KR20240032964A - 유도 가열 장치를 갖는 에어로졸 생성 시스템 - Google Patents

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KR20240032964A
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induction heating
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aerosol
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KR1020247004419A
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엔리코 스투라
막심 샤토
얀니크 부틴
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

유도 가열식 에어로졸 생성 시스템은 인덕터 및 서셉터를 갖는 유도 가열 장치를 포함한다. 제어기는 동작 가열 모드 동안 전기 제어 파라미터, 예를 들어, 겉보기 전도도를 모니터링하고, 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어함으로써 동작 온도 범위 내에서 서셉터의 온도를 유지하도록 구성된다. 제어기는 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 여부, 예를 들어, 공급되는 전력에 응답하여 상승하거나 하강하는지 결정하고, 응답이 미리 결정된 조건을 충족하지 않는 경우 동작의 변화를 구현하도록 추가로 구성된다. 이는 이상(anomaly)이 발생하는 경우에 온도가 동작 온도 범위로부터 멀리 벗어나는 것을 방지할 수 있다.

Description

유도 가열 장치를 갖는 에어로졸 생성 시스템
본 개시내용은 유도 가열 장치를 포함하는 에어로졸 생성 시스템 및 유도 가열 장치를 제어하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용은 유도 가열 장치를 포함하는 에어로졸 생성 시스템 및 과열 없이 미리 결정된 범위 내에서 온도를 유지하기 위해 에어로졸 생성 시스템 내의 유도 가열 장치를 제어하는 방법에 관한 것이다.
에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 생산하도록 구성되는 유도 가열 장치를 포함하는 에어로졸 생성 시스템, 예컨대 전자 담배 및 가열식 담배 시스템의 수는 늘어나는 중이다. 유도 가열 장치는 통상적으로 서셉터에 유도식으로 커플링되는 인덕터를 포함한다. 인덕터는 서셉터에서 가열을 야기하는 교번 자기장을 생성한다. 통상적으로, 서셉터는 에어로졸 형성 기재와 직접 접촉하고, 열은 주로 전도에 의해 서셉터로부터 에어로졸 형성 기재로 전달된다. 생성된 에어로졸의 양의 측면 및 그 조성의 측면 둘 모두에서 최적의 에어로졸 생성을 제공하기 위해서는 서셉터의 온도가 제어되어야 한다.
대부분의 유도 가열식 에어로졸 생성 디바이스에서, 에어로졸 형성 기재의 가열에 의해 생성된 증기는 기류에 의해 서셉터로부터 멀리 운반된다. 증기는 기류에서 냉각되어 에어로졸을 생성한다. 일부 에어로졸 생성 디바이스(여기서 에어로졸은 흡입용임)에서, 기류는 사용자가 디바이스를 퍼핑함으로써 생성될 수 있다. 사용자가 디바이스를 퍼핑하면, 서셉터를 지나는 간헐적이고 불규칙적인 기류가 제공된다. 서셉터를 지나는 이러한 기류는 서셉터를 냉각시킨다. 따라서, 동작 동안, 기류의 냉각 효과를 상쇄하고 최적의 에어로졸 생성을 보장하기 위해 더 많은 전력이 인덕터에 제공되어야 한다. 추가 전력은 검출된 사용자 퍼프에 대한 응답으로서 제공되어야 한다.
따라서, 이러한 에어로졸 생성 디바이스가 서셉터의 온도를 정확하게 모니터링하고 제어하여 사용자에게 에어로졸의 최적 생성 및 전달을 보장하고 사용자가 디바이스를 퍼핑하는 것과 같은 냉각 이벤트에 응답할 수 있는 것이 중요하다.
유도 가열 장치는 서셉터의 비접촉식 가열을 제공한다. 이는 많은 상황에서, 특히 서셉터가 인덕터에 대한 시스템의 별개의 구성요소로 제공되는 경우에 유익하다. 동일한 이유로, 서셉터에 대한 직접적인 전기적 연결을 필요로 하지 않고 별개의 전용 온도 센서를 필요로 하지 않으면서 서셉터 온도를 모니터링하고 제어하는 것이 바람직하다. 유도성 회로 내의 서셉터의 겉보기 저항 또는 겉보기 전도도가 모니터링되어 서셉터 온도의 표시를 제공할 수 있다. 그런 다음, 인덕터에 공급되는 전력은 원하는 서셉터 온도를 제공하도록 제어될 수 있다.
그러나, 단순히 겉보기 저항 또는 겉보기 전도도와 온도 사이의 관계에 기초한 제어로 인해 서셉터가 부정확한 온도까지 가열되는 위험이 야기될 수 있는 상황이 존재한다. 이러한 상황에서 단순히 겉보기 저항 또는 겉보기 전도도의 목표 값까지 가열하는 것에만 의존하면, 과열이 발생할 가능성을 제거되지 않는다. 그러한 상황 중 하나는 에어로졸 생성 동안 서셉터 및 교번 자기장의 상대 이동일 수 있다. 또 다른 그러한 상황은 에어로졸 생성 동안 교번 자기장을 방해하는 자기 요소의 일시적인 존재일 수 있다.
서셉터가 미리 결정된 동작 온도 범위까지 가열되고 있다는 확신을 증가시킴으로써 서셉터를 과열시킬 가능성을 감소시키는 유도 가열 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 구현예에 따르면, 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템이 제공된다. 시스템은 인덕터 및 서셉터를 갖는 유도 가열 장치를 포함한다. 시스템은 동작 가열 모드 동안 전기 제어 파라미터를 모니터링하도록 구성된 제어기를 포함한다. 제어기는 서셉터의 온도를 동작 온도 범위 내에서 유지하도록 구성된다. 서셉터의 온도는 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어함으로써 동작 온도 범위 내에서 유지된다. 제어기는 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 여부를 결정하도록 구성된다.
예를 들어, 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템은 인덕터 및 서셉터를 갖는 유도 가열 장치; 및 동작 가열 모드 동안 전기 제어 파라미터를 모니터링하고, 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어함으로써 동작 온도 범위 내에서 서셉터의 온도를 유지하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 제어기는 응답이 미리 결정된 조건을 충족하지 않는 경우 동작의 변화를 구현하도록 구성될 수 있다. 동작의 변화는 동작 가열 모드의 수정, 예를 들어, 동작 가열 모드의 일시정지, 또는 동작 가열 모드의 중지 또는 종결일 수 있다. 동작의 변화는 동작 가열 모드로부터 상이한 동작 모드로, 예를 들어, 복구 모드 또는 교정 모드로 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 동작의 변화로 인해, 유도 가열 장치에 공급되는 전력이 감소될 수 있고, 예를 들어, 듀티 사이클이 감소될 수 있거나, 전력 공급이 종결될 수 있다. 바람직하게는, 동작의 변화는 서셉터의 냉각을 초래한다.
겉보기 저항 또는 겉보기 전도도와 같은 적합한 전기 제어 파라미터를 모니터링하는 것은 서셉터의 온도가 결정되는 것을 가능하게 할 수 있다. 이는, 결국 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어함으로써 서셉터 온도의 제어를 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 에너지는 유도 가열 장치에 공급될 수 있고, 이러한 에너지 공급은 전기 제어 값의 한 값이 서셉터의 목표 온도에 대응하는 값과 같을 때 감소되거나 스위치 오프될 수 있다. 에너지 공급은 짧은 기간 후에 재개될 수 있고, 프로세스가 반복됨으로써, 서셉터의 온도를 미리 결정된 온도 범위 내에서 유지할 수 있다. 이 프로세스는 이상(anomaly)이 전기 제어 파라미터와 서셉터의 온도 사이의 관계를 변화시킬 때까지 잘 작동할 수 있다. 이러한 상황에서, 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 유도 가열 장치에 에너지를 공급하면, 서셉터의 온도는 원하는 동작 범위를 벗어나게 될 수 있다. 일부 상황에서, 서셉터는 과도하게 가열되어, 에어로졸 형성 기재의 잠재적 과열을 야기할 수 있다. 공급된 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 예상 응답인지 체크함으로써, 공급된 전력에 대한 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 체크함으로써, 서셉터의 온도가 원하는 동작 범위를 벗어나게 하는 원인일 수 있는 이상 또는 상황 변화가 있었는지 여부가 결정될 수 있다. 유리하게는, 서셉터의 과열을 초래할 수 있는 이상 또는 변화는, 바람직하게는 이러한 과열이 시스템의 사용자에게 검출 가능하게 되기 전에, 초기 스테이지에서 검출될 수 있다. 특히 유리하게는, 제어기는 임의의 이러한 이상 또는 변화가 발생하는 경우 시정 조치를 취할 수 있으며, 이는 임의의 과열이 임계 수준에 도달하는 것을 방지할 수 있고, 사용자가 사용자 경험을 계속할 수 있게 한다.
제어기는 유도 가열 장치에 전력을 공급하고, 전기 제어 파라미터를 모니터링하고, 전기 제어 파라미터의 값이 전기 제어 파라미터의 목표 값과 동일할 때 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 수정함으로써 동작 온도 범위 내에서 서셉터의 온도를 유지하도록 구성될 수 있다. 제어기는 유도 가열 장치에 공급되는 전력의 듀티 사이클을 제어하여 전기 제어 파라미터의 값을 전기 제어 파라미터의 목표 값과 대략 동일하게 유지하도록 구성될 수 있다.
바람직한 예에서, 제어기는 서셉터의 온도를 원하는 동작 온도 범위 내에서 유지하기 위해 유도 가열 장치에 전류의 펄스, 예를 들어, 전류의 복수의 펄스를 공급하도록 구성될 수 있다. 전기 제어 파라미터의 값이 펄스 동안 전기 제어 파라미터의 목표 값과 동일한 경우, 펄스가 종결될 수 있다. 그런 다음, 서셉터는 후속 펄스 전에 유도 가열 장치에 전류가 공급되지 않는 기간 동안 약간 냉각될 수 있다. 그 결과, 서셉터의 온도는 전기 제어 파라미터의 목표 온도에 대응하는 온도쯤에서 유지될 수 있다.
전력이 전류의 펄스로서 유도 가열 장치에 공급되는 경우, 공급된 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 여부를 결정하는 단계는 전류의 각 펄스에 대해 수행될 수 있다. 바람직하게는, 미리 결정된 조건이 펄스의 지속기간에 걸쳐 충족되지 않는 경우 동작의 변화가 구현된다. 미리 결정된 조건이 각각의 펄스에 대해 충족되어 있는지 체크함으로써, 바람직하게는 서셉터의 온도가 원하는 동작 온도 범위로부터 크게 벗어나기 전에, 임의의 이상 또는 상황 변화가 재빨리 검출될 수 있다.
바람직하게는, 전기 제어 파라미터는 서셉터의 온도를 나타낸다. 전기 제어 파라미터는 온도의 함수로서 변하는 서셉터의 재료 특성을 나타낼 수 있다. 전기 제어 파라미터는 서셉터의 온도의 함수로서 변하는 파라미터일 수 있다. 바람직하게는, 전기 제어 파라미터는 서셉터의 전기 저항, 유도 가열 장치의 겉보기 전기 저항, 서셉터의 전기 전도도, 유도 가열 장치의 겉보기 전기 전도도, 유도 가열 장치에 공급되는 전류, 및 유도 가열 장치에 공급되는 전력으로 이루어진 목록으로부터 선택되는 파라미터이다. 그러한 파라미터는 직접 모니터링되거나, 다른 파라미터를 모니터링하고 적절한 계산을 적용함으로써 실시간으로 결정될 수 있다.
일부 예에서, 제어기는 동작 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 나타내는 적어도 하나의 전력 파라미터를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 전력 파라미터는 전기 제어 파라미터로서 사용될 수 있거나, 적어도 하나의 전력 파라미터는 전기 제어 파라미터를 도출하는 데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 전력 파라미터는 동작 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전류일 수 있거나, 이를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 전력 파라미터는 동작 동안 유도 가열 장치에 걸친 전압일 수 있거나, 이를 포함할 수 있다.
예로서, 유도 가열 장치의 겉보기 전도도는 식 σ = I/V에 의해 계산될 수 있으며, 여기서 σ는 유도 가열 장치의 겉보기 전도율이고, I는 유도 가열 장치에 전달되는 전류이고, V는 유도 가열 장치에 걸친 전압이다. 따라서, 전력이 정전압으로 전달되는 경우, 겉보기 전도도는 전류를 모니터링하고 이 식을 적용함으로써 실시간으로 결정될 수 있다. 전류 및 전압 둘 모두가 모니터링될 수 있고, 이들 파라미터 둘 모두의 모니터링되는 값은 겉보기 전도도를 계산하는 데 사용된다. 겉보기 저항은 겉보기 전도도의 역이며, 식 ρ = V/I를 사용하여 계산될 수 있으며, 여기서 ρ는 겉보기 저항이다.
미리 결정된 조건은 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되고 있는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터가 만족시켜야 하는 조건이다. 미리 결정된 조건은 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 상승하고, 예를 들어, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 제어 파라미터의 목표 값을 향해 상승하는 것일 수 있다. 미리 결정된 조건은 전기 제어 파라미터의 값이 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 하강하지 않는 것일 수 있다.
일부 예에서, 전력은 전류의 복수의 개별 펄스로서 유도 가열 장치에 공급될 수 있다. 미리 결정된 조건은 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전류의 각 펄스에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 상승하고, 예를 들어, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전류의 각 펄스에 응답하여 제어 파라미터의 목표 값을 향해 상승하는 것일 수 있다. 미리 결정된 조건은 전기 제어 파라미터의 값이 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전류의 각 펄스에 응답하여 하강하지 않는 것일 수 있다.
미리 결정된 조건이 충족되면, 동작 가열 모드에 대한 수정이 이뤄질 필요가 없다. 미리 결정된 조건이 충족되지 않는 경우, 시스템은 바람직하게는, 예를 들어, 서셉터의 임의의 잠재적 과열을 완화시키거나 방지하기 위해 변화를 구현하도록 구성된다.
미리 결정된 조건은 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 하강하고, 예를 들어, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 제어 파라미터의 목표 값을 향해 하강하는 것일 수 있다. 미리 결정된 조건은 전기 제어 파라미터의 값이 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 상승하지 못하는 것일 수 있다. 전력이 유도 가열 장치에 전류의 복수의 개별 펄스로서 공급되는 경우, 미리 결정된 조건은 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전류의 각 펄스에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 하강하거나 상승하지 못하는 것일 수 있다.
일부 예에서, 전기 제어 파라미터는 서셉터의 전기 전도도, 유도 가열 장치의 겉보기 전기 전도도, 유도 가열 장치에 공급되는 전류, 및 유도 가열 장치에 공급되는 전력으로 이루어진 목록으로부터 선택되는 파라미터일 수 있고, 시스템은, 전기 제어 파라미터의 값이 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 상승하고, 예를 들어, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 제어 파라미터의 목표 값을 향해 상승하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 미리 결정된 조건은 전기 제어 파라미터의 값이 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 상승하는 것일 수 있고, 전기 제어 파라미터가 공급되는 전력에 응답하여 상승하지 않는 경우, 이는 서셉터의 가열에 영향을 미치는 시스템 내 이상이 있을 수 있다는 표시이다.
일부 예에서, 전기 제어 파라미터는 서셉터의 전기 저항 및 유도 가열 장치의 겉보기 전기 저항으로 이루어진 목록으로부터 선택되는 파라미터일 수 있고, 시스템은 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 하강하고, 예를 들어, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 제어 파라미터의 목표 값을 향해 하강하도록 구성될 수 있다.
유도 가열 장치는 온도 모니터링 및 온도 제어를 보조하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 서셉터의 적어도 일부는 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 가역적 상 전이를 겪도록 구성될 수 있다. 미리 결정된 온도 범위는 가역적 상 변화의 개시 온도 미만에서 시작하여 가역적 상 변화의 종료 온도보다 높은 온도에서 종료되는 온도 범위일 것이다. 미리 결정된 온도 범위는, 예를 들어, 100℃내지 500℃ 예를 들어, 200℃내지 400℃일 수 있다.
바람직하게는, 제어기는 상 전이의 상부 경계 및 하부 경계와 연관된 전기 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값을 식별하도록 구성된다. 유리하게는, 전기 제어 파라미터의 목표 값은 상부 경계 값과 하부 경계 값 사이의 값으로 설정될 수 있다. 목표 값은 미리 결정된 목표 값일 수 있지만, 유리하게는 목표 값은 전기 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값의 식별 후에 결정될 수 있다.
유리한 예는 인덕터 및 서셉터를 갖는 유도 가열 장치; 및 전기 제어 파라미터를 모니터링하도록 구성된 제어기를 포함하는 전술한 바와 같은 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템을 제공할 수 있으며, 제어기는, 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어함으로써 동작 가열 모드 동안 서셉터의 온도를 원하는 동작 온도 범위 내에서 유지하도록 구성되고, 서셉터의 적어도 일부는 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 가역적 상 전이를 겪도록 구성되고, 제어기는 상 전이의 상부 경계 및 하부 경계와 연관된 전기 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값을 식별하도록 구성되고, 전기 제어 파라미터의 목표 값은 상부 경계 값과 하부 경계 값 사이의 값으로 설정되고, 동작 가열 단계 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 모니터링되어 예를 들어, 서셉터의 온도가 원하는 동작 온도 범위 내에 있는지 여부를 결정한다.
바람직하게는, 제어기는 동작 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 나타내는 적어도 하나의 전력 파라미터를 모니터링하고, 전력 파라미터를 사용하여 전기 제어 파라미터를 도출하도록 구성된다.
임의의 예에서, 서셉터는 인덕터에 의해 생성되는 교번 전자기장 내에 위치하거나 위치 가능한 것이 바람직하다. 서셉터는 고정된 서셉터, 예를 들어, 에어로졸 생성 디바이스의 고정된 부분일 수 있다. 서셉터는 에어로졸 생성 물품 내에 또는 그 일부로서 위치하는 서셉터일 수 있다.
서셉터의 적어도 일부가 상 전이를 겪는 경우, 전기 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값은 서셉터가 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 전기 제어 파라미터의 응답을 모니터링 및/또는 분석함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 전기 제어 파라미터의 값의 변화는 서셉터가 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 기록될 수 있고, 상부 경계 값 및 하부 경계 값은, 예를 들어, 서셉터가 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 전기 제어 파라미터의 값의 최대치 및/또는 최소치를 검출함으로써 결정될 수 있다.
서셉터가 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때, 상 전이 시작점 및 상 전이 종료점은 서셉터가 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열됨에 따라 전기 제어 파라미터의 값의 변화에 의해 식별 가능할 수 있다. 유리하게는, 전기 제어 파라미터의 목표 값은 상 전이 시작점 및 상 전이 종료점에서 전기 제어 파라미터의 값 사이에 있는 것으로 결정될 수 있다.
유도 가열 장치는 상 전이를 겪는 동안 겉보기 저항 또는 겉보기 전도도의 반전을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 유도 가열 시스템의 겉보기 저항은 상 전이의 개시 전에 서셉터의 온도가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 그런 다음, 겉보기 저항은 상 전이를 통해 가열할 시 감소할 수 있고, 상 전이의 종료 이후에 가열할 시 다시 증가할 수 있다. 예를 들어, 유도 가열 시스템의 겉보기 전도도는 상 전이의 개시 전에 서셉터의 온도가 증가함에 따라 감소할 수 있다. 그런 다음, 겉보기 전도도는 상 전이를 통해 가열할 시 증가할 수 있고, 상 전이의 종료 이후에 가열할 시 다시 감소할 수 있다.
따라서, 전기 제어 파라미터의 값은 서셉터가 그의 상 전이를 통해 가열되거나 냉각될 때 최대치 및 최소치에 이를 수 있다. 유리하게는, 동작 온도 범위는 전기 제어 파라미터의 최대값 및 최소값에 의해 경계가 정해질 수 있다. 이는 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 특정 응답을 가능하게 할 수 있다. 즉, 서셉터가 상 전이를 겪는 온도 범위 내에서 가열될 때, 전기 제어 파라미터는 서셉터가 상 전이를 겪는 온도 범위를 서셉터의 온도가 벗어날 때와 비교하여 인가된 전력에 상이하게 응답할 수 있다. 따라서, 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답은 서셉터의 온도가 원하는 동작 온도 범위 내에 있는지 여부에 대한 표시를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 전력은 전류의 복수의 개별 펄스로서 유도 가열 장치에 공급되고, 전기 제어 파라미터의 응답은 전류의 각 펄스에 대해 결정되고/되거나 분석되어 전기 제어 파라미터의 값이 펄스 동안 상승하거나 하강하는지 결정한다. 예를 들어, 전기 제어 파라미터에 대한 응답은 전류의 각 펄스에 대해 분석되어 펄스의 지속기간에 걸쳐 전기 제어 파라미터 대 시간 곡선의 기울기가 증가하거나 감소하는지 결정할 수 있다.
일부 예에서, 전기 제어 파라미터는 유도 가열 시스템의 겉보기 전도도이고, 제어 파라미터는 전류의 각 펄스에 대해 분석되어 전기 제어 파라미터의 값이 펄스의 지속기간에 걸쳐 상승하거나 하강하는지 결정한다. 바람직하게는, 동작 온도 범위는 유도 가열 장치의 겉보기 전도도가 전력의 인가 시에 상승하는 온도 범위이다. 유리하게는, 제어기는 전기 제어 파라미터의 값이 펄스의 지속기간에 걸쳐 하강하는 것을 검출하는 경우 가열 모드로부터 복구 모드로 스위칭하도록 구성될 수 있는데, 이는 서셉터의 온도가 동작 온도 범위를 벗어났음을 나타낼 수 있기 때문이다.
동작 온도 범위는 바람직하게는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸의 생성을 최적화하도록 선택된다. 동작 온도 범위는 목표 동작 온도에 의해 설정될 수 있고, 시스템은 서셉터의 온도를 가능한 한 목표 동작 온도에 가깝게 유지하도록 구성될 수 있다. 동작 온도 범위는 100℃내지 500℃ 예를 들어, 200℃내지 400℃일 수 있다. 바람직한 동작 온도 범위는 300℃내지 400℃ 예를 들어, 350℃내지 390℃일 수 있다. 동작 가열 모드는 300℃내지 400℃ 예를 들어, 350℃내지 390℃ 예를 들어, 약 350℃ 또는 360℃ 또는 370℃ 또는 380℃의 목표 동작 온도를 가질 수 있다.
서셉터가 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 가역적 상 전이를 나타내는 예에서, 상 전이는 자성 상 전이 또는 결정학적 상 전이일 수 있다. 예를 들어, 상 전이는 강자성/상자성 상 전이, 또는 페리자성/상자성 상 전이, 또는 반강자성/상자성 상 전이일 수 있다. 예를 들어, 서셉터, 또는 서셉터의 일부는 미리 결정된 온도 범위 내에서 퀴리 전이를 겪는 재료일 수 있다.
서셉터는 미리 결정된 온도 범위 내에서 가역적 상 전이를 겪으면서도, 가열 효율을 최적화하도록 구성될 수 있다. 따라서, 서셉터는 미리 결정된 온도 범위 동안 가역적 상 전이를 겪지 않는 제1 재료 및 미리 결정된 온도 범위 동안 가역적 상 전이를 겪는 제2 재료를 포함할 수 있다. 제1 재료는 서셉터의 50 부피% 초과, 바람직하게는 60 부피% 초과, 또는 70 부피% 초과, 또는 80 부피% 초과, 또는 90 부피% 초과, 또는 95 부피% 초과를 차지할 수 있다. 제1 재료는 철계 합금, 예를 들어, 스테인리스 강일 수 있다. 제2 재료는 니켈 또는 니켈계 합금일 수 있다. 제2 재료는 제1 재료 상에 디포짓(deposit)된 재료의 패치로서 존재할 수 있다. 제2 재료는 제1 재료에 의해 캡슐화될 수 있다. 제2 재료는 제1 재료 상에 적층되거나 이를 캡슐화할 수 있다.
유리하게는, 전기 제어 파라미터의 목표 값은 서셉터 내의 재료의 퀴리 온도 이하인 서셉터 온도에 대응하는 것으로 결정될 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. 전기 제어 파라미터의 목표 값은 제2 퀴리 온도 이하의 서셉터 온도에 대응할 수 있다.
제1 서셉터 재료 및 제2 서셉터 재료는 바람직하게는 함께 결합되어 서로 긴밀하게 물리적으로 접촉하는 두 개의 별개의 재료이며, 이에 따라 두 서셉터 재료 모두가 열 전도로 인해 동일한 온도를 갖는 것이 보장된다. 두 개의 서셉터 재료는 바람직하게는, 그의 주 표면 중 하나를 따라 결합되는 두 개의 층 또는 스트립이다. 서셉터는 서셉터 재료의 추가적인 제3 층을 추가로 포함할 수 있다. 서셉터 재료의 제3 층은 바람직하게는 제1 서셉터 재료로 제조된다. 서셉터 재료의 제3 층의 두께는 바람직하게는 제2 서셉터 재료의 층의 두께보다 작다.
전기 제어 파라미터의 목표 값은 온도가 증가함에 따라 서셉터의 전도도가 단조롭게(monotonically) 증가하는 온도의 범위 내에 놓인 서셉터 온도에 대응할 수 있다. 이 온도 범위의 하단에서 서셉터 내의 재료는 강자성 또는 페리자성 상태로부터 상자성 상태로의 상 변화를 시작할 수 있다. 이 온도 범위의 상단에서 재료는 강자성 또는 페리자성 상태로부터 상자성 상태로 상 변화를 완료했을 수 있다.
서셉터는 단일형 구성요소로서, 예를 들어, 세장형 핀, 블레이드, 와이어, 또는 스트립으로서, 또는 시트 또는 메시로서 형성될 수 있다. 서셉터는 폭 치수 또는 두께 치수보다 큰 길이 치수를 갖는 세장형 서셉터일 수 있다. 서셉터는 직사각형 횡단면, 또는 원형 횡단면을 가질 수 있다. 서셉터는 재료의 스트립 또는 포일의 스트립의 형태일 수 있다.
서셉터는 8 mm 내지 100 mm, 예를 들어, 10 mm 내지 30 mm, 예를 들어, 12 mm 내지 20 mm의 길이를 가질 수 있다. 서셉터는 2 mm 내지 6 mm, 예를 들어, 3 mm 내지 5 mm, 예를 들어, 3.5 mm 내지 4.5 mm의 폭을 가질 수 있다. 서셉터는 0.01 mm 내지 2 mm, 예를 들어, 0.05 mm 내지 1.5 mm, 예를 들어, 0.1 mm 내지 1 mm의 두께를 가질 수 있다.
서셉터는 복수의 개별 구성요소, 예를 들어, 하나 초과의 세장형 핀, 블레이드, 와이어, 또는 스트립, 하나 초과의 시트 또는 메시, 또는 하나 초과의 입자로 형성될 수 있고, 예를 들어, 서셉터는 에어로졸 형성 기재와 열 접촉하도록 또는 그 내부에 배치된 복수의 입자로 형성될 수 있다.
시스템은 바람직하게는 전력 공급부, 예를 들어, DC 전력 공급부, 예를 들어, 에어로졸 생성 디바이스 내에 위치하는 배터리를 포함한다. 에어로졸 생성 디바이스는 인덕터에 AC 전력을 공급하기 위한 DC에서 AC로의 컨버터, 예를 들어, DC에서 AC로의 인버터를 추가로 포함할 수 있다.
인덕터는 인덕터 코일을 포함할 수 있다. 인덕터 코일은 헬리컬 코일 또는 편평한 평면형 코일, 특히 팬케이크 코일 또는 만곡된 평면형 코일일 수 있다. 인덕터는 가변 자기장을 생성하는 데 사용될 수 있다. 가변 자기장은 고주파 가변 자기장일 수 있다. 가변 자기장은 500 kHz(킬로헤르츠) 내지 30 MHz(메가헤르츠), 특히 5 MHz 내지 15 MHz, 바람직하게는 5 MHz 내지 10 MHz의 범위 내일 수 있다. 가변 자기장은 서셉터 재료의 전기 및 자기 특성에 따라, 와전류 또는 히스테리시스 손실 중 적어도 하나로 인해 서셉터를 유도 가열하기 위해 사용된다.
유도 가열 장치는 DC/AC 변환기, DC/AC 변환기에 연결된 인덕터를 포함할 수 있다. 서셉터는, 인덕터에 유도식으로 커플링되도록 배열될 수 있다. 전원으로부터의 전력은 DC/AC 변환기를 통해 전류의 복수의 펄스로서 인덕터에 공급될 수 있으며, 각 펄스는 시간 간격을 두고 분리된다. 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것은 복수의 펄스 각각 사이의 시간 간격을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 유도 가열 장치에 제공된 전력을 제어하는 것은 복수의 펄스의 각 펄스의 길이를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
시스템은 DC/AC 변환기의 입력 측에서, 전원으로부터 인출된 DC 전류를 측정하도록 구성될 수 있다. 서셉터와 연관된 전도도 값 또는 저항 값은 전원의 DC 공급 전압에 기초하여 그리고 전원으로부터 인출된 DC 전류로부터 결정될 수 있다. 시스템은 DC/AC 변환기의 입력 측에서, 전원의 DC 공급 전압을 측정하도록 추가로 구성될 수 있다. 이는, 서셉터의 실제 전도도(서셉터가 물품의 일부를 형성하는 경우에 이는 결정될 수 없음)와 이러한 방식으로 결정되는 겉보기 전도도 사이에 단조로운 관계가 존재한다는 사실에 기인하는데(서셉터가 커플링될 DC/AC 변환기의) LCR-회로의 전도도를 부여할 것이기 때문임), 왜냐하면 부하(R)의 대부분은 서셉터의 저항에 기인할 것이기 때문이다. 전도도는 1/R이다. 따라서, 본 문서에서 서셉터의 전도도에 대한 참조는, 서셉터가 별개의 에어로졸 생성 물품의 일부를 형성하는 경우 겉보기 전도도에 대한 참조이다.
본원에서 설명된 바와 같은 에어로졸 생성 시스템은 바람직하게는 에어로졸 생성 물품, 및 에어로졸 생성 물품을 수용하도록 구성된 에어로졸 생성 디바이스를 포함한다. 에어로졸 생성 물품은 바람직하게는 에어로졸 형성 기재를 포함하고, 서셉터는 바람직하게는 에어로졸 형성 기재와 열 연통하도록 배열된다. 에어로졸 생성 물품은 바람직하게는 일회용 물품, 예를 들어, 종래의 궐련의 형태를 갖는 물품이다.
바람직하게는, 에어로졸 생성 디바이스는 인덕터, 제어기, 및 제어기에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함한다. 에어로졸 생성 디바이스는 전원에 의해 공급되는 직류를 인덕터에 공급하기 위한 교류로 변환하기 위해 DC/AC 컨버터를 추가로 포함할 수 있다. DC/AC 컨버터에 공급되는 전류가 모니터링될 수 있고 전기 제어 파라미터를 형성할 수 있거나, 전기 제어 파라미터의 도출에 사용될 수 있다. 에어로졸 생성 디바이스는 사용 세션 동안 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하도록 구성될 수 있다.
에어로졸 생성 시스템, 또는 이 시스템에 사용하기 위한 에어로졸 생성 디바이스는 교정 모드 및 가열 모드 둘 모두에서 동작하도록 구성될 수 있다. 교정 모드는, 예를 들어, 전기 제어 파라미터의 목표 값을 결정하는 데 사용될 수 있고, 가열 모드는 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 공급되는 전력을 제어함으로써 동작 온도에서 서셉터의 온도를 유지하는 데 사용될 수 있다.
교정 모드는 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터를 가열하는 단계, 서셉터를 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 냉각되게 하는 단계, 서셉터의 상 전이의 상부 경계 및 하부 경계와 연관된 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값을 식별하는 단계, 및 제어 파라미터의 목표 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터를 가열하는 단계는 유도 가열 장치에 전력을 공급하는 단계, 및 제어 파라미터를 모니터링하여 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열할 때 서셉터가 겪는 상 전이의 경계를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
교정 단계 동안, 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터를 가열하기 위해 공급되는 전력은 80% 초과, 예를 들어, 90% 초과, 예를 들어, 100%의 듀티 사이클로 공급될 수 있다. 서셉터를 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 냉각되게 하는 단계는 감소된 듀티 사이클로 유도 가열 장치에 전력을 공급하는 단계, 및 제어 파라미터를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
서셉터를 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 냉각되게 하는 단계는 에너지의 펄스, 예를 들어, 전류의 펄스, 예를 들어, 10% 미만, 예를 들어, 2% 미만 또는 1% 미만의 듀티 사이클을 갖는 에너지의 펄스로서 유도 가열 장치에 전력을 공급하는 단계, 및 펄스 각각 동안 제어 파라미터의 값을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
제어기는 유도 가열 장치에 에너지의 펄스, 예를 들어, 전류의 펄스를 공급하는 단계, 제어 파라미터를 모니터링하는 단계, 및 제어 파라미터가 해당 펄스 동안 목표 파라미터에 도달하는 경우에 펄스를 절단(cut)하는 단계를 포함하는 가열 모드에서 시스템을 동작시키도록 구성될 수 있다.
시스템 또는 디바이스는 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하지 않는 것으로 결정될 때, 예를 들어, 하나의 가능한 구성에서, 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 상승하는 경우, 또는 예를 들어, 전기 제어 파라미터의 값이 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 하강하지 않는 경우, 또는 예를 들어, 또 다른 가능한 구성에서, 전기 제어 파라미터의 값이 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 하강하는 경우, 또는 예를 들어, 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 상승하지 못하는 경우, 가열 모드로부터 복구 모드로 스위칭하도록 구성될 수 있다.
복구 모드는, 예를 들어, 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 감소시키거나 제거함으로써, 서셉터를 냉각되게 하는 단계를 포함할 수 있다. 복구 모드는 제어 파라미터의 새로운 목표 값을 결정하기 위해 재교정을 포함할 수 있다. 가열 모드는 복구 모드의 완료 후에 재개될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 에어로졸 생성 디바이스가 제공될 수 있으며, 에어로졸 생성 디바이스는 본원에서 설명된 바와 같은 에어로졸 생성 시스템에 사용되도록 구성된다.
본 발명의 구현예에 따르면, 에어로졸 생성 물품이 제공될 수 있으며, 에어로졸 생성 물품은 본원에서 설명된 바와 같은 에어로졸 생성 시스템에 사용되도록 구성된다.
본 발명의 구현예에 따르면, 인덕터 및 서셉터를 갖는 유도 가열 장치; 및 제어기를 포함하는 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템을 제어하는 방법은,
(a) 에어로졸 생성 시스템의 동작 가열 모드 동안 전기 제어 파라미터를 모니터링하는 단계,
(b) 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어함으로써 동작 온도 범위 내에서 서셉터의 온도를 유지하는 단계,
(c) 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 여부를 체크하는 단계, 및 (d) 응답이 미리 결정된 조건을 충족하지 않는 경우 동작의 변화를 구현하는 단계를 포함할 수 있다.
단계 (c)는 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 증가하거나 감소하는지 체크하는 단계를 포함할 수 있다.
서셉터의 적어도 일부가 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 가역적 상 전이를 겪도록 구성되는 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템을 제어하는 방법은,
동작 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 나타내는 적어도 하나의 전력 파라미터를 모니터링하는 단계;
전력 파라미터로부터 전기 제어 파라미터를 도출하는 단계;
미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터를 가열하는 단계;
상 전이의 상부 경계 및 하부 경계와 연관된 전기 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값을 식별하는 단계;
제어 파라미터의 목표 값을 결정하는 단계로서, 제어 파라미터의 목표 값은 상부 경계 값과 하부 경계 값 사이에 있는, 단계;
서셉터의 온도를 원하는 동작 온도 범위 내에서 유지하기 위해 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 동작 가열 단계 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어하는 단계; 및
동작 가열 단계 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답을 모니터링 및 분석하여 서셉터의 온도가 원하는 동작 온도 범위 내에 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
전기 제어 파라미터의 응답이 부적절한 응답으로 간주되는 경우, 방법은 유도 가열 장치에 공급되는 전력이 감소되거나 제거되는 냉각 모드 또는 복구 모드를 개시하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은 본원에서 설명된 바와 같은 에어로졸 생성 시스템을 제어하는 방법일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 생성 디바이스"는 에어로졸 형성 기재와 상호작용하여 에어로졸을 생성하는 디바이스를 지칭한다. 에어로졸 생성 디바이스는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 생성 물품 및 에어로졸 형성 기재를 포함하는 카트리지 중 하나 또는 둘 모두와 상호작용할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 생성 시스템"은, 에어로졸 생성 디바이스와 에어로졸 형성 기재의 조합을 지칭한다. 에어로졸 형성 기재가 에어로졸 생성 물품의 일부를 형성하는 경우, 에어로졸 생성 시스템은 에어로졸 생성 디바이스와 에어로졸 생성 물품의 조합을 지칭한다. 에어로졸 생성 시스템에서, 에어로졸 형성 기재와 에어로졸 생성 디바이스는 협력하여 에어로졸을 생성한다.
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. 가열 또는 연소의 대안으로서, 일부 경우에 휘발성 화합물은 화학 반응에 의해 또는 초음파와 같은 기계적 자극에 의해 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체일 수 있거나, 고체 및 액체 구성요소 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 생성 물품의 일부일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 생성 물품"은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 물품을 지칭한다. 에어로졸 생성 물품은 일회용일 수 있다. 담배를 포함하는 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 생성 물품은 본원에서 담배 스틱으로 지칭될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 가열할 시 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 구성요소 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열할 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, 용어 "마우스피스"는 에어로졸을 직접 흡입하기 위해 사용자의 입 속에 놓이는, 에어로졸 생성 물품, 에어로졸 생성 디바이스 또는 에어로졸 생성 시스템의 일부를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "서셉터"는 자기장의 에너지를 열로 변환할 수 있는 재료를 포함하는 요소를 지칭한다. 서셉터가 교번 자기장 내에 위치할 때, 서셉터는 가열된다. 서셉터의 가열은 서셉터 재료의 전기 및 자기 특성에 따라, 서셉터에서 유도된 히스테리시스 손실 및 와전류 중 적어도 하나로 인한 것일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "유도식으로 커플링한다"는 교번 자기장에 의해 관통되는 경우의 서셉터의 가열을 지칭한다. 가열은 서셉터 내의 와전류의 생성에 의해 야기될 수 있다. 가열은 자기 히스테리시스 손실에 의해 야기될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 전류의 펄스의 "듀티 사이클"이라는 용어는 펄스 지속기간, 또는 펄스 폭 대 총 기간(이 총 기간에 걸쳐 전류의 펄스가 공급됨)의 비의 백분율을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "퍼프"는 사용자가 에어로졸을 자신의 입 또는 코를 통해 자신의 신체 내로 흡인하는 동작을 의미한다.
본 발명은 청구범위에 정의된다. 그러나, 하기에는 비제한적 예의 비포괄적 목록이 제공된다. 이들 실시예의 특징 중 임의의 하나 이상은 본원에서 설명된 또 다른 실시예, 구현예, 또는 양태의 임의의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다.
Exi. 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템으로서,
인덕터 및 서셉터를 갖는 유도 가열 장치; 및
동작 가열 모드 동안 전기 제어 파라미터를 모니터링하고, 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어함으로써 동작 온도 범위 내에서 서셉터의 온도를 유지하도록 구성된 제어기를 포함하고,
제어기는 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 여부를 결정하도록 구성되는, 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템.
Ex1. 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템으로서,
인덕터 및 서셉터를 갖는 유도 가열 장치; 및
동작 가열 모드 동안 전기 제어 파라미터를 모니터링하고, 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어함으로써 동작 온도 범위 내에서 서셉터의 온도를 유지하도록 구성된 제어기를 포함하고,
제어기는 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 여부를 결정하고, 응답이 미리 결정된 조건을 충족하지 않는 경우 동작의 변화를 구현하도록 구성되는, 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템.
Ex2. 실시예 Ex1에 있어서, 동작의 변화는 동작 가열 모드의 수정인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex3. 실시예 Ex1에 있어서, 동작의 변화는 동작 가열 모드의 종결인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex4. 실시예 Ex1 또는 Ex2에 있어서, 동작의 변화는 동작 가열 모드로부터 상이한 동작 모드, 예를 들어, 복구 모드 또는 교정 모드로 스위칭하는 단계를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex5. 실시예 Ex1 내지 Ex4 중 어느 하나에 있어서, 동작의 변화는 서셉터의 냉각을 초래하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex6. 실시예 Ex1 내지 Ex5 중 어느 하나에 있어서, 동작의 변화로 인해, 유도 가열 장치에 공급되는 전력이 감소되고, 예를 들어, 듀티 사이클이 감소되거나 전력 공급이 종결되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex7. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 제어기는 유도 가열 장치에 전력을 공급하고, 전기 제어 파라미터를 모니터링하고, 전기 제어 파라미터의 값이 전기 제어 파라미터의 목표 값과 동일할 때 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 수정함으로써 동작 온도 범위 내에서 서셉터의 온도를 유지하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex8. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 제어기는 유도 가열 장치에 전력을 공급하고, 전기 제어 파라미터를 모니터링하고, 전기 제어 파라미터의 값을 전기 제어 파라미터의 목표 값과 대략 동일하게 유지하기 위해 유도 가열 장치에 공급되는 전력의 듀티 사이클을 제어함으로써 동작 온도 범위 내에서 서셉터의 온도를 유지하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex9. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 제어기는 서셉터의 온도를 원하는 동작 온도 범위 내에서 유지하기 위해 유도 가열 장치에 전류의 펄스를 공급하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex10. 실시예 Ex9에 있어서, 전기 제어 파라미터의 값이 펄스 동안 전기 제어 파라미터의 목표 값과 동일한 경우, 펄스가 종결되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex11. 실시예 Ex9 또는 Ex10에 있어서, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 여부의 결정은 전류의 각 펄스에 대해 수행되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex12. 실시예 Ex9 내지 Ex11 중 어느 하나에 있어서, 미리 결정된 조건이 펄스의 지속기간에 걸쳐 충족되지 않는 경우 동작의 변화가 구현되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex13. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 전기 제어 파라미터는 서셉터의 온도를 나타내고/나타내거나 온도의 함수로서 변하는 서셉터의 재료 특성을 나타내고/나타내거나 전기 제어 파라미터는 서셉터의 온도의 함수로서 변하는 파라미터인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex14. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 전기 제어 파라미터는 서셉터의 전기 저항, 유도 가열 장치의 겉보기 전기 저항, 서셉터의 전기 전도도, 유도 가열 장치의 겉보기 전기 전도도, 유도 가열 장치에 공급되는 전류, 및 유도 가열 장치에 공급되는 전력으로 이루어진 목록으로부터 선택되는 파라미터인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex15. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 제어기는 동작 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 나타내는 적어도 하나의 전력 파라미터를 모니터링하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex16. 실시예 Ex15에 있어서, 적어도 하나의 전력 파라미터는 전기 제어 파라미터로서 사용되거나, 적어도 하나의 전력 파라미터는 전기 제어 파라미터를 도출하는 데 사용되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex17. 실시예 Ex15 또는 Ex16에 있어서, 적어도 하나의 전력 파라미터는 동작 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전류이거나 이를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex18. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 전력 파라미터는 동작 동안 유도 가열 장치에 걸친 전압이거나 이를 포함하거나 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex19. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 미리 결정된 조건은 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 상승하고, 예를 들어, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 제어 파라미터의 목표 값을 향해 상승하는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex20. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 전력은 전류의 복수의 개별 펄스로서 유도 가열 장치에 공급되고, 미리 결정된 조건은 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전류의 각 펄스에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 상승하고, 예를 들어, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전류의 각 펄스에 응답하여 제어 파라미터의 목표 값을 향해 상승하는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex21. 실시예 Exi 내지 Ex18 중 어느 하나에 있어서, 미리 결정된 조건은 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 하강하고, 예를 들어, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 제어 파라미터의 목표 값을 향해 하강하는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex22. 실시예 Exi 내지 Ex18 및 Ex21 중 어느 하나에 있어서, 전력은 전류의 복수의 개별 펄스로서 유도 가열 장치에 공급되고, 미리 결정된 조건은 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전류의 각 펄스에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 하강하고, 예를 들어, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전류의 각 펄스에 응답하여 제어 파라미터의 목표 값을 향해 하강하는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex23. 실시예 Exi 내지 Ex20 중 어느 하나에 있어서, 전기 제어 파라미터는 서셉터의 전기 전도도, 유도 가열 장치의 겉보기 전기 전도도, 유도 가열 장치에 공급되는 전류, 및 유도 가열 장치에 공급되는 전력으로 이루어진 목록으로부터 선택되는 파라미터이고, 전기 제어 파라미터의 값은 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 상승하고, 예를 들어, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 제어 파라미터의 목표 값을 향해 상승하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex24. 실시예 Exi 내지 Ex18, Ex21 및 Ex22 중 어느 하나에 있어서, 전기 제어 파라미터는 서셉터의 전기 저항 및 유도 가열 장치의 겉보기 전기 저항으로 이루어진 목록으로부터 선택되는 파라미터이고, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 하강하고, 예를 들어, 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 제어 파라미터의 목표 값을 향해 하강하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex25. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 서셉터의 적어도 일부는 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 가역적 상 전이를 겪도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex26. 실시예 Ex25에 있어서, 제어기는 상 전이의 상부 경계 및 하부 경계와 연관된 전기 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값을 식별하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex27. 실시예 Ex26에 있어서, 전기 제어 파라미터의 목표 값은 상부 경계 값과 하부 경계 값 사이의 값으로 설정되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex28. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서,
인덕터 및 서셉터를 갖는 유도 가열 장치; 및
전기 제어 파라미터를 모니터링하도록 구성된 제어기를 포함하고, 제어기는, 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어함으로써 동작 가열 모드 동안 서셉터의 온도를 원하는 동작 온도 범위 내에서 유지하도록 구성되고,
서셉터의 적어도 일부는 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 가역적 상 전이를 겪도록 구성되고, 제어기는 상 전이의 상부 경계 및 하부 경계와 연관된 전기 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값을 식별하도록 구성되고,
전기 제어 파라미터의 목표 값은 상부 경계 값과 하부 경계 값 사이의 값으로 설정되고,
동작 가열 단계 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 모니터링되어 서셉터의 온도가 원하는 동작 온도 범위 내에 있는지 여부를 결정하는, 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템.
Ex29. 실시예 Ex28에 있어서, 제어기는 동작 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 나타내는 적어도 하나의 전력 파라미터를 모니터링하고, 전력 파라미터를 사용하여 전기 제어 파라미터를 도출하도록 구성되는, 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템.
Ex30. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 인덕터에 의해 생성된 교번 전자기장 내에 위치하고/하거나 위치 가능한, 에어로졸 생성 시스템.
Ex31. 실시예 Ex26 내지 Ex30 중 어느 하나에 있어서, 서셉터가 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 전기 제어 파라미터의 응답을 분석함으로써, 예를 들어, 서셉터가 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 전기 제어 파라미터의 값의 변화를 분석함으로써, 예를 들어, 서셉터가 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 전기 제어 파라미터의 값의 최대치 및/또는 최소치를 검출함으로써, 전기 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값이 결정되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex32. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 가역적 상 전이를 겪도록 구성되고, 상 전이 시작점 및 상 전이 종료점은 서셉터가 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 전기 제어 파라미터의 값의 변화에 의해 식별 가능한, 에어로졸 생성 시스템.
Ex33. 실시예 Ex32에 있어서, 전기 제어 파라미터의 목표 값은 상 전이 시작점과 상 전이 종료점에서 전기 제어 파라미터의 값 사이에 있는 것으로 결정되고, 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답은 서셉터의 온도가 원하는 동작 온도 범위 내에 있는지 여부를 식별하기 위해 참조되거나 분석되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex34. 실시예 Ex25 내지 Ex33 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 장치는 상 전이를 겪는 동안 겉보기 저항의 반전을 나타내는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex35. 실시예 Ex25 내지 Ex34 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 장치는 상 전이를 겪는 동안 겉보기 전도도의 반전을 나타내는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex36. 실시예 Ex25 내지 Ex35 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 시스템의 겉보기 저항은 상 전이의 개시 전에 증가하고, 상 전이를 통해 가열할 시 감소하고, 상 전이의 종료 이후에 가열할 시 증가하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex37. 실시예 Ex25 내지 Ex36 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 시스템의 겉보기 전도도는 상 전이의 개시 전에 감소하고, 상 전이를 통해 가열할 시 증가하고, 상 전이의 종료 이후에 가열할 시 감소하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex38. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 동작 온도 범위는 전기 제어 파라미터의 최대값 및 최소값에 의해 경계가 정해지는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex39. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 전력은 전류의 복수의 개별 펄스로서 유도 가열 장치에 공급되고, 전기 제어 파라미터의 응답은 전류의 각 펄스에 대해 분석되어 전기 제어 파라미터의 값이 펄스 동안 상승하거나 하강하는지 결정하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex40. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 전력은 전류의 복수의 개별 펄스로서 유도 가열 장치에 공급되고, 전기 제어 파라미터에 대한 응답은 전류의 각 펄스에 대해 분석되어 펄스의 지속기간에 걸쳐 전기 제어 파라미터 대 시간 곡선의 기울기가 증가하거나 감소하는지 결정하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex41. 실시예 Ex39 또는 Ex40에 있어서, 전기 제어 파라미터는 유도 가열 시스템의 겉보기 전도도이고, 제어 파라미터는 전류의 각 펄스에 대해 분석되어 전기 제어 파라미터의 값이 펄스의 지속기간에 걸쳐 상승하거나 하강하는지 결정하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex42. 실시예 Ex41에 있어서, 제어기는 전기 제어 파라미터의 값이 펄스의 지속기간에 걸쳐 하강하는 것을 검출하는 경우 가열 모드로부터 복구 모드로 스위칭하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex43. 실시예 Ex41 또는 Ex42에 있어서, 제어기는, 예를 들어, 유도 가열 장치에 공급되는 전력의 듀티 사이클을 감소시킴으로써, 전기 제어 파라미터의 값이 펄스의 지속기간에 걸쳐 하강하는 것을 검출하는 경우 서셉터를 냉각되게 하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex44. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 가역적 상 전이를 나타내며, 상 전이는 자성 상 전이 또는 결정학적 상 전이인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex45. 실시예 Ex44에 있어서, 상 전이는 강자성/상자성 상 전이, 또는 페리자성/상자성 상 전이, 또는 반강자성/상자성 상 전이인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex46. 실시예 Ex44 또는 Ex45에 있어서, 서셉터는 미리 결정된 온도 범위 동안 가역적 상 전이를 겪지 않는 제1 재료 및 미리 결정된 온도 범위 동안 가역적 상 전이를 겪는 제2 재료를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex47. 실시예 Ex46에 있어서, 제1 재료는 서셉터의 50 부피% 초과, 바람직하게는 60 부피% 초과, 또는 70 부피% 초과, 또는 80 부피% 초과, 또는 90 부피% 초과, 또는 95 부피% 초과를 차지하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex48. 실시예 Ex46 또는 Ex47에 있어서, 제1 재료는 철계 합금, 예를 들어, 스테인리스 강인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex49. 실시예 Ex46 내지 Ex48 중 어느 하나에 있어서, 제2 재료는 니켈 또는 니켈계 합금인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex50. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 단일형 구성요소로서, 예를 들어, 세장형 핀, 블레이드, 와이어, 또는 스트립으로서, 또는 시트 또는 메시로서 형성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex51. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 폭 치수 또는 두께 치수보다 큰 길이 치수를 갖는 세장형 서셉터인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex52. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 직사각형 횡단면, 또는 원형 횡단면을 갖는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex53. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 8 mm 내지 100 mm, 예를 들어, 10 mm 내지 30 mm, 예를 들어, 12 mm 내지 20 mm의 길이를 갖는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex54. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 2 mm 내지 6 mm, 예를 들어, 3 mm 내지 5 mm, 예를 들어, 3.5 mm 내지 4.5 mm의 폭을 갖는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex55. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 0.1 mm 내지 2 mm, 예를 들어, 0.2 mm 내지 1.5 mm, 예를 들어, 0.4 mm 내지 1 mm의 두께를 갖는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex56. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 서셉터는 복수의 개별 구성요소, 예를 들어, 하나 초과의 세장형 핀, 블레이드, 와이어, 또는 스트립, 하나 초과의 시트 또는 메시, 또는 하나 초과의 입자로 형성되고, 예를 들어, 서셉터는 에어로졸 형성 기재와 열 접촉하도록 또는 그 내부에 배치된 복수의 입자로 형성될 수 있는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex57. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 시스템은 전력 공급부, 예를 들어, DC 전력 공급부, 예를 들어, 에어로졸 생성 디바이스 내에 위치한 배터리를 포함하고, 에어로졸 생성 디바이스는 인덕터에 AC 전력을 공급하기 위해 DC에서 AC로의 컨버터, 예를 들어, DC에서 AC로의 인버터를 추가로 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex58. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 시스템은 에어로졸 생성 물품, 및 에어로졸 생성 물품을 수용하도록 구성된 에어로졸 생성 디바이스를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex59. 실시예 Ex58에 있어서, 에어로졸 생성 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함하고, 서셉터는 에어로졸 형성 기재와 열 연통하도록 배열되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex60. 실시예 Ex58 또는 Ex59에 있어서, 에어로졸 생성 물품은 일회용 물품인, 에어로졸 생성 시스템.
Ex61. 실시예 Ex58 내지 Ex60 중 어느 하나에 있어서, 에어로졸 생성 디바이스는 인덕터, 제어기, 및 제어기에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex62. 실시예 Ex61에 있어서, 에어로졸 생성 디바이스는 전원에 의해 공급되는 직류를 인덕터에 공급하기 위한 교류로 변환하기 위해 DC/AC 컨버터를 추가로 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex63. 실시예 Ex62에 있어서, 적어도 하나의 전력 파라미터는 DC/AC 컨버터에 공급되는 전류이거나 이를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex64. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 사용 세션 동안 흡입 가능한 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 형성 기재를 유도 가열하도록 구성된 에어로졸 생성 디바이스를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex65. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 시스템은 교정 모드 및 가열 모드에서 동작하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex66. 실시예 Ex65에 있어서, 제어기는 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터를 가열하는 단계, 서셉터를 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 냉각되게 하는 단계, 상 전이의 상부 경계 및 하부 경계와 연관된 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값을 식별하는 단계, 및 제어 파라미터의 목표 값을 결정하는 단계를 포함하는 교정 모드에서 동작하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex67. 실시예 Ex66에 있어서, 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터를 가열하는 단계는 유도 가열 장치에 전력을 공급하는 단계, 및 제어 파라미터를 모니터링하여 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열할 때 서셉터가 겪는 상 전이의 경계를 식별하는 단계를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex68. 실시예 Ex66 또는 Ex67에 있어서, 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터를 가열하기 위해 공급되는 전력은 80% 초과, 예를 들어, 90% 초과, 예를 들어, 100%의 듀티 사이클로 공급되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex69. 실시예 Ex66 내지 Ex68 중 어느 하나에 있어서, 서셉터를 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 냉각되게 하는 단계는 감소된 듀티 사이클로 유도 가열 장치에 전력을 공급하는 단계, 및 제어 파라미터를 모니터링하는 단계를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex70. 실시예 Ex66 내지 Ex69 중 어느 하나에 있어서, 서셉터를 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 냉각되게 하는 단계는 에너지의 펄스, 예를 들어, 전류의 펄스, 예를 들어, 10% 미만, 예를 들어, 2% 미만 또는 1% 미만의 듀티 사이클을 갖는 에너지의 펄스로서 유도 가열 장치에 전력을 공급하는 단계, 및 펄스 각각 동안 제어 파라미터의 값을 모니터링하는 단계를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex71. 실시예 Ex65 내지 Ex70 중 어느 하나에 있어서, 제어기는 유도 가열 장치에 에너지의 펄스, 예를 들어, 전류의 펄스를 공급하는 단계, 제어 파라미터를 모니터링하는 단계, 및 제어 파라미터가 해당 펄스 동안 목표 파라미터에 도달하는 경우에 펄스를 절단하는 단계를 포함하는 가열 모드에서 동작하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex72. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 시스템은 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하지 않는 것으로 결정될 때, 예를 들어, 하나의 가능한 구성에서, 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 상승하는 경우, 또는 예를 들어, 전기 제어 파라미터의 값이 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 하강하지 않는 경우, 또는 예를 들어, 또 다른 가능한 구성에서, 전기 제어 파라미터의 값이 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 하강하는 경우, 또는 예를 들어, 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 상승하지 못하는 경우, 가열 모드로부터 복구 모드로 스위칭하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex73. 실시예 Ex72에 있어서, 복구 모드는, 예를 들어, 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 감소시키거나 제거함으로써, 서셉터를 냉각되게 하는 단계를 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex74. 실시예 Ex72 또는 Ex73에 있어서, 복구 모드는 제어 파라미터의 새로운 목표 값을 결정하기 위해 재교정을 포함하는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex75. 실시예 Ex72 내지 Ex74 중 어느 하나에 있어서, 가열 모드는 복구 모드의 완료 후에 재개되는, 에어로졸 생성 시스템.
Ex76. 선행하는 실시예 중 어느 하나에 정의된 에어로졸 생성 시스템에 사용되도록 구성된 에어로졸 생성 디바이스.
Ex77. 실시예 Exi 내지 Ex75 중 어느 하나에 정의된 에어로졸 생성 시스템에 사용되도록 구성된 에어로졸 생성 물품.
Ex78. 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템을 제어하는 방법으로서, 시스템은 인덕터 및 서셉터를 갖는 유도 가열 장치; 및
제어기를 포함하고;
방법은,
(a) 에어로졸 생성 시스템의 동작 가열 모드 동안 전기 제어 파라미터를 모니터링하는 단계, 및
(b) 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어함으로써 동작 온도 범위 내에서 서셉터의 온도를 유지하는 단계,
(c) 동작 가열 모드 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 여부를 체크하는 단계, 및
(d) 응답이 미리 결정된 조건을 충족하지 않는 경우 동작의 변화를 구현하는 단계를 포함하는, 방법.
Ex79. 실시예 Ex78에 있어서, 단계 (c)는 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 전기 제어 파라미터의 값이 증가하거나 감소하는지 체크하는 단계를 포함하는, 방법.
Ex80. 실시예 Ex78 또는 Ex79에 있어서, 서셉터의 적어도 일부는 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 가역적 상 전이를 겪도록 구성되고,
방법은
동작 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 나타내는 적어도 하나의 전력 파라미터를 모니터링하는 단계;
전력 파라미터로부터 전기 제어 파라미터를 도출하는 단계;
미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 서셉터를 가열하는 단계;
상 전이의 상부 경계 및 하부 경계와 연관된 전기 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값을 식별하는 단계;
제어 파라미터의 목표 값을 결정하는 단계로서, 제어 파라미터의 목표 값은 상부 경계 값과 하부 경계 값 사이에 있는, 단계;
서셉터의 온도를 원하는 동작 온도 범위 내에서 유지하기 위해 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 동작 가열 단계 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어하는 단계; 및
동작 가열 단계 동안 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 전기 제어 파라미터의 응답을 모니터링 및 분석하여 서셉터의 온도가 원하는 동작 온도 범위 내에 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템을 제어하는 방법.
Ex81. 실시예 Ex78, Ex79, 또는 Ex80에 있어서, 전기 제어 파라미터의 응답이 부적절한 응답으로 간주되는 경우, 유도 가열 장치에 공급되는 전력이 감소되거나 제거되는 냉각 모드 또는 복구 모드를 개시하는 추가 단계를 포함하는, 방법.
Ex82. 실시예 Exi 내지 Ex75 중 어느 하나에 정의된 에어로졸 생성 시스템을 사용하여 실시예 Ex78 내지 Ex81 중 어느 하나에 정의된 에어로졸 생성 시스템을 제어하는 방법.
이제, 실시예가 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다:
도 1은 에어로졸 생성 물품의 개략적인 단면도이고;
도 2a는 도 1에 예시된 에어로졸 생성 물품과 함께 사용하기 위한 에어로졸 생성 디바이스의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 2b는 도 1에 예시된 에어로졸 생성 물품과 맞물린 에어로졸 생성 디바이스의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 3은 도 2에 관하여 설명된 에어로졸 생성 디바이스의 유도 가열 디바이스를 도시하는 블록도이고;
도 4는 도 3에 관하여 설명된 유도 가열 디바이스의 전자 구성요소를 도시하는 개략도이고;
도 5는 도 4에 관하여 설명된 유도 가열 디바이스의 LC 부하 네트워크의 인덕터에 대한 개략도이고;
도 6은 서셉터 재료가 그 퀴리점과 연관된 상 전이를 겪게 될 때 발생하는 원격으로 검출 가능한 전류 변화를 예시하는 DC 전류 대 시간의 그래프이고;
도 7은 서셉터 재료가 그 퀴리점과 연관된 상 전이를 겪게 될 때 발생하는 원격으로 검출 가능한 전류 변화를 예시하는 겉보기 전도도 대 시간의 그래프이고;
도 8은 서셉터가 전도체에 대해 위치를 이동시킬 때 겉보기 전도도 곡선의 이동을 예시하는 그래프이고;
도 9는 겉보기 전도도 곡선의 이동이 시스템의 온도 제어에 미칠 수 있는 효과를 예시하는 도면이다.
도 1은 에어로졸 생성 시스템에 사용하기 위한 에어로졸 생성 물품(100)을 예시한다. 도 1에 도시된 에어로졸 생성 물품(100)은 에어로졸 생성 기재의 로드(12) 및 에어로졸 생성 기재의 로드(12)의 하류의 위치에 있는 하류 섹션(14)을 포함한다. 또한, 에어로졸 생성 물품(100)은 에어로졸 생성 기재의 로드(12)의 상류의 위치에 있는 상류 섹션(16)을 포함한다. 따라서, 에어로졸 생성 물품(100)은 상류 또는 원위 단부(18)로부터 하류 또는 마우스 단부(20)까지 연장된다.
하류 섹션(14)은 에어로졸 생성 기재의 로드(12)의 바로 하류에 위치하는 지지 요소(22)를 포함하며, 지지 요소(22)는 로드(12)와 길이방향으로 정렬된다. 도 1의 구현예에서, 지지 요소(22)의 상류 단부는 에어로졸 생성 기재의 로드(12)의 하류 단부와 맞닿아 있다. 또한, 하류 섹션(14)은 지지 요소(22)의 바로 하류에 위치하는 에어로졸 냉각 요소(24)를 포함하며, 에어로졸 냉각 요소(24)는 로드(12) 및 지지 요소(22)와 길이방향으로 정렬된다. 도 1의 구현예에서, 에어로졸 냉각 요소(24)의 상류 단부는 지지 요소(22)의 하류 단부와 맞닿아 있다.
지지 요소(22) 및 에어로졸 냉각 요소(24)는 함께 에어로졸 생성 물품(100)의 중간 중공 섹션(50)을 정의한다. 전체적으로, 중간 중공 섹션(50)은 에어로졸 생성 물품의 전체 RTD에 실질적으로 기여하지 않는다.
지지 요소(22)는 제1 중공 관형 세그먼트(26)를 포함한다. 제1 중공 관형 세그먼트(26)는 셀룰로스 아세테이트로 제조된 중공 원통형 튜브의 형태로 제공된다. 제1 중공 관형 세그먼트(26)는 제1 중공 관형 세그먼트의 상류 단부(30)로부터 제1 중공 관형 세그먼트(26)의 하류 단부(32)까지 완전히 연장되는 내부 공동(28)을 정의한다. 내부 공동(28)은 실질적으로 비어 있고, 따라서 실질적으로 무제한적인 기류가 내부 공동(28)을 따라 활성화된다.
제1 중공 관형 세그먼트(26)는 약 8 밀리미터의 길이, 약 7.25 밀리미터의 외경, 및 약 1.9 밀리미터의 내경(DFTS)을 갖는다. 따라서, 제1 중공 관형 세그먼트(26)의 주변 벽의 두께는 약 2.67 밀리미터이다.
에어로졸 냉각 요소(24)는 제2 중공 관형 세그먼트(34)를 포함한다. 제2 중공 관형 세그먼트(34)는 셀룰로스 아세테이트로 제조된 중공 원통형 튜브의 형태로 제공된다. 제2 중공 관형 세그먼트(34)는 제2 중공 관형 세그먼트의 상류 단부(38)로부터 제2 중공 관형 세그먼트(34)의 하류 단부(40)까지 완전히 연장되는 내부 공동(36)을 정의한다. 내부 공동(36)은 실질적으로 비어 있고, 따라서 실질적으로 무제한적인 기류가 내부 공동(36)을 따라 활성화된다.
제2 중공 관형 세그먼트(34)는 약 8 밀리미터의 길이, 약 7.25 밀리미터의 외경, 및 약 3.25 밀리미터의 내경(DSTS)을 갖는다. 따라서, 제2 중공 관형 세그먼트(34)의 주변 벽의 두께는 약 2 밀리미터이다.
에어로졸 생성 물품(100)은 제2 중공 관형 세그먼트(34)를 따르는 위치에 제공된 환기 구역(60)을 포함한다. 보다 상세하게는, 환기 구역은 제2 중공 관형 세그먼트(34)의 상류 단부로부터 약 2 밀리미터 떨어진 곳에 제공된다. 에어로졸 생성 물품(100)의 환기 수준은 약 25 퍼센트이다.
도 1의 구현예에서, 하류 섹션(14)은 중간 중공 섹션(50)의 하류의 위치에 마우스피스 요소(42)를 추가로 포함한다. 보다 상세하게는, 마우스피스 요소(42)는 에어로졸 냉각 요소(24)의 바로 하류에 배치된다. 도 1의 도면에 도시된 바와 같이, 마우스피스 요소(42)의 상류 단부는 에어로졸 냉각 요소(18)의 하류 단부(40)와 맞닿아 있다.
마우스피스 요소(42)는 저밀도 셀룰로스 아세테이트의 원통형 플러그의 형태로 제공된다. 마우스피스 요소(42)는 약 12 밀리미터의 길이 및 약 7.25 밀리미터의 외경을 갖는다.
로드(12)는 전술한 유형 중 하나의 에어로졸 생성 기재를 포함한다. 에어로졸 생성 기재의 로드(12)는 약 7.25 밀리미터의 외경 및 약 12 밀리미터의 길이를 갖는다.
에어로졸 생성 물품(100)은 에어로졸 생성 기재의 로드(12) 내에 세장형 서셉터 요소(44)를 추가로 포함한다. 보다 상세하게는, 서셉터 요소(44)는 예컨대 로드(12)의 길이 방향에 대략 평행하도록, 에어로졸 생성 기재 내에 실질적으로 길이방향으로 배열된다. 도 1의 도면에 도시된 바와 같이, 서셉터 요소(44)는 로드 내의 반경방향 중심 위치에 배치되고 로드(12)의 길이방향 축을 따라 효과적으로 연장된다.
서셉터 요소(44)는 로드(12)의 상류 단부로부터 하류 단부까지 완전히 연장된다. 실제로, 서셉터 요소(44)는 에어로졸 생성 기재의 로드(12)와 실질적으로 동일한 길이를 갖는다.
도 1의 구현예에서, 서셉터 요소(44)는 스트립의 형태로 제공되고, 약 12 밀리미터의 길이, 약 60 마이크로미터의 두께, 및 약 4 밀리미터의 폭을 갖는다. 상류 섹션(16)은 에어로졸 생성 기재의 로드(12)의 바로 상류에 위치하는 상류 요소(46)를 포함하며, 상류 요소(46)는 로드(12)와 길이방향으로 정렬된다. 도 1의 구현예에서, 상류 요소(46)의 하류 단부는 에어로졸 생성 기재의 로드(12)의 상류 단부와 맞닿아 있다. 이는 유리하게는 서셉터 요소(44)가 이탈되는 것을 방지한다. 또한, 이는 소비자가 사용 후에 가열된 서셉터 요소(44)와 우발적으로 접촉하지 않는 것을 보장한다.
상류 요소(46)는 강성 래퍼에 의해 둘러싸인 셀룰로스 아세테이트의 원통형 플러그의 형태로 제공된다. 상류 요소(46)는 약 5 밀리미터의 길이를 갖는다.
서셉터(44)는 적어도 두 개의 상이한 재료를 포함한다. 서셉터(44)는 적어도 두 개의 층을 포함한다: 제1 서셉터 재료의 제1 층은 제2 서셉터 재료의 제2 층과 물리적으로 접촉하도록 배치된다. 제1 서셉터 재료 및 제2 서셉터 재료는 각각 퀴리 전이를 겪는 재료일 수 있고, 따라서 각각은 퀴리 온도를 가질 수 있다. 이러한 경우, 제2 서셉터 재료의 퀴리 온도는 제1 서셉터 재료의 퀴리 온도보다 낮다. 제1 재료는 퀴리 전이를 겪지 않을 수 있고 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(44)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 클래딩함으로써 형성될 수 있다.
사용 시, 공기는 에어로졸 생성 물품(100)을 통해 원위 단부(18)로부터 마우스 단부(20)까지 사용자에 의해 흡인된다. 에어로졸 생성 물품(100)의 원위 단부(18)는 또한 에어로졸 생성 물품(100)의 상류 단부로서 설명될 수 있고, 에어로졸 생성 물품(100)의 마우스 단부(20)는 또한 에어로졸 생성 물품(100)의 하류 단부로서 설명될 수 있다. 마우스 단부(20)와 원위 단부(18) 사이에 위치하는 에어로졸 생성 물품(100)의 요소는 마우스 단부(20)의 상류, 또는 대안적으로 원위 단부(18)의 하류인 것으로서 설명될 수 있다. 에어로졸 형성 기재(12)는 에어로졸 생성 물품(100)의 원위 또는 상류 단부(18)에 위치한다.
도 1에 예시된 에어로졸 생성 물품(100)은 에어로졸을 생산하기 위해 도 2a에 예시된 에어로졸 생성 디바이스(200)와 같은, 에어로졸 생성 시스템의 에어로졸 생성 디바이스와 맞물리도록 설계된다. 에어로졸 생성 디바이스(200)는 에어로졸 생성 물품(100)을 수용하도록 구성된 공동(220)을 갖는 하우징(210)을 포함한다. 에어로졸 생성 디바이스(200)는 에어로졸을 생산하기 위한 에어로졸 생성 물품(100)을 가열하도록 구성된 유도 가열 디바이스(230)를 추가로 포함한다. 도 2b는 에어로졸 생성 물품(100)이 공동(220) 내에 삽입될 경우의 에어로졸 생성 디바이스(200)를 예시한다.
유도 가열 디바이스(230)는 도 3에 블록도로서 예시되어 있다. 유도 가열 디바이스(230)는 DC 전원(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 전원(310)은 DC 전력을 가열 장치(320)에 제공하도록 구성된다. 구체적으로, DC 전원(310)은 DC/AC 변환기(340)에 DC 공급 전압(VDC) 및 DC 전류(IDC)를 제공하도록 구성된다. 바람직하게는, 전원(310)은 리튬 이온 배터리와 같은 배터리이다. 대안으로서, 전원(310)은 커패시터와 같은 또 다른 형태의 전하 저장 디바이스일 수 있다. 전원(310)은 재충전을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 전원(310)은 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배수의 기간 동안 에어로졸을 연속적으로 생성하는 것을 가능하게 하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 전원(310)은 미리 결정된 퍼프의 수 또는 가열 장치의 개별 활성화를 가능하게 하기에 충분한 용량을 가질 수 있다.
DC/AC 변환기(340)는 고주파 교류를 인덕터(240)에 공급하도록 구성된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "고주파 교류"는 약 500 킬로헤르츠 내지 약 30 메가헤르츠의 주파수를 갖는 교류를 의미한다. 고주파 교류는 약 1 메가헤르츠 내지 약 30 메가헤르츠, 예컨대 약 1 메가헤르츠 내지 약 10 메가헤르츠, 또는 예컨대 약 5 메가헤르츠 내지 약 8 메가헤르츠의 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 커패시터(C2)와 인덕터(240)에 대응하는 인덕터(L2)의 직렬 연결과 분로 커패시터(C1)를 포함하는 LC 부하 네트워크(440)를 포함한다. 또한, 초크(choke)(L1)를 포함하는 DC 전원(310)은 DC 공급 전압(VDC)을 공급하기 위해 나타나 있으며, DC 전류(IDC)는 동작 동안 DC 전원(310)으로부터 인출된다. 인덕터(L2)의 옴 저항(R코일)과 서셉터(44)의 옴 저항(R부하)의 합인, 총 옴 부하(450)를 나타내는 옴 저항(R)은 도 5에 상세히 도시된다.
DC/AC 변환기(340)가 클래스-E 전력 증폭기를 포함하는 것으로 예시되어 있지만, DC/AC 변환기(340)는 DC 전류를 AC 전류로 변환하는 임의의 적합한 회로를 사용할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, DC/AC 변환기(340)는 두 개의 트랜지스터 스위치를 포함하는 클래스-D 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, DC/AC 변환기(340)는 쌍으로 작동하는 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)가 필수적인 것은 아니다. 예를 들어, 매칭 네트워크(350)는 소형 매칭 트랜스포머를 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 생성 디바이스(200)의 공동(220)의 원위 부분(225)에 인접하여 위치한다. 따라서, 에어로졸 생성 디바이스(200)의 동작 동안, 인덕터(240)에 공급된 고주파 교류는 인덕터(240)로 하여금 에어로졸 생성 디바이스(200)의 원위 부분(225) 내에서 고주파 교번 자기장을 생성하게 한다. 교번 자기장은 바람직하게는 1 내지 30 메가헤르츠, 바람직하게는 2 내지 10 메가헤르츠, 예를 들어, 5 내지 7 메가헤르츠의 주파수를 갖는다. 도 2b로부터 알 수 있는 바와 같이, 에어로졸 생성 물품(100)이 공동(200) 내에 삽입될 경우, 에어로졸 생성 물품(100)의 에어로졸 형성 기재(12)는, 에어로졸 생성 물품(100)의 서셉터(44)가 이러한 교번 자기장 내에 위치하도록 인덕터(240)에 인접하여 위치한다. 교번 자기장이 서셉터(44)를 관통할 경우, 교번 자기장은 서셉터(44)의 가열을 야기한다. 예를 들어, 와전류는 결과적으로 가열되는 서셉터(44)에서 생성된다. 추가 가열이 서셉터(44) 내의 자기 히스테리시스 손실에 의해 제공된다. 가열된 서셉터(44)는 에어로졸 생성 물품(100)의 에어로졸 형성 기재(12)를 에어로졸을 형성하기에 충분한 온도까지 가열한다. 에어로졸은 에어로졸 생성 물품(100)을 통해 하류로 흡인되고 사용자에 의해 흡입된다.
제어기(330)는 마이크로컨트롤러, 바람직하게는 프로그래밍 가능한 마이크로컨트롤러일 수 있다. 제어기(330)는 서셉터(44)의 온도를 제어하기 위해 DC 전원(310)으로부터 유도 가열 장치(320)로의 전력 공급을 조절하도록 프로그래밍된다. 제어기는 설명될 바와 같이 퍼프 센서(360)로부터 입력을 수신할 수 있다.
도 6은 서셉터(44)의 온도(온도는 파선(620)으로 표시됨)가 증가할 때 시간 경과에 따라 전원(310)으로부터 인출된 DC 전류(IDC) 사이의 관계를 예시한다. DC 전류는 라인(600)으로 도시되어 있다. 전원(310)으로부터 인출된 DC 전류(IDC)는 DC/AC 변환기(340)의 입력 측에서 측정된다. 이 예시의 목적을 위해, 전원(310)의 전압(VDC)이 대략 일정하게 유지된다고 가정할 수 있다. 인덕터 및 서셉터는 유도 가열 장치의 일부를 형성한다. 서셉터(44)가 유도 가열됨에 따라, 유도 가열 장치 및 서셉터 자체의 겉보기 저항이 증가하고, 전도도가 저항의 역이므로, 유도 가열 장치의 겉보기 전도도가 감소한다. 저항의 증가는, 정전압에서 서셉터(44)의 온도가 증가함에 따라 감소하는, 전원(310)으로부터 인출된 DC 전류(IDC)의 감소로서 관찰된다. 인덕터(240)에 의해 제공된 고주파 교번 자기장은 서셉터 표면에 매우 근접한 곳에 와전류를 유도하며, 이는 표피 효과로 알려져 있는 효과이다. 서셉터(44) 내의 저항은 제1 서셉터 재료의 전기 비저항, 제2 서셉터 재료의 비저항에 부분적으로, 그리고 유도된 와전류에 이용 가능한 각 재료 내의 표피 층의 깊이에 부분적으로 의존하고, 비저항은 결과적으로 온도 의존적이다. 제2 서셉터 재료는 그의 퀴리 온도에 도달하면 그의 자기 특성을 상실한다. 이로 인해, 제2 서셉터 재료 내의 와전류에 이용 가능한 표피 층이 증가하고, 이는 서셉터(44)의 겉보기 저항의 감소를 야기한다. 그 결과, 제2 서셉터 재료의 표피 깊이가 증가하기 시작하고 저항이 하강하기 시작할 때, 검출된 DC 전류(IDC)가 일시적으로 증가한다. 이는 도 6에서 밸리(valley)(602)(극소치)로 나타나 있다. 전류는 제2 서셉터 재료가 그의 자연스러운 자기 특성을 상실한 지점과 일치하는 최대 표피 깊이에 도달할 때까지 계속 증가한다. 이 지점은 퀴리 온도로 불리며 도 6에서 힐(hill)(601)(극대치)로 나타나 있다. 이 지점에서, 제2 서셉터 재료는 강자성 또는 페리자성 상태로부터 상자성 상태로의 상 변화를 겪었다. 이 지점에서, 서셉터(44)는 공지된 온도(진성 재료-특이적-온도인 퀴리 온도)에서 존재한다. 퀴리 온도에 도달한 후 인덕터(240)가 교번 자기장을 계속 생성하는 경우(즉, DC/AC 변환기(340)로의 전력이 차단되지 않음), 서셉터(44) 내에 생성된 와전류는 서셉터(44)의 저항에 대항하여 흐를 것이고, 이에 따라, 서셉터(44) 내의 줄 가열이 계속될 것이고, 그에 의해 저항이 다시 증가할 것이고(저항은 온도의 다항식 의존성을 가질 것이고, 이는 대부분의 금속성 서셉터 재료에 대해, 본 발명자들의 목적상 삼차 다항식 의존성에 근사화될 수 있음), 전류는 인덕터(240)가 서셉터(44)에 전력을 계속 제공하는 한 다시 하강하기 시작할 것이다.
따라서, 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 서셉터(44)의 겉보기 저항(및 이에 상응하여 전원(310)으로부터 인출되는 전류(IDC))은 서셉터(44)의 특정 온도 범위에 걸쳐 엄격하게 단조로운 관계로 서셉터(44)의 온도에 따라 변할 수 있다. 엄격하게 단조로운 관계는 겉보기 저항 또는 겉보기 전도도(1/R)의 결정으로부터 서셉터(44)의 온도를 분명하게 결정하는 것을 가능하게 한다. 이는 겉보기 저항의 각각의 결정된 값이 온도의 단지 하나의 단일 값을 나타내기 때문이고, 따라서 관계에는 모호함이 없다. 서셉터(44)의 온도와 겉보기 저항 사이의 단조로운 관계는 서셉터(44)의 온도의 결정 및 제어를 가능하게 하고, 이에 따라 에어로졸 형성 기재(12)의 온도의 결정 및 제어를 가능하게 한다. 서셉터(44)의 겉보기 저항은 적어도 DC 전원(310)으로부터 인출되는 DC 전류(IDC)를 모니터링함으로써 원격으로 검출될 수 있다.
적어도 전원(310)으로부터 인출되는 DC 전류(IDC)는 제어기(330)에 의해 모니터링된다. 바람직하게는, 전원(310)으로부터 인출되는 DC 전류(IDC) 및 DC 공급 전압(VDC) 둘 모두가 모니터링된다. 제어기(330)는 전도도 값 또는 저항 값에 기초하여 가열 장치(320)에 제공되는 전력 공급을 조절하며, 여기서 전도도는 DC 전류(IDC) 대 DC 공급 전압(VDC)의 비로 정의되고 저항은 DC 공급 전압(VDC) 대 DC 전류(IDC)의 비로 정의된다. 가열 장치(320)는 DC 전류(IDC)를 측정하기 위한 전류 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 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 입력 측에 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, 서셉터(44)의 목표 동작 온도에 대응하는 목표 값으로, 측정된 겉보기 전도도 값 또는 측정된 겉보기 저항 값일 수 있는, 전기 제어 파라미터를 유지함으로써 서셉터(44)의 온도를 제어할 수 있다. 제어기(330)는, 예를 들어, 비례-적분-미분 제어 루프를 사용함으로써, 측정된 전도도 값 또는 측정된 저항 값을 목표 값으로 유지하기 위해 임의의 적합한 제어 루프를 사용할 수 있다.
서셉터(44)의 겉보기 저항(또는 겉보기 전도도)과 서셉터(44)의 온도 사이의 엄격하게 단조로운 관계를 이용하기 위해, 에어로졸을 생산하기 위한 사용자 동작 동안, 서셉터와 연관되고 DC/AC 변환기(340)의 입력 측에서 측정된 전도도 값 또는 저항 값은, 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(601))이다. 제1 교정 온도는, 제2 서셉터 재료의 표피 깊이가 증가하기 시작하는(저항의 일시적인 저하를 초래함) 서셉터의 온도 이상인 온도이다. 따라서, 제1 교정 온도는 제2 서셉터 재료의 최대 투자율에서의 온도 이상인 온도이다. 제1 교정 온도는 바람직하게는 제2 교정 온도보다 적어도 50℃더 낮다. 적어도 제2 교정 값은 이하에서 더욱 상세히 설명될 바와 같이, 서셉터(44)의 교정에 의해 결정될 수 있다. 제1 교정 값 및 제2 교정 값은 제어기(330)의 메모리에 교정 값으로서 저장될 수 있다.
전도도(저항)는 온도에 대한 다항식 의존성을 가질 것이기 때문에, 전도도(저항)는 온도의 함수로서 비선형 방식으로 거동할 것이다. 그러나, 제1 교정 값 및 제2 교정 값은, 제1 교정 값과 제2 교정 값 간의 차이가 작고 제1 교정 값 및 제2 교정 값이 동작 온도 범위의 상부 부분에 있기 때문에 이러한 의존성이 제1 교정 값과 제2 교정 값 사이에서 선형인 것으로 근사화될 수 있도록 선택된다. 따라서, 온도를 목표 동작 온도까지 조정하기 위해, 전도도는 선형 방정식을 통해 제1 교정 값 및 제2 교정 값에 따라 조절된다. 예를 들어, 제1 및 제2 교정 값이 전도도 값인 경우, 목표 동작 온도에 대응하는 목표 전도도 값은 하기에 의해 주어질 수 있으며:
여기서 ΔG는 제1 전도도 값과 제2 전도도 값 사이의 차이이고, x는 ΔG의 백분율이다.
제어기(330)는, DC/AC 변환기(340)의 스위칭 트랜지스터(410)의 듀티 사이클을 조정함으로써, 가열 장치(320)로의 전력의 제공을 제어할 수 있다. 예를 들어, 가열 동안, DC/AC 변환기(340)는 서셉터(44)를 가열하는 교류를 연속적으로 생성하고, 동시에, DC 공급 전압(VDC) 및 DC 전류(IDC)는 바람직하게는 100 밀리초의 기간 동안 1 밀리초마다 측정될 수 있다. 전도도가 제어기(330)에 의해 모니터링되는 경우, 전도도가 목표 동작 온도에 대응하는 값에 도달하거나 그를 초과할 때, 스위칭 트랜지스터(410)의 듀티 사이클은 감소된다. 저항이 제어기(330)에 의해 모니터링되는 경우, 저항이 목표 동작 온도에 대응하는 값에 도달하거나 그 미만이 될 때, 스위칭 트랜지스터(410)의 듀티 사이클은 감소된다. 예를 들어, 스위칭 트랜지스터(410)의 듀티 사이클은 약 9%까지 감소될 수 있다. 즉, 스위칭 트랜지스터(410)는 1 밀리초의 지속기간 동안 10 밀리초마다만 펄스를 생성하는 모드로 스위칭될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(410)의 이러한 1 밀리초의 온-상태(on-state)(전도 상태) 동안, DC 공급 전압(VDC)과 DC 전류(IDC)의 값이 측정되고, 전도도가 결정된다. 서셉터(44)의 온도가 목표 동작 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 일련의 연속적인 펄스 형태로 인덕터(240)에 제어기(330)에 의해 공급될 수 있다. 특히, 전력은 일련의 펄스로 인덕터(240)에 공급될 수 있으며, 각각은 시간 간격을 두고 분리된다. 일련의 연속적인 펄스는 두 개 이상의 가열 펄스, 및 연속적인 가열 펄스 사이에 하나 이상의 프로빙 펄스를 포함할 수 있다. 가열 펄스는, 예컨대 서셉터(44)를 가열하기 위한 세기를 갖는다. 프로빙 펄스는, 이와 같이 서셉터(44)를 가열하는 것이 아니라, 오히려 전도도 값 또는 저항 값에 대한 피드백을 얻은 다음 서셉터 온도의 전개(감소)에 대한 피드백을 얻기 위한 세기를 갖는 분리된 전력 펄스이다. 제어기(330)는 DC 전력 공급부에 의해 인덕터(240)에 공급되는 전력의 연속적인 가열 펄스 사이의 시간 간격의 지속기간을 제어함으로써 전력을 제어할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기(330)는 DC 전력 공급부에 의해 인덕터(240)에 공급되는 전력의 연속적인 가열 펄스 각각의 길이(즉, 지속기간)를 제어함으로써, 전력을 제어할 수 있다.
제어기(330)는 전도도가 서셉터(44)의 공지된 온도에서 측정되는 교정 값을 얻기 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. 바람직하게는, 교정 프로세스는, 사용자가 에어로졸 생성 디바이스(200)를 동작시킬 때마다, 예를 들어, 사용자가 에어로졸 생성 디바이스(200) 내에 에어로졸 생성 물품(100)을 삽입할 때마다 수행된다.
교정 프로세스 동안, 제어기(330)는 서셉터(44)를 가열하기 위해 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 전력을 인덕터(240)에 연속적으로 또는 계속 공급한다. 제어기(330)는, 전력 공급부에 의해 인출되는 전류(IDC), 및 선택적으로 전력 공급 전압(VDC)을 측정함으로써 유도 가열 장치 또는 서셉터(44)와 연관된 전도도 또는 저항을 모니터링한다. 도 6과 관련하여 위에 논의된 바와 같이, 서셉터(44)가 가열됨에 따라, 측정된 전류는 제1 전환점(602)에 도달하고 전류가 증가하기 시작할 때까지 감소한다. 이러한 제1 전환점 또는 밸리(602)는 극소 전도도 값(극대 저항 값)에 대응한다. 제어기(330)는 전도도의 극소값(또는 저항의 극대치)을 제1 교정 값으로 기록할 수 있다. 제어기는 최소 전류에 도달한 후 미리 결정된 시간에 전도도 또는 저항의 값을 제1 교정 값으로서 기록할 수 있다. 전도도 또는 저항은 측정된 전류(IDC) 및 측정된 전압(VDC)에 기초하여 결정될 수 있다. 대안적으로, 전원(310)의 알려진 특성인 전력 공급 전압(VDC)이 대략 일정하다고 가정될 수 있다. 제1 교정 값에서 서셉터(44)의 온도는 제1 교정 온도로 지칭된다. 바람직하게는, 제1 교정 온도는 150℃내지 350℃이다. 보다 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재(12)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)로 제공되는 전력을 계속 제어함에 따라, 측정된 전류는 제2 전환점(601)에 도달할 때까지 증가하고, 측정된 전류가 감소하기 시작하기 전에 (제2 서셉터 재료의 퀴리 온도에 대응하는) 최대 전류가 관찰된다. 이러한 전환점 또는 힐(601)은 극대 전도도 값(극소 저항 값)에 대응한다. 제어기(330)는 전도도의 극대값(또는 저항의 극소치)을 제2 교정 값으로서 기록한다. 제2 교정 값에서 서셉터(44)의 온도는 제2 교정 온도로 지칭된다. 바람직하게는, 제2 교정 온도는 200℃내지 400℃이다. 최대치가 검출될 때, 제어기(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 인덕터(240)에 대한 전력의 제공을 차단하고, 이는 서셉터의 냉각을 초래한다.
제1 교정 값과 제2 교정 값을 얻기 위해 서셉터(44)를 연속적으로 가열하는 교정 프로세스는 교정의 신뢰성을 개선하기 위해 적어도 1회 반복될 수 있다.
교정 프로세스의 신뢰성을 추가로 개선하기 위해, 제어기(310)는 교정 프로세스 전에 예열 프로세스를 수행하도록 선택적으로 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 기재(12)가 특히 건조하거나 유사한 조건인 경우, 열이 에어로졸 형성 기재(12) 내에서 확산되어 교정 값의 신뢰성을 감소시키기 전에 교정이 수행될 수 있다. 에어로졸 형성 기재(12)가 습한 경우, 서셉터(44)는 (기재(12) 내의 함수량으로 인해) 밸리 온도에 도달하는 데 더 많은 시간이 소요된다.
예열 프로세스를 수행하기 위해, 제어기(330)는 인덕터(240)에 전력을 연속적으로 제공하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 전류는 서셉터(44) 온도가 증가함에 따라 감소하기 시작하여, 마침내 최소치에 도달한다. 이 스테이지에서, 제어기(330)는 서셉터(44)를 계속 가열하기 전에 냉각되게 하기 위해, 미리 결정된 기간 동안 대기하도록 구성된다. 따라서, 제어기(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 인덕터(240)에 대한 전력의 제공을 차단한다. 미리 결정된 기간 후에, 제어기(330)는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여, 최소치에 도달할 때까지 전력을 제공한다. 이 지점에서, 제어기는 DC/AC 변환기(340)를 제어하여 인덕터(240)에 대한 전력의 제공을 다시 차단한다. 제어기(330)는 가열을 계속하기 전에 서셉터(44)를 냉각되게 하기 위해, 동일한 미리 결정된 기간 동안 다시 대기한다. 서셉터(44)의 이러한 가열 및 냉각은 예열 프로세스의 미리 결정된 지속 시간 동안 반복된다. 예열 프로세스의 미리 결정된 지속기간은 바람직하게는 11초이다. 예열 프로세스와 그에 뒤이은 교정 프로세스의 미리 결정된 조합된 지속기간은 바람직하게는 20초이다.
에어로졸 형성 기재(12)가 건조하면, 미리 결정된 기간 내에 예열 프로세스의 제1 최소치에 도달하고 전력의 차단은 미리 결정된 기간이 종료될 때까지 반복될 것이다. 에어로졸 형성 기재(12)가 습하면, 미리 결정된 기간의 종료 무렵에 예열 프로세스의 제1 최소치에 도달할 것이다. 따라서, 미리 결정된 지속기간 동안 예열 프로세스를 수행하는 것은, 기재(12)의 물리적 조건이 무엇이든, 연속적인 전력을 공급할 준비가 되고 제1 최대치에 도달하도록, 기재(12)가 최소 온도에 도달하기에 충분한 시간을 보장한다. 이는, 가능한 한 빨리 교정을 가능하게 하지만, 여전히 기재(12)가 사전에 밸리에 도달하지 않았을 위험이 없다.
또한, 에어로졸 생성 물품(100)은 항상 예열 프로세스의 미리 결정된 지속기간 내에 최소치에 도달하도록 구성될 수 있다. 최소치가 예열 프로세스의 미리 결정된 지속기간 내에 도달하지 않는 경우, 이는 에어로졸 형성 기재(12)를 포함하는 에어로졸 생성 물품(100)이 에어로졸 생성 디바이스(200)와 함께 사용하기에 적합하지 않음을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(100)은 에어로졸 생성 디바이스(200)와 함께 사용하기 위한 에어로졸 형성 기재(100)와는 다르거나 그보다 더 낮은 품질의 에어로졸 형성 기재(12)를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 에어로졸 생성 물품(100)은, 예를 들어, 에어로졸 생성 물품(100) 및 에어로졸 생성 디바이스(200)가 상이한 제조자에 의해 제조되는 경우, 가열 장치(320)와 함께 사용하도록 구성되지 않을 수 있다. 따라서, 제어기(330)는 에어로졸 생성 디바이스(200)의 동작을 중지하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
예열 프로세스는 사용자 입력, 예를 들어, 에어로졸 생성 디바이스(200)의 사용자 활성화를 수신하는 것에 응답하여 수행될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기(330)는 에어로졸 생성 디바이스(200) 내의 에어로졸 생성 물품(100)의 존재를 감지하도록 구성될 수 있고, 예열 프로세스는, 에어로졸 생성 디바이스(200)의 공동(220) 내의 에어로졸 생성 물품(100)의 존재를 감지하는 것에 응답하여 수행될 수 있다.
예열 프로세스 및 교정 프로세스 후에, 제어기(330)는 서셉터(44)와 연관된 전도도 또는 저항을 목표 값으로 유지하도록 DC/AC 변환기(340)를 제어한다. 이를 가열 프로세스 또는 동작 가열 모드라고 지칭된다. 목표 값은 연속적 또는 단계적 방식으로 시간에 따라 변화할 수 있지만, 교정 프로세스 동안 결정된 최대값과 최소값 사이에 항상 있을 것이다. 재교정 프로세스는 디바이스의 사용 기간에 걸쳐 드리프트(drift)할 수 있는 최대값 및 최소값을 재확립하기 위해 가열 프로세스 동안 설정된 시간 간격으로 수행될 수 있다.
서셉터(44)와 연관된 전도도 또는 저항을 목표 값으로 유지하기 위해, 제어기(330)는 DC/AC 변환기(340)의 듀티 사이클을 변화시킨다. 서셉터를 지나는 증가된 기류에 의해 서셉터가 냉각되는 경우, 예컨대 시스템 상의 사용자 퍼프 동안, 서셉터와 연관된 전도도가 하강할 것이다. 그런 다음, 제어기(330)는 전류의 펄스의 듀티 사이클을 증가시켜 인덕터에 제공된 전력을 증가시킴으로써 서셉터의 전도도를 목표 값으로 되돌릴 것이다.
동작 동안 디바이스 또는 서셉터의 과열을 방지하기 위해, 하나 이상의 안전 프로세스가 구현될 수 있다. 도 7, 도 8, 및 도 9와 관련하여 개략적으로 예시된 하나의 안전 프로세스는 유도 가열 장치에 공급되는 전류의 펄스에 대한 전기 제어 파라미터의 응답, 즉 공급되는 전류에 대한 겉보기 전도도의 응답을 모니터링하여, 미리 결정된 조건이 충족되어 있는지 체크하는 것을 수반한다. 미리 결정된 조건은 동작 가열 모드 동안 각 펄스의 지속기간에 걸쳐 전도도 값이 상승하는 것이다. 이러한 조건이 충족되지 않는 경우, 제어기는, 서셉터를 냉각되게 하고 재교정에 착수하여 전도도의 업데이트된 목표 값을 결정하는 복구 모드를 구현한다.
도 7은, 예를 들어, 전술한 바와 같은 교정 모드에서와 같이, 연속적인 전력 공급에 대한 유도 가열 장치의 계산된 겉보기 전도도의 응답을 도시한다. 교정 모드는 참조 번호 704로 표시된 최대치를 실질적으로 넘어서는 서셉터의 가열을 초래할 것 같지 않으며, 이는 서셉터 과열을 초래할 수 있기 때문이라는 것이 주목된다. 라인(705)은 예시적인 목적을 위해 도 7의 최대치(704)를 넘어 계속된다. 물품 및 디바이스는 전술한 바와 같다. 서셉터의 온도는 인덕터에 전류를 공급할 시 상승한다. 서셉터의 온도가 상승함에 따라, 그의 전도도는 초기에 하강한다(701). 서셉터는 특정 온도에서(예를 들어, 약 300 내지 400℃의 온도 범위 내에서) 상 전이, 구체적으로는 강자성 상으로부터 상자성 상으로의 퀴리 전이를 겪는 재료(예컨대, 니켈 합금)의 일부를 포함한다. 전술한 바와 같이, 이러한 전이의 개시는 전도도에서 극소치(702)에 의해 검출 가능하다. 서셉터의 온도가 지속적인 전류 공급과 함께 계속 상승함에 따라, 상 전이가 진행되고 전도도는 계속 상승한다(703). 상 전이는 전이 서셉터 재료의 퀴리 온도에서 완료된다. 이는 전도도의 극대치(704)에 의해 검출 가능하다. 온도에 대한 전도도의 관계는 이제 그의 원래 상태로 복귀하고, 전도도는 온도가 증가함에 따라 감소한다(705).
교정 모드를 동작시킴으로써, 겉보기 전도도의 값은 임의의 특정 유도 가열 장치(즉, 특정 인덕터/서셉터 커플에 의해 형성됨)에 대한 온도와 일치될 수 있다. 따라서, 퀴리 온도가 공지되어 있기 때문에, 이 온도는 극대치(704)에서 겉보기 전도도의 값과 동일한 것으로 결정될 수 있다. 그런 다음, 서셉터의 온도는 교정된 전도도 시간 곡선의 극소치(702)와 극대치(704) 사이에서 설정된 겉보기 전도도(750)의 목표 값을 참조하여 제어될 수 있다.
겉보기 전도도의 목표 값은 최소치(702)와 최대치(701) 사이에 설정된다는 점에 주목할 만하다. 이 영역에서, 겉보기 전도도는 온도의 증가에 따라 증가한다. 상 전이의 양측, 즉, 최소치(702) 이전 또는 최대치(704) 이후, 겉보기 전도도는 온도에 따라 감소한다. 또한, 서셉터가 그의 상 전이를 겪는 동안(즉, 최소치(702)와 최대치(704) 사이) 겉보기 전도도(750)의 목표 값이 목표 동작 온도와 동일하지만, 곡선의 s-형상은 겉보기 저항의 동일한 값이 또한 더 낮은 온도 및 더 높은 온도에서 발생하는 것을 의미한다는 점에 주목할 만하다.
에어로졸을 생성하기 위한 가열 모드 동안, 전류는 전류의 펄스로서 유도 가열 장치에 공급되고, 이들 펄스는 전술한 바와 같이 겉보기 전도도의 목표 값을 참조하여 제어된다. 서셉터의 온도가 정확하게 제어되고 있는지 체크하기 위해, 전류의 펄스에 대한 겉보기 전도도의 응답이 결정된다. 서셉터가 정확한 온도에서 유지되고 있는 경우, 겉보기 전도도는 전류의 펄스에 대한 응답으로서 상승할 것이다. 이는 서셉터의 온도가 교정에 의해 결정된 최대치와 최소치 사이에 있고, 겉보기 전도도의 목표 값을 참조하여 제어함으로써 원하는 동작 온도가 달성되고 있음을 확인시켜 준다. 겉보기 전도도가 전류의 펄스에 응답하여 상승해야 하는 이러한 미리 결정된 기준을 충족하지 않는 경우, 결함(fault)이 가정될 수 있고 제어기는 서셉터를 냉각되게 하고 교정 모드가 수행되는 복구 모드를 구현한다.
도 7에 예시된 곡선은 교정 모드에 대한 겉보기 전도도의 응답의 일례이다. 이러한 모드는 물품이 에어로졸을 생성하기 전에 디바이스 내에 삽입될 때 수행될 수 있다. 교정을 무효화하고 잠재적으로 서셉터의 온도가 부정확하게 유지되는 것을 초래하는 다수의 시나리오가 발생할 수 있다.
예를 들어, 이는 교정에 착수할 때 물품이 디바이스 내에 부정확하게 삽입되는 것일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 디바이스는 교정에 의해 결정되는 전도도 목표 값(750)에서 온도를 정상적으로 조절한다. 그러나, 사용 동안, 물품은 디바이스 내로 추가로 푸시(push)될 수 있고, 이에 의해 인덕터에 대해 서셉터를 이동시킬 수 있다. 이는 도 8에 예시된 바와 같이, S-곡선이 그의 초기 교정된 값(700)으로부터 새로운 위치(800)로 하향 이동하게 한다.
문제는 이제 전도도 목표 값(750)이 새로운 s-곡선(800)의 최대치(804) 위에 위치한다는 것이다. 결과적으로, 디바이스는 교정된 목표 값(750)을 참조하여 전류의 공급을 제어하려 하지만, 새로운 최대치(804)가, 도달할 수 있는 최대 전도도 값이 되도록 하는 s-곡선의 재배치로 인해 이 목표 값에 도달할 수 없다. 디바이스는 교정된 전도도 목표(750)를 충족하기 위해 계속 가열하지만, 결국 새로운 최대치(804)에 도달한다. 새로운 최대치(804)에 도달한 후, 디바이스는 실제로 최대치(804)를 통과할 때까지 가열을 계속한다. 최대치(804) 후에, 온도에 대한 전도도의 응답이 반전되며, 이는 전력 펄스 트리거가 겉보기 전도도의 감소를 야기한다는 것을 의미한다.
효과는 도 9에서 볼 수 있다. 초기 교정 후, 목표 전도도(750)는 교정 곡선의 최대치(704)와 최소치(702) 사이에서 설정된다. 초기에, 가열 모드 동안, 전류의 펄스가 유도 가열 장치에 공급되고 목표 전도도 값(750)을 참조하여 제어된다. 이러한 제어된 펄스는 도 9의 펄스의 그룹(900)에 나타나 있다. 이들 펄스의 기울기는 전도도가 각 펄스의 지속기간에 걸쳐 증가함에 따라 양(positive)인 것으로 보일 수 있다. 물품이 디바이스 내에서 이동된 후, s-곡선은 위에서 논의된 바와 같이 변위된다. 그 결과, 이러한 비정상적인 이동(905) 후의 전류의 제1 펄스는 더 낮은 겉보기 전도도를 정합(register)시킨다. 제어기가 전도도를 목표 수준(750)으로 상승시키려 함에 따라, 전도도는 후속 펄스에 따라 증가한다. 그러나, 새로운 최대치(804)는 목표 값(750)보다 낮으며, 이는 전류의 펄스가 제어되지 않음을 의미한다. 서셉터의 온도가 증가함에 따라, 공급된 전력에 대한 겉보기 전도도의 응답이 변화하고, 전도도는 각 펄스(910)와 함께 하강하기 시작한다. 안전 메커니즘이 없으면, 온도는 전도도가 하강함에 따라 계속 증가할 수 있다. 그러나, 제1 펄스가 그 지속기간(예컨대, 펄스(910))에 걸쳐 전도도의 증가를 나타내지 않는 것으로 검출될 때, 제어기는 복구 모드를 개시한다.
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 최대점 및 최소점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다. 이러한 맥락 내에서, 숫자 A는 숫자 A가 수식하는 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 특징(들)에 현저히 영향을 미치지 않는다면, 숫자 A는 위에서 열거된 백분율만큼 벗어날 수 있다. 또한, 모든 범위는 개시된 최대점 및 최소점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다.

Claims (14)

  1. 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템으로서,
    인덕터 및 서셉터를 갖는 유도 가열 장치; 및
    동작 가열 모드 동안 전기 제어 파라미터를 모니터링하고, 상기 전기 제어 파라미터의 목표 값을 참조하여 상기 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 제어함으로써 동작 온도 범위 내에서 상기 서셉터의 온도를 유지하도록 구성된 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 동작 가열 모드 동안 상기 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 상기 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 여부를 결정하고, 상기 응답이 상기 미리 결정된 조건을 충족하지 않는 경우 동작의 변화를 구현하도록 구성되고,
    전력은 전류의 복수의 개별 펄스로서 상기 유도 가열 장치에 공급되고, 상기 전기 제어 파라미터의 응답은 전류의 각 펄스에 대해 분석되어 상기 전기 제어 파라미터의 값이 상기 펄스 동안 상승하거나 하강하는지 결정하는, 유도 가열식 에어로졸 생성 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 유도 가열 장치에 전력을 공급하고, 상기 전기 제어 파라미터를 모니터링하고, 상기 전기 제어 파라미터의 값이 상기 전기 제어 파라미터의 목표 값과 일치할 때 상기 유도 가열 장치에 공급되는 전력을 수정함으로써 상기 동작 온도 범위 내에서 상기 서셉터의 온도를 유지하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어기는 상기 서셉터의 온도를 원하는 상기 동작 온도 범위 내에서 유지하기 위해 상기 유도 가열 장치에 전류의 펄스를 공급하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 동작 가열 모드 동안 상기 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 대한 상기 전기 제어 파라미터의 응답이 미리 결정된 조건을 충족하는지 여부의 결정은 전류의 각 펄스에 대해 수행되는, 에어로졸 생성 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 미리 결정된 조건이 상기 펄스의 지속기간에 걸쳐 충족되지 않는 경우 상기 동작의 변화가 구현되는, 에어로졸 생성 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 제어 파라미터는 상기 서셉터의 전기 저항, 상기 유도 가열 장치의 겉보기 전기 저항, 상기 서셉터의 전기 전도도, 상기 유도 가열 장치의 겉보기 전기 전도도, 상기 유도 가열 장치에 공급되는 전류, 및 상기 유도 가열 장치에 공급되는 전력으로 이루어진 목록으로부터 선택되는 파라미터인, 에어로졸 생성 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미리 결정된 조건은 상기 동작 가열 모드 동안 상기 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 상기 전기 제어 파라미터의 값이 상승하고, 예를 들어, 상기 동작 가열 모드 동안 상기 유도 가열 장치에 공급되는 전력에 응답하여 상기 제어 파라미터의 목표 값을 향해 상승하는 것인, 에어로졸 생성 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서셉터의 적어도 일부는 미리 결정된 온도 범위에 걸쳐 가열될 때 가역적 상 전이를 겪도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어기는 상기 상 전이의 상부 경계 및 하부 경계와 연관된 상기 전기 제어 파라미터의 상부 경계 값 및 하부 경계 값을 식별하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전기 제어 파라미터의 목표 값은 상기 상부 경계 값과 상기 하부 경계 값 사이의 값으로 설정되는, 에어로졸 생성 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 전력은 전류의 복수의 개별 펄스로서 상기 유도 가열 장치에 공급되고, 상기 전기 제어 파라미터에 대한 응답은 전류의 각 펄스에 대해 분석되어 상기 펄스의 지속기간에 걸쳐 상기 전기 제어 파라미터 대 시간 곡선의 기울기가 증가하거나 감소하는지 결정하는, 에어로졸 생성 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전기 제어 파라미터는 상기 유도 가열 시스템의 겉보기 전도도이고, 상기 제어 파라미터는 전류의 각 펄스에 대해 분석되어 상기 전기 제어 파라미터의 값이 상기 펄스의 지속기간에 걸쳐 상승하거나 하강하는지 결정하는, 에어로졸 생성 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전기 제어 파라미터의 값이 상기 펄스의 지속기간에 걸쳐 하강하는 것을 검출하는 경우 상기 가열 모드로부터 복구 모드로 스위칭하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제어기는, 예를 들어, 상기 유도 가열 장치에 공급되는 전력의 듀티 사이클을 감소시킴으로써, 상기 전기 제어 파라미터의 값이 상기 펄스의 지속기간에 걸쳐 하강하는 것을 검출하는 경우 상기 서셉터를 냉각되게 하도록 구성되는, 에어로졸 생성 시스템.
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