JP7327836B2 - 超音波基盤エアゾール発生装置 - Google Patents

Description

本開示は超音波基盤エアゾール発生装置に関する。より詳細には、パフ（ｐｕｆｆ）による即刻のエアゾールの発生を担保することができ、カートリッジ取替費用を節減できる超音波基盤エアゾール発生装置に関する。

最近一般的な巻タバコの短所を克服する代替方法に関する需要が増加している。例えば、液状のエアゾール形成基材を気化させることによってエアゾールを発生させる装置（いわゆる「液状型エアゾール発生装置」）に関する需要が増加している。最近では、超音波振動を通じて液状を気化させる超音波基盤エアゾール発生装置が提案されたことがある。

これまで提案された殆どの超音波基盤エアゾール発生装置は、ユーザーの利便性を考慮してカートリッジ（またはカトマイザー）取替構造を採択している。そして、取替型カートリッジは基本的に液状貯蔵槽、ウィックおよび振動子で構成される。ところが、このような構造では相対的に高価な構成要素である振動子がカートリッジに含まれるため、カートリッジ取替費用（またはカートリッジ単価）が増加するという問題がある。

前記のような費用問題によって、一部の超音波基盤エアゾール発生装置はカートリッジを取り替えずに液状をリフィルする方式を採択している。しかし、液状リフィル方式はエアゾール発生装置の構造を複雑にさせ、ユーザーが液状をリフィルしなければならない煩雑な点がある。その上、液状リフィル過程においてたびたび液状がユーザーの服または体に付着する場合があるが、これはユーザーに相当な不快感を与え得る。

本開示のいくつかの実施形態を通じて解決しようとする技術的課題は、カートリッジ取替費用（またはカートリッジ単価）を節減できる超音波基盤エアゾール発生装置を提供することである。

本開示のいくつかの実施形態を通じて解決しようとする他の技術的課題は、パフ（ｐｕｆｆ）による即刻のエアゾールの発生を担保できる超音波基盤エアゾール発生装置を提供することである。

本開示の技術的課題は以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないさらに他の技術的課題は以下の記載から本開示の技術分野での通常の技術者に明確に理解され得るであろう。

前記技術的課題を解決するための本開示のいくつかの実施形態に係る超音波基盤エアゾール発生装置は、超音波振動を発生させる振動部材を含む制御本体および取替可能であり前記制御本体と結合されるカートリッジを含み、前記カートリッジは、液状のエアゾール形成基材を貯蔵する液状貯蔵槽および前記発生した超音波振動を前記貯蔵された液状のエアゾール形成基材に伝達することによってエアゾールを発生させる振動伝達部材を含むことができる。

いくつかの実施形態で、前記振動部材と前記振動伝達部材は平たい部分を含み、前記カートリッジが前記制御本体と結合されることによって前記振動部材と前記振動伝達部材の平たい部分が互いに密着し得る。具体的には、前記振動伝達部材は前記カートリッジの開放された下部端部付近に位置し、前記振動伝達部材の平たい部分は下部方向に突出するように構成され、前記振動部材の平たい部分は前記カートリッジとの結合部位に開放された形態で位置し、前記カートリッジの下部端部が前記制御本体と結合されることによって前記振動伝達部材が前記振動部材の平たい部分が互いに密着し得る。

いくつかの実施形態で、前記振動伝達部材の少なくとも一部の厚さは０．０１ｍｍ～１ｍｍであり得る。

いくつかの実施形態で、前記カートリッジは前記振動伝達部材と離隔して配置され複数のホールが形成された多孔部材をさらに含み、前記伝達された超音波振動によって、前記貯蔵された液状のエアゾール形成基材が前記複数のホールを通過して気化がなされ得る。

いくつかの実施形態で、前記振動伝達部材と前記多孔部材間の離隔距離は０．１ｍｍ～２ｍｍであり得る。

いくつかの実施形態で、前記ホールの大きさは１μｍ～５００μｍであり得る。

いくつかの実施形態で、前記カートリッジは前記振動伝達部材の外郭を固定し、かつ前記カートリッジのハウジングと前記振動伝達部材の間の隙間を密封するように構成された固定部材をさらに含むことができる。

いくつかの実施形態で、前記制御本体は前記振動部材の外郭を固定し、かつ前記制御本体のハウジングと前記振動部材の間の隙間を密封するように構成された固定部材をさらに含むことができる。

前述した本開示のいくつかの実施形態によると、相対的に高価な構成要素である振動部材がカートリッジではなく制御本体側に配置され得る。これに伴い、カートリッジ取替費用（またはカートリッジ単価）が大きく節減され得る。

また、振動部材がカートリッジから除外されることによってカートリッジ構造が簡素化され得る。これに伴い、カートリッジの製造時に不良発生率が顕著に減少し得、防水および／または防振設計も容易となり得る。

また、振動部材の偏差によって霧化量の偏差が発生することが未然に防止され得る。例えば、振動部材がカートリッジに含まれる場合には、カートリッジ取替時ごとに振動部材が変わることによって霧化量の偏差が発生し得る。すなわち、振動部材の偏差（ｅ．ｇ．製造上の偏差）がそのままエアゾール発生装置に反映されてカートリッジ取替時ごとに霧化量が変わり得る。しかし、振動部材が制御本体側に位置することになると、振動部材が取り替えられないため霧化量の均一性が維持され得る。

また、カートリッジに振動伝達部材が配置され得る。振動伝達部材は振動部材によって発生した振動を液状に伝達することによって、振動部材が制御本体側に位置してもエアゾールが円滑に発生するようにすることができる。

また、カートリッジが制御本体と結合されることによって、振動伝達部材と振動部材が密着した構造を形成することができる。これに伴い、振動部材によって発生した振動が振動伝達部材を通じて損失なく液状に伝達され得る。

また、振動部材が制御本体の開放された上部端部付近に位置することによって、振動部材の掃除が容易になされ得る。

また、振動伝達部材から適切に離隔した位置に複数のホールを含む多孔部材が配置されることによって、パフ時に即刻のエアゾールの発生が担保され得る。具体的には、振動伝達部材によって伝達された振動が振動伝達部材と多孔部材の間の液状を多孔部材方向に押し出し、押し出された液状が前記複数のホールを通過しながら速やかに気化することによって、パフ時に即刻にエアゾールが発生し得る。

また、振動伝達部材と振動部材外郭に固定部材が配置されることによって、各部材とハウジングの間の隙間が密封され得る。これに伴い、制御本体方向に液状漏液現象が未然に防止され得る。ひいては、固定部材は振動伝達部材と振動部材の外郭を固定することによって、内部の振動がハウジング外部に伝達されることを防止することができる。

本開示の技術的思想による効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていないさらに他の効果は以下の記載から通常の技術者に明確に理解され得るであろう。

本開示のいくつかの実施形態に係る超音波基盤エアゾール発生装置の構造を概念的に示す例示的な図面である。

本開示のいくつかの実施形態に係る蒸気化器の構造を概念的に示す例示的な図面である。

本開示のいくつかの実施形態に係る超音波基盤エアゾール発生装置の細部構造を示す例示的な図面である。

本開示のいくつかの実施形態に係る振動伝達部材を説明するための例示的な図面である。

本開示のいくつかの実施形態に係る多孔部材を説明するための例示的な図面である。

本開示のいくつかの実施形態に係る超音波基盤エアゾール発生装置の気流パス構造を示す例示的な図面である。

本開示のいくつかの実施形態に係る超音波基盤エアゾール発生装置のカートリッジ認識方法を説明するための例示的な図面である。

以下、添付された図面を参照して本開示の好ましい実施形態を詳細に説明する。本開示の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると明確となるであろう。しかし、本開示の技術的思想は以下の実施形態に限定されるものではなく互いに異なる多様な形態で具現され得、ただし以下の実施形態は本開示の技術的思想を完全なものとし、本開示が属する技術分野で通常の知識を有する者に本開示の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本開示の技術的思想は請求項の範疇によって定義されるのみである。

各図面の構成要素に参照符号を付加するにおいて、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されてもできるだけ同一の符号を有するようにしていることに留意されたい。また、本開示を説明するにおいて、関連した公知の構成または機能に対する具体的な説明が本開示の要旨を曖昧にさせ得る恐れがあると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。

特に定義されない限り、以下の実施形態で使われるすべての用語（技術および科学的用語を含む）は本開示が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通して理解され得る意味で使われ得る。また、一般的に使われる辞書に定義されている用語は、明白に特に定義されていない限り理想的にまたは過度に解釈されない。以下の実施形態で使われた用語は実施形態を説明するためのものであり本開示を制限しようとするものではない。以下の実施形態で、単数型は文面で特に言及しない限り複数型も含む。

また、本開示の構成要素を説明するにおいて、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を使うことができる。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって該当構成要素の本質や順番または順序などが限定されない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結または接続され得るが、各構成要素の間にさらに他の構成要素が「連結」、「結合」または「接続」されてもよいと理解されるべきである。

本開示で使われる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作および／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作および／または素子の存在または追加を排除しない。

本開示の多様な実施形態についての説明に先立ち、実施形態に使われるいくつかの用語について明確にすることにする。

以下の実施形態で、「エアゾール形成基材」はエアゾール（ａｅｒｏｓｏｌ）を形成できる物質を意味し得る。エアゾールは揮発性化合物を含むことができる。エアゾール形成基材は固体または液状であり得る。例えば、固体のエアゾール形成基材は板状葉タバコ、刻草、再構成タバコなどタバコ原料に基づく固体物質を含むことができ、液状のエアゾール形成基材はニコチン、タバコ抽出物および／または多様な香味剤に基づく液状組成物を含むことができる。しかし、本開示の範囲は前記列挙された例示に限定されるものではない。以下の実施形態で、液状は液状のエアゾール形成基材を指称するものであり得る。

以下の実施形態で、「エアゾール発生装置」はユーザーの口を通じてユーザーの肺に直接的に吸入可能なエアゾールを発生させるためにエアゾール形成基材を利用してエアゾールを発生させる装置を意味し得る。

以下の実施形態で、「パフ（ｐｕｆｆ）」はユーザーの吸入（ｉｎｈａｌａｔｉｏｎ）を意味し、吸入とは、ユーザーの口や鼻を通じてユーザーの口腔内、鼻腔内または肺に引き寄せる状況を意味し得る。

以下、本開示の多様な実施形態について添付された図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本開示のいくつかの実施形態に係る超音波基盤エアゾール発生装置１の構造を概念的に示す例示的な図面である。特に、図１は、カートリッジ１０の装着前後の状態を順次例示している。

図１に図示された通り、超音波基盤エアゾール発生装置１はカートリッジ１０と制御本体２０を含むことができる。ただし、図１には本開示の実施形態に関連する構成要素のみが図示されている。したがって、本開示が属した技術分野の通常の技術者であれば、図１に図示された構成要素の他に他の汎用的な構成要素がさらに含まれ得ることが分かる。以下、エアゾール発生装置１の各構成要素について説明する。

カートリッジ１０は液状のエアゾール形成基材を保管する容器を意味し得る。また、場合によりカートリッジ１０はマウスピースと蒸気化器（ｅ．ｇ．カトマイザー）の一部又はすべての構成要素をさらに具備してもよい。例えば、図示された通り、カートリッジ１０はマウスピース１１０と蒸気化器３０の一部の構成要素をさらに含むように構成され得る。他の例として、カートリッジ１０はマウスピース１１０を除いて蒸気化器３０の一部の構成要素のみをさらに含むように構成されてもよい。

図１は、カートリッジ１０が制御本体２０と結合されてエアゾール発生装置１の上部を形成し、制御本体２０がエアゾール発生装置１の下部を形成するものを例として図示しているが、本開示の範囲はこのような構造に限定されるものではない。他のいくつかの実施形態では、カートリッジ１０はエアゾール発生装置１のハウジングの内部に装着される構成要素であってもよい。

カートリッジ１０は取替可能な構成要素であり得る。すなわち、カートリッジ１０の液状が消尽した時にリフィルが行われるものではなく、新しいカートリッジに取り替えられ得る。このような場合、エアゾール発生装置１の全般的な構造が単純化され得るため、製造工程上の利点（ｅ．ｇ．製造費用の減少、不良率の減少等）が確保され得る。ひいては、ユーザーが直接液状をリフィルしなければならない不便な点が解消されるため、製品の市場競争力が向上し得る。ただし、カートリッジ１０の取替費用が問題となり得るが、このような問題はカートリッジ１０から蒸気化器３０の一部の構成要素（すなわち、相対的に高価な振動部材）を除くことによって解決され得る。以下では、カートリッジ１０が取替可能な構成要素であることを前提として説明を続けることにする。

図１に概念的に図示された通り、実施形態に係るカートリッジ１０はマウスピース１１０と蒸気化器３０の一部の構成要素を含むことができる。より具体的には、図２に例示された通り、蒸気化器３０は液状のエアゾール形成基材３１１を貯蔵する液状貯蔵槽、振動（超音波振動）を通じて液状を気化させる振動部材３６０、気化した液状をマウスピース方向に伝達するための気流管３２０等の構成要素を含むことができる。このうち、振動部材３６０は制御本体２０側（ｅ．ｇ．図２の点線の下側）に配置され得、残りの構成要素はカートリッジ１０側（ｅ．ｇ．図２の点線の上側）に配置され得る。このような場合、カートリッジ１０と制御本体２０が結合されることによって蒸気化器３０が構成され得、相対的に高価な構成要素である振動部材がカートリッジ１０から除外されることによってカートリッジ１０の取替費用（または単価）が大きく節減され得る。カートリッジ１０の細部構造については追って図３などの図面を参照してより詳細に説明することにする。

いくつかの実施形態では、図２に図示された通り、蒸気化器３０はカートリッジ１０側に配置された振動伝達部材３４０をさらに含むことができる。振動伝達部材３４０は制御本体２０側の振動部材３６０が発生させた振動を液状３１１に伝達することによって、エアゾールが円滑に発生するようにすることができる。振動伝達部材３４０については追って図３などの図面を参照してより詳細に説明することにする。

再び図１を参照して説明を続けることにする。

制御本体２０はエアゾール発生装置１の全般的な制御機能を遂行することができる。図示された通り、制御本体２０はカートリッジ１０と結合され得る。カートリッジ１０がエアゾール発生装置１に内蔵された構成要素である場合には、制御本体２０はカートリッジ１０を含む上部ハウジングと結合されてもよい。

図示された通り、制御本体２０は制御部２１０およびバッテリー２２０を含むことができる。また、前述した通り、制御本体２０は振動部材３６０等をさらに含むことができる。制御本体２０の他の構成要素については追って図３を参照して説明することにし、以下では制御部２１０とバッテリー２２０について簡略に説明することにする。

制御部２１０はエアゾール発生装置１の動作を全般的に制御することができる。例えば、制御部２１０は蒸気化器３０とバッテリー２２０の動作を制御することができ、エアゾール発生装置１に含まれた他の構成要素の動作も制御することができる。制御部２１０はバッテリー２２０が供給する電力、振動部材３６０の振動周波数、振動強度などを制御することができる。エアゾール発生装置１がヒーター（図示されず）を追加で具備する場合、制御部２１０はヒーター（図示されず）の加熱温度も制御することができる。

また、制御部２１０はエアゾール発生装置１の構成それぞれの状態を確認してエアゾール発生装置１が動作可能な状態であるか否かを判断してもよい。

いくつかの実施形態で、振動部材３６０は圧電素子に基づいて具現され得る。そして、制御部２１０は別途のカートリッジ認識センサなしに振動部材３６０の圧電現象を利用してカートリッジ１０の結合状態（ｅ．ｇ．結合の有無、結合の程度など）を認識することができる。これに伴い、エアゾール発生装置１の製造原価が節減され、内部構造の複雑性が緩和し得る。本実施形態については追って図７を参照して詳細に説明することにする。

制御部２１０は少なくとも一つのプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって具現され得る。前記プロセッサは多数の論理ゲートのアレイで具現されてもよく、汎用的なマイクロプロセッサとこのマイクロプロセッサで実行され得るプログラムが保存されたメモリの組み合わせで具現されてもよい。また、本開示が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、制御部２１０が他の形態のハードウェアで具現されてもよいことが自明に理解できる。

次に、バッテリー２２０はエアゾール発生装置１の動作に利用される電力を供給することができる。例えば、バッテリー２２０は蒸気化器３０を構成する振動部材３６０が振動を発生できるように電力を供給することができ、制御部２１０の動作に必要な電力を供給することができる。

また、バッテリー２２０はエアゾール発生装置１に設置されたディスプレイ（図示されず）、センサ（図示されず）、モータ（図示されず）等の電気的構成要素の動作に必要な電力を供給することができる。

制御本体２０の細部構造については追って図３以下の図面を参照してより詳細に説明することにする。

これまで図１および図２を参照して本開示のいくつかの実施形態に係る超音波基盤エアゾール発生装置１について概略的に説明した。前述によると、相対的に高価な構成要素である振動部材３６０がカートリッジ１０ではなく制御本体２０側に配置され得る。これに伴い、カートリッジ取替費用（またはカートリッジ単価）が大きく節減され得る。また、振動部材３６０がカートリッジ１０から除外されることによってカートリッジ１０の構造が簡素化され得、カートリッジの製造時に不良発生率が顕著に減少し得、防水および／または防振設計も容易となり得る。また、振動部材３６０の偏差（ｅ．ｇ．製造偏差）によって霧化量の偏差が発生することが未然に防止され得る。例えば、振動部材３６０がカートリッジ１０に含まれる場合には、カートリッジ１０の取替時ごとに振動部材３６０が変わることによって霧化量の偏差が発生し得る。しかし、振動部材３６０が制御本体２０側に位置することになると、同一の振動部材３６０が継続して使われるため霧化量の均一性が維持され得る。

以下では、図３以下の図面を参照して超音波基盤エアゾール発生装置１の細部構造と動作原理についてより詳細に説明することにする。

図３は、本開示のいくつかの実施形態に係る超音波基盤エアゾール発生装置１の細部構造を示す例示的な図面である。特に、図３は、カートリッジ１０の装着前後の状態を順次例示している。

図３に図示された通り、カートリッジ１０はカートリッジハウジング、マウスピース１１０、液状貯蔵槽３１０、振動伝達部材３４０および気流管３２０を含むことができる。ただし、図３には本開示の実施形態に関連する構成要素のみが図示されている。したがって、本開示が属した技術分野の通常の技術者であれば、図３に図示された構成要素の他に他の汎用的な構成要素がさらに含まれ得ることが分かる。以下、カートリッジ１０の各構成要素について説明する。

カートリッジハウジングはカートリッジ１０の外観を形成することができる。図３は、液状貯蔵槽３１０の外壁とカートリッジハウジングを区分せずに図示したが、カートリッジハウジングの一部が液状貯蔵槽３１０の外壁を構成してもよく、構成しなくてもよい。また、カートリッジハウジングの一部がマウスピース１１０として機能してもよく、別途のマウスピース構造物がカートリッジハウジングに装着される形態で設計されてもよい。カートリッジハウジングはカートリッジ１０の内部の構成要素を保護できる適切な素材からなり得る。

また、カートリッジハウジングは開放された下部端部を形成することができる。開放された下部端部付近には振動伝達部材３４０が位置することができる。そのようにすることによって、カートリッジ１０が制御本体２０と結合されることによって振動伝達部材３４０が振動部材３６０に密着し得る。すなわち、振動伝達部材３４０と振動部材３６０が密着した構造を形成できるが、このような構造は振動伝達面積を最大化し、振動伝達時の損失を最小化することによって、迅速なエアゾールの発生と十分な霧化量を担保することができる。

次に、マウスピース１１０はエアゾール発生装置１またはカートリッジ１０の一端に位置し、カートリッジ１０で発生したエアゾールを吸入するためにユーザーの口部と接触し得る。換言すると、ユーザーがマウスピース１１０を口にくわえて吸入すると、カートリッジ１０で発生したエアゾールがマウスピース１１０を通じてユーザーに伝達され得る。

次に、液状貯蔵槽３１０は液状のエアゾール形成基材３１１を貯蔵することができる。液状貯蔵槽３１０は一つまたは複数の貯蔵空間を具備することができる。例えば、液状貯蔵槽３１０は成分または組成比が互いに異なるエアゾール形成基材を区分して貯蔵するために複数の貯蔵空間を具備してもよい。

次に、振動伝達部材３４０は振動部材３６０によって発生した振動を液状３１１に伝達することができる。例えば、振動伝達部材３４０は振動部材３６０によって発生した振動を周辺に位置した液状３１１に伝達することによって、液状３１１を気化させることができる。また、振動伝達部材３４０は液状３１１が下部方向（すなわち、制御本体２０方向）に漏れることを防止する役割も遂行することができる。

振動伝達部材３４０はカートリッジ１０の開放された下部端部付近に位置することができ、平たい部分を含み、下部方向に突出した形態で構成され得る。例えば、図３または図４に図示された通り、振動伝達部材３４０は平たい形態の下部面３４１と下部面３４１を下部方向に突出させるための傾斜面３４２を含むことができる。このような場合、カートリッジ１０が制御本体２０と結合されることによって平たい下部面３４１が振動部材３６０と密着することができ、振動伝達面積が最大化されて振動伝達時の損失は最小化され得る。

一方、振動伝達部材３４０は振動をよく伝達できる素材および／または形態からなり得、その具体的な素材および／または形態は実施形態により変わり得る。

いくつかの実施形態で、振動伝達部材３４０の少なくとも一部（ｅ．ｇ．下部面）の厚さは約０．０１ｍｍ～１ｍｍであり得、好ましくは約０．０２ｍｍ～０．７ｍｍ、約０．０３ｍｍ～０．５ｍｍであり得、さらに好ましくは約０．０３ｍｍ～０．１ｍｍ、約０．０３ｍｍ～０．２ｍｍ、約０．０３ｍｍ～０．３ｍｍまたは約０．０３ｍｍ～０．４ｍｍであり得る。このような数値範囲で、振動伝達時の損失が最小化され得、適切な耐久性も確保され得る。例えば、振動伝達部材３４０の厚さが過度に厚い場合には振動伝達部材３４０によって振動が吸収され得、過度に薄い場合には適切な耐久性が確保されないため振動伝達部材３４０が容易に破損する問題が発生し得る。

また、いくつかの実施形態で、振動伝達部材３４０は金属のように適切な強度を有する素材（ｅ．ｇ．硬い素材）からなり得る。例えば、振動伝達部材３４０はステンレス鋼、アルミニウムなどのような金属素材からなり得るが、このような場合、振動伝達部材３４０による振動吸収が最小化されるだけでなく、液状３１１の接触による素材の変形も最小化され得る。

また、いくつかの実施形態で、振動伝達部材３４０は平たい下部面（ｅ．ｇ．３４１）と下部面（ｅ．ｇ．３４１）が下部方向に突出するように傾斜面（ｅ．ｇ．３４２）を含むものの（図３または図４参照）、下部面の垂直側（すなわち、カートリッジ１０の挿入方向）と傾斜面（ｅ．ｇ．３４２）がなす角度は約１５度～７０度であり得る。好ましくは、前記角度は約２０度～約６０度、約２５度～約５５度または約３０度～約５０度であり得る。このような数値範囲で、下部面（ｅ．ｇ．３４１）と振動部材３６０との密着面積が充分に確保され得、傾斜面（ｅ．ｇ．３４２）の角度によって振動の伝達が気流管３３０に向かって集中して気化速度が増加し得、霧化量も増大し得る。

一方、いくつかの実施形態では、図３に図示された通り、カートリッジ１０が振動伝達部材３４０の外郭を固定するための固定部材３５０をさらに含むことができる。固定部材３５０は振動伝達部材３４０の外郭部分を固定することによって、振動伝達部材３４０の中心部分（すなわち、平たい部分）が振動をよく伝達するようにすることができるが、これに伴い、気化速度が速くなり霧化量がさらに増大し得る。それだけでなく、固定部材３５０は振動伝達部材３４０に到達した振動がエアゾール発生装置１の外部に伝達されないように吸収する役割もすることができる。したがって、固定部材３５０はシリコン素材のように振動を吸収することができ、物理化学的変化が殆どない素材（ｅ．ｇ．液状と接触時に物理化学的変化がない素材）からなることが好ましい。また、固定部材３５０は振動伝達部材３４０とカートリッジハウジングの間の隙間を密封することによって、液状３１１またはエアゾールが下部方向に漏れることを防止する役割もすることができる。

固定部材３５０の具体的な形態および／または個数は多様に設計され得る。例えば、固定部材３５０は振動伝達部材３４０の周りに沿って延びる１個のリング状に設計され得、複数の固定部材３５０が振動伝達部材３４０の外郭を固定するように設計されてもよい。

また、いくつかの実施形態で、カートリッジ１０は振動伝達部材３４０に離隔して位置した多孔部材３３０をさらに含むことができる。ここで、多孔部材３３０は図５に例示された通り、複数のホール３３１を含む部材を意味し得る。例えば、多孔部材３３０は穴あき部材（ｅ．ｇ．穴あき板）、メッシュ部材（ｅ．ｇ．メッシュ板）等を含むことができるが、これに限定されるものではない。図３などに図示された通り、多孔部材３３０は振動伝達部材３４０と離隔して気流管３２０の下部端部付近に配置され得る。このような場合、振動伝達部材３４０により伝達された振動が振動伝達部材３４０と多孔部材３３０の間の液状３１１を多孔部材３３０方向に押し出し、押し出された液状３１１が複数のホール３３１を通過しながら速かに気化がなされ得る。これに伴い、パフ時にエアゾールが即刻に発生することができ、ユーザーの喫煙満足度が向上し得る。

多孔部材３３０は例えばプラスチック類、金属類（ｅ．ｇ．ステンレス鋼）、シリコン類などの素材からなり得る。しかし、これに限定されるものではない。

また、多孔部材３３０の形態、ホール３３１の大きさ、離隔距離などは多様に設計され得、これは実施形態により変わり得る。

いくつかの実施形態で、ホール３３１の大きさ（ｅ．ｇ．直径Ｄ）は約１μｍ～５００μｍであり得、好ましくは約１μｍ～４００μｍ、１μｍ～３００μｍ、１μｍ～２００μｍまたは１μｍ～１００μｍであり得る。ホール３３１の大きさｄはエアゾールの粒子の大きさに関連するが、このような数値範囲内で適切な粒子の大きさのエアゾールが発生し得、十分な霧化量が担保され得る。例えば、ホール３３１の大きさｄが過度に小さいと、目に見えない非常に小さい粒子のエアゾールが発生するため可視的な霧化量が減少し得る。また、気化がよくなされないためエアゾールの発生量自体が減少することもある。

いくつかの実施形態で、振動伝達部材３４０と多孔部材３３０間の離隔距離は約０．１ｍｍ～２．０ｍｍであり得、好ましくは約０．１ｍｍ～１．８ｍｍ、約０．１ｍｍ～１．５ｍｍである、約０．２ｍｍ～１．２ｍｍであるまたは約０．３ｍｍ～１．０ｍｍであり得る。このような数値範囲内で、液状３１１の移送とエアゾールの発生が円滑になされ得る。例えば、離隔距離が過度に大きいと、振動伝達部材３４０により伝達された振動が液状３１１に吸収されて霧化量が減少し得る。その反対に、離隔距離が過度に小さいと、振動伝達部材３４０と多孔部材３３０の間に液状３１１の移送が円滑になされなくなり得、これに伴い、霧化量が減少し得る。

いくつかの実施形態で、多孔部材３３０は平たい形態（ｅ．ｇ．板状）を有し、厚さは約０．０１ｍｍ～５ｍｍであり得る。好ましくは、前記厚さは約０．０２ｍｍ～３ｍｍまたは約０．０３ｍｍ～２ｍｍであり得る。このような数値範囲内で、エアゾールの発生が円滑になされ、気化速度も向上し得、適切な耐久性も確保され得る。例えば、例示された数値のように多孔部材３３０が適切に薄い厚さを有する場合には、伝達された振動によって穴あき部材３３０も振動して気化が加速化され得、凝縮されたエアゾールがホール３３１に粘着することも防止することができる。これに伴い、エアゾールの発生が円滑になされ得る。

一方、いくつかの実施形態で、カートリッジ１０はヒーター（図示されず）をさらに含んでもよい。ヒーターは振動伝達部材３４０または多孔部材３３０の周辺に配置されて液状３１１を加熱することによって、振動による気化を加速化することができる。ヒーターは液状３１１の気化を助けるための補助的な要素として動作することができる。例えば、エアゾール形成基材３１１は粘度を有する液体であるため超音波振動のみでは満足する気化性能を得ることが困難な場合もあり得るが、このような場合、ヒーター（図示されず）を通じてエアゾール発生装置１の気化性能を向上させることができる。ヒーターの加熱温度は一般的な加熱式エアゾール発生装置のヒーター温度よりはるかに低く設定され得、このため、追加的な消費電力の増加は微々たるものとなり得る。ヒーターは制御部２１０によって制御され得、制御方式は多様であり得る。

例えば、制御部２１０はユーザーのパフが感知されるたびにヒーターの加熱温度を増加させることができる。パフの感知は気流センサを通じて遂行され得るであろうが、本開示の範囲はこれに限定されるものではない。

他の例として、制御部２１０はユーザーのパフにかかわらず、喫煙中にヒーターの加熱温度を一定に維持することができる。このような場合、喫煙の間液状３１１が気化し易い状態を維持することができる。

さらに他の例として、制御部２１０はユーザーの入力に応答してヒーターの加熱温度を決定することができる。例えば、ユーザーが霧化量のレベルを高レベルに選択した場合には制御部２１０はヒーターの加熱温度を増加させ、その反対の場合にはヒーターの加熱温度を減少させることができる。このような場合、ユーザーの好みに合う霧化量が提供されてユーザーの喫煙満足度が向上し得る。

さらに他の例として、制御部２１０はユーザーのパフのパターンを分析してヒーターの加熱温度を決定することができる。ここで、パフのパターンはパフの長さ、パフの強度、パフの間隔などに基づいて定義され得るであろうが、これに限定されるものではない。具体的な例として、制御部２１０はパフの長さまたはパフの強度が増加したりパフの間隔が短くなる場合、ヒーターの加熱温度を増加させることができる。喫煙中にユーザーが吸入を長くしたり強くするということは、霧化量が満足でないことを意味する可能性が高いためである。その反対の場合であれば、制御部２１０はヒーターの加熱温度を減少させることができる。また、パフの間隔、パフの長さまたはパフの強度が一定に維持されると判断された場合には、制御部２１０はヒーターの加熱温度を一定に維持することができる。

さらに他の例として、制御部２１０は前述した例示の多様な組み合わせに基づいてヒーターを制御することができる。

再び図３を参照して制御本体２０の構成要素についての説明を続けることにする。

図３に図示された通り、制御本体２０は本体ハウジング２３０、振動部材３６０、制御部２１０およびバッテリー２２０を含むことができる。ただし、図３には本開示の実施形態に関連する構成要素のみが図示されている。したがって、本開示が属した技術分野の通常の技術者であれば、図３に図示された構成要素の他に他の汎用的な構成要素がさらに含まれ得ることが分かる。以下、制御本体２０の各構成要素について説明する。

本体ハウジング２３０は制御本体２０の外観を形成することができる。場合により、本体ハウジング２３０はエアゾール発生装置１の外観を形成してもよい。本体ハウジング２３０は制御本体２０の内部の構成要素を保護できる適切な素材からなり得る。図３は、本体ハウジング２３０がカートリッジ１０が挿入（装着）され得る空間を形成しているものを例として図示している。しかし、本開示の範囲はこれに限定されるものではなく、カートリッジ１０と制御本体２０は他の方式で結合されてもよい。

制御部２１０およびバッテリー２２０についての説明は重複した説明を排除するために省略することにする。これらについての説明は図１の説明部分を参照することにする。

振動部材３６０は液状のエアゾール形成基材３１１を気化させるために振動（超音波振動）を発生させることができる。例えば、振動部材３６０は電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換させ得る圧電素子で具現され、制御部２１０の制御により振動を発生させることができる。当該技術分野の当業者であれば、圧電素子の動作原理については自明に理解できるであろうため、これに対するそれ以上の説明は省略することにする。振動部材３６０は制御部２１０およびバッテリー２２０と電気的に連結され得る。

いくつかの実施形態で、振動部材３６０は平たい部分を含むことができ（ｅ．ｇ．板状）、カートリッジ１０と結合されることによって振動部材３６０と振動伝達部材３４０の平たい部分が互いに密着し得る（図３の右側参照）。このような結合構造で振動伝達面積が最大化され振動損失は最小化されて霧化量が増大し得る。また、振動部材３６０はカートリッジ１０との結合部位に開放された形態で配置されて（ｅ．ｇ．上部方向に開放されている）、カートリッジ１０と結合されることによって振動伝達部材３４０と密着し得る。このような場合、振動部材３６０に対する掃除が簡便かつ容易であるだけでなく、カートリッジ１０装着時に振動部材３６０が振動伝達部材３４０と容易に密着し得る。いくつかの実施形態では、振動部材３６０と振動伝達部材３４０の間にカップリングゲルが塗布され得る。このような場合、超音波振動がより損失なく振動伝達部材３４０を通じて液状３１１に伝達され得る。

また、いくつかの実施形態で、振動部材３４０の振動周波数は略２０ｋＨｚ～１５００ｋＨｚ、または略５０ｋＨｚ～１０００ｋＨｚ、または略１００ｋＨｚ～５００ｋＨｚであり得る。このような数値範囲で、適切な気化速度と霧化量が保証され得る。

一方、いくつかの実施形態では、図３に図示された通り、制御本体２０が振動部材３６０の外郭を固定するように配置された固定部材３７０をさらに含むことができる。固定部材３７０は振動部材３６０を保護しつつ、振動部材３６０によって発生した振動が本体ハウジング２３０の外部に伝達されないように振動を吸収する役割を遂行することができる。したがって、固定部材３７０はシリコン素材のように振動を吸収できる素材からなることが好ましい。また、固定部材３７０は防水または防湿が可能な素材からなって振動部材３６０と本体ハウジング２３０の間の隙間を密封する役割も遂行することができる。このような場合、本体ハウジング２３０と振動部材３６０の間の隙間に液体（ｅ．ｇ．液状３１１）または気体（ｅ．ｇ．エアゾール）が漏れて制御本体２０に故障が発生する問題が大きく軽減され得る。例えば、制御本体２０が湿気によって損傷したり故障が発生することが未然に防止され得る。

固定部材３７０の具体的な形態および／または個数は多様に設計され得る。例えば、固定部材３７０は振動部材３６０の周りに沿って延びる１個のリング状に設計され得、複数の固定部材３７０が振動部材３６０の外郭を固定するように設計されてもよい。

以下では、図６を参照して超音波基盤エアゾール発生装置１の気流パス構造について説明することにする。

図６は本開示のいくつかの実施形態に係る超音波基盤エアゾール発生装置１の気流パス構造を示す例示的な図面である。また、図６はパフ時に現れる気流（ｅ．ｇ．外気、エアゾール）の流れを互いに異なる形状の矢印で図示している。

図６に図示された通り、エアゾール発生装置１の一側面または両側面から多孔部材３３０が位置した気流管３２０の下部付近まで外気（点線の矢印参照）が流入する気流パスが形成され得る。流入した外気は多孔部材３３０を通過しながら気化したエアゾールと混合され得る。混合された外気とエアゾールはパフによって気流管３２０の内部の気流パスに沿ってマウスピース１１０方向に移動することができる。このような気流パス構造では、外気と気化したエアゾールが気流管３２０内で適切に混合されることによって高品質のエアゾールが形成され得る。

これまで図３～図６を参照して本開示のいくつかの実施形態に係る超音波基盤エアゾール発生装置１の細部構造と動作原理について説明した。前述によると、カートリッジ１０側に配置された振動伝達部材３４０が振動部材３６０によって発生した振動を液状３１１に伝達することによって、振動部材３４０が制御本体２０側に位置してもエアゾールが円滑に発生するようにすることができる。また、カートリッジ１０が制御本体２０と結合されることによって、振動伝達部材３４０と振動部材３６０が密着した構造を形成することができる。これに伴い、振動部材３６０によって発生した振動が振動伝達部材３４０を通じて損失なく液状３１１に伝達され得るようになって気化速度と霧化量が向上し得る。また、振動伝達部材３４０から適切に離隔した位置に複数のホールを含む多孔部材３３０が配置されることによって、パフ時に即刻のエアゾールの発生が担保され得る。

以下では、図７を参照して超音波基盤エアゾール発生装置１のカートリッジ認識方法について説明することにする。

図７は本開示のいくつかの実施形態に係るカートリッジ認識方法を説明するための例示的な図面である。以下、図７を参照して説明する。

本実施形態で、振動部材３６０は圧電素子に基づいて具現され得、制御部２１０は振動部材３６０の圧電現象を利用して追加的なカートリッジ認識センサがなくてもカートリッジ１０の結合状態（ｅ．ｇ．結合の有無、結合の程度など）を認識することができる。すなわち、制御部２１０は電気的エネルギーと機械的エネルギーを相互に変換できる圧電素子の動作原理に基づいてカートリッジ１０の結合状態を認識することができる。

より具体的には、図示された通り、カートリッジ１０が制御本体２０に装着される時、カートリッジ１０の下部端部が振動部材３６０に密着しながら振動部材３６０に圧力（Ｐ）が加えられ得る。例えば、カートリッジ１０の開放された下部端部付近に配置され下部方向に突出した形態からなる振動伝達部材３４０が、振動部材３６０に密着しながら圧力（Ｐ）が加えられ得る。ただし、本開示の範囲はこのような例示に限定されるものではなく、振動伝達部材３４０ではなくともカートリッジ１０の他の部位が振動部材３６０に圧力（Ｐ）を加えるように設計されてもよい。振動部材３６０に圧力（Ｐ）が加えられると、圧電現象により振動部材３６０で電圧（すなわち、電気的エネルギー）が発生し得る。したがって、制御部２１０は振動部材３６０で発生した電圧（または電力）を測定することによってカートリッジ１０の結合状態（ｅ．ｇ．結合の有無、結合の程度など）を認識することができる。

カートリッジ１０の結合状態を認識するために、制御部２１０は電圧（または電力）を測定するための測定手段２１１を具備することができる。ここで、測定手段２１１は電圧計のような回路要素で具現されてもよく、他の方式で具現されてもよい。測定手段２１１は振動部材３６０で発生した電圧（または電力）を測定できるものであればいかなる方式で具現されてもよい。

制御部２１０は測定手段２１１を通じて測定された電圧が基準値以上や基準範囲に属するという判断に応答して、カートリッジ１０が結合されたものと認識することができる。また、その後に測定された電圧が基準値未満や基準範囲に属しないという判断に応答して、制御部２１０はカートリッジ１０が除去されたものと認識することができる。

いくつかの実施形態で、制御部２１０は電圧の発生持続時間にさらに基づいてカートリッジ１０の結合状態を認識することができる。例えば、制御部２１０は基準値以上の電圧が一定時間以上持続的に発生した場合に限って、カートリッジ１０が結合されたものと認識することができる。このような場合、特定の物体（ｅ．ｇ．手、鉄の棒など）の一時的な接触によって振動部材３６０で電圧が発生することによって、制御部２１０のカートリッジ１０の結合状態を誤認識する問題が解決され得る。

また、いくつかの実施形態では、制御部２１０が測定された電圧の大きさに基づいてカートリッジ１０のタイプを区分して認識することができる。具体的には、カートリッジ１０の装着時にタイプによって振動部材３６０に圧力を加える程度が変わるように設計され得る。例えば、カートリッジ１０のタイプによって振動伝達部材３４０が下部方向に突出した程度が変わるように設計され得る。このような場合、制御部２１０は測定された電圧が第１基準値以上の場合に結合されたカートリッジ１０を第１タイプのカートリッジと認識し、第１基準値より高い第２基準値以上の場合に結合されたカートリッジ１０を第２タイプのカートリッジと認識することができる。本実施形態によると、追加的なカートリッジ認識センサがなくても、制御部２１０はカートリッジ１０の結合状態とタイプまで正確に認識することができる。

これまで図７を参照して本開示のいくつかの実施形態に係るカートリッジ認識方法について説明した。前述によると、振動部材３６０の圧電現象を利用してカートリッジ１０の結合状態が認識され得、追加的なセンサが導入される必要がない。これに伴い、エアゾール発生装置１の製造原価が節減され、内部構造の複雑性が一層緩和し得る。

これまで図７を参照して説明された本開示の技術的思想は、コンピュータ読み取り可能な媒体上にコンピュータ読み取り可能なコードで具現され得る。前記コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えば移動型記録媒体（ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ＵＳＢ保存装置、移動式ハードディスク）であるか、固定式記録媒体（ＲＯＭ、ＲＡＭ、コンピュータ具備型ハードディスク）であり得る。前記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された前記コンピュータプログラムは、インターネットなどのネットワークを通じて他のコンピューティング装置に伝送されて前記他のコンピューティング装置に設置され得、これにより前記他のコンピューティング装置で使われ得る。

以上において、本開示の実施形態を構成するすべての構成要素が一つに結合または結合されて動作するものとして説明されたが、本開示の技術的思想は必ずしもこのような実施形態に限定されるものではない。すなわち、本開示の目的範囲内であれば、そのすべての構成要素が一つ以上に選択的に結合して動作してもよい。

以上、添付された図面を参照して本開示の実施形態を説明したが、本開示が属する技術分野で通常の知識を有する者は、その技術的思想や必須の特徴を変更することなく本開示が他の具体的な形態でも実施され得ることが理解できるであろう。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり限定的ではないものと理解されるべきである。本開示の保護範囲は以下の特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は本開示によって定義される技術的思想の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (9)

1. 超音波振動を発生させる振動部材を含む制御本体；および
   取替可能であり前記制御本体と結合されるカートリッジを含み、
   前記カートリッジは、
   液状のエアゾール形成基材を貯蔵する液状貯蔵槽；および
   前記発生した超音波振動を前記貯蔵された液状のエアゾール形成基材に伝達することによってエアゾールを発生させる振動伝達部材を含み、
   前記カートリッジは前記振動伝達部材と離隔して配置され複数のホールが形成された多孔部材をさらに含み、
   前記伝達された超音波振動によって、前記貯蔵された液状のエアゾール形成基材が前記複数のホールを通過しながら気化がなされ、
   前記多孔部材は気流管の下部端部に配置される、
   超音波基盤エアゾール発生装置。
2. 前記振動部材と前記振動伝達部材は平たい部分を含み、
   前記カートリッジが前記制御本体と結合されることによって前記振動部材と前記振動伝達部材の平たい部分が互いに密着する、請求項１に記載の超音波基盤エアゾール発生装置。
3. 前記振動伝達部材は前記カートリッジの開放された下部端部に位置し、前記振動伝達部材の平たい部分は下部方向に突出するように構成され、
   前記振動部材の平たい部分は前記カートリッジとの結合部位に開放された形態で位置し、
   前記カートリッジの下部端部が前記制御本体と結合されることによって前記振動伝達部材が前記振動部材の平たい部分が互いに密着する、請求項２に記載の超音波基盤エアゾール発生装置。
4. 前記振動伝達部材の少なくとも一部の厚さは０．０１ｍｍ～１ｍｍである、請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波基盤エアゾール発生装置。
5. 前記振動伝達部材と前記多孔部材間の離隔距離は０．１ｍｍ～２ｍｍである、請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波基盤エアゾール発生装置。
6. 前記複数のホールの大きさは１μｍ～５００μｍである、請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波基盤エアゾール発生装置。
7. 前記カートリッジは前記振動伝達部材の外郭を固定し、かつ前記カートリッジのハウジングと前記振動伝達部材の間の隙間を密封するように構成された固定部材をさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波基盤エアゾール発生装置。
8. 前記制御本体は前記振動部材の外郭を固定し、かつ前記制御本体のハウジングと前記振動部材の間の隙間を密封するように構成された固定部材をさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の超音波基盤エアゾール発生装置。
9. 前記振動伝達部材は金属素材からなる、請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波基盤エアゾール発生装置。

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