KR20200000979A - Control method of preheating completion time of fine particle generator - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a fine particle generator of a heating method, especially, relates to a fine particle generator that can control a preheating completion time by calculating the energy in real time. A method for controlling the preheating completion time of the fine particle generator according to embodiments of the present invention comprises following steps of: checking the temperature of a heater; checking the voltage of a battery; checking a duty value of a pulse width modulation (PWM) signal output from a pulse width modulator; calculating the energy; determining whether the energy has reached the energy required for preheating; and completing preheating when reaching the energy required for preheating.

Description

미세 입자 발생 장치의 예열완료 시간 제어 방법{CONTROL METHOD OF PREHEATING COMPLETION TIME OF FINE PARTICLE GENERATOR}CONTROL METHOD OF PREHEATING COMPLETION TIME OF FINE PARTICLE GENERATOR}

본 발명은 가열 방식의 미세 입자 발생 장치에 관한 것으로 특히 실시간으로 에너지를 계산하여 예열완료 시간을 제어할 수 있는 미세 입자 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fine particle generating device of the heating method, and more particularly to a fine particle generating device that can control the preheating completion time by calculating the energy in real time.

공기 중의 미세 입자, 즉 에어로졸을 흡입하는 것으로 흔히 말하는 흡연과 같은 기호 물질 흡입이 달성될 수 있다. 종래에는 궐련 형태의 담배가 이러한 기호 물질 흡입의 거의 유일한 수단이었으나 최근에는 전자담배라는 것도 또 하나의 수단으로 자리 잡고 있다. 전자담배는 흡입 물질이 액체 형태로 담긴 카트리지에 열이나 초음파를 가하여 흡입 물질을 증기로 기화시켜 미세 입자를 발생시키므로 연소를 시켜 연기를 발생시키는 종래의 궐련 형태의 담배와는 방식 면에서 완전히 차별되며, 그로 인한 장점, 특히 연소로 발생할 수 있는 다양한 유해 물질의 발생을 저지할 수 있다는 장점을 보유한다.Inhalation of preference substances such as smoking, commonly referred to as inhalation of fine particles in the air, ie aerosols, can be achieved. In the past, cigarette-type cigarettes were almost the only means of inhaling these preference substances, but in recent years, electronic cigarettes have become another means. E-cigarettes are completely different from conventional cigarette-type cigarettes in which smoke is generated by vaporizing the inhaled substance with vapor by applying heat or ultrasonic waves to a cartridge containing the inhaled substance in liquid form. This has the advantage that it can prevent the generation of various harmful substances that can be caused by combustion in particular.

또한, 궐련 형태의 통상의 담배를 선호하는 수요자들의 요구에 따라, 통상의 담배의 필터부와, 궐련부의 모양을 갖는 전자담배도 제안되고 있는데, 이 전자담배는 궐련부에 포함된 흡입물질을 전자히터로 기화시키면서 통상의 담배와 동등한 구성을 갖는 필터부를 통해 사용자가 흡입하는 구성을 갖는다. 이러한 전자담배에서는, 건조 담배잎이 채워지는 궐련부의 구성을 갖는 통상의 담배와는 다르게, 흡입 물질이 함침되거나 표면에 묻혀진 종이로 채워진다. 전자담배를 홀더에 끼우고 홀더 내부의 히터가 가열되어 궐련부 내부의 흡입물질을 기화시키면 사용자가 필터부를 통해 기화되는 흡입 물질을 흡입할 수 있게 된다. 종전의 전자담배와 마찬가지로 연소가 일어나지 않는다는 장점은 가지면서 통상의 담배를 피울 때와 똑같은 메카니즘으로 필터부를 통해 기화된 흡입 물질을 흡입할 수 있으므로 사용자 입장에서는 통상의 담배를 피우는 것과 같은 기분을 느낄 수 있게 된다.In addition, according to the demands of consumers who prefer ordinary cigarettes in the form of cigarettes, an electronic cigarette having a shape of a filter part and a cigarette part of a normal cigarette has been proposed. It has a structure which a user inhales through the filter part which has a structure equivalent to a normal cigarette, while vaporizing with a heater. In such e-cigarettes, unlike conventional tobacco, which has a structure of a cigarette portion in which dry tobacco leaves are filled, the inhalation material is filled with paper impregnated or buried on the surface. When the electronic cigarette is inserted into the holder and the heater inside the holder is heated to vaporize the suction material in the cigarette part, the user can suck the suction material vaporized through the filter part. As with the conventional electronic cigarette, the combustion does not occur, but the same mechanism as in the case of smoking cigarettes can inhale vaporized inhaled substances through the filter unit, so the user can feel the same as smoking a normal cigarette. Will be.

일반적인 궐련형태 전자담배를 사용하는 미세 입자 발생 장치의 온도 제어와 관련해서는 도 1을 참조하면 사용자가 궐련형태 전자담배를 사용하기 위해 궐련형태 전자담배를 미세 입자 발생 장치에 삽입하고 미세 입자 발생 장치에 구비된 버튼을 누르면, 변화 지점(t) 시간까지 급속히 온도를 올리는 예열단계로 돌입하고, 온도 변화의 변화 지점(c)에서 예열단계가 종료하면서, 온도가 변화 지점(C+2)까지 시간축의 변화 지점(t)와 변화 지점(t+1)사이에서 하강한후 시간축 변화 지점(t+1)에서 변화 지점(t+2)까지 온도축의 변화 지점(c+2)에서 변화 지점(c+1)까지 미세한 기울기로 상승하면서, 기화온도를 유지하고, 시간축의 변화 지점(t+2)에서 사용이 종료되어 온도가 급속히 하강한다. 그런데, 상기와 같은 미세 입자 발생 장치의 온도제어특성은 예열에 필요한 에너지에 도달했는지의 여부와는 관계없이 일률적인 시간으로 제어하기 때문에, 예를 들어 연속해서 미세 입자 발생 장치를 사용할 경우 미세 입자 발생 장치의 히터 온도가 어느 정도 상승해 있고 이에 따른 에너지도 높은 상태에서 예열시간을 조절하지 않고 히터를 가열하기 때문에 결과적으로 예열이 종료되었을 때 예열에 필요한 에너지보다 더 높은 에너지 상태가 됨으로써 애초에 설계된 맛과 흡입감에 불규칙한 변화를 초래하고 사용자에게 안정적인 사용감을 제공할 수 없는 문제점이 있다. Regarding the temperature control of the microparticle generating device using a general cigarette type cigarette, referring to FIG. 1, a user inserts a cigarette type electron cigarette into the particle generator and uses the microparticle generating device to use the cigarette type cigarette. When the provided button is pressed, it enters the preheating step of rapidly raising the temperature to the change point (t) time, and the preheating step is terminated at the change point (c) of the temperature change, and the temperature is changed to the After descending between the change point (t) and the change point (t + 1), the change point (c + 2) at the change point (c + 2) of the temperature axis from the time point change point (t + 1) to the change point (t + 2) The vaporization temperature is maintained while rising to a fine slope up to 1), and the use is terminated at the change point t + 2 of the time axis, and the temperature rapidly drops. However, since the temperature control characteristics of the fine particle generator as described above are controlled at a uniform time regardless of whether or not the energy required for preheating has been reached, for example, when the fine particle generators are used continuously, fine particles are generated. When the heater temperature of the device rises to a certain degree and the energy accordingly is high, the heater is heated without adjusting the preheating time. As a result, when the preheating is finished, the energy is higher than the energy required for preheating. There is a problem that can cause irregular changes in the feeling of suction and provide a stable user experience.

본 발명은 실시간으로 에너지를 계산하여 예열완료 시간을 제어할 수 있는 미세 입자 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a fine particle generating device that can control the preheating completion time by calculating the energy in real time.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세 입자 발생 장치의 예열완료 시간 제어 방법은 히터의 온도를 확인하는 단계;와 배터리의 전압을 확인하는 단계;와 펄스 폭 변조기에서 출력하는 PWM(Pulse Width Modulation)신호의 듀티(Duty)값을 확인하는 단계;와 에너지를 계산하는 단계;와 에너지가 예열에 필요한 에너지에 도달했는지 판단하는 단계;와 예열에 필요한 에너지에 도달했으면 예열을 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preheating completion time control method of the fine particle generating device according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of checking the temperature of the heater; and checking the voltage of the battery; and PWM (Pulse) output from the pulse width modulator Width Modulation) checking the duty value of the signal; and calculating the energy; and determining whether the energy has reached the energy required for preheating; and if the energy required for preheating has been reached, completing the preheating It is characterized by including.

본 발명에 따르면, 히터의 온도값, 배터리의 전압값 등의 변수에 따라 실시간으로 에너지를 계산하고, 예열시간을 제어할 수 있는 미세 입자 발생 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a fine particle generating device capable of calculating energy in real time and controlling the preheating time according to variables such as a temperature value of a heater and a voltage value of a battery.

도 1은 일반적인 미세 입자 발생 장치의 온도 제어 특성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 미세 입자 발생 장치의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 미세 입자 발생 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 입자 발생 장치의 예열완료 시간 제어방법의 순서도이다. 1 is a schematic view showing temperature control characteristics of a general fine particle generating device.
2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a fine particle generating apparatus to which the present invention can be applied.
3 is a schematic block diagram of a fine particle generating apparatus to which the present invention is applied.
4 is a flowchart of a method for controlling preheating completion time of a fine particle generating device according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 입자 발생 장치의 예열완료 시간 제어 방법은 히터의 온도를 확인하는 단계;와 배터리의 전압을 확인하는 단계;와 펄스 폭 변조기에서 출력하는 PWM(Pulse Width Modulation)신호의 듀티(Duty)값을 확인하는 단계;와 에너지가 예열에 필요한 에너지에 도달했는지 판단하는 단계;와 예열에 필요한 에너지에 도달했으면 예열을 완료하는 단계를 포함한다.Preheating completion time control method of the fine particle generating device according to an embodiment of the present invention includes the steps of checking the temperature of the heater; and checking the voltage of the battery; and PWM signal output from the pulse width modulator (Pulse Width Modulation) signal Checking the duty value of the; and determining whether the energy has reached the energy required for preheating; and if the energy required for preheating has been reached, completing the preheating.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 미세 입자 발생 장치의 일 실시예를 도시한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명이 적용될 수 있는 미세 입자 발생 장치(100)는 미세 입자 발생 장치(100)를 예열하기 위해 누를 수 있는 버튼(30)과 전류를 인가하면 저항에 의해 발열을 하는 히터(20)와 상기 히터(20)에 순간적으로 높은 전력을 공급할 수 있는 배터리(50)와 상기 히터(20)를 제어하기 위한 제어장치(40)를 포함한다. 상기 히터(20)는, 카트리지(10)에 수용된 일정 온도 이상 가열시 기화하는 물질(기화 물질)이 포함된 기화재를 가열하여 미세 입자를 발생시킨다. 예를 들어, 흡입 물질이 함침되거나 표면에 묻혀진 종이로 채워진 궐련 형태의 전자담배를 상기 카트리지(10)에 삽입하면 상기 히터(20)가 가열되어 궐련부 내부의 흡입 물질을 기화시키면 사용자가 필터부를 통해 기화되는 흡입 물질을 흡입할 수 있게 된다. 상기 제어장치(40)는 상기 히터(20)에 전력이 부족하여 미세 입자 발생 장치(100)의 작동이 불가하여 충전이 필요한 경우나, 미세 입자 발생 장치(100) 가 작동 준비가 완료된 경우에는 모터(60)를 구동하여 상기 미세 입자 발생 장치(100)가 진동하게 되어 사용자가 인식할 수 있도록 한다. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a fine particle generating apparatus to which the present invention can be applied. Referring to Figure 2, the fine particle generating apparatus 100 to which the present invention can be applied is a heater that generates heat by resistance when a button 30 and a current are pressed to preheat the fine particle generating apparatus 100. 20 and a battery 50 capable of supplying instantaneously high power to the heater 20 and a control device 40 for controlling the heater 20. The heater 20 generates fine particles by heating a vaporizing material including a substance (vaporizing substance) which vaporizes when heated above a predetermined temperature contained in the cartridge 10. For example, when a cigarette-type e-cigarette filled with paper impregnated with an inhalation material or buried in the surface is inserted into the cartridge 10, the heater 20 is heated to vaporize the inhalation material inside the cigarette part, and the user may filter the filter unit. It is possible to inhale the inhalation material vaporized through. When the control device 40 is insufficient to power the heater 20 to operate the fine particle generating device 100 and thus requires charging, or when the fine particle generating device 100 is ready for operation, a motor may be used. The fine particle generating device 100 is vibrated to drive the 60 so that the user can recognize it.

도 3은 본 발명이 적용되는 미세 입자 발생 장치의 개략적인 블럭도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 입자 발생 장치의 예열완료 시간 제어방법의 순서도이다. 도 3과 도 4를 참조하면 본 발명이 적용되는 미세 입자 발생 장치(100)는 사용자의 흡입 행위에 의해 미세 입자가 흡입될 수 있도록 미세 입자를 발생시키는 미세 입자 발생 장치에 있어서, 전류를 인가하면 저항에 의해 발열을 하는 히터(20); 히터의 온도를 측정하는 온도센서(70); 히터(20)에 순간적으로 높은 전력을 공급할 수 있는 배터리(50); 온오프 동작을 하면서 배터리(50)로터 히터(20)에 공급되는 전력량을 조절하는 FET(90); FET(90)로 PWM(Pulse Width Modulation)신호를 출력하는 펄스 폭 변조기(80) 및 이들 중 적어도 어느 하나 이상을 제어하는 제어장치(40);를 포함한다. 상기 FET(90)는 펄스 폭 변조기(80)에서 출력하는 PWM신호에 의해 온오프 동작을 하게 된다. 3 is a schematic block diagram of a fine particle generating apparatus to which the present invention is applied. 4 is a flowchart of a method for controlling preheating completion time of a fine particle generating device according to an exemplary embodiment of the present invention. 3 and 4, in the fine particle generating apparatus 100 to which the present invention is applied, in the fine particle generating apparatus generating fine particles so that the fine particles can be sucked by a user's suction action, A heater 20 that generates heat by resistance; A temperature sensor 70 for measuring the temperature of the heater; A battery 50 capable of supplying instantaneously high power to the heater 20; An FET 90 that controls an amount of power supplied to the heater 50 while the on / off operation is performed; And a pulse width modulator 80 for outputting a pulse width modulation (PWM) signal to the FET 90, and a controller 40 for controlling at least one of them. The FET 90 is turned on and off by a PWM signal output from the pulse width modulator 80.

사용자가 미세 입자 발생 장치(100)의 버튼을 조작하면(A) 제어장치(40)는 온도센서(70)를 통해 히터(20)의 온도를 확인한다.(B) 또한 제어장치(40)는 배터리(50)의 전압을 확인하고,(C) 펄스 폭 변조기(80)의 듀티(Duty)값을 확인한다. 상기와 같이 확인된 히터(20)의 온도와 배터리(50)의 전압과 펄스 폭 변조기(80)에서 출력하는 PWM신호의 듀티(Duty)값을 이용하여 제어장치(40)는 실시간으로 에너지를 계산한다.(E) 상기 온도센서(70)는 실시예에 따라 PTC 써미스터(thermistor)로서 온도에 따른 저항의 비가 일정한 리니어(Linear) PTC일 수 있다. 실시예에 따라서 제어장치(40)는 하기와 같은 수학식(1)에 의해서 에너지를 계산할 수 있다.When the user operates a button of the fine particle generating device 100 (A) the control device 40 checks the temperature of the heater 20 through the temperature sensor 70. (B) In addition, the control device 40 The voltage of the battery 50 is checked, and (C) the duty value of the pulse width modulator 80 is checked. The controller 40 calculates energy in real time using the temperature of the heater 20, the voltage of the battery 50, and the duty value of the PWM signal output from the pulse width modulator 80. (E) The temperature sensor 70 is a PTC thermistor according to an embodiment, and may be a linear PTC having a constant ratio of resistance to temperature. According to an embodiment, the control device 40 may calculate energy by Equation (1) as follows.

수학식(1)Equation (1)

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식(1)에서 에너지는 전력값일 수 있으며, R ref 는 기설정한 히터(20)의 기준 저항값이고, Temp ref 는 기설정한 히터(20)의 기준 온도값이며, V Battery (t)는 t초에서 배터리(50)의 전압값이고 Temp(t)는 t초에서 히터(20)의 온도값이고, Duty(t)는 t초에서 펄스 폭 변조기(80)에서 출력하는 PWM신호의 듀티(Duty)값이다. α는 TCR(Temperature Coefficient of Resistance) 상수이며 물질의 특성을 나타내고, 히터(20)의 온도와 히터(20)의 저항값의 그래프에서 기울기는 Rrefα가 된다. In Equation (1), energy may be a power value, R ref is a reference resistance value of the preset heater 20, Temp ref is a reference temperature value of the preset heater 20, and V Battery (t ) Is the voltage value of the battery 50 at t seconds, Temp (t) is the temperature value of the heater 20 at t seconds, and Duty (t) is the PWM signal output from the pulse width modulator 80 at t seconds. Duty value. α is a TCR (Temperature Coefficient of Resistance) constant and represents the property of the material, and the slope of the graph of the temperature of the heater 20 and the resistance value of the heater 20 becomes Rref α.

제어장치(40)는 계산된 에너지가 기설정한 예열에 필요한 에너지에 도달했는지를 판단해서(F), 예열에 필요한 에너지에 도달했으면 예열을 종료하고,(G) 예열에 필요한 에너지에 도달하지 않았으면 다시 상술한 바와 같은 일련의 과정을 거쳐서 에너지를 계산하고 에너지가 예열에 필요한 에너지에 도달했는지 판단하게 된다. 상술한 일 실시예에서는 히터(20)의 온도를 확인하고, 배터리(50)의 전압을 확인한 후 PWM신호의 듀티값을 확인했지만 이러한 순서는 임의적으로 변경이 될 수 있다. 예를 들어, 히터(20)의 온도를 확인하기 전에 배터리의 전압(50)을 확인할 수도 있으며, 설정에 의해 에너지를 계산하기 위한 변수를 확인하는 순서는 조정될 수 있다. The controller 40 determines whether the calculated energy has reached the energy required for the preset preheating (F), and when the energy required for the preheating has been reached, terminates the preheating (G) and does not reach the energy required for the preheating. Then, the energy is calculated again through a series of processes as described above, and it is determined whether the energy has reached the energy required for preheating. In the above-described embodiment, the temperature of the heater 20 is checked, the voltage of the battery 50 is checked, and the duty value of the PWM signal is checked. However, the order may be arbitrarily changed. For example, the voltage 50 of the battery may be checked before checking the temperature of the heater 20, and the order of checking the variable for calculating energy by setting may be adjusted.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

100 : 미세 입자 발생 장치 10 : 카트리지
20 : 히터 30 : 버튼
40 : 제어장치 50 : 배터리
60 : 모터 70 : 온도센서
80 : 펄스 폭 변조기 90 : FET100 fine particle generator 10 cartridge
20: heater 30: button
40: controller 50: battery
60: motor 70: temperature sensor
80: pulse width modulator 90: FET

Claims (3)

히터의 온도를 확인하는 단계;와
배터리의 전압을 확인하는 단계;와
펄스 폭 변조기에서 출력하는 PWM신호의 듀티(Duty)값을 확인하는 단계;와
에너지를 계산하는 단계;와
에너지가 예열에 필요한 에너지에 도달했는지 판단하는 단계;와
예열에 필요한 에너지에 도달했으면 예열을 완료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 입자 발생 장치의 예열완료 시간 제어 방법.Checking the temperature of the heater; and
Checking the voltage of the battery; and
Checking a duty value of the PWM signal output from the pulse width modulator; and
Calculating energy; and
Determining whether the energy has reached the energy required for preheating; and
Comprising the step of completing the preheating once the energy required for preheating; comprising a method for controlling the preheating completion time of the fine particle generating device. 제1항에 있어서,
배터리의 전압을 확인하는 단계는 히터의 온도를 확인하는 단계 이전 단계인 것을 특징으로 하는 미세 입자 발생 장치의 예열완료 시간 제어 방법.The method of claim 1,
The step of checking the voltage of the battery is a preheating completion time control method of the fine particle generating device, characterized in that the step before the step of checking the temperature of the heater. 제1항 또는 제2항에 있어서,
에너지는 전력값인 것을 특징으로 하는 미세 입자 발생 장치의 예열완료 시간 제어 방법.
The method according to claim 1 or 2,
Energy is a power value, the method of controlling the preheating completion time of a fine particle generating device.
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