American Radio Relay League (ARRL), Newington, CT, U.S.A., 및 Philip Morris Products S.A.의 명칭으로 WO 2015/177043 A1호에 상세히 설명되어 있다.
클래스-E 전력 증폭기가 본 개시에 따른 대부분의 시스템에 바람직하지만, 또한 Philip Morris Products S.A.의 명칭으로 WO 2015/177043 A1에 설명된 바와 같이, 또한 클래스-D 전력 증폭기를 포함하는 회로 아키텍처와 같은 다른 회로 아키텍처를 사용하는 것이 가능하다.
상기 언급된 바와 같이, 제어 회로(212)는 서셉터의 겉보기 저항(RA)을 측정하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 제어 회로(212)의 마이크로컨트롤러는 서셉터의 겉보기 저항(RA)을 측정하고 DC 전력 공급부(210)로부터 인덕터 코일(208)로 공급된 전력을 제어하여 서셉터의 겉보기 저항(RA)을 시간에 걸친 목표 겉보기 저항 값에서 유지하도록 프로그래밍된다. 제어 회로(212)는 클래스-E 전력 증폭기의 스위치 듀티 사이클을 제어함으로써 DC 전력 공급부(210)로부터 인덕터 코일(208)로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된다.
"정상" 또는 "표준" 목표 겉보기 저항 값(R0)은 시스템이 정상 주위 온도 범위에서 사용되고 있을 때 서셉터의 원하는 목표 겉보기 저항에 대응한다. 이 구현예에서, 정상 주위 온도 범위는 13℃ 내지 27℃(즉, 20℃의 정상 실온 초과 및 미만의 7℃)이다.
제어 회로(212)는 주위 온도 센서(214)로부터 주위 온도 판독을 취함으로써 시스템 부근의 주위 온도를 측정하도록 프로그래밍된다. 제어 회로(212)는 전력 공급부(210)로부터 인덕터 코일(208)로 전력을 공급하기 전에 주위 온도를 측정하도록 프로그래밍된다.
주위 온도가 정상 주위 온도 범위 내에 있는 것을 주위 온도 센서(214)로부터의 주위 온도 판독치가 표시할 때, 제어 회로(212)는 전력 공급부(210)로부터 인덕터 코일(208)로 전력을 공급하고, 서셉터(210)의 겉보기 저항을 측정하고, 측정된 겉보기 저항을 정상 목표 겉보기 저항(R0)과 비교하고 전력 공급부(210)로부터 인덕터 코일(208)로의 전력의 공급을 제어하여 측정된 겉보기 저항을 정상 목표 겉보기 저항(R0)에서 유지하도록 프로그래밍된다.
이 예에서, 주위 온도가 정상 주위 온도 범위 밖에 있는 것을 주위 온도 센서(214)로부터 주위 온도 판독치가 표시할 때, 제어 회로(212)는 정상 목표 겉보기 저항 값(R0)을 미리 결정된 양만큼 조정하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 제어 회로(212)는 시스템이 사용되고 있는 주위 온도를 보상하도록 프로그래밍된다. 이러한 온도 제어는 이러한 에어로졸 발생 시스템에 의해 발생된 에어로졸의 일관성을 개선할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 시스템에 대한 2개의 예시적인 목표 겉보기 저항 프로파일 및 2개의 목표 겉보기 저항 프로파일 조정을 예시한다.
도 8은 에어로졸 발생 경험 동안 제1 예시적인 목표 겉보기 저항 프로파일을 예시한다. 이 예에서, 목표 겉보기 저항 값은 에어로졸 발생 경험 동안 일정하다. 다시 말해서, 시스템에 대한 목표 겉보기 저항 값은 에어로졸 발생 경험 동안 시간에 따라 변하지 않는다.
이 예에서, 정상 목표 겉보기 저항 값(R0)은 제어 회로의 메모리 상에 저장된다. 정상 목표 겉보기 저항 값(R0)은 장치가 배송되기 전에 공장에서와 같이, 장치의 처음 사용 전에 교정 절차 동안 설정된다. 보정은 상기 도 6에 도시된 바와 같이 장치 내에 카트리지를 제공하는 단계, 카트리지 및 장치를 공지된 주위 온도를 갖는 환경에서 배열하는 단계, DC 전력 공급부로부터 인덕터 코일로 전력을 공급하여 카트리지 내의 서셉터를 가열하는 단계, 별개의 온도 센서를 사용하여 서셉터의 온도를 측정하는 단계, 및 서셉터의 온도가 원하는 온도에 도달할 때 서셉터의 겉보기 저항을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 정상 목표 저항 값(R0)은 측정된 겉보기 저항으로 간주되고 제어 회로의 메모리 상에 저장된다.
주위 온도가 정상 주위 온도 범위(즉, 이 예에서, 13℃ 내지 27℃) 내에 있는 것을 주위 온도 판독치가 표시할 때, 제어 회로는 서셉터의 겉보기 저항이 정상 목표 겉보기 저항 값(R0)에서 유지되도록 전력 공급부의 듀티 사이클을 조정하도록 프로그래밍된다.
목표 겉보기 저항 값에 대한 미리 결정된 조정 값은 또한 제어 회로의 메모리 상에 저장된다. 미리 결정된 조정 값은 또한 정상 목표 겉보기 저항 값에 대한 교정 절차와 유사한 교정 절차 동안 설정된다. 각각의 조정 값은 서셉터가 공지된 온도에 있을 때 서셉터의 측정된 겉보기 저항에 기초할 수 있다.
주위 온도가 정상 주위 온도 범위 미만(즉, 이 예에서, 13℃ 미만)에 있는 것을 주위 온도 판독이 표시할 때, 제어 회로는 제1 미리 결정된 조정 값(R1)을 정상 목표 겉보기 저항 값에 추가하도록 프로그래밍된다. 제어 회로는 서셉터의 겉보기 저항이 조정된 목표 겉보기 저항 값(R0+R1)에서 유지되도록 전력 공급부의 듀티 사이클을 조정하도록 추가로 프로그래밍된다.
주위 온도가 정상 주위 온도 범위 초과(즉, 이 예에서, 27℃ 초과)에 있는 것을 주위 온도 판독치가 표시할 때, 제어 회로는 정상 목표 겉보기 저항 값으로부터 미리 결정된 조정 값(R2)을 감산하도록 프로그래밍된다. 제어 회로는 서셉터의 겉보기 저항이 조정된 목표 겉보기 저항(R0-R2)에서 유지되도록 전력 공급부의 듀티 사이클을 조정하도록 추가로 프로그래밍된다.
도 9는 에어로졸 발생 경험 동안 제2 예시적인 목표 겉보기 저항 프로파일을 도시한다. 이 예에서, 목표 겉보기 저항 값은 예열 기간(T0) 동안 제1 값(R0')이고 예열 기간(T0) 후에 제2 값(R0)이다.
이 예에서, 정상 예열 목표 겉보기 저항 값(R0')은 미리 결정된 예열 기간(T0)과 연관된, 제어 회로의 메모리 상에 저장되고, 정상 목표 겉보기 저항 값(0)은 또한 제어 회로의 메모리 상에 저장된다.
주위 온도가 정상 주위 온도 범위 내(즉, 이 예에서, 13℃ 내지 27℃)에 있는 것을 주위 온도 판독치가 표시할 때, 제어 회로는 서셉터의 듀티 사이클이 예열 기간(T0) 동안 정상 예열 목표 겉보기 저항 값(R0')에서 유지되도록 전력 공급부의 듀티 사이클을 조정하고, 서셉터의 겉보기 저항이 예열 기간(T0) 후에 정상 목표 겉보기 저항 값(R0)에서 유지되도록 전력 공급부의 듀티 사이클을 조정하도록 프로그래밍된다.
주위 온도가 정상 주위 온도 범위 미만(즉, 이 예에서, 13℃ 미만)에 있는 것을 주위 온도 판독치가 표시할 때, 제어 회로는 제1 미리 결정된 조정 값(R1)을 정상 예열 목표 겉보기 저항 값(R0') 및 정상 목표 겉보기 저항 값(R0)에 추가하도록 프로그래밍된다. 제어 회로는 서셉터의 겉보기 저항이 조정된 예열 목표 겉보기 저항(R0'+R1)에서, 예열 기간(T0) 동안, 그리고 조정된 목표 겉보기 저항(R0+R1)에서, 예열 기간(T0) 후에 유지되도록 전력 공급부의 듀티 사이클을 조정하도록 추가로 프로그래밍된다.
주위 온도가 정상 주위 온도 범위 초과(즉, 이 예에서, 27℃ 초과)에 있는 것을 주위 온도 판독치가 표시할 때, 제어 회로는 정상 예열 목표 겉보기 저항 값(R0'), 및 정상 목표 겉보기 저항 값(R0)으로부터 제2 미리 결정된 조정 값(R2)을 감산하도록 프로그래밍된다. 제어 회로는 서셉터의 겉보기 저항이 조정된 예열 목표 겉보기 저항(R0'-R2)에서, 예열 기간(T0) 동안, 그리고 조정된 목표 겉보기 저항(R0-R2)에서, 예열 기간(T0) 후에 유지되도록 전력 공급부의 듀티 사이클을 조정하도록 추가로 프로그래밍된다.
이 예에서, 정상 예열 목표 저항은 예열 기간에 걸쳐 일정하지만; 다른 구현예에서, 정상 예열 목표 저항은 초기 예열 목표 저항으로부터 최종 예열 목표 저항으로의 시간에 걸쳐 증가될 수 있음이 이해될 것이다. 증가 속도는 일정할 수 있어, 증가는 시간에 따라 선형적이거나, 증가하거나 감소될 수 있어 증가가 시간에 따라 볼록한 또는 오목한 곡선을 형성한다. 증가 속도는 서셉터의 재료 및 기하학적 구조에 의해 결정될 수 있다.
이 예에서, 목표 겉보기 저항 값의 조정의 규모는 목표 겉보기 저항 프로파일 내의 각각의 목표 겉보기 저항 값에 대해 동일하다. 다시 말해서, 동일한 양이 목표 예열 겉보기 저항 및 목표 겉보기 저항에 추가되거나 그로부터 감산된다.
이들 예 모두에서, 제1 조정 값(R1) 및 제2 조정 값(R2)의 규모는 동일하다. 그러나, 다른 예에서, 각각의 조정 값이 상이한 규모를 가질 수 있음을 이해할 것이다.
일부 구현예에서, 제어 회로는 주위 온도가 하나 이상의 추가 주위 온도 범위 밖에 있는 것을 주위 온도 판독이 표시할 때 추가의 미리 결정된 양만큼, 정상 목표 겉보기 저항(R0)을 조정하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 극단 주위 온도 범위는 15℃ 미만 및 35℃ 초과의 주위 온도 표시에 의해 정의될 수 있다. 주위 온도가 극단적인 주위 온도 임계값 미만(즉, 5℃ 미만)에 있는 것으로 결정될 때, 제어 회로는 목표 겉보기 저항 값이 R0 + R3이도록 제1 미리 결정된 양(R1)보다 큰, 제3 미리 결정된 양(R3)만큼 정상 목표 겉보기 저항(R0)을 증가시키도록 프로그래밍될 수 있다. 주위 온도가 극단적인 주위 온도 임계값 초과(즉, 35℃ 초과)에 있는 것으로 결정될 때, 제어 회로는 목표 겉보기 저항 값이 R0 - R4이도록 제2 미리 결정된 양(R2)보다 큰, 제4 미리 결정된 양(R4)만큼 정상 목표 겉보기 저항(R0)을 감소시키도록 프로그래밍될 수 있다.
일부 구현예에서, 제어 회로는 주위 온도가 특정 작동 온도 범위 밖에 있는 것을 주위 온도 판독이 표시할 때 전력이 전력 공급부로부터 인덕터 코일로 공급되는 것을 실질적으로 방지 또는 억제하도록 프로그래밍될 수 있다.
일부 구현예에서, 목표 겉보기 저항 값은 시간에 걸쳐 변화되는 양만큼 조정될 수 있다. 일부 구현예에서, 제어 회로는 에어로졸 발생 경험 동안 주위 온도 판독을 취하고 에어로졸 발생 경험 전체에 걸쳐 주위 온도 판독치에 기초하여 목표 겉보기 저항 값을 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 목표 겉보기 저항 값은 서셉터 온도와 겉보기 저항 사이의 공지된 관계에 기초하여 주위 온도 판독의 함수로서 조정된다.
본 개시에 따른 서셉터 요소를 포함하는 다른 카트리지 디자인이 이제 당업자에게 이해될 수 있다. 예를 들어, 카트리지는 제1 및 제2 구획부 중 하나 이상에 서셉터 요소를 포함하지 않을 수 있지만, 오히려 하나 이상의 서셉터 요소가 니코틴 또는 산과 접촉하지 않도록 제1 및 제2 구획부로부터 격리된, 하나 이상의 추가 구획부에 배열된 하나 이상의 서셉터 요소를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 카트리지는 제1 및 제2 구획부 중 하나 이상 내의 하나 이상의 서셉터 요소 및 니코틴 및 산으로부터 격리된, 하나 이상의 추가 구획부 내의 하나 이상의 서셉터 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카트리지는 마우스피스 부분을 포함하지 않을 수 있지만, 오히려 장치는 마우스피스 부분을 포함할 수 있다. 마우스피스 부분은 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 코일 및 서셉터 배열은 이미 설명된 것과 다른 유형의 시스템, 에를 들어 가습기, 공기 청정기, 및 카트리지를 포함하는 다른 에어로졸 발생 시스템에서 사용될 수 있다.
다른 유형의 휘발성 기재를 포함하는 다른 유형의 카트리지가 본 발명에 따른 주위 온도 센서를 포함하는 이러한 장치와 함께 사용될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 서셉터 및 액체 에어로졸 형성 기재를 포함하는 단일 구획부를 포함하는 카트리지는 주위 온도 센서를 갖는 이러한 장치와 함께 사용될 수 있다. 이들 구현예에서, 장치는 인덕터 코일에 충분한 전력을 공급하여 서셉터를 가열해서 에어로졸 형성 기재의 일정 부분을 증발시키도록 구성될 수 있다. 이들 구현예에서, 장치는 퍼프 센서를 포함할 수 있고, 제어 회로는 사용자로부터의 퍼프가 퍼프 센서에 의해 검출될 때 인덕터 코일에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 균질화되고, 크림핑된 담배의 플러그와 같은 고체 에어로졸 형성 기재, 서셉터 및, 예를 들어 궐련 종이와 함께 로드 형태로 함께 래핑된 필터를 포함하는 로드 형태인 카트리지는 주위 온도 센서를 갖는 이러한 장치와 함께 사용될 수 있다.
전술한 예시적인 구현예는 예시적이고 한정적인 것이 아니다. 위에서 논의된 전형적인 구현예를 고려하여, 전술한 전형적인 구현예와 부합하는 다른 구현예가 이제 당업자에게 자명해질 것이다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 시스템으로서,
    휘발성 기재를 포함하고 서셉터를 갖는 카트리지; 및
    상기 카트리지룰 수용하도록 구성된 에어로졸 발생 장치를 포함하며, 상기 에어로졸 발생 장치는,
    상기 카트리지의 적어도 일부를 수용하도록 크기 설정된 챔버를 갖는 하우징;
    상기 챔버의 적어도 일부 주위에 배치된 인덕터 코일;
    전력 공급부;
    주위 온도 센서; 및
    상기 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 상기 전력 공급부로부터 상기 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어 회로;를 갖고, 상기 제어 회로는,
    상기 주위 온도 센서로부터의 상기 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 목표 값을 조정하고;
    조정된 목표 값에 기초하여 상기 인덕터 코일로의 상기 전력의 공급을 제어함;으로써 상기 전력의 공급을 제어하도록 구성되는, 에어로졸 발생 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 목표 값의 조정의 규모는 상기 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치의 함수를 변화시키는, 에어로졸 발생 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 목표 값의 조정의 규모는 복수의 참조 주위 온도 값과 상기 하나 이상의 주위 온도 센서 판독치의 비교에 기초하여 결정되며, 각각의 참조 주위 온도 값은 특정 목표 값 조정과 연관되는, 에어로졸 발생 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 공급부는 DC 전력 공급부이고, 상기 제어 회로는 상기 DC 전력 공급부로부터 공급된 DC 전류를 측정함으로써 상기 서셉터의 겉보기 저항을 모니터링하도록 구성되고;
    상기 목표 값은 상기 서셉터의 목표 겉보기 저항이고;
    상기 제어 회로는 상기 인덕터 코일로의 DC 전력의 공급을 제어하여 상기 서셉터의 겉보기 저항을 상기 조정된 목표 겉보기 저항 값에서 유지하도록 구성되는, 에어로졸 발생 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 상기 목표 값을 조정하여 상기 카트리지의 온도를 미리 결정된 예열 시간 내에 주위 온도로부터 원하는 작동 온도로 상승시키도록 구성되는, 에어로졸 발생 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주위 온도 센서는 상기 카트리지를 수용하기 위한 챔버로부터 이격되는, 에어로졸 발생 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로 및 상기 온도 센서는 상기 카트리지를 수용하기 위한 챔버로부터 이격된 인쇄 회로 보드 상에 제공되는, 에어로졸 발생 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지는,
    제1 공기 유입구 및 제1 공기 배출구를 갖고, 니코틴 공급원을 포함하는 제1 구획부; 및
    제2 공기 유입구 및 제2 공기 배출구를 갖고, 산 공급원을 포함하는 제2 구획부;를 더 포함하는, 에어로졸 발생 시스템,
  9. 제8항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 제1 및 제2 구획부로부터 분리된 제3 구획부를 더 포함하고, 제2 서셉터 재료는 상기 제3 구획부 내에 배열되는, 에어로졸 발생 시스템.
  10. 휘발성 기재를 포함하고 서셉터를 갖는 카트리지를 수용하도록 구성된 에어로졸 발생 장치로서, 상기 에어로졸 발생 장치는,
    카트리지의 적어도 일부를 수용하도록 크기 설정된 챔버를 갖는 하우징;
    상기 챔버의 적어도 일부 주위에 배치된 인덕터 코일;
    전력 공급부;
    주위 온도 센서; 및
    상기 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 상기 전력 공급부로부터 상기 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어 회로;를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  11. 휘발성 기재를 포함하고 서셉터를 갖는 카트리지 및 상기 카트리지를 수용하도록 구성된 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에서 유도 가열을 제어하는 방법으로서, 상기 에어로졸 발생 장치는 상기 카트리지를 수용하기 위한 챔버의 적어도 일부 주위에 배치된 인덕터 코일, 전력 공급부, 주위 온도 센서 및 상기 전력 공급부로부터 상기 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하도록 구성된 제어 회로를 갖고, 상기 방법은,
    상기 주위 온도 센서를 사용하여 상기 주위 온도를 감지하는 단계; 및
    상기 주위 온도 센서로부터의 상기 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 목표 값을 조정함으로써, 그리고
    조정된 목표 값에 기초하여 상기 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어함으로써,
    상기 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 상기 전력 공급부로부터 상기 인덕터 코일로의 전력의 공급을 제어하는 단계;를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 목표 저항의 조정의 규모는 상기 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치의 함수를 변화시키는, 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 목표 값에서의 조정의 규모는 복수의 참조 주위 온도 값과 상기 주위 온도 센서로부터의 하나 이상의 주위 온도 판독치의 비교에 기초하여 결정되며, 각각의 참조 주위 온도 값은 특정 목표 값 조정과 연관되는, 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어로졸 발생 장치의 전력 공급부는 DC 전력 공급부이고;
    상기 방법은 서셉터의 겉보기 저항을 모니터링하는 단계를 더 포함하고;
    상기 목표 값은 상기 서셉터의 목표 겉보기 저항이고;
    상기 인덕터 코일로의 전력의 공급은 상기 서셉터의 겉보기 저항을 상기 조정된 목표 겉보기 저항에서 유지하도록 제어되는, 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목표 값은 상기 하나 이상의 주위 온도 판독치에 기초하여 조정되어 상기 카트리지의 온도를 미리 결정된 예열 시간 내에 주위 온도로부터 원하는 작동 온도로 상승시키는, 방법.
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