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KR20210034004A - 에어로졸 발생 시스템에서 가열을 제어하는 방법 - Google Patents

에어로졸 발생 시스템에서 가열을 제어하는 방법 Download PDF

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KR20210034004A
KR20210034004A KR1020217003329A KR20217003329A KR20210034004A KR 20210034004 A KR20210034004 A KR 20210034004A KR 1020217003329 A KR1020217003329 A KR 1020217003329A KR 20217003329 A KR20217003329 A KR 20217003329A KR 20210034004 A KR20210034004 A KR 20210034004A
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aerosol
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스테판 빌랏
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

히터(119)를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템(100)에서 가열을 제어하는 방법으로, 방법은: 미리 결정된 전력이 히터(119)에 제공되어 히터(119)의 저항이 결정되고, 결정된 저항은 히터의 온도를 나타내는, 제1 제어 단계; 미리 결정된 조건을 모니터링하여 미리 결정된 조건의 검출 시, 히터(119)의 저항을 기록하는 단계; 기록된 저항에 기초하여 히터(119)의 목표 온도에 대응하는 목표 저항(RT)을 결정하는 단계; 및 히터(119)가 목표 저항(RT)에 대응하는 목표 온도를 향해 구동되도록 히터(119)에 제공되는 전력이 목표 저항(RT)을 향해 히터(119)의 저항을 구동하도록 제어 가능하게 조정되어 있는 제2 제어 단계를 포함하고 있다.

Description

에어로졸 발생 시스템에서 가열을 제어하는 방법
본 발명은 히터를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에서 가열을 제어하는 방법 및 이러한 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에어로졸을 발생시키기 위해 가열하여 에어로졸 형성 기재를 기화시키는 핸드헬드 전기 작동식 에어로졸 발생 시스템에 관한 것이다.
전기 작동식 에어로졸 발생 시스템이 공지되어 있다. 이러한 시스템은 전형적으로 배터리 및 제어 전자 장치를 갖는 장치부, 에어로졸 형성 기재, 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 배열되어 있는 적어도 하나의 저항 가열 요소를 포함하고 있는 전기 히터 및 마우스피스로 이루어져 있다. 일부 시스템에서, 에어로졸 형성 기재는 액체를 포함하고, 세장형 심지는 액체 에어로졸 형성 기재를 히터에 운반하는데 사용된다. 히터는 통상적으로 세장형 심지 주위에 권취되어 있는 저항 가열 와이어의 코일을 포함하고 있다. 히터, 심지 및 액체 에어로졸 형성 기재는 종종 장치부에 부착되거나 장치 내에 수용될 수 있는 카트리지 내에 함유되어 있다. 사용자가 장치를 작동시킬 때, 전류는 히터를 통과하여 심지 내의 액체를 기화시키는 저항 가열을 야기한다. 마우스피스를 통해 흡입하거나 마우스피스를 퍼핑하여, 공기가 시스템을 통해 흡인되고 증기를 연행하며, 이후 냉각되어 에어로졸을 형성한다. 에어로졸 탑재 공기는 마우스피스를 통해 시스템을 떠나 사용자의 입으로 들어간다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '에어로졸 형성 기재'는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재에 관한 것이다. 이러한 휘발성 화합물들은 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 편리하게는 에어로졸 발생 물품의 일부분일 수 있다.
일반적으로 에어로졸 발생 시스템이 시간이 경과에 따라 일관된 에어로졸을 생성할 수 있는 것이 바람직하다. 이는 특히 에어로졸의 변화가 사용자의 경험을 손상시킬 수 있고 극한 변형이 잠재적으로 위험할 수 있기 때문에 에어로졸이 인간의 소비를 위한 경우이다. 또한, 에어로졸 발생 시스템이, 에어로졸을 발생시키는 데 필요한 에너지의 양의 측면에서 가능한 효율적으로 에어로졸을 생성하는 것이 일반적으로 바람직하다. 그러나, 이는 시스템의 제조 공정, 이러한 시스템에 사용되는 에어로졸 형성 기재의 특성 변화 및 이러한 시스템이 사용되는 상이한 작동 조건의 변형으로 인해 달성하기가 어려울 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재를 사용하는 에어로졸 발생 시스템에서, "건조 가열" 상황, 즉, 히터가 존재하는 불충분한 액체 에어로졸 형성 기재로 가열되는 상황을 검출하여 회피할 수 있는 것이 또한 바람직하다. 이 상황은 또한 "건식 퍼프(dry puff)"로도 알려져 있으며, 포름알데히드와 같은 바람직하지 않은 부산물을 생산할 수 있는 액체 에어로졸 형성 기재의 과열 및, 잠재적으로 열분해를 초래할 수 있다.
일관된 에어로졸을 생성하기 위해, 에어로졸 형성 기재를 가열하는데 사용되는 히터의 온도를 제어 또는 조절하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 목적은 에어로졸 형성 기재의 가열 동안 그 특성에 더욱 일관성이 있는 에어로졸을 제공하는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 에어로졸 형성 기재를 더욱 효율적으로 가열하고 건식 퍼프의 가능성을 감소시키는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 히터를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템에서 가열을 제어하는 방법이 제공되어 있으며, 상기 방법은: 미리 결정된 전력이 상기 히터에 제공되어 상기 히터의 저항이 결정되고, 상기 결정된 저항은 상기 히터의 온도를 나타내는, 제1 제어 단계; 미리 결정된 조건을 모니터링하여 상기 미리 결정된 조건의 검출 시, 상기 히터의 저항을 기록하는 단계; 상기 기록된 저항에 기초하여 상기 히터의 목표 온도에 대응하는 목표 저항을 결정하는 단계; 및 상기 히터가 상기 목표 저항에 대응하는 목표 온도를 향해 구동되도록 히터에 제공되는 전력이 상기 목표 저항을 향해 상기 히터의 저항을 구동하도록 제어 가능하게 조정되어 있는, 제2 제어 단계를 포함하고 있다.
히터의 온도를 제어 또는 조절하는 한 가지 방법은 전력 조절이다. 전력 조절된 시스템에서, 히터에 미리 결정된 또는 일정한 전력이 제공되고 히터의 저항이 모니터링된다. 히터의 전기 저항과 히터의 온도 사이의 관계가 일반적으로 공지되어 있거나 결정될 수 있기 때문에, 히터의 저항은 히터의 온도의 표시를 제공할 수 있다. 예를 들어, 히터의 전기 저항은 히터의 온도에 비례하는 것으로 알려져 있을 수 있으며, 이 경우 저항과 온도 사이에는 실질적으로 선형의 관계가 있을 것이다.
미리 결정된 또는 일정한 전력의 제공시, 히터의 온도는 초기에 목표 온도를 향해, 예컨대 약 0.3초 이내에 빠르게 증가할 것이다. 일반적으로, 전력은 히터의 온도가 목표 온도의 영역에서 안정화되기 시작하도록 선택된다. 그러나 일반적으로 히터의 온도를 가열하는데 요구되는 것보다 목표 온도에서 히터의 온도를 유지하는데 더 적은 전력이 요구된다. 결과적으로, 일정한 전력이 히터에 계속해서 전달되면, 히터의 온도는 목표 온도를 초과하는 기간 동안, 그러나 더 낮은 속도로 계속해서 증가할 것이다. 저항을 모니터링하여, 저항이 너무 높으면, 즉 히터의 온도가 목표 온도를 넘어서 증가하면 히터로의 전력이 감소되거나 정지될 수 있다. 그러나, 히터의 온도가 전력 조절된 시스템에서 목표 온도를 "오버슈트(overshoot)"하는 경향이 있다. 이는, 사용자 흡입 동안 에어로졸 발생의 증가 및 이에 따른 에어로졸 전달의 가변성을 초래할 수 있기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 목표 온도를 오버슈팅하는 것은 에너지가 낭비되는 것을 의미하며, 이는 장치의 효율에 악영향을 미친다.
히터의 온도를 제어 또는 조절하는 다른 방법은 저항 조절이다. 저항 조절된 시스템에서, 목표 온도를 나타내는 목표 저항이 설정되고 히터에 공급되는 전력은 히터의 저항이 목표 저항의 영역을 향해 구동되거나 또는 목표 저항의 영역에서 또는 목표 저항의 영역 내에 유지되기에 적합하다. 그러나, 저항 조절을 사용하여 온도를 조절하는 것은, 제조 변형, 접촉 저항의 가변성, 에어로졸 발생 기재의 다양한 특성, 상이한 주변 온도 및 다양한 히터의 상이한 기하학적 구조, 재료 및 저항과 같은, 히터의 저항에 영향을 미치는 다양한 인자들로 인해 목표 저항을 계산하는 데 어려움이 있기 때문에 문제가 될 수 있다.
본 발명의 제1 측면의 방법은 에어로졸 발생 시스템에서 가열을 제어하기 위한 두 개의 제어 단계들; 전력 조절에 기초한 제1 제어 단계 및 저항 조절에 기초한 제2 제어 단계를 사용한다. 이는, 각각의 유형의 단점들을 감소시킬 수 있는 반면, 조절의 두가지 유형들의 이점들이 이용될 수 있는 것을 의미하는 조절의 하이브리드 방법을 초래한다. 이러한 하이브리드 방법은 다음과 같이 다수의 이점들을 제공한다.
전력 조절에 기초한 제1 제어 단계는 히터에 제공되고 히터의 저항을 결정하기 위한 일정한 전력만이 필요하다. 이러한 제어 단계 동안 전력을 적응할 필요가 없으므로, 제어가 비교적 간단하고 저항 조절에 비해 제어 자원을 더 적게 사용한다. 이는 가열 사이클의 초기 단계 동안, 즉 히터가 단순히 가열되는 동안 유익한데, 이는 이 시간 동안 온도를 조절할 필요가 적기 때문이다.
미리 결정된 조건의 검출 시, 저항이 기록되고 기록된 저항은 기록된 저항에 기초하여 목표 저항을 결정하는데 사용될 수 있다. 목표 저항이 미리 결정된 조건을 검출하는 시점에 기록된 히터의 저항에 단순히 기초하기 때문에, 목표 저항은, 제조 변형, 접촉 저항의 가변성, 에어로졸 발생 기재의 다양한 특성, 상이한 주변 온도 및 다양한 히터의 상이한 기하학적 구조, 재료 및 저항과 같은 히터의 저항에 달리 영향을 미칠 수 있는 다양한 인자들과 독립적으로 결정될 수 있다.
목표 저항의 결정 후에, 저항 조절에 기초한 제2 제어 단계가 이어서, 히터가 목표 저항에 대응하는 목표 온도를 향해 구동되도록 히터에 제공되는 전력이 목표 저항을 향해 히터의 저항을 구동하도록 제어 가능하게 조정하는데 사용될 수 있다. 이는 히터의 온도가 목표 온도를 오버슈팅할 가능성을 감소시킨다. 결과적으로, 흡입 동안 및 후속 흡입 동안 모두 발생된 에어로졸의 특성의 일관성 또는 균일성이 개선된다. 예를 들어, 전달된 에어로졸의 체적은 에어로졸 내에 함유되어 있는 성분들이 더 일정하게 제조될 수 있다. 이는 전반적으로 개선된 사용자 경험을 초래한다. 또한, 온도 오버슈트를 감소시킴으로써, 더 적은 에너지가 낭비되고 시스템의 효율이 개선된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '목표 저항'은 미리 결정된 조건의 검출시 기록된 히터의 저항에 기초하여 결정되는 히터의 전기 저항을 지칭한다. 전술한 바와 같이, 히터의 전기 저항 및 히터의 온도 사이의 관계가 일반적으로 공지되어 있거나 결정될 수 있기 때문에, 히터의 저항은 히터의 온도의 표시를 제공할 수 있다. 따라서, 목표 저항은 대응하는 목표 온도를 가지며 그 반대도 가능하다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '목표 온도'는 목표 저항에 대응하는 온도 또는 온도 범위를 지칭한다. 목표 온도는 에어로졸 형성 기재로부터 에어로졸을 발생시키기에 충분하지만, 에어로졸 형성 기재의 열분해가 발생하거나 또는 바람직하지 않은 부산물이 생산되는 온도 미만이다.
상기 방법은 미리 결정된 조건의 검출시 제1 제어 단계로부터 제2 제어 단계로 전환될 수 있다. 이는 미리 결정된 조건에 대한 신속한 반응을 허용한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '미리 결정된 조건'은 히터의 저항이 목표 저항에 또는 목표 저항 근처에 있다는 것을 나타내는 조건 또는 기준을 지칭한다. 상기 조건은 방법을 수행하기 전에 공지되거나 결정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 히터에 전력이 제공되는 경우, 온도 및 이에 따른 히터의 저항은 목표 온도 주위로 안정화하기 시작하기 전에 초기에 빠르게 증가한다. 저항이 안정화하기 시작하는 지점이 모니터링될 수 있고, 안정화 내의 다양한 지점들은 미리 결정된 조건으로서 설정되어 있다.
미리 결정된 조건은 다음과 같이 하나 이상의 상이한 조건 등으로부터 선택될 수 있다.
일 예로서, 미리 결정된 조건은 사용자 흡입의 시작으로부터의 경과 시간일 수 있다. 목표 온도에서 또는 목표 온도 근처에서 안정화하기 위한 저항이 취해진 시간은 공지되어 있거나 결정될 수 있으며, 이 시간은 미리 결정된 조건으로서 사용될 수 있다.
다른 예로서, 미리 결정된 조건은 미리 결정된 임계값 미만인 저항의 도함수일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '저항의 도함수'는 다른 변수의 변화에 대한 저항 변화에 대한 감도의 측정을 지칭한다. 예를 들어, 도함수는 시간에 따른 저항 변화율, 예컨대 저항 대 시간 곡선의 구배일 수 있거나, 또는 도함수가 샘플링 시간 내에서 저항의 절대 변화일 수 있다. 저항이 목표 온도 주위로 안정화하기 시작하면, 시간에 따른 저항 변화율이 감소하기 시작한다. 미리 결정된 조건은 저항의 변화율에 대한 소정의 값일 수 있고, 방법은 저항 변화율이 이 값 아래로 강하되는 때를 모니터링할 수 있다.
또 다른 예로서, 미리 결정된 조건은 0과 동일한 저항의 도함수일 수 있다. 히터의 온도가 최고 온도에 도달했을 때, 주어진 전력에 도달할 것이고, 온도 변화율 및 이에 따른 변화율은 0이 될 것이다. 이러한 0 저항 변화율은 미리 결정된 조건으로서 사용될 수 있다.
또한, 미리 결정된 조건은 저항 및/또는 시간에 기초한 임의의 적합한 기준일 수 있다.
제1 제어 단계 및 제2 제어 단계는 사용자 흡입 동안, 및 선택적으로 각 사용자 흡입 또는 퍼프 동안 수행될 수 있다. 이는 각각의 흡입에 대해 목표 저항이 설정되고 효과적으로 최적화될 수 있게 한다. 이는, 목표 저항이 퍼프들 사이에서 변경될 가능성이 있는 경우, 예를 들어, 에어로졸 형성 기재가 고갈되거나 주변 작동 조건이 빠르게 변화되는 경우에 특히 유용하다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '흡입' 및 '퍼프'는 상호 교환적으로 사용되고 시스템으로부터 에어로졸을 흡인하기 위해 시스템의 말단을 흡인하는 사용자의 동작을 의미하도록 의도된다.
제1 제어 단계 및 제2 제어 단계는 제1 사용자 흡입 동안 수행될 수 있고, 제2 및 후속 사용자 흡입은 제2 제어 단계만을 사용할 수 있다. 이는, 특정 사용자 세션 내의 모든 후속 흡입에 걸쳐 일관된 에어로졸이 생성되도록, 목표 저항이 제1 사용자 흡입에 의해 설정될 수 있게 하고 모든 후속 흡입에 사용될 수 있게 한다. 원하는 경우, 제2 제어 단계가 일정한 전력을 제공해야 하는 것에 의해 제한되지 않기 때문에, 히터의 온도는 전력 조절에 기초하는 제1 제어 단계보다 목표 온도로 더 빠르게 증가될 수 있다. 즉, 히터의 온도를 목표 온도를 향해 더 빨리 구동하기 위해, 시스템이 필요한 경우, 제1 제어 단계의 일정한 전력 너머로 전력이 증가될 수 있다.
목표 저항은 복수의 초기 사용자 흡입 후에 결정될 수 있다. 선택적으로, 제1 제어 단계 및 미리 결정된 조건을 모니터링 및 검출하여 저항을 기록하는 단계만이 복수의 초기 사용자 흡입 동안 수행될 수 있다. 이 옵션의 경우, 제2 제어 모드로 전환하는 것은 흡입 동안이 아닌 흡입들 사이에서 발생할 것이다.
목표 저항은 복수의 초기 사용자 흡입으로부터 기록된 저항의 평균에 기초하여 결정될 수 있다. 복수의 초기 사용자 흡입으로부터 기록된 저항의 평균에 기초한 목표 저항은, 예를 들어 시스템이 열적으로 안정화되기 전에 에어로졸 발생 시스템의 초기 시동 동안에, 또는, 시동시 예를 들어 실외에서 실내로의 이동하는 사용자에 의해 주변 작동 조건이 갑자기 변화되는 경우에, 초기 기록된 저항의 변화가 고려되거나 평준화되게 할 수 있다.
복수의 초기 사용자 흡입 후의 사용자 흡입은 제2 제어 단계만을 사용할 수 있고, 목표 저항은 상기 복수의 초기 사용자 흡입으로부터 상기 기록된 저항의 평균에 기초할 수 있다. 이는 특정 사용자 세션에서 후속 흡입 동안 일관된 에어로졸 생성을 제공할 수 있다. 원하는 경우, 제2 제어 단계가 일정한 전력을 제공해야 하는 것에 의해 제한되지 않기 때문에, 히터의 온도는 전력 조절에 기초하는 제1 제어 단계보다 목표 온도로 더 빠르게 증가될 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 히터; 전력 공급부; 및 컨트롤러를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있으며, 여기서 상기 컨트롤러는, 상기 히터에 미리 결정된 전력을 제공하여 제1 제어 모드에서 상기 히터의 저항을 결정하고, 여기서 상기 결정된 저항은 상기 히터의 온도를 나타내고; 미리 결정된 조건을 모니터링하여, 상기 미리 결정된 조건의 검출시에, 상기 히터의 상기 저항을 기록하고; 상기 기록된 저항에 기초하여 상기 히터의 목표 온도에 대응하는 목표 저항을 결정하고; 그리고 상기 히터가 상기 목표 저항에 대응하는 목표 온도를 향해 구동되도록 제2 제어 모드에서 상기 목표 저항을 향해 상기 히터의 저항을 구동하기 위해 상기 히터에 제공되는 전력을 제어 가능하게 조절하도록, 구성되어 있다.
본 발명의 제2 측면의 시스템은 에어로졸 발생 시스템에서 가열을 제어하기 위해 2개의 제어 모드들; 전력 조절에 기초한 제1 제어 모드 및 저항 조절에 기초한 제2 제어 모드들을 사용한다. 제1 및 제2 제어 모드들은 본 발명의 제1 측면의 방법의 제1 및 제2 제어 단계에 대응한다. 결과적으로, 시스템은, 각각의 유형의 단점들을 감소시킬 수 있는 반면, 조절의 두가지 유형들의 이점들이 이용될 수 있는 하이브리드 온도 조절로 구성되어 있다. 이러한 하이브리드 조절은 다수의 이점을 제공하며, 이는 본 발명의 제1 측면 하에서 상기 논의되고, 간결하게, 여기서는 반복되지 않는다.
컨트롤러는 미리 결정된 조건의 검출시 제1 제어 모드로부터 제2 제어 모드로 전환하도록 구성될 수 있다. 이는 미리 결정된 조건에 대한 신속한 반응을 허용한다.
미리 결정된 조건은 다음 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있는데, i) 사용자 흡입 시작으로부터의 경과 시간; ii) 미리 결정된 임계값보다 작은 저항의 도함수; 및 iii) 0과 동일한 저항의 도함수다. 이러한 미리 결정된 조건들의 각각은 본 발명의 제1 측면에 대한 미리 결정된 조건과 동일하며 상기에서 논의된다. 간결하게, 이 논의는 여기에서 반복되지 않는다. 또한, 미리 결정된 조건은 저항 및/또는 시간에 기초한 임의의 적합한 기준일 수 있다.
제1 제어 모드 및 제2 제어 모드는 사용자 흡입 동안, 및 선택적으로 각각의 사용자 흡입 동안, 사용될 수 있다. 이는 각각의 흡입에 대해 목표 저항이 설정되고 효과적으로 최적화될 수 있게 한다. 이는, 목표 저항이 퍼프들 사이에서 변경될 가능성이 있는 경우, 예를 들어, 에어로졸 형성 기재가 고갈되거나 주변 작동 조건이 빠르게 변화되는 경우에 특히 유용하다.
제1 제어 모드 및 제2 제어 모드는 제1 사용자 흡입 동안 사용될 수 있고, 제2 및 후속 사용자 흡입은 제2 제어 모드만을 사용할 수 있다. 이는, 특정 사용자 세션 내의 모든 후속 흡입에 걸쳐 일관된 에어로졸이 생성되도록, 목표 저항이 제1 사용자 흡입에 의해 설정될 수 있게 하고 모든 후속 흡입에 사용될 수 있게 한다. 원하는 경우, 제2 제어 모드가 일정한 전력을 제공해야 하는 것에 의해 제한되지 않기 때문에, 히터의 온도는 전력 조절에 기초하는 제1 제어 모드보다 목표 온도로 더 빠르게 증가될 수 있다. 즉, 히터의 온도를 목표 온도를 향해 더 빨리 구동하기 위해 시스템이 필요한 경우, 전력은 제1 제어 모드의 일정한 전력을 넘어서 증가될 수 있다.
목표 저항은 복수의 초기 사용자 흡입 후에 결정될 수 있다. 선택적으로, 제1 제어 단계 및 미리 결정된 조건을 모니터링 및 검출하여 저항을 기록하는 단계만이 복수의 초기 사용자 흡입 동안 사용될 수 있다. 이 옵션의 경우, 제2 제어 모드로 전환하는 것은 흡입 동안이 아닌 흡입들 사이에서 발생할 것이다.
목표 저항은 복수의 초기 사용자 흡입으로부터 기록된 저항의 평균에 기초하여 결정될 수 있다. 복수의 초기 사용자 흡입으로부터 기록된 저항의 평균에 기초한 목표 저항은, 예를 들어 시스템이 열적으로 안정화되기 전에 에어로졸 발생 시스템의 초기 시동 동안에, 또는, 시동시 예를 들어 실외에서 실내로의 이동하는 사용자에 의해 주변 작동 조건이 갑자기 변화되는 경우에, 결정된 목표 저항의 변화가 고려되거나 평준화되게 할 수 있다.
복수의 초기 사용자 흡입 후의 사용자 흡입은 제2 제어 모드만을 사용할 수 있고, 목표 저항은 상기 복수의 초기 사용자 흡입으로부터 상기 기록된 저항의 평균에 기초할 수 있다. 이는 특정 사용자 세션에서 후속 흡입 동안 일관된 에어로졸 생성을 제공할 수 있다. 원하는 경우, 제2 제어 모드가 일정한 전력을 제공해야 하는 것에 의해 제한되지 않기 때문에, 히터의 온도는 전력 조절에 기초하는 제1 제어 모드보다 목표 온도로 더 빠르게 증가될 수 있다.
본 발명의 제1 및 제2 측면들 모두에서, 히터는 전기 저항성 가열 요소를 포함할 수 있다. 히터는 전기 저항성 재료를 포함할 수 있다. 적절한 전기 저항성 재료는: 도핑된 세라믹과 같은 반도체, "도전성" 세라믹(예컨대, 이규화 몰리브덴 등), 탄소, 흑연, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 재료와 금속 재료로 만들어진 복합 재료를 포함하되 이에 한정되지 않는다. 이러한 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 적절한 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 실리콘 카바이드를 포함한다. 적절한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨, 백금, 금 및 은을 포함한다. 적절한 금속 합금의 예는 스테인리스 강, 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 타타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 금- 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 강, Timetal® 및 철-망간-알루미늄계 합금에 기초한 초합금을 포함한다. 복합 물질에 있어서, 전기 저항성 물질은 에너지 전달의 동역학 및 요구되는 외부 물리화학적 특성에 따라 선택적으로 절연 물질에 매립되거나, 절연 물질로 캡슐화되거나 코팅되거나, 그 반대로 될 수 있다.
본 발명의 제1 및 제2 측면들 모두에서, 히터는 내부 가열 요소 또는 외부 가열 요소, 또는 내부 및 외부 가열 요소들 모두를 포함할 수 있고, 여기서 "내부" 및 "외부"는 에어로졸 형성 기재에 대한 위치를 지칭한다. 내부 가열 요소는 임의의 적절할 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 내부 가열 요소는 가열 블레이드(blade)의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 내부 히터는 상이한 도전부를 갖는 케이싱이나 기판, 또는 전기 저항성 금속 관의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 내부 가열 요소는 에어로졸 형성 기재의 중앙을 통과하는 하나 이상의 가열 니들(needle) 또는 로드(rod)일 수 있다. 다른 대안은 가열 와이어 또는 필라멘트, 예를 들어 니켈-크롬(Ni-Cr), 백금, 텅스텐 또는 합금 와이어 또는 가열 플레이트를 포함한다. 선택적으로, 내부 가열 요소는 경질 담체 재료 내에 또는 위에 증착될 수 있다. 하나의 이러한 구현예에서, 전기 저항성 가열 요소는 온도와 저항성 간의 규정된 관계를 갖는 금속을 이용해 형성될 수 있다. 이러한 예시적인 장치에서, 금속은 세라믹 물질과 같은 적절한 절연 물질 상에 트랙으로서 형성된 다음 유리와 같은 다른 절연 물질 내에 개재될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 히터는 작동 중에 가열 요소를 가열하는 것 및 가열 요소의 온도를 모니터링하는 것 둘 모두를 행하도록 사용될 수 있다.
히터는 유체 투과성 가열 요소일 수 있다. 상기 유체 투과성 가열 요소는 실질적으로 편평할 수 있고 전기 전도성 필라멘트들을 포함할 수 있다. 전기 전도성 필라멘트들은 단일 평면에 놓여 있을 수도 있다. 다른 구현예에서, 실질적으로 편평한 가열 요소는, 예를 들어 돔 형상 또는 브리지 형상을 형성하는 하나 이상의 치수들을 따라 휘어질 수 있다.
전기 전도성 필라멘트는 필라멘트들 사이의 간극을 정의할 수 있고, 이 간극은 10μm 내지 100μm의 폭을 가질 수 있다. 필라멘트들은 간극들 내에서 모세관 작용을 일으킬 수 있으므로, 사용시 액체 에어로졸 형성 기재가 간극들 내로 흡인되어, 가열 요소와 액체 간의 접촉 면적을 증가시킨다.
전기 전도성 필라멘트는 160 내지 600Mesh US(± 10%)(즉, 160 내지 600 인치당 필라멘트(± 10%)) 크기의 메쉬를 형성할 수 있다. 간극의 폭은 바람직하게는 75μm 내지 25μm이다. 메쉬의 총 면적에 대한 간극들의 면적의 비율인 메쉬의 개방 면적의 백분율은 바람직하게 25% 내지 56%이다. 메쉬는 상이한 유형의 직조(weave) 또는 격자(lattice) 구조를 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 전기 전도성 필라멘트는 서로 평행하게 배열되어 있는 필라멘트의 어레이로 이루어져 있다.
전기 전도성 필라멘트는 10㎛ 내지 100㎛, 바람직하게는 8㎛ 내지 50㎛, 더 바람직하게는 8㎛ 내지 39㎛의 직경을 가질 수 있다. 필라멘트는 둥근 단면을 가질 수 있거나 평탄화된 단면을 가질 수 있다. 히터 필라멘트들은 호일과 같은 시트 재료를 에칭하여 형성될 수 있다. 히터 조립체가 필라멘트의 메쉬 또는 직물을 포함하는 경우, 필라멘트는 개별적으로 형성되어 함께 니팅(knitted)될 수 있다.
유체 투과성 가열 요소의 면적은, 예를 들어 50mm2 이하, 바람직하게는 25mm2 이하, 더 바람직하게는 대략 15mm2일 수 있다.
가열 요소의 전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 전기 저항은 0.3Ω 내지 4Ω일 수 있다. 바람직하게는, 전기 저항은 0.5Ω 이상이다. 더 바람직하게는, 전기 전도성 필라멘트의 메쉬, 어레이 또는 직물의 전기 저항은 0.6Ω 내지 0.8Ω이다.
에어로졸 형성 기재는 액체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 액체 에어로졸 형성 기재가 제공된 경우, 에어로졸 발생 시스템은 바람직하게는 액체를 보유하기 위한 수단을 포함하고 있다. 예를 들어, 액체 에어로졸 형성 기재는 액체 저장부 또는 용기에 보유될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액체 에어로졸 형성 기재는 다공성 캐리어 재료 내로 흡수될 수 있다. 다공성 캐리어 재료는 임의의 적절한 흡수성 플러그 또는 흡수체, 예를 들어 발포성 금속이나 플라스틱 재료, 폴리프로필렌, 테릴렌, 나일론 섬유 또는 세라믹으로 이루어질 수 있다.
액체 에어로졸 형성 기재가 제공되는 경우, 본 발명의 제1 및 제2 측면들 모두는, 예를 들어, 기록된 저항이 임계값을 초과하여 증가할 때 검출함으로써, 또는 목표 저항에서 히터를 유지하는 데 필요한 전력이 임계값 미만으로 감소할 때 검출함으로써, 건식 퍼프를 검출하도록 구성될 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재일 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 구성요소 둘 모두를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 가열 시에 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 형성 기재는 비-담배 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 더 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
에어로졸 발생 시스템은 마우스피스부 및 몸체부를 갖는 하우징을 포함할 수 있다. 몸체부는 전력 공급부, 예를 들어 재충전 가능한 리튬 이온 배터리, 컨트롤러 예를 들어, 마이크로 컨트롤러를 갖는 제어 회로, 및 히터를 활성화하기 위한 사용자 인터페이스, 예를 들어 퍼프 감지 장치 또는 누름 버튼을 포함할 수 있다. 마우스피스부는 액체 저장부, 예를 들어 액체 에어로졸 발생 기재를 함유하는 카트리지를 포함할 수 있다. 카트리지는 액체 에어로졸 형성 기재를 히터로 운반하기 위한 모세관 물질을 포함할 수 있다. 카트리지는 히터를 또한 포함할 수 있다.
제어 회로는 일련의 전기 전압 펄스로서 가열 요소에 전력을 제공하도록 배열될 수 있다. 그런 다음 가열 요소에 제공된 전력은 전압 펄스의 듀티 사이클을 조절하여 조절될 수도 있다. 듀티 사이클은 펄스 폭, 또는 펄스의 주파수 또는 양쪽 모두를 변경함으로써 조정될 수 있다. 대안적으로, 회로는 연속 DC 신호로서 가열 요소에 전력을 제공하도록 배열될 수 있다. 비례 적분 미분(PID) 제어 루프가 목표 저항을 향해 히터의 저항을 구동하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 에어로졸 발생 시스템용 컨트롤러가 제공되어 있으며, 상기 컨트롤러는 상술한 방법들 중 어느 하나를 수행하도록 구성되어 있다.
본 발명의 제4 측면에 따르면, 에어로졸 발생 시스템용 프로그래밍 가능한 컨트롤러 상에서 실행할 때, 프로그래밍 가능한 컨트롤러가 상술한 방법들 중 어느 하나를 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램이 제공되어 있다.
일 측면과 관련하여 설명된 특징은 본 발명의 다른 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
이제 본 발명의 구현예는 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시하기 위한 목적으로 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다;
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 방법에 의해 얻어진 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 구현예에 따른 방법에 의해 얻어진 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 방법에 의해 얻어진 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 구현예에 따른 방법에 의해 얻어진 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 방법에 의해 얻어진 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일의 개략도이다.
도 7은 건식 퍼프 시나리오를 나타내는 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일의 개략도이다.
도 8은 또 다른 건식 퍼프 시나리오를 나타내는 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일의 개략도이다.
도 9는 도 1에 도시된 유형의 에어로졸 발생 시스템용 온도 제어 회로의 개략도이다.
도 1은 에어로졸 발생 시스템의 개략도이다. 시스템(100)은 마우스피스부(103)와 몸체부(105)를 가지는 하우징(101)을 포함하고 있다. 몸체부(105)에서, 전력 공급부(107), 예를 들어 재충전 가능한 리튬 이온 배터리, 컨트롤러(110) 예를 들어 마이크로 컨트롤러를 갖는 제어 회로(109) 및 퍼프 검출 장치(111)를 갖는다. 마우스피스부(103)에서, 액체 저장부(113) 예를 들어 액체 에어로졸 발생 기재(115), 모세관 물질로 형성된 심지(117) 및 적어도 하나의 가열 요소를 포함하고 있는 히터(119)를 함유하는 카트리지가 제공되어 있다. 심지(117)의 한 말단은 카트리지(113) 내로 연장되어 있으며 심지(117)의 다른 말단은 히터(119)에 의해 둘러싸여 있다. 히터(119)는 차례로 추가 연결부(미도시함)에 의해 제어 회로(109)에 연결되어 있는 연결부(121)를 통해 퍼프 검출 장치(111)에 연결되어 있다. 하우징(101)은 또한 퍼프 검출 장치(111)의 영역에 공기 유입구(123), 마우스피스부(103)를 빠져나가는 공기 유출구(125) 및 히터(119)를 둘러싸고 있는 에어로졸 형성 챔버(127)를 포함하고 있다.
액체 에어로졸 형성 기재(115)는 카트리지(113)로부터, 히터(119)에 의해 둘러싸여 있는 심지의 말단으로 모세관 작용을 통해 심지(117)에 의해 전달되거나 운반된다. 사용시, 사용자는 마우스피스부(103)를 통해 흡입하거나 마우스피스부를 퍼핑하고, 주변 공기는 공기 유입구(123)를 통해 흡인된다. 흡입 또는 퍼프는 퍼프 검출 장치(111)에 의해 검출되거나 감지되어, 히터(119)를 활성화시킨다. 배터리(107)는 에너지를 히터(119)에 공급하여 상기 히터에 의해 둘러싸여 있는 심지(117)의 말단을 가열한다. 심지(117)의 단부 내 액체는 히터(119)에 의해 기화되어서 과포화 증기를 생성하게 된다. 동시에, 기화되는 액체는, 모세관 작용에 의해 심지(117)를 따라 움직이는 추가 액체에 의해 교체된다. 생성된 과포화 증기는 공기 유입구(123)로부터의 기류와 혼합되어 운반되고, 에어로졸 형성 챔버(127)에서 응축되어 흡입 가능한 에어로졸을 형성하고, 이는 유출구(125)를 향해 및 사용자의 입 안으로 운반된다.
컨트롤러(110)는 프로그래밍 가능하고, 온도를 조절하기 위해 히터(119)에 공급되는 전력을 제어하기 위한 소프트웨어 또는 펌웨어가 내장되어 있다. 이는 결과적으로, 생성되는 에어로졸의 양에 영향을 미칠 히터의 온도 프로파일에 영향을 미친다. 컨트롤러(110)는 전력을 전달하기 위해 전기 전압의 일련의 펄스를 사용하는 펄스 폭 변조(PWM)에 의해 히터(119)에 전력을 제공한다. 히터에 제공되는 전력은 일정한 주파수에서 펄스의 듀티 사이클을 가변시킴으로써 가변될 수 있다. 듀티 사이클은 전원이 켜진 시간과 전원이 꺼진 시간의 비율이다. 다시 말해서, 전압 펄스 간의 시간 대 전압 펄스 폭의 비율이다. 5%의 낮은 듀티 사이클은 95%의 듀티 사이클보다 훨씬 적은 전력을 제공할 것이다.
도 2는 저항(R) 대 시간(t)의 그래프 및 본 발명의 구현예에 따른 방법에 의해 가열되는 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일을 도시한다. 특히, 도 2는 3회 흡입 모두가 하이브리드 조절, 즉 전력 조절 및 저항 조절의 조합에 의해 제어되는 사용자 세션의 처음 3회 흡입 또는 퍼프를 보여준다.
시스템은 예를 들어, 사용자가 시스템을 켜는 것에 의해, 시간(t0)에서 가능하게 된다. 사용자는 시간(t1)에서 상기 히터를 활성화시키는, 제1 흡입 또는 퍼프를 시작한다. 히터는 미리 결정된 듀티 사이클에 대응하는 일정한 미리 결정된 전력이 히터에 제공되는 전력 조절(도면에서 PR로 표시됨)에 기초하여 제1 제어 단계 또는 모드에 의해 초기에 제어된다. 히터의 온도를 빠르게 상승시키기 위해서, 미리 결정된 전력은 비교적 높은 예를 들어, 80% 내지 95% 듀티 사이클일 수 있다. 미리 결정된 전력의 제공은 히터의 온도를 증가시키고 히터의 저항이 규칙적인 간격으로 결정되어 히터의 온도의 표시를 제공한다. 미리 결정된 전력은 미리 결정된 조건이 시간(tL1)에서 검출될 때까지 히터에 제공되고, 이 지점에서 저항이 잠기거나 기록되고, 목표 저항(RT1)이 상기 기록된 저항에 기초하여 결정된다. 비록 목표 저항이 또한 기록된 저항, 예를 들어 기록된 저항의 함수와 상이하거나 또는 시스템의 요구 사항에 따라 공지된 오류 정정을 포함할 가능성이 있지만, 목표 저항은 기록된 저항과 동일할 것이다. 이러한 방법을 사용하여, 목표 저항은 히터의 저항 또는 시스템의 특징의 임의의 가변성과는 독립적으로 결정된다. 목표 저항은 히터가 가열되어야 하는 목표 온도에 대응한다.
도 2의 실시예에서, 미리 결정된 조건은 저항 변화율이 소정의 임계값, 즉 온도 프로파일의 구배가 미리 결정된 값으로 감소되는 지점 아래로 떨어지는 지점이다. 특히, 도 2에서, 미리 결정된 조건은 온도 프로파일의 구배가 0에 가까워지는 지점이다.
시간(tL1)에서, 히터의 제어는 저항 조절(도면들에서 RR로 표시됨)에 기초하여 제2 제어 단계 또는 모드를 전환하고, 여기서 히터에 제공되는 전력은, 히터가 목표 저항(RT1)에 대응하는 목표 온도를 향해 구동되도록 목표 저항(RT1)을 향해 히터의 저항을 구동하도록 제어 가능하게 조정된다. 제2 제어 단계 또는 모드는 PID 제어를 사용하여 저항을 조절한다. PID 제어는 컨트롤러로 프로그래밍된 소프트웨어에 통합되어 있다. 저항을 조절하기 위해, 히터의 저항이 결정되고 결정된 저항 및 목표 저항(RT1) 사이의 오류가 계산된다. 이어서, 전력의 듀티 사이클은 PID 제어를 사용하여 조절되어 오류를 보정하고 히터를 목표 저항을 향해 구동시킨다. 저항은, 듀티 사이클이 제어되는 주파수와 일치하도록 선택된 주파수에서 결정되고, 필요에 따라 100ms마다 또는 더 빈번하게 결정될 수 있다.
시간(tL1)에서의 저항 조절에 기초하여 제2 제어 단계 또는 모드로 전환한 후, 저항은 사용자가 시간(t2)에서 제1 흡입 또는 퍼프를 중지할 때까지 목표 저항(RT1)에서 실질적으로 일정하게 유지된다.
도 2의 실시예에서, 상술한 것과 유사한 하이브리드 조절이 각각의 후속 흡입 또는 퍼프에 사용된다. 사용자는 시간(t3 및 t5)에서 각각 제2 및 제3 흡입을 개시하고 대응하는 목표 저항(RT2 및 RT3)은 각각 시간(tL2 및 tL3)에서 결정된다. 도 2에서의 3회 흡입들의 각각은 자신의 목표 저항, 즉 각각 RT1, RT2 및 RT3를 갖는다. 목표 저항은 실질적으로 유사하지만, 각각의 흡입에서 약간 상이한 조건을 설명하기 위해 목표 저항을 약간 상이하게 하여 목표 저항들(RT1, RT2 및 RT3)이 각각의 흡입에 대해 최적화된다.
도 3은 저항(R) 대 시간(t)의 그래프 및 본 발명의 다른 구현예에 따른 방법에 의해 가열되는 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일을 도시한다. 특히, 도 3은 제1 흡입만이 하이브리드 조절에 의해 조절되고 및 제2 및 후속 흡입은 저항 조절만을 사용하여 조절되는 사용자 세션의 처음 3회 흡입 또는 퍼프를 도시한다.
도 3에서, 시스템은 시간(t0)에서 가능하게 되고 사용자는 시간(t1)에서 제1 흡입 또는 퍼프를 시작하고, 이는 상기 히터를 활성화시킨다. 도 3의 제1 흡입은 도 2에서의 흡입과 동일한 방식으로 조절된다. 제1 흡입 동안, 히터는 전력 조절에 기초하여 제1 제어 단계 또는 모드에 의해 초기에 제어된다. 시간(tL1)에서 미리 결정된 조건의 검출 시, 저항이 기록되어 목표 저항(RT)이 기록된 저항에 기초하여 결정된다. 이 때, 히터의 제어는 저항 조절에 기초하여 제2 제어 단계 또는 모드로 전환되며, 이는 흡입이 시간(t2)에서 종료될 때까지 흡입의 나머지 부분에 사용된다.
도 3에서의 제2 및 제3 흡입은 각각 시간(t3 및 t5)에서 개시되고, 이 시점에서 히터는 재활성화되지만, 흡입이 각각 시간(t4 및 t6)에서 종료될 때까지 저항 조절에 기초해서만 제2 제어 단계에 의해 제어된다. 따라서, 제2 및 후속 흡입은 제1 흡입의 목표 저항(RT)에 기초하여 조절된다. 이는 모든 흡입들에 걸쳐 일관된 에어로졸 발생을 제공한다. 또한, 히터는, 필요한 경우, 제2 제어 단계 또는 모드가 일정한 미리 결정된 전력을 제공하는 것에 한정되지만, 히터의 온도를 가능한 한 빨리 목표 온도로 가져오기 위해 필요한 경우 100% 듀티 사이클까지 전력을 제공할 수 있기 때문에, 목표 저항(RT)에 대응하는 목표 온도에 더 빠르게 도달할 수 있다. 더 신속하게 더 빨리 인가될 수 있다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 및 제3 흡입의 온도 프로파일은 제1 흡입에 비해 가파른 구배를 가지며, 이는 더 빠른 온도 변화율을 나타낸다. 제2 및 제3 흡입을 조절하기 위해 사용되는 제2 제어 단계 또는 모드는, 저항을 조절하기 위해 PID 제어를 이용하고, 이는 컨트롤러 내에 프로그래밍된 소프트웨어에 통합되어 있다.
도 4는 저항(R) 대 시간(t)의 그래프 및 본 발명의 다른 구현예에 따른 방법에 의해 가열되는 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일을 도시한다. 특히, 도 4는 첫 3회 흡입은 하이브리드 조절에 의해 조절되고 제 4 및 후속 흡입은 저항 조절만을 사용하여 조절되는 사용자 세션의 처음 5회 흡입 또는 퍼프를 보여준다.
도 4에서, 시스템은 시간(t0)에서 가능하게 되고, 사용자는 시간(t1)에서 제1 흡입 또는 퍼프를 취하고, 이 시점에서 히터는 활성화된다. 도 4의 제1 흡입은 도 2에서의 흡입과 동일한 방식으로 조절된다. 제1 흡입 동안, 히터는 전력 조절에 기초하여 제1 제어 단계 또는 모드에 의해 초기에 제어되며, 여기서 미리 결정된 듀티 사이클에 대응하는 일정한 미리 결정된 전력이 히터에 제공되어 있다. 미리 결정된 전력은 미리 결정된 조건이, 저항(R1)이 잠기거나 기록되는 시간(tL1)에서 검출될 때까지 히터에 제공되어 있다. 도 4의 예에서 미리 결정된 조건은 다시 온도 프로파일의 구배가 0에 가까워지는 지점이다. 이 시점에서 목표 저항은 결정되지 않는다. 대신에, 본 방법은 목표 저항을 결정하기 전에 하나 이상의 추가 흡입 또는 퍼프를 우선 모니터링할 것이다.
도 4에서의 시간(tL1)에서, 히터의 제어는, 히터가 기록된 저항(R1)에 대응하는 온도를 향해 구동되도록 히터에 제공되는 전력이 기록된 저항(R1)을 향해 히터의 저항을 구동하기에 제어 가능하게 조정되어 있는 저항 조절에 기초하여 제2 제어 단계 또는 모드로 전환된다. 제2 제어 단계 또는 모드는 컨트롤러 내로 프로그래밍된 소프트웨어 내로 통합된 PID 제어를 이용해서 저항을 조절한다.
도 4에서의 시간(tL1)에서의 저항 조절에 기초하여 제2 제어 단계 또는 모드로 전환 후, 시간(t2)에서 사용자가 그들의 제1 흡입 또는 퍼핑을 정지할 때까지 저항은 기록된 저항(R1)에서 실질적으로 일정하게 유지된다.
도 4에서의 제2 및 제3 흡입은 제1 흡입과 동일한 방식으로 조절된다. 제2 및 제3 흡입은 시간(t3 및 t5)에서 각각 개시되고, 이 시점에서 히터가 재활성화된다. 히터는 전력 조절에 기초하여 제1 제어 단계 또는 모드에 의해 초기에 제어되고, 시간(tL2 및 tL3)에서 미리 결정된 조건의 검출시, 저항(R2 및 R3)은 각각 기록된다. 그런 다음 히터의 제어는 저항 조절에 기초하여 제2 제어 단계 또는 모드로 전환되며, 이는 제2 및 제3 흡입이 각각 시간(t4 및 t6)에서 종료될 때까지 흡입의 나머지 부분에 사용된다.
첫 3회 흡입으로부터의 3개의 별도 기록된 저항들(R1, R2 및 R3)은 목표 저항(RT)을 결정하는데 사용되고, 이는 3개의 기록된 저항들(R1, R2 및 R3)의 평균에 기초한다. 제4 및 제5 흡입은 도 3의 제2 및 제3 흡입과 동일한 방식으로 조절된다. 도 4에서의 제4 및 제5 흡입은 시간(t7 및 t9)에서 개시되고, 이 시점에서 상기 히터는 재활성화되지만, 상기 흡입이 각각 시간(t8 및 t10)에서 종료될 때까지 저항 조절에 기초해서만 제2 제어 단계에 의해 제어된다. 제4 및 후속 흡입은 상기 기록된 저항들(R1, R2 및 R3)의 평균에 기초하여 목표 저항(RT)을 사용해 조절된다. 이는 제4 및 후속 흡입 동안 일관된 에어로졸 발생을 제공한다.
도 5는 저항(R) 대 시간(t)의 그래프 및 본 발명의 다른 구현예에 따른 방법에 의해 가열되는 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일을 도시한다. 특히, 도 5는 처음 5회 흡입이 하이브리드 조절에 의해 조절되고 제6 흡입 및 후속 흡입은 저항 조절만을 사용하여 조절되는 사용자 세션의 처음 7회 흡입 또는 퍼프를 도시하고 있다. 처음 몇 번의 흡입 동안 기록된 저항이 눈에 띄게 가변되는 경우, 즉, 저항의 변화가 미리 결정된 또는 허용 가능한 범위 외부에 있는 경우, 이 방법은 사용될 수 있고, 이는 시스템이 열적으로 안정화되기 전에, 예를 들어, 에어로졸 발생 시스템의 초기 시동 시에 발생할 수 있다.
도 5에서, 시스템은 시간(t0)에서 활성화되고 사용자는 시간(t1, t3 및 t5)에서의 각각 처음 3회 흡입 또는 퍼프를 취하고, 이 시점에서 상기 히터가 활성화된다. 도 5의 처음 3회 흡입은 도 4에서의 처음 3회 흡입과 동일한 방식으로 조절된다. 처음 3회 흡입 동안, 히터는 전력 조절에 기초하여 제1 제어 단계 또는 모드에 의해 초기에 제어된다. 각각의 흡입마다, 별도의 저항, 즉 R1, R2 및 R3 각각은 각각 시간(tL1, tL2, 및 tL3)에서 각각의 흡입에 대해 미리 결정된 조건의 검출 시에 기록된다. 이 때, 히터의 제어가 3개의 각각의 기록된 저항들(R1, R2 및 R3)에 기초하여 저항 조절을 사용하여 제2 제어 단계 또는 모드로 전환되고, 이 단계 또는 모드는 흡입이 시간(t2, t4 및 t6)에서 종료될 때까지 각각의 흡입의 나머지 부분에 사용된다.
목표 저항을 결정하기 위한 조건은 마지막 n회의 흡입 또는 퍼프의 기록된 저항이 최대 미리 결정된 범위(ΔR최대)에 포함된다는 것일 수 있다. 그렇다면, 목표 저항은 마지막 기록된 저항 또는 마지막 n회의 흡입의 평균에 기초할 수 있다.
도 5에서, n은 3으로 설정되고 저항(R1, R2 및 R3)의 값들은 최대 미리 결정된 범위(ΔR최대) 밖이다. 즉, R1, R2 및 R3의 최대값에서 R1, R2 및 R3의 최소값을 뺀 값은 최대 미리 결정된 범위 ΔR최대 즉, Max{R1, R2 및 R3}-Min{R1, R2 및 R3}>ΔR최대다. 따라서, 상기 방법은 목표 저항을 결정하지 않지만 사용자에 의해 취해진 추가 흡입을 모니터링한다.
제4 흡입은 시간(t7)에서 취해지고, 처음 3회 흡입과 동일한 방식으로, 즉 하이브리드 조절을 사용하여 조절된다. 제4 저항(R4 )은 시간(tL4)에서 미리 결정된 조건의 검출시 기록되고, 제4 흡입은 시간(t8)에서 종료한다. 그런 다음 이 방법은 마지막 3회 흡입 동안 기록된 저항, 즉 R2, R3 및 R4를 조사한다. 그러나, 도 5에서, 이들 3개의 저항은 또한 최대 미리 정해진 범위(ΔR최대) 밖이다. 따라서, 상기 방법은 목표 저항을 결정하지 않지만 사용자에 의해 취해진 추가 흡입을 모니터링한다.
제5 흡입은 시간(t9)에서 취해지고, 처음 4회 흡입과 동일한 방식으로, 즉 하이브리드 조절을 사용하여 조절된다. 제5 저항(R5 )은 시간(tL5)에서 미리 결정된 조건의 검출시 기록되고, 제4 흡입은 시간(t10)에서 종료한다. 그런 다음 이 방법은 마지막 3회 흡입 동안 기록된 저항, 즉 R3, R4 및 R5를 조사한다. 도 5에서, 이들 3개의 저항들은 최대 미리 결정된 범위(ΔR최대) 내에 포함되고, 따라서 목표 저항(RT)은 결정될 수 있다. 목표 저항(RT)은 마지막 기록된 저항 즉 R5에 기초할 수 있거나 또는 마지막 3회 흡입의 기록된 저항들 즉, R3, R4 및 R5의 평균에 기초할 수 있다. 도 5에서, 목표 저항(RT)은 마지막 3회 흡입들의 기록된 저항들, 즉 R3, R4 및 R5의 평균을 기초로 한다.
제6 및 제7 흡입은 도 3의 제2 및 제3 흡입과 동일한 방식으로 조절된다. 도 5에서의 제6 및 제7 흡입은 각각 시간(t11 및 t13)에 개시되고, 이 시점에서 상기 히터는 재활성화되지만, 상기 흡입이 각각 시간(t12 및 t14)에서 종료될 때까지 저항 조절에 기초해서만 제2 제어 단계에 의해 제어된다. 제6 및 후속 흡입은 상기 기록된 저항들(R3, R4 및 R5)의 평균에 기초하여 목표 저항(RT)을 사용해 조절된다. 이는 제6 및 후속 흡입 동안 일관된 에어로졸 발생을 제공한다.
도 6은 저항(R) 대 시간(t)의 그래프 및 본 발명의 다른 구현예에 따른 방법에 의해 가열되는 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일을 도시한다. 특히, 도 6은 처음 3회 흡입이 전력 조절에 의해서만 조절되고, 제6 및 후속 흡입은 저항 조절만을 사용하여 조절되는 사용자 세션의 처음 5회 흡입 또는 퍼프를 도시한다.
도 6의 처음 3회 흡입은, 이들이 전력 조절에 의해서만 조절된다는 점에서 도면에 도시된 다른 실시예의 초기 흡입과 상이하다. 도 6에서, 시스템은 시간(t0)에서 가능하게 되고, 사용자는 시간(t1)에서 제1 흡입 또는 퍼프를 취하고, 이 시점에서 히터는 활성화된다. 흡입 동안, 히터는 전력 조절에 기초해서만 제1 제어 단계 또는 모드에 의해 제어되며, 여기서, 흡입이 시간(t2)에서 종결될 때까지 미리 결정된 듀티 사이클에 대응하는 일정한 미리 결정된 전력이 히터에 제공되어 있다. 시간(tL1)에서 미리 결정된 조건의 검출 시, 저항(R1)은 기록된다. 도 6의 실시예에서 미리 결정된 조건은 온도 프로파일의 구배가 0에 가까워지는 지점이다.
전술한 바와 같이, 히터 온도를 가능한 한 빨리 목표 온도를 향해 상승시키기 위해, 전력 조절된 시스템은 일반적으로 비교적 높은 미리 결정된 전력, 예를 들어, 80% 내지 95%의 듀티 사이클을 사용한다. 일단 목표 온도에 도달되면, 일반적으로 히터를 가열하는 것보다 목표 온도에서 히터를 유지하는데 더 적은 전력이 취해지기 때문에 전력은 점진적으로 감소될 수 있다. 그러나, 제1 흡입이 흡입 동안 즉, 미리 결정된 조건의 검출시 제2 제어 단계 또는 모드로 전환하지 않기 때문에, 저항은 기록된 저항에서 조절되지 않으며, 따라서 비록 낮은 속도라도 히터의 온도는 기록된 저항보다 더 높게 계속해서 증가한다.
기록된 저항(R1)에 기초한 목표 저항은 미리 결정된 조건의 검출 시, 즉 시간(tL1)에서 결정될 수 있다. 예를 들어, R1이 미리 결정된 범위 내에 있었다면, 목표 온도는 결정될 수 있다. 그러나, 도 6에 도시된 방법은, 처음 몇 번의 흡입 중의 저항 변화를 고려하기 위해서 목표 저항을 결정하기 전에, 대안적인 접근법을 취해 전력 조절을 단독 사용하여 2회 추가 흡입 또는 퍼프를 우선 모니터링한다.
도 6에서의 제2 및 제3 흡입은 제1 흡입과 동일한 방식으로 조절된다. 제2 및 제3 흡입은 시간(t3 및 t5)에서 각각 개시되고, 이 시점에서 히터가 재활성화된다. 히터는, 흡입이 각각 시간(t4 및 t6)에서 종료될 때까지 전력 조절에만 기초하여 제1 제어 단계 또는 모드에 의해 제어된다. 시간(tL2 및 tL3)에서 미리 결정된 조건의 검출시, 저항(R2 및 R3)은 각각 기록된다.
첫 3회 흡입에서부터 3개의 기록된 저항들 (R1, R2 및 R3)은 목표 저항(RT)을 결정하기 위해 사용되고, 이는 3개의 기록된 저항들 (R1, R2 및 R3)의 평균에 기초한다. 제4 및 제5 흡입은 도 3의 제2 및 제3 흡입과 동일한 방식으로, 즉 저항 조절만을 사용하여 조절된다. 도 6에서의 제4 및 제5 흡입은 시간(t7 및 t9)에서 개시되고, 이 시점에서 상기 히터는 재활성화되지만, 상기 흡입이 각각 시간(t8 및 t10)에서 종료될 때까지 저항 조절에 기초해서만 제2 제어 단계에 의해 제어된다. 제4 및 후속 흡입은 상기 기록된 저항들(R1, R2 및 R3)의 평균에 기초하여 목표 저항(RT)을 사용해 조절된다. 이는 제4 및 후속 흡입 동안 일관된 에어로졸 발생을 제공한다.
대안적으로, 3개의 기록된 저항들(R1, R2 및 R3)이 최대 미리 결정된 범위 내에 있지 않으면, 시스템은, 도 5에 설명된 방법과 유사한 방식으로 기록된 저항들의 평균에 기초하여 목표 저항을 계산하기 전에, 저항이 안정화되고 미리 결정된 범위 내에 있을 때까지 기다릴 수 있다.
도 7은 저항(R) 대 시간(t)의 그래프 및 히터가 건식 퍼프 시나리오를 나타내는 본 발명의 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일을 도시한다. 특히, 도 7은 모든 흡입이 하이브리드 조절, 즉 전력 조절 및 저항 조절의 조합에 의해 제어되는 사용자 세션의 처음 3회 흡입 또는 퍼프를 보여준다. 전술한 바와 같이, 존재하는 불충분한 액체 에어로졸 형성 기재로 히터가 가열되면, "건식 퍼프" 또는 "건식 가열" 상황이 발생한다. 이는 액체 에어로졸 형성 기재의 과열 및 잠재적으로 열분해를 초래할 수 있으며, 이는 포름알데히드와 같은 바람직하지 않은 부산물을 생성할 수 있다.
도 7에서, 시스템은 시간(t0)에서 가능하게 되고 사용자는 시간(t1)에서 제1 흡입 또는 퍼프를 시작하고, 이는 상기 히터를 활성화시킨다. 제1 흡입 동안, 액체가 히터에 존재하며, 이는 전력 조절에 기초하여 제1 제어 단계 또는 모드에 의해 초기에 제어된다. 시간(tL1)에서 미리 결정된 조건의 검출 시, 저항(R1)이 기록되고, 기록된 저항(R1)에 기초하여 목표 저항이 결정될 수 있다. 이 때, 히터의 제어는 저항 조절에 기초하여 제2 제어 단계 또는 모드로 전환되며, 이는 흡입이 시간(t2)에서 종료될 때까지 흡입의 나머지 부분에 사용된다.
도 7의 제2 및 제3의 흡입은 제1 흡입과 동일한 방식으로 조절되고, 시간(t3 및 t5)에서 각각 개시된다. 그러나, 제2 및 제3 흡입에 사용 가능한 액체 에어로졸 발생 기재가 불충분하므로 건식 퍼프가 발생한다. 미리 결정된 조건의 검출 시, 저항(R2)은 제2 흡입 동안 시간(tL2)에서 기록되고 저항(R3)은 제3 흡입 동안 시간(tL3)에서 기록된다. 저항(R2 및 R3)은 상기 건식 퍼프로 인해, 저항(R1)보다 현저히 높다. 이는, 전력 조절된 시스템에서, 불충분한 액체 에어로졸 형성 기재가 히터에 존재하는 경우, 예를 들어 액체 에어로졸 형성 기재를 저장하는 카트리지가 비어있는 경우, 일정한 미리 결정된 전력이 히터에 제공되기 때문이고, 액체의 기화에 소요되는 전력이 덜 또는 전혀 소모되지 않기 때문에 달성된 궁극적인 온도 및 이에 따라 기록된 저항이 현저하게 증가할 것이다. 또한, 액체가 존재하는 경우에 비해 온도는 더 빠른 속도로 증가할 것이고, 이는 제2 및 제3 흡입 동안 온도가 가파른 속도로 증가한다는 점에서 분명하다.
시스템은 불충분한 액체가 존재하여 기록된 저항의 이러한 현저한 증가를 검출하도록 구성되어 있다. 특히, 시스템은 기록된 저항이 임계값을 초과할 때를 검출하도록 구성되어 있다. 검출시, 시스템은 히터를 격리하여 추가 건식 퍼프를 방지함으로써 사용자가 원하지 않는 부산물에 노출될 가능성을 감소시킬 수 있다. 건식 퍼프를 검출하고 히터를 격리하기 위한 명령어들은 컨트롤러 내에 프로그래밍된 소프트웨어에서 구현될 수 있다.
도 8은 저항(R) 대 시간(t)의 그래프 및 히터가 다른 건식 퍼프 시나리오를 나타내는 본 발명의 구현예에 따른 에어로졸 발생 시스템의 히터의 온도 프로파일을 도시한다. 특히, 도 8은 제1 흡입이 하이브리드 조절(hybrid regulation)에 의해 조절되고 후속 흡입이 저항 조절에 의해 조절되는 사용자 세션의 처음 3회 흡입 또는 퍼프를 도시한다.
도 8에서, 시스템은 시간(t0)에서 가능하게 되고 사용자는 시간(t1)에서 제1 흡입 또는 퍼프를 시작하고, 이는 상기 히터를 활성화시킨다. 도 8 제1 흡입은 도 7에서의 제1 흡입과 동일한 방식으로 조절된다. 제1 흡입 동안, 액체가 히터에 존재하며, 이는 전력 조절에 기초하여 제1 제어 단계 또는 모드에 의해 초기에 제어된다. 시간(tL1)에서 미리 결정된 조건의 검출 시, 저항이 기록되어 목표 저항(RT)이 기록된 저항에 기초하여 결정된다. 이 때, 히터의 제어는 저항 조절에 기초하여 제2 제어 단계 또는 모드로 전환되며, 이는 흡입이 시간(t2)에서 종료될 때까지 흡입의 나머지 부분에 사용된다.
제2 및 제3 흡입의 경우, 히터에서 사용 가능한 액체 에어로졸 발생 기재가 불충분하므로 건식 퍼프가 발생한다. 도 8에서의 제2 및 제3 흡입은 시간(t3 및 t5)에서 개시되고, 이 시점에서 히터는 재활성화되지만, 흡입이 각각 시간(t4 및 t6)에서 종료될 때까지 저항이 제1 흡입의 목표 저항(RT)으로 조절되는 저항 조절에 기초해서만 제2 제어 단계에 의해 제어된다. 시스템이 일정한 저항을 유지하기 위해 제2 및 제3 흡입의 전력을 조정하고 있기 때문에, 일정하게 유지되고 있기에 건식 퍼프 시나리오를 검출하는데 저항의 변화를 사용하는 것은 가능하지 않다. 대신에, 목표 저항을 유지하고 이에 따라 목표 온도를 유지하는데 필요한 전력을 모니터링할 필요가 있다. 히터에 액체 에어로졸 발생 기재가 불충분한 경우, 온도를 일정하게 유지하는데 필요한 전력은, 전력이 액체가 기화되는 데 소모되지 않기 때문에 액체가 존재하는 경우보다 현저하게 낮을 것이다.
시스템은, 히터를 목표 저항에서 유지하는 데 필요한 전력의 현저한 감소를 검출하도록 구성되어 있다. 특히, 시스템은, 목표 저항에서 히터를 유지하는 데 필요한 전력이 임계값 아래로 감소될 때를 검출하도록 구성되어 있다. 검출시, 시스템은 히터를 격리하여 추가 건식 퍼프를 방지함으로써 사용자가 원하지 않는 부산물에 노출될 가능성을 감소시킬 수 있다. 건식 퍼프를 검출하고 히터를 격리하기 위한 명령어들은 컨트롤러 내에 프로그래밍된 소프트웨어에서 구현될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 구현예에 따라 설명된 온도 조절을 제공하기 위해 사용된 제어 회로(200)를 도시한다.
회로(200)는 연결부(222)를 통해 전력 공급부에 연결되어 있는 저항 가열 요소를 포함하고 있는 히터(214)를 포함하고 있다. 전력 공급부는 전압(V2)을 제공한다. 공지된 저항(r)을 갖는 추가 저항기(224)는 히터(214)와 직렬로 삽입되어 있다. 히터(214)와 추가 저항기(224) 사이의 회로 내 지점에서, 즉 히터(214)의 접지 측에서, 전압(V1)이 있다. 전압(V1)은 접지부와 전압(V2) 사이의 중간이다. 온도 조절을 제공하기 위한 소프트웨어는 마이크로 컨트롤러(218)로 프로그래밍된 소프트웨어에 통합되어 있으며, 이는 마이크로 컨트롤러(218)의 출력부(230)를 통해 펄스 폭 변조된 전압 신호를 펄스 폭 변조된 전압 신호에 따라 히터(214)를 활성화하기 위한 간단한 스위치로서 기능하는 트랜지스터(226)에 전달할 수 있다.
히터(214)의 온도 표시(본 실시예에서는 히터(214)의 전기 저항)는 히터(214)의 전기 저항을 측정함으로써 결정된다. 온도의 표시는 히터를 목표 저항에 가깝게 유지하기 위해 히터(214)에 공급되는 펄스 폭 변조된 전압의 듀티 사이클을 조절하는데 사용된다. 온도 표시는 제어 공정에 필요한 타이밍과 일치하도록 선택된 주파수에서 결정되고, 필요에 따라 100ms마다 또는 더 빈번하게 결정될 수 있다.
마이크로 컨트롤러(218) 상의 아날로그 입력부(221)는 히터(214)의 전력 공급원 측에서 전압(V2)을 모니터링하는데 사용된다. 마이크로 컨트롤러의 아날로그 입력부(223)는 히터(214)의 접지 측에서 전압(V1)을 모니터링하는데 사용된다.
특정 온도에서 측정될 히터 저항은 R 히터 다. 마이크로프로세서(218)가 히터(214)의 저항(R 히터 )을 측정하기 위해서, 히터(214)를 통과하는 전류 및 히터(214)를 가로지르는 전압은 모두 결정될 수 있다. 그러면, 저항을 결정하는데 옴의 법칙을 사용할 수 있다:
Figure pct00001
도 9에서, 히터를 가로지는 전압은 V2-V1이고 히터를 통과하는 전류는 I이다. 따라서:
Figure pct00002
저항 r이 공지된, 추가 저항기(224)가 상기 (1)을 재차 사용하여 전류 I를 결정하는데 사용된다. 저항기(224)를 통과하는 전류는 또한 I이고 저항기(224)를 가로지르는 전압은 V1이다. 따라서:
Figure pct00003
그래서, (2)와 (3)을 조합하면 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00004
따라서, 마이크로프로세서(218)는 에어로졸 발생 시스템이 사용됨에 따라 V2 및V1을 측정할 수 있으며, r의 값을 알면 특정 온도에서의 히터의 저항(R 히터 )를 결정할 수 있다.
히터 저항(R 히터 )은 온도와 상관된다. 선형 근사법은 다음 공식에 따라 측정된 저항(R 히터 )에 대응하는 온도(T)를 결정하는데 사용될 수 있다:
Figure pct00005
여기서, A는 히터 재료의 열 저항 계수이고, R 0 는 주변 온도(T 0 )에서의 히터의 저항이다.
제어 회로(200)의 이점은 온도 센서가 요구되지 않는다는 것이다. 이러한 센서는 부피가 크고 고가일 수 있다. 또한, 저항값은 온도 대신에 마이크로 컨트롤러에 의해 직접 사용될 수 있다. 히터 저항(R 히터 )이 원하는 범위 내로 유지되는 경우, 히터(214)의 온도도 그렇게 유지될 것이다. 따라서, 히터(214)의 실제 온도는 제어 공정 동안 계산될 필요가 없는데, 이는 연산 효율을 향상시킨다. 그러나, 별도의 온도 센서를 사용하고 이를 마이크로 컨트롤러에 접속하여 원하는 경우 필요한 온도 정보를 제공하는 것이 가능하다.
마이크로 컨트롤러(218) 내로 프로그래밍된 소프트웨어는 미리 결정된 조건을 모니터링하여, 미리 결정된 조건의 검출시, 히터의 저항을 기록하도록 구성되어 있다. 미리 결정된 조건 및 저항은 마이크로 컨트롤러(218)의 메모리에 저장될 수 있다. 마이크로 컨트롤러(218) 내로 프로그래밍된 소프트웨어는 기록된 저항에 기초하여 목표 저항을 결정하도록 구성되어 있다.
마이크로 컨트롤러(218)는 또한, 히터가 목표 저항에 대응하는 목표 온도를 향해 구동되도록, 목표 저항을 향해 히터의 저항을 구동하기 위해, 펄스 폭 변조된 전압 신호의 듀티 사이클을 조절하여 히터에 제공되는 전력을 제어하도록 구성되어 있다. 저항을 조절하기 위해, 히터 저항(R 히터 )은 결정되고, 결정된 히터 저항(R 히터 )과 목표 저항 사이의 오류가 계산된다. 그런 다음, 비례 적분 미분(PID) 제어를 사용하여 전력의 듀티 사이클을 조절하여 오류를 보정하고 히터를 목표 저항을 향해 구동시킨다. PID 제어는 컨트롤러(218)로 프로그래밍된 소프트웨어에 통합된다.
히터(214)에 제공되는 전력(P)은 다음 식에 의해 결정될 수 있다:
Figure pct00006
여기서, V는 히터를 가로지르는 전압 즉 V2-V1이고, I는, 상기 (3)을 사용하여 결정할 수 있는 히터를 통과하는 전류이다. 결정된 전력은, 예를 들어 도 8에 도시된 건식 퍼프 시나리오를 검출하기 위해 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 히터를 포함하는 에어로졸 발생 시스템에서 가열을 제어하는 방법으로서, 상기 방법은,
    미리 결정된 전력이 상기 히터에 제공되어 상기 히터의 저항이 결정되는 제1 제어 단계로서, 상기 결정된 저항은 상기 히터의 온도를 나타내는, 제1 제어 단계;
    미리 결정된 조건을 모니터링하여 상기 미리 결정된 조건의 검출 시, 상기 히터의 저항을 기록하는 단계;
    상기 기록된 저항에 기초하여 상기 히터의 목표 온도에 대응하는 목표 저항을 결정하는 단계; 및
    상기 히터가 상기 목표 저항에 대응하는 목표 온도를 향해 구동되도록, 상기 히터에 제공되는 전력이 상기 목표 저항을 향해 상기 히터의 저항을 구동하도록 제어 가능하게 조정되는, 제2 제어 단계; 를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 미리 결정된 조건의 검출 시 상기 제1 제어 단계로부터 상기 제2 제어 단계로 전환하는 것인, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미리 결정된 조건은:
    - 사용자 흡입의 시작으로부터의 경과 시간;
    - 미리 결정된 임계값보다 작은 저항의 도함수; 및
    - 0과 동일한 저항의 도함수;
    중 하나 이상으로부터 선택되는 것인, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 제어 단계 및 상기 제2 제어 단계는 사용자 흡입 동안, 및 선택적으로 각각의 사용자 흡입 동안 수행되는 것인, 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 제어 단계 및 상기 제2 제어 단계는 제1 사용자 흡입 동안 수행되고, 제2 및 후속 사용자 흡입은 상기 제2 제어 단계만을 사용하는 것인, 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목표 저항은 복수의 초기 사용자 흡입 후에 결정되는 것인, 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 제어 단계 및 미리 결정된 조건을 모니터링 및 검출하여 상기 저항을 기록하는 단계만이 복수의 초기 사용자 흡입 동안 수행되는 것인, 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 목표 저항은 상기 복수의 초기 사용자 흡입으로부터 상기 기록된 저항의 평균에 기초하여 결정되는 것인, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 초기 사용자 흡입 후에 사용자 흡입은 상기 제2 제어 단계만을 사용하고, 상기 목표 저항은 상기 복수의 초기 사용자 흡입으로부터 상기 기록된 저항의 평균에 기초하는 것인, 방법.
  10. 에어로졸 발생 시스템으로서,
    히터;
    전력 공급부; 및
    컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는:
    상기 히터에 미리 결정된 전력을 제공하여 제1 제어 모드에서 상기 히터의 저항을 결정하고, 상기 결정된 저항은 상기 히터의 온도를 나타내고;
    미리 결정된 조건을 모니터링하여, 상기 미리 결정된 조건의 검출 시, 상기 히터의 저항을 기록하고;
    상기 기록된 저항에 기초하여 상기 히터의 목표 온도에 대응하는 목표 저항을 결정하고; 및
    상기 히터가 상기 목표 저항에 대응하는 목표 온도를 향해 구동되도록 제2 제어 모드에서 상기 목표 저항을 향해 상기 히터의 저항을 구동하기 위해 상기 히터에 제공되는 전력을 제어 가능하게 조절하도록, 구성되어 있는, 에어로졸 발생 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 미리 결정된 조건의 검출 시 상기 제1 제어 모드로부터 상기 제2 제어 모드로 전환하도록 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 미리 결정된 조건은:
    - 사용자 흡입의 시작으로부터의 경과 시간;
    - 미리 결정된 임계값보다 작은 저항의 도함수; 및
    - 0과 동일한 저항의 도함수;
    중 하나 이상으로부터 선택되는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 제어 모드 및 상기 제2 제어 모드는 사용자 흡입 동안, 및 선택적으로 각각의 사용자 흡입 동안, 사용되는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  14. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 제어 모드 및 상기 제2 제어 모드는 제1 사용자 흡입 동안 사용되고, 제2 및 후속 사용자 흡입은 상기 제2 제어 모드만을 사용하는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  15. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목표 저항은 복수의 초기 사용자 흡입 후에 결정되는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  16. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 제어 모드 및 미리 결정된 조건을 모니터링 및 검출과 상기 저항을 기록하는 것만이 복수의 초기 사용자 흡입 동안 사용되는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 목표 저항은 상기 복수의 초기 사용자 흡입으로부터 상기 기록된 저항의 평균에 기초하여 결정되는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 복수의 초기 사용자 흡입 후의 사용자 흡입은 상기 제2 제어 모드만을 사용하고, 상기 목표 저항은 상기 복수의 초기 사용자 흡입으로부터 상기 기록된 저항의 평균에 기초하는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  19. 에어로졸 발생 시스템용 컨트롤러로서, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성되어 있는, 컨트롤러.
  20. 에어로졸 발생 시스템용 프로그래밍 가능한 컨트롤러 상에서 실행될 때, 상기 프로그래밍 가능한 컨트롤러가 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하는, 컴퓨터 프로그램.
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