KR20240032922A - 유도 가열 디바이스를 포함하는 에어로졸 발생 디바이스 및 시스템 및 그 작동 방법 - Google Patents

유도 가열 디바이스를 포함하는 에어로졸 발생 디바이스 및 시스템 및 그 작동 방법 Download PDF

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KR20240032922A
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얀니크 부틴
막심 샤토
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

에어로졸 발생 디바이스에서 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 디바이스는 유도 가열 장치, 및 유도 가열 장치에 전력을 제공하기 위한 전력 공급원을 포함한다. 방법은 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제2 가열 상 동안, 서셉터의 온도가 하나 이상의 교정 값에 기초하여 조정되도록 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것, 및 하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 포함하며, 서셉터의 온도는 서셉터의 온도를 조정하기 전에 교정 프로세스의 가장 최근의 반복에서 기인하는 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 조정된다.

Description

유도 가열 디바이스를 포함하는 에어로졸 발생 디바이스 및 시스템 및 그 작동 방법
본 개시는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 유도 가열 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이러한 유도 가열 디바이스를 포함한 에어로졸 발생 디바이스, 및 에어로졸 발생 디바이스 내의 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
에어로졸 발생 디바이스는 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 생성하도록 구성되는, 전기 작동식 열원을 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 디바이스가 전기 작동식 열원의 온도를 정확하게 모니터링하고 제어하여 사용자에게 에어로졸의 최적의 발생 및 전달을 보장하는 것이 중요하다. 특히, 전기 작동식 열원이 에어로졸 형성 기재를 과열시키지 않는 것을 보장하는 것이 중요한데, 이는 사용자에게 불쾌한 맛 및 아로마뿐만 아니라 원하지 않은 화합물의 발생을 초래할 수 있기 때문이다. 이를 위해, 에어로졸 발생 디바이스는 경보를 발생시키고 전기 작동식 열원을 끄는 것과 같은 과열의 검출에 응답하여 안전 메커니즘을 포함할 수 있다.
과열의 위험을 감소시키고 에어로졸 발생 디바이스의 지속적인 정상 작동을 보장하기 위해 신뢰성 있는 온도 조절을 제공하는 유도 가열 디바이스의 온도 모니터링 및 제어를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 에어로졸 발생 디바이스에서 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 디바이스는 유도 가열 장치, 및 유도 가열 장치에 전력을 제공하기 위한 전력 공급원을 포함한다. 방법은 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제1 가열 상(phase) 동안, 유도 가열 장치에 유도 결합된 서셉터와 연관된 하나 이상의 교정 값을 측정하기 위한 교정 프로세스의 제1 반복을 수행하는 것 - 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성됨 -; 및 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제2 가열 상 동안; 서셉터의 온도가 하나 이상의 교정 값에 기초하여 조정되도록 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것; 및 하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 포함한다. 서셉터의 온도는 서셉터의 온도를 조정하기 전에 교정 프로세스의 가장 최근의 반복에서 기인하는 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 조정된다.
서셉터의 온도가 하나 이상의 측정된 교정 값에 기초하여 조정되기 때문에, 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하고 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정된 적어도 하나 중 가장 최근의 것에 기초하여 서셉터의 온도를 조정하는 것은 서셉터의 온도가 보다 정확하고 신뢰성 있게 조절될 수 있게 한다. 이는 에어로졸 발생 디바이스가 최대 온도에서 또는 최대 온도에 가깝게 작동하고 있을 때 디바이스의 개선된 안전을 위한 과열을 방지한다. 추가로, 에어로졸 형성 기재의 과열은 에어로졸 형성 기재의 원하지 않는 구성요소의 형성을 초래할 수 있다. 따라서, 서셉터의 온도의 보다 정확하고 신뢰성 있는 조절은 사용자에 대한 안전을 개선한다.
교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복은 미리 결정된 시간 간격으로 수행될 수 있다. 미리 결정된 시간 간격 각각은 20 초 내지 50 초일 수 있다.
교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복은 퍼프의 종료를 검출하는 것에 응답하여 수행될 수 있다.
이는 교정 값이 정기적으로 측정될 뿐만 아니라, 추가적으로 또는 대안적으로, 에어로졸 발생 디바이스의 임의의 변화에 응답하여 측정되기 때문에 온도 조절의 정확성 및 신뢰성을 추가로 개선한다.
디바이스의 사용자 작동 동안 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것이 방지될 수 있다. 퍼프를 검출하는 것에 응답하여 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것은 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하기 전에 미리 결정된 지속시간에 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 검출된 퍼프의 지속시간 동안 교정 프로세스의 각각의 반복을 연기하는 것을 포함할 수 있다. 교정 프로세스의 각각의 반복 전에 미리 결정된 지속시간은 2 초 내지 5 초일 수 있다. 퍼프를 검출하는 것에 응답하여 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것은 교정 프로세스의 각각의 반복 동안 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 교정 프로세스의 각각의 반복을 정지시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.
이는 보다 신뢰성 있는 교정 값을 획득하는 장점을 제공하며, 이에 따라 온도 조절을 개선하고 서셉터의 과열을 방지한다. 퍼프가 교정 값의 재측정에 영향을 미치는 것을 방지하는 것 이외에, 이는 또한 교정 프로세스의 적어도 일부의 추가 반복을 수행하는 것이 에어로졸 생성을 방해하고 에어로졸을 흡입하는 사용자 경험의 효과를 갖는 것을 방지한다.
방법은 퍼프가 완료되었다는 것을 검출하는 것에 응답하여, 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 디바이스는 에어로졸 발생 기재를 수용하도록 구성된 공동을 추가로 포함할 수 있으며, 방법은 공동 내의 기류의 온도 변화를 검출함으로써 퍼프를 검출하는 것을 추가로 포함한다. 열전쌍, 음의 온도 계수 저항 온도 센서 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나는 공동 내의 기류의 온도 변화를 검출하는 데 사용될 수 있다. 에어로졸 발생 디바이스는 에어로졸 발생 기재를 수용하도록 구성된 공동을 추가로 포함할 수 있다. 방법은 공동 내의 기류의 압력 변화를 검출함으로써 퍼프를 검출하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 방법은 서셉터와 연관된 전류, 저항 또는 전도도의 변화를 검출함으로써 퍼프를 검출하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
교정 프로세스를 수행하는 것은 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하여 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터의 가열 및 냉각을 야기하는 것; 및 전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 시작점 및 종료점을 식별하는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 교정 값은 적어도 서셉터의 가역 상 전이의 시작점에 대응하는 제1 전력 공급원 파라미터 값 및 서셉터의 가역 상 전이의 종료점에 대응하는 제2 전력 공급원 파라미터 값을 포함할 수 있다.
서셉터의 가역 상 전이의 시작점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 감소함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 제1 시퀀스를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 증가함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 제2 시퀀스를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것은 적어도 제2 전력 공급원 파라미터 값을 재측정하는 것을 포함할 수 있다.
적어도 제2 전력 공급원 파라미터 값을 측정함으로써, 교정 프로세스의 적어도 일부의 추가 반복 각각의 길이는 교정 프로세스의 제1 반복에 비해 단축될 수 있다. 이는 교정 프로세스의 추가 반복이 제2 가열 상 동안 에어로졸 생성에 영향을 미치지 않는 것을 보장한다.
교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행하는 것은 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하여 서셉터의 온도의 증가를 야기하는 것; 전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것; 및 종료점이 검출될 때 유도 가열 장치에 대한 전력의 제공을 차단하는 것을 포함할 수 있고, 종료점에서 전력 공급원 파라미터 값은 제2 전력 공급원 파라미터 값이다.
전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 증가함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 시퀀스를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것은 가열 프로파일에 따라, 제1 전력 공급원 파라미터 값 및 제2 전력 공급원 파라미터 값 중 적어도 하나를 참조하여 전력 공급원 파라미터를 조정하는 것을 포함할 수 있다.
유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것은 제1 전력 공급 파라미터 값과 제2 전력 공급 파라미터 값 사이에서 전력 공급 파라미터를 유지하는 것을 포함할 수 있다.
제2 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 서셉터의 온도는 서셉터 재료의 퀴리 온도에 대응할 수 있다. 제1 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 서셉터의 온도는 서셉터 재료의 최대 투과성에서의 온도에 대응할 수 있다.
서셉터는 제1 퀴리 온도를 갖는 제1 서셉터 재료 및 제2 퀴리 온도를 갖는 제2 서셉터 재료를 포함할 수 있다. 제2 퀴리 온도는 제1 퀴리 온도보다 낮을 수 있다. 제2 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 서셉터의 온도는 제2 서셉터 재료의 제2 퀴리 온도에 대응할 수 있다.
제2 서셉터 재료의 제2 퀴리 온도에 대응하는 제2 전력 공급원 값에 기초하여 서셉터의 온도를 조정함으로써, 제2 퀴리 온도가 제2 서셉터 재료의 제1 퀴리 온도보다 더 낮은 경우, 과열이 방지될 수 있다.
전력 공급원 파라미터는 전류, 전도도 또는 저항 중 하나일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, DC 공급 전압 및 DC 전류를 제공하기 위한 전력 공급원; 및 전력 공급원에 연결된 전력 공급 전자기기를 포함하는 에어로졸 발생 디바이스가 제공되어 있다. 전력 공급 전자기기는 DC/AC 변환기; DC/AC 변환기로부터의 교류에 의해 전력이 공급될 경우, 교번 자기장을 생성하기 위해 DC/AC 변환기에 연결되는 인덕터로서, 인덕터는 서셉터에 결합 가능하며, 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성되는, 인덕터; 및 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제1 가열 상 동안, 서셉터와 연관된 하나 이상의 교정 값을 측정하기 위한 교정 프로세스의 제1 반복을 수행하고; 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제2 가열 상 동안; 서셉터의 온도가 하나 이상의 교정 값에 기초하여 조정되도록 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하고; 하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하도록 구성된다. 서셉터의 온도는 서셉터의 온도를 조정하기 전에 교정 프로세스의 가장 최근의 반복에서 기인하는 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 조정된다.
교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복은 미리 결정된 시간 간격으로 수행될 수 있다. 미리 결정된 시간 간격 각각은 20 초 내지 50 초일 수 있다.
교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복은 퍼프의 종료를 검출하는 것에 응답하여 수행될 수 있다.
컨트롤러는 디바이스의 사용자 작동 동안 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하도록 추가로 구성될 수 있다. 퍼프를 검출하는 것에 응답하여 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것은 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하기 전에 미리 결정된 지속시간에 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 검출된 퍼프의 지속시간 동안 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하는 것을 연기하는 것을 포함할 수 있다. 교정 프로세스의 각각의 반복 전에 미리 결정된 지속시간은 2 초 내지 5 초일 수 있다. 퍼프를 검출하는 것에 응답하여 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것은 교정 프로세스의 각각의 반복 동안 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 교정 프로세스의 각각의 반복을 정지시키는 것을 포함할 수 있다.
컨트롤러는 퍼프가 완료되었다는 것을 검출하는 것에 응답하여, 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하도록 추가로 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 디바이스는 에어로졸 발생 기재를 수용하도록 구성된 공동; 및 공동 내의 기류의 온도를 측정하기 위해 공동 내에 위치된 온도 센서를 추가로 포함할 수 있다. 컨트롤러는 공동 내의 기류의 온도 변화에 기초하여 퍼프를 검출하도록 구성될 수 있다. 온도 센서는 열전쌍, 음의 온도 계수 저항 온도 센서 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 디바이스는 에어로졸 발생 기재를 수용하도록 구성된 공동; 및 공동 내의 기류의 압력을 측정하기 위해 공동 내에 위치된 압력 센서를 추가로 포함할 수 있다. 컨트롤러는 공동 내의 기류의 압력 변화에 기초하여 퍼프를 검출하도록 구성될 수 있다.
컨트롤러는 서셉터와 연관된 전류, 저항 또는 전도도의 변화에 기초하여 퍼프를 검출하도록 구성될 수 있다.
교정 프로세스를 수행하는 것은 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하여 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터의 가열 및 냉각을 야기하는 것; 및 전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 시작점 및 종료점을 식별하는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 교정 값은 적어도 서셉터의 가역 상 전이의 시작점에 대응하는 제1 전력 공급원 파라미터 값 및 서셉터의 가역 상 전이의 종료점에 대응하는 제2 전력 공급원 파라미터 값을 포함할 수 있다.
서셉터의 가역 상 전이의 시작점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 감소함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 제1 시퀀스를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 증가함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 제2 시퀀스를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것은 적어도 제2 전력 공급원 파라미터 값을 재측정하는 것을 포함할 수 있다.
교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행하는 것은 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하여 서셉터의 온도의 증가를 야기하는 것; 전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것; 및 종료점이 검출될 때 유도 가열 장치에 대한 전력의 제공을 차단하는 것을 포함할 수 있고, 종료점에서 전력 공급원 파라미터 값은 제2 전력 공급원 파라미터 값이다.
전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 증가함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 시퀀스를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것은 가열 프로파일에 따라, 제1 전력 공급원 파라미터 값 및 제2 전력 공급원 파라미터 값 중 적어도 하나를 참조하여 전력 공급원 파라미터를 조정하는 것을 포함할 수 있다.
유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것은 제1 전력 공급 파라미터 값과 제2 전력 공급 파라미터 값 사이에서 전력 공급 파라미터를 유지하는 것을 포함할 수 있다.
제2 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 서셉터의 온도는 서셉터 재료의 퀴리 온도에 대응할 수 있다. 제1 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 서셉터의 온도는 서셉터 재료의 최대 투과성에서의 온도에 대응할 수 있다.
서셉터는 제1 퀴리 온도를 갖는 제1 서셉터 재료 및 제2 퀴리 온도를 갖는 제2 서셉터 재료를 포함할 수 있다. 제2 퀴리 온도는 제1 퀴리 온도보다 더 낮다. 제2 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 서셉터의 온도는 제2 서셉터 재료의 제2 퀴리 온도에 대응할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 에어로졸 발생 시스템이 제공되며, 에어로졸 발생 시스템은 전술한 에어로졸 발생 디바이스, 및 에어로졸 발생 물품을 포함하고, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재 및 에어로졸 형성 기재와 열 접촉하는 서셉터를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 디바이스"는 에어로졸 형성 기재와 상호작용하여 에어로졸을 발생시키는 디바이스를 지칭한다. 에어로졸 발생 디바이스는, 에어로졸 형성 기재를 포함한 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 형성 기재를 포함한 카트리지 중 하나 또는 둘 모두와 상호작용할 수 있다. 일부 예에서, 에어로졸 발생 디바이스는, 에어로졸 형성 기재를 가열하여 기재로부터 휘발성 화합물의 방출을 용이하게 할 수 있다. 전기 작동식 에어로졸 발생 디바이스는 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 형성하는 전기 히터와 같은 분무기를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 시스템"은, 에어로졸 발생 디바이스와 에어로졸 형성 기재의 조합을 지칭한다. 에어로졸 형성 기재가 에어로졸 발생 물품의 일부를 형성할 때, 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 디바이스와 에어로졸 발생 물품의 조합을 지칭한다. 에어로졸 발생 시스템에서, 에어로졸 형성 기재와 에어로졸 발생 디바이스는 협력하여 에어로졸을 발생시킨다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재를 지칭한다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열하거나 연소시킴으로써 방출될 수 있다. 가열이나 연소의 대안으로서, 일부 경우에 휘발성 화합물은 화학 반응에 의하거나 초음파와 같은 기계적 자극에 의해 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체일 수 있거나, 고체 성분 및 액체 성분 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 일부일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 발생 물품"은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 지칭한다. 에어로졸 발생 물품은 일회용일 수 있다. 담배를 포함한 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 담배 스틱으로 본원에 지칭될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있으며, 예를 들어 가열 시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는, 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서 에어로졸 형성 기재는 균질화 담배 재료, 예를 들어 캐스트 리프 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 성분 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, '에어로졸 냉각 요소'는, 사용시, 에어로졸 형성 기재로부터 방출된 휘발성 화합물에 의해 형성된 에어로졸이 사용자가 흡입하기 전에 에어로졸 냉각 요소를 통과하여 그에 의해 냉각되도록 에어로졸 형성 기재의 하류에 위치한 에어로졸 발생 물품의 구성요소를 지칭한다. 에어로졸 냉각 요소는 큰 표면적을 갖지만, 낮은 압력 강하를 야기한다. 높은 압력 강하를 생성하는 필터 및 기타 마우스피스, 예를 들어 섬유 다발로 형성된 필터는, 에어로졸 냉각 요소인 것으로 간주되지 않는다. 에어로졸 발생 물품 내부의 챔버 및 공동은 에어로졸 냉각 요소인 것으로 간주되지 않는다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "마우스피스"는 에어로졸을 직접적으로 흡입하기 위해 사용자의 입 속에 놓이는, 에어로졸 발생 물품, 에어로졸 발생 디바이스 또는 에어로졸 발생 시스템의 일부를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "서셉터"는 자기장 에너지를 열로 변환할 수 있는 재료를 포함한 요소를 지칭한다. 서셉터가 교번 자기장 내에 위치할 때, 서셉터는 가열된다. 서셉터의 가열은 서셉터 재료의 전기 및 자기 특성에 따라, 서셉터에 유도된 히스테리시스 손실 또는 와전류 중 적어도 하나의 결과일 수 있다.
에어로졸 발생 디바이스를 지칭하는 경우에 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "상류"와 "전방", 및 "하류"와 "후방"은 사용 동안 에어로졸 발생 디바이스를 통해 공기가 흐르는 방향과 관련하여 에어로졸 발생 디바이스의 구성요소, 또는 구성요소의 부분의 상대적 위치를 설명하는 데에 사용된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 디바이스는 사용시, 에어로졸이 디바이스를 빠져나가는 근위 단부를 포함한다. 에어로졸 발생 디바이스의 근위 단부는 또한 마우스 단부 또는 하류 단부로서 지칭될 수 있다. 마우스 단부는 원위 단부의 하류에 있다. 에어로졸 발생 물품의 원위 단부는 상류 단부로서 지칭될 수 있다. 에어로졸 발생 디바이스의 구성요소 또는 구성요소의 부분은, 에어로졸 발생 디바이스의 기류 경로에 대해 상대적 위치에 기초하여, 서로의 상류 또는 하류에 있는 것으로 설명될 수 있다.
에어로졸 발생 물품을 지칭하는 경우에 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "상류"와 "전방", 및 "하류"와 "후방"은 사용 동안 에어로졸 발생 물품을 통해 공기가 흐르는 방향과 관련하여 에어로졸 발생 물품의 구성요소, 또는 구성요소의 부분의 상대 위치를 설명하는 데에 사용된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 사용시, 에어로졸이 물품을 빠져나가는 근위 단부를 포함한다. 에어로졸 발생 물품의 근위 단부는 또한 마우스 단부 또는 하류 단부로서 지칭될 수 있다. 마우스 단부는 원위 단부의 하류에 있다. 에어로졸 발생 물품의 원위 단부는 상류 단부로서 지칭될 수 있다. 에어로졸 발생 물품의 구성요소 또는 구성요소의 부분은 에어로졸 발생 물품의 근위 단부와 에어로졸 발생 물품의 원위 단부 사이에서 그들의 상대적 위치에 기초하여 서로의 상류 또는 하류에 있는 것으로 설명될 수 있다. 에어로졸 발생 물품의 구성요소 또는 구성요소의 일부의 전방은 에어로졸 발생 물품의 상류 단부에 가장 가까운 단부에 있는 부분이다. 에어로졸 발생 물품의 구성요소 또는 구성요소의 일부의 후방은 에어로졸 발생 물품의 하류 단부에 가장 가까운 단부에 있는 부분이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "유도 결합"은 교번 자기장에 의해 관통되는 경우에 서셉터의 가열을 지칭한다. 가열은 서셉터 내의 와전류의 생성에 의해 야기될 수 있다. 가열은 자성 히스테리시스 손실에 의해 야기될 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "퍼프"는 에어로졸을 사용자의 입 또는 코를 통해 자신의 신체 안으로 흡인하는 사용자의 동작을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 온도 "온도 검출기"는 열전쌍, 음의 온도 계수 저항 온도 센서 또는 양의 온도 계수 저항 온도 센서를 지칭한다.
본 발명은 청구범위에서 정의된다. 그러나, 아래에 비제한적인 예의 비포괄적인 목록이 제공된다. 이들 예의 임의의 하나 이상의 특징은 본원에 기재된 다른 예, 구현예, 또는 양태의 임의의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다.
실시예 Ex1: 에어로졸 발생 디바이스에서 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법으로서, 디바이스는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치에 전력을 제공하기 위한 전력 공급원을 포함하고, 방법은 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제1 가열 상 동안, 유도 가열 장치에 유도 결합된 서셉터와 연관된 하나 이상의 교정 값을 측정하기 위한 교정 프로세스의 제1 반복을 수행하는 것 - 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성됨 -; 및 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제2 가열 상 동안; 서셉터의 온도가 하나 이상의 교정 값에 기초하여 조정되도록 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것; 및 하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 포함하며, 서셉터의 온도는 서셉터의 온도를 조정하기 전에 교정 프로세스의 가장 최근의 반복에서 기인하는 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 조정되는, 방법.
실시예 Ex2: 실시예 Ex1에 있어서, 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복은 미리 결정된 시간 간격으로 수행되는, 방법.
실시예 Ex3: 실시예 Ex2에 있어서, 미리 결정된 시간 간격 각각은 20 초 내지 50 초인, 방법.
실시예 Ex4: 실시예 Ex1에 있어서, 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복은 퍼프의 종료를 검출하는 것에 응답하여 수행되는, 방법.
실시예 Ex5: 실시예 Ex1 내지 Ex4 중 어느 하나에 있어서, 디바이스의 사용자 작동 동안 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
실시예 Ex6: 실시예 Ex5에 있어서, 퍼프를 검출하는 것에 응답하여 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것은 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하기 전에 미리 결정된 지속시간에 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 검출된 퍼프의 지속시간 동안 교정 프로세스의 각각의 반복을 연기하는 것을 포함하는, 방법.
실시예 Ex7: 실시예 Ex6에 있어서, 교정 프로세스의 각각의 반복 전에 미리 결정된 지속시간은 2 초 내지 5 초인, 방법.
실시예 Ex8: 실시예 Ex5 내지 Ex7 중 어느 하나에 있어서, 퍼프를 검출하는 것에 응답하여 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것은 교정 프로세스의 각각의 반복 동안 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 교정 프로세스의 각각의 반복을 정지시키는 것을 포함하는, 방법.
실시예 Ex9: 실시예 Ex5 내지 Ex8 중 어느 하나에 있어서, 퍼프가 완료되었다는 것을 검출하는 것에 응답하여, 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
실시예 Ex10: 실시예 Ex4 내지 Ex9 중 어느 하나에 있어서, 에어로졸 발생 디바이스는 에어로졸 발생 기재를 수용하도록 구성된 공동을 추가로 포함하며, 방법은 공동 내의 기류의 온도 변화를 검출함으로써 퍼프를 검출하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
실시예 Ex11: 실시예 Ex10에 있어서, 열전쌍, 음의 온도 계수 저항 온도 센서 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나를 사용하여 공동 내의 기류의 온도 변화를 검출하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
실시예 Ex12: 실시예 Ex4 내지 Ex9 중 어느 하나에 있어서, 에어로졸 발생 디바이스는 에어로졸 발생 기재를 수용하도록 구성된 공동을 추가로 포함하며, 방법은 공동 내의 기류의 압력 변화를 검출함으로써 퍼프를 검출하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
실시예 Ex13: 실시예 Ex4 내지 Ex9 중 어느 하나에 있어서, 서셉터와 연관된 전류, 저항 또는 전도도의 변화를 검출함으로써 퍼프를 검출하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
실시예 Ex14: 실시예 Ex1 내지 Ex13 중 어느 하나에 있어서, 교정 프로세스를 수행하는 것은 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하여 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터의 가열 및 냉각을 야기하는 것; 및 전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 시작점 및 종료점을 식별하는 것을 포함하며, 하나 이상의 교정 값은 적어도 서셉터의 가역 상 전이의 시작점에 대응하는 제1 전력 공급원 파라미터 값 및 서셉터의 가역 상 전이의 종료점에 대응하는 제2 전력 공급원 파라미터 값을 포함하는, 방법.
실시예 Ex15: 실시예 Ex14에 있어서, 서셉터의 가역 상 전이의 시작점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 감소함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 제1 시퀀스를 측정하는 것을 포함하고, 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 증가함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 제2 시퀀스를 측정하는 것을 포함하는, 방법.
실시예 Ex16: 실시예 Ex14 또는 Ex15에 있어서, 하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것은 적어도 제2 전력 공급원 파라미터 값을 재측정하는 것을 포함하는, 방법.
실시예 Ex17: 실시예 Ex14 내지 Ex16 중 어느 하나에 있어서, 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행하는 것은 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하여 서셉터의 온도의 증가를 야기하는 것; 전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것; 및 종료점이 검출될 때 유도 가열 장치에 대한 전력의 제공을 차단하는 것을 포함하며, 종료점에서 전력 공급원 파라미터 값은 제2 전력 공급원 파라미터 값인, 방법.
실시예 Ex18: 실시예 Ex17에 있어서, 전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 증가함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 시퀀스를 측정하는 것을 포함하는, 방법.
실시예 Ex19: 실시예 Ex14 내지 Ex18 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것은 가열 프로파일에 따라, 제1 전력 공급원 파라미터 값 및 제2 전력 공급원 파라미터 값 중 적어도 하나를 참조하여 전력 공급원 파라미터를 조정하는 것을 포함하는, 방법.
실시예 Ex20: 실시예 Ex14 내지 Ex19 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것은 제1 전력 공급 파라미터 값과 제2 전력 공급 파라미터 값 사이에서 전력 공급 파라미터를 유지하는 것을 포함하는, 방법.
실시예 Ex21: 실시예 Ex14 내지 Ex20 중 어느 하나에 있어서, 제2 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 서셉터의 온도는 서셉터 재료의 퀴리 온도에 대응하는, 방법.
실시예 Ex22: 실시예 Ex21에 있어서, 제1 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 서셉터의 온도는 서셉터 재료의 최대 투과성에서의 온도에 대응하는, 방법.
실시예 Ex23: 실시예 Ex14 내지 Ex20 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 제1 퀴리 온도를 갖는 제1 서셉터 재료 및 제2 퀴리 온도를 갖는 제2 서셉터 재료를 포함하며, 제2 퀴리 온도는 제1 퀴리 온도보다 더 낮고, 제2 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 서셉터의 온도는 제2 서셉터 재료의 제2 퀴리 온도에 대응하는, 방법.
실시예 Ex24: 실시예 Ex14 내지 Ex23 중 어느 하나에 있어서, 전력 공급원 파라미터는 전류, 전도도 또는 저항 중 하나인, 방법.
실시예 Ex25: 에어로졸 발생 디바이스로서, DC 공급 전압 및 DC 전류를 제공하기 위한 전력 공급원; 전력 공급원에 연결된 전력 공급 전자기기를 포함하며, 전력 공급 전자기기는, DC/AC 변환기; DC/AC 변환기로부터의 교류에 의해 전력이 공급될 경우, 교번 자기장을 생성하기 위해 DC/AC 변환기에 연결되는 인덕터로서, 인덕터는 서셉터에 결합 가능하며, 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성되는, 인덕터; 및 컨트롤러를 포함하고, 컨트롤러는, 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제1 가열 상 동안, 서셉터와 연관된 하나 이상의 교정 값을 측정하기 위한 교정 프로세스의 제1 반복을 수행하고; 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제2 가열 상 동안, 서셉터의 온도가 하나 이상의 교정 값에 기초하여 조정되도록 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하고; 하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하도록 구성되며, 서셉터의 온도는 서셉터의 온도를 조정하기 전에 교정 프로세스의 가장 최근의 반복에서 기인하는 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 조정되는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex26: 실시예 Ex25에 있어서, 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복은 미리 결정된 시간 간격으로 수행되는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex27: 실시예 Ex26에 있어서, 미리 결정된 시간 간격 각각은 20 초 내지 50 초인, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex28: 실시예 Ex25에 있어서, 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복은 퍼프의 종료를 검출하는 것에 응답하여 수행되는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex29: 실시예 Ex25 내지 Ex28 중 어느 하나에 있어서, 컨트롤러는 디바이스의 사용자 작동 동안 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하도록 추가로 구성되는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex30: 실시예 Ex29에 있어서, 퍼프를 검출하는 것에 응답하여 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것은 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하기 전에 미리 결정된 지속시간에 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 검출된 퍼프의 지속시간 동안 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하는 것을 연기하는 것을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex31: 실시예 Ex30에 있어서, 교정 프로세스의 각각의 반복 전에 미리 결정된 지속시간은 2 초 내지 5 초인, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex32. 실시예 Ex29 내지 Ex31 중 어느 하나에 있어서, 퍼프를 검출하는 것에 응답하여 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것은 교정 프로세스의 각각의 반복 동안 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 교정 프로세스의 각각의 반복을 정지시키는 것을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex33: 실시예 Ex29 내지 Ex32 중 어느 하나에 있어서, 컨트롤러는 퍼프가 완료되었다는 것을 검출하는 것에 응답하여 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하도록 추가로 구성되는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex34: 실시예 Ex28 내지 Ex33 중 어느 하나에 있어서, 에어로졸 발생 디바이스는 에어로졸 발생 기재를 수용하도록 구성된 공동; 및 공동 내의 기류의 온도를 측정하기 위해 공동 내에 위치된 온도 센서를 추가로 포함하며, 컨트롤러는 공동 내의 기류의 온도 변화에 기초하여 퍼프를 검출하도록 구성되는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex35: 실시예 Ex34에 있어서, 온도 센서는 열전쌍, 음의 온도 계수 저항 온도 센서 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나 이상을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex36: 실시예 Ex28 내지 Ex33 중 어느 하나에 있어서, 에어로졸 발생 디바이스는 에어로졸 발생 기재를 수용하도록 구성된 공동; 및 공동 내의 기류의 압력을 측정하기 위해 공동 내에 위치된 압력 센서를 추가로 포함하며, 컨트롤러는 공동 내의 기류의 압력 변화에 기초하여 퍼프를 검출하도록 구성되는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex37: 실시예 Ex28 내지 Ex33 중 어느 하나에 있어서, 컨트롤러는 서셉터와 연관된 전류, 저항 또는 전도도의 변화에 기초하여 퍼프를 검출하도록 구성되는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex38: 실시예 Ex25 내지 Ex37 중 어느 하나에 있어서, 교정 프로세스를 수행하는 것은 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하여 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터의 가열 및 냉각을 야기하는 것; 및 전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 시작점 및 종료점을 식별하는 것을 포함하며, 하나 이상의 교정 값은 적어도 서셉터의 가역 상 전이의 시작점에 대응하는 제1 전력 공급원 파라미터 값 및 서셉터의 가역 상 전이의 종료점에 대응하는 제2 전력 공급원 파라미터 값을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex39: 실시예 Ex38에 있어서, 서셉터의 가역 상 전이의 시작점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 감소함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 제1 시퀀스를 측정하는 것을 포함하고; 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 증가함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 제2 시퀀스를 측정하는 것을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex40: 실시예 Ex38 또는 Ex39에 있어서, 하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것은 적어도 제2 전력 공급원 파라미터 값을 재측정하는 것을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex41: 실시예 Ex38 내지 Ex40 중 어느 하나에 있어서, 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행하는 것은 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하여 서셉터의 온도의 증가를 야기하는 것; 전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것; 및 종료점이 검출될 때 유도 가열 장치에 대한 전력의 제공을 차단하는 것을 포함하며, 종료점에서 전력 공급원 파라미터 값은 제2 전력 공급원 파라미터 값인, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex42: 실시예 Ex41에 있어서, 전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것은 서셉터의 온도가 증가함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 시퀀스를 측정하는 것을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex43: 실시예 Ex38 내지 Ex42 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것은 가열 프로파일에 따라, 제1 전력 공급원 파라미터 값 및 제2 전력 공급원 파라미터 값 중 적어도 하나를 참조하여 전력 공급원 파라미터를 조정하는 것을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex44: 실시예 Ex38 내지 Ex43 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것은 제1 전력 공급 파라미터 값과 제2 전력 공급 파라미터 값 사이에서 전력 공급 파라미터를 유지하는 것을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex45: 실시예 Ex38 내지 Ex44 중 어느 하나에 있어서, 제2 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 서셉터의 온도는 서셉터 재료의 퀴리 온도에 대응하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex46: 실시예 Ex45에 있어서, 제1 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 서셉터의 온도는 서셉터 재료의 최대 투과성에서의 온도에 대응하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex47: 실시예 Ex38 내지 Ex44 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 제1 퀴리 온도를 갖는 제1 서셉터 재료 및 제2 퀴리 온도를 갖는 제2 서셉터 재료를 포함하며, 제2 퀴리 온도는 제1 퀴리 온도보다 더 낮고, 제2 전력 공급원 파라미터 값과 연관된 교정 온도는 제2 서셉터 재료의 제2 퀴리 온도에 대응하는, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex48: 실시예 Ex38 내지 Ex47 중 어느 하나에 있어서, 전력 공급원 파라미터는 전류, 전도도 또는 저항 중 하나인, 에어로졸 발생 디바이스.
실시예 Ex49: 에어로졸 발생 시스템으로서, 제25항 내지 제48항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 디바이스; 및 에어로졸 발생 물품을 포함하며, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재 및 에어로졸 형성 기재와 열 접촉하는 서셉터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
이제, 실시예가 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은 에어로졸 발생 물품의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2a는 도 1에 예시된 에어로졸 발생 물품과 사용하기 위한 에어로졸 발생 디바이스의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2b는 도 1에 예시된 에어로졸 발생 물품과 체결하는 에어로졸 발생 디바이스의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2에 관하여 설명된 에어로졸 발생 디바이스의 유도 가열 디바이스를 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 3에 관하여 설명된 유도 가열 디바이스의 전자 구성요소를 도시하는 개략도이다.
도 5는 도 4에 관하여 설명된 유도 가열 디바이스의 LC 부하 네트워크의 인덕터에 대한 개략도이다.
도 6은 서셉터 재료가 그의 퀴리점과 연관된 상 전이를 겪게 될 때에 일어나는 원격식 검출 가능한 전류 변화를 예시한 DC 전류 대 시간의 그래프이다.
도 7은 에어로졸 발생 디바이스의 작동 동안 서셉터의 온도 프로파일을 예시한다.
도 8은 에어로졸 발생 디바이스의 작동 동안 서셉터의 온도 프로파일을 예시하고 제2 가열 상을 더욱 상세히 도시한다.
도 9는 도 2의 에어로졸 발생 디바이스에서 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 1은 에어로졸 발생 물품(100)의 개략적인 측단면도를 예시한다. 에어로졸 발생 물품(100)은 에어로졸 형성 기재의 로드(110) 및 에어로졸 형성 기재의 로드(110)의 하류의 위치에 있는 하류 섹션(115)을 포함한다. 에어로졸 발생 물품(100)은 에어로졸 형성 기재의 로드(110)의 상류의 위치에 있는 상류 섹션(150)을 포함한다. 따라서, 에어로졸 발생 물품(100)은 상류 또는 원위 단부(180)로부터 하류 또는 마우스 단부(170)로 연장된다. 사용시, 공기는 에어로졸 발생 물품(100)을 통해 원위 단부(180)로부터 마우스 단부(170)까지 사용자에 의해 흡인된다.
하류 섹션(115)은 에어로졸 형성 기재의 로드(110)의 바로 하류에 위치된 지지 요소(120)를 포함하며, 지지 요소(120)는 로드(110)와 길이방향으로 정렬된다. 지지 요소(120)의 상류 단부는 에어로졸 형성 기재의 로드(110)의 하류 단부와 접경한다. 또한, 하류 섹션(115)은 지지 요소(120)의 바로 하류에 위치된 에어로졸 냉각 요소(130)를 포함하며, 에어로졸 냉각 요소(130)는 로드(110) 및 지지 요소(120)와 길이방향으로 정렬된다. 에어로졸 냉각 요소(130)의 상류 단부는 지지 요소(120)의 하류 단부와 접경한다. 사용시, 에어로졸 형성 기재(110)로부터 방출된 휘발성 물질은 에어로졸 발생 물품(100)의 마우스 단부(170)를 향해 에어로졸 냉각 요소(130)를 따라 통과한다. 휘발성 물질은 에어로졸 냉각 요소(130) 내부에서 냉각되어 사용자가 흡입하는 에어로졸을 형성할 수 있다.
지지 요소(120)는 제1 중공 관형 세그먼트(125)를 포함한다. 제1 중공 관형 세그먼트(125)는 셀룰로스 아세테이트로 제조된 중공 원통형 튜브의 형태로 제공된다. 제1 중공 관형 세그먼트(125)는 제1 중공 관형 세그먼트(125)의 상류 단부(165)로부터 제1 중공 관형 세그먼트(125)의 하류 단부(175)까지 완전히 연장되는 내부 공동(145)을 정의한다.
에어로졸 냉각 요소(130)는 제2 중공 관형 세그먼트(135)를 포함한다. 제2 중공 관형 세그먼트(135)는 셀룰로스 아세테이트로 제조된 중공 원통형 튜브의 형태로 제공된다. 제2 중공 관형 세그먼트(135)는 제2 중공 관형 세그먼트(135)의 상류 단부(185)로부터 제2 중공 관형 세그먼트(135)의 하류 단부(195)까지 완전히 연장되는 내부 공동(155)을 정의한다. 게다가, 환기 구역(미도시)은 제2 중공 관형 세그먼트(135)를 따르는 위치에 제공된다. 에어로졸 발생 물품(100)의 환기 수준은 약 25%이다.
하류 섹션(115)은 에어로졸 냉각 요소(130)의 바로 하류에 위치된 마우스피스(140)를 추가로 포함한다. 도 1의 도면에 도시된 바와 같이, 마우스피스(140)의 상류 단부는 에어로졸 냉각 요소(130)의 하류 단부(195)와 접경한다. 마우스피스(140)는 저밀도 셀룰로스 아세테이트의 원통형 플러그의 형태로 제공된다.
에어로졸 발생 물품(100)은 에어로졸 발생 기재(110)의 로드 내에 세장형 서셉터(160)를 추가로 포함한다. 더욱 상세히, 서셉터(160)는 예컨대 로드(110)의 길이방향에 대략 평행하도록, 에어로졸 형성 기재(110) 내에 실질적으로 길이방향으로 배열된다. 도 1의 도면에 도시된 바와 같이, 서셉터(160)는 로드 내의 반경방향 중심 위치에 위치되고 로드(110)의 길이방향 축을 따라 효과적으로 연장된다.
서셉터(160)는 에어로졸 형성 기재의 로드(110)의 상류 단부로부터 하류 단부까지 완전히 연장된다. 실제로, 서셉터(160)는 에어로졸 형성 기재의 로드(110)와 실질적으로 동일한 길이를 갖는다. 서셉터(160)는 서셉터(160)가 가열될 때 에어로졸 형성 기재(110)가 서셉터(160)에 의해 가열되도록 에어로졸 형성 기재(110)와 열 접촉하여 위치된다.
상류 섹션(150)은 에어로졸 형성 기재의 로드(110)의 바로 상류에 위치된 상류 요소(190)를 포함하며, 상류 요소(190)는 로드(110)와 길이방향으로 정렬된다. 상류 요소(190)의 하류 단부는 에어로졸 형성 기재의 로드의 상류 단부와 접경한다. 이는 유리하게는 서셉터(160)가 이탈되는 것을 방지한다. 추가로, 이는 소비자가 사용 후에 가열된 서셉터(160)와 우발적으로 접촉할 수 없는 것을 보장한다. 상류 요소(190)는 강성 래퍼에 의해 둘러싸인 셀룰로스 아세테이트의 원통형 플러그의 형태로 제공된다.
서셉터(160)는 적어도 2 개의 상이한 재료를 포함한다. 서셉터(160)는 적어도 2 개의 층을 포함한다: 제1 서셉터 재료의 제1 층은 제2 서셉터 재료의 제2 층과 물리적으로 접촉하여 배치된다. 제1 서셉터 재료 및 제2 서셉터 재료는 각각 퀴리 온도를 가질 수 있다. 이러한 경우, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 제1 서셉터 재료의 퀴리 온도보다 낮다. 제1 재료는 퀴리 온도를 갖지 않을 수 있다. 제1 서셉터 재료는 알루미늄, 철 또는 스테인리스 강일 수 있다. 제2 서셉터 재료는 니켈 또는 니켈 합금일 수 있다.
서셉터(160)는 제2 서셉터 재료의 적어도 하나의 패치를 제1 서셉터 재료의 스트립 상에 전기도금함으로써 형성될 수 있다. 서셉터는 제2 서셉터 재료의 스트립을 제1 서셉터 재료의 스트립에 피복함으로써 형성될 수 있다.
도 1에 예시된 에어로졸 발생 물품(100)은 에어로졸을 생성하기 위해 도 2a에 예시된 에어로졸 발생 디바이스(200)와 같은 에어로졸 발생 디바이스와 체결되도록 설계된다. 에어로졸 발생 디바이스(200)는 에어로졸 발생 물품(100)을 수용하도록 구성된 공동(220) 및 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 물품(100)을 가열하도록 구성된 유도 가열 디바이스(230)를 갖는 하우징(210)을 포함한다. 도 2b는 에어로졸 발생 물품(100)이 공동(220) 내에 삽입될 경우에 에어로졸 발생 디바이스(200)를 예시한다. 에어로졸 발생 디바이스(200)는 선택적으로 퍼프를 검출하기 위해 공동(220)(미도시) 내에 또는 공동(220)(미도시) 근처에 위치된 퍼프 검출기를 추가로 포함할 수 있다. 퍼프 검출기는 사용자가 퍼프를 취할 때 퍼프 검출기가 기류의 경로를 따라 배치되도록 공동(200) 내에 또는 그 근처에 위치된다. 퍼프 검출기는 사용자가 퍼프를 취하는 것을 나타내는 공동(220) 내의 기류의 온도 변화를 검출하기 위해 하나 이상의 온도 검출기를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 퍼프 검출기는 사용자가 퍼프를 취하는 것을 나타내는 공동(220) 내의 기류의 압력 감소를 검출하기 위한 압력 센서를 포함할 수 있다.
유도 가열 디바이스(230)는 도 3에 블록도로서 예시되어 있다. 유도 가열 디바이스(230)는 DC 전력 공급원(310) 및 가열 장치(320)(또한 전력 공급 전자기기로 지칭됨)를 포함한다. 가열 장치(320)는 컨트롤러(330), DC/AC 변환기(340), 매칭 네트워크(350) 및 인덕터(240)를 포함한다.
DC 전력 공급원(310)은 DC 전력을 가열 장치(320)에 제공하도록 구성되어 있다. 구체적으로, DC 전력 공급원(310)은 DC/AC 변환기(340)에 DC 공급 전압(VDC) 및 DC 전류(IDC)를 제공하도록 구성되어 있다. 바람직하게는, 전력 공급원(310)은 리튬 이온 배터리와 같은 배터리이다. 대안으로서, 전력 공급원(310)은 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 디바이스일 수 있다. 전력 공급원(310)은 재충전을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급원(310)은 약 6 분의 기간 동안, 또는 6 분의 배수의 기간 동안 에어로졸을 연속적으로 발생시키기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예시에서, 전력 공급원(310)은 미리 결정된 퍼핑 수 또는 가열 장치의 별개 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
DC/AC 변환기(340)는 고주파 교류를 인덕터(240)에 공급하도록 구성되어 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "고주파 교류"는 약 500 kHz 내지 약 30 MHz의 주파수를 갖는 교류를 의미한다. 고주파 교류는 약 1 MHz 내지 약 10 MHz와 같은, 또는 약 5 MHz 내지 약 8 MHz와 같은, 약 1 MHz 내지 약 30 MHz의 주파수를 가질 수 있다.
도 4는 유도 가열 디바이스(230), 특히 DC/AC 변환기(340)의 전기 구성요소를 개략적으로 예시한다. DC/AC 변환기(340)는 바람직하게는 클래스-E 전력 증폭기를 포함한다. 클래스-E 전력 증폭기는, 전계 효과 트랜지스터(420), 예를 들어, 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터 스위치(410), 스위칭 신호(게이트-소스 전압)를 전계 효과 트랜지스터(420)에 공급하기 위한 화살표(430)로 표시한 트랜지스터 스위치 공급 회로, 및 인덕터(240)에 대응하는 션트 커패시터(C1) 및 커패시터(C2)의 직렬 연결 및 인덕터(L2)를 포함하는 LC 부하 네트워크(440)를 포함한다. 또한, 초크(L1)를 포함한 DC 전력 공급원(310)은 DC 공급 전압(VDC)을 공급하도록 도시되며, DC 전류(IDC)는 작동 동안 DC 전력 공급원(310)으로부터 도출된다. 인덕터(L2)의 옴 저항(R코일) 및 서셉터(160)의 옴 저항(R부하)의 합인, 총 옴 부하(450)를 나타내는 옴 저항(R)은 도 5에 더욱 상세히 도시되어 있다.
DC/AC 변환기(340)가 클래스-E 전력 증폭기를 포함하는 것으로 예시되어 있지만, DC/AC 변환기(340)는 DC 전류를 AC 전류로 변환하는 임의의 적절한 회로를 사용할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, DC/AC 변환기(340)는 2 개의 트랜지스터 스위치를 포함한 클래스-D 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 다른 예시로서, DC/AC 변환기(340)는 쌍으로 작용하는 4 개의 스위칭 트랜지스터를 갖는 풀 브리지 전력 인버터를 포함할 수 있다.
도 3으로 돌아가면, 인덕터(240)는 부하에 대한 최적의 적응을 위해 매칭 네트워크(350)를 통해 DC/AC 변환기(340)로부터 교류를 수신할 수 있지만, 매칭 네트워크(350)는 필수적이지 않다. 예를 들어, 매칭 네트워크(350)는 소형 매칭 변압기를 포함할 수 있다. 매칭 네트워크(350)는 DC/AC 변환기(340)와 인덕터(240) 사이의 전력 전달 효율을 개선할 수 있다.
도 2a에 예시된 바와 같이, 인덕터(240)는 에어로졸 발생 디바이스(200)의 공동(220)의 원위 부분(225)에 인접하여 위치한다. 따라서, 에어로졸 발생 디바이스(200)의 작동 동안, 인덕터(240)에 공급된 고주파 교류가 인덕터(240)로 하여금 에어로졸 발생 디바이스(200)의 원위 부분(225) 내에 고주파 교번 자기장을 발생시킨다. 교번 자기장은 바람직하게는 1 내지 30 MHz, 바람직하게는 2 내지 10 MHz, 예를 들어 5 내지 7 MHz의 주파수를 갖는다. 도 2b로부터 알 수 있는 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(100)이 공동(200) 내에 삽입될 경우, 에어로졸 발생 물품(100)의 에어로졸 형성 기재(110)는 에어로졸 발생 물품(100)의 서셉터(160)가 이러한 교번 자기장 내에 위치하도록 인덕터(240)에 인접하여 위치한다. 교번 자기장이 서셉터(160)를 관통할 경우, 교번 자기장은 서셉터(160)의 가열을 야기한다. 예를 들어, 와전류는 결과적으로 가열되는 서셉터(160)에서 발생된다. 추가 가열이 서셉터(160) 내의 자성 히스테리시스 손실에 의해 제공된다. 가열된 서셉터(160)는 에어로졸 발생 물품(100)의 에어로졸 형성 기재(110)를 에어로졸을 형성하기에 충분한 온도까지 가열한다. 에어로졸은 에어로졸 발생 물품(100)을 통해 하류로 흡인되고 사용자에 의해 흡입된다.
컨트롤러(330)는 마이크로컨트롤러, 바람직하게는 프로그래밍 가능한 마이크로컨트롤러일 수 있다. 컨트롤러(330)는 서셉터(160)의 온도를 제어하기 위해 DC 전력 공급원(310)으로부터 유도 가열 장치(320)로의 전력 공급을 제어하도록 프로그래밍된다.
도 6은(점선으로 표시된) 서셉터(160)의 온도가 증가함에 따라 시간 경과에 따라 전력 공급원(310)으로부터 도출된 DC 전류(IDC) 사이의 관계를 예시한다. 더 구체적으로, 도 6은 서셉터 재료가 그의 퀴리점과 연관된 상 전이를 겪을 때에 일어나는 원격으로 검출 가능한 DC 전류 변화를 예시한다. 전력 공급원(310)으로부터 도출된 DC 전류(IDC)는 DC/AC 변환기(340)의 입력 측에서 측정된다. 이 예시의 목적을 위해, 전력 공급원(310)의 전압(VDC)이 거의 일정하게 유지된다고 가정할 수 있다.
서셉터(160)가 유도 가열됨에 따라, 서셉터(160)의 겉보기 저항이 증가한다. 이러한 저항 증가는, 일정한 전압에서 서셉터(160)의 온도가 증가할수록 감소하는, 전력 공급원(310)으로부터 도출된 DC 전류(IDC)의 감소로 관찰된다. 인덕터(240)에 의해 제공된 고주파 교번 자기장은 서셉터 표면에 매우 근접하게 와전류를 유도하는데, 표피 효과라고 알려진 효과이다. 서셉터(160) 내의 저항은 제1 서셉터 재료의 전기 비저항, 제2 서셉터 재료의 전기 비저항에 부분적으로 좌우되고, 유도된 와전류에 유용한 각 재료 내의 표피 층의 깊이에 부분적으로 좌우되고, 비저항은 결과적으로 온도 의존적이다.
제2 서셉터 재료는 그의 퀴리 온도에 도달하면 그의 자기 특성을 상실한다. 이는, 제2 서셉터 재료 내의 와전류에 유용한 표피 층을 증가시키고, 이는 서셉터(160)의 겉보기 저항을 감소시킨다. 결과는 검출된 DC 전류(IDC)의 일시적인 증가이다. 그 다음, 제2 서셉터 재료의 표피 깊이가 증가하기 시작할 때, 저항은 떨어지기 시작한다. 이는 도 6에서 밸리(국부 최소값)로서 보인다.
가열이 계속됨에 따라, 전류는 제2 서셉터 재료가 그의 자발적인 자기 특성을 상실한 지점과 일치하는, 최대 표피 깊이에 도달할 때까지 계속 증가한다. 이 지점을 퀴리 온도라고 하며 도 6에서 힐(국부 최대값)으로 보인다. 이 지점에서, 제2 서셉터 재료는 강자성 또는 페리자성 상태로부터 상자성 상태로의 상 변화를 거쳤다. 이 지점에서, 서셉터(160)는 공지된 온도(진성 재료 특이적 온도인 퀴리 온도)에서 있다.
퀴리 온도에 도달한 후 인덕터(240)가 교번 자기장을 계속 발생시키는 경우(즉, DC/AC 변환기(340)로의 전력이 차단되지 않음), 서셉터(160) 내에 발생된 와전류는 서셉터(160)의 저항에 대항하여 흐를 것이고, 이에 따라, 서셉터(160) 내의 줄 가열이 계속될 것이고, 따라서, 저항이 다시 증가할 것이고(저항은 온도의 다항식 의존성을 가질 것이고, 대부분의 금속 서셉터 재료에 대해, 목적상 삼차 다항식 의존성에 근사치가 될 수 있음), 전류는 인덕터(240)가 서셉터(160)에 전력을 계속 제공하는 한 다시 떨어질 것이다.
따라서, 제2 서셉터 재료는 도 6에 도시된 밸리와 힐 사이의 (공지된) 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 가역 상 전이를 겪는다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 서셉터(160)의 겉보기 저항, 및 따라서 상 전이의 시작 및 종료는 전력 공급원(310)으로부터 흡인된 DC 전류(IDC)를 모니터링함으로써 원격으로 검출될 수 있다. 대안적으로, 서셉터(160)의 겉보기 저항, 및 따라서 상 전이의 시작 및 종료는 전도도 값(전도도는 DC 전류(IDC) 대 DC 공급 전압(VDC)의 비로 정의됨) 또는 저항 값(저항은 DC 공급 전압(VDC) 대 DC 전류(IDC)의 비로 정의됨)을 모니터링함으로써 원격으로 검출될 수 있다. 적어도 전력 공급원(310)으로부터 도출된 DC 전류(IDC)는 컨트롤러(330)에 의해 모니터링된다. DC 공급 전압(VDC)이 공지되어 있지만, 바람직하게는 전력 공급원(310)으로부터 도출된 DC 전류(IDC) 및 DC 공급 전압(VDC) 둘 모두가 모니터링된다. DC 전류(IDC), 전도도 값 및 저항 값은 전력 공급원 파라미터로서 지칭될 수 있다.
서셉터(160)가 가열됨에 따라, (전류에 대한 국부 최소값 및 저항에 대한 국부 최대값에 대응하는) 제1 전환점은 상 전이의 시작에 대응한다. 그 다음, 서셉터가 계속 가열됨에 따라, (전류에 대한 국부 최대값 및 저항에 대한 국부 최소값에 대응하는) 제2 전환점은 상 전이의 종료에 대응한다.
더욱이, 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 서셉터(160)의 겉보기 저항(및 대응적으로 전력 공급원(310)으로부터 도출된 전류(IDC))은 예컨대 밸리와 힐 사이에서, 서셉터(160)의 특정 온도 범위에 걸쳐 엄격하게 단조로운 관계식으로 서셉터(160)의 온도에 따라 변할 수 있다. 엄격하게 단조로운 관계식은 겉보기 저항(R) 또는 겉보기 전도도(1/R)의 결정으로부터 서셉터(160)의 온도의 명백한 결정을 허용한다. 이는 겉보기 저항의 각각의 결정된 값이 온도의 단지 하나의 단일 값을 나타내기 때문이고, 따라서 관계식에 모호함이 없다. 서셉터(160)의 온도 및 제2 서셉터 재료가 가역 상 전이를 겪는 온도 범위 내의 겉보기 저항의 단조로운 관계식은 서셉터(160)의 온도의 결정 및 제어 및 따라서 에어로졸 형성 기재(110)의 온도의 결정 및 제어를 허용한다.
컨트롤러(330)는 전력 공급 파라미터에 기초하여 가열 장치(320)에 제공된 전력의 공급을 조절한다. 가열 장치(320)는 DC 전류(IDC)를 측정하기 위한 전류 센서(미도시)를 포함할 수있다. 가열 장치는 DC 공급 전압(VDC)을 측정하기 위한 전압 센서(미도시)를 선택적으로 포함할 수 있다. 전류 센서 및 전압 센서는 DC/AC 변환기(340)의 입력측에 위치한다. DC 전류(IDC) 및 선택적으로 DC 공급 전압(VDC)은 피드백 채널에 의해 컨트롤러(330)로 제공되어, AC 전력(PAC)이 인덕터(240)에 추가로 공급되는 것을 제어한다.
컨트롤러(330)는 서셉터(160)의 목표 작동 온도에 대응하는 목표 값으로 측정된 전력 공급 파라미터 값을 유지함으로써 서셉터(160)의 온도를 제어할 수 있다. 컨트롤러(330)는 예를 들어, 비례-적분-미분 제어 루프를 사용함으로써, 목표 값으로 측정된 전력 공급 파라미터를 유지하기 위해 임의의 적합한 제어 루프를 사용할 수 있다.
서셉터(160)의 겉보기 저항(또는 겉보기 전도도)과 서셉터(160)의 온도 사이의 엄격하게 단조로운 관계식을 이용하기 위해, 에어로졸을 생성하기 위한 사용자 작동 동안, DC/AC 변환기(340)의 입력 측에서 측정된 전력 공급 파라미터는 제1 교정 온도에 대응하는 제1 교정 값과 제2 교정 온도에 대응하는 제2 교정 값 사이에서 유지된다. 제2 교정 온도는 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도(도 6의 전류 플롯의 힐)이다. 제1 교정 온도는 제2 서셉터 재료의 표피 깊이가 증가하기 시작하는 서셉터의 온도 이상이어서, 저항의 일시적인 저하(도 6의 전류 플롯에서의 밸리)를 초래한다. 따라서, 제1 교정 온도는 제2 서셉터 재료의 최대 투과성에서의 온도 이상이다. 제1 교정 온도는 제2 교정 온도보다 적어도 50℃ 더 낮다. 적어도 제2 교정 값은 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 서셉터(160)의 교정에 의해 결정될 수 있다. 제1 교정 값 및 제2 교정 값은 컨트롤러(330)의 메모리에 교정 값으로서 저장될 수 있다.
추가로, 컨트롤러(330)는 측정된 전도도 또는 전류 값을 미리 결정된 임계 전도도 값 미만으로 유지하거나 측정된 저항 값을 미리 결정된 임계 저항 값 초과로 유지함으로써 서셉터(160)의 온도를 미리 결정된 임계 온도 미만으로 유지할 수 있다. 미리 결정된 임계 온도는 에어로졸 형성 기재의 과열을 방지하기 위해 선택된다. 미리 결정된 임계 온도는 제2 교정 온도와 동일할 수 있다. 측정된 전력 공급 파라미터가 서셉터의 온도가 미리 결정된 임계 온도보다 높다는 것을 표시하면, 컨트롤러(330)는 안전 모드에 진입하도록 프로그래밍된다. 안전 모드에서, 컨트롤러(330)는 사용자에게 과열 경고를 (시각적으로 및 추가적으로 또는 대안적으로 청각적으로) 제공하는 경보를 발생시키는 것, 에어로졸 발생 디바이스를 끄는 것, 및 에어로졸 발생 디바이스가 미리 정의된 기간 동안 추가 사용을 방지하는 것과 같은 하나 이상의 동작을 수행하도록 구성된다.
전력 공급 파라미터가 온도에 대한 다항식 의존성을 갖기 때문에, 전력 공급 파라미터는 온도의 함수로서 비선형 방식으로 거동할 것이다. 그러나, 제1 및 제2 교정 값은, 제1 및 제2 교정 값의 차이가 작고 제1 및 제2 교정 값이 작동 온도 범위의 상부에 있기 때문에 이러한 의존성이 제1 교정 값과 제2 교정 값 사이에서 선형인 것으로 근사화될 수 있도록 선택된다. 따라서, 온도를 목표 작동 온도까지 조정하기 위해, 전력 공급 파라미터는 선형 방정식을 통해 제1 교정 값 및 제2 교정 값에 따라 조절된다.
예를 들어, 제1 및 제2 교정 값이 전도도 값인 경우, 목표 작동 온도에 대응하는 목표 전도도 값은 다음 식에 의해 주어질 수 있다:
여기서, 은 제1 전도도 값과 제2 전도도 값의 차이이고, 는 의 백분율이다.
컨트롤러(330)는, DC/AC 변환기(340)의 스위칭 트랜지스터(410)의 듀티 사이클을 조절함으로써, 가열 장치(320)에 대한 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 가열 동안, DC/AC 변환기(340)는 서셉터(160)를 가열하는 교류를 연속적으로 발생시키고, 동시에, DC 전류 I (IDC) 및 선택적으로 DC 공급 전압(VDC)은 바람직하게는 100 밀리초의 기간 동안 밀리초마다 측정될 수 있다.
예를 들어, 전도도 또는 전류가 서셉터 온도를 조정하기 위한 컨트롤러(330)에 의해 모니터링되면, 전도도 또는 전류가 서셉터 온도를 조정하기 위해 목표 작동 온도에 대응하는 값에 도달하거나 값을 초과할 때, 스위칭 트랜지스터(410)의 듀티 사이클은 감소된다. 저항이 서셉터 온도를 조정하기 위해 컨트롤러(330)에 의해 모니터링되면, 저항이 목표 작동 온도에 대응하는 값에 도달하거나 값 미만으로 내려갈 때, 스위칭 트랜지스터(410)의 듀티 사이클은 감소된다. 예를 들어, 스위칭 트랜지스터(410)의 듀티 사이클은 약 10%까지 감소될 수 있다. 즉, 스위칭 트랜지스터(410)는, 1 밀리초의 지속시간 동안 10 밀리초마다 펄스를 생성하는 모드로 스위칭될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(410)의 이러한 1 밀리초의 온-상태(전도 상태) 동안, DC 공급 전압(VDC)과 DC 전류(IDC)의 값이 측정되고, 전도도가 결정된다. 서셉터(160)가 목표 작동 온도 미만임을 나타내기 위해 전도도가 감소(또는 저항이 증가)함에 따라, 트랜지스터(410)의 게이트는, 시스템에 대해 선택된 구동 주파수에서 펄스 트레인을 다시 공급받는다.
전력은, 전류의 연속적 펄스 시리즈 형태로 인덕터(240)에 컨트롤러(330)에 의해 공급될 수 있다. 특히, 전력은 펄스 시리즈로 인덕터(240)에 공급될 수 있으며, 각각은 시간 간격만큼 분리된다. 연속적 펄스 시리즈는 2 개 이상의 가열 펄스, 및 연속적 가열 펄스 사이에 하나 이상의 프로빙 펄스를 포함할 수 있다. 가열 펄스는, 예컨대 서셉터(160)를 가열하기 위한 세기를 갖는다. 프로빙 펄스는 서셉터(160)를 가열하지 않지만 오히려 전력 공급 파라미터에 대한 피드백을 획득한 다음 서셉터 온도의 전개(감소)에 대한 피드백을 획득하기 위해 세기를 갖는 분리된 전력 펄스이다. 컨트롤러(330)는, DC 전력 공급부가 인덕터(240)로 공급하는 전력의 연속적 가열 펄스 사이의 시간 간격 지속시간을 제어함으로써, 전력을 제어할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 컨트롤러(330)는 DC 전력 공급부에 의해 인덕터(240)로 공급되는 전력의 연속적 가열 펄스 각각의 길이(즉, 지속시간)를 제어함으로써, 전력을 제어할 수 있다.
컨트롤러(330)는 전력 공급 파라미터가 서셉터(160)의 공지된 온도에서 측정되는 교정 값을 획득하기 위해 교정 프로세스를 수행하도록 프로그래밍된다. 서셉터의 공지된 온도는 제1 교정 값에 대응하는 제1 교정 온도, 및 제2 교정 값에 대응하는 제2 교정 온도일 수 있다. 교정 프로세스는 사용자가 에어로졸 발생 디바이스(200)를 작동할 때마다 수행된다. 예를 들어, 컨트롤러(330)는 사용자가 에어로졸 발생 디바이스를 켤때 교정 프로세스를 수행하기 위한 교정 모드에 진입하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(330)는 사용자가 에어로졸 발생 물품(100)을 에어로졸 발생 디바이스(200) 내에 삽입할 때마다 교정 모드에 진입하도록 프로그래밍될 수 있다. 따라서, 교정 프로세스는 에어로졸 발생 디바이스의 제1 가열 상 동안, 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 디바이스(200)의 사용자 작동 전에 수행된다.
교정 프로세스 동안, 컨트롤러(330)는 서셉터(160)를 가열하기 위해 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 전력을 인덕터(240)에 연속적으로 또는 계속 공급한다. 컨트롤러(330)는 전력 공급부에 의해 도출된 전류(IDC) 및, 선택적으로 전력 공급 전압(VDC)을 측정함으로써 전력 공급 파라미터를 모니터링한다. 도 6과 관련하여 전술한 바와 같이, 서셉터(160)가 가열됨에 따라, 측정된 전류는 제1 전환점에 도달하고 전류가 증가하기 시작할 때까지 감소한다. 이러한 제1 전환점은 국부 최소 전도도 또는 전류 값(국부 최대 저항 값)에 대응한다. 컨트롤러(330)는 전력 공급 파라미터를 제1 전환점에서 제1 교정 값으로서 기록할 수 있다.
전도도 또는 저항 값은 측정된 전류(IDC) 및 측정된 전압(VDC)에 기초하여 결정될 수 있다. 대안적으로, 전력 공급원(310)의 알려진 특성인 전력 공급 전압(VDC)이 대략 일정하다고 가정할 수 있다. 제1 교정 값에서 서셉터(160)의 온도는, 제1 교정 온도로서 지칭된다. 바람직하게는, 제1 교정 온도는 150℃내지 350℃이다. 보다 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재(110)가 담배를 포함하는 경우, 제1 교정 온도는 320℃이다. 제1 교정 온도는 제2 교정 온도보다 적어도 50℃더 낮다.
컨트롤러(330)가 DC/AC 변환기(340)에 의해 인덕터(240)에 제공되는 전력을 계속 제어함에 따라, 컨트롤러(330)는 제2 전환점에 도달할 때까지 전력 공급 파라미터를 계속 모니터링한다. 제2 전환점은 측정된 전류가 감소하기 시작하기 전에 (제2 서셉터 재료의 퀴리 온도에 대응하는) 최대 전류에 대응한다. 이러한 전환점은 국부 최대 전도도 또는 전류 값(국부 최소 저항 값)에 대응한다. 컨트롤러(330)는 전력 공급 파라미터 값을 제2 전환점에서 제2 교정 값으로서 기록한다. 제2 교정 값에서 서셉터(160)의 온도는, 제2 교정 온도로서 지칭된다. 바람직하게는, 제2 교정 온도는 200℃내지 400℃이다. 최대가 검출될 때, 컨트롤러(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 인덕터(240)에 대한 전력의 제공을 차단하여, 서셉터(160) 온도의 감소 및 측정된 전류의 대응하는 감소를 초래한다.
그래프의 형상으로 인해, 제1 교정 값 및 제2 교정 값을 획득하기 위해 서셉터(160)를 연속적으로 가열하는 이러한 프로세스는 교정 모드 동안 적어도 한 번 반복될 수 있다. 인덕터(240)에 대한 전력의 제공을 차단한 후에, 컨트롤러(330)는 제3 전환점이 관찰될 때까지 전력 공급 파라미터를 계속 모니터링한다. 제3 전환점은 제2 최소 전도도 또는 전류 값(제2 최대 저항 값)에 대응한다. 제3 전환점이 검출될 때, 컨트롤러(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 모니터링된 전력 공급 파라미터 내의 제4 전환점이 관찰될 때까지 인덕터(240)에 전력을 연속적으로 제공한다. 제4 전환점은 제2 최대 전도도 또는 전류 값(제2 최소 저항 값)에 대응한다. 컨트롤러(330)는 제3 전환점에서 측정된 전력 공급 파라미터 값을 제1 교정 값으로 저장하고, 제4 전환점을 측정한 전력 공급 파라미터 값을 제2 교정 값으로 저장한다. 최소 및 최대 측정된 전류에 대응하는 전환점의 측정 반복은, 에어로졸을 생성하기 위해 디바이스의 사용자 작동 동안 후속 온도 조절을 상당히 개선한다. 바람직하게는, 컨트롤러(330)는 제2 최대 및 제2 최소로부터 획득된 전력 공급 파라미터 값에 기초하여 전력을 조절하며, 이는 열이 에어로졸 형성 기재(110) 및 서셉터(160) 내에 분포하는 데 더 많은 시간을 가질 것이기 때문에 더욱 신뢰성 있다.
컨트롤러(330)는 전력 공급원 파라미터 값의 시퀀스를 측정함으로써 전환점을 검출하도록 구성된다. 도 6을 참조하면, 측정된 전력 공급원 파라미터 값의 시퀀스는 곡선을 형성할 것이며, 각각의 값은 이전 값보다 더 크거나 더 작다. 컨트롤러(330)는 곡선이 평탄해지기 시작하는 지점에서 교정 값을 측정하도록 구성된다. 즉, 컨트롤러(330)는 연속 전력 공급 파라미터 값 사이의 차이가 미리 결정된 임계 값 미만일 때 교정 값을 기록한다.
추가로, 제1 가열 상 동안, 교정 프로세스의 신뢰성을 추가로 개선하기 위해, 컨트롤러(310)는 교정 프로세스 전에 예열 프로세스를 수행하도록 선택적으로 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재(110)가 특히 건조하거나 유사한 조건인 경우, 교정은, 열이 에어로졸 형성 기재(110) 내에서 확산되어 교정 값의 신뢰성을 감소시키기 전에 수행될 수 있다. 에어로졸 형성 기재(110)가 습한 경우, 서셉터(160)는(기재(110) 내의 수분 함량으로 인해) 밸리 온도에 도달하는 데 더 많은 시간이 소요된다.
예열 프로세스를 수행하기 위해, 컨트롤러(330)는 인덕터(240)에 전력을 연속적으로 제공하도록 구성되어 있다. 도 6과 관련하여 전술한 바와 같이, 측정된 전류는 최소 측정된 전류에 대응하는 전환점에 도달할 때까지 서셉터(160) 온도가 증가함에 따라 감소하기 시작한다. 이 스테이지에서, 컨트롤러(330)는, 서셉터(160)가 계속 가열되기 전에 냉각될 수 있도록, 미리 결정된 기간 동안 대기하도록 구성되어 있다. 따라서, 컨트롤러(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 인덕터(240)에 대한 전력 공급을 차단한다. 미리 결정된 기간 후에, 컨트롤러(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 최소 측정된 전류에 대응하는 전환점에 다시 도달할 때까지 전력을 제공한다. 이 지점에서, 컨트롤러는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 인덕터(240)에 대한 전력 공급을 다시 차단한다. 컨트롤러(330)는 가열을 계속하기 전에 서셉터(160)가 냉각될 수 있도록 동일한 미리 결정된 시간 동안 다시 대기한다. 서셉터(160)의 이러한 가열 및 냉각은 예열 프로세스의 미리 결정된 지속시간 동안 반복된다. 예열 프로세스의 미리 결정된 지속시간은 바람직하게는 11 초이다. 예열 프로세스 다음 교정 프로세스의 미리 결정된 조합 지속시간은 바람직하게는 20 초이다.
에어로졸 형성 기재(110)가 건조하면, 예열 프로세스의 제1 전류 최소는 미리 결정된 기간 내에 도달되고 전력의 중단은 미리 결정된 기간의 종료까지 반복될 것이다. 에어로졸 형성 기재(110)가 습하면, 예열 프로세스의 제1 전류 최소는 미리 결정된 기간의 종료를 향해 도달할 것이다. 따라서, 미리 결정된 지속시간 동안 예열 프로세스를 수행하는 것은 기재(110)의 물리적 조건이 무엇이든, 연속적인 전력을 공급할 준비가 되고 제1 최대에 도달하기 위해, 기재(110)가 최소 작동 온도에 도달하기에 시간이 충분한 것을 보장한다. 이는, 가능한 한 빨리 교정을 허용하지만, 여전히 기판(110)이 미리 밸리에 도달하지 않았을 위험을 없앤다.
추가로, 에어로졸 발생 물품(100)은 전류 최소가 예열 프로세스의 미리 결정된 지속시간 내에 항상 도달하도록 구성될 수 있다. 전류 최소가 예열 프로세스의 미리 결정된 지속시간 내에 도달하지 않으면, 이는 에어로졸 형성 기재(110)를 포함하는 에어로졸 발생 물품(100)이 에어로졸 발생 디바이스(200)와 함께 사용하기에 적합하지 않은 것을 표시할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품(100)은, 에어로졸 발생 디바이스(200)와 함께 사용하도록 의도된 에어로졸 형성 기재(100)와 상이하거나 더 낮은 품질의 에어로졸 형성 기재(110)를 포함할 수 있다. 다른 예시로서, 에어로졸 발생 물품(100)은, 예를 들어 에어로졸 발생 물품(100) 및 에어로졸 발생 디바이스(200)가 상이한 제조업체에 의해 제조되는 경우, 가열 장치(320)와 함께 사용하도록 구성되지 않을 수 있다. 따라서, 컨트롤러(330)는, 에어로졸 발생 디바이스(200)의 작동을 중지하기 위한 제어 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다.
위에 언급된 바와 같이, 교정 프로세스의 제1 스테이지로서, 예열 프로세스는 사용자 입력, 예를 들어 에어로졸 발생 디바이스(200)의 사용자 활성화를 수신하는 것에 응답하여 수행될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 컨트롤러(330)는 에어로졸 발생 디바이스(200) 내의 에어로졸 발생 물품(100)의 존재를 검출하도록 구성될 수 있고, 예열 프로세스는, 에어로졸 발생 디바이스(200)의 공동(220) 내의 에어로졸 발생 물품(100)의 존재를 검출하는 것에 응답하여 수행될 수 있다.
에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 디바이스(200)의 사용자 작동(제2 가열 상으로서 지칭됨) 동안, 도 6에 도시된 힐 및 밸리에서의 겉보기 전도도(겉보기 저항) 값은 시간이 지남에 따라 드리프트된다. 이는 도 5에 도시된 바와 같이, 서셉터의 겉보기 저항이 인덕터(L2)의 옴 저항(RCoil)과 서셉터(160)의 옴 저항(RLoad)의 합이기 때문이다. 따라서, 디바이스(200)의 작동 동안 인덕터(L2)의 온도에 대한 임의의 변화는 겉보기 저항에 영향을 미칠 것이다. 따라서, 제1 가열 상에서 교정 프로세스 동안 측정된 교정 값은 에어로졸 발생 디바이스(200)의 작동 동안 드리프트될 것이다.
에어로졸 발생 디바이스(200)가 에어로졸을 발생시킬 때 정상 작동 동안, 컨트롤러(330)는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 가열 모드에서 작동될 것이다. 컨트롤러(330)는 가열 모드로부터, 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 디바이스(200)의 사용자 작동 동안 미리 정의된 간격으로 교정 프로세스의 적어도 일부의 추가 반복을 수행하기 위한 재교정 모드로 진입하도록 프로그래밍될 수 있다. 미리 정의된 간격은 미리 정의된 시간 간격 또는 미리 결정된 퍼프 수일 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 컨트롤러(330)는 퍼프 완료의 검출에 응답하여 교정 프로세스의 적어도 일부를 반복하기 위해 재교정 모드에 진입하도록 프로그래밍될 수 있다. 교정 프로세스는 수행하는 데 200 밀리초 내지 2 초가 걸릴 수 있다.
교정 프로세스의 적어도 일부의 추가 반복을 수행하는 것은 (도 6의 힐 및 밸리로서 예시된) 전환점 둘 모두에서 교정 값 둘 모두를 재측정하는 것 또는 전환점 중 하나에서, 예를 들어 전류 또는 전도도의 국부 최대(저항의 국부 최소)에서 교정 값만을 재측정하는 것을 포함할 수 있다.
교정 프로세스의 추가 반복을 수행하기 위해(즉, 재교정을 수행하기 위해), 컨트롤러(330)는 전력 공급부에 의해 도출된 전류(IDC) 및 선택적으로 전력 공급 전압(VDC)을 측정함으로써 서셉터(160)와 연관된 전력 공급원 파라미터를 모니터링한다. 에어로졸 발생 디바이스의 최소 작동 온도가 제1 교정 온도보다 더 크기 때문에, 서셉터(160)가 교정 프로세스의 추가 반복 동안 가열됨에 따라, 측정된 전류(IDC)는 전환점에 도달할 때까지 증가하고 전류(IDC)는 감소하기 시작한다. 이러한 전환점은 국부 최대 전도도 또는 전류 값(국부 최소 저항 값)으로서 관찰된, 서셉터(160)의 가역 상 전이의 종료점에 대응한다. 컨트롤러(330)는 전환점에서의 전력 공급원 파라미터 값을 재측정된 제2 교정 값으로서 기록한다.
전환점에 도달하면, 컨트롤러(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 서셉터(160)가 냉각될 수 있도록 인덕터(240)에 제공된 전력을 감소시킨다. 예를 들어, 컨트롤러(330)는 DC/AC 변환기(340)의 듀티 사이클을 10%까지 감소시킬 수 있다. 컨트롤러(330)는 서셉터(160)가 각각의 목표 작동 온도에 도달할 때까지 인덕터(240)에 제공된 전력을 감소시킬 수 있으며, 이 때 컨트롤러(300)는 가열 모드에서 정상 작동을 재개한다.
대안적으로, 컨트롤러(330)는 다른 전환점이 관찰될 때까지 인덕터(240)에 제공된 전력을 계속 감소시킬 수 있다. 이러한 다른 전환점은 국부 최소 전도도 또는 전류 값(국부 최대 저항 값)으로서 관찰된, 서셉터의 가역 상 전이의 종료점에 대응한다. 컨트롤러(330)는 다른 전환점에서의 전력 공급원 파라미터 값을 재측정된 제1 교정 값으로서 기록한다. 교정 프로세스와 관련하여 전술한 바와 같이, 제1 교정 값 및 제2 교정 값을 측정하는 프로세스는 교정 프로세스의 각각의 추가 반복 동안 적어도 한 번 반복될 수 있다.
도 7은, 서셉터(160)의 가열 프로파일을 도시하는 시간에 대한 전도도의 그래프이다. 그래프는 2 개의 연속적인 가열 상, 즉 전술한 예열 프로세스(710a) 및 교정 프로세스(710b)를 포함한 제1 가열 상(710), 및 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 디바이스(200)의 사용자 작동에 대응하는 제2 가열 상(720)을 예시한다. 전술한 바와 같이, 제1 가열 상(710) 동안, 컨트롤러(330)는 교정 모드에서 작동한다. 교정이 완료되면, 컨트롤러는 가열 모드에 진입하고 제2 가열 상(720) 동안 주기적으로 재교정 모드로 스위칭할 수 있다. 도 7은 축척에 따라 도시되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 구체적으로, 제1 가열 상(710)은 제2 가열 상(720)보다 더 짧은 지속시간을 갖는다. 예를 들어, 제1 가열 상(710)은 5 초 내지 30 초, 바람직하게는 10 초 내지 20 초의 지속시간을 가질 수 있다. 제2 가열 상(720)은 140 내지 340 초의 지속시간을 가질 수 있다.
추가로, 도 7은 시간에 대한 전도도의 그래프로서 예시되지만, 컨트롤러(330)는 전술한 바와 같이 측정된 저항 또는 전류에 기초하여 제1 가열 상(710) 및 제2 가열 상(720) 동안 서셉터(160)의 가열을 제어하도록 구성될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 실제로, 제1 가열 상(710) 및 제2 가열 상(720) 동안 서셉터의 가열을 제어하는 기술이 서셉터와 연관되는 결정된 전도도 값 또는 결정된 저항 값에 기초하여 전술되었지만, 전술한 기술은 DC/AC 변환기(340)의 입력에서 측정된 전류 값에 기초하여 수행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 가열 상(720)은, 서셉터(160)의 제1 작동 온도부터 서셉터(160)의 제2 작동 온도까지의 복수의 온도 단계에 대응하는 복수의 전도도 단계를 포함한다. 서셉터의 제1 작동 온도는, 에어로졸 형성 기재(110)가 에어로졸을 형성하여 각각의 온도 단계 동안 에어로졸이 형성되는 온도이다. 바람직하게는, 서셉터의 제1 작동 온도는 사용자가 흡입할 경우 만족스러운 경험을 하기에 충분한 부피 및 양으로 에어로졸 형성 기재가 에어로졸을 형성하는 최소 온도이다. 서셉터의 제2 작동 온도는, 사용자가 에어로졸을 흡입하기 위해 에어로졸 형성 기재가 가열되는 것이 바람직한 최대 온도에서의 온도이다.
서셉터(160)의 제1 작동 온도는 제1 교정 값(도 6에 도시된 전류 플롯의 밸리)에 대응하는, 서셉터(160)의 제1 교정 온도 이상이다. 제1 작동 온도는 약 150℃내지 약 330℃일 수 있다. 서셉터(160)의 제2 작동 온도는 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도에서의 제2 교정 값(도 6에 도시된 전류 플롯의 힐)에 대응하는 서셉터(160)의 제2 교정 온도 이하이다. 제2 작동 온도는 약 200℃내지 약 400℃일 수 있다. 제1 작동 온도 및 제2 작동 온도의 차이는 적어도 약 50℃이다.
도 7에 예시된 온도 단계의 수는 예시적인 것이며, 제2 가열 상(720)은 적어도 3 개의 연속 온도 단계, 바람직하게는 2 개 내지 14 개의 온도 단계, 가장 바람직하게는 3 개 내지 8 개의 온도 단계를 포함하는 것을 이해해야 한다. 각각의 온도 단계는 미리 결정된 지속시간을 가질 수 있다. 바람직하게는, 제1 온도 단계의 지속시간은 후속 온도 단계의 지속시간보다 더 길다. 각각의 온도 단계의 지속시간은 바람직하게는 10 초 초과, 바람직하게는 30 초 내지 200 초, 보다 바람직하게는 40 초 내지 160 초이다. 각각의 온도 단계의 지속시간은 미리 결정된 사용자 퍼프 수에 대응할 수 있다. 바람직하게는, 제1 온도 단계는 4 회 사용자 퍼프에 대응하고, 각각의 후속 온도 단계는 한 번 사용자 퍼프에 대응한다.
각각의 온도 단계의 지속시간 동안, 서셉터(160)의 온도는 각각의 온도 단계에 대응하는 목표 작동 온도에서 유지된다. 따라서, 각각의 온도 단계의 지속시간 동안, 컨트롤러(330)는 측정된 전력 공급원 파라미터가 각각의 온도 단계의 목표 작동 온도에 대응하는 목표 값에서 유지되도록 가열 장치(320)에 대한 전력의 제공을 제어하며, 목표 값은 전술한 바와 같이 제1 교정 값 및 제2 교정 값을 참조하여 결정된다.
일 예로서, 제2 가열 상(720)은 5 개의 온도 단계: 160 초의 지속시간 및 의 목표 전도도 값을 갖는 제1 온도 단계(720a), 40 초의 지속시간 및 의 목표 전도도 값을 갖는 제2 온도 단계(720b), 40 초의 지속시간 및 의 목표 전도도 값을 갖는 제3 온도 단계(720c), 40 초의 지속시간 및 의 목표 전도도 값을 갖는 제4 온도 단계(720d) 및 85 초의 지속시간 및 의 목표 전도도 값을 갖는 제5 온도 단계(720e)를 포함할 수 있다. 이들 온도 단계는 330℃, 340℃, 345℃, 355℃ 및 380℃의 온도에 대응할 수 있다.
따라서, 에어로졸을 발생시키기 위한 서셉터(160)의 작동 온도의 제어는 교정 프로세스 동안 측정된 (제1 교정 온도에 대응하는) 제1 교정 값 및 (제2 교정 온도에 대응하는) 제2 교정 값에 좌우된다. 그러나, 제2 가열 상(720)의 지속시간에 걸쳐 서셉터의 겉보기 전도도의 드리프트는 동일한 서셉터 온도에 대해, 겉보기 전도도의 값이 제2 가열 상(720)의 지속시간에 걸쳐 감소하는 것을 의미한다. 따라서, 서셉터 온도를 정확하게 제어할 뿐만 아니라 에어로졸 형성 기재(110)의 과열을 방지할 수 있도록, 컨트롤러(330)는 제2 가열 상(720) 동안 교정 프로세스의 적어도 일부를 반복하기 위해 재교정 모드에 주기적으로 진입하도록 프로그래밍된다. 예를 들어, 교정 프로세스의 적어도 일부는 15 초 내지 2 분마다 반복된다. 바람직하게는, 교정 프로세스의 적어도 일부는 30 초마다 반복된다. 이는 도 8에 예시되며, 도 8은 온도 단계 각각 동안 재교정을 포함하여, 제2 가열 상(720)을 더욱 상세히 도시한다. 다시, 도 8은 예시 목적을 위한 것이고 축척에 따라 도시되지 않는다.
전술한 바와 같이, 적어도 제2 교정 값은 도 8에 도시된 바와 같이, 교정 프로세스의 추가 반복 동안 재측정된다. 선택적으로, 제1 교정 값은 교정 프로세스의 추가 반복 동안 재측정된다. 각각의 온도 단계에 대응하는 목표 전력 공급원 파라미터 값은 컨트롤러(330)의 메모리에 저장되고 교정 프로세스의 각각의 반복 후에 업데이트될 수 있다. 컨트롤러(330)는 재측정된 교정 값 중 적어도 하나에 기초하여, 즉 적어도 재측정된 제2 교정 값에 기초하여 각각의 개별 온도 단계에 대한 목표 전력 공급원 파라미터 값을 조정할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 컨트롤러(330)는 재측정된 제1 교정 값에 기초하여 각각의 개별 온도 단계에 대한 목표 전력 공급원 파라미터 값을 조정할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 컨트롤러(330)는 제1 가열 상(710) 동안 측정된 하나 이상의 교정 값 및 제2 가열 상(720) 동안 교정 프로세스의 적어도 1 회의 추가 반복 동안 측정된 하나 이상의 교정 값의 조합에 기초하여 각각의 온도 단계에 대한 목표 전력 공급원 파라미터 값을 조정할 수 있다.
따라서, 상기 예에서, 제1 온도 단계(720a)에 대해, 목표 전도도는 적어도 초기에 가열 모드의 시작 시, 제1 가열 상(710)의 교정 프로세스(710b) 동안 획득된 교정 값 및 에 기초할 것이다. 컨트롤러(330)가 30 초마다 교정 프로세스를 반복하도록 프로그래밍된다고 가정하면, 교정 프로세스는 제1 온도 단계 동안, 30 초, 60 초, 90 초, 120 초 및 150 초 후에 5 회 반복될 것이다. 교정 프로세스는 180 초(제2 온도 단계의 시작 후 20 초) 후에 제2 온도 단계(720b) 동안 1 회 반복될 것이다. 교정 프로세스는 210 초(제3 온도 단계의 시작 후 10 초) 후 제3 온도 단계(720c) 동안 그리고 제3 온도 단계(720c)의 종료 시 240 초에서 1 회 반복될 것이다. 교정 프로세스는 280 초(제3 온도 단계의 시작 후 30 초) 후에 제4 온도 단계(720d) 동안 1 회 반복될 것이다. 교정 프로세스는 320 초(제5 온도 단계의 시작 후 20 초) 후 및 350 초(제5 온도 단계의 시작 후 50 초) 후 제5 온도 단계(720e) 동안 2 회 반복될 것이다. 교정 프로세스의 각각의 추가 반복 후에, 컨트롤러(330)는 교정 프로세스의 가장 최근의 추가 반복에서 기인하는 교정 값 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 를 조정할 것이다. 예를 들어, 각각의 재교정 후의 목표 전도도는 각각의 재교정 프로세스 동안 획득되는 재측정된 교정 값 및 에 적어도 부분적으로 기초하여 또는 각각의 재교정 프로세스 동안 획득되는 교정 값 및 재측정된 값 에 기초하여 조정되며, 여기서 i = 제2 가열 상(720)의 시작 시간 + 30 초.
제2 가열 상(720) 동안, 사용자는 에어로졸 발생 디바이스(200)에 의해 발생된 에어로졸을 자신의 신체 내로 흡인할 것이다. 즉, 사용자는 에어로졸 발생 디바이스(200) 내에 부분적으로 수용되는 에어로졸 발생 물품(100)의 마우스피스(140)를 퍼핑할 것이다. 사용자가 퍼핑할 때, 차가운 공기가 에어로졸 발생 디바이스(200) 내로 그리고 에어로졸 발생 물품(100)을 통해 흡인되며, 이에 따라 서셉터(160)를 냉각한다. 따라서, 재교정이 퍼프 동안 수행되면, 서셉터(160)의 일시적인 냉각은 교정 값 사이의 차이를 일시적으로 감소시키는(예를 들어, 의 값을 감소시키는) 효과를 갖는다. 즉, 도 6을 다시 참조하면, 퍼프의 지속시간 동안 힐에서의 전류 값의 일시적인 감소 및 밸리에서의 전류 값의 일시적인 증가가 있다. 따라서, 사용자 퍼프 동안 측정된 교정 값은 정확하지 않을 것이다. 특히, 퍼프 동안 획득된 교정 값이 서셉터(160)의 온도를 제어하는 데 사용되었다면, 원하지 않는 에어로졸 성분의 결과적인 방출로 서셉터(160)를 과열시킬 위험이 있을 것이다. 따라서, 컨트롤러(330)는 재교정이 퍼프와 중첩되지 않도록 프로그래밍된다. 이는 도 8에 화살표로 표시된다.
예를 들어, 컨트롤러(330)가 교정 값을 재측정하기 위해 재교정 모드에 진입하도록 스케줄링되기 전에 컨트롤러(330)가 퍼프 검출기가 미리 결정된 시간 간격으로 퍼프를 검출한 것을 표시하는 신호를 퍼프 검출기로부터 수신하면, 컨트롤러(330)는 퍼프가 완료되었다는 신호가 퍼프 검출기로부터 수신될 때까지 재교정 모드 진입을 연기한다. 그 다음, 퍼프가 완료되었다는 신호를 퍼프 검출기로부터 수신하는 것에 응답하여, 컨트롤러(330)는 재교정 모드에 진입하여 교정 프로세스를 수행하여 교정 값을 재측정한다.
컨트롤러가 재교정 모드 동안 퍼프 검출기가 퍼프를 검출한 것을 표시하는 신호를 퍼프 검출기로부터 수신하면, 컨트롤러(330)는 교정 프로세스를 정지시키고 교정 모드를 종료하여 가열 모드로 복귀한다. 그 다음, 퍼프가 완료되었다는 신호를 퍼프 검출기로부터 수신하는 것에 응답하여, 컨트롤러(330)는 교정 모드에 진입하여 교정 프로세스를 수행한다.
퍼프 검출기는 선택적이고 컨트롤러(330)는 측정된 전도도, 저항 또는 전류의 변화에 기초하여 퍼프의 시작 및 종료를 결정하도록 프로그래밍될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 9는 에어로졸 발생 디바이스(200)에서 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법(900)의 흐름도이다. 전술한 바와 같이, 컨트롤러(330)는 방법(900)을 수행하도록 프로그래밍될 수 있다.
방법은 단계(910)에서 시작되며, 컨트롤러(330)는 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 디바이스(200)의 사용자 작동을 검출한다. 에어로졸 발생 디바이스(200)의 사용자 작동을 검출하는 것은 사용자 입력, 예를 들어 에어로졸 발생 디바이스(200)의 사용자 활성화를 검출하는 것을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 에어로졸 발생 디바이스(200)의 사용자 작동을 검출하는 것은, 에어로졸 발생 물품(100)이 에어로졸 발생 디바이스(200) 내에 삽입되었음을 검출하는 것을 포함할 수 있다.
단계(910)에서 사용자 작동을 검출하는 것에 응답하여, 컨트롤러(330)는 교정 모드에 진입한다. 교정 모드 동안, 컨트롤러(330)는 단계(920)에서, 전술한 선택적인 예열 프로세스를 수행하도록 구성될 수 있다. 예열 프로세스의 미리 결정된 지속시간 종료 시, 컨트롤러(330)는 전술한 바와 같이 교정 프로세스(단계 930)를 수행하도록 구성된다. 대안적으로, 교정 모드 동안, 컨트롤러(330)는 예열 프로세스를 수행하지 않고 단계(930)로 진행하도록 구성될 수 있다. 교정 프로세스의 완료 후, 컨트롤러(330)는 단계(940)에서 에어로졸이 생성되는 제2 가열 상의 가열 모드에 진입한다. 제2 가열 상 동안 주기적으로, 컨트롤러(330)는 컨트롤러(330)가 교정 프로세스를 반복하는 재교정 모드에 진입하도록 구성된다.
본 설명 및 첨부된 청구범위의 목적을 위해, 달리 표시된 경우를 제외하고, 양, 수량, 백분율 등을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 모든 범위는 개시된 최대 및 최소 지점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다. 따라서, 이러한 맥락에서, 숫자 A는 숫자 A가 수정하는 특성의 측정을 위한 일반적인 표준 오차 내에 있는 수치 값을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 첨부된 청구범위에 사용된 일부 경우에, A가 벗어나는 양이 청구된 발명의 기본 및 신규한 특성(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는다면, 숫자 A는 위에서 열거된 백분율만큼 벗어날 수 있다. 또한, 모든 범위는 개시된 최대 및 최소 지점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 디바이스에서 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 디바이스는 유도 가열 장치 및 상기 유도 가열 장치에 전력을 제공하기 위한 전력 공급원을 포함하고, 상기 방법은,
    에어로졸을 생성하기 위해 상기 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제1 가열 상 동안, 상기 유도 가열 장치에 유도 결합된 서셉터와 연관된 하나 이상의 교정 값을 측정하기 위한 교정 프로세스의 제1 반복을 수행하는 것 - 상기 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성됨 -; 및
    에어로졸을 생성하기 위해 상기 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제2 가열 상 동안,
    상기 서셉터의 온도가 상기 하나 이상의 교정 값에 기초하여 조정되도록 상기 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것; 및
    상기 하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 상기 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 상기 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 포함하며, 상기 서셉터의 온도는 상기 서셉터의 온도를 조정하기 전에 상기 교정 프로세스의 가장 최근의 반복에서 기인하는 상기 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 조정되는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복은 미리 결정된 시간 간격으로 수행되며, 상기 미리 결정된 시간 간격 각각은 20 초 내지 50 초인, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 디바이스의 사용자 작동 동안 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 상기 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 퍼프를 검출하는 것에 응답하여 상기 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것은 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하기 전에 미리 결정된 지속시간에 상기 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 상기 검출된 퍼프의 지속시간 동안 상기 교정 프로세스의 각각의 반복을 연기하는 것을 포함하는, 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 퍼프를 검출하는 것에 응답하여 상기 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것을 방지하는 것은 상기 교정 프로세스의 각각의 반복 동안 상기 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 상기 교정 프로세스의 각각의 반복을 정지시키는 것을 포함하는, 방법.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 퍼프가 완료되었다는 것을 검출하는 것에 응답하여, 상기 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교정 프로세스를 수행하는 것은,
    상기 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하여 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 상기 서셉터의 가열 및 냉각을 야기하는 것; 및
    전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 상기 서셉터의 가역 상 전이의 시작점 및 종료점을 식별하는 것을 포함하며,
    상기 하나 이상의 교정 값은 적어도 상기 서셉터의 가역 상 전이의 시작점에 대응하는 제1 전력 공급원 파라미터 값 및 상기 서셉터의 가역 상 전이의 종료점에 대응하는 제2 전력 공급원 파라미터 값을 포함하는, 방법.
  8. 에어로졸 발생 디바이스로서,
    DC 공급 전압 및 DC 전류를 제공하기 위한 전력 공급원;
    상기 전력 공급원에 연결된 전력 공급 전자기기를 포함하며, 상기 전력 공급 전자기기는,
    DC/AC 변환기;
    상기 DC/AC 변환기로부터의 교류에 의해 전력이 공급될 경우, 교번 자기장을 생성하기 위해 상기 DC/AC 변환기에 연결되는 인덕터로서, 상기 인덕터는 서셉터에 결합 가능하며, 상기 서셉터는 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성되는, 인덕터; 및
    컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는,
    에어로졸을 생성하기 위해 상기 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제1 가열 상 동안, 상기 서셉터와 연관된 하나 이상의 교정 값을 측정하기 위한 교정 프로세스의 제1 반복을 수행하고;
    에어로졸을 생성하기 위해 상기 에어로졸 발생 디바이스의 사용자 작동 중에 제2 가열 상 동안,
    상기 서셉터의 온도가 상기 하나 이상의 교정 값에 기초하여 조정되도록 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하고;
    상기 하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 상기 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 상기 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하도록 구성되며, 상기 서셉터의 온도는 상기 서셉터의 온도를 조정하기 전에 상기 교정 프로세스의 가장 최근의 반복에서 기인하는 상기 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 조정되는, 에어로졸 발생 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하기 전에 미리 결정된 지속시간에 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 상기 퍼프의 지속시간 동안 상기 교정 프로세스의 각각의 반복을 수행하는 것을 연기하고;
    상기 교정 프로세스의 각각의 반복 동안 퍼프를 검출하는 것에 응답하여, 상기 교정 프로세스의 각각의 반복을 정지시키도록 추가로 구성되는, 에어로졸 발생 디바이스.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 교정 프로세스를 수행하는 것은,
    상기 유도 가열 장치에 제공된 상기 전력을 제어하여 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 상기 서셉터의 가열 및 냉각을 야기하는 것; 및
    전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 상기 서셉터의 가역 상 전이의 시작점 및 종료점을 식별하는 것을 포함하며, 상기 전력 공급원 파라미터는 전류, 전도도 또는 저항 중 하나이고,
    상기 하나 이상의 교정 값은 적어도 상기 서셉터의 가역 상 전이의 시작점에 대응하는 제1 전력 공급원 파라미터 값 및 상기 서셉터의 가역 상 전이의 종료점에 대응하는 제2 전력 공급원 파라미터 값을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 서셉터의 가역 상 전이의 시작점을 식별하는 것은 상기 서셉터의 온도가 감소함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 제1 시퀀스를 측정하는 것을 포함하고,
    상기 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것은 상기 서셉터의 온도가 증가함에 따라 전력 공급원 파라미터 값의 제2 시퀀스를 측정하는 것을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 교정 값을 조정하기 위해 상기 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행함으로써 상기 하나 이상의 교정 값 중 적어도 하나를 재측정하는 것은 적어도 상기 제2 전력 공급원 파라미터 값을 재측정하는 것을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교정 프로세스의 1 회 이상의 추가 반복을 수행하는 것은,
    상기 유도 가열 장치에 제공된 상기 전력을 제어하여 상기 서셉터의 온도의 증가를 야기하는 것;
    상기 전력 공급원 파라미터를 모니터링하여 상기 서셉터의 가역 상 전이의 종료점을 식별하는 것; 및
    상기 종료점이 검출될 때 상기 유도 가열 장치에 대한 전력의 제공을 차단하는 것을 포함하며, 상기 종료점에서 상기 전력 공급원 파라미터 값은 상기 제2 전력 공급원 파라미터 값인, 에어로졸 발생 디바이스.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유도 가열 장치에 제공된 상기 전력을 제어하는 것은 가열 프로파일에 따라, 상기 제1 전력 공급원 파라미터 값 및 상기 제2 전력 공급원 파라미터 값 중 적어도 하나를 참조하여 상기 전력 공급원 파라미터를 조정하는 것을 포함하는, 에어로졸 발생 디바이스.
  15. 에어로졸 발생 시스템으로서,
    제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 디바이스; 및
    에어로졸 발생 물품을 포함하고, 상기 에어로졸 발생 물품은 상기 에어로졸 형성 기재 및 상기 서셉터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
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