JP2021509260A - １つのバッテリから２つのヒータに電力を供給するエアロゾル生成装置 - Google Patents

１つのバッテリから２つのヒータに電力を供給するエアロゾル生成装置 Download PDF

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Abstract

エアロゾル生成装置は、バッテリから２つのヒータに電力を配分して伝達する。一実施例によるエアロゾル生成装置は、バッテリ、第１エアロゾル生成基材を加熱する第１ヒータ、第２エアロゾル生成基材を加熱する第２ヒータ、及びバッテリから第１ヒータ及び第２ヒータに提供される電力を制御する制御部と、を含み、制御部は、バッテリから第１ヒータ及び第２ヒータに互いに異なる時間に電力が提供されるように制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、エアロゾル生成装置に係り、さらに詳細には、１つのバッテリから２つのヒータに電力を配分して伝達するエアロゾル生成装置に関する。
最近、一般的なシガレットの短所を克服する代替方法に係わる需要が増大している。例えば、シガレットを燃焼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またはカートリッジ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係わる需要が増大している。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ついての研究が活発に進められている。
エアロゾル生成装置は、２つのヒータを含んでもよい。１つのヒータは、ニコチンを含むシガレットの加熱に使用され、他の１つのヒータは、液体基材を含むカートリッジの加熱に使用される。また、エアロゾル生成装置は、移動しながら使用可能なようにバッテリを含んでもよい。
バッテリは、限定された電源を有するので、２つのヒータが要求する電力をいずれも充足するように電力を提供する場合、瞬間的な電圧降下などによって、エアロゾル生成装置が誤作動してしまう恐れがある。これにより、バッテリから２つのヒータに電力を適切に配分して伝達するための研究が進行しつつある。
本発明が解決しようとする課題は、バッテリから、出力可能な電力範囲内で、２つのヒータに電力を配分して伝達する方法を提供することである。また、上述した方法によって動作するエアロゾル生成装置を提供することである。
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記技術的課題に限定されず、さらに他の技術的課題が存在してもよい。
一実施例によるエアロゾル生成装置は、バッテリと、第１エアロゾル生成基材を加熱する第１ヒータと、第２エアロゾル生成基材を加熱する第２ヒータと、前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに提供される電力を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに互いに異なる時間に電力が提供されるように制御する。
制御部が、バッテリから第１ヒータに電力が伝達される時間と第２ヒータに電力が伝達される時間が重ならないように制御し、バッテリから出力される電圧が降下されることを防止し、エアロゾル生成装置の誤作動または機器欠陥の発生を防止する。
また、制御部は、複数の制御モードで動作可能であり、複数の制御モードは、第１ヒータに優先的に電力が伝達されるように制御する第１制御モード及び第２ヒータに優先的に電力が伝達されるようにする第２制御モードを含む。第１制御モードは、シガレットが決定された温度プロファイルによって正常に加熱されてユーザに所望の喫味が提供されるように制御するモードであり、第２制御モードは、カートリッジが決定された温度プロファイルによって正常に加熱されてユーザに所望の量のエアロゾルが提供されるように制御するモードである。ユーザによって、喫味またはエアロゾルの提供量が充足されることを好み、ユーザは、複数の制御モードのうち、いずれか１つの制御モードを選択し、好みに合わせてエアロゾル生成装置を使用することができる。
発明の効果は、以上で例示された内容によって制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
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。 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。 シガレットの一例を示す図面である。 制御部がヒータに伝達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。 現在制御周期に対して第１ヒータが要求する電力と第２ヒータが要求する電力の一例を示す図面である。 第１制御モードによってバッテリから第１ヒータ及び第２ヒータに提供された電力の一例を示す図面である。 第２制御モードによってバッテリから第１ヒータ及び第２ヒータに提供された電力の一例を示す図面である。
一実施例によるエアロゾル生成装置は、バッテリと、第１エアロゾル生成基材を加熱する第１ヒータと、第２エアロゾル生成基材を加熱する第２ヒータと、前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに提供される電力を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに互いに異なる時間に電力が提供されるように制御する。
前記エアロゾル生成装置において、前記制御部は、前記第１ヒータ及び前記第２ヒータの優先順位によって前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに提供される電力を制御する複数の制御モードを有する。
前記エアロゾル生成装置において、前記複数の制御モードは、前記第１ヒータに前記電力が優先提供されるように制御する第１制御モードと、前記第２ヒータに前記電力が優先提供されるように制御する第２制御モードと、を含む。
前記エアロゾル生成装置において、前記制御部は、前記複数のモードのうち、いずれか１つのモードによって前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに提供される電力を制御し、前記いずれか１つのモードは、ユーザ命令によって決定される。
前記エアロゾル生成装置は、外部機器と通信を行う通信部をさらに含み、前記ユーザ命令は、前記外部機器に入力されて前記通信部を介して受信される。
前記エアロゾル生成装置において、前記制御部は、現在制御周期に対して前記第１ヒータが要求する電力のデューティサイクルである第１デューティサイクルと、前記現在制御周期に対して前記第２ヒータが要求する電力のデューティサイクルである第２デューティサイクルを獲得する。
前記エアロゾル生成装置において、前記制御部は、前記現在制御周期において第１期間の間に前記バッテリから前記第１ヒータに前記第１デューティサイクルを満足する電力が提供され、前記現在制御周期において残りの期間のうち、少なくとも一部期間の間に前記バッテリから前記第２ヒータに電力が提供されるように制御する。
前記エアロゾル生成装置において、前記制御部は、前記現在制御周期において第２期間の間に前記バッテリから前記第２ヒータに前記第２デューティサイクルを満足する電力が提供され、前記現在制御周期において残りの期間のうち、少なくとも一部期間の間に前記バッテリから前記第１ヒータに電力が提供されるように制御する。
前記エアロゾル生成装置において、前記制御部は、前記現在制御周期と後続する少なくとも１つの制御周期において、前記バッテリから前記第１ヒータに提供される電力の総量が前記第１デューティサイクルを満足するように、前記バッテリから前記第１ヒータに提供される電力を制御する。
前記エアロゾル生成装置において、前記制御部は、前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに提供される電力を制御するためにパルス幅変調(pulse width modulation)信号を出力する。
前記エアロゾル生成装置において、前記第１エアロゾル生成基材は、ニコチンを含む固体基材であり、前記第２エアロゾル生成基材は、蒸気形成剤を含む液体基材である。
前記エアロゾル生成装置において、前記第１デューティサイクルと前記第２デューティサイクルとの和は、１００％を超過する。
他の実施例によるエアロゾル生成装置を制御する方法は、前記エアロゾル生成装置に含まれた第１ヒータが要求する電力のデューティサイクルである第１デューティサイクル及び前記エアロゾル生成装置に含まれた第２ヒータが要求する電力のデューティサイクルである第２デューティサイクルを獲得する段階と、前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに供給される電力を制御する制御モードを確認する段階と、前記確認された制御モードによってバッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに提供される電力を制御する段階と、を含み、前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに互いに異なる時間に電力が提供される。
上述した方法は、前記第１ヒータ及び前記第２ヒータの優先順位を選定する段階をさらに含み、前記第１ヒータ及び前記第２ヒータのうち、前記優先順位の高いヒータに前記電力が優先提供される。
実施例で使用される用語は、本発明での機能を考慮しつつ、可能な限り、現在広く使用される一般的な用語を選択したが、これは、当業者の意図または判例、新たな技術の出現などによっても異なる。また、特定の場合は、出願人が任意に選定した用語もあり、その場合、当該発明の説明部分において、詳細にその意味を記載する。従って、本発明で使用される用語は、単純な用語の名称ではない、その用語が有する意味と、本発明の全般にわたる内容とを基に定義されねばならない。
明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…モジュール」というような用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、それは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、あるいはハードウェアとソフトウェアとの結合によっても具現される。
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施可能なように詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な互いに異なる形態に具現されもし、ここで説明する実施例に限定されない。
以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。
図１及び図２は、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１及び図２を参照すれば、エアロゾル生成装置１は、バッテリ１１、制御部１２、第１ヒータ１３、第２ヒータ１４、及びカートリッジ１５を含む。また、エアロゾル生成装置１の内部空間には、シガレット２が挿入される。
図１及び図２に図示されたエアロゾル生成装置１には、本実施例と係わる構成要素が図示されている。したがって、図１及び図２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１にさらに含まれるということを、この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。
図１には、バッテリ１１、制御部１２、第１ヒータ１３、第２ヒータ１４、及びカートリッジ１５が一列に配置されている。また、図２には、第１ヒータ１３と第２ヒータ１４は並列に、第２ヒータ１４とカートリッジ１５は、一列に配置されている。しかし、エアロゾル生成装置１の内部構造は、図１及び図２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１の設計によって、バッテリ１１、制御部１２、第１ヒータ１３、第２ヒータ１４、及びカートリッジ１５の配置は変更される。
シガレット２がエアロゾル生成装置１に挿入されれば、エアロゾル生成装置１は、第１ヒータ１３及び／または第２ヒータ１４を作動させ、エアロゾルを発生させる。第１ヒータ１３及び／または第２ヒータ１４によって発生したエアロゾルは、シガレット２を通過してユーザに伝達される。
必要に応じて、シガレット２がエアロゾル生成装置１に挿入されていない場合にも、エアロゾル生成装置１は、第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４を加熱することができる。
バッテリ１１は、エアロゾル生成装置１の動作に用いられる電力を供給する。例えば、バッテリ１１は、第１ヒータ１３または第２ヒータ１４が加熱されるように電力を供給し、制御部１２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１１は、エアロゾル生成装置１に設けられたディスプレイ、センサー、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。
例えば、バッテリ１１の出力電圧は、４．０Ｖ〜５．０Ｖの範囲内に含まれ、容量は、２０００ｍＡｈ〜４０００ｍＡｈの範囲内に含まれる。望ましくは、バッテリ１１の出力電圧は、４．２Ｖであり、容量は３０００ｍＡｈであるが、それに限定されるものではない。
制御部１２は、エアロゾル生成装置１の動作を全般的に制御する。具体的に、制御部１２は、バッテリ１１、第１ヒータ１３、及び第２ヒータ１４だけではなく、エアロゾル生成装置１に含まれた他の構成の動作を制御する。また、制御部１２は、エアロゾル生成装置１の構成それぞれの状態を確認し、エアロゾル生成装置１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。
制御部１２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よっても具現される。また、他の形態のハードウェアに具現されることを、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。
第１ヒータ１３は、バッテリ１１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１に挿入されれば、第１ヒータ１３は、シガレットの外部に位置する。したがって、加熱された第１ヒータ１３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。
第１ヒータ１３は、電気抵抗性ヒータでもある。例えば、第１ヒータ１３は、電気絶縁性基質（例えば、ポリイミド(polyimide)で形成された基質）及び導電性トラック(track)を含み、導電性トラックに電流が流れることにより、第１ヒータ１３が加熱される。しかし、第１ヒータ１３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、制限なしに該当する。ここで、希望温度は、エアロゾル生成装置１に予め設定されても、ユーザによって所望の温度に設定されてもよい。
一方、他の例において、第１ヒータ１３は、誘導加熱式ヒータでもある。具体的に、第１ヒータ１３には、シガレットを誘導加熱方式で加熱するための導電性コイルを含み、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。
例えば、第１ヒータ１３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２の内部または外部を加熱する。
また、エアロゾル生成装置１には、第１ヒータ１３が複数個配置されてもよい。この際、複数個の第１ヒータ１３は、シガレット２の内部に挿入されるように配置されても、シガレット２の外部に配置されてもよい。また、複数個の第１ヒータ１３のうち、一部は、シガレット２の内部に挿入されるように配置され、残りは、シガレット２の外部に配置される。また、第１ヒータ１３の形状は、図１及び図２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。
第２ヒータ１４は、カートリッジ１５に含まれた液状組成物（第２エアロゾル生成基材）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２を通過してユーザに伝達される。言い換えれば、第２ヒータ１４によって加熱されて生成されたエアロゾルは、エアロゾル生成装置１の気流通路に沿って移動し、気流通路は、第２ヒータ１４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。
例えば、カートリッジ１５は、液体保存部及び液体伝達手段を含むが、それに限定されない。例えば、第２ヒータ１４及びカートリッジ１５は、独立したモジュールとしてエアロゾル生成装置１に含まれてもよい。
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。カートリッジ１５は、第２ヒータ１４から脱／付着可能にも作製され、第２ヒータ１４と一体として作製されてもよい。
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。
液体伝達手段は、液体保存部の液状組成物を第２ヒータ１４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、それらに限定されない。
第２ヒータ１４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。例えば、第２ヒータ１４は、金属熱線、金属熱板、セラミックヒータなどにもなるが、それらに限定されない。また、第２ヒータ１４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。第２ヒータ１４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。
例えば、第２ヒータ１４及びカートリッジ１５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。
一方、エアロゾル生成装置１は、バッテリ１１、制御部１２、第１ヒータ１３、第２ヒータ１４、及びカートリッジ１５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１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１は、少なくとも１つのセンサー（パフ感知センサー、温度感知センサー、シガレット挿入感知センサーなど）を含んでもよい。また、エアロゾル生成装置１は、シガレット２が挿入された状態でも外部空気が流入されるか、内部気体が流出される構造にも作製される。
図１及び図２には、図示されていないが、エアロゾル生成装置１は、別途のクレードルと共にシステムを構成してもよい。例えば、クレードルは、エアロゾル生成装置１のバッテリ１１の充電に用いられる。または、クレードルとエアロゾル生成装置１が結合された状態で第１ヒータ１３が加熱されてもよい。
また、図１及び図２には、図示されていないが、エアロゾル生成装置１は、外部機器と通信を行うための通信部を含んでもよい。エアロゾル生成装置１は、通信部を介して外部機器と無線通信または有線通信（例えば、イーサネット通信またはＵＳＢ通信方式など）を行う。例えば、エアロゾル生成装置１と外部機器の無線通信にはWLAN(wireless local area network)、ブルートゥース、ZigBee、IrDA(Infrared Data Association)、及びRFID(Radio-FrequencyIdentification)などの通信方式が使用される。
シガレット２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２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２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。
エアロゾル生成装置１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１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。
一例として、外部空気は、エアロゾル生成装置１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１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、ユーザによっても調節される。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２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２の内部に流入されてもよい。
以下、図３を参照して、シガレット２の例を説明する。
図３は、シガレットの一例を示す図面である。
図３を参照すれば、シガレット２は、タバコロッド３１、フィルタロッド３２、及び前端プラグ３３を含む。図１及び図２を参照して上述した第１部分は、タバコロッド３１及び前端プラグ３３を含み、第２部分は、フィルタロッド３２を含む。
例えば、前端プラグ３３の長さは、約７ｍｍ、タバコロッド３１の長さは、約１５ｍｍ、第１セグメント３２１の長さは、約１２ｍｍ、第２セグメント３２２の長さは、約１４ｍｍであるが、それらに限定されない。
タバコロッド３１は、エアロゾル生成物質（第１エアロゾル生成基材）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つを含むが、それらに限定されない。また、タバコロッド３１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３１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３１に噴射されることによって添加される。
タバコロッド３１は、多様に作製される。例えば、タバコロッド３１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３１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３１は、熱伝導物質によっても取り囲まれる。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３１を取り囲む熱伝導物質は、タバコロッド３１に伝達され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、これにより、タバコ味を向上させうる。また、タバコロッド３１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、図面に図示されていないが、タバコロッド３１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。
フィルタロッド３２は、第１セグメント３２１及び第２セグメント３２２を含んでもよい。
第１セグメント３２１は、酢酸セルロースフィルタでもある。例えば、第１セグメント３２１は、内部に中空を含むチューブ形態の構造物でもある。第１セグメント３２１によってエアロゾルの冷却効果が発生する。第１セグメント３２１に含まれた中空の直径は、２ｍｍないし４．５ｍｍの範囲内で適切な直径が採用されるが、その限りではない。
第１セグメント３２１の長さは、４ｍｍないし３０ｍｍの範囲内で適切な長さが採用されるが、その限りではない。望ましくは、第１セグメント３２１の長さは、１２ｍｍにもなるが、その限りではない。
第１セグメント３２１の製造時に可塑剤の含量を調節することで、第１セグメント３２１の硬度が調整される。また、第１セグメント３２１は、内部（例えば、中空）に同形あるいは異形の材質のフィルム、チューブなどの構造物を挿入して製造される。
第２セグメント３２２は、酢酸セルロースフィルタでもある。第２セグメント３２２の長さは、４ｍｍないし２０ｍｍの範囲内で適切に採用される。例えば、第２セグメント３２２の長さは、約１４ｍｍにもなるが、その限りではない。
また、第２セグメント３２２には、少なくとも１つのカプセル３４が含まれる。ここで、カプセル３４は、香味を発生させる機能を行っても、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３４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３４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。
前端プラグ３３は、タバコロッド３１の外部への離脱を防止し、喫煙中にタバコロッド３１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１）に流れて行くことを防止することができる。
シガレット３は、少なくとも１枚のラッパ３５によって包装される。ラッパ３５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。例えば、第１ラッパ３５１によって前端プラグ３３が包装され、第２ラッパ３５２によってタバコロッド３１が包装され、第３ラッパ３５３によって第１セグメント３２１が包装され、第４ラッパ３５４によって第２セグメント３２２が包装される。そして、第５ラッパ３５５によってシガレット３全体が再包装される。
また、第５ラッパ３５５には、少なくとも１つの穿孔３６が形成される。例えば、穿孔３６は、タバコロッド３１を取り囲む領域に形成されるが、それに制限されない。穿孔３６は、図１及び図２に図示された第１ヒータ１３によって形成された熱をタバコロッド３１の内部に伝達する役割を行うことができる。
図１及び図２を参照して説明したように、エアロゾル生成装置１は、バッテリ１１と２つのヒータ１３、１４を含み、シガレット２を加熱するために、バッテリ１１から第１ヒータ１３に電力が伝達され、液体組成物を加熱するためにバッテリ１１から第２ヒータ１４に電力が伝達される。
一方、バッテリ１１の容量は、限定されているので、第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４が要求する電力をいずれも満足するように電力を提供する場合、瞬間的な電圧降下が起こり、これにより、エアロゾル生成装置１の誤作動または機器欠陥が発生する恐れがある。
これを防止するために、本発明において、制御部１２は、バッテリ１１から第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４に互いに異なる時間に電力が提供されるように制御する。以下では、バッテリ１１の限定された電源を考慮して、制御部１２が第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４に提供される電力を制御する方法について説明する。
図４は、制御部がヒータに伝達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１及び図２に図示されたエアロゾル生成装置１の構成に基づいて、図４に図示された制御方法を説明する。
Ｓ４１段階において、制御部１２は、現在制御周期に対して第１ヒータ１３が要求する電力のデューティサイクルである第１デューティサイクルと、第２ヒータ１４が要求する電力のデューティサイクルである第２デューティサイクルとを獲得する。
制御部１２は、バッテリ１１から第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４に提供される電力を制御するために、パルス幅変調(pulse width modulation)制御方式を使用することができる。制御部１２の一制御周期は、１００μｓ〜１０００μｓの範囲に含まれる。望ましく、一制御周期は、５００μｓでもある。現在制御周期は、複数の制御周期のうち、制御を遂行しようとする現在時点に対応する一制御周期を意味する。
図５は、現在制御周期に対して第１ヒータが要求する電力と第２ヒータが要求する電力の一例を示す図面である。
図４及び図５を共に参照すれば、第１デューティサイクルは、現在制御周期Ｐ１に対する第１ヒータ１３に電力が提供されねばならない期間Ｐ１１の比率によって獲得される。同様に、第２デューティサイクルは、現在制御周期Ｐ１に対する第２ヒータ１４に電力が提供されねばならない期間Ｐ１２の比率によって獲得される。
第１デューティサイクルは、第１ヒータ１３がシガレットを加熱する温度によって決定される。例えば、第１ヒータ１３の温度プロファイルが喫煙進行程度によって温度が低くなるように設定された場合、第１デューティサイクルは、喫煙が進行されることにより、減少する値を有することができる。ここで、第１ヒータ１３の温度プロファイルとは、第１ヒータ１３を加熱するために、既設定の温度プロファイルを意味する。
同様に、第２デューティサイクルは、第２ヒータ１４がカートリッジ１５を加熱する温度によって決定され、第２ヒータ１４の温度プロファイルによって変化される。ここで、第２ヒータ１４の温度プロファイルとは、第２ヒータ１４を加熱するために、既設定の温度プロファイルを意味する。
すなわち、第１デューティサイクルと第２デューティサイクルは、それぞれ第１ヒータ１３の温度プロファイル及び第２ヒータの温度プロファイルによって変化するので、制御部１２は、制御周期ごとに、または特定制御周期ごとに、第１デューティサイクル及び第２デューティサイクルを獲得することができる。
第１ヒータ１３に電力が提供されねばならない期間Ｐ１１と第２ヒータ１４に電力が提供されねばならない期間Ｐ１２との和が現在制御周期Ｐ１を超えれば、すなわち、第１デューティサイクルと第２デューティサイクルとの和が１００％を超えれば、バッテリ１１の限定された電源では、現在制御周期Ｐ１で第１デューティサイクルと第２デューティサイクルとを満足する電力を、それぞれ第１ヒータ１３と第２ヒータ１４とに提供し難い。
制御部１２は、バッテリ１１の限定された電源を考慮して、制御モードによって第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４に伝達する電力を制御し、これは、図４に図示されたＳ４２段階とＳ４３段階とで行われる。
再び図４を参照すれば、Ｓ４２段階において、制御部１２は、複数の制御モードのうち、現在制御周期に適用せねばならない制御モードを確認する。
複数の制御モードは、第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４の優先順位によって区別されるモードであって、第１制御モード及び第２制御モードを含んでもよい。
第１制御モードは、第１ヒータ１３が優先順位を有するモードであって、バッテリ１１から第１ヒータ１３に電力が優先伝達されるモードである。すなわち、第１制御モードは、限定された電源を有するバッテリ１１の電力を配分する際に、第１ヒータ１３が要求する電力を優先満足させるように電力を配分するモードである。第１制御モードでは、第１ヒータ１３の温度プロファイルによって、シガレット２が正常に加熱され、ユーザに所望の喫味が提供される。
第２制御モードは、第２ヒータ１４が優先順位を有するモードであって、バッテリ１１から第２ヒータ１４に電力が優先伝達されるモードである。すなわち、第２制御モードは、限定された電源を有するバッテリ１１の電力を配分する際に、第２ヒータ１４が要求する電力を優先満足させるように電力を配分するモードである。第２制御モードでは、第２ヒータ１４の温度プロファイルによって、カートリッジ１５が正常に加熱され、ユーザに所望の量のエアロゾルが提供される。
制御部１２が複数の制御モードのうち、いずれの制御モードで動作するかは、ユーザによって選択される。すなわち、制御部１２は、ユーザが選択した制御モードが何なのかを確認し、確認された制御モードで制御する。
ユーザは、外部機器を介して制御モードを選択し、選択された制御モードは、エアロゾル生成装置１の通信部を介して受信され、制御部１２に伝達される。
ユーザが制御モードを選択するのに使用される外部機器は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、PC(personal computer)、PDA(personal digital assistants)、ウェアラブルデバイス(wearable device)などでもあるが、挙げられた種類に限定されるものではない。
ユーザは、喫煙開始前、または喫煙途中で制御モードを選択することができる。
一例として、ユーザは、喫煙する度に、第１制御モード及び第２制御モードのうち、いずれか１つのモードを選択する。ここで、喫煙は、複数のパフを含む１つのサイクルを意味する。すなわち、ユーザは、喫煙開始前に、第１制御モード及び第２制御モードのうち、いずれか１つのモードを選択した後、喫煙を開始する。
他の例として、ユーザは、第１制御モード及び第２制御モードのうち、いずれか１つのモードを基本モードと選択し、喫煙開始前、または喫煙中に基本モードを他のモードに変更することができる。
さらに他の例として、ユーザは、１回の喫煙に対して複数の制御モードを選択することができる。例えば、ユーザは、１回の喫煙において、１〜３回のパフに対しては、第１制御モードを、その後のパフに対しては、第２制御モードを選択する。
例えば、第１制御モードは、シガレットが決定された温度プロファイルによって正常に加熱され、ユーザに所望の喫味が提供されるように制御するモードであり、第２制御モードは、カートリッジが決定された温度プロファイルによって正常に加熱され、ユーザに所望の量のエアロゾルが提供されるように制御するモードでもある。ユーザによって、喫味を好むか、エアロゾルの提供量が充足されることを好むなど、好みが互いに異なる。ユーザは、複数の制御モードのうち、いずれか１つの制御モードを選択し、自分の好みに合わせてエアロゾル生成装置を使用することができる。
Ｓ４３段階において、制御部１２は、獲得された制御モードによってバッテリ１１から第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４に電力が伝達されるように制御する。
以下、図６を参照して、制御部１２が第１制御モードによってヒータ１３、１４に伝達される電力を制御する一例を説明する。また、図７を参照して、制御部１２が第２制御モードによってヒータ１３、１４に伝達される電力を制御する一例を説明する。
図６は、第１制御モードによってバッテリから第１ヒータ及び第２ヒータに提供された電力の一例を示す図面である。
制御部１２は、ｔ１〜ｔ２の期間を有する現在制御周期Ｐ１において、ｔ１１〜ｔ１２の期間の間に第１ヒータ１３が要求する電力のデューティサイクルである第１デューティサイクルに該当する電力が第１ヒータ１３に伝達され、残りの期間（ｔ１２〜ｔ２）中に第２ヒータ１４に電力が伝達されるように制御する。
場合によって、第１デューティサイクルと第２デューティサイクルとの和が１００％を超過する。そのような場合、第１ヒータ１３に電力を伝達し、残りの期間（ｔ１２〜ｔ２）全部において第２ヒータ１４に電力が伝達されるように制御するにしても、第２ヒータ１４に伝達される電力は、第２デューティサイクルを満足させることができない。
但し、第２ヒータ１４が連続して加熱する時間が、ユーザがエアロゾルを吸い込む時間と類似して１秒〜２秒と短い場合、第２ヒータ１４に正常な電力が提供されて生成されたエアロゾルの量と足りない電力が提供されて生成されたエアロゾルの量に大差はない。したがって、第１制御モードでは、現在制御周期において第２ヒータ１４に足りない電力が提供されても、第２ヒータ１４に十分な電力の補償がなされない。
例えば、第１デューティサイクルが６０％であり、第２デューティサイクルが５０％である場合、第１制御モードによって現在制御周期Ｐ１に対して６０％のデューティサイクルに該当する期間（ｔ１１〜ｔ１２）の間に第１ヒータ１３に電力が伝達されれば、残りの期間（ｔ１２〜ｔ２）に電力をいずれも第２ヒータ１４に伝達しても、第２ヒータ１４が提供された電力のデューティサイクルは、４０％になる。結果として、現在制御周期Ｐ１で第２ヒータ１４に電力が１０％デューティサイクルだけ足りなく提供され、１０％デューティサイクルだけ足りない電力が十分に補償されない。
図６には、現在制御周期の開始時点ｔ１と第１ヒータ１３への電力提供開始時点ｔ１１が同一時点を示すように図示されているが、ｔ１１は、ｔ１以後の時点でもある。同様に、第２ヒータ１４への電力提供開始時点ｔ２１は、第１ヒータ１３への電力提供終了時点ｔ１２以後の時点であり、現在制御周期の終了時点ｔ２は、第２ヒータ１４への電力提供終了時点ｔ２２以後の時点でもある。
また、図６には、ｔ１１〜ｔ１２の期間がｔ２１〜ｔ２２の期間より先行するように図示されているが、ｔ２１〜ｔ２２の期間がｔ１１〜ｔ１２の期間より先行することができる。すなわち、第２ヒータ１４に電力が、時間的に先に提供された後、第１ヒータ１３に第１デューティサイクルを満足する電力が提供される。
そのように制御部１１が互いに異なる時間に第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４に電力が伝達されるように制御し、限定された容量を有するバッテリ１１から第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４に安定して電力が提供される。また、第１ヒータ１３に第１デューティサイクルを満足する電力を提供することで、シガレット２を第１ヒータ１３の温度プロファイルによって加熱させ、ユーザが所望する喫味を提供することができる。
図７は、第２制御モードによってバッテリから第１ヒータ及び第２ヒータに提供された電力の一例を示す図面である。
制御部１２は、ｔ１〜ｔ２の期間を有する現在制御周期Ｐ１で、ｔ２１〜ｔ２２の期間の間に第２ヒータ１４が要求する電力のデューティサイクルである第２デューティサイクルに該当する電力が第２ヒータ１４に伝達され、残りの期間（ｔ１〜ｔ２１）中に第１ヒータ１３に電力が伝達されるように制御する。
場合によって、第１デューティサイクルと第２デューティサイクルとの和が１００％を超過する。そのような場合、残りの期間（ｔ１〜ｔ２１）全部において第１ヒータ１３に電力が伝達されるように制御するにしても、第１ヒータ１３に伝達される電力は、第１デューティサイクルを満足させるのに十分ではない。
第１ヒータ１３は、全体喫煙期間の間にシガレット２を連続して加熱せねばならないので、第１ヒータ１３に足りない電力が続いて提供される場合、シガレット２を第１ヒータ１３の温度プロファイルによって加熱することができない。
それを防止するために、制御部１２は、現在制御周期Ｐ１において第１ヒータ１３に伝達され得ない電力が次の制御周期Ｐ２で補償して提供されるように制御することができる。
例えば、第１デューティサイクルが６０％であり、第２デューティサイクルが５０％である場合、第２制御モードによって現在制御周期Ｐ１に対して５０％のデューティサイクルに該当する期間（ｔ２１〜ｔ２２）の間に第２ヒータ１４に電力が伝達されれば、残りの期間（ｔ１〜ｔ２１）に電力をいずれも第１ヒータ１３に伝達しても、第１ヒータ１３が提供された電力のデューティサイクルは、５０％になる。すなわち、第１ヒータ１３が要求する電力のデューティサイクルは６０％であり、提供された電力のデューティサイクルは、５０％なので、第１ヒータ１３には、１０％のデューティサイクルに該当する電力が足りなく提供される。制御部１２は、次の制御周期Ｐ２から１０％のデューティサイクルに該当する期間（ｔ１３〜ｔ１４）の間に第１ヒータ１３に電力が伝達されるように制御することで、第１ヒータ１３に足りない電力を補償することができる。
場合によって、次の制御周期Ｐ２には、第１ヒータ１３に電力を補償するための余裕がない場合もある。そのような場合、制御部１２は、次の制御周期Ｐ２に後続する制御周期において第１ヒータ１３に足りない電力が提供されるように制御することができる。
そのように、制御部１２は、現在制御周期Ｐ１と後続する制御周期において第１ヒータ１３に提供される電力のデューティープロファイルの総和が第１デューティープロファイルを満足するように制御し、現在制御周期Ｐ１において提供されていない電力を第１ヒータ１３に補償して伝達可能である。
図７には、現在制御周期の開始時点ｔ１と第１ヒータ１３への電力提供開始時点ｔ１１が同一時点を示すように図示されているが、ｔ１１は、ｔ１以後の時点でもある。同様に、第２ヒータ１４への電力提供開始時点ｔ２１は、第１ヒータ１３への電力提供終了時点ｔ１２以後の時点であり、現在制御周期の終了時点ｔ２は、第２ヒータ１４への電力提供終了時点ｔ２２以後の時点でもある。同様に、第１ヒータ１３に補償電力が提供され始める時点ｔ１３は、次の制御周期の開始時点ｔ２以後の時点でもある。
また、図７には、ｔ１１〜ｔ１２の期間がｔ２１〜ｔ２２の期間より先行するように図示されているが、ｔ２１〜ｔ２２の期間がｔ１１〜ｔ１２の期間より先行することができる。すなわち、第２ヒータ１４に第２デューティサイクルを満足する電力が時間的に先に提供された後、第１ヒータ１３に電力が提供される。
そのように制御部１２が互いに異なる時間に第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４に電力が伝達されるように制御して、限定された容量を有するバッテリ１１から第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４に安定して電力が提供される。また、第２ヒータ１４に第２デューティサイクルを満足する電力が提供されることで、カトマイザ１５が第２ヒータ１４の温度プロファイルによって加熱され、ユーザが所望の量のエアロゾルを提供することができる。また、現在制御周期において第１ヒータ１３に足りなく提供された電力を後続する制御周期で補償することにより、シガレット２を第１ヒータ１３の温度プロファイルによって加熱させうる。
一方、上述した方法は、コンピュータで実行されるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読取り可能な記録媒体を用いて前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現される。また、上述した方法で使用されたデータの構造は、コンピュータで読取り可能な記録媒体に多くの手段を通じて記録される。前記コンピュータで読取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM、USB、フロッピーディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、CD-ROM、DVDなど）のような記録媒体を含む。
本実施例に係わる技術分野において通常の知識を有する者は、前記記載の本質的な特性から外れない範囲内で変形された形態に具現可能であることを理解できるであろう。したがって、開示された方法は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての相違点は、本発明に含まれるものと解釈されねばならない。

Claims (15)

  1. エアロゾル生成装置において、
    バッテリと、
    第１エアロゾル生成基材を加熱する第１ヒータと、
    第２エアロゾル生成基材を加熱する第２ヒータと、
    前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに提供される電力を制御する制御部と、を含み、
    前記制御部は、前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに互いに異なる時間に電力が提供されるように制御することを特徴とするエアロゾル生成装置。
  2. 前記制御部は、前記第１ヒータ及び前記第２ヒータの優先順位によって前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに提供される電力を制御する複数の制御モードを有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。
  3. 前記複数の制御モードは、
    前記第１ヒータに前記電力が優先提供されるように制御する第１制御モードと、
    前記第２ヒータに前記電力が優先提供されるように制御する第２制御モードと、を含むことを特徴とする請求項２に記載のエアロゾル生成装置。
  4. 前記制御部は、前記複数のモードのうち、いずれか１つのモードによって前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに提供される電力を制御し、
    前記いずれか１つのモードは、ユーザ命令によって決定されることを特徴とする請求項２に記載のエアロゾル生成装置。
  5. 外部機器と通信を行う通信部をさらに含み、
    前記ユーザ命令は、前記外部機器に入力されて前記通信部を介して受信されることを特徴とする請求項４に記載のエアロゾル生成装置。
  6. 前記制御部は、現在制御周期に対して前記第１ヒータが要求する電力のデューティサイクルである第１デューティサイクルと、
    前記現在制御周期に対して前記第２ヒータが要求する電力のデューティサイクルである第２デューティサイクルを獲得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。
  7. 前記制御部は、
    前記現在制御周期において第１期間の間に前記バッテリから前記第１ヒータに前記第１デューティサイクルを満足する電力が提供され、
    前記現在制御周期において残りの期間のうち、少なくとも一部期間の間に前記バッテリから前記第２ヒータに電力が提供されるように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。
  8. 前記制御部は、
    前記現在制御周期において第２期間の間に前記バッテリから前記第２ヒータに前記第２デューティサイクルを満足する電力が提供され、
    前記現在制御周期において残りの期間のうち、少なくとも一部期間の間に前記バッテリから前記第１ヒータに電力が提供されるように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。
  9. 前記制御部は、
    前記現在制御周期と後続する少なくとも１つの制御周期において、前記バッテリから前記第１ヒータに提供される電力の総量が前記第１デューティサイクルを満足するように、前記バッテリから前記第１ヒータに提供される電力を制御することを特徴とする請求項８に記載のエアロゾル生成装置。
  10. 前記制御部は、前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに提供される電力を制御するためにパルス幅変調(pulse width modulation)信号を出力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。
  11. 前記第１エアロゾル生成基材は、ニコチンを含む固体基材であり、
    前記第２エアロゾル生成基材は、エアロゾル形成剤を含む液体基材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。
  12. 前記第１デューティサイクルと前記第２デューティサイクルとの和は、１００％を超過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。
  13. エアロゾル生成装置を制御する方法において、
    前記エアロゾル生成装置に含まれた第１ヒータが要求する電力のデューティサイクルである第１デューティサイクル及び前記エアロゾル生成装置に含まれた第２ヒータが要求する電力のデューティサイクルである第２デューティサイクルを獲得する段階と、
    前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに供給される電力を制御する制御モードを確認する段階と、
    前記確認された制御モードによってバッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに提供される電力を制御する段階と、を含み、
    前記バッテリから前記第１ヒータ及び前記第２ヒータに互いに異なる時間に電力が提供されることを特徴とする方法。
  14. 前記第１ヒータ及び前記第２ヒータの優先順位を選定する段階をさらに含み、
    前記第１ヒータ及び前記第２ヒータのうち、前記優先順位の高いヒータに前記電力が優先提供されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  15. 請求項１３及び１４のうち、いずれか１項に記載の方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
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