JP7308976B2 - 複合ヒーティングエアロゾル発生装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エアロゾル発生装置に関し、複数のエアロゾル形成基材を備える喫煙物品を加熱できる複合ヒーティングエアロゾル発生装置に関する。
図１は、従来技術に係るエアロゾル形成基材を加熱するための誘導加熱装置を示す図である。誘導加熱装置１は、プラスチックからなる装置ハウジング１０及び充電式バッテリ１１ａを持つＤＣ電源を含む。
誘導加熱装置１は、充電式バッテリ１１ａを充電するための充電ステーション（charging station）又は充電装置に誘導加熱装置をドッキングするためのピン１２ａを含むドッキングポート（docking port）１２をさらに含む。また、誘導加熱装置１は、所望の周波数、例えば前述したように、５ＭＨｚの周波数で作動するように構成された電力供給電子機器１３を含む。電力供給電子機器１３は、適切な電気連結部１３ａを介して充電式バッテリ１１ａと電気的に連結される。
サセプタ２１を含むタバコ－含有固体エアロゾル形成基材２０は、装置ハウジング１０の近位末端で空洞１４内に受容され、作動の間に、インダクタＬ２（螺旋形状で巻線された円筒形インダクタコイル）が喫煙物品２のタバコ－含有固体エアロゾル形成基材２０のサセプタ２１に誘導結合される。喫煙物品２のフィルター部２２は、誘導加熱装置１の空洞１４の外部に配列され、作動の間に、消費者がフィルター部２２を介してエアロゾルを吸入することもできる。
誘導加熱装置はエアロゾル形成基材に熱的に隣接して配列されるインダクタ（inductor）を含み、エアロゾル形成基材はサセプタ（susceptor）を含む。インダクタの交番磁場は、サセプタにヒステリシス損失（hysteresis loss）及び渦電流（eddy current）を発生させることで、サセプタが、エアロゾルを形成できる揮発性成分の放出可能温度までエアロゾル形成基材を加熱させることになる。
前記のような誘導加熱装置１では、複数のエアロゾル形成基材を備える喫煙物品を加熱できる構成に関して開示してない。近年、一般の巻きタバコの短所が克服できる代替方法に関する需要が増加しており、例えば、巻きタバコの燃焼によりエアロゾルを生成させる方法でない、巻きタバコ内のエアロゾル発生物質の加熱によりエアロゾルを生成させる方法に関する需要が増加している。
一般に、タバコ媒質の主原料であるスラリー板状葉シートの場合、引張力が弱くて製造適性が困難であり、タバコ媒質に保湿剤も多量含まれているため、物理性が脆弱である。また、グリセリン等のような液状を含有したタバコ媒質は、親水性により周囲環境の湿度にも敏感であるため、製造工程の環境を制御するのに困難がある。タバコ媒質内に含有させることができる液状の量にも限界がある。
タバコ媒質を含む巻きタバコの以外に、別途のカトマイザー（cartomizer）に液状を保管してエアロゾルをさらに発生させて、ユーザが巻きタバコの吸入時に液状から由来するエアロゾルを巻きタバコを通じて吸入する場合（所謂、‘ハイブリッドタイプ’）も提案されているが、カトマイザーに含まれた液状を管理するのに困難（流通期限や変質など）があり、カトマイザーから生成されたエアロゾルが移動する気流パスに凝縮物が発生し、汚染が発生する恐れがある。
これにより、使い捨ての喫煙物品内に液状を提供し、これからエアロゾルを得るためのニーズが存在し、エアロゾルを発生できる互いに異なるエアロゾル形成基材を一つの喫煙物品に含んで吸入するために、このような喫煙物品を使用してエアロゾルを発生できる装置に対する必要性がある。
大韓民国登録特許１０－０３８５３９５号 大韓民国登録特許１０－１６７８３３５号 大韓民国公開特許１０－２０１７－０００７２３５号
本発明の目的は、別途に制御可能な複数のヒーティング手段により、複数のエアロゾル形成基材を備える喫煙物品が加熱できる複合ヒーティングエアロゾル発生装置を提供することにある。
本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置は、第１のエアロゾル形成基材と、第１のエアロゾル形成基材の上流に第２のエアロゾル形成基材とを備える喫煙物品のための、把持及び携帯が可能なサイズのエアロゾル発生装置において、装置内に提供され、喫煙物品が挿入できる空洞と、装置内に提供され、喫煙物品の第１のエアロゾル形成基材の内部又は外部を第１の温度範囲で加熱できる第１のヒーティング手段と、装置内に提供され、喫煙物品の第２のエアロゾル形成基材の内部又は外部を第２の温度範囲で加熱できる第２のヒーティング手段と、装置内に提供され、第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段の温度を各々感知する第１のセンサ及び第２のセンサと、装置内に提供され、直流電源として働く再充電可能なバッテリと、装置内に提供され、第１のセンサ、第２のセンサ及びバッテリと電気的に連結され、バッテリから供給される直流電源を受信して、第１のセンサ及び第２のセンサの感知値によって第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段を各々制御する制御部とを含む。
本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置は、複数のエアロゾル形成基材の温度を各々制御できる複数のヒーティング手段を備えることで、互いに異なるエアロゾル形成基材を備えた喫煙物品を一気に吸入できるという長所がある。
本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置は、圧力センサを備え、ユーザのパフ動作（Puffing）による圧力変化を感知して、パフ動作の量に対する累積の積分値によってヒーティングをオン－オフ（On-Off）することで、ユーザの吸入パターンに制限されず、可変的にヒーティング時間が制御できる。
本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置は、励磁コイル及びサセプタ間に断熱部を備えることで、励磁コイルの過熱を防止し、加熱効率の向上を図ることができる。
本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置は、サセプタの材質によって共振周波数を変更して加熱効率を高めることができる。
従来技術に係るエアロゾル形成基材を加熱するための誘導加熱装置を示す図である。 本発明の複合ヒーティングエアロゾル発生装置に使用できる好適な一実施例の喫煙物品の一部分解斜視図及びその断面図を概念的に示す。 図２に示す喫煙物品の構成要素及びこれを囲むラッピングペーパーの構成を概念的に示す。 図３に示す吸湿体を得るために吸湿体ロッドが製造される過程を示す概念図である。 図４に示す吸湿体ロッドから本発明の複合ヒーティングエアロゾル発生装置に使用できる喫煙物品に具備される液状カートリッジを製造するために、液状カートリッジをカットするカット工程を概念的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第１の実施例により、第１のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第２の実施例により、第１のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第３の実施例により、第１のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第４の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第５の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第６の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第７の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第８の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第９の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第１０の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第１１の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第１２の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第１３の実施例により、第１のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第１４の実施例により、第１のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置の多様な実施例の以下のような概念図である。第１５の実施例により、第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段として一つの抵抗加熱方式のヒータを有する複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。 本発明に係る抵抗加熱方式のヒータと、誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、温度制御及び加熱時間制御を説明するための一実施例を示すブロック図である。 本発明に係る誘導加熱方式のヒータと、誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、温度制御及び加熱時間制御を説明するための一実施例を示すブロック図である。 本発明に係る抵抗加熱方式のヒータと、抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、温度制御及び加熱時間制御を説明するための一実施例を示すブロック図である。 本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、パフ動作の量による時間制御を説明するためのグラフである。 本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、温度制御及びヒーティング制御の一実施例を説明するためのグラフである。 本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、制御部のキャパシタスイッチ制御による共振周波数の調節を説明するための回路ブロック図の一実施例を示す。 本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、制御部のキャパシタスイッチ制御による共振周波数の調節を説明するための回路ブロック図の他の実施例を示す。
本発明の一実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置は、第１のエアロゾル形成基材と、第１のエアロゾル形成基材の上流に第２のエアロゾル形成基材とを備える喫煙物品のための、把持及び携帯が可能なサイズのエアロゾル発生装置において、装置内に提供され、喫煙物品が挿入できる空洞と、装置内に提供され、喫煙物品の第１のエアロゾル形成基材の内部又は外部を第１の温度範囲で加熱できる第１のヒーティング手段と、装置内に提供され、喫煙物品の第２のエアロゾル形成基材の内部又は外部を第２の温度範囲で加熱できる第２のヒーティング手段と、装置内に提供され、第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段の温度を各々感知する第１のセンサ及び第２のセンサと、装置内に提供され、直流電源として働く再充電可能なバッテリと、装置内に提供され、第１のセンサ、第２のセンサ及びバッテリと電気的に連結され、バッテリから供給される直流電源を受信して、第１のセンサ及び第２のセンサの感知値によって第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段を各々制御する制御部とを含む。
実施例により、喫煙物品に具備された第１のエアロゾル形成基材は液状カートリッジであり、第２のエアロゾル形成基材はタバコ体である。
実施例により、喫煙物品に具備された第１のエアロゾル形成基材はタバコ体であり、第２のエアロゾル形成基材は液状カートリッジである。
実施例により、喫煙物品に具備された第１のエアロゾル形成基材及び第２のエアロゾル形成基材は、タバコ体である。
実施例により、タバコ体はグリセリンＶＧを含む。
実施例により、喫煙物品に具備された第１のエアロゾル形成基材及び第２のエアロゾル形成基材は、液状カートリッジである。
実施例により、液状カートリッジは、グリセリンＶＧを含む液状又はゲル状組成物を含む。
実施例により、喫煙物品はフィルター及びチューブをさらに含み、フィルター、チューブ、タバコ体及び液状カートリッジが一つのラッピングペーパーによりラッピングされて形成される。
実施例により、喫煙物品はフィルター及びチューブをさらに含み、フィルター、チューブ及びタバコ体が一つのラッピングペーパーによりラッピングされて形成される。
実施例により、喫煙物品はフィルター及びチューブをさらに含み、フィルター、チューブ及び液状カートリッジが一つのラッピングペーパーによりラッピングされて形成される。
実施例により、装置内に提供され、制御部と電気的に連結される圧力センサをさらに備え、制御部は、圧力センサから入力される感知値によってパフ動作（Puffing）の量に対する積分値を計算して、累積の積分値によって第１のヒーティング手段及び／又は第２のヒーティング手段を制御する。
実施例により、第１のヒーティング手段は抵抗加熱方式のヒータであり、第２のヒーティング手段は誘導加熱方式のヒータである。
実施例により、第１のヒーティング手段は誘導加熱方式のヒータであり、第２のヒーティング手段は抵抗加熱方式のヒータである。
実施例により、第１のヒーティング手段は誘導加熱方式のヒータであり、第２のヒーティング手段は誘導加熱方式のヒータである。
実施例により、第１のヒーティング手段は抵抗加熱方式のヒータであり、第２のヒーティング手段は抵抗加熱方式のヒータである。
実施例により、抵抗加熱方式のヒータは、発熱抵抗パターンを含むパイプヒータである。
実施例により、抵抗加熱方式のヒータは、侵入式ヒータである。
実施例により、第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段は、一体で形成され、空洞に挿入される喫煙物品の下部中央を貫通して挿入され、喫煙物品内の第１のエアロゾル形成基材及び第２のエアロゾル形成基材と直接的に接触する浸入式ヒータである。
実施例により、誘導加熱方式のヒータは、励磁コイル及び励磁コイルと反応して渦電流損失により誘導発熱が発生して喫煙物品を加熱するサセプタである。
実施例により、装置内に提供され、制御部及び励磁コイル間に連結される複数のキャパシタスイッチを備え、制御部は、複数のキャパシタスイッチの少なくとも一つをオン－オフ（On-Off）制御して、励磁コイルから供給する交流電流の周波数を制御する。
実施例により、励磁コイルのインダクタンスを感知するセンサを備える。
実施例により、励磁コイルのインピーダンスを感知するセンサを備える。
実施例により、サセプタ及び励磁コイル間に提供され、サセプタの熱が励磁コイルに伝達されることを防止する断熱部を含む。
実施例により、断熱部は、断熱パイプの外壁に断熱遮蔽機能付きの断熱フィラーを利用する断熱フィルムを付着した。
実施例により、断熱フィラーはセラミックパウダーからなる。
実施例により、サセプタは、第１のエアロゾル形成基材及び／又は第２のエアロゾル形成基材の中央に挿設された中空パイプ形状である。
実施例により、サセプタは、ステンレス、ニッケル及びコバルトの少なくとも一つの材質からなる。
実施例により、誘導加熱方式のヒータは、励磁コイル及び励磁コイルと反応して渦電流損失により誘導発熱が発生して喫煙物品を加熱するサセプタであり、サセプタは、空洞に挿入される喫煙物品の下部中央を貫通して挿入され、喫煙物品内の第２のエアロゾル形成基材と直接的に接触する。
実施例により、第２のヒーティング手段の抵抗加熱方式のヒータは、浸入式ヒータである。
本発明は、多様な変換が可能であり、色々な実施例を持つが、特定の実施例を図に例示し、詳細な説明に詳しく説明する。本発明の効果及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、図と共に詳細に後述する実施例等を参照すれば明確になる。ところが、本発明は、以下で開示する実施例等に限定されず、多様な形態で具現できる。
以下の実施例において、単数の表現は、文脈上において明確に特定しない限り、複数の表現を含む。
以下の実施例において、「含む」又は「有する」などのような用語は、明細書上に記載された特徴や構成要素が存在することを意味し、一つ以上の異なる特徴や構成要素が付加される可能性を予め排除するものではない。
以下の実施例において、「上流」及び「下流」とは、ユーザが喫煙物品を用いて空気を吸引する方向を基準として、喫煙物品を構成するセグメント等の相対的な位置を示すために使用された用語である。喫煙物品は、上流端部（即ち、空気が入る部分）及び下流端部（即ち、空気が出る部分）を含む。喫煙物品の使用時、ユーザは喫煙物品の下流端部を銜え、喫煙物品の上流端部を通して吸入されて喫煙物品の内部を通過して下流端部に出る空気を吸入できることになる。下流端部は上流端部の下流に位置し、一方、「端部」という用語も「末端」として記述できる。
図では、説明の便宜上、構成要素らがその大きさが誇張又は縮小され得る。例えば、図に示す各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜のために任意に示すので、本発明が必ずしも示すのに限定されるものではない。
以下では、添付図面に基づき、本発明の実施例に関して、本発明が属する技術分野における通常の知識を有した人が容易に実施できるように詳細に説明する。ところが、本発明は、ここで説明する実施例に限定されず、多様な異なる形態で具現できる。
本発明の一実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置は、第１のエアロゾル形成基材と、第１のエアロゾル形成基材の下流に第２のエアロゾル形成基材とを備える喫煙物品のための、把持及び携帯が可能なサイズのエアロゾル発生装置において、装置内に提供され、喫煙物品が挿入できる空洞と、装置内に提供され、喫煙物品の第１のエアロゾル形成基材の内部又は外部を第１の温度範囲で加熱できる第１のヒーティング手段と、装置内に提供され、喫煙物品の第２のエアロゾル形成基材の内部又は外部を第２の温度範囲で加熱できる第２のヒーティング手段と、装置内に提供され、第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段の温度を各々感知する第１のセンサ及び第２のセンサと、装置内に提供され、直流電源として働く再充電可能なバッテリと、装置内に提供され、第１のセンサ、第２のセンサ及びバッテリと電気的に連結され、バッテリから供給される直流電源を受信して、第１のセンサ及び第２のセンサの感知値によって第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段を各々制御する制御部とを含む。
図２は、本発明の複合ヒーティングエアロゾル発生装置に使用される好適な一実施例の喫煙物品の一部分解斜視図及びその断面図を概念的に示し、図３は、図２に示す喫煙物品の構成要素及びこれを囲むラッピングペーパーの構成を概念的に示す。
本発明の複合ヒーティングエアロゾル発生装置に使用できる喫煙物品は、燃焼によらず、電気抵抗方式や誘導加熱方式などにより喫煙物品を加熱することで、喫煙物品からエアロゾルを生成させ、ユーザがこのようなエアロゾルを吸入して使用する形態である。このような喫煙物品は、従来の喫煙物品タバコ一本と類似な回数の吸入行為をするのに適当な量のエアロゾル形成基材（aerosol-forming substrate）及び／又はタバコ刻葉を喫煙物品内に含み、既定の量だけエアロゾルが発生した後には、それ以上有意味な量のエアロゾルを発生させず、ユーザによって使い捨てられる。
本発明の一実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置に使用できる喫煙物品５０は、上流端部に第２のエアロゾル形成基材としてタバコ刻葉を含むタバコ体５８、その直下流に第１のエアロゾル形成基材として液状組成物を含む液状カートリッジ５６、その直下流にエアロゾル移動通路を提供するペーパーチューブ５４、及び、マウスピースとして働くフィルター５２が積層された構造を有し、これらはラッピングペーパー６０によりラッピングされる。以下の説明では、前述した構造の喫煙物品５０について記述するが、実施例によって液状組成物による液状カートリッジ５６及びタバコ刻葉によるタバコ体５８の相対的な位置は反対になり得る。また、第２のエアロゾル形成基材としてタバコ体５８の代りに、第１のエアロゾル形成基材である液状カートリッジ５６の上流端部に第２のエアロゾル形成基材として他の液状カートリッジ５６が配置され得る。また、第１のエアロゾル形成基材である液状カートリッジ５６の代りに、第２のエアロゾル形成基材であるタバコ体５８の下流端部に第１のエアロゾル形成基材として他のタバコ体５８が配置され得る。
液状カートリッジ５６は、液状又はゲル状組成物と、液状又はゲル状組成物が 吸湿された液状又はゲル状吸湿体と、液状又はゲル状吸湿体を７乃至２０ｍｍの長さ及び５乃至８ｍｍの直径を有するシリンダ形状で側面をラッピングするラッピングペーパーとを含み、液状又はゲル状吸湿体は、液状カートリッジ内の液状又はゲル状吸湿体に７０乃至１２０ｍｇの液状組成物を吸湿して液状カートリッジ内に維持するのに充分な吸湿率を持つ。７乃至２０ｍｍの長さ及び５乃至８ｍｍの直径を有するシリンダ形状は、現在使用されている通常のタバコ又は加熱式喫煙物品の規格に符合するサイズであって、このような規格を持つ液状カートリッジ５６は、加熱式喫煙物品に挿入されて別途のラッピングペーパー６０によりラッピングされる場合、ユーザの立場から見れば、通常のタバコ又は加熱式喫煙物品と差異がない。
このような規格を持つ液状カートリッジ５６の液状吸湿体に７０乃至１２０ｍｇの液状又はゲル状組成物を吸湿させ、このような数値範囲は、一本の喫煙物品に提供されるタバコ刻葉からエアロゾルをユーザが吸入する時、液状組成物から由来するエアロゾルを共に提供できる量の液状組成物の量を示す。前記下限値（７０ｍｇ）未満の液状又はゲル状組成物が液状吸湿体に吸湿される場合には、ユーザが加熱式喫煙物品に提供されるタバコ刻葉から由来するエアロゾルを吸入する過程において、液状組成物から由来するエアロゾルが不足になり得るため、液状カートリッジに吸湿される液状組成物が、前記下限値（７０ｍｇ）以上にならなければならない。前記上限値（１２０ｍｇ）を超過する液状又はゲル状組成物が液状吸湿体に吸湿される場合には、液状組成物が前記の規格を持つ液状カートリッジ内の液状吸湿体が液状組成物を吸湿したままに維持し難いため、液状組成物が液状カートリッジから流出される恐れがある。したがって、液状カートリッジ５６に吸湿される液状又はゲル状組成物は、前記上限値（１２０ｍｇ）以下にならなければならない。好ましい範囲は８０乃至１１０ｍｇであり、より好ましい範囲は９０乃至１０５ｍｇである。
前記の規格を持つ液状カートリッジ５６内の液状吸湿体が、前記のような範囲を持つ液状組成物を液状カートリッジ内に維持させるのに充分な吸湿率を持つ。すなわち、液状組成物は、液状カートリッジ内の液状吸湿体に吸湿されたままに維持され、液状カートリッジの外部に流出されない。ここで、吸湿とは、吸湿体が液状組成物により吸湿されるが、これが外部に流出されないことを示す。後述するように、フィルター－チューブ－液状カートリッジ－タバコ体は、ラッピングペーパーによりラッピングされて喫煙物品を形成するが、液状カートリッジは、上流又は下流の方に別個の部材なしにタバコ体やチューブやフィルターと直接的に接触するようになるが、液状カートリッジ内の液状吸湿体に吸湿された液状組成物は、液状吸湿体に吸湿されて保存されるだけであり、タバコ体やチューブやフィルターの方に流出されない。このために、液状組成物は、液状吸湿体の単位体積当たり０．１３乃至０．３２ｍｇ／ｍｍ３の量で液状吸湿体に吸湿されることが好ましい。このような数値限定の理由は、本発明の液状吸湿体に吸湿される液状組成物の量に対する数値限定の理由と類似する。すなわち、前記下限値（０．１３ｍｇ／ｍｍ３）未満である場合には、液状吸湿体に吸湿された液状組成物の量が不充分になるため、ユーザが加熱式喫煙物品に提供されるタバコ刻葉から由来するエアロゾルを吸入する過程において、液状組成物から由来するエアロゾルが不足になり得るので、液状カートリッジに吸湿される液状組成物は、前記下限値（０．１３ｍｇ／ｍｍ３）以上にならなければならない。前記上限値（０．３２ｍｇ／ｍｍ３）を超過する液状組成物が液状吸湿体に吸湿される場合には、液状組成物が前記の規格を持つ液状カートリッジ内の液状吸湿体が液状組成物を吸湿したままに維持し難いので、液状組成物が液状カートリッジから流出される恐れがある。
液状組成物は、グリセリンＶＧを含み、選択的にグリセリンＰＧ、水、香味剤を含むが、液状組成物は、重量％として、７０乃至１００％のグリセリンＶＧ、０乃至２０％のグリセリンＰＧ、０乃至１０％の水を含み、このように得られた液状組成物の全体重量対比１０％以下に加味される香味剤をさらに含む。好適な一実施例によれば、本発明は、重量％として、１００％のグリセリンＶＧからなる液状組成物を使用する。好適な他の実施例によれば、重量％として、８０％のグリセリンＶＧ及び２０％のグリセリンＰＧからなる液状組成物を使用する。好適なまた他の実施例によれば、重量％として、７５％のグリセリンＶＧ、２０％のグリセリンＰＧ及び５％の水からなる液状組成物を使用する。好適なまた他の実施例によれば、このように得られた液状組成物の全体重量対比１０％以下に加味される香味剤をさらに含む。例えば、香味剤（flavorant）としては、甘草、蔗糖、果糖シロップ、イソスイート（isosweet）、ココア、ラベンダ、シナモン、カルダモン、セロリ、コロハ、カスカリラ、白檀、ベルガモット、ゼラニウム、ハニーエッセンス、ローズオイル、バニラ、レモンオイル、オレンジオイル、ミントオイル、キャラウェー、コニャック、ジャスミン、カモマイル、メントール、カッシア、イランイラン、セージ、スペアミント、ジンジャー、コリアンダー又はコーヒーなどを含むことができる。さらに、液状組成物はニコチンを含んでもよく、含まなくてもよい。
好適な一実施例によれば、液状吸湿体は、メラミン系発泡樹脂からなる厚さ２乃至３ｍｍの帯を折り又は巻きによりシリンダ形態で作ったものであり、好適な他の実施例によれば、液状吸湿体は、メラミン系発砲樹脂をシリンダ形状で加工して作られたものであるが、メラミン系発泡樹脂からなる液状吸湿体は、より好ましくは０．０１乃至０．０１３ｍｇ／ｍｍ３である単位体積当たりの重量を有する。１００ｍｇの液状組成物が吸湿された液状吸湿体を有する液状カートリッジを含む喫煙物品に対して行なった実験の結果によれば、実験中に液状組成物が外部に流出される問題なしに液状吸湿体に吸湿されたままに維持され、液状組成物から由来する充分なエアロゾルが確認された。
好適な他の実施例によれば、液状吸湿体は、パルプ又はパルプを含む生地を折り又は巻きによりシリンダ形状で作ったり、シリンダ形状で加工して作ったりしたものであるが、パルプ又はパルプを含む生地で作られた液状吸湿体は、より好ましくは０．２５乃至０．４ｍｇ／ｍｍ３の単位体積当たりの重量を有する。１００ｍｇの液状組成物が吸湿された液状吸湿体を有する液状カートリッジを含む喫煙物品に対して行なった実験の結果によれば、実験中に液状組成物が外部に流出される問題なしに液状吸湿体に吸湿されたままに維持され、液状組成物から由来する充分なエアロゾルが確認された。
好適な他の実施例によれば、液状吸湿体は、綿の織造生地又は不織布生地を折り又は巻きによりシリンダ形状で作ったり、シリンダ形状で加工して作ったりしたものであるが、綿の織造生地又は不織布生地で作られた液状吸湿体は、より好ましくは０．２乃至０．３５ｍｇ／ｍｍ３の単位体積当たりの重量を有する。１００ｍｇの液状組成物が吸湿された液状吸湿体を有する液状カートリッジを含む喫煙物品に対して行なった実験の結果によれば、実験中に液状組成物が外部に流出される問題なしに液状吸湿体に吸湿されたままに維持され、液状組成物から由来する充分なエアロゾルが確認された。
好適な他の実施例によれば、本発明に係る液状吸湿体は、竹繊維の織造生地又は不織布生地を折り又は巻きによりシリンダ形状で作ったり、シリンダ形状で加工して作ったりしたものであるが、竹繊維の織造生地又は不織布生地で作られた液状吸湿体は、より好ましくは０．１５乃至０．２５ｍｇ／ｍｍ３の単位体積当たりの重量を有する。１００ｍｇの液状組成物が吸湿された液状吸湿体を有する液状カートリッジを含む加熱式喫煙物品に対して行なった実験の結果によれば、実験中に液状組成物が外部に流出される問題なしに液状吸湿体に吸湿されたままに維持され、液状組成物から由来する充分なエアロゾルが確認された。
実施例により、液状カートリッジ５６は、常温でゲル状又は固体状で存在し、１５０乃至３００℃の温度範囲でエアロゾルに気化する、グリセリンＶＧ、水、ゼラチンを含み、選択的にグリセリンＰＧを含むゲル状エアロゾル形成基材と、ゲル状エアロゾル形成基材が受容されるゲル受容体と、ゲル受容体を７乃至２０ｍｍの長さ及び５乃至８ｍｍの直径を有するシリンダ形状で側面をラッピングするラッピングペーパーとを含むこともできる。７乃至２０ｍｍの長さ及び５乃至８ｍｍの直径を有するシリンダ形状は、現在使用されている通常のタバコ又は加熱式喫煙物品の規格に符合するサイズであって、このような規格を持つゲル状エアロゾル形成基材カートリッジは、加熱式喫煙物品に挿入されて別途のラッピングペーパーによりラッピングされる場合、ユーザの立場から見れば、通常のタバコ又は加熱式喫煙物品と差異がない。
ここで、ゲル状エアロゾル形成基材は、重量％として、８０乃至１００％のグリセリンＶＧ、０乃至２０％のグリセリンＰＧからなる液状組成物を含むが、６０乃至８０％の液状組成物及び２０乃至４０％の水の体積割合で混合された混合物１００ｍｌ対比１乃至６ｇの重量のゼラチンを含み、選択的に液状組成物の全体重量対比１０％以下に加味される香味剤を含むことができる。ここで、好ましくは、液状組成物はゲル受容体内に７０乃至１２０ｍｇの量で含まれる。これとは異なり、液状組成物は、ゲル受容体の単位体積当たり０．１３乃至０．３２ｍｇ／ｍｍ３の量でゲル受容体に含まれることもできる。
タバコ体５８は、板状葉タバコ、刻葉及び再構成タバコなどのようなタバコ原料に基づく固体物質を含むことができる。一実施例において、タバコ体５８は、しわを持つ板状葉シートで充填できる。板状葉シートは、シリンダ軸に実質的に横方向に巻き、折り、圧縮又は収縮によってしわが形成できる。しわを持つ板状葉シートの谷の間隔などの調節により、多孔度を決定することができる。
他の実施例において、タバコ体５８はタバコ刻葉等で充填できる。ここで、タバコ刻葉等は、タバコシート（或いは、スラリー板状葉シート）を小切ることにより生成できる。また、タバコ体５８は、複数のタバコストランドが互いに同一の方向（平行）に、或いは、ランダムに合わせて形成できる。具体的に、タバコ体５８は、複数のタバコストランドを合わせて形成し、エアロゾルが通過できる縦方向の複数のチャンネルが形成できる。このとき、タバコストランドの大きさ及び配列により、縦方向のチャンネルは均一又は不均一になり得る。
タバコ体５８は、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少なくとも一つをさらに含むことができる。また、タバコ体は、グリセリンＶＧ、グリセリン及びプロピレングリコールをさらに含むこともできる。
また、タバコ体５８は、香味剤及び／又は有機酸（organic acid）のような他の添加物質が含有できる。例えば、香味剤としては、甘草、蔗糖、果糖シロップ、イソスイート（isosweet）、ココア、ラベンダ、シナモン、カルダモン、セロリ、コロハ、カスカリラ、白檀、ベルガモット、ゼラニウム、ハニーエッセンス、ローズオイル、バニラ、レモンオイル、オレンジオイル、ミントオイル、キャラウェー、コニャック、ジャスミン、カモマイル、メントール、カッシア、イランイラン、セージ、スペアミント、ジンジャー、コリアンダー又はコーヒーなどを含むことができる。
図２及び図３に示すように、本発明の一実施例による液状カートリッジ５６は、液状組成物が吸湿された吸湿体５６ａをハウジングの役割を果たすラッピングペーパー６１がラッピングしている。また、液状カートリッジ５６の下流端部にはペーパーチューブ５４及びフィルター５２が順次積層されるように設置される。フィルター５２及びペーパーチューブ５４は、液状カートリッジと共にラッピングペーパー６０によりラッピングされる。
液状カートリッジ５６内の液状組成物は、吸湿体に吸湿されたままに液状カートリッジ５６内に維持され、液状カートリッジから流出されず、加熱により気化してエアロゾルを発生させる。
ラッピングペーパー６０、６１、６２は、高熱及び液状との接触によって変形されない、或いは、人体に有害な成分を発生させない、素材で製造されることが好ましい。又は、ラッピングペーパーは、金属薄膜や金属薄板（foil）で製造することも可能であり、前述したように、紙材質のラッピングペーパーに金属薄膜や金属薄板が重畳した形態又は合紙した形態であり得る。本発明の好適な実施例によれば、液状カートリッジ５６のハウジングの役割を果たすラッピングペーパー６１は、ペーパー及びアルミニウムフォイルの合紙からなり、アルミニウムフォイルが吸湿体５６ａと当接して、液状組成物が吸湿体に吸湿されたままに液状カートリッジ５６の側面に流出されるのを防止することになる。
液状カートリッジの下流側のフィルター５２は、気流形成のために中空部を有するが、中空部を有していない形態のフィルターを使用してもよい。フィルターは少なくとも一つのセグメントからなり、例えば、チューブフィルター、冷却構造物及びリセスフィルターの少なくとも一つを含むことができる。チューブフィルターは内部に中空を含む形態を有する。チューブフィルター及びリセスフィルターは酢酸セルロースで製作され、冷却構造物として働くチューブは純粋なポリ乳酸（ＰＬＡ）で製作されたり、異なる分解性ポリマーとポリ乳酸とを組合わせて製作されたりできる。
より具体的に、フィルター５２は酢酸、紙、ＰＰなどの材質で製造でき、フィルターをラッピングするフィルター巻紙（ラッピングペーパー）は、一般紙、多孔紙、穿孔紙及びＮＷＡ（Non Wrapped Acetate）などに分類できる。また、フィルターの形態は一つのセグメントからなるモノフィルター、多数のセグメントからなる複合（二重や三重等）フィルターに分類できる。フィルターは酢酸トウ（acetate tow）、可塑剤、活性炭、Ｘ－ＤＮＡ、巻紙で製造できる。酢酸トウは、酢酸セルロースの連続フィラメントの集合体と言い、フィルターの最も重要な特性である吸引抵抗を決定するのに決定的な役割を果たす。酢酸トウの性質はデニアにより決定される。
可塑剤は、酢酸セルロース繊維を軟らかくて柔らかくすることで、繊維間の接触点で結合を形成し、繊維束を一層堅固になるようにする。タバコフィルター用可塑剤はトリアセチンを使用する。
吸着剤の一つである活性炭は炭素を主成分とする物質であり、粒子の大きさ及び性状によって区分できる。活性炭に使用される原料としては、植物性原料として木材、木粉、果実殻（ヤシ殻、竹、桃の種）などが挙げられる。
Ｘ－ＤＮＡは海藻類から抽出した後に濃縮加工した機能性粒子である。タバコフィルターに主に用いられる活性炭に比べてタバコ味に影響を及ぼさず、各種発癌物質の除去機能に優れる。
巻紙（ラッピングペーパー）の機能は、フィルター製造の際に、フィルターフロックの形状を維持させる。巻紙の製造の際には、気孔度、引張強度、伸び率、厚さ、粘着性などの物性を満足させなければならない。
例えば、液状カートリッジ５６の長さは１４．０ｍｍであり、フィルター５２又はペーパーチューブ５４の長さは各々２．５ｍｍであり、タバコ刻葉を含むタバコ体５８の長さは９．０ｍｍであり得る。これとは異なり、一例として、フィルター５２は１０ｍｍ、ペーパーチューブ５４は１６ｍｍ、液状カートリッジ５６は１０ｍｍ、タバコ体５８は１２ｍｍになり得る。
フィルター５２、ペーパーチューブ５４、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８の相対的な長さと、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８の相対的な配置とは、後述する複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００により喫煙物品５０で発生するエアロゾルをユーザが吸入する過程においてエアロゾルの温度と関連する。液状カートリッジ５６で発生するエアロゾルの温度と、タバコ体５８で発生するエアロゾルの温度とが異なり、ペーパーチューブ５４の長さが長くなることにより、高温のエアロゾルをさらに冷却させることができるため、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８で発生するエアロゾルの温度と、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８の相対的な配置とを考慮して、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８の体積に依存する液状組成物及びタバコ刻葉の量と、後述する複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００の加熱方式等とに基づいて、これらの相対的な長さ及び配置が変化し得る。現在市販中の喫煙物品と同様な大きさで喫煙物品を製造しながら、前記の多様な条件を充足させることが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者に困難でない。
図４は、図３に示す吸湿体を得るために吸湿体ロッドが製造される過程を示す概念図である。
図３に示す液状カートリッジ５６を製造するための好適な一実施例によれば、パイプ構造物４０によりシリンダ形状で形成される吸湿体がパイプ構造物４０に導入される前に、スプレイ装備又はニードルのような液状組成物注入部を通過して、液状組成物が充分にスプレイ又は注入されて、液状組成物が吸湿体５６ａ内に提供され、吸湿体５６ａは、パイプ構造物４０を通過しながら液状組成物を含有するか、又は、液状組成物により吸湿状態になる。以後、液状組成物が吸湿された吸湿体は、例えば、紙（又は、アルミニウムフォイルが合紙されたペーパー）からなるラッピングペーパーによりラッピングされ、必要な長さ（一例として、１４０ｍｍ、１００ｍｍ又は８０ｍｍ）に切断され、吸湿体ロッド５７を形成する。吸湿体ロッド５７は、後述するように、所望の長さの液状カートリッジ５６（一例として、１４ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍ）に切断された後、他の喫煙物品のセグメント（チューブ、フィルター、タバコ体）と共にパッキング（ラッピング）して、エアロゾル発生用喫煙物品５０として製造できる。
図５は、図４に示す吸湿体ロッドから本発明の複合ヒーティングエアロゾル発生装置に使用できる喫煙物品に具備される液状カートリッジを製造するために、液状カートリッジをカットするカット工程を概念的に示す。
図５では、液状カートリッジ５６を製造するために、前記のように得られた 吸湿体ロッド５７をカットするカット工程を概略的に示し、前述したように、一例として１４０ｍｍ、１００ｍｍ又は８０ｍｍの長さを有する吸湿体ロッド５７は、インデックステーブル７０の溝内に流入され、インデックステーブルの回転によってコンベヤーベルト９０に移動される。このとき、インデックステーブル７０に沿って移動する経路上に回転刃８０が配置され、回転刃により、吸湿体ロッド５７は、所望の長さ、一例として１４ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍの長さに１０個の液状カートリッジ５６に切断される。回転刃８０は、１０個が等間隔に配置され、１４０ｍｍの吸湿体ロッド５７を１０個の１４ｍｍの液状カートリッジ５６に切断したり、１００ｍｍの吸湿体ロッド５７を１０個の１０ｍｍの液状カートリッジ５６に切断したり、８０ｍｍの吸湿体ロッド５７を１０個の８ｍｍの液状カートリッジ５６に切断したりできる。前述したように、前記のプロセス及び装備は、既存の巻きタバコの製造において、フィルターに香味剤などを含有させる場合に適用されたものをそのまま利用するため、量産性及び品質管理をそのまま充足させるのに困難がない。
本発明の好適な一実施例によれば、液状カートリッジ５６の下流端にマウスピースとして働くフィルター５２が位置し、液状カートリッジ５６の上流端にタバコ刻葉を含むタバコ体５８が位置する。これらの各セグメント（フィルター、液状カートリッジ、タバコ体）を共にパックキングして、エアロゾル発生用喫煙物品５０が製造できる。前述したように、フィルター５２及び液状カートリッジ５６間には、必要に応じてエアロゾルの移動通路を提供し、エアロゾルを冷却させるチューブ５４が位置できる。これらの各セグメントであるフィルター５２、チューブ５４、液状カートリッジ５６、タバコ体５８が並んで配列され、これらを共にパックキングしてエアロゾル発生用喫煙物品５０が得られる。実際の製造ラインでは、これらが並んで１０個セット以上に羅列されて、ラッピングの後に多数個の喫煙物品に切断できる。
どのような場合でも、液状カートリッジ５６の液状組成物は、液状カートリッジ内の吸湿体５６ａに吸湿されたままに維持され、液状カートリッジ５６の外部に流出されないが、喫煙物品を製造する過程又は喫煙物品を完成した後に、液状カートリッジに付加される高温や物理的圧力により、液状組成物が外部に流出される場合や、エアロゾルに気化して外部に出る場合を考慮し得る。まず、本発明の好適な実施例によれば、液状カートリッジの上流にはタバコ体が位置し、液状カートリッジの下流にはフィルターが位置するので、液状カートリッジに外部から物理的圧力が付加されても、液状組成物がフィルター又はタバコ体を経て外部に流出される可能性は極に低い。液状組成物は約１２０℃以上でエアロゾルを発生し始めるので、液状カートリッジ５６のラッピング又は製造工程において、工程管理を１００℃以下にすることで、製造過程中の液状組成物の損失が防止できる。製造工程中において不可避に液状組成物の気化開始温度以上の高温が必要な場合は、工程中に損失し得る液状組成物の量を推算し、要求量に損失予想量を加算して、さらに液状組成物を吸湿させて管理できる。
以下では、本発明に使用できる喫煙物品からエアロゾルを発生させるための複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００の実施例を説明する。以下で説明する複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、本発明で説明した喫煙物品５０のように、喫煙物品内に液状組成物やタバコ刻葉のようなエアロゾル形成基材を含み、既存の巻きタバコ形態でラッピングペーパーによりラッピングされた喫煙物品５０が挿入可能な空洞を有し、空洞に挿入された喫煙物品のエアロゾル形成基材をエアロゾル発生装置内に提供されるヒーティング手段により加熱してエアロゾルを形成させる、把持及び携帯が可能なサイズのエアロゾル発生装置である。ヒーティング手段は、後述するように、抵抗加熱方式又は誘導加熱方式により提供できるが、一例として１００～４００℃の温度まで加熱して、複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００の空洞内に挿入される喫煙物品５０内に提供されるエアロゾル形成基材を加熱させてエアロゾルを発生させる。好ましい一例によれば、そのターゲット温度は２００乃至３５０℃の範囲になり得、より好ましい一例によれば、そのターゲット温度は２５０乃至３２０℃の範囲になり得る（一例として２８０℃をターゲットとすることもできる）。場合に応じては、そのターゲット温度が１５０乃至２５０℃の範囲であり得るが（一例として１８０℃をターゲット温度とすることもできる）、これは、エアロゾルを発生させようとする対象が、液状組成物（グリセリン等）であるか、タバコ体であるか、もしくはグリセリンのような液状組成物が吸湿されたタバコ体であるかによって変化し得る。どのような場合でも、喫煙物品５０内で発生したエアロゾルは、チューブ５４及びフィルター５２を介してユーザの口の中に吸入されるので、吸入過程で冷却されることを考慮しても、発生したエアロゾルの温度が過度に高くなると、ユーザに不快感を与えるか、或いは、火傷の危険があり、過度なエアロゾルの発生による数回のパフに困難があるので、このような点を勘案して発熱体のターゲット温度が予め決定されなければならない。また、前記理由のため、発熱体のターゲット温度の上限が前記のように制限される。
好適な実施例によれば、発生したエアロゾルがチューブ５４及びフィルター５２を経て出る温度がマウスエンド温度（mouth end temperature）として測定できるが、ユーザに不快感を与えないために、エアロゾルの温度は５０℃未満、好ましくは４５℃以下の温度にならなければならない。好ましいエアロゾルのマウスエンド温度は２５乃至４５℃の温度範囲を有し、より好ましいエアロゾルのマウスエンド温度は３０乃至４０℃の温度範囲を有する。
複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、装置内に提供されて直流電源として働く再充電可能なバッテリ１１０と、バッテリ１１０からの出力を制御する制御部１２０とを含む。図６では、このような複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００の概念図を喫煙物品５０と共に示し、各々の実施例において加熱方式を説明するための用途で断面図として概略的に示す。説明の便宜のために、喫煙物品５０は、基本的にフィルター５２－チューブ５４－第１のエアロゾル形成基材として液状カートリッジ５６－第２のエアロゾル形成基材としてタバコ体５８の順に配列されて、ラッピングペーパー６０によりラッピングされて構成されたものを基準として説明する。各々の場合において、説明したように、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８の相対的な位置が互いに変化し得、実施例によってフィルター５２－チューブ５４－液状カートリッジ５６－液状カートリッジ５６の順に配列されたり、フィルター５２－チューブ５４－タバコ体５８－タバコ体５８の順に配列されたりできる。
また、以下の説明は例示のために提供されるだけであり、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者であれば、以下に例示した複合ヒーティングエアロゾル発生装置の構成から、一部を削除したり、一部を追加したり、他の装置と組合したりして、本発明の範囲に属するエアロゾル発生システムが構成できることを容易に分かるはずである。
図６は、第１の実施例により、第１のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００には、喫煙物品５０が挿入されるが、喫煙物品５０は、前述したように、フィルター５２、ペーパーチューブ５４、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８がラッピングペーパー６０によりラッピングされて構成され、複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００に提供される中空に挿入される。
複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、液状カートリッジ５６に吸湿された液状組成物を加熱してエアロゾルを発生させるための第１のヒーティング手段としてパイプヒータ１３１と、タバコ体５８のタバコ刻葉等を加熱してエアロゾルを発生させるための第２のヒーティング手段として励磁コイル１４２と、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失により誘導発熱が発生してタバコ体５８を加熱するサセプタとを含む。合せて、これらのパイプヒータ１３１及び励磁コイル１４２に電力を供給するためのバッテリ１１０と、バッテリ１１０からパイプヒータ１３１及び励磁コイル１４２への電力供給を制御するように構成された制御部１２０とを含む。
前述した第１の実施例によるパイプヒータ１３１は、ヒータ線や面状発熱体パターンが外部に印刷又は提供されたパイプである。パイプヒータ１３１には、温度センサパターンが提供されて温度がセンシングされ、そのセンシング値によってパイプヒータ１３１への電力供給が制御できるようにする。パイプヒータ１３１は、喫煙物品５０の液状カートリッジ５６の側面で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ５６内に吸湿又は含有された液状組成物が加熱されて、エアロゾルを発生させるようにする。
ここで、サセプタは、励磁コイル１４２により囲まれるように励磁コイル１４２内に提供される、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失による誘導加熱により４００℃以下の温度まで加熱される金属材質のヒートパイプ１４１である。励磁コイル１４２に印加される交流電流の大きさにより、サセプタの温度は１０００℃以上の温度まで加熱できるが、本発明は前述したように発熱体として働くサセプタを４００℃以下の温度まで加熱する。ヒートパイプ１４１は、タバコ体５８の側面でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。
以上の第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段により、１５０～３５０℃の温度範囲までエアロゾル発生基材を加熱させてエアロゾルが発生でき、ユーザの吸入により発生されたエアロゾルは、ペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。一例として、励磁コイル１４２及びサセプタがタバコ体５８のタバコ刻葉を１５０～２５０℃の第２の温度範囲で加熱して、タバコ刻葉から由来するエアロゾルを発生させることができ、パイプヒータ１３１が液状カートリッジ５６の吸湿体を２５０～３５０℃の第１の温度範囲で加熱して、吸湿体の液状組成物から由来するエアロゾルを発生させることができる。前記の温度条件は互いに反対になり得る。また、第２の温度範囲は第１の温度範囲と少なくとも一部区間が重複することができる。前記の温度範囲で加熱させても、ラッピングペーパーが燃焼せず、ラッピングペーパーの一部が焦げることができる。
図７は、第２の実施例により、第１のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、第１の実施例の場合と同様である。第２の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、液状カートリッジ５６に吸湿された液状組成物を加熱してエアロゾルを発生させるための第１のヒーティング手段としてパイプヒータ１３１と、タバコ体５８のタバコ刻葉等を加熱してエアロゾルを発生させるための第２のヒーティング手段として励磁コイル１４２と、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失により誘導発熱が発生してタバコ体５８を加熱するサセプタとを含む。合せて、これらのパイプヒータ１３１及び励磁コイル１４２に電力を供給するためのバッテリ１１０と、バッテリ１１０からパイプヒータ１３１及び励磁コイル１４２への電力供給を制御するように構成された制御部１２０とを含む。
前述した第２の実施例によるパイプヒータ１３１は、ヒータ線や面状発熱体パターンが外部に印刷又は提供されたパイプである。パイプヒータ１３１には、温度センサパターンが提供されて温度がセンシングされ、そのセンシング値によってパイプヒータ１３１への電力供給が制御できるようにする。パイプヒータ１３１は、喫煙物品５０の液状カートリッジ５６の側面で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ５６内に吸湿又は含有された液状組成物が加熱されて、エアロゾルを発生させるようにする。
ここで、サセプタは、タバコ体５８の中央に結合され、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失による誘導加熱によって４００℃以下の温度まで加熱される中空パイプ１４３である。中空パイプ１４３に具備された中空は気流パスとして利用される。励磁コイル１４２に印加される交流電流の大きさにより、サセプタの温度は１０００℃以上の温度まで加熱できるが、本発明は前述したように発熱体として働くサセプタを４００℃以下の温度まで加熱する。中空パイプ１４３は、タバコ体５８の中央でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。中空パイプ１４３は、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質で製造されるが、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質でメッキされることもでき、どのような場合にはメッキにより一層良い効果が得られる。
以上の第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段により、１５０～３５０℃の温度範囲までエアロゾル発生基材を加熱させてエアロゾルが発生でき、ユーザの吸入により発生されたエアロゾルは、ペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。一例として、励磁コイル１４２及びサセプタがタバコ体５８のタバコ刻葉を１５０～２５０℃の第２の温度範囲で加熱して、タバコ刻葉から由来するエアロゾルを発生させることができ、パイプヒータ１３１が液状カートリッジ５６の吸湿体を２５０～３５０℃の第１の温度範囲で加熱して、吸湿体の液状組成物から由来するエアロゾルを発生させることができる。前記の温度条件は互いに反対になり得る。また、第２の温度範囲は第１の温度範囲と少なくとも一部区間が重複することができる。前記の温度範囲で加熱させても、ラッピングペーパーが燃焼せず、ラッピングペーパーの一部が焦げることができる。
図８は、第３の実施例により、第１のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。第３の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、液状カートリッジ５６に吸湿された液状組成物を加熱してエアロゾルを発生させるための第１のヒーティング手段としてパイプヒータ１３１と、タバコ体５８のタバコ刻葉等を加熱してエアロゾルを発生させるための第２のヒーティング手段として励磁コイル１４２と、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失により誘導発熱が発生してタバコ体５８を加熱するサセプタとを含む。合せて、これらのパイプヒータ１３１及び励磁コイル１４２に電力を供給するためのバッテリ１１０と、バッテリ１１０からパイプヒータ１３１及び励磁コイル１４２への電力供給を制御するように構成された制御部１２０とを含む。
前述した第３の実施例によるパイプヒータ１３１は、ヒータ線や面状発熱体パターンが外部に印刷又は提供されたパイプである。パイプヒータ１３１には、温度センサパターンが提供されて温度がセンシングされ、そのセンシング値によってパイプヒータ１３１への電力供給が制御できるようにする。パイプヒータ１３１は、喫煙物品５０の液状カートリッジ５６の側面で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ５６内に吸湿又は含有された液状組成物が加熱されて、エアロゾルを発生させるようにする。
ここで、サセプタは、空洞に挿入される喫煙物品５０の下部中央を貫通して挿入され、喫煙物品５０内の第２のエアロゾル形成基材であるタバコ体５８と直接的に接触するヒートブレード１４４であって、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失による誘導加熱によって４００℃以下の温度まで加熱される。励磁コイル１４２に印加される交流電流の大きさにより、サセプタの温度は１０００℃以上の温度まで加熱できるが、本発明は前述したように発熱体として働くサセプタを４００℃以下の温度まで加熱する。ヒートブレード１４４は、タバコ体５８を貫通して挿入され、タバコ体５８の中央でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。
以上の第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段により、１５０～３５０℃の温度範囲までエアロゾル発生基材を加熱させてエアロゾルが発生でき、ユーザの吸入により発生されたエアロゾルは、ペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。一例として、励磁コイル１４２及びサセプタがタバコ体５８のタバコ刻葉を１５０～２５０℃の第２の温度範囲で加熱して、タバコ刻葉から由来するエアロゾルを発生させることができ、パイプヒータ１３１が液状カートリッジ５６の吸湿体を２５０～３５０℃の第１の温度範囲で加熱して、吸湿体の液状組成物から由来するエアロゾルを発生させることができる。前記の温度条件は互いに反対になり得る。また、第２の温度範囲は第１の温度範囲と少なくとも一部区間が重複することができる。前記の温度範囲で加熱させても、ラッピングペーパーが燃焼せず、ラッピングペーパーの一部が焦げることができる。
図９は、第４の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。
第４の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、液状カートリッジ５６に吸湿された液状組成物を加熱してエアロゾルを発生させるための第１のヒーティング手段として励磁コイル１４２と、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失により誘導発熱が発生して液状カートリッジ５６を加熱するサセプタと、第２のヒーティング手段としてタバコ体５８のタバコ刻葉等を加熱してエアロゾルを発生させるための中空パイプ１３３とを含む。
合せて、これらの励磁コイル１４２及び中空パイプ１３３に電力を供給するためのバッテリ１１０と、バッテリ１１０から励磁コイル１４２及び中空パイプ１３３への電力供給を制御するように構成された制御部１２０とを含む。
前述した第４の実施例によるサセプタは、励磁コイル１４２により囲まれるように励磁コイル１４２内に提供される、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失による誘導加熱によって４００℃以下の温度まで加熱する金属材質のヒートパイプ１４１である。励磁コイル１４２に印加される交流電流の大きさにより、サセプタの温度は１０００℃以上の温度まで加熱できるが、本発明は前述したように発熱体として働くサセプタを４００℃以下の温度まで加熱する。ヒートパイプ１４１は、液状カートリッジ５６の側面で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ５６内に吸湿又は含有された液状組成物が加熱されて、エアロゾルを発生させるようにする。ここで、中空パイプ１３３は、タバコ体５８の中央に結合され、抵抗加熱方式のヒータとしてタバコ体５８の中央でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。中空パイプ１３３は、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質で製造されるが、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質でメッキされることもでき、どのような場合にはメッキにより一層良い効果が得られる。
以上の第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段により、１５０～３５０℃の温度範囲までエアロゾル発生基材を加熱させてエアロゾルが発生でき、ユーザの吸入により発生されたエアロゾルは、ペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。
図１０は、第５の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。
第５の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、液状カートリッジ５６に吸湿された液状組成物を加熱してエアロゾルを発生させるための第１のヒーティング手段として励磁コイル１４２と、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失により誘導発熱が発生して液状カートリッジ５６を加熱するサセプタと、第２のヒーティング手段としてタバコ体５８のタバコ刻葉等を加熱してエアロゾルを発生させるための侵入式ヒータ１３４とを含む。
合せて、これらの励磁コイル１４２及び侵入式ヒータ１３４に電力を供給するためのバッテリ１１０と、バッテリ１１０から励磁コイル１４２及び侵入式ヒータ１３４への電力供給を制御するように構成された制御部１２０とを含む。
前述した第５の実施例によるサセプタは、励磁コイル１４２により囲まれるように励磁コイル１４２内に提供される、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失による誘導加熱によって４００℃以下の温度まで加熱される金属材質のヒートパイプ１４１である。励磁コイル１４２に印加される交流電流の大きさにより、サセプタの温度は１０００℃以上の温度まで加熱できるが、本発明は前述したように発熱体として働くサセプタを４００℃以下の温度まで加熱する。ヒートパイプ１４１は、液状カートリッジ５６の側面で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ５６内に吸湿又は含有された液状組成物が加熱されて、エアロゾルを発生させるようにする。ここで、侵入式ヒータ１３４は、抵抗加熱方式のヒータとしてタバコ体５８を貫通して挿入され、タバコ体５８の中央でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。
以上の第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段により、１５０～３５０℃の温度範囲までエアロゾル発生基材を加熱させてエアロゾルが発生でき、ユーザの吸入により発生されたエアロゾルは、ペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。
図１１は、第６の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。
第６の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、液状カートリッジ５６に吸湿された液状組成物を加熱してエアロゾルを発生させるための第１のヒーティング手段として励磁コイル１４２と、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失により誘導発熱が発生して液状カートリッジ５６を加熱するサセプタと、第２のヒーティング手段としてタバコ体５８のタバコ刻葉等を加熱してエアロゾルを発生させるためのパイプヒータ１３１とを含む。
合せて、これらの励磁コイル１４２及びパイプヒータ１３１に電力を供給するためのバッテリ１１０と、バッテリ１１０から励磁コイル１４２及びパイプヒータ１３１への電力供給を制御するように構成された制御部１２０とを含む。
前述した第６の実施例によるサセプタは、液状カートリッジ５６の中央に結合され、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失による誘導加熱によって４００℃以下の温度まで加熱される中空パイプ１４３である。中空パイプ１４３に具備された中空は気流パスとして利用される。励磁コイル１４２に印加される交流電流の大きさにより、サセプタの温度は１０００℃以上の温度まで加熱できるが、本発明は前述したように発熱体として働くサセプタを４００℃以下の温度まで加熱する。中空パイプ１４３は、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質で製造されるが、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質でメッキされることもでき、どのような場合にはメッキにより一層良い効果が得られる。
ここで、パイプヒータ１３１は、ヒータ線や面状発熱体パターンが外部に印刷又は提供されたパイプである。パイプヒータ１３１には、温度センサパターンが提供されて温度がセンシングされ、そのセンシング値によってパイプヒータ１３１への電力供給が制御できるようにする。パイプヒータ１３１は、タバコ体５８の側面でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。
以上の第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段により、１５０～３５０℃の温度範囲までエアロゾル発生基材を加熱させてエアロゾルが発生でき、ユーザの吸入により発生されたエアロゾルは、ペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。
図１２は、第７の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。
第７の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、液状カートリッジ５６に吸湿された液状組成物を加熱してエアロゾルを発生させるための第１のヒーティング手段として励磁コイル１４２と、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失により誘導発熱が発生して液状カートリッジ５６を加熱するサセプタと、第２のヒーティング手段としてタバコ体５８のタバコ刻葉等を加熱してエアロゾルを発生させるための侵入式ヒータ１３４とを含む。
合せて、これらの励磁コイル１４２及び侵入式ヒータ１３４に電力を供給するためのバッテリ１１０と、バッテリ１１０から励磁コイル１４２及び侵入式ヒータ１３４への電力供給を制御するように構成された制御部１２０とを含む。
前述した第７の実施例によるサセプタは、液状カートリッジ５６の中央に結合され、励磁コイル１４２と反応して渦電流損失による誘導加熱によって４００℃以下の温度まで加熱される中空パイプ１４３である。中空パイプ１４３に具備された中空は気流パスとして利用される。励磁コイル１４２に印加される交流電流の大きさにより、サセプタの温度は１０００℃以上の温度まで加熱できるが、本発明は前述したように発熱体として働くサセプタを４００℃以下の温度まで加熱する。中空パイプ１４３は、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質で製造されるが、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質でメッキされることもでき、どのような場合にはメッキにより一層良い効果が得られる。
ここで、侵入式ヒータ１３４は、抵抗加熱方式のヒータとしてタバコ体５８を貫通して挿入され、タバコ体５８の中央でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。
以上の第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段により、１５０～３５０℃の温度範囲までエアロゾル発生基材を加熱させてエアロゾルが発生でき、ユーザの吸入により発生されたエアロゾルは、ペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。
図１３は、第８の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。
第８の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、第１のヒーティング手段として液状カートリッジ５６に対応する励磁コイル１４２ａと、励磁コイル１４２ａと反応して渦電流損失により誘導発熱が発生して液状カートリッジ５６を加熱するサセプタとしてヒートパイプ１４１ａと、第２のヒーティング手段としてタバコ体５８に対応する励磁コイル１４２ｂと、励磁コイル１４２ｂと反応して渦電流損失により誘導発熱が発生してタバコ体５８を加熱するサセプタとしてヒートパイプ１４１ｂとを各々備える。
ヒートパイプ１４１ａは、喫煙物品５０の液状カートリッジ５６の側面で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ５６内に吸湿又は含有された液状組成物からエアロゾルを発生させ、ヒートパイプ１４１ｂは、喫煙物品５０のタバコ体５８の側面でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。第８の実施例のヒートパイプ１４１ａ、１４１ｂは、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８を互いに異なる温度で加熱することが可能となる。その目標温度は１５０～３５０℃の温度範囲であり得、温度センシング値によってその温度が調節でき、発生されたエアロゾルは、ユーザの吸入によりペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。一例として、ヒートパイプ１４１ｂがタバコ体５８のタバコ刻葉を１５０～２５０℃の第２の温度範囲で加熱して、タバコ刻葉から由来するエアロゾルを発生させることができ、ヒートパイプ１４１ａが液状カートリッジ５６の吸湿体を２５０～３５０℃の第１の温度範囲で加熱して、吸湿体の液状組成物から由来するエアロゾルを発生させることができる。前記の温度条件は互いに反対になり得る。また、第２の温度範囲は第１の温度範囲と少なくとも一部区間が重複することができる。前記の温度範囲で加熱させても、ラッピングペーパーが燃焼せず、ラッピングペーパーの一部が焦げることができる。
図１４は、第９の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
第９の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、前述した第８の実施例と同様な構成から、励磁コイル１４２ａ及びヒートパイプ１４１ａ間と、励磁コイル１４２ｂ及びヒートパイプ１４１ｂ間とに、断熱部１４５ａ、１４５ｂを各々備える。
断熱部１４５ａ、１４５ｂを励磁コイル１４２ａ、１４２ｂ及びヒートパイプ１４１ａ、１４１ｂ間に配置することで、ヒートパイプ１４１ａ、１４１ｂ及び喫煙物品５０で発生する誘導熱が励磁コイル１４２ａ、１４２ｂに伝達されることが防止できる。断熱部１４５ａ、１４５ｂは、喫煙物品５０が挿入されるパイプ形状を持つ断熱パイプであり得る。ヒートパイプ１４１ａ、１４１ｂで発生する高熱が励磁コイル１４２ａ、１４２ｂに伝達される場合、励磁コイル１４２ａ、１４２ｂ自体の抵抗が高まるため、結果として、励磁コイル１４２ａ、１４２ｂが誘導する磁場の強度が弱くなり、ヒートパイプ１４１ａ、１４１ｂで発生する誘導発熱量が低くなる。したがって、断熱部１４５ａ、１４５ｂを励磁コイル１４２ａ、１４２ｂ及びヒートパイプ１４１ａ、１４１ｂ間に配置することで、ヒートパイプ１４１ａ、１４１ｂで発生する発熱量を向上させることができる。また、エネルギー損失が少ないため、ヒートパイプ１４１ａ、１４１ｂの発熱温度の制御が容易になるという長所がある。
断熱のために適用される断熱部１４５ａ、１４５ｂの外壁に断熱遮蔽機能付きのフィラーを利用する断熱フィルムを付着することで、断熱部１４５ａ、１４５ｂの断熱効果を上昇させることができる。断熱フィラーとしては、熱伝導率が低いジルコニアのようなセラミックパウダー、多孔性シリカゲル、多孔性アルミナ、エアロゲルなどのようなセラミックパウダーが用いられる。
又は、断熱のために適用される断熱部１４５ａ、１４５ｂの外壁に断熱遮蔽機能付きのフィラーを利用する断熱塗料を塗って付着することで、インシュレーターの断熱効果を上昇させることができる。断熱フィラーとしては、熱伝導率が低いジルコニアのようなセラミックパウダー、多孔性シリカゲル、多孔性アルミナ、エアロゲルなどのようなセラミックパウダーが用いられる。
前述した断熱部１４５ａ、１４５ｂは、本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００において、誘導加熱方式のヒータを備えた他の実施例等でも、励磁コイル及びサセプタ間に具備され得る。
図１５は、第１０の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。
第１０の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、第１のヒーティング手段として液状カートリッジ５６に対応する励磁コイル１４２ａと、励磁コイル１４２ａと反応して渦電流損失により誘導発熱が発生して液状カートリッジ５６を加熱するサセプタとしてヒートパイプ１４１と、第２のヒーティング手段としてタバコ体５８に対応する励磁コイル１４２ｂと、励磁コイル１４２ｂと反応して渦電流損失により誘導発熱が発生してタバコ体５８を加熱するサセプタとしてヒートブレード１４４とを各々備える。
ヒートパイプ１４１は、喫煙物品５０の液状カートリッジ５６の側面で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ内に吸湿又は含有された液状組成物からエアロゾルを発生させ、ヒートブレード１４４は、タバコ体５８を貫通して挿入され、タバコ体５８の中央でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。
第１０の実施例のヒートパイプ１４１及びヒートブレード１４４は、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８を互いに異なる温度で加熱することが可能となる。その目標温度は１５０～３５０℃の温度範囲であり得、温度センシング値によってその温度が調節でき、発生されたエアロゾルは、ユーザの吸入によりペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。一例として、ヒートブレード１４４がタバコ体５８のタバコ刻葉を１５０～２５０℃の第２の温度範囲で加熱して、タバコ刻葉から由来するエアロゾルを発生させることができ、ヒートパイプ１４１が液状カートリッジ５６の吸湿体を２５０～３５０℃の第１の温度範囲で加熱して、吸湿体の液状組成物から由来するエアロゾルを発生させることができる。前記の温度条件は互いに反対になり得る。また、第２の温度範囲は第１の温度範囲と少なくとも一部区間が重複することができる。前記の温度範囲で加熱させても、ラッピングペーパーが燃焼せず、ラッピングペーパーの一部が焦げることができる。
図１６は、第１１の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。
第１１の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、第１のヒーティング手段として液状カートリッジ５６に対応する励磁コイル１４２ａと、励磁コイル１４２ａと反応して渦電流損失により誘導発熱が発生して液状カートリッジ５６を加熱するサセプタとして中空パイプ１４３と、第２のヒーティング手段としてタバコ体５８に対応する励磁コイル１４２ｂと、励磁コイル１４２ｂと反応して渦電流損失により誘導発熱が発生してタバコ体５８を加熱するサセプタとしてヒートブレード１４４とを各々備える。
中空パイプ１４３は、喫煙物品５０の液状カートリッジ５６の中央で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ内に吸湿又は含有された液状組成物からエアロゾルを発生させ、ヒートブレード１４４は、タバコ体５８を貫通して挿入され、タバコ体５８の中央でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。中空パイプ１４３に具備された中空は気流パスとして利用される。中空パイプ１４３は、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質で製造されるが、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質でメッキされることもでき、どのような場合にはメッキにより一層良い効果が得られる。
第１１の実施例の中空パイプ１４３及びヒートブレード１４４は、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８を互いに異なる温度で加熱することが可能となる。その目標温度は１５０～３５０℃の温度範囲であり得、温度センシング値によってその温度が調節でき、発生されたエアロゾルは、ユーザの吸入によりペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。一例として、ヒートブレード１４４がタバコ体５８のタバコ刻葉を１５０～２５０℃の第２の温度範囲で加熱して、タバコ刻葉から由来するエアロゾルを発生させることができ、中空パイプ１４３が液状カートリッジ５６の吸湿体を２５０～３５０℃の第１の温度範囲で加熱して、吸湿体の液状組成物から由来するエアロゾルを発生させることができる。前記の温度条件は互いに反対になり得る。また、第２の温度範囲は第１の温度範囲と少なくとも一部区間が重複することができる。前記の温度範囲で加熱させても、ラッピングペーパーが燃焼せず、ラッピングペーパーの一部が焦げることができる。
図１７は、第１２の実施例により、第１のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。
第１２の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、第１のヒーティング手段として液状カートリッジ５６に対応する励磁コイル１４２ａと、励磁コイル１４２ａと反応して渦電流損失により誘導発熱が発生して液状カートリッジ５６を加熱するサセプタとして中空パイプ１４３ａと、第２のヒーティング手段としてタバコ体５８に対応する励磁コイル１４２ｂと、励磁コイル１４２ｂと反応して渦電流損失により誘導発熱が発生してタバコ体５８を加熱するサセプタとして中空パイプ１４３ｂとを各々備える。
中空パイプ１４３ａは、喫煙物品５０の液状カートリッジ５６の中央で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ内に吸湿又は含有された液状組成物からエアロゾルを発生させ、中空パイプ１４３ｂは、タバコ体５８の中央でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。中空パイプ１４３ａ、１４３ｂに具備された中空は気流パスとして利用される。中空パイプ１４３ａ、１４３ｂは、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質で製造されるが、ステンレス、ニッケル及びコバルトの中から一つの材質でメッキされることもでき、どのような場合にはメッキにより一層良い効果が得られる。
第１２の実施例による中空パイプ１４３ａ及び中空パイプ１４３ｂは、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８を互いに異なる温度で加熱することが可能となる。その目標温度は１５０～３５０℃の温度範囲であり得、温度センシング値によってその温度が調節でき、発生されたエアロゾルは、ユーザの吸入によりペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。一例として、中空パイプ１４３ｂがタバコ体５８のタバコ刻葉を１５０～２５０℃の第２の温度範囲で加熱して、タバコ刻葉から由来するエアロゾルを発生させることができ、中空パイプ１４３ａが液状カートリッジ５６の吸湿体を２５０～３５０℃の第１の温度範囲で加熱して、吸湿体の液状組成物から由来するエアロゾルを発生させることができる。前記の温度条件は互いに反対になり得る。また、第２の温度範囲は第１の温度範囲と少なくとも一部区間が重複することができる。前記の温度範囲で加熱させても、ラッピングペーパーが燃焼せず、ラッピングペーパーの一部が焦げることができる。
図１８は、第１３の実施例により、第１のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。
第１３の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、第１のヒーティング手段として液状カートリッジ５６に対応する抵抗加熱方式のパイプヒータ１３１ａと、第２のヒーティング手段としてタバコ体５８に対応する抵抗加熱方式のパイプヒータ１３１ｂとを各々備える場合である。前述した実施例によるパイプヒータと同様に、ヒータ線や面状発熱体パターンが外部に印刷又は提供されたパイプである。第１３の実施例によるパイプヒータ１３１ａ、１３１ｂにも、温度センサパターンが提供されて温度がセンシングされ、そのセンシング値によってパイプヒータ１３１ａ、１３１ｂへの電力供給が制御できるようにする。パイプヒータ１３１ａは、喫煙物品５０の液状カートリッジ５６の側面で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ５６内に吸湿又は含有された液状組成物からエアロゾルを発生させ、パイプヒータ１３１ｂは、電気加熱式喫煙物品５０のタバコ体５８の側面でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。第１３の実施例のパイプヒータ１３１ａ、１３１ｂは、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８を互いに異なる温度で加熱することが可能となる。その目標温度は１５０～３５０℃の温度範囲であり得、温度センシング値によってその温度が調節でき、発生されたエアロゾルは、ユーザの吸入によりペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。一例として、パイプヒータ１３１ｂがタバコ体５８のタバコ刻葉を１５０～２５０℃の第２の温度範囲で加熱して、タバコ刻葉から由来するエアロゾルを発生させることができ、パイプヒータ１３１ａが液状カートリッジ５６の吸湿体を２５０～３５０℃の第１の温度範囲で加熱して、吸湿体の液状組成物から由来するエアロゾルを発生させることができる。前記の温度条件は互いに反対になり得る。また、第２の温度範囲は第１の温度範囲と少なくとも一部区間が重複することができる。前記の温度範囲で加熱させても、ラッピングペーパーが燃焼せず、ラッピングペーパーの一部が焦げることができる。
第１３の実施例の構成を採用する場合、侵入式ヒータが持つ問題点（使用後の電気加熱式喫煙物品から発生する残留物の問題点や、液状カートリッジに容易に挿入されないという問題点）を持つことなく、図に示す構成を有する喫煙物品において、並びに、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８の相対的な位置が変化した喫煙物品においても、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８から適切にエアロゾルを発生させると同時に、各エアロゾル形成基材の最適のエアロゾル発生温度に合うようにパイプヒータ１３１ａ 、１３１ｂの温度を設定及び制御することが可能となる。
図１９は、第１４の実施例により、第１のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータと、第２のヒーティング手段として抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。
第１４の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、第１のヒーティング手段として液状カートリッジ５６に対応する抵抗加熱方式のパイプヒータ１３１と、第２のヒーティング手段としてタバコ体５８に対応する抵抗加熱方式の侵入式ヒータ１３４とを各々備える場合である。前述した実施例によるパイプヒータと同様に、パイプヒータ１３１は、ヒータ線や面状発熱体パターンが外部に印刷又は提供されたパイプである。
第１４の実施例によるパイプヒータ１３１にも、温度センサパターンが提供されて温度がセンシングされ、そのセンシング値によってパイプヒータ１３１への電力供給が制御できるようにする。パイプヒータ１３１は、喫煙物品５０の液状カートリッジ５６の側面で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ内に吸湿又は含有された液状組成物からエアロゾルを発生させ、侵入式ヒータ１３４は、加熱方式のヒータとしてタバコ体５８を貫通して挿入され、タバコ体５８の中央でタバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させる。
第１４の実施例のパイプヒータ１３１及び侵入式ヒータ１３４は、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８を互いに異なる温度で加熱することが可能となる。その目標温度は１５０～３５０℃の温度範囲であり得、温度センシング値によってその温度が調節でき、発生されたエアロゾルは、ユーザの吸入によりペーパーチューブ５４及びフィルター５２を経て、ユーザの口を通じて吸入される。一例として、侵入式ヒータ１３４がタバコ体５８のタバコ刻葉を１５０～２５０℃の第２の温度範囲で加熱して、タバコ刻葉から由来するエアロゾルを発生させることができ、パイプヒータ１３１が液状カートリッジ５６の吸湿体を２５０～３５０℃の第１の温度範囲で加熱して、吸湿体の液状組成物から由来するエアロゾルを発生させることができる。前記の温度条件は互いに反対になり得る。また、第２の温度範囲は第１の温度範囲と少なくとも一部区間が重複することができる。前記の温度範囲で加熱させても、ラッピングペーパーが燃焼せず、ラッピングペーパーの一部が焦げることができる。
図２０は、第１５の実施例により、第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段として一つの抵抗加熱方式のヒータを有する複合ヒーティングエアロゾル発生装置に喫煙物品が適用された断面図を概略的に示す。
喫煙物品５０の構成は、前述した実施例の場合と同様である。
第１５の実施例による複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段として、液状カートリッジ５６及びタバコ体５８に対応する一つの浸入式ヒータ１３５を有する場合である。浸入式ヒータ１３５は、抵抗加熱方式のヒータとしてタバコ体５８及び液状カートリッジ５６を貫通して挿入され、タバコ体５８を加熱して、タバコ体５８内に提供されるタバコ刻葉等からエアロゾルを発生させ、喫煙物品５０の液状カートリッジ５６の中央で液状カートリッジ５６を加熱して、液状カートリッジ５６内に吸湿又は含有された液状組成物からエアロゾルを発生させる。
図２１は、本発明に係る抵抗加熱方式のヒータと、誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、温度制御及び加熱時間制御を説明するための一実施例を示すブロック図である。
図２１を参照すれば、本発明に係る抵抗加熱方式のヒータと、誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置は、制御部１２０が、マイクロコントローラ１２１、電源昇圧回路１２２、インダクションロジック１２３及びヒータドライバ１２４を含む。マイクロコントローラ１２１は、ヒータドライバ１２４を制御して、バッテリ１１０から抵抗加熱方式のヒータ１５１に電力を供給する。実施例により、ヒータドライバ１２４はＦＥＴであり、マイクロコントローラ１２１から出力するＰＷＭ信号によりオン－オフ（On-Off）されながら、バッテリ１１０から抵抗加熱方式のヒータ１５１に供給される電力を調節することになる。また、温度センサ１７１は、抵抗加熱方式のヒータ１５１に設置されるか、或いは、抵抗加熱方式のヒータの付近に設置されるが、例えば、温度センサ１７１は、前述したパイプヒータ１３１に提供される温度センサパターンになり得る。マイクロコントローラ１２１は、温度センサ１７１から入力された信号により、ヒータドライバ１２４に入力するＰＷＭ信号を調節して、バッテリ１１０から抵抗加熱方式のヒータ１５１に供給される電力を調節することで、抵抗加熱方式のヒータ１５１の温度が制御される。
また、誘導加熱方式のヒータとして励磁コイル１６１及びサセプタ１６２を備え、マイクロコントローラ１２１は、電源昇圧回路１２２を制御して、バッテリ１１０から供給された直流電圧を電源昇圧回路１２２が誘導加熱のために増幅させて、インダクションロジック１２３に直流電流を供給する。電源昇圧回路１２２は、誘導加熱のための電源としてバッテリ１１０を使用した時、サセプタ１６２を誘導加熱するために安定的な電源供給のために適用される。マイクロコントローラ１２１は、また、インダクションロジック１２３にＰＷＭ信号を入力する。インダクションロジック１２３は、マイクロコントローラ１２１で入力するＰＷＭ信号によってスイッチング動作を遂行しながら、電源昇圧回路１２２から供給された直流電流を交流電流に変換し、励磁コイル１６１に供給して、サセプタ１６２が誘導加熱されるようにする。
本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、気流が通過する所定の位置に圧力センサ１７３を備えるが、圧力センサ１７３は圧力変化を感知し、図２４に示すように、図２４の（ａ）のような圧力変化によって圧力センサ１７３は感知値をマイクロコントローラ１２１に入力し、マイクロコントローラは圧力センサ１７３から入力される感知値によってパフ動作（Puffing）の量に対する積分値を計算して、累積の積分値が図２４の（ｂ）のパフ動作の量の制限容量に到達すれば、前述したＰＷＭ信号をオフさせるか、或いは、バッテリ１１０から電力を遮断して抵抗加熱方式のヒータ及び誘導加熱方式のヒータの動作を各々終了するように制御できる。
また、サセプタ１６２に、又は、サセプタ１６２の付近に温度センサ１７２を設置し、温度センサ１７２ではサセプタ１６２の温度感知による信号をマイクロコントローラ１２１に入力し、マイクロコントローラ１２１は必要な温度によってＰＷＭ信号の周波数を調節してインダクションロジック１２３に入力し、インダクションロジック１２３はマイクロコントローラ１２１から転送されたＰＷＭ信号によって周波数を調節しながら、励磁コイル１６１に交流電流を供給できる。また、実施例により、励磁コイル１６１と電気的に連結してインダクタンス値を測定し、測定値による信号をマイクロコントローラ１２１に入力できるセンサ１７４を設置し、マイクロコントローラ１２１は、入力された信号に応じて既定のインダクタンス値と比較して、励磁コイル１６１のインダクタンス値が既定の範囲から逸脱したと判断される場合、使用不可な他の巻タバコや異質物が挿入されたと判断して、ヒーティングが施されないように制御する。また、実施例により、前述したセンサ１７４は、励磁コイル１６１のインピーダンス値を測定し、測定値による信号をマイクロコントローラ１２１に入力できるセンサ１７４であって、マイクロコントローラ１２１は、入力された信号によって既定のインピーダンス値と比較して、励磁コイル１６１のインピーダンス値が既定の範囲から逸脱したと判断される場合、使用不可な他の巻タバコや異質物が挿入されたと判断して、ヒーティングが施されないように制御する。
図２２は、本発明に係る誘導加熱方式のヒータと、誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、温度制御及び加熱時間制御を説明するための一実施例を示すブロック図である。
本発明に係る誘導加熱方式のヒータと、誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、制御部１２０が、マイクロコントローラ１２１と、各々の電源昇圧回路１２２ａ、１２２ｂと、インダクションロジック１２３ａ、１２３ｂとを含む。
本発明に係る誘導加熱方式のヒータと、誘導加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、誘導加熱方式のヒータとして励磁コイル１６１ａ及びサセプタ１６２ａと、また他の誘導加熱方式のヒータとして励磁コイル１６１ｂ及びサセプタ１６２ｂとを備え、マイクロコントローラ１２１は、各々の誘導加熱方式のヒータに対応する電源昇圧回路１２２ａ、１２２ｂを制御して、バッテリ１１０から供給された直流電圧を電源昇圧回路１２２ａ、１２２ｂが誘導加熱のために増幅させて、インダクションロジック１２３ａ、１２３ｂに直流電流を供給する。電源昇圧回路１２２ａ、１２２ｂは、誘導加熱のための電源としてバッテリ１１０を使用した時、サセプタ１６２ａ、１６２ｂを誘導加熱するように、安定的な電源供給のために適用される。マイクロコントローラ１２１は、また、各々の誘導加熱方式のヒーティングに対応するインダクションロジック１２３ａ、１２３ｂに各々ＰＷＭ信号を入力する。各々のインダクションロジック１２３ａ、１２３ｂは、マイクロコントローラ１２１で入力するＰＷＭ信号によってスイッチング動作を遂行しながら、電源昇圧回路１２２ａ、１２２ｂから供給された直流電流を交流電流に変換して励磁コイル１６１ａ、１６１ｂに供給して、サセプタ１６２ａ、１６２ｂが誘導加熱されるようにする。図において、図面符号１８２ａ、１８２ｂは各々キャパシタである。
本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、気流が通過する所定の位置に圧力センサ１７３を備えるが、圧力センサ１７３は圧力変化を感知し、図２４に示すように、図２４の（ａ）のような圧力変化によって圧力センサ１７３は感知値をマイクロコントローラ１２１に入力し、マイクロコントローラは圧力センサ１７３から入力される感知値によってパフ動作（Puffing）の量に対する積分値を計算して、累積の積分値が図２４の（ｂ）のパフ動作の量の制限容量に到達すれば、前述したＰＷＭ信号をオフさせるか、或いは、バッテリ１１０を制御して、各々の電源昇圧回路１２２ａ、１２２ｂに印加される電力を遮断して、各々の誘導加熱方式のヒータの動作を各々終了するように制御できる。
また、各々のサセプタ１６２ａ、１６２ｂに、又は、各々のサセプタ１６２ａ、１６２ｂの付近に各々の温度センサ１７２ａ、１７２ｂを設置し、各々の温度センサ１７２ａ、１７２ｂでは、サセプタ１６２ａ、１６２ｂの温度感知による信号をマイクロコントローラ１２１に入力し、マイクロコントローラ１２１は必要な温度によって各々のＰＷＭ信号の周波数を調節して各々のインダクションロジック１２３ａ、１２３ｂに入力し、各々のインダクションロジック１２３ａ、１２３ｂはマイクロコントローラ１２１から転送されたＰＷＭ信号によって周波数を調節しながら、励磁コイル１６１ａ、１６１ｂに交流電流を供給できる。また、実施例により、励磁コイル１６１ａ、１６１ｂと電気的に連結してインダクタンス値を測定し、測定値による信号を制御装置に入力できる各々のインダクタンス感知センサ１７４ａ、１７４ｂを設置し、マイクロコントローラ１２１は、入力された信号に応じて既定のインダクタンス値と比較して、励磁コイル１６１ａ及び／又は励磁コイル１６１ｂのインダクタンス値が既定の範囲から逸脱したと判断される場合、使用不可な他の巻タバコや異質物が挿入されたと判断して、バッテリ１１０を制御して各々の電源昇圧回路１２２ａ、１２２ｂに印加される電力を遮断してヒーティングを防止できる。また、実施例により、前述したセンサ１７４ａ、１７４ｂは、励磁コイル１６１ａ、１６１ｂのインピーダンス値を測定し、測定値による信号をマイクロコントローラ１２１に入力できるセンサ１７４ａ、１７４ｂであって、マイクロコントローラ１２１は、入力された信号によって既定のインピーダンス値と比較して、励磁コイル１６１ａ及び／又は励磁コイル１６１ｂのインピーダンス値が既定の範囲から逸脱したと判断される場合、使用不可な他の巻タバコや異質物が挿入されたと判断して、ヒーティングが施されないように制御する。
図２３は、本発明に係る抵抗加熱方式のヒータと、抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、温度制御及び加熱時間制御を説明するための一実施例を示すブロック図である。
図２３を参照すれば、本発明に係る抵抗加熱方式のヒータと、抵抗加熱方式のヒータとを組み合わせた複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、制御部１２０が、マイクロコントローラ１２１と、各々のヒータドライバ１２４ａ、１２４ｂとを含む。マイクロコントローラ１２１は、各々のヒータドライバ１２４ａ、１２４ｂを制御して、バッテリ１１０から各々の抵抗加熱方式のヒータ１５１ａ、１５１ｂに電力を供給する。実施例により、各々のヒータドライバ１２４ａ、１２４ｂはＦＥＴであり、マイクロコントローラ１２１から出力する各々のＰＷＭ信号によりオン－オフ（On-Off）されながら、バッテリ１１０から各々の抵抗加熱方式のヒータ１５１ａ、１５１ｂに供給される電力を調節することになる。また、温度センサ１７１ａ、１７１ｂは、抵抗加熱方式のヒータ１５１ａ、１５１ｂに設置されるか、或いは、抵抗加熱方式のヒータ１５１ａ、１５１ｂの付近に設置されるが、例えば、温度センサ１７１ａ、１７１ｂは、前述したパイプヒータ１３１に提供される温度センサパターンになり得る。マイクロコントローラ１２１は、温度センサ１７１ａ、１７１ｂから各々入力された信号により、各々のヒータドライバ１２４ａ、１２４ｂに入力するＰＷＭ信号を調節して、バッテリ１１０から抵抗加熱方式のヒータ１５１ａ、１５１ｂに供給される電力を調節することで、抵抗加熱方式のヒータ１５１ａ、１５１ｂの温度が各々制御される。実施例により、マイクロコントローラ１２１は、各々の抵抗加熱方式のヒータ１５１ａ、１５１ｂに設置されるか、或いは、各々の抵抗加熱方式のヒータ１５１ａ、１５１ｂの付近に設置された温度センサ１７１ａ、１７１ｂから入力された信号により、各々のヒータドライバ１２４ａ、１２４ｂに入力する各々のＰＷＭ信号を調節して、バッテリ１１０から抵抗加熱方式のヒータ１５１ａ、１５１ｂに供給される各々の電力を調節することで、各々の抵抗加熱方式のヒータ１５１ａ、１５１ｂの温度が各々制御される。
本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、気流が通過する所定の位置に圧力センサ１７３を備えるが、圧力センサ１７３は圧力変化を感知し、図２４に示すように、図２４の（ａ）のような圧力変化によって圧力センサ１７３は感知値をマイクロコントローラ１２１に入力し、マイクロコントローラは圧力センサ１７３から入力される感知値によってパフ動作（Puffing）の量に対する積分値を計算して、累積の積分値が図２４の（ｂ）のパフ動作の量の制限容量に到達すれば、前述したＰＷＭ信号をオフさせて、各々の抵抗加熱方式のヒータの動作を各々終了するように制御できる。
図２５は、本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、温度制御及びヒーティング制御の一実施例を説明するためのグラフである。
図２５の（ａ）を参照すれば、実施例により、前述した制御部１２０のマイクロコントローラ１２１は、第２のヒーティング手段を制御して、ヒーティング温度が高い媒質を含む第２のエアロゾル形成基材を加熱する第２のヒーティング手段を優先的に加熱し、第１のヒーティング手段を制御して、第１のヒーティング手段を第２のヒーティング手段よりも遅く加熱するが、第２のセンサである温度センサによりセンシングされた信号に応じて、第２のヒーティング手段の予熱完了の前に第１のヒーティング手段を制御して、第１のヒーティング手段の加熱を開始することができる。また、図２５の（ｂ）を参照すれば、実施例により、制御部１２０のマイクロコントローラ１２１は、第２のヒーティング手段を制御して、ヒーティング温度が高い媒質を含む第２のエアロゾル形成基材を加熱する第２のヒーティング手段を優先的に加熱するが、迅速に加熱するために、バッテリ１１０から高い電力が印加されるように第２のヒーティング手段を制御して、第１のヒーティング手段を加熱する時、第１のヒーティング手段に印加される電力だけ減殺して、第２のヒーティング手段に印加される電力を調節して加熱することができる。
図２５の（ｃ）を参照すれば、圧力センサ１７３は時間によって圧力の変化を感知するが、図２４の（ａ)及び図２４の（ｂ）に示すように、制御部１２０のマイクロコントローラ１２１は、圧力センサ１７３から入力される感知値によってパフ動作（Puffing）の量に対する積分値を計算する。マイクロコントローラ１２１は、積分値を計算して累積の積分値がパフ動作の量の制限容量に到達する場合、これを未図示のディスプレイやＬＥＤのような表示装置を通してユーザに通知でき、喫煙物品５０が使用済みであると判断して、第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段を制御してヒーティングを完了させることができる。
実施例により、複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００は、第１のエアロゾル形成基材又は第２のエアロゾル形成基材を加熱するサセプタを誘導加熱する励磁コイルのインピーダンスが測定でき、マイクロコントローラ１２１と電気的に連結されるセンサ１７４を備える。エアロゾル形成基材のエアロゾル形成物質がなくなった場合、サセプタの温度が高くなり、励磁コイルのインピーダンスが高くなる。図２５の（ｄ）を参照すれば、マイクロコントローラは、センサ１７４から入力される信号に応じてインピーダンスが瞬間的に急激に高くなると、エアロゾル形成基材のエアロゾル形成物質がなくなったと判断し、これを未図示のディスプレイやＬＥＤのような表示装置を通して通知できる。また、使用済みの喫煙物品５０を挿入して加熱する場合にも、励磁コイルのインピーダンス値が急激に上昇するので、マイクロコントローラ１２１は、センサ１７４から入力される信号に応じてインピーダンスが瞬間的に急激に高くなると、使用済みの喫煙物品５０が挿入されたと判断し、これを未図示のディスプレイやＬＥＤのような表示装置を通して通知できる。また、マイクロコントローラ１２１は、センサ１７４から入力される信号に応じてインピーダンス値が既定のサセプタによるインピーダンス値の範囲でないと、バッテリ１１０を制御して電源昇圧回路１２２に印加される電力を遮断してヒーティングを防止できる。
図２６は、本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、制御部のキャパシタスイッチ制御による共振周波数の調節を説明するための回路ブロック図の一実施例を示す。
図２６を参照すれば、複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００において、制御部１２０は、マイクロコントローラ１２１と、電源昇圧回路１２２と、インダクションロジック１２３と、コントロールロジック１２５とを備える。インダクションロジック１２３及び励磁コイル１６１間には複数のキャパシタ１８２が設置される。複数のキャパシタ１８２は各々キャパシタスイッチ１８１に連結され、各々のキャパシタスイッチ１８１はコントロールロジック１２５に連結され、コントロールロジック１２５は、各々のキャパシタスイッチ１８１を各々オン（On）又はオフ（Off）させることができる。各々のキャパシタスイッチ１８１は、コントロールロジック１２５によりオン－オフ（On-Off）される構成であって、例えばＰｏｗｅｒＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ及びトランジスタなどからなることができる。
マイクロコントローラ１２１には、サセプタ１６２の材質により共振周波数が予め設定され、複合ヒーティングエアロゾル発生装置１００に使用されるサセプタ１６２の材質により、マイクロコントローラ１２１は、当該共振周波数で励磁コイル１６１に交流電流を供給させるために、インダクションロジック１２３に含まれるコントロールロジック１２５を制御して、コントロールロジック１２５が各々のキャパシタスイッチ１８１をオン（On）又はオフ（Off）させて、サセプタ１６２の材質により既定の共振周波数が得られる。実施例により、励磁コイル１６１に連結されてインピーダンスを測定するためのセンサ１７４を備え、マイクロコントローラ１２１は、センサ１７４から入力された信号値によりインピーダンスを判断して、サセプタ１６２の材質により所望の共振周波数を得るために、インダクションロジック１２３に含まれるコントロールロジック１２５を制御して、コントロールロジック１２５が各々のキャパシタスイッチ１８１をオン（On）又はオフ（Off）させて、サセプタ１６２の材質により所望の共振周波数が得られる。キャパシタスイッチ１８１をオン（On）させると、共振周波数が高くなり、キャパシタスイッチ１８１をオフ（Off）させると、共振周波数が低くなる。実施例により、センサ１７４は、電流センサ、電圧センサ、温度センサ及び抵抗センサなどからなることができる。
図２７は、本発明に係る複合ヒーティングエアロゾル発生装置において、制御部のキャパシタスイッチ制御による共振周波数の調節を説明するための回路ブロック図の他の実施例を示す。
図２７を参照すれば、本発明の他の実施例により、インダクションロジック１２３及びコントロールロジック１２５が別個で構成され、インダクションロジック１２３及びコントロールロジック１２５は、Ｉ２ＣやＳＰＩやＧＰＩＯなどのようなインターフェース（Interface）で連結できる。実施例により、励磁コイル１６１及びインダクションロジック１２３間に連結されてインピーダンスを測定するためのセンサ１７４が具備され、インダクションロジック１２３は、センサ１７４から受信した信号値によりインピーダンスを判断して、サセプタ１６２の材質により所望の共振周波数を得るために、インターフェースを介してコントロールロジック１２５を制御し、コントロールロジック１２５が各々のキャパシタスイッチ１８１をオン（On）又はオフ（Off）させて、サセプタ１６２の材質により所望の共振周波数が得られる。また、実施例により、励磁コイル１６１及びコントロールロジック１２５間に連結されてインピーダンスを測定するためのセンサ１７４が具備され、コントロールロジック１２５は、センサ１７４から受信した信号値によりインピーダンスを判断して、サセプタ１６２の材質により所望の共振周波数を得るために、各々のキャパシタスイッチ１８１をオン（On）又はオフ（Off）させて、サセプタ１６２の材質により所望の共振周波数が得られる。
本実施例による技術分野における通常の知識を有した者は、前記の記載の本質的な特性から逸脱しない範囲内で変形された形態で具現できることを理解することができる。したがって、開示の方法等は、限定的な観点でなく、説明的な観点で考慮しなければならない。本発明の範囲は、前述した説明でなく、特許請求の範囲に記載されており、これと同等な範囲内にある全ての差異点は本発明に含まれたものと解析されるべきである。
本発明によれば、複合ヒーティングエアロゾル発生装置が複数のエアロゾル形成基材の温度を各々制御できる複数のヒーティング手段を備えることで、互いに異なるエアロゾル形成基材を備えた喫煙物品を一気に吸入できる。
本発明によれば、複合ヒーティングエアロゾル発生装置がパフ動作による圧力変化を感知して、パフ動作（Puffing）の量に対する累積の積分値によってヒーティングをオン－オフ（On-Off）することで、ユーザの吸入パターンに制限されず、可変的にヒーティング時間が制御できる。

Claims (20)

  1. 第１のエアロゾル形成基材と、第１のエアロゾル形成基材の上流に第２のエアロゾル形成基材とを備える喫煙物品のための、把持及び携帯が可能なサイズのエアロゾル発生装置において、
    装置内に提供され、喫煙物品が挿入できる空洞と、
    装置内に提供され、喫煙物品の第１のエアロゾル形成基材の内部又は外部を第１の温度範囲で加熱できる、抵抗加熱方式のヒータまたは誘導加熱方式のヒータである第１のヒーティング手段と、
    装置内に提供され、喫煙物品の第２のエアロゾル形成基材の内部又は外部を第２の温度範囲で加熱できる、抵抗加熱方式のヒータまたは誘導加熱方式のヒータである第２のヒーティング手段と、
    装置内に提供され、第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段の温度を各々感知する第１のセンサ及び第２のセンサと、
    装置内に提供され、直流電源として働く再充電可能なバッテリと、
    装置内に提供され、第１のセンサ、第２のセンサ及びバッテリと電気的に連結され、バッテリから供給される直流電源を受信して、第１のセンサ及び第２のセンサの感知値によって第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段を各々制御する制御部とを含むが、
    第１のヒーティング手段及び第２のヒーティング手段の少なくとも一つは、誘導加熱方式のヒータであり、
    誘導加熱方式のヒータは、励磁コイル及び励磁コイルと反応して渦電流損失により誘導発熱が発生して喫煙物品を加熱するサセプタであり、
    励磁コイルのインダクタンスを感知するセンサまたは励磁コイルのインピーダンスを感知するセンサをさらに含むことを特徴とする、複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  2. 喫煙物品に具備された第１のエアロゾル形成基材は液状カートリッジであり、第２のエアロゾル形成基材はタバコ体であることを特徴とする、請求項１に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  3. 喫煙物品に具備された第１のエアロゾル形成基材はタバコ体であり、第２のエアロゾル形成基材は液状カートリッジであることを特徴とする、請求項１に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  4. 喫煙物品に具備された第１のエアロゾル形成基材及び第２のエアロゾル形成基材は、タバコ体であることを特徴とする、請求項１に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  5. タバコ体はグリセリンＶＧを含むことを特徴とする、請求項２、３又は４の何れか一項に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  6. 喫煙物品に具備された第１のエアロゾル形成基材及び第２のエアロゾル形成基材は、液状カートリッジであることを特徴とする、請求項１に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  7. 液状カートリッジは、グリセリンＶＧを含む液状又はゲル状組成物を含むことを特徴とする、請求項２、３又は６の何れか一項に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  8. 喫煙物品はフィルター及びチューブをさらに含み、フィルター、チューブ、タバコ体及び液状カートリッジが一つのラッピングペーパーによりラッピングされて形成されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  9. 喫煙物品はフィルター及びチューブをさらに含み、フィルター、チューブ及びタバコ体が一つのラッピングペーパーによりラッピングされて形成されることを特徴とする、請求項４に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  10. 喫煙物品はフィルター及びチューブをさらに含み、フィルター、チューブ及び液状カートリッジが一つのラッピングペーパーによりラッピングされて形成されることを特徴とする、請求項６に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  11. 装置内に提供されて制御部と電気的に連結される圧力センサをさらに備え、制御部は、圧力センサから入力される感知値によってパフ動作の量に対する積分値を計算して、累積の積分値によって第１のヒーティング手段及び／又は第２のヒーティング手段を制御することを特徴とする、請求項１に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  12. 抵抗加熱方式のヒータは、発熱抵抗パターンを含むパイプヒータであることを特徴とする、請求項１に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  13. 抵抗加熱方式のヒータは、発熱抵抗パターンを含む侵入式ヒータであることを特徴とする、請求項１に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  14. 装置内に提供されて制御部及び励磁コイル間に連結される複数のキャパシタスイッチを備え、制御部は、複数のキャパシタスイッチの少なくとも一つをオン－オフ制御して励磁コイルに供給する交流電流の周波数を制御することを特徴とする、請求項１に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  15. サセプタ及び励磁コイル間に提供され、サセプタの熱が励磁コイルに伝達されることを防止する断熱部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  16. 断熱部は、断熱パイプの外壁に断熱遮蔽機能付きの断熱フィラーを利用する断熱フィルムを付着したことを特徴とする、請求項１５に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  17. 断熱フィラーは、セラミックパウダーからなることを特徴とする、請求項１６に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  18. サセプタは、第１のエアロゾル形成基材及び／又は第２のエアロゾル形成基材の中央に挿設された中空パイプ形状であることを特徴とする、請求項１に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  19. サセプタは、ステンレス、ニッケル及びコバルトの少なくとも一つの材質からなることを特徴とする、請求項１８に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
  20. サセプタは、空洞に挿入される喫煙物品の下部中央を貫通して挿入され、喫煙物品内の第２のエアロゾル形成基材と直接的に接触することを特徴とする、請求項１に記載の複合ヒーティングエアロゾル発生装置。
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