特許7187100エアロゾル生成装置のヒータのオーバーシュートを防止する方法及びその方法を具現するためのエアロゾル生成装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-02
(45)【発行日】2022-12-12
(54)【発明の名称】エアロゾル生成装置のヒータのオーバーシュートを防止する方法及びその方法を具現するためのエアロゾル生成装置
(51)【国際特許分類】
A24F 40/57 20200101AFI20221205BHJP
A24F 47/00 20200101ALI20221205BHJP
【ＦＩ】
A24F40/57
A24F47/00
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020521536
(86)(22)【出願日】2019-07-01
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-12-17
(86)【国際出願番号】 KR2019007948
(87)【国際公開番号】W WO2020017783
(87)【国際公開日】2020-01-23
【審査請求日】2020-04-16
【審判番号】
【審判請求日】2021-11-30
(31)【優先権主張番号】10-2018-0084251
(32)【優先日】2018-07-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】519217032
【氏名又は名称】ケーティー アンド ジー コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
(72)【発明者】
【氏名】イ、チェ ミン
【合議体】
【審判長】西村 泰英
【審判官】河内 誠
【審判官】松下 聡
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１０６５０９９９８（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開平９－６５６７５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
A24F 40/00-47/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エアロゾル生成装置において、エアロゾル生成基質を加熱してエアロゾルを生成させるヒータと、
前記ヒータに供給される電力を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記ヒータの温度が予熱温度区間の下限値から上限値に到逹するまで第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御し、
前記ヒータの温度が、前記上限値から目標温度に上昇するまで第２方式で前記ヒータに供給される電力を制御し、
前記ヒータの温度は、前記第１方式及び第２方式で供給される電力により、全区間で、前記目標温度以上となるオーバーシュートを発生させずに上昇し、
前記第１方式は、固定された出力のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式であり、
前記第２方式は、比例積分微分（ＰＩＤ）制御方式である、ことを特徴とするエアロゾル生成装置。
【請求項2】
前記下限値は、１６０℃ないし２２０℃において任意的に選択された温度値であり、
前記上限値は、
２５０℃ないし３１０℃において任意的に選択された温度値であることを特徴とする
請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項3】
前記目標温度に対する前記上限値の比率が、既定値であることを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項4】
前記比率は、０．６５ないし０．９５において任意的に選択された値であることを特徴とする請求項３に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御する時間をタイマで測定し、
前記測定された結果に基づいて、前記ヒータの温度が、前記上限値に到逹した時間と予測される時間の経過を感知すれば、前記第２方式で前記ヒータに供給される電力を制御することを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項6】
エアロゾル生成装置のヒータに供給される電力を制御する方法において、前記ヒータの温度が予熱温度区間の下限値から上限値に到逹するまで第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御する第１方式制御段階と、
前記ヒータの温度が、前記上限値に到逹したならば、前記上限値よりさらに高い目標温度まで第２方式で前記ヒータに供給される電力を制御する第２方式制御段階と、を含み、
前記ヒータの温度は、前記第１方式及び第２方式で供給される電力により、全区間で、前記目標温度以上となるオーバーシュートを発生させずに上昇し、
前記第１方式は、固定された出力のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式であり、
前記第２方式は、比例積分微分（ＰＩＤ）制御方式である、エアロゾル生成装置のヒータに供給される電力を制御する方法。
【請求項7】
前記方法は、前記ヒータの温度が予熱温度区間の下限値より低いか否かを把握するヒータ温度把握段階をさらに含み、
前記第１方式制御段階は、
前記ヒータの温度が、前記下限値より低ければ、前記ヒータの温度が、前記上限値に到逹するまで前記第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御することを特徴とする請求項６に記載のエアロゾル生成装置のヒータに供給される電力を制御する方法。
【請求項8】
前記下限値は、１６０℃ないし２２０℃において任意的に選択された温度値であり、
前記上限値は、
２５０℃ないし３１０℃において任意的に選択された温度値であることを特徴とする請求項６に記載のエアロゾル生成装置のヒータに供給される電力を制御する方法。
【請求項9】
前記目標温度に対する前記上限値の比率が既定値であることを特徴とする請求項６に記載のエアロゾル生成装置のヒータに供給される電力を制御する方法。
【請求項10】
前記比率は、０．６５ないし０．９５において任意的に選択された値であることを特徴とする請求項９に記載のエアロゾル生成装置のヒータに供給される電力を制御する方法。
【請求項11】
前記第１方式制御段階は、前記第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御する時間がタイマで測定され、
前記第２方式制御段階は、
前記測定された時間に基づいて前記ヒータの温度が、前記上限値に到逹した時間と予測
される時間の経過が感知されれば、前記第２方式で前記ヒータに供給される電力を制御することを特徴とする請求項６に記載のエアロゾル生成装置のヒータに供給される電力を制御する方法。
【請求項12】
請求項６～１１のうち、いずれか１項に記載の方法を具現するためのプログラムを保存しているコンピュータで読取り可能な記録媒体。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エアロゾル生成装置のヒータのオーバーシュートを防止する方法及びその方法を具現するためのエアロゾル生成装置に係り、さらに具体的には、エアロゾルのヒータのオーバーシュートが発生せずに、予熱速度を改善させうる方法及びその方法を具現するためのエアロゾル生成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、一般的なシガレットの短所を克服する代替方法に関する需要が増加している。例えば、シガレットを燃消させてエアロゾルを生成させる方法ではない、シガレット内のエアロゾル生成物質が加熱されることにより、エアロゾルが生成する方法に関する需要が増加している。これにより、加熱式シガレットまたは加熱式エアロゾル生成装置に係わる研究が活発に進められている。
【0003】
エアロゾル生成装置は、一般的にエアロゾル生成基質を加熱してエアロゾルを生成させるヒータ(heater)を含んでおり、ヒータに供給される電力を制御するために別途のメインコントローラーユニット(MCU:Main Controller Unit)を置いている。
【0004】
速い予熱速度を確保するためにエアロゾル生成装置のヒータに高い電力を短時間に提供する場合、ヒータの温度が急激に上昇し、ヒータがヒータの目標温度をはるかに超過する温度に加熱されるオーバーシュート(over shoot)現象が発生する。オーバーシュート現象は、エアロゾル生成装置を構成する各種モジュールに損傷を与えるだけでなく、エアロゾルを吸い込むユーザにも不快な喫煙経験を提供することができる。
【0005】
一方、比例積分微分(PID:Proportional Integral Difference)制御方式を通じてヒータの温度を上昇させる場合、ＰＩＤ制御アルゴリズムの特性上、ヒータのオーバーシュート現象は、発生しないが、非常に遅い予熱速度によってユーザの待機時間が延びる問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする技術的課題は、ヒータの温度を区間別に異なって制御して、エアロゾル生成装置のヒータのオーバーシュートを防止する方法及びその方法を具現するためのエアロゾル生成装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記技術的課題を解決するための本発明の一実施例による装置は、エアロゾル生成装置において、エアロゾル生成基質を加熱してエアロゾルを生成させるヒータと、前記ヒータに供給される電力を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記ヒータの温度が予熱温度区間の上限値に到逹するまで第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御し、前記ヒータの温度が、前記上限値から目標温度に上昇するまで第２方式で前記ヒータに供給される電力を制御することを特徴とする。
【0008】
前記技術的課題を解決するための本発明の他の一実施例による方法は、ヒータに供給される電力を制御する方法において、前記ヒータの温度が予熱温度区間の上限値に到逹するまで第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御する第１方式制御段階と、前記ヒータの温度が、前記上限値に到逹したならば、前記上限値よりさらに高い目標温度まで第２方式で前記ヒータに供給される電力を制御する第２方式制御段階と、を含む。
【0009】
本発明の一実施例は、前記方法を具現するためのプログラムを保存しているコンピュータで読取り可能な記録媒体を提供することができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、エアロゾル生成装置のヒータのオーバーシュートが発生せず、かつエアロゾル生成装置のメインコントローラーユニットが従来のＰＩＤ制御方式だけで、ヒータに供給される電力の制御時よりもさらに速い予熱速度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】エアロゾル生成装置にシガレットが挿入された例を示す図面である。
【図2】エアロゾル生成装置にシガレットが挿入された例を示す図面である。
【図3】エアロゾル生成装置にシガレットが挿入された例を示す図面である。
【図4】シガレットの一例を示す図面である。
【図5】本発明によるエアロゾル生成装置の一例のブロック図を図式的に示す図面である。
【図6】エアロゾル生成装置のヒータの温度を区間別に制御する方法を説明するグラフである。
【図7】本発明によるヒータに供給される電力を制御する方法の一例を示すフローチャートである。
【図8】本発明によるヒータに供給される電力を制御する方法の他の一例を示すフローチャートである。
【図9】本発明によるヒータに供給される電力を制御する方法のさらに他の一例を示すフローチャートである。
【図10】エアロゾル生成装置のヒータの温度を区間別に制御する方法を説明するグラフである。
【図11】本発明によるエアロゾル生成装置のヒータの温度を区間別に制御する方法の一例を示すフローチャートである。
【図12】制御部が感温区間の長さを決定する一例を示すフローチャートである。
【図13】制御部が温度保持区間の長さを決定する一例を示すフローチャートである。
【図14】予熱区間及び保持区間を区分してヒータの温度を制御する方式の既存の区間区分なしに制御する方式に対する相違点及び区間を区分して制御する方式の問題点を説明するグラフである。
【図15】一部実施例による目標温度を調整する一例を説明するグラフである。
【図16】一部実施例による目標温度を調整する他の例を説明するグラフである。
【図17】一部実施例によるヒータの温度と目標温度との差値を経時的に累積した累積値を説明するグラフである。
【図18】一部実施例による累積値の変化に基づいて目標温度を調整する一例を説明するグラフである。
【図19】一部実施例による累積値の変化に基づいて目標温度を調整する他の例を説明するグラフである。
【図20】一部実施例によるエアロゾル生成装置に収容されるシガレットを加熱するヒータの温度を制御する方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
前記技術的課題を解決するための本発明の一実施例による装置は、エアロゾル生成装置において、エアロゾル生成基質を加熱してエアロゾルを生成させるヒータと、前記ヒータに供給される電力を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記ヒータの温度が予熱温度区間の上限値に到逹するまで第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御し、前記ヒータの温度が、前記上限値から目標温度に上昇するまで第２方式で前記ヒータに供給される電力を制御することを特徴とする。
【0013】
前記装置において、前記制御部は、前記ヒータの温度が、前記予熱温度区間の下限値から前記上限値に到逹するまで前記第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御することを特徴とする。
【0014】
前記装置において、前記第１方式は、バッテリの出力電圧範囲を把握し、前記出力電圧範囲の上限値によって前記ヒータを前記予熱温度区間の上限値まで加熱する方式であることを特徴とする。
【0015】
前記装置において、前記制御部は、前記出力電圧範囲の上限値まで固定された出力のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御であり、前記ヒータが加熱されるように制御することを特徴とする。
【0016】
前記装置において、前記第１方式は、固定された出力のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式であり、前記第２方式は、比例積分微分（ＰＩＤ）制御方式であることを特徴とする。
【0017】
前記装置において、前記下限値は、１６０℃ないし２２０℃において任意的に選択された温度値であり、前記上限値は、２５０℃ないし３１０℃において任意的に選択された温度値であることを特徴とする。
【0018】
前記装置において、前記目標温度に対する前記上限値の比率が既定値であることを特徴とする。
【0019】
前記装置において、前記比率は、０．６５ないし０．９５において任意的に選択された値であることを特徴とする。
【0020】
前記装置において、前記制御部は、前記第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御する時間をタイマで測定し、前記測定された結果に基づいて前記ヒータの温度が、前記上限値に到逹した時間と予測される時間の経過を感知すれば、前記第２方式で前記ヒータに供給される電力を制御することを特徴とする。
【0021】
前記技術的課題を解決するための本発明の他の一実施例による方法は、ヒータに供給される電力を制御する方法において、前記ヒータの温度が予熱温度区間の上限値に到逹するまで第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御する第１方式制御段階と、前記ヒータの温度が、前記上限値に到逹したならば、前記上限値よりさらに高い目標温度まで第２方式で前記ヒータに供給される電力を制御する第２方式制御段階と、を含む。
【0022】
前記方法は、前記ヒータの温度が予熱温度区間の下限値より低いか否かを把握するヒータ温度把握段階をさらに含み、前記第１方式制御段階は、前記ヒータの温度が、前記下限値より低ければ、前記ヒータの温度が、前記上限値に到逹するまで前記第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御することを特徴とする。
【0023】
前記方法において、前記第１方式は、バッテリの出力電圧範囲を把握し、前記出力電圧範囲の上限値によって前記ヒータを前記ヒータの予熱温度区間の上限値まで加熱する方式であることを特徴とする。
【0024】
前記方法において、前記第１方式は、前記出力電圧範囲の最大値まで固定された出力のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御で前記ヒータが加熱されるように制御することを特徴とする。
【0025】
前記方法において、前記第１方式は、固定された出力のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式であり、前記第２方式は、比例積分微分（ＰＩＤ）制御方式であることを特徴とする。
【0026】
前記方法において、前記下限値は、１６０℃ないし２２０℃において任意的に選択された温度値であり、前記上限値は、２５０℃ないし３１０℃において任意的に選択された温度値であることを特徴とする。
【0027】
前記方法において、前記目標温度に対する前記上限値の比率が既定値であることを特徴とする。
【0028】
前記方法において、前記比率は、０．６５ないし０．９５において任意的に選択された値であることを特徴とする。
【0029】
前記方法において、前記第１方式制御段階は、前記第１方式で前記ヒータに供給される電力を制御する時間がタイマで測定され、前記第２方式制御段階は、前記測定された時間に基づいて前記ヒータの温度が、前記上限値に到逹した時間と予測される時間の経過が感知されれば、前記第２方式で前記ヒータに供給される電力を制御することを特徴とする。
【0030】
本発明の一実施例は、前記方法を具現するためのプログラムを保存しているコンピュータで読取り可能な記録媒体を提供することができる。
【0031】
本発明は、多様な変換を加え、さまざまな実施例を有することができるところ、特定実施例を図面に例示し、詳細な説明に詳細に説明する。本発明の効果及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すれば、明確になるであろう。しかし、本発明は、以下に開示される実施例に限定されるものではなく、多様な形態に具現される。
【0032】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明し、図面を参照して説明するとき、同一であるか、対応する構成要素は、同じ図面符号を与え、これについての重複説明は省略する。
【0033】
以下の実施例において、第１、第２などの用語は、限定的な意味ではなく、１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的として使用された。
【0034】
以下の実施例において、単数表現は、文脈上、明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。
【0035】
以下の実施例において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、または構成要素が存在することを意味するものであり、１つ以上の他の特徴を、または構成要素が付加される可能性を予め排除するものではない。
【0036】
ある実施例が異なって具現可能な場合、特定の工程順序は、説明される順序とは逆順にも遂行される。例えば、連続して説明される２つの工程が、実質的に同時にも行われ、説明とは逆順にも進められる。
【0037】
以下では、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。
【0038】
【0039】
図１を参照すれば、エアロゾル生成装置１０は、バッテリ１２０、制御部１１０及びヒータ１３０を含む。図２及び図３を参照すれば、エアロゾル生成装置１０は、蒸気化器１８０をさらに含む。また、エアロゾル生成装置１０の内部空間には、シガレット２００が挿入される。
【0040】
図１ないし図３に図示されたエアロゾル生成装置１０には、本実施例に係わる構成要素が図示されている。したがって、図１ないし図３に図示された構成要素以外に他の汎用的な構成要素がエアロゾル生成装置１０にさらに含まれるということを本実施例に係わる技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。
【0041】
【0042】
図１には、バッテリ１２０、制御部１１０及びヒータ１３０が、一列に配置されていると図示されている。また、図２には、バッテリ１２０、制御部１１０、蒸気化器１８０及びヒータ１３０が、一列に配置されていると図示されている。また、図３には、蒸気化器１８０及びヒータ１３０が並列に配置されていると図示されている。しかし、エアロゾル生成装置１０の内部構造は、図１ないし図３に図示されたものに限定されない。言い換えれば、エアロゾル生成装置１０の設計によって、バッテリ１２０、制御部１１０、ヒータ１３０及び蒸気化器１８０の配置は、変更される。
【0043】
シガレット２００がエアロゾル生成装置１０に挿入されれば、エアロゾル生成装置１０は、ヒータ１３０及び／または、蒸気化器１８０を作動させ、シガレット２００及び／または蒸気化器１８０からエアロゾルを発生させることができる。ヒータ１３０及び／または蒸気化器１８０によって発生したエアロゾルは、シガレット２００を通過してユーザに伝達される。
【0044】
必要によって、シガレット２００がエアロゾル生成装置１０に挿入されていない場合にも、エアロゾル生成装置１０は、ヒータ１３０を加熱することができる。
【0045】
バッテリ１２０は、エアロゾル生成装置１０の動作に用いられる電力を供給する。例えば、バッテリ１２０は、ヒータ１３０または蒸気化器１８０が加熱されるように電力を供給し、制御部１１０の動作に必要な電力を供給することができる。また、バッテリ１２０は、エアロゾル生成装置１０に設けられたディスプレイ、センサ、モータなどの動作に必要な電力を供給することができる。
【0046】
制御部１１０は、エアロゾル生成装置１０の動作を全般的に制御する。具体的に、制御部１１０は、バッテリ１２０、ヒータ１３０及び蒸気化器１８０だけでなく、エアロゾル生成装置１０に含まれた他の構成の動作を制御する。また、制御部１１０は、エアロゾル生成装置１０の構成それぞれの状態を確認し、エアロゾル生成装置１０が動作可能な状態であるか否かを判断することもできる。
【0047】
制御部１１０は、少なくとも１つのプロセッサを含む。プロセッサは、多数の論理ゲートのアレイとして具現され、汎用的なマイクロプロセッサと、このマイクロプロセッサで実行されるプログラムが保存されたメモリの組み合わせにも具現される。また、他の形態のハードウェアにも具現されることを、本実施例が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。
【0048】
ヒータ１３０は、バッテリ１２０から供給された電力によって加熱される。例えば、シガレットがエアロゾル生成装置１０に挿入されれば、ヒータ１３０は、シガレットの外部に位置することができる。したがって、加熱されたヒータ１３０は、シガレット内のエアロゾル生成物質の温度を上昇させることができる。
【0049】
ヒータ１３０は、電気抵抗性ヒータでもある。例えば、ヒータ１３０には、電気伝導性トラック(track)を含み、電気伝導性トラックに電流が流れることにより、ヒータ１３０が加熱される。しかし、ヒータ１３０は、前記例に限定されず、希望温度まで加熱されるものであれば、制限なしに該当される。ここで、希望温度は、エアロゾル生成装置１０に予め設定されていても、ユーザによって所望の温度に設定されてもよい。
【0050】
一方、他の例において、ヒータ１３０は、誘導加熱式ヒータでもある。具体的に、ヒータ１３０には、シガレットを誘導加熱方式で加熱するための電気伝導性コイルを含み、シガレットは、誘導加熱式ヒータによって加熱されるサセプタを含んでもよい。
【0051】
例えば、ヒータ１３０は、管状加熱要素、板状加熱要素、針状加熱要素または棒状加熱要素を含み、加熱要素の形状によってシガレット２００の内部または外部を加熱することができる。
【0052】
また、エアロゾル生成装置１０には、ヒータ１３０が複数個配置されてもよい。この際、複数個のヒータ１３０は、シガレット２００の内部に挿入されるように配置されても、シガレット２００の外部に配置されてもよい。また、複数個のヒータ１３０のうち、一部は、シガレット２００の内部に挿入されるように配置され、残りは、シガレット２００の外部に配置される。また、ヒータ１３０の形状は、図１ないし図３に図示された形状に限定されず、多様な形状にも作製される。
【0053】
蒸気化器１８０は、液状組成物を加熱してエアロゾルを生成し、生成されたエアロゾルは、シガレット２００を通過してユーザに伝達することができる。言い換えれば、蒸気化器１８０によって生成されたエアロゾルは、エアロゾル生成装置１０の気流通路に沿って移動し、気流通路は、蒸気化器１８０によって生成されたエアロゾルがシガレットを通過してユーザに伝達されるように構成される。
【0054】
例えば、蒸気化器１８０は、液体保存部、液体伝達手段及び加熱要素を含むが、それに限定されない。例えば、液体保存部、液体伝達手段及び加熱要素は、独立したモジュールとしてエアロゾル生成装置１０に含まれてもよい。
【0055】
液体保存部は、液状組成物を保存することができる。例えば、液状組成物は、揮発性タバコ香成分を含むタバコ含有物質を含む液体であり、非タバコ物質を含む液体でもある。液体保存部は、蒸気化器１８０から脱／付着可能にも作製され、蒸気化器１８０と一体として作製されてもよい。
【0056】
例えば、液状組成物は、水、ソルベント、エタノール、植物抽出物、香料、香味剤、または、ビタミン混合物を含んでもよい。香料は、メントール、ペパーミント、スペアミントオイル、各種果物の香り成分などを含むが、それらに制限されるものではない。香味剤は、ユーザに多様な香味または風味を提供する成分を含んでもよい。ビタミン混合物は、ビタミンＡ、ビタミンＢ、ビタミンＣ及びビタミンＥのうち、少なくとも１つが混合されたものでもあるが、それらに制限されるものではない。また、液状組成物は、グリセリン及びプロピレングリコールのようなエアロゾル形成剤を含んでもよい。
【0057】
液体伝達手段は、液体保存部の液状組成物を加熱要素に伝達することができる。例えば、液体伝達手段は、綿纎維、セラミック纎維、ガラスファイバ、多孔性セラミックのような芯(wick)にもなるが、それに限定されない。
【0058】
加熱要素は、液体伝達手段によって伝達される液状組成物を加熱するための要素である。例えば、加熱要素は、金属熱線、金属熱板、セラミックヒータなどにもなるが、それらに限定されるものではない。また、加熱要素は、ニクロム線のような伝導性フィラメントで構成され、液体伝達手段に巻かれる構造によっても配置される。加熱要素は、電流供給によって加熱され、加熱要素と接触された液体組成物に熱を伝達して、液体組成物を加熱することができる。その結果、エアロゾルが生成される。
【0059】
例えば、蒸気化器１８０は、カトマイザ(cartomizer)または霧化器(atomizer)とも称されるが、それらに限定されない。
【0060】
一方、エアロゾル生成装置１０は、バッテリ１２０、制御部１１０、ヒータ１３０及び蒸気化器１８０以外に汎用的な構成をさらに含んでもよい。例えば、エアロゾル生成装置１０は、視覚情報の出力が可能なディスプレイ及び／または触覚情報の出力のためのモータを含んでもよい。また、エアロゾル生成装置１０は、少なくとも１つのセンサ（パフ感知センサ、温度感知センサ、シガレット挿入感知センサなど）を含んでもよい。また、エアロゾル生成装置１０は、シガレット２００が挿入された状態でも外部空気が流入されるか、内部気体が類推可能な構造にも作製される。
【0061】
図１ないし図３には、図示されていないが、エアロゾル生成装置１０は、別途のクレドルと共にシステムを構成することもできる。例えば、クレドルは、エアロゾル生成装置１０のバッテリ１２０の充電に用いられる。またはクレドルとエアロゾル生成装置１０が結合された状態でヒータ１３０が加熱されてもよい。
【0062】
シガレット２００は、一般的な燃焼型シガレットと類似してもいる。例えば、シガレット２００は、エアロゾル生成物質を含む第１部分とフィルタなどを含む第２部分に区分される。またはシガレット２００の第２部分にも、エアロゾル生成物質が含まれてもよい。例えば、顆粒またはカプセルの形態に作られたエアロゾル生成物質が第２部分に挿入されてもよい。
【0063】
エアロゾル生成装置１０の内部には、第１部分の全体が挿入され、第２部分は、外部に露出される。またはエアロゾル生成装置１０の内部に第１部分の一部のみ挿入されても、第１部分の全体及び第２部分の一部が挿入されてもよい。ユーザは、第２部分を口にした状態でエアロゾルを吸い込むことができる。この際、エアロゾルは、外部空気が第１部分を通過することで生成され、生成されたエアロゾルは、第２部分を通過してユーザの口に伝達される。
【0064】
一例として、外部空気は、エアロゾル生成装置１０に形成された少なくとも１つの空気通路を通じて流入される。例えば、エアロゾル生成装置１０に形成された空気通路の開閉及び／または空気通路の大きさは、ユーザによって調節される。これにより、霧化量、喫煙感などがユーザによって調節される。他の例として、外部空気は、シガレット２００の表面に形成された少なくとも１つの孔(hole)を通じてシガレット２００の内部に流入されてもよい。
【0065】
以下、図４を参照して、シガレット２００の一例について説明する。
【0066】
図４は、シガレットの一例を示す図面である。
【0067】
図４を参照すれば、シガレット２００は、タバコロッド２１０及びフィルタロッド２２０を含む。図１ないし図３を参照して、上述した第１部分２１０は、タバコロッド２１０を含み、第２部分２２０は、フィルタロッド２２０を含む。
【0068】
図４には、フィルタロッド２２０が単一セグメントに図示されているが、それに限定されない。言い換えれば、フィルタロッド２２０は、複数のセグメントで構成されてもよい。例えば、フィルタロッド２２０は、エアロゾルを冷却する第１セグメント及びエアロゾル内に含まれた所定の成分をフィルタリングする第２セグメントを含んでもよい。また、必要によって、フィルタロッド２２０には、他の機能を遂行する少なくとも１つのセグメントをさらに含んでもよい。
【0069】
シガレット２００は、少なくとも１つのラッパ２４０によって包装される。ラッパ２４０には、外部空気が流入されるか、内部気体が流出される少なくとも１つの孔(hole)が形成される。一例として、シガレット２００は、１つのラッパ２４０によって包装される。他の例として、シガレット２００は、２以上のラッパ２４０によって重畳的に包装されてもよい。例えば、第１ラッパによってタバコロッド２１０が包装され、第２ラッパによってフィルタロッド２２０が包装される。そして、個別ラッパによって包装されたタバコロッド２１０及びフィルタロッド２２０が結合され、第３ラッパによってシガレット２００全体が再包装される。もし、タバコロッド２１０またはフィルタロッド２２０それぞれが複数のセグメントで構成されていれば、それぞれのセグメントが個別ラッパによって包装される。そして、個別ラッパによって包装されたセグメントが結合されたシガレット２００全体が他のラッパによって再包装される。
【0070】
タバコロッド２１０は、エアロゾル生成物質を含む。例えば、エアロゾル生成物質は、グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール及びオレイルアルコールのうち、少なくとも１つを含んでもよいが、それらに限定されない。また、タバコロッド２１０は、風味剤、湿潤剤及び／または有機酸(organic acid)のような他の添加物質を含んでもよい。また、タバコロッド２１０には、メントールまたは保湿剤などの加香液が、タバコロッド２１０に噴射されることによって添加される。
【0071】
タバコロッド２１０は、多様に作製される。例えば、タバコロッド２１０は、シート(sheet)によっても作製され、筋（strand）によっても作製される。また、タバコロッド２１０は、タバコシートが細かく切られた刻みタバコによっても作製される。また、タバコロッド２１０は、熱伝導物質によって取り囲まれる。例えば、熱伝導物質は、アルミニウムホイルのような金属ホイルでもあるが、それに限定されない。一例として、タバコロッド２１０を取り囲む熱伝導物質は、タバコロッド２１０に伝達する熱を押し並べて分散させ、タバコロッドに加えられる熱伝導率を向上させ、それにより、タバコ味を向上させうる。また、タバコロッド２１０を取り囲む熱伝導物質は、誘導加熱式ヒータによって加熱されるサセプタとしての機能が行える。この際、図示されていないが、タバコロッド２１０は、外部を取り囲む熱伝導物質以外にも追加のサセプタをさらに含んでもよい。
【0072】
フィルタロッド２２０は、酢酸セルロースフィルタでもある。一方、フィルタロッド２２０の形状には、制限がない。例えば、フィルタロッド２２０は、円柱状ロッドでもあり、内部に中空を含むチューブ状ロッドでもある。また、フィルタロッド２２０は、リセス状ロッドでもある。もし、フィルタロッド２２０が複数のセグメントで構成された場合、複数のセグメントのうち、少なくとも１つが他の形状にも作製される。
【0073】
フィルタロッド２２０は、香味が生じるようにも作製される。一例として、フィルタロッド２２０に加香液が噴射され、加香液が塗布された別途の纎維がフィルタロッド２２０の内部に挿入されてもよい。
【0074】
また、フィルタロッド２２０には、少なくとも１つのカプセル２３０が含まれる。ここで、カプセル２３０は、香味を発生させる機能を行い、エアロゾルを発生させる機能を行ってもよい。例えば、カプセル２３０は、香料を含む液体を被膜で覆い込んだ構造でもある。カプセル２３０は、球状または円筒状を有するが、それらに制限されるものではない。
【0075】
もし、フィルタロッド２２０にエアロゾルを冷却するセグメントが含まれる場合、冷却セグメントは、高分子物質または生分解性高分子物質によっても製造される。例えば、冷却セグメントは、純粋なポリ乳酸のみによっても作製されるが、それに限定されない。または冷却セグメントは、複数の孔が穿孔された酢酸セルロースフィルタによっても作製される。しかし、冷却セグメントは、前記例に限定されず、エアロゾル冷却機能が行えるものであれば、制限なしに該当される。
【0076】
一方、図４には、図示されていないが、一実施例によるシガレット２００は、前段フィルタをさらに含んでもよい。前段フィルタは、タバコロッド２１０において、フィルタロッド２２０に対向する一側に位置する。前段フィルタは、タバコロッド２１０の外部への離脱を防止し、喫煙中にタバコロッド２１０から液状化されたエアロゾルがエアロゾル発生装置（図１ないし図３の１０）に流れて行くことを防止することができる。
【0077】
図５は、本発明によるエアロゾル生成装置の一例を図式的に示すブロック図である。
【0078】
図５を参照すれば、本発明によるエアロゾル生成装置１０は、制御部１１０、バッテリ１２０、ヒータ１３０、パルス幅変調処理部１４０、ディスプレイ部１５０、モータ１６０、記憶装置１７０を含む。
【0079】
制御部１１０は、エアロゾル生成装置１０に含まれているバッテリ１２０、ヒータ１３０、パルス幅変調処理部１４０、ディスプレイ部１５０、モータ１６０、記憶装置１７０を総括的に制御する。図５に図示されていないが、実施例によって、制御部１１０は、ユーザのボタン入力やタッチ入力を受信する入力受信部（図示せず）及びユーザ端末のような外部通信装置と通信を行う通信部（図示せず）をさらに含んでもよい。図５に図示されていないが、制御部１１０は、ヒータ１３０に対して比例積分微分制御（ＰＩＤ）を遂行するためのモジュールをさらに含んでもよい。
【0080】
バッテリ１２０は、ヒータ１３０に電力を供給し、ヒータ１３０に供給される電力の大きさは、制御部１１０によって調節される。
【0081】
ヒータ１３０は、電流を印加すれば、固有抵抗によって発熱し、エアロゾル生成基質が加熱されたヒータに接触（結合）されれば、エアロゾルが生成される。
【0082】
パルス幅変調処理部１４０は、ヒータ１３０にＰＷＭ(pulse width modulation)信号を伝達する方式を通じて、制御部１１０がヒータ１３０に供給される電力を制御する。実施例によって、パルス幅変調処理部１４０は、制御部１１０に含まれる方式にも具現される。
【0083】
ディスプレイ部１５０は、エアロゾル生成装置１０から発生する各種アラームメッセージ(Alarm message)を視覚的に出力してエアロゾル生成装置１０を使用するユーザに確認させる。ユーザは、ディスプレイ部１５０に出力されるバッテリ電力不足メッセージやヒータの過熱警告メッセージなどを確認し、エアロゾル生成装置１０の動作が止まるか、エアロゾル生成装置１０が破損される前に適切な措置を取ることができる。
【0084】
モータ１６０は、制御部１１０によって駆動され、エアロゾル生成装置１０が使用可能であるということを、ユーザに触覚を通じて認知させる。
【0085】
記憶装置１７０は、制御部１１０がヒータ１３０に供給される電力を適切に制御し、エアロゾル生成装置１０を使用するユーザに多様な風味を提供させるための各種情報を保存している。例えば、後述する第１方式や第２方式は、制御部１１０がヒータに供給される電力を制御するための制御方式のうち、１つであって、記憶装置１７０に保存されていて、制御部１１０の呼び出しによって、制御部１１０に送信される。他の例として、記憶装置１７０に保存される情報には、制御部１１０がヒータの温度を経時的に適切に加減制御するために参照する温度プロファイル(temperature profile)、後述する制御基準比率、比較制御値などを予め保存していて、制御部１１０の要請によって制御部１１０に当該情報を送信することができる。記憶装置１７０は、フラッシュメモリ(flash memory)のように不揮発性メモリで構成され、かつさらに迅速なデータ入出力（Ｉ／Ｏ）速度を確保するために、通電時にのみ制限的にデータを保存する揮発性メモリで構成されてもよい。
【0086】
本発明による制御部１１０がヒータ１３０に供給される電力を制御する方式は、説明の便宜上、図６で後述する。
【0087】
図６は、エアロゾル生成装置のヒータの温度を区間別に制御する方法を説明するグラフである。
【0088】
図６を参照すれば、図６は、予熱温度区間を示す区間境界線６１０ａ、６１０ｂ、従来のＰＷＭ制御方式によるヒータの温度変化曲線６３０、従来のＰＩＤ制御方式によるヒータの温度変化曲線６５０及び本発明によるヒータの温度変化曲線６７０を含む。図６において横軸は、秒(second)、縦軸は、温度(Celsius Temperature)を意味する。
【0089】
まず、予熱温度区間を示す区間境界線６１０ａ、６１０ｂは、それぞれ本発明での予熱温度区間の下限値及び上限値を示す。図６を参照すれば、予熱温度区間の下限値は、１９０℃、予熱温度区間の上限値は、２８０℃であり、１９０℃及び２８０℃は、本発明の望ましい実施例による例示的な数値なので、実施例によって、予熱温度区間の下限値及び上限値は異なってもよい。例えば、予熱温度区間の下限値は、１６０℃ないし２２０℃の任意の温度が選択され、予熱温度区間の上限値は、２５０℃ないし３１０℃の任意の温度が選択されてもよい。
【0090】
次いで、従来のＰＷＭ制御方式によるヒータの温度変化曲線６３０を見れば、ヒータの温度が急上昇し、約７秒～８秒経過後には、約３９０℃まで上昇してから徐々に下降する。このように固定されたＰＷＭでヒータに電力を供給する場合、ヒータの温度が目標温度に到逹した後、オーバーシュートの発生する問題点がある。
【0091】
一方、従来のＰＩＤ制御方式によるヒータの温度変化曲線６５０を見れば、ヒータの温度が緩く上昇してオーバーシュートが発生しないが、他の制御方式に比べて、ヒータの温度がヒータの目標温度である３４０℃に到逹するのにさらに長時間が必要となる。
【0092】
本発明によるヒータの温度変化曲線６７０は、ＰＩＤ制御方式だけでヒータに供給される電力を制御するときよりさらに速い予熱速度を有しつつも、固定ＰＷＭ制御方式だけでヒータに供給される電力を制御するときに発生するオーバーシュートが発生しない特徴を有する。
【0093】
【0094】
まず、制御部１１０は、ヒータ１３０の温度制御方式を予熱温度区間、温度保持区間に区分して制御する。
【0095】
制御部１１０は、予熱温度区間で第１方式でヒータに供給される電力を制御する。さらに具体的に、制御部１１０は、ヒータの温度が予熱温度区間の上限値に到逹するまで第１方式でヒータに供給される電力を制御する。
【0096】
実施例によって、制御部１１０は、ヒータの温度が予熱温度区間の下限値から上限値に到逹するまで第１方式でヒータに供給される電力を制御することもできる。この選択的実施例によれば、制御部１１０がヒータを第１方式で制御する開始点を、予熱温度区間の下限値からと限定して、制御部１１０が第１方式でヒータに供給される電力を制御する時点が明確になる長所がある。予熱温度区間は、下限値及び上限値からなる温度範囲であって、図６を参照すれば、予熱温度区間の下限値は、１９０℃、予熱温度区間の上限値は、２８０℃となる可能性がある。実施例によって、予熱温度区間の下限値及び上限値は、前記１９０℃及び２８０℃の以外に他の値でもある。
【0097】
ここで、第１方式は、固定された出力のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式でもある。
【0098】
選択的な一実施例として、制御部１１０は、バッテリ１２０の出力電圧範囲を把握して出力電圧範囲の上限値によってヒータの予熱温度区間の上限値まで加熱してもよい。バッテリ１２０は、故障如何または蓄電量によって出力電圧範囲が異なる特性を有しているので、制御部１１０は、バッテリ１２０の出力電圧範囲を把握して出力電圧範囲の上限値によってヒータを最大限速く加熱することで、従来に知られたヒータ制御方法よりもさらに速い予熱速度が確保されるように制御する。
【0099】
制御部１１０は、ヒータの温度が予熱温度区間の上限値に到逹したことを感知すれば、ヒータの温度が予熱区間の上限値から目標温度に到逹するまで、ヒータに供給される電力を第２方式で制御する。
【0100】
ここで、目標温度は、ヒータがエアロゾル生成物質に直間接的に接触して、エアロゾルを生成するのに必要な温度であって、予熱温度区間の上限値よりもさらに高い温度である。図６を参照すれば、目標温度は、３４０℃になる可能性があり、実施例によって目標温度は、３４０℃よりもさらに低いか、さらに高い値であってもよい。
【0101】
第２方式は、第１方式と区別される、ヒータに供給される電力を制御する方式を意味する。一例として、第１方式がパルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式であれば、第２方式は、比例積分微分（ＰＩＤ）制御方式でもある。上記過程で、制御部１１０は、記憶装置１７０に保存されていた温度プロファイル(temperature profile)及び比例積分微分（ＰＩＤ）制御方式を伝達された後、予熱温度区間の上限値まで急上昇したヒータの温度を相対的に遅く目標温度に到逹させるために、比例積分微分制御を遂行する。さらに具体的に、制御部１１０は、ヒータのオーバーシュート(overshoot)を発生させずに、ヒータの温度を目標温度に上昇させるために、比例項、積分項、微分項の利得値(gain)を適切に調節することができる。
【0102】
記憶装置１７０には、比例積分微分制御を遂行するのに必要な各種情報が保存される。記憶装置１７０に保存される各種情報には、比例積分微分制御のための比例項、積分項、微分項の利得値の例示的な数値だけではなく、特定時点でヒータが特定の温度に到逹したとき、その時点で適した利得値を算出するためのロジック(logic)やアルゴリズム(algorithm)も含まれる。
【0103】
制御部１１０は、ヒータの温度が予熱温度区間の上限値に到逹したことを、温度センサまたはタイマ(timer)を通じて知ることができる。制御部１１０は、ヒータに連結された温度センサの値を読込み、ヒータの温度が予熱温度区間の上限値に到逹したことを把握する。
【0104】
また、制御部１１０は、内蔵されたか、有線で連結されたタイマを通じて第１方式でヒータに供給される電力を制御する時間を測定し、測定した結果に基づいてヒータの温度が上限値に到逹した時間と予測される時間の経過を感知すれば、ヒータに供給される電力を制御する方式を第１方式から第２方式に変更してもよい。例えば、第１方式が固定されたＰＷＭ制御方式であり、ヒータが比抵抗が広く知られた抵抗体であれば、制御部１１０は、ヒータに供給される電力量に比例して上昇するヒータの温度を演算し、ヒータの現在温度から予熱温度区間の上限値に到逹するのにかかる時間を算出することができる。
【0105】
選択的な一実施例として、制御部１１０は、目標温度に対する予熱温度区間の上限値の比率が既定値であることに基づいて、ヒータの温度が予熱温度区間の上限値から目標温度に到逹するまで、第２方式でヒータに供給される電力を制御することもできる。例えば、目標温度に対する予熱温度区間の上限値の比率（以下、「制御基準比率」）が０．８であり、予熱温度区間の上限値が２４０℃であれば、制御部１１０は、ヒータの温度が２４０℃から３００℃になるまで第２方式を通じてヒータに供給される電力を制御する。ここで、制御基準比率を０．８に設定したのは、本発明の望ましい実施例による例示的な数値なので、実施例によっても異なり、予熱温度区間の上限値である２４０℃も同様である。例えば、制御基準比率は、０．６５ないし０．９５の値のうち、任意の値であってもよい。
【0106】
【数1】
【0107】
数式１は、制御部１１０が第１方式から第２方式に制御方式を変更する時点を決定するときに使用する数式の一例である。数式１において、Ｔ２は、制御部１１０が第２方式でヒータに供給される電力を制御し始める時点のヒータの温度であって、予熱温度区間の上限値を意味し、Ｔ３は、ヒータの目標温度であり、ａは、比例変数であって、１．５から２．５の範囲を有する。
【0108】
数式１において、ａは、制御部１１０がヒータに電力制御信号を送信する制御信号送信周期によって異なる変数である。ａは、実験的に決定された値であって、制御信号送信周期に比例して大きさが大きくなる特性を有し、記憶装置１７０に制御信号送信周期ごとに対応してテーブル(table)形態で保存されていて、制御部１１０の呼び出しによって呼び出されてＴ２を算出するのに用いられる。
【0109】
制御部１１０が１０ミリ秒(milliseconds)間隔でヒータに電力制御信号を送信し、ヒータの速い予熱速度のために固定されたＰＷＭ制御方式でヒータに供給される電力を制御すると仮定すれば、実験的に目標温度対比で１０％のオーバーシュートが発生する。一例として、目標温度が３００℃であるヒータがあるとき、そのヒータにＰＷＭ制御方式の電力制御信号を１０ｍｓ周期で送信すれば、オーバーシュートが発生し、オーバーシュートの最大温度は、３３０℃となる。したがって、ヒータのオーバーシュートを予め防止するために、制御部１１０は、ヒータが目標温度に到逹する前に、予めヒータに対する電力制御方式を変更する必要がある。
【0110】
例えば、制御部１１０がヒータに電力制御信号を送信する間隔が１０ミリ秒であるとき、比例変数ａが２に決定されており、ヒータの目標温度が３００℃であれば、制御部１１０が電力制御方式を変更する時点は、数式１によってヒータの温度が２４０℃に到逹した時点になる。比例定数ａは、制御信号送信周期に比例して大きさが大きくなる特性を有しているので、制御信号送信周期がさらに長くなるほど、制御部１１０が電力制御方式を第１方式から第２方式に変更する時点は、ヒータの温度が２４０℃よりもさらに低いときの時点になる。他の例として、制御信号送信周期が１００ミリ秒であるときの比例定数が２．５であれば、制御部１１０は、２２５℃でヒータに対する電力制御方式を第１方式から第２方式に変更する。
【0111】
前述したように本発明によれば、制御部１１０がヒータに供給される電力を第１方式で制御していて、ヒータの温度が予熱温度区間の上限値に到逹したとき、電力制御方式を第２方式に変えた後、目標温度までヒータに対する電力制御を遂行することで、従来の知られた方法よりもさらに速い予熱速度を確保し、ユーザに十分な量のエアロゾルを迅速に提供するだけではなく、ヒータのオーバーシュートが予防されることにより、媒質（エアロゾル生成基質）の炭化現象によるユーザの不快な喫煙経験を予め防止することができる。
【0112】
特に、ヒータに対する電力制御方式を第１方式から第２方式に変更するに当って、数式１のように制御部がヒータに送信する電力制御信号の送信周期及び目標温度の大きさを同時に考慮することにより、本発明によるエアロゾル生成装置に含まれる制御部は、速い予熱速度とヒータのオーバーシュート防止という２つの長所を極大化させる時点を正確に把握可能になる。
【0113】
図７は、本発明によるヒータに供給される電力を制御する方法の一例を示すフローチャートである。
【0114】
【0115】
まず、制御部１１０は、バッテリ１２０がヒータ１３０に電力供給を開始すれば、ヒータの温度を周期的に感知する（Ｓ７１０）。
【0116】
制御部１１０は、感知されたヒータ１３０の温度が予熱区間の下限値より小さいか否かを判断し（Ｓ７２０）、ヒータ１３０の温度が予熱区間の下限値より低ければ、ヒータ１３０を第１方式で加熱して、ヒータ１３０の温度を上昇させ始める（Ｓ７３０）。
【0117】
実施例によって、段階Ｓ７１０及びＳ７２０は省略され、その場合、制御部１１０は、ヒータ１３０の加熱開始時点から第１方式でヒータに供給される電力を制御する。
【0118】
段階Ｓ７３０に続いて、制御部１１０は、ヒータ１３０の現在温度が予熱区間の上限値に到逹したか否かを把握し（Ｓ７４０）、ヒータ１３０の現在温度が予熱区間の上限値に到逹したならば、ヒータ１３０に供給される電力の制御方式を第１方式から第２方式に切り換え、ヒータ１３０が続けて加熱されるように制御する（Ｓ７５０）。前述したように、段階Ｓ７５０において、第１方式は、固定された出力のＰＷＭ制御方式であり、第２方式は、ＰＩＤ制御方式でもある。
【0119】
制御部１１０は、ヒータ１３０の現在温度が目標温度に到逹したか否かを把握し（Ｓ７６０）、ヒータ１３０の現在温度が目標温度に到逹したならば、第２方式を通じてヒータ１３０の温度が目標温度を続けて保持するように制御する（Ｓ７７０）。
【0120】
図８は、本発明によるヒータに供給される電力を制御する方法の他の一例を示すフローチャートである。
【0121】
図８は、図５によるエアロゾル生成装置１０によっても具現されるので、以下では、図５を参照して説明し、図５及び図６での説明と重複説明は省略する。図８は、制御部１１０が温度センサではなく、タイマに基づいてヒータの電力制御方式を決定する選択的実施例を説明するためのフローチャートである。
【0122】
まず、制御部１１０は、バッテリ１２０がヒータ１３０に電力供給を開始すれば、ヒータの温度を周期的に感知する（Ｓ８１０）。
【0123】
制御部１１０は、感知されたヒータ１３０の温度が予熱区間の下限値より小さいか否かを判断し（Ｓ８２０）、ヒータ１３０の温度が予熱区間の下限値より低ければ、ヒータ１３０を第１方式で加熱してヒータ１３０の温度を上昇させ始める（Ｓ８３０）。
【0124】
実施例によって、段階Ｓ８１０及びＳ８２０は省略され、その場合、制御部１１０は、ヒータ１３０の加熱開始時点から第１方式でヒータ１３０に供給される電力を制御する。
【0125】
次いで、制御部１１０は、現在温度と予熱温度区間の上限値との差を把握し、現在温度から予熱温度区間の上限値に到逹するまでの時間（以下、「上限値到達時間」）を算出する（Ｓ８４０）。
【0126】
制御部１１０は、上限値到達時間が経過したか否かを把握し（Ｓ８５０）、上限値到達時間が経過したならば、ヒータ１３０に供給される電力の制御方式を第１方式から第２方式に切り換え、ヒータ１３０を続けて加熱してヒータ１３０の温度を目標温度まで上昇させる（Ｓ８６０）。段階Ｓ８６０において、制御部１１０は、予熱温度区間の上限値に到逹したヒータ１３０の温度が目標温度に到逹するまでの所要時間（以下、「目標温度到達時間」）を算出することができる。
【0127】
制御部１１０は、目標温度到達時間が経過したか否かを把握し（Ｓ８７０）、目標温度到達時間が経過したならば、第２方式を通じてヒータの温度を目標温度に続けて保持させる（Ｓ８８０）。段階Ｓ８８０において、第２方式がＰＩＤ制御方式であったら、制御部１１０は、目標温度に到逹する前後のＰＩＤ利得値（比例項、積分項、微分項）が異なるように適切に調整することができる。
【0128】
図９は、本発明によるヒータに供給される電力を制御する方法のさらに他の一例を示すフローチャートである。
【0129】
図９は、図７において、制御部１１０が電力制御方式を第２方式に転換するための予熱温度区間の上限値を決定するに当って、数式１のように目標温度と比例変数とを利用するか、特定の比率を利用する過程を説明するための図面である。
【0130】
まず、制御部１１０は、ヒータ１３０を第１方式で加熱し（Ｓ７３０）、ヒータ１３０の現在温度とヒータ１３０の目標温度との比率を算出する（Ｓ９１０）。
【0131】
制御部１１０は、ヒータ１３０の現在温度とヒータ１３０の目標温度との比率が既定値と同一であるか否かを把握し（Ｓ９２０）、ヒータ１３０の現在温度とヒータ１３０の目標温度との比率が既定値と同一であれば、ヒータに供給される電力の制御方式を第１方式から第２方式に切り換え、ヒータ１３０を続けて加熱するようにバッテリ１２０を制御してヒータの温度を上昇させる（Ｓ７５０）。段階Ｓ９２０において予め設定された値は、０．８になり、数式１によって決定された特定の値にもなる。
【0132】
制御部１１０は、ヒータ１３０の現在温度とヒータ１３０の目標温度との比率が既定値と同一ではなければ、ヒータ１３０が第１方式で加熱されてヒータ１３０の温度が十分に上昇されるように制御する（Ｓ９３０）。
【0133】
図１０は、エアロゾル生成装置のヒータの温度を区間別に制御する方法を説明するグラフである。
【0134】
図１０を参照すれば、図１０は、ヒータの温度によって区分される各区間を区分して説明するための区間境界線１０１０ａ、１０１０ｂ、１０１０ｃ、従来方式によるヒータの温度変化曲線１０３０、本発明によるヒータの温度変化曲線１０５０を含む。図１０において、横軸は、秒(second)、縦軸は、温度(Celsius Temperature)を意味する。
【0135】
従来方式によれば、ヒータの温度が予熱過程で過度に高温に上がることを防止するために制御部は、比例積分微分制御を利用する傾向がある。制御部が比例積分微分制御を通じてヒータの温度を制御すれば、比例積分微分の固有のフィードバックアルゴリズム(Feed back Algorithm)を通じてヒータの温度が徐々に増加し、ヒータは、０秒から２０秒まで設定された予熱区間ａを経て初めて、ヒータの目標温度である３００℃に到逹する。制御部は、ヒータの温度が３００℃に到逹すれば、ヒータの温度を３００℃に保持するための保持区間ａに突入するが、従来方式では、予熱区間ａと温度保持区間ａとの境界点で制御部の電力制御方式が変更されるものではなく、比例積分微分制御自体の特性によって、比例項、積分項、微分項の利得値(gain)を調節する方式を通じてヒータの温度を制御する。
【0136】
従来方式によるヒータの温度変化曲線１０３０を見れば、前述した説明によって予熱区間ａにおいてヒータの温度は、増加し続け、２０秒になったとき、目標温度である３００℃に到逹し、温度保持区間ａに突入することが分かる。ヒータの材質及びバッテリの出力電圧などによって、ヒータが目標温度に到逹する時間（２０秒）は異なってもよく、エアロゾル生成基質によってヒータの目標温度（３００℃）が異なってもよいということは自明である。
【0137】
一方、本発明によるヒータの温度変化曲線１０５０を見れば、予熱区間ｂでヒータの温度が早く増加して、４秒になったとき、目標温度である３００℃に到逹し、感温区間に突入することが分かる。本発明において制御部１１０は、予熱区間ｂで比例積分微分制御方式を利用せず、固定された出力レベルを有するパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)方式を利用してもよい。
【0138】
ここで、減温区間は、従来方式によるヒータの温度変化曲線１０３０では示されない区間であって、目標温度に早く到逹したヒータにオーバーシュートが発生してヒータの温度が目標温度を超えれば、ヒータの温度を目標温度にさらに低めるために制御部１１０がヒータに供給される電力を制御する区間を意味する。従来方式によれば、ヒータにオーバーシュートが発生しないために、減温区間が存在しないが、本発明によれば、ヒータのオーバーシュート現象を迅速に除去するための制御部１１０の電力制御過程が含まれる特徴がある。
【0139】
次いで、減温区間を経てヒータの温度が目標温度レベルに再び戻れば、制御部１１０は、ヒータの温度を一定に保持するために温度保持区間ｂに突入する。前記のように本発明によれば、予熱時間を画期的に短縮させ、ユーザに提供するための十分な量のエアロゾルを早期に確保することができる長所がある。
【0140】
以下では、図５及び図１０を参照して、本発明によるヒータの温度を区間別に制御するエアロゾル生成装置の動作過程について詳細に説明する。予熱区間、減温区間、温度保持区間は、それぞれ制御方式や区間的な特徴において互いに異なるという点で、第１段階、第２段階、第３段階または第１区間、第２区間、第３区間と通称することができる。
【0141】
まず、制御部１１０は、ヒータ１３０の温度制御方式を予熱区間、減温区間及び温度保持区間に区分して制御する。
【0142】
ここで、予熱区間は、ヒータの温度が既定の目標温度未満であるときを意味し、ユーザがエアロゾル生成装置１００を電源オフ状態に保持したか、エアロゾル生成装置１００を電源オンにしても時間が一定以上経過してヒータに電力が供給されないことにより、ヒータの温度が目標温度よりもさらに低くなり、それを再び加熱するための区間と定義される。
【0143】
制御部１１０は、予熱区間において、バッテリの状態(status)によって最大出力を用いてヒータに迅速に電力を供給させうる。ここで、バッテリの状態とは、バッテリの出力電圧レベル、バッテリの蓄電量などバッテリがヒータに電力を供給する電力量に直接影響を与える要素を包括的に含む言葉を意味する。制御部１１０は、予熱区間でヒータにバッテリの電力が供給されるように制御するとき、固定された大きさのパルス幅変調（ＰＷＭ）方式を介してヒータの温度が迅速に上昇するように制御することができる。また、図６において、本発明によるエアロゾル生成装置１００の予熱区間ｂは、４秒と示されているが、エアロゾル生成装置１００に含まれる具体的な構成によって予熱区間ｂの長さは、さらに長くなるか、短くなる。
【0144】
次いで、制御部１１０は、ヒータの温度が目標温度に到逹したならば、ヒータに供給される電力を制御する方式を、予熱区間に対応する方式から、減温区間に対応する方式に変更することができる。この際、予熱区間に対応する方式及び減温区間に対応する方式は、一種のヒータに対する温度プロファイルであって、記憶装置１７０に保存されていて、制御部１１０の呼び出しによって制御部１１０に伝達することができる。減温区間は、ヒータの温度が目標温度を超えてオーバーシュートが発生すれば、制御部１１０がヒータの温度を低めるように制御する区間を意味し、オーバーシュートが発生したヒータが低くならねばならない温度は、目標温度となり、図１０を参照すれば、３００℃にもなる。
【0145】
上記のような過程において、制御部１１０は、記憶装置１７０に保存されていた温度プロファイル及び比例積分微分（ＰＩＤ）制御方式を伝達されて上昇したヒータの温度を目標温度まで低める比例積分微分制御を遂行し、より具体的には、既に目標温度を超過するヒータの温度を低めるために、微分項の利得値を適切に調節する方式の制御を遂行することができる。記憶装置１７０に保存される比例積分微分制御のための比例項、積分項、微分項の利得値は、実験的に予め数値化されている値だけではなく、特定時点のヒータの特定温度で適した利得値を算出するための比例積分微分制御に対する利得値算出モジュール（図示せず）が記憶装置１７０に含まれてもよい。
【0146】
制御部１１０は、予熱区間及び減温区間を区分するためにヒータの温度を周期的または非周期的に測定する温度センサを含み、予熱区間及び減温区間の時間長を測定するためのタイマ(timer)も含む。制御部１１０が収集したヒータの温度と予熱区間及び減温区間の時間長は、記憶装置１７０に１次的に保存された後、制御部１１０の呼び出しによって再び読み込んだ後、制御部１１０が特定の制御パラメータ(controlling parameter)を算出するのに用いられる。
【0147】
最後に、制御部１１０は、オーバーシュートが発生したヒータが減温区間の間に目標温度に低くなれば、ヒータの温度を目標温度に保持するように制御し、上記のように制御部１１０がヒータの温度を目標温度に保持する区間は、温度保持区間と定義される。制御部１１０は、ヒータの温度を目標温度に保持する間に比例積分微分制御方式を用いてヒータに供給される電力を制御し、予め設定された時間が経過すれば、温度保持区間終了と認知し、ヒータに供給される電力を遮断するように制御する。
【0148】
制御部１１０は、予熱区間、減温区間及び温度保持区間の時間長のうち、少なくとも２つ以上に制御基準比率を算出し、制御基準比率に基づいてヒータに供給される電力を制御することができる。
【0149】
【数2】
【0150】
数式２は、制御部１１０が算出する制御基準比率の一例に係わる数式である。数式２において、ｋ１は、制御基準比率を意味し、ｔ１は、予熱区間の時間長、ｔ２は、減温区間の時間長を意味する。制御部１１０は、数式２によって制御基準比率を算出し、算出された制御基準比率に基づいて、減温区間の時間長を適切に調節することができる。
【0151】
【数3】
【0152】
数式３は、制御部１１０が制御基準比率を既定の比較制御値と比較する一例に係わる数式である。数式３において、ｋ１は、数式２によって算出された制御基準比率であり、Ｃ１は、制御基準比率と比較するための既設定の比較制御値を意味する。比較制御値は、記憶装置１７０に保存されていて、制御部１１０の要請によって制御部１１０に伝達されても、必要に応じて更新されてもよい。
【0153】
一例として、比較制御値は、２になる。ここで、比較制御値が２ということは、数式２及び数式３を連立したとき、減温区間の時間長が予熱区間の時間長の半分よりもさらに長くなければならないということを意味する。制御部１１０は、タイマ及び温度センサを通じて予熱区間の時間長が決定されれば、定数値に固定された予熱区間の時間長に基づいて減温区間が少なくとも何秒間保持されねばならないかを算出する。さらに具体的に、制御部１１０は、比例積分微分制御を行うために、比例項、積分項、微分項の利得値を決定するに当って、減温区間の長さを少なくとも何秒以上保持されねばならないかを共に考慮してもよい。
【0154】
制御部１１０は、ヒータの温度が予熱区間、減温区間を経て温度保持区間に突入すれば、既設定の予熱区間及び減温区間の時間長に基づいて制御基準比率を再び算出して更新し、更新された制御基準比率によって温度保持区間を保持する。
【0155】
【数4】
【0156】
数式４は、制御部が算出する制御基準比率の他の一例に係わる数式である。さらに具体的に、数式４において、ｋ２は、ｋ１に次いで更新された制御基準比率（以下、「更新制御基準比率」）を意味し、ｔ２は、減温区間の時間長、ｔ３は、温度保持区間の時間長を意味する。制御部１１０は、数式４によって制御基準比率を算出し、算出された制御基準比率に基づいて、温度保持区間の時間長を適切に調節する。
【0157】
【数5】
【0158】
数式５は、制御部が算出する更新制御基準比率の他の一例に係わる数式である。数式５において使用されたｋ２は、更新制御基準比率、ｔ１ないしｔ３は、それぞれ予熱区間、減温区間、温度保持区間の時間長を意味する。制御部１１０は、数式４または数式５によって制御基準比率を算出して更新し、更新された制御基準比率に基づいて温度保持区間の時間長を適切に調節することができる。
【0159】
【数6】
【0160】
数式６は、制御部１１０が更新制御基準比率を既定の比較制御値と比較する一例に係わる数式である。数式６において、ｋ２は、数式４または数式５によって算出された更新制御基準比率であり、Ｃ２は、更新制御基準比率と比較するための既設定の比較制御値を意味する。比較制御値は、記憶装置１７０に保存されていて、制御部１１０の要請によって制御部１１０に伝達されても、必要に応じて更新されてもよい。
【0161】
一例として、比較制御値は、１になる。ここで、比較制御値が１ということは、数式４及び数式６を連立したとき、温度保持期間の時間長が減温区間の時間長よりもさらに長くなければならないことを意味する。また、更新制御基準比率を数式４を通じて算出した場合、比較制御値が１ということは、温度保持期間の時間長が予熱区間及び減温区間の時間長の和よりもさらに長くなければならないことを意味する。制御部１１０は、比例積分微分の利得値を適切に調節するために、更新制御基準比率を数式４または数式５によって選択的に使用することができる。
【0162】
上記のように、温度保持区間の長さを予熱区間及び減温区間の時間長によって適切に制限することで、ヒータが高温状態に保持されるときに発生する媒質の炭化現象を最小化することにより、本発明によれば、短い予熱時間でユーザに十分な量のエアロゾルを迅速に提供するだけではなく、媒質の炭化現象を最小化することができて、ユーザにエアロゾルの吸入に対する高い満足感を提供することができる。
【0163】
選択的な一実施例として、制御部は、数式２、数式３、数式４及び数式６を通じて減温区間及び温度保持区間の時間長を決定し、ヒータの温度を区間別にも制御する。また、他の選択的な一実施例として、制御部は、数式２、数式３、数式５及び数式６を通じて減温区間及び温度保持区間の時間長を決定し、ヒータの温度を区間別にも制御する。前述したように、減温区間及び温度保持区間の長さは、予熱区間の時間長に依存し、予熱区間の時間長は、ヒータの材質及びヒータの初期温度によっても異なる。
【0164】
図１１は、本発明によるエアロゾル生成装置のヒータの温度を区間別に制御する方法の一例を示すフローチャートである。
【0165】
【0166】
まず、制御部は、ヒータの温度を感知し（Ｓ１１１０）、感知されたヒータの温度が既定の目標温度よりもさらに低いか否かを把握する（Ｓ１１２０）。
【0167】
制御部は、ヒータの温度の高さが目標温度の高さよりさらに低ければ、予熱区間に突入してヒータが加熱されるように制御する（Ｓ１１３０）。
【0168】
制御部は、温度センサを通じてヒータの温度上昇を周期的または非周期的にモニタリングしつつヒータのオーバーシュートが感知されるか否かを把握し（Ｓ１１４０）、ヒータのオーバーシュートが感知されれば、予熱区間及び減温区間の時間長で制御基準比率を算出する（Ｓ１１５０）。
【0169】
制御部は、算出された制御基準比率に基づいて減温区間の時間長を決定し、減温区間の間、ヒータの温度が下降するように制御する（Ｓ１１６０）。
【0170】
選択的な一実施例として、制御部が制御基準比率を既定の比較制御値と比較した結果に基づいてヒータに供給される電力を制御可能であるということは、図１０の説明と同様である。
【0171】
制御部は、減温区間が終了したか否かを、ヒータの温度または減温区間の時間経過を通じて把握し（Ｓ１１７０）、減温区間が終了したならば、予熱区間、減温区間、温度保持期間のうち、少なくとも２つ以上に基づいて制御基準比率を算出する（Ｓ１１８０）。段階Ｓ１１８０において制御部は、減温区間の終了を把握するために、温度センサまたはタイマのうち、少なくとも１つ以上を利用することができる。
【0172】
制御部は、段階Ｓ１１８０で算出した制御基準比率によって段階Ｓ１１５０で算出した制御基準比率を更新し、更新された制御基準比率に基づいて温度保持期間の時間長を決定した後、それにより、温度保持期間の間、ヒータの温度が目標温度に保持されるように制御する（Ｓ１１９０）。
【0173】
図１２は、制御部が減温区間の長さを決定する一例を示すフローチャートである。
【0174】
【0175】
制御部は、ヒータのオーバーシュートが感知されれば（Ｓ１１４０）、予熱区間及び減温区間の時間長で制御基準比率を算出する（Ｓ１１５０）。
【0176】
制御部は、段階Ｓ１１５０で算出した制御基準比率を比較制御値である２と比較する（Ｓ１２１０）。
【0177】
段階Ｓ１２１０において、制御基準比率が２より大きいか、２と同一であれば、制御部は、比例積分微分制御の利得値を調整して減温区間の時間長を変更する（Ｓ１２２０）。
【0178】
階Ｓ１２２０によって制御基準比率は、段階Ｓ１１５０を経て再び算出される。
【0179】
段階Ｓ１２１０において、制御基準比率が２よりも小さければ、制御部は、算出された制御基準比率に基づいて決定された減温区間の間、ヒータの温度が下降するように制御する（Ｓ１１６０）。
【0180】
図１３は、制御部が温度保持区間の長さを決定する一例を示すフローチャートである。
【0181】
【0182】
制御部は、減温区間の終了を感知すれば（Ｓ１１７０）、予熱区間、減温区間及び温度保持期間の時間長のうち、少なくとも２つ以上に基づいて更新制御基準比率を算出する（Ｓ１１８０）。
【0183】
制御部は、段階Ｓ１１８０で算出された更新制御基準比率が１より小さいか否かを判断する（Ｓ１３１０）。
【0184】
制御部は、更新制御基準比率が１より大きいか、１と同一であれば、制御部は、比例積分微分制御の利得値を調整して温度保持区間の時間長を変更する（Ｓ１３２０）。段階Ｓ１３２０によって、更新制御基準比率は、段階Ｓ１１８０を経て再び算出される。
【0185】
制御部は、更新制御基準比率が１よりも小さければ、制御部が算出した更新制御基準比率に基づいて決定された温度保持区間の間、ヒータの温度が目標温度を続けて保持するように制御する（Ｓ１３９０）。
【0186】
図１４は、予熱区間及び保持区間を区分してヒータの温度を制御する方式の既存の区間区分なしに制御する方式に対する相違点及び区間を区分して制御する方式の問題点を説明するグラフである。
【0187】
図１４を参照すれば、予熱区間と保持区間とを区分してヒータ１３０の温度を制御する方式及び予熱区間と保持区間とを区分せず、全体区間に対してヒータ１３０の温度を制御する方式で経時的なヒータ１３０の温度変化を示すグラフが図示されている。また、予熱区間と保持区間とを区分してヒータの温度を制御する場合、一定値に設定されたヒータ１３０制御の目標温度が図示されている。
【0188】
制御部１１０は、ヒータ１３０の温度を基準温度に保持されるように制御することができる。基準温度は、シガレット２００からエアロゾルの生成に最も適した温度を意味する。基準温度は、シガレット２００の種類によって異なる値にも設定される。例えば、基準温度は、２４０℃以上３６０℃以下に設定される。
【0189】
制御部１１０は、目標温度を設定し、ヒータ１３０の温度が目標温度に到逹するようにヒータ１３０の温度を制御することができる。目標温度は、基準温度と同じ値に設定される。但し、これに限定されるものではなく、ヒータ１３０の温度をさらに適切に制御するために、目標温度は、基準温度とは異なる値に設定されてもよい。
【0190】
予熱区間と保持区間とを区分してヒータ１３０の温度を制御する方式の場合、予熱区間で制御部１１０は、ヒータ１３０の温度が基準温度以上になるようにヒータ１３０に供給される電力を制御する。予熱区間は、ヒータ１３０の温度が基準温度以上になるように加熱される区間を意味する。図１４に図示されている例示を参照すれば、基準温度は、３００℃に設定され、ヒータ１３０の温度が基準温度よりも高くなる時点以前までの区間が予熱区間に該当する。
【0191】
予熱区間において、制御部１１０は、ヒータ１３０の温度が短時間内に基準温度以上になるように、ヒータ１３０に供給される電力を制御する。例えば、制御部１１０は、パルス幅変調を通じてバッテリ１２０がヒータ１３０に供給する電流パルスの周波数及びデューティーサイクルをそれぞれの最大値に設定することができる。
【0192】
予熱区間と保持区間とを区分してヒータ１３０の温度を制御する方式の場合、保持区間で制御部１１０は、ヒータ１３０の目標温度を設定してヒータ１３０の温度が基準温度に保持されるようにヒータ１３０に供給される電力を制御する。保持区間は、ヒータ１３０の温度が基準温度以上になるように加熱されて予熱区間終了時点以後を意味する。図１４に図示されている例示を参照すれば、ヒータ１３０の温度が３００℃に設定された基準温度より高くなる時点以後の区間が保持区間に該当する。
【0193】
保持区間において、制御部１１０は、目標温度を設定することができる。具体的に、制御部１１０は、予熱区間終了時点または保持区間開始時点で目標温度を設定することができる。図１４に図示された例示を参照すれば、予熱区間終了時点でありながらも、保持区間開始時点で設定され、一定値に保持される目標温度が図示されている。また、目標温度が３００℃に設定された基準温度と同じ値に設定されたことが図示されている。
【0194】
保持区間において、制御部１１０は、短時間内に基準温度以上に上昇したヒータ１３０の温度を基準温度に保持させるために、ヒータ１３０の温度が下降するようにヒータ１３０に供給される電力を制御することができる。具体的に、ヒータ１３０の温度を基準温度に保持するために、ヒータ１３０の温度を減少させる制御が遂行されるようにするＰＩＤ制御の係数が制御部１１０によって設定される。図１４に図示された例示を参照すれば、予熱区間を通じて基準温度以上に上昇されたヒータ１３０の温度を保持区間で減少させる制御結果が図示されている。
【0195】
保持区間において、ヒータ１３０の温度を減少させるＰＩＤ制御の係数が設定されることにより、ヒータ１３０の温度が下降して基準温度以下になる。予熱区間において短時間内にヒータ１３０を基準温度以上に加熱するので、ヒータ１３０の温度が基準温度以上に到逹する時間が短縮されるが、保持区間でヒータ１３０の温度を基準温度に保持し難いという問題点が伴う。
【0196】
図１４に図示された例示を参照すれば、喫煙が進められることにより、ヒータ１３０の温度は徐々に減少し、基準温度以下になることが図示されている。シガレット２００は、基準温度に最も好適にエアロゾルを発生させるという点で、ヒータ１３０温度の基準温度以下への下降は、喫煙品質の低下をもたらす恐れがある。
【0197】
制御部１１０は、基準温度以下に減少するヒータ１３０の温度を補償するために目標温度を調整することができる。ヒータ１３０の温度補償は、ヒータ１３０の温度が基準温度以下に減少する分だけヒータ１３０の温度を上昇させる方式で行われる。
【0198】
目標温度を調整せず、一定値に保持する場合に発生するヒータ１３０の温度が基準温度以下に下降する問題点を解決するため、制御部１１０は、多様な方式で目標温度を調整することができる。それにより、制御部１１０は、基準温度以下に下降するヒータ１３０の温度を補償してヒータ１３０の温度を基準温度に近接するように保持することができる。
【0199】
制御部１１０は、ヒータ１３０の温度が基準温度以下に下降する温度下降区間で目標温度を調整することができる。制御部１１０は、ヒータ１３０の温度が基準温度以下に下降して、温度下降区間開始時点で目標温度を調整することができる。また、制御部１１０は、温度下降区間開始時点よりも早い時点または遅い時点で目標温度を調整することもできる。
【0200】
制御部１１０は、目標温度をリアルタイムで調整することができる。制御部１１０は、ヒータ１３０の温度変化などに基づいて目標温度をどのように調整するかをリアルタイムで判断することができる。但し、これに限定されるものではなく、制御部１１０は、目標温度を１回に限って、異なる値に変更することもできる。
【0201】
制御部１１０が目標温度を調整してヒータ１３０の温度を補償することにより、ヒータ１３０の温度が基準温度近傍に保持され、それにより、温度下降による喫煙品質の低下を防止することができる。したがって、予熱区間及び保持区間が分離されることにより、ユーザにエアロゾルを提供するための装置１０の準備時間が短縮されると共に、予熱区間において短時間内にヒータ１３０が加熱されることにより、保持区間におけるヒータ１３０の温度下降問題が解決される。
【0202】
図１４を参照すれば、予熱区間と保持区間とを区分せず、全体区間に対してヒータ１３０の温度を制御する方式も図示されている。予熱区間と保持区間とを区分しない場合、喫煙が進められることにより、ヒータ１３０の温度が下降する問題は発生しないが、ヒータ１３０の温度が基準温度に到逹するまでの所要時間が予熱区間と保持区間とを区分する場合に比べて長くなり、それにより、ユーザにエアロゾルを提供するための装置１０の準備時間が長くなる。図１４に図示された例示を参照すれば、予熱区間と保持区間とを区分する場合に比べて、予熱区間と保持区間とを区分しない場合、ヒータ１３０の温度が基準温度に到逹するには、さらに長時間がかかるという点が図示されている。
【0203】
図１５は、一部実施例による目標温度を調整する一例を説明するグラフである。
【0204】
制御部１１０は、目標温度を１回変更させることで、目標温度を調整することができる。図１５に示された例示を参照すれば、温度下降区間が始まる時点で目標温度が既存の値よりも大きな値に変更されて保持され、それにより、ヒータ１３０の温度が制御される態様が図示されている。
【0205】
目標温度を１回変更させることで、目標温度が調整される場合、目標温度が調整されない場合に比べて、ヒータ１３０の温度が基準温度にさらに近く保持される。また、制御部１１０が目標温度を調整する方式が簡単であるという点で、消費電力が減少し、制御部１１０の回路構造が単純になるなどの利点がある。
【0206】
図１６は、一部実施例による目標温度を調整する他の例を説明するグラフである。
【0207】
制御部１１０は、目標温度を線形的に変更させることで、目標温度を調整することができる。図１６に図示された例示を参照すれば、温度下降区間が始まる時点で目標温度が線形的に増加し、それにより、ヒータ１３０の温度が制御される態様が図示されている。
【0208】
目標温度を線形的に変更させることで、目標温度が調整される場合、目標温度が調整されない場合に比べて、ヒータ１３０の温度が基準温度にさらに近く保持される。また、制御部１１０が目標温度を調整する方式も、比較的複雑ではないという点で、消費電力減少及び回路設計容易などの利点がある。
【0209】
図１５及び図１６に例示された方式を通じて比較的簡単に目標温度を調整してヒータ１３０の温度を補償することができるが、喫煙が長時間持続される場合、ヒータ１３０の温度及び基準温度の差が生じるという点で、さらに精巧に目標温度を調整する方式も提案される。本開示による制御方法及び装置１０が考案される過程で、図１７に例示として図示された値を活用して目標温度が調整可能であるという点が提示された。
【0210】
図１７は、一部実施例によるヒータの温度と目標温度との差値を経時的に累積した累積値を説明するグラフである。
【0211】
図１７を参照すれば、ヒータ１３０の温度と目標温度との差値を経時的に累積した累積値が図示されている。目標温度よりもヒータ１３０の温度がさらに高い区間では、差値が正の値を有するので、差値を累積した累積値は増加する。目標温度よりもヒータ１３０の温度がさらに低い区間では、差値が負の値を有するので、累積値は減少する。したがって、図１７に図示された累積値が最大になる時点は、ヒータ１３０の温度が目標温度以下で下降する時点である。
【0212】
制御部１１０は、ヒータ１３０の温度及び目標温度の差値を経時的に累積した累積値に基づいて目標温度を調整する。制御部１１０は、リアルタイムで測定されるヒータ１３０の温度及び目標温度の差値を計算し、差値を累積して累積値を計算し、累積値から目標温度を調整することができる。したがって、差値、累積値及び目標温度は、互いに影響を与え、制御部１１０によってリアルタイムで計算されて変更される。
【0213】
例えば、制御部１１０は、累積値が累積値の最大値から減少する程度を計算し、減少する程度を整数倍して減少させた値を、初期値に加える方式で目標温度を調整する。初期値は、保持区間で制御部１１０によって設定された目標温度と同じ値でもある。目標温度は、図１７に図示された累積値の減少する部分が上下に反転された形態に増加するように調整される。具体的な目標温度の調整方式及び目標温度が調整されることにより、補償されるヒータ１３０の温度は、図６に図示されている。
【0214】
図１８は、一部実施例による累積値の変化に基づいて目標温度を調整する一例を説明するグラフである。
【0215】
制御部１１０は、累積値の変化に基づいて目標温度を連続して調整する。図１８を参照すれば、累積値の変化に基づいて目標温度が調整される場合のヒータ１３０の温度変化及び目標温度が調整されず、一定値に保持される場合のヒータ１３０の温度変化が図示されている。
【0216】
制御部１１０が累積値の変化に基づいて目標温度を調整することにより、喫煙が進められる場合にも、ヒータ１３０の温度が基準温度に近く保持される。したがって、装置１０は、経時的にも喫煙品質の低下なしに、シガレット２００から均一なエアロゾルを発生させることができる。
【0217】
図１９は、一部実施例による累積値の変化に基づいて目標温度を調整する他の例を説明するグラフである。
【0218】
図１９を参照すれば、累積値の変化に基づいて目標温度が調整される他の例示が図示されている。図１８の場合のように制御部１１０は、ヒータ１３０の温度及び目標温度の差値を経時的に累積した累積値を計算し、図１９の場合のように、累積値の変化に基づいて目標温度を調整することもできる。
【0219】
但し、制御部１１０が累積値の変化に基づいて目標温度を連続して調整する図１８の場合と異なって、制御部１１０は、累積値の変化に基づいて目標温度を不連続的にも調整する。不連続的に調整された目標温度による場合にも、ヒータ１３０の温度は、基準温度に近く保持される。
【0220】
制御部１１０が累積値の変化に基づいて目標温度を連続して調整する方式が、不連続的に調整する方式よりも精密なヒータ１３０の温度補償を提供することができる。但し、制御部１１０が累積値の変化に基づいて目標温度を不連続的に調整する場合、連続して調整する場合に比べて、制御部１１０の演算量が減少しつつも、ヒータ１３０の温度が適切に補償される。
【0221】
図２０は、一部実施例によるエアロゾル生成装置に収容されるシガレットを加熱するヒータの温度を制御する方法を説明するためのフローチャートである。
【0222】
図２０を参照すれば、エアロゾル生成装置１０に収容されるシガレットを加熱するヒータの温度を制御する方法は、図１に図示されたエアロゾル生成装置１０で時系列的に処理される段階で構成される。したがって、以下で省略された内容であっても、図１のエアロゾル生成装置１０に係わる前記内容は、図８のシガレットを加熱するヒータの温度を制御する方法にも適用される。
【0223】
段階ｓ２０１０において、エアロゾル生成装置１０は、ヒータの温度がシガレットからエアロゾルが好適に生成されるように設定される基準温度以上になるように、ヒータに供給される電力を制御することができる。
【0224】
段階ｓ２０２０において、エアロゾル生成装置１０は、ヒータの目標温度を設定してヒータの温度が基準温度に保持されるようにヒータに供給される電力を制御することができる。段階ｓ２０２０において、エアロゾル生成装置１０は、ヒータの温度が基準温度以下に低下する場合、ヒータの温度を補償するために目標温度を調整することができる。
【0225】
前述した本発明による実施例は、コンピュータ上で多様な構成要素を通じて実行されるコンピュータプログラムの形態に具現され、そのようなコンピュータプログラムは、コンピュータで読み取り可能な媒体に記録される。この際、媒体は、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ及びＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスク(flopticaldisk)のような磁気－光媒体(magneto-optical medium)、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリのようなプログラム命令語を保存して行うように特別に構成されたハードウェア装置を含んでもよい。
【0226】
一方、前記コンピュータプログラムは、本発明のために特別に設計され、構成されたものであるか、コンピュータソフトウェア分野の当業者に公知されて使用可能なものでもある。コンピュータプログラムの例には、コンパイラによって作られる機械語コードだけではなく、インタプリターなどを使用してコンピュータによって実行される高級言語コードも含まれる。
【0227】
本発明で説明する特定実行は、一実施例であって、如何なる方法でも本発明の範囲を限定するものではない。明細書の簡潔さのために、従来の電子的な構成、制御システム、ソフトウェア、前記システムの他の機能的な側面の記載は、省略される。また、図面に図示された構成要素間の線の連結または連結部材は、機能的な連結及び／または物理的または回路的連結を例示的に示したものであって、実際装置では、代替可能であるか、さらなる多様な機能的な連結、物理的な連結、または回路連結として示される。また、「必須な」、「重要に」のように具体的な言及がない限り、本発明の適用において必ずしも必要な構成要素ではない。
【0228】
本発明の明細書（特に特許請求の範囲）において、「前記」及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数のいずれにも該当する。また、本発明において範囲(range)を記載した場合、前記範囲に属する個別的な値を適用した発明を含むものであって（これに反する記載がなければ）、発明の詳細な説明に、前記範囲を構成する各個別的な値を記載したものと同一である。最後に、本発明による方法を構成する段階について明白に順序を記載するか、反対となる記載がなければ、前記段階は、適当な順序で行われる。必ずしも前記段階の記載順序によって本発明が限定されるものではない。本発明において、全ての例または例示的な用語（例えば、など）の使用は、単に本発明を詳細に説明するためのものであって、特許請求の範囲によって限定されない以上、前記例または例示的な用語によって本発明の範囲が限定されるものはない。また、当業者は、多様な修正、組合わせ及び変更が付け加えられた特許請求の範囲またはその均等物の範疇内で設計条件及びファクターによって構成されることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0229】
本発明の一実施例は、ユーザに喫煙感を提供する電子タバコ装置を生産、具現するところに用いられる。
【図1】
【図2】
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【図11】
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【図20】
