JP7377263B2 - ヒータ組立体、エアロゾル生成装置、及びエアロゾル生成システム - Google Patents

Description

本発明は、ヒータ組立体、エアロゾル生成装置及びエアロゾル生成システムに係り、さらに詳細には、エアロゾルの流出または液化されたエアロゾルの液漏れを防止することができるヒータ組立体、エアロゾル生成装置及びエアロゾル生成システムに関する。

最近、伝統的なシガレットの代替品の需要が増加している。例えば、シガレットを燃焼させてエアロゾルを生成させる方法ではない、エアロゾル生成物質を加熱して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。これにより、加熱式エアロゾル生成物品と加熱式エアロゾル生成装置に係わる研究が活発に進められている。

エアロゾル生成装置の使用時、エアロゾル生成装置の内部で発生したエアロゾルや液化されたエアロゾルが部品間に漏れる問題が発生する。

本発明が解決しようとする課題は、ヒータ組立体、エアロゾル生成装置及びエアロゾル生成システムを提供する。

実施例を通じて解決しようとする課題が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本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

一実施例に係わるヒータ組立体は、熱を発生させ、第１部位、及び前記第１部位よりも小径を有する第２部位を含む加熱体；加熱体の第２部位が挿入される挿入孔を含み、加熱体を支持する第１固定部；及びシガレットが収容される収容空間を形成するように加熱体の長手方向に延び、一側で第１固定部と噛み合う第２固定部；を含み、加熱体が第１固定部に挿入される前の第２部位の直径は、第１固定部の挿入孔の直径よりも大きくなる。

本発明のヒータ組立体、エアロゾル生成装置及びエアロゾル生成システムは、使用時に内部部品間の変形が発生しても、液漏れまたは流出が発生する間隙の形成を防止することができる。したがって、内部で発生したエアロゾルの部品間への流出、または液化されたエアロゾルの液漏れを防止することができる。

本発明による効果が上述した効果に制限されるものではなく、言及されていない効果は本明細書及び添付図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

従来のエアロゾル生成装置の断面図である。 従来のエアロゾル生成装置の断面図である。 一実施例に係わ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。 一実施例に係わ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。 一実施例に係わ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。 一実施例に係わるシガレットを図示する。 一実施例に係わるエアロゾル生成装置の一部を示す断面図である。 図６に図示された加熱体及び第１固定部が結合される過程を示す断面図である。 図６に図示された加熱体及び第１固定部が結合される過程を示す断面図である。 図６に図示された加熱体及び第１固定部が結合される過程を示す断面図である。 図７に図示された加熱体及び第１固定部の組立体の下部面を示す斜視図である。 他の実施例に係わるエアロゾル生成装置の一部を示す断面図である。

一実施例によれば、ヒータ組立体は、熱を発生させて第１部位及び第１部位よりも小径を有する第２部位を含む加熱体；加熱体の第２部位が挿入される挿入孔を含み、加熱体を支持する第１固定部；及びシガレットが収容される収容空間を形成するように加熱体の長手方向に延びて一側で第１固定部と噛み合う第２固定部；を含み、加熱体が第１固定部に挿入される前には、第２部位の直径が第１固定部の挿入孔の直径よりも大きくなる。

また、第１固定部の熱膨脹率は、加熱体の熱膨脹率よりも大きくなる。

また、加熱体が加熱されれば、第１固定部の挿入孔で発生する熱膨脹長さと加熱体の第２部位で発生する熱膨脹長さとの差は、加熱体が第１固定部に挿入される前の第２部位の直径と第１固定部の挿入孔の直径との差よりも小さい。

また、加熱体は、加熱体が第１固定部に挿入されれば、第２部位の末端から外側に延びるように形成された係止部をさらに含んでもよい。

また、第２固定部は、内側方向に延びて第１固定部を支持する延長部を含んでもよい。

また、ヒータ組立体は、延長部と第１固定部のいずれか１つに形成された凹部と、凹部に噛み合うように延長部と第１固定部の他の１つに形成された凸部をさらに含んでもよい。

また、ヒータ組立体は凹部と凸部のうち、いずれか１つに形成された突起と、凹部と凸部のうち、他の１つに形成されて突起を収容する溝をさらに含み、溝に収容された突起によって第２固定部に対する第１固定部の相対的な回転が防止される。

また、第２固定部は、射出成形によって第１固定部と一体型に形成されうる。

また、第１固定部の収容空間に向かう面は、凹部を含んでもよい。

ヒータ組立体は、第２固定部の外側に配置されて収容空間の少なくとも一部を取り囲んで誘導磁場を発生させるコイルをさらに含み、加熱体は、誘導磁場によって発熱するサセプタ(susceptor)をさらに含んでもよい。

また、ヒータ組立体は、第２固定部の周囲に位置する外壁をさらに含み、外壁は、外壁と第２固定部との間に空間が形成されるように位置し、コイルは、第２固定部と外壁との間に形成された空間に配置されうる。

一実施例によるエアロゾル生成装置は、上述したヒータ組立体；及びヒータ組立体に電力を供給するバッテリ；を含み、ヒータ組立体は、バッテリから供給された電力によって熱を発生させうる。

一実施例によるエアロゾル生成システムは、上述したエアロゾル生成装置；及びエアロゾル生成装置に収容されるシガレット；を含んでもよい。

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、これは、当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で詳細にその意味を記載する。したがって本発明で使用される用語は、単なる用語の名称ではない、その用語が有する意味と本発明の全般にわたる内容に基づいて定義されねばならない。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…モジュール」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。

ここで、使用される要素のリストの前に位置する「少なくとも１つの」のような表現は、要素の全体リストを修飾するものであり、リストの個別要素を修飾するものではない。例えば、「ａ、ｂ、及びｃの少なくとも１つ」は、単に「ａ」、単に「ｂ」、単に「ｃ」、「ａとｂ」、「ａとｃ」、「ｂとｃ」、または「ａ、ｂ及びｃ」をいずれも含むと理解されねばならない。

１つの要素や層が他の要素や層の「上方に」、「上に」、「上部に」、「連結された」、「結合された」と言及するとき、１つの要素や層が他の要素や層のすぐ上方に、上に、上部に、連結されるか、または、結合されうる。逆に、１つの要素が他の要素や層の「直ぐ上方に」、「直上に」、「直ぐ上部に」、「直接連結された」、または「直接結合された」と言及するときには、中間に介在された要素や層が存在しないのである。全体として同じ番号は、同じ要素を指称する。

以下、添付された図面を参照し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、様々な異なる形態にも具現され、ここで説明する実施例に限定されない。

以下では、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図１Ａ及び１Ｂは、従来のエアロゾル生成装置の断面図である。

図１Ａは、加熱体１３００が加熱される以前のエアロゾル生成装置１０００を図示し、図１Ｂは、加熱体１３００が加熱された後のエアロゾル生成装置１０００を図示する。

図１Ａを参照すれば、従来のエアロゾル生成装置１０００は、加熱体１３００、加熱体１３００を支持する支持体１５００及び内壁１６００を備えている。エアロゾル生成装置１０００の使用時、加熱体１３００は、加熱されて温度が上昇し、これにより、加熱体１３００と近接した部材（例えば、支持体１５００及び内壁１６００）の温度も上昇する。この際、加熱体１３００、支持体１５００、及び内壁１６００の熱膨脹係数は、互いに異なってもいるので、２部品が合う領域で間隙(gap)が発生しうる。

図１Ｂを参照すれば、加熱体１３００と支持体１５００との熱膨脹係数の差によって加熱体１３００と支持体１５００との間に間隙Ｇ_１が形成され、支持体１５００と内壁１６００との熱膨脹係数の差によって支持体１５００と内壁１６００との間に間隙Ｇ_２が形成されうる。エアロゾル生成装置１０００の使用時、そのような間隙Ｇ_１、Ｇ_２によってエアロゾルが流出されうる。または、エアロゾルが液化される場合、装置内部に液漏れ(leakage)が発生しうる。

図２ないし図４は、一実施例に係わるエアロゾル生成装置にシガレットが挿入された例を示す図面である。

図２を参照すれば、エアロゾル生成装置１００は、バッテリ１１０、制御部１２０、及び加熱体１３０を含む。図２及び図３を参照すれば、エアロゾル生成装置１００は、蒸気化器１４０をさらに含む。また、エアロゾル生成装置１００の内部空間には、シガレット２００が挿入されうる。シガレット２００は、エアロゾル生成物質を含むエアロゾル生成物品の一例であり、実施例によって他の形態のエアロゾル生成物品が使用されうる。

図２ないし図４は、エアロゾル生成装置１００の一部構成要素のみを図示し、図２ないし図４に図示された構成要素以外に他の構成要素がエアロゾル生成装置１００にさらに含まれるということを、当該技術分野の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３及び図４には、エアロゾル生成装置１００に加熱体１３０が含まれているように図示されているが、必要によって、加熱体１３０は、省略されてもよい。

図２には、バッテリ１１０、制御部１２０、及び加熱体１３０が一列に配置されたように図示されている。また、図３には、バッテリ１１０、制御部１２０、蒸気化器１４０及び加熱体１３０が一列に配置されたように図示されている。また、図４には、蒸気化器１４０及び加熱体１３０が並列に配置されたように図示されている。しかし、エアロゾル生成装置１００の内部構造は、図２ないし図４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１００の設計によって、バッテリ１１０、制御部１２０、加熱体１３０、及び蒸気化器１４０の配置は、変更されうる。

シガレット２００がエアロゾル生成装置１００に挿入されれば、エアロゾル生成装置１００は、加熱体１３０及び／または蒸気化器１４０を作動させ、シガレット２００及び／または蒸気化器１４０からエアロゾルを発生させうる。加熱体１３０及び／または蒸気化器１４０によって発生したエアロゾルは、シガレット２００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２００がエアロゾル生成装置１００に挿入されていない場合にも、エアロゾル生成装置１００は、加熱体１３０を加熱することができる。

バッテリ１１０は、エアロゾル生成装置１００の動作に用いられる電力を供給する。例えば、バッテリ１１０は、加熱体１３０または蒸気化器１４０が加熱されるように電力を供給し、制御部１２０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１１０は、エアロゾル生成装置１００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１２０は、エアロゾル生成装置１００の動作を全般的に制御する。具体的に、制御部１２０は、バッテリ１１０、加熱体１３０及び蒸気化器１４０だけではなく、エアロゾル生成装置１００に含まれた他の構成の動作を制御する。また、制御部１２０は、エアロゾル生成装置１００の構成それぞれの状態を確認し、エアロゾル生成装置１００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１２０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によっても具現され、汎用的な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。

加熱体１３０は、バッテリ１１０から供給された電力によって加熱されうる。例えば、シガレットがエアロゾル生成装置１００に挿入されれば、加熱体１３０は、シガレットの外部に位置する。したがって、加熱された加熱体１３０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。

加熱体１３０は、電気抵抗性ヒータでもある。例えば、加熱体１３０には、導電性トラック(track)を含み、導電性トラックに電流が流れることにより、加熱体１３０が加熱されうる。しかし、加熱体１３０は、上述した例に限定されず、希望温度まで加熱可能なものであれば、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１００に予め設定されていてもよく、ユーザによって所望の温度に設定されていてもよい。

一方、他の例において、加熱体１３０は、誘導加熱式ヒータでもある。具体的に、加熱体１３０には、シガレットを誘導加熱方式で加熱するための導電性コイルを含み、シガレットは、誘導加熱式ヒータによって加熱されるサセプタを含んでもよい。

例えば、加熱体１３０は、管状加熱要素、板状加熱要素、針状加熱要素、または棒状加熱要素の加熱要素を含み、加熱要素の形状によってシガレット２００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１００には、加熱体１３０が複数個配置されてもよい。この際、複数個の加熱体１３０は、シガレット２００の内部に挿入されるように配置されてもよく、シガレット２００の外部に配置されてもよい。また、複数個の加熱体１３０のうち、一部は、シガレット２００の内部に挿入されるように配置され、残りは、シガレット２００の外部に配置されうる。また、加熱体１３０の形状は、図２ないし図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。

蒸気化器１４０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２００を通過して、ユーザに伝達されうる。すなわち、蒸気化器１４０によって生成されたエアロゾルは、エアロゾル生成装置１００の気流通路に沿って移動し、気流通路は、蒸気化器１４０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構成されうる。

例えば、蒸気化器１４０は、液体保存部、液体伝達手段及び加熱要素を含んでもよいが、それらに限定されない。例えば、液体保存部、液体伝達手段及び加熱要素は、独立したモジュールとしてエアロゾル生成装置１００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１４０から／に脱／付着して作製されてもよく、蒸気化器１４０と一体として作製されてもよい。

例えば、液状組成物は、水、ソルベント、エタノール、植物抽出物、香料、香味剤、または、ビタミン混合物を含んでもよい。香料は、メントール、ペパーミント、スペアミントオイル、各種果物の香り成分などを含んでもよいが、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。例えば、液体伝達手段は、綿纎維、セラミック纎維、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で構成され、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１４０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１００は、バッテリ１１０、制御部１２０、加熱体１３０及び蒸気化器１４０以外に汎用的な構成をさらに含んでもよい。例えば、エアロゾル生成装置１００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１００は、少なくとも１つのセンサ（例えば、パフ検知センサ、温度検知センサ、シガレット挿入検知センサなど）を含んでもよい。また、エアロゾル生成装置１００は、シガレット２００が挿入された状態でも外部空気が流入されるか、内部気体が流出されるように形成されうる。

図２ないし図４には、図示されていないが、エアロゾル生成装置１００は、別途のクレードルと共に、システムを構成しうる。例えば、クレードルは、エアロゾル生成装置１００のバッテリ１１０の充電に用いられうる。または、クレードルとエアロゾル生成装置１００が結合された状態で加熱体１３０が加熱されてもよい。

シガレット２００は、一般的な燃焼型シガレットと類似してもいる。例えば、シガレット２００は、エアロゾル生成物質を含む第１部分とフィルタなどを含む第２部分に区分されうる。または、シガレット２００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の形態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１００の内部には、第１部分の全体が挿入され、第２部分は、外部に露出される。または、エアロゾル生成装置１００の内部に第１部分の一部だけ挿入されてもよく、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１００に形成された少なくとも１つの空気通路を通じて流入されうる。例えば、エアロゾル生成装置１００に形成された空気通路の開閉及び／または空気通路の大きさは、ユーザによって調節されうる。これにより、霧化量、喫煙感などがユーザによって調節されうる。他の例として、外部空気は、シガレット２００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２００の内部に流入されてもよい。

以下、図５を参照して、シガレット２００の一例について説明する。

図５は、シガレットの一例を示す図面である。

図５を参照すれば、シガレット２００は、タバコロッド２１０及びフィルタロッド２２０を含む。図２ないし図４に基づいて前述した第１部分は、タバコロッド２１０を含み、第２部分は、フィルタロッド２２０を含む。

図５には、フィルタロッド２２０が単一セグメントと図示されているが、それに限定されない。すなわち、フィルタロッド２２０は、複数のセグメントで構成されてもよい。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内に含まれた所定の成分をフィルタリングする第２セグメントを含んでもよい。また、必要によって、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つのセグメントをさらに含んでもよい。

シガレット２００は、少なくとも１枚のラッパ２４０によっても包装される。ラッパ２４０には、外部空気が流入されるか、内部気体が流出される少なくとも１つの孔(hole)が形成されうる。一例として、シガレット２００は、１枚のラッパ２４０によっても包装される。他の例として、シガレット２００は、２以上のラッパ２４０によって重畳して包装されてもよい。例えば、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。そして、個別ラッパによって包装されたタバコロッド２１０及びフィルタロッド２２０が結合され、第３ラッパによってシガレット２００全体が再包装されうる。もし、タバコロッド２１０またはフィルタロッド２２０それぞれが複数のセグメントで構成されていれば、それぞれのセグメントが個別ラッパによっても包装される。そして、個別ラッパによって包装されたセグメントが結合されたシガレット２００全体が異なるラッパによっても再包装される。

タバコロッド２１０は、エアロゾル生成物質を含む。例えば、エアロゾル生成物質は、グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、及びオレイルアルコールのうち、少なくとも１つを含んでもよいが、それらに限定されない。また、タバコロッド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。また、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に噴射されることで添加することができる。

タバコロッド２１０は、多様に作製されうる。例えば、タバコロッド２１０は、シート(sheet)状にも作製され、ストランド(strand)状にも作製される。また、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作製されてもよい。また、タバコロッド２１０は、熱伝導物質によっても取り囲まれる。例えば、熱伝導物質は、アルミ箔のような金属ホイルでもあるが、それに限定されない。一例として、タバコロッド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に加えられる熱伝導率を向上させ、これにより、タバコ味を向上させうる。また、タバコロッド２１０を取り囲む熱伝導物質は、誘導加熱式ヒータによって加熱されるサセプタとしての機能が行える。この際、図面に図示されていないが、タバコロッド２１０は、外部を取り囲む熱伝導物質以外にもサセプタをさらに含んでもよい。

フィルタロッド２２０は、酢酸セルロースフィルタでもある。一方、フィルタロッド２２０の形状には、制限がない。例えば、フィルタロッド２２０は、円柱状ロッドでもあり、内部に中空を含むチューブ状ロッドでもある。また、フィルタロッド２２０は、リセス状ロッドでもある。もし、フィルタロッド２２０が複数のセグメントで構成された場合、複数のセグメントのうち、少なくとも１つが異なる形状にも作製される。

フィルタロッド２２０は、香味が発生するようにも作製される。一例として、フィルタロッド２２０に加香液が噴射されてもよく、加香液が塗布された別途の繊維がフィルタロッド２２０の内部に挿入されてもよい。

また、フィルタロッド２２０には、少なくとも１つのカプセル２３０が含まれる。ここで、カプセル２３０は、香味を発生させる機能を行い、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２３０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２３０は、球状または円筒状からなっているが、それに制限されない。

もし、フィルタロッド２２０にエアロゾルを冷却する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も製造される。例えば、冷却セグメントは、純粋なポリ乳酸(polylactic acid)だけで作製されるが、それに限定されない。または、冷却セグメントは、複数の穿孔が形成されたセルロースアセテートフィルタによって作製される。しかし、冷却セグメントは、上述した例に限定されず、エアロゾルが冷却される機能を行うことができれば、制限なしに該当する。

一方、図５には、図示されていないが、一実施例によるシガレット２００は、前端フィルタをさらに含んでもよい。前端フィルタは、タバコロッド２１０において、フィルタロッド２２０に対向する一側に位置する。前端フィルタは、タバコロッド２１０の外部への離脱を防止し、喫煙中にタバコロッド２１０から液状化されたエアロゾルがエアロゾル発生装置（図２ないし図４の１００）に流れて行くことを防止することができる。

図６は、一実施例に係わるエアロゾル生成装置の一部を示す断面図である。

図６を参照すれば、エアロゾル生成装置１００は、加熱体１３０、加熱体１３０を支持する第１固定部１５０、シガレット２００が収容される収容空間を形成するように加熱体１３０の長手方向に延び、第１固定部１５０と噛み合う第２固定部１６０、及び外壁１６３を含んでもよい。

加熱体１３０は、前述したようにバッテリ１１０から電力を供給されて熱を発生させうる。第１固定部１５０には、加熱体１３０が挿入される挿入孔１５１が形成されており、加熱体１３０は、第１固定部１５０の挿入孔１５１に押し込まれて第１固定部１５０に組み込まれうる。加熱体１３０、第１固定部１５０、及び加熱体１３０と第１固定部１５０の組立体に係わる詳細な説明は、後述する。

第２固定部１６０は、内側方向に（すなわち、加熱体１３０に向かって）延びる延長部１６１を含んでもよい。第２固定部１６０の延長部１６１は、第１固定部１５０を支持することができる。例えば、エアロゾル生成装置１００の使用時、第２固定部１６０の延長部１６１は、第１固定部１５０の下部に配置されているので、第１固定部１５０を重力に対して支持することができる。

図６に図示された実施例において、第１固定部１５０の下部面には、凹部１５２が形成されており、第２固定部１６０の延長部１６１には、凸部１６２が形成されている。第１固定部１５０の凹部１５２と第２固定部１６０の凸部１６２は、互いに噛み合うことで、第２固定部１６０に対する第１固定部１５０の位置が固定されうる。一方、凹部１５２及び凸部１６２は、図６に図示された実施例に制限されるのではない。例えば、凹部は、第２固定部１６０に形成され、第２固定部１６０に形成された凹部と噛み合う凸部が第１固定部１５０に形成されてもよい。

一方、第１固定部１５０と第２固定部１６０が加熱されれば、第１固定部１５０と第２固定部１６０の熱膨脹率差による変形が発生しうる。そのような変形によって、第１固定部１５０と第２固定部１６０との間に間隙が形成されうる。しかし、実施例によれば、第１固定部１５０の凹部１５２と第２固定部１６０の凸部１６２によって第２固定部１６０に対する第１固定部１５０の位置が固定されるので、熱膨脹による変形を強制的に防止することができる。したがって、図６に図示された第１固定部１５０の凹部１５２と第２固定部１６０の凸部１６２が互いに噛み合う構造を通じて従来のエアロゾル生成装置１０００で形成される間隙の発生を防止することができる。

また、第１固定部１５０から収容空間に向かう面（すなわち、上部面）には、凹部１５５が形成されている。エアロゾル生成装置１００の使用時、シガレット２００で発生したエアロゾルが収容空間に残留し、収容空間の温度が下降することにより、エアロゾルが液化される。液化されたエアロゾルは、第１固定部１５０上に集められる。この際、第１固定部１５０に凹部１５５を形成することで、液化されたエアロゾルが凹部１５５上に溜まるようにすることができる。液化されたエアロゾルを凹部１５５にのみ集めることができる。これにより、液化されたエアロゾルが凹部１５５にのみ集まるので、他の部品間の間隙を介したエアロゾルの流出を防止することができる。

一方、第２固定部１６０は、射出成形されうる。例えば、第１固定部１５０と第２固定部１６０との境界面を正確に一致させつつ、互いに固定するために、第１固定部１５０が金型内部の空洞に固定された状態で第２固定部１６０が射出成形されうる。したがって、第１固定部１５０と第２固定部１６０は、射出成形によって一体として形成されうる。第２固定部１６０が射出成形によって第１固定部１５０と一体として形成される場合と組立式によって組み込まれる場合と比較すれば、次の表の通りである。

第１固定部１５０に射出成形によって第２固定部１６０を一体として形成する場合には、組立式による場合と比較して、部品（すなわち、第１固定部１５０と第２固定部１６０）には、機械的公差が不要であるが、これは、部品間（すなわち、第１固定部１５０と第２固定部１６０との間）に間隙が発生しないからである。

但し、組立式と射出成形式による場合、いずれも熱膨脹による間隙が発生しうる。一実施例によれば、前述したように第１固定部１５０の凹部１５２と第２固定部１６０の凸部１６２とが互いに噛み合う構造を通じて熱膨脹による間隙の発生を防止することができる。したがって、図６に図示されたエアロゾル生成装置１００は、熱膨脹によって発生する間隙を密封するためのシーリング部材が必要ではなく、その結果、さらに高い加熱温度でも作動が可能である。また、エアロゾル生成装置１００の製造過程でシーリング部材を組込む過程が省略されうるので、製造工程の単純化及びコストダウンを実現することができる。

図７Ａないし図７Ｃは、図６に図示された加熱体及び第１固定部が結合される過程を示す断面図である。

図７Ａは、加熱体１３０が第１固定部１５０に挿入される前の状態を図示している。図７Ａを参照すれば、加熱体１３０は、第１部位１３０ａ、及び第１部位１３０ａよりも小径の第２部位１３０ｂを含んでもよい。第１部位１３０ａの直径Ｄ１よりも第２部位１３０ｂの直径Ｄ２が小さいので、第１部位１３０ａ及び第２部位１３０ｂの間に段差部(step portion)が形成される。また、第１固定部１５０には、加熱体１３０の第２部位１３０ｂが挿入される挿入孔１５１が形成されている。

この際、図１Ｂに図示された従来のエアロゾル生成装置１０００で形成される間隙を防止するために、加熱体１３０及び第１固定部１５０は、下記のような構成を含んでもよい。

例えば、加熱体１３０が第１固定部１５０に挿入される前の第２部位１３０ｂの直径Ｄ２は、第１固定部１５０の挿入孔１５１の直径ｄより大きくもある。第１固定部１５０の熱膨脹率が加熱体１３０の熱膨脹率と互いに異なる場合、エアロゾル生成装置１００の使用によって加熱体１３０及び第１固定部１５０が加熱されれば、第１固定部１５０の挿入孔１５１で発生する熱膨脹による変形量と加熱体１３０の第２部位１３０ｂで発生する熱膨脹による変形量は、互いに異なってもいる。特に、第１固定部１５０の熱膨脹率は、加熱体１３０の熱膨脹率よりも大きい場合、挿入孔１５１で発生する変形量が第２部位１３０ｂで発生する変形量より大きくもある。この際、第２部位１３０ｂの直径Ｄ２を、挿入孔１５１の直径ｄよりも大きくして、そのような熱膨脹による変形量の差を相殺させうる。したがって、第２部位１３０ｂの直径Ｄ２及び挿入孔１５１の直径ｄを調節することで、加熱体１３０と第１固定部１５０との間で間隙の形成を効率よく防止することができる。

また、第１固定部１５０の挿入孔１５１で発生する熱膨脹長さと加熱体１３０の第２部位１３０ｂで発生する熱膨脹長さとの差は、加熱体１３０が第１固定部１５０に挿入される前の第２部位１３０ｂの直径Ｄ２と第１固定部１５０の挿入孔１５１の直径ｄとの差よりも小さい。

この際、加熱体１３０の第２部位１３０ｂで発生する熱膨脹による直径Ｄ２の変形長さは、下の数式１によって計算される。

（数式１において、ΔＤ_２は、Ｄ_２の変形長さ、α_加熱体は、加熱体１３０の直径に対する線膨脹係数、ΔＴ_加熱体は、加熱体１３０の温度変化量である。）

また、第１固定部１５０の挿入孔１５１で発生する熱膨脹による直径ｄの変形長さは、下記数式２によって計算される。

（ここで、「Δａ」は、図７Ａに図示された「ａ」の変形長さ、「Δｂ」は、図７Ａに図示された「ｂ」の変形長さ、「Δｄ」は、「ｄ」の変形長さ、「αａ」及び「αｂ」は、第１固定部１５０の「ａ」及び「ｂ」の線膨脹係数、「ΔＴ_{第１固定部}」は、第１固定部１５０の温度変化量である。）

したがって、前記数式１及び数式２で計算されるΔＤ_２及びΔｄの値に基づいて加熱体１３０が第１固定部１５０に挿入される前の第２部位１３０ｂの直径を決定することができる。

図７Ｂは、加熱体１３０が第１固定部１５０に挿入された状態を図示する。上述したように、加熱体１３０が第１固定部１５０に挿入される前には、第２部位１３０ｂの直径Ｄ２が挿入孔１５１の直径ｄよりも大きい。したがって、加熱体１３０は、第１固定部１５０に強制嵌合(interference fit)によって強制に挿入されうる。したがって、加熱体１３０は、金属材質でもあり、第１固定部１５０は、挿入孔１５１の直径よりも大きい加熱体１３０が挿入されるように伸縮性があるプラスチック材でもある。但し、加熱体１３０及び第１固定部１５０の材質を上述したところによって制限されない。

また、加熱体１３０が第１固定部１５０に挿入されれば、第１部位１３０ａ及び第２部位１３０ｂの間に形成された段差によって加熱体１３０の挿入方向に向かう動きが制限されうる。

図７Ｃは、加熱体１３０が第１固定部１５０に挿入されて固定された状態を図示する。図７Ｃを参照すれば、加熱体１３０は、第２部位１３０ｂの末端から外側に延びるように形成された係止部１３２をさらに含んでもよい。係止部１３２は、加熱体１３０が挿入方向と反対方向の動きを制限させうる。したがって、加熱体１３０は、第１部位１３０ａと第２部位１３０ｂとの間に形成された段差、及び第１固定部１５０にかかっている係止部１３２によって第１固定部１５０に安定して固定されうる。この際、係止部１３１は、第２部位１３０ｂの末端を外側に変形させることで形成されうるが、それに制限されない。例えば、係止部１３２は、別途の部材を第２部位１３０ｂの末端に付着させることで形成されてもよい。

図８は、図７に図示された加熱体及び第１固定部の組立体の下部面を示す斜視図である。

図８を参照すれば、第１固定部１５０の下部面には、凹部１５２が形成されている。図８に図示された実施例において、凹部１５２は環状を有する。しかし、凹部１５２は、それに制限されず、凹部１５２が第２固定部１６０の凸部１６２と噛み合うことができれば、いかなる形状にもなりうる。例えば、凹部１５２は、多角状でもある。

また、第１固定部１５０に形成された凹部１５２には、溝１５４が形成され、溝１５４の位置に対応して第２固定部１６０の凸部１６２には、溝１５４に収容される突起（図示せず）が形成されうる。第１固定部１５０の溝１５４に第２固定部１６０の突起が収容され、第１固定部１５０と第２固定部１６０の相対回転が防止されうる。一方、溝１５４及び溝１５４に収容される突起の構造は、図８に図示された実施例に制限されるものではない。例えば、溝は、第２固定部１６０の凸部１６２に形成され、凸部１６２に形成された溝に収容される突起が第１固定部１５０の凹部１５２に形成されうる。

図９は、他の実施例に係わるエアロゾル生成装置の一部を示す断面図である。以下では、上述した説明と重複する範囲での詳細な説明は省略する。

図９を参照すれば、エアロゾル生成装置１００は、エアロゾル生成装置１００に収容されるシガレット２００を誘導加熱(induction heating)方式で加熱することで、エアロゾルを生成することができる。誘導加熱方式は、磁性体が外部磁場によって熱を発生するように磁性体に周期的に方向が変わる交番磁場(alternating magnetic field)を印加する方式を意味することができる。

例えば、エアロゾル生成装置１００は、第２固定部１６０の外側に配置されて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１７０を含み、加熱体１３０は、誘導磁場によって発熱するサセプタを含んでもよい。

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エネルギーが放出されうる。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、磁性体から熱エネルギーを放出させ、磁性体から放出される熱エネルギーをシガレットに伝達することができる。

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。サセプタは、切片、薄片、またはストリップなどの形状によってシガレット内部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。例えば、前述したようにサセプタは、エアロゾル生成装置１００内部に配置される加熱体１３０に含まれる。

実施例によれば、サセプタは、金属または炭素を含んでもよい。サセプタは、フェライト（ferrite）、強磁性合金（ferromagnetic alloy）、ステンレス鋼（stainles ssteel）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。

サセプタがシガレット内部ではない、エアロゾル生成装置１００に備えられた場合、多様な利点がある。例えば、サセプタ物質がシガレット内部で均一に分布しない場合、エアロゾルと香味が不均一に発生する問題点が解決されうる。また、サセプタを含む加熱体１３０がエアロゾル生成装置１００に備えられるので、誘導加熱によって発熱する加熱体１３０の温度が直接測定されてエアロゾル生成装置１００に提供され、それにより、加熱体１３０の温度に対する精密な制御が行われうる。

図９に図示された実施例において、外壁１６３は、第２固定部１６０から外側に離隔されて形成されうる。第２固定部１６０と外壁１６３との間に空間が形成されるように第２固定部１６０が外壁１６３に連結される。第２固定部１６０と外壁１６３との間の空間にコイル１７０が配置されうる。すなわち、コイル１７０は、収容空間の周囲に巻線され、加熱体１３０に対応する位置に配置されうる。

コイル１７０は、バッテリ１１０から電力を供給されうる。エアロゾル生成装置１００の制御部１２０は、コイル１７０に流れる電流を制御することで、磁場を発生させ、その磁場の影響で加熱体１３０に誘導電流が発生しうる。そのような誘導加熱現象は、ファラデーの誘導法則(Faraday’s Law of induction)及びオームの法則(Ohm’s Law)によって説明される周知の現象である。具体的に、伝導体内で磁気誘導が変化する場合、変化される電場が生成される。

前記のように電場が伝導体内に生成されることで、渦電流がオームの法則によって伝導体内に流れ、渦電流は、電流密度及び伝導体抵抗に比例する熱を発生させる。

すなわち、コイル１７０に電力が供給される場合、コイル１７０内部に磁場が形成されうる。コイル１７０にバッテリ１１０から交流電流が印加される場合、コイル１７０の内部に形成される磁場の方向が周期的に変化されうる。加熱体１３０がコイル１７０の内部に形成されて周期的に方向が変わる交番磁場に露出される場合、加熱体１３０が発熱してエアロゾル生成装置１００に収容されるシガレットが加熱されうる。

コイル１７０によって形成される交番磁場の振幅または周波数が変わる場合、シガレットを加熱する加熱体１３０の温度も変わりうる。制御部１２０は、コイル１７０に供給される電力を制御してコイル１７０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、加熱体１３０の温度が制御されうる。

一例示として、コイル１７０は、ソレノイド(solenoid)によっても具現される。ソレノイドを構成する導線の材質は、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ないし図３において、制御部１２０のようにブロックで表示される構成要素、要素、モジュール、またはユニット（現在段落において、「構成要素」と通称する）の少なくとも１つは、例示的な実施例によって前述したそれぞれの機能を行う多様な個数のハードウェア、ソフトウェア及び／またはファームウェア構造体によっても具現される。例えば、これら構成要素の少なくとも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それぞれの機能を行うことができるメモリ、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的な回路構造体を利用することができる。また、これら構成要素の少なくとも１つは、特定論理機能を行うための１つ以上の実行可能な命令を含む１つのモジュール、１つのプログラム、またはコードの一部によって特別に具現され、１つ以上のマイクロプロセッサまたはその他制御装置によって実行されうる。さらに、少なくとも１つのこれら構成要素は、それぞれの機能を行う中央処理装置（ＣＰＵ）、１つのマイクロプロセッサのようなプロセッサを含むか、これらによっても具現される。このような構成要素の２つ以上は、２つ以上の併合された構成要素の機能または全ての動作を遂行する１つの要素によっても併合される。また、これら構成要素の少なくとも１つの機能の少なくとも一部は、これら構成要素の他の１つによっても実行される。さらに、前記ブロックダイヤグラムには、バスが図示されていないが、構成要素間の通信がバスを通じて実行されうる。上述した例示的な実施例の機能的な側面は、１つ以上のプロセッサを作動させるアルゴリズムによっても具現される。またブロックや処理段階で表示された構成要素は、電子的構成、信号処理及び／または制御、データ処理のような関連技術をいずれも採用可能である。

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、本発明に含まれるものと解釈されねばならない。

本発明は、エアロゾルの流出または液化されたエアロゾルの液漏れを防止することができるヒータ組立体、エアロゾル生成装置、及びエアロゾル生成システムに関する。

Claims (11)

1. 熱を発生させる加熱体と、
   前記加熱体の少なくとも一部分が挿入される挿入孔を含み、前記加熱体を支持する第１固定部と、
   加熱体の長手方向に延び、一側で前記第１固定部と噛み合う第２固定部と、を含み、
   前記加熱体の少なくとも一部分は前記挿入孔の直径よりも大きい直径を有し、
   前記加熱体の前記一部分は、前記挿入孔に強制嵌合され、前記加熱体は、前記第１固定部に対して固定され、
   互いに固定された前記加熱体及び前記第１固定部が加熱された状態で前記加熱体と前記挿入孔との間が密封されるように、前記加熱体の熱膨脹率と前記第１固定部の熱膨脹率とは互いに異なり、
   前記第２固定部は、前記第２固定部の一側から前記第２固定部の半径方向の内側方向に延び、前記第１固定部の下部に配置され前記第１固定部を支持する延長部を含み、
   前記延長部と前記第１固定部の下部面のいずれか１つに形成された凹部と、前記延長部と前記第１固定部の下部面の他の１つに形成された凸部との噛み合いによって、前記第１固定部と前記第２固定部との相対位置が固定される、ヒータ組立体。
2. 前記第１固定部の熱膨脹率は、前記加熱体の熱膨脹率よりも大きい、請求項１に記載のヒータ組立体。
3. 前記加熱体が加熱されれば、前記第１固定部の前記挿入孔で発生する熱膨脹長さと前記加熱体の少なくとも一部分で発生する熱膨脹長さとの差は、前記加熱体が前記第１固定部に挿入される前の前記加熱体の少なくとも一部分の直径と前記第１固定部の挿入孔の直径との差よりも小さい、請求項２に記載のヒータ組立体。
4. 前記加熱体は、前記加熱体が前記第１固定部に挿入されれば、前記加熱体の少なくとも一部分の末端から前記加熱体の半径方向の外側に延びるように形成された係止部をさらに含む、請求項１に記載のヒータ組立体。
5. 前記凹部と前記凸部のうち、いずれか１つに形成された突起と、前記凹部と前記凸部のうち、他の１つに形成され、前記突起を収容する溝をさらに含み、前記溝に収容された前記突起によって前記第２固定部に対する前記第１固定部の相対的な回転が防止される、請求項１に記載のヒータ組立体。
6. 前記第２固定部は、射出成形によって前記第１固定部と一体型に形成される、請求項１に記載のヒータ組立体。
7. 前記第２固定部はシガレットが収容される収容空間を形成し、
   前記第１固定部の前記収容空間に向かう面は、凹部を含む、請求項１に記載のヒータ組
   立体。
8. 前記第２固定部はシガレットが収容される収容空間を形成し、
   前記第２固定部の外側に配置され、前記収容空間の少なくとも一部を取り囲んで誘導磁場を発生させるコイルをさらに含み、
   前記加熱体は、誘導磁場によって発熱するサセプタ(susceptor)をさらに含む、請求項１に記載のヒータ組立体。
9. 前記第２固定部の周囲に位置する外壁をさらに含み、前記外壁は、前記外壁と前記第２固定部との間に空間が形成されるように位置し、
   前記コイルは、前記第２固定部と前記外壁との間に形成された前記空間に配置される、請求項８に記載のヒータ組立体。
10. 請求項１～９のうち、いずれか１項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ようになされるバッテリと、を含み、
    前記ヒータ組立体は、前記バッテリから供給された電力によって熱を発生させる、エアロゾル生成装置。
11. 請求項１０に記載のエアロゾル生成装置と、
    前記エアロゾル生成装置に収容されるシガレットと、を含む、エアロゾル生成システム。