JP7211681B2 - エアロゾル生成システム - Google Patents

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Description

本発明は、エアロゾル生成システムに関する。
最近、一般的な燃焼方式のシガレットに対する代替手段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ものではない、エアロゾル生成物質を加熱させ、エアロゾルを生成させるエアロゾル生成装置に係わる需要が増加している。
最近、エアロゾル生成物質を加熱するために、誘導コイルとサセプタとを用いた誘導加熱方式が広く用いられている。また、一部エアロゾル生成装置は、喫味感及び/または霧化量を向上させるために、複数の物質(または、複数の領域)を同時に加熱してエアロゾルを生成する。
これにより、誘導加熱方式を用いて複数の物質(または、複数の領域)を互いに異なる温度で加熱するための技術の必要性が要求されている実情である。
本発明の前記技術的課題を達成するための技術的手段でもって、本開示の第1側面は、シガレットの少なくとも一部を収容する空洞と、前記空洞の周辺に位置する第1誘導コイルと、前記空洞の周辺に位置し、前記第1誘導コイルと並列に連結された第2誘導コイルと、前記第1誘導コイル及び前記第2誘導コイルに交流電流を供給するバッテリと、を含み、前記第1誘導コイルと前記第2誘導コイルは、互いに異なる共振周波数を有する、エアロゾル生成システムを提供することができる。
本開示の第2側面は、第1誘導コイルと、前記第1誘導コイルと並列に連結された第2誘導コイルと、前記第1誘導コイル及び前記第2誘導コイルに交流電流を供給するバッテリと、を含み、前記第1誘導コイルと前記第2誘導コイルは、互いに異なる共振周波数を有する、エアロゾル生成装置を提供することができる。
本発明によれば、単一サセプタと、互いに異なる共振周波数を有する複数の誘導コイルを用いた誘導加熱方式を採用することで、複数の物質及び/または複数の領域を互いに異なる温度で加熱するヒータ構造を提供することができる。
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。 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。 一実施例による誘導加熱方式を説明するための例示的な図面である。 一実施例による誘導加熱方式を説明するための例示的な図面である。 一実施例による誘導加熱方式を用いたエアロゾル生成システムの例を示す図面である。 一実施例による誘導加熱方式を用いたエアロゾル生成システムの例を示す図面である。 一実施例によるシガレットの例を示す図面である。 一実施例による複数の誘導コイルを含むエアロゾル生成システムの例示を示す図面である。 一実施例による複数の誘導コイルを含むエアロゾル生成システムの例示を示す図面である。 一実施例によるエアロゾル生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
エアロゾル生成システムは、シガレットの少なくとも一部を収容する空洞、空洞の周辺に位置する第1誘導コイル、空洞の周辺に位置し、第1誘導コイルと並列に連結された第2誘導コイル及び第1誘導コイルと第2誘導コイルに交流電流を供給するバッテリを含んでもよい。
本実施例による第1誘導コイルと第2誘導コイルは、互いに異なる共振周波数を有することができる。
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、当分野の技術者の意図、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。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、明細書全体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。
本明細書で使用されたように、要素のリストの前にあるとき、「少なくとも1つ」のような表現は、全体要素リストを修飾し、リストの個別要素を修飾しない。例えば、「a、b、及びcのうち、少なくとも1つ」であるという表現は、a、b、c、a及びb、a及びc、b及び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。
ある要素またはある層が他のエレメントまたは他のレイヤの「上方に」、「上に」、「連結されて」または「結合されて」いると記載された場合、それは、他の要素または他の層に直接連結されたり、直接結合されたり、または介入された要素または層が存在してもよい。逆に、ある要素が他の要素または層に「直ぐ上に」、「直上に」、「直接に連結されて」または「直接に結合されて」いると記載されたとき、介入された要素または層は存在しない。同じ参照番号は、全体として同じ要素を指称する。
以下の実施例において、用語「上流」及び「下流」は、シガレットを構成するセグメントの相対的な位置を示すために使用された用語である。シガレットは、上流端部(すなわち、空気流入部分)及びそれに対向する下流端部(すなわち、空気排出部分)を含む。シガレットの使用時、ユーザは、シガレットの下流端部を口にすることができる。
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、様々な異なる形態としても具現され、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ないし図3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及びヒータ13を含む。図2及び図3を参照すれば、エアロゾル生成装置1は、蒸気化器14をさらに含む。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ないし図3に図示されたエアロゾル生成装置1には、本実施例に係わる構成要素が図示されている。したがって、図1ないし図3に図示された構成要素以外に他の汎用的な構成要素がエアロゾル生成装置1にさらに含まれることを、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。
また、図2及び図3には、エアロゾル生成装置1にヒータ13が含まれていると図示されているが、必要によって、ヒータ13は、省略されてもよい。
図1には、バッテリ11、制御部12及びヒータ13が一列に配置されていると図示されている。また、図2には、バッテリ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と図示されている。また、図3には、蒸気化器14及びヒータ13が並列に配置されていると図示されている。しかし、エアロゾル生成装置1の内部構造は、図1ないし図3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。
必要によって、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、ヒータ13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、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のみならず、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される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によっても具現されるということを、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してもよい。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ることができる。
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、電気伝導性トラック(track)を含み、電気伝導性トラックに電流が流れることにより、ヒータ13が加熱される。しかし、ヒータ13は、上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、他の例として、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誘導コイルを含んでもよく、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、細長形(例えば、棒状、針状、ブレード状)や、円筒状でもあり、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が複数個配置されてもよい。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、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の外部に配置される。また、ヒータ13の形状は、図1ないし図3に図示された形状に限定されず、多様な形状にも作製される。
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、それに限定されない。例えば、液体保存部、液体伝達手段、及び加熱要素は、独立したモジュールとしてエアロゾル生成装置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から脱着され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、各種果実香成分などを含んでもよいが、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、それらに限定されるものではない。
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によっても構成され、該液体伝達手段に巻かれる構造によっても配置される。加熱要素は、電流供給によって加熱され、加熱要素と接触された液体組成物に熱を伝達し、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。
例えば、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、それらに限定されるものではない。
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(例えば、パフ感知センサ、温度感知センサ、シガレット挿入感知センサなど)を含んでもよい。また、エアロゾル生成装置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たり、内部気体が流出されたりする構造にも作製される。
図1ないし図3には、図示されていないが、エアロゾル生成装置1は、別途のクレードルと共に、システムを構成することもできる。例えば、クレードルは、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ヒータ13が加熱されてもよい。
シガレット2は、一般的な燃焼型シガレットと類似している。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。
図4Aないし図4Bは、一実施例による誘導加熱方式を説明するための例示的な図面である。
誘導コイルは、バッテリから交流電流を供給されうる。バッテリから交流電流を供給された誘導コイルによって交流磁場(alternating magnetic field)が発生する。誘導コイルによって発生した交流磁場が負荷(例えば、サセプタ)を貫通することにより、負荷が加熱されうる。
図4Aを参照すれば、誘導コイルは、RLC回路410で表現されうる。RLC回路410は、インダクタンスL、抵抗R及びキャパシタンスCを含む。RLC回路410のトータルインピーダンスZTOTALは、インダクタンスのインピーダンスZ、抵抗のインピーダンスZ及びキャパシタンスのインピーダンスZの和によって算出される。
インダクタンスのインピーダンスZ、抵抗のインピーダンスZ及びキャパシタンスのインピーダンスZそれぞれは、下記数式1のように表現されうる。
Figure 0007211681000001
一方、共振(resonance)とは、振動システムがその固有振動数のような振動数を有する外力を周期的に受けて振幅が明らかに増加する現象を言う。共振は、力学的振動及び電気的振動など全ての振動で起こる現象である。一般的に、振動システムに加えられた外力の周波数がその振動システムの固有振動数と同一であれば、その振幅は大きくなる。
同じ原理で、一定距離内で離れている複数の振動体が互いに等しい周波数で振動する場合、前記複数の振動体は、互いに共振し、その場合、前記複数の振動体間には、抵抗が減少する。
RLC回路410の共振周波数fresoは、例えば、下記数式2によって決定されうる。
Figure 0007211681000002
図4Aのグラフ420を参照すれば、RLC回路410に共振周波数fresoを有する交流電流が印加されるとき、負荷(例えば、サセプタ)側に最大電力を伝達することができる。RLC回路410に印加される交流電流の周波数が共振周波数fresoと互いに異なるほど負荷側に伝達する電力値が減少する。
一方、数式2を参照すれば、RLC回路410の共振周波数fresoは、誘導コイルのインダクタンスL及びキャパシタンスCによって決定される。コイルを使用して磁場を形成する回路においてインダクタンスLは、コイルの回転数などによって決定され、キャパシタンスCは、コイル間の間隔、面積などによっても決定される。
図4Bには、互いに異なる共振周波数を有する2つの誘導コイルに対する周波数別に電力値に対するグラフ430が図示される。
第1誘導コイルに対するグラフ431を見れば、第1誘導コイルは、共振周波数f1を有し、第2誘導コイルに対するグラフ432を見れば、第2誘導コイルは、共振周波数f2を有する。
第1誘導コイル及び第2誘導コイルにf1周波数を印加する場合、第1誘導コイルは、共振して最大電力P1を負荷に伝達することができるが、第2誘導コイルは、f1が共振周波数f2に該当しないところ、最大電力P1よりも低い電力P2を負荷に伝達することができる。
図5A及び図5Bは、一実施例による誘導加熱方式を用いたエアロゾル生成システムの例を示す図面である。
図5A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、誘導コイル51及びサセプタ52を含む。また、エアロゾル生成装置1の空洞53には、シガレット2の少なくとも一部が収容される。
図5Aに図示されたエアロゾル生成装置1には、本実施例に係わる構成要素が図示されている。したがって、図5A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。
誘導コイル51は、空洞53周辺に位置することができる。図5Aには、誘導コイル51が空洞53を取り囲むように配置されると図示されているが、それに限定されない。
シガレット2がエアロゾル生成装置1の空洞53に収容されれば、エアロゾル生成装置1は、誘導コイル51が交流磁場(alternating magnetic field)を発生させるように誘導コイル51に電力を供給することができる。誘導コイル51によって発生した交流磁場がサセプタ52を貫通することにより、サセプタ52が加熱される。シガレット2内のエアロゾル生成物質は、加熱されたサセプタ52によって加熱されることにより、エアロゾルが生成される。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。
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、誘導コイル51が交流磁場を発生させるように電力を供給することができ、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及び誘導コイル51のみならず、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。
誘導コイル51は、バッテリ11から供給された電力によって交流磁場を発生させる電気伝導性コイルでもある。誘導コイル51は、空洞53の少なくとも一部を取り囲むように配置される。誘導コイル51によって発生した交流磁場は、空洞53の内側端部に配置されるサセプタ52に印加される。
サセプタ52は、誘導コイル51から発生する交流磁場が貫通されることにより加熱され、金属または炭素を含んでもよい。例えば、サセプタ52は、フェライト(ferrite)、強磁性合金(ferromagnetic alloy)、ステンレス鋼(stainless steel)及びアルミニウム(aluminum)のうち、少なくとも1つを含んでもよい。
また、サセプタ52は、黒鉛(graphite)、モリブデン(molybdenum)、シリコンカーバイド(silicon carbide)、ニオブ(niobium)、ニッケル合金(nickel alloy)、金属フィルム(metal film)、ジルコニア(zirconia)のようなセラミック、ニッケル(Ni)やコバルト(Co)のような遷移金属、ホウ素(B)やリン(P)のような準金属のうち、少なくとも1つを含んでもよい。しかし、サセプタ52は、前述した例に限定されず、交流磁場が印加されることにより、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とができる。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、ユーザによって設定されてもよい。
シガレット2がエアロゾル生成装置1の空洞53に収容されれば、サセプタ52は、シガレット2の内部に位置してもよい。したがって、加熱されたサセプタ52は、シガレット2内のエアロゾル生成物質の温度を上昇させることができる。
図5Aには、サセプタ52がシガレットの内部に挿入されると図示されているが、それに限定されない。例えば、サセプタ52は、管状の加熱要素、板状の加熱要素、針状の加熱要素または棒状の加熱要素を含んでもよく、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、サセプタ52が複数個配置されてもよい。この際、複数個のサセプタ52は、シガレット2の内部に挿入されるように配置され、シガレット2の外部に配置されてもよい。また、複数個のサセプタ52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、サセプタ52の形状は、図4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。
図5Bを参照すれば、互いに異なる共振周波数を有する第1誘導コイル511及び第2誘導コイル512がバッテリ11と並列に連結される。
誘導コイル51全般にわたって回転数、間隔、面積などが一定である場合、サセプタ52も全般にわたって一定温度に加熱される。
図5Bのように第1誘導コイル511及び第2誘導コイル512がバッテリ11と並列に連結される場合、第1誘導コイル511及び第2誘導コイル512は、バッテリ11から同一周波数の交流電流を供給されうる。この際、第1誘導コイル511及び第2誘導コイル512の共振周波数が異なる場合、第1誘導コイル511及び第2誘導コイル512それぞれから負荷に伝達する電力が異なりうる。
例えば、第1誘導コイル511が共振周波数f1を有し、第2誘導コイル512が共振周波数f2を有することができる。この際、バッテリ11からf1周波数の交流電流が第1誘導コイル511及び第2誘導コイル512それぞれに印加される場合、第1誘導コイル511は、第1負荷541に最大電力を伝達可能であるが、第2誘導コイル512は、第2負荷542に最大電力よりも低い電力を伝達する。
一方、第1誘導コイル511及び第2誘導コイル512の共振周波数は、インダクタンスL及びキャパシタンスCによって決定される。インダクタンスLは、コイルの回転数などによって決定され、キャパシタンスCは、コイル間の間隔、面積などによって決定されうる。
図6は、一実施例によるシガレットの例を示す図面である。
図6を参照すれば、シガレット600は、ニコチン移送部610、ニコチン発生部620及びフィルタ部を含む。フィルタ部は、冷却部630及びマウスフィルタ640を含む。必要によって、フィルタ部には、他の機能を行う他のセグメントをさらに含んでもよい。
ニコチン移送部610は、エアロゾル生成物質を含む。ニコチン移送部610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つが含まれうるが、それらに制限されない。ニコチン移送部610が加熱されることにより、エアロゾルが発生しうる。
ニコチン発生部620は、ニコチンが含まれたタバコ物質を含む。ニコチン発生部620は、タバコ葉、再構成タバコ及びタバコ顆粒のようなタバコ物質を含んでもよい。ニコチン発生部620は、シート(sheet)によって作製され、ストランド(strand)によって作製され、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。
冷却部630は、ニコチン移送部610及びニコチン発生部620のうち、少なくとも1つが加熱されることで生成されたエアロゾルを冷却させる。したがって、ユーザは、適当な温度のエアロゾルを吸い込むことができる。
一実施例において、冷却部630は、中空型酢酸セルロースフィルタでもある。他の実施例において、冷却部630は、ポリマー繊維によって作製されたフィルタでもある。冷却部630は、ポリマー繊維を製織するか、巻縮されたポリマーシートにも形成される。例えば、前記ポリマーは、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ乳酸(PLA)、酢酸セルロース(CA)及びアルミニウムホイルからなる群から選択された材料によっても作製される。
マウスフィルタ640は、酢酸セルロースフィルタでもある。
マウスフィルタ640は、円筒状であるか、内部に中空を含むチューブ状でもある。また、マウスフィルタ640は、リセス状でもある。
また、マウスフィルタ640には、少なくとも1つのカプセルが含まれる。ここで、カプセルは、香味及び/またはエアロゾルを発生させる機能を行ってもよい。例えば、カプセルは、香料を含む液体を被膜で覆い包んだ構造でもある。カプセルは、球状または円筒状を有することができるが、それらに制限されるものではない。
ニコチン移送部610及びニコチン発生部620で生成されたエアロゾルは、冷却部630を通過することにより、冷却され、冷却されたエアロゾルは、マウスフィルタ640を通じてユーザに伝達される。したがって、マウスフィルタ640に加香要素が添加される場合、ユーザに伝達される香味の持続性が増進されうる。
図6には、図示されていないが、シガレット600は、少なくとも1枚のラッパによっても包装される。ラッパには、外部空気が流入されたり、内部気体が流出されたりする少なくとも1つの孔(hole)が形成される。一例として、シガレット600は、1枚のラッパによっても包装される。他の例として、シガレット600は、2以上のラッパによって重畳して包装されてもよい。
図7A及び図7Bは、一実施例による複数の誘導コイルを含むエアロゾル生成システムの例示を示す図面である。
エアロゾル生成システムは、エアロゾル生成装置1及びシガレット2を含む。
エアロゾル生成装置1は、バッテリ11、制御部12、第1誘導コイル731、第2誘導コイル732、サセプタ及び空洞740を含んでもよい。シガレット2は、ニコチン移送部711、ニコチン発生部712、冷却部713及びマウスフィルタ714を含んでもよい。但し、図7A及び図7Bに図示された構成要素以外に他の構成要素がさらに含まれることを、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。
シガレット2がエアロゾル生成装置1の空洞740に収容されれば、エアロゾル生成装置1は、第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732が交流磁場(alternating magnetic field)を発生させるように、バッテリ11から第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732に電力を供給することができる。第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732によって発生した交流磁場がサセプタを貫通することにより、サセプタは、ニコチン移送部711及びニコチン発生部712を加熱することができる。
第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732は、バッテリ11(及び/または制御部12)と並列に連結される。第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732は、バッテリ11から同一周波数の交流電流を供給されうる。この際、第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732の共振周波数が異なる場合、第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732それぞれからサセプタに伝達する電力が異なりうる。
図7Aを参照すれば、細長形のサセプタ721a、721bを含むエアロゾル生成システムが図示される。
サセプタ721a、721bは、エアロゾル生成装置1の一部でもある。サセプタ721a、721bは、空洞740の内側端部に形成される支持部741から空洞740の長手方向に沿って延びる。
シガレット2は、ニコチン移送部711及びニコチン移送部711の下流端部に連結されるニコチン発生部712を含んでもよい。
ニコチン移送部711は、保湿剤(例えば、グリセリン、プロピレングリコールなど)を含んでもよく、ニコチン移送部711が加熱されることにより、エアロゾルが発生しうる。ニコチン発生部712は、ニコチンが含まれたタバコ物質(タバコ葉、再構成タバコ、タバコ顆粒など)を含み、ニコチン発生部712が加熱されることにより、ニコチンが生成される。
ニコチン移送部711とニコチン発生部712に含まれた物質が互いに異なるので、ユーザに最上のタバコ風味を提供するためのニコチン移送部711及びニコチン発生部712の加熱温度は、互いに異なりうる。
シガレット2がエアロゾル生成装置1の空洞740に収容されれば、サセプタ721a、721bがシガレット2内部に挿入されるが、この際、サセプタの第1部分721aは、ニコチン移送部711の内部に位置し、サセプタの第2部分721bは、ニコチン発生部712の内部に位置してもよい。
第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732がバッテリ11と並列に連結される。その場合、第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732は、バッテリ11から同一周波数の交流電流を供給されうる。
第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732それぞれの共振周波数は、インダクタンスL及びキャパシタンスCによって決定される。インダクタンスLは、コイルの回転数などによって決定され、キャパシタンスCは、コイルの間の間隔、面積などによっても決定される。
第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732は、互いに異なる共振周波数を有する場合、第1誘導コイル731に対応するサセプタの第1部分721aの加熱温度と、第2誘導コイル732に対応するサセプタの第2部分721bの加熱温度が変わりうる。
また、サセプタの第1部分721aは、ニコチン移送部711を加熱し、サセプタの第2部分721bは、ニコチン発生部712を加熱するところ、ニコチン移送部711とニコチン発生部712の加熱温度が変わりうる。
サセプタの第1部分721aがニコチン移送部711を加熱する温度は、サセプタの第2部分721bがニコチン発生部712を加熱する温度よりもさらに30℃ないし100℃高い。望ましくは、サセプタの第1部分721aがニコチン移送部711を加熱する温度は、サセプタの第2部分721bがニコチン発生部712を加熱する温度よりもさらに50℃ないし80℃高い。
例えば、サセプタの第1部分721aによってニコチン移送部711は、180℃ないし250℃で加熱され、サセプタの第2部分721bによってニコチン発生部712は、150℃ないし200℃で加熱される。
しかし、ニコチン移送部711及びニコチン発生部712の最適の加熱温度は、各セグメントを構成する物質の種類、組成比などによっても異なる。
一方、サセプタ721a、721bは、シガレット2の一部でもある。シガレット2のニコチン移送部711及びニコチン発生部712の内部にサセプタ721a、721bが含まれる。サセプタ721a、721bは、シガレット2の長手方向に沿って延びる。
サセプタ721a、721bがシガレット2に含まれた場合、サセプタの第1部分721a及びサセプタの第2部分721bは、互いに連結されて単一加熱体を形成するか、分離された状態でそれぞれニコチン移送部711及びニコチン発生部712の内部に位置してもよい。
図7Bを参照すれば、円筒状のサセプタ722a、722bを含むエアロゾル生成システムが図示される。
以下、図7Aと重複する説明は、便宜上、省略する。
サセプタ722a、722bは、エアロゾル生成装置1の一部でもある。サセプタ722a、722bは、空洞740を形成する内側壁742に沿って空洞740の長手方向に延びる。
シガレット2がエアロゾル生成装置1の空洞740に収容されれば、サセプタ722a、722bは、シガレット2の外部を取り囲むように位置してもよい。この際、サセプタの第1部分722aは、ニコチン移送部711と対応する位置に、サセプタの第2部分722bは、ニコチン発生部712と対応する位置に位置してもよい。
ニコチン移送部711及びニコチン発生部712を互いに異なる温度で加熱するために、サセプタの第1部分722a及びサセプタの第2部分722bの加熱温度は、互いに異なりうる。
互いに異なる共振周波数を有する第1誘導コイル731及び第2誘導コイル732がバッテリ11と並列に連結されて同一周波数の交流電流を供給される場合、第1誘導コイル731に対応するサセプタの第1部分722aの加熱温度と、第2誘導コイル732に対応するサセプタの第2部分722bの加熱温度は異なりうる。
結果として、サセプタの第1部分722aは、ニコチン移送部711を加熱し、サセプタの第2部分722bは、ニコチン発生部712を加熱するところ、ニコチン移送部711とニコチン発生部712の加熱温度も異なりうる。
一方、サセプタ722a、722bは、シガレット2の一部でもある。サセプタ722a、722bは、シガレット2の外側面に位置してシガレット2の長手方向に沿って延びる。例えば、サセプタの第1部分722a及びサセプタの第2部分722bそれぞれは、ニコチン移送部711とニコチン発生部712を取り囲むように位置してもよい。また、サセプタ722a、722bは、少なくとも1枚のラッパによっても包装される。
サセプタの第1部分722a及びサセプタの第2部分722bがシガレット2の一部である場合、サセプタの第1部分722a及びサセプタの第2部分722bは、互いに連結されて単一加熱体を形成するか、分離された状態でそれぞれニコチン移送部711及びニコチン発生部712と対応する位置に位置してもよい。
図8は、一実施例によるエアロゾル生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図8を参照すれば、エアロゾル生成装置800は、制御部810、ヒータ820、バッテリ830、メモリ840、センサ850及びインターフェース760を含んでもよい。しかし、エアロゾル生成装置800の内部構造は、図8に図示されたところに限定されない。エアロゾル生成装置800の設計によって、図8に図示されたハードウェア構成の一部が省略されるか、新たな構成がさらに追加されるということを、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。
ヒータ820は、制御部810の制御によってバッテリ830から供給された電力によって電気的に加熱される。ヒータ820は、シガレットを収容するエアロゾル生成装置800の収容通路内部に位置する。シガレットが外部からエアロゾル生成装置800の挿入孔を通じて挿入された後、収容通路に沿って移動することで、シガレットの一端がヒータ820の内部に挿入されうる。したがって、加熱されたヒータ820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820は、シガレットの内部に挿入される形態であれば、制限なしに該当しうる。
ヒータ820は、熱源及び熱伝逹物体を含んでもよい。例えば、ヒータ820の熱源は、電気抵抗性パターンを備えたフィルム(film)状にも作製され、フィルム状のヒータ820は、熱伝逹物体(例えば、熱伝達管)の外側表面の少なくとも一部を取り囲むようにも配置される。
熱伝逹物体は、アルミニウムやステンレススチール(stainless steel)のように熱を伝達する金属素材や、合金素材や、炭素や、セラミック素材などを含んでもよい。ヒータ820の電気抵抗性パターンに電力が供給されれば、熱が発生し、発生した熱は、熱伝逹物体を通じてエアロゾル生成物質を加熱することができる。
エアロゾル生成装置800は、別途の温度感知センサを含んでもよい。または、別途の温度感知センサが備えられる代わりに、ヒータ820が温度感知センサの役割を行ってもよい。または、ヒータ820が温度感知センサの役割を行うと共に、エアロゾル生成装置800は、別途の温度感知センサを含んでもよい。温度感知センサは、伝導性トラックまたは素子形態にヒータ820上に配置されうる。
例えば、温度感知センサにかかる電圧及び温度感知センサに流れる電流が測定されれば、抵抗Rが決定されうる。この際、下記数式3によって温度感知センサは、温度Tを測定することができる。
Figure 0007211681000003
数式3において、Rは、温度感知センサの現在抵抗値を意味し、Rは、温度T(例えば、0℃)での抵抗値を意味し、αは、温度感知センサの抵抗温度係数を意味する。伝導性物質(例えば、金属)は、固有の抵抗温度係数を有しているところ、温度感知センサを構成する伝導性物質によってαは、予め決定されうる。したがって、温度感知センサの抵抗Rが決定される場合、前記数式3によって温度感知センサの温度Tが演算されうる。
制御部810は、エアロゾル生成装置800の全般的な動作を制御するハードウェアである。制御部810は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラのようなプロセッシングユニットによって具現された集積回路である。
制御部810は、センサ850によってセンシングされた結果を分析し、後続して行われる処理を制御する。制御部810は、センシング結果によってバッテリ830からヒータ820への電力供給を開始または中断させうる。また、制御部810は、ヒータ820が所定の温度まで加熱されるか、適切な温度を保持するように、ヒータ820に供給される電力の量及び電力が供給される時間を制御することができる。また、制御部810は、インターフェース760の多様な入力情報及び出力情報を処理することができる。
制御部810は、エアロゾル生成装置800を用いたユーザのパフ回数をカウントし、カウント結果によって、ユーザの喫煙を制限するようにエアロゾル生成装置800の関連機能を制御することができる。
メモリ840は、エアロゾル生成装置800内で処理される各種データを保存するハードウェアであって、メモリ840は、制御部810で処理されたデータ及び処理されるデータを保存することができる。メモリ840は、DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory)のようなRAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)などの多様な種類によって具現される。
メモリ840は、喫煙時刻、喫煙回数のようなユーザの喫煙パターンに係わるデータを保存することができる。また、メモリ840には、シガレットが収容通路に収容された場合の基準温度変化値関連データが保存されうる。
また、メモリ840は、複数の温度補正アルゴリズムを保存することができる。
バッテリ830は、エアロゾル生成装置800の動作に用いられる電力を供給する。すなわち、バッテリ830は、ヒータ820が加熱されるように電力を供給することができる。また、バッテリ830は、エアロゾル生成装置800内に備えられた他のハードウェア、制御部810、センサ850、及びインターフェース760の動作に必要な電力を供給することができる。バッテリ830は、リチウムリン酸鉄(LiFePO)バッテリでもあるが、それに制限されず、酸化リチウムコバルト(LiCoO)バッテリ、リチウムチタン酸塩バッテリなどによっても作製される。バッテリ830は、充電可能なバッテリであるか、使い捨てバッテリでもある。
センサ850は、パフ感知(puff detect)センサ(温度感知センサ、流量(flow)感知センサ、位置感知センサなど)、シガレット挿入感知センサ、ヒータ820の温度感知センサ及びシガレット再使用感知センサなど多様な種類のセンサを含んでもよい。センサ850によってセンシングされた結果は、制御部810に伝達され、制御部810は、センシング結果によってヒータ温度の制御、喫煙の制限、シガレット挿入有/無判断、お知らせ表示、再使用シガレット如何のような多様な機能が行われるようにエアロゾル生成装置800を制御することができる。
インターフェース760は、視覚情報を出力するディスプレイまたはランプ、触覚情報を出力するモータ、音情報を出力するスピーカ、ユーザから入力された情報を受信するか、ユーザに情報を出力する入/出力(I/O)インターフェーシング手段(例えば、ボタンまたはタッチスクリーン)とデータ通信を行うか、充電電力を供給されるための端子、外部デバイスと無線通信(例えば、WI-FI, WI-FI Direct, Bluetooth(登録商標), NFC(Near-Field Communication)など)を行うための通信インターフェーシングモジュールなどの多様なインターフェーシング手段を含んでもよい。但し、エアロゾル生成装置800は、前記例示された多様なインターフェーシング手段のうち、一部のみを取捨選択して具現されてもよい。
一方、エアロゾル生成装置800は、蒸気化器(図示せず)をさらに含んでもよい。蒸気化器(図示せず)は、液体保存部、液体伝達手段、及び液体を加熱する加熱要素を含んでもよい。
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、蒸気化器から着脱されるようにも作製され、蒸気化器と一体としても作製される。
例えば、液状組成物液状組成物は、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、各種果実香成分などを含んでもよいが、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加熱要素として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、それらに限定されるものではない。
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によっても構成され、該液体伝達手段に巻かれる構造にも配置される。加熱要素は、電流供給によって加熱され、加熱要素と接触された液体組成物に熱を伝達して液体組成物を加熱することができる。その結果、エアロゾルが生成されうる。
例えば、蒸気化器は、カトマイザ(cartomizer)または霧化器(atomizer)とも称されるが、それらに限定されるものではない。
図1、図2、図7A、図7B及び図8の制御部12及びインターフェース860のように図面においてブロックで表現される構成要素、エレメント、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、一実施例によって、前述した個別的な機能を行う多様な数のハードウェア、ソフトウェア及び/またはファームウエ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、1つ以上のマイクロプロセッサまたは他の制御装置の制御を通じて個別的な機能を行うメモリ、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、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語を含むモジュール、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、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実行されうる。また、このような構成要素のうち、少なくとも1つは個別的な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、プロセッサによっても具現される。そのような構成要素の2つ以上は、全ての動作または組み合わせられた2つ以上の構成要素の機能を行う1つの単一構成要素によっても組み合わせられる。また、このような構成要素のうち、少なくとも1つの機能の少なくとも一部は、そのような構成要素のうち、他の1つによっても行われる。また、前述したブロック図にバスが図示されていないにしても、構成要素間の連結は、バスを通じて行われる。前述した例示的な実施例の機能的側面は、1つ以上のプロセッサを行うアルゴリズムによっても具現される。これに付け加えて、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用いてもよい。
上述した実施例に係わる説明は、例示的なものに過ぎず、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、それにより、多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならず、請求範囲に記載の内容と同等な範囲にある全ての相違点は、請求範囲によって決定される保護範囲に含まれるものと解釈されねばならない。

Claims (10)

  1. エアロゾル生成システムにおいて、
    シガレットと、
    前記シガレットの少なくとも一部を収容する空洞と、
    前記空洞の周辺に位置する第1誘導コイルと、
    前記空洞の周辺に位置し、前記第1誘導コイルと並列に連結された第2誘導コイルと、
    前記第1誘導コイル及び前記第2誘導コイルに交流電流を供給するバッテリと、
    前記第1誘導コイル及び前記第2誘導コイルによって加熱されるサセプタと、
    制御部と、を含み、
    前記第1誘導コイルと前記第2誘導コイルは、互いに異なる共振周波数を有し、
    前記シガレットは、前記第1誘導コイルにより加熱されるニコチン移送部と、前記ニコチン移送部の下流端部に連結され、前記第2誘導コイルにより前記ニコチン移送部より低い温度で加熱されるニコチン発生部と、を含み、
    前記制御部は、前記シガレットが前記空洞に収容されると、前記バッテリから前記第1誘導コイルと前記第2誘導コイルに同一周波数の交流電流を同時に供給し、前記ニコチン移送部が前記第1誘導コイルに対応する前記サセプタの第1部分により加熱され、前記ニコチン発生部が前記第2誘導コイルに対応する前記サセプタの第2部分により加熱される、エアロゾル生成システム。
  2. 前記第1誘導コイルと前記第2誘導コイルのインダクタンス及びコンダクタンスのうち、少なくとも1つが互いに異なる、請求項1に記載のエアロゾル生成システム。
  3. 前記シガレットは前記ニコチン発生部の下流端部に連結されたフィルタをさらに含む、請求項1に記載のエアロゾル生成システム。
  4. 前記サセプタの第1部分が前記ニコチン移送部を加熱する温度は、前記サセプタの第2部分が前記ニコチン発生部を加熱する温度よりも30℃ないし100℃さらに高い、請求項1に記載のエアロゾル生成システム。
  5. 前記ニコチン移送部は、180℃ないし250℃に加熱され、前記ニコチン発生部は、150℃ないし200℃に加熱される、請求項1に記載のエアロゾル生成システム。
  6. 前記フィルタは、
    前記ニコチン発生部の下流端部に連結された冷却部と、
    前記冷却部の下流端部に連結されたマウスフィルタと、を含む、請求項3に記載のエアロゾル生成システム。
  7. 前記エアロゾル生成システムは、
    前記空洞の内側端部に形成される支持部をさらに含み、
    前記サセプタは、前記支持部から前記空洞の長手方向に沿って延びる細長形である、請求項1に記載のエアロゾル生成システム。
  8. 前記エアロゾル生成システムは、
    前記空洞を形成する内側壁をさらに含み、
    前記サセプタは、前記内側壁に沿って前記空洞の長手方向に沿って延びる円筒状である、請求項1に記載のエアロゾル生成システム。
  9. 前記サセプタは、前記シガレットの内部に含まれ、前記シガレットの長手方向に沿って延びる細長形である、請求項1に記載のエアロゾル生成システム。
  10. 前記サセプタは、前記シガレットの長手方向に沿って延びる円筒状であり、前記シガレットの外側面に位置する、請求項1に記載のエアロゾル生成システム。
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