KR20210141527A - 잔여물 검출기를 갖는 에어로졸 발생 장치 및 시스템 - Google Patents

잔여물 검출기를 갖는 에어로졸 발생 장치 및 시스템 Download PDF

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제임스 프래이크
폴 홉킨슨
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필립모리스 프로덕츠 에스.에이.
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Abstract

에어로졸 발생 장치(100)는, 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동(104); 공동(104) 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 배열된 히터(106); 전력 공급부(108); 잔여물 검출 수단; 및 제어기(110)를 포함하고 있다. 잔여물 검출 수단은 공동(104) 내의 또는 히터(106) 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하는 데 적합하다. 제어기(110)는, 공동(104) 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전력 공급부(108)로부터 히터(106)로의 전력 공급을 제어하고; 공동(104) 내의 또는 히터(106) 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양을 표시하는 잔여물 검출 수단으로부터의 신호를 수신하고; 및 잔여물 검출기로부터 수신된 하나 이상의 신호에 기초하여 공동(104) 내의 또는 히터(106) 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다.

Description

잔여물 검출기를 갖는 에어로졸 발생 장치 및 시스템
본 발명은 에어로졸 발생 장치 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 축적을 검출하기 위한 수단을 갖는 에어로졸 발생 시스템 및 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
담배 함유 기재 같은, 에어로졸 형성 기재가 연소되기보다는 가열되는 에어로졸 발생 시스템이 당업계에 공지되어 있다. 이러한 에어로졸 발생 물품의 목표는 종래의 궐련에서 담배의 연소와 열분해 감성(degradation)으로 인해 생성된 공지의 유해한 연기 성분을 감소시키는 것이다. 통상적으로, 이러한 에어로졸 발생 시스템에서, 에어로졸은 에어로졸 발생 장치의 히터로부터 에어로졸 발생 장치와 물리적으로 분리된 에어로졸 발생 물품 내의 에어로졸 형성 기재 또는 재료로의 열 전달에 의해 발생된다. 에어로졸 발생 물품은 히터의 내부, 주위 또는 하류에 위치될 수 있다. 사용 동안, 휘발성 화합물은 히터로부터 에어로졸 형성 기재로의 열 전달에 의해 에어로졸 형성 기재로부터 방출되고, 에어로졸 발생 물품을 통해 흡인되는 공기에 연행된다. 방출된 화합물이 냉각됨에 따라, 응축되어 소비자에 의해 흡입될 수 있는 에어로졸을 형성한다.
통상적으로, 에어로졸 발생 장치와 함께 사용하기 위한 에어로졸 발생 물품은, 흔히 다른 부재 또는 부품과 함께, 로드 형태로 조립되는 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있다. 통상적으로, 이러한 로드는, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터를 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치 내의 공동에 삽입되도록 형상과 크기로 구성되어 있다. 에어로졸 발생 장치의 히터를 제거하고 교체할 필요 없이 에어로졸 발생 물품이 교체될 수 있는 에어로졸 발생 시스템이, 특히 에어로졸 발생 물품의 제조 비용과 복잡도를 감소시키기 위해 바람직하다.
일부 에어로졸 발생 시스템에서, 에어로졸 발생 장치는 장치의 공동 내에 삽입된 에어로졸 발생 물품을 둘러싸도록 배열된 하나 이상의 가열 요소를 갖는 히터를 포함하고 있다. 일부 에어로졸 발생 시스템에서, 에어로졸 발생 장치는, 장치의 공동 내로 삽입된 에어로졸 발생 물품을 관통하도록 배열된 하나 이상의 가열 요소를 갖는 히터를 포함하여, 하나 이상의 가열 요소와 물품 내의 에어로졸 형성 기재 사이의 직접 접촉을 초래한다. 가열 요소에 의해 에어로졸 형성 기재의 효율적인 가열을 제공하고, 전도에 의해 가열 요소로부터의 열이 에어로졸 형성 기재의 적어도 일부분에 거의 순간적으로 전달될 수 있게 하여, 에어로졸의 신속한 발생을 용이하게 하기 때문에, 가열 요소와 에어로졸 형성 기재 사이의 직접 접촉은 바람직할 수 있다.
사용 중에 에어로졸 발생 장치와 에어로졸 발생 물품 간의 상호 작용은, 특히 에어로졸 형성 기재로부터, 물품이 공동으로부터 제거된 후 장치의 공동의 벽면 및 장치의 히터 상에 남아 있는 침착물 또는 잔여물을 초래할 수 있다. 이러한 침착물 또는 잔여물은 에어로졸 발생 시스템의 작동 및 에어로졸의 발생에 악영향을 미칠 수 있다.
에어로졸 발생 장치 상에 에어로졸 형성 기재 잔여물이 쌓이는 것을 완화할 수 있는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 히터와 에어로졸 형성 기재 사이의 효율적인 열 전달을 촉진하는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 일관된 특성을 갖는 에어로졸의 발생을 촉진하는 에어로졸 발생 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동; 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 배열된 히터; 전력 공급부; 잔여물 검출 수단; 및 제어기를 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치가 제공되어 있다. 잔여물 검출 수단은 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하는 데 적합하다. 제어기는, 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전력 공급부로부터 히터로의 전력 공급을 제어하고; 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양을 표시하는 잔여물 검출 수단으로부터 신호를 수신하고; 그리고 잔여물 검출기로부터 수신된 하나 이상의 신호에 기초하여 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다.
본 발명의 발명자들은 에어로졸 발생 장치의 히터 상에 및 그 주위에서 에어로졸 형성 기재 잔여물의 축적이 에어로졸 발생 장치의 작동에 악영향을 미칠 수 있다는 것을 깨달았다. 예를 들어, 장치의 히터 상에 잔여물이 축적되면 히터가 원하는 온도에 도달하는 데 필요한 시간을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 발명자들은 또한, 에어로졸 발생 장치의 히터 상에 및 그 주위에서 에어로졸 형성 기재 잔여물의 축적이 장치에 의해 발생된 에어로졸에 악영향을 미칠 수 있다는 것을 깨달았다. 예를 들어, 시스템의 여러 번 사용에 걸친 에어로졸 형성 기재 잔여물이 가열되는 것은 시스템에 의해 발생된 에어로졸의 향미를 변경하는 잔여물로부터 바람직하지 않은 휘발성 화합물의 방출을 초래할 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 제1 측면의 에어로졸 발생 장치에는, 에어로졸 발생 물품이 공동으로부터 제거된 후 공동 내에 또는 히터 상에 남아 있는 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하기 위한 수단, 및 잔여물 검출 수단으로부터 신호를 수신하고 공동 내에 또는 히터 상에 남아 있는 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있는 제어기가 제공되어 있다. 공동 내에 또는 히터 상에 남아 있는 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시의 결정은, 장치가, 에어로졸 형성 기재 잔여물의 허용 불가능한 축적을 사용자에게 경고할 수 있게 하는 것; 잔여물이 제거될 때까지 장치의 추가 사용을 방지하기 위한 조치를 취할 수 있게 하는 것; 및 잔여물을 제거하기 위한 조치를 수행할 수 있게 하는 것 중 하나 이상을 가능하게 할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, '에어로졸 발생 장치'는 에어로졸 형성 기재와 상호 작용하여 에어로졸을 발생시키는 장치를 지칭한다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품의 일부일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 에어로졸 발생 장치는, 히터, 전기 전력 공급부, 및 에어로졸 형성 기재를 가열하여 에어로졸을 발생시키기 위해 전력 공급부로부터 히터로의 에너지 공급을 제어하도록 구성되어 있는 제어기를 포함하고 있는 전기 가열식 에어로졸 발생 장치이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '에어로졸 발생 물품'은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 물품을 지칭한다. 예를 들면, 에어로졸 발생 물품은 사용자의 입을 통해 사용자의 폐 안으로 직접 흡입 가능한 에어로졸을 발생시키는 물품일 수 있다. 에어로졸 발생 물품은 일회용일 수 있다. 바람직하게, 에어로졸 발생 물품은 가열식 에어로졸 발생 물품으로서, 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출하기 위해 연소되기보다는 가열되도록 의도된 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품이다. 에어로졸 발생 물품은 담배 스틱을 포함하고 있을 수도 있고 아닐 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '에어로졸 형성 기재'는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재에 관한 것이다. 이러한 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 방출될 수 있다. 에어로졸 형성 기재를 가열하여 형성된 에어로졸은 에어로졸 형성 기재의 연소 또는 열분해 감성에 의해 생성되는 소수의 공지된 유해 성분을 함유할 수도 있다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 고체 및 액체 성분 둘 모두를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재는 고체 에어로졸 형성 기재이다. 에어로졸 형성 기재는, 담배, 예를 들어 가열 시에 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유하는 담배 함유 재료를 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서 에어로졸 형성 기재는 균질화 담배 재료, 예를 들어 캐스트 잎 담배를 포함하고 있다.
에어로졸 형성 기재는 비-담배 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 기재는 담배 함유 물질과 비-담배 함유 물질을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 적합한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
에어로졸 형성 기재가 고체 에어로졸 형성 기재인 경우, 고체 에어로졸 형성 기재는, 예를 들어 허브 잎, 담뱃잎, 담배 리브 단편, 재생 담배, 가공 담배, 균질화된 담배, 압출 담배 및 팽화 담배 중 하나 이상을 함유하는 분말, 과립, 펠릿, 슈레드, 스파게티, 스트립 또는 시트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 고체 에어로졸 형성 기재는 말아피는 형태(loose form)일 수 있거나, 적합한 용기 또는 카트리지에 제공될 수 있다. 예를 들어, 기재의 에어로졸 형성 재료는 종이 또는 랩 내에 함유될 수 있고 플러그 형태를 가질 수 있다. 에어로졸 형성 기재가 플러그 형태인 경우에, 임의의 포장지를 포함하고 있는 전체 플러그가 에어로졸 형성 기재로 간주된다.
바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 발생 물품, 예를 들어 궐련과 유사한 형태를 갖는 로드 형상 물품에 함유된다. 에어로졸 발생 물품은 바람직하게는, 에어로졸 형성 기재가 장치의 가열 요소와 접촉하게 되도록 에어로졸 발생 장치와 맞물리기에 적합한 크기 및 형상이다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 대략 30mm 내지 대략 100mm의 총 길이를 가질 수도 있다. 에어로졸 발생 물품은 약 5mm 내지 약 12mm의 외경을 가질 수 있다. 용어 상류 및 하류는 흡연 물품의 요소 또는 구성요소의 상대적 위치를 설명하는 데 사용될 수 있다. 간략화를 위해, 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "상류" 및 "하류"는 에어로졸이 로드를 통해 흡인되는 방향과 관련하여 흡연 물품의 로드를 따른 상대적 위치를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '에어로졸 형성 기재 잔여물'은 공동 내에 또는 히터 상에 부착되거나 침착된 유기 물질을 의미한다. 에어로졸 형성 기재 잔여물은 통상적으로, 휘발성 화합물을 방출하기 위해 장치의 히터에 의해 가열되거나 가열되지 않았을 수도 있는 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있다. 에어로졸 형성 기재 잔여물은, 예를 들어 물품이 공동 내에 삽입될 때, 물품이 히터에 의해 가열되어 휘발성 화합물을 에어로졸 형성 기재로부터 방출할 때, 및 물품이 공동으로부터 제거될 때, 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품을 갖는 에어로졸 발생 장치의 임의의 사용 단계 동안 공동 내에 또는 히터 상에 피착될 수 있다.
특히, 에어로졸 형성 기재 잔여물은 에어로졸 발생 물품이 공동으로부터 제거된 후에 공동 내에 또는 히터 상에 남아 있는 잔여물을 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, '공동 내에 또는 히터 상에' 에어로졸 형성 기재 잔여물에 대한 언급은 장치의 공동 내에, 장치의 히터 상에, 그리고 장치의 공동 내 및 히터 상 둘 다에 잔여물을 포함하고 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '잔여물 검출 수단'은 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하기 위한 에어로졸 발생 장치의 임의의 장치, 기기(apparatus) 또는 구성을 지칭한다. 잔여물 검출 수단은, 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하기 위해 에어로졸 발생 장치 및 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하기 위해 특정 구성을 갖는 히터 및 제어기를 갖는 에어로졸 발생 장치에 제공된 특정 잔여물 검출기 및 센서 둘 다를 포함하고 있다. 바람직하게는, 잔여물 검출 수단은 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품이 공동으로부터 제거된 후 공동 내에 또는 히터 상에 남아 있는 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하도록 구성되어 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 '표시'의 결정은 잔여물의 부피 또는 두께와 같은, 공동 내의 또는 히터 상의 잔여물의 양에 대한 절대 값의 결정 및 미리 결정된 임계값에 대한 비교와 같은, 상대 값의 결정 둘 모두를 지칭한다.
일부 바람직한 구현예에서, 제어기는 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 결정된 표시를 임계값과 비교하도록 추가로 구성되어 있다. 임계값은 미리 결정된 임계값일 수 있다. 미리 결정된 임계값은 제어기의 메모리 상에 저장될 수 있다. 임계값은 에어로졸 발생 장치가 에어로졸을 발생시키는 데 사용되기 전에 교정 절차에서 미리 결정될 수 있다.
임계값은 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 최대 허용 가능한 양에 대응할 수 있다. 따라서, 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 결정된 표시가 임계값을 초과하는 경우, 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양은 허용 가능한 양보다 높은 것으로 결정될 수 있다.
제어기는 결정된 표시가 임계값을 초과할 때 공동 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전력 공급부로부터 히터로 전력이 공급되는 것을 방지하도록 추가로 구성될 수 있다. 유리하게는, 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 히터로의 전력 공급을 종료하는 것은 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양이 허용 가능한 수준을 초과할 때 에어로졸 발생 장치에 의한 에어로졸의 발생을 억제하거나 방지할 수 있다. 이는, 에어로졸 발생 장치에 의해 발생된 에어로졸이 공동 내에 또는 히터 상에 에어로졸 형성 기재 잔여물을 가열할 때 방출된 허용 불가능한 양의 휘발성 화합물을 함유하지 않도록 보장할 수 있다.
제어기는 또한, 후속으로 결정된 표시가 임계값 이하일 때까지 전력이 전력 공급부로부터 히터로 공급되는 것을 계속 방지하여 공동 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 제어기는 히터에 전력을 공급해서 히터의 온도를 에어로졸이 형성되기에 충분한 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 제1 온도로 상승시키고; 그리고 공동 내에 또는 히터 상에 접착되거나 침착된 유기 물질을 열적으로 유리시키기 위해, 히터에 전력을 공급해서 제1 온도보다 높은 제2 온도로 상승시키도록 추가로 구성될 수 있다.
제어기는 결정된 표시가 임계값을 초과할 때 히터의 온도를 제2 온도로 상승시키도록 구성될 수 있다.
제1 온도는 에어로졸 형성 기재로부터 휘발성 화합물의 발생 및 이에 따른 에어로졸의 형성을 유발하기에 충분히 높은 온도인 것이 바람직하다. 제1 온도는 에어로졸 형성 기재가 연소하는 온도 미만인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 제1 온도는 약 375℃ 미만이다. 예를 들어, 제1 온도는 80℃ 내지 375℃, 예를 들어 100℃ 내지 350℃ 일 수 있다. 히터가 제1 온도에서 유지되는 시간의 길이가 고정될 수 있다. 예를 들어, 제1 온도는 2초 초과, 예를 들어 2초 내지 10초의 시간 동안 유지될 수 있다. 히터가 제1 온도에서 유지되는 시간의 길이는 가변적일 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치는 사용자가 물품을 흡인할 때를 결정하는 센서를 포함할 수 있고, 시간은 사용자가 물품을 흡인하는 시간의 길이에 의해 제어될 수 있다.
제2 온도는 히터와 접촉하는 유기 화합물을 열적으로 유리시키기에 충분히 높은 온도인 것이 바람직하다. 즉, 제2 온도는 히터로부터 에어로졸 형성 기재 잔여물을 유리시키기에 충분히 높은 온도이다. 유기 화합물의 열 유리는 열분해에 의해 발생할 수 있다. 열분해는 화학적 화합물이 열의 작용으로 인해 분해되는 공정이다. 유기 화합물은 일반적으로 열분해되어 유기 증기 및 액체를 형성하는데, 이는 본 명세서에서 히터로부터 이탈하여 이를 청결한 상태로 남길 수 있다. 따라서, 히터 및 공동으로부터 에어로졸 형성 기재를 유리시키기 위해 히터의 온도를 제2 온도로 상승시키는 공정은 본원에서 청소 사이클 또는 열분해 사이클로서 지칭될 수 있다.
히터 상에 침착된 유기 재료는 히터의 온도를 약 430℃ 이상까지 상승시킴으로써 열적으로 유리되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 온도는 475℃ 초과, 또는 550℃ 초과까지 상승될 수 있다. 온도는 600℃ 초과, 또는 800℃ 초과와 같은, 더 높은 온도까지 상승될 수 있다.
히터는 유기 화합물의 열 유리를 수행하기 위해 일정 기간 동안 제2 온도에서 유지되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 히터는 5초를 초과하는 시간 동안 제2 온도에서 유지될 수 있다. 바람직하게는, 히터는 5초 내지 60초, 예를 들어 10초 내지 30초의 기간 동안 제2 온도에서 유지된다.
히터는 임의의 적합한 유형의 히터일 수 있다.
일부 구현예에서, 히터는 에어로졸 형성 기재의 외부 표면을 가열하도록 배열되어 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 히터는 에어로졸 형성 기재가 공동 내에 수용될 때 에어로졸 형성 기재 내로 삽입되도록 배열되어 있다. 히터는 공동 내부에 위치될 수 있다. 히터는 공동 내로 연장될 수 있다. 히터는 세장형 히터일 수 있다. 세장형 히터는 블레이드-형상일 수 있다. 세장형 히터는 핀-형상일 수 있다. 세장형 히터는 원추-형상일 수 있다. 특히 일부 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 발생 물품이 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 물품으로 삽입되도록 배열된 세장형 히터를 포함하고 있다.
히터는 적어도 하나의 가열 요소를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 가열 요소는 임의의 적합한 유형의 가열 요소일 수 있다. 일부 구현예에서, 장치는 하나의 가열 요소만을 포함하고 있다. 일부 구현예에서, 장치는 복수의 가열 요소를 포함하고 있다.
히터는 적어도 하나의 가열 요소를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 히터는 복수의 저항 가열 요소를 포함하고 있다. 바람직하게는, 저항 가열 요소는 평행 배열로 전기적으로 연결된다. 유리하게는, 평행 배열로 전기적으로 연결된 복수의 저항 가열 요소를 제공하는 것은 원하는 전력을 제공하는 데 필요한 전압을 감소시키거나 최소화하면서 히터에 원하는 전력의 전달을 용이하게 할 수 있다. 유리하게는, 히터를 작동시키는 데 필요한 전압을 감소시키거나 최소화하는 것은 전력 공급부의 물리적 크기를 감소시키거나 최소화하는 것을 용이하게 할 수 있다.
적어도 하나의 저항 가열 요소를 형성하기 위한 적합한 재료는 도핑된 세라믹과 같은 반도체, 전기 '전도성' 세라믹(예를 들어, 이규화 몰리브덴 등), 탄소, 흑연, 금속, 금속 합금 및 세라믹 재료와 금속 재료로 제조된 복합 재료를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 복합 재료는 도핑된 세라믹 또는 도핑되지 않은 세라믹을 포함할 수 있다. 적합한 도핑된 세라믹의 예는 도핑된 실리콘 카바이드를 포함한다. 적합한 금속의 예는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및 백금족의 금속을 포함한다. 적합한 금속 합금의 예는 스테인리스 스틸, 니켈-, 코발트-, 크롬-, 알루미늄-, 티타늄-, 지르코늄-, 하프늄-, 니오븀-, 몰리브덴-, 탄탈륨-, 텅스텐-, 주석-, 갈륨-, 망간-, 및 철-함유 합금, 및 니켈, 철, 코발트, 스테인리스 스틸, Timetal® 기반 초함금 및 철-망간-알루미늄계 합금을 포함한다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 저항 가열 요소는 스테인리스 스틸과 같은 전기 저항 재료의 하나 이상의 스탬핑 부분을 포함한다. 대안적으로, 적어도 하나의 저항 가열 요소는 가열 와이어 또는 필라멘트, 예를 들어 Ni-Cr(니켈-크롬), 백금, 텅스텐 또는 합금 와이어를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 가열 요소는 전기 절연성 기재를 포함하고, 적어도 하나의 저항 가열 요소는 전기 절연성 기재 상에 제공되어 있다.
전기 절연성 기재는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 절연성 기재는, 종이, 유리, 세라믹, 양극 처리된 금속, 코팅된 금속, 및 폴리이미드 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 세라믹은 운모, 알루미나(Al2O3) 또는 지르코니아(ZrO2)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 전기 절연성 기재는 약 40W/mK 이하, 바람직하게는 약 20W/mK 이하, 및 이상적으로는 약 2W/mK 이하의 열 전도성을 갖는다.
바람직하게는, 히터는 그 표면 상에 배치된 하나 이상의 전기 전도성 트랙 또는 와이어를 갖는 강성 전기 절연성 기재를 포함하고 있는 가열 요소를 포함하고 있다. 바람직하게는, 전기 절연성 기재의 크기 및 형상은 전기 절연성 기재가 에어로졸 형성 기재 내에 직접 삽입될 수 있게 한다. 전기 절연성 기재가 충분히 강성이 아닌 경우, 가열 요소는 추가 보강 수단을 포함할 수 있다. 전류는 하나 이상의 전기 전도성 트랙을 통과해서 가열 요소 및 에어로졸 형성 기재를 가열할 수 있다.
일부 구현예에서, 히터는 유도 가열 배열을 포함하고 있다. 유도 가열 배열은 인덕터 코일 및 인덕터 코일에 고주파 발진 전류를 제공하도록 구성되어 있는 전력 공급부를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 고주파 발진 전류는 500kHz 내지 30MHz의 주파수를 갖는 발진 전류를 의미한다. 히터는 유리하게는, DC 전력 공급부에 의해 공급된 DC 전류를 교류 전류로 변환하기 위한 DC/AC 인버터를 포함할 수 있다. 인덕터 코일은 전력 공급부로부터 고주파 발진 전류를 수신할 때 고주파 발진 전자기장을 발생시키도록 배열될 수 있다. 인덕터 코일은 장치 공동 내에 고주파 발진 전자기장을 발생시키도록 배열될 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 인덕터 코일은 장치 공동을 실질적으로 둘러쌀 수 있다. 인덕터 코일은 장치 공동의 길이를 따라 적어도 부분적으로 연장될 수 있다.
히터는 유도 가열 요소를 포함할 수 있다. 유도 가열 요소는 서셉터 요소일 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 '서셉터 요소'는 전자기 에너지를 열로 변환할 수 있는 재료를 포함하고 있는 요소를 지칭한다. 서셉터 요소가 교류 전자기장 내에 위치될 때, 서셉터는 가열된다. 서셉터 요소의 가열은 서셉터 재료의 전기 및 자기 특성에 따라, 서셉터에 유도된 히스테리시스 손실 또는 와전류 중 적어도 하나의 결과일 수 있다.
서셉터 요소는, 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 수용될 때, 인덕터 코일에 의해 발생된 발진 전자기장이 서셉터 요소 내에 전류를 유도하여 서셉터 요소가 가열되도록 배열될 수 있다. 이들 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 1 내지 5kA/m(kilo ampere per metre), 바람직하게는 2 내지 3kA/m, 예를 들면 약 2.5kA/m의 자계 강도(H-자계 강도)를 갖는 변동성 전자기장을 발생시킬 수 있는 것이 바람직하다. 전기 작동식 에어로졸 발생 장치는 1과 30MHz 사이, 예를 들면 1과 10MHz 사이, 예를 들면 5와 7MHz 사이의 주파수를 갖는 변동 전자기장을 발생시킬 수 있는 것이 바람직하다.
일부 구현예에서, 서셉터 요소는 에어로졸 발생 물품에 위치되어 있다. 이들 구현예에서, 서셉터 요소는 바람직하게는 에어로졸 형성 기재와 접촉하여 위치되어 있다. 서셉터 요소는 에어로졸 형성 기재에 위치될 수 있다.
일부 구현예에서, 서셉터 요소는 에어로졸 발생 장치에 위치되어 있다. 이들 구현예에서, 서셉터 요소는 공동 내에 위치될 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 하나의 서셉터 요소만을 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 복수의 서셉터 요소를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 서셉터 요소는 에어로졸 형성 기재의 외부 표면을 가열하도록 배열되어 있다. 일부 구현예에서, 서셉터 요소는 에어로졸 형성 기재가 공동 내에 수용될 때 에어로졸 형성 기재 내에 삽입되도록 배열되어 있다.
서셉터 요소는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 서셉터 요소는 에어로졸 형성 기재로부터 휘발성 화합물을 방출하기에 충분한 온도로 유도 가열될 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 세장형 서셉터 요소에 적합한 재료는 흑연, 몰리브덴, 실리콘 탄화물, 스테인리스 스틸, 니오븀, 알루미늄, 니켈, 니켈 함유 화합물, 티타늄, 및 금속 재료의 복합물을 포함한다. 바람직한 서셉터 요소는 금속 또는 탄소를 포함한다. 유리하게는, 서셉터 요소는 강자성 재료, 예를 들어 페라이트 철, 강자성 합금, 예컨대 강자성 강 또는 스테인리스 강, 강자성 입자, 및 페라이트를 포함할 수 있거나 이로 구성될 수 있다. 적합한 서셉터 요소는 알루미늄이거나 이를 포함할 수 있다. 서셉터 요소는 바람직하게는 5% 초과, 바람직하게는 20% 초과, 더 바람직하게는 50% 초과 또는 90% 초과의 강자성 또는 상자성 재료를 포함하고 있다. 바람직한 세장형 서셉터 요소는 250℃를 초과하는 온도로 가열될 수 있다.
서셉터 요소는 금속층이 비금속 코어 상에 배치되어 있는 비금속 코어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서셉터 요소는 세라믹 코어 또는 기재의 외부 표면에 형성된 금속 트랙을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 에어로졸 발생 시스템은 적어도 하나의 저항 가열 요소 및 적어도 하나의 유도 가열 요소를 포함하고 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 시스템은 저항 가열 요소 및 유도 가열 요소의 조합을 포함하고 있다.
잔여물 검출 수단은 공동 내의, 히터 상의 또는 공동 내의 및 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 검출하기 위한 에어로졸 발생 장치, 센서 또는 센서들의 조합의 임의의 적절한 구성을 포함할 수 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 히터는 저항 가열 요소를 포함하고, 잔여물 검출기 수단은 제어기가 가열 요소의 저항을 측정하고, 가열 요소의 측정된 저항에 기초하여 가열 요소 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 결정하도록 구성되도록 제어기의 구성을 포함하고 있다. 이들 바람직한 구현예에서, 잔여물 검출 수단은 에어로졸 발생 물품이 공동으로부터 제거된 후에 히터 상에 남아 있는 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하도록 구체적으로 구성되어 있다.
유리하게는, 히터의 저항 가열 요소의 저항을 측정하고 측정된 저항에 기초하여 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 제어기를 구성하는 것은 에어로졸 발생 장치의 구성 요소의 수를 최소화한다.
일부 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 장치가 제공되어 있으며, 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동을 정의하는 하우징; 에어로졸 발생 물품이 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 물품 내로 삽입되도록 배열된 세장형 히터로서, 저항 가열 요소를 포함하고 있는 상기 히터; 전력 공급부; 및 제어기를 포함하고 있다. 이들 특히 바람직한 구현예에서, 제어기는 전력 공급부로부터 히터로의 전력 공급을 제어하고; 저항 가열 요소의 저항을 측정하고; 저항 가열 요소의 측정된 저항에 기초하여 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시의 결정은 저항 가열 요소의 저항의 측정치 변화율에 기초한다. 히터 상에 에어로졸 형성 기재 잔여물이 존재하면, 주어진 전력이 히터에 공급될 때 히터의 온도가 제1 온도로부터 제2 온도로 증가하는 데 걸리는 시간의 길이를 증가시킬 수 있다. 히터의 저항이 히터의 온도에 의존하기 때문에, 히터의 온도 변화율은 히터의 저항 변화율과 관련될 수 있다. 결과적으로, 히터 상에 에어로졸 형성 기재 잔여물이 존재하면 히터에 공급되는 주어진 전력에 대한 가열 요소의 저항 변화율을 감소시킬 수 있다. 유리하게는, 히터의 저항 변화율을 측정하는 것은 에어로졸 발생 장치에 추가 센서를 제공할 필요 없이 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 제공할 수 있다.
제어기는 에어로졸 발생 물품이 공동으로부터 제거된 후에 측정된 저항 측정치에 기초하여 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 결정하도록 구성될 수 있다. 유리하게는, 이는, 잔여물 검출 수단이 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 물품 내의 에어로졸 형성 기재를 감지하기 보다는 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하는 것을 보장한다.
일부 바람직한 구현예에서, 제어기는 공동 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전력 공급부로부터 히터로의 전력 공급의 종료 후 적어도 미리 결정된 시간 후에 측정된 저항 측정치에 기초하여 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 결정하도록 구성되어 있다. 유리하게는, 잔여물 결정을 내리기 전에 히터가 가열된 후 미리 결정된 시간 동안 기다리는 것은, 장치에 추가 센서가 포함될 것을 요구하지 않고, 에어로졸 발생 물품이 공동으로부터 제거되었음을 합리적으로 신뢰할 수 있는 표시를 제어기에 제공할 수 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 상기 제어기는, 상기 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 상기 전력 공급부로부터 상기 히터로 전력을 공급하고; 상기 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 상기 히터로의 전력 공급을 종료하고, 및, 미리 결정된 시간 후, 상기 히터의 저항 가열 요소의 저항을 측정하고; 그리고 저항 가열 요소의 저항 측정치에 기초하여 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다.
일부 구현예에서, 제어기는 히터의 하나 이상의 가열 요소의 저항의 측정으로부터 에어로졸 발생 장치 상의 사용자의 퍼핑 특성을 결정하도록 구성되어 있다. 제어기는 사용자의 퍼프의 결정된 특성에 기초하여 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시의 결정은 시간에 따라 사용자의 퍼프의 결정된 특성의 변화에 기초할 수 있다.
에어로졸 발생 장치, 특히 에어로졸 발생 장치의 저항 히터의 성능은 공동 내의 또는 히터 상의 잔여물의 결과로서 변경될 수 있다. 본 발명의 발명자들은, 에어로졸 발생 장치의 성능의 이러한 변화가 사용자에 의한 에어로졸 발생 장치의 사용에 변화를 초래할 수 있다는 것을 깨달았다. 예를 들어, 사용자는 사용자가 공동 내에 또는 히터 상에 잔여물이 없는 장치 상에서 취하는 것보다 공동 내에 또는 히터 상에 에어로졸 형성 기재 잔여물을 갖는 에어로졸 발생 장치 상에서 더 강력하게 흡인할 수 있다. 이러한 사용상의 변화는, 예를 들어, 에어로졸 발생 장치의 흡인 저항의 변화 또는 장치에 의해 발생된 에어로졸의 부피의 감소로부터 초래될 수 있다.
사용자의 퍼프의 결정된 특성은 임의의 적절한 특성일 수 있다. 예를 들어, 사용자의 퍼프의 결정된 특성은 퍼프의 부피(volume) 및 퍼프의 지속 시간 중 하나 이상일 수 있다.
장치 상의 사용자의 퍼프의 특성은 히터의 저항 가열 요소의 온도 및 결국 저항에 반영될 수 있다. 사용자의 퍼핑에 의해 야기되는 에어로졸 발생 장치를 통한 공기의 흐름은 히터의 온도를 감소시킬 수 있다. 장치 상에서 사용자의 퍼핑에 의해 야기되는 히터의 온도 변동은 시간에 따라 달라질 수 있고 히터의 다른 온도 변동에 걸쳐 구별될 수 있다. 또한, 장치 상에서 사용자의 퍼핑에 의해 야기되는 히터의 온도 변동의 변화는 시간 경과에 따라 결정될 수 있다. 제어기는, 시간이 지남에 따라 사용될 수 있는 장치 상에서 사용자의 퍼핑에 의해 야기되는 히터의 온도 변동의 변화를 모니터링하고, 검출된 변화에 기초하여 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성될 수 있다.
잔여물 검출 수단은 하나 이상의 잔여물 검출기를 포함할 수 있다. 잔여물 검출기는 공동 내의 또는 히터 상의 잔여물을 감지하는 데 적합한 임의의 검출기 또는 센서를 포함하고 있다. 특히, 적합한 잔여물 검출기는 휘발성 유기 화합물(VOC) 검출기; 이산화탄소 검출기, 광학 검출기; 음향 검출기; 및 용량성 검출기를 포함하고 있다. 하나 이상의 잔여물 검출기는 전기-기계 장치일 수 있다. 하나 이상의 잔여물 검출기는 기계 장치, 광학 장치, 광학 기계 장치 및 미소 전자기계 시스템(MEMS) 기반 센서 중 임의의 것일 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 잔여물 검출기는 미소 전자기계 시스템(MEMS) 기반 센서이다. 하나 이상의 잔여물 검출기는 공동에 또는 공동 주위에 배열될 수 있다. 하나 이상의 잔여물 검출기는 공동 내에 배열될 수 있다. 하나 이상의 잔여물 검출기는 공동의 표면 상에 배열될 수 있다. 하나 이상의 잔여물 검출기는 히터 상에 배열될 수 있다.
일부 구현예에서, 잔여물 검출 수단은 휘발성 유기 화합물 검출기를 포함하고 있다. 잔여물 검출기는 휘발성 유기 화합물(VOC)을 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "유기 화합물"은 탄소 산화물 및 무기 탄산염 및 중탄산염을 제외하고, 적어도 요소 탄소 및 수소, 할로겐, 산소, 황, 인, 실리콘 또는 질소 중 하나 이상을 함유하는 임의의 화합물을 의미한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "휘발성 유기 화합물(VOC)"은 293.15 켈빈(K)에서 0.01 킬로파스칼(Kpa) 이상의 증기 압력을 갖거나 특정 사용 조건 하에 대응하는 휘발성을 갖는 임의의 유기 화합물을 의미한다. 본원에서 사용된 "유기 화합물" 및 "휘발성 유기 화합물"의 정의는 산업용 배출(통합적 오염 예방 및 관리(IPPC; Integrated Pollution Prevention 및 Control))에 대한 2010년 11월 24일의 유럽 의회 및 유럽 이사회의 지침 2010/75/EU로부터 취해진다.
하나 이상의 휘발성 유기 화합물 센서는 임의의 적합한 유형의 센서일 수 있다. 예를 들어, 적합한 VOC 센서는 전기 화학적 기체 센서, 예컨대 화학적 전계 효과 트랜지스터; 화학 저항성 센서; 금속 산화물 반도체(MOS) 센서; 촉매 센서(펠리스터); 마이크로캔틸레버 어레이 센서; 표면 탄성파(SAW) 센서; 광이온화 검출기(PID); 및 적외선 센서를 포함한다.
현재 이용 가능한 일부 예시적인 적합한 VOC 센서는 이하를 포함한다: Sensirion AG의 SGP30 및 SGPC3; FIGARO USA, INC.의 TGS2602; 및 SGX Sensortech Limited의 MiCS-VZ-89TE.
일부 구현예에서, 잔여물 검출 수단은 공동 내의 하나 이상의 가스의 존재를 검출하기 위한 가스 센서를 포함하고 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 가스 센서는 이산화탄소를 감지하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 발명자들은 에어로졸 형성 기재 잔여물이 특정 가스를 진화시킬 수 있다는 것을 깨달았다. 에어로졸 형성 기재 잔여물에 의해 진화된 가스는 가스 검출기에 의해 검출될 수 있고, 공동 내에 또는 히터 상에 존재하는 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 제공하는 데 사용될 수 있다.
하나 이상의 기체 센서는 임의의 적합한 유형의 기체 센서일 수 있다. 적합한 유형의 기체 센서는 전기 화학적 기체 센서, 예컨대 화학적 전계 효과 트랜지스터; 화학 저항성 센서; 금속 산화물 반도체(MOS) 센서; 촉매 센서(펠리스터(pellistor)); 마이크로캔틸레버 어레이 센서(microcantilever array sensor); 표면 탄성파(SAW) 센서; 광이온화 검출기(PID); 및 적외선 센서를 포함한다.
현재 이용 가능한 일부 예시적인 적합한 기체 센서는 이하를 포함한다: Sensirion AG의 SGP30 및 SGPC3; FIGARO USA, INC.의 CDM7160-C00 및 TGS2602; 및 SGX Sensortech Limited의 MiCS-VZ-89TE.
일부 구현예에서, 잔여물 검출 수단은 광학 검출기를 포함하고 있다. 광학 검출기는 광원을 포함할 수 있다. 광원은 광을 공동 내로 유도하도록 배열될 수 있다. 광학 검출기는 광 센서를 포함할 수 있다. 광 센서는 공동으로부터 광을 수신하도록 배열될 수 있다.
바람직하게는, 광학 검출기는 광원 및 광 센서를 포함하고 있다. 광학 검출기는 하나 이상의 광 가이드를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 광 가이드는 광원으로부터 공동까지 광을 유도하도록 배열될 수 있다. 하나 이상의 광 가이드는 광을 공동으로부터 광 센서로 유도하도록 배열될 수 있다.
광원은 임의의 적합한 광원일 수 있다. 통상적으로, 광원은 발광 다이오드(LED)를 포함하고 있다. 바람직하게는, 광원은 백색광을 방출하도록 구성되어 있다. 즉, 바람직하게는 광원은 넓은 파장 밴드를 방출하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 광원이 LED를 포함하고 있는 경우, 광원은 LED로부터의 광을 흡수하고 상이한 상보적 파장의 형광을 내도록 구성되어 있는 형광체를 더 포함할 수 있다. 광원은 상이한 파장을 방출하도록 구성되어 있는 다수의 LED를 포함할 수 있다.
광원은 임의의 적합한 광 센서일 수 있다. 통상적으로, 광 센서는 광다이오드와 같은 광검출기이다. 예를 들어, 광 센서는 PN 광다이오드, PIN 광다이오드, 또는 애벌란시 광다이오드(avalanche photodiode)를 포함할 수 있다. 광 센서는 광트랜지스터를 포함할 수 있다.
광학 검출기를 포함하고 있는 구현예에서, 바람직하게는 공동을 정의하는 표면은 광원에 의해 방출되는 광의 파장을 반사하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 공동의 표면은 백색일 수 있다. 공동을 정의하는 표면은 백색 코팅과 같은 반사 코팅으로 채색되거나 달리 코팅될 수 있다. 공동의 표면을 형성하는 재료는 백색일 수 있다.
본 발명의 발명자들은 분광법이 공동 내의 잔여물의 존재를 검출하는 데 사용될 수 있다는 것을 깨달았다. 특히, 발명자들은 확산 흡수 분광법이 공동 내에 존재하는 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 제공하는데 사용될 수 있다는 것을 깨달았다. 광다이오드는 공동 내부의 광의 강도를 측정하는 데 사용될 수 있으며, 이는 공동 내의 잔여물의 양에 대한 표시를 제공할 수 있다. 에어로졸 형성 기재 잔여물은 제어기에 의해 모니터링될 수 있는 특정 광 시그니처를 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 광 센서는 광 가이드를 포함하고 있다. 광 가이드는 에어로졸 발생 시스템 내의 임의의 적합한 위치에 배열될 수 있다. 일부 구현예에서, 히터는 광 가이드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 가이드는 히터의 장착부에 고정될 수 있다. 일부 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 공동으로부터 에어로졸 발생 물품을 제거하기 위한 추출기를 포함하고, 추출기는 하나 이상의 광 가이드를 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, 하나 이상의 광 가이드는 추출기가 에어로졸 발생 장치 상의 제 위치에 배열될 때 광원 및 광 센서 중 하나 이상과 정렬되도록 배열될 수 있다.
일부 구현예에서, 잔여물 검출 수단은 음향 검출기를 포함하고 있다.
공동은 특정 음향 공진 주파수를 가질 수 있다. 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물은 공동의 질량 및 형상을 변화시켜, 공동의 공진 주파수를 변화시킬 수 있다. 히터는 특정 음향 공진 주파수를 가질 수 있다. 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물은 히터의 질량 및 형상을 변화시켜, 히터의 공진 주파수를 변화시킬 수 있다.
본 발명의 발명자들은, 음향 검출기가 공동과 히터 중 하나 이상의 음향 공명 주파수의 변화를 검출하는 데 사용될 수 있다는 것을 깨달았다. 공동의 음향 공진 주파수의 변화는 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 제공할 수 있다. 히터의 공진 주파수의 변화는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 제공할 수 있다.
음향 검출기는 진동(즉, 기계적 파장 또는 음파)을 발생시키도록 구성될 수 있다. 발생된 진동의 주파수는 가변적일 수 있다. 음향 검출기는 출력 변환기를 포함할 수 있다. 출력 변환기는 전기 신호를 진동으로 변환할 수 있다. 특히, 출력 변환기는 확성기일 수 있다. 일반적으로, 확성기는 전기음향 변환기이다. 바람직하게는, 발진기는 압전 스피커와 같은 크리스탈 확성기다.
음향 검출기는 기계적 파장을 수용하도록 구성될 수 있다. 음향 검출기는 입력 변환기를 포함할 수 있다. 입력 변환기는 진동을 전기 신호로 변환할 수 있다. 입력 변환기는 압전 변환기일 수 있다.
바람직하게는, 음향 검출기는 압전 음향파 센서이다.
음향 검출기는 공동의 표면 상에 배열될 수 있다. 바람직하게는, 음향 검출기는 히터 상에 배열되어 있다. 바람직하게는, 히터는 에어로졸 형성 기재 내로 삽입되도록 구성되어 있는 세장형 히터이고, 음향 검출기는 히터 상에 배열되어 있다.
일부 구현예에서, 잔여물 검출 수단은 용량성 센서를 포함하고 있다. 본 발명의 발명자들은 에어로졸 형성 기재 잔여물이 용량성 센서에 의해 감지될 수 있는 유전체 특성을 가질 수 있음을 깨달았다.
바람직하게는, 용량성 센서는 공동에 또는 공동 주위에 배열되어 있다. 용량성 센서는 공동의 베이스의 적어도 일부에 걸쳐 연장될 수 있다. 용량성 센서는 공동의 측벽면의 적어도 일부에 걸쳐 연장될 수 있다.
용량성 센서는 적어도 2개의 전극을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 용량성 센서는 2개의 맞물린 전극(interdigitated electrode)을 포함하고 있다. 2개의 맞물린 전극을 갖는 용량성 센서를 포함하고 있는 구현예에서, 맞물린 전극 각각은 주 트랙에 의해 전기적으로 함께 연결되고 인접한 돌출부들 사이에 공간을 제공하도록 이격된 복수의 돌출부를 포함하고 있다. 각각의 전극의 돌출부 및 간극은 규칙적인 또는 주기적인 배열로 배열될 수 있다. 통상적으로, 2개의 맞물린 전극은 각각의 전극의 돌출부가 다른 전극의 돌출부들 사이의 간극 내로 연장되도록 배열되어 있다.
각각의 맞물린 전극의 돌출부는 실질적으로 동일할 수 있다. 각각의 맞물린 전극의 돌출부들 사이의 간극은 실질적으로 동일할 수 있다. 전극의 인접한 돌출부들 사이의 간극의 폭은 전극의 공간 파장(λ) 또는 밴드 갭으로서 지칭될 수 있다.
적합한 한 쌍의 맞물린 전극의 일 예는 DropSensTM의 DRP-G-IDEPT10 센서일 수 있다.
한 쌍의 맞물린 전극의 전극들 중 하나는 구동 전극으로서 구성될 수 있다. 구동 전극에는 발진 전압이 공급될 수 있다. 다른 전극은 감지 전극으로서 구성될 수 있다. 감지 전극은 구동 전극에 의해 발생된 전기장을 감지할 수 있다. 구동 전극에 의해 발생된 전기장은 구동 전극의 핑거의 에지에 있는 부유 전기장으로 인한 프린징 전계를 포함하고 있다. 상기 프린징 전계는, 상기 맞물린 전극이 상기 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 배열되는 표면 밖으로 연장되는 구성요소를 포함하고 있다. 이와 같이, 구동 전극에 의해 발생된 프린징 전계는 전극의 위에 또는 이에 인접하게 배치된 재료 내로 연장되어 있다.
한 쌍의 맞물린 전극의 위에 또는 이에 인접하게 배치된 재료의 전기적 특성은 구동 전극에 의해 발생된 프린징 전계에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 맞물린 전극의 위에 또는 이에 인접하게 배열된 재료의 유전체 특성이 발생된 프린징 전계에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 한 쌍의 맞물린 전극의 감지 전극은, 한 쌍의 맞물린 전극의 위에 또는 이에 인접하게 배치된 재료의 전기적 특성 변화를 감지할 수 있다.
에어로졸 형성 기재 잔여물이 전극의 위에 또는 전극에 인접하게 배열되는 경우, 프린징 전계는 에어로졸 형성 기재 잔여물 내로 연장될 수 있다.
일부 구현예에서, 잔여물 검출 수단은 퍼프 검출기를 포함하고 있다. 퍼프 검출기는 에어로졸 발생 장치 상의 퍼프의 특성을 결정할 수 있는 임의의 적절한 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 퍼프 검출기는 압력 센서와 같은 기류 센서를 포함할 수 있다. 퍼프 검출기는 장치의 기류 경로에 배열될 수 있고, 에어로졸 발생 장치 상의 사용자의 퍼프의 특성을 감지하도록 구성될 수 있다. 사용자의 퍼프의 특성은 퍼프의 부피 또는 지속 시간일 수 있다. 제어기는, 일반적으로 10회 또는 20회의 퍼핑과 같은 복수의 퍼핑에 걸쳐, 시간에 따른 퍼프의 특성 변화를 결정하도록 구성될 수 있다. 제어기는 시간에 따른 특징적인 퍼프의 변화가 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 제공하는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 제어기는 시간에 따른 특징적인 퍼프의 변화가 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 제공하는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 제어기는, 에어로졸 형성 기재가 공동 내에 수용되고 전력이 히터에 공급되어 에어로졸 형성 기재를 가열할 때, 잔여물 검출 수단으로부터의 측정치에 기초하여 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다. 특히, 잔여물 검출 수단이 장치 상의 사용자의 퍼프의 특성에 기초하여 잔여물의 양의 표시를 결정하는 구현예에서, 제어기는, 에어로졸 형성 기재가 공동 내에 수용되고 전력이 히터에 공급되어 에어로졸 형성 기재를 가열할 때, 잔여물 검출 수단으로부터의 측정치에 기초하여 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다.
다른 구현예에서, 제어기는 에어로졸 형성 기재가 공동 내에 수용되지 않을 때 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되는 것이 바람직하다. 특히, 하나 이상의 잔여물 검출기를 포함하고 있는 구현예에서, 제어기는 에어로졸 형성 기재가 공동 내에 수용되지 않을 때 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되는 것이 바람직하다.
일부 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 공동 내의 또는 히터 상의 잔여물의 결정을 개시하기 위한 버튼, 스위치 또는 사용자 입력의 다른 유형을 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, 사용자는 에어로졸 형성 기재가 공동 내에 수용되지 않는 때를 결정할 책임이 있다. 사용자 입력이 사용자에 의해 작동될 때, 제어기는 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다.
일부 구현예에서, 제어기는 에어로졸 발생 물품이 공동으로부터 제거된 후 잔여물 검출 수단으로부터 수신된 신호에 기초하여 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다. 이들 구현예에서, 제어기는 에어로졸 발생 물품이 공동으로부터 제거되었음을 결정하도록 구성되어 있다. 유리하게는, 이는, 잔여물 검출 수단이 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 물품 내의 에어로졸 형성 기재를 감지하기 보다는 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하는 것을 보장한다.
제어기는 에어로졸 발생 물품이 임의의 적절한 방식으로 공동으로부터 제거되었음을 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 제어기는 공동 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전력 공급부로부터 히터로의 전력 공급의 종료 후 잔여물 검출 수단으로부터 수신된 신호에 기초하여 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다. 일부 특히 바람직한 구현예에서, 제어기는 공동 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전력 공급부로부터 히터로의 전력 공급의 종료 후 적어도 미리 결정된 시간 후에 잔여물 검출 수단으로부터 수신된 신호에 기초하여 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다. 유리하게는, 잔여물 결정을 내리기 전에 히터를 가열한 후 미리 정해진 시간 동안 기다리는 것은, 장치에 추가 센서가 포함될 것을 요구하지 않고, 에어로졸 발생 물품이 공동으로부터 제거되었음을 합리적으로 신뢰할 수 있는 표시를 제어기에 제공할 수 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 장치는 공동 내의 에어로졸 발생 물품의 존재를 검출하도록 구성되어 있는 에어로졸 발생 물품 검출 수단을 더 포함하고 있다. 에어로졸 발생 물품 검출 수단은 하나 이상의 적합한 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품 검출 수단은 하나 이상의 근접 센서를 포함할 수 있다. 근접 센서는, 예를 들어 광학 센서, 용량성 센서 또는 초음파 검출기일 수 있다.
제어기는 에어로졸 발생 물품 감지 수단으로부터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 제어기는, 에어로졸 발생 물품 검출 수단으로부터의 신호가 에어로졸 발생 물품이 공동 내에 수용되지 않았음을 나타낼 때, 잔여물 검출 수단으로부터 수신된 신호에 기초하여 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 추가로 구성될 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 제어기를 포함하고 있다. 제어기는 프로그래밍가능한 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 또는 주문형 집적 칩(ASIC) 또는 제어를 제공할 수 있는 다른 전자 회로일 수 있는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 제어기는 추가 전자 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제어기는 잔여물 검출 수단을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 전력 공급부를 포함할 수 있다. 전력 공급부는 DC 전력 공급부일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 전력 공급부는 배터리이다. 전력 공급부는 니켈-금속 하이브리드 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 또는 리튬계 배터리, 예를 들어 리튬-코발트, 리튬-철-인산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 전력 공급부는 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 전력 공급부는 재충전을 필요로 할 수 있고 하나 이상의 사용자 작동, 예를 들어 하나 이상의 에어로졸 발생 체험을 위해 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다. 예를 들어, 전력 공급부는 통상의 궐련을 흡연하는 데 걸리는 통상적인 시간에 상응하는 약 6분의 기간 동안, 또는 6분의 배인 기간 동안 에어로졸 형성 기재의 연속적인 가열을 허용하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전력 공급부는 소정 회수의 퍼프 또는 이산된 히터의 활성화를 허용하기에 충분한 용량을 가질 수도 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 공동 내의 또는 히터 상의 결정된 잔여물의 양을 사용자에게 표시하기 위한 잔여물 표시기를 포함하고 있다. 잔여물 표시기는 디스플레이 또는 하나 이상의 광과 같은 시각적 표시기를 포함할 수 있다. 잔여물 표시기는 확성기 또는 버저와 같은 가청 표시기를 포함할 수 있다. 통상적으로, 잔여물 표시기는 제어기에 연결되어 있다. 제어기는, 공동 내에 또는 히터 상에 결정된 잔여물의 양을 사용자에게 표시하기 위해 신호를 잔여물 표시기에 보내도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 제어기는 공동 내에 또는 히터 상에 결정된 잔여물의 양이 임계값을 초과할 때 잔여물 표시기에 신호를 보내도록 구성되어 있다. 유리하게는, 에어로졸 발생 장치에 하나 이상의 잔여물 표시기를 제공하는 것은, 공동 내에 또는 히터 상에 에어로졸 형성 기재 잔여물의 허용 불가능한 양이 검출되었을 때, 에어로졸 발생 장치의 제어기가 사용자에게 경고할 수 있게 할 수 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 하우징을 포함하고 있다. 바람직하게는, 하우징은 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동을 적어도 부분적으로 정의한다. 하우징은 근위 말단 및 원위 말단을 가질 수 있다. 챔버는 장치의 근위 말단에 배열될 수 있다.
하우징은 세장형일 수 있다. 바람직하게는, 하우징은 원통형 형상이다. 하우징은 임의의 적합한 재료 또는 재료의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 재료의 예는 금속, 합금, 플라스틱 또는 이들 재료 중 하나 이상을 포함하는 복합 재료, 또는 식품이나 약제학적 적용에 적합한 열가소성 수지, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에틸렌을 포함한다. 재료는 가볍고 비-취성(non-brittle)인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 휴대용이다. 에어로졸 발생 장치는 대략 70mm 내지 대략 120mm의 길이를 가질 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 핸드헬드 장치일 수 있다. 즉, 에어로졸 발생 장치는 사용자의 손에 잡히는 크기 및 형상을 가질 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 공동과 유체 연통하는 적어도 하나의 공기 유입구를 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치가 하우징을 포함하는 구현예에서, 바람직하게는 하우징은 적어도 하나의 공기 유입구를 적어도 부분적으로 정의한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 공기 유입구는 공동의 상류 말단과 유체 연통한다. 적어도 하나의 히터가 공동 내에 위치된 세장형의 적어도 하나의 히터인 구현예에서, 바람직하게는 세장형의 적어도 하나의 히터는 공동의 원위 말단으로부터 공동 내로 연장되어 있다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 장치는 적어도 하나의 히터가 활성화될 때를 표시하기 위한 히터 표시기를 포함하고 있다. 히터 표시기는 적어도 하나의 히터가 활성화될 때 활성화된 광을 포함할 수 있다.
에어로졸 발생 장치는 외부 플러그 또는 소켓 및 적어도 하나의 외부 전기 접점 중 적어도 하나를 포함할 수 있어 에어로졸 발생 장치가 충전 장치와 같은 다른 전기 장치에 연결되는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 에어로졸 발생 장치는 USB 플러그 또는 USB 소켓을 포함하여 에어로졸 발생 장치를 다른 USB 지원 장치에 연결시킬 수 있다. 예를 들어, USB 플러그 또는 소켓은 에어로졸 발생 장치를 USB 충전 장치에 연결시켜 에어로졸 발생 장치 내에 재충전 가능한 전력 공급부를 재충전할 수 있다. USB 플러그 또는 소켓은 에어로졸 발생 장치로의 데이터 전송, 또는 에어로졸 발생 장치로부터의 데이터 전송, 또는 이들 둘 모두를 지원할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 에어로졸 발생 장치는 새로운 에어로졸 발생 물품에 대한 새로운 가열 프로파일과 같은 데이터를 장치에 전송하도록 컴퓨터에 연결될 수 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 에어로졸 발생 장치 및 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위한 케이스를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템이 제공되어 있다. 에어로졸 발생 장치는, 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 장치 공동; 장치 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 배열된 히터; 전력 공급부; 및 장치 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전력 공급부로부터 히터로의 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있는 장치 제어기를 포함하고 있다. 상기 케이스는, 상기 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위한 케이스 공동; 상기 에어로졸 발생 장치가 상기 케이스 공동 내에 수용될 때 상기 장치 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하도록 배열된 잔여물 검출기; 및 케이스 제어기를 포함하고 있다. 케이스 제어기는, 장치 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양을 표시하는 신호를 잔여물 검출기로부터 수신하고; 그리고 장치 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 잔여물 검출기로부터 수신된 신호에 기초하여 결정하도록 구성되어 있다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위한 케이스가 제공되어 있다. 상기 케이스는, 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위한 케이스 공동; 상기 장치 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하도록 배열된 잔여물 검출기; 및 케이스 제어기를 포함하고 있다. 케이스 제어기는, 장치 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양을 표시하는 잔여물 검출기로부터의 신호를 수신하고; 그리고 잔여물 검출기로부터 수신된 신호에 기초하여 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다.
유리하게는, 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위한 케이스를 제공하는 단계, 및 케이스에 에어로졸 형성 기재 잔여물 검출기를 갖는 제공하는 단계는, 에어로졸 발생 장치가 잔여물 검출기의 추가 구성요소 없이 작고 가볍게 유지될 수 있게 하는 한편, 본 발명의 제1 측면과 관련하여 전술한 잔여물 검출의 이점을 시스템에 또한 제공할 수 있게 한다.
유리하게는, 케이스의 크기는 일반적으로 에어로졸 발생 장치의 크기보다 크며, 이는 더 큰 잔여물 검출기가 에어로졸 발생 장치보다는 케이스에 제공될 수 있게 한다.
일부 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 발생 장치 및 충전 유닛 둘 모두는 잔여물 검출 수단을 포함할 수 있다. 에어로졸 발생 장치는 제1 잔여물 검출 수단을 포함할 수 있고, 충전 장치는 제2 잔여물 검출 수단을 포함할 수 있다.
본원에 설명된 케이스의 특징은 본 발명의 제2 측면에 따른 에어로졸 발생 시스템의 케이스 및 본 발명의 제3 측면의 케이스에 동일하게 적용될 수 있다.
케이스는 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위한 케이스 공동을 포함하고 있다. 상기 케이스는, 에어로졸 발생 물품이 에어로졸 발생 장치 내에 수용되지 않을 때, 에어로졸 발생 장치가 오직 케이스 공동에 수용될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 케이스 공동은 에어로졸 발생 장치를 수용하도록 크기를 가질 수 있지만, 장치 내에 수용된 에어로졸 발생 물품을 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치는 그렇지 않다. 유리하게는, 이들 구현예에서, 에어로졸 발생 장치보다는 케이스에 잔여물 검출기를 제공하는 것은, 에어로졸 발생 장치의 공동이 에어로졸 발생 물품을 함유하지 않을 때만 잔여물 검출기로부터의 측정이 취해지는 것을 보장할 수 있다.
바람직하게는, 케이스는 케이스 하우징을 포함하고 있다. 케이스 하우징은 에어로졸 형성 장치를 수용하기 위한 케이스 공동을 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 케이스 하우징은 에어로졸 발생 장치가 케이스 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 장치를 실질적으로 둘러싸거나 에워싸일 수 있다.
케이스 공동은 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위해 개방된 적어도 하나의 말단을 갖는 개방 공동일 수 있다. 케이스 하우징은 복수의 부분들을 포함할 수 있다. 케이스 하우징은 제1 부분 및 제2 부분을 포함할 수 있다. 제2 부분은 제1 부분에 대해 이동 가능할 수 있다. 제2 부분은 제1 부분에 대해 회전 가능하거나 슬라이딩 가능할 수 있다. 제2 부분은 제1 부분으로부터 제거 가능할 수 있다. 제1 부분 및 제2 부분은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능할 수 있다. 개방 위치에서, 케이스 공동은 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위해 개방될 수 있다. 폐쇄 위치에서, 케이스 공동은 에어로졸 발생 장치를 실질적으로 둘러싸거나 에워싸기 위해 폐쇄될 수 있다. 제1 부분은 케이스 공동을 실질적으로 정의하는 본체일 수 있고, 제2 부분은 리드(lid)일 수 있다. 리드는 케이스 공동을 개폐하기 위해 본체에 대해 이동 가능할 수 있다.
케이스 하우징은 에어로졸 발생 장치 하우징에 대해 위에 열거된 임의의 재료로 형성될 수 있다. 케이스 하우징은 장치 하우징과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 케이스는 휴대용이다. 케이스는 핸드헬드 케이스일 수 있다. 즉, 케이스는 사용자의 손에 잡히도록 크기 및 형상을 가질 수 있다.
케이스의 잔여물 검출기는 본 발명의 제1 측면과 관련하여 전술한 바와 같이 임의의 적절한 잔여물 검출기일 수 있다. 특히, 적합한 잔여물 검출기는, 휘발성 유기 화합물(VOC) 검출기; 이산화탄소 검출기와 같은 가스 검출기, 광학 검출기; 음향 검출기; 및 용량성 검출기를 포함하고 있다.
하나 이상의 잔여물 검출기는 케이스 내의 임의의 적절한 위치에 배열될 수 있다. 하나 이상의 잔여물 검출기는 에어로졸 발생 장치가 케이스 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 장치의 공동에서 또는 그 주위의 위치에 배열될 수 있다. 케이스가 제1 부분 및 제1 부분에 대해 이동 가능한 제2 부분을 갖는 케이스 하우징을 포함하고 있는 경우, 케이스 제어기는 제1 부분에 배열될 수 있고, 하나 이상의 잔여물 검출기는 제2 부분에 배열될 수 있다. 케이스가 본체 및 리드를 갖는 케이스 하우징을 포함하고 있는 경우, 하나 이상의 잔여물 검출기가 리드 상에 배열될 수 있다. 이들 구현예에서, 케이스 제어기는 케이스 하우징의 본체에 배열될 수 있다. 케이스 제어기 및 리드 상에 배열된 하나 이상의 잔여물 검출기는 가요성 회로에 의해 연결될 수 있다. 유리하게는, 케이스의 리드 상에 하나 이상의 잔여물 검출기를 배열하는 것은, 에어로졸 발생 장치가 케이스 공동 내에 수용되고 리드가 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동될 때 하나 이상의 잔여물 검출기가 에어로졸 발생 장치의 장치 공동에 가깝게 또는 그 내로 이동될 수 있게 한다.
잔여물 검출기가 VOC 검출기, 이산화탄소 검출기, 다른 가스 검출기 또는 광학 검출기를 포함하고 있는 경우, 검출기는 에어로졸 발생 장치가 케이스 공동 내에 수용될 때 장치 공동 내에 또는 장치 공동 외부에 배열될 수 있다. 잔여물 검출기가 음향 검출기 또는 용량성 검출기를 포함하고 있는 경우, 잔여물 검출기는 장치 공동 내에 배열될 수 있다. 특히, 잔여물 검출기가 음향 검출기를 포함하고 있는 경우, 음향 검출기는 장치 공동 또는 히터의 표면과 접촉하거나, 적어도 장치 공동 또는 히터의 표면 상의 잔여물과 접촉하여 배열될 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 케이스는 돌출부를 갖는 케이스 하우징을 포함하고 있다. 돌출부는 에어로졸 발생 장치가 케이스 공동 내에 수용될 때 장치 공동 내에 수용되도록 배열될 수 있다. 하나 이상의 잔여물 검출기가 돌출부 상에 배열될 수 있어서, 에어로졸 발생 장치가 케이스 공동 내에 수용될 때 하나 이상의 잔여물 검출기가 장치 공동 내에 위치된다. 케이스가 제1 부분 및 제1 부분에 대해 이동 가능한 제2 부분을 갖는 하우징을 포함하고 있는 경우, 제2 부분은 돌출부를 포함할 수 있고, 돌출부는 에어로졸 발생 장치가 케이스 공동 내에 수용되고 제1 및 제2 부분들이 폐쇄 위치에 배열될 때 장치 공동 내에 수용되도록 배열될 수 있다.
잔여물 검출기가 광학 검출기를 포함하고 있는 경우, 케이스는 광원 및 광 센서를 포함할 수 있다. 광원은 케이스 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 장치의 장치 공동 내로 광을 유도하도록 배열될 수 있다. 광 센서는 케이스 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 장치의 장치 공동으로부터 광을 수신하도록 배열될 수 있다. 바람직하게는, 광학 검출기는 또한 광학 검출기와 케이스 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 장치의 장치 공동 사이에 광을 유도하도록 배열된 광 가이드를 포함하고 있다. 이들 구현예에서, 케이스 공동 내에 수용되도록 구성되어 있는 에어로졸 발생 장치는 장치 공동을 정의하는 장치 하우징의 부분에 창을 포함할 수 있다. 장치 공동을 정의하는 장치 하우징의 일부 내의 창은, 케이스의 광학 검출기로부터의 광이 장치 공동 내로 통과할 수 있게 할 수 있고, 공동으로부터의 광이 장치 공동을 빠져나가고 광학 검출기에 의해 수용될 수 있게 한다. 창은 장치 하우징 내의 애퍼처일 수 있다. 창은 광학 검출기로부터의 광에 대해 투명한 재료를 포함할 수 있다. 창은 광 가이드일 수 있다.
일부 구현예에서, 케이스는, 장치 공동 내의 또는 케이스 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 장치의 히터 상에 잔여물의 결정을 개시하기 위한 버튼, 스위치 또는 다른 유형의 사용자 입력을 포함할 수 있다. 사용자 입력이 사용자에 의해 작동될 때, 케이스 제어기는 잔여물의 양에 대한 표시를 결정하도록 구성되어 있다.
일부 구현예에서, 케이스는 케이스의 리드가 폐쇄될 때 케이스 공동에 수용된 에어로졸 발생 장치의 장치 공동 내의 또는 히터 상의 잔여물의 결정을 개시하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 케이스는, 케이스의 리드가 폐쇄된 후 미리 결정된 시간 동안 케이스 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 장치의 장치 공동 내의 또는 히터 상의 잔여물의 결정을 개시하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 시간은 케이스의 리드가 폐쇄된 후 약 10초 내지 약 30초일 수 있다.
바람직하게는, 상기 케이스는 공동 내의 또는 히터 상의 결정된 잔여물의 양을 사용자에게 표시하기 위한 잔여물 표시기를 포함하고 있다. 잔여물 표시기는 디스플레이 또는 하나 이상의 광과 같은 시각적 표시기를 포함할 수 있다. 잔여물 표시기는 확성기 또는 버저와 같은 가청 표시기를 포함할 수 있다. 통상적으로, 잔여물 표시기는 케이스 제어기에 연결되어 있다. 케이스 제어기는, 에어로졸 발생 장치 상의 결정된 잔여물의 양을 사용자에게 표시하기 위해 잔여물 표시기에 신호를 보내도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 케이스 제어기는 공동 내에 또는 히터 상에 결정된 잔여물의 양이 임계값을 초과할 때 잔여물 표시기에 신호를 보내도록 구성되어 있다. 유리하게는, 케이스에 하나 이상의 잔여물 표시기를 제공하는 것은, 에어로졸 발생 장치 상의 에어로졸 형성 기재의 허용 불가능한 양이 검출되었을 때, 케이스 제어기가 사용자에게 경고할 수 있게 한다.
일부 구현예에서, 케이스 제어기는 에어로졸 발생 장치 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 결정된 표시가 임계값을 초과할 때 장치 제어기에 잔여물 신호를 보내도록 추가로 구성되어 있다. 이들 구현예에서, 장치 제어기는 케이스 제어기로부터 잔여물 신호를 수신하고, 전력이 전력 공급부로부터 히터로 공급되는 것을 방지하여 잔여물 신호가 수신될 때 공동 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성될 수 있다.
케이스 제어기는, 에어로졸 발생 장치 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 결정된 표시가 임계값 이하일 때, 장치 제어기에 비 잔여물 신호를 보내도록 추가로 구성될 수 있다. 이들 구현예에서, 장치 제어기는 케이스 제어기로부터 잔여물 신호를 수신하지 않고, 전력이 장치 전력 공급부로부터 히터로 공급될 수 있게 하여, 잔여물 신호가 수신되지 않을 때 공동 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 케이스 제어기는 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 결정된 표시가 임계값을 초과할 때 장치 제어기에 청소 신호를 보내도록 구성되어 있다. 이들 구현예에서, 상기 장치 제어기는, 에어로졸이 형성되기에 충분하게 상기 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해, 상기 히터에 전력을 공급해서 상기 히터의 온도를 제1 온도로 상승시키고, 상기 케이스의 상기 제어기로부터 청소 신호를 수신하고, 및 청소 신호가 상기 케이스 제어기로부터 수신될 때 상기 공동에 접착되거나 공동 내에 침착된 유기 물질을 열적으로 유리시키기 위해, 상기 히터에 전력을 공급해서 상기 히터의 온도를 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 상승시키도록 구성될 수 있다.
케이스 제어기가 에어로졸 발생 장치의 열분해 청소 사이클을 개시하도록 에어로졸 발생 시스템을 구성하는 것은 청소 사이클이 수행되는 경우에 에어로졸 발생 장치가 상기 케이스에 수용되는 것을 보장할 수 있다. 유리하게는, 상기 케이스는 상기 히터가 상기 제2 온도로 가열될 때, 청소 사이클 동안 상기 에어로졸 발생 장치의 히터로부터 사용자에게 추가 보호를 제공할 수 있다.
케이스가 제1 부분 및 제1 부분에 대해 이동 가능한 제2 부분을 갖는 케이스 하우징을 포함하고 있는 경우, 케이스 제어기는 제1 부분 및 제2 부분이 폐쇄 위치에 배열될 때 청소 신호를 케이스 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 장치에 보내도록 구성될 수 있다. 유리하게는, 이는 열분해 청소 사이클이 수행될 때 케이스 하우징이 에어로졸 발생 장치를 실질적으로 둘러싸거나 에워싸는 것을 보장할 수 있다.
케이스는 바람직하게는 전력 공급부를 포함하고 있다. 케이스 전력 공급부는 통상적으로 케이스 하우징 내에 수용되어 있다. 바람직하게는, 케이스 전력 공급부는 DC 전력 공급부이다. 통상적으로, 케이스 전력 공급부는 배터리이다. 케이스 전력 공급부는 니켈-금속 하이브리드 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 또는 리튬계 배터리, 예를 들어 리튬-코발트, 리튬-철-인산염 또는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 케이스 전력 공급부는 커패시터와 같은 다른 형태의 전하 저장 장치일 수 있다. 케이스 전력 공급부는 재충전을 필요로 할 수 있다. 케이스 전력 공급부는, 에어로졸 발생 장치의 전력 공급부를 복수 회, 예를 들어 10회 또는 20회 충전하기에 충분한 에너지의 저장을 허용하는 용량을 가질 수 있다.
케이스는 하우징 내에 수용된 전력 전달 회로를 더 포함할 수 있다. 전력 전달 회로는 에어로졸 발생 장치가 케이스 공동에 수용될 때 케이스 전력 공급부로부터 장치 전력 공급부로 전력을 전달하도록 배열될 수 있다.
에어로졸 발생 장치가 잔여물 검출 수단을 포함하고 있는 경우, 장치 제어기는 통신 링크를 통해 잔여물의 양에 대한 결정된 표시를 케이스, 외부 장치 및 외부 서버 중 하나 이상과 통신하도록 구성될 수 있다. 케이스가 잔여물 검출 수단을 포함하고 있는 경우, 케이스 제어기는 통신 링크를 통해 잔여물의 양에 대한 결정된 표시를 에어로졸 발생 장치, 외부 장치 및 외부 서버 중 하나 이상과 통신하도록 구성될 수 있다. 외부 장치는 개인용 컴퓨터, 랩톱, 태블릿 컴퓨터 또는 스마트폰과 같은 임의의 적합한 장치일 수 있다. 외부 서버는 원격 서버일 수 있다. 일부 구현예에서, 시스템은 인터넷을 통해 클라우드 서버와 통신하도록 구성될 수 있다. 통신 링크는 장치 제어기로부터 케이스, 외부 장치 또는 외부 서버 중 하나 이상으로의 데이터 흐름에 적합할 수 있다. 통신 링크는 케이스로부터 에어로졸 발생 장치, 외부 장치 또는 외부 서버로의 데이터 흐름에 적합할 수 있다. 바람직하게는, 통신 링크는 에어로졸 발생 장치와 케이스 사이의 데이터의 양방향 흐름에 적합하다. 통신 링크는 에어로졸 발생 장치, 케이스 및 외부 장치 또는 외부 서버 중 하나 이상 사이의 데이터의 양방향 흐름에 적합할 수 있다.
일부 구현예에서, 통신 링크는 유선 통신 링크이다. 일부 구현예에서, 통신 링크는 무선 통신 링크이다. 바람직하게는, 통신 링크는 인터페이스 표준 하에서 동작한다. 인터페이스 표준은, 코드 변환, 회선 할당 또는 프로토콜 준수와 같은 하나 이상의 기능적 특성, 또는 2개 이상의 시스템 또는 장비 간의 정보 교환을 허용하는 데 필요한, 전기적 특성, 기계적 특성, 또는 광학적 특성과 같은 물리적 특성을 설명하는 표준이다. 통신 링크를 위한 적합한 인터페이스 표준의 예는 표준 중 권장 표준 232(RS-232) 군; 범용 직렬 버스(USB); Bluetooth®; FireWire(IEEE 1394 인터페이스용 Apple, Inc의 브랜드명), IrDA(국제 적외선 통신 데이터 협회 - 적외선 광에 의한 단거리 데이터 교환을 위한 통신 표준); Zigbee(무선 개인 영역 네트워크용 IEEE 802.15.4 표준에 기초한 사양), 및 다른 Wi-Fi 표준을 포함하지만, 이들에 한정되지 않는다.
장치 제어기 및 케이스 제어기 중 적어도 하나는, 예를 들어 적어도 원격 측정 회로 및 안테나와 같은 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는, 데이터 및 커맨드는 통신 인터페이스를 사용하여 장치 제어기, 케이스 제어기 및 외부 장치 또는 외부 서버 중 하나 이상 사이에서 업링크 또는 다운링크 원격 측정 동안 송신 및 수신될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 통신 인터페이스는, 예를 들어 Bluetooth®, WI-FI, 극초단파(UHF) 대역에서의 임의의 프로토콜, 초고주파(SHF) 대역에서의 임의의 프로토콜, 및 저주파 등과 같은, 하나 이상의 무선(예를 들어, 라디오 주파수) 데이터 전송 프로토콜을 사용하는 무선 인터페이스이다.
일부 구현예에서, 장치 제어기는 통신 인터페이스를 포함하고 있다. 일부 구현예에서, 케이스 제어기는 통신 인터페이스를 포함하고 있다. 일부 구현예에서, 장치 제어기는 제1 통신 인터페이스를 포함하고, 케이스 제어기는 제2 통신 인터페이스를 포함하고 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 장치 제어기 또는 케이스 제어기와 같은, 에어로졸 발생 시스템의 제어기는 잔여물의 양에 대한 결정된 표시를, Bluetooth®와 같은 근거리 통신 프로토콜을 통해 사용자의 스마트폰과 같은 외부 장치에 통신하도록 구성될 수 있고, 외부 장치는 잔여물의 양에 대한 결정된 표시를 인터넷과 같은 네트워크를 통해 클라우드 서버와 같은 외부 서버에 통신하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제1 측면의 에어로졸 발생 장치는 본 발명의 제2 측면의 에어로졸 발생 시스템과 관련하여 전술한 임의의 특징을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 제1 측면의 에어로졸 발생 장치는 통신 인터페이스를 포함하고 있는 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 측면에 따르면, 에어로졸 발생 장치에서 에어로졸 형성 기재 잔여물을 검출하기 위한 잔여물 검출기 장치가 제공되어 있다. 잔여물 검출기 장치는, 에어로졸 발생 장치의 적어도 일부분을 수용하기 위한 검출기 공동; 및 검출기 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 장치의 일부분 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하도록 배열된 잔여물 검출기를 포함하고 있다.
잔여물 검출기 장치의 잔여물 검출기는 본 발명의 제1, 제2 및 제3 측면과 관련하여 전술한 바와 같이 임의의 적절한 잔여물 검출기일 수 있다. 특히, 적합한 잔여물 검출기는 휘발성 유기 화합물(VOC) 검출기; 이산화탄소 검출기, 광학 검출기; 음향 검출기; 및 용량성 검출기를 포함하고 있다.
검출기 공동은 적절한 형상 또는 크기일 수 있다. 예를 들어, 광학 검출기를 포함하고 있는 일부 구현예에서, 공동은 모든 방향으로 광을 반사하기 위한 실질적으로 반구 형상을 가질 수 있어서, 광이 가능한 한 에어로졸 발생 장치 공동 및 히터의 많은 표면 위로 유도될 수 있다. 예를 들어, 이산화탄소 검출기와 같은 가스 검출기를 포함하고 있는 일부 구현예에서, 검출기 공동은 에어로졸 발생 장치의 근위 말단의 형상 및 크기에 가까운 실질적으로 원통형 형상을 가질 수 있어서, 에어로졸 발생 장치의 근위 말단이 검출기 공동 내에 밀접하게 수용될 수 있다.
잔여물 검출기 장치의 하나 이상의 잔여물 검출기는 검출기 장치 상의 임의의 적절한 위치에 배열될 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 잔여물 검출기는 검출기 공동에 또는 그 주위에 배열되어 있다.
일부 구현예에서, 잔여물 검출기 장치는 검출기 공동 내에 돌출부를 포함하고 있다. 검출기 공동 내의 돌출부는 에어로졸 발생 장치의 일부가 검출기 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 수용되도록 구성될 수 있다. 잔여물 검출기 장치의 잔여물 검출기들 중 하나 이상은, 에어로졸 발생 장치의 일부분이 검출기 공동 내에 수용될 때 하나 이상의 잔여물 검출기가 에어로졸 발생 장치의 공동 내에 수용되도록 돌출부 상에 배열될 수 있다.
바람직하게는, 잔여물 검출기 장치는 검출기 공동을 정의하는 하우징을 포함하고 있다. 바람직하게는, 검출기 제어기는 검출기 하우징 내에 수용되어 있다. 바람직하게는, 잔여물 검출기 장치는 전력 공급부를 더 포함하고 있다. 바람직하게는, 검출기 전력 공급부는 검출기 하우징 내에 수용되어 있다.
일부 특히 바람직한 구현예에서, 잔여물 검출기 장치는 에어로졸 발생 장치의 공동 또는 히터가 청소를 필요로 한다는 것을 나타내기 위한 표시기를 포함하고 있다. 표시기는 하나 이상의 LED와 같은 시각적 표시기, 또는 버저와 같은 가청 표시기일 수 있다. 제어기는 에어로졸 발생 장치의 공동 내의 또는 히터 상의 잔여물의 양에 대한 결정된 표시가 미리 결정된 임계값을 초과할 때 표시기에 신호를 보내도록 구성될 수 있다. 표시기에 신호를 보내는 것은 표시기를 활성화시켜, 에어로졸 발생 장치가 청소를 필요로 한다는 것을 사용자에게 알릴 수 있다.
잔여물 검출기 장치는 본 발명의 제2 및 제3 구현예의 경우와 많은 측면에서 유사할 수 있다. 그러나, 통상적으로 잔여물 검출기 장치는 에어로졸 발생 장치를 둘러싸거나 에워싸도록 구성되지 않는다. 바람직하게는, 잔여물 검출기 장치의 검출기 공동은 장치 공동 및 히터를 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치의 근위 부분을 수용하도록 구성되어 있다.
일부 바람직한 구현예에서, 잔여물 검출기 장치는 에어로졸 발생 장치용 청소 시스템의 일부이다. 청소 시스템은 브러시와 같은 청소 도구를 포함할 수 있다. 청소 도구는 에어로졸 발생 장치의 공동 및 히터로부터 에어로졸 형성 기재 잔여물을 청소하도록 구성될 수 있다. 청소 시스템은 2개의 부분들, 즉 잔여물 검출기 장치를 포함하고 있는 제1 부분, 및 청소 도구를 포함하고 있는 제2 부분을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 부분들은 함께 탈착식으로 고정될 수 있다.
본 발명의 제5 측면에 따르면, 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위한 공동, 전력 공급부, 히터 및 잔여물 검출 수단을 포함하고 있는 에어로졸 발생 장치를 작동하는 방법이 제공되어 있으며, 상기 방법은, 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 상기 전력 공급부로부터 상기 히터로 전력을 공급하는 단계; 상기 히터로의 전력 공급을 종료하는 단계; 히터로의 전력 공급 종료 후 미리 결정된 시간 동안 잔여물 검출 수단을 사용하여 공동 내의 또는 히터 상의 잔여물의 양을 측정하는 단계; 및 상기 잔여물 검출 수단으로부터의 측정에 기초하여 상기 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하는 단계를 포함하고 있다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 공동 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 결정된 표시를 미리 결정된 임계값과 비교하는 단계를 더 포함하고 있다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 결정된 표시가 미리 결정된 임계값을 초과할 때 사용자에게 표시를 보내는 단계를 더 포함하고 있다. 제어기로부터 사용자에게 전송된 표시는, 예를 들어, 광원을 비추거나, 디스플레이 상에 메시지 또는 다른 정보를 디스플레이하거나 버저 또는 스피커를 울리는 것을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 결정된 표시가 미리 결정된 임계값을 초과할 때, 히터에 전력을 공급하여 공동 내에 또는 히터 상에 접착되거나 침착된 유기 물질을 열적으로 유리하도록 히터의 온도를 상승시키는 단계를 더 포함하고 있다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 결정된 표시가 미리 결정된 임계값을 초과할 때 전력이 에어로졸 발생 장치의 히터에 공급되는 것을 방지하는 단계를 더 포함하고 있다.
본 발명의 일 측면과 관련하여 기술된 특징부는 또한 본 발명의 임의의 다른 측면에 동일하게 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 에어로졸 발생 장치와 관련하여 기술된 잔여물 검출기의 특징부는 또한 에어로졸 발생 장치용 케이스에 적용될 수 있고, 그 반대일 수도 있다.
이제 본 발명의 구현예는 단지 예시로서 첨부된 도면을 참조하여 기술될 것이며, 첨부 도면 중,
도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치의 개략도를 보여주고 있고;
도 2는 히터의 표면 상에 배치된 상이한 양의 에어로졸 형성 기재와 시간의 경과에 따른 도 1의 에어로졸 발생 장치의 가열 요소의 저항 사이의 예시적인 관계를 보여주고 있고;
도 3은 본 발명의 다른 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치의 개략도를 보여주고 있고;
도 4는 도 3의 에어로졸 발생 장치의 용량성 잔여물 검출기의 개략도를 보여주고 있고;
도 5는 본 발명의 다른 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치의 히터 및 광학 잔여물 검출기의 개략도를 보여주고 있고;
도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 광 가이드를 갖는 히터 조립체의 개략도를 보여주고 있고;
도 7은 본 발명의 다른 구현예에 따른 케이스 및 에어로졸 발생 장치를 포함하는 에어로졸 발생 시스템의 개략도를 보여주고 있고;
도 8은 본 발명의 다른 구현예에 따른 케이스 및 에어로졸 발생 장치를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템의 일부분의 개략도를 보여주고 있고; 그리고
도 9는 본 발명의 다른 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치와 협력하는 잔여물 검출기 장치의 개략도를 보여주고 있다.
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치(100)의 개략도를 보여주고 있다. 도 1에 도시된 에어로졸 발생 장치(100)는 고체 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품(미도시함) 및 종래의 궐련과 같은 로드 형태로 함께 래핑된 필터를 수용하도록 구성되어 있는 장치이다. 에어로졸 발생 장치(100)는 사용자의 손에 잡히도록 구성되어 있는 휴대용 장치이다. 에어로졸 발생 장치(100)는 약 90mm의 길이, 약 14mm의 직경을 갖는, 일반적으로 원통형인 하우징(102)을 포함하고 있다.
개방된 원통형 공동(104)은 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위해 장치(100)의 하우징(102)의 근위 말단에 제공되어 있다. 블레이드 형태의 세장형 히터(106)는 공동(104) 내에 수용된 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재 내로 침투하기 위해 공동(104) 내로 연장되어 있다. 히터(106)는 전기 절연성 폴리이미드 기판 상에 배치된 복수의 저항 가열 요소 또는 트랙을 포함하고 있다.
약 120 밀리암페어 시간의 용량을 갖는 리튬 이온 배터리의 형태인 전력 공급부(108)는 하우징(102) 내에 수용되어 있다.
제어기(110)는 또한 하우징(102) 내에 수용되어 있다. 제어기(110)는 마이크로프로세서(미도시함)를 포함하고 있다. 제어기(110)는 히터(106) 및 전력 공급부(108)에 연결되고, 제어기(110)는 전력 공급부(108)로부터 히터(106)로 전력의 공급을 제어하도록 구성되어 있다.
본 구현예에서, 제어기(110)는 히터(106)의 전기 저항 가열 요소 중 하나의 저항을 측정하도록 구성되어 있다. 전기 저항 가열 요소의 전기 저항은 히터(106)의 온도 표시를 제공한다. 제어기(110)는 전기 저항 가열 요소의 저항의 측정치에 기초하여 전력 공급부(108)로부터 히터(106)로 공급되는 전력을 제어함으로써 히터(106)의 온도를 제어하도록 구성되어 있다.
전기 커넥터(112)는 공동(104)에 대향하는, 하우징(102)의 원위 말단 면에 배열되어 있다. 전력 공급부(108) 및 제어기(110)는 전기 커넥터(112)에 연결되어 있다.
본 발명에 따르면, 에어로졸 발생 장치(100)는 잔여물 검출 수단을 포함하고 있다. 본 구현예에서, 잔여물 검출 수단은 히터(106) 및 제어기(110)의 구성을 포함하고 있다. 제어기는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 히터(106)에 대한 전력 공급의 종료 후 미리 결정된 시간 동안 히터(106)의 전기 저항 가열 요소의 전기 저항을 측정하도록 구성되어 있다. 이 장치에서, 미리 결정된 시간은 30초이며, 이는 사용자가 사용 후 장치로부터 에어로졸 발생 물품을 제거하는 데 걸리는 시간, 및 사용 중에 발생된 에어로졸이 공동으로부터 확산되는 데 걸리는 시간에 가까운 합리적인 시간의 길이를 제공하는 것으로 밝혀졌다.
미리 결정된 시간 후에, 제어기(110)는 히터의 온도를 명목상 양만큼 상승시키기 위해 히터(106)에 미리 결정된 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 제어기(110)는 전기 저항 가열 요소의 저항을 측정하고, 히터(106)의 온도가 명목상 양만큼 상승함에 따라 전기 저항 가열 요소의 저항 변화율을 결정하도록 추가로 구성되어 있다. 본 구현예에서, 제어기(110)는 가열 요소의 저항 변화율을 모니터링하고 측정된 변화율을 임계값과 비교하도록 구성되어 있다. 임계값은 제어기(110)의 메모리(미도시함)에 저장되는 미리 결정된 임계값이다. 저항 변화율이 임계값 미만인 경우, 이는 허용 불가능한 양의 에어로졸 형성 기재 잔여물이 히터 상에 존재하고, 히터의 성능에 부정적인 영향을 미친다는 표시를 제공한다.
도 2는 3개의 상이한 양의 에어로졸 형성 기재 잔여물이 히터(106)의 표면 상에 제공될 때, 히터(106)에 공급되는 주어진 전력에 대해 시간에 따른 히터(106)의 전기 저항 가열 요소의 저항의 예시적인 변화를 도시하는 예시적인 그래프를 보여주고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가열 요소의 가장 높은 저항 변화율(150)은 에어로졸 형성 기재 잔여물이 히터(106)의 표면 상에 제공되지 않을 때 측정된다. 가열 요소의 약간 더 낮은 저항 변화율(152)은, 에어로졸 형성 기재 잔여물의 얇은 피복재가 히터(106)의 표면 상에 제공될 때 측정된다. 가열 요소의 가장 낮은 저항 변화율(154)은 에어로졸 형성 기재 잔여물의 두꺼운 피복재가 히터(106)의 표면 상에 제공될 때 측정된다. 가열 요소의 변화율 또는 저항율에 대한 미리 결정된 임계값(156)도 도 2에 도시되어 있다. 미리 결정된 임계값은 허용 가능한 최저 저항의 변화율을 제한하는데, 이는 히터 상에서 허용 가능한 에어로졸 형성 기재 잔여물의 가장 큰 양을 나타낸다.
다시 도 1을 참조하면, 에어로졸 발생 장치(100)는 하우징(102)의 외부 표면 상에 배열된 LED 형태의 잔여물 표시기(114)를 더 포함하고 있다. 본 구현예에서, 제어기(110)는 가열 요소의 측정된 저항 변화율이 임계값(156) 미만으로 결정되는 경우 LED(114)를 비추도록 구성되어 있다. 잔여물 표시기 LED(114)는 공동 내의 및 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양이 허용 가능한 수준을 초과하고, 히터(106)가 청소를 필요로 한다는 표시를 사용자에게 제공한다.
일부 구현예에서, 제어기는 가열 요소의 측정된 저항 변화율이 임계값 미만으로 결정되는 경우, 전력이 히터에 공급되는 것을 방지하여 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 구성될 수 있음을 이해할 것이다.
도 3은 본 발명의 제2 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치(200)의 개략도를 보여주고 있다. 에어로졸 발생 장치(200)는 도 1에 도시된 에어로졸 발생 장치(100)와 실질적으로 유사하며, 동일한 참조 번호는 동일한 부분을 지칭하기 위하여 사용된다. 도 3에 도시된 에어로졸 발생 장치(200)는 고체 에어로졸 형성 기재를 포함하고 있는 에어로졸 발생 물품(미도시함) 및 종래의 궐련과 같은 로드 형태로 함께 래핑된 필터를 수용하도록 구성되어 있다. 에어로졸 발생 장치(200)는 사용자의 손에 잡히도록 구성되어 있는 휴대용 장치이다. 에어로졸 발생 장치(200)는 약 90mm의 길이, 약 14mm의 직경을 갖는, 일반적으로 원통형인 하우징(202)을 포함하고 있다.
개방된 원통형 공동(204)은 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위해 장치(200)의 하우징(202)의 근위 말단에 제공되어 있다. 블레이드 형태의 세장형 히터(206)는 공동(204) 내에 수용된 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재 내로 침투하기 위해 공동(204) 내로 연장되어 있다. 히터(206)는 전기 절연성 폴리이미드 기판 상에 배치된 복수의 저항 가열 요소 또는 트랙을 포함하고 있다.
공동(204)은 원형 베이스(205) 및 베이스(205)의 주변부로부터 공동(204)의 개방 말단까지 연장되는 관형 측벽면을 갖는 실질적으로 원통형이다. 히터(206)는 베이스(205)를 통해 공동 내로 연장되어 있다.
약 120 밀리암페어 시간의 용량을 갖는 리튬 이온 배터리의 형태인 전력 공급부(208)는 하우징(202) 내에 수용되어 있다.
제어기(210)는 또한 하우징(202) 내에 수용되어 있다. 제어기(210)는 마이크로프로세서(미도시함)를 포함하고 있다. 제어기(210)는 히터(206) 및 전력 공급부(208)에 연결되고, 제어기(210)는 전력 공급부(208)로부터 히터(206)로 전력의 공급을 제어하도록 구성되어 있다.
전기 커넥터(212)는 공동(204)에 대향하는, 하우징(202)의 원위 말단 면에 배열되어 있다. 전력 공급부(208) 및 제어기(210)는 전기 커넥터(212)에 연결된다.
본 발명에 따르면, 에어로졸 발생 장치(200)는 잔여물 검출 수단을 포함하고 있다. 본 구현예에서, 잔여물 검출 수단은 잔여물 검출기(218)를 포함하고 있다. 잔여물 검출기(218)는 도 4에 도시된 바와 같이, 용량성 센서이다.
용량성 센서(218)는 공동(204)의 베이스(205) 상에 배치된 한 쌍의 환형 전극(220, 222)을 포함하고 있다. 환형 전극(220, 222)은 동심으로 배열되고 히터(206)를 둘러싼다. 환형 전극(220, 222)은 맞물린 전극이며, 각각의 전극은 하나의 전극의 돌출부가 다른 전극의 돌출부들 사이의 공간 내로 연장되도록 규칙적으로 이격되고 배열되는 복수의 돌출부들을 갖는다.
제1 환형 전극(220)은 환형 주 트랙으로부터 방사상 외측으로 연장되는 복수의 돌출부들(221)을 포함하고 있다. 제1 전극(220)의 돌출부(221)는 인접한 돌출부들(221) 사이에 규칙적인 공간을 제공하도록 이격되어 있다. 제2 환형 전극(222)은 환형 주 트랙으로부터 방사상 내측으로 연장되는 복수의 돌출부들(223)을 포함하고 있다. 제2 전극(222)의 돌출부들(223)은 인접한 돌출부들(223) 사이에 규칙적인 공간을 제공하도록 이격되어 있다. 제1 전극(220)의 돌출부(221)의 수는 제2 전극(222)의 돌출부(223)의 수와 동일하다. 제1 전극(220)의 돌출부(221)는 동일한 길이 및 폭을 갖는 제2 전극(222)의 돌출부(223)와 실질적으로 동일하다. 제1 전극(220)의 돌출부(221)는 제2 전극(222)의 인접한 돌출부들(223) 사이의 공간 내로 연장되고, 제2 전극(222)의 돌출부(223)는 제1 전극(220)의 인접한 돌출부들(221) 사이의 공간 내로 연장되어 있다.
제1 전극(220) 및 제2 전극(222)은 전극의 원주 둘레에 일반적으로 일정한 간격만큼 이격되어 있다. 제2 전극(220)은 제2 전극이 공동(204)의 베이스(205)를 실질적으로 둘러싸도록 공동(204)의 베이스(205)의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. 이러한 배열에서, 용량성 잔여물 센서(218)는 공동(204)의 베이스(205)의 주변에서 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하도록 배열되어 있다.
제어기(210)는 제1 전극(220)이 구동 전극으로서 구성되도록 제1 전극(220)에 교류 전압을 공급하도록 구성되어 있다. 제어기(210)는 제2 전극(222)에서 전압을 측정하도록 추가로 구성됨으로써, 제2 전극(222)은 감지 전극으로서 구성되어 있다. 제어기(210)는 제1 및 제2 전극들(220, 222)에 의해 형성된 축전기의 정전 용량을 결정하기 위해 제2 전극(222)에서 측정된 전압을 사용하도록 추가로 구성되어 있다.
발진 전압이 제1 전극(220)에 공급될 때, 전극들 사이의 공간을 가로질러, 제1 전극과 제2 전극(220, 222) 사이에 전기장이 확립된다. 제1 및 제2 전극들(220, 222) 사이의 전기장은 베이스(205)로부터 공동(204) 내로 연장되는 프린징 전계를 포함하고 있다. 프린징 전계는 용량성 센서(218)의 위 및 부근에서 공동(204)의 베이스(205) 상에 배치된 에어로졸 형성 기재 잔여물에 충돌한다. 제1 및 제2 전극들(220, 222)에 의해 형성된 축전지의 정전 용량은, 에어로졸 형성 기재 잔여물의 유전체 특성의 결과로서, 공동(204)의 베이스(205) 상에 배치된 에어로졸 형성 기재 잔여물에 프린징 전계가 충돌할 때 변경되고, 결국 제어기(210)에 의해 측정된 제2 전극(223)에서의 변경된다. 공동(204)의 베이스(205) 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양은 용량성 잔여물 센서(218)의 정전 용량의 변화의 크기와 관련된다. 따라서, 용량성 잔여물 센서(218)의 정전 용량은 공동(204)의 베이스(205) 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 제공할 수 있다.
본 구현예에서, 에어로졸 발생 장치(200)는 공동(204) 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양이 허용 가능한 수준 초과인 것으로 결정될 때 사용자에게 가청 경고를 제공하기 위한 버저(214) 형태의 표시기를 더 포함하고 있다.
에어로졸 발생 장치(200)는, 스위치(215)를 포함하고 있으며, 이 스위치는 용량성 잔여물 센서(218)의 정전 용량을 측정하고 공동(204) 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양에 대한 표시를 결정하기 위해 제어기(210)를 촉발시키도록 사용자가 누를 수 있다. 제어기(210)는 용량성 잔여물 센서(218)의 결정된 정전 용량을 미리 결정된 임계값과 비교하도록 구성되어 있다. 결정된 정전 용량이 미리 결정된 임계값을 초과할 때, 제어기는 공동(204) 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양이 허용 가능한 수준을 초과하는 것으로 결정한다. 따라서, 결정된 정전 용량이 미리 결정된 임계값을 초과할 때, 제어기(210)는 버저(214)에 신호를 보내 버저(214)를 활성화시켜 공동(204)이 청소를 요구한다는 것을 사용자에게 경고하도록 구성되어 있다.
본 구현예에서, 제어기(210)는 결정된 정전 용량이 미리 결정된 임계값을 초과할 때 전력이 히터(206)에 공급되는 것을 방지하도록 추가로 구성되어 있다. 이와 같이, 사용자는 에어로졸 발생 장치를 다시 사용할 수 있기 전에 공동(204)을 청소해야 한다. 일단 공동(204)이 청소되면, 사용자는 버튼(215)을 두 번째로 눌러, 제어기(210)가 공동(204) 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양을 두 번째로 결정하도록 요구된다. 제어기(210)가 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양이 허용 가능한 수준 내에 있는 것으로 결정하면, 제어기(210)는 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 전력 공급부(208)로부터 히터(206)로의 전력 공급을 가능하게 하도록 구성되어 있다.
이러한 구현예에서, 용량성 잔여물 센서는 공동의 베이스 상에 배치되어 있다. 그러나, 다른 구현예에서, 용량성 잔여물 센서가 공동의 하나 이상의 측벽면 상에 배열될 수 있음을 이해할 것이다. 제1 및 제2 전극들은 공동의 근위 말단과 원위 말단 사이의 방향으로 공동의 측벽면 상에서 연장되는 맞물린 돌출부를 가질 수 있다. 공동의 측벽면 상에 배치된 이러한 용량성 센서는 공동의 측벽면 상에서 또는 그 부근에서 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치(300)의 근위 말단을 보여주고 있다. 에어로졸 발생 장치(300)는 도 1에 도시된 에어로졸 발생 장치(100)와 실질적으로 유사하며, 동일한 참조 번호는 동일한 부분을 지칭하기 위하여 사용된다. 도 5에 도시된 에어로졸 발생 장치(300)는 에어로졸 발생 물품(미도시함)을 수용하도록 구성되고, 약 90mm의 길이, 약 14mm의 직경을 갖는, 일반적으로 원통형인 하우징(302)을 포함하고 있다. 개방 공동(304)은 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재를 수용하기 위해 하우징(302)의 근위 말단에 제공되어 있다. 블레이드 형태의 세장형 히터(306)는 공동(304) 내에 수용된 에어로졸 발생 물품의 에어로졸 형성 기재 내로 침투하기 위해 공동(304) 내로 연장되어 있다. 히터(306)는 전기 절연성 폴리이미드 기판 상에 배치된 복수의 저항 가열 요소 또는 트랙을 포함하고 있다.
공동(304)은 원형 베이스(305)를 갖는 실질적으로 원통형이다. 히터(306)는 베이스(305) 내의 슬롯을 통해 공동(304) 내로 연장되어 있다.
본 구현예에서, 하우징(302)은 장치(300)의 근위 말단에 추출기(303)를 포함하고 있다. 추출기(303)는 공동(304)을 정의하고, 하우징(302)의 원위 부분 상에 탈착식으로 수용 가능하다. 추출기(303)는 실질적으로 관형 측벽면 및 관형 측벽면으로부터 내측으로 연장되어 공동(304)의 베이스(305)를 정의하는 베이스 부분을 포함하고 있다. 베이스 부분은 추출기가 하우징(302)의 원위 부분 상에 수용될 때 히터(306)를 수용하기 위한 슬롯을 포함하고 있다. 추출기(303)는 히터(306)로부터 에어로졸 발생 물품의 제거를 용이하게 하도록 구성되어 있다. 근위 방향으로 하우징(302)의 원위 부분으로부터 추출기(303)를 제거하면, 히터(306)로부터 공동(304) 내에 수용된 에어로졸 발생 물품이 제거된다.
약 120밀리암페어 시간의 용량을 갖는 리튬 이온 배터리의 형태인, 전력 공급부(미도시함)는 하우징(302) 내에 수용되어 있다.
제어기(310)는 또한 하우징(302) 내에 수용되어 있다. 제어기(310)는 마이크로프로세서(미도시함)를 포함하고 있다. 제어기(310)는 히터(306) 및 전력 공급부에 연결되고, 제어기(310)는 전력 공급부로부터 히터(306)로 전력의 공급을 제어하도록 구성되어 있다.
본 발명에 따르면, 에어로졸 발생 장치(300)는 잔여물 검출 수단을 포함하고 있다. 본 구현예에서, 잔여물 검출 수단은 광학 잔여물 검출기를 포함하고 있다. 광학 잔여물 검출기는 실질적으로 백색 광을 방출하도록 구성되어 있는 LED 형태의 광원(320), 및 광다이오드 형태의 광 센서(322)를 포함하고 있다. LED(320) 및 광다이오드(322)는, LED(320) 및 광다이오드(322)가 장치(300)의 대향면들에 위치되도록 제어기(310)의 대향면들에 장착되어 있다.
광학 잔여물 검출기는 한 쌍의 광 가이드(324, 326)를 더 포함하고 있다. 한 쌍의 광 가이드(324, 326)는 추출기(303)가 하우징(302)의 원위 부분 상에 수용될 때 하우징(302)의 원위 부분과 중첩되는 추출기(303)의 원위 부분에서, 추출기(303)의 대향 측면에 배열되어 있다.
제1 광 가이드(324)는 추출기(303)가 하우징(302)의 원위 부분 상에 수용될 때 LED(320)와 정렬되도록 배열되어 있다. 제1 광 가이드(324)는 광을 LED로부터 공동(304) 내로, 실질적으로 공동(304)의 베이스(305)의 표면을 따라 유도한다.
제2 광 가이드(326)는 추출기(303)가 하우징(302)의 원위 부분 상에 수용될 때 광다이오드(326)와 정렬되도록 배열되어 있다. 제2 광 가이드(326)는 광을 공동(304)으로부터 광다이오드(326)로, 특히 공동(304)의 베이스(305)로부터 유도한다.
이러한 배열에서, 광학 잔여물 검출기는 실질적으로 공동(304)의 베이스를 따라 공동(304) 내로 넓은 파장 스펙트럼을 갖는 광을 유도하고, 공동(304)으로부터 광다이오드(322)로 광을 유도하도록 구성되어 있다. 따라서, 광학 잔여물 검출기는 공동(304), 특히 공동(304)의 베이스(305)에서 에어로졸 형성 기재 잔여물의 존재를 검출하도록 구성되어 있다.
에어로졸 발생 장치(300)의 제어기(310)는 광다이오드(322) 상에 입사하는 광의 세기의 측정으로부터 공동(304) 내의 및 히터(306) 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다. 제어기(310)는 일반적으로 상기에서 기술되고 도 4에 도시된 장치(200)의 제어기(210)와 유사한 방식으로 이러한 잔여물 결정을 사용하도록 구성되어 있다.
도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 에어로졸 발생 장치용 히터 조립체(400)를 보여주고 있다. 본 구현예에서, 히터 조립체(400)는 전기 절연성 폴리이미드 기판(404) 상에 배치된 복수의 저항 가열 요소(402)를 포함하고 있다. 전기 절연성 기판(404) 및 저항 가열 요소(402)는 에어로졸 형성 기재 내로 삽입되도록 구성되어 있는 세장형 가열 블레이드로 형성된다. 전기 절연성 기판(404)의 근위 말단은 에어로졸 형성 기재 내로의 히터의 삽입을 용이하게 하는 지점까지 테이퍼진다.
본 발명에 따르면, 히터 조립체(400)는 광학 잔여물 검출기를 위한 한 쌍의 광 가이드(424, 426)를 포함하고 있다. 광 가이드(424, 426)는 전술하고 도 5에 도시된 장치(300)의 광 가이드(324, 326)와 유사하게 구성되어 있다. 광 가이드(424, 426)는 저항 가열 요소(402)가 배치되지 않은 전기 절연성 기판(404)의 원위 부분을 따라 연장되도록 배열되어 있다. 전기 절연성 기판(404)의 원위 부분 및 광 가이드(424, 426)는, 광 가이드(424, 426)를 전기 절연성 기판(404)에 고정하고 히터 조립체(400)를 에어로졸 발생 장치의 하우징에 고정하기 위한 마운트(405)를 제공하기 위해 고온 플라스틱 재료로 오버몰딩된다.
히터 조립체(400)가 에어로졸 발생 장치 내에 배열될 때, 제1 광 가이드(424)는 장치의 광학적 잔여물 검출기의 광원으로부터의 광을 공동의 베이스에서 장치의 공동내로 유도하도록 배열되고, 제2 광 가이드(246)는 장치의 공동의 베이스로부터의 광을 장치의 광학적 잔여물 검출기의 광검출기로 유도하도록 배열되어 있다. 도 4에 도시된 히터 조립체 배열은 광학적 잔여물 검출기를 갖는 에어로졸 발생 장치를 제공하기 위한 간단하고, 신뢰성 있고, 비교적 저렴한 방법을 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 구현예에 따른 케이스(500)를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템을 보여주고 있다. 도 7은 또한 케이스(500)에 수용된 전술하고 도 1에 도시된 에어로졸 발생 장치(100)를 보여주고 있다.
도 7에 도시된 케이스(500)는 사용자의 손에 잡히고 사용자의 의류의 주머니에 끼워맞춰지도록 형상화되고 크기 설정되는 케이스 하우징(502)을 갖는 휴대용 충전 케이스이다. 하우징(502)은 일반적으로 약 20mm의 길이, 약 50mm의 폭 및 약 110mm의 높이를 갖는 직사각형 직육면체이다.
케이스 하우징(502)은 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위한 케이스 공동(504)을 정의한다. 도 7에서, 도 1의 에어로졸 발생 장치(100)는 케이스 공동(504) 내에 수용되어 있다. 케이스 공동(504)은 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위해 케이스 하우징(502)의 근위 말단에서 개방되고, 근위 말단에 대향하는, 케이스 하우징(502)의 원위 말단에서 폐쇄된다. 리드(505)는 경첩을 통해 케이스 하우징(502)의 근위 말단에 회전 가능하게 부착되고, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 케이스 하우징(502)에 대해 회전되도록 구성되어 있다. 리드(505)가 폐쇄 위치에 있을 때, 리드(505)는 케이스 공동(504)의 개방 말단을 덮도록 배열되어 있다. 폐쇄 위치에서, 케이스 하우징(502) 및 리드(505)는 에어로졸 발생 장치(100)가 케이스 공동(504) 내에 수용될 때, 에어로졸 발생 장치(100)를 실질적으로 둘러싸거나 에워싼다. 리드(505)가 개방 위치에 있을 때, 케이스 공동(504)의 개방 말단은 덮이지 않고, 에어로졸 발생 장치(100)는 케이스 공동(504) 내에 삽입될 수 있고 케이스 공동(504)으로부터 제거될 수 있다.
약 2900밀리암페어 시간(mAh)의 용량을 갖는 리튬 이온 배터리의 형태인, 케이스 전력 공급부(506)는 케이스 하우징(502) 내에 수용되어 있다.
전기 커넥터(508)는 에어로졸 발생 장치(100)를 수용하기 위해 케이스 공동(504)의 폐쇄 원위 말단에서 배열되어 있다. 전기 커넥터(508)는 케이스 전력 공급부(506)에 연결되고 에어로졸 발생이 챔버(504) 내에 완전히 수용될 때 에어로졸 발생 장치(100)의 대응하는 전기 커넥터(112)와 전기적으로 연결되도록 배열되어 있다.
케이스 제어기(510)는 또한 케이스 하우징(502) 내에 수용되어 있다. 케이스 제어기(510)는 케이스 전력 공급부(506) 및 전기 커넥터(508)에 연결되고, 케이스 전력 공급부(506)로부터 전기 커넥터(508)로의 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있다.
케이스 제어기(510) 및 전기 커넥터(508)는 케이스 공동(504) 내에 수용된 에어로졸 발생 장치(100)에 전력을 공급하도록 구성되고, 또한 에어로졸 발생 장치(100)와 통신하여 데이터를 에어로졸 발생 장치(100)에 전송하고 데이터를 에어로졸 발생 장치(100)로부터 수신하도록 구성되어 있다.
케이스 제어기(510)는 마이크로프로세서(미도시함)를 포함하고 또한 통신 인터페이스(미도시함)를 포함하며, 이는 이러한 구현예에서 외부 장치 또는 서버와의 양방향 통신을 위한 원격 측정 회로 및 안테나를 포함하고 있다. 이러한 구현예에서, 통신 인터페이스는 외부 장치 또는 서버와 통신하기 위해 Bluetooth® 프로토콜을 사용하는 무선 인터페이스이다. 통상적으로, 통신 인터페이스는 사용자의 스마트폰과 통신하도록 구성되어 있다.
본 발명에 따르면, 케이스(500)는 잔여물 검출기(518)를 포함하고 있다. 잔여물 검출기(518)는 케이스 공동(504)의 근위 말단 바로 위에, 케이스(500)의 리드(505) 상에 배열되어 있다. 이 위치에서, 잔여물 검출기(518)는 에어로졸 발생 장치(100)가 케이스 공동(504) 내에 수용되고 리드(505)가 폐쇄 위치에 있을 때, 에어로졸 발생 장치(100)의 장치 공동(104)의 개방 말단 위에 배열되어 있다.
일부 구현예에서, 케이스(500)의 리드(505)는 에어로졸 발생 장치(100)가 케이스 공동(504) 내에 수용되고 리드(505)가 폐쇄 위치에 있을 때, 장치 공동(504)에 수용되도록 배열된 돌출부를 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, 잔여물 검출기(518)는 돌출부 상에 배열될 수 있다.
본 구현예에서, 잔여물 검출기(518)는 VOC 검출기이다. 따라서, 장치 공동(104) 내의 또는 히터(106) 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물로부터 발생된 방출된 휘발성 유기 화합물은 케이스(500)의 VOC 검출기(518)에 의해 검출될 수 있다. 잔여물 검출기(518)는 가요성 회로(미도시함)를 통해 케이스 제어기(510)에 전기적으로 연결되어 있다. 가요성 회로는, 케이스 하우징(502)에 대한 리드(505)의 회전을 또한 허용하면서, 잔여물 검출기(518)와 케이스 제어기(510) 사이의 견고한 전기적 연결을 가능하게 한다.
케이스 제어기(510)는 리드(505)가 폐쇄 위치로 이동된 후 미리 결정된 시간 동안 잔여물 검출기(518)로부터 판독 값을 취하도록 구성되어 있다. 본 구현예에서, 미리 결정된 시간은 10초이다. 케이스 제어기(510)는 잔여물 검출기로부터의 하나 이상의 판독 값에 기초하여 장치 공동(104) 내의 또는 히터(106) 상의 잔여물의 양에 대한 표시를 결정하도록 구성되어 있다. 구체적으로, 본 구현예에서, 케이스 제어기(510)는 잔여물 검출기(518)로부터의 하나 이상의 판독값을 미리 결정된 임계값과 비교하도록 구성되어 있다. 잔여물 검출기(518)로부터의 하나 이상의 판독값이 미리 결정된 임계값을 초과할 때, 케이스 제어기(510)는 장치 공동(104) 내의 및 히터(106) 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양이 허용 가능한 수준을 초과하는지 결정하도록 구성되어 있다. 잔여물 검출기(518)로부터의 하나 이상의 판독값이 미리 결정된 임계값을 초과하면, 케이스 제어기(510)는 에어로졸 발생 장치(100)에서 청소 사이클을 개시하도록 구성되어 있다.
잔여물 검출기(518)로부터의 하나 이상의 판독 값이 미리 결정된 임계값을 초과하면, 케이스 제어기(510)는 전기 커넥터(508, 112)를 통해, 통신 링크를 통해 에어로졸 발생 장치(100)의 장치 제어기(110)에 청소 신호를 보내도록 구성되어 있다.
본 구현예에서, 장치 제어기(110)는 케이스 제어기(510)로부터 청소 신호를 수신하도록 구성되어 있다. 장치 제어기(110)가 케이스 제어기(510)로부터 청소 신호를 수신할 때, 장치 제어기(110)는 청소 사이클에서 히터(106)에 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 청소 사이클에서, 장치 제어기(110)는 히터에 전력을 공급하여, 장치 공동(104) 내의 또는 히터(106) 상에 접착되거나 침착된 유기 물질을 열적으로 유리시키기에 충분하게 히터의 온도를 상승시킨다.
장치 공동(104) 내의 또는 히터(106) 상의 잔여물의 양의 표시를 각각 결정한 후, 케이스 제어기(510)는 케이스 제어기(510)의 통신 인터페이스로의 결정에 기초하여 잔여물 신호를 출력하도록 추가로 구성되어 있다. 통신 인터페이스는 Bluetooth® 프로토콜을 사용하여 통신 링크를 통해 잔여물 신호를 사용자의 스마트폰에 통신하도록 구성되어 있다.
프로그램은 잔여물 신호에서 잔여물 정보를 분석하기 위해 사용자의 스마트폰 상에 저장될 수 있는 것으로 예상된다. 일부 구현예에서, 사용자의 스마트폰 상에 저장된 프로그램은 잔여물 신호 내에 수신된 데이터를 분석하도록 구성되지 않을 수 있지만, 오히려 데이터 또는 신호를 분석을 위해 클라우드 서버와 같은 외부 서버에 전송하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 케이스(500)는 하우징(502)의 외부 표면에서 그래픽 디스플레이를 더 포함하고 있다. 케이스 제어기(510)는 결정된 표시에 기초하여 잔류량 정보를 디스플레이 상에서 사용자에게 디스플레이하도록 추가로 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 케이스 제어기는 리드가 폐쇄 위치로 이동된 후 미리 결정된 시간 동안 잔여물 검출을 개시하도록 구성되지 않을 수 있지만, 오히려 사용자가 작동하여 잔여물 검출을 개시하기 위한 스위치가 케이스 상에 제공될 수 있다. 이들 구현예에서, 사용자는 언제 잔여물 검출 및 청소 사이클을 개시할지 결정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 구현예에 따른 케이스(600), 및 케이스(600)에 수용된 도 1의 에어로졸 발생 장치(100)를 포함하고 있는 에어로졸 발생 시스템의 근위 부분을 보여주고 있다. 도 8에 도시된 케이스(600)는 도 7에 도시된 케이스(500)와 실질적으로 동일하며, 유사한 참조 번호는 유사한 특징을 나타내는 데 사용된다. 케이스(600)는 사용자의 손에 잡히고 사용자의 의류의 주머니에 끼워맞춰지도록 형상화되고 크기 설정되는 케이스 하우징(602)을 갖는 휴대용 충전 케이스이다.
케이스 하우징(602)은 케이스 공동(604)을 정의하고, 도 7의 구현예와 관련하여 전술한 케이스 공동(504) 및 리드(505)와 모두 동일한 리드(605)를 포함하고 있다. 약 2900밀리암페어 시간(mAh)의 용량을 갖는 리튬 이온 배터리의 형태인, 케이스 전력 공급부(606)는 케이스 하우징(602) 내에 수용되어 있다. 도 7의 구현예와 관련하여 전술한 바와 같이, 전기 커넥터(미도시함)는 또한 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위한 케이스 공동(604)의 원위 말단에 배열되어 있다. 케이스 제어기(610)는 케이스 하우징(602) 내에 수용되고, 도 7의 구현예와 관련하여 전술한 바와 같이 실질적으로 배열되고 구성되어 있다.
본 발명에 따르면, 케이스(600)는 잔여물 검출기를 포함하고 있다. 본 구현예에서, 잔여물 검출기는 실질적으로 백색 광을 방출하도록 구성되어 있는 LED 형태의 광원(620), 광다이오드 형태의 광 센서(622), 및 2개의 광 가이드들(624, 626)를 포함하고 있는 광학 잔여물 검출기이다.
본 구현예에서, 에어로졸 발생 장치의 장치 하우징(102)은 장치 공동(104)의 베이스에 창(107)을 포함하고 있다. 창(107)은 광이 장치 하우징(102)을 통해 장치 공동(104) 내로 그리고 밖으로 이동할 수 있게 한다. 본 구현예에서, 창(107)은 투명한 고온 플라스틱 재료로 구성되어 있다. 그러나, 다른 구현예에서, 창은 광이 장치 공동(104) 내로 그리고 밖으로 이동할 수 있도록 장치 하우징(104) 내의 슬롯 또는 공간일 수 있다.
케이스(600)의 광학 잔여물 검출기의 광 가이드(624, 627)는, 에어로졸 발생 장치(100)가 케이스 공동(604) 내에 수용될 때, 장치 하우징(102) 내의 창(107) 내로 그리고 밖으로 광을 유도하도록 배열되어 있다. 제1 광 가이드(624)는 LED(620)로부터 장치 하우징(102) 내의 창(107)을 통해, 장치 공동(104) 내로 광을 유도하도록 배열되어 있다. 제2 광 가이드(626)는 장치 공동(104)으로부터 광다이오드(622)까지, 장치 하우징(102) 내의 창(107)을 통해 광을 유도하도록 배열되어 있다.
케이스 제어기(610)는 광다이오드(622)로부터의 판독 값에 기초하여 장치 공동(104) 내의 및 히터(106) 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다.
도 9는 본 발명의 다른 구현예에 따른 잔여물 검출기 장치(700)를 보여주고 있다. 잔여물 검출기 장치(700)는 실질적으로 반구형 검출기 공동(704)을 정의하는 잔여물 검출기 몸체(702)를 포함하고 있다. 검출기 공동(704)은 도 9에 도시된 바와 같이, 도 1의 구현예의 에어로졸 발생 장치(100)와 같은, 에어로졸 발생 장치의 근위 부분을 수용하도록 형상화되고 크기를 갖는다.
본 발명에 따르면, 잔여물 검출기 장치(700)는 잔여물 검출기를 포함하고 있다. 본 구현예에서, 잔여물 검출기는 실질적으로 백색 광을 방출하도록 구성되어 있는 LED 형태의 광원(706), 및 광다이오드 형태의 광 센서(708)를 포함하고 있는 광학 잔여물 검출기이다.
LED(706)는 반구형 검출기 공동(704)의 에지를 향해 위치되어 있고, 검출기 공동(704)의 대향 측면을 향해 광을 유도하도록 배열되어 있다. 검출기 공동(704)의 표면에는 LED(708)로부터의 광을 반사시키기 위한 반사 코팅이 제공되어 있다. 검출기 공동(704)의 반구 형상은, 에어로졸 발생 장치(100)의 근위 말단이 검출기 공동(704)에 수용될 때 LED(706)로부터의 광이 에어로졸 발생 장치(100)의 장치 공동(104) 및 히터(106)의 대부분의 표면 상에 떨어질 수 있도록, 공동(704)의 표면 상에 입사하는 광을 모든 방향으로 반사시킨다.
광다이오드(708)는 채널(710)의 일 말단에 배열되고, 이는 검출기 하우징(702)을 통해 검출기 공동(704)의 표면으로부터 광다이오드(708)로 중앙 연장되어 있다. 채널(710)은 광이 검출기 공동(704)으로부터 광다이오드(708)로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 구현예에서, 채널은 빈 채널이지만, 일부 구현예에서 채널은 광섬유와 같은 광 가이드를 포함할 수 있다.
잔여물 검출기 장치(700)는 전력 공급부(712) 및 검출기 하우징(702)에 수용된 제어기(714)를 더 포함하고 있다. 잔여물 검출기 장치(700)는 또한 검출기 하우징(702)의 외부 표면 상에 LED 형태의 스위치(716) 및 시각적 표시기(716)를 포함하고 있다.
검출기 제어기(714)는 검출기 전력 공급부(712)로부터 광학 잔여물 검출기의 LED(706) 및 광다이오드(708)로의 그리고 시각적 표시기(716)의 LED로의 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있다. 검출기 제어기(714)는 광학 잔여물 검출기의 LED(706)를 비추고 사용자가 스위치(716)를 누를 때 광다이오드(708)로부터 판독치를 취하도록 추가로 구성되어 있다. 제어기는 광다이오드(708)로부터의 신호에 기초하여 검출기 공동(704) 내에 수용된 에어로졸 발생 장치(100)의 장치 공동(104) 내의 및 히터(106) 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있다. 잔여물의 양에 대한 결정된 표시가 검출기 제어기(714)의 메모리에 저장된 미리 결정된 임계치를 초과하면, 검출기 제어기(714)는 시각적 표시기 LED(716)를 비추어 장치 공동(104) 내의 및 히터(106) 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양이 허용 가능한 수준을 초과하고 에어로졸 발생 장치(100)가 청소를 요구한다는 것을 사용자에게 경고하도록 구성되어 있다.
다른 구현예에서, 잔여물 검출기 장치는 다른 잔여물 검출기를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 잔여물 검출기 장치는 VOC 검출기 및 이산화탄소 검출기 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 잔여물 검출기 장치는 청소 시스템의 일부일 수도 있다. 청소 시스템은 잔여물 검출기 장치 및 브러시와 같은 청소 도구를 포함할 수 있다. 청소 도구 및 잔여물 검출기 장치는 함께 탈착식으로 고정될 수 있다. 커플러는 청소 도구 및 잔여물 검출기 장치를 함께 탈착식으로 고정하도록 제공될 수 있다.

Claims (15)

  1. 에어로졸 발생 장치로서,
    에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 공동;
    상기 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 배열된 히터;
    전력 공급부;
    상기 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하기 위한 잔여물 검출 수단; 및
    제어기;를 포함하되, 상기 제어기는,
    상기 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 상기 전력 공급부로부터 상기 히터로의 전력 공급을 제어하고,
    상기 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양을 표시하는 상기 잔여물 검출 수단으로부터의 신호를 수신하고, 그리고
    상기 잔여물 검출기로부터 수신된 하나 이상의 신호에 기초하여 상기 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있는, 에어로졸 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 결정된 표시가 임계값을 초과할 때 전력이 상기 전력 공급부로부터 상기 히터로 공급되어 상기 공동 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하는 것을 방지하도록 추가로 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터는 에어로졸 발생 물품이 상기 공동 내에 수용될 때 에어로졸 발생 물품 내로 삽입되도록 배열된 세장형 히터이고, 상기 히터는 저항 가열 요소를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 잔여물 검출 수단은, 상기 제어기가,
    상기 저항 가열 요소의 저항을 측정하고, 그리고
    상기 저항 가열 요소의 측정된 저항에 기초하여 상기 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되도록 하는 상기 제어기의 구성을 포함하는 것인, 에어로졸 발생 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 전력 공급부로부터 상기 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 히터로 전력을 공급하고,
    상기 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 상기 히터로의 전력 공급을 종료하고, 소정의 시간 후에, 상기 히터의 저항 가열 요소의 저항을 측정하고, 그리고
    상기 저항 가열 요소의 저항 측정치에 기초하여 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 추가로 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시의 결정은 상기 저항 가열 요소의 저항의 측정치 변화율에 기초하는 것인, 에어로졸 발생 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 가열 요소의 저항의 측정치로부터 사용자의 퍼프의 특성을 결정하고, 그리고
    사용자의 상기 퍼프의 결정된 특성에 기초하여 상기 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 사용자의 퍼프의 결정된 특성은 퍼프의 부피(volume) 및 퍼프의 지속 시간 중 하나 이상이고, 여기서 상기 공동 내의 또는 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시의 결정은 시간에 따라 상기 사용자의 퍼프의 결정된 특성의 변화에 기초하는 것인, 에어로졸 발생 장치.
  9. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 잔여물 검출 수단은 상기 공동에 또는 공동 주위에 배열된 잔여물 검출기를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 공동 내의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시의 결정은 상기 전력 공급부로부터 상기 공동 내의 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 상기 히터로의 전력 공급의 종료의 적어도 미리 정해진 기간 이후에 상기 잔여물 검출기로부터 수신된 신호에 기초하는 것인, 에어로졸 발생 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 잔여물 검출기는 휘발성 유기 화합물(VOC) 검출기; 광학 검출기; 축전기; 및 음향 검출기 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 잔여물 검출기는 광학 검출기를 포함하고, 상기 광학 검출기는 상기 공동 내로 광을 유도하도록 배열된 광원 및 상기 공동으로부터 광을 수신하도록 배열된 광 센서를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 장치.
  13. 에어로졸 발생 시스템으로서,
    에어로졸 발생 장치; 및
    상기 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위한 케이스;를 포함하되,
    상기 에어로졸 발생 장치는:
    에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 발생 물품을 수용하기 위한 장치 공동;
    상기 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하도록 배열된 히터;
    장치 전력 공급부; 및
    상기 장치 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위해 상기 장치 전력 공급부로부터 상기 히터로의 전력 공급을 제어하도록 구성되어 있는 장치 제어기;를 포함하고,
    상기 케이스는:
    상기 에어로졸 발생 장치를 수용하기 위한 케이스 공동;
    상기 에어로졸 발생 장치가 상기 케이스 공동 내에 수용될 때 상기 장치 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하도록 배열된 잔여물 검출기; 및
    케이스 제어기로서,
    상기 장치 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양을 표시하는 신호를 상기 잔여물 검출기로부터 수신하고; 그리고
    상기 잔여물 검출기로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 장치 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있는, 상기 케이스 제어기;를 포함하는, 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 케이스 제어기는:
    상기 장치 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 결정된 표시를 임계값과 비교하고, 그리고
    상기 장치 공동 내의 또는 상기 히터 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 결정된 표시가 상기 임계값을 초과할 때, 상기 에어로졸 발생 장치의 제어기에 청소 신호를 전송하도록 추가로 구성되어 있고,
    상기 장치 제어기는:
    상기 히터에 전력을 공급해서 상기 히터의 온도를, 에어로졸이 형성되기에 충분하게 상기 공동 내에 수용된 에어로졸 형성 기재를 가열하기 위한 제1 온도로 상승시키고,
    상기 케이스의 제어기로부터 청소 신호를 수신하고, 그리고
    청소 신호가 상기 케이스 제어기로부터 수신될 때 상기 공동 내에 또는 상기 히터 상에 접착되거나 침착된 유기 물질을 열적으로 유리시키기 위해, 상기 히터에 전력을 공급해서 상기 히터의 온도를 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 상승시키도록 추가로 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 시스템.
  15. 에어로졸 발생 장치에서 에어로졸 형성 기재 잔여물을 검출하기 위한 잔여물 검출기 장치로서, 상기 잔여물 검출기 장치는,
    에어로졸 발생 장치의 적어도 일부분을 수용하기 위한 잔여물 검출기 공동;
    상기 잔여물 검출기 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 장치의 일부분 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물을 감지하도록 배열된 잔여물 검출기; 및
    제어기로서,
    상기 잔여물 검출기 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 장치의 일부분 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양을 표시하는 신호를 상기 잔여물 검출기로부터 수신하고, 그리고
    상기 잔여물 검출기로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 잔여물 검출기 공동 내에 수용된 에어로졸 발생 장치의 일부분 상의 에어로졸 형성 기재 잔여물의 양의 표시를 결정하도록 구성되어 있는, 상기 제어기;를 포함하는, 잔여물 검출기 장치.
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