JP7403623B2 - ヒータ組立体及びそれを含むエアロゾル生成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ヒータ組立体及びそれを含むエアロゾル生成装置に係り、さらに詳細には、加熱区間の初期に主流煙の温度を減少させうるヒータ組立体及びそれを含むエアロゾル生成装置に関する。
最近、一般的なシガレットの短所を克服する代替方法に係わる需要が増加している。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により、エアロゾルを生成するエアロゾル生成装置に係わる需要が増加している。
電気抵抗式ヒータを用いる伝統的な方式とは異なる新たな加熱方式が提案されている。特に、誘導加熱方式でシガレットを加熱する方式に係わる研究が活発に進められている。
電気抵抗式ヒータを使用する大部分のエアロゾル生成装置とは違って、誘導加熱方式を使用するエアロゾル生成装置は、エアロゾル生成物品（例えば、シガレット）のタバコロッドを均一に加熱することができる。したがって、誘導加熱方式を使用するエアロゾル生成装置においてヒータの配置に係わる異なるアプローチが必要である。
実施例を通じて解決しようとする課題は、上述した課題に制限されるものではなく、言及されていない課題は、本明細書及び添付図面から実施例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。
一実施例に係わるタバコロッド及びフィルタロッドを含むエアロゾル生成物品を収容して加熱するためのヒータ組立体は、エアロゾル生成物品が挿入される収容空間、収容空間の少なくとも一部を取り囲み、誘導磁場を発生させるコイル及び収容空間内部に配置されてコイルで発生した誘導磁場によって熱を生成するサセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）を含み、エアロゾル生成物品が収容空間に完全に挿入された状態でサセプタの遠位端部は、エアロゾル生成物品内のタバコロッド及びフィルタロッドの境界から上流に位置する。
他の実施例に係わるエアロゾル生成装置は、ヒータ組立体、ヒータ組立体に電力を供給する電源部及び前記ヒータ組立体に供給される電力を制御する制御部を含む。
課題の解決手段は、上述したところに制限されず、本明細書全体で通常の技術者によって類推されうる事項をいずれも含んでもよい。
実施例に係わるヒータ組立体及びそれを含むエアロゾル生成装置によれば、加熱区間の初期に主流煙の温度を低減し、加熱区間の全体にわたって均一な喫味感を保持することができる。
実施例の効果は、上述したところに限定されず、後述する構成から類推可能な効果をいずれも含む。
一実施例に係わるタバコロッド及びフィルタロッドを含むエアロゾル生成物品を収容して加熱するためのヒータ組立体は、エアロゾル生成物品が挿入される収容空間、収容空間の少なくとも一部を取り囲み、誘導磁場を発生させるコイル及び収容空間内部に配置されてコイルで発生した誘導磁場によって熱を生成するサセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）を含み、エアロゾル生成物品が収容空間に完全に挿入された状態でサセプタの遠位端部は、エアロゾル生成物品内のタバコロッド及びフィルタロッドの境界から上流に位置する。
また、前記サセプタの遠位端部は、前記境界から０．３～０．７ｍｍ離隔されうる。
また、サセプタは、筒状の基底部と、前記基底部の一側末端に形成された針先部を含んでもよい。
また、前記サセプタは、２７０～３５０℃の温度で発熱することができる。
また、前記サセプタと互いに異なる素材を含み、前記サセプタ及び前記収容空間の底部と結合され、前記サセプタで発生する熱を吸収する断熱部をさらに含んでもよい。
また、前記断熱部は、互いに異なる素材を含む複数個の部材が積層されて形成されうる。
また、前記サセプタの内部には、前記断熱部が露出されるように第１空洞が形成されうる。
また、前記第１空洞の内部に位置する断熱部と接触するように配置される温度センサをさらに含んでもよい。
また、前記断熱部の内部には、前記サセプタが露出されるように第２空洞が形成されうる。
また、前記第２空洞の内部に位置するサセプタと接触するように配置される温度センサをさらに含んでもよい。
また、前記断熱部は、前記第２空洞と流体連通する開口を含み、前記サセプタの少なくとも一部は、前記開口を通じて前記第２空洞内に挿入されうる。
また、前記第２空洞の内部に位置するサセプタの部分と隣接して配置される温度センサをさらに含んでもよい。
他の実施例に係わるエアロゾル生成装置は、ヒータ組立体、ヒータ組立体に電力を供給する電源部及び前記ヒータ組立体に供給される電力を制御する制御部を含む。
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、当該分野に従事する技術者の意図または判例、新たな技術の出現などによっても異なる。また、特定の場合は、出願人が任意に選定した用語もあり、その場合、当該発明の説明部分において、詳細にその意味を記載する。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と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、明細書に記載の「－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、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、ハードウェアとソフトウェアの結合によって具現されうる。
本明細書で使用されたように、「少なくともいずれか１つの」のような表現が配列された構成要素の前にあるとき、配列されたそれぞれの構成ではない全体構成要素を修飾する。例えば、「ａ、ｂ、及びｃのうち、少なくともいずれか１つ」という表現は、ａ、ｂ、ｃ、またはａとｂ、ａとｃ、ｂとｃ、または、ａとｂとｃとを含むものと解釈せねばならない。
「シガレット」という用語は、ユーザのためのマウスピースの役割を行うために、エアロゾル生成装置に搭載される消耗品を指称する。シガレットは、伝統的な燃焼式シガレットと類似した形状及び構造を有する。シガレットは、エアロゾル生成装置の作動（例えば、加熱）によって、エアロゾルを生成するエアロゾル生成物質を含んでもよい。または、シガレットは、エアロゾル生成物質を含まず、エアロゾル生成装置に設けられた他の物品（例えば、カートリッジ）で発生したエアロゾルをユーザの口に伝達しうる。
「下流」という用語は、喫煙時にエアロゾル生成物品（例えば、シガレット）でユーザの口側にエアロゾルが移動する方向を意味し、「上流」という用語は、反対方向を意味する。「下流」及び「上流」という用語は、エアロゾル生成物品の構成要素の相対的な位置を示すために使用される。例えば、ユーザの口に入るシガレットの一部は、シガレットの下流末端に該当する。
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施可能なように詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な互いに異なる形態に具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、誘導加熱方式のエアロゾル生成装置を示す図面である。
図１を参照すれば、エアロゾル生成装置１００は、サセプタ１１０、収容空間１２０、コイル１３０、電源部１４０及び制御部１５０を含んでもよい。但し、それらに限定されるものではなく、図１に図示される要素以外に他の汎用的な要素がエアロゾル生成装置１００にさらに含まれうる。
エアロゾル生成装置１００は、誘導加熱（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｈｅａｔｉｎｇ）方式でエアロゾル生成装置１００に収容されるエアロゾル生成物品（図２の２００）を加熱することで、エアロゾルを生成することができる。誘導加熱方式は、外部磁場によって発熱する磁性体に、周期的に方向が異なる交番磁場（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）を印加して磁性体から熱を生成する方式を意味する。
磁性体に交番磁場が印加される場合、磁性体には、渦流損（ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｓｓ）及びヒステリシス損（Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ Ｌｏｓｓ）によるエネルギー損失が発生し、損失されるエネルギーが熱エネルギーとして磁性体から放出されうる。磁性体に印加される交番磁場の振幅または周波数が大きいほど、磁性体から多くの熱が放出される。エアロゾル生成装置１００は、磁性体に交番磁場を印加することで、磁性体を加熱し、それにより、エアロゾル生成物品２００が磁性体によって加熱されうる。
外部磁場によって発熱する磁性体は、サセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）でもある。サセプタ１１０は、切片、薄片またはストリップなどの形状によってエアロゾル生成物品内に含まれる代わりに、エアロゾル生成装置１００に配置されうる。
サセプタ１１０は、金属または炭素を含んでもよい。サセプタ１１０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（Ａｌ）のうち、少なくとも１つを含んでもよい。また、サセプタ１１０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）のような半金属のうち、少なくとも１つを含んでもよい。
エアロゾル生成装置１００は、エアロゾル生成物品２００を収容するための収容空間１２０を含んでもよい。収容空間１２０は、エアロゾル生成物品２００をエアロゾル生成装置１００に収容するために、収容空間１２０の外側に開放される開口を含んでもよい。エアロゾル生成物品２００は、収容空間１２０の開口を通じて収容空間１２０の外側から収容空間１２０の内側に向かう方向にエアロゾル生成装置１００に収容されうる。
収容空間１２０の底部には、サセプタ１１０が配置されうる。エアロゾル生成物品２００は、サセプタ１１０がエアロゾル生成物品２００（例えば、シガレット）内に挿入されるように収容空間１２０内に挿入されうる。
エアロゾル生成装置１００は、サセプタ１１０に交番磁場を印加するコイル１３０を含んでもよい。コイル１３０は、収容空間１２０に沿って巻線され、サセプタ１１０に対応する位置に配置されうる。コイル１３０は、電源部１４０から電力を供給されうる。
コイル１３０に電力が供給される場合、コイル１３０内部に磁場が形成されうる。コイル１３０に電源部１４０から交流電流が印加される場合、コイル１３０の内部に形成される磁場は、周期的に方向が異なってもいる。サセプタ１１０がコイル１３０の内部に形成され、周期的に方向が異なる交番磁場に露出される場合、サセプタ１１０が発熱し、エアロゾル生成装置１００に収容されるエアロゾル生成物品２００が加熱されうる。
コイル１３０によって形成される交番磁場の振幅または周波数が異なる場合、エアロゾル生成物品２００を加熱するサセプタ１１０の温度も異なる。制御部１５０は、コイル１３０に供給される電力を制御してコイル１３０によって形成される交番磁場の振幅または周波数を調整し、それにより、サセプタ１１０の温度が制御されうる。
一例示として、コイル１３０は、ソレノイド（ｓｏｌｅｎｏｉｄ）によっても具現される。コイル１３０は、収容空間１２０の側面に沿って巻線されるソレノイドでもあり、ソレノイドの内部空間にエアロゾル生成物品２００が収容されうる。ソレノイドを構成する導線の材質は、銅（Ｃｕ）でもある。但し、それに限定されるものではなく、低い比抵抗値を有し、高い電流が流れるようにする材質として、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、亜鉛（Ｚｎ）及びニッケル（Ｎｉ）のうち、いずれか１つ、または少なくとも１つを含む合金がソレノイドを構成する導線の材質にもなる。
図２は、エアロゾル生成物品の例を示す図面である。
図２を参照すれば、エアロゾル生成物品２００は、タバコロッド２１０及びフィルタロッド２２０を含んでもよい。図２には、フィルタロッド２２０が単一領域で構成されるように図示されているが、それに限定されるものではなく、フィルタロッド２２０は、複数のセグメントを含んでもよい。例えば、フィルタロッド２２０は、エアロゾルを冷却する第１セグメント及びエアロゾルに含まれる特定成分を濾過する第２セグメントを含んでもよい。また、フィルタロッド２２０には、他の機能を遂行する少なくとも１つのセグメントがさらに含まれうる。
エアロゾル生成物品２００は、少なくとも１枚のラッパ２４０によって包装されうる。ラッパ２４０には、外部空気が流入されるか、内部空気が流出される少なくとも１つの孔（ｈｏｌｅ）が形成されうる。一例として、エアロゾル生成物品２００は、１枚のラッパ２４０によって包装されうる。他の例として、エアロゾル生成物品２００は、２枚以上のラッパ２４０によって重畳して包装されうる。具体的に、第１ラッパによってタバコロッド２１０が包装され、第２ラッパによってフィルタロッド２２０が包装されうる。ラッパそれぞれによって包装されるタバコロッド２１０及びフィルタロッド２２０が結合され、第３ラッパによって結合されたロッドが再包装されうる。
タバコロッド２１０は、エアロゾル生成物質を含んでもよい。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。タバコロッド２１０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。タバコロッド２１０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２１０に噴射されて添加されうる。
タバコロッド２１０は、多様な方式によっても作製される。例えば、タバコロッド２１０は、シート（ｓｈｅｅｔ）によって作製され、ストランド（ｓｔｒａｎｄ）によっても作製される。または、タバコロッド２１０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。
タバコロッド２１０は、熱伝導物質によって取り囲まれる。例えば、熱伝導物質は、アルミニウム箔のような金属箔でもあるが、それに限定されるものではない。タバコロッド２１０を取り囲む熱伝導物質は、タバコロッド２１０に伝達される熱を均一に分散させてタバコロッド２１０に加えられる熱伝導率を向上させ、それにより、タバコロッド２１０から生成されるエアロゾルの風味が向上しうる。
フィルタロッド２２０は、酢酸セルロースフィルタでもある。フィルタロッド２２０は、多様な形状にも形成される。例えば、フィルタロッド２２０は、円筒状ロッドでもあり、内部に中空（ｈｏｌｌｏｗ）を含むチューブ状ロッドでもある。または、フィルタロッド２２０は、内部に空洞（ｃａｖｉｔｙ）を含むリセス（ｒｅｃｅｓｓ）状ロッドでもある。フィルタロッド２２０が複数のセグメントで構成される場合、複数のセグメントは、互いに異なる形状にも作製される。
フィルタロッド２２０は、フィルタロッド２２０から香味が発生するように作製されうる。例えば、フィルタロッド２２０に加香液が噴射され、加香液が塗布される別途の繊維がフィルタロッド２２０の内部に挿入されうる。
フィルタロッド２２０には、少なくとも１つのカプセル２３０が含まれうる。カプセル２３０は、香味を発生させ、エアロゾルを発生させうる。例えば、カプセル２３０は、香料を含む液体を被膜で覆い包む構造によっても形成される。カプセル２３０は、球状または円筒状を有するが、それに限定されるのではない。
フィルタロッド２２０にエアロゾルを冷却する冷却セグメントが含まれる場合、冷却セグメントは、高分子物質または生分解性高分子物質によって製造されうる。例えば、冷却セグメントは、純粋なポリ乳酸だけでも作製される。または、冷却セグメントは、複数の穿孔を含む酢酸セルロースフィルタによっても作製される。但し、それらに限定されるものではなく、冷却セグメントは、エアロゾルを冷却する構造及び物質で構成されうる。
図３は、一実施例に係わるヒータ組立体及びヒータ組立体に挿入されるエアロゾル生成物品の例を示す図面である。
図３を参照すれば、ヒータ組立体１０１は、サセプタ１１０、収容空間１２０、及びコイル１３０を含んでもよい。但し、それらに制限されるものではなく、他の汎用的な要素がヒータ組立体１０１にさらに含まれうる。
エアロゾル生成物品２００の少なくとも一部は、収容空間１２０に収容されうる。サセプタ１１０は、エアロゾル生成物品２００が収容空間１２０に収容されたとき、エアロゾル生成物品２００の内部に挿入されうる。サセプタ１１０は、エアロゾル生成物品２００に挿入されるように、長手方向に延びる構造を有することができる。
サセプタ１１０は、収容空間１２０の内部に配置され、コイルから印加された可変磁場によって熱を生成する。サセプタ１１０は、エアロゾル生成物品２００の中心部に挿入されるように収容空間１２０の中心部に位置する。図３において、サセプタ１１０は、単一個数であると例示されているが、それに制限されるものではなく、サセプタ１１０は、エアロゾル生成物品２００に挿入されるように長手方向に沿って延び、ヒータ組立体１０１は、互いに平行に配置される複数個のサセプタ１１０を含んでもよい。
エアロゾル生成物品２００がヒータ組立体１０１に完全に挿入された状態（すなわち、収容空間１２０内に完全に挿入された状態）においてサセプタ１１０の遠位端部は、エアロゾル生成物品２００のタバコロッド２１０及びフィルタロッド２２０の境界から既設定の距離ほど離隔されうる。すなわち、サセプタ１１０の遠位端部は、タバコロッド２１０とフィルタロッド２２０との境界から上流に位置してもよい。エアロゾル生成物品２００内でサセプタ１１０の配置に係わる詳細な内容は後述する。
コイル１３０は、収容空間の少なくとも一部を取り囲み、誘導磁場を発生させうる。コイル１３０は、収容空間１２０に沿って巻線されて収容空間１２０の長手方向に延びうる。コイル１３０は、サセプタ１１０に対応する位置に配置されうる。コイル１３０は、サセプタ１１０に対応する長さを有するように長手方向に沿って延び、サセプタ１１０に対応する位置に配置されうる。
図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、経時的なサセプタ周囲のタバコロッドの変化を説明するための図面である。
図４Ａを参照すれば、エアロゾル生成物品２００が挿入された第１時点では、コイル１３０とサセプタ１１０とが作動せず、タバコロッド４１０は、まだ加熱されていないので、タバコロッド４１０の内部には変化がない。
図４Ｂを参照すれば、第１時点から第１時間が徒過した第２時点でコイル１３０によってサセプタ１１０が熱を発生させることで、タバコロッド４１０は、サセプタ１１０によって加熱されうる。特に、サセプタ１１０の周囲に配置された刻みタバコ４２１は、加熱されて収縮する。これにより、サセプタ１１０の周囲に配置された刻みタバコ４２１の密集度が減少しうる（すなわち、サセプタ１１０の周りのタバコロッド４２０の孔隙率が増加しうる）。
図４Ｃを参照すれば、第２時点から第２時間が徒過した第３時点でタバコロッド４１０は、サセプタ１１０によってさらに加熱される。結果として、第３時点では、サセプタ１１０の上に熱が伝達されて刻みタバコが熱によって収縮されうる。これにより、空気（及びエアロゾル）流動が円滑な気流ホール４３１（すなわち、気流パス）がタバコロッド４１０の上流端部とタバコロッド４１０及びフィルタロッド２２０の境界（すなわち、タバコロッド４１０の下流端部）の間に形成されうる。
ここで、気流ホール４３１は、タバコロッド４１０から流入された空気がタバコロッド４１０を通過してフィルタロッド２２０に伝達されるようにする。気流ホール４３１は、サセプタの表面から離隔されるように形成されうる。
一方、気流ホール４３１が過度に早く生成される場合、フィルタロッド２２０に引き込まれる主流煙の温度が急上昇する。ここで、用語「主流煙」は、エアロゾル生成物品を通過してユーザに供給される空気とエアロゾルとの混合物を意味する。フィルタロッド２２０内の第１セグメントの冷却能は限定的なので、主流煙の温度が高い場合、所望の大きさ以下のエアロゾルが生成される可能性が高い。その場合、霧化量が顕著に減少してしまうという問題がある。一方、高い温度の主流煙は、タバコ物質の移送量を増加させるので、ユーザは、過度に強いタバコ味を経験する可能性が高い。
これと関連して、実施例によれば、形成時期、大きさのような気流ホール４３１の特性を考慮して、サセプタ１１０を設計することができる。
図５は、エアロゾル生成物品内でサセプタの配置を説明するための図面である。
図５を参照すれば、サセプタ１１０がエアロゾル生成物品２００に挿入された場合、サセプタ１１０の遠位末端は、タバコロッド２１０とフィルタロッド２２０との境界５１０の下（すなわち、上流）に位置しうる。
サセプタ１１０の遠位末端と境界５１０との間の既設定の距離ｄを０．３ｍｍ未満と設定した場合、主流煙の温度減少効果が顕著に減少しうる。一方、設定された距離ｄを０．７ｍｍ超過と設定した場合、タバコロッド２１０内の気流ホールの形成が困難であり、所望の霧化量を提供することができない。したがって、既設定の距離ｄは、０．３ｍｍ～０．７ｍｍ範囲内で設定されうる。加熱区間全体において、均一な喫味感と霧化量を提供するという側面で、既設定の距離ｄは、０．４ｍｍ～０．６ｍｍ範囲内で設定されうる。例えば、既設定の距離ｄは、０．５ｍｍと設定されうる。
図６は、一実施例に係わるヒータ組立体のサセプタの配置による主流煙の温度を示す図面である。
さらに詳細には、既設定の距離ｄを０．３ｍｍ未満に設定した場合のフィルタロッド２２０で測定された主流煙の第１温度６１０、及び既設定の距離ｄを０．５ｍｍに設定した場合のフィルタロッド２２０で測定された主流煙の第２温度６２０が、図６に図示されている。
図６に図示された全体時間の長さが加熱区間に該当するが、図６の第１温度６１０、及び第２温度６２０のグラフは、ヒータ組立体１０１が１つのエアロゾル生成物品２００を加熱する間、主流煙の温度の経時的な変化を示す。
全体加熱区間のうち、時間的に初期に該当する部分、例えば、加熱区間の約２分の１に該当する時間的長さが「加熱区間の初期」に該当し、残りの時間的長さが「加熱区間の後半」に該当する。
図６を参照すれば、加熱区間の初期には、第１温度６１０が第２温度６２０よりも高い。フィルタロッド２２０の制限された冷却能によって第１温度６１０は、霧化量の減少をもたらす。また、第１温度６１０は、タバコ物質の移送量を増加させるので、ユーザは、過度に強いタバコ味を経験する可能性が高い。
一方、加熱区間の後半には、第１温度６１０が第２温度６２０より低い。第１温度６１０は、エアロゾルを発生させる最適温度よりも低いので、加熱区間の後半には、霧化量が顕著に減少しうる。また加熱区間の初期に多量のタバコ物質が移送されたので、加熱区間の後半には、タバコ味が顕著に減少しうる。
すなわち、既設定の距離ｄを０．３ｍｍ未満に設定した場合、加熱区間全体において均一な喫味感を提供することができない。一方、既設定の距離ｄを０．５ｍｍに設定した場合、加熱区間全体において均一な喫味感を提供することができる。
従来の電気抵抗性加熱方式のヒータは、電気抵抗線がヒータの内部に配置され、電気抵抗線は、電気を供給されて加熱される。したがって、電気抵抗線が配置された部分のヒータの温度と、配置されていない部分のヒータの温度は、互いに異なってもいる。特に、縫針型の構造を有する電気抵抗性加熱方式のヒータは、ヒータの遠位端部の内部空間が制限され、ヒータの端部に電気抵抗線が配置されない。結果として、ヒータの他の部分の温度に比べて、ヒータの遠位端部の温度が低い。
ヒータの遠位端部によって形成される気流ホールは、タバコロッド及びフィルタロッドの境界と近い位置に配置されるので、ヒータの他の部位によって形成される気流ホールに比べて、比較的加熱初期に形成される。したがって、ヒータの遠位端部によって形成される気流ホールは、加熱初期の霧化量と喫味感に重要な影響を与える。ヒータの遠位端部の温度の低い電気抵抗性加熱方式のヒータでは、加熱初期の気流ホールの形成が遅延されるので、ヒータの遠位端部がタバコロッドとフィルタロッドとの境界を物理的に通過するようにヒータを配置することで、タバコロッドとフィルタロッドとの境界を通過して延びる気流ホールを意図的に形成した。
一方、実施例に係わるヒータ組立体は、誘導加熱によってヒータの前部分が均一に加熱されるので、サセプタの遠位端部の温度が電気抵抗性ヒータの遠位端部の温度に比べて高い。したがって、サセプタの端部をタバコロッドとフィルタロッドとの境界からタバコロッドの開放された端部に向かう方向に既設定の距離ほど離隔されるように配置しても、加熱初期の気流ホールを形成することができる。
その場合、サセプタの加熱によって加熱区間の全体にわたって徐々に気流ホールの個数が増加するので、物理的に気流ホールを形成した場合に比べて、加熱区間全体にわたって均一な霧化量と喫味感とを提供することができる。
また、ヒータがフィルタロッドと接触する従来の方式では、フィルタロッドの性能が一部低下してしまうが、実施例によれば、サセプタがタバコロッドにのみ位置するので、フィルタロッドの構造を保存して性能を保持することができる。
図７は、他の実施例に係わるヒータ組立体の例を示す図面である。
図７を参照すれば、サセプタ１１０は、円筒状の基底部１１２と、基底部１１２の一側末端に形成された針先部１１３を含んでもよい。図７に示されたサセプタ１１０の構造は、タバコロッドとフィルタロッドとの境界に形成される気流ホールが針先部１１３の頂点から近接した地点を始点として徐々に拡張されるようにする。したがって、針先部１１３は、タバコ物質の急激な消尽を防止し、タバコ物質の移送量を加熱区間の全体においてさらに均一に提供することができる。
また、サセプタ１１０は、２７０℃～３５０℃の温度で発熱することができる。サセプタ１１０が２７０℃未満の温度で発熱される場合、足りない温度によって十分な量のタバコ物質が移送されず、喫味感が低下してしまう。一方、サセプタ１１０が３５０℃超の温度で発熱される場合、気流ホールが過度に早く形成されて加熱区間全体において均一なタバコ物質移送が困難であり、主流煙の温度が高く、所望の大きさのエアロゾルが生成されない。加熱区間の全体においてさらに均一な喫味感と霧化量とを提供するための側面で、サセプタ１１０は、２８０℃～３２０℃の温度に発熱することができる。
図８は、他の実施例に係わるヒータ組立体の断面図である。
図８を参照すれば、ヒータ組立体１０１は、サセプタ１１０と互いに異なる素材を含み、サセプタ１１０及び収容空間１２０の内側端部に形成される底面と結合されてサセプタ１１０で発生する熱を吸収する断熱部１７０をさらに含んでもよい。
断熱部１７０は、サセプタ１１０で発生する熱を吸収することができる。サセプタ１１０は、コイル１３０で発生した誘導磁場によってサセプタ１１０の全体領域にわたって均一に熱を生成する。しかし、収容空間１２０の底部と当接するサセプタ１１０の下側部位の熱が外部に排出され得ないので、サセプタ１１０の下側部位の温度が急上昇する。サセプタ１１０の特定部位の温度が急上昇することにより、加熱区間の全体において均一な喫味感を提供することができない問題が発生してしまう。これと関連して、実施例によれば、サセプタ１１０と互いに異なる素材を含む断熱部１７０をサセプタ１１０及び収容空間１２０の内側端部に形成される底面に結合してサセプタ１１０の下側部位の熱を断熱部１７０に吸収させることで、サセプタ１１０の特定部位の温度の急上昇を防止することができる。
例えば、断熱部１７０は、サセプタ１１０よりも熱伝導率の低い錫合金系または非金属系のガラス、セラミックなどの素材を含んでもよいが、それらに制限されない。また、断熱部１７０は、サセプタ１１０より比熱の高い素材を含むか、サセプタ１１０よりも質量が大きくなり、それにより、断熱部１７は、サセプタ１１０よりも大きい熱容量を有することができる。断熱部１７０の熱容量がサセプタ１１０の熱容量より大きくなるほど、断熱部１７０は、サセプタ１１０で発生した熱をさらに多く保存してサセプタ１１０の特定部位の急激な温度上昇を防止することができる。
また、サセプタ１１０よりも熱容量が大きい断熱部１７０を使用する場合、サセプタ１１０の下側で発生した熱が断熱部１７０に分散されつつも、大きな熱容量によって断熱部１７０が高温に加熱されなくなる。したがって、一実施例によるヒータ組立体１０１を含むエアロゾル生成装置１００から電源部１４０及び制御部１５０に伝達される熱が低減されることで、装置の性能低下を防止して寿命を増加させうる。また、エアロゾル生成装置１００を把持するユーザに熱が伝達されることを防止することができる。
図９は、さらに他の実施例に係わるヒータ組立体の断面図である。
図９を参照すれば、断熱部１７０は、互いに異なる素材を含む複数個の部材が積層されて形成されうる。例えば、断熱部１７０は、サセプタ１１０と一面が接触する第１部材１７１、及び第１部材１７１のサセプタ１１０の接触面の反対面と接触する第２部材１７２を含んでもよい。第１部材１７１の熱伝導率が第２部材１７２よりさらに低い場合、断熱部１７０は、熱伝達をさらに効率的に遮断することができる。
図９は、断熱部１７０が２つの部材を含むように図示しているが、断熱部１７０は、３つ以上の部材が積層された構造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。
図１０は、さらに他の実施例に係わるヒータ組立体のサセプタと断熱部の断面図、及びサセプタと断熱部の温度分布を例示的に示すグラフである。
図１０を参照すれば、サセプタ１１０の内部には、第１空洞１１１が形成され、第１空洞１１１の内部には、断熱部１７０が露出されうる。第１空洞１１１は、収容空間の底部と接触するサセプタ１１０の面積を減らしてサセプタ１１０下部の急激な温度上昇をさらに効果的に防止することができる。
また、ヒータ組立体１０１は、第１空洞１１１の内部に位置し、断熱部１７０に隣接して配置される温度センサ１８０をさらに含んでもよい。すなわち、温度センサ１８０は、サセプタ１１０と断熱部１７０とが出合う地点に配置されうる。温度センサ１８０は、温度情報を収集して制御部１５０に伝送することができる。制御部１５０は、温度情報を受信し、コイル１３０に供給される電力を調節してサセプタ１１０の均一な加熱を誘導することができる。
図１０のグラフにおいて、原点は、サセプタ１１０と接していない断熱部１７０の一面を意味する。ｘ軸は、サセプタ１１０と接していない断熱部１７０の一面からサセプタ１１０までの距離を意味する。ｙ軸は、サセプタ１１０または断熱部１７０の温度を意味する。サセプタ１１０が加熱されれば、サセプタ１１０で発生した熱は、ｘ軸座標値が減少する方向に移動する。
断熱部１７０が熱伝導率の低い素材を含めば、断熱部１７０の温度上昇が抑制されうる。これにより、断熱部１７０の温度は、サセプタ１１０と接する面からｘ軸座標値が小さくなることにより、減少しうる。
図１１は、さらに他の実施例に係わるヒータ組立体のサセプタと断熱部の断面図、及びサセプタと断熱部の温度分布を例示的に示すグラフである。
図１１を参照すれば、断熱部１７０の内部には、第２空洞１７３が形成され、第２空洞１７３の内部には、サセプタ１１０が露出されうる。第２空洞１７３は、サセプタ１１０で発生した熱がサセプタ１１０の下部に凝集されず、第２空洞１７３に放出させることにより、サセプタ１１０の下部の急激な温度上昇を防止することができる。
また、第２空洞１７３によってサセプタ１１０と断熱部１７０との接触面積が減少し、断熱部１７０に移動する熱量が減少しうる。サセプタ１１０と第２空洞１７３とが接触面に対応するｘ軸上の地点でｘ軸座標値が小さくなるほど、断熱部１７０の温度が低くなる。
ヒータ組立体１０１は、第２空洞１７３の内部に位置し、サセプタ１１０に隣接して配置される温度センサ１８０をさらに含んでもよい。すなわち、温度センサ１８０は、サセプタ１１０が第２空洞１７３と出合う地点に配置されうる。
図１２は、さらに他の実施例に係わるヒータ組立体のサセプタと断熱部の断面図、及びサセプタと断熱部の温度分布を例示的に示すグラフである。
図１２を参照すれば、断熱部１７０の一側に第２空洞１７３と流体連通する開口１７４を含み、サセプタ１１０の少なくとも一部は、開口１７４を通じて第２空洞１７３の内部に挿入されうる。
第２空洞１７３は、第２空洞１７３に挿入されたサセプタ１１０の部分で発生する熱を第２空洞１７３の内部に閉じ込める機能を遂行する。すなわち、サセプタ１１０の下部の熱が第２空洞１７３の内部に放出されることにより、サセプタ１１０の下部の正常ではない温度上昇を防止し、他の部分への熱伝達を遮断することができる。
図９及び図１０のように、ｘ軸は、サセプタ１１０と接触しない断熱部１７０の上流端（すなわち、外部表面）を意味する。ｙ軸は、サセプタ１１０または断熱部１７０の温度を意味する。Ｘ１は、エアロゾル生成物品が挿入されるとき、断熱部１７０の外面がエアロゾル生成物品と向い合う地点を意味し、Ｘ２は、第２空洞１７３の内部に位置するサセプタ１１０の上流端（すなわち、底部）を示す。Ｘ３は、第２空洞１７３の底部を示す。
Ｘ１よりｘ軸座標値が大きい区間は、サセプタ１１０のみを含み、Ｘ１からＸ２までの区間は、サセプタ１１０及び断熱部１７０を含む。サセプタ１１０と断熱部１７０とが接するＸ１からｘ軸座標値が減少するほど、サセプタ１１０及び断熱部１７０の温度は減少する。Ｘ１とＸ２との間の温度は、第２空洞１７３の内部に挿入されたサセプタ１１０から放出される熱によってＸ２とＸ３との間の温度よりも高い。Ｘ３から断熱部１７０の上流端（すなわち、外面）に行くほど、温度はｘ軸座標値が小さくなることにより、減少しうる。
ヒータ組立体１０１は、第２空洞１７３の内部に位置し、サセプタ１１０と接触する温度センサ１８０をさらに含んでもよい。すなわち、温度センサ１８０は、サセプタ１１０が断熱部１７０と出合う地点に配置されうる。
本実施例に係わる技術分野で通常の知識を有する者は、前記記載の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態として具現可能であるということが理解できるであろう。したがって、開示された方法は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、請求範囲に開示されており、それと同等な範囲内にある全ての相違点は、本発明に含まれていると解釈されねばならない。
Claims (9)
- タバコロッド及びフィルタロッドを含むエアロゾル生成物品を収容して加熱するためのヒータ組立体であって、
前記エアロゾル生成物品が挿入される収容空間と、
前記収容空間の少なくとも一部を取り囲み、誘導磁場を発生させるコイルと、
前記収容空間の内部に配置され、前記発生した誘導磁場によって熱を生成するサセプタと、
前記サセプタと互いに異なる素材を含み、前記サセプタで発生する熱を吸収する断熱部と、を含み、
前記サセプタの近位端部は前記収容空間の底部に結合され、
前記断熱部は、前記収容空間の底部に設けられ前記サセプタの近位端部の底面を支持し、互いに異なる素材を含む複数個の部材が積層されて形成され、
前記エアロゾル生成物品が前記収容空間に完全に挿入された状態で前記サセプタの遠位端部は、前記エアロゾル生成物品内の前記タバコロッド及び前記フィルタロッドの境界から上流に位置する、ヒータ組立体。 - 前記サセプタの遠位端部は、前記境界から０．３～０．７ｍｍ離隔される、請求項１に記載のヒータ組立体。
- 前記サセプタは、筒状の基底部と、前記基底部の一側末端に形成された針先部を含む、請求項１に記載のヒータ組立体。
- 前記サセプタは、２７０～３５０℃の温度で発熱する、請求項１に記載のヒータ組立体。
- タバコロッド及びフィルタロッドを含むエアロゾル生成物品を収容して加熱するためのヒータ組立体であって、
前記エアロゾル生成物品が挿入される収容空間と、
前記収容空間の少なくとも一部を取り囲み、誘導磁場を発生させるコイルと、
前記収容空間の内部に配置され、前記発生した誘導磁場によって熱を生成するサセプタと、
前記サセプタと互いに異なる素材を含み、前記サセプタで発生する熱を吸収する断熱部と、を含み、
前記サセプタの近位端部は前記収容空間の底部に結合され、
前記エアロゾル生成物品が前記収容空間に完全に挿入された状態で前記サセプタの遠位端部は、前記エアロゾル生成物品内の前記タバコロッド及び前記フィルタロッドの境界から上流に位置し、
前記サセプタの内部には、前記断熱部が露出されるように第１空洞が形成される、ヒータ組立体。 - 前記第１空洞の内部に位置し、前記断熱部と接触するように配置される温度センサをさらに含む、請求項５に記載のヒータ組立体。
- 前記断熱部の内部には、前記サセプタが露出されるように第２空洞が形成される、請求項１に記載のヒータ組立体。
- 前記第２空洞の内部に位置し、前記サセプタと接触するように配置される温度センサをさらに含む、請求項７に記載のヒータ組立体。
- 請求項１または請求項５に記載のヒータ組立体と、
前記ヒータ組立体に電力を供給する電源部と、
前記ヒータ組立体に供給される電力を制御する制御部と、を含む、エアロゾル生成装置。
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