WO2026005191A1 - 에어로졸 생성 장치 - Google Patents

에어로졸 생성 장치

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WO2026005191A1
WO2026005191A1 PCT/KR2025/003685 KR2025003685W WO2026005191A1 WO 2026005191 A1 WO2026005191 A1 WO 2026005191A1 KR 2025003685 W KR2025003685 W KR 2025003685W WO 2026005191 A1 WO2026005191 A1 WO 2026005191A1
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unit
aerosol generating
heater
capacitor
generating article
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PCT/KR2025/003685
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정형진
박주언
신연지
이종섭
임헌일
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KT&G Corp
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    • H05B2213/05—Heating plates with pan detection means

Definitions

  • the present disclosure relates to an aerosol generating device, and more particularly, to an aerosol generating device capable of accurately detecting whether an aerosol generating substrate has been inserted while reducing power consumption.
  • Such an aerosol generating device can provide user convenience by having a sensor that detects an aerosol generating substrate, and automatically heating a heater when an aerosol generating substrate is inserted into the device.
  • Conventional aerosol generating devices have a problem in that accuracy is significantly reduced because they determine whether an aerosol generating substrate is inserted using only one of an inductive sensor or a capacitive sensor.
  • conventional aerosol generating devices have a problem in that power consumption increases because the components for determining changes in inductance or capacitance exist separately from the processor.
  • the technical challenge of the present disclosure is to provide an aerosol generating device capable of accurately detecting whether an aerosol generating substrate has been inserted while reducing power consumption.
  • An aerosol generating device comprises: a heater for heating an aerosol generating article accommodated in a cavity; at least one inductor surrounding at least a portion of the cavity, the inductor section having a variable inductance when the aerosol generating article is accommodated in the cavity; at least one capacitor surrounding the remaining portion of the cavity, the capacitor section having a variable capacitance when the aerosol generating article is accommodated in the cavity; and a control section for obtaining a first monitoring value corresponding to a change in the inductance and a second monitoring value corresponding to a change in the capacitance, and determining whether the aerosol generating article is accommodated in the cavity based on at least one of the first monitoring value and the second monitoring value.
  • the aerosol generating device of the present disclosure determines whether an aerosol generating substrate is inserted by considering not only a change in inductance but also a change in capacitance, so that accuracy can be significantly increased.
  • the aerosol generating device since the aerosol generating device includes components for determining changes in inductance and changes in capacitance within the processor, power consumption can be significantly reduced compared to when the inductive sensor and the capacitive sensor are provided separately.
  • the processor includes multiple cores, and among the multiple cores, a low-power core is designed to judge both changes in inductance and changes in capacitance, thereby significantly reducing power consumption.
  • peripheral components for determining changes in inductance and peripheral components for determining changes in capacitance can be included in the processor as shared components, and the low-power core determines the change by using at least one of the shared components as needed, thereby demonstrating the effects of integrated design and low-power design.
  • Figure 1 is a block diagram of an aerosol generating device according to one embodiment.
  • Figure 2 illustrates an aerosol generating device according to one embodiment.
  • Figure 3 illustrates an aerosol generating device according to one embodiment.
  • Figure 4 illustrates an aerosol generating device according to one embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a heater assembly for illustrating the arrangement of an inductor and capacitor according to one embodiment.
  • Figure 6 is a drawing for explaining an inductor and capacitor formed integrally.
  • Fig. 7 is an internal block diagram of a control unit according to one embodiment.
  • FIG. 8 is a drawing for explaining a method for obtaining a first monitoring value corresponding to a change in inductance according to one embodiment.
  • Figure 9 is a drawing for explaining a method for determining the frequency change of Figure 8.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a method for obtaining a second monitoring value corresponding to a change in capacitance according to one embodiment.
  • Fig. 11 is a drawing for explaining a method for determining a change in the buffer time of Fig. 10.
  • FIG. 12 is a drawing for explaining obtaining a counting value representing the capacitance of a capacitor section according to one embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between a counting value and a buffer time according to one embodiment.
  • FIG. 14 is a drawing for explaining a method of determining whether an aerosol generating article is inserted using a counting value indicating a change in capacitance according to one embodiment.
  • Fig. 15 is a flowchart for explaining an operation method of an aerosol generating device according to one embodiment.
  • An aerosol generating device includes a heater for heating an aerosol generating article accommodated in a cavity, at least one inductor surrounding at least a portion of the cavity, an inductor section having a variable inductance when the aerosol generating article is accommodated in the cavity, at least one capacitor surrounding the remaining portion of the cavity, and a capacitor section having a variable capacitance when the aerosol generating article is accommodated in the cavity, and a control section for obtaining a first monitoring value corresponding to a change in the inductance and a second monitoring value corresponding to a change in the capacitance, and determining whether the aerosol generating article is accommodated in the cavity based on at least one of the first monitoring value and the second monitoring value.
  • the frequency change detection unit includes a timer and a counter that counts the rising edge or falling edge of the AC current.
  • suffixes “module” and “unit” used for components in the following description are assigned or used interchangeably only for the convenience of writing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves.
  • the suffixes “module” or “unit” may include units implemented with hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example.
  • a “module” or “unit” may be a component configured integrally, or a minimum unit of the component that performs one or more functions, or a part thereof.
  • a “module” or “unit” may be implemented in the form of an ASIC (application-specific integrated circuit).
  • the temperature sensor may include a sensor that detects the resistance value of the heater (18, 24).
  • the temperature sensor may output a signal corresponding to the resistance value of the heater (18, 24), and the control unit (12) may detect the temperature and/or temperature change of the heater (18, 24) based on the signal corresponding to the resistance value.
  • the puff sensor may include both a pressure sensor and a temperature sensor.
  • the temperature sensor may measure a temperature used to correct the internal pressure measured by the pressure sensor.
  • the puff sensor may correct a signal corresponding to the internal pressure based on the temperature measured by the temperature sensor and output the corrected signal.
  • the puff sensor may output a signal corresponding to the temperature measured by the temperature sensor and a signal corresponding to the internal pressure measured by the puff sensor.
  • the control unit (12) may receive the signals and correct the signal corresponding to the internal pressure based on the signal corresponding to the temperature.
  • the puff sensor may include a capacitance sensor.
  • the capacitance sensor may also be referred to as a capacitive sensor or a capacitive sensor.
  • the control unit (12) may detect the user's puff based on a signal corresponding to the permittivity within the insertion space, etc., output from the capacitance sensor.
  • the cigarette identification sensor may include an optical sensor for detecting an identification material (or identification mark) located on the outer surface (e.g., wrapper) of an aerosol-generating article.
  • the optical sensor may irradiate light toward the identification material (or identification mark) of the aerosol-generating article and detect the authenticity and/or type of the aerosol-generating article based on the reflected light.
  • the identification material may include a material that emits light in a specific wavelength range based on the irradiated light.
  • the control unit (12) may detect the authenticity and/or type of the aerosol-generating article based on the range of the wavelength.
  • the cigarette identification sensor may include a capacitive sensor.
  • the dielectric constant within the insertion space may vary depending on the type of aerosol-generating product inserted into the insertion space.
  • the control unit (12) may detect the authenticity and/or type of the aerosol-generating product based on a signal corresponding to the dielectric constant within the insertion space output from the capacitive sensor.
  • the cigarette identification sensor may include an inductive sensor.
  • the characteristics of the current detected by the inductive sensor e.g., frequency of the alternating current, current value, voltage value, inductance value, impedance value, etc.
  • the control unit (12) may detect whether the inserted aerosol-generating article is genuine and/or the type of the inserted aerosol-generating article based on the characteristics of the current output from or detected by the inductive sensor.
  • the cigarette identification sensor is not limited to the examples described above, and may be implemented with various sensors to detect the authenticity of an aerosol-generating product and/or the type of aerosol-generating product. Furthermore, the cigarette identification sensor may include any combination of the examples described above.
  • the cartridge detection sensor may detect the mounting and/or removal of a cartridge.
  • the cartridge detection sensor may include an inductive sensor, a capacitive sensor, a resistive sensor, a Hall sensor (Hall IC), and/or an optical sensor.
  • the cap detection sensor can detect the mounting and/or removal of the cap.
  • the cap detection sensor can include an inductive sensor, a capacitive sensor, a resistive sensor, a contact sensor, a Hall sensor (hall IC), and/or an optical sensor.
  • the cap can include a structure that covers at least a portion of a cartridge mounted or inserted into the aerosol generating device (1), or covers at least a portion of a housing of the aerosol generating device (1).
  • the cap detection sensor can output a signal corresponding to the mounting or removal when the cap is mounted on or removed from the housing, and the control unit (12) can detect the mounting or removal of the cap based on the signal corresponding to the mounting or removal.
  • the sensor unit (13) may further include, in addition to the aforementioned sensors, at least one of a humidity sensor, a barometric pressure sensor, a magnetic sensor, a position sensor (Global Positioning System, GPS), or a proximity sensor. Since the functions of each sensor can be intuitively inferred by a person skilled in the art from its name, a detailed description thereof may be omitted.
  • the output unit (14) can output information about the status of the aerosol generating device (1).
  • the output unit (14) can include, but is not limited to, a display, a haptic unit, and/or an audio output unit.
  • the information about the aerosol generating device (1) can include a charging/discharging status of the power supply (11) of the aerosol generating device (1), a preheating status of the heater (18, 24), an insertion/removal status of an aerosol generating article and/or a cartridge, a mounting and/or removal status of a cap, or a status in which the use of the aerosol generating device (1) is restricted (e.g., detection of an abnormal article).
  • the display can visually provide information about the status of the aerosol generating device (1) to the user.
  • the display can include a light emitting diode (LED) light emitting element, a liquid crystal display panel (LCD), an organic light emitting display panel (OLED), etc.
  • the display if it includes a touch pad, can also be used as an input unit (15).
  • the haptic unit can provide tactile information about the status of the aerosol generating device (1) to the user.
  • the haptic unit can include a vibration motor, a piezoelectric element, an electrical stimulation device, etc.
  • the acoustic output unit can provide audible information about the aerosol generating device (1) to the user.
  • the acoustic output unit can convert an electrical signal into an acoustic signal and output it to the outside.
  • the power source (11) can supply power for the operation of the aerosol generating device (1).
  • the power source (11) can include one or more batteries.
  • the power source (11) can supply power so that the heaters (18, 24) can be heated.
  • the power source (11) can also supply power required for the operation of other components included in the aerosol generating device (1), such as the control unit (12), the sensor unit (13), the output unit (14), the input unit (15), the communication unit (16), and the memory (17).
  • the power source (11) can be a rechargeable battery or a disposable battery.
  • the power source (11) can be a lithium polymer (LiPoly) battery, but is not limited thereto.
  • the power source (11) can also be a replaceable type (detachable) battery (hereinafter, referred to as a removable battery).
  • the removable battery may be mounted in the battery compartment provided within the aerosol generating device (1) or may be removed from the battery compartment.
  • the removable battery may be charged by wire and/or wirelessly.
  • the heater (18, 24) may be an electrically resistive heater.
  • the electrically resistive heater may include an electrically resistive material, such as a metal or metal alloy including titanium, zirconium, tantalum, platinum, nickel, cobalt, chromium, hafnium, niobium, molybdenum, tungsten, tin, gallium, manganese, iron, copper, stainless steel, nichrome, etc.
  • the electrically resistive heater may be implemented as a metal heating wire, a metal heating plate having electrically conductive tracks arranged thereon, a ceramic heating element, etc.
  • the heater (18, 24) may be an induction heating heater.
  • the induction heating heater may include a susceptor that generates heat by a magnetic field.
  • a magnetic field may be generated from the induction coil by an alternating current flowing through the induction coil.
  • the generated magnetic field may penetrate the heater, and an eddy current may be generated in the susceptor.
  • the susceptor may be heated based on the generation of the eddy current.
  • the susceptor may be included within the aerosol generating article (e.g., the medium portion). In this case, the susceptor included within the aerosol generating article may be heated by the induction coil.
  • the heater (18, 24) is not limited to the examples described above, and may include or be replaced with various heating methods, structures, components, etc. for heating the aerosol generating article and/or cartridge.
  • the input unit (15) can receive information input from a user.
  • the input unit (15) can include a touch panel, a button, a key pad, a dome switch, a jog wheel, a jog switch, etc.
  • the memory (17) is hardware that stores various data processed within the aerosol generating device (1), and can store data processed and data to be processed in the control unit (12).
  • the memory (17) may include at least one type of storage medium among a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (e.g., SD or XD memory, etc.), a random access memory (RAM), a static random access memory (SRAM), a read-only memory (ROM), an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), a programmable read-only memory (PROM), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk.
  • the memory (17) may store data on the operation time of the aerosol generating device (1), the maximum number of puffs, the current number of puffs, at least one temperature profile, and a user's smoking pattern.
  • the communication unit (16) may include at least one component for communicating with another electronic device (e.g., a portable electronic device).
  • the communication unit (16) may include a Bluetooth communication unit, a BLE (Bluetooth Low Energy) communication unit, a near field communication unit, a WLAN (wireless local area network) communication unit, a Zigbee communication unit, an infrared (infrared Data Association, IrDA) communication unit, a WFD (Wireless Fidelity Direct) communication unit, an UWB (ultra wideband) communication unit, an ANT (Adaptive Network Topology)+ communication unit, a cellular network communication unit, an Internet communication unit, a computer network (e.g., a LAN or WAN) communication unit, etc.
  • a Bluetooth communication unit e.g., a BLE (Bluetooth Low Energy) communication unit, a near field communication unit, a WLAN (wireless local area network) communication unit, a Zigbee communication unit, an infrared (infrared Data
  • control unit (12) can control the overall operation of the aerosol generating device (1).
  • the control unit (12) can include at least one processor.
  • the control unit (12) can be implemented as an array of a plurality of logic gates, or can be implemented as a combination of a general-purpose MCU (microcontroller unit) (or microprocessor) and a memory storing a program that can be executed in such an MCU.
  • MCU general-purpose MCU
  • microprocessor or microprocessor
  • control unit (12) can control the temperature of the heater (18, 24) by controlling the supply of power from the power source (11) to the heater (18, 24).
  • the control unit (12) can control the temperature of the heater (18, 24) and/or the power supplied to the heater (18, 24) based on the temperature of the heater (18, 24) detected using a temperature sensor (e.g., the sensor unit (13)).
  • the control unit (12) can control the temperature of the heater (18, 24) and/or the power supplied to the heater (18, 24) based on a temperature profile and/or a power profile stored in the memory (17).
  • the control unit (12) can control power (e.g., voltage and/or current) supplied to the heater (18, 24) by controlling a power conversion circuit (not shown) electrically connected to the heater (18, 24) and the power source (11).
  • the power conversion circuit may include a DC/DC converter (e.g., a buck converter, a buck-boost converter, a boost converter, a Zener diode, etc.) that converts power to be supplied to the heater (18, 24), and a DC/AC converter (e.g., an inverter) that converts power to be supplied to an induction coil (not shown).
  • the DC/AC converter may be implemented as a full-bridge circuit or a half-bridge circuit including a plurality of switching elements.
  • a power conversion circuit may include at least one switching element, such as a bipolar junction transistor (BJT) or a field effect transistor (FET).
  • BJT bipolar junction transistor
  • FET field effect transistor
  • control unit (12) can control the current and/or voltage supplied to the heater (18, 24) by controlling the frequency and/or duty ratio of a current pulse input to at least one switching element of the power conversion circuit (not shown).
  • the duty ratio for the on/off operation of the switching element can correspond to the ratio of the output voltage of the power conversion circuit to the output voltage of the power source (11).
  • the control unit (12) can control the power supplied to the heater (18, 24) using at least one of a pulse width modulation (PWM) method and a proportional-integral-differential (PID) method.
  • PWM pulse width modulation
  • PID proportional-integral-differential
  • the control unit (12) can control a current pulse having a predetermined frequency and duty ratio to be supplied to the heater (18, 24) using the PWM method.
  • the control unit (12) can control the power supplied to the heater (18, 24) by adjusting the frequency and duty ratio of the current pulse.
  • the control unit (12) can determine a target temperature that is a target of control based on a temperature profile.
  • the control unit (12) can control the power supplied to the heater (18, 24) by using the PID method, which is a feedback control method using the difference value between the temperature of the heater (18, 24) and the target temperature, the value obtained by integrating the difference value over time, and the value obtained by differentiating the difference value over time.
  • PID method is a feedback control method using the difference value between the temperature of the heater (18, 24) and the target temperature, the value obtained by integrating the difference value over time, and the value obtained by differentiating the difference value over time.
  • control unit (12) can determine a target power that is the target of control based on the power profile.
  • the control unit (12) can also control the power supplied to the heater (18, 24) to correspond to the preset target power over time.
  • the control unit (12) can detect the user's puff by detecting the power supplied to the heater (18, 24). More specifically, the control unit (12) can control the power supplied to the heater (18, 24) using a PID method.
  • a PID method When the user's puff is generated, a temporary temperature drop may occur in a space where an aerosol generating article is inserted (hereinafter, referred to as the insertion space), the heater (18, 24), etc. Accordingly, a change may occur in the power (or current) supplied to the heater (18, 24) during the power control using the PID method.
  • the control unit (12) can detect the user's puff based on the change in the controlled power.
  • control unit (12) can prevent the heater (18, 24) from overheating.
  • control unit (12) can control the operation of the power conversion circuit to reduce the amount of power supplied to the heater (18, 24) or to stop supplying power to the heater (18, 24) based on whether the temperature of the heater (18, 24) exceeds a preset limit temperature.
  • the control unit (12) can control charging and discharging of the power source (11). For example, the control unit (12) can check the temperature of the power source (11) using a temperature sensor (e.g., sensor unit (13)). If the temperature of the power source (11) is higher than a first limit temperature, the control unit (12) can block charging of the power source (11). If the temperature of the power source (11) is higher than a second limit temperature, the control unit (12) can stop using (e.g., discharging) the power stored in the power source (11). The control unit (12) can calculate the remaining capacity of the power stored in the power source (11). For example, the control unit (12) can calculate the remaining capacity of the power source (11) based on voltage and/or current sensing values of the power source (11).
  • a temperature sensor e.g., sensor unit (13)
  • control unit (12) can control the power supply to the heater (18, 24) based on the result detected by the sensor unit (13).
  • control unit (12) can control the power supply to the heater (18, 24) based on the insertion and/or removal of the aerosol-generating article into the insertion space. For example, the control unit (12) can control to supply power to the heater (18, 24) when it is determined that the aerosol-generating article has been inserted into the insertion space using an insertion detection sensor (e.g., sensor unit (13)). The control unit (12) can cut off the power supply to the heater (18, 24) when it is determined that the aerosol-generating article has been removed from the insertion space using an insertion detection sensor (e.g., sensor unit (13)).
  • an insertion detection sensor e.g., sensor unit (13)
  • the control unit (12) can also determine that the aerosol-generating article has been removed from the insertion space when the temperature of the heater (18, 24) is equal to or higher than a limited temperature or when the temperature change slope of the heater (18, 24) is equal to or higher than a set slope.
  • control unit (12) can control the power supply time and/or power supply amount to the heater (18, 24) based on the state of the aerosol generating article. For example, if the control unit (12) determines that the aerosol generating article is in an over-humidity state by using an over-humidity detection sensor (e.g., sensor unit (13)), the control unit (12) can increase the power supply time (e.g., preheating time) to the heater (18, 24).
  • an over-humidity detection sensor e.g., sensor unit (13)
  • the control unit (12) can increase the power supply time (e.g., preheating time) to the heater (18, 24).
  • control unit (12) may control the power supply to the heater (18, 24) based on whether the aerosol generating article has been reused. For example, the control unit (12) may cut off the power supply to the heater (18, 24) if it is determined that the aerosol generating article has been used.
  • control unit (12) can control the power supply to the heater (18, 24) based on whether the cartridge is coupled and/or removed. For example, if the control unit (12) determines that the cartridge is coupled and/or removed using a cartridge detection sensor (e.g., sensor unit (13)), the control unit (12) can control to stop the power supply to the heater (18, 24) or prevent power from being supplied to the heater (18, 24).
  • a cartridge detection sensor e.g., sensor unit (13)
  • the control unit (12) may control the power supply to the heater (18, 24) based on whether the aerosol generating material of the cartridge has been exhausted. For example, if the control unit (12) determines that the temperature of the heater (18, 24) exceeds a limit temperature while preheating the heater (18, 24) (i.e., during the preheating period), the control unit (12) may determine that the aerosol generating material of the cartridge has been exhausted. If the control unit (12) determines that the aerosol generating material of the cartridge has been exhausted, the control unit (12) may cut off the power supply to the heater (18, 24).
  • the control unit (12) may control the power supply to the heater (18, 24) based on whether the cartridge is available for use. For example, the control unit (12) may determine that the cartridge is unusable if the current number of puffs is determined to be greater than or equal to the maximum number of puffs set for the cartridge based on data stored in the memory (17). Alternatively, the control unit (12) may determine that the cartridge is unusable if the total time that the heater (18, 24) has been heated is greater than or equal to the preset maximum time or the total amount of power supplied to the heater (18, 24) is greater than or equal to the preset maximum amount of power. In this case, the control unit (12) may stop the power supply to the heater (18, 24) or control that power is not supplied to the heater (18, 24).
  • the control unit (12) can control the power supply to the heater (18, 24) based on the user's puff. For example, the control unit (12) can determine whether a puff has been generated and/or the intensity of the puff using a puff sensor (e.g., sensor unit (13)). The control unit (12) can cut off the power supply to the heater (18, 24) when the number of puffs reaches a preset maximum number of puffs and/or no puffs are detected for a preset period of time. The control unit (12) can also control the power supply to the heater (18, 24) when a puff is detected.
  • a puff sensor e.g., sensor unit (13)
  • the control unit (12) can cut off the power supply to the heater (18, 24) when the number of puffs reaches a preset maximum number of puffs and/or no puffs are detected for a preset period of time.
  • the control unit (12) can also control the power supply to the heater (18, 24) when a puff is detected.
  • control unit (12) may control the power supply to the heater (18, 24) based on whether the aerosol generating article (or cartridge) is genuine and/or the type thereof. For example, the control unit (12) may detect whether the aerosol generating article is genuine and/or the type thereof using a cigarette identification sensor (e.g., sensor unit (13)). For example, if the control unit (12) detects that the aerosol generating article (or cartridge) is counterfeit, the control unit (12) may cut off the power supply to the heater (18, 24). If the control unit (12) detects that the aerosol generating article (or cartridge) is genuine, the control unit (12) may control (e.g., start) the power supply to the heater (18, 24).
  • a cigarette identification sensor e.g., sensor unit (13)
  • control unit (12) may control the power supply to the heater (18, 24) differently depending on the type of the aerosol generating article (or cartridge). More specifically, the control unit (12) can control the temperature and/or power of the heater (18, 24) based on a first temperature profile (or a first power profile) when the aerosol generating article (or cartridge) is detected as a first aerosol generating article (or a first cartridge), and can control the temperature and/or power of the heater (18, 24) based on a second temperature profile (or a second power profile) when the aerosol generating article (or cartridge) is detected as a second aerosol generating article (or a second cartridge).
  • a first temperature profile or a first power profile
  • second power profile or a second power profile
  • control unit (12) can control the output unit (14) based on the result detected by the sensor unit (13). For example, the control unit (12) can control the output unit (14) to visually, tactilely and/or audibly provide information that the aerosol generating device (1) is about to be terminated when the number of puffs counted using the puff sensor (e.g., the sensor unit (13)) reaches a preset number. For example, the control unit (12) can also control the output unit (14) to visually, tactilely and/or audibly provide information about the temperature of the heater (18, 24).
  • the control unit (12) may store and update a history of events that have occurred in the memory (17) based on the occurrence of a predetermined event.
  • the event may include operations such as detection of insertion of an aerosol generating article, initiation of heating of the aerosol generating article, detection of puff, termination of puff, detection of overheating of the heater (18, 24), detection of overvoltage application to the heater (18, 24), termination of heating of the aerosol generating article, power on/off of the aerosol generating device (1), initiation of charging of the power source (11), detection of overcharging of the power source (11), termination of charging of the power source (11), etc., performed in the aerosol generating device (1).
  • the history of events may include the date and time when the event occurred, log data corresponding to the event, etc.
  • log data corresponding to the event may include data on the sensing value of an insertion detection sensor (e.g., sensor unit (13)).
  • an insertion detection sensor e.g., sensor unit (13)
  • log data corresponding to the event may include data on the temperature of the heater (18, 24), the voltage applied to the heater (18, 24), the current flowing through the heater (18, 24), and the like.
  • control unit (12) can control the communication unit (16) to form a communication link with an external device, such as a user's mobile terminal.
  • control unit (12) may release restrictions on the use of at least one function (e.g., heating function) of the aerosol generating device (1) when authentication data is received from an external device via a communication link.
  • the authentication data may include the user's birthday, a unique number identifying the user, whether the user has completed authentication, etc.
  • control unit (12) can transmit data on the status of the aerosol generating device (1) to an external device via a communication link (e.g., remaining capacity of the power source (11), operating mode, etc.).
  • the transmitted data can be output through a display of the external device, etc.
  • the control unit (12) can control the output unit (14) to perform an operation corresponding to the location search.
  • the control unit (12) can control the haptic unit to generate vibration or control the display to output an object corresponding to the location search and the end of the search.
  • control unit (12) can perform a firmware update when firmware data is received from an external device via a communication link.
  • control unit (12) may transmit data on the sensed values of at least one sensor unit (13) to an external server (not shown) via a communication link, and receive and store a learning model generated by learning the sensed values through machine learning, such as deep learning, from the server.
  • the control unit (12) may perform an operation of determining a user's suction pattern, an operation of generating a temperature profile, etc., using the learning model received from the server.
  • the aerosol generating device (1) may further include a power protection circuit.
  • the power protection circuit may include at least one switching element and may cut off the power supply (11) in response to overcharging and/or overdischarging of the power supply (11).
  • the aerosol generating device (1) may further include a connection interface, such as a USB (universal serial bus) interface, and may transmit and receive information or charge the power supply (11) by connecting to another external device through the connection interface.
  • a connection interface such as a USB (universal serial bus) interface
  • the aerosol generating article referred to in the present disclosure may include at least one aerosol generating rod (e.g., a medium portion) and at least one filter rod.
  • the heater (18) may be arranged to correspond to the at least one aerosol generating rod, and may be designed differently depending on the arrangement order and/or position of the aerosol generating rod and the filter rod.
  • the aerosol generating rod may include at least one of nicotine, an aerosol generating material, and an additive.
  • the aerosol generating material may include glycerin (e.g., vegetable glycerin (VG)) and/or propylene glycol (PG), and may also include various other substances.
  • the additive may include a flavoring agent and/or an organic acid, and may also include various other substances.
  • the aerosol-generating rod may comprise an aerosol-generating substrate (e.g., a sheet) impregnated with a liquid non-tobacco material (e.g., an aerosol-generating material and/or nicotine), and/or may comprise a solid tobacco material (e.g., leaf tobacco, reconstituted tobacco, etc.).
  • a liquid non-tobacco material e.g., an aerosol-generating material and/or nicotine
  • a solid tobacco material e.g., leaf tobacco, reconstituted tobacco, etc.
  • the tobacco material may be included in the aerosol-generating rod in various forms, such as cut tobacco, granules, powder, etc.
  • the additive of the aerosol-generating rod may include an alkaline material. Based on the alkaline material, the nicotine of the tobacco material included in the aerosol-generating rod may have an alkaline pH (e.g., pH 7.0 or higher).
  • the aerosol-generating rod may include two or more aerosol-generating rods, and the two or more aerosol-generating rods may each include a tobacco material and/or a non-tobacco material.
  • at least one aerosol generating rod and at least one filter rod may be individually and/or integrally wrapped by at least one wrapper.
  • the aerosol generating article may also be referred to as a stick.
  • the cartridge referred to in the present disclosure may contain an aerosol-generating material having any one of the following states: a liquid state, a solid state, a gaseous state, or a gel state.
  • the aerosol-generating material may include a liquid composition.
  • the liquid composition may be a liquid containing a tobacco-containing material including a volatile tobacco flavor component, or may be a liquid containing a non-tobacco material.
  • the cartridge may include a storage unit containing the aerosol-generating material and/or a liquid delivery means impregnating (containing) the aerosol-generating material.
  • the liquid delivery means may include a wick such as cotton fiber, ceramic fiber, glass fiber, or porous ceramic.
  • the cartridge heater (24) may be included in the cartridge in the form of a coil-shaped structure surrounding (or winding) the liquid delivery means, or in a structure contacting one side of the liquid delivery means.
  • the cartridge heater (24) may be included in an aerosol-generating device (1) that is separable from the cartridge.
  • Fig. 2 illustrates an aerosol generating device (1) according to one embodiment.
  • Fig. 3 illustrates an aerosol generating device (1) according to one embodiment.
  • the aerosol generating device (1) may include a housing (10), a power source (11), a control unit (12), a sensor unit (13), and/or a heater (182, 183) (e.g., the heater (18) of FIG. 1).
  • a heater (182, 183) e.g., the heater (18) of FIG. 1.
  • the aerosol generating device (1) illustrated in FIG. 2 may be referred to as an 'internal heating type' aerosol generating device that heats the inside of the aerosol generating article (2).
  • the aerosol generating device (1) illustrated in FIG. 3 may be referred to as an 'external heating type' aerosol generating device that heats the outside of the aerosol generating article (2). In the drawings below, any description overlapping with that of FIG. 1 will be omitted.
  • the housing (10) may provide a space that is opened upwardly to allow an aerosol-generating article (2) to be inserted.
  • the space that is opened upwardly may be referred to as an insertion space.
  • the insertion space may be formed by being recessed toward the interior of the housing (10) to a predetermined depth so that at least a portion of the aerosol-generating article (2) can be inserted.
  • the depth of the insertion space may be longer than the length of a region of the aerosol-generating article (2) containing an aerosol-generating material and/or medium.
  • the lower end of the aerosol-generating article (2) may be inserted into the interior of the housing (10), and the upper end of the aerosol-generating article (2) may protrude outside the housing (10). A user may hold the upper end of the aerosol-generating article (2) exposed to the outside in his/her mouth and inhale the aerosol.
  • the heater (182, 183) can heat the aerosol generating article (2).
  • the heater (182) may be an internal heating type heater.
  • the internally heated heater may extend upwardly in a space (i.e., an insertion space) into which the aerosol generating article (2) is inserted.
  • the internally heated heater may include a rod-shaped or needle-shaped heating element as illustrated, but may also include various heating elements such as a tubular heating element or a plate-shaped heating element.
  • the internally heated heater may be inserted through the lower portion of the aerosol generating article (2).
  • the internal heating heater may include an electrical resistance heater and/or an induction heating heater.
  • an electric resistance heater may include an electric resistance material on the inside (e.g., an inner hollow portion or inner surface) or the outside (e.g., an outer surface), and may be heated as current flows through the electric resistance material.
  • the electric resistance heater may be electrically connected to a power source (11), and may directly generate heat by receiving current from the power source (11).
  • the induction coil (181) may be omitted.
  • the aerosol generating device (1) may include an induction coil (181) that surrounds at least a portion of the internal heating type heater (e.g., is disposed externally to correspond to the length of at least a portion of the heater).
  • a magnetic flux concentrator or the like may be further included on the outside of the induction coil (181) to increase the efficiency of induction heating.
  • the induction heating type heater includes a susceptor and may generate heat based on a magnetic field generated from the induction coil (181).
  • the induction heating type heater e.g., susceptor
  • the induction heating type heater may be arranged to be detachable from the housing (10).
  • the heater (182) may be a multi-heater.
  • the multi-heater may include a first heater and a second heater, and may be inserted into the aerosol generating article (2).
  • the first heater and the second heater may be arranged side by side along the longitudinal direction.
  • the first heater and the second heater may operate as an electrical resistance heater and/or an induction heater, and may be heated sequentially or simultaneously.
  • the first heater and the second heater may be arranged at positions corresponding to the longitudinal positions of two or more aerosol generating rods, respectively (respectively).
  • the first heater and the second heater may be arranged at positions corresponding to the longitudinal positions of a first portion and a second portion of one aerosol generating rod, respectively.
  • the aerosol generating device (1) when the heater (182) is an induction heating type heater, the aerosol generating device (1) includes a first induction coil and a second induction coil, and the first induction coil and the second induction coil may be respectively disposed at positions corresponding to the longitudinal positions of the first heater and the second heater. Alternatively, the first heater and the second heater may respectively be disposed at positions corresponding to the longitudinal positions of the first part and the second part of one heater (182). In addition, three or more heaters and/or induction coils may be included.
  • the susceptor may be disposed (or included) within the aerosol generating article (2) (e.g., the medium portion), and the susceptor included within the aerosol generating article (2) may be implemented to generate heat based on a magnetic field generated from an induction coil (181).
  • the heater (183) may be an external heating type heater.
  • the external heating heater may extend upwardly around the space into which the aerosol generating article (2) is inserted (i.e., the insertion space).
  • the external heating heater may be arranged to surround at least a portion of the insertion space.
  • the external heating heater may have a tubular shape (e.g., a cylindrical shape) having a hollow space therein.
  • the external heating heater may also have a shape having a hollow space on the inside and surrounding the hollow space.
  • the external heating heater may be supported by a polyimide film. A heater supported by such a film may be referred to as a film heater.
  • the external heating heater may be arranged to surround at least a portion of the insertion space.
  • the external heating heater may heat the outside of the aerosol generating article (2) inserted into the hollow space.
  • the external heating heater may include an electric resistance heater and/or an induction heating heater, and a description overlapping with FIG. 2 will be omitted.
  • the aerosol generating device (1) may include an external heating heater implemented as a tubular susceptor, and may include an induction coil (181) surrounding at least a portion of the external heating heater (e.g., disposed externally to correspond to the length of at least a portion of the heater).
  • the induction coil (181) may include a fan coil.
  • a separate induction coil (181) may be omitted since heat generation is possible through current flow on a tubular electric resistance heater (e.g., a film heater).
  • an insulating material may be disposed on the outside of the external heating heater. Through this, heat radiating from the heater (183) in an outward direction and applied to the outside of the housing (10) may be reduced.
  • the heater (183) may be a multiple heater, and the first heater and the second heater may be arranged side by side along the longitudinal direction to surround at least a portion of the insertion space, respectively.
  • the first heater and the second heater may operate as an electrical resistance heater and/or an induction heating heater, and may be heated sequentially or simultaneously.
  • the aerosol generating device (1) includes a first induction coil and a second induction coil, and the first induction coil and the second induction coil may be arranged at positions corresponding to the longitudinal positions of the first heater and the second heater, respectively.
  • the first heater and the second heater may be arranged at positions corresponding to the longitudinal positions of the first portion and the second portion of one heater (183), respectively.
  • the heater (182) of FIG. 2 and the heater (183) of FIG. 3 may be included together in the aerosol generating device (1).
  • the heater (182) may heat the inside of the aerosol generating article (2)
  • the heater (183) may heat the outside of the aerosol generating article (2).
  • the aerosol generating device (1) may be provided with an airflow channel through which air flows.
  • the housing (10) may include a structure (e.g., a hole) through which air can be introduced from the outside into the housing (10).
  • the air introduced into the housing (10) may be introduced into the aerosol generating article (2) through the lower end (i.e., the upstream side) of the aerosol generating article (2).
  • the aerosol generated based on the heating of the aerosol generating article (2) may be inhaled into the user's oral cavity through the upper end (i.e., the downstream side) of the aerosol generating article (2) together with the introduced air.
  • Fig. 4 illustrates an aerosol generating device (1) according to one embodiment.
  • the aerosol generating device (1) may include a housing (10), a power source (11), a control unit (12), a sensor unit (13), and/or a heater (183, 24) (e.g., the heater (18, 24) of FIG. 1).
  • a housing (10 a power source (11), a control unit (12), a sensor unit (13), and/or a heater (183, 24) (e.g., the heater (18, 24) of FIG. 1).
  • the housing (10) may provide an upper-open space (hereinafter, referred to as an insertion space) into which an aerosol-generating article (2) is inserted.
  • the insertion space may be formed by being recessed toward the interior of the housing (10) to a predetermined depth so that at least a portion of the aerosol-generating article (2) can be inserted.
  • the lower end of the aerosol-generating article (2) may be inserted into the interior of the housing (10), and the upper end of the aerosol-generating article (2) may protrude outside the housing (10).
  • the cartridge (19) may provide an insertion space for accommodating the aerosol generating article (2).
  • the insertion space may be formed by being recessed toward the interior of the cartridge (19) to a predetermined depth so that at least a portion of the aerosol generating article (2) can be inserted.
  • the lower end of the aerosol generating article (2) may be inserted into the interior of the cartridge (19), and the upper end of the aerosol generating article (2) may protrude outside the cartridge (19).
  • the aerosol generating device (1) may not include a heater (183).
  • the depth of the insertion space may be greater than the length of the region containing the aerosol-generating material and/or medium in the aerosol-generating article (2). The user may hold the upper end of the aerosol-generating article (2) exposed to the outside in his/her mouth and inhale air.
  • the heater (183) can heat the aerosol generating article (2).
  • the heater (183) can extend upwardly around the space into which the aerosol generating article (2) is inserted (i.e., the insertion space).
  • the heater (183) can be in the form of a tube (e.g., a cylindrical shape) having a hollow space therein.
  • the heater (183) can have a shape including a hollow space on the inside and surrounding the hollow space.
  • the heater (183) can be supported by a polyimide film. A heater supported by such a film may be referred to as a film heater.
  • the heater (183) can be arranged to surround at least a portion of the insertion space.
  • the heater (183) can heat the outside of the aerosol generating article (2) inserted into the hollow space.
  • the heater (183) may be referred to as an external heating type heater that heats the outside of the aerosol generating article (2).
  • an insulating material may be placed on the outside of the heater (183). Through this, the heat radiating from the heater (183) in an outward direction and applied to the outside of the housing (10) can be reduced.
  • the heater (183) may include an electrical resistance heater and/or an induction heating type heater.
  • an electrical resistance heater includes an electrically resistive material and can be heated as current flows through the electrically resistive material.
  • the electrical resistance heater can be electrically connected to a power source (11) and can directly generate heat by receiving current from the power source (11).
  • the aerosol generating device (1) may further include an induction coil (not shown) that surrounds at least a portion of the heater (183) (e.g., is disposed externally to correspond to the length of at least a portion of the heater (183).
  • a magnetic flux concentrator or the like may further be included on the outside of the induction coil (not shown) to increase the efficiency of induction heating.
  • the induction heating type heater includes a susceptor and can generate heat based on a magnetic field generated from the induction coil (not shown).
  • the heater (183) may be a multi-heater.
  • the multi-heater may include a first heater and a second heater, and may be inserted into the aerosol generating article (2).
  • the first heater and the second heater may be arranged side by side along the longitudinal direction.
  • the first heater and the second heater may operate as an electrical resistance heater and/or an induction heater, and may be heated sequentially or simultaneously.
  • the first heater and the second heater may be arranged at positions corresponding to the longitudinal positions of two or more aerosol generating rods, respectively (respectively).
  • the first heater and the second heater may be arranged at positions corresponding to the longitudinal positions of a first portion and a second portion of one aerosol generating rod, respectively.
  • the aerosol generating device (1) when the heater (183) is an induction heating type heater, the aerosol generating device (1) includes a first induction coil and a second induction coil, and the first induction coil and the second induction coil may be respectively disposed at positions corresponding to the longitudinal positions of the first heater and the second heater. Alternatively, the first heater and the second heater may respectively be disposed at positions corresponding to the longitudinal positions of the first part and the second part of one heater (183). In addition, three or more heaters and/or induction coils may be included.
  • the aerosol generating device (1) may not include a heater (183).
  • the aerosol generating article (2) may be heated directly or indirectly by the cartridge heater (24), or may not be substantially heated. Indirect heating may mean that the aerosol generating article (2) is heated by receiving heat contained in the aerosol during the process in which the aerosol generated by the cartridge heater (24) passes through the aerosol generating article (2).
  • the aerosol generating device (1) may be referred to as a non-heating (or indirect heating) aerosol generating device.
  • the aerosol generating rod of the aerosol generating article (2) may include an additive such as a basic substance. Based on this basic substance, the nicotine contained in the aerosol generating rod may have a basic pH (e.g., pH 7.0 or higher). This basic nicotine can flow into the user's oral cavity together with the aerosol flowing into the aerosol generating article (2) from the cartridge (19) described below.
  • the heater (183) may include an internal heating heater.
  • the internal heating heater may include various heating elements, such as a rod-shaped or tubular heating element, a plate-shaped heating element, or a needle-shaped heating element.
  • the internal heating heater may be inserted through the lower portion of the aerosol generating article (2) and may be configured to heat the inside of the aerosol generating article (2).
  • the cartridge (19) may be detachably coupled to the housing (10).
  • a space may be formed on one side of the housing (10), and at least a portion of the cartridge (19) may be inserted into the space formed on one side of the housing (10) so that the cartridge (19) may be mounted on the housing (10).
  • the cartridge (19) may be formed integrally with the housing (10).
  • the aerosol generating device (1) and/or the cartridge (19) may be provided with an airflow channel through which air flows.
  • the housing (10) may include a structure through which air can be introduced from the outside into the interior of the housing (10) when the cartridge (19) is inserted. The introduced air can pass through the cartridge (19) and enter the insertion space through the airflow channel (CN) and flow into the user's oral cavity.
  • the airflow channel (CN) may include various structures to reduce residual droplets or facilitate airflow.
  • the cartridge (19) is positioned laterally relative to the aerosol-generating article (2), and the airflow channel (CN) is formed from the side of the aerosol-generating article (2) to the lower end (i.e., upstream side) of the aerosol-generating article (2), but the positions of the cartridge (19) and the airflow channel (CN) are not limited thereto.
  • the cartridge (19) may be positioned adjacent to the lower end (i.e., upstream side) of the aerosol-generating article (2), and in this case, the airflow channel (CN) may be formed in a substantially straight shape so as to connect the cartridge (19) and the lower end (i.e., upstream side) of the aerosol-generating article (2).
  • the cartridge (19) may include a storage portion (C0) containing an aerosol generating material, a cartridge heater (24), and/or a liquid delivery means impregnating (containing) the aerosol generating material.
  • the liquid delivery means (25) may impregnate the aerosol generating material supplied from the chamber (C0).
  • the liquid delivery means may include a wick such as cotton fiber, ceramic fiber, glass fiber, or porous ceramic.
  • the cartridge heater (24) can heat the aerosol generating material contained in the cartridge (19).
  • the cartridge heater (24) can include an electrical resistance heater and/or an induction heater.
  • an electrical resistance heater includes an electrically resistive material and can be heated as a current flows through the electrically resistive material.
  • the aerosol generating device (1) may further include an induction coil (not shown) around the induction heating type heater.
  • the induction heating type heater includes a susceptor and can generate heat based on a magnetic field generated from the induction coil (not shown).
  • the cartridge heater (24) may be formed in a coil shape that surrounds (or winds) a liquid delivery means and/or in a shape (e.g., a pattern shape) that contacts one side of the liquid delivery means.
  • the cartridge heater (24) may be included in the aerosol generating device (1).
  • the cartridge heater (24) may be included inside the housing (10).
  • the cartridge (19) and the cartridge heater (24) may be separated by removing the cartridge (19).
  • an aerosol may be generated based on heat generation from a cartridge heater (24).
  • vapor may be generated from an aerosol generating material impregnated in a liquid delivery means as the aerosol generating material is heated by the cartridge heater (24), and an aerosol may be generated as the generated vapor is mixed with outside air introduced into the cartridge (19).
  • the aerosol generated by the cartridge heater (24) may be introduced into an aerosol generating article (2) through an airflow channel (CN).
  • Tobacco or a flavoring material may be added to the aerosol as it passes through the aerosol generating article (2), and the aerosol added with tobacco or a flavoring material may be inhaled into the user's oral cavity through one end of the aerosol generating article (2).
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a heater assembly for explaining the arrangement of an inductor and capacitor according to one embodiment
  • FIG. 6 is a drawing for explaining an inductor and capacitor formed integrally.
  • FIG. 5 illustrates an example in which a heater (18) is an external heating type that heats the outside of an aerosol generating article (2).
  • the heater (18) is illustrated as an electrical resistance heater.
  • the heater (18) of the present disclosure is not limited thereto, and if the aerosol generating device (1) has a cavity (h1) that accommodates an aerosol generating substrate, and an inductor (L1, L2, hereinafter, referred to as L when there is no need for distinction) and a capacitor (C) surround the cavity (h1), it is not limited to the example of FIG. 5. That is, the heater (18) may have a structure and a heating method described in FIGS. 2 to 4 and may be applied to the following description.
  • a heater (18) may be disposed within a housing (10).
  • the heater (18) may be referred to as a heater assembly.
  • the heater (18) may have a tubular or cylindrical shape including a hollow space therein.
  • the heater (18) may surround a cavity (h1).
  • the cavity (h1) may be referred to as an insertion space and may be provided by the heater (18).
  • the cavity (h1) or an aerosol generating article (2) inserted into the cavity (h1) may be heated by the heater (18).
  • the heater (18) may include a flange (1810), a thermally conductive member (1820), and an electrically conductive track (1830).
  • the heater (18) may further include an insulator (not shown) between the thermally conductive member (1820) and the electrically conductive track (1830) or on the outside of the thermally conductive member (1820).
  • the insulator may be formed of a material having flexibility and heat resistance.
  • the insulator may include, but is not limited to, polyimide or polyetheretherketone (PEEK), and may include other materials having elasticity, heat resistance, and electrical insulation.
  • a flange (1810) may be coupled to the housing (10).
  • a thermally conductive member (1820) may be attached to or press-fitted to the flange (1810).
  • a cavity (h1) may be formed by the coupling of the flange (1810) and the thermally conductive member (1820).
  • the thermally conductive member (1820) may be located at the innermost side of the heater (18).
  • the thermally conductive member (1820) may be coupled to the flange (1810) and may extend in the vertical direction of the aerosol generating device (1).
  • the thermally conductive member (1820) may be disposed on the inner side of the electrically conductive track (1830) and may surround at least a portion of the cavity (h1).
  • the thermally conductive member (1820) may be made of, but is not limited to, stainless steel, aluminum, or an alloy.
  • the electrically conductive track (1830) may have a cylindrical shape.
  • the electrically conductive track (1830) may be disposed on the outside of the thermally conductive member (1820).
  • the electrically conductive track (1830) may surround at least a portion of the thermally conductive member (1820).
  • the electrically conductive track (1830) may receive power from the power source (11) and generate heat.
  • the electrically conductive track (1830) may be formed by etching a metal thin film with a laser.
  • the electrically conductive track (1830) may be made of, but is not limited to, stainless steel, copper, aluminum, or an alloy.
  • the flange (1810) may include an aperture (h2).
  • the aperture (h2) is formed on one side of the flange (1810) and may be in communication with the cavity (h1).
  • the aerosol generating article (2) may be inserted into the cavity (h1). Outside air may be introduced through the aperture (h2) and may be introduced into the interior of the aerosol generating article (2) via the end of the aerosol generating article (2).
  • the inductor section (810) may include at least one inductor (L).
  • the capacitor section (1010) may include at least one capacitive sensor, i.e., a capacitor (C).
  • FIG. 5 illustrates that the inductor section (810) includes a first inductor (L1) and a second inductor (L2), and that the capacitor section (1010) includes one capacitor (C), the number of inductors (L) and capacitors (C) is not limited thereto.
  • the first inductor (L1) and the second inductor (L2) can surround at least a portion of the cavity (h1).
  • the capacitor (C) can surround the remaining portion of the cavity (h1).
  • the area where the first inductor (L1) and the second inductor (L2) surround the cavity (h1) and the area where the capacitor (C) surrounds the cavity (h1) may not overlap each other.
  • the first inductor (L1), the second inductor (L2), and the capacitor (C) may be formed as a single body to surround the cavity (h1).
  • FIG. 6 illustrates an inductor section (810) and a capacitor section (1010) arranged on a first surface (601) and a second surface (602) of an insulating substrate (131).
  • the first surface (601) may refer to a surface facing the cavity (h1)
  • the second surface (602) may refer to an opposite surface of the first surface (601).
  • the inductor section (810) includes a first inductor (L1) and a second inductor (L2), and the first inductor (L1) and the second inductor (L2) may be implemented in a pattern shape on the first surface (601) of the insulating substrate (131).
  • the insulating substrate (131) may be a flexible printed circuit board (FPCB), but is not limited thereto.
  • the first inductor (L1) and the second inductor (L2) may be arranged side by side in the vertical direction.
  • the first inductor (L1) may be arranged on the lower side of the insulating substrate (131), and the second inductor (L2) may be arranged spaced apart from the first inductor (L1) but on the upper side of the first inductor (L1).
  • the first inductor (L1) and the second inductor (L2) included in the inductor section (810) are passive elements, and their inductance can be varied as the aerosol generating article (2) is accommodated in the cavity (h1).
  • the control section (12) can monitor the variable value of the inductance through the first channel (ch1) of the signal transmission section (610). In this way, since the inductor section (810) includes only passive elements whose inductance is varied, the inductor section (810) can be referred to as an inductor antenna.
  • the capacitor section (1010) includes a capacitor (C) and can be implemented in a pattern shape on the first surface (601) of the insulating substrate (131). The capacitor (C) can be spaced apart from the first inductor (L1) and arranged side by side in the left-right direction.
  • the capacitor (C) may be provided in the form of a single electrode. Since the single electrode surrounds the cavity (h1), the cavity (h1) can be understood as a dielectric space that causes a change in capacitance. In other words, when an aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1), the permittivity of the single electrode, which is a passive element, changes, and accordingly, the capacitance can also change. In this way, the capacitor unit (1010) can output the capacitance of the single electrode itself without separately providing a transmitting electrode and a receiving electrode.
  • the control unit (12) can monitor the variable value of the capacitance through the second channel (ch2) of the signal transmitting unit (610). Since the capacitor unit (1010) includes only a passive element whose capacitance changes, the capacitor unit (1010) can be referred to as a capacitor antenna.
  • the capacitor unit (1010) may include a plurality of electrodes. At this time, the capacitor unit (1010) may further include a compensation capacitor (Ccp) disposed on the second surface (602) of the insulating substrate (131).
  • the compensation capacitor (Ccp) may be disposed at a position corresponding to the capacitor (C) on the second surface (602) of the insulating substrate (131). Since the capacitor (C) disposed on the first surface (601) is disposed close to the heating space, it may not exhibit the expected charge/discharge effect as the temperature of the heating space increases, or it may fracture as the temperature of the heating space increases.
  • the compensation capacitor (Ccp) may be disposed on the second surface (602) of the insulating substrate (131) to compensate for the temperature or thermal degradation of the capacitor (C).
  • the output value of the compensation capacitor (Ccp) may be transmitted to the control unit (12) through the second channel (ch2) of the signal transmission unit (610) together with the output value of the capacitor (C), or may be transmitted to the control unit (12) through a separate channel (not shown).
  • the inductor unit (810) may also include additional inductors (not shown) arranged on the second surface (602) of the insulating substrate (131) in addition to the inductors (L1, L2) arranged on the first surface (601) of the insulating substrate (131).
  • Additional inductors (not shown) arranged on the second surface (602) may also be arranged to compensate for the temperature or thermal degradation of the inductors (L1, L2) arranged on the first surface (601), or to detect changes in inductance outside the cavity (h1).
  • the aerosol generating device (1) of the present disclosure can significantly reduce the size of the device because the inductor section (810) and the capacitor section (1010) are integrally formed in a thin film form that shares the signal transmission section (610).
  • the aerosol generating device (1) of the present disclosure has only passive elements in a configuration separate from the control section (12), and the control section (12) includes components for determining the amount of change in the monitoring value within the IC chip. Therefore, compared to the sensor in the form of a conventional IC chip, the power consumption is significantly reduced, and product miniaturization can be facilitated.
  • the first inductor (L1) and the second inductor (L2) can surround at least a portion of the cavity (h1) formed by the flange (1810) and the thermally conductive member (1820).
  • the insulating substrate (131) is omitted.
  • the first inductor (L1) can surround at least a portion of the cavity (h1) on the lower side of the heater (18).
  • the first inductor (L1) can be arranged to contact a portion of the flange (1810) and surround a portion of the outer surface of the flange (1810).
  • the second inductor (L2) is arranged adjacent to the upper side of the first inductor (L1) and can surround at least a portion of the cavity (h1).
  • the second inductor (L2) is arranged to be spaced apart from the first inductor (L1) and can be in contact with a portion of the thermally conductive member (1820).
  • the second inductor (L2) may be positioned to surround a portion of the periphery of the thermally conductive member (1820).
  • the capacitor (C) may surround a remaining portion of the cavity (h1) formed by the thermally conductive member (1820).
  • the capacitor (C) may be arranged to contact a portion of the flange (1810) and surround a portion of the outer surface of the flange (1810).
  • the capacitor (C) surrounds at least a portion of the cavity (h1) on the lower side of the heater (18), but the covering area of the capacitor (C) and the covering area of the first inductor (L1) may not overlap. Accordingly, as in FIG. 5, a portion of the capacitor (C) may be arranged to face a portion of the first inductor (L1).
  • the control unit (12) can monitor the inductance change amount of each of the first inductor (L1) and the second inductor (L2).
  • the inductance change amount of at least one of the first inductor (L1) and the second inductor (L2) can be calculated by the control unit (12) as a first monitoring value.
  • the control unit (12) can also monitor the capacitance change amount of the capacitor (C).
  • the capacitance change amount of the capacitor (C) can be calculated by the control unit (12) as a second monitoring value.
  • the control unit (12) can determine whether the aerosol generating article (2) is received in the cavity (h1) based on at least one of the first monitoring value and the second monitoring value.
  • the aerosol generating device (1) of the present disclosure can significantly reduce malfunction of the heater (18) because the components for detecting whether the aerosol generating article (2) is inserted into the lower part of the cavity (h1) are arranged. In other words, the aerosol generating device (1) of the present disclosure automatically heats the heater (18) only when the aerosol generating article (2) is completely inserted into the cavity (h1), thereby preventing unnecessary heating of the heater (18).
  • Fig. 7 is an internal block diagram of a control unit according to one embodiment.
  • control unit (12) may include a first operation unit (121), a second operation unit (122), and a shared component unit (123).
  • the first operation unit (121) and the second operation unit (122) may be referred to as a central processing unit (CPU) or a central processing unit core in that they are components where actual data processing is performed.
  • the shared component unit (123) may be referred to as peripherals in that they are a set of auxiliary components for data processing.
  • the first operation unit (121) can determine whether an aerosol generating article (2) is inserted.
  • the first operation unit (121) can obtain a first monitoring value corresponding to a change in inductance of the inductor unit (810) and a second monitoring value corresponding to a change in capacitance of the capacitor unit (1010).
  • the first operation unit (121) can determine whether an aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1) based on at least one of the first monitoring value and the second monitoring value.
  • the first operation unit (121) may utilize some components included in the shared configuration unit (123) to obtain the first monitoring value and the second monitoring value. Some components included in the shared configuration unit (123) may be electrically connected to the first operation unit (121) and function to derive the first monitoring value and the second monitoring value.
  • the shared component (123) may include components for determining changes in inductance of the inductor component (810) and changes in capacitance of the capacitor component (1010).
  • the shared component (123) may include a square wave oscillator (820 of FIG. 8), a sine wave generator (830 of FIG. 8), a current detector (840 of FIG. 8), a frequency change detector (850 of FIG. 8), a timer (851 of FIG. 8), and a counter (852 of FIG. 8) to obtain a first monitoring value.
  • the shared component (123) may further include a power supply unit (1020 of FIG. 10), a switching unit (1030 of FIG. 10), a charge/discharge control unit (1040 of FIG. 10), a charging voltage detection unit (1050 of FIG. 10), a charging time change detection unit (1060 of FIG. 10), a comparison unit (1061 of FIG. 10), a timer (1062 of FIG. 10), and a counter (1063 of FIG. 10) to obtain a second monitoring value.
  • the first operation unit (121) can obtain a frequency change of the inductor unit (810) as a first monitoring value by using some of the components included in the shared component unit (123). In addition, the first operation unit (121) can obtain a charge time change of the capacitor unit (1010) as a second monitoring value by using some of the components included in the shared component unit (123). The first operation unit (121) can determine whether the aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1) based on at least one of the first monitoring value and the second monitoring value. According to an embodiment, the first monitoring value may be set as a main parameter for determining whether the aerosol generating article (2) is inserted, and the second monitoring value may be set as an auxiliary parameter for determining whether the aerosol generating article (2) is inserted.
  • the first operation unit (121) can determine that the aerosol generating article (2) has been inserted into the cavity (h1) when the first monitoring value is outside the first reference range and the second monitoring value is outside the second reference range.
  • the aerosol generating device (1) of the present disclosure determines whether the aerosol generating article (2) has been inserted by considering not only the change in inductance but also the change in capacitance, thereby obtaining more accurate results.
  • the first calculation unit (121) can obtain a plurality of inductance changes as the first monitoring value.
  • the inductor unit (810) includes a plurality of inductors (L1, L2) as shown in FIGS. 5 and 6, the first calculation unit (121) can obtain the inductance change value of the first inductor (L1) surrounding the lower side of the cavity (h1) as the first change value.
  • the first calculation unit (121) can obtain the inductance change value of the second inductor (L2) arranged above the first inductor (L1) as the second change value.
  • the first calculation unit (121) can additionally obtain the second monitoring value to make a final decision on whether to insert the aerosol generating article (2).
  • the aerosol generating device (1) of the present disclosure obtains the first monitoring value, which is a main parameter, from a plurality of change values, so that the accuracy of determining whether or not to insert is further improved.
  • the first operation unit (121) may be supplied with power at all times. Alternatively, the first operation unit (121) may be supplied with power at preset intervals.
  • the second operation unit (122) may operate in a sleep mode, consuming minimal power or having power cut off, until a wake-up signal, as described below, is received.
  • the first operation unit (121) determines that an aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1), it can transmit a wake-up signal to the second operation unit (122).
  • the second operation unit (122) receives the wake-up signal, it wakes up and can control the operation of the aerosol generating device (1).
  • the first operation unit (121) may be provided to perform a first function
  • the second operation unit (122) may be provided to perform a second function different from the first function.
  • the first function is a function of determining whether an aerosol generating article (2) is inserted
  • the second function may refer to various functions that can be performed by the aerosol generating article (2) other than the function of determining whether the aerosol generating article (2) is inserted.
  • the second operation unit (122) may control the output unit (14) to output the status of the aerosol generating device (1).
  • the second operation unit (122) may control the communication unit (16) to communicate with an external device.
  • the second operation unit (122) may control the heater (18) to heat the aerosol generating article (2) accommodated in the cavity (h1).
  • sharing of the shared component (123) may mean sharing not only of components for determining changes in inductance and capacitance, but also sharing between the first operation unit (121) and the second operation unit (122).
  • the components included in the shared component (123) may also be used to perform the function of the second operation unit (122).
  • the performance of the first operation unit (121) may be lower than the performance of the second operation unit (122).
  • the clock speed of the first operation unit (121) may be lower than the clock speed of the second operation unit (122).
  • the clock speed of the first operation unit (121) may be selected in the range of 30 MHz to 90 MHz
  • the clock speed of the second operation unit (122) may be selected in the range of 90 MHz to 210 MHz.
  • the number of interrupts processed by the first operation unit (121) may be lower than the number of interrupts processed by the second operation unit (122).
  • the number of interrupts processed by the first operation unit (121) may be 10 to 50
  • the number of interrupts processed by the second operation unit (122) may be 220 to 260.
  • the power consumption of the first operation unit (121) may be lower than the power consumption of the second operation unit (122).
  • the power consumption of the first operation unit (121) may be 4uW/MHz to 13uW/MHz
  • the power consumption of the second operation unit (122) may be 20uW/MHz to 40uW/MHz.
  • the difference between the performance of the first operation unit (121) and the performance of the second operation unit (122) is only an example, and the clock speed, number of interrupts processed, and power consumption described above are not limited thereto.
  • FIG. 8 is a drawing for explaining a method for obtaining a first monitoring value corresponding to a change in inductance according to one embodiment
  • FIG. 9 is a drawing for explaining a method for determining a change in frequency of FIG. 8.
  • the control unit (12) may include a square wave oscillator (820), a sine wave generator (830), a current detector (840), a frequency change detector (850), and a first operation unit (121).
  • the square wave oscillator (820), the sine wave generator (830), the current detector (840), and the frequency change detector (850) may be components included in the shared component (123).
  • the control unit (12) is illustrated as mainly including components that perform operations related to obtaining the first monitoring value. However, the control unit (12) may be equipped with other components in addition to the components described in FIG. 8.
  • the square wave generator (820) includes a general-purpose input/output (GPIO) pin, and any one of the pins can be set as an output port.
  • the square wave generator (820) can output a square wave having a preset period through the output port based on an interrupt signal.
  • the sine wave generator (830) can generate AC power having a sine wave based on the square wave output by the square wave generator (820).
  • the AC power output by the sine wave generator (830) can be supplied to the inductor unit (810).
  • the supply AC current output by the sine wave generator (830) can be controlled by the inductance of the inductor unit (810) arranged outside the control unit (12).
  • the first frequency (f1) of the supply AC current can be determined by the first inductance value (Li), which is the initial inductance value of the inductor (L) included in the inductor unit (810), as shown in the following mathematical expression 1.
  • the capacitance (Ci) of the above mathematical expression 1 is a component of a resonance tank (not shown) included in the inductor section (810) or provided separately, and contributes to the formation of a resonance frequency, and its value may not change depending on the approach of the aerosol generating article (2). That is, a supply alternating current having a resonance frequency according to the initial inductance value of the inductor (L) may be provided to the inductor section (810).
  • the inductor unit (810) includes at least one inductor (L) and may be provided separately as a configuration distinct from the control unit (12).
  • the inductor unit (810) may be electrically connected to the sine wave generator unit (830).
  • the inductor unit (810) may receive AC power from the sine wave generator unit (830) and generate an external magnetic field based on the AC power.
  • the inductance value of the inductor portion (810) may change from a first inductance value (Li), which is an initial inductance value, to a second inductance value (Lf). Accordingly, the resonant frequency of the AC current flowing in the inductor portion (810) may change to a second frequency (f2), as in the following mathematical expression 2.
  • the current detection unit (840) may be provided to detect a change in the AC current flowing in the inductor unit (810) according to a change in the inductance.
  • the current detection unit (840) may include at least one shunt resistor and may obtain a sensed AC current flowing in the inductor unit (810).
  • the current detection unit (840) may transmit the sensed AC current to the frequency change detection unit (850).
  • the current detection unit (840) may include an analog-to-digital converter (ADC) that converts the sensed AC current into a digital value.
  • the analog-to-digital converter may be a component included in the frequency change detection unit (850).
  • the frequency change detection unit (850) can detect a frequency change based on the AC current detected by the current detection unit (840). To this end, the frequency change detection unit (850) can include a timer (851) and a counter (852). The timer (851) can measure the passage of time. The counter (852) can be provided to count the cycle of the sensed AC current.
  • the first operation unit (121) can determine whether an aerosol generating article (2) is included in the cavity (h1) based on a change in the frequency of the alternating current.
  • FIG. 9 illustrates a supply AC current (910) provided to an inductor unit (810) and a sensing AC current (920) as an analog value obtained by a current sensing unit (840).
  • FIG. 9 illustrates a supply pulse current (930) obtained by converting the supply AC current (910) into a digital value and a sensing pulse current (940) obtained by converting the sensing AC current (920) into a digital value.
  • the timer (851) can measure the passage of time.
  • the supplied alternating current (910) can be expressed as an alternating current having a first period (T1) by the first inductance value (Li) of the initial inductance value of the inductor section (810).
  • the sensing alternating current (920) can be detected as an alternating current having a second period (T2) by the second inductance value (Lf) which is the changed inductance value of the inductor section (810).
  • the supply AC current (910) When the supply AC current (910) is expressed in the form of a pulse wave, it can be expressed as high when the supply AC current (910) is positive, and low when it is negative. In addition, the same applies when the sensing AC current (920) is also expressed in the form of a pulse wave.
  • the second period (T2) of the sensing AC current (920) is shown to be shorter than the first period (T1) of the supply AC current (910), but depending on the design, the second period (T2) can also be set longer than the first period (T1).
  • the first operation unit (121) can determine the frequency change of the inductor unit (810) based on the change in the number of cycles per unit time.
  • the cycle is related to the rising edge or falling edge of the pulse signal. This can also be seen from the fact that the number of rising edges or falling edges is constant in one cycle of each of the supply AC current (910) and the sensing AC current (920) of FIG. 9.
  • the control unit (12) of the present disclosure may also detect a frequency change based on a rising edge.
  • the memory (17) can store the pulse wave period for the supply pulse current (930).
  • the timer (851) can measure the passage of time.
  • the counter (852) can count the number of rising edges or falling edges of the supply pulse current (930). In one embodiment, the counter (852) can be designed to count the number of falling edges of the supply pulse current (930).
  • the first operation unit (121) can receive information about the passage of time from the timer (851) and the number of falling edges of the supply pulse current (930) from the counter (852).
  • the first operation unit (121) can determine the change in frequency of the AC current flowing in the inductor unit (810) based on the number of falling edges per unit time.
  • the first operation unit (121) can determine the change in the frequency of the AC current flowing in the inductor unit (810) from the change in the number of falling edges per unit time. As shown in Fig. 9, in an embodiment where the number of falling edges occurs once in one cycle of the AC current, if the number of falling edges doubles, the first operation unit (121) can calculate that the frequency of the AC current has increased approximately twice.
  • the first calculation unit (121) can set the frequency change of the AC current flowing in the inductor unit (810) as the first monitoring value. In addition, the first calculation unit (121) can determine whether the aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1) based on the first monitoring value. The first calculation unit (121) can determine that the aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1) when the first monitoring value exceeds a preset first reference range.
  • the first reference range can be selected from a range of 1.1 to 10 times the frequency of the supplied AC current (910), but is not limited thereto.
  • the first operation unit (121) determines that the aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1) based on a change in the frequency of the alternating current flowing in the inductor unit (810), it can verify this based on a change in the charging time of the capacitor unit (1010).
  • FIG. 10 is a drawing for explaining a method for obtaining a second monitoring value corresponding to a change in capacitance according to one embodiment
  • FIG. 11 is a drawing for explaining a method for determining a change in the buffer time of FIG. 10.
  • the control unit (12) may include a power supply unit (1020), a switching unit (1030), a charge/discharge control unit (1040), a charge voltage detection unit (1050), a charging time change detection unit (1060), and a first operation unit (121).
  • the power supply unit (1020), the switching unit (1030), the charge/discharge control unit (1040), the charge voltage detection unit (1050), and the charging time change detection unit (1060) may be components included in the shared component unit (123).
  • the control unit (12) is illustrated as mainly including components that perform operations related to obtaining the second monitoring value. However, the control unit (12) may be equipped with other components in addition to the components described in FIG. 10.
  • the power supply unit (1020) can provide power to the capacitor unit (1010).
  • the power output from the power supply unit (1020) can be converted into an analog value and output.
  • the power supply unit (1020) can be referred to as a current digital to analog converter (CDAC or IDAC).
  • CDAC or IDAC current digital to analog converter
  • the output of the power supply unit (1020) can be adjusted according to the capacitance of the capacitor unit (1010).
  • the output of the power supply unit (1020) can be adjusted at a level of 30 to 5000 nA, but is not limited thereto, and the power supply unit (1020) can have various output levels.
  • the switching unit (1030) may include at least one switching element.
  • the switching unit (1030) may include a first switching element (S1) and a second switching element (S2).
  • the second switching element (S2) may be connected between the power supply unit (1020) and the capacitor unit (1010), and the second switching element (S2) may be connected between the capacitor unit (1010) and a ground terminal.
  • the charge/discharge control unit (1040) can control the switching unit (1030) to charge and discharge the capacitor unit (1010).
  • the charge/discharge control unit (1040) can output a first switching signal (Si1) and a second switching signal (Si2).
  • the first switching element (S1) can be turned on or off by the first switching signal (Si1).
  • the second switching element (S2) can be turned on or off by the second switching signal (Si2).
  • the first switching element (S1) and the second switching element (S2) can operate complementarily to each other.
  • the charge/discharge control unit (1040) can turn on the first switching element (S1) and turn off the second switching element (S2) in a charging mode.
  • the capacitor unit (1010) can be charged by the power supplied by the power supply unit (1020).
  • the charge/discharge control unit (1040) can turn on the second switching element (S2) and turn off the first switching element (S1) in the discharge mode. Accordingly, the voltage charged in the capacitor unit (1010) can be discharged through the ground terminal.
  • the capacitance of the capacitor unit (1010) may vary.
  • the capacitance may increase due to the approached aerosol generating article (2).
  • the increase in capacitance may be expressed as a parasitic capacitor (Cs) generated by the approached aerosol generating article (2) being connected in parallel to the capacitor (C).
  • the composite capacitance (Ceq) of the parallel-connected capacitors may be expressed as the sum of the first capacitance (Ci) and the second capacitance (Cf), as in the following mathematical expression 3.
  • the capacitance of the capacitor unit (1010) can increase from the first capacitance (Ci), which is the initial capacitance, to the combined capacitance (Ceq), which is the sum of the first capacitance (Ci) and the second capacitance (Cf).
  • the charging time can increase, and it can be understood that this phenomenon is increased due to the approach of the aerosol generating article (2).
  • the buffer time change detection unit (1060) can detect a change in the buffer time of the capacitor unit (1010) based on the charging voltage.
  • the buffer time change detection unit (1060) can include a comparison unit (1061), a timer (1062), and a counter (1063).
  • the timer (1062) and the counter (1063) of FIG. 10 can have the same configuration as the timer (851) and the counter (852) of FIG. 8.
  • the timer (1062) can measure the passage of time.
  • the comparison unit (1061) can compare a preset reference voltage with the charging voltage of the capacitor unit (1010) and output a comparison result.
  • the counter (1063) can count the number of buffering operations of the capacitor unit (1010) based on the comparison result.
  • the first operation unit (121) can detect a change in the buffering time from the number of buffering operations per unit time of the capacitor unit (1010), and determine whether the aerosol generating article (2) is included in the cavity (h1) based on the change in the buffering time.
  • the timer (1062) can measure the passage of time.
  • the first charging voltage (1110) can be pre-charged to the first capacitance (Ci), which is the initial capacitance.
  • the first charging voltage (1110) initially has a buffer voltage (Vr), and is gradually discharged and reduced over time.
  • the first charging voltage (1110) decreases to a preset discharge voltage (Vd), and can be increased from the discharge voltage (Vd) back to the buffer voltage (Vr) by the charge/discharge control unit (1040).
  • the first charging voltage (1110) can repeat such charging and discharging over time.
  • the comparison unit (1061) can compare the preset reference voltage with the charging voltage of the capacitor unit (1010).
  • the reference voltage can be set to be lower than or equal to the charging voltage (Vr).
  • Fig. 11 illustrates an example in which the reference voltage is set equal to the charging voltage (Vr), but is not limited thereto. If the charging voltage is higher than the reference voltage, the comparison unit (1061) can determine that the capacitor unit (1010) is fully charged and output charging information.
  • the counter (1063) can count the number of times buffer information is output.
  • the meaning of the counter (1063) counting the number of times buffer information is output may be the same as counting the number of times buffering of the capacitor unit (1010).
  • the number of outputs of buffer information per unit time for the first charging voltage (1110) can be stored in the memory (17).
  • the number of outputs of buffer information per unit time for the first charging voltage (1110) can be preset by experiment or can be calculated by the first calculation unit (121) in a state where the aerosol generating article (2) is not inserted into the cavity (h1).
  • the charging voltage detection unit (1050) can obtain the second charging voltage (1120), which is the current charging voltage of the capacitor unit (1010).
  • the first operation unit (121) can receive information on the passage of time from the timer (1062), and obtain the number of outputs of buffer information per unit time for the second charging voltage (1120) from the comparison unit (1061) and the counter (1063).
  • the first operation unit (121) can calculate the change in the buffer time of the capacitor unit (1010) based on the number of outputs of buffer information per unit time for the second charging voltage (1120).
  • the first operation unit (121) can calculate that the buffering time has increased by approximately 2 times. In this way, the first operation unit (121) can determine the change in the buffering time from the change in the number of charges per unit time.
  • the first operation unit (121) can set the buffer time change of the capacitor unit (1010) as the second monitoring value. In addition, the first operation unit (121) can determine whether the aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1) based on the second monitoring value. If the second monitoring value exceeds a second reference range, the first operation unit (121) can determine that the aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1).
  • the second reference range can be selected from a range of 1.1 to 10 times the charging time of the capacitor (C), but is not limited thereto.
  • the first operation unit (121) can determine whether the aerosol generating article (2) is inserted based only on the change in the charging time of the capacitor unit (1010). Alternatively, the first operation unit (121) can determine whether the aerosol generating article (2) is inserted based on both the change in the charging time of the capacitor unit (1010) and the change in the frequency of the inductor unit (810). In an embodiment that utilizes both the change in the charging time of the capacitor unit (1010) and the change in the frequency of the inductor unit (810), the first operation unit (121) can use the change in the charging time of the capacitor unit (1010) to verify whether the article is inserted.
  • the first operation unit (121) can make a primary determination as to whether the aerosol generating article (2) is inserted based on the change in the frequency of the inductor unit (810), and then verify the primary determination based on the change in the charging time of the capacitor unit (1010).
  • the aerosol generating device (1) may also determine whether an aerosol generating article (2) is inserted using another determination method.
  • the aerosol generating device (1) determines whether an aerosol generating article (2) is inserted based on a digital value counted until the capacitor part (1010) is fully charged (hereinafter also referred to as 'Unit Count').
  • FIG. 12 is a drawing for explaining obtaining a counting value representing the capacitance of a capacitor section according to one embodiment.
  • the counter (1063) illustrated in FIG. 12 corresponds to the counter (1063) described in FIG. 10, but may perform operations according to other embodiments.
  • FIG. 12 is a drawing for explaining a counter (1063) that operates in a different manner from the counter (1063) of FIG. 10, and only the counter (1063) is illustrated.
  • the power supply unit (1020), switching unit (1030), charging/discharging control unit (1040), charging voltage detection unit (1050), comparison unit (1061), and timer (1062) of FIG. 10 are deleted, and thus, the description of the above-described configurations described in FIG. 10 may also be applied below.
  • the counter (1063) may include a Capacitance-to-Digital Converter (1261).
  • Information on changes in capacitance of the capacitor unit (1010) can be provided to a Capacitance-to-Digital Converter (1261) and converted into a digital value, a counting value (Unit Counts).
  • a counting value (Unit Counts).
  • the counting value can correspond to the time required to fully charge the capacitive sensor.
  • the Capacitance-to-Digital Converter (1261) may convert the time taken to buffer the capacitor unit (1010) into a counting value and output the counting value by counting the number of clock signals of a predetermined cycle or frequency until the voltage of the capacitor unit (1010) changes from the discharge voltage (Vd) to the buffer voltage (Vr).
  • the value counted by the Capacitance-to-Digital Converter (1261) may be referred to as Unit Counts.
  • the counting value (Unit Counts) may be a value proportional to the time taken to buffer the capacitor unit (1010).
  • the counting value (Unit Counts) may be a value proportional to the capacitance (i.e., the composite capacitance) of the capacitor unit (1010).
  • the second monitoring value described above may include the counting value output from the counter (1063).
  • the Capacitance-to-Digital Converter (1261) may obtain a converted counting value using the following mathematical expression 4.
  • 'V' may mean a voltage corresponding to the buffer voltage (Vr) of the capacitor (C) of the capacitor unit (1010).
  • the power supply unit (1020) provides a reference current (IDACset) for charging the capacitor (C).
  • IDACset the reference current (IDACset) provided from the power supply unit (1020) to the capacitor unit (1010).
  • 'F' may correspond to the frequency of one cycle in which the capacitor (C) is fully charged and then fully discharged (or one cycle in which it is fully discharged and then fully charged). Accordingly, 'F' may be related to the on/off times of the first switching element (S1) and the second switching element (S2).
  • 'C' may correspond to the composite capacitance (Ceq) of the capacitor unit (1010). Therefore, according to mathematical expression 4, when 'V', 'I', and 'F' are constant, the counting value may be a value that depends on the composite capacitance (Ceq) of the capacitor unit (1010).
  • mathematical expression 4 may correspond to an embodiment for obtaining the counting value when the power supply unit (1020) is equipped with a single current source (IDAC).
  • the Capacitance-to-Digital Converter (1261) may obtain a converted counting value using the following mathematical expression 5.
  • 'V' may mean a voltage corresponding to the buffer voltage (Vr) of the capacitor (C) of the capacitor unit (1010).
  • 'Igain' and 'Ioffset' may mean a reference current (IDACset) provided to the capacitor unit (1010) from each current source when the power supply unit (1020) is provided with dual current sources (IDAC 1 and IDAC 2).
  • 'F' may correspond to a frequency of one cycle in which the capacitor (C) is fully charged and then fully discharged (or one cycle in which it is fully discharged and then fully charged).
  • 'C' may correspond to the composite capacitance (Ceq) of the capacitor unit (1010). Therefore, according to mathematical expression 5, when 'V', 'Igain', 'Ioffset', and 'F' are constant, the counting value may be a value dependent on the composite capacitance (Ceq) of the capacitor unit (1010).
  • a relatively large counting value may indicate that the time required for buffering until the voltage of the capacitor unit (1010) changes from the discharge voltage (Vd) to the buffer voltage (Vr) is relatively long.
  • a relatively small counting value may indicate that the time required for buffering until the voltage of the capacitor unit (1010) changes from the discharge voltage (Vd) to the buffer voltage (Vr) is relatively short.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between counting values (Unit Counts) and buffering time according to one embodiment.
  • the capacitor unit (1010) since the parasitic capacitor (Cs) does not exist when the aerosol generating article (2) is not inserted, the capacitor unit (1010) has only the first capacitance (Ci), which is the initial capacitance.
  • the counting value (Unit Counts) obtained until the capacitor unit (1010) changes from the discharge voltage (Vd) to the buffer voltage (Vr) when the aerosol generating article (2) is not inserted may be within a range of about 32,000 to 35,000.
  • the control unit (12) can obtain a counting value from the counter (1063) each time a charge/discharge cycle of the capacitor unit (1010) is completed.
  • the control unit (12) can preset a range of counting values corresponding to a non-inserted state, and when the counting value output by the counter (1063) falls within this preset range, it can be determined that the aerosol generating article (2) has not yet been inserted.
  • the counting value can be monitored to be approximately 60,000. Since the second capacitance (Cf) due to the parasitic capacitor (Cs) is added to the first capacitance (Ci) when the aerosol generating article (2) is inserted, it may take a longer time for the capacitor unit (1010) to change from the discharge voltage (Vd) to the buffer voltage (Vr). As a result, the counting value (Unit Counts) can increase to a level of approximately 60,000.
  • the control unit (12) can preset a range of counting values corresponding to the insertion state, and when the counting value output by the counter (1063) falls within this preset range, it can be determined that the aerosol generating article (2) has been inserted.
  • control unit (12) when the control unit (12) wants to determine whether an aerosol generating product (2) is inserted based on a change in the capacitance of the capacitor unit (1010), the control unit (12) can perform the determination using a change in the counting value output from the counter (1063).
  • the numerical values of the counting values described in FIG. 13 are merely exemplary, and the present embodiment is not limited thereto, and the counting values may be expressed in various other numerical values depending on the settings of the counter (1063).
  • FIG. 14 is a drawing for explaining a method of determining whether an aerosol generating article is inserted using a counting value indicating a change in capacitance according to one embodiment.
  • the graph (1401) represents the voltage change of the capacitor unit (1010) in a state where the aerosol generating article (2) is not inserted (non-inserted state), and the graph (1402) represents the currently monitored voltage change.
  • the voltage change of the capacitor unit (1010) may mean a change from a discharge voltage (Vd) to a buffer voltage (Vr).
  • Unitempty_set may mean a value proportional to the buffer time (tempty_set) in the state where the aerosol generating article (2) is not inserted. Accordingly, Unitempty_set may be set to correspond to a reference counting value indicating the non-inserted state.
  • the counted value based on the currently monitored voltage change is Unitdetect. Comparing graph (1402) with graph (1401), a larger counting value Unitdetect is output, which may indicate that a longer buffering time (tdetect) was required. In other words, graph (1402) may indicate that a capacitance other than the initial capacitance of the capacitor unit (1010) has been added.
  • a threshold value (Unitth_insertion) may be preset. That is, if the currently output counting value exceeds the threshold value (Unitth_insertion), the control unit (12) may determine that an aerosol generating article (2) has been inserted.
  • the control unit (12) can determine that the aerosol generating article (2) is inserted at the time when the counting value Unitdetect is output.
  • Fig. 15 is a flowchart for explaining an operation method of an aerosol generating device according to one embodiment.
  • control unit (12) can obtain a first monitoring value corresponding to a change in inductance.
  • the aerosol generating device (1) is a configuration distinct from the control unit (12) and includes an inductor unit (810), and the inductance value of the inductor unit (810) can be varied as the aerosol generating article (2) approaches. As the inductance value of the inductor unit (810) is varied, the frequency of the alternating current flowing in the inductor unit (810) can also be varied.
  • the first operation unit (121) within the control unit (12) can utilize the shared component unit (123) to detect a change in the frequency of the alternating current.
  • the current detection unit (840) within the shared component (123) can detect the alternating current flowing in the inductor unit (810). In addition, the current detection unit (840) can transmit information about the alternating current to the frequency change detection unit (850).
  • the frequency change detection unit (850) may include a timer (851) and a counter (852).
  • the current detection unit (840) or the frequency change detection unit (850) may include an analog-to-digital converter (ADC) that converts information about the alternating current into a digital value, and the frequency change detection unit (850) may count the rising edge or falling edge of the alternating current over time.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the number of rising edges of the AC current per unit time or the number of falling edges of the AC current per unit time is equal to the period of the AC current per unit time, and the first calculation unit (121) can calculate the frequency change of the AC current based on the number of rising edges of the AC current per unit time or the number of falling edges of the AC current per unit time.
  • the memory (17) stores the first frequency of the AC current by the first inductance value (Li), which is the initial inductance value of the inductor unit (810), and the first calculation unit (121) can obtain the second frequency of the AC current by the second inductance value (Lf), which is the current inductance value of the inductor unit (810).
  • the first operation unit (121) can obtain the frequency change of the AC current by comparing the first frequency and the second frequency.
  • the frequency change of the AC current can be obtained as the first monitoring value by the first operation unit (121).
  • control unit (12) can obtain a second monitoring value corresponding to a change in capacitance.
  • the aerosol generating device (1) includes a capacitor unit (1010) as a configuration distinct from the control unit (12), and the capacitance of the capacitor unit (1010) can be varied as an aerosol generating product approaches. As the capacitance of the capacitor unit (1010) is varied, the buffer time of the capacitor unit (1010) can also be varied.
  • the first operation unit (121) within the control unit (12) can utilize the shared component unit (123) to detect a change in the buffer time of the capacitor unit (1010).
  • the charging voltage detection unit (1050) within the shared component (123) can detect the charging voltage of the capacitor unit (1010). In addition, the charging voltage detection unit (1050) can transmit information about the charging voltage to the charging time change detection unit (1060).
  • the buffer time change detection unit (1060) may include a comparison unit (1061), a timer (1062), and a counter (1063).
  • the charging voltage detection unit (1050) or the buffer time change detection unit (1060) may include an analog-to-digital converter (ADC) that converts an analog value back into a digital value.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the comparison unit (1061) can compare the preset reference voltage with the charging voltage of the capacitor unit (1010). If the charging voltage is higher than the reference voltage, the comparison unit (1061) can determine that the capacitor unit is fully charged and output charging information.
  • the timer (1062) can measure the passage of time.
  • a counter (1063) can count the number of outputs of buffer information over time.
  • the meaning of the counter (1063) counting the number of outputs of buffer information may be the same as counting the number of buffers of the capacitor unit (1010).
  • the number of buffers per unit time corresponds to a charging time, and the first operation unit (121) can calculate a change in the buffer time of the capacitor unit (1010) based on the number of buffers per unit time.
  • the memory (17) can store the first number of buffers per unit time of the capacitor unit (1010) by the first capacitance, which is the initial capacitance of the capacitor unit (1010).
  • the first operation unit (121) can obtain the second number of buffers per unit time of the capacitor unit (1010) by the second capacitance, which is the current capacitance of the capacitor unit (1010).
  • the first operation unit (121) can obtain a change in the buffering time of the capacitor unit (1010) by comparing the first buffering number and the second buffering number.
  • the change in the buffering time can be obtained by the first operation unit (121) as a second monitoring value.
  • the counter (1063) can count the buffering time of the capacitor unit (1010) based on the buffering information.
  • the counter (1063) can convert the time until the voltage of the capacitor unit (1010) changes from the discharge voltage to the buffering voltage into a counting value and output it.
  • the memory (17) can store the first buffering time of the capacitor unit (1010) by the first capacitance, which is the initial capacitance of the capacitor unit (1010).
  • the second operation unit (121) can obtain the second buffering time of the capacitance unit (1010) by the second capacitance, which is the current capacitance.
  • the first operation unit (121) can obtain a change in the buffer time of the capacitor unit (1010) by comparing the first buffer time and the second buffer time.
  • the change in the buffer time can be obtained by the first operation unit (121) as a second monitoring value.
  • the counter (1063) can count the number of times of buffering or the buffering time of the capacitor unit (1010) based on the buffering information output by the comparison unit (1061), and the first operation unit (121) can calculate the change in the buffering time of the capacitor unit (1010) corresponding to the second monitoring value based on the number of times of buffering or the buffering time of the capacitor unit (1010).
  • a more specific method by which the counter (1063) obtains the second monitoring value based on the number of times of buffering of the capacitor unit (1010) is as described above in FIGS. 10 to 11.
  • a more specific method by which the counter (1063) obtains the second monitoring value based on the buffering time of the capacitor unit (1010) is as described above in FIGS. 12 to 14.
  • control unit (12) can determine whether the aerosol generating article (2) is received in the cavity (h1) based on at least one of the first monitoring value and the second monitoring value.
  • the function of determining whether the aerosol generating article (2) is received in the cavity (h1) can be performed by the first operation unit (121) within the control unit (12).
  • the first calculation unit (121) may determine that the aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1) if the first monitoring value exceeds a preset first reference range. For example, if the first reference range is selected as a range of 1.1 to 2 times the first frequency, the first calculation unit (121) may determine that the aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1) if the second frequency exceeds 2 times the first frequency.
  • the second calculation unit (122) may determine that the aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1) when the second monitoring value exceeds a preset second reference range. For example, when the second reference range is set to a range of 1.1 to 2 times the first charging time according to the initial capacitance of the capacitor unit (1010), the first calculation unit (121) may determine that the aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1) when the second charging time according to the current capacitance of the capacitor unit (1010) exceeds 2 times the first charging time.
  • the second monitoring value may be used to verify the primary judgment.
  • the first calculation unit (121) may first determine whether an aerosol generating article (2) is inserted based on a change in the frequency of the inductor unit (810), and then verify the primary judgment based on a change in the charging time of the capacitor unit (1010).
  • control unit (12) can make a final decision on whether to insert the aerosol generating article (2).
  • the first operation unit (121) determines that the aerosol generating article (2) is not inserted into the cavity (h1), it returns to step S1210 and re-obtains the first monitoring value.
  • the first operation unit (121) can output a wake-up signal when it determines that an aerosol generating article (2) is inserted into the cavity (h1).
  • the wake-up signal can be provided to the second operation unit (122).
  • the second operation unit (122) receives the wake-up signal, it can switch from a sleep mode state to a wake-up state.
  • control unit (12) can heat the heater (18).
  • the heating of the heater (18) can be controlled by the second operation unit (122) within the control unit (12). At least one of the clock speed and the number of interrupts processed of the second operation unit (122) can be higher than those of the first operation unit (121).
  • the clock frequency of the second operation unit (122) can be set higher than the clock frequency of the first operation unit (121).
  • the second operation unit (122) can be set to a clock frequency of 100 MHz
  • the first operation unit (121) can be set to a clock frequency of 48 MHz.
  • the active time of the second operation unit (122) can be set longer than the active time of the first operation unit (121). In this case, the active time can mean the operating time. Therefore, the power consumption of the second operation unit (122) can be higher than that of the first operation unit (121).
  • the second operation unit (122) can automatically heat the heater (18) without user input when the aerosol generating article (2) is accommodated in the cavity (h1).
  • the aerosol generating device (1) of the present disclosure determines whether an aerosol generating article (2) is inserted, which is a relatively simple operation, through a first operation unit (121) that is low in performance but consumes little power, and a second operation unit (122) that is high in performance and consumes much power is used to control a heater (18), thereby increasing energy efficiency compared to a conventional aerosol generating device having only one operation unit.
  • a configuration A described in a particular embodiment and/or drawing can be combined with a configuration B described in another embodiment and/or drawing. That is, even if a combination between configurations is not directly described, it means that a combination is possible, except in cases where a combination is described as impossible.

Landscapes

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Abstract

일 측면에 따른 에어로졸 생성 장치는, 공동에 수용된 에어로졸 생성 물품을 가열하는 히터, 상기 공동의 적어도 일부를 감싸는 적어도 하나의 인덕터를 포함하고, 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되는 경우 인덕턴스가 가변되는 인덕터부, 상기 공동의 나머지 일부를 감싸는 적어도 하나의 커패시터를 포함하고, 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되는 경우 커패시턴스가 가변되는 커패시터부 및 상기 인덕턴스의 변화에 대응하는 제1 모니터링 값과 상기 커패시턴스의 변화에 대응하는 제2 모니터링 값을 획득하고, 상기 제1 모니터링 값 및 상기 제2 모니터링 값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되었는지 여부를 결정하는 제어부를 포함한다.

Description

에어로졸 생성 장치
본 개시는 에어로졸 생성 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소비 전력을 저감하면서도 정확하게 에어로졸 생성 기질의 삽입 여부를 감지할 수 있는 에어로졸 생성 장치에 관한 것이다.
근래에 일반적인 궐련의 단점들을 극복하는 대체 방법에 관한 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 궐련을 연소시켜 에어로졸을 생성하는 방법이 아닌, 에어로졸 생성 장치를 이용하여 에어로졸 생성 기질을 가열함으로써 에어로졸을 생성하는 시스템에 관한 수요가 증가하고 있다.
이러한 에어로졸 생성 장치는 에어로졸 생성 기질을 감지하는 센서를 구비하고, 에어로졸 생성 기질이 장치에 삽입된 경우, 히터를 자동적으로 가열함으로써, 사용자 편의를 제공할 수 있다. 종래의 에어로졸 생성 장치는 인덕티브 센서 또는 커패시티브 센서 중 어느 하나만으로, 에어로졸 생성 기질의 삽입 여부를 판단하므로 정확도가 현저하게 저하된다는 문제가 있다. 또한, 종래의 에어로졸 생성 장치는 인덕턴스의 변화 또는 커패시턴스의 변화를 판단하기 위한 구성들이 프로세서와 구분되는 구성으로써 별도로 존재하므로 소비 전력이 증가된다는 문제도 있다.
본 개시의 기술적 과제는 소비 전력을 저감하면서도 정확하게 에어로졸 생성 기질의 삽입 여부를 감지할 수 있는 에어로졸 생성 장치를 제공하는 데에 있다.
본 개시의 기술적 과제는 상술한 바에 한정되지 않으며 이하의 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
일 측면에 따른 에어로졸 생성 장치는, 공동에 수용된 에어로졸 생성 물품을 가열하는 히터, 상기 공동의 적어도 일부를 감싸는 적어도 하나의 인덕터를 포함하고, 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되는 경우 인덕턴스가 가변되는 인덕터부, 상기 공동의 나머지 일부를 감싸는 적어도 하나의 커패시터를 포함하고, 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되는 경우 커패시턴스가 가변되는 커패시터부 및 상기 인덕턴스의 변화에 대응하는 제1 모니터링 값과 상기 커패시턴스의 변화에 대응하는 제2 모니터링 값을 획득하고, 상기 제1 모니터링 값 및 상기 제2 모니터링 값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되었는지 여부를 결정하는 제어부를 포함한다.
본 개시의 에어로졸 생성 장치는 인덕턴스의 변화뿐만 아니라, 커패시턴스의 변화까지 고려하여 에어로졸 생성 기질의 삽입 여부를 판단하므로 정확도가 현저하게 증가될 수 있다.
또한, 에어로졸 생성 장치는 인덕턴스의 변화 및 커패시턴스의 변화를 판단하기 위한 구성들이 프로세서 내에 포함됨으로써, 인덕티브 센서 및 커패시티브 센서를 별도로 구비하는 경우보다 소비 전력이 현저하게 감소될 수 있다.
또한, 프로세서는 복수의 코어들을 포함하고, 복수의 코어들 중에서 저전력의 코어가 인덕턴스의 변화 및 커패시턴스의 변화 모두를 판단하도록 설계 되므로 소비 전력을 보다 현저하게 감소시킨다.
또한, 인덕턴스의 변화를 판단하기 위한 주변(peripheral) 구성들과, 커패시턴스의 변화를 판단하기 위한 주변 구성들은 공유 구성으로써 프로세서 내에 포함될 수 있고, 저전력의 코어는 필요에 따라, 공유 구성들 중 적어도 어느 하나를 이용하여 그 변화를 판단하므로 집적 설계 및 저전력 설계의 효과를 발휘한다.
발명의 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 블록도이다.
도 2는, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치를 도시한다.
도 3은, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치를 도시한다.
도 4는, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 인덕터 및 커패시터의 배치를 설명하기 위한 히터 조립체의 단면도이다.
도 6은 일체로 형성된 인덕터 및 커패시터를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 제어부의 내부 블록도이다.
도 8은 일 실시예 따른 인덕턴스의 변화에 대응하는 제1 모니터링 값의 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 주파수 변화를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예 따른 커패시턴스의 변화에 대응하는 제2 모니터링 값의 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10의 완충 시간의 변화를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따라 커패시터부의 커패시턴스를 나타내는 카운팅 값을 획득하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 카운팅 값과 완충 시간 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따라 커패시턴스의 변화를 나타내는 카운팅 값을 이용하여 에어로졸 생성 물품의 삽입 여부를 판단하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
일 측면에 따른 에어로졸 생성 장치는 공동에 수용된 에어로졸 생성 물품을 가열하는 히터, 상기 공동의 적어도 일부를 감싸는 적어도 하나의 인덕터를 포함하고, 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되는 경우 인덕턴스가 가변되는 인덕터부, 상기 공동의 나머지 일부를 감싸는 적어도 하나의 커패시터를 포함하고, 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되는 경우 커패시턴스가 가변되는 커패시터부 및 상기 인덕턴스의 변화에 대응하는 제1 모니터링 값과 상기 커패시턴스의 변화에 대응하는 제2 모니터링 값을 획득하고, 상기 제1 모니터링 값 및 상기 제2 모니터링 값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되었는지 여부를 결정하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 구형파를 생성하는 구형파 발진부, 상기 구형파 발진부가 출력하는 상기 구형파에 기초하여 정현파의 교류 전력을 생성하는 정현파 생성부를 포함하고, 상기 인덕터부는 상기 정현파 생성부에 전기적 연결되어 상기 교류 전력을 제공 받고, 상기 교류 전력에 기초하여 외부 자기장을 생성한다.
또한, 상기 인덕터부는 상기 에어로졸 생성 물품이 접근함에 따라 상기 인덕턴스가 가변된다.
또한, 상기 제어부는 상기 인덕턴스의 변화에 따른 상기 인덕터부에 흐르는 교류 전류의 변화를 감지하는 전류 감지부 및 상기 전류 감지부가 감지한 상기 교류 전류에 기초하여 상기 교류 전류의 주파수 변화를 감지하는 주파수 변화 감지부를 더 포함한다.
또한, 상기 주파수 변화 감지부는 타이머 및 상기 교류 전류의 상승 엣지(rising edge) 또는 하강 엣지(falling edge)를 카운팅하는 카운터를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 단위 시간당 상기 교류 전류의 상승 엣지의 횟수 또는 단위 시간당 상기 교류 전류의 하강 엣지의 횟수에 기초하여 상기 교류 전류의 주파수 변화를 연산하는 제1 연산부를 더 포함하고, 상기 제1 연산부는 상기 제1 모니터링 값에 대응하는 상기 교류 전류의 주파수 변화에 기초하여 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 삽입되었는지 여부를 결정한다.
또한, 상기 제어부는 상기 커패시터부에 전력을 제공하는 전력 공급부, 상기 전력 공급부에 연결되며, 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부 및 상기 스위칭부를 제어하여 상기 커패시터부를 충전 및 방전 시키는 충방전 제어부를 포함한다.
또한, 상기 커패시터부는 상기 에어로졸 생성 물품이 접근함에 따라 상기 커패시턴스가 가변된다.
또한, 상기 제어부는 상기 커패시턴스의 변화에 따른 상기 커패시터부의 충전 전압을 감지하는 충전 전압 감지부 및 상기 충전 전압에 기초하여 상기 커패시터부의 완충 시간의 변화를 감지하는 완충 시간 변화 감지부를 더 포함한다.
또한, 상기 완충 시간 변화 감지부는 기 설정된 기준 전압과 상기 커패시터부의 상기 충전 전압을 비교하고, 상기 충전 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우, 상기 커패시터부가 완충되었다고 판단하여 완충 정보를 출력하는 비교부, 타이머 및 상기 비교부가 출력하는 상기 완충 정보에 기초하여 상기 커패시터부의 완충 횟수 또는 완충 시간을 카운팅하는 카운터를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 상기 커패시터부의 완충 횟수 또는 완충 시간에 기초하여 상기 커패시터부의 상기 완충 시간의 변화를 연산하는 제1 연산부를 더 포함하고, 상기 제1 연산부는 상기 제2 모니터링 값에 대응하는 상기 완충 시간의 변화에 기초하여 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 삽입되었는지 여부를 결정한다.
또한, 상기 제어부는 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되었는지 여부를 결정하는 제1 연산부와, 상기 히터의 동작을 제어하는 제2 연산부를 포함한다.
또한, 상기 제1 연산부는 상기 제1 모니터링 값이 기 설정된 제1 기준 범위를 초과한 상태에서, 상기 제2 모니터링 값이 기 설정된 제2 기준 범위를 초과한 경우 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되었다고 판단한다.
또한, 상기 제1 연산부는 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되었다고 판단한 경우, 웨이크업(wake up) 신호를 출력하고, 상기 제2 연산부는 상기 웨이크업 신호에 의해 웨이크업 되어, 상기 히터를 가열한다.
또한, 상기 제1 연산부의 소비 전력은 상기 제2 연산부의 소비 전력 보다 낮게 설정된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 도면 부호가 사용될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈”(module) 및 “부”(unit)는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 한편, 접미사 “모듈” 또는 “부”는 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. “모듈” 또는 “부”는, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, “모듈” 또는 “부”는 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 개시의 실시예들은 기기(machine)(예: 에어로졸 생성 장치(1))에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 메모리(17))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 기기(예: 에어로졸 생성 장치(1))의 프로세서(예: 제어부(12))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
본 개시에서, 직교 좌표계를 기준으로, 에어로졸 생성 장치(1)의 방향이 정의될 수 있다. 직교 좌표계에서 x축 방향은, 에어로졸 생성 장치(1)의 좌우방향이라 정의될 수 있다. y축 방향은, 에어로졸 생성 장치(1)의 전후방향이라 정의될 수 있다. z축 방향은, 에어로졸 생성 장치(1)의 상하방향이라 정의될 수 있다.
도 1은, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(1)의 블록도이다.
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치(1)는, 전원(11), 제어부(12), 센서부(13), 출력부(14), 입력부(15), 통신부(16), 메모리(17) 및/또는 히터(18, 24)를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(1)의 설계에 따라, 도 1에 도시된 구성요소들 중 일부가 생략되거나 새로운 구성요소가 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서부(13)는, 에어로졸 생성 장치(1)의 상태 또는 에어로졸 생성 장치(1) 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 제어부(12)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 센서부(13)는, 온도 센서, 퍼프(puff) 센서, 삽입 감지 센서, 재사용 감지 센서, 과습(overly moist) 감지 센서, 궐련 식별 센서, 카트리지(cartridge) 감지 센서, 캡(cap) 감지 센서 및/또는 움직임 감지 센서를 포함할 수 있다. 한편, 센서부(13)는, 카트리지의 액상 잔량을 감지하기 위한 액상 잔량 센서, 에어로졸 생성 장치(1)의 침수를 감지하기 위한 침수 센서 등 다양한 센서를 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 온도 센서는, 히터(18, 24)가 가열되는 온도를 감지할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(1)가 히터(18, 24)의 온도를 감지하는 별도의 온도 센서를 포함하거나, 히터(18, 24) 자체가 온도 센서의 역할을 수행할 수 있다. 일 예로, 온도 센서는, 히터(18)에 대한 임피던스(impedance)를 측정하기 위해 이용될 수 있다. 히터(18)에 대한 임피던스는, 히터(18)의 온도와 상관 관계를 가질 수 있다. 온도 센서는, 히터(18)(또는, 유도 코일)에 인가되는 전류 및/또는 전압을 측정할 수 있다. 측정된 전류 및/또는 전압에 기초하여, 히터(18)에 대한 임피던스가 산출될 수 있다. 제어부(12)는, 산출된 임피던스에 기초하여, 히터(18)의 온도를 추산할 수 있다.
일 예로, 온도 센서는, 히터(18, 24)의 온도 변화에 대응하여 저항 값이 변하는 저항소자(예: 서미스터(thermistor))를 포함할 수 있다. 온도 센서는 저항소자의 저항 값에 대응하는 신호를 출력할 수 있고, 제어부(12)는 상기 저항 값에 대응하는 신호에 기초하여 히터(18, 24)의 온도 및/또는 온도 변화를 검출할 수 있다.
다른 예로, 온도 센서는, 히터(18, 24)의 저항 값을 검출하는 센서를 포함할 수 있다. 온도 센서는 히터(18, 24)의 저항 값에 대응하는 신호를 출력할 수 있고, 제어부(12)는 상기 저항 값에 대응하는 신호에 기초하여 히터(18, 24)의 온도 및/또는 온도 변화를 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 온도 센서는, 전원(11)의 온도를 감지할 수 있다. 온도 센서는, 전원(11)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는, 전원(11)(예: 배터리)의 일면에 부착되거나, 및/또는 인쇄회로기판의 일면에 실장될 수 있다. 일 예로, 에어로졸 생성 장치(1)는, 전원 보호 회로(protection circuit module, PCM)를 포함할 수 있으며, 온도 센서는 상기 전원 보호 회로와 함께 상기 전원(11)에 인접하게 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 온도 센서는, 에어로졸 생성 장치(1)의 하우징(미도시)의 내부에 배치되어 하우징(미도시) 내부의 온도를 감지할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 퍼프 센서는, 사용자의 퍼프를 감지할 수 있다.
일 예로, 퍼프 센서는, 압력 센서를 포함할 수 있다. 압력 센서는 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 압력에 대응하는 신호를 출력할 수 있고, 제어부(12)는 상기 내부 압력에 대응하는 신호에 기초하여 사용자의 퍼프를 검출할 수 있다. 여기서, 에어로졸 생성 장치(1)의 내부 압력은, 기체가 유동하는 기류 패스의 압력에 대응할 수 있다. 퍼프 센서는, 에어로졸 생성 장치(1)에서 기체가 유동하는 기류 패스에 대응하여 배치될 수 있다.
다른 예로, 퍼프 센서는, 온도 센서를 포함할 수 있다. 사용자의 퍼프가 발생할 때, 기류 패스, 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 공간(이하, 삽입 공간), 히터(18, 24) 등에서 일시적으로 온도 하강이 발생할 수 있다. 제어부(12)는, 온도 센서로부터 출력된 기류 패스 등의 온도에 대응하는 신호에 기초하여 사용자의 퍼프를 검출할 수 있다.
또 다른 예로, 퍼프 센서는, 압력 센서 및 온도 센서를 모두 포함할 수도 있다. 이 경우, 온도 센서는, 압력 센서에 의해 측정된 내부 압력을 교정하기 위해 사용되는 온도를 측정할 수 있다. 일 예로, 퍼프 센서는, 온도 센서에 의해 측정된 온도에 기초하여 내부 압력에 대응하는 신호를 교정하고, 교정된 신호를 출력할 수 있다. 다른 예로, 퍼프 센서는, 온도 센서에 의해 측정된 온도에 대응하는 신호 및 퍼프 센서에 의해 측정된 내부 압력에 대응하는 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 제어부(12)가, 상기 신호들을 수신하여, 온도에 대응하는 신호에 기초하여 내부 압력에 대응하는 신호를 교정할 수 있다.
또 다른 예로, 퍼프 센서는, 정전용량(capacitance) 센서를 포함할 수 있다. 본 개시에서, 정전용량 센서는, 캡 센서 또는 커패시티브(capacitive) 센서라고 칭해질 수도 있다. 사용자의 퍼프가 발생할 때, 에어로졸 생성 물품의 삽입 공간 내 온도 변화 및/또는 에어로졸의 유동이 발생할 수 있고, 이에 따라, 삽입 공간 내부의 유전율이 변화할 수 있다. 제어부(12)는, 정전용량 센서로부터 출력된 삽입 공간 내부의 유전율 등에 대응하는 신호에 기초하여 사용자의 퍼프를 검출할 수 있다.
퍼프 센서는 상술한 예시에 제한되지 않으며, 사용자의 퍼프를 감지하기 위한 다양한 센서로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 삽입 감지 센서는, 에어로졸 생성 물품의 삽입 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 삽입 감지 센서는, 삽입 공간의 주변에 설치될 수 있다. 또한, 삽입 감지 센서는 상술한 예시들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
일 예로, 삽입 감지 센서는, 정전용량 센서를 포함할 수 있다. 정전용량 센서는 적어도 하나의 도전체를 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 도전체는 삽입 공간에 인접하게 배치될 수 있다. 삽입 공간 내부에 에어로졸 생성 물품이 삽입되거나 제거될 때, 도전체 주변의 유전율이 변화할 수 있다. 제어부(12)는, 정전용량 센서로부터 출력된 삽입 공간 내부의 유전율 등에 대응하는 신호에 기초하여 에어로졸 생성 물품의 삽입 및/또는 제거를 검출할 수 있다.
다른 예로, 삽입 감지 센서는, 인덕티브(inductive) 센서를 포함할 수 있다. 인덕티브 센서는 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 코일은 삽입 공간에 인접하게 배치될 수 있다. 에어로졸 생성 물품(예: 에어로졸 생성 물품의 래퍼(wrapper)이 도전체를 포함하는 경우, 삽입 공간 내부에 에어로졸 생성 물품이 삽입되거나 삽입 공간으로부터 제거되면, 전류가 흐르는 코일 주변에서 자기장의 변화가 발생할 수 있다. 제어부(12)는, 인덕티브 센서로부터 출력되거나 인덕티브 센서에 의해 감지된 전류의 특성(예: 교류 전류의 주파수, 전류값, 전압값, 인덕턴스 값, 임피던스 값 등)에 기초하여 도전체를 포함하는 에어로졸 생성 물품의 삽입 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 또는, 에어로졸 생성 물품(예: 에어로졸 생성 물품의 매질부)에 서셉터(susceptor, SUS) 등이 포함될 수도 있다. 이 경우에도, 삽입 공간 내 서셉터 등의 삽입 또는 제거에 기초하여 코일 주변에서 자기장의 변화가 발생할 수 있고, 제어부(12)는 인덕티브 센서의 전류의 특성에 기초하여 에어로졸 생성 물품의 삽입 및/또는 제거를 감지할 수도 있다.
삽입 감지 센서는 상술한 예시들에 제한되지 않으며, 에어로졸 생성 물품의 삽입 및/또는 제거를 감지하기 위한 다양한 센서(예: 근접 센서 등)로 구현될 수 있다. 또한, 삽입 감지 센서는 상술한 예시들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 삽입 감지 센서는 에어로졸 생성 물품에 의한 눌림을 감지하기 위한 스위치 등을 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 재사용 감지 센서는, 에어로졸 생성 물품의 재사용 여부를 감지할 수 있다. 일 예로, 재사용 감지 센서는, 에어로졸 생성 물품의 색상을 감지하기 위한 컬러(color) 센서일 수 있다. 사용자에 의해 에어로졸 생성 물품이 사용되면, 발생한 에어로졸 또는 가열에 의해, 에어로졸 생성 물품의 외부를 감싸는 래퍼의 일부의 색상의 변화가 발생할 수 있다. 컬러 센서는, 래퍼로부터 반사된 빛에 기초하여 래퍼의 색상에 대응하는 광학적 특성(예: 빛의 파장)에 대응하는 신호를 출력할 수 있다. 제어부(12)는 래퍼의 일부의 색상의 변화가 검출되면, 삽입 공간에 삽입된 에어로졸 생성 물품이 이미 사용된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 과습 감지 센서는, 에어로졸 생성 물품의 과습 상태 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 과습 감지 센서는, 정전용량 센서를 포함할 수 있다. 정전용량 센서는, 삽입 공간에 인접하게 배치된 적어도 하나의 도전체를 포함할 수 있다. 제어부(12)는, 정전용량 센서로부터 출력된 유전율 등에 대응하는 신호의 레벨에 기초하여, 에어로졸 생성 물품의 과습 상태 여부를 검출할 수 있다. 일 예로, 제어부(12)는, 룩-업 테이블에 기초하여, 상기 신호의 레벨이 포함되는 레벨 범위를 확인하고, 확인된 레벨 범위에 기초하여 에어로졸 생성 물품에 대한 수분량을 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 궐련 식별 센서는, 에어로졸 생성 물품의 정품 여부를 감지하거나, 및/또는 에어로졸 생성 물품의 종류를 감지할 수 있다.
일 예로, 궐련 식별 센서는, 에어로졸 생성 물품의 외면(예: 래퍼)에 위치하는 식별 물질(또는, 식별 표지)을 감지하기 위한 광 센서를 포함할 수 있다. 광 센서는, 에어로졸 생성 물품의 식별 물질(또는, 식별 표지)를 향해 광을 조사하고, 반사된 광에 기초하여 에어로졸 생성 물품의 정품 여부 및/또는 종류를 감지할 수 있다. 예를 들어, 식별 물질은, 조사된 광에 기초하여 특정 대역의 파장의 광을 방출하는 물질을 포함할 수 있다. 제어부(12)는, 상기 파장의 범위에 기초하여, 에어로졸 생성 물품의 정품 여부 및/또는 종류를 검출할 수 있다.
다른 예로, 궐련 식별 센서는, 정전용량 센서를 포함할 수 있다. 삽입 공간에 삽입된 에어로졸 생성 물품의 종류에 따라서 삽입 공간 내부의 유전율이 상이할 수 있다. 제어부(12)는, 정전용량 센서로부터 출력된 삽입 공간 내부의 유전율 등에 대응하는 신호에 기초하여 에어로졸 생성 물품의 정품 여부 및/또는 종류를 검출할 수 있다.
또 다른 예로, 궐련 식별 센서는, 인덕티브 센서를 포함할 수 있다. 삽입 공간에 삽입된 에어로졸 생성 물품의 래퍼 및/또는 내부(예: 매질부)에 도전체가 포함되는 경우, 삽입 공간에 삽입된 에어로졸 생성 물품의 종류에 따라서, 에어로졸 생성 물품이 삽입 공간 내부에 삽입될 때 인덕티브 센서에 의해 감지되는 전류의 특성(예: 교류 전류의 주파수, 전류값, 전압값, 인덕턴스 값, 임피던스 값 등)이 상이할 수 있다. 제어부(12)는, 인덕티브 센서로부터 출력되거나 인덕티브 센서에 의해 감지된 전류의 특성에 기초하여, 삽입된 에어로졸 생성 물품의 정품 여부 및/또는 종류를 검출할 수 있다.
궐련 식별 센서는 상술한 예시들에 제한되지 않으며, 에어로졸 생성 물품의 정품 여부를 감지하거나, 및/또는 에어로졸 생성 물품의 종류를 감지하기 위한 다양한 센서로 구현될 수 있다. 또한, 궐련 식별 센서는 상술한 예시들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 카트리지 감지 센서는, 카트리지의 장착 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 예를 들어, 카트리지 감지 센서는, 인덕티브 센서, 정전용량 센서, 저항 센서, 홀 센서(hall IC) 및/또는 광학 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 캡 감지 센서는, 캡의 장착 및/또는 제거를 감지할 수 있다. 예를 들어, 캡 감지 센서는, 인덕티브 센서, 정전용량 센서, 저항 센서, 접촉 센서, 홀 센서(hall IC) 및/또는 광학 센서를 포함할 수 있다. 캡은, 에어로졸 생성 장치(1)에 장착 또는 삽입된 카트리지의 적어도 일부를 덮거나, 에어로졸 생성 장치(1)의 하우징의 적어도 일부를 덮는 구조물을 포함할 수 있다. 캡 감지 센서는, 캡이 하우징에 장착되거나 하우징으로부터 제거되면, 상기 장착 또는 제거에 대응하는 신호를 출력할 수 있고, 제어부(12)는, 상기 장착 또는 제거에 대응하는 신호에 기초하여 캡의 장착 또는 제거를 감지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 움직임 감지 센서는, 에어로졸 생성 장치(1)의 움직임을 감지할 수 있다. 움직임 감지 센서는, 가속도 센서 또는 자이로(gyro) 센서 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서부(13)는, 전술한 센서들 외에, 습도 센서, 기압 센서, 지자기 센서(magnetic sensor), 위치 센서(Global Positioning System, GPS) 또는 근접 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다. 각 센서들의 기능은 그 명칭으로부터 통상의 기술자가 직관적으로 추론할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 출력부(14)는, 에어로졸 생성 장치(1)의 상태에 대한 정보를 출력할 수 있다. 출력부(14)는, 디스플레이, 햅틱(haptic)부 및/또는 음향 출력부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 에어로졸 생성 장치(1)에 대한 정보는, 에어로졸 생성 장치(1)의 전원(11)의 충/방전 상태, 히터(18, 24)의 예열 상태, 에어로졸 생성 물품 및/또는 카트리지의 삽입/제거 상태, 캡의 장착 및/또는 제거 상태, 또는 에어로졸 생성 장치(1)의 사용이 제한되는 상태(예: 이상 물품 감지) 등을 포함할 수 있다. 디스플레이는, 에어로졸 생성 장치(1)의 상태에 대한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는, LED(light emitting diode) 발광 소자, 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 디스플레이 패널(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 등을 포함할 수 있다. 디스플레이는, 터치 패드를 포함하는 경우, 입력부(15)로도 사용될 수 있다. 햅틱부는, 에어로졸 생성 장치(1)의 상태에 대한 정보를 사용자에게 촉각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱부는, 진동 모터, 압전 소자(piezoelectric element), 전기 자극 장치 등을 포함할 수 있다. 음향 출력부는, 에어로졸 생성 장치(1)에 대한 정보를 사용자에게 청각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 음향 출력부는, 전기 신호를 음향 신호로 변환하여 외부로 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전원(11)은, 에어로졸 생성 장치(1)의 동작을 위한 전력을 공급할 수 있다. 전원(11)은, 하나 이상의 배터리들을 포함할 수 있다. 전원(11)은, 히터(18, 24)가 가열될 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 또한, 전원(11)은, 에어로졸 생성 장치(1)에 포함되는 다른 구성들인 제어부(12), 센서부(13), 출력부(14), 입력부(15), 통신부(16), 메모리(17) 등의 동작에 필요한 전력을 공급할 수도 있다. 전원(11)은, 충전이 가능한 배터리이거나 일회용 배터리일 수 있다. 예를 들어, 전원(11)은, 리튬폴리머(LiPoly) 배터리일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 전원(11)은, 교체 가능한(replaceable) 타입(분리형)의 배터리(이하, 착탈식 배터리)일 수도 있다. 착탈식 배터리는, 에어로졸 생성 장치(1) 내 마련된 배터리 수용부에 장착되거나, 배터리 수용부로부터 분리될(removed) 수 있다. 착탈식 배터리는, 유선 및/또는 무선으로 충전될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 히터(18, 24)는, 전원(11)으로부터 전력을 공급받아 에어로졸 생성 물품 및/또는 카트리지 내의 매질 및/또는 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(1)는, 에어로졸 생성 물품을 가열하기 위한 히터(18) 및/또는 카트리지(즉, 고체 및/또는 액체 매질)를 가열하기 위한 카트리지 히터(24)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 히터(18, 24)는, 전기 저항성 히터일 수 있다. 예를 들어, 전기 저항성 히터는, 타이타늄(titanium), 지르코늄(zirconium), 탄탈럼(tantalum), 백금, 니켈(nickel), 코발트(cobalt), 크로뮴(chromium), 하프늄(hafnium), 나이오븀(niobium), 몰리브데넘(molybdenum), 텅스텐(tungsten), 주석, 갈륨(gallium), 망간(manganese), 철, 구리, 스테인리스강(stainless steel), 니크롬(nichrome) 등을 포함하는 금속 또는 금속 합금 등 전기 저항성 물질을 포함할 수 있다. 전기 저항성 히터는, 금속 열선(wire), 전기 전도성 트랙(track)이 배치된 금속 열판(plate), 세라믹(ceramic) 발열체 등으로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 히터(18, 24)는, 유도 가열 방식의 히터 일 수 있다. 예를 들어, 유도 가열 방식의 히터는, 자기장에 의해 발열하는 서셉터를 포함할 수 있다. 유도 코일을 통해 흐르는 교류 전류에 의해, 유도 코일로부터 자기장이 발생할 수 있다. 발생한 자기장은 히터를 관통하고, 서셉터에 와전류가 발생할 수 있다. 와전류의 발생에 기초하여 서셉터가 가열될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 서셉터는, 에어로졸 생성 물품 내부(예: 매질부)에 포함될 수도 있다. 이 경우에도, 에어로졸 생성 물품 내부에 포함된 서셉터는 유도 코일에 의해 가열될 수 있다.
히터(18, 24)는 상술한 예시들에 제한되지 않으며, 에어로졸 생성 물품 및/또는 카트리지를 가열하기 위한 다양한 가열 방식, 구조, 구성요소 등을 포함하거나 이들로 대체될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 입력부(15)는, 사용자로부터 입력된 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 입력부(15)는, 터치 패널, 버튼, 키 패드, 돔 스위치(dome switch), 조그 휠(jog wheel), 조그 스위치(jog switch) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 메모리(17)는, 에어로졸 생성 장치(1) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 제어부(12)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(17)는, 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, random access memory) SRAM(static random access memory), 롬(ROM, read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(17)는, 에어로졸 생성 장치(1)의 동작 시간, 최대 퍼프 횟수, 현재 퍼프 횟수, 적어도 하나의 온도 프로 파일 및 사용자의 흡연 패턴에 대한 데이터 등을 저장할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 통신부(16)는, 다른 전자 장치(예: 휴대용 전자기기)와의 통신을 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(16)는, 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(Near Field Communication unit), WLAN(wireless local area network) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(infrared Data Association, IrDA) 통신부, WFD(Wireless Fidelity Direct) 통신부, UWB(ultra wideband) 통신부, Ant(Adaptive Network Topology)+ 통신부, 셀룰러 네트워크 통신부, 인터넷 통신부, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN) 통신부 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 에어로졸 생성 장치(1)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 제어부(12)는, 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 MCU(micro controller unit)(또는, 마이크로 프로세서)와 이러한 MCU에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 전원(11)의 전력을 히터(18, 24)에 공급하는 것을 제어함으로써 히터(18, 24)의 온도를 제어할 수 있다. 제어부(12)는, 온도 센서(예: 센서부(13))를 이용하여 감지된 히터(18, 24)의 온도에 기초하여, 히터(18, 24)의 온도 및/또는 히터(18, 24)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 제어부(12)는, 메모리(17)에 저장된 온도 프로파일 및/또는 전력 프로파일 에 기초하여, 히터(18, 24)의 온도 및/또는 히터(18, 24)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 히터(18, 24) 및 전원(11)과 전기적으로 연결되는 전력 변환 회로(미도시)를 제어함으로써, 히터(18, 24)에 공급되는 전력(예: 전압 및/또는 전류)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전력 변환 회로는, 히터(18, 24)에 공급하기 위한 전력을 변환하는 DC/DC 컨버터(예: 벅 컨버터(buck-converter), 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter), 부스트 컨버터(boost converter), 제너 다이오드(Zener diode) 등), 유도 코일(미도시)에 공급하기 위한 전력을 변환하는 DC/AC 컨버터(예: 인버터)를 포함할 수 있다. DC/AC 컨버터는, 복수의 스위칭 소자들을 포함하는 풀 브릿지(full-bridge) 회로 또는 하프 브릿지(half-bridge) 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전력 변환 회로는, 양극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT), 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET) 등 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 전력 변환 회로(미도시)의 적어도 하나의 스위칭 소자에 입력되는 전류 펄스의 주파수 및/또는 듀티비(duty ratio)를 조절하여, 히터(18, 24)에 공급되는 전류 및/또는 전압을 조절할 수 있다. 스위칭 소자의 온/오프 동작에 대한 듀티비는, 전원(11)의 출력 전압에 대한 전력 변환 회로의 출력 전압의 비에 대응할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 방식 및 비례-적분-미분(Proportional-Integral-Differential, PID) 방식 중 적어도 하나의 방식을 이용하여, 히터(18, 24)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, PWM 방식을 이용하여, 소정 주파수 및 듀티비를 가지는 전류 펄스가 히터(18, 24)에 공급되도록 제어할 수 있다. 제어부(12)는, 전류 펄스의 주파수 및 듀티비를 조절하여, 히터(18, 24)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 온도 프로파일 에 기초하여, 제어의 목표가 되는 목표 온도를 결정할 수 있다. 제어부(12)는, 히터(18, 24)의 온도와 목표 온도의 차이 값, 차이 값을 시간의 흐름에 따라 적분한 값 및 차이 값을 시간의 흐름에 따라 미분한 값을 통한 피드백 제어 방식인 PID 방식을 이용하여, 히터(18, 24)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 전력 프로파일에 기초하여, 제어의 목표가 되는 목표 전력을 결정할 수 있다. 제어부(12)는, 시간의 흐름에 따라, 기 설정된 목표 전력에 대응하도록 히터(18, 24)에 공급되는 전력을 제어할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)가 히터(18, 24)에 공급되는 전력을 감지함으로써, 사용자의 퍼프를 검출할 수 있다. 더욱 상세하게는, 제어부(12)는, PID 방식을 이용하여 히터(18, 24)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 사용자의 퍼프가 발생할 때, 에어로졸 생성 물품이 삽입되는 공간(이하, 삽입 공간), 히터(18, 24) 등에서 일시적으로 온도 하강이 발생할 수 있다. 이에 따라, PID 방식의 전력 제어 동안에 히터(18, 24)에 공급되는 전력(또는, 전류)에서 변화가 발생할 수 있다. 제어부(12)는, 제어되는 전력의 변화에 기초하여 사용자의 퍼프를 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 히터(18, 24)가 과열되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 히터(18, 24)의 온도가 기 설정된 제한 온도를 초과하는 것에 기초하여, 히터(18, 24)에 공급되는 전력량을 감소시키거나 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 중단하도록, 전력 변환 회로의 동작을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 전원(11)의 충방전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 온도 센서(예: 센서부(13))를 이용하여, 전원(11)의 온도를 확인할 수 있다. 제어부(12)는, 전원(11)의 온도가 제1 제한 온도 이상인 경우, 전원(11)의 충전을 차단할 수 있다. 제어부(12)는, 전원(11)의 온도가 제2 제한 온도 이상인 경우, 전원(11)에 저장된 전력의 사용(예: 방전)을 중단할 수 있다. 제어부(12)는, 전원(11)에 저장된 전력에 대한 잔여 용량을 산출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 전원(11)의 전압 및/또는 전류 센싱 값에 기초하여, 전원(11)의 잔여 용량을 산출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 센서부(13)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 삽입 공간에 대한 에어로졸 생성 물품의 삽입 및/또는 제거에 기초하여 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 삽입 감지 센서(예: 센서부(13))를 이용하여, 삽입 공간에 에어로졸 생성 물품이 삽입된 것으로 판단되면, 히터(18, 24)에 전력을 공급하도록 제어할 수 있다. 제어부(12)는, 삽입 감지 센서(예: 센서부(13))를 이용하여, 삽입 공간으로부터 에어로졸 생성 물품이 제거된 것으로 판단되면, 히터(18, 24)에 대한 전력의 공급을 차단할 수 있다. 제어부(12)는, 히터(18, 24)의 온도가 제한 온도 이상이거나 히터(18, 24)의 온도 변화 기울기가 설정 기울기 이상인 경우, 삽입 공간에서 에어로졸 생성 물품이 제거된 것으로 판단할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 에어로졸 생성 물품의 상태에 기초하여 히터(18, 24)에 대한 전력 공급 시간 및/또는 전력 공급량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 과습 감지 센서(예: 센서부(13))를 이용하여, 에어로졸 생성 물품이 과습 상태인 것으로 판단되면, 히터(18, 24)에 대한 전력 공급 시간(예: 예열 시간)을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 에어로졸 생성 물품의 재사용 여부에 기초하여 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 에어로졸 생성 물품이 사용된 것으로 판단되면, 히터(18, 24)에 대한 전력의 공급을 차단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 카트리지의 결합 및/또는 제거 여부에 기초하여 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 카트리지 감지 센서(예: 센서부(13))를 이용하여, 카트리지가 분리된 상태라고 판단되면, 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 중단하거나 히터(18, 24)로 전력이 공급되지 않도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 카트리지의 에어로졸 생성 물질의 소진 여부에 기초하여 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 히터(18, 24)를 예열하는 동안(즉, 예열 구간에서) 히터(18, 24)의 온도가 제한 온도를 초과한다고 판단되면, 카트리지의 에어로졸 생성 물질이 소진된 것으로 판단할 수 있다. 카트리지의 에어로졸 생성 물질이 소진된 것으로 판단한 경우, 제어부(12)는, 히터(18, 24)에 대한 전력의 공급을 차단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 카트리지의 사용 가능 여부에 기초하여 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 메모리(17)에 저장된 데이터에 기초하여 현재 퍼프 횟수가 카트리지에 설정된 최대 퍼프 횟수 이상으로 판단되면, 카트리지의 사용이 불가한 것으로 판단할 수 있다. 또는, 제어부(12)는, 히터(18, 24)가 가열된 총 시간이 기 설정된 최대 시간 이상이거나 히터(18, 24)에 공급된 총 전력량이 기 설정된 최대 전력량 이상인 경우, 카트리지에 대한 사용이 불가한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(12)는, 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 중단하거나 히터(18, 24)로 전력이 공급되지 않도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 사용자의 퍼프에 기초하여 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 퍼프 센서(예: 센서부(13))를 이용하여, 퍼프의 발생 여부 및/또는 퍼프의 세기를 판단할 수 있다. 제어부(12)는, 퍼프 횟수가 기 설정된 최대 퍼프 횟수에 도달하거나, 및/또는 기 설정된 시간 이상 퍼프가 감지되지 않으면, 히터(18, 24)에 대한 전력의 공급을 차단할 수 있다. 제어부(12)는, 퍼프가 감지될 때, 히터(18, 24)에 대한 전력의 공급을 제어할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 에어로졸 생성 물품(또는, 카트리지)의 정품 여부 및/또는 종류에 기초하여 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 궐련 식별 센서(예: 센서부(13))를 이용하여, 에어로졸 생성 물품의 정품 여부 및/또는 종류를 검출할 수 있다. 일 예로, 제어부(12)는, 에어로졸 생성 물품(또는, 카트리지)이 가품이라고 검출되면, 히터(18, 24)에 대한 전력의 공급을 차단할 수 있다. 제어부(12)는, 에어로졸 생성 물품(또는, 카트리지)이 정품이라고 검출되면, 히터(18, 24)에 대한 전력의 공급을 제어(예: 개시)할 수 있다. 다른 예로, 제어부(12)는, 에어로졸 생성 물품(또는, 카트리지)의 종류에 따라서 히터(18, 24)에 대한 전력 공급을 상이하게 제어할 수 있다. 더욱 상세하게는, 제어부(12)는, 에어로졸 생성 물품(또는, 카트리지)이 제1 에어로졸 생성 물품(또는, 제1 카트리지)이라고 검출되면 제1 온도 프로파일(또는, 제1 전력 프로파일)에 기초하여 히터(18, 24)의 온도 및/또는 전력을 제어하고, 제2 에어로졸 생성 물품(또는, 제2 카트리지)이라고 검출되면 제2 온도 프로파일(또는, 제2 전력 프로파일)에 기초하여 히터(18, 24)의 온도 및/또는 전력을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 센서부(13)에 의해 감지된 결과에 기초하여, 출력부(14)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 퍼프 센서(예: 센서부(13))를 이용하여 카운트된 퍼프 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하면, 에어로졸 생성 장치(1)가 곧 종료될 것이라는 정보를 시각적, 촉각적 및/또는 청각적으로 제공하도록 출력부(14)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 히터(18, 24)의 온도에 대한 정보를 시각적, 촉각적 및/또는 청각적으로 제공하도록 출력부(14)를 제어할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 소정의 이벤트 발생에 기초하여 메모리(17)에 발생된 이벤트에 대한 이력을 저장하고 업데이트할 수 있다. 예를 들어, 이벤트는, 에어로졸 생성 장치(1)에서 수행되는, 에어로졸 생성 물품의 삽입 감지, 에어로졸 생성 물품의 가열 개시, 퍼프 감지, 퍼프 종료, 히터(18, 24)의 과열 감지, 히터(18, 24)에 대한 과전압 인가 감지, 에어로졸 생성 물품의 가열 종료, 에어로졸 생성 장치(1)의 전원 온/오프(on/off) 등의 동작, 전원(11)에 대한 충전 개시, 전원(11)의 과충전 감지, 전원(11)에 대한 충전 종료 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이벤트에 대한 이력은, 이벤트가 발생한 일시, 이벤트에 대응하는 로그 데이터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정의 이벤트가 에어로졸 생성 물품의 삽입 감지인 경우, 이벤트에 대응하는 로그 데이터는, 삽입 감지 센서(예: 센서부(13))의 센싱 값 등에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정의 이벤트가 히터(18, 24)의 과열 감지인 경우, 이벤트에 대응하는 로그 데이터는, 히터(18, 24)의 온도, 히터(18, 24)에 인가된 전압, 히터(18, 24)에 흐르는 전류 등에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 사용자의 이동 단말기와 같은 외부 장치와 통신 링크를 형성하도록 통신부(16)를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 통신 링크를 통해 외부 장치로부터 인증에 관한 데이터가 수신되면, 에어로졸 생성 장치(1)의 적어도 하나의 기능(예: 가열 기능)의 사용에 대한 제한을 해제할 수 있다. 예를 들어, 인증에 관한 데이터는, 사용자의 생일, 사용자를 나타내는 고유 번호, 사용자의 인증 완료 여부 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 통신 링크를 통해 외부 장치로 에어로졸 생성 장치(1)의 상태에 대한 데이터(예: 전원(11)의 잔여 용량, 동작 모드 등)를 전송할 수 있다. 전송된 데이터는, 외부 장치의 디스플레이 등을 통해 출력될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 통신 링크를 통해 외부 장치로부터 에어로졸 생성 장치(1)의 위치 검색 요청이 수신되면, 위치 검색에 대응하는 동작을 수행하도록 출력부(14)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(12)는, 햅틱부가 진동을 발생시키도록 제어하거나, 디스플레이가 위치 검색 및 검색 종료에 대응하는 오브젝트를 출력하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 통신 링크를 통해 외부 장치로부터 펌웨어 데이터가 수신되면, 펌웨어 업데이트를 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(12)는, 통신 링크를 통해 적어도 하나의 센서부(13)의 센싱 값에 대한 데이터를 외부 서버(미도시)에 전송하고, 서버로부터 딥 러닝(deep learning) 등 머신 러닝(machine learning)을 통해 센싱 값을 학습하여 생성된 학습 모델을 수신 및 저장할 수 있다. 제어부(12)는, 서버로부터 수신된 학습 모델을 사용하여, 사용자의 흡입 패턴을 판단하는 동작, 온도 프로파일을 생성하는 동작 등을 수행할 수 있다.
도 1에는 도시되지 않았으나, 에어로졸 생성 장치(1)는, 전원 보호 회로를 더 포함할 수 있다. 전원 보호 회로는, 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하고, 전원(11)의 과충전 및/또는 과방전에 대응하여 전원(11)에 대한 전로를 차단할 수 있다. 에어로졸 생성 장치(1)는, USB(universal serial bus) 인터페이스 등과 같은 연결 인터페이스(connection interface)를 더 포함하고, 연결 인터페이스를 통해 다른 외부 장치와 연결하여 정보를 송수신하거나, 전원(11)을 충전할 수 있다.
본 개시에서 언급되는 에어로졸 생성 물품은, 적어도 하나의 에어로졸 생성 로드(예: 매질부) 및 적어도 하나의 필터 로드를 포함할 수 있다. 히터(18)는, 적어도 하나의 에어로졸 생성 로드에 대응하도록 배치될 수 있으며, 에어로졸 생성 로드 및 필터 로드의 배열 순서 및/또는 위치에 따라 상이하게 설계될 수 있다. 에어로졸 생성 로드는, 니코틴, 에어로졸 생성 물질 및 첨가제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 물질은, 글리세린(glycerin)(예: 식물성 글리세린(vegetable glycerin, VG)) 및/또는 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PG)을 포함할 수 있으며, 그 밖에 다양한 물질을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 첨가제는, 향미제 및/또는 유기산을 포함할 수 있으며, 그 밖에 다양한 물질을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성 로드는, 액체 상태의 비담배 물질(예: 에어로졸 생성 물질 및/또는 니코틴)이 함침된 에어로졸 생성 기재(예: 시트(sheet))를 포함하거나, 및/또는 고체 상태의 담배 물질(예: 잎담배, 재구성 담배 등)을 포함할 수 있다. 담배 물질은, 각초, 과립, 분말 등 다양한 형태로 에어로졸 생성 로드에 포함될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 로드의 첨가제는, 염기성 물질을 포함할 수 있다. 상기 염기성 물질에 기초하여, 에어로졸 생성 로드에 포함된 담배 물질의 니코틴이 염기성 pH(예: pH 7.0 이상)을 가질 수 있다. 이 경우, 낮은 온도에서도 에어로졸 생성 로드로부터 프리베이스 니코틴(freebase nicotine)이 방출될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 로드는, 둘 이상의 에어로졸 생성 로드들을 포함하고, 상기 둘 이상의 에어로졸 생성 로드들은, 담배 물질 및/또는 비담배 물질을 각각 포함할 수도 있다. 한편, 도시되지 않으나, 적어도 하나의 에어로졸 생성 로드 및 적어도 하나의 필터 로드는, 각각 및/또는 일체로 적어도 하나의 래퍼(wrapper)에 의해 감싸질 수 있다. 본 개시에서, 에어로졸 생성 물품은 스틱(stick)이라 칭해질 수도 있다.
본 개시에서 언급되는 카트리지는, 내부에 액체 상태, 고체 상태, 기체 상태 또는 겔(gel) 상태 등의 어느 하나의 상태를 갖는 에어로졸 생성 물질을 포함(contain)할 수 있다. 에어로졸 생성 물질은, 액상 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액상 조성물은, 휘발성 담배 향 성분을 포함하는 담배 함유 물질을 포함하는 액체일 수 있고, 비 담배 물질을 포함하는 액체일 수도 있다. 한편, 카트리지는, 에어로졸 생성 물질을 포함하는 저장부 및/또는 에어로졸 생성 물질을 함침(함유)하는 액체 전달 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은, 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick) 등을 포함할 수 있다. 카트리지 히터(24)는, 액체 전달 수단을 둘러싸는(또는, 감는(winding)) 코일 형태의 구조 또는 액체 전달 수단의 일측에 접촉하는 구조 등으로 카트리지에 포함될 수 있다. 또는, 카트리지 히터(24)는, 카트리지와 분리 가능한 에어로졸 생성 장치(1)에 포함될 수도 있다.
도 2는, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(1)를 도시한다. 도 3은, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(1)를 도시한다.
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치(1)는, 하우징(10), 전원(11), 제어부(12), 센서부(13) 및/또는 히터(182, 183)(예: 도 1의 히터(18))를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(1)가 포함하는 구성요소들은, 도 2 또는 도 3에 도시된 것에 제한되지 않고 구성요소들 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 도 2에 도시된 에어로졸 생성 장치(1)는, 에어로졸 생성 물품(2)의 내측을 가열하는 '내부 가열형' 에어로졸 생성 장치라고 칭해질 수 있다. 도 3에 도시된 에어로졸 생성 장치(1)는, 에어로졸 생성 물품(2)의 외측을 가열하는 '외부 가열형' 에어로졸 생성 장치라고 칭해질 수 있다. 이하의 도면에서, 도 1과 중복된 설명은 생략하도록 한다.
일 실시예에 따르면, 하우징(10)은, 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입되도록 상측으로 개구된 공간을 제공할 수 있다. 본 개시에서, 상측으로 개구된 공간은, 삽입 공간이라고 칭해질 수 있다. 삽입 공간은, 에어로졸 생성 물품(2)의 적어도 일부가 삽입 가능하도록, 하우징(10)의 내부를 향해 소정 깊이만큼 함몰되어 형성될 수 있다. 삽입 공간의 깊이는, 에어로졸 생성 물품(2)에서 에어로졸 생성 물질 및/또는 매질이 포함된 영역의 길이 이상일 수 있다. 에어로졸 생성 물품(2)의 하단은, 하우징(10)의 내부에 삽입되고, 에어로졸 생성 물품(2)의 상단은, 하우징(10)의 외부로 돌출될 수 있다. 사용자는, 외부로 노출된 에어로졸 생성 물품(2)의 상단을 입에 물고 에어로졸을 흡입할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 히터(182, 183)는, 에어로졸 생성 물품(2)을 가열할 수 있다.
도 2를 참조하면, 히터(182)는, 내부 가열형 히터일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 내부 가열형 히터는, 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입되는 공간(즉, 삽입 공간)에서, 상측으로 길게 연장될 수 있다. 예를 들어, 내부 가열형 히터는, 도시된 바와 같이 봉 형 또는 침 형의 가열 요소를 포함할 수 있으나, 관 형 가열 요소 또는 판 형 가열 요소 등 다양한 가열 요소를 포함할 수도 있다. 내부 가열형 히터는, 에어로졸 생성 물품(2)의 하부를 통해 삽입될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 내부 가열형 히터는, 전기 저항성 히터 및/또는 유도 가열 방식의 히터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전기 저항성 히터는, 전기 저항성 물질을 내측(예: 내부 중공 또는 내면) 또는 외측(예: 외면)에 포함하고, 전기 저항성 물질에 전류가 흐름에 따라 가열될 수 있다. 이 경우, 전기 저항성 히터는, 전원(11)과 전기적으로 연결될 수 있고, 전원(11)으로부터 전류를 제공받아 직접적으로 발열될 수 있다. 또한, 유도 코일(181)은 생략될 수도 있다.
예를 들어, 유도 가열 방식의 히터의 경우, 에어로졸 생성 장치(1)는, 내부 가열형 히터의 적어도 일부를 둘러싸는(예: 히터의 적어도 일부의 길이에 대응하도록 외부에 배치되는) 유도 코일(181)을 포함할 수 있다. 이 경우, 유도 코일(181) 외측에는 유도 가열의 효율을 높이기 위하여 자속 집중기(magnetic flux concentrator) 등이 더 포함될 수도 있다. 유도 가열 방식의 히터는, 서셉터를 포함하고, 유도 코일(181)로부터 발생하는 자기장에 기초하여 발열될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 유도 가열 방식의 히터(예: 서셉터)(또는, 이를 포함하는 히터 모듈)는, 하우징(10)으로부터 분리 가능 하도록 배치될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 히터(182)는, 다중 히터일 수도 있다. 다중 히터는, 제1 히터와 제2 히터를 포함할 수 있고, 에어로졸 생성 물품(2)에 삽입될 수 있다. 제1 히터 및 제2 히터는, 길이 방향을 따라 나란히 배치될 수 있다. 제1 히터 및 제2 히터는, 전기 저항성 히터 및/또는 유도 가열 방식의 히터로 동작할 수 있으며, 순차적으로 가열될 수 있고, 동시에 가열될 수도 있다. 이 경우, 제1 히터 및 제2 히터는, 둘 이상의 에어로졸 생성 로드들의 길이방향의 위치들에 대응하는 위치들에 각각(respectively) 배치될 수도 있다. 또는, 제1 히터 및 제2 히터는, 하나의 에어로졸 생성 로드의 제1 일부 및 제2 일부의 길이방향의 위치들에 대응하는 위치들에 각각 배치될 수도 있다. 한편, 히터(182)가 유도 가열 방식의 히터인 경우, 에어로졸 생성 장치(1)는 제1 유도 코일 및 제2 유도 코일을 포함하고, 상기 제1 유도 코일 및 제2 유도 코일은, 제1 히터 및 제2 히터의 길이방향의 위치들에 대응하는 위치들에 각각(respectively) 배치될 수도 있다. 또는, 제1 히터 및 제2 히터는, 하나의 히터(182)의 제1 일부 및 제2 일부의 길이방향의 위치들에 대응하는 위치들에 각각 배치될 수도 있다. 또한, 히터 및/또는 유도 코일은, 셋 이상 포함될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 서셉터가 에어로졸 생성 물품(2) 내부(예: 매질부)에 배치(또는, 포함)되고, 유도 코일(181)로부터 발생하는 자기장에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2) 내부에 포함된 서셉터가 발열되도록 구현될 수도 있다.
도 3를 참조하면, 히터(183)는, 외부 가열형 히터일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 외부 가열형 히터는, 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입되는 공간(즉, 삽입 공간) 주변에서, 상측으로 길게 연장될 수 있다. 예를 들어, 외부 가열형 히터는, 삽입 공간의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 일 예로, 외부 가열형 히터는, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태(예: 원통 형상)를 포함할 수 있다. 외부 가열형 히터는, 내측에 중공을 포함하고 상기 중공을 감싸는 형태를 포함할 수도 있다. 이 경우, 외부 가열형 히터는, 폴리이미드 필름(polyimide film)에 의해 지지될 수 있다. 이러한 필름에 의해 지지되는 히터는, 필름 히터라고 칭해질 수 있다. 외부 가열형 히터는, 삽입 공간의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 외부 가열형 히터는, 상기 중공에 삽입된 에어로졸 생성 물품(2)의 외측을 가열할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 외부 가열형 히터는, 전기 저항성 히터 및/또는 유도 가열 방식의 히터를 포함할 수 있으며, 도 2와 중복된 설명은 생략하도록 한다. 한편, 유도 가열 방식의 히터의 경우, 에어로졸 생성 장치(1)는, 튜브 형태의 서셉터로 구현된 외부 가열형 히터를 포함하고, 외부 가열형 히터의 적어도 일부를 둘러싸는(예: 히터의 적어도 일부의 길이에 대응하도록 외부에 배치되는) 유도 코일(181)을 포함할 수 있다. 또한, 유도 코일(181)은 팬 코일(fan coil)을 포함할 수도 있다. 한편, 외부 가열형 히터가 전기 저항성 히터인 경우, 튜브 형태의 전기 저항성 히터(예: 필름 히터) 상의 전류 흐름을 통해 발열이 가능하므로 별도의 유도 코일(181)은 생략될 수도 있다. 한편, 외부 가열형 히터의 외부에는 단열재가 배치될 수도 있다. 이를 통해, 히터(183)로부터 반경 외측 방향으로 발산되어 하우징(10) 외부로 가해지는 열이 감소할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 히터(183)는, 다중 히터일 수도 있으며, 제1 히터 및 제2 히터는, 길이 방향을 따라 나란히 배치되어 삽입 공간의 적어도 일부를 각각 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 히터 및 제2 히터는, 전기 저항성 히터 및/또는 유도 가열 방식의 히터로 동작할 수 있으며, 순차적으로 가열될 수 있고, 동시에 가열될 수도 있다. 한편, 히터(183)가 유도 가열 방식의 히터인 경우, 에어로졸 생성 장치(1)는 제1 유도 코일 및 제2 유도 코일을 포함하고, 상기 제1 유도 코일 및 제2 유도 코일은, 제1 히터 및 제2 히터의 길이방향의 위치들에 대응하는 위치들에 각각(respectively) 배치될 수도 있다. 또는, 제1 히터 및 제2 히터는, 하나의 히터(183)의 제1 일부 및 제2 일부의 길이방향의 위치들에 대응하는 위치들에 각각 배치될 수도 있다.
도 2 또는 도 3에 도시된 바와 다르게, 도 2의 히터(182)와 도 3의 히터(183)가 에어로졸 생성 장치(1)에 함께 포함될 수도 있다. 이 경우, 히터(182)는 에어로졸 생성 물품(2)의 내측을 가열하고, 히터(183)는 에어로졸 생성 물품(2)의 외측을 가열할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치(1)에는 공기가 유동하는 기류 채널이 제공될 수 있다. 예를 들어, 하우징(10)은, 외부로부터 공기가 하우징(10) 내부로 유입될 수 있는 구조(예: 홀(hole))를 포함할 수 있다. 하우징(10) 내부로 유입된 공기는, 에어로졸 생성 물품(2)의 하단(즉, 상류(upstream) 측)을 통해 에어로졸 생성 물품(2)으로 유입될 수 있다. 에어로졸 생성 물품(2)의 가열에 기초하여 생성된 에어로졸은, 상기 유입된 공기와 함께, 에어로졸 생성 물품(2)의 상단(즉, 하류(downstream) 측)을 통해 사용자의 구강으로 흡입될 수 있다.
도 4는, 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치(1)를 도시한다.
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치(1)는, 하우징(10), 전원(11), 제어부(12), 센서부(13) 및/또는 히터(183, 24)(예: 도 1의 히터(18, 24))를 포함할 수 있다. 다만, 에어로졸 생성 장치(1)가 포함하는 구성요소들은, 도 4에 도시된 것에 제한되지 않고 구성요소들 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 더 추가될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 이하의 도면에서, 도 1과 중복된 설명은 생략하도록 한다.
일 실시예에 따르면, 하우징(10)은, 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입되도록 상측으로 개구된 공간(이하, 삽입 공간)을 제공할 수 있다. 삽입 공간은, 에어로졸 생성 물품(2)의 적어도 일부가 삽입 가능하도록, 하우징(10)의 내부를 향해 소정 깊이만큼 함몰되어 형성될 수 있다. 에어로졸 생성 물품(2)의 하단은 하우징(10)의 내부에 삽입되고, 에어로졸 생성 물품(2)의 상단은 하우징(10)의 외부로 돌출될 수 있다.
도시된 바와 다르게, 카트리지(19)가 에어로졸 생성 물품(2)을 수용하기 위한 삽입 공간을 제공할 수도 있다. 이 경우, 삽입 공간은, 에어로졸 생성 물품(2)의 적어도 일부가 삽입 가능하도록, 카트리지(19)의 내부를 향해 소정 깊이만큼 함몰되어 형성될 수도 있다. 에어로졸 생성 물품(2)의 하단은 카트리지(19)의 내부에 삽입되고, 에어로졸 생성 물품(2)의 상단은 카트리지(19)의 외부로 돌출될 수도 있다. 또한, 이 경우, 에어로졸 생성 장치(1)는 히터(183)를 포함하지 않을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 삽입 공간의 깊이는, 에어로졸 생성 물품(2)에서 에어로졸 생성 물질 및/또는 매질이 포함된 영역의 길이 이상일 수 있다. 사용자는, 외부로 노출된 에어로졸 생성 물품(2)의 상단을 입에 물고 공기를 흡입할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 히터(183)는, 에어로졸 생성 물품(2)을 가열할 수 있다. 히터(183)는, 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입되는 공간(즉, 삽입 공간) 주변에서, 상측으로 길게 연장될 수 있다. 일 예로, 히터(183)는, 내부에 중공을 포함하는 튜브 형태(예: 원통 형상)일 수 있다. 히터(183)는, 내측에 중공을 포함하고 상기 중공을 감싸는 형태를 포함할 수 있다. 이 경우, 히터(183)는, 폴리이미드 필름(polyimide film)에 의해 지지될 수 있다. 이러한 필름에 의해 지지되는 히터는, 필름 히터라고 칭해질 수도 있다. 히터(183)는, 삽입 공간의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 히터(183)는, 상기 중공에 삽입된 에어로졸 생성 물품(2)의 외측을 가열할 수 있다. 본 개시에서, 히터(183)는, 에어로졸 생성 물품(2)의 외측을 가열하는 외부 가열형 히터라고 칭해질 수 있다. 한편, 히터(183)의 외부에는 단열재가 배치될 수도 있다. 이를 통해, 히터(183)로부터 반경 외측 방향으로 발산되어 하우징(10) 외부로 가해지는 열이 감소할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 히터(183)는, 전기 저항성 히터 및/또는 유도 가열 방식의 히터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전기 저항성 히터는, 전기 저항성 물질을 포함하고, 전기 저항성 물질에 전류가 흐름에 따라 가열될 수 있다. 이 경우, 전기 저항성 히터는, 전원(11)과 전기적으로 연결될 수 있고, 전원(11)으로부터 전류를 제공받아 직접적으로 발열될 수 있다.
예를 들어, 유도 가열 방식의 히터의 경우, 에어로졸 생성 장치(1)는, 히터(183)의 적어도 일부를 둘러싸는(예: 히터(183)의 적어도 일부의 길이에 대응하도록 외부에 배치되는) 유도 코일(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 유도 코일(미도시) 외측에는 유도 가열의 효율을 높이기 위하여 자속 집중기(magnetic flux concentrator) 등이 더 포함될 수도 있다. 유도 가열 방식의 히터는, 서셉터를 포함하고, 유도 코일(미도시)로부터 발생하는 자기장에 기초하여 발열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 히터(183)는, 다중 히터일 수도 있다. 다중 히터는, 제1 히터와 제2 히터를 포함할 수 있고, 에어로졸 생성 물품(2)에 삽입될 수 있다. 제1 히터 및 제2 히터는, 길이 방향을 따라 나란히 배치될 수 있다. 제1 히터 및 제2 히터는, 전기 저항성 히터 및/또는 유도 가열 방식의 히터로 동작할 수 있으며, 순차적으로 가열될 수 있고, 동시에 가열될 수도 있다. 이 경우, 제1 히터 및 제2 히터는, 둘 이상의 에어로졸 생성 로드들의 길이방향의 위치들에 대응하는 위치들에 각각(respectively) 배치될 수도 있다. 또는, 제1 히터 및 제2 히터는, 하나의 에어로졸 생성 로드의 제1 일부 및 제2 일부의 길이방향의 위치들에 대응하는 위치들에 각각 배치될 수도 있다. 한편, 히터(183)가 유도 가열 방식의 히터인 경우, 에어로졸 생성 장치(1)는 제1 유도 코일 및 제2 유도 코일을 포함하고, 상기 제1 유도 코일 및 제2 유도 코일은, 제1 히터 및 제2 히터의 길이방향의 위치들에 대응하는 위치들에 각각(respectively) 배치될 수도 있다. 또는, 제1 히터 및 제2 히터는, 하나의 히터(183)의 제1 일부 및 제2 일부의 길이방향의 위치들에 대응하는 위치들에 각각 배치될 수도 있다. 또한, 히터 및/또는 유도 코일은, 셋 이상 포함될 수도 있다.
도시된 바와 다르게, 에어로졸 생성 장치(1)는, 히터(183)를 포함하지 않을 수도 있다. 에어로졸 생성 물품(2)은 카트리지 히터(24)에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 가열되거나, 실질적으로 가열되지 않을 수도 있다. 간접적인 가열이란 카트리지 히터(24)에 의해 생성된 에어로졸이 에어로졸 생성 물품(2)을 통과하는 과정에서, 에어로졸 생성 물품(2)이 에어로졸에 수용된 열을 전달받아 가열되는 것을 의미할 수 있다. 이 경우, 에어로졸 생성 장치(1)는, 비가열식(또는, 간접 가열식) 에어로졸 생성 장치라고 칭해질 수 있다. 에어로졸 생성 물품(2)의 에어로졸 생성 로드에는 염기성 물질 등 첨가제가 포함될 수 있다. 이러한 염기성 물질에 기초하여 에어로졸 생성 로드에 포함된 니코틴이 염기성 pH(예: pH 7.0 이상)을 가질 수 있다. 이러한 염기성의 니코틴은, 후술하는 카트리지(19)로부터 에어로졸 생성 물품(2)으로 유입되는 에어로졸과 함께 사용자의 구강으로 유동할 수 있다.
도시된 바와 다르게, 히터(183)는, 내부 가열형 히터를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 내부 가열형 히터는, 봉 형, 관 형 가열 요소, 판 형 가열 요소 또는 침 형 가열 요소 등 다양한 가열 요소를 포함할 수 있다. 내부 가열형 히터는, 에어로졸 생성 물품(2)의 하부를 통해 삽입될 수 있으며, 에어로졸 생성 물품(2)의 내측을 가열하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 카트리지(19)는, 하우징(10)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 하우징(10)의 일측에 공간이 형성되고, 카트리지(19)의 적어도 일부가 하우징(10)에 일측에 형성된 공간에 삽입되어 카트리지(19)가 하우징(10)에 장착될 수 있다. 또는, 카트리지(19)는, 하우징(10)에 일체로 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 에어로졸 생성 장치(1) 및/또는 카트리지(19)에는 공기가 유동하는 기류 채널이 제공될 수 있다. 예를 들어, 하우징(10)은, 카트리지(19)가 삽입된 상태에서, 외부로부터 공기가 하우징(10)의 내부로 유입될 수 있는 구조를 포함할 수 있다. 유입된 공기는 카트리지(19)를 통과하고 기류 채널(CN)을 통해 삽입 공간으로 유입될 수 있고, 사용자의 구강으로 유동할 수 있다. 기류 채널(CN)에는 잔류하는 액적을 감소시키거나 공기 유동을 원활하게 하기 위한 다양한 구조물이 포함될 수도 있다.
도 4에서, 카트리지(19)가 에어로졸 생성 물품(2)에 대하여 측면에 위치하고, 기류 채널(CN)이 에어로졸 생성 물품(2)의 측면으로부터 에어로졸 생성 물품(2)의 하단(즉, 상류(upstream) 측)으로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 카트리지(19) 및 기류 채널(CN)의 위치는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 카트리지(19)는 에어로졸 생성 물품(2)의 하단(즉, 상류 측)에 인접하도록 위치할 수 있으며, 이 경우, 기류 채널(CN)은 카트리지(19)와 에어로졸 생성 물품(2)의 하단(즉, 상류 측)을 연결하도록, 실질적으로 직선 형태로 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 카트리지(19)는, 에어로졸 생성 물질을 포함(contain)하는 저장부(C0), 카트리지 히터(24) 및/또는 에어로졸 생성 물질을 함침(함유)하는 액체 전달 수단을 포함할 수 있다. 액체 전달 수단(25)은 챔버(C0)로부터 공급되는 에어로졸 생성 물질을 함침할 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단은, 면 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 심지(wick) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 카트리지 히터(24)는, 카트리지(19)에 포함된 에어로졸 생성 물질을 가열할 수 있다. 예를 들어, 카트리지 히터(24)는, 전기 저항성 히터 및/또는 유도 가열식 히터를 포함할 수 있다.
일 예로, 전기 저항성 히터는, 전기 저항성 물질을 포함하고, 전기 저항성 물질에 전류가 흐름에 따라 가열될 수 있다. 다른 예로, 유도 가열 방식의 히터의 경우, 에어로졸 생성 장치(1)는, 유도 가열식 히터의 주변에 유도 코일(미도시)을 더 포함할 수 있다. 유도 가열 방식의 히터는, 서셉터를 포함하고, 유도 코일(미도시)로부터 발생하는 자기장에 기초하여 발열될 수 있다. 카트리지 히터(24)는, 액체 전달 수단을 둘러싸는(또는, 감는) 코일 형태 및/또는 액체 전달 수단의 일측에 접촉하는 형태(예: 패턴 형상)로 형성될 수 있다.
도시된 바와 다르게, 카트리지 히터(24)는, 에어로졸 생성 장치(1)에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 카트리지 히터(24)는, 하우징(10) 내부에 포함될 수 있다. 이 경우, 카트리지(19)의 제거에 의해, 카트리지(19)와 카트리지 히터(24)는 분리될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 카트리지 히터(24)의 발열에 기초하여 에어로졸이 생성될 수 있다. 예를 들어, 액체 전달 수단에 함침된 에어로졸 생성 물질이 카트리지 히터(24)에 의해 가열됨에 따라 에어로졸 생성 물질로부터 증기가 생성될 수 있고, 생성된 증기가 카트리지(19)로 유입된 외기와 혼합됨에 따라 에어로졸이 생성될 수 있다. 카트리지 히터(24)에 의해 생성된 에어로졸은 기류 채널(CN)을 통해 에어로졸 생성 물품(2)으로 유입될 수 있다. 에어로졸이 에어로졸 생성 물품(2)을 통과하는 동안 에어로졸에 담배 또는 향미 물질이 가미될 수 있고, 담배 또는 향미 물질이 가미된 에어로졸이 에어로졸 생성 물품(2)의 일단을 통해 사용자의 구강으로 흡입될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 인덕터 및 커패시터의 배치를 설명하기 위한 히터 조립체의 단면도이고, 도 6은 일체로 형성된 인덕터 및 커패시터를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에는 히터(18)가 에어로졸 생성 물품(2)의 외부를 가열하는 외부 가열형인 예가 도시되어 있다. 또한, 도 5에서 히터(18)는 전기 저항성 히터로 도시되어 있다. 다만, 본 개시의 히터(18)는 이에 제한되지 않고, 에어로졸 생성 장치(1)가 에어로졸 생성 기질을 수용하는 공동(h1)을 구비하고, 인덕터(L1, L2, 이하, 구분의 필요가 없는 경우, L이라 함) 및 커패시터(C)가 공동(h1)을 둘러싸는 경우라면, 도 5의 예에 한정되지 않는다. 즉, 히터(18)는 도 2 내지 도 4에서 설명한 구조 및 가열 방법이 이하의 설명에도 적용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 히터(18)는 하우징(10) 내에 배치될 수 있다. 히터(18)는 히터 조립체라 칭해질 수 있다. 히터(18)는 내부에 중공을 포함하는 튜브 형상 또는 실린더 형상일 수 있다. 히터(18)는 공동(h1)을 둘러쌀 수 있다. 공동(h1)은 삽입공간으로 칭해질 수 있으며, 히터(18)에 의해 제공될 수 있다. 히터(18)에 의해 공동(h1) 또는 공동(h1)에 삽입된 에어로졸 생성 물품(2)이 가열될 수 있다.
히터(18)는 플랜지(1810), 열 전도성 부재(1820) 및 전기 전도성 트랙(1830)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 히터(18)는 열 전도성 부재(1820) 및 전기 전도성 트랙(1830) 사이 또는 열 전도성 부재(1820)의 외측에 절연체(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 절연체는 가요성 및 내열성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 절연체는, 폴리이미드(Polyimide) 또는 폴리에텔에텔케톤(PEEK, Polyetheretherketone)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 탄성, 내열성 및 전기 절연성을 갖는 다른 재질을 포함할 수 있다
플랜지(1810)는 하우징(10)에 결합될 수 있다. 열 전도성 부재(1820)는 플랜지(1810)에 부착되거나 압입될 수 있다. 플랜지(1810) 및 열 전도성 부재(1820)의 결합에 의해 공동(h1)이 형성될 수 있다. 열 전도성 부재(1820)는 히터(18)의 가장 내측에 위치할 수 있다. 열 전도성 부재(1820)는 플랜지(1810)에 결합되어, 에어로졸 생성 장치(1)의 상하 방향으로 연장될 수 있다. 열 전도성 부재(1820)는 전기 전도성 트랙(1830)의 내측에 배치되며, 공동(h1)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 열 전도성 부재(1820)의 내주면의 적어도 일부는, 공동(h1)에 삽입되는 에어로졸 생성 물품(2) 의 외주면과 접촉할 수 있다. 열 전도성 부재(1820)는, 스테인리스 스틸(stainless steel), 알루미늄, 또는 합금으로 제작될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전기 전도성 트랙(1830)은, 실린더 형상일 수 있다. 전기 전도성 트랙(1830)은, 열 전도성 부재(1820)의 외측에 배치될 수 있다. 전기 전도성 트랙(1830)은, 열 전도성 부재(1820)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 전기 전도성 트랙(1830)은, 전원(11)으로부터 전력을 공급받아 발열할 수 있다. 전기 전도성 트랙(1830)은, 금속 박막을 레이저로 에칭하여 형성될 수 있다. 전기 전도성 트랙(1830)은, 스테인리스 스틸(stainless steel), 구리, 알루미늄, 또는 합금으로 제작될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
플랜지(1810)는 애퍼처(h2)를 포함할 수 있다. 애퍼처(h2)는 플랜지(1810)의 일 측에 형성되며 공동(h1)과 연통할 수 있다. 에어로졸 생성 물품(2)은 공동(h1)에 삽입될 수 있다. 외부 공기는 애퍼처(h2)를 통해 유입되어, 에어로졸 생성 물품(2)의 단부를 거쳐 에어로졸 생성 물품(2) 내부로 유입될 수 있다.
히터(18)에는 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 감지하기 위한 인덕터부(810) 및 커패시터부(도 10의 1010)가 배치될 수 있다. 인덕터부(810)는 적어도 하나의 인덕터(L)를 포함할 수 있다. 또한, 커패시터부(1010)는 적어도 하나의 커패시티브 센서로서, 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 도 5에는 인덕터부(810)가 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)를 포함하고, 커패시터부(1010)가 하나의 커패시터(C)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 인덕터(L) 및 커패시터(C)의 개수는 이에 제한되지 않는다.
제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)는 공동(h1)의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 커패시터(C)는 공동(h1)의 나머지 일부를 감쌀 수 있다. 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)가 공동(h1)을 감싸는 영역과 커패시터(C)가 공동(h1)을 감싸는 영역은 서로 중첩되지 않을 수 있다. 제1 인덕터(L1), 제2 인덕터(L2) 및 커패시터(C)는 일체로써 형성되어, 공동(h1)을 감쌀 수 있다.
도 6에는 절연기질(131)의 제1 면(601) 및 제2 면(602)에 배치된 인덕터부(810) 및 커패시터부(1010)가 도시되어 있다. 도 6에서 제1 면(601)은 공동(h1)과 마주하는 면을 의미하고, 제2 면(602)은 제1 면(601)의 반대면을 의미할 수 있다. 도 6을 참조하면, 인덕터부(810)는 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)를 포함하고, 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)는 절연기질(131)의 제1 면(601)에 패턴 형상으로 구현될 수 있다. 이 때, 절연기질(131)은 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)는 상하 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 제1 인덕터(L1)는 절연기질(131)의 하측에 배치되고, 제2 인덕터(L2)는 제1 인덕터(L1)와 이격되되 제1 인덕터(L1) 보다 상측에 배치될 수 있다.
인덕터부(810)에 포함된 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)는 수동 소자(passive elements)로서, 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 수용됨에 따라 인덕턴스가 가변될 수 있다. 제어부(12)는 신호 전송부(610)의 제1 채널(ch1)을 통해 인덕턴스의 가변 값을 모니터링할 수 있다. 이와 같이, 인덕터부(810)는 인덕턴스가 가변되는 수동 소자만을 포함하므로, 인덕터부(810)는 인덕터 안테나로 지칭될 수 있다.커패시터부(1010)는 커패시터(C)를 포함하고, 절연기질(131)의 제1 면(601)에 패턴 형상으로 구현될 수 있다. 커패시터(C)는 제1 인덕터(L1)와 이격되어 좌우 방향으로 나란히 배치될 수 있다.
커패시터(C)는 단일 전극 형태로 구비될 수 있다. 단일 전극은 공동(h1)을 둘러싸기 때문에 공동(h1)은 커패시턴스의 변화를 야기하는 유전 공간으로 이해될 수 있다. 다시 말해, 공동(h1)에 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입된 경우, 수동 소자인 단일 전극의 유전율이 가변되고, 이에 따라 커패시턴스도 가변될 수 있다. 이와 같이, 커패시터부(1010)는 송신 전극 및 수신 전극을 별도로 구비하지 않고, 단일 전극 자체의 커패시턴스를 출력할 수 있다. 제어부(12)는 신호 전송부(610)의 제2 채널(ch2)을 통해 커패시턴스의 가변 값을 모니터링 할 수 있다. 커패시터부(1010)는 커패시턴스가 가변되는 수동 소자만을 포함하므로, 커패시터부(1010)는 커패시터 안테나로 지칭될 수 있다.
실시예에 따라, 커패시터부(1010)는 복수의 전극들을 포함할 수 있다. 이 때, 커패시터부(1010)는 절연기질(131)의 제2 면(602)에 배치된 보상 커패시터(Ccp)를 더 포함할 수 있다. 보상 커패시터(Ccp)는 절연기질(131)의 제2 면(602)에서 커패시터(C)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 제1 면(601)에 배치된 커패시터(C)는 가열 공간과 근접하여 배치되므로 가열 공간의 온도 증가에 따라 기대하는 충방전 효과를 발휘하지 못하거나, 가열 공간의 온도 증가에 따라 열하(fracture)될 가능성이 있다. 보상 커패시터(Ccp)는 이러한 커패시터(C)의 온도 또는 열하 보상을 위해 절연기질(131)의 제2 면(602)에 배치될 수 있다. 보상 커패시터(Ccp)의 출력 값은 커패시터(C)의 출력 값과 함께 신호 전송부(610)의 제2 채널(ch2)을 통해 제어부(12)에 전송되거나, 별도의 채널(미도시)을 통해 제어부(12)에 전송될 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 인덕터부(810)도 절연기질(131)의 제1 면(601)에 배치된 인덕터들(L1, L2)이외에 절연기질(131)의 제2 면(602)에 배치된 추가의 인덕터들(미도시)을 포함할 수도 있다. 제2 면(602)에 배치된 추가의 인덕터들(미도시)도 제1 면(601)에 배치된 인덕터들(L1, L2)의 온도 또는 열하 보상을 위해 배치되거나, 공동(h1) 외부의 인덕턴스의 변화를 감지하기 위해 배치될 수 있다.본 개시의 에어로졸 생성 장치(1)는 인덕터부(810) 및 커패시터부(1010)가 신호 전송부(610)를 공유하는 박막 형태로써 일체로 형성되므로 기기 사이즈를 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 본 개시의 에어로졸 생성 장치(1)는 종래 IC 칩 형태로 구비된 인덕티브 센서 및 커패시티브 센서와 달리 수동 소자만을 제어부(12)와 구분되는 구성으로 구비하고, 제어부(12)는 IC 칩 내에서 모니터링 값의 변화량을 판단하기 위한 구성들을 포함한다. 따라서, 종래 IC 칩 형태의 센서에 비해 소비 전력이 현저하게 감소되고, 제품 소형화가 용이할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)는 플랜지(1810) 및 열 전도성 부재(1820)에 의해 형성된 공동(h1)의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 도 5에서 설명의 편의를 위해 절연기질(131)은 생략되어 있다. 제1 인덕터(L1)는 히터(18)의 하측에서 공동(h1)의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 제1 인덕터(L1)는 플랜지(1810)의 일부와 접촉하고 플랜지(1810)의 외곽의 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제2 인덕터(L2)는 제1 인덕터(L1)의 상측에 인접하도록 배치되며, 공동(h1)의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 제2 인덕터(L2)는 제1 인덕터(L1)와 이격되어 배치되며, 열 전도성 부재(1820)의 일부와 접촉할 수 있다. 제2 인덕터(L2)는 열 전도성 부재(1820)의 외곽의 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
커패시터(C)는 열 전도성 부재(1820)에 의해 형성된 공동(h1)의 나머지 일부를 감쌀 수 있다. 커패시터(C)는 플랜지(1810)의 일부와 접촉하고 플랜지(1810)의 외곽의 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 커패시터(C)는 히터(18)의 하측에서 공동(h1)의 적어도 일부를 감싸되, 커패시터(C)의 커버 영역과 제1 인덕터(L1)의 커버 영역은 중첩되지 않을 수 있다. 이에 따라, 도 5에서와 같이, 커패시터(C)의 일부는 제1 인덕터(L1)의 일부와 마주보도록 배치될 수 있다.
제어부(12)는 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2) 각각의 인덕턴스 변화량을 모니터링할 수 있다. 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2) 중 적어도 어느 하나의 인덕턴스 변화량은 제1 모니터링 값으로써 제어부(12)에 의해 연산될 수 있다.
제어부(12)는 커패시터(C)의 커패시턴스 변화량도 모니터링할 수 있다. 커패시터(C)의 커패시턴스 변화량은 제2 모니터링 값으로써 제어부(12)에 의해 연산될 수 있다.
제어부(12)는 제1 모니터링 값 및 제2 모니터링 값 중 적어도 하나에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 수용되었는지 여부를 결정할 수 있다. 본 개시의 에어로졸 생성 장치(1)는 공동(h1)의 하단에 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 감지하기 위한 구성들이 배치되므로 히터(18)의 오작동을 현저하게 감소시킬 수 있다. 다시 말해, 본 개시의 에어로졸 생성 장치(1)는 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1) 내로 완벽하게 삽입된 경우에만 히터(18)를 자동적으로 가열하므로, 불필요한 히터(18)의 가열을 방지할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 제어부의 내부 블록도이다.
도 7을 참조하면, 제어부(12)는 제1 연산부(121), 제2 연산부(122) 및 공유 구성부(123)를 포함할 수 있다. 제1 연산부(121) 및 제2 연산부(122)는 실제 데이터 처리가 수행되는 구성이라는 점에서 중앙 처리 장치(Central Processing Unit: CPU) 또는 중앙 처리 장치 코어(Central Processing Unit Core)라고 칭할 수 있다. 또한, 공유 구성부(123)는 데이터 처리를 위한 보조 구성들의 집합이라는 점에서 주변기기들(peripherals)이라고 칭할 수 있다.
제1 연산부(121)는 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 결정할 수 있다. 제1 연산부(121)는 인덕터부(810)의 인덕턴스의 변화에 대응하는 제1 모니터링 값과, 커패시터부(1010)의 커패시턴스의 변화에 대응하는 제2 모니터링 값을 획득할 수 있다. 또한, 제1 연산부(121)는 제1 모니터링 값과 제2 모니터링 값 중 적어도 하나에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입되었는지 여부를 결정할 수 있다.
제1 연산부(121)는 제1 모니터링 값 및 제2 모니터링 값을 획득하기 위하여, 공유 구성부(123)에 포함된 일부 구성을 이용할 수 있다. 공유 구성부(123)에 포함된 일부 구성은 제1 연산부(121)에 전기적으로 연결되어 제1 모니터링 값 및 제2 모니터링 값의 도출을 위해 기능할 수 있다.
공유 구성부(123)는 인덕터부(810)의 인덕턴스의 변화 및 커패시터부(1010)의 커패시턴스의 변화를 판단하기 위한 구성들을 포함할 수 있다. 공유 구성부(123)는 제1 모니터링 값의 획득을 위하여, 구형파 발진부(도 8의 820), 정현파 생성부(도 8의 830), 전류 감지부(도 8의 840), 주파수 변화 감지부(도 8의 850), 타이머(도 8의 851) 및 카운터(도 8의 852)를 포함할 수 있다. 또한, 공유 구성부(123)는 제2 모니터링 값의 획득을 위하여, 전력 공급부(도 10의 1020), 스위칭부(도 10의 1030), 충방전 제어부(도 10의 1040), 충전 전압 감지부(도 10의 1050), 완충 시간 변화 감지부(도 10의 1060), 비교부(도 10의 1061), 타이머(도 10의 1062) 및 카운터(도 10의 1063)를 더 포함할 수 있다.
제1 연산부(121)는 공유 구성부(123)에 포함된 일부 구성을 이용하여 인덕터부(810)의 주파수 변화를 제1 모니터링 값으로 획득할 수 있다. 또한, 제1 연산부(121)는 공유 구성부(123)에 포함된 일부 구성을 이용하여 커패시터부(1010)의 충전 시간 변화를 제2 모니터링 값으로 획득할 수 있다. 제1 연산부(121)는 제1 모니터링 값 및 제2 모니터링 값 중 적어도 하나에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입되었는지 여부를 결정할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 모니터링 값은 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 판단하기 위한 주요 파라미터로 설정되고, 제2 모니터링 값은 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 판단하기 위한 보조 파라미터로 설정될 수 있다. 다시 말해, 제1 연산부(121)는 제1 모니터링 값이 제1 기준 범위를 벗어난 상태에서 제2 모니터링 값이 제2 기준 범위를 벗어난 경우, 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입되었다고 판단할 수 있다. 본 개시의 에어로졸 생성 장치(1)는 인덕턴스의 변화뿐만 아니라, 커패시턴스의 변화까지 고려하여 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 판단하므로 보다 정확한 결과를 획득할 수 있다
일 실시예에서, 제1 연산부(121)는 제1 모니터링 값으로써, 복수의 인덕턴스의 변화량들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 5 내지 도 6과 같이, 인덕터부(810)가 복수의 인덕터들(L1, L2)을 포함하는 실시예에서, 제1 연산부(121)는 공동(h1)의 하측을 감싸는 제1 인덕터(L1)의 인덕턴스 변화 값을 제1 변화 값으로 획득할 수 있다. 또한, 제1 연산부(121)는 제1 인덕터(L1) 보다 상측에 배치된 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스 변화 값을 제2 변화 값으로 획득할 수 있다. 제1 연산부(121)는 제1 변화 값 및 제2 변화 값 모두가 제1 기준 범위를 벗어난 경우, 제2 모니터링 값을 추가로 획득하여 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 최종 결정할 수 있다. 본 개시의 에어로졸 생성 장치(1)는 주요 파라미터인 제1 모니터링 값을 복수의 변화 값들로부터 획득하므로, 삽입 여부 판단의 정확성이 더욱 향상된다.
한편, 제1 연산부(121)가 제1 모니터링 값을 획득하는 방법은 도 8 내지 도 9에서 보다 상세하게 설명하고, 제1 연산부(121)가 제2 모니터링 값을 획득하는 방법은 도 10 내지 도 14에서 보다 상세하게 설명한다.
제1 연산부(121)는 상시 전력이 제공될 수 있다. 또는 제1 연산부(121)는 기 설정된 주기로 전력이 제공될 수 있다. 제2 연산부(122)는 후술하는 웨이크업(wake up) 신호를 제공받을 때까지 최소 전력을 소모하거나 전력이 차단되는 슬립 모드(sleep mode)로 동작할 수 있다.
제1 연산부(121)는 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입된 것으로 결정한 경우, 웨이크업 신호를 제2 연산부(122)에 전송할 수 있다. 제2 연산부(122)는 웨이크업 신호를 수신한 경우, 웨이크업되어, 에어로졸 생성 장치(1)의 동작을 제어할 수 있다.
제1 연산부(121)는 제1 기능을 수행하기 위해 구비되고, 제2 연산부(122)는 제1 기능과 상이한 제2 기능을 수행하기 위해 구비될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 기능은 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 판단하는 기능이고, 제2 기능은 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 판단하는 기능 이외의 에어로졸 생성 물품(2)에 의해 수행 가능한 각종 기능들을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제2 연산부(122)는 출력부(14)를 제어하여, 에어로졸 생성 장치(1)의 상태를 출력할 수 있다. 또는 제2 연산부(122)는 통신부(16)를 제어하여 외부 장치와 통신할 수 있다. 또는 제2 연산부(122)는 히터(18)를 제어하여 공동(h1)에 수용된 에어로졸 생성 물품(2)을 가열할 수 있다.
한편, 공유 구성부(123)의 공유는 인덕턴스의 변화 및 커패시턴스의 변화를 판단하기 위한 구성들의 공유뿐만 아니라, 제1 연산부(121) 및 제2 연산부(122) 사이의 공유를 의미할 수 있다. 다시 말해, 공유 구성부(123) 내에 포함된 구성들은 제2 연산부(122)의 기능을 수행하기 위해서도 사용될 수 있다.
한편, 제1 연산부(121)의 성능은 제2 연산부(122)의 성능보다 낮을 수 있다. 제1 연산부(121)의 클럭 속도는 제2 연산부(122)의 클럭 속도 보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 제1 연산부(121)의 클럭 속도는 30Mhz 내지 90MHz 범위에서 선택될 수 있고, 제2 연산부(122)의 클럭 속도는 90Mhz 내지 210Mhz 범위에서 선택될 수 있다. 또한, 제1 연산부(121)의 인터럽트 처리 개수는 제2 연산부(122)의 인터럽트 처리 개수보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 제1 연산부(121)의 인터럽트 처리 개수는 10 내지 50개이고, 제2 연산부(122)의 인터럽트 처리 개수는 220 내지 260개일 수 있다. 또한, 제1 연산부(121)의 소비 전력은 제2 연산부(122)의 소비 전력보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 제1 연산부(121)의 소비 전력은 4uW/MHz 내지 13uW/MHz이고, 제2 연산부(122)의 소비 전력은 20uW/MHz 내지 40uW/MHz일 수 있다. 하지만, 이와 같은 제1 연산부(121)의 성능과 제2 연산부(122)의 성능 간의 차이는 일 예시일 뿐, 상술한, 클럭 속도, 인터럽트 처리 개수 및 소비 전력은 이에 제한되지 않는다.
도 8은 일 실시예 따른 인덕턴스의 변화에 대응하는 제1 모니터링 값의 획득 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8의 주파수 변화를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제어부(12)는 구형파 발진부(820), 정현파 생성부(830), 전류 감지부(840), 주파수 변화 감지부(850) 및 제1 연산부(121)를 포함할 수 있다. 구형파 발진부(820), 정현파 생성부(830), 전류 감지부(840) 및 주파수 변화 감지부(850)는 공유 구성부(123)에 포함되는 구성들일 수 있다. 한편, 도 8에서는 제어부(12)가 제1 모니터링 값의 획득과 관련된 동작을 수행하는 구성요소들 위주로 포함하는 것으로 도시되었다. 하지만, 제어부(12)에는 도 8에서 설명된 구성요소들 외에도 다른 구성요소들이 구비될 수도 있다.
구형파 발진부(820)는 다용도 입출력(General-Purpose Input/Output: GPIO) 핀을 포함하고, 어느 하나의 핀을 출력 포트로 설정할 수 있다. 구형파 발진부(820)는 인터럽트 신호에 기초하여 기 설정된 주기를 갖는 구형파를 출력 포트를 통해 출력할 수 있다.
정현파 생성부(830)는 구형파 발진부(820)가 출력하는 구형파에 기초하여 정현파를 갖는 교류 전력을 생성할 수 있다. 정현파 생성부(830)가 출력하는 교류 전력은 인덕터부(810)에 공급될 수 있다. 정현파 생성부(830)가 출력하는 공급 교류 전류는 제어부(12)의 외부에 배치된 인덕터부(810)의 인덕턴스에 의해 조절될 수 있다. 이 때, 공급 교류 전류의 제1 주파수(f1)는 인덕터부(810)에 포함된 인덕터(L)의 초기 인덕턴스 값인 제1 인덕턴스 값(Li)에 의해 하기 수학식 1과 같이 결정될 수 있다.
상기 수학식 1의 커패시턴스(Ci)는 인덕터부(810)에 포함되거나 별도 구비된 공진 탱크(미도시)의 일부 구성으로써, 공진 주파수의 형성에 기여하며, 에어로졸 생성 물품(2)의 접근 여부에 따라 그 값이 변하지 않을 수 있다. 즉, 인덕터부(810)에는 인덕터(L)의 초기 인덕턴스 값에 의한 공진 주파수를 갖는 공급 교류 전류가 제공될 수 있다.
인덕터부(810)는 적어도 하나의 인덕터(L)를 포함하고, 제어부(12)와 구분되는 구성으로써 별도로 구비될 수 있다. 인덕터부(810)는 정현파 생성부(830)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 인덕터부(810)는 정현파 생성부(830)로부터 교류 전력을 제공받고, 교류 전력에 기초하여 외부 자기장을 생성할 수 있다.
한편, 에어로졸 생성 물품(2)이 인덕터(L)에 접근함에 따라, 외부 자기장이 가변되고, 외부 자기장의 변화는 인덕터부(810)의 인덕턴스 값의 변화를 야기할 수 있다. 일 실시예에서, 인덕터부(810)의 인덕턴스 값은 초기 인덕턴스 값인 제1 인덕턴스 값(Li)으로부터 제2 인덕턴스 값(Lf)으로 가변될 수 있다. 이에 따라, 인덕터부(810)에 흐르는 교류 전류의 공진 주파수는 하기 수학식 2와 같이, 제2 주파수(f2)로 가변될 수 있다.
전류 감지부(840)는 이러한 인덕턴스의 변화에 따른 인덕터부(810)에 흐르는 교류 전류의 변화를 감지하기 위해 구비될 수 있다. 전류 감지부(840)는 적어도 하나의 션트(shunt) 저항을 포함하고, 인덕터부(810)에 흐르는 센싱 교류 전류를 획득할 수 있다. 전류 감지부(840)는 센싱 교류 전류를 주파수 변화 감지부(850)에 전송할 수 있다. 실시예에 따라, 전류 감지부(840)는 센싱 교류 전류를 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter: ADC)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 아날로그 디지털 컨버터는 주파수 변화 감지부(850)에 포함되는 구성일 수도 있다.
주파수 변화 감지부(850)는 전류 감지부(840)가 감지한 교류 전류에 기초하여 주파수 변화를 감지할 수 있다. 이를 위하여, 주파수 변화 감지부(850)는 타이머(851) 및 카운터(852)를 포함할 수 있다. 타이머(851)는 시간의 경과를 측정할 수 있다. 카운터(852)는 센싱 교류 전류의 주기를 카운트하기 위해 구비될 수 있다.
제1 연산부(121)는 교류 전류의 주파수 변화에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 포함되었는지 여부를 결정할 수 있다.
도 9를 참조하면, 도 9에는 인덕터부(810)에 제공되는 공급 교류 전류(910) 및 전류 감지부(840)가 획득한 아날로그 값으로써, 센싱 교류 전류(920)가 도시되어 있다. 또한, 도 9에는 공급 교류 전류(910)를 디지털 값으로 변환한 공급 펄스 전류(930) 및 센싱 교류 전류(920)를 디지털 값으로 변환한 센싱 펄스 전류(940)가 도시되어 있다.
타이머(851)는 시간의 경과를 측정할 수 있다. 공급 교류 전류(910)는 인덕터부(810)의 최초 인덕턴스 값이 제1 인덕턴스 값(Li)에 의해 제1 주기(T1)를 갖는 교류 전류로 표현될 수 있다. 또한, 센싱 교류 전류(920)는 인덕터부(810)의 변화된 인덕턴스 값인 제2 인덕턴스 값(Lf)에 의해 제2 주기(T2)를 갖는 교류 전류로 검출될 수 있다.
공급 교류 전류(910)를 펄스파 형태로 나타내면, 공급 교류 전류(910)가 양인 경우 하이(high), 음인 경우 로우(low)로 표현될 수 있다. 또한, 센싱 교류 전류(920) 역시 펄스파 형태로 나타낸 경우도 동일하다. 도 9에서 센싱 교류 전류(920)의 제2 주기(T2) 공급 교류 전류(910)의 제1 주기(T1) 보다 짧은 것으로 도시되어 있으나, 설계에 따라, 제2 주기(T2)가 제1 주기(T1) 보다 길게 설정되는 것도 가능하다.
주파수는 단위 시간당 주기이므로, 제1 연산부(121)는 단위 시간당 주기의 횟수 변화에 기초하여 인덕터부(810)의 주파수 변화를 판단할 수 있다. 주기는 펄스 신호의 상승 엣지(rising edge) 또는 하강 엣지(falling edge)와 관련된다. 이는 도 9의 공급 교류 전류(910) 및 센싱 교류 전류(920) 각각의 한 주기에서 상승 엣지 또는 하강 엣지의 개수가 일정한 것에서도 알 수 있다. 이하에서는 하강 엣지에 기초하여 주파수 변화의 감지 방법을 설명하나, 본 개시의 제어부(12)는 상승 엣지에 기초하여 주파수 변화를 감지할 수도 있다.
메모리(17)는 공급 펄스 전류(930)에 대한 펄스파 주기를 저장할 수 있다. 타이머(851)는 시간 경과를 측정할 수 있다. 카운터(852)는 공급 펄스 전류(930)의 상승 엣지 또는 하강 엣지의 횟수를 카운트할 수 있다. 일 실시예에서, 카운터(852)는 공급 펄스 전류(930)의 하강 엣지의 횟수를 카운트하도록 설계될 수 있다. 제1 연산부(121)는 타이머(851)로부터 시간 경과에 대한 정보를 수신하고, 카운터(852)로부터 공급 펄스 전류(930)의 하강 엣지의 횟수를 수신할 수 있다. 제1 연산부(121)는 단위 시간당 하강 엣지의 횟수에 기초하여 인덕터부(810)에 흐르는 교류 전류의 주파수 변화를 결정할 수 있다.
도 9에서 단위 시간인 tr 동안 공급 펄스 전류(930)의 하강 엣지는 1회인 반면, 센싱 펄스 전류(940)의 하강 엣지는 2회임을 알 수 있다. 제1 연산부(121)는 단위 시간당 하강 엣지의 횟수 변화로부터 인덕터부(810)에 흐르는 교류 전류의 주파수 변화를 판단할 수 있다. 도 9와 같이, 교류 전류의 한 주기에서 하강 엣지의 횟수가 1회 발생하는 실시예에서, 하강 엣지의 횟수가 2배 증가한 경우, 제1 연산부(121)는 교류 전류의 주파수가 대략 2배 증가한 것으로 연산할 수 있다.
제1 연산부(121)는 인덕터부(810)에 흐르는 교류 전류의 주파수 변화를 제1 모니터링 값으로 설정할 수 있다. 또한, 제1 연산부(121)는 제1 모니터링 값에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입되었는지 여부를 결정할 수 있다. 제1 연산부(121)는 제1 모니터링 값이 기설정된 제1 기준 범위를 초과한 경우, 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입된 것으로 결정할 수 있다. 제1 기준 범위는 공급 교류 전류(910)의 주파수의 1.1배 내지 10배 범위에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
실시예에 따라, 제1 연산부(121)는 인덕터부(810)에 흐르는 교류 전류의 주파수 변화에 따라 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입된 것으로 결정한 경우, 커패시터부(1010)의 충전 시간 변화에 기초하여 이를 검증할 수 있다.
도 10은 일 실시예 따른 커패시턴스의 변화에 대응하는 제2 모니터링 값의 획득 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 도 10의 완충 시간의 변화를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제어부(12)는 전력 공급부(1020), 스위칭부(1030), 충방전 제어부(1040), 충전 전압 감지부(1050), 완충 시간 변화 감지부(1060) 및 제1 연산부(121)를 포함할 수 있다. 전력 공급부(1020), 스위칭부(1030), 충방전 제어부(1040), 충전 전압 감지부(1050) 및 완충 시간 변화 감지부(1060)는 공유 구성부(123)에 포함되는 구성들일 수 있다. 한편, 도 10에서는 제어부(12)가 제2 모니터링 값의 획득과 관련된 동작을 수행하는 구성요소들 위주로 포함하는 것으로 도시되었다. 하지만, 제어부(12)에는 도 10에서 설명된 구성요소들 외에도 다른 구성요소들이 구비될 수도 있다.
전력 공급부(1020)는 커패시터부(1010)에 전력을 제공할 수 있다. 실시예에 따라, 전력 공급부(1020)에서 출력된 전력은 아날로그 값으로 변환되어 출력될 수 있다. 이러한 점에서, 전력 공급부(1020)는 전류 디지털 아날로그 컨버터(Current Digital to Analog Converter: CDAC 또는 IDAC)라고 칭할 수 있다. 전력 공급부(1020)의 출력은 커패시터부(1010)의 커패시턴스에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 전력 공급부(1020)의 출력은 30 내지 5000nA 수준에서 조절될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 전력 공급부(1020)는 다양한 출력 수준을 가질 수 있다.
스위칭부(1030)는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭부(1030)는 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)를 포함할 수 있다. 제2 스위칭 소자(S2)는 전력 공급부(1020)와 커패시터부(1010) 사이에 연결되고, 제2 스위칭 소자(S2)는 커패시터부(1010)와 접지단 사이에 연결될 수 있다.
커패시터부(1010)는 적어도 하나의 커패시터(C)를 포함하고, 제어부(12)와 구분되는 수동 소자로서 별도로 구비될 수 있다. 커패시터부(1010)는 스위칭부(1030)에 전기적으로 연결되며, 스위칭부(1030)에 의해 충전 및 방전될 수 있다.
충방전 제어부(1040)는 스위칭부(1030)를 제어하여 커패시터부(1010)를 충전 및 방전시킬 수 있다. 충방전 제어부(1040)는 제1 스위칭 신호(Si1) 및 제2 스위칭 신호(Si2)를 출력할 수 있다. 제1 스위칭 소자(S1)는 제1 스위칭 신호(Si1)에 의해 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다. 또한, 제2 스위칭 소자(S2)는 제2 스위칭 신호(Si2)에 의해 턴온 또는 턴 오프될 수 있다. 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)는 서로 상보적으로 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 충방전 제어부(1040)는 충전 모드에서 제1 스위칭 소자(S1)를 턴 온 시키고, 제2 스위칭 소자(S2)를 턴 오프 시킬 수 있다. 이에 따라 커패시터부(1010)는 전력 공급부(1020)의 공급 전력에 의해 충전될 수 있다. 충방전 제어부(1040)는 방전 모드에서 제2 스위칭 소자(S2)를 턴 온 시키고, 제1 스위칭 소자(S1)를 턴 오프 시킬 수 있다. 이에 따라 커패시터부(1010)에 충전된 전압은 접지단을 통해 방전될 수 있다.
한편, 에어로졸 생성 물품(2)이 커패시터부(1010)에 접근함에 따라 커패시터부(1010)의 커패시턴스가 가변될 수 있다. 일 실시예에서, 에어로졸 생성 물품(2)이 커패시터부(1010)에 접근하는 경우, 접근된 에어로졸 생성 물품(2)에 의해 커패시턴스가 증가될 수 있다. 커패시턴스의 증가는 접근된 에어로졸 생성 물품(2)에 의해 발생된 기생 커패시터(Cs)가 커패시터(C)에 병렬 연결된 것으로 표현될 수 있다. 커패시터(C)가 초기 커패시턴스인 제1 커패시턴스(Ci)를 가지고, 기생 커패시터(Cs)가 제2 커패시턴스(Cf)를 갖는 경우, 병렬 연결된 커패시터들의 합성 커패시턴스(Ceq)는 하기 수학식 3과 같이, 제1 커패시턴스(Ci)와 제2 커패시턴스(Cf)의 합으로 나타낼 수 있다.
다시 말해, 커패시터부(1010)의 커패시턴스는 초기 커패시턴스인 제1 커패시턴스(Ci)에서 제1 커패시턴스(Ci)와 제2 커패시턴스(Cf)의 합인 합성 커패시턴스(Ceq)까지 증가될 수 있다. 커패시터부(1010)의 커패시턴스가 증가될수록 충전 시간이 증가될 수 있고, 이와 같은 현상은 에어로졸 생성 물품(2)의 접근으로 인해 증가된 것임이 이해될 수 있다.
충전 전압 감지부(1050)는 이러한 커패시턴스의 변화에 따른 커패시터부(1010)의 충전 전압을 감지하기 위해 구비될 수 있다. 충전 전압 감지부(1050)는 커패시터(C)의 양단 전압을 측정함으로써 커패시터부(1010)의 충전 전압을 획득할 수 있다. 충전 전압 감지부(1050)는 획득된 충전 전압을 완충 시간 변화 감지부(1060)에 전송할 수 있다. 실시예에 따라, 충전 전압 감지부(1050)는 아날로그 값을 다시 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter: ADC)를 포함할 수 있다. 또한, 충전 전압 감지부(1050)는 획득된 충전 전압에 따라 전력 공급부(1020)의 출력을 제어하는 기능을 수행할 수도 있다.
완충 시간 변화 감지부(1060)는 충전 전압에 기초하여 커패시터부(1010)의 완충 시간의 변화를 감지할 수 있다. 이를 위하여, 완충 시간 변화 감지부(1060)는 비교부(1061), 타이머(1062) 및 카운터(1063)를 포함할 수 있다. 도 10의 타이머(1062) 및 카운터(1063)는 도 8의 타이머(851) 및 카운터(852)와 동일한 구성일 수 있다. 타이머(1062)는 시간의 경과를 측정할 수 있다. 비교부(1061)는 기 설정된 기준 전압과 커패시터부(1010)의 충전 전압을 비교하고, 비교 결과를 출력할 수 있다. 카운터(1063)는 비교 결과로부터 커패시터부(1010)의 완충 횟수를 카운트할 수 있다. 제1 연산부(121)는 커패시터부(1010)의 단위 시간당 완충 횟수로부터 완충 시간의 변화를 감지하고, 완충 시간의 변화에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 포함되었는지 여부를 결정할 수 있다.
도 11을 참조하면, 도 11에는 커패시터부(1010)의 초기 커패시턴스인 제1 커패시턴스(Ci)에 의한 제1 충전 전압(1110)의 변화가 도시되어 있다. 또한, 도 11에는 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입된 경우, 충전 전압 감지부(1050)가 감지한 커패시턴스인 합성 커패시턴스에 의한 제2 충전 전압(1120)의 변화가 함께 도시되어 있다. 한편, 도 11에서 충전 전압은 아날로그 값으로 표현되어 있으나, 제1 연산부(121)는 충전 전압을 디지털 값으로 변환하여 충전 시간을 모니터링 하는 것도 가능하다.
타이머(1062)는 시간의 경과를 측정할 수 있다. 제1 충전 전압(1110)은 초기 커패시턴스인 제1 커패시턴스(Ci)로 미리 충전될 수 있다. 다시 말해, 제1 충전 전압(1110)은 초기에 완충 전압(Vr)을 가지며, 시간이 경과함에 따라 점차 방전되어 감소된다. 제1 충전 전압(1110)은 미리 설정된 방전 전압(Vd)까지 감소하며, 충방전 제어부(1040)에 의해, 방전 전압(Vd)으로부터 다시 완충 전압(Vr)까지 증가할 수 있다. 제1 충전 전압(1110)은 시간이 경과함에 따라 이러한 충전과 방전을 반복할 수 있다.
제2 충전 전압(1120) 역시 충전 모드에서 완충 전압(Vr)까지 증가하고, 방전 모드에서 방전 전압(Vd)까지 감소할 수 있다. 다만, 제1 충전 전압(1110)과 제2 충전 전압(1120)은 충전 및 방전 시간에서 그 차이를 보인다.
비교부(1061)는 기 설정된 기준 전압과 커패시터부(1010)의 충전 전압을 비교할 수 있다. 기준 전압은 완충 전압(Vr) 이하로 설정될 수 있다. 도 11은 기준 전압이 완충 전압(Vr)과 동일하게 설정된 예를 도시하나 이에 제한되지 않는다. 비교부(1061)는 충전 전압이 기준 전압 이상인 경우, 커패시터부(1010)가 완충되었다고 판단하여 완충 정보를 출력할 수 있다.
카운터(1063)는 완충 정보의 출력 횟수를 카운팅할 수 있다. 카운터(1063)가 완충 정보의 출력 횟수를 카운팅한다는 의미는 커패시터부(1010)의 완충 횟수를 카운팅하는 것과 동일한 의미일 수 있다.
제1 연산부(121)는 단위 시간당 완충 정보의 출력 횟수에 기초하여 커패시터부(1010)의 완충 시간의 변화를 연산할 수 있다.
제1 충전 전압(1110)에 대한 단위 시간당 완충 정보의 출력 횟수는 메모리(17)에 저장될 수 있다. 제1 충전 전압(1110)에 대한 단위 시간당 완충 정보의 출력 횟수는 실험에 의해 미리 설정되거나, 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입되지 않은 상태에서 제1 연산부(121)에 의해 연산될 수 있다.
충전 전압 감지부(1050)는 현재 커패시터부(1010)의 충전 전압인 제2 충전 전압(1120)을 획득할 수 있다. 제1 연산부(121)는 타이머(1062)로부터 시간 경과에 대한 정보를 수신하고, 비교부(1061) 및 카운터(1063)로부터 제2 충전 전압(1120)에 대한 단위 시간당 완충 정보의 출력 횟수를 획득할 수 있다. 제1 연산부(121)는 제2 충전 전압(1120)에 대한 단위 시간당 완충 정보의 출력 횟수에 기초하여 커패시터부(1010)의 완충 시간의 변화를 연산할 수 있다.
도 11에서 단위 시간이 tr이고 미리 충전된 최초 시점(0)을 제외한 경우, 제1 충전 전압(1110)의 단위 시간당 충전 횟수는 2회인 반면, 제2 충전 전압(1120)의 단위 시간당 충전 횟수는 1회로 감소됨을 알 수 있다. 즉, 커패시터부(1010)의 커패시턴스가 제1 커패시턴스(Ci)에서 합성 커패시턴스(Ceq)로 증가함에 따라, 충전 시간도 증가할 수 있다. 도 11과 같이, 단위 시간당 충전 횟수가 0.5배 감소한 실시예에서, 제1 연산부(121)는 완충 시간이 대략 2배 증가한 것으로 연산할 수 있다. 이와 같이, 제1 연산부(121)는 단위 시간당 충전 횟수의 변화로부터 완충 시간의 변화를 판단할 수 있다.
제1 연산부(121)는 커패시터부(1010)의 완충 시간 변화를 제2 모니터링 값으로 설정할 수 있다. 또한, 제1 연산부(121)는 제2 모니터링 값에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입되었는지 여부를 결정할 수 있다. 제1 연산부(121)는 제2 모니터링 값이 제2 기준 범위를 초과한 경우, 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입된 것으로 결정할 수 있다. 제2 기준 범위는 커패시터(C)의 충전 시간의 1.1배 내지 10배 범위에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 제1 연산부(121)는 커패시터부(1010)의 충전 시간의 변화만으로 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부 판단할 수 있다. 또는 제1 연산부(121)는 커패시터부(1010)의 충전 시간의 변화 및 인덕터부(810)의 주파수 변화 모두에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부 판단할 수 있다. 커패시터부(1010)의 충전 시간의 변화 및 인덕터부(810)의 주파수 변화 모두를 이용하는 실시예에서, 제1 연산부(121)는 커패시터부(1010)의 충전 시간의 변화를 삽입 여부의 검증 용도로 사용할 수 있다. 다시 말해, 제1 연산부(121)는 인덕터부(810)의 주파수 변화에 따라 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 1차 판단한 뒤, 커패시터부(1010)의 충전 시간 변화에 기초하여 1차 판단을 검증할 수 있다.
한편, 도 11에서 설명된, 단위 시간당 커패시터부(1010)의 충전 횟수의 변화에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 판단하는 방식의 실시예 외에도, 에어로졸 생성 장치(1)는 다른 판단 방식을 이용하여 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 판단할 수도 있다. 이하에서는 도 11의 실시예와는 달리, 에어로졸 생성 장치(1)가 커패시터부(1010)가 완충될 때까지 카운트된 디지털 값(이하 'Unit Count'라고도 함)에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 판단하는 실시예에 대해 설명하도록 한다.
도 12는 일 실시예에 따라 커패시터부의 커패시턴스를 나타내는 카운팅 값을 획득하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 12에 도시된 카운터(1063)는 도 10에서 설명된 카운터(1063)에 해당하나, 다른 실시예에 따른 동작을 수행할 수 있다. 도 12는 도 10의 카운터(1063)와 상이한 방식으로 동작하는 카운터(1063)를 설명하기 위한 도면으로서 카운터(1063)만이 도시되어 있다. 그러나, 이는 설명의 편의를 위해, 도 10의 전력 공급부(1020), 스위칭부(1030), 충방전 제어부(1040), 충전 전압 감지부(1050), 비교부(1061) 및 타이머(1062)를 삭제한 것으로써, 도 10에서 설명한 상술한 구성들에 대한 설명은 이하에도 적용될 수 있다.
도 12를 참조하면, 카운터(1063)는 Capacitance-to-Digital Converter(1261)를 포함할 수 있다.
커패시터부(1010)의 커패시턴스의 변화에 대한 정보는 Capacitance-to-Digital Converter(1261)로 제공되어 디지털 값인, 카운팅 값(Unit Counts)으로 변환될 수 있다. 또는, 커패시턴스의 변화는 커패시티브 센서의 완전 충전에 소요되는 시간의 변화에 대응할 수 있으므로, 카운팅 값은 커패시티브 센서의 완전 충전에 소요되는 시간에 대응할 수 있다.
보다 구체적으로, 일 실시예에 따라, Capacitance-to-Digital Converter(1261)는 커패시터부(1010)의 전압이 방전 전압(Vd)으로부터 완충 전압(Vr)으로 변화될 때까지 소정의 주기 또는 주파수의 클럭 신호의 개수를 카운트함으로써, 커패시터부(1010)의 완충에 걸리는 시간을 카운팅 값으로 변환하여 출력할 수 있다. 여기서, Capacitance-to-Digital Converter(1261)에 의해 카운트된 값은 Unit Counts로 지칭될 수 있다. 카운팅 값(Unit Counts)은 커패시터부(1010)의 완충에 걸리는 시간에 비례하는 값일 수 있다. 또한, 카운팅 값(Unit Counts)은 커패시터부(1010)의 커패시턴스(즉, 합성 커패시턴스)에 비례하는 값일 수 있다. 앞서 설명된 제2 모니터링 값은 카운터(1063)로부터 출력된 카운팅 값을 포함할 수 있다.
한편, 다른 실시예에 따라, Capacitance-to-Digital Converter(1261)는 아래 수학식 4를 이용하여 변환된 카운팅 값을 획득할 수도 있다.
수학식 4를 참고하면, 'V'는 커패시터부(1010)의 커패시터(C)의 완충 전압(Vr)에 대응하는 전압을 의미할 수 있다. 커패시터(C)의 충전 사이클에서 전력 공급부(1020)는 커패시터(C)를 충전하기 위한 기준 전류(IDACset)를 제공한다. 'I'는 전력 공급부(1020)로부터 커패시터부(1010)로 제공되는 기준 전류(IDACset)를 의미할 수 있다. 'F'는 커패시터(C)가 완전 충전되었다가 완전 방전되는 한 사이클(또는 완전 방전되었다가 완전 충전되는 한 사이클)의 주파수에 해당할 수 있다. 따라서, 'F'는 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)의 온/오프 시간들에 관련될 수 있다. 'C'는 커패시터부(1010)의 합성 커패시턴스(Ceq)에 해당할 수 있다. 따라서, 수학식 4에 따르면, 'V', 'I' 및 'F'가 일정한 상태에서, 카운팅 값은 커패시터부(1010)의 합성 커패시턴스(Ceq)에 의존하는 값일 수 있다. 여기서, 수학식 4는 전력 공급부(1020)가 단일 전류 소스(IDAC)를 구비하는 경우, 카운팅 값을 획득하기 위한 실시예에 해당할 수 있다.
나아가서, 또 다른 실시예에 따르면, Capacitance-to-Digital Converter(1261)는 아래 수학식 5를 이용하여 변환된 카운팅 값을 획득할 수도 있다.
수학식 5를 참고하면, 'V'는 커패시터부(1010)의 커패시터(C)의 완충 전압(Vr)에 대응하는 전압을 의미할 수 있다. 'Igain' 및 'Ioffset'은 전력 공급부(1020)가 듀얼 전류 소스(IDAC 1 및 IDAC 2)를 구비한 경우, 각 전류 소스로부터 커패시터부(1010)로 제공되는 기준 전류(IDACset)를 의미할 수 있다. 'F'는 커패시터(C)가 완전 충전되었다가 완전 방전되는 한 사이클(또는 완전 방전되었다가 완전 충전되는 한 사이클)의 주파수에 해당할 수 있다. 'C'는 커패시터부(1010)의 합성 커패시턴스(Ceq)에 해당할 수 있다. 따라서, 수학식 5에 따르면, 'V', 'Igain', 'Ioffset' 및 'F'가 일정한 상태에서, 카운팅 값은 커패시터부(1010)의 합성 커패시턴스(Ceq)에 의존하는 값일 수 있다.
카운팅 값(Unit Counts)이 상대적으로 크다는 것은, 커패시터부(1010)의 전압이 방전 전압(Vd)으로부터 완충 전압(Vr)으로 변화될 때까지의 완충에 걸리는 시간이 상대적으로 길다는 것을 나타낼 수 있다. 반대로, 카운팅 값(Unit Counts)이 상대적으로 작다는 것은, 커패시터부(1010)의 전압이 방전 전압(Vd)으로부터 완충 전압(Vr)까지 변화될 때까지의 완충에 걸리는 시간이 상대적으로 짧다는 것을 나타낼 수 있다.
이와 같이, 커패시터부(1010)의 커패시턴스의 변화에 대한 정보가 카운팅 값(Unit Counts)으로 변환될 수 있고, 카운팅 값(Unit Counts)의 레벨에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입되었는지 여부가 판단될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 카운팅 값(Unit Counts)과 완충 시간 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참고하면, 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입되지 않은 상태에서는 기생 커패시터(Cs)가 존재하지 않으므로, 커패시터부(1010)는 초기 커패시턴스인 제1 커패시턴스(Ci)만을 갖는다. 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입되지 않은 상태에서 커패시터부(1010)가 방전 전압(Vd)으로부터 완충 전압(Vr)으로 변화될 때까지 획득된 카운팅 값(Unit Counts)은 약 32,000~35,000 사이의 범위 내일 수 있다.
제어부(12)는 커패시터부(1010)의 충방전 사이클이 완료될 때마다 카운터(1063)로부터 카운팅 값을 획득할 수 있다. 제어부(12)는 미삽입 상태에 대응하는 카운팅 값의 범위를 미리 설정할 수 있고, 카운터(1063)에 의해 출력된 카운팅 값이 미리 설정된 이와 같은 범위 내에 속하는 경우, 아직 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입되지 않은 상태인 것으로 결정할 수 있다.
하지만, 어느 충방전 사이클에서의 카운팅 값의 모니터링 결과, 카운팅 값이 약 60,000 정도인 것으로 모니터링될 수 있다. 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입된 상태에서는 기생 커패시터(Cs)에 의한 제2 커패시턴스(Cf)가 제1 커패시턴스 (Ci)에 더해지기 때문에, 커패시터부(1010)가 방전 전압(Vd)으로부터 완충 전압(Vr)으로 변화될 때까지 더 오랜 시간이 소요될 수 있다. 이로 인하여, 카운팅 값(Unit Counts)은 약 60,000 정도의 레벨로 증가될 수 있다.
제어부(12)는 삽입 상태에 대응하는 카운팅 값의 범위를 미리 설정할 수 있고, 카운터(1063)에 의해 출력된 카운팅 값이 미리 설정된 이와 같은 범위 내에 속하는 경우, 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입된 것으로 결정할 수 있다.
즉, 제어부(12)가 커패시터부(1010)의 커패시턴스의 변화로 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 판단하고자 할 때, 제어부(12)는 카운터(1063)로부터 출력된 카운팅 값의 변화를 이용하여 판단을 수행할 수 있다.
한편, 도 13에서 설명된 카운팅 값의 수치들은 예시적인 것일 뿐, 본 실시예는 이에 제한되지 않고 카운터(1063)의 설정에 따라 카운팅 값은 다른 다양한 수치들로 표현될 수도 있다.
도 14는 일 실시예에 따라 커패시턴스의 변화를 나타내는 카운팅 값을 이용하여 에어로졸 생성 물품의 삽입 여부를 판단하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참고하면, 그래프(1401)는 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입되지 않은 상태(미삽입 상태)에서의 커패시터부(1010)의 전압 변화를 나타내고, 그래프(1402)는 현재 모니터링된 전압 변화를 나타낸다. 여기서, 커패시터부(1010)의 전압 변화는 방전 전압(Vd)으로부터 완충 전압(Vr)으로의 변화를 의미할 수 있다.
그래프(1401)를 참고하면, 미삽입 상태에서 커패시터부(1010)의 전압이 방전 전압(Vd)으로부터 완충 전압(Vr)으로 변화될 때까지 카운트된 값은 Unitempty_set이다. Unitempty_set은 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입되지 않은 상태에서 완충 시간(tempty_set)에 비례하는 값을 의미할 수 있다. 따라서, Unitempty_set은 미삽입 상태를 나타내는 기준(reference) 카운팅 값에 해당하는 것으로 설정될 수 있다.
그래프(1402)를 참고하면, 현재 모니터링된 전압 변화에 따라 카운트된 값은 Unitdetect이다. 그래프(1402)를 그래프(1401)와 비교하면, 보다 큰 카운팅 값 Unitdetect이 출력되었고, 이는 보다 긴 완충 시간(tdetect)이 소요되었음을 의미할 수 있다. 다시 말하면, 그래프(1402)는 커패시터부(1010)의 초기 커패시턴스 외에 다른 커패시턴스가 추가되었음을 나타낼 수 있다.
그래프(1402)에 따른 전압 변화가 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입으로 인한 것인지 여부를 판단하기 위하여, 임계값(Unitth_insertion)이 미리 설정될 수 있다. 즉, 현재 출력된 카운팅 값이 임계값(Unitth_insertion)을 초과하는 경우, 제어부(12)는 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입된 것으로 결정할 수 있다.
도 14에서는, 현재의 카운팅 값 Unitdetect이 임계값(Unitth_insertion)을 초과하므로, 제어부(12)는 카운팅 값 Unitdetect이 출력된 시점에는 에어로졸 생성 물품(2)이 삽입된 상태인 것으로 결정할 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 에어로졸 생성 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15를 참조하면, S1510 단계에서, 제어부(12)는 인덕턴스의 변화에 대응하는 제1 모니터링 값을 획득할 수 있다.
에어로졸 생성 장치(1)는 제어부(12)와 구분되는 구성으로써, 인덕터부(810)를 포함하고, 인덕터부(810)는 에어로졸 생성 물품(2)이 접근함에 따라 인덕턴스 값이 가변될 수 있다. 인덕터부(810)의 인덕턴스 값이 가변됨에 따라 인덕터부(810)에 흐르는 교류 전류의 주파수도 가변될 수 있다. 제어부(12) 내의 제1 연산부(121)는 교류 전류의 주파수 변화를 감지하기 위하여 공유 구성부(123)를 이용할 수 있다.
공유 구성부(123) 내의 전류 감지부(840)는 인덕터부(810)에 흐르는 교류 전류를 감지할 수 있다. 또한, 전류 감지부(840)는 교류 전류에 대한 정보를 주파수 변화 감지부(850)에 전송할 수 있다.
주파수 변화 감지부(850)는 타이머(851) 및 카운터(852)를 포함할 수 있다. 전류 감지부(840) 또는 주파수 변화 감지부(850)는 교류 전류에 대한 정보를 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 포함하고, 주파수 변화 감지부(850)는 시간의 흐름에 따라 교류 전류의 상승 엣지 또는 하강 엣지를 카운팅할 수 있다.
단위 시간당 교류 전류의 상승 엣지의 횟수 또는 단위 시간당 교류 전류의 하강 엣지의 횟수는 단위 시간당 교류 전류의 주기와 동일하고, 제1 연산부(121)는 단위 시간당 교류 전류의 상승 엣지의 횟수 또는 단위 시간당 교류 전류의 하강 엣지의 횟수에 기초하여 교류 전류의 주파수 변화를 연산할 수 있다. 메모리(17)는 인덕터부(810)의 최초 인덕턴스 값인 제1 인덕턴스 값(Li)에 의한 교류 전류의 제1 주파수를 저장하고, 제1 연산부(121)는 인덕터부(810)의 현재 인덕턴스 값인 제2 인덕턴스 값(Lf)에 의한 교류 전류의 제2 주파수를 획득할 수 있다.
제1 연산부(121)는 제1 주파수와 제2 주파수를 비교함으로써, 교류 전류의 주파수 변화를 획득할 수 있다. 교류 전류의 주파수 변화는 제1 모니터링 값으로써, 제1 연산부(121)에 의해 획득될 수 있다.
S1520 단계에서, 제어부(12)는 커패시턴스의 변화에 대응하는 제2 모니터링 값을 획득할 수 있다.
에어로졸 생성 장치(1)는 제어부(12)와 구분되는 구성으로써 커패시터부(1010)를 포함하고, 커패시터부(1010)는 에어로졸 생성 물품이 접근함에 따라 커패시턴스가 가변될 수 있다. 커패시터부(1010)의 커패시턴스가 가변됨에 따라, 커패시터부(1010)의 완충 시간도 가변될 수 있다. 제어부(12) 내의 제1 연산부(121)는 커패시터부(1010)의 완충 시간의 변화를 감지하기 위하여 공유 구성부(123)를 이용할 수 있다.
공유 구성부(123) 내의 충전 전압 감지부(1050)는 커패시터부(1010)의 충전 전압을 감지할 수 있다. 또한, 충전 전압 감지부(1050)는 충전 전압에 대한 정보를 완충 시간 변화 감지부(1060)에 전송할 수 있다.
완충 시간 변화 감지부(1060)는 비교부(1061), 타이머(1062) 및 카운터(1063)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 충전 전압 감지부(1050) 또는 완충 시간 변화 감지부(1060)는 아날로그 값을 다시 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다.
비교부(1061)는 기 설정된 기준 전압과 커패시터부(1010)의 충전 전압을 비교할 수 있다. 비교부(1061)는 충전 전압이 기준 전압 이상인 경우, 커패시터부가 완충되었다고 판단하여 완충 정보를 출력할 수 있다. 타이머(1062)는 시간의 경과를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따른 카운터(1063)는 시간의 경과에 따른 완충 정보의 출력 횟수를 카운팅할 수 있다. 카운터(1063)가 완충 정보의 출력 횟수를 카운팅한다는 의미는 커패시터부(1010)의 완충 횟수를 카운팅하는 것과 동일한 의미일 수 있다. 단위 시간당 완충 횟수는 충전 시간에 대응되고, 제1 연산부(121)는 단위 시간당 완충 횟수에 기초하여 커패시터부(1010)의 완충 시간 변화를 연산할 수 있다. 메모리(17)는 커패시터부(1010)의 최초 커패시턴스인 제1 커패시턴스에 의한 커패시터부(1010)의 단위 시간당 제1 완충 횟수를 저장할 수 있다. 제1 연산부(121)는 커패시터부(1010)의 현재 커패시턴스인 제2 커패시턴스에 의한 커패시터부(1010)의 단위 시간당 제2 완충 횟수를 획득할 수 있다.
제1 연산부(121)는 제1 완충 횟수와 제2 완충 횟수를 비교함으로써, 커패시터부(1010)의 완충 시간의 변화를 획득할 수 있다. 완충 시간의 변화는 제2 모니터링 값으로써, 제1 연산부(121)에 의해 획득될 수 있다.
다른 실시예에서, 카운터(1063)는 완충 정보에 기초하여 커패시터부(1010)의 완충 시간을 카운팅할 수 있다. 카운터(1063)는 커패시터부(1010)의 전압이 방전 전압으로부터 완충 전압으로 변화될 때까지 시간을 카운팅 값으로 변환하여 출력할 수 있다. 메모리(17)는 커패시터부(1010)의 최초 커패시턴스인 제1 커패시턴스에 의한 커패시터부(1010)의 제1 완충 시간을 저장할 수 있다. 제2 연산부(121)는 현재 커패시턴스인 제2 커패시턴스에 의한 커패시턴스부(1010)의 제2 완충 시간을 획득할 수 있다.
제1 연산부(121)는 제1 완충 시간과 제2 완충 시간을 비교함으로써, 커패시터부(1010)의 완충 시간의 변화를 획득할 수 있다. 완충 시간의 변화는 제2 모니터링 값으로써 제1 연산부(121)에 의해 획득될 수 있다.
이와 같이, 카운터(1063)는 비교부(1061)가 출력한 완충 정보에 기초하여 커패시터부(1010)의 완충 횟수 또는 완충 시간을 카운팅할 수 있고, 제1 연산부(121)는 커패시터부(1010)의 완충 횟수 또는 완충 시간에 기초하여 제2 모니터링 값에 대응하는 커패시터부(1010)의 완충 시간의 변화를 연산할 수 있다. 카운터(1063)가 커패시터부(1010)의 완충 횟수에 기초하여 제2 모니터링 값을 획득하는 보다 구체적은 방법은 도 10 내지 도 11에서 전술한 바와 같다. 또한, 카운터(1063)가 커패시터부(1010)의 완충 시간에 기초하여 제2 모니터링 값을 획득하는 보다 구체적은 방법은 도 12 내지 도 14에서 전술한 바와 같다.
S1530 단계에서, 제어부(12)는 제1 모니터링 값 및 제2 모니터링 값 중 적어도 하나에 기초하여 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 수용되었는지 여부를 결정할 수 있다.
에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 수용되었는지 여부를 결정하는 기능은 제어부(12) 내의 제1 연산부(121)에 의해 수행될 수 있다.
제1 연산부(121)는 제1 모니터링 값이 기설정된 제1 기준 범위를 초과한 경우, 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입된 것으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 기준 범위가 제1 주파수의 1.1배 내지 2배 범위로 선택된 경우, 제1 연산부(121)는 제2 주파수가 제1 주파수의 2배를 초과하는 경우, 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입된 것으로 결정할 수 있다.
제2 연산부(122)는 제2 모니터링 값이 기설정된 제2 기준 범위를 초과한 경우, 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입된 것으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 제2 기준 범위가 커패시터부(1010)의 최초 커패시턴스에 따른 제1 충전 시간의 1.1배 내지 2배 범위로 설정된 경우, 제1 연산부(121)는 커패시터부(1010)의 현재 커패시턴스에 따른 제2 충전 시간이 제1 충전 시간의 2배를 초과하는 경우, 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입된 것으로 결정할 수 있다.
한편, 제1 모니터링 값 및 제2 모니터링 값 모두를 이용하여 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 결정하는 실시예에서, 제2 모니터링 값은 1차 판단의 검증을 위해서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 제1 연산부(121)는 인덕터부(810)의 주파수 변화에 따라 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 1차 판단한 뒤, 커패시터부(1010)의 충전 시간 변화에 기초하여 1차 판단을 검증할 수 있다.
S1540 단계에서, 제어부(12)는 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 최종 결정할 수 있다.
제1 연산부(121)는 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입되지 않은 것으로 결정한 경우, S1210 단계로 돌아가 제1 모니터링 값을 다시 획득한다.
제1 연산부(121)는 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 삽입된 것으로 결정한 경우, 웨이크업 신호를 출력할 수 있다. 웨이크업 신호는 제2 연산부(122)에 제공될 수 있다. 제2 연산부(122)는 웨이크업 신호를 수신한 경우, 슬립 모드 상태에서 웨이크업 상태로 전환될 수 있다.
S1550 단계에서, 제어부(12)는 히터(18)를 가열할 수 있다.
히터(18)의 가열은 제어부(12) 내의 제2 연산부(122)에 의해 제어될 수 있다. 제2 연산부(122)의 클럭 속도 및 인터럽트 처리 개수 중 적어도 하나는 제1 연산부(121)의 그것 보다 높을 수 있다. 일 실시예에서, 제2 연산부(122)의 클럭 주파수는 제1 연산부(121)의 클럭 주파수보다 높게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제2 연산부(122)는 100Mhz의 클럭 주파수로 설정되고, 제1 연산부(121)는 48Mhz의 클럭 주파수로 설정될 수 있다. 이에 따라, 제2 연산부(122)의 액티브(active) 시간은 제1 연산부(121)의 액티브 시간 보다 길게 설정될 수 있다. 이 때, 액티브 시간은 동작 시간을 의미할 수 있다. 따라서, 제2 연산부(122)의 소비 전력은 제1 연산부(121) 보다 높을 수 있다.
제2 연산부(122)는 에어로졸 생성 물품(2)이 공동(h1)에 수용된 경우, 사용자 입력 없이도 히터(18)를 자동적으로 가열할 수 있다.
본 개시의 에어로졸 생성 장치(1)는 저성능이지만 소비 전력이 낮은 제1 연산부(121)를 통해 비교적 간단한 연산인 에어로졸 생성 물품(2)의 삽입 여부를 판단하고, 고성능의 소비 전력이 높은 제2 연산부(122)는 히터(18)의 제어에 사용함으로써, 종래 하나의 연산부를 구비한 에어로졸 생성 장치에 비해 에너지 효율이 상승될 수 있다.
앞에서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.
예를 들어 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 공동에 수용된 에어로졸 생성 물품을 가열하는 히터;
    상기 공동의 적어도 일부를 감싸는 적어도 하나의 인덕터를 포함하고, 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되는 경우 인덕턴스가 가변되는 인덕터부;
    상기 공동의 나머지 일부를 감싸는 적어도 하나의 커패시터를 포함하고, 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되는 경우 커패시턴스가 가변되는 커패시터부; 및
    상기 인덕턴스의 변화에 대응하는 제1 모니터링 값과 상기 커패시턴스의 변화에 대응하는 제2 모니터링 값을 획득하고, 상기 제1 모니터링 값 및 상기 제2 모니터링 값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되었는지 여부를 결정하는 제어부;를 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    구형파를 생성하는 구형파 발진부;
    상기 구형파 발진부가 출력하는 상기 구형파에 기초하여 정현파의 교류 전력을 생성하는 정현파 생성부;를 포함하고,
    상기 인덕터부는
    상기 정현파 생성부에 전기적 연결되어 상기 교류 전력을 제공 받고, 상기 교류 전력에 기초하여 외부 자기장을 생성하는 에어로졸 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인덕터부는
    상기 에어로졸 생성 물품이 접근함에 따라 상기 인덕턴스가 가변되는 에어로졸 생성 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 인덕턴스의 변화에 따른 상기 인덕터부에 흐르는 교류 전류의 변화를 감지하는 전류 감지부; 및
    상기 전류 감지부가 감지한 상기 교류 전류에 기초하여 상기 교류 전류의 주파수 변화를 감지하는 주파수 변화 감지부;를 더 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주파수 변화 감지부는
    타이머; 및
    상기 교류 전류의 상승 엣지(rising edge) 또는 하강 엣지(falling edge)를 카운팅하는 카운터;를 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는
    단위 시간당 상기 교류 전류의 상승 엣지의 횟수 또는 단위 시간당 상기 교류 전류의 하강 엣지의 횟수에 기초하여 상기 교류 전류의 주파수 변화를 연산하는 제1 연산부;를 더 포함하고,
    상기 제1 연산부는
    상기 제1 모니터링 값에 대응하는 상기 교류 전류의 주파수 변화에 기초하여 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 삽입되었는지 여부를 결정하는 에어로졸 생성 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 커패시터부에 전력을 제공하는 전력 공급부;
    상기 전력 공급부에 연결되며, 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부를 제어하여 상기 커패시터부를 충전 및 방전 시키는 충방전 제어부;를 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 커패시터부는
    상기 에어로졸 생성 물품이 접근함에 따라 상기 커패시턴스가 가변되는 에어로졸 생성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 커패시턴스의 변화에 따른 상기 커패시터부의 충전 전압을 감지하는 충전 전압 감지부; 및
    상기 충전 전압에 기초하여 상기 커패시터부의 완충 시간의 변화를 감지하는 완충 시간 변화 감지부;를 더 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 완충 시간 변화 감지부는
    기 설정된 기준 전압과 상기 커패시터부의 상기 충전 전압을 비교하고, 상기 충전 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우, 상기 커패시터부가 완충되었다고 판단하여 완충 정보를 출력하는 비교부;
    타이머; 및
    상기 비교부가 출력하는 상기 완충 정보에 기초하여 상기 커패시터부의 완충 횟수 또는 완충 시간을 카운팅하는 카운터;를 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 커패시터부의 완충 횟수 또는 완충 시간에 기초하여 상기 커패시터부의 상기 완충 시간의 변화를 연산하는 제1 연산부;를 더 포함하고,
    상기 제1 연산부는
    상기 제2 모니터링 값에 대응하는 상기 완충 시간의 변화에 기초하여 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 삽입되었는지 여부를 결정하는 에어로졸 생성 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되었는지 여부를 결정하는 제1 연산부와, 상기 히터의 동작을 제어하는 제2 연산부를 포함하는 에어로졸 생성 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 연산부는
    상기 제1 모니터링 값이 기 설정된 제1 기준 범위를 초과한 상태에서, 상기 제2 모니터링 값이 기 설정된 제2 기준 범위를 초과한 경우 상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되었다고 판단하는 에어로졸 생성 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 연산부는
    상기 에어로졸 생성 물품이 상기 공동에 수용되었다고 판단한 경우, 웨이크업(wake up) 신호를 출력하고,
    상기 제2 연산부는
    상기 웨이크업 신호에 의해 웨이크업 되어, 상기 히터를 가열하는 에어로졸 생성 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 연산부의 소비 전력은 상기 제2 연산부의 소비 전력 보다 낮은 에어로졸 생성 장치.
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