KR20220156879A

KR20220156879A - 카트리지 인식용 공진 회로를 갖는 에어로졸 발생 시스템

Info

Publication number: KR20220156879A
Application number: KR1020227036140A
Authority: KR
Inventors: 제롬 크리스티앙 쿠어밧
Original assignee: 필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2022-11-28
Also published as: JP2023520148A; EP4125458A1; US20230134500A1; CN115279215A; WO2021191053A1

Abstract

에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 형성 기재를 포함하는 카트리지(100); 공진 회로(155) 및 에어로졸 발생 장치(200)를 포함하고 있다. 카트리지(100)는 공진 회로(155)의 적어도 일부분을 포함하고, 공진 회로(155)는 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있고, 소정의 공진 주파수는 카트리지(100)의 아이덴티티와 연관되어 있다. 에어로졸 발생 장치(200)는: 카트리지(100)를 탈착식으로 수용하도록 구성되어 있는 하우징(202); 카트리지(100)에 전력을 공급하기 위한 전력 공급원(210); 및 제어 회로(220)를 포함하고 있다. 제어 회로(200)는 카트리지(100)가 에어로졸 발생 장치(200)에 의해 수용될 때 공진 회로(155)의 공진 주파수를 결정하고; 그리고 결정된 공진 주파수에 기초하여 카트리지(100)를 식별하도록 구성되어 있는 제어기(230)를 포함하고 있다.

Description

카트리지 인식용 공진 회로를 갖는 에어로졸 발생 시스템

본 개시는 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 카트리지 또는 그의 내용물을 식별하는 데 사용될 수 있는 공진 회로를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 또한 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 카트리지, 및 카트리지와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.

핸드헬드 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템은 장치 및 탈착식 카트리지를 포함하는 모듈형 구성을 가질 수 있다. 공지된 에어로졸 발생 시스템에서, 장치는 통상적으로 배터리 및 제어 전자기기를 포함하고, 카트리지는 액체 에어로졸 형성 기재의 공급부 및 전기 히터를 유지하는 액체 저장부를 포함하고 있다. 히터는 통상적으로 액체 에어로졸 형성 기재를 액체 저장부로부터 히터로 전달하는 세장형 심지 둘레에 감긴 와이어의 코일을 포함하고 있다. 전류는 와이어의 코일을 통해 통과하여 히터를 가열함으로써 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 카트리지는 일반적으로 사용자가 에어로졸을 사용자의 입 안으로 흡인할 수 있는 마우스피스도 포함하고 있다.

카트리지는 통상적으로 상호 교환 가능하며, 조성물, 향미, 강도 또는 다른 특징이 상당히 다를 수 있는 다양한 상이한 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 사용자는 임의로 카트리지를 상호 교환할 수 있다. 그러나, 특정 에어로졸 형성 기재를 에어로졸화하거나 특정 사용자 경험을 생성하는 데 필요한 조건은 카트리지마다 다를 수 있다. 특히, 특정 카트리지에 요구되는 가열 프로파일은 에어로졸 형성 기재의 특성에 따라 달라질 수 있다.

따라서, 에어로졸 발생 장치가 상이한 에어로졸 형성 기재를 함유하는 복수의 카트리지로부터 최적의 에어로졸을 발생시킬 수 있도록 카트리지를 자동으로 식별하는 수단을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

본 개시의 실시예에 따라, 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 에어로졸 발생 시스템은, 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 카트리지를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 또한 공진 회로를 포함할 수 있으며, 여기서 카트리지는 공진 회로의 적어도 일부분을 포함하고, 공진 회로는 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있고, 소정의 공진 주파수는 카트리지의 아이덴티티와 연관되어 있다. 에어로졸 발생 시스템은: 카트리지를 탈착식으로 수용하도록 구성되어 있는 하우징; 카트리지에 전력을 공급하기 위한 전력 공급원; 및 제어 회로를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 더 포함할 수 있다. 제어 회로는: 카트리지가 에어로졸 발생 장치에 의해 수용될 때 공진 회로의 공진 주파수를 결정하고 결정된 공진 주파수에 기초하여 카트리지를 식별하도록 구성되어 있는 제어기를 포함할 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "공진 회로"는 공진 또는 공진 거동을 나타내는 전기 회로를 지칭한다. 즉, 공진 회로는 다른 주파수에서보다, 공진 주파수라고 불리는 특정 주파수에서 더 큰 진폭으로 자연적으로 진동한다.

유리하게는, 공진 회로를 갖는 에어로졸 발생 시스템을 제공하고, 시스템의 카트리지 내에 공진 회로의 적어도 일부분을 제공하고, 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 공진 회로를 구성함으로써, 시스템의 에어로졸 발생 장치는 공진 회로의 공진 주파수를 결정함으로써 카트리지 또는 카트리지에 함유된 에어로졸 형성 기재를 명확하게 식별할 수 있다. 즉, 공진 주파수는 카트리지의 식별 특징으로서 작용한다. 따라서, 상이한 소정의 공진 주파수를 갖는 상이한 공진 회로가 상이한 에어로졸 형성 기재를 갖는 카트리지용으로 설계될 수 있는 에어로졸 발생 시스템이 설계될 수 있고, 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 발생 장치에 의해 수용된 카트리지를 식별하기 위해 공진 회로의 결정된 공진 주파수를 사용할 수 있다. 일단 수용된 카트리지가 에어로졸 발생 장치에 의해 식별되면, 에어로졸 발생 장치는 카트리지에 함유된 에어로졸 형성 기재에 대한 적절한 가열 프로파일을 적용할 수 있다.

유리하게는, 공진 회로는 비교적 적은 수의 저렴한 전기 구성요소로 구성될 수 있고, 따라서 공진 회로는 카트리지를 식별하는 간단하고 비용 효율적인 방법을 나타낸다.

공진 회로는 임의의 적절한 수의 구성요소를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 공진 회로는 3개 이하의 구성요소를 포함할 수 있다. 공진 회로는 2개 이하의 구성요소를 포함할 수 있다. 공진 회로 내의 구성요소의 수를 감소시키는 것은 회로의 복잡성 및 비용을 감소시키고, 또한 회로의 크기를 감소시키며, 즉 회로는 더 적은 인쇄 회로 기판 면적을 필요로 한다.

카트리지를 식별하기 위해 공진 회로를 사용하는 추가 장점은 공진 회로가 위조 방지 조치로서 사용될 수 있다는 것이다. 사용자가 공진 회로를 갖지 않는 자신의 에어로졸 발생 장치에 미승인 카트리지를 연결하거나, 예상되는 소정의 공진 주파수와 상이한 공진 주파수를 갖는 공진 회로를 갖는 경우, 에어로졸 발생 장치는 카트리지를 승인되지 않았거나 위조 가능성이 있는 것으로 식별할 수 있고, 사용자에게 경고하거나 장치의 작동을 차단할 수 있다.

다른 식별 수단이 아닌, 공진 회로를 사용하여 카트리지를 식별하는 것의 추가 장점은, 카트리지가 에어로졸 발생 장치와의 전기적 연결을 위한 2개의 전기 접촉부만을 포함할 수 있다는 것이다. 2개의 전기 접촉부는, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 히터에 전력을 공급하는 것, 및 또한, 카트리지의 식별을 위해 공진 회로에 입력 신호를 제공하는 것, 및 공진 회로로부터 출력 신호를 수신하는 것 모두에 사용될 수 있다.

공진 회로는 커패시터 및 인덕터(소위 LC 회로)를 포함할 수 있다. 이는 가장 단순한 유형의 공진 회로이며, 단지 2개의 구성요소로 구현될 수 있다.

인덕터 및 커패시터를 포함하는 공진 회로의 경우, 공진은 회로가 공진 주파수에서 교번하거나 발진하는 입력 교번 신호를 수신하거나 이에 의해 구동될 때 발생한다. 공진 주파수는 공진 회로의 유도성 및 용량성 리액턴스의 크기가 동일한 주파수이다. 공진 회로의 공진 주파수는 식 (1)에 의해 결정될 수 있다:

(1)

여기서, f ₀ 은 공진 주파수이고, L은 인덕터의 인덕턴스이고, C는 커패시터의 정전용량이다.

공진 회로의 커패시터 및 인덕터는 직렬로 연결될 수 있다.

공진 회로의 커패시터 및 인덕터는 병렬로 연결될 수 있다.

직렬 및 병렬 LC 회로 모두에서, 두 개의 리액턴스가 서로를 취소하도록 용량성 리액턴스 및 유도 리액턴스가 크기는 같지만 상은 반대일 때 공진이 발생한다. 따라서, 커패시터와 인덕터의 직렬 배열이 공진하는 경우, 공진 회로의 임피던스는 최소이고, 커패시터와 인덕터의 병렬 배열이 공진하는 경우, 공진 회로의 임피던스는 최대이다.

바람직한 구현예에서, 카트리지는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 히터를 포함하고 있다.

일부 바람직한 구현예에서, 공진 회로 및 전기 히터는 병렬로 연결되어 있다. 일부 특히 바람직한 구현예에서, 공진 회로의 커패시터 및 인덕터는 직렬로 배열되어 있고, 공진 회로 및 전기 히터는 병렬로 연결되어 있다.

유리하게는, 공진 회로의 커패시터 및 인덕터가 직렬로 배열되어 있고, 공진 회로 및 전기 히터가 병렬로 연결되어 있고, 직류(DC) 전압이 히터를 가열하기 위해 카트리지에 인가되는 경우, 커패시터는 DC 전압을 차단하고 공진 회로는 직류가 공진 회로를 통해 흐르지 않도록 개방 회로로서 효과적으로 작용한다. 대신에, 직류는 히터를 통해서만 흐르고, 따라서 공진 회로에서의 에너지 손실은 가열 동안 최소화된다.

일부 바람직한 구현예에서, 공진 회로는 전기 히터를 포함하고 있다.

일부 특히 바람직한 구현예에서, 전기 히터는 공진 회로의 인덕터를 포함하고 있다. 공진 회로는 전기 히터 및 커패시터를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 공진 회로는 병렬로 연결된 전기 히터 및 커패시터를 포함하고 있다.

유리하게는, 공진 회로에 전기 히터를 포함하면 공진 회로를 단순화하여, 에어로졸 발생 시스템, 특히 카트리지에 필요한 구성요소의 수를 감소시킬 수 있다. 이는 에어로졸 발생 시스템의 재료 및 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 유리하게는, 전기 히터 및 커패시터가 병렬로 연결되어 있고, 직류(DC) 전압이 카트리지에 인가되어 히터를 가열하는 경우에, 커패시터는 직류가 커패시터를 통해 흐르지 않도록 DC 전압을 차단한다. 대신에, 직류는 히터를 통해서만 흐르고, 따라서 공진 회로에서의 에너지 손실은 가열 동안 최소화된다.

바람직하게는, 공진 회로는 전기 히터를 포함하고, 전기 히터는 인덕턴스를 갖는 코일을 포함하고 있다. 이들 구현예에서, 공진 회로의 공진 주파수는 히터 코일의 인덕턴스를 가변시킴으로써 가변될 수 있다. 히터 코일의 인덕턴스는 히터 코일의 기하학적 특성을 가변시킴으로써 가변될 수 있다. 특히, 히터 코일의 인덕턴스는 히터 코일의 회전 수를 가변시킴으로써 가변될 수 있다. 유리하게는, 특정 에어로졸 형성 기재를 함유하는 특정 카트리지에는 특정 회전 수를 갖는 히터 코일이 제공될 수 있으며, 그 결과 코일의 특정 회전수가 가져오는 코일 히터의 특정 인덕턴스로 인해 특정하고 식별 가능한 공진 주파수를 갖는 특정 에어로졸 형성 기재를 함유하는 각 카트리지가 된다.

공진 회로의 소정의 공진 주파수는 커패시터의 정전용량을 가변시킴으로써 결정될 수 있다. 이러한 상황에서, 인덕터의 인덕턴스는 고정될 수 있다. 임의의 적절한 인덕턴스 값이 소정의 공진 주파수를 달성하는 데 사용될 수 있지만, 인덕터의 인덕턴스는 1 마이크로헨리(μH)로 고정될 수 있다. 커패시터의 정전용량은 상이한 정전용량 값을 갖는 커패시터를 사용함으로써 가변될 수 있다. 유리하게는, 커패시터의 정전용량을 가변시키는 것은 단지 특정 공진 회로를 위한 단일 구성요소를 변경하는 것을 포함하고 있다. 소정의 공진 주파수를 달성하기 위한 적절한 정전용량 값을 갖는 임의의 커패시터가 사용될 수 있다. 커패시터의 정전용량은 약 0.1 나노패럿(nF) 내지 약 200nF의 범위일 수 있다. 커패시터의 정전용량은 표준 커패시터 값의 범위를 사용함으로써 가변될 수 있다. 예를 들어, 다음의 커패시터 값이 사용될 수 있다: 0.27nF, 0.39nF, 0.56nF, 0.82nF, 1.2nF, 1.8nF, 2.7nF, 3.9nF, 5.6nF, 및 8.2nF.

공진 회로의 소정의 공진 주파수는 인덕터의 인덕턴스를 가변시킴으로써 결정될 수 있다. 이러한 상황에서, 커패시터의 정전용량이 고정될 수 있다. 임의의 적절한 정전용량 값이 소정의 공진 주파수를 달성하는 데 사용될 수 있지만, 커패시터의 정전용량은 약 10 나노패럿에서 고정될 수 있다. 인덕터의 인덕턴스는 상이한 인덕턴스 값을 갖는 인덕터를 사용함으로써 가변될 수 있다. 유리하게는, 커패시터의 정전용량을 가변시키는 것은 단지 특정 공진 회로를 위한 단일 구성요소를 변경하는 것을 포함하고 있다. 소정의 공진 주파수를 달성하기 위한 적절한 인덕턴스 값을 갖는 임의의 인덕터가 사용될 수 있다. 인덕터의 인덕턴스는 약 1 나노헨리(nH) 내지 약 10 마이크로헨리(μH)의 범위일 수 있다.

공진 회로의 소정의 공진 주파수는 커패시터의 정전용량 및 인덕터의 인덕턴스 둘 다를 가변시킴으로써 결정될 수 있다. 정전용량 및 인덕턴스 값의 임의의 적절한 조합이 소정의 공진 주파수를 달성하는 데 사용될 수 있다.

소정의 공진 주파수는 약 10 킬로헤르츠(kHz) 내지 약 100 메가헤르츠(MHz)의 범위일 수 있다. 소정의 공진 주파수는 약 10 킬로헤르츠(kHz) 내지 약 50 메가헤르츠(MHz)의 범위일 수 있다.

공진 회로는 병렬로 배열된 복수의 커패시터를 포함할 수 있다.

공진 회로는 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 배열될 수 있다. 카트리지가 전기 히터를 포함하고, 전기 히터가 공진 회로의 일부가 아닌 경우, 공진 회로는 자체 별도의 PCB 상에 배열될 수 있다. 이는 공진 회로가 카트리지의 별도의 모듈형 부분으로서 제조되게 하고, 독립형 식별 또는 위조 방지 장치로서 기능하게 한다. 공진 회로가 비교적 적은 구성요소를 사용하여 구현될 수 있다는 점을 감안하면, PCB가 핸드헬드 에어로졸 발생 장치의 카트리지 내에 쉽게 끼워질 수 있도록 더 적은 PCB 면적이 요구된다.

일부 구현예에서, 인덕터는 전도성 트랙으로서 PCB 상에 직접 형성되어 있다. 이는 PCB 제조 중에 쉽게 제조될 수 있고 공진 회로에 필요한 구성요소의 수를 감소시킨다.

전술한 바와 같이, 공진 회로는 전기 히터와 병렬로 연결된 커패시터를 포함할 수 있다. 이들 구현예들 중 일부에서, 공진 회로는 공진을 생성하기 위해 커패시터의 정전용량과 조합하여 공진 회로의 기생 인덕턴스를 사용하도록 구성될 수 있다. 특히, 공진 회로는 전기 히터를 포함하고, 전기 히터가 코일을 포함하지 않는 경우, 공진 회로는 공진을 생성하기 위해 커패시터의 정전용량과 조합하여 공진 회로의 기생 인덕턴스를 사용하도록 구성될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기생 인덕턴스"는, 구성요소의 기하학적 구조, 구성요소의 재료, 또는 구성요소가 회로에서 사용되는 방법과 같은 다수의 요인으로부터 기인할 수 있는 모든 "실제" 전자 구성요소의 불가피한 인덕턴스 효과를 지칭한다. 예를 들어, 저항에 더하여, 저항기는 기생 인덕턴스를 가질 수 있고, 정전용량에 더하여, 커패시터는 기생 인덕턴스를 가질 수 있다. 상기 용어 "실제"는 회로에 사용된 실제 물리적 구성요소를, 이론상에 순수하게 존재하고 기생 요소가 없는 순수한 저항 또는 순수 정전 용량과 같은 단일의 의도된 특징을 갖는 이상적인 구성요소와 구별하기 위해 사용된다. 일반적으로, 기생 인덕턴스는 원하지 않는 인덕턴스 효과이다. 또한, 그 효과는 종종 미미하고 많은 응용예에서 무시될 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 놀랍게도 특정 응용예에서 이점이 될 수 있음을 발견하였다.

유리하게는, 실제 인덕터 구성요소 대신에 공진 회로의 기생 인덕턴스를 사용함으로써, 공진 회로 내의 구성요소의 수가 감소될 수 있다. 이는 회로를 단순화하고 회로에 필요한 PCB 면적을 감소시킨다.

기생 인덕턴스는 종종 작기 때문에, 이들이 생성하는 공진 주파수는 일반적으로 더 높다. 소정의 공진 주파수는 약 10 킬로헤르츠(kHz) 내지 약 100 메가헤르츠(MHz)의 범위일 수 있고, 약 10 킬로헤르츠(kHz) 내지 약 50 메가헤르츠(MHz)의 범위일 수 있다.

공진 회로가 공진을 생성하기 위해 커패시터의 정전용량과 조합하여 공진 회로의 기생 인덕턴스를 사용하도록 구성될 수 있는 경우, 공진 회로의 소정의 공진 주파수는 커패시터의 정전용량을 가변시킴으로써 결정될 수 있다. 이는 상이한 정전용량 값을 갖는 커패시터를 사용함으로써 달성될 수 있고, 단지 단일 구성요소를 변경시켜 상이한 공진 회로에 대한 공진 주파수를 변경하는 것을 포함하고 있다. 소정의 공진 주파수를 달성하기 위한 적절한 정전용량 값을 갖는 임의의 커패시터가 사용될 수 있다. 커패시터의 정전용량은 약 1 나노패럿(nF) 내지 약 100 나노패럿(nF)의 범위일 수 있다. 커패시터의 정전용량은 표준 커패시터 값의 범위를 사용함으로써 가변될 수 있다. 예를 들어, 다음의 커패시터 값이 사용될 수 있다: 2.7nF, 3.9nF, 5.6nF, 8.2nF, 12nF, 18nF, 27nF, 39nF, 56nF, 및 82nF.

본 개시의 다른 실시예에 따라, 에어로졸 발생 시스템용 카트리지가 제공되어 있다. 카트리지는 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 카트리지는 공진 회로의 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있으며, 여기서 카트리지가 수용되는 에어로졸 발생 장치는 공진 회로의 다른 구성요소 또는 구성요소를 포함하고, 공진 회로는 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있고, 소정의 공진 주파수는 카트리지의 아이덴티티와 연관되어 있다. 일부 구현예에서, 카트리지는 공진 회로를 포함하고, 공진 회로는 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있고, 소정의 공진 주파수는 카트리지의 아이덴티티와 연관되어 있다.

본원에서 논의된 카트리지의 모든 특징은 카트리지 또는 이러한 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 적용될 수 있다.

본 개시의 일부 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 시스템용 카트리지가 제공되어 있으며, 카트리지는: 에어로졸 형성 기재; 및 공진 회로를 포함하고, 여기서 공진 회로는 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있고, 소정의 공진 주파수는 카트리지의 아이덴티티와 연관되어 있다.

카트리지는 에어로졸 형성 기재를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 지칭한다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하여 방출될 수 있다. 바람직하게는, 카트리지는 액체 에어로졸 형성 기재를 함유하고 있다.

에어로졸 형성 기재는 실온에서 액체일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 액체 및 고체 성분 모두를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴 함유 액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴 염 매트릭스일 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 식물계 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 가열시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 균질화 담배 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 비담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 균질화 식물계 재료를 포함할 수 있다.

액체 에어로졸 형성 기재는 하나 이상의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 사용 시, 조밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하고 시스템의 작동 온도에서 열적 열화에 대하여 실질적으로 저항하는 임의의 적합한 공지된 화합물 또는 화합물의 혼합물이다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜을 포함하고 있다. 적합한 에어로졸 형성제는 당업계에 잘 공지되어 있으며, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 액체 에어로졸 형성 기재는 물, 용매, 에탄올, 식물 추출물, 및 천연 또는 인공 향료를 포함할 수 있다.

액체 에어로졸 형성 기재는 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는 글리세린 또는 프로필렌 글리콜일 수 있다. 에어로졸 형성제는 글리세린 및 프로필렌 글리콜 둘 모두를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 약 0.5% 내지 약 10%, 예를 들어 약 2%의 니코틴 농도를 가질 수 있다.

몇몇 바람직한 구현예에서, 카트리지는 히터를 포함하고 있다. 특히, 카트리지는 전기 히터를 포함할 수 있다.

히터는 하나 이상의 가열 요소를 포함할 수 있다. 가열 요소는 임의의 적합한 형상 또는 기하학적 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 가열 요소는 코일로서 형성되거나 물결 모양의 또는 구불구불한 형상을 갖는 직선형일 수 있다. 가열 요소는 가열 와이어 또는 필라멘트, 예를 들어, Ni-Cr(니켈-크롬), 백금, 텅스텐 또는 합금 와이어를 포함할 수 있다.

가열 요소는 적합한 전기적 특성을 갖는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 적합한 재료는: 도핑된 세라믹, 전기 "전도성" 세라믹(예를 들어, 몰리브덴 디실리사이드와 같은), 탄소, 그래파이트, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 재료와 금속 재료로 만든 복합 재료와 같은 반도체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 적합한 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 탄화규소를 포함하고 있다. 적합한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족의 금속을 포함하고 있다.

적합한 금속 합금의 예는 스테인리스 스틸, 콘스탄탄(Constantan), 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브데넘-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간- 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸을 기본으로 하는 초합금, Timetal®, 철-알루미늄 기재 합금, 및 철-망간-알루미늄 기재 합금을 포함한다. Timetal®은 Titanium Metals Corporation의 등록 상표이다. 필라멘트는 하나 이상의 절연체로 코팅될 수 있다. 전기 전도성 필라멘트용으로 바람직한 재료는 스테인리스 스틸 및 그래파이트이며, 더 바람직하게는 AISI 304, 316, 304L, 316L과 같은 300 시리즈 스테인리스 스틸이다. 추가적으로, 전기 전도성 가열 요소는 상기 재료의 조합을 포함할 수 있다. 재료의 조합은 실질적으로 편평한 가열 요소의 저항 제어를 개선하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 높은 고유 저항을 갖는 재료가 낮은 고유 저항을 갖는 재료와 조합될 수 있다. 재료 중 하나가, 예를 들어 가격, 가공성(machinability), 또는 기타 물리적 및 화학적 파라미터와 같은 다른 관점에서 더 유익한 경우, 이는 유리할 수 있다. 유리하게는, 고 저항률 히터는 배터리 에너지를 더욱 효율적으로 사용할 수 있게 한다.

가열 요소는 유체 투과성 가열 요소일 수 있다. 유체 투과성 가열 요소는 가열 요소의 제1 측면으로부터 제2 측면으로 연장되어 있고 유체가 통과할 수 있는 복수의 간극 또는 애퍼처를 포함할 수 있다.

가열 요소는 간단하게 제조할 수 있도록 실질적으로 편평한 가열 요소를 포함할 수 있다. 기하학적으로, "실질적으로 편평한" 가열 요소라는 용어는, 실질적으로 2차원 표면형태 매니폴드의 형태로 된 가열 요소를 가리키도록 사용되고 있다. 따라서, 실질적으로 편평한 가열 요소는 실질적으로 제3 차원보다는 표면을 따라 2차원으로 연장되어 있다. 특히, 표면 내의 2개의 치수에서 실질적으로 편평한 가열 요소의 치수는, 표면에 법선 방향인 제3 치수보다 적어도 5배 크다. 실질적으로 편평한 가열 요소의 일 예는 2개의 실질적으로 가상 평행 표면 사이의 구조이고, 이들 2개의 가상 표면 간의 거리는 표면 내의 연장부보다 실질적으로 작다. 몇몇 구현예에서, 실질적으로 편평한 가열 요소는 평면형이다. 다른 구현예에서, 실질적으로 편평한 가열 요소는, 하나 이상의 치수를 따라 휘어져, 예를 들어 돔 형상 또는 브리지 형상을 형성하고 있다.

가열 요소는 복수의 도전성 필라멘트들을 포함할 수 있다. 용어 "필라멘트"는 2개의 전기 접촉부들 사이에 배열되어 있는 전기 경로를 지칭하는 데 사용된다. 필라멘트는, 임의로 분기되어 여러 개의 경로 또는 필라멘트로 각각 분기되거나, 여러 전기적 경로로부터 하나의 경로로 수렴될 수 있다. 필라멘트는 원형, 정사각형, 편평한 형상, 또는 임의의 다른 형태의 단면을 가질 수 있다. 필라멘트는 직선형 또는 곡선형 방식으로 배열될 수 있다.

가열 요소는, 예를 들어 서로 평행하게 배열된 필라멘트의 어레이일 수 있다. 바람직하게는, 필라멘트는 메쉬를 형성할 수 있다. 메시는 직물 또는 부직포일 수 있다. 메시는 상이한 유형의 직조(weave) 또는 격자(lattice) 구조를 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 전기 전도성 가열 요소는 필라멘트 어레이 또는 필라멘트 직물로 구성되어 있다. 전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물은 당업계에서 주지하는 바와 같이, 액체를 유지하는 능력을 특징으로 할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 실질적으로 편평한 가열 요소는 와이어 메쉬로 형성된 와이어로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 메쉬는 평직 디자인을 가진다. 바람직하게는, 가열 요소는 메쉬 스트립으로 만든 와이어 그릴이다.

전기 전도성 필라멘트는 필라멘트 사이의 간격을 정의할 수 있고, 간격은 10 μm 내지 100 μm의 폭을 가질 수 있다. 바람직하게는, 필라멘트는 간격 내에서 모세관 작용을 일으키므로, 사용 시에 증발될 액체가 간격 내로 흡인되어, 가열 요소와 액체 에어로졸 형성 기재 사이의 접촉 면적을 증가시킨다.

전기 전도성 필라멘트는 센티미터 당 60 내지 240 필라멘트(± 10%) 크기의 메쉬를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 메쉬 밀도는 센티미터 당 100 내지 140 필라멘트(± 10%)이다. 더 바람직하게는, 메쉬 밀도는 센티미터 당 대략 115 필라멘트이다. 간극의 폭은 100μm 내지 25μm, 바람직하게는 80μm 내지 70μm, 더 바람직하게는 대략 74μm일 수 있다. 메쉬의 개방 면적의 백분율(메쉬의 전체 면적에 대한 간격 면적의 비율)은, 40% 내지 90%, 바람직하게는 85% 내지 80%, 더 바람직하게는 대략 82%일 수 있다.

전기 전도성 필라멘트는, 8μm 내지 100μm, 바람직하게는, 10μm 내지 50μm, 더 바람직하게는 12μm 내지 25μm, 가장 바람직하게는 대략 16μm의 직경을 가질 수 있다. 필라멘트는 둥근 단면을 가질 수 있거나 평탄화된 단면을 가질 수 있다.

전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이, 또는 직물의 면적은, 예를 들어 50 mm² 이하, 바람직하게는 25 mm² 이하, 더 바람직하게는 대략 15 mm²일 수 있다. 크기는 가열 요소가 핸드헬드 시스템 내에 포함되도록 선택된다. 전기 전도성 필라멘트의 메시, 어레이 또는 직물의 크기가 상기 면적의 50 mm² 이하이면, 액체 에어로졸 형성 기재에 대한 전기 전도성 필라멘트의 메시, 어레이 또는 직물의 충분한 접촉을 계속해서 보장하면서 전기 전도성 필라멘트의 메시, 어레이 또는 직물을 가열하는 데 필요한 총 전력량을 감소시킨다. 전기 전도성 필라멘트의 메시, 어레이 또는 직물은 예를 들어 직사각형일 수 있고 길이는 2mm 내지 10mm이고, 폭은 2mm 내지 10mm일 수 있다. 바람직하게는, 메쉬는 대략 5mmХ3mm의 치수를 가진다.

바람직하게는, 필라멘트는 와이어로 만들어진다. 더 바람직하게는, 와이어는 금속으로 제조되고, 가장 바람직하게는 스테인리스 강으로 제조된다.

가열 요소의 전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 전기 저항은 0.3 Ω 내지 4 Ω 일 수 있다. 바람직하게는, 전기 저항은 0.5 Ω 이상이다. 더 바람직하게는, 전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 전기 저항은 0.6 Ω 내지 0.8 Ω, 가장 바람직하게는 약 0.68 Ω이다. 전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 전기 저항은 바람직하게는 임의의 전기 전도성 접촉 부분의 전기 저항보다 적어도 10배, 더 바람직하게는 적어도 100배 더 크다. 이는, 전류를 가열 요소를 통해 통과시킴으로써 발생된 열이 전기 전도성 필라멘트의 메시 또는 어레이에 국한되는 것을 보장한다. 시스템이 배터리에 의해 전력을 공급받는 경우 가열 요소에 대해 낮은 전체 저항을 갖는 것이 유리하다. 저저항 고전류 시스템은 고전력이 가열 요소에 전달되게 한다. 이는, 가열 요소가 전기 전도성 필라멘트를 원하는 온도로 빠르게 가열하게 한다.

일부 구현예에서, 가열 요소는 애퍼처의 어레이가 형성된 가열 플레이트를 포함할 수 있다. 애퍼처는, 예를 들어 에칭 또는 기계 가공에 의해 형성될 수 있다. 플레이트는 가열 요소에 대하여 상술한 재료와 같이, 적합한 전기적 특성을 갖는 임의의 재료로 형성될 수 있다.

전기 접촉 부분은 가열 요소의 대향 말단 상에 위치될 수 있다. 전기 접촉 부분은 2개의 전기 전도성 접촉 패드를 포함할 수 있다. 전기 전도성 접촉 패드는 가열 요소의 에지 영역에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 2개의 전기 전도성 접촉 패드는 가열 요소의 극단에 위치될 수 있다. 전기 전도성 접촉 패드는 가열 요소의 전기 전도성 필라멘트에 직접 고정될 수 있다. 전기 전도성 접촉 패드는 주석 패치를 포함할 수 있다. 대안적으로, 전기 전도성 접촉 패드는 가열 요소와 일체형일 수 있다.

카트리지는 액체 저장 구획부를 포함할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 액체 저장 구획부 내에 유지될 수 있다.

일부 바람직한 구현예에서, 액체 저장 구획부는 서로 연통하고 있는 제1 및 제2 부분을 가진다. 액체 저장 구획부의 제1 부분은 액체 저장 구획부의 제2 부분에 대한 히터의 대향 측면 상에 있을 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 액체 저장 구획부의 제1 부분에 유지될 수 있다.

유리하게, 상기 저장 구획부의 제1 부분은 상기 저장 구획부의 제2 부분보다 크다. 카트리지는 사용자가 카트리지에 발생된 에어로졸을 흡입하기 위해 카트리지를 흡인하거나 빨아들일 수 있도록 구성될 수 있다. 사용 시, 카트리지의 마우스 말단 개구부는 통상적으로 히터 위에 위치되어 있으며, 저장 구획부의 제1 부분은 마우스 말단 개구부와 히터 사이에 위치되어 있다. 저장 구획부의 제2 부분보다 더 큰 저장 구획부의 제1 부분을 갖는 것은, 저장 구획부의 제1 부분으로부터 저장 구획부의 제2 부분까지, 그리하여 히터까지, 사용 동안, 중력의 영향 하에서 액체가 전달되는 것을 보장한다.

카트리지는 발생된 에어로졸이 사용자에 의해 흡인될 수 있는, 마우스 말단을 가질 수 있다. 카트리지는 카트리지를 에어로졸 발생 장치에 연결하도록 구성되어 있는 연결 말단을 가질 수 있다.

카트리지의 연결 말단은 에어로졸 발생 장치에 대한 카트리지의 전기적 연결을 위한 전기 접촉부를 포함할 수 있다. 카트리지는 에어로졸 발생 장치에 대한 카트리지의 전기적 연결을 위해 임의의 적절한 수의 전기 접촉부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카트리지는 에어로졸 발생 장치에 대한 카트리지의 전기적 연결을 위한 2개, 3개, 4개, 5개 또는 6개의 전기 접촉부를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 카트리지는 에어로졸 발생 장치에 대한 카트리지의 전기적 연결을 위한 2개의 전기 접촉부만을 포함하고 있다.

히터가 실질적으로 평평한 가열 요소를 포함하는 경우, 히터의 제1 측면은 마우스 말단과 대면할 수 있고, 히터의 제2 측면은 연결 말단과 대면할 수 있다.

카트리지는 공기 유입구로부터 히터의 제1 측면을 지나서 카트리지의 마우스 말단 개구부까지 밀폐된 기류 경로 또는 통로를 정의할 수 있다. 밀폐된 기류 통로는 액체 저장 구획부의 제1 또는 제2 저장 부분을 통과할 수 있다. 한 구현예에서, 기류 경로는 액체 저장 구획부의 제1 부분과 제2 부분 사이에서 연장되어 있다. 추가적으로, 기류 통로는 액체 저장 구획부의 제1 부분을 통해 연장될 수 있다. 예를 들어, 액체 저장 구획부의 제1 부분은 환형 단면을 가질 수 있으며, 기류 통로는 히터로부터 액체 저장 구획부의 제1 부분을 통해 마우스 말단 부분으로 연장되어 있다. 대안적으로, 기류 통로는 히터로부터 액체 저장 구획부의 제1 부분에 인접한 마우스 말단 개구부로 연장될 수 있다.

카트리지는 모세관 재료를 포함할 수 있다. 모세관 재료는 액체 저장 구획부를 히터에 유체 연결할 수 있다. 모세관 재료의 일부분은 액체 저장부 내에 위치될 수 있고, 모세관 재료의 일부분은 액체 저장부로부터 히터까지 위치될 수 있다.

히터가 코일 가열 요소를 포함하는 경우, 코일 가열 요소는 액체 저장부의 외부에 위치된 액체 저장부의 일부분 주위에 감길 수 있다.

히터가 마우스 말단과 대면하는 제1 측면 및 연결 말단과 대면하는 히터의 제2 측면을 갖는 실질적으로 평평한 가열 요소를 포함하는 경우, 카트리지는 히터의 제2 측면과 접촉하는 모세관 재료를 포함할 수 있다. 이러한 모세관 재료는 중력의 힘에 반하여 액체 에어로졸 형성 기재를 히터에 전달할 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재가 히터에 도달하기 위해 사용시 중력의 힘에 대해 이동되도록 요구함으로써, 액체의 큰 액적들이 기류 통로에 진입할 가능성이 감소된다.

"모세관 재료는 모세관 작용에 의해 재료의 일 말단으로부터 다른 말단으로 액체를 전달할 수 있는 재료를 지칭한다. 모세관 재료는 섬유상 또는 스펀지 구조를 가질 수 있다. 모세관 재료는, 바람직하게는 모세관 다발을 포함하고 있다. 예를 들어, 모세관 재료는 복수의 섬유 또는 스레드(thread) 또는 기타 미세 보어 튜브를 포함할 수 있다. 섬유 또는 스레드는 액체 에어로졸 형성 기재가 가열 요소를 향해 전달되도록 대체로 정렬될 수 있다. 일부 구현예에서, 모세관 재료는 스폰지형 또는 발포체형 재료를 포함할 수 있다. 모세관 재료의 구조는 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 작용에 의해 전달될 수 있는 복수의 작은 보어 또는 튜브를 형성할 수 있다. 히터가 간극 또는 애퍼처를 포함하는 경우, 모세관 재료는 히터의 간극 또는 애퍼처 내로 연장될 수 있다. 히터는, 모세관 작용에 의해 액체 에어로졸 형성 기재를 간극 또는 애퍼처 내로 흡인할 수 있다.

모세관 물질은 임의의 적합한 물질 또는 물질의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 재료의 예는 스펀지 또는 발포체 재료, 섬유 또는 소성된 분말 형태의 세라믹계 또는 그래파이트계 재료, 발포된 금속 또는 플라스틱 재료, 예를 들어 셀룰로스 아세테이트, 폴리에스테르, 또는 결합된 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 테릴렌 또는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 또는 세라믹과 같은 방사되거나 압출된 섬유로 만들어진 섬유상 재료이다. 모세관 재료는 상이한 액체 물성과 함께 사용되기 위해 임의의 적합한 모세관 현상 및 다공성을 가질 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 점도, 표면 장력, 밀도, 열 전도성, 비등점 및 증기 압력을 포함하되 이에 한정되지 않는 물리적 특성을 갖는데, 이는 모세관 작용에 의해 액체 에어로졸 형성 기재가 모세관 매질을 통해 전달될 수 있게 한다.

일부 구현예에서, 카트리지는 액체 에어로졸 형성 기재를 유지하기 위한 보유 재료를 함유하고 있다. 보유 재료는 액체 저장 구획부 내에 위치될 수 있다. 액체 저장 구획부가 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 경우, 보유 재료는 액체 저장 구획부의 제1 부분, 저장 구획부의 제2 부분, 또는 저장 구획부의 제1 및 제2 부분 둘 모두에 위치될 수 있다. 보유 재료는 발포체, 스펀지 및 섬유 집합체일 수 있다. 보유 재료는 중합체 또는 공중합체로 형성될 수 있다. 일 구현예에서, 보유 재료는 방사된 중합체이다. 액체 에어로졸 형성 기재는 사용하는 동안 보유 재료 내에 방출될 수 있다. 예를 들어, 액체 에어로졸 형성 기재는 캡슐 내에 제공될 수 있다.

카트리지는 보유 재료 및 모세관 재료를 포함할 수 있다.

카트리지는 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은, 성형 가능한 플라스틱 재료로 형성된 것일 수 있다. 하우징은 액체 저장 구획부의 한쪽 또는 양쪽 부분의 벽면의 일부 또는 전부를 형성할 수 있다. 하우징 및 액체 저장 구획부는 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 액체 저장 구획부는 하우징과 별도로 형성되어 하우징에 조립될 수 있다.

본 개시의 다른 실시예에 따라, 공진 회로를 포함하는 카트리지와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 장치가 제공되어 있다. 에어로졸 발생 장치는 카트리지를 탈착식으로 수용하도록 구성되어 있는 하우징을 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 카트리지에 전력을 공급하기 위한 전력 공급원을 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는, 카트리지가 에어로졸 발생 장치에 의해 수용될 때 공진 회로의 공진 주파수를 결정하고; 결정된 공진 주파수에 기초하여 카트리지를 식별하도록 구성되어 있는 제어기를 포함하는 제어 회로를 포함할 수 있다.

일부 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 공진 회로의 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있으며, 여기서 에어로졸 발생 장치에 의해 수용된 카트리지는 공진 회로의 다른 구성요소 또는 구성요소를 포함하고, 공진 회로는 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있고, 소정의 공진 주파수는 카트리지의 아이덴티티와 연관되어 있다.

본원에서 논의된 에어로졸 발생 장치의 모든 특징은 에어로졸 발생 장치 또는 이러한 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 적용될 수 있다.

본 개시의 일부 바람직한 구현예에서, 공진 회로를 포함하는 카트리지와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 장치가 제공되어 있으며, 상기 에어로졸 발생 장치는: 상기 카트리지를 탈착식으로 수용하도록 구성되어 있는 하우징; 상기 카트리지에 전력을 공급하기 위한 전력 공급원; 및 제어 회로를 포함하며, 상기 제어 회로는: 상기 카트리지가 상기 에어로졸 발생 장치에 의해 수용될 때 상기 공진 회로의 공진 주파수를 결정하고; 상기 결정된 공진 주파수에 기초하여 상기 카트리지를 식별하도록 구성되어 있는 제어기를 포함하고 있다.

에어로졸 발생 장치는 제어 회로를 포함한다. 제어 회로는 제어기를 포함하고 있다. 제어기는 카트리지가 에어로졸 발생 장치에 의해 수용될 때 공진 회로의 공진 주파수를 결정하도록 구성되어 있다. 제어기는 또한 결정된 공진 주파수에 기초하여 카트리지를 식별하도록 구성되어 있다. 제어 회로는, 카트리지가 에어로졸 발생 장치에 의해 수용될 때 제어기가 공진 회로의 공진 주파수를 결정하고 결정된 공진 주파수에 기초하여 카트리지를 식별할 수 있도록 임의의 적절한 방식으로 구성될 수 있다.

일부 구현예에서, 제어 회로는 공진 회로의 공진 주파수를 결정하기 위해 공진 회로로부터의 발진 신호의 발진 지속시간을 측정하도록 구성될 수 있다.

일부 구현예에서, 제어 회로는 공진 회로의 공진 주파수를 결정하기 위해 공진 회로로부터의 발진 신호의 미리 결정된 기간 동안 발진 수를 측정하도록 구성될 수 있다.

일부 바람직한 구현예에서, 제어 회로는 카트리지의 공진 회로를 갖는 발진기를 형성하도록 구성되어 있다. 발진기는 공진 회로의 소정의 공진 주파수와 동일한 주파수를 갖는 발진 신호를 발생시키도록 구성되어 있다. 바람직하게는, 발진기는 직류(DC) 전압 공급원으로부터 전력을 공급받는다.

발진기는 전압 비교기를 포함할 수 있다. 적절한 예시적인 전압 비교기는 Texas Instruments Incorporated의 LM311이다. 전압 비교기의 출력은 제어기에 공급될 수 있다. 제어기는 제어기의 출력 주파수를 결정하도록 구성될 수 있다.

발진기는 멀티바이브레이터일 수 있다. 특히, 발진기는 공진 회로로부터의 발진 신호에 응답하여 2개의 상태, 즉 고 상태와 저 상태 사이에서 전환하도록 구성되어 있는 비안정형 멀티바이브레이터일 수 있다. 발진기는 자유 가동형 멀티바이브레이터일 수 있다.

유리하게는, 카트리지의 공진 회로를 갖는 발진기를 형성하도록 제어 회로를 구성하는 것은 에어로졸 발생 장치가 공진 회로에 발진 신호를 공급하지 않고 공진 회로의 공진 주파수를 결정할 수 있게 한다. 이는 에어로졸 발생 장치의 회로의 복잡성 및 비용을 감소시킬 수 있다.

일부 구현예에서, 제어기는 발진기의 출력 신호의 하나 이상의 발진 지속 시간을 측정하여 출력 신호의 주파수를 결정하고, 그에 따라 공진 회로의 공진 주파수를 결정하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 제어기는 출력 신호의 주파수를 결정하고, 그에 따라 공진 회로의 공진 주파수를 결정하기 위해 미리 결정된 기간 동안 발진기의 출력 신호의 발진 수를 계수하도록 구성될 수 있다.

발진기는 공진 회로의 공진 주파수와 동일한 주파수를 갖는 구형파 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 즉, 발진기의 출력 신호는 이산 펄스로 발생될 수 있다.

일부 구현예에서, 제어기는 발진기의 출력 신호의 하나 이상의 펄스의 지속 시간을 측정하여 출력 신호의 주파수를 결정하고, 그에 따라 공진 회로의 공진 주파수를 결정하도록 구성될 수 있다. 이 방법은 저주파수, 예컨대 킬로헤르츠 범위의 주파수에 가장 적합할 수 있다. 이는 주파수의 변화를 구별할 수 있기 위해, 주파수가 증가함에 따라 제어기의 샘플링 속도가 증가되어야 하기 때문이다. 제어기의 샘플링 속도는 임의의 적절한 샘플링 속도일 수 있다. 제어기의 샘플링 속도는 적어도 5 메가샘플/초(Msps), 바람직하게는 적어도 10 메가샘플/초, 보다 바람직하게는 적어도 100 메가샘플/초, 보다 더 바람직하게는 적어도 130 메가샘플/초일 수 있다.

일부 바람직한 구현예에서, 제어기는 출력 신호의 주파수를 결정하고, 그에 따라 공진 회로의 공진 주파수를 결정하기 위해 미리 결정된 기간 동안 발진기의 출력 신호의 펄스 수를 계수하도록 구성될 수 있다. 즉, 제어기는 미리 결정된 기간 동안 펄스의 수를 계수하기 위한 카운터로 구성될 수 있다. 미리 결정된 기간은 임의의 적절한 기간일 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 기간은 약 1 밀리초 내지 약 1초, 또는 약 1 밀리초 내지 약 500 밀리초, 또는 약 10 밀리초 내지 약 100 밀리초일 수 있다.

카트리지가 전기 히터를 포함하는 경우, 바람직하게는 제어기는 공진 회로의 공진 주파수가 결정될 때 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전기 히터로의 전력 공급을 방지하도록 구성되어 있다. 유리하게는, 공진 회로의 공진 주파수가 결정될 때, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전기 히터로의 전력 공급을 방지하는 것은 발진기로부터의 발진 신호의 간섭을 감소시킬 수 있다.

제어기는 또한 결정된 공진 주파수에 기초하여 카트리지를 식별하도록 구성되어 있다. 제어기는 카트리지, 또는 카트리지에 함유된 에어로졸 형성 기재를 임의의 적절한 방식으로 식별할 수 있다.

일부 구현예에서, 제어기는 제어기의 메모리에 저장된 룩업 테이블을 질문하고, 결정된 공진 주파수를 룩업 테이블에 저장된 하나 이상의 기준 공진 주파수와 비교하도록 구성되어 있다.

다른 방식으로, 제어기는 하나 이상의 기준 공진 주파수 값을 저장하는 메모리를 포함할 수 있으며, 각각의 기준 공진 주파수 값은 특정 카트리지 아이덴티티와 연관되어 있다. 제어기는 공진 회로로부터 측정된 결정된 공진 주파수 값을 룩업 테이블에 저장된 기준 공진 주파수 값과 비교하도록 구성되어 있다. 결정된 공진 주파수 값이 룩업 테이블에 저장된 기준 공진 주파수 값과 정합하는 경우, 카트리지 아이덴티티는 정합된 기준 공진 주파수 값과 연관된 카트리지 아이덴티티로 결정된다.

기준 주파수 값의 범위는 룩업 테이블에 저장될 수 있고, 기준 공진 주파수 값의 각각의 범위는 특정 카트리지 아이덴티티와 연관될 수 있음을 이해할 것이다. 결정된 공진 주파수 값이 공진 주파수 값의 범위와 비교되고 결정된 공진 주파수 값이 기준 공진 주파수 값의 범위 내에 속하는 경우, 카트리지 아이덴티티는 결정된 공진 주파수 값이 떨어진 기준 주파수 값의 범위와 연관된 카트리지 아이덴티티인 것으로 결정된다.

제어기는, 결정된 카트리지의 아이덴티티에 기초하여 에어로졸 발생 장치의 전력 공급원으로부터 카트리지의 전기 히터로의 전력 공급을 제어하도록 구성될 수 있다.

일부 구현예에서, 제어기는, 카트리지의 아이덴티티가 인식되지 않는 경우 전력 공급부로부터 전기 히터로 전력이 공급되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 즉, 결정된 공진 주파수가 예상 공진 주파수 값과 동일하지 않으면, 제어기는 전력이 전력 공급원으로부터 전기 히터로 공급되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 기준 공진 주파수 값의 룩업 테이블이 제어기의 메모리에 저장되는 구현예에서, 제어기는 결정된 공진 주파수가 저장된 기준 공진 주파수 값 중 어느 하나와 정합하지 않을 때 전력이 전기 히터에 공급되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 유리하게는, 결정된 공진 주파수가 예상 공진 주파수와 정합하지 않을 때 전력이 전기 히터에 공급되는 것을 방지하면, 미승인 카트리지가 에어로졸 발생 장치와 함께 사용되는 것을 방지하거나 억제할 수 있다.

일부 구현예에서, 제어기는 결정된 카트리지의 아이덴티티에 기초하여 전력 공급부로부터 전기 히터로 공급되는 전력을 조정하도록 구성될 수 있다. 이는 에어로졸 발생 장치가 상이한 카트리지에 함유된 상이한 에어로졸 형성 기재를 상이한 온도로 가열할 수 있게 한다.

유리하게, 결정된 카트리지 아이덴티티에 기초하여 전기 히터에 공급되는 전력을 조정하도록 제어기를 구성하는 것은, 상이한 에어로졸 형성 기재를 함유하는, 상이한 유형의 카트리지와 함께 에어로졸 발생 장치가 사용될 수 있게 한다. 상이한 에어로졸 형성 기재가 원하는 특성을 갖는 에어로졸을 달성하기 위해 상이한 온도로 가열할 필요가 있을 수 있기 때문에, 결정된 카트리지 아이덴티티에 기초하여 히터에 공급되는 전력을 조정하는 것은, 에어로졸 발생 장치가 상이한 에어로졸 형성 기재를 함유하는 상이한 카트리지로부터 최적의 에어로졸을 발생시키도록 구성되어 있음을 보장할 수 있다.

일부 구현예에서, 제어기는 제1 카트리지 아이덴티티가 결정될 때 전기 히터에 제1 전력을 공급하도록 구성될 수 있고, 제어기는 제1 카트리지 아이덴티티와 상이한 제2 카트리지 아이덴티티가 결정될 때 제1 전력과 상이한 제2 전력을 전기 히터에 공급하도록 추가로 구성될 수 있다.

제어 회로는 제어기를 포함하고 있다. 제어기는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서는 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 주문형 집적 칩(ASIC) 또는 제어를 제공할 수 있는 다른 전자 회로일 수 있다. 제어 회로는 전자 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 제어 회로는 센서, 스위치, 디스플레이 요소 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 전력은 에어로졸 발생 장치의 활성화 후에 연속적으로 에어로졸 발생 요소로 공급될 수 있거나, 간헐적으로, 예컨대 퍼핑할 때마다 공급될 수 있다. 전력은 예를 들어, 펄스 폭 변조(PWM)에 의해 전류의 펄스 형태로 에어로졸 발생 요소에 공급될 수 있다. 전력 공급원은 배터리일 수 있다. 배터리는 장치 내의, 리튬 인산 철 배터리일 수 있다. 대안으로서, 전력 공급원은 콘덴서와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다.

전력 공급원은 DC 전력 공급부일 수 있다. 전력 공급원은 배터리일 수 있다. 배터리는 리튬계 배터리, 예를 들어 리튬-코발트, 리튬-철-인산염, 리튬 티탄산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다. 배터리는 니켈-수소 합금 배터리 또는 니켈 카드뮴 배터리일 수 있다. 전력 공급원은 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 전력 공급원은 재충전 가능할 수 있고, 다수의 충전 및 방전 사이클에 대해 구성될 수 있다. 전력 공급원은 한번 이상의 사용자 흡연을 위한 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다; 예를 들어, 전력 공급원은 종래의 궐련을 흡연하는 데에 걸리는 통상적인 시간에 대응하여, 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배수인 기간 동안 에어로졸의 연속적인 발생을 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 전력 공급원은 소정 횟수의 퍼핑 또는 분무기 조립체의 개별 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.

에어로졸 발생 장치는 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 세장형일 수 있다. 하우징은 임의의 적합한 재료 또는 재료의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 재료의 예는 금속, 합금, 플라스틱 또는 이들 재료 중 하나 이상을 포함하는 복합 재료, 또는 식품이나 약제학적 적용에 적합한 열가소성 수지, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌을 포함하고 있다. 상기 물질은 경량이며 비-취성(non-brittle)이다.

상기 에어로졸 발생 장치는 카트리지에 에어로졸 발생 장치를 연결하도록 구성되어 있는 연결 말단을 가질 수 있다.

에어로졸 발생 장치의 연결 말단은 카트리지에 대한 에어로졸 발생 장치의 전기적 연결을 위한 전기 접촉부를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 카트리지에 대한 에어로졸 발생 장치의 전기적 연결을 위한 임의의 적절한 수의 전기 접촉부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치는 카트리지에 대한 에어로졸 발생 장치의 전기적 연결을 위한 2개, 3개, 4개, 5개 또는 6개의 전기 접촉부들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 카트리지에 대한 에어로졸 발생 장치의 전기적 연결을 위한 2개의 전기 접촉부만을 포함하고 있다.

에어로졸 발생 장치는 연결 말단에 대향하는, 원위 말단을 가질 수 있다. 원위 말단은 에어로졸 발생 장치의 전력 공급원을 충전하기 위해, 외부 전력 공급원의 전기 커넥터에 에어로졸 발생 장치를 연결하도록 구성되어 있는 전기 커넥터를 포함할 수 있다.

본 개시의 구현예에 따르면, 본원에 기재된 바와 같은 카트리지 및 본원에 기재된 바와 같은 에어로졸 발생 장치를 포함한 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다.

에어로졸 발생 시스템은 사용자가 마우스피스를 퍼핑하여 마우스 말단 개구부를 통해 에어로졸을 흡인할 수 있도록 구성되어 있는 핸드헬드 에어로졸 발생 시스템일 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 종래의 엽궐련 또는 궐련에 상응하는 크기를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 약 30mm 내지 약 150mm의 총 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 시스템은 약 5mm 내지 약 30mm의 외경을 가질 수 있다.

본 발명은 청구범위에 정의된다. 그러나, 아래에 비제한적인 예의 비-포괄적인 목록이 제공된다. 이들 실시예의 임의의 하나 이상의 특징부는 본원에 설명된 다른 실시예, 구현예, 또는 양태의 임의의 하나 이상의 특징부와 조합될 수 있다.

실시예 Ex1. 에어로졸 발생 시스템으로서,

에어로졸 형성 기재를 포함하는 카트리지;

공진 회로로서, 상기 카트리지는 상기 공진 회로의 적어도 일부분을 포함하고, 상기 공진 회로는 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있고, 그리고 상기 소정의 공진 주파수는 상기 카트리지의 아이덴티티와 연관되어 있는, 상기 공진 회로; 및

에어로졸 발생 장치를 포함하며, 상기 에어로졸 발생 장치는:

상기 카트리지를 탈착식으로 수용하도록 구성되어 있는 하우징;

상기 카트리지에 전력을 공급하기 위한 전력 공급원; 및

제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는:

상기 카트리지가 상기 에어로졸 발생 장치에 의해 수용될 때 상기 공진 회로의 공진 주파수를 결정하고; 그리고

상기 결정된 공진 주파수에 기초하여 상기 카트리지를 식별하도록 구성되어 있는 제어기를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex2. 실시예 Ex1에 있어서, 상기 카트리지는 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 히터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex3. 실시예 Ex2에 있어서, 상기 공진 회로는 상기 전기 히터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex4. 실시예 Ex3에 있어서, 상기 전기 히터는 인덕턴스를 갖는 코일을 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex5. 실시예 Ex1 내지 Ex4 중 어느 하나에 있어서, 상기 공진 회로는 커패시터 및 인덕터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex6. 실시예 Ex5에 있어서, 상기 커패시터와 상기 인덕터는 직렬로 연결되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex7. 실시예 Ex5에 있어서, 상기 커패시터와 상기 인덕터는 병렬로 연결되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex8. 실시예 Ex5, Ex6 또는 Ex7 중 어느 하나에 있어서, 상기 카트리지는 상기 인덕터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex9. 실시예 Ex8에 있어서, 상기 공진 회로의 소정의 공진 주파수는 상기 공진 회로의 인덕터의 인덕턴스를 가변시킴으로써 결정되는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex10. 실시예 Ex4에 있어서, 상기 공진 회로는 커패시터 및 인덕터를 포함하고, 여기서 상기 전기 히터는 인덕턴스를 갖는 코일을 포함하고, 그리고 상기 전기 히터는 상기 공진 회로의 인덕터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex11. 실시예 Ex10에 있어서, 상기 공진 회로의 커패시터는 상기 전기 히터와 병렬로 연결되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex12. 실시예 Ex8 내지 Ex11 중 어느 하나에 있어서, 상기 카트리지는 상기 커패시터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex13. 실시예 Ex8 내지 Ex12 중 어느 하나에 있어서, 상기 카트리지는 상기 공진 회로를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex14. 실시예 Ex8 내지 Ex11 중 어느 하나에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치는 상기 커패시터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex15. 실시예 Ex5, Ex6 또는 Ex7 중 어느 하나에 있어서, 상기 카트리지는 상기 커패시터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex16. 실시예 Ex15에 있어서, 상기 공진 회로의 소정의 공진 주파수는 상기 공진 회로의 커패시터의 정전용량을 가변시킴으로써 결정되는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex17. 실시예 Ex15 또는 Ex16에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치는 상기 인덕터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex18. 실시예 Ex5 내지 Ex17 중 어느 하나에 있어서, 상기 공진 회로는 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex19. 실시예 Ex5 내지 Ex18 중 어느 하나에 있어서, 상기 공진 회로는 커패시터를 포함하고, 상기 공진 회로의 소정의 공진 주파수는 상기 커패시터의 정전 용량 및 상기 공진 회로의 기생 인덕턴스에 의존하는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex20. 실시예 Ex5 내지 Ex19 중 어느 하나에 있어서, 상기 커패시터의 정전 용량은 약 0.1 나노패럿(nF) 내지 약 200 나노패럿(nF)의 범위에 있는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex21. 실시예 Ex5 내지 Ex20 중 어느 하나에 있어서, 상기 인덕터의 인덕턴스는 약 1 나노헨리(nH) 내지 약 10 마이크로헨리(μH)의 범위에 있는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex22. 실시예 Ex1 내지 Ex21 중 어느 하나에 있어서, 상기 소정의 공진 주파수는 약 10 킬로헤르츠(kHz) 내지 약 100 메가헤르츠(MHz)의 범위에 있는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex23. 실시예 Ex1 내지 Ex22 중 어느 하나에 있어서, 상기 공진 회로는 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 배열되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex24. 실시예 Ex1 내지 Ex23 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 공진 회로를 갖는 발진기를 형성하도록 구성되어 있고, 상기 발진기는 상기 공진 회로의 소정의 공진 주파수에서 주파수를 갖는 발진 신호를 발생시키도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex25. 실시예 Ex24에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 발진기로부터의 발진 신호의 주파수를 측정하도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex26. 실시예 Ex25에 있어서, 상기 제어 회로는 발진기로부터의 발진 신호의 발진 지속시간을 측정하여 상기 공진 회로의 공진 주파수를 결정하도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex27. 실시예 Ex25에 있어서, 상기 제어 회로는 발진기로부터의 발진 신호의 미리 결정된 기간 동안 발진의 횟수를 측정하여 상기 공진 회로의 공진 주파수를 결정하도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.

실시예 Ex28. 에어로졸 발생 시스템용 카트리지로서, 상기 카트리지는:

에어로졸 형성 기재; 및

공진 회로를 포함하고, 여기서 상기 공진 회로는 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있고, 여기서 상기 소정의 공진 주파수는 상기 카트리지의 아이덴티티와 연관되어 있는, 카트리지.

실시예 Ex29. 실시예 Ex28에 있어서, 상기 카트리지는 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 히터를 포함하는, 카트리지.

실시예 Ex30. 실시예 Ex29에 있어서, 상기 공진 회로는 상기 전기 히터를 포함하는, 카트리지.

실시예 Ex31. 실시예 Ex30에 있어서, 상기 전기 히터는 인덕턴스를 갖는 코일을 포함하는, 카트리지.

실시예 Ex32. 실시예 Ex28 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 상기 공진 회로는 커패시터 및 인덕터를 포함하는, 카트리지.

실시예 Ex33. 실시예 Ex32에 있어서, 상기 커패시터 및 상기 인덕터는 직렬로 연결되어 있는, 카트리지.

실시예 Ex34. 실시예 Ex32에 있어서, 상기 커패시터와 상기 인덕터는 병렬로 연결되어 있는, 카트리지.

실시예 Ex35. 실시예 Ex31에 있어서, 상기 공진 회로는 커패시터 및 인덕터를 포함하고, 상기 전기 히터는 상기 인덕터를 포함하는, 카트리지.

실시예 Ex36. 실시예 Ex35에 있어서, 상기 공진 회로의 커패시터는 상기 전기 히터와 병렬로 연결되어 있는, 카트리지.

실시예 Ex37. 실시예 Ex32 내지 Ex36 중 어느 하나에 있어서, 상기 공진 회로는 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 포함하는, 카트리지.

실시예 Ex38. 실시예 Ex28 내지 Ex31 중 어느 하나에 있어서, 상기 공진 회로는 커패시터를 포함하고, 상기 공진 회로의 소정의 공진 주파수는 상기 커패시터의 정전용량 및 상기 공진 회로의 기생 인덕턴스에 의존하는, 카트리지.

실시예 Ex39. 실시예 Ex32 내지 Ex38 중 어느 하나에 있어서, 상기 커패시터의 상기 정전 용량은 약 0.1 나노패럿(nF) 내지 약 200 나노패럿(nF)의 범위에 있는, 카트리지.

실시예 Ex40. 실시예 Ex32 내지 Ex37 중 어느 하나에 있어서, 상기 인덕터의 인덕턴스는 약 1 나노헨리(nH) 내지 약 10 마이크로헨리(μH)의 범위에 있는, 카트리지.

실시예 Ex41. 실시예 Ex28 내지 Ex40 중 어느 하나에 있어서, 상기 소정의 공진 주파수는 약 10 킬로헤르츠(kHz) 내지 약 100 메가헤르츠(MHz)의 범위에 있는, 카트리지.

실시예 Ex42. 실시예 Ex28 내지 Ex40 중 어느 하나에 있어서, 상기 공진 회로는 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 배열되어 있는, 카트리지.

실시예 Ex43. 공진 회로를 포함하는 카트리지와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 장치로서, 상기 에어로졸 발생 장치는:

상기 카트리지에 전력을 공급하기 위한 전력 공급원; 및

제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는:

상기 결정된 공진 주파수에 기초하여 상기 카트리지를 식별하도록 구성되어 있는 제어기를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.

실시예 Ex44. 실시예 Ex43에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 카트리지의 공진 회로를 갖는 발진기를 형성하도록 구성되어 있고, 상기 발진기는 상기 공진 회로의 소정의 공진 주파수에서 주파수를 갖는 발진 신호를 발생시키도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.

실시예 Ex45. 실시예 Ex44에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 발진기로부터의 발진 신호의 주파수를 측정하도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.

실시예 Ex46. 실시예 Ex45에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 발진기로부터의 발진 신호의 발진 지속시간을 측정하여 상기 공진 회로의 공진 주파수를 결정하도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.

실시예 Ex47. 실시예 Ex45에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 발진기로부터의 발진 신호의 미리 결정된 기간 동안 발진의 횟수를 측정하여 상기 공진 회로의 공진 주파수를 결정하도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.

이제, 실시예가 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따라 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 장치에 의해 탈착식으로 수용되는 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 개략도를 보여주고 있고;
도 2는 도 1의 에어로졸 발생 시스템의 주요 전기 구성요소의 블록도를 보여주고 있고;
도 3은 도 1의 에어로졸 발생 시스템의 전기 회로의 개략적인 회로도를 보여주고 있고;
도 4는 도 1의 에어로졸 발생 시스템에 적합한 전기 회로의 대안적인 실시예의 개략적인 회로도를 보여주고 있고;
도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따라 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 장치에 의해 탈착식으로 수용되는 카트리지를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 개략도를 보여주고 있고;
도 6은 도 5의 에어로졸 발생 시스템의 주요 전기 구성요소의 블록도를 보여주고 있고; 그리고
도 7은 도 1의 에어로졸 발생 시스템의 전기 회로의 개략적인 회로도를 보여주고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 실시예를 개략도를 보여주고 있다. 에어로졸 발생 시스템은 2개의 주 구성요소, 카트리지(100) 및 본체 부분(200)을 포함하고 있다. 카트리지(100)의 연결 말단(115)은 본체 부분(200)의 대응하는 연결 말단(205)에 제거 가능하게 연결되어 있다. 상기 본체 부분(200)은, 이 실시예에서 재충전 가능한 리튬 이온 배터리인, 배터리(210), 및 제어 회로(220)를 포함하고 있다. 에어로졸 발생 시스템은 휴대용이며, 종래의 엽궐련 또는 궐련에 필적하는 크기를 가지고 있다. 마우스피스는 연결 말단(115)에 대향하는 카트리지(100)의 말단에 배열되어 있다.

카트리지(100)는 히터 조립체(120) 및 제1 부분(130) 및 제2 부분(135)을 갖는 액체 저장 구획부를 포함하고 있는 하우징(105)을 포함하고 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 액체 저장 구획부에 보유되어 있다. 도 1에 도시되지 않았지만, 액체 저장 구획부의 제1 부분(130)은 액체 저장 구획부의 제2 부분(135)에 연결되어 있어서, 제1 부분(130) 내의 액체가 제2 부분(135)으로 지나갈 수 있다. 히터 조립체(120)는 액체 저장 구획부의 제2 부분(135)으로부터 액체를 수용한다. 이러한 구현예에서, 히터 조립체(120)는 유체 투과성 가열 요소를 포함하고 있다.

기류 통로(140, 145)는 카트리지(100)를 통해 하우징(105)의 일측에 형성된 공기 유입구(150)로부터 히터 조립체(120)를 지나서 그리고 히터 조립체(120)로부터 연결 말단(115)에 대향하는 카트리지(100)의 끝에서 하우징(105)에 형성된 마우스피스 개구부(110)로 연장되어 있다.

카트리지(100)의 구성요소들은, 액체 저장 구획부의 제1 부분(130)이 히터 조립체(120)와 마우스피스 개구부(110) 사이에 있고, 액체 저장 구획부의 제2 부분(135)이 마우스피스 개구부(110)에 대한 히터 조립체(100)의 대향 측면 상에 위치되도록 배열되어 있다. 즉, 히터 조립체(120)는 액체 저장 구획부의 2개의 부분들(130, 135) 사이에 놓여 있고 제2 부분(135)으로부터 액체를 수용한다. 액체 저장 구획부의 제1 부분(130)은 액체 저장 구획부의 제2 부분(135)보다 마우스피스 개구부(110)에 더 가깝다. 기류 통로(140, 145)는 히터 조립체(110)를 지나 액체 저장 구획부의 제1 부분(130)과 제2 부분(135) 사이에 연장되어 있다.

본체 부분(200)은 배터리(210) 및 제어 회로(220)를 포함하는 하우징(202)을 포함하고 있다.

시스템은 사용자가 카트리지의 마우스피스 개구부(110)를 뻐끔뻐끔 피우거나 빨아들여서 에어로졸을 자신의 입 안으로 흡인할 수 있도록 구성되어 있다. 작동시, 사용자가 마우스피스 개구부(110)를 뻐끔뻐끔 피울 때, 공기는 공기 유입구(150)로부터, 히터 조립체(120)를 지나, 마우스피스 개구부(110)로, 기류 통로(140, 145)를 통해 흡인된다. 제어 회로(220)는 시스템이 활성화될 때 배터리(210)로부터 카트리지(100)로의 전력 공급을 제어한다. 이는 결국 히터 조립체(120)에 의해 생성된 증기의 양 및 특성을 제어한다. 제어 회로(220)는 기류 센서(미도시)를 포함할 수 있고, 제어 회로(220)는 사용자가 카트리지(100)를 뻐끔뻐끔 피울 때 기류 센서에 의해 검출되는 히터 조립체(120)에 전력을 공급할 수 있다. 이러한 유형의 제어 구성은 흡입기와 전자 담배와 같은 에어로졸 발생 시스템에 잘 확립되어 있다. 따라서, 사용자가 카트리지(100)의 마우스피스 개구부(110)를 뻐끔뻐끔 피울 때, 히터 조립체(120)가 활성화되어 기류 통로(140)를 통과하는 기류에 연행되는 증기를 발생시킨다. 증기는 통로(145) 내의 기류 내에서 냉각되어 에어로졸을 형성하며, 이는 이어서 마우스피스 개구부(110)를 통해 사용자의 입 안으로 흡인된다.

작동시, 마우스피스 개구부(110)는 통상적으로 시스템의 가장 높은 지점이다. 카트리지(100)의 구성, 특히 액체 저장 구획부의 제1 및 제2 부분들(130, 135) 사이의 히터 조립체(120)의 배열은, 심지어 액체 저장 구획부가 비워짐에 따라 액체 기재가 히터 조립체(120)로 전달되는 것을 보장하도록 중력을 이용하지만 기류 통로(140) 내로의 액체의 누출을 야기할 수 있는 히터 조립체(120)로의 액체의 과공급을 방지하기 때문에 유리하다.

도 2는 카트리지(100) 및 에어로졸 발생 장치(200)를 포함하는, 도 1의 에어로졸 발생 시스템의 주요 전기 및 전자 구성요소를 도시하는 블록도를 보여주고 있다. 카트리지(100)는 공진 회로(155)와 병렬로 연결된 전기 히터(120)를 포함하고 있다(도 1에는 미도시). 공진 회로(155)는 카트리지(100)의 아이덴티티와 연관된 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있다. 공진 회로(155)의 공진 주파수를 결정함으로써, 에어로졸 발생 장치(200)는 카트리지(100), 및 카트리지(100)에 함유된 에어로졸 형성 기재를 식별할 수 있고, 전기 히터(120)로의 전력 공급을 제어하여 에어로졸 형성 기재로부터 최적의 에어로졸을 발생시키기 위한 적절한 온도를 발생시킬 수 있다.

공진 회로(155)는 직렬로 연결된 인덕터(L1) 및 커패시터(C1)를 포함하고 있다. 공진 회로(155)는 전기 히터(120)를 가로질러 병렬로 연결되어 있다.

공진 회로(155)와 전기 히터(120)의 이러한 배열로, 카트리지(100)와 에어로졸 발생 장치(200) 사이에는 2개의 전기적 연결만이 요구된다. 2개의 전기적 연결은, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 히터(120)에 전력을 공급하고, 입력 신호를 공진 회로(155)에 제공하고, 그리고 공진 회로(155)의 공진 주파수를 결정하고 카트리지(100)의 아이덴티티를 결정하기 위해 공진 회로(155)로부터 출력 신호를 수신하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 카트리지(100)는 에어로졸 발생 장치(200)와의 전기적 연결을 위해 단일 쌍의 전기 접촉부(160)를 포함하고 있다.

에어로졸 발생 장치(200)는 전력 공급원으로서 작용하는 배터리(210), 및 배터리(210)로부터 카트리지(100)로의 전력 공급을 제어하는 제어 회로(220)를 포함하고 있다. 에어로졸 발생 장치(200)는 카트리지(100)와 에어로졸 발생 장치(200)의 전기적 연결을 위해, 카트리지(100)의 한 쌍의 전기 접촉부(160)에 상보적인 단일 쌍의 전기 접촉부(260)를 더 포함하고 있다.

제어 회로(220)는 마이크로컨트롤러(MCU)(230)를 포함하고 있다. 마이크로컨트롤러(230)는 전기 히터(120)에 대한 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있으며, 이는 DC 전압 공급원(V1) 및, 트랜지스터 또는 다른 적절한 전자 스위치일 수 있는 스위치(S1)에 의해 도 2에 도시되어 있다. 마이크로컨트롤러(230)는 펄스 폭 변조(PWM)를 통해 DC 전압 공급원(V1)을 변조하여 전기 히터(120)에 일련의 펄스로 전력을 제공한다. 전기 히터(120)로의 전력은 전기 히터(120)의 온도를 제어하는 일련의 펄스의 듀티 사이클을 제어함으로써 제어된다. 저항기 또는 인덕터와 같이, 열을 발생시킬 수 있는 어떠한 수동 구성요소도 DC 전압 공급원(V1)과 전기 히터(120) 사이에서 직렬로 연결되지 않는다. 이는 전기 히터(120)의 가열 동안 에너지 손실을 감소시키는 것을 돕는다.

제어 회로(220)는 또한 공진 회로(155)에 연결되어 있는 식별 회로(240)을 포함하고 있다. 마이크로컨트롤러(230)는 또한 식별 회로(240)를 통해 공진 회로(155)에 대한 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있다. 식별 회로(240)를 통해 공진 회로(155)에 대한 전력 공급을 제어하기 위한 마이크로컨트롤러(230)의 구성은, DC 전압 공급원(V2) 및, 트랜지스터 또는 다른 적절한 전자 스위치일 수 있는 스위치(S2)에 의해 도 2에 도시되어 있다. 마이크로컨트롤러(230)는, 도 3과 관련하여 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 식별 회로(240)로부터 출력 신호를 수신하고, 식별 회로(240)의 출력 신호로부터 공진 회로(155)의 공진 주파수를 결정하도록 추가로 구성되어 있다.

2개의 별도의 전압 공급원(V1 및 V2)은 도 2의 마이크로컨트롤러(230)와 별개로 도시되어 있지만, 실제로는 이들 전압 공급원 둘 모두가 마이크로컨트롤러(230)에 의해 제공된다는 것을 이해할 것이다. 또한, 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 전압 공급원(V1 및 V2)을 개별적으로 형성할 수 있는, 2개의 개별 배터리와 같은, 2개의 개별 전력 공급원을 실제로 포함할 수 있음을 이해할 것이다.

도 3은 도 1 및 도 2의 에어로졸 발생 시스템의 전기 회로의 개략적인 회로도를 보여주고 있다.

카트리지(100)는 병렬로 연결된 전기 히터(120) 및 공진 회로(155)를 포함하고 있다. 전기 히터(120)는 저항 히터이며, 이와 같이, 도 3에 RH로서 표시되어 있다. 공진 회로(155)는 직렬로 연결된 커패시터(C1) 및 인덕터(L1)을 포함하고 있다.

이러한 구현예에서, 저항 히터(RH)는 인덕턴스를 갖지 않는 것으로 간주되며, 따라서 공진 회로(155)의 일부를 형성하는 것으로 도시되지 않는다. 그러나, 다른 구현예에서 저항 히터(RH)는 인덕턴스를 가질 수 있고 공진 회로(155)의 일부를 형성할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

카트리지(100)는, 카트리지(100)가 에어로졸 발생 장치(200) 상의 상보적인 쌍의 전기 접촉부(260)을 통해 에어로졸 발생 장치(200)에 의해 수용될 때 카트리지(100)를 에어로졸 발생 장치(200)에 전기적으로 연결하는 한 쌍의 전기 접촉부(160)를 포함하고 있다.

에어로졸 발생 장치(200)는 마이크로컨트롤러(230) 및 식별 회로(240)를 포함하는 제어 회로(220)를 포함하고 있다. 에어로졸 발생 장치(200)의 배터리(210)는 도 3에 도시되지 않았지만, 제1 DC 전압 공급원(V1), 스위치(S1), 제2 DC 전압 공급원(V2), 및 도 2에서 위에 도시된 스위치(S2)가 도시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전압 공급원(V1)은 전기 히터(RH)에 직접 연결되어 있다. 다른 구현예에서, 전압 공급원(V2)은, 예컨대 저항기를 통해 전기 히터(RH)에 간접적으로 연결될 수 있음을 이해할 것이다. 마이크로컨트롤러(230) 및 제1 전압 공급원(V1)은 카트리지(100) 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전기 히터(RH)에 전력 펄스를 제공하도록 구성되어 있다. 제1 전압 공급원(V1)으로부터의 전력 펄스의 듀티 사이클은 전기 히터(RH)의 온도를 제어하기 위해 펄스 폭 변조(PWM)를 통해 마이크로컨트롤러(230)에 의해 제어된다. 전기 히터(RH)와 병렬로 연결되어 있는 공진 회로의 커패시터(C1)는 DC 전류가 인덕터(L1)를 통해 흡인되는 것을 방지하므로, 전력 펄스가 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 제1 전압 공급원(V1)으로부터 전기 히터(RH)로 공급될 때, 인덕터(L1)를 통해 전류 손실을 최소화한다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 전압 공급원(V2)는 식별 회로(240)에 직접 연결되어 있다. 식별 회로(240)는 제1 전압 공급원(V1)을 히터(RH)에 연결하는 동일한 레일을 통해 카트리지(100) 내의 공진 회로(155)에 연결되어 있다. 식별 회로(240)의 출력은 마이크로컨트롤러(230)에 연결되어 있다.

본 구현예에서, 식별 회로(240)는 발진기로서 구성되어 있으며, 이는 공진 회로(155)의 소정의 공진 주파수와 동일한 주파수를 갖는 구형파 신호를 출력한다.

식별 회로(240)는 전압 비교기(U5)를 포함하고 있다. 본 구현예에서, 비교기(U5)는 Texas Instruments Incorporated의 LM311이지만, 다른 비교기가 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

제2 전압 공급원(V2)은 전압 비교기(U5)의 양의 공급 단자(핀 8)에 연결되어 있다. 제2 전압 공급원(V2)은 또한 동일한 100킬로옴 저항기(R3 및 R4)를 포함하는 전압 분할기를 통해 전압 비교기(U5)의 비반전 입력(핀 2)에 연결되어 있다. 전압 비교기(U5)의 출력(핀 7)으로부터 전압 비교기(U5)의 비반전 입력(핀 2)까지의 피드백 루프가 10 킬로옴 저항기(R2)를 통해 제공되어 있다. 제2 전압 공급원(V2)과 전압 비교기(U5)의 출력 사이의 전압 강하를 제공하기 위해, 제2 전압 공급원(V2), 전압 비교기(U5)의 출력(핀 7), 저항기(R2) 사이에 1킬로옴 저항기(R1)이 또한 제공되어 있다. 22 나노패럿 커패시터(C5)는 전압 비교기(U5)의 반전 입력(핀 3)에 연결되어 있고, 100 킬로옴의 저항기(R5)를 통해 비교기(U5)의 출력(핀 7)에도 연결되어 있다. 전압 비교기(U5)의 비반전 입력(핀 2)은 또한 10 마이크로패럿 전해 커패시터(C4)와 병렬로 배열된 100 나노패럿 커패시터(C2)를 통해 카트리지(100)에 연결되어 있다. 커패시터(C2 및 C4)는 AC 발진이 공진 회로(155)와 식별 회로(240) 사이를 통과할 수 있게 하는 디커플링 커패시터인 반면, DC 신호가 공진 회로(155)와 식별 회로(240) 사이를 통과하는 것을 방지한다. 커패시터(C2)는 높은 주파수의 통과를 허용하도록 제공되어 있고, 전해 커패시터(C4)는 낮은 주파수의 통과를 허용하도록 제공되어 있다.

스위치(S2)가 폐쇄되고 제2 전압 공급원(V2)이 식별 회로에 연결될 때, 전압 비교기(U5)의 비반전 입력에서의 전압은, 동일한 저항기(R3 및 R4)에 의해 형성된 전압 분할기로 인해 약 V2의 절반(이는 V2가 약 3V(Volts)인 예를 사용하는 경우, 약 1.5V)이다. 이러한 입력은 약 V2(약 3V)의 전압 비교기(U5)로부터의 출력을 초래한다. 전압 비교기(U5)의 출력은, 전압 비교기(U5)의 반전 입력에서의 전압이 또한 약 V2의 절반(약 1.5V)일 때까지, 저항기(R5)를 통해 커패시터(C5)를 충전한다. 전압 비교기(U5)의 반전 입력이 비반전 입력과 동일한 전압인 약 V2의 절반(약 1.5V)에 도달함에 따라, 전압 비교기(U5)의 출력은 낮은 레벨로 전환되어, 식별 회로 내로 일시적인 전압을 유도한다. 이러한 일시적인 전압은 저항기(R2) 및 커패시터(C2 및 C4)를 통해 카트리지(100) 내의 공진 회로(155)에 공급되고, 공진 회로(155)의 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 공진 회로(155)를 유지한다. 공진 공진 회로(155)는 전압 비교기(U5)의 비반전 입력에서의 전압에 영향을 미치며, 이는 공진 회로(155)의 소정의 공진 주파수의 주파수로 전압 비교기(U5)의 출력에서 구형파가 발생되게 한다. 전압 비교기(U5)로부터의 구형파 출력은, 저항기(R2) 및 커패시터(C2)를 통해 공진 회로(155)로 피드백되고, 공진 회로의 공진 발진을 지속시킨다. 전압 비교기(U5)로부터의 구형파 출력은 또한 저항기(R5)를 통해 커패시터(C5)로 피드백되고, 이는 차례로 전압 비교기(U5)의 반전 입력에서 AC 신호를 유도한다. 전압 비교기(U5)로부터의 출력과 전압 비교기(U5)의 반전 입력에서의 AC 신호 사이의 상차는 전압 비교기(U5)의 출력을 구형파 신호가 되게 한다.

전압 비교기(U5)로부터의 구형파 출력은, 구형파 출력의 주파수를 결정하도록 구성되어 있는 마이크로컨트롤러(230)에 공급된다.

이 예에서, 마이크로컨트롤러(230)는 약 100 밀리초의 미리 정해진 시간 주기에서 발진 또는 펄스의 수를 계수함으로써 식별 회로(240)의 구형파 출력의 주파수를 결정하여 공진 회로(155)의 공진 주파수를 결정하도록 구성되어 있다. 약 10 밀리초 내지 약 200 밀리초와 같은, 다른 미리 정해진 시간 주기가 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 다른 구현예에서, 마이크로컨트롤러(230)는 하나 이상의 발진 또는 펄스의 지속시간을 측정함으로써 구형파 출력의 주파수를 결정하여 공진 회로(155)의 공진 주파수를 결정하도록 구성될 수 있음을 이해할 것이다.

이 예에서, 마이크로컨트롤러(230)는 제2 전압 공급원(V2)이 스위치(S2)를 통해 식별 회로(240)에 연결되기 전에, 스위치(S1)를 통해 전기 히터(RH)로부터 제1 전압 공급원(V1)을 분리하도록 구성되어 있다. 유리하게는, 이는 식별 회로(240)의 구형파 출력에서 제1 전압 공급원(V1)으로부터의 간섭을 감소시킨다.

이 예에서, 마이크로컨트롤러(230)는 복수의 기준 공진 주파수 값을 포함하는 룩업 테이블을 저장하는 메모리(미도시)를 포함하며, 각 기준 공진 주파수 값은 특정 카트리지 아이덴티티 및 전력 값과 연관되어 있다. 각각의 연관된 카트리지 아이덴티티는 카트리지에 함유된 특정 에어로졸 형성 기재에 관한 것이다. 각각의 연관된 전력 값은 카트리지에 함유된 특정 에어로졸 형성 기재로부터 최적의 에어로졸을 발생시키기 위해 전기 히터에 공급되는데 필요한 전력에 대응한다.

마이크로컨트롤러(230)는 결정된 공진 주파수를 룩업 테이블에 저장된 복수의 기준 공진 주파수 값과 비교함으로써 결정된 공진 주파수에 기초하여 카트리지(100)의 아이덴티티를 결정하도록 구성되어 있다.

결정된 공진 주파수가 저장된 기준 공진 주파수 값 중 하나와 정합할 때, 마이크로컨트롤러(230)는 카트리지(100)의 아이덴티티가 룩업 테이블에서 정합된 기준 공진 주파수 값과 연관된 카트리지 아이덴티티가 되도록 결정하도록 구성되어 있다. 마이크로컨트롤러(230)는 룩업 테이블의 카트리지 아이덴티티와 연관된 전력 값에 따라 카트리지(100) 내의 전기 히터(RH)에 전력을 공급하기 위해 제1 전압 공급원(V1)을 제어하도록 추가로 구성되어 있다.

결정된 공진 주파수가 룩업 테이블에서 저장된 기준 공진 주파수 값 중 어느 하나와 정합하지 않는 경우, 마이크로컨트롤러(230)는 카트리지가 미승인 카트리지임을 결정하도록 구성되어 있다. 마이크로컨트롤러(230)가 카트리지가 승인되지 않은 것으로 결정하면, 마이크로컨트롤러(230)는 카트리지 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전력이 제1 전압 공급원(V1)으로부터 전기 히터(RH)로 공급되는 것을 방지하도록 구성되어 있다.

도 4는 도 1의 에어로졸 발생 시스템에 적합한 전기 회로의 대안적인 실시예의 개략적인 회로도를 보여주고 있다. 도 4의 예시적인 회로는 도 3의 예시적인 회로와 실질적으로 동일하며, 따라서 동등한 특징부에는 동등한 참조 번호가 주어졌다.

도 3의 예시적인 회로와 도 4의 예시적인 회로 사이의 유일한 차이는 도 4의 예시적인 회로의 공진 회로(155)가 도 3의 예시적인 회로의 인덕터(L1)를 포함하지 않는다는 것이다. 도 4의 예시적인 회로는 도 3의 예시적인 회로의 인덕터(L1) 대신에, 커패시터(C1)의 기생 인덕턴스로 주로 구성되어 있는 공진 회로(155)의 기생 인덕턴스(Lp)를 사용한다. 본 구현예에서, 히터(RH)는 인덕턴스를 갖지 않는 것으로 간주된다. 그러나, 대부분의 구현예에서, 히터(RH)는 상당한 인덕턴스를 가질 것이고, 공진 회로(155)의 기생 인덕턴스(Lp)에 기여할 것임을 이해할 것이다. 일부 구현예에서, 히터(RH)의 기생 인덕턴스는 공진 회로 내의 다른 구성요소의 기생 인덕턴스보다 상당히 높고, 이들 구현예에서 공진 회로의 공진 주파수는 커패시터(C1)의 정전용량 및 히터(RH)의 인덕턴스에 의해 주로 결정된다.

공진 회로(155)의 기생 인덕턴스(Lp)는 통상적으로 도 3의 예시적인 회로의 인덕터(L1)와 같은 "실제" 인덕터의 인덕턴스보다 상당히 낮다. 따라서, 도 4의 예시적인 회로의 공진 회로(155)의 공진 주파수는 통상적으로 도 3의 예시적인 회로와 같은 "실제" 인덕터를 포함하는 공진 회로의 공진 주파수보다 상당히 높다.

유리하게는, "실제" 인덕터를 제공하지 않고 공진 회로의 기생 인덕턴스를 사용하는 것은 공진 회로의 복잡성을 감소시킬 수 있고, 카트리지의 구성요소의 비용을 감소시킬 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 다른 실시예의 개략도를 보여주고 있다. 도 5, 6 및 7의 에어로졸 발생 시스템은 도 1의 에어로졸 발생 시스템과 실질적으로 유사하며, 이와 같이 동등한 특징부에는 동등한 참조 번호가 주어졌다.

에어로졸 발생 시스템은 2개의 주 구성요소, 카트리지(100) 및 본체 부분(200)을 포함하고 있다. 카트리지(100)의 연결 말단(115)은 본체 부분(200)의 대응하는 연결 말단(205)에 제거 가능하게 연결되어 있다. 상기 본체 부분은, 이 실시예에서 재충전 가능한 리튬 이온 배터리인, 배터리(210), 및 제어 회로(220)를 포함하고 있다. 에어로졸 발생 시스템은 휴대용이며, 종래의 엽궐련 또는 궐련에 필적하는 크기를 가지고 있다. 마우스피스는 연결 말단(115)에 대향하는 카트리지(100)의 말단에 배열되어 있다.

카트리지(100)는 히터 조립체(120) 및 액체 저장 구획부(130)를 포함하는 하우징(105)을 포함하고 있다. 액체 에어로졸 형성 기재는 액체 저장 구획부에 보유되어 있다.

이러한 구현예에서, 히터 조립체(120)는 가열 코일의 형태인 가열 요소를 포함하고 있다. 히터 조립체(120)는 모세관 심지(122)를 통해 액체 저장 구획부(130)로부터 액체를 수용한다. 모세관 심지(122)의 일 말단은 액체 저장 구획부(130) 내에 위치되어 있고, 모세관 심지(122)의 다른 말단은 액체 저장 구획부(130)의 외부에 위치되어 있고 가열 코일(120)에 의해 둘러싸인다.

도 6은 카트리지(100) 및 에어로졸 발생 장치(200)를 포함하는, 도 5의 에어로졸 발생 시스템의 주요 전기 및 전자 구성요소를 도시하는 블록도를 보여주고 있다.

카트리지(100)는 히터 코일의 형태인, 전기 히터(120)를 포함하고 있다. 히터 코일(120)의 기하학적 구조로 인해, 히터 코일(120)은 인덕터를 형성하고, 따라서 히터 코일(120)은 또한 도 6 및 도 7에서 LH로 지칭된다.

에어로졸 발생 장치(200)는 커패시터(C1)를 포함하고 있다. 카트리지(100)가 에어로졸 발생 장치(200)에 의해 수용될 때, 히터 코일(LH) 및 커패시터(C1)는 병렬로 연결되어 있고 공진 회로(155)를 형성한다(도 5에는 미도시). 공진 회로(155)는 카트리지(100)의 아이덴티티와 연관된 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있다. 공진 회로(155)의 공진 주파수를 결정함으로써, 에어로졸 발생 장치(200)는 카트리지(100), 및 카트리지(100)에 함유된 에어로졸 형성 기재를 식별할 수 있고, 전기 히터(120)로의 전력 공급을 제어하여 에어로졸 형성 기재로부터 최적의 에어로졸을 발생시키기 위한 적절한 온도를 발생시킬 수 있다.

공진 회로(155)의 공진 주파수는 히터 코일(LH)의 인덕턴스를 통해 카트리지의 아이덴티티와 연관되어 있다. 히터 코일(LH)의 인덕턴스는 각 카트리지에 대한 공진 회로(155)의 공진 주파수가 카트리지 내의 액체 에어로졸 형성 기재와 연관되도록 상이한 에어로졸 형성 기재를 함유하는 카트리지 사이에서 가변될 수 있다. 유리하게는, 에어로졸 발생 장치와 카트리지 사이에서 공진 회로의 구성요소를 분할하는 것은 카트리지 내의 구성요소의 수를 감소시켜, 카트리지의 복잡성 및 비용을 낮출 수 있다.

히터 코일(LH)과 커패시터(C1)의 이러한 배열로, 카트리지(100)와 에어로졸 발생 장치(200) 사이에는 2개의 전기적 연결만이 요구된다. 2개의 전기적 연결은 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 히터 코일(LH)에 전력을 공급하고, 공진 회로(155)에 입력 신호를 제공하고, 공진 회로(155)의 공진 주파수를 결정하고 카트리지(100)의 아이덴티티를 결정하기 위해 공진 회로(155)로부터 출력 신호를 수신하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 카트리지(100)는 에어로졸 발생 장치(200)와의 전기적 연결을 위해 단일 쌍의 전기 접촉부(160)를 포함하고 있다.

제어 회로(220)는 마이크로컨트롤러(MCU)(230)를 포함하고 있다. 마이크로컨트롤러(230)는 히터 코일(LH)에 대한 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있고, 이는 DC 전압 공급원(V1) 및, 트랜지스터 또는 다른 적절한 전자 스위치일 수 있는 스위치(S1)에 의해 도 6에 도시되어 있다. 마이크로컨트롤러(230)는 펄스 폭 변조(PWM)를 통해 DC 전압 공급원(V1)을 변조하여 일련의 펄스로 히터 코일에 전력을 제공한다. 히터 코일(LH)에 대한 전력은, 히터 코일(LH)의 온도를 제어하는 일련의 펄스의 듀티 사이클을 제어함으로써 제어된다. 저항기 또는 인덕터와 같은 열을 발생시킬 수 있는 수동 구성요소는 DC 전압 공급원(V1)과 히터 코일(LH) 사이에서 직렬로 연결되지 않는다. 이는 히터 코일(LH)의 가열 동안 에너지 손실을 감소시키는 것을 돕는다.

제어 회로(220)는 또한 공진 회로(155)에 연결되어 있는 식별 회로(240)을 포함하고 있다. 마이크로컨트롤러(230)는 또한 식별 회로(240)를 통해 공진 회로(155)에 대한 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있다. 식별 회로(240)를 통해 공진 회로(155)에 대한 전력 공급을 제어하기 위한 마이크로컨트롤러(230)의 구성은, 도 6에 DC 전압 공급원(V2) 및, 트랜지스터 또는 다른 적절한 전자 스위치일 수 있는 스위치(S2)에 의해 도시되어 있다. 마이크로컨트롤러(230)는 도 3 및 도 4와 관련하여 전술한 바와 같이, 식별 회로(240)로부터 출력 신호를 수신하고, 식별 회로(240)의 출력 신호로부터 공진 회로(155)의 공진 주파수를 결정하도록 추가로 구성되어 있다.

2개의 별도의 전압 공급원(V1 및 V2)이 도 6의 마이크로컨트롤러(230)와 별개로 도시되어 있지만, 실제로는 이들 전압 공급원 모두가 마이크로컨트롤러(230)에 의해 제공된다는 것을 이해할 것이다. 또한, 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 전압 공급원(V1 및 V2)을 개별적으로 형성할 수 있는, 2개의 개별 배터리와 같은, 2개의 개별 전력 공급원을 실제로 포함할 수 있음을 이해할 것이다.

도 7은 도 5의 에어로졸 발생 시스템에 적합한 전기 회로의 실시예의 개략적인 회로도를 보여주고 있다. 도 7의 예시적인 회로는 도 3의 예시적인 회로와 실질적으로 동일하며, 따라서 동등한 특징부가 동등한 참조 번호로 부여되었다.

도 3의 예시적인 회로와 도 7의 예시적인 회로 사이의 제1 차이는 도 7의 예시적인 회로의 공진 회로(155)가 또한 공진 회로(155)의 인덕터를 형성하는 히터 코일(LH)을 포함하고 있다는 것이다. 따라서, 도 7의 예시적인 회로의 공진 회로(155)는 도 3의 예시적인 회로의 별도의 히터(120) 및 인덕터(L1)를 포함하지 않는다.

도 3의 예시적인 회로와 도 7의 예시적인 회로 사이의 제2 차이는 카트리지(100)가 전체 공진 회로(155)를 포함하지 않는다는 것이다. 도 7의 예시적인 회로의 카트리지(100)는 공진 회로(155)의 커패시터(C1)를 포함하지 않는다. 도 7의 예시적인 회로에서, 에어로졸 발생 장치는 공진 회로(155)의 커패시터(C1)를 포함하고 있다.

유리하게는, 에어로졸 발생 장치와 카트리지 사이에서 공진 회로의 구성요소를 분할하는 것은 카트리지 내의 구성요소의 수를 감소시켜, 카트리지의 복잡성 및 비용을 낮출 수 있다.

본 설명 및 첨부된 청구범위의 목적을 위해, 달리 표시된 경우를 제외하고, 양, 수량, 백분율 등을 표현하는 모든 수는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수정된 것으로 이해되어야 한다. 또한, 모든 범위는 개시된 최대 및 최소 지점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다. 따라서, 이러한 맥락에서, 숫자 A는 A ± A의 {5%}로서 이해된다. 이러한 맥락에서, 숫자 A는 숫자 A가 수정하는 특성의 측정을 위한 일반적인 표준 에러 내에 있는 수치 값을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 첨부된 청구범위에 사용된 일부 경우에, A가 벗어나는 양이 청구된 발명의 기본 및 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는다면, 숫자 A는 위에서 열거된 백분율만큼 벗어날 수 있다. 또한, 모든 범위는 개시된 최대 및 최소 지점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다.

Claims

에어로졸 발생 시스템으로서,
에어로졸 형성 기재를 포함하는 카트리지;
공진 회로로서, 상기 카트리지는 상기 공진 회로의 적어도 일부분을 포함하고, 상기 공진 회로는 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있고, 그리고 상기 소정의 공진 주파수는 상기 카트리지의 아이덴티티와 연관되어 있는, 상기 공진 회로; 및
에어로졸 발생 장치를 포함하며, 상기 에어로졸 발생 장치는:
상기 카트리지를 탈착식으로 수용하도록 구성되어 있는 하우징;
상기 카트리지에 전력을 공급하기 위한 전력 공급원; 및
제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는:
상기 카트리지가 상기 에어로졸 발생 장치에 의해 수용될 때 상기 공진 회로의 공진 주파수를 결정하고; 그리고
상기 결정된 공진 주파수에 기초하여 상기 카트리지를 식별하도록 구성되어 있는 제어기를 포함하고,
상기 카트리지는 상기 카트리지를 상기 에어로졸 발생 장치에 연결하도록 구성되어 있는 연결 말단을 가지고, 상기 카트리지의 연결 말단은 상기 에어로졸 발생 장치에 대한 상기 카트리지의 전기적 연결을 위한 전기 접촉부를 포함하고; 그리고 상기 에어로졸 발생 장치는 상기 에어로졸 발생 장치를 상기 카트리지에 연결하도록 구성되어 있는 연결 말단을 가지고, 상기 에어로졸 발생 장치의 연결 말단은 상기 카트리지에 대한 상기 에어로졸 발생 장치의 전기적 연결을 위한 전기 접촉부를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
제1항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 히터를 포함하고, 상기 공진 회로는 상기 전기 히터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공진 회로는 커패시터 및 인덕터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
제3항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 인덕터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
제1항에 있어서, 상기 공진 회로는 커패시터 및 인덕터를 포함하고, 상기 카트리지는 상기 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 전기 히터를 포함하고, 상기 공진 회로는 상기 전기 히터를 포함하고, 그리고 상기 전기 히터는 코일을 포함하고 상기 공진 회로의 인덕터를 형성하는, 에어로졸 발생 시스템.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 공진 회로의 커패시터는 상기 인덕터와 병렬로 연결되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 커패시터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 공진 회로를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치는 상기 커패시터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공진 회로는 커패시터를 포함하고, 상기 공진 회로의 소정의 공진 주파수는 상기 커패시터의 정전용량 및 상기 공진 회로의 기생 인덕턴스에 의존하는, 에어로졸 발생 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 공진 회로를 갖는 발진기를 형성하도록 구성되어 있고, 상기 발진기는 상기 공진 회로의 소정의 공진 주파수에서 주파수를 갖는 발진 신호를 발생시키도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.
제11항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 발진기로부터의 상기 발진 신호의 주파수를 측정하도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.
에어로졸 발생 시스템용 카트리지로서, 상기 카트리지는:
에어로졸 형성 기재;
전기 히터;
상기 카트리지를 에어로졸 발생 장치에 연결하도록 구성되어 있는 연결 말단으로서, 상기 카트리지의 연결 말단은 상기 에어로졸 발생 장치에 대한 상기 카트리지의 전기적 연결을 위한 전기 접촉부를 포함하는, 상기 연결 말단; 및
공진 회로를 포함하고, 상기 공진 회로는 소정의 공진 주파수에서 공진하도록 구성되어 있고, 상기 소정의 공진 주파수는 상기 카트리지의 아이덴티티와 연관되어 있는, 카트리지.
제13항에 있어서, 상기 공진 회로는 커패시터 및 인덕터를 포함하는, 카트리지.
제14항에 있어서, 상기 전기 히터는 코일을 포함하고, 상기 공진 회로의 인덕터를 형성하는, 카트리지.
공진 회로를 포함하는 카트리지와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 장치로서, 상기 에어로졸 발생 장치는:
상기 카트리지를 탈착식으로 수용하도록 구성되어 있는 하우징;
상기 카트리지에 전력을 공급하기 위한 전력 공급원;
상기 에어로졸 발생 장치를 카트리지에 연결하도록 구성되어 있는 연결 말단으로서, 상기 에어로졸 발생 장치의 연결 말단은 상기 카트리지에 대한 상기 에어로졸 발생 장치의 전기적 연결을 위한 전기 접촉부를 포함하는, 상기 연결 말단; 및
제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는:
상기 카트리지가 상기 에어로졸 발생 장치에 의해 수용될 때 상기 공진 회로의 공진 주파수를 결정하고; 그리고
상기 결정된 공진 주파수에 기초하여 상기 카트리지를 식별하도록 구성되어 있는 제어기를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
제16항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 카트리지의 공진 회로를 갖는 발진기를 형성하도록 구성되어 있고, 상기 발진기는 상기 공진 회로의 소정의 공진 주파수에서 주파수를 갖는 발진 신호를 발생시키도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.