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特表2023-522566エアロゾル生成装置及びその動作方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-31
(54)【発明の名称】エアロゾル生成装置及びその動作方法
(51)【国際特許分類】
   A24F 40/57 20200101AFI20230524BHJP
   A24F 40/10 20200101ALI20230524BHJP
   A24F 40/40 20200101ALI20230524BHJP
【FI】
A24F40/57
A24F40/10
A24F40/40
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022554959
(86)(22)【出願日】2022-01-27
(85)【翻訳文提出日】2022-09-12
(86)【国際出願番号】 KR2022001506
(87)【国際公開番号】W WO2022203188
(87)【国際公開日】2022-09-29
(31)【優先権主張番号】10-2021-0039153
(32)【優先日】2021-03-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2021-0062746
(32)【優先日】2021-05-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519217032
【氏名又は名称】ケーティー アンド ジー コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】イ、ウォン キョン
(72)【発明者】
【氏名】チョン、ヒョン チョン
(72)【発明者】
【氏名】チェ、チェ ソン
【テーマコード(参考)】
4B162
【Fターム(参考)】
4B162AA05
4B162AA22
4B162AB14
4B162AB23
4B162AC22
4B162AC34
4B162AD08
4B162AD23
(57)【要約】
エアロゾル生成装置は、エアロゾル生成物質からエアロゾルを生成する霧化器、霧化器の制御のための駆動電圧を出力するコントローラ、及びコントローラと作動的に連結されて駆動電圧の電圧分配を調節することで、非パフ期間で霧化器が予熱される間に霧化器に予熱電圧が印加され、パフ期間で霧化器が加熱される間に霧化器に霧化電圧が印加されるように霧化器の入力電圧を制御する電圧分配器を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エアロゾル生成装置において、
エアロゾル生成物質からエアロゾルを生成する霧化器と、
前記霧化器の制御のための駆動電圧を出力するコントローラと、
前記コントローラと作動的に連結されて前記駆動電圧の電圧分配を調節することで、非パフ期間で前記霧化器が予熱される間に前記霧化器に予熱電圧が印加され、パフ期間で前記霧化器が前記エアロゾル生成物質を霧化する間に前記霧化器に霧化電圧が印加されるように前記霧化器の入力電圧を制御する電圧分配器と、を含む、エアロゾル生成装置。
【請求項2】
前記予熱電圧は、前記霧化電圧より低い定電圧である、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項3】
前記コントローラは、前記霧化器が予熱モードであるか、あるいは霧化モードであるかを示すモード信号を生成し、
前記電圧分配器は、前記モード信号に基づいて前記電圧分配を遂行する、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項4】
前記電圧分配器は、
前記予熱モードに対応する第1モード信号または前記霧化モードに対応する第2モード信号によって前記電圧分配器に含まれた負荷の連結を変更する、請求項3に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項5】
前記電圧分配器は、
前記コントローラの前記駆動電圧の電圧出力端と前記霧化器の電圧入力端との間のノードに連結された第1負荷と、
前記第1負荷に直列に連結された第2負荷と、
前記コントローラから基準電圧が印加される前記第1負荷と前記第2負荷との間の基準電圧ノードと、
一端は、前記第2負荷に連結され、他端は、接地に連結された第3負荷と、
前記コントローラから受信されたモード信号によって前記第2負荷と前記第3負荷との間の電流フローをスイッチングするスイッチと、を含む、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項6】
前記スイッチは、
ゲート端子を通じて受信された前記モード信号のタイプによって、接地に連結されたソース端子と、前記第2負荷と前記第3負荷との間のノードに連結されたドレイン端子との間の電流フローをターンオン(turn on)及びターンオフ(turn off)する半導体スイッチを含む、請求項5に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項7】
前記スイッチは、
前記コントローラから受信された予熱モードに対応する第1モード信号に応答してターンオフ(turn-off)され、
前記電圧分配器は、
前記スイッチのターンオフ状態によって前記ソース端子と前記ドレイン端子との間の前記電流フローを遮断し、前記第3負荷で前記駆動電圧を降下させることで、前記霧化器の前記電圧入力端に前記予熱電圧を印加する、請求項6に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項8】
前記スイッチは、
前記コントローラから受信された霧化モードに対応する第2モード信号に応答してターンオン(turn-on)され、
前記電圧分配器は、
前記スイッチのターンオン状態によって前記第3負荷への電流フローを遮断し、前記ソース端子と前記ドレイン端子との間の前記電流フローを許容することで、前記霧化器の前記電圧入力端に前記霧化電圧を印加する、請求項6に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項9】
前記第3負荷は、
予熱モードでは、前記スイッチによって電流フローが許容され、
霧化モードでは、前記スイッチによって前記電流フローが遮断される、請求項5に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項10】
前記霧化器は、
予熱モードで前記第3負荷による電圧降下によって、前記霧化電圧より低い前記予熱電圧が印加される、請求項5に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項11】
前記霧化器は、
超音波振動を発生させて前記エアロゾル生成物質を前記エアロゾルに霧化させる振動子を含む、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項12】
ユーザのパフを感知するパフ感知センサをさらに含み、
前記コントローラは、
前記パフ感知センサが前記非パフ期間または前記パフ期間を感知したかということに基づいて前記電圧分配器の前記電圧分配を制御する、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項13】
エアロゾル生成装置を制御する方法において、
コントローラで、エアロゾル生成物質からエアロゾルを生成する霧化器の駆動のための駆動電圧を出力する段階と、
前記コントローラと作動的に連結された電圧分配器によって、非パフ期間で前記霧化器が予熱される間、前記霧化器に予熱電圧が印加され、パフ期間で前記霧化器が前記エアロゾル生成物質を霧化する間、前記霧化器に霧化電圧が印加されるように前記霧化器の入力電圧を制御する段階と、を含む、方法。
【請求項14】
前記コントローラで、予熱モードに対応する第1モード信号または霧化モードに対応する第2モードを生成する段階をさらに含み、
前記制御する段階は、
前記第1モード信号または前記第2モード信号に応答して前記電圧分配器に含まれたスイッチの動作を制御する段階と、
前記スイッチの前記動作に応答して前記電圧分配器に含まれた負荷の連結をスイッチングすることで、前記駆動電圧の電圧分配を調節する段階と、
前記調節された電圧分配に基づいて前記予熱電圧または前記霧化電圧を前記入力電圧として前記霧化器に印加する段階と、を含む、請求項13に記載の方法。
【請求項15】
エアロゾル生成装置において、
エアロゾル生成物質からエアロゾルを生成する霧化器と、
前記霧化器の制御のための駆動電圧を出力するコントローラと、
前記コントローラと作動的に連結され、前記霧化器に予熱電圧の印加のための第1電圧分配モードと霧化電圧の印加のための第2電圧分配モードとをスイッチングすることで、前記霧化器に対する前記駆動電圧の電圧分配を調節する電圧分配器と、を含む、エアロゾル生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エアロゾル生成装置及びその動作方法に係り、具体的に、霧化器の動作モードによる霧化器の入力電圧の制御に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、一般的なシガレットの代替品に関する需要が増加している。例えば、燃焼せず、シガレットのエアロゾル生成物質を加熱し、エアロゾルを生成するエアロゾル生成装置に関す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装置及び超音波振動式エアロゾル生成装置に対する研究が活発に進められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
超音波振動式エアロゾル生成装置は、超音波振動子で発生した熱によって超音波振動子に接触した液状エアロゾル生成物質の粘度を低め、エアロゾルに気化させる方式を活用することができる。この際、短時間内にエアロゾル生成物質を霧化させるためには、超音波振動子が液状エアロゾル生成物質の粘度を低く保持させるための適切な動作を遂行していることが望ましい。したがって、ユーザに一定の霧化量を提供するための方案として、そのような方式で超音波振動子を制御するための技術が要求される。
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、エアロゾル生成装置及びその動作方法を提供することである。本開示が解決しようとする課題は、前述したような技術的課題に限定されず、以下の実施例からさらに他の技術的課題が類推されうる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一側面によれば、エアロゾル生成装置は、エアロゾル生成物質からエアロゾルを生成する霧化器;前記霧化器の制御のための駆動電圧を出力するコントローラ;及び前記コントローラと作動的に連結されて前記霧化器に対する前記駆動電圧の電圧分配を調節することで、非パフ期間で前記霧化器が予熱される間、前記霧化器に予熱電圧が印加され、パフ期間で前記霧化器が前記エアロゾル生成物質を霧化する間に前記霧化器に霧化電圧が印加されるように前記霧化器の入力電圧を制御する電圧分配器;を含む。
【発明の効果】
【0006】
前述したところによれば、超音波方式の振動子を用いたエアロゾル生成装置において、ユーザがパフを遂行しない間にも、エアロゾル生成物質の粘度を低めるために振動子を予熱状態に保持させることで、ユーザのパフによる振動子の霧化動作への切り換え時に低い粘度のエアロゾル生成物質から迅速にエアロゾルを霧化させうるので、ユーザに均一な霧化量を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】一実施例によるエアロゾル生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図2図1のエアロゾル生成装置の構造を示す図面である。
図3】一実施例によるエアロゾル生成装置の動作プロセスを説明するための図面である。
図4】一実施例によるエアロゾル生成装置を用いた1回の喫煙中のパフパターンを説明するための図面である。
図5】一実施例による予熱モード及び霧化モードにおける霧化器の電圧の変化を示す電圧プロファイルを説明するための図面である。
図6】一実施例による霧化器の入力電圧を制御するためのエアロゾル生成装置のハードウェア構成を示す図面である。
図7】一実施例による霧化器の入力電圧を制御する電圧分配器を説明するための図面である。
図8】一実施例によって予熱モードまたは霧化モードを示すためにコントローラによって生成されたモード信号を説明するための図面である。
図9】一実施例による電圧分配器の霧化電圧分配モードを説明するための図面である。
図10】一実施例による電圧分配器の予熱電圧分配モードを説明するための図面である。
図11】一実施例によるエアロゾル生成装置を制御する方法のフローチャートである。
図12】一実施例によるエアロゾル生成装置を制御する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
一側面によれば、エアロゾル生成装置は、エアロゾル生成物質からエアロゾルを生成する霧化器;前記霧化器の制御のための駆動電圧を出力するコントローラ;及び前記コントローラと作動的に連結されて前記駆動電圧の電圧分配を調節することで、非パフ期間で前記霧化器が予熱される間、前記霧化器に予熱電圧が印加され、パフ期間で前記霧化器が前記エアロゾル生成物質を霧化する間に前記霧化器に霧化電圧が印加されるように前記霧化器の入力電圧を制御する電圧分配器;を含む。
【0009】
また、前記予熱電圧は、前記霧化電圧より低い定電圧でもある。
【0010】
また、前記コントローラは、前記霧化器が予熱モードであるか、あるいは霧化モードであるかを示すモード信号を生成し、前記電圧分配器は、前記モード信号に基づいて前記電圧分配を遂行する。
【0011】
また、前記電圧分配器は、前記予熱モードに対応する第1モード信号または前記霧化モードに対応する第2モード信号によって前記電圧分配器に含まれた負荷の連結を変更する。
【0012】
また、前記電圧分配器は、前記コントローラの前記駆動電圧の電圧出力端と前記霧化器の電圧入力端との間のノードに連結された第1負荷;前記第1負荷に直列に連結された第2負荷;前記コントローラから基準電圧が印加される前記第1負荷と前記第2負荷との間の基準電圧ノード;一端は、前記第2負荷に連結され、他端は、接地に連結された第3負荷;及び前記コントローラから受信されたモード信号によって前記第2負荷と前記第3負荷との間の電流フローをスイッチングするスイッチ;を含む。
【0013】
また、前記スイッチは、ゲート端子を通じて受信された前記モード信号のタイプによって、接地に連結されたソース端子と、前記第2負荷と前記第3負荷との間のノードに連結されたドレイン端子との間の電流フローをターンオン(turn on)及びターンオフ(turn off)する半導体スイッチを含む。
【0014】
また、前記スイッチは、前記コントローラから受信された予熱モードに対応する第1モード信号に応答してターンオフ(turn-off)され、前記電圧分配器は、前記スイッチのターンオフ状態によって前記ソース端子と前記ドレイン端子との間の前記電流フローを遮断し、前記第3負荷で前記駆動電圧を降下させることで、前記霧化器の前記電圧入力端に前記予熱電圧を印加する。
【0015】
また、前記スイッチは、前記コントローラから受信された霧化モードに対応する第2モード信号に応答してターンオン(turn-on)され、前記電圧分配器は、前記スイッチのターンオン状態によって前記第3負荷への電流フローを遮断し、前記ソース端子と前記ドレイン端子との間の前記電流フローを許容することで、前記霧化器の前記電圧入力端に前記霧化電圧を印加する。
【0016】
また、前記第3負荷は、予熱モードでは、前記スイッチによって電流フローが許容され、霧化モードでは、前記スイッチによって前記電流フローが遮断される。
【0017】
また、前記霧化器は、予熱モードで前記第3負荷による電圧降下によって、前記霧化電圧より低い前記予熱電圧が印加される。
【0018】
また、前記霧化器は、超音波振動を発生させて前記エアロゾル生成物質を前記エアロゾルに霧化させる振動子を含む。
【0019】
また、ユーザのパフを感知するパフ感知センサをさらに含み、前記コントローラは、前記パフ感知センサが前記非パフ期間または前記パフ期間を感知したか否かに基づいて前記電圧分配器の前記電圧分配を制御する。
【0020】
他の側面によれば、エアロゾル生成装置を制御する方法は、コントローラにおいて、エアロゾル生成物質からエアロゾルを生成する霧化器の駆動のための駆動電圧を出力する段階;及び前記コントローラと作動的に連結された電圧分配器によって、非パフ期間で前記霧化器が予熱される間、前記霧化器に予熱電圧が印加され、パフ期間で前記霧化器が前記エアロゾル生成物質を霧化する間に前記霧化器に霧化電圧が印加されるように前記霧化器の入力電圧を制御する段階;を含む。
【0021】
また、前記コントローラにおいて、予熱モードに対応する第1モード信号または霧化モードに対応する第2モード信号を生成する段階をさらに含み、前記制御する段階は、前記第1モード信号または前記第2モード信号に応答して前記電圧分配器に含まれたスイッチの動作を制御する段階;前記スイッチの前記動作に応答して前記電圧分配器に含まれた負荷の連結をスイッチングすることで、前記駆動電圧の電圧分配を調節する段階;及び前記調節された電圧分配に基づいて前記予熱電圧または前記霧化電圧を前記入力電圧として前記霧化器に印加する段階;を含む。
【0022】
さらに他の側面によれば、エアロゾル生成装置は、エアロゾル生成物質からエアロゾルを生成する霧化器;前記霧化器の制御のための駆動電圧を出力するコントローラ;及び前記コントローラと作動的に連結され、前記霧化器に予熱電圧の印加のための第1電圧分配モードと霧化電圧の印加のための第2電圧分配モードとをスイッチングすることで、前記霧化器に対する前記駆動電圧の電圧分配を調節する電圧分配器;を含む。
【0023】
実施例で使用される用語は、多様な実施例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、多様な実施例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多様な実施例の全般にわたる内容に基づいて定義されなければならない。
【0024】
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」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、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。
【0025】
以下、添付図面に基づいて実施例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、実施例は、様々な互いに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。
【0026】
以下、図面を参照して多様な実施例を詳細に説明する。
【0027】
図1は、一実施例によるエアロゾル生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【0028】
図1を参照すれば、エアロゾル生成装置100は、バッテリ110、霧化器120、センサ130、ユーザインターフェース140、メモリ150及びコントローラ160を含む。しかし、エアロゾル生成装置100の内部ハードウェア構造は、図1に図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1に図示されたハードウェア構成のうち、一部が省略されるか、新たな構成がさらに追加されうることを、本実施例に係わ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。
【0029】
一例として、エアロゾル生成装置100は、本体を含み、その場合、エアロゾル生成装置100に含まれたハードウェアの構成要素は、本体に位置する。他の例として、エアロゾル生成装置100は、本体及びカートリッジを含み、エアロゾル生成装置100に含まれたハードウェア構成要素は、本体及びカートリッジに分けられて位置する。または、エアロゾル生成装置100に含まれたハードウェア構成要素のうち、少なくとも一部は、本体及びカートリッジそれぞれに位置してもよい。以下、エアロゾル生成装置100に含まれた各構成要素が位置する空間を限定せず、各構成要素の動作について説明する。
【0030】
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。すなわち、バッテリ110は、霧化器120がエアロゾル生成物質を霧化させうるように電力を供給する。また、バッテリ110は、エアロゾル生成装置100内に備えられた他のハードウェアの構成要素、例えば、センサ130、ユーザインターフェース140、メモリ150及びコントローラ160の動作に必要な電力を供給する。バッテリ110は、充電可能なバッテリであるか、使い捨てバッテリである。
【0031】
例えば、バッテリ110は、ニッケル系バッテリ(例えば、ニッケル金属ハイドライドバッテリ、ニッケルカドミウムバッテリ)、またはリチウム系バッテリ(例えば、リチウムコバルトバッテリ、リン酸鉄リチウムバッテリ、チタン酸リチウムバッテリ、リチウムイオンバッテリまたはリチウムポリマーバッテリ)を含む。但し、エアロゾル生成装置100に使用されうるバッテリ110の種類は、上述したところによって制限されない。必要によって、バッテリ110は、アルカリバッテリまたはマンガンバッテリを含んでもよい。
【0032】
霧化器120は、コントローラ160の制御によってバッテリ110から電力を供給される。霧化器120は、バッテリ110から電力を供給され、エアロゾル生成装置100に保存されたエアロゾル生成物質を霧化させうる。
【0033】
霧化器120は、エアロゾル生成装置100の本体に位置する。または、エアロゾル生成装置100が本体及びカートリッジを含む場合、霧化器120は、カートリッジに位置するか、本体及びカートリッジに分けられて位置する。霧化器120がカートリッジに位置する場合、霧化器120は、本体及びカートリッジのうち、少なくともいずれか1箇所に位置したバッテリ110から電力を供給されうる。また霧化器120が本体及びカートリッジに分けられて位置する場合、霧化器120で電力供給が必要な部品は、本体及びカートリッジのうち、少なくともいずれか1箇所に位置したバッテリ110から電力を供給されうる。
【0034】
霧化器120は、カートリッジの内部のエアロゾル生成物質からエアロゾルを発生させる。エアロゾルは、気体中に液体及び/または固体微粒子が分散されている浮遊物を意味する。したがって、霧化器120から発生するエアロゾルは、エアロゾル生成物質から発生した蒸気化された粒子と空気とが混合された状態を意味する。例えば、霧化器120は、エアロゾル生成物質の相(phase)を気化及び/または昇華を通じて気体の相に変換させうる。また霧化器120は、液相及び/または固相のエアロゾル生成物質を微粒子化して放出することで、エアロゾルを生成することができる。
【0035】
例えば、霧化器120は、超音波振動方式を用いることで、エアロゾル生成物質からエアロゾルを発生させうる。超音波振動方式は、振動子によって発生する超音波振動でエアロゾル生成物質を霧化させることで、エアロゾルを発生させる方式を意味する。
【0036】
エアロゾル生成装置100は、少なくとも1つのセンサ130を含む。少なくとも1つのセンサ130でセンシングされた結果は、コントローラ160に伝達され、センシング結果によってコントローラ160は、霧化器120の動作制御、喫煙の制限、カートリッジ(または、シガレット)の挿入有/無の判断、お知らせ表示のような多様な機能が遂行されるように、エアロゾル生成装置100を制御することができる。
【0037】
例えば、少なくとも1つのセンサ130は、パフ感知センサを含む。パフ感知センサは、外部から流入される気流の流量(flow)変化、圧力変化、及び音の検出のうち、少なくとも1つに基づいてユーザのパフを感知することができる。パフ感知センサは、ユーザのパフの開始タイミング及び終了タイミングを検出し、コントローラ160は、検出されたパフの開始タイミング及び終了タイミングによってパフ期間(puff period)及び非パフ(non-puff)期間を判断することができる。
【0038】
また、少なくとも1つのセンサ130は、ユーザ入力センサを含む。ユーザ入力センサは、スイッチ、物理的ボタン、タッチセンサのようにユーザの入力を受信するセンサでもある。例えば、タッチセンサは、ユーザが金属材質によって形成された所定の領域をタッチする場合、キャパシタンス(capacitance)の変化が発生し、キャパシタンスの変化を検出することで、ユーザの入力を感知することができる静電容量型センサでもある。コントローラ160は、静電容量型センサによって感知されたキャパシタンスの変化に基づいてユーザの入力が発生したか否かを決定する。キャパシタンスの変化が既設定のしきい値を超過した場合、コントローラ160は、ユーザの入力が発生したと決定する。
【0039】
また、少なくとも1つのセンサ130は、モーションセンサを含む。モーションセンサを通じて、エアロゾル生成装置100の傾度、移動速度及び加速度のようなエアロゾル生成装置100の動きに係わる情報を獲得する。例えば、モーションセンサは、エアロゾル生成装置100が動く状態、エアロゾル生成装置100の停止状態、パフのためにエアロゾル生成装置100が所定の範囲内の角度で傾いた状態、及び各パフ動作の間でパフ動作時とは異なる角度でエアロゾル生成装置100が傾いた状態に係わる情報を測定することができる。モーションセンサは、当該技術分野で知られた多様な方法を用いて、エアロゾル生成装置100の運動情報を測定することができる。例えば、モーションセンサは、x軸、y軸及びz軸3方向の加速度を測定する加速度センサ及び3方向の角速度を測定するジャイロセンサを含む。
【0040】
また、少なくとも1つのセンサ130は、近接センサを含む。近接センサは、接近する物体、あるいは近傍に存在する物体の有無または距離を電磁界の力または赤外線などを用いて機械的接触なしに検出するセンサを意味する。したがって、近接センサは、エアロゾル生成装置100に接近するユーザを検出することができる。
【0041】
また、少なくとも1つのセンサ130は、エアロゾル生成装置100に使用されうる消耗品(例えば、カートリッジ、シガレットなど)の装着または脱去を感知する消耗品脱着センサを含む。例えば、消耗品脱着センサは、消耗品がエアロゾル生成装置100に接触したか否かを感知するか、イメージセンサによって消耗品が脱着されたか否かを判断する。また、消耗品脱着センサは、消耗品のマーカーと相互作用するコイルのインダクタンス値の変化を感知するインダクタンスセンサであるか、消耗品のマーカーと相互作用するキャパシタのキャパシタンス値の変化を感知するキャパシタンスセンサでもある。
【0042】
また、少なくとも1つのセンサ130は、エアロゾル生成装置100の周辺環境の情報を測定することができる。例えば、少なくとも1つのセンサ130は、周辺環境の温度を測定する温度センサ、周辺環境の湿度を測定する湿度センサ、エアロゾル生成装置100の液漏れまたは浸水を感知する水分センサ、周辺環境の圧力を測定する大気圧センサなどを含む。
【0043】
エアロゾル生成装置100に備えられたセンサ130は、上述した種類に限定されず、多様なセンサをさらに含んでもよい。例えば、エアロゾル生成装置100は、ユーザ認証及び保安のためにユーザの指から指紋情報を獲得する指紋センサ、瞳の虹彩パターンを分析する虹彩認識センサ、手の平を撮影したイメージから静脈内還元ヘモグロビンの赤外線の吸収量を感知する静脈認識センサ、目、鼻、口及び顔面輪郭などの特徴点を2Dまたは3D方式で認識する顔面認識センサ及びRFID(Radio-Frequency Identification)センサなどを含む。
【0044】
エアロゾル生成装置100には、上の例示された多様なセンサ130の例示のうち、一部だけが取捨選択されて具現されうる。すなわち、エアロゾル生成装置100は、前述したセンサのうち、少なくとも1つ以上のセンサでセンシングされる情報を組み合わせて活用することができる。
【0045】
ユーザインターフェース140は、ユーザにエアロゾル生成装置100の状態に係わる情報を提供する。ユーザインターフェース140は、視覚情報を出力するディスプレイまたはランプ、触覚情報を出力するモータ、音情報を出力するスピーカ、ユーザから入力された情報を受信するか、ユーザに情報を出力する入/出力(I/O)インターフェーシング手段(例えば、ボタンまたはタッチスクリーン)とデータ通信を行うか、充電電力を供給されるための端子、外部デバイスと無線通信(例えば、WI-FI, WI-FI Direct, Bluetooth(登録商標), NFC(Near-Field Communication)など)を遂行するための通信インターフェーシングモジュールなどの多様なインターフェーシング手段を含む。
【0046】
但し、エアロゾル生成装置100には、上の例示された多様なユーザインターフェース140の例示のうち、一部だけが取捨選択されて具現されうる。
【0047】
メモリ150は、エアロゾル生成装置100内で処理される各種データを保存するハードウェアであって、メモリ150は、コントローラ160で処理されたデータ及び処理されるデータを保存することができる。メモリ150は、DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory)のようなRAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)などの多様な種類によっても具現される。
【0048】
メモリ150には、エアロゾル生成装置100の動作時間、最大パフ回数、現在パフ回数、少なくとも1つの温度プロファイル及びユーザの喫煙パターンに係わるデータなどが保存されうる。
【0049】
コントローラ160は、エアロゾル生成装置100の全般的な動作を制御する。コントローラ160は、多数の論理ゲートのアレイによって具現され、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う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、コントローラ160が他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、当該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。
【0050】
コントローラ160は、少なくとも1つのセンサ130によってセンシングされた結果を分析し、後続して遂行される処理を制御する。例えば、コントローラ160は、少なくとも1つのセンサ130によってセンシングされた結果に基づいて、霧化器120の動作が開始または終了されるように霧化器120に供給される電力を制御することができる。また、コントローラ160は、少なくとも1つのセンサ130によってセンシングされた結果に基づいて、霧化器120が適量のエアロゾルを発生させるか、または一定期間予熱状態にとどまるように霧化器120に供給される電力の量及び電力が供給される時間を制御する。一方、コントローラ160は、霧化器120の振動子が所定の周波数で振動するように振動子に供給される電流または電圧を制御することができる。
【0051】
一実施例において、コントローラ160は、エアロゾル生成装置100に対するユーザ入力を受信した後、霧化器120の動作を開始する。また、コントローラ160は、パフ感知センサを用いてユーザのパフ期間または、非パフ期間を感知した後、霧化器120の動作を制御することができる。また、コントローラ160は、パフ感知センサによってカウンティングされたパフ回数が既設定の回数に到逹するか、霧化器120の動作開始後、所定時間が経過されれば、霧化器120に電力供給を中断させうる。
【0052】
コントローラ160は、少なくとも1つのセンサ130によってセンシングされた結果に基づいて、ユーザインターフェース140を制御する。例えば、パフ感知センサを用いてパフ回数をカウントした後、パフ回数が既設定の回数に到逹すれば、コントローラ160は、ランプ、モータ及びスピーカのうち、少なくともいずれか1つを用いてユーザにエアロゾル生成装置100が直ぐ終了するということを予告する。
【0053】
一方、図1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、エアロゾル生成システムに含まれうる。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を充電するのに用いられる。例えば、エアロゾル生成装置100は、クレードル内部の収容空間に収容された状態で、クレードルのバッテリから電力を供給され、エアロゾル生成装置100のバッテリ110を充電することができる。
【0054】
図2は、図1のエアロゾル生成装置の構造を示す図面である。
【0055】
図2に図示されたエアロゾル生成装置100は、エアロゾル生成物質を保有するカートリッジ100bと、カートリッジ100bを支持する本体100aを含む。
【0056】
カートリッジ100bは、内部にエアロゾル生成物質を収容した状態で本体100aに結合する。例えば、カートリッジ100bの一部が本体100aに挿入されるか、本体100aの一部がカートリッジ100bに挿入されることで、カートリッジ100bと本体100aとが互いに結合されうる。例えば、本体100aとカートリッジ100bは、スナップフィット(snap-fit)方式、螺合方式、磁力結合方式、締まり嵌め方式などによって結合された状態を保持する。但し、本体100aとカートリッジ100bとの結合方式は、上述したところによって制限されない。
【0057】
カートリッジ100bは、マウスピース210を含む。マウスピース210は、本体100aと結合されるカートリッジ100bの一部分と反対方向のカートリッジ100bの他の一端部に形成されうる。マウスピース210は、ユーザの口腔に挿入されうる。マウスピース210は、カートリッジ100b内部のエアロゾル生成物質から発生したエアロゾルを外部に排出する排出孔211を含む。
【0058】
カートリッジ100bは、例えば、液体状態や、固体状態や、気体状態や、ゲル(gel)状態のうち、いずれか1つの状態を有するエアロゾル生成物質を保有する。エアロゾル生成物質は、液状組成物を含む。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。
【0059】
液状組成物は、例えば、水、ソルベント、エタノール、植物抽出物、香料、香味剤、及びビタミン混合物のいずれか1つの成分や、それら成分の混合物を含む。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む。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む。
【0060】
例えば、液状組成物は、ニコチン塩が添加された任意の重量比のグリセリン及びプロピレングリコール溶液を含む。液状組成物には、2種以上のニコチン塩が含まれうる。ニコチン塩は、ニコチンに有機酸または無機酸を含む適切な酸を添加することで形成されうる。ニコチンは、自然に発生するニコチンまたは合成ニコチンであって、液状組成物の総溶液重量に対する任意の適切な重量の濃度を有する。
【0061】
ニコチン塩の形成のための酸は、血中ニコチン吸収速度、エアロゾル生成装置100の作動温度、香味または風味、溶解度などを考慮して適切に選択されうる。例えば、ニコチン塩の形成のための酸は、安息香酸、乳酸、サリチル酸、ラウリン酸、ソルビン酸、レブリン酸、ピルビン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、バレリン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、クエン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、フェニル酢酸、酒石酸、コハク酸、フマル酸、グルコン酸、サッカリン酸、マロン酸またはリンゴ酸で構成された群から選択される単独の酸または前記群から選択される2以上の酸の混合でもあるが、それらに限定されない。
【0062】
カートリッジ100bは、内部にエアロゾル生成物質を収容する(含有する)液体保存部220を含む。すなわち、液体保存部220は、容器(container)のようにエアロゾル生成物質を保持する。そのために、液体保存部220は、その内部に、例えば、スポンジ(sponge)や綿や布地や多孔性セラミック構造体のようなエアロゾル生成物質を含浸(含有)する要素を含む。
【0063】
エアロゾル生成装置100は、カートリッジ100bの内部のエアロゾル生成物質の相(phase)を変換してエアロゾル(aerosol)を発生させる霧化器(図1の120)を含む。
【0064】
エアロゾル生成装置100の霧化器120は、超音波振動でエアロゾル生成物質を霧化させる超音波振動方式を用いることで、エアロゾル生成物質の相を変換することができる。霧化器120は、超音波振動を発生させる振動子170と、エアロゾル生成物質を吸収してエアロゾルに変換するための最適の状態に保持する液体伝達手段240と、液体伝達手段240のエアロゾル生成物質に超音波振動を伝達してエアロゾルを発生させる振動受容部230を含む。
【0065】
振動子170は、短周期の振動を発生させうる。振動子170から生成された振動は、超音波振動でもあり、超音波振動の周波数は、例えば、100kHz~3.5MHzでもある。振動子170から生成された短周期の振動によって、エアロゾル生成物質は、気化及び/または粒子化され、エアロゾルに霧化されうる。
【0066】
振動子170は、例えば、物理的な力(例えば、圧力)に反応して電気(例えば、電圧)を発生させるか、または、電気に対する応答として、振動(例えば、機械的な力)を発生させることで、電気的な力と機械的な力を相互変換する圧電セラミックを含む。したがって、振動子170に印加された電気によって振動が発生し、そのような物理的な小さい振動がエアロゾル生成物質を小粒子化し、エアロゾルに霧化させうる。
【0067】
振動収容部230は、振動子170から発生した振動を伝達され、液体保存部220から伝達されたエアロゾル生成物質をエアロゾルに変換する機能を遂行する。
【0068】
液体伝達手段240は、液体保存部220の液状組成物を振動収容部230に伝達することができる。例えば、液体伝達手段240は、綿繊維、セラミック繊維、ガラスファイバ、多孔性セラミックの少なくとも1つを含む芯(wick)にもなるが、それらに限定されるものではない。
【0069】
一方、霧化器120は、別途の液体伝達手段240を使用せず、振動受容部によっても具現される。この際、振動受容部は、エアロゾル生成物質を吸収してエアロゾルに変換するための最適の状態に保持するために、メッシュ状(mesh shape)や板状(plate shape)を有する。振動受容部は、エアロゾル生成物質に振動を伝達してエアロゾルを発生させうる。
【0070】
たとえ、図2に図示された実施例において霧化器120の振動子170は、本体100aに配置され、振動受容部230及び液体伝達手段240は、カートリッジ100bに配置されているにしても、それに限定されるものではない。例えば、カートリッジ100bは、振動子170、振動受容部230、及び液体伝達手段240を含む。この際、本体100aにカートリッジ100bの一部が挿入されれば、本体100aは、端子(図示せず)を通じてカートリッジ100bに電力を提供するか、カートリッジ100bの動作に係わる信号をカートリッジ100bに供給し、これを通じて振動子170の動作が制御されうる。
【0071】
カートリッジ100bの内部に収容されたエアロゾル生成物質を外部から視認可能なようにカートリッジ100bの液体保存部220は、少なくとも一部が透明な素材を含む。マウスピース210及び液体保存部220の全体が透明なプラスチックやガラスなどの素材によって作製され、また液体保存部220の一部だけが透明な素材によって作製される。
【0072】
エアロゾル生成装置100のカートリッジ100bは、エアロゾル排出通路250及び気流通路260を含む。
【0073】
エアロゾル排出通路250は、液体保存部220の内部に形成されてマウスピース210の排出孔211と流体連通することができる。したがって、霧化器120で発生したエアロゾルは、エアロゾル排出通路250に沿って移動し、マウスピース210の排出孔211を介してユーザに伝達されうる。
【0074】
気流通路260は、外部空気をエアロゾル生成装置100の内部に流入させる通路である。気流通路260を介して流入された外部空気は、エアロゾル排出通路250に流入されるか、エアロゾルが発生する空間に流入されうる。これにより、エアロゾル生成物質から発生した蒸気化された粒子と混合されてエアロゾルが生成されうる。
【0075】
例えば、図2に図示されたように、気流通路260は、エアロゾル排出通路250の外部を取り囲むように形成されうる。したがって、エアロゾル排出通路250及び気流通路260の形態は、エアロゾル排出通路250が内側に配置され、気流通路260がエアロゾル排出通路250の外側に配置される二重管状でもある。これにより、外部空気は、エアロゾル排出通路250からエアロゾルが移動する方向と反対方向に気流通路260を介して流入されうる。
【0076】
一方、気流通路260は、上述したところによって限定されない。例えば、気流通路260は、本体100aとカートリッジ100bが結合するとき、本体100aとカートリッジ100bの間に形成される空間でもある。気流通路260は、霧化器120と流体連通されうる。
【0077】
上述した実施例に係わるエアロゾル生成装置100において本体100aとカートリッジ100bの長手方向を横切る方向における断面は、ほぼ円形、楕円形、正方形、長方形または様々な形態の多角形の断面形状でもある。但し、エアロゾル生成装置100の断面形状は、上述したところによって制限されず、エアロゾル生成装置100は、長手方向に延びるとき、必ずしも直線状に延びる構造によって制限されるものではない。例えば、エアロゾル生成装置100の断面形状は、ユーザが手に取りやすいように流線形であるか、特定領域で既定の角度に折り曲げられたものでもある。エアロゾル生成装置100の断面形状は、長手方向に沿って変化することができる。
【0078】
以下、超音波振動式エアロゾル生成装置100においてユーザに一定かつ均一な霧化量を提供するために超音波方式の振動子170を備えた霧化器120を制御する方法について具体的に説明する。
【0079】
図3は、一実施例によるエアロゾル生成装置の動作プロセスを説明するための図面である。図3に図示された動作プロセスは、図1及び図2のエアロゾル生成装置100で時系列的に遂行されるプロセスでもある。
【0080】
「Power Off」310は、ユーザがエアロゾル生成装置100を使用していない状態(すなわち、エアロゾル生成装置100の動作開始前の状態)でもある。例えば、エアロゾル生成装置100の「Power Off」310の状態は、スリープモード(sleep mode)、待機モード(standby mode)またはシップモード(ship mode)でもある。「Power Off」310の状態では、霧化器120がいかなる動作も遂行していないが、一部センサが周期的にセンシング動作を遂行する。また、ユーザインターフェース140もユーザ入力を受信するために待機してもいる。
【0081】
ユーザ入力によって、エアロゾル生成装置100の動作が開始された場合、エアロゾル生成装置100は、「Power Off」310の状態から「Power On」の状態に遷移されうる。「Power On」の状態は、霧化器120に入力電圧が印加されて動作が開始された状態を意味する。
【0082】
「Pre-Heating State」320は、霧化器120に入力電圧(または、電力)が印加されることにより、霧化器120が所定の予熱温度で予熱を遂行している状態である。具体的に、「Pre-Heating State」320は、まだユーザが最初のパフを遂行する前の状態でもある。したがって、「Pre-Heating State」320では、霧化器120の振動子170による超音波振動によって、エアロゾル生成物質の粘度が徐々に減少しているが、まだエアロゾル生成物質の霧化は起こっていない状態でもある。
【0083】
「Pre-Heating State」320が完了した後、エアロゾル生成装置100を用いてユーザがパフを開始した場合、エアロゾル生成装置100は「Puffing State」330に遷移されうる。「Puffing State」330は、霧化器120の振動子170の超音波振動によって、エアロゾルが発生してユーザにエアロゾルが吸入される状態を意味する。「Puffing State」330において霧化器120の振動子170は、エアロゾル生成物質の霧化のために「Pre-Heating State」320より速く振動しつつ、温度がさらに高い状態でもある。
【0084】
具体的に、振動子170は、振動すると共に温度が上昇しうる。例えば、振動子170は、電気エネルギーの一部を運動エネルギーに変換して所定の振動速度で振動することができる。振動子170の振動によって、エアロゾル生成物質の温度が調節されうる。振動子170は、所定の周波数を有する所定の電圧に応答して振動し、振動エネルギーがエアロゾル生成物質に伝達されることで、エアロゾル生成物質の温度が変化されうる。
【0085】
エアロゾル生成物質は、振動子170によって振動されることで、エアロゾルを生成するための所定の温度まで加熱されうる。例えば、エアロゾル生成物質が粘度を有する液状物質である場合、エアロゾルを生成するためには、エアロゾル生成物質の温度を所定の温度まで上昇させ、エアロゾル生成物質の粘度を低めなければならない。エアロゾル生成物質の粘度が低くなることで、振動による霧化に要求される時間が短縮され、これにより、霧化がさらに増加することができる。
【0086】
振動子170は、ターゲット振動速度で振動することができる。ターゲット振動速度は、エアロゾル生成装置100の多様な機能と目的に相応するように予め設定された振動速度でもある。例えば、ターゲット振動速度は、振動子170の予熱モードに適した振動速度であるか、またはユーザが所望の霧化量のエアロゾルを生成するための霧化モードに適した振動速度でもある。
【0087】
ユーザの1回パフが終了された場合、エアロゾル生成装置100は、「Puffing State」330から「Puffing Wait State」340に遷移されうる。「Puffing Wait State」340は、「Pre-Heating State」320と同様に霧化器120が所定の予熱温度で予熱を遂行している状態を意味する。「Puffing Wait State」340は、ユーザの連続したパフの間での霧化器120の状態である。「Puffing Wait State」340では、霧化器120の振動子170による超音波振動によって、エアロゾル生成物質の低い粘度が保持されているが、エアロゾル生成物質の霧化は、起こっていない状態でもある。
【0088】
また、ユーザがパフを開始すれば「Puffing Wait State」340から「Puffing State」330に再び遷移され、そのような「Puffing State」330及び「Puffing Wait State」340の間の状態遷移の反復は、エアロゾル生成装置100で予め設定された喫煙終了条件を満足するまで遂行されうる。例えば、喫煙終了条件は、臨界パフ回数または臨界動作時間に基づいて予め設定されたものでもある。
【0089】
喫煙終了条件が充足された場合、エアロゾル生成装置100は、再び「Power Off」310に遷移され、これにより、エアロゾル生成装置100での一連のパフで構成された1回の喫煙は、終了されうる。
【0090】
エアロゾル生成装置100が「Puffing State」330である場合と、「Puffing Wait State」340(または「Pre-Heating State」320)である場合、霧化器120は、互いに異なる動作条件(例えば、互いに異なる動作周波数、互いに異なる入力電圧など)下で加熱を遂行する。具体的に、エアロゾル生成装置100が「Puffing Wait State」340(または「Pre-Heating State」320)である場合、霧化器120は、予熱電圧によって予熱モードで動作され、エアロゾル生成装置100が「Puffing State」330である場合、霧化器120は、霧化電圧によって霧化モードで動作されうる。
【0091】
本明細書において、エアロゾル生成物質の「加熱」用語は、エアロゾル生成物質に熱を直接伝達するものに限定されない。例えば、エアロゾル生成物質は、エアロゾル生成物質の分子の振動を誘発する霧化器120の振動によって加熱されうる。また、熱は、霧化器120からエアロゾル生成物質に伝達されうる。一方、「霧化電圧」という用語は、「正常加熱(normal-heating)電圧」または「正常霧化電圧」という用語に代替されて指称されうる。また、「霧化モード」という用語は、「正常加熱(normal-heating)モード」または「正常霧化モード」という用語に代替されて指称されうる。また、「予熱モード」及び「予熱電圧」という用語も、それぞれ「予備-霧化モード」及び「予備-霧化電圧」という用語に代替されて指称されうる。
【0092】
図4は、一実施例によるエアロゾル生成装置を用いた1回の喫煙中のパフパターンを説明するための図面である。図4に図示されたパフパターン400は、本実施例の説明の便宜のための一例に過ぎず、エアロゾル生成装置100を用いたパフパターンは、図4と異なるパターンでもある。
【0093】
ユーザがパフを遂行した期間は、「パフ期間」と指称し、パフ間にユーザがパフを遂行していない期間は「非パフ期間」と指称する。但し、それに制限されず、「パフ期間」及び「非パフ期間」の用語は、類似した意味を有する他の用語にも代替されうる。パフパターン400において、各パフ期間に対応するブロックの幅(width)は、パフ期間の相対的な長さを示し、2ブロック間の距離は、非パフ期間の相対的な長さを示す。
【0094】
図4を参考にすれば、ユーザが喫煙のためにエアロゾル生成装置100の動作を開始した後、喫煙セッションが終了するまでユーザは、所定回数(例えば、n回)だけのパフを繰り返して遂行することができる。
【0095】
動作開始後、最初のパフ402が遂行されるまでの非パフ期間401の間、霧化器120は、予熱モードの動作を保持する。ユーザが最初のパフ402を遂行すれば、霧化器120の状態は、予熱モードから霧化モード(または正常霧化モード)に遷移され、霧化器120は、エアロゾルを生成してユーザに提供する。最初のパフ402が完了すれば、霧化器120は、霧化モードから予熱モードに再び遷移され、霧化器120は、非パフ期間403の間に予熱モードで動作する。
【0096】
そのようなパフ期間及び非パフ期間の反復は、パフ感知センサによってカウンティングされたパフ回数が既定の臨界パフ回数(例えば、n回)に到逹するか、または所定の動作時間が経過するまで遂行されうる。同様に、霧化器120は、パフ期間及び非パフ期間の反復に対応して、予熱モード及び霧化モードの間でモードスイッチングを遂行する。
【0097】
超音波方式の振動子170を用いるエアロゾル生成装置100は、振動子170に交流電圧を印加して超音波振動を発生させ、エアロゾル生成物質は、振動子170によって振動されることで、エアロゾルを生成するための所定の温度まで加熱されうる。この際、エアロゾル生成物質が粘度を有する液状物質である場合、エアロゾルを適切に生成するためには、エアロゾル生成物質の温度を一定の温度まで上昇させ、エアロゾル生成物質の粘度を低めることが望ましい。
【0098】
エアロゾル生成物質の粘度が低く保持されることで、超音波振動による霧化時間が短縮され、これにより、エアロゾル生成装置100は、ユーザのパフ時、ユーザに均一な霧化量を提供することができる。したがって、ユーザがパフしていないとき(すなわち、非パフ期間)にも、エアロゾル生成物質の粘度を低く保持することができる方案として、霧化器120は、予熱(pre-heat)動作を遂行していることが望ましい。前述した「予熱モード」は、非パフ期間に霧化器120が予熱動作を遂行するモードであり、「霧化モード」は、パフ期間に霧化器120が霧化動作(または正常霧化動作)を遂行するモードであって、以下図5を参考にして説明する。
【0099】
図5は、一実施例による予熱モードと霧化モードで霧化器の入力電圧の変化を示す電圧プロファイルを説明するための図面である。
【0100】
図5の電圧プロファイル500を参考にすれば、霧化器120の動作の開始(501)によって霧化器120は、予熱モードで動作し、霧化器120には、予熱のための入力電圧として予熱電圧B[V]が印加されうる。以後、ユーザパフの感知(502)によって霧化器120は、霧化モードに転換され、霧化器120には、エアロゾル生成のための入力電圧として霧化電圧A[V]が印加されうる。
【0101】
ここで、霧化電圧A[V]は、予熱電圧B[V]より高い定電圧でもある。すなわち、霧化器120は、霧化電圧A[V]が印加された場合には、予熱電圧B[V]の印加時よりも速い振動速度で動作されることで、エアロゾル生成物質をエアロゾルに霧化させうる。それと異なって、霧化器120は、予熱電圧B[V]が印加された場合には、エアロゾル生成物質を霧化させない。この際、霧化器120は、エアロゾル生成物質の粘度を低く保持きるほどの温度に予熱を遂行する。すなわち、予熱状態でエアロゾル生成物質の低い粘度が保持されることで、霧化器120は、次のパフ開始時よりも速くエアロゾル生成物質を霧化させうる。これにより、各パフごとに生成されるエアロゾル量が均一になってユーザは、さらに好適な喫煙感を感じることができる。
【0102】
霧化モード以後にユーザパフの終了(503)が感知されれば、霧化器120は、再び予熱モードに転換される。すなわち、電圧プロファイル500と同様に、霧化モードと予熱モードとの転換によって霧化器120の入力電圧は、霧化電圧A[V]と予熱電圧B[V]との間で反復的にスイッチングされうる。
【0103】
エアロゾル発生装置100は、霧化器120の入力電圧のレベルを霧化電圧A[V]または予熱電圧B[V]に調節するために、コントローラ160と作動的に(operationally)連結されて霧化器120に対するコントローラ160の駆動電圧の分配を調節する電圧分配器(voltage divider)を含む。
【0104】
例えば、図5で説明された霧化電圧A[V]は、13[V]であり、予熱電圧B[V]は、10[V]でもある。霧化電圧13[V]が霧化器120の入力電圧として印加された場合、霧化器120は、霧化電圧13[V]を振動子(図2の170)の霧化動作のための65[V]に昇圧して運用することで、エアロゾルを生成することができる。また、予熱電圧10[V]が霧化器120の入力電圧として印加された場合、霧化器120は、予熱電圧10[V]を振動子170の予熱動作のための60[V]に昇圧して運用することで、エアロゾル生成物質の粘度を低く保持することができる。但し、ここで説明された電圧の数値は、説明の便宜のための例示的な数値に過ぎず、本実施例は、それに制限されず、他の適切な電圧値が用いられる。
【0105】
図6は、一実施例による霧化器の入力電圧を制御するためのエアロゾル生成装置のハードウェア構成を示す図面である。
【0106】
図6を参考にすれば、エアロゾル生成装置(例えば、図1の100)は、図1で説明されたコントローラ160と霧化器120との間に連結された電圧分配器610をさらに含む。
【0107】
コントローラ160は、霧化器120の制御のための駆動電圧を出力し、電圧分配器610は、駆動電圧に対する電圧分配の割合を調節して霧化器120に入力電圧を印加する。具体的に、電圧分配器610は、コントローラ160と作動的に連結されて霧化器120に対する駆動電圧の電圧分配を調節することで、霧化器120の入力電圧を制御することができる。これにより、非パフ期間で霧化器120が予熱される間に霧化器120に予熱電圧が印加され、パフ期間で霧化器120がエアロゾル生成物質を霧化する間に霧化器120に霧化電圧が印加されうる。
【0108】
電圧分配器610は、コントローラ160によって生成された霧化器120が予熱モードであるか、あるいは霧化モードであるかを示すモード信号をコントローラ160から受信する。電圧分配器610は、モード信号に基づいて電圧分配を遂行する。
【0109】
電圧分配器610は、コントローラ160から受信された予熱モードに対応する予熱モード信号(または、第1モード信号)または霧化モードに対応する霧化モード信号(または、第2モード信号)によって電圧分配器610に含まれた負荷の連結をスイッチングすることで、電圧分配を遂行する。
【0110】
モード信号は、非パフ期間またはパフ期間を示すパフ感知センサによるセンシング結果に基づいて、コントローラ160によって生成されうる。すなわち、コントローラ160は、パフ感知センサが非パフ期間またはパフ期間を検出したか否かに基づいて電圧分配器610の電圧分配を制御することができる。
【0111】
一方、コントローラ160は、バッテリ(例えば、図1の110)の供給電圧に基づいて駆動電圧を生成することができる。具体的に、バッテリ110とコントローラ160との間には、バッテリ110の供給電圧を一定レベルに変換するためのDC/DCコンバータ(図示せず)が備えられる。例えば、バッテリ110の供給電圧が4.3[V]である場合、供給電圧4.3[V]から変換された所定レベル(例えば、3.3[V])の定電圧がコントローラ160に入力されうる。但し、ここでのバッテリ110の供給電圧値及びコントローラ160の入力電圧は、一例示に過ぎず、本実施例は、それに制限されない。
【0112】
図6の実施例では、説明の便宜上、コントローラ160と電圧分配器610は、別個の構成要素であると図示されているが、本実施例の具現は、それに制限されない。すなわち、電圧分配器610は、コントローラ160または霧化器120に備えられた構成要素でもあり、そのような変形は、本実施例の範囲に属する。
【0113】
図7は、一実施例による霧化器の入力電圧を制御する電圧分配器を説明するための図面である。
【0114】
図7を参考にすれば、電圧分配器610は、第1負荷R1、第2負荷R2、第3負荷R3及びスイッチS1を含む。第1負荷R1、第2負荷R2及び第3負荷R3は、直列に連結される。第1負荷R1は、コントローラ160の出力端と霧化器120の入力端との間のノード701に連結される。駆動電圧V駆動は、コントローラ160の出力端から出力され、入力電圧V入力は、霧化器120の入力端に印加される。基準電圧V基準は、第1負荷R1と第2負荷R2との間の基準電圧ノード702に印加される。第3負荷R3の一端は、第2負荷R2に連結され、他端は、接地に連結される。スイッチS1は、コントローラ160から受信されたモード信号によって第2負荷R2と第3負荷R3との間の電流フローをスイッチングする。
【0115】
コントローラ160から出力された駆動電圧V駆動は、第1負荷R1及び第2負荷R2によって電圧降下されるか、または第1負荷R1、第2負荷R2及び第3負荷R3によって電圧降下される。すなわち、第1負荷R1、第2負荷R2及び第3負荷R3それぞれは、駆動電圧V駆動の電圧降下のための互いに異なる抵抗値の抵抗素子によって具現されうるが、それに制限されない。
【0116】
一方、そのような駆動電圧V駆動の電圧分配は、モード信号によるスイッチS1の動作によっても決定される。スイッチS1は、コントローラ160から送信されたモード信号を受信するゲート端子、接地に連結されたソース端子、及び第2負荷R2と第3負荷R3の間のノード703に連結されたドレイン端子を備える、半導体スイッチによって具現される。例えば、スイッチS1は、図7に図示されたように、NチャネルMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)によっても具現される。したがって、スイッチS1は、ゲート端子を通じて受信されたモード信号のタイプによって、接地に連結されたソース端子とノード703に連結されたドレイン端子との間の電流フローをスイッチングすることができる。一方、スイッチS1は、NチャネルMOSFETではない、PチャネルMOSFETや他のタイプの半導体スイッチング素子によっても具現される。
【0117】
図7に図示された電圧分配器610は、コントローラ160から受信されたモード信号によって霧化器120の入力電圧V入力を調整するための他の等価回路によっても具現され、そのような等価回路の具現は、本実施例の範囲に属する。
【0118】
図8は、一実施例によって予熱モードまたは霧化モードを示すためにコントローラによって生成されたモード信号を説明するための図面である。
【0119】
図8を参考にすれば、予熱モードを示す信号(例えば、予熱モード信号)は、論理値0(LOW)を有するデジタル信号であり、霧化モードを示す信号(例えば、霧化モード信号)は、論理値1(HIGH)を有するデジタル信号である。すなわち、モード信号は、デジタルパルス信号に該当しうる。
【0120】
前述したように、コントローラ160は、パフ期間では、霧化モードで霧化器120を動作させるために霧化器120に霧化電圧が印加されるように制御し、非パフ期間では、予熱モードで霧化器120を動作させるために霧化器120に予熱電圧が印加されるように制御する。したがって、論理値0(LOW)を有するパルス区間は、非パフ期間に対応し、論理値1(HIGH)を有するパルス区間は、パフ期間に対応することができる。
【0121】
具体的に、図7で説明されたスイッチS1は、予熱モードでは、予熱モード信号LOWに応答してターンオフ(turn-off)状態にスイッチングされ、スイッチS1は、霧化モードでは、霧化モード信号HIGHに応答してターンオン(turn-on)状態にスイッチングされる。
【0122】
電圧分配器610は、スイッチS1のターンオフ状態によってソース端子とドレイン端子との間の電流フローを遮断し、第3負荷R3で駆動電圧V駆動を降下させることで、霧化器120の電圧入力端に予熱電圧を印加する。それと異なって、電圧分配器610は、スイッチS1のターンオン状態によって第3負荷R3への電流フローを遮断し、ソース端子とドレイン端子との間の電流フローを許容することで、霧化器120の電圧入力端に霧化電圧を印加する。
【0123】
一方、図8で説明されたモード信号は、図7で説明された電圧分配器610の回路構成と連携した利用のみ可能であり、電圧分配器610の回路構成が変更されるならば、モード信号の論理値もさらに変更される必要がある。例えば、もし電圧分配器610のスイッチS1がPチャネルMOSFETによって具現されるならば、モード信号は、図8と反対の論理値を有することができる。
【0124】
図9は、一実施例による電圧分配器の霧化電圧分配モードを説明するための図面である。
【0125】
図9を参考にすれば、電圧分配器610の霧化電圧分配モードは、電圧分配器610のスイッチS1に霧化モード信号が入力された状態であって、スイッチS1は、ターンオン状態である。
【0126】
電圧分配器610の霧化電圧分配モード(または、第2電圧分配モード)において、スイッチS1のターンオン状態によって第2負荷R2の一端は、スイッチS1を介して接地と連結されることで、第3負荷R3への電流フローは、遮断され、駆動電圧V駆動は、第3負荷R3で電圧降下されない。すなわち、駆動電圧V駆動は、第1負荷R1と第2負荷R2によって電圧降下され、これにより、霧化器120の電圧入力端には、霧化器120の霧化モードのための霧化電圧V霧化が印加されうる。
【0127】
図10は、一実施例による電圧分配器の予熱電圧分配モードを説明するための図面である。
【0128】
図10を参考にすれば、電圧分配器610の予熱電圧分配モード(または、第1電圧分配モード)は、電圧分配器610のスイッチS1に予熱モード信号が入力された状態であって、スイッチS1は、ターンオフ状態である。
【0129】
電圧分配器610の予熱電圧分配モードで、スイッチS1のターンオフ状態によってスイッチS1を介した電流フローが遮断されることで、第3負荷R3に電流が流れることになり、これにより、駆動電圧V駆動は、第3負荷R3で電圧降下される。すなわち、駆動電圧V駆動は、第1負荷R1、第2負荷R2及び第3負荷R3によって電圧降下され、これにより、霧化器120の電圧入力端には、霧化器120の予熱モードのための予熱電圧V予熱が印加されうる。例えば、電圧分配器610の予熱電圧分配モードで予熱電圧V予熱は、以下のような数式1によって計算されうる。
【0130】
[数1]
予熱={R1/(R2+R3)}×V基準+V基準
【0131】
すなわち、数式1によれば、予熱モードでは、第3負荷R3による追加的な電圧降下によって、霧化電圧V霧化より低い予熱電圧V予熱が霧化器120に印加されうる。
【0132】
図9及び図10を参考にすれば、電圧分配器610は、コントローラ160と作動的に連結されて霧化器120に予熱電圧V予熱の印加のための予熱電圧分配モード(図10)または霧化電圧V霧化の印加のための霧化電圧分配モード(図9)にスイッチングされ、これにより、霧化器120に対する駆動電圧V駆動を予熱電圧V予熱または霧化電圧V霧化に調節して霧化器120に調節された電圧を印加する。
【0133】
図11は、一実施例によるエアロゾル生成装置を制御する方法のフローチャートである。図11の制御方法は、図1ないし10で説明されたエアロゾル生成装置100で遂行される段階に該当する。したがって、以下省略された内容であっても、前述した内容は、図11の制御方法にも適用されうる。
【0134】
1101段階において、エアロゾル生成装置100を使用しようとするユーザによってユーザ命令が入力された場合、エアロゾル生成装置100の動作が開始されうる。
【0135】
1102段階において、エアロゾル生成装置100に備えられたパフ感知センサは、ユーザのパフを感知する。エアロゾル生成装置100の動作が開始された後、ユーザパフが感知されるまで、エアロゾル生成装置100は、1103段階ないし1105段階を遂行して、予熱モードを遂行する。しかし、ユーザパフが感知されれば、1106段階が遂行される。
【0136】
1103段階において、エアロゾル生成装置100のコントローラ160は、予熱モードであることを示す予熱モード信号を生成する。生成された予熱モード信号は、コントローラ160と作動的に連結された電圧分配器610に伝送される。
【0137】
1104段階において、電圧分配器610のスイッチS1は、受信された予熱モード信号によってターンオフされ、スイッチS1を介した電流フローが遮断される。これにより、電圧分配器610の第3負荷R3に電流が流れることで、駆動電圧V駆動は、第3負荷R3で電圧降下される。
【0138】
1105段階において、電圧分配器610は、電圧分配器610内の負荷R1、R2、R3による電圧降下に基づいて、霧化器120に予熱電圧V予熱を印加する。パフ感知センサでユーザのパフが感知されるまで(1102段階のYES)、霧化器120は、予熱電圧V予熱 による予熱モードを保持する。
【0139】
1106段階において、ユーザのパフが感知された場合、コントローラ160は、霧化モードであることを示す霧化モード信号を生成する。生成された霧化モード信号は、電圧分配器610に伝送される。
【0140】
1107段階において、電圧分配器610のスイッチS1は、受信された霧化モード信号によってターンオンされ、第2負荷R2の一端がスイッチS1を介して接地と連結されることで、第3負荷R3への電流フローは、遮断される。これにより、電圧分配器610の駆動電圧V駆動は、第1負荷R1及び第2負荷R2で電圧降下される。
【0141】
1108段階において、電圧分配器610は、電圧分配器610内の負荷R1、R2による電圧降下に基づいて、霧化器120に霧化電圧V霧化を印加する。
【0142】
1109段階において、コントローラ160は、現在のパフ回数または現在の動作時間に基づいて、喫煙終了条件が充足されたか否かを判断する。喫煙終了条件が充足された場合、1110段階が遂行される。しかし、喫煙終了条件が充足されていない場合、非パフ期間の間、霧化器120が再び予熱モードに進入するために、1103段階ないし1105段階が遂行される。
【0143】
1110段階において、喫煙終了条件が充足された場合、喫煙を終了するために、エアロゾル生成装置100の動作は終了する。
【0144】
図12は、一実施例によるエアロゾル生成装置を制御する方法のフローチャートである。図12の制御方法は、図1ないし10で説明されたエアロゾル生成装置100で遂行される段階に該当する。したがって、以下省略された内容であっても、前述した内容は、図12の制御方法にも適用されうる。
【0145】
1201段階において、コントローラ160は、エアロゾル生成物質からエアロゾルを生成する霧化器120の駆動のための駆動電圧V駆動を出力する。
【0146】
1202段階において、コントローラ160と作動的に連結された電圧分配器610は、非パフ期間で霧化器120が予熱される間に霧化器120に予熱電圧V予熱が印加され、パフ期間で霧化器120が加熱される間に霧化器120に霧化電圧V霧化が印加されるように霧化器120の入力電圧を制御する。この際、コントローラ160は、予熱モードに対応する予熱モード信号または霧化モードに対応する霧化モード信号を生成する。電圧分配器610は、予熱モード信号または霧化モード信号に応答して電圧分配器610に含まれたスイッチS1の動作を制御する。スイッチS1の動作に応答して電圧分配器610に含まれた負荷の連結が変更されることで、駆動電圧V駆動の電圧分配が遂行されうる。電圧分配に基づいて予熱電圧V予熱または霧化電圧V霧化が入力電圧として霧化器120に印加される。
【0147】
一方、上述した方法は、コンピュータで実行されうるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読取り可能な非一時的な(non-transitory)記録媒体を用いて前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現されうる。また、上述した方法で使用されたデータの構造は、コンピュータで読取り可能な記録媒体に様々な手段を通じて記録されうる。前記コンピュータで読取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体(例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM、USB、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスクなど)、光学的判読媒体(例えば、CD-ROM、DVDなど)のような記録媒体を含む。
【0148】
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によっても具現され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ねばならない。本実施例の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に示され、それと同等な範囲内にある全ての相違点は、本実施例に含まれていると解釈されねばならない。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
【国際調査報告】