KR20230113792A - 거리 추정 - Google Patents

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KR20230113792A
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calibration
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안톤 코러스
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니코벤처스 트레이딩 리미티드
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Abstract

공진 회로에 펄스 에지를 적용하는 것 ― 공진 회로는 (서셉터를 유도 가열하기 위한) 유도 요소 및 커패시터를 포함하며, 적용된 펄스 에지가 공진 회로의 유도 요소와 커패시터 사이에 펄스 응답을 유도하고, 펄스 응답은 공진 주파수를 가짐 ―; 펄스 응답의 공진 주파수의 기간 또는 주파수를 결정하는 것; 그리고 결정된 기간 또는 주파수를 거리 구배 및 제1 교정 측정에 적어도 부분적으로 기초한 거리로 변환하는 것을 포함하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램이 설명된다. 거리는 유도 요소와 서셉터 사이의 분리에 기초하며, 제1 교정 측정은 교정 온도에서 유도 요소와 서셉터 사이의 분리를 포함한다.

Description

거리 추정
본 명세서는 거리 추정에 관한 것으로, 예를 들어, 서셉터와 서셉터를 유도 가열하기 위해 사용되는 유도 요소 사이의 거리를 추정하는 것에 관한 것이다.
시가렛(cigarette)들, 시가(cigar)들 등과 같은 흡연 물품(smoking article)들은 사용 동안에 담배를 태워서 담배 연기를 생성한다. 연소 없이 화합물들을 방출하는 제품들을 생성함으로써, 이러한 물품들에 대한 대안들을 제공하려는 시도들이 있었다. 예를 들어, 담배 가열 디바이스(tobacco heating device)들은 담배와 같은 에어로졸 생성 기재를 가열하여, 기재를 가열하지만 그러나 태우지 않음으로써 에어로졸을 형성한다. 서셉터가 그러한 기재를 가열하는데 사용될 수 있다. 그러한 서셉터와 서셉터를 유도 가열하기 위해 사용되는 유도 요소 사이의 거리는 당해 매개변수일 수 있다.
제1 양태에서, 본 명세서는 방법을 설명하며, 이 방법은 공진 회로에 펄스 에지를 적용하는 단계 ― 공진 회로는 서셉터를 유도 가열하기 위한 유도 요소 및 커패시터를 포함하며, 적용된 펄스 에지가 공진 회로의 유도 요소와 커패시터 사이에 펄스 응답을 유도하고, 펄스 응답은 공진 주파수(resonant frequency)를 가짐 ―; 상기 펄스 응답의 공진 주파수의 기간 또는 주파수(period or frequency)를 결정하는 단계; 및 적어도 부분적으로 거리 구배(distance gradient) 및 제1 교정 측정에 기초하여 결정된 기간 또는 주파수를 거리로 변환하는 단계를 포함하며, 거리는 유도 요소와 서셉터 사이의 분리에 기초하고 제1 교정 측정은 교정 온도(예컨대, 실온)에서 유도 요소와 서셉터 사이의 분리를 포함한다. 펄스 에지는 오프-공진 펄스의 일부를 형성할 수 있다.
거리 구배는 겉보기 온도에 대한 거리의 변화 레이트를 포함할 수 있다.
일부 예시적인 실시예들에서, 결정된 기간 또는 주파수를 거리 추정치로 변환하는 단계는, 온도 구배 및 온도 교정 측정에 기초하여 결정된 기간 또는 주파수를 겉보기 온도로 변환하는 단계; 및 거리 구배 및 제1 교정 측정에 기초하여 겉보기 온도를 거리 추정치로 변환하는 단계를 포함할 수 있다. 온도 구배는 온도에 대한 상기 펄스 응답의 공진 주파수의 변화 레이트를 포함할 수 있다. 온도 교정 측정은 상기 펄스 응답의 공진 주파수의 제1 기간 및 제1 온도를 규정할 수 있다. 온도 교정 측정은 상기 교정 온도에서의 상기 펄스 응답의 기간 또는 주파수로부터 상기 구배와 교정 온도의 곱을 감산함으로써 획득될 수 있다.
방법은 상기 제1 교정 측정을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방법은 상기 거리 구배를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제2 양태에서, 본 명세서는 장치를 설명하며, 이 장치는 공진 회로 ― 공진 회로는 유도 요소 및 커패시터를 포함하며, 유도 요소는 서셉터를 유도 가열하기 위한 것임 ―, 펄스 에지를 상기 공진 회로에 적용하기 위한 회로(예컨대, H-브리지 회로) ― 적용된 펄스 에지가 공진 회로의 유도 요소와 커패시터 사이에 펄스 응답을 유도하고, 펄스 응답은 공진 주파수를 가짐 ―; 상기 펄스 응답의 공진 주파수의 기간 또는 주파수를 결정하는 것; 및 적어도 부분적으로 거리 구배 및 제1 교정 측정에 기초하여 결정된 기간 또는 주파수를 거리로 변환하는 것을 위한 프로세서를 포함하며, 거리는 유도 요소와 서셉터 사이의 분리에 기초하고 제1 교정 측정은 교정 온도에서 유도 요소와 서셉터 사이의 분리를 포함한다. 유도 요소 및 상기 커패시터는 직렬 연결될 수 있다. 대안적으로, 유도 요소 및 상기 커패시터는 병렬 연결된다.
거리 구배는 겉보기 온도에 대한 거리의 변화 레이트를 포함할 수 있다.
프로세서는, 추가로, 온도 구배 및 온도 교정 측정에 기초하여 결정된 기간 또는 주파수를 겉보기 온도로 변환하고; 그리고 거리 구배 및 제1 교정 측정에 기초하여 겉보기 온도를 거리 추정치로 변환할 수 있다.
프로세서는 상기 거리 구배를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
제3 양태에서, 본 명세서는 제2 양태를 참조하여 전술한 바와 같은 장치를 포함하는 비-가연성 에어로졸 생성 디바이스를 설명한다. 에어로졸 생성 디바이스는 에어로졸 생성 재료(이 에어로졸 생성 재료는 에어로졸 생성 기재 및 에어로졸 형성 재료를 포함할 수 있음)를 포함하는 제거 가능한 물품을 수용하도록 구성될 수 있다. 제거 가능한 물품은 서셉터 배열체를 포함할 수 있다.
제4 양태에서, 본 명세서는 비-가연성 에어로졸 생성 시스템에 사용하기 위한 물품을 포함하는 부품들의 키트를 설명하며, 비-가연성 에어로졸 생성 시스템은 제2 양태들을 참조하여 전술한 바와 같은 장치 또는 제3 양태를 참조하여 전술한 바와 같은 에어로졸 생성 디바이스를 포함한다. 물품은 에어로졸 생성 재료를 포함하는 제거 가능한 물품일 수 있다.
제5 양태에서, 본 명세서는 컴퓨터 프로그램을 설명하며, 컴퓨터 프로그램은 장치로 하여금, 적어도, 공진 회로에 펄스 에지를 적용하는 것 ― 공진 회로는 서셉터를 유도 가열하기 위한 유도 요소 및 커패시터를 포함하며, 적용된 펄스 에지가 공진 회로의 유도 요소와 커패시터 사이에 펄스 응답을 유도하고, 펄스 응답은 공진 주파수를 가짐 ―; 상기 펄스 응답의 공진 주파수의 기간 또는 주파수를 결정하는 것; 및 적어도 부분적으로 거리 구배 및 제1 교정 측정에 기초하여 결정된 기간 또는 주파수를 거리로 변환하는 것 ― 거리는 유도 요소와 서셉터 사이의 분리에 기초하고 제1 교정 측정은 교정 온도에서 유도 요소와 서셉터 사이의 분리를 포함 ―을 수행하기 위한 명령들을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 제1 양태를 참조하여 전술된 방법의 임의의 양태를 수행하도록 추가로 구성될 수 있다.
이제, 예시적인 실시예들이 하기의 개략적인 도면들을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다:
도 1은 예시적인 실시예에 따른 시스템의 블록 선도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 회로의 블록 선도이다.
도 3 및 도 4는 예시적인 실시예들에 따른 시스템들의 블록 선도들이다.
도 5 및 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 회로들의 블록 선도들이다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 시스템의 블록 선도이다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 알고리즘을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 예시적인 실시예에 따른 펄스를 도시하는 플롯이다.
도 10 및 도 11은 예시적인 실시예들에 따른 펄스 응답들을 도시하는 플롯들이다.
도 12는 예시적인 실시예에 따른 펄스 응답 기간과 온도 사이의 관계를 도시하는 플롯이다.
도 13은 예시적인 실시예에 따른 분리 거리와 겉보기 온도 사이의 관계를 도시하는 플롯이다.
도 14 및 도 15는 예시적인 실시예들에 따른 알고리즘들을 도시하는 흐름도들이다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 에어로졸 전달 디바이스를 묘사한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 전달 디바이스"는 물질을 사용자에게 전달하는 시스템들을 포함하는 것으로 의도되며, 다음을 포함한다:
에어로졸화 가능한 재료를 연소시키지 않고 에어로졸화 가능한 재료로부터 화합물들을 방출시키는 비-가연성 에어로졸 제공 시스템들, 이를테면, 에어로졸화 가능한 재료들의 조합을 사용하여 에어로졸을 생성하기 위한 전자 시가렛들, 담배 가열 제품들, 및 하이브리드 시스템(hybrid system)들; 및
에어로졸화 가능한 재료를 포함하고, 이러한 비-가연성 에어로졸 제공 시스템들 중 하나에 사용되도록 구성된 물품들.
본 개시내용에 따르면, "가연성" 에어로졸 제공 시스템은, 에어로졸 제공 시스템(또는 그의 구성요소)의 구성성분 에어로졸화 가능한 재료가 사용자로의 전달을 용이하게 하기 위해 연소되거나(combusted) 또는 태우는(burned) 시스템이다.
본 개시내용에 따르면, "비-가연성(non-combustible)" 에어로졸 제공 시스템은, 에어로졸 제공 시스템(또는 그의 구성요소)의 구성성분 에어로졸화 가능한 재료가 사용자로의 전달을 용이하게 하기 위해, 연소되거나 태워지지 않는 시스템이다.
본원에 설명되는 실시예들에서, 전달 시스템은 전동식(powered) 비-가연성 에어로졸 제공 시스템과 같은 비-가연성 에어로졸 제공 시스템이다.
일 실시예에서, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템은 베이핑 디바이스(vaping device) 또는 전자 니코틴 전달 시스템(END)으로도 알려진 전자 시가렛이지만, 에어로졸화 가능한 재료에의 니코틴의 존재가 필수적인 것은 아니라는 점이 주목된다.
일 실시예에서, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템은 비연소식 가열 시스템(heat-not-burn system)으로도 알려져 있는 담배 가열 시스템이다.
일 실시예에서, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템은 하나 또는 복수가 가열될 수 있는 에어로졸화 가능한 재료들의 조합을 사용하여 에어로졸을 생성하는 하이브리드 시스템이다. 에어로졸화 가능한 재료들의 각각은 예를 들어 고체, 액체 또는 겔(gel)의 형태일 수 있고, 니코틴을 보유하거나 또는 보유하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 하이브리드 시스템은 액체 또는 겔 에어로졸화 가능한 재료 및 고체 에어로졸화 가능한 재료를 포함한다. 고체 에어로졸화 가능한 재료는 예를 들어 담배 또는 비-담배 제품을 포함할 수 있다.
전형적으로, 비-가연성 에어로졸 제공 시스템은 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스 및 비-가연성 에어로졸 제공 시스템과 함께 사용하기 위한 물품을 포함할 수 있다. 그러나, 에어로졸 생성 구성요소에 전력을 공급하기 위한 수단을 자체적으로 포함하는 물품들이 자체적으로 비-가연성 에어로졸 제공 시스템을 형성할 수 있는 것으로 예상된다.
일 실시예에서, 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스는 전원 및 제어기를 포함할 수 있다. 전원은 전기 전원(electric power source) 또는 발열 전원(exothermic power source)일 수 있다. 일 실시예에서, 발열 전원은 열의 형태의 파워를 발열 전원에 근접한 에어로졸화 가능한 재료 또는 열 전달 재료에 분배하기 위해 에너지를 공급받을 수 있는 탄소 기재를 포함한다. 일 실시예에서, 발열 전원과 같은 전원은 비-가연성 에어로졸 제공을 형성하도록 물품에 제공된다.
일 실시예에서, 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스와 함께 사용하기 위한 물품은 에어로졸화 가능한 재료, 에어로졸 생성 구성요소, 에어로졸 생성 영역, 마우스피스, 및/또는 에어로졸화 가능한 재료를 수용하기 위한 영역을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 에어로졸 생성 구성요소는 에어로졸을 형성하기 위해 에어로졸화 가능한 재료로부터 하나 이상의 휘발성 물질들을 방출하도록 에어로졸화 가능한 재료와 상호 작용할 수 있는 가열기(heater)이다. 일 실시예에서, 에어로졸 생성 구성요소는 가열 없이 에어로졸화 가능한 재료로부터 에어로졸을 생성할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 구성요소는 에어로졸화 가능한 재료에 열을 가하지 않고, 예를 들어 진동, 기계적, 가압 또는 정전기 수단 중 하나 이상을 통해 에어로졸화 가능한 재료로부터 에어로졸을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 에어로졸화 가능한 재료는 활성 재료, 에어로졸 형성 재료 및 선택적으로 하나 이상의 기능성 재료들을 포함할 수 있다. 활성 재료는, 니코틴(담배 또는 담배 파생품에 선택적으로 보유됨) 또는 하나 이상의 다른 비-후각 생리학적 활성 재료들을 포함할 수 있다. 비-후각 생리학적 활성 재료는 후각 지각 이외의 다른 생리학적 반응을 달성하기 위해 에어로졸화 가능한 재료에 포함되는 재료이다. 본원에서 사용되는 활성 물질은 생리학적 활성 재료일 수 있으며, 이는 생리학적 반응을 달성 또는 향상시키도록 의도된 재료이다. 활성 물질은, 예를 들어 건강기능식품(nutraceuticals), 노로트로픽(nootropics), 및 향정신성물질(psychoactives)로부터 선택될 수 있다. 활성 물질은 자연적으로 발생하거나 또는 합성하여 획득될 수 있다. 활성 물질은, 예를 들어, 니코틴, 카페인, 타우린, 테인(theine), 비타민들, 이를테면 B6 또는 B12 또는 C, 멜라토닌, 칸나비노이드(cannabinoid)들, 또는 이들의 구성성분들, 유도체들, 또는 조합들을 포함할 수 있다. 활성 물질은 담배, 대마초 또는 다른 식물생약(botanical)의 하나 이상의 구성성분들, 유도체들 또는 추출물들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 활성 물질은 니코틴을 포함한다. 일부 실시예들에서, 활성 물질은 카페인, 멜라토닌 또는 비타민 B12를 포함한다.
에어로졸 형성 재료는 글리세린(glycerine), 글리세롤(glycerol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol), 테트라에틸렌 글리콜(tetraethylene glycol), 1,3-부틸렌 글리콜(1,3-butylene glycol), 에리트리톨(erythritol), 메조-에리트리톨(meso-Erythritol), 에틸 바닐레이트(ethyl vanillate), 에틸 라우레이트(ethyl laurate), 디에틸 수베레이트(diethyl suberate), 트리에틸 시트레이트(triethyl citrate), 트리아세틴(triacetin), 디아세틴 혼합물(diacetin mixture), 벤질 벤조에이트(benzyl benzoate), 벤질 페닐 아세테이트(benzyl phenyl acetate), 트리부티린(tributyrin), 라우릴 아세테이트(lauryl acetate), 라우르산(lauric acid), 미리스트산(myristic acid), 및 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
하나 이상의 기능성 재료들은 향미(flavour)들, 캐리어(carrier)들, pH 조절제들, 안정화제들, 및/또는 항산화제들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스와 함께 사용하기 위한 물품은 에어로졸화 가능한 재료 또는 에어로졸화 가능한 재료를 수용하기 위한 영역을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 비-가연성 에어로졸 제공 디바이스와 함께 사용하기 위한 물품은 마우스피스를 포함할 수 있다. 에어로졸화 가능한 재료를 수용하기 위한 영역은 에어로졸화 가능한 재료를 저장하기 위한 저장 영역일 수 있다. 예를 들어, 저장 영역은 저장소일 수 있다. 일 실시예에서, 에어로졸화 가능한 재료를 수용하기 위한 영역은 에어로졸 생성 영역과 분리되거나, 또는 에어로졸 생성 영역과 결합될 수 있다.
본원에서 에어로졸 생성 재료로도 지칭될 수 있는 에어로졸화 가능한 재료는, 예를 들어 가열되거나, 조사되거나, 또는 임의의 다른 방식으로 에너지가 공급될 때 에어로졸을 생성할 수 있는 재료이다. 에어로졸화 가능한 재료는 예를 들어, 니코틴 및/또는 향미제들을 보유하거나 또는 보유하지 않을 수 있는 고체, 액체 또는 겔의 형태일 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어로졸화 가능한 재료는 "비정질 고체"를 포함할 수 있으며, 이는 대안적으로 "모놀리식 고체(monolithic solid)"(즉, 비-섬유질)로 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 비정질 고체는 건조된 겔일 수 있다. 비정질 고체는 액체와 같은 일부 유체를 내부에 유지할 수 있는 고체 재료이다.
에어로졸화 가능한 재료는 기재 상에 존재할 수 있다. 기재는 예를 들어, 종이, 카드(card), 페이퍼보드(paperboard), 카드보드(cardboard), 재구성된 에어로졸화 가능한 재료, 플라스틱 재료, 세라믹 재료, 복합 재료, 유리, 금속, 또는 금속 합금이거나 또는 이들을 포함할 수 있다.
소모품은 에어로졸 생성 재료를 포함하거나 구성하는 물품이며, 그 일부 또는 전부는 사용자에 의한 사용 동안 소모되도록 의도된다. 소모품은 하나 이상의 다른 구성요소들, 이를 테면, 에어로졸 생성 재료 저장 영역, 에어로졸 생성 재료 전달 구성요소, 에어로졸 생성 영역, 하우징, 래퍼, 마우스피스, 필터 및/또는 에어로졸 개질제를 포함할 수 있다. 소모품은 또한, 열을 방출하여 에어로졸 생성 재료가 사용 시에 에어로졸을 생성하게 하는 가열기와 같은 에어로졸 생성기(aerosol generator)를 포함할 수 있다. 가열기는 예를 들어 가연성 재료, 전기 전도에 의해 가열 가능한 재료, 또는 서셉터를 포함할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따라, 일반적으로 도면 부호 10에 의해 표시되는 시스템의 블록 선도이다. 시스템(10)은 공진 회로(12)(예컨대, LC 공진 회로), 스위칭 모듈(switching module)(13) 및 제어 모듈(14)을 포함한다. 직류(direct current)(DC) 전압 공급장치의 형태의 전원(power source)(VDC)이 공진 회로(12)에 제공된다. 전원은 예를 들어, 배터리에 의해 공급될 수 있다.
공진 회로(12)는 병렬 연결되는 인덕터 및 커패시터를 포함할 수 있다. 공진 회로는 하기에서 상세히 논의되는 바와 같이, 에어로졸 생성 재료를 가열하기 위해 서셉터 배열체(16)를 유도 가열하는데 사용될 수 있다. 에어로졸 생성 재료를 가열하는 것은 이에 의해 하기에서 추가로 논의되는 바와 같이, 에어로졸을 생성시킬 수 있다.
제어 모듈(14)은 제1 상태와 제2 상태 사이에서 스위칭 모듈(13)을 스위칭하기 위한 제어 신호를 제공한다. 제1 상태에서, 공진 회로(12)를 통해 전압 공급장치로부터 전류를 끌어온다(이에 의해, 공진 회로의 인덕터가 충전됨). 제2 상태에서, 제1 스위칭 모듈은 비전도성이다. 스위칭 모듈(13)이 제1 상태로부터 제2 상태로 스위칭할 때 공진 회로(12)의 인덕터가 충전된다면, 공진 회로는 공진할 것이며, 전하는 인덕터로부터 커패시터로 그리고 다시 역으로 유동할 것이다.
시스템(10)은 매우 다양한 서셉터 배열체들과 함께 사용될 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예에 따라, 일반적으로 도면 부호 20에 의해 표시되는 회로의 블록 선도이다. 회로(20)는 전술된 시스템(10)의 예시적인 구현예에서 사용될 수 있다.
회로(20)는 전술된 시스템(10)의 제어 모듈(14)을 포함한다. 회로(20)는 병렬로 배열된 인덕터(22) 및 커패시터(24)(공진 회로(12)를 구현함) 및 트랜지스터(26)(스위칭 모듈(13)를 구현함)를 더 포함한다. 인덕터(22) 및 커패시터(24)로 형성되는 공진 회로는 상기에 논의된 바와 같이 서셉터 배열체(도시되지 않음)를 유도 가열하기 위한 것이다.
트랜지스터(26)는, 제어 모듈(14)의 출력에 따라 제1 상태 및 제2 상태를 갖는다. 제1 상태에서, 트랜지스터(26)는, 전압 공급장치(VDC)로부터 생성된 가변 전류가 인덕터(22)를 통해 유동하도록(이에 의해 인덕터를 충전하도록) 전도되고 있다. 전압 공급장치는 배터리(예컨대, 에어로졸 생성 디바이스의 배터리)에 의해 제공될 수 있다. 배터리 전압은 시간에 걸쳐 (제한된 정도로) 변할 수 있다.
제2 상태에서, 제1 스위칭 배열체는 비전도성이어서, 인덕터(22)(이는 제1 상태에서 충전됨)가 방전되며, 이에 의해 커패시터(24)를 충전한다. 스위칭 배열체가 제2 상태에 머무르면, 공진 회로(12)는 공식: 에 의해 주어진 인덕터(22) 및 커패시터(24)의 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)에 따르는 주파수에서 공진할 것이다.
서셉터(16)와 같은 서셉터를 가열하기 위한 다수의 다른 배열체들이 제공될 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예에 따라, 일반적으로 도면 부호 30에 의해 표시되는 시스템의 블록 선도이다. 시스템(30)은 전술된 시스템(10)과의 다수의 유사성들을 갖는다.
시스템(30)은 직류(DC) 전압 공급장치(31)의 형태의 전원, 스위칭 배열체(33), 공진 회로(34), 서셉터 배열체(36) 및 제어 회로(38)를 포함한다. 스위칭 배열체(33) 및 공진 회로(34)는 서셉터(36)를 가열하는 데 사용될 수 있는 유도 가열 배열체(32)에서 함께 커플링될 수 있다. 서셉터(36)은 전술된 서셉터(16)와 유사할 수 있다.
하기에서 상세히 논의되는 바와 같이, 공진 회로(34)는 커패시터 및, 서셉터 배열체(36)를 유도 가열하여 에어로졸 생성 재료를 가열하기 위한 하나 이상의 유도 요소들을 포함할 수 있다. 에어로졸 생성 재료를 가열하는 것은 이에 의해 에어로졸을 생성시킬 수 있다. 하기에서 추가로 논의되는 바와 같이, 공진 회로(34)의 커패시터 및 인덕터는 (회로(20)의 병렬 연결과 대조적으로) 직렬로 제공될 수 있다.
스위칭 배열체(33)는 (제어 회로(38)의 제어 하에서) 교류 전류가 DC 전압 공급장치(31)로부터 생성될 수 있게 할 수 있다. 교류 전류는 하나 이상의 유도 요소들을 통해 유동할 수 있고, 서셉터 배열체(36)의 가열을 야기할 수 있다. 스위칭 배열체는 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 예시적인 DC-AC 변환기들은 H-브리지 또는 인버터 회로들을 포함하며, 이의 예들은 하기에서 논의된다.
서셉터(이를테면, 전술한 서셉터들(16 및 36))는 변화하는 자기장, 이를테면 교번 자기장에 의한 침투에 의해 가열 가능한 재료이다. 서셉터 재료는 전기-전도성 재료일 수 있으며, 그에 따라, 변화하는 자기장에 의한 그의 침투가 가열 재료의 유도 가열을 유발한다. 가열 재료는 자성 재료일 수 있으며, 그에 따라 변화하는 자기장에 의한 그 침투는 가열 재료의 자기 이력 가열(magnetic hysteresis heating)을 유발한다. 가열 재료는 전기 전도성 및 자성 둘 모두를 가질 수 있으며, 그에 따라 가열 재료는 가열 기구들 둘 모두에 의해 가열될 수 있다.
유도 가열은, 전기 전도성인 물체가, 변화하는 자기장으로 물체를 침투시킴으로써 가열되는 프로세스이다. 이 프로세스는 패러데이의 유도 법칙(Faraday's law of induction) 및 옴의 법칙(Ohm's law)에 의해 설명된다. 유도 가열기는 전자석 및 전자석을 통해 교류와 같은 변화하는 전류를 통과시키기 위한 디바이스를 포함할 수 있다. 전자석에 의해 발생된 결과적인 변화하는 자기장이 물체를 침투하도록 전자석 및 가열되는 물체가 상대적으로 적절하게 위치결정될 때, 물체 내부측에 하나 이상의 와전류들이 생성된다. 물체는 전류들의 유동에 대한 저항을 갖는다. 따라서, 이러한 와전류들이 물체에 생성될 때, 물체의 전기 저항에 대한 이들의 유동은 물체로 하여금 가열되게 한다. 이 프로세스는 줄(Joule), 옴(ohmic) 또는 저항 가열로 불린다. 유도 가열될 수 있는 물체는 서셉터로 알려져 있다.
일 실시예에서, 서셉터는 폐쇄 회로의 형태이다. 일부 실시예들에서, 서셉터가 폐쇄 회로의 형태로 있을 때, 사용중인 서셉터와 전자석 사이의 자기 결합이 향상되며, 이는 줄 가열이 더 커지거나 개선되는 결과가 되는 것으로 밝혀졌다.
자기 이력 가열은, 자기 재료로 제조된 물체가, 변화하는 자기장으로 물체를 침투시킴으로써 가열되는 프로세스이다. 자기 재료는, 많은 원자-규모의 자석(atomic-scale magnet)들 또는 자기 쌍극자(magnetic dipole)들을 포함하는 것으로 고려될 수 있다. 자기장이 이러한 재료를 침투할 때, 자기 쌍극자들은 자기장과 정렬한다. 따라서, 예를 들어 전자석에 의해 발생되는 바와 같은 교번 자기장과 같은 변화하는 자기장이 자기 재료를 침투할 때, 자기 쌍극자들의 배향은 적용되는 변화하는 자기장에 따라 변한다. 이러한 자기 쌍극자 재배향(reorientation)은 자기 재료에서의 발열을 야기한다.
물체가 전기적으로 전도성인 그리고 자기성 둘 모두를 가질 때, 변화하는 자기장에 의해 물체를 침투시키는 것은, 물체에서의 주울(Joule) 가열 및 자기 이력 가열 둘 모두를 야기시킬 수 있다. 더욱이, 자기 재료의 사용은 자기장을 강화시킬 수 있고, 이는 주울 가열을 가중시킬 수 있다.
상기 프로세스들의 각각에서는, 열 전도에 의한 외부 열원에 의한 것보다는 물체 자체 내부에서 열이 생성되므로, 특히 적합한 물체 재료 및 기하학적 구조의 선택, 물체에 대한 적절한 변화하는 자기장 크기 및 배향을 통해, 물체의 급격한 온도 상승 및 보다 균일한 열 분포가 달성될 수 있다. 더욱이, 유도 가열 및 자기 이력 가열은 변화하는 자기장의 공급원과 물체 사이에 물리적 연결을 제공할 필요가 없으므로, 가열 프로파일에 대한 설계 자유 및 제어가 더 커질 수 있고 비용은 낮아질 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예에 따라, 일반적으로 도면 부호 40에 의해 표시되는 시스템의 블록 선도이다. 시스템(40)은 인덕터(44)를 포함하는 다수의 회로 요소가 제공되는 기재(42)(이를테면, 인쇄 회로 기판)를 포함한다. 시스템(40)은 또한 서셉터(46)를 포함한다. 인덕터(44)는 공진 회로들(12 또는 34)의 일부를 형성할 수 있고, 따라서 서셉터(46)를 유도 가열하기 위해 사용될 수 있다. 인덕터(44)는, 예를 들어, 스파이럴(spiral) 인덕터일 수 있다.
서셉터(46)는 지지 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 유지될 수 있다. 서셉터(46)는 인덕터(44)로부터 짧은 거리만큼 분리된다. 인덕터(44)와 서셉터(46) 사이의 분리는 유도 가열 시스템의 기능성에 중요할 수 있다. 하기에서 상세히 논의되는 바와 같이, 인덕터(44)와 서셉터(46) 사이의 분리는 측정 가능할 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예에 따라, 일반적으로 도면 부호 50에 의해 표시되는 회로의 블록 선도이다. 회로(50)는 제1 스위치(51), 제2 스위치(52), 제3 스위치(53), 제4 스위치(54) 및 공진 회로(56)를 포함한다. 제1 내지 제4 스위치들(51 내지 54)은, 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 트랜지스터들을 사용하여 구현될 수 있다.
제1 내지 제4 스위치들(51 내지 54)은 공진 회로(56)에 펄스들을 적용하는 데 사용될 수 있는 H-브리지 회로를 형성한다. 따라서, 제1 내지 제4 스위치들(51 내지 54)은 스위칭 배열체(33)의 예시적인 구현예이며, 공진 회로(56)는 위에서 설명된 공진 회로(36)의 일 예이다.
제1 및 제2 스위치들(51 및 52)은 브리지 회로의 제1 림을 형성하며, 그리고 제3 및 제4 스위치들(53, 54)은 제2 림을 형성한다. 더 구체적으로, 제1 스위치(51)는 제1 전원(도 5에서 VDD로 라벨링됨)과 제1 연결 지점 사이에 연결을 선택적으로 제공할 수 있으며, 제2 스위치(52)는 제1 연결 지점과 접지 사이에 연결을 선택적으로 제공할 수 있고, 제3 스위치(53)는 제1 전원과 제2 연결 지점 사이에 연결을 선택적으로 제공할 수 있으며, 제4 스위치(54)는 제2 연결 지점과 접지 사이에 연결을 선택적으로 제공할 수 있다. 공진 회로(56)는 제1 연결 지점과 제2 연결 지점 사이에 제공된다.
도 6은 예시적인 실시예에 따라, 일반적으로 도면 부호 60에 의해 표시되는 회로의 블록 선도이다. 회로(60)는 전술된 회로(50)의 예시적인 구현예이다.
회로(60)는 포지티브 단자(67) 및 네거티브 (접지) 단자(68)(이들은 전술된 시스템(30)의 DC 전압 공급장치(31)의 예시적인 구현예임)를 포함한다. 회로(60)는 스위칭 배열체(64)(전술된 스위칭 배열체(33)를 구현함)를 포함하며, 여기서 스위칭 배열체(64)는 브리지 회로(예컨대, FET H-브릿지 회로와 같은 H-브릿지 회로)를 포함한다. 스위칭 배열체(64)는 제1 림(64a) 및 제2 림(64b)을 포함하며, 여기서 제1 림(64a) 및 제2 림(64b)은 공진 회로(69)(이 공진 회로는 전술된 공진 회로들(34 및 56)을 구현함)에 의해 커플링된다. 제1 림(64a)은 스위치들(65a 및 65b)(전술된 스위치들(51 및 52)을 구현함)을 포함하며, 그리고 제2 림(64b)은 스위치들(65c 및 65d)(전술된 스위치들(53 및 54)을 구현함)을 포함한다. 스위치들(65a, 65b, 65c 및 65d)은 FET(field-effect transistor)들과 같은 트랜지스터들일 수 있고, 시스템(10)의 제어 회로(38)와 같은 제어기로부터 입력들을 수신할 수 있다.
공진 회로(69)는, 공진 회로(69)가 LC 공진 회로일 수 있도록 커패시터(66) 및 유도 요소(63)를 포함한다. 회로(60)는 서셉터 등가 회로(62)(이에 의해 서셉터 배열체(16)를 구현함)를 추가로 도시한다. 서셉터 등가 회로(62)는, 예시적인 서셉터 배열체(36)의 전기 효과를 나타내는 유도 요소 및 저항을 포함한다. 서셉터가 존재할 때, 서셉터 배열체(62) 및 유도 요소(63)는 변압기(transformer)(61)로서 작용할 수 있다. 변압기(61)는, 회로(60)가 전력을 수신할 때 서셉터가 가열되도록 변화하는 자기장을 발생시킬 수 있다. 서셉터 배열체(36)가 유도 배열체에 의해 가열되는 가열 동작 동안에, 스위칭 배열체(64)는 제1 분기부 및 제2 분기부 각각이 차례로 커플링되어 교류 전류가 공진 회로(69)를 통과하도록 (예컨대, 제어 회로(38)에 의해) 구동된다. 공진 회로(69)는 서셉터 배열체(36)에 부분적으로 기초하는 공진 주파수를 가질 것이며, 제어 회로(38)는 공진 주파수 또는 공진 주파수에 가까운 주파수에서 스위칭하도록 스위칭 배열체(64)를 제어하도록 구성될 수 있다. 공진에서 또는 공진에 가깝게 스위칭 회로를 구동하는 것은 효율을 개선시키는 것을 돕고, 스위칭 요소들로 손실되는 에너지를 감소시킨다(이는 스위칭 요소들의 불필요한 가열을 유발시킴). 알루미늄 포일을 포함하는 서셉터가 가열될 일 예에서, 스위칭 배열체(64)는 약 2.5 MHz의 주파수로 구동될 수 있다. 그러나, 다른 구현예들에서, 주파수는 예를 들어, 500 ㎑ 내지 4 ㎒ 사이의 임의의 값일 수 있다.
도 7은 예시적인 실시예에 따라, 일반적으로 도면 부호 70에 의해 표시되는 시스템의 블록 선도이다.
시스템(70)은 펄스 생성 회로(72), 공진 회로(74)(이를테면, 공진 회로들(12, 34, 56 및 69)), 서셉터(76)(이를테면, 서셉터들(16, 36 및 46)) 및 펄스 응답 프로세서(78)를 포함한다. 펄스 생성 회로(72) 및 펄스 응답 프로세서(78)는 위에서 설명된 시스템들(10 및 30)의 제어 회로들(14 또는 38)의 일부로서 구현될 수 있다.
펄스 생성 회로(72)는 포지티브 및 네거티브 전원들 사이에서 스위칭함으로써 펄스(예컨대, 펄스 에지들)를 생성하기 위해 전술된 회로들(50 및 60)의 스위칭 배열체들 또는 스위치들(13 및 26)을 사용하여 구현될 수 있다.
펄스 응답 프로세서(78)는, 하기에 추가로 논의되는 바와 같이, 펄스 응답에 기초하여 공진 회로(74) 및 서셉터(76)의 하나 이상의 성능 메트릭(performance metric)들(또는 특성들)을 결정할 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예에 따라, 일반적으로 도면 부호 80으로 표시된, 알고리즘을 도시하는 흐름도이다. 알고리즘(80)은, 시스템(70)의 예시적인 사용을 도시한다.
알고리즘(80)은 펄스 에지가 공진 회로(74)에 적용되는 동작(82)에서 시작한다. 펄스 에지는 펄스 생성 회로(72)에 의해 생성된 상승 또는 하강 에지이다.
도 9는 예시적인 실시예에 따른 펄스(90)를 도시하는 플롯이다. 펄스(90)는, 동작(82)에 적용될 수 있는 펄스 에지의 일 예인 상승 펄스 에지(92)를 포함한다. 펄스(90)는 펄스 생성 회로(72)에 의해 생성될 수 있다. 펄스(90)는 공진 회로(74)에 적용될 수 있다.
공진 회로에 대한 펄스 에지(92)의 적용은 펄스 응답을 생성한다.
도 10은, 예를 들어, 펄스 에지(92)에 응답하여 공진 회로(69)의 인덕터(63)와 커패시터(66) 사이의 연결 지점에서 생성될 수 있는 예시적인 펄스 응답을 나타내는 플롯(plot)이며, 일반적으로 참조 번호 100에 의해 표시된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 펄스 응답(100)은 생성되는 링잉 공진(ringing resonance)의 형태를 취할 수 있다. 펄스 응답은 공진 회로의 인덕터(들)와 커패시터 사이에서 전하 바운싱(charge bouncing)의 결과이다. 일 배열체에서, 그 결과, 서셉터의 가열이 유발되지 않는다. 즉, 서셉터의 온도는 실질적으로 일정하게(예컨대, 펄스를 적용하기 전의 온도의 ±1 ℃ 또는 ±0.1 ℃ 내에서) 유지된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 펄스 응답(100)은 기간(102)(이 기간은 링잉 응답의 연속적인 피크들 사이의 시간임)을 갖는 공진 주파수를 갖는다.
도 11은 펄스 에지(92)에 응답하여 생성될 수 있는 다른 예시적인 펄스 응답을 도시하는 플롯이며, 일반적으로 참조 번호 110에 의해 표시된다. 펄스 응답(110)은 기간(112)(이는 기간(102)보다 더 짧음)을 갖는 공진 주파수를 갖는다.
알고리즘(80)의 동작(84)에서, 적용된 펄스 에지에 응답하여 생성된 펄스 응답의 공진 주파수의 기간 또는 주파수가 (예컨대, 펄스 응답 프로세서(78)에 의해) 결정된다. 예시적인 펄스 응답(100)에 대해, 동작(84)에서 결정된 기간 또는 주파수는 기간(102)이다. 유사하게, 예시적인 펄스 응답(110)에 대해, 동작(84)에서 결정된 기간은 기간(112)이다.
알고리즘(80)의 동작(86)에서, 동작(84)에서 결정된 기간 또는 주파수는 거리 구배 및 제1 교정 측정에 적어도 부분적으로 기초한 분리 거리로 변환되며, 거리는 유도 요소 그리고 서셉터 사이의 분리에 기초하여, 제1 교정 측정은 교정 온도에서 유도 요소와 서셉터 사이의 분리를 포함한다. 따라서, 알고리즘(80)은 마이크로미터 기능을 구현하는 데 사용될 수 있다.
도 12는 예시적인 실시예에 따른 펄스 응답 기간과 온도 사이의 관계를 도시하는 플롯이며, 일반적으로 도면 부호 120에 의해 표시된다.
시스템들(10 및 30)과 같은 유도 가열 시스템이 가열됨에 따라, 시스템의 저항들이 변한다. 이것은 공진 주파수(그리고 따라서 전술된 동작(84)에서 결정된 펄스 응답의 기간)의 변화를 초래한다. 예시 플롯(120)에 도시된 바와 같이, 펄스 응답 기간은 온도가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 이러한 선형(또는 거의 선형)의 변화 등은 온도 측정 추정들을 위해 사용될 수 있다.
플롯(120)의 특성들이 공지되어 있다면, 동작(84)에서 결정된 기간 또는 주파수는 온도 추정치로 변환될 수 있으며, 여기서 온도(x)는 다음의 공식에 의해 주어질 수 있다:
여기서,
y는 동작(84)에서 결정된 기간이고;
c는 교정 값이며; 그리고
m은 플롯(120)의 구배이다.
구배(m)는 다음과 같이 2 개의 데이터 지점들((x1, y1) 및 (x2, y2))에서 결정될 수 있다:
교정 값(c)은 다음과 같이 주어질 수 있다:
여기서,
m은 위에서 논의된 구배이며;
a는 교정 온도(예컨대, 실온)이고;
b는 교정 온도에서의 펄스 응답 기간이다.
예를 들어, 섭씨 20도의 교정 온도에서 400ns의 펄스 응답 기간이 측정되었다고 가정한다. 플롯(120)의 구배가 섭씨 1도당 250피코초로 결정되면, 위의 값들은 다음과 같이 주어진다:
따라서, 420ns의 기간이 동작(84)에서 결정되면, 이것은 동작(86)에서 다음 공식을 사용하여 온도 추정치로 변환될 수 있다:
따라서, 온도 추정치(x)는 100℃이다.
위에서 논의된 바와 같이, 주파수 응답의 기간은 온도에 따라 변하여, 기간은 온도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 주파수 응답의 기간은 또한 공진 회로의 인덕터와 서셉터의 거리와 관련이 있다. 더 구체적으로는, 인덕터와 서셉터 사이의 거리가 증가함에 따라, 주파수 응답의 기간은 증가한다.
전술된 온도 추정 알고리즘은 다음의 공식을 사용하여 온도를 계산한다:
여기서, y는 주파수 응답의 기간이고, c 및 m 는 둘 모두는 상수이다. 따라서, y 가 증가한다면, 온도 측정치(x)는 증가할 것이다.
공진 회로의 인덕터와 서셉터 사이의 분리가 증가한다면, 실제 온도가 동일하게(예컨대, 실온 또는 일부 다른 일정한 동작 온도에서) 유지되고 있다하더라도, 온도 측정치(즉, 겉보기 온도)가 증가할 것이라는 점이 후속한다.
도 13은, 예시적인 실시예에 따라, 분리 거리(예컨대, 시스템(40)의 인덕터(44)와 서셉터(46) 사이의 분리)와 겉보기 온도 사이의 관계를 나타내는 플롯이며, 일반적으로 도면 부호 130에 의해 표시된다. 겉보기 온도는 전술된 온도 추정 알고리즘의 출력이다. 플롯(130)의 생성 동안의 실제 온도는 일정하게 유지되었다.
예시적인 플롯(130)에서 도시되는 바와 같이, 겉보기 온도는 공진 회로의 인덕터와 서셉터 사이의 분리가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 선형(또는 거의 선형) 및 이에 따른 겉보기 온도 표시의 이러한 변화는 분리 거리 추정들을 위해 사용될 수 있다.
선형 플롯(130)은, 본원에서 거리 구배(즉, 겉보기 온도에 대한 분리 거리의 변화 레이트)로 지칭되는 구배를 갖는다. 교정 온도(예컨대, 실온)에서의 교정 거리가 취해지면, 분리 거리는 결정된 겉보기 온도에 기초하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 13에 플로팅된 분리 거리(distance)는 다음과 같이 표현될 수 있다:
여기서,
ta는 겉보기 온도이며;
m은 플롯(130)의 구배이고;
c는 교정 온도(예컨대, 실온)이며;
d는 교정 온도에서의 분리 거리이다.
예로써, 겉보기 온도(c)가 실제 실온 21℃일 때, 거리 구배(m)가 1.6㎛/℃이고 분리(d)는 550㎛라고 가정한다. 89℃의 후속 겉보기 온도 측정치(ta)는 68℃의 온도 변화에 해당한다. 이는 1.6×68=108.8㎛의 분리 변화에 해당한다. 따라서, 온도가 실제로 온전한 상태를 유지했다면, 새로운 분리는 약 660㎛이다.
도 14는 예시적인 실시예에 따라, 일반적으로 도면 부호 140으로 표시된, 알고리즘을 도시하는 흐름도이다.
알고리즘(140)의 동작(142)에서, 생성된 펄스 응답의 공진 주파수의 기간 또는 주파수는 예를 들어, 적용된 펄스 에지에 응답하여 결정된다(위에서 설명된 알고리즘(80)의 동작(84)과 마찬가지임).
동작(144)에서, 동작(142)에서 결정된 기간 또는 주파수는, 예를 들어, 플롯(120)을 참조하여 전술된 온도 구배 및 온도 교정 측정에 기초하여 겉보기 온도로 변환된다.
동작(146)에서, 동작(144)에서 결정된 겉보기 온도는, 예를 들어, 플롯(130)을 참조하여 전술된 거리 구배 및 교정 측정에 기초하여 분리 거리 추정치로 변환된다.
동작들(144 및 146)은 전술된 알고리즘(80)의 동작(86)의 예시적인 구현예이다. 알고리즘(140)의 많은 변경들이 가능하다는 것이 유의되어야 한다. 예를 들어, 펄스 응답의 기간 또는 주파수는, 동작(142)에서 결정되는 바와 같이, 겉보기 온도로의 개재된 변환 없이 분리 거리로 직접 변환될 수 있다(그에 따라, 동작들(144 및 146)이 단일 단계로 조합됨).
도 15는 예시적인 실시예에 따라, 일반적으로 도면 부호 150으로 표시된, 알고리즘을 도시하는 흐름도이다. 알고리즘(150)은 전술된 시스템(70)을 사용하여 구현될 수 있다.
동작(152)에서, 시스템(70)의 하나 이상의 관련된 구배들이 결정된다. 구배들은 겉보기 온도에 따른 분리 거리의 변화 레이트(예컨대, 전술된 플롯(130)의 기울기)에 기초한 거리 구배를 포함하고, 또한 온도(예컨대, 전술된 플롯(120)의 기울기)에 대한 상기 펄스 응답(또는 그 펄스 응답의 기간)의 공진 주파수의 변화 레이트를 포함할 수 있다.
구배(들)는, (초기화 프로세스의 일부로) 한 번 생성된 다음 저장되고 변경되지 않을 수 있다(또는 거의 변경되지 않음). 대안적으로, 구배 측정(들)은 때때로(예컨대, 주기적으로 또는 구배 측정이 신뢰할 수 없다는 결정에 응답하여) 업데이트될 수 있다.
동작(154)에서, 하나 이상의 교정 측정들이 획득된다. 제1 교정 측정은 공지된 온도(예컨대, 실온)에서의 분리 거리이다. 전술된 제1 교정 측정 및 거리 구배는 플롯(130)을 규정하고, 이에 의해 겉보기 온도 측정이 분리 거리의 추정치로 변환되는 것을 가능하게 한다(즉, 전술된 알고리즘(140)의 동작(146)).
동작(154)에서 획득될 수 있는 제2 교정 측정은 공지된 온도(예컨대, 측정된 온도)에서의 공진 주파수의 기간이다. 예를 들어, 시스템은 (예컨대, 교정 프로세스 동안) 공지된 실내 온도를 기준으로 교정될 수 있다. 따라서, 실내 온도가 (예컨대, 열전대를 사용하여) 측정될 수 있고, 펄스 지속시간(pulse duration)이 이 공지된 실온에서 측정될 수 있다. 제2 교정 측정은, 플롯(120)으로 하여금 공진 응답의 기간이 겉보기 온도로 변환될 수 있도록 규정될 수 있게 한다(즉, 전술된 알고리즘(140)의 동작(144)).
교정 측정들은 저장되는 일회성 측정일 수 있다. 대안적으로, 시스템의 구성이 변경될 수 있는 경우와 같이 교정 측정을 반복적으로 수행할 수 있다. 가능한 많은 교정 배열체들이 있다. 예를 들어, 가열을 위한 서셉터 배열체를 포함하는 제거 가능한 물품을 갖는 시스템들의 경우, 시스템은 제거 가능한 물품이 변경될 때마다 재교정될 수 있다.
동작(156)에서, 분리 추정치가 생성된다. 동작(156)은 전술된 알고리즘(140)을 사용하여 구현될 수 있다.
전술된 시스템(40)은 본원에 설명된 원리들의 일 예시적인 구현을 나타내고; 많은 변형예들이 가능하다. 예를 들어, 서셉터는 많은 대안적인 에어로졸 제공 디바이스들의 일부로서 제공될 수 있다.
예로써, 도 16은 예시적인 실시예에 따라, 일반적으로 도면 부호 160으로 표시된, 에어로졸 전달 디바이스를 묘사한다.
에어로졸 전달 디바이스(160)는 교체 가능한 물품(161)을 포함하고, 물품(161)은 물품(161) 내에 포함되는 서셉터의 가열을 가능하게 하기 위해 에어로졸 전달 디바이스(160) 내에 삽입될 수 있다(또는 달리 제공됨). 에어로졸 전달 디바이스(160)는, 에어로졸 전달 디바이스(160), 복수의 유도 요소들(163a, 163b 및 163c), 및 하나 이상의 공기 튜브 연장기(air tube extender)들(164 및 165)을 스위치 온하거나 스위치 오프하기 위해 사용될 수 있는 활성화 스위치(162)를 더 포함한다. 하나 이상의 공기 튜브 연장기들(164 및 165)은 선택사항일 수 있다.
서셉터는 물품(161)의 일부로서 제공될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 물품(161)이 에어로졸 전달 디바이스 내에 삽입될 때, 에어로졸 전달 디바이스(160)는 물품(161)의 삽입으로 인해 턴 온될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 적절한 센서(예컨대, 광 센서)를 사용하여 에어로졸 전달 디바이스 내의 물품(161)의 존재를 검출하기 때문일 수 있다. 에어로졸 전달 디바이스(160)가 턴 온될 때, 유도 요소들(163)은 물품(161)이 서셉터를 통해 유도 가열되게 할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 서셉터는 에어로졸 전달 디바이스(160)의 일부로서(예컨대, 물품(161)을 수용하기 위한 홀더의 일부로서) 제공될 수 있다.
전술된 알고리즘들(140 및 150)은 물품(161)의 서셉터와 에어로졸 전달 디바이스(160)의 유도 요소들 사이의 분리를 추정하는데 사용될 수 있다.
본원에 설명된 다양한 실시예들은 단지 이해를 돕고, 그리고 청구된 특징들을 교시하도록 제시된다. 이들 실시예들은, 단지 실시예들의 대표적 샘플로서 제공되며 그리고 총망라하고 그리고/또는 배타적인 것은 아니다. 본원에 설명된 이점들, 실시예들, 예들, 기능들, 특징들, 구조들 및/또는 다른 양태들은, 청구항들에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 범주에 대한 제한들 또는 청구항들과의 등가물에 대한 제한들로 고려되지 않으며, 그리고 다른 실시예들이 활용될 수 있고, 변경예들이 청구된 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들은 본원에 구체적으로 설명된 것들 이외의 다른 개시된 요소들, 구성요소들, 특징들, 부품들, 단계들, 수단들 등의 적절한 조합들을 적합하게 포함하거나, 이들로 구성되거나, 또는 이들을 필수적 요소로 하여 구성(consist essentially of)될 수 있다. 게다가, 본 개시는 현재 청구된 것이 아니라 미래에 청구될 다른 발명들을 포함할 수 있다.

Claims (24)

  1. 방법으로서,
    공진 회로(resonant circuit)에 펄스 에지를 적용하는 단계 ― 상기 공진 회로는 서셉터를 유도 가열하기 위한 유도 요소(inductive element) 및 커패시터(capacitor)를 포함하며, 적용된 펄스 에지가 상기 공진 회로의 유도 요소와 상기 커패시터 사이에 펄스 응답을 유도하고, 상기 펄스 응답은 공진 주파수(resonant frequency)를 가짐 ―;
    상기 펄스 응답의 공진 주파수의 기간 또는 주파수(period or frequency)를 결정하는 단계; 및
    결정된 기간 또는 주파수를 거리 구배(distance gradient) 및 제1 교정 측정에 적어도 부분적으로 기초한 거리로 변환하는 단계를 포함하며, 상기 거리는 상기 유도 요소와 상기 서셉터 사이의 분리에 기초하며, 상기 제1 교정 측정은 교정 온도에서 상기 유도 요소와 상기 서셉터 사이의 분리를 포함하는,
    방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 거리 구배는 상기 겉보기 온도에 대한 거리의 변화 레이트를 포함하는,
    방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 교정 온도는 실온인,
    방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    결정된 기간 또는 주파수를 온도 추정치로 변환하는 단계는,
    결정된 기간 또는 주파수를 온도 구배 및 온도 교정 측정에 기초한 겉보기 온도로 변환하는 단계; 및
    거리 구배 및 제1 교정 측정을 기반으로 겉보기 온도를 거리 추정치로 변환하는 단계를 포함하는,
    방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 온도 구배는 온도에 대한 상기 펄스 응답의 공진 주파수의 변화 레이트를 포함하는,
    방법.
  6. 제4 항 또는 제5 항에 있어서,
    상기 온도 교정 측정은 상기 펄스 응답의 공진 주파수의 제1 기간 및 제1 온도를 규정하는,
    방법.
  7. 제4 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 교정 측정은, 상기 교정 온도에서 상기 펄스 응답의 기간 또는 주파수로부터 상기 구배와 교정 온도의 곱을 감산함으로써 얻어지는,
    방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 교정 측정을 획득하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 거리 구배를 결정하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스 에지는 오프-공진 펄스의 일부를 형성하는,
    방법.
  11. 장치로서,
    공진 회로 ― 상기 공진 회로는 유도 요소 및 커패시터를 포함하며, 상기 유도 요소는 서셉터를 유도 가열하기 위한 것임 ―,
    펄스 에지를 상기 공진 회로에 적용하기 위한 회로 ― 상기 적용된 펄스 에지는 상기 공진 회로의 유도 요소와 커패시터 사이에 펄스 응답을 유도하고, 상기 펄스 응답은 공진 주파수를 가짐 ―; 및
    상기 펄스 응답의 공진 주파수의 기간 또는 주파수를 결정하고, 결정된 기간 또는 주파수를 거리 구배 및 제1 교정 측정에 적어도 부분적으로 기초한 거리로 변환하기 위한 프로세서를 포함하며, 상기 거리는 상기 유도 요소와 상기 서셉터 사이의 분리에 기초하며, 상기 제1 교정 측정은 교정 온도에서 상기 유도 요소와 상기 서셉터 사이의 분리를 포함하는,
    장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 거리 구배는 상기 겉보기 온도에 대한 거리의 변화 레이트를 포함하는,
    장치.
  13. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 결정된 기간 또는 주파수를 온도 구배 및 온도 교정 측정에 기초한 겉보기 온도로 변환하는 것; 및
    상기 거리 구배 및 제1 교정 측정을 기반으로 상기 겉보기 온도를 상기 거리 추정치로 변환하기 위한 것인,
    장치.
  14. 제11 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 거리 구배를 결정하기 위한 것인,
    장치.
  15. 제11 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도 요소 및 상기 커패시터는 직렬 연결되는,
    장치.
  16. 제11 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도 요소 및 상기 커패시터는 병렬 연결되는,
    장치.
  17. 제11 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회로는 H-브리지 회로인,
    장치.
  18. 제10 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는,
    비-가연성 에어로졸 생성 디바이스.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 디바이스는 에어로졸 생성 재료를 포함하는 제거 가능한 물품을 수용하도록 구성되는,
    비-가연성 에어로졸 생성 디바이스.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 에어로졸 생성 재료는 에어로졸 생성 기재(aerosol generating substrate) 및 에어로졸 형성 재료를 포함하는,
    비-가연성 에어로졸 생성 디바이스.
  21. 제19 항 또는 제20 항에 있어서,
    상기 제거 가능한 물품은 서셉터 배열체를 포함하는,
    비-가연성 에어로졸 생성 디바이스.
  22. 비-가연성 에어로졸 생성 시스템에 사용하기 위한 물품을 포함하는 부품들의 키트로서,
    상기 비-가연성 에어로졸 생성 시스템은 제11 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제18 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 생성 디바이스를 포함하는,
    부품들의 키트.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 물품은 에어로졸 생성 재료를 포함하는 제거 가능한 물품인,
    부품들의 키트.
  24. 컴퓨터 프로그램으로서,
    장치가 적어도,
    공진 회로(resonant circuit)에 펄스 에지를 적용하는 것 ― 상기 공진 회로는 서셉터를 유도 가열하기 위한 유도 요소(inductive element) 및 커패시터(capacitor)를 포함하며, 적용된 펄스 에지가 상기 공진 회로의 유도 요소와 상기 커패시터 사이에 펄스 응답을 유도하고, 상기 펄스 응답은 공진 주파수를 가짐 ―;
    상기 펄스 응답의 공진 주파수의 기간 또는 주파수를 결정하는 것; 및
    결정된 기간 또는 주파수를 거리 구배 및 제1 교정 측정에 적어도 부분적으로 기초한 분리 거리로 변환하는 것 ― 상기 거리는 상기 유도 요소와 상기 서셉터 사이의 분리에 기초하며, 제1 교정 측정은 교정 온도에서 유도 요소와 서셉터 사이의 분리를 포함하는 것 ―
    을 수행하도록 하는 명령들을 포함하는,
    컴퓨터 프로그램.
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