KR20210091291A - 에어로졸 전달 장치의 온도 제어 - Google Patents
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Abstract
전원, 가열 요소, 전원과 가열 요소 사이에서 이들에 결합된 스위치, 및 스위치에 결합된 처리 회로를 포함하는 에어로졸 전달 장치가 제공된다. 처리 회로는, 스위치로 하여금 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 출력 전압을 가열 요소에 대해 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 가열 기간 동안 출력한다. 처리 회로는 PWM 신호의 인접 펄스들 사이에서, 알려진 전류의 펄스를 가열 요소에 출력하고 가열 요소 양단의 전압을 측정한다. 그리고 처리 회로는 알려진 전류 및 전압에 기초하여 가열 요소의 저항을 계산하고, 저항에 기초하여 가열 요소의 온도를 계산하고, 온도가 미리 결정된 타겟으로부터 벗어날 때 PWM 신호의 듀티 사이클을 조정한다.
Description
관련 출원(들)에 대한 상호참조
본 출원은 "에어로졸 전달 장치의 온도 제어(Temperature Control in an Aerosol Delivery Device)"란 명칭으로 2019년 10월 30일에 출원된 미국 특허출원 제 16/668,929 호, "에어로졸 전달 장치의 온도 제어(Temperature Control in an Aerosol Delivery Device)"란 명칭으로 2019년 10월 7일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/911,595 호, "기화 시스템의 제어 기능을 위한 관리 시스템(Management System for Control Functions in a Vaporization System)"이란 명칭으로 2018년 11월 19일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/769,296 호의 우선권 및 이익을 주장하며, 이들 모두는 참조에 의해 본원에 통합된다.
기술 분야
본 개시는 에어로졸을 생성하는 흡연 물품과 같은 에어로졸 전달 장치에 관한 것이다. 흡연 물품은 에어로졸 전구체를 가열 또는 분배하거나 에어로졸 전구체로부터 에어로졸을 생성하도록 구성될 수 있는데, 이는 담배(tobacco)로부터 제조되거나 유래될 수 있는 재료를 포함하거나 담배를 포함할 수 있으며, 전구체는 인간의 소비를 위한 흡입성 물질을 형성할 수 있다.
사용을 위해 담배를 연소시키는 것을 필요로 하는 흡연 제품에 대한 개선 또는 대안으로서 수년 동안 많은 흡연 장치가 제안되었다. 이러한 장치의 대부분은, 궐련, 시가 또는 파이프 흡연과 연관된 느낌을 제공하지만 담배를 태우는 데 따른 상당한 양의 불완전 연소 및 열분해 산물을 전달하지 않도록 설계된 것으로 알려져 있다. 이를 위해, 전기 에너지를 사용하여 휘발성 재료를 기화 또는 가열하거나, 담배를 태우지 않으면서 궐련, 시가 또는 파이프 흡연의 느낌을 상당한 정도로 제공하는 수많은 흡연 제품, 향미 생성기(flavor generators) 및 약용 흡입기가 제안되어 왔다. 예를 들어, 참조에 의해 본원에 통합되는, Robinson 등의 미국 특허 제 7,726,320 호에 설명된 배경기술에 제시된 다양한 대체 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치 및 열 발생 소스, Griffith Jr. 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0255702 호, 및 Sears 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0096781 호를 참조한다. 또한, 예를 들어, 참조에 의해 본원에 통합되는 Bless 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0216232 호에서 브랜드명 및 상업적 소스에 의해 참조되는 다양한 유형의 흡연 물품, 에어로졸 전달 장치 및 전기 발전식 열 생성 소스를 참조한다.
그러나, 장치의 유용성을 확장할 수 있는 것과 같은 개선된 전자 기술을 갖는 에어로졸 전달 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 개시는 에어로졸을 생성하도록 구성된 에어로졸 전달 장치에 관한 것으로, 일부 구현에서 에어로졸 전달 장치는 전자 궐련, 가열-비연소식(heat-not-burn) 궐련(또는 장치), 또는 비가열-비연소식 장치로 지칭될 수 있다. 본 개시는 다음의 예시적 구현들을 제한없이 포함한다.
일부 예시적 구현은, 에어로졸 전달 장치로서, 출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과, 에어로졸 전구체 조성물(aerosol precursor composition)의 성분을 기화시켜 에어로졸을 생성하도록 작동가능한(powerable) 가열 요소 ― 가열 요소는 가열 요소의 온도에 비례하는 가변적인 저항을 가짐 ― 와, 전원과 가열 요소 사이에서 이들에 결합된 스위치와, 스위치에 결합되어, 스위치로 하여금 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 출력 전압을 가열 요소에 대해 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하는 펄스 폭 변조(pulse-width modulation: PWM) 신호를 가열 기간 동안 출력하도록 구성된 처리 회로 ― PWM 신호는 가열 요소에 출력 전압이 접속되게 하는 펄스들을 포함하며, 펄스들 사이에서는 가열 요소에 대한 출력 전압이 차단됨 ― 를 포함하되, 처리 회로는 또한, PWM 신호의 인접 펄스들 사이에서, 알려진 전류의 펄스를 가열 요소에 출력하고 가열 요소 양단의 전압을 측정하도록 구성되고, 처리 회로는 알려진 전류 및 전압에 기초하여 가열 요소의 저항을 계산하고, 저항에 기초하여 가열 요소의 온도를 계산하고, 온도가 미리 결정된 타겟으로부터 벗어날 때 PWM 신호의 듀티 사이클을 조정하도록 구성되는, 에어로졸 전달 장치를 제공한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적 구현에서, PWM 신호의 듀티 사이클을 조정하도록 구성되는 처리 회로는 온도가 미리 결정된 타겟보다 낮거나 높을 때 각각 PWM 신호의 듀티 사이클을 증가시키거나 감소시키도록 구성되는 것을 포함한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적 구현에서, 펄스를 출력하도록 구성된 처리 회로는 PWM 신호의 펄스들 사이에 산재된 알려진 전류의 펄스들을 출력하도록 구성된 처리 회로를 포함하고, 처리 회로는 펄스들의 각각에 대해 가열 요소 양단의 전압을 측정하도록 구성된다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적 구현에서, 가열 요소에 출력되는 알려진 전류의 펄스는 가열 요소 양단의 전압이 생성되게 하고, 알려진 전류는 전압이 전원에 의해 제공된 출력 전압의 1/2 미만이 되게 하도록 선택된다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적 구현에서, PWM 신호가 없고 가열 요소에 대한 출력 전압이 차단되는 가열 기간 외부에서, 처리 회로는 또한 알려진 전류의 제 2 펄스를 가열 요소에 출력하고 가열 요소 양단의 제 2 전압을 측정하도록 구성되고, 처리 회로는 알려진 전류 및 제 2 전압에 기초하여 가열 요소의 공칭 저항을 계산하고 공칭 저항에 기초하여 가열 요소의 공칭 온도를 계산하도록 구성되고, 처리 회로는 가열 요소의 공칭 온도에도 기초하여 가열 요소의 온도를 계산하도록 구성된다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적 구현에서, 처리 회로는 또한, 가열 기간 동안의 가열 요소에서의 열량을 계산하고, 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 클 때 가열 요소의 잠금(lockout)을 실행하도록 구성된다.
임의의 예시적 구현은, 에어로졸 전달 장치로서, 출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과, 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시켜 에어로졸을 생성하도록 작동가능한 가열 요소와, 전원과 가열 요소 사이에서 이들에 결합된 스위치와, 스위치에 결합되어, 스위치로 하여금 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 출력 전압을 가열 요소에 대해 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 가열 기간 동안 출력하도록 구성된 처리 회로 ― PWM 신호는 가열 요소에 출력 전압이 접속되게 하는 펄스들을 포함하며, 펄스들 사이에서는 가열 요소에 대한 출력 전압이 차단됨 ― 를 포함하되, 처리 회로는 또한, 가열 기간 동안의 가열 요소에서의 열량을 계산하고, 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 클 때 가열 요소의 잠금을 실행하도록 구성되는, 에어로졸 전달 장치를 제공한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적 구현에서, 가열 요소에서의 열량을 계산하도록 구성된 처리 회로는 가열 기간 동안의 가열 요소에서의 열량을 반복적으로 계산하도록 구성된 처리 회로를 포함한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적 구현에서, 가열 기간은 에어로졸 전달 장치의 적어도 일부를 통해 공기 흐름을 유발하는 사용자 퍼프(puff)에 의해 시작되고, 가열 요소에서의 열량을 계산하도록 구성된 처리 회로는, 적어도, 가열 요소를 통한 가열 전류 및 가열 요소 양단의 가열 전압을 측정하는 것과, 가열 전류, 가열 전압, 경과 시간, 및 PWM 신호의 듀티 사이클에 기초하여 가열 요소에 추가된 제 1 열량을 계산하는 것과, 사용자 퍼프에 의해 유발된 공기 흐름으로 인한 강제 대류에 의해 가열 요소로부터 제거된 제 2 열량을 결정하는 것과, 제 1 열량 및 제 2 열량에 기초하여 가열 요소에서의 열량을 계산하는 것을 수행하도록 구성된 처리 회로를 포함한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적 구현에서, 가열 요소의 잠금을 실행하도록 구성된 처리 회로는, 적어도, PWM 신호를 중단하여 스위치로 하여금 가열 요소에 대한 출력 전압을 차단하게 하는 것과, 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 작은 양이 될 때까지 가열 요소에 대한 출력 전압을 차단된 상태로 유지하는 것을 수행하도록 구성된 처리 회로를 포함한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적 구현에서, 가열 요소의 잠금을 실행하도록 구성된 처리 회로는, 적어도, 주변 공기에 대한 가열 요소의 노출로 인한 자연 대류에 의해 가열 요소로부터 제거된 제 3 열량을 결정하는 것과, 가열 요소에서의 열량 및 제 3 열량에 기초하여 가열 기간으로부터 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량을 계산하는 것을 수행하도록 구성된 처리 회로를 더 포함하고, 처리 회로는 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량이 임계 열량보다 작은 양이 될 때까지 가열 요소에 대한 출력 전압을 차단된 상태로 유지하도록 구성된다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 에어로졸 전달 장치의 일부 예시적 구현에서, 사용자 퍼프는, 에어로졸 전달 장치의 적어도 일부를 통해 제 2 공기 흐름을 유발하고 제 2 가열 기간을 시작하는 제 2 사용자 퍼프를 또한 포함하는 복수의 사용자 퍼프 중 하나이고, 가열 기간과 제 2 가열 기간 사이에, 처리 회로는 또한 적어도, 주변 공기에 대한 가열 요소의 노출로 인한 자연 대류에 의해 가열 요소로부터 제거된 제 3 열량을 결정하는 것과, 가열 요소에서의 열량 및 제 3 열량에 기초하여 가열 기간으로부터 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량을 계산하는 것을 수행하도록 구성되고, 처리 회로는 또한, 가열 기간으로부터 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량에 기초하여, 제 2 가열 기간 동안의 가열 요소에서의 열량을 계산하도록 구성된다.
일부 예시적 구현은, 에어로졸 전달 장치를 제어하는 방법으로서, 에어로졸 전달 장치는 출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과, 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시켜 에어로졸을 생성하도록 작동가능한 가열 요소 ― 가열 요소는 가열 요소의 온도에 비례하는 가변적인 저항을 가짐 ― 를 포함하고, 방법은, 펄스 폭 변조(PWM) 신호에 따라 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 출력 전압을 가열 요소에 대해 스위칭 가능하게 접속 및 차단하는 단계 ― PWM 신호는 가열 요소에 출력 전압이 접속되게 하는 펄스들을 포함하며, 펄스들 사이에서는 가열 요소에 대한 출력 전압이 차단됨 ― 와, PWM 신호의 인접 펄스들 사이에서, 알려진 전류의 펄스를 가열 요소에 출력하고 가열 요소 양단의 전압을 측정하는 단계와, 알려진 전류 및 전압에 기초하여 가열 요소의 저항을 계산하는 단계와, 저항에 기초하여 가열 요소의 온도를 계산하는 단계와, 온도가 미리 결정된 타겟으로부터 벗어날 때 PWM 신호의 듀티 사이클을 조정하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 방법의 일부 예시적 구현에서, PWM 신호의 듀티 사이클을 조정하는 단계는 온도가 미리 결정된 타겟보다 낮거나 높을 때 각각 PWM 신호의 듀티 사이클을 증가시키거나 감소시키도록 구성되는 단계를 포함한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 방법의 일부 예시적 구현에서, 펄스를 출력하는 것는 PWM 신호의 펄스들 사이에 산재된 알려진 전류의 펄스들을 출력하는 것을 포함하고, 가열 요소 양단의 전압은 펄스들의 각각에 대해 측정된다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 방법의 일부 예시적 구현에서, 가열 요소에 출력되는 알려진 전류의 펄스는 가열 요소 양단의 전압이 생성되게 하고, 방법은 전압이 전원에 의해 제공된 출력 전압의 1/2 미만이 되게 하도록 알려진 전류를 선택하는 단계를 더 포함한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 방법의 일부 예시적 구현에서, PWM 신호가 없고 가열 요소에 대한 출력 전압이 차단되는 가열 기간 외부에서, 방법은, 알려진 전류의 제 2 펄스를 가열 요소에 출력하고 가열 요소 양단의 제 2 전압을 측정하는 단계와, 알려진 전류 및 제 2 전압에 기초하여 가열 요소의 공칭 저항을 계산하는 단계와, 공칭 저항에 기초하여 가열 요소의 공칭 온도를 계산하는 단계를 더 포함하고, 가열 요소의 온도는 가열 요소의 공칭 온도에도 기초하여 계산된다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 방법의 일부 예시적 구현에서, 방법은, 가열 기간 동안의 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계와, 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 클 때 가열 요소의 잠금을 실행하는 단계를 더 포함한다.
일부 예시적 실시예는, 에어로졸 전달 장치를 제어하는 방법으로서, 에어로졸 전달 장치는 출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과, 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시켜 에어로졸을 생성하도록 작동가능한 가열 요소를 포함하고, 방법은, 펄스 폭 변조(PWM) 신호에 따라 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 출력 전압을 가열 요소에 대해 스위칭 가능하게 접속 및 차단하는 단계 ― PWM 신호는 가열 요소에 출력 전압이 접속되게 하는 펄스들을 포함하며, 펄스들 사이에서는 가열 요소에 대한 출력 전압이 차단됨 ― 와, 가열 기간 동안의 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계와, 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 클 때 가열 요소의 잠금을 실행하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 방법의 일부 예시적 구현에서, 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계는 가열 기간 동안 가열 요소에서의 열량을 반복적으로 계산하는 단계를 포함한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 방법의 일부 예시적 구현에서, 가열 기간은 에어로졸 전달 장치의 적어도 일부를 통해 공기 흐름을 유발하는 사용자 퍼프에 의해 시작되고, 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계는 적어도, 가열 요소를 통한 가열 전류 및 가열 요소 양단의 가열 전압을 측정하는 단계와, 가열 전류, 가열 전압, 경과 시간, 및 PWM 신호의 듀티 사이클에 기초하여 가열 요소에 추가된 제 1 열량을 계산하는 단계와, 사용자 퍼프에 의해 유발된 공기 흐름으로 인한 강제 대류에 의해 가열 요소로부터 제거된 제 2 열량을 결정하는 단계와, 제 1 열량 및 제 2 열량에 기초하여 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계를 포함한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 방법의 일부 예시적 구현에서, 가열 요소의 잠금을 실행하는 단계는 적어도, PWM 신호를 중단하여 가열 요소에 대한 출력 전압을 차단하는 단계와, 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 작은 양이 될 때까지 가열 요소에 대한 출력 전압을 차단된 상태로 유지하는 단계를 포함한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 방법의 일부 예시적 구현에서, 가열 요소의 잠금을 실행하는 단계는 적어도, 주변 공기에 대한 가열 요소의 노출로 인한 자연 대류에 의해 가열 요소로부터 제거된 제 3 열량을 결정하는 단계와, 가열 요소에서의 열량 및 제 3 열량에 기초하여 가열 기간으로부터 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량을 계산하는 단계를 더 포함하고, 가열 요소에 대한 출력 전압을 차단된 상태로 유지하는 단계는, 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량이 임계 열량보다 작은 양이 될 때까지 가열 요소에 대한 출력 전압을 차단된 상태로 유지하는 단계를 포함한다.
임의의 선행하는 예시적 구현 또는 임의의 선행하는 예시적 구현들의 임의의 조합의 방법의 일부 예시적 구현에서, 사용자 퍼프는, 에어로졸 전달 장치의 적어도 일부를 통해 제 2 공기 흐름을 유발하고 제 2 가열 기간을 시작하는 제 2 사용자 퍼프를 또한 포함하는 복수의 사용자 퍼프 중 하나이고, 가열 기간과 제 2 가열 기간 사이에, 방법은 적어도, 주변 공기에 대한 가열 요소의 노출로 인한 자연 대류에 의해 가열 요소로부터 제거된 제 3 열량을 결정하는 단계와, 가열 요소에서의 열량 및 제 3 열량에 기초하여 가열 기간으로부터 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량을 계산하는 단계를 더 포함하고, 방법은, 가열 기간으로부터 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량에 기초하여, 제 2 가열 기간 동안의 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 측면 및 이점은 이하에 간략하게 설명되는 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 명백해질 것이다. 본 개시는, 본 개시에 제시된 특징 또는 요소가 본 명세서에 설명된 특정 예시적 구현에서 명시적으로 조합되거나 달리 언급되는지 여부에 관계없이, 본 개시에 제시된 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 특징 또는 요소의 임의의 조합을 포함한다. 본 개시는, 본 개시의 문맥상 명백하게 달리 표시되지 않는 한, 본 개시의 임의의 분리 가능한 특징 또는 요소가 임의의 측면 및 예시적 구현에서 조합 가능한 것으로 간주되도록 총체적으로 판독되도록 의도된다.
따라서, 이 '발명의 내용' 항목은 본 개시의 일부 측면의 기본적인 이해를 제공하기 위해 일부 예시적 구현을 요약하기 위한 목적으로만 제공된다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 위에서 설명된 예시적 구현은 단지 예시일 뿐이며 어떤 방식으로든 본 개시의 범위 또는 정신을 좁히는 것으로 해석되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다. 다른 예시적 구현, 측면 및 이점은, 일부 설명된 예시적 구현의 원리를 예로써 도시하는 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
위에서 일반적인 용어로 본 개시의 양태들을 설명했다면 이제는 첨부 도면을 참조할 것인데, 도면은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 본 개시의 예시적 구현에 따른, 서로 결합되는 카트리지와 제어 본체를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 사시도 및 부분 절개 측면도를 각각 도시한다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 다른 예시적 구현에 따른, 각각 서로 결합되고 서로 분리되는 제어 본체와 에어로졸 소스 부재를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 사시도를 도시한다.
도 5 및 도 6은 예시적 구현에 따른, 도 3 및 도 4의 에어로졸 전달 장치의 정면도 및 그를 통한 단면도를 각각 도시한다.
도 7 및 도 8은 본 개시의 다양한 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치의 회로도를 도시한다.
도 9 및 도 10은 일부 예에 따른 예시적 펄스 폭 변조(pulse-width modulation: PWM) 신호와, 일부 예에 따른 가열 요소 양단의 전압 측정치와 중첩된 예시적 PWM 신호를 각각 도시한다.
도 11 및 도 12는 다양한 예시적 구현에 따른 처리 회로를 도시한다.
도 13 및 도 14는 다양한 예시적 구현에 따른, 에어로졸 전달 장치를 제어하는 방법의 다양한 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 1 및 도 2는 본 개시의 예시적 구현에 따른, 서로 결합되는 카트리지와 제어 본체를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 사시도 및 부분 절개 측면도를 각각 도시한다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 다른 예시적 구현에 따른, 각각 서로 결합되고 서로 분리되는 제어 본체와 에어로졸 소스 부재를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 사시도를 도시한다.
도 5 및 도 6은 예시적 구현에 따른, 도 3 및 도 4의 에어로졸 전달 장치의 정면도 및 그를 통한 단면도를 각각 도시한다.
도 7 및 도 8은 본 개시의 다양한 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치의 회로도를 도시한다.
도 9 및 도 10은 일부 예에 따른 예시적 펄스 폭 변조(pulse-width modulation: PWM) 신호와, 일부 예에 따른 가열 요소 양단의 전압 측정치와 중첩된 예시적 PWM 신호를 각각 도시한다.
도 11 및 도 12는 다양한 예시적 구현에 따른 처리 회로를 도시한다.
도 13 및 도 14는 다양한 예시적 구현에 따른, 에어로졸 전달 장치를 제어하는 방법의 다양한 동작을 도시하는 흐름도이다.
본 개시는 이제 그 예시적 구현을 참조하여 이하에서 더 완전하게 설명될 것이다. 이러한 예시적 구현은 본 개시가 철저하고 완전한 것이 되고 본 개시의 범위를 당업자에게 완전히 전달할 수 있도록 설명된다. 실제로, 본 개시는 많은 상이한 형태로 구체화될 수 있고, 여기에 설명된 구현으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 더 정확히 말하자면, 이러한 구현은 적용가능한 법적 요건을 이 공개가 충족시킬 수 있도록 제공된다. 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an", "the" 등은 문맥상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 정량적 측정, 값, 기하학적 관계 등을 참조할 수 있지만, 달리 명시되지 않는 한, 이들 전부는 아니더라도 하나 이상은 엔지니어링 공차 등으로 인해 발생할 수 있는 수용가능한 편차를 고려하는 근사적인 것 또는 절대적인 것일 수 있다.
이하에 설명되는 바와 같이, 본 개시는 에어로졸 전달 장치에 관한 것이다. 에어로졸 전달 장치는 에어로졸 전구체 조성물(때때로 흡입성 물질 매질이라고도 함)로부터 에어로졸(흡입성 물질)을 생성하도록 구성될 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 고체 담배 재료, 반고체 담배 재료, 또는 액체 에어로졸 전구체 조성물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 에어로졸 전달 장치는 유체 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, 액체 에어로졸 전구체 조성물)을 가열하여 그로부터 에어로졸을 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 에어로졸 전달 장치는 소위 전자 궐련을 포함할 수 있다. 다른 구현에서, 에어로졸 전달 장치는 가열-비연소식(heat-not-burn) 장치를 포함할 수 있다. 또 다른 구현에서, 에어로졸 전달 장치는 비가열-비연소식(no-heat-no-burn) 장치를 포함할 수 있다.
증기 전구체 조성물 또는 "e-액체"라고도 하는 액체 에어로졸 전구체 조성물은, 전자 궐련 및 비가열-비연소식 장치뿐만 아니라, 흡입성 에어로졸을 생성하기 위해 액체를 분무하거나 다른 방식으로 에어로졸화하는 다른 장치에 특히 유용하다. 액체 에어로졸 전구체 조성물은 예를 들어 다가 알코올(polyhydric alcohol)(예컨대, 글리세린(식물성 글리세린을 포함함), 프로필렌 글리콜, 또는 이들의 혼합물), 니코틴, 담배, 담배 추출물, 및/또는 향미제를 포함하는 다양한 성분을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 에어로졸 전구체 조성물은 글리세린 및 니코틴을 포함한다.
다양한 구현과 함께 사용될 수 있는 일부 액체 에어로졸 전구체 조성물은, 레불린산(levulinic acid), 숙신산, 젖산, 피루브산, 벤조산, 푸마르산, 이들의 조합 등과 같은 하나 이상의 산을 포함할 수 있다. 니코틴을 포함하는 액체 에어로졸 전구체 조성물에 산(들)을 포함시키면 염 형태의 니코틴을 포함하는 양성자화된(protonated) 액체 에어로졸 전구체 조성물을 제공할 수 있다. 대표적인 유형의 액체 에어로졸 전구체 조성물 및 제형(formulations)은, Robinson 등의 미국 특허 제 7,726,320 호, Chong 등의 미국 특허 제 9,254,002 호, Zheng 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0008457 호, Lipowicz 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0020823 호 및 Koller의 미국 특허출원 공개 제 2015/0020830 호뿐만 아니라, Bowen 등의 PCT 특허출원 공개 제 WO 2014/182736 호, 및 Collett 등의 미국 특허 제 8,881,737 호에 제시되고 특성화되며, 이들의 개시내용은 참조에 의해 본원에 통합된다. 사용될 수 있는 다른 에어로졸 전구체는 위에서 식별된 다수의 대표적인 제품 중 임의의 것에 포함된 에어로졸 전구체를 포함한다. 또한, 전자 궐련용으로 Johnson Creek Enterprises LLC에서 입수 가능한 소위 "연기 주스(smoke juices)"가 바람직하다. 또 다른 예의 에어로졸 전구체 조성물은 BLACK NOTE, COSMIC FOG, THE MILKMAN E-LIQUID, FIVE PAWNS, THE VAPOR CHEF, VAPE WILD, BOOSTED, THE STEAM FACTORY, MECH SAUCE, CASEY JONES MAINLINE RESERVE, MITTEN VAPORS, DR. CRIMMY'S V-LIQUID, SMILEY E LIQUID, BEANTOWN VAPOR, CUTTWOOD, CYCLOPS VAPOR, SICBOY, GOOD LIFE VAPOR, TELEOS, PINUP VAPORS, SPACE JAM, MT. BAKER VAPOR, 및 JIMMY THE JUICE MAN라는 브랜드명으로 판매된다. 비등성(effervescent) 재료의 구현이 에어로졸 전구체와 함께 사용될 수 있으며, 이는 예를 들어 참조에 의해 본원에 통합되는 Hunt 등의 미국 특허출원 공개 제 2012/0055494 호에 설명되어 있다. 또한, 비등성 재료의 사용은 예를 들어 Niazi 등의 미국 특허 제 4,639,368 호, Wehling 등의 미국 특허 제 5,178,878 호, Wehling 등의 미국 특허 제 5,223,264 호, Pather 등의 미국 특허 제 6,974,590 호, Bergquist 등의 미국 특허 제 7,38 1,667 호, Crawford 등의 미국 특허 제 8,424,541 호, Strickland 등의 미국 특허 제 8,627,828 호, 및 Sun 등의 미국 특허 제 9,307,787 호뿐만 아니라, Brinkley 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/0018539 호 및 Johnson 등의 PCT 특허출원 공개 제 WO 97/06786 호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 참조에 의해 본원에 통합된다.
부가적으로 또한 대안적으로, 에어로졸 전구체 조성물은, 식물성 성분(예컨대, 라벤더, 페퍼민트, 카모마일, 바질, 로즈마리, 타임(thyme), 유칼립투스, 생강, 대마초, 인삼, 마카(maca), 및 티젠(tisanes)), 각성제(예컨대, 카페인 및 구아라나), 아미노산(예컨대, 타우린, 테아닌, 페닐알라닌, 티로신, 및 트립토판) 및/또는 제약, 기능성 및 의약 성분(예컨대, 비타민(B6, B12 및 C) 및 카나비노이드(cannabinoid)(THC(tetrahydrocannabinol) 및 CBD(cannabidiol))를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 유효 성분을 포함한다.
에어로졸 전구체를 지지하기 위한 대표적인 유형의 기판, 저장소 또는 다른구성요소는 Newton의 미국 특허 제 8,528,569호, Chapman 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0261487 호, Davis 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0059780 호, 및 Bless 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0216232 호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 참조에 의해 본원에 통합된다. 또한, 다양한 위킹(wicking) 재료와, 특정 유형의 전자 궐련 내에서 이러한 위킹 재료의 구성 및 동작은 Sears 등의 미국 특허 제 8,910,640 호에 제시되어 있으며, 이는 참조에 의해 본원에 통합된다.
다른 구현에서, 에어로졸 전달 장치는 고체 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, 압출 담배 막대) 또는 반고체 에어로졸 전구체 조성물(예컨대, 글리세린-적재 담배 페이스트)을 가열하도록 구성된 가열-비연소식 장치를 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 담배-함유 비드, 담배 조각, 담배 스트립, 재구성된 담배 재료, 또는 이들의 조합, 및/또는 미세하게 분쇄된 담배의 믹스, 담배 추출물, 분무 건조 담배 추출물, 또는 선택적 무기 재료(예컨대, 탄산 칼슘), 선택적 향미제, 및 실질적으로 고체 또는 성형 가능한(예컨대, 압출 가능한) 기판을 형성하는 에어로졸 형성 재료가 혼합된 다른 담배 형태를 포함할 수 있다. 대표적인 유형의 고체 및 반고체 에어로졸 전구체 조성물 및 제형은 Thomas 등의 미국 특허 제 8,424,538 호, Sebastian 등의 미국 특허 제 8,464,726 호, Conner 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0083150 호, Ademe 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0157052호, 및 Nordskog 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0000188 호에 개시되어 있으며, 이들 모두는 참조에 의해 본원에 통합된다. 또 다른 대표적인 유형의 고체 및 반고체 에어로졸 전구체 조성물 및 배열은 British American Tobacco의 GLO™ 제품용 NEOSTIKS™ 소모품 에어로졸 소스 부재와 Philip Morris International, Inc.의 IQOS™ 제품용 HEETS™ 소모품 에어로졸 소스 부재에서 발견되는 것들을 포함한다.
다양한 구현에서, 흡입성 물질은 구체적으로 담배 성분 또는 담배 유래 재료(즉, 담배에서 직접 분리되거나 합성적으로 조제될 수 있는 담배에서 자연적으로 발견되는 재료)일 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 전구체 조성물은 불활성 기판과 조합된 담배 추출물 또는 그 조각을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 연소 온도 미만의 온도로 가열될 때 흡입성 물질을 방출하는 비연소 담배 또는 비연소 담배를 함유하는 조성물을 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현 예에서, 에어로졸 전구체 조성물은 담배 응축물 또는 그 조각(즉, 향미 및 가능하다면 니코틴을 남기는 담배의 연소에 의해 생성되는 연기의 응축된 성분)을 포함할 수 있다.
본 개시에서 유용한 담배 재료는 다양할 수 있으며, 예를 들어, 철관 건조 담배(flue-cured tobacco), 버얼리종 담배(burley tobacco), 오리엔탈 담배(Oriental tobacco) 또는 메릴랜드 담배(Maryland tobacco), 다크 담배(dark tobacco), 다크 파이어 담배(dark-fired tobacco) 및 루스티카 담배(Rustica tobaccos)뿐만 아니라, 다른 희귀 또는 특수 담배 또는 그 혼합물을 포함할 수 있다. 담배 재료는 또한 소위 "혼합된(blended)" 형태 및 가공된 형태, 예를 들어 가공된 담배 줄기(예컨대, 컷-롤형(cut-rolled) 또는 컷-퍼프형(puffed) 줄기), 부피 팽창형 담배(예컨대, 바람직하게는 컷 필러(cut filler) 형태의 드라이아이스 팽창형 담배(dry ice expanded tobacco: DIET)와 같은 퍼프형 담배), 재구성된 담배(예컨대, 종이 제조 유형 또는 캐스트 시트 유형의 공정을 사용하여 제조된 재구성 담배)를 포함할 수 있다. 다양한 대표적인 담배 유형, 가공된 담배 유형 및 담배 혼합물 유형은, Lawson 등의 미국 특허 제 4,836,224 호, Perfetti 등의 미국 특허 제 4,924,888 호, Brown 등의 미국 특허 제 5,056,537 호, Brinkley 등의 미국 특허 제 5,159,942 호, Gentry의 미국 특허 제 5,220,930 호, Blakley 등의 미국 특허 제 5,360,023 호, Shafer 등의 미국 특허 제 6,701,936 호, Li 등의 미국 특허 제 7,011,096 호, Li 등의 미국 특허 제 7,017,585 호, Lawson 등의 미국 특허 제 7,025,066 호, Perfetti 등의 미국 특허출원 공개 제 2004/0255965 호, Bereman의 PCT 특허출원 공개 제 WO 02/37990 호, 및 Bombick 등의 Fund. Appl. Toxicol., 39, p. 11-17(1997)에 제시되어 있으며, 이들은 참조에 의해 본원에 통합된다. 본 개시에 따른 것을 포함하여 흡연 장치에 유용할 수 있는 추가의 예시적 담배 조성물은 Robinson 등의 미국 특허 제 7,726,320 호에 개시되어 있으며, 이는 참조에 의해 본원에 통합된다.
또한, 에어로졸 전구체 조성물은 흡입성 물질 또는 그 전구체가 내부에 통합되거나 위에 증착된 불활성 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 흡입성 물질을 포함하는 액체는 불활성 기판 상에 코팅되거나 흡수되거나 흡착될 수 있어서, 열을 가할 때 흡입성 물질은 정압 또는 부압(positive or negative pressure)의 적용을 통해 본 발명의 물품으로부터 인출될 수 있는 형태로 방출된다. 일부 측면에서, 에어로졸 전구체 조성물은 컷 필러 형태의 향미 및 아로마 담배의 혼합물 포함할 수 있다. 또 다른 측면에서, 에어로졸 전구체 조성물은 Pryor 등의 미국 특허 제 4,807,809 호, Pryor 등의 미국 특허 제 4,889,143 호, 및 Raker의 미국 특허 제 5,025,814 호(이들의 개시내용은 참조에 의해 본원에 통합됨)에 기술된 바와 같은 재구성된 담배 재료를 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 전구체 조성물에 관한 추가 정보에 대해서는, 2018년 3월 9일에 출원된 Sur 등의 미국 특허출원 제 15/916,834 호(이는 참조에 의해 본원에 통합됨)를 참조한다.
에어로졸 전구체 조성물의 유형에 관계없이, 에어로졸 전달 장치는 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 생성하도록 구성된 에어로졸 생산 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 궐련 또는 가열-비연소식 장치의 경우, 에어로졸 생산 구성요소는 가열 요소(때로는 가열 부재로 지칭됨)이거나 이를 포함할 수 있다. 비가열-비연소식 장치의 경우, 일부 예에서, 에어로졸 생산 구성요소는 적어도 하나의 진동 가능한 압전 또는 압자기 메시(piezoelectric or piezomagnetic mesh)이거나 이를 포함할 수 있다.
적합한 가열 요소의 일 예는 유도 히터이다. 이러한 히터는 종종 유도 송신기 및 유도 수신기로 구성된다. 유도 송신기는 교류가 통과할 때 진동 자기장(예컨대, 시간에 따라 주기적으로 변하는 자기장)을 생성하도록 구성된 코일을 포함할 수 있다. 유도 수신기는 유도 송신기 내에 적어도 부분적으로 위치하거나 수용될 수 있고, 전도성 재료(예컨대, 강자성 재료 또는 알루미늄 코팅 재료)를 포함할 수 있다. 유도 송신기에 교류가 흐르게 함으로써 유도를 통해 유도 수신기에서 와전류가 생성될 수 있다. 유도 수신기를 정의하는 재료의 저항을 통해 흐르는 와전류는 이를 주울 가열에 의해(즉, 주울 효과를 통해) 가열할 수 있다. 분무기(atomizer)를 정의할 수 있는 유도 수신기는 유도 수신기에 근접하게 위치된 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 형성하기 위해 무선으로 가열될 수 있다. 유도 히터를 갖는 에어로졸 전달 장치의 다양한 구현은, Davis 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0127722 호, Sur 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0202266 호, Sur 등의 미국 특허출원 공개 제 2018/0132531 호, Sebastian 등의 미국 특허출원 공개 제 2019/0124979 호, 및 Sur의 미국 특허출원 공개 제 2019/0174823 호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 참조에 의해 본원에 통합된다.
본 명세서에 보다 구체적으로 설명된 것들을 포함하는 다른 구현에서, 가열 요소는 전기 저항 히터의 경우에서와 같은 전도성 히터이다. 이러한 히터는 전류가 통과할 때 열을 생성하도록 구성될 수 있다. 다양한 구현에서, 전도성 히터는 포일, 폼, 플레이트, 디스크, 나선형, 섬유, 와이어, 필름, 실(yarns), 스트립, 리본 또는 원통의 형태와 같은 다양한 형태로 제공될 수 있다. 이러한 히터는 종종 금속 재료를 포함하며, 전류를 통과시키는 것과 연관된 전기 저항의 결과로서 열을 생성하도록 구성된다. 이러한 저항성 히터는 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 전구체 조성물에 근접하게 위치되어 이를 가열할 수 있다. 본 개시과 함께 사용될 수 있는 다양한 전도성 기판은 위에서 인용된 Griffith 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0255702 호에 설명되어 있다. 적합한 히터의 다른 예는 DePiano 등의 미국 특허 제 9,491,974 호에 설명되어 있으며, 이는 참조에 의해 본원에 통합된다.
일부 구현에서, 에어로졸 전달 장치는 때때로 전력 유닛 또는 제어 장치로 지칭되는 제어 본체를 포함할 수 있다. 에어로졸 전달 장치는 또한 소위 전자 궐련 또는 비가열-비연소식 장치의 경우에 카트리지를 포함하거나, 또는 가열-비연소식 장치의 경우 에어로졸 소스 부재를 포함할 수 있다. 전자 궐련 또는 가열-비연소식 장치의 경우, 제어 본체는 재사용 가능할 수 있는 반면, 카트리지/에어로졸 소스 부재는 제한된 수의 사용을 위해 구성되고/되거나 일회용으로 구성될 수 있다. 다양한 메커니즘은 나사식 맞물림, 압입 맞춤 맞물림, 간섭 맞춤, 슬라이딩 맞춤, 자기적 맞물림 등을 초래하도록 카트리지/에어로졸 소스 부재를 제어 본체에 접속시킬 수 있다.
제어 본체 및 카트리지/에어로졸 소스 부재는 다수의 상이한 재료 중 임의의 것으로 형성될 수 있는 별개의 각자의 하우징 또는 외부 본체를 포함할 수 있다. 하우징은 임의의 적절한 구조적으로 견고한 재료로 형성될 수 있다. 일부 예에서, 하우징은 스테인레스 스틸, 알루미늄 등과 같은 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 다른 적합한 재료는 다양한 플라스틱(예컨대, 폴리카보네이트), 상부 금속 도금 플라스틱(metal-plating over plastic), 세라믹 등을 포함한다.
카트리지/에어로졸 소스 부재는 에어로졸 전구체 조성물을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물로부터 에어로졸을 생성하기 위해, 예컨대 제어 본체 및 카트리지를 가로지르거나 또는 에어로졸 소스 부재가 위치할 수 있는 제어 본체 내에서, 에어로졸 생산 구성요소(예컨대, 가열 요소, 압전/압자기 메시)는 에어로졸 전구체 조성물과 접촉하거나 근접하게 위치될 수 있다. 제어 본체는 재충전 가능하거나 교체 가능할 수 있는 전원을 포함할 수 있으며, 이에 따라 제어 본체는 다수의 카트리지/에어로졸 소스 부재와 함께 재사용될 수 있다.
제어 본체는 또한 장치의 수동 제어를 위헤 푸시 버튼, 터치 감지 표면 등과 같은 에어로졸 전달 장치를 활성화하는 수단을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제어 본체는 사용자가 카트리지/에어로졸 소스 부재를 빨아들여 에어로졸 전달 장치를 활성화하는 시기를 검출하는 흐름 센서를 포함할 수 있다.
다양한 구현에서, 본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치는, 실질적으로 막대형이거나 실질적으로 튜브 형상이거나 실질적으로 원통 형상인 것으로 정의될 수 있는 전반적 형상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 전반적 형상을 가질 수 있다. 첨부된 도면을 참조하여 도시되고 설명된 구현에서, 에어로졸 전달 장치는 실질적으로 둥근 단면을 갖지만, 다른 단면 형상(예컨대, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형 등)도 본 개시에 포함된다. 물품의 물리적 형상을 설명하는 이러한 언어는 제어 본체 및 카트리지/에어로졸 소스 부재를 포함하는 개별 구성요소에도 적용될 수 있다. 다른 구현에서, 제어 본체는 작은 상자 형상과 같은 다른 핸드헬드 형상을 취할 수 있다.
보다 구체적인 구현에서, 제어 본체와 카트리지/에어로졸 소스 부재 중 하나 또는 둘 모두는 일회용이거나 재사용 가능한 것으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제어 본체는 교체 가능한 배터리 또는 재충전 가능한 배터리, SSB, 박막 SSB, 재충전 가능한 슈퍼커패시터, 리튬 이온 또는 하이브리드 리튬 이온 슈퍼커패시터 등과 같은 전원을 가질 수 있다. 전원의 일 예는 독일의 Tadiran Batteries GmbH에 의해 생산된 TKI-1550 재충전 가능 리튬 이온 배터리이다. 다른 구현에서, 유용한 전원은 일본의 Sanyo Electric Company, Ltd.에 의해 생산된 N50-AAA CADNICA 니켈-카드뮴 전지일 수 있다. 다른 구현에서는, 예를 들어 각각 1.2 볼트를 제공하는 복수의 그러한 배터리가 직렬로 접속될 수 있다.
일부 예에서, 그런 다음, 전원은 임의의 유형의 재충전 기술에 접속됨으로써 그와 조합될 수 있다. 적합한 충전기의 예는 단순히 일정한 또는 펄스 직류(DC) 전력을 전원에 공급하는 충전기, 제어 회로를 추가하는 고속 충전기, 3 단계 충전기, 유도 전력 공급식 충전기, 스마트 충전기, 모션 전력 공급식 충전기, 펄스 충전기, 태양열 충전기, USB 기반 충전기 등을 포함한다. 일부 예에서, 충전기는 전원 어댑터 및 임의의 적절한 충전 회로를 포함한다. 다른 예에서, 충전기는 전원 어댑터를 포함하고 제어 본체에는 충전 회로가 장착된다. 이러한 다른 예에서, 충전기는 때때로 단순히 전원 어댑터로 지칭될 수 있다.
제어 본체는, 적절한 충전기에 접속하고 일부 예에서는 통신을 위해 다른 주변 장치에 접속하기 위해, 다수의 상이한 단자, 전기 커넥터 등을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 적절한 예는, 원통형 커넥터, 궐련 라이터 커넥터, 및 USB 커넥터(USB 1.x(예컨대, Type A, Type B), USB 2.0 및 그 업데이트 및 부가물(예컨대, Mini A, Mini B, Mini AB, Micro A, Micro B, Micro AB), 및 USB 3.x(예컨대, Type A, Type B, Micro B, Micro AB, Type C)에 의해 특정된 것들을 포함함), 독점적 커넥터(예컨대, Apple의 Lightning 커넥터) 등과 같은 직류(DC) 커텍터를 포함한다. 제어 본체는 충전기 또는 다른 주변장치에 직접 접속될 수 있고, 또는 두 요소는 역시 적절한 커넥터를 갖는 적절한 케이블을 통해 접속될 수 있다. 두 요소가 케이블에 의해 접속되는 예에서, 제어 본체와 충전기 또는 다른 주변장치는 일 유형의 커넥터 또는 두 유형의 커넥터를 갖는 케이블과 동일하거나 다른 유형의 커넥터를 가질 수 있다.
유도 전력 공급식 충전을 포함하는 예에서, 에어로졸 전달 장치는 유도 무선 충전 기술을 갖추고 있을 수 있으며, 유도 송신기를 포함하여 유도 무선 충전(예를 들어 WPC(Wireless Power Consortium)의 Qi 무선 충전 표준에 따른 무선 충전을 포함함)을 사용하는 무선 충전기, 충전 패드 등과 접속하기 위한 유도 수신기를 포함할 수 있다. 또는 전원은 무선 RF(radio frequency) 기반 충전기로부터 재충전될 수 있다. 유도성 무선 충전 시스템의 예는 Sur 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0112196 호에 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조에 의해 본원에 통합된다. 또한, 일부 구현에서, 전자 궐련의 경우 카트리지는 Chang 등의 미국 특허 제 8,910,639 호(이는 참조에 의해 본원에 통합됨)에 개시된 바와 같이 일회용 카트리지를 포함할 수 있다.
전원을 재충전 기술에 접속하기 위해 하나 이상의 접속이 사용될 수 있으며, 일부는 충전 케이스, 크래들, 도크, 슬리브 등을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 예를 들어, 제어 본체는, 전원 공급 장치에 접속하기 위해 USB 커넥터를 포함하는 크래들과 결합하도록 구성될 수 있다. 또는 다른 예에서, 제어 본체는 전원 공급 장치에 접속되는 USB 커넥터를 포함하는 슬리브 내에 끼워져 맞물리도록 구성될 수 있다. 이러한 예 및 유사한 예에서, USB 커넥터는 전원에 직접 접속될 수 있거나, USB 커넥터는 적절한 전원 어댑터를 통해 전원에 접속될 수 있다.
전원의 예는 Peckerar 등의 미국 특허 제 9,484,155 호 및 2015년 10월 21일에 출원된 Sur 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0112191 호에 설명되어 있으며, 이들의 개시내용은 참조에 의해 본원에 통합된다. 적합한 전원의 다른 예는 Hawes 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0283855 호, Fernando 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0014125 호, Nichols 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0243410 호, Fernando 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/0313901 호, 및 Fernando 등의 미국 특허 제 9,439,454 호에 제공되며, 이들 모두는 참조에 의해 본원에 통합된다. 흐름 센서와 관련하여, 에어로졸 전달 장치를 위한 다양한 마이크로제어기, 센서 및 스위치를 포함하는 대표적인 전류 조정 구성요소 및 다른 전류 제어 구성요소는 Gerth 등의 미국 특허 제 4,735,217 호, Brooks 등의 미국 특허 제 4,922,901 호, 제 4,947,874 호 및 제 4,947,875 호, McCafferty 등의 미국 특허 제 5,372,148 호, Fleischhauer 등의 미국 특허 제 6,040,560 호, Nguyen 등의 미국 특허 제 7,040,314 호, Pan의 미국 특허 제 8,205,622 호, Collet 등의 미국 특허 제 8,881,737 호, Ampolini 등의 미국 특허 제 9,423,152 호, Fernando 등의 미국 특허 제 9,439,454 호, 및 Henry 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0257445 호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 참조에 의해 본원에 통합된다.
입력 장치는 에어로졸 전달 장치에 포함될 수 있다(흐름 센서를 대체하거나 보완할 수 있음). 입력은 사용자가 장치의 기능을 제어할 수 있도록 및/또는 사용자에게 정보를 출력하기 위해 포함될 수 있다. 임의의 구성요소 또는 구성요소들의 조합은 장치의 기능을 제어하기 위한 입력으로 활용될 수 있다. 적합한 입력 장치는 푸시 버튼, 터치 스위치 또는 다른 터치 감지 표면을 포함한다. 예를 들어, Worm 등의 미국 특허출원 공개 제 2015/0245658 호(이는 참조에 의해 본원에 통합됨)에 설명된 바와 같은 하나 이상의 푸시 버튼이 사용될 수 있다. 마찬가지로, Sears 등의 미국 특허 제 10,172,388 호(이는 참조에 의해 본원에 통합됨)에 설명된 바와 같은 터치 스크린이 사용될 수 있다.
추가 예로서, 에어로졸 전달 장치의 특정 움직임에 기초한 제스처 인식에 적합한 구성요소가 입력 장치로 사용될 수 있다. Henry 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0158782 호(이는 참조에 의해 본원에 통합됨)를 참조한다. 또 다른 예로서, 사용자가 예를 들어 용량성 센서가 구현되는 장치의 표면을 터치함으로써 입력을 제공할 수 있도록 용량성 센서가 에어로졸 전달 장치에 구현될 수 있다. 다른 예에서는, 사용자가 입력을 제공할 수 있도록 장치와 연관된 움직임을 감지할 수 있는 센서(예컨대, 가속도계, 자이로스코프, 광전 근접 센서 등)가 에어로졸 전달 장치에 구현될 수 있다. 적합한 센서의 예는 Sur 등의 미국 특허출원 공개 제 2018/0132528 호 및 Henry 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0158782 호에 설명되어 있으며, 이들은 참조에 의해 본원에 통합된다.
위에서 나타낸 바와 같이, 에어로졸 전달 장치는 적어도 하나의 제어 구성요소와 같은 다양한 전자 장치를 포함할 수 있다. 적절한 제어 구성요소는 다수의 전자 구성요소를 포함할 수 있으며, 일부 예에서 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 회로 기판으로 형성될 수 있다. 일부 예에서, 전자 구성요소는, 하나 이상의 예시적 구현에 따라 데이터 처리, 애플리케이션 실행, 또는 다른 처리, 제어 또는 관리 서비스를 수행하도록 구성된 처리 회로를 포함한다. 처리 회로는, 예를 들어, ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), 이들의 어떤 조합 등과 같은 하나 이상의 집적 회로를 포함하는, 적어도 하나의 프로세서 코어, 마이크로프로세서, 코프로세서, 제어기, 마이크로제어기 또는 다양한 다른 컴퓨팅 또는 처리 장치와 같은 다양한 형태로 구체화된 프로세서를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 처리 회로는 프로세서에 결합되거나 그와 통합된 메모리를 포함할 수 있고, 메모리는 데이터, 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어, 이들의 어떤 조합 등을 저장할 수 있다.
일부 예에서, 제어 구성요소는 처리 회로에 결합되거나 그와 통합될 수 있는 하나 이상의 입력/출력 주변장치를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어 구성요소는 하나 이상의 네트워크, 컴퓨팅 장치 또는 다른 적절하게 활성화된 장치와의 무선 통신을 가능하게 하는 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 적절한 통신 인터페이스의 예는 Marion 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0261020 호에 개시되어 있으며, 그 내용은 참조에 의해 본원에 통합된다. 적합한 통신 인터페이스의 또 다른 예는 Texas Instruments의 CC3200 단일 칩 무선 마이크로제어기 유닛(microcontroller unit: MCU)이다. 또한, 에어로졸 전달 장치가 무선으로 통신하도록 구성될 수 있게 하는 적절한 방식의 예는 Ampolini 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0007651 호 및 Henry, Jr. 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0219933 호에 개시되어 있으며, 이들 각각은 참조에 의해 본원에 통합된다.
본 개시의 에어로졸 전달 장치에는 또 다른 구성요소가 사용될 수 있다. 적합한 구성요소의 일 예는, 에어로졸 전달 장치를 사용하여 조명될 수 있는 발광 다이오드(LED), 양자점 기반 LED 등과 같은 광원이다. 적합한 LED 구성요소, 그 구성 및 용도의 예는 Sprinkel 등의 미국 특허 제 5,154,192 호, Newton의 미국 특허 제 8,499,766 호, Scatterday의 미국 특허 제 8,539,959 호, 및 Sears 등의 미국 특허 제 9,451,791 호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 참조에 의해 본원에 통합된다.
다른 동작 지표(indices)도 본 개시에 포함된다. 예를 들어, 동작의 시각적 지표는 흡연 경험의 진행을 보여주기 위해 밝은 색상 또는 강도의 변화도 포함한다. 진동 모터와 같은 동작의 촉각(햅틱) 표시기 및 스피커와 같은 동작의 소리(오디오) 표시기가 본 발명에 유사하게 포함된다. 더 나아가, 이러한 동작 지표들의 조합도 단일 흡연 물품에 사용하기에 적합하다. 다른 측면에 따르면, 에어로졸 전달 장치는, 예를 들어, 전원에 남아있는 전력량, 흡연 경험의 진행, 에어로졸 생산 구성요소 활성화에 대응하는 표시 등과 같은 흡연 물품의 동작에 대응하는 정보를 제공하도록 구성된 디스플레이와 같은 하나 이상의 표시기 또는 표시를 포함할 수 있다.
또 다른 구성요소도 고려된다. 예를 들어, Sprinkel 등의 미국 특허 제 5,154,192 호는 흡연 물품용 표시기를 개시하고 있고, Sprinkel, Jr. 등의 미국 특허 제 5,261,424 호는 빨아들이는 것과 연관된 사용자 입술 활동을 검출하여 가열 장치의 가열을 트리거하기 위해 장치의 마우스 단부와 연관될 수 있는 압전 센서를 개시하고 있고, McCafferty 등의 미국 특허 제 5,372,148 호는 마우스피스를 통한 압력 강하에 응답하여 가열 부하 어레이로의 에너지 흐름을 제어하기 위한 퍼프 센서를 개시하고 있고, Harris 등의 미국특허 제 5,967,148 호는 삽입된 구성요소의 적외선 투과율의 불균일성을 검출하는 식별기 및 구성요소가 리셉터클(receptacle)에 삽입될 때 검출 루틴을 실행하는 제어기를 포함하는 흡연 장치의 리셉터클을 개시하고 있고, Fleischhauer 등의 미국 특허 제 6,040,560 호는 다수의 차동 단계를 갖는 정의된 실행가능 전력 사이클를 설명하고 있으며, Watkins 등의 미국 특허 제 5,934,289 호는 광자-광전자(photonic-optronic) 구성요소를 개시하고 있고, Counts 등의 미국 특허 제 5,954,979 호는 흡연 장치를 통한 인발 저항(draw resistance)을 변경하는 수단을 개시하고 있고, Blake 등의 미국 특허 제 6,803,545 호는 흡연 장치에 사용하기 위한 특정 배터리 구성을 개시하고 있고, Griffen 등의 미국 특허 제 7,293,565 호는 흡연 장치와 함께 사용하기 위한 다양한 충전 시스템을 개시하고 있고, Fernando 등의 미국 특허 제 8,402,976 호는 충전을 용이하게 하고 장치의 컴퓨터 제어를 가능하게 하는 흡연 장치용 컴퓨터 인터페이스 수단을 개시하고 있고, Fernando 등의 미국 특허 제 8,689,804 호는 흡연 장치용 식별 시스템을 개시하고 있으며, Flick의 PCT 특허출원 공개 제 WO 2010/003480 호는 에어로졸 생성 시스템에서 퍼프를 표시하는 유체 흐름 감지 시스템을 개시하고 있는데, 전술한 개시내용들 모두는 참조에 의해 본원에 통합된다.
전자 에어로졸 전달 물품과 관련된 구성요소 및 본 물품에서 사용될 수 있는 개시 재료 또는 구성요소의 추가 예는, Gerth 등의 미국 특허 제 4,735,217 호, Morgan 등의 미국 특허 제 5,249,586 호, Higgins 등의 미국 특허 제 5,666,977 호, Adams 등의 미국 특허 제 6,053,176 호, White의 미국 특허 제 6,164,287 호, Voges의 미국 특허 제 6,196,218 호, Felter 등의 미국 특허 제 6,810,883 호, Nichols의 미국 특허 제 6,854,461 호, Hon의 미국 특허 제 7,832,410 호, Kobayashi의 미국 특허 제 7,513,253 호, Hamano의 미국 특허 제 7,896,006 호, Shayan의 미국 특허 제 6,772,756 호, Hon의 미국 특허 제 8,156,944 호 및 제 8,375,957 호, Thorens 등의 미국 특허 제 8,794,231 호, Oglesby 등의 미국 특허 제 8,851,083 호, Monsees 등의 미국 특허 제 8,915,254 호 및 제 8,925,555 호, DePiano 등의 미국 특허 제 9,220,302 호, Hon의 미국 특허출원 공개 제 2006/0196518 호 및 제 2009/0188490 호, Oglesby 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/0024834 호, Wang의 미국 특허출원 공개 제 2010/0307518 호, Hon의 PCT 특허출원 공개 제 WO 2010/091593 호 및 Foo의 PCT 특허출원 공개 제 WO 2013/089551 호를 포함하며, 이들 각각은 참조에 의해 본원에 통합된다. 또한, Worm 등의 미국 특허출원 공개 제 2017/0099877 호는 에어로졸 전달 장치에 포함될 수 있는 캡슐 및 에어로졸 전달 장치를 위한 포브형(fob-shape) 구성을 개시하고 있으며, 이는 참조에 의해 본원에 통합된다. 전술한 문서에 의해 개시된 다양한 재료는 다양한 구현으로 본 장치에 통합될 수 있으며, 전술한 개시내용 전부는 참조에 의해 본원에 통합된다.
본 개시의 에어로졸 전달 장치에 통합될 수 있는 또 다른 특징, 제어 또는 구성요소는, Harris 등의 미국 특허 제 5,967,148 호, Watkins 등의 미국 특허 제 5,934,289 호, Counts 등의 미국 특허 제 5,954,979 호, Fleischhauer 등의 미국 특허 제 6,040,560 호, Hon의 미국 특허 제 8,365,742 호, Fernando 등의 미국 특허 제 8,402,976 호, Katase의 미국 특허출원 공개 제 2005/0016550 호, Fernando 등의 미국 특허 제 8,689,804 호, Tucker 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0192623 호, Leven 등의 미국 특허 제 9,427,022 호, Kim 등의 미국 특허출원 공개 제 2013/0180553 호, Sebastian 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0000638 호, Novak 등의 미국 특허출원 공개 제 2014/0261495 호, 및 DePiano 등의 미국 특허 제 9,220,302 호에 개시되어 있으며, 이들 모두는 참조에 의해 본원에 통합된다.
도 1 및 도 2는 전자 궐련의 경우에 제어 본체 및 카트리지를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 구현을 도시한다. 이와 관련하여, 도 1 및 도 2는 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(100)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 에어로졸 전달 장치는 제어 본체(102)(전력 유닛이라고도 함) 및 카트리지(104)를 포함할 수 있다. 제어 본체와 카트리지는 기능 관계에서 영구적으로 또는 분리 가능하게 정렬될 수 있다. 도 1 및 도 2는 결합된 구성의 에어로졸 전달 장치의 사시도 및 부분 절개 측면도를 각각 도시한다.
제어 본체(102) 및 카트리지(104)는 프레스 끼워맞춤(또는 간섭 끼워맞춤) 접속, 나사 접속, 자기적 접속 등과 같은 다양한 접속에 의해 서로 맞물리도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 제어 본체는 카트리지 상의 제 2 맞물림 요소(예컨대, 커넥터)와 결합하도록 구성된 제 1 맞물림 요소(예컨대, 커플러)를 포함할 수 있다. 제 1 맞물림 요소와 제 2 맞물림 요소는 가역적일 수 있다. 예를 들어, 제 1 맞물림 요소 또는 제 2 맞물림 요소 중 하나는 수나사일 수 있고, 다른 하나는 암나사일 수 있다. 추가 예로서, 제 1 맞물림 요소 또는 제 2 맞물림 요소 중 어느 하나는 자석일 수 있고, 다른 하나는 금속 또는 매칭 자석일 수 있다.
특정 구현에서, 맞물림 요소는 제어 본체(102) 및 카트리지(104)의 기존의 구성요소에 의해 직접 정의될 수 있다. 예를 들어, 제어 본체의 하우징은 그 단부에 카트리지의 적어도 일부(예컨대, 카트리지의 저장 탱크 또는 다른 쉘 형성 요소)를 수용하도록 구성된 공동을 정의할 수 있다. 특히, 카트리지의 저장 탱크는 제어 본체의 공동 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있는 반면, 카트리지의 마우스피스는 제어 본체의 공동 외부에 노출된 채로 유지될 수 있다. 카트리지는, 예를 들어, 간섭 끼워맞춤에 의해(예컨대, 카트리지의 외부 표면과 제어 본체 공동을 형성하는 벽의 내부 표면 사이에 간섭 맞물림을 생성하는 멈춤쇠 및/또는 다른 특징의 사용을 통해), 자기적 맞물림에 의해(예컨대, 제어 본체의 공동 내에 위치되고 카트리지 상에 위치된 자석 및/또는 자기 금속의 사용을 통해), 또는 다른 적절한 기술에 의해, 제어 본체 하우징에 의해 형성된 공동 내에 유지될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 에어로졸 전달 장치(100)는 제어 본체(102)의 외부 하우징에 정의된 표시 창(106)을 포함할 수 있고, 이를 통해 사용자에게 카트리지(104)의 특이한 특성과 관련된 시각적 표시(108)를 제공할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제어 본체는 제어 본체의 외부 하우징 상에 정의된 적어도 하나의 개구(110)를 포함할 수 있으며, 이를 통해 광원(도 2 참조)으로부터의 광이 보일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어 본체(102) 및 카트리지(104)는 각각 다수의 각자의 구성요소를 포함한다. 도 2에 도시된 구성요소는 제어 본체 및 카트리지 내에 존재할 수 있는 구성요소를 나타내며, 본 개시에 포함되는 구성요소의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 도시된 바와 같이, 예를 들어, 제어 본체는 제어 구성요소(208)(예컨대, 처리 회로 등), 흐름 센서(210), 전원(212)(예컨대, 배터리, 슈퍼커패시터) 및 광원(214)(예컨대, LED, 양자점 기반 LED)을 포함할 수 있는 하우징(206)(때때로 제어 본체 쉘이라고도 함)으로 형성될 수 있고, 이러한 구성요소들은 가변적으로 정렬될 수 있다. 전원은 재충전 가능할 수 있고, 제어 본체는, 전원에 결합되어 전원을 제어 가능하게 충전하도록 구성된 충전 회로를 포함할 수 있다.
제어 본체(102)는 또한 카트리지 수용 챔버(216)를 포함하고, 카트리지는 카트리지 수용 챔버와 제거 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 제어 본체는, 제어 본체를 카트리지 및 특히 카트리지 상의 전기 접촉부(220)와 전기적으로 결합시키도록 구성된 카트리지 수용 챔버 내에 위치된 전기 커넥터(218)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 전기 커넥터 및 전기 접촉부는 제어 본체 및 카트리지의 접속 인터페이스를 형성할 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 제어 본체는 제어 본체를 하나 이상의 외부 장치와 접속시키기 위한 외부 전기 커넥터(222)를 포함할 수 있다. 적합한 외부 전기 커넥터의 예는 위에서 설명한 것과 같은 USB 커넥터, Apple의 Lightning 커넥터와 같은 독점적 커넥터 등을 포함한다.
다양한 예에서, 카트리지(104)는 탱크 부분 및 마우스피스 부분을 포함한다. 카트리지, 탱크 부분 및/또는 마우스피스 부분은 세로 축(L), 세로 축에 수직인 제 1 가로 축(T1), 및 세로 축에 수직이고 제 1 가로 축(T1)에 수직인 제 2 가로 축(T2)과 관련하여 별도로 정의될 수 있다. 카트리지는 에어로졸 전구체 조성물을 보유하도록 구성된 저장소(226)(탱크 부분 내에 있음)를 둘러싸고 가열 요소(228)(에어로졸 생산 구성요소)를 포함하는 하우징(224)(때때로 카트리지 쉘로 지칭 됨)으로 형성될 수 있다. 일부 예에서, 제어 본체(102) 상의 전기 커넥터(218) 및 카트리지 상의 전기 접촉부(220)는 가열 요소를 카트리지의 제어 구성요소(208) 및/또는 전원(212)과 전기적으로 접속시킬 수 있다. 다양한 구성에서 카트리지의 구조는 탱크로 지칭될 수 있고, 따라서, "카트리지", "탱크" 등의 용어는 에어로졸 전구체 조성물을 위한 저장소를 둘러싸고 가열 요소를 포함하는 쉘 또는 다른 하우징을 지칭하기 위해 상호 교환적으로 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 일부 예에서, 저장소(226)는 저장소 하우징에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 가열 요소(228)로 나르거나 수송하도록 구성된 액체 수송 요소(230)와 유체 연통할 수 있다. 액체 수송 요소의 적어도 일부는 가열 요소에 근접하게(예컨대, 직접 인접하거나, 인접하거나, 가까이 근접하게 또는 비교적 가까이 근접하게) 위치될 수 있다. 액체 수송 요소는 가열 요소와 저장소(226)에 저장된 에어로졸 전구체 조성물 사이에서 연장될 수 있고, 가열 요소의 적어도 일부는 저장소의 근위 단부 위에 위치할 수 있다. 본 개시의 목적을 위해, 이러한 특정 맥락에서 "위"라는 용어는 실질적으로 세로 축(L)을 따르는 방향으로 저장소 및/또는 카트리지(104)의 근위 단부를 향하는 의미로 해석되어야 함이 이해되어야 한다. 액체 수송 요소의 다른 배열도 본 개시의 범위 내에서 고려된다. 예를 들어, 일부 예시적 구현에서, 액체 수송 요소는 저장소의 원위 단부에 근접하게 위치될 수 있고/있거나 세로 축(L)을 가로 질러 배열될 수 있다. 적합한 배열의 추가 예에 대해서는, 참조에 의해 본원에 통합되는 2019년 10월 10일에 출원된 Novak 등의 미국 특허출원 제 16/598,505 호를 참조한다.
가열 요소(228) 및 액체 수송 요소(230)는 유체적으로 접속되는 개별 요소로 구성될 수 있고, 또는 가열 요소 및 액체 수송 요소는 결합된 요소로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서 가열 요소는 액체 수송 요소에 통합될 수 있다. 이러한 구성요소의 몇몇 예는 Buchberger의 미국 특허 제 8,833,364 호 및 Buchberger의 미국 특허출원 공개 제 2017/0203057 호에 설명되어 있고, 이들은 참조에 의해 본원에 통합된다. 또한, 가열 요소 및 액체 수송 요소는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 임의의 구성으로 형성될 수 있다. 일부 예에서, 저장소(226)와 가열 요소 사이에 밸브가 위치될 수 있고, 밸브는 저장소로부터 가열 요소로 이동되거나 전달되는 에어로졸 전구체 조성물의 양을 제어하도록 구성될 수 있다.
전류가 인가될 때 열을 생성하도록 구성된 재료의 다양한 예가 가열 요소(228)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 예에서의 가열 요소는 와이어 코일, 평판, 마이크로 히터 등과 같은 저항성 가열 요소일 수 있다. 가열 요소를 형성할 수 있는 물질의 예는, 칸탈(FeCrAl), 니크롬, 니켈, 스테인레스 스틸, 인듐 주석 산화물, 텅스텐, 몰리브덴 디실리사이드(MoSi2), 몰리브덴 실리사이드(MoSi), 알루미늄이 도핑된 몰리브덴 디실리사이드(Mo(Si,Al)2), 티타늄, 백금, 은, 팔라듐, 은과 팔라듐의 합금, 흑연 및 흑연 기반 재료(예컨대, 탄소 기반 폼 및 실), 전도성 잉크, 붕소 도핑된 실리카, 및 세라믹(예컨대, 포지티브 또는 네거티브 온도 계수 세라믹)을 포함한다. 가열 요소는 저항성 가열 요소이거나, 유도를 통해 열을 생성하도록 구성된 가열 요소일 수 있다. 가열 요소는 알루미늄 질화물, 실리콘 탄화물, 베릴륨 산화물, 알루미나, 실리콘 질화물, 또는 이들의 합성물과 같은 열 전도성 세라믹으로 코팅될 수 있다. 본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치에 유용한 가열 요소의 예시적 구현이 아래에 추가로 설명되고, 이는 본 명세서에 설명된 것과 같은 장치에 통합될 수 있다.
카트리지(104)로부터 형성된 에어로졸의 배출을 허용하기 위해 하우징(224)(예컨대, 마우스피스 부분의 마우스 단부)에는 개방부(232)가 존재할 수 있다.
카트리지(104)는 또한 집적 회로, 메모리 구성요소(예컨대, EEPROM, 플래시 메모리), 센서 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 전자 구성요소를 포함할 수 있다. 전자 구성요소는 유선 또는 무선 수단에 의해 제어 구성요소(208) 및/또는 외부 장치와 통신하도록 구성될 수 있다. 전자 구성요소는 카트리지 내의 어느 곳에나 위치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어 본체(102)의 제어 구성요소(208)는 다수의 전자 구성요소를 포함할 수 있고, 일부 예에서는 전자 구성요소들을 지지하고 전기적으로 접속시키는 PCB와 같은 회로 기판으로 형성될 수 있다. 흐름 센서(210)는 이러한 전자 구성요소들 중 하나일 수 있거나 그렇지 않으면 회로 기판 상에 위치할 수 있다. 일부 예에서, 공기 흐름 센서는 자신이 부착될 수 있는 자체 회로 기판 또는 다른 베이스 요소를 포함할 수 있다. 일부 예에서는, 연성(flexible) 회로 기판이 사용될 수 있다. 연성 회로 기판은 다양한 형태로 구성될 수 있다. 일부 예에서, 연성 회로 기판은 히터 기판과 결합되거나, 그 위에 적층되거나, 그 일부 또는 전부를 형성할 수 있다.
도 2에 도시된 저장소(226)는 현재 설명되는 바와 같이 용기이거나 섬유형 저장소일 수 있다. 예를 들어, 저장소는 이 예에서 하우징(224)의 내부를 둘러싸는 튜브의 형상으로 실질적으로 형성된 하나 이상의 부직 섬유층(one or more layers of nonwoven fibers)을 포함할 수 있다. 에어로졸 전구체 조성물은 저장소에 보유될 수 있다. 예를 들어, 액체 성분은 저장소에 의해 흡착식으로 보유될 수 있다. 저장소는 액체 수송 요소(230)와 유체 접속될 수 있다. 액체 수송 요소는 모세관 작용을 통해 또는 마이크로 펌프를 통해 저장소에 저장된 에어로졸 전구체 조성물을 이 예에서 금속 와이어 코일의 형태인 가열 요소(228)로 수송할 수 있다. 이와 같이, 가열 요소는 액체 수송 요소를 갖는 가열 배열에 존재한다.
일부 예에서, 미세 유체 칩이 저장소(226)에 매립될 수 있으며, 저장소로부터 전달되는 에어로졸 전구체 조성물의 양 및/또는 질량은 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 기술에 기초한 것과 같은 마이크로 펌프에 의해 제어될 수 있다. 본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치에 유용한 저장소 및 수송 요소의 다른 예시적 구현은 본 명세서에 추가로 설명되며, 이러한 저장소 및/또는 수송 요소는 본 명세서에 기재된 것과 같은 장치에 통합될 수 있다. 특히, 본 명세서에 추가로 설명되는 가열 요소 및 수송 요소의 특정 조합은 본 명세서에 설명된 것과 같은 장치에 통합될 수 있다.
사용시, 사용자가 에어로졸 전달 장치(100)를 빨아들일 때, 공기 흐름이 흐름 센서(210)에 의해 감지되고, 가열 요소(228)가 활성화되어 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시킨다. 에어로졸 전달 장치의 마우스 단부를 빨아들이면 주변 공기가 에어로졸 전달 장치에 들어가 그를 통해 이동한다. 카트리지(104)에서, 빨아들인 공기는 형성된 증기와 결합하여 에어로졸을 형성한다. 에어로졸은 가열 요소로부터 멀어져 에어로졸 전달 장치의 마우스 단부의 개방부(232) 밖으로 날아가거나, 흡인되거나, 배출된다.
전자 궐련의 경우에 제어 본체 및 카트리지를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 구현에 관한 추가 세부사항은 위에서 인용된 Sur의 미국 특허출원 제 15/836,086 호 및 Sur 등의 미국 특허출원 제 15/916,834 호뿐만 아니라, 2018년 3월 9일에 출원된 Sur의 미국 특허출원 제 15/916,696 호 및 2018년 10월 26일에 출원된 Aller 등의 미국 특허출원 제 16/171,920 호를 참조한다(이들 모두는 또한 참조에 의해 본원에 통합됨).
도 3 내지 도 6은 가열-비연소식(heat-not-burn) 장치의 경우에 제어 본체 및 에어로졸 소스 부재를 포함하는 에어로졸 전달 장치의 구현을 도시한다. 보다 구체적으로, 도 3은 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(300)를 도시한다. 에어로졸 전달 장치는 제어 본체(302) 및 에어로졸 소스 부재(304)를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 에어로졸 소스 부재 및 제어 본체는 기능 관계에서 영구적으로 또는 분리 가능하게 정렬될 수 있다. 이와 관련하여, 도 3은 결합된 구성의 에어로졸 전달 장치를 도시하는 반면, 도 4는 분리된 구성의 에어로졸 전달 장치를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 개시의 다양한 구현에서, 에어로졸 소스 부재(304)는 제어 본체(302)에 삽입되도록 구성된 가열 단부(406) 및 사용자가 에어로졸을 생성하기 위해 빨아들이는 마우스 단부(408)를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 가열 단부의 적어도 일부는 에어로졸 전구체 조성물(410)을 포함할 수 있다.
다양한 구현에서, 에어로졸 소스 부재(304) 또는 그 일부는 에어로졸 소스 부재에 대한 추가 구조 및/또는 지지를 제공하는 데 유용한 임의의 재료로 형성될 수 있는 외부 오버랩 재료(412)로 감길 수 있다. 다양한 구현에서, 외부 오버랩 재료는 종이 또는 다른 섬유 재료(예컨대, 셀룰로스 재료)를 포함할 수 있는 열 전달에 저항하는 재료를 포함할 수 있다. 외부 오버랩 재료는 또한 섬유 재료 내에 매립되거나 분산된 하나 이상의 충전제 재료를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 충전제 재료는 물 불용성 입자(water insoluble particles)의 형태를 가질 수 있다. 또한, 충전제 재료는 무기 성분을 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 외부 오버랩은 궐련의 전형적인 포장지와 같이 하부 벌크 층 및 상부 층과 같은 다수의 층으로 형성될 수 있다. 이러한 재료는, 예를 들어, 아마, 대마, 사이잘(sisal), 볏짚 및/또는 에스파토(esparto)와 같은 경량 "넝마 섬유(rag fibers)"를 포함할 수 있다. 외부 오버랩은 또한 셀룰로스 아세테이트와 같은 종래의 궐련의 필터 요소에 전형적으로 사용되는 재료를 포함할 수 있다. 또한, 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부(408)에서의 오버랩의 초과 길이는, 아래에 설명되는 바와 같이 에어로졸 전구체 조성물(410)을 소비자의 입으로부터 간단히 분리하거나 필터 재료를 배치하기 위한 공간을 제공하도록 기능할 수 있거나, 또는 물품을 빨아들이는 데 영향을 주거나 빨아들이는 중에 장치를 떠나는 증기 또는 에어로졸의 흐름 특성에 영향을 준다. 본 개시과 함께 사용될 수 있는 오버랩 재료의 구성에 관한 추가 논의는 위에서 인용된 Worm 등의 미국 특허 제 9,078,473 호에서 찾을 수 있다.
다양한 구현에서, 에어로졸 전구체 조성물(410)과 에어로졸 소스 부재(304)의 마우스 단부(408) 사이에 다른 구성요소가 존재할 수 있는데, 마우스 단부는 예를 들어 셀룰로스 아세테이트 또는 폴리프로필렌 재료로 이루어질 수 있는 필터(414)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 필터는 Raker 등의 미국 특허 제 5,025,814 호(이는 그 전체가 참조에 의해 본원에 통합됨)에 설명된 바와 같이 담배 함유 재료의 가닥(strands)을 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 필터는 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부의 구조적 무결성을 증가시킬 수 있고/있거나 원한다면 필터링 능력을 제공하고/하거나 빨아들이는 것에 대한 저항을 제공할 수 있다. 일부 구현에서는 에어로졸 전구체 조성물과 마우스 단부 사이에 다음 중 하나 또는 임의의 조합이 위치할 수 있다: 에어 갭; 냉각 공기를 위한 상 변화 재료; 풍미 방출 매체; 선택적 화학적 흡착이 가능한 이온 교환 섬유; 필터 매체로서의 에어로겔 입자; 및 다른 적합한 재료.
본 개시의 다양한 구현은 에어로졸 소스 부재(304)의 에어로졸 전구체 조성물(410)을 가열하기 위해 하나 이상의 전도성 가열 요소를 사용한다. 다양한 구현에서, 가열 요소는 포일(foil), 폼(foam), 메쉬(mesh), 중공 볼(hollow ball), 하프 볼(half ball), 디스크, 나선형, 섬유, 와이어, 필름, 실, 스트립, 리본 또는 원통의 형태와 같은 다양한 형태로 제공될 수 있다. 이러한 가열 요소는 종종 금속 재료를 포함하고, 전류를 통과시키는 것과 연관된 전기 저항의 결과로 열을 생성하도록 구성된다. 이러한 저항성 가열 요소는 에어로졸 소스 부재, 특히 에어로졸 소스 부재의 에어로졸 전구체 조성물과 직접 접촉하거나 근접하게 위치할 수 있다. 가열 요소는 제어 본체 및/또는 에어로졸 소스 부재에 위치할 수 있다. 다양한 구현에서, 에어로졸 전구체 조성물은, 가열 조립체로서 작용하거나 그 기능을 용이하게 할 수 있는 기판 부분에 매립되거나 그 일부인 성분(즉, 열 전도 성분)을 포함할 수 있다. 다양한 가열 부재 및 요소의 몇몇 예는 Worm 등의 미국 특허 제 9,078,473 호에 설명되어 있다.
다양한 가열 요소 구성의 일부 비제한적 예는 가열 요소가 에어로졸 소스 부재(304)와 근접하게 배치되는 구성을 포함한다. 예를 들어, 일부 예에서, 가열 요소의 적어도 일부는 적어도 에어로졸 소스 부재의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 가열 요소는 제어 본체(302)에 삽입될 때 에어로졸 소스 부재의 외부에 인접하게 위치될 수 있다. 다른 예에서, 가열 요소의 적어도 일부는 에어로졸 소스 부재가 제어 본체에 삽입될 때 에어로졸 소스 부재의 적어도 일부를 관통할 수 있다(예컨대, 에어로졸 소스 부재를 관통하는 하나 이상의 프롱(prongs) 및/또는 스파이크(spikes)). 일부 예에서, 에어로졸 전구체 조성물은, 가열 요소의 역할을 하거나 그 기능을 용이하게 할 수 있는 에어로졸 전구체 조성물과 접촉하는 구조, 또는 에어로졸 전구체 조성물에 매립된 복수의 비드 또는 입자를 포함할 수 있거나, 그와 같은 에어로졸 전구체 조성물의 일부일 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(300)의 정면도를 도시하고, 도 6은 도 5의 에어로졸 전달 장치를 통한 단면도를 도시한다. 특히, 도시된 구현의 제어 본체(302)는, 그 맞물림 단부에 정의된 개방부(518)를 포함하는 하우징(516), 흐름 센서(520)(예컨대, 퍼프 센서 또는 압력 스위치), 제어 구성요소(522)(예컨대, 처리 회로 등), 전원(524)(예컨대, 배터리, 슈퍼커패시터), 및 광원(526)(예컨대, LED)을 포함하는 단부 캡을 포함할 수 있다. 전원은 재충전 가능할 수 있고, 제어 본체는 전원에 결합되어 전원을 제어 가능하게 충전하도록 구성된 충전 회로를 포함할 수 있다.
일 구현에서, 광원(526)은 하나 이상의 LED, 양자점-기반 LED(quantum dot-based LEDs) 등을 포함할 수 있다. 광원은 제어 구성요소(522)와 통신할 수 있고, 예를 들어, 사용자가 에어로졸 소스 부재(304)를 빨아들일 때, 제어 본체(302)에 결합될 때, 흐름 센서(520)에 의해 검출될 때 조명될 수 있다.
도시된 구현의 제어 본체(302)는 에어로졸 소스 부재(304)의 에어로졸 전구체 조성물(410)을 가열하도록 구성된 하나 이상의 가열 조립체(528)(개별적으로 또는 집합적으로 가열 조립체로 지칭됨)를 포함한다. 본 개시의 다양한 구현의 가열 조립체는 다양한 형태를 취할 수 있지만, 특히 도 5 및 도 6에 도시된 특정 구현에서, 가열 조립체는 외부 실린더(530) 및 가열 요소(532)(에어로졸 생산 구성요소)를 포함하고, 가열 요소(532)는 이 구현에서 수용 베이스(534)로부터 연장되는 복수의 히터 프롱(heater prongs)을 포함한다(다양한 구성에서 가열 조립체 또는 보다 구체적으로 히터 프롱은 히터로 지칭됨). 도시된 구현에서, 외부 실린더는 외부 실린더 내의 히터 프롱에 의해 생성된 열을 유지하고, 보다 구체적으로는 에어로졸 전구체 조성물 내의 히터 프롱에 의해 생성된 열을 유지하기 위해, 스테인레스 스틸로 구성된 이중벽 진공관을 포함한다. 다양한 구현에서, 히터 프롱은, 구리, 알루미늄, 백금, 금, 은, 철, 스틸, 황동, 청동, 흑연 또는 이들의 임의의 조합을 포함 하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 전도성 재료로 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 가열 조립체(528)는 하우징(516)의 맞물림 단부에 근접하게 연장될 수 있고, 에어로졸 전구체 조성물(410)을 포함하는 에어로졸 소스 부재(304)의 가열 단부(406)의 일부를 실질적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 가열 조립체는 일반적으로 튜브형 구성을 정의할 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 가열 요소(532)(예컨대, 복수의 히터 프롱)는 수용 챔버(536)를 생성하기 위해 외부 실린더(530)에 의해 둘러싸인다. 이러한 방식으로, 다양한 구현에서, 외부 실린더는 비전도성 절연 재료 및/또는 절연 중합체(예컨대, 플라스틱 또는 셀룰로스), 유리, 고무, 세라믹, 자기(porcelain), 이중벽 진공 구조 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 구조를 포함할 수 있다.
일부 구현에서, 가열 조립체(528)의 하나 이상의 부분 또는 구성요소는 에어로졸 전구체 조성물(410)과 결합, 포장 및/또는 통합(예컨대, 내부에 매립)될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 에어로졸 전구체 조성물은 전술한 바와 같은 재료로 형성될 수 있고, 그 안에서 혼합된 하나 이상의 전도성 재료를 포함할 수 있다. 이러한 구현들 중 일부에서, 접촉부는 에어로졸 전구체 조성물에 직접 접속될 수 있어서, 에어로졸 소스 부재가 제어 본체의 수용 챔버 내로 삽입될 때 접촉부는 전기 에너지 소스와 전기적으로 접속된다. 대안적으로, 접촉부는 전기 에너지 소스와 일체형일 수 있고 제어 본체의 수용 챔버 내로 연장될 수 있어서, 에어로졸 소스 부재가 제어 본체의 수용 챔버 내로 삽입될 때 접촉부는 에어로졸 전구체 조성물과 전기적으로 접속된다. 에어로졸 전구체 조성물 내에 전도성 재료가 존재하기 때문에, 전기 에너지 소스로부터 에어로졸 전구체 조성물로 전력을 인가하면 전류가 흐를 수 있고 따라서 전도성 재료로부터 열이 생성된다. 따라서, 일부 구현에서, 가열 요소는 에어로졸 전구체 조성물과 일체형인 것으로 설명될 수 있다. 비제한적 예로서, 흑연 또는 다른 적합한 전도성 재료는, 가열 요소를 매질과 일체형이 되게 하기 위해 에어로졸 전구체 조성물을 형성하는 재료와 혼합되거나, 그에 매립되거나, 그 재료 바로 위에 또는 그 내부에 존재할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 도시된 구현에서, 외부 실린더(530)는 또한 에어로졸 소스 부재가 하우징(516) 내로 삽입될 때 에어로졸 소스 부재(304)의 적절한 위치 설정을 용이하게 하는 역할을 할 수 있다. 다양한 구현에서, 가열 조립체(528)의 외부 실린더는 하우징에 대한 가열 조립체의 정렬을 제공하기 위해 하우징의 내부 표면과 맞물릴 수 있다. 이에 의해, 가열 조립체 사이의 고정 결합의 결과로서, 가열 조립체의 세로 축은 하우징의 세로 축에 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 특히, 지지 실린더는 수용 챔버(536)를 생성하기 위해 하우징의 개방부(518))로부터 수용 베이스(534)까지 연장될 수 있다.
에어로졸 소스 부재(304)의 가열 단부(406)는 제어 본체(302)에의 삽입을 위한 크기 및 형상을 갖는다. 다양한 구현에서, 제어 본체의 수용 챔버(536)는 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 벽에 의해 정의되는 것으로 특성화될 수 있는데, 내부 표면은 수용 챔버의 내부 용적을 정의한다. 예를 들어, 도시된 구현에서, 외부 실린더(530)는 수용 챔버의 내부 용적을 정의하는 내부 표면을 정의한다. 도시된 구현에서, 외부 실린더의 내부 직경은 대응하는 에어로졸 소스 부재의 외부 직경보다 약간 더 크거나 거의 동일할 수 있으므로(예컨대, 슬라이딩 핏을 생성함), 외부 실린더는 에어로졸 소스 부재를 제어 본체에 대해 적절한 위치(예컨대, 측면 위치)로 안내하도록 구성된다. 따라서, 에어로졸 소스 부재의 가장 큰 외부 직경(또는 구현의 특정 단면 형상에 따라 다른 치수)은, 제어 본체에 있는 수용 챔버의 개방 단부의 벽의 내부 표면에서의 내부 직경(또는 다른 치수)보다 작도록 크기가 조정될 수 있다. 일부 구현에서, 각각의 직경의 차이는 에어로졸 소스 부재가 수용 챔버에 꼭 맞도록 충분히 작을 수 있고, 마찰력은 에어로졸 소스 부재가 가해진 힘없이 이동되는 것을 방지한다. 다른 한편으로, 그 차이는 과도한 힘을 요구하지 않으면서 에어로졸 소스 부재가 수용 챔버 안팎으로 미끄러질 수 있도록 하기에 충분할 수 있다.
도시된 구현에서, 제어 본체(302)는 에어로졸 소스 부재(304)가 제어 본체에 삽입될 때 가열 요소(532)(예컨대, 히터 프롱)가 에어로졸 소스 부재의 가열 단부(406)의 에어로졸 전구체 조성물(410)의 적어도 일부의 근사 방사 중심(approximate radial center)에 위치하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 고체 또는 반고체 에어로졸 전구체 조성물과 함께 사용될 때, 히터 프롱은 에어로졸 전구체 조성물과 직접 접촉할 수 있다. 다른 구현에서, 예컨대, 튜브 구조를 정의하는 압출 에어로졸 전구체 조성물과 함께 사용될 때, 히터 프롱은 압출 튜브 구조의 내부 표면에 의해 정의된 공동 내부에 위치할 수 있고, 압출 튜브 구조의 내부 표면과 접촉하지 않을 것이다.
사용 중에, 소비자는 가열 조립체(528), 특히, 에어로졸 전구체 조성물(410)(또는 그 특정 층)에 인접한 가열 요소(532)의 가열을 시작한다. 에어로졸 전구체 조성물의 가열은 흡입성 물질을 생성하기 위해 에어로졸 소스 부재(304) 내에 흡입성 물질을 방출한다. 소비자가 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부(408)에서 흡입할 때, 공기는 제어 본체(302)의 개방부 또는 개구와 같은 공기 흡입구(538)를 통해 에어로졸 소스 부재로 유입된다. 유입된 공기와 방출된 흡입 물질의 조합은 빨아들인 재료가 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부를 빠져나가면서 소비자에 의해 흡입된다. 일부 구현에서, 가열을 시작하기 위해, 소비자는 가열 조립체의 가열 요소가 배터리 또는 다른 에너지 소스로부터 전기 에너지를 받게 하는 푸시 버튼 또는 유사한 구성요소를 수동으로 작동시킬 수 있다. 전기 에너지는 미리 정해진 시간 동안 공급되거나 수동으로 제어될 수 있다.
일부 구현에서, (주변 온도보다 더 큰 기준 온도, 예컨대, 능동 가열 온도로의 급속 가열을 촉진하는 온도를 유지하기 위해 에너지 흐름이 진행될 수도 있지만) 장치(300) 상의 퍼프들 사이에서는 전기 에너지의 흐름이 실질적으로 진행되지 않는다. 그러나, 도시된 구현에서, 가열은 흐름 센서(520)와 같은 하나 이상의 센서의 사용을 통해 소비자의 퍼프 동작에 의해 시작된다. 퍼프가 중단되면 가열은 중지되거나 감소될 것이다. 소비자가 충분한 양의 흡입성 물질(예컨대, 전형적인 흡연 경험과 동일시하기에 충분한 양)을 방출하도록 충분한 수의 퍼프를 취한 경우, 에어로졸 소스 부재(304)는 제어 본체(302)에서 제거되거나 폐기될 수 있다. 일부 구현에서는, Phillips 등의 미국 특허출원 제 15/707,461 호(이는 참조에 의해 본원에 통합됨)에서 논의된 바와 같이, 용량성 감지 요소 및 다른 센서와 같은 추가 감지 요소가 사용될 수 있다.
다양한 구현에서, 에어로졸 소스 부재(304)는 튜브 형상과 같은 적절한 형태를 형성 및 유지하고 에어로졸 전구체 조성물(410)을 내부에 보유하기에 적합한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 에어로졸 소스 부재는 일부 구현에서는 단일 벽으로 형성될 수 있고 또는 다른 구현에서는 다중 벽으로 형성될 수 있으며, 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 적어도 전기 가열 요소에 의해 제공되는 가열 온도인 온도에서 구조적 무결성을 유지하기 위해(예컨대, 열화되지 않음) 내열성인 재료(천연 또는 합성)로 형성될 수 있다. 일부 구현에서는 내열성 폴리머가 사용될 수 있지만, 다른 구현에서 에어로졸 소스 부재는 실질적으로 짚 형상의 종이와 같은 종이로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 에어로졸 소스 부재는 그를 통한 증기의 이동을 실질적으로 방지하는 기능을 하는 연관된 하나 이상의 층을 가질 수 있다. 하나의 예시적 구현에서는, 알루미늄 포일 층이 에어로졸 소스 부재의 한 표면에 적층될 수 있다. 세라믹 재료가 사용될 수도 있다. 추가 구현에서, 에어로졸 전구체 조성물로부터 열을 불필요하게 멀리 이동시키지 않도록 절연 재료가 사용될 수 있다. 위에 설명된 기능을 제공하기 위해 사용될 수 있거나 위에 언급된 재료 및 구성요소에 대한 대안으로 사용될 수 있는 구성요소 및 재료의 추가 예시적 유형은, Crooks 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/00186757 호, Crooks 등의 미국 특허출원 공개 제 2010/00186757 호 및 Sebastian 등의 미국 특허출원 공개 제 2011/0041861 호(이들 모두는 참조에 의해 본원에 통합됨)에 기재된 유형의 것일 수 있다.
도시된 구현에서, 제어 본체(302)는 전기 가열 요소(532)에 전력을 제공하는 것을 포함하여 에어로졸 전달 장치(300)의 다양한 기능을 제어하는 제어 구성요소(522)를 포함한다. 예를 들어, 제어 구성요소는 전기 전도성 와이어(미도시)에 의해 전원(524)에 접속되는 처리 회로(이는 이하에 추가로 설명되는 바와 같이 추가 구성요소에 접속될 수 있음)를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 처리 회로는 가열 조립체(528) 및 특히 히터 프롱이 소비자에 의한 흡입을 위한 흡입성 물질의 방출을 위해 에어로졸 전구체 조성물(410)을 가열하기 위해 언제 그리고 어떻게 전기 에너지를 수신할지를 제어할 수 있다. 일부 구현에서, 이러한 제어는 위에서 더 상세히 설명된 바와 같이 흐름 센서(520)에 의해 활성화될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 도시된 구현의 가열 조립체(528)는 수용 베이스(534)로부터 연장되는 외부 실린더(530) 및 가열 요소(532)(예컨대, 복수의 히터 프롱)를 포함한다. 에어로졸 전구체 조성물(410)이 튜브 구조를 포함하는 것과 같은 일부 구현에서, 히터 프롱은 에어로졸 전구체 조성물의 내부 표면에 의해 정의된 공동 내로 연장되도록 구성될 수 있다. 다른 구현에서, 예컨대, 에어로졸 전구체 조성물이 고체 또는 반고체를 포함하는 도시된 구현에서, 복수의 히터 프롱은 에어로졸 소스 부재가 제어 본체(302)에 삽입될 때 에어로졸 소스 부재(304)의 가열 단부(406)에 포함된 에어로졸 전구체 조성물 내로 침투하도록 구성된다. 이러한 구현에서, 히터 프롱 및/또는 수용 베이스를 포함하는 가열 조립체의 구성요소들 중 하나 이상은 비-점착성 또는 점착 방지 재료, 예를 들어, 특정 알루미늄, 구리, 스테인레스 스틸, 탄소 스틸 및 세라믹 재료로 구성될 수 있다. 다른 구현에서, 히터 프롱 및/또는 수용 베이스를 포함하는 가열 조립체의 구성요소들 중 하나 이상은 예를 들어 Teflon®과 같은 PTFE(polytetrafluoroethylene) 코팅을 포함하는 비-점착성 코팅을 포함할 수 있거나, 또는 점착 방지 에나멜 코팅 또는 세라믹 코팅(예컨대, Greblon® 또는 Thermolon™)과 같은 다른 코팅을 포함할 수 있다.
또한, 도시된 구현에서는 수용 베이스(534) 주위에 실질적으로 균등하게 분포된 다수의 히터 프롱(532)이 있지만, 다른 구현에서는 임의의 다른 적절한 공간 구성과 함께 겨우 하나뿐인 것을 포함하여 임의의 수의 히터 프롱이 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 또한, 다양한 구현에서 히터 프롱의 길이는 변할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서 히터 프롱은 작은 돌출부를 포함할 수 있는 반면, 다른 구현에서 히터 프롱은 수용 챔버(536)의 길이의 최대 약 25%, 최대 약 50%, 최대 약 75%, 및 최대 거의 전체 길이를 포함하여 수용 챔버(536)의 길이의 임의의 부분으로 연장될 수 있다. 또 다른 구현에서, 가열 조립체(528)는 다른 구성을 취할 수 있다. 위에서 제공된 논의에 따라 본 발명에서 사용하기 위해 개조될 수 있는 다른 히터 구성의 예는, Counts 등의 미국 특허 제 5,060,671 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,093,894 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,224,498 호, Sprinkel Jr. 등의 미국 특허 제 5,228,460 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,322,075 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,353,813 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,468,936 호, Das의 미국 특허 제 5,498,850 호, Das의 미국 특허 제 5,659,656 호, Deevi 등의 미국 특허 제 5,498,855 호, Hajaligol의 미국 특허 제 5,530,225 호, Hajaligol의 미국 특허 제 5,665,262 호, Das 등의 미국 특허 제 5,573,692 호, 및 Fleischhauer 등의 미국 특허 제 5,591,368 호에서 찾을 수 있는데, 이들은 참조에 의해 본원에 통합된다.
다양한 구현에서, 제어 본체(302)는 내부에 공기 흡입구(538)(예컨대, 하나 이상의 개방부 또는 개구)를 포함하여 수용 챔버(536)의 내부로 주변 공기의 유입을 허용할 수 있다. 이러한 방식으로, 일부 구현에서는 수용 베이스(534)도 공기 흡입구를 포함할 수 있다. 따라서, 일부 구현에서 소비자가 에어로졸 소스 부재(304)의 마우스 단부를 빨아들일 때, 공기는 제어 본체 및 수용 베이스의 공기 흡입구를 통해 수용 챔버로 유입되고, 에어로졸 소스 부재로 전달되고, 소비자에 의한 흡입을 위해 에어로졸 소스 부재의 에어로졸 전구체 조성물(410)로 유입된다. 일부 구현에서, 유입된 공기는 선택적 필터(414)를 통해 에어로졸 소스 부재의 마우스 단부(408)에 있는 개방부 외부로 흡입성 물질을 운반한다. 에어로졸 전구체 조성물 내부에 위치된 가열 요소(532)에 의해, 히터 프롱이 활성화되어 에어로졸 전구체 조성물을 가열하고 에어로졸 소스 부재를 통한 흡입성 물질의 방출을 유발할 수 있다.
특히 도 5 및 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이, 본 개시의 다양한 구현은 에어로졸 전구체 조성물(410)을 가열하기 위해 전도성 히터를 사용한다. 또한 위에서 나타낸 바와 같이, 다양한 다른 구현은 에어로졸 전구체 조성물을 가열하기 위해 유도 히터(induction heater)를 사용한다. 이런 구현들 중 일부에서, 가열 조립체(528)는 유도 송신기 및 유도 수신기를 갖는 변압기를 포함하는 유도 히터로서 구성될 수 있다. 가열 조립체가 유도 히터로서 구성되는 구현에서, 외부 실린더(530)는 유도 송신기로서 구성될 수 있고, 수용 베이스(534)로부터 연장되는 가열 요소(532)(예컨대, 복수의 히터 프롱)는 유도 수신기로서 구성될 수 있다. 다양한 구현에서, 유도 송신기와 유도 수신기 중 하나 또는 둘 모두는 제어 본체(302) 및/또는 에어로졸 소스 부재(304)에 위치할 수 있다.
다양한 구현에서 유도 송신기 및 유도 수신기로서의 외부 실린더(530) 및 가열 요소(532)는 하나 이상의 전도성 재료로 구성될 수 있고, 추가 구현에서 유도 수신기는 코발트, 철, 니켈 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않은 강자성 재료로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 포일 재료는 전도성 재료로 구성되고 히터 프롱은 강자성 재료로 구성된다. 다양한 구현에서, 수용 베이스는 비전 도성 및/또는 절연 재료로 구성될 수 있다.
유도 송신기로서의 외부 실린더(530)는 지지 실린더를 둘러싸는 포일 재료를 갖는 라미네이트를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 포일 재료는, 예를 들어 일부 구현에서 유도 수신기로서의 가열 요소(532) 주위에 포일 재료가 위치할 때 나선형 코일 패턴을 형성할 수 있는 하나 이상의 전기 트레이스와 같은, 그 위에 인쇄된 전기 트레이스를 포함할 수 있다. 포일 재료 및 지지 실린더는 각각 튜브형 구성을 정의할 수 있다. 지지 실린더는 포일 재료가 히터 프롱과 접촉하여 단락되지 않도록 포일 재료를 지지하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 지지 실린더는 포일 재료에 의해 생성된 진동 자기장에 실질적으로 투명할 수 있는 비전도성 재료를 포함할 수 있다. 다양한 구현에서, 포일 재료는 지지 실린더에 매립되거나 결합될 수 있다. 도시된 구현에서 포일 재료는 지지 실린더의 외부 표면과 맞물리지만, 다른 구현에서 포일 재료는 지지 실린더의 내부 표면에 위치하거나 지지 실린더 내에 완전히 매립될 수 있다.
외부 실린더(530)의 포일 재료는 자신을 통해 교류 전류가 흐를 때 진동 자기장(예컨대, 시간에 따라 주기적으로 변하는 자기장)을 생성하도록 구성될 수 있다. 가열 요소(532)의 히터 프롱은 외부 실린더 내에 적어도 부분적으로 위치되거나 수용될 수 있고, 전도성 재료를 포함할 수 있다. 포일 재료를 통해 교류 전류가 흐름으로써, 유도를 통해 히터 프롱에 와전류가 생성될 수 있다. 히터 프롱을 정의하는 재료의 저항을 통해 흐르는 와전류는 주울 가열에 의해(즉, 주울 효과를 통해) 가열될 수 있다. 히터 프롱은 무선으로 가열되어 히터 프롱에 근접하게 위치된 에어로졸 전구체 조성물(410)로부터 에어로졸을 형성할 수 있다.
에어로졸 전달 장치, 제어 본체 및 에어로졸 소스 부재의 다른 구현은 위에서 인용된 Sur 등의 미국 특허출원 제 15/916,834 호, Sur의 미국 특허출원 제 15/916,696 호 및 Sur의 미국 특허출원 제 15/836,086 호에 설명되어 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 예시적 구현의 에어로졸 전달 장치는, 전자 궐련, 가열-전자식 궐련 또는 가열-비연소식 장치의 맥락에서 또는 심지어 전자 궐련과 가열-비연소식 장치 모두의 기능을 포함하는 장치의 경우에 다양한 전자 구성요소를 포함할 수 있다. 도 7 및 도 8은 본 개시의 다양한 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(100, 300) 중 임의의 하나 이상의 기능일 수 있거나 그 기능을 포함할 수 있는 에어로졸 전달 장치(700, 800)의 회로도를 도시한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 에어로졸 전달 장치(700, 800)는, 제어 구성요소(704)(처리 회로(706)를 가짐)를 갖는 제어 본체(702) 및 전원(708)을 포함하는데, 이들은 제어 본체(102, 302), 제어 구성요소(208, 522), 및 전원(212, 524) 중 각각 것의 기능에 대응하거나 그 기능을 포함할 수 있다. 에어로졸 전달 장치는 또한 가열 요소(228, 534)의 기능에 대응하거나 포함할 수 있는 가열 요소(710)를 포함한다. 일부 구현에서, 에어로졸 전달 장치 및 특히 제어 본체는 전원(704)을 에어로졸 전달 장치 또는 특히 제어 본체에 접속시키도록 구성된 단자(712)를 포함하고, 전원은 출력 전압을 제공하도록 구성된다. 제어 본체는 제어 본체에 가열 요소를 접속시키도록 구성된 가열 요소 또는 제 2 단자(714)를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 에어로졸 전달 장치(700, 800)는, 센서(210, 520)에 대응하거나 그 기능을 포함할 수 있는 센서(716)를 포함한다. 센서는 에어로졸 전달 장치의 적어도 일부를 통한 공기 흐름에 의해 야기되는 압력의 측정을 생성하도록 구성된 압력 센서이거나, 그렇지 않으면 에어로졸 전달 장치의 사용을 나타내는 입력을 수신할 수 있다. 센서는 측정/사용자 입력을 대응하는 전기 신호로 변환하도록 구성되는데, 이는 아날로그-디지털 변환을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 이 센서는 디지털 센서, 디지털 압력 센서 등일 수 있는데, 이들의 일부 적합한 예는 Murata Manufacturing Co., Ltd.에서 제조된다.
처리 회로(706)는 전원(708)으로부터의 출력 전압을 가열 요소(710)를 포함하는 부하(718)에 스위칭 가능하게 접속하여 가열 요소에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 예를 들어, 처리 회로는 센서(716)로부터 대응하는 전기 신호를 수신하고 이에 응답하여 가열 요소를 포함하는 부하에 전원을 접속시켜 가열 요소에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 처리 회로는 온/오프 조건을 결정하기 위해 대응하는 전기 신호를 처리하도록 구성될 수 있고, 센서에 의해 생성된 측정/사용자 입력에 비례하여 부하에 대한 전원의 출력 전압의 스위칭 접속을 변조할 수 있다.
일부 예에서, 제어 구성요소(704)는 전원(706)과 가열 요소(710)(또는 가열 요소를 포함하는 부하) 사이에서 이들과 결합된 하이-사이드 부하 스위치(LS)와 같은 스위치(720)를 더 포함하고, 전원(708)로부터의 출력 전압을 가열 요소를 포함하는 부하에 접속하고 그로부터 차단하도록 처리 회로(706)에 의해 제어 가능하다. 보다 구체적인 일부 예에서, 처리 회로는 가열 기간 동안 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 출력하여 스위치로 하여금 (전원의) 출력 전압을 전환 가능하게 접속 및 차단하여 가열 요소에 전력을 공급하게 하도록 구성될 수 있다. 가열 기간은 에어로졸 전달 장치(700)의 적어도 일부를 통한 공기의 흐름을 유발하는 사용자 퍼프(puff)에 의해 시작될 수 있다. PWM 신호는 가열 요소에 출력 전압이 접속되게 할 수 있는 펄스들을 포함하며, 이 펄스들 사이에서 가열 요소에 대한 출력 전압은 차단될 수 있다.
일부 예에서, 처리 회로(706)는 가열 요소(710)를 통한 가열 전류(IHEATER), 가열 요소 양단의 가열 전압(VHEATER), 및/또는 전원(708)으로부터의 출력 전압(VOUTPUT)을 측정하도록 구성될 수 있다. 가열 전류는 다수의 상이한 방식으로, 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이 전류 감지 회로(722)로부터 측정될 수 있다. 마찬가지로, 또한 도 7에 도시된 바와 같이, 가열 전압은 처리 회로에 대한 가열 전압을 감소시키도록 구성된 전압 분배기(724)를 사용하는 것과 같은 다수의 상이한 방식으로 측정될 수 있다. 도 7 및 도 8 모두에 또한 도시된 바와 같이, 에어로졸 전달 장치는 처리 회로가 전원(708)으로부터 출력 전압(VOUTPUT)을 측정할 수 있게 하는 (제 2) 전압 분배기를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 처리 회로는 실제 가열 전류, 가열 전압 및/또는 출력 전압(또는 감소된 전압)에서 작동할 수 있고, 또는 처리 회로는 실제 전류 및 전압을 각자의 디지털 등가물로 변환하도록 구성된 하나 이상의 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 일부 예에서, 에어로졸 전달 장치(800)의 처리 회로(706)는, 일부 예에서 고정 전류일 수 있는 알려진 전류(IKNOWN)의 펄스를 가열 요소(710)에 출력하도록 구성될 수 있다. 이 예들 중 일부에서, 이 알려진 전류는 가열 요소(710)를 통한 가열 전류(IHEATER)와 동일하거나 실질적으로 동일할 수 있으며, 이 경우 처리 회로는 전류 감지 회로(722)없이 가열 전류를 측정할 수 있다. 또한 이 예들 중 일부에서, 알려진 전류는 예컨대 적절한 전류 제한 회로(826)의 사용을 통해 제한된 전류일 수 있다.
도 8의 에어로졸 전달 장치(800)의 일부 예에서, 가열 요소(710)는 가열 요소의 온도에 비례하고 가변적인 저항을 가질 수 있다. 이어서, 처리 회로는 또한 PWM 신호의 인접한 펄스들 사이에서, 알려진 전류(IKNOWN)의 펄스를 가열 요소(710)에 출력하고 가열 요소 양단의 전압(가열 전압(VHEATER))을 측정하도록 구성될 수 있다. 도 9는 펄스(902)들을 포함하는 예시적 PWM 신호(900)를 도시하는데, 펄스가 존재하는 동안에는 가열 요소에 출력 전압(VOUTPUT)이 접속될 수 있고 펄스들 사이에서는 가열 요소에 대한 출력 전압은 차단될 수 있다. 도 10은 IKNOWN이 가열 요소에 출력될 때 펄스들 사이에 VHEATER의 측정이 중첩되어 있는 예시적 PWM 신호를 도시한다. 펄스들 자체는 가열 요소 양단에 전압이 생성되게 하며, 알려진 전류는 이 전압이 전원에 의해 제공되는 출력 전압의 절반 미만이 되도록 선택될 수 있다.
일부 예에서, 알려진 전류의 펄스들(902)은 PWM 신호(900)의 펄스들 사이에 산재될 수 있다. 이 예들 중 일부에서, 처리 회로(706)는 각 펄스에 대해 가열 요소 양단의 전압(VHEATER)을 측정하도록 구성될 수 있다.
도 8로 돌아가면, 처리 회로(706)는 다음과 같은 방식으로 알려진 전류 및 전압에 기초하여 가열 요소의 저항(RHEATER)을 계산하도록 구성될 수 있다:
R HEATER = V HEATER / I KNOWN
(1)
그런 다음, 처리 회로는 예컨대 다음 식에 따라 저항에 기초하여 가열 요소의 온도(THEATER)를 계산할 수 있다:
T HEATER = T NOM + ((R NOM Х R HEATER ) / (TCR Х R NOM ))
(2)
위에서, TNOM은 가열 요소의 주변 또는 공칭 온도이고, RNOM은 TNOM에서의 가열 요소의 공칭 저항이며, TCR은 가열 요소의 저항의 온도 계수이다.
일부 예에서, 처리 회로(706)는 가열 기간 동안 알려진 전류의 펄스(902) 각각에 대해 가열 요소(710)의 온도를 계산할 수 있다. 처리 회로는, 가열 기간이 시작될 때, 예컨대 센서(716)에 의해 측정될 수 있는 에어로졸 전달 장치의 적어도 일부를 통한 공기 흐름을 유발하는 사용자 퍼프에 응답하여 시작될 수 있다. 따라서, 에어로졸 전달 장치는 이전 가열 기간으로부터 가열 요소에 남아 있는 열을 고려할 수 있다.
처리 회로(706)는 또한 온도가 미리 결정된 타겟으로부터 벗어날 때 PWM 신호(900)의 듀티 사이클을 조정하도록 구성될 수 있다. 이것은 온도가 각각 미리 결정된 타겟보다 낮거나 높을 때 PWM 신호의 듀티 사이클을 증가시키거나 감소시키도록 구성된 처리 회로를 포함할 수 있다. 즉, 처리 회로는 온도가 미리 결정된 타겟보다 낮을 때 듀티 사이클을 증가시키고 온도가 미리 결정된 타겟보다 높을 때 듀티 사이클을 감소시킬 수 있다. 일부 예에서, 처리 회로는 가열 기간 동안 가열 요소의 온도를 반복적으로 계산할 수 있다. 처리 회로는, 가열 기간이 시작될 때, 예컨대 센서(716)에 의해 측정될 수 있는 에어로졸 전달 장치의 적어도 일부를 통한 공기 흐름을 유발하는 사용자 퍼프에 응답하여 시작될 수 있다. 따라서, 에어로졸 전달 장치는 이전 가열 기간으로부터 가열 요소에 남아 있는 열을 고려할 수 있다.
일부 예에서, 타겟은 타겟 설정점 온도일 수 있다. 다른 예에서, 타겟은 온도 범위일 수 있다. 적절한 온도 범위의 일 예는 타겟 설정점 온도 +/- 타겟 설정점 온도로부터의 허용 오차에 의해 반영된다. 추가된 히스테리시스의 양을 반영하기 위해 적절한 온도 범위가 사용할 수도 있다. 이러한 예들 중 일부에서, 처리 회로(706)는 온도가 제 1 타겟 설정점 온도보다 낮을 때 듀티 사이클을 증가시킬 수 있고, 온도가 제 1 타겟 설정점 온도보다 높은 제 2 타겟 설정점 온도보다 높을 때 듀티 사이클을 감소시킬 수 있다.
일부 예에서, 타겟은 사용 기간 동안 적용될 수 있는 온도 또는 전력 제어 프로파일에 따라 시간에 따라 변할 수 있다. 일부 예에서, 타겟은 센서(716)에 의해 생성된 에어로졸 전달 장치(700)의 하우징(예컨대, 하우징(206, 516))의 적어도 일부를 통한 공기 흐름에 의해 야기되는 압력의 측정에 따라 변하거나 가변적일 수 있다. 보다 구체적인 예에서, 타겟은 압력과 타겟 사이의 미리 결정된 관계에 따라 가변적일 수 있다. 적절한 미리 결정된 관계의 예는 스텝 함수, 선형 함수, 비선형 함수 또는 이들의 조합에 의해 설명될 수 있다.
일부 예에서, 가열 기간은 다수의 부분으로 분할될 수 있고, 타겟은 상이한 부분에 대해 다를 수 있다. 타겟은 가열 기간이 시작된 후 가열 기간의 제 1 부분에 대한 제 1 타겟 설정점 온도 또는 프로파일, 및 가열 기간의 제 2 부분에 대한 제 2 타겟 설정점 온도 또는 프로파일을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예에서, 타겟은 가열 기간의 제 1 부분에 대한 타겟 설정점 온도, 및 가열 기간의 제 2 부분에 대한 (압력에 따라 타겟이 변하는) 프로파일을 포함할 수 있다.
일부 예에서, PWM 신호가 존재하지 않고 가열 요소(710)에 대한 출력 전압이 차단되는 가열 기간 밖에서, 처리 회로(706)는 또한 알려진 전류의 제 2 펄스를 가열 요소에 출력하고 가열 요소 양단의 제 2 전압을 측정하도록 구성될 수 있다. 처리 회로는, 예컨대 위의 식(1)에 따라, 알려진 전류(IKNOWN) 및 제 2 전압(VHEATER)에 기초하여 가열 요소의 공칭 저항(RNOM)을 계산하도록 구성될 수 있다. 처리 회로는 예컨대 다음 식에 따라 공칭 저항에 기초하여 가열 요소의 공칭 온도(TNOM)를 계산할 수 있다:
T NOM = (((R NOM / R ROOM ) - 1) / TCR) + T ROOM
(3)
식 (3)에서, TROOM은 실내 온도(예컨대, 20℃)를 나타내고 RROOM은 TROOM에서의 가열 요소의 저항을 나타낸다. 다른 예에서, 공칭 온도는, 압력 센서, 마이크로제어기 유닛(MCU), 독립 네거티브 온도 계수 서미스터(negative temperature coefficient thermistor: NTC), 또는 온도를 직접 측정하도록 구성된 적외선 온도 센서와 같은 별도의 구성요소를 사용하여 결정될 수 있다. 그런 다음, 공칭 온도가 어떻게 결정되는지에 관계없이, 처리 회로는 전술한 방식에서와 같이 가열 요소의 공칭 온도에 또한 기초하여 가열 요소의 온도를 계산하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 에어로졸 전달 장치(700, 800)의 처리 회로(706)는 또한, 가열 기간 동안 가열 요소(710)에서의 열량을 계산하거나 반복적으로 계산하고, 가열 요소의 열량이 임계 열량보다 클 때 가열 요소의 잠금(lockout)을 실행하도록 구성될 수 있다. 이 열량은 주울(joules) 단위로 측정될 수 있지만, 열량은 BTU(British Thermal Unit), 칼로리 등과 같은 다른 단위로 측정될 수도 있다.
일부 예에서, 다시, 가열 기간은 에어로졸 전달 장치(700)의 적어도 일부를 통한 공기의 흐름을 야기하는 사용자 퍼프에 의해 개시될 수 있다. 이러한 예들 중 일부에서, 가열 요소에서의 열량의 계산은 처리 회로(706)가 가열 요소를 통과하는 가열 전류(IHEATER) 및 그 양단의 가열 전압(VHEATER)를 측정하도록 구성되는 것을 포함한다. 다시, 가열 전류는 도 7에 도시된 전류 감지 회로(722)로부터 측정되는 것과 같은 다수의 상이한 방식으로 측정될 수 있다. 유사하게, 가열 전압은 처리 회로에 대한 가열 전압을 감소시키도록 구성된 전압 분배기(724)를 사용하는 것과 같은 다수의 상이한 방식으로 측정될 수 있다.
가열 전류(IHEATER) 및 가열 전압(VHEATER)이 측정되는 정확한 방식에 관계없이, 일부 예에서, 처리 회로(706)는, 예컨대 다음 식에 따라, 가열 전류, 가열 전압, 경과 시간 및 PWM 신호의 듀티 사이클에 기초하여 가열 요소(710)에 추가된 제 1 열량을 계산하도록 구성될 수 있다:
Q 1 = V HEATER Х I HEATER Х Time Х Duty
(4)
식 (4)에서, Q1은 제 1 열량, Time은 경과 시간, Duty는 PWM 신호의 듀티 사이클이다.
처리 회로(706)는 사용자 퍼프에 의해 야기된 공기 흐름으로 인한 강제 대류에 의해 가열 요소로부터 제거되는 제 2 열량(이는 Q2로 표시될 수 있음)을 결정하도록 구성될 수 있다. 그리고 처리 회로는, 예컨대 QHEATER가 가열 요소에서의 열량인 다음 식 (5)에 따라, 제 1 열량 및 제 2 열량에 기초하여 가열 요소의 열량을 계산하도록 구성될 수 있다:
Q HEATER = Q 1 - Q 2
(5)
일부 예에서, 정상적인 퍼프 조건 하에서의 QHEATER의 계산은 퍼프의 체적 유속(flowrate)의 사용을 포함할 수 있고, 따라서 강제 대류에 의한 열 손실, 즉, Q2를 포함할 수 있다. 유속은 경험적 연구 또는 처리 회로(706)에 대한 다른 파라미터 입력으로부터 미리 설정되거나 결정될 수 있다. 유속은 퍼프 압력의 아날로그 표현(센서(716)가 진정 압력을 아날로그 신호로 변환함)에 의해 추정(extrapolate)되거나, 에어로졸 전달 장치(700, 800)를 통한 공기 흐름의 아날로그 표현을 제공할 수 있는 또 다른 센서의 추가에 의해 추정될 수 있다. 그런 다음, 센서로부터의 신호는 룩업 테이블에서 경험적으로 도출된 값을 가져오는 데 사용될 수 있다. 적합한 센서의 일 예는, Lamb 등의 미국 특허출원 공개 제 2016/0128389 호(이는 참조에 의해 본원에 통합됨)에 설명된 것과 같은 MEMS 마이크로폰이다. 적합한 센서의 또 다른 예는 흐름 경로에 있는 절대 유량계(또는 흐름 센서)이며, 이는 퍼프의 체적 유속 및 따라서 강제 대류에 의한 열 손실을 측정하도록 구성된다.
에어로졸 전달 장치(700, 800)의 처리 회로(706)는 가열 요소에서의 열량(QHEATER)이 임계 열량보다 클 때 가열 요소(710)의 잠금을 실행하도록 구성될 수 있다. 가열 요소의 잠금은 다수의 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 처리 회로는 스위치(720)에 대한 PWM 신호를 억제할 수 있고, 이에 의해 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 작은 양이 될 때까지 전원(708)으로부터 가열 요소로의 출력 전압을 차단된 상태로 유지할 수 있다. 일부 예에서, 가열 요소의 잠금은, 처리 회로가 PWM 신호를 중단시켜 스위치로 하여금 가열 요소에 대한 출력 전압을 차단시키게 하고, 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 적은 양이 될 때까지 전원으로부터 가열 요소로의 출력 전압을 차단된 상태로 유지하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예에서, 처리 회로(706)는 가열 요소(710)와 회로 접지 사이에 접속된 제 2 스위치(726)에 인에이블 신호를 출력하여 제 2 스위치가 닫히게 함으로써 가열 요소를 통한 전류 흐름을 가능하게 할 수 있다. 그런 다음, 가열 요소의 잠금은, 처리 회로가 인에이블 신호를 억제하여 제 2 스위치가 열리게 함으로써 가열 요소에서 개방 회로 상태를 유발하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다. 제 2 스위치는 가열 요소의 열량이 임계 열량보다 적은 양이 될 때까지 열린 상태로 유지될 수 있다.
일부 추가 예에서, 가열 요소(710)의 잠금은, 처리 회로(706)가 주변 공기에 대한 가열 요소의 노출로 인한 자연 대류에 의해 가열 요소로부터 제거된 제 3 열량(이는 Q3으로 표시될 수 있음)을 결정하도록 구성되는 것을 더 포함한다. 이 열 제거는 종종 사용자 퍼프로 인한 강제 대류에 의해 제거된 열보다 훨씬 적을 수 있다(즉, Q3 << Q2). 처리 회로는, 예컨대, QHEATER_REMAIN가 가열 요소에서의 임의의 남아 있는 열량인 다음 식 (6)에 따라, 가열 요소의 열량 및 제 3 열량에 기초하여 가열 기간으로부터 가열 요소에 남아 있는 열의 양을 계산하도록 구성될 수 있다:
Q HEATER_REMAIN = Q HEATER - Q 3
(6)
그런 다음, 처리 회로는 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량이 임계 열량보다 적은 양이 될 때까지 전원(708)으로부터 가열 요소로의 출력 전압을 차단된 상태로 유지하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 사용자 퍼프는, 에어로졸 전달 장치(700)의 적어도 일부를 통한 제 2 공기 흐름을 유발하고 제 2 가열 기간을 개시하는 제 2 사용자 퍼프를 또한 포함하는 복수의 사용자 퍼프 중 하나이다. 이러한 예들 중 일부에서, 가열 기간과 제 2 가열 기간 사이에서, 처리 회로(706)는 또한 Q3을 결정하고, 가열 기간으로부터 가열 요소(710)에 남아 있는 임의의 열량을 예컨대 위의 식 (6)에 따라 계산하도록 구성될 수 있다. 그런 다음, 처리 회로는 또한 가열 기간으로부터 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량에 기초하여 제 2 가열 기간 동안 가열 요소의 열량을 예컨대 식 (7)에 따라 계산하도록 구성될 수 있다:
Q HEATER (2) = Q HEATER_REMAIN + Q1(2) - Q2(2)
(7)
위에서, 괄호(2)는 제 2 사용자 퍼프에 대한 제 2 가열 기간 동안의 양을 나타낸다.
강제 대류에 의한 열 손실과 유사하게, 일부 예에서, QHEATER_REMAIN의 계산은 주변 공기에 대한 가열 요소의 노출로 인한 열 손실, 즉 Q3에 대한 이해를 포함할 수 있다. 가열 요소의 저항(RHEATER)은 위의 방식과 같이 주기적으로 측정 또는 계산될 수 있으며, 그로부터 Q3은 전술한 바와 같이 결정될 수 있다. 일부 예에서, 가열 시간은 주변 손실을 크게 만드는 데 필요한 시간에 비해 상대적으로 짧을 수 있으므로 Q3은 단순히 무시될 수 있다(Q2 >> Q3).
일부 예에서, 처리 회로(706)는 가열 요소(710)에 전력을 공급하고 가열 요소의 잠금을 모니터링(계산) 및 실행하기 위한 분리된 별개의 프로세서를 포함할 수 있다. 도 11은 일부 예에서 처리 회로(706)에 대응할 수 있는 처리 회로(1100)를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 처리 회로는, 가열 기간 동안 PWM 신호를 출력하여 스위치(720)로 하여금 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 출력 전압을 가열 요소에 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하도록 구성된 프로세서(1102)를 포함할 수 있다. 처리 회로는 또한, PWM 신호가 스위치로 전달되는 것을 가능하게 하도록 설계된 인에이블 신호를 출력하도록 구성된 제 2 프로세서(1104)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, PWM 신호 및 인에이블 신호는, 인에이블 신호가 제공될 때에만 PWM 신호가 출력되는 논리곱(logical conjunction)을 구현하도록 구성된 AND 게이트(1106)에 입력될 수 있다. 이러한 구현에서 잠금을 실행하기 위해, 제 2 프로세서는 인에이블 신호를 억제함으로써 AND 게이트로 하여금 스위치에 대한 PWM 신호를 억제하게 할 수 있다.
도 12는, 특히 에어로졸 전달 장치(700, 800)가 가열 요소(710)와 회로 접지 사이에 접속된 제 2 스위치(726)를 포함하는 구현에서, 다른 예에서 처리 회로(706)에 대응할 수 있는 처리 회로(1200)를 도시한다. 이러한 예시적 구현에서, 프로세서(1102)는 가열 기간 동안 PWM 신호를 출력하여 스위치(720)로 하여금 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 출력 전압을 가열 요소에 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 할 수 있다. 제 2 프로세서(1104)는 인에이블 신호를 제 2 스위치(726)로 출력하여 가열 요소를 통한 전류 흐름을 가능하게 하고, 잠금 동안 인에이블 신호를 억제하여 제 2 스위치가 열리게 함으로써 가열 요소에서 개방 회로 상태를 유발할 수 있다.
도 13은 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(700, 800)를 제어하는 방법(1300)의 다양한 동작을 도시하는 흐름도이다. 블록 1302에 도시된 바와 같이, 방법은 PWM 신호에 따라 가열 요소에 전력을 공급하도록 가열 요소(710)에 대해 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하는 단계를 포함할 수 있다. PWM 신호는 가열 요소에 대해 출력 전압이 접속되게 하고 가열 요소에 대해 출력 전압이 차단되게 하는 펄스를 포함한다.
블록 1304에 도시된 바와 같이, 방법(1300)은 PWM 신호의 인접한 펄스들 사이에서, 알려진 전류의 펄스를 가열 요소에 출력하고 가열 요소(710) 양단의 전압을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 블록 1306 및 1308에 도시된 바와 같이, 방법은 알려진 전류 및 전압에 기초하여 가열 요소의 저항을 계산하는 단계와, 저항에 기초하여 가열 요소의 온도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 블록 1310에 도시된 바와 같이, 이 방법은 온도가 미리 결정된 타겟으로부터 벗어날 때 PWM 신호의 듀티 사이클을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 14는 본 개시의 예시적 구현에 따른 에어로졸 전달 장치(700, 800)를 제어하는 다른 방법(1400)의 다양한 동작을 도시하는 흐름도이다. 이전과 유사하게, 블록 1402에 도시된 바와 같이, 방법은 PWM 신호에 따라 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 가열 요소(710)에 대해 출력 전압을 스위칭 가능하게 접속 및 차단하는 단계를 포함할 수 있다. 다시, PWM 신호는 가열 요소에 대해 출력 전압이 접속되게 하고 가열 요소에 대해 출력 전압이 차단되게 하는 펄스를 포함한다. 또한 블록 1404 및 1406에 도시된 바와 같이, 방법은 가열 기간 동안 가열 요소의 열량을 계산하는 단계와, 가열 요소의 열량이 임계 열량보다 클 때 가열 요소의 잠금(lockout)을 실행하는 단계를 포함할 수 있다.
물품(들)의 사용에 대한 전술한 설명은 사소한 수정을 통해 본 명세서에 설명된 다양한 예시적 구현에 적용될 수 있는데, 이는 본 명세서에 제공되는 추가 개시에 비추어 당업자에게 명백할 수 있다. 그러나, 사용에 대한 위에서의 설명은 물품의 사용을 제한하려는 것이 아니라 본 개시의 공개에 필요한 모든 요구사항을 준수하기 위해 제공되는 것이다. 도 1 내지 도 12에 도시된 물품(들)에서 보여지거나 전술된 임의의 요소는 본 개시에 따른 에어로졸 전달 장치에 포함될 수 있다.
전술한 설명 및 관련 도면에 제시된 교시의 이점을 갖는 본 개시가 속하는 분야의 당업자에게는 본 개시의 많은 수정 및 다른 구현이 떠오를 것이다. 따라서, 본 개시는 본 명세서에 개시된 특정 구현으로 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위의 범위 내에 수정 및 다른 구현이 포함되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에서는 특정 용어들이 사용되지만, 이들은 제한을 목적으로 하는 것이 아니라 일반적이고 설명적인 의미로만 사용된다.
Claims (24)
- 에어로졸 전달 장치로서,
출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과,
에어로졸 전구체 조성물(aerosol precursor composition)의 성분을 기화시켜 에어로졸을 생성하도록 작동가능한(powerable) 가열 요소 ― 상기 가열 요소는 상기 가열 요소의 온도에 비례하는 가변적인 저항을 가짐 ― 와,
상기 전원과 상기 가열 요소 사이에서 이들에 결합된 스위치와,
상기 스위치에 결합되어, 상기 스위치로 하여금 상기 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 상기 출력 전압을 상기 가열 요소에 대해 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하는 펄스 폭 변조(pulse-width modulation: PWM) 신호를 가열 기간 동안 출력하도록 구성된 처리 회로 ― 상기 PWM 신호는 상기 가열 요소에 상기 출력 전압이 접속되게 하는 펄스들을 포함하며, 상기 펄스들 사이에서는 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압이 차단됨 ― 를 포함하되,
상기 처리 회로는 또한, 상기 PWM 신호의 인접 펄스들 사이에서, 알려진 전류의 펄스를 상기 가열 요소에 출력하고 상기 가열 요소 양단의 전압을 측정하도록 구성되고,
상기 처리 회로는 상기 알려진 전류 및 상기 전압에 기초하여 상기 가열 요소의 저항을 계산하고, 상기 저항에 기초하여 상기 가열 요소의 온도를 계산하고, 상기 온도가 미리 결정된 타겟으로부터 벗어날 때 상기 PWM 신호의 듀티 사이클을 조정하도록 구성되는,
에어로졸 전달 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 PWM 신호의 듀티 사이클을 조정하도록 구성되는 상기 처리 회로는 상기 온도가 상기 미리 결정된 타겟보다 낮거나 높을 때 각각 상기 PWM 신호의 듀티 사이클을 증가시키거나 감소시키도록 구성되는 것을 포함하는,
에어로졸 전달 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 펄스를 출력하도록 구성된 상기 처리 회로는 상기 PWM 신호의 펄스들 사이에 산재된 상기 알려진 전류의 펄스들을 출력하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하고, 상기 처리 회로는 상기 펄스들의 각각에 대해 상기 가열 요소 양단의 전압을 측정하도록 구성되는,
에어로졸 전달 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가열 요소에 출력되는 상기 알려진 전류의 펄스는 상기 가열 요소 양단의 전압이 생성되게 하고, 상기 알려진 전류는 상기 전압이 상기 전원에 의해 제공된 상기 출력 전압의 1/2 미만이 되게 하도록 선택되는,
에어로졸 전달 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 PWM 신호가 없고 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압이 차단되는 상기 가열 기간 외부에서, 상기 처리 회로는 또한 상기 알려진 전류의 제 2 펄스를 상기 가열 요소에 출력하고 상기 가열 요소 양단의 제 2 전압을 측정하도록 구성되고,
상기 처리 회로는 상기 알려진 전류 및 상기 제 2 전압에 기초하여 상기 가열 요소의 공칭 저항을 계산하고 상기 공칭 저항에 기초하여 상기 가열 요소의 공칭 온도를 계산하도록 구성되고,
상기 처리 회로는 상기 가열 요소의 공칭 온도에도 기초하여 상기 가열 요소의 온도를 계산하도록 구성되는,
에어로졸 전달 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 처리 회로는 또한, 상기 가열 기간 동안의 상기 가열 요소에서의 열량을 계산하고, 상기 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 클 때 상기 가열 요소의 잠금(lockout)을 실행하도록 구성되는,
에어로졸 전달 장치.
- 에어로졸 전달 장치로서,
출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과,
에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시켜 에어로졸을 생성하도록 작동가능한 가열 요소와,
상기 전원과 상기 가열 요소 사이에서 이들에 결합된 스위치와,
상기 스위치에 결합되어, 상기 스위치로 하여금 상기 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 상기 출력 전압을 상기 가열 요소에 대해 스위칭 가능하게 접속 및 차단하게 하는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 가열 기간 동안 출력하도록 구성된 처리 회로 ― 상기 PWM 신호는 상기 가열 요소에 상기 출력 전압이 접속되게 하는 펄스들을 포함하며, 상기 펄스들 사이에서는 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압이 차단됨 ― 를 포함하되,
상기 처리 회로는 또한, 상기 가열 기간 동안의 상기 가열 요소에서의 열량을 계산하고, 상기 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 클 때 상기 가열 요소의 잠금을 실행하도록 구성되는,
에어로졸 전달 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 가열 요소에서의 열량을 계산하도록 구성된 상기 처리 회로는 상기 가열 기간 동안의 상기 가열 요소에서의 열량을 반복적으로 계산하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하는,
에어로졸 전달 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 가열 기간은 상기 에어로졸 전달 장치의 적어도 일부를 통해 공기 흐름을 유발하는 사용자 퍼프(puff)에 의해 시작되고,
상기 가열 요소에서의 열량을 계산하도록 구성된 상기 처리 회로는, 적어도,
상기 가열 요소를 통한 가열 전류 및 상기 가열 요소 양단의 가열 전압을 측정하는 것과,
상기 가열 전류, 상기 가열 전압, 경과 시간, 및 상기 PWM 신호의 듀티 사이클에 기초하여 상기 가열 요소에 추가된 제 1 열량을 계산하는 것과,
상기 사용자 퍼프에 의해 유발된 공기 흐름으로 인한 강제 대류에 의해 상기 가열 요소로부터 제거된 제 2 열량을 결정하는 것과,
상기 제 1 열량 및 상기 제 2 열량에 기초하여 상기 가열 요소에서의 열량을 계산하는 것
을 수행하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하는,
에어로졸 전달 장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 가열 요소의 잠금을 실행하도록 구성된 상기 처리 회로는, 적어도,
상기 PWM 신호를 중단하여 상기 스위치로 하여금 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압을 차단하게 하는 것과,
상기 가열 요소에서의 열량이 상기 임계 열량보다 작은 양이 될 때까지 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압을 차단된 상태로 유지하는 것
을 수행하도록 구성된 상기 처리 회로를 포함하는,
에어로졸 전달 장치.
- 제 10 항에 있어서,
상기 가열 요소의 잠금을 실행하도록 구성된 처리 회로는, 적어도,
주변 공기에 대한 상기 가열 요소의 노출로 인한 자연 대류에 의해 상기 가열 요소로부터 제거된 제 3 열량을 결정하는 것과,
상기 가열 요소에서의 열량 및 상기 제 3 열량에 기초하여 상기 가열 기간으로부터 상기 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량을 계산하는 것
을 수행하도록 구성된 상기 처리 회로를 더 포함하고,
상기 처리 회로는 상기 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량이 상기 임계 열량보다 작은 양이 될 때까지 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압을 차단된 상태로 유지하도록 구성되는,
에어로졸 전달 장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 사용자 퍼프는, 상기 에어로졸 전달 장치의 적어도 일부를 통해 제 2 공기 흐름을 유발하고 제 2 가열 기간을 시작하는 제 2 사용자 퍼프를 또한 포함하는 복수의 사용자 퍼프 중 하나이고,
상기 가열 기간과 상기 제 2 가열 기간 사이에, 상기 처리 회로는 또한 적어도,
주변 공기에 대한 상기 가열 요소의 노출로 인한 자연 대류에 의해 상기 가열 요소로부터 제거된 제 3 열량을 결정하는 것과,
상기 가열 요소에서의 열량 및 상기 제 3 열량에 기초하여 상기 가열 기간으로부터 상기 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량을 계산하는 것
을 수행하도록 구성되고,
상기 처리 회로는 또한, 상기 가열 기간으로부터 상기 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량에 기초하여, 상기 제 2 가열 기간 동안의 상기 가열 요소에서의 열량을 계산하도록 구성되는,
에어로졸 전달 장치.
- 에어로졸 전달 장치를 제어하는 방법으로서,
상기 에어로졸 전달 장치는 출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과, 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시켜 에어로졸을 생성하도록 작동가능한 가열 요소 ― 상기 가열 요소는 상기 가열 요소의 온도에 비례하는 가변적인 저항을 가짐 ― 를 포함하고, 상기 방법은,
펄스 폭 변조(PWM) 신호에 따라 상기 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 상기 출력 전압을 상기 가열 요소에 대해 스위칭 가능하게 접속 및 차단하는 단계 ― 상기 PWM 신호는 상기 가열 요소에 상기 출력 전압이 접속되게 하는 펄스들을 포함하며, 상기 펄스들 사이에서는 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압이 차단됨 ― 와,
상기 PWM 신호의 인접 펄스들 사이에서, 알려진 전류의 펄스를 상기 가열 요소에 출력하고 상기 가열 요소 양단의 전압을 측정하는 단계와,
상기 알려진 전류 및 상기 전압에 기초하여 상기 가열 요소의 저항을 계산하는 단계와,
상기 저항에 기초하여 상기 가열 요소의 온도를 계산하는 단계와,
상기 온도가 미리 결정된 타겟으로부터 벗어날 때 상기 PWM 신호의 듀티 사이클을 조정하는 단계를 포함하는,
방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 PWM 신호의 듀티 사이클을 조정하는 단계는 상기 온도가 상기 미리 결정된 타겟보다 낮거나 높을 때 각각 상기 PWM 신호의 듀티 사이클을 증가시키거나 감소시키도록 구성되는 단계를 포함하는,
방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 펄스를 출력하는 것는 상기 PWM 신호의 펄스들 사이에 산재된 상기 알려진 전류의 펄스들을 출력하는 것을 포함하고, 상기 가열 요소 양단의 전압은 상기 펄스들의 각각에 대해 측정되는,
방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 가열 요소에 출력되는 상기 알려진 전류의 펄스는 상기 가열 요소 양단의 전압이 생성되게 하고, 상기 방법은 상기 전압이 상기 전원에 의해 제공된 상기 출력 전압의 1/2 미만이 되게 하도록 상기 알려진 전류를 선택하는 단계를 더 포함하는,
방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 PWM 신호가 없고 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압이 차단되는 상기 가열 기간 외부에서, 상기 방법은,
상기 알려진 전류의 제 2 펄스를 상기 가열 요소에 출력하고 상기 가열 요소 양단의 제 2 전압을 측정하는 단계와,
상기 알려진 전류 및 상기 제 2 전압에 기초하여 상기 가열 요소의 공칭 저항을 계산하는 단계와,
상기 공칭 저항에 기초하여 상기 가열 요소의 공칭 온도를 계산하는 단계를 더 포함하고,
상기 가열 요소의 온도는 상기 가열 요소의 공칭 온도에도 기초하여 계산되는,
방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 가열 기간 동안의 상기 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계와,
상기 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 클 때 상기 가열 요소의 잠금을 실행하는 단계를 더 포함하는
방법.
- 에어로졸 전달 장치를 제어하는 방법으로서,
상기 에어로졸 전달 장치는 출력 전압을 제공하도록 구성된 전원과, 에어로졸 전구체 조성물의 성분을 기화시켜 에어로졸을 생성하도록 작동가능한 가열 요소를 포함하고, 상기 방법은,
펄스 폭 변조(PWM) 신호에 따라 상기 가열 요소에 전력을 공급하기 위해 상기 출력 전압을 상기 가열 요소에 대해 스위칭 가능하게 접속 및 차단하는 단계 ― 상기 PWM 신호는 상기 가열 요소에 상기 출력 전압이 접속되게 하는 펄스들을 포함하며, 상기 펄스들 사이에서는 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압이 차단됨 ― 와,
상기 가열 기간 동안의 상기 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계와,
상기 가열 요소에서의 열량이 임계 열량보다 클 때 상기 가열 요소의 잠금을 실행하는 단계를 포함하는,
방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계는 상기 가열 기간 동안의 상기 가열 요소에서의 열량을 반복적으로 계산하는 단계를 포함하는,
방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 가열 기간은 상기 에어로졸 전달 장치의 적어도 일부를 통해 공기 흐름을 유발하는 사용자 퍼프에 의해 시작되고,
상기 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계는 적어도,
상기 가열 요소를 통한 가열 전류 및 상기 가열 요소 양단의 가열 전압을 측정하는 단계와,
상기 가열 전류, 상기 가열 전압, 경과 시간, 및 상기 PWM 신호의 듀티 사이클에 기초하여 상기 가열 요소에 추가된 제 1 열량을 계산하는 단계와,
상기 사용자 퍼프에 의해 유발된 공기 흐름으로 인한 강제 대류에 의해 상기 가열 요소로부터 제거된 제 2 열량을 결정하는 단계와,
상기 제 1 열량 및 상기 제 2 열량에 기초하여 상기 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계를 포함하는,
방법.
- 제 21 항에 있어서,
상기 가열 요소의 잠금을 실행하는 단계는 적어도,
상기 PWM 신호를 중단하여 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압을 차단하는 단계와,
상기 가열 요소에서의 열량이 상기 임계 열량보다 작은 양이 될 때까지 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압을 차단된 상태로 유지하는 단계를 포함하는,
방법.
- 제 22 항에 있어서,
상기 가열 요소의 잠금을 실행하는 단계는 적어도,
주변 공기에 대한 상기 가열 요소의 노출로 인한 자연 대류에 의해 상기 가열 요소로부터 제거된 제 3 열량을 결정하는 단계와,
상기 가열 요소에서의 열량 및 상기 제 3 열량에 기초하여 상기 가열 기간으로부터 상기 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량을 계산하는 단계
를 더 포함하고,
상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압을 차단된 상태로 유지하는 단계는, 상기 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량이 상기 임계 열량보다 작은 양이 될 때까지 상기 가열 요소에 대한 상기 출력 전압을 차단된 상태로 유지하는 단계를 포함하는,
방법.
- 제 21 항에 있어서,
상기 사용자 퍼프는, 상기 에어로졸 전달 장치의 적어도 일부를 통해 제 2 공기 흐름을 유발하고 제 2 가열 기간을 시작하는 제 2 사용자 퍼프를 또한 포함하는 복수의 사용자 퍼프 중 하나이고,
상기 가열 기간과 상기 제 2 가열 기간 사이에, 상기 방법은 적어도,
주변 공기에 대한 상기 가열 요소의 노출로 인한 자연 대류에 의해 상기 가열 요소로부터 제거된 제 3 열량을 결정하는 단계와,
상기 가열 요소에서의 열량 및 상기 제 3 열량에 기초하여 상기 가열 기간으로부터 상기 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량을 계산하는 단계를 더 포함하고,
상기 방법은, 상기 가열 기간으로부터 상기 가열 요소에 남아 있는 임의의 열량에 기초하여, 상기 제 2 가열 기간 동안의 상기 가열 요소에서의 열량을 계산하는 단계를 더 포함하는,
방법.
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