(57)【要約】【課題】エアロゾル発生システムに適切なヒーター組立品を提供すること等。【解決手段】流体透過性電気ヒーター組立品を備えたエアロゾル発生システムが提供されており、ヒーター組立品は、電気的に絶縁された基体と、電気的に絶縁された基体内に形成されている開口部と、電気的に絶縁された基体に固定された第一の面を持つヒーター要素とを含み、ヒーター要素は、開口部を横切って、また第一および第二の導電性接点部分に接続された複数の導電性フィラメントを含み、第一および第二の導電性接点部分は開口部の反対側に互いに向かい合って配置されているが、ここで第一および第二の導電性接点部分は外部電源と接触できるように構成されている。【選択図】図６
2020146064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体透過性電気ヒーター組立品を備えたエアロゾル発生システムであって、前記ヒーター組立品が、
電気的に絶縁された基体と、
前記電気的に絶縁された基体内に形成されている開口部と、
前記電気的に絶縁された基体に固定されたヒーター要素とを含み、前記ヒーター要素が前記開口部を横切って、かつ第一および第二の導電性接点部分に接続された複数の導電性フィラメントを含み、前記第一および第二の導電性接点部分が互いに前記開口部の反対側に位置し、また前記複数の導電性フィラメントが隙間を形成し、前記フィラメントによって形成される前記隙間が７５μｍ〜２５μｍの幅を持ち、
前記第一および第二の導電性接点部分が外部電源と接触できるように構成されている、エアロゾル発生システム。
【請求項２】
複数の導電性フィラメントが前記ヒーター組立品の面積の１０％〜５０％の面積を覆う、請求項１に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記導電性フィラメントの電気抵抗が、前記接点部分の電気抵抗よりも少なくとも２桁大きい、請求項１または２に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項４】
前記ヒーター要素が前記電気的に絶縁された基体に固定された第一の面を持ち、かつ前記第一および第二の導電性接点部分が前記第一の面と反対にある前記ヒーター要素の第二の面にある外部電源と接触できるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項５】
前記導電性フィラメントが実質的に平坦な面内にある、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項６】
前記導電性フィラメントが互いに平行に配列されたフィラメントのアレイから成る、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項７】
前記導電性フィラメントの面積が２５ｍｍ2未満の、請求項１〜６のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項８】
前記第一および第二の導電性接点部分が前記導電性フィラメントに固定された平面の接点部分を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項９】
前記ヒーター組立品が第一の材料でできた少なくとも一つのフィラメントおよび前記第一の材料とは異なる第二の材料でできた少なくとも一つのフィラメントを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１０】
液体エアロゾル形成基体を含むハウジングを含む液体貯蔵部分をさらに含み、前記ヒーター組立品が前記液体貯蔵部分の前記ハウジングに固定されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１１】
前記システムが電気的に作動する喫煙システムである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１２】
エアロゾル発生システムでの使用に適した流体透過性電気ヒーター組立品を製造する方法であって、
電気的に絶縁された基体を提供する工程と、
基体に１つ以上の開口部を形成する工程と、
前記１つ以上の開口部の互いに反対側にある基体に、少なくとも２つの平面の導電性接点部分を提供する工程と、
前記少なくとも２つの平面の導電性接点部分の間に一つ以上の開口部に沿って延びる基体上に複数の導電性フィラメントを提供する工程とを含み、
前記複数の導電性フィラメントが隙間を形成し、また前記フィラメントによって形成された前記隙間が７５μｍ〜２５μｍの幅を持つ、方法。
【請求項１３】
前記導電性フィラメントが実質的に平坦な面内にある、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記導電性フィラメントが互いに平行に配列されたフィラメントのアレイから成る、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記導電性フィラメントの面積が２５ｍｍ2未満である、請求項１２、１３または１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を気化するのに適したヒーター組立品を含むエアロゾル発生システムに関連する。特に、本発明は、電気的に作動する喫煙システムなど、手持ち式のエアロゾル発生システムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
加熱してエアロゾルを形成することにより液体を気化する電気的に作動する喫煙システムは、一般に、液体を保持する毛細管材料の周りに巻かれたワイヤーのコイルを備える。ワイヤーを通過して電流は、毛細管材料内の液体を気化するワイヤーの抵抗加熱を引き起こす。毛細管材料は一般に、空気が芯を通って引き込まれ蒸気に混入されるように、気流経路内に保持される。その後、蒸気は冷却されエアロゾルを形成する。
【０００３】
このタイプのシステムは、エアロゾルの生成については有効であり、また低コストかつ繰り返し可能な方法での製造には困難が伴う。また、芯およびコイル組立品は、関連付けられた電気的接続とともに、壊れやすく取扱いが困難となる可能性がある。
【０００４】
製造が安価でありかつ丈夫な手持ち式電気的に作動する喫煙システムなど、エアロゾル発生システムに適切なヒーター組立品を提供することが望ましい。エアロゾル発生システムの先行するヒーター組立品よりも効率が良いヒーター組立品を提供することがさらに望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
一つの態様において、流体透過性電気ヒーター組立品を備えたエアロゾル発生システムが提供されており、ヒーター組立品は、電気的に絶縁された基体と、電気的に絶縁された基体内に形成されている開口部と、電気的に絶縁された基体に固定されたヒーター要素とを含み、ヒーター要素は、開口部を横切って、また第一および第二の導電性接点部分に接続された複数の導電性フィラメントを含み、第一および第二の導電性接点部分は開口部の反対側に互いに向かい合って配置されているが、ここで第一および第二の導電性接点部分は外部電源と接触できるように構成されている。
【０００６】
複数の導電性フィラメントは、フィラメントのメッシュまたはアレイを形成してもよく、または織物または不織布を含んでもよい。
【０００７】
有利なことに、ヒーター要素は、電気的に絶縁された基体に固定された第一の面を持ち、かつ第一および第二の導電性接点部分は、ヒーター要素の第一の面と反対の第二の面にある外部電源と接触できるように構成される。
【０００８】
システムは、液体エアロゾル形成基体を含むハウジングを含む液体貯蔵部分をさらに備えうるが、ここでヒーター組立品は液体貯蔵部分のハウジングに固定される。ハウジングは剛直なハウジングであり、流体に対して不透過性であることが好ましい。本明細書で使用される場合、「剛直なハウジング」とは、自立型のハウジングを意味する。液体貯蔵部分の剛直なハウジングは、ヒーター組立品に対する機械的な支持を提供することが好ましい。
【０００９】
液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体をヒーター組立品に伝達するよう構成された毛細管材料を備えうる。
【００１０】
エアロゾル発生システムにこのタイプのヒーター組立品を提供することは、従来的な芯およびコイルの配置に比べていくつかの利点を持つ。フィラメントのメッシュまたはアレイを含むヒーター要素により、気化される液体と接触するヒーターの面積が大きくなる。ヒーター組立品は、容易に入手可能な材料を使用して、かつ大量生産技術を使用して安価に製造できる。ヒーター組立品は丈夫で、製造中の取扱いおよびエアロゾル発生システムの他の部品への固定が許容され、特に取り外し可能なカートリッジの部品を形成できる。ヒーター要素の部品を形成する導電性接点部分の提供により、信頼性がありかつ単純な電源へのヒーター組立品の接続が許容される。
【００１１】
導電性フィラメントは、実質的に平坦としうる。本明細書で使用される場合、「実質的に平坦」とは、単一の平面内に形成され、かつ湾曲した形状またはその他の非平面形状に巻かれたりまたはその形状に適合するようになっていなかったりすることを意味する。平面のヒーター組立品は、製造時の取り扱いが簡単にでき、丈夫な構造が与えられる。
【００１２】
導電性フィラメントはフィラメント間の隙間を画定でき、隙間の幅は１０μｍ〜１００μｍとしうる。フィラメントは、使用時に気化されることになる液体が隙間内に引き出されてヒーター組立品と液体の間の接触面積が増えるように、隙間内に毛細管作用を引き起こさせることが好ましい。
【００１３】
導電性フィラメントは１６０〜６００メッシュＵＳ（±１０％）（すなわち、１インチ当たりのフィラメント数が１６０〜６００個（±１０％））のサイズのメッシュを形成しうる。隙間の幅は７５μｍ〜２５μｍが好ましい。メッシュの合計面積に対する隙間の面積の配分量であるメッシュの開口部分の面積率は２５〜５６％が好ましい。メッシュは異なるタイプの織物または格子の構造を使用して形成してもよい。別の方法として、導電性フィラメントは互いに平行に並べられた一連のフィラメントで構成される。
【００１４】
導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維はまた、当業界において周知の通り、液体を保持するその能力によって特性付けられうる。
【００１５】
導電性フィラメントの直径は８μｍ〜１００μｍとすることができ、８μｍ〜５０μｍであることが好ましく、８μｍ〜３９μｍであることがより好ましい。
【００１６】
導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維の面積は小さくすることができ、２５ｍｍ2未満であり、手持ち式システムへの組み込みが許容されることが好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維は、例えば長方形で５ｍｍ×２ｍｍの寸法を持つものでもよい。導電性フィラメントのメッシュまたはアレイは、ヒーター組立品の面積の１０％〜５０％の面積を覆うことが好ましい。導電性フィラメントのメッシュまたはアレイは、ヒーター組立品の面積の１５〜２５％の面積を覆うことがより好ましい。
【００１７】
導電性フィラメントは、適切な任意の導電性材料を備えうる。適切な材料としては、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」のセラミック（例えば、二ケイ化モリブデンなど）、炭素、黒鉛、金属、合金およびセラミック材料および金属材料でできた複合材料が挙げられるが、これに限定されない。こうした複合材料は、ドープされたセラミックまたはドープされていないセラミックを含む場合がある。適切なドープされたセラミックの例としては、ドープシリコン炭化物が挙げられる。適切な金属の例としては、チタン、ジルコニウム、タンタル、および白金族の金属が挙げられる。適切な合金の例としては、ステンレス鋼、コンスタンタン、ニッケル−、コバルト−、クロミウム−、アルミニウム−チタン−ジルコニウム−、ハフニウム−、ニオビウム−、モリブデン−、タンタル−、タングステン−、スズ−、ガリウム−、マンガン−および鉄を含有する合金、およびニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼系の超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、鉄−アルミニウム系合金および鉄−マンガン−アルミニウム系合金が挙げられる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である。フィラメントは、一つ以上の絶縁体で被覆されうる。導電性フィラメント用の好ましい材料は、３０４、３１６、３０４Ｌ、３１６Ｌステンレス鋼、および黒鉛である。
【００１８】
ヒーター要素の導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維の電気抵抗は、０．３〜４オームであることが好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維の電気抵抗は、０．５〜３オームであることがより好ましく、約１オームであることがより好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイまたは繊維の電気抵抗は、接点部分の電気抵抗よりも少なくとも１桁大きいことが好ましく、また少なくとも２桁大きいことがより好ましい。これにより、ヒーター要素から電流を通過させることにより発生した熱が確実に導電性フィラメントのメッシュまたはアレイに局在化される。システムの電源が電池である場合、ヒーター要素は全体的に低い抵抗を持つことが有利である。電気接点とメッシュまたはフィラメントの間の無駄な損失を最小化することも、無駄な電力損失を最小化するために望ましい。低抵抗で大電流のシステムにより、ヒーター要素に高電力を供給できる。これにより、ヒーター要素が導電性フィラメントを素早く望ましい温度に加熱できる。
【００１９】
第一および第二の導電性接点部分は、導電性フィラメントに直接固定されうる。接点部分は導電性フィラメントと電気的に絶縁された基体の間に配置されうる。例えば、接点部分は、絶縁基体上にメッキされた銅箔から形成されうる。接点部分はまた、絶縁基体よりもフィラメントと簡単に結合しうる。
【００２０】
別の方法として、第一および第二の導電性接点部分は、導電性フィラメントと一体型としうる。例えば、ヒーター要素は、導電性シートにエッチングを施して、二つの接点部分間に複数のフィラメントを提供することにより形成されうる。
【００２１】
ヒーター組立品は、第一の材料から作製された少なくとも１つのフィラメントと、第一の材料とは異なる第二の材料から作製された少なくとも１つのフィラメントとを備えうる。これは、電気的なまたは機械的な理由から有益でありうる。例えば、一つ以上のフィラメントは、鉄アルミニウム合金など、温度に伴い著しく変動する抵抗を持つ材料から形成されうる。これにより、温度または温度変化を決定するために使用されるフィラメントの抵抗の測定ができる。これは、吸煙検出システム内で、ヒーターを望ましい温度範囲内に保つためにヒーター温度の制御に使用されることができる。
【００２２】
電気的に絶縁された基体は、適切な任意の材料を備えうるが、高温（３００℃を超える）および急激な温度変化に耐えることができる材料であることが好ましい。適切な材料の一例は、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）などのポリイミド膜である。
【００２３】
エアロゾル形成基体はエアロゾルを形成できる揮発性化合物を放出する能力を持つ基体である。揮発性化合物はエアロゾル形成基体の加熱により放出されうる。
【００２４】
エアロゾル形成基体は植物由来材料を含みうる。エアロゾル形成基体はたばこを含みうる。エアロゾル形成基体は加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含む、たばこ含有材料を含みうる。別の方法として、エアロゾル形成基体は非たばこ含有材料を含みうる。エアロゾル形成基体は均質化した植物由来材料を含みうる。エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含みうる。エアロゾル形成基体は少なくとも一つのエアロゾル形成剤を含んでもよい。エアロゾル形成剤は、使用において密度の高い安定したエアロゾルの形成を容易にする、システム動作の使用温度で熱分解に対して実質的に抵抗性のある任意の適切な公知の化合物または化合物の混合物である。適切なエアロゾル形成剤は当業界で周知であり、多価アルコール（トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオールおよびグリセリンなど）、多価アルコールのエステル（グリセロールモノアセテート、ジアセテートまたはトリアセテートなど）、およびモノカルボン酸、ジカルボン酸またはポリカルボン酸の脂肪族エステル（ドデカン二酸ジメチルおよびテトラデカン二酸ジメチルなど）を含むが、これに限定されない。好ましいエアロゾル形成体は多価アルコールまたはその混合物（トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオールおよびグリセリン（最も好ましい）など）である。エアロゾル形成基体は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含みうる。
【００２５】
毛細管材料は繊維質または海綿状の構造を有する場合がある。毛細管材料は一束の毛細管を含むことが好ましい。例えば、毛細管材料は複数の繊維もしくは糸、またはその他の微細チューブを含む場合がある。繊維または糸は、一般的に液体をヒーターに移動するように整列されたものとしうる。別の方法として、毛細管材料は海綿体様または発泡体様の材料を含む場合がある。毛細管材料の構造は複数の小さな穴またはチューブを形成し、それを通して液体が毛細管作用によって移動できる。毛細管材料は適切な任意の材料または材料の組み合わせを含みうる。適切な材料の例としては、海綿体または発泡体材料、繊維または焼結粉末の形態のセラミック系またはグラファイト系の材料、発泡性の金属またはプラスチックの材料、例えば紡がれたかまたは押し出された繊維（酢酸セルロース、ポリエステル、または結合されたポリオレフィン、ポリエチレン、テリレンまたはポリプロピレン繊維、ナイロン繊維またはセラミックなど）でできた繊維性材料がある。毛細管材料は異なる液体物理特性で使用されるように、適切な任意の毛細管および空隙率を有する場合がある。液体は毛細管作用により毛細管装置を通過して移動できるようにする粘性、表面張力、密度、熱伝導率、沸点および蒸気圧を含むがこれに限定されない物理的特性を持つ。
【００２６】
毛細管材料は、導電性フィラメントと接触しうる。毛細管材料は、フィラメント間の隙間に延びうる。ヒーター組立品は、毛細管作用により液体エアロゾル形成基体を隙間に引き込みうる。毛細管材料は、実質的に開口部の全長にわたり、導電性フィラメントと接触しうる。
【００２７】
ハウジングは、二つ以上の異なる毛細管材料を含みうるが、ここでヒーター要素と接触している第一の毛細管材料はより高い熱分解温度を持ち、第一の毛細管材料と接触しているが、ヒーター要素とは接触してない第二の毛細管材料はより低い熱分解温度を持つ。第一の毛細管材料は第二の毛細管材料がその熱分解温度を上回る温度に晒されないように、ヒーター要素を第二の毛細管材料から分離するスペーサーとしての役目を効果的に果たす。本明細書で使用される場合、「熱分解温度」は、材料が分解を始め、ガス状の副産物を発生することにより質量を損失する温度を意味する。第二の毛細管材料は、有利なことに第一の毛細管材料よりも大きな容積を占めうるが、また第一の毛細管材料よりも多くのエアロゾル形成基体を保持しうる。第二の毛細管材料は、第一の毛細管材料よりも優れた芯の性能を持ちうる。第二の毛細管材料は、第一の毛細管材料よりも安価であるか、または高い充填能力を持ちうる。第二の毛細管材料はポリプロピレンとしうる。
【００２８】
第一の毛細管材料は、ヒーター組立品を第二の毛細管材料から少なくとも１．５ｍｍの距離だけ分離しうるが、第一の毛細管材料を横切って十分な温度降下を提供するために、１．５〜２ｍｍであることが好ましい。
【００２９】
導電性フィラメントを通過する空気の流れが気化された液体エアロゾル形成基体に混入されるように、液体貯蔵部分は導電性フィラメントの第一の側に位置し、気流チャネルは導電性フィラメントの反対側から液体貯蔵部分に位置しうる。
【００３０】
システムは、ヒーター要素および電力電源に接続された電気回路をさらに備えうるが、電気回路は、ヒーター要素の、またはヒーター要素の一つ以上のフィラメントの電気抵抗をモニターし、ヒーター要素の電気抵抗または特に一つ以上のフィラメントの電気抵抗に依存して、電源からのヒーター要素への動力供給を制御するよう構成される。
【００３１】
電気回路はマイクロプロセッサを備えうるが、これはプログラマブルマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または特定用途向けＩＣチップ（ＡＳＩＣ）または制御能力を持つその他の電子回路としうる。電気回路はさらなる電子構成要素を備えうる。電気回路はヒーターへの動力供給を調節するよう構成しうる。電力はシステムの起動後、ヒーター要素に連続的に供給することも、毎回の吸煙ごとなど断続的に供給することもできる。電力は、電流パルスの形態でヒーター要素に供給されうる。
【００３２】
システムはハウジングの本体内に電源（一般にリチウムイオンリン酸型電池などの電源）を備えることが有利である。別の方法として、電源はコンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置としうる。電源は再充電を要するものとすることができ、１回以上の喫煙体験のために十分なエネルギーの蓄積が許容される容量を持ちうる。例えば、電源は従来型の紙巻たばこ１本を喫煙するのにかかる一般的な時間に対応する約６分の時間、または６分の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な生成を許容するのに十分な容量を持ちうる。別の例で、電源は所定の回数の吸煙、またはヒーターの不連続的な起動を許容する十分な容量を持ちうる。
【００３３】
システムは、主要ユニットと、主要ユニットに取り外し可能なように結合されたカートリッジとを含みうるが、ここで液体貯蔵部分およびヒーター組立品がカートリッジ内に提供されており、また主要ユニットは電源を含む。本明細書で使用されるとき、カートリッジが装置に「取り外し可能なように結合された」とは、カートリッジおよび装置が、装置またはカートリッジのいずれも著しく損傷することなく、互いに結合および分離できることを意味する。
【００３４】
システムは電気的に作動する喫煙システムとしうる。システムは手持ち式のエアロゾル発生システムでもよい。エアロゾル発生システムは従来型の葉巻たばこや紙巻たばこと匹敵するサイズを持ちうる。喫煙システムの全長は、およそ３０ｍｍ〜およそ１５０ｍｍとしうる。喫煙システムの外径は、およそ５ｍｍ〜およそ３０ｍｍとしうる。
【００３５】
第二の態様において、電気的に絶縁された基体と、電気的に絶縁された基体内に形成されている開口部と、および開口部を横切って、かつ電気的に絶縁された基体に固定された第一の面を持つヒーター要素とを備えた流体透過性電気ヒーター組立品が提供されており、ヒーター要素は第一および第二の導電性接点部分に接続された複数の導電性フィラメントを含み、第一および第二の導電性接点部分は開口部の反対側に互いに向かい合って配置されているが、ここで第一のおよび第二の導電性の接点部分は外部電源と接触できるように構成されている。
【００３６】
第三の態様において、エアロゾル発生システムで使用するために適した流体透過性電気ヒーター組立品を製造する方法が提供されており、その方法は、
電気的に絶縁された基体を提供する工程と、
基体に１つ以上の開口部を形成する工程と、
基体上に１つ以上の開口部全体にわたるヒーター要素を提供する工程とを含むが、ヒーター要素は複数の導電性フィラメントおよび互いに１つ以上の開口部の反対側に少なくとも２つの導電性接点部分を含む。
【００３７】
第四の態様で、エアロゾル発生システムで使用するために適した複数の流体透過性電気ヒーター組立品を製造する方法が提供されており、その方法は、
電気的に絶縁された基体を提供する工程と、
基体に複数の開口部を形成する工程と、
基体上に複数の導電性接点部分を複数のそれぞれの開口部の互いに反対側に提供する工程と、
ヒーター組立品のアレイを提供するために、複数のそれぞれの開口部を横切って導電性接点部分間に延びる基体上に、複数の導電性フィラメントを提供する工程と、
ヒーター組立品のアレイから複数の個別のヒーター組立品を切断する工程とを含み、各ヒーター組立品は開口部の一つを含む。
【００３８】
電気的に絶縁された基体は、柔軟なシート材料としうる。導電性接点部分および導電性フィラメントは、互いに一体型で形成されうる。
【００３９】
一つの態様に関連して説明した特徴は、本発明の他の態様に適用されうる。特に、本発明の第一の態様のヒーター組立品に関連して説明した特徴は、本発明の第二の態様のヒーター組立品に同様に適用されうる。
【００４０】
本明細書で使用される場合、「導電性」は比抵抗が１×１０-4Ωｍ以下の材料から形成されていることを意味する。本明細書で使用される場合、「絶縁性」は比抵抗が１×１０4Ωｍ以上の材料から形成されていることを意味する。ここで本発明の実施形態を、以下の添付図面を参照しながら、例証としてのみであるが説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１ａ】図１ａは、本発明の実施形態によりカートリッジが組み込まれたシステムの概略図である。
【図１ｂ】図１ｂは、本発明の実施形態によりカートリッジが組み込まれたシステムの概略図である。
【図１ｃ】図１ｃは、本発明の実施形態によりカートリッジが組み込まれたシステムの概略図である。
【図１ｄ】図１ｄは、本発明の実施形態によりカートリッジが組み込まれたシステムの概略図である。
【図２】図２は、図１のシステムのマウスピース部分用の留め金機構の概略図である。
【図３】図３は、図１ａ〜１ｄのカートリッジの分解図である。
【図４】図４は、図１ａ〜１ｄに示したシステムで使用するための代替的なカートリッジの分解図である。
【図５ａ】図５ａは、図２のカートリッジの下面の斜視図である。
【図５ｂ】図５ｂは、カバーが取り除かれた、図２のカートリッジの上面の斜視図である。
【図６】図６は、図２に示すカートリッジで使用されるヒーター組立品の詳細図である。
【図７】図７は、図２に示すカートリッジで使用されうる代替的なヒーター組立品の詳細図である。
【図８】図８は、図２に示すカートリッジで使用されうるさらなる代替的なヒーター組立品の詳細図である。
【図９】図９は、図２に示すカートリッジで使用されうる、なおもさらなる代替的なヒーター組立品の詳細図である。
【図１０】図１０は、装置とヒーター組立品との間で電気的接触をするための代替的な機構の詳細図である。
【図１１ａ】図１１ａは、装置内でのカートリッジの正しい整列を確保するために使用されうる、いくつかのカートリッジハウジングの形状を図示したものである。
【図１１ｂ】図１１ｂは、装置内でのカートリッジの正しい整列を確保するために使用されうる、いくつかのカートリッジハウジングの形状を図示したものである。
【図１２ａ】図１２ａは、ヒーターのフィラメントの詳細図であり、フィラメント間の液体エアロゾル形成基体のメニスカスを示す。
【図１２ｂ】図１２ｂは、ヒーターのフィラメントの詳細図であり、フィラメント間に延びる毛細管材料との間の液体エアロゾル形成基体のメニスカスを示す。
【図１３ａ】図１３ａは、本発明によるヒーター組立品のための代替的な製造方法を図示する。
【図１３ｂ】図１３ｂは、本発明によるヒーター組立品のための代替的な製造方法を図示する。
【図１３ｃ】図１３ｃは、本発明によるヒーター組立品のための代替的な製造方法を図示する。
【図１４】図１４は、ヒーター組立品を組み込んだ液体貯蔵部分の代替的なデザインを図示する。
【図１５ａ】図１５ａは、ヒーター組立品が組み込まれる液体貯蔵部分の追加的な代替的な実施形態を図示する。
【図１５ｂ】図１５ｂは、ヒーター組立品が組み込まれる液体貯蔵部分の追加的な代替的な実施形態を図示する。
【図１６】図１６は、エアロゾル発生装置との、気流およびカートリッジの向きの代替的な実施形態を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１ａ〜１ｄは、本発明の実施形態によるカートリッジを含む、エアロゾル発生システムの概略図である。図１ａは、エアロゾル発生装置１０および別個のカートリッジ２０の概略図であり、まとめて、エアロゾル発生システムを形成する。この例で、エアロゾル発生システムは電気的に作動する喫煙システムである。
【００４３】
カートリッジ２０は、エアロゾル形成基体を含み、装置内のくぼみ１８内に受けられるように構成される。カートリッジ２０は、カートリッジ内に提供されたエアロゾル形成基体が消耗した時に、ユーザーによって交換可能であるべきである。図１ａは、装置への挿入直前のカートリッジ２０を示し、図１ａの矢印１は、カートリッジの挿入方向を示す。
【００４４】
エアロゾル発生装置１０は携帯型で、従来的な葉巻たばこまたは紙巻たばこに匹敵するサイズを持つ。装置１０は、本体１１およびマウスピース部分１２を含む。本体１１は、電池１４（リン酸鉄リチウム電池など）、制御電子回路１６およびくぼみ１８を含む。マウスピース部分１２は、ヒンジ付接続部２１によって本体１１に接続され、図１に示す開位置と図１ｄに示す閉位置との間で移動可能である。マウスピース部分１２は、カートリッジ２０の挿入および除去が許容されるように開位置に置かれ、また以下に説明するとおり、システムがエアロゾルの発生に使用される時に閉位置に置かれる。マウスピース部分は、複数の空気吸込み口１３および出口１５を含む。使用時に、ユーザーは出口を吸うかまたは吸入して、空気を空気吸込み口１３からマウスピース部分を通して出口１５に引き出し、その後、ユーザーの口または肺に入る。内部バッフル１７は、以下に説明するとおり、マウスピース部分１２を通してカートリッジを通過する空気の流れを強制するために提供される。
【００４５】
くぼみ１８は円形断面を持ち、カートリッジ２０のハウジング２４を受けるサイズである。電気コネクター１９は、制御電子回路１６および電池１４とカートリッジ２０の対応する電気接点との間に電気的接続を提供するために、くぼみ１８の側部に提供される。
【００４６】
図１ｂは、カートリッジがくぼみ１８に挿入され、カバー２６が除去された図１ａのシステムを示す。この位置で、電気コネクターは、以下に説明するとおり、カートリッジ上の電気接点に対して支えられている。
【００４７】
図１ｃは、カバー２６が完全に除去され、マウスピース部分１２が閉位置に移動された図１ｂのシステムを示す。
【００４８】
図１ｄは、マウスピース部分１２が閉位置にある図１ｃのシステムを示す。マウスピース部分１２は、図２に概略的に図示した通り、留め金機能により閉位置に保持される。図２は、ヒンジ付き接続部２１によって接続された本体１１およびマウスピース部分１２を図示したものである。マウスピース部分１２は、内向きに延びる歯８を含む。マウスピース部分が閉位置にある時、歯８が装置の本体にある留め金６に係合する。留め金６は、バイアスばね５によってバイアスがかけられ歯８と係合する。ボタン４は留め金６に固定される。ボタン４は、歯８を留め金６から解除するためにバイアスばね５の作用に逆らってユーザーが押すことができ、マウスピース部分が開位置に移動できるようになる。ここで、通常の技術を持つ当業者にとっては、マウスピースを閉位置に保持するためのスナップ式装着または磁気式クロージャーなどその他の適切な機構が使用されうることが明らかである。
【００４９】
閉位置にあるマウスピース部分１２は、システムの向きに関係なく、使用時に良好な電気的接続が維持されるように、カートリッジを電気コネクター１９と電気的に接触した状態に保つ。マウスピース部分１２は、マウスピース部分１２が閉位置にある時に、カートリッジの表面と係合し、剛直なマウスピースハウジング要素とカートリッジとの間で圧縮される環状の弾性要素を含みうる。これにより、製作公差に関係なく、良好な電気的接続が維持される。
【００５０】
当然、カートリッジと装置との間の良好な電気的接続を維持するためのその他の機構も、別の方法としてまたは追加的に採用されうる。例えば、カートリッジ２０のハウジング２４には、くぼみ１８の壁内に形成された対応する溝またはねじ山（図示せず）と係合するねじ山または溝（図示せず）が提供されうる。カートリッジと装置の間のねじ山による係合を、正しい回転上の整列のほか、くぼみ内でのカートリッジの保持および良好な電気的接続の確保をするために使用できる。ねじ山による接続部は、カートリッジの半回転以下だけ延びてもよく、または数回転だけ延びてもよい。別の方法として、または追加的に、電気コネクター１９は、図８を参照しながら説明するとおり、カートリッジ上の接点と接触するように偏りを持たせうる。
【００５１】
図３は、カートリッジ２０の分解図である。カートリッジ２０は、くぼみ１８内に受けられるように選択されるサイズおよび形状を持つ一般的に円柱状のハウジング２４を含む。ハウジングは、液体エアロゾル形成基体内に浸された毛細管材料２２を含む。この例では、エアロゾル形成基体は、３９重量パーセントのグリセリン、３９重量パーセントのプロピレングリコール、２０重量パーセントの水および風味剤、および２重量パーセントのニコチンを含む。毛細管材料は、液体を一方の端から他方に能動的に運ぶ材料であり、適切な任意の材料から製造されうる。この例では、毛細管材料はポリエステルから形成される。
【００５２】
ハウジングは、ヒーター組立品３０が固定される開放端を持つ。ヒーター組立品３０は、その中に開口部３５が形成された基体３４と、基体に固定されかつギャップ３３により相互に分離された一対の電気接点３２と、開口部を横切って開口部３５の反対側にある電気接点に固定された複数の導電性ヒーターフィラメント３６とを含む。
【００５３】
ヒーター組立品３０は、取り外し可能なカバー２６によって覆われる。カバーは、ヒーター組立品に接着されるが、簡単に剥がすことができる液体不透過性プラスチックシートを含む。剥がす時にユーザーがカバーを掴むことができるように、タブがカバーの側面に提供されている。接着は不透過性プラスチックシートをヒーター組立品に固定する方法として説明されているが、消費者によってカバーが簡単に除去されうる限り、ヒートシールや超音波溶接を含めた当業者に馴染みのあるその他の方法も使用されうることが、当業者には明らかとなろう。
【００５４】
図４は、代替的な模範的カートリッジの分解図である。図４のカートリッジは図３のカートリッジと同一のサイズおよび形状であり、同一のハウジングおよびヒーター組立品を持つ。ところが、図４のカートリッジ内の毛細管材料は図３の毛細管材料とは異なる。図４のカートリッジには別個の２つの毛細管材料２７、２８がある。第一の毛細管材料２７のディスクが、使用中のヒーター要素３６、３２と接触するために提供されている。第二の毛細管材料２８の大きい方の本体はヒーター組立品への第一の毛細管材料２７の反対側に提供されている。第一の毛細管材料および第二の毛細管材料はどちらも、液体エアロゾル形成基体を保持する。ヒーター要素と接触する第一の毛細管材料２７は第二の毛細管材料２８よりもより高い熱分解温度（少なくとも１６０℃以上、例えば約２５０℃など）を持つ。第一の毛細管材料２７は第二の毛細管材料がその熱分解温度を上回る温度に晒されないように、ヒーター要素３６、３２を第二の毛細管材料２８から分離するスペーサーとしての役目を効果的に果たす。第一の毛細管材料全体での熱勾配は第二の毛細管材料がその熱分解温度を下回る温度に晒されるようにするためである。第二の毛細管材料２８は第一の毛細管材料２７への優れた芯の性能を持つものを選択でき、単位体積あたり第一の毛細管材料よりも多くの液体を保持でき、また第一の毛細管材料よりも安価なものとしうる。この例では第一の毛細管材料はガラス繊維またはガラス繊維を含む要素などの耐熱素子であり、また第二の毛細管材料は適切な毛細管材料などのポリマーである。模範的な適切な毛細管材料は、本明細書で考察した毛細管材料を含み、また代替的な実施形態では、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が含まれうる。
【００５５】
図５ａは、図３のカートリッジの下面の斜視図である。ヒーター組立品は、側方の平面内に延び、ヒーター組立品がハウジング２４の上部の周りにリップを形成するようにハウジング２４を超えて側方に延びることが図５ａからわかる。電気接点３２の露出部分は、カートリッジがくぼみ１８内に完全に挿入された時に、接点３２の露出部分が電気コネクター１９に接触するように、カートリッジの挿入方向を向く。剥がす時にユーザーがカバー２６を掴むことができるようにカバーの側面に提供されているタブがはっきりと表示されている。図５ａはまた、装置のくぼみ内でのカートリッジの正しい向きを確保するためにカートリッジの基部に形成された位置決め部分２５も図示している。位置決め部分２５は、射出成形されたハウジング２４の一部であり、くぼみ１８の基部にある対応するスロット（図示せず）内に受けられるように構成されている。位置決め部分２５がくぼみにあるスロット内に受けられる時、接点３２はコネクター１９と整列される。
【００５６】
図５ｂは、カバーが取り除かれた、図３のカートリッジの上面の斜視図である。ヒーターフィラメント３６は、気化したエアロゾル形成基体がヒーター組立品を通過する気流内に抜け出すことができるように、基体３４の開口部３５を通して晒される。
【００５７】
ハウジング２４は、ポリプロピレンなどの熱可塑性物質から形成される。この例では、ヒーター組立品３０はハウジング２４に接着される。ところが、カートリッジを組み立てて充填するには考えられるいくつかの方法がある。
【００５８】
カートリッジハウジングは射出成形により形成されうる。毛細管材料２２、２７、２８は、毛細管繊維の長いロッドから適切な長さの毛細管材料を切断することにより形成されうる。ヒーター組立品は、図１１ａ、１１ｂおよび１１ｃに関連して説明した過程を使用して組み立てられうる。一つの実施形態で、カートリッジはまず１つ以上の毛細管材料２２、２７、２８をハウジング２４に挿入することにより組み立てられる。次に所定の体積の液体エアロゾル形成基体がハウジング２４に導入され、毛細管材料を浸す。次に、ヒーター組立品３０がハウジングの開放端に押し付けられ、接着、溶接、ヒートシール、超音波溶接、またはここで当業者にとって明らかとなるその他の方法によってハウジング２４に固定される。任意の密封作業中、エアロゾル形成基体の望ましくない揮発を阻止するために、ハウジングの温度は１６０℃より低く保たれることが好ましい。毛細管材料は、ヒーター組立品によって圧縮されるまで、ハウジング２４の開放端から出て延びるような長さに切断されうる。これにより、使用時にヒーター要素の隙間へのエアロゾル形成基体の搬送が促進される。
【００５９】
別の実施形態で、ヒーター組立品３０をハウジング２４に加圧成形してから密封する代わりに、ヒーター組立品およびハウジングの開放端をまず急速加熱してから、ヒーター組立品３０をまとめて圧迫してハウジング２４に結合しうる。
【００６０】
また、ハウジングをエアロゾル形成基体で充填する前にヒーター組立品３０をハウジング２４に組み立てて、エアロゾル形成基体をハウジング２４に導入することも可能である。その場合に、ヒーター組立品は、説明した方法のうちどれかを使用してカートリッジに固定されうる。その後、ヒーター組立品またはハウジングには中空の針を使用して穴が開けられ、エアロゾル形成基体が毛細管材料２２、２７、２８に注入される。次に、中空の針によってできた任意の開口部はヒートシールまたは密封テープを使用して密封される。
【００６１】
図６は、本開示による第一のヒーター組立品３０を図示したものである。ヒーター組立品は、３０４Ｌステンレス鋼から形成されたメッシュで、メッシュサイズが約４００メッシュＵＳ（１インチ当たり約４００フィラメント）を持つものを備える。フィラメントは、約１６μｍの直径を持つ。メッシュは、ギャップ３３によって相互に分離された電気接点３２に接続され、約３０μｍの厚さを持つ銅箔で形成される。電気接点３２は、約１２０μｍの厚さを持つポリイミド基体３４上に提供される。メッシュを形成するフィラメントは、フィラメント間の隙間を画定する。この例において、隙間は約３７μｍの幅を持つが、より大きいまたはより小さい隙間が使用されてもよい。これらの凡その寸法のメッシュを使用することで、隙間内にエアロゾル形成基体のメニスカスが形成され、ヒーター組立品のメッシュが毛細管作用によってエアロゾル形成基体を引き出す。メッシュの開いた部分の面積、すなわち、隙間の面積のメッシュの総面積に対する比は、２５〜５６％が有利である。ヒーター組立品の全抵抗は約１オームである。大半の熱がメッシュによって生成されるように、メッシュがこの抵抗の大部分を提供する。この例において、メッシュは、電気接点３２よりも１００倍以上高い電気抵抗を持つ。
【００６２】
基体３４は電気的に絶縁され、またこの例では約１２０μｍの厚さを持つポリイミドシートから形成される。基体は円形であり、８ｍｍの直径を持つ。メッシュは長方形であり、５ｍｍおよび２ｍｍの辺の長さを持つ。これらの寸法により、従来の紙巻たばこまたは葉巻たばこと類似したサイズおよび形状を持つ完全なシステム製造されるようになる。有効さが判明している別の寸法の例は、直径５ｍｍの円形の基体および１ｍｍ×４ｍｍの長方形のメッシュである。
【００６３】
図７は、本開示による代替的な模範的ヒーター組立品を図示したものである。図７のヒーター組立品は図６に示すものと同じであるが、メッシュ３６は平行な導電性フィラメント３７のアレイによって置き換えられる。フィラメント３７のアレイは、３０４Ｌステンレス鋼から形成され、約１６μｍの直径を持つ。基体３４および銅接点３２は図６を参照しながら説明したとおりである。
【００６４】
図８は、本開示による代替的な別のヒーター組立品を図示したものである。図８のヒーター組立品は図７に示すものと同じであるが、図８の組立品においては、フィラメント３７が基体３４に直接結合されてから接点３２がフィラメント上に結合される。接点３２は、以前と同様に絶縁ギャップ３３により相互に分離されており、厚さ約３０μｍの銅箔から形成される。図６に示すとおり、メッシュタイプのヒーターについても、同じ配列の基体フィラメントおよび接点が使用されうる。最も外側の層として接点を持つことは、電源との信頼できる電気接点を提供する上で有益でありうる。
【００６５】
図９は、本開示による代替的なヒーター組立品を図示したものである。図９のヒーター組立品は、電気接点３９と一体型で形成された複数のヒーターフィラメント３８を備える。フィラメントおよび電気接点のどちらも、エッチングが施されてフィラメント３８が画定されているステンレス鋼スチール箔から形成される。接点３９は、フィラメント３８によってつながれた時を除きギャップ３３によって分離される。ステンレス鋼スチール箔がポリイミド基体３４上に提供される。ここでも、大半の熱がフィラメントによって生成されるように、フィラメント３８はこの抵抗の大部分を提供する。この例において、フィラメント３８は、電気接点３９よりも１００倍以上高い電気抵抗を持つ。
【００６６】
図３、図４、図５に示すカートリッジにおいて、接点３２およびフィラメント３６、３８は、基体層３４とハウジング２４の間に位置する。ところが、ヒーター組立品は、ポリイミド基体がハウジング２４に直接隣接するように、カートリッジハウジングに逆に取り付けることも可能である。図１０はこのタイプの配置を図示したものである。図１０は、銅箔接点５２に固定されたステンレス鋼メッシュ５６を含むヒーター組立品を示す。銅接点５２はポリイミド基体５４に固定される。開口部５５はポリイミド基体５４内に形成される。ポリイミド基体はカートリッジのハウジング２４に溶接される。エアロゾル形成基体に浸された毛細管材料２２がハウジングに充填され、開口部を通して延びてメッシュ５５に接触する。カートリッジは装置の本体１１に受けられ、電気コネクター５９とマウスピース部分１２との間に保持された状態で表示されている。この実施形態において、電気コネクター５９が接点５２と電気的接続をするために、図示したとおり、コネクター５９はポリイミド基体５４に穴を開けるように適合される。電気コネクターは、端部を鋭くして作成され、ばね５７によってヒーター組立品と強制的に接触させられる。ポリイミド基体は、良好な電気接点を確保するために予めスコア線を入れてもよく、さらには基体の穴開けが不要なように開口部を提供してもよい。また、ばね５７は、重力に対するシステムの向きに関係なく、接点５２とコネクター５９との間の良好な電気接点が維持されるように確保する。
【００６７】
装置のくぼみ１８内でのカートリッジ２０の正しい向きを確保する一つの手段については、図５ａおよび５ｂを参照しながらすでに説明した。位置決め部分２５は、正しい向きを確保するために、成形したカートリッジハウジング２４の一部として形成できる。ところが、カートリッジの正しい向きを確保するその他の方法が可能であることが明らかとなる。特に、ハウジングが射出成形された場合、カートリッジの形状についてはほとんど無限の可能性がある。カートリッジの望ましい内部体積がいったん選択されると、カートリッジ形状は任意のくぼみに適するように適合されうる。図１１ａは、考えられる１つのカートリッジハウジング７０の底面図であり、考えられる２つの向きに方向付けられる。カートリッジハウジング７０は、対称的に配置された２つの溝７２を含む。溝は、ハウジング７０の上側に部分的または全体的に延びる。対応するリブ（図示せず）は、カートリッジがくぼみ内に考えられる２つの向きのみで受けられるように、装置のくぼみの壁に形成されうる。図１１ａの実施形態において、溝７２の一つがリブによって充填されず、かつ装置内で空気の流れチャネルとして使用できるように、くぼみ内に単一のリブのみを持つことも考えられる。当然、ハウジング内に単一の溝のみを提供することにより、カートリッジをくぼみ内で単一の向きに制限することも可能である。これについては図１１ｂに図示されており、これは単一の溝７６を持つカートリッジハウジング７４を示す。
【００６８】
説明した実施形態は、実質的に円形の断面を持つハウジングを備えたカートリッジを持つが、長方形の断面または三角形の断面などその他の形状を持つカートリッジハウジングを形成することも当然ながら可能である。これらのハウジング形状であれば、対応する形状のくぼみ内での望ましい向きが確保され、装置とカートリッジの間の電気的接続が確保されることになる。
【００６９】
毛細管材料２２は、ハウジング２４内で液体をヒーター組立品３０に運ぶのに有利に方向付けられる。カートリッジが組み立てられる時、ヒーターフィラメント３６、３７、３８は毛細管材料２２と接触でき、そのためエアロゾル形成基体はメッシュヒーターに直接運搬されることができる。図１２ａは、ヒーター組立品のフィラメント３６の詳細図であり、ヒーターフィラメント３６間の液体エアロゾル形成基体のメニスカス４０を示す。ヒーター組立品により発生されたほとんどの熱がエアロゾル形成基体内に直接入るように、エアロゾル形成基体はそれぞれのフィラメントのほとんどの表面に接触することがわかる。対照的に、従来的な芯およびコイルヒーター組立品では、ヒーターワイヤーのごく小さな部分がエアロゾル形成基体と接触する。図１２ｂは、図１２ａと同様に、フィラメント３６間の隙間内に延びる毛細管材料２７の例を示す詳細図である。毛細管材料２７は、図４に示す第一の毛細管材料である。フィラメント３６間の隙間内に延びる細かい糸の繊維を含む毛細管材料を提供することにより、フィラメントへの液体の搬送が確保できることがわかる。
【００７０】
使用時に、ヒーター組立品は抵抗加熱により動作する。電流は、制御電子回路１６の制御に基づき、フィラメント３６、３７、３８を通過し、フィラメントを望ましい温度範囲内に加熱する。フィラメントのメッシュまたはアレイは、高い温度がフィラメントに局所化されるように電気接点３２および電気コネクター１９よりも著しく高い電気抵抗を持つ。システムは、ユーザーの吸煙に応答して電流をヒーター組立品に供給することにより熱を発生するように構成されてもよく、または装置が「オン」状態にある間に熱を連続的に発生させるよう構成されてもよい。フィラメント用の異なる材料が、異なるシステムで適切でありうる。例えば、連続的加熱システムでは、比較的低い比熱容量を持ち低電流の加熱と両立しうるため、黒鉛フィラメントが適切である。高電流パルスを使用した短時間のバーストで熱が発生される吸煙により作動するシステムでは、高い比熱容量を持つステンレス鋼フィラメントがより適切でありうる。
【００７１】
吸煙により作動するシステムでは、装置は、マウスピース部分を通してユーザーが空気を吸い込んだ時を検出するよう構成された吸煙センサーを含みうる。吸煙センサー（図示せず）は制御電子回路１６に接続され、制御電子回路１６は、ユーザーが装置で喫煙していることが判断された時にのみ電流をヒーター組立品３０に供給するよう構成される。マイクロホンなど、適切な任意の空気流センサーが吸煙センサーとして使用されうる。
【００７２】
考えられる実施形態において、一つ以上のフィラメント３６、３８の比抵抗または全体としてヒーター要素の比抵抗の変化が、ヒーター要素の温度の変化を検出するために使用されうる。これは、望ましい温度範囲内に維持されるように、ヒーター要素に供給される電力の調整のために使用されることができる。急激な温度の変化も、システムのユーザーの喫煙に起因するヒーター要素を通過する空気の流れの変化を検出する手段として使用されうる。一つ以上のフィラメントは、専用の温度センサーとすることができ、鉄アルミニウム合金、ニッケルクロム、プラチナ、タングステンまたは合金ワイヤーなど、その目的で適切な抵抗の温度係数を持つ材料から形成されうる。
【００７３】
システムが使用されている時にマウスピース部分を通過する空気の流れを図１ｄに示す。マウスピース部分は、マウスピース部分の外壁と一体型で成形され、かつ空気が入口１３から出口１５に引き込まれる時に、エアロゾル形成基体が気化されるカートリッジにあるヒーター組立品３０上を流れるようにする内部バッフル１７を含む。空気がヒーター組立品を通過する時、気化された基体は気流に混入し、出口１５から出る前に冷却されてエアロゾルを形成する。従って、使用時、エアロゾル形成基体は、それが気化される際にフィラメント３６、３７、３８間の隙間を通過することにより、ヒーター組立品を通過する。
【００７４】
ヒーター組立品の製造および材料については、数多くの可能性がある。図１３ａは、ヒーター組立品の第一の製造方法の概略図である。ポリイミド膜８０のロールには、その内部に開口部８２のアレイが提供されている。開口部８２はスタンピングにより形成されうる。銅箔８４の帯がポリイミド膜８０上の開口部の間にメッキされる。次に、ステンレス鋼メッシュ８６のリボンが、銅箔の帯と直交する方向に銅箔８４の上から開口部８２を覆ってポリイミド膜８０にクラッディングされる。次に、個別のヒーター組立品３０は、それぞれの開口部８２の周りで切断またはスタンピングが可能である。各ヒーター組立品３０は、開口部の反対側に電気接点を形成する銅箔の部分を含み、ステンレス鋼メッシュの細片は、図６に示す通り、銅の一方の部分から他方の部分まで開口部全体にわたる。
【００７５】
図１３ｂは考えられる別の製造工程を図示したものである。図１３ｂの工程において、図１３ａの工程で使用されているタイプのポリイミド膜８０は、ステンレス鋼スチール箔９０でクラッディングされる。ポリイミド膜８０は、その内部に形成された開口部８２のアレイを持つが、これらの開口部はステンレス鋼スチール箔９０によって覆われる。次に、箔９０がエッチングされ、開口部８２全体にわたるフィラメント３８を画定し、開口部の反対側に接点部分を分離する。次に、個別のヒーター組立品９２は、それぞれの開口部８２の周りで切断またはスタンピングが可能である。これにより、図９に示すタイプのヒーター組立品が提供される。
【００７６】
図１３ｃは、さらなる代替的な過程を図示する。図１３ｃの工程において、黒鉛ベースの繊維１００がまず準備される。黒鉛ベースの繊維１００は、ヒーターフィラメントとしての使用に適し、比較的非伝導性の繊維の帯に隣接した、電気抵抗性のある繊維の帯を含む。これらの繊維の帯は、抵抗性で非導電性の繊維と直角をなして延びる比較的導電性の繊維の帯と一緒に織られる。次に、この繊維１００は、図１３ａおよび１３ｂを参照しながら説明したタイプの、開口部８２のアレイを持つポリイミド膜８０の層に結合される。次に、個別のヒーター組立品１０２は、それぞれの開口部の周りで切断またはスタンピングが可能である。各ヒーター組立品１０２は、開口部の反対側に導電性繊維の帯の部分および開口部にわたる電気抵抗性のある繊維の帯を含む。
【００７７】
図５ａおよび５ｂに示すカートリッジ設計は、いくつかの利点を持つ。ところが、同じタイプのヒーター組立品を使用した代替的なカートリッジ設計も可能である。図１４は、システムを通る異なるパターンの気流に適した代替的なカートリッジ設計を図示したものである。図１４に示す実施形態において、カートリッジ１０８は、矢印１１０によって示される方向に装置に挿入されるように構成される。カートリッジ１０８は、半円筒のような形状で、一方が開放されているハウジング１１２を含む。ヒーター組立品１１４は、開放側全体にわたり提供され、ハウジング１１２に接着または溶接される。ヒーター組立品１１４は、その中に開口部が形成されたポリイミドなどの電気的に絶縁された基体１１６を含む。ステンレス鋼メッシュ１１８および一対の接点細片１２０を含むヒーター要素は、電気的に絶縁された基体１１６に結合され、開口部全体にわたる。接点細片１２０は、ハウジング１１２の周りで曲げられ、ハウジングの曲面に接点パッドを形成する。電気接点パッドは、エアロゾル発生装置内の対応する接点（図示せず）と接触するように構成されている。ハウジング１１２は、図１ａ〜１ｄで示した実施形態を参照しながら説明した通り、エアロゾル形成基体に浸された毛細管材料（図１４には図示せず）で充填される。
【００７８】
図１４に示したカートリッジは、ヒーター組立品１１４を矢印１１０と反対方向に通過する気流に合わせて構成されている。空気は、装置の本体に提供された空気吸込み口を通してシステムに引き込まれ、ヒーター組立品１１４を通して、装置（またはカートリッジ）のマウスピース部分に吸い込まれ、ユーザーの口に入る。システムに引き込まれる空気は、例えば、適切に空気吸込み口を配置することにより、メッシュ１１８に沿って平行な方向に方向付けしうる。
【００７９】
カートリッジ１０８の代替的な実施形態を図１５ａおよび１５ｂに図示する。図１５ａはさらに、メッシュ１１８を持つ面と間隙を介し、その長さ方向に延びる接点細片１２０を含む。図１５ｂはさらに、およそＬ字型をした接点１２０を含む。図１５ａおよび１５ｂに図示されている両方のカートリッジ設計は、必要に応じて接点１９との簡単な接触をさらに確保する、さらに大きな接触面積を提供するために使用されうる。図１５ａに図示されている細片１２０はまた、カートリッジをさらに位置付ける細片１２０を受けるためのレール構成（図示せず）で構成された接点１９内にスライドするよう構成されうる。こうしたレールタイプの構成は、カートリッジの挿入および除去がレールにスライドして出たり入ったりする接点の摩擦によって清掃効果を持つことになるため、接点１９の定期的な掃除を有利にも提供しうる。
【００８０】
図１６は、流体透過性電気ヒーター組立品を備えたエアロゾル発生システムのなおも別の実施形態を図示する。図１６は、ヒーター組立品３０がマウスピース部分１２とは反対の、カートリッジ２０の端部に提供されているシステムを図示する。気流は、空気吸込み口１６０１に入り、組立品のそばを、空気出口１６０３を通して、流れ経路１６０５に沿って通過する。電気接点を都合の良い位置に配置しうる。こうした構成は、システム内で短めの電気的接続が許容されるために有利である。
【００８１】
当業者であれば、本開示によるヒーター組立品を組み込んだその他のカートリッジ設計を考案することができるだろう。例えば、カートリッジはマウスピース部分を含んでもよく、複数のヒーター組立品を含んでもよく、望ましい任意の形状を持つものでよい。その上、本開示によるヒーター組立品は既に説明したその他のタイプのシステムで使用することができ、これには加湿器、エアフレッシュナー、およびその他のエアロゾル発生システムなどがある。
【００８２】
上述の例示的な実施形態は例証するが限定はしない。上記で考察した例示的な実施形態に照らすことにより、上記の例示的な実施形態と一貫したその他の実施形態は今や当業者には明らかとなろう。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年7月6日(2020.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体透過性電気ヒーター組立品を備えたエアロゾル発生システムであって、前記ヒーター組立品が、
電気的に絶縁された基体と、
前記電気的に絶縁された基体内に形成されている開口部と、
前記電気的に絶縁された基体に固定されたヒーター要素とを含み、前記ヒーター要素が前記開口部を横切って、かつ第一および第二の導電性接点部分に接続された複数の導電性フィラメントを含み、前記第一および第二の導電性接点部分が互いに前記開口部の反対側に位置し、また前記複数の導電性フィラメントが隙間を形成し、
前記第一および第二の導電性接点部分が外部電源と接触できるように構成されており、
前記エアロゾル発生システムは長手方向の軸を有し、前記ヒーター要素は実質的に平坦であり且つ前記長手方向の軸と平行に延びている、
エアロゾル発生システム。
【請求項２】
複数の導電性フィラメントが前記ヒーター組立品の面積の１０％〜５０％の面積を覆う、請求項１に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記導電性フィラメントの電気抵抗が、前記接点部分の電気抵抗よりも少なくとも２桁大きい、請求項１または２に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項４】
前記ヒーター要素が前記電気的に絶縁された基体に固定された第一の面を持ち、かつ前記第一および第二の導電性接点部分が、前記長手方向の軸と平行に延びる細片として形成されており、且つ、前記第一の面と反対にある前記ヒーター要素の第二の面にある外部電源と接触できるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項５】
前記導電性フィラメントが互いに平行に配列されたフィラメントのアレイから成る、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項６】
前記導電性フィラメントの面積が２５ｍｍ2未満の、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項７】
前記第一および第二の導電性接点部分が前記導電性フィラメントに固定された平面の接点部分を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項８】
前記ヒーター組立品が第一の材料でできた少なくとも一つのフィラメントおよび前記第一の材料とは異なる第二の材料でできた少なくとも一つのフィラメントを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項９】
前記フィラメントによって形成された前記隙間が７５μｍ〜２５μｍの幅を持つ、請求項１〜８のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１０】
液体エアロゾル形成基体を含むハウジングを含む液体貯蔵部分をさらに含み、前記ヒーター組立品が前記液体貯蔵部分の前記ハウジングに固定されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１１】
前記ハウジングが、開放側を有する半円筒のような形状とされており、前記ヒーター組立品が前記ハウジングの前記開放側に固定されている、請求項１０に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１２】
前記第一および第二の導電性接点部分が、前記ハウジングの周りで曲げられ、前記ハウジングの曲面に接点パッドを形成する、請求項１１に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１３】
前記システムが電気的に作動する喫煙システムである、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１４】
エアロゾル発生システムでの使用に適した流体透過性電気ヒーター組立品を製造する方法であって、
電気的に絶縁された基体を提供する工程と、
基体に１つ以上の開口部を形成する工程と、
前記１つ以上の開口部の互いに反対側にある基体に、少なくとも２つの平面の導電性接点部分を提供する工程と、
前記少なくとも２つの平面の導電性接点部分の間に一つ以上の開口部に沿って延びる基体上に複数の導電性フィラメントを提供する工程とを含み、
前記エアロゾル発生システムは長手方向の軸を有し、前記複数の導電性フィラメントは実質的に平坦であり且つ前記長手方向の軸と平行に延びている、
方法。