JP2022522610A - エアロゾル生成装置及びその動作方法 - Google Patents

エアロゾル生成装置及びその動作方法 Download PDF

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Abstract

エアロゾル生成装置は、インダクタンスの変化量に基づいて、エアロゾル生成基質の挿入及び抽出如何を判断し、判断された結果に基づいてエアロゾル生成基質を加熱するようにヒータを制御する。

Description

本発明は、エアロゾル生成装置及びその動作方法に係り、さらに詳細には、エアロゾル生成基質を認識してヒータを自動加熱することができるエアロゾル生成装置及びその動作方法に関する。
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加している。例えば、シガレットを燃焼させ、エアロゾルを生成させる方法ではない、シガレットまたは液体保存部内のエアロゾル生成物質が加熱されることで、エアロゾルを生成する方法に係わる需要が増加している。
しかし、従来のエアロゾル生成装置は、シガレット挿入後、ヒータを加熱するためには、ユーザの追加的な入力動作が必要なので、ユーザ不便をもたらし、初パフ(puff)までの時間が遅延されるという問題がある。
本発明が解決しようとする技術的課題は、シガレット挿入を認識してヒータを自動加熱することができるエアロゾル生成装置及びその動作方法を提供するところにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、エアロゾル生成装置からシガレットの抽出を認識してヒータの加熱を自動中止することができるエアロゾル生成装置及びその動作方法を提供するところにある。
本発明の技術的課題は、前述したところに限定されず、以下の例からさらに他の技術的課題が類推されうる。
前記技術的課題を解決するための本発明の一実施例によるエアロゾル生成装置は、インダクタンスの変化量に基づいて、エアロゾル生成基質が空洞に挿入されたか否かを検知する段階と、空洞に挿入される前記エアロゾル生成基質に基づいて、前記エアロゾル生成基質を加熱する段階と、前記エアロゾル生成基質が加熱された状態で前記インダクタンスの変化量に基づいて前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出されたか否かを検知する段階と、前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出された場合、既設定の抽出時間の間の前記インダクタンス変化量に基づいて前記エアロゾル生成基質の加熱を中止する段階と、を含んでもよい。
本発明のエアロゾル生成装置及びその動作方法は、シガレット認識後、ユーザの追加的な入力動作なしにも、ヒータを自動加熱することで、ユーザ便宜性を増大させうるという利点がある。
また、エアロゾル生成装置及びその動作方法は、シガレットの認識後、ヒータを自動加熱することで、ユーザの初パフまでの遅延を減少させうる。
また、エアロゾル生成装置及びその動作方法は、シガレットの抽出を認識してヒータの加熱を自動中止するので、機器過熱が防止されるということはもとより、消費電力も低減するという利点がある。
本発明の利点及び効果は、前述した効果に制限されるものではなく、他の利点及び効果は、本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
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。 図１及び図２のシガレットの例を示す図面である。 本発明の実施例によるエアロゾル生成装置のブロック図である。 本発明の実施例によるエアロゾル生成基質の挿入及び抽出如何によるヒータの動作方法を説明するためのフローチャートである。 エアロゾル生成基質の挿入有無を検知する方法及びエアロゾル生成基質が挿入された場合、ヒータ及び出力部の動作方法を説明するためのフローチャートである。 図６を説明するためのグラフである。 予熱区間及び喫煙区間によるヒータの加熱方法を説明するためのフローチャートである。 ヒータの温度上昇によるインダクタンス出力値の変化を示すグラフである。 エアロゾル生成基質の抽出如何を検知する方法及びエアロゾル生成基質が抽出された場合、ヒータ及び出力部の動作方法を説明するための図面である。 図１０を説明するためのグラフである。 エアロゾル生成基質が抽出された場合、ヒータの加熱中止方法を説明するためのフローチャートである。
前記技術的課題を解決するための本発明の一実施例によるエアロゾル生成装置は、インダクタンスの変化量に基づいて、エアロゾル生成基質が空洞に挿入されたか否かを検知する段階と、空洞に挿入される前記エアロゾル生成基質に基づいて、前記エアロゾル生成基質を加熱する段階と、前記エアロゾル生成基質が加熱された状態で前記インダクタンスの変化量に基づいて前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出されたか否かを検知する段階と、前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出された場合、既設定の抽出時間の間の前記インダクタンス変化量に基づいて、前記エアロゾル生成基質の加熱を中止する段階と、を含んでもよい。
また、前記エアロゾル生成基質が空洞に挿入されたか否かを検知する段階は、前記エアロゾル生成基質の存否を検知する基質検知部を活性化させる段階と、前記基質検知部を活性化させた状態で、前記基質検知部のインダクタンス出力値を周期的に収集する段階と、前記インダクタンス出力値に基づいて前記インダクタンスの変化量を計算する段階と、前記インダクタンスの変化量が既設定の上限臨界値以上である場合、前記エアロゾル生成基質が前記空洞に挿入されたと判断する段階と、を含んでもよい。
また、前記エアロゾル生成基質が空洞に挿入されたか否かを検知する段階は、前記エアロゾル生成基質が前記空洞に挿入されたと判断された場合、前記エアロゾル生成基質を加熱するためのトリガー信号を出力する段階をさらに含んでもよい。
また、前記エアロゾル生成基質が空洞に挿入されたか否かを検知する段階は、前記エアロゾル生成基質の挿入状態を視覚的または聴覚的に出力する段階をさらに含んでもよい。
また、前記エアロゾル生成基質を加熱する段階は、既設定の予熱時間の間、前記エアロゾル生成基質を加熱するヒータを予熱する段階と、前記予熱時間以後の既設定の喫煙時間の間、前記ヒータを加熱する段階と、を含んでもよい。
また、前記ヒータを予熱する段階は、前記エアロゾル生成基質の挿入によって生成されたトリガー信号に基づいて前記ヒータの予熱を開始する段階と、前記ヒータの温度をエアロゾルが生成される気化温度まで増加させる段階と、を含んでもよい。
また、前記ヒータを加熱する段階は、前記喫煙時間の間、前記ヒータの温度を前記気化温度以上に保持することができる。
また、前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出されたか否かを検知する段階は、前記エアロゾル生成基質の存否を検知する基質検知部のインダクタンス出力値を補正する段階と、前記補正されたインダクタンス出力値に基づいて、前記インダクタンスの変化量を計算する段階と、前記インダクタンスの変化量が既設定の下限臨界値以下である場合、前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出されたと判断する段階と、を含んでもよい。
また、前記インダクタンスの出力値を補正する段階は、前記エアロゾル生成基質を加熱するヒータの温度上昇に対応して前記基質検知部の前記インダクタンス出力値を減少させうる。
また、前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出されたか否かを検知する段階は、前記エアロゾル生成基質の抽出状態を視覚的または聴覚的に出力する段階をさらに含んでもよい。
また、前記エアロゾル生成基質の加熱を中止する段階は、前記抽出時間の間、前記基質検知部のインダクタンス出力値を周期的に収集する段階と、前記インダクタンスの出力値に基づいて前記インダクタンスの変化量を計算する段階と、前記インダクタンスの変化量が既設定の上限臨界値未満である場合、前記エアロゾル生成基質の加熱を中止する段階と、を含んでもよい。
前記技術的課題を解決するための本発明の他の実施例によるエアロゾル生成装置は、エアロゾル生成基質を収容する空洞、前記空洞に収容された前記エアロゾル生成基質を加熱するヒータ、前記エアロゾル生成基質の挿入及び抽出によって可変するインダクタンスを検知する基質検知部、前記ヒータ及び前記基質検知部に電力を供給するバッテリ、及び前記インダクタンスの変化量に基づいて前記エアロゾル生成基質の挿入及び抽出如何を判断し、判断された結果に基づいて前記エアロゾル生成基質を加熱するように前記ヒータを制御する制御部を含んでもよい。
また、前記制御部は、前記ヒータに電力が供給されない間、前記基質検知部を活性化させ、前記基質検知部のインダクタンス出力値を周期的に収集し、前記インダクタンス出力値に基づいて前記インダクタンスの変化量を計算し、前記インダクタンスの変化量が既設定の上限臨界値以上である場合、前記エアロゾル生成基質が前記空洞に挿入されたと判断することができる。
また、前記制御部は、前記エアロゾル生成基質が前記空洞に挿入されたと判断された場合、前記エアロゾル生成基質を加熱するためのトリガー信号を出力することができる。
また、前記ヒータは、前記トリガー信号によって予熱が開始されて前記制御部は、既設定の予熱時間の間、前記ヒータを予熱することで、前記ヒータの温度をエアロゾルが生成される気化温度まで増加させうる。
また、前記制御部は、前記予熱時間以後の既設定の喫煙時間の間、前記ヒータの温度を前記気化温度以上に保持することができる。
また、前記制御部は、前記ヒータを加熱した状態で、前記基質検知部のインダクタンス出力値を補正し、前記補正されたインダクタンス出力値に基づいて、前記インダクタンスの変化量を計算し、前記インダクタンスの変化量が既設定の下限臨界値以下である場合、前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出されたと判断することができる。
また、前記制御部は、前記ヒータの温度上昇に対応して前記基質検知部の前記インダクタンス出力値を減少させることにより、前記インダクタンス出力値を補正しうる。
また、前記制御部は、前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出された場合、既設定の抽出時間の間、前記基質検知部のインダクタンス出力値を周期的に収集し、前記インダクタンスの出力値に基づいて前記インダクタンスの変化量を計算し、前記インダクタンスの変化量が既設定の上限臨界値未満である場合、前記エアロゾル生成基質の加熱を中止することができる。
また、エアロゾル生成装置は、前記エアロゾル生成基質の挿入状態及び抽出状態を視覚的または聴覚的に出力する出力部をさらに含んでもよい。
ここで使用された「少なくとも１つの」のような表現は、全体構成リストを修飾し、リストの個別構成を修飾しない。例えば、「ａ、ｂ、及びｃの少なくとも１つ」は、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ａとｂ」、「ａとｃ」、「ｂとｃ」、または「ａ、ｂ及びｃ」をいずれも含むと理解されねばならない。
あるエレメントまたはあるレイヤが他のエレメントまたは他のレイヤの「上方に」、「上に」、「連結された」または「結合された」と指称されるとき、それは、他のエレメントまたは他のレイヤに直接連結されたり、直接結合されたり、または別途の結合されたエレメントまたはレイヤが存在してもよい。対照的に、あるエレメントが他のエレメントまたはレイヤの「直ぐ上に」、「直上に」、「直接連結された」または「直接結合された」と言及されたとき、中間に別途のエレメントが存在しないと理解されねばならない。同じ参照番号は、全体として同じ要素を指称する。
実施例で使用される用語は、本発明での機能を考慮しながら、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、それは、当分野に係わる技術者の意図、判例、または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。したがって、本発明で使用される用語は、単なる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に基づいて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」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、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、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。
明細書全体において、「パフ」とは、ユーザが特定のエアロゾルを吸入することをを意味し、吸入とは、ユーザがユーザの口、鼻、口腔または肺を介して呼吸する状況を意味する。
明細書全体で予熱区間は、第１ヒータ及び第２ヒータそれぞれの温度を増加させるための区間を意味し、喫煙区間は、第１ヒータの温度を保持させるための区間としてユーザがエアロゾルを吸入する区間を意味する。以下、予熱区間及び喫煙区間は、それぞれ予熱時間及び喫煙時間と同じ意味でもある。
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理解し、実施可能なように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な互いに異なる形態にも具現され、ここで説明する実施例に限定されない。
以下では、図面を参照して、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、ヒータ１３を蒸気化器１４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が挿入されうる。
図１及び図２に図示されたエアロゾル生成装置１に示された特定の構成要素を例示する。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、本実施例に係わる技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。
図１には、バッテリ１１、制御部１２、蒸気化器１４及びヒータ１３が一列に配置されているように図示されている。また、図２には、蒸気化器１４及びヒータ１３が並列に配置されているように図示されている。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に図示されたところに限定されない。すなわち、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、ヒータ１３、及び蒸気化器１４の配置は、変更されうる。
シガレット２が空洞１５を通じて、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、ヒータ１３及び／または蒸気化器１４を作動させ、エアロゾルを発生させうる。ヒータ１３及び／または蒸気化器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。
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、ヒータ１３または蒸気化器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、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。
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、ヒータ１３及び蒸気化器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、マイクロプロセッサと該マイクロプロセッサで実行可能なプログラムが保存されたメモリの組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としても具現可能であるということを、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。
ヒータ１３は、バッテリ１１から供給された電力によっても加熱される。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、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うる。
ヒータ１３は、電気抵抗性ヒータでもある。例えば、ヒータ１３には、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、ヒータ１３が加熱されうる。しかし、ヒータ１３は、前述した例に限定されず、希望温度まで加熱されるものであれば、制限なしに該当しうる。ここで、希望温度は、エアロゾル生成装置１に予め設定されていてもよく、ユーザによって所望の温度に設定されていてもよい。
一方、他の例において、ヒータ１３は、誘導加熱式ヒータでもある。具体的に、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、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ことができる。
また、エアロゾル生成装置１には、ヒータ１３が複数個配置される。この際、複数個のヒータ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よく、シガレット２の外部に配置されてもよい。また、複数個のヒータ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の外部に配置されうる。また、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。
蒸気化器１４は、液状組成物を加熱して、エアロゾルを生成し、生成されたエアロゾルは、シガレット２を通過してユーザに伝達されうる。すなわち、蒸気化器１４によっ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、蒸気化器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も構成される。
例えば、蒸気化器１４は、液体保存部、液体伝達手段、及び加熱要素を含んでもよいが、それらに限定されない。例えば、液体保存部、液体伝達手段、及び加熱要素は、独立してモジュールとして、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もあり、非タバコ物質を含む液体でもある。液体保存部は、蒸気化器１４から/に脱／付着するようにも作製され、蒸気化器１４と一体としても作製される。
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加熱要素に伝達することができる。例えば、液体伝達手段は、綿繊維、セラミック繊維、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。
加熱要素は、液体伝達手段によって伝達される液状組成物を加熱するための要素である。例えば、加熱要素は、金属熱線、金属熱板、セラミックヒータなどにもなるが、それらに限定されるものではない。また、加熱要素は、ニクロム線のような伝導性フィラメントで構成され、液体伝達手段に巻かれる構造によって配置されうる。加熱要素は、電流供給によって加熱され、加熱要素と接触された液体組成物に熱を伝達して、液体組成物を加熱することができる。その結果、エアロゾルが生成されうる。
また、蒸気化器１４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、ヒータ１３及び蒸気化器１４以外に他の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（すなわち、パフ検知センサ、温度検知センサ、シガレット挿入検知センサなど）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ことができる構造によっても作製されうる。
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の充電に用いられうる。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ヒータ１３が加熱される。
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部分に区分されうる。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る。例えば、顆粒状またはカプセル状に作られたエアロゾル生成物質が第２部分に挿入される。
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、外部に露出されうる。または、エアロゾル生成装置１の内部に第１部分の一部だけ挿入され、第１部分の全体及び第２部分の一部が挿入されうる。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うる。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、ユーザによって調節されうる。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うる。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の内部に流入される。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、図１及び図２のシガレットの例を示す図面である。
図３のシガレット３は、図１及び図２のシガレット２に対応しうる。
図３を参照すれば、シガレット３は、タバコロッド３１及びフィルタロッド３２を含む。図１及び図２を参照して前述した第１部分は、タバコロッド３１を含み、第２部分は、フィルタロッド３２を含む。
実施例によって、シガレット３は、前端プラグ３３をさらに含んでもよい。前端プラグ３３は、タバコロッド３１において、フィルタロッド３２に対向する一側に位置する。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に流れて行くことを防止することができる。
タバコロッド３１は、エアロゾル生成物質を含む。例えば、エアロゾル生成物質は、グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール及びオレイルアルコールのうち、少なくとも１つを含んでもよいが、それらに限定されない。また、タバコロッド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、多様にも作製される。例えば、タバコロッド３１は、シート(sheet)によっても作製され、ストランド（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熱伝導物質によっても覆い包まれる。例えば、熱伝導物質は、アルミ箔のような金属箔でもあるが、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、タバコ風味を向上させうる。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、図示はされていないが、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。フィルタロッド３２は、酢酸セルロースフィルタでもある。一方、フィルタロッド３２の形状には、制限がない。例えば、フィルタロッド３２は、円柱状ロッドでもあり、内部に中空を含むチューブ状ロッドでもある。また、フィルタロッド３２は、リセス状ロッドでもある。もし、フィルタロッド３２が複数のセグメントで構成された場合、複数のセグメントのうち、少なくとも１つが異なる形状にも作製される。
また、フィルタロッド３２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よく、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包む構造でもある。カプセル３４は、球状または円筒状を有するが、それに制限されない。
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でもあるが、これに限定されない。
シガレット３は、少なくとも１枚のラッパ３５によっても包装される。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)が形成されうる。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が包装されうる。そして、第５ラッパ３５５によってシガレット３全体が再包装されうる。
また、第５ラッパ３５５には、少なくとも１つの穿孔３６が形成されうる。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うるが、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。
一方、シガレット３は、電磁気誘導体をさらに含んでもよい。電磁気誘導体は、後述する基質検知部（図４の４５１）のインダクタンスを変化させうる。電磁気誘導体は、渦電流(Eddy current)が誘導される伝導体及び磁束変化を発生させうる磁性体などを含んでもよい。例えば、電磁気誘導体は、金属物質、マグネチックインク、マグネチックテープなどを含んでもよい。例えば、電磁気誘導体は、アルミ箔でもある。その他にも、電磁気誘導体は、基質検知部４５１のインダクタンスを変化させる物質を制限なしに含んでもよい。
一実施例において、第１ラッパ３５１ないし第５ラッパ３５５のうち、少なくともいずれか１枚のラッパは、電磁気誘導体物質によっても形成される。
他の実施例において、電磁気誘導体は、一面が第１ラッパ３５１ないし第５ラッパ３５５のうち、少なくとも１枚のラッパの内面と対面しつつ、シガレット３の周囲に沿ってシガレット３の内容物を覆い包んでもよい。
シガレット３内で電磁気誘導体が備えられる位置は、様々である。
一実施例において、電磁気誘導体は、前端プラグ３３に対応する領域に配置されうる。ここで、シガレット３は、前端プラグ３３がエアロゾル生成装置１に向かう方向にエアロゾル生成装置１に挿入されるので、電磁気誘導体は、シガレット３が挿入され始めれば、直ちにエアロゾル生成装置１に挿入されうる。これにより、基質検知部４５１は、電磁気誘導体の接近を検知することで、早い時点にシガレット３の挿入開始を検知することができる。
また、シガレット３の分離時、前端プラグ３３は、最も遅くエアロゾル生成装置１から分離されるので、基質検知部４５１は、電磁気誘導体の分離を検知することで、シガレット３の完全な離脱を検知することができる。
他の実施例において、電磁気誘導体は、タバコロッド３１の内部、または第５ラッパ３５５と重畳した状態でタバコロッド３１を取り囲んでもよい。
さらに他の実施例において、電磁気誘導体は、フィルタロッド３２の内部、または第５ラッパ３５５と重畳した状態でフィルタロッド３２を取り囲んでもよい。
さらに他の実施例において、電磁気誘導体は、各セグメント間に配置されうる。または、電磁気誘導体は、シガレット３の最下端または最上端に配置される。
図４は、本発明の実施例によるエアロゾル生成装置の内部ブロック図である。
図４を参照すれば、本発明の実施例によるエアロゾル生成装置１は、制御部４１０、バッテリ４２０、第１ヒータ４３０、第２ヒータ４４０、検知部４５０、出力部４６０、入力部４７０及びメモリ４８０を含んでもよい。
また、検知部４５０は、エアロゾル生成基質を検知する基質検知部４５１、ユーザのパフ(puff)を検知するパフ検知部４５３及びヒータ４３０、４４０の温度を検知する温度検知部を含んでもよい。
制御部４１０は、エアロゾル生成装置１に含まれているバッテリ４２０、第１ヒータ４３０、第２ヒータ４４０、検知部４５０、出力部４６０、入力部４７０及びメモリ４８０を総括的に制御することができる。
バッテリ４２０は、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０に電力を供給し、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０それぞれに供給される電力の大きさは、制御部４１０によって調節されうる。
第１ヒータ４３０は、第１エアロゾル生成基質を加熱して第１エアロゾルを生成することができる。第１ヒータ４３０に電流が印加されれば、固有抵抗によって発熱し、加熱された第１ヒータ４３０に第１エアロゾル生成基質が接触（または結合）されれば、エアロゾルが生成されうる。
第１ヒータ４３０は、図１及び図２のヒータ１３に対応する構成でもある。また、第１エアロゾル生成基質は、図１及び図２のシガレット２でもある。第１エアロゾル生成基質は、ニコチンを含む固体基材でもある。
第２ヒータ４４０は、第２エアロゾル生成基質を加熱して第２エアロゾルを生成することができる。第２ヒータ４４０は、図１及び図２の蒸気化器１４に備えられた加熱要素に対応する構成でもある。また、第２エアロゾル生成基質は、図１及び図２の液体保存部に保存された液状組成物でもある。第２エアロゾル生成基質は、エアロゾル形成剤を含む液体基材でもある。
第２ヒータ４４０は、第２エアロゾル生成基質を加熱して第２エアロゾルを生成し、生成された第２エアロゾルは、第１エアロゾル生成基質を通過して第１エアロゾルと共に、ユーザに伝達される。
制御部４１０は、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０に供給される電力を制御することができる。制御部４１０は、バッテリ４２０を制御して第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０に電力を調節することができる。
制御部４１０は、パルス幅変調(Pulse Width Modulation: PWM)方式を通じて第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０に供給される電力を制御することができる。このために、制御部４１０は、パルス幅変調モジュールを含んでもよい。
制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質の挿入及び抽出如何を判断し、判断された結果に基づいて、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０に供給される電力を制御することで、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０を加熱することができる。
特に、基質検知部４５１は、第１エアロゾル生成基質の挿入及び抽出によってインダクタンスが可変されうる。例えば、基質検知部４５１は、少なくとも１つのインダクタンスデジタルコンバータ(inductance to digital converter: LDC)を含んでもよい。ＬＤＣが複数個である場合、複数のＬＤＣは、互いに異なる位置で第１エアロゾル生成基質の挿入及び抽出状態を検知することができる。
第１エアロゾル生成基質が、図１及び図２のシガレット２である場合、基質検知部４５１は、空洞１５に配置されてシガレット２の存否を検知することができる。したがって、基質検知部４５１は、シガレット検知部とも称しうる。
制御部４１０は、基質検知部４５１のインダクタンスの変化量に基づいて第１エアロゾル生成基質の挿入及び抽出如何を判断することができる。制御部４１０は、インダクタンスの変化量が既設定の上限臨界値以上である場合、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入されたと判断することができる。制御部４１０は、インダクタンスの変化量が既設定の下限臨界値以下である場合、第１エアロゾル生成基質が空洞１５から抽出されたと判断することができる。
制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入されたと判断した場合、第１エアロゾル生成基質を加熱するためのトリガー信号(trigger signal)を出力することができる。トリガー信号は、パルス幅変調方式の信号でもある。制御部４１０は、トリガー信号を通じて第１ヒータ４３０の電力供給を開始することができる。すなわち、制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入されたと判断した場合、第１ヒータ４３０の予熱を開始することができる。
また、制御部４１０は、第１ヒータ４３０の予熱を開始した状態で、第１ヒータ４３０の予熱が完了する以前の第１時点に第２ヒータ４４０の予熱を開始することができる。例えば、第１ヒータ４３０の予熱時間が３０秒である場合、制御部４１０は、第１ヒータ４３０の予熱完了３秒前である２７秒から第２ヒータ４４０の予熱を開始することができる。
制御部４１０は、第１ヒータ４３０の予熱時間に基づいて、第２ヒータ４４０の予熱開始時点を演算することができる。制御部４１０は、第１ヒータ４３０の予熱が完了する以前の所定時点に第２ヒータ４４０の予熱を開始することができる。制御部４１０が予熱区間の進入と同時に第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０を同時に加熱しない理由は、シガレットのような固体基材を加熱する第１ヒータ４３０に比べて、芯(wick)に吸収された液状組成物を加熱する第２ヒータ４４０が所望の予熱温度に到逹しやすいからである。
制御部４１０は、既設定の予熱時間の間に第１ヒータ４３０に供給される電力を制御することで、予熱完了時点に第１ヒータ４３０の温度が第１エアロゾルが生成される気化温度まで増加されるように制御することができる。
また、制御部４１０は、第１時点において第２ヒータ４４０の予熱を開始した状態で、第１時間の間、第２ヒータ４４０に供給される電力を制御することで、第１時点から第１時間が徒過した第２時点において第２ヒータ４４０の温度が第２エアロゾルが生成される気化温度を超過するように制御することができる。
また、制御部４１０は、第２時点から予熱区間が終了する第２時間の間、第２ヒータ４４０に供給される電力を制御することで、予熱完了時点において第２ヒータ４４０の温度が、第２エアロゾルが生成される気化温度より低いか、第２エアロゾル生成基質の気化温度に近接した温度になるように制御することができる。
第２ヒータ４４０の温度を第２エアロゾルが生成される温度より低いか、近接した温度まで予熱する理由は、霧化量増大のために設けられた第２エアロゾル生成基質が、ユーザのパフ(puff)と関係なく、第２エアロゾルを生成することを防止する一方、ユーザのパフ(puff)に対応して迅速に第２エアロゾル生成基質を加熱するためである。
また、制御部４１０は、第２時点から第２時間の間には、ユーザのパフ(puff)が検知された場合であっても、第２ヒータ４４０に追加電力を供給しない。これは、第２ヒータ４４０の過熱によるコイル炭化を防止するためである。
制御部４１０は、予熱時間以後の既設定の喫煙時間の間、メモリ４８０に保存された温度プロファイルに基づいて、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の温度を制御することができる。
制御部４１０は、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０を加熱した場合、第１ヒータ４３０及び／または第２ヒータ４４０の温度上昇による基質検知部４５１のインダクタンス出力値を補正することができる。制御部４１０は、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０のうち、いずれか１つの温度上昇に対応して基質検知部４５１のインダクタンス出力値を減少させうる。
制御部４１０は、補正されたインダクタンス出力値に基づいて第１エアロゾル生成基質の抽出如何を検知することができる。
制御部４１０は、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０を加熱した状態で、第１エアロゾル生成基質が空洞１５から抽出されたと判断した場合、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の加熱を直ちに中止せず、続けて基質検知部４５１のインダクタンスの変化量を計算することができる。これは、ユーザの意図とは異なって、第１エアロゾル生成基質が空洞１５から抽出される場合を検知するためである。
制御部４１０は、既設定の抽出時間の間、基質検知部４５１のインダクタンスの変化量に基づいて第１エアロゾル生成基質の再挿入有無を検知することができる。制御部４１０は、抽出時間以内に第１エアロゾル生成基質が再挿入された場合、続いて、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０を加熱することができる。制御部４１０は、抽出時間以内に第１エアロゾル生成基質が再挿入されない場合、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の加熱を中止することができる。これにより、本開示のエアロゾル生成装置１は、不要な消耗電力を低減し、機器の過熱を防止することができる。
パフ検知部４５３は、ユーザのパフ(puff)を検知することができる。このために、パフ検知部４５３は、少なくとも１つ以上の圧力センサを含んでもよい。
パフ検知部４５３は、エアロゾル生成装置１内の圧力が基準圧力以下である場合、パフ検知信号を制御部４１０に伝送することができる。制御部４１０は、パフ検知信号に対応し、第２ヒータ４４０を加熱することができる。
温度検知部４５５は、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０に配置されて第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の温度を検知することができる。このために温度検知部４５５は、温度検知センサを含んでもよい。例えば、温度検知部４５５は、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の熱抵抗変化を検知することができる。
温度検知部４５５は、温度検知信号を制御部４１０に伝送することができる。制御部４１０は、温度検知信号に基づいて第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の温度を計算することができる。制御部４１０は、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の温度に基づいて第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の加熱時点、加熱時間、供給電力などを演算することができる。
出力部４６０は、エアロゾル生成装置１に係わる視覚情報及び／または触覚情報を出力することができる。
入力部４７０は、ユーザ入力を受信されうる。例えば、入力部４７０は、加圧式プッシュ(push)ボタン形態にも設けられる。
入力部４７０は、エアロゾル生成装置１のｏｎ／ｏｆｆ命令を受信することができる。入力部４７０は、エアロゾル生成装置１の動作命令を受信した場合、動作命令に対応する制御信号を制御部４１０に伝送することができる。
メモリ４８０は、エアロゾル生成装置１の動作のための情報を保存することができる。例えば、メモリ４８０は、制御部４１０が第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０に供給される電力を適切に制御し、エアロゾル生成装置１を使用するユーザに多様な風味を提供させるための温度プロファイル(temperature profile)を保存することができる。温度プロファイルには、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の予熱時点、予熱時間、予熱温度などの情報が含まれる。
図５は、本発明の実施例によるエアロゾル生成基質の挿入及び抽出如何によるヒータの動作方法を説明するためのフローチャートである。
図５を参照すれば、Ｓ５１０段階において、制御部４１０は、基質検知部４５１のインダクタンスの変化量に基づいて第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入されたか否かを検知することができる。
制御部４１０は、基質検知部４５１が出力したインダクタンス出力値に基づいて第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入されたか否かを判断する。制御部４１０は、インダクタンスの変化量が既設定の上限臨界値以上である場合、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入されたと判断する。
Ｓ５２０段階で、制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入された場合、１以上のヒータを制御して第１エアロゾル生成基質を加熱する。
制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入された場合、自動的に第１ヒータ４３０を加熱することができる。すなわち、制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入された場合、ユーザ入力なしにも、第１ヒータ４３０を加熱することができる。
Ｓ５３０段階で、制御部４１０は、エアロゾル生成基質が加熱された状態で基質検知部４５１のインダクタンスの変化量に基づいて、第１エアロゾル生成基質が空洞１５から抽出されたか否かを検知する。
基質検知部４５１のインダクタンス出力値は、第１ヒータ４３０及び／または第２ヒータ４４０の温度上昇によって増加されうる。したがって、第１エアロゾル生成基質の抽出を正確に検知するためには、基質検知部４５１のインダクタンス出力値を補正する必要がある。
制御部４１０は、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０のうち、いずれか１つの温度上昇に対応して基質検知部４５１のインダクタンス出力値を減少させうる。
制御部４１０は、補正されたインダクタンス出力値に基づいて第１エアロゾル生成基質の抽出如何を検知する。制御部４１０は、補正されたインダクタンスの変化量が既設定の下限臨界値以下である場合、第１エアロゾル生成基質が空洞１５から抽出されたと判断することができる。
Ｓ５４０段階で、制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質が空洞１５から抽出された場合、既設定の抽出時間の間の基質検知部４５１のインダクタンス変化量に基づいて第１エアロゾル生成基質の加熱を中止することができる。
制御部４１０は、既設定の抽出時間の間の基質検知部４５１のインダクタンスの変化量に基づいて第１エアロゾル生成基質の再挿入有無を検知することができる。例えば、抽出時間は、５秒でもあるが、それに制限されない。
制御部４１０は、抽出時間の間の基質検知部４５１のインダクタンス変化量が既設定の上限臨界値未満である場合、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０に供給される電力を遮断することができる。すなわち、制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質が抽出された状態で既設定の抽出時間の間に第１エアロゾル生成基質の再挿入を検知していない場合、ユーザの入力なしにも、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の加熱を中止することができる。
制御部４１０は、抽出時間の間の基質検知部４５１のインダクタンス変化量が既設定の上限臨界値以上である場合、第１エアロゾル生成基質が再挿入されたと判断し、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０に電力を供給し続けることができる。
図６は、エアロゾル生成基質の挿入有無を検知する方法及びエアロゾル生成基質が挿入された場合、ヒータ及び出力部の動作方法を説明するためのフローチャートであり、図７は、図６を説明するためのグラフである。
図６を参照すれば、Ｓ６１０段階で、制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質の存否を検知する基質検知部４５１を活性化させうる。
制御部４１０は、待機モード(standby mode)で第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０に供給される電力を遮断し、基質検知部４５１に電力を供給することができる。待機モードは、第１エアロゾル生成基質の挿入を検知するために最小限の電力のみを消費するモードを意味する。待機モードは、第１エアロゾル生成基質が挿入される前に第１エアロゾル生成基質の挿入を検知するための構成（例えば、基質検知部など）を除いた残り構成の電力を遮断する全てのモードを意味するものであって、本開示の待機モードは、その名称に制限されない。例えば、待機モードは、節電モード(power saving mode)、スリープモード(sleep mode)と類似したモードでもある。
Ｓ６２０段階で、制御部４１０は、基質検知部４５１を活性化させた状態で基質検知部４５１のインダクタンス出力値を周期的に収集することができる。
インダクタンス出力値の収集周期は、消費電力、インダクタンス可変量などに基づいて適切に設定されうる。例えば、制御部４１０は、０．５ｍ秒間隔で基質検知部４５１のインダクタンス出力値を収集することができるが、それに制限されない。
実施例によって、制御部４１０が基質検知部４５１のインダクタンス出力値をリアルタイムで収集することも可能である。
Ｓ６３０段階で、制御部４１０は、インダクタンス出力値に基づいてインダクタンスの変化量を計算することができる。
特に、第１エアロゾル生成基質は、電磁気誘導体を含むので、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入された場合、基質検知部４５１に含まれたコイルのインダクタンスが増加されうる。
図７は、経時的なインダクタンス変化量を例示する図面である。図７において、ｘ軸は、時間を意味し、ｙ軸は、基質検知部４５１のインダクタンス出力値を意味し、第１グラフ７１０は、第１エアロゾル生成基質の挿入によるインダクタンス変化を示す。
図７のように、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入された場合、インダクタンスの出力値が増加することが分かる。基質検知部４５１は、インダクタンス値を検知信号として制御部４１０に出力することができる。制御部４１０は、インダクタンスの増加量△Ｌ１を計算することができる。
また、図６のＳ６４０段階で、制御部４１０は、インダクタンスの変化量と上限臨界値とを比較することができる。
上限臨界値は、基質検知部４５１の自己インダクタンス(self inductance)、基質検知部４５１と第１エアロゾル生成基質との相互インダクタンス(mutual inductance)を考慮して設定されうる。例えば、上限臨界値は、＋０．３２ｍＨでもあるが、それに制限されない。
Ｓ６５０段階で、制御部４１０は、インダクタンスの変化量が上限臨界値以上である場合、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入されたと判断することができる。
例えば、図７において、制御部４１０は、インダクタンスの増加量△Ｌ１が上限臨界値ｔｈ１以上なので、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入されたと判断する。
他の例において、制御部４１０は、インダクタンスの増加量△Ｌ１が上限臨界値ｔｈ１未満である場合、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入されていないと判断し、待機モードを保持する。すなわち、制御部４１０は、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０に供給される電力を遮断し、基質検知部４５１には電力を続けて供給することができる。また、制御部４１０は、基質検知部４５１に電力を供給した状態で基質検知部４５１のインダクタンス出力値を周期的に収集することができる。
図６のＳ６６０段階において、制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質が空洞１５に挿入されたと判断された場合、第１エアロゾル生成基質を加熱するためのトリガー信号(trigger signal)を出力することができる。
一実施例において、トリガー信号は、ＰＷＭ方式を通じて変調された信号でもある。制御部４１０は、トリガー信号をバッテリ４２０に出力し、バッテリ４２０は、トリガー信号に基づいて第１ヒータ４３０に電力を供給することができる。すなわち、第１ヒータ４３０は、トリガー信号によって予熱が開始されうる。ユーザ入力なしにも、第１エアロゾル生成基質の挿入に対応して自動的に第１ヒータ４３０が予熱されるので、ユーザ便宜性が増大されるという利点がある。
また、第２ヒータ４４０は、第１エアロゾル生成基質が挿入されるや否や、または、第１エアロゾル生成基質の検知と同時に予熱が開始されない。これは、固体基材を加熱する第１ヒータ４３０に比べて、芯(wick)に吸収された液状組成物を加熱する第２ヒータ４４０が、目標する予熱温度に到逹しやすいからである。
制御部４１０は、第１ヒータ４３０の予熱を開始した状態で、第１ヒータ４３０の予熱時間に基づいて第２ヒータ４４０の予熱開始時点を計算することができる。例えば、第１ヒータ４３０の予熱時間が３０秒である場合、制御部４１０は、第１ヒータ４３０の予熱完了３秒前である２７秒から第２ヒータ４４０の予熱を開始することができる。第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の予熱方法については、図８でさらに詳細に説明する。
Ｓ６７０段階において、出力部４６０は、エアロゾル生成基質の挿入状態を視覚的または聴覚的に出力することができる。
そのために、出力部４６０は、ディスプレイ及びスピーカをさらに含んでもよい。出力部４６０は、ディスプレイ及びスピーカを通じて第１エアロゾル生成基質の探知画面を表示し、予熱モードへの進入如何を表示することができる。
図８は、予熱区間及び喫煙区間によるヒータの加熱方法を説明するためのフローチャートである。
図８を参照すれば、Ｓ８１０段階において、制御部４１０は、既設定の予熱時間の間に第１ヒータ４３０を予熱することができる。
特に、制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質が空洞に挿入されたと判断された場合、第１エアロゾル生成基質を加熱するためのトリガー信号(trigger signal)をバッテリ４２０に出力することができる。バッテリ４２０は、トリガー信号に基づいて第１ヒータ４３０に電力を供給する。すなわち、第１ヒータ４３０は、トリガー信号によって予熱が開始されうる。
制御部４１０は、既設定の予熱時間の間に第１ヒータ４３０を加熱することができる。例えば、予熱時間は、３０秒でもあるが、それに制限されない。
制御部４１０は、既設定の予熱時間の間に第１ヒータ４３０を予熱することで、第１ヒータ４３０の温度を第１エアロゾルが生成される気化温度まで増加させうる。これにより、１以上の実施例によるエアロゾル生成装置は、喫煙区間の開始と同時にユーザに豊富な喫味感を提供することができる。
制御部４１０は、第１ヒータ４３０の予熱時間に基づいて第２ヒータ４４０の予熱開始時点を演算することができる。
制御部４１０は、第１ヒータ４３０の予熱を開始した状態で、第１ヒータ４３０の予熱が完了する以前の第１時点において第２ヒータ４４０の予熱を開始することができる。例えば、第１ヒータ４３０の予熱時間が３０秒である場合、制御部４１０は、第１ヒータ４３０の予熱完了３秒前である２７秒から第２ヒータ４４０の予熱を開始することができる。
制御部４１０が第２ヒータ４４０を予熱区間の進入と同時に加熱しない理由は、シガレットのような固体基材を加熱する第１ヒータ４３０に比べて、芯(wick)に吸収された液状組成物を加熱する第２ヒータ４４０が所望の予熱温度に到逹しやすいからである。
制御部４１０は、第１時点において第２ヒータ４４０の予熱を開始した状態で、第１時間の間、第２ヒータ４４０に供給される電力を制御することで、第１時点から第１時間が徒過した第２時点において第２ヒータ４４０の温度が第２エアロゾルが生成される気化温度を超過するように制御することができる。
また、制御部４１０は、第２時点から予熱区間が終了する第２時間の間、第２ヒータ４４０に供給される電力を制御することで、予熱完了時点における第２ヒータ４４０の温度が、第２エアロゾルが生成される気化温度よりは低いか、第２エアロゾル生成基質の気化温度に近接した温度になるように制御することができる。
第２ヒータ４４０の温度を、第２エアロゾルが生成される温度より低いか、近接した温度まで予熱する理由は、霧化量増大のために設けられた第２エアロゾル生成基質が、ユーザのパフ(puff)と関係なく、第２エアロゾルの生成を防止すると共に、ユーザのパフ(puff)に対応して迅速に第２エアロゾル生成基質を加熱するためである。
また、制御部４１０は、第２時点から第２時間の間には、ユーザのパフ(puff)が検知された場合でも、第２ヒータ４４０に追加電力を供給しない。これは、第２ヒータ４４０の過熱によるコイル炭化を防止するためである。
Ｓ８２０段階において、制御部４１０は、予熱時間以後の既設定の喫煙時間の間、第１ヒータ４３０を加熱することができる。例えば、喫煙時間は、４分でもあるが、それに制限されない。
制御部４１０は、喫煙区間で第１ヒータ４３０の温度を第１エアロゾルが生成される温度以上に保持し、第２ヒータ４４０は、ユーザのパフ(puff)に対応して加熱することができる。
特に、制御部４１０は、喫煙区間で、第１ヒータ４３０の温度が第１予熱温度を保持するように制御することができる。例えば、制御部４１０は、比例積分微分(Proportional Integral Difference: PID)制御方式を通じて第１ヒータ４３０の温度を制御することができるが、本発明は、それに限定されない。
制御部４１０は、第２ヒータ４４０を第２エアロゾルが生成されない温度に保持した状態でパフ検知部４５３が、ユーザのパフ(puff)を検知した場合、第２ヒータ４４０の温度を増加させうる。
また、制御部４１０は、第２ヒータ４４０の温度を増加させた場合、既設定の休止時間の間、パフ検知部４５３が、ユーザの連続したパフ(puff)を検知した場合であっても、第２ヒータ４４０を再加熱しない。例えば、休止期間は、１秒でもある。これは、第２ヒータ４４０の過熱によるコイル炭化を防止するためである。
前述したように、本開示は、喫煙区間前に予熱区間を別途に備えることで、本喫煙区間直前の液状粘度を気化発生が容易な粘度に減少させうる。これにより、液状組成物の芯への移動速度を増加させ、喫煙初期霧化量を顕著に増加させることができるという利点がある。また、初期霧化量増大によってユーザ満足感が増大されうる。
また、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の温度が上昇する場合、基質検知部４５１のインダクタンス出力値が増加してしまう。したがって、インダクタンス出力値の補正なしに、同じ基準によって第１エアロゾル生成基質の存否を判断する場合、エラーが発生してしまう。
図９は、ヒータの温度上昇によるインダクタンス出力値の変化を示す図面である。
図９を参照すれば、図９に示されたように、基質検知部４５１のインダクタンス出力値は、第１ヒータ４３０及び／または第２ヒータ４４０の温度上昇によって増加されうる。
また、図９は、第１ヒータ４３０の温度変化によるインダクタンス出力値の変化を例示する。図９において、ｘ軸は、第１ヒータ４３０の温度を意味し、ｙ軸は、基質検知部４５１のインダクタンス出力値を意味する。また、第２グラフ９１０は、第１ヒータ４３０の温度上昇による実測されたインダクタンス出力値の変化を示し、第３グラフ９２０は、ヒータ４３０の温度上昇による理想的なインダクタンス出力値を示す。
図９において、インダクタンス出力値は、第３グラフ９２０のように第１ヒータ４３０の温度上昇と無関係に一定ではなければならないが、実際インダクタンス出力値は、第２グラフ９１０のように第１ヒータ４３０の温度上昇によって増加することが分かる。したがって、第１エアロゾル生成基質の抽出如何を正確に検知するためには、第２グラフ９１０を第３グラフ９２０のように補正する必要がある。
また、図９では、第２グラフ９１０が第１ヒータ４３０の温度によって線形的に可変されるものだけ図示しているが、実施例によって、第２グラフ９１０は、第１ヒータ４３０の温度変化によって非線形的にも可変される。
図１０は、エアロゾル生成基質の抽出如何を検知する方法及びエアロゾル生成基質が抽出された場合、ヒータ及び出力部の動作方法を説明するための図面であり、図１１は、図１０を説明するためのグラフである。
図１０を参照すれば、Ｓ１０１０段階で、制御部４１０は、基質検知部４５１を用いてインダクタンス出力値を周期的に収集することができる。
インダクタンス出力値の収集周期は、消費電力、インダクタンス可変量などに基づいて適切に設定されうる。例えば、制御部４１０は、０．５ｍ秒間隔で基質検知部４５１のインダクタンス出力値を収集することができるが、それに制限されない。
Ｓ１０２０段階で、制御部４１０は、基質検知部４５１のインダクタンス出力値を補正することができる。
制御部４１０は、第１ヒータ４３０の温度上昇に対応して基質検知部４５１のインダクタンス出力値を減少させうる。
すなわち、制御部４１０は、Ｓ１０１０段階で収集されたインダクタンス出力値に基づいて第１ヒータ４３０の温度とインダクタンス出力値との第１関係式を導出することができる。例えば、制御部４１０は、最小二乗根(method of least squares)方式を用いて第１ヒータ４３０の温度とインダクタンス出力値との第１関係式を推定することができる。第１ヒータ４３０の温度とインダクタンス出力値との第１関係式は、図９の第２グラフ９１０に対応する。図９において、制御部４１０は、収集された３個のサンプル（ｐ１、ｐ２、ｐ３）に基づいて第２グラフ９１０を導出することができる。
メモリ４８０は、第１ヒータ４３０の温度上昇による理想的なインダクタンス出力値を保存することができる。メモリ４８０は、第１ヒータ４３０の温度と理想的なインダクタンス出力値との第２関係式を保存することができる。第１ヒータ４３０の温度と理想的なインダクタンス出力値との第２関係式は、図９の第３グラフ９２０に対応する。
制御部４１０は、第１関係式及び第２関係式に基づいて当該温度の補正値を計算し、実測されたインダクタンス出力値から補正値を減算することができる。これにより、図９の第２グラフ９１０は、第３グラフ９２０と同一に補正されうる。
Ｓ１０３０段階で、制御部４１０は、補正されたインダクタンス出力値に基づいてインダクタンスの変化量を計算することができる。
特に、第１エアロゾル生成基質は、電磁気誘導体を含むので、第１エアロゾル生成基質が空洞１５から抽出された場合、基質検知部４５１に含まれたコイルのインダクタンスが減少しうる。
図１１は、経時的なインダクタンス変化量を例示する図面である。図１１において、ｘ軸は、時間を意味し、ｙ軸は、基質検知部４５１のインダクタンス出力値を意味し、第４グラフ１１２０は、第１エアロゾル生成基質の抽出によるインダクタンス変化を示す。
図１１に示されたように、第１エアロゾル生成基質が空洞１５から抽出された場合、インダクタンスの出力値が減少することが分かる。基質検知部４５１は、インダクタンス値を検知信号として制御部４１０に出力することができる。制御部４１０は、インダクタンスの減少量△Ｌ２を計算することができる。
図１０を参照すれば、Ｓ１０４０段階で、制御部４１０は、インダクタンスの変化量と下限臨界値とを比較することができる。
下限臨界値は、基質検知部４５１の自己インダクタンス(self inductance)、基質検知部４５１と第１エアロゾル生成基質との相互インダクタンス(mutual inductance)を考慮して設定されうる。例えば、下限臨界値は、－０．３２ｍＨでもあるが、それに制限されない。
Ｓ１０５０段階において、制御部４１０は、インダクタンスの変化量が下限臨界値以下である場合、第１エアロゾル生成基質が空洞１５から抽出されたと判断する。
例えば、図１１において、制御部４１０は、インダクタンスの減少量△Ｌ２が下限臨界値ｔｈ２以下なので、第１エアロゾル生成基質が空洞１５から抽出されたと判断する。
他の例において、制御部４１０は、インダクタンスの減少量△Ｌ２が下限臨界値よりも大きい場合、第１エアロゾル生成基質が依然として空洞１５に挿入されたと判断し、第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０を加熱し、補正されたインダクタンス出力値に基づいてインダクタンスの変化量を計算することができる。
図１１の下限臨界値ｔｈ２の絶対値は、図７の上限臨界値ｔｈ１の絶対値と同一でもある。下限臨界値ｔｈ２の絶対値を上限臨界値ｔｈ１の絶対値と同一に設定する場合、第１エアロゾル生成基質の挿入及び抽出如何をさらに正確に判断することができる。
Ｓ１０６０段階において、制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質が空洞１５から抽出されたと判断された場合、インダクタンス変化量に基づいて第１エアロゾル生成基質の加熱中止如何を決定する。
第１ヒータ４３０及び第２ヒータ４４０の加熱中止如何の決定方法については、図１２でさらに詳細に説明する。
Ｓ１０７０段階において、出力部４６０は、エアロゾル生成基質の抽出状態を視覚的または聴覚的に出力することができる。
そのために、出力部４６０は、ディスプレイ及びスピーカをさらに含んでもよい。出力部４６０は、ディスプレイ及びスピーカを通じて第１エアロゾル生成基質の抽出画面を表示し、待機モードへの進入如何を表示することができる。
図１２は、エアロゾル生成基質が抽出された場合、ヒータの加熱中止方法を説明するためのフローチャートである。
図１２を参照すれば、Ｓ１２１０段階で、制御部４１０は、既設定の抽出時間の間、基質検知部４５１のインダクタンス出力値を周期的に収集することができる。例えば、既設定の抽出時間は、５秒でもあるが、それに制限されない。
Ｓ１２２０段階において、制御部４１０は、インダクタンス出力値に基づいてインダクタンスの変化量を計算することができる。
図１０及び図１１に示されたように、第１エアロゾル生成基質の抽出如何をさらに正確に判断するために、制御部４１０は、補正されたインダクタンス出力値を用いることができる。すなわち、制御部４１０は、補正されたインダクタンス出力値に基づいてインダクタンスの変化量を計算することができる。
Ｓ１２３０段階において、制御部４１０は、インダクタンスの変化量と上限臨界値とを比較することができる。
上限臨界値は、基質検知部４５１の自己インダクタンス(self inductance)、基質検知部４５１と第１エアロゾル生成基質との相互インダクタンス(mutual inductance)を考慮して設定されうる。例えば、上限臨界値は、＋０．３２ｍＨでもあるが、それに制限されない。
Ｓ１２４０段階において、制御部４１０は、インダクタンスの変化量が上限臨界値未満である場合、第１エアロゾル生成基質の加熱を中止することができる。図１２の上限臨界値は、図６及び図７の上限臨界値と同一でもる。
Ｓ１２５０段階において、制御部４１０は、インダクタンスの変化量が上限臨界値以上である場合、第１エアロゾル生成基質が再挿入されたと判断することができる。
Ｓ１２６０段階において、制御部４１０は、第１エアロゾル生成基質が再挿入されたと判断した場合、第１エアロゾル生成基質の加熱を保持することができる。
前述したように、本開示は、エアロゾル生成装置１がエアロゾル生成基質が抽出されたと１次的に判断した場合にも、直ちにヒータの加熱を中止せず、エアロゾル生成基質の抽出如何を２次的に判断した後、ヒータの加熱を中止する。すなわち、本開示のエアロゾル生成装置１は、ユーザの意図とは異なって、ユーザのエラー（例えば、エアロゾル生成装置１の落下、ユーザの口に第１エアロゾル生成基質が付いてしまう場合など）によってエアロゾル生成基質が抽出されるとき、ヒータの加熱を中止せず、エアロゾル生成基質の再挿入有無を検知してヒータの加熱を中止する。
これにより、本開示のエアロゾル生成装置１は、ユーザの意図と異なって、ヒータの加熱中止を防止するだけではなく、喫煙時間の間、ヒータの温度を一定に保持することで、ユーザに豊富な喫味感を提供することができる。
図４の制御部１２のように図面においてブロックで表現される構成要素、要素、モジュールまたはユニット（この段落では、「構成要素」と総称する）のうち、少なくとも１つは、前述した一実施例によって、それぞれの機能を実行する多様な数のハードウェア、ソフトウェア及び／またはファームウェア構造によって具現されうる。例えば、このような構成要素のうち、少なくとも１つは、メモリ、プロセッサ、論理回路、ルックアップテーブルのような直接回路構造を用いてもよい。また、かような構成要素のうち、少なくとも１つは、モジュール、プログラム、またはコードの一部によって具体的に具現され、これは、特定の論理機能を行うための１つ以上の実行可能な命令を含み、１つ以上のマイクロプロセッサまたは他の制御装置によっても実行される。また、このような構成要素のうち、少なくとも１つは、それぞれの機能を処理する中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサのようなプロセッサを含むか、これによっても具現される。それらのコンポーネントのうち、２つ以上は、１つ以上の単一コンポーネントによって結合され、単一コンポーネントは、結合された２以上のコンポーネントの全ての動作または機能を行うことができる。また、それらコンポーネントの少なくとも１つの機能のうち、一部は、他のコンポーネントによっても行われる。また、バス(BUS)は、前記ブロック図に図示されていないが、コンポーネントを通じた通信は、バスを通じても行われる。前記例示的な実施例の機能的側面は、１つ以上のプロセッサで実行されるアルゴリズムによっても具現される。また、ブロックまたは処理段階によって表現される構成要素は、電子構成、信号処理及び/または制御、データ処理のための任意の数の関連技術を採用しうる。
前述した方法は、コンピュータで実行可能な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非一時的(non-transitory)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うる。また、前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うる。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）、光学的記録媒体（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で通常の知識を有する者であれば、前記記載の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態として具現可能であるという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、請求範囲によって定義され、任意修正、代替、改善、及びそれと同等な事項は、本発明に含まれると解釈されねばならない。

Claims (15)

  1. インダクタンスの変化量に基づいて、エアロゾル生成基質が空洞に挿入されたか否かを検知する段階と、
    空洞に挿入される前記エアロゾル生成基質に基づいて、前記エアロゾル生成基質を加熱する段階と、
    前記エアロゾル生成基質が加熱された状態で前記インダクタンスの変化量に基づいて前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出されたか否かを検知する段階と、
    前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出された場合、既設定の抽出時間の間の前記インダクタンスの変化量に基づいて前記エアロゾル生成基質の加熱を中止する段階と、を含む、エアロゾル生成装置の動作方法。
  2. 前記エアロゾル生成基質が空洞に挿入されたか否かを検知する段階は、
    前記エアロゾル生成基質の存否を検知する基質検知部を活性化させる段階と、
    前記基質検知部を活性化させた状態で、前記基質検知部のインダクタンス出力値を周期的に収集する段階と、
    前記インダクタンス出力値に基づいて前記インダクタンスの変化量を計算する段階と、
    前記インダクタンスの変化量が既設定の上限臨界値以上である場合、前記エアロゾル生成基質が前記空洞に挿入されたと判断する段階と、を含む、請求項１に記載のエアロゾル生成装置の動作方法。
  3. 前記エアロゾル生成基質が空洞に挿入されたか否かを検知する段階は、
    前記エアロゾル生成基質が前記空洞に挿入されたと判断された場合、前記エアロゾル生成基質を加熱するためのトリガー信号を出力する段階をさらに含む、請求項２に記載のエアロゾル生成装置の動作方法。
  4. 前記エアロゾル生成基質を加熱する段階は、
    既設定の予熱時間の間、前記エアロゾル生成基質を加熱するヒータを予熱する段階と、
    前記予熱時間以後の既設定の喫煙時間の間、前記ヒータを加熱する段階と、を含む、請求項１に記載のエアロゾル生成装置の動作方法。
  5. 前記ヒータを予熱する段階は、
    前記エアロゾル生成基質の挿入によって生成されたトリガー信号に基づいて前記ヒータの予熱を開始する段階と、
    前記ヒータの温度をエアロゾルが生成される気化温度まで増加させる段階と、を含む、請求項４に記載のエアロゾル生成装置の動作方法。
  6. 前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出されたか否かを検知する段階は、
    前記エアロゾル生成基質の存否を検知する基質検知部のインダクタンス出力値を補正する段階と、
    前記補正されたインダクタンス出力値に基づいて、前記インダクタンスの変化量を計算する段階と、
    前記インダクタンスの変化量が既設定の下限臨界値以下である場合、前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出されたと判断する段階と、を含む、請求項１に記載のエアロゾル生成装置の動作方法。
  7. 前記インダクタンスの出力値を補正する段階は、
    前記エアロゾル生成基質を加熱するヒータの温度上昇に対応して前記基質検知部の前記インダクタンス出力値を減少させる、請求項６に記載のエアロゾル生成装置の動作方法。
  8. 前記エアロゾル生成基質の加熱を中止する段階は、
    前記抽出時間の間、基質検知部のインダクタンス出力値を周期的に収集する段階と、
    前記インダクタンスの出力値に基づいて前記インダクタンスの変化量を計算する段階と、
    前記インダクタンスの変化量が既設定の上限臨界値未満である場合、前記エアロゾル生成基質の加熱を中止する段階と、を含む、請求項１に記載のエアロゾル生成装置の動作方法。
  9. エアロゾル生成基質を収容する空洞と、
    前記空洞に収容された前記エアロゾル生成基質を加熱するヒータと、
    前記エアロゾル生成基質の挿入及び抽出によって可変するインダクタンスを検知する基質検知部と、
    前記ヒータ及び前記基質検知部に電力を供給するバッテリと、
    前記インダクタンスの変化量に基づいて前記エアロゾル生成基質の挿入及び抽出如何を判断し、判断された結果に基づいて前記エアロゾル生成基質を加熱するように前記ヒータを制御する制御部と、を含む、エアロゾル生成装置。
  10. 前記制御部は、
    前記ヒータに電力が供給されない間、前記基質検知部を活性化させ、
    前記基質検知部のインダクタンス出力値を周期的に収集し、
    前記インダクタンス出力値に基づいて前記インダクタンスの変化量を計算し、
    前記インダクタンスの変化量が既設定の上限臨界値以上である場合、前記エアロゾル生成基質が前記空洞に挿入されたと判断する、請求項９に記載のエアロゾル生成装置。
  11. 前記制御部は、
    前記エアロゾル生成基質が前記空洞に挿入されたと判断された場合、前記エアロゾル生成基質を加熱するためのトリガー信号を出力する、請求項９に記載のエアロゾル生成装置。
  12. 前記ヒータは、
    前記トリガー信号によって予熱が開始され
    前記制御部は、
    既設定の予熱時間の間、前記ヒータを予熱することで、前記ヒータの温度をエアロゾルが生成される気化温度まで増加させる、請求項１１に記載のエアロゾル生成装置。
  13. 前記制御部は、
    前記ヒータを加熱した状態で、前記基質検知部のインダクタンス出力値を補正し、
    前記補正されたインダクタンス出力値に基づいて、前記インダクタンスの変化量を計算し、
    前記インダクタンスの変化量が既設定の下限臨界値以下である場合、前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出されたと判断する、請求項９に記載のエアロゾル生成装置。
  14. 前記制御部は、
    前記ヒータの温度上昇に対応して前記基質検知部の前記インダクタンス出力値を減少させることにより、前記インダクタンス出力値を補正する、請求項１３に記載のエアロゾル生成装置。
  15. 前記制御部は、
    前記エアロゾル生成基質が前記空洞から抽出された場合、既設定の抽出時間の間、前記基質検知部のインダクタンス出力値を周期的に収集し、
    前記インダクタンスの出力値に基づいて前記インダクタンスの変化量を計算し、
    前記インダクタンスの変化量が既設定の上限臨界値未満である場合、前記エアロゾル生成基質の加熱を中止する、請求項９に記載のエアロゾル生成装置。
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