JP7477619B2 - 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、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、非接触式方法で加熱部の温度を正確に測定することができる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て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方法に係わる需要が増加している。

特に、エアロゾル生成装置に収容されるシガレットの内部または外部に電気抵抗体でもって形成されるヒータを配置し、ヒータに電力を供給してシガレットを加熱する既存の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。

誘導加熱方式は、サセプタの内部または外部に温度センサを直接付着することで、サセプタの温度を測定することができる。しかし、そのような接触方式の温度感知方法は、温度センサがサセプタと当接して配置されるので、サセプタの加熱による温度センサの損傷の恐れが存在する。また、接触方式の温度感知方法は、非接触方式に比べて電力効率が落ちるという問題がある。

そのような問題点を解決するために、非接触方式でサセプタの温度を感知することができる。

従来のキュリー（ｑｕｉｒｅ）温度を用いた非接触感知方法は、温度センサの性能がサセプタの物性に依存するという問題がある。また、従来のサセプタ周辺温度を測定し、サセプタの周辺温度を介してサセプタの温度を類推する方式は、不正確であり、温度感知速度が落ちるという問題がある。

本発明の技術的課題は、上述したところに限定されず、以下の例からさらに他の技術的課題が類推されうる。

前記技術的課題を解決するための本開示の一実施例によるエアロゾル生成装置は、エアロゾル生成基質が挿入されるサセプタ、誘導加熱によって前記サセプタを誘導加熱する第１コイル、前記サセプタの温度変化によって共振周波数が可変される第２コイル及び前記第２コイルの共振周波数変化に基づいて、前記サセプタの温度を計算する制御部を含む。

前記技術的課題を解決するための本開示の他の実施例によるエアロゾル生成装置は、エアロゾル生成基質が挿入されるサセプタ、誘導加熱によって前記サセプタを誘導加熱し、前記サセプタの温度変化によって共振周波数が可変されるコイル及び前記コイルの共振周波数変化に基づいて前記サセプタの温度を計算する制御部を含む。

前記技術的課題を解決するための本開示のさらに他の実施例によるエアロゾル生成システムは、サセプタを含むエアロゾル生成基質及び誘導加熱によって前記サセプタを誘導加熱し、サセプタの温度変化によって共振周波数が可変される誘導加熱部及び前記誘導加熱部の共振周波数変化に基づいて前記サセプタの温度を計算する制御部を含むエアロゾル生成装置を含む。

本発明のエアロゾル生成装置は、非接触式方法でサセプタの温度を測定するので、接触方式の温度感知方法に比べて、温度センサの損傷の恐れが顕著に減少する。

また、本発明の一実施例によるエアロゾル生成装置は、非接触式方法でサセプタの温度を測定するので、接触方式の温度感知方法に比べて、電力効率が顕著に上昇する。

また、本発明の一実施例によるエアロゾル生成装置は、サセプタ自体の物性ではないコイルの共振周波数変化に基づいてサセプタの温度を測定するので、さらに正確な温度測定が可能である。

また、本発明の一実施例によるエアロゾル生成装置は、サセプタ周辺温度ではないコイルの共振周波数変化に基づいてサセプタの温度を測定するので、さらに正確な温度測定が可能である。

本発明の効果は、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。

誘導加熱方式のエアロゾル生成装置を示す図面である。 誘導加熱方式のエアロゾル生成装置を示す図面である。 シガレットの例を示す図面である。 シガレットの例を示す図面である。 エアロゾル生成装置に挿入されるシガレットの例を示す図面である。 エアロゾル生成装置に挿入されるシガレットの例を示す図面である。 コイルの巻線方法を説明するための図面である。 コイルの巻線方法を説明するための図面である。 コイルの巻線方法を説明するための図面である。 本発明のエアロゾル生成装置の内部ブロック図である。 一実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施例によるコイルの周波数応答特性を示す図面である。 本発明の一実施例によるコイルの周波数応答特性を示す図面である。 本発明の一実施例によるコイルの周波数応答特性を示す図面である。 他の実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施例による誘導熱装置の動作のためのタイミング図を示す。

前記技術的課題を解決するための本発明の一実施例によるエアロゾル生成装置は、エアロゾル生成基質が挿入されるサセプタ、誘導加熱によって前記サセプタを誘導加熱する第１コイル、前記サセプタの温度変化によって共振周波数が可変される第２コイル、及び前記第２コイルの共振周波数変化に基づいて前記サセプタの温度を計算する制御部を含む。

また、前記制御部は、既設定の周波数範囲内で前記第２コイルの駆動周波数をスウィープ（ｓｗｅｅｐ）し、周波数スウィープ結果に基づいて前記第２コイルの前記共振周波数変化を感知する。

また、前記制御部は、第１時点で感知された前記第２コイルの第１共振周波数と、第２時点における第２共振周波数との差に基づいて前記サセプタの温度を計算する。

また、前記第１コイルを駆動するための第１周波数範囲は、前記第２コイルを駆動するための第２周波数範囲と異なる。

また、前記第１周波数範囲の下限は、前記第２周波数範囲の上限よりも高い。

また、前記サセプタは、前記エアロゾル生成基質が収容される収容空間の底面から突出し、前記第１コイル及び前記第２コイルは、前記収容空間を取り囲む。

また、前記第１コイル及び前記第２コイルは、前記収容空間の長手方向に沿って交互に巻線される。

また、前記第１コイルと前記第２コイルは、前記収容空間の異なる部分を取り囲む。

前記技術的課題を解決するための本発明の他の実施例によるエアロゾル生成装置は、エアロゾル生成基質が挿入されるサセプタ、誘導加熱によって前記サセプタを誘導加熱し、前記サセプタの温度変化によって共振周波数が可変されるコイル及び前記コイルの共振周波数変化に基づいて前記サセプタの温度を計算する制御部を含む。

また、前記制御部は、既設定の制御周期に基づいて前記コイルを制御し、前記制御周期は、第１周波数範囲内で前記コイルを制御することで、前記サセプタを加熱する加熱区間及び前記第１周波数範囲と互いに異なる第２周波数範囲内で、前記コイルを制御することで、前記コイルの前記共振周波数変化を感知する感知区間を含む。

また、前記制御部は、既設定の周波数範囲内で前記コイルの駆動周波数をスウィープ（ｓｗｅｅｐ）し、周波数スウィープ結果に基づいて前記コイルの前記共振周波数変化を感知する。

また、前記制御部は、第１時点で感知された前記コイルの第１共振周波数と、第２時点における第２共振周波数との差に基づいて前記サセプタの温度を計算する。

また、加熱区間で前記コイルを駆動するための第１周波数範囲と、感知区間で前記コイルを駆動するための第２周波数範囲は、同一である。

また、前記サセプタは、前記エアロゾル生成基質が収容される収容空間の底面から突出し、前記コイルは、前記収容空間の外側面を取り囲む。

前記技術的課題を解決するための本発明のさらに他の実施例によるエアロゾル生成システムは、サセプタを含むエアロゾル生成基質及び誘導加熱によって前記エアロゾル生成装置は、前記サセプタを誘導加熱し、前記サセプタの温度変化によって共振周波数が可変される誘導加熱部及び前記誘導加熱部の共振周波数変化に基づいて前記サセプタの温度を計算する制御部を含む。

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、現在広く使用されている一般的な用語を選択したが、それは、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、該当する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」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との組み合わせによっても具現される。

第１、第２のように序数を含む用語は、多様な構成要素の説明に使用されうるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されない。前記用語は、１つの構成要素を異なる構成要素から区別する目的だけで使用される。

ここで使用された「少なくとも１つ」のような表現は、全体構成リスト（ｌｉｓｔ）を修飾し、リストの個別構成を修飾しない。例えば、「ａ、ｂ及びｃのうち、少なくとも１つ」という表現は、「ａ」、「ｂ」、「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なければならない。

あるエレメントまたはあるレイヤが他のエレメントまたは他のレイヤの「上方に」、「上に」、「連結された」または「結合された」と指称されるとき、それは、他のエレメントまたは他のレイヤに直接連結されたり、直接結合されたり、または別途の結合されたエレメントまたはレイヤが存在したりもする。対照的に、あるエレメントが他のエレメントまたはレイヤの「直ぐ上に」、「直上に」、「直接に連結された」または「直接に結合された」と言及されるとき、中間に別途のエレメントが存在しないと理解されねばならない。同じ参照番号は、全体として同じ要素を指称する。

用語「タバコ」（すなわち、「一般」、「伝統の」または「燃焼」なしに単独で使用される場合）は、伝統の燃焼タバコと類似した形態を有する任意の物品を指称する。このタバコには、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が含まれうる。

以下、添付図面を参照して、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、様々な互いに異なる形態によっても具現され、ここで、説明する実施例に限定されない。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１及び図２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、誘導加熱部１３０、バッテリ１４０及び制御部１５０を含んでもよい。実施例によってサセプタ１１０は、シガレット（図３及び図４の２００）に含まれる構成でもある。その場合、エアロゾル生成装置１００は、図２のように、サセプタ１１０を含まない。

図１及び図２に示されたエアロゾル生成装置１００には、特に本実施例に係わる構成要素が示されている。したがって、図１及び図２に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にさらに含まれうるということを、当該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。

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に収容されるシガレット２００を加熱することでエアロゾルを生成させうる。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変わる交番磁場（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２００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）１１０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も形成される。

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（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、シガレット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、シガレット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。シガレット２００は、収容空間１２０の開口を介して収容空間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。

図１のように、収容空間１２０の内側端部には、サセプタ１１０が配置されうる。サセプタ１１０は、収容空間１２０の内側端部に形成される底面に付着されうる。シガレット２００は、サセプタ１１０がシガレット２００に挿入されるように収容空間１２０の底面まで押し込まれる。

または、図２のように、エアロゾル生成装置１００は、サセプタ１１０を含まない。その場合、サセプタ１１０は、シガレット２００に含まれうる。

エアロゾル生成装置１００は、サセプタ１１０に交番磁場を印加し、サセプタ１１０の誘導加熱によるサセプタ１１０の温度変化によって共振周波数が可変される誘導加熱部１３０を含んでもよい。誘導加熱部１３０は、少なくとも１つのコイルを含んでもよい。

コイルは、ソレノイド（ｓｏｌｅｎｏｉｄ）によって具現されうる。コイルは、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シガレット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。

コイルは、収容空間１２０の外側面に沿って巻線され、サセプタ１１０に対応する位置に配置されうる。コイルの配置については、図７Ａないし図７Ｃを参照して後述する。

バッテリ１４０は、誘導加熱部１３０に電力を供給することができる。バッテリ１４０は、リチウムリン酸鉄（ＬｉＦｅＰＯ_４）バッテリでもあるが、それに制限されるものではない。例えば、バッテリは、酸化リチウムコバルト（ＬｉＣｏＯ_２）バッテリ、リチウムチタン酸塩バッテリなどでもある。

制御部１５０は、誘導加熱部１３０に供給される電力を制御することができる。誘導加熱部１３０が複数のコイルを含む場合、制御部１５０は、コイルの駆動周波数を可変してサセプタ１１０を誘導加熱することができる。制御部１５０は、サセプタ１１０の誘導加熱によって変化するコイルの共振周波数を感知し、感知された共振周波数に基づいてサセプタの温度を計算することができる。制御部１５０の誘導加熱方法及び温度計算方法については、図８ないし図１４を参照して後述する。

図３及び図４は、シガレットの例を示す図面である。

図３及び図４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を含んでもよい。図３及び図４には、フィルタロッド２２０が単一領域によって構成されていると示されているが、それに限定されるものではなく、フィルタロッド２２０は、複数のセグメントで構成されうる。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多重セグメントをさらに含まれうる。

シガレット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、シガレット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、シガレット２００は、２枚以上のラッパ２４０によって重畳して包装されてもよい。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ラッパによってシガレット２００全体が再包装されうる。

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つを含むが、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）状に作製され、ストランド（ｓｔｒａｎｄ）状にも作製される。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。

実施例によって、シガレット２００は、サセプタ１１０をさらに含んでもよい。その場合、サセプタ１１０は、図４のように、タバコロッド２１０に配置されうる。サセプタ１１０は、タバコロッド２１０の末端からフィルタロッド２２０側に延びうる。

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で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の内部に挿入されてもよい。

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、それに限定されるものではない。

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（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）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５及び図６は、エアロゾル生成装置に挿入されるシガレットの例を示す図面である。

さらに詳細には、図５は、サセプタ１１０がエアロゾル生成装置１００に配置される場合、エアロゾル生成装置１００に挿入されるシガレット２００の例を示す図面であり、図６は、サセプタ１１０がシガレット２００に配置される場合、エアロゾル生成装置１００に挿入されるシガレット２００の例を示す図面である。

図５を参照すれば、シガレット２００は、シガレット２００の長手方向に沿って収容空間に収容されてサセプタ１１０がシガレット２００に挿入されうる。サセプタ１１０は、エアロゾル生成装置１００の長手方向に延び、シガレット２００に挿入される構造を有することができる。

サセプタ１１０は、シガレット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５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、それに制限されない。すなわち、本発明のエアロゾル生成装置１００は、シガレット２００に挿入されるように、エアロゾル生成装置１００の長手方向に延び、互いに平行に配置される複数個のサセプタ１１０を含む。

誘導加熱部１３０は、少なくとも１つのコイルを含み、コイルは、収容空間１２０の周りに巻線されて収容空間１２０の長手方向に延びうる。コイルは、サセプタ１１０に対応する長さ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６を参照すれば、シガレット２００は、シガレット２００の長手方向に沿って収容空間１２０に収容されうる。シガレット２００が収容空間１２０に挿入されることにより、サセプタ１１０は、誘導加熱部１３０によっても取り囲まれる。

サセプタ１１０は、均一な熱伝達のためにタバコロッド２１０の中心部に位置することができる。図６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、それに制限されない。すなわち、本発明のエアロゾル生成装置１００は、シガレット２００に含まれた複数個のサセプタ１１０を含んでもよい。

誘導加熱部１３０は、少なくとも１つのコイルを含み、コイルは、収容空間１２０の周りに巻線されて長手方向に延びうる。コイルは、サセプタ１１０に対応する長さ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７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、コイルの巻線方法を説明するための図面である。

さらに詳細には、図７Ａは、誘導加熱部１３０が１つのコイルのみを含む場合、コイルの巻線方法を説明するための図面である。図７Ｂ及び図７Ｃは、誘導加熱部１３０が複数のコイルを含む場合、コイルの巻線方法を説明するための図面である。

図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃにおいて、収容空間１２０の内側面は、シガレット２００が挿入される領域と当接する領域を意味し、収容空間１２０の外側面は、内側面の反対方向を意味する。また、エアロゾル生成装置１００の長手方向は、シガレット２００が挿入される収容空間の末端面に垂直方向を意味する。

図７Ａにおいて、誘導加熱部１３０は、単一コイル１３１を含んでもよい。コイル１３１は、収容空間１２０の外側面を取り囲む。コイル１３１は、収容空間１２０の外側面でエアロゾル生成装置１００の長手方向に沿って巻線されうる。コイル１３１は、サセプタ１１０の長さに対応するように、収容空間１２０の外側面で長手方向に沿って巻線されうる。図７Ａのように、エアロゾル生成装置１００が１つのコイル１３１だけでサセプタ１１０を誘導加熱し、サセプタ１１０の温度を測定する場合、製造便宜性が増大するという利点がある。

図７Ｂにおいて、誘導加熱部１３０は、第２コイル１３２をさらに含んでもよい。第１コイル１３１及び第２コイル１３２は、収容空間１２０の外側面で長手方向に沿って交互に巻線されうる。

代案として、図７Ｃにおいて、第１コイル１３１は、収容空間１２０の周りの第１領域７１０に巻線され、第２コイル１３２は、第１領域と異なる第２領域７２０に巻線されうる。

図７Ｂ及び図７Ｃのように、エアロゾル生成装置１００が複数のコイル（例えば、第１コイル１３１及び第２コイル１３２）を含む場合、エアロゾル生成装置１００は、第１コイル１３１を介してサセプタ１１０を連続して加熱する一方、第２コイル１３２を介してサセプタ１１０の温度をリアルタイムで測定することができる。

図８は、本発明のエアロゾル生成装置の内部ブロック図である。

図８を参照すれば、エアロゾル生成装置１００は、バッテリ１４０、電力変換部１６０、誘導加熱部１３０、メモリ１７０及び制御部１５０を含む。図８の誘導加熱部１３０、バッテリ１４０、及び制御部１５０は、図１及び図２の誘導加熱部１３０、バッテリ１４０及び制御部１５０にそれぞれ対応しうる。また、図８に示されていないが、サセプタ１１０は、エアロゾル生成装置１００に含まれる構成でもある。

バッテリ１４０は、エアロゾル生成装置１００の内部構成に電力を供給する。バッテリ１４０は、直流電力を提供し、電力変換部１６０は、バッテリ１４０が提供した直流電力を交流電力に変換して誘導加熱部１３０に伝達することができる。

誘導加熱部１３０は、少なくとも１つのコイルを含んでもよい。例えば、図７Ａに示されたように、誘導加熱部１３０は、第１コイル１３１のみを含んでもよい。他の実施例において、図７Ｂ及び図７Ｃのように、誘導加熱部１３０は、第１コイル１３１及び第２コイル１３２を含む。

誘導加熱部１３０は、コイルに直列または並列連結されたキャパシタをさらに含む。一実施例において、誘導加熱部１３０は、第１コイル１３１に直列または並列連結された第１キャパシタを含む。他の実施例において、誘導加熱部１３０は、第１コイル１３１に直列または並列連結された第１キャパシタ及び第２コイル１３２に直列または並列連結された第２キャパシタを含んでもよい。以下、キャパシタがコイルに直列連結された場合のみを例示するが、以下の説明は、キャパシタがコイルに並列連結された場合にも適用される。

制御部１５０は、誘導加熱部１３０の駆動周波数を制御する。直列共振回路で第１コイル１３１及び／または第２コイル１３２に流れる電流は、共振周波数で最大にもなる。制御部１５０は、誘導加熱部１３０の駆動周波数を制御することで、サセプタ１１０を加熱するか、サセプタ１１０の温度を感知することができる。例えば、制御部１５０は、第１コイル１３１を介してサセプタ１１０を加熱し、第２コイル１３２を介してサセプタ１１０の温度を感知することができる。または、制御部１５０は、第１コイル１３１一つのみでサセプタ１１０を加熱し、サセプタ１１０の温度も感知することができる。

メモリ１７０は、共振周波数とサセプタ１１０温度のマッチングデータ、または共振周波数変化とサセプタ１１０温度のマッチングデータをルックアップテーブル（ｌｏｏｋｕｐ ｔａｂｌｅ）の形態に保存し、制御部１５０は、メモリ１７０に保存されたルックアップテーブルに基づいてサセプタ１１０の温度を計算することができる。

制御部１５０が第１コイル１３１及び第２コイル１３２を制御する例は、図９ないし図１２を参照して後述し、制御部１５０が第１コイル１３１のみを制御する例は、図１３及び図１４を参照して後述する。

一方、エアロゾル生成装置１００の内部構造は、図８に示されたところに限定されない。エアロゾル生成装置１００の設計によって、図８に示されたハードウェア構成の一部が省略されるか、新たな構成がさらに追加されうるということを、当該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９は、一実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を説明するためのフローチャートである。図１０ないし図１２は、一実施例によるコイルの周波数応答特性を示す図面である。

図９を参照すれば、Ｓ９１０段階で、制御部１５０は、第１周波数範囲に基づいて第１コイル１３１を駆動する。

第１コイル１３１に印加される電流は、第１コイル１３１を駆動するための第１駆動周波数によって変わる。

具体的に、図１０には、第１コイル１３１の周波数応答１０１０が示されている。図１０において、第１コイル１３１の応答特性は、第１共振周波数ｆｏ１で最大にもなる。すなわち、第１コイル１３１に印加される電流は、第１共振周波数ｆｏ１で最大にもなる。第１共振周波数ｆｏ１は、第１コイル１３１及び第１コイル１３１に直列連結された第１キャパシタによって決定されうる。

また、第１コイル１３１の応答特性は、第１共振周波数ｆｏ１以上に増加することにより、徐々に小さくもなる。例えば、第１共振周波数ｆｏ１よりも大きい第１周波数ｆ１で第１コイル１３１の応答特性ｈ１は、第１周波数ｆ１よりも大きい第２周波数ｆ２で第１コイル１３１の応答特性ｈ２より大きくもなる。

制御部１５０は、既設定の第１周波数範囲で第１駆動周波数を可変することで、第１コイル１３１に印加される電流を制御する。第１コイル１３１に印加される電流が可変される場合、エアロゾル生成基質またはエアロゾル生成装置１００に備えられるサセプタ１１０の温度も可変されうる。エアロゾル生成基質は、図３及び図４のシガレット２００でもある。例えば、制御部１５０は、第１駆動周波数を第１共振周波数ｆｏ１に設定することで、第１コイル１３１に最大電力を供給することができる。これにより、サセプタ１１０の温度は、最大温度まで加熱されうる。他の例として、制御部１５０は、第１駆動周波数を第１共振周波数ｆｏ１よりも大きい第１周波数ｆ１に設定することで、第１コイル１３１に最大電力よりも小さい第１電力を供給する。これにより、サセプタ１１０の温度は、最大温度よりも低い第１温度まで加熱されうる。さらに他の例として、制御部１５０は、第１駆動周波数を第１周波数ｆ１よりも大きい第２周波数ｆ２に設定することで、第１コイル１３１に第１電力より小さい第２電力を供給する。これにより、サセプタ１１０の温度は、第１温度よりも低い第２温度まで加熱されうる。

再び、図９のＳ９２０段階において、制御部１５０は、第２周波数範囲に基づいて第２コイルの共振周波数変化を感知することができる。

具体的に図１１には、サセプタ１１０の温度変化による第２コイル１３２の周波数応答１１１０、１１２０、１１３０が示されている。図１１において、サセプタ１１０が第１温度である場合、第２コイル１３２の応答特性は、第２共振周波数ｆｏ２で最大になる。第２共振周波数ｆｏ２は、第２コイル１３２及び第２コイル１３２に直列連結された第２キャパシタによっても決定される。

また、第２コイル１３２の第２共振周波数ｆｏ２は、サセプタ１１０の温度が増加するほどＦｏ２”のように増加するか、Ｆｏ２’のように減少しうる。すなわち、サセプタの温度によって、最大電流を出力する周波数も異なりうる。制御部１５０は、第２周波数範囲内で第２コイル１３２の第２駆動周波数をスウィープ（ｓｗｅｅｐ）し、周波数スウィープ結果に基づいて第２コイル１３２の第２共振周波数ｆｏ２を感知する。例えば、制御部１５０は、第２コイル１３２に印加される電流が最大であるときの駆動周波数を、第２共振周波数と決定する。

一方、第２周波数範囲が第１周波数範囲と重畳される場合、第２コイル１３２によってもサセプタ１１０が誘導加熱されうる。第２コイル１３２による加熱は、予想していない（ｕｎｅｘｐｅｃｔｅｄ）加熱に該当するので、サセプタ１１０の不正確な温度制御の原因になる。したがって、第２共振周波数ｆｏ２は、第１共振周波数ｆｏ１よりも低く設定されうる。また、第２周波数範囲は、第１周波数範囲と異なって設定されうる。例えば、第１周波数範囲の下限は、第２周波数範囲の上限よりも高く設定されうる。他の例として、第１周波数範囲の下限でサセプタ１１０は、第１加熱温度まで増加し、第２周波数範囲の上限でサセプタ１１０は、第１加熱温度よりも低い、第２加熱温度まで増加しうる。第２加熱温度は、エアロゾルが生成されない温度でもある。

また、第２周波数範囲の上限がサセプタ１１０の温度変化に影響を与える場合、第２コイル１３２の周波数スウィープの間にも、サセプタ１１０の温度が可変されうる。これにより、第２周波数範囲の上限は、サセプタ１１０の温度変化に影響を与えない周波数に設定されうる。例えば、第１周波数範囲が２ＭＨｚ～４ＭＨｚである場合、第２周波数範囲は、０．１ＭＨｚ～０．３ＭＨｚに設定されうるが、それに制限されない。

また、図９のＳ９３０段階で、制御部１５０は、第２コイル１３２の共振周波数変化に基づいてサセプタの温度を計算することができる。

具体的に、図１２には、サセプタ１１０の温度変化による第２コイル１３２の周波数応答（例えば、第１周波数応答１２１０及び第２周波数応答１２２０）が示されている。サセプタ１１０の温度が可変されることにより、第２コイル１３２の周波数応答は、第１周波数応答１２１０で第２周波数応答１２２０に可変された。

図１２において、サセプタ１１０が加熱されることにより、第２コイル１３２の共振周波数は、第１時点で検出された第３共振周波数ｆｏ２ａと、第２時点で検出された第４共振周波数ｆｏ２ｂに変わりうる。制御部１５０は、サセプタ１１０の第３共振周波数ｆｏ２ａと第４共振周波数ｆｏ２ｂの周波数との差ｆｏ２ｄに基づいて、サセプタ１１０の温度を計算することができる。

例えば、制御部１５０は、共振周波数差ｆｏ２ｄとサセプタ１１０温度のマッチングデータに基づいてサセプタ１１０の温度を計算する。共振周波数差ｆｏ２ｄとサセプタ１１０温度のマッチングデータは、ルックアップテーブル形態にメモリ１７０に既に保存されてもいる。

図１３は、他の実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を説明するためのフローチャートである。図１４は、本発明の一実施例による誘導加熱装置を動作させるためのタイミング図である。

図９ないし図１２との相違点は、エアロゾル生成装置１００が１つのコイルだけでサセプタ１１０を加熱し、サセプタ１１０の温度を計算するという点である。以下、説明の便宜上、第１コイル１３１をコイル１３１と名付けて説明する。

図１４において、制御部１５０は、既設定の制御周期にコイル１３１を制御することができる。それぞれの制御周期には、加熱区間及び感知区間が含まれうる。制御部１５０は、加熱区間でコイル１３１を介してエアロゾル生成基質またはエアロゾル生成装置１００に備えられたサセプタ１１０を加熱し、感知区間でコイル１３１を介してサセプタ１１０の温度を計算することができる。

具体的に、図１３のＳ１３１０段階で、制御部１５０は、加熱区間で第１周波数範囲に基づいてコイル１３１を駆動することができる。

加熱区間でコイル１３１を駆動する方法は、上述した図９及び図１０の第１コイル１３１の駆動方法と類似してもいる。すなわち、制御部１５０は、既設定の第１周波数範囲で駆動周波数を可変することで、コイル１３１に印加される電流を制御することができる。コイル１３１に印加される電流が可変される場合、エアロゾル生成基質またはエアロゾル生成装置１００に備えられるサセプタ１１０の温度も可変されうる。

Ｓ１３２０段階で、制御部１５０は感知区間で第２周波数範囲に基づいてコイル１３１の共振周波数変化を感知することができる。

感知区間でコイル１３１の共振周波数変化を感知する方法は、上述した図９及び図１１の感知方法と類似してもいる。すなわち、制御部１５０は、第２周波数範囲内でコイル１３１の駆動周波数をスウィープし、周波数スウィープ結果に基づいてコイル１３１の共振周波数を感知することができる。例えば、制御部１５０は、第２周波数範囲内でコイル１３１の駆動周波数をスウィープし、コイル１３１に印加される電流が最大であるときの駆動周波数を共振周波数で決定することができる。

一方、図１３及び図１４のエアロゾル生成装置１００は、図９ないし図１２のエアロゾル生成装置１００とは異なって、１つのコイルのみを用いてサセプタ１１０を加熱し、サセプタ１１０の温度を計算するので、第１周波数範囲と第２周波数範囲は、同一に設定されうる。例えば、第１周波数範囲及び第２周波数範囲は、２ＭＨｚ～４ＭＨｚに設定されうるが、それに制限されない。

一方、加熱区間の大きさは、感知区間の大きさよりも大きく設定されうる。これは、サセプタ１１０の温度変化を最小化させながらも、サセプタ１１０の温度を正確に測定するためである。

Ｓ１３３０段階で、制御部１５０は、コイル１３１の共振周波数変化に基づいてサセプタ１１０の温度を計算することができる。

感知区間でサセプタ１１０の温度を計算する方法は、図９及び図１２の計算方法と類似してもいる。すなわち、制御部１５０第１時点で感知されたコイル１３１の第５共振周波数と第２時点における第６共振周波数の周波数との差に基づいて、サセプタ１１０の温度を計算することができる。

制御部１５０は、共振周波数差とサセプタ１１０温度のマッチングデータに基づいてサセプタ１１０の温度を計算する。共振周波数差とサセプタ１１０温度のマッチングデータは、ルックアップテーブルの形態にメモリ１７０に既に保存されてもいる。

制御部１５０のような図面でブロックで表現される構成要素、要素、モジュールまたはユニット（この段落で総称して「構成要素」）のうち、少なくとも１つは、前述した例示的な実施例によってそれぞれの機能を行う多様な数のハードウェア、ソフトウェア及び／またはファームウェア構造によっても具現される。例えば、これらコンポーネントのうち、少なくとも１つは、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１つ以上のマイクロプロセッサの制御を通じてそれぞれの機能を行う直接回路構造または他の制御装置を使用することができる。また、これら構成要素のうち、少なくとも１つは、モジュール、プログラムまたはコードの一部によって具体的に具現され、これは、特定の論理機能を遂行するための１つ以上の実行可能な命令を含み、１つ以上のマイクロプロセッサまたは他の制御装置によって実行される。また、これら構成要素のうち、少なくとも１つはそれぞれの機能を遂行する中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサなどのプロセッサを含むか、これにより、具現されうる。これらコンポーネントのうち、２以上は、１以上の単一コンポーネントに結合され、単一コンポーネントは、結合された２以上のコンポーネントの全ての動作または機能を遂行することができる。また、これらコンポーネントのうち、少なくとも１つの機能の一部は、他のコンポーネントによって遂行されうる。また、バス（ｂｕｓ）は、前記ブロック図に示されていないが、コンポーネントを介した通信は、バスを通じて遂行されうる。前記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で実行されるアルゴリズムによっても具現される。また、ブロックまたは処理段階で表現された構成要素は、電子構成、信号処理及び／または制御、データ処理のための任意の数の関連技術を採用することができる。

当該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に具現可能であるということを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なければならない。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、本発明に含まれていると解釈されねばならない。

Claims (12)

1. エアロゾル生成基質に挿入されるサセプタと、
   誘導加熱によって前記サセプタを誘導加熱する第１コイルと、
   前記サセプタの温度変化によって共振周波数が変化する第２コイルと、
   前記第２コイルの共振周波数変化に基づいて前記サセプタの温度を計算する制御部と、を含み、
   前記制御部は、第１周波数範囲で前記第１コイルを駆動して前記サセプタを誘導加熱し、前記第１周波数範囲と異なる第２周波数範囲で前記第２コイルを駆動して前記第２コイルの共振周波数変化を感知する、エアロゾル生成装置。
2. 前記制御部は、
   前記第２周波数範囲内で前記第２コイルの駆動周波数をスウィープ（ｓｗｅｅｐ）し、周波数スウィープ結果に基づいて前記第２コイルの前記共振周波数変化を感知する、請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
3. 前記制御部は、
   第１時点で感知された前記第２コイルの第１共振周波数と、第２時点における第２共振周波数との差に基づいて、前記サセプタの温度を計算する、請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
4. 前記第１周波数範囲の下限は、前記第２周波数範囲の上限よりも高い、請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
5. 前記サセプタは、
   前記エアロゾル生成基質が収容される収容空間の底面から突出し、
   前記第１コイル及び前記第２コイルは、
   前記収容空間を取り囲む、請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
6. 前記第１コイル及び前記第２コイルは、前記収容空間の長手方向に沿って交互に巻線される、請求項５に記載のエアロゾル生成装置。
7. 前記第１コイルと前記第２コイルは、前記収容空間の互いに異なる部分を取り囲む、請求項５に記載のエアロゾル生成装置。
8. エアロゾル生成基質に挿入されるサセプタと、
   誘導加熱によって前記サセプタを誘導加熱し、前記サセプタの温度変化によって共振周波数が変化するコイルと、
   前記コイルの共振周波数変化に基づいて前記サセプタの温度を計算する制御部と、を含み、
   前記制御部は、
   既設定された制御周期で前記コイルを制御し、
   前記制御周期は、前記コイルを駆動することで、前記サセプタを加熱する加熱区間及び前記コイルを駆動することで、前記コイルの前記共振周波数変化を感知する感知区間を含み、
   前記加熱区間の大きさは、前記感知区間の大きさよりも大きく設定される、エアロゾル生成装置。
9. 前記制御部は、
   既設定の周波数範囲内で前記コイルの駆動周波数をスウィープ（ｓｗｅｅｐ）し、周波数スウィープ結果に基づいて、前記コイルの前記共振周波数変化を感知する、請求項８に記載のエアロゾル生成装置。
10. 前記制御部は、
    第１時点で感知された前記コイルの第１共振周波数と、第２時点における第２共振周波数との差に基づいて、前記サセプタの温度を計算する、請求項８に記載のエアロゾル生成装置。
11. 前記サセプタは、
    前記エアロゾル生成基質が収容される収容空間の底面から突出し、
    前記コイルは、前記収容空間の外側面を取り囲む、請求項８に記載のエアロゾル生成装置。
12. エアロゾル生成システムにおいて、
    サセプタを含むエアロゾル生成基質と、
    誘導加熱によって前記サセプタを誘導加熱する第１コイルと、
    前記サセプタの温度変化によって共振周波数が変化する第２コイルと、
    前記第２コイルの共振周波数変化に基づいて、前記サセプタの温度を計算する制御部と、を含み、
    前記制御部は、第１周波数範囲で前記第１コイルを駆動して前記サセプタを誘導加熱し、前記第１周波数範囲と異なる第２周波数範囲で前記第２コイルを駆動して前記第２コイルの共振周波数変化を感知する、エアロゾル生成システム。