KR20210130256A - 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치 - Google Patents

흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

흡연 가능한 재료를 가열하도록 배열된 디바이스에서 히터 발열체를 제어하기 위한 방법 및 장치가 개시되어 있다. 상기 방법은 히터 제어 루프를 구현하는 단계를 포함하며, 이 제어 루프는 하나 또는 그 초과의 연속적인 제어 기간에서 단계들을 수행한다. 제어 단계들은, 흡연 가능한 재료를 가열하도록 배열된 디바이스의 구역의, 현재 온도 변화율, 목표 온도 및 현재 온도에 기초하여 히터 배열체의 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치{APPARATUS FOR HEATING SMOKABLE MATERIAL}
본 발명은 흡연 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치에 관한 것이다.
시가렛들(cigarettes), 시가들(cigars) 등과 같은 물품들은 사용 동안에 담배를 태워서 담배 연기를 생성한다. 태우지 않고 화합물들을 방출하는 제품들을 생성함으로써, 담배를 태우는 이들 물품들에 대한 대안들을 제공하려는 시도들이 있었다. 그러한 제품들의 예들은, 재료를 가열하되 태우지 않음으로써 화합물들을 방출하는 담배 가열 제품들 또는 담배 가열 디바이스들로도 알려진 소위 비연소식 가열 제품들(heat-not-burn products)이 있다. 재료는, 예를 들어, 니코틴(nicotine)을 보유할 수 있거나 보유하지 않을 수 있는, 담배 또는 다른 비-담배 제품들, 또는 조합물, 예컨대 블렌딩된 혼합물(blended mix)일 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치에서 히터 배열체(heater arrangement)를 제어하는 방법이 제공되며, 이 방법은, 장치의 구역을 목표 온도로 가열하도록 히터 배열체의 가열 요소를 제어하기 위해 히터 제어 루프(heater control loop)를 구현하는 단계를 포함하며, 이 제어 루프는, 하나 또는 그 초과의 연속적인 제어 기간들(control periods)에서, 구역의 현재 온도를 결정하는 단계; 구역의 현재 온도 변화율을 결정하는 단계; 및 구역의, 현재 온도 변화율, 목표 온도 및 현재 온도에 기초하여, 구역을 목표 온도로 가열하도록 가열 배열체의 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간(remaining on time)을 결정하는 단계를 수행하는 것을 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치가 제공되며, 이 장치는, 가열 요소를 포함하는 히터 배열체; 및 장치의 구역을 목표 온도로 가열하도록 히터 배열체의 가열 요소를 제어하기 위해 히터 제어 루프를 구현하도록 구성된 제어기를 포함하며, 이 제어 루프는, 하나 또는 그 초과의 연속적인 제어 기간들에서, 구역의 현재 온도를 결정하는 단계; 구역의 현재 온도 변화율을 결정하는 단계; 및 구역의, 현재 온도 변화율, 목표 온도 및 현재 온도에 기초하여, 구역을 목표 온도로 가열하도록 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 프로세싱 시스템에 의해 실행될 때, 프로세싱 시스템이, 흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치에서 히터 배열체를 제어하는 방법을 수행시키는 컴퓨터-판독 가능 명령들의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터-판독 가능 저장 매체(non-transitory computer-readable storage medium)가 제공되며, 이 방법은, 장치의 구역을 목표 온도로 가열하도록 히터 배열체의 가열 요소를 제어하기 위해 히터 제어 루프를 구현하는 단계를 포함하며, 이 제어 루프는, 하나 또는 그 초과의 연속적인 제어 기간들에서, 구역의 현재 온도를 결정하는 단계; 구역의 현재 온도 변화율을 결정하는 단계; 및 구역의, 현재 온도 변화율, 목표 온도 및 현재 온도에 기초하여, 구역을 목표 온도로 가열하도록 가열 배열체의 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간을 결정하는 단계를 수행하는 것을 포함한다.
이제, 본 발명의 실시예들이 단지 예로서 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치의 일 예의 사시도를 도시하고;
도 2는 소모성 물품이 삽입된 상태의, 도 1의 장치의 측방향 단면도를 도시하고;
도 3은 소모성 물품이 삽입되지 않은 상태의, 도 1의 장치의 측방향 단면도를 도시하고;
도 4는 장치의 내부 구성요소들을 도시하기 위해 일부 외부 패널들이 존재하지 않는 상태의, 도 1의 장치의 사시 측면도를 도시하고;
도 5a는 도 1의 장치의 내부 구성요소의 측면도를 도시하고;
도 5b는 도 1의 장치의 내부 구성요소의 제1 사시도를 도시하고;
도 5c는 도 1의 장치의 내부 구성요소의 제2 사시도를 도시하고;
도 5d는 도 1의 장치의 내부 구성요소의 단부도를 도시하고;
도 6은 도 1의 장치의 대안적인 내부 구성요소의 단부도를 도시하고;
도 7은 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치의 전방 패널의 평면도를 도시하고;
도 8은 도 7의 전방 패널의 측면도를 도시하고;
도 9는 도 7의 전방 패널의 사시도를 도시하고;
도 10은 소모성 물품이 삽입된 상태의, 도 7의 전방 패널의 평면도를 도시하고;
도 11은 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치의 가열 배열체의 사시도를 도시하고;
도 12는 도 11의 가열 배열체 내의 목표 온도 및 대응하는 측정 온도의 시간 변화(time evolution)를 도시하는 그래프를 도시하고;
도 13은 흡연 가능한 재료를 가열하기 위한 장치의 대안적인 가열 배열체의 사시도를 도시하고;
도 14는 도 13의 가열 배열체 내의 한 쌍의 목표 온도 및 대응하는 측정 온도의 시간 변화를 도시하는 그래프를 도시한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "흡연 가능한 재료(smokable material)"는 전형적으로 에어로졸(aerosol)의 형태로, 가열 시에 휘발성 성분들을 제공하는 재료들을 포함한다. "흡연 가능한 재료"는 임의의 담배-보유 재료를 포함하며, 예를 들어, 담배, 담배 파생품들(tobacco derivatives), 팽화 담배(expanded tobacco), 재생 담배(reconstituted tobacco) 또는 담배 대용품들(tobacco substitutes) 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. "흡연 가능한 재료"는 또한, 제품에 따라 니코틴을 보유할 수 있거나 보유하지 않을 수 있는 다른 비-담배 제품들을 포함할 수도 있다. "흡연 가능한 재료"는, 예를 들어, 고체, 액체, 겔(gel) 또는 왁스(wax) 등의 형태일 수 있다. "흡연 가능한 재료"는 또한, 예를 들어, 재료들의 조합물 또는 블렌드일 수도 있다.
전형적으로, 흡연 가능한 재료를 태우거나 연소시키지 않고서, 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하기 위해, 흡연 가능한 재료를 가열하여 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키는 장치가 알려져 있다. 그러한 장치는 때로는 "비연소식 가열" 장치 또는 "담배 가열 제품" 또는 "담배 가열 디바이스" 또는 이와 유사한 것으로 설명된다. 유사하게, 전형적으로, 니코틴을 보유할 수 있거나 보유하지 않을 수 있는, 액체 형태의 흡연 가능한 재료를 기화시키는, 소위 e-시가렛 디바이스들(e-cigarette devices)이 또한 존재한다. 흡연 가능한 재료는 장치 내로 삽입될 수 있는 로드(rod), 카트리지(cartridge) 또는 카세트(cassette) 등의 형태일 수 있거나 그것의 일부로서 제공될 수 있다. 흡연 가능한 재료를 가열 및 휘발시키기 위한 히터(heater)는 장치의 "영구적인" 부분으로서 제공될 수 있거나, 사용 후에 폐기 및 교체되는 소모품 또는 흡연 물품의 일부로서 제공될 수 있다. 이러한 맥락에서의 "흡연 물품"은 흡연 가능한 재료를 사용 시에 포함하거나 보유하는 디바이스 또는 물품 또는 다른 구성요소이며, 이는 사용시에, 흡연 가능한 재료르 그리고 선택적으로는 다른 성분들을 휘발시키기 위해 가열된다.
처음에 도 1 내지 도 4를 참조하면, 전형적으로 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성하기 위해, 흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치(1)의 일 예가 도시되어 있다. 장치(1)는 흡연 가능한 재료를 가열하되 태우지 않음으로써 화합물들을 방출하는 가열 장치(1)이다.
제1 단부(3)는 때로는 본원에서 디바이스(1)의 마우스(mouth) 또는 근위 단부(3)로 지칭되고, 제2 단부(5)는 때로는 본원에서 디바이스(1)의 원위 단부(5)로 지칭된다. 장치(1)는, 전체적으로 장치(1)가 사용자에 의한 요망에 따라 스위치 온 및 오프될 수 있게 하는 온/오프 버튼(on/off button)(7)을 갖는다.
장치(1)는 장치(1)의 다양한 내부 구성요소들을 위치시키고 보호하기 위한 하우징(housing)(9)을 포함한다. 도시된 예에서, 하우징(9)은 일반적으로 장치(1)의 '상부'를 한정하는 상부 패널(top panel)(17) 및 일반적으로 장치(1)의 '하부'를 한정하는 하부 패널(bottom panel)(19)로 씌어진 장치(1)의 주위부를 에워싸는 단일체 슬리브(uni-body sleeve)(11)를 포함한다. 다른 예에서, 하우징은 상부 패널(17) 및 하부 패널(19)에 부가하여, 전방 패널, 후방 패널 및 한 쌍의 대향 측면 패널들을 포함한다.
상부 패널(17) 및/또는 하부 패널(19)은 단일체 슬리브(11)에 제거 가능하게 고정되어, 장치(1)의 내부에 대한 용이한 접근을 허용할 수 있거나, 단일체 슬리브(11)에 "영구적으로" 고정되어, 예를 들어, 사용자가 장치(1)의 내부에 접근하는 것을 지연시킬 수 있다. 일 예에서, 패널들(17 및 19)은 , 예를 들어, 사출 성형에 의해 형성된 유리 충전 나일론(glass-filled nylon)을 포함하는 플라스틱 재료로 제조되고, 단일체 슬리브(11)는 알루미늄으로 제조되지만, 다른 재료들 및 다른 제조 프로세스들이 사용될 수 있다.
장치(1)의 상부 패널(17)은 장치(1)의 마우스 단부(3)에 개구(20)를 가지며, 이 개구(20)를 통해서, 사용 시에, 흡연 가능한 재료를 보유하는 소모성 물품(21)이 사용자에 의해 장치(1) 내로 삽입되고 장치(1)로부터 제거될 수 있다.
하우징(9) 내에는, 히터 배열체(heater arrangement)(23), 제어 회로(25) 및 전원(27)이 위치되거나 고정된다. 이러한 예에서, 히터 배열체(23), 제어 회로(25) 및 전원(27)은 측방향으로 인접하여(즉, 단부에서 보았을 때 인접하여) 있고, 제어 회로(25)가 대체로 히터 배열체(23)와 전원(27) 사이에 위치되지만, 다른 위치들이 가능하다.
제어 회로(25)는 하기에서 추가로 설명되는 바와 같이 소모성 물품(21) 내의 흡연 가능한 재료의 가열을 제어하도록 구성 및 배열된 마이크로프로세서 배열체(microprocessor arrangement)와 같은 제어기를 포함할 수 있다.
전원(27)은 , 예를 들어, 재충전식 배터리(battery) 또는 비충전식 배터리일 수 있는 배터리일 수 있다. 적합한 배터리들의 예들은, 예를 들어, 리튬-이온 배터리(lithium-ion battery), 니켈 배터리(nickel battery)(예컨대, 니켈-카드뮴 배터리(nickel-cadmium battery)), 알칼리 배터리(alkaline battery) 및/또는 그와 유사한 배터리를 포함한다. 배터리(27)는 히터 배열체(23)에 전기적으로 결합되어, 필요 시에 전력을 공급하고 제어 회로(25)의 제어하에서 소비품 내의 흡연 가능한 재료를 가열한다(논의된 바와 같이, 흡연 가능한 재료가 타게 하지 않고서 흡연 가능한 재료를 휘발시킴).
히터 배열체(23)에 측방향으로 인접하게 전원(27)을 위치시키는 이점은 장치(1)가 전체적으로 과도하게 길어지지 않게 하면서 물리적으로 큰 전원(27)이 사용될 수 있다는 것이다. 이해되는 바와 같이, 일반적으로 물리적으로 큰 전원(27)은 보다 큰 용량(즉, 종종 암페어-시간(Amp-hours) 등으로 측정되는 공급될 수 있는 총 전기 에너지)을 가지며, 그에 따라 장치(1)를 위한 배터리 수명이 보다 길어질 수 있다.
일 예에서, 히터 배열체(23)는 중공의 내부 가열 챔버(heating chamber)(29)를 갖는 대체로 중공의 원통형 튜브의 형태이고, 이 가열 챔버(29) 내에는, 사용 시에 가열하기 위해 흡연 가능한 재료를 포함하는 소모성 물품(21)이 삽입된다. 히터 배열체(23)를 위한 상이한 배열체들이 가능하다. 예를 들면, 히터 배열체(23)는 단일 가열 요소를 포함할 수 있거나, 히터 배열체(23)의 종축을 따라 정렬된 복수의 가열 요소들로 형성될 수 있다. 가열 요소 또는 각각의 가열 요소는 그 둘레부 주위에서 환형 또는 관형일 수 있거나, 또는 적어도 부분적인 환형 또는 부분적인 관형일 수 있다. 일 예에서, 가열 요소 또는 각각의 가열 요소는 박막 히터(thin film heater)일 수 있다. 다른 예에서, 가열 요소 또는 각각의 가열 요소는 세라믹스 재료로 제조될 수 있다. 적합한 세라믹스 재료들의 예들은 적층 및 소결될 수 있는 알루미나(alumina) 및 질화알루미늄 및 질화규소 세라믹스를 포함한다. , 예를 들어, 적외선을 방출함으로써 가열하는 유도 가열, 적외선 히터 요소들, 또는, 예를 들어, 저항성 전기 권선에 의해 형성된 저항 가열 요소들을 포함하여, 다른 히터 배열체들이 가능하다.
하나의 특정 예에서, 히터 배열체(23)는 스테인리스강 지지 튜브에 의해 지지되고, 폴리이미드(polyimide) 가열 요소를 포함한다. 히터 배열체(23)는 소모성 물품(21)이 장치(1) 내에 삽입될 때, 실질적으로 흡연 가능한 재료 전체가 사용 시에 가열되도록 치수 설정된다.
가열 요소 또는 각각의 가열 요소는, 흡연 가능한 재료의 선택된 구역들이 독립적으로, 예를 들어, 요망에 따라 차례로(시간에 따라) 또는 함께(동시에), 가열될 수 있도록 배열될 수 있다.
이러한 예에서의 히터 배열체(23)는 단열재(31)에 의해 그 길이의 적어도 일부를 따라 둘러싸여 있다. 단열재(31)는 히터 배열체(23)로부터 장치(1)의 외부로 통과하는 열을 감소시키는 것을 돕는다. 이것은 일반적으로 열 손실들을 감소시키므로 히터 배열체(23)에 대한 전력 요구들을 억제하는 것을 돕는다. 단열재(31)는 또한 히터 배열체(23)의 작동 동안에 장치(1)의 외부를 저온 상태로 유지하는 것을 돕는다. 일 예에서, 단열재(31)는 슬리브의 2 개의 벽들 사이에 저압 영역을 제공하는 이중벽 슬리브일 수 있다. 즉, 단열재(31)는, 예를 들어, "진공" 튜브, 즉 전도 및/또는 대류에 의한 열 전달을 최소화하도록 적어도 부분적으로 진공 배기된 튜브일 수 있다. 이중벽 슬리브에 추가하여 또는 그 대신에, 예를 들어, 적합한 발포체형 재료를 포함하는 단열 재료들을 사용하는 것을 포함하여, 단열재(31)를 위한 다른 배열체들이 가능하다.
하우징(9)은 가열 배열체(23)뿐만 아니라 모든 내부 구성요소들을 지지하기 위한 다양한 내부 지지 구조물들(37)(도 4에 가장 잘 도시됨)을 더 포함할 수 있다.
장치(1)는 개구(20) 주위로 연장되고 개구(20)로부터 하우징(9)의 내부 내로 돌출하는 칼라(collar)(33), 및 칼라(33)와 진공 슬리브(31)의 일 단부 사이에 위치되는 대체로 관형의 챔버(35)를 더 포함한다.
챔버(35)의 일 단부는 칼라(33)에 연결되어 칼라(33)에 의해 지지되고, 챔버(35)의 타 단부는 진공 슬리브(31)의 일 단부에 연결되고, 그에 따라 진공 슬리브(31)를 지지한다. 따라서, 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 칼라(33), 챔버(35) 및 진공 튜브(31)/히터 배열체(23)는 동축으로 배열되어, 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 소모성 물품(21)이 장치(1) 내에 삽입될 때 칼라(33) 및 챔버(35)를 통해 히터 챔버(29) 내로 연장되게 한다.
상기에 언급된 바와 같이, 이러한 예에서, 히터 배열체(23)는 대체로 중공의 원통형 튜브의 형태이고, 이러한 튜브는 챔버(35) 및 칼라(33)를 통해 디바이스(1)의 마우스 단부(3)에 있는 개구(20)와 유체 연통한다.
이제 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 이러한 예에서, 챔버(35)는 제1 개방 단부(35b) 및 제2 개방 단부(35c)를 갖는 관형 본체(35a)를 포함한다. 관형 본체(35a)는 제1 개방 단부(35b)로부터 관형 본체(35a)를 따라 대략 중간까지 연장되는 제1 섹션(35d), 및 관형 본체(35a)를 따라 대략 중간으로부터 제2 개방 단부(35c)까지 연장되는 제2 섹션(35e)을 포함한다. 제1 섹션(35d)은 실질적으로 일정한 내경을 갖고, 제2 섹션(35e)은 제2 개방 단부(35c)를 향하여 테이퍼지는 내경을 갖는다.
챔버(35)는, 이러한 예에서는 본체(35a)를 따라 이격된 복수의 냉각 핀들(cooling fins)(35f)을 포함하는 냉각 구조물(35f)을 더 포함하며, 냉각 핀들(35f) 각각은 본체(35a) 주위에 둘레 방향으로 배열된다.
챔버(35)는 또한, 제2 개방 단부(35c) 주위의 플랜지 부분(flange portion)(35g), 및 제2 개방 단부(35c) 주위에 또한 배열된 복수의 돌출부들 또는 클립들(clips)(35h)을 포함한다. 각각의 클립(35h)은 대체로 'L' 자형이며, 플랜지 부분(35g)에 결합되는 제1 부분(35h1), 및 제1 부분(35h1)에 대체로 수직하고 관형 본체(35a)의 종축에 대체로 평행한 방향으로 연장되는 제2 부분(35h2)을 포함한다. 각각의 제2 부분(35h2)은 관형 본체(35a)의 종축을 따라 연장된 축을 향하여 있는 단차형 표면(stepped surface)(35i)을 포함하고, 이 단차형 표면(35i)은 약간 만곡되어 있다.
도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 이러한 예에서, 챔버(35)는 하우징(9) 내에서 칼라(33)와 진공 튜브(31)/히터(23) 사이에 위치된다. 보다 구체적으로는, (i) 제2 단부(35c)에서, 플랜지(35g)는 히터 배열체(23)의 폴리이미드 튜브의 단부 부분과 맞닿고, 클립들(35h)은 그것들의 단차형 표면들(35i)을 통해 폴리이미드 튜브와 탄성 결합하고 클립들의 외부 표면들은 진공 슬리브(31)의 내부와 맞물리며, (ii) 제1 개방 단부(35b)에서, 챔버(35)는 칼라(33)의 일부를 형성하고 챔버(35) 내로 돌출하는 리지들(ridges)(60)에 의해 칼라(33)에 연결된다. 리지들(60)은 칼라(33)의 제1 단부(62)로부터 칼라의 제2 단부(63)까지 칼라(33) 및 챔버(35)의 종축을 따라 연장되는 축을 향해 경사져 있다. 리지들은 챔버(35)의 내부 표면과 동일 평면 상에 놓여서 꼭 끼워맞춤(snug fit)을 형성한다.
도 2로부터 가장 잘 이해되는 바와 같이, 중공 챔버(35)의 제1 섹션(35d)의 내경은 소모성 물품(21)의 외경보다 크다. 따라서, 소모성 물품(21)이 중공 챔버(35)의 길이의 적어도 일부에 걸쳐 장치 내에 삽입될 때 중공 챔버(35)와 소모성 물품(21) 사이에 공기 갭(air gap)(36)이 존재한다. 공기 갭(36)은 그러한 영역에서 소모성 물품(21)의 모든 둘레부 주위에 있다.
도 5c 및 도 5d에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제2 개방 단부(35c)에서, 챔버(35)는 제2 개방 단부(35c)의 주변부에서 챔버(35)의 내부 표면 주위에 둘레 방향으로 배열된 복수의(이러한 예에서는 3 개의) 작은 로브들(lobes) 또는 리지들을 포함한다. 로브들(35j) 각각은 챔버(35)의 종축에 평행한 방향으로 작은 거리만큼 연장되고, 또한 제2 개방 단부(35c)에서 반경방향으로 작은 양만큼 연장된다. 함께, 로브들(35j)은 소모성 물품(21)이 장치(1) 내에 있을 때 챔버(35) 내에 있는 소모성 물품(21)의 부분을 정확하게 위치결정하고 유지하기 위해 소모성 물품(21)을 파지하는 파지 섹션(gripping section)을 제공한다. 이들 사이에 있어서, 로브들(35j)은 로브들(35j)에 의해 접촉되는 소모성 물품의 영역 또는 영역들에서 소모성 물품(21)을 부드럽게 압축하거나 핀치한다. 로브들(35j)은 탄성 재료로 구성될 수 있어(일부 다른 방식으로 탄성적임), 소모성 물품(21)이 장치(1) 내에 삽입될 때 소모성 물품(21)을 보다 양호하게 파지하도록 약간 변형(예를 들면, 압축)하고, 소모성 물품(21)이 장치(1)로부터 제거될 때 그 원래 형상을 회복한다. 로브들(35j)은 챔버(35)와 일체로 형성될 수 있거나, 챔버(35) 내에 부착된 별개의 구성요소들일 수 있다. 로브들 주위의 내경은, 예를 들어, 5.377 ㎜일 수 있다.
도 6에 도시된 대안적인 예에서, 중공 챔버(35) 내의 탄성 파지 섹션(35k)은 중공 챔버(35)의 종축을 따라 연장될 수 있는 실질적으로 타원형인 구멍(35l)을 한정하고, 이 타원형 구멍(35l)은 소모성 물품(21)이 장치(1) 내에 삽입될 때 타원형 구멍(35l) 내에 있는 소모성 물품(21)의 섹션을 부드럽게 압축 또는 핀치하여, 소모성 물품(21)의 이러한 섹션의 단면이 원형으로부터 타원형으로 변형되게 한다. 일 예에서, 파지 섹션(35k)은 제1 개방 단부(35b)를 향해 위치된다. 일 예에서, 타원형 섹션의 폭은 삽입력/유지력을 증가 또는 감소시키도록 증가 또는 감소될 수 있다. 다른 예에서, 타원형 구멍(35l)의 전체 표면 영역이 아닌, 소모성 물품(21)과 간섭하는 타원형 구멍(35l)의 표면에 작은 홈들(도시되지 않음)이 추가될 수 있다. 이것은 파지 섹션(35k)을 통과하는 다양한 소모성 물품 구성요소들(담배, 티핑 페이퍼(tipping paper), 종이 튜브)의 전이부들에 대한 삽입/제거 민감성을 최소화할 것이다.
다른 예에서, 로브들(35j)과 타원형 파지 섹션(35k)의 조합은 소모성 물품(21)을 중공 챔버(35) 내에 유지하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 타원형 파지 섹션(35k) 및 로브들(35j)의 배열체는 중공 챔버(35) 내에서 길이 방향으로 이격되고, 삽입된 소모성 물품(21)을 제 위치에 유지하도록 개별적으로 작용할 수 있거나, 로브들(35j)은 타원형 파지 섹션(35k)의 표면 주위에 배열될 수 있다.
챔버(35)는, 예를 들어, 폴리에테르 에테르 케톤(polyether ether ketone; PEEK)을 포함하는, 예를 들어, 플라스틱 재료로 형성될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 다시 참조하면, 일 예에서, 가열 챔버(29)는 원위 단부(5)를 향해 감소된 내경의 영역(38)을 갖는다. 이러한 영역(38)은 마우스 단부(3)에서 개구를 통과한 소모성 물품(21)에 대한 단부 정지부(end stop)를 제공한다. 감소된 내경의 이러한 영역(38)은, 예를 들어, 2015년 6월 26일자로 출원된 본 출원인의 공계류중 출원인 미국 특허 가출원 제62/185,227호에 상세하게 개시된 유형의 중공 튜브에 의해 제공될 수 있으며, 이 특허문헌의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
장치(1)는 가열 챔버가 세정될 수 있도록 가열 챔버(29)에의 접근을 제공하기 위해 후방 패널의 개구를 개방 및 폐쇄하는 도어(39)를 원위 단부(5)에 더 포함할 수 있다. 적합한 도어들의 예들은 또한 본 출원인의 공계류중 출원인 제62/185,227호에 보다 상세하게 논의되어 있다.
이제, 특히 도 7 내지 도 10을 참조하면, 장치(1)의 상부 패널(17)의 예가 도시되어 있다. 상부 패널(17)은 일반적으로 장치의 하우징(9)의 전방 단부(3)를 형성한다. 상부 패널(17)은 소모성 물품(21)을 사용 시에 장치(1) 내로 제거 가능하게 삽입하는 개구(20)의 형태로 삽입 지점을 한정하는 칼라(33)를 지지한다.
칼라(33)는 개구(20) 주위로 연장되고 개구(20)로부터 하우징(9)의 내부 내로 돌출한다. 일 예에서, 칼라(33)는 하우징의 상부 패널(17)과 일체형이어서, 칼라(33) 및 상부 패널(17)이 단일 부재를 형성한다. 대안적인 예에서, 칼라(33)는 상부 패널(17)과 별개의 요소이지만, 로킹 기구(locking mechanism), 접착제, 스크류들(screws)과 같은 부착물(attachment)을 통해 상부 패널(17)에 부착될 수 있다. 칼라(33)를 상부 패널(17)에 부착하기에 적합한 다른 부착물들이 사용될 수 있다.
이러한 예에서, 칼라(33)는 개구(20)의 주변부 주위에 둘레 방향으로 배열되고 개구(20) 내로 돌출하는 복수의 리지들(60)을 포함한다. 리지들(60)은 리지들(60)의 위치에서의 개구(20)의 개방 스팬(open span)이 리지들(60)이 없는 위치들에서의 개구(20)의 개방 스팬보다 작도록 개구(20) 내의 공간을 차지한다. 리지들(60)은 장치 내로 삽입된 소모성 물품(21)과 결합하여 장치(1) 내에서 그것을 고정하는 것을 돕도록 구성된다.
일 예에서, 리지들(60)은 개구(20)의 주변부 주위에 둘레 방향으로 동등하게 이격되어 있다. 일 예에서는, 4 개의 리지들(60)이 있으며, 다른 예에서는 4 개보다 많거나 적은 리지들(60)이 있을 수 있다.
도 10은 소모성 물품(21)이 개구(20) 내로 삽입된 상태의 장치의 상부 패널(17)의 평면도를 도시하고 있다. 리지들(60)은 소모성 물품(21)과 결합하도록 개구(20) 내로 돌출한다. 소모성 물품(21)과 리지들(60)의 인접한 쌍들에 의해 한정된 개방 공간들(61)은 소모성 물품(21)의 외부 주위에 통기 경로들(61)을 형성한다. 이들 통기 경로들(61)은, 하기에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 소모성 물품(21)으로부터 빠져나온 고온 증기들이 장치(1)를 빠져나갈 수 있게 하고, 냉각 공기가 소모품(21) 주위의 장치(1) 내로 유동할 수 있게 한다. 도 10의 예는 소모성 물품(21)의 주변부 주위에 위치되어 장치(1)에 통기를 제공하는 4 개의 통기 경로들(61)을 도시하고 있지만, 그러한 통기 경로들(61)이 보다 많거나 적을 수 있다.
상기에 언급된 바와 같이, 리지들(60)은 개구(20) 내로 반경 방향으로 돌출하지만, 도 8로부터 가장 잘 이해되는 바와 같이, 이들 리지들(60)은 또한 상부 패널(17)로부터 하우징(9) 내로 연장된다. 리지들(60)의 돌출은 서로를 향해 경사져서, 리지들(60)이 하우징 내로 연장됨에 따라 리지들(60) 사이의 거리가 감소된다. 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 하우징 내로의 리지들(60)의 돌출은, 챔버(35)의 제1 개방 단부(35b)를 통해 연장하고 챔버(35)의 내벽과 결합하는 리지들(60)에 의해 칼라(33)가 챔버(35)에 연결될 수 있게 한다.
특히 도 2를 다시 참조하면, 일 예에서, 소모성 물품(21)은 후방 단부에서, 소모성 물품(21)이 장치(1) 내에 삽입될 때 가열 배열체(23) 내에 있는 소모성 물품(21)의 섹션에 흡연 가능한 재료(21a)를 갖거나 보유하는 원통형 로드(cylindrical rod)의 형태이다. 소모성 물품(21)의 전방 단부는 장치(1)로부터 연장되며, 에어로졸을 여과하기 위한 필터 및/또는 에어로졸을 냉각시키기 위한 냉각 요소(21c) 중 하나 또는 그 초과를 포함하는 마우스피스 조립체(mouthpiece assembly)(21b)로서 작용한다. 필터/냉각 요소(21c)는 공간(21d)에 의해 흡연 가능한 재료(21a)로부터 이격되고, 또한 다른 공간(21e)에 의해 마우스피스 조립체(21b)의 팁(tip)으로부터 이격되어 있다. 소모성 물품(21)은 외부 층(도시되지 않음)에 둘레 방향으로 감겨져 있다. 일 예에서, 소모성 물품(21)의 외부 층은 흡연 가능한 재료로부터의 일부의 가열된 휘발성 성분들이 소모성 물품(21)을 빠져나갈 수 있게 하도록 투과성이다.
작동 시에, 히터 배열체(23)는 소모성 물품(21)을 가열하여 흡연 가능한 재료(21a)의 적어도 하나의 성분을 휘발시킬 것이다.
흡연 가능한 재료(21a)로부터의 가열된 휘발성 성분들을 위한 주요 유동 경로는 마우스피스 조립체(21b)의 개방 단부를 통해 사용자의 입으로 진입하기 전에 공간(21d), 필터/냉각 요소(21c) 및 추가의 공간(21e)을 통해 소모성 물품(21)을 축방향으로 통과한다. 그러나, 휘발성 성분들 중 일부는 소모성 물품(21)으로부터 그 투과성 외부 래퍼(outer wrapper)를 통해 챔버(35) 내의 소모성 물품(21)을 둘러싸는 공간(36) 내로 빠져나갈 수 있다.
소모성 물품(21)으로부터 챔버(35) 내로 유동하는 휘발성 성분들이 사용자에 의해 흡입되는 것이 바람직하지 않을 것이며, 이는 이들 성분들이 필터/냉각 요소(21c)를 통과하지 않고 그에 따라 여과 및 냉각되지 않을 것이기 때문이다.
유리하게는, 챔버(35) 내의 소모성 물품(21) 및 챔버(35)의 핀-냉각형 내벽을 둘러싸는 공기의 체적은 소모성 물품(21)을 그 외부 층을 통해 빠져나가는 휘발성 성분들 중 적어도 일부가 챔버(35)의 내벽을 냉각하고 그 내벽 상에 응축하게 하여, 그러한 휘발성 성분들이 사용자에 의해 어쩌면 흡입되는 것을 방지한다.
이러한 냉각 효과는 장치(1)의 외부로부터, 유체가 장치 내외로 유동할 수 있게 하는 통기 경로들(61)을 통해 챔버(35) 내의 소모성 물품(21)을 둘러싸는 공간(36) 내로 진입할 수 있는 냉각 공기에 의해 보조될 수 있다. 통기 경로(61)는 복수의 이웃하는 리지들(60)의 쌍 사이에 한정되어 삽입 지점에서 소모성 물품(21)의 외부 주위에 통기를 제공할 것이다.
일 예에서, 제2 통기 경로(61)는 적어도 하나의 가열된 휘발성 성분들이 제2 위치에서 소모성 물품(21)으로부터 유동하도록 이웃하는 리지들의 제2 쌍 사이에 제공된다. 따라서, 제1 및 제2 통기 경로들(61)에 의해 삽입 지점에서 소모성 물품(21)의 외부 주위에 통기가 제공된다.
또한, 소모성 물품(21)을 그 외부 래퍼를 통해 빠져나가는 가열된 휘발성 성분들은 챔버(35)의 내벽 상에 응축되지 않으며, 사용자에 의해 흡입되지 않고서 통기 경로들(61)을 통해 장치(1) 외부로 안전하게 유동할 수 있다.
챔버(35) 및 통기 둘 모두는 흡연 가능한 재료로부터 가열된 휘발성 성분들에 방출된 수증기 조성물의 온도 및 함량을 감소시키는 것을 돕는다.
이제, 기울기-기반 히터 제어 방식(slope-based heater control scheme)(제어 루프)의 예들이 상세하게 설명될 것이다. 기울기-기반 히터 제어 루프는 가열 챔버(29)의 구역을 가열하도록 히터 배열체(23)의 작동을 제어하기 위해 제어 회로(25)에 포함된 제어기에 의해 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 히터 배열체(23)는 복수의 가열 요소들로 형성될 수 있다. 가열 배열체(23)의 상이한 가열 요소들은 제어기에 의해 개별적으로 제어될 수 있다.
이제 도 11을 참조하면, 이러한 예에서, 히터 배열체(23)는 가열 요소(23a)를 포함하고, 가열 챔버(29)는 가열 요소(23a)에 의해 가열되는 가열 구역(29a)을 포함한다. 이러한 예에서, 가열 요소(23a)는 가열 구역(29a) 내에 위치결정된 흡연 가능한 재료를 가열하도록 작동한다. 가열 요소(23a)는 그와 연관된 대응하는 온도 센서(111a)를 갖는다. 이러한 예에서, 제어기는 센서(111a)로부터의 온도 측정치들을 사용하여 가열 요소(23a)의 동작을 제어한다.
이러한 예에서, 가열 요소(23a)는 그 온도를 증가시키고, 이에 의해 작동중일 때에 가열 구역(29a) 내의 온도를 증가시키도록 구성된다. 가열 요소(23a)가 작동중인 상태는 가열 요소(23a)가 온인 상태로 지칭된다. 반대로, 가열 요소(23a)가 작동중이지 않을 때, 이것은 오프인 것으로 지칭된다. 가열 요소(23a)가 스위치 온되고 있는 시간의 지속기간(duration)은 이후에, 가열 요소 온 지속기간(heating element on duration)으로 지칭될 것이다.
이러한 예에서, 제어기는 히터를 턴(turn) 온 또는 오프하도록 구성된 스위치(도시되지 않음)를 제어함으로써 가열 요소(23a)의 제어를 구현한다.
기울기-기반 히터 제어 루프에 사용되는 온도 센서(111a)는 임의의 적합한 온도 센서일 수 있다. 일 예에서, 온도 센서(111a)는 저항 온도 검출기 또는 열전쌍(thermocouple)이다. 일 예에서, 온도 센서(111a)는 적어도 300℃ 이하의 온도들을 검출할 수 있는 센서이다.
이러한 예에서, 제어기는 온도 센서(111a)와 데이터 통신하고, 가열 요소(23a) 내의 온도 센서(111a)로부터 온도 측정치들을 획득하도록 구성된다. 제어기는 제1 주어진 시간 간격들에서 온도 센서(111a)로부터 온도 측정치들을 획득함으로써 구역(29a)의 현재 온도를 결정한다. 이러한 예에서, 제1 주어진 시간 간격들은 규칙적인 시간 간격들이다. 특정 예에서, 제어기는 온도 센서(111a)로부터, 예를 들어, 10 ms마다 온도 측정치들을 획득한다. 10 ms가 아닌 임의의 규칙적인 시간 간격들이 가능하다. 다른 예들에서, 제1 주어진 시간 간격들은 불규칙한 시간 간격들이다. 일 예에서, 제어기는 다수의 온도 측정치들을 획득하고, 측정치는 10 ms마다 획득되며, 제어기는 최종 온도 측정치 이후 실질적으로 10 ms가 경과할 때까지는 어떠한 추가의 온도 측정치들도 획득하는 것을 중지한다.
이하, 이러한 예에서, 제1 주어진 시간 간격들, 즉 제어기가 온도 센서(111a)에 의해 측정된 온도를 모니터링하는 시간 간격들은 10 ms를 지속하는 규칙적인 시간 간격들인 것으로 가정한다.
제1 주어진 시간 간격들은 제어기가 온도 센서(111a)로부터 온도 측정치들을 획득하는 빈도를 규정한다. 즉, 가열 구역(29a) 내의 온도가 결정되는 빈도를 규정한다.
일 예에서, 제어기는 온도 센서(111a)로부터 제1 주어진 시간 간격들에서 획득된 복수의 온도 측정치들에 기초하여, 시간에 따른 온도 변화율, 다시 말해서 '온도 기울기(temperature slope)'를 계산한다. 온도 기울기는 가열 요소(23a)가 스위치 온될 때 획득된 온도 측정치들을 사용하여 계산된다. 이러한 계산된 온도 기울기는 가열 요소(23a)가 온일 때의 가열 구역(29a)에서의 온도 변화율에 대응한다. 이러한 예에서, 제어기는 2 개의 온도 측정치들에 기초하여 온도 기울기를 계산한다. 가열 요소 온 지속기간이 300 ms인 경우, 제어기는 이러한 300 ms 지속기간의 시작 시에 획득된 온도 측정치, 및 300 ms 지속기간의 종료 시에 획득된 측정치를 사용하여, 온도 기울기를 계산할 수 있다. 다른 예들에서, 제어기는 가열 요소 온 지속기간 동안의 임의의 적합한 시간 간격 내에서 온도 기울기를 계산한다. 이러한 예에서, 제어기는 최종 가열 요소 온 지속기간 동안에 온도 센서(111a)로부터 획득된 온도 측정치들을 사용함으로써 구역(29a)에서의 현재 온도 변화율을 결정한다.
이러한 예에서, 제어기는 하기의 공식을 사용하여 기울기를 계산한다:
Figure pat00001
여기서, T2는 t2로 표시된 시간에 획득된 온도 측정치를 나타내고, T1은 t1로 표시된 시간에 획득된 온도 측정치를 나타낸다(여기서, t2는 t1보다 늦은 시간임). (t2-t1)이 가열 요소 온 지속기간 동안의 시간 간격인 예에서, 계산된 기울기는 가열 요소(23a)가 스위치 온될 때 달성할 수 있는 온도 변화율의 표시를 제공한다.
일 예에서, 제어기는, 장치(1)의 사용 세션(session) 동안에 가열 구역(23a)이 있도록 요망되는 목표 온도인 온도 설정점을 설정한다. 이러한 목표 온도는 가열 구역(29a) 내의 흡연 가능한 재료(21a)가 어떻게 가열되어야 하는지에 따라 달라질 수 있다. 이러한 예에서, 온도 설정점은 160℃ 내지 240℃의 온도이다. 제어기는 또한 장치(1)의 사용 세션 동안에 온도 설정점을 변화시킬 수 있다.
이러한 예에서, 장치(1)의 사용 세션의 시작 시에, 제어기는 160℃ 내지 240℃의 온도 설정점을 설정하고, 가열 요소(23a)를 스위치 온한다. 가열 요소(23a)가 스위치 온되면, 제어기는 전술한 바와 같이 구역(29a)의 현재 온도 및 구역(29a)에서의 현재 온도 기울기를 반복적으로 결정한다.
이러한 예에서, 현재 온도가 목표 온도보다 낮으면, 제어기는 구역(29a)의 현재 온도 기울기 및 현재 온도를 사용하여, 목표 온도에 도달하기 위해 가열 요소(23a)가 스위치 온되어야 하는, 가열 요소(23a)에 대한 총 원하는 가열 요소 온 지속기간, 다시 말해서 잔여 온 시간(remaining on time)을 계산한다. 다시 말해서, 잔여 온 시간은 현재 온도로부터 온도 설정점까지의 온도 변화를 달성하기 위해 가열 요소(23a)가 작동될 필요가 있는 시간이다. 이러한 예에서, 현재 온도는 제어기에 의해 온도 센서(111a)로부터 획득된 최종 온도 측정치로서 간주된다.
가열 요소(23a)가 스위치 온되었을 때의 시간 동안에 제어기에 의해 온도 센서(111a)로부터 획득된 온도 측정치들을 이용하여 전술한 바와 같이 계산되는 계산된 기울기로, 가열 요소(23a)가 온일 때 달성될 것으로 예상되는 기울기를 설정함으로써, 잔여 온 시간이 계산될 수 있다.
잔여 온 시간은 ton = ttarget-tc로 표시될 수 있으며, 여기서 tc는 현재 시간을 나타내고, ttarget은 온도 설정점/목표 온도가 도달될 것으로 예상되는 시간을 나타낸다. 하기의 공식들이, 목표 온도에 도달하게 할 것으로 예상되는 잔여 온 시간을 계산하는데 사용될 수 있다:
Figure pat00002
Figure pat00003
상기 공식들에서, Tc는 시간 tc에서 측정된 온도를 나타내고, Ttarget은 시간 tc 이후에 시간 toff에 도달될 것으로 예상되는 온도 설정점/목표 온도이다. 아래 첨자 "c"는 Tc 및 tc가 구역(29a)의 현재 온도 및 현재 시간과 각각 관련된다는 것을 나타낸다.
이러한 예에서, 제어기는, 가열 구역(29a)의 현재 온도(Tc)를 결정하는 단계, 구역(29a)의 현재 온도 기울기를 결정하는 단계, 및 현재 온도(Tc)가 목표 온도(Ttarget)보다 낮은 경우, 전술한 바와 같이 가열 요소(23a)에 대한 잔여 온 시간(ton)을 결정하는 단계를 반복적으로 수행함으로써 기울기-기반 히터 제어 루프를 구현한다. 이들 단계들은 이후에 제어 단계들로 지칭될 것이다.
일 예에서, 제어기는 제2 주어진 시간 간격들에서 전술한 단계들을 반복한다. 이러한 특정 예에서, 제어기는 300 ms마다 이들 단계들을 수행한다. 따라서, 제2 주어진 시간 간격들은 기울기-기반 히터 제어 루프의 제어 기간들을 한정한다. 대부분의 예들에서, 제2 주어진 시간 간격들(제어 기간)은 제어기가 온도 센서(111a)로부터 온도 측정치들을 획득하는 제1 주어진 시간 간격들보다 크다는 것이 이해될 것이다.
이러한 예에서, 제어기는 결정된 잔여 온 시간(ton) 동안에 온 상태이도록 가열 요소(23a)를 제어하도록 구성된다. 결정된 잔여 온 시간(ton)이 제어 기간보다 큰 경우, 가열 요소(23a)는 제어 기간의 전체 지속기간 동안에 온 상태를 유지하고, 제어 기간의 종료 시에, 제어기는 제어 단계들을 반복한다. 그러나, 잔여 온 시간(ton)이 제어 기간 내에서 만료된 경우, 제어기는 가열 요소(23a)를 스위치 오프한다. 예를 들면, 제어 기간의 길이가 300 ms이고 결정된 잔여 온 시간(ton)이 200 ms인 경우, 제어기는 300 ms의 제어 기간 동안에 200 ms의 가열 요소 온 지속기간이 만료되면 가열 요소(23a)를 스위치 오프한다. 따라서, 이러한 300 ms의 간격 내에서, 가열 요소는 간격의 일 부분 동안에는 스위치 온되지만, 동일한 간격의 다른 부분 동안에는 스위치 오프된다. 그러한 제어 기간의 종료 시에, 그리고 후속 제어 기간의 시작 시에, 제어기는 현재 온도(Tc)를 결정하며, 현재 온도(Tc)가 목표 온도(Ttarget)보다 낮은 경우, 제어기는 가열 요소(23a)를 다시 턴 온하고, 현재 온도 기울기, 현재 온도(Tc) 및 목표 온도(Ttarget)에 기초하여 잔여 온 시간을 계산한다. 그 후에, 히터가 스위치 온된 때부터, 제어기는 전술한 제어 단계들을 적용함으로써 가열 요소(23a)의 작동을 제어한다.
기울기-기반 제어 루프의 상기 구현은 목표 온도에 접근함에 따라 구역(29a)의 온도 변화를 느리게 하는 효과를 갖는다. 잔여 온 시간(ton)이 제어 기간보다 짧아지는 경우, 시간에 따른 구역(29a)의 온도 변화는 제어 기간의 일 부분 동안에 가열 요소(23a)가 스위치 오프되는 것으로 인해 온도 기울기보다 느려진다. 이러한 방식으로, 목표 온도(Ttarget)는 목표 온도(Ttarget) 위로의 온도(Tc)의 큰 오버슈트(overshoot) 없이 도달된다.
이러한 예에서, 목표 온도(Ttarget)에 도달하면, 제어기는 온도 유지 모드(hold temperature mode)를 구현하고, 이 모드에서, 제어기는 구역(29a)을 목표 온도(Ttarget)로 유지하기 위해 가열 요소(23a)를 제어한다. 제어기는 현재 온도(Tc)가 목표 온도(Ttarget)와 동일하거나 그 보다 높을 때 가열 요소(23a)를 스위치 오프한다. 온도 유지 모드에서, 제어기는, 현재 온도(Tc)가 설정점(Ttarget)보다 적어도 제1 온도 임계 값 낮은 것에 부가하여, 하기에 나열된 조건들 중 하나 또는 그 초과가 충족되는 경우에 가열 요소(23a)를 턴 온한다:
(i) 현재 온도(Tc)가 이전의 온도 측정치보다 낮은 것;
(ii) 가열 요소(23a)가 턴 오프된 때부터 제1 시간 임계 값보다 긴 시간이 만료되었고, 현재 온도(Tc)가 목표 온도(Ttarget)보다 적어도 제2 온도 임계 값 낮은 것; 및
(iii) 가열 요소(23a)가 턴 오프된 때부터 제2 시간 임계 값보다 긴 시간이 만료된 것.
일 예에서, 제1 온도 임계 값은 1℃일 수 있으며, 이에 따라 현재 온도(Tc)가 설정점(Ttarget)보다 1℃ 초과로 낮고 현재 온도(Tc)가 이전의 온도 측정치보다 낮은 경우, 제어기는 가열 요소(23a)를 턴 온한다. 일 예에서, 제1 시간 임계 값은 300 ms일 수 있고, 제2 온도 임계 값은 10℃일 수 있으며, 이에 따라 가열 요소(23a)가 턴 오프된 때부터 300 ms보다 긴 시간이 경과하였고 현재 온도가 설정점(Ttarget)보다 적어도 10℃ 낮은 경우, 제어기는 가열 요소(23a)를 턴 온할 수 있다. 일 예에서, 제2 시간 임계 값은 500 ms일 수 있으며, 이에 따라 가열 요소(23a)가 턴 오프된 때부터 500 ms보다 긴 시간이 만료되었고 설정점(Ttarget)보다 적어도 1℃ 낮은 온도의 필요한 조건이 충족되는 경우, 제어기는 가열 요소(23a)를 턴 온할 수 있다. 따라서, 제어기는 실질적으로 온도 유지 모드에서의 온도 설정점으로 현재 온도를 유지할 수 있다. 즉, 제어기는 온도 임계 값에 도달하면 그 온도 임계 값을 유지하도록 구성된다. 가열 요소(23a)가 턴 온될 때마다 제어기가 제어 단계들을 수행하고 기울기-기반 제어 루프를 구현한다는 것이 이해될 것이다.
장치(1)의 작동 동안에, 제어기는 이전에 언급된 바와 같이 목표 온도(Ttarget)를 변경할 수 있다. 일 예에서, 제어기는 원하는 온도 프로파일에 따라 목표 온도(Ttarget)를 변경하며, 온도 프로파일은 시간의 함수로서의 온도(시간적 온도 프로파일)이다. 다른 예에서, 제어기는 다양한 다른 인자들, 예를 들어, 흡연 가능한 재료 가열 디바이스(1)의 사용 세션의 시작 때부터 경과된 시간, 챔버(29)에 남아있는 흡연 가능한 재료의 양 등에 기초하여 목표 온도(Ttarget)를 변경한다.
이러한 예에서, 제어기가 목표 온도(Ttarget)를 증가시키고 현재 온도(Tc)가 목표 온도(Ttarget)보다 낮은 경우, 제어기는 가열 요소(23a)를 턴 온하고, 목표 온도(Ttarget)에 도달하도록 전술한 기울기-기반 제어 방식을 사용한다. 한편, 제어기가 목표 온도(Ttarget)를 감소시키는 경우, 온도(Tc)가 새로운 설정점(Ttarget) 아래로 떨어질 때까지 가열 요소(23a)가 턴 오프되고, 그 후에, 온도 유지 모드 동안에 히터가 턴 온되는 전술한 리스트의 조건들이 충족되는 것에 기초하여 가열 요소(23a)가 턴 온된다.
이제, 기울기-기반 히터 제어의 특정 예가 도 12를 참조하여 설명될 것이다. 도 12는 시간의 함수로서의 가열 요소(23a)의 목표 온도(Ttarget), 및 시간의 함수로서 제어기에 의해 온도 센서(111a)로부터 획득된 현재 온도(Tc)를 도시하고 있다. 제어기는 10 ms마다 온도 센서로부터 온도 측정치들을 획득한다. 장치(1)의 사용 세션의 시작 시에, 히터는 가열 구역(29a) 내의 흡연 가능한 재료(21a)를 가열하도록 스위치 온된다. 이러한 예에서, 목표 온도(Ttarget)는 240℃로 설정된다. 0 s의 세션 시간에서 제어기에 의해 온도 센서(111a)로부터 획득된 온도는 72℃이다. 제어기는 목표 온도(Ttarget)에 도달하도록 기울기-기반 히터 제어를 구현한다. 측정 온도(Tc)의 부분(121)은 기울기-기반 제어의 구현 동안에 설정점을 향한 온도 변화를 나타낸다. 측정 온도(Tc)가 목표 온도(Ttarget)에 접근함에 따라, 가열 구역(23a)의 세션 시간에 따른 측정 온도(Tc)의 전체 변화는, 목표 온도(Ttarget)에 접근함에 따라, 이러한 예에서 300 ms의, 제어 기간보다 짧아지는 결정된 잔여 온 시간(ton)의 결과로서 감소하는 것으로 볼 수 있다. 이것은 240℃의 목표 온도(Ttarget)에 온도가 근접하는 도 12에서의 측정 온도(Tc)의 부분(121)에서 가장 쉽게 볼 수 있다. 즉, 측정 온도(Tc)의 시간 변화는 Tc가 목표 온도(Ttarget)에 접근함에 따라 편평해진다. 측정된 현재 온도(Tc)의 부분(122)은 제어기가 온도 유지 모드에서 240℃의 목표 온도(Ttarget)로 온도를 유지하는 것을 나타낸다. 장치(1)의 작동 시작 후의 145 초의 시간에서, 제어기는 목표 온도(Ttarget)를 220℃로 낮춘다. 다음에, 제어기는 가열 요소(23a)를 스위치 오프하고, 측정된 현재 온도(Tc)가 220℃의 보다 낮은 새로운 목표 온도(Ttarget)보다 낮아질 때까지 측정된 현재 온도(Tc)가 123으로 도시된 바와 같이 시간에 따라 낮아진다. 다음에, 제어기는 220℃의 새로운 목표 온도(Ttarget)에 도달하면 부분(124)에 의해 도시된 바와 같이 온도 유지 모드에 관여한다. 이전에 언급된 바와 같이, 제어기는 복수의 가열 요소들(23a 및 23b)을 개별적으로 제어하고, 이에 의해 복수의 대응하는 가열 구역들(29a 및 29b)의 온도를 제어하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 히터 배열체(23)는 2 개의 가열 요소들(23a 및 23b)을 포함하고, 가열 챔버(29)는 2 개의 가열 구역들(29a 및 29b)을 포함하며, 가열 요소들(23a 및 23b)은 가열 구역들(29a 및 29b) 내에 각각 위치결정된 흡연 가능한 재료를 가열하도록 작동한다. 도 13의 예에서, 제어기는 센서들(111a 및 111b)로부터 각각 획득된 온도 측정치들에 기초하여 가열 요소들(23a 및 23b)의 작동을 제어하도록 구성된다.
일부 예들에서, 제어기는 가열 요소들(23a 및 23b) 각각에 대해 별개의 제어 루프/방식을 구현함으로써 다수의 가열 요소들(23a 및 23b)의 작동을 제어한다. 도 13의 예에서, 제어기는 각각의 개별 가열 요소의 온도 센서들(111a 및 111a)로부터의 온도 측정치들을 사용하여 각각의 가열 요소(23a 및 23b)에 대해 전술한 기울기-기반 히터 제어 루프를 구현한다. 가열 요소들(23a 및 23b) 각각에 대해 스위치(도시되지 않음)가 제공될 수 있으며, 각각의 스위치는 자신의 각각의 가열 요소를 오프 상태로부터 온 상태로 또는 그 반대로 스위칭하도록 구성된다. 제어기는 가열 요소들(23a 및 23b)을 스위치 온 및 오프하기 위해 자신의 각각의 스위치를 제어함으로써 각각의 가열 요소(23a 및 23b)를 제어할 수 있다. 각각의 가열 요소의 각각의 제어 루프의 출력은 가열 요소들(23a 및 23b)을 제어하도록 구성된 각각의 스위치들을 제어할 수 있다. 일 예에서, 각각의 제어 루프의 출력은 각각의 개별 가열 요소(23a 및 23b)에 대한 제어기의 핀(pin)을 활성화 또는 비활성화시킨다.
일 예에서, 제어기가 가열 요소들(23a 및 23b)을 제어할 수 있게 하는 스위치들은 트랜지스터들(transistors) 또는 스위치의 기능을 수행하기에 적합한 임의의 다른 전자기기이다. 각각의 개별 가열 요소에 대한 개별 스위치들을 활성화 또는 비활성화시키는 메인 스위치(main switch)가 제공될 수 있다.
도 14는 제어기에 의한 2 개의 가열 요소들(23a 및 23b)의 동작 제어를 도시하고 있다. 목표 온도들(Tatarget 및 Tbtarget)은 가열 요소들(23a 및 23b) 각각에 대해 개별적으로 설정될 수 있다. 측정된 현재 온도들(Tac 및 Tbc)은 가열 요소들(23a 및 23b) 각각과 연관된 온도 센서들(111a, 111b)로부터 제어기에 의해 획득된다. 이러한 예에서, 구역(29a)에 대응하는 가열 요소(23a)에 속하는 설정점 목표 온도(Tatarget) 및 현재 온도(Tac)의 시간 변화는 앞에서 도 12와 관련하여 설명된 바와 같다. 구역(23b)에 대한 목표 온도(Tbtarget)는 초기에는 0이지만; 현재 온도(Tbc)의 부분(141)에 의해 표시된 바와 같이, 현재 온도(Tbc)는 점진적으로 증가하는 한편, 목표 온도(Tbtarget)는 0으로 유지된다. 이것은, 가열 요소(23a)가 목표 온도(Tatarget)에 도달하기 위해 요소(23a)의 작동이 제어기에 의해 제어되는 것으로 인해 증가하는 이웃하는 가열 요소(23a)(및 구역(29a))의 온도의 영향인 것으로 간주될 수 있다. 구역(29b)의 현재 온도(Tbc)는 목표 온도(Tbtarget)가 0이 아닌 값으로 설정된 경우에 도 12의 맥락에서 설명된 것과 유사하게 거동한다.
히터 배열체(23)의 복수의 가열 요소들(23a 및 23b) 각각과 연관된 적어도 하나의 온도 센서(111a, 111b)를 가져서, 제어기가, 요소들(23a 및 23b)과 연관된 적어도 하나의 온도 센서(111a 및 111b)로부터의 온도 측정치들에 기초하여, 가열 요소들(23a 및 23b)의 동작들, 및 이에 의한 대응하는 구역들(29a 및 29b) 각각의 현재 온도들(Tac 및 Tbc)을 개별적으로 제어할 수 있는 것은 전체적으로 챔버(29) 내의 온도 및 그에 따른 가열되는 흡연 가능한 재료(21a)의 체적의 보다 양호한 전체 제어를 허용할 수 있다. 또한, 제어기는 제어된 시퀀스들로 챔버(29)의 길이를 따라 흡연 가능한 재료(21a)를 가열할 수 있다. 예를 들면, 도 13을 참조하면, 제어기는 가열 요소(23b)의 작동을 개시하기 전에 소정 기간 동안 가열 요소(23a)를 작동시킬 수 있다. 이러한 예에서, 제어기는 상이한 시간들에서 각 구역에 대한 적합한 목표 온도들을 설정함으로써 요소들(23a 및 23b)을 순차적으로 작동시킬 수 있다.
복수의 가열 요소들(23a 및 23b) 각각에의 적어도 하나의 온도 센서(111a 및 111b)의 제공은 또한 폭주(runaway) 가열 요소에 대한 페일세이프(failsafe)를 제공할 수 있다. 예를 들면, 가열 요소(23a) 내의 온도 센서(111a)가 기능을 중단하고 온도의 값을 측정하지 않는 경우, 제어기는 가열 요소(23a)를 이의 목표 온도(Tatarget)에 도달시키려는 시도로 계속 작동시킬 수 있다. 따라서, 가열 요소(23a)는 예상보다 훨씬 높은 온도로 될 수 있으며, 예를 들어, 가열 요소(23a)의 온도가 240℃를 초과할 수 있다. 이러한 예에서, 이웃하는 가열 요소(23b) 내의 온도 센서(111b)는 또한 폭주 구역(23a)으로부터의 열로 인해 예상보다 높은 온도를 검출할 수 있다. 일 예에서, 제어기는 이웃하는 폭주 히터의 가능성을 결정하기 위해 요소(23b) 내의 온도 센서로부터 획득된 온도 측정치들을 요소(23b)에 공급되는 현재 전력에 기초하여 예상되는 온도들과 비교한다. 제어기는 또한 가열 챔버(29) 내의 다른 결함들 또는 원하지 않는 상태들을 검출하기 위해 그러한 비교를 수행할 수도 있다.
기울기-기반 히터 제어 방식/루프는 흡연 가능한 재료 가열 디바이스(1)의 사용 세션들 동안에 또는 이들 사이에 제어 파라미터의 조정을 필요로 하지 않는 이점을 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 기울기-기반 히터 제어 루프는, 예를 들어, 비례 적분 미분(proportional integral derivative; PID) 제어 루프보다 구현하기 간단하고 용이한 제어 루프를 제공할 수 있다. 따라서, 보다 간단한 기울기-기반 온도 제어 루프는 온도에 따른 충분한 제어를 제공하면서, 설정 및 구현하기 용이하다.
일 실시예에서, 제어 회로(25)는 메모리(memory), 및 본 발명에 따른 적용 가능한 방법 단계들을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 적어도 하나의 프로세서 또는 제어기에 의해 실행될 수 있는 하나 또는 몇 개의 컴퓨터 프로그램들(computer programs)로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 방법 단계들, 장치 및 컴퓨터 프로그램은 적어도 하나의 별개 또는 내장 하드웨어 모듈에 의해 구현될 수 있다.
컴퓨터 프로그램(들)은, 예를 들어, 메모리 회로, 메모리 카드, 자기 또는 광학 디스크와 같은 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장될 수 있다. 일부 기능 엔티티들(functional entities)은 다른 기능 엔티티에 링크된 프로그램 모듈들로서 구현될 수 있다. 기능 엔티티들은 또한 별개의 메모리들에 저장될 수 있으며, 예를 들어, 메시지 버스(message bus)를 통해 통신하는 별개의 프로세서들에 의해 실행될 수 있다. 그러한 메시지 버스의 예는 주변 구성요소 상호연결(Peripheral Component Interconnect; PCI) 버스이다.
본원에 설명된 다양한 실시예들은 단지 청구된 특징들을 이해 및 교시하는 것을 돕기 위해 제시된다. 이들 실시예들은 단지 실시예들의 대표적인 샘플이고, 여기에만 국한되거나 그리고/또는 배타적인 것은 아니다. 본원에 설명된 이점들, 실시예들, 예들, 기능들, 특징들, 구조들, 및/또는 다른 양태들은 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범위에 대한 제한들, 또는 청구항들의 균등물들에 대한 제한들로서 고려되지 않아야 하고, 청구된 발명의 범위로부터 이탈하지 않으면서 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들은 본원에 구체적으로 설명된 것들 이외의, 개시된 요소들, 구성요소들, 특징들, 부품들, 단계들, 수단들 등의 적절한 조합들을 적절하게 포함할 수 있거나, 이들로 구성될 수 있거나, 이들로 본질적으로 구성될 수 있다. 또한, 본 개시는 현재 청구되지 않지만 추후에 청구될 수 있는 다른 발명들을 포함할 수 있다.

Claims (21)

  1. 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해 상기 흡연 가능한 재료를 가열하도록 배열된 장치에서, 히터 배열체(heater arrangement)를 제어하는 방법으로서,
    상기 방법은,
    상기 장치의 구역(zone)을 목표 온도로 가열하도록 상기 히터 배열체의 가열 요소를 제어하기 위해 히터 제어 루프(heater control loop)를 구현하는 단계를 포함하며,
    상기 제어 루프는, 하나 또는 그 초과의 연속적인 제어 기간들(control periods)에서,
    상기 구역의 현재 온도를 결정하는 단계;
    상기 구역의 현재 온도 변화율(current rate of change of temperature)을 결정하는 단계; 및
    상기 구역의, 상기 현재 온도 변화율, 상기 목표 온도 및 상기 현재 온도에 기초하여, 상기 구역을 상기 목표 온도로 가열하도록 상기 가열 배열체의 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간(remaining on time)을 결정하는 단계를 수행하는 것을 포함하는,
    히터 배열체를 제어하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간이 만료되는 경우, 상기 히터 배열체가 상기 구역을 가열하고 있는 상기 가열 요소를 턴 오프(turn off)시키는 단계를 더 포함하는,
    히터 배열체를 제어하는 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 방법은,
    현재 제어 기간에서 계산된 상기 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간이 상기 현재 제어 기간 동안에 만료되는 경우, 상기 히터 배열체가 상기 구역을 가열하고 있는 상기 가열 요소를 턴 오프시키는 단계를 더 포함하는,
    히터 배열체를 제어하는 방법.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 가열 요소가 턴 오프된 상기 제어 기간에 이은 후속 제어 기간에서,
    상기 구역의 현재 온도를 결정하는 단계, 및 상기 구역의 현재 온도가 상기 목표 온도보다 낮은 경우, 상기 가열 요소를 다시 턴 온하고, 상기 구역의, 현재 온도 변화율, 상기 목표 온도 및 상기 현재 온도에 기초하여 상기 구역을 상기 목표 온도로 가열하도록 상기 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간을 결정하는 단계를 더 포함하는,
    히터 배열체를 제어하는 방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 현재 온도가 상기 목표 온도이거나 그 보다 높은 것으로 결정되는 경우, 상기 히터 배열체가 상기 구역을 가열하고 있는 상기 가열 요소를 턴 오프시키는 단계; 및
    이어서 온도 유지 모드(hold temperature mode)로 진입하는 단계를 더 포함하는,
    히터 배열체를 제어하는 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 방법은,
    온도 유지 모드에 있을 때, 상기 현재 온도가, 상기 목표 온도보다 적어도 제1 온도 임계 값 낮은 것에 부가하여,
    상기 현재 온도가 이전의 온도 측정치보다 낮은 것;
    상기 가열 요소가 턴 오프된 때부터 제1 시간 임계 값보다 긴 시간이 만료되었고, 상기 현재 온도가 상기 목표 온도보다 적어도 제2 온도 임계 값 낮은 것; 및
    상기 가열 요소가 턴 오프된 때부터 제2 시간 임계 값보다 긴 시간이 만료된 것의 조건들 중 하나 또는 그 초과가 또한 충족되는 경우, 상기 가열 요소를 다시 턴 온하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제2 온도 임계 값은 상기 제1 온도 임계 값보다 크고,
    상기 제2 시간 임계 값은 상기 제1 시간 임계 값보다 큰,
    히터 배열체를 제어하는 방법.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 장치의 사용 세션(session) 동안에 상기 목표 온도를 변경하는 단계를 더 포함하는,
    히터 배열체를 제어하는 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    제1 주어진 시간 간격들에서 상기 구역의 현재 온도를 결정하는 단계를 더 포함하는,
    히터 배열체를 제어하는 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어 기간들은 제2 주어진 시간 간격들 동안 지속되고, 상기 제2 주어진 시간 간격들은 상기 제1 주어진 시간 간격들보다 큰,
    히터 배열체를 제어하는 방법.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터 배열체는 복수의 가열 요소들을 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 복수의 가열 요소들 각각과 연관된 적어도 하나의 온도 센서를 제공하는 단계; 및
    상기 복수의 가열 요소들 각각에 대해 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항의 방법을 독립적으로 구현하는 단계를 더 포함하는,
    히터 배열체를 제어하는 방법.
  11. 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키기 위해, 흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치로서,
    상기 장치는,
    가열 요소를 포함하는 히터 배열체; 및
    상기 장치의 구역을 목표 온도로 가열하도록 상기 히터 배열체의 가열 요소를 제어하기 위해 히터 제어 루프를 구현하도록 구성된 제어기를 포함하며,
    상기 제어 루프는, 하나 또는 그 초과의 연속적인 제어 기간들에서,
    상기 구역의 현재 온도를 결정하는 단계;
    상기 구역의 현재 온도 변화율을 결정하는 단계; 및
    상기 구역의, 상기 현재 온도 변화율, 상기 목표 온도 및 상기 현재 온도에 기초하여, 상기 구역을 상기 목표 온도로 가열하도록 상기 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간을 결정하는 단계를 포함하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간이 만료되는 경우, 상기 히터 배열체가 상기 구역을 가열하고 있는 상기 가열 요소를 턴 오프하게 하도록 추가로 구성되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치.
  13. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    상기 제어기는, 현재 제어 기간에서 계산된 상기 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간이 상기 현재 제어 기간 동안에 만료되는 경우, 상기 히터 배열체가 상기 구역을 가열하고 있는 상기 가열 요소를 턴 오프하게 하도록 추가로 구성되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치.
  14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 가열 요소가 턴 오프된 상기 제어 기간에 이은 후속 제어 기간에서,
    상기 구역의 현재 온도를 결정하는 단계, 및 상기 구역의 현재 온도가 상기 목표 온도보다 낮은 경우, 상기 가열 요소를 다시 턴 온하고, 상기 구역의, 현재 온도 변화율, 상기 목표 온도 및 상기 현재 온도에 기초하여 상기 구역을 상기 목표 온도로 가열하도록 상기 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간을 결정하도록 추가로 구성되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치.
  15. 제11 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 현재 온도가 상기 목표 온도이거나 그 보다 높은 것으로 결정되는 경우, 상기 히터 배열체가 상기 구역을 가열하고 있는 상기 가열 요소를 턴 오프하게 하고;
    이어서 온도 유지 모드로 진입하도록 추가로 구성되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    온도 유지 모드에 있을 때, 상기 현재 온도가, 상기 목표 온도보다 적어도 제1 온도 임계 값 낮은 것에 부가하여,
    상기 현재 온도가 이전의 온도 측정치보다 낮은 것;
    상기 가열 요소가 턴 오프된 때부터 제1 시간 임계 값보다 긴 시간이 만료되었고, 상기 현재 온도가 상기 목표 온도보다 적어도 제2 온도 임계 값 낮은 것; 및
    상기 가열 요소가 턴 오프된 때부터 제2 시간 임계 값보다 긴 시간이 만료된 것의 조건들 중 하나 또는 그 초과가 또한 충족되는 경우, 상기 가열 요소를 다시 턴 온하도록 추가로 구성되며,
    상기 제2 온도 임계 값은 상기 제1 온도 임계 값보다 크고,
    상기 제2 시간 임계 값은 상기 제1 시간 임계 값보다 큰,
    흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치.
  17. 제11 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    흡연 가능한 재료를 가열하도록 배열된 상기 장치의 사용 세션 동안에 상기 목표 온도를 변경하도록 추가로 구성되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치.
  18. 제11 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    제1 주어진 시간 간격들에서 상기 구역의 현재 온도를 결정하도록 추가로 구성되는,
    흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제어 기간들은 제2 주어진 시간 간격들 동안 지속되고, 상기 제2 주어진 시간 간격들은 상기 제1 주어진 시간 간격들보다 큰,
    흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치.
  20. 제11 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 히터 배열체를 보유하는 하우징(housing); 및
    마우스피스(mouthpiece)를 더 포함하는,
    흡연 가능한 재료를 가열하도록 구성된 장치.
  21. 프로세싱 시스템에 의해 실행될 때, 상기 프로세싱 시스템이, 흡연 가능한 재료를 가열하여 상기 흡연 가능한 재료의 적어도 하나의 성분을 휘발시키도록 배열된 장치에서 히터 배열체를 제어하는 방법을 수행시키는 컴퓨터-판독 가능 명령들의 세트를 저장하는, 비일시적 컴퓨터-판독 가능 저장 매체(non-transitory computer-readable storage medium)로서,
    상기 히터 배열체를 제어하는 방법은, 상기 장치의 구역을 목표 온도로 가열하도록 상기 히터 배열체의 가열 요소를 제어하기 위해 히터 제어 루프를 구현하는 단계를 포함하며,
    상기 제어 루프는, 하나 또는 그 초과의 연속적인 제어 기간들에서,
    상기 구역의 현재 온도를 결정하는 단계;
    상기 구역의 현재 온도 변화율을 결정하는 단계; 및
    상기 구역의, 상기 현재 온도 변화율, 상기 목표 온도 및 상기 현재 온도에 기초하여, 상기 구역을 상기 목표 온도로 가열하도록 상기 가열 배열체의 가열 요소에 대한 현재 잔여 온 시간을 결정하는 단계를 수행하는 것을 포함하는,
    비일시적 컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
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