KR20240033004A - 장치 내로 또는 장치로부터 에어로졸 발생 물품의 삽입 또는 추출 중 적어도 하나를 검출하기 위한 수단을 갖는 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

장치 내로 또는 장치로부터 에어로졸 발생 물품의 삽입 또는 추출 중 적어도 하나를 검출하기 위한 수단을 갖는 에어로졸 발생 장치 Download PDF

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얀니크 부틴
엔리코 스투라
막심 샤또
데니스 니조프체프
윌리암 포이드빈
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 형성할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 장치는 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동을 포함하며, 여기서 물품은 에어로졸 형성 기재 및 기재를 가열하기 위한 유도 가열 가능한 서셉터를 포함한다. 장치는 물품이 공동 내에 수용될 때 물품의 서셉터를 유도 가열하기 위해 공동 내에 교번 자기장을 발생시키도록 구성된 유도 가열 배열을 더 포함한다. 장치는 또한 유도 가열 배열에 간헐적으로 전력을 공급하기 위해 전력 펄스를 발생시키고, 하나 이상의 전력 펄스 동안 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하며, 값은 서셉터를 갖는 물품이 공동에 존재하거나 공동에 부재하는 것에 좌우되고, 결정된 값 및 미리 결정된 임계 값에 기초하여 공동 내로 물품의 삽입 또는 공동으로부터 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하도록 구성된 제어 회로를 포함한다. 본 발명은 또한 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템뿐만 아니라, 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 공동에 존재하는지 또는 공동에 부재하는지를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

장치 내로 또는 장치로부터 에어로졸 발생 물품의 삽입 또는 추출 중 적어도 하나를 검출하기 위한 수단을 갖는 에어로졸 발생 장치
본 발명은 공동 및 공동 내로 에어로졸 발생 물품의 삽입 또는 추출을 검출하기 위한 수단을 포함하는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템뿐만 아니라, 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 공동에 존재하는지 또는 공동에 부재하는지를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 사용되는 에어로졸 발생 장치는 일반적으로 종래 기술로부터 공지되어 있다. 이러한 장치는 가열될 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동을 포함할 수 있다. 기재를 가열하기 위해, 장치는 배터리에 의해 전력 공급되고, 장치의 사용 시, 기재와 열적으로 근접하거나 기재와 직접 물리적으로 접촉하는 서셉터를 유도 가열하기 위해 공동 내에 교번 자기장을 발생시키도록 구성된 유도 가열 배열을 더 포함할 수 있다. 서셉터는 에어로졸 발생 물품의 일체형 부분일 수 있다. 이러한 장치는 또한 가열 프로세스를 인에이블 하거나 디스에이블 하기 위해 에어로졸 발생 물품이 수용 공동에 존재하는지 또는 수용 공동에 부재하는지를 검출하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 이러한 종류의 검출은 공동 내의 물품의 존재 또는 부재를 연속적으로 모니터링하는 별도의 센서 수단에 의해 실현될 수 있다. 그러나, 별도의 센서 수단은 통상적으로 장치 내에 추가 조립 공간을 필요로 한다. 더욱이, 센서의 연속적인 작동은 에너지 소모적이고, 따라서 장치의 작동 시간을 상당히 감소시킬 수 있다.
따라서, 선행 기술의 해결책의 장점을 갖지만 그 한계를 완화하면서 에어로졸 발생 장치를 갖는 것이 바람직할 것이다. 특히, 장치의 수용 공동 내로 에어로졸 발생 물품의 삽입 또는 추출을 검출하기 위한 개선된 수단을 제공하는 에어로졸 발생 장치를 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 따르면, 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 형성할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치가 제공된다. 장치는 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동을 포함하며, 여기서 물품은 에어로졸 형성 기재 및 기재를 가열하기 위한 유도 가열 가능한 서셉터를 포함한다. 장치는 물품이 공동 내에 수용될 때 물품의 서셉터를 유도 가열하기 위해 공동 내에 교번 자기장을 발생시키도록 구성된 유도 가열 배열을 더 포함한다. 장치는 또한 유도 가열 배열에 간헐적으로 전력을 공급하기 위해 전력 펄스를 발생시키고, 하나 이상의 전력 펄스 동안 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하도록 구성된 제어 회로를 포함하며, 값은 서셉터를 갖는 물품이 공동에 존재하거나 공동에 부재하는 것에 좌우된다. 또한, 제어 회로는 결정된 값 및 미리 결정된 임계 값에 기초하여, 특히 결정된 값과 미리 결정된 임계 값의 비교에 기초하여, 보다 구체적으로 결정된 값이 미리 결정된 임계 값을 위반한 것에 응답하여, 공동 내로 물품의 삽입 또는 공동으로부터 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 유도 가열 배열은 기재를 가열할 뿐만 아니라, 공동 내로 물품의 삽입 또는 공동으로부터 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하기 위해 사용될 수 있는 것으로 발견되었다. 따라서, 유도 가열 배열은 다수의 목적을 위해 사용될 수 있다. 유리하게는, 이는 별도의 센서 수단을 위한 추가 조립 공간을 회피할 수 있게 한다.
또한, 물품 검출을 위해 펄스 모드에서 유도 가열 배열을 작동시키는 것은 다른 해결책과 비교하여 전력 소모를 유리하게 감소시키고, 따라서 장치의 전체 작동 시간을 증가시키는 것으로 발견되었다.
본 발명에 따르면, 물품 삽입 또는 물품 추출의 검출은 공동 내로 또는 공동으로부터 물품의 삽입 및 추출이, 서셉터가 유도 가열 배열의 부근에 존재하거나 그 부근에 부재하는 것으로 인해 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성, 특히 적어도 하나의 전기 및/또는 자기 특성을 수정한다는 사실에 기초한다. 서셉터가 존재하거나 존재하지 않음으로 인해 야기되는 적어도 하나의 특성의 변화는 유도 가열 배열의 필드와 서셉터 사이의 상호작용으로 인한 것일 수 있다. 즉, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성은 서셉터를 갖는 물품이 공동에 존재하는지 또는 공동에 부재하는지에 따라 상이한 값을 갖는다.
그러나, 물품이 공동 내로 삽입되거나 공동으로부터 추출될 때 발생하는 적어도 하나의 특성의 변화를 검출하는 대신에, 본 발명은 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하고 결정된 값 및 미리 결정된 임계 값에 기초하여 공동 내로 물품의 삽입 또는 공동으로부터 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하는 것을 제안한다. 특히, 본 발명은 결정된 값을 예컨대 공동에 존재하는 물품과 공동에 부재하는 물품을 신뢰성 있게 구별할 수 있도록 선택되는 미리 결정된 임계 값과 비교하는 것을 제안한다. 유리하게는, 적어도 하나의 특성의 값을 결정하고 결정된 값을 즉각적인 측정으로부터 유래되지 않는 미리 결정된 임계 값과 비교하는 것은 에어로졸 발생 물품의 삽입 또는 추출의 검출을 더 신뢰성 있게 한다. 특히, 이러한 절차는 예를 들어, 물품이 단지 점진적으로 또는 부분적으로만 공동 내로 삽입되고 공동으로부터 추출될 때, 에어로졸 발생 물품의 삽입 또는 추출의 원하지 않는 위양성 또는 위음성 검출을 회피한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 제어 회로에 의해 결정되는(또는 결정될) 바와 같이 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값은 제어 회로에 의해 (즉시) 결정되는 바와 같이 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 실제 값을 지칭할 수 있다. 제어 회로에 의해 (즉시) 결정되는 바와 같이 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 실제 값은 유도 가열 배열에 실제로 존재하는 바와 같이 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 실제 값의 20% 내, 또는 실제 값의 15% 내, 또는 실제 값의 10% 내, 또는 실제 값의 5% 내일 수 있다.
유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성은 서셉터를 갖는 물품이 공동에 존재하거나 공동에 부재하는 것에 따라 상이한 값을 갖는, 즉 서셉터의 부재 시의 값과 비교하여 서셉터의 존재 시 상이한 값을 갖는 임의의 특성일 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 특성은 유도 가열 배열의 전류, 전압, 전기 저항, 전기 전도도, 주파수, 위상 시프트, 플럭스, 및 인덕턴스일 수 있다.
바람직하게는, 특성은 유도 가열 배열의 전기(등가) 저항, 전기(등가) 전도도 또는 인덕턴스 중 적어도 하나이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "전기(등가) 저항"은 측정된 AC 전류에 대한 유도 가열 배열에 공급된 AC 전압의 비율로서 정의된 복소 임피던스의 실수 부분을 지칭한다. 따라서, "등가 저항"은 또한 유도 가열 배열의 저항 부하로서 표시될 수 있다. 반대로, 용어 "전기(등가) 전도도"는 전기(등가) 저항의 역, 즉 유도 가열 배열에 공급된 전압에 대한 측정된 전류의 비율을 지칭한다. 마찬가지로, 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "인덕턴스"는 측정된 전류에 대한 공급된 전압의 비율로서 정의된 복소 임피던스의 허수 부분을 지칭한다. 일반적으로 말하면, 인덕턴스는 외부 전자기 영향에 민감할 수 있는 전기 회로의 특성을 포함한다.
미리 결정된 임계 값이 위반되는 것을 초래하는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 변화는 서셉터의 특정 자기 투과율 및/또는 특정 전기 비저항으로 인한 것일 수 있다. 즉, 에어로졸 발생 물품 내의 서셉터는 특정 자기 투과율 및/또는 특정 전기 비저항을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 서셉터는 전기 전도성 재료를 포함한다. 예를 들어, 서셉터는 금속 재료를 포함할 수 있다. 금속 재료는 예를 들어, 알루미늄, 니켈, 철 또는 그의 합금, 예를 들어 탄소강 또는 페라이트계 스테인리스 강일 수 있다. 알루미늄은 실온(20℃)에서 측정된 약 2.65Х10E-08 Ωm의 전기 비저항, 및 약 1.256Х10E-06 H/m의 자기 투과율을 갖는다. 마찬가지로, 페라이트계 스테인리스 강은 실온(20℃)에서 측정된 약 6.9Х10E-07 Ωm의 전기 비저항, 및 1.26Х10E-03 H/m 내지 2.26Х10E-03 H/m 범위의 자기 투과율을 갖는다.
일반적으로, 미리 결정된 임계 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재할 때 (미리) 결정되는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값의 미리 정의된 함수일 수 있다. 이 경우에, 기준 값은 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하는 것을 나타내는 적어도 하나의 특성의 명확한 값을 정의한다. 대조적으로, 임계 값은 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성이 증가하거나 감소하는지에 따라, 에어로졸 발생 물품이 장치 내로 삽입될 때, 장치의 작동 동안 하나 이상의 전력 펄스에 대해 결정되는 적어도 하나 특성의 값이 에어로졸 발생 물품이 공동에 존재하는 것을 나타내는 것보다 위 또는 아래의 값을 정의한다. 따라서, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성이 증가하거나 감소하는지에 따라, 에어로졸 발생 물품이 장치 내로 삽입될 때, 함수는 임계 값이 어떠한 물품도 공동에 존재하지 않을 때 취해진 기준 값보다 더 크거나 더 작도록 선택되어야 한다. 마찬가지로, 미리 결정된 임계 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 존재할 때 (미리) 결정되는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값의 미리 정의된 함수일 수 있다. 이 경우에, 기준 값은 에어로졸 발생 물품이 공동에 존재하는 것을 나타내는 적어도 하나의 특성의 명확한 값을 정의한다. 대조적으로, 임계 값은 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성이 증가하거나 감소하는지에 따라, 에어로졸 발생 물품이 장치 내로 삽입될 때, 장치의 작동 동안 하나 이상의 전력 펄스에 대해 결정되는 적어도 하나 특성의 값이 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하는 것을 나타내는 것보다 위 또는 아래의 값을 정의한다. 따라서, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성이 증가하거나 감소하는지에 따라, 에어로졸 발생 물품이 장치 내로 삽입될 때, 함수는 임계 값이 물품이 공동에 존재할 때 취해진 기준 값보다 더 작거나 더 크도록 선택되어야 한다. 어느 하나의 경우에, 임계 값은 물품이 공동에 존재할 때 측정되는 적어도 하나의 특성의 값(기준 값)과 어떠한 물품도 공동에 존재하지 않을 때 측정되는 적어도 하나의 특성의 값 사이의 어딘가에 있다.
미리 정의된 함수는 선형 함수일 수 있다. 즉, 임계 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재할 때 결정되는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값의 선형 함수일 수 있다. 특히, 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재할 때 (미리) 결정되고 - 미리 정의된 스케일링 인자의 배인 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응할 수 있다. 마찬가지로, 임계 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 존재할 때 결정되는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값의 선형 함수일 수 있다. 또한, 이 경우에, 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 존재할 때 (미리) 결정되고 - 미리 정의된 스케일링 인자의 배인 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응할 수 있다. 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성이 증가 또는 감소하는지에 따라, 에어로졸 발생 물품이 장치 내로 삽입될 때, 스케일링 인자는 1보다 더 크거나 더 작을 수 있다.
유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재할 때 (미리) 결정되는 경우, 미리 정의된 스케일링 인자는 에어로졸 발생 물품이 장치 내로 삽입될 때 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성이 감소하는 경우에 0.8 내지 0.98, 특히 0.9 내지 0.95, 보다 구체적으로는 0.92 내지 0.94의 범위일 수 있다. 마찬가지로, 미리 정의된 스케일링 인자는 에어로졸 발생 물품이 장치 내로 삽입될 때 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성이 증가하는 경우에 1.02 내지 1.2, 특히 1.05 내지 1.1, 보다 구체적으로는 1.06 내지 1.08의 범위일 수 있다. 예로서, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성이 유도 가열 배열의 전기(등가) 전도도인 경우에, 전도도는 에어로졸 발생 물품이 장치 내로 삽입될 때 감소한다. 이 경우에, 스케일링 인자는 예를 들어, 0.94일 수 있다. 전술한 스케일링 인자는 공동에 부재하거나 공동에 존재하는 물품을 명확하게 구별하기 위해 적절한 것으로 입증되었다.
유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 존재할 때 (미리) 결정되는 경우, 미리 정의된 스케일링 인자는 에어로졸 발생 물품이 장치 내로 삽입될 때 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성이 감소하는 경우에 1.02 내지 1.2, 특히 1.05 내지 1.1, 보다 구체적으로는 1.06 내지 1.08의 범위일 수 있다. 마찬가지로, 미리 정의된 스케일링 인자는 에어로졸 발생 물품이 장치 내로 삽입될 때 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성이 증가하는 경우에 0.8 내지 0.98, 특히 0.9 내지 0.95, 보다 구체적으로는 0.92 내지 0.94의 범위일 수 있다.
전술한 스케일링 인자는 공동에 부재하거나 공동에 존재하는 물품을 명확하게 구별하기 위해 적절한 것으로 입증되었다.
또한, 미리 결정된 임계 값은 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성이 증가하거나 감소하는지에 따라, 에어로졸 발생 물품이 장치 내로 삽입될 때, - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 미리 결정되고 - 미리 정의된 오프셋 값을 더하거나 뺀 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응할 수 있다. 오프셋 값은 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 미리 결정된 기준 값의 2 퍼센트 내지 20 퍼센트, 특히 5 퍼센트 내지 10 퍼센트, 보다 구체적으로는 6 퍼센트 내지 8 퍼센트의 범위일 수 있다. 전술한 오프셋 값은 또한 공동에 부재하거나 공동에 존재하는 물품을 명확하게 구별하기 위해 적절한 것으로 입증되었다.
바람직하게는, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값 및 따라서 임계 값은 에어로졸 발생 장치의 제조 동안 초기에 미리 결정되고 제어 회로에 저장될 수 있다. 이를 위해, 장치는 제어 회로가 유도 가열 배열에 간헐적으로 전력을 공급하기 위한 하나 이상의 펄스를 발생시키도록 장치를 작동시킴으로써 물품이 공동에 존재하거나 존재하지 않는 제조 상태에서 교정될 수 있다. 하나 이상의 펄스 동안, 제어 회로는 공동에 부재하거나 공동에 존재하는 물품에 대한 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값을 정의하는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정한다. 이 기준 값은 미리 정의된 함수에 기초하여 임계 값을 결정하는 데 사용된다. 미리 정의된 함수는 제어 회로에 저장될 수 있다. 이렇게 결정된 임계 값은 결국 하나 이상의 전력 펄스 동안 결정된 적어도 하나의 특성의 결정된 값과의 비교를 위해 정상 사용자 작동 동안 나중에 이용 가능하도록 장치에 저장될 수 있다.
유리하게는, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 에어로졸 발생 장치의 수명 동안 미리 정의된 규칙적인 간격으로 업데이트될 수 있다. 이러한 절차는 자연 변경 효과로 인해, 특히 가열 배열의 전기 파라미터의 드리프트로 인해, 에어로졸 발생 장치의 수명 동안 발생할 수 있는 적어도 하나의 특성의 가능한 드리프트(감소 또는 증가)에 대응하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 가열 배열의 전기 전도도가 적어도 하나의 특성으로서 사용되는 경우에, 예를 들어 물품이 공동에 부재할 때, 제조 상태에서 취해지는 전도도의 초기 기준 값은 얼마 후에 재결정될 때 더 작아질 수 있다는 것이 밝혀졌다. 일부 경우에, 이미 몇 번의 가열 사이클 후에, 어떠한 물품도 공동에 존재하지 않을 때 취해진 전도도의 값은 제조 상태에서 장치에 측정되고 저장된 초기 기준 값에 기초하여 결정된 임계 값보다 훨씬 더 작을 수 있다. 결과적으로, 제어 회로는 물품이 공동에 존재하는 것을 나타내는 것으로 해석되는 전도도의 값을, 존재하지 않는 경우에도, 항상 반환할 것이다. 따라서, 장치는 더 이상 공동 내로 물품의 삽입 또는 추출을 신뢰성 있게 검출할 수 없을 것이다.
물품 검출의 가능한 오작동에 대응하기 위해, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재할 때 사용자 경험 후 10번째마다, 특히 5번째마다, 보다 구체적으로는 2번째마다, 바람직하게는 매번 업데이트될 수 있다.
바람직하게는, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성을 하나 이상의 전력 펄스 동안 재결정함으로써, 그리고 제어 회로에 재결정된 값을 업데이트된 기준 값으로 저장함으로써 업데이트된다.
적어도 하나의 특성은 적어도 하나의 특성을 나타내는 유도 가열 배열의 임의의 파라미터를 측정함으로써 관찰될 수 있다. 파라미터는 직접적으로 또는 간접적으로 측정될 수 있다. 바람직하게는, 파라미터는 전류 및 전압 중 적어도 하나일 수 있다. 따라서, 제어 회로는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성을 나타내는 전류 및 전압 중 적어도 하나를 결정하기 위한 측정 장치를 포함할 수 있다. 특히, 파라미터는 장치의 DC 전력 공급부로부터 유도 가열 배열로 공급된 DC 전류일 수 있다. 따라서, 제어 회로는 DC 전력 공급부로부터 유도 가열 배열로 공급된 DC 전류를 측정하도록 배열되고 구성된 전류 측정 장치를 포함할 수 있다. 이를 위해, 측정 장치는 DC 전력 공급부와 유도 가열 배열 사이에 직렬 연결로 배열된 DC 전류 측정 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정 장치는 저항 및 션트 증폭기를 포함할 수 있다. 따라서, 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 공동 내로 삽입될 때, 서셉터가 공동에 존재하는 것은 저항 부하의 증가로 인해 각각 등가 저항을 증가시키고 전도도를 감소시킨다. 이는 결국 유도 가열 배열에 공급하는 DC 전류의 감소를 야기한다. DC 전류의 감소는 후속하여 기재를 가열하기 위한 유도 가열 배열의 가열 작동을 활성화시킬 수 있는 제어 회로의 전류 측정 장치에 의해 검출된다. 마찬가지로, 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 공동으로부터 추출될 때, 서셉터가 공동에 부재하는 것은 저항 부하의 감소로 인해 각각 등가 저항을 감소시키고 전도도를 증가시킨다. 이는 결국 유도 가열 배열에 공급하는 DC 전류의 증가를 야기한다. DC 전류의 증가는 제어 회로의 전류 측정 장치에 의해 검출되며, 이는 후속하여 다음 가열 작동을 가능하게 할 수 있다.
전류 측정 장치에 더하여, 제어 회로는 DC 전력 공급부에 의해 유도 가열 배열로 공급된 DC 전압을 결정하도록 배열되고 구성된 전압 측정 장치를 포함할 수 있다. 전압 측정 장치는 DC 전력 공급부에 의해 유도 가열 배열로 공급된 DC 전압을 결정하기 위해 장치의 DC 전력 공급부에 병렬 연결로 배열될 수 있다.
또한, 제어 회로는 결정된 DC 전류 대 결정된 DC 전압의 비율로부터 유도 가열 배열의 전기 전도도의 값을 결정하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제어 회로는 결정된 DC 전압 대 결정된 DC 전류의 비율로부터 유도 가열 배열의 전기(등가) 저항의 값을 결정하도록 구성될 수 있다. 유리하게는, 결정된 DC 전류 및 결정된 DC 전압 둘 모두로부터 유도 가열 배열의 전기 전도도 또는 전기(등가) 저항을 결정하는 것은 가열 배열을 구동하는 데 사용되는 전력의 드리프트, 특히 점진적인 감소를 설명한다. 통상적으로, 가열 배열을 구동하는 데 사용되는 전력은 배터리에 의해 제공된다. 따라서, 제어 회로는 가열 배열에 제공된 실제 전력에 관계없이, 전기 전도도의 값을 적절히 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 에어로졸 발생 장치는 전력 공급부, 특히 DC 공급 전압 및 DC 공급 전류를 유도 가열 배열에 제공하도록 구성된 DC 전력 공급부를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 전력 공급부는 리튬 철 인산염 배터리와 같은 배터리이다. 전력 공급부는 재충전 가능할 수 있다. 전력 공급부는 한번 이상의 사용자 경험을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다. 예를 들어, 전력 공급부는 약 6 분의 기간 동안, 또는 6 분의 배수의 기간 동안 에어로졸을 연속적으로 발생시키기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 미리 결정된 수의 퍼프, 또는 유도 가열 배열의 개별적인 활성화를 허용하는 데 충분한 용량을 가질 수 있다.
일반적으로, 제어 회로는 가열 작동을 시작하기 위해 공동 내로 에어로졸 발생 물품의 삽입, 가열 작동이 재시작될 수 있도록 가열 작동 후 공동으로부터 에어로졸 발생 물품의 추출, 또는 가열 작동을 정지하기 위해 가열 작동 동안 공동으로부터 에어로졸 발생 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하도록 구성될 수 있다.
제1 및 제2 경우에, 에어로졸 발생 장치는 가열 작동에 있지 않지만, 특정 물품 검출 모드, 특히 물품 삽입 검출 모드 또는 물품 추출 검출 모드 각각에 있다. 제3 경우에서, 에어로졸 발생 장치는 가열 작동, 즉 가열 모드에 있다. 그럼에도 불구하고, 가열 모드에서, 제어 회로는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하고 이를 미리 결정된 임계 값과 비교함으로써, 특히 하나 이상의 전력 펄스에 대해 결정된 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 결정된 값이 미리 결정된 임계 값을 위반한 것을 검출함으로써 공동으로부터 에어로졸 발생 물품의 추출을 검출 가능할 수 있다. 제1 및 제2 경우에, 즉 장치가 물품 검출 모드에 있을 때, 특히 물품 삽입 검출 모드 및 물품 추출 검출 모드에 있을 때, 제어 회로에 의해 발생된 전력 펄스는 공동 내로 또는 공동으로부터 에어로졸 발생 물품의 삽입 또는 추출을 검출하는 것을 구체적으로 목표로 한다. 따라서, 물품 검출 모드 동안, 특히 물품 삽입 검출 모드 및 물품 추출 검출 모드에서 물품 검출을 위해 발생된 전력 펄스는 프로브 전력 펄스로서 표시될 수 있다. 따라서, 제어 회로는 프로브 전력 펄스를 발생시키도록 구성될 수 있다. 제3 경우에, 즉, 장치가 가열 모드에 있을 때, 제어 회로에 의해 발생된 전력 펄스는 펄스 가열에 의해 에어로졸 형성 기재를 가열하는 것을 목표로 할 수 있다. 따라서, 가열 작동 동안, 특히 가열 모드 동안 발생된 전력 펄스는 가열 전력 펄스로서 표시될 수 있다. 또한, 가열 작동 동안, 즉 가열 모드에서, 전력 펄스는 또한 가열 작동을 정지하기 위해 공동으로부터 에어로졸 발생 물품의 추출을 위해 장치를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 즉, 가열 모드 동안 전력 펄스는 또한 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하고 이를 미리 결정된 임계 값과 비교함으로써, 특히 하나 이상의 전력 펄스에 대해 결정된 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 결정된 값이 미리 결정된 임계 값을 위반한 것을 검출함으로써 공동으로부터 에어로졸 발생 물품의 추출을 검출하는 데 사용될 수 있다.
일반적으로, 물품 삽입 검출 모드 및 물품 추출 검출 모드에서의 전력 펄스는 동일할 수 있다. 또한, 물품 삽입 검출 모드 및 물품 추출 검출 모드에서의 전력 펄스는 전력 펄스의 진폭, 펄스 지속 시간 및 2개의 연속 전력 펄스 사이의 시간 간격과 같은, 적어도 하나의 특성에 의해 서로 상이할 수 있는 것이 가능하다. 마찬가지로, 물품 삽입/추출 검출 모드 및 가열 모드에서의 전력 펄스는 동일할 수 있다. 또한, 삽입/추출 검출 모드 및 가열 모드에서의 전력 펄스, 즉, 프로브 전력 펄스 및 가열 전력 펄스는 전력 펄스의 진폭, 펄스 지속 시간 및 2개의 연속 전력 펄스 사이의 시간 간격과 같은, 적어도 하나의 특성에 의해 서로 상이할 수 있는 것이 가능하다. 특히, 가열 전력 펄스의 진폭은 프로브 전력 펄스의 진폭보다 클 수 있다. 또한, 프로브 전력 펄스는 고정된 펄스 패턴, 특히 고정된 주기성을 가질 수 있다. 대조적으로, 가열 전력 펄스는 예를 들어, 가열 전력의 펄스 폭 변조의 경우, 고정되지 않은, 특히 가변 펄스 패턴을 가질 수 있다.
제어 회로는 가열 작동 동안 공동으로부터 물품의 추출을 검출하는 것에 응답하여 유도 가열 배열의 가열 작동을 디스에이블 하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제어 회로는 이전 가열 작동 후, 및 공동으로부터 물품의 추출을 검출한 후까지 유도 가열 배열의 가열 작동을 디스에이블 하도록 구성될 수 있다. 유리하게는, 이는 장치의 사용자가 고갈된 에어로졸 발생 물품으로 새로운 가열 작동을 시작하는 것을 방지한다. 또한, 사용된 에어로졸 발생 물품을 재가열하는 것은 가열 배열에 손상을 야기할 수 있기 때문에 안전성이 개선될 수 있다.
물품의 추출이 검출되면, 가열 작동의 디스에이블 하는 것이 중단되어야 한다. 따라서, 제어 회로는 가열 작동 동안 공동으로부터 물품의 추출을 검출하는 것에 응답하여, 그리고 가열 작동을 디스에이블 한 후 유도 가열 배열의 가열 작동의 활성화를 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제어 회로는 이전 가열 작동 후, 및 공동으로부터 물품의 추출을 검출하는 것에 응답하여 유도 가열 배열의 가열 작동의 활성화를 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
일반적으로, 유도 가열 배열의 가열 작동은 수동으로, 즉 사용자 입력에 의해 활성화될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 가열 작동의 활성화는 이벤트 구동형일 수 있는데, 즉, 특정 이벤트를 검출하는 것에 응답하여 발생할 수 있다. 바람직하게는, 제어 회로는 공동 내로 물품의 삽입을 검출하는 것에 응답하여 유도 가열 배열의 가열 작동을 시작하도록 구성된다. 유리하게는, 이는 가열 작동이 임의의 추가 사용자 입력의 필요 없이 공동 내로 물품의 삽입 시에 자동적으로 시작되므로 사용자의 편의를 향상시킨다.
제어 회로는 에어로졸 발생 장치의 이동을 검출하기 위한 모션 센서를 더 포함할 수 있다. 유리하게는, 모션 센서는 이동을 위해 장치를 모니터링하고, 따라서, 예를 들어 사용자가 공동으로부터 에어로졸 발생 물품을 추출할 것인지 또는 물품을 공동 내로 삽입할 것인지를 검출하고, 따라서 새로운 사용자 경험을 시작할 수 있게 한다. 일 실시예로서, 모션 센서는 가속도를 측정하기 위한 가속도계 또는 장치의 각배향(angular orientation) 또는 각속도(angular velocity)를 측정하기 위한 자이로스코프 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 모션 센서는 특히 사용자가 장치를 취급하는 것으로 인해, 에어로졸 발생 장치의 가속도, 각배향 및/또는 각속도 중 적어도 하나를 검출하도록 구성될 수 있다. 유휴 단계 동안, 즉 에어로졸 발생 장치가 사용되지 않는 기간 동안 불필요한 펄스 발생을 회피하기 위해, 제어 회로는 에어로졸 발생 장치의 이동을 검출하는 것에 응답하여, 특히 이것에만 응답하여 프로브 전력 펄스를 발생시키기 시작하도록 구성될 수 있다. 따라서, 장치 이동의 검출은 사용자가 장치를 사용하려고 할 때 물품 검출 모드를 트리거링하는 데 사용된다. 유리하게는, 이는 전력을 절약하고, 따라서 에어로졸 발생 장치의 전체 작동 시간을 증가시킬 수 있게 한다. 바람직하게는, 제어 회로는 미리 결정된 움직임 임계 값에 도달하거나 이를 초과하는 장치의 이동을 검출하는 것에 응답하여, (프로브) 전력 펄스를 발생시키기 시작하도록 구성된다. 마찬가지로, 제어 회로는 미리 결정된 움직임 임계 값에 도달하거나 이를 초과하는 장치의 이동을 검출한 후, 미리 결정된 시간 후에 프로브 전력 펄스를 발생시키는 것을 정지하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 또한 미리 결정된 유휴 시간 동안 미리 결정된 움직임 임계 값에 도달하지 않는 장치의 이동을 검출하는 것에 응답하여, 또는 미리 결정된 유휴 시간 동안 이동 없음을 검출하는 것에 응답하여 (프로브) 전력 펄스를 발생시키는 것을 정지하도록 구성될 수 있다. 유리하게는, 이러한 절차는 또한 전력 소모를 감소시키는 데 도움을 주며, 따라서 장치의 전체 작동 시간을 증가시키는 데 도움을 준다.
전력 소모를 더 감소시키기 위해, 제어 회로는 미리 결정된 움직임 임계 값에 도달하지 않는 장치의 이동을 미리 결정된 유휴 시간 동안 검출하는 것에 응답하여 또는 미리 결정된 유휴 시간 동안 이동 없음을 검출하는 것에 응답하여 시간 단위당, (프로브) 전력 펄스의 수를 예를 들어 2배 또는 3배만큼 감소시키도록 구성될 수 있다. 유휴 시간은 10 초 내지 90 초, 특히 15 초 내지 60 초, 바람직하게는 15 초 내지 40 초의 범위일 수 있다. 다른 구성에 따르면, 제어 회로는 미리 결정된 가속 임계 값에 도달하지 않는 장치의 이동을 미리 결정된 제1 유휴 시간 동안 검출하는 것에 응답하여 또는 미리 결정된 제1 유휴 시간 이동 동안 이동 없음을 검출하는 것에 응답하여 시간 단위당, (프로브) 전력 펄스의 수를 예를 들어 2배 또는 3배만큼 감소시키고, 후속하여 미리 결정된 가속 임계 값에 도달하지 않는 장치의 이동을 제1 유휴 시간 후에 시작하는 미리 결정된 제2 유휴 시간 동안 검출하는 것에 응답하여 또는 제1 유휴 시간 후에 시작하는 미리 결정된 제2 유휴 시간 동안 이동 없음을 검출하는 것에 응답하여 전력 펄스, 특히 프로브 전력 펄스를 발생시키는 것을 정지하도록 구성될 수 있다. 유리하게는, 이러한 구성은 전력 소모를 더욱 더 감소시키므로, 장치의 전체 작동 시간을 더욱 더 증가시킨다. 제1 유휴 시간은 5 초 내지 60 초, 특히 10 초 내지 30 초, 바람직하게는 15 초 내지 25 초의 범위일 수 있다. 마찬가지로, 제2 유휴 시간은 10 초 내지 90 초, 특히 15 초 내지 60 초, 바람직하게는 15 초 내지 30 초의 범위일 수 있다.
이동에 대해 장치를 모니터링함으로써 물품 검출 모드를 트리거링하는 것에 대안적으로 또는 추가적으로, 물품 검출 모드는 또한 다른 이벤트에 의해 트리거링될 수 있다. 예를 들어, 물품 검출 모드는 장치의 DC 전력 공급부를 재충전하기 위해 사용되는 전력 충전 유닛으로부터 에어로졸 발생 장치를 추출함으로써 트리거링될 수 있다. 이를 위해, 제어 회로는 전력 충전 유닛으로부터 에어로졸 발생 장치의 추출을 검출하고 전력 충전 유닛으로부터 에어로졸 발생 장치의 추출을 검출하는 것에 응답하여 (프로브) 전력 펄스를 발생시키기 시작하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제어 회로는 전력 충전 유닛 내로 에어로졸 발생 장치의 삽입을 검출하고 전력 충전 유닛 내로 에어로졸 발생 장치의 삽입을 검출하는 것에 응답하여 (프로브) 전력 펄스를 발생시키는 것을 정지하도록 구성될 수 있다. 이러한 절차는 사용자가 물품 검출 모드를 능동적으로 시작하거나 정지할 필요가 없기 때문에 불필요한 전력 소모를 회피하고 사용자의 편의를 향상시킨다.
제어 회로는 예를 들어, 미리 결정된 퍼프 수를 검출하는 것, 미리 결정된 가열 시간이 경과했음을 검출하는 것, 또는 사용자 입력을 수신하는 것 중 적어도 하나에 응답하여 다양한 조건을 겪는 장치의 가열 작동을 정지하도록 구성될 수 있다. 유리하게는, 이들 조건 중 어느 하나는 후속하여 공동으로부터 에어로졸 발생 물품의 추출의 검출을 개시할 수 있다. 따라서, 제어 회로는 장치의 가열 작동의 정지를 검출하는 것에 응답하여 물품의 추출을 검출하기 위해 전력 펄스, 특히 프로브 전력 펄스를 발생시키기 시작하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 절차는 또한 사용자의 편의를 향상시킨다.
제어 회로는 공동으로부터 물품의 추출을 검출하는 것에 응답하여 유도 가열 배열의 가열 작동을 정지하도록 구성되는 것이 또한 가능하다. 유리하게는, 이러한 구성은, 예를 들어 에어로졸 발생 물품이, 예를 들어 미리 결정된 가열 시간의 만료 전 또는 미리 결정된 퍼프 수의 만료 전 또는 사용자 입력 전, 불시에 추출된 경우, 가열 작동을 중단시키는 데 사용될 수 있다.
제어 회로는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 변화의 제1 검출 후에 미리 결정된 기간에 적어도 하나의 검증 전력 펄스를 발생시킴으로써 그리고 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 변화를 재검출함으로써 공동 내로 물품의 삽입 또는 공동으로부터 물품의 추출을 검증하도록 구성될 수 있다.
유도 가열 배열에 간헐적으로 전력을 공급하기 위한 전력 펄스를 발생시키기 위해, 제어 회로는 DC 전력 공급부로부터 유도 가열 배열로 전력의 공급을 제어하도록 구성되고 배열된 스위치를 포함할 수 있다. 이를 위해, 스위치는 예컨대 가열 작동을 시작하기 위해 공동 내로 에어로졸 발생 물품의 삽입(물품 삽입 검출 모드), 가열 작동이 재시작될 수 있게 하도록 가열 작동 후에 공동으로부터 에어로졸 발생 물품의 추출(물품 추출 검출 모드), 및 가열 작동을 정지하기 위해 가열 작동 동안 공동으로부터 에어로졸 발생 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하기 위한 유도 가열 배열에 간헐적으로 전력을 공급하도록 간헐적으로 폐쇄되고 개방될 수 있다.
스위치는 또한 에어로졸 형성 기재의 펄스 가열을 위한 전력 펄스를 발생시키기 위해 장치의 가열 모드 동안 유도 가열 배열에 간헐적으로 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 이 모드는 펄스 가열 모드로서 표시될 수 있다. 이 모드에서, 전력 펄스는 또한 가열 작동을 정지하기 위해 공동으로부터 에어로졸 발생 물품의 추출을 위해 장치를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 또한, 에어로졸 발생 장치의 가열 작동 동안, 스위치는 DC 전력 공급부로부터 유도 가열 배열로 DC 전압을 연속적으로 인가하도록 영구적으로 폐쇄될 수 있는 것이 가능하다. 따라서, 이 모드는 연속 가열 모드로서 표시될 수 있다. 연속 가열 모드에서, 제어 회로는 또한 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하고 이를 미리 결정된 임계 값과 비교함으로써, 특히 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 결정된 값이 미리 결정된 임계 값을 위반한 것을 검출함으로써 공동으로부터 물품의 추출을 검출 가능할 수 있다.
일반적으로, 펄스 지속 시간 및 2개의 연속(프로브) 전력 펄스 사이의 시간 간격은 예컨대 에너지 고갈의 효과 및 사용자 경험의 성능의 균형을 맞추기 위해 선택되어야 한다. (프로브) 전력 펄스는 1 마이크로초 내지 500 마이크로초, 특히 10 마이크로초 내지 300 마이크로초, 바람직하게는 15 마이크로초 내지 120 마이크로초, 가장 바람직하게는 30 마이크로초 내지 100 마이크로초의 범위인 펄스 지속 시간을 가질 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "펄스 지속 시간"은 가열 배열이 전원이 켜지는 시간 간격을 나타내며, 특히 위에서 언급된 스위치가 닫혀 있는 시간 간격을 나타낸다. 2개의 연속(프로브) 전력 펄스 사이의 시간 간격은 50 밀리초 내지 2 초, 특히 100 밀리초 내지 2 초, 바람직하게는 500 밀리초 내지 1 초의 범위일 수 있다. 펄스 지속 시간 및 2개의 연속 전력 펄스 사이의 시간 간격의 합은 폴링 시간, 즉 펄스의 시작과 다음 펄스의 시작 사이의 시간 차이로서 표시될 수 있다. 폴링 시간은 50 밀리초 내지 2.5 초, 특히 51 밀리초 내지 2.5 밀리초, 보다 구체적으로는 100 밀리초 내지 2 초, 바람직하게는 500 밀리초 내지 1 초의 범위일 수 있다.
물품 검출을 위해, 프로브 전력 펄스는 바람직하게는 미리 결정된 기간 동안만 발생된다. 물품의 삽입 또는 추출이 미리 결정된 기간 내에 검출되지 않은 경우에, 전력 펄스의 발생에 따른 물품 검출 모드는 전술한 바와 같이, 전력을 보호하기 위해 정지될 수 있다. 마찬가지로, 물품의 삽입 또는 추출이 미리 결정된 기간 내에 검출되는 경우, 검출 모드는 특히 물품의 삽입 또는 추출을 검출하는 것에 응답하여 즉시 정지될 수 있다.
유도 가열 배열은 고주파 교번 자기장을 발생시키도록 구성될 수 있다. 본원에서 지칭되는 바와 같이, 고주파 교번 자기장은 500 kHz(킬로헤르츠) 내지 30 MHz(메가헤르츠), 특히 5 MHz(메가헤르츠) 내지 15 MHz(메가헤르츠), 바람직하게는 5 MHz(메가헤르츠) 내지 10 MHz(메가헤르츠) 범위일 수 있다.
교번 자기장을 발생시키기 위해, 유도 가열 배열은 DC 전력 공급부에 연결된 DC/AC 변환기를 포함할 수 있다. DC/AC 변환기는 LC 네트워크를 포함할 수 있다. 예를 들어, DC/AC 변환기는 클래스-C 전력 증폭기 또는 클래스-D 전력 증폭기 또는 클래스-E 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 특히, DC/AC 변환기는 트랜지스터 스위치 및 트랜지스터 스위치 드라이버 회로 및 LC 네트워크를 포함할 수 있다. LC 네트워크는 커패시터 및 인덕터의 직렬 연결을 포함할 수 있으며, 여기서 인덕터는 특히 서셉터를 유도 가열하고 물품 검출을 위해 공동 내에 교번 자기장을 발생시키도록 구성되고 배열된다. LC 네트워크는 트랜지스터 스위치에 병렬인 션트 커패시터(shunt capacitor)를 더 포함할 수 있다. 또한, DC/AC 변환기는 DC 전력 공급부로부터 DC 공급 전압(+V_DC)을 공급하기 위한 초크 인덕터를 포함할 수 있다.
서셉터를 유도 가열하고 물품 검출을 위해 공동 내에 교번 자기장을 발생시키는 데 사용되는 인덕터는 적어도 하나의 유도 코일, 특히 단일 유도 코일 또는 복수의 유도 코일을 포함할 수 있다. 유도 코일의 수는 서셉터의 크기 및/또는 수에 따라 달라질 수 있다. 유도 코일 또는 코일들은 에어로졸 발생 물품 내의 하나 이상의 서셉터의 형상과 일치하는 형상을 가질 수 있다. 마찬가지로, 유도 코일 또는 코일들은 에어로졸 발생 장치의 하우징의 형상에 합치하는 형상을 가질 수 있다. 적어도 하나의 유도 코일은 헬리컬 코일 또는 편평한 평면형 코일, 특히 팬케이크 코일 또는 만곡된 평면형 코일일 수 있다. 적어도 하나의 유도 코일은 가열 배열의 하우징, 또는 가열 배열을 포함하는 에어로졸 발생 장치의 본체 또는 하우징 중 하나 내에 유지될 수 있다. 적어도 하나의 유도 코일은, 바람직하게는 원통형 코일 지지체, 예를 들어 페라이트 코어 주위로 감겨질 수 있다. 유도 가열 배열은 시스템의 활성화 후에 연속적으로 또는 간헐적으로, 예컨대 퍼핑할 때마다 교번 자기장을 발생시키도록 구성될 수 있다.
제어 회로는 에어로졸 발생 장치의 전체 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 회로 및 유도 가열 배열의 적어도 일부는 에어로졸 발생 장치의 전체 전기 회로의 일체형 부분일 수 있다.
제어 회로는 마이크로프로세서, 예를 들어 프로그래밍 가능 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 주문형 반도체(ASIC; application specific integrated chip) 또는 제어를 제공할 수 있는 다른 전자 회로를 포함할 수 있다. 제어 회로는 전류-전압 변환용 트랜스임피던스 증폭기, 반전 신호 증폭기, 차동-단일단 변환기, 아날로그-디지털 변환기 및 마이크로컨트롤러 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서는 유도 가열 배열에 간헐적으로 전력을 공급하기 위한 전력 펄스를 발생시키는 데 사용되는 스위치를 제어하는 것, DC 전력 공급부로부터 유도 가열 배열로 공급된 전류를 측정하기 위한 측정 장치를 판독하는 것, 및 유도 가열 배열의 트랜지스터 스위치 드라이버 회로를 제어하는 것 중 적어도 하나를 하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 에어로졸 발생 장치의 전체 컨트롤러일 수 있거나 이의 기술일 수 있다. 제어 회로 및 유도 가열 배열의 적어도 일부(인덕터를 제외함)는 공통 인쇄 회로 기판에 배열될 수 있다. 이는 가열 배열의 컴팩트한 디자인에 관해 특히 유리한 것으로 입증된다.
수용 공동은 에어로졸 발생 물품이 수용 공동 내로 삽입될 수 있는 삽입 개구부를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 에어로졸 발생 물품이 삽입되는 방향은 삽입 방향으로 표시된다. 바람직하게는, 삽입 방향은 수용 공동의 길이 축, 특히 중심 축의 연장부에 대응한다. 수용 공동 내로 삽입 시, 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부는 삽입 개구부를 통해 외측으로 여전히 연장될 수 있다. 외측으로 연장되는 부분은, 바람직하게는 사용자와의 상호작용을 위해, 특히 사용자의 입 안으로 들어가도록 제공된다. 따라서, 장치의 사용 동안, 삽입 개구부는 입에 가까울 수 있다. 따라서, 본원에서 사용되는 바와 같이, 삽입 개구부에 가까운 섹션 또는 장치의 사용 시 사용자의 입에 가까운 섹션은 각각 접두어 "근위"로 표시된다. 더 멀리 배열되는 섹션은 접두사 "원위"로 나타낸다. 이러한 관례와 관련하여, 수용 공동은 에어로졸 발생 장치의 근위 부분 내에 배열되거나 위치될 수 있다. 삽입 개구부는 에어로졸 발생 장치의 근위 단부에, 특히 수용 공동의 근위 단부에 배열되거나 위치될 수 있다. 일반적으로, 수용 공동은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 특히, 수용 공동의 형상은 그 안에 수용될 에어로졸 발생 물품의 형상에 대응할 수 있다. 바람직하게는, 수용 공동은 실질적으로 원통형 형상 또는 테이퍼진 형상, 예를 들어 실질적으로 원추형 또는 실질적으로 절두 원추형 형상을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 공동으로부터 물품의 추출, 공동 내로 물품의 삽입, 유도 가열 배열의 가열 작동의 디스에이블 하는 것 또는 인에이블 하는 것 중 적어도 하나의 검출을 표시하기 위한 광학 또는 촉각 표시 수단을 더 포함할 수 있다. 유리하게는, 이러한 표시 수단은 사용의 용이성 및 사용자의 편의를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 그리고 본원에서 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 시스템은 에어로졸 발생 물품을 더 포함하며, 여기서 물품의 적어도 일부는 장치의 수용 공동 내에 제거 가능하게 수용 가능할 수 있거나 제거 가능하게 수용될 수 있다. 물품은 적어도 하나의 에어로졸 형성 기재 및 물품이 공동 내에 수용될 때 기재를 가열하기 위한 유도 가열 가능한 서셉터를 포함한다.
에어로졸 발생 물품은 특히 단일 사용을 위해 의도된 소모품일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 담배 물품일 수 있다. 특히, 물품은 종래의 궐련과 유사할 수 있는, 로드 형상 물품, 바람직하게는 원통형 로드 형상 물품일 수 있다. 바람직하게는, 물품은 세장형 물품 또는 로드 형상 물품일 수 있다. 세장형 또는 로드 형상 물품은 종래의 궐련의 형상과 유사한 형상을 가질 수 있다. 에어로졸 발생 물품, 특히 세장형 또는 로드 형상 물품은 원형 또는 타원형 또는 난형 또는 정사각형 또는 직사각형 또는 삼각형 또는 다각형 단면을 가질 수 있다.
일 예로서, 에어로졸 발생 물품은 이하의 요소 중 하나 이상, 즉 원위 전방 플러그 요소, 기재 요소, 제1 관 요소, 제2 관 요소, 및 필터 요소를 포함하는 로드 형상 물품, 특히 원통형 물품일 수 있다. 기재 요소는, 바람직하게는 적어도 하나의 가열될 에어로졸 형성 기재 및 에어로졸 형성 기재와 열적으로 접촉하거나 에어로졸 형성 기재와 열적으로 근접하는 서셉터 배열을 포함한다. 기재 요소는 10 밀리미터 내지 14 밀리미터, 예를 들어 12 밀리미터의 길이를 가질 수 있다. 제1 관 요소는 제2 관 요소보다 더 원위에 있다. 바람직하게는, 제1 관 요소는 기재 요소의 근위에 있는 반면, 제2 관 요소는 제1 관 요소의 근위에 있고 필터 요소의 원위에 있으며, 즉 제1 관 요소와 필터 요소 사이에 있다. 제1 관 요소 및 제2 관 요소 중 적어도 하나는 중앙 공기 통로를 포함할 수 있다. 제2 관 요소의 중앙 공기 통로의 단면은 제1 관 요소의 중앙 공기 통로의 단면보다 더 클 수 있다. 바람직하게는, 제1 관 요소 및 제2 관 요소 중 적어도 하나는 중공형 셀룰로스 아세테이트 튜브를 포함할 수 있다. 제1 관 요소 및 제2 관 요소 중 적어도 하나는 6 밀리미터 내지 10 밀리미터, 예를 들어 8 밀리미터의 길이를 가질 수 있다. 필터 요소는, 바람직하게는 마우스피스로서, 또는 제2 관 요소와 함께 마우스피스의 일부로서 역할을 한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "마우스피스"는 에어로졸이 에어로졸 발생 물품을 빠져나가는 물품의 일부분을 지칭한다. 필터 요소의 길이는 10 밀리미터 내지 14 밀리미터, 예를 들어 12 밀리미터의 길이를 가질 수 있다. 원위 전방 플러그 요소는 기재 요소의 원위 전방 단부를 덮고 보호하는 데 사용될 수 있다. 원위 전방 플러그 요소는 3 밀리미터 내지 6 밀리미터, 예를 들어 5 밀리미터의 길이를 가질 수 있다. 원위 전방 플러그 요소는 필터 요소와 동일한 재료로 제조될 수 있다. 전술한 요소 모두는 전술한 순서로 물품의 길이 축을 따라 순차적으로 배열될 수 있으며, 여기서 원위 전방 플러그 요소는 바람직하게는 물품의 원위 단부에 배열되어 있고, 필터 요소는 바람직하게는 물품의 근위 단부에 배열되어 있다. 전술한 요소 각각은 실질적으로 원통형일 수 있다. 특히, 모든 요소는 동일한 외부 단면 형상 및/또는 치수를 가질 수 있다. 게다가, 요소는 예컨대 요소를 함께 유지하고 로드 형상 물품의 원하는 단면 형상을 유지하도록 하나 이상의 외부 래퍼에 의해 둘러싸일 수 있다. 바람직하게는, 래퍼는 종이로 제조된다. 래퍼는, 래퍼의 중첩된 자유 단부를 서로 접착시키는 접착제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 원위 전방 플러그 요소, 기재 요소 및 제1 관 요소는 제1 래퍼에 의해 둘러싸일 수 있고, 제2 관 요소 및 필터 요소는 제2 래퍼에 의해 둘러싸일 수 있다. 제2 래퍼는 또한(제1 래퍼에 의해 래핑된 후에) 제1 관 요소의 적어도 일부를 둘러싸서 원위 전방 플러그 요소를 연결할 수 있고, 기재 요소 및 제1 관 요소는 제1 래퍼에 의해 제2 관 요소 및 필터 요소에 둘러싸여 있다. 제2 래퍼는 그의 원주 주위에 천공을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 기재"는 가열될 때 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재에 관한 것이다. 에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재 또는 액체 에어로졸 형성 기재 또는 겔형 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 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. 에어로졸 형성 기재는 또한 니코틴 또는 향미 물질과 같은, 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다. 특히, 액체 에어로졸 형성 기재는 물, 용매, 에탄올, 식물 추출물 및 천연 또는 인공 향미제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 또한 페이스트 상 재료, 에어로졸 형성 기재를 포함하는 다공성 재료의 향낭, 또는 예를 들어, 글리세린과 같은 일반적인 에어로졸 형성제를 포함할 수 있는, 겔화제 또는 점착제와 혼합된, 이후 플러그로 압축 또는 성형되는 말아피는 담배(loose 담배)일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "서셉터"는 교번 전자기장 내에서 유도 가열될 수 있는 재료를 포함하는 요소를 지칭한다. 이는 서셉터 재료의 전기 및 자기 특성에 따라, 서셉터에 유도된 히스테리시스 손실 또는 와전류 중 적어도 하나의 결과일 수 있다.
서셉터는 다양한 기하학적 구성을 포함할 수 있다. 서셉터는 미립자 서셉터, 또는 서셉터 필라멘트, 또는 서셉터 메시, 또는 서셉터 심지, 또는 서셉터 핀, 또는 서셉터 로드, 또는 서셉터 블레이드, 또는 서셉터 스트립, 또는 서셉터 슬리브, 또는 서셉터 컵 또는 원통형 서셉터, 또는 평면 서셉터 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 서셉터는 8 mm(밀리미터) 내지 16 mm(밀리미터), 특히 10 mm(밀리미터) 내지 14 mm(밀리미터)의 범위, 바람직하게는 12 mm(밀리미터)의 길이를 갖는 세장형 서셉터 스트립일 수 있다. 서셉터 스트립의 폭은, 예를 들어 2 mm(밀리미터) 내지 6 mm(밀리미터), 특히, 4 mm(밀리미터) 내지 5 mm(밀리미터)의 범위일 수 있다. 서셉터 스트립의 두께는, 바람직하게는 0.03 mm(밀리미터) 내지 0.15 mm(밀리미터), 보다 바람직하게는 0.05 mm(밀리미터) 내지 0.09 mm(밀리미터)의 범위이다.
서셉터는 다층 서셉터, 예를 들어 다층 서셉터 스트립일 수 있다. 특히, 다층 서셉터는 제1 서셉터 재료 및 제2 서셉터 재료를 포함할 수 있다. 제1 서셉터 재료는 바람직하게는, 열 손실과 이에 따른 가열 효율에 관하여 최적화된다. 예를 들어, 제1 서셉터 재료는 알루미늄일 수 있거나, 스테인리스 강과 같은 철 재료(ferrous material)일 수 있다. 대조적으로, 제2 서셉터 재료는, 바람직하게는 온도 마커로서 사용된다. 이를 위해, 제2 서셉터 재료는 서셉터 조립체의 미리 정의된 가열 온도에 대응하는 퀴리 온도를 갖도록 선택된다. 그의 퀴리 온도에서, 제2 서셉터의 자기 특성은, 전기 저항의 일시적 변화에 의해 수반되는, 강자성에서 상자성으로부터 변한다. 따라서, 유도원에 의해 흡수된 전류의 대응하는 변화를 모니터링하여, 제2 서셉터 재료가 자신의 퀴리 온도에 도달한 경우에, 이에 따라 미리 정의된 가열 온도에 도달했을 때 검출될 수 있다. 제2 서셉터 재료는 에어로졸 형성 기재의 발화점 미만, 즉, 500℃보다 낮은, 퀴리 온도를 갖는 것이 바람직하다. 제2 서셉터 재료로 적합한 재료는 니켈 및 특정 니켈 합금을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템 및 에어로졸 발생 물품의 추가 특징 및 장점은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치와 관련하여 이미 전술되었고 동일하게 적용된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 또는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 시스템의 에어로졸 발생 물품에 관한 것이다. 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재 및 기재를 가열하기 위한 유도 가열 가능한 서셉터를 포함한다. 에어로졸 발생 물품의 추가 특징 및 장점은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템과 관련하여 이미 전술되었고 동일하게 적용된다.
본 발명은 또한 유도 가열 가능한 서셉터를 갖는 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 공동에 존재하는지 또는 공동에 부재하는지를 검출하기 위한 방법에 관한 것이며, 장치는 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동, 물품이 공동 내에 수용될 때 물품의 서셉터를 유도 가열하기 위해 공동 내에 교번 자기장을 발생시키도록 구성된 유도 가열 배열을 포함한다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 본 발명에 따르고 본원에 설명된 바와 같은 에어로졸 발생 장치이다. 방법은:
- 유도 가열 배열의 하나 이상의 전력 펄스 동안 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하는 단계로서, 값은 서셉터를 갖는 물품이 공동에 존재하거나 공동에 부재하는 것에 좌우되는, 단계, 및
- 결정된 값 및 미리 결정된 임계 값에 기초하여, 특히 결정된 값과 미리 결정된 임계 값의 비교에 기초하여, 보다 구체적으로 결정된 값이 미리 결정된 임계 값을 위반한 것에 응답하여, 공동 내로 물품의 삽입 또는 공동으로부터 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하는 단계를 포함한다.
장치에 대해 전술한 바와 같이, 미리 결정된 임계 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 미리 결정된 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값의 미리 정의된 함수이다. 특히, 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 미리 결정되고 - 미리 정의된 스케일링 인자의 배인 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응할 수 있다. 미리 정의된 스케일링 인자는 0.8 내지 0.98, 특히 0.9 내지 0.95, 보다 구체적으로는 0.92 내지 0.94의 범위이거나, 미리 정의된 스케일링 인자는 1.02 내지 1.2, 특히 1.05 내지 1.1, 보다 구체적으로는 1.06 내지 1.08의 범위이다. 마찬가지로, 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 미리 결정되고 - 미리 정의된 오프셋 값을 더하거나 뺀 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응할 수 있다. 오프셋 값은 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 미리 결정된 기준 값의 2 퍼센트 내지 20 퍼센트, 특히 5 퍼센트 내지 10 퍼센트, 보다 구체적으로는 6 퍼센트 내지 8 퍼센트의 범위일 수 있다.
바람직하게는, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 장치의 제조 동안 초기에 미리 결정되고 에어로졸 발생 장치에 저장될 수 있다.
또한 장치에 대해 전술한 바와 같이, 기준 값 및 임계 값은 가열 배열의 전기 파라미터의 드리프트를 거칠 수 있다. 따라서, 방법은 에어로졸 발생 장치의 수명 동안 미리 정의된 규칙적인 간격으로 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값을 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다. 특히, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값을 업데이트하는 단계는 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재할 때 사용자 경험 후 10번째마다, 특히 5번째마다, 보다 구체적으로는 2번째마다, 바람직하게는 매번 발생할 수 있다. 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값을 업데이트하는 단계는 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성을 하나 이상의 전력 펄스 동안 재결정하는 단계, 및 장치에 재결정된 값을 업데이트된 기준 값으로 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 추가 특징 및 장점은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 시스템과 관련하여 이미 전술되었고 따라서 동일하게 적용된다.
본 발명은 청구범위에서 정의된다. 그러나, 아래에 비제한적인 예의 비포괄적인 목록이 제공된다. 이들 실시예의 임의의 하나 이상의 특징은 본원에 기재된 다른 실시예, 구현예, 또는 양태의 임의의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다.
실시예 Ex1: 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 형성할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치로서, 장치는,
- 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동으로서, 상기 물품은 상기 에어로졸 형성 기재 및 상기 기재를 가열하기 위한 유도 가열 가능한 서셉터를 포함하는 공동;
- 물품이 공동 내에 수용될 때 물품의 서셉터를 유도 가열하기 위해 공동 내에 교번 자기장을 발생시키도록 구성된 유도 가열 배열;
- 유도 가열 배열에 간헐적으로 전력을 공급하기 위한 전력 펄스를 발생시키고, 서셉터를 갖는 물품이 공동에 존재하거나 공동에 부재하는 것에 따라 상이한 값을 갖는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 하나 이상의 전력 펄스 동안 결정하고, 결정된 값 및 미리 결정된 임계 값에 기초하여, 특히 결정된 값과 미리 결정된 임계 값의 비교에 기초하여 공동 내로 물품의 삽입 또는 공동으로부터 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하도록 구성된 제어 회로를 포함한다.
실시예 Ex1a: 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 형성할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치로서, 장치는,
- 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동으로서, 상기 물품은 상기 에어로졸 형성 기재 및 상기 기재를 가열하기 위한 유도 가열 가능한 서셉터를 포함하는 공동;
- 물품이 공동 내에 수용될 때 물품의 서셉터를 유도 가열하기 위해 공동 내에 교번 자기장을 발생시키도록 구성된 유도 가열 배열;
- 유도 가열 배열에 간헐적으로 전력을 공급하기 위한 전력 펄스를 발생시키고, 서셉터를 갖는 물품이 공동에 존재하거나 공동에 부재하는 것에 따라 상이한 값을 갖는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 하나 이상의 전력 펄스 동안 결정하고, 결정된 값이 미리 결정된 임계 값을 위반한 것에 응답하여 공동 내로 물품의 삽입 또는 공동으로부터 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하도록 구성된 제어 회로를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex2: 실시예 Ex1 또는 실시예 Ex1a에 있어서, 미리 결정된 임계 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 미리 결정된 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값의 미리 정의된 함수인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex3: 이전 실시예 중 어느 하나에 있어서, 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 미리 결정되고 - 미리 정의된 스케일링 인자의 배인 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex4: 실시예 Ex3에 있어서, 미리 정의된 스케일링 인자는 0.8 내지 0.98, 특히 0.9 내지 0.95, 보다 구체적으로는 0.92 내지 0.94의 범위이거나, 미리 정의된 스케일링 인자는 1.02 내지 1.2, 특히 1.05 내지 1.1, 보다 구체적으로는 1.06 내지 1.08의 범위인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex5: 실시예 Ex1, 실시예 Ex1a, 또는 실시예 Ex2 중 어느 하나에 있어서, 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 미리 결정되고 - 미리 정의된 오프셋 값을 더하거나 뺀 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex6: 실시예 Ex5에 있어서, 오프셋 값은 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 미리 결정된 기준 값의 2 퍼센트 내지 20 퍼센트, 특히 5 퍼센트 내지 10 퍼센트, 보다 구체적으로는 6 퍼센트 내지 8 퍼센트의 범위인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex7: 이전 실시예 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 에어로졸 발생 장치의 제조 동안 제어 회로에서 미리 결정되고 저장되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex8: 이전 실시예 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 에어로졸 발생 장치의 수명 동안 미리 정의된 규칙적인 간격으로 업데이트되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex9: 실시예 Ex8에 있어서, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재할 때 사용자 경험 후 10번째마다, 특히 5번째마다, 보다 구체적으로는 2번째마다, 바람직하게는 매번 업데이트되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex10: 실시예 Ex8 또는 실시예 Ex9 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성을 하나 이상의 전력 펄스 동안 재결정함으로써, 그리고 제어 회로에 재결정된 값을 업데이트된 기준 값으로 저장함으로써 업데이트되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex11: 이전 실시예 중 어느 하나에 있어서, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성은 유도 가열 배열의 전류, 전압, 전기 저항, 전기 전도도, 주파수, 위상 시프트, 플럭스, 및 인덕턴스 중 하나인, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex12: 이전 실시예 중 어느 하나에 있어서, 제어 회로는 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성을 나타내는 전류 및 전압 중 적어도 하나를 결정하기 위한 측정 장치를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex13: 이전 실시예 중 어느 하나에 있어서, 제어 회로는 장치의 DC 전력 공급부로부터 유도 가열 배열에 의해 인출된 DC 전류를 결정하기 위한 전류 측정 장치, 및 DC 전력 공급부에 의해 유도 가열 배열에 공급되는 DC 전압을 결정하기 위한 전압 측정 장치를 포함하고, 제어 회로는 결정된 DC 전류 대 결정된 DC 전압의 비율로부터 유도 가열 배열의 전기 전도도의 값을 결정하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
실시예 Ex14: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 에어로졸 발생 장치 및 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템으로서, 물품의 적어도 일부는 장치의 수용 공동 내에 제거 가능하게 수용 가능하거나 제거 가능하게 수용되고, 물품은 에어로졸 형성 기재 및 물품이 공동 내에 수용될 때 기재를 가열하기 위한 유도 가열 가능한 서셉터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
실시예 Ex15: 유도 가열 가능한 서셉터를 갖는 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 공동에 존재하는지 또는 공동에 부재하는지를 검출하기 위한 방법으로서, 장치는 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동, 물품이 공동 내에 수용될 때 물품의 서셉터를 유도 가열하기 위해 공동 내에 교번 자기장을 발생시키도록 구성된 유도 가열 배열을 포함하고, 방법은,
- 유도 가열 배열의 하나 이상의 전력 펄스 동안, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하는 단계로서, 값은 서셉터를 갖는 물품이 공동에 존재하거나 공동에 부재하는 것에 좌우되는, 단계, 및
- 결정된 값 및 미리 결정된 임계 값에 기초하여, 특히 결정된 값과 미리 결정된 임계 값의 비교에 기초하여 공동 내로 물품의 삽입 또는 공동으로부터 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 15a: 유도 가열 가능한 서셉터를 갖는 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 공동에 존재하는지 또는 공동에 부재하는지를 검출하기 위한 방법으로서, 장치는 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동, 물품이 공동 내에 수용될 때 물품의 서셉터를 유도 가열하기 위해 공동 내에 교번 자기장을 발생시키도록 구성된 유도 가열 배열을 포함하고, 방법은,
- 유도 가열 배열의 하나 이상의 전력 펄스 동안, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하는 단계로서, 값은 서셉터를 갖는 물품이 공동에 존재하거나 공동에 부재하는 것에 좌우되는, 단계, 및
- 결정된 값이 미리 결정된 임계 값을 위반한 것에 응답하여 공동 내로 물품의 삽입 또는 공동으로부터 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex16: 실시예 Ex15 또는 실시예 15a에 있어서, 미리 결정된 임계 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 미리 결정된 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값의 미리 정의된 함수인, 방법.
실시예 Ex16a: 실시예 Ex16에 있어서, 에어로졸 발생 장치의 수명 동안 미리 정의된 규칙적인 간격으로 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값을 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 방법.
실시예 Ex17: 실시예 Ex16a에 있어서, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값을 업데이트하는 단계는 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재할 때 사용자 경험 후 10번째마다, 특히 5번째마다, 보다 구체적으로는 2번째마다, 바람직하게는 매번 발생하는, 방법.
실시예 Ex18: 실시예 Ex16a 또는 실시예 Ex17에 있어서, 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값을 업데이트하는 단계는 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성을 하나 이상의 전력 펄스 동안 재결정하는 단계, 및 장치에 재결정된 값을 업데이트된 기준 값으로 저장하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 Ex19: 실시예 Ex15 내지 Ex18 중 어느 하나에 있어서, 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 미리 결정되고 - 미리 정의된 스케일링 인자의 배인 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응하는, 방법.
실시예 Ex20: 실시예 Ex19에 있어서, 미리 정의된 스케일링 인자는 0.8 내지 0.98, 특히 0.9 내지 0.95, 보다 구체적으로는 0.92 내지 0.94의 범위이거나, 미리 정의된 스케일링 인자는 1.02 내지 1.2, 특히 1.05 내지 1.1, 보다 구체적으로는 1.06 내지 1.08의 범위인, 방법.
실시예 Ex21: 실시예 Ex15 내지 Ex18 중 어느 하나에 있어서, 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재하거나 공동에 존재할 때 미리 결정되고 - 미리 정의된 오프셋 값을 더하거나 뺀 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응하는, 방법.
실시예 Ex22: 실시예 Ex21에 있어서, 오프셋 값은 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 미리 결정된 기준 값의 2 퍼센트 내지 20 퍼센트, 특히 5 퍼센트 내지 10 퍼센트, 보다 구체적으로는 6 퍼센트 내지 8 퍼센트의 범위인, 방법.
이제, 실시예가 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1 내지 도 2는 에어로졸 발생 장치 및 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품을 포함하는, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템의 예시적인 구현예를 개략적으로 예시한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 에어로졸 발생 장치의 유도 가열 배열을 개략적으로 예시한다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 방법의 작동 상세를 개략적으로 예시한다.
도 6은 수명 동안 도 1 및 도 2에 도시된 가열 배열의 전도도의 드리프트를 개략적으로 예시한다.
도 1 및 도 2는 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키기 위해 사용되는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 시스템(1)의 예시적인 구현예를 개략적으로 예시한다. 시스템(1)은 가열될 에어로졸 형성 기재(21)를 포함하는 에어로졸 발생 물품(10), 및 물품(10)을 장치(100)와 맞물릴 때 기재를 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치(100)를 포함한다. 도 1에서 특히 알 수 있는 바와 같이, 에어로졸 발생 물품(10)은 종래의 궐련의 형상과 유사한 실질적으로 로드 형상을 갖는다. 본 구현예에서, 물품(10)은 동축 정렬로 순차적으로 배열된 5개의 요소: 원위 전방 플러그 요소(50), 기재 요소(20), 제1 관 요소(40), 제2 관 요소(45), 및 필터 요소(60)를 포함한다. 원위 전방 플러그 요소(50)는 기재 요소(20)의 원위 전방 단부를 덮고 보호하기 위해 물품(10)의 원위 단부에 배열되는 반면, 필터 요소(60)는 물품(10)의 근위 단부에 배열된다. 원위 전방 플러그 요소(50) 및 필터 요소(60) 둘 모두는 동일한 필터 재료로 제조될 수 있다. 필터 요소(60)는 바람직하게는 마우스피스서, 바람직하게는 제2 관 요소(45)와 함께 마우스피스의 일부로서 역할을 한다. 필터 요소는 10 밀리미터 내지 14 밀리미터, 예를 들어 12 밀리미터의 길이를 가질 수 있는 반면, 원위 전방 플러그 요소(50)는 3 밀리미터 내지 6 밀리미터, 예를 들어 5 밀리미터의 길이를 가질 수 있다. 기재 요소(20)는 가열될 에어로졸 형성 기재(21)뿐만 아니라 교번 자기장에 노출될 때 기재(21)를 가열하도록 구성되고 배열되는 서셉터(30)를 포함한다. 서셉터 배열(30)은 예컨대 기재(21)와 직접 열 접촉하도록 기재(21) 내에 완전히 매립된다. 기재 요소(20)는 10 밀리미터 내지 14 밀리미터, 예를 들어 12 밀리미터의 길이를 가질 수 있다. 제1 및 제2 관 요소(40, 45) 각각은 중앙 공기 통로(41, 46)를 갖는 중공형 셀룰로스 아세테이트 튜브이고, 여기서 제2 관 요소(45)의 중앙 공기 통로(46)의 단면은 제1 관 요소(40)의 중앙 공기 통로(41)의 단면보다 더 크다. 제1 및 제2 관 요소(40, 14)는 6 밀리미터 내지 10 밀리미터, 예를 들어 8 밀리미터의 길이를 가질 수 있다.
사용 시, 기재 요소(20)로부터 방출되는 휘발성 화합물에 의해 형성된 에어로졸은 물품(10)의 근위 단부를 향해 제1 및 제2 관 요소(40, 45) 및 필터 요소(60)를 통해 흡인된다. 전술한 요소(50, 20, 40, 45, 60) 각각은 실질적으로 원통형일 수 있다. 특히, 모든 요소(50, 20,40, 45, 60)는 동일한 외부 단면 형상 및 치수를 가질 수 있다. 게다가, 요소는 예컨대 요소를 함께 유지하고 로드 형상 물품의 원하는 단면 형상을 유지하도록 하나 이상의 외부 래퍼에 의해 둘러싸일 수 있다. 본 구현예에서, 원위 전방 플러그 요소(50), 기재 요소(20) 및 제1 관 요소(40)는 제1 래퍼(71)에 의해 둘러싸여 있는 반면, 제2 관 요소(45) 및 필터 요소(60)는 제2 래퍼(72)에 의해 둘러싸여 있다. 제2 래퍼(72)는 또한(제1 래퍼(71)에 의해 래핑된 후에) 제1 관 요소(40)의 적어도 일부를 둘러싸서 원위 전방 플러그 요소(50)를 연결할 수 있고, 기재 요소(20) 및 제1 관 요소(40)는 제1 래퍼(71)에 의해 제2 관 요소(45) 및 필터 요소(60)에 둘러싸여 있다. 바람직하게는, 제1 및 제2 래퍼(71, 72)는 종이로 제조된다. 또한, 제2 래퍼(72)는 그의 원주 주위에 천공(미도시)을 포함할 수 있다. 래퍼(71, 72)는 래퍼의 중첩된 자유 단부를 서로 접착시키는 접착제를 더 포함할 수 있다.
세장형 에어로졸 발생 장치(100)는 기본적으로 2개의 부분, 즉 근위 부분(102) 및 원위 부분(101)을 갖는다. 근위 부분(102)에서, 장치(100)는 에어로졸 발생 물품(10)의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동(103)을 포함한다. 원위 부분(101) 내에서, 장치(100)는 장치(100)에 전력을 공급하고 장치(100)의 작동을 제어하기 위한 전력 공급부(150) 및 컨트롤러(160)를 포함한다. 기재를 가열하기 위해, 장치(100)는 공동(103) 내에 교번, 특히 고주파 자기장을 발생시키기 위한 유도 코일(118)을 포함하는 유도 가열 배열(110)을 포함한다. 본 구현예에서, 유도 코일(118)은 예컨대 원통형 수용 공동(103)을 원주 방향으로 둘러싸도록 장치의 근위 부분(102)에 배열되는 헬리컬 코일이다. 코일(118)은 물품(10)을 장치(100)와 맞물릴 때 에어로졸 발생 물품(10)의 서셉터(30)가 전자기장을 경험하도록 배열된다. 교번 자기장은 물품(10)이 공동(103) 내에 수용될 때 에어로졸 발생 물품(10) 내의 서셉터(30)를 유도 가열하는 데 사용된다. 따라서, 장치(100)의 공동(103) 내로 물품(10)을 삽입하고(도 2 참조) 가열 배열(110)을 활성화하면, 공동(103) 내의 교번 전자기장은 서셉터 재료의 자기 및 전기 특성에 따라, 서셉터(30)에서 와전류 및/또는 히스테리시스 손실을 유도한다. 결과적으로, 서셉터(30)는 물품(10) 내의 서셉터(30)를 둘러싼 에어로졸 형성 기재(21)를 기화시키기에 충분한 온도에 도달할 때까지 가열된다. 시스템의 사용 시, 사용자가 퍼프를 취할 때, 즉 부압이 물품(10)의 필터 요소(60)에 인가될 때, 공기가 장치(100)의 물품 삽입 개구부(105)의 림에서 공동(103) 내로 흡인된다. 기류는 원통형 공동(103)의 내부 표면과 물품(10)의 외부 표면 사이에 형성되는 통로를 통해 공동(103)의 원위 단부를 향해 더 연장된다. 공동(103)의 원위 단부에서, 기류는 기재 요소(20)를 통해 에어로졸 발생 물품(10)으로 진입하고, 제1 및 제2 관 요소(40, 45), 및 필터 요소(60)를 추가로 통과하며, 여기서 기류는 물품(10)을 최종적으로 빠져나간다. 기재 요소(20)에서, 에어로졸 형성 기재(21)로부터의 기화된 재료가 기류 내로 비말 동반된다. 후속하여, 제1 및 제2 관 요소(40, 45) 및 필터 요소(60)를 통과할 때, 기화된 재료를 포함하는 기류는 냉각되어 예컨대 필터 요소(60)를 통해 물품(10)을 탈출하는 에어로졸을 형성한다.
도 3은 공동(103) 내에 교번 자기장을 발생시키는 데 사용되는 유도 가열 배열(110)의 추가 상세를 도시한다. 본 구현예에 따르면, 유도 가열 배열(110)은 도 1 및 도 2에 도시된 DC 전력 공급부(150)에 연결되는 DC/AC 인버터를 포함한다. DC/AC 인버터는 이하의 구성요소: 전계 효과 트랜지스터 T(FET), 예를 들어 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 포함하는 트랜지스터 스위치(111), 트랜지스터 스위치(111)에 스위칭 신호(게이트-소스 전압)를 공급하기 위한 화살표로 표시된 트랜지스터 스위치 공급 회로(112), 및 션트 커패시터(C1) 및 직렬 연결의 커패시터(C2) 및 인덕터(L2)를 포함하는 LC 부하 네트워크(113)를 차례로 포함하는 클래스-E 전력 증폭기를 포함한다. 인덕터(L2)는 공동(103) 내에 교번 자기장을 발생시키는 데 사용되는 도 1 및 도 2에 도시된 유도 코일(118)에 대응한다. 또한, DC 전력 공급부(150)로부터 DC 공급 전압(+V_DC)을 공급하기 위한 초크(L1)가 제공된다. 또한, 도 3에는 총 등가 저항 또는 총 저항 부하(114)를 나타내는 옴 저항 R이 도시되어 있으며, 이는 - 시스템의 사용 시, 즉, 물품이 장치(100)의 공동(103) 내에 삽입될 때 - L2로 표시된 인덕터 코일(118)의 옴 저항 및 서셉터의 옴 저항의 합이다. 이와 달리, 물품이 공동(103) 내에 삽입되지 않는 경우, 등가 저항 또는 저항 부하(114)는 인덕터 코일(118)의 옴 저항에만 대응한다.
다양한 목적을 위해, 특히 가열 프로세스를 자동적으로 인에이블 하거나 디스에이블 하고/하거나 사용자가 고갈된 에어로졸 발생 물품의 재가열을 방지하기 위해, 수용 공동(103) 내로 에어로졸 발생 물품의 삽입 및 수용 공동(103)으로부터 에어로졸 발생 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 본 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치는 물품 삽입 검출 모드 또는 물품 추출 검출 모드 중 적어도 하나에서 작동될 수 있다.
본 발명에 따르면, 공동(103) 내로 또는 공동(103)으로부터 물품(10)의 삽입 및/또는 추출을 검출하는 것은 가열 배열(110)을 통해 실현된다. 유리하게는, 이는 별도의 센서 수단을 위한 추가 조립 공간을 회피한다. 기본 아이디어는 유도 가열 배열(110)의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하며, 값은 서셉터(30)를 갖는 물품(10)이 공동(103)에 존재하거나 공동(103)에 부재하는 것에 좌우되고, 결정된 값 및 미리 결정된 임계 값에 기초하여, 특히 결정된 값이 미리 결정된 임계 값을 위반한 것에 응답하여, 공동(103) 내로 물품(10)의 삽입 또는 공동(103)으로부터 물품(10)의 추출 중 적어도 하나를 검출하는 것이다. 본 구현예에서, 그것은 수용 공동(103) 내의 물품(10)의 존재 또는 부재를 나타내는 유도 가열 배열의 특성으로서 사용되는 가열 배열(110)의 전기 전도도이다. 전술한 바와 같이, 가열 배열(110)의 전기 전도도의 값은 유도 코일(118)의 부근에서 서셉터(30)의 존재 또는 부재에 둘 모두 좌우되는 가열 배열(110)의 총 등가 저항 또는 총 저항 부하(114)의 역이다. 물품이 장치(100)의 공동(103) 내에 삽입될 때, 총 등가 저항은 인덕터 코일(118)의 옴 저항 및 서셉터(30)의 옴 저항의 합에 대응한다. 대조적으로, 어떠한 물품도 공동(103) 내에 삽입되지 않을 때, 전체 등가 저항은 인덕터 코일(118)의 옴 저항에만 대응한다. 등가 저항의 이러한 변화는 가열 배열(110)의 전기 전도도의 대응하는 반전 변화를 동반한다. 즉, 에어로졸 발생 물품(10)이 에어로졸 발생 장치(100)의 공동(103) 내로 삽입될 때, 서셉터(30)의 존재는 저항 부하(114)의 증가로 인해 가열 배열(110)의 전도도의 감소를 야기한다. 반대로, 에어로졸 발생 물품(10)이 공동(103)으로부터 추출될 때, 서셉터(30)의 부재는 저항 부하(114)의 감소로 인해 가열 배열(110)의 전도도의 증가를 초래한다.
가열 배열(110)의 전기 전도도는 DC 전력 공급부(150)로부터 유도 가열 배열(110), 즉 LC 부하 네트워크(113)로 제공된 DC 전압(V_DC) 및 DC 전류(I_DC)를 통해 검출될 수 있다. 이를 위해, 에어로졸 발생 장치(100)는 DC 전력 공급부(150)와 LC 부하 네트워크(113) 사이에 직렬 연결인 전류 측정 장치(140)뿐만 아니라, DC 전력 공급부(150)와 병렬 연결인 전압 측정 장치(145)를 포함한다. 전류 측정 장치(140) 및 전압 측정 장치(145)는 에어로졸 발생 장치(100)의 전체 컨트롤러일 수 있거나 이의 일부일 수 있는 제어 회로의 두 부분 모두이다. 제어 회로는 결정된 DC 전류 대 결정된 DC 전압의 비율로부터 유도 가열 배열(110)의 전기 전도도의 값을 결정하도록 구성된다.
에어로졸 발생 장치(100)가 물품 검출 모드(예를 들어, 물품 삽입 검출 모드 또는 물품 추출 검출 모드)에 있을 때 전체 전력 소모를 감소시키기 위해, 가열 조립체(110)는 연속 모드로 작동되는 것이 아니라, 펄스 모드로 작동된다. 이를 위해, 에어로졸 발생 장치(100)는 DC 전력 공급부(150)로부터 유도 가열 배열(110)로 전력의 공급을 제어하도록 배열되고 구성되는 스위치(130)를 포함한다. 본 구현예에서, 스위치(130)는 DC 전력 공급부(150)와 LC 부하 네트워크(113) 사이에 직렬 연결로 배열된다. 물품 검출 모드 동안, 스위치는 예컨대 유도 가열 배열(130) 상에서 간헐적으로 전력을 공급하기 위한 전력 펄스를 발생시키도록 간헐적으로 개방되고 폐쇄된다. 대조적으로, 에어로졸 발생 장치(100)의 가열 모드 동안, 스위치(130)는 DC 전력 공급부로부터 유도 가열 배열(110)로 DC 전압을 연속적으로 인가하도록 영구적으로 폐쇄될 수 있다. 또한, 스위치는 예컨대 에어로졸 형성 기재의 펄스 가열을 위한 가열 전력 펄스를 발생시키기 위해 에어로졸 발생 장치의 가열 모드 동안 간헐적으로 폐쇄되고 개방될 수 있다. 따라서, 이 모드는 펄스 가열 모드로서 표시될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어 회로의 마이크로프로세서(160)는 유도 가열 배열(110)에 간헐적으로 전력을 공급하기 위한 전력 펄스를 발생시키기 위해 스위치(130)를 제어하는 데 사용된다. 마이크로프로세서(160)는 또한 유도 가열 배열(110)의 트랜지스터 스위치 드라이버 회로(112)를 제어하고, 결정된 DC 전류 대 결정된 DC 전압의 비율로부터 유도 가열 배열(110)의 전기 전도도의 값을 결정하기 위해 전류 측정 장치(140) 및 전압 측정 장치(145)를 판독하도록 구성된다. 물품 삽입/추출 검출 모드에서, 마이크로프로세서(160)는 미리 결정된 폐쇄 시간 간격 동안 스위치를 폐쇄함으로써 스위치(130)를 구동하기 시작하며, 그것에 의해 폐쇄 시간 간격에 대응하는 펄스 지속 시간(T1)을 갖는 전력 펄스를 발생시킨다. 펄스 지속 시간(T1)은 1 마이크로초 내지 500 마이크로초, 특히 10 마이크로초 내지 300 마이크로초, 바람직하게는 15 마이크로초 내지 120 마이크로초, 가장 바람직하게는 30 마이크로초 내지 100 마이크로초의 범위일 수 있다. 폐쇄 시간 간격의 종료 시, 마이크로프로세서(160)는 미리 결정된 개방 시간 간격에 대해 스위치(130)를 다시 개방하며, 그것에 의해 가열 배열로의 전류 통로를 차단한다. 개방 시간 간격은 2개의 연속 전력 펄스 사이의 시간 간격에 대응하며, 이는 물품 검출을 위해 50 밀리초 내지 2 초, 특히 100 밀리초 내지 2 초, 바람직하게는 500 밀리초 내지 1 초의 범위일 수 있다. 스위치(130)의 폐쇄 및 개방은 예컨대 유도 가열 배열(110)에 주기적으로 전력을 공급하기 위한 주기적인 전력 펄스를 발생시키도록 규칙적인 시간 간격으로 발생할 수 있다. 따라서, 폐쇄 시간 간격과 개방 시간 간격의 합, 또는 펄스 지속 시간과 2개의 연속 전력 펄스 사이의 시간 간격의 합은 펄스 시리즈의 주기성에 대응한다. 일반적으로, 2개의 연속 프로브 전력 펄스 사이의 시간 간격(T2)은 예컨대 에너지 고갈의 효과 및 사용자 경험의 성능의 균형을 맞추기 위해 선택되어야 한다. 펄스 지속 시간(T1)은 가능한 한 최소로 유지되어야 하지만, 전도도의 신뢰성 있는 측정을 제공하도록 유지되어야 한다.
도 4는 시간 t에 따른 일련의 전력 펄스에 대해 결정된 전도도 G의 진화를 도시하는 그래프이다. 본 구현예에서, 일련의 전력 펄스는 100 마이크로초의 펄스 지속 시간(T1) 및 1 초의 2개의 연속 전력 펄스 사이의 시간 간격(T2)으로 발생된다. 이들 값은 단지 예시적인 것이며 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 어떠한 에어로졸 발생 물품도 삽입되지 않은 한, 제어 회로는 결정된 DC 전류 대 결정된 DC 전압의 비율로부터 각각의 펄스에 대해 값(G_NA)을 갖는 전도도를 결정한다(여기서, "NA"는 "물품 없음"을 나타냄). 전술한 바와 같이, 전도도의 값(G_NA)은 어떠한 물품도 존재하지 않을 때 옴 부하(114)의 함수, 즉 인덕터(L2)의 옴 저항에만 기본적으로 좌우되는 함수이다. 대조적으로, 사용자가 에어로졸 발생 물품을 공동(103) 내로 삽입할 때, 옴 부하(114)는 증가되는데, 이는 이제 옴 부하가 인덕터(L2)의 옴 저항 및 서셉터(21)의 옴 저항과 동일하기 때문이다. 옴 부하의 증가로 인해, 가열 배열(110)의 전도도는 G_NA보다 더 낮은 G_A의 값으로 감소한다(여기서 "A"는 "삽입된 물품"을 나타냄).
그러나, 전도도의 변화를 검출하는 대신에, 본 발명은 예컨대 공동(103)에 존재하는 물품(10)과 공동(103)에 부재하는 물품을 구별하는 것을 신뢰성 있게 허용하도록 전도도의 결정된 값(G)을 값(G_NA 및 G_A) 사이에 있도록 선택되는 미리 결정된 임계 값과 비교하는 것을 제안한다. 즉, 제어 회로는 결정된 전도도 값(G)(각 전력 펄스에 대해 결정됨)이 미리 결정된 임계 값(G_threshold)을 위반한 것에 응답하여 공동(103) 내로 물품(10)의 삽입 또는 공동(103)으로부터 물품(10)의 추출을 검출하도록 구성된다. 유리하게는, 전도도의 값(G)을 결정하고 이를 즉각적인 측정으로부터 유래하지 않는 미리 결정된 임계 값(G_threshold)과 비교하는 것은 물품 검출을 더 신뢰성 있게 한다. 특히, 이러한 절차는 예를 들어, 물품이 단지 점진적으로 또는 부분적으로만 공동 내로 삽입되고 공동으로부터 추출될 때, 에어로졸 발생 물품의 삽입 또는 추출의 원하지 않는 위양성 또는 위음성 검출을 회피한다. 일단 검출되면, 미리 결정된 임계 값(G_threshold)의 위반은 가열 모드의 시작을 트리거할 수 있다.
도 4는 물품 삽입 검출 모드만을 도시하지만, 도 5는 물품 삽입 검출 모드(도 5의 좌측 절반 참조) 동안뿐만 아니라 물품 추출 검출 모드(도 5의 우측 절반 참조) 동안 전도도의 진화 둘 모두를 도시한다. 물품 삽입 검출 모드에 대해, 도 4의 상기 설명이 참조된다. 물품 추출 검출 모드 동안 전도도의 진화가 반전된다. 즉, 물품 추출 검출 모드 동안, 제어 회로는 에어로졸 발생 물품(10)이 공동(103) 내에 여전히 수용되는 한 G_A의 값을 갖는 전도도를 각각의 펄스에 대해 결정한다. 물품(10)이 공동(103)으로부터 추출되자 마자, 옴 부하(114)가 감소되어 가열 조립체의 전도도가 증가하는 것을 야기한다. 따라서, 제어 회로는 미리 결정된 임계 값(G_threshold)을 초과하는 값(G_NA)을 갖는 전도도를 결정하며, 따라서 공동(103)으로부터 물품(10)의 추출 또는 부재를 표시한다.
일반적으로, 미리 결정된 임계 값은 에어로졸 발생 물품이 공동에 부재할 때 (미리) 결정되는 유도 가열 배열의 특성의 기준 값의 미리 정의된 함수일 수 있다. 본 구현예에서, 임계 값(G_threshold)은 물품(10)이 공동(103)에 부재할 때 (미리) 결정되는 전도도의 기준 값(G_ref)의 선형 함수이다. 예를 들어, 기준 값(G_ref)보다 6 퍼센트 더 작은 임계 값(G_threshold)은 공동(103)에 존재하는 물품(10)과 공동(103)에 부재하는 물품 사이를 신뢰성 있게 구별하기에 적절하다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 이러한 특정 실시예 판독을 위한 기준 값(G_ref)으로부터 임계 값(G_threshold)의 의존성을 설명하는 선형 함수는 이하이다: G_threshold = 0.94 x G_ref. 즉, 임계 값(G_threshold)은 물품(10)이 공동(103)에 부재할 때 (미리) 결정되는 전도도의 기준 값(G_ref)에서 기준 값(G_ref)의 6 퍼센트의 오프셋을 뺀 것에 대응한다.
바람직하게는, 전도도의 기준 값(G_ref)은 에어로졸 발생 장치(100)의 제조 동안 미리 결정되고 제어 회로에 저장된다. 이를 위해, 장치(100)는 예를 들어, 물품(10)이 공동(103) 내에 존재하지 않고 제조 상태에서 교정될 수 있다. 교정은 제어 회로가 유도 가열 배열(110)에 간헐적으로 전력을 공급하기 위한 하나 이상의 펄스를 발생시키도록 장치(100)를 작동시킴으로써 달성될 수 있다. 하나 이상의 펄스 동안, 제어 회로는 공동에 부재하는 물품에 대한 전도도의 기준 값(G_ref)을 정의하는 전도도의 값을 결정한다. 이러한 기준 값(G_ref)은 제어 회로에 저장된 미리 정의된 함수에 기초하여 임계 값(G_threshold)을 결정하는 데 사용된다. 이렇게 결정된 임계 값(G_threshold)은 결국 전도도의 값과의 비교를 위해 정상 사용자 작동 동안 나중에 이용 가능하도록 장치에 저장될 수 있다.
유리하게는, 전도도의 기준 값(G_ref)은 에어로졸 발생 장치(10)의 수명 동안 미리 정의된 규칙적인 간격으로 업데이트된다. 이 절차는 장치(10)의 수명 동안, 특히 가열 배열(110)의 전기 파라미터의 드리프트로 인해 발생할 수 있는 전도도의 가능한 드리프트(감소 또는 증가)에 대응하는 것을 도울 수 있다. 이러한 드리프트 거동은 도 6에 예시되어 있으며, 이는 시간 t에 따른 전도도(폐쇄된 연속선)의 측정된 값(G_NA 및 G_A)을 월 단위로 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 값 둘 모두는 시간이 지남에 따라 점진적으로 감소한다. 작동의 며칠 후에만, 전도도의 값(G_NA)은 - 어떠한 물품도 공동에 존재하지 않을 때 - (화살표(999)로 표시된 바와 같이) 제조 상태에서 장치에 측정되고 저장된 초기 기준 값(G_ref)(파선)에 기초하여 결정되는 임계 값(G_threshold)(점선)보다 훨씬 작을 수 있다. 결과적으로, 제어 회로는 물품(10)이 공동(103)에 존재하는 것을 나타내는 것으로 해석되는 전도도의 값을, 존재하지 않는 경우에도, 항상 반환할 것이다. 따라서, 장치(100)는 더 이상 공동(103) 내로 물품(10)의 삽입 또는 추출을 신뢰성 있게 검출할 수 없을 것이다. 관찰된 드리프트 거동을 보상하기 위해, 전도도의 기준 값은 어떠한 물품(10)도 공동에 존재하지 않을 때 전도도의 값을 하나 이상의 전력 펄스 동안 재결정함으로써, 그리고 제어 회로에 재결정된 값을 업데이트된 기준 값(G_ref*)으로 저장함으로써 사용자 경험 후 적어도 10번째마다, 바람직하게는 매번 업데이트된다. 업데이트된 기준 값(G_ref*)은 기본적으로 이전 사용자 경험 사이클의 물품 삽입 검출 모드 또는 물품 추출 검출 모드 동안 결정된 값(G_NA)에 대응한다. 업데이트되고 저장된 기준 값(G_ref*)은 후속하여 임계 값(G_threshold*)을 업데이트하는 데 사용될 수 있으며, 이는 결국 이어서 에어로졸 발생 물품(10)이 장치(100)의 공동(103)에 존재하는지 또는 공동(103)에 부재하는지를 결정하기 위해 다음 사용자 경험 사이클의 물품 삽입 검출 모드 또는 물품 추출 검출 모드 동안 사용될 수 있다.
본 설명 및 첨부된 청구범위의 목적을 위해, 달리 표시된 경우를 제외하고, 양, 수량, 백분율 등을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 모든 범위는 개시된 최대 및 최소 지점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다. 따라서, 이러한 맥락에서, 숫자 A는 A ± 5 퍼센트 A로서 이해된다. 이러한 맥락에서, 숫자 A는 숫자 A가 수정하는 특성의 측정을 위한 일반적인 표준 오차 내에 있는 수치 값을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 첨부된 청구범위에 사용된 일부 경우에, A가 벗어나는 양이 청구된 발명의 기본 및 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는다면, 숫자 A는 위에서 열거된 백분율만큼 벗어날 수 있다. 또한, 모든 범위는 개시된 최대 및 최소 지점을 포함하고, 본원에서 구체적으로 열거될 수 있거나 열거되지 않을 수 있는 임의의 중간 범위를 그 안에 포함한다.

Claims (20)

  1. 가열될 때 흡입 가능한 에어로졸을 형성할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 에어로졸 발생 장치로서, 상기 장치는,
    - 에어로졸 발생 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동으로서, 상기 물품은 상기 에어로졸 형성 기재 및 상기 기재를 가열하기 위한 유도 가열 가능한 서셉터를 포함하는, 공동;
    - 상기 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 상기 물품의 서셉터를 유도 가열하기 위해 상기 공동 내에 교번 자기장을 발생시키도록 구성된 유도 가열 배열;
    - 상기 유도 가열 배열에 간헐적으로 전력을 공급하기 위해 전력 펄스를 발생시키고, 하나 이상의 전력 펄스 동안 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하며, 상기 값은 서셉터를 갖는 물품이 상기 공동에 존재하거나 상기 공동에 부재하는 것에 좌우되고, 상기 결정된 값 및 미리 결정된 임계 값에 기초하여 공동 내로 물품의 삽입 또는 공동으로부터 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하도록 구성된 제어 회로를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미리 결정된 임계 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 상기 공동에 부재하거나 상기 공동에 존재할 때 미리 결정된 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값의 미리 정의된 함수인, 에어로졸 발생 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 상기 공동에 부재하거나 상기 공동에 존재할 때 미리 결정되고 - 미리 정의된 스케일링 인자의 배인 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응하는, 에어로졸 발생 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 미리 정의된 스케일링 인자는 0.8 내지 0.98, 특히 0.9 내지 0.95, 보다 구체적으로는 0.92 내지 0.94의 범위이거나, 상기 미리 정의된 스케일링 인자는 1.02 내지 1.2, 특히 1.05 내지 1.1, 보다 구체적으로는 1.06 내지 1.08의 범위인, 에어로졸 발생 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 상기 공동에 부재하거나 상기 공동에 존재할 때 미리 결정되고 - 미리 정의된 오프셋 값을 더하거나 뺀 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응하는, 에어로졸 발생 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 오프셋 값은 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 미리 결정된 기준 값의 2 퍼센트 내지 20 퍼센트, 특히 5 퍼센트 내지 10 퍼센트, 보다 구체적으로는 6 퍼센트 내지 8 퍼센트의 범위인, 에어로졸 발생 장치.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 상기 에어로졸 발생 장치의 제조 동안 상기 제어 회로에서 미리 결정되고 저장되는, 에어로졸 발생 장치.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 상기 에어로졸 발생 장치의 수명 동안 미리 정의된 규칙적인 간격으로 업데이트되는, 에어로졸 발생 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 상기 공동에 부재할 때 사용자 경험 후 10번째마다, 특히 5번째마다, 보다 구체적으로는 2번째마다, 바람직하게는 매번 업데이트되는, 에어로졸 발생 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 상기 공동에 부재할 때 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성을 하나 이상의 전력 펄스 동안 재결정함으로써, 그리고 상기 제어 회로에 상기 재결정된 값을 업데이트된 기준 값으로 저장함으로써 업데이트되는, 에어로졸 발생 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계 값은 물품이 상기 공동에 존재할 때 측정되는 적어도 하나의 특성의 값과 어떠한 물품도 상기 공동에 존재하지 않을 때 측정되는 적어도 하나의 특성의 값 사이에 있는, 에어로졸 발생 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성은 상기 유도 가열 배열의 전류, 전압, 전기 저항, 전기 전도도, 주파수, 위상 시프트, 플럭스, 및 인덕턴스 중 하나인, 에어로졸 발생 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성을 나타내는 전류 및 전압 중 적어도 하나를 결정하기 위한 측정 장치를 포함하는, 에어로졸 발생 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 장치의 DC 전력 공급부로부터 상기 유도 가열 배열에 의해 인출된 DC 전류를 결정하기 위한 전류 측정 장치, 및 상기 DC 전력 공급부에 의해 상기 유도 가열 배열에 공급되는 DC 전압을 결정하기 위한 전압 측정 장치를 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 결정된 DC 전류 대 상기 결정된 DC 전압의 비율로부터 상기 유도 가열 배열의 전기 전도도의 값을 결정하도록 구성되는, 에어로졸 발생 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 발생 장치 및 상기 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품을 포함하는 에어로졸 발생 시스템으로서, 상기 물품의 적어도 일부는 상기 장치의 수용 공동 내에 제거 가능하게 수용 가능하거나 제거 가능하게 수용되고, 상기 물품은 에어로졸 형성 기재 및 상기 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 상기 기재를 가열하기 위한 유도 가열 가능한 서셉터를 포함하는, 에어로졸 발생 시스템.
  16. 유도 가열 가능한 서셉터를 갖는 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 공동에 존재하는지 또는 공동에 부재하는지를 검출하기 위한 방법으로서, 상기 장치는 상기 물품의 적어도 일부를 제거 가능하게 수용하기 위한 공동, 상기 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 상기 물품의 서셉터를 유도 가열하기 위해 상기 공동 내에 교번 자기장을 발생시키도록 구성된 유도 가열 배열을 포함하고, 상기 방법은,
    - 상기 유도 가열 배열의 하나 이상의 전력 펄스 동안, 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 값을 결정하는 단계로서, 상기 값은 서셉터를 갖는 물품이 상기 공동에 존재하거나 상기 공동에 부재하는 것에 좌우되는, 단계, 및
    - 상기 결정된 값 및 미리 결정된 임계 값에 기초하여 상기 공동 내로 물품의 삽입 또는 상기 공동으로부터 물품의 추출 중 적어도 하나를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 미리 결정된 임계 값은 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 상기 공동에 부재하거나 상기 공동에 존재할 때 미리 결정된 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값의 미리 정의된 함수인, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    - 상기 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 상기 공동에 부재하거나 상기 공동에 존재할 때 미리 결정되고 - 미리 정의된 스케일링 인자의 배인 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응하며, 상기 미리 정의된 스케일링 인자는 0.8 내지 0.98, 특히 0.9 내지 0.95, 보다 구체적으로는 0.92 내지 0.94의 범위이거나, 상기 미리 정의된 스케일링 인자는 1.02 내지 1.2, 특히 1.05 내지 1.1, 보다 구체적으로는 1.06 내지 1.08의 범위이며;
    또는
    - 상기 미리 결정된 임계 값은 - 서셉터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 상기 공동에 부재하거나 상기 공동에 존재할 때 미리 결정되고 - 미리 정의된 오프셋 값을 더하거나 뺀 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값에 대응하며, 상기 오프셋 값은 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 미리 결정된 기준 값의 2 퍼센트 내지 20 퍼센트, 특히 5 퍼센트 내지 10 퍼센트, 보다 구체적으로는 6 퍼센트 내지 8 퍼센트의 범위인, 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 유도 가열 배열의 적어도 하나의 특성의 기준 값은 상기 에어로졸 발생 장치의 수명 동안 미리 정의된 규칙적인 간격으로 업데이트되는, 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계 값은 물품이 상기 공동에 존재할 때 측정되는 적어도 하나의 특성의 값과 어떠한 물품도 상기 공동에 존재하지 않을 때 측정되는 적어도 하나의 특성의 값 사이에 있는, 방법.
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