KR20230134520A - 에너지 기반 히터 제어를 포함하는 비연소식 에어로졸생성 장치 및 히터의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

적어도 하나의 예시적 실시예는 불연성 에어로졸 생성 장치의 히터를 제어하기 위한 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 컴퓨터 판독 가능 명령어를 저장하는 메모리와, 상기 컴퓨터 판독 가능 명령어를 실행하는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 상기 컴퓨터 판독 가능 명령어를 실행하여 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가: 제1 예열 온도에 기초하여 히터에 제1 전력을 인가하게 하고; 상기 제1 전력의 인가 동안 상기 히터에 인가되는 추정된 에너지를 결정하게 하고; 상기 추정된 에너지, 에너지 임계치 및 제2 예열 온도에 기초하여 상기 히터에 제2 전력을 인가하게 하도록 구성되며, 상기 제2 전력은 상기 제1 전력보다 작다.

Description

에너지 기반 히터 제어를 포함하는 비연소식 에어로졸 생성 장치 및 히터의 제어 방법

본 개시 내용은 에어로졸 생성 장치 그리고 에어로졸 생성 장치에서의 히터의 제어 방법에 관한 것이다.

일부 전자 장치는 식물 재료의 실질적인 열분해를 피하기 위해 온도를 식물 재료의 연소점 미만으로 유지하면서 식물 재료의 성분을 방출하기에 충분한 온도로 식물 재료를 가열하도록 구성된다. 이러한 장치는 에어로졸 생성 장치(예를 들어 비연소식 가열 에어로졸 생성 장치)라고 할 수 있으며, 가열되는 식물 재료는 담배일 수 있다. 어떤 경우에는 식물 재료는 에어로졸 생성 장치의 가열 챔버에 직접 도입될 수도 있다. 다른 경우에, 식물 재료는 에어로졸 생성 장치로부터 삽입 및 제거를 용이하게 하기 위해 개별 용기에 사전 포장될 수 있다.

적어도 하나의 실시예는 비연소식 가열(HNB: heat-not-burn) 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.

적어도 하나의 예시적인 실시예는 불연성 에어로졸 생성 장치의 히터를 제어하기 위한 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 컴퓨터 판독 가능 명령어를 저장하는 메모리와, 상기 컴퓨터 판독 가능 명령어를 실행하는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는, 상기 컴퓨터 판독 가능 명령어를 실행하여 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가: 제1 예열 온도에 기초하여 히터에 제1 전력을 인가하게 하고; 상기 제1 전력의 인가 동안 상기 히터에 인가되는 추정된 에너지를 결정하게 하고; 상기 추정된 에너지, 에너지 임계치 및 제2 예열 온도에 기초하여 상기 히터에 제2 전력을 인가하게 하며, 상기 제2 전력은 상기 제1 전력보다 작다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제1 전력은 최대 전력이다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제2 예열 온도는 상기 제1 예열 온도보다 낮다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제1 예열 온도 및 상기 제2 예열 온도는 320℃ 이하이다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제어기는, 상기 제1 전력의 인가 전에, 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 에너지 임계치에 대응하는 값들을 획득하게 한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제어기는 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 제1 인스턴스에 대한 값들 및 제2 인스턴스에 대한 값들을 획득하게 하며, 상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 에너지 임계치에 대응하는 상기 값들은 상기 제1 인스턴스에 대한 것이다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제1 전력의 인가 시 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 인간기계인터페이스를 사용하여 표시기를 출력하게 한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제어기는 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 추정된 에너지가 상기 에너지 임계치보다 큰지를 결정하게 하며, 상기 제2 전력의 인가는 상기 추정된 에너지가 상기 에너지 임계치보다 클때 상기 히터에 상기 제2 전력을 인가한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제2 전력의 인가 시 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 인간기계인터페이스를 사용하여 표시기를 출력하게 한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 시스템은 상기 히터에 연결된 제1 접점들 간의 제1 전압을 측정하는 전압 측정 회로 및 제2 접점들 간의 제2 전압을 측정하는 보상 전압 측정 회로를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압에 기초하여 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 히터에 인가되는 상기 추정된 에너지를 결정하게 한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제어기는 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 제2 전압에 기초하여 상기 제1 전력을 조정하게 한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예는 불연성 에어로졸 생성 장치의 히터를 제어하기 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은 제1 예열 온도에 기초하여 히터에 제1 전력을 인가하고; 상기 제1 전력의 인가 동안 상기 히터에 인가되는 추정된 에너지를 결정하고; 상기 추정된 에너지, 에너지 임계치 및 제2 예열 온도에 기초하여 상기 히터에 제2 전력을 인가함을 포함하며, 상기 제2 전력은 상기 제1 전력보다 작다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제1 전력은 최대 전력이다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제2 예열 온도는 상기 제1 예열 온도보다 낮다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제1 예열 온도 및 상기 제2 예열 온도는 320℃ 이하이다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 방법은, 상기 제1 전력의 인가 전에, 상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 에너지 임계치에 대응하는 값들을 획득함을 더 포함한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 방법은 제1 인스턴스에 대한 값들 및 제2 인스턴스에 대한 값들을 획하고, 상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 에너지 임계치에 대응하는 상기 값들은 상기 제1 인스턴스에 대한 것이다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 방법은 상기 제1 전력의 인가 시 인간기계인터페이스를 사용하여 표시기를 출력함을 더 포함한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 방법은 상기 추정된 에너지가 상기 에너지 임계치보다 큰지를 결정함을 더 포함하며, 상기 제2 전력의 인가는 상기 추정된 에너지가 상기 에너지 임계치보다 클 때 상기 히터에 상기 제2 전력을 인가한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 방법은 상기 제2 전력의 인가 시 인간기계인터페이스를 사용하여 표시기를 출력함을 더 포함한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예는 불연성 에어로졸 생성 장치를 제공하고, 상기 장치는 히터 및 회를 포함하고, 상기 회로는 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가: 제1 예열 온도에 기초하여 상기 히터에 제1 전력을 인가하게 하고; 상기 제1 전력의 인가 동안 상기 히터에 인가되는 추정된 에너지를 결정하게 하고; 상기 추정된 에너지, 에너지 임계치 및 제2 예열 온도에 기초하여 상기 히터에 제2 전력을 인가하게 하며, 상기 제2 전력은 상기 제1 전력보다 작다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제1 전력은 최대 전력이다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제2 예열 온도는 상기 제1 예열 온도보다 낮다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제1 예열 온도 및 상기 제2 예열 온도는 320℃ 이하이다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 회로는, 상기 제1 전력의 인가 전에, 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 에너지 임계치에 대응하는 값들을 획득하도록 한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 회로는 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 제1 인스턴스에 대한 값들 및 제2 인스턴스에 대한 값들을 획득하도록 하며, 상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 에너지 임계치에 대응하는 상기 값들은 상기 제1 인스턴스에 대한 것이다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 회로는 상기 제1 전력의 인가 시 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 인간기계인터페이스를 사용하여 표시기를 출력하도록 한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 회로는 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 추정된 에너지가 상기 에너지 임계치보다 큰지를 결정하게 하며, 상기 제2 전력의 인가는 상기 추정된 에너지가 상기 에너지 임계치보다 클때 상기 히터에 상기 제2 전력을 인가한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 회로는 상기 제2 전력의 인가 시 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 인간기계인터페이스를 사용하여 표시기를 출력하게 한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 불연성 에어로졸 생성 장치는 상기 히터에 연결된 제1 접점들 간의 제1 전압을 측정하는 전압 측정 회로 및 제2 접점들 간의 제2 전압을 측정하는 보상 전압 측정 회로를 더 포함하며, 상기 회로는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압에 기초하여 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 히터에 인가되는 상기 추정된 에너지를 결정하게 한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 회로는 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 제2 전압에 기초하여 상기 제1 전력을 조정하게 한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예는 불연성 에어로졸 생성 장치에서 히터를 제어하기 위 한 시스템을 제공하며, 상기 시스템은: 컴퓨터 판독 가능 명령어를 저장하는 메모리와, 상기 컴퓨터 판독 가능 명령어를 실행하는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 상기 컴퓨터 판독 가능 명령어를 실행하여 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가: 제1 예열 온도에 기초하여 히터에 제1 전력을 인가하게 하고; 상기 제1 전력의 인가 동안 상기 히터에 인가되는 전류 및 상기 히터에 인가되는 전압을 결정하게 하고, 상기 제1 전력의 인가는 소정 시간 구간임; 상기 소정 시간 구간에 걸쳐 상기 히터에 인가된 전류 및 상기 히터에 인가된 전압, 임계치 및 제2 예열 온도에 기초하여 상기 히터에 제2 전력을 인가하게 하며, 상기 제2 전력은 상기 제1 전력보다 작다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제어기는, 상기 제1 전력의 인가 전에, 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 임계치에 대응하는 값들을 획득하게 한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제어기는 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 제1 인스턴스에 대한 값들 및 제2 인스턴스에 대한 값들을 획득하게 하며, 상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 임계치에 대응하는 상기 값들은 상기 제1 인스턴스에 대한 것이다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 제어기는 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 제1 전력의 인가 동안 상기 히터에 인가되는 전류 및 상기 히터에 인가되는 전력의 합을 결정하고 상기 합이 상기 임계치보다 큰지를 결정하게 하며, 상기 제2 전력의 인가는 상기 합이 상기 임계치보다 클 때 상기 히터에 상기 제2 전력을 인가한다.

본 명세서의 비제한적 실시예의 다양한 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 상세한 설명을 검토하면 더욱 명백해질 수 있다. 첨부된 도면은 단지 설명의 목적으로 제공되며 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 첨부된 도면은 명시적으로 언급되지 않는 한 축척에 맞게 그려진 것으로 간주되지 않는다. 명확성을 위해 도면의 다양한 치수가 과장되었을 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 하나 이상의 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 다양한 사시도이다.
도 2a는 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 도 1a 내지 도 1c의 에어로졸 생성 장치를 도시한다.
도 2b는 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 도 1a 내지 도 1c의 에어로졸 생성 장치의 캡슐을 도시한다.
도 2c 및 도 2d는 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 도 1a 내지 도 1c의 에어로졸 생성 장치의 부분적인 분해도이다.
도 2e 및 도 2f는 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 도 1a 내지 도 1c의 에어로졸 생성 장치의 부분 단면도이다.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치 및 캡슐의 전기 시스템을 도시한다.
도 4는 하나 이상의 실시예에 따른 히터 전압 측정 회로를 도시한다.
도 5는 하나 이상의 실시예에 따른 히터 전류 측정 회로를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 하나 이상의 실시예에 따른 보상 전압 측정 회로 및 알고리즘을 도시한다.
도 7a 내지 도 7c는 하나 이상의 실시예에 따른 가열 엔진 제어 회로를 도시하는 회로 다이어그램을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 하나 이상의 실시예에 따른 불연성 에어로졸 생성 장치의 히터를 제어하는 방법을 도시한다.
도 9는 하나 이상의 실시예에 따른 온도 가열 엔진 제어 알고리즘을 도시하는 블록 다이어그램을 도시한다.
도 10은 하나 이상의 실시예에 따른 도 8a 및 도 8b에 도시된 방법의 타이밍 다이어그램을 도시한다.

본 명세서에는 일부 예시적인 실시예들이 상세히 개시된다. 그러나 본 명세서에 개시하는 구체적인 구조적, 기능적 세부사항은 예시적인 실시예를 기술하기 위한 목적으로 제시된 것뿐이다. 그러나 예시적인 실시예들은 많은 대체 형태로 구현될 수 있으며 여기에 설명하는 예시적인 실시예들에 국한된 것으로 해석되어서는 안 된다.

따라서, 예시적인 실시예들은 다양한 변형과 대체 형태를 가질 수 있지만, 예시적인 실시예들은 도면들의 예를 통해 표시되며 여기에 자세히 설명될 것이다. 그러나 예시적인 실시예들을 개시된 특정 형태들로 제한하려는 의도는 없으며, 예시적인 실시예들은 모든 변형, 균등물 및 대안을 포괄하는 것임을 이해해야 한다. 같은 참조번호들은 도면에 대한 설명 전반에 걸쳐서 동일한 요소들을 가리킨다.

요소 또는 층이 다른 요소 또는 층에 대해 "상에", "연결된", "결합된", "부착된", "인접한" 또는 "덮는"으로 언급될 때, 이는 직접적으로 상기 다른 요소 또는 층 상에 있거나, 연결되거나, 결합되거나, 부착되거나, 인접하거나 또는 덮거나, 또는 중간 요소들 또는 층들이 존재할 수 있다. 반대로, 요소가 다른 요소 또는 층에 대해 "직접적으로 상에", "직접적으로 연결된", 또는 "직접적으로 결합된"으로 언급될 때, 중간 요소들 또는 층들이 존재하지 않은 것으로 이해되어야 할 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 열거된 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 모든 조합들 및 부조합들을 포함한다.

비록 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 본원발명에서 다양한 요소들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용될 수 있으나, 이 요소들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들은 이들 용어들에 의해 제한되어서는 아니 되는 것으로 이해되어야 한다. 이들 용어는 어느 한 요소, 영역, 층, 또는 섹션을 단지 다른 요소, 영역, 층 또는 섹션과 구분하기 위해 사용된다. 따라서, 이하에서 논의되는 제1 요소, 제1 영역, 제1 층, 또는 제1 섹션은 예시적인 실시예들의 교시를 벗어나지 않고 제2 요소, 제2 영역, 제2 층, 또는 제2 섹션으로 지칭될 수 있다.

공간적으로 상대적인 용어들(예를 들어, "아래에", "밑에", "하부", "위에", "상부" 등)은 도면에 도시된 바와 같이 하나의 요소 또는 특징과 다른 요소(들) 또는 특징(들)과의 관계를 설명하기 위해 설명의 편의를 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향뿐만 아니라 사용 또는 작동 중인 장치의 다른 배향들을 포함하도록 의도된다는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면 내의 상기 장치가 뒤집힌다면, 다른 요소들 또는 특징들의 "밑에" 또는 "아래에"로 설명된 요소들은 다른 요소들 또는 특징들의 "위에" 배향될 것이다. 따라서, 상기 용어 "아래에"는 위 및 아래의 배향을 모두 포함할 수 있다. 상기 장치는 다르게 배향될 수 있고(90도 회전되거나, 다른 배향으로), 본 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적인 설명어구는 그에 맞춰 해석될 수 있다.

여기서 사용되는 용어는 단지 다양한 예시적인 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 예시적인 실시예들을 제한하기 위한 것이 아니다. 여기서 사용된 것과 같은, 단수 표현들 또는 단복수가 명시되지 않은 표현들은, 문맥상 명백하게 다르게 나타나지 않는 이상, 복수 표현들을 포함하는 것으로 의도된다. "구비하는", "포함한다", 및/또는 "포함하는" 등의 용어가 본 명세서에서 사용될 때, 언급된 특징들, 구성들(integers), 단계들, 작동들, 및/또는 요소들의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 특징들, 구성들, 단계들, 작동들, 요소들, 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해될 것이다.

수치와 관련하여 본 명세서에서 "약" 또는 "실질적으로"라는 단어를 사용하는 경우, 달리 명시하지 않는 한, 당해 수치는 언급된 수치에 대한 제조 또는 작동 오차(예를 들어 ±110)를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 본원발명에서 사용되는 모든 용어들(기술적 및 과학적 용어를 포함하는)은 예시적인 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들을 포함하여, 용어들은 관련 기술의 맥락에서 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본원발명에서 명시적으로 정의되지 않는 한, 이상적이거나 지나치게 공식적인 의미로 해석되지 않을 것으로 이해될 것이다.

도 1a은 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 전면 사시도이다. 도 1b는 도 1a의 에어로졸 생성 장치의 배면 사시도이다. 도 1c은 도 1a의 에어로졸 생성 장치의 상류측(upstream) 사시도이다. 도 1a 내지 도 1c을 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10)는 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 형성 기재(aerosol-forming substrate)를 수용하고 가열하도록 구성되어 있다. 에어로졸 생성 장치(10)는 특히 전면 하우징(1202), 배면 하우징(1204), 및 프레임(1208)(예를 들어, 섀시)에 결합된 바닥 하우징(bottom housing)(1206)을 포함한다. 문(door)(12110이 또한 전면 하우징(1202)에 피봇식으로 연결/부착된다. 예를 들어, 문(1210)은 힌지(1212)를 중심으로 움직이거나 회전(swing)하도록 구성되고 열린 위치와 닫힌 위치 사이를 전환하기 위해 걸쇠부(latch)(1214)를 통해 전면 하우징(1202)과 가역적으로 체결/분리되도록(engage/disengag) 구성된다. 캡슐(100)(예를 들어, 도 2) 내에 포함될 수 있는 에어로졸 형성 기재는 문(1210)을 통해 에어로졸 생성 장치(10) 내로 적재될 수 있다. 에어로졸 생성 장치(10)의 작동 중에, 생성된 에어로졸은 마우스피스(1110)의 마우스측 세그먼트(mouth-end segment)(1104)에 의해 한정된(defined) 에어로졸 출구(aerosol outlet)(1102)를 통해 에어로졸 생성 장치(10)로부터 흡인(draw)될 수 있다(예를 들어, 도 2).

도 1b에 도시된 바와 같이, 에어로졸 생성 장치(10)는 제1 버튼(1218) 및 제2 버튼(1220)을 포함한다. 제1 버튼(1218)은 예열 버튼(pre-heat button)일 수 있고, 제2 버튼(1220)은 전력 버튼(power button)일 수 있다(또는 그 반대일 수 있다). 추가적으로, 제1 버튼(1218) 및 제2 버튼(1220) 중 하나 또는 둘 모두는 제1 버튼(1218) 및/또는 제2 버튼(1220)이 눌려지면 가시 표시광을 방출하도록 구성된 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 제1 버튼(1218) 및 제2 버튼(1220) 모두가 LED를 포함하는 경우, 표시광은 동일한 색상일 수도 있고 다른 색상일 수도 있다. 표시광은 동일한 강도 또는 다른 강도를 가질 수도 있다. 또한, 표시광은 연속 광 또는 간헐 광으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전력 버튼(예를 들어, 제2 버튼(1220))과 관련된 표시광은 전원공급장치(power supply)(예를 들어, 배터리)가 부족하고 충전이 필요함을 표시하기 위해 깜빡일 수/번쩍일 수 있다. 에어로졸 생성 장치(10)가 2개의 버튼을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 원하는 인터페이스 및 기능에 따라 더 많거나(예를 들어, 3개) 더 적은 버튼이 제공될 수 있음을 이해해야 한다.

에어로졸 생성 장치(10)는 전면(front face), 상기 전면 맞은편의 배면(rear face), 상기 전면과 배면 사이의 제1 측면(side face), 상기 제1 측면 맞은편의 제2 측면, 하류측 단부면(downstream end face) 및 상기 하류측 단부면 맞은편의 상류측 단부면(upstream end face)을 포함하는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 본원에서 사용된 "상류측"(및 역으로 "하류측")은 에어로졸의 흐름과 관련된 것이고 "근위"(proximal)(및 역으로 "원위"(distal))는 에어로졸 생성 동안 에어로졸 생성 장치(10)의 성인 조작자와 관련된 것이다. 에어로졸 생성 장치(10)는 단면이 다각형인 직육면체형 형상(예를 들어, 둥근 직사각형 직육면체)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 예시적인 실시예는 이에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 에어로졸 생성 장치(10)는 원형 단면(예를 들어, 원형 실린더의 경우) 또는 타원형 단면(예를 들어, 타원형 실린더의 경우)을 갖는 실린더형 형상을 가질 수도 있다.

도 1c에 도시된 바와 같이, 에어로졸 생성 장치(10)는 주변 공기가 장치 본체(1200)(예를 들어, 도 2)로 들어가도록 허용하는 입구 삽입체(inlet insert)(1222)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 입구 삽입체(1222)는 에어로졸 출구(1110)와 유체 연통하는 공기 입구로서 오리피스(orifice)를 한정한다. 그 결과 에어로졸 출구(1110)에 흡인(예를 들어 퍼프) 혹은 음압이 가해질 때, 주변 공기는 입구 삽입체(1222)의 오리피스를 통해 장치 본체(1200) 안으로 유입될 것이다. 입구 삽입체(1222)의 오리피스 크기(예: 직경)는, 유동 경로에서 다른 변수(예를 들어 캡슐(100))를 고려하면서, 원하는 전체 흡인 저항(RTD: resistance-to-draw)을 제공하도록 조정될 수 있다. 다른 실시예에서, 입구 삽입체(1222)는 완전히 생략되어 공기 입구가 바닥 하우징(1206)에 의해 한정될 수 있다.

에어로졸 생성 장치(10)는 잭(1224) 및 포트(1226)를 추가로 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 잭(1224)을 사용하여 연구 및 개발(R&D) 목적을 위해 (예를 들어, RS232 케이블을 통해) 작동 정보를 다운로드할 수 있다. 포트(1226)는 에어로졸 생성 장치(10) 내의 내부 전원공급장치를 충전하기 위해 외부 전원공급장치로부터 (예를 들어, USB/미니-USB 케이블을 통해) 전류를 수신하도록 구성되어 있다. 또한 다른 에어로졸 생성 장치 또는 다른 전자 장치(예를 들어 전화, 태블릿, 컴퓨터)와 (예를 들어 USB/미니 USB 케이블을 통해) 데이터를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 게다가, 에어로졸 생성 장치(10)는 전자 장치에 설치된 애플리케이션 소프트웨어(앱)를 통해 전화와 같은 다른 전자 장치와 무선 통신하도록 구성될 수도 있다. 그러한 경우에, 성인 조작자는 앱을 통해 (예를 들어, 에어로졸 생성 장치의 위치 확인, 사용 정보 확인, 작동 파라미터 변경 등) 에어로졸 생성 장치(10)를 제어하거나 달리 인터페이스할 수 있다.

도 2a는 마우스피스 및 캡슐이 장치 본체로부터 분리된 상태에서의 도 1a-도c의 에어로졸 생성 장치의 전면 사시도로서, 마우스피스(1100) 및 캡슐(100)이 장치 본체로부터 분리된 상태를 도시한다. 도 2a를 참조하면, 에어로졸 생성 장치(10)는 캡슐(100) 및 마우스피스(1110)를 수용하도록 구성된 장치 본체(1200)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 장치 본체(1200)는 캡슐(100)을 수용하도록 구성된 수용부(receptacle)(1228)를 한정한다. 수용부(1228)는 캡슐(100)의 전기적 단부 섹션들/접점들을 수용하기 위해 외측으로 연장되고, 직경 방향으로 서로 맞은편에 있는 측면 슬롯들을 갖는 원통형 소켓의 형태일 수 있다. 하지만, 수용부(1228)는 캡슐(100)의 형상/구성에 따라 다른 형태를 취할 수 있다.

전술한 바와 같이, 장치 본체(1200)는 캡슐(100) 및 마우스피스(1110)의 삽입을 허용하도록 열리고 캡슐(100) 및 마우스피스(1110)를 유지하도록 닫히는 문(1210)을 포함한다. 마우스피스(1110)는 (예를 들어, 마우스측 세그먼트(1110)의) 마우스 측 단부(mouth end) 및 그 맞은편의 (예를 들어, 캡슐측 세그먼트(1110)의) 캡슐 측 단부(capsule end)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 캡슐 측 단부는 마우스 측 단부 보다 크고, 장치 본체(1200)의 문(1210)이 닫힐 때 캡슐(100)로부터 마우스피스(1110)의 분리를 방지하도록 구성된다. 장치 본체(1200) 내에 수용/고정되고 에어로졸 생성을 위해 준비될 때, 캡슐(100)은 시야에서 숨겨지는 반면 마우스피스(1110)의 에어로졸 출구(1110)를 한정(형성)하는 마우스측 세그먼트(1110)는 보인다. 도면에 도시된 바와 같이, 마우스피스(1110)의 마우스측 세그먼트(1110)는 장치 본체(1200)의 하류측 단부면(end face)으로부터/단부면을 통해 연장될 수 있다. 또한 마우스피스(1110)의 마우스측 세그먼트(1110)는 장치 본체(1200)의 후면보다 전면에 더 가까이 있다.

일부 경우에, 에어로졸 생성 장치(10)의 장치 본체(1200)는 마우스피스 센서 및/또는 문 센서를 선택적으로 포함할 수 있다. 마우스피스 센서는 수용부(1228)의 테두리(rim)(예를 들어, 장치 본체(1200)의 전면에 인접하여)에 배치될 수 있다. 문 센서는 힌지(1212)에 인접하고 문(1210)의 회전 경로(swing path) 내에 있는 전면 하우징(1202)의 부분에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 마우스피스 센서 및 문 센서는 스프링 장착된(spring loaded)(예를 들어 수축가능한), 안전 장치로 구성된 돌출체(projection)이다. 예를 들어 마우스피스 센서는 마우스피스(1110)가 수용부(1228) 내에 장착된 캡슐(100)과 완전히 체결될 때 수축/눌려질 수 (예를 들어, 활성화될 수) 있다. 또한 문 센서는 문(1210)이 완전히 닫힐 때 수축/눌려질 수 (예를 들어 활성화 될 수) 있다. 그러한 경우에, 장치 본체(1200)의 제어 회로는 전류가 캡슐(100)에 공급되어 그 안의 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 한다(예를 들어, 제1 버튼(1218)이 눌려질 때 예열 되게 한다). 반대로, 장치 본체(1200)의 제어 회로(예를 들어 제어기(2105))는 마우스피스 센서 및/또는 문 센서가 활성화 되지 않았을 때 또는 비활성화 되었을 때(예를 들어, 분리되었을 때) 전류의 공급을 방지하거나 중단할 수 있다. 따라서, 마우스피스(1110)가 완전히 삽입되지 않은 경우 및/또는 문(1210)이 완전히 닫히지 않은 경우 에어로졸 형성 기재의 가열이 개시되지 않을 것이다. 유사하게, 에어로졸 형성 기재의 가열 동안 문(1210)가 열리면 캡슐(100)로의 전류 공급이 중단/정지될 것이다.

본 명세서에서 더 상세히 논의될 캡슐(100)은 대체로 입구 개구부(inlet opening)들, 출구 개구부(outlet opening)들 및 상기 입구 개구부들과 상기 출구 개구부들 사이의 챔버를 한정하는 하우징을 포함한다. 에어로졸 형성 기재는 하우징의 챔버 내에 배치된다. 또한 히터는 외부에서 하우징 내부로 연장될 수 있다. 하우징은 본체 부분과 상류측 부분을 포함할 수 있다. 하우징의 본체 부분은 근위 단부(proximal end) 및 원위 단부(distal end)를 포함한다. 하우징의 상류측 부분은 본체 부분의 원위 단부와 체결되도록 구성될 수 있다.

도 2b는 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 도 1a - 도 1c의 에어로졸 생성 장치의 캡슐을 도시한다.

캡슐(100) 내에 포함된 에어로졸 형성 기재는 제1 에어로졸 형성 기재(160a) 및 제2 에어로졸 형성 기재(160b)의 형태일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 에어로졸 형성 기재(160a) 및 제2 에어로졸 형성 기재(160b)는 제1 커버(110)와 제2 커버(120) 사이에 수용된다. 에어로졸 생성 장치(10)의 작동 중에, 제1 에어로졸 형성 기재(160a) 및 제2 에어로졸 형성 기재(160b)는 히터(336)에 의해 가열되어 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 본 명세서에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 히터(336)는 제1 단부 섹션(142), 중간 섹션(144) 및 제2 단부 섹션(146)을 포함한다. 또한, 캡슐(100)의 조립 전에, 히터(336)는 제조 공정 동안 기저 부분(130)에 장착될 수 있다.

도시된 바와 같이, 캡슐(100)의 제1 커버(110)는 제1 상류측 홈(upstream groove)(112), 제1 오목부(recess)(114) 및 제1 하류측 홈(116)을 한정한다. 제1 상류측 홈(112) 및 제1 하류측 홈(116)은 일련의 홈 형태일 수 있다. 유사하게, 캡슐(100)의 제2 커버(120)는 제2 상류측 홈, 제2 오목부 및 제2 하류측 홈(126)을 한정한다. 예시적인 실시예에서, 제2 커버(120)의 제2 상류측 홈, 제2 오목부, 및 제2 하류측 홈(126)은 각각 제1 커버(110)의 제1 상류측 홈(112), 제1 오목부(114) 및 제1 하류측 홈(116)과 동일하다. 구체적으로, 일부 예에서, 제1 커버(110) 및 제2 커버(120)는 동일하고 상보적인 구조이다. 이러한 한 경우에, 제1 커버(110)와 제2 커버(120)가 기저 부분(130)과 체결되기 위해 서로 마주하도록 배향하면 상보적인 배열이 될 것이다. 그 결과, 어느 하나가 제1 커버(110) 또는 제2 커버(120)로 혼용하여 사용할 수 있어 제조 방법이 단순화된다.

제1 커버(110)의 제1 오목부(114)와 제2 커버(120)의 제2 오목부는, 제1 커버(110)와 제2 커버(120)가 기저 부분(130)과 결합시 히터(336)의 중간 섹션(144)을 수용하는 챔버를 형성한다. 제1 에어로졸 형성 기재(160a) 및 제2 에어로졸 형성 기재(160b)는 또한 캡슐(100)이 조립될 때 히터(336)의 중간 섹션(144)과 열 접촉하도록 챔버 내에 수용될 수도 있다. 챔버는 (예를 들어, 상류측 통로(162)의) 입구 개구부들 중 적어도 하나로부터 (예를 들어, 하류측 통로(166)의) 출구 개구부들 중 대응하는 하나까지 연장되는 가장 긴 치수를 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 캡슐(100)의 하우징은 종축을 갖고, 챔버의 가장 긴 치수는 하우징의 종축을 따라 연장된다.

제1 커버(110)의 제1 하류측 홈(116)과 제2 커버(120)의 제2 하류측 홈(126)이 합쳐져 하류측 통로(166)를 이룬다. 비슷하게, 제1 커버(110)의 제1 상류측 홈(112)과 제2 커버(120)의 제2 상류측 홈이 합쳐져 상류측 통로(162)를 형성한다. 하류측 통로(166) 및 상류측 통로(162)는 챔버 내에 제1 에어로졸 형성 기재(160a) 및 제2 에어로졸 형성 기재(160b)를 유지하기에 충분히 작거나 좁지만 제1 에어로졸 형성 기재(160a) 및 제2 에어로졸 형성 기재(160b)가 히터(336)에 의해 가열될 때 공기 및/또는 에어로졸이 통과할 수 있도록 충분히 넓다.

일 예에서, 제1 에어로졸 형성 기재(160a) 및 제2 에어로졸 형성 기재(160b) 각각은, 제1 에어로졸 형성 기재(160a)와 제2 에어로졸 형성 기재(160b) 각각이 제1 커버(110)의 제1 오목부(114)와 제2 커버(120)의 제2 오목부) 내에 통일된 방식으로 배치될 수 있도록 그 형상을 유지하도록 구성된 일정 형태(consolidated form)(예를 들어, 시트, 팔레트, 정제)로 제공될 수 있다. 그러한 경우에, 제1 에어로졸 형성 기재(160a)는 히터(336)의 중간 섹션(144)의 일측(예를 들어, 제1 커버(110)을 향하는 측)에 배치되고 제2 에어로졸 형성 기재(160b)는 히터(336)의 중간 섹션(144)의 타측(예를 들어, 제2 커버(120)를 향하는 측)에 배치되어, 제1 커버(110)의 제1 오목부(114) 및 제2 커버(120)의 제2 오목부를 각각 대체로 채울 수 있고 이에 따라 그 사이에 히터(336)의 중간 섹션(144)을 삽입(sandwiching)/장착(embedding) 한다. 대안적으로, 제1 에어로졸 형성 기재(160a) 및 제2 에어로졸 형성 기재(160b) 중 하나 또는 둘 모두는 고정된 형상을 갖지 않으며, 수용될 때 제1 커버(110)의 제1 오목부(114)의 형상 및/또는 제2 커버(120)의 제2 오목부의 형상을 따르도록 구성된, 부정형 형태(loose form)(예를 들어, 입자들, 섬유들, 부스러기(ground)들, 파편들, 조각들)일 수 있다.

전술한 바와 같이, 캡슐(100)의 하우징은 제1 커버(110), 제2 커버(120) 및 기저 부분(130)을 포함할 수 있다. 캡슐(100)이 조립될 때, 하우징은 30mm ~ 40mm(예를 들어, 35mm)일 수 있으나, 예시적인 실시예들은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 커버(110)의 제1 오목부(114)와 제2 커버(120)의 제2 오목부 각각은 약 1mm ~ 4mm(예: 2mm)의 깊이를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 커버(110)의 제1오목부(114)와 제2 커버(120)의 제 오목부에 의해 형성되는 챔버의 전체 두께는 약 2mm ~ 8mm(예를 들어, 4mm)일 수 있다. 이러한 선들을 따라, 제1 에어로졸 형성 기재(160a) 및 제2 에어로졸 형성 기재(160b)는, 만약 정형 형태라면, 각각 약 1mm 내지 4mm(예를 들어, 2mm)의 두께를 가질 수도 있다. 그 결과, 제1 에어로졸 형성 기재(160a)와 제2 에어로졸 형성 기재(160b)는 히터(336)의 중간 섹션(144)에 의해 비교적 빠르고 균일하게 가열될 수 있다.

본 명세서에 언급된 바와 같이, "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 생성할 수 있는 재료(또는 재료들의 조합)이다. "에어로졸"은 본 명세서에 개시되고, 청구된 장치들 및 그 등가물에 의해 생성되거나 출력되는 물질과 관련된다. 상기 재료는 화합물(예를 들어 니코틴, 칸나비노이드(cannabinoid))을 포함할 수 있으며 이 화합물을 포함하는 에어로졸은 상기 재료가 가열될 때 생성된다. 상기 가열은 에어로졸 형성 기재의 실질적인 열분해 또는 연소 부산물(존재하는 경우)의 실질적인 생성을 수반하지 않고 에어로졸을 생성할 수 있도록 연소 온도보다 낮을 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예에 따르면, 가열 중에 그리고 그에 따른 에어로졸의 생성 중에 열분해가 발생하지 않는다. 다른 경우에는 일부 열분해 및 연소 부산물이 있을 수 있지만 그 정도는 상대적으로 미미하거나 및/또는 부수적인 것으로 간주될 수 있다.

에어로졸 형성 기재는 섬유질 재료일 수 있다. 예를 들어, 섬유질 재료는 식물 재료일 수 있다. 섬유질 재료는 가열될 때 화합물을 방출하도록 구성된다. 상기 화합물은 섬유질 재료의 자연 발생 성분일 수 있다. 예를 들어, 섬유질 재료는 담배와 같은 식물 재료일 수 있고 방출되는 화합물은 니코틴일 수 있다. "담배"라는 용어는 담배 잎, 담배 플러그(tobacco plug), 재생 담배, 압축 담배, 성형 담배(shaped tobacco), 분말 담배, 그리고 예를 들어 Nicotiana Rustica 및 Nicotiana tabacum와 같은 하나 이상의 담배 식물 종의 조합을 포함하는 모든 담배 식물 재료를 포함한다.

일부 예시적인 실시예에서, 담배 재료는 Nicotiana 속의 임의의 구성원의 재료를 포함할 수 있다. 추가로, 담배 재료는 둘 이상의 상이한 담배 품종의 블렌드를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 적절한 유형의 담배 재료의 예는 연도 경화 담배(flue-cured tobacco), 벌리 담배(Burley tobacco), 다크 담배(Dark tobacco), 메릴랜드 담배(Maryland tobacco), 오리엔탈 담배(Oriental tobacco), 희귀 담배, 특수 담배, 이들의 블렌드 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 담배 재료는 담배 박판, 부피 팽창 또는 퍼프(puff) 담배와 같은 가공 담배 재료, 절단 압연 또는 절단 퍼프 줄기와 같은 가공 담배 주맥, 재생 담배, 이들의 블렌드를 포함하지만 이에 국한되지 않는 임의의 적합한 형태로 제공될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 담배 재료는 실질적으로 건조한 담배 덩어리의 형태이다. 또한, 일부 경우에, 담배 재료는 프로필렌 글리콜, 글리세린, 이들의 부-조합, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나와 혼합 및/또는 조합될 수 있다.

상기 화합물은 또한 의학적으로 허용되는 치료 효과가 있는 약용 식물의 자연 발생 성분일 수 있다. 예를 들어 상기 약용 식물은 칸나비스(cannabis) 식물일 수 있으며, 상기 화합물은 칸나비노이드일 수 있다. 칸나비노이드는 체내 수용체와 상호작용하여 광범위한 효과를 낸다. 그 결과, 칸나비노이드는 다양한 의학적 목적(예를 들어 고통, 구토, 뇌전증, 정신과질환의 치료)으로 사용되어 왔다. 상기 섬유질 재료는 칸나비스 사티바(Cannabis sativa), 칸나비스 인디카(Cannabis indica), 칸나비스 루데랄리스(Cannabis ruderalis)와 같은 칸나비스 식물 종 중 하나 이상의 잎 및/또는 꽃을 포함할 수 있다. 일부 예에서 상기 섬유질 재료는 60-80%(예를 들어 70%)의 칸나비스 사티바와 20-40%(예를 들어 30%)의 칸나비스 인디카의 혼합물이다.

칸나비노이드(cannabinoids)의 예로는, 테트라하이드로칸나비놀산(tetrahydrocannabinolic acid, THCA), 테트라하이드로칸나비놀 (tetrahydrocannabinol, THC), 칸나비디올산 (cannabidiolic acid, CBDA), 칸나비디올 (cannabidiol, CBD), 칸나비놀(cannabinol, CBN), 칸나비싸이크롤(cannabicyclol, CBL), 칸나비크로멘(cannabichromene, CBC), 칸나비게롤(cannabigerol, CBG)이 있다. 테트라하이드로칸나비놀산(THCA)은 테트라하이드로칸나비놀(THC)의 전구체이며, 칸나비디올산(CBDA)은 칸나비디올(CBD)의 전구체이다. 테트라하이드로칸나비놀산(THCA)과 칸나비디올산(CBDA)은 가열을 통해 각각 테트라하이드로칸나비놀(THC)과 칸나비디올(CBD)로 전환될 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 히터(예를 들어 도 2b에 도시된 히터(336))에 의한 가열은 탈카르복실화를 야기하여 캡슐(100)의 테트라하이드로칸나비놀산(TCHA)을 테트라하이드로칸나비놀(THC)로 변환하고, 및/또는 캡슐(100)의 칸나비디올산(CBDA)을 칸나비디올(CBD)로 변환한다.

상기 캡슐(100)에 테트라하이드로칸나비놀산(THCA)과 테트라하이드로칸나비놀(THC)이 모두 존재하는 경우, 탈카복실화와 그로 인한 전환은 테트라하이드로칸나비놀산(THCA)의 감소와 테트라하이드로칸나비놀(THC)의 증가를 야기한다. 상기 캡슐(100)의 가열 동안 테트라하이드로칸나비놀산(THCA)의 최소 50%(예를 들어 최소 87%)가 테트라하이드로칸나비놀(THC)로 전환될 수 있다. 마찬가지로, 칸나비디올산(CBDA)과 칸나비디올(CBD)이 모두 상기 캡슐(100)에 존재하는 경우, 탈카복실화와 그로 인한 전환은 칸나비디올산(CBDA)의 감소와 칸나비디올(CBD)의 증가를 야기할 것이다. 상기 캡슐(100)의 가열 중에 최소 50%(예를 들어 최소 87%)의 칸나비디올산(CBDA)이 칸나비디올(CBD)로 전환될 수 있다.

또한, 상기 화합물은 섬유질 재료에 후속적으로 도입되는 비천연 발생 첨가제일 수 있거나 이를 추가로 포함할 수 있다. 일 예에서, 상기 섬유질 재료는 목화, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 인견, 이들의 조합 등을 (예를 들어 거즈 형태로) 포함할 수 있다. 다른 예에서 상기 섬유질 재료는 셀룰로오스 재료(예를 들어, 비-담배 및/또는 비-칸나비스 재료)일 수 있다. 어느 경우든, 도입된 상기 화합물은 니코틴, 칸나비노이드 및/또는 향미제(flavorant)를 포함할 수 있다. 상기 향미제는 식물 추출물(예를 들어 담배 추출물, 칸나비스 추출물) 같은 천연 공급원 및/또는 인공 공급원에서 유래할 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 섬유질 재료가 담배 및/또는 칸나비스를 포함하는 경우, 상기 화합물은 하나 이상의 향미제(예를 들어, 멘톨, 민트, 바닐라)이거나 이를 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 상기 에어로졸 형성 기재 내의 상기 화합물은 자연 발생 성분 및/또는 비-자연 발생 첨가제를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 에어로졸 형성 기재의 자연 발생 성분의 기존 레벨은 보충을 통해 증가될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 니코틴을 함유한 추출물을 보충하여 담배의 양에서 니코틴의 기존 레벨을 증가시킬 수 있다. 유사하게, 칸나비스의 양에서 하나 이상의 칸나비노이드의 기존 레벨은 그러한 칸나비노이드를 함유하는 추출물로 보충을 통해 증가될 수 있다.

제1 커버(110) 및 제2 커버(120)는 또한 각각 제1 고랑 구조(furrow)(118) 및 제2 고랑 구조(128)를 한정한다. 제1 고랑 구조(118) 및 제2 고랑 구조(128)는 집합적으로(함께) 제1 환형 부재(150a)를 수용하는 하류측 고랑 구조를 형성한다. 유사하게, 기저 부분(130)은 제2 환형 부재(150b)를 수용하도록 구성된 상류측 고랑 구조(138)를 한정한다. 전술한 바와 같이, 기저 부분(130)은 제1 커버(110) 및 제2 커버(120)와의 연결을 용이하게 하도록 구성된 체결 어셈블리(136)를 포함한다. 체결 어셈블리(136)는 일체로 형성된 기저 부분(130)의 부분일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 기저 부분(130)은 기저 입구(132)와 유체 연통하는 기저 출구(134)를 한정하고, 체결 어셈블리(136)는 기저 출구(134)의 각 측면에서 돌출한 테두리/칼라(projecting rim/collar) 형태이다. 추가로, 각각의 제1 커버(110) 제2 커버(120) 각각은 체결 어셈블리(136)의 대응하는 돌출한 테두리/칼라를 수용하도록 구성된 슬롯을 한정할 수 있다. 결과적으로 (예를 들어 원위 단부를 통해) 제1 커버(110) 및 제2 커버(120)는 (서로 인터페이싱 하면서) 기저 부분(130)의 체결 어셈블리와 맞물리게 결합하여 캡슐(100)의 하우징을 형성한다.

제1 커버(110) 및 제2 커버(120)는 예를 들어 액정 폴리머, PEEK(폴리에테르에테르케톤) 또는 알루미늄으로 만들어질 수 있다.

시트 재료는 히터(336)를 생성하기 위해 절단되거나 달리 처리(예를 들어, 스탬핑, 전기화학 에칭, 다이 절단, 레이저 절단)될 수 있다. 시트 재료는 주울 가열(옴/저항 가열이라고도 함)을 받도록 구성된 하나 이상의 전도체로 형성될 수 있다. 시트 재료에 적합한 전도체는 철 기반 합금(예: 스테인리스 스틸, 철 알루미나이드), 니켈 기반 합금(예: 니크롬) 및/또는 세라믹(예: 금속으로 코팅된 세라믹)을 포함한다. 예를 들어, 스테인레스 스틸은 SS316L로 당업계에 공지된 종류일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 시트 재료는 약 0.1 - 0.3mm(예를 들어, 0.1 - 0.25mm)의 두께를 가질 수 있다. 히터(336)는 0.5 - 2.5옴(예를 들어, 1 - 2옴)의 저항을 가질 수 있다.

히터(336)는 제1 단부 섹션(142), 중간 섹션(144) 및 제2 단부 섹션(146)을 갖는다. 제1 단부 섹션(142) 및 제2 단부 섹션(146)은 히터(336)의 작동(활성화) 동안 전원공급장치로부터 전류를 받도록 구성된다. 히터(336)가 활성화되면(예를 들어, 주울 가열(Joule heating)을 받도록) 제1 에어로졸 형성 기재(160a) 및 제2 에어로졸 형성 기재(160b)의 온도가 상승할 수 있고, 에어로졸이 생성될 수 있으며, 캡슐(100)의 하류측 통로(166)를 통해 흡인 또는 달리 방출될 수 있다. 제1 단부 섹션(142) 및 제2 단부 섹션(146) 각각은 (예를 들어, 연결 볼트를 통해) 전원공급장치와의 전기적 연결을 용이하게 하기 위해 포크 단자(fork terminal)를 포함할 수 있지만, 예시적인 실시예는 이에 제한되지 않는다. 또한, 히터(336)가 시트 재료로 제조될 수 있기 때문에, 제1 단부 섹션(142), 제2 단부 섹션(146) 및 중간 섹션(144)은 동일 평면상에 있을 수 있다. 또한, 히터(336)의 중간 섹션(144)은 복수의 병렬 세그먼트(예를 들어, 8 내지 16개의 병렬 세그먼트)를 갖는 압축 진동(compressed oscillation) 또는 지그재그와 유사한 평면 및 권선 형태(planar and winding form)를 가질 수 있다. 그러나, 히터(336)의 중간 섹션(144)에 대한 다른 형태(예를 들어, 나선형 형태, 꽃과 같은 형태)도 가능하다는 것을 이해해야 한다.

예시적인 실시예에서, 히터(336)는 기저 부분(130)을 통해 연장된다. 그러한 예에서, 제1 단부 섹션(142) 및 제2 단부 섹션(146) 각각의 종단(terminal)은 기저 부분(130)의 두 반대측에서 돌출하는, 히터(336)의 외부 세그먼트들로 간주될 수 있다. 특히, 히터(336)의 중간 섹션(144)은 기저 부분(130)의 하류측에 있을 수 있고 기저부 출구(base outlet)(134)와 정렬될 수 있다. 제조 동안, 히터(336)는 사출 성형(예를 들어, 인서트 성형, 오버몰딩)을 통해 기저 부분(130) 내에 내장될 수 있다. 예를 들어, 히터(336)는 중간 섹션(144)이 체결 어셈블리(136)의 한 쌍의 돌출 테두리/칼라 사이에 균등하게 이격되도록 내장될 수 있다.

히터(336)의 제1 단부 섹션(142) 및 제2 단부 섹션(146)이 기저 부분(130)의 측면으로부터 연장되는 돌출부(예를 들어, 핀(fin))로서 도면에 도시되어 있지만, 일부 예시적인 실시예에서 히터(336)의 제1 단부 섹션(142)과 제2 단부 섹션(146)은 캡슐(100)의 측면 일부를 구성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, (기저 부분(130)의 윤곽을 따라가면서) 기저 부분(130)의 측면들에 대해 위치/접혀지도록, 히터(336)의 제1 단부 섹션(142) 및 제2 단부 섹션(144) 중 노출되는 부분들의 치수와 방위가 정해질 수 있다. 결과적으로, 제1 단부 섹션(142) 및 제2 단부 섹션(146)은 캡슐(100)의 측면의 일부뿐만 아니라 각각 제1 전기 접점(electrical contact) 및 제2 전기 접점을 구성할 수 있다.

도 2c는 도 1a - 도 1c의 에어로졸 생성 장치의 부분 분해도이다. 도 2d는 도 2의 에어로졸 생성 장치의 부분 분해도이다. 도 2c 내지 도 2d를 참조하면, 프레임(1208)(예를 들어, 금속 섀시)은 직접 또는 간접적으로 부착될 수 있는, 에어로졸 생성 장치(10)의 내부 구성요소를 위한 토대 역할을 한다. 도면에 도시되고 위에서 이미 논의된 구조/구성 요소에 관하여, 그러한 관련 교시는 또한 본 섹션에 적용가능하고 간결함을 위해 반복되지 않을 수 있음을 이해해야 한다. 예시적인 실시예에서, 바닥 하우징(1206)은 프레임(1208)의 상류측 단부에 고정된다. 추가로, (캡슐(100)을 수용하기 위한) 수용부(1228)는 프레임(1208)의 전면측 상에 장착될 수 있다. 수용부(1228)와 바닥 하우징(1206) 사이에 수용부(1228)에 있는 캡슐(100)로 유입되는 공기의 유동을 안내하도록 구성된 입구 채널(1230)이 있다. 유입 공기가 흐를 수 있는 입구 삽입체(1222)(예를 들어 도 1c)가 입구 채널(1230)의 원위 단부에 배치될 수 있다. 또한, 수용부(1228) 및/또는 입구 채널(1230)은 유동 센서(예를 들어, 통합된 유동 센서)를 포함할 수 있다.

덮개(covering)(1232) 및 그 내부의 전원공급장치(1234)(예를 들어, 도 2e)이 프레임(1208)의 배면 측에 장착될 수 있다. (예를 들어 수용부(1228) 내에 있고 마우스피스(1110)의 캡슐측 세그먼트(1110)에 의해 덮이는) 캡슐(100)과의 전기적 연결을 이루기 위해, 제1 전원 단자 블록(1236a) 및 제2 전원 단자 블록(1236b)이 제공되어 전류 공급을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 제1 전원 단자 블록(1236a) 및 제2 전원 단자 블록(1236b)은, 히터(336)의 제1 단부 섹션(142) 및 제2 단부 섹션(146)을 통해 전원공급장치(1234)와 캡슐(100) 사이에 필요한 전기적 연결을 확립할 수 있다. 제1 전원 단자 블록(1236a) 및/또는 제2 전원 단자 블록(1236b)은 황동으로 형성될 수 있다.

에어로졸 생성 장치(10)는 또한 그 작동을 용이하게 하도록 구성된 복수의 인쇄회로기판(PCB)을 포함할 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 인쇄회로기판(1238)(예를 들어, 전력 및 I2C용 브리지 PCB)이 전원공급장치(1234)용 덮개(1232)의 하류측 단부에 장착된다. 또한, 제2 인쇄회로기판(1240)(예를 들어 HMI PCB)이 덮개(1232)의 배면에 장착된다. 다른 예에서, 제3 인쇄회로기판(1242)(예를 들어, 직렬 포트 PCB)이 프레임(1208)의 전면에 고정되고 입구 채널(1230) 뒤에 위치한다. 또한, 제4 인쇄회로기판(1244)(예를 들어, USB-C PCB)이 프레임(1208)의 배면과 전원공급장치(1234)용 위한 덮개(1232) 사이에 배치된다. 그 크기, 형상 및 위치가 에어로졸 생성 장치(10)의 원하는 특징에 따라 변할 수 있기 때문에, 인쇄회로기판들에 대한 예시적인 실시예가 여기에서 설명된 것으로 제한되어서는 안 된다.

도 2e는 도 1a - 도 1c의 에어로졸 생성 장치의 단면도이다. 도 2f는 도 1a - 도 1c의 에어로졸 생성 장치의 다른 단면도이다. 도면에 도시되고 위에서 이미 논의된 구조/구성요소와 관련하여, 그러한 관련 교시가 이 섹션에도 적용 가능하고 간결함을 위해 반복되지 않았을 수 있음을 이해해야 한다. 도 2e-도 2f를 참조하면, 마우스피스(1110)의 마우스측 단부 세그먼트(1110)는 단일 출구 형태의 에어로졸 출구(1110)를 한정하는 것으로 도시되어 있다. 그러나 예시적인 실시예들이 이것으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 에어로졸 출구(103)는 대안적으로 복수의 더 작은 출구(예를 들어, 2개 내지 6개 출구)의 형태일 수 있다. 하나의 예에서, 복수의 출구는 4개의 출구 형태일 수 있다. 출구들은 에어로졸의 발산 스트림을 방출하도록 반경방향으로(radially) 배열되고 및/또는 외측으로 기울어지게 구성될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 선택적으로 필터 또는 향미 매질(flavor medium) 중 적어도 하나가 마우스피스(1110)의 마우스측 단부 세그먼트(1110) 내에 배치될 수 있다. 그러한 예에서, 필터 및/또는 향미 매질은 챔버(164)의 하류측에 위치하여, 생성된 에어로졸이 적어도 하나의 에어로졸 출구(1110)를 통해 빠져나가기 전에 필터 또는 향미 매질 중 적어도 하나를 통과할 것이다. 필터는 에어로졸 형성 기재(예를 들어, 에어로졸 형성 기재(160a) 및/또는 에어로졸 형성 기재(160b))로부터의 입자들이 의도하지 않게 캡슐(100)로부터 끌어당겨 지는 것을 감소하거나 방지할 수 있다. 필터는 또한 원하는 입맛을 제공하기 위해 에어로졸의 온도를 감소하는 데 기여할 수 있다. 향미 매질(예를 들어 향미 비드(beads))는 에어로졸이 원하는 향미를 에어로졸 부여하기 위해, 에어로졸이 통과할 때 향미제를 방출할 수 있다. 향미제는 에어로졸 형성 기재와 관련하여 상기 기재된 것과 동일할 수 있다. 또한, 필터 및/또는 향미 매질은 에어로졸 형성 기재와 관련하여 앞서 전술한 바와 같이 일정 형태 또는 부정형 형태를 가질 수 있다.

에어로졸 생성 장치(10)는 또한 수용부(1228) 내에 안착된 제3 환형 부재(150c)를 포함할 수도 있다. 제3 환형 부재(150)(예를 들어 탄성 O-링)은, 캡슐(100)의 기저 부분(130)이 수용부(1228)에 완전히 삽입될 때 공기 밀봉(기밀)이 되도록 구성된다. 그 결과, 수용부(1228)로 흡인된 공기의 전부는 아니지만 대부분은 캡슐(100)을 통과할 것이고, 캡슐(100) 주위의 임의의 우회 흐름은 존재한다고 해도 미미할 것이다. 예시적인 실시예에서, 제1 환형 부재(150a), 제2 환형 부재(150b) 및/또는 제3 환형 부재(150c)는 투명 실리콘으로 형성될 수 있다.

위에서 이미 논의된 인쇄회로기판에 더하여, 에어로졸 생성 장치(10)는 또한 프레임(1208)과 전원공급장치(1234) 사이에 배치된 제5 인쇄회로기판(1246)(예를 들어, 메인 PCB)을 포함할 수도 있다. 전원공급장치(1234)는 900mAh 배터리(예를 들어 리튬 이온 충전지)일 수 있으나, 예시적인 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다. 더욱이, 센서(1248)가 에어로졸 생성 장치(10)의 작동을 향상시키기 위해 캡슐(100)의 상류 측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서(1248)는 기류 센서일 수 있다. 센서(1248) 뿐만 아니라 제1 버튼(1218) 및 제2 버튼(1220)의 관점에서, 에어로졸 생성 장치(10)의 작동은 자동 작동(예를 들어, 퍼프 작동) 또는 수동 작동(예를 들어, 버튼 작동)일 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 센서는 미세전자기계시스템(MEMS) 유동 또는 압력 센서이거나 열선 퐁속계 같은 기류를 측정하는 다른 유형의 압력 센서일 수 있다.

에어로졸 생성 장치(10)를 작동시키면, 장치 본체(1200) 내의 캡슐(100)이 가열되어 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 에어로졸 생성 장치(10)의 활성화는 센서(1248)에 의한 기류의 검출 및/또는 제1 버튼(1218) 및/또는 제2 버튼(1220)의 누름과 연관된 신호의 생성에 의해 촉발될 수 있다. 기류의 검출과 관련하여, 마우스피스(1110)의 에어로졸 출구(1110)에 흡인 또는 음압이 가해지면 입구 채널(1230)을 통해 주변 공기를 장치 본체(1200)로 끌어당길 것이며, 여기서 공기는 초기에 입구 삽입체(1222)를 통과할 수 있다(예를 들어, 도 1c). 일단 장치 본체(1200) 내부에 들어가면, 공기는 입구 채널(1230)을 지나 수용부(1228)로 이동하여 센서(1248)에 의해 감지될 수 있다. 센서(1248)를 지난 후에, 공기는 수용부(1228)를 계속 통과하고 기저 부분(130)을 통해 캡슐(100)로 들어간다. 구체적으로, 공기는 상류측 통로(162)를 통해 챔버(164)로 들어가기 전에 캡슐(100)의 기저부 입구(132)를 통해 흐를 것이다. 또한, 제어 회로(예를 들어, 제어기(2105))는 흡인들 사이에 캡슐(100)의 온도를 유지하기 위해 히터(336)에 전류를 공급하도록 전원공급장치에 지시할 수 있다.

센서(1248)에 의한 기류의 검출은 전원공급장치(1234)가 제어회로를 제어하여 히터(336)의 제1 단부 섹션(142) 및 제2 단부 섹션(146)을 통해 캡슐(100)에 전류를 공급하게 할 수 있다. 그 결과, 히터(336)의 중간 섹션(144)의 온도가 증가할 것이고, 이는 챔버(164) 내의 에어로졸 형성 기재(예를 들어, 에어로졸 형성 기재(160a) 및/또는 에어로졸 형성 기재(160b))의 온도를 증가시켜 에어로졸 형성 기재에 의해 휘발성 물질이 방출되어 에어로졸을 생성한다. 생성된 에어로졸은 챔버(164)를 통해 흐르는 공기에 혼입(수반)될 것이다. 특히, 챔버(164) 내에서 생성된 에어로졸은, 마우스피스(1110)의 에어로졸 출구(1102)로부터 에어로졸 생성 장치(10)를 빠져나가기 전에, 캡슐(100)의 하류측 통로(166)를 통과할 것이다.

본 명세서에서 논의된 기재, 캡슐, 장치 및 방법의 추가 세부 사항은 또한 여기에 함께 출원된 발명의 명칭 "HEAT-NOT-BURN (HNB) AEROSOL-GENERATING DEVICES AND CAPSULE"의 미국 출원 번호 XX/XXX,XXX, 대리인 관리 번호 NO. 24000NV-000717-US; 여기에 함께 출원된 발명의 명칭 "HEAT-NOT-BURN AEROSOL GENERATING DEVICE WITH A FLIP-TOP LID"의 미국 출원 번호 XX/XXX,XXX, 대리인 관리 번호 NO. 24000NV-000719-US; 여기에 함께 출원된 발명의 명칭 "CAPSULES INCLUDING EMBEDDED HEATERS AND HEAT-NOT-BURN (HNB) AEROSOL-GENERATing DEVICES"의 미국 출원 번호 XX/XXX,XXX, 대리인 관리 번호 NO. 24000NV-000667-US; 여기에 함께 출원된 발명의 명칭 "CLOSED SYSTEM CAPSULE WITH AIRFLOW, HEAT-NOT-BURN (HNB) AEROSOL-GENERATING DEVICES, AND METHODS OF GENERATING AN AEROSOL"의 미국 출원 번호 XX/XXX,XXX, 대리인 관리 번호 NO. 24000NV-000630-US; 여기에 함께 출원된 발명의 명칭 "AEROSOL-GENERATING CAPSULES"의 미국 출원 번호 XX/XXX,XXX, 대리인 관리 번호 NO. 24000NV-000716-US; 여기에 함께 출원된 발명의 명칭 "HEAT-NOT-BURN (HNB) AEROSOL-GENERATING DEVICES AND CAPSULES"의 미국 출원 번호 XX/XXX,XXX, 대리인 관리 번호 NO. 24000NV-000734-US;에서도 확인할 수 있으며, 이들 각 출원의 개시내용은 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 개시 내용으로 포함된다.

도 3은 하나 이상의 예시적인 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치 및 캡슐의 전기 시스템을 도시한다.

3을 참조하면, 전기 시스템은 에어로졸 생성 장치 전기 시스템(2100)과 캡슐 전기 시스템(2200)을 포함한다. 에어로졸 생성 장치 전기 시스템(2100)은 에어로졸 생성 장치(10)에 포함되어 있을 수 있고, 캡슐 전기 시스템(2200)은 캡슐(100)에 포함되어 있을 수 있다.

도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 캡슐 전기 시스템(2200)은 히터(336)를 포함한다.

캡슐 전기 시스템(2200)은 에어로졸 생성 장치(10)와 캡슐(100) 사이에 전력 및/또는 데이터를 전달하기 위한 본체 전기/데이터 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 도 2b에 도시된 전기 접점들(electrical contacts)은 예를 들어 본체 전기 인터페이스의 역할을 할 수 있지만, 예시적인 실시예는 이에 제한되지 않는다.

에어로졸 생성 장치 전기 시스템(2100)은 제어기(2105), 전원공급장치(POWER SUPPLY)(1234), 장치 센서 또는 측정 회로(2125), 가열 엔진 제어 회로(heating engine control circuit)(2127), 에어로졸 표시기(aerosol indicator)(2135), 온-제품 제어부(on-product control)(2150)(예를 들어, 도 1b에 도시된 버튼들(1218, 1220)), 메모리(2130), 클록 회로(clock circuit)(2128)를 포함한다. 일부 예시적인 실시예에서, 제어기(2105), 전원공급장치(1234), 장치 센서 또는 측정 회로(2125), 가열 엔진 제어 회로(2127), 메모리(2130), 및 클록 회로(2128)는 동일한 PCB(예를 들어, 메인 PCB(1246)) 상에 있다. 에어로졸 생성 장치 전기 시스템(2100)은 에어로졸 생성 장치(10)와 캡슐(100) 사이에 전력 및/또는 데이터를 전달하기 위한 캡슐 전기/데이터 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다.

전원공급장치(1234)는 에어로졸 생성 장치(10) 및 캡슐(100)에 전력(power)을 공급하기 위한 내부 전원공급장치일 수 있다. 전원공급장치(1234)에 의한 전력 공급은 전원 제어 회로(미도시)를 통해 제어기(2105)에 의해 제어될 수 있다. 전원 제어 회로는 전원공급장치(1234)로부터의 전력 출력을 조절하기 위해 하나 이상의 스위치 또는 트랜지스터를 포함할 수 있다. 전원공급장치(1234)는 리튬 이온 배터리 또는 그 변형(예를 들어 리튬 이온 폴리머 배터리)일 수 있다.

제어기(2105)는 에어로졸 생성 장치(10)의 전체 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 적어도 일부 예시적인 실시예에 따르면, 제어기(2105)는 로직 회로; 소프트웨어를 실행하는 프로세서 같은 하드웨어/소프트웨어 조합; 또는 이들의 조합;을 포함하는 하드웨어와 같은 처리 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어 처리 회로는 더 구체적으로, 중앙 처리 장치(CPU), 산술 논리 장치(ALU), 디지털 신호 프로세서(DSP), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), SoC(System-on-Chip), PLU(Programmable Logic Unit), 마이크로프로세서, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)를 포함할 수 있으나, 여기에 열거된 것에 제한되는 것은 아니다.

도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 제어기(2105)는 다음을 포함하는 마이크로제어기로서 도시되어 있다: 범용 입출력(GPIO:general purpose input/outputs) 인터페이스, 집접회로간(I²C: inter-integrated circuit) 인터페이스, 직렬 주변 인터페이스 버스(SPI: serial peripheral interface bus) 인터페이스와 같은 입출력(I/O) 인터페이스; 다채널 아날로그-디지털 변환기(ADC); 및 클록 입력 단자. 그러나, 예시적인 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 제어기(2105)는 마이크로프로세서일 수 있다.

메모리(2130)는 제어기(2105) 외부에 있는 것으로 도시되어 있으며, 일부 예시적인 실시예에서 메모리(2130)는 제어기(2105)에 내장될 수 있다.

제어기(2105)는 장치 센서(2125), 가열 엔진 제어 회로(2127), 에어로졸 표시기(2135), 메모리(2130), 온-제품 제어부(2150), 클록 회로(2128) 및 전원공급장치(1234)에 통신 가능하게 연결된다.

가열 엔진 제어 회로(2127)는 GPIO(범용 입력/출력) 핀을 통해 제어기(2105)에 연결된다. 메모리(2130)는 SPI(직력 주변 인터페이스) 핀을 통해 제어기(2105)에 연결된다. 클록 회로(2128)는 제어기(2105)의 클록 입력 핀에 연결된다. 에어로졸 표시기(2135)는 I²C(집접회로간) 인터페이스 핀 및 SPI/GPIO 핀을 통해 제어기(2105)에 연결된다. 장치 센서(2125)는 다채널 ADC의 각 핀을 통해 제어기(2105)에 연결된다.

클록 회로(2128)는 제어기(2105)가 에어로졸 생성 장치(10)의 유휴 시간(idle time), 예열 기간(preheat length), 에어로졸 생성(흡인) 기간, 유휴 시간과 에어로졸 생성 기간의 조합, 핫 캡슐 경보(hot capsule alert)(예를 들어, 인스턴스(instance)가 종료된 후 30초) 등을 결정하기 위한 전력 사용 시간을 추적할 수 있게 하는 발진기 회로와 같은 타이밍 메커니즘일 수 있다. 클록 회로(2128)는 또한 에어로졸 생성 장치(10)를 위한 시스템 클록을 생성하는 전용 외부 클록 크리스탈을 포함할 수도 있다.

메모리(2130)는 본 명세서에 기술된 알고리즘을 수행하기 위해 제어기(2105)에 대한 작동 파라미터 및 컴퓨터 판독가능 명령어를 저장하는 비휘발성 메모리일 수 있다. 일례로, 메모리(2130)는 플래시 메모리 등과 같은 EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)일 수 있다.

계속해서 도 3을 참조하면, 장치 센서(2125)는 센서 또는 측정 정보를 나타내는 신호를 제어기(2105)에 제공하도록 구성된 복수의 센서 또는 측정 회로를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 장치 센서(2125)는 히터 전류 측정 회로(21258), 히터 전압 측정 회로(21252) 및 보상 전압 측정 회로(21250)를 포함한다. 도 3의 전기 시스템은 도 1a 내지 도 2f를 참조하여 설명한 센서들을 더 포함할 수 있다.

히터 전류 측정 회로(21258)는 히터(336)를 통해 흐르는 전류를 나타내는 신호(예를 들어, 전압)를 출력하도록 구성될 수 있다. 히터 전류 측정 회로(21258)의 예시적인 실시예는 도 5를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

히터 전압 측정 회로(21252)는 히터(336) 양단의 전압을 나타내는 신호(예를 들어, 전압)를 출력하도록 구성될 수 있다. 히터 전압 측정 회로(21252)의 예시적인 실시예는 도 4를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

보상 전압 측정 회로(21250)는 캡슐(100)과 에어로졸 생성 장치(10) 사이의 전력 인터페이스(예를 들어, 전기 커넥터)의 저항을 나타내는 신호(예를 들어, 전압)를 출력하도록 구성될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 보상 전압 측정 회로(21250)는 보상 전압 측정 신호를 제어기(2105)에 제공할 수 있다. 보상 전압 측정 회로(21250)의 예시적인 실시예는 도 6a 내지 도 6b를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

전술한 바와 같이, 보상 전압 측정 회로(21250), 히터 전류 측정 회로(21258) 및 히터 전압 측정 회로(21252)는 다채널 ADC의 핀들을 통해 제어기(2105)에 연결된다. 에어로졸 생성 장치(10) 및 캡슐(100)의 특성 및/또는 파라미터(예를 들어, 히터(336)의 전압, 전류, 저항, 온도 등)를 측정하기 위해, 제어기(2105)의 다채널 ADC는 각각의 장치 센서에 의해 측정되는 주어진 특성 및/또는 파라미터에 적합한 샘플링 속도로 장치 센서(2125)로부터의 출력 신호들을 샘플링할 수 있다.

에어로졸 생성 장치 전기 시스템(2100)은 에어로졸 생성 장치(10)를 통과하는 기류를 측정하기 위한 센서(1248)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 센서는 MEMS(microelectromechanical system) 유량 또는 압력 센서 또는 열선 풍속계와 같이 기류를 측정하도록 구성된 다른 유형의 센서일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제어기(2105)에 대한 기류를 측정하기 위한 센서의 출력은 디지털 인터페이스 또는 SPI를 통한 유량의 순간 측정(ml/s 또는 cm³/s 단위)이다. 다른 예시적인 실시예에서, 센서는 열선 풍속계, 디지털 MEMS 센서 또는 다른 알려진 센서일 수 있다. 유량 센서는 유량 값이 1mL/s보다 크거나 같을 때 흡인을 감지하고 유량 값이 이후에 0mL/s로 떨어지면 흡인을 종료함으로써 퍼프 센서로 작동할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 센서(1248)는 MEMS 유량 센서 기잔 차동 압력 센서일 수 있으며 차동 압력(단위 파스칼)은 곡선 맞춤(curve fitting) 교정 함수(calibration function) 또는 룩업 테이블(lookup table)(각 차동 판독값에 대한 유량 값)을 사용하여 순간 유량 판독값(mL/s)로 전환된다. 다른 예시적인 실시예에서, 유량 센서는 용량성 압력 강하 센서일 수 있다.

가열 엔진 제어 회로(2127)는 GPIO 핀을 통해 제어기(2105)에 연결된다. 가열 엔진 제어 회로(2127)는 히터(336)에 대한 전력을 제어함으로써 에어로졸 생성 장치(10)의 히터(336)를 제어(활성화 및/또는 비활성화)하도록 구성된다.

제어기(2105)는 에어로졸 생성 장치(10)의 상태 및/또는 작동을 성인 조작자에게 나타내도록 에어로졸 표시기(2135)를 제어할 수도 있다. 에어로졸 표시기(2135)는 광 안(light guide)내를 통해 적어도 부분적으로 구현될 수 있고 제어기(2105)가 성인 조작자가 누르는 버튼을 감지할 때 활성화될 수 있는 전원 표시기(예를 들어, LED)를 포함할 수 있다. 에어로졸 표시기(2135)는 또한 진동기, 스피커 또는 기타 피드백 메커니즘을 포함할 수 있고, 성인 조작자가 제어하는 에어로졸 생성 파라미터(예를 들어, 에어로졸 체적)의 현재 상태를 나타낼 수 있다.

계속해서 도 3을 참조하면, 제어기(2105)는 가열 프로파일(예를 들어, 체적, 온도, 향미 등에 기초한 가열)에 따라 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 히터(336)에 대한 전력을 제어할 수 있다. 가열 프로파일은 경험적 데이터에 기초하여 결정될 수 있고 에어로졸 생성 장치(10)의 메모리(2130)에 저장될 수 있다.

도 4는 히터 전압 측정 회로(21252)의 예시적인 실시예를 도시한다.

도 4를 참조하면, 히터 전압 측정 회로(21252)는 입력 전압 신호 COIL_OUT을 수신하도록 구성된 단자와 접지 사이에 전압 분배기 구성으로 연결된 저항(3702) 및 저항(3704)를 포함한다. 저항(3702) 및 저항(3704)의 저항값은 각각 8.2kΩ 및 3.3kΩ일 수 있다. 입력 전압 신호 COIL_OUT은 히터(336)에 입력되는 전압(히터의 입력 단자에서의 전압)이다. 저항(3702)와 저항(3704) 사이의 노드 N3716은 연산 증폭기(Op-Amp)(3708)의 양(+)의 입력 단자에 결합된다. 커패시터(3706)는 노드 N3716과 접지 사이에 연결되어 저역 통과 필터 회로(R/C 필터)를 형성하여 Op-Amp(3708)의 양의 입력 단자에 입력되는 전압을 안정화시킨다. 커패시터(3706)의 커패시턴스는 예를 들어 18나노패럿이다. 필터 회로는 또한 히터(336)에 에너지를 공급하기 위해 사용되는 PWM 신호에 의해 유도된 스위칭 잡음으로 인한 부정확성을 감소시킬 수 있고, 전류 및 전압 모두에 대해 동일한 위상 응답/그룹 지연을 가질 수 있다.

히터 전압 측정 회로(21252)는 저항(3710, 3712) 및 커패시터(3714)를 더 포함한다. 저항(3712)는 노드 N3718과 출력 전압 신호 COIL_RTN을 수신하도록 구성된 단자 사이에 연결되고 예를 들어 8.2킬로옴의 저항값을 가질 수 있다. 출력 전압 신호 COIL_RTN은 히터(336)에서 출력되는 전압(히터의 출력 단자의 전압)이다.

저항(3710) 및 커패시터(3714)는 노드 N3718과 Op-Amp(3708)의 출력 사이에 병렬로 연결된다. 저항(3710)는 3.3킬로옴의 저항값을 가질 수 있고 커패시터(3714)는 예를 들어 18나노패럿의 커패시턴스를 가질 수 있다. Op-Amp(3708)의 음(-)의 입력 단자는 또한 노드 N3718에 연결된다. 저항(3710, 3712)과 커패시터(3714)는 저역 통과 필터 회로 구성으로 연결된다.

히터 전압 측정 회로(21252)는 Op-Amp(3708)를 활용하여 입력 전압 신호 COIL_OUT과 출력 전압 신호 COIL_RTN 사이의 전압 차이를 측정하고 히터(336) 양단의 전압을 나타내는 스케일링된(scaled) 히터 전압 측정 신호 COIL_VOL을 출력한다. 히터 전압 측정 회로(21252)는 제어기(2105)에 의한 디지털 샘플링 및 측정을 위해 스케일링된 히터 전압 측정 신호 COIL_VOL을 제어기(2105)의 ADC 핀으로 출력한다.

Op-Amp(3708)의 이득은 전압 측정의 동적 범위를 개선하기 위해 주변의 수동 전기 소자(예를 들어, 저항 및 커패시터)를 기반으로 설정될 수 있다. 일 예에서, 최대 전압 출력이 ADC의 최대 입력 범위(예를 들어, 약 2.5V)와 일치하도록 전압을 스케일링함으로써 Op-Amp(3708)의 동적 범위가 달성될 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 스케일링은 V당 약 402mV일 수 있고, 따라서 히터 전압 측정 회로(21252)는 약 2.5V/0.402V = 6.22V까지 측정할 수 있다.

전압 신호 COIL_OUT 및 COIL_RTN은, 다이오드(3720 및 3722)에 의해 각각 클램핑되어(clamped) 정전기 방전(ESD) 이벤트로 인한 손상 위험을 줄인다.

일부 예시적인 실시예에서, 4개의 선/켈빈(wire/Kelvin) 측정이 사용될 수 있고, 히터(336)와 에어로졸 생성 장치(10) 사이의 전력 인터페이스(예를 들어, 전기 커넥터)의 접촉 및 벌크 저항을 고려하기 위해 전압 신호 COIL_OUT 및 COIL_RTN이 측정점(measurement points)(또한 (주 전원 접점과 반대로) 전압 감지 연결(voltage sensing connections)이라고도 함)에서 측정될 수 있다.

도 5는 도 3에 도시된 히터 전류 측정 회로(21258)의 예시적인 실시예를 도시한다.

도 5를 참조하면, 출력 전류 신호 COIL_RTN_I는 접지에 연결된 4단자(4T) 측정 저항(3802)에 입력된다. 4단자 측정 저항(3802) 양단의 차동 전압은, 히터(336)를 통과하는 전류를 나타내는 히터 전류 측정 신호 COIL_CUR을 출력하는 Op-Amp(3806)에 의해 스케일링된다. 히터 전류 측정 신호 COIL_CUR은 제어기(2105)에서 히터(336)를 통과하는 전류의 디지털 샘플링 및 측정을 위해 제어기(2105)의 ADC 핀에 출력된다.

도 5에 도시된 예시적인 실시예에서, 4단자 측정 저항(3802)는 4개의 선/켈빈 전류 측정 기술을 사용하여 전류 측정의 오차를 줄이기 위해 사용될 수 있다. 이 예에서 전압 측정 경로에서 전류 측정 경로를 분리하면 전압 측정 경로의 잡음을 줄일 수 있다.

Op-Amp(3806)의 이득은 측정의 동적 범위를 개선하도록 설정될 수 있다. 이 예에서 Op-Amp(3806)의 스케일링은 약 0.820V/A일 수 있으므로 히터 전류 측정 회로(21258)는 약 2.5V/(0.820V/A) = 3.05A까지 측정할 수 있다.

구체적으로 도 5를 참조하면, 4단자 측정 저항(3802)의 제1단자는 히터(336)의 단자에 연결되어 출력 전류 신호 COIL_RTN_I를 수신한다. 4단자 측정 저항(3802)의 제2단자는 접지에 연결된다. 4단자 측정 저항(3802)의 제3단자는 저항(3804), 커패시터(3808) 및 저항(3810)를 포함하는 저역 통과 필터 회로(R/C 필터)에 연결된다. 예를 들어 저항(3804)의 저항값은 100옴일 수 있고, 저항(3810)의 저항값은 8.2킬로옴일 수 있고 커패시터(3808)의 커패시턴스는 3.3나노패럿일 수 있다.

저역 통과 필터 회로의 출력은 Op-Amp(3806)의 양의 입력 단자에 연결된다. 저역 통과 필터 회로는 히터(336)에 에너지를 공급하기 위해 인가된 PWM 신호에 의해 유도된 스위칭 잡음으로 인한 부정확성을 감소시킬 수 있고, 또한 전류와 전압 모두에 대해 동일한 위상 응답/그룹 지연을 가질 수 있다.

히터 전류 측정 회로(21258)는 저항(3812 및 3814) 및 커패시터(3816)를 더 포함한다. 저항(3812 및 3814) 및 커패시터(3816)는 4단자 측정 저항(3802)의 제4단자, Op-Amp의 음의 입력 단자, 저역 통과 필터 회로 구성의 Op-Amp(3806)의 출력에 연결되며, 저역 통과 필터 회로의 출력은 Op-Amp(3806)의 음의 입력 단자에 연결된다. 저항(3812 및 3814)의 저항값은 각각 100옴 및 8.2킬로옴이고 커패시터(3816)는 3.3나노패럿의 커패시턴스를 가질 수 있다.

Op-Amp(3806)는 제어기(2105)에 의해 히터(336)를 통과하는 전류의 샘플링 및 측정을 위해 제어기(2105)의 ADC 핀에 히터 전류 측정 신호 COIL_CUR로서 차동 전압을 출력한다.

적어도 이 예시적인 실시예에 따르면, 히터 전류 측정 회로(21258)의 구성은 저항(3804, 3810) 및 커패시터(3808)를 포함하는 저역 통과 필터 회로가 4단자 측정 저항(3802)의 단자에 연결되고, 저항(3812, 3814) 및 커패시터(3816)를 포함하는 저역 통과 필터가 4단자 측정 저항(3802)의 다른 단자에 연결되는 점을 제외하고는, 히터 전압 측정 회로(21258)의 구성과 유사하다.

제어기(2105)는 에어로졸 생성 장치(10)에서 사용되는 '틱' 시간(tick time)(제어 루프의 반복 시간)에 대응하는 시간 창(예를 들어, 약 1ms)에 걸쳐 다수의 샘플(예를 들어, 전압의 샘플)을 평균화할 수 있고 스케일링 값의 적용을 통해 평균을 히터(336) 양단의 전압 및 전류의 수학적 표현으로 변환한다. 스케일링 값은 에어로졸 생성 장치(10)의 하드웨어에 특정한 것일 수 있는 각각의 연산 증폭기에서 구현되는 이득 설정에 기초하여 결정될 수 있다.

제어기(2105)는 측정 잡음을 감쇠시키기 위해 예를 들어 3 탭(tap) 이동 평균 필터를 사용하여 변환된 전압 및 전류 측정치를 필터링할 수 있다. 제어기(2105)는 필터링된 측정치를 사용하여 히터(336)의 저항, 전력 등을 계산할 수 있다: 히터(336)의 저항 R_HEATER = COIL_VOL/COIL_CUR), 히터(336)에 인가된 전력 P_HEATER = COIL_VOL*COIL_CUR.

하나 이상의 예시적인 실시예에 따르면, 도 4 및/또는 도 5에 도시된 회로의 수동 소자의 이득 설정은 출력 신호 범위를 제어기(2105)의 입력 범위와 일치하도록 조정할 수 있다.

도 6a는 하나 이상의 예시적인 실시예에 따른 별도의 보상 전압 측정 회로를 포함하는 에어로졸 생성 장치의 전기 시스템을 도시한다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 히터(336)와 에어로졸 생성 장치 전기 시스템(2100) 사이의 접점 인터페이스(contact interface)는 입력 전력 접점(6100), 입력 측정 접점(6200), 출력 측정 접점(6300) 및 출력 전력 접점(6400)을 갖는 4선/켈빈 배열을 포함한다.

전압 측정 회로(21252A)는 입력 측정 접점(6200)에서 측정 전압 COIL_OUT_MEAS를 수신하고 출력 측정 접점(6300)에서 출력 측정 전압 COIL_RTN_MEAS를 수신한다. 전압 측정 회로(21252A)는 도 4에 도시된 전압 측정 회로(21252)와 동일한 회로이고, 스케일링된 히터 전압 측정 신호 COIL_VOL을 출력한다. 도 4에 COIL_OUT 및 COIL_RTN이 도시되어 있지만, 별도의 보상 전압 측정 회로가 없는 예시적인 실시예에서, 전압 측정 회로(21252)는 입력 및 출력 전력 접점(6100, 6400) 대신에 입력 및 출력 측정 접점(6200, 6300)에서 전압을 수신할 수 있음을 이해해야 한다.

도 6a에 도시된 시스템은 보상 전압 측정 회로(21250)를 더 포함한다. 보상 전압 측정 회로(21250)는, 입력 전력 접점(6100)에서 전압 COIL_OUT을 수신하고 출력 접점(6400)에서 전압 COIL_RTN을 수신하는 것을 제외하고는, 전압 측정 회로(21252A)와 동일하고, 보상 전압 측정 신호 VCOMP를 출력한다.

전류 측정 회로(21258)는 출력 전력 접점(6400)에서 출력 전류 신호 COIL_RTN_I를 수신하고 히터 전류 측정 신호 COIL_CUR을 출력한다.

도 6b는 예시적인 일 실시예에 따른 보상 전압 측정 신호를 이용하여 히터의 목표 전력을 조절하는 방법을 나타낸다.

제어기(2105)는 도 6b에 도시된 방법을 수행할 수 있다.

S6500에서, 제어기는 히터에 대한 전력 전달 루프를 시작한다. 6505에서, 제어기는 메모리로부터 작동 파라미터(예를 들어, 가열 엔진 제어 회로 임계 전압, 전력 손실 임계치 및 습윤 타이머 한계)를 가져온다.

6510에서, 제어기는 접점들에서 전력 손실 P_CONTACT이 손실 임계치를 초과하는지 여부를 결정한다. 제어기는 다음과 같이 접점들에서 전력 손실 P_CONTACT을 결정할 수 있다:

P_CONTACT = abs ((V_COMP*COIL_CUR) - (COIL_VOL*COIL_CUR))

손실 임계치는 절대값(예: 3W) 또는 히터에 인가된 전력의 백분율(예: 25%)일 수 있다.

제어기가 전력 손실 P_CONTACT가 손실 임계치 이하인 것으로 결정하면, 제어기는 S6515에서 습윤 플래그(wetting flag)를 제거(clear)한다. 제어부는 보상 전압 측정 신호 V_COMP를 모니터링(S6520)하고(S5620), 보상 전압 측정 신호 V_COMP가 임계 전압 V_MAX를 초과하는지 결정한다(S6525). 임계 전압 V_MAX는 가열 엔진 제어 회로(2127)의 정격 전압일 수 있다.

제어기가 보상 전압 측정 신호 V_COMP가 임계 전압 V_MAX를 초과하지 않는 것으로 결정하면, 제어기는 다음 반복(즉, 다음 틱 시간)으로 진행한다(S6530). 제어기는 보상 전압 측정 신호 V_COMP가 문턱 전압 V_MAX를 초과하는 것으로 결정하면, 제어기는 S6532에서 다음 반복을 위한 히터 전력 목표를 낮추고 다음 반복을 진행한다(6530).

따라서, 전력 손실 P_CONTACT가 손실 임계치 미만인 경우, 제어기는 인가된 전력을 감소시켜 접점 발열 효과를 감소시킬 수 있다.

S6510으로 다시 돌아가서, 제어기가 전력 손실 P_CONTACT가 손실 임계치보다 큰 것으로 결정하면, 제어기는 S6535에서 습윤 플래그가 설정되었는지를 결정한다. S6535에서 제어기가 습윤 플래그가 설정되었다고 결정하면, S6550에서 제어기는 가열을 중단한다(예: 히터에 전원을 공급하지 않는다).

S6535에서 제어기가 습윤 플래그가 설정되지 않은 것으로 결정하면, 제어기는 습윤 타이머가 실행 중인지 결정한다(S6540). 습윤 시간은 원하는/선택된 기간(예: 200ms) 동안 증가된 전력 손실을 허용하는 데 사용된다.

제어기가 습윤 타이머가 실행되고 있지 않은 것으로 결정하면, 제어기는 S6545에서 습윤 타이머를 시작하고, 이어서 S6520로 진행하여 보상 전압 측정 신호 V_COMP를 모니터링한다.

S6540에서 제어기가 습윤 타이머가 작동 중이라고 결정하면, 제어기는 습윤 타이머가 만료되었는지 여부를 결정한다(S6555). 제어기가 습윤 타이머가 만료되지 않은 것으로 결정하면, 제어기는 S6520으로 진행하여 보상 전압 측정 신호 V_COMP를 모니터링한다. 따라서 습윤 타이머가 계속 실행 중인 경우 전력 손실 임계치를 초과하는 접점들에서의 전력 손실 P_CONTACT이 전력 손실이 허용된다.

제어기가 습윤 타이머가 만료되었다고 결정하면, 제어기는 S6560에서 습윤 플래그 설정한다. 그런 다음 제어기는 접점들에서의 전력 손실 P_CONTACT이 손실 임계치 아래로 떨어지도록 히터 전력 목표를 감소시키고(S6565) 제어기는 S6520으로 진행하여 보상 전압 측정 신호 V_COMP를 모니터링 한다. 보다 구체적으로 제어기는 PID 제어기가 사용할 수 있는 전력 상한을 설정한다(즉, PID 루프가 전체 전력 범위를 사용할 수 있는 대신에, 12W 대신 6W와 같은 더 낮은 범위로 제한됨). 제어기는 동일한 온도 오류 입력을 계속 사용하지만 더 느리게 응답하는데, 상한 전력 제한이 낮아지기 때문이다.

다른 예시적 실시예에서, 제어기는 온도 목표를 변경할 수 있다.

접촉 저항은 온도에 따라 변하고(그리고 대안적으로 접촉의 산화층을 제거하는 "습윤 전류"(wetting current)로 인해 낮아질 수 있고), 그 결과 전력 접점들에서 전력 손실의 비율이 사용 중에 변할 수 있다. 접점에서 전력 손실을 보상함으로써 전기 시스템은 히터로의 전력 전달을 개선한다(예를 들어 습윤 효과가 발생하면 전력을 증가시켜 히터 온도에 도달하기 위한 대기 시간을 줄일 수 있음).

도 6b에 도시된 전력 전달 루프의 각각의 후속 반복에서, 제어기(2105)는 (예를 들어, 접촉력의 변화에 응답하기 위해) '습윤' 프로세스에 다시 들어갈 수 있지만, 습윤 플래그는 제어기가 프로세스를 계속해서 재시작하지 않도록 보장하기 위해 사용된다.

도 7a 내지 도 7c는 예시적인 실시예에 따른 가열 엔진 제어 회로를 나타내는 회로도이다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 가열 엔진 제어 회로는 도 3에 도시된 가열 엔진 제어 회로(2127)의 일 예이다.

가열 엔진 제어 회로는 부스트 변환 회로(7020)(도 7a), 제1 단(7040)(도 7b) 및 제2 단(7060)(도 7c)을 포함한다.

부스트 변환 회로(7020)는, 제1 전력 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE(종료 신호라고도 함)에 기초하여, 전압 소스 BATT로부터의 전압 신호 VGATE(예를 들어, 9V 공급)(전력 신호 또는 입력 전압 신호라고도 함)를 생성하여 제1 단(7040)에 전력을 공급하도록 구성된다. 제어기는 에어로졸 생성 장치가 사용될 준비가 되면 로직 하이 레벨을 갖도록 제1 전력 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE를 생성할 수 있다. 즉, 제1 전력 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE는 적어도 제어기가 캡슐이 에어로졸 생성 장치에 적절하게 연결되었음을 감지할 때 로직 하이 레벨을 갖는다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 전력 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE는 제어기가 캡슐이 에어로졸 생성 장치에 적절하게 연결되어 있음을 검출하고 제어기가 버튼이 눌러지는 것과 같은 동작을 검출할 때 로직 하이 레벨을 갖는다.

제1 단(7040)은 가열 엔진 제어 회로(2127)를 구동하기 위해 부스트 변환 회로(7020)로부터의 입력 전압 신호 VGATE를 이용한다. 제1 단(7040) 및 제2 단(7060)은 벅-부스트 변환 회로를 형성한다.

도 7a에 도시된 예시적인 실시예에서, 부스트 변환 회로(7020)는 제1 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE가 인에이블 생태(assert)(존재)인 경우에만 입력 전압 신호 VGATE를 생성한다. 제어기(2105)는 제1 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE를 디스에이블 상태((de-asserting))(중단 또는 종료)로 함으로써 제1 단(7040)에 대한 전력을 차단하기 위해 VGATE를 차단할 수 있다. 제1 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE는 장치(1000)에서 에어로졸 생성 차단 작동을 수행하기 위한 장치 상태 전력 신호의 역할을 할 수 있다. 이 경우, 제어기(2105)는 제1 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE를 디스에이블 상태로 하여 에어로졸 생성 차단 동작을 수행할 수 있고, 그에 따라 제1 단(7040), 제2 단(7060) 및 히터(336)에 대한 전력을 비활성화한다. 제어기(2105)는 부스트 변환 회로(7020)에 대한 제1 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE를 다시 인에이블 상태로 함으로써 장치(1000)에서 에어로졸 발생을 가능하게 할 수 있다.

제어기(2105)는, 장치(1000)의 에어로졸 생성 조건에 응해, 제1 단(7040) 및 히터(336)에 전력을 공급하기 위해, 부스트 변환 회로(7020)가 하이 레벨(대략 9V)의 입력 전압 신호를 출력하도록 제1 로직 레벨의 제1 입력 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE를 생성할 수 있다. 제어기(2105)는, 제1 단(7040) 및 히터(336)에 전력이 공급되지 않도록 그에 따라 히터 오프 작동을 수행하도록 하기 위해 부스트 변환 회로(7020)가 로우 레벨(대략 0V)의 입력 전압 신호를 출력하도록, 제2 로직 레벨의 제1 입력 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE를 생성할 수 있다.

도 7a의 부스트 변환 회로(7020)를 더 자세히 참조하면, 커패시터 C36은 전압원 BATT과 접지 사이에 연결된다. 커패시터 C36은 10 마이크로패럿의 커패시턴스를 가질 수 있다.

인덕터 L1006의 제1 단자는 전압원 BATT와 커패시터 C36 사이의 노드 NODE 1에 연결된다. 인덕터 L1006은 부스트 변환 회로(7020)의 주 저장 소자 역할을 한다. 인덕터 L1006은 10 마이크로헨리의 인덕턴스를 가질 수 있다.

NODE 1은 부스트 변환 칩 U11의 전압 입력 핀 A1에 연결된다. 일부 예시적인 실시예에서, 부스트 변환 칩은 TPS61046일 수 있다.

인덕터 L1006의 제2 단자는 부스트 변환 칩 U11의 스위치 핀 SW에 연결된다. 부스터 변환 칩 U11의 인에이블 핀 EN은 제어기(2105)로부터 제1 인에이블 신호 PWR_EN_VGATE를 수신하도록 구성된다.

도 7a에 도시된 예에서, 부스트 변환 칩 U11은 부스트 변환 회로(7020)의 주요 스위칭 소자로서 기능한다.

부스터 변환 칩 U11의 인에이블 핀 EN과 접지 사이에 저항 R53이 연결되어, 제1 인에이블 신호 PWR_EN_GATE가 불확정 상태일 때 히터(336)의 동작이 방지되도록 풀다운 저항으로 작용한다. 저항 R53은 예시적인 실시예에서 100kΩ의 저항값을 가질 수 있다.

부스트 변환 칩 U11의 전압 출력 핀 VOUT은 저항 R49의 제1 단자와 캐패시터 C58의 제1 단자에 연결된다. 커패시터(C58)의 제2 단자는 접지에 연결된다. 전압 출력 핀 VOUT이 출력하는 전압은 입력 전압 신호 VGATE이다.

저항 R49의 제2 단자와 저항 R51의 제1 단자는 제2 노드 NODE 2에 연결된다. 제2 노드 NODE 2는 부스터 변환 칩 U11의 피드백 핀 FB에 연결된다. 부스터 변환 칩 U11은 저항 R49의 저항값과 저항 R51의 저항값의 비율을 이용하여 약 9V의 입력 전압 신호 VGATE를 생성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 저항 R49는 680kΩ의 저항값을 가질 수 있고, 저항 R51은 66.5kΩ의 저항값을 가질 수 있다.

커패시터 C36 및 C58은 평활 커패시터로서 동작하고 각각 10 마이크로패럿 및 4.7 마이크로패럿의 커패시턴스를 가질 수 있다. 인덕터 L1006은 원하는 출력 전압(예를 들어, 9V)에 기초하여 선택된 인덕턴스를 가질 수 있다.

이제 도 7b를 참조하면, 제1 단(7040)은 입력 전압 신호 VGATE 및 제2 인에이블 신호 COIL_Z를 수신한다. 제2 인에이블 신호는 펄스폭변조(PWM: Pulse-Width-Modulation) 신호로서 제1 단(7040)에 입력된다.

제1 단(7040)은 무엇보다도 제어기(2105)로부터의 저전류 신호(들)를 제1 단(7040)의 트랜지스터들의 스위칭을 제어하기 위한 고전류 신호로 변환하도록 구성된 집적 게이트 드라이버 U6을 포함한다. 게이트 드라이버 U6은 또한 제어기(2105)로부터의 전압 레벨을 제1 단(7040)의 트랜지스터가 요구하는 전압 레벨들로 변환하도록 구성된다. 도 7b에 도시된 예시적인 실시예에서 통합 게이트 드라이버 U6은 하프 브리지 드라이버이다. 그러나, 예시적인 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다.

보다 구체적으로, 부스트 변환 회로(7020)로부터의 입력 전압 신호 VGATE는 저항 R22 및 커패시터 C32를 포함하는 필터 회로를 통해 제1 단(7040)에 입력된다. 저항 R22는 10옴의 저항값을 가질 수 있고 커패시터 C32는 1 마이크로패럿의 커패시턴스를 가질 수 있다.

저항 R22 및 커패시터 C32를 포함하는 필터 회로는 집적 게이트 드라이버 U6의 VCC 핀(핀 4) 및 노드 NODE 3에서 제너 다이오드 D2의 애노드에 연결된다. 커패시터 C3의 제2 단자는 접지에 연결된다. 제너 다이오드 D2의 애노드는 커패시터 32의 제1 단자에 그리고 캐소드는 노드 NODE 7에서 집적 게이트 드라이버 U6의 부스트 핀 BST(핀 1)에 연결된다. 커패시터 C31의 제2 단자는 집적 게이트 드라이버 U6의 스위칭 노드 핀 SWN(핀 7)에 그리고 노드 NODE 8에서 트랜지스터 Q2와 Q3 사이에 연결된다. 도 7b에 도시된 예시적인 실시예에서 제너 다이오드 D2 및 커패시터 C31은 집적 게이트 드라이버 U6의 입력 전압 핀 VCC와 부스트 핀 BST 사이에 연결된 부트-스트랩(boot-strap) 전하 펌프 회로의 일부를 형성한다. 캐패시터 C31이 부스트 변환 회로(7020)로부터의 입력 전압 신호 VGATE에 연결되기 때문에 캐패시터 C31은 다이오드 D2를 통해 입력 전압 신호 VGATE와 거의 동일한 전압으로 충전된다. 커패시터 C31은 220나노패럿의 커패시턴스를 가질 수 있다.

계속 도 7b를 참조하면, 저항 R25는 높은 측(high side) 게이트 드라이버 핀 DRVH(핀 8)과 스위칭 노드 핀 SWN(핀 7) 사이에 연결된다. 저항 R29의 제1 단자는 노드 NODE 9에서 낮은 측(low side) 게이트 드라이버 핀 DRVL에 연결된다. 저항 R29의 제2 단자는 접지에 연결된다.

저항 R23 및 커패시터 C33은 집적 게이트 드라이버 U6의 입력 핀 IN(핀 2)에 연결된 필터 회로를 형성한다. 이 필터 회로는 입력 핀 IN으로 입력되는 제2 히터 인에이블 신호 COIL_Z에서 고주파 잡음을 제거하도록 구성된다. 제2 히터 인에이블 신호 COIL_Z는 제어기(2105)로부터의 PWM 신호이다. 따라서, 이 필터 회로는 PWM 구형파 펄스 트레인의 고주파 성분을 걸러내도록 설계되고, 구형파 에지에서 상승 및 하강 시간을 약간 감소시켜 트랜지스터가 점차적으로 켜지고 꺼진다.

NODE 10에서 저항 R24가 상기 필터 회로 및 입력 핀 IN에 연결된다. 저항 R24는 풀다운 저항으로 사용되어 제2 히터 인에이블 신호 COIL_Z가 플로팅(또는 불확정)인 경우 집적 게이트 드라이버 U6의 입력 핀 IN이 로직 로우 레벨로 유지되어 히터(336)의 활성화를 방지한다.

저항 R30 및 커패시터 C37은 집적 게이트 드라이버 U6의 핀 OD(핀 3)에 연결된 필터 회로를 형성한다. 이 필터 회로는 핀 OD로 입력되는 입력 전압 신호 VGATE에서 고주파 잡음을 제거하도록 구성된다.

NODE 11에서 저항 R31이 상기 필터 회로 및 핀 OD에 연결된다. 저항 R31은 풀다운 저항으로 사용되므로 입력 전압 신호 VGATE가 플로팅(또는 불확정)인 경우 집적 게이트 드라이버 U6의 핀 OD가 로직 로우 레벨로 유지되어 히터(336)의 활성화를 방지한다. 저항 R30과 커패시터 C37로 구성된 필터 회로에서 출력되는 신호를 필터링된 신호 GATEON이라고 한다. R30 및 R31은 또한 신호 VGATE가 트랜지스터 드라이버 칩 입력에 대해 ~2.5V로 분할되는 분배기 회로이다.

트랜지스터 Q2 및 Q3 전계 효과 트랜지스터(FET)는 전압원 BATT와 접지 사이에 직렬로 연결된다. 또한, 인덕터 L3의 제1 단자는 전압원 BATT에 연결된다. 노드 NODE 12에서 인덕터 L3의 제2 단자는 캐패시터 C30의 제1 단자 및 트랜지스터 Q2의 드레인에 연결된다. 커패시터 C30의 제2 단자는 접지에 연결된다. 인덕터 L3 및 커패시터 C30은 필터를 형성하여 전압원 BATT로부터 과도 스파이크를 감소 및/또는 방지한다.

트랜지스터 Q3의 게이트는 집적 게이트 드라이버 U6의 낮은 측 게이트 드라이버 핀 DRVL(핀 5)에 연결되고, 트랜지스터 Q3의 드레인은 NODE 8에서 집적 게이트 드라이버 U6의 스위칭 노드 핀 SWN(핀 7)에 연결되고, 트랜지스터 Q3의 소스는 접지 GND에 연결된다. 낮은 측 게이트 드라이버 핀(DRVL)에서 출력되는 낮은 측 게이트 구동 신호가 하이이면 트랜지스터 Q3은 로우 임피던스 상태(ON)가 되어 노드 NODE 8을 접지에 연결한다.

상술한 바와 같이, 커패시터 C31은 부스트 변환 회로(7020)로부터의 입력 전압 신호 VGATE에 연결되기 때문에, 커패시터 C31은 다이오드 D2를 통해 입력 전압 신호 VGATE와 같거나 실질적으로 동일한 전압으로 충전된다.

낮은 측 게이트 드라이버 핀 DRVL에서 출력되는 낮은 측 게이트 구동 신호가 로우일 때, 트랜지스터 Q3은 하이 임피던스 상태(OFF)로 스위칭하고, 높은 측 게이트 드라이버 핀 DRVH(핀 8)은 집적 게이트 드라이버 U6 내의 부스트 핀 BST에 내부적으로 연결된다. 그 결과, 트랜지스터 Q2는 저임피던스 상태(ON)가 되어 스위칭 노드 SWN를 전압원 BATT에 연결하여 스위칭 노드 SWN(NODE 8)를 전압원 BATT의 전압으로 끌어올린다(pull).

이 경우에 노드 NODE 7은 부트스트랩 전압 V(BST) V(VGATE) + V(BATT)로 상승하며, 이는 트랜지스터 Q2의 게이트-소스 전압이 전압원 BATT로부터의 전압에 관계없이(또는 독립적으로) 입력 전압 신호 VGATE(예를 들어, V(VGATE))의 전압과 동일하거나 실질적으로 동일하도록 한다. 회로 구성은 전압원의 전압이 떨어질 때 BST 전압이 변경되지 않도록 보장한다. 즉, 전압원 BATT의 전압이 변경되더라도 트랜지스터들이 효율적으로 스위칭된다.

그 결과, 스위칭 노드 SWN(노드 8)는, 배터리 전압원 BATT와 동일한 최대값을 가지지만, 배터리 전압원 BATT로부터의 전압 출력과는 실질적으로 독립적인 제2 단(7060)에 대한 출력 (그리고 히터(336)에 대한 출력)을 생성하는데 사용될 수 있는 고전류 스위칭된 신호를 제공한다.

커패시터 C34의 제1 단자와 제너 다이오드(D4)의 캐소드는 노드 NODE 13에서 제2 단(7060)에 대한 입력 단자에 연결된다. 커패시터 C34와 저항 R28은 직렬로 연결된다. 커패시터 C34의 제2 단자와 저항 R28의 제1 단자가 연결된다. 제너 다이오드 D4의 애노드와 저항 R28의 제2 단자는 접지에 연결된다.

커패시터 C34, 제너 다이오드 D4 및 저항 R28은 인덕터 L4(도 7c에 도시됨)로부터의 에너지가 제1 단(7040)으로 역류하는 것을 방지하는 백 EMF(전기 및 자기장) 방지 회로를 형성한다.

저항 R25는 트랜지스터 Q2의 게이트와 트랜지스터 Q3의 드레인 사이에 연결된다. 저항 R25는 트랜지스터 Q2가 보다 안정적으로 높은 임피던스로 전환되도록 하는 풀다운 저항 역할을 한다.

제1 단(7040)의 출력은 전압원의 전압과 실질적으로 독립적이고 전압원의 전압보다 작거나 같다. 제2 히터 인에이블 신호 COIL_Z가 100% PWM일 때, 트랜지스터 Q2는 항상 활성화되고, 제1 단(7040)의 출력은 전압원의 전압 또는 실질적으로 전압원의 전압이다.

도 7c는 제2 단(7060)을 나타낸다. 제2 단(7060)은 제1 단(7040)의 출력 신호의 전압을 부스팅한다. 구체적으로, 제2 히터 인에이블 신호 COIL_Z가 일정한 로직 하이 레벨일 때 제3 인에이블 신호 COIL_X가 활성화되어 제1 단(7040)의 출력을 부스팅할 수 있다. 제3 인에이블 신호 COIL_X는 제어기(2105)로부터의 PWM 신호이다. 제어기(2105)는 제3 인에이블 신호 COIL_X의 펄스 폭을 제어하여 제1 단(7040)의 출력을 부스팅하고 입력 전압 신호 COIL_OUT를 생성한다. 제3 인에이블 신호 COIL_X가 일정한 로우 로직 레벨일 때, 제1 단(7040)의 출력이 제2 단(7060)의 출력이 된다.

제2 단(7060)은 입력 전압 신호 VGATE, 제3 인에이블 신호 COIL_X 및 필터링된 신호 GATEON을 수신한다.

제2 단(7060)은 특히 제어기(2105)로부터의 저전류 신호(들)를 제2 단(7060)의 트랜지스터들의 스위칭을 제어하기 위한 고전류 신호로 변환하도록 구성된 집적 게이트 드라이버 U7을 포함한다. 게이트 드라이버 U7은 또한 제어기(2105)로부터의 전압 레벨을 제2 단(7060)의 트랜지스터에 요구되는 전압 레벨들로 변환하도록 구성된다. 도 7c에 도시된 집적 게이트 드라이버 U7은 하프 브리지 드라이버이다. 그러나, 예시적인 실시예들은 이에 한정되는 것은 아니다.

보다 구체적으로, 부스트 변환 회로(7020)로부터의 입력 전압 신호 VGATE는 저항 R18 및 커패시터 C28을 포함하는 필터 회로를 통해 제2 단(7060)에 입력된다. 저항(R18)은 10옴의 저항값을 가질 수 있고 커패시터(C28)는 1마이크로패럿의 커패시턴스를 가질 수 있다.

저항 R18 및 커패시터 C28을 포함하는 이 필터 회로는 집적 게이트 드라이버 U7의 VCC 핀(핀 4) 및 노드 NODE 14에서 제너 다이오드 D1의 애노드에 연결된다. 커패시터 C28의 제2 단자는 접지에 연결된다. 제너 다이오드 D2의 캐소드는 노드 NODE 15에서 커패시터 C27의 제1 단자와 집적 게이트 드라이버 U7의 부스트 핀 BST(핀 1)에 연결된다. 커패시터(C27)의 제2 단자는 노드 NODE 16에서 집적 게이트 드라이버 U7의 스위칭 노드 핀 SWN(핀 7)에 그리고 트랜지스터 Q1과 Q4 사이에 연결된다.

도 7c에 도시된 예시적인 실시예에서, 제너 다이오드 D1 및 커패시터 C27은 집적 게이트 드라이버 U7의 입력 전압 핀 VCC와 부스트 핀 BST 사이에 연결된 부트 스트랩 충전 펌프 회로의 일부를 형성한다. 캐패시터 C27이 부스트 변환 회로(7020)로부터의 입력 전압 신호 VGATE에 연결되기 때문에 캐패시터 C27은 다이오드 D1을 통해 입력 전압 신호 VGATE와 거의 동일한 전압으로 충전된다. 커패시터 C27은 220나노패럿의 커패시턴스를 가질 수 있다.

여전히 도 7c를 참조하면, 저항 R21은 높은 측 게이트 드라이버 핀 DRVH(핀 8)와 스위칭 노드 핀 SWN(핀 7) 사이에 연결된다. 트랜지스터 Q4의 게이트는 집적 게이트 드라이버 U7의 낮은 측 게이트 드라이버 핀 DRVL(핀 5)에 연결된다.

인덕터 L4의 제1 단자는 제1 단(7040)의 출력에 연결되고 인덕터 L4의 제2 단자는 노드 NODE 16에 연결된다. 인덕터 L4는 제1 단(7040)의 출력의 주 저장 소자의 역할을 한다. 예시적인 작동에서, 집적 게이트 드라이버 U7이 낮은 측 게이트 드라이버 핀 DRVL(핀 5)로부터 로우 레벨 신호를 출력할 때, 트랜지스터 Q4는 낮은 임피던스 상태(ON)로 스위칭하고 그에 따라 인덕터 L4와 트랜지스터 Q4를 통해 전류가 흐를 수 있다. 이것은 인덕터 L4에 에너지를 저장하고 전류는 시간이 지남에 따라 선형적으로 증가한다. 인덕터의 전류는 트랜지스터의 스위칭 주파수에 비례한다(제3 히터 인에이블 신호 COIL_X에 의해 제어됨).

저항 R10 및 커패시터 C29는 집적 게이트 드라이버 U7의 입력 핀 IN(핀 2)에 연결된 필터 회로를 형성한다. 이 필터 회로는 입력 핀(IN)으로 입력되는 제3 히터 인에이블 신호 COIL_X에서 고주파 잡음을 제거하도록 구성된다.

노드 NODE 17에서 저항 R20이 상기 필터 회로 및 입력 핀 IN에 연결된다. 저항 R20은 풀다운 저항으로 사용되어 제3 히터 인에이블 신호 COIL_X가 플로팅(또는 불확정)인 경우 집적 게이트 드라이버 U7의 입력 핀 IN이 로직 로우 레벨로 유지되도록 하여 히터(336)의 활성화를 방지한다.

저항 R30 및 커패시터 C37은 집적 게이트 드라이버 U6의 핀 OD(핀 3)에 연결된 필터 회로를 형성한다. 이 필터 회로는 핀 OD로 입력되는 입력 전압 신호 VGATE에서 고주파 잡음을 제거하도록 구성된다.

집적 게이트 드라이버 U7의 핀 OD는 필터링된 신호 GATEON을 수신한다.

트랜지스터 Q1 및 Q4는 전계 효과 트랜지스터(FET)이다. 트랜지스터 Q1의 게이트와 저항 R21의 제1 단자는 노드 NODE 18에서 집적 게이트 드라이버 U7의 높은 측 게이트 드라이버 핀 DRVH(핀 8)에 연결된다.

트랜지스터(Q1)의 소스는 저항 R21의 제2 단자, 제너 다이오드 D3의 애노드, 트랜지스터 Q4의 드레인, 커패시터 C35의 제1 단자, 커패시터 C27의 제2 단자 및 및 노드 NODE 16에서 집적 게이트 드라이버 U7의 스위칭 노드 핀 SWN(핀 7)에 연결된다.

트랜지스터 Q4의 게이트는 집적 게이트 드라이버 U7의 낮은 측 게이트 드라이버 핀 DRVL(핀 5)과 노드 NODE 19에서 저항 R27의 제1 단자에 연결된다. 트랜지스터 Q4의 소스와 저항 R27의 제2 단자는 접지에 연결된다.

커패시터 C35의 제2 단자는 저항 R29의 제1 단자에 연결된다. 저항 R29의 제2 단자는 접지에 연결된다.

트랜지스터 Q1의 드레인은 노드 NODE 20에서 캐패시터 C36의 제1 단자, 제너 다이오드 D3의 캐소드 및 제너 다이오드 D5의 캐소드에 연결된다. 커패시터 C36의 제2 단자와 제너 다이오드 D5의 애노드는 접지에 연결된다. 제2 단(7060)의 출력 단자(7065)는 노드 NODE 20에 연결되어 입력 전압 신호 COIL_OUT를 출력한다. 출력 단자(7065)는 가열 엔진 제어 회로(2127)의 출력으로서 기능한다.

커패시터 C35는 평활 커패시터일 수 있고 저항들은 돌입 전류(inrush current)를 제한한다. 제너 다이오드 D3은 노드 NODE 20의 전압이 커패시터 35로 방전되는 것을 차단하는 차단 다이오드이다. 커패시터 C36은 제2 단(060)에 의해 충전된(그리고 COIL_OUT에서 리플을 감소시키는) 출력 커패시터이고 제너 다이오드 D5는 ESD(정전기 방전) 보호 다이오드이다.

낮은 측 게이트 드라이버 핀 DRVL로부터 출력되는 낮은 측 게이트 드라이브 신호가 하이일 때, 트랜지스터 Q4는 저임피던스 상태(ON)에 있고, 이에 의해 노드 NODE 16을 접지에 연결하고 인덕터 L4의 자기에 저장된 에너지를 증가시킨다.

전술한 바와 같이, 캐패시터 C27은 부스트 변환 회로(7020)로부터의 입력 전압 신호 VGATE에 연결되기 때문에, 캐패시터 C27은 다이오드 D1을 통해 입력 전압 신호 VGATE와 동일하거나 실질적으로 동일한 전압으로 충전된다.

낮은 측 게이트 드라이버 핀 DRVL에서 출력되는 낮은 측 게이트 드라이브 신호가 로우일 때, 트랜지스터 Q4는 고임피던스 상태(OFF)로 스위칭하고, 높은 측 게이트 드라이버 핀 DRVH(핀 8)은 집적 게이트 드라이버 U7 내의 부트스트랩 핀 BST에 내적으로 연결된다. 그 결과, 트랜지스터 Q1은 낮은 임피던스 상태(ON)가 되어 스위칭 노드 SWN를 인덕터 L4에 연결한다.

이 경우 부트스트랩 전압 V(BST) V(VGATE) + V(INDUCTOR)로 상승하며, 이는 트랜지스터 Q1의 게이트-소스 전압이 인덕터 L4로부터의 전압에 관계없이(또는 독립적으로) 입력 전압 신호 VGATE(예를 들어, V(VGATE))의 전압과 동일하거나 실질적으로 동일하도록 한다. 회로 구성은 전압원의 전압이 떨어질 때 BST 전압이 변경되지 않도록 보장한다. 즉, 전압원 BATT의 전압이 변경되더라도 트랜지스터들이 효율적으로 스위칭된다. 제2 단(7060)이 부스트 회로이므로 부트스트랩 전압을 부스트 전압이라고도 한다.

스위칭 노드 SWN(노드 8)은 인덕터 전압에 연결되고 출력 커패시터 C36은 충전되어, 제1 단(7040)으로부터의 출력 전압에 실질적으로 독립적인 전압 출력 신호 COIL_OUT(히터(336)로의 전압 출력)을 생성한다.

도 8a-8b는 예시적인 실시예들에 따른 불연성 에어로졸 생성 장치에서 히터를 제어하는 방법을 도시한다.

많은 불연성 장치(non-combustible device)는 사용 전에 유기 물질(예: 담배)을 예열(perheat)한다. 예열은 성인 작동자가 인가한 첫 번째 음압이 적절한 부피와 구성의 에어로졸을 야기하도록 해당 화합물이 휘발하기 시작하는 지점까지 재료의 온도를 높이는 데 사용된다.

적어도 일부 예시적인 실시예에서, 인가된 에너지는 예열 동안 히터를 제어하기 위한 기초로서 사용된다. 인가 에너지를 사용하여 히터를 제어하면 성인 작동자가 인가한 첫 번째 음압의 품질과 일관성이 향상된다. 대조적으로, 시간과 온도는 일반적으로 예열을 제어하기 위한 기준으로 사용된다.

도 8a 내지 도 8b의 방법은 제어기(2105)에서 구현될 수 있다. 일 예에서, 도 8a 내지 8b의 방법은 제어기(2105)에서 실행되는 장치 관리자 유한상태기계(FSM: Finite State Machine) 소프트웨어 구현의 일부로서 구현될 수 있다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 이 방법은 제1 목표 예열 온도에 기초하여 제1 전력을 인가하는 단계를 포함한다(S805). S805의 예시적인 실시예가 도 8b에 도시되어 있다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 제어기는 에어로졸 생성 장치에 캡슐이 삽입된 것을 검출한다. 일부 예시적인 실시예에서, 제어기는 도 1a 내지 도 1c에 도시된, 문에 결합한 개방 폐쇄 스위치로부터 신호를 획득한다. 다른 예시적인 실시예에서, 에어로졸 생성 장치는 캡슐 검출 스위치를 더 포함한다(또는 대안적으로 포함한다). 캡슐 검출 스위치는 캡슐이 제대로 삽입되었는지 여부를 검출한다(예를 들어 캡슐이 제대로 삽입되면 캡슐 검출 스위치가 아래로 눌리거나 닫힌다). 캡슐이 적절하게 삽입되면 제어기는 로직 하이 레벨로서 신호 PWR_EN_VGATE(도 7a에 도시됨)를 생성할 수 있다. 또한 제어기는, 캡슐이 삽입되었고 히터 저항이 지정된 범위 내(예: ±20%)에 있는지 확인하기 위해 히터 연속성 검사를 수행할 수 있다.

캡슐이 삽입된 후(스위치에 의해 검출됨) 및/또는 에어로졸 생성 장치(10)가 켜질 때(예를 들어 버튼 작동에 의해), 히터(336)는 짧은 시간 동안(~50ms) 가열 엔진 제어 회로로부터의 낮은 전력 신호로 가동되고, 이 에너지 임펄스 동안 측정된 전압 및 전류로부터 저항이 계산될 수 있다. 측정된 저항이 지정된 범위 내(예를 들어 공칭 2100mΩ ±20%)에 있으면 캡슐이 이용가능한 것으로 간주되고 시스템이 에어로졸 생성을 진행할 수 있다.

낮은 전력 및 짧은 지속 시간은 (에어로졸의 생성을 방지하기 위해) 캡슐에 최소량의 가열을 제공하기 위한 것이다.

S825에서, 제어기는 메모리로부터 동작 파라미터를 획득한다. 작동 파라미터는 최대 전력 레벨(Pmax), 초기 예열 온도, 후속 예열 온도 및 예열 에너지 임계치를 식별하는 값들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 작동 파라미터는 경험적 데이터에 기초하여 미리 결정되거나 캡슐로부터 획득된 측정치(예를 들어, 전압 및 전류)에 기초하여 조정될 수 있다. 그러나, 예시적인 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 추가로 또는 대안적으로, 작동 파라미터는 다중-인스턴스 장치(multi-instances device)의 후속 인스턴스들에 대해 상이한 초기 예열 온도들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 초기 인스턴스에 대한 작동 파라미터들 및 후속 두 번째 후속 인스턴스에 대한 작동 파라미터들을 얻을 수 있다.

S830에서, 제어기는 에어로졸 생성 장치가 "온"(on) 상태를 표시하게 할 수 있다. 제어기는 에어로졸 생성 장치가 시각적 표시기 및/또는 햅틱 피드백을 생성하여 "온" 상태를 표시하게 할 수 있다.

S835에서, 제어기는 예열이 시작되었는지 여부를 결정한다. 일부 예시적인 실시예에서, 제어기는 소비자가 예열을 시작하기 위해 버튼을 눌렀음을 나타내는 온-제품 제어부로부터의 입력을 수신할 때 예열을 시작할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 상기 버튼은 에어로졸 생성 장치의 전원을 켜는 버튼과 별개일 수 있고, 다른 예시적인 실시예에서 상기 버튼은 에어로졸 생성 장치의 전원을 켜는 동일한 버튼일 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 예열은 임계 레벨 초과의 기류를 감지하는 것과 같은 다른 입력에 기초하여 시작될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 온-제품 제어부는 성인 조작자가 하나 이상의 온도 프로필(각각의 온도 프로필은 메모리에 저장된 작동 파라미터와 연관됨)을 선택하도록 허용할 수 있다.

제어기가 예열이 시작되지 않았다고 결정하면, 방법은 제어기가 오프 타이머(off timer)가 경과했는지 여부를 결정하는 S880으로 진행한다. 오프 타이머가 경과하지 않았다면 방법은 S830으로 돌아가고, 오프 타이머가 경과하였다고 판단되면 제어부는 에어로졸 생성 장치가 "오프" 상태를 표시하게 하고(S885) 전원을 차단한다(S890). 오프 타이머는 검출된 기류가 임계 레벨 아래로 떨어지면 시작한다. 오프 타이머는 15분과 같은 일정 시간 동안 활동이 없을 때 "오프" 상태를 표시하는 데 사용된다. 그러나, 예시적인 실시예는 15분으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 오프 타이머의 지속 시간은 2분 또는 10분일 수 있다.

제어기가 S835에서 예열이 시작되었다고 결정하면(예를 들어, 온-제품 제어부터의 입력을 검출하면), 제어기는 메모리로부터 온-제품 제어부로부터의 입력과 연관된 작동 파라미터를 획득한다. 일 예에서, 에어로졸 생성 인스턴스가 캡슐에 대한 초기 인스턴스가 아닌 경우, 제어기는 인스턴스 횟수와 연관된 작동 파라미터를 얻을 수 있다. 예를 들어, 메모리는 인스턴스 횟수에 기초한 상이한 온도 목표(예를 들어, 각각 인스턴스 횟수에 대한 상이한 온도 목표) 및 인스턴스 횟수에 기초한 예열에 사용할 상이한 목표 에너지 레벨을 저장할 수 있다.

캡슐이 제거되고 캡슐이 삽입된 것을 검출한 후 제어기가 처음으로 예열 알고리즘을 시작할 때 초기 인스턴스가 발생한다. 또한 인스턴스가 시간 초과하거나 (time out)(예를 들어 8분 후) 인스턴스 중에 소비자가 장치를 끄면, 인스턴스 횟수가 증가한다.

S840에서 작동 파라미터를 획득하면, 제어기는 에어로졸 생성 장치가 에어로졸 표시기를 통해 예열이 시작되었다는 표시(알림)를 표시하게 할 수 있다.

S850에서, 제어기는 (가열 엔진 제어 회로(2127)에 제공된 VGATE, COIL_Z 및 COIL_X 신호를 통해) 히터에 대한 최대 가용 전력까지 증가시킨다(lamp up)(예를 들어, 제어기는 200ms 이내에 10W의 최대 가용 전력을 제공한다). 더 자세히 설명하면 제어기는 최대 전력을 요청하고 그러나 제어기는 전원공급장치의 순간적인 부하를 줄이기 위해 최대 전력까지 증가시킨다. 예시적인 실시예에서, 최대 가용 전력은 배터리의 용량에 기초하여 설정된 값이고 에어로졸 형성 기재가 히터에 의해 연소되지 않도록 오버슈트를 최소화하기 위한 것이다(즉, 연소를 일으키지 않고 얼마나 많은 에너지가 에어로졸에 투입될 수 있는지와 관련된 것이다). 최대 가용 전력은 경험적 증거를 기초로 설정될 수 있으며 10-15W 사이일 수 있다. 제어기가 히터의 목표 초기 예열 온도(예를 들어 320℃)에 접근한다고 결정할 때까지 제어기는 최대 가용 전력을 제공한다(S855). 320℃가 담배를 포함하는 에어로졸 형성 기재에 대한 예시적인 목표 초기 예열 온도로서 사용되지만, 예시적인 실시예가 이에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 예를 들어, 담배를 포함하는 에어로졸 형성 기재에 대한 목표 초기 예열 온도는 400℃ 미만, 예를 들어 350℃일 수 있다. 더욱이, 목표 초기 예열 온도는 에어로졸 형성 기재 내의 재료에 기초한다. 제어기는 히터 전압 측정 회로(예: COIL_VOL) 및 보상 전압 측정 회로로부터 측정된 전압을 이용하여 히터의 온도를 결정할 수 있고, 히터 전류 측정 회로(예: COIL_RTN_I)로부터 측정된 전류를 결정할 수 있다. 제어기는 (예를 들어, 저항과 히터(336)의 온도 사이의 비교적 선형 관계에 기초하여) 임의의 공지된 방식으로 히터(336)의 온도를 결정할 수 있다.

또한, 제어기는 측정 전류 COIL_RTN_I 및 측정 전압 COIL_RTN을 사용하여 (예를 들어, 옴의 법칙 또는 다른 공지된 방법을 사용하여) 히터(336)의 저항, 히터 저항 R_Heater를 결정할 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부 실시예에 따르면, 제어기는 측정 전압 COIL_RTN(또는 보상 전압 VCOMP)을 측정 전류 COIL_RTN_I로 나누어 히터 저항 R_Heater을 산출할 수 있다.

일부 예시적인 실시예에서, 저항 계산을 위한 측정 접점들에서 측정된 측정 전압 COIL_RTN은 온도 제어에 사용될 수 있다.

예를 들어, 제어기(2105)는 온도를 결정(즉, 추정)하기 위해 다음 방정식을 사용할 수 있다.

R_Heater = R₀[1+α(T-T₀)]

상기 방정식에서 α는 히터 재료의 온도 저항 계수(TCR: temperature coefficient of resistance) 값이고, R₀는 시작 저항, T₀는 시작 온도(starting temperature), R_Heater는 현재 저항 결정값, T는 추정된 온도(estimated temperature)이다.

시작 저항 R₀은 초기 예열 동안 제어기(2105)에 의해 메모리(2130)에 저장된다. 보다 구체적으로, 제어부(2105)는 히터(336)에 인가되는 전력이 측정 오차가 온도 계산에 미치는 영향이 적은 값에 도달한 경우 시작 저항(R₀)을 측정할 수 있다. 예를 들어, 제어기(2105)는 히터(336)에 공급되는 전력이 1W(저항 측정 오차가 대략 1% 미만)일 때 시작 저항(R₀)을 측정할 수 있다.

시작 온도 T₀는 제어기(2105)가 시작 저항 R₀을 측정할 때의 주변 온도이다. 제어기(2105)는 시작 온도 T₀를 측정하기 위해 온보드 서미스터 또는 임의의 온도 측정 장치를 사용하여 시작 온도 T₀를 결정할 수 있다.

적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 히터 전류 측정 회로(21258) 및 히터 전압 측정 회로(21252)의 측정에 10ms(밀리초) 측정 간격이 사용될 수 있다(이것이 최대 샘플 속도일 수 있기 때문이다). 그러나, 적어도 하나의 다른 예시적인 실시예에서, 저항 기반 히터 측정을 위해, 1ms 측정 간격(시스템의 틱 속도)이 사용될 수 있다.

다른 예시적인 실시예에서, 히터 온도 값을 결정하는 것은 결정된 저항에 기초하여 룩업 테이블(LUT: look-up table)로부터 히터 온도 값을 얻는 것을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 시작 저항에 대한 저항의 변화에 의해 인덱싱된 LUT가 사용될 수 있다.

LUT는 복수의 히터 저항에 각각 대응하는 복수의 온도 값을 저장할 수 있으며, 획득된 히터 온도 값은 LUT에 저장된 복수의 온도 값 중 결정된 저항에 대응하는 온도 값일 수 이 있다.

추가로, 에어로졸 생성 장치(10)는 룩업 테이블(LUT)을 (예를 들어 메모리(2130)에) 저장할 수 있는바, 이 룩업 테이블(LUT)은 또한 자신에 저장되어 있는 대응하는 복수의 온도에 대한 인덱스로서 복수의 히터 저항을 저장한다. 결과적으로, 제어기는 LUT에 저장된 히터 온도들 중에서 대응하는 히터 온도 T를 식별(예를 들어, 룩업)하기 위해 LUT에 대한 인덱스로서 이전에 결정된 히터 저항 R_Heater를 사용함으로써 히터(336)의 현재 온도를 추정할 수 있다.

제어기가 목표 초기 예열 온도에 접근하고 있다고 결정하면, 제어기는 S855에서 온도 오버슈트를 피하기 위해 히터에 대해 인가된 전력을 중간 전력 레벨로 줄이기 시작한다.

비례-적분-미분(PID) 제어기(도 9에 도시됨)는 오차 신호(error signal)(즉, 목표 온도에서 현재 결정된 온도를 뺀 값)에 기초하여 비례 제어를 적용하여, 오차 신호가 0으로 감소함에 따라, 제어기(2105)는 인가되는 전력을 백오프(back off)하기 시작한다(이는 주로 PID 제어기의 비례 항(P)에 의해 제어되지만 적분 항(I) 및 미분 항(D)도 기여한다).

P, I 및 D 값은 오버슈트, 대기 시간 및 정상 상태 오류를 서로 균형을 이루고 PID 제어기가 그 출력을 조정하는 방법을 제어한다. P, I 및 D 값은 경험적으로 또는 시뮬레이션에 의해 도출될 수 있다.

도 9는 일부 예시적인 실시예에 따른 온도 가열 엔진 제어 알고리즘을 나타내는 블록도이다.

9를 참조하면, 온도 가열 엔진 제어 알고리즘(900)은 원하는 온도를 달성하기 위해 온도 가열 엔진 제어 회로(2127)에 인가되는 전력량을 제어하기 위해 PID 제어기(970)를 사용한다. 예를 들어, 아래에서 더 자세히 논의되는 바와 같이, 적어도 일부 예시적인 실시예에 따르면, 온도 가열 엔진 제어 알고리즘(900)은 결정된 온도 값(974)(예를 들어, 전술한 바와 같이 결정됨)을 획득하고; 메모리(2130)로부터 목표 온도 값(예를 들어, 목표 온도(976))을 획득하고; 및 PID 제어기(예를 들어, PID 제어기(970))가 결정된 히터 온도 값 및 목표 온도 값에 기초하여 히터에 제공되는 전력 레벨을 제어하는 것을 포함한다.

또한, 적어도 일부 예시적인 실시예에 따르면, 목표 온도(976)는 PID 제어기(970)에 의해 제어되는 PID 제어 루프에서 설정점(즉, 온도 설정점)의 역할을 한다.

결과적으로, PID 제어기(970)는 목표 온도(976)와 결정된 온도(974) 사이의 차이(예를 들어, 차이의 크기)가 감소되거나 또는 대안적으로 최소화되는 방식으로 전력 레벨 설정 작동(power level setting operation)(944)에 의해 가열 엔진 제어 회로(2127)로 출력되는 전력 파형(930)(즉, COIL_X 및 COIL_Z)을 제어하기 위해 전력 제어 신호(972)의 레벨을 지속적으로 교정한다. 목표 온도(976)와 결정된 온도(974) 사이의 차이는 또한 PID 제어기(970)가 감소시키거나 최소화하기 위해 작동하는 오차 값(error value)으로 간주될 수 있다.

예를 들어, 적어도 일부 예시적인 실시예에 따르면, 전력 레벨 설정 작동(944)은 전력 파형(930)의 레벨이 전력 제어 신호(972)에 의해 제어되도록 전력 파형(930)을 출력한다. 가열 엔진 제어 회로(2127)로 출력되는 전력 레벨 파형의 전력 레벨의 크기의 증가 또는 감소에 비례하는 방식으로, 가열 엔진 제어 회로(2127)는 전원공급장치(1234)에 의해 히터(336)에 공급되는 전력량이 증가 또는 감소하도록 한다. 결과적으로, 전력 제어 신호(972)를 제어함으로써, PID 제어기(970)는 (예를 들어, 전원공급장치(1234)에 의해) 히터(336)에 제공되는 전력의 레벨을 제어하여 목표 온도 값(예를 들어, 목표 온도(976))와 결정된 온도 값(예를 들어, 결정된 온도(974)) 사이의 차이의 크기가 감소되거나 대안적으로 최소화된다.

적어도 일부 예시적인 실시예에 따르면, PID 제어기(970)는 공지된 PID 제어 방법에 따라 작동할 수 있다. 적어도 일부 실시예에 따르면, PID 제어기(970)는 비례항(P), 적분항(I) 및 미분항(D) 중 2개 이상의 항을 생성할 수 있으며, PID 제어기(970)는 공지된 방법에 따라 전력 제어 신호(972)를 조정 또는 보정하기 위해 상기 2개 이상의 항을 사용할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 초기 및 후속 예열 단계에 대해 동일한 PID 설정이 사용될 수 있다.

다른 예시적 실시예에서, 상이한 PID 설정이 각 단계에 대해 사용될 수 있다(예를 들어, 초기 및 후속 예열에 사용되는 온도 목표가 실질적으로 다른 경우).

도 10은 전력 파형(930)의 레벨이, PID 제어기(970)가 전력 레벨 설정 작동(944)에 제공되는 전력 제어 신호(972)를 지속적으로 보정함에 따라, 시간에 따라 변할 수 있는 예시적인 방식을 도시한다. 도 10은 온도 임계치 및 에너지 임계치에 도달함에 따라 전력 파형(930)의 레벨이 변할 수 있는 예시적인 방식을 도시한다. 도 10에서 전력은 COIL_VOL*COIL_CUR이다. 도 10에서 PID 루프는 온도가 설정점에 접근함에 따라 최대 전력 Pmax로부터의 인가된 전력을 낮추기 시작할 것이며, 이는 목표 온도의 오버슈트를 줄인다.

도 10에 대해서 아래에서 더 자세히 설명할 것이다.

다시 도 8a를 참조하면, 제어기는 제1 전력 인가의 과정에서 히터에 전달된 추정된 에너지를 결정한다(S810).

도 8b에 도시되고 앞서 설명한 바와 같이, 제어기는 히터에 공급되는 전력을 제어한다(S855). S860에서 제어기는 히터에 인가된 추정된 에너지가 예열 에너지 임계치에 도달했는지 여부를 결정한다. 보다 구체적으로, 제어기는 히터에 전달된 에너지를 추정하기 위해 예열을 시작한 이후 히터에 전달된 전력을 적분(또는 샘플들을 합산)한다. 예시적인 실시예에서, 제어기는 매 밀리초마다 히터에 인가되는 전력(Power = COIL_VOL*COIL_CUR)을 결정하고 적분(또는 합계)의 일부로 상기 결정된 전력을 사용한다.

제어기가 예열 에너지 임계치가 충족되지 않았다고 결정하면, 방법은 히터의 예열 프로세스의 일부로 히터에 전력이 공급되는 S855로 진행한다.

제어기가 인가된 에너지가 예열 에너지 임계치(예를 들어, 75J)에 도달한다고 결정하면, 제어기는 에어로졸 표시기를 통해 에어로졸 생성 장치가 예열 완료 표시를 출력하게 한다(S865).

도 8a 및 도 8b를 함께 참조하면, 제어기는 예열 에너지 임계치가 충족되면 S815에서 히터에 제2 전력을 인가한다. 제2 전력은 제1 전력보다 작을 수 있다.

제어기는 히터의 목표 초기 예열 온도를 후속 예열 온도(예: 300℃)로 변경하고 제어기는 도 9에 설명된 온도 제어 알고리즘을 사용하여 제2 전력에 따라 입력 전력을 감소시킨다. 후속 예열 온도는 경험적 데이터를 기반으로 하며 목표 초기 예열 온도보다 낮을 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 후속 예열 온도는 장치 내에 캡슐이 있는 장치에 음압이 인가되는 횟수에 기초할 수 있다.

도 8b 및 도 10이 후속 예열 온도 목표로의 예열을 도시하지만, 성인 조작자는 초기 예열 온도 목표에 도달한 후에 에어로졸 생성을 시작할 수 있다. 보다 구체적으로, 성인 조작자에 의해 가해지는 음압을 검출하고 초기 예열 온도 목표에 도달하면, 제어기(2105)는 에어로졸 생성을 시작할 수 있다(즉, 히터가 에어로졸을 생성하기에 충분한 온도에 도달하도록 히터에 전력 공급).

예열 에너지 임계치는 경험적 데이터를 기반으로 결정될 수 있으며 적용되는 압력 임계치 초과의 음압에서 원하는/선택된 양의 에어로졸을 생성하기에 충분한 에너지로 결정될 수 있다.

S875에서, 성인 조작자는 에어로졸 생성 장치에 음압을 인가할 수 있다. 이에 응답하여, 에어로졸 생성 장치는 에어로졸을 발생시키기 위해 캡슐 내의 전-에어로졸 제제(pre-aerosol formulation)를 가열한다.

가열 동안 및/또는 히터의 온도를 제어하기 위한 인자로서 인가된 에너지를 사용함으로써, 감각적 경험 및 에너지 효율이 개선되어 배터리 전력이 보존된다.

도 10은 도 8a 내지 도 8b에 예시된 방법의 타이밍도를 예시한다. T₁에서 예열이 시작되고 제어기가 전력을 증가시켜 히터에 제1 전력을 인가하며, 이 예에서는 최대 전력 P_max이다. T₂에서 제어기는 히터가 초기 예열 목표 온도 T_emp1에 접근하고 있다고 결정하고(PID 제어 루프의 오차 신호 감소로 인해) 온도 오버슈트를 방지하기 위해 인가된 전력을 P_max에서 중간 전력 P_int로 줄이기 시작한다. 중간 전력 P_int로의 감소는 적어도 두 개의 구간 Int1 및 Int2를 포함한다. 제어기는 구간 Int2 동안보다 구간 Int1에서 더 빠른 속도(즉, 더 큰 기울기)로 전력을 감소시킨다. 구간 Int2는, 제어기가 초기 예열 온도 Temp1에 도달했다고 결정하는 것과 실질적으로 동시에 중간 전력 P_int에 도달할 수 있도록 더 작은 변화율을 가진다. 예열에 사용되는 PID 설정은 구간 Int1 및 Int2 모두에 대해 동일할 수 있다(예: P = 100, I = 0.25 및 D = 0). 구간 Int1 및 Int2 동안 전력 인가의 변화는 온도 오차 신호 감소의 결과이다.

T₃에서 제어기는 초기 예열 온도 Temp1에 도달한 것을 결정한다. T₄에서 제어기는 인가된 에너지가 예열 에너지 임계치에 도달했다고 결정하고 히터의 온도를 후속 예열 온도 Temp2로 유지하기 위해 전력을 제2 전력 P₂로 줄인다.

중간 전력 P_int에서 제2 전력 P₂로의 전이는 2개의 구간 Int3 및 Int4를 포함한다. 구간 Int3에서 제어기는 제1 기울기로 전력을 감소시킨다. 구간 Int4에서 제어기는 크기가 제1 기울기의 크기보다 작은 기울기에서 전력을 증가시킨다. 제어기는 전력이 제2 전력 P₂보다 작은 P_dip에 있을 때 구간 Int4를 시작한다.

예시적인 실시예가 여기에서 개시되었지만, 다른 변형이 가능할 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 변형은 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나는 것으로 간주되어서는 안 되며, 통상의 기술자에게 자명한 그러한 모든 변형은 다음 청구범위의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (21)

1. 불연성 에어로졸 생성 장치의 히터를 제어하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
   컴퓨터 판독 가능 명령어를 저장하는 메모리와, 상기 컴퓨터 판독 가능 명령어를 실행하는 제어기를 포함하며,
   상기 제어기는 상기 컴퓨터 판독 가능 명령어를 실행하여,
   상기 불연성 에어로졸 생성 장치가:
   제1 예열 온도에 기초하여 히터에 제1 전력을 인가하게 하고;
   상기 제1 전력의 인가 동안 상기 히터에 인가되는 추정된 에너지를 결 정하게 하고;
   상기 추정된 에너지, 에너지 임계치 및 제2 예열 온도에 기초하여 상 기 히터에 제2 전력을 인가하게 하며,
   상기 제2 전력은 상기 제1 전력보다 작은,
   시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 예열 온도 및 상기 제2 예열 온도는 320℃ 이하인,
   시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 전력의 인가 전에, 상기 제어기는,
   상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 에너지 임계치에 대응하는 값들을 획득하게 하는,
   시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 제1 인스턴스 및 제2 인스턴스에 대한 값들을 획득하게 하며,
   상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 에너지 임계치에 대응하는 상기 값들은 상기 제1 인스턴스에 대한 것인,
   시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 추정된 에너지가 상기 에너지 임계치보다 큰지를 결정하게 하며,
   상기 제2 전력의 인가는 상기 추정된 에너지가 상기 에너지 임계치보다 클 때 상기 히터에 상기 제2 전력을 인가하는,
   시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 제2 전력의 인가 시 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 인간기계인터페이스를 사용하여 표시기를 출력하게 하는,
   시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 시스템은:
   상기 히터에 연결된 제1 접점들 간의 제1 전압을 측정하는 전압 측정 회로;
   제2 접점들 간의 제2 전압을 측정하는 보상 전압 측정 회로를 더 포함하며,
   상기 제어기는, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압에 기초하여 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 히터에 인가되는 상기 추정된 에너지를 결정하게 하는,
   시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어기는, 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 제2 전압에 기초하여 상기 제1 전력을 조정하게 하는,
   시스템.
9. 회로를 포함하는 불연성 에어로졸 생성 장치로서,
   상기 회로는,
   상기 불연성 에어로졸 생성 장치가:
   제1 예열 온도에 기초하여 히터에 제1 전력을 인가하게 하고;
   상기 제1 전력의 인가 동안 상기 히터에 인가되는 추정된 에너지를 결 정하게 하고;
   상기 추정된 에너지, 에너지 임계치 및 제2 예열 온도에 기초하여 상 기 히터에 제2 전력을 인가하게 하며,
   상기 제2 전력은 상기 제1 전력보다 작은,
   불연성 에어로졸 생성 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 전력의 인가 전에, 상기 회로는,
    상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 에너지 임계치에 대응하는 값들을 획득하게 하는,
    불연성 에어로졸 생성 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 회로는, 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 제1 인스턴스 및 제2 인스턴스에 대한 값들을 획득하게 하며,
    상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 에너지 임계치에 대응하는 상기 값들은 상기 제1 인스턴스에 대한 것인,
    불연성 에어로졸 생성 장치.
12. 제9항에 있어서,
    상기 회로는, 상기 제1 전력의 인가 시 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 인간기계인터페이스를 사용하여 표시기를 출력하게 하는,
    불연성 에어로졸 생성 장치.
13. 제9항에 있어서,
    상기 회로는, 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 추정된 에너지가 상기 에너지 임계치보다 큰지를 결정하게 하며,
    상기 제2 전력의 인가는 상기 추정된 에너지가 상기 에너지 임계치보다 클 때 상기 히터에 상기 제2 전력을 인가하는,
    불연성 에어로졸 생성 장치.
14. 제9항에 있어서,
    상기 회로는, 상기 제2 전력의 인가 시 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 인간기계인터페이스를 사용하여 표시기를 출력하게 하는,
    불연성 에어로졸 생성 장치.
15. 제9항에 있어서,
    상기 불연성 에어로졸 생성 장치는:
    상기 히터에 연결된 제1 접점들 간의 제1 전압을 측정하는 전압 측정 회로;
    제2 접점들 간의 제2 전압을 측정하는 보상 전압 측정 회로를 더 포함하며,
    상기 회로는, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압에 기초하여 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 히터에 인가되는 상기 추정된 에너지를 결정하게 하는,
    불연성 에어로졸 생성 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 회로는, 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 제2 전압에 기초하여 상기 제1 전력을 조정하게 하는,
    불연성 에어로졸 생성 장치.
17. 제9항에 있어서,
    상기 불연성 에어로졸 생성 장치는 상기 히터를 포함하는 제거 가능한 캡슐을 더 포함하며,
    상기 제거 가능한 캡슐은 종축을 따라 기류가 흐르게 하도록 구성되는,
    불연성 에어로졸 생성 장치.
18. 불연성 에어로졸 생성 장치에서 히터를 제어하기 위 한 시스템으로서, 상기 시스템은:
    컴퓨터 판독 가능 명령어를 저장하는 메모리와, 상기 컴퓨터 판독 가능 명령어를 실행하는 제어기를 포함하며,
    상기 제어기는 상기 컴퓨터 판독 가능 명령어를 실행하여,
    상기 불연성 에어로졸 생성 장치가:
    제1 예열 온도에 기초하여 히터에 제1 전력을 인가하게 하고;
    상기 제1 전력의 인가 동안 상기 히터에 인가되는 전류 및 상기 히터 에 인가되는 전압을 결정하게 하고, 상기 제1 전력의 인가는 소정 시간 구간 임;
    상기 소정 시간 구간에 걸쳐 상기 히터에 인가된 전류 및 상기 히터에 인가된 전압, 임계치 및 제2 예열 온도에 기초하여 상기 히터에 제2 전력을 인가하게 하며,
    상기 제2 전력은 상기 제1 전력보다 작은,
    시스템.
19. 제18항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제1 전력의 인가 전에, 상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 임계치에 대응하는 값들을 획득하게 하는,
    시스템.
20. 제19항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 불연성 에어로졸 생성 장치가 제1 인스턴스 및 제2 인스턴스에 대한 값들을 획득하게 하며,
    상기 제1 전력, 상기 제1 예열 온도, 상기 제2 예열 온도 및 상기 임계치에 대응하는 상기 값들은 상기 제1 인스턴스에 대한 것인,
    시스템.
21. 제18항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 불연성 에어로졸 생성 장치가:
    상기 제1 전력의 인가 동안 상기 히터에 인가되는 전류 및 상기 히터 에 인가되는 전력의 합을 결정하게 하고;
    상기 합이 상기 임계치보다 큰지를 결정하게 하며,
    상기 제2 전력의 인가는 상기 합이 상기 임계치보다 클 때 상기 히터에 상기 제2 전력을 인가하는,
    시스템.
    
    
    
    
    

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