KR20240032923A - 유도 가열 장치를 포함하는 에어로졸 발생 장치 및 시스템, 및 이를 작동하는 방법 - Google Patents

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KR20240032923A
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얀니크 부틴
막심 샤토
엔리코 스투라
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

에어로졸 발생 장치 내의 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 에어로졸 발생 장치는 서셉터를 가열하기 위한 유도 가열 장치를 포함한다. 유도 가열 장치는 전력 공급 전자기기 및 전력 공급 전자기기에 전력을 제공하기 위한 전력 공급원을 포함한다. 상기 방법은, 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계; 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치의 작동 중에 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 측정하는 단계; 및 전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도의 변화에 기초하여 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 조절하는 단계를 포함한다.

Description

유도 가열 장치를 포함하는 에어로졸 발생 장치 및 시스템, 및 이를 작동하는 방법
본 개시는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 유도 가열 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이러한 유도 가열 장치를 포함한 에어로졸 발생 장치, 및 에어로졸 발생 장치 내의 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
에어로졸 발생 장치는, 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성되는, 전기 작동식 열원을 포함할 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 장치가 전기 작동식 열원의 온도를 정확하게 모니터링하고 제어하여 사용자에게 최적의 에어로졸 생성 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 바람직하지 않은 화합물의 발생을 초래할 수 있기 때문이다. 이를 위해, 에어로졸 발생 장치는 경보를 발생시키고 전기 작동식 열원을 끄는 것과 같은 과열의 검출에 반응하는 안전 메커니즘을 포함할 수 있다.
과열 위험을 감소시키고 에어로졸 발생 장치의 지속적인 정상 작동을 보장하기 위해 신뢰성 있는 온도 조절을 제공하는 유도 가열 장치의 온도 모니터링 및 제어를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 에어로졸 발생 장치 내의 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 에어로졸 발생 장치는 서셉터를 가열하기 위한 유도 가열 장치를 포함한다. 유도 가열 장치는 전력 공급 전자기기 및 전력 공급 전자기기에 전력을 제공하기 위한 전력 공급원을 포함한다. 상기 방법은 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계; 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치의 작동 동안 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 측정하는 단계; 및 전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도의 변화에 기초하여 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 조정하는 단계를 포함한다.
전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도의 변화에 기초하여 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 조정하는 것은, 에어로졸 발생 장치의 작동 동안 재교정의 필요성을 감소시키면서도, 서셉터의 온도가 보다 정확하고 신뢰성 있게 조절될 수 있게 하는데, 이는 사용자 경험에 영향을 미칠 수 있다.
전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계는 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 서셉터와 연관된 전도율 값 또는 전류 값을 목표 온도에 대응하는 목표 값으로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
전력 공급 전자기기와 연관된 측정 온도의 변화에 적어도 부분적으로 기초하여 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 조절하는 단계는 측정된 온도가 증가함에 따라 서셉터와 연관된 전도율 값 또는 전류 값을 감소시키기 위해 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
이는 에어로졸 발생 장치가 최대 온도 또는 최대 온도에 가까운 온도에서 작동하고 있을 때 개선된 안전을 위해 장치의 과열을 방지한다. 또한, 에어로졸 형성 기재의 과열은 에어로졸 형성 기재의 원하지 않는 요소의 생성을 초래할 수 있다. 따라서, 서셉터 온도의 보다 정확하고 신뢰성 있는 조절은 사용자의 안전을 개선한다.
측정된 온도가 증가함에 따라 서셉터와 연관된 전도율 값 또는 전류 값을 감소시키는 단계는, 측정된 온도 변화의 값이 증가함에 따라 목표 전도율 또는 전류 값의 감소되는 양이 증가하도록, 측정된 온도 변화의 값에 기초한 양만큼 목표 전도율 또는 전류 값을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
목표 전도율 또는 전류 값의 감소량은 측정된 온도의 변화량에 드리프트(drift) 보상 값을 곱한 것에 기초할 수 있다.
서셉터가 목표 온도를 갖도록 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하는 단계는, 서셉터와 연관된 저항 값을 목표 온도에 대응하는 목표 저항 값으로 유지하도록 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도의 변화에 적어도 부분적으로 기초하여 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 조절하는 단계는, 측정된 온도가 증가함에 따라 서셉터와 연관된 저항 값을 증가시키기 위해 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
이는 에어로졸 발생 장치가 최대 온도 또는 최대 온도에 가까운 온도에서 작동하고 있을 때 개선된 안전을 위해 장치의 과열을 방지한다. 또한, 에어로졸 형성 기재의 과열은 에어로졸 형성 기재의 원하지 않는 요소의 생성을 초래할 수 있다. 따라서, 서셉터의 온도의 보다 정확하고 신뢰성 있는 조절은 사용자의 안전을 개선한다.
측정된 온도가 증가함에 따라 서셉터와 연관된 저항 값을 증가시키는 단계는, 측정된 온도의 변화 값이 증가함에 따라 목표 저항 값의 증가되는 양이 증가하도록, 측정된 온도의 변화 값에 기초한 양만큼 목표 저항 값을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
목표 저항 값이 감소되는 양은 측정된 온도의 변화량에 드리프트 보상 값을 곱한 것에 기초할 수 있다.
드리프트 보상 값은 상수일 수 있다.
드리프트 보상 값은 전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도가 증가함에 따라 증가할 수 있다.
이는 측정된 온도가 증가함에 따라 목표 전도율 값을 추가로 감소시키거나 목표 저항 값을 추가로 증가시킴으로써 에어로졸 형성 기재를 과열시킬 위험을 더 감소시킨다.
드리프트 보상 값은 부분 선형 함수(piecewise linear function)에 따라 증가할 수 있으며, 여기서 부분 선형 함수는 양의 기울기를 갖는 1차 다항식 및 0의 기울기를 갖는 1차 다항식을 포함한다.
드리프트 보상 값은 제곱근 함수에 따라 증가할 수 있다.
상기 방법은 에어로졸 발생 장치의 메모리에 적어도 하나의 드리프트 보상 값을 저장하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 방법은 복수의 드리프트 보상 값 및 각각의 대응하는 온도 값을 에어로졸 발생 장치의 메모리에 저장하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
드리프트 보상 값은 0.05 내지 0.5일 수 있다.
상기 방법은 드리프트 보상 값을 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 드리프트 보상 값을 결정하는 단계는, i) 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 서셉터가 제1 공지된 온도를 갖도록 하는 단계; 서셉터가 제1 공지된 온도에 있을 때: ii) 서셉터와 연관된 전도율 값, 전류 값 또는 저항 값을 결정하는 단계; iii) 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 결정하는 단계; 및 단계 i) 내지 iii)을 적어도 2회 반복하는 단계를 포함할 수 있다.
목표 전도율 값, 목표 전류 값, 또는 목표 저항 값은 서셉터의 제1 공지된 온도에 대응하는 제1 교정 값 및 서셉터의 제2 공지된 온도에 대응하는 제2 교정 값에 기초하여 결정될 수 있다. 서셉터의 제2 공지된 온도는 서셉터의 제1 공지된 온도보다 클 수 있다.
목표 전도율 값, 목표 전류 값, 또는 목표 저항 값은 가열 프로파일에 따라 제1 교정 값 및 제2 교정 값 간의 차이의 소정의 백분율로서 정의될 수 있다.
가열 프로파일은 제1 작동 온도로부터 제2 작동 온도까지의 온도의 단계적 증가를 정의할 수 있다.
제1 작동 온도는, 에어로졸 형성 기재가 에어로졸을 형성하기에 충분할 수 있다.
제2 작동 온도는 제2 공지된 온도 미만일 수 있다.
가열 프로파일은 적어도 3개의 연속 온도 단계를 정의할 수 있으며, 각각의 온도 단계는 각각의 지속 시간을 갖는다.
서셉터의 온도를 단계적으로 증가시키도록 유도 가열 장치에 제공되는 전력을 제어하는 단계는, 다수의 퍼프, 예를 들어 14회 퍼프, 또는 소정의 시간 간격, 예를 들어 6분과 같은, 사용자 경험 전체를 포괄하는 지속 기간에 걸쳐 에어로졸의 발생을 가능하게 하며, 여기서 전달(니코틴, 향미, 에어로졸 부피 등)은 사용자 경험 전체에 걸쳐 각 퍼프 동안 실질적으로 일정하다. 구체적으로, 서셉터의 온도의 단계적 증가는 서셉터 부근의 기재 고갈로 인한 에어로졸 전달의 감소 및 시간 경과에 따른 열확산 감소를 방지한다. 또한, 온도의 단계적 증가는, 각각의 단계에서 열이 기재 내에서 확산되도록 한다.
상기 방법은 제1 교정 값 및 제2 교정 값을 측정하기 위해 에어로졸 발생 장치를 교정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치를 교정하는 단계는, 소정의 온도 범위를 통해 서셉터의 가열 및 냉각을 야기하도록 유도 가열 장치에 제공되는 전력을 제어하는 단계; 및 전력 공급 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역적 상전이(reversible phase transition)의 시작점 및 종료점을 식별하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 전력 공급 파라미터는 전류, 전도율 또는 저항 중 하나이다. 제1 교정 값은 서셉터의 가역적 상전이의 시작점에 대응하는 전력 공급 파라미터 값일 수 있다. 제2 교정 값은 서셉터의 가역적 상전이의 종료점에 대응하는 전력 공급 파라미터 값일 수 있다.
에어로졸을 발생시키기 위한 가열 장치의 작동 전에 제1 교정 값 및 제2 교정 값을 측정하기 위해 에어로졸 발생 장치를 교정하는 단계.
상기 방법은 에어로졸을 발생시키기 위한 가열 장치의 작동 동안 제1 교정 값 및 제2 교정 값을 측정하기 위해 에어로졸 발생 장치를 교정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
따라서, 가열 프로세스를 제어하는 데 사용되는 교정 값은, 교정 프로세스가 제조 시에 수행되는 경우보다 더 정확하고 신뢰성이 있다. 이는, 서셉터가 에어로졸 발생 장치의 일부를 형성하지 않는 별도의 에어로졸 발생 물품의 일부를 형성하는 경우에, 특히 중요하다. 이러한 상황에서, 제조 시의 교정은 가능하지 않다.
에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치의 작동 중에 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 측정하는 단계는 제1 온도 센서를 사용하여 전력 공급 전자기기의 제1 부분의 온도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 온도 센서는 열전대, 음의 온도 계수 저항 온도 센서 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나일 수 있다.
에어로졸 발생 장치의 작동 동안 전력 공급 전자기기의 적어도 일부분의 온도를 측정하는 단계는 제2 온도 센서를 사용하여 전력 공급 전자기기의 제2 부분의 온도를 측정하는 단계를 추가로 포함한다.
제2 온도 센서는 열전대, 음의 온도 계수 저항 온도 센서 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서일 수 있다.
상기 방법은 전력 공급원에서 도출된 DC 전류를 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 상기 전도율 값 및 저항 값은 전력 공급원의 DC 공급 전압 및 전력 공급원으로부터 도출된 DC 전류에 기초하여 결정된다.
상기 방법은 전력 공급원의 DC 공급 전압을 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따라, 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 에어로졸 발생 장치는 서셉터를 가열하기 위한 유도 가열 장치 및 제어기를 포함한다. 유도 가열 장치는 전력 공급 전자기기 및 전력 공급 전자기기에 전력을 제공하기 위한 전력 공급원을 포함한다. 제어기는 에어로졸을 발생시키기 위한 에어로졸 발생 장치의 작동 동안 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 측정하도록 배열된 적어도 하나의 온도 센서를 포함한다. 제어기는, 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하고; 전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도의 변화에 기초하여 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 조정하도록 구성된다.
전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계는, 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 서셉터와 연관된 전도율 값 또는 전류 값을 목표 온도에 대응하는 목표 값으로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도의 변화에 적어도 부분적으로 기초하여 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 조절하는 단계는 측정된 온도가 증가함에 따라 서셉터와 연관된 전도율 값 또는 전류 값을 감소시키기 위해 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
제어기는, 측정된 온도가 증가함에 따라, 측정된 온도의 변화 값에 기초한 양만큼 목표 전도율 및 전류값을 감소시킴으로써, 측정된 온도의 변화 값이 증가함에 따라 목표 전도율 값 및 전류 값의 감소되는 양이 증가하도록, 서셉터와 연관된 전도율 값 또는 전류 값을 감소시키도록 구성될 수 있다.
목표 전도율 또는 전류 값이 감소되는 양은 측정된 온도의 변화량에 드리프트 보상 값을 곱한 것에 기초할 수 있다.
서셉터가 목표 온도를 갖도록 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하는 단계는, 서셉터와 연관된 저항 값을 목표 온도에 대응하는 목표 값으로 유지하도록 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도의 변화에 적어도 부분적으로 기초하여 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 조절하는 단계는 측정된 온도가 증가함에 따라 서셉터와 연관된 저항 값을 증가시키기 위해 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
측정된 온도가 증가함에 따라 서셉터와 연관된 저항 값을 증가시키는 단계는, 측정된 온도의 변화값이 증가함에 따라 목표 저항 값이 증가되는 양이 증가하도록, 측정된 온도 변화의 값에 기초한 양만큼 목표 저항 값을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
목표 저항 값이 감소되는 양은 측정된 온도의 변화량에 드리프트 보상 값을 곱한 것에 기초할 수 있다.
드리프트 보상 값은 상수일 수 있다.
드리프트 보상 값은 전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도가 증가함에 따라 증가할 수 있다.
드리프트 보상 값은 부분 선형 함수에 따라 증가할 수 있으며, 여기서 부분 선형 함수는 양의 기울기를 갖는 1차 다항식 및 0의 기울기를 갖는 1차 다항식을 포함한다.
드리프트 보상 값은 제곱근 함수에 따라 증가할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 적어도 하나의 드리프트 보상 값을 저장하도록 구성된 메모리를 추가로 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 복수의 드리프트 보상 값 및 각각의 대응하는 온도 값을 저장하도록 구성된 메모리를 추가로 포함할 수 있다.
드리프트 보상 값은 0.05 내지 0.5일 수 있다.
제어기는, i) 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 상기 서셉터가 제1 공지된 온도를 갖도록 하는 단계; 상기 서셉터가 상기 제1 공지된 온도에 있을 경우: ii) 상기 서셉터와 연관된 전도율 값, 전류 값 또는 저항 값을 결정하는 단계; iii) 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 결정하는 단계; 및 단계 i) 내지 iii)을 적어도 2회 반복하는 단계를 포함하는 단계들을 수행함으로써 드리프트 보상값을 결정하도록 구성될 수 있다.
목표 전도율 값, 전류 값 또는 저항 값은 서셉터의 제1 공지된 온도에 대응하는 제1 교정 값 및 서셉터의 제2 공지된 온도에 대응하는 제2 교정 값에 기초하여 결정될 수 있다. 서셉터의 제2 공지된 온도는 서셉터의 제1 공지된 온도보다 더 클 수 있다.
목표 전도율 값, 전류 값 또는 저항 값은 가열 프로파일에 따라 제1 교정 값과 제2 교정 값 간의 차이의 소정의 백분율로서 정의될 수 있다.
가열 프로파일은 제1 작동 온도로부터 제2 작동 온도까지의 온도의 단계적 증가를 정의할 수 있다.
제1 작동 온도는, 에어로졸 형성 기재가 에어로졸을 형성하기에 충분할 수 있다.
제2 작동 온도는 제2 공지된 온도 미만일 수 있다.
가열 프로파일은 적어도 3개의 연속 온도 단계를 정의할 수 있으며, 각각의 온도 단계는 각각의 지속 시간을 갖는다.
에어로졸 발생 장치로서, 제어기는 제1 교정 값 및 제2 교정 값을 측정하기 위해 에어로졸 발생 장치를 교정하도록 추가로 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 장치를 교정하는 단계는, 소정의 온도 범위를 통해 서셉터의 가열 및 냉각을 야기하도록 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 단계; 및 전력 공급 파라미터를 모니터링하여 서셉터의 가역적 상전이의 시작점 및 종료점을 식별하는 단계를 포함할 수 있다. 전력 공급 파라미터는 전류, 전도율 또는 저항 중 하나일 수 있다. 제1 교정 값은 서셉터의 가역적 상전이의 시작점에 대응하는 전력 공급 파라미터 값일 수 있다. 제2 교정 값은 서셉터의 가역적 상전이의 종료점에 대응하는 전력 공급 파라미터 값일 수 있다.
제어기는, 에어로졸을 발생시키기 위한 가열 장치의 작동 전에 제1 교정 값 및 제2 교정 값을 측정하기 위해, 에어로졸 발생 장치의 교정을 수행하도록 추가로 구성될 수 있다.
제어기는, 에어로졸을 발생시키기 위한 가열 장치의 작동 동안 제1 교정 값 및 제2 교정 값을 측정하기 위해, 에어로졸 발생 장치를 교정하도록 추가로 구성될 수 있다.
적어도 하나의 온도 센서는 열전대, 음의 온도 계수 저항 온도 센서 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나일 수 있다.
적어도 하나의 온도 센서는 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서를 포함할 수 있다.
제1 온도 센서는 열전대, 음의 온도 계수 저항 온도 센서, 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나일 수 있고, 제2 온도 센서는 열전대, 음의 온도 계수 저항 온도 센서, 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나일 수 있다.
에어로졸 발생 장치는, 전력 공급원으로부터 도출된 DC 전류를 측정하도록 구성된 전류 센서를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 전도율 값 또는 저항값은 전력 공급원의 DC 공급 전압 및 전력 공급원으로부터 도출된 DC 전류에 기초하여 결정된다.
에어로졸 발생 장치는 전력 공급원의 DC 공급 전압을 측정하도록 구성된 전압 센서를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 구현예에 따라, 전술한 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템이 제공된다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재 및 에어로졸 형성 기재와 열적으로 접촉하는 서셉터를 포함한다.
도 1은 에어로졸 발생 물품의 개략적인 단면도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품과 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 장치의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 2b는 도 1에 도시된 에어로졸 발생 물품과 체결되는 에어로졸 발생 장치의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 관하여 설명된 에어로졸 발생 장치의 유도 가열 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3에 관하여 설명된 유도 가열 장치의 전자 구성 요소를 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 4에 관하여 설명된 유도 가열 장치의 LC 부하 네트워크의 인덕터에 대한 개략도이다.
도 6은 서셉터 재료가 그의 퀴리점과 연관된 상전이를 겪게 될 경우 일어나는 원격으로 감지 가능한 전류 변화를 나타낸 DC 전류 대 시간의 그래프이다.
도 7은 에어로졸 발생 장치의 작동 중의 서셉터의 온도 프로파일을 나타낸다.
도 8은 전력 공급 전자기기의 온도가 증가함에 따라 교정 곡선의 이동을 도시하는 전도율 대 시간의 그래프이다.
도 9는 전력 공급 전자기기의 온도가 증가함에 따라 교정 곡선의 이동을 보다 상세히 도시하는 전도율 대 시간의 그래프이다.
도 10은 에어로졸 발생 장치의 드리프트 보상과 함께 작동 중의 서셉터의 온도 프로파일을 나타낸다.
도 11은 도 2의 에어로졸 발생 장치 내의 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법을 나타낸 흐름도이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "에어로졸 발생 장치"라는 용어는 에어로졸 형성 기재와 상호 작용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 지칭한다. 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 카트리지 중 하나 또는 둘 모두와 상호 작용할 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 형성 기재를 가열하여 기재로부터 휘발성 화합물의 방출을 용이하게 할 수 있다. 전기 작동식 에어로졸 발생 장치는 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 형성하는 전기 히터와 같은 분무기를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "에어로졸 발생 시스템"이라는 용어는, 에어로졸 발생 장치와 에어로졸 형성 기재의 조합을 지칭한다. 에어로졸 형성 기재가 에어로졸 발생 물품의 부분을 형성하는 경우, 에어로졸 발생 시스템은 에어로졸 발생 물품과 에어로졸 발생 장치의 조합을 지칭한다. 에어로졸 발생 시스템에서, 에어로졸 형성 기재와 에어로졸 발생 장치는 협력하여 에어로졸을 발생시킨다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "에어로졸 형성 기재"라는 용어는 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 성분과 액체 성분 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 일부일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "에어로졸 발생 물품"이라는 용어는 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(cast leaf) 담배를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 성분 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 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 더 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "에어로졸 냉각 요소"는, 사용 시, 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 구성 요소를 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, "마우스피스"라는 용어는 에어로졸을 직접적으로 흡입하기 위해 사용자의 입 속에 놓이는, 에어로졸 발생 물품, 에어로졸 발생 장치 또는 에어로졸 발생 시스템의 일부를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "서셉터"라는 용어는 자기 에너지를 열로 변환할 수 있는 재료를 포함한 요소를 지칭한다. 서셉터 요소가 교번하는 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 장치를 지칭하는 경우에 본원에서 사용되는 바와 같이, "상류"와 "전방", 및 "하류"와 "후방"이란 용어는 사용 동안 에어로졸 발생 장치를 통해 공기가 흐르는 방향과 관련하여 에어로졸 발생 장치의 구성 요소, 또는 구성 요소의 부분의 상대적 위치를 설명하는 데에 사용된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치는 사용 시, 에어로졸이 장치를 빠져나가는 근위 단부를 포함한다. 에어로졸 발생 장치의 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 장치의 구성 요소 또는 구성 요소의 부분은, 에어로졸 발생 장치의 기류 경로에 대해 상대적인 위치에 기초하여, 서로의 상류 또는 하류에 있는 것으로 설명될 수 있다.
에어로졸 발생 물품을 지칭하는 경우에 본원에서 사용되는 바와 같이, "상류"와 "전방", 및 "하류"와 "후방"이란 용어는 사용 동안 에어로졸 발생 장치를 통해 공기가 흐르는 방향과 관련하여 에어로졸 발생 물품의 구성 요소, 또는 구성 요소의 부분의 상대적 위치를 설명하는 데에 사용된다. 본 발명에 따른 에어로졸 발생 물품은 사용 시, 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 구성 요소 또는 구성 요소의 부분은 에어로졸 발생 물품의 근위 단부와 에어로졸 발생 물품의 원위 단부 사이에서 그들의 상대적인 위치에 기초하여 서로의 상류 또는 하류에 있는 것으로 설명될 수 있다. 에어로졸 발생 물품의 구성 요소 또는 구성 요소 일부의 전방은 에어로졸 발생 물품의 상류 단부에 가장 가까운 단부에 있는 부분이다. 에어로졸 발생 물품의 구성 요소 또는 구성 요소의 일부의 후방은 에어로졸 발생 물품의 하류 단부에 가장 가까운 단부에 있는 부분이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "유도성 결합"이란 용어는 교번 자기장에 의해 관통되는 경우에 서셉터의 가열을 지칭한다. 가열은 서셉터 내의 와전류의 생성에 의해 야기될 수 있다. 가열은 자기 히스테리시스 손실에 의해 야기될 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "퍼프"라는 용어는 에어로졸을 사용자의 입 또는 코를 통해 자신의 신체 안으로 흡인하는 사용자의 동작을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "온도 센서"라는 용어는 열전대, 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 1: 에어로졸 발생 장치 내의 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 에어로졸 발생 장치는 서셉터를 가열하기 위한 유도 가열 장치를 포함하고, 상기 유도 가열 장치는 전력 공급 전자기기 및 상기 전력 공급 전자기기에 전력을 제공하기 위한 전력 공급원을 포함하고, 상기 방법은, 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계; 에어로졸을 발생시키기 위해 상기 에어로졸 발생 장치의 작동 중에 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 측정하는 단계; 및 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도의 변화에 기초하여 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 2: 실시예 1에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계는, 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터와 연관된 전도율 값 또는 전류 값을 상기 목표 온도에 대응하는 목표 값으로 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 3: 실시예 2에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도의 변화에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 조절하는 단계는, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터와 연관된 상기 전도율 값 또는 상기 전류 값을 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 4: 실시예 3에 있어서, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 상기 서셉터와 연관된 상기 전도율 값 또는 상기 전류 값을 감소시키는 단계는, 상기 측정된 온도의 변화 값이 증가함에 따라 상기 목표 전도율 값 및 전류 값의 감소되는 양이 증가하도록, 상기 측정된 온도의 변화 값에 기초한 양만큼 상기 목표 전도율 또는 전류 값을 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 5: 실시예 4에 있어서, 상기 목표 전도율 또는 전류 값이 감소되는 양은 상기 측정된 온도의 변화량에 드리프트 보상 값을 곱한 것에 기초하는, 방법.
실시예 6: 실시예 1에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계는, 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터와 연관된 저항 값을 상기 목표 온도에 대응하는 목표 저항 값으로 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 7: 실시예 6에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 상기 측정된 온도의 변화에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 조절하는 단계는, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터와 연관된 상기 저항 값을 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 8: 실시예 7에 있어서, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 상기 서셉터와 연관된 상기 저항 값을 증가시키는 단계는, 상기 측정된 온도의 변화 값이 증가함에 따라 상기 목표 저항 값의 증가되는 양이 증가하도록, 상기 측정된 온도의 변화 값에 기초한 양만큼 상기 목표 저항 값을 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 9: 실시예 8에 있어서, 상기 목표 저항 값이 감소되는 양은 상기 측정된 온도의 변화량에 드리프트 보상 값을 곱한 것에 기초하는, 방법.
실시예 10: 실시예 5 또는 실시예 9에 있어서, 상기 드리프트 보상 값은 상수인, 방법.
실시예 11: 실시예 5 또는 실시예 9에 있어서, 상기 드리프트 보상 값은 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 증가하는, 방법.
실시예 12: 실시예 11에 있어서, 상기 드리프트 보상 값은 부분 선형 함수에 따라 증가하며, 상기 부분 선형 함수는 양의 기울기를 갖는 1차 다항식 및 0의 기울기를 갖는 1차 다항식을 포함하는, 방법.
실시예 13: 실시예 11에 있어서, 상기 드리프트 보상 값은 제곱근 함수에 따라 증가하는, 방법.
실시예 14: 실시예 5 또는 실시예 9 내지 실시예 13에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치의 메모리에 적어도 하나의 드리프트 보상 값을 저장하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시예 15: 실시예 5 또는 실시예 9 내지 실시예 13에 있어서, 복수의 드리프트 보상 값 및 각각의 대응하는 온도 값을 상기 에어로졸 발생 장치의 메모리에 저장하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시예 16: 실시예 5 또는 실시예 9 내지 실시예 15에 있어서, 상기 드리프트 보상 값은 0.05 내지 0.5인, 방법.
실시예 17: 실시예 5 또는 실시예 9 내지 실시예 16에 있어서, 상기 드리프트 보상 값을 결정하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 단계는: i) 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 상기 서셉터가 제1 공지된 온도를 갖도록 하는 단계; 상기 서셉터가 상기 제1 공지된 온도에 있을 때: ii) 상기 서셉터와 연관된 전도율 값, 전류 값 또는 저항 값을 결정하는 단계; iii) 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 결정하는 단계; 및 단계 i) 내지 iii)을 적어도 2회 반복하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 18: 실시예 2 내지 실시예 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 목표 전도율 값, 목표 전류 값, 또는 목표 저항 값은 상기 서셉터의 제1 공지된 온도에 대응하는 제1 교정 값 및 상기 서셉터의 제2 공지된 온도에 대응하는 제2 교정 값에 기초하여 결정되고, 상기 서셉터의 상기 제2 공지된 온도는 상기 서셉터의 상기 제1 공지된 온도보다 더 큰, 방법.
실시예 19: 실시예 18에 있어서, 상기 목표 전도율 값, 목표 전류 값, 또는 목표 저항 값은, 가열 프로파일에 따라, 상기 제1 교정 값과 상기 제2 교정 값 간의 차이의 소정의 백분율로서 정의되는, 방법.
실시예 20: 실시예 19에 있어서, 상기 가열 프로파일은 제1 작동 온도로부터 제2 작동 온도까지의 온도의 단계적 증가를 정의하는, 방법.
실시예 21: 실시예 20에 있어서, 상기 제1 작동 온도는 상기 에어로졸 형성 기재가 에어로졸을 형성하기에 충분한, 방법.
실시예 22: 실시예 19 또는 실시예 21에 있어서, 상기 제2 작동 온도는 상기 제2 공지된 온도 미만인, 방법.
실시예 23: 실시예 19 내지 실시예 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 가열 프로파일은 적어도 3개의 연속 온도 단계를 정의하고, 각각의 온도 단계는 각각의 지속 시간을 갖는, 방법.
실시예 24: 실시예 18 내지 실시예 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치를 교정하여 상기 제1 교정 값 및 상기 제2 교정 값을 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 에어로졸 발생 장치를 교정하는 단계는: 상기 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하여 소정의 온도 범위를 통해 상기 서셉터의 가열 및 냉각을 유발하는 단계; 및 전력 공급 파라미터를 모니터링하여 상기 서셉터의 가역적 상전이의 시작점 및 종료점을 식별하는 단계를 포함하고, 상기 전력 공급 파라미터는 전류, 전도율 또는 저항 중 하나이고, 상기 제1 교정 값은 상기 서셉터의 상기 가역적 상전이의 상기 시작점에 대응하는 전력 공급 파라미터 값이고, 상기 제2 교정 값은 상기 서셉터의 상기 가역적 상전이의 상기 종료점에 대응하는 전력 공급 파라미터 값인, 방법.
실시예 25: 실시예 18 내지 실시예 24 중 어느 하나에 있어서, 에어로졸을 발생시키기 위한 상기 가열 장치의 작동 전에, 상기 에어로졸 발생 장치를 교정하여 상기 제1 교정 값 및 상기 제2 교정 값을 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시예 26: 실시예 18 내지 실시예 24 중 어느 하나에 있어서, 에어로졸을 발생시키기 위한 상기 가열 장치의 작동 중에, 상기 에어로졸 발생 장치를 교정하여 상기 제1 교정 값 및 상기 제2 교정 값을 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시예 27: 실시예 1 내지 실시예 26 중 어느 하나에 있어서, 에어로졸을 발생시키기 위한 상기 에어로졸 발생 장치의 작동 중에 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 측정하는 단계는 제1 온도 센서를 사용하여 상기 전력 공급 전자기기의 제1 부분의 온도를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 28: 실시예 27에 있어서, 상기 제1 온도 센서는 열전대, 음의 온도 계수 저항 온도 센서, 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나인, 방법.
실시예 29: 실시예 1 내지 실시예 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 에어로졸 발생 장치의 작동 중에 상기 전력 공급 전자기기의 적어도 일부분의 온도를 측정하는 단계는 제2 온도 센서를 사용하여 상기 전력 공급 전자기기의 제2 부분의 온도를 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시예 30: 실시예 29에 있어서, 상기 제2 온도 센서는 열전대, 음의 온도 계수 저항 온도 센서, 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나인, 방법.
실시예 31: 실시예 2 내지 실시예 30 중 어느 하나에 있어서, 상기 전력 공급원으로부터 도출된 DC 전류를 측정하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 전도율 값 및 저항 값은 상기 전력 공급원의 DC 공급 전압 및 상기 전력 공급원으로부터 도출된 상기 DC 전류에 기초하여 결정되는, 방법.
실시예 32: 실시예 31에 있어서, 상기 전력 공급원의 상기 DC 공급 전압을 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시예 33: 에어로졸 발생 장치로서: 서셉터를 가열하기 위한 유도 가열 장치로서, 상기 유도 가열 장치는 전력 공급 전자기기 및 상기 전력 공급 전자기기에 전력을 제공하기 위한 전력 공급원을 포함하는 유도 가열 장치; 및 제어기로서, 에어로졸을 발생시키기 위해 상기 에어로졸 발생 장치의 작동 중에 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 측정하도록 배열된 적어도 하나의 온도 센서를 포함하는, 제어기를 포함하되, 상기 제어기는: 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 상기 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하고; 그리고 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 측정된 온도의 변화에 기초하여 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 조절하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 34: 실시예 33에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계는, 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터와 연관된 전도율 값 또는 전류 값을 상기 목표 온도에 대응하는 목표 값으로 유지하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 35: 실시예 34에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 상기 측정된 온도의 변화에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 조절하는 단계는, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터와 연관된 상기 전도율 값 또는 상기 전류 값을 감소시키는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 36: 실시예 35에 있어서, 상기 제어기는, 상기 측정된 온도의 변화 값이 증가함에 따라 상기 목표 전도율 값 및 전류 값의 감소되는 양이 증가하도록, 상기 측정된 온도의 변화 값에 기초한 양만큼 상기 목표 전도율 또는 전류 값을 감소시킴으로써, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라, 상기 서셉터와 연관된 상기 전도율 값 또는 상기 전류 값을 감소시키도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 37: 실시예 36에 있어서, 상기 목표 전도율 또는 전류 값이 감소되는 양은 상기 측정된 온도의 변화량에 드리프트 보상 값을 곱한 것에 기초하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 38: 실시예 33에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 상기 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계는, 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터와 연관된 저항 값을 상기 목표 온도에 대응하는 목표 값으로 유지하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 39: 실시예 38에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 상기 측정된 온도의 변화에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 조절하는 단계는, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터와 연관된 상기 저항 값을 증가시키는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 40: 실시예 39에 있어서, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 상기 서셉터와 연관된 상기 저항 값을 증가시키는 단계는, 상기 측정된 온도의 변화 값이 증가함에 따라 상기 목표 저항 값의 증가되는 양이 증가하도록, 상기 측정된 온도의 변화 값에 기초한 양만큼 상기 목표 저항 값을 증가시키는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 41: 실시예 40에 있어서, 상기 목표 저항 값이 감소되는 양은 상기 측정된 온도의 변화량에 드리프트 보상 값을 곱한 것에 기초하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 42: 실시예 37 또는 실시예 41에 있어서, 상기 드리프트 보상 값은 상수인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 43: 실시예 37 또는 실시예 41에 있어서, 상기 드리프트 보상 값은, 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 증가하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 44: 실시예 43에 있어서, 상기 드리프트 보상 값은 부분 선형 함수에 따라 증가하며, 상기 부분 선형 함수는 양의 기울기를 갖는 1차 다항식 및 0의 기울기를 갖는 1차 다항식을 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 45: 실시예 44에 있어서, 상기 드리프트 보상 값은 제곱근 함수에 따라 증가하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 46: 실시예 37 또는 실시예 41 내지 실시예 45에 있어서, 적어도 하나의 드리프트 보상 값을 저장하도록 구성된 메모리를 추가로 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 47: 실시예 37 또는 실시예 41 내지 실시예 45에 있어서, 복수의 드리프트 보상 값 및 각각의 대응하는 온도 값을 저장하도록 구성된 메모리를 추가로 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 48: 실시예 37 또는 실시예 41 내지 실시예 47에 있어서, 상기 드리프트 보상 값은 0.05 내지 0.5인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 49: 실시예 37 또는 실시예 41 내지 실시예 48에 있어서, 상기 제어기는, i) 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 상기 서셉터가 제1 공지된 온도를 갖도록 하는 단계; 상기 서셉터가 상기 제1 공지된 온도에 있을 때: ii) 상기 서셉터와 연관된 전도율 값, 전류 값 또는 저항 값을 결정하는 단계; iii) 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 결정하는 단계; 및 단계 i) 내지 iii)을 적어도 2회 반복하는 단계를 포함하는, 단계를 수행함으로써 상기 드리프트 보상 값을 결정하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 50: 실시예 34 내지 실시예 49 중 어느 하나에 있어서, 상기 목표 전도율 값, 전류 값 또는 저항 값은, 상기 서셉터의 제1 공지된 온도에 대응하는 제1 교정 값 및 상기 서셉터의 제2 공지된 온도에 대응하는 제2 교정 값에 기초하여 결정되고, 상기 서셉터의 제2 공지된 온도는 상기 서셉터의 제1 공지된 온도보다 더 큰, 에어로졸 발생 장치.
실시예 51: 실시예 50에 있어서, 상기 목표 전도율 값, 전류 값 또는 저항 값은, 가열 프로파일에 따라, 상기 제1 교정 값과 상기 제2 교정 값 간의 차이의 소정의 백분율로서 정의되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 52: 실시예 51에 있어서, 상기 가열 프로파일은 제1 작동 온도로부터 제2 작동 온도까지 온도의 단계적 증가를 정의하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 53: 실시예 52에 있어서, 상기 제1 작동 온도는, 상기 에어로졸 형성 기재가 에어로졸을 형성하기에 충분한, 에어로졸 발생 장치.
실시예 54: 실시예 52 또는 실시예 53에 있어서, 상기 제2 작동 온도는 상기 제2 공지된 온도 미만인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 55: 실시예 51 내지 실시예 54 중 어느 하나에 있어서, 상기 가열 프로파일은 적어도 3개의 연속 온도 단계를 정의하고, 각각의 온도 단계는 각각의 지속 시간을 갖는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 56: 실시예 52 내지 실시예 55 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어기는 상기 에어로졸 발생 장치를 교정하여 상기 제1 교정 값 및 상기 제2 교정 값을 측정하도록 추가로 구성되고, 상기 에어로졸 발생 장치를 교정하는 단계는: 상기 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하여 소정의 온도 범위를 통해 상기 서셉터의 가열 및 냉각을 유발하는 단계; 및 전력 공급 파라미터를 모니터링하여 상기 서셉터의 가역적 상전이의 시작점 및 종료점을 식별하는 단계를 포함하고, 상기 전력 공급 파라미터는 전류, 전도율 또는 저항 중 하나이고, 상기 제1 교정 값은 상기 서셉터의 상기 가역적 상전이의 시작점에 대응하는 전력 공급 파라미터 값이고, 상기 제2 교정 값은 상기 서셉터의 상기 가역적 상전이의 종료점에 대응하는 전력 공급 파라미터 값인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 57: 실시예 51 내지 실시예 56 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어기는 상기 에어로졸 발생 장치의 교정을 수행하여 에어로졸을 발생시키기 위한 상기 가열 장치의 작동 전에 상기 제1 교정 값 및 상기 제2 교정 값을 측정하도록 추가로 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 58: 실시예 51 내지 실시예 57 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어기는 상기 에어로졸 발생 장치를 교정하여 에어로졸을 발생시키기 위한 상기 가열 장치의 작동 중에, 상기 제1 교정 값 및 상기 제2 교정 값을 측정하도록 추가로 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 59: 실시예 33 내지 실시예 58 중 어느 하나에 있어서, 상기 적어도 하나의 온도 센서는 열전대, 음의 온도 계수 저항 온도 센서, 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 60: 실시예 33 내지 실시예 58 중 어느 하나에 있어서, 상기 적어도 하나의 온도 센서는 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 61: 실시예 60에 있어서, 상기 제1 온도 센서는 열전대, 음의 온도 계수 저항 온도 센서, 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나이고, 상기 제2 온도 센서는 열전대, 음의 온도 계수 저항 온도 센서, 및 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 62: 실시예 34 내지 실시예 61 중 어느 하나에 있어서, 상기 전력 공급원으로부터 도출된 DC 전류를 측정하도록 구성된 전류 센서를 추가로 포함하되, 상기 전도율 값 또는 저항 값은 상기 전력 공급원의 DC 공급 전압 및 상기 전력 공급원으로부터 도출된 상기 DC 전류에 기초하여 결정되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 63: 실시예 62에 있어서, 상기 전력 공급원의 상기 DC 공급 전압을 측정하도록 구성된 전압 센서를 추가로 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 64: 에어로졸 발생 시스템으로서, 실시예 34 내지 실시예 63 중 어느 하나에 따른 상기 에어로졸 발생 장치; 및 에어로졸 형성 기재를 포함하되, 상기 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재 및 상기 에어로졸 형성 기재와 열적으로 접촉하는 상기 서셉터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
이제, 실시예가 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은 에어로졸 발생 물품(100)의 개략적인 측면 단면도를 도시한다. 에어로졸 발생 물품(100)은 에어로졸 형성 기재(110)의 로드 및 에어로졸 형성 기재(110)의 로드의 하류 위치에 있는 하류 섹션(115)을 포함한다. 에어로졸 발생 물품(100)은 에어로졸 형성 기재의 로드의 상류 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. 사용 시, 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 로드의 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 기재(110)의 로드의 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. 사용 시, 에어로졸 형성 기재(110)로부터 방출된 휘발성 물질은 에어로졸 냉각 요소(130)를 따라 통과하여 에어로졸 발생 물품(100)의 마우스 단부(170)로 향한다. 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 셀룰로오스 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 연장되어 있는 내부 공동(145)을 정의한다.
에어로졸 냉각 요소(130)는 제2 중공 관형 세그먼트(135)를 포함한다. 제2 중공 관형 세그먼트(135)는 셀룰로오스 아세테이트로 제조된 중공 원통형 튜브의 형태로 제공된다. 제2 중공 관형 세그먼트(135)는 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. 또한, 환기 구역(미도시)은 제2 중공 관형 세그먼트(135)를 따르는 위치에 제공된다. 에어로졸 발생 물품(10)의 환기 수준은 약 25%이다.
하류 섹션(115)은 에어로졸 냉각 요소(130)의 바로 하류에 위치한 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 셀룰로오스 아세테이트의 원통형 플러그의 형태로 제공된다.
에어로졸 발생 물품(100)은 에어로졸 발생 기재(110)의 로드 내에 세장형 서셉터(160)를 추가로 포함한다. 보다 상세하게, 서셉터(160)는, 에어로졸 형성 기재(110) 내에 실질적으로 길이방향으로, 예를 들어 로드(110)의 길이방향에 대략 평행하도록, 배열되어 있다. 도 1의 도면에 도시된 바와 같이, 서셉터(160)는 로드 내의 반경방향 중심에 위치되고 로드(110)의 길이방향 축을 따라 효과적으로 연장된다.
서셉터(160)는 에어로졸 형성 기재(110)의 로드의 상류 단부부터 하류 단부까지 완전히 연장된다. 사실상, 서셉터(160)는 에어로졸 형성 기재(110)의 로드와 실질적으로 동일한 길이를 갖는다. 서셉터(160)는 에어로졸 형성 기재(110)와 열 접촉하게 위치하여, 서셉터(160)가 가열될 때, 서셉터(160)에 의해 에어로졸 형성 기재(110)가 가열된다.
상류 섹션(150)은 에어로졸 형성 기재(110)의 로드의 바로 상류에 위치된 상류 요소(190)를 포함하고, 상류 요소(190)는 로드(110)와 길이방향으로 정렬되어 있다. 상류 요소(190)의 하류 단부는 에어로졸 형성 기재의 로드의 상류 단부와 접경한다. 이는 유리하게도 서셉터(160)가 이탈되는 것을 방지한다. 또한, 이는 소비자가 사용 후에 가열된 서셉터(160)와 우발적으로 접촉하지 않는 것을 보장한다. 상류 요소(190)는 강성 래퍼에 의해 둘러싸인 셀룰로오스 아세테이트의 원통형 플러그의 형태로 제공된다.
서셉터(160)는 적어도 두 개의 상이한 재료를 포함한다. 서셉터(160)는 적어도 두 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 제2 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 전기 도금함으로써 형성될 수 있다. 서셉터는 제2 서셉터 재료의 스트립을 제1 서셉터 재료의 스트립에 피복함으로써 형성될 수 있다.
도 1에 나타낸 에어로졸 발생 물품(100)은 에어로졸을 생성하기 위한 도 2a에 도시된 에어로졸 발생 장치(200)와 같은 에어로졸 발생 장치에 체결되도록 설계된다. 에어로졸 발생 장치(200)는 에어로졸 발생 물품(100)을 수용하도록 구성된 공동(220)을 갖는 하우징(210) 및 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 물품(100)을 가열하도록 구성된 유도 가열 장치(230)를 포함한다. 도 2b는 에어로졸 발생 물품(100)이 공동(220) 내에 삽입된 경우의 에어로졸 발생 장치(200)를 나타낸다.
유도 가열 장치(230)는 도 3에 블록도로 도시되어 있다. 유도 가열 장치(230)는 DC 전력 공급원(310) 및 가열 장치(320)(전력 공급 전자기기로도 지칭됨)를 포함한다. 가열 장치는 제어기(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 장치일 수 있다. 전력 공급원(310)은 재충전을 요구할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급원(310)은 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배수의 기간 동안 에어로졸을 연속적으로 발생시키기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예시에서, 전력 공급원(310)은 소정의 퍼핑 수 또는 가열 장치의 개별적인 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
DC/AC 변환기(340)는 고주파 교류를 인덕터(240)에 공급하도록 구성된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "고주파 교류"라는 용어는 약 500 kHz 내지 약 30 MHz의 주파수를 갖는 교류를 의미한다. 고주파 교류는 약 1 MHz 내지 약 30 MHz, 예를 들어 약 1 MHz 내지 약 10 MHz와 같은, 또는 예를 들어 약 5 MHz 내지 약 8 MHz와 같은 주파수를 가질 수 있다.
도 4는 유도 가열 장치(230), 특히 DC/AC 변환기(340)의 전기 구성 요소를 개략적으로 나타낸다. 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 션트 커패시터(C1)와 인덕터(240)에 대응하는 직렬 연결의 커패시터(C2) 및 인덕터(L2)를 포함하는 LC 부하 네트워크(440)를 포함한다. 또한, 초크(L1)를 포함한 DC 전력 공급원(310)이 DC 공급 전압(VDC)을 공급하도록 도시되어 있으며, 작동 중에 DC 전력 공급원(310)으로부터 DC 전류(IDC)도 함께 도출된다. 인덕터(L2)의 옴(ohm) 저항(RCOIL)과 서셉터(160)의 옴 저항(RLOAD)의 합인, 총 옴 부하(450)를 나타내는 옴 저항 R은 도 5에 보다 상세히 나타나 있다.
DC/AC 변환기(340)가 클래스-E 전력 증폭기를 포함하는 것으로 나타나 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 두 개의 트랜지스터 스위치를 포함한 클래스-D 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 다른 예시로서, DC/AC 변환기(340)는 쌍으로 작용하는 네 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. 매칭 네트워크(350)는 소형 매칭 변압기를 포함할 수 있다. 매칭 네트워크(350)는 DC/AC 컨버터(340)와 인덕터(240) 사이의 전력 전달 효율을 개선할 수 있다.
도 2a에 나타낸 바와 같이, 인덕터(240)는 에어로졸 발생 장치(200)의 공동(220)의 원위 부분(225)에 인접하여 위치한다. 따라서, 에어로졸 발생 장치(200)의 작동 동안, 인덕터(240)에 공급된 고주파 교류가 인덕터(240)로 하여금 에어로졸 발생 장치(200)의 원위 부분(225) 내에 고주파 교번 자기장을 발생시키도록 한다. 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)를 가열시킨다. 예를 들어, 와전류가 서셉터내(160)에 발생되어 결과적으로 서셉터가 가열된다. 서셉터(160) 내의 자성 히스테리시스 손실에 의해 추가 가열이 제공된다. 가열된 서셉터(160)는 에어로졸 발생 물품(100)의 에어로졸 형성 기재(110)를 에어로졸을 형성하기에 충분한 온도로 가열한다. 에어로졸은 에어로졸 발생 물품(100)을 통해 하류로 흡인되고 사용자에 의해 흡입된다.
제어기(330)는 마이크로컨트롤러, 바람직하게는 프로그래밍 가능한 마이크로컨트롤러일 수 있다. 제어기(330)는, 서셉터(160)의 온도를 제어하기 위해, DC 전력 공급원(310)으로부터 유도 가열 장치(320)로의 전력 공급을 제어하도록 프로그래밍된다.
전력 공급 전자기기(320)는 전력 공급 전자기기(320)의 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 온도 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 제어기(330)는 하나 이상의 온도 센서의 출력을 판독하도록 구성된다. 하나 이상의 온도 센서 중 적어도 하나의 온도 센서는 전력 공급 전자기기(320)의 인쇄 회로 기재 상에 위치할 수 있다. 제어기(330)는 적어도 하나의 온도 센서를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 온도 센서는 적어도 전력 공급 전자기기(320)의 인쇄 회로 기판의 온도를 측정하도록 구성된다. 적어도 하나의 온도 센서는 인덕터(L2)의 온도를 측정하도록 위치될 수 있다. 적어도 하나의 온도 센서는 열전대, 음의 온도 계수 저항 온도 센서 또는 양의 온도 계수 저항 온도 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 6은 서셉터(160)의 온도가 증가함(점선으로 표시된)에 따라 시간 경과에 따른 전력 공급원(310)으로부터 도출된 DC 전류(IDC)의 관계를 나타낸다. 더 구체적으로는, 도 6은, 서셉터 재료가 그의 퀴리점과 연관된 상전이를 겪게 될 때에 일어나는, 원격-감지 가능한 전류 변화를 나타낸다. 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. 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 상전이의 온도 범위에 걸쳐 전력 공급원으로부터 도출된 DC 전류(IDC)의 거동이 에어로졸 발생 장치(200)를 교정하는 데 사용되기 때문에, 서셉터(160)의 온도가 증가함에 따라 시간 경과에 따른 전력 공급원(310)으로부터 도출된 DC 전류(IDC)의 관계의 특징적인 형상은 교정 곡선(600)으로 지칭될 수 있음을 주목해야 한다.
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 및 제2 서셉터 재료의 전기 비저항에 부분적으로 의존하고, 유도된 와전류가 가능한 각 재료 내의 표피 층의 깊이에 부분적으로 의존하고, 비저항은 결과적으로 온도 의존적이다.
제2 서셉터 재료는 그의 퀴리 온도에 도달하면 그의 자기 특성을 상실한다. 이는, 제2 서셉터 재료 내의 와전류가 가능한 표피 층을 증가시키고, 이는 서셉터(160)의 겉보기 저항을 감소시킨다. 그 결과 검출된 DC 전류(IDC)가 일시적으로 증가한다. 그런 다음, 제2 서셉터 재료의 스킨 깊이가 증가하기 시작할 때, 저항은 떨어지기 시작한다. 이는 도 6에서 밸리(극소값)(610)로 나타난다.
가열을 계속하면, 전류는 최대 표피 깊이에 도달할 때까지 계속 증가한다. 이는 제2 서셉터 재료가 그의 자발적인 자기 특성을 상실한 지점과 일치한다. 이 지점을 퀴리 온도라고 하며 도 6에서 힐(극대값)(620)으로 나타난다. 이 지점에서, 제2 서셉터 재료는 강자성 또는 페리자성 상태로부터 상자성 상태로의 상 변화를 겪는다. 이 지점에서, 서셉터(160)는 공지된 온도(퀴리 온도, 이는 재료 고유 특성인 온도이다)에 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 주울 가열이 계속되어 저항이 다시 증가할 것이며(저항은 온도에 다항식 의존성을 가질 것이고, 대부분의 금속 서셉터 재료에 대해, 우리 목적상 삼차 다항식 의존성으로 근사시킬 수 있음), 전류는 인덕터(240)가 서셉터(160)에 전력을 계속 제공하는 한 다시 떨어지기 시작할 것이다.
따라서, 제2 서셉터 재료는 도 6에 도시된 밸리(610)와 힐(620) 사이의 (알려진) 온도 범위를 통해 가열될 때 가역적 상 전이를 겪는다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 서셉터(160)의 겉보기 저항, 및 이에 따라 상전이의 시작 및 종료는 전력 공급원(310)으로부터 도출된 DC 전류(IDC)를 모니터링함으로써 원격으로 검출될 수 있다. 대안적으로, 서셉터(160)의 겉보기 저항, 및 따라서 상전이의 시작 및 종료는 전도율 값(전도율은 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 제어기(330)에 의해 모니터링된다. DC 공급 전압이 공지되지만, 바람직하게는 전력 공급원(310)으로부터 도출된 DC 전류(IDC) 및 DC 공급 전압(VDC) 둘 모두가 모니터링 된다. DC 전류(IDC), 전도율 값 및 저항 값은 전력 공급 파라미터로 지칭될 수 있다.
서셉터(160)가 가열됨에 따라, 제1 전환점(610)(전류에 대한 극소값 및 저항에 대한 극대값에 대응하는)은 상전이의 시작에 해당한다. 그 다음, 서셉터가 계속 가열됨에 따라, 제2 전환점(620)(전류에 대한 극대값 및 저항에 대한 극소값에 대응하는)은 상전이의 종료에 해당한다.
더욱이 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 서셉터(160)의 겉보기 저항(및 이에 상응하여 전력 공급원(310)으로부터 도출된 전류(IDC))은, 서셉터(160)의 특정 온도 범위, 예를 들어 밸리(610) 및 힐(620) 사이의 범위에, 걸쳐 엄격하게 단조로운 관계식으로, 서셉터(160)의 온도에 따라 변할 수 있다. 엄격하게 단조로운 관계식은, 겉보기 저항(R) 또는 겉보기 전도율(1/R)의 결정으로부터 서셉터(160)의 온도를 명백하게 결정하게 한다. 이는 겉보기 저항의 각각의 결정된 값이 온도의 단지 하나의 단일 값을 나타내기 때문이고, 따라서 관계식에 모호함이 없다. 제2 서셉터 재료가 가역적인 상전이를 겪는 온도 범위에서, 서셉터(160)의 온도와 겉보기 저항 간의 단조로운 관계식은, 서셉터(160) 온도의 결정 및 제어를 가능하게 하고, 이에 따라 에어로졸 형성 기재(110)의 온도의 결정 및 제어를 가능하게 한다.
제어기(330)는 전력 공급 파라미터에 기초하여 가열 장치(320)에 제공되는 전력의 공급을 조절한다. 가열 장치(320)는 DC 전류(IDC)를 측정하기 위한 전류 센서(미도시)를 포함할 수있다. 가열 장치(320)는 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 제어기(330)로 제공되어, AC 전력(PAC)이 인덕터(240)에 추가로 공급되는 것을 제어한다.
제어기(330)는, 측정된 전력 공급 파라미터 값을 서셉터(160)의 목표 작동 온도에 대응하는 목표 값으로 유지함으로써, 서셉터(160)의 온도를 제어할 수 있다. 제어기(330)는, 임의의 적합한 제어 루프를 사용하여, 예를 들어 비례-적분-미분(proportional-integral-derivative) 제어 루프를 사용함으로써, 측정된 전력 공급 파라미터를 목표 값으로 유지할 수 있다.
서셉터(160)의 겉보기 저항(또는 겉보기 전도율)과 서셉터(160)의 온도 사이의 엄격하게 단조로운 관계식의 이점을 이용하기 위해, 에어로졸을 생성하기 위한 사용자 작동 중에, DC/AC 변환기(340)의 입력 측에서 측정된 전력 공급 파라미터는, 제1 교정 온도에 대응하는 제1 교정 값 및 제2 교정 온도에 대응하는 제2 교정 값 사이에서 유지된다. 제2 교정 온도는 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도(도 6의 전류 플롯의 힐(620))이다. 제1 교정 온도는, 제2 서셉터 재료의 표피 깊이가 증가하기 시작하는 서셉터의 온도 이상인 온도로서, 저항의 일시적 저하를 초래하는 온도이다(도 6의 전류 플롯의 밸리(610)). 따라서, 제1 교정 온도는 제2 서셉터 재료의 최대 투자율(permeability)에서의 온도 이상의 온도이다. 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 제어기(330)의 메모리에 교정 값으로서 저장될 수 있다.
또한, 제어기(330)는, 측정된 전도율 또는 전류 값을 소정의 임계 전도율 값 미만으로 유지하거나 측정된 저항 값을 소정의 임계 저항 값 위로 유지함으로써, 서셉터(160)의 온도를 소정의 임계 온도 미만으로 유지할 수 있다. 소정의 임계 온도는 에어로졸 형성 기재의 과열을 방지하도록 선택된다. 소정의 임계 온도는 제2 교정 온도와 동일할 수 있다. 측정된 전력 공급 파라미터가 서셉터의 온도가 소정의 임계 온도보다 높다는 것을 나타내는 경우, 제어기(330)는 안전 모드로 진입하도록 프로그래밍 된다. 안전 모드에서, 제어기(330)는 사용자에게 과열 경고를 (시각적으로 및 추가적으로 또는 대안적으로 청각적으로) 보내는 경보를 발생시키는 것, 에어로졸 발생 장치를 끄는 것, 그리고 에어로졸 발생 장치가 소정의 기간 동안 추가 사용을 제한하는 것과 같은 하나 이상의 조치를 수행하도록 구성된다.
전력 공급 파라미터는 온도에 대해 다항식 의존성을 가지기 때문에, 전력 공급 파라미터는 온도의 함수로서 비선형 방식으로 거동할 것이다. 그러나, 제1 및 제2 교정 값은, 이러한 의존성이 제1 교정 값과 제2 교정 값 사이에서 선형적인 것으로 근사 시킬 수 있도록 선택된다. 왜냐하면 제1 및 제2 교정 값의 차이가 작고 제1 및 제2 교정 값이 작동 온도 범위의 상부에 있기 때문이다. 따라서, 온도를 목표 작동 온도로 맞추기 위해, 전력 공급 파라미터는 선형 방정식을 통해, 제1 교정 값 및 제2 교정 값에 따라 조절된다.
예를 들어, 제1 및 제2 교정 값이 전도율 값인 경우, 목표 작동 온도에 대응하는 목표 전도율 값은 다음 식에 의해 주어질 수 있다:
여기서, 는 제1 전도율 값과 제2 전도율 값의 차이이고, 은 의 백분율이다.
제어기(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(IDC) 및 선택적으로 DC 공급 전압(VDC)은 바람직하게는 100 밀리초 주기 동안 1 밀리초 마다 측정된다.
예를 들어, 서셉터 온도를 조절하기 위해, 전도율 또는 전류가 제어기(330)에 의해 모니터링 되면, 서셉터 온도를 조절하기 위해, 전도율 또는 전류가 목표 작동 온도에 해당하는 값에 도달하거나 초과할 경우, 스위칭 트랜지스터(410)의 듀티 사이클은 감소된다. 서셉터 온도를 조절하기 위해, 저항이 제어기(330)에 의해 모니터링 되면, 저항이 목표 작동 온도에 해당하는 값에 도달하거나 미만인 경우, 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 스위칭 될 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, 전도율이 결정된다. 전도율이 감소(또는 저항이 증가)하여 서셉터(160)의 온도가 목표 작동 온도 미만임을 나타내는 경우, 트랜지스터(410)의 게이트는, 시스템에 대해 선택된 구동 주파수의 펄스 트레인을 다시 공급받는다.
전력은, 제어기(330)에 의해 전류의 연속적인 펄스 시리즈 형태로 인덕터(240)에 공급될 수 있다. 특히, 전력은, 각각 시간 간격만큼 분리된 펄스 시리즈로 인덕터(240)에 공급될 수 있다. 연속적인 펄스 시리즈는 두 개 이상의 가열 펄스, 및 연속적인 가열 펄스 사이에 하나 이상의 프로빙(probing) 펄스를 포함할 수 있다. 가열 펄스는, 서셉터(160)를 가열할 정도의 세기를 갖는다. 프로빙 펄스는, 서셉터(160)를 가열하지는 못하고 대신 전력 공급 파라미터에 대한 피드백을 얻은 다음 서셉터 온도를 전개(감소)하는 정도의 세기를 갖는 분리된 전력 펄스이다. 제어기(330)는, DC 전력 공급부에 의해 인덕터(240)로 공급되는 전력의 연속적 가열 펄스 사이의 시간 간격 지속 시간을 제어함으로써, 전력을 제어할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기(330)는 DC 전력 공급부에 의해 인덕터(240)로 공급되는 전력의 연속적 가열 펄스 각각의 길이(즉, 지속 시간)를 제어함으로써, 전력을 제어할 수 있다.
제어기(330)는, 전력 공급 파라미터가 서셉터(160)의 공지된 온도에서 측정되는 교정 값을 얻기 위해, 교정 프로세스를 수행하도록 프로그래밍 된다. 서셉터의 공지된 온도는 제1 교정 값에 대응하는 제1 교정 온도, 및 제2 교정 값에 대응하는 제2 교정 온도일 수 있다. 교정 프로세스는 사용자기 에어로졸 발생 장치(200)를 작동할 때마다 수행될 수 있다. 예를 들어, 제어기(330)는 사용자가 에어로졸 발생 장치의 스위치를 켤 때 교정 프로세스를 수행하기 위한 교정 모드로 진입하도록 구성될 수 있다. 제어기(330)는 사용자가 에어로졸 발생 물품(100)을 에어로졸 발생 장치(200) 내에 삽입할 때마다 교정 모드로 진입하도록 프로그래밍 될 수 있다. 따라서, 교정 프로세스는 에어로졸 발생 장치의 제1 가열 단계 동안, 에어로졸 발생을 위한 에어로졸 발생 장치(200)의 사용자 작동 전에 수행된다.
교정 프로세스 동안, 제어기(330)는 서셉터(160)를 가열하기 위해 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 전력을 인덕터(240)에 연속적으로 또는 지속적으로 공급한다. 제어기(330)는, 전력 공급부에 의해 도출된 전류(IDC) 및, 선택적으로 전력 공급 전압(VDC)를 측정함으로써 전력 공급 파라미터를 모니터링한다. 도 6과 관련하여 전술한 바와 같이, 서셉터(160)가 가열됨에 따라, 측정된 전류는 제1 전환점(610)에 도달할 때까지 감소하다가 전류는 증가하기 시작한다. 이러한 제1 전환점(610)은 극소 전도율 값 또는 전류 값(극대 저항 값)에 해당한다. 제어기(330)는 제1 전환점(610)에서의 전력 공급 파라미터를 제1 교정 값으로 기록할 수 있다.
전도율 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.
제어기(330)가 DC/AC 변환기(340)에 의해 인덕터(240)에 제공되는 전력을 계속 제어함에 따라, 제어기(330)는 제2 전환점(620)에 도달할 때까지 전력 공급 파라미터를 계속 모니터링한다. 제2 전환점은, 측정된 전류가 감소하기 시작하기 전 최대 전류(제2 서셉터 재료의 퀴리 온도에 해당하는)에 해당한다. 이러한 제2 전환점(620)은 극대 전도율 또는 전류 값(극소 저항 값)에 해당한다. 제어기(330)는 제2 전환점(620)에서의 전력 공급 파라미터 값을 제2 교정 값으로 기록한다. 제2 교정 값에서 서셉터(160)의 온도는, 제2 교정 온도로서 지칭된다. 바람직하게는, 제2 교정 온도는 200℃ 내지 400℃이다. 제2 전환점(620)이 감지될 경우, 제어기(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 인덕터(240)에 대한 전력 공급을 차단하여, 서셉터(160) 온도가 감소하고 이에 대응하는 측정된 온도가 감소하게 된다.
그래프(600)의 형상에 기인해, 제1 교정 값 및 제2 교정 값을 얻기 위해 서셉터(160)를 연속적으로 가열하는 이러한 프로세스는, 교정 모드 동안 적어도 한 번 반복될 수 있다. 인덕터(240)에 대한 전력 공급을 차단한 후, 제어기(330)는 제3 전환점이 관찰될 때까지 전력 공급 파라미터를 계속 모니터링한다. 제3 전환점은 제2 최소 전도율 또는 전류 값(제2 최대 저항 값)에 해당한다. 제3 전환점이 검출될 경우, 제어기(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여, 모니터링된 전력 공급 파라미터 내의 제4 전환점이 관찰될 때까지, 인덕터(240)에 전력을 지속적으로 제공한다. 제4 전환점은 제2 최대 전도율 또는 전류 값(제2 최소 저항 값)에 해당한다. 제어기(330)는 제3 터닝 포인트에서 측정된 전력 공급 파라미터 값을 제1 교정 값으로, 제4 터닝 포인트에서 측정된 전력 공급 파라미터 값은 제2 교정 값으로 저장한다. 최소 및 최대 측정 전류에 해당하는 전환점을 반복적으로 측정하는 것은, 에어로졸을 생성하기 위한 장치를 사용자가 작동하는 동안, 후속 온도 조절을 상당히 개선한다. 바람직하게는, 제어기(330)는, 제2 최대 및 제2 최소로부터 얻어진 전력 공급 파라미터 값에 기초하여 전력을 조절하며, 이는, 열이 에어로졸 형성 기재(110) 및 서셉터(160) 내에 분산되는 데 더 많은 시간을 가질 것이기 때문에 더욱 신뢰성이 높다.
제어기(330)는 일련의 전력 공급 파라미터 값을 측정함으로써 전환점(610 및 620)을 검출하도록 구성된다. 도 6을 참조하면, 일련의 측정된 전력 공급 파라미터 값은 곡선을 형성할 것이고, 각각의 값은 이전 값보다 크거나 작다. 제어기(330)는 곡선이 평탄해지기 시작하는 지점에서 교정 값을 측정하도록 구성된다. 즉, 제어기(330)는, 연속적인 전력 공급 파라미터 값들 간의 차이가 소정의 임계 값 미만일 경우, 교정 값을 기록한다.
또한, 제1 가열 단계 동안, 교정 프로세스의 신뢰성을 더욱 개선하기 위해, 제어기(310)는, 교정 프로세스 전에 예열 프로세스를 수행하도록 선택적으로 프로그래밍 될 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, 제어기(330)는 인덕터(240)에 전력을 지속적으로 제공하도록 구성되어 있다. 도 6과 관련하여 상술한 바와 같이, 측정된 전류는, 최소 측정된 전류에 해당하는 전환점(610)에 도달할 때까지, 서셉터(160) 온도가 증가함에 따라 감소하기 시작한다. 이 단계에서, 제어기(330)는, 서셉터(160)가 계속 가열되기 전에 냉각될 수 있도록, 소정의 기간 동안 대기하도록 구성되어 있다. 따라서, 제어기(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 인덕터(240)에 대한 전력 공급을 차단한다. 소정의 기간 이후, 제어기(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여, 최소 측정된 전류에 해당하는 전환점(610)에 다시 도달할 때까지, 전력을 제공한다. 이 지점에서, 제어기는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 인덕터(240)에 대한 전력 공급을 다시 차단한다. 제어기(330)는 가열을 계속하기 전에 서셉터(160)가 냉각될 수 있도록 동일한 소정의 시간 동안 다시 대기한다. 서셉터(160)의 이러한 가열 및 냉각은 예열 프로세스의 소정의 지속 시간 동안 반복된다. 예열 프로세스의 소정의 지속 시간은 바람직하게는 11초이다. 예열 프로세스 및 그 다음의 교정 프로세스의 소정의 결합 지속 시간은 바람직하게는 20초이다.
에어로졸 형성 기재(110)가 건조하면, 예열 프로세스의 제1 전류 최소점은 소정의 시간 내에 도달되고 전력의 중단은 소정의 기간이 끝날 때까지 반복될 것이다. 에어로졸 형성 기재(110)가 습하면, 예열 프로세스의 제1 전류 최소점은 소정의 기간이 끝날 때쯤 도달할 것이다. 따라서, 소정의 지속 시간 동안 예열 프로세스를 수행하는 것은, 기재(110)의 물리적 상태가 무엇이든, 연속적인 전력을 공급할 준비가 되고 제1 최대에 도달하기 위해, 기재(110)가 최소 작동 온도에 도달하기에 시간이 충분함을 보장한다. 이는, 가능한 한 빨리 교정을 할 수 있게 하지만, 여전히 기재(110)가 사전에 밸리(610)에 도달하지 않았을 위험을 없앤다.
또한, 에어로졸 발생 물품(100)은 예열 프로세스의 소정의 지속 시간 내에 항상 전류 최소점(610)에 도달하도록, 구성될 수 있다. 전류 최소점(610)이 예열 프로세스의 소정의 지속 시간 내에 도달하지 않는 경우, 이는, 에어로졸 형성 기재(110)를 포함하는 에어로졸 발생 물품(100)이 에어로졸 발생 장치(200)와 함께 사용하기에 적합하지 않음을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품(100)은, 에어로졸 발생 장치(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 장치(200)가 상이한 제조업체에 의해 제조되는 경우, 가열 장치(320)와 함께 사용하도록 구성되지 않을 수 있다. 따라서, 제어기(330)는, 에어로졸 발생 장치(200)의 작동을 중지하기 위한 제어 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다.
위에 언급된 바와 같이, 제1 단계 교정 프로세스로서, 예열 프로세스는 사용자 입력, 예를 들어 에어로졸 발생 장치(200)의 사용자 활성화를 수신하는 것에 응답하여 수행될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기(330)는 에어로졸 발생 장치(200) 내의 에어로졸 발생 물품(100)의 존재를 감지하도록 구성될 수 있고, 예열 프로세스는, 에어로졸 발생 장치(200)의 공동(220) 내의 에어로졸 발생 물품(100)의 존재를 감지하는 것에 응답하여 수행될 수 있다.
도 7은, 서셉터(160)의 가열 프로파일을 보여주는 시간에 대한 전도율의 그래프이다. 그래프는 두 개의 연속적인 가열 단계, 즉 전술한 예열 프로세스(710A) 및 교정 프로세스(710B)를 포함한 제1 가열 단계(710), 및 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 발생 장치(200)의 사용자 작동에 대응하는 제2 가열 단계(720)를 나타낸다. 도 7은 축척에 비례하여 표시되지 않음을 이해해야 한다. 구체적으로, 제1 가열 단계(710)는 제2 가열 단계(720)보다 짧은 지속 시간을 갖는다. 예를 들어, 제1 가열 단계(710)는 5초 내지 30초, 바람직하게는 10초 내지 20초의 지속 시간을 가질 수 있다. 제2 가열 단계(720)는 140 내지 340초의 지속 시간을 가질 수 있다.
또한, 도 7은 시간에 대한 전도율의 그래프로 나타나 있지만, 제어기(330)는, 전술한 바와 같이 측정된 저항 또는 전류에 기초하여 제1 가열 단계(710) 및 제2 가열 단계(720) 동안 서셉터(160)의 가열을 제어하도록 구성될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 제1 가열 단계(710) 및 제2 가열 단계(720) 동안 서셉터의 가열을 제어하는 기술이 서셉터와 연관된 측정 전도율 값 또는 측정 저항 값에 기초하여 전술되었지만, 전술한 기술은 DC/AC 변환기(340)의 입력에서 측정된 전류 값에 기초하여 수행될 수 있음을 이해해야 한다.
도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 가열 단계(720)는, 서셉터(160)의 제1 작동 온도로부터 서셉터(160)의 제2 작동 온도까지의 복수의 온도 단계에 대응하는 복수의 전도 단계를 포함한다. 서셉터의 제1 작동 온도는, 에어로졸 형성 기재(110)가, 각각의 온도 단계 동안 에어로졸이 형성되도록, 에어로졸을 형성하는 온도이다. 바람직하게는, 서셉터의 제1 작동 온도는, 사용자가 흡입할 경우 만족스러운 경험을 하기에 충분한 부피와 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 값에 해당하는 서셉터(160)의 제1 교정 온도(도 6에 도시된 전류 플롯의 밸리(610)) 이상이다. 제1 작동 온도는 약 150℃내지 약 330℃일 수 있다. 서셉터(160)의 제2 작동 온도는, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도(도 6에 도시된 전류 플롯의 힐(620))에서의 제2 교정 값에 해당하는, 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 나타낸 온도 단계의 수는 예시적인 것이며, 제2 가열 단계(720)는 적어도 3개의 연속 온도 단계, 바람직하게는 2 내지 14의 온도 단계, 가장 바람직하게는 3 내지 8의 온도 단계를 포함하는 것을 이해해야 한다. 각각의 온도 단계는 소정의 지속 시간을 가질 수 있다. 바람직하게는, 제1 온도 단계의 지속 시간은 후속 온도 단계의 지속 시간보다 더 길다. 각각의 온도 단계의 지속 시간은 바람직하게는 10초 초과, 바람직하게는 30초 내지 200초, 보다 바람직하게는 40초 내지 160초이다. 각각의 온도 단계의 지속 시간은 소정의 사용자 퍼프 수에 대응할 수 있다. 바람직하게는, 제1 온도 단계는 네 번의 사용자 퍼프에 대응하고, 각각의 후속 온도 단계는 한 번의 사용자 퍼프에 대응한다.
각각의 온도 단계의 지속 시간 동안, 서셉터(160)의 온도는 각각의 온도 단계에 대응하는 목표 작동 온도에서 유지된다. 따라서, 각각의 온도 단계의 지속 시간 동안, 제어기(330)는, 각각의 온도 단계의 목표 작동 온도에 대응하는 목표 값으로 전력 공급 파라미터가 유지되도록, 가열 장치(320)에 대한 전력 공급을 제어한다. 여기서 목표 값은 전술한 바와 같은 제1 교정 값 및 제2 교정 값을 참조하여 결정된다.
일례로, 제2 가열 단계(720)는 다섯 개의 온도 단계: 160초의 지속 시간 및 의 목표 전도율 값을 갖는 제1 온도 단계(720a), 40초의 지속 시간 및 의 목표 전도율 값을 갖는 제2 온도 단계(720b), 40초의 지속 시간 및 의 목표 전도율 값을 갖는 제3 온도 단계(720c), 40초의 지속 시간 및 의 목표 전도율 값을 갖는 제4 온도 단계(720d) 및 85초의 지속시간 및 의 목표 전도율 값을 갖는 제5 온도 단계(720e)를 포함할 수 있다. 이들 온도 단계는 330℃, 340℃, 345℃, 355℃ 및 380℃의 온도에 대응할 수 있다.
그러나, 각 온도 단계에 대한 목표 전력 공급 파라미터 값을 결정하는 데 사용되는 제1 교정 값 및 제2 교정 값은, 전력 공급 전자기기(320)의 온도가 에어로졸 발생 장치(200)의 작동 중에 증가한다는 사실로 인해 제2 가열 단계(720)의 지속 시간에 걸쳐 이동(drift)할 것이다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 서셉터(160)의 겉보기 저항은 인덕터(L2)의 옴 저항 Rcoil과 서셉터(160)의 옴 저항 Rload의 합이며, 이는 장치(200)의 작동 동안 인덕터(L2)의 온도에 대한 임의의 변화가 겉보기 저항에 영향을 미칠 것임을 의미한다. 이는 도 8에 도시되어 있으며, 이는 전력 공급 전자기기가 가열됨에 따라 시간 경과에 따른 교정 곡선의 하향 이동을 보여주는 시간 경과에 따른 전도율 그래프이다.
도 8은 제1 가열 단계(710) 동안 교정 중 얻어진 제1 교정 곡선(800A)을 실선으로 도시한다. 전력 공급 전자기기(320)의 (증가) 온도는 파선으로 도시되어 있다. 파선을 갖는 교정 곡선(800B-F)은 전력 공급 전자기기(320)의 온도가 증가하는 동안 나중에 교정이 수행될 경우 얻어질 예시적인 교정 곡선을 나타낸다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 교정 곡선의 전환점에서의 전도율 값은 하향 이동한다. 특히, 힐(620)에서의 전도율 값은, 전력 공급 전자기기(320)의 온도가 증가함에 따라, 점선으로 표시된, 하향으로 이동한다. 또한, 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 전력 공급 전자기기(320)의 온도는 평준화(levelling off) 전에 더 큰 온도 구배가 존재하기 때문에 초기에 더 빠르게 증가한다. 따라서, 교정 곡선 (800A-F)의 하향 이동은 온도가 더 빠르게 변할 때 시작 시에 더 빠르다.
도 9는 전도율의 하향 이동을 보다 상세하게 도시한다. 교정 곡선 S1은 제1 가열 단계(710) 동안 교정 프로세스 중에 측정된 보정 곡선을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 그런 다음 서셉터(160)의 가열은 의 소정의 백분율에 의해 정의된 목표 전도율의 값 으로 조절된다. 이 실시예에서, 서셉터(160)의 가열은 초기에 의 50%로 이와 같이 로 조절된다.
보정 곡선 S2는, 전력 공급 전자기기(320)의 온도가 곡선 S1을 얻기 위한 보정 프로세스 동안보다 높을 때, 나중에 측정된 보정을 나타낸다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 전환점에서의 전도율 값 간의 차이는 변하지 않는다(, 하지만 제1 전환점(610) 및 제2 전환점(620)에서의 전도율 값은 △D 만큼 감소하였다. 그러나, 전환점(610 및 620)에서 서셉터(160)의 온도는 서셉터 재료의 특성과 동일하게 유지된다. 따라서, 주어진 서셉터 온도에 대해, 목표 전도율 또는 전류 값은 에어로졸 발생 장치(200)의 작동 중에 하향으로 이동할 것이다. (저항 측면에서, 주어진 서셉터 온도에 대해, 목표 저항 값은 에어로졸 발생 장치(200)의 작동 동안 상향으로 이동할 것이다).
따라서, 측정된 전도율이 제2 가열 단계 전체에 걸쳐 목표 값 으로 유지되는 경우, 서셉터(160)의 온도는 시간이 지남에 따라 증가할 것이다. 특히, 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 는 의 50%가 아니라, 교정 곡선 S2의 힐에 더 가깝다. 온도 조절은 에어로졸 발생 기재(110)의 과열을 피하기 위해 제1 및 제2 교정 값 사이에서 항상 이루어지도록 보장되어야 한다. 따라서, 제2 교정 곡선 S2가 측정되는 시점에, 목표 전도율 은 동일한 서셉터 온도를 유지하기 위해 여야 한다. 즉, .
제2 가열 단계(720) 동안, 전력 공급 전자기기(320)의 온도는 제어기(330)의 온도 센서를 사용하여 지속적으로 모니터링될 것이고, 전력 공급 전자기기(320)에 제공된 전력은 측정된 온도의 변화에 기초하여 조정될 것이다. 구체적으로, 각각의 온도 단계에 대한 목표 전도율 또는 전류 값은 측정된 온도에 기초하여 각각의 온도 단계의 지속 시간에 걸쳐 감소할 것이다. 각각의 온도 단계에 대한 목표 저항 값은 측정된 온도에 따라 각각의 온도 단계의 지속 시간에 걸쳐 증가할 것이다. 이는 도 10에 도시되어 있으며, 이는 교정 값의 이동을 보상하도록 조정된 도 7의 가열 프로파일을 나타낸다. 도 10은 예시적인 목적을 위한 것이며 축척에 따라 도시되지 않음을 이해해야 한다.
전류 또는 전도율의 감소량(저항의 증가량)은 전력 공급 전자기기(320)의 측정된 온도의 변화에 비례한다. 이는, 목표 전력 공급 파라미터 값이 교정 곡선의 힐(620)과 밸리(610) 사이에서 유지도록 보장하고 그리하여 과열이 방지된다. 각 온도 단계의 기울기는 마지막을 향해 실질적으로 편평한 형상에 도달할 때까지 점진적으로 감소할 것이다. 보다 구체적으로, 전도율이 감소되는 양은 다음과 같이 정의된다:
여기서 는 드리프트 보상 값이고 는 전력 공급 전자기기의 측정된 온도의 변화이다. 드리프트 보상 값은 상수일 수 있다. 드리프트 보상 값은 전력 공급 전자기기의 측정된 온도의 변화가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 따라서, 은 복수의 드리프트 보상 값의 드리프트 보상 값에 기초하여 결정될 수 있다. 이는 보다 정확한 온도 조절을 제공하고, 특히 온도의 더 큰 증가에 따라 값이 더 증가하기 때문에 과열이 방지되는 것을 추가로 보장한다.
하나 이상의 드리프트 보상 값은 서셉터(160)를 가열하면서 교정 프로세스를 적어도 2회 수행함으로써 결정될 수 있다. 드리프트 보상 값의 결정은 에어로졸 발생 장치(200)의 제조 동안 수행될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 드리프트 보상 값의 결정은 제1 가열 단계(710) 이전에, 예를 들어 사용자가 처음으로 에어로졸 발생 장치(200)를 켤 때 에어로졸 발생 장치(200)의 구성 동안, 수행될 수 있다. 그런 다음, 교정 프로세스의 각각의 반복으로부터 얻어진 교정 값은 하나 이상의 드리프트 보상 값을 결정하는 데 사용된다. 하나 이상의 드리프트 보상 값은 제어기(330)의 메모리와 같은 에어로졸 발생 장치(200)의 메모리에 저장될 수 있다. 따라서, 복수의 미리 정해진, 전력 공급 전자기기(320)의 온도의 변화 각각에 대해, 드리프트 보상 값이 저장될 수 있다.
또한, 제2 가열 단계(720) 동안, 제어기(330)는 전술한 교정 프로세스의 적어도 일부를 반복함으로써 에어로졸 발생 장치(200)를 재교정하기 위해 재교정 모드로 진입하도록 구성될 수 있다. 에어로졸 발생 장치(200)를 재 교정함으로써, 제어기(330)는 교정 값 중 적어도 하나를 재 측정한다. 각 온도 단계에 대한 목표 전력 공급 파라미터 값은 마지막 측정된 적어도 하나의 교정 값을 사용하여 결정될 것이다. 재교정은, 제2 가열 단계(720) 동안, 예를 들어 소정의 시간 간격 중 하나 이상에서 또는 소정의 퍼프 횟수 후에, 주기적으로 수행될 수 있다. 따라서, 재 교정 후의 제1 목표 전력 공급 파라미터 값은 재 측정된 교정 값에 기초하여 초기에 결정될 것이다. 전술한 드리프트 보상은 재 교정 후 전력 공급 전자기기(330)의 온도 변화의 검출에 응답하여 적용될 것이다. 따라서, 전력 공급 전자기기의 온도 변화에 기초하여 목표 전력 공급 파라미터 값을 조정하는 것은 제2 가열 단계(720) 동안 필요한 재보정의 빈도를 감소시키는 이점을 제공한다.
도 11은 에어로졸 발생 장치(200) 내의 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법(1100)을 나타낸 흐름도이다. 전술한 바와 같이, 제어기(330)는 방법(1100)을 수행하도록 프로그래밍 될 수 있다.
상기 방법은 단계 1110에서 시작되며, 제어기(330)는 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 발생 장치(200)의 사용자 작동을 감지한다. 에어로졸 발생 장치(200)의 사용자 작동을 감지하는 단계는 사용자 입력, 예를 들어 에어로졸 발생 장치(200)의 사용자 활성화를 감지하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 에어로졸 발생 장치(200)의 사용자 작동을 감지하는 단계는, 에어로졸 발생 물품(100)이 에어로졸 발생 장치(200) 내에 삽입되었음을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
단계 1110에서 사용자 작동을 검출하는 것에 응답하여, 제어기(330)는 교정 모드로 진입한다. 교정 모드 동안, 제어기(330)는 전술한 선택적인 예열 프로세스를 수행하도록 구성될 수 있다(단계 1120). 예열 프로세스의 소정의 지속 시간 종료 시, 제어기(330)는 전술한 바와 같이 교정 프로세스(단계 1130)를 수행하도록 구성된다. 대안적으로, 교정 모드 동안, 제어기(330)는 예열 프로세스를 수행하지 않고 단계 1130으로 진행하도록 구성될 수 있다. 교정 프로세스가 완료된 후, 제어기(330)는, 단계 1140에서 에어로졸이 생산되는, 제2 가열 단계의 가열 모드로 진입한다.
본 설명 및 첨부된 청구범위의 목적을 위해, 달리 표시된 경우를 제외하고, 양, 수량, 백분율 등을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이란 용어에 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. 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 예에서, A가 벗어나는 양이 청구된 발명의 기본 및 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 한, 숫자 A는 상기 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 장치 내의 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 에어로졸 발생 장치는 서셉터를 가열하기 위한 유도 가열 장치를 포함하고, 상기 유도 가열 장치는 전력 공급 전자기기 및 상기 전력 공급 전자기기에 전력을 제공하기 위한 전력 공급원을 포함하고, 상기 방법은:
    상기 전력 공급 전자기기에 제공된 전력을 제어하여 상기 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계;
    에어로졸을 발생시키기 위해 상기 에어로졸 발생 장치의 작동 중에 상기 전력 공급 전자기기의 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 전력 공급 전자기기의 측정된 온도의 변화에 기초하여 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 상기 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계는, 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 상기 서셉터와 연관된 전도율 값 또는 전류 값을 상기 목표 온도에 대응하는 목표 값으로 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기의 상기 측정된 온도의 변화에 기초하여 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 조절하는 단계는, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 상기 서셉터와 연관된 전도율 값 또는 전류 값을 감소시키기 위해 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 상기 서셉터와 연관된 상기 전도율 값 또는 상기 전류 값을 감소시키는 단계는, 상기 목표 전도율 또는 전류 값이 감소되는 양이 상기 측정된 온도 변화의 값이 증가함에 따라 증가하도록, 상기 목표 전도율 또는 전류 값을 상기 측정된 온도 변화의 값에 기초한 양만큼 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목표 전도율 값 또는 목표 전류 값은 상기 서셉터의 제1 공지된 온도에 대응하는 제1 교정 값 및 상기 서셉터의 제2 공지된 온도에 대응하는 제2 교정 값에 기초하여 결정되고, 상기 서셉터의 상기 제2 공지된 온도는 상기 서셉터의 상기 제1 공지된 온도보다 더 큰, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 목표 전도율 값 또는 목표 전류 값은, 가열 프로파일에 따라, 상기 제1 교정 값과 상기 제2 교정 값 간의 차이의 소정의 백분율로서 정의되는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 가열 프로파일은 제1 작동 온도로부터 제2 작동 온도까지의 온도의 단계적 증가를 정의하는, 방법.
  8. 에어로졸 발생 장치로서,
    서셉터를 가열하기 위한 유도 가열 장치로서, 전력 공급 전자기기 및 상기 전력 공급 전자기기에 전력을 제공하기 위한 전력 공급원을 포함하는 유도 가열 장치; 및
    에어로졸을 발생시키기 위한 상기 에어로졸 발생 장치의 작동 중에 상기 전력 공급 전자기기의 온도를 측정하도록 배열된 적어도 하나의 온도 센서를 포함하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는:
    상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 상기 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하고;
    상기 전력 공급 전자기기의 측정된 온도의 변화에 기초하여 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 조절하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 상기 서셉터가 목표 온도를 갖도록 하는 단계는, 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 상기 서셉터와 연관된 저항 값을 상기 목표 온도에 대응하는 목표 값으로 유지하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전력 공급 전자기기의 상기 측정된 온도의 변화에 기초하여 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 조절하는 단계는, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 상기 서셉터와 연관된 저항 값을 증가시키기 위해 상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 상기 서셉터와 연관된 상기 저항 값을 증가시키는 단계는, 목표 저항 값이 증가되는 양이 상기 측정된 온도의 변화의 값이 증가함에 따라 증가하도록, 상기 목표 저항 값을 상기 측정된 온도의 변화의 값에 기초한 양만큼 증가시키는 단계를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 목표 저항 값이 감소되는 양은 상기 측정된 온도의 변화량에 드리프트 보상 값을 곱한 것에 기초하는, 에어로졸 발생 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 드리프트 보상 값은 상수이거나, 또는 상기 드리프트 보상 값은 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 상기 측정된 온도가 증가함에 따라 증가하는, 에어로졸 발생 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 전력 공급 전자기기에 제공되는 전력을 제어하여 상기 서셉터가 제1 공지된 온도를 갖도록 하는 단계;
    상기 서셉터가 상기 제1 공지된 온도일 때:
    ii) 상기 서셉터와 연관된 전도율 값, 전류 값 또는 저항 값을 결정하는 단계;
    iii) 상기 전력 공급 전자기기와 연관된 온도를 결정하는 단계; 및
    단계 i) 내지 iii)을 적어도 2회 반복하는 단계를 포함하는, 단계를 수행함으로써 상기 드리프트 보상값을 결정하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
  15. 에어로졸 발생 시스템으로서,
    제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 장치; 및
    에어로졸 발생 물품을 포함하되, 상기 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재 및 상기 에어로졸 형성 기재와 열 접촉하는 서셉터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
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