WO2026005208A1 - 에어로졸 생성장치 - Google Patents

에어로졸 생성장치

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WO2026005208A1
WO2026005208A1 PCT/KR2025/004294 KR2025004294W WO2026005208A1 WO 2026005208 A1 WO2026005208 A1 WO 2026005208A1 KR 2025004294 W KR2025004294 W KR 2025004294W WO 2026005208 A1 WO2026005208 A1 WO 2026005208A1
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WO
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heater
power
aerosol
power conversion
aerosol generating
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Pending
Application number
PCT/KR2025/004294
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English (en)
French (fr)
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박주언
신연지
이종섭
임헌일
정형진
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KT&G Corp
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KT&G Corp
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators

Definitions

  • the present disclosure relates to an aerosol generating device.
  • An aerosol generator is designed to extract a specific component from a medium or substance through an aerosol.
  • the medium may contain various components.
  • the components contained in the medium may include various flavoring substances.
  • the components contained in the medium may include nicotine, herbal ingredients, and/or coffee ingredients. Recently, extensive research has been conducted on such aerosol generators.
  • a power conversion circuit In an aerosol generator, a power conversion circuit is used to supply power to the heater.
  • the power conversion circuit converts the voltage output from the battery to a voltage suitable for the heater's operating voltage.
  • Conventional power conversion circuits have the problem of generating peak currents during the power conversion process, which increases the operating temperatures of the inductor and the power conversion circuit, thereby reducing the circuit's operational stability.
  • the present disclosure aims to solve the above-mentioned and other problems.
  • Another purpose may be to provide an aerosol generator in which the inductor of the power conversion unit has an inductance within a specific range.
  • Another purpose may be to provide an aerosol generator in which the inductor of the power conversion unit has a direct current resistance value within a specific range.
  • Another object may be to provide an aerosol generating device having a circuit that cuts off power supplied to a heater based on a current value flowing to the heater.
  • an aerosol generating device comprising: a heater for heating an aerosol production material; a power source for supplying power to the heater; and a power conversion unit for converting a voltage output from the power source into a voltage supplied to the heater; wherein the power conversion unit includes an inductor connected to the power source, and the inductance of the inductor is 0.8 to 1.2 uH.
  • the inductor of the power conversion unit has an inductance within a specific range, thereby reducing the peak current flowing in the power conversion unit and increasing the power conversion efficiency.
  • the inductor of the power conversion unit has a direct current resistance value within a specific range, thereby reducing the peak current flowing in the power conversion unit and reducing the operating temperature of the power conversion unit, thereby improving the operating stability of the circuit.
  • a circuit that cuts off power supplied to a heater based on a current value flowing through the heater, thereby preventing malfunction of the heater and increasing the operational stability of the circuit.
  • FIG. 1 is a block diagram of an aerosol generating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • Figures 2 and 3 illustrate an aerosol generating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a front perspective view of an aerosol generating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • Figure 5 is a circuit diagram of an aerosol generating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 6 is a circuit diagram of a power conversion unit of an aerosol generating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 7 is a graph comparing peak current according to inductance of an inductor of a power conversion unit of an aerosol generating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 8 is an image showing the temperature at which the power conversion unit is heated according to the inductance of the inductor of the power conversion unit of the aerosol generating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 9 is a flowchart illustrating power cut-off control of a heater of an aerosol generating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 10 is a circuit diagram of an aerosol generating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • Embodiments of the present disclosure may be implemented as software including one or more instructions stored in a storage medium (e.g., memory (17)) readable by a machine (e.g., an aerosol generating device (1)).
  • a processor e.g., a control unit (12) of the machine (e.g., an aerosol generating device (1)) may call at least one command among the one or more instructions stored from the storage medium and execute it. This enables the machine to operate to perform at least one function according to the at least one called command.
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
  • the machine-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' simply means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g., electromagnetic waves), and the term does not distinguish between cases where data is stored semi-permanently or temporarily on the storage medium.
  • the direction of the aerosol generating device (1) can be defined based on the orthogonal coordinate system.
  • the x-axis direction can be defined as the left-right direction of the aerosol generating device (1).
  • the y-axis direction can be defined as the front-back direction of the aerosol generating device (1).
  • the z-axis direction can be defined as the up-down direction of the aerosol generating device (1).
  • Fig. 1 is a block diagram of an aerosol generating device (1) according to one embodiment of the present disclosure.
  • the aerosol generating device (1) may include a power source (11), a control unit (12), a sensor unit (13), an output unit (14), an input unit (15), a communication unit (16), a memory (17), and/or a heater (18, 24).
  • a power source 11
  • a control unit (12)
  • a sensor unit 13
  • an output unit 14
  • an input unit 15
  • a communication unit 16
  • a memory 17
  • a heater (18, 24) may include a heater (18, 24).
  • the sensor unit (13) can detect the state of the aerosol generating device (1) or the state around the aerosol generating device (1) and transmit the detected information to the control unit (12).
  • the sensor unit (13) may include a temperature sensor, a puff sensor, an insertion detection sensor, a reuse detection sensor, an overly moist detection sensor, a cigarette identification sensor, a cartridge detection sensor, a cap detection sensor, and/or a movement detection sensor.
  • the sensor unit (13) may further include various sensors, such as a liquid remaining amount sensor for detecting the liquid remaining amount of the cartridge, and an immersion sensor for detecting immersion of the aerosol generating device (1).
  • the temperature sensor can detect the temperature at which the heater (18, 24) is heated.
  • the aerosol generating device (1) may include a separate temperature sensor for detecting the temperature of the heater (18, 24), or the heater (18, 24) itself may function as a temperature sensor.
  • the temperature sensor may be used to measure the impedance to the heater (18).
  • the impedance to the heater (18) may be correlated with the temperature of the heater (18).
  • the temperature sensor may measure the current and/or voltage applied to the heater (18) (or the induction coil). Based on the measured current and/or voltage, the impedance to the heater (18) may be calculated.
  • the control unit (12) may estimate the temperature of the heater (18) based on the calculated impedance.
  • the temperature sensor may include a resistance element (e.g., a thermistor) whose resistance value changes in response to a temperature change of the heater (18, 24).
  • the temperature sensor may output a signal corresponding to the resistance value of the resistance element, 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 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 temperature sensor can detect the temperature of the power source (11).
  • the temperature sensor can be positioned adjacent to the power source (11).
  • the temperature sensor can be attached to one surface of the power source (11) (e.g., a battery) and/or mounted on one surface of a printed circuit board.
  • the aerosol generating device (1) can include a power protection circuit module (PCM), and the temperature sensor can be positioned adjacent to the power source (11) together with the power protection circuit.
  • PCM power protection circuit module
  • the temperature sensor may be placed inside the housing (not shown) of the aerosol generating device (1) to detect the temperature inside the housing (not shown).
  • the puff sensor can detect a user's puff.
  • the puff sensor may include a pressure sensor.
  • the pressure sensor may output a signal corresponding to the internal pressure of the aerosol generating device (1), and the control unit (12) may detect the user's puff based on the signal corresponding to the internal pressure.
  • the internal pressure of the aerosol generating device (1) may correspond to the pressure of an airflow path through which gas flows.
  • the puff sensor may be arranged in correspondence to the airflow path through which gas flows in the aerosol generating device (1).
  • the puff sensor may include a temperature sensor.
  • a temporary temperature drop may occur in the airflow path, the space where the aerosol generating product is inserted (hereinafter, referred to as the insertion space), the heater (18, 24), etc.
  • the control unit (12) may detect the user's puff based on a signal corresponding to the temperature of the airflow path, etc. output from the temperature sensor.
  • 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 puff sensor is not limited to the examples described above and may be implemented with various sensors to detect the user's puff.
  • an insertion detection sensor can detect the insertion and/or removal of an aerosol-generating item.
  • the insertion detection sensor can be installed around the insertion space. Additionally, the insertion detection sensor can include any combination of the examples described above.
  • the insertion detection sensor may include a capacitive sensor.
  • the capacitive sensor may include at least one conductor, and the at least one conductor may be positioned adjacent to the insertion space.
  • the control unit (12) may detect the insertion and/or removal of the aerosol-generating article based on a signal corresponding to the permittivity within the insertion space, etc., output from the capacitive sensor.
  • the insertion detection sensor may include an inductive sensor.
  • the inductive sensor may include at least one coil, and the at least one coil may be disposed adjacent to the insertion space. If the aerosol-generating article (e.g., a wrapper of the aerosol-generating article) includes a conductor, a change in a magnetic field may occur around the current-carrying coil when the aerosol-generating article is inserted into or removed from the insertion space.
  • the control unit (12) may detect the insertion and/or removal of the aerosol-generating article including the conductor based on the characteristics of the current output from or detected by the inductive sensor (e.g., frequency of the alternating current, current value, voltage value, inductance value, impedance value, etc.).
  • the aerosol-generating article e.g., the medium portion of the aerosol-generating article
  • the aerosol-generating article may include a susceptor (SUS).
  • SUS susceptor
  • the control unit (12) may also detect the insertion and/or removal of the aerosol generating article based on the characteristics of the current of the inductive sensor.
  • the insertion detection sensor is not limited to the examples described above, and may be implemented with various sensors (e.g., proximity sensors, etc.) for detecting the insertion and/or removal of an aerosol-generating article. Furthermore, the insertion detection sensor may include any combination of the examples described above. In one embodiment, the insertion detection sensor may include a switch or the like for detecting pressure by an aerosol-generating article.
  • a reuse detection sensor can detect whether an aerosol-generating article has been reused.
  • the reuse detection sensor may be a color sensor for detecting the color of the aerosol-generating article.
  • a color change may occur in a portion of a wrapper surrounding the exterior of the aerosol-generating article due to the generated aerosol or heating.
  • the color sensor can output a signal corresponding to an optical characteristic (e.g., a wavelength of light) corresponding to the color of the wrapper based on light reflected from the wrapper. If a change in the color of a portion of the wrapper is detected, the control unit (12) can determine that the aerosol-generating article inserted into the insertion space has already been used.
  • the over-humidity detection sensor can detect whether an aerosol-generating article is over-humidified.
  • the over-humidity detection sensor can include a capacitive sensor.
  • the capacitive sensor can include at least one conductor disposed adjacent to an insertion space.
  • the control unit (12) can detect whether the aerosol-generating article is over-humidified based on the level of a signal corresponding to a permittivity or the like output from the capacitive sensor.
  • the control unit (12) can check a level range within which the level of the signal is included based on a look-up table, and determine the moisture content of the aerosol-generating article based on the checked level range.
  • the cigarette identification sensor can detect whether an aerosol generating article is genuine and/or detect the type of aerosol generating article.
  • 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 motion detection sensor can detect the movement of the aerosol generating device (1).
  • the motion detection sensor can be implemented as at least one of an acceleration sensor or a gyro sensor.
  • 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 powered by the power source (11) to heat the aerosol generating article and/or the medium and/or the aerosol generating material within the cartridge.
  • the aerosol generating device (1) may include a heater (18) for heating the aerosol generating article and/or a cartridge heater (24) for heating the cartridge (i.e., the solid and/or liquid medium).
  • 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).
  • 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.
  • Figures 2 and 3 illustrate an aerosol generating device (1) according to one embodiment of the present disclosure.
  • 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 is a front perspective view of an aerosol generating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • the body (10) (e.g., the housing (10) of Figs. 2 and 3) may include elongated side walls (101, 102), a cover (103) forming one end, a base (104) forming the other end, and a door (110) for opening and closing the insertion space (43).
  • the body (10) may have a cylindrical shape elongated in one direction.
  • the body (10) may include side walls (101, 102) forming an outer surface.
  • the side walls (101, 102) may include curved surfaces extending along the circumferential direction of the body (10).
  • the side walls (101, 102) may include a first side wall (101).
  • the first side wall (101) may extend in the circumferential direction of the body (10).
  • the first side wall (101) may be bent in the circumferential direction of the body (10) and form a space therein.
  • One side of the first side wall (101) may be open.
  • the cross section of the first side wall (101) may have a loop shape with one side open.
  • the side walls (101, 102) may include a second side wall (102).
  • the second side wall (102) may extend in the longitudinal direction of the body (10).
  • the second side wall (102) may be joined to the first side wall (101).
  • the second side wall (102) may be positioned between both ends of the first side wall (101) in the circumferential direction and may form a surface continuous with the first side wall (101).
  • the second side wall (102) may cover one side of the first side wall (101) that is opened in the lateral direction.
  • the body (10) may include a cover (103) forming one end in the longitudinal direction.
  • the cover (103) may be coupled to one end in the longitudinal direction of the first side wall (101) and one end in the longitudinal direction of the second side wall (102).
  • the body (10) may include a door (110).
  • the door (110) may be coupled to a cover (103).
  • the door (110) may open and close the insertion space (43, see FIGS. 2 and 3) in a sliding manner.
  • a rail (105) may be formed on the cover (103).
  • the door (110) may slide along the rail (105).
  • the body (10) may include a base (104) forming a longitudinal end.
  • the base (104) may be coupled to the longitudinal end of the first side wall (101) and the longitudinal end of the second side wall (102).
  • a button (106) (e.g., input unit (15) of Fig. 1) may be provided on the body (10).
  • the button (106) may be inserted into a hole formed on one side of the second side wall (102).
  • a display (141) (e.g., output unit (14) of FIG. 1) may be provided on the body (10).
  • the display (141) may be disposed on the second side wall (102).
  • the display (141) may extend along the longitudinal direction of the body (10).
  • the display (141) may visually provide information about the aerosol generating device (1) to the user.
  • the display (141) may be an LED light-emitting element, a liquid crystal display panel (LCD), an organic light-emitting display panel (OLED), or the like.
  • Fig. 5 is a circuit diagram of an aerosol generating device (1) according to one embodiment of the present disclosure.
  • the aerosol generating device (1) may include at least one of a power source (11), a heater (18), and a power conversion unit (220).
  • a heater (18) may be placed in the body (10).
  • the heater (18) may receive power from a power source (11) and heat an insertion space (43) provided in the body (10) and/or a stick (2) (e.g., an aerosol product (2) of FIGS. 2 and 3) inserted into the insertion space (43).
  • the heater (18) may include the features of the heater (18) described above in FIGS. 1 to 3.
  • the power source (11) can supply power to the heater (18).
  • the power source (11) can supply power to the heater (18) under the control of the control unit (12).
  • the power conversion unit (220) may be provided between the heater (18) and the power source (11).
  • the power conversion unit (220) may convert the voltage output from the power source (11) or the charging circuit (210) described below into a voltage supplied to the heater (18).
  • the power conversion unit (220) may be implemented through a boost converter or a buck-boost converter that converts the voltage output from the power source (11) or the charging circuit (210).
  • the power conversion unit (220) may be referred to as a booster, a converter, or a transformer.
  • the power conversion unit (220) may convert the voltage output from the power source (11) or the charging circuit (210) and output the converted voltage.
  • the magnitude of the voltage output from the power conversion unit (220) may be equal to or greater than the magnitude of the voltage output from the power source (11) or the charging circuit (210).
  • the power conversion unit (220) may be equipped with an LC resonant circuit to convert the voltage output from the power source (11) or the charging circuit (210).
  • the LC resonant circuit may be equipped with at least one inductor (221, see FIG. 6) and a capacitor (222, see FIG. 6).
  • the inductor (221) of the power conversion unit (220) may have an inductance value within a specific range. The specific structure of the power conversion unit (220) will be described in detail later with reference to FIG. 6.
  • the aerosol generator (1) may include at least one of a control unit (12), a charging circuit (210), first and second switches (230, 240), and a regulator (250).
  • the charging circuit (210) may be connected to a power source (11), a power conversion unit (220), and a control unit (12).
  • the charging circuit (210) may transfer power supplied from the power source (11) to the power conversion unit (220) under the control of the control unit (12).
  • the charging circuit (210) may be referred to as a charger.
  • the charging circuit (210) can electrically connect the power source (11) and the power conversion unit (220).
  • the power source (11) can be connected to the input terminal (211) of the charging circuit (210), and the power conversion unit (220) can be connected to the output terminal (212) of the charging circuit (210).
  • the charging circuit (210) can charge the power source (11) or transmit power to the power conversion unit (220) under the control of the control unit (12). For example, when an external power source (not shown) is electrically connected to the aerosol generator (1), the charging circuit (210) can supply power supplied from the external power source to the power source (11) or the power conversion unit (220). The charging circuit (210) can convert the power supplied from the external power source into power suitable for charging the power source (11). For example, when the external power source is not electrically connected to the aerosol generator (1), the charging circuit (210) can transmit power supplied from the power source (11) to the power conversion unit (220).
  • the charging circuit (210) may include switching elements within it.
  • the charging circuit (210) may include power switching elements such as a field effect transistor (FET).
  • FET field effect transistor
  • a second switch (240) may be connected to the heater (18). One end of the second switch (240) may be connected to the heater (18), and the other end may be connected to ground (GND).
  • the second switch (240) may electrically connect the heater (18) to the ground under the control of the control unit (12). By the second switch (240), power output from the power conversion unit (220) may be supplied to the heater (18).
  • the second switch (240) may be referred to as a PWM switch or a heater switch.
  • the control unit (12) can control the power supplied to the heater (18).
  • the control unit (12) can control the switching of the second switch (240) to supply power to the heater (18) or not to supply power.
  • the heater (18) can generate heat when power is supplied, and can not generate heat when power is not supplied.
  • the control unit (12) can control the second switch (240) to supply a pulse having a predetermined frequency and/or duty ratio to the heater (18).
  • the control unit (12) can control the power supplied to the heater (18) by adjusting the frequency and/or duty ratio of the pulse through the second switch (240).
  • the control unit (12) can derive the temperature of the heater (18).
  • the control unit (12) can determine the temperature of the heater (18) based on a signal output from a temperature sensor (not shown).
  • the control unit (12) can determine the power supplied to the heater (18) based on the determined temperature of the heater (18).
  • the control unit (12) can supply the determined power to the heater (18) by controlling at least one of the power supply (11), the charging circuit (210), the power conversion unit (220), and the second switch (240).
  • a first switch (230) may be provided between the heater (18) and the power conversion unit (220).
  • the first switch (230) may connect the power conversion unit (220) and the heater (18).
  • the first switch (230) may operate in an OFF state to cut off the power supplied to the heater (18).
  • the first switch (230) may be referred to as a load switch.
  • the control unit (12) can receive an output signal from a current sensor (not shown) connected to the heater (18) and determine that an abnormal current is flowing to the heater (18) based on the output signal.
  • the control unit (12) can control at least one of the charging circuit (210), the power conversion unit (220), the first switch (230), and the second switch (240) to cut off the power supplied to the heater (18) based on the current flowing to the heater (18) being greater than a set threshold value.
  • a regulator (250) may be further provided between the control unit (12) and the charging circuit (210).
  • the regulator (250) may connect the output terminal (212) of the charging circuit (210) and the control unit (12).
  • the regulator (250) may convert the voltage (Vsys) output from the charging circuit (210).
  • the regulator (250) may be implemented using a low-loss type linear regulator (Low Dropout regulator) that converts the voltage (Vsys) output from the charging circuit (210).
  • the voltage applied to the control unit (12) can be stabilized.
  • the charging circuit (210) may be connected to a heater (18) and a control unit (12), and, depending on the embodiment, at least one sensor (e.g., sensor unit (13) of FIG. 1) and a vibration motor (e.g., output unit (14) of FIG. 1) may be further connected.
  • a regulator (not shown) may be further provided between the charging circuit (210) and the at least one sensor.
  • a regulator (not shown) may be further provided between the charging circuit (210) and the vibration motor. Each regulator may convert a voltage output from the charging circuit (210).
  • the power conversion unit (220) may be connected to a power source (11) through a charging circuit (210) at one end and connected to a heater (18) or a first switch (230) at the other end.
  • the power conversion unit (220) may include a rectifier (223) and a booster switch (224).
  • the booster switch (224) may include at least one switching element.
  • the booster switch (224) may include at least one field effect transistor (FET).
  • the rectifier (223) may include a diode.
  • the power conversion unit (220) may include an inductor (221) and a capacitor (222).
  • One end of the inductor (221) may be connected to an input terminal of the power conversion unit (220), and the other end may be connected to a booster switch (224).
  • One end of the capacitor (222) may be connected to a cathode of a rectifier (223), and the other end may be connected to ground.
  • the rectifier (223) may have a cathode connected to the capacitor (222), and an anode connected to the booster switch (224) and the inductor (221).
  • One end of the booster switch (224) may be connected to the anode of the rectifier (223) and the inductor (221), and the other end may be connected to ground.
  • the booster switch (224) is a FET
  • the drain of the booster switch (224) can be connected to the anode of the rectifier (223) and the inductor (221), and the source can be connected to the ground.
  • the voltage output from the power conversion unit (220) can be determined by the duty cycle (D) at which the booster switch (224) is turned on and off.
  • the output voltage (Vout) of the power conversion unit (220) is proportional to the input voltage (Vin) and can increase as the duty cycle (D) increases.
  • the output voltage (Vout) of the power conversion unit (220) can be expressed by the following equation.
  • Vout Vin * (1/1-D)
  • the control unit (12) can control the power conversion unit (220).
  • the switching operation of the booster switch (224) of the power conversion unit (220) can be controlled.
  • the power conversion unit (220) can boost the input voltage.
  • the power conversion unit (220) can boost the voltage output from the power source (11) to a set heater voltage (e.g., 4.6 V or 5 V).
  • the power conversion unit (220) can stably transmit the set heater voltage to the heater (18) even when the voltage of the power source (11) drops to about half of the set heater voltage (e.g., 2.5 V).
  • Table 1 shows the results of comparing the current of the inductor (221) according to the inductance of the inductor (221). Table 1 shows the results when the output voltage of the power conversion unit (220) is 4.6 V.
  • the inductance of the inductor (221) when the inductance of the inductor (221) is 1.5 uH, the maximum value of the current flowing in the inductor (221) was measured to be 5.8 A.
  • the current flowing in the inductor (221) is generally high in the section where the heater (18) is preheated, and the maximum value was measured in this preheating section.
  • the inductance of the inductor (221) when the inductance of the inductor (221) is 1.0 uH, the maximum value of the current flowing in the inductor (221) was measured to be 5.56 A. In this way, when the inductance of the inductor (221) is 1.0 uH or has a value within a certain range thereof, it can be confirmed that the peak current value of the inductor (221) decreases by approximately 240 mA.
  • the operation of the power conversion unit (220) may become unstable. According to one embodiment of the present disclosure, by having the inductance of the inductor (221) as 1.0 uH or a value within a certain range thereof, the peak current flowing through the power conversion unit (220) can be reduced, and the power conversion efficiency of the power conversion unit (220) can be increased.
  • FIG. 7 is a graph comparing peak current according to the inductance of an inductor of a power conversion unit of an aerosol generator according to one embodiment of the present disclosure
  • FIG. 8 is an image showing the temperature at which a power conversion unit is heated according to the inductance of an inductor of a power conversion unit of an aerosol generator according to one embodiment of the present disclosure.
  • the inductor (221) of the power conversion unit (220) may have a DC resistance within a specific range.
  • the DC resistance may refer to the resistance value of the inductor (221) when a signal having a frequency close to 0 Hz is applied to the inductor (221).
  • the DC resistance value of the inductor (221) may be less than 20 milli ohm.
  • the DC resistance value of the inductor (221) may be 5 to 10 milli ohm.
  • the DC resistance value of the inductor (221) may be approximately 7 milli ohm.
  • Table 2 shows the results of comparing the current of the inductor (221) and the temperature of the power conversion unit (220) according to the DC resistance value of the inductor (221). Table 2 shows the results when the output voltage of the power conversion unit (220) is 4.6 V and the inductance of the inductor (221) is 1.0 uH.
  • the operation of the power conversion unit (220) may become unstable. According to one embodiment of the present disclosure, by having the DC resistance value of the inductor (221) of 7.1 milli ohm or a value within a certain range thereof, the peak current flowing through the power conversion unit (220) can be reduced, and the power conversion efficiency of the power conversion unit (220) can be increased.
  • Fig. 9 is a flowchart illustrating power cut-off control of a heater of an aerosol generating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • control unit (12) can supply power to the heater (18) by controlling at least one of the power source (11), the charging circuit (210), the power conversion unit (220), the first switch (230), and the second switch (240) (S910).
  • the heater (18) can receive power from the power source (11) and generate heat.
  • the control unit (12) can control whether to supply power to the heater (18) based on the current flowing to the heater (18).
  • the control unit (12) can receive an output signal from a current sensor connected to the heater (18) and determine the current value flowing to the heater (18) based on the output signal.
  • the control unit (12) can compare the current value flowing to the heater (18) with a first threshold value (S920).
  • the first threshold value can correspond to a maximum current value at which the heater (18) does not break down or become deformed during the process of generating heat through experiments or the like, or a maximum current value at which components supplying power to the heater (18) can operate normally.
  • the control unit (12) can control the power supplied to the heater (18) to be cut off when the current value flowing to the heater (18) of the charging circuit (210) is greater than or equal to the first threshold value (“Y” of S930) (S940).
  • the control unit (12) can control at least one of the charging circuit (210), the power conversion unit (220), the first switch (230), and the second switch (240) to cut off the power supplied to the heater (18).
  • the control unit (12) can control the first switch (230) to cut off the power supplied to the heater (18).
  • the first switch (230) can be turned off under the control of the control unit (12) to cut off the power supplied to the heater (18).
  • control unit (12) can control the state in which power is supplied to the heater (18) when the current value flowing to the heater (18) of the charging circuit (210) is smaller than the first threshold value (“N” of S930), and the S910 process and subsequent processes can be repeatedly performed.
  • the impedance between the output terminal and the input terminal of the first switch (230) may have a resistance value within a specific range.
  • the impedance between the output terminal and the input terminal of the first switch (230) may be 10 to 20 milli ohm.
  • the impedance between the output terminal and the input terminal of the first switch (230) may be 15 milli ohm.
  • the impedance between the output terminal and the input terminal of the first switch (230) is 20 milli ohm or more, when power is supplied to the heater (18), the power consumed by the first switch (230) may become excessively large, thereby reducing power efficiency. In addition, the voltage drop caused by the first switch (230) may become large, thereby reducing the voltage applied to the heater (18).
  • the aerosol generating device (1) may include at least one of a power source (11), a heater (18), a power conversion unit (220), a charging circuit (210), a second switch (240), and a regulator (250).
  • a first resistor (R1) may be provided between the heater (18) and the power conversion unit (220).
  • the first resistor (R1) may connect the power conversion unit (220) and the heater (18).
  • the first resistor (R1) may be a resistor for sensing a current flowing through the heater (18).
  • a current sensor may be connected to the first resistor (R1).
  • the first resistor (R1) may be referred to as a sensing resistor.
  • the control unit (12) can receive an output signal from the current sensor and determine that an abnormal current is flowing to the heater (18) based on the output signal.
  • the control unit (12) can control at least one of the charging circuit (210), the power conversion unit (220), and the second switch (240) to cut off the power supplied to the heater (18) based on the current flowing to the heater (18) being greater than a set threshold value.
  • the first resistor (R1) can have a resistance value within a specific range.
  • the resistance value of the first resistor (R1) can be 1 to 3 milli ohms.
  • the resistance value of the first resistor (R1) can be 2 milli ohms.
  • the resistance value of the first resistor (R1) for sensing the current flowing in the heater (18) has a value smaller than the impedance of the switching element (e.g., the first switch (230)), the reduction in power efficiency due to the first resistor can be minimized.
  • the control unit (12) can determine the current value flowing to the heater (18) based on the signal output by the current sensor connected to the first resistor (R1) and compare it with the first threshold value.
  • the control unit (12) can cut off the power supplied to the heater (18) by controlling at least one of the charging circuit (210), the power conversion unit (220), and the second switch (240).
  • the inductor of the power conversion unit has an inductance within a specific range, thereby reducing the peak current flowing in the power conversion unit and increasing the power conversion efficiency.
  • the inductor of the power conversion unit has a direct current resistance value within a specific range, thereby reducing the peak current flowing in the power conversion unit and reducing the operating temperature of the power conversion unit, thereby improving the operating stability of the circuit.
  • a circuit that cuts off power supplied to a heater based on a current value flowing through the heater, thereby preventing malfunction of the heater and increasing the operational stability of the circuit.
  • an aerosol generating device (1) includes a heater (18) for heating an aerosol product; a power source (11) for supplying power to the heater (18); and a power conversion unit (220) for converting a voltage output from the power source (11) into a voltage supplied to the heater (18).
  • the power conversion unit (220) includes an inductor (221) connected to the power source (11), and the inductance of the inductor (221) may be 0.8 to 1.2 uH.
  • the inductance of the inductor (221) may be 0.9 to 1.1 uH.
  • the power conversion unit (220) may include a boost converter that boosts the voltage output from the power source (11).
  • the DC resistance of the inductor (221) may be less than 20 mohm.
  • the DC resistance of the inductor (221) may be 5 to 10 mohm.
  • the load switch (230) can be turned off to cut off power supplied to the heater (18) when the current flowing to the heater (18) is equal to or greater than a first threshold value.
  • the impedance between the output terminal and the input terminal of the load switch (230) may be 10 to 20 mohm.
  • a first resistor (R1) connecting the power conversion unit (220) and the heater (18) may be included.
  • the resistance value of the first resistor (R1) may be 1 to 3 mohm.
  • the power conversion unit (220) may be turned off when the current flowing to the heater (18) is equal to or greater than a second threshold value, thereby cutting off the power supplied to the heater (18).
  • a control unit (12) may be included to control the operation of at least one of the heater (18) and the power conversion unit (220) to control the power supplied to the heater (18).
  • a heater switch (240) is included, one end (241) of which is connected to the heater (18) and the other end (242) is grounded, and the control unit (12) can control the heater switch (240) so that a pulse having a predetermined frequency and/or duty ratio is supplied to the heater (18).
  • a charging circuit (210) may be included that connects the power source (11) and the power conversion unit (220) and transmits power supplied from the power source (11) to the power conversion unit (220).
  • 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.

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Abstract

에어로졸 생성장치가 개시된다. 본 개시의 에어로졸 생성장치는, 에어로졸 생성물질을 가열하는 히터; 상기 히터에 전력을 공급하는 전원; 및 상기 전원에서 출력되는 전압을 상기 히터에 공급되는 전압으로 변환하는 전력변환부;를 포함하고, 상기 전력변환부는, 상기 전원과 연결되는 인덕터를 포함하며, 상기 인덕터의 인덕턴스는, 0.8 내지 1.2 uH 일 수 있다.

Description

에어로졸 생성장치
본 개시는, 에어로졸 생성장치에 관한 것이다.
에어로졸 생성장치는 에어로졸을 통해 매질 또는 물질로부터 일정 성분을 추출하기 위한 것이다. 매질은 다양한 성분의 물질을 포함할 수 있다. 매질에 포함되는 물질은 다양한 성분의 향미 물질일 수 있다. 예를 들면, 매질에 포함되는 물질은 니코틴 성분, 허브 성분 및/또는 커피 성분 등을 포함할 수 있다. 최근, 이러한 에어로졸 생성장치에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
에어로졸 생성장치에서, 히터에 전력을 공급하기 위한 전력변환회로가 사용된다. 전력변환회로를 통해 배터리에서 출력되는 전압이 히터 동작 전압에 적합하게 변환될 수 있다. 종래의 전력변환회로에 구비되는 인덕터는 전력 변환과정에서 피크 전류가 발생하고, 이에 따라 인덕터 및 전력변환회로의 동작온도가 높아져 회로의 동작 안정성이 낮아지는 문제점이 있다.
본 개시는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 목적은, 전력변환부의 인덕터가 특정 범위 내의 인덕턴스를 갖는 에어로졸 생성장치를 제공하는 것일 수 있다.
또 다른 목적은, 전력변환부의 인덕터가 특정 범위 내의 직류 저항값을 갖는 에어로졸 생성장치를 제공하는 것일 수 있다.
또 다른 목적은, 히터에 흐르는 전류값에 기초하여 히터에 공급되는 전력을 차단하는 회로를 구비하는 에어로졸 생성장치를 제공하는 것일 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 측면에 따르면, 에어로졸 생성물질을 가열하는 히터; 상기 히터에 전력을 공급하는 전원; 및 상기 전원에서 출력되는 전압을 상기 히터에 공급되는 전압으로 변환하는 전력변환부;를 포함하고, 상기 전력변환부는, 상기 전원과 연결되는 인덕터를 포함하며, 상기 인덕터의 인덕턴스는, 0.8 내지 1.2 uH 인 에어로졸 생성장치를 제공한다.
본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 의하면, 전력변환부의 인덕터가 특정 범위 내의 인덕턴스를 가짐으로써, 전력변환부에 흐르는 피크 전류를 감소시키고, 전력변환효율을 높일 수 있다.
본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 의하면, 전력변환부의 인덕터가 특정 범위 내의 직류 저항값을 가짐으로써, 전력변환부에 흐르는 피크 전류를 감소시키고, 전력변환부의 동작온도를 감소시켜, 회로의 동작 안정성을 높일 수 있다.
본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 의하면, 히터에 흐르는 전류값에 기초하여 히터에 공급되는 전력을 차단하는 회로를 구비하여, 히터의 오동작을 방지하고, 회로의 동작 안정성을 높일 수 있다.
본 개시의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 개시의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 개시의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 블록도이다.
도 2 및 도 3은, 본 개시의 일 실시예들에 관한 에어로졸 생성장치를 도시한 것이다.
도 4는, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 전방 사시도이다.
도 5는, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 회로도이다.
도 6은, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 전력변환부의 회로도이다.
도 7은, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 전력변환부의 인덕터의 인덕턴스에 따른 피크 전류를 비교한 그래프이다.
도 8은, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 전력변환부의 인덕터의 인덕턴스에 따른 전력변환부가 가열되는 온도를 나타낸 이미지이다.
도 9는, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 히터의 전력 차단 제어를 예시한 순서도이다.
도 10은, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 회로도이다.
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, 본 개시의 일 실시예에 관한 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 히터일 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 프로파일에 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 프로파일에 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 2 및 도 3은, 본 개시의 일 실시예들에 관한 에어로졸 생성장치(1)를 도시한 것이다.
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 3을 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, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 전방 사시도이다.
도 4를 참조하면, 바디(10)(예: 도 2, 3의 하우징(10))는, 길게 연장된 측벽(101,102)과, 일단을 형성하는 커버(103), 타단을 형성하는 베이스(104) 및 삽입공간(43)을 개폐하는 도어(110)를 포함할 수 있다. 바디(10)는, 일방향으로 길게 연장된 원통 형상일 수 있다.
바디(10)는, 외측면을 형성하는 측벽(101,102)을 포함할 수 있다. 측벽(101,102)은, 바디(10)의 둘레 방향을 따라 연장된 곡면을 포함할 수 있다.
측벽(101,102)은, 제1 측벽(101)을 포함할 수 있다. 제1 측벽(101)은, 바디(10)의 둘레 방향으로 연장될 수 있다. 제1 측벽(101)은, 바디(10)의 둘레 방향으로 벤딩되고, 내부에 공간을 형성할 수 있다. 제1 측벽(101)은, 일측이 개구될 수 있다. 제1 측벽(101)의 단면은, 일측이 개구된 루프(loop) 형상일 수 있다.
측벽(101,102)은, 제2 측벽(102)을 포함할 수 있다. 제2 측벽(102)은, 바디(10)의 길이 방향으로 길게 연장될 수 있다. 제2 측벽(102)은, 제1 측벽(101)에 결합될 수 있다. 제2 측벽(102)은, 제1 측벽(101)의 둘레 방향의 양 단부 사이에 위치하고, 제1 측벽(101)에 연속하는 면을 형성할 수 있다. 제2 측벽(102)은, 제1 측벽(101)이 측 방향으로 개구된 일측을 커버할 수 있다.
바디(10)는, 길이 방향의 일단을 형성하는 커버(103)를 포함할 수 있다. 커버(103)는, 제1 측벽(101)의 길이 방향의 일단 및 제2 측벽(102)의 길이 방향의 일단에 결합될 수 있다.
바디(10)는, 도어(110)를 포함할 수 있다. 도어(110)는, 커버(103)에 결합될 수 있다. 도어(110)는, 슬라이딩 방식으로 삽입공간(43, 도 2, 3 참조)을 개폐할 수 있다. 레일(105)은, 커버(103)에 형성될 수 있다. 도어(110)는, 레일(105)을 따라 슬라이딩될 수 있다.
바디(10)는, 길이 방향의 타단을 형성하는 베이스(104)를 포함할 수 있다. 베이스(104)는, 제1 측벽(101)의 길이 방향의 타단 및 제2 측벽(102)의 길이 방향의 타단에 결합될 수 있다.
바디(10)에, 버튼(106)(예: 도 1의 입력부(15))이 구비될 수 있다. 버튼(106)은, 제2 측벽(102)의 일측에 형성된 홀에 삽입될 수 있다.
바디(10)에, 디스플레이(141)(예: 도 1의 출력부(14))가 구비될 수 있다. 디스플레이(141)는, 제2 측벽(102)에 배치될 수 있다. 디스플레이(141)는 바디(10)의 길이방향을 따라 길게 연장될 수 있다. 디스플레이(141)는, 에어로졸 생성장치(1)에 대한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이(141)는 LED 발광 소자, 액정 디스플레이 패널(LCD), 유기 발광 디스플레이 패널(OLED) 등일 수 있다.
도 5는, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치(1)의 회로도이다.
도 5를 참조하면, 에어로졸 생성장치(1)는, 전원(11), 히터(18) 및 전력변환부(220) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
히터(18)는 바디(10) 에 배치될 수 있다. 히터(18)는 전원(11)으로부터 전력을 공급받아 바디(10)에 구비된 삽입공간(43) 및/또는 삽입공간(43)에 삽입된 스틱(2)(예: 도 2, 3의 에어로졸 생성물품(2))을 가열할 수 있다. 히터(18)는 앞서 도 1 내지 3에서 설명한 히터(18)의 특징을 포함할 수 있다.
전원(11)은 히터(18)에 전력을 공급할 수 있다. 전원(11)은 제어부(12)의 제어에 따라, 히터(18)에 전력을 공급할 수 있다.
전력변환부(220)는, 히터(18)와 전원(11) 사이에 구비될 수 있다. 전력변환부(220)는, 전원(11) 또는 후술하는 충전회로(210)에서 출력되는 전압을 히터(18)에 공급되는 전압으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 전력변환부(220)는, 전원(11) 또는 충전회로(210)에서 출력되는 전압을 변환하는 부스트 컨버터 및 벅-부스트 컨버터 등을 통해 구현될 수 있다. 전력변환부(220)는 부스터, 컨버터 또는 변압부라 칭해질 수 있다. 전력변환부(220)는 전원(11) 또는 충전회로(210)에서 출력되는 전압을 변환하여, 변환된 전압을 출력할 수 있다. 예를 들어, 전력변환부(220)에서 출력되는 전압의 크기는 전원(11) 또는 충전회로(210)에서 출력되는 전압의 크기와 동일하거나 더 클 수 있다.
전력변환부(220)는, 전원(11) 또는 충전회로(210)에서 출력되는 전압을 변환하기 위해, LC 공진 회로를 구비할 수 있다. LC 공진회로에는, 적어도 하나의 인덕터(221, 도 6 참조)와 커패시터(222, 도 6 참조)가 구비될 수 있다. 전력변환부(220)의 인덕터(221)는 특정 범위 내의 인덕턴스 값을 가질 수 있다. 전력변환부(220)의 구체적 구조는 도 6과 관련하여 상세하게 후술한다.
에어로졸 생성장치(1)는, 제어부(12), 충전회로(210), 제1 내지 제2 스위치(230,240) 및 레귤레이터(250) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
충전회로(210)는, 전원(11), 전력변환부(220) 및 제어부(12)와 연결될 수 있다. 충전회로(210)는, 제어부(12)의 제어에 따라, 전원(11)에서 공급되는 전력을 전력변환부(220)로 전달할 수 있다. 충전회로(210)는, 차저(charger)라 칭해질 수 있다.
충전회로(210)는, 전원(11)과 전력변환부(220)를 전기적으로 연결할 수 있다. 전원(11)은 충전회로(210)의 입력단(211)과 연결되고, 전력변환부(220)는 충전회로(210)의 출력단(212)과 연결될 수 있다.
충전회로(210)는, 제어부(12)의 제어에 의해, 전원(11)을 충전하거나, 전력변환부(220)에 전력을 전달할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(1)에 외부 전원(미도시)이 전기적으로 연결된 경우, 충전회로(210)는, 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 전원(11) 또는 전력변환부(220)로 공급할 수 있다. 충전회로(210)는, 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 전원(11)의 충전에 적절한 전력으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 생성장치(1)에 외부 전원이 전기적으로 연결되지 않은 경우, 충전회로(210)는, 전원(11)에서 공급되는 전력을 전력변환부(220)로 전달할 수 있다.
충전회로(210)는, 내부에 스위칭 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전회로(210) 내부에는 전계효과 트랜지스터(FET, field effect transistor) 등과 같은 파워 스위칭 소자들이 포함될 수 있다. 충전회로(210) 내부의 스위칭 소자들이 온(ON)되는 상태에서, 충전회로(210)의 입력단(211)과 출력단(212)을 통해 전원(11)에서 공급되는 전력이 출력단(212)과 연결된 소자들로 전달될 수 있다.
히터(18)에 제2 스위치(240)가 연결될 수 있다. 제2 스위치(240)는, 일단이 히터(18)와 연결되고, 타단이 그라운드(GND)와 연결될 수 있다. 제2 스위치(240)는, 제어부(12)의 제어에 따라, 히터(18)를 그라운드와 전기적으로 연결할 수 있다. 제2 스위치(240)에 의해, 전력변환부(220)에서 출력되는 전력이 히터(18)로 공급될 수 있다. 제2 스위치(240)는 PWM 스위치 또는 히터 스위치라 칭해질 수 있다.
제어부(12)는, 히터(18)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 제어부(12)는, 제2 스위치(240)의 스위칭을 제어하여, 히터(18)에 전력을 공급하거나, 전력이 공급되지 않도록 제어할 수 있다. 히터(18)는, 전력이 공급되면 발열할 수 있고, 전력이 공급되지 않으면 발열하지 않을 수 있다.
제어부(12)는, 제2 스위치(240)를 제어하여, 소정 주파수 및/또는 듀티비(duty ratio)를 가지는 펄스가 히터(18)에 공급되도록 제어할 수 있다. 제어부(12)는, 제2 스위치(240)를 통해 펄스의 주파수 및/또는 듀티비를 조절하여, 히터(18)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
제어부(12)는, 히터(18)의 온도를 도출할 수 있다. 제어부(12)는, 온도 센서(미도시)에서 출력되는 신호에 기초하여 히터(18)의 온도를 결정할 수 있다. 제어부(12)는, 결정된 히터(18)의 온도에 기초하여, 히터(18)에 공급되는 전력을 결정할 수 있다. 제어부(12)는, 전원(11), 충전회로(210), 전력변환부(220) 및 제2 스위치(240) 중 적어도 하나를 제어하여 히터(18)에 결정된 전력을 공급할 수 있다.
히터(18)와 전력변환부(220) 사이에 제1 스위치(230)가 구비될 수 있다. 제1 스위치(230)는, 전력변환부(220)와 히터(18)를 연결할 수 있다. 제1 스위치(230)는, 히터(18)에 이상 전류가 흐르는 경우, 오프(OFF) 동작하여 히터(18)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 제1 스위치(230)는 로드스위치라 칭해질 수 있다.
제어부(12)는, 히터(18)와 연결된 전류센서(미도시)로부터 출력 신호를 수신하고, 출력 신호에 기초하여 히터(18)에 이상 전류가 흐르는 것을 결정할 수 있다. 제어부(12)는, 히터(18)에 흐르는 전류가 설정된 임계값보다 더 큰 것에 기초하여 충전회로(210), 전력변환부(220), 제1 스위치(230) 및 제2 스위치(240) 중 적어도 하나를 제어하여 히터(18)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다.
이에 따라, 히터의 오동작을 방지하고, 회로의 동작 안정성을 높일 수 있다.
제어부(12)와 충전회로(210) 사이에 레귤레이터(250)가 더 구비될 수 있다. 레귤레이터(250)는, 충전회로(210)의 출력단(212)과 제어부(12)를 연결할 수 있다. 레귤레이터(250)는, 충전회로(210)에서 출력되는 전압(Vsys)을 변환할 수 있다. 예를 들어, 레귤레이터(250)는, 충전회로(210)에서 출력되는 전압(Vsys)을 변환하는 저손실 타입 리니어 레귤레이터(Low Dropout regulator) 등을 동해 구현될 수 있다.
이에 따라, 제어부(12)로 인가되는 전압을 안정화시킬 수 있다.
도 5에는 도시되지 않았으나, 충전회로(210)는, 히터(18) 및 제어부(12)와 연결될 수 있고, 실시예에 따라, 적어도 하나의 센서(예: 도 1의 센서부(13))와 진동모터(예: 도 1의 출력부(14)) 등이 더 연결될 수 있다. 충전회로(210)와 적어도 하나의 센서 사이에 레귤레이터(미도시)가 더 구비될 수 있다. 충전회로(210)와 진동모터 사이에 레귤레이터(미도시)가 더 구비될 수 있다. 각각의 레귤레이터는 충전회로(210)에서 출력되는 전압을 변환할 수 있다.
도 6은, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 전력변환부의 회로도이다.
도 6을 참조하면, 전력변환부(220)는, 일단이 충전회로(210)를 통해 전원(11)과 연결되고, 타단이 히터(18) 또는 제1 스위치(230)와 연결될 수 있다.
전력변환부(220)는, 정류소자(223)와 부스터스위치(224)를 구비할 수 있다. 부스터스위치(224)는, 적어도 하나의 스위칭 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부스터스위치(224)는, 적어도 하나의 전계효과 트랜지스터(FET)를 포함할 수 있다. 정류소자(223)는, 다이오드를 포함할 수 있다.
전력변환부(220)는, 인덕터(221)와 커패시터(222)를 구비할 수 있다. 인덕터(221)는, 일단이 전력변환부(220)의 입력단과 연결되고, 타단이 부스터스위치(224)와 연결될 수 있다. 커패시터(222)는, 일단이 정류소자(223)의 음극(cathode)과 연결되고 타단이 그라운드와 연결될 수 있다. 정류소자(223)는, 음극이 커패시터(222)와 연결되고, 양극(anode)이 부스터스위치(224) 및 인덕터(221)와 연결될 수 있다. 부스터스위치(224)는, 일단이 정류소자(223)의 양극 및 인덕터(221)와 연결될 수 있고, 타단이 그라운드와 연결될 수 있다. 부스터스위치(224)가 FET인 경우, 부스터스위치(224)의 드레인(drain)이 정류소자(223)의 양극 및 인덕터(221)와 연결될 수 있고, 소스(source)가 그라운드와 연결될 수 있다.
전력변환부(220)는, 부스터스위치(224)의 온-오프 동작을 통해 전력을 변환할 수 있다. 부스터스위치(224)가 온된 상태에서, 인덕터(221)가 충전될 수 있고, 부스터스위치(224)가 오프된 상태에서, 인덕터(221)에 충전된 에너지가 커패시터(222)로 충전될 수 있다.
부스터스위치(224)가 온-오프되는 듀티 사이클(D)에 의해 전력변환부(220)에서 출력되는 전압이 결정될 수 있다. 전력변환부(220)의 출력 전압(Vout)은, 입력 전압(Vin)에 비례하고, 듀티 사이클(D)이 커질수록 증가할 수 있다. 전력변환부(220)의 출력 전압(Vout)은 하기와 같은 식으로 표현될 수 있다.
Vout = Vin * (1/1-D)
제어부(12)는, 전력변환부(220)를 제어할 수 있다. 전력변환부(220)의 부스터스위치(224)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 전력변환부(220)는, 입력 전압을 승압시킬 수 있다. 예를 들어, 전력변환부(220)는, 전원(11)에서 출력되는 전압을 설정된 히터 전압(예: 4.6V 또는 5V)으로 승압시킬 수 있다. 전력변환부(220)는, 전원(11)의 전압이 설정된 히터 전압의 절반(예: 2.5V) 정도까지 떨어지는 경우에도, 안정적으로 설정된 히터 전압을 히터(18)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 전원의 수명을 연장시키고, 히터로 일정한 전압을 안정적으로 공급할 수 있다.
전력변환부(220)의 인덕터(221)는, 특정 범위의 인덕턴스를 가질 수 있다. 예를 들어, 인덕터(221)의 인덕턴스는, 0.8 내지 1.2 uH 일 수 있다. 예를 들어, 인덕터(221)의 인덕턴스는, 0.9 내지 1.1 uH 일 수 있다. 예를 들어, 인덕터(221)의 인덕턴스는, 약 1.0 uH 일 수 있다.
하기의 표 1에, 인덕터(221)의 인덕턴스에 따른 인덕터(221)의 전류를 비교한 결과를 나타내었다. 표 1은, 전력변환부(220)의 출력 전압은 4.6V일 때의 결과를 나타낸 것이다.
인덕턴스 (H) 1.5 * 10^-6 1.0 * 10^-6
인덕터 전류 최대값 (A) 5.8 5.56
표 1을 참조하면, 인덕터(221)의 인덕턴스가 1.5uH 인 경우, 인덕터(221)에 흐르는 전류의 최대값은 5.8A로 측정되었다. 인덕터(221)에 흐르는 전류는, 히터(18)를 예열하는 구간에서 전반적으로 높게 나타나며, 이러한 예열 구간에서 최대값이 측정되었다. 이에 반해, 인덕터(221)의 인덕턴스가 1.0 uH 인 경우, 인덕터(221)에 흐르는 전류의 최대값은 5.56A로 측정되었다.이와 같이, 인덕터(221)의 인덕턴스가 1.0 uH 또는 이로부터 일정 범위 내의 값을 갖는 경우, 인덕터(221)의 피크 전류값이 240mA 정도 감소하는 것을 확인할 수 있다.
인덕터(221)에 흐르는 피크 전류값이 높아질수록, 전력변환부(220)의 동작이 불안정해질 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 인덕터(221)의 인덕턴스가 1.0 uH 또는 이로부터 일정 범위 내의 값을 가짐으로써, 전력변환부(220)에 흐르는 피크 전류를 감소시킬 수 있고, 전력변환부(220)의 전력변환 효율을 높일 수 있다.
도 7은, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 전력변환부의 인덕터의 인덕턴스에 따른 피크 전류를 비교한 그래프이고, 도 8은, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 전력변환부의 인덕터의 인덕턴스에 따른 전력변환부가 가열되는 온도를 나타낸 이미지이다.
도 7 및 도 8을 도 6과 함께 참조하면, 전력변환부(220)의 인덕터(221)는, 특정 범위의 직류 저항값(DC resistance)을 가질 수 있다. 여기서, 직류 저항값은 인덕터(221)에 주파수가 0 Hz에 가까운 신호가 인가될 때의 인덕터(221)의 저항값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 인덕터(221)의 직류 저항값은, 20 milli ohm 보다 작을 수 있다. 예를 들어, 인덕터(221)의 직류 저항값은, 5 내지 10 milli ohm 일 수 있다. 예를 들어, 인덕터(221)의 직류 저항값은, 약 7 milli ohm 일 수 있다.
하기의 표 2에, 인덕터(221)의 직류 저항값에 따른 인덕터(221)의 전류 및 전력변환부(220)의 온도를 비교한 결과를 나타내었다. 표 2는, 전력변환부(220)의 출력 전압이 4.6V 이고, 인덕터(221)의 인덕턴스가 1.0 uH 일 때의 결과를 나타낸 것이다.
직류 저항값(ohm) 7.1 * 10^-3 20.0 * 10^-3
인덕터 전류 최대값 (A) 5.99 6.42
전력변환부 온도 (℃) 65.7 58.3
도 7을 표 2와 함께 참조하면, 인덕터(221)의 직류 저항값이 20.0 milli ohm 인 경우(도 7의 710), 인덕터(221)에 흐르는 전류의 최대값(I1)은 6.42A로 측정되었다. 인덕터(221)에 흐르는 전류는, 히터(18)를 예열하는 구간에서 전반적으로 높게 나타나며, 이러한 예열 구간 중 한 시점(t1)에서 최대값이 측정되었다. 이에 반해, 인덕터(221)의 직류 저항값이 7.1 milli ohm 인 경우(도 7의 720), 인덕터(221)에 흐르는 전류의 최대값(I2)은 5.99A로 측정되었다.이와 같이, 인덕터(221)의 직류 저항값이 7.1 milli ohm 또는 이로부터 일정 범위 내의 값을 갖는 경우, 인덕터(221)의 피크 전류값이 약 430mA 정도 감소하는 것을 확인할 수 있다.
인덕터(221)에 흐르는 피크 전류값이 높아질수록, 전력변환부(220)의 동작이 불안정해질 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 인덕터(221)의 직류 저항값이 7.1 milli ohm 또는 이로부터 일정 범위 내의 값을 가짐으로써, 전력변환부(220)에 흐르는 피크 전류를 감소시킬 수 있고, 전력변환부(220)의 전력변환 효율을 높일 수 있다.
도 8을 표 2와 함께 참조하면, 인덕터(221)의 직류 저항값이 20.0 milli ohm 인 경우(도 8의 (a)), 전력변환부(220)의 최대 온도는 65.7도로 측정되었다. 전력변환부(220)의 온도 역시, 히터(18)를 예열하는 구간에서 전반적으로 높게 나타나며, 이러한 예열 구간에서 최대값이 측정되었다. 이에 반해, 인덕터(221)의 직류 저항값이 7.1 milli ohm 인 경우(도 8의 (b)), 전력변환부(220)의 최대 온도는 58.3도로 측정되었다.
이와 같이, 인덕터(221)의 직류 저항값이 7.1 milli ohm 또는 이로부터 일정 범위 내의 값을 갖는 경우, 전력변환부(220)의 최대 온도가 약 7.4도 정도 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
인덕터(221)에 흐르는 피크 전류값이 높아질수록, 전력변환부(220)의 동작이 불안정해질 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 인덕터(221)의 직류 저항값이 7.1 milli ohm 또는 이로부터 일정 범위 내의 값을 가짐으로써, 전력변환부(220)에 흐르는 피크 전류를 감소시킬 수 있고, 전력변환부(220)의 동작온도를 감소시켜, 회로의 동작 안정성을 높일 수 있다.
도 9는, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 히터의 전력 차단 제어를 예시한 순서도이다.
도 9를 도 5와 함께 참조하면, 제어부(12)는, 전원(11), 충전회로(210), 전력변환부(220), 제1 스위치(230) 및 제2 스위치(240) 중 적어도 하나를 제어하여, 히터(18)에 전력을 공급할 수 있다(S910). 히터(18)는, 전원(11)으로부터 전력을 공급받아 발열할 수 있다.
제어부(12)는, 히터(18)에 흐르는 전류에 기초하여, 히터(18)에 전력 공급 여부를 제어할 수 있다. 제어부(12)는, 히터(18)와 연결된 전류센서로부터 출력신호를 수신하고, 출력신호에 기초하여 히터(18)에 흐르는 전류값을 결정할 수 있다. 제어부(12)는, 히터(18)에 흐르는 전류값을 제1 임계값과 비교할 수 있다(S920). 제1 임계값은, 실험 등을 통해 히터(18)가 발열되는 과정에서 히터(18)가 고장나거나 변형이 발생되지 않는 최대 전류값 또는 히터(18)에 전력을 공급하는 구성요소들이 정상적으로 동작할 수 있는 최대 전류값에 대응할 수 있다.
제어부(12)는, 충전회로(210)의 히터(18)에 흐르는 전류값이 제1 임계값보다 크거나 같은 경우(S930의 "Y"), 히터(18)로 공급되는 전력이 차단되도록 제어할 수 있다(S940). 예를 들어, 제어부(12)는, 충전회로(210), 전력변환부(220), 제1 스위치(230) 및 제2 스위치(240) 중 적어도 하나를 제어하여 히터(18)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 바람직하게, 제어부(12)는, 제1 스위치(230)를 제어하여 히터(18)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 제1 스위치(230)는, 제어부(12)의 제어에 의해 오프되어, 히터(18)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다.
한편, 제어부(12)는, 충전회로(210)의 히터(18)에 흐르는 전류값이 제1 임계값보다 작은 경우(S930의 "N"), 히터(18)에 전력이 공급되는 상태가 유지되도록 제어할 수 있고, S910 과정 및 이후 과정이 반복되어 수행될 수 있다.
제1 스위치(230)의 출력단과 입력단 사이의 임피던스는 특정 범위의 저항값을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(230)의 출력단과 입력단 사이의 임피던스는, 10 내지 20 milli ohm 일 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(230)의 출력단과 입력단 사이의 임피던스는, 15 milli ohm 일 수 있다.
제1 스위치(230)의 출력단과 입력단 사이의 임피던스가, 20 milli ohm 이상인 경우, 히터(18)에 전력이 공급되는 상태에서, 제1 스위치(230)에 의해 소모되는 전력이 필요 이상으로 커져, 전력 효율이 감소할 수 있다. 또한, 제1 스위치(230)에 의한 전압 드롭이 커져, 히터(18)에 인가되는 전압이 감소될 수 있다.
이에 따라, 히터의 오동작을 방지하고, 회로의 동작 안정성을 높일 수 있다. 또한, 히터의 오동작을 방지하기 위한 제1 스위치가 구비되더라도, 제1 스위치에 의해 전력 효율이 감소하는 것을 최소화할 수 있다.
도 10은, 본 개시의 일 실시예에 관한 에어로졸 생성장치의 회로도이다. 앞서 도 5에 도시된 구성과 중복되는 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 10을 참조하면, 에어로졸 생성장치(1)는, 전원(11), 히터(18), 전력변환부(220), 충전회로(210), 제2 스위치(240) 및 레귤레이터(250) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 저항(R1)이, 히터(18)와 전력변환부(220) 사이에 구비될 수 있다. 제1 저항(R1)은, 전력변환부(220)와 히터(18)를 연결할 수 있다. 제1 저항(R1)은, 히터(18)에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 저항일 수 있다. 제1 저항(R1)에 전류센서가 연결될 수 있다. 제1 저항(R1)은 센싱 저항이라 칭해질 수 있다.
제어부(12)는, 전류센서로부터 출력신호를 수신하고, 출력 신호에 기초하여 히터(18)에 이상 전류가 흐르는 것을 결정할 수 있다. 제어부(12)는, 히터(18)에 흐르는 전류가 설정된 임계값보다 더 큰 것에 기초하여 충전회로(210), 전력변환부(220) 및 제2 스위치(240) 중 적어도 하나를 제어하여 히터(18)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다.
이에 따라, 히터의 오동작을 방지하고, 회로의 동작 안정성을 높일 수 있다.
제1 저항(R1)은 특정 범위의 저항값을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 저항(R1)의 저항값은, 1 내지 3 milli ohm 일 수 있다. 예를 들어, 제1 저항(R1)의 저항값은, 2 milli ohm 일 수 있다.
이에 따라, 충전회로(210), 전력변환부(220) 및 제2 스위치(240) 중 적어도 하나를 통해 히터의 오동작을 방지할 수 있다. 또한, 히터(18)에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 제1 저항(R1)의 저항값이 스위칭 소자(예: 제1 스위치(230))의 임피던스보다 더 작은 값을 가짐으로써, 제1 저항에 의해 전력 효율이 감소하는 것을 최소화할 수 있다.
한편, 도 9에 도시된 히터의 전력 차단 제어는, 도 10의 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, S920 과정에서, 제어부(12)는, 제1 저항(R1)에 연결된 전류센서가 출력하는 신호에 기초하여 히터(18)에 흐르는 전류값을 결정하고, 이를 제1 임계값과 비교할 수 있다. 예를 들어, S940 과정에서, 제어부(12)는, 충전회로(210), 전력변환부(220) 및 제2 스위치(240) 중 적어도 하나를 제어하여 히터(18)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다.
상기와 같이, 본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 의하면, 전력변환부의 인덕터가 특정 범위 내의 인덕턴스를 가짐으로써, 전력변환부에 흐르는 피크 전류를 감소시키고, 전력변환효율을 높일 수 있다.
본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 의하면, 전력변환부의 인덕터가 특정 범위 내의 직류 저항값을 가짐으로써, 전력변환부에 흐르는 피크 전류를 감소시키고, 전력변환부의 동작온도를 감소시켜, 회로의 동작 안정성을 높일 수 있다.
본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 의하면, 히터에 흐르는 전류값에 기초하여 히터에 공급되는 전력을 차단하는 회로를 구비하여, 히터의 오동작을 방지하고, 회로의 동작 안정성을 높일 수 있다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 개시의 일 측면에 따른 에어로졸 생성장치(1)는, 에어로졸 생성물질을 가열하는 히터(18); 상기 히터(18)에 전력을 공급하는 전원(11); 및 상기 전원(11)에서 출력되는 전압을 상기 히터(18)에 공급되는 전압으로 변환하는 전력변환부(220);를 포함하고, 상기 전력변환부(220)는, 상기 전원(11)과 연결되는 인덕터(221)를 포함하며, 상기 인덕터(221)의 인덕턴스는, 0.8 내지 1.2 uH 일 수 있다.
또한, 본 개시의 다른(another) 측면에 따르면, 상기 인덕터(221)의 인덕턴스는, 0.9 내지 1.1 uH 일 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 전력변환부(220)는, 상기 전원(11)에서 출력되는 전압을 승압하는 부스트 컨버터를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 인덕터(221)의 직류 저항값(DC resistance)은, 20 mohm 보다 작을 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 인덕터(221)의 직류 저항값(DC resistance)은, 5 내지 10 mohm 일 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 전력변환부(220)와 상기 히터(18)를 연결하고, 상기 전력변환부(220)에서 출력되는 전력을 상기 히터(18)로 전달하는 로드 스위치(230)를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 로드 스위치(230)는, 상기 히터(18)에 흐르는 전류가 제1 임계값 이상인 경우, 오프(OFF)되어, 상기 히터(18)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 로드 스위치(230)의 출력단과 입력단 사이의 임피던스는, 10 내지 20 mohm 일 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 전력변환부(220)와 상기 히터(18)를 연결하는 제1 저항(R1)을 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 제1 저항(R1)의 저항값은, 1 내지 3 mohm 일 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 전력변환부(220)는, 상기 히터(18)에 흐르는 전류가 제2 임계값 이상인 경우, 오프(OFF)되어, 상기 히터(18)에 공급되는 전력이 차단될 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 히터(18) 및 상기 전력변환부(220) 중 적어도 하나의 동작을 제어하여, 상기 히터(18)로 공급되는 전력을 제어하는 제어부(12)를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 일단(241)이 상기 히터(18)와 연결되고 타단(242)이 접지되는 히터 스위치(240)를 포함하고, 상기 제어부(12)는, 상기 히터(18)에 소정 주파수 및/또는 듀티비를 가지는 펄스가 공급되도록 상기 히터 스위치(240)를 제어할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 측면에 따르면, 상기 전원(11)과 상기 전력변환부(220)를 연결하고, 상기 전원(11)에서 공급되는 전력을 상기 전력변환부(220)로 전달하는 충전회로(210)를 포함할 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 (14)

  1. 에어로졸 생성물질을 가열하는 히터;
    상기 히터에 전력을 공급하는 전원; 및
    상기 전원에서 출력되는 전압을 상기 히터에 공급되는 전압으로 변환하는 전력변환부;를 포함하고,
    상기 전력변환부는,
    상기 전원과 연결되는 인덕터를 포함하며,
    상기 인덕터의 인덕턴스는, 0.8 내지 1.2 uH 인 에어로졸 생성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인덕터의 인덕턴스는, 0.9 내지 1.1 uH 인 에어로졸 생성장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력변환부는,
    상기 전원에서 출력되는 전압을 승압하는 부스트 컨버터(boost converter)를 포함하는 에어로졸 생성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인덕터의 직류 저항값(DC resistance)은,
    20 mohm 보다 작은 에어로졸 생성장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인덕터의 직류 저항값(DC resistance)은,
    5 내지 10 mohm 인 에어로졸 생성장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력변환부와 상기 히터를 연결하고, 상기 전력변환부에서 출력되는 전력을 상기 히터로 전달하는 로드스위치를 포함하는 에어로졸 생성장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 로드스위치는,
    상기 히터에 흐르는 전류가 제1 임계값 이상인 경우, 오프(OFF)되어, 상기 히터에 공급되는 전력을 차단하는 에어로졸 생성장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 로드스위치의 출력단과 입력단 사이의 임피던스는,
    10 내지 20 mohm 인 에어로졸 생성장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전력변환부와 상기 히터를 연결하는 제1 저항을 포함하는 에어로졸 생성장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 저항의 저항값은,
    1 내지 3 mohm 인 에어로졸 생성장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전력변환부는,
    상기 히터에 흐르는 전류가 제2 임계값 이상인 경우, 오프(OFF)되어, 상기 히터에 공급되는 전력이 차단되는 에어로졸 생성장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 히터 및 상기 전력변환부 중 적어도 하나의 동작을 제어하여, 상기 히터로 공급되는 전력을 제어하는 제어부를 포함하는 에어로졸 생성장치.
  13. 제12항에 있어서,
    일단이 상기 히터와 연결되고 타단이 접지되는 히터 스위치를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 히터에 소정 주파수 및/또는 듀티비(duty ratio)를 가지는 펄스가 공급되도록 상기 히터 스위치를 제어하는 에어로졸 생성장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전원과 상기 전력변환부를 연결하고, 상기 전원에서 공급되는 전력을 상기 전력변환부로 전달하는 충전회로를 포함하는 에어로졸 생성장치.
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